WO2013045155A1

WO2013045155A1 - STÖßELBAUGRUPPE FÜR EINE KRAFTSTOFFHOCHDRUCKPUMPE SOWIE KRAFTSTOFFHOCHDRUCKPUMPE

Info

Publication number: WO2013045155A1
Application number: PCT/EP2012/065415
Authority: WO
Inventors: Matthias Greiner
Original assignee: Robert Bosch Gmbh
Priority date: 2011-09-28
Filing date: 2012-08-07
Publication date: 2013-04-04
Also published as: US20140255227A1; DE102011083571A1; EP2761178A1; JP2014530316A; CN103827485A; IN2013DN11345A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Stößelbaugruppe für eine Kraftstoffhochdruckpumpe zur Abstützung eines hubbeweglichen Pumpenkolbens (1 ) eines Pumpenelementes an einem Nocken (2) einer Antriebswelle (3), umfassend ein Stützelement (4) mit einer Ausnehmung (5), in welcher eine Laufrolle (6) drehbar gelagert ist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass zum Halten der Laufrolle (6) in der Ausnehmung (5) des Stützelementes (4) ferner ein Halteelement (7) vorgesehen ist, das mit dem Stützelement (4) formschlüssig verbunden ist, wobei der Formschluss eine Verdrehsicherung des Halteelements (7) gegenüber einer Längsachse A des Pumpenkolbens (1) bewirkt.

Description

Beschreibung Titel

Stößelbauqruppe für eine Kraftstoffhochdruckpumpe sowie Kraftstoffhochdruckpumpe

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Stößelbaugruppe für eine Kraftstoffhochdruckpumpe mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine Kraftstoffhochdruckpumpe mit einer solchen Stößelbaugruppe.

Stand der Technik

Eine Stößelbaugruppe der vorstehend genannten Art geht beispielhaft aus der DE 10 2008 000 699 A1 hervor. Sie umfasst einen hohlzylindrischen Stößelkörper, in welchem ein Rollenschuh zur drehbaren Lagerung einer Laufrolle aufgenommen ist. Über die Laufrolle ist ein Pumpenkolben eines Pumpenelementes an einem Nocken einer Antriebswelle abstützbar, so dass bei einer Rotation der Antriebswelle der Pumpenkolben zu einer Hubbewegung angetrieben wird. Eine Rückstellfeder gewährleistet die Rückstellung des Pumpenkolbens, indem die Rückstellfeder an einem mit dem Pumpenkolben formschlüssig verbundenen Federteller abgestützt ist. Der Formschluss wird dadurch bewirkt, dass der Federteller einen Kolbenfuß des Pumpenkolbens hintergreift.

Um zu verhindern, dass die Laufrolle im Betrieb der Hochdruckpumpe eine Verdrehung um die Längsachse des Pumpenkolbens erfährt, wird in der DE 10 2008 000 699 A1 vorgeschlagen ein Ende der Rückstellfeder mit dem Rollenschuh formschlüssig zu verbinden. Die Verdrehsicherung bewirkt eine gleichmäßige Belastung der Laufrolle, so dass der Verschleiß reduziert wird.

Nicht nur die Laufrolle unterliegt dem Verschleiß, sondern auch die in Reibkontakt mit der Laufrolle stehenden Flächen der übrigen Komponenten der Stößel- baugruppe. Der vorliegenden Erfindung liegt daher unter anderem die Aufgabe zugrunde, eine Stößelbaugruppe mit einer erhöhten Verschleißfestigkeit anzugeben. Die Aufgabe wird gelöst durch eine Stößelbaugruppe mit den Merkmalen des

Anspruchs 1 sowie eine Kraftstoffhochdruckpumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 7. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den jeweiligen Unteransprüchen angegeben. Offenbarung der Erfindung

Die vorgeschlagene Stößelbaugruppe umfasst ein Stützelement mit einer Ausnehmung, in welcher eine Laufrolle drehbar gelagert ist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass zum Halten der Laufrolle in der Ausnehmung des Stützelemen- tes ferner ein Halteelement vorgesehen ist, das mit dem Stützelement formschlüssig verbunden ist. Der Formschluss bewirkt dabei eine Verdrehsicherung des Halteelements gegenüber einer Längsachse A des Pumpenkolbens.

