DE3014028A1

DE3014028A1 - Kraftstoffeinspritzpumpe fuer brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE3014028A1
Application number: DE19803014028
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Fehlmann; Helmut 7000 Stuttgart Laufer
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1980-04-11
Filing date: 1980-04-11
Publication date: 1981-10-15
Also published as: JPS56156456A

Description

R. 62U5

9 .U.1980 Su/Kö

ROBERT BOSCH GMBH, 7OOO Stuttgart 1

Kraftstoffei'nspritzpumpe für Brennkraftmaschinen

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Kraftstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen nach der Gattung des Hauptanspruchs. Bei einer bekannten Kraftstoffeinspritzpumpe dieser Art stützt sich die beispielsweise aus zwei Federn bestehende Federkraft einerseits am Pumpengehäuse und andererseits an einer Schulter des Kolbens ab, um dadurch eine krafts.chlüssige Verbindung innerhalb des Nockentriebs zu erzielen. Die Federn rotieren jedoch nicht
mit dem Pumpenkolben mit, so daß ein die Kräfte übernehmendes Lager vorgesehen sein muß. Der unmittelbare axiale Kraftschluß zwischen Antriebswelle und Pumpenkolben führt zu einer einseitigen Beanspruchung der Antriebswelle und deren axiale Abstützung zum Pumpengehäuse hin mit den dafür erforderlichen Lagern.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzpumpe mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß keine teuren und stark be-

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lasteten Axiallager erforderlich sind und daß die Kräfteverteilung von Pumpenkolben und Antriebswelle auf das Gehäuse stark herabgesetzt und wesentlich günstiger als bei den bekannten Pumpen ist.

Zusätzliche Vorteile sind der nachfolgenden Beschreibung sowie den Ansprüchen zu entnehmen_s insbesondere auch darin, daß aufgrund der Stufenkolbenausbildung die Abdichtung nach außen durch die Elementpassung erfolgt und nicht durch eine leckempfindliche Dichtung, weiterhin daß, wenn der Rollenring am Verteilerkörper angedreht ist, eine größere Einspritzrate ermöglicht wird, da der Kraftfluß im Verteilerkörper geschlossen und keine Nachgiebigkeit des Spritzverstellers vorhanden ist, und daß gegebenenfalls bei der Verwendung der Pumpkolbenbewegung für die Förderpumpe eine teure Förderpumpe mit erforderlichem Stützring und dergleichen entfällt. Ein genereller wesentlicher Vorteil dieser neuen Kraftstoffeinspritzpumpe besteht in einer erheblichen Kostenersparnis bei der Fertigung.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung ist mit zwei Varianten in der Zeichnung dargestellt. Es zeigen Figur 1 einen Längsschnitt durch die erfindungsgemäße Pumpe, Figur 2 eine Ansicht des Steuerschiebers, Figur 3 einen Querschnitt durch die Pumpe entsprechend der Linie III-III in Figur 1, Figur 4 eine Ansicht der Kreuzscheibe der Kupplung, Figur 5 eine Gestaltung der Förderpumpe mit unmittelbarer Versorgung des Pumpenarbeitsraums und Figur 6 eine Anordnung der Förderpumpe

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BAD ORIGINAL

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innerhalb der Kupplung, wobei Figuren 5 und 6 Varianten des in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiels darstellen.

