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Die Erfindung betrifft einen Rollenstößel, aufweisend einen Stößelkörper zur verschiebbaren Führung des Rollenstößels in einem Führungskörper, wobei an dem Stößelkörper ein eine Laufrolle tragender Bolzen befestigt ist, wobei die Laufrolle drehbar auf dem Bolzen angeordnet ist, und in den Bereich zwischen der Laufrolle und dem Bolzen ein Schmiermittel einführbar ist.
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Stand der Technik
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Ein derartiger Rollenstößel ist aus der
DE 20 2006 000 112 U1 bekannt. Dieser Rollenstößel ist Bestandteil einer Ventiltriebanordnung für Brennkraftmaschinen mit innerer Verbrennung. Der Rollenstößel weist einen Stößelkörper auf, an dem ein eine Laufrolle tragender Bolzen befestigt ist. Dabei ist in den Bereich zwischen der Laufrolle und dem Bolzen ein Schmiermittel einführbar, was dadurch geschieht, dass die Laufrolle im Bereich einer Bohrung zur Durchführung des Bolzens eine geringere Breite als an einer Kontaktfläche zu einer Antriebswelle aufweist. Durch diese Ausgestaltung soll das Eindringen des Schmiermittels zwischen dem Bolzen in die Bohrung der Laufrolle erleichtert werden und dadurch ein möglicher Verschleiß verringert werden.
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Aus der
DE 10 2010 030 202 A1 ist eine Rollenstößel bekannt, bei dem eine Laufrolle in einer Ausnehmung in einem Stößelkörper des Rollenstößels gelagert ist. Der Lagerbereich wird geschmiert, indem über eine Ausnehmung in dem Stößelkörper Schmiermittel in einen Schmierspalteinlass zwischen der Laufrolle und der Ausnehmung eingeführt wird. Bei einer Drehbewegung der Laufrolle wird das in den Schmierspalteinlass eingebrachte Schmiermittel in den eigentlichen Lagerbereich der Laufrolle in der Ausnehmung mitgeführt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen Rollenstößel bereitzustellen, der hinsichtlich der Schmierung verbessert ist.
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Offenbarung der Erfindung
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass zwischen der Laufrolle und dem Bolzen ein Schmiermittelverteilkanal angeordnet ist. Dieser Schmiermittelverteilkanal gewährleistet eine Verteilung des zugeführten Schmiermittels in dem Bereich zwischen der Laufrolle und dem Bolzen. Dadurch wird in diesem Bereich die Schmierung verbessert und gleichzeitig die Reibung zwischen den zueinander bewegten Bauteilen verringert. Dadurch wird auch ein möglicher Verschleiß zwischen den Bauteilen zumindest deutlich verringert.
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In Weiterbildung der Erfindung ist zwischen der Laufrolle und dem Bolzen eine Führungsbuchse angeordnet und ein Schmiermittelverteilkanal ist zwischen der Laufrolle und der Führungsbuchse sowie zwischen der Führungsbuchse und dem Bolzen angeordnet. Grundsätzlich kann die Laufrolle direkt mit dem Bolzen zusammenwirken, wobei dann ein Schmiermittelverteilkanal zwischen dem Bolzen und Laufrolle angeordnet ist. Für den Fall, dass zusätzlich zwischen dem Bolzen und Laufrolle eine Führungsbuchse angeordnet ist, sind zwei Schmiermittelverteilkanäle zwischen den zueinander bewegten Bauteilen vorgesehen. Falls die Führungsbuchse fest in eine Bohrung in der Laufrolle eingepresst ist, ist zwischen dieser Paarung kein Schmiermittelverteilkanal vorzusehen, da diese Teile dann nicht zueinander bewegt werden und somit keine Schmierung notwendig ist.
