DE102017219367A1 - Stößel, insbesondere Rollenstößel, für eine Pumpe und Pumpe mit Stößel - Google Patents
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Abstract
Es wird ein Stößel, insbesondere Rollenstößel (20), für eine Pumpe vorgeschlagen wobei der Stößel (20) einen zumindest annähernd hohlzylinderförmigen Stößelkörper (40) aufweist. Es ist wenigstens ein die Wandung (70, 72) des Stößelkörpers (40) durchdringender Durchgang (72) vorhanden. Der Stößelkörper (40) ist in einem materialauftragenden Fertigungsverfahren hergestellt und der wenigstens eine Durchgang (72) ist im Fertigungsverfahren des Stößelkörpers (40) innerhalb der Wandung (70, 72) verlaufend ohne nachfolgende spanende Bearbeitung des Stößelkörpers (40) erzeugt. Durch den wenigstens einen Durchgang (72) wird der Lagerung einer innerhalb des Stößelkörpers (40) drehbar gelagerten Rolle (56) Schmierstoff zugeführt.
Description
- Stand der Technik
- 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.
- Eine Pumpe mit einem Stößel ist durch die
DE 10 2010 030 498 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, wobei mehrere die Wandung des Stößelkörpers durchdringende Durchgänge vorgesehen sind. Innerhalb des Stößelkörpers ist über einen Bolzen oder Stift eine Rolle drehbar gelagert, deren Drehachse senkrecht zu einer Längsachse des Stößelkörpers verläuft. Die Rolle läuft auf einem Nocken einer Antriebswelle ab, die zum Antrieb des Pumpenkolbens in einer Hubbewegung dient. Durch die Durchgänge in der Wandung des Stößelkörpers wird Schmierstoff aus der Umgebung des Stößelkörpers in das Innere des Stößelkörpers im Bereich der Lagerung der Rolle zugeführt. Der Stößelkörper ist beispielsweise mittels spanabhebender Fertigungsverfahren wie Drehen und Fräsen aus einem zylinderförmigen Rohteil hergestellt. Die Durchgänge sind als Bohrungen in die Wandung des Stößelkörpers eingebracht. Die Herstellung des Stößelkörpers ist dadurch aufwendig und mit hohen Kosten verbunden. Außerdem ist die Ausbildung der Durchgänge hinsichtlich deren Verlauf und Querschnittsform stark eingeschränkt, da diese nur als gerade verlaufende Bohrungen ausgeführt werden können. Innerhalb des Stößelkörpers können außerdem Öffnungen vorgesehen sein, die eine Durchströmung des Stößelkörpers bei dessen Hubbewegung ermöglichen. - Diese Öffnungen müssen auch in spanabhebenden Fertigungsverfahren in den Stößelkörper eingebracht werden.
- 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 massiven Stößelkörpers, der üblicherweise aus Stahl hergestellt ist, 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.
- Offenbarung der Erfindung
- Vorteile der Erfindung
- Der erfindungsgemäße Stößel mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 hat demgegenüber den Vorteil, dass dieser einfach und kostengünstig herstellbar ist, da der wenigstens eine Durchgang in dessen Wandung bereits bei der Herstellung des Stößelkörpers erzeugt werden kann. Der wenigstens eine Durchgang kann dabei in beliebigem Verlauf und mit beliebiger Querschnittsform hergestellt werden, da dieser nicht nachträglich in einem spanhebenden Bearbeitung eingebracht wird sondern bereits beim materialauftragenden Fertigungsverfahren des Stößelkörpers indem in den Bereichen, in denen der Durchgang gebildet werden soll, kein Materialauftrag erfolgt. Der Stößelkörper kann strukturell so ausgebildet werden, dass nur in erforderlichen Bereichen Material vorhanden ist und auch belastungsabhängig beliebige unterschiedliche Materialstärken realisiert werden können. In hochbelasteten Bereichen des Stößelkörpers kann dabei eine größere Materialstärke vorgesehen werden und in geringbelasteten Bereichen ein geringere Materialstärke. Als materialauftragendes Fertigungsverfahren kann beispielsweise ein 3D-Druckverfahren verwendet werden, bei dem der Stößelkörper aus einer Vielzahl von aufeinanderaufgebrachten Materialschichten aufgebaut wird. Als Material für den Stößelkörper kann beispielsweise Metallpulver, Keramik oder Kunststoff verwendet werden, wobei das Material in geschmolzenem Zustand aufgebracht wird.
