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Kraftstoffeinspritzpumpe mit rotierendem Verteiler für Brennkraftmaschinen
Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffeinspritzpumpe mit rotierendem Verteiler für
Brennkraftmaschinen, bei der radial zur Antriebswelle bewegliche und mit derselben
umlaufende Pumpenkolben von einem die Antriebswelle konzentrisch umgebenden nicht
umlaufenden Nockenring mit Innennocken her über mit den Kolben verbundene angetrieben
werden, wobei der Auswärtshub der Pumpenkolben durch verstellbare Anschläge während
des Betriebs veränderbar ist.
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Bei einer solchen bekannten Einspritzpumpe bestehen die verstellbaren
Anschläge aus einem konzentrisch neben dem Nockenring angeordneten Regelring, der
gegenüber dem Nockenring verdrehbar ist und entsprechend seiner Verdrehung über
die Nockenkuppen nach innen vorstehen kann. Zur Verdrehung des Regelringes .dient
ein im Zylinderblock exzentrisch gelagertes Ritzel, das in eine Innenverzahnung
des Regelringes eingreift. Nachteilig ist, daß ein solcher Antrieb umständlich und
insbesondere für einen Antrieb durch einen Fliehkraftregler ungeeignet ist. Schon
für einen Handantrieb des am rotierenden Zylinderblock exzentrisch gelagerten Ritzels
ist mindestens noch ein weiteres axial gelagertes Zahnrad notwendig, was neben dem
fabrikatorischen Aufwand unvermeidlich zu entsprechenden, für die Steuerung ungünstigen
Spielen führt. Soll der Regelring von einem Fliehkraftregler üblicher Art betrieben
werden, so muß zudem die axiale Bewegung der Reglermuffe erst in eine Drehbewegung
für den Regelringantrieb umgesetzt werden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorgenannten Mängel
zu vermeiden und die während des Betriebs gewünschte Veränderbarkeit des Auswärtshubes
der Pumpenkolben auf einfachere, insbesondere zum Antrieb durch einen Fliehkraftregler
geeignetere Weise zu erzielen. Nun ist bei einer der eingangs genannten Gattung
entsprechenden Kraftstoffeinspritzpumpe, welche Gegenstand eines älteren deutschen
Patents ist, bereits eine Mengenregelung durch verstellbare Anschläge vorgesehen,
die durch eine axial bewegliche Muffe verstellt werden. Dabei bestehen die Anschläge
selbst aus beiderseits der üblichen äußeren Rollkörper der Pumpenkolben angeordneten
Fingern, die zur Steuerung des Auswärtshubes mehr oder weniger hinter die Rollkörper
greifen. Dies hat zur Folge, daß sich je nach der Einstellung der Anschläge unter
Umständen nur kleine und entsprechend hoch beanspruchte Anschlagflächen ergeben.
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Durch die vorliegende Erfindung wird die Aufgabe einer Mengenregelung
durch veränderbare Anschläge für die äußere Endlage der Pumpenkolben auf andere
Weise gelöst. Die Erfindung besteht darin, daß als Anschläge die Stößel in einer
gemeinsamen, axial zu den Kolben liegenden Ebene je eine in Längsrichtung des Stößels
erweiterte Querbohrung aufweisen, die von einem radial zur Antriebswelle verstellbaren
und dadurch den Auswärtshub des Kolbens begrenzenden Bolzen durchsetzt ist.
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Es ist zwar eine von einer Radialnockenscheibe angetriebene Einspritzpumpe
bekannt, deren Stößel eine in Längsrichtung erweiterte Querbohrung aufweist, durch
die sich eine Verstellwelle hindurch erstreckt. Im Innern des Stößels ist diese
Verstellwelle zu einem Exzenterzapfen abgesetzt, der mit der unteren ebenen Stirnfläche
einer in den Stößel eingeschraubten Stößelschraube als Hubbegrenzungsanschlag zusammenwirkt.
