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Stand der Technik
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Die Erfindung geht aus von einem Stößel, insbesondere Rollenstößel, für eine Pumpe nach der Gattung des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft außerdem eine Pumpe mit einem Stößel.
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Eine Pumpe mit einem Stößel ist durch die
DE 103 45 089 A1 bekannt. Diese Pumpe weist wenigstens ein Pumpenelement mit einem Stößel in Form eines Rollenstößels auf, über den sich ein Pumpenkolben an einem Nocken einer Antriebswelle abstützt. Der Stößel weist einen zumindest annähernd hohlzylinderförmigen Stößelkörper auf, der aus Blech hergestellt ist. Innerhalb des Stößelkörpers ist ein Stützelement angeordnet, das aus Stahl hergestellt ist, und in dem in einer Aufnahme eine Rolle drehbar gelagert ist. Der Stößel wird üblicherweise durch eine Stößelfeder zum Nocken hin beaufschlagt um die Anlage der Rolle am Nocken sicherzustellen. Im Betrieb der Pumpe wirken auf den Stößel Massekräfte, denen die Stößelfeder entgegen wirken muss. Mit zunehmender Drehzahl der Antriebswelle nehmen die Massekräfte stark zu und es ist eine Stößelfeder mit hoher Federkraft erforderlich um die Anlage der Rolle am Nocken sicherzustellen. Der Stößel besitzt wegen des aus Blech hergestellten Stößelkörpers und des aus Stahl hergestellten Stützelements eine große Masse. Um einen Betrieb der Pumpe mit hoher Drehzahl zu ermöglichen ist daher eine Stößelfeder mit hoher Federkraft und hierdurch bedingt großer Baugröße und großem Gewicht erforderlich oder, bei vorgegebener Federkraft der Stößelfeder ist die mögliche maximale Drehzahl, mit der die Pumpe betrieben werden kann, begrenzt. Durch das als separates Teil in den Stößelkörper eingesetzte Stützelement ist außerdem die Herstellung und Montage des bekannten Stößels aufwendig.
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Offenbarung der Erfindung
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Vorteile der Erfindung
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Der erfindungsgemäße Stößel mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 hat demgegenüber den Vorteil, dass durch die Herstellung des Stößelkörpers aus einem keramischen Werkstoff dessen Masse gering gehalten werden kann. Dies ermöglicht es, dass eine mit dem Stößel ausgestattete Pumpe mit hoher Drehzahl betrieben werden kann und/oder dass eine Stößelfeder mit geringer Federkraft und entsprechend geringer Baugröße und geringem Gewicht verwendet werden kann.
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In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Stößels angegeben. Die Ausbildung gemäß Anspruch 2 ermöglicht eine weitere Reduzierung der Masse des Stößels und außerdem eine Vereinfachung von dessen Herstellung und Montage. Die Herstellung des Stößelkörpers mit den Öffnungen gemäß Anspruch 5 ist beispielsweise in einem Sinterprozess einfach möglich, wobei die von der Kreisform abweichende Querschnittsform der Öffnungen den Vorteil bietet, dass diese optimal an die Geometrie des Stößels angepasst werden können. Die Ausbildung gemäß Anspruch 6 ermöglicht eine weitere Verringerung der Masse des Stößels. Die Ausbildung gemäß Anspruch 7 hat den Vorteil, dass eine Rolle auf einfache Weise im Stößel fixierbar ist. Die Ausbildung gemäß Anspruch 8 hat den Vorteil, dass außerdem auf einfache Weise eine Abstützung für eine Stößelfeder im Stößel gebildet ist.
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Zeichnung
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Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen 1 eine Pumpe in vereinfachter Darstellung in einem Längsschnitt, 2 in vergrößerter Darstellung einen Rollenstößel der Pumpe gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel in einem Längsschnitt, 3 den Rollenstößel in einem Querschnittt entlang Linie III-III in 2, 4 den Rollenstößel in einem Längsschnitt gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel und 5 ein Halteelement des Rollenstößels gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel in einer perspektivischen Darstellung.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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In 1 ist eine Pumpe dargestellt, die insbesondere eine Kraftstoffhochdruckpumpe für eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung einer Brennkraftmaschine ist. Die Pumpe weist wenigstens ein Pumpenelement 10 auf, das einen in einer Zylinderbohrung 12 eines Gehäuseteils 14 verschiebbar dicht geführten Pumpenkolben 16 aufweist. auf, das nachfolgend als Zylinderkopf bezeichnet wird. Der Pumpenkolben 16 begrenzt mit seinem in die Zylinderbohrung 12 ragenden Ende einen Pumpenarbeitsraum 18. Das aus der Zylinderbohrung 12 ragende Ende des Pumpenkolbens 16 ist mit einem Rollenstößel 20 verbunden. Der Rollenstößel 20 stützt sich an einem Nocken 22 einer Antriebswelle 24 ab, durch den bei der Drehbewegung der Antriebswelle 24 eine Hubbewegung des Pumpenkolbens 16 in der Zylinderbohrung 12 bewirkt wird. Die Antriebswelle 24 kann Teil der Pumpe sein oder Teil der Brennkraftmaschine, beispielsweise deren Nockenwelle oder eine andere Welle.
