Die vorliegende Erfindung betrifft eine Rollenstößelvorrichtung für eine Pumpe sowie ein korrespondierendes Verfahren zur Herstellung der Rollenstößelvorrichtung.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Rollenstößelvorrichtung für eine Pumpe zu schaffen, die zu einem zuverlässigen und effizienten Betrieb der Pumpe beiträgt. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung ein korrespondierendes Verfahren zur Herstellung der Rollenstößelvorrichtung zu schaffen.
Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Gemäß einem ersten Aspekt zeichnet sich die Erfindung aus durch eine Rollenstößelvorrichtung für eine Pumpe, umfassend einen Stößel mit einer Längsachse, ein Stößelgehäuse mit einer Innenmantelfläche, eine Lagerschale mit einer Außenmantelfläche, und eine Rolle mit einer Drehachse.
Die Lagerschale weist eine Lagerschalenausnehmung auf, in der die Rolle drehbar gelagert ist. Des Weiteren weist die Lagerschale auf einer der Lagerschalenausnehmung abgewandten Seite einen Zapfen auf, der in einem Gehäuselager des Stößelgehäuses aufgenommen ist. Die Lagerschale ist über eine Außenmantelfläche des Zapfens und eine Innenmantelfläche des Gehäuselagers mit dem Stößelgehäuse fix gekoppelt.
Die Rolle stützt sich an einer Antriebseinrichtung der Pumpe ab. Die Rolle ist ferner ausgebildet, im Betrieb der Pumpe eine Kraft von der Antriebseinrichtung über die Lagerschale an den Stößel entlang der Längsachse zu übertragen.
Durch eine Fixierung der Lagerschale mit dem Stößelgehäuse wird dazu beigetragen ein Kippen der Lagerschale in dem Stößelgehäuse zu vermeiden.
Durch die Fixierung der Lagerschale mit dem Stößelgehäuse mittels fixer Kopplung über die Außenmantelfläche des Zapfens und der Innenmantelfläche des Gehäuselagers wird eine Entkopplung der Fixierung von einer Lagerung der Rolle ermöglicht. Ferner wird durch die fixe Kopplung über die Außenmantelfläche des Zapfens und der Innenmantelfläche des Gehäuselagers eine Entkopplung der Fixierung von einer Führung des Stößelgehäuses entlang der Längsachse ermöglicht. Des Weiteren wird durch die fixe Kopplung über die Außenmantelfläche des Zapfens und der Innenmantelfläche des Gehäuselagers zu einer unmittelbaren Kraftleitung zwischen der Lagerschale und dem Stößel beigetragen, so dass beispielsweise eine übersetzungsfreie Kraftleitung zwischen der Rolle und einem an einer der Lagerschale abgewandten Seite des Stößels angeordneten Kolben der Pumpe ermöglicht wird.
Insbesondere ist die Pumpe eine Kraftstoffhochdruckpumpe, beispielsweise eine Dieselhochdruckpumpe. Die Antriebseinrichtung umfasst insbesondere einen Nocken, auf dem sich die Rolle beispielsweise abstützt. In vorteilhafter Weise ist die Rollenstößelvorrichtung ausgebildet, eine Rotationsbewegung des Nockens in eine Linearbewegung entlang der Längsachse umzusetzen.
In einer Ausführungsform beträgt ein Durchmesser des Zapfens weniger als 75% eines Durchmessers der Innenmantelfläche des Stößelgehäuses. In einer weiteren Ausführungsform beträgt der Durchmesser des Zapfens insbesondere weniger als 35% des Durchmessers der Innenmantelfläche des Stößelgehäuses.
Die Lagerschale sowie das Stößelgehäuse weisen beispielsweise korrespondierende Öffnungen auf, die einen Fluidfluss entlang der Längsachse ermöglichen.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung gemäß dem ersten Aspekt sind die Außenmantelfläche des Zapfens und die Innenmantelfläche des Gehäuselagers mittels eines Pressverbands fix gekoppelt.
Der Pressverband ermöglicht eine zuverlässige, kostengünstige Kopplung der Lagerschale mit dem Stößelgehäuse. Insbesondere ist der Pressverband ein Ölpressverband.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung gemäß dem ersten Aspekt weist die der Lagerschalenausnehmung abgewandte Seite der Lagerschale eine Lagerschalenanschlagfläche auf. Ferner weist die der Lagerschale zugewandte Seite des Stößelgehäuses eine Gehäuseanschlagfläche auf. Die Lagerschalenanschlagfläche und die Gehäuseanschlagfläche sind parallel zueinander ausgebildet.
