DE102015210815A1 - Roller tappet for a piston pump, piston pump - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Rollenstößel (1) für eine Kolbenpumpe, insbesondere eine Kraftstoffhochdruckpumpe, zur Abstützung eines hubbeweglichen Pumpenkolbens (2) an einem Nocken (3) oder Exzenter einer Antriebswelle (4), umfassend einen Stößelkörper (5) und eine hohlzylinderförmige Rolle (6), die in einer stirnseitigen Ausnehmung (7) des Stößelkörpers (5) bereichsweise aufgenommen und unmittelbar oder mittelbar über eine Lagerbuchse (8) auf einem Bolzen (9) drehbar gelagert ist, so dass zwischen der Rolle (6) und dem Bolzen (9) oder zwischen der Rolle (6) und der Lagerbuchse (8) ein radialer Lagerspalt (10) ausgebildet wird, der über mindestens eine im Stößelkörper (5) ausgebildete und in die Ausnehmung (7) mündende Bohrung (11) mit einem Schmiermedium versorgbar ist. Erfindungsgemäß besitzt die Rolle (6) im Bereich ihrer Außenumfangsfläche (12), im Bereich ihrer Innenumfangsfläche (13) und/oder im Bereich zumindest einer Stirnfläche (14) mindestens eine die Strömung des Schmiermediums beeinflussende Geometrie (15). Ferner betrifft die Erfindung eine Kolbenpumpe mit einem solchen Rollenstößel (1).The invention relates to a roller tappet (1) for a piston pump, in particular a high-pressure fuel pump, for supporting a liftable pump piston (2) on a cam (3) or eccentric drive shaft (4) comprising a plunger body (5) and a hollow cylindrical roller (6 ), which is partially received in a frontal recess (7) of the plunger body (5) and is rotatably mounted directly or indirectly via a bearing bush (8) on a bolt (9), so that between the roller (6) and the bolt (9 ) or between the roller (6) and the bearing bush (8) a radial bearing gap (10) is formed, which is at least one in the plunger body (5) formed and in the recess (7) opening bore (11) supplied with a lubricant , According to the invention, the roller (6) in the region of its outer peripheral surface (12), in the region of its inner peripheral surface (13) and / or in the region of at least one end face (14) has at least one geometry (15) influencing the flow of the lubricating medium. Furthermore, the invention relates to a piston pump with such a roller tappet (1).
Description
Die Erfindung betrifft einen Rollenstößel für eine Kolbenpumpe, insbesondere eine Kraftstoffhochdruckpumpe, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Der Rollenstößel dient der Abstützung eines Pumpenkolbens der Kolbenpumpe an einem Nocken oder Exzenter einer Antriebswelle. Ferner betrifft die Erfindung eine Kolbenpumpe, insbesondere eine Kraftstoffhochdruckpumpe zur Versorgung eines Verbrennungsmotors mit Kraftstoff, mit einem solchen Rollenstößel.The invention relates to a roller tappet for a piston pump, in particular a high-pressure fuel pump, with the features of the preamble of claim 1. The roller tappet serves to support a pump piston of the piston pump to a cam or eccentric drive shaft. Furthermore, the invention relates to a piston pump, in particular a high-pressure fuel pump for supplying an internal combustion engine with fuel, with such a roller tappet.
Stand der TechnikState of the art
Ein Rollenstößel der vorstehend genannten Art geht beispielhaft aus der Offenlegungsschrift
Ausgehend von dem vorstehend zitierten Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Schmierung im Bereich eines radialen Lagerspalts eines Rollenstößels für eine Kolbenpumpe zu verbessern, der zwischen einer Rolle und einem Bolzen zur drehbaren Lagerung der Rolle oder zwischen der Rolle und einer Lagerbuchse ausgebildet wird. Auf diese Weise soll ein Rollenstößel geschaffen werden, der weniger verschleißanfällig ist.Based on the above-cited prior art, the present invention has the object to improve the lubrication in the region of a radial bearing gap of a roller tappet for a piston pump between a roller and a pin for rotatably supporting the roller or between the roller and a bearing bush is trained. In this way, a roller tappet is to be created, which is less susceptible to wear.
