DE4137073A1 - Kraftstoffeinspritzpumpe fuer brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht von einer Kraftstoffeinspritzpumpe nach der Gattung des Patentanspruchs 1 aus. Eine solche ist bereits aus der Bosch-Technische Unterrichtung "Verteilereinspritzpumpe Typ VE", erste Ausgabe Juli 1983 (VDT-U-2/2De), Seite 5 bekannt. Diese Kraft­ stoffeinspritzpumpe weist ein topfförmiges Gehäuse, das aus Aluminium hergestellt ist und einen Hochdruck-Verteilerkopf, der gleichzeitig einen Deckel für das genannte Gehäuse bildet, auf, mit dem er zum Verschluß der Kraftstoffeinspritzpumpe verschraubt ist. Über die Befestigungsschrauben des Verteilerkopfes werden die bei der Hochdruckerzeugung und der Abstützung des Antriebsmomentes, sowie die bei Beschleunigungs- und Bremsvorgängen des Verteiler­ kolbens und der Hubscheibe entstehenden Reaktionskräfte in das Gehäuse eingeleitet. Aufgrund der Ausführung des Gehäuses als Topf­ konstruktion können diese Kräfte nur am Boden des Topfes abgestützt werden. Der die Hubscheibe führende Rollenring selbst stützt sich über einen Stützring und einen Exzenterring der integrierten Kraftstofförderpumpe am Gehäuseboden ab. Dies bewirkt eine Längs­ kraftbeanspruchung der seitlichen Gehäusewand. Das dadurch bedingte "Pumpen" des Gehäuses führt aufgrund der in Schwingung geratenen Gehäusewand zu Geräuschproblemen. Aufgabe der Erfindung ist es daher, die oben beschriebenen Nachteile zu vermeiden.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzpumpe mit den kennzeichnen­ den Merkmalen des Patentanspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß alle Reaktionskräfte sich direkt an dem Verteilerkopf abstützen. Durch die erfindungsgemäße Anordnung des Rollenrings, der sich nicht am Gehäuseboden oder an den Gehausewänden, sondern am Pumpenkopf abstützt, wird der Kraftfluß direkt zwischen Rollenring und Pumpen­ kopf geschlossen und das Gehäuse aus dem Kraftfluß herausgenommen. Damit können die Reaktionskräfte aus der Hochdruckerzeugung vom Gehäuse ferngehalten werden. Zudem können die freien Massenkräfte aus den im Betrieb auftretenden Beschleunigungs- und Bremskräften sowie die Kräfte zur Abstützung des Antriebsdrehmomentes vom Gehäuse ferngehalten werden, in dem das gesamte Hochdruckteil als ein separates, vom Gehäuse der Kraftstoffeinspritzpumpe umgebenes und direkt mit einem externen Halter verbundenes Teil ausgebildet ist, womit das Gehäuse soweit als möglich vom Hochdruckteil abgekoppelt ist. Durch diesen Aufbau eines inneren, geschlossenen Kraftkreises können die unerwünschten Krafteinleitungen auf das Gehäuse und damit verbundene Vibrationen vermieden werden, was wiederum eine Geräusch­ minderung zur Folge hat.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Zeichnungen, der Beschreibung und den Ansprüchen entnehmbar.