Beschreibung des Erfindungsbeispiels

Wie in Figur 1 dargestellt, ist in einem Gehäuse 1 eine Antriebswelle 2 gelagert, ein Verteilerkopf 3 eingespannt und ein hydraulischer Regler 4 angeordnet. Im Verteilerkopf 3 arbeitet ein Pump- und Verteilerkolben 5_S der durch einen Nockentrieb 6 und eine Kupplung 7 in eine hin- und hergehende und gleichzeitig rotierende Bewegung versetzt wird. Durch eine Feder 8 wird über einen Federteller 9 der Kolben 5 in axialer Richtung belastet, wobei diese Federkraft über ein Mitnahmeteil 10, welches in eine Ringnut des Pumpenkolbens 5 greift, auf eine Nockenscheibe 11 übertragen, die sich an Rollen 12 abstützt, welche über Bolzen 13 im Verteilerkopf 3 gelagert sind. Das Mitnahmeteil 10 bildet dabei die Verbindung für den axialen Kraftschluß zwischen Kolben 5 und Nockenscheibe 11. Die Drehbewegung von der Antriebswelle 2 wird durch die Klauenkupplung 7 übertragen, die mindestens zwei Klauen 15 an der Antriebswelle und zwei Klauen l6 an der Hubscheibe 11 aufweist, wobei jeweils nur eine Klaue dargestellt ist. Als Kupplungsteil zwischen den Klauen 15 und 16 dient eine Kreuzscheibe 17, wie sie in Figur 4 in der Draufsicht dargestellt ist. In jeweils zwei der gegenüberliegenden Ausnehmungen l8 greifen jeweils ein Paar der Klauen 15 bzw. 16. Aufgrund dieser Kupplung ist es möglich, daß der Kolben mit Nockenscheibe 11 eine hin- und hergehende Bewegung ausführt, ohne daß dabei die Übertragung der rotierenden Bewegung behindert wird. Von der Nockenscheibe 11 wird dann die

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Drehbewegung über einen Stift 19 auf den Kolben 5 übertragen.

Der Pumpenkolben 5 ist als Stufenkolben mit einer Stufe 20 größeren Durchmessers ausgebildet, wobei die durch die Stufe entstehende Differentialfläche mit einem entsprechend ausgebildeten Raum 21 im Verteilerkopf 3 die eigentliche Einspritzpumpe bildet. In der Mantelfläche des Kolbens 5 ist eine Verteilerlängsnut 22 angeordnet, die mit diesem Pumpenarbeitsraum 21 in Verbindung steht und beim Rotieren nacheinander Druckkanäle 23 aufsteuert, die zu mit der Brennkraftmaschine verbundenen Druckleitungen führt. Die Anzahl der Druckkanäle 23 bzw. der Druckleitungen entspricht der Anzahl der zu versorgenden Zylinder in der Brennkraftmaschine. Während des Rotierens des Kolbens 5 werden nacheinander die nicht unter Hochdruck stehenden Kanäle 23 über eine oder mehrere Längsnuten 24, eine Ringnut 25 und Entlastungsbohrung 26 zu einem Saugraum 27 hin druckentlastet.

Die Einspritzmengenregelung erfolgt über einen Ringschieber 28, der über einen Mitnahmekopf 29 und einen Hebel durch den hydraulischen Regler 4 axial verschiebbar ist. Der Mitnahmekopf 29 greift dabei in eine schräge Längsnut 31s wie sie in Figur 2 in der Ansicht des Ringschiebers 28 dargestellt ist. Der Hebel 30 ist auf einer Achse 32 gelagert, so daß eine axiale Verstellung beim hydraulischen Regler 4 eine entsprechende axiale Verstellung des Ringschiebers 28 bewirkt. Der Pumpenarbeitsraum 21 ist über eine Radialbohrung 33 und Axialbohrung 34 im Kolben mit auf dessen Mantelfläche angeordneten Längsnuten 35 und 36 verbunden. Diese Längsnuten wirken mit einer Formöffnung 37 im Ringschieber 28 zusammen, die in

