DE102011076022A1

DE102011076022A1 - Rollenstößel, insbesondere einer Kolbenpumpe

Info

Publication number: DE102011076022A1
Application number: DE102011076022A
Authority: DE
Inventors: Sascha Ambrock
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2011-05-18
Filing date: 2011-05-18
Publication date: 2012-11-22
Also published as: WO2012156195A1; CN103562550B; CN103562550A

Abstract

Rollenstößel 6, insbesondere einer Kolbenpumpe, wobei der Rollenstößel 5 eine mit einem Rollenschuh 8 zusammenwirkende und drehbar gelagerte Laufrolle 9 aufweist. Erfindungsgemäß wird das Anlaufverhalten einer an dem Rollenschuh 8 des Rollenstößels 5 gelagerten Laufrolle 9 verbessert. Dies wird dadurch erreicht, dass die Laufrolle 9 einen Bolzen 17 zur Lagerung an dem Rollenstößel 6 aufweist und das die Laufrolle 9 zu dem Rollenstößel 5 bis zu einer Anlage der Laufrolle 9 mit einem Außenumfang an den Rollenstößel 5 verstellbar ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Rollenstößel, insbesondere einer Kolbenpumpe, wobei der Rollenstößel eine mit einem Rollenschuh zusammenwirkende und drehbar gelagerte Laufrolle aufweist. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Optimierung einer Lagerung einer Laufrolle in einem Rollenschuh eines Rollenstößels.
Stand der Technik
Ein derartiger Rollenstößel ist aus der DE 10 2009 029 297 A1 bekannt. Dieser Rollenstößel ist zum Einsatz in einer Hochdruckkolbenpumpe eines Einspritzsystems für eine Brennkraftmaschine ausgelegt und weist eine in einem Rollenschuh gelagerte Laufrolle eines Rollenstößels auf. Die Laufrolle ist zylinderförmig ausgebildet und ist mit ihrem Zylinderumfang in einer korrespondierenden teilzylinderförmigen Ausnehmung des Rollenschuhs gelagert. Diese Ausbildung ist so ausgestaltet, dass Schmierkraftstoff in den durch Kavitation gefährdeten Bereich zwischen dem Rollenschuh und der Laufrolle gezielt gefördert wird, um dadurch den Druck in diesem Bereich zu erhöhen und so eine Dampfblasenentstehung zu reduzieren.
Weiterhin ist es bekannt, die Laufrolle unter Verwendung eines Bolzens in dem Rollenschuh zu lagern. Dazu weist die Laufrolle eine zentrale Längsbohrung auf, in die der Bolzen eingesteckt ist. Der Bolzen ist dann mit seinen aus der Bohrung herausragenden Endbereichen in dem Rollenschuh gelagert. Diese Ausgestaltung des Rollenstößels weist ein besseres Anlaufverhalten auf als die an ihrem Außenumfang gelagerte Laufrolle auf. Insbesondere bei großen zu übertragenden Kräften muss aber der Bolzen sehr massiv ausgebildet sein, um eine vorgegebene Dauerhaltbarkeit zu gewährleisten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Anlaufverhalten einer an einem Rollenschuh eines Rollenstößels gelagerten Laufrolle zu verbessern.
Offenbarung der Erfindung
Vorteile der Erfindung
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Laufrolle einen Bolzen zur Lagerung gegenüber dem Rollenschuh aufweist und dass die Laufrolle zu dem Rollenstößel bis zu einer Anlage des Außenumfangs der Laufrolle an den Rollenstößel verstellbar ist. Ein entsprechendes Verfahren zur Optimierung einer Lagerung einer Laufrolle in einem Rollenschuh eines Rollenstößels zeichnet sich dadurch aus, dass die Lagerung der Laufrolle zwischen einer Bolzenlagerung und einer Laufrollenumfangslagerung umschaltbar ist. Diese erfindungsgemäße Ausgestaltung und das erfindungsgemäße Verfahren bieten den Vorteil, dass die Vorteile beider Konzepte an einem Rollenstößel vereint werden, während die Nachteile beider Konzepte vermieden werden. Die Umschaltung zwischen der Bolzenlagerung und der Laufrollenumfangslagerung wird erfindungsgemäß so vorgenommen, dass bei einer geringen auf den Rollenstößel einwirkenden Kraft oder Belastung die Bolzenlagerung aktiv ist, während bei einer großen auf den Rollenstößel einwirkenden Kraft die Laufrollenumfangslagerung aktiv ist. Dadurch wird das Anlaufverhalten der Laufrolle bei geringer auf den Rollenstößel einwirkenden Last gegenüber einer Laufrollenumfangslagerung deutlich verbessert, während andererseits bei einer hohen einwirkenden Last durch die Umschaltung auf die Laufrollenumfangslagerung die Bolzenlagerung keine hohen Kräfte übertragen muss und dadurch wesentlich kompakter aufgebaut sein kann. Insgesamt bewegt sich der Bauaufwand für den erfindungsgemäßen Rollenstößel auf dem Niveau eines Rollenstößels mit einer reinen Bolzenlagerung, vereint aber die Vorteile eines Rollenstößels mit einer Bolzenlagerung mit dem eines Stößels mit einer Laufrollenumfangslagerung. Dabei liegt im Falle der Laufrollenlagerung in weiterer Ausgestaltung die Laufrolle mit einem Außenumfang in einer die Laufrolle zumindest teileweise aufnehmenden Ausnehmung an.
