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Mit einer hin- und hergehenden Bewegung arbeitende Pumpe, insbesondere zur Brennstoff einspritzung
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kens drehen, der dann ortsfest ist, als auch dann, wenn die Drehachsen der Rollen ortsfest sind urd sich der Nocken um seine Achse dreht.
Gemäss einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemässen Kennzeichens, die insbesondere dann anwendbar ist, wenn sich die Rollen um die Achse des Nockens drehen, erhält der drehbare Halter der Nocken eine gewisse Biegsamkeit, so dass die Schräglage der Achsen der Rollen in bezug auf die Erzeugenden des Nockens, mit denen die Rollen nacheinander in Berührung kommen, sich mit den Drücken ändert, denen der Halter während eines jeden Arbeitsspieles der Pumpe ausgesetzt wird, wobei die Oberfläche der Rollen oder die Fläche des Nockens oder auch beide Flächen eine ballige Form haben. Dies hat zur Folge, dass sich die Lage der Laufbahnen auf dem Nocken mit dem Einspritzdruck ändert, wodurch die Abnutzung des Nockens verringert wird, da jeder Punkt desselben den Vorbeigang der Rolle nur bei einem bestimmten Druck in der Arbeitskammer der Pumpe auszuhalten hat.
Die Laufbahnen ändern sich daher gemäss den Kombinationen Geschwindigkeit-Fördermenge, deren Zahl unendlich ist, wodurch die Abnutzung des Nockens und der Rollen beträchtlich verringert wird.
Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung beispielshalber erläutert. Es zeigen : Fig. 1 schematisch eine teilweise axial geschnittene Seitenansicht einer erfindungsgemässen Brenn- stoffeinspritzpumpe, Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie IN- IL der Fig. 1, Fig. 3 den Nocken in einem Schnitt längs der Linie III-III der Fig. 2 sowie die Stellung der Rollen in dem Augenblick, in dem sie sich in der Schnittebene befinden, Fig. 4 einen entsprechenden Schnitt längs der Linie IV-IV der Fig. 2, Fig. 5 und 6 für eine andere Ausführungsform der Erfindung in einem schematischen Schnitt des Nockens zwei verschiedene Stellungen, welche die Rollen auf diesem Nocken zu zwei bestimmten verschiedenen Zeitpunkten einnehmen, Fig. 7 und 8 zwei Ausführungsabwandlungen der in Fig.
5 und 6 dargestellten Ausführung und schliesslich Fig. 9 und 10 in einer schematischen Seitenansicht zwei verschiedene Ausführungsformen eines in der zweiten Ausführungsform der Erfindung benutzten Verbindungshebels.
Die Erfindung ist nachstehend in ihrer Anwendung auf die Einspritzpumpe eines Verbrennungsmotors erläutert, z. B. eines Dieselmotors oder eines Benzinmotors.
Die Antriebswelle 1 der Einspritzpumpe wird mit einer zu der Drehzahl der Welle des Motors, an dem die Einspritzpumpe angebracht ist, proportionalen Drehzahl angetrieben. Die Welle ist in der Basis 2 der Pumpe so gelagert, dass sie um ihre Achse drehbar aber axial nicht verschieblich ist. Der gabelförmige Kopf la der Welle 1 nimmt den Halter 3 von zwei Rollen 4 auf, die beiderseits des Kopfs angeordnet sind und sich gegen einen ringförmigen ortsfesten Nocken 5 legen, der ebenso viele Erhebungen aufweist, wie der Pumpenkolben Hin- und Rückgänge während einer vollständigen Drehung der Welle 1 ausführen soll.
Der nachstehend "Verbindungshebel" genannte Halter 3 ist mit der Welle 1 nur auf Drehung verbunden, kann sich aber unter der Einwirkung der Erhebungen des Nockens 5 frei in Richtung der Achse der Welle 1 verstellen.
Die Oberfläche des Nockens 5 bildet die Laufbahn der Rollen, die mit den Nocken ständig durch eine Feder 6 in Berührung gehalten werden. Zur Übertragung der hin-und hergehenden axialen Bewegungen des Verbindungshebels auf den Kolben 7 der Pumpe ruht dieser mit seinem äusseren Ende in Form einer Kugelkalotte 8 auf einer Platte 9 entsprechender Form des Verbindungshebels 3. Die Andrückung des sphärischen Endes 8 an die Platte 9 erfolgt durch die Feder 6, deren eines Ende sich über ein Kugellager 10 an dem Körper 11 der Pumpe abstützt, wogegen sich ihr anderes Ende gegen einen Ring 12 legt, der auf den Kolben aufgeschoben ist und auf einer Verbreiterung desselben aufliegt, wodurch gleichzeitig der Druck der Feder auf den Verbindungshebel 3 und die Rollen 4 übertragen wird.
