EP1111234A2 - Kraftstoffpumpe - Google Patents

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EP1111234A2
EP1111234A2 EP00127312A EP00127312A EP1111234A2 EP 1111234 A2 EP1111234 A2 EP 1111234A2 EP 00127312 A EP00127312 A EP 00127312A EP 00127312 A EP00127312 A EP 00127312A EP 1111234 A2 EP1111234 A2 EP 1111234A2
Authority
EP
European Patent Office
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shaft
coupling member
pump according
eccentric
housing
Prior art date
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EP00127312A
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English (en)
French (fr)
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EP1111234B1 (de
EP1111234A3 (de
Inventor
Edwin Palesch
Gerold Sluka
Rolf Naumann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Hydraulik Ring GmbH
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Publication date
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Publication of EP1111234A2 publication Critical patent/EP1111234A2/de
Publication of EP1111234A3 publication Critical patent/EP1111234A3/de
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
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    • F04B49/12—Control, e.g. of pump delivery, or pump pressure of, or safety measures for, machines, pumps, or pumping installations, not otherwise provided for, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B47/00 by varying the length of stroke of the working members
    • F04B49/123—Control, e.g. of pump delivery, or pump pressure of, or safety measures for, machines, pumps, or pumping installations, not otherwise provided for, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B47/00 by varying the length of stroke of the working members by changing the eccentricity of one element relative to another element
    • F04B49/125—Control, e.g. of pump delivery, or pump pressure of, or safety measures for, machines, pumps, or pumping installations, not otherwise provided for, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B47/00 by varying the length of stroke of the working members by changing the eccentricity of one element relative to another element by changing the eccentricity of the actuation means, e.g. cams or cranks, relative to the driving means, e.g. driving shafts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F04B1/0413—Cams
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    • Y10T74/21—Elements
    • Y10T74/211—Eccentric
    • Y10T74/2111—Plural, movable relative to each other [including ball[s]]
    • Y10T74/2112—Concentric

Definitions

  • the invention relates to a pump, in particular for the promotion of Fuel in an internal combustion engine of a motor vehicle, according to the preamble of claim 1.
  • Feed pumps which continuously supply fuel, in particular Convey diesel, from a tank into a storage facility. To him cylinders of the internal combustion engine are connected via solenoid valves. Most of the fuel comes from the store conveyed back to the tank via pressure relief valves, since only one Fraction of the continuously delivered fuel for the combustion process is needed in the cylinders. The constant repatriation of the fuel gives poor efficiency. Because of continuous funding and repatriation also arise strong heat development. That is why no plastic can be used as a material are used, but only the more expensive metal.
  • Suction throttling is also known to promote the fuel.
  • Check valves ensure that for the combustion process fuel is always available.
  • the check valves or their springs have tolerances, so that different Amounts of fuel get into the cylinders. Due to the varying Filling levels occur high pulsations that lead to a cause loud noise. Also the mechanical load the engine cylinder and its pistons very high.
  • To be proportionate Proportional solenoid valves are used to keep small amounts of fuel in circulation set to a middle position, so that also only part of the fuel is delivered. Due to tolerances
  • the springs of the proportional solenoid valves are located in the piston chamber different amounts of fuel. Arise during the suction process gas bubbles in the piston chamber when the piston moves back quickly squeezed together.
  • the invention has for its object the generic pump to be trained so that it has good efficiency and is reliable the amount of fuel required for the combustion process promotes.
  • the drive element driven is by means of the eccentric drive the drive element driven.
  • the drive element becomes translationally different adjusted in the plane transverse to the shaft.
  • the stroke of a piston with the drive element can be set continuously from zero to a maximum value a corresponding amount of fuel in the combustion chamber Promote engine cylinders.
  • the eccentric drive is coupled to the shaft , the eccentricity can be easily dependent can be set by the speed of the internal combustion engine.
  • the Eccentric drive allows a compact design of the pump. she is especially suitable for common rail systems.
  • the pump is preferably used for common rail systems, such as them in motor vehicles for conveying fuel, in particular Diesel, can be used. By changing the stroke of the pistons the amount of fuel injected is varied.
  • the pump can of course also be used in other areas in the field of high pressure technology, water jet cutting technology, high-pressure hydroforming, clamping technology, of machine tools and the like.
  • the pump has a housing 1 (Fig. 1) which is driven by a rotatable Wave 2 is penetrated. Near the bottom 3 of the housing 1 sits on the shaft 2 rotatably a rotor 4, the at least two diametrically mutually opposite, radially extending wings 5 having.
  • the rotor 4 is surrounded by a stator 6, which is relative to the rotor 4 is rotatably mounted on the shaft 2.
  • the stator 6 will penetrated by the shaft 2 and has two through a crosspiece separate chambers into each of which a rotor blade 5 protrudes.
  • the rotor 4 with the stator 6 forms a swivel vane adjuster, which is known and is therefore not described in detail.
  • the stator interior is divided into two chambers by the crosspiece, in each of which a rotor blade 5 protrudes.