In Weiterbildung der Erfindung ist der Bolzen federnd in dem Rollenschuh gelagert. Dabei kann die Federungseinrichtung beliebig ausgebildet sein und beispielsweise mechanisch oder hydraulisch arbeiten. So kann die hydraulische Federungseinrichtung beispielsweise so ausgebildet sein, dass ein ohnehin vorhandenes Schmiermittel in einem Hydraulikzylinder eingeleitet wird und bei Überschreitung eines vorbestimmten Hydraulikdrucks beispielsweise über eine Ventileinrichtung aus dem Dämpfungsraum zur Verstellung des Bolzens gegenüber dem Rollenschuh abgeleitet wird. Bevorzugt ist aber die Federungseinrichtung eine mechanische Federungseinrichtung, bei der eine wiederum beliebig ausgebildete Feder zum Einsatz kommt. Die Feder drückt bei geringer einwirkender Kraft die Laufrolle von dem Rollenschuh so weit weg, dass der Umfang der Laufrolle nicht mit dem korrespondierenden Innenumfang des Rollenschuhs zusammenwirkt. Dagegen wird bei hoher einwirkender Kraft die Laufrolle soweit zu dem Rollenschuh hin bewegt, dass die Laufrolle mit ihrem Außenumfang mit einem Innenumfang der Ausnehmung des Rollenschuhs zusammenwirkt. Dabei kann dieses Zusammenwirken so abgestimmt sein, dass durch die entsprechende Ausgestaltung eines Schmierspaltes zwischen der Laufrolle und dem Rollenschuh eine zuverlässige hydrodynamische Schmierung erfolgt.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wirkt der Bolzen mit zumindest einem Halter zusammen, wobei der Halter zu dem Rollenschuh verstellbar ist. Dabei ist wiederum in weiterer Ausgestaltung der Halter in einer in den Rollenschuh eingelassenen Führung verschiebbar. Diese Ausgestaltung ist mechanisch zuverlässig, dabei aber konstruktiv und kostenmäßig günstig umsetzbar.
In Weiterbildung der Erfindung weist der Rollenschuh auf der dem Bolzen abgewandten Seite in der Führung eine Federaufnahme auf. Diese Federaufnahme ist wiederum in Weiterbildung der Erfindung als Sacklochbohrung ausgebildet, die einfach gefertigt werden kann. In diese Federaufnahme ist insbesondere eine Schraubenfeder einsetzbar. Eine Schraubenfeder hat den Vorteil, dass diese mit den unterschiedlichsten Federraten entsprechend den gestellten Anforderungen einfach und kostengünstig herstellbar ist. Denkbar ist es aber im Rahmen der Erfindung auch, die Sacklochbohrung als Hydraulikfluidaufnahmeraum bei einer hydraulischen Federung zu verwenden.
In Weiterbildung der Erfindung ist der Halter unverlierbar in der Führung eingesetzt. Diese Ausgestaltung sieht vor, dass der Halter bei der Montage so in die Führung eingesetzt wird, dass dieser in geeigneter Weise in der Führung gehalten ist, dabei aber in dem für die dargestellte Umschaltung beweglich ist. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass insbesondere bei einem Verbau des so vormontierten Rollenstößels dieser eine zuverlässig zu handhabende Baueinheit bildet.
Vorzugsweise werden an dem erfindungsgemäßen Rollenstößel zwei Halter an den Endseiten der Laufrolle zur Führung der aus der Laufrolle herausragenden Endseiten des Bolzens verbaut. Dabei kann die Laufrolle im Übrigen drehbar gegenüber dem Bolzen ausgeführt sein und der Bolzen in dem Halter fest eingespannt sein. Es ist aber auch im Rahmen der Erfindung denkbar, den Bolzen beispielsweise einteilig mit der Laufrolle zu fertigen und den Bolzen in den beiden gegenüberliegenden Haltern drehbar zu lagern.
In Weiterbildung der Erfindung ist der Rollenschuh zur Verwendung an einer Hochdruckkolbenpumpe eines Kraftstoffeinspritzsystems vorgesehen. Einer solchen Hochdruckkolbenpumpe wird ein Druck von mehr als 1600 bar aufgebaut, der beim Betrieb der Hochdruckkolbenpumpe von dem Rollenstößel übertragen werden muss.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der Zeichnungsbeschreibung zu entnehmen, in der ein in den Figuren dargestelltes Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben ist.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Es zeigen:
1 einen Schnitt durch einen Teilbereich einer Kolbenpumpe mit einem zwischen einer Pumpennockenwelle und einem Pumpenkolben angeordneten Rollenstößel und
2 einen Rollenstößel gemäß 1 in einer Seitenansicht.
Ausführungsform der Erfindung
Die Kolbenpumpe gemäß 1 ist eine Hochdruckpumpe für ein Kraftstoffeinspritzsystem einer Brennkraftmaschine, die Kraftstoff mit einem Druck von insbesondere mehr als 1.600 bar in einen Hochdruckspeicher fördert. Das Kraftstoffeinspritzsystem ist als Common-Rail-Einspritzsystem einer mit Dieselkraftstoff betriebenen selbstzündenden Brennkraftmaschine ausgebildet, wobei der Hochdruckpumpe von einer Niederdruckpumpe Kraftstoff aus einem Kraftstofftank zugeführt wird.
