DE112009001112T5

DE112009001112T5 - Pumpenstößel

Info

Publication number: DE112009001112T5
Application number: DE112009001112T
Authority: DE
Inventors: Shinji Iwata-shi Oishi; Masahiko Iwata-shi Kataoka; Katsufumi Iwata-shi Abe
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2008-05-12
Filing date: 2009-04-28
Publication date: 2011-04-07
Also published as: US20110088506A1; CN102027235A; KR20110013367A; WO2009139296A1

Abstract

Pumpenstößel, um eine Drehbewegung einer Nockenwelle, die mit einer Nocke bereitgestellt ist, als eine lineare Hin- und Herbewegung auf einen Pumpenkolben zu übertragen und eine lineare Hin- und Herbewegung zusammen mit dem Pumpenkolben auszuführen, umfassend:
eine Welle, ein Rollenlager, das an einer Außendurchmesserseite der Welle angeordnet ist und rotierbar an der Welle gestützt ist und ein Gehäuse, um die Welle und das Rollenlager aufzunehmen, wobei
das Rollenlager einen Außenring, der an die Nocke grenzt, eine Vielzahl von Walzen, die zwischen dem Außenring und der Welle angeordnet sind und einen Halter, um die Vielzahl der Walzen aufzunehmen, umfasst.

Description

Hintergrund der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Pumpenstößel und insbesondere einen Pumpenstößel umfassend ein Rollenlager.
Stand der Technik
In manchen Fällen wird eine Hochdruckpumpe bereitgestellt, um ein Öl unter hohem Druck in einen Motor eines Autos und dergleichen zu injizieren. Die Hochdruckpumpe konvertiert eine Drehbewegung einer Nockenwelle, die mit einer Nocke versehen ist, zu einer linearen Hin- und Herbewegung eines Pumpenkolbens, erhöht einen Druck in einer Hochdruckkammer durch Zuführen von Gas durch die lineare Hin- und Herbewegung des Pumpenkolbens und injiziert und leitet das Öl in eine Ölkammer. Eine Komponente der Hochdruckpumpe umfasst einen Pumpenstößel, um die Drehbewegung der Nockenwelle als die lineare Hin- und Herbewegung auf den Pumpenkolben zu übertragen. Es gibt verschiedene Arten von Pumpenstößel, wie beispielsweise einen Stößel umfassend eine Walze und einen pilzförmigen Stößel, die von einer Form eines Kontaktteils mit der Nocke abhängen.
Eine Technik, betreffend einen Pumpenstößel umfassend ein Rollenlager ist in DE 10 2005 047 234 A1 (Patentdokument 1) offenbart. 24 ist eine Querschnittsansicht des Pumpenstößels, der in dem Patentdokument 1 offenbart ist. Eine Walzenstößelstange 101, wie in dem Patentdokument 1 gezeigt, die als ein Stößel dient, weist bezugnehmend auf 24 ein Stößelstangengehäuse 102 auf und eine Stößelstangenwalze 103 (Rollenlager), die daran fixiert ist und durch eine Nadel gestützt ist. Die Walzenstößelstange 101 wird durch eine dreistufige Nocke 105 einer Nockenwelle 104, die dem Uhrzeiger nach rotiert, angetrieben. Daher wird die Walzenstößelstange 101 in einer Axialrichtung, wie durch einen Pfeil XXIV in 24 dargestellt, in ein Stößelstangenführungsloch 106 geführt und treibt einen Pumpenkolben 107 einer Öl-Hochdruckpumpe (nicht gezeigt) an.
Die Stößelstangenwalze 103 umfasst einen Außenring 108, der an die dreistufige Nocke 105 grenzt, eine Welle 109, die an der Innendurchmesserseite des Außenrings 108 angeordnet ist, und eine Vielzahl von Nadelwalzen 110, die zwischen dem Außenring 108 und der Welle 109 angeordnet sind. Die Stößelstangenwalze 103 ist ein vollrolliger Typ, d. h. ein Typ, in welchem nur eine Vielzahl von Nadelwalzen 110 zwischen dem Außenring 108 und der Welle 109 angeordnet sind.
Naheliegendes Dokument aus dem Stand der Technik
Patentdokument

Patentdokument 1: DE 10 2005 047 234 A1

Zusammenfassung der Erfindung
Aufgabe der Erfindung
In jüngsten Jahren wird die Hochdruckpumpe benötigt, um einen Öldruck in einer kurzen Zeit zu erhöhen. Um die Anforderung, den Druck in einer kurzen Zeit zu erhöhen, zu erfüllen, wird ein Rollenlager benötigt, das als eine Komponente eines Pumpenstößels dient, um hohe Geschwindigkeit auszuhalten, d. h. Hochgeschwindigkeitsdrehung. Eine Walzenposition ist, bezugnehmend auf das vollrollige Lager, das in dem Patentdokument 1 offenbart ist, in dem Lager nicht stabil und Walzenschieflage entsteht zum Zeitpunkt der Hochgeschwindigkeitsdrehung. Aufgrund dieser Walzenschieflage drückt die Walze das Rollenlager in eine seitliche Richtung, d. h. eine Axialrichtung der Welle 109 oder eine vertikale Richtung zu einer Blattfläche der 24. Wenn das Rollenlager seitlich gleitet, könnte ein Schmierungsversagen an einem Ende des Rollenlagers, zwischen dem Außenring 108 und dem Gehäuse (Stößelstangengehäuse 102) entstehen und der Außenring 108 könnte abgenutzt werden.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Pumpenstößel bereitzustellen, welcher ein Schmierungsversagen eines Rollenlagers und Abnutzung des Rollenlagers zu dem Zeitpunkt der Hochgeschwindigkeitsdrehung verhindern kann.
Lösung des Problems
Ein Pumpenstößel nach der vorliegenden Erfindung überträgt eine Drehbewegung einer Nockenwelle, die mit einer Nocke versehen ist, als eine lineare Hin- und Herbewegung auf einen Pumpenkolben und führt eine lineare Hin- und Herbewegung zusammen mit dem Pumpenkolben aus. Der Pumpenstößel umfasst eine Welle, ein Rollenlager, das an einer Außendurchmesserseite der Welle angeordnet ist und rotierbar an die Welle gestützt ist und ein Gehäuse, um die Welle und das Rollenlager aufzunehmen. Das Rollenlager umfasst einen Außenring, der an die Nocke grenzt, eine Vielzahl von Walzen, die zwischen dem Außenring und der Welle angeordnet sind, und einen Halter, um die Vielzahl von Walzen zu halten.
Nach dieser Konfiguration in dem Rollenlager, das als die Komponente des Pumpenstößels dient, kann eine Walzenposition durch den Halter in dem Rollenlager zu dem Zeitpunkt der Hochgeschwindigkeitsrotation stabilisiert werden. In diesem Fall wird die Walzenschieflage verhindert, und das seitliche Gleiten des Rollenlagers kann vermieden werden. Daher kann das Schmierungsversagen des Rollenlagers und die Abnutzung des Außenringes in dem Rollenlager zu dem Zeitpunkt der Hochgeschwindigkeitsrotation vermieden werden.
Der Halter umfasst ein Paar von ringförmigen Abschnitten und eine Vielzahl von Säulenabschnitten, um das Paar von ringförmigen Abschnitten zu verbinden, um Taschen zu bilden, um die Walzen aufzunehmen. Dieser Halter kann die Walzen in den Taschen, die durch das Paar von ringförmigen Abschnitten und die Vielzahl von Säulenabschnitten gebildet sind, aufnehmen und halten, so dass die Walzenposition in dem Rollenlager sicherer zu dem Zeitpunkt der Hochgeschwindigkeitsrotation stabilisiert werden kann.
Bevorzugt weist zumindest eine der Walzen und die Welle eine Stickstoffanreicherungsschicht auf, die Korngrößenzahl von dessen Austenitkristallkorngröße übersteigt 10 und dessen Restanteil Austenit beträgt 11 Vol.-% bis 25 Vol.-% und dessen Stickstoffanteil beträgt 0,1 Gew.-% bis 0,5 Gew.-%.
Da das Rollenlager den Halter aufweist, ist die Anzahl der Walzen im Vergleich mit dem vollrolligen Lager reduziert. In dieser Konfiguration kann jedoch die Lebensdauer verlängert werden. Außerdem kann die Walze und die Welle durch ein Verfahren hergestellt werden, welches unten beschrieben wird.
Die obige Austenitkristallkorngröße kann durch ein normales Verfahren, das in JIS definiert ist, gefunden werden oder kann durch Berechnung eines Durchschnittskorndurchmessers, entsprechend zu der obigen Kristallkorngrößenzahl, durch ein Schnittverfahren gefunden werden. Außerdem wird das Austenitkristallkorn nicht in einem Oberflächenschichtteil, aufweisend die Stickstoffanreicherungsschicht, geändert und nicht in dessen Innerem geändert. Daher umfasst die Zielposition des Bereiches der obigen Kristallkorngrößenzahl das Oberflächenschichtteil und dessen Inneres. Das Austenitkristallkorn bezeichnet hier ein Austenitkristallkorn, dessen Phase während der Abschreckungsbehandlung transformiert wurde und bleibt als eine vergangene Geschichte nach Transformieren zu Martensit durch Kühlen.
Der Restanteil Austenit ist ein Wert, der bei 50 μm in der Flächenschicht der Wälzfläche unter Boden erhalten wird und kann durch Vergleichen einer Diffraktionsintensität von Martensit α (211) mit der von Restaustenit γ (220) mittels Röntgenbeugungsverfahren gemessen werden. Alternativ kann dieser auch durch Herausfinden einer Magnetisierungskraft mit einer Magnetskala unter Verwendung der Tatsache, dass eine Austenitphase ein nicht-magnetischer Körper ist und eine Ferritphase ein ferromagnetischer Körper ist, gemessen werden. Alternativ kann dieser einfach durch ein kommerziell erhältliches Messgerät gemessen werden.
Die Stickstoffanreicherungsschicht ist eine Schicht, die in der Flächenschicht gebildet wird, die einen großen Gehaltsanteil an Nitrit aufweist, und kann durch eine Behandlung, wie beispielsweise ein Verfahren zum Nitrokarburieren, ein Nitrierverfahren oder einer Nitrier-Abschreckungsbehandlung gebildet werden. Ein Stickstoffgehalt der Stickstoffanreicherungsschicht ist ein Wert, der bei 50 μm in der Flächenschicht der Wälzfläche unter Boden erhalten wird, und kann durch einen Wellenlängendispersionsröntgenstrahl-Mikroanalysator oder eine EPMA (Elektronenstrahl-Mikroanalyse) gemessen werden.
Die Welle weist eine Stickstoffanreicherungsschicht auf, die Korngrößenzahl von deren Austenitkristallkorngröße übersteigt 11 und deren Restanteil Austenit beträgt 10 Vol.-% bis 50 Vol.-% Die Walze kann eine Stickstoffanreicherungsschicht aufweisen, die Korngrößenzahl von deren Austenitkristallkorngröße kann 10 übersteigen und deren Restanteil Austenit kann 11 Vol.-% bis 25 Vol.-% betragen. In dieser Konfiguration kann also die Lebensdauer des Lagers verlängert werden. Außerdem kann die Welle auch durch das Verfahren hergestellt werden, welches unten beschrieben wird.
Außerdem kann die Walze einer Behandlung zum Nitrokarburieren unterzogen werden. In dieser Konfiguration kann also die Lebensdauer des Rollenlagers verlängert werden.
Des Weiteren wird der Halter bevorzugt mit einer Ölnut, die von dessen Fläche zu Innenseite zurückgesetzt ist, bereitgestellt. Somit kann eine Ölaufbewahrungseigenschaft in dem Rollenlager verbessert werden und Abnutzung des Halters kann verhindert werden.