Je nach der Verdrehstellung liegt die linienförmige Anschlagstelle mehr oder weniger
weit außerhalb der Stößelachse, wodurch neben der verschleißgefährdeten Linienberührung
auch nachteilige Seitenkräfte auftreten können. Die Breite der Querbohrung des Stößels
ist zudem durch den Durchmesser der Verstellwelle bestimmt, so daß diese Bauweise
verhältnismäßig viel Platz beansprucht und in ihrer Betriebssicherheit gegen Verschleiß
gefährdet ist.
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Bei der Ausbildung der Anschläge gemäß der Erfindung ergibt sich unabhängig
von der Anschlageinstellung stets eine gleichbleibend große Anschlagfläche, die
auch bei einem längeren Dauerbetrieb keine nennenswerte Abnutzung befürchten läßt.
Außerdem
eignen sich die den Auswärtshub der Kolben begrenzenden Bolzen besonders günstig
zu einer unmittelbaren Steuerung durch einen Fliehkraftregler.
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Demgemäß ist nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung
jeder Bolzen bei einer an sich bekannten Regelbarkeit der Kolbenhübe durch einen
Fliehkraftregler zwischen den Gabeln eines an einem Tragteil der Antriebswelle gelagerten
und mit derselben umlaufenden Gabelhebels gehalten, an welchem andererseits mittel-
oder unmittelbar die Fliehgewichte des Fliehkraftreglers angreifen. Durch eine solche
unmittelbare Steuerung der genannten Bolzen durch die Fliehgewichte erübrigt sich
sogar der bei Fliehkraftreglern sonst erforderliche Antrieb über eine besondere
Reglermuffe.
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Andere Ausgestaltungen der Erfindung betreffen weitere konstruktive
Einzelheiten der erfindungsgemäßen Einspritzpumpe.
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In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise veranschaulicht;
es zeigt F i g. 1 eine dem ersten Ausführungsbeispiel entsprechende, mit einem sogenannten
Leistungsregler versehene Pumpe in einem Axialschnitt (bei eingestellter Maximalförderung
und am Ende ihres Einwärts- und zugleich Druckhubes befindlichen Kolben), F i g.
2 dieselbe Pumpe in einem Querschnitt nach der Linie A -B der F i g. 1, F
i g. 3 dieselbe Pumpe in einem Querschnitt nach der Linie C-D der F i g. 1 (bei
entfernten Fliehgewichten), F i g. 4 eine dem zweiten Ausführungsbeispiel entsprechende,
mit einem sogenannten Begrenzungsregler versehene Pumpe in einem der F i g. 1 entsprechenden
Teilschnitt, F i g. 5 die Pumpe gemäß F i g. 4 in einem Längsschnitt nach der Linie
E-F der F i g. 4, F i g. 6 eine auf der Antriebswelle der Pumpe gemäß F i g. 4 gelagerte
Hülse in einem Längsschnitt. Die dem ersten Ausführungsbeispiel entsprechende, in
den F i g. 1 bis 3 dargestellte Einspritzpumpe ist zur Versorgung einer Vierzylinder-Brennkraftmaschine
bestimmt und besteht im wesentlichen aus zwei Baugruppen, nämlich der eigentlichen
Pumpe nebst Förder- und Verteilermechanismus im Oberteill und einem Reglermechanismus
im Untertei12 des Pumpengehäuses. Dabei besteht der Verteilermechanismus aus einem
in den Oberteil l axial eingesetzten Verteilerzylinder 6, auf den außerhalb des
eigentlichen Gehäuses ein Kopfteil3 einer eingebauten Flügelradpumpe aufgesetzt
ist. Eine im Kopfteil 3 befindliche Zufiußöffnung für den Kraftstoff steht mit der
Saugseite der Flügelradpumpe über eine Saugöffnung 4 in Verbindung.
