DE102016219046A1

DE102016219046A1 - Stößelbaugruppe für eine Radialkolbenpumpe, Radialkolbenpumpe

Info

Publication number: DE102016219046A1
Application number: DE102016219046.6A
Authority: DE
Inventors: Gerhard Meier; Marcel Meixner; Frank Maurer
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2016-09-30
Filing date: 2016-09-30
Publication date: 2018-04-05
Also published as: WO2018060158A1; CN109790763A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Stößelbaugruppe (1) zur Abstützung eines hubbeweglichen Pumpenkolbens (2) einer Radialkolbenpumpe, insbesondere einer Kraftstoffhochdruckpumpe, an einem Nocken (3) einer Antriebswelle (4), umfassend einen hohlzylinderförmigen Stößelkörper (5) und einen in den Stößelkörper (5) eingepressten Rollenschuh (6) zur drehbaren Lagerung einer Rolle (7). Erfindungsgemäß weist der Rollenschuh (6) ein in Einpressrichtung variierendes Pressübermaß auf. Ferner betrifft die Erfindung eine Radialkolbenpumpe mit einem solchen Stößelbaugruppe (1).

Description

Die Erfindung betrifft eine Stößelbaugruppe für eine Radialkolbenpumpe, insbesondere eine Kraftstoffhochdruckpumpe, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Die angegebene Stößelbaugruppe dient der Abstützung eines Pumpenkolbens der Radialkolbenpumpe an einem Nocken einer Antriebswelle. Ferner betrifft die Erfindung eine Radialkolbenpumpe, insbesondere eine Kraftstoffhochdruckpumpe zur Versorgung eines Verbrennungsmotors mit Kraftstoff, mit einer solchen Stößelbaugruppe.
Stand der Technik
Aus der Offenlegungsschrift DE 10 2009 001 631 A1 ist eine Stößelbaugruppe für eine Hochdruckpumpe bekannt, die einen Stößelkörper mit einer Aufnahme und einen in die Aufnahme des Stößelkörpers eingepressten Rollenschuh zur drehbaren Lagerung einer Rolle umfasst. Zur Herstellung des Pressverbandes weist der Rollenschuh ein Pressübermaß gegenüber der Aufnahme des Stößelkörpers auf. Um eine Schrägstellung des Rollenschuhs beim Einpressen in den Stößelkörper zu verhindern, bildet der Stößelkörper eine Zentrierführung aus. Durch die Zentrierführung wird beim Einpressen des Rollenschuhs eine automatische Zentrierung erreicht, die eine Schrägeinpressung verhindert. Zugleich steigt die Robustheit des Pressverbandes, da die Einpresskräfte nicht verfälscht werden, wie dies bei einer Schrägeinpressung regelmäßig der Fall ist.
Ausgehend von dem vorstehend genannten Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Stößelbaugruppe für eine Radialkolbenpumpe, insbesondere für eine Kraftstoffhochdruckpumpe, anzugeben, deren Robustheit weiter gesteigert ist.
Zur Lösung der Aufgabe wird die Stößelbaugruppe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 angegeben. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen. Ferner wird eine Radialkolbenpumpe mit einer solchen Stößelbaugruppe vorgeschlagen.
Offenbarung der Erfindung
Die vorgeschlagene Stößelbaugruppe ist zur Abstützung eines hubbeweglichen Pumpenkolbens einer Radialkolbenpumpe, insbesondere einer Kraftstoffhochdruckpumpe, an einem Nocken einer Antriebswelle geeignet. Die Stößelbaugruppe umfasst hierzu einen hohlzylinderförmigen Stößelkörper und einen in den Stößelkörper eingepressten Rollenschuh zur drehbaren Lagerung einer Rolle. Erfindungsgemäß weist der Rollenschuh ein in Einpressrichtung variierendes Pressübermaß auf. Das heißt, dass der Rollenschuh kein zylindrisches Pressübermaß besitzt.
Das variierende Pressübermaß dient der Optimierung der Flächenpressung im Pressverband. Denn bei einem zylindrischen Pressübermaß des Rollenschuhs ist die Flächenpressung über die Pressfläche ungleichmäßig verteilt. Beispielsweise entsteht an den Kanten des Rollenschuhs eine erhöhte Flächenpressung. Dies führt zu Spannungsspitzen im Stößelkörper, die sich negativ auf die Robustheit der Stößelbaugruppe auswirken. Durch das variierende Pressübermaß können Spannungsspitzen im Stößelkörper vermieden werden, so dass die Robustheit der Stößelbaugruppe steigt.