Der Halter kann von einem Typ einer Außendurchmesserführung sein und die Ölnut kann in einer Außendurchmesserfläche des Halters vorgesehen sein. Somit sind der Halter und der Außenring in Kontakt zueinander, so dass die radiale Position des Halters stabilisiert werden kann. Außerdem kann die Schmierungseigenschaft zwischen der Außendurchmesserfläche des Halters und der Innendurchmesserfläche des Außenrings verbessert werden, so dass die Abnutzung am Entstehen zwischen dem Halter und dem Außenring vermieden werden kann. Daher kann die Lebensdauer des Halters und des Außenringes verlängert werden.
Außerdem kann der Halter ein Typ einer Innendurchmesserführung sein und die Ölnut kann in einer Innendurchmesserfläche des Halters bereitgestellt sein. Somit kann die Radialposition des Halters stabilisiert werden, da der Halter und die Welle in Kontakt zueinander stehen. Außerdem kann eine Schmiereigenschaft zwischen der Innendurchmesserfläche des Halters und der Außendurchmesserfläche der Welle verbessert werden, so dass Entstehen der Abnutzung zwischen dem Halter und der Welle verhindert werden kann. Daher kann die Lebensdauer des Halters und der Welle verlängert werden.
Des Weiteren kann der Halter aus Harz gebildet sein. Da der obige Halter relativ leichtgewichtig ist, kann der Pumpenstößel als ein Ganzes leichtgewichtig sein, so dass der Pumpenstößel die lineare Hin- und Herbewegung effektiv ausführen kann. Außerdem, da der Harzhalter einfach durch Spritzguss in Massen produziert werden kann, kann er zu niedrigen Kosten hergestellt werden.
Des Weiteren ist eine Füllrate der Walze an einem Wälzkreis des Rollenlagers bevorzugt 50% bis 90%. Da die Füllrate der Walzen auf 50% oder mehr festgelegt ist, kann die Tragfähigkeit des Rollenlagers gesichert werden und die Lebensdauer des Lagers kann verlängert werden. Da die Füllrate der Walzen 90% oder weniger beträgt, kann des Weiteren die umfangsseitige Länge des Säulenabschnittes, der zwischen den Walzen angeordnet ist, gewährleistet werden, und die Festigkeit des Säulenabschnittes kann gewährleistet werden.
Außerdem ist es, in Hinblick auf Gewährleistung der Tragfähigkeit des Rollenlagers und der Festigkeit des Säulenabschnittes, bevorzugt, dass eine Länge eines umfangsseitigen kürzesten Abschnittes des Säulenabschnittes 0,15 bis 0,5 mal so lang ist, wie ein Durchmesser der Walze.
Des Weiteren ist ein umfangsseitiges Abstandsmaß zwischen einer Seitenwandfläche des Säulenabschnittes, die an jeder umfangsseitigen Seite der Tasche angeordnet ist und der Walze, die in der Tasche aufgenommen ist, bevorzugt 20 bis 200 μm.
Somit kann Walzenschieflage in der Tasche vermieden werden und der Abstand zwischen der Seitenwandfläche des Säulenabschnittes und der Wälzfläche der Walze kann angemessen bereitgestellt werden, so dass stabiles Abwalzen der Walze gewährleistet werden kann.
Des Weiteren ist der Außenring bevorzugt mit einer Vielzahl von dünnen vertieften Ausbuchtungen in einer Außendurchmesserfläche versehen und ein Flächenrauhigkeitsparameter Ryni der Fläche mit Ausbuchtungen (Durchschnittswert der Maximalhöhe pro Referenzlänge) liegt innerhalb einem Bereich von 0,8 bis 2,3 μm. In dieser Konfiguration, sogar wenn der Außenring und die Nocke, während diese rotieren, in Kontakt zueinander stehen, kann ein Ölfilm, der zwischen dem Außenring und der Nocke vorgesehen ist, am Abschneiden, sogar unter einer dünnen Schmieratmosphäre, gehindert werden. Daher kann fehlerhafte Abnutzung zwischen dem Außenring und der Nocke vermieden werden und die Lebensdauer der Nocke verlängert werden.
Des Weiteren wird das Gehäuse bevorzugt mit einer Vielzahl von dünnen vertieften Ausbuchtungen in einer Außendurchmesserfläche bereitgestellt, und ein Flächenrauhigkeitsparameter Ryni der Fläche mit Ausbuchtungen (Durchschnittswert der Maximalhöhe pro Referenzlänge) liegt innerhalb einem Bereich von 0,8 bis 2,3 μm.
Zu dem Zeitpunkt der Bedienung des Pumpenstößels ist die Außendurchmesserfläche des Gehäuses in Kontakt mit einer Innendurchmesserfläche eines Öffnungsloches, das in einem Motorkörper bereitgestellt ist, aber in dieser Konfiguration kann sich der Ölfilm angemessen in dem Kontaktabschnitt zwischen dem Gehäuse und dem Öffnungsloch, sogar zu dem Zeitpunkt der Hochgeschwindigkeitsrotation, bilden. Somit kann der Ölfilm in dem Kontaktabschnitt am Abschneiden gehindert werden. Daher kann fehlerhafte Abnutzung zwischen der Außendurchmesserfläche des Gehäuses und der Innendurchmesserfläche der Öffnung vermieden werden, so dass die Lebensdauer des Pumpenstößels verlängert werden kann.
Hier ist der Flächenrauhigkeitsparameter Ryni ein Durchschnittswert der Maximalhöhe pro Referenzlänge, d. h. ein Wert, der durch Extraktion einer Rauhigkeitskurve, nur in Bezug auf eine Referenzlänge in seiner Durchschnittslinienrichtung, bereitgestellt wird und Messen eines Abstandes zwischen einem Höchstpunkt und einem Tal des extrahierten Abschnittes in der Richtung der vertikalen Vergrößerung der Rauhigkeitskurve (ISO 4287: 1997).
Des Weiteren weist das Gehäuse bevorzugt eine Balligkeit in einer Außendurchmesserfläche auf. Während der Stößel die lineare Hin- und Herbewegung in dem Öffnungsloch ausführt, ist das Gehäuse des Stößels manchmal zu einem gewissen Maße während der linearen Hin- und Herbewegung geneigt. Sogar wenn das Gehäuse zu einem gewissen Maße während der linearen Hin- und Herbewegung geneigt ist, kann eine Kontaktspannung, die durch einen Kontakt zwischen einem Endabschnitt des Gehäuses und der Innendurchmesserfläche des Öffnungsloches verursacht wird, durch die Balligkeit, die in der Außendurchmesserfläche des Gehäuses bereitgestellt ist, verringert werden. Da ein Mittelabschnitt der Außendurchmesserfläche des Gehäuses eine Form aufweist, die sich im Vergleich zu dem Endabschnitt der Außendurchmesserfläche aufgrund der Balligkeit, nach außen erstreckt, wird außerdem ein kleiner Abstand zwischen der Außendurchmesserfläche des Gehäuses und der Innendurchmesserfläche des Öffnungsloches an der Seite des Endabschnittes des Gehäuses bereitgestellt, und das Schmieröl wird wahrscheinlich durch den Abstand fließen. In diesem Fall kann das Schmieröl einfach zwischen der Außendurchmesserfläche des Gehäuses und der Innendurchmesserfläche des Öffnungsloches zugeführt werden, so dass der Kontakt zwischen der Außendurchmesserfläche des Gehäuses und der Innendurchmesserfläche des Öffnungsloches geglättet werden kann. Daher kann fehlerhafte Abnutzung zwischen der Außendurchmesserfläche des Gehäuses und der Innendurchmesserfläche des Öffnungsloches vermieden werden, so dass die Lebensdauer des Stößels verlängert werden kann.
Das Gehäuse (Stößelstangengehäuse 102), welches in dem Stößel (Walzenstößelstange 101) inbegriffen ist und das Rollenlager (Stößelstangenwalze 103) aufnimmt, weist eine zylindrische Außenform auf und weist eine umfangsseitige Wand auf, die als der zylindrische Abschnitt dient und einen mittleren Boden, um den Abstand in dem zylindrischen Abschnitt vertikal zu trennen. Zu dem Zeitpunkt der Bedienung des Stößels grenzt der mittlere Boden an ein Ende des Pumpenkolbens 107 und zu dem Zeitpunkt der Hochgeschwindigkeitsrotation wird die Last häufig von dem Pumpenkolben auf den mittleren Boden angewandt. In diesem Fall könnte die Lebensdauer des Pumpenstößels, wenn die Haltbarkeit des mittleren Bodens niedrig ist, verringert werden.
In der obigen Konfiguration kann jedoch die Steifigkeit des mittleren Bodens höher sein als die der umfangsseitigen Wand in dem Gehäuse, so dass die Langlebigkeit des mittleren Bodens verbessert werden kann. In diesem Fall kann dessen Langlebigkeit, sogar wenn die Last häufig von dem Pumpenkolben angewandt wird, für eine lange Zeitperiode gewährleistet werden. Daher kann die Lebensdauer des Stößels verlängert werden.
Des Weiteren ist der mittlere Boden bevorzugt mit einem Ölloch, das in einer Dickerichtung durchdringt, versehen. Daher kann das Schmieröl den Abstand, der durch den mittleren Boden getrennt ist, vertikal schmieren, so dass eine Öldurchlaufeigenschaft in dem Pumpenstößel verbessert werden kann.
Des Weiteren wird das Ölloch bevorzugt in einer unterschiedlichen Position von einer Widerlagerposition zwischen dem mittleren Boden und dem Pumpenkolben bereitgestellt. Somit kann die Steifigkeit des Abschnitts, der an den Pumpenkolben angrenzt, in dem mittleren Boden hochgehalten werden.
Des Weiteren wird das Ölloch in dem mittleren Boden bevorzugt außerhalb eines Kreises bereitgestellt, der um eine radiale Mitte der umfangsseitigen Wand vorgesehen ist und einen Durchmesser aufweist, der so lang wie 50% eines Innendurchmessers der umfangsseitigen Wand ist. Da der Pumpenstößel bevorzugt an einen Mittelabschnitt des mittleren Bodens angrenzt, kann das Ölloch in dieser Konfiguration sicherer, entfernt von dem Widerlagerabschnitt des Pumpenkolbens, bereitgestellt werden.
Des Weiteren ist der Durchmesser des Ölloches bevorzugt so lang wie 20% oder weniger des Innendurchmessers der umfangsseitigen Wand. Aufgrund des Ölloches kann somit Verminderung der Steifigkeit des mittleren Bodens verhindert werden.
Des Weiteren werden bevorzugt drei oder mehr der Öllocher bereitgestellt. Somit kann das Schmieröl, sogar wenn der Pumpenstößel abgeschrägt ist, sicherer geschmiert werden.
Des Weiteren ist das Gehäuse bevorzugt aus einem Material aufweisend 0,15 bis 0,7 Gew.-% Kohlenstoff hergestellt.
Wie oben beschrieben, nimmt der Stößel (Walzenstößelstange 101) das Rollenlager (Stößelstangenwalze 103) auf und umfasst das Gehäuse (Stößelstangengehäuse 102), welches an den Pumpenkolben 107 angrenzt. Während der Stößel die lineare Hin- und Herbewegung zu dem Zeitpunkt des Betriebes ausführt, könnte die Lebensdauer des Gehäuses in dem Fall, in welchem die Haltbarkeit des Gehäuses vermindert ist, und die lineare Hin- und Herbewegung unter einer hohen Last durchgeführt wird, verkürzt werden und entsprechend könnte die Lebensdauer des Stößels gekürzt werden. Insbesondere wird das obige Problem unter der Hochgeschwindigkeitsrotation deutlich. Außerdem ist es notwendig, dass das Gehäuse bevorzugte Verarbeitbarkeit aufweist.
