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Die Erfindung betrifft einen Rollenstößel für die Hubbetätigung eines Pumpenkolbens einer Kraftstoffhochdruckpumpe einer Brennkraftmaschine, mit einem hülsenförmigen Stößelgehäuse, das mit seiner Außenmantelfläche in einer zylindrischen Stößelführung längsbeweglich aufgenommen wird, mit einer an dem Stößelgehäuse drehbar gelagerten Antriebsrolle, sowie mit einem aus einem Blechwerkstoff bestehenden Hubübertragungsbauteil, welches in das Stößelgehäuse eingesetzt ist sowie antriebsrollenfern eine abtriebsseitige Kontaktfläche zur Anlage des Pumpenkolbens aufweist.
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Ein derartiger Rollenstößel ist aus der
DE 10 2006 057 246 A1 bekannt. In einer ersten Ausgestaltung dieses Rollenstößels ist dessen Hubübertragungsbauteil als eine gestanzte und/oder gebogene Einlegeplatte aus Blech ausgebildet, welche im Hinblick auf eine minimale Einbaulänge und ein möglichst geringes Gewicht optimiert ist. Derartige sogenannte Standardstößel mit einer festgelegten kurzen Einbaulänge können allerdings im Design von Antrieben für Kraftstoffhochdruckpumpen in Brennkraftmaschinen häufig nicht mehr verwendet werden, da zunehmend Rollenstößel zum Antrieb von Kraftstoffhochdruckpumpen mit unterschiedlichen Einbaulängen, insbesondere mit verlängerter Einbaulänge gegenüber marktüblichen Standardstößeln gefordert werden.
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In einer zweiten Ausgestaltung des aus der
DE 10 2006 057 246 A1 bekannten Rollenstößels ist anstelle eines als Einlegeplatte ausgebildeten Hubübertragungsbauteils dieses als Rollenträger der Antriebsrolle des Stößels ausgebildet, wobei die Antriebsrolle durch einen Bolzen mittels Wälzkörpern gelagert ist. Der Rollenträger weist mit seinem die Kontaktfläche für den Pumpenkolben der Kraftstoffhochdruckpumpe aufweisenden Bodenteil und mit von diesem in Richtung zum Bolzen abgewinkelten Seitenteilen einen U-förmigen Querschnitt auf. Der Rollenträger ist mittels in den beiden Seitenteilen verlaufender Bolzenaugen am Bolzen angelenkt, so dass die aus der Antriebsrolle herausragenden Endabschnitte des Bolzens sowohl in den Bolzenaugen des Stößelgehäuses als auch in den Bolzenaugen der Seitenteile des Rollenträgers abgestützt sind. Um eine unterschiedliche Einbaulänge, also einen unterschiedlichen Abstand zwischen der Antriebsrolle und der Kontaktfläche zu erzeugen, können sich um ein Differenzeinbaumaß unterscheidende Rollenträger eingesetzt werden. Der Rollenträger kann zwar bezüglich der Einbaulänge des Rollenstößels an eine Vorgabe angepasst werden. Die Fertigung des Rollenträgers mit abgewinkelten Seitenteilen und Bolzenaugen ist jedoch aufwendiger als die Fertigung einer einfachen Einlegeplatte und erlaubt nur geringe Fertigungstoleranzen. Insbesondere müssen die Bolzenaugen der Seitenteile des Rollenträgers und die Bolzenaugen des Stößelgehäuses exakt miteinander fluchten, welches erhöhte Herstellkosten verursacht.
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Außerdem sind zwar andere Rollenstößel mit einer gegenüber einer meist angebotenen Einheitsbaulänge vergrößerter Einbaulänge verfügbar. Diese Stößel sind allerdings nicht aus einem Blech gefertigt sondern als metallische Fließpressteile hergestellt und daher kostenintensiver in der Fertigung sowie aufgrund dickerer Wände nicht gewichtsoptimiert.