Zur Lösung der Aufgabe wird der Rollenstößel mit den Merkmalen des Anspruchs 1 angegeben. Ferner wird die Kolbenpumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 8 vorgeschlagen. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den jeweiligen Unteransprüchen zu entnehmen.To solve the problem, the roller tappet is specified with the features of claim 1. Furthermore, the piston pump is proposed with the features of
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Der zur Abstützung eines hubbeweglichen Pumpenkolbens an einem Nocken oder Exzenter einer Antriebswelle vorgeschlagene Rollenstößel umfasst einen Stößelkörper und eine hohlzylinderförmige Rolle, die in einer stirnseitigen Ausnehmung des Stößelkörpers bereichsweise aufgenommen und unmittelbar oder mittelbar über eine Lagerbuchse auf einem Bolzen drehbar gelagert ist. Ein zwischen der Rolle und dem Bolzen oder zwischen der Rolle und der Lagerbuchse ausgebildeter radialer Lagerspalt ist dabei über mindestens eine im Stößelkörper ausgebildete und in die stirnseitige Ausnehmung des Stößelkörpers mündende Bohrung mit einem Schmiermedium versorgbar. Erfindungsgemäß besitzt die Rolle im Bereich ihrer Außenumfangsfläche und/oder im Bereich ihrer Innenumfangsfläche und/oder im Bereich zumindest einer Stirnfläche mindestens eine die Strömung des Schmiermediums beeinflussende Geometrie.The proposed for supporting a hubbeweglichen pump piston on a cam or eccentric drive shaft roller tappet comprises a plunger body and a hollow cylindrical roller which is partially received in an end recess of the plunger body and rotatably supported directly or indirectly via a bearing bush on a bolt. A trained between the roller and the bolt or between the roller and the bearing bush radial bearing gap is supplied via at least one opening formed in the plunger body and opening into the frontal recess of the plunger bore with a lubricating medium. According to the invention, the roller in the region of its outer circumferential surface and / or in the region of its inner peripheral surface and / or in the region of at least one end face has at least one geometry influencing the flow of the lubricating medium.
Durch die Beeinflussung der Strömung des Schmiermediums über die Geometrie kann zumindest eine Teilmenge des Schmiermediums dem radialen Lagerspalt gezielt zugeführt werden. Die Beeinflussung besteht demnach vorzugsweise in einer Umlenkung der Strömung des Schmiermediums. In der Folge erhöht sich die dem radialen Lagerspalt zugeführte Schmiermenge, was mit einer verbesserten Schmierung und einem geringeren Verschleiß im Bereich der den radialen Lagerspalt begrenzenden Bauteilen einhergeht.By influencing the flow of the lubricating medium over the geometry, at least a subset of the lubricating medium can be selectively supplied to the radial bearing gap. The influence is therefore preferably in a deflection of the flow of the lubricant. As a result, the amount of lubricant supplied to the radial bearing gap increases, which is accompanied by improved lubrication and less wear in the area of the radial bearing gap defining components.
Die Beeinflussung der Strömung des Schmiermediums kann auch darin bestehen, zumindest eine Teilmenge des Schmiermediums aufzufangen und vorzuhalten, so dass in jedem Betriebszustand eine ausreichende Menge des Schmiermediums zur Schmierung und Kühlung des Rollenstößels im Bereich des radialen Lagerspalts zur Verfügung steht.The influencing of the flow of the lubricating medium may also be to collect and maintain at least a subset of the lubricating medium, so that in each operating state, a sufficient amount of the lubricating medium for lubrication and cooling of the roller tappet is available in the region of the radial bearing gap.
Um sicherzustellen, dass dem Rollenstößel in jedem Betriebszustand eine ausreichende Menge eines Schmiermediums zur Verfügung steht, musste bislang eine deutlich erhöhte Schmiermenge vorgehalten werden. Bei Verwendung eines erfindungsgemäßen Rollenstößels kann die Schmiermenge reduziert werden, da über die vorgeschlagene Geometrie ein definierter Schmierzustand im radialen Lagerspalt erreichbar ist. Die Reduzierung der Schmiermenge wiederum führt zu einer Effizienzsteigerung des Systems.To ensure that the roller tappet in any operating condition, a sufficient amount of lubricant is available, so far had a significantly increased amount of lubricant be kept. When using a roller tappet according to the invention, the amount of lubricant can be reduced because of the proposed geometry, a defined state of lubrication in the radial bearing gap can be achieved. The reduction in the amount of lubricant in turn leads to an increase in the efficiency of the system.
Gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Geometrie eine im Bereich der Innenumfangsfläche der Rolle ausgebildete und dem radialen Lagerspalt vorgelagerte Ringnut. Über die Ringnut kann zumindest eine Teilmenge des über die im Stößelkörper vorgesehene Bohrung zugeführten Schmiermediums aufgefangen werden, so dass eine Art Depot für das Schmiermedium gebildet wird. Aus dem Depot kann dem radialen Lagerspalt kontinuierlich Schmiermedium zugeführt werden, um die erforderliche Schmierung sicherzustellen.According to a first preferred embodiment of the invention, the geometry is formed in the region of the inner peripheral surface of the roller and the radial bearing gap upstream annular groove. About the annular groove can at least a subset of the lubricating medium supplied via the bore provided in the tappet body can be collected, so that a kind of depot for the lubricating medium is formed. From the depot, the radial bearing gap continuously lubricating medium can be supplied to ensure the required lubrication.
Die als Depot dienende Ringnut ist hierzu im Bereich einer Innenumfangsfläche der Rolle und zwar vor dem radialen Lagerspalt angeordnet. Dadurch ist zum Einen sichergestellt, dass zumindest ein Teilstrom des Schmiermediums dem Depot zugeführt wird, zum Anderen, dass aus dem Depot entnommenes Schmiermedium in den radialen Lagerspalt gelangt.Serving as a depot annular groove is this arranged in the region of an inner peripheral surface of the roller and that before the radial bearing gap. This ensures, on the one hand, that at least one partial stream of the lubricating medium is supplied to the depot and, on the other hand, that lubricant taken from the depot enters the radial bearing gap.
Ferner macht sich diese Ausführungsform der Erfindung die Zentrifugalkraft zunutze, die auf die Rotationsbewegung der Rolle zurückzuführen ist und einen erhöhten hydraulischen Druck in der Ringnut bewirkt. Der erhöhte hydraulische Druck fördert die Versorgung des radialen Lagerspalts mit dem in der Ringnut bevorrateten Schmiermedium.Further, this embodiment of the invention utilizes the centrifugal force due to the rotational movement of the roller causing increased hydraulic pressure in the annular groove. The increased hydraulic pressure promotes the supply of the radial bearing gap with the lubricant stored in the annular groove.
Die im Bereich einer Innenumfangsfläche der Rolle vorgesehene Ringnut kann sowohl durch ein materialabtragendes Verfahren, als auch durch ein materialauftragendes Verfahren hergestellt worden sein.The annular groove provided in the region of an inner circumferential surface of the roller can be produced both by a material-removing method and by a material-applying method.
Gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Geometrie eine im Bereich der Innenumfangsfläche der Rolle ausgebildete und dem radialen Lagerspalt vorgelagerte umlaufende Nase, die eine dem radialen Lagerspalt zugewandte Flanke besitzt, die gegenüber der Innenumfangsfläche in einem Winkel geneigt ist, der kleiner 90° ist. Vorzugsweise ist der Winkel kleiner 70°, weiterhin vorzugsweise kleiner 50°. Die geneigte Flanke der vorstehenden umlaufenden Nase formt einen Einlauftrichter, über den dem radialen Lagerspalt gezielt Schmiermedium zugeführt wird. Auch hier wirkt sich die auf die Rotationsbewegung der Rolle zurückzuführende Zentrifugalkraft positiv aus, da sie die Zwangsführung über die geneigte Flanke verstärkt.According to a second preferred embodiment of the invention, the geometry is formed in the region of the inner peripheral surface of the roller and the radial bearing gap upstream circumferential nose having a radial bearing gap facing edge, which is inclined relative to the inner peripheral surface at an angle which is less than 90 ° , Preferably, the angle is less than 70 °, more preferably less than 50 °. The inclined flank of the protruding circumferential nose forms an inlet funnel, over which the radial bearing gap targeted lubricating medium is supplied. Again, the attributable to the rotational movement of the roller centrifugal force has a positive effect, since it enhances the forced operation on the inclined flank.
