DE102014220813B4

DE102014220813B4 - Stößelanordnung für eine Rollenstößelpumpe und eine solche aufweisende Rollenstößelpumpe

Info

Publication number: DE102014220813B4
Application number: DE102014220813.0A
Authority: DE
Inventors: Cristian Adrian Rosu
Original assignee: Continental Automotive GmbH
Current assignee: Vitesco Technologies GmbH
Priority date: 2014-10-14
Filing date: 2014-10-14
Publication date: 2019-12-24
Anticipated expiration: 2034-10-15
Also published as: DE102014220813A1

Abstract

Stößelanordnung für eine Rollenstößelpumpe mit einem Stößelelement (4) mit einem hohlzylindrischen Abschnitt (5) und mit einer zumindest teilweise im hohlzylindrischen Abschnitt angeordneten und an dessen Innenwand drehbar gelagerten zylindrischen Rolle (6), die zur Durchführung einer Linearbewegung des Stößelelementes (4) von einer exzentrischen Antriebswelle (3) beaufschlagbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass an der Innenwand des hohlzylindrischen Abschnittes (5) des Stößelelementes (4) zwei gegenüberliegende kugelabschnittförmige Erhebungen (7) angeordnet sind, deren radial höchste Punkte (9) Lagerpunkte für die beiden zentralen Punkte der eben ausgebildeten Stirnflächen (8) der Rolle (5) bilden.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Stößelanordnung für eine Rollenstößelpumpe mit einem Stößelelement mit einem hohlzylindrischen Abschnitt und mit einer zumindest teilweise im hohlzylindrischen Abschnitt angeordneten und an dessen Innenwand drehbar gelagerten zylindrischen Rolle, die zur Durchführung einer Linearbewegung des Stößelelementes von einer exzentrischen Antriebswelle beaufschlagbar ist.
Eine derartige Stößelanordnung und eine entsprechende Rollenstößelpumpe sind aus der EP 2 711 546 A1 bekannt. Bei dieser bekannten Stößelanordnung ist eine spezielle Fixierung zum Halten der Rolle im Stößelelement vorgesehen, um eine Bewegung der Rolle in Richtung der Längsachse derselben zu verhindern. Der hohlzylindrische Abschnitt des Stößelelementes umfasst hierbei zwei gekrümmte Seitenflächen, die einander gegenüber liegen und sich in Richtung der Längsachse der Rolle erstrecken, um die Stößelanordnung mit einem Pumpengehäuse der zugehörigen Pumpe beweglich zu verbinden. Wie erwähnt, ist bei dieser Ausführungsform die Rolle an den speziellen Fixierelementen gesondert vom eigentlichen hohlzylindrischen Abschnitt des Stößelelementes gelagert.
Bei einer weiteren bekannten Ausführungsform einer derartigen Stößelanordnung besitzt das Stößelelement einen hohlzylindrischen Abschnitt, in dem ein Rollenschuh und eine Rolle gelagert sind. Die Stirnflächen der Rolle sind hierbei eben ausgebildet.
Bei noch einer anderen Ausführungsform sind die ebenen Stirnflächen der Rolle an gegenüberliegenden ebenen Abschnitten der Innenwand des hohlzylindrischen Abschnittes des Stößelelementes gelagert.
Es ist noch eine weitere Ausführungsform bekannt, bei der die Stirnflächen der Rolle kugelförmig ausgebildet sind und an der zylindrischen Innenwand des hohlzylindrischen Abschnittes des Stößelelementes gelagert sind.
DE 10 2011 085 242 A1 offenbart einen Rollenstößel für eine Kraftstoffhochdruckpumpe, der ein Gehäuse mit einer darin gelagerten Rolle aufweist, die an Stirnseiten, mit denen sie das Gehäuse kontaktiert, zentrische Stümpfe aufweist, über die sie in dem Gehäuse gelagert ist.
WO 2014/056975 A1 beschreibt einen Rollenstößel für eine Kraftstoffhochdruckpumpe, bei dem eine Rolle in einem Rollenschuh gelagert ist und von einem Clip gehaltert ist, wobei an dem Clip zum Lagern der Rolle auf Höhe der Rollendrehachse zu Stirnseiten der Rolle vorstehende Erhebungen vorgesehen sind.
Die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen, bei denen die zylindrische Rolle direkt an der Innenwand des hohlzylindrischen Abschnitts des Stößelelementes gelagert ist, entsprechen der eingangs beschriebenen Stößelanordnung.
Bei den vorstehend beschriebenen bekannten Stößelanordnungen mit zylindrischen Rollen mit ebenen Stirnflächen hat sich jedoch gezeigt, dass sich diese ebenen Stirnflächen im Laufe der Zeit regelrecht in die Wand des hohlzylindrischen Abschnitts des Stößelelementes einbohren. Dies ist natürlich unerwünscht und führt zu einer Reduzierung der Lebensdauer der entsprechenden Rollenstößelpumpe.
