Es
ist daher eine Hauptaufgabe der Erfindung, die Nachteile des Stands
der Technik zu verhindern.
Es
ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, einen Dreh-/Linearbewegungsumwandlungsmechanismus
und eine Kraftstoffeinspritzpumpe zu schaffen, die so gestaltet
sind, dass sie einen Schaden davon minimieren, wenn eine Kontaktfläche zwischen einem
Nockenring und einem Tauchkolben einen größeren Schubwiderstand des Tauchkolbens
erzeugt.
Gemäß einem
Gesichtspunkt der Erfindung ist ein Dreh-/Linearbewegungsumwandlungsgerät vorgesehen,
das folgendes aufweist: (a) einen Exzenternocken, der an eine Drehmomenteingangswelle
gekoppelt ist, wobei der Exzenternocken mit Bezug auf die Drehmomenteingangswelle
exzentrisch gedreht wird; (b) einen Nockenring, dessen Innenwand sich
mit dem Exzenternocken in Kontakt befindet und durch den Exzenternocken
zum Drehen gezwungen wird, wobei der Nockenring eine ebene Fläche hat, die
an seinem Außenrand
ausgebildet ist; (c) einen Tauchkolben, der so angeordnet ist, dass
er in einer zu der Drehachse des Exzenternockens senkrechten Richtung
linear beweglich ist, wobei der Tauchkolben eine ebene Fläche hat,
die gegen den Nockenring in gleitender Anlage mit der ebenen Fläche des
Nockenrings gepresst ist, so dass der Nockenring vom Drehen abgehalten
wird, um den Tauchkolben linear zu bewegen; und (d) eine Sicherungseinrichtung,
die in dem Nockenring vorgesehen ist, die auf ein Aufbringen einer
physikalischen Last, die größer als
eine vorbestimmtes Maß ist,
in einer Drehrichtung der Exzenternocke damit reagiert, zu brechen.
Wenn
eine Kontaktfläche
zwischen dem Nockenring und dem Tauchkolben ausgetrocknet ist, so dass
sie einen größeren Widerstand
gegen den Schub des Tauchkolbens erzeugt, wird dies die Sicherungseinrichtung
dazu veranlassen, zu brechen, um den Nockenring auszudehnen, so
dass der Innendurchmesser des Nockenrings zunimmt. Dies lässt den
Exzenterring innerhalb des Innenumfangs des Nockenrings leerlaufen,
wodurch die Übertragung
des Drehmoments des Exzenternockens zu dem Nockenring unterbrochen
wird, um eine zusätzliche
größere physikalische
Last auf den Tauchkolben zu verhindern. Insbesondere dann, wenn
die Kontaktfläche
zwischen dem Nockenring und dem Tauchkolben den größeren Schubwiderstand
des Tauchkolbens erzeugt, dient die Sicherungseinrichtung dazu,
dass lediglich der Nockenring bricht, wodurch sich ein minimierter
Schaden an dem Dreh-/Linearbewegungsumwandlungsmechanismus ergibt.
In
der bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung, ist die Sicherungseinrichtung
in einem Abschnitt des Nockenrings vorgesehen, an dem der Tauchkolben
nicht anliegt und zu dem eine Zugspannung hinzugefügt (addiert)
wird, wenn der Widerstand gegen die Gleitbewegung des Nockenrings
mit Bezug auf den Tauchkolben zunimmt. Insbesondere dann, wenn die
Kontaktfläche
zwischen dem Nockenring und dem Tauchkolben den größeren Schubwiderstand
des Tauchkolbens erzeugt, führt
eine an dem Nockenring in dessen Drehrichtung wirkende kleinere
Last zum Brechen der Sicherungseinrichtung.
Die
Sicherungseinrichtung kann durch eine Nut implementiert sein, die
an zumindest einem aus einem Außenumfang
und einem Innenumfang des Nockenrings ausgebildet ist. Die Nut kann
eine V-Form, U-Form oder C-Form im Querschnitt aufweisen. Die Nut
kann sich von einem Ende zu dem anderen Ende des Nockenrings in
dessen Axialrichtung erstrecken oder kann wahlweise lediglich in
einem Abschnitt des Nockenrings ausgebildet sein.
