DE4019642A1 - Kraftstoffeinspritzpumpe fuer brennkraftmaschinen - Google Patents
Kraftstoffeinspritzpumpe fuer brennkraftmaschinenInfo
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Description
Die Erfindung geht von einer Kraftstoffeinspritzpumpe für Brenn
kraftmaschinen nach der Gattung des Patentanspruchs 1 aus. Eine sol
che Kraftstoffeinspritzpumpe ist bereits aus der DE-OS 33 36 871 be
kannt. Dort ist der an sich ortsfeste Geberteil unmittelbar fest auf
den Rollenring befestigt und liegt radial dem Geberrad auf der An
triebswelle gegenüber. Zu Zentrierungszwecken ist der ortsfeste Ge
berteil in Umfangsrichtung auf dem Rollenring verschiebbar und dort
wieder fixierbar. Diese Lösung hat den Nachteil, daß die Lagerung
des Rollenringes im Gehäuse der Kraftstoffeinspritzpumpe spielbehaf
tet ist, so daß der Rollenring in seiner Radialebene Bewegungen aus
führen kann, wenn auf ihn, beim Auflaufen der Nocken der Nocken
scheibe auf die Rollen, Kräfte wirken. Dadurch, daß der Rollenring
über den Bolzen des Spritzverstellers in Umfangsrichtung verstellbar
ist, stellt der Bolzen einen einseitigen Lagerpunkt des Rollenringes
dar, so daß bei Beaufschlagung des Rollenringes durch Kräfte in sei
ner Umfangsrichtung dieser Kippbewegungen um die Bolzenanlenkung als
Angelpunkt ausführt. Weiterhin ist die Bolzenanlenkung selbst auch
noch spielbehaftet, so wie auch der Bolzen selbst in gewissem Maße
bei Kraftbeaufschlagung quer zur Längserstreckung des Bolzens über
den Spritzversteller nachgeben kann. Bei Kraftbeaufschlagung des
Rollenringes führt somit sein Anlenkpunkt zusätzlich eine Bewegung
in Umfangsrichtung aus. Ist nun der ortsfeste Geberteil auf dem Rol
lenring befestigt, so macht dieser diese Bewegung mit. Aus
Platz- bzw. Unterbringungsgründen ist der ortsfeste Geber in der Re
gel diametral dem Anlenkungspunkt des Bolzens gegenüber angeordnet.
In diesem Bereich sind die Bewegungskomponenten des Rollenringes bei
seiner Bewegung um den Bolzen am größten. Es ergeben sich somit un
gewollte bzw. falsche Meßergebnisse dadurch, daß der an sich orts
feste Geberteil bei jedem Pumpenkolbenhub sich in Umfangsrichtung
entlang dem Geberrad bewegt, und dies führt zu falschen Verstellun
gen des Kraftstoffeinspritzbeginns. Je nach Betriebsverhältnissen
addiert sich oder subtrahiert sich dieser Fehler, so daß das Meßer
gebnis und die resultierende Spritzbeginneinstellung mit einem un
kontrollierten Fehleranteil behaftet ist. Liegt für die Mengenbe
rechnung erforderliche Drehzahlerfassung im betreffenden Bereich,
wirkt sich dieser Winkelfehler als Drehzahlfehler aus, wodurch auch
die Mengenberechnung fehlerhaft ist.
Die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzpumpe mit dem kennzeichnen
den Merkmalen des Patentanspruchs 1 hat dem gegenüber den Vorteil,
daß mit Hilfe des Trägerringes die Bewegung des Rollenringes auf
grund der rückwirkenden Kräfte des Nockenantriebes meßtechnisch aus
geschaltet oder zumindest im wesentlichen unwirksam gemacht werden.
Durch die Ausgestaltung gemäß Anspruch 2 ist eine vorteilhafte An
ordnung des Kupplungsteils zum Kuppeln des Trägerringes mit dem Rol
lenring angegeben. Gemäß der Ausgestaltung nach Anspruch 3 lassen
sich die Rollenringeigenbewegungen aufgrund der rückwirkenden Kräfte
vom Nockenantrieb her in bezug auf die Meßstellung des ortsfesten
Geberteils praktisch völlig ausschalten.
Eine einfach aufzufindende und herzustellende, wirkungsvolle Anord
nung des Kupplungsteils ist mit der Lehre des Anspruchs 4 gegeben.