Die Hochdruckpumpe weist ein Pumpengehäuse 1 mit einem Pumpeninnenraum 2 auf, wobei in dem Pumpengehäuse 1 eine Pumpennockenwelle 3 drehbar gelagert ist. Die Pumpennockenwelle 3 wird in geeigneter Weise von der Brennkraftmaschine, beispielsweise von deren Kurbelwelle oder deren Nockenwelle direkt oder indirekt angetrieben. Die Pumpennockenwelle 3 weist zumindest einen Nocken 4 auf, der in dem Pumpeninnenraum 2 angeordnet ist. Der Pumpeninnenraum 2 wird im Übrigen von der Niederdruckpumpe mit Kraftstoff befüllt, der einerseits zur Schmierung der Lagerung der Pumpennockwelle 3 und zur Weiterführung in einen Pumpenarbeitsraum der Kolbenpumpe zur Förderung in den Hochdruckspeicher weitergeleitet wird. In dem Pumpengehäuse 1 ist weiterhin ein Rollenstößel 5 translatorisch bewegbar gelagert, wobei der Rollenstößel 5 einen Stößelkörper 6 aufweist, der in einer Stößelführung des Pumpengehäuses 1 bewegbar ist. Der Stößelkörper 6 weist einen Innenringflansch 7 auf, an dem sich pumpennockenwellenseitig ein Rollenschuh 8 abstützt. Der Rollenschuh 8 wirkt mit einer Laufrolle 9 zusammen, die auf der Lauffläche des Nockens 4 abrollt. Das Zusammenwirken der Laufrolle 9 mit dem Rollenschuh 8 wird nachfolgend noch näher erläutert.
Gegenüberliegend zu der Pumpennockenwelle 3 stützt sich auf dem Rollenschuh 8 ein Pumpenkolben 10 mit einem Pumpenkolbenfuß 11 ab. Der Pumpenkolben 10 wird mit dem Pumpenkolbenfuß 11 von einer Pumpenfeder 12 über einen Federteller 13 gegen den Rollenschuh 8 gepresst. Dabei stützt sich die Pumpenfeder 12 an einem Pumpenzylinderkopf, der einstückig mit einem Pumpenzylinder 20, in dem der Pumpenkolben 10 unter Bildung des Pumpenarbeitsraums bewegbar ist, ab.
Dem Pumpenarbeitsraum wird der zu fördernde Kraftstoff über eine Zumesseinheit und ein Saugventil aus dem Pumpeninnenraum 2 zugeführt und bei einem Förderhub des Pumpenkolbens 10 wird der in den Pumpenarbeitsraum eingebrachte Kraftstoff über ein Rückschlagventil in den Hochdruckspeicher weitergefördert.
Bei voller Belastung der Kolbenpumpe wird der Kraftstoff aus dem Pumpenarbeitsraum mit einem Druck von mehr als 1.600 bar gefördert und entsprechend hoch ist die auf den Pollenstößel 5 und die Pumpennockenwelle 3 einwirkende Belastung. Andererseits kann beispielsweise bei einem Kaltstart der Brennkraftmaschine der Druck in dem Hochdruckspeicher beispielsweise auf ein Niveau unter 100 bar abgefallen sein und entsprechend gering ist in diesem Betriebszustand die Belastung. Hierzu ist zu vermerken, dass auch bei diesem Kraftstoff-Druckniveau die Brennkraftmaschine gestartet werden kann. Dabei ist es aber gerade in diesem Betriebszustand des Anlaufens der Brennkraftmaschine und der Hochdruckpumpe wichtig, einen gezielten und zuverlässigen Schmierfilmaufbau zwischen den zueinander bewegten Teilen der Hochdruckpumpe zu sicherzustellen. Dazu weist die Hochdruckpumpe bzw. der Rollenstößel 5 einen Mechanismus auf, der bei niedriger Belastung die Lagerung der Laufrolle 9 zwischen einer Bolzenlagerung und Laufrollenumfangslagerung umschaltet.
Dieser Mechanismus weist zwei in dem Rollenschuh 8 gegen die Kraft von jeweils einer Feder 15 verschiebbare Halter 14 auf, die auf der der Pumpennockenwelle 3 zugewandten Seite jeweils eine Lagerbohrung 16 für einen Bolzen 17 aufweisen. Der Bolzen 17 erstreckt sich längs der Mittelachse durch die Laufrolle 9 und bildet eine Lagerung für die Laufrolle 9 bei geringer Last. Dazu sind die Halter 14 jeweils in der Führung 18 verschiebbar und drücken die Laufrolle 9 – wie in 2 dargestellt – soweit aus einer zylinderabschnittsförmigen Ausnehmung 19 heraus, dass der Außenumfang der Laufrolle 9 nicht in Kontakt mit der Ausnehmung 19 steht. Stattdessen ist die Laufrolle 9 in diesem Betriebszustand ausschließlich über den Bolzen 17 gelagert. Dabei kann eine Relativbewegung zwischen der Laufrolle 9 und dem Bolzen 17 oder aber zwischen dem Bolzen 17 und den beiden Lagerbohrungen 16 in den Haltern 14 erfolgen. Diese Ausgestaltung sichert ein gutes Anlaufverhalten und eine zuverlässige Schmierung der Bauteile zueinander. Bei hoher zu übertragender Last wird die Laufrolle 9 in die Ausnehmung 19 bis zur Anlage des Außenumfangs der Laufrolle 9 an der Ausnehmung 19 gedrückt, wobei dann die Halter 14 in die Führungen 18 gegen die Kraft der Federn 15 hineingedrückt werden. In diesem Betriebszustand erfolgt die auch hohen Belastungen problemlos standhabenden kraftübertragende Lagerung der Laufrolle 9 ausschließlich in der Ausnehmung 19, während die Lagerung der Laufrolle 9 über den Bolzen 17 quasi im Leerlauf mitläuft.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102009029297 A1 [0002]