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Im Verteilerzylinder 6 ist der eigentliche Verteiler 10 gelagert,
der mit einer im Unterteil 2 verdrehbar gelagerten Antriebswelle 28 der Pumpe
über eine Keilverzahnung (vgl. Fig. 2) verbunden ist. Der Verteiler 10 ist an seinem
unteren Ende mit einem unter dem Verteilerzylinder 6 quer nach außen ragenden Zylinderkörper
39 versehen, in dem zwei gegenläufige Kolben 9 (vgl. F i g. 2) radial zum Verteiler
10 hin-und herverschiebbar gelagert sind.
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Der zugleich die Flügelradpumpe antreibende Verteiler 10 weist eine
mit deren Druckseite über radiale Bohrungen 7 und eine Längsbohrung 5 des Verteilerzylinders
6 in Verbindung stehende axiale Bohrung 14 auf, die unten in einen zwischen den
Kolben 9 befindlichen zentralen Arbeitsraum 8 der Pumpe einmündet. Von der axialen
Bohrung 14 des Verteilers 10 geht noch ein: radiale Verteilerbohrung 15 aus,
der vier im Verteilerzylinder 6 entlang dessen Umfang gleichmäßig verteilte Austrittskanäle
der Pumpe (in Fig. 1 gestrichelt angedeutet) zugeordnet sind. An jeden dieser Austrittskanäle
ist in nicht besonders dargestellter Weise eine zu einem Arbeitszylinder der Brennkraftmaschine
führende Einspritzleitung angeschlossen.
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Zum Fördermechanismus der Einspritzpumpe gehört weiterhin ein im Pumpengehäuse
in der Ebene des Zylinderkörpers 39 festgelegter Nockenring 11
mit vier entlang
seinem Innonumfang gleichmäßig verteilt angeordneten Nocken, mit denen die beiden
Kolben 9 über je einen mit ihnen verbundenen Stößel 13 und eine am äußeren Ende
jedes Stößels 13 gelagerte Rolle 12 zusammenwirken.
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Der über die Flügelradpumpe und die Saugöffnung 4 in Pfeilrichtung
der F i g. 1 angesaugte Kraftstoff gelangt während des Auswärtshubes der Kolben
9 durch die Bohrung 5 des Verteilerzylinders 6, jeweils eine der radialen Bohrungen
7 und die axiale Bohrung 14 des Verteilers 10 in den Arbeitsraum 8 der Pumpe, wo
er den entsprechend der Auswärtsbewegung der Kolben 9 vergrößerten Pumpenraum ausfüllt.
Wenn die beiden Kolben 9 im Verlauf der Drehung der Antriebswelle 28 über ihre Stößel
13 von den Nocken des Nockenringes Il aus wieder nach innen verschoben werden, so
wird der Kraftstoff dabei durch die axiale Bohrung 14 und jeweils eine Verteilerbohrung
15 des Verteilers 10 einem der vier Austrittskanäle zugeführt. Die Förderung geht
dabei im einzelnen so vor sich, daß je Umdrehung der Antriebswelle 28 durch die
mit den beiden Kolben 9 zusammenwirkenden Nocken des Nockenringes 11 gerade jede
Einspritzleitung in Pfeilrichtung der F i g. 1 einmal mit einer dem Förderhub der
Kolben entsprechenden Kraftstoffmenge beliefert wird.
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Wie aus F i g. 2 hervorgeht, weisen die Stößel 13 in einer gemeinsamen.
die Kolbenachsen aufnehmenden Querebene der Pumpe je eine in Längsrichtung des Stößels
erweiterte Querbohrung 17 auf, die von einem radial zur Antriebswelle 28 verstellbaren
und dadurch den Auswärtshub des Kolbens 9 begrenzenden Bolzen 16 durchsetzt ist.