  • Each rotor blade 5 is divided the stator chamber 2 in two sections. In each chamber section the two chambers is known via the shaft 2 in Way introduced hydraulic medium. In this way, the relative rotation be made between rotor 4 and stator 6.
  • the shaft 2 is included an inner eccentric 8, which is advantageously in one piece with the Shaft 1 is formed.
  • the inner eccentric 8 is so in relation to the Shaft 2 arranged so that it is common at a point 9 (Fig. 3a) Have tangents.
  • a bearing 10 sits on the inner eccentric 8 with the interposition of it (Fig. 1) an outer eccentric 11, advantageously the same axial length like the inner eccentric 8.
  • the external eccentric 11 is in turn surrounded by a backdrop 13 with the interposition of a bearing 12 (Figs. 1 and 2).
  • a bearing 12 FIG. 1 and 2.
  • the backdrop 13 has essentially triangular outline.
  • Piston 14 is the backdrop 13 on the circumference with flat surfaces 15 to 17 provided (Fig. 4) against which the pistons 14 rest.
  • the illustrated embodiment is the backdrop 13 with three such Provide surfaces 15 to 17, against which a piston 14 abuts. 4, only one piston 14 is indicated for the sake of clarity.
  • the flat surfaces 15 to 17 are by curved surfaces 18 connected to 20 together on a common circular arc or cylinder jacket.
  • the link 13 is connected to the housing 1 via at least one coupling member 21 guided.
  • the coupling member 21 has one Ring part 22, which sits on the shaft 2 outside the inner eccentric 8 and of which two arms 23, 24 diametrically opposite one another protrude radially. They engage in guides 25 and 26 fixed to the housing on.
  • the arms 23, 24 of the coupling member 21 parallel to each other and extending in the radial direction Long sides 27, 28; 29, 30 with which they are on corresponding counter surfaces of the housing-side guides 25, 26 guided in the radial direction are.
  • the guides 25, 26 are arranged or the arms 23, 24 so long that in each displacement position of the coupling member 21st the arms 23, 24 are guided on the guides 25, 26. So that Coupling member 21 in the longitudinal direction of the arms 23, 24 relative to the shaft 2 can be moved, the ring portion 22 of the coupling member 21st provided with a corresponding slot 31. Its width corresponds the diameter of the shaft 2.
  • the arms 23, 24 can also be fork-shaped be designed so that they guide the housing 25, 26 reach around.
  • the coupling member 21 is provided with guides 32, 33 (Fig. 2) also diametrically opposite each other and an angular distance 90 ° to the guides 25, 26.
  • the guides 32, 33 serve to guide counter-guide parts 34, 35 on the backdrop 13 are provided.
  • the guides 25, 26 and 32, 33 can in a common radial plane of the shaft 2, but also in axially spaced radial planes of the shaft 2 can be arranged. Because of the leadership of the backdrop 13 in the coupling member 21, which in turn is guided on the housing 1, it is ensured that the coupling member 13th does not perform a rotary movement when the shaft 2 rotates, but instead is translated translationally to shaft 2. This is based on 2a to 2c will be explained in more detail.
  • the coupling member 21 is located on one side of the two eccentrics 8, 11. On the opposite side is the eccentric 8, 11 a further coupling member 36 is provided with which the outer eccentric 11 is coupled to the stator 6.
  • the coupling member 36 sits on the Shaft 2 and has two guides diametrically opposite each other 37, 38, with which counter-guide parts 39, 40 of the outer eccentric 11 are guided radially.
  • the coupling member 36 is also with two further, diametrically opposite guides 41, 42 provided which are at an angular distance of 90 ° from each Have guides 37, 38 and by means of which counter-guide parts 43, 44 of the stator 6 are guided radially.
  • the coupling member 36 can in same as the coupling member 21 with respect to a radial plane the shaft 2 are shifted. About this shifting movement To enable the coupling member 36 with a (not shown) Provide elongated hole, the width of which corresponds to the diameter of the Corresponds to wave 2.
  • the eccentricity of the backdrop 13 is infinitely variable can be set.
  • the backdrop 13 transmits their displacement movement the set eccentricity on the pistons 14.
  • Each piston 14 is by a compression spring (not shown) towards his facility on the backdrop 13. The spring force is only so high that the piston 14 clean on the planes Pages 15 to 17 of the piston 14 abut.
  • the stator 6 is relative to the Rotor 4 has been rotated so that the rotor blade 5 is now a middle one Position within the stator chamber 45 occupies.
  • the coupling member 36 of the outer eccentric 11 relative to the inner eccentric 8 rotated and thus a certain eccentricity of the eccentric set.
  • the coupling member 36 With the relative rotation of the rotor 4 opposite the stator 6 is the coupling member 36 via the counter-guide parts 43, 44 of the rotor 4 and the guides 41, 42 of the coupling member 36 taken to the appropriate extent.
  • the coupling member 36 is in this rotation in the X direction been postponed.