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Der Pumpenarbeitsraum 18 ist über ein Einlassventil 26 mit einem Niederdruckzulauf zur Pumpe und über ein Auslassventil 28 mit einem Hochdruckablauf verbindbar, der beispielsweise zu einem Hochdruckspeicher 30 führt. Der Niederdruckzulauf kann beispielsweise von einer Förderpumpe, die Kraftstoff aus einem Vorratsbehälter ansaugt, gespeist werden.
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Der Rollenstößel 20 weist einen zumindest annähernd hohlzylinderförmigen Stößelkörper 40 auf, in den auf dessen dem Nocken 22 abgewandter Seite das aus der Zylinderbohrung 12 herausragende Ende des Pumpenkolbens 16 hineinragt. Der Pumpenkolben 16 weist an seinem Ende einen Kolbenfuß 42 auf, dessen Querschnitt gegenüber dem Querschnitt des in der Zylinderbohrung 12 angeordneten Bereichs des Pumpenkolbens 16 vergrößert ist. Der Kolbenfuß 42 kommt innerhalb des Stößelkörpers 40 an einer Querwand 44 zur Anlage, die eintsückig mit dem Stößelkörper 40 ausgebildet ist und von dessen Mantelbereich nach innen verläuft. Es kann vorgesehen sein, dass die Querwand 44 in ihrem zentralen Bereich, in dem der Kolbenfuß 42 anliegt, eine Vertiefung 46 aufweist, deren Querschnitt etwas größer als der Querschnitt des Kolbenfußes 42 ist. Durch die Vertiefung 46 ist im Stößelkörper 40 zum Pumpenkolben 16 hin eine Ringschulter 48 gebildet, wobei der Abstand der Ringschulter 48 vom Boden der Vertiefung 46 etwa so groß ist wie die Höhe des Kolbenfußes 42.
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Der Rollenstößel 20 wird durch eine Stößelfeder 50 zum Nocken 22 hin beaufschlagt, wobei sich die Stößelfeder 50 an einem Federteller 52 abstützt, der in den Stößelkörper 40 eingesetzt ist und sich an seinem radial inneren Rand am Kolbenfuß 42 des Pumpenkolbens 16 und an seinem radial äußeren Rand an der Ringschulter 48 des Stößelkörpers 40 abstützt.
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Der Stößelkörper 40 ist erfindungsgemäß aus einem keramischen Werkstoff hergestellt, wobei der Mantelbereich und die Querwand 44 einstückig ausgebildet sind. Der Stößelkörper 40 kann insbesondere in einem Sinterprozess oder einem Spritzgießprozess hergestellt werden. Der Stößelkörper 40 kann eine kreisförmige oder beliebige andere Querschnittsform aufweisen.
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Die Querwand 44 ist vorzugsweise mit einer großen Wandstärke in Richtung der Längsachse 41 des Stößelkörpers 40 ausgeführt, so dass in deren dem Nocken 22 zugewandter Seite eine Aufnahme 54 für die drehbare Lagerung einer Rolle 56 ausgebildet sein kann. Die Querwand 44 bildet somit ein im Stößelkörper 40 angeordnetes Stützelement zur Lagerung der Rolle 56. Die Aufnahme 54 ist so angeordnet, dass die Drehachse 57 der Rolle 56 zumindest annähernd senkrecht zur Längsachse 41 des Stößelkörpers 40 verläuft. Die Aufnahme 54 ist im Querschnitt senkrecht zur Drehachse 57 der Rolle 56 zumindest annähernd kreisabschnittförmig ausgebildet. Bei einem in 2 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel umschließt die Aufnahme 54 die Rolle 56 über deren Umfang über einen Winkelbereich von weniger als 180°. Die Rolle 56 kann somit von der dem Nocken 22 zugewandten Seite des Stößelkörpers 40 in die Aufnahme 54 eingesetzt werden, ist dann allerdings in der Aufnahme 54 nicht gehalten solange der Stößelkörper 40 nicht durch die Stößelfeder 50 zum Nocken 22 hin beaufschlagt ist. Die Aufnahme 54 kann sich in Richtung der Drehachse 57 der Rolle 56 über die gesamte Breite des Stößelkörpers 40 erstrecken oder nur innerhalb des Mantelbereichs des Stößelkörpers 40, so dass die Aufnahme 54 seitlich neben der Rolle 56 geschlossen ist.