In der obigen Konfiguration kann das Gehäuse jedoch, während die bevorzugte Verarbeitbarkeit des Gehäuses aufrechterhalten wird, durch die Wärmebehandlung hoch in Festigkeit werden und die Haltbarkeit des Gehäuses kann verbessert werden. Daher kann das Gehäuse, sogar bei der Hochgeschwindigkeitsrotation, für eine lange Zeitperiode verwendet werden und die Lebensdauer des Pumpenstößels kann verlängert werden.
Des Weiteren wird das Gehäuse entweder einer Aufkohlungsbehandlung und einer Behandlung zum Nitrokarburieren unterzogen.
Da das Gehäuse entweder einem der Aufkohlungsbehandlung und dem Verfahren zum Nitrokarburieren unterzogen wird, kann das Gehäuse hoch in Festigkeit werden und die Haltbarkeit des Gehäuses verbessert werden. Daher kann das Gehäuse, sogar zu dem Zeitpunkt der Hochgeschwindigkeitsrotation, für eine lange Zeitperiode verwendet werden und die Lebensdauer des Pumpenstößels kann verlängert werden.
Das Gehäuse kann des Weiteren aus Aluminium hergestellt sein. Zu dem Zeitpunkt der Bedienung des Pumpenstößels führt das Gehäuse, das in dem Pumpenstößel inbegriffen ist, die lineare Hin- und Herbewegung in der vertikalen Richtung aus. Wenn das Gehäuse aus Aluminium hergestellt ist, kann das Gehäuse relativ leichtgewichtig sein, so dass die Last aufgrund der linearen Hin- und Herbewegung reduziert werden kann.
Das Gehäuse kann zwischenzeitlich aus einem Harz gebildet sein. Zu dem Zeitpunkt der Bedienung des Pumpenstößels führt das Gehäuse, das in dem Pumpenstößel inbegriffen ist, die lineare Hin- und Herbewegung in der vertikalen Richtung, wie oben beschrieben, aus. Wenn das Gehäuse aus dem Harz hergestellt ist, kann das Gehäuse relativ leichtgewichtig sein, so dass die Last aufgrund der linearen Hin- und Herbewegung reduziert werden kann.
Des Weiteren ist das Gehäuse bevorzugt mit einem ausgesparten Abschnitt in einer Außendurchmesserfläche versehen und ein säulenförmiger Positionierstift ist, um das Gehäuse zu positionieren, in den ausgesparten Abschnitt in solch einer Weise eingepasst, dass dieser teilweise von der Außendurchmesserfläche hervorsteht.
Nach dem Patentdokument 1 reguliert das Stößelstangengehäuse 102, das als das Gehäuse dient, dessen umfangsseitige Rotation durch einen Fährstift 111. Nach dem Patentdokument 1 weist der Fährstift 111 in seinem Querschnitt die Form eines Pilzes auf. Da der obige Fährstift 111 diese komplizierte Form aufweist, kann er nicht einfach hergestellt werden. In diesem Fall kann der Pumpenstößel nicht zu niedrigen Kosten hergestellt werden.
Es ist eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Pumpenstößel bereitzustellen, welcher zu geringen Kosten hergestellt werden kann.
Da der Positionierstift, um das Gehäuse zu positionieren, in der Form der Säule ausgebildet ist, ist dessen äußere Form einfach und kann einfach hergestellt werden. Daher kann der Pumpenstößel, umfassend den obigen Positionierstift, einfach zu geringen Kosten hergestellt werden.
Des Weiteren weist der ausgesparte Abschnitt bevorzugt eine Form auf, die von der Außendurchmesserfläche des Gehäuses zurückgesetzt ist, um einer Außendurchmesserfläche des Positionierstiftes zu folgen. Daher deckt sich der Außendurchmesser des Positionierstiftes mit dem ausgesparten Abschnitt des Gehäuses, so dass der Positionierstift und der ausgesparte Abschnitt sicherer angepasst werden kann.
Des Weiteren ist der Positionierstift bevorzugt an den ausgesparten Abschnitt gedrückt und fixiert. Daher kann der Positionierstift beträchtlich am Herausfallen aus dem ausgesparten Abschnitt, der in dem Gehäuse bereitgestellt ist, gehindert werden.
Des Weiteren sind die Vielzahl der ausgesparten Abschnitte und die Vielzahl der Positionierstifte bevorzugt bereitgestellt. Daher kann die umfangsseitige Bewegung des Pumpenstößels sicherer und angemessener reguliert werden.
Wirkung der Erfindung
Die Walzenposition in dem Rollenlager kann, betrachtend den Pumpenstößel nach der vorliegenden Erfindung, durch den Halter zu dem Zeitpunkt der Hochgeschwindigkeitsrotation in dem Rollenlager, das als die Komponente des Pumpenstößels dient, stabilisiert werden. Somit kann Walzenschieflage vermieden werden und seitlichem Gleiten des Rollenlagers wird vorgebeugt. Somit kann ein Schmierversagen in dem Rollenlager vermieden werden und Abnutzung des Rollenlagers kann zu dem Zeitpunkt der Hochgeschwindigkeitsrotation abgewendet werden.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Querschnittsansicht, die einen Teil einer Hochdruckpumpe, umfassend einen Stößel, nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
2 ist eine Querschnittsansicht von dem Stößel, der in der Hochdruckpumpe, wie in 1 gezeigt, inbegriffen ist.
3 ist eine Querschnittsansicht von dem Stößel, der in der Hochdruckpumpe, wie in 1 gezeigt, inbegriffen ist.
4 ist eine perspektivische Ansicht des Stößels, wie in 2 und 3 gezeigt.
5 ist eine Ansicht des Stößels, wie in 4 gezeigt, aus einer Pfeilrichtung V der 4.
6 ist eine Ansicht des Stößels, wie in 4 gezeigt, aus einer Pfeilrichtung VI der 4.
7 ist eine Ansicht des Stößels, wie in 4 gezeigt, aus einer Pfeilrichtung VII der 4.
8 ist eine Ansicht des Stößels, wie in 4 gezeigt, aus einer Pfeilrichtung VIII der 4.
9 ist eine perspektivische Ansicht eines Positionierstiftes.
10 ist eine Ansicht, die einen montierten Zustand des Positionierstiftes zeigt und einem Teil eines Querschnittes entspricht, der entlang einer Linie X-X der 6 gemacht ist.
11 ist eine vergrößerte Ansicht eines durch XI gezeigten Teils des Stößels, wie in 2 gezeigt.
12 ist eine Ansicht, aus einer Pfeilrichtung XII der 11, eines Teils eines Rollenlagers, das in dem Stößel wie in 2 gezeigt, inbegriffen ist.
13 ist eine Querschnittsansicht, die entlang einer Linie XIII-XIII der 11 gemacht ist, eines Teils des Rollenlagers, das in dem Stößel, wie in 2 gezeigt, inbegriffen ist.
14 ist eine Ansicht, um ein zweistufiges Verfahren zur Wärmebehandlung zu erklären.
15 ist eine Ansicht, um eine Abwandlung eines zweistufigen Verfahrens zur Wärmebehandlung zu erklären.
16 ist eine Ansicht, die eine Mikrostruktur zeigt, und insbesondere Austenitkörner in einem Stößelkomponentenelement, das einem Wärmebehandlungsschema, wie in 14 gezeigt, unterworfen wurde.
17 ist eine Ansicht, die eine Mikrostruktur, insbesondere ein Austenitkorn in einem gewöhnlichen Stößelkomponentenelement zeigt.
18 ist eine schematische Ansicht der Mikrostruktur, wie in 16 gezeigt, und zeigt dargestellte Austenitkörner.
19 ist eine schematische Ansicht der Mikrostruktur, wie in 17 gezeigt, und zeigt dargestellte Austenitkörner.
20 ist eine Ansicht, die schematische Verfahrensschritte des Elementes zeigt, umfassend ein Hochfrequenzabschreckverfahren.
21 ist eine Ansicht, um ein Beispiel des Verfahrens zur Wärmebehandlung, umfassend das Hochfrequenzabschreckverfahren, zu erklären.
22 ist eine Ansicht, die einen montierten Zustand eines Positionsstiftes zeigt, der in einem Stößel gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung inbegriffen ist und dem Teil der 10 entspricht.
23 ist eine schematische Perspektivansicht, die ein Teil eines Stößels nach noch einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt und dem Teil der 4 entspricht.
24 ist eine Querschnittsansicht, die einen gewöhnlichen Stößel zeigt, der als eine Walzenstößelstange dient.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele
Im Nachfolgenden wird ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. 1 ist eine Querschnittsansicht, die einen Teil einer Hochdruckpumpe, umfassend einen Pumpenstößel nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt (im Nachfolgenden einfachheitshalber als der „Stößel” bezeichnet). 2 und 3 sind Querschnittsansichten des Stößels, der in der Hochdruckpumpe, wie in 1 gezeigt, inbegriffen ist. 4 ist eine schematische Perspektivansicht des Stößels, wie in 2 und 3 gezeigt. 5 ist eine Ansicht des Stößels der 4 aus einer Pfeilrichtung V der 4. 6 ist eine Ansicht des Stößels der 4 aus einer Pfeilansicht VI der 4. 7 ist eine Ansicht des Stößels der 4 aus einer Pfeilrichtung VII der 4. 8 ist eine Ansicht des Stößels der 4 aus einer Pfeilrichtung VIII der 4. Außerdem entspricht 2 einem Querschnitt, der entlang einer Linie II-II der 5 gemacht ist, und 3 entspricht einem Querschnitt, der entlang einer Linie III-III der 6 gemacht ist. Des Weiteren wird in den folgenden Zeichnungen, zum einfacheren Verständnis, Schraffieren der Querschnitte der Walze weggelassen.
Zunächst wird eine Konfiguration der Hochdruckpumpe, umfassend den Stößel nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf 1 bis 8 beschrieben. Eine Hochdruckpumpe 11, umfassend den Stößel nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfasst eine Nockenwelle 12, aufweisend eine Nocke 12a an deren äußeren Durchmesserseite, um eine Drehbewegung in eine Richtung, wie durch einen Pfeil A der 1 gezeigt, auszuführen, einen Stößel 21, der an die Nocke 12a grenzt, um die Drehbewegung der Nockenwelle 12 auf einen Pumpenkolben 13 (im Nachfolgenden einfachheitshalber als der „Kolben” bezeichnet), als eine lineare Hin- und Herbewegung zu übertragen und um eine lineare Hin- und Herbewegung durchzuführen, wobei der Kolben 13 als ein stangenförmiges Element dient, das an den Stößel 21 grenzt, um eine lineare Hin- und Herbewegung durchzuführen, eine Hochdruckkammer (nicht gezeigt), um einen Gasdruck, der gemäß der linearen Hin- und Herbewegung des Kolbens 13 zugeführt wird, zu erhöhen, eine Feder 14, die an den Stößel 21 angrenzt und so bereitgestellt ist, um den Kolben 13 an dessen Innenseite anzuordnen, und einen Motorkörper 15, um den Kolben 13 und die Feder 14 aufzunehmen.
Der Stößel 21, der Kolben 13 und die Feder 14 sind so angeordnet, um in einem Öffnungsloch 16, das in dem Motorkörper 15 vorgesehen ist, aufgenommen zu werden. Der Stößel 21 wird in einer Vertikalrichtung in 1 entlang einer Innendurchmesserfläche 16a des Öffnungsloches 16 geführt, was einer Richtung, wie durch einen Pfeil I der 1 gezeigt wird, entspricht und eine entgegengesetzte Richtung davon.