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den Saugraum 27 mündet. Solange diese Bohrungen 33, 3^ über die Nuten- 35, 36 durch die öffnung 37 aufgesteuert sind j erfolgt keine Einspritzung. Sobald jedoch diese Bohrungen' gesperrt sind und gleichzeitig während des Druckhubs des Pumpenkolbens die Verteilerlängsnut 22 mit einer der Druckkanäle 23 in überdeckung steht₃ erfolgt die Einspritzung. Die Einspritzmenge wird somit von dem Abstand der Längsnuten 35 zu-36 bestimmt, wobei mindestens eine der Längsnuten 35> 36 schräg zur anderen angeordnet ist, so daß eine axiale Verschiebung des Ringschiebers eine Änderung des Aufsteuerabstandes und damit der Einspritzmenge bewirkt. Durch zusätzliches Verdrehen des Ringschiebers 28 wird gleichzeitig Spritzanfang und Spritzende verschoben. Da jedoch durch das Verdrehen, auch der für die eigentliche Einspritzung verwendete Abschnitt auf dem Nocken der Nockenscheibe 11 verschoben wird, nämlich weiter nach oben oder nach unten auf dem ansteigenden Nockenbereich, muß gleichzeitig mit, der Verdrehung des Ringschiebers 28 auch eine gewisse, diesem Nockenbereich angepaßte Axialverschiebung erfolgen. Diese der Anpassung dienende Axialverschiebung erfolgt durch die schräge Nut 31 (siehe Figur 2), in die d«er Kugelbolzen 29 greift. Die Verdrehung selbst des Regelschiebers 28 erfolgt über einen hydraulisch beaufschlagten und entgegen der Kraft einer Rückstellfeder verstellbaren Stellkolben 39-, der über ein Kupplungsteil ko und einen Mitnahmebolzen 4l eine an sich bekannte drehzahlabhängige Spritzbeginnverstellung bewirkt. Durch einen entsprechenden Verlauf der Schrägnut 31 kann außer der reinen Drehzahlabhängigkeit noch eine zusätzliche, beispielsweise lastabhängige Komponente bei der Spritzbeginnverstellung berücksichtigt werden.

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Unabhängig von dieser speziellen Ausgestaltung der Erfindung ist- au.ch denkbar, daß die Spritzbeginnverstellung in der Art erfolgt, daß die Rollen 12 mit Bolzen 13 in einem Ring gelagert sind, welcher verdrehbar ist, so daß eine entsprechende Spritzbeginnverstellung gegeben ist. Hierbei muß allerdings, wenn es sich um eine Drehsteuerung für die Einspritzmenge handelt, durch eine entsprechende Vorrichtung auch der Ringschieber in der beschriebenen Art verschoben werden.

Erfindungsgemäß wird die Hubbewegung des Kolbens 5 für eine Kraftstofförderung in Art einer Förderpumpe verwendet. Bei der in Figur 1 dargestellten Variante ragt hierfür das freie Ende des Abschnitts 20 des Kolbens 5 in einen Raum 42, der als Förderpumpenraum dient. Während der nach unten gehenden Bewegung des Kolbens 5, die dem Einspritzdruckhub entspricht, wird über ein aus Platte 43 und Feder 44 bestehenden Plattenrückschlagventil über einen Saugstutzen 45 Kraftstoff in d.sn Pumpraum 42 gesaugt. Bei der nach oben gehenden Bewegung des Kolbens 5 wird dann über den Abschnitt 20 des Kolbens der Kraftstoff aus dem Raum 42 und eine Druckleitung 4 6 mit Rückschlagventil 47 zum hydraulischen Regler 4 gefördert. Dieser Kraftstoff gelangt dann über ein Leitung 48 in einen Ringraum 49 des hydraulischen Reglers 4 und von dem über■Radialbohrungen 50 in einen Druckraum 51 unter einen Verstellkolben 52 des hydraulischen Reglers 4. Dieser Verstellkolben 52 ist durch ein aus verschiedenen Regelfedern sich zusammensetzendem Federpaket 53 belastet. Je höher der Druck im Raum 51 ist, desto mehr wird der Kolben 52 verschoben und damit der Hebel 30, der mit dem Ringschieber 28 gekoppelt ist, verstellt, was eine entsprechende Einspritzmengenänderung zur Folge hat. Der