Wenn der Kolben 7 nicht nur axiale Hin- und Hergänge ausführen soll, sondern auch eine Drehung um seine Achse, um die Aufgabe eines Verteilers zu erfüllen, dient der Ring 12 zweckmässig auch zur drehfesten Verbindung des Kolbens 7 mit dem Verbindungshebel. Der Ring 12 ist dann einerseits mit Stiften 13 versehen, die in Bohrungen des Verbindungshebels treten, und anderseits mit einem Keil, der in eine in der Oberfläche des Kolbens 7 ausgebildete Nut 14 eingreift.
Wenn der Kolben die Aufgabe eines Verteilers erfüllt, weist er z. B., wie in Fig. 1 dargestellt, an seinem unteren Ende eine Längsnut 15 auf, die nacheinander während der aufeinanderfolgenden Förderhübe die verschiedenen Förderleitungen 16 der Pumpe mit der Druckkammer des Zylinders 17 der Pumpe, in welcher der Kolben 7 arbeitet, verbindet, wobei jede Förderleitung 16 eine bestimmte Einspritzdüse speist.
Bei der in Fig. 1 und 2 dargestellten Pumpe ist angenommen, dass vier Förderleitungen 16 vorhanden sind. Infolgedessen muss der Nocken 5 ebenfalls vier Erhebungen besitzen, damit die Rollen während einer vollständigen Umdrehung um ihre Achse 0-01 vier Hin- und Rückgänge des Kolbens 7 erzeugen.
Die Füllung der Druckkammer mit zu förderndem Brennstoff erfolgt, wenn sich der Kolben 7 an
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seinem unteren (äusseren) Totpunkt befindet, über einen in dem Körper der Pumpe 11 ausgebildeten Zu- fuhrkanal 18, eine Nut 19 und einen axialen Kanal 20, wobei die Nut und der axiale Kanal in dem Kolben 7 ausgebildet sind.
Die Einrichtungen zur Veränderung der Förderleistung der Pumpe sind in Fig. 1 nicht dargestellt, da sie keinen Gegenstand der Erfindung bilden.
Bisher wurde der Oberfläche des Nockens, auf der die Rollen 4 rollen, die Form einer Konoidfläche gegeben, d. h. einer Fläche, die durch die Drehung einer Geraden erzeugt wird, die sich um die Achse 0-0' (s. Fig. 1) dreht und ständig senkrecht zu dieser Achse bleibt. Wenn die auf einer solchen Fläche rollenden Rollen zylindrisch sind, d. h. wenn ihre Oberfläche durch die Drehung einer geradlinigen Erzeugenden um eine zu ihr parallelen Achse erzeugt wird, sind Reibungen zwischen der Oberfläche des Nokkens und den Rollen, die auf dieser Oberfläche rollen, indem sie sich gleichzeitig um die Achse 0-0' drehen, unvermeidlich.
Die Kreisbahn B, auf der die Innenkante b einer jeden Rolle läuft, ist nämlich kürzer als die Kreisbahn A, auf der die Aussenkante a einer jeden Rolle läuft (s. Fig. 2). Wenn daher jede Rolle ohne Reibung an einem Zwischenpunkt c rollt, dessen Bahn durch die strichpunktierte Kreislinie C in Fig. 2 dargestellt ist, rollt sie mit Reibung an allen andern Punkten ihrer Erzeugenden a-b, mit welchen sie mit der Lauffläche des Nockens in Berührung steht, wobei die Vorzeichen der Gleitbewegungsrichtung übrigens auf der Seite a und auf der Seite b gegensinnig sind.
Erfindungsgemäss ist bei der in Fig. 1-4 dargestellten Ausführungsform die Lauffläche des Nockens so ausgebildet, dass die Erzeugenden des Nockens, mit denen jede Rolle nacheinander in Berührung kommt, während sie sich um die Achse 0-0'dreht, eine veränderliche Schräglage in bezug auf die Achse der tonnenförmigen Rolle haben, wobei die Achse der Rolle praktisch stets senkrecht zu der Drehachse 0-0'des Halters 3 bleibt (Fig. 3).