Die Nockenwelle 12 und der Stößel 21 sind in solch einer Weise angeordnet, dass eine Außendurchmesserfläche 12b der Nocke 12a an eine Außendurchmesserfläche 32a eines Außenringes 32, der in einem Rollenlager 31 vorgesehen ist, das in dem Stößel 21 inbegriffen ist, angrenzt. Ein Ende 13a des Kolbens 13 ist so angeordnet, um an einen mittleren Boden 23c, der in einem Gehäuse 23 vorgesehen ist, das in dem Stößel 21 inbegriffen ist, angrenzt. Die Feder 14 ist so angeordnet, dass dessen eines Ende 14a an einen Federring 17, der an der unteren Seite des mittleren Bodens 23c vorgesehen ist, angrenzt.
Die Feder 14 weist elastische Kraft in eine nach unten gerichtete Richtung auf, was die entgegengesetzte Richtung zu der Richtung ist, die durch den Pfeil I der 1 gezeigt ist. Der Stößel 21 wird durch die elastische Kraft der Feder 14 durch den Kolben 13 in eine nach oben gerichtete Richtung gesteuert, welches die Richtung ist, die durch den Pfeil I der 1 gezeigt ist.
Der Stößel 21 und der Kolben 13 führen die lineare Hin- und Herbewegung in der vertikalen Richtung durch die Drehbewegung der Nockenwelle 12, der Kraft der Feder 14 und der Führung der Innendurchmesserfläche 16a des Öffnungsloches 16 aus, d. h. in der Richtung wie durch den Pfeil I der 1 gezeigt und dessen gegenläufige Richtung. Hier bedeutet die lineare Hin- und Herbewegung eine Bewegung in die Richtung, wie durch den Pfeil I der 1 gezeigt und dessen entgegengesetzte Richtung. Der Stößel 21 führt die lineare Hin- und Herbewegung in der Richtung, wie durch den Pfeil I der 1 gezeigt und dessen gegenläufige Richtung aus, während er in gewissem Maße geneigt ist. Wenn sich die Nockenwelle 12 bei hoher Geschwindigkeit dreht, sind die linearen Hin- und Herbewegungen des Stößels 21 und des Kolbens 13 auch schnell.
Die Hochdruckkammer ist an der anderen Stirnseite (nicht gezeigt) des Kolbens 13 angeordnet. Der Druck auf ein Öl, das der Hochdruckkammer zugeführt wird, kann durch die lineare Hin- und Herbewegung des Kolbens 13 erhöht werden.
Im nächsten wird eine Beschreibung einer Konfiguration des Stößels 21 nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung gegeben. Der Stößel 21 umfasst eine Welle 22, das Rollenlager 31, das an der Außendurchmesserseite der Welle 21 angeordnet ist und rotierbar um die Welle 22 gestützt ist, und das Gehäuse 23, um die Welle 22 und das Rollenlager 31 aufzunehmen.
Das Gehäuse 23 umfasst eine zylindrische umfangsseitige Wand 23a und den mittleren Boden 23c, der in einer mittleren Position einer Innendurchmesserfläche 23b der umfangsseitigen Wand 23a bereitgestellt ist, um den Abstand in der vertikalen Richtung zu trennen. Der mittlere Boden 23c des Gehäuses 23 grenzt an den Kolben 13 an.
Hier wird eine Dicke des mittleren Bodens 23c derart festgelegt, um größer als die der umfangsseitigen Wand 23a zu sein. Genauer gesagt, wenn angenommen wird, dass die Dicke des mittleren Bodens 23c A₁ ist und die Dicke der umfangsseitigen Wand 23 A₂ ist, wie in 1 gezeigt, sind diese so festgelegt, dass A₁ > A₂ ist. Daher ist Festigkeit des mittleren Bodens 23c höher als die der umfangsseitigen Wand 23a des Gehäuses 23 und Langlebigkeit des mittleren Bodens 23c kann verbessert werden. In diesem Fall, sogar wenn die Last häufig zu dem Zeitpunkt der Hochgeschwindigkeitsdrehung von dem Kolben 13 angewandt wird, kann dieser über eine lange Zeitperiode Bestand haben. Daher kann die Lebensdauer des Stößels 21 verlängert werden.
Ein Paar von Haltelöchern 23d und 23e sind an einer Stirnseite der umfangsseitigen Wand 23a vorgesehen, um die Welle 22 zu stützen. Die Welle 22 ist so angeordnet, dass die Welle 22 in das Paar der Haltelöcher 23d und 23e eingeführt wird. Das Rollenlager 31 ist an der Außendurchmesserseite der Welle 22 angeordnet. Somit nimmt das Gehäuse 23 die Welle 22 und das Rollenlager 31 in einem Abstand 23f auf, der von dem mittleren Boden 23c zu der einen Stirnseite der umfangsseitigen Wand 23a bereitgestellt wird.
Ein Teil des Kolbens 13 ist in einem Abstand 23g aufgenommen, der von dem mittleren Boden 23c bis zu der anderen Stirnseite der umfangsseitigen Wand 23a vorgesehen ist. Genauer gesagt ist das eine Ende 13a des Kolbens 13 so aufgenommen, dass das eine Ende 13a des Kolbens 13 so angeordnet ist, um an einen radialen Mittelabschnitt des mittleren Bodens 23c anzugrenzen. Außerdem ist ein Ende 14a der Feder 14 auch in dem Abstand 23g aufgenommen.
Vier Öllöcher 25 sind in dem mittleren Boden 23c bereitgestellt, so dass dessen Dickerichtung durchdrungen wird (siehe 7 und 8). Die vier Öllöcher 25 sind so angeordnet, dass sie nicht an dem Widerlagerteil zwischen dem einen Ende 13a des Kolbens 13 und dem mittleren Boden 23c vorgesehen sind. Bei Verwendung dieser Öllöcher 25 kann ein Schmieröl, welches dem Stößel 21 zugeführt wird, zwischen dem Abstand 23f und dem Abstand 23g passieren. Das heißt, aufgrund der vier Öllöcher 25, kann eine Öllaufeigenschaft in dem Gehäuse 23 verbessert werden. Außerdem kann die Öllaufeigenschaft effektiver durch Bereitstellung von so vielen vier Öllöchern 25 wie möglich verbessert werden.
Da sie entfernt von dem Widerlagerteil zwischen dem einen Ende 13a des Kolbens 13 und dem mittleren Boden 23c bereitgestellt sind, kann ein Teil in dem mittleren Boden 23c, an welchen der Kolben 13 angrenzt, hoch in Festigkeit bewahrt werden. Das heißt, obwohl die Festigkeit des Teils, aufweisend das Ölloch 25, ein wenig niedriger ist als die des Teils, das kein Ölloch 25 aufweist, kann die Last von dem Kolben 13 durch das Teil, aufweisend relativ hohe Festigkeit, empfangen werden, weil die Öllöcher entfernt von diesem Teil bereitgestellt sind, so dass das Gehäuse und somit der Stößel 21 in Langlebigkeit verbessert werden können.
Während hier die vier Öllöcher bereitgestellt sind, ist es bevorzugt, dass drei oder mehr Öllöcher bereitgestellt werden. In diesem Fall kann das Schmieröl, wenn der Stößel 21 die lineare Hin- und Herbewegung ausführt, während er in einem gewissen Maße, wie oben beschrieben, geneigt ist, durch Bereitstellung der drei oder mehr Öllöcher 25 durch irgendeines der Öllöcher 25 passieren, sogar wenn der Stößel 21 in eine bestimmte Richtung geneigt ist. Daher kann die Öllaufeigenschaft sicherer gewährleistet werden.
Außerdem werden die Öllöcher 25 bevorzugt außerhalb eines Kreises 26, aufweisend eine Mitte P, bereitgestellt, welche die radiale Mitte der umfangsseitigen Wand 23a und eines Durchmessers D₂ ist, welcher so lang ist, wie 50% eines Innendurchmessers D₁ der umfangsseitigen Wand 23a, in dem mittleren Boden 23c, wie durch eine einstrichige Linie (s. 8) gezeigt ist. Somit können die Öllöcher 25 entfernt von dem Widerlagerteil des Kolbens 13 sicher bereitgestellt werden.
Außerdem ist ein Durchmesser D₃ des Ölloches 25 bevorzugt so lang wie 20% oder weniger des Innendurchmessers D₁ der umfangsseitigen Wand 23a. Daher wird die Festigkeit des mittleren Bodens 23c vor Verringerung durch die Öllöcher 25 bewahrt.
Hier sind eine Vielzahl von dünnen vertieften Ausbuchtungen an einer Außendurchmesserfläche 23h des Gehäuses 23 bereitgestellt und ein Oberflächenrauhheitsparameter Ryni der Fläche mit den Ausbuchtungen beträgt 0,8 bis 2,3 μm.
Da die Außendurchmesserfläche 23h des Gehäuses 23 in Kontakt mit der Innendurchmesserfläche 16a des Öffnungsloches 16, das in dem Motorkörper 15 zum Zeitpunkt der Drehbewegung der Nockenwelle 12 vorgesehen ist, gebracht wird, d. h. zu dem Zeitpunkt der Operation des Stößels 21, durch Bereitstellung der obigen Konfiguration, d. h. durch Bereitstellung der Vielzahl von dünnen vertieften Ausbuchtungen in der Außendurchmesserfläche 23h des Gehäuses 23 und Festlegen des Oberflächenrauhheitsparameters Ryni der Fläche mit den Ausbuchtungen auf 0,8 bis 2,3 μm, kann ein Ölfilm angemessen zwischen einem Kontaktteil zwischen dem Gehäuse 23 und dem Öffnungsloch 16 zu dem Zeitpunkt der Hochgeschwindigkeitsdrehung gebildet werden. Daher wird der Ölfilm am Abschneiden in dem Kontaktteil gehindert. Daher kann defekter Abrieb zwischen der Außendurchmesserfläche 23h des Gehäuses 23 und der Innendurchmesserfläche 16a des Öffnungsloches 16 vermieden werden und die Lebensdauer des Stößels 21 verlängert werden.
Außerdem kann ein Oberflächenrauhigkeitsheitsparameter Sk (Schiefe der Rauhigkeitskurve) der Fläche mit den Ausbuchtungen –1,6 oder weniger betragen. Wenn der Oberflächenrauhigkeitsheitsparameter Sk-Wert innerhalb des obigen Bereichs festgelegt wird, kann ein vertiefter Abschnitt innerhalb eines effektiven Bereichs zur Aufnahme des Schmieröls bestimmt werden, so dass eine gebildete Dicke des Ölfilms gewährleistet ist und der Ölfilm entsprechend gebildet werden kann. Hier bedeutet der Oberflächenrauhigkeitsheitsparameter Sk-Wert die Schiefe einer Rauhigkeitskurve (ISO 4287: 1997), welches eine Statistik als ein Maß ist, um Asymmetrie einer Konkav-Konvex-Verteilung zu kennen und der Sk-Wert ist in einer symmetrischen Verteilung, wie beispielsweise eine Gauß-Verteilung, nahe bei Null und dieser zeigt einen negativen Wert in einem Fall, in welchem der konvexe Teil entfernt wird, und zeigt im gegenteiligen Fall einen positiven Wert.
Außerdem kann ein Oberflächenrauhigkeitsheitsparameter Rymax (Maximalwert der Maximalhöhe pro Referenzlänge) der Fläche mit Ausbuchtungen innerhalb einem Bereich von 0,4 bis 1,0 μm festgelegt werden. Der Oberflächenrauhigkeitsparameter Rymax ist ein Maximalwert der Maximalhöhe pro Referenzlänge (ISO 4287: 1997). Durch Bestimmen des Oberflächenrauhigkeitsparameters Rymax auf solch einen Bereich kann der Ölfilm angemessen gebildet werden.
