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Dokumentenidentifikation DE102006028348B3 31.10.2007
Titel Rollenlagerungsvorrichtung
Anmelder Siemens AG, 80333 München, DE
Erfinder Pflügl, Mathias, Wien, AT;
Staab, Karsten, Wien, AT
DE-Anmeldedatum 20.06.2006
DE-Aktenzeichen 102006028348
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 31.10.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 31.10.2007
IPC-Hauptklasse F16H 53/06(2006.01)A, F, I, 20060620, B, H, DE
IPC-Nebenklasse F01L 1/14(2006.01)A, L, I, 20060620, B, H, DE   
Zusammenfassung Eine Rollenlagerungsvorrichtung hat ein hohlzylinderförmiges Element (1), in dem eine Rolle (4) quer zu einer Mittelachse (6) des hohlzylinderförmigen Elements (1) in Lagern (8, 10) gelagert ist. Ein Sicherungselement (12) ist vorgesehen, das so ausgebildet und angeordnet ist, dass es in den Innenraum (14) des hohlzylinderförmigen Elements (1) bezüglich einer auf die Mittelachse (6) des hohlzylinderförmigen Elements (1) axiale und rotatorische Richtung formschlüssig mit dem hohlzylinderförmigen Element (1) gekoppelt ist und dass es die Rolle (4) an ihren Stirnseiten (16, 18) axial zu der Mittelachse (6) der Rolle (4) fixiert.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Rollenlagerungsvorrichtung, die beispielsweise als Rollenstößel in einer Rollenstößelpumpe eingesetzt werden kann. Derartige Rollenstößelpumpen finden beispielsweise Einsatz in Brennkraftmaschinen, insbesondere in Dieselbrennkraftmaschinen zum Erzeugen von Hochdruck in der Kraftstoffzuführung. Hochdruckpumpen bei Brennkraftmaschinen, können beispielsweise durch eine Nockenwelle angetrieben werden um Hochdruckzylindern der Hochdruckpumpe eine vorgegebene Hubbewegung aufzuzwingen. Die Erhebung der jeweiligen Nocken der Nockenwelle wird in diesen Fällen über den Rollenstößel auf den Hochdruckkolben der Hochdruckpumpe übertragen.

Aus der EP 0 074 458 A2 ist ein Rollenstößel bekannt mit einem zylindrischen Führungskörper, der zwei Lagerpartien zum Halten einer Achse aufweist, auf der eine Rolle drehbar gelagert ist. Die Lagerpartien weisen zwei nach oben offene Lagermulden auf, in die Achsenden einer Achse eingelegt sind, auf der die Rolle drehbar gelagert ist. Eine Aussparung in dem Rollenstößel ist so ausgebildet, dass die Rolle axial fixiert ist.

Aus der DE 101 57 076 A1 ist ein Stößelkolben mit einem Stößel bekannt, welcher eine axial und radial geführte Rolle trägt. Der Stößel weist einen Rollenschuh auf, in welchen die Rolle drehbar mit axialem Spiel eingebracht ist. Ein Rollenschuh des Stößels nimmt in einer Ausnehmung die Rolle auf. Die Ausnehmung des Rollenschuhs verjüngt sich hin zu einer Unterkante des Rollenschuhs so, dass ein Herausfallen der Rolle aus dem Rollenschuh verhindert ist.

Aus der DE 199 09 418 A1 ist ein Rollenstößel bekannt mit einem Grundkörper, einer Rolle und einer in dem Grundkörper gelagerten Rollenachse für die Rolle. Der Winkelbereich, in dem die Rollenachse in dem Grundkörper gelagert ist, beträgt maximal 180°. Ferner sind Mittel vorgesehen, die die Rollenachse relativ zu dem Grundkörper in axialer Richtung des Grundkörpers fixieren und die aus einem Blechkäfig bestehen, der auf den Grundkörper geklemmt ist und der Laschen aufweist, die die Achse in Teilbereichen umgreifen.

Aus der DE 197 29 793 A1 ist eine Kolbenpumpe zur Kraftstoffhochdruckversorgung bekannt mit einem Stößel, der an seinem radial inneren Bereich eine umdrehbare Rolle aufweist, welche gegen eine Antriebswelle der Kolbenpumpe im Bereich deren Erhebungen in Umfangsrichtung abrollbar abgestützt ist.

Aus der DE 44 21 535 A1 ist ein Rollenstößel mit einer Käfighalterung bekannt, wobei der Rollenstößel einen Rollenschuh umfasst, in dem eine Rolle formschlüssig geführt ist, über die der Rollenstößel an einem Nockenring anliegt. Zur Lagefixierung der Rolle weist der Rollenschuh ein Halteelement auf.