  • FIG. 3c shows by way of example, the stator 6 and to rotate the rotor 4 relative to one another in such a way that the rotor blade 5 on the opposite end wall 48 of the stator chamber 45 for Facility is coming.
  • the outer eccentric is thereby via the coupling member 36 11 so adjusted relative to the inner eccentric 8 that this eccentric drive has its greatest eccentricity.
  • the coupling member 36 is in the X direction been moved the furthest.
  • the coupling link 36 via the positive connection 41, 42; 43, 44 with the Stator 6 has been rotated.
  • the swivel wing adjuster 7 the eccentricity of the eccentric drive 8, 11 is continuously adjusted are, so that the stroke of the piston 14 is adjusted accordingly sensitively and be adapted to the desired requirements can.
  • the link 13 is over the Coupling member 21 on the guides 25, 26 fixed to the housing by means of the Arms 23, 24 supported.
  • 2a to 2d show different Positions of the backdrop 13 and the coupling member 21 when the shaft 2 is rotated about its axis 47.
  • 11 are the backdrop 13 and that with it connected coupling member 21 moves in the X-Y plane.
  • the housing-fixed Guides 25, 26 prevent the coupling member 21 from its Axis is rotated. It is only how a comparison of the Fig.
  • 2a to 2d shows, translationally shifted in the X-Y plane, wherein the guide over the arms 23, 24 and the fixed guides 25, 26 and via the guides 32, 33 of the coupling member 21 and the associated counter-guide parts 34, 35 of the backdrop 13.
  • the guides 25, 26 fixed to the housing absorb the friction moments, that of the pistons 14 on the backdrop 13 at its translational Exercise.
  • the shaft 2 is clockwise turned.
  • the backdrop 13 which is arranged on the outer eccentric 11 is translationally shifted to the left in the X-Y plane
  • the Setting 13 with its counter-guide parts 34, 35 through the guides 32, 33 of the coupling member 21 is guided.
  • the coupling member 21 in turn is by means of its arms 23, 24 through the housing Guides 25, 26 guided.
  • the shaft 2 is rotated by a further 90 ° been.
  • the coupling member 21 is compared to the position according to Fig. 2b has been moved down.
  • Fig. 2d finally shows a position that results when the shaft 2 has been rotated another 90 ° clockwise. Now is the backdrop 13 moved farthest to the right. The coupling link 21 is upwards in comparison to the position according to FIG. 2c been postponed.
  • the movement sequence described with reference to FIGS. 2a to 2d shows that the coupling member 21 and the link 13 are not rotated, but translationally shifted in the X-Y plane.
  • the stroke of the piston 14 can be infinitely varied between zero and a maximum value.
  • an actuator serves the swivel wing adjuster 7, with which the relative position of the two eccentrics 8, 11 can be adjusted to each other can.
  • a relative rotation is carried out in the manner described made between the stator 6 and the rotor 4. Since the Rotor 4 rotatably connected to shaft 2 and the outer eccentric 11 is coupled to the stator 6 via the coupling member 36 by rotating the shaft 2 of the inner eccentric 8 relative to the outer eccentric 11 twisted. In this way, the can be sensitive and infinitely variable Eccentricity of the eccentric drive 8, 11 can be set.

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Abstract

Solche Pumpen fördern kontinuierlich Kraftstoff aus einem Tank in einen Speicher. Nur ein Teil des Kraftstoffes wird für den Verbrennungsvorgang benötigt, während der andere Teil ständig rückgeführt wird. Dadurch ist der Wirkungsgrad der Pumpe gering. Zudem entsteht eine starke Wärmeentwicklung. Um einen guten Wirkungsgrad zu erzielen, ist mit der Pumpenwelle (2) die Exzentrizität eines Exenterantriebes (8, 11) einstellbar. Mit ihm wird ein Antriebselement (13) angetrieben, das entsprechend der eingestellten Exzentrizität translatorisch in einer quer zur Welle (2) liegenden Ebene verstellbar ist. Je nach Exzentrizität wird der Hub von Kolben (14) eingestellt, um eine angepaßte Kraftstoffmenge in den Verbrennungsraum zu fördern. Die Pumpe wird bevorzugt für Common-Rail-Systeme eingesetzt, wie sie in Kraftfahrzeugen zum Fördern von Kraftstoff insbesondere von Diesel verwendet werden. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Pumpe, insbesondere zur Förderung von Kraftstoff in einem Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeuges, nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Es sind Förderpumpen bekannt, die kontinuierlich Kraftstoff, insbesondere Diesel, aus einem Tank in einen Speicher fördern. An ihn sind über Magnetventile Zylinder des Verbrennungsmotors angeschlossen. Der größte Teil des Kraftstoffes wird aus dem Speicher über Druckbegrenzungsventile zurück zum Tank gefördert, da nur ein Bruchteil des kontinuierlich geförderten Kraftstoffes für den Verbrennungsvorgang in den Zylindern benötigt wird. Die ständige Rückführung des Kraftstoffes ergibt einen schlechten Wirkungsgrad. Aufgrund der kontinuierlichen Förderung und Rückführung entsteht zudem eine starke Wärmeentwicklung. Darum kann als Werkstoff kein Kunststoff eingesetzt werden, sondern nur das teurere Metall.