Zeichnung

5 Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dar­ gestellt und werden im Folgenden beschrieben. Es zeigen die Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel, bei dem der Rollenringkäfig über axiale Bohrungen fest mit dem Pumpenkopf verschraubt ist, die Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel, bei dem der Rollenringkäfig über ein Innengewinde mit dem Pumpenkopf verschraubt ist, die Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel, bei dem der Rollenringkäfig in der Art eines Bajonettverschlusses mit dem Pumpenkopf verbunden ist, die Fig. 4 und 5 Querschnitte durch die in Fig. 3 dargestellte Ausführungs­ variante, in der der Aufbau des Bajonettverschlusses dargestellt ist, die Fig. 6 ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem der Rollenringkäfig drehbar gelagert ist und eine Spritzbeginnverstell­ einrichtung aufnimmt und die Fig. 7 ein Ausführungsbeispiel, bei dem der Pumpenkopf als Träger ausgebildet ist, der den Rollenring in einer axialen Ausnehmung aufnimmt und an dessen axiale Stirnwand ein die Antriebswelle führendes Deckelteil angrenzt.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Bei der in Fig. 1 gezeigten Kraftstoffeinspritzpumpe, deren Darstellung auf die zur Beschreibung des Gegenstandes der Erfindung nötigen Bauteile beschränkt ist, wird in einem topfförmigen Pumpen­ gehäuse 1, das von einem daran angrenzenden Pumpenkopf 2 ver­ schlossen ist, der einen hier nicht dargestellten Pumpenzylinder 4 aufweist, ein Pumpenkolben 3, der in dem Pumpenzylinder 4 geführt ist und in diesem einen ebenfalls nicht dargestellten Pumpenarbeits­ raum einschließt, durch einen Nockenantrieb 5 in eine axial hin- und hergehende und zugleich rotierende Bewegung versetzt. Hierbei wird während des in Richtung Nockenantrieb 5 gehenden Saughubs des Pumpenkolbens 3 aus einem Saugraum 6 im Inneren des Pumpengehäuses 1 über nicht dargestellte Längs- und Querbohrungen im Pumpenkolben 3 Kraftstoff in den Pumpenarbeitsraum gefordert, der dann während des Förderhubs über die im Pumpenkolben 3 verlaufenden Bohrungen, eine Verteilernut und ebenfalls nicht näher dargestellte Druckkanäle zur Brennkraftmaschine gefördert wird. Zur Steuerung dieser Förderung ist ein Ringschieber 7 durch einen Verstellhebel 8 axial verschieb­ bar auf dem Pumpenkolben 3 angeordnet, der je nach Stellung die nicht dargestellten Verbindungskanäle zwischen Pumpenarbeitsraum und Saugraum 6 verschließt und aufsteuert und somit die Einspritzmenge steuert. Der Antrieb der Kraftstoffeinspritzpumpe erfolgt über eine von der Brennkraftmaschine angetriebene Antriebswelle 11, die auf der dem Pumpenkopf 2 abgewandten Seite in das Pumpengehäuse 1 ragt und dort gelagert ist. Diese Antriebswelle 11 ist über eine Kreuz­ kupplung 12 mit einer Hubnockenscheibe 13 des Nockenantriebes 5 verbunden, die auf in einem Rollenring 14 gelagerten Rollen 24 abläuft und deren Nockenzahl mit der Anzahl der zu versorgenden Zylinder der Brennkraftmaschine übereinstimmt. Dieser erfindungs­ gemäße Rollenring 14, der in Folge als Rollenringkäfig 16 bezeichnet werden soll, weist im ersten Ausführungsbeispiel eine zylinder­ förmige Verlängerung 17 auf, deren Ende am Pumpenkopf 2 anliegt und der dort mit diesem über axiale Bohrungen 18 verschraubt ist. Der Pumpenkolben 3 ist drehschlüssig mit der Hubnockenscheibe. 13 ver­ bunden und wird durch sich am Pumpenkopf 2 abstützende Rückstell­ federn 19 über einen Federteller 20 und ein Axiallager 22 kraft­ schlüssig auf die Hubnockenscheibe 13 gepreßt, die dadurch mit ihrer Laufbahn 23 kraftschlüssig auf den Rollen des Rollenringkäfigs 16 gehalten wird.