In Fig. 3 und 4 sind zwei um einen Winkel Ci. gegeneinander versetzte Schnitte des Nockens 5 längs der Linien III-III bzw. IV-IV der Fig. 2 dargestellt. Der Winkel, um den die Erzeugende des Nockens an der Stelle des Schnitts III-III schräg liegt, ist ein stumpfer Winkel ss, während an der Stelle des Schnitts TV-TV die Erzeugende des Nockens in bezug auf die Achse 0-0'um einen spitzen Winkel y geneigt ist.
Zwischen den beiden Schnitten III-III und IV - IV ändert sich die Schräglage der Erzeugenden stetig so, dass sie von dem Winkel ss zu dem Winkel y übergeht. Anders ausgedrückt, jede Rolle trifft während ihrer Dre-
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ringförmigen Nockens 5 sind natürlich entgegengesetzt, und die Verlängerungen der Erzeugenden bilden mit der Achse 0-0'den gleichen Winkel, wie dies deutlich aus Fig. 3 und 4 hervorgeht.
Das Verhältnis zwischen den veränderlichen Schräglagen der Erzeugenden und dem Halbmesser, mit dem die Oberfläche der Rollen ballig ausgeführt ist, wird zweckmässig so gewählt, dass die Erzeugenden in den Grenzschräglagen Tangenten an die beiden Enden der balligen Rollen bilden. Dies hat zur Folge, dass der Berührungspunkt zwischen jeder Rolle und dem Nocken ständig über die ganze Länge einer jeden Rolle wandert.
Wenn der Nocken vier Erhebungen hat, wie dies bei der in Fig. 1-4 dargestellten Pumpe angenommen ist, beträgt der Winkel Ci. zwischen den Erzeugenden mit entgegengesetzten Grenzschräglagen vorzugsweise 900.
Aus den obigen Ausführungen geht hervor, dass bei der Ausführungsform der Fig. 1-4 die augenblickliche Berührungsfläche zwischen jeder Rolle und der Oberfläche des Nockens fast punktförmig ist, so dass keine wesentliche Reibung zwischen dem Nocken und der Rolle auftritt. Ferner verschiebt sich die fast punktförmige Berührungsfläche so, dass praktisch die ganze Oberfläche der Rolle an der Berührung unter Druck teilnimmt, die ständig zwischen jeder Rolle und dem Nocken aufrechterhalten werden muss. Da die Abnutzung der Rolle und des Nockens von der Zahl von Erhebungen abhängt, auf die jede Rolle je Sekunde aufläuft, wobei diese Zahl ihrerseits eine Funktion der Drehzahl des Verbindungshebels 3 um die Achse 0-0'ist, wird erreicht, dass jeder Punkt der Rolle bei gleicher Drehzahl des Verbindungshebels über eine erheblich geringere.
Zahl von Erhebungen läuft, wie bei den bekannten Nocken mit einer Konoidfläche.
Gemäss einer zweiten Ausführungsform der Erfindung wird nicht wie bei der ersten Ausführungsform die Schräglage der Erzeugenden des Nockens in bezug auf die Achse der Rollen verändert, deren Schräglage in bezug auf die Drehachse 0-0'praktisch unveränderlich bleibt, sondern es wird die Schräglage der Achse der Rollen in bezug auf die Erzeugenden des Nockens verändert, die dann eine konstante Schräglage in bezug auf die Drehachse 0-0'haben können, so dass die Oberfläche des Nockens durch eine Konoidfläche gebildet werden kann.
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Zur Veränderung der Schräglage der Achse der Rollen erhält der Verbindungshebel 3 eine gewisse Elastizität, so dass er sich entsprechend den veränderlichen Drücken, die beim Arbeiten der Pumpe von dem Kolben derselben auf ihn ausgeübt werden, mehr oder weniger durchbiegt. So ist in Fig. 5 die Mittellinie Z-Z'eines Verbindungshebels in dem Augenblick dargestellt, in dem der von dem Kolben auf den Verbindungshebel ausgeübte Druck während des Förderhubes desselben am grössten ist, während Fig. 6 die Mittellinie Z-Z'des gleichen Verbindungshebels zeigt, wenn der Druck auf den Pumpenkolben während des Saughubes desselben am kleinsten ist, wobei die Ausbiegung von Z-Zt bei geringen Drücken (Fig. 6) entgegengesetzt der für starke Drücke (Fig. 5) sein kann.
Bei dem in Fig. 5 und 6 betrachteten Fall haben die Rollen 4 Tonnenform, wogegen der Nocken 5 eine Konoidfläche hat. Dank der elastischen Verformung des Verbindungshebels verschiebt sich der Berührungspunkt mit dem Nocken zwischen den in Fig. 5 und 6 dargestellten Grenzflächen von der Stelle c zu der Stelle c. Eine ähnliche Wirkung kann mittels der elastischen Verformbarkeit des Verbindungshebels erhalten werden, wenn zylindrische Rollen benutzt werden und der Lauffläche des Nockens 5 eine etwas ballige Form gegeben wird (s. Fig. 8).