Zur Förderung des Kraftstoffes ist auch eine Saugdrosselung bekannt. Rückschlagventile stellen sicher, daß für den Verbrennungsvorgang immer Kraftstoff zur Verfügung steht. Die Rückschlagventile bzw. ihre Federn haben allerdings Toleranzen, so daß unterschiedliche Mengen an Kraftstoff in die Zylinder gelangen. Aufgrund des variierenden Füllungsgrades treten hohe Pulsationen auf, die zu einer starken Geräuschentwicklung führen. Auch ist die mechanische Belastung der Motorzylinder und ihrer Kolben sehr hoch. Um eine verhältnismäßig kleine Kraftstoffmenge im Umlauf zu halten, werden Proportionalmagnetventile auf eine Mittelstellung eingestellt, so daß auch nur ein Teil des Kraftstoffes gefördert wird. Infolge von Toleranzen der Federn der Proportionalmagnetventile befinden sich im Kolbenraum unterschiedliche Kraftstoffmengen. Beim Saugvorgang entstehen im Kolbenraum Gasblasen, die beim Zurückfahren des Kolbens rasch zusammengedrückt werden. Da sich der Kraftstoff nicht komprimieren läßt, wird der Kolben dadurch stark abgebremst, wodurch es zu hohen mechanischen Beanspruchungen kommt. Über die Proportionalmagnetventile kann pro Zeiteinheit jeweils eine gleiche Kraftstoffmenge gefördert werden. Da jedoch die für den Verbrennungsvorgang benötigte Kraftstoffmenge von der Drehzahl des Motors abhängt, müssen die Proportionalmagnetventile aufwendig in Abhängigkeit von der Motordrehzahl nachgeregelt werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die gattungsgemäße Pumpe so auszubilden, daß sie einen guten Wirkungsgrad hat und zuverlässig die zum Verbrennungsvorgang notwendige Kraftstoffmenge fördert.
Diese Aufgabe wird bei der gattungsgemäßen Pumpe erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.
Bei der erfindungsgemäßen Pumpe wird mittels des Exzenterantriebes das Antriebselement angetrieben. Je nach Exzentrizität des Exzenterantriebes wird das Antriebselement unterschiedlich weit translatorisch in der quer zur Welle liegenden Ebene verstellt. Dadurch kann mit dem Antriebselement beispielsweise der Hub eines Kolbens stufenlos von Null bis zu einem Maximalwert eingestellt werden, um eine entsprechende Kraftstoffmenge in den Verbrennungsraum eines Motorzylinders zu fördern. Da der Exzenterantrieb mit der Welle gekoppelt ist, kann die Exzentrizität in einfacher Weise in Abhängigkeit von der Drehzahl des Verbrennungsmotors eingestellt werden. Der Exzenterantrieb erlaubt eine kompakte Bauform der Pumpe. Sie ist insbesondere für Common-Rail-Systeme geeignet.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.
Die Erfindung wird anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen
Fig. 1
in Seitenansicht und in vereinfachter Darstellung eine erfindungsgemäße Pumpe,
Fig. 2a bis Fig. 2d
in vereinfachter und schematischer Darstellung verschiedene Stellungen einer Kulisse der erfindungsgemäßen Pumpe zum Betätigen von Kolben,
Fig. 3a bis Fig. 3c
in vereinfachter und schematischer Darstellung verschiedene Stellungen eines Koppelgliedes der erfindungsgemäßen Pumpe,
Fig. 4
eine Draufsicht auf die erfindungsgemäße Pumpe.
Die Pumpe wird bevorzugt für Common-Rail-Systeme eingesetzt, wie sie in Kraftfahrzeugen zum Fördern von Kraftstoff, insbesondere von Diesel, verwendet werden. Durch Veränderung des Hubes der Kolben wird die Einspritzmenge an Kraftstoff variiert.
Die Pumpe kann selbstverständlich auch in anderen Bereichen eingesetzt werden, so auf dem Gebiet der Hochdrucktechnik, der Wasserstrahlschneidtechnik, der Hydrohochdruckumformung, der Spanntechnik, der Werkzeugmaschinen und dergleichen.
Die Pumpe hat ein Gehäuse 1 (Fig. 1), das von einer drehbar angetriebenen Welle 2 durchsetzt wird. Nahe dem Boden 3 des Gehäuses 1 sitzt auf der Welle 2 drehfest ein Rotor 4, der wenigstens zwei diametral einander gegenüberliegende, radial sich erstreckende Flügel 5 aufweist. Der Rotor 4 wird von einem Stator 6 umgeben, der relativ zum Rotor 4 drehbar auf der Welle 2 gelagert ist. Der Stator 6 wird von der Welle 2 durchsetzt und weist zwei durch einen Quersteg voneinander getrennte Kammern auf, in die jeweils ein Rotorflügel 5 ragt. Der Rotor 4 mit dem Stator 6 bildet einen Schwenkflügelversteller, der bekannt ist und darum auch nicht näher beschrieben wird. Durch den Quersteg ist der Statorinnenraum in zwei Kammern unterteilt, in die jeweils ein Rotorflügel 5 ragt. Jeder Rotorflügel 5 unterteilt die Statorkammer 2 in zwei Abschnitte. In jeweils einen Kammerabschnitt der beiden Kammern wird über die Welle 2 in bekannter Weise Hydraulikmedium eingeführt. Auf diese Weise kann die Relativverdrehung zwischen Rotor 4 und Stator 6 vorgenommen werden.