Der entsprechende „Einbohreffekt“ wird dadurch bewirkt, dass hierbei eine ebene Stirnfläche der Rolle mit einer zylindrischen Wandfläche des Stößelelementes zusammenwirkt. Um diesen Aspekt zu vermeiden bzw. zu verringern, hat man die vorstehend beschriebene Ausführungsform des Standes der Technik entwickelt, bei der die Rolle mit zwei kugelabschnittförmigen Stirnflächen versehen ist. Hierbei findet daher im Wesentlichen nur ein Punktkontakt zwischen der Spitze der jeweiligen Stirnfläche und der Zylinderwand des Stößelelementes statt.
Bei noch einer anderen bekannten Ausführungsform wirkt eine kugelabschnittförmige Stirnfläche einer Rolle mit einer eben ausgebildeten Haltefläche zusammen, die an einem starren Arm einer Klemme ausgebildet ist, welche in die Rolle und das Stößelelement eingesetzt ist.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Stößelanordnung der eingangs beschriebenen Art zur Verfügung zu stellen, die sich durch eine besonders verschleißarme Funktionsweise bei kostengünstiger Herstellung auszeichnet.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Stößelanordnung der angegebenen Art dadurch gelöst, dass an der Innenwand des hohlzylindrischen Abschnittes des Stößelelementes zwei gegenüberliegende kugelabschnittförmige Erhebungen angeordnet sind, deren radial höchste Punkte Lagerpunkte für die beiden zentralen Punkte der eben ausgebildeten Stirnflächen der Rolle bilden.
Bei der erfindungsgemäßen Lösung ist die Rolle auf beiden Seiten mit einer ebenen Stirnfläche versehen. Das hat den Vorteil, dass keine aufwändige Bearbeitung der Rolle durchgeführt werden muss, um diese mit kugelabschnittförmigen Endflächen bzw. Stirnflächen zu versehen. Des Weiteren ist der hohlzylindrische Abschnitt des Stößelelementes mit zwei kugelabschnittförmigen Erhebungen versehen, die in das Innere des hohlzylindrischen Abschnittes ragen. Die Spitzen bzw. die höchsten Punkte dieser Erhebungen bilden dabei die Lagerpunkte für die beiden zentralen Punkte der eben ausgebildeten Stirnflächen der Rolle. Beide Spitzen liegen daher auf der Verlängerung der Mittelachse der Rolle. Auf diese Weise wird der Kontakt zwischen der Rolle und dem hohlzylindrischen Abschnitt des Stößelelementes auf einen Punkt beschränkt, der die Spitze bzw. den radial höchsten Punkt einer j eden Erhebung mit dem Mittelpunkt einer j eden ebenen Stirnfläche einer Rolle verbindet.
Da der Kontaktpunkt zwischen Rolle und der zylindrischen Innenwand des zylindrischen Abschnitts des Stößelelementes exakt auf der Mittelachse der Rolle liegt, wird bei dieser Art der Lagerung im Wesentlichen kein Verschleiß erzeugt, da die theoretische Geschwindigkeit der Rollenmittelachse gleich Null ist. Der Kontakt zwischen der Rolle und der Innenwand des hohlzylindrischen Abschnitts wird daher in einen statischen Reaktionspunkt überführt.
Die erfindungsgemäße Lösung hat den wesentlichen Vorteil, dass eine derartige kugelabschnittförmige Erhebung wesentlich einfacher an der Wand des hohlzylindrischen Abschnittes des Stößelelementes hergestellt werden kann als an der Stirnfläche der Rolle. Obwohl dieser Vorteil gegeben ist, hat sich jedoch im Stand der Technik die Lösung mit den kugelförmig ausgebildeten Stirnflächen der Rolle durchgesetzt.
Bei einer speziellen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Stößelanordnung sind die Erhebungen in die Wand des hohlzylindrischen Abschnittes des Stößelelementes von deren Außenseite her eingeprägt. Dies ist eine besonders kostengünstige Möglichkeit, um entsprechende kugelabschnittförmige Erhebungen vorzusehen.
Bei einer anderen Ausführungsform sind die Erhebungen durch Bearbeitung der Innenseite der Wand des hohlzylindrischen Abschnittes des Stößelelementes hergestellt.
Bei der erfindungsgemäßen Lösung wirkt daher der Mittelpunkt einer ebenen Stirnfläche der Rolle mit der Spitze der kugelabschnittförmigen Erhebung auf der Innenwand des hohlzylindrischen Abschnittes des Stößelelementes zusammen. Hierdurch wird ein Punktkontakt zwischen Rolle und Stößelelement erzielt, obwohl ein hohlzylindrisch ausgebildeter Abschnitt des Stößelelementes zur Aufnahme der Rolle Verwendung findet. Durch diese Lösung werden die bekannten „Einbohreffekte“ des Standes der Technik vermieden bzw. weitgehend ausgeschaltet.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner eine Rollenstößelpumpe, die dadurch gekennzeichnet ist, dass sie eine Stößelanordnung der vorstehend beschriebenen Art aufweist. Eine solche Rollenstößelpumpe findet beispielsweise als Hochdruckpumpe eines Einspritzsystems eines Kraftfahrzeuges Verwendung.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung im Einzelnen erläutert. Es zeigen:

