DE102020106409A1

DE102020106409A1 - Roller tappet for a high pressure fuel pump

Info

Publication number: DE102020106409A1
Application number: DE102020106409.8A
Authority: DE
Inventors: Marc Hauke; Norbert Geyer
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2020-03-10
Filing date: 2020-03-10
Publication date: 2021-09-16
Also published as: CN113374609A

Abstract

Vorgeschlagen ist ein Rollenstößel (1) für eine Kraftstoffhochdruckpumpe, mit einem Gehäuse (2), bei dessen antriebsseitiger Ringstirn (3) eine Nockenrolle (4) sitzt, wobei ein Innenmantel (5) des Gehäuses (2) nach der Nockenrolle (4) von einem Brückenstück (7) durchragt ist, von dessen der Nockenrolle (4) abgewandter Außenseite (8) ein Stift (9) für einen Kontakt mit einem Pumpenkolben absteht, wobei das Brückenstück (7) einteilig mit dem Gehäuse (2) verbunden und der Stift (9) ein separates, eine abtriebsseitige Ringstirn (6) des Gehäuses (2) überragendes Adapterstück zum Pumpenkolben ist, dessen Außenstirn (10) eine unmittelbare Anlage für den Pumpenkolben bildet, wobei ein Kontaktbereich (11) zwischen einer Innenstirn (12) des Adapterstücks (9) und der Außenseite (8) des Brückenstücks (7) als Gelenk (13) vorliegt und wobei von der Außenseite (8) des Brückenstücks (7) einteilig ein das Adapterstück (9) bei dessen Innenstirn (12) spielbehaftet umfassender Ring (14) zur Kippbegrenzung des Adapterstücks (9) gegenüber dem Gehäuse (2) absteht.A roller tappet (1) for a high-pressure fuel pump is proposed, with a housing (2) with a cam roller (4) located on the drive-side ring face (3), with an inner jacket (5) of the housing (2) following the cam roller (4) from a bridge piece (7) protrudes from the outer side (8) of which, facing away from the cam roller (4), protrudes a pin (9) for contact with a pump piston, the bridge piece (7) being integrally connected to the housing (2) and the pin (9) is a separate adapter piece for the pump piston, protruding above an output-side ring face (6) of the housing (2), the outer face (10) of which forms a direct contact for the pump piston, with a contact area (11) between an inner face (12) of the adapter piece (9) and the outside (8) of the bridge piece (7) is present as a joint (13), and from the outside (8) of the bridge piece (7) in one piece a ring ( 14) to limit the tilt of the adapter piece (9) protrudes from the housing (2).

Description

Die Erfindung betrifft einen Rollenstößel für eine Kraftstoffhochdruckpumpe, mit einem Gehäuse, bei dessen antriebsseitiger Ringstirn eine Nockenrolle sitzt, wobei ein Innenmantel des Gehäuses nach der Nockenrolle von einem Brückenstück durchragt ist, von dessen der Nockenrolle abgewandter Außenseite ein Stift für einen Kontakt mit einem Pumpenkolben absteht.The invention relates to a roller tappet for a high-pressure fuel pump, with a housing, on the drive-side ring face of which a cam roller sits, an inner casing of the housing being penetrated by a bridge piece after the cam roller, from the outside of which a pin protrudes for contact with a pump piston .

