DE4019642A1 - Kraftstoffeinspritzpumpe fuer brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

Stand der Technik

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.

Vorteile der Erfindung

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.

Zeichnung

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.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

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).