1 einen schematischen Vertikalschnitt durch eine Ausführungsform einer Stößelanordnung bei einer Rollenstößelpumpe; und
2 eine vergrößerte Vertikalschnittdarstellung der Lagerung der Rolle an der Innenwand des hohlzylindrischen Abschnittes des Stößelelementes.

Die in 1 schematisch dargestellte Stößelanordnung für eine Rollenstößelpumpe besitzt ein nur schematisch dargestelltes Stößelelement 4, das in einer entsprechenden Bohrung 2 eines Pumpengehäuses 1 hin- und herbeweglich gelagert ist. Mithilfe dieses Stößelelementes wird ein in einer Pumpkammer befindliches Fluid unter Druck gesetzt.
Das Stößelelement 4 besitzt einen hohlzylindrischen Abschnitt 5, in dem zumindest teilweise eine Rolle 6 drehbar gelagert ist, welche zur Durchführung einer Linearbewegung des Stößelelementes 4 von einer exzentrischen Antriebswelle 3 (nur schematisch dargestellt) beaufschlagbar ist. Durch Drehen der Antriebswelle 3 wird daher über die damit in Kontakt stehende Rolle 6 das Stößelelement 4 in der Bohrung 2 aufwärts bewegt, um das in der Pumpkammer befindliche Fluid unter Druck zu setzen, während die Abwärtsbewegung des Stößelelementes über eine hier nur schematisch dargestellte Feder erfolgt. Der ferner im hohlzylindrischen Abschnitt 5 angeordnete Rollenschuh zum Halten der Rolle ist nicht dargestellt.
Die als Vollzylinder ausgebildete Rolle 6 ist an der Innenwand des hohlzylindrischen Abschnittes 5 des Stößelelementes 4 gelagert. Diese Lagerung ist in vergrößertem Maßstab in 2 schematisch dargestellt. Zur Lagerung der Rolle sind an der Innenwand des hohlzylindrischen Abschnitts 5 des Stößelelementes 4 zwei gegenüberliegende kugelabschnittförmige Erhebungen 7 angeordnet, deren Spitzen bzw. radial höchste Punkte 9 Lagerpunkte für die beiden zentralen Punkte der eben ausgebildeten Stirnflächen 8 der Rolle 6 bilden. Die Rolle 6 ist daher über zwei Punktkontakte an der Innenwand des hohlzylindrischen Abschnitts 5 des Stößelelementes 4 drehbar gelagert. Bei dieser Ausführungsform sind die beiden kugelabschnittförmigen Erhebungen 7 durch Verdickungen der Wand des hohlzylindrischen Abschnitts 5 hergestellt.
Die hier dargestellte Stößelanordnung findet bei einer Rollenstößelpumpe Verwendung, die eine Hochdruckpumpe des Einspritzsystems eines Kraftfahrzeuges bildet.

Claims

Stößelanordnung für eine Rollenstößelpumpe mit einem Stößelelement (4) mit einem hohlzylindrischen Abschnitt (5) und mit einer zumindest teilweise im hohlzylindrischen Abschnitt angeordneten und an dessen Innenwand drehbar gelagerten zylindrischen Rolle (6), die zur Durchführung einer Linearbewegung des Stößelelementes (4) von einer exzentrischen Antriebswelle (3) beaufschlagbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass an der Innenwand des hohlzylindrischen Abschnittes (5) des Stößelelementes (4) zwei gegenüberliegende kugelabschnittförmige Erhebungen (7) angeordnet sind, deren radial höchste Punkte (9) Lagerpunkte für die beiden zentralen Punkte der eben ausgebildeten Stirnflächen (8) der Rolle (5) bilden.
Stößelanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhebungen (7) in die Wand des hohlzylindrischen Abschnittes (5) des Stößelelementes (4) von deren Außenseite her eingeprägt sind.
Stößelanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhebungen (7) durch Bearbeitung der Innenseite der Wand des hohlzylindrischen Abschnittes hergestellt sind.
Rollenstößelpumpe, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Stößelanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche aufweist.
Rollenstößelpumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Hochdruckpumpe eines Einspritzsystems eines Kraftfahrzeuges ist.