Claims

Rollenstößel (6), insbesondere einer Kolbenpumpe, wobei der Rollenstößel (5) eine mit einem Rollenschuh (8) zusammenwirkende und drehbar gelagerte Laufrolle 9 aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Laufrolle (9) einen Bolzen (17) zur Lagerung gegenüber dem Rollenstößel (6) aufweist und dass die Laufrolle (9) zu dem Rollenstößel (5) bis zu einer Anlage des Außenumfangs der Laufrolle (9) an den Rollenstößel (5) verstellbar ist.
Rollenstößel (6) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Laufrolle (9) mit einem Außenumfang in einer die Laufrolle (9) zumindest teilweise aufnehmenden Ausnehmung (19) anliegt.
Rollenstößel (6) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Bolzen (17) federnd an dem Rollenschuh (8) gelagert ist.
Rollenstößel (6) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bolzen (17) mit zumindest einem Halter (14) zusammenwirkt, und dass der Halter (14) gegenüber dem Rollenschuh (8) verstellbar ist.
Rollenstößel (6) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Halter (14) in einer in den Rollenschuh (8) eingelassenen Führung (18) verschiebbar ist.
Rollenstößel (6) nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Rollenschuh (8) auf der dem Bolzen (17) abgewandten Seite in der Führung (18) eine Federaufnahme aufweist.
Rollenstößel (6) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Federaufnahme eine Sacklochbohrung ist.
Rollenschuh (6) nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Halter (14) verliersicher in die Führung (18) eingesetzt ist.
Rollenschuh (6) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Halter (14) aus einem metallischen Werkstoff gefertigt ist.
Rollenschuh (6) nach einem der vorherigen Ansprüche zur Verwendung an einer Hochdruckkolbenpumpe eines Kraftstoffeinspritzsystems.
Verfahren zur Optimierung einer Lagerung einer Laufrolle (9) in einem Rollenschuh (8) eines Rollenstößels (5), dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerung der Laufrolle (9) zwischen einer Bolzenlagerung und einer Laufrollenumfangslagerung umschaltbar ist.