Ein Rollenstößel, welcher insbesondere für vergleichsweise große Einbauabstände zwischen Pumpennocken und -kolben taugt, ist in 1 der DE 10 2017 109 761 A1 dargestellt. Das einer Führung des Rollenstößels dienende Gehäuse besteht aus zwei fluchtend hintereinander liegenden, miteinander gefügten Ringabschnitten, von denen jeder Abschnitt in etwa eine Höhe eines bis dato ausgeführten Rollenstößels hat (s. bspw. DE 10 2008 059 004 A1 ). Zur Hubübertragung auf den Pumpenkolben der Kraftstoffhochdruckpumpe ist im Inneren des Gehäuses ein domartiger Einsatz verbaut, welcher sich über einen Ringkragen am Innenmantel des Gehäuses radial abstützt. Zu erkennen ist, dass vom Ringkragen einteilig ein zentraler Finger durch das Gehäuse absteht, dessen freie Endstirn einem Kontakt mit dem Pumpenkolben dient.A roller tappet, which is particularly suitable for comparatively large installation distances between pump cams and pistons, is shown in 1 the DE 10 2017 109 761 A1 shown. The housing, which is used to guide the roller tappet, consists of two ring sections that are aligned one behind the other and joined to one another, each section of which is approximately the same height as that of a previously implemented roller tappet (see e.g. DE 10 2008 059 004 A1 ). To transfer the stroke to the pump piston of the high-pressure fuel pump, a dome-like insert is built into the interior of the housing, which is supported radially via an annular collar on the inner casing of the housing. It can be seen that a central finger protrudes in one piece from the ring collar through the housing, the free end face of which is used for contact with the pump piston.

Ein weiterer Rollenstößel geht aus 2 der DE 10 2008 059 004 A1 hervor. Zu erkennen ist, dass dessen einer unmittelbaren Anlage eines Pumpenkolbens dienendes Brückenstück einteilig mit dem Gehäuse verbunden ist. Der Rollenstößel hat ein Höhen-Durchmesser-Verhältnis, das in etwa im Bereich von 1:1 oder in dessen Nähe liegt.Another roller tappet goes out 2 the DE 10 2008 059 004 A1 emerged. It can be seen that its bridge piece, which is used to directly abut a pump piston, is connected in one piece to the housing. The roller tappet has a height-to-diameter ratio that is approximately in the range of 1: 1 or close to it.

Aufgabe ist es, einen aus sehr wenigen Bauteilen bestehenden Rollenstößel für hohe Einbauabstände zu kreieren, der sich zugleich einfach montieren lässt und bei dem eine nur geringe Reibung im Kontaktbereich zum Pumpenkolben vorliegt.The task is to create a roller tappet consisting of very few components for long installation distances, which is also easy to assemble and with only low friction in the contact area with the pump piston.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass das Brückenstück einteilig mit dem Gehäuse verbunden und der Stift ein separates, eine abtriebsseitige Ringstirn des Gehäuses überragendes Adapterstück zum Pumpenkolben ist, dessen Außenstirn eine unmittelbare Anlage für den Pumpenkolben bildet, wobei ein Kontaktbereich zwischen einer Innenstirn des Adapterstücks und der Außenseite des Brückenstücks als Gelenk vorliegt und wobei von der Außenseite des Brückenstücks einteilig ein das Adapterstück bei dessen Innenstirn spielbehaftet umfassender Ring zur Kippbegrenzung und Führung des Adapterstücks gegenüber dem Gehäuse absteht.According to the invention, this object is achieved in that the bridge piece is integrally connected to the housing and the pin is a separate adapter piece for the pump piston, protruding over an output-side ring face of the housing, the outer face of which forms a direct contact for the pump piston, with a contact area between an inner face of the adapter piece and the outside of the bridge piece is present as a hinge, and from the outside of the bridge piece a ring that encompasses the adapter piece at its inner face with play protrudes in one piece to limit tilting and guide the adapter piece relative to the housing.