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In Weiterbildung der Erfindung ist der Schmiermittelverteilkanal schraubenförmig als Helix ausgebildet. Eine Helix ist eine Kurve, die sich mit einer konstanten Steigung um den Mantel eines Zylinders windet. Die Helix kann rechtsgängig oder linksgängig ausgebildet sein, wobei eine rechtsgängige Helix sich im Uhrzeigersinn windet. Eine Auswahl der Windung erfolgt nach der Drehrichtung der Laufrolle so, dass sich die Helix beispielsweise mit der Drehrichtung der Laufrolle windet.
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In Weiterbildung der Erfindung erstreckt sich der Schmiermittelverteilkanal über die gesamte Länge der Lagerfläche zwischen der Laufrolle und dem Bolzen und/oder zwischen der Laufrolle, der Führungsbuchse und dem Bolzen. Zusammen mit der entsprechenden Ausrichtung der Windungsrichtung entsprechend der Drehrichtung der Laufrolle ist dadurch sichergestellt ist, dass das auf einer Endseite in den Schmiermittelverteilkanal eintretendes Schmiermittel durch den gesamten Schmiermittelverteilkanal bis zum Austritt auf der gegenüberliegenden Endseite gefördert wird.
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In Weiterbildung der Erfindung wirkt der Schmiermittelverteilkanal mit einem Schmiermittelzuführkanal in einen Führungskörper für den Stößelkörper zusammen. Durch diesen Schmiermittelzuführkanal wird das Schmiermittel bis in den Bereich der stirnseitigen Mündung des Schmiermittelverteilkanals geführt und kann in diesem eintreten.
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In Weiterbildung der Erfindung ist der Schmiermittelverteilkanal an der Außenfläche und/oder einer Führungsbuchsenbohrung der Führungsbuchse, also einseitig oder beidseitig in der Führungsbuchse angeordnet. Die beidseitige Anordnung des Schmiermittelverteilkanals in der Führungsbuchse hat den Vorteil, dass nur ein Bauteil zur Ausbildung des Schmiermittelverteilkanals bearbeitet werden muss. Alternativ ist es im Rahmen der Erfindung aber auch möglich, den Schmiermittelverteilkanal in die Laufrolle und/oder den Bolzen einzulassen. Hierbei wird eine Auswahl in erster Linie nach dem entsprechenden Fertigungsmöglichkeiten ausgewählt werden. Der Fertigungsgang erfolgt wiederum in weiterer Ausgestaltung der Erfindung bevorzugt durch einen Drehprozess. Der Schmiermittelverteilkanal kann sich aber auch aus einem angewendeten Fertigungsprozess ergeben, indem beispielsweise ein sogenanntes Finischen entfällt. Dadurch ist kein zusätzlicher Bearbeitungsschritt notwendig.
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In Weiterbildung der Erfindung ist der Rollenstößel für eine Pumpe, insbesondere für eine Hochdruckpumpe zur Kraftstoffförderung bestimmt und ausgelegt. Bei einer solchen Hochdruckpumpe treten im Bereich des Stößelkörpers große Belastungen auf, so dass eine zuverlässige Schmierung der Laufrolle gegenüber dem Bolzen gegebenenfalls unter Einbezug der Führungsbuchse wichtig ist. Dabei kann das Schmiermittel von der Kraftstoffpumpe zu fördernder Kraftstoff oder aber Öl sein.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der Zeichnungsbeschreibung zu entnehmen, in der in den Figuren dargestellte Ausführungsbeispiele der Erfindung näher beschrieben sind.
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Es zeigen:
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1 eine Schnittdarstellung eines an einer Hochdruckpumpe zur Kraftstoffförderung verbauten Rollenstößels,
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2 eine Detailansicht einer Schmiermittelzufuhr zu dem Rollenstößel,
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3a, 3b in zwei unterschiedlichen Schnittdarstellungen eine alternative Schmiermittelzuführung zu einem Rollenstößel,
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4 eine Detailansicht einer Anordnung von zwei als Helix ausgebildeten Schmiermittelverteilkanälen in einer Führungsbuchse für eine Laufrolle eines Rollenstößels,
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5 eine Detailansicht eines jeweils in einen Bolzen und einer Führungsbuchse eingelassenen Schmiermittelverteilkanals,
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6 eine Detailansicht eines in einen Bolzen und eine Laufrolle eingelassenen Schmiermittelverteilkanals und
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7 eine Detailansicht eines in eine Führungsbuchse und eine Laufrolle eingelassenen Schmiermittelverteilkanals.