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Räum 49 des hydraulischen Reglers 4 ist über Radialbohrungen 3 mit einem Innenraum 54 des Verstellkolb'ens 52 verbunden. Von diesem Raum 54 zweigen Radialbohrungen ab j die nach Zurücklegung eines bestimmten Hubes durch die Steuerkante 56 aufgesteuert wird, so daß hiermit ein zusätzlicher Eingriff in den Steuerdruck genommen werden kann. Ansonsten strömt der geförderte Kraftstoff über eine Drosselbohrung 57 in den Saugraum 27 und von diesem nach einer der bekannten Methoden, z.B. über die Steuernuten, in den Pumpenarbeitsraum. Außer dieser automatischen Regelung sind zwei willkürliche Eingriffe möglich. Der erste Eingriff ist über einen Magneten 58 zur Abstellung der Einspritzpumpe, der mit seinem Anker 59 auf den Hebel 30 wirkt und diesen zur Abschaltung entgegen der Kraft einer Feder 60 nach oben schiebt, dabei gleichzeitig den Ringschieber 28 in eine Stellung für Fördermenge Null verschiebt. Der zweite Eingriff ist in Figur 3 dargestellt, bei dem über einen willkürlich betätigbaren Hebel 6l eine Achse 62 verdreht wird, die über einen Gleit.stein 63 eine Wippe 64 verstellt, die bei 65 im Gehäuse 1 gelagert ist und an der wiederum die Achse 32 des Hebels 30 angeordnet ist. Durch willkürliches Verstellen am Verstellhebel 6l wird die Achse 32 entsprechend parallel verschoben, nämlich nach oben oder unten, was wiederum eine axiale Verschiebung des Ringschiebers 28 und damit eine Mengenänderung zur Folge hat. Aus dieser Figur ist auch ersichtlich, daß der Verstellkolben 52 bei der Montage durch eine Bohrung 66 des Hebels 30 geschoben und danach mit einem abgeflachten Abschnitt 67 in den entsprechenden Abschnitt 68 (Schlüsselloch) des Hebels 30 eingeknüpft wird.

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In Figur 5 ist eine Variante der Förderpumpe dargestellt, bei der vom Pumpenraum 42 ein im Verteilerkopf 3 verlaufender Förderkanal 70 angeordnet ist, der durch eine im Pumpenkolben 5 angeordnete und mit dem Pumpenarbeitsraum 21 der Einspritzpumpe verbundene Ringnut 71 gesteuert wird. Hierdurch wird der Kraftstoff unmittelbar vom Pumpraum 42 zum Pumpenarbeitsraum 21 gefördert, da vorteilhafterweise während des Druckhubs der Förderpumpe gerade der"Saughub der Kraftstoffeinspritzpumpe verläuft und umgekehrt.

Bei der in Figur 6 dargestellten Variante dieser Erfindung ist die Förderpumpe in den die Feder 8 aufnehmenden Raum in der Kupplung 7 angeordnet. Eierfür ist der Federteller 9 zu einem Hohlkolben 72 ausgebildet, der die Feder 8 aufnimmt und in der Sackbohrung 73 der Antriebswelle 2 radial dichtend geführt ist. Während des Saughubs gelangt der Kraftstoff über einen Anschluß 74 und eine Saugbohrung 75 sowie radiale Steuerbohü angen 76, die über eine Ringnut 77 in stetiger Verbindung mit den Saugbohrungen 75 sind, in den die Feder 8 aufnehmenden Arbeitsraum 78 der Förderpumpe. Nach Zurücklegung eines bestimmten Förderhubes des Kolbens 72 werden die Steuerbohrungen 76 geschlossen, so daß eine Druckförderung über ein Rückschlagventil 79 und Förderbohrungen 80 zur Pumpe oder zum Saugraum hin erfolgen kann.

Erfindungsgemäß ist es jedoch denkbar, daß der Druckhub der Einspritzpumpe nicht durch die Nockenscheibe 11, sondern durch die Feder 8 erzeugt wird, wofür natürlich der Pumpenarbeitsraum in entgegengesetzter Richtung wie vorher beschrieben wirksam sein muß. Die Kraft der Feder 8 bestimmt damit den maximalen Einspritzdruck, die Nockenscheibe 11 den Förderhub.

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Claims

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Ansprüche

Ii Kraftstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen mit einer einen achsgleich angeordneten Pumpenkolben antreibenden Antriebswelle, die über eine eine Axialbewegung des Kolbens zulassende Kupplung und einen Nockenantrieb den Pumpenkolben entgegen Federkraft in eine hin- und hergehende und für die Kraftstoffverteilung gleichzeitig in eine rotierende Bewegung versetzt, dadurch gekennzeichnet, daß als Federkraft mindestens eine Druckfeder (8) dient, die zwischen Antriebswelle (2) und Kolben (5) mit dieser auseinanderschiebender Tendenz in der Kupplung (7) angeordnet ist und daß der Hubantrieb des Kolbens (5) durch den Nocken (11) zur Antriebswelle (2) hin erfolgt.
2. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Nocken eine kraftschlüssig mit dem Kolben (5) verbundene und durch die Federkraft gegen im Gehäuse (Verteilerkopf 3) gelagerte Antriebsrollen (12, 13) gepreßte Nockenscheibe (11) dient.