Durch die zueinander parallelen Anschlagflächen wird zu einer Rechtwinkligkeit einer Drehachse der Rolle und der Längsachse beigetragen. In vorteilhafter Weise wird dadurch ein effizienter und zuverlässiger Betrieb der Rollenstößelvorrichtung ermöglicht. Insbesondere sind die zueinander parallelen Anschlagflächen parallel zu der Drehachse der Rolle.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung gemäß dem ersten Aspekt ist die Innenmantelfläche des Stößelgehäuses ausgebildet einen Versatz der Rolle in Richtung der Drehachse zu begrenzen. Eine Begrenzung des Versatzes der Rolle in Richtung der Drehachse trägt zu einem effizienten und zuverlässigen Betrieb der Rollenstößelvorrichtung bei.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung gemäß dem ersten Aspekt weist die Innenmantelfläche des Stößelgehäuses zwei ebene, zueinander diametrale Anlaufflächen auf, die ausgebildet sind den Versatz der Rolle in Richtung der Drehachse zu begrenzen.
In vorteilhafter Weise wird so besonders effizient zur Begrenzung des Versatzes der Rolle beigetragen. Die Anlaufflächen sind dabei insbesondere parallel zu der Längsachse.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung gemäß dem ersten Aspekt sind zumindest ein Lagerschalenteilbereich der Außenmantelfläche der Lagerschale sowie ein jeweiliger Gehäuseteilbereich der Innenmantelfläche des Stößelgehäuses parallel zueinander derart gekrümmt ausgebildet, dass ein Drehmoment bezüglich der Längsachse von der Lagerschale auf das Stößelgehäuse übertragbar ist.
In vorteilhafter Weise wird dadurch dazu beigetragen, eine Verdrehung der Lagerschale bezüglich des Stößelgehäuses zu vermeiden. Eine derartige Verdrehbegrenzung der Lagerschale trägt beispielsweise bei einer Montage der Rollenstößelvorrichtung dazu bei, dass die fixe Kopplung der Lagerschale mit dem Stößelgehäuse gerichtet erfolgen kann. Durch funktionale Entkopplung der Verdrehbegrenzung mittels der Außenmantelfläche der Lagerschale von der fixen Kopplung der Lagerschale mittels der Außenmantelfläche des Zapfens wird beispielsweise eine variable Geometrie der Innenmantelfläche des Stößelgehäuses ermöglicht, so dass zu einer besonders vorteilhaften Begrenzung des Versatzes der Rolle in Richtung der Drehachse beigetragen wird.
Insbesondere ist die Außenmantelfläche der Lagerschale zur Begrenzung der Verdrehung dabei rotationsasymmetrisch bezüglich der Längsachse ausgebildet.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung gemäß dem ersten Aspekt sind der zumindest eine Lagerschalenteilbereich sowie der jeweilige Gehäuseteilbereich eben ausgebildet.
In vorteilhafter Weise wird so besonders kostengünstig zu einer Vermeidung der Verdrehung der Lagerschale beigetragen. Insbesondere weist die Außenmantelfläche der Lagerschale mindestens zwei diametral parallele ebene Lagerschalenteilbereiche, sowie die Innenmantelfläche des Stößelgehäuses dazu korrespondierend jeweils mindestens zwei diametral parallele ebene Gehäuseteilbereiche auf. Der mindestens eine Lagerschalenteilbereich sowie der mindestens eine Gehäuseteilbereich können auch als Schlüsselflächen bezeichnet werden.
Gemäß einem zweiten Aspekt zeichnet sich die Erfindung aus durch ein Verfahren zur Herstellung einer Rollenstößelvorrichtung für eine Pumpe gemäß dem ersten Aspekt, bei dem ein Stößel mit einer Längsachse, ein Stößelgehäuse mit einer Innenmantelfläche, eine Lagerschale mit einer Außenmantelfläche, und eine Rolle mit einer Drehachse bereitgestellt werden.