Jeder Bolzen 16 bildet einen Bestandteil des Regelmechanismus der Pumpe und ist
in der Gabel eines an einem Tragteil 29 der Antriebswelle 28 mittels eines Lagerbolzens
20 gelagerten und mit derselben umlaufenden Gabelhebels 18 über je Gabelschenkel
ein Führungsglied 19 gehalten. An jedem Gabelhebel 18 ist andererseits des
Lagerbolzen 20 in etwa achsparalleler Richtung der Antriebswelle 28 ein Fliehgewicht
21 befestigt. Außerdem geht von jedem Gabelhebel 18 noch ein weiterer Hebelarm
radial nach innen aus, dessen freies Ende an einem auf der Antriebswelle 28 verschiebbar
gelagerten Federteller 22 über eine elastische Zwischenscheibe 23' abgestützt ist.
Eine die Antriebswelle 28
umgebende und einerseits am Federteller 22 abgestützte
Regierfeder 23 stützt sich an ihrem anderen unteren Ende an einem Stützring
24 ab, dessen axiale Lage über einen im Unterteil 2 des Pumpengehäuses schwenkbar
gelagerten Bügel 25 einstellbar ist. Ein den Bügel 25 tragender Lagerbolzen
26 ist außerhalb des Pumpengehäuses mit einem Betätigungshebel 27
verbunden,
durch welchen die Stellung des Bügels 25 - und damit die Vorspannung der Reglerfeder
23 -einstellbar ist.
Die Querbohrungen 17 der Stößel 13 sind so
bemessen, daß die Kolben 9 bei der äußeren Endstellung der Bolzen 16 ihren vollen
Arbeitshub ausführen können. Werden die Bolzen 16 über die Gabelhebel 18 jedoch
radial zur Pumpe nach innen verstellt, so hindern sie die volle Auswärtsbewegung
der Stößel 13, so daß die in den Stößeln 13 gelagerten Rollen 12 während des Umlaufs
der Antriebswelle 28 nicht mehr bis an den Grundkreis des Nockenringes 11 gelangen
können. Durch die Einwärtsbewegung der Bolzen 16 wird also bei gleichbleibendem
Förderende der Förderbeginn im Sinne einer Verringerung der Fördermenge verstellt.
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Beim Betrieb der Pumpe erfolgt die vorgenannte selbsttätige Verstellung
der Fördermenge oberhalb einer bestimmten, der Vorspannung der Reglerfeder 23 entsprechenden
Drehzahl der Antriebswelle 28 durch die radiale Auswärtsbewegung der Fliehgewichte
21. Die Drehzahl, oberhalb der die Einspritzmengenverringerung erfolgen soll,
kann über den Betätigungshebel 27 eingestellt werden.
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Bei der in F i g. 4 bis 6 dargestellten, dem zweiten Ausführungsbeispiel
entsprechenden Einspritzpumpe gleichen der Förder- und Verteilermechanismus dem
ersten Ausführungsbeispiel, weshalb hier von einer Darstellung und Beschreibung
dieses Teiles der Pumpe abgesehen werden kann. Nachstehend wird jedoch der vom ersten
Ausführungsbeispiel unterschiedliche Regler beschrieben, der gegenüber dem als Leistungsregler
arbeitenden Regler des ersten Ausführungsbeispiels als Begrenzungsregler ausgebildet
ist.