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1 zeigt eine Schnittdarstellung eines Rollenstößels 1, der in einer Hochdruckpumpe zur Kraftstoffförderung verbaut ist. Die Hochdruckpumpe weist ein Pumpengehäuse auf, das normalerweise gleichzeitig einen Führungskörper 20 für den Stößelkörper 1 und gegebenenfalls auch die Lagerung für eine Nockenwelle 2 bildet. Die Nockenwelle 2 wird von einer Brennkraftmaschine, an der die Hochdruckpumpe als Teil eines Kraftstoffeinspritzsystems verbaut ist, angetrieben. Die Brennkraftmaschine ist beispielsweise eine selbstzündende Brennkraftmaschine, die von dem Kraftstoffeinspritzsystem mit Kraftstoff versorgt wird. Das Kraftstoffeinspritzsystem weist neben der Hochdruckpumpe zumindest einen Tank, eine Niederdruckpumpe, eine Filtereinrichtung, einen Hochdruckspeicher und Kraftstoffinjektoren auf, die über Leitungen miteinander verbunden sind. Von der Hochdruckpumpe wird von der Niederdruckpumpe aus dem Tank zugeführter Kraftstoff, beispielsweise Dieselkraftstoff, in den Hochdruckspeicher gefördert, aus dem der dort unter einem Druck von bis zu 3.000 bar gespeicherte Kraftstoff von den Kraftstoffinjektoren zur Einspritzung in zugeordnete Brennräume der Brennkraftmaschine entnommen wird.
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Die Nockenwelle weist einen als Einfachnocken oder Mehrfachnocken ausgebildeten Nocken 3 auf, der bei einer Drehbewegung der Nockenwelle 2 eine Auf- und Ab-Bewegung des Rollenstößels 1 bewirkt. Der Rollenstößel 1 weist einen Stößelkörper 4 auf, der mit einem Pumpenkolben 5 der Hochdruckpumpe zusammenwirkt. Der Pumpenkolben 5 ist in einem nicht dargestellten Pumpenzylinder, der mit einem Pumpenzylinderkopf verbunden ist, geführt und fördert bei einer Aufwärtsbewegung in einen Pumpenarbeitsraum eingebrachten Kraftstoff über ein Auslassventil in eine Hochdruckleitung, die mit dem Hochdruckspeicher verbunden ist. Bei einer Abwärtsbewegung des Pumpenkolbens 5 wird von der Niederdruckpumpe geförderter Kraftstoff über ein Einlassventil gesteuert in den Pumpenarbeitsraum eingebracht, der bei der nachfolgenden Aufwärtsbewegung des Pumpenkolbens 5 in den Hochdruckspeicher gepumpt wird. Damit der Pumpenkolben 5 auch bei einer Abwärtsbewegung des Rollenstößels 1 im dauernden Kontakt mit dem Stößelkörper 4 steht, ist eine nicht dargestellte Stößelfeder vorgesehen, die einen Pumpenkolbenfuss 6 des Pumpenkolbens 5 gegebenenfalls unter Einbezug einer Stößelfederscheibe gegen den Stößelkörper 4 drückt.