Außerdem kann ein Oberflächenrauhigkeitsparameter Rqni (quadratischer Rauhtiefenmittelwert) der Fläche mit Ausbuchtungen innerhalb einem Bereich von 0,13 bis 0,14 μm festgelegt werden. Der Oberflächenrauhigkeitsparameter Rqni ist eine Quadratwurzel eines Wertes, der durch Integrieren des Quadrats der Höhenabweichung von einer Rauhigkeitsmittellinie zu einer Rauhigkeitskurve in Bezug auf einen Abschnitt einer Längenmessung, bereitgestellt wird und Mittelwertbildung des Wertes in diesem Abschnitt (ISO 4287: 1997) bereitgestellt wird.
Außerdem kann ein Flächenverhältnis der Ausbuchtungen der Fläche mit Ausbuchtungen innerhalb einem Bereich von 5 bis 20% festgelegt werden. Das Flächenverhältnis der Ausbuchtungen bedeutet ein Verhältnis der Fläche der Ausbuchtungen zu der ganzen Fläche der Außendurchmesserfläche, wenn die dünnen vertieften Ausbuchtungen in der Außendurchmesserfläche vorgesehen sind. Wenn das Flächenverhältnis der Ausbuchtungen zu der ganzen Fläche, wie oben beschrieben bestimmt ist, kann ein Bereich der Fläche, aufweisend eine bevorzugte Schmiereigenschaft, bestimmt werden, so dass die Lebensdauer verlängert werden kann.
Außerdem kann in der Außendurchmesserfläche 23h des Gehäuses 23 eine Balligkeit bereitgestellt werden. Während der Stößel 21 die lineare Hin- und Herbewegung in dem Öffnungsloch 16 durchführt, ist das Gehäuse 23 des Stößels 21 manchmal in einem gewissen Maße, während der linearen Hin- und Herbewegung, geneigt. Sogar wenn das Gehäuse 23 in gewissem Maße während der linearen Hin- und Herbewegung geneigt ist, kann hier eine Kontaktspannung, die durch einen Kontakt zwischen einem Stirnteil 23j der Außendurchmesserfläche 23h des Gehäuses 23 und der Innendurchmesserfläche 16a des Öffnungsloches 16 verursacht ist, durch die in der Außendurchmesserfläche 23h des Gehäuses 23 bereitgestellte Balligkeit vermindert werden. Da sich ein Mittelabschnitt 23k der Außendurchmesserfläche 23h des Gehäuses 23, im Vergleich zu dem Stirnteil 23j der Außendurchmesserfläche 23h des Gehäuses 23 aufgrund der Balligkeit nach außen dehnt, ist außerdem ein kleiner Abstand zwischen der Außendurchmesserfläche 23h des Gehäuses 23 und der Innendurchmesserfläche 16a des Öffnungsloches 16 an der Seite des Stirnteils 23j der Außendurchmesserfläche 23h des Gehäuses 23 bereitgestellt und das Schmieröl kann wahrscheinlich durch den Abstand hineinfließen. In diesem Fall kann das Schmieröl einfach zwischen die Außendurchmesserfläche 23h des Gehäuses 23 und die Innendurchmesserfläche 16a des Öffnungsloches 16 zugeführt werden, so dass der Kontakt zwischen der Außendurchmesserfläche 23h des Gehäuses 23 und der Innendurchmesserfläche 16a des Öffnungsloches 16 geglättet wird. Daher kann fehlerhafte Abnutzung zwischen der Außendurchmesserfläche 23h des Gehäuses 23 und der Innendurchmesserfläche 16a des Öffnungsloches 16 vermieden werden, so dass die Lebensdauer des Stößels verlängert werden kann.
Hier bedeutet die Balligkeit eine Form, in welcher die Seite des Mittelabschnittes 23k der Außendurchmesserfläche 23h des Gehäuses 23 sich hin zu der Außendurchmesserseite erstreckt, wie im Vergleich mit der Seite des Stirnteiles 23j der Außendurchmesserfläche 23h des Gehäuses 23. Die Balligkeit kann eine vollständige Balligkeit oder kann eine partielle Balligkeit oder eine Schnitt-Balligkeit sein. Da die Balligkeit, die in der Außendurchmesserfläche 23h bereitgestellt wird, sehr klein ist, ist diese außerdem nicht in der Zeichnung dargestellt.
Hier beträgt ein Kohlenstoffgehalt eines verwendeten Materials des Gehäuses 23 0,15 bis 0,7 Gew.-%. Wenn der Kohlenstoffgehalt weniger als 0,15 beträgt, ist es schwierig, die Härte in einer Wärmebehandlung zu verbessern. Wenn der Kohlenstoffgehalt mehr als 0,7 beträgt, ist es unterdessen schwierig, ein Formgebungsverfahren des Gehäuses 23 durchzuführen, insbesondere ein Verfahren, um Plastikdeformation in einem Pressverfahren oder Guss des Gehäuses zu generieren. Jedoch kann das Gehäuse in der obigen Konfiguration, während die bevorzugte Verarbeitbarkeit des Gehäuses 23 aufrechterhalten wird, durch die Wärmebehandlung hoch in Festigkeit werden und die Langlebigkeit des Gehäuses 23 kann verbessert werden. Daher kann das Gehäuse 23, unter der Hochgeschwindigkeitsdrehung, sicher für eine lange Zeitperiode verwendet werden und die Lebensdauer des Stößels 21 kann verlängert werden.
Des Weiteren umfasst ein spezifisches Material für das Gehäuse 23 SCM 415 oder S50C (jedes ist in JIS bestimmt), enthaltend 0,15 bis 0,5 Gew.-% Kohlenstoff.
Es wird bevorzugt, dass das Gehäuse entweder einer Aufkohlungsbehandlung oder einem Verfahren zum Nitrokarburieren unterzogen wird. Das Gehäuse 23 kann durch diese Wärmebehandlung sicher hohe Festigkeit aufweisen.
Während die Aufkohlungsbehandlung oder das Verfahren zum Nitrokarburieren in dem obigen Ausführungsbeispiel durchgeführt wird, ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese beschränkt und als eine Abschreckungsbehandlung kann eine blanke Abschreckungsbehandlung oder eine Hochfrequenzabschreckungsbehandlung verwendet werden.
Des Weiteren kann das Gehäuse 23 aus Aluminium gebildet sein. Zum Zeitpunkt der Betätigung des Stößels 21 führt das Gehäuse 23, das in dem Stößel 21 inbegriffen ist, die lineare Hin- und Herbewegung in der vertikalen Richtung aus. Hier kann das Gehäuse 23, wenn das Gehäuse 23 aus Aluminium gebildet ist, verhältnismäßig leichtgewichtig sein, so dass die Last aufgrund der linearen Hin- und Herbewegung reduziert werden kann.
Des Weiteren kann das Gehäuse 23 aus einem Harz gebildet sein. Das Gehäuse 23, das in dem Stößel 21 inbegriffen ist, führt zum Zeitpunkt der Betätigung des Stößels 21, wie oben beschrieben, die lineare Hin- und Herbewegung in der vertikalen Richtung aus. Das Gehäuse 23 kann daher, wenn das Gehäuse 23 aus Harz gebildet ist, verhältnismäßig leichtgewichtig sein, so dass die Last aufgrund der linearen Hin- und Herbewegung vermindert werden kann. In diesem Fall umfasst ein spezifisches Material des Gehäuses 23 Polyphenylensulfid (PPS) und Polyetheretherketon (PEEK). Des Weiteren können, in Hinblick auf Implementierung hoher Festigkeit, Kohlenstofffasern, Glasfasern oder Ruß zu dem Harz, wenn benötigt, hinzugefügt werden.
Das Gehäuse 23 weist ein Durchgangsloch 23i auf, das als ein ausgespartes Teil dient, welches von der Außendurchmesserfläche 23h zu der Innendurchmesserfläche 23b der umfangsseitigen Wand 23a durchdringt. Ein Positionierstift 24 ist in das Durchgangsloch 23i in solch einer Weise eingebaut, dass er teilweise von der Außendurchmesserfläche 23h hervorsteht. Der Positionierstift 24 ist vorgesehen, um den Stößel 21, der in dem Öffnungsloch 16 angeordnet ist, zu positionieren. Das heißt, der Stößel 21 umfasst den Positionierstift 24, um das Gehäuse 23 zu positionieren. Das Positionieren des Gehäuses 23 wird unten beschrieben.
9 ist eine perspektivische Ansicht des Positionierstiftes 24. 10 ist eine Ansicht, die einen eingebauten Zustand des Positionierstiftes 24 zeigt und einem Teil eines Querschnittes entspricht, der entlang einer Linie X-X der 6 vorgenommen ist. Der Positionierstift 24 ist, bezugnehmend auf 1 bis 10, ein zylindrisches Glied, das sich in eine Richtung, wie durch einen Pfeil B der 9 gezeigt, erstreckt, und seine äußere Form im Querschnitt ist ein Kreis (siehe 10). Außerdem kann der Kreis nicht ein wahrer Kreis sein. Eine Abschrägung, wie beispielsweise eine C-Abschrägung oder R-Abschrägung, wird an einem Eckteil einer Stirnfläche 24a, die an jedem Längsende einer Außendurchmesserfläche 24c angeordnet ist, das aus einer gebogenen Fläche zusammengesetzt ist, in dem Positionierstift 24 bereitgestellt. Da der Positionierstift 24 die Form eines kreisförmigen Zylinders aufweist, kann dessen äußere Form einfach und leicht hergestellt werden. Daher kann der Stößel 21, umfassend den Positionierstift 24, zu geringen Kosten hergestellt werden.
Wie oben beschrieben, ist der Positionierstift 24 so konfiguriert, dass sein eines Teil von der Außendurchmesserfläche 23h hervorsteht, wenn in das Durchgangsloch 23i eingebaut. Hier ist der Positionierstift 24 an das Durchgangsloch 23i, das als ein Aussparungsabschnitt dient, gedrückt und fixiert. Folglich wird der Positionierstift 24 beträchtlich am Herausfallen aus dem Durchgangsloch 23i, das in dem Gehäuse 23 als das Aussparungsteil bereitgestellt wird, gehindert.
Eine Aussparungsnut 16b, die sich in die Richtung des Pfeils I der 1 erstreckt, ist in der Innendurchmesserfläche 16a des Durchgangsloches 16 des Motorkörpers 15 bereitgestellt, so dass dieser von der Innendurchmesserfläche 16a zurückgesetzt ist. Wenn der Stößel 21 in dem Öffnungsloch 16 aufgenommen ist, wird das vorstehende Teil des Positionierstiftes 24 an den Aussparungsgraben 16b angepasst. Daher können das Gehäuse 23 und folglich der Stößel 21 in einer Umfangsrichtung in dem Öffnungsloch 16 positioniert werden. Somit kann der Stößel 21 in dem Öffnungsloch 16 am Drehen in die Umfangsrichtung gehindert werden.
Als Nächstes wird eine Beschreibung einer Konfiguration des Rollenlagers 31, das in dem Stößel 21 inbegriffen ist, vorgenommen. 11 ist eine vergrößerte Ansicht eines Teils, das durch eine Zweipunkt-strichpunktierte Linie XI der 2 gezeigt ist. Ein Wälzkreis 31a ist durch eine Einpunkt-strichpunktierte Linie in 11 gezeigt. 12 ist eine Ansicht eines Teils des Rollenlagers 31 aus einer Pfeilrichtung XII der 11. 13 ist eine Querschnittsansicht, die einen Teil des Rollenlagers 31, entlang einer Linie XIII-XIII der 11, zeigt. Das Rollenlager 31 umfasst, bezugnehmend auf 1 bis 13, den Außenring 32, eine Vielzahl von Walzen 33, die zwischen dem Außenring 32 und der Welle 22 angeordnet sind, und einen Halter 34, um die Vielzahl der Walzen 33 zu halten.