Der vorliegende Rollenstößel, welcher auch als „Gelenkstößel“ bezeichnet werden kann, baut, trotz seiner besonderen Eignung für hohe Einbauabstände, leicht und simpel. Er kommt mit sehr wenigen Bauteilen aus. Hervorzuheben ist insbesondere, dass, aufgrund der vorschlagsgemäßen gelenkigen Anbindung dessen Stifts / Adapterstücks an das Brückenstück, mit deutlich weniger Reibung und Verschleiß im Kontakt zwischen dem Adapterstück und Pumpenkolben zu rechnen ist. Der Einfluss der vom Nockentrieb herrührenden Querkräfte, welche Querkräfte zum Verkippen des Rollenstößels in dessen Führung und somit zu einem Versatz im o. g. Kontaktbereich führen, welcher Versatz besonders groß bei lang bauenden Stößeln ist, ist deutlich reduziert. Der genannte Verschleiß kann schlimmstenfalls zu Kraftstoffaustritten aus der Pumpe bis hin zu deren Ausfall durch festgefressene Bauteile führen.The present roller tappet, which can also be referred to as "articulated tappet", is light and simple despite its particular suitability for long installation distances. It gets by with very few components. It should be emphasized in particular that, due to the proposed articulated connection of its pin / adapter piece to the bridge piece, significantly less friction and wear can be expected in the contact between the adapter piece and the pump piston. The influence of the transverse forces originating from the cam drive, which transverse forces cause the roller tappet to tilt in its guide and thus lead to an offset in the above. Lead contact area, which offset is particularly large in the case of long plungers, is significantly reduced. In the worst case, the aforementioned wear can lead to fuel leaks from the pump or even to its failure due to seized components.

Klar ist, dass ohne konstruktive Änderungen unterschiedliche Einbaulängen lediglich durch Bereithalten von Adapterstücken unterschiedlicher Höhe bedient werden können. Demnach kann ein Grundtyp eines Rollenstößels in unterschiedliche Hochdruckpumpen verbaut werden. Der vorgeschlagene Rollenstößel benötigt lediglich ein Gehäuse mit einem Höhen-Durchmesser-Verhältnis von etwa oder beispielsweise von 1:1, wie in Massenproduktion heutzutage vorzufinden.It is clear that, without design changes, different installation lengths can only be served by having adapter pieces of different heights ready. Accordingly, a basic type of roller tappet can be installed in different high-pressure pumps. The proposed roller tappet only requires a housing with a height-to-diameter ratio of approximately or, for example, 1: 1, as found in mass production nowadays.

Hervorstehend ist des Weiteren, dass eine Führung / Halterung (Verliersicherung) und gleichzeitige Kipp- und Schwenkbegrenzung für das Adapterstück im Rollenstößel durch den einteilig an das Brückenstück angebundenen Ring erfolgen. Separate Bauteile sind somit nicht notwendig. Alternativ kann dieser Ring auch aufgeschweißt oder dergleichen sein. Der Ring umfasst das Adapterstück geringfügig spielbehaftet. Im Fall einer (erwünschten) Kippbewegung des Adapterstücks gegenüber dem Gehäuse, würde das am Kontaktbereich des Brückenstücks mit seiner Innenstirn angebundene Adapterstück im Abschnitt einer freien Endstirn des Rings eine Kippbegrenzung erfahren. Ein Innenmantel des Rings u./. ein Außenmantel des Stifts können ggf. auch eine von der Zylinderform abweichende Gestaltung haben, so bspw. im Verbindungsbereich leicht konisch ausgeführt sein.It should also be noted that a guide / holder (protection against loss) and simultaneous tilting and swiveling limitation for the adapter piece in the roller tappet are provided by the ring which is connected in one piece to the bridge piece. Separate components are therefore not necessary. Alternatively, this ring can also be welded on or the like. The ring encompasses the adapter piece with a slight amount of play. In the event of a (desired) tilting movement of the adapter piece with respect to the housing, the adapter piece connected to the contact area of the bridge piece with its inner face would experience a tilt limit in the section of a free end face of the ring. An inner jacket of the ring u. /. an outer jacket of the pin can possibly also have a design that deviates from the cylindrical shape, for example, be designed to be slightly conical in the connection area.