Die Drehzahlregelung erfolgt über einen nicht näher dargestellten Drehzahlregler, der mit der Antriebswelle 11 verbunden ist oder über eine davon getrennte Reglereinheit (z. B. elektromagnetisches Stell­ werk) und über den Regelhebel 8 auf den Ringschieber 7 wirkt. Die Spritzbeginnverstellung wird bei diesem Ausführungsbeispiel, bei dem zwischen Pumpenkopf 2 und Rollenringkäfig 16 eine starre Verbindung besteht, über nicht dargestellte elektrisch gesteuerte Magnetventile im Entlastungskanal des Pumpenarbeitsraumes realisiert. Für Kraft­ stoffeinspritzpumpen mit mechanischer Spritzverstellung ist dagegen eine Verdrehung des Rollenringkäfigs 16 erforderlich. Dazu zeigt die Fig. 2 eine erste Lösung. Der Rollenringkäfig 16 ist in diesem zweiten Ausführungsbeispiel über ein Innengewinde 26 in der zylinderförmigen Verlängerung 17 wie eine Überwurfmutter auf eine Durchmesserverringerung 27 des Pumpenkopfes 2 aufgeschraubt. Dabei sind die beiden Teile jedoch nicht fest gegeneinander angezogen oder gekontert, da die Möglichkeit einer relativen Verdrehung des Rollen­ ringkäfigs 16 und damit der Lage der Rollen 24 zum Pumpenkopf 2 zum Zwecke der Spritzverstellung erhalten bleiben muß, die über das Gewinde 26 erfolgt. Eine in Fig. 2 auftretende relative axiale Lageänderung des Rollenringkäfigs 16 bei einer Spritzverstellung, und damit eine Beeinflussung der Einspritzpumpe bzw. des Einspritz­ verlaufes läßt sich vermeiden, wenn entsprechend der Ausgestaltung nach Fig. 3 die Verbindung zwischen Rollenringkäfig 16 und Pumpen­ kopf 2 in der Art eines Bajonettverschlusses ausgeführt wird. Zur Erläuterung des Aufbaus und der Funktion dieses Bajonettverschlusses zeigen die Fig. 4 und 5 das dritte Ausführungsbeispiel im Quer­ schnitt, wobei die Fig. 4 das Einführen beider Teile und die Fig. 5 das Herstellen der formschlüssigen Verbindung durch ein Verdrehen der Teile gegeneinander zeigt. Ein Steg 31 am Ende der zylinder­ förmigen Verlängerung 17 des Rollenringkäfigs 16 und eine darauf abgestimmte Nut 32 am Pumpenkopf 2 stellen dabei die Führung in Art eines Bajonettverschlusses dar, wobei über segmentartige Aus­ nehmungen 33 im Steg 31 des Rollenringkäfigs 16 und der Nut 32 des Pumpenkopfes 2 eine axiale Montierbarkeit gewährleistet wird. Die formschlüssige Verbindung der radial nach innen ragenden Halteteile 34 am Rollenringkäfig 16 und des radial nach außen ragenden Halte­ teile 35 am Pumpenkopf 2 erfolgt nach dem Zusammenstecken durch ein Verdrehen um einen Winkel Alpha (Fig. 4), der Teile 34, 35 relativ zueinander. Dabei muß dieser Verdrehwinkel Alpha größer als die maximale Verdrehung des Rollenringkäfigs bei der Spritzverstellung sein, um ein unbeabsichtigtes Lösen des Bajonettverschlusses zu vermeiden. Diese Abstimmungen bezüglich der relativen Verdrehung des Rollenringkäfigs 16 gegenüber dem Pumpenkopf 2 sind jedoch nicht erforderlich, wenn entsprechend dem Ausführungsbeispiel 4 ein Spritzversteller 40 in den Rollenringkäfig 16 integriert wird, wie es die Fig. 6 zeigt. Hier ist zusätzlich zu dem in der Fig. 2 beschriebenen Aufbau in dem mit dem Pumpenkopf 2 verbundenen Rollen­ ringkäfig 16 ein Rollenring 14 drehbar gelagert. Der Rollenringkäfig 16 dient dabei lediglich als Führungshülse mit Axialanschlag. Dazu ist er analog zur Fig. 2 in der Art einer Überwurfmutter auf den Pumpenkopf 2 aufgeschraubt und weist an seinem dem Pumpenkopf 2 abgewandten Ende einen nach innen ragenden Steg 36 auf, der dem im Inneren des Rollenringkäfigs 16 drehbar gelagerten Rollenring 14 als Axialanschlag in der vom Pumpenkopf 2 abgewandten Richtung dient, an den er durch die hier nicht dargestellten Rückstellfedern 19 gepreßt wird. Somit ist es möglich, den am starr mit dem Pumpenkopf 2 ver­ bundenen Rollenringkäfig 16 fest angeordneten Spritzversteller 40, der auch als Stellmotor ausgeführt sein kann, über eine nicht dar­ gestellte Längsnut im Rollenringkäfig 16 auf den verdrehbaren Rollenring 14 im Inneren des Rollenringkäfigs 16 zum Zweck der Spritzbeginnverstellung wirken zu lassen. Ein weiteres Ausführungs­ beispiel ist in der Fig. 7 dargestellt, bei dem der vereinfachte Rollenringkäfig 16 und der Pumpenkopf 2 aus einem Stück gefertigt sind. Dieser, aus dem Rollenringkäfig 16 und dem Pumpenkopf 2 ent­ standene Träger 50 weist eine zylindrische Becherform auf, in deren geschlossenem Kopfstück 51 wiederum der der Aufnahme und Führung des Pumpenkolbens 3 dienende Pumpenzylinder 4 angeordnet ist und in dessen Umfang der Spritzversteller 40 integriert ist, der analog zur Fig. 6 über eine Längsnut im Träger 50 auf den im Inneren des Trägers 50 verdrehbar gelagerten Rollenring 14 wirkt. Dieser Rollen­ ring 14 wird von den Rückstellfedern 19 gegen einen Anschlag 52 gepreßt, der von einem an das offene Ende des becherförmigen Trägers 50 geschraubten Deckel 53 gebildet wird, in den die hier nicht dargestellte Antriebswelle 11 ragt, die über ein Lager 54 im Deckel 53 geführt ist. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, die gesamte Lagerung 54 der Antriebswelle 11 der Kraftstoffeinspritzpumpe als Verschlußdeckel 53 für den aus Rollenringkäfig 16 und Pumpenkopf 2 gebildeten Träger 50 aus zu­ führen, womit sämtliche im Kraftfluß liegende Teile zusammengefaßt wären. Wird diese Einheit jetzt direkt mit einem stabilen Halter extern verbunden, so läßt sich auf diese Weise das umgebende Pumpen­ gehäuse 1 vollständig vom Kraftfluß trennen, was letztendlich einer Kapselung der gesamten Pumpeneinheit nahekommt.