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Vor diesem Hintergrund lag der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Rollenstößel der eingangs genannten Art vorzustellen, der nicht nur eine Leichtbaukonstruktion aufweist und besonders kostengünstig herstellbar ist, sondern bezüglich seiner Einbaulänge mit nur geringem Aufwand an eine diesbezügliche Vorgabe angepasst werden kann. Insbesondere soll sich der Rollenstößel sehr einfach und kostengünstig mit einer gegenüber einem Standardstößel gleicher Bauart vergrößerten Einbaulänge fertigen lassen.
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Die Lösung dieser Aufgabe wird mit einem Rollenstößel erreicht, welcher die Merkmale des unabhängigen Anspruchs aufweist, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den abhängigen Ansprüchen entnehmbar sind.
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Der Erfindung lag die Erkenntnis zugrunde, dass ein Rollenstößel aus Blechbauteilen durch einfaches Umformen des Hubübertragungsbauteils an eine gewünschte Einbaulänge des Rollenstößels angepasst werden kann.
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Die Erfindung geht daher aus von einem Rollenstößel für die Hubbetätigung eines Pumpenkolbens einer Kraftstoffhochdruckpumpe einer Brennkraftmaschine, mit einem hülsenförmigen Stößelgehäuse, das mit seiner Außenmantelfläche in einer zylindrischen Stößelführung längsbeweglich aufgenommen wird, mit einer an dem Stößelgehäuse drehbar gelagerten Antriebsrolle, sowie mit einem aus einem Blechwerkstoff bestehenden Hubübertragungsbauteil, welches in das Stößelgehäuse eingesetzt ist sowie antriebsrollenfern eine abtriebsseitige Kontaktfläche zur Anlage des Pumpenkolbens aufweist.
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Zur Lösung der gestellten Aufgabe sieht die Erfindung bei diesem Rollenstößel vor, dass die Kontaktfläche durch eine von einer Unterseite des Hubübertragungsbauteils in Richtung zum Pumpenkolben erhaben ausgebildete, zentrische und zylindrische Auswölbung gebildet ist, dass die Auswölbung durch ein Umformverfahren wie Tiefziehen oder Prägen in ein Halbzeug für das Hubübertragungsbauteil eingeformt ist, dass die Tiefe der Auswölbung an eine vorgegebene Einbaulänge des Rollenstößels angepasst ist, und dass die Tiefe größer ist als die Blechdicke des Hubübertragungsbauteils außerhalb des Bereiches der Auswölbung.
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Unter dem Begriff „Einbaulänge des Rollenstößels“ wird der axiale Abstand zwischen dem antriebsseitigen Ende der Antriebsrolle und der abtriebsseitigen Kontaktfläche des Hubübertragungsbauteils für den Pumpenkolben verstanden.
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Demnach kann zur Schaffung dieses Rollenstößels zunächst ein herkömmliches Stößelgehäuse aus dünnwandigem Blech unverändert verwendet werden, sofern die jeweilige Anwendungskonstruktion einen entsprechenden Einbaudurchmesser aufweist. Lediglich das Hubübertragungsbauteil ist im Bereich seiner als Kolbenaufstandsfläche für den Pumpenkolben dienenden Kontaktfläche zu modifizieren. Diese Modifikation ist derart, dass eine Auswölbung mit entsprechender Tiefe in das Hubübertragungsbauteil eingeformt wird, um die Kontakt- beziehungsweise Kolbenaufstandsfläche für den Pumpenkolben der Kraftstoffhochdruckpumpe von dem antriebseitigen Ende der Antriebsrolle um ein bestimmtes Maß axial zu entfernen, wodurch sich eine gewünschte größere Einbaulänge für den jeweiligen Anwendungsfall ergibt. Dadurch wird ein Rollenstößel in Leichtbauweise aus Blechteilen mit variierbarer Einbaulänge bei nahezu unveränderten Kosten im Vergleich zu bestehenden Standard-Blechstößeln zur Verfügung gestellt. Für unterschiedliche Einbaulängen können einfach Hubübertragungsbauteile mit unterschiedlicher Tiefe der Auswölbung eingesetzt werden.