Gemäß einer dritten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Geometrie eine im Bereich der Innenumfangsfläche der Rolle ausgebildete und dem radialen Lagerspalt vorgelagerte Nut, die sich von der Stirnfläche der Rolle bis in den radialen Lagerspalt erstreckt und in einem Winkel gegen die Drehrichtung der Rolle angestellt ist. Das heißt, dass die Nut von der Stirnfläche weg in einer der Drehrichtung der Rolle entgegengesetzten Richtung verläuft. Die Nut trägt in Kombination mit der Drehbewegung der Rolle dazu bei, dass am Rand des radialen Lagerspalts ein hydraulischer Druck aufgebaut wird, der zum Aufbau eines konstanten Schmierfilms beiträgt. Vorzugsweise sind mehrere gleichartige Nuten in gleichem Winkelabstand zueinander im Bereich der Innenumfangsfläche der Rolle ausgebildet, da über die Anzahl der Nuten die vorteilhafte Wirkung verstärkt werden kann.According to a third preferred embodiment of the invention, the geometry is a formed in the region of the inner peripheral surface of the roller and the radial bearing gap upstream groove extending from the end face of the roller to the radial bearing gap and is set at an angle to the direction of rotation of the roller. That is, the groove extends away from the end face in a direction opposite to the direction of rotation of the roll. The groove, in combination with the rotational movement of the roller, contributes to establishing a hydraulic pressure at the edge of the radial bearing gap, which contributes to the formation of a constant lubricating film. Preferably, a plurality of similar grooves are formed at the same angular distance from one another in the region of the inner peripheral surface of the roller, since the number of grooves, the advantageous effect can be increased.
Alternativ oder ergänzend wird vorgeschlagen, dass die Geometrie eine im Bereich der Außenumfangsfläche ausgebildete Nut ist, die sich von der Mitte der Rolle zu einer Stirnfläche hin erstreckt und in einem Winkel gegen die Drehrichtung der Rolle angestellt ist. Diese Ausführungsform macht sich eine Schleppströmung an der Außenumfangsfläche der Rolle zunutze, so dass Schmiermedium, das die Rolle außenumfangseitig umgibt, gezielt in die zu schmierenden Lagerbereiche geführt wird. Hierbei handelt es sich zum Einen um den radialen Lagerspalt, zum Anderen um einen axialen Lagerspalt, der zwischen dem Stößelkörper und der Stirnfläche Rolle und/oder der Lagerbuchse ausgebildet wird. Vorzugsweise sind mehrere gleichartige Nuten in gleichem Winkelabstand zueinander im Bereich der Außenumfangsfläche ausgebildet. Die Nuten sind dabei bevorzugt derart geneigt, dass sie von der Mitte der Rolle in Drehrichtung der Rolle schräg nach außen in Richtung der jeweiligen Stirnfläche führen.Alternatively or additionally, it is proposed that the geometry is a groove formed in the region of the outer peripheral surface, which extends from the center of the roller to an end face and is set at an angle to the direction of rotation of the roller. This embodiment makes use of a drag flow on the outer circumferential surface of the roller, so that lubricating medium, which surrounds the outside circumference of the roller, is guided specifically into the bearing areas to be lubricated. These are on the one hand to the radial bearing gap, on the other hand to an axial bearing gap, which is formed between the plunger body and the end face roller and / or the bearing bush. Preferably, a plurality of identical grooves are formed at the same angular distance from each other in the region of the outer peripheral surface. The grooves are preferably inclined so that they lead from the center of the roller in the direction of rotation of the roller obliquely outward in the direction of the respective end face.
Die zur Versorgung des radialen Lagerspalts mit einem Schmiermedium vorgesehene Bohrung erstreckt sich bevorzugt vom Außenumfang des Stößelkörpers nach radial innen bis zur Ausnehmung, in der die Rolle bereichsweise aufgenommen ist. Auf diese Weise kann das den Stößelkörper umgebende Schmiermedium zur Schmierung des Rollenlagers genutzt werden. Die Bohrung stellt hierzu die notwendige Verbindung der Ausnehmung des Stößelkörpers, in der die Rolle aufgenommen ist, mit der Zylinderbohrung sicher, in welcher der Stößelkörper aufgenommen ist.The provided for supplying the radial bearing gap with a lubricating medium bore preferably extends from the outer periphery of the plunger body radially inward to the recess in which the roller is partially received. In this way, the lubricating medium surrounding the plunger body can be used to lubricate the roller bearing. For this purpose, the bore ensures the necessary connection of the recess of the tappet body, in which the roller is received, with the cylinder bore, in which the tappet body is accommodated.