Durch die Ausgestaltung nach Anspruch 6-8 werden vorteilhafte La
gerungsmöglichkeiten des Trägerrings angegeben und dessen Fixierung
in bezug auf die Relativbewegung des ortsfesten Geberteils zum Ge
berrad. Dabei ergibt sich mit der Ausgestaltung nach Anspruch 7 eine
besonders vorteilhafte Lösung.
Vier Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung darge
stellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Es zeigt Fig. 1 einen Teilschnitt längs der Achse der Antriebswelle
einer Verteilerkraftstoffeinspritzpumpe mit den erfindungsgemäß an
geordneten Teilen, Fig. 2 einen Teilausschnitt entsprechend dem
Schnitt nach Fig. 1 in einer ersten abgewandelten Ausführungsform
als zweites Ausführungsbeispiel, Fig. 3 einen Ausschnitt gemäß dem
Schnitt nach Fig. 1 einer zweiten abgewandelten Form als drittes
Ausführungsbeispiel und Fig. 4 einen Teilschnitt gemäß dem Schnitt
nach Fig. 1 mit einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Fig. 1 zeigt einen Teilschnitt durch eine Verteilerkraftstoffein
spritzpumpe längs der Achse ihrer Antriebswelle 2, die mit Gleitla
gern 3 in der Wand des Gehäuses 4 der Verteilereinspritzpumpe gela
gert ist. Das Gehäuse schließt im Innern einen Pumpeninnenraum 5
ein, der mit unter Druck stehendem Kraftstoff gefüllt ist. Die Fül
lung des Innenraums wird mit Hilfe einer Förderpumpe 6 erzielt, die
über eine Paßfeder 7 von der Antriebswelle angetrieben ist und sich
im Innern des Pumpengehäuses befindet.
Am Ende der Antriebswelle befindet sich stirnseitig ein Klauenpaar
9, das über ein Mitnahmestück 10 und entsprechende, nicht gezeigte
Klauen eine Stirnnockenscheibe 11 rotierend antreibt. Mit der Stirn
nockenscheibe ist bekannterweise ein Pumpenkolben 12 über einen
Stift 14 gekoppelt, der durch eine Feder 15 stirnseitig in Anlage an
der Stirnnockenscheibe 11 gehalten wird. Die Nocken 16 der Stirn
nockenscheibe laufen über Rollen 17, die in radialer Ausrichtung in
einem Rollenring 18 gelagert sind. Dieser ist mit seiner kreisförmi
gen Außenkontur in einer entsprechenden kreiszylindrischen Ausneh
mung 19 des Pumpengehäuses drehbar gelagert, wobei er sich axial
über eine Schürze 20 und deren Stirnseite an einer die Förderpumpe 6
abdeckenden Scheibe 21 abstützt. Der mittlere Durchbruch 22 des Rol
lenrings dient zur Durchführung der Klauen 9 der Antriebswelle bzw.
Aufnahme der Kupplung zwischen Antriebswelle und Pumpenkolben mit
Mitnahmestück und Klauen der Nockenscheibe 11. Im Bereich der Schür
ze 20 schließt der Rollenring zusammen mit der Scheibe 21 einen zy
lindrischen Raum 23 ein, in den die Antriebswelle 2 hineinragt. Die
se weist dort einen Tragbund 25 auf, der gegenüber dem Klauenpaar
durch einen abschließenden Bund 26 abgegrenzt ist. Dieser ab
schließende Bund ist im Durchmesser größer als der Tragbund und
liegt an der den Raum 23 begrenzenden Stirnseite 27 des Rollenrings
18 an. Zwischen Scheibe 21 und Tragbund 25 ist ferner eine Zwischen
scheibe 28 gelegt, die den Tragbund antriebswellenseitig abschließt.
In dem Raum zwischen Zwischenscheibe 28 und Bund 26 ist nun auf dem
Tragbund angrenzend an den Bund 26 ein Geberrad 30 aufgeschrumpft,
das an seinem stirnseitigen Umfang beispielsweise mit einer Verzah
nung 31 ausgestattet ist. Dem Geberrad nebengeordnet zur Zwischen
scheibe 28 hin ist ein Trägerring 33 drehbar und zwischen Zwischen
scheibe 28 und Geberrad axial gesichert gelagert. Der Trägerring
weist eine axial das Geberrad 30 umfassende Ringwand 34 auf, an der
ein ortsfester Teil 36 eines Drehwinkelgebers angeordnet ist, der
mit seiner aktiven Seite mit der Verzahnung 31 des Geberrades 30 zu
sammenwirkt und diesem gegenüberliegend radial ausgerichtet an
grenzt. Der ortsfeste Geberteil ist mit einer hier nicht dargestell
ten elektronischen Steuereinrichtung über diesen Kabelanschluß 39
verbunden.
