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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.
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Stand der Technik
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Ein Rollenstößel der vorstehend genannten Art geht beispielhaft aus der Offenlegungsschrift
DE 10 2012 223 413 A1 hervor. Der bekannte Rollenstößel weist ein Stößelteil auf, in dem eine Rolle um eine Drehachse drehbar gelagert ist, so dass sie auf einem Nocken einer Antriebswelle einer Kolbenpumpe abrollen kann. Die Rolle ist dabei in einem der Antriebswelle zugewandten inneren Bereich des Stößelteils angeordnet. Zur drehbaren Lagerung der Rolle ist im Stößelteil ein Bolzen eingesetzt, dessen Längsachse senkrecht zur Längsachse des Rollenstößels verläuft. Das Stößelteil weist zwei einander diametral gegenüberliegende Öffnungen auf, durch die der Bolzen hindurchtritt. Mittels eines aufgebrachten Sprengrings ist der Bolzen gegen axiale Bewegungen gesichert. Die Rolle kann direkt oder über eine Lagerbuchse auf dem Bolzen drehbar gelagert sein. Zur Minimierung des Verschleißes im Drehlager der Rolle weist das Stößelteil einen Durchlass für einen Schmierstoff auf, der in eine Nut mündet, die in einem an eine in Richtung ihrer Drehachse weisenden Stirnseite der Rolle angrenzenden Umfangsbereich des Stößelteils in dessen Innenmantel vorgesehen ist und sich in Richtung der Längsachse des Rollenstößels erstreckt. Der über den Durchlass und die Nut in den inneren Bereich des Stößelteils gelangende Schmierstoff wird demnach über einen axialen Lagerspalt zwischen der Rolle und dem Innenmantel des Stößelteils dem Drehlager der Rolle zugeführt.
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Ausgehend von dem vorstehend genannten Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Rollenstößel für eine Kolbenpumpe, insbesondere für eine Kraftstoffhochdruckpumpe, anzugeben, der ein verändertes, den Bolzen mit einbeziehendes Schmierkonzept ermöglicht. Auf diese Weise soll insbesondere die Schmierung im Bereich eines radialen Lagerspalts zwischen der Rolle und dem Bolzen verbessert werden, um einen Rollenstößel zu schaffen, der besonders robust ist.
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Zur Lösung der Aufgabe wird der Rollenstößel mit den Merkmalen des Anspruchs 1 angegeben. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen. Ferner wird eine Kolbenpumpe mit einem solchen Rollenstößel vorgeschlagen.
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Offenbarung der Erfindung
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Der für eine Kolbenpumpe, insbesondere für eine Kraftstoffhochdruckpumpe, vorgeschlagene Rollenstößel dient der Abstützung eines hubbeweglichen Pumpenkolbens an einem Nocken oder Exzenter einer Antriebswelle. Er umfasst einen Stößelkörper mit einer stirnseitigen Ausnehmung, in der unter Ausbildung eines axialen Lagerspalts eine auf einem Bolzen drehbar gelagerte Rolle bereichsweise aufgenommen ist. Zwischen der Rolle und dem Bolzen wird dabei ein radialer Lagerspalt ausgebildet. Erfindungsgemäß ist der Bolzen drehfest mit dem Stößelkörper verbunden.
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Durch die drehfeste Verbindung des Bolzens mit dem Stößelkörper wird verhindert, dass sich der Bolzen im Betrieb der Kolbenpumpe mit der Rolle dreht. Das heißt, dass die Winkellage des Bolzens gegenüber dem Stößelkörper fest vorgegeben ist. Das zur Schmierung des radialen Lagerspalts vorgesehene Schmiermedium kann demnach über einen Schmierpfad geführt werden, der zumindest abschnittsweise durch den Bolzen erstreckt. Beispielsweise kann der Schmierpfad über eine den Bolzen in axialer Richtung durchsetzende Zulaufbohrung geführt werden, die über mindestens eine abzweigende weitere Zulaufbohrung unmittelbar mit dem radialen Lagerspalt verbunden ist. Ein solches Schmierkonzept ist Gegenstand einer weiteren Anmeldung der Anmelderin.