Die Lagerschale weist eine Lagerschalenausnehmung auf, in der die Rolle drehbar gelagert wird. Des Weiteren weist die Lagerschale auf einer der Lagerschalenausnehmung abgewandten Seite einen Zapfen auf, der in einem Gehäuselager des Stößelgehäuses aufgenommen wird. Die Lagerschale wird über eine Außenmantelfläche des Zapfens und eine Innenmantelfläche des Gehäuselagers mit dem Stößelgehäuse mittels Pressverband fix gekoppelt.
Die Rolle wird an einer Antriebseinrichtung der Pumpe abgestützt.
Im Falle, dass die Rollenstößelvorrichtung eine Verdrehbegrenzung der Lagerschale bezüglich des Stößelgehäuses aufweist, beispielsweise indem zumindest ein Lagerschalenteilbereich der Außenmantelfläche der Lagerschale sowie ein jeweiliger Gehäuseteilbereich der Innenmantelfläche des Stößelgehäuses parallel zueinander derart gekrümmt ausgebildet sind, dass ein Drehmoment bezüglich der Längsachse von der Lagerschale auf das Stößelgehäuse übertragbar ist, wird dazu beigetragen, dass ein Verpressen der Lagerschale mit dem Stößelgehäuse gerichtet erfolgen kann. Beispielsweise wird die Lagerschale mittels der Verdrehbegrenzung bezüglich des Stößelgehäuses zunächst ausgerichtet und anschließend verpresst.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im Folgenden anhand der schematischen Zeichnungen erläutert.
Es zeigen:
Elemente gleicher Konstruktion oder Funktion sind figurenübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Eine Rollenstößelvorrichtung 1 für eine Pumpe, insbesondere für eine Kraftstoffhochdruckpumpe umfasst einen Stößel 3 mit einer Längsachse L (
Bei der Pumpe handelt es sich beispielsweise um eine Dieselhochdruckpumpe. In anderen Ausführungsbeispielen ist die Pumpe beispielsweise eine Benzinhochdruckpumpe.
Die Pumpe weist beispielsweise eine Antriebseinrichtung, ein Pumpengehäuse, sowie einen Kolben auf (nicht näher dargestellt). Der Kolben der Pumpe ist dabei beispielsweise mit dem Stößel 3 gekoppelt.
Die Antriebseinrichtung umfasst beispielsweise eine Welle mit einem Nocken, auf dem sich die Rolle abstützt. Im Betrieb der Pumpe wird eine Rotationsbewegung des Nockens in eine Linearbewegung der Rollenstößelvorrichtung 1 entlang der Längsachse L umgesetzt. Insbesondere ist die Rolle 9 in diesem Zusammenhang drehbar um eine Drehachse D gelagert, so dass zu einem reibungsarmen Abrollen des Nockens beigetragen wird.
Ferner ist beispielsweise das Stößelgehäuse 5 mit seiner Außenmantelfläche 10 in dem Pumpengehäuse geführt, so dass im Betrieb der Pumpe zu einer präzisen Linearbewegung der Rollenstößelvorrichtung entlang der Längsachse L beigetragen wird. Insbesondere erfolgt eine Kraftübertragung des Nockens im Betrieb der Pumpe über die Rollenstößelvorrichtung 1 auf den Kolben.
Die Lagerschale 7 weist einen Zapfen 11 mit einer Außenmantelfläche 12 auf. Auf dem Zapfen 11 sitzt beispielsweise der Stößel 3 auf, so dass eine im Wesentlichen übersetzungsfreie Kraftleitung von der Lagerschale 7 auf den Kolben ermöglicht wird.
Die Lagerschale 7 weist beispielsweise ferner mindestens eine Lagerschalenöffnung 13 auf, die einen Fluidstrom entlang der Längsachse L ermöglicht (
Das Stößelgehäuse 5 ist ausgebildet die Lagerschale 7 aufzunehmen. In diesem Zusammenhang weist das Stößelgehäuse 5 ein Gehäuselager 21 mit einer Innenmantelfläche 22 auf (
Des Weiteren weist das Stößelgehäuse 5 zwei gegenüberliegende Gehäuseteilbereiche 25 an seiner Innenmantelfläche 26 auf, die zu den Lagerschalenteilbereichen 15 der Lagerschale 7 korrespondieren. Ferner weist das Stößelgehäuse 5 eine Gehäuseanschlagfläche 27 auf, die zu der Lagerschalenanschlagfläche 17 der Lagerschale 7 korrespondiert.