Die Wirkung dieser zweiten Ausführungsform besteht darin, dass die Bahnlinien auf dem Nocken ihre Lage mit dem Einspritzdruck ändern, was die Abnutzung des Nockens verringert, bei dem jeder Punkt den Vorbeigang der Rolle nur bei einem bestimmten Druck in der Arbeitskammer der Pumpe auszuhalten hat.
Die Bahnlinien ändern sich also entsprechend den Kombinationen Drehzahl/Fördermenge, deren Zahl unendlich ist, so dass die Abnutzung des Nockens und der Rollen beträchtlich verringert wird.
Bei mit sehr hohen Drücken arbeitenden Pumpen kann man, um die Drücke zwischen den Rollen und dem Nocken im Augenblick des grössten Hubes (Höchstbelastung) des Kolbens auf eine verhältnismässig grosse Oberfläche zu verteilen, zweckmässig der Oberfläche des Nockens bei der Annäherung an die höchsten Stellen seiner Erhebungen eine Form geben, die der der Oberfläche der Rollen entspricht, d. h. bei tonnenförmigen Rollen erhält der Nocken an dieser Stelle eine etwas ausgehöhlte Form (s. Fig. 7), während bei Rollen mit geradlinigen Erzeugenden (Fig. 8) die Erzeugenden des Nockens bei der Annäherung an die höchsten Stellen ebenfalls eine geradlinige Form erhalten.
Man erhält dann zwar zwischen den Rollen und dem Nocken die eingangs erwähnten Reibungen, diese treten jedoch nur auf einem geringen Bruchteil der Länge der Laufbahn (etwa 20 go) auf.
Der die Krümmung der Rollen 4 (Fig. 5 und 6) oder der Lauffläche des Nockens (Fig. 8) bestimmende Halbmesser R hängt von der Biegsamkeit des Verbindungshebels ab und muss so gewählt werden, dass bei den grossen Durchbiegungen die geraden Erzeugenden des Nockens bzw. der Rollen stets tangential zu der gebogenen Fläche der Rollen bzw. des Nockens liegen. Der Halbmesser R ist jedenfalls stets verhältnismässig gross. Bei Rollen mit einem grössten Durchmesser von 12 bis 25 mm, der vorzugsweise zwischen 16 und 18 mm liegt, liegt dieser Halbmesser zwischen 0,20 und 2 m, vorzugsweise zwischen 0,5 und 1, 50 m. Die Krümmung ist also erheblich kleiner, als die in den Zeichnungen dargestellte, in denen diese der Deutlichkeit halber übertrieben ist. Der Krümmungshalbmesser R des Nockens (Fig. 8) hat die gleiche Grössenordnung.
Es ist zu bemerken, dass der Krümmungshalbmesser der balligen Oberfläche der in der ersten Ausführungsform (Fig. 1-4) der Erfindung benutzten Rollen zweckmässig einen Wert mit der gleichen obenerwähnten Grössenordnung erhält, d. h. zwischen 0,20 und 2 m, vorzugsweise zwischen 0,5 und 1, 50 m.
Der elastisch verformbare Verbindungshebel kann auf ganz verschiedene Weise ausgebildet werden.
Zwei Ausführungsformen eines derartigen Verbindungshebels sind beispielshalber in Fig. 9 und 10 dargestellt.
Gemäss Fig. 9 wird der Verbindungshebel durch eine gewisse Zahl von elastischen Lamellen 21 gebildet, deren Enden in Haltern 22 für die Enden der Achsen befestigt sind, an denen die Rollen 4 angebracht sind.
Gemäss Fig. 10 bildet der Verbindungshebel ein Stück mit den Enden der Achsen der Rollen, er enthält jedoch einen sich über einen wesentlichen Teil seiner Länge erstreckenden Schlitz 23.
Natürlich sind noch andere Ausführungsformen denkbar um dem Verbindungshebel eine gewisse Elastizität zu geben.
Die Erfindung kann abgewandelt werden. So kann insbesondere der Nocken nur zwei diametral gegenüberliegende Erhebungen aufweisen und über ebenso viele Rollen mit fester Achse laufen, wie Motorzylinder vorhanden sind, z. B. vier Rollen mit fester Achse für einen Vierzylindermotor. Ferner können die Kennzeichen der obigen Ausführungsformen gleichzeitig vorhanden sein.