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Die Realisierung eines solchen Schmierkonzepts setzt voraus, dass die Winkellage des Bolzens vorgegeben ist, um den Anschluss der im Bolzen ausgebildeten Zulaufbohrungen an einen das Schmiermedium führenden Bereich zu ermöglichen. Hierbei kann es sich beispielsweise um einen axialen Lagerspalt handeln, der zwischen dem Stößelkörper und der Rolle ausgebildet wird. Alternativ oder ergänzend kann der Stößelkörper mindestens eine Radialbohrung aufweisen, über welche die im Bolzen ausgebildeten Zulaufbohrungen mit dem Schmiermedium versorgbar sind.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Bolzen an seinen beiden Stirnflächen jeweils einen Ansatz auf, über den er mit dem Stößelkörper kraftund/oder formschlüssig verbunden ist. Vorzugsweise wird zumindest ein Formschluss erreicht, um den Bolzen gegen Verdrehen um seine eigene Längsachse und/oder gegen Verdrehen um die Längsachse des Stößelkörpers zu sichern. Letzteres kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass die stirnseitigen Ansätze des Bolzens in Ausnehmungen des Stößelkörpers engreifen. In diesem Fall ist der Bolzen zusätzlich über die Ansätze am Stößelkörper abgestützt, und zwar in einer Richtung parallel zur Längsachse des Stößelkörpers. Wird über die Ansätze zudem ein Kraftschluss zwischen dem Bolzen und dem Stößelkörper erreicht, ist der Bolzen im Stößelkörper verliersicher gehalten. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn der Bolzen von der geöffneten Stirnseite des Stößelkörpers her in diesen eingesetzt wird.
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Des Weiteren bevorzugt weisen die stirnseitigen Ansätze des Bolzens jeweils mindestens zwei parallel verlaufende Seitenkanten auf. Diese ermöglichen ein Einschieben des Bolzens von der geöffneten Stirnseite des Stößelkörpers her. Die parallelen Seitenkanten sind daher bevorzugt parallel zur Längsachse des Stößelkörpers ausgerichtet. Über die parallelen Seitenkanten vermag sich der Bolzen zudem in Drehrichtung am Stößelkörper abzustützen, so dass er gegen Verdrehen um seine eigene Längsachse gesichert ist.
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Idealerweise sind die stirnseitigen Ansätze des Bolzens in Ausnehmungen des Stößelkörpers eingesetzt, die sich an der stirnseitigen Ausnehmung des Stößelkörpers diametral gegenüberliegen. In Eingriff mit diesen Ausnehmungen bewirken die Ansätze einen Formschluss, der den Bolzen zumindest gegen Verdrehen um die Längsachse des Stößelkörpers sichert. Um das Einsetzen des Bolzens in die stirnseitige Ausnehmung des Stößelkörpers zu erleichtern, sind vorzugsweise die sich an der stirnseitigen Ausnehmung gegenüberliegenden weiteren Ausnehmungen des Stößelkörpers zur Stirnseite des Stößelkörpers hin geöffnet. In diesem Fall kann der Bolzen von unten her in den Stößelkörper eingeschoben werden. Um den Bolzen – zumindest während der Montage – verliersicher im Stößelkörper zu halten, wird vorgeschlagen, dass er in den Stößelkörper eingepresst ist. Der Presssitz kann über die stirnseitigen Ansätze des Bolzens bewirkt werden, die ein Pressübermaß gegenüber einer Ausnehmung des Stößelkörpers besitzen. Beispielsweise kann der durch die beiden parallelen Seitenkanten begrenzte Bereich eines stirnseitigen Ansatzes des Bolzens ein Pressübermaß gegenüber der den Ansatz aufnehmenden Ausnehmung im Stößelkörper aufweisen. Alternativ oder ergänzend kann die axiale Erstreckung des Bolzens einschließlich der stirnseitigen Ansätze mit einem Pressübermaß ausgestattet werden.
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Darüber hinaus kann – alternativ oder ergänzend – vorgesehen sein, dass die Lage des Bolzens im Stößelkörper durch mindestens einen Stift gesichert ist. Der Stift ist vorzugsweise senkrecht zur Längsachse des Stößelkörpers und parallel zur Längsachse des Bolzens geführt, so dass die Lage des Bolzens in Richtung der Längsachse des Stößelkörpers gesichert ist.
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Beispielsweise kann der mindestens eine Stift zur Lagesicherung des Bolzens in eine Radialbohrung des Stößelkörpers eingesetzt, vorzugsweise eingepresst, sein und in eine Axialbohrung des Bolzens eingreifen. Der Stift wird dann nach der Montage des Bolzens eingesetzt. Sofern der Stift nicht durch den Bolzen hindurch in eine weitere Radialbohrung des Stößelkörpers eingreift, die der ersten Radialbohrung diametral gegenüber liegt, sind zwei einzelne Stifte vorzusehen, die beide von außen in einander diametral gegenüberliegenden Radialbohrungen des Stößelkörpers eingesetzt werden, so dass sie in Eingriff mit der Axialbohrung des Bolzens gelangen.