Aus der DE 32 47 026 A1 ist ein elastischer Rollenstößel bekannt mit einer Rolle, an deren Stirnseiten eine koaxial angeordnete Vertiefung ausgebildet ist, um so die Elastizität des Rollenrandbereichs zu erzeugen.

Aus der DE 23 40 074 A1 ist ein zylindrischer Rollenstößel für Brennstoffeinspritzpumpen bekannt, dessen quer zur Stößelachse liegende Rolle lose in einer sie auf mehr als die Hälfte ihres Umfangs umgebenden zylindrischen Bettung aufgenommen ist. Der Radius der Bettung entspricht dem Rollenradius. Die Rolle ist in axialer Richtung durch Zylinderstifte im Bereich der tiefsten Stelle der Bettung gegen axiales Verschieben gesichert.

Die Aufgabe der Erfindung ist es eine Rollenlagerungsvorrichtung zu schaffen, die einfach und zuverlässig ist.

Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung zeichnet sich aus durch eine Rollenlagerungsvorrichtung mit einem hohlzylinderförmigen Element, in dem eine Rolle quer zu einer Mittelachse des hohlzylinderförmigen Elements in Lagern gelagert ist. Ein Sicherungselement ist vorgesehen, das so ausgebildet und angeordnet ist, dass es in einem Innenraum des hohlzylinderförmigen Elements bezüglich einer auf die Mittelachse des hohlzylinderförmigen Elements bezogenen axialen und rotatorischen Richtung formschlüssig mit dem hohlzylinderförmigen Element gekoppelt ist und dass es die Rolle an ihren Stirnseiten axial zu der Mittelachse der Rolle fixiert.

Auf diese Weise kann einfach bei dem Betrieb der Rollenlagerungsvorrichtung ein Wegwandern der Rolle aus ihrer bezogen auf ihre Mittelachse vorgegebenen axialen Position verhindert werden. Darüber hinaus kann dadurch, dass das Sicherungselement so ausgebildet und angeordnet ist, dass es in dem Innenraum des hohlzylinderförmigen Elements bezüglich der auf die Mittelachse des hohlzylinderförmigen Elements axiale und rotatorische Richtung formschlüssig mit dem hohlzylinderförmigen Element gekoppelt ist, ein Außenbereich des hohlzylinderförmigen Elements im Wesentlichen freigehalten sein von dem Sicherungselement und so beispielsweise als Lauffläche genutzt werden und in diesem Zusammenhang vorteilhaft zum Abstützen von Seitenkräften genutzt werden. Auf diese Weise kann eine geringere Flächenpressung im Bereich der Lauffläche gewährleistet werden, was im Hinblick auf die Laufeigenschaften vorteilhaft ist.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Rollenlagerungsvorrichtung ist das Sicherungselement so ausgebildet und angeordnet, dass es mit der Rolle in dem Bereich der Zentren der Stirnseiten gekoppelt ist. Auf diese Weise kann eine Gleitreibung zwischen dem Sicherungselement und der Rolle sehr gering gehalten werden.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist das Sicherungselement so ausgebildet und angeordnet, dass es die Rolle in Richtung der Mittelachse des hohlzylinderförmigen Elements vor einem Verlassen der Lager sichert. Auf diese Weise kann insbesondere im Zusammenhang mit einer offenen Lagerung ein Verlust der Rolle verhindert werden. Dieser kann ansonsten erfolgen aufgrund von bei dem Betrieb der Rollenlagerungsvorrichtung, insbesondere im Zusammenhang mit einer als Nockenwelle ausgebildeten Antriebswelle, negativen resultierenden Kontaktkräften, hervorgerufen durch entsprechende Massenträgheitskräfte.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Sicherungselement zumindest in dem Bereich, in dem es die Stirnseiten der Rolle überdeckt, drahtförmig ausgebildet. Dies ermöglicht eine besonders einfache Herstellung des Sicherungselements und eine besonders einfache Realisierung der gewünschten Geometrie, zumindest in dem Bereich, in dem es die Stirnseite der Rolle überdeckt.