Die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzpumpe arbeitet folgender­ maßen. Wenn die Antriebswelle 11 mit motorsynchroner Drehzahl an­ getrieben wird, wird über die Kreuzkupplung 12 die Hubnockenscheibe 13 mit angetrieben, wobei deren Laufbahn 23 auf den Rollen 24 des Rollenringes 14 abläuft und dabei eine hin- und hergehende Bewegung in Achsrichtung vollzieht. Der mit der Hubnockenscheibe 13 kraft­ schlüssig verbundene Pumpenkolben 3 wird dabei ebenfalls in eine rotierende und zugleich hin- und hergehende Bewegung versetzt, wobei während der durch die Rückstellfedern 19 verursachten axialen Bewegung in Richtung Antriebswelle 11 Kraftstoff aus dem Saugraum 6 über einen Verbindungskanal im Pumpenkolben 3 in den Pumpenarbeits­ raum strömt, der während des in Richtung Pumpenkopf 2 gerichteten Förderhubs des Pumpenkolbens 3, bei dem der Verbindungskanal zwischen Saugraum 6 und Pumpenarbeitsraum durch den Ringschieber 7 verschlossen ist, komprimiert wird, und über eine Verteilernut am Umfang des Pumpenkolbens der jeweiligen Einspritzleitung zugeführt wird, über die der Kraftstoff über eine Einspritzdüse in den jeweiligen Zylinder der zu versorgenden Brennkraftmaschine einge­ spritzt wird. Diese Hochdruckförderung wird im weiteren Verlauf des Kolbenhubs durch das Freigeben des Verbindungskanals zwischen Pumpenarbeitsraum und Saugraum 6 durch den Ringschieber 7 beendet, wobei der unter hohem Druck stehende Kraftstoff in den Saugraum 6 zurückströmt. Die bei diesen Vorgängen auftretenden Reaktionskräfte und -momente stützen sich bei den bekannten Kraftstoffeinspritzpumpen über den Rollenring 14 am Pumpengehäuse 1 ab, was Vibrationen und damit eine hohe Geräusch­ emission zur Folge hat. Mit Hilfe der in den Fig. 1-7 beschriebenen Maßnahmen ist es möglich, eine Geräuschminderung auf­ grund des Vermeidens von durch Krafteinwirkungen auf das Pumpen­ gehäuse 1 verursachten Vibrationen zu erreichen, wobei ein innerer Kraftkreis aufgebaut wird und die volle Funktionstüchtigkeit der Einstellung durch einen Spritzversteller erhalten bleibt.