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Alternativ kann vorgesehen sein, dass ein einzelner Stift in einer Axialbohrung des Bolzens aufgenommen ist und den Bolzen überragende Endabschnitte besitzt, die in Radialbohrungen des Stößelkörpers eingreifen. Um die Montage zu erleichtern wird als weiterbildende Maßnahme vorgeschlagen, dass der Stift mehrteilig ausgeführt ist und zwei Stiftteile sowie eine zwischenliegende Feder zur radialen Vorspannung der Stiftteile gegenüber dem Stößelkörper aufweist. Der mehrteilig ausgeführte Stift kann bereits vor der Montage des Bolzens in die Axialbohrung des Bolzens eingesetzt werden. Beim Einschieben des Bolzens in die stirnseitige Ausnehmung des Stößelkörpers können die beiden Stiftteile gegen die Federkraft der Feder zusammengedrückt werden, so dass sich vollständig im Bolzen aufgenommen sind. Hat der Bolzen seine Endlage erreicht, werden die Endabschnitte der beiden Stiftteile durch die Federkraft der Feder in die jeweilige Radialbohrung des Stößelkörpers gedrückt.
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Sofern eine Lagesicherung des Bolzens mittels mindestens eines Stifts vorgesehen ist, weist vorzugsweise die den Stift aufnehmende Axialbohrung im Bolzen ein geringes Spiel auf, um eine Überbestimmtheit in Verbindung mit einer Abstützung des Bolzens über die beiden stirnseitigen Ansätze am Stößelkörper zu verhindern. Denn im Betrieb einer Kolbenpumpe, in welcher der Rollenstößel eingesetzt ist, wird der Bolzen über den Nockenhub im Bereich der beiden Ansätze gegen den Stößelkörper gedrückt. Damit die Kraft über den Stößelkörper und nicht über den Stift abgeleitet wird, ist die den Stift aufnehmende Axialbohrung mit Spiel zu versehen.
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Da der vorgeschlagene Rollenstößel die Realisierung neuartiger Schmierkonzepte ermöglicht, die den Bolzen mit einbeziehen, wird in Weiterbildung der Erfindung vorgeschlagen, dass der radiale Lagerspalt zwischen der Rolle und dem Bolzen über mindestens eine im Bolzen ausgebildete Zulaufbohrung mit einem Schmiermedium versorgbar ist. Die drehfeste Verbindung des Bolzens mit dem Stößelkörper stellt eine Voraussetzung des Schmierkonzepts dar, so dass hier die Vorteile der Erfindung besonders gut zum Tragen kommen. Vorzugsweise durchsetzt eine Zulaufbohrung den Bolzen in axialer Richtung und steht in Verbindung mit mindestens einer als Zulauf dienenden Radialbohrung des Stößelkörpers, so dass die mindestens eine im Bolzen ausgebildete Zulaufbohrung über die Radialbohrung des Stößelkörpers mit einem Schmiermedium beaufschlagbar ist.
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Darüber hinaus wird eine Kolbenpumpe, insbesondere eine Kraftstoffhochdruckpumpe zur Kraftstoffversorgung eines Verbrennungsmotors, vorgeschlagen, die einen hubbeweglichen Pumpenkolben umfasst, der über einen erfindungsgemäßen Rollenstößel an einem Nocken oder Exzenter einer Antriebswelle abgestützt ist. Der Stößelkörper des Rollenstößels ist dabei in einer Zylinderbohrung eines Gehäuseteils der Kolbenpumpe hubbeweglich aufgenommen. Durch den Einsatz eines erfindungsgemäßen Rollenstößels kann in Verbindung mit dem neuartigen Schmierkonzept der Verschleiß im Bereich des Triebwerks der Pumpe gemindert werden, so dass die Lebensdauer der Pumpe steigt.
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Vorteilhafterweise ist die Zylinderbohrung des Gehäuseteils, in welcher der Rollenstößel hubbeweglich aufgenommen ist, an eine motorinterne Druckölversorgungsleitung angeschlossen. In diesem Fall kann das Drucköl als Schmiermedium verwendet werden. Der in der Druckölversorgungsleitung herrschende Druck unterstützt die erforderliche Schmierung.
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Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Diese zeigen:
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1 einen schematischen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Kolbenpumpe im Bereich des Rollenstößels,
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2 eine schematische Seitenansicht des Rollenstößels der 1,
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3 eine schematische Seitenansicht des Bolzens des Rollenstößels der 1 und
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4 einen schematischen Längsschnitt durch den Stift des Rollenstößels der 1.