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Das Hubübertragungsbauteil kann gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung als eine Einlegeplatte ausgebildet sein. Die Einlegeplatte ist in Herstellung und Montage kostengünstiger im Vergleich zu einem als Rollenträger ausgebildeten Hubübertragungsbauteil. Grundsätzlich kann jedoch auch an einem als Rollenträger ausgebildeten Hubübertragungsbauteil eine entsprechende Auswölbung ausgebildet sein, um eine gewünschte Einbaulänge zu erreichen. Bei einem als Rollenträger ausgebildeten Hubübertragungsbauteil sind verlängerte Seitenteile zur Erzielung einer gewünschten Einbaulänge somit nicht notwendig.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Verhältnis aus Auswölbungstiefe T und Blechdicke s2 des Hubübertragungsbauteils T/s2 ≤ 4 beträgt, dass das Verhältnis aus Auswölbungsdurchmesser d1 und Hubübertragungsbauteildurchmesser d2 einen Wert von d1/d2 ≥ 0,3 hat, und das das Verhältnis der Blechdicke s1 der Auswölbung zu der Blechdicke s2 des Hubübertragungsbauteils beziehungsweise des ursprünglichen Blechhalbzeugs s1/s2 ≥ 0,6 beträgt.
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Diese Blechdicken- und Durchmesserverhältnisse haben sich überraschenderweise als vorteilhaft erwiesen und sollten daher, soweit die jeweilige Anwendung dies erlaubt, möglichst eingehalten werden. Für die Konzeption eines Hubübertragungsbauteils mit den Merkmalen der Erfindung soll dies jedoch nicht zwingend vorgeschrieben sein.
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Demnach wird die Dicke des Blechs des Hubübertragungsbauteils an eine gewünschte Auswölbungstiefe vorteilhaft derart angepasst, dass die Auswölbungstiefe die Blechdicke des ursprünglichen Blechhalbzeugs nicht um mehr das Vierfache übersteigt, oder mit anderen Worten gesagt, dass die Dicke des Blechs eines Halbzeugs, aus dem das Hubübertragungsbauteil gefertigt wird, mindestens ein Viertel der Auswölbungstiefe beträgt. Dadurch wird erreicht, dass eine durch das Umformverfahren, insbesondere durch Tiefziehen bedingte verringerte Wandstärke des Blechwerkstoffs im Bereich der Auswölbung und der Kontaktfläche eine minimale Sicherheitsdicke nicht unterschreitet. Durch diese Mindestdicke des Blechs im Bereich der Auswölbung und der Kontaktfläche wird sichergestellt, dass das Hubübertragungsbauteil den hohen Belastungen einer Kraftstoffhochdruckpumpe standhält. Insbesondere ist eine ausreichende Stabilität zur Übertragung der Hubkraft auf den Pumpenkolben im Betrieb der Kraftstoffhochdruckpumpe sichergestellt und eine Deformation der Auswölbung ausgeschlossen.
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Die Blechdicke im Bereich der Auswölbung unterschreitet dabei vorteilhaft nicht das 0,6-fache der Blechdicke des Halbzeugs beziehungsweise des Hubübertragungsbauteils außerhalb des Bereiches der Auswölbung. Die Stabilität des Hubübertragungsbauteils wird weiterhin vorzugsweise durch ein Mindestmaß desjenigen Durchmesserverhältnisses begünstigt, welches eine relativ niedrige Flächenbelastung der Kontaktfläche gewährleistet. Demnach beträgt der Durchmesser der Auswölbung beziehungsweise der Kontaktfläche vorteilhaft zumindest das 0,3-fache des Gesamtdurchmessers des Hubübertragungsbauteils.
