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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, das über eine im Stößelteil drehbar gelagerte Rolle an einer Antriebseinrichtung abstützbar ist. Um den Verschleiß im Drehlager der Rolle zu minimieren und auf diese Weise die Lebensdauer der Pumpe zu erhöhen, wird eine Schmierung des Lagerbereichs über wenigstens einen Durchlass und eine Nut vorgeschlagen, die im Stößelteil ausgebildet sind. Die Nut ist in einem an eine in Richtung ihrer Drehachse weisenden Stirnseite der Rolle angrenzenden Umfangsbereich des Stößelteils in dessen Innenmantel vorgesehen und erstreckt sich in Richtung der Längsachse des Rollenstößels. Der Durchlass ist in der Weise im Stößelteil angeordnet, dass er in die Nut mündet und die Nut mit einem Außenmantelbereich des Stößelteils verbindet. Der über den Durchlass und die Nut in den inneren Bereich des Stößelteils gelangende Schmierstoff wird demnach vorrangig einem axialen Lagerspalt zwischen der Rolle und dem Innenmantel des Stößelteils zugeführt.
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Ausgehend von dem vorstehend genannten Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Schmierkonzept für einen Rollenstößel anzugeben. Insbesondere soll die Schmierung im Bereich eines radialen Lagerspalts zwischen einer Rolle und einem Bolzen des Rollenstößels verbessert werden. Auf diese Weise soll ein Rollenstößel geschaffen werden, 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. Der Rollenstößel umfasst hierzu einen Stößelkörper mit einer stirnseitigen Ausnehmung, in der unter Ausbildung eines axialen Lagerspalts eine auf einem Bolzen drehbar gelagerte Rolle bereichsweise aufgenommen ist. Dabei wird zwischen der Rolle und dem Bolzen ein radialer Lagerspalt ausgebildet. Erfindungsgemäß ist der radiale Lagerspalt über mindestens eine im Bolzen ausgebildete Zulaufbohrung mit einem Schmiermedium versorgbar.
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Über die mindestens eine im Bolzen ausgebildete Zulaufbohrung kann dem radialen Lagerspalt gezielt Schmiermedium zugeführt werden, und zwar in der Weise, dass auch solche Bereiche des radialen Lagerspalts mit einer ausreichenden Schmiermenge versorgt werden, die vom axialen Lagerspalt weiter entfernt liegen. Die Verteilung des Schmiermediums erfolgt demnach von innen nach außen und nicht umgekehrt, wie üblicherweise der Fall, wenn die Versorgung des radialen Lagerspalts mit Schmiermedium über den axialen Lagerspalt erfolgt. Auf diese Weise ist stets eine ausreichende Schmierung des hochbelasteten Bereichs zwischen der Rolle und dem Bolzen sichergestellt, und zwar unabhängig vom Anlaufverhalten der Rolle gegen den Stößelkörper. In der Folge steigt die Robustheit des Rollenstößels und die Ausfallgefahr der Kolbenpumpe sinkt.
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Bevorzugt ist der die mindestens eine Zulaufbohrung aufweisende Bolzen drehfest mit dem Stößelkörper verbunden. Das heißt, dass der Bolzen nicht in der Lage ist, mit der Rolle zu drehen. Die drehfeste Verbindung des Bolzens mit dem Stößelkörper ermöglicht somit eine exzentrische Anordnung der mindestens einen Zulaufbohrung in Bezug auf den Querschnitt des Bolzens, so dass deren Lage frei wählbar ist.
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Des Weiteren bevorzugt ist im Bolzen eine parallel zu einer Drehachse der Rolle verlaufende Zulaufbohrung vorgesehen, die den Bolzen durchsetzt und über mindestens eine senkrecht abzweigende weitere Zulaufbohrung mit dem radialen Lagerspalt verbunden ist. Die den Bolzen durchsetzende Bohrung ermöglicht den beidseitigen Anschluss der Zulaufbohrung an einen das Schmiermedium führenden Bereich und/oder an mindestens eine weitere Zulaufbohrung, die beispielsweise im Stößelkörper ausgebildet sein kann. Um die Anbindung an eine im Stößelkörper ausgebildete Zulaufbohrung zu vereinfachen, ist vorzugsweise die den Bolzen durchsetzende Zulaufbohrung exzentrisch in Bezug auf die Mittellängsachse des Bolzens angeordnet und zwar in einem Bereich, der möglichst tief in den Stößelkörper eintaucht. Die von dieser Zulaufbohrung senkrecht abzweigende weitere Zulaufbohrung ist vorzugsweise mittig in Bezug auf die axiale Erstreckung des Bolzens angeordnet, so dass das Schmiermedium ebenfalls mittig in Bezug auf den radialen Lagerspalt austritt.