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Wie aus F i g. 4 hervorgeht, sind die Fliehgewichte 21 hier auf je
einem radialen Zapfen 32 der Antriebswelle 28 verschiebbar gelagert, wobei sie durch
im Innern der Fliehgewichte 21 angeordnete und an (nicht dargestellten) Federtellern
der Zapfen 32 abgestützte (ebenfalls nicht dargestellte) Reglerfedern mit einer
bestimmten, fest eingestellten Vorspannung nachgiebig in ihrer inneren Endstellung
gehalten werden. Jedes Fliehgewicht 21 trägt zwei parallel zu den Bolzen 16 verlaufende
Bolzen 36 (vgl. F i g. 5), an denen je Fliehgewicht eine weitere untere Gabel des
zugeordneten, in diesem Falle als Doppelgabelhebel ausgebildeten Gabelhebels 18
über je Gabelschenkel 37' angreift. Der Gabelhebel 18 ist hier auf einem Exzenterbolzen
30 gelagert, dessen beiderseitige Lagerzapfen im dortigen Tragteil 37 der Antriebswelle
28 gelagert sind und je mit dem einen Ende eines etwa radial zur Antriebswelle 28
verlaufenden Hebels 35 fest verbunden sind. Die anderen Enden der Hebel 35 weisen
gabelförmige Ausnehmungen auf, in die über je ein Führungsglied 34 ein äußerer Querbolzen
33 einer auf der Antriebswelle 28 verschiebbar gelagerten Hülse 31 eingreift. Wie
aus F i g. 4 und 6 ersichtlich ist, hat jede axiale Verschiebung der mit Längsschlitzen
38 für die Zapfen 32 versehenen Hülse 31 eine entsprechende Drehung des Exzenterbolzens
30 und eine entsprechende, im wesentlichen radial zur Welle 28 erfolgende Lageänderung
der Schwenkachse des dortigen Gabelhebels 18 zur Folge, was sich in der bereits
an Hand des ersten Ausführungsbeispiels beschriebenen Weise auf die Fördermengen-
und Förderbeginneinstellung der Pumpe auswirkt.
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Die Hülse 31 ist an ihrem unteren Ende in den äußeren Zapfen eines
Bügels 25 in gleicher Weise geführt, wie es beim ersten Ausführungsbeispiel an Hand
der F i g. 3 beschrieben wurde. Auch hier ist ein äußerer Betätigungshebel
27 vorgesehen, durch dessen Betätigung die axiale Lage der Hülse 31 und damit
- über die entsprechende Exzenterdrehung - die Fördermenge der Einspritzpumpe verändert
werden kann.
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Während die Einstellung des Betätigungshebels 27 bei diesem zweiten
Ausführungsbeispiel der Einspritzpumpe die Fördermenge über den ganzen Drehzahlbereich
der Pumpe gleichmäßig verändert, überlagert sich die oberhalb einer bestimmten Drehzahl
durch Auswärtsverschieben der Fliehgewichte 21 bewirkte Verringerung der Fördermenge
der vorherigen Einstellung über den Betätigungshebel 27.
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Demnach wird bei der dem zweiten Ausführungsbeispiel entsprechenden
Einspritzpumpe durch Verstellung des Betätigungshebels 27 die bei einer bestimmten
Motorbelastung gewünschte Drehzahl des Motors eingestellt. Fällt die Motorbelastung
bei gleichbleibender Einstellung des Betätigungshebels 27, dann steigt zunächst
die Motordrehzahl entsprechend, ohne daß die zunächst als feste Drehpunkte wirkenden
Bolzen 36 verschoben werden, bis die Fliehgewichte 21 und somit auch die Bolzen
36 durch die Fliehkraft entgegen der Kraft der (nicht dargestellten) Reglerfedern
nach außen bewegt werden. Die hierdurch bewirkte Schwenkung der Gabelhebel 18 verursacht
eine entsprechende Verringerung der Fördermenge der Pumpe, wodurch auch die Drehzahl
des Motors entsprechend verringert wird.
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Die Erfindung ist nicht an die Einzelheiten der beschriebenen Ausführungsbeispiele
gebunden. So könnte beispielsweise auf die Anordnung der der Korrektur der Fördercharakteristik
dienenden Zwischenscheibe 23' verzichtet werden. Auch könnte der Nockenring der
Pumpe in Umfangsrichtung einstellbar angeordnet sein, ohne daß dadurch der in den
nachstehenden Ansprüchen niedergelegte Schutzbereich der Erfindung verlassen wird.