- In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Stößels angegeben. Die Ausbildung gemäß Anspruch 2 ermöglicht eine Zufuhr von Schmierstoff in unterschiedliche Bereiche innerhalb des Stößelkörpers. Die Ausbildung gemäß Anspruch 3 ermöglicht eine Verteilung von Schmierstoff in verschiedene Umfangsbereiche innerhalb des Stößelkörpers. Die Ausbildung gemäß Anspruch 4 ermöglicht eine Schmierung der Lagerung einer Rolle im Stößelkörper. Die Ausbildung gemäß Anspruch 5 ermöglicht gezielt eine Schmierung einer axialen Lagerung der Rolle in Richtung ihrer Drehachse. Durch die Ausbildung gemäß Anspruch 6 und Anspruch 7 wird die Schmierung der axialen Lagerung der Rolle weiter verbessert. Durch die Ausbildung gemäß Anspruch 8 und 9 wird eine Durchströmung des Stößelkörpers ermöglicht und außerdem dessen Gewicht verringert.
- Zeichnung
- Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist 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 Ausschnitt des Rollenstößels der Pumpe in einem Längsschnitt in perspektivischer Darstellung,3 einen Ausschnitt eines Stößelkörpers der Rollenstößels in einem Längsschnitt und4 im Stößelkörper verlaufende Durchgänge in räumlicher Darstellung. - Beschreibung des Ausführungsbeispiels
- In
1 ist eine Pumpe dargestellt, die insbesondere eine Kraftstoffhochdruckpumpe für eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung einer Brennkraftmaschine ist. Die Pumpe weist wenigstens ein Pumpenelement10 auf, das einen in einer Zylinderbohrung12 eines Gehäuseteils14 verschiebbar dicht geführten Pumpenkolben16 aufweist. auf, das nachfolgend als Zylinderkopf bezeichnet wird. Der Pumpenkolben16 begrenzt mit seinem in die Zylinderbohrung12 ragenden Ende einen Pumpenarbeitsraum18 . Das aus der Zylinderbohrung12 ragende Ende des Pumpenkolbens16 ist mit einem Rollenstößel20 verbunden. Der Rollenstößel20 stützt sich an einem Nocken22 einer Antriebswelle24 ab, durch den bei der Drehbewegung der Antriebswelle24 eine Hubbewegung des Pumpenkolbens16 in der Zylinderbohrung12 bewirkt wird. Die Antriebswelle24 kann Teil der Pumpe sein oder Teil der Brennkraftmaschine, beispielsweise deren Nockenwelle oder eine andere Welle. - Der Pumpenarbeitsraum
18 ist über ein Einlassventil26 mit einem Niederdruckzulauf zur Pumpe und über ein Auslassventil28 mit einem Hochdruckablauf verbindbar, der beispielsweise zu einem Hochdruckspeicher30 führt. Der Niederdruckzulauf kann beispielsweise von einer Förderpumpe, die Kraftstoff aus einem Vorratsbehälter ansaugt, gespeist werden. - Der Rollenstößel
20 weist einen zumindest annähernd hohlzylinderförmigen Stößelkörper40 auf, in den auf dessen dem Nocken22 abgewandter Seite das aus der Zylinderbohrung12 herausragende Ende des Pumpenkolbens16 hineinragt. Der Pumpenkolben16 weist an seinem Ende einen Kolbenfuß42 auf, dessen Querschnitt gegenüber dem Querschnitt des in der Zylinderbohrung12 angeordneten Bereichs des Pumpenkolbens16 vergrößert ist. Der Kolbenfuß42 kommt innerhalb des Stößelkörpers40 an einer Querwand44 zur Anlage, die eintsückig mit dem Stößelkörper40 ausgebildet ist und von dessen Mantelbereich nach innen verläuft. Es kann vorgesehen sein, dass die Querwand44 in ihrem zentralen Bereich, in dem der Kolbenfuß42 anliegt, eine Vertiefung46 aufweist, deren Querschnitt etwas größer als der Querschnitt des Kolbenfußes42 ist. Durch die Querwand44 ist im Stößelkörper40 zum Pumpenkolben16 hin eine Ringschulter48 gebildet, wobei der Abstand der Ringschulter48 vom Boden der Vertiefung46 etwa so groß ist wie die Höhe des Kolbenfußes42 . - Der Rollenstößel