Bevorzugt weist der Rollenschuh ein Pressübermaß auf, das in Einpressrichtung abnimmt. Auf diese Weise wird das Einpressen des Rollenschuhs in den Stößelkörper vereinfacht. Zudem wird der Kantenbereich des Rollenschuhs entlastet, über den der Rollenschuh in den Stößelkörper eingepresst wird. Zumindest in diesem Kantenbereich ist demnach keine erhöhte Flächenpressung mehr zu erwarten.
Ferner bevorzugt ist der Rollenschuh in Einpressrichtung zumindest abschnittsweise konisch und/oder bauchig geformt. Der Rollenschuh kann dabei auch mehrere konisch und/oder bauchig geformte Abschnitte aufweisen. Beispielsweise können mehrere konisch geformte Abschnitte mit unterschiedlichem Konuswinkel aufeinanderfolgen. Ferner können konisch und/oder bauchig geformte Abschnitte durch einen zylinderförmigen Abschnitt unterbrochen sein. Der Abschnitt, in dem der Rollenschuh sein größtes Pressübermaß besitzt, ist vorzugsweise in einem Abstand zu mindestens einer Kante des Rollenschuhs angeordnet.
Darüber hinaus wird vorgeschlagen, dass der Rollenschuh zumindest einen Abschnitt ohne Pressübermaß aufweist. Das heißt, dass in diesem Bereich keine Einpresskräfte auf den Stößelkörper wirken, so dass dieser zumindest bereichsweise entlastet wird. Vorzugsweise erstreckt sich der Abschnitt ohne Pressübermaß bis zu einer Stirnfläche des Rollenschuhs, die dem Nocken zugewandt ist. Eine erhöhte Flächenpressung im Bereich der die Stirnfläche begrenzenden Kante des Rollenschuhs kann somit wirksam verhindert werden.
In Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass der Abschnitt ohne Pressübermaß eine Höhe H_A aufweist, die weniger als die Hälfte, vorzugsweise weniger als ein Drittel, der Gesamthöhe H_G des Rollenschuhs beträgt. Dadurch ist weiterhin eine ausreichend große Pressfläche sichergestellt.
Vorteilhafterweise ist im Stößelkörper ein nach radial innen vorspringender Ringbund ausgebildet, an dem der Rollenschuh anliegt. Der Ringbund gibt somit die Einpresstiefe vor, so dass das Einpressen des Rollenschuhs vereinfacht wird. Ferner kann der Ringbund zur Abstützung eines Federtellers und einer Feder dienen, mittels welcher ein Pumpenkolben mit der Stößelbaugruppe verbindbar ist.
Da die erfindungsgemäße Stößelbaugruppe bevorzugt in einer Radialkolbenpumpe zum Einsatz gelangt, wird ferner eine Radialkolbenpumpe, insbesondere eine Kraftstoffhochdruckpumpe, mit einem Pumpengehäuse und einer erfindungsgemäßen Stößelbaugruppe vorgeschlagen. Die Stößelbaugruppe ist dabei in einem Stößelraum des Pumpengehäuses hin und her beweglich aufgenommen.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Diese zeigen:
1 einen schematischen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Radialkolbenpumpe mit einer erfindungsgemäßen Stößelbaugruppe,
2 einen schematischen Längsschnitt durch die Stößelbaugruppe der Radialkolbenpumpe der 1,
3 eine schematische Seitenansicht des Rollenschuhs der Stößelbaugruppe der 2,
4 eine schematische Seitenansicht eines Rollenschuhs einer Stößelbaugruppe gemäße einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung und
5 eine schematische Seitenansicht eines Rollenschuhs einer Stößelbaugruppe gemäße einer dritten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
Der 1 ist eine als Radialkolbenpumpe ausgeführte Kraftstoffhochdruckpumpe mit einem Pumpengehäuse 11 zu entnehmen, in dem in einem Triebwerksraum 14 eine Antriebswelle 4 aufgenommen ist. Die Antriebswelle 4 weist einen Nocken 3 auf, über den ein Pumpenkolben 2 der Kraftstoffhochdruckpumpe in einer Hubbewegung antreibbar ist. Der Pumpenkolben 2 begrenzt einen Pumpenarbeitsraum 15, der innerhalb einer Zylinderbohrung 16 des Pumpengehäuses 11 ausgebildet und über ein Saugventil 17 mit Kraftstoff befüllbar ist. Im Förderbetrieb der Kraftstoffhochdruckpumpe wird der im Pumpenarbeitsraum vorhandene Kraftstoff durch die Hubbewegung des Pumpenkolbens 2 komprimiert und anschließend über ein Hochdruckventil 18 einem Hochdruckspeicher 19 zugeführt. Über mindestens einen an den Hochdruckspeicher 19 angeschlossenen Kraftstoffinjektor 20 ist dann der komprimierte Kraftstoff in einen Brennraum (nicht dargestellt) eines Verbrennungsmotors einspritzbar.