Insbesondere auch dann, wenn das Sicherungselement auch außerhalb des Bereichs der Stirnseiten der Rolle drahtförmig ausgebildet ist, kann es so besonders einfach geeignete federnde Eigenschaften aufweisen.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Sicherungselement so federnd ausgebildet, dass es sich in dem Innenraum des hohlzylinderförmigen Elements selbsttätig verspannt. Auf diese Weise ist eine besonders einfache Fixierung des Sicherungselements in dem Innenraum des hohlzylinderförmigen Elements ermöglicht.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist in dem Innenraum des hohlzylinderförmigen Elements eine Nut ausgebildet, in die das Sicherungselement eingreift. Auf diese Weise kann das Sicherungselement besonders einfach bezüglich der auf die Mittelachse des hohlzylinderförmigen Elements axialen Richtung formschlüssig mit dem hohlzylinderförmigen Element gekoppelt sein.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Sicherungselement in einem Bereich einer Durchführung durch eine Wandung des hohlzylinderförmigen Elements bezüglich der auf die Mittelachse des hohlzylinderförmigen Elements bezogenen rotatorischen Richtung formschlüssig mit dem hohlzylinderförmigen Element gekoppelt. Auf diese Weise kann eine besonders zuverlässige Drehsicherung gewährleistet werden und darüber hinaus die Durchführung zu den Stirnseiten der Rolle erreicht werden.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Sicherungselement mit Laschen versehen, die in dem Innenraum des hohlzylinderförmigen Elements angeordnet sind und über die eine Kraft zum elastischen Verformen des Sicherungselements für die Montage in dem hohlzylinderförmigen Element eingeleitet werden kann. Auf diese Weise ist eine besonders einfache Montage des Sicherungselements in dem hohlzylinderförmigen Element ermöglicht.

In diesem Zusammenhang ist es besonders vorteilhaft, wenn die Laschen so ausgebildet sind, dass sie die Rolle in Richtung der Mittelachse des hohlzylinderförmigen Elements vor einem Verlassen der Lager sichern. Auf diese Weise können die Laschen sowohl im Hinblick auf die Montage vorteilhaft eingesetzt werden als auch darüber hinaus die Rolle vor dem Verlassen der Lager sichern.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im Folgenden anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

1 eine erste Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels,

2 eine zweite Ansicht des Ausführungsbeispiels gemäß der 1,

3 eine Schnittansicht des Ausführungsbeispiels gemäß der 2,

4 eine vierte Ansicht des Ausführungsbeispiels gemäß der 1,

5 eine Ansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels und

6 eine Schnittansicht des Ausführungsbeispiels gemäß der 5.

Elemente gleicher Konstruktion oder Funktion sind figurenübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.

Eine Rollenlagerungsvorrichtung (siehe 1) weist ein hohlzylinderförmiges Element 1 auf. Bevorzugt ist das hohlzylinderförmige Element mit einem Kolben gekoppelt, beispielsweise einer Hochdruckpumpe, wie sie in Brennkraftmaschinen eingesetzt wird.

Das hohlzylinderförmige Element 1 weist eine Wandung 2 auf.

Eine Rolle 4 ist vorgesehen, die walzenförmig ausgebildet ist. Die Rolle 4 ist quer zu einer Mittelachse 6 des hohlzylinderförmigen Elements 1 in Lagern 8, 10 gelagert, die in der Wandung 2 des hohlzylinderförmigen Elements 1 ausgebildet sind. In dem Schnitt der 3 ist dargestellt, dass das Lager 8 die Rolle um mehr als 180°, so zum Beispiel 200° umschließt. In diesem Fall ist die Rolle 4 gegenüber einem Verlassen der Lager 8, 10 gesichert. Die Lager 8, 10 können jedoch auch so ausgebildet sein, dass sie die Rolle um weniger oder gleich 180° umfassen.

Bei dem bestimmungsgemäßen Betrieb der Rollenlagerungsvorrichtung ist die Rolle 4 bevorzugt in Kontakt mit einer Nockenwelle und rollt sich auf dieser oder auf den auf ihr angeordneten Nocken ab. Über die Rollenlagerungsvorrichtung kann so der Hub der jeweiligen Nocke der Nockenwelle übertragen werden und zwar bevorzugt zu einem Kolben der Hochdruckpumpe.

Ein Sicherungselement 12 ist vorgesehen, das so ausgebildet und angeordnet ist, dass es in dem Innenraum 14 des hohlzylinderförmigen Elements 1 bezüglich einer auf die Mittelachse 6 des hohlzylinderförmigen Elements 1 axiale und rotatorische Richtung formschlüssig mit dem hohlzylinderförmigen Element 6 gekoppelt ist und dass es die Rolle 4 an ihren Stirnseiten 16, 18 axial zu einer Mittelachse 20 der Rolle 4 fixiert. Bevorzugt ist das Sicherungselement 12 dazu zumindest in dem Bereich, in dem es die Stirnseiten 16, 18 der Rolle 4 überdeckt, drahtförmig ausgebildet.