Im Bereich neben dem Schwenkflügelversteller 7 ist die Welle 2 mit einem Innenexzenter 8 versehen, der vorteilhaft einstückig mit der Welle 1 ausgebildet ist. Der Innenexzenter 8 ist so in bezug auf die Welle 2 angeordnet, daß sie an einer Stelle 9 (Fig. 3a) eine gemeinsame Tangente haben.
Auf dem Innenexzenter 8 sitzt unter Zwischenlage eines Lagers 10 (Fig. 1) ein Außenexzenter 11, der vorteilhaft gleiche axiale Länge wie der Innenexzenter 8 hat. Der Außenexzenter 11 ist seinerseits unter Zwischenlage eines Lagers 12 von einer Kulisse 13 umgeben (Fig. 1 und 2). Sie ist in Fig. 2 der Einfachheit halber als kreisförmiger Ring dargestellt. Wie Fig. 4 zeigt, hat die Kulisse 13 im wesentlichen dreieckförmigen Umriß. Entsprechend der Zahl der zu betätigenden Kolben 14 ist die Kulisse 13 am Umfang mit ebenen Flächen 15 bis 17 versehen (Fig. 4), an denen die Kolben 14 anliegen. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Kulisse 13 mit drei solchen Flächen 15 bis 17 versehen, an denen jeweils ein Kolben 14 anliegt. In Fig. 4 ist der Übersichtlichkeit wegen nur ein Kolben 14 angedeutet. Die ebenen Flächen 15 bis 17 sind durch gekrümmte Flächen 18 bis 20 miteinander verbunden, die auf einem gemeinsamen Kreisbogen bzw. Zylindermantel liegen.
Die Kulisse 13 ist über wenigstens ein Koppelglied 21 am Gehäuse 1 geführt. Wie Fig. 4 beispielhaft zeigt, hat das Koppelglied 21 einen Ringteil 22, der auf der Welle 2 außerhalb des Innenexzenters 8 sitzt und von dem zwei Arme 23, 24 diametral einander gegenüberliegend radial abstehen. Sie greifen in gehäusefeste Führungen 25 und 26 ein. Wie Fig. 4 zeigt, haben die Arme 23, 24 des Koppelgliedes 21 parallel zueinander liegende und in Radialrichtung sich erstreckende Längsseiten 27, 28; 29, 30, mit denen sie an entsprechenden Gegenflächen der gehäuseseitigen Führungen 25, 26 in Radialrichtung geführt sind. Die Führungen 25, 26 sind so angeordnet bzw. die Arme 23, 24 so lang, daß in jeder Verschiebestellung des Koppelgliedes 21 die Arme 23, 24 an den Führungen 25, 26 geführt sind. Damit das Koppelglied 21 in Längsrichtung der Arme 23, 24 relativ zur Welle 2 verschoben werden kann, ist der Ringteil 22 des Koppelgliedes 21 mit einem entsprechenden Langloch 31 versehen. Seine Breite entspricht dem Durchmesser der Welle 2.
Wie sich aus Fig. 2a ergibt, können die Arme 23, 24 auch gabelförmig ausgebildet sein, so daß sie die gehäuseseitigen Führungen 25, 26 umgreifen.
Das Koppelglied 21 ist mit Führungen 32, 33 (Fig. 2) versehen, die ebenfalls diametral einander gegenüberliegen und einen Winkelabstand von 90° zu den Führungen 25, 26 haben. Die Führungen 32, 33 dienen zur Führung von Gegenführungsteilen 34, 35, die an der Kulisse 13 vorgesehen sind. Die Führungen 25, 26 und 32, 33 können in einer gemeinsamen Radialebene der Welle 2 liegen, aber auch in axial beabstandeten Radialebenen der Welle 2 angeordnet sein. Aufgrund der Führung der Kulisse 13 im Koppelglied 21, das seinerseits am Gehäuse 1 geführt ist, wird gewährleistet, daß das Koppelglied 13 bei der Rotation der Welle 2 keine Drehbewegung ausführt, sondern translatorisch quer zur Welle 2 verschoben wird. Dies wird anhand der Fig. 2a bis 2c noch näher erläutert werden.