Als Verliersicherung für das Adapterstück aus dem Ring heraus ist in Fortbildung der Erfindung eine simple Sprengring-Nut-Verbindung vorgeschlagen. So kann bspw. kurz unterhalb der freien Endstirn im Ring der Sprengring sitzen, der in eine Nut (Segmentnut, Umfangsnut) des Adapterstücks eingreift. Der Sprengring kann auch am Stift sitzen und mit einer Haltekontur des Rings zusammenwirken. Alternativ hierzu ist es vorgesehen, die freie Endstirn des Rings geringfügig radial einwärts kragen und mit vom Adapterstück ausgehenden Gegenkonturen wie Nuten oder Vorsprüngen zusammenwirken zu lassen.To prevent the adapter piece from being lost from the ring, a simple snap ring-groove connection is proposed in a further development of the invention. For example, the snap ring can sit just below the free end face in the ring, which snap ring engages in a groove (segment groove, circumferential groove) of the adapter piece. The snap ring can also sit on the pin and interact with a retaining contour of the ring. As an alternative to this, provision is made for the free end face of the ring to protrude slightly radially inward and to allow it to interact with counter-contours such as grooves or projections emanating from the adapter piece.

Das Adapterstück ist vorzugsweise, bis auf die ggf. notwendigen Nuten etc. wie vorgenannt, komplett glattwandig-ungestuft und kann als standardisierte Massenware vorliegen. Alternativ kann das Adapterstück auch dickengestuft oder hohlwandig sein, was ggf. hilft Masse zu sparen oder diesen in dem Ring zu halten.The adapter piece is preferably completely smooth-walled, non-stepped, with the exception of the grooves, etc. that may be required, and can be in the form of standardized mass-produced goods. Alternatively, the adapter piece can also be graduated in thickness or with a hollow wall, which may help to save mass or to keep it in the ring.

Gemäß einer besonders bevorzugten Fortbildung der Erfindung ist das Gelenk ein Kugelgelenk, dessen eine Seite als Kugelkopf und dessen andere Seite als Kugelpfanne ausgebildet sind. Der Kugelkopf kann die Geometrie einer halbierten Kugel haben. Er kann jedoch auch die Gestalt einer Vollkugel oder dieser ähnlich aufweisen. Klar ist, dass die beiden Gelenkabschnitte auch mit einer aufgetragenen Verschleißschutzschicht wie einer Hartstoffschicht (DLC) versehen sein können.According to a particularly preferred development of the invention, the joint is a ball joint, one side of which is designed as a ball head and the other side of which is designed as a ball socket. The ball head can have the geometry of a halved sphere. However, it can also have the shape of a solid sphere or similar. It is clear that the two joint sections can also be provided with an applied wear protection layer such as a hard material layer (DLC).

Alternativ zum Vorgenannten ist ein Scharniergelenk im Kontaktbereich des Brückenstücks zum Adapterstück vorgeschlagen. Das Gelenk ist somit nur in Kipprichtung des Rollenstößels eingerichtet. Dessen Drehachse soll hierbei parallel zur Axialline der Nockenrolle (und des Nockens) liegen. Klar ist, dass der Rollenstößel bei beiden Varianten verdrehgesichert verbaut wird und eine entsprechende Verdrehsicherung am Außenmantel seines Gehäuses wie eine Nadel oder dergleichen hat.As an alternative to the above, a hinge joint is proposed in the contact area between the bridge piece and the adapter piece. The joint is thus set up only in the tilting direction of the roller tappet. Its axis of rotation should be parallel to the axial line of the cam roller (and the cam). It is clear that in both variants the roller tappet is installed so that it cannot rotate and has a corresponding anti-rotation device on the outer surface of its housing, such as a needle or the like.

Durch eine vergleichsweise „tiefe“ Anbindung” des Brückenstücks an das Gehäuse, somit nahe bei dessen abtriebsseitiger Ringstirn, kann unter Umständen Stößelhöhe gespart werden und es sind die Fertigung bzw. Montage vereinfacht. Unter Umständen kann das Brückenstück auch als separates Bauteil vorliegen.A comparatively “deep” connection ”of the bridge piece to the housing, thus close to its ring face on the output side, can, under certain circumstances, save the ram height and simplify production and assembly. Under certain circumstances, the bridge piece can also be present as a separate component.