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Der Stößelkörper 40 ist in einer Führung 60 in einem Gehäuseteil 62 der Pumpe in Richtung seiner Längsachse 41 verschiebbar geführt. Mit dem Gehäuseteil 62 ist der Zylinderkopf 14 verbunden. Durch den Stößelkörper 40 wird die Führung 60 in einen dem Nocken 22 zugewandten unteren Raum und einen dem Nocken 22 abgewandten oberen Raum unterteilt. Zur Verbindung dieser beiden Räume miteinander kann im Stößelkörper 40 wenigstens eine Öffnung 64 vorgesehen sein. Die wenigstens eine Öffnung 64 ist in der Querwand 44 quer zur Längsachse 41 bezüglich der Aufnahme 54 versetzt angeordnet, so dass die Öffnung 64 nicht in die Aufnahme 54 mündet sondern die Querwand 44 neben der Aufnahme 54 durchdringt. Die wenigstens eine Öffnung 64 kann eine beliebige Querschnittsform aufweisen, insbesondere eine von der Kreisform abweichende Querschnittsform. In 3 ist der Stößelkörper 40 im Querschnitt mit mehreren Öffnungen 64 dargestellt, die an die Form des Stößelkörpers 40 angepasste Querschnittsformen aufweisen. Die Öffnungen 64 können bereits bei der Herstellung des Stößelkörpers 40 in einem Sinter- oder Spritzgießprozess eingebracht werden, so dass keine Nachbearbeitung des Stößelkörpers 40 zur Einbringung der Öffnungen 64 erforderlich ist.
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Zur Verringerung der Masse des Stößelkörpers 40 können in dessen Mantelbereich eine oder mehrere weitere Öffnungen 66 vorgesehen sein, die beliebige Größen, Querschnittsformen und Anordnungen aufweisen können. Alternativ oder zusätzlich kann im Mantelbereich des Stößelkörpers 40 auch wenigstens eine Nut 68 vorgesehen sein, die beliebige Querschnittsformen und Verläufe aufweisen kann. Die weiteren Öffnungen 66 und/oder die Nut 68 können bereits bei der Herstellung des Stößelkörpers 40 in einem Sinter- oder Spritzgießprozess eingebracht werden, so dass keine Nachbearbeitung des Stößelkörpers 40 zur Einbringung der weiteren Öffnungen 66 und/oder der Nut 68 erforderlich ist.
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In den 4 und 5 ist der Rollenstößel 20 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem der Stößelkörper 40 mit der Querwand 44 wie beim ersten Ausführungsbeispiel einstückig aus einem keramischen Werkstoff hergestellt ist. Zusätzlich ist beim zweiten Ausführungsbeispiel ein in den Stößelkörper 40 eingesetztes Halteelement 70 vorgesehen, durch das die Rolle 56 in Richtung ihrer Drehachse 57 in der Aufnahme 54 fixiert wird. Das Halteelement 70 ist beispielsweise aus Metall hergestellt, vorzugsweise aus Blech. Das Halteelement 70 weist einen ringförmigen Bereich 72 auf, der an der Ringschulter 48 des Stößelkörpers 40 anliegt und an dem sich die Stößelfeder 50 abstützt. Der ringförmige Bereich 72 des Halteelements 70 übergreift mit seinem inneren Randbereich den Kolbenfuß 42 des Pumpenkolbens 16 und liegt mit seinem radial äußeren Randbereich an der Ringschulter 48 des Stößelkörpers 40 an. Vom ringförmigen Bereich 72 stehen in Richtung der Längsachse 41 des Stößelkörpers 40 zwei einander diametral gegenüberliegende L-förmige Haltearme 74 ab, die durch zusätzliche Öffnungen 76 in der Querwand 44 des Stößelkörpers 40 bis in die Aufnahme 54 hindurchragen und dort in Richtung der Drehachse 57 der Rolle 56 seitlich neben dieser angeordnet sind. Die zusätzlichen Öffnungen 76 können wie die Öffnungen 64 eine Durchströmung des Stößelkörpers 40 ermöglichen.
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Die Aufnahme 54 erstreckt sich durchgehend zwischen einander diametral gegenüberliegenden Mantelbereichen des Stößelkörpers 40 und kann sich über einen Winkelbereich von mehr als 180° über den Umfang der Rolle 56 erstrecken. Die Rolle 56 wird dann von der Seite des Stößelkörpers 40 her in die Aufnahme 54 eingeschoben und anschließend wird das Halteelement 70 in den Stößelkörper 40 eingesetzt, so dass dessen Haltearme 74 die Rolle 56 zwischen sich fixieren.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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