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In Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die senkrecht abzweigende Zulaufbohrung in eine Schmiertasche mündet, die als Ausnehmung in einer den radialen Lagerspalt begrenzenden Außenumfangsfläche des Bolzens ausgeführt ist. Die Schmiertasche erweitert die Austrittsfläche für das Schmiermedium, so dass dieses besser verteilt wird. Zugleich dient die Schmiertasche als Depot für das Schmiermedium, das über die hinweg drehende Rolle in Umfangsrichtung eingezogen und verteilt wird.
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Um nicht nur die Drehbewegung der Rolle zur Verteilung des Schmiermediums zu nutzen, sondern auch die besonderen Druckverhältnisse im radialen Lagerspalt, wird ferner vorgeschlagen, dass die Schmiertasche im Bereich eines Unterdruckgebiets des radialen Lagerspalts angeordnet ist. Dieses befindet sich in Drehrichtung der Rolle im Bereich des Eintritts der Rolle in den Stößelkörper. Denn mit Eintritt in den Stößelkörper weitet sich der radiale Lagerspalt, bis er seine maximale Breite in einem Bereich erreicht, der dem Kontaktbereich der Rolle mit dem Nocken bzw. Exzenter diametral gegenüberliegt. Anschließend verjüngt sich der radiale Lagerspalt wieder. Der radiale Lagerspalt besitzt demnach im Querschnitt eine Sichelform.
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Vorteilhafterweise ist die den Bolzen durchsetzende und parallel zur Drehachse der Rolle verlaufende Zulaufbohrung über mindestens eine im Stößelkörper ausgebildete Radialbohrung mit Schmiermedium versorgbar. Das heißt, dass die Zulaufbohrung über die mindestens eine im Stößelkörper ausgebildete Radialbohrung an einen Stößelraum angebunden ist, in dem der Stößelkörper hin und her beweglich aufgenommen ist. Über den Stößelraum kann dem Rollenstößel das Schmiermedium zugeführt werden, wobei es sich insbesondere um Öl handeln kann. Die mindestens eine im Stößelkörper ausgebildete Radialbohrung ist vorzugsweise in Verlängerung der den Bolzen durchsetzenden Zulaufbohrung angeordnet. Weiterhin vorzugsweise sind zwei sich am Stößelkörper diametral gegenüberliegende Radialbohrungen zur Versorgung der den Bolzen durchsetzenden Zulaufbohrung vorgesehen, so dass beide Radialbohrungen in einem Bohrvorgang gefertigt werden können.
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Vorzugsweise ist die mindestens eine Radialbohrung mit einer umlaufenden Ringnut in einer Außenumfangsfläche des Stößelkörpers verbunden. In der Ringnut sammelt sich das im Stößelraum vorhandene Schmiermedium und kann somit gezielt der mindestens einen Radialbohrung zugeführt werden. Ferner dient die Ringnut der Verteilung des Schmiermediums in Umfangsrichtung, so dass die Winkellage der mindestens einen mit der Ringnut verbundenen Radialbohrung beliebig gewählt werden kann. Die Radialbohrung kann unmittelbar mit der Ringnut verbunden sein, indem beispielsweise die Mündung der Radialbohrung in den Bereich der Ringnut gelegt wird. Alternativ kann die Radialbohrung mittelbar über eine Längsnut mit der Ringnut verbunden sein, wobei sich die Längsnut von der Radialbohrung in axialer Richtung bis zur Ringnut erstreckt.
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Als weiterbildende Maßnahme wird ferner vorgeschlagen, dass die den Bolzen durchsetzende und parallel zur Drehachse der Rolle verlaufende Zulaufbohrung über einen definierten Leckagepfad zwischen dem Bolzen und dem Stößelkörper an den axialen Lagerspalt angebunden ist. Über den Leckagepfad kann dem axialen Lagerspalt Schmiermedium zugeführt werden, so dass nicht nur die Schmierung des radialen Lagerspalts, sondern zugleich die Schmierung des axialen Lagerspalts sichergestellt ist.
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Auf diese Weise kann die Robustheit des Rollenstößels weiter gesteigert werden. Vorzugsweise wird der Leckagepfad durch ein vergrößertes radiales Spiel zwischen dem Bolzen und dem Stößelkörper gebildet. Außerhalb des Leckagepfads kann das Spiel entsprechend eng gewählt werden, da der Bereich zwischen dem Bolzen und dem Stößelkörper keiner Schmierung bedarf, wenn der Bolzen drehfest mit dem Stößelkörper verbunden ist.