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Gemäß einer noch weiter auskonstruierten Ausführungsform eines Rollenstößels mit den Merkmalen der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das als Einlegeplatte aus einem Blechwerkstoff hergestellte Hubübertragungsbauteil wannenförmig ausgebildet ist und mittels zwei gegenüberliegenden Stützabschnitten an dem Stößelgehäuse in Richtung zum Pumpenkolben axial abgestützt ist, dass der erste Stützabschnitt als ein Ansatz an einer Außenmantelfläche des Hubübertragungsbauteils ausgebildet ist, welcher mit seiner abtriebsseitigen Stirnfläche auf zumindest einer von einer Innenmantel des Stößelgehäuses einragenden Nase gehalten ist, dass der zweite Stützabschnitt als ein von der Außenmantelfläche des Hubübertragungsbauteils abragender fingerartiger Vorsprung ausgebildet ist, welcher sich durch eine Öffnung im Stößelgehäuse erstreckt und in dieser gehalten ist, wobei dieser fingerartige Vorsprung des Hubübertragungsbauteils die Außenmantelfläche des Stößelgehäuses überragt sowie eine Verdrehsicherung bildet, dass der Vorsprung als ein von einer dazu komplementären Längsnut in der Stößelführung aufgenommener Verdrehsicherungskörper zur radialen Ausrichtung des Rollenstößels in der Stößelführung zwecks paralleler Ausrichtung der Antriebsrolle zu einem die Antriebsrolle beaufschlagenden Nocken dient und das Hubübertragungsbauteil innerhalb des Stößelgehäuses gegen ein Verdrehen sichert, und dass das Hubübertragungsbauteil mit seiner antriebsseitigen Stirnfläche an der Antriebsrolle anliegt.
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Diese Anordnung stellt einen kostengünstigen Rollenstößel aus Blechteilen dar, der an eine gewünschte Einbaulänge angepasst werden kann und zudem über die Einlegeplatte in einer Stößelführung der Brennkraftmaschine drehgesichert ist. Zugleich ist die Einlegeplatte gegenüber dem Stößelgehäuse drehgesichert. Die wannenförmige Ausbildung der Einlegplatte ermöglicht eine vorteilhafte formschlüssige Anlage der Antriebsrolle an die Einlegeplatte. Die Einlegeplatte weist gemäß der Erfindung eine Auswölbung mit einer Tiefe auf, welche an die gewünschte Einbaulänge des Rollenstößels angepasst ist.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand von einem in der beigefügten Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel näher erläutert. In der Zeichnung zeigt
- 1 eine perspektivische Ansicht eines zusammengebauten Rollenstößels gemäß der Erfindung,
- 2 den Rollenstößel gemäß 1 in einer perspektivischer Schnittdarstellung,
- 3 ein Hubübertragungsbauteil des Rollenstößel gemäß 1 in perspektivischer Ansicht von oben,
- 4 das Hubübertragungsbauteil des Rollenstößel gemäß 3 in perspektivisch schräger Ansicht von unten,
- 5 einen Längsschnitt durch den Rollenstößel gemäß 1 in seiner Einbaustellung, und
- 6 einen Längsschnitt durch den Rollenstößel gemäß 5, jedoch um 90°um dessen Längsachse gedreht.
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Demnach ist in 1 und 2 sowie in 5 und 6 ein Rollenstößel 1 zur Hubbetätigung eines Pumpenkolbens 2 einer Kraftstoffhochdruckpumpe einer Brennkraftmaschine dargestellt. 3 und 4 zeigen ein Hubübertragungsbauteil 11 für den Rollenstößel 1, das zunächst separat als ein Tiefziehblechteil hergestellt und beim Zusammenbau des Rollenstößels 1 in diesen eingesetzt wird. Die Funktionsweise eines nockenbetätigten Rollenstößels zum Betreiben einer Kraftstoffhochdruckpumpe in einer Brennkraftmaschine ist an sich bekannt und muss daher hier nicht näher erläutert werden.
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Die 1 und 2 zeigen einen Rollenstößel 1, welcher ein als Blechumformteil hülsenförmig und dünnwandig ausgebildetes Stößelgehäuse 3 aufweist. Das Stößelgehäuse 3 ist mit seiner im Wesentlichen zylindrischen Außenmantelfläche 4 in einer in den 5 und 6 lediglich angedeuteten Stößelführung 5 der Kraftstoffhochdruckpumpe längsbeweglich gelagert. Als reibungsarme Gegenfläche für einen nicht dargestellten Nocken einer ebenfalls nicht dargestellten Nockenwelle der Brennkraftmaschine dient eine auf einem Bolzen 6 mittels hier als Nadeln ausgebildeten Wälzkörpern 7 wälzgelagerte Antriebsrolle 8. Wie 6 zeigt, ragen aus der Antriebsrolle 8 beidseitig erste und zweite Endabschnitte 9a, 9b des Bolzens 6 heraus, welche in zugeordnete erste und zweite Bolzenaugen 10a, 10b des Stößelgehäuses 3 abgestützt sind. Zur axial formschlüssigen Festlegung des Bolzens 6 in den Bolzenaugen 10a, 10b sind dessen Endabschnitte 9a, 9b stirnseitig beispielsweise durch Verstemmen aufgeweitet.