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Der Stößelkörper 4 weist eine Rollenausnehmung 7 auf, in der eine Laufrolle 8 angeordnet ist. Die Laufrolle 8 weist eine durchgehende Bohrung 10 auf, in die eine Führungsbuchse 9 eingesetzt sind. Die Führungsbuchse 9 weist eine Führungsbuchsenbohrung 11 auf, in die ein Bolzen 12 eingesetzt ist. Der Bolzen 12 ragt seitlich über die Laufrolle 8 und die Führungsbuchse 9 sowie die Rollenausnehmung 7 hinaus und ist in zwei gegenüberliegenden Stößelkörperbohrungen 13a, 13b in dem Stößelkörper 4 festgelegt. Die Laufrolle 8 rollt auf der Lauffläche des Nockens 3 bei einer Drehbewegung der Nockenwelle 2 ab und ist zusammen mit der Führungsbuchse 9 auf dem Bolzen 12 drehbar gelagert. Dabei bestehen zwischen der Führungsbuchse 9 und dem Bolzen 12 sowie der seitlichen Anlauffläche an dem Stößelkörper 4 und zwischen der Laufrolle 8 und der Führungsbuchse 9 sowie der seitlichen Anlauffläche an dem Stößelkörper 4 zu schmierende Reibstellen.
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2 zeigt in einer Detailansicht eine Schmiermittelzufuhr zu dem Rollenstößel 1 und insbesondere zu der Lagerung der Laufrolle 8 beziehungsweise der Führungsbuchse 9 auf dem Bolzen 12. Hierzu ist in den Führungskörper 1 ein Schmiermittelzuführkanal 14 eingelassen, der mit einem geeigneten Schmiermittel, beispielsweise Öl beschickt ist. Der Schmiermittelzuführkanal 14 mündet in der den Rollenstößel 1 aufnehmenden Zylinderausnehmung oberhalb der Nockenwelle 2. In die Nockenwelle 2 ist benachbart zu der Mündung des Schmiermittelzuführkanals 14 ein abgerundeter Übergang 15 eingearbeitet, der in den Nocken 3 ausläuft und mit Hilfe einer bei einer Drehbewegung erzeugten Zentripetalkraft das zugeführte Schmiermittel in Richtung zu dem Rollenstößel 1 umlenkt. Zur Weiterführung des Schmiermittels in den Bereich der Rollenausnehmung 7 an einer Stirnseite der Laufrolle 8 und der Führungsbuchse 9 ist in dem Stößelkörper 4 unterhalb der Stößelkörperbohrung 13a ein Radius 16 eingearbeitet, der das von dem Übergang 15 kommende Schmiermittel in Richtung zu dem Bolzen 12, der Führungsbuchse 9 und der Laufrolle 8 beziehungsweise den Reibstellen 21 umlenkt.
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In dem Ausführungsbeispiel gemäß den 3a, 3b ist eine alternative Zuführung des Schmiermittels zu dem stirnseitigen Bereich Laufrolle und der Führungsbuchse 9 gezeigt. Hier mündet der Schmiermittelzuführkanal 14 bei einer vorgegebenen Drehlage des Rollenstößels 1 in Höhe einer Längsausnehmung 17 in den Stößelkörper 4, die im Bereich der Stößelkörperbohrung 13a angeordnet ist. Im Bereich einer kraftabgewandten Seite ist neben der Stößelkörperbohrung 13a eine Ölversorgungsbohrung 18 vorgesehen, die auch als seitliche Erweiterung der Stößelkörperbohrung 13a ausgebildet sein kann. Über die Ölversorgungsbohrung 18 gelangt das in die Längsausnehmung 17 eingebrachte Schmiermittel in die Rollenausnehmung 7 stirnseitig zu der Laufrolle 8 und der Führungsbuchse 9. Von dort wird das eingebrachte Schmiermittel – wie in den 4 bis 7 detailliert dargestellt ist – gezielt entlang der Lagerfläche der Laufrolle 8 auf der Führungsbuchse 9 und der Lagerfläche der Führungsbuchse 9 auf den Bolzen 12 beziehungsweise den entsprechenden Reibstellen 21 entlang geführt.
