DE102017120884A1

DE102017120884A1 - Rollenstößel für eine Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102017120884A1
Application number: DE102017120884.4A
Authority: DE
Inventors: Marco Junker; Thomas Hußenether; Norbert Geyer
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2017-04-10
Filing date: 2017-09-11
Publication date: 2018-10-11

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Rollenstößel (1) für eine Hochdruckpumpe einer Brennkraftmaschine, wobei der Rollenstößel (1) eine zumindest teilweise in einem Stößelkörper (2) aufgenommene Nockenrolle (3) aufweist, wobei der Stößelkörper (2) zwei Seitenwände (4a, 4b) aufweist, die dazu vorgesehen sind, zwischen sich in Bohrungen einen Achsbolzen (5) aufzunehmen, welcher die Nockenrolle (3) über ein Lagerelement (6) rotierbar führt, wobei die Nockenrolle (3) eine erste und eine zweite Stirnfläche (7a, 7b) aufweist, wobei die beiden Stirnflächen (7a, 7b) eine reibungsmindernde sowie verschleißbeständige Beschichtung (8) aufweisen.

Description

Die Erfindung betrifft einen Rollenstößel für eine Hochdruckpumpe einer Brennkraftmaschine, wobei der Rollenstößel eine zumindest teilweise in einem Stößelkörper aufgenommene Nockenrolle aufweist.
Rollenstößel kommen bei Brennkraftmaschinen mit oben liegender Nockenwelle innerhalb eines Ventiltriebes zum Einsatz, um als jeweils zwischen einem Nocken einer Nockenwelle und einem je zu betätigenden Gaswechselventil liegendes Übertragungselement entsprechend einer Kontur des Nockens eine translatorische Bewegung in das Gaswechselventil der Brennkraftmaschine einzuleiten.
Ein derartiger Rollenstößel ist aus der DE 10 2015 204 330 A1 bekannt. Dieser Rollenstößel ist für eine Hochdruckpumpe eines Kraftstoffeinspritzsystems ausgelegt. Der Rollenstößel weist einen Stößelkörper und eine Laufrolle auf, wobei der Rollenstößel in einer Zylinderführung in einem Gehäuse als Teil der Hochdruckpumpe axial verschiebbar angeordnet ist. Im Gehäuse ist eine an die Zylinderführung angrenzende und in Richtung der Zylinderführung verlaufende Führungsausnehmung zur Fixierung der Drehlage des Rollenstößels eingelassen und in die Führungsausnehmung ist eine in eine in Richtung der Zylinderführung verlaufende Stößelkörperausnehmung eingreifende Führungsschiene eingesetzt.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Rollenstößel für eine Hochdruckpumpe einer Brennkraftmaschine weiterzuentwickeln, wobei insbesondere die Reibung zwischen einer Nockenrolle und einem Stößelkörper zur Reduzierung des Verschleißes weiter gesenkt werden soll.
Ein erfindungsgemäßer Rollenstößel für eine Hochdruckpumpe einer Brennkraftmaschine weist eine zumindest teilweise in einem Stößelkörper aufgenommene Nockenrolle auf, wobei der Stößelkörper zwei Seitenwände aufweist, die dazu vorgesehen sind, zwischen sich in Bohrungen einen Achsbolzen aufzunehmen, welcher die Nockenrolle über ein Lagerelement rotierbar führt, wobei die Nockenrolle eine erste und eine zweite Stirnfläche aufweist, wobei die beiden Stirnflächen eine reibungsmindernde sowie verschleißbeständige Beschichtung aufweisen.
Der Rollenstößel ist insbesondere für ölgeschmierte Kraftstoff-Hochdruckpumpen vorgesehen. Die Nockenrolle drehbar an dem Stößelkörper aufgenommen, wobei die jeweilige Seitenwand eine jeweilige Bohrung zur Aufnahme des Achsbolzens aufweist. Die Nockenrolle ist dazu vorgesehen, an einem Nocken einer Nockenwelle zur Anlage zu kommen. Die inneren Flächen der Seitenwände bilden den seitlichen Anlauf für die dazwischen angeordnete Nockenrolle. Zur Minimierung der Reibung zwischen der Nockenrolle und dem Hebelkörper weisen die beiden Stirnflächen der Nockenrolle eine reibungsmindernde sowie verschleißbeständige Beschichtung auf. Dies begünstigt insbesondere das Verschleißverhalten der Stahl-Stahl-Kontaktfläche zwischen Nockenrolle und Stößelkörper. Die Nockenrolle ist dabei insbesondere aus dem Werkstoff 100Cr6, der Stößelkörper aus dem Werkstoff 16MnCr5 hergestellt. Es sind aber auch andere metallische Werkstoffe denkbar.
Beide Stirnflächen der Nockenrolle sind dazu vorgesehen, an der jeweiligen Seitenwand des Stößelkörpers anzulaufen. Vorteilhafterweise weist auch die Außenumfangsfläche der Nockenrolle eine reibungsmindernde sowie verschleißbeständige Beschichtung auf. Zusätzlich kann auch die Innenumfangsfläche der Nockenrolle eine reibungsmindernde sowie verschleißbeständige Beschichtung aufweisen, um die Reibung zwischen der Nockenrolle und dem Lagerelement zu reduzieren.
Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass die reibungsmindernde sowie verschleißbeständige Beschichtung aus amorphen Kohlenstoff ausgebildet ist. Amorpher Kohlenstoff ist ferner unter der Bezeichnung DLC (Diamond Like Carbon) oder diamantähnlicher Kohlenstoff bekannt. Die Abscheidung der Schicht kann mittels chemischer Gasphasenabscheidung im Vakuum erfolgen. Vorzugsweise ist die reibungsmindernde sowie verschleißbeständige Beschichtung aus einer PVD-Schicht (Physical Vapour Deposition) ausgebildet. Unter der PVD-Schicht ist eine mittels physikalischer Gasphasenabscheidung hergestellte dünne Schicht auf der Oberfläche eines Werkstücks, insbesondere der Nockenrolle, zu verstehen. Dabei wird das Ausgangsmaterial für die Schichten über die physikalischen Vorgänge des Verdampfens oder der Kathodenzerstäubung im Hochvakuum in die Dampfphase überführt und anschließend auf der Oberfläche des Werkstücks wieder niedergeschlagen. Durch das verbesserte Abgleiten der Kontaktflächen wird weniger Wärme in das Lagerelement übertragen, was sich positiv auf das Gleitverhalten von beispielsweise Gleitlageranwendungen als Lagerelement auswirkt. Die erfindungsgemäße Beschichtung von Oberflächen kann alternativ oder zusätzlich für alle Arten von Nockenrollen, wie beispielsweise Schlepphebel oder Kipphebel, eingesetzt werden.
Vorzugsweise weisen die beiden Stirnflächen der Nockenrolle eine mechanische Oberflächenbearbeitung auf. Insbesondere wird die Nockenrolle gepresst und gehärtet, und im Anschluss werden die Oberflächen und insbesondere die beiden Stirnflächen der Nockenrolle durch Schleifen und Polieren bearbeitet. Zusätzlich können zur Reibminderung die Oberflächen beider Seitenwände des Stößelkörpers durch Schleifen und Polieren bearbeitet werden.
Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung der Erfindung anhand der vier Figuren, in welchen gleiche oder ähnliche Elemente mit dem gleichen Bezugszeichen versehen sind, näher erläutert. Dabei zeigt