Mittels der Lagerschalenteilbereiche 15 beziehungsweise der Gehäuseteilbereiche 25 sind die Außenmantelfläche 16 der Lagerschale 7 sowie die Innenmantelfläche 26 des Stößelgehäuses 5 insbesondere rotationsasymmetrisch bezüglich der Längsachse L ausgebildet. In vorteilhafter Weise wird dadurch ein Verdrehen der Lagerschale 7 in dem Stößelgehäuse 5 um die Längsachse L begrenzt. Ferner ermöglicht dies eine Ausrichtung der Lagerschale 7 bezüglich des Stößelgehäuses 5 bei einer Montage der Rollenstößelvorrichtung 1.
Insbesondere sind die Lagerschalenteilbereiche 15 sowie die Gehäuseteilbereiche 25 dabei eben und parallel zueinander ausgebildet. Die Lagerschalenteilbereiche 15 sowie die Gehäuseteilbereiche 25 können auch als schlüsselflächenartige Geometrie bezeichnet werden.
Die Gehäuseanschlagfläche 27 begrenzt einen Versatz der Lagerschale 7 entlang der Längsachse L bezüglich des Stößelgehäuses 5 in Richtung des Stößels 3. Die Gehäuseanschlagfläche 27 liegt dazu beispielsweise auf der Lagerschalenanschlagfläche 17 auf. Die Lagerschalenanschlagfläche 17 sowie die Gehäuseanschlagfläche 27 sind in diesem Zusammenhang parallel zueinander ausgebildet, insbesondere parallel zu der Drehachse D der Rolle 9. In vorteilhafter Weise wird so eine präzise Ausrichtung der Lagerschale 7 mit der Rolle 9 bezüglich der Längsachse L ermöglicht. Insbesondere wird zu einer Rechtwinkligkeit der Drehachse D bezüglich der Längsachse L beigetragen.
Beispielsweise erfolgt bei der Montage der Rollenstößelvorrichtung 1 nach Ausrichtung der Lagerschale 7 bezüglich des Stößelgehäuses 5 eine Fixierung der Lagerschale 7 bezüglich des Stößelgehäuses 5, so dass eine Bewegung der Lagerschale 7 bezüglich des Stößelgehäuses 5 in Richtung der Drehachse D oder senkrecht zu der Drehachse D und der Längsachse L im Wesentlichen vermieden wird.
Dabei wird insbesondere die Außenmantelfläche 12 des Zapfens 11 mit der Innenmantelfläche 22 des Gehäuselagers 21 fix gekoppelt. Die Lagerschale 7 wird insbesondere über einen Pressverband an der Außenmantelfläche 12 des Zapfens 11 mit dem Stößelgehäuse 5 an der Innenmantelfläche 22 des Gehäuselagers 21 fixiert, wobei ein Durchmesser des Pressverbands weniger als 75 % eines Durchmessers der Außenmantelfläche 16 der Lagerschale 7 beträgt. Insbesondere beträgt der Durchmesser des Pressverbands weniger als 35 % des Durchmessers der Außenmantelfläche 16 der Lagerschale 7.
In vorteilhafter Weise sind Flächen der Lagerschale 7 beziehungsweise des Stößelgehäuses 5 zur Ausrichtung der Lagerschale 7 bezüglich des Stößelgehäuses 5 funktional getrennt von Flächen zur Fixierung der Lagerschale 7 bezüglich des Stößelgehäuses 5. Dies ermöglicht eine variable Gestaltung der Innenmantelfläche 26 des Stößelgehäuses 5, insbesondere im Hinblick auf die Lagerung der Rolle 9.
Im Betrieb der Pumpe wirkt beispielsweise eine Kraft auf die Rolle 9 in Richtung der Drehachse D. Die Innenmantelfläche 26 des Stößelgehäuses 5 ist in diesem Zusammenhang ausgebildet einen Versatz der Rolle 9 in Richtung der Drehachse D zu begrenzen. Insbesondere weist die Innenmantelfläche 26 des Stößelgehäuses 5 dazu gegenüberliegende Anlaufflächen 29 auf (siehe auch
Durch funktionale Trennung jeweiliger Flächen zur Ausrichtung und Fixierung der Lagerschale 7 bezüglich des Stößelgehäuses 5 können die Anlaufflächen 29 beispielsweise jeweils als ebene Kontaktfläche bezüglich der Rolle 9 ausgebildet sein.
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