20 wird durch eine Stößelfeder50 zum Nocken22 hin beaufschlagt, wobei sich die Stößelfeder50 an einem Federteller52 abstützt, der in den Stößelkörper40 eingesetzt ist und sich an seinem radial inneren Rand am Kolbenfuß42 des Pumpenkolbens16 und an seinem radial äußeren Rand an der Ringschulter48 des Stößelkörpers40 abstützt. Die Querwand44 ist vorzugsweise mit einer großen Wandstärke in Richtung der Längsachse41 des Stößelkörpers40 ausgeführt um eine sichere Abstützung des Pumpenkolbens16 zu ermöglichen. - Im Stößelkörper
40 ist eine zylindrische Rolle56 drehbar gelagert. Die Rolle56 kann auf einem Stift oder Bolzen58 gelagert sein, der im Stößelkörper40 gehalten ist. Zwischen der Rolle56 und dem Bolzen58 kann eine Lagerbuchse60 angeordnet sein, die Rolle56 kann jedoch auch direkt auf dem Bolzen58 gelagert sein. Die Drehachse57 der Rolle56 verläuft zumindest annähernd senkrecht zur Längsachse41 des Stößelkörpers40 . Die Rolle56 ist innerhalb des Stößelkörpers40 zwischen seitlichen Wandungen62 des Stößelkörpers40 angeordnet, wobei die Wandungen62 zumindest annähernd ebene Anlaufflächen64 für die Rolle56 bilden, an denen die Rolle56 in Richtung ihrer Drehachse57 mit ihren Stirnseiten66 zur Anlage kommen kann. In den Wandungen62 sind Ausnehmungen68 zur Aufnahme des Bolzens58 vorgesehen. - Der Stößelkörper
40 ist in einem materialauftragenden Fertigungsverfahren hergestellt, insbesondere in einem 3D-Druckverfahren. Hierbei wird der Stößelkörper40 schichtweise beispielsweise in Richtung seiner Längsachse41 oder quer zur Längsachse41 aufgebaut, indem eine Vielzahl von Materialschichten aufeinander aufgebracht werden. Als Material für den Stößelkörper40 kann Metall, beispielsweise Metallpulver, Keramik oder Kunststoff verwendet werden. - In der zylinderförmigen Wandung
70 des Stößelkörpers40 ist wenigstens ein Durchgang72 vorgesehen, durch den von der Außenseite des Stößelkörpers40 Schmierstoff in das Innere des Stößelkörpers40 , insbesondere in den Bereich der Lagerung der Rolle56 zugeführt wird. Die Lagerung der Rolle56 ist dabei durch deren radiale Lagerung auf dem Bolzen58 und deren axiale Lagerung zwischen den Anlaufflächen64 der Wandungen62 gebildet. Anhand der räumlichen Darstellung des Durchgangs in4 wird nachfolgend der Verlauf des Durchgangs72 erläutert. Der Durchgang72 weist am Außenmantel der Wandung70 eine Mündung74 auf, durch die Schmierstoff in den Durchgang eintreten kann. Der Durchgang72 weist innerhalb der Wandung70 ausgehend von der Mündung74 beiderseits der Mündung in Umfangsrichtung der Wandung70 verlaufende erste Abschnitte72a auf. Die ersten Abschnitte72a des Durchgangs72 weisen einen Querschnitt auf, der in Richtung der Längsachse41 des Stößelkörpers40 eine größere Erstreckung besitzt als in radialer Richtung bezüglich der Längsachse41 . Die ersten Abschnitte72a des Durchgangs72 verlaufen bis etwa zur Mitte der seitlichen Wandungen62 des Stößelkörpers40 . An die in Umfangsrichtung verlaufenden ersten Abschnitte72a des Durchgangs72 schließen sich jeweils in Richtung der Längsachse41 des Stößelkörpers40 verlaufende zweite Abschnitte72b des Durchgangs72 an. Die zweiten Abschnitte72b des Durchgangs72 weisen einen Querschnitt auf, der in Umfangsrichtung des Stößelkörpers40 eine größere Erstreckung besitzt als in radialer Richtung bezüglich der Längsachse41 des Stößelkörpers40 . Die zweiten Abschnitte72b des Durchgangs72 erstrecken sich in Richtung der Längsachse41 bis auf Höhe der Anlaufflächen64 . - An die zweiten Abschnitte