1 eine vereinfachte schematische Perspektivdarstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus eines erfindungsgemäßen Rollenstößels,
2 eine vereinfachte schematische Schnittdarstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus des erfindungsgemäßen Rollenstößels gemäß 1,
3a eine vereinfachte schematische Schnittdarstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus einer erfindungsgemäßen Nockenrolle, und
3b eine vereinfachte schematische Perspektivdarstellung der erfindungsgemäßen Nockenrolle gemäß 3a.

Gemäß den 1 und 2 weist ein erfindungsgemäßer Rollenstößel 1 für eine - hier nicht dargestellte - Hochdruckpumpe einer - hier nicht dargestellten - Brennkraftmaschine eine zumindest teilweise in einem Stößelkörper 2 aufgenommene Nockenrolle 3 auf, wobei die Nockenrolle 3 eine erste und eine zweite Stirnfläche 7a, 7b aufweist. Der Stößelkörper 2 weist zwei Seitenwände 4a, 4b auf, die dazu vorgesehen sind, zwischen sich in Bohrungen einen Achsbolzen 5 aufzunehmen, welcher die Nockenrolle 3 über ein in 2 dargestelltes Lagerelement 6 rotierbar führt. Ferner kommt die Nockenrolle 3 an einem - hier nicht dargestellten - Nocken einer - hier nicht dargestellten - Nockenwelle zur Anlage. Das Lagerelement 6 ist vorliegend als Nadelkranz ausgebildet. Die Nockenrolle 3 und der Stößelkörper 2 bestehen aus einem Stahlwerkstoff, wobei die Nockenrolle 3 aus 100Cr6 und der Stößelkörper 2 aus 16MnCr5 ausgebildet sind.
Gemäß den 3 und 4 weisen die beiden Stirnflächen 7a, 7b der Nockenrolle 3 eine reibungsmindernde sowie verschleißbeständige Beschichtung 8 auf, wobei die Beschichtung 8 entweder als PVD-Schicht oder alternativ als DLC-Schicht ausgebildet ist. Ferner wurden beide Stirnflächen 7a, 7b der Nockenrolle 3 vor der Beschichtung einer mechanischen Oberflächenbearbeitung durch Schleifen und Polieren unterzogen.
Bezugszeichenliste

1: Rollenstößel
2: Stößelkörper
3: Nockenrolle
4a, 4b: Seitenwand
5: Achsbolzen
6: Lagerelement
7a, 7b: Stirnfläche
8: Beschichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102015204330 A1 [0003]

Claims

Rollenstößel (1) für eine Hochdruckpumpe einer Brennkraftmaschine, wobei der Rollenstößel (1) eine zumindest teilweise in einem Stößelkörper (2) aufgenommene Nockenrolle (3) aufweist, wobei der Stößelkörper (2) zwei Seitenwände (4a, 4b) aufweist, die dazu vorgesehen sind, zwischen sich in Bohrungen einen Achsbolzen (5) aufzunehmen, welcher die Nockenrolle (3) über ein Lagerelement (6) rotierbar führt, wobei die Nockenrolle (3) eine erste und eine zweite Stirnfläche (7a, 7b) aufweist, wobei die beiden Stirnflächen (7a, 7b) eine reibungsmindernde sowie verschleißbeständige Beschichtung (8) aufweisen.
Rollenstößel (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die reibungsmindernde sowie verschleißbeständige Beschichtung (8) aus amorphen Kohlenstoff ausgebildet ist.
Rollenstößel (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die reibungsmindernde sowie verschleißbeständige Beschichtung (8) aus einer PVD-Schicht ausgebildet ist.
Rollenstößel (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Stirnflächen (7a, 7b) der Nockenrolle (3) eine mechanische Oberflächenbearbeitung aufweisen.