Das Koppelglied 21 befindet sich auf der einen Seite der beiden Exzenter 8, 11. Auf der gegenüberliegenden Seite der Exzenter 8, 11 ist ein weiteres Koppelglied 36 vorgesehen, mit dem der Außenexzenter 11 mit dem Stator 6 gekuppelt wird. Das Koppelglied 36 sitzt auf der Welle 2 und hat diametral einander gegenüberliegend zwei Führungen 37, 38, mit denen Gegenführungsteile 39, 40 des Außenexzenters 11 radial geführt werden. Das Koppelglied 36 ist außerdem mit zwei weiteren, diametral einander gegenüberliegenden Führungen 41, 42 versehen, die einen Winkelabstand von jeweils 90° von den Führungen 37, 38 haben und mittels denen Gegenführungsteile 43, 44 des Stators 6 radial geführt werden. Das Koppelglied 36 kann in gleicher Weise wie das Koppelglied 21 in einer Radialebene bezüglich der Welle 2 verschoben werden. Um diese Verschiebebewegung zu ermöglichen, ist auch das Koppelglied 36 mit einem (nicht dargestellten) Langloch versehen, dessen Breite dem Durchmesser der Welle 2 entspricht.
Durch Relativverstellung der beiden Exzenter 8 und 11 mittels des Schwenkflügelverstellers 7 kann die Exzentrizität der Kulisse 13 stufenlos eingestellt werden. Je größer die Exzentrizität ist, einen desto größeren Hub führen die Kolben 14 aus. Die Kulisse 13 überträgt bei ihrer Verschiebebewegung die eingestellte Exzentrizität auf die Kolben 14. Jeder Kolben 14 ist durch eine (nicht dargestellte) Druckfeder in Richtung auf seine Anlage an der Kulisse 13 belastet. Die Federkraft ist nur so hoch, daß die Kolben 14 sauber an den ebenen Seiten 15 bis 17 des Kolbens 14 anliegen.
Um die beiden Exzenter 8 und 11 relativ zueinander zu verstellen, wird Hydraulikmedium so in den Schwenkflügelversteller 7 eingebracht, daß die Relativdrehlage zwischen Rotor 4 und Stator 6 im erforderlichen Maße geändert wird. In den Fig. 3a bis 3c ist einer der Rotorflügel 5 schematisch dargestellt, der in die Kammer 45 des Stators 6 eingreift. In der Stellung gemäß Fig. 3a liegt der Rotorflügel 5 an einer Endwand 46 der Statorkammer 45 an. In diesem Falle ist der Außenexzenter 11 so in bezug auf den Innenexzenter 8 gedreht, daß das Koppelglied 36 eine zentrische Lage in bezug auf die Achse 47 der Welle 2 einnimmt. Wird die Welle 2 drehbar angetrieben, wird darum das Koppelglied 36 nicht hin- und herbewegt.
In der Stellung gemäß Fig. 3b ist der Stator 6 relativ gegenüber dem Rotor 4 verdreht worden, so daß der Rotorflügel 5 nunmehr eine mittlere Lage innerhalb der Statorkammer 45 einnimmt. Durch diese Relativverdrehung zwischen dem Rotor 4 und dem Stator 6 wird auch über das Koppelglied 36 der Außenexzenter 11 gegenüber dem Innenexzenter 8 verdreht und damit eine bestimmte Exzentrizität der Exzenter eingestellt. Bei der Relativverdrehung des Rotors 4 gegenüber dem Stator 6 wird das Koppelglied 36 über die Gegenführungsteile 43, 44 des Rotors 4 und der Führungen 41, 42 des Koppelgliedes 36 in entsprechendem Maße mitgenommen. Wie ein Vergleich der Fig. 3a und 3b zeigt, ist das Koppelglied 36 bei dieser Verdrehung in X-Richtung verschoben worden. Wird in dieser Zwischenstellung die Welle 2 um ihre Achse 47 gedreht, führt das Koppelglied 36 in der X-Y-Ebene eine hin- und hergehende Bewegung in Abhängigkeit von der Exzenterbewegung der beiden Exzenter 8, 11 aus. Da auf dem Außenexzenter 11 die Kulisse 13 sitzt, wird sie entsprechend der Exzentrizität ebenfalls in der X-Y-Ebene hin- und herbewegt, wobei über ihre ebenen Flächen 15 bis 17 die Kolben 14 betätigt werden. Sie führen entsprechend der eingestellten Exzentrizität einen gewissen Hub aus. Da im dargestellten Ausführungsbeispiel der Rotor 4 relativ zum Stator 6 um 90° gedreht worden ist und die Statorkammer 45 sich über einen Winkelbereich von 180° erstreckt, wird in der Stellung gemäß Fig. 3b der halbe Hub der Kolben 14 erzeugt.