Gemäß dem zweiten
Gesichtspunkt der Erfindung ist eine Kraftstoffeinspritzpumpe für eine Kraftmaschine
vorgesehen, die folgendes aufweist: (a) ein Gehäuse, das in sich eine Nockenkammer ausgebildet
hat, in die Kraftstoff zugeführt
wird; (b) einen Exzenternocken, der innerhalb der Nockenkammer des
Gehäuses
in mechanischer Verbindung mit der Drehmomenteingangswelle, in welche
das durch eine Kraftmaschine ausgegebene Drehmoment eingegeben wird,
angeordnet ist, wobei der Exzenternocken mit Bezug auf die Drehmomenteingangswelle exzentrisch
gedreht wird; (c) einen Nockenring, dessen Innenwand sich mit dem
Exzenternocken in Kontakt befindet und der durch den Exzenternocken
zum Drehen gezwungen wird, wobei der Nockenring eine ebene Fläche hat,
die an seinem Außenumfang
ausgebildet ist; (d) einen Tauchkolben, der in einer zu einer Drehachse
des Exzenternockens senkrechten Richtung linear beweglich angeordnetist,
wobei der Tauchkolben eine ebene Fläche hat, die in gleitender Anlage
mit der ebenen Fläche
des Nockenrings gegen den Nockenring gepresst ist, um so den Nockenring
davon abzuhalten, sich zu drehen, wodurch der Tauchkolben dazu gezwungen
wird, sich hin und her zu bewegen, um ein Volumen einer Druckbeaufschlagungskammer
zyklisch zu vergrößern und
zu verkleinern; und (e) eine Sicherungseinrichtung, die in dem Nockenring
vorgesehen ist, welche auf ein Aufbringen einer physikalischen Last,
die größer als ein
vorbestimmtes Maß ist,
in einer Drehrichtung des Exzenternockens damit reagiert, zu brechen.
Wenn aus irgendeinem Grund Wasser zwischen die ebene Fläche des
Nockenrings und die ebene Fläche
des Tauchkolbens eintritt, wird dies einen Schmierungsmangel dazwischen
ergeben, was zu einem Austrocknen einer Kontaktfläche zwischen
den ebenen Flächen
des Nockenrings und des Tauchkolbens führen kann, wodurch sich ein
größerer Schubwiderstand
des Tauchkolbens ergibt. Der Widerstand verursacht, dass ein von
der Kraftmaschine ausgegebenes größeres Drehmoment zu dem Nockenring
hinzugefügt
wird, wodurch sich ein Brechen der Sicherungseinrichtung ergibt.
Daher dehnt sich der Nockenring so aus, dass sein Innendurchmesser
zunimmt. Dies lässt
den Exzenternocken innerhalb des Innenumfangs des Nockenrings leerlaufen,
wodurch eine Übertragung
des Drehmoments des Exzenternockens zu dem Nockenring unterbrochen
wird, um eine zusätzliche
größere physikalische
Last auf den Tauchkolben zu verhindern. Insbesondere dann, wenn
die Kontaktfläche
zwischen dem Nockenring und dem Tauchkolben einen größeren Widerstand gegen
Schub des Tauchkolbens erzeugt, dient die Sicherungseinrichtung
dazu, dass lediglich der Nockenring bricht, wodurch sich ein verringerter
Schaden an der Kraftstoffeinspritzpumpe ergibt und verhindert wird,
dass Kraftstoff von der Kraftstoffeinspritzpumpe entweicht (leckt).
Die Verwendung der Sicherungseinrichtung beseitigt die Notwendigkeit, einen
Spalt zwischen dem Gehäuse
und dem Nockenring, das heißt,
die Größe der Kraftstoffeinspritzpumpe
zu vergrößern.
Es
bricht lediglich der Nockenring, wodurch der physikalische Schaden
an dem Tauchkolben und dem Nockenring minimiert wird. Dies ergibt
eine Kostenverringerung beim Reparieren der Kraftstoffeinspritzpumpe.