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Der Rollenstößel 1 weist außerdem ein hier als Einlegeplatte ausgebildetes und eine abtriebsseitige Kontaktfläche 12 für den Pumpenkolben 2 aufweisendes Hubübertragungsbauteil 11 aus Blech auf. Der Pumpenkolben 2 der Kraftstoffhochdruckpumpe ist als Stößelfolgeteil wirksam.
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In 3 und 4 ist das als Einlegeplatte ausgebildete Hubübertragungsbauteil 11 als separates Einzelteil dargestellt. Daran sind zwei sich seitlich eines wannenförmigen Profils gegenüberliegende erste und zweite Stützabschnitte 13, 14 zur axialen Abstützung an dem Stößelgehäuse 3 in Richtung zum Pumpenkolben 2 vorgesehen. Der erste Stützabschnitt 13 ist als ein einteiliger Ansatz an einer Außenmantelfläche 15 des Hubübertragungsbauteils 11 ausgebildet. Dieser erste Stützabschnitt 13 ist im eingebauten Zustand, welchen die 5 im Längsschnitt zeigt, mit seiner abtriebsseitigen Stirnfläche von einer Nase 16 des Stößelgehäuses 3 gehalten, welche von der Innenmantelfläche 17 des Stößelgehäuses 3 radial nach innen ins Stößelinnere hineinragt.
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Der gegenüberliegende zweite Stützabschnitt 14 ragt als fingerartiger Vorsprung 14a von der Außenmantelfläche 15 des Hubübertragungsbauteils 11 ab. Dieser zweite Stützabschnitt 14 erstreckt sich durch eine in 1 und 5 erkennbare Öffnung 18 des Stößelgehäuses 3 und ist in dieser gehalten. Das Hubübertragungsbauteil 11 liegt zudem mit seiner antriebsseitigen wannenförmigen Stirnfläche an der Antriebsrolle 8 an. Somit ist das Hubübertragungsbauteil 11 axial unterhalb der Antriebsrolle 8 im Rollenstößel 1 festgelegt.
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Der als fingerartiger Vorsprung 14a ausgebildete zweite Stützabschnitt 14 des Hubübertragungsbauteils 11 überragt die Außenmantelfläche 4 des Stößelgehäuses 3 und ist mit dem überragenden Teil in einer an der Stößelführung 5 gemäß 5 ausgebildeten Längsnut 21 aufgenommen. Dadurch ist eine Verdrehsicherung gebildet, mittels welcher der Rollenstößel 1 in der Stößelführung 5 umfangsbezogen festgelegt ist, um die Antriebsrolle 8 stets parallel zu einem die Antriebsrolle 8 beaufschlagenden und nicht dargestellten Nocken auszurichten. Zugleich ist das Hubübertragungsbauteil 11 innerhalb des Stößelgehäuses 3 dadurch gegen ein Verdrehen gesichert.
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Wie 3 und 4 weiterhin zeigen, ist an der zum Pumpenkolben 2 zugewandten Unterseite 19 des Hubübertragungsbauteils 11 eine Auswölbung 20 ausgebildet, deren Bodenfläche beziehungsweise Stirnseite die Kontaktfläche 12 für den Pumpenkolben 2 bildet. Das Hubübertragungsbauteil 11 ist ein Blechteil, an dem die Auswölbung 20 mit der Kontaktfläche 12 durch Tiefziehen herausgebildet ist.