Es ist, wie Fig. 3c beispielhaft zeigt, auch möglich, den Stator 6 und den Rotor 4 so relativ zueinander zu verdrehen, daß der Rotorflügel 5 an der gegenüberliegenden Endwand 48 der Statorkammer 45 zur Anlage kommt. Über das Koppelglied 36 wird hierbei der Außenexzenter 11 so relativ zum Innenexzenter 8 verstellt, daß dieser Exzenterantrieb seine größte Exzentrizität hat. Das Koppelglied 36 ist in X-Richtung am weitesten verschoben worden. Außerdem ist das Koppelglied 36 über die Formschlußverbindung 41, 42; 43, 44 mit dem Stator 6 gedreht worden. Wird in der Stellung gemäß Fig. 3c die Welle 2 um ihre Achse 47 gedreht, wird die Kulisse 13 in der X-Y-Ebene aufgrund der großen Exzentrizität um ein entsprechend großes Maß verschoben, wodurch die an den ebenen Flächen 15 bis 17 der Kulisse 13 anliegenden Kolben 14 ihren Maximalhub ausführen.
Auf die beschriebene Weise kann mit dem Schwenkflügelversteller 7 die Exzentrizität des Exzenterantriebes 8, 11 stufenlos eingestellt werden, so daß der Hub der Kolben 14 entsprechend feinfühlig eingestellt und an die gewünschten Anforderungen angepaßt werden kann.
Da die Kulisse 13 im Betrieb in der X-Y-Ebene hin- und herbewegt wird, tritt zwischen den ebenen Flächen 15 bis 17 der Kulisse 13 und den entsprechenden Anlageflächen der Kolben 14 ein Reibungsmoment auf, das von den Exzentern 8, 11 auf die Kulisse 13 ausgeübt wird. Die Kolben 14 werden bei ihrer Hubbewegung lediglich in Hubrichtung bewegt, während die Flächen 15 bis 17 der Kulisse 13 Verschiebebewegungen relativ zu den Kolben 14 bei der translatorischen Hin- und Herbewegung der Kulisse 13 in der X-Y-Ebene ausführen.
Um dieses Reibungsmoment aufzufangen, ist die Kulisse 13 über das Koppelglied 21 an den gehäusefesten Führungen 25, 26 mittels der Arme 23, 24 abgestützt. Die Fig. 2a bis 2d zeigen unterschiedliche Stellungen der Kulisse 13 und des Koppelgliedes 21, wenn die Welle 2 um ihre Achse 47 gedreht wird. Je nach eingestellter Exzentrizität des Exzenterantriebes 8, 11 werden die Kulisse 13 und das mit ihr verbundene Koppelglied 21 in der X-Y-Ebene bewegt. Die gehäusefesten Führungen 25, 26 verhindern, daß das Koppelglied 21 um seine Achse gedreht wird. Es wird lediglich, wie ein Vergleich der Fig. 2a bis 2d zeigt, translatorisch in der X-Y-Ebene verschoben, wobei die Führung über die Arme 23, 24 und die gehäusefesten Führungen 25, 26 sowie über die Führungen 32, 33 des Koppelgliedes 21 und der zugeordneten Gegenführungsteile 34, 35 der Kulisse 13 erfolgt. Die gehäusefesten Führungen 25, 26 fangen die Reibmomente ab, die von den Kolben 14 auf die Kulisse 13 bei deren translatorischer Bewegung ausgeübt werden.
Ausgehend von der Stellung gemäß Fig. 2a wird die Welle 2 im Uhrzeigersinn gedreht. Entsprechend der eingestellten Exzentrizität wird dadurch die Kulisse 13, die auf dem Außenexzenter 11 angeordnet ist, translatorisch in der X-Y-Ebene nach links verschoben, wobei die Kulisse 13 mit ihren Gegenführungsteilen 34, 35 durch die Führungen 32, 33 des Koppelgliedes 21 geführt wird. Das Koppelglied 21 seinerseits wird mittels seiner Arme 23, 24 durch die gehäuseseitigen Führungen 25, 26 geführt.
Bei der Stellung gemäß Fig. 2c ist die Welle 2 um weitere 90° gedreht worden. Das Koppelglied 21 ist im Vergleich zur Stellung gemäß Fig. 2b nach unten verschoben worden.
Fig. 2d schließlich zeigt eine Stellung, die sich ergibt, wenn die Welle 2 um weitere 90° im Uhrzeigersinn gedreht worden ist. Nunmehr ist die Kulisse 13 am weitesten nach rechts verschoben. Das Koppelglied 21 ist im Vergleich zur Stellung nach Fig. 2c wieder nach oben verschoben worden.
Der anhand der Fig. 2a bis 2d beschriebene Bewegungsablauf zeigt, daß das Koppelglied 21 und die Kulisse 13 nicht gedreht werden, sondern in der X-Y-Ebene translatorisch verschoben werden.
