DE102020117258A1

DE102020117258A1 - Stößel für eine Kraftstoffhochdruckpumpe

Info

Publication number: DE102020117258A1
Application number: DE102020117258.3A
Authority: DE
Inventors: Norbert Geyer; Marco Junker
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2020-07-01
Filing date: 2020-07-01
Publication date: 2022-01-05
Also published as: CN113882985A

Abstract

Vorgeschlagen ist ein Stößel (1) mit einem Gehäuses (2), bei dessen antriebsseitiger Stirn (3) zwei sich diametral gegenüberliegende Bohrungen (4) mit einem Bolzen (5) hierin angeordnet sind, auf dem über einen Zwischenring (6) eine Nockenrolle (7) verläuft, wobei dem Stößel (1) axial unterhalb der Nockenrolle (7) ein Brückenstück (8) immanent ist, dessen einer abtriebsseitigen Stirn (9) des Gehäuses (2) zugewandte Unterseite (10) eine Anlage (11) für ein Folgeteil aufweist, wobei der am Außenmantel (12) unbeschichtete Bolzen (5) sowie der an dessen Bohrung (13) unbeschichtete Zwischenring (6) miteinander über Presssitz gefügt sind und wobei der Bolzen (5) frei rotationsbeweglich gegenüber den Bohrungen (4) des Gehäuses (2) ist sowie eine Axialsicherung der Rollenbaugruppe lediglich durch Anlauf des Zwischenrings (6) mit seinen Außenstirnen (14) an einer Innenwandung (15) des Gehäuses (2) vorliegt.