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5 und 6 zeigen die Einbaulage des Hubübertragungsbauteils 11 in dem Rollenstößel 1 in zwei Längsschnitten, die um 90° zueinander gedreht sind. Aus 5 gehen verschiedene Blechdicken- und Durchmesserverhältnisse des Rollenstößels 1 und des darin eingebauten Hubübertragungsbauteils 11 hervor. Anhand von 5 sind hier lediglich beispielhaft zu verstehende Maße des Hubübertragungsbauteils 11 angeführt.
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Demnach weist der Rollenstößel 1 eine Einbaulänge L auf, welche durch den Abstand zwischen dem antriebsseitigen Ende der Antriebsrolle 8 und der abtriebsseitigen Kontaktfläche 12 definiert ist. Die Einbaulänge L ist wesentlich durch die Tiefe T der Auswölbung 20 des Hubübertragungsbauteils 11 bestimmt. Durch fertigungstechnisches Variieren der Tiefe T der Auswölbung 20 kann somit die Einbaulänge L des Rollenstößels 1 entsprechend geändert und an eine Vorgabe angepasst werden. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Tiefe T der Auswölbung 20 etwa die 3,5-fache Dicke des Blechhalbzeugs auf, aus dem das Hubübertragungsbauteil 11 gefertigt ist.
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Der Durchmesser d1 der Auswölbung 20 beziehungsweise der Kontaktfläche 12 ist hier größer als die Aufstandsfläche des Pumpenkolbens 2 dimensioniert. Außerdem beträgt in diesem Ausführungsbeispiel der Auswölbungsdurchmesser d1 etwa das 0,4-fache des gesamten Durchmessers d2 des Hubübertragungsbauteils 11. Als Durchmessers d2 des nicht kreisrunden Hubübertragungsbauteils 11 ist hier erkennbar der Innendurchmesser des Stößelgehäuses 3 definiert.
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Die Dicke s1 des Hubübertragungsbauteils 11 radial innen, also im Bereich des Mantels der Auswölbung 20 sowie im Bereich des Bodens der Auswölbung 20, welche die Kontaktfläche 12 bildet, ist bedingt durch den Herstellungsprozess in einem Tiefziehverfahren gegenüber der Dicke s2 des Materials radial außen, das ist die Dicke des Halbzeugs zur Fertigung des Hubübertragungsbauteils 11 hat, geringer und hat etwa die 0,7-fache Dicke des zur Fertigung verwendeten Halbzeugs.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Rollenstößel
- 2
- Pumpenkolben einer Kraftstoffhochdruckpumpe
- 3
- Stößelgehäuse
- 4
- Außenmantelfläche des Stößelgehäuses
- 5
- Stößelführung
- 6
- Bolzen
- 7
- Wälzkörper
- 8
- Antriebsrolle
- 9a
- Erster Endabschnitt des Bolzens
- 9b
- Zweiter Endabschnitt des Bolzens
- 10a
- Erstes Bolzenauge des Stößelgehäuses
- 10b
- Zweites Bolzenauge des Stößelgehäuses
- 11
- Hubübertragungsbauteil
- 12
- Kontaktfläche des Hubübertragungsbauteil
- 13
- Erster Stützabschnitt des Hubübertragungsbauteils
- 14
- Zweiter Stützabschnitt des Hubübertragungsbauteils
- 14a
- Vorsprung am Hubübertragungsbauteil
- 15
- Außenmantelfläche des Hubübertragungsbauteils
- 16
- Nase am Innenmantel des Stößelgehäuse
- 17
- Innenmantelfläche des Stößelgehäuses
- 18
- Seitliche Öffnung im Stößelgehäuses
- 19
- Unterseite des Hubübertragungsbauteils
- 20
- Auswölbung am Hubübertragungsbauteil
- 21
- Längsnut der Stößelführung
- d1
- Durchmesser der Auswölbung des Hubübertragungsbauteils
- d2
- Durchmessers des Hubübertragungsbauteils
- L
- Einbaulänge des Rollenstößels
- s1
- Blechdicke der Auswölbung
- s2
- Blechdicke des Hubübertragungsbauteils
- T
- Tiefe der Auswölbung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102006057246 A1 [0002, 0003]