Der Halter 34 umfasst ein Paar von ringförmigen Abschnitten 34a und 34b und eine Vielzahl von Säulenabschnitten 34d, um das Paar von ringförmigen Abschnitten 34a und 34b zu verbinden, um Taschen 34c zu bilden, die die Walzen 33 aufnehmen. Der Säulenabschnitt 34d weist eine Form auf, die sich geradewegs in eine Axialrichtung erstreckt, d. h. in eine vertikale Richtung in Bezug auf die Blattfläche in der Querschnittsansicht, wie in 11 gezeigt.
Der Halter 34 ist zwischen dem Außenring 32 und der Welle 22 ähnlich zu der Walze 33 angeordnet. Die Vielzahl von Walzen 33 werden in den entsprechenden Taschen 34c, die in dem Halter 34 vorgesehen sind, aufgenommen und gehalten. Der Halter 34 wird durch einen Außendurchmesser geführt, d. h. dieser ist so konfiguriert, dass eine Innendurchmesserfläche 32b des Außenringes 32, der an der Außendurchmesserseite des Halters 34 angeordnet ist, und eine Außendurchmesserfläche 34e des Halters 34 in einer radialen Richtung in Kontakt zueinander sind. Des Weiteren wird eine Ölnut 34f in dem Halter 34 bereitgestellt, so dass diese von der Außendurchmesserfläche 34e nach innen zurückgesetzt ist. Die Ölnut 34f ist in der Mitte des Säulenabschnittes 34d bereitgestellt und weist eine Form auf, die sich in eine Umfangsrichtung erstreckt.
Der Außenring 32 und die Walzen 33, die als die Komponenten des Rollenlagers 31 dienen, rotieren zusammen mit der Drehbewegung der Nockenwelle 12. Wenn die Nockenwelle 12 bei hoher Geschwindigkeit rotiert, rotiert die Walze 33 bei hoher Geschwindigkeit. In dem Rollenlager 31, das als die Komponente des Stößels 21 dient, können die Positionen der Walzen 33 durch den Halter 34 in dem Rollenlager 31 zu dem Zeitpunkt der Hochgeschwindigkeitsdrehung stabilisiert werden. Daher wird die Walze 33 vor Schieflage bewahrt und das Rollenlager 31 wird am seitlichen Gleiten gehindert. Somit kann ein Schmierversagen des Rollenlagers 31 und die Abnutzung des Rollenlagers 31 zu dem Zeitpunkt der Hochgeschwindigkeitdrehung am Entstehen gehindert werden. Das heißt, der Pumpenstößel kann bei geringen Kosten hergestellt werden und seine Lebensdauer verlängert sich.
Da die Hochdruckpumpe 11 den Stößel 21 umfasst, welcher das Schmierversagen des Rollenlagers 31 und die Abnutzung des Rollenlagers 31 zum Zeitpunkt der Hochgeschwindigkeitsdrehung vermeiden kann, kann diese zu niedrigen Kosten hergestellt werden und den Druck des Öls innerhalb kurzer Zeit stabil erhöhen.
Da der Halter 34 durch den Außendurchmesser geführt ist und die Ölnut 34f, die von dessen Fläche nach innen zurück versetzt ist, an der Außendurchmesserfläche des Halters 34 vorgesehen ist, kann die Radialstellung des Halters 34 durch den Kontakt zwischen dem Halter 34 und dem Außenring 32 stabilisiert werden. Des Weiteren kann eine Öldurchlaufeigenschaft zwischen einer Innendurchmesserfläche 34g des Halters 34 und einer Außendurchmesserfläche 22a der Welle 22 verbessert werden und eine Schmiereigenschaft zwischen der Außendurchmesserfläche 34e des Halters 34 und der Innendurchmesserfläche 32b des Außenringes 32 kann verbessert werden und Abnutzung zwischen dem Halter 34 und dem Außenring 32 kann vorgebeugt werden. Daher können Lebensdauern des Halters 34, der Walze 33, des Außenringes 32 und der Welle 22 verlängert werden. Des Weiteren kann die Ölnut so bereitgestellt werden, dass sie sich mit einer axialen Neigung erstreckt oder so bereitgestellt werden, um sich mit einer Krümmung zu erstrecken. Des Weiteren kann die Vielzahl von Ölnuten vorgesehen werden.
Des Weiteren kann der Halter 34 ein innerer Führungstyp sein und eine Ölnut kann in der Innendurchmesserfläche 34g des Halters 34 bereitgestellt werden. In diesem Fall kann die Radialstellung des Halters 34 durch den Kontakt zwischen dem Halter 34 und der Welle 22 stabilisiert werden. Außerdem kann eine Öldurchlaufeigenschaft zwischen der Außendurchmesserfläche 34e des Halters 34 und der Innendurchmesserfläche 32b des Außenringes 32 verbessert werden und eine Schmiereigenschaft zwischen der Innendurchmesserfläche 34g des Halters 34 und der Außendurchmesserfläche 22a der Welle 22 kann verbessert werden und Abnutzung zwischen dem Halter 34 und der Welle 22 kann vorgebeugt werden. Daher können die Lebensdauern des Halters 34, der Walze 33, des Außenringes 32 und der Welle 22 verlängert werden.
Der Halter 34 in dem Rollenlager 31 kann aus einem Harz gebildet sein. In diesem Fall kann der Halter 34 selbst leichtgewichtig sein und somit kann ein Gewicht des Stößels 21 im Gesamten leicht sein. Folglich kann die Kraft, die für die lineare Hin- und Herbewegung benötigt wird, d. h. die Kraft, die für die Vertikalbewegung des Stößels 21 benötigt wird, reduziert werden. Wenn der Halter 34 aus dem Harz gebildet ist, kann außerdem Spritzguss verwendet werden, so dass dieser zu niedrigen Kosten einfach in Masse hergestellt werden kann. Materialien des Halters 34 umfassen Nylon 66, Nylon 46, Polyphenylensulfid (PPS) und Polyetheretherketon (PEEK). Des Weiteren können Kohlenstofffasern, Glasfasern oder Ruß zu dem Harz hinzugefügt werden, wenn benötigt.
Eine Füllrate der Walze 33 in dem Rollenlager 31 beträgt bevorzugt 50% bis 90% an dem Wälzkreis 31a. Wenn diese weniger als 50% beträgt, könnte Tragfähigkeit des Rollenlagers 31 zu klein sein. Wenn diese größer als 90% ist, ist eine Umfangslänge des Säulenabschnittes 34b, der zwischen den Taschen 34c positioniert ist, zu klein und Festigkeit des Säulenabschnittes 34d könnte nicht ausreichend bereitgestellt werden.
Im Hinblick auf Wahrung der Tragfähigkeit des Rollenlagers 31 und Erhalt der Festigkeit des Säulenabschnittes 34d, ist eine kürzeste Umfangslänge des Säulenabschnittes 34d bevorzugt 0,1 bis 0,5 mal so lang wie ein Durchmesser der Walze 33. Hier ist der kürzeste Umfangsabschnitt der Säule an der Innendurchmesserfläche des Säulenabschnittes 34d angeordnet.
Ein umfangsseitiges Abstandsmaß zwischen einer Seitenwandfläche 34h des Säulenabschnittes 34d, der an jeder umfangsseitigen Seite der Taschen 34c angeordnet ist und der Walze 33, die in der Tasche 34c aufgenommen ist, beträgt vorzugsweise 20 bis 200 μm. Genauer gesagt, bezugnehmend auf 12, wenn angenommen wird, dass ein Durchmesser der Walze 33 L₁ beträgt und die Umfangslänge der Tasche 34c, d. h. der Abstand zwischen den Seitenwandflächen 34h des Säulenabschnittes 34d, der an beiden umfangsseitigen Seiten der Tasche 34c angeordnet ist, L₂ beträgt, wird L₂ – L₁ auf 20 bis 200 μm festgelegt. Somit kann die Walze 33 in der Tasche 34c vor Verschiebung bewahrt werden und die Distanz zwischen der Seitenwandfläche 34h des Säulenabschnittes 34d und einer Wälzfläche 33a der Walze 33 kann angemessen sein, so dass die Walze 33 stabil wälzt. Des Weiteren ist das Abstandsmaß in 12 zwischen der Walze 33, die in der Tasche 34c aufgenommen ist, und der Seitenwandfläche 34h des Säulenabschnittes 34d übertrieben und vergrößert dargestellt, um einfach verstanden zu werden.
Des Weiteren werden die Walze und die Welle, die als die Komponente des Stößels dienen, durch Gießen und Schneiden eines Stahlelementes, wie beispielsweise SUJ2 oder SCM420 (jedes ist in JIS definiert) hergestellt.
Des Weiteren kann in dem obigen Ausführungsbeispiel eine Vielzahl von dünnen vertieften Ausbuchtungen in der Außendurchmesserfläche des Außenringes bereitgestellt werden. Wie für einen Oberflächenrauhigkeitsparameter Ryni der Aussparungen, die in der Außendurchmesserfläche des Außenringes bereitgestellt sind, wird der eine, der in dem obigen verwendet wird, angewandt. Das heißt, der Flächenrauhigkeitsparameter Ryni der Fläche mit Ausbuchtungen ist auf 0,8 bis 2,3 μm festgelegt. Da der Außenring und die Nocke in Kontakt zueinander stehen, während sie rotieren, kann ein Ölfilm, der zwischen dem Außenring und der Außendurchmesserfläche der Nocke vorgesehen ist, durch Festlegung der Werte wie oben beschrieben, am Abschneiden gehindert werden, sogar unter einer dünnen Schmieratmosphäre. Daher kann fehlerhafte Abnutzung zwischen dem Außenring und der Nocke vermieden werden und deren Lebensdauern verlängert werden.
Wenn zumindest ein Glied der Walze und der Welle in dem Stößel einer Wärmebehandlung durch ein zweitrangiges Wärmetemperatur-Abschreckungsverfahren unterzogen wird, welches unten beschrieben wird, ist die Korngrößenzahl des Austenitkristallkorns in einer Stickstoffanreicherungsschicht von zumindest einem Glied der Walze und der Welle jenseits 10, ein Restanteil von Austenit davon ist 11 Vol.-% bis 25 Vol.-% und ein Stickstoffanteil davon liegt bei 0,1 Gew.-% bis 0,5 Gew.-%.
Wenn das Rollenlager den Halter aufweist, ist die Anzahl der Walzen des Rollenlagers weniger als die eines Vollrollenlagers. Wenn jedoch zumindest ein Glied der Walze und der Welle, die als die Komponenten des Stößels dienen, wie oben beschrieben konfiguriert ist, kann die Steifigkeit in zumindest einer der Walzen und der Welle verbessert werden, so dass die Lebensdauer des Lagers verlängert werden kann.
Im Nachfolgenden wird eine Beschreibung der Wärmebehandlung, umfassend Verfahren zum Nitrokarburieren, gemacht, die zumindest auf ein Element der Walze und der Welle angewandt wird. 14 ist eine Ansicht, um ein Beispiel eines zweistufigen Wärmebehandlungsverfahrens zu erklären, um das wie oben beschrieben konfigurierte Element zu erhalten. 15 ist außerdem eine Ansicht, um eine Abwandlung des zweistufigen Wärmebehandlungsverfahrens der 14 zu erläutern. 14 ist ein Wärmebehandlungsbild, das ein Verfahren zeigt, in welchem erstes Abschrecken und zweites Abschrecken durchgeführt werden, und 15 ist ein Wärmebehandlungsbild, das ein Verfahren zeigt, in welchem ein Material auf einen Transformationspunkt A1 oder weniger in der Mitte der Abschreckung gekühlt wird und wiedererwärmt wird, und Abschrecken wird durchgeführt. Das oben beschriebene Element kann durch jedes Verfahren erhalten werden. Bezug nehmend auf diese Ansichten wird in einer Behandlung T₁ Kohlenstoff oder Stickstoff in einer Stahlbasis gemischt und Kohlenstoff wird darin ausreichend gelöst und dann auf den Transformationspunkt A₁ oder weniger abgekühlt. Dann wird das Material, in einer Behandlung T₂ in der Ansicht, auf eine Temperatur niedriger als diese in der Behandlung T₁ wiedererwärmt und Ölabschreckung unterworfen. Außerdem werden die Wärmebehandlungsverfahren, die in 14 und 15 gezeigt sind, kollektiv als zweistufige Wärmebehandlung bezeichnet.