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Dazu ist ausweislich der 4 in die Führungsbuchse 9 ein äußerer Schmiermittelverteilkanal 19a und in die Führungsbuchsenbohrung 11 ein innerer Schmiermittelverteilkanal 19b jeweils in Form einer Helix eingearbeitet. Zur Veranschaulichung der zusammengehörenden Bauteile sind in 4 sowie den folgenden Figuren neben der Führungsbuchse 9 der Bolzen 12 und die Laufrolle 8 dargestellt.
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Im Unterschied zu der Ausführungsform gemäß 4 ist in dem Ausführungsbeispiel gemäß 5 der äußere Schmiermittelverteilkanal 19a in Form einer Helix wieder in die Führungsbuchse 9 eingearbeitet, während der innere Schmiermittelverteilkanal 19b ebenfalls als Helix (als außenliegender Schmiermittelkanal 19b) in den Bolzen 12 eingelassen ist. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 6 ist wiederum der innere Schmiermittelverteilkanal 19b in dem Bolzen 12 eingelassen, während der äußere Schmiermittelverteilkanal 19a (als innenliegender Schmiermittelverteilkanal 19a) in die Bohrung 10 der Laufrolle 8 eingearbeitet ist.
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7 zeigt schließlich eine weitere Variante, bei der der äußere Schmiermittelverteilkanal 19a in die Bohrung 10 der Laufrolle 8 eingelassen ist, während der innere Schmiermittelverteilkanal 19b in die Führungsbuchsenbohrung 11 der Führungsbuchse 9 eingelassen ist.
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Um die Ölversorgung in dem Schmierspalt zwischen der Laufrolle 8, der Führungsbuchse 9 und dem Bolzen 12 zu verbessern, kann die Ausprägung des äußeren Schmiermittelverteilkanals 19a und des inneren Schmiermittelverteilkanals 19b durch entsprechende Ausgestaltung der Tiefe und der Steigung verstärkt werden. Dadurch ist es möglich, die benötigte Schmiermittelmenge optimal zu transportieren und eine gewünschte Entlastungskraft einzustellen. Die Ausbildung des äußeren Schmiermittelverteilkanals 19a und des inneren Schmiermittelverteilkanals 19b in Form einer Helix, wobei auch andere Formen im Rahmen der Erfindung möglich sind, erzeugt in Verbindung mit der Drehrichtung der Laufrolle 8 eine axiale Kraftkomponente, die je nach Drehrichtung entgegen der Seitenanlaufkraft der Laufrolle 8 an der Rollenausnehmung 7 des Stößelkörpers 4 wirkt, wodurch sich dann eine Entlastung beziehungsweise Reduzierung des seitlichen Anlaufs der Laufrolle 8 ergibt. Entsprechend wird abhängig von der Rotationsrichtung die Helix so (rechtsgängig oder linksgängig) gewählt, dass die entstehende Kraft der Seitenanlaufkraft entgegenwirkt. Die Helix kann durch einen vorhandenen Bearbeitungsprozess (Bearbeitungsriefen durch Drehprozess) oder einen einfachen Fertigungsprozess in das entsprechende Bauteil eingearbeitet werden. Dies ist beispielsweise durch Drehen ohne Finischen möglich. Hieraus ergibt sich insgesamt ein optimierter, vereinfachter Fertigungsprozess und somit ein Potenzial zur Kostenreduktion.
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Zusammenfassend wird durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung die Robustheit des mehrteiligen Rollenstößels 1 verbessert. Durch die gezielte und forcierte Schmiermittelversorgung der Lagerstellen (Zwangsschmierung des Stößelkörpers 4 und den Schmiermittelverteilkanälen 19a, 19b zum Schmiermitteltransport in den Lagerstellen) sowie die Reduktion der seitlichen Anlaufkraft und somit der Reibung zwischen der Laufrolle 8 und dem Stößelkörper 4 ergibt sich weniger Reibung und ein reduzierter Verschleiß an den Reibstellen 21.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 202006000112 U1 [0002]
- DE 102010030202 A1 [0003]