72b schließen sich jeweils bogenförmig in Umfangsrichtung der Rolle56 verlaufende dritte Abschnitte72c des Durchgangs72 in den seitlichen Wandungen62 an. Die dritten Abschnitte72c des Durchgangs72 weisen beispielsweise einen runden Querschnitt auf und erstrecken sich über den Umfang der Rolle56 annähernd so weit wie die Anlaufflächen64 . Von den dritten Abschnitten72c des Durchgangs72 führen über den Umfang der Rolle56 verteilt mehrere vierte Abschnitte72d des Durchgangs72 ab, die etwa parallel zur Drehachse57 der Rolle56 verlaufen und die an den Anlaufflächen64 münden. Die vierten Abschnitte72d des Durchgangs72 können beispielsweise einen runden Querschnitt aufweisen. Es kann vorgesehen sein, dass der Querschnitt der Mündungen der vierten Abschnitte72d im Bereich der Anlaufflächen64 vergrößert ist. Es können beispielsweise jeweils vier vierte Abschnitte72d des Durchgangs72 vorgesehen sein, die vorzugsweise gleichmäßig über den Umfang der Rolle56 verteilt angeordnet sind. - Es kann vorgesehen sein, dass in der Wandung
70 des Stößelkörpers40 eine Ausnehmung in Form einer sich in Richtung von dessen Längsachse41 erstreckenden Nut76 vorhanden ist. In diese Nut76 kann ein in einer Führung78 des Stößels20 angeordnetes Führungselement80 eingreifen, das beispielsweise als Zapfen oder Bolzen ausgebildet sein kann, wodurch eine Verdrehung des Stößels20 um die Längsachse41 verhindert wird. Es kann vorgesehen sein, dass die Mündung74 des Durchgangs72 im Bereich der Nut76 angeordnet ist, von der Schmierstoff in den Durchgang72 gelangen kann. - Es kann vorgesehen sein, dass in der Querwand
44 des Stößelkörpers40 wenigstens eine Öffnung82 vorhanden ist, die eine Durchströmung des Stößelkörpers40 bei dessen Hubbewegung in der Führung78 ermöglicht ist. Es können beispielsweise mehrere über den Umfang der Querwand44 verteilte etwa radial zur Längsachse41 verlaufende Öffnungen82 vorgesehen sein. Die Querwand44 ist dann durch die Öffnungen82 auf mehrere in radialer Richtung bezüglich der Längsachse41 verlaufende Stege84 reduziert, die an ihren radial äußeren Enden an der Wandung70 des Stößelkörpers40 angeformt sind und die an ihren radial inneren Enden durch einen geschlossenen Mittelbereich86 verbunden sind, der eine Auflage für den Kolbenfuß42 bildet. - Zur Verringerung der Masse des Stößelkörpers
40 können in diesem weitere Öffnungen oder Nuten vorgesehen sein, die vorzugsweise in gering belasteten Bereichen des Stößelkörpers40 angeordnet sind und die ebenfalls direkt beim materialauftragenden Fertigungsverfahren des Stößelkörpers40 erzeugt werden. - ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
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- DE 102010030498 A1 [0002]
Claims (11)
- Stößel, insbesondere Rollenstößel (20), für eine Pumpe, wobei der Stößel (20) einen zumindest annähernd hohlzylinderförmigen Stößelkörper (40) aufweist, wobei wenigstens ein die Wandung (70, 72) des Stößelkörpers (40) von der Außenseite des Stößelkörpers (40) zu dessen Innenseite durchdringender Durchgang (72) vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Stößelkörper (40) in einem materialauftragenden Fertigungsverfahren hergestellt ist und dass der wenigstens eine Durchgang (72) im Fertigungsverfahren des Stößelkörpers (40) innerhalb der Wandung (70, 72) verlaufend ohne nachfolgende spanende Bearbeitung des Stößelkörpers (40) erzeugt ist.