Bevorzugt ist das Sicherungselement 12 so ausgebildet, dass es in dem Bereich des Zentrums 22 der Stirnseite 16, 18 der Rolle 4 mit der Rolle gekoppelt ist. Dazu weist es eine geeignete Geometrie auf, die beispielsweise in der 1 dargestellt ist. Zur Realisierung einer derartigen Geometrie eignet sich ein Federdraht besonders gut, da mittels diesem eine derartige Geometrie besonders einfach fertigungstechnisch herstellbar ist.

Je näher der Kontakt zwischen dem Sicherungselement 12 und der Rolle 4 zu dem Zentrum 22 erfolgt, desto geringer sind die dabei hervorgerufenen Verluste durch Gleitreibung.

Im Bereich des Zentrums 22 der Stirnseiten 16, 18 der Rollen 43 herrschen die kleinsten Relativgeschwindigkeiten zwischen der Rolle 4 und dem Sicherungselement 12 bei einer Drehung der Rolle 4 und somit ist durch einen Kontakt, der sehr nahe Bereich des Zentrums 22 erfolgt, ein möglicher Verschleiß minimiert.

Das Sicherungselement 12 ist von dem Innenraum 14 durch die Wandung 2 im Bereich einer Durchführung 26 durch die Wandung 2 des hohlzylinderförmigen Elements 1 geführt. Die Durchführung ist bevorzugt so ausgebildet, dass sie im Zusammenwirken mit einer entsprechend zu der Durchführung korrespondierenden Formgebung des Sicherungselements 12, wie es beispielsweise aus der 2 ersichtlich ist, eine formschlüssige Kopplung zwischen dem Sicherungselement 12 und dem hohlzylinderförmigen Element 1 bezüglich der auf die Mittelachse 6 des hohlzylinderförmigen Elements 1 rotatorischen Richtung ermöglicht. Bevorzugt ist in diesem Zusammenhang ein gewisses Spiel zwischen der Rolle und dem Sicherungselement 12 im Bereich der Durchführung 26 vorgesehen. Auf diese Weise kann insbesondere auch eine unerwünschte Reibung in diesem Bereich zwischen dem Sicherungselement 12 und der Rolle 4 vermieden werden und außerdem eine einfache Montage des Sicherungselements 12 begünstigt sein.

In dem Innenraum 14 des hohlzylinderförmigen Elements 1 ist in der Wandung 2 eine Nut 24 ausgebildet, in die das Sicherungselement 12 eingreift. Auf diese Weise kann einfach ein Formschluss zwischen dem Sicherungselement 12 und dem hohlzylinderförmigen Element 1 in axialer Richtung bezüglich der Mittelachse 6 des hohlzylinderförmigen Elements 1 gewährleistet werden. Das Sicherungselement 12 ist so ausgebildet, dass es bei seiner Anordnung in dem Innenraum 14 des hohlzylinderförmigen Elements 1 sich selbsttätig vorspannt. Dazu ist es bevorzugt durch seine Geometrie in diesem Zusammenhang mit geeigneten elastischen Eigenschaften versehen. Dies kann beispielsweise durch geeignet ausgebildete Laschen 28, 30, 32 unterstützt sein. Auf diese Weise ist dann bei der bestimmungsgemäßen Anordnung des Sicherungselements 12 dieses in dem Innenraum 14 des hohlzylinderförmigen Elements 1 selbsttätig verspannt.

Die Laschen 28, 30, 32 sind darüber hinaus bevorzugt so ausgebildet, dass über sie bei der Montage eine Kraft zur entsprechenden Verformung des Sicherungselements 12 derart eingeleitet werden kann, dass das Sicherungselement 12 in axialer Richtung bezogen auf die Mittelachse 6 des hohlzylinderförmigen Elements 1 in dieses einführbar ist, bis es in die Nut 24 einrastet. Insbesondere im Zusammenhang mit dem anhand der 5 und 6 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel, bei dem der Winkel, um den die Lager 8, 10 die Rolle 4 umschließen, 180° nicht überschreitet, kann durch entsprechende Ausbildung der Laschen 28, 30, 32, wie es in der 5 dargestellt ist, die Rolle 4 in Richtung der Mittelachse 6 des hohlzylinderförmigen Elements 1 vor einem Verlassen der Lager 8, 10 gesichert sein. Dazu sind die Laschen 28, 30, 32 bevorzugt entsprechend länger ausgebildet und zwar derart, dass sie die Rolle 4 geeignet überdecken.