Die Funktionen Stützen und Halten werden üblicherweise vom Rollenschuh übernommen, indem die Ausnehmung zur drehbaren Lagerung der Rolle einen

Umschlingungswinkel > 180° besitzt. Zum Einsetzen der Rolle in den Rollenschuh, wird diese von der Seite her eingeschoben. Nach Einsetzen des Rollenschuhs in den hohlzylindrischen Stößelkörper ist die Laufrolle sicher im Rollenschuh aufgenommen, wobei die Kuppen der Laufrolle an der Innenwandung des Stößelkörpers anliegen. Die Innenwandung des Stößelkörpers bildet demnach axiale Anlaufflächen für die Laufrolle aus.

Bei der erfindungsgemäßen Stößelbaugruppe sind demgegenüber die Funktionen Stützen und Halten der Laufrolle auf zwei Elemente aufgeteilt, nämlich dem Stützelement und dem Halteelement. Der Umschlingungswinkel der Ausnehmung des Stützelementes kann demnach < 180° gewählt werden. Ein Herausfallen der Laufrolle aus der Ausnehmung des Stützelementes wird durch das Halteelement verhindert, das zur teilweisen Aufnahme der Laufrolle eine Ausnehmung besitzt, deren Breite an zumindest einer Stelle kleiner als der Durchmesser der Laufrolle gewählt ist. Vorzugsweise ist der Querschnitt der Ausnehmung an den Querschnitt der Laufrolle angepasst. Um zu verhindern, dass im Betrieb der Hochdruckpumpe das Halteelement eine Verdrehung gegenüber dem Stützelement erfährt, was wiederum zu einem Verkanten der Laufrolle führen könnte, ist das Haltelement formschlüssig mit dem Stützelement verbunden.

Sofern sichergestellt ist, dass die axialen Anlaufflächen für die Laufrolle durch das Stützelement und/oder das Halteelement ausgebildet werden, kann ein hül- senförmiger Stößelkörper entfallen. Die Laufrolle liegt demnach mit ihren Kuppen an Begrenzungsflächen des Stützelementes und/oder des Halteelementes an.

Sämtliche über die Ablaufbewegung der Laufrolle dynamisch beanspruchten Flächen werden demnach am Stützelement und/oder am Halteelement ausgebildet, welche dementsprechend aus einem verschleißfesten Werkstoff gefertigt und/oder mit einer verschleißfesten Beschichtung versehen sein können. Durch den Entfall des Stößelkörpers, entfällt auch das Erfordernis, das Stützelement in den Stößelkörper einzupressen. Da beim Einpressen die Gefahr einer Verformung des Stützelementes sowie der hierin ausgebildeten Ausnehmung zur Aufnahme der Laufrolle besteht, wird durch Verzicht auf einen Stößelkörper dieser Gefahr entgegen gewirkt. Dies wirkt sich vorteilhaft auf das Laufverhalten der Laufrolle und damit den Verschleiß aus. Der Entfall des Stößelkörpers bewirkt zudem eine Reduzierung des Gewichts der Stößelbaugruppe, welche sich ebenfalls als günstig erweist. Denn aufgrund der Gewichtsreduzierung kann zum Einen die Rückstellfeder kleiner dimensioniert und zum Anderen der Abstand zwischen der Nockenwelle und der Zylinderkopfoberseite verringert werden, wenn die Stößelbaugruppe in einer Kraftstoffhochruckpumpe zum Einsatz gelangt. Dies führt zu weiteren Gewichtseinsparungen am Zylinderkopf bzw. am Pumpengehäuse.