- Stößel nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb der Wandung (70, 72) des Stößelkörpers (40) mehrere Durchgänge (72) und/oder mehrere Abschnitte (72a, 72b, 72c, 72d) eines Durchgangs (72) vorhanden sind, die innerhalb des Stößelkörpers (40) in unterschiedlichen Bereichen münden. - Stößel nach
Anspruch 1 oder2 , dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Durchgang (72) oder wenigstens ein Abschnitt (72a) eines Durchgangs (72) innerhalb der Wandung (70) in Umfangsrichtung der Wandung (70) verläuft. - Stößel nach einem der
Ansprüche 1 bis3 , dadurch gekennzeichnet, dass im Stößelkörper (40) zumindest mittelbar eine Rolle (56) drehbar gelagert ist, deren Drehachse (57) zumindest annähernd senkrecht zu einer Längsachse (41) des Stößelkörpers (40) verläuft und dass durch den wenigstens einen Durchgang (72) Schmierstoff zur Lagerung (58, 60; 64, 66) der Rolle (56) zugeführt wird. - Stößel nach
Anspruch 3 , dadurch gekennzeichnet, dass im Stößelkörper (40) wenigstens eine Anlauffläche (64) für die Rolle (56) vorgesehen ist, die in Richtung der Drehachse (57) der Rolle (56) einer Stirnseite (66) der Rolle (56) gegenüberliegend angeordnet ist, und dass wenigstens ein Durchgang (72d) in der wenigstens einen Anlauffläche (64) mündet. - Stößel nach
Anspruch 5 , dadurch gekennzeichnet, dass in der wenigstens einen Anlauffläche (64) mehrere in Umfangsrichtung der Rolle (56) zueinander versetzte Durchgänge oder Abschnitte (72d) eines Durchgangs (72) münden. - Stößel nach
Anspruch 6 , dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb der die wenigstens eine Anlauffläche (64) bildenden Wandung (72) des Stößelkörpers (40) ein um die Drehachse (57) der Rolle (56) bogenförmig verlaufender Durchgang (72c) oder Abschnitt (72c) eines Durchgangs (72) vorhanden ist, von dem die mehreren an der wenigstens einen Anlauffläche (64) mündenden Durchgänge (72d) oder Abschnitte (72d) eines Durchgangs (72) abführen. - Stößel nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Stößelkörpers (40) wenigstens eine einstückig mit dem Stößelkörper (40) ausgebildete, sich quer zu einer Längsachse (41) des Stößelkörpers (40) erstreckende Querwand (44) angeordnet ist, die wenigstens eine Öffnung (82) aufweist, die im Fertigungsverfahren des Stößelkörpers (40) ohne zerspanende Bearbeitung des Stößelkörpers (40) erzeugt ist.
- Stößel nach
Anspruch 8 , dadurch gekennzeichnet, dass mehrere zumindest annähernd radial zu einer Längsachse (41) des Stößelkörpers (40) verlaufende Öffnungen (82) über den Umfang der wenigstens einen Querwand (44) verteilt vorgesehen sind, so dass die Querwand (44) durch mehrere zumindest annähernd radial zur Längsachse (41) des Stößelkörpers (40) verlaufende Stege (84) gebildet ist. - Pumpe mit wenigstens einem Pumpenelement (10), das einen Stößel (20) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Stößel (20) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche ausgebildet ist.
- Pumpe nach
Anspruch 10 , dadurch gekennzeichnet, dass der Stößelkörper (40) in einer Führung (78) in einem Gehäuseteil (62) der Pumpe verschiebbar geführt ist, dass der Stößelkörper (40) in seiner Wandung (70) eine sich in Richtung von dessen Längsachse (41) erstreckende Nut (76) aufweist und dass in die Nut (76) ein an der Führung (78) angeordnetes Führungselement (80) eingreift.
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