Das Sicherungselement 12 ist bevorzugt vollständig aus einem Draht ausgebildet. Es kann jedoch auch zumindest teilweise auch mittels geeigneter anderer Elemente ausgebildet sein, so kann es beispielsweise in dem Innenraum 14 durch entsprechende Blechelemente ausgebildet sein. Jedoch sind auch beliebige weitere Ausgestaltungen des Sicherungselementes 12 vorstellbar.

Der Einsatz eines Federdrahts für das Sicherungselement 12 ermöglicht besonders gut eine Anpassung des axialen Rollenspiels. Durch geeignete Formgebung des Federdrahtes ist so grundsätzlich eine Verspannung der Rolle 4 möglich. Insbesondere im Zusammenhang mit einer sehr zentrumsnahen Kontaktierung zwischen der Rolle 4 und dem Sicherungselement 12 sind in diesem Zusammenhang unerwünschte Reibungskräfte lediglich von untergeordneter Bedeutung. Durch die Kontur 34 des Sicherungselements 12 kann besonders einfach die Federwirkung, die zum Einpressen in die Nut 24 vorteilhaft ist unterstützt werden.

Die Vorspannung des Sicherungselements 12 ist bevorzugt so auszulegen, und zwar insbesondere dann, wenn sie eine Sicherung für die Rolle vor dem Verlassen der Lager in Richtung der Mittelachse 6 des hohlzylinderförmigen Elements 1 realisieren soll, dass die bei dem Betrieb auftretenden Massenträgheitskräfte der Rolle 4 das Sicherungselement 12 nicht aus seiner Führung drücken können.


Anspruch[de]
Rollenlagerungsvorrichtung mit einem hohlzylinderförmigen Element (1), in dem eine Rolle (4) quer zu einer Mittelachse (6) des hohlzylinderförmigen Elements (1) in Lagern (8, 10) gelagert ist, wobei ein Sicherungselement (12) vorgesehen ist, das so ausgebildet und angeordnet ist, dass es in einem Innenraum (14) des hohlzylinderförmigen Elements bezüglich einer auf die Mittelachse (6) des hohlzylinderförmigen Elements (1) bezogenen axialen und rotatorischen Richtung formschlüssig mit dem hohlzylinderförmigen Element (1) gekoppelt ist und dass es die Rolle (4) an ihren Stirnseiten (16, 18) axial zu der Mittelachse (20) der Rolle (4) fixiert. Rollenlagerungsvorrichtung nach Anspruch 1, bei der das Sicherungselement (12) so ausgebildet und angeordnet ist, dass es mit der Rolle (4) in dem Bereich der Zentren (22) der Stirnseiten (16, 18) gekoppelt ist. Rollenlagerungsvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der das Sicherungselement (12) so ausgebildet und angeordnet ist, dass es die Rolle (4) in Richtung der Mittelachse (6) des hohlzylinderförmigen Elements (1) vor einem Verlassen der Lager (8, 10) sichert. Rollenlagerungsvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem das Sicherungselement (12) zumindest in dem Bereich, in dem es die Stirnseiten (16, 18) der Rolle (4) überdeckt, drahtförmig ausgebildet ist. Rollenlagerungsvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der das Sicherungselement (12) so federnd ausgebildet ist, dass es sich in dem Innenraum (14) des hohlzylinderförmigen Elements (1) selbsttätig verspannt. Rollenlagerungsvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der in dem Innenraum (14) des hohlzylinderförmigen Elements (1) eine Nut (24) ausgebildet ist, in die das Sicherungselement (12) eingreift. Rollenlagerungsvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der das Sicherungselement (12) in einem Bereich einer Durchführung (26) durch eine Wandung (2) des hohlzylinderförmigen Elements (1) bezüglich der auf die Mittelachse (6) des hohlzylinderförmigen Elements bezogenen rotatorischen Richtung formschlüssig mit dem hohlzylinderförmigen Element (1) gekoppelt ist. Rollenlagerungsvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der das Sicherungselement (12) mit Laschen (28, 30, 32) versehen ist, die in dem Innenraum (14) des hohlzylinderförmigen Elements (1) angeordnet sind und über die eine Kraft zum elastischen Verformen des Sicherungselements (12) für die Montage in dem hohlzylinderförmigen Element (1) eingeleitet werden kann. Rollenlagerungsvorrichtung nach Anspruch 8, bei der die Laschen (28, 30, 32) so ausgebildet sind, dass sie die Rolle (4) in Richtung der Mittelachse (6) des hohlzylinderförmigen Elements (1) vor einem Verlassen der Lager (8, 10) sichern.






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