Um den Pumpenkolben 2 in eine Hubbewegung anzutreiben, ist dieser über eine Stößelbaugruppe 1 am Nocken 3 abgestützt. Wie insbesondere der 2 zu entnehmen ist, weist die Stößelbaugruppe 1 einen hohlzylinderförmigen Stößelkörper 5 auf, der in einem Stößelraum 12 des Pumpengehäuses 11 hin und her beweglich aufgenommen ist. In den Stößelkörper 5 ist ein Rollenschuh 6 zur drehbaren Lagerung einer Rolle 7 eingepresst. Über die Rolle 7 ist die Stößelbaugruppe 1 unmittelbar am Nocken 3 der Antriebswelle 4 abgestützt. Bei einer Rotation der Antriebswelle 4 läuft die Rolle 7 auf der Außenumfangsfläche 21 des Nockens 3 ab.
Zur Verbindung des Pumpenkolbens 2 mit der Stößelbaugruppe 1 ist eine Feder 22 vorgesehen, die mittelbar über einen Federteller 23 an einem Ringbund 10 des Stößelkörpers 5 abgestützt ist und die Stößelbaugruppe 1 gegen den Nocken 3 vorspannt. Der Federteller 23 hintergreift dabei einen Kolbenfuß 24 des Pumpenkolbens 2, so dass dieser der Bewegung der Stößelbaugruppe 1 folgt.
Der 3 ist der Rollenschuh 6 der Stößelbaugruppe 1 der 2 in einer Einzeldarstellung, und zwar in einer Seitenansicht, zu entnehmen. Der Rollenschuh 6 weist eine Pressfläche 13 auf, die durch einen konischen Abschnitt des Rollenschuhs 6 gebildet wird. An die Pressfläche 13 schließt sich ein Abschnitt 8 an, in dem der Rollenschuh 6 kein Pressübermaß aufweist. Der Abschnitt 8 erstreckt sich bis zu einer Stirnfläche 9, in der eine als Drehlager für die Rolle 7 dienende Ausnehmung 25 ausgebildet ist. Das heißt, dass die Stirnfläche 9 dem Nocken 3 zugewandt ist, wenn der Rollenschuh 6 als Bestandteil der Stößelbaugruppe 1 in die Kraftstoffhochdruckpumpe der 1 eingesetzt wird. Im Bereich einer die Stirnfläche 9 begrenzenden Kante 26 des Rollenschuhs 6 tritt demnach keine Flächenpressung auf (siehe die oberhalb der 3 dargestellte Kurve, welche die Flächenpressung wiedergibt). Der Kurve ist ferner zu entnehmen, dass die Flächenpressung über die Pressfläche 13 annähernd gleichmäßig verteilt ist. Lediglich an den beiden Randbereichen der Pressfläche 13 treten leichte Druckspitzen auf, die jedoch deutlich weniger extrem als bei einer zylindrischen Pressfläche gemäß dem Stand der Technik ausfallen.
Dadurch, dass die Flächenpressung über die Pressfläche 13 annähernd gleichmäßig verteilt ist, wird der Stößelkörper 5 weniger durch Spannungsspitzen belastet und die Robustheit der Stößelbaugruppe 1 steigt. Entsprechend kann das Pressübermaß erhöht werden. Die erfindungsgemäße Stößelbaugruppe 1 ist demnach in der Lage, unter dynamischer Belastung höhere Drehmomente zu übertragen. Ferner sinkt die Gefahr, dass sich der Stößelkörper 5 unter Belastung plastisch verformt.
Die konische Form der Pressfläche 13 des Rollenschuhs 6 der 3 weist ferner den Vorteil auf, dass das Einpressen des Rollenschuhs 6 in den Stößelkörper 5 vereinfacht wird, da anfänglich – aufgrund des geringeren Pressübermaßes im Bereich einer Kante 27 – eine verminderte Einpresskraft erforderlich ist.
Der 4 ist ein Rollenschuh 6 für eine erfindungsgemäße Stößelbaugruppe 1 zu entnehmen, der anstelle einer konisch geformten Pressfläche 13 eine bauchige Pressfläche 13 aufweist. Die Pressfläche 13 folgt einem Radius R₁. Wie der oberhalb der 4 dargestellten Kurve zu entnehmen ist, führt dies zu einer weitegehend gleichmäßigen Verteilung der Flächenpressung über die Pressfläche 13, so dass sich im Wesentlichen die gleichen Vorteile wie zuvor in Zusammenhang mit der 3 beschrieben ergeben.
Eine weitere vorteilhafte Modifikation der Pressfläche 13 ist der 5 zu entnehmen. Hier weist die Pressfläche 13 in ihren Randbereichen jeweils einem Radius R₂ folgende Pressflächenabschnitte auf, die durch einen zentralen zylinderförmigen Pressflächenabschnitt unterbrochen werden. Auch in dieser Ausgestaltung ergeben sich die bereits vorstehend beschriebenen Vorteile.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102009001631 A1 [0002]