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Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
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Der 1 ist eine erfindungsgemäße Kolbenpumpe mit einem Rollenstößel 1 zur Abstützung eines hubbeweglichen Pumpenkolbens 2 an einem Nocken 3 einer rotierenden Antriebswelle 4 zu entnehmen. Die Rotation der Antriebswelle 4 wird über den Rollenstößel 1 in eine Hubbewegung des Pumpenkolbens 2 umgewandelt. Der Rollenstößel 1 umfasst hierzu einen in einer Zylinderbohrung 26 eines Gehäuseteils 27 der Kolbenpumpe hubbeweglich aufgenommenen Stößelkörper 5 sowie eine außenumfangseitig am Nocken 3 ablaufende Rolle 9, die hierzu auf einem Bolzen 8 drehbar gelagert ist.
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Um einen zwischen der Rolle 9 und dem Bolzen 8 ausgebildeten radialen Lagerspalt 10 mit einem Schmiermedium zu versorgen, weist der Bolzen 8 Zulaufbohrungen 23, 24 auf, welche den radialen Lagerspalt 10 mit einem das Schmiermedium führenden Bereich verbinden. Denn die Zulaufbohrungen 23, 24 sind über Radialbohrungen 25, die im Stößelkörper 5 ausgebildet sind, mit einer in die Zylinderbohrung 26 mündenden Druckölversorgungsleitung 28 verbunden. Zur gleichmäßigen Verteilung des Schmiermediums innerhalb der Zylinderbohrung 26 weist der Stößelkörper 5 außenumfangseitig eine Ringnut 21 sowie zwei Längsnuten 18 auf, welche die Ringnut 21 mit den Radialbohrungen 25 verbinden. Da die Versorgung mit dem Schmiermedium zudem über einen axialen Lagerspalt 7 führt, wird zugleich der stirnseitige Kontaktbereich der Rolle 9 mit dem Stößelkörper 5 geschmiert.
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Das dargestellte Schmierkonzept setzt eine drehfest mit dem Stößelkörper 5 verbundenen Bolzen 8 voraus. Hierzu weist der Bolzen 8 an seinen Stirnflächen 11 Ansätze 12 auf, die in Ausnehmungen 14 des Stößelkörpers 5 eingreifen, die sich an einer stirnseitigen Ausnehmung 6 zur Aufnahme der Rolle 9 diametral gegenüberliegen. Wie insbesondere der 3 zu entnehmen ist, weisen die Ansätze 12 jeweils zwei parallel verlaufende Seitenkanten 13 auf, so dass der Bolzen 8 einschließlich der Rolle 9 von unten in die stirnseitige Ausnehmung 6 des Stößelkörpers 5 einsetzbar ist. Die parallel verlaufenden Seitenkanten 13 gelangen dabei zur Anlage an den Seitenwänden der sich an der stirnseitigen Ausnehmung 6 des Stößelkörpers 5 diametral gegenüberliegenden Ausnehmungen 14, so dass hierüber der Bolzen 8 gegen Verdrehen um seine eigene Längsachse AB sowie um die Längsachse AS des Stößelkörpers 5 gesichert ist. Über eine bogenförmig verlaufende weitere Seitenkante 13‘ ist der Bolzen 8 zugleich am Stößelkörper 5 abgestützt.
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Die stirnseitigen Ansätze 12 des Bolzens 8 können ein Pressübermaß gegenüber den Ausnehmungen 14 des Stößelkörpers 5 aufweisen, so dass der Bolzen 8 verliersicher im Stößelkörper 5 gehalten ist. Das Pressübermaß weist der Bolzen 8 vorzugsweise zwischen den beiden parallel verlaufenden Seitenkanten 13 auf.
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Alternativ oder ergänzend kann mindestens ein Stift 15 zur Lagesicherung des Bolzens 8 eingesetzt werden.
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Wie beispielhaft in den 1 und 2 dargestellt, kann ein mehrteilig ausgeführter Stift 15 verwendet werden, der ein erstes Stiftteil 15.1 und ein zweites Stiftteil 15.2 sowie eine Feder 22 umfasst (siehe auch 4). Der mehrteilig ausgeführte Stift 15 wird vor dem Einsetzen bzw. Einpressen des Bolzens 8 in den Stößelkörper 5 in eine Axialbohrung 17 des Bolzens 8 eingesetzt. Wird nun der Bolzen 8 von unten in die stirnseitige Ausnehmung 6 des Stößelkörpers 5 geschoben, werden die beiden Stiftteile 15.1, 15.2 gegen die Federkraft der Feder 22 zusammengedrückt, bis der Bolzen 8 seine endgültige Lage erreicht hat und die Feder 22 die beiden Stiftteils 15.1, 15.2 auseinanderdrückt, so dass deren Endabschnitte 19, 20 in Radialbohrungen 16 des Stößelkörpers 5 einrasten.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102012223413 A1 [0002]