Um den Formschluss zwischen dem Halteelementes und dem Stützelement zu bewirken, wird gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vorgeschlagen, dass das Halteelement zumindest teilweise in das Stützelement eingelassen ist. Alternativ oder ergänzend kann vorgesehen sein, dass das Stützelement wenigstens einen in Eingriff mit dem Halteelement stehenden axialen Ansatz aufweist. Der Formschluss muss in der Weise bewirkt werden, dass einer Verdrehung des Halteelementes gegenüber dem Stützelement um die Längsachse des Pumpenkolbens entgegen gewirkt wird. Als weiterbildende Maßnahme wird vorgeschlagen, dass der axiale Ansatz teilkreisförmig ausgebildet ist und einen Teilumfangsbereich des Halteelements umschließt. Der axiale Ansatz muss dabei nicht zwingend an das Stützelement an- gesetzt worden sein, sondern kann auch durch Vornahme von Ausfräsungen hergestellt worden sein. Zur Herstellung mehrerer teilkreisförmiger Ansätze kann das Stützelement beispielsweise zunächst kreisförmig ausgefräst und die Ausfrä- sung über radial verlaufende Nuten mit der Außenumfangsfläche verbunden worden sein. Die Nuten können mit korrespondierend hierzu ausgebildeten Nasen des Halteelementes zusammenwirken, so dass ein Formschluss bewirkt wird.

Weiterhin bevorzugt ist das Halteelement in das Stützelement eingepresst. Dadurch ist das Halteelement vor Herausfallen gesichert, falls der Formschluss zwischen dem Haltelement und dem Stützelement nur der Verdrehsicherung dient.

Vorteilhafterweise bildet das Halteelement axiale Anlaufflächen für die Laufrolle aus. Die Lagesicherung der Laufrolle wird demnach vorrangig von dem Halteelement bewirkt. Der Umschlingungswinkel der Laufrolle kann demnach auch deutlich weniger als 180° betragen, beispielsweise 140°.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Laufrolle ebene Kuppenflächen aufweist, mit welchen die Laufrolle am Halteelement und/oder am Stützelement anliegt. Durch den flächigen Kontakt anstelle des üblicherweise punktförmigen Kontaktes können viel höhere Seitenanlaufkräfte auf- genommen werden. Dadurch kann der Verschleiß weiter reduziert werden. Zudem ist eine Laufrolle mit flachen Kuppen einfacher und demzufolge kostengünstiger zu fertigen.

Die ferner zur Lösung der eingangs gestellten Aufgabe vorgeschlagene Kraft- stoffhochdruckpumpe mit einer erfindungsgemäßen Stößelbaugruppe zeichnet sich dadurch aus, dass das Stützelement der Stößelbaugruppe unmittelbar in eine Gehäusebohrung der Kraftstoffh och d ruckpumpe eingesetzt ist. Das Stützelement ist somit nicht in einem hohlzylinderförmigen Stößelkörper aufgenommen. Die mit dem Entfall des Stößelkörpers verbunden Vorteile wurden bereits vorste- hend beschrieben, so dass auf diesen Teil der Beschreibung verweisen wird. Ferner wird vorgeschlagen, dass das Haltelement eine gegenüber dem Stützelement radial vorstehende Nase besitzt, welche die Stößelbaugruppe gegen eine Verdrehung sichernd mit einer Nut der Gehäusebohrung zusammenwirkt.

Weiterhin bevorzugt ist die Stößelbaugruppe über einen Federteller mit dem Pumpenkolben verbunden, wobei der Federteller auf den Pumpenkolben aufge- presst ist. Dadurch kann der Pumpenkolben ohne Kolbenfuß ausgeführt werden, was die Herstellung vereinfacht.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Diese zeigen:

Fig. 1 eine teilweise perspektivisch dargestellte Schnittansicht einer bekannten Hochdruckpumpe im Bereich einer Stößelbaugruppe,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Stößelbaugruppe,