Der Trägerring weist ferner einen radial überstehenden Stift 41 auf,
der in eine Nut 42 in der Schürze 20 des Rollenrings hineinragt un
ter geringst möglichem Spiel und somit der Kupplung des Trägerrings
mit dem Rollenring dient. Dabei ist dieser Stift im Winkelabstand
von 90° vom ortsfesten Geberteil 26 entfernt angeordnet und ledig
lich aus darstellerischen Gründen in der Fig. 1 in die Zeichnungs
ebene hineingeklappt gezeichnet.
Der Rollenring schließlich ist durch einen Spritzverstellerkolben 43
in bekannter Weise verdrehbar. Dazu ist der Rollenring über einen
radial zur Antriebswelle verlaufenden Bolzen 45 mit dem Spritzver
stellerkolben 43 gekoppelt. Der Bolzen ist üblicherweise im Rollen
ring fixiert und mit einer schwenkbaren Verbindung über einen Gleit
stein 46 mit dem Spritzverstellerkolben 43 verbunden.
Im Betrieb der Kraftstoffeinspritzpumpe wird die Antriebswelle 2 in
rotierende Bewegung versetzt. Dabei wird zugleich auch die Förder
pumpe 6 in Gang gebracht und der Pumpeninnenraum 5 mit unter dreh
zahlabhängigem Druck stehenden Kraftstoff versorgt. Dieser Kraft
stoff wirkt auch auf den Spritzverstellerkolben 43 entgegen einer
hier nicht gezeigten Rückstellfeder und verstellt diesen Kolben mit
zunehmender Drehzahl mehr. Die daraus resultierende Verdrehung des
Rollenringes bewirkt, daß die Nockenscheibe zu einem immer früheren
Zeitpunkt beim Auflaufen auf den Rollen 17 in ihre Förderhubbewegung
versetzt wird. In bekannter Weise führt der Pumpenkolben 12 bei die
ser Verteilereinspritzpumpe pro Umdrehung der Antriebswelle mehrere
Förderhübe aus entsprechend der Zahl der pro Umdrehung zu versorgen
den Kraftstoffeinspritzventile. Dazu besitzt die Nockenscheibe 11
mehrere Nocken, die auch zugleich mit dem am Umfang des Rollenring
verteilten Rollen 17 wirksam werden. Beim Hub der Nockenscheibe ent
gegen der Kraft der Feder 15 und dem im Pumpenarbeitsraum vor dem
Pumpenkolben 12 herrschenden Druck werden Kräfte auf die Rollen und
den Rollenring ausgeübt, die entsprechend dem Nockenverlauf auch in
Umfangsrichtung wirksam werden. Dies bewirkt zum einen ein rückdre
hendes Moment auf den Spritzverstellerkolben, zum anderen aber auch
eine Eigenbewegung des Rollenringes innerhalb seines Führungsspieles
in der zylindrischen Ausnehmung. Denkt man sich den Rollenring je
doch am Bolzen 45 festgehalten, so kann durch das Spiel in der Ra
dialebene des Rollenrings dieser um den Bolzen als Drehpunkt kippen.
Dieser Kippbewegung überlagert ist zudem auch die spielbehaftete
Verbindung zwischen Bolzen 45 und Rollenring bzw. Verstellkolben.
Somit führt bei jedem Förderhub des Pumpenkolbens der Rollenring
Querbewegungen in seiner Radialebene im Rahmen des angegebenen Spie
les aus.