Claims

Stößelbaugruppe (1) zur Abstützung eines hubbeweglichen Pumpenkolbens (2) einer Radialkolbenpumpe, insbesondere einer Kraftstoffhochdruckpumpe, an einem Nocken (3) einer Antriebswelle (4), umfassend einen hohlzylinderförmigen Stößelkörper (5) und einen in den Stößelkörper (5) eingepressten Rollenschuh (6) zur drehbaren Lagerung einer Rolle (7), dadurch gekennzeichnet, dass der Rollenschuh (6) ein in Einpressrichtung variierendes Pressübermaß aufweist.
Stößelbaugruppe (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Rollenschuh (6) ein Pressübermaß aufweist, das in Einpressrichtung abnimmt.
Stößelbaugruppe (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Rollenschuh (6) in Einpressrichtung zumindest abschnittsweise konisch und/oder bauchig geformt ist.
Stößelbaugruppe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rollenschuh (6) zumindest einen Abschnitt (8) ohne Pressübermaß aufweist, wobei sich vorzugsweise der Abschnitt (8) bis zu einer Stirnfläche (9) des Rollenschuhs (6) erstreckt, die dem Nocken (3) zugewandt ist.
Stößelbaugruppe (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Abschnitt (8) ohne Pressübermaß eine Höhe (H_A) aufweist, die weniger als die Hälfte, vorzugsweise weniger als ein Drittel, der Gesamthöhe (H_G) des Rollenschuhs (6) beträgt.
Stößelbaugruppe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Stößelkörper (5) ein nach radial innen vorspringender Ringbund (10) ausgebildet ist, an dem der Rollenschuh (6) anliegt.
Radialkolbenpumpe, insbesondere Kraftstoffhochdruckpumpe, mit einem Pumpengehäuse (11) und einer Stößelbaugruppe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Stößelbaugruppe (1) in einem Stößelraum (12) des Pumpengehäuses (11) hin und her beweglich aufgenommen ist.