Mit dem Exzenterantrieb 8, 11 läßt sich der Hub der Kolben 14 stufenlos zwischen Null und einem Maximalwert einstellen. Als Betätigungselement dient der Schwenkflügelversteller 7, mit dem die Relativlage der beiden Exzenter 8, 11 zueinander eingestellt werden kann. Hierzu wird in der beschriebenen Weise eine Relativverdrehung zwischen dem Stator 6 und dem Rotor 4 vorgenommen. Da der Rotor 4 drehfest mit der Welle 2 verbunden und der Außenexzenter 11 über das Koppelglied 36 mit dem Stator 6 gekoppelt ist, wird durch Drehen der Welle 2 der Innenexzenter 8 relativ zum Außenexzenter 11 verdreht. Auf diese Weise kann feinfühlig und stufenlos die Exzentrizität des Exzenterantriebes 8, 11 eingestellt werden. Entsprechend dieser Exzentrizität wird die auf dem Außenexzenter 11 befindliche Kulisse 13 in einer Radialebene (X-Y-Ebene) der Welle 11 translatorisch bewegt, wenn die Welle 2 drehbar angetrieben wird. Entsprechend der Exzentrizität wird der Hub der an der Kulisse 13 anliegenden Kolben 14 eingestellt. Die Pumpe hat einen sehr kompakten Aufbau und besteht aus einfachen Bauteilen, so daß die Pumpe über eine lange Einsatzdauer einwandfrei arbeitet.

Claims (17)

  1. Pumpe, insbesondere zur Förderung von Kraftstoff in einem Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeuges, mit einem Gehäuse, in dem eine Welle drehbar gelagert ist,
    dadurch gekennzeichnet, daß mit der Welle (2) die Exzentrizität eines Exzenterantriebes (8, 11) einstellbar ist, mit dem wenigstens ein Antriebselement (13) antreibbar ist, das entsprechend der eingestellten Exzentrizität translatorisch in einer quer zur Welle (2) liegenden Ebene verstellbar ist.
  2. Pumpe nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Exzenterantrieb einen vorzugsweise einstückig mit der Welle (2) ausgebildeten Innenexzenter (8) und einen auf ihm gelagerten Außenexzenter (11) aufweist.
  3. Pumpe nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebselement (13) auf dem Außenexzenter (11) gelagert ist und/oder den Außenexzenter (11) umgibt.
  4. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Außenexzenter (11) den Innenexzenter (8) umgibt.
  5. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebselement (13) wenigstens eine Anlagefläche (15 bis 17) für wenigstens einen Kolben (14) aufweist.
  6. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebselement (13) am Gehäuse (1) gegen Drehen abgestützt, vorzugsweise über wenigstens ein Koppelglied (21) mit dem Gehäuse (1) verbunden ist.
  7. Pumpe nach Anspruch 6,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Koppelglied (21) von der Welle (2) durchsetzt und/oder translatorisch in einer quer zur Welle (2) liegenden Ebene verschiebbar ist.
  8. Pumpe nach Anspruch 6 oder 7,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) wenigstens eine Führung (25, 26) für wenigstens ein Gegenführungsteil (23, 24) des Koppelgliedes (21) aufweist, das vorteilhaft radial in bezug auf die Welle (2) am Gehäuse (1) geführt ist.
  9. Pumpe nach Anspruch 8,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) zwei diametral einander gegenüberliegende Führungen (25, 26) für entsprechende Gegenführungsteile (23, 24) des Koppelgliedes (21) aufweist.
  10. Pumpe nach einem der Ansprüche 6 bis 9,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Koppelglied (21) wenigstens eine Führung (32, 33) für wenigstens ein Gegenführungsteil (34, 35) des Antriebselementes (13) aufweist, und daß vorteilhaft das Antriebselement (13) radial in bezug auf die Welle (2) am Koppelglied (21) geführt ist.
  11. Pumpe nach Anspruch 10,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Koppelglied (21) zwei diametral einander gegenüberliegende, vorzugsweise senkrecht zur Führung (25, 26) des Gehäuses (1) liegende Führungen (32, 33) für entsprechende Gegenführungsteile (34, 35) des Antriebselementes (13) aufweist.
  12. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Exzenterantrieb (8, 11) mit einer Einstelleinrichtung (7) gekoppelt ist, die vorteilhaft wenigstens ein drehfest mit der Welle (2) verbundenes, vorzugsweise hydraulisch verstellbares Einstellelement (4) aufweist.
  13. Pumpe nach Anspruch 12,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Einstellelement (4) ein relativ gegenüber einem Stator (6) verdrehbarer Rotor ist.
  14. Pumpe nach Anspruch 12 oder 13,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Exzenterantrieb (8, 11) über ein weiteres, vorteilhaft in bezug zur Welle (2) radial verstellbares Koppelglied (36) mit der Einstelleinrichtung (7) gekoppelt ist.
  15. Pumpe nach Anspruch 14,
    dadurch gekennzeichnet, daß das weitere Koppelglied (36) wenigstens zwei im Winkelabstand, vorzugsweise rechtwinklig zueinander liegende Führungen (37, 38; 41, 42) für Gegenführungsteile (39, 40; 43, 44) des Außenexzenters (11) und des Stators (6) aufweist.
  16. Pumpe nach Anspruch 15,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Führungen (37, 38; 41, 42) des weiteren Koppelgliedes (36) jeweils paarweise diametral einander gegenüberliegend vorgesehen sind.
  17. Pumpe nach einem der Ansprüche 14 bis 16,
    dadurch gekennzeichnet, daß das weitere Koppelglied (36) von der Welle (2) durchsetzt ist.
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