Description

Die Erfindung betrifft einen Stößel mit einer gleitgelagerten Nockenrolle, welcher Stößel für eine Kraftstoffhochdruckpumpe einer Brennkraftmaschine vorgesehen ist und ein Gehäuses aufweist, bei dessen antriebsseitiger Stirn zwei sich diametral gegenüberliegende Bohrungen mit einem Bolzen hierin angeordnet sind, auf dem über einen Zwischenring die Nockenrolle verläuft, wobei dem Stößel axial unterhalb der Nockenrolle ein Brückenstück immanent ist, dessen einer abtriebsseitigen Stirn des Gehäuses zugewandte Unterseite eine Anlage für ein Folgeteil aufweist.
Ein gattungsgemäßer Stößel mit einer gleitgelagerten Rollenbaugruppe, aufweisend einen Zwischenring zwischen Bolzen und Nockenrolle, geht aus der DE 10 2018 120 265 A1 , 2 u. Kapitel [0013] hervor. Die vorgenannten Bauteile sind zueinander relativ verdrehbeweglich, wobei jeweils an den Ringspalten zwischen a) Bolzen und Zwischenring und b) Zwischenring und Nockenrolle im Betrieb ein hydrodynamisches Gleitlager vorliegt. Die an den beiden Ringspalten beteiligten Oberflächenpartner sind mit einer reibungs- und verschleißmindernden Hartstoffschicht (DLC-Schicht) versehen, welche nach dem Auftragen noch einem Bürstprozess unterworfen wird. Eine Axialsicherung des Bolzens erfolgt durch Aufweiten dessen Stirnenden über Verstemmen oder Radialpunktnieten, wobei auch Sprengringsicherungen bekannt sind.
Ein Stößel wie vorgenannt, jedoch mit einer nadelgelagerten Nockenrolle, offenbart die DE 10 2009 013 130 A1 .
Aufgabe ist es, einen Stößel zu entwerfen, der für sehr hohe Belastungen und hohe Drehzahlen im Pumpentrieb taugt und sich gleichzeitig preiswert herstellen lässt.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass der am Außenmantel unbeschichtete Bolzen sowie der an dessen Bohrung unbeschichtete Zwischenring miteinander über Presssitz gefügt sind, wobei der Bolzen frei rotationsbeweglich gegenüber den Bohrungen des Gehäuses ist sowie eine Axialsicherung der Rollenbaugruppe lediglich durch Anlauf des Zwischenrings mit seinen Außenstirnen an einer Innenwandung des Gehäuses vorliegt.
Das hydrodynamische Gleitlager wird somit lediglich auf den radial außen liegenden Ringspalt zwischen Zwischenring und Nockenrolle verlagert, wohingegen am radial inneren Ringspalt, zwischen Bolzen und Zwischenring, nunmehr ein dauerhafter Pressverbund dargestellt ist und somit keine Relativdrehung mehr stattfindet.
Rein funktional hat das Vorgenannte den Vorteil, dass durch das ausschließlich am größeren Durchmesser gebildete Gleitlager höhere Umfangsgeschwindigkeiten vorliegen und somit die elastohydrodynamische Schmierung signifikant verbessert ist. Der Anteil von Festkörper- und Mischreibung verringert sich. Diese Lagerung ist den ständig steigenden Pumpendrücken und Drehzahlen des Antriebs (Nocken-, Kurbel-, Ausgleichs- oder Hilfswelle) hervorragend gewachsen.
Zugleich kann im Pressverbund, der bezüglich der Oberflächengüte lediglich noch als „Standardwälzlagerverbund“ vorliegt, ein Bolzen mit einem vergleichsweisen geringen Durchmesser verbaut werden, so dass bspw. die beiden Bolzenbohrungen des Gehäuses relativ nahe an der oberen Ringstirn des Gehäuses liegen können. Gleichzeitig kann nunmehr eine relativ dünnbauende, ringartige Nockenrolle verwendet werden, so dass diese aufgrund ihrer geringen Masse relativ „rotationsfreudig“ ist und es im Betrieb, bspw. beim Anfahren / Hochfahren, zu wenig Schlupf mit den bekannten Verschleißmarken kommt. Auf einen aus dem St. d. T. hervorgehenden gestuften Bolzen mit dünnem Nockenring, welcher Bolzen sich lediglich in U-förmige Taschen des Gehäuses problemfrei montieren lässt, kann verzichtet werden.
Zudem sind durch den Wegfall der bis dato vorherrschenden Hartstoffbeschichtung zwischen Außenmantel des Bolzens und Bohrung des Zwischenrings, mit anschließendem Bürsten der Oberflächen, die Fertigungskosten gesenkt. Zwar ist der Bestückvorgang an der Beschichtungskammer automatisierbar. Vorherrschend ist jedoch eine aufwändige manuelle Beschickung (Auffädeln) und Entnahme.
Der mit dem Zwischenring zu verpressende Bolzen wird hierbei seitlich an eine der Bohrungen des Gehäuses geführt, wobei der Zwischenring mit hierauf montierter Rolle im Innenraum des Gehäuses bereitgehalten ist. Über einen Stempel o. dgl. wird sodann der Bolzen mit dem Zwischenring verpresst.
Die Erfindung hat zudem den Vorteil, dass auf die bis dato vorherrschenden kraftaufwändigen Fixierungen über Verstemmungen / Radialpunktnieten am durchgehärteten Bolzen etc., mit dem Risiko bspw. einer Beeinflussung des Gehäuses oder gar dessen geschliffener Laufbahn (Außenmantel) oder eines Lösens dieser Verbindung, verzichtet werden kann. Eine axiale Sicherung der Rollenbaugruppe und des Bolzens somit erfolgt lediglich über einen Anlauf des Zwischenrings über dessen Außenstirnen am Innenmantel des Gehäuses. Außenstirnen der Nockenrolle sind geringfügig gegenüber den Außenstirnen des Zwischenrings eingezogen.
Zur Erhöhung der Belastbar- und Verschleißbeständigkeit der Rollenbaugruppe ist es in besonders bevorzugter Fortbildung der Erfindung vorgeschlagen, wenigstens einen der Ringspaltpartner des „verbliebenen“ Gleitlagers mit einer Hartstoffschicht wie einer DLC-Schicht zu versehen.
Gleichfalls oder unabhängig hiervon können auch Ringabschnitte des Bolzens, welche im Bohrungsbereich des Gehäuses verlaufen, hartstoffbeschichtet sein, sodass Reibung und Verschleiß im Bereich des rotationsbeweglichen Bolzens minimiert sind. Ggf. kann der Bolzen auch auf Buchsen in den Bohrungen laufen.
Ebenfalls allein oder gemeinsam mit den letztgenannten ausgestaltenden Maßnahmen können die am Innenmantel des Gehäuses anlaufenden Außenstirnen des Zwischenrings mit einer aufgetragenen Hartstoffschicht ausgebildet sein oder auch der Innenmantel.
Zur Zeichnung:

• Figur zeigt den Stößel in einer räumlichen Gesamtansicht;
• 2 zeigt einen Längsschnitt durch den Stößel entlang der Rollenachse und
• 3 zeigt eine um 90° gegenüber 2 gedrehte Schnittdarstellung des Stößels.