Vorzugsweise mündet die Bohrung im Bereich eines axialen Lagerspalts, der zwischen dem Stößelkörper und einer Stirnfläche der Rolle und/oder der Lagerbuchse ausgebildet wird, in die Ausnehmung. Auf diese Weise ist eine ausreichende Versorgung sowohl des radialen Lagerspalts, als auch des axialen Lagerspalts mit Schmiermedium sichergestellt. Die Bohrung kann dabei insbesondere radial oder schräg durch die Wandung des Stößelkörpers geführt sein.Preferably, the bore opens in the region of an axial bearing gap, which is formed between the plunger body and an end face of the roller and / or the bearing bush, in the recess. In this way, an adequate supply of both the radial bearing gap, and the axial bearing gap is ensured with lubricating medium. The bore can be guided in particular radially or obliquely through the wall of the plunger body.
Ferner wird eine Kolbenpumpe, insbesondere eine Kraftstoffhochdruckpumpe zur Kraftstoffversorgung eines Verbrennungsmotors, vorgeschlagen, die einen hubbeweglichen Pumpenkolben, der über einen erfindungsgemäßen Rollenstößel an einem Nocken oder Exzenter einer Antriebswelle abgestützt ist, umfasst. Der Stößelkörper des Rollenstößels ist dabei in einer Zylinderbohrung eines Gehäuseteils der Kolbenpumpe hubbeweglich aufgenommen. Die Vorteile des erfindungsgemäßen Rollenstößels kommen auch bei einer den Rollenstößel umfassenden Pumpe zum Tragen, da der reduzierte Verschleiß in den Lagerbereichen des Rollenstößels eine Verlängerung der Lebensdauer der Pumpe zur Folge hat.Furthermore, a piston pump, in particular a high-pressure fuel pump for supplying fuel to an internal combustion engine, is proposed which comprises a liftable pump piston which is supported on a cam or eccentric of a drive shaft via a roller tappet according to the invention. The plunger body of the roller tappet is in a cylinder bore of a Housing part of the piston pump received liftable. The advantages of the roller tappet according to the invention also come into play in a pump comprising the roller tappet, since the reduced wear in the bearing areas of the roller tappet results in an extension of the service life of the pump.
Bevorzugt ist der Stößelkörper in der Zylinderbohrung gegen Verdrehen gesichert. Die Verdrehsicherung ist insbesondere von Bedeutung, wenn die vorgeschlagene Geometrie zur Beeinflussung der Strömung des Schmiermediums von der Drehrichtung der Rolle abhängig ist. Über die Verdrehsicherung ist sichergestellt, dass die Drehrichtung der Rolle immer gleich ist.Preferably, the plunger body is secured against rotation in the cylinder bore. The rotation is especially important if the proposed geometry for influencing the flow of the lubricant depends on the direction of rotation of the role. The anti-twist device ensures that the direction of rotation of the roller is always the same.
Vorteilhafterweise ist die im Stößelkörper vorgesehene Bohrung, die der Versorgung des radialen Lagerspalts mit einem Schmiermedium dient, an eine motorinterne Druckölversorgungsleitung angeschlossen. Es muss demnach kein separates Schmiermedium vorgehalten werden. Der in der Druckölversorgungsleitung herrschende Druck fördert zudem die Zuführung des Schmiermediums in den Bereich der Rollenlagerung.Advantageously, the hole provided in the tappet body, which serves to supply the radial bearing gap with a lubricating medium, is connected to an engine-internal pressure oil supply line. Accordingly, no separate lubricant medium must be provided. The pressure prevailing in the pressure oil supply line also promotes the supply of the lubricating medium in the region of the roller bearing.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Diese zeigen:Preferred embodiments of the invention are explained below with reference to the accompanying drawings. These show:
Ausführliche Beschreibung der ZeichnungenDetailed description of the drawings
Der
Wie der
Zur Optimierung der Schmierung des radialen Lagerspalts
Eine vergrößerte Darstellung einer als Ringnut ausgeführten Geometrie
Eine andere Geometrie
Der
Eine weitere Möglichkeit zur Ausbildung der Geometrie
Eine weiterbildende Maßnahme zur Optimierung der Schmierung ist der
Sämtliche anhand der Figuren beschriebenen Maßnahmen zur Optimierung der Schmierung können einzeln oder in unterschiedlichen Kombinationen zur Anwendung gelangen.All measures described with reference to the figures for optimizing the lubrication can be applied individually or in different combinations.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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