Zur Zeichnung:

• 1 zeigt den Rollenstößel in einer räumlichen, teilaufgebrochenen Ansicht.

To the drawing:

• 1 shows the roller tappet in a three-dimensional, partially broken away view.

Aus 1, der einzigen Figur, geht ein Rollenstößel 1 für eine Kraftstoffhochdruckpumpe einer Brennkraftmaschine hervor. Dieser hat ein rohrartiges, bspw. fließgepresstes Gehäuse 2, bei dessen antriebsseitiger Ringstirn 3 eine auf einem Bolzen 19 über eine Wälzlagerung 20 gelagerte Nockenrolle 4 sitzt.the end 1 , the only figure, goes a roller tappet 1 for a high-pressure fuel pump of an internal combustion engine. This has a tubular, for example an extruded housing 2 , with its ring face on the drive side 3 one on a bolt 19th via a roller bearing 20th mounted cam roller 4th sits.

Ein Innenmantel 5 des Gehäuses 2 ist nach der Nockenrolle 4 (hier von unten nach oben gesehen) von einem einteilig angebundenen Brückenstück 7 mit Perforierungen 21 für einen Mediendurchtritt (Öl, Kraftstoff, Luft) durchragt. Wie zu erkennen, steht von einer der Nockenrolle 4 abgewandten Außenseite 8 des Brückenstücks 7 ein separater Stift 9 für einen Kontakt mit einem Pumpenkolben mittig ab. Dieser überragt eine abtriebsseitige Ringstirn 6 des Gehäuses 2 und verlängert somit den Stößel 1 sehr simpel. Dessen freie Endstirn 10 dient einem unmittelbaren Kontakt zum Pumpenkolben.An inner jacket 5 of the housing 2 is after the cam roller 4th (seen here from bottom to top) from a one-piece connected bridge piece 7th with perforations 21 for a media passage (oil, fuel, air) through. As you can see, one of the cam rollers stands out 4th facing away from the outside 8th of the bridge piece 7th a separate pen 9 for contact with a pump piston. This protrudes over a ring face on the output side 6th of the housing 2 and thus extends the plunger 1 very simple. Its free end forehead 10 is used for direct contact with the pump piston.

Clou ist, dass ein Kontaktbereich 11 zwischen einer Innenstirn 12 des Adapterstücks 9 und der Außenseite 8 des Brückenstücks 7 als Gelenk 13, hier als Kugelgelenk, vorliegt. Dabei sind eine Innenstirn 12 des Adapterstücks 9 als Kugelkopf 18 und die Außenseite 8 des Brückenstücks 7 als Kugelpfanne 17 ausgebildet. Der Einfluss der vom Nockentrieb in den Rollenstößel 1 geleiteten Querkräfte, welche zum Verkippen des Rollenstößels 1 in dessen Führung und somit zu einem Versatz im Kontaktbereich 11 führen, welcher Versatz besonders groß bei lang bauenden Stößeln ist, ist deutlich reduziert.The highlight is that there is a contact area 11 between an inner forehead 12th of the adapter piece 9 and the outside 8th of the bridge piece 7th as a joint 13th , here as a ball joint. There are an inner forehead 12th of the adapter piece 9 as a ball head 18th and the outside 8th of the bridge piece 7th as a ball socket 17th educated. The influence of the cam drive in the roller tappet 1 guided transverse forces, which cause the roller tappet to tilt 1 in its leadership and thus to an offset in the contact area 11 lead, which offset is particularly large in the case of long plungers, is significantly reduced.