1 zeigt den Stößel 1, auch Rollen- oder Pumpenstößel genannt, von seinem grundsätzlich bekannten Aufbau her. Der Stößel 1 hat ein hohlzylindrisches Gehäuse 2, bei dessen antriebsseitiger Stirn 3 zwei sich diametral gegenüberliegende Bohrungen 4 in eingerückten Flachs 24 liegen. In den Bohrungen 4 sitzt ein demgegenüber verdreh- und geringfügig axialbeweglicher Bolzen 5, der über einen Zwischenring 6 eine Nockenrolle 7 trägt. Axial unterhalb der Nockenrolle 7 ist ein dünnwandiges Brückenstück 8 (s. 2, 3) verbaut, dessen einer abtriebsseitigen Stirn 9 des Gehäuses 2 zugewandte Unterseite 10 eine Anlage 11 für ein Folgeteil (Pumpenkolben) hat.
Der hier vorzugsweise vollständig durchgehärtete Bolzen 5 ist über seinen Außenmantel 12 mit einer Bohrung 13 des Zwischenrings 6 dauerhaft verpresst. Insofern liegt an diesem radial inneren Ringbereich kein Gleitlager vor. Die Oberflächengüte im eben genannten Kontaktbereich ist herabgesetzt auf „Standardwälzlager“.
Lediglich die dünnwandige Nockenrolle 7 ist verdrehbeweglich gegenüber dem nunmehr fixierten Zwischenring 6 gehalten, wobei nicht erklärt werden muss, dass das hydrodynamische Gleitlager ausschließlich zwischen einem Außenmantel 23 des Zwischenrings 6 und einem Innenmantel 16 der Nockenrolle 7 gebildet ist. Außen- und Innenmantel 23, 16 sind mit einer DLC-Schicht versehen.
Eine axiale Sicherung erfährt die Rollenbaugruppe durch Anlauf des Zwischenrings 6 mit seinen Außenstirnen 14 an einer Innenwandung 15 des Gehäuses 2.
Bezugszeichenliste

1): Stößel
2): Gehäuse
3): Stirn
4): Bohrung
5): Bolzen
6): Zwischenring
7): Nockenrolle
8): Brückenstück
9): Stirn
10): Unterseite
11): Anlage
12): Außenmantel
13): Bohrung
14): Außenstirn
15): Innenwandung
16): Innenmantel
17): Hartstoffschicht
18): Hartstoffschicht
19): Ringabschnitt
20): Hartstoffschicht
21): nicht vergeben
22): Hartstoffschicht
23): Außenmantel
24): Flach

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

DE 102018120265 A1 [0002]
DE 102009013130 A1 [0003]

Claims

Stößel (1) mit einer gleitgelagerten Nockenrolle (7), welcher Stößel (1) für eine Kraftstoffhochdruckpumpe einer Brennkraftmaschine vorgesehen ist und ein Gehäuses (2) aufweist, bei dessen antriebsseitiger Stirn (3) zwei sich diametral gegenüberliegende Bohrungen (4) mit einem Bolzen (5) hierin angeordnet sind, auf dem über einen Zwischenring (6) die Nockenrolle (7) verläuft, wobei dem Stößel (1) axial unterhalb der Nockenrolle (7) ein Brückenstück (8) immanent ist, dessen einer abtriebsseitigen Stirn (9) des Gehäuses (2) zugewandte Unterseite (10) eine Anlage (11) für ein Folgeteil aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der am Außenmantel (12) unbeschichtete Bolzen (5) sowie der an dessen Bohrung (13) unbeschichtete Zwischenring (6) miteinander über Presssitz gefügt sind, wobei der Bolzen (5) frei rotationsbeweglich gegenüber den Bohrungen (4) des Gehäuses (2) ist sowie eine Axialsicherung der Rollenbaugruppe (Bolzen (5), Zwischenring (6) u. Nockenrolle (7)) lediglich durch Anlauf des Zwischenrings (6) mit seinen Außenstirnen (14) an einer Innenwandung (15) des Gehäuses (2) vorliegt.
Stößel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Außenmantel (23) des Zwischenrings (6) und / oder ein Innenmantel (16) der Nockenrolle (7) eine aufgetragene Hartstoffschicht (17, 18) aufweisen.
Stößel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Bolzen (5) komplett durchgehärtet ist und lediglich Ringabschnitte (19) dessen Außenmantels (12) bei den Bohrungen (4) des Gehäuses (2) mit einer aufgetragenen Hartstoffschicht (20) versehen sind.
Stößel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf den Außenstirnen (14) des Zwischenrings (6) eine Hartstoffschicht (22) appliziert ist.