Claims (12)

1. Kraftstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen mit einem topf­ förmigen Pumpengehäuse (1), das von einem mit diesem versehenen Pumpenkopf (2) verschlossen ist, der einen Pumpenzylinder (4) auf­ weist, in dem ein Pumpenkolben (3), der durch einen Nockenantrieb (5) in eine hin- und hergehende und zugleich rotierende Bewegung versetzt wird, bei der er zugleich als Verteiler dient, einen Pumpenarbeitsraum einschließt, der bei einem Saughub des Pumpen­ kolbens (3) mit einem im Inneren der Kraftstoffeinspritzpumpe gebildeten kraftstoffgefüllten Saugraum (6) und beim Förderhub des Pumpenkolbens (3) mit einer von mehreren Kraftstoffeinspritz­ leitungen verbunden ist, wobei als Nockenantrieb (5) eine von einer in den Saugraum (6) ragenden Antriebswelle (11) bewegte Hubnocken­ scheibe (13) dient, an der der Pumpenkolben (3) über eine sich am Pumpenkopf (2) abstützenden Rückstellfeder (19) gehalten wird, die die Hubnockenscheibe (13) zugleich auf einen Rollenring (14) preßt, über den die Nocken der Hubnockenscheibe (13) bei ihrer Drehbewegung ablaufen, dadurch gekennzeichnet, daß der Rollenring (14) ein topf­ artiges, die Rollen (24) aufnehmendes mit dem Pumpenkopf (2) ver­ bundenes Teil ist.

2. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der als Rollenringkäfig (16) ausgebildete Rollenring (14), der die Hubnockenscheibe (13), die Rückstellfeder (19) und den Pumpen­ kolben (3) umfaßt und Durchtrittsöffnungen für Kraftstoff und Steuerglieder aufweist, mit dem Pumpenkopf (2) verschraubt ist.

3. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Rollenringkäfig (16) über ein Innengewinde (26) mit dem Pumpenkopf (2) verschraubt ist und durch ein Stellglied zur Spritzbeginnverstellung verdrehbar ist. (Fig. 2).

4. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Rollenringkäfig (16) in der Art eines Bajonett­ verschlusses mit dem Pumpenkopf (2) verbunden ist und über ein Stellglied zur Spritzbeginnverstellung verdrehbar ist. (Fig. 3).

5. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Rollenringkäfig (16) an der Seite seiner Verbindung mit dem Pumpenkopf (2) mehrere von seiner Umfangswand radial nach innen ragende Haltteile (34) aufweist, zwischen denen entsprechend radial nach außen gerichtete Halteteile (35) des Pumpenkopfes axial durch­ führbar sind und die bei einer Verdrehung des Rollenringkäfigs (16) axial hinter den radialen Halteteilen des Pumpenkopfes an diesen axial zur Anlage kommen. (Fig. 4, 5).

6. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Rollenring (14) in einem mit dem Pumpenkopf (2) verbundenen Rollenringkäfig (16) drehbar gelagert ist, in den eine Spritzbeginnverstelleinrichtung (40) integriert ist. (Fig. 6).

7. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Spritzbeginnverstelleinrichtung (40) als Stellmotor ausge­ führt ist, der am Rollenringkäfig (16) befestigt ist und über ein radial durch eine Öffnung am Rollenringkäfig (16) ragendes Stell­ glied mit dem Rollenring (14) gekoppelt ist. (Fig. 6).

8. Kraftstoffeinspritzpumpe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Pumpenkopf (2) als Träger (50) aus­ gebildet ist, mit einer axialen zylindrischen Ausnehmung zur Auf­ nahme von Rückstellfedern (19), Pumpenkolben (3), Hubnockenscheibe (13) und Rollenring (14), der an der zylindrischen Wand der Aus­ nehmung radial geführt ist und mit einem an einer Stirnseite der zylindrischen Wand befestigten anschließenden Deckelteil (53), an dem sich der Rollenring (14) axial abstützt. (Fig. 7).

9. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Durchbruch in der zylindrischen Wand zum Durch­ tritt von Kraftstoff und wenigstens einem Stellelement vorgesehen ist.

10. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 8 und 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Deckelteil (53) zugleich ein Lager (54) der Antriebswelle (11) aufweist. (Fig. 7).

11. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß an einer Ausnehmung im als Träger (50) ausgebildeten Pumpenkopf (2) ein Stellmotor (40) zur Verdrehung des Rollenring­ käfigs (14) angeordnet ist. (Fig. 7).

12. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß durch die axiale Lageänderung des Rollenringkäfigs (16) der Einspritzverlauf abhängig von der Spritzverstellposition in gewünschter Weise beeinflußt wird.