Das Adapterstück 9 ist über einen vom Brückenstück 7 einteilig abstehenden Ring 14 innerhalb vom Gehäuse 2 spielbehaftet umfasst oder anders gesagt mit diesem Ring 14 zusammengesteckt. Der Ring 14 begrenzt eine gewünschte geringfügige Verkippmöglichkeit des Adapterstücks 9 gegenüber dem Gehäuse 2 und hält das Adapterstück 9 zugleich in diesem. Für die letztgenannte Fixierung ist, wie die Pfeildarstellung mit „15“ zeigt, eine simple Sprengring-Nut-Halterung nahe einer freien Endstirn 16 des Rings 14 appliziert.The adapter piece 9 is over one of the bridge pieces 7th one-piece protruding ring 14th inside the case 2 includes playful or in other words with this ring 14th plugged together. The ring 14th limits a desired slight tilting possibility of the adapter piece 9 opposite the housing 2 and holds the adapter piece 9 at the same time in this. For the latter fixation, like the arrow representation with " 15th “Shows a simple snap ring and groove holder near a free end face 16 of the ring 14th applied.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

1)1): RollenstößelRoller tappet
2)2): Gehäusecasing
3)3): antriebsseitige Ringstirnring face on the drive side
4)4): NockenrolleCam roller
5)5): InnenmantelInner jacket
6)6): abtriebsseitige Ringstirnring face on the output side
7)7): BrückenstückBridge piece
8)8th): AußenseiteOutside
9)9): Stift, AdapterstückPin, adapter piece
10)10): AußenstirnOuter forehead
11)11): KontaktbereichContact area
12)12): InnenstirnInner forehead
13)13): Gelenkjoint
14)14): Ringring
15)15): Halterungbracket
16)16): EndstirnForehead
17)17): KugelpfanneBall socket
18)18): KugelkopfBall head
19)19): Bolzenbolt
20)20): WälzlagerungRolling bearings
21)21): PerforierungPerforation

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

DE 102017109761 A1 [0002]
DE 102008059004 A1 [0002, 0003]

Claims

Roller tappet (1) for a high-pressure fuel pump, with a housing (2) with a cam roller (4) on the drive-side ring face (3), an inner jacket (5) of the housing (2) being connected to the cam roller (4) by a bridge piece ( 7) protrudes, from whose outer side (8) facing away from the cam roller (4) protrudes a pin (9) for contact with a pump piston, characterized in that the bridge piece (7) is integrally connected to the housing (2) and the pin (9) is a separate adapter piece for the pump piston, protruding above an output-side ring face (6) of the housing (2), the outer face (10) of which forms a direct contact for the pump piston, with a contact area (11) between an inner face (12) of the adapter piece (9) and the outside (8) of the bridge piece (7) is present as a joint (13), and from the outside (8) of the bridge piece (7) in one piece a ring ( 14) to limit tipping ng and guidance of the adapter piece (9) protrudes from the housing (2).

Roller tappet after Claim 1 , characterized in that the adapter piece (9) out of the ring (4) either a) via a snap ring groove holder (15) applied in this area or b) via one of a free end face (16) of the ring (4 ) outgoing, radially inwardly pointing collar is secured, which interacts with a projection or a groove of the adapter piece (9).

Roller tappet after Claim 1 , characterized in that the joint (13) is a ball joint, with one of the joint pieces in the contact area (11) as a ball socket (17) and another of the joint pieces as a ball head (18).

Roller tappet after Claim 1 , characterized in that the joint is a hinge joint, with one of the joint pieces in the contact area as a cylinder pocket and another of the joint pieces as a roller piece, with an axis of rotation of the hinge joint running parallel to the axis of rotation of the cam follower roller.

Roller tappet after Claim 1 , characterized in that the bridge piece (7) is connected to a height section of the housing (2) on the inner casing (5) thereof, which is located in one of the (lower) thirds facing the annular end face (6) on the output side.

Roller tappet after Claim 1 , characterized in that the adapter piece (9) is unstepped smooth-walled.