Dies ist bei üblichen Pumpen an sich kein Problem. Problematisch
wird dies aber dann, wenn der Rollenring als an sich ortsfester Teil
eines Winkelgebers die Drehstellung eines beweglichen Teils des Win
kelgebers bestimmen soll. Die vom Spritzversteller vorgenommene Ver
drehung zur Verstellung des Spritzbeginns soll einer elektrischen
Steuereinrichtung rückgemeldet werden, und zwar in bezug auf eine
gedachte Drehstellung der Antriebswelle, die synchron zu den Nocken
der Nockenscheibe umläuft. So gesehen soll festgestellt werden, zu
welchen Punkten der Nockenhubkurve bezogen auf die synchron zur
Drehzahl der Brennkraftmaschine angetriebene Antriebswelle die Ein
spritzung erfolgt. Zusätzlich soll die für die Mengenberechnung not
wendige Momentandrehzahl ermittelt werden, welche, wenn sie zeitlich
mit dem "Kippen" zusammenfällt, einen Mengenfehler verursachen kann.
Der bewegliche Teil des Winkelgebers, das Geberrad 30 teilt dabei
den ortsfesten Geberteil 36 über die Verzahnung 31 die Drehung der
Antriebswelle mit und den Drehwinkelabstand, den eine Referenzmarke,
deren Drehwinkellage zum Basisnocken definiert hergestellt wird, be
nötigt, um in Uberdeckung mit dem ortsfesten Geberteil zu kommen.
Bewegt sich nun der ortsfeste Geberteil wie oben beschrieben zusam
men mit dem Rollenring hin und her, so ergeben sich keine exakten
Ergebnisse. Aus diesem Grunde ist der ortsfeste Geberteil 36 auf den
Trägerring 33 angeordnet und dieser auf der Antriebswelle gelagert
und auf die beschriebene Art und Weise mit dem Rollenring gekoppelt.
Die Lage des koppelnden Stiftes 41 in 90° Abstand vom Einspannpunkt
am Bolzen 45, der den ortsfesten Geberteil 36 diametral gegenüber
liegt, bewirkt, daß bei einer Kippbewegung des Rollenringes inner
halb der Radialebene die Verstellkomponente in Umfangsrichtung auf
den Trägerring vernachlässigbar klein wird. Dabei ist sowohl das
Ausweichen des Rollenringes im Bereich des Bolzens 45 als auch seine
Kippbewegung um den Bolzen 45 bzw. Spritzverstellerkolben 43 berück
sichtigt. Grundsätzlich ist es so, daß der kuppelnde Stift so ange
ordnet und ausgerichtet sein soll, daß er in Richtung der lotrechten
des Bolzens 45 auf der Rollenringachse angeordnet und ausgerichtet
sein soll. Entsprechend muß auch die Nut ausgebildet bzw. angeordnet
sein.
In einer Variante zum Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist gemäß Fi
gur 2 der Stift 141, der den Stift 41 in Fig. 1 entspricht, mit ei
nem kugelförmigen Kopf 48 versehen, der mit Bewegungsspiel in die
Nut 42 des Rollenringes 18 ragt. Dies hat den Vorteil, daß das Spiel
zwischen Stift 41 und Rollenring 18 noch geringer gehalten werden
kann, da ein Fluchtungsfehlerausgleich insbesondere bei Kippbewegun
gen des Rollenringes 18 mit Hilfe des Kopfes 48 möglich ist.
Um den Trägerring 233 meßgenauer axial zu führen, ist im Ausfüh
rungsbeispiel nach Fig. 3 der Trägerring zwischen dem Bund 26 und
dem Geberrad 30 eingepaßt mit geringestmöglichem Spiel und freier
Beweglichkeit in Umfangsrichtung.
Eine noch genauere Führung ist gemäß dem Ausführungsbeispiel nach
Fig. 4 möglich, wo der Trägerring an der Ringwand 334 radial nach
innen vorspringende, das Geberrad 30 umgreifende Teile 50 aufweist,
die an der dem Trägerring 333 abgewandten Stirnseite 51 des Geberra
des zur Anlage kommen. Solche übergreifenden Teile 50 sind mehrfach
am Umfang des Trägerringes 333 verteilt angeordnet derart, daß das
Geberrad 30 noch einsteckbar ist und dann zusammen mit dem Träger
ring auf den Tragbund 25 aufgeschrumpft werden kann. Bei dieser Lö
sung ist eine exakte Zuordnung des ortsfesten Geberteils 36 in Achs
richtung zum Geberrad 30 gewährleistet, so daß ein sehr gleichmäßi
ges Gebersignal erzeugt werden kann und auch Fehlereinflüsse aus ei
nem axialen Versatz vermieden werden.