Durch die obige Wärmebehandlung kann, im Vergleich zu normaler Abschreckung, in welcher Abschreckung zu einer Zeit nach der Behandlung zum Nitrokarburieren durchgeführt wird, Rissfestigkeit verbessert werden, und eine altersbedingte Maßänderungsrate kann reduziert werden, während ein Flächenschichtteil nitrokarburiert wird. Die obige Wärmebehandlung stellt eine Mikrostruktur bereit, in welcher ein Korndurchmesser des Austenitkristallkorns weniger als die Hälfte des gewöhnlichen betragen kann. Betrachtend das Element, das der obigen Wärmebehandlung unterworfen wird, sind Rollzeiteigenschaften langlebig, wird die Rissfestigkeit verbessert und die altersbedingte Maßänderungsrate kann vermindert werden.
16 und 17 sind Ansichten, die Mikrostrukturen zeigen, insbesondere die Austenitkörner. 16 zeigt ein Element, das dem obigen Wärmebehandlungsverfahren unterzogen ist, und 17 zeigt ein gewöhnliches Element. Das heißt 16 zeigt die Austenitkristallkorngröße des Lagerstahls, auf welche das Wärmebehandlungsbild, wie in 15 gezeigt, angewandt wird. Des Weiteren zeigt 17 eine Austenitkristallkorngröße des Lagerstahls, die zum Vergleich dem gewöhnlichen Wärmebehandlungsverfahren unterworfen ist. Des Weiteren sind 18 und 19 Ansichten, die entsprechend der 16 und 17 dargestellte Austenitkristallkorngrenzen zeigen. Mit den Strukturen, die die Austenitkristallkorngrößen zeigen, während die Korngrößenzahl des konventionellen Austenitkorndurchmessers 10 oder weniger beträgt, kann die durch obiges zweistufiges Wärmebehandlungsverfahren erhaltene so fein wie 12 in Bezug auf JIS sein.
Durch Ausführen der obigen zweistufigen Wärmebehandlung kann Zeitfestigkeit in zumindest einem Element der Walze und der Welle verbessert werden, so dass die Lebensdauer des Lagers verbessert werden kann.
Beide, die Walze und die Welle, können einem der Wärmebehandlungen unterworfen werden, um wie oben beschrieben konfiguriert zu werden.
Die Welle kann so konfiguriert werden, dass diese die Stickstoffanreicherungsschicht aufweist, die Korngrößenzahl der Austenitkristallkorngröße jenseits 11 liegt und der Restanteil von Austenit 10 Vol.-% bis 50 Vol.-% beträgt. In dieser Konfiguration kann Belastungswiderstand des Rollenlagers verbessert werden. Das obige Element ist in solch einer Weise hergestellt, dass es bei dem Transformationspunkt A1 oder weniger dem Verfahren zum Nitrokarburieren unterzogen wird, für 60 bis 180 Minuten bei einer Temperatur niedriger als der Transformationspunkt A₁ gehalten wird und dann der Hochfrequenzabschreckung unterworfen wird.
20 ist eine Ansicht, die in diesem Fall schematische Verfahrensschritte des Elements zeigt. 21 ist eine Ansicht, um ein Beispiel eines Verfahrens zur Wärmebehandlung zu erläutern, um das wie oben beschrieben konfigurierte Element zu erhalten. Das Element wird, bezugnehmend auf 20 und 21, bei dem Transformationspunkt A₁ oder mehr dem Verfahren zur Nitrokarburierung (20(A)) unterworfen. Dann wird das Element, nach dem Verfahren zum Nitrokarburieren, auf eine Temperatur niedriger als der Transformationspunkt A₁ abgekühlt und bei dieser Temperatur für 60 bis 180 Minuten gehalten (20(B)). Dann wird das Element der Hochfrequenzabschreckung unterworfen (20(C)) und dann einer Anlassbehandlung (20(D)). Somit wird das Element durch die Wärmebehandlung hergestellt. Das Element, das durch die obigen Schritte hergestellt ist, weist die obige Konfiguration auf, so dass es die Stickstoffanreicherungsschicht aufweist, die Korngrößenzahl der Austenitkristallkorngröße jenseits 11 liegt und der Restanteil Austenit 10 Vol.-% bis 50 Vol.-% beträgt. In dieser Konfiguration kann also die Lebensdauer des Lagers verlängert werden.
Die Walze kann dem Verfahren zum Nitrokarburieren unterworfen werden. In diesem Fall wird also die Lebensdauer des Lagers verlängert.
Des Weiteren kann in dem obigen Ausführungsbeispiel eine Vielzahl von dünn vertieften Ausbuchtungen in der Außendurchmesserfläche des Außenringes vorgesehen sein. Obwohl der Außenring und die Nocke in Kontakt zueinander stehen, während sie rotieren, kann in dieser Konfiguration ein Ölfilm, der zwischen dem Außenring und der Nocke bereitgestellt ist, am Abschneiden gehindert werden, sogar unter einer dünnen Schmieratmosphäre. Daher kann Abnutzung zwischen dem Außenring und der Nocke vermieden werden und die Lebensdauern davon können verlängert werden.
Hier ist bevorzugt ein Flächenrauhigkeitsparameter Ryni der Fläche mit Ausbuchtungen (Durchschnittswert der Maximalhöhe pro Referenzlänge) innerhalb einem Bereich von 0,8 bis 2,3 μm festgelegt. Wie oben beschrieben, ist der Flächenrauhigkeitsparameter Ryni ein Durchschnittswert der Maximalhöhe pro Referenzlänge, d. h. ein Wert, der durch Extraktion einer Rauhigkeitskurve nur in Bezug auf eine Referenzlänge in seiner Durchschnittslinienrichtung bereitgestellt wird und Messen einer Distanz zwischen einem Höchstpunkt und einem Tal des extrahierten Teils in der Richtung der vertikalen Vergrößerung der Rauhigkeitskurve (ISO 4287: 1997).
Ein Flächenrauhigkeitsparameter Sk (Schiefe der Rauhigkeitskurve) von der Fläche mit den Ausbuchtungen kann –1,6 oder weniger betragen. Wenn der Flächenrauhigkeitsparameter Sk-Wert innerhalb des obigen Bereichs festgelegt wird, kann ein ausgespartes Teil zum Lagern des Schmieröls innerhalb eines Effektivbereichs bestimmt werden, so dass eine gebildete Ölfilmdicke gewährleistet ist und der Ölfilm angemessen gebildet werden kann. Hier bedeutet, wie oben beschrieben, der Flächenrauhigkeitsparameter Sk-Wert die Schiefe einer Rauhigkeitskurve (ISO 4287: 1997), welches eine Statistik ist als ein Maß, um Asymmetrie einer Konkav-Konvex-Verteilung zu kennen, und der Sk-Wert ist in einer symmetrischen Verteilung, wie beispielsweise einer Gauß-Verteilung, nahezu Null und er zeigt einen Negativwert in einem Fall, in welchem das Konvexteil entfernt wird, und zeigt einen Positivwert in dem gegenteiligen Fall.
Der Flächenrauhigkeitsparameter Rymax (Maximalwert der Maximalhöhe pro Referenzlänge) der Fläche mit Aussparungen kann innerhalb einem Bereich von 0,4 bis 1,0 μm festgelegt werden. Wie oben beschrieben ist der Flächenrauhigkeitsparameter Rymax der Maximalwert der Maximalhöhe pro Referenzlänge (ISO 4287: 1997). Durch Festlegen des Flächenrauhigkeitsparameter Rymax auf solchen Bereich, kann sich der Ölfilm angemessen bilden.
Ein Flächenrauhigkeitsparameter Rqni (quadratischer Rauhtiefenmittelwert) der Fläche mit Aussparungen kann innerhalb einem Bereich von 0,13 bis 0,5 μm festgelegt werden. Wie oben beschrieben, ist der Flächenrauhigkeitsparameter Rqni eine Quadratwurzel eines Wertes, der durch Integration des Quadrats der Höhenabweichung von einer Rauhigkeitsmittellinie zu einer Rauhigkeitskurve in Bezug zu einem Abschnitt einer Messlänge bereitgestellt wird und Bildung des Mittelwerts in diesem Abschnitt (ISO 4287: 1997).
Des Weiteren kann ein Flächenverhältnis der Aussparungen der Fläche mit Aussparungen innerhalb einem Bereich von 5 bis 20% festgelegt werden. Wie oben beschrieben, bedeutet das Flächenverhältnis der Aussparungen ein Verhältnis der Fläche der Aussparungen zu der ganzen Fläche der Außendurchmesserfläche, wenn die dünn vertieften Ausbuchtungen in der Außendurchmesserfläche bereitgestellt sind. Wenn das Flächenverhältnis der Ausbuchtungen zu der ganzen Fläche wie oben beschrieben bestimmt ist, kann ein Bereich der Fläche, aufweisend die bevorzugte Schmierungseigenschaft, festgelegt werden, so dass die Lebensdauer verlängert werden kann.
Während das ausgesparte Teil, an welches der Positionierstift angepasst ist, ein Durchgangsloch ist, das von der Innendurchmesserfläche zu der Außendurchmesserfläche des Gehäuses in dem obigen Ausführungsbeispiel durchtritt, ist die vorliegende Erfindung nicht auf dieses beschränkt und das ausgesparte Teil muss nicht von der Innendurchmesserfläche zu der Außendurchmesserfläche des Gehäuses durchgehen. Das zurückgesetzte Teil kann somit eine Form aufweisen, die von der Außendurchmesserfläche des Gehäuses zurückgesetzt ist, um der Außendurchmesserfläche des Positionierstiftes zu folgen. In diesem Fall deckt sich die Außendurchmesserfläche des Positionierstiftes mit dem ausgesparten Teil des Gehäuses, so dass der Positionierstift und das ausgesparte Teil sicherer angepasst werden können.
22 ist eine Ansicht, die in diesem Fall einen eingebauten Zustand des Positionierstiftes zeigt und 10 entspricht. Ein ausgespartes Teil 27b ist, bezugnehmend auf 22, von einer Außendurchmesserfläche 27a eines Gehäuses 27 zurückgesetzt, um der Außendurchmesserfläche 24c des Positionierstiftes 24 zu folgen. In diesem Fall sind das ausgesparte Teil 27b und der Positionierstift 24 sicherer durch Übereinstimmung der Außendurchmesserfläche 24c des Positionierstiftes 24 und des ausgesparten Teiles 27b des Gehäuses 27 angepasst.
Während der Stößel einen Positionierstift umfasst und einen ausgesparten Teil in dem obigen Ausführungsbeispiel, ist die vorliegende Erfindung nicht auf dieses beschränkt und eine Vielzahl von Positionierstiften und eine Vielzahl von ausgesparten Teilen kann bereitgestellt werden. In diesem Fall kann die umfangsseitige Bewegung des Stößels sicherer und angemessener reguliert werden. In diesem Fall können die Positionierstifte und die ausgesparten Teile so bereitgestellt werden, dass diese in der Längsrichtung an derselben umfangsseitigen Position des Gehäuses angeordnet sind oder können an umfangsseitigen unterschiedlichen Positionen bereitgestellt werden. Wenn sie in der Umfangsrichtung bereitgestellt sind, sind eine Vielzahl von vertieften Nuten in der Innendurchmesserfläche des Öffnungsloches des Gehäuses bereitgestellt, um diesen zu entsprechen.