Fig. 3 eine Untersicht auf die Stößelbaugruppe der Fig. 2 und

Fig. 4 einen Längsschnitt durch das Stützelement, das Halteelement und die

Laufrolle der Stößelbaugruppe der Fig. 2 und 3, wobei die Schnittebene um 90° zur Schnittebene der Fig. 2 gedreht ist.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen

Die in der Figur 1 ausschnittsweise im Bereich einer Stößelbaugruppe dargestellte Hochdruckpumpe umfasst wenigstens ein Pumpenelement mit einem hubbeweglich geführten Pumpenkolben 1 , welcher über eine Stößelbaugruppe an einem Nocken 2 einer Antriebswelle 3 abgestützt ist. Die Stößelbaugruppe ist in einer Gehäusebohrung 1 1 eines Gehäuseteils 20 der Hochdruckpumpe axial verschiebbar aufgenommen.

Die dargestellte Stößelbaugruppe umfasst einen hülsenförmigen Stößelkörper 13 sowie ein hierin aufgenommenes Stützelement 4 mit einer Ausnehmung 5 zur drehbaren Lagerung einer Laufrolle 6. Über die Laufrolle 6 ist die Stößelbaugruppe unmittelbar außenumfangseitig am Nocken 2 der Antriebswelle 3 abge- stützt. Eine Rückstellfeder 14 stellt die Anlage der Stößelbaugruppe am Nocken 2 sicher.

Die Rückstellfeder 14 und das Stützelement 4 der Stößelbaugruppe sind jeweils an gegenüberliegenden Seiten eines Ringbunds 16 des Stößelkörpers 13 abgestützt, wobei die Abstützung der Rückstellfeder 14 am Ringbund 16 mittelbar über einen Federteller 12 erfolgt. Der Federteller 12 dient der Verbindung der Stößelbaugruppe mit dem Pumpenkolben 1. Der Federteller 12 weist hierzu eine zentrale Ausnehmung auf, durch welche der Pumpenkolben 1 derart hindurchge- führt ist, dass der Federteller 12 einen Kolbenfuß 15 des Pumpenkolbens 1 hintergreift. Auf diese Weise wird eine formschlüssige Verbindung des Pumpenkolbens 1 mit der Stößelbaugruppe bewirkt.

Die in den Figuren 2 bis 4 dargestellte erfindungsgemäße Stößelbaugruppe unterscheidet sich von der der Figur 1 insbesondere dadurch, dass kein Stößelkörper 13 vorhanden ist. Das Stützelement 4 ist unmittelbar in der Gehäusebohrung 1 1 des Gehäuseteils 20 der Hochdruckpumpe aufgenommen (siehe Fig. 2). Ferner weist das Stützelement 4 eine zentrale Ausfräsung auf, welche sich über Nuten 18 bis an den Außenumfang des Stützelementes 4 erstreckt (siehe Fig. 3). Die Ausfräsung wird von zwei teilkreisförmigen Ansätzen 8 begrenzt, welche rotationssymmetrisch ausgebildet sind und durch die Nuten 18 voneinander getrennt werden. In die zentrale Ausfräsung ist ein Halteelement 7 eingepresst, das Nasen 17 besitzt, welche in die Nuten 18 eingreifen, so dass ein Formschluss bewirkt wird (siehe Fig. 3 und 4). Die in Eingriff mit den Nuten 18 stehenden Nasen verhindern somit eine Verdrehung des Halteelementes 7 gegenüber dem Stützelement 4 um die Längsachse A des Pumpenkolbens 1.

Indem eine Nase 17 in radialer Richtung über den Außenumfang des Stützelementes 4 hinaus geführt ist (siehe Fig. 4), kann diese zur Verdrehsicherung der Stößelbaugruppe innerhalb der Gehäusebohrung 1 1 eingesetzt werden. Hierzu ist in der Gehäusebohrung 1 1 eine mit der Nase 17 zusammenwirkende Nut (nicht dargestellt) ausgebildet.