Die Anordnung des Trägerrings 33, 233, 333 auf der Antriebswelle 2
hat den Vorteil, daß der durch den Betrieb der Pumpe auftretende
Verschleiß an den Gleitlagern 3 und das dadurch verursachte An
triebswellenkippen, den Abstand zwischen Geberrad 30 und Geberteil
36 nicht verändert, wodurch die Signalstärke über der Lebensdauer
gleichbleibt.
Die gleichzeitige axiale Zuordnung erlaubt es, die Breite des Geber
rads 30 auf ein Minimum zu reduzieren (Fertigungsvorteile), ohne daß
die Verzahnung, infolge Antriebswellenaxialspiels, aus der Über
deckung zum aktiven Geberteil kommen kann, welches ebenfalls eine
Verschlechterung der Signalstärke zur Folge hätte.
Claims (8)
1. Kraftstoffeinspritzpumpe mit einer Antriebswelle, die in einer
Wand des Gehäuses (4) der Kraftstoffeinspritzpumpe gelagert in einem
Innenraum (5) der Kraftstoffeinspritzpumpe ragt, dort eine stirnsei
tige Kupplung (9, 10) aufweist, über die sie mit einer Stirnnocken
scheibe (11) gekoppelt ist, die einen Pumpenkolben (12) in eine
hin- und hergehende und zugleich rotierende Bewegung versetzt, indem
die Nockenscheibe unter Einwirkung von einer Rückstellfeder (15) auf
Rollen (17) eines im Gehäuse drehbar gelagerten Rollenrings (18) ab
läuft, wobei der Rollenring (18) über einen Bolzen (45) und einen
mit diesem verbundenen Spritzversteller (43) in seiner Drehstellung
zur Spritzbeginneinstellung verdrehbar ist und mit einem auf der An
triebswelle (2) als beweglicher Teil eines Drehwinkelgebers befe
stigtes Geberrad (30), dem ein zusammen mit dem Rollenring verstell
barer, an sich ortsfesten Teil (36) des Drehwinkelgebers radial ge
genüberliegend angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß axial an
grenzend an das Geberrad (30) auf der Antriebswelle (2) ein Träger
ring (33, 233, 333) drehbar gelagert ist, der ein das Geberrad axial
übergreifenden Teil (34, 334) aufweist, auf dem der ortsfeste Teil
(36) angeordnet ist und der Trägerring über ein Kupplungsteil (41,
141), das in eine Ausnehmung (42) des Rollenrings (18) eingreift,
mit diesem gekoppelt ist.
2. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das Kupplungsteil im Bereich zwischen dem am Rollenring (18) an
greifenden Bolzen (45) und dem diesen gegenüberliegenden ortsfesten
Geberteil (36) angeordnet ist.
3. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Kupplungsteil (41, 141) eine durch die radialen
Führungsflächen der Ausnehmung (42) bestimmte Bewegungsbahn aufweist.
4. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß das Kupplungsteil (41, 141) ein Stift ist, der etwa in 90° Win
kelabstand vom Bolzen (45) radial am Trägerring (33, 233, 333) her
vorragt und in eine radial ausgerichtete Nut (42) des Rollenrings
(18) eingreift.
5. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß der Stift (141) einen Kopf (48) mit balligen Flächen aufweist,
der in die Nut (42) eingreift.
6. Kraftstoffeinspritzpumpe nach einem der vorstehenden Ansprüche 1
bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebswelle (2) einen Trä
gerbund (25) aufweist, der zur stirnnockenscheibenseitigen Kupplung
hin durch einen Bund (26) begrenzt ist und auf den das Geberrad (30)
radial und axial gesichert angebracht ist und der Trägerring (33)
zwischen Geberrad (30) und einem am Bund (25) antriebswellenseitig
anlaufenden Teil verdrehbar geführt ist (Fig. 1).
7. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß der Trägerring (333) das Geberrad umgreifende an diesem auf der
dem Trägerring abgewandten Stirnseite (51) zur Anlage kommende Teile
(50) aufweist (Fig. 4).
8. Kraftstoffeinspritzpumpe nach einem der vorstehenden Ansprüche 1
bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebswelle (2) einen Trä
gerbund (25) aufweist, der zur stirnnockenscheibenseitigen Kupplung
innen durch einen Bund (26) begrenzt ist und auf dem das Geberrad
(30) radial und axial gesichert befestigt ist und der Trägerring
(233) zwischen dem Bund (26) und dem Geberring (30) drehbar geführt
ist (Fig. 3).
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