Während der Positionierstift so bereitgestellt ist, dass die Längsrichtung des Gehäuses mit der Längsrichtung des Positionierstiftes in dem obigen angeordnet ist, ist die vorliegende Erfindung nicht auf dieses beschränkt und diese können so bereitgestellt werden, dass die Längsrichtung des Gehäuses vertikal zu der Längsrichtung des Positionierstiftes verläuft.
23 ist eine schematische Perspektivansicht, die in diesem Fall einen Teil des Stößels zeigt und einem Teil der 4 entspricht. Ein Stößel 30 weist, bezugnehmend auf 23, drei zylindrische Positionierstifte 28a, 28b und 28c auf und drei ausgesparte Abschnitte 29a, 29b und 29c, die diesen jeweils entsprechen. Die Positionierstifte 28a bis 28c sind in einer Richtung vertikal zu der Längsrichtung des Gehäuses montiert. Die entsprechenden Positionierstifte 28a bis 28c sind an den unterschiedlichen Längspositionen bereitgestellt und an der umfangsseitigen selben Position eines Gehäuses 29. In dieser Konfiguration kann also das Positionieren durchgeführt werden, während die umfangsseitige Bewegung des Gehäuses reguliert wird.
Während der Halter ein Paar von ringförmigen Abschnitten und die Vielzahl von Säulenabschnitten in dem obigen Ausführungsbeispiel umfasst, ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese beschränkt und der Halter kann von der Art eines Abstandshalters sein, was nicht ein integraler Typ ist, aber in eine Vielzahl von Elementen geteilt und zwischen den Walzen angeordnet.
Während sich der Säulenabschnitt in dem obigen Ausführungsbeispiel geradewegs in die Axialrichtung erstreckt, ist die vorliegende Erfindung nicht auf dieses beschränkt und ein Säulenabschnitt kann in einer Radialrichtung als ein V-Halter oder ein M-Halter gebogen sein. Des Weiteren kann ein Walzenstopperabschnitt in einer Seitenwandfläche des Säulenabschnittes vorgesehen sein, um die Walze am Herausfallen in der Radialrichtung zu hindern.
Während die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen in dem Obigen beschrieben wurden, ist die vorliegende Erfindung nicht auf obig gezeigte Ausführungsbeispiele beschränkt. Verschiedene Modifikations- und Variationsarten können zu den illustrierten Ausführungsbeispielen mit dem gleichen oder ähnlichen Umfang der vorliegenden Erfindung hinzugefügt werden.
Industrielle Anwendbarkeit
Ein Stößel nach der vorliegenden Erfindung kann effektiv als eine PKW-Komponente verwendet werden, die in einer Hochdruckpumpe inbegriffen ist, um ein Öl einem Motor eines Autos oder Zweiradfahrzeuges zuzuführen.
Zusammenfassung
Ein Pumpenstößel (21) überträgt eine Drehbewegung einer Nockenwelle (12), die mit einer Nocke (12a) versehen ist, als eine lineare Hin- und Herbewegung auf einen Pumpenkolben (13) und führt eine lineare Hin- und Herbewegung zusammen mit dem Pumpenkolben (13) aus. Der Pumpenstößel (21) umfasst eine Welle (22), ein Rollenlager (31), das an einer Außendurchmesserseite der Welle (22) angeordnet ist und rotierbar an der Welle (22) abgestützt ist, und ein Gehäuse (23), um die Welle (22) und das Rollenlager (31) aufzunehmen. Das Rollenlager (31) umfasst einen Außenring (32), der an die Nocke (12a) angrenzt, eine Vielzahl von Walzen (33), die zwischen dem Außenring (32) und der Welle (22) angeordnet sind, und einen Halter (34), um die Vielzahl von Walzen (33) zu halten.
Bezugszeichenliste

11: Hochdruckpumpe
12: Nockenwelle
12A: Nocke
12B, 22A, 23H, 24C, 27A, 32A, 34E: Außendurchmesserfläche
13: Kolben
13A, 14A: Stirnteil
14: Feder
15: Motorkörper
16: Öffnungsloch
16A, 23B, 32B, 34G: Innendurchmesserfläche
16B: Aussparungsnut
17: Federring
21, 30: Stößel
22: Welle
23, 27, 29: Gehäuse
23A: umfangsseitige Wand
23C: mittlerer Boden
23D, 23E: Halteloch
23F, 23G: Abstand
23I: Durchgangsloch
24, 28A, 28B, 28C: Positionierstift
24A: Stirnfläche
24B: Abschrägung
25: Ölloch
26: Kreis
27B, 29A, 29B, 29C: Ausgesparter Abschnitt
31: Rollenlager
31A: Wälzkreis
32: Außenring
33: Walze
33A: Wälzfläche
34: Halter
34A, 34B: ringförmiger Abschnitt
34C: Tasche
34D: Säulenabschnitt
34F: Ölnut
34H: Seitenwandfläche

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102005047234 A1 [0003, 0004]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

ISO 4287: 1997 [0028]
ISO 4287: 1997 [0095]
ISO 4287: 1997 [0096]
ISO 4287: 1997 [0097]
ISO 4287: 1997 [0135]
ISO 4287: 1997 [0136]
ISO 4287: 1997 [0137]
ISO 4287: 1997 [0138]

Claims

Pumpenstößel, um eine Drehbewegung einer Nockenwelle, die mit einer Nocke bereitgestellt ist, als eine lineare Hin- und Herbewegung auf einen Pumpenkolben zu übertragen und eine lineare Hin- und Herbewegung zusammen mit dem Pumpenkolben auszuführen, umfassend: eine Welle, ein Rollenlager, das an einer Außendurchmesserseite der Welle angeordnet ist und rotierbar an der Welle gestützt ist und ein Gehäuse, um die Welle und das Rollenlager aufzunehmen, wobei das Rollenlager einen Außenring, der an die Nocke grenzt, eine Vielzahl von Walzen, die zwischen dem Außenring und der Welle angeordnet sind und einen Halter, um die Vielzahl der Walzen aufzunehmen, umfasst.
Pumpenstößel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Halter ein Paar ringförmige Abschnitte umfasst und eine Vielzahl von Säulenabschnitten, um das Paar von ringförmigen Abschnitten zu verbinden, um Taschen zur Aufnahme der Walzen zu bilden
Pumpenstößel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Walzen und der Welle eine Stickstoffanreicherungsschicht aufweist, die Korngrößenzahl von deren Austenitkristallkorngröße 10 übersteigt und deren Restanteil Austenit 11 Vol.-% bis 25 Vol.-% beträgt und deren Stickstoffanteil 0,1 Gew.-% bis 0,5 Gew.-% beträgt.
Pumpenstößel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle eine Stickstoffanreicherungsschicht aufweist, die Korngrößenzahl deren Austenitkristallkorngröße 11 übersteigt und deren Restanteil Austenit 10 Vol.-% bis 50 Vol.-% beträgt.
Pumpenstößel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Walze einer Behandlung zum Nitrokarburieren unterworfen ist.
Pumpenstößel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Halter mit einer Ölnut bereitgestellt ist, die von dessen Fläche zur Innenseite zurückversetzt ist.
Pumpenstößel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Halter von einem Typ einer Außendurchmesserführung ist und die Ölnut in einer Außendurchmesserfläche des Halters bereitgestellt ist.
Pumpenstößel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Halter von einem Typ einer Innendurchmesserführung ist und die Ölnut in einer Innendurchmesserfläche des Halters bereitgestellt ist.
Pumpenstößel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Halter aus einem Harz gebildet ist.
Pumpenstößel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Füllrate der Walze an einem Wälzkreis des Rollenlagers 50% bis 90% beträgt.
Pumpenstößel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Länge eines kürzesten umfangsseitigen Teiles des Säulenabschnittes 0,15 bis 0,5 mal so lang ist, wie ein Durchmesser der Walze.
Pumpenstößel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein umfangsseitiges Abstandsmaß zwischen einer Seitenwandfläche des Säulenabschnittes, der an jeder Umfangsseite der Tasche angeordnet ist und der Walze, die in der Tasche aufgenommen ist, 20 bis 200 μm beträgt.
Pumpenstößel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenring mit einer Vielzahl von dünnen vertieften Ausbuchtungen in einer Außendurchmesserfläche bereitgestellt ist, und ein Flächenrauhigkeitsparameter Ryni der Fläche mit Ausbuchtungen (Durchschnittswert der Maximalhöhe pro Referenzlänge) innerhalb einem Bereich von 0,8 bis 2,3 μm liegt.
Pumpenstößel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse mit einer Vielzahl von dünnen vertieften Ausbuchtungen in einer Außendurchmesserfläche versehen ist, und ein Flächenrauhigkeitsparameter Ryni der Fläche mit Ausbuchtungen (Durchschnittswert der Maximalhöhe pro Referenzlänge) innerhalb eines Bereichs von 0,8 bis 2,3 μm liegt.
Pumpenstößel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse mit einer Balligkeit in einer Außendurchmesserfläche bereitgestellt ist.
Pumpenstößel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse eine zylindrische umfangsseitige Wand umfasst und einen mittleren Boden, der in einer mittleren Position einer Innendurchmesserfläche der umfangsseitigen Wand bereitgestellt ist, um einen Abstand vertikal zu trennen und an den Pumpenkolben angrenzt, und eine Dicke des mittleren Bodens größer ist als die der umfangsseitigen Wand.
Pumpenstößel nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der mittlere Boden mit einem in eine Dickerichtung durchdringenden Ölloch versehen ist.
Pumpenstößel nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Ölloch in einer unterschiedlichen Position von einer Widerlagerposition zwischen dem mittleren Boden und dem Pumpenkolben bereitgestellt ist.
Pumpenstößel nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Ölloch in dem mittleren Boden außerhalb eines Kreises vorgesehen ist, der um eine radiale Mitte der umfangsseitigen Wand bereitgestellt ist und einen Durchmesser aufweist, der so lang wie 50% eines Innendurchmessers der umfangsseitigen Wand ist.
Pumpenstößel nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser des Ölloches so lang wie 20 oder weniger des Innendurchmessers der umfangsseitigen Wand ist.
Pumpenstößel nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass drei oder mehr der Öllöcher vorgesehen sind.
Pumpenstößel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse aus einem Material, aufweisend 0,15 bis 0,7 Gew.-% Kohlenstoff, hergestellt ist.
Pumpenstößel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse entweder einer Aufkohlungsbehandlung und einer Behandlung zum Nitrokarburieren unterzogen wird.
Pumpenstößel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse aus Aluminium hergestellt ist.
Pumpenstößel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse aus einem Harz hergestellt ist.
Pumpenstößel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse mit einem ausgesparten Abschnitt in einer Außendurchmesserfläche bereitgestellt ist, und ein säulenförmiger Positionierstift, um das Gehäuse zu positionieren in solch einer Weise in den ausgesparten Abschnitt eingebaut ist, dass dieser teilweise von der Außendurchmesserfläche hervorsteht.
Pumpenstößel nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass der ausgesparte Abschnitt eine Form aufweist, die von der Außendurchmesserfläche des Gehäuses zurückgesetzt ist, um einer Außendurchmesserfläche des Positionierstiftes zu folgen.
Pumpenstößel nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass der Positionierstift an den ausgesparten Abschnitt gedrückt und fixiert ist.
Pumpenstößel nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vielzahl von ausgesparten Abschnitten und eine Vielzahl von den Positionierstiften bereitgestellt sind.