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3· Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung (7) als Klauenkupplung ausgebildet ist, mit mindestens zwei Klauen (15) an der Antriebswelle (2) und zwei Klauen (16) an der dem Nocken abgewandten Seite der als Antrieb dienenden Nockenscheibe (11) und mit einer karbanisch mitgenommenen Kreuzscheibe (17) für die Klauen, die eine von der Feder (8) durchdrungene Ausnehmung im Mittelbereich aufweist.
4. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 2 oder 3₅ dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (8) über einen Federteller

(9) am Kolben (5) angreift, von welchem über ein Stützteil

(10) die Federkraft vom Kolben (5) kraftschlüssig auf die Nockenscheibe (11) übertragen wird.
5. Kraftstoffeinspritzpumpe nach einem der Ansprüche 2 bis k, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsrollen radial in einem senkrecht zur Pumpenachse im Pumpengehäuse gelagerten Rollenring angeordnet sind, welcher zur Spritzzeitpunktverstellung verdrehbar ist.
6. Kraftstoffeinspritzpumpe nach einem der Ansprüche 2 bis H. mit Einspritzmengenregelung der Pumpe mittels eines axial verschiebbaren auf dem Pumpenkolben angeordneten Ringschiebers, der mit Steuernuten und Bohrungen versehen

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ist, welche mit im Pumpenkolben angeordneten Steuernuten und Bohrungen des Pumpenarbeitsraums zusammenwirken, wobei zur Betätigung des Ringschiebers ein Kopf eines Reglerhebels in einer Ausnehmung in der Mantelfläche des Ringschiebers greift, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringschieber (28) zur Spritzbeginnverstellung durch eine Vorrichtung (39j ^O, ²U) verdrehbar ist, und daß die Ausnehmung (31) als Schrägnut ausgebildet ist, so daß eine Verdrehung des Schiebers (28) eine axiale Verschiebung desselben bewirkt.
7. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringschieber durch einem mit hydraulischen Mitteln arbeitenden Drehzahlregler (²O verschiebbar ist.
8. Kraftstoffeinspritzpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Pumpenkolben für seinen Förderhub durch Federkraft und für seinen Saughub 'durch die Nocken angetrieben wird.
9. Kraftstoffeinspritzpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Pumpenkolben (5) als Stufenkolben ausgebildet ist, mit dem Abschnitt (20) größeren Durchmessers auf der dem Antrieb abgewandten Seite und

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mit Förderhub der Pumpenkolbenstufe (20) durch den Nocken (11) angetrieben., in Richtung Antriebswelle (2).
10. Kraftstoffeinspritzpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolbenhub zum Antrieb einer Ein- und Auslaßventil aufweisenden Kraftstoffförderpumpe dient. ■
11. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß am freien Ende des Pumpenkölbens (5) der Pumpenraum (42) der Förderpumpe gebildet ist, und daß der durch die Feder (8) getriebene Hub des Kolbens (5) als Förderpumpendruckhub dient.
12. Kraftstoffeinspritzpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet·, daß in dem die Feder (8) aufnehmenden Raum (78) der Kupplung (7) durch einen abgrenzenden vom Pumpenkolben angetriebenen und in einer topfförmigen Vertiefung (73) der Antriebswelle (2) geführten Kolben (72) ein Förderpumpenraum begrenzt wird.
13. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß zur Versorgung des Förderpumpenraums (7-8) eine mit diesem verbundene, auf der Mantelfläche der Antriebswelle (2) angeordnete Ringnut (77) vorgesehen ist,

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die in überdeckung mit einer Kraftstoffversorgungsbohrung (75, 76) steht.
14. Kraftstoffeinspritzpumpe nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckhub der Förderpumpe zeitgleich mit dem Saughub der Einspritzpumpe erfolgt und daß der Pörderpumpenraum, insbesondere über eine Verteilersteuerung (70, 71) unmittelbar mit dem Pumpenarbeit sraum (21) der Einspritzpumpe verbindbar ist.

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