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Darüber hinaus wird eine Kolbenpumpe, insbesondere eine Kraftstoffhochdruckpumpe zur Kraftstoffversorgung eines Verbrennungsmotors, vorgeschlagen. Die Kolbenpumpe umfasst einen hubbeweglichen Pumpenkolben, 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 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. Das Drucköl kann dann als Schmiermedium verwendet werden. Der in der Druckölversorgungsleitung herrschende Druck unterstützt zudem die Zuführung des Schmiermediums in den Lagerbereich der Rolle. Über die Druckdifferenz, die insbesondere zwischen der außenumfangseitig am Bolzen vorgesehenen Schmiertasche und der Umgebung herrscht, kann ferner die Schmierung eingestellt werden.
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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 perspektivische Ansicht des Rollenstößels der 1,
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3 eine schematische Schnittansicht durch den Rollenstößel der 1,
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4 einen schematischen Längsschnitt durch den Rollenstößel der 1 und
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5 eine perspektivische Darstellung des Bolzens 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 22 eines Gehäuseteils 23 der Kolbenpumpe hubbeweglich aufgenommenen Stößelkörper 5 sowie eine außenumfangseitig am Nocken 3 ablaufende Rolle 9. Die Rolle 9 ist hierzu auf einem Bolzen 8 drehbar gelagert, der mit dem Stößelkörper 5 drehfest verbunden ist. Die drehfeste Verbindung wird zum Einen durch einen Presssitz des Bolzens 8 innerhalb einer stirnseitigen Ausnehmung 6 des Stößelkörpers 5 sowie durch einen federvorgespannten Stift 25 erreicht, der durch den Bolzen 8 hindurch in entsprechende Ausnehmungen 26 des Stößelkörpers 5 eingreift.
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Zur Versorgung des Rollenstößels 1 mit einem Schmiermedium ist die im Gehäuseteil 23 ausgebildete Zylinderbohrung 22 an eine Druckölversorgungsleitung 24 angeschlossen. Im Anschlussbereich der Druckölversorgungsleitung 24 weist der Stößelkörper 5 in einer Außenumfangsfläche 20 eine umlaufende Ringnut 19 auf. Über die Ringnut 19 wird das Schmiermedium in Umfangsrichtung verteilt (siehe auch 2). Von der Ringnut 19 führen zwei Längsnuten 18, die sich am Stößelkörper 5 diametral gegenüberliegen, in Richtung zweier Radialbohrungen 16, 17, über welche das Schmiermedium nach innen in die Ausnehmung 6 geleitet wird. An die Radialbohrungen 16, 17 schließt sich unmittelbar eine den Bolzen 8 durchsetzende Zulaufbohrung 11 an, die sich parallel zur Drehachse 13 der Rolle 9 erstreckt. Das Schmiermedium wird demnach über die Radialbohrungen 16, 17 der Zulaufbohrung 11 zugeführt. Ein Teil der Schmiermenge gelangt jedoch über einen Leckagepfad 21, der sich zwischen dem Stößelkörper 5 und dem Bolzen 8 erstreckt in einen axialen Lagerspalt 7, der zwischen dem Stößelkörper 5 und der Rolle 9 ausgebildet wird (siehe auch 3).
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Über den Leckagepfad 21 wird somit eine Schmierung des axialen Lagerspalts 7 erreicht.
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Von der den Bolzen 8 durchsetzenden Zulaufbohrung 11 zweigt eine weitere Zulaufbohrung 12 ab, die in eine Schmiertasche 14 mündet, die in einer Außenumfangsfläche 15 des Bolzens 8 ausgebildet ist (siehe 4 und 5). Auf diesem Wege wird ein zwischen dem Bolzen 8 und der Rolle 9 ausgebildeter radialer Lagerspalt 10 mit Schmiermedium versorgt. Die Anordnung der Schmiertasche 14 erfolgt in einem Bereich, in dem die Rolle 9 bei einer Drehbewegung in die Ausnehmung 6 des Stößelkörpers 5 eintritt (siehe insbesondere 4). Denn dann kann die Drehbewegung der Rolle 9 zur Verteilung des Schmiermediums genutzt werden. Ferner wird der Einzug von Schmiermedium durch den in diesem Bereich herrschenden Unterdruck unterstützt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102012223413 A1 [0002]