Wie ferner aus der Fig. 4 ersichtlich weist die Laufrolle 6 ebene Kuppenflä- chen 10, das heißt Flachkuppen, auf, mit welchen die Laufrolle 6 an axialen An- laufflächen 9 anliegt, die durch das Halteelement 7 ausgebildet werden (siehe Fig. 3 und 4).

Der Fig. 2 ist ferner zu entnehmen, dass das Stützelement 4, das Halteelement 7 und der Federteller 12 Durchströmöffnungen 19 aufweisen, welche seitlich von der Laufrolle 6 angeordnet sind (siehe auch Fig. 3). Sie gewährleisten den Durchfluss von Kraftstoff.

Darüber hinaus ist der Pumpenkolben 1 ohne Kolbenfuß 15 dargestellt, woraus folgt, dass der Federteller 12 auf den Pumpenkolben 1 aufgepresst ist. Dies ist jedoch nicht zwingend erforderlich. Der Pumpenkolben 1 kann auch mit einem Kolbenfuß 15 ausgebildet sein. Das dem Federteller 12 abgewandte Ende des Pumpenkolbens 1 ist in einem Zylinderkopf 21 der Hochdruckpumpe aufgenommen.

Claims

Ansprüche

1 . Stößelbaugruppe für eine Kraftstoffhochdruckpumpe zur Abstützung eines hubbeweglichen Pumpenkolbens (1 ) eines Pumpenelementes an einem Nocken (2) einer Antriebswelle (3), umfassend ein Stützelement (4) mit einer Ausnehmung (5), in welcher eine Laufrolle (6) drehbar gelagert ist,

dadurch gekennzeichnet, dass zum Halten der Laufrolle (6) in der Ausnehmung (5) des Stützelementes (4) ferner ein Halteelement (7) vorgesehen ist, das mit dem Stützelement (4) formschlüssig verbunden ist, wobei der Formschluss eine Verdrehsicherung des Halteelements (7) gegenüber einer Längsachse A des Pumpenkolbens (1 ) bewirkt.

2. Stößelbaugruppe nach Anspruch 1 ,

dadurch gekennzeichnet, dass zur Bewirkung des Formschlusses das Halteelement (7) zumindest teilweise in das Stützelement (4) eingelassen ist und/oder das Stützelement (4) wenigstens einen in Eingriff mit dem Halteelement (7) stehenden axialen Ansatz (8) aufweist.

3. Stößelbaugruppe nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet, dass der axiale Ansatz (8) teilkreisförmig ausgebildet ist und einen Teilumfangsbereich des Halteelements (7) umschließt.

4. Stößelbaugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass das Halteelement (7) in das Stützelement (4) eingepresst ist.

5. Stößelbaugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass das Halteelement (7) axiale Anlaufflächen (9) für die Laufrolle (6) ausgebildet.

6. Stößelbaugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Laufrolle (6) ebene Kuppenflächen (10) aufweist, mit welchen die Laufrolle (6) am Halteelement (7) und/oder am Stützelement (4) anliegt.

7. Kraftstoffh och d ruckpumpe mit einer Stößelbaugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Stützelement (4) unmittelbar in eine Gehäusebohrung (1 1 ) der Kraftstoffhochdruckpumpe eingesetzt ist.

8. Kraftstoffhochdruckpumpe nach Anspruch 7,

dadurch gekennzeichnet, dass das Haltelement (7) eine gegenüber dem Stützelement (4) radial vorstehende Nase (17) besitzt, welche die Stößelbaugruppe gegen eine Verdrehung sichernd mit einer Nut der Gehäusebohrung (1 1 ) zusammenwirkt.

9. Kraftstoffhochdruckpumpe nach Anspruch 7 oder 8,

dadurch gekennzeichnet, dass die Stößelbaugruppe über einen Federteller (12) mit dem Pumpenkolben (1 ) verbunden ist, wobei der Federteller (12) auf den Pumpenkolben (1 ) aufgepresst ist.