In
der bevorzugten Ausführung
der Erfindung ist die Sicherungseinrichtung in einem Abschnitt des
Nockenrings vorgesehen, der mit dem Tauchkolben nicht in Anlage
ist und an dem eine Zugspannung hinzugefügt wird, wenn der Widerstand gegen
die Gleitbewegung des Nockenrings mit Bezug auf den Tauchkolben
zunimmt. Insbesondere dann, wenn die Kontaktfläche zwischen dem Nockenring
und dem Tauchkolben den größeren Widerstand
gegen Schub des Tauchkolbens erzeugt, führt eine an dem Nockenring
in seiner Drehrichtung wirkende kleinere Last zum Brechen der Sicherungseinrichtung.
Die
Sicherungseinrichtung ist durch eine Nut implementiert, die zumindest
in einem aus einem Außenumfang
und einem Innenumfang des Nockenrings ausgebildet ist. Die Nut kann
eine V-Form, eine U-Form oder eine C-Form im Querschnitt aufweisen. Die
Nut kann sich von einem Ende zu dem anderen Ende des Nockenrings
in dessen Axialrichtung erstrecken oder kann wahlweise lediglich
in einem Abschnitt des Nockenrings ausgebildet sein.
Die
vorliegende Erfindung wird aus der nachstehend gegebenen ausführlichen
Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen der bevorzugten Ausführungsbeispiele
der Erfindung vollständig
verstanden, die jedoch nicht dazu herangezogen werden sollten, die
Erfindung auf bestimmte Ausführungsbeispiele
zu beschränken,
sondern lediglich zum Zweck der Erklärung und der Verständlichkeit
beabsichtigt sind.
In
den Zeichnungen ist/sind:
1 eine Schnittansicht senkrecht
zu einer Drehachse einer erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzpumpe;
2 eine Schnittansicht entlang
der Drehachse der in 1 dargestellten
Kraftstoffeinspritzpumpe;
3(a), 3(b), 3(c), 3(d), 3(e), 3(f), 3(g) und 3(h) Teilschnittansichten, die den Zeitfolgenarbeitsablauf
von Kolben und einem Nockenring zeigen;
4(a), 4(b), 4(c) und 4(d) Teilschnittansichten,
die Zeitfolgenarbeitsabläufe
einer Sicherungseinrichtung zeigen, wenn eine Kontaktfläche zwischen
einem Tauchkolben und einem Nockenring ausgetrocknet ist; und
5 eine Teilschnittansicht,
die einen Dreh-/Linearbewegungsumwandlungsmechanismus zeigt,
der in einer herkömmlichen
Kraftstoffeinspritzpumpe für
Kraftfahrzeuge verwendet wird.
Unter
Bezugnahme auf die Zeichnungen, in denen sich gleiche Bezugszeichen
auf gleiche Teile in verschiedenen Ansichten beziehen, und zwar
insbesondere unter Bezugnahme auf
1 und 2, ist eine erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzpumpe 1 gezeigt,
die dazu gestaltet ist, Hochdruckkraftstoff zu einer Common Rail
einer Dieselkraftmaschine (nicht gezeigt) zu verdichten und zu schicken.
Die
Kraftstoffeinspritzpumpe 1 besteht im Wesentlichen aus
einer Einspeisepumpe 2, einem Regelventil 3, einem
Kraftstoffregelventil 4, das aus einem Solenoidsteuerventil
(SCV) gefertigt ist, und aus einer Hochdruckpumpe 5. Die
Einspeisepumpe 2 ist in 2 in
einer 90°-Abwicklung
dargestellt.
Die
Kraftstoffpumpe 1 hat einen Gehäuseaufbau, der aus einem Körper 6,
einer Abdeckung 7 und einem Zylinderkopf 8 zusammengesetzt
ist. Der Körper 6 und
die Abdeckung 7 sind beide aus Aluminium gefertigt. Der
Zylinderkopf 8 ist aus Stahl gefertigt.
Die
Einspeisepumpe 2 ist durch eine Trochoidpumpe implementiert
und durch eine Nockenwelle 11 angetrieben, um den Kraftstoff
von einem Kraftstoffeinlass 10 zu pumpen und ihn durch
das Kraftstoffregelventil 4 zu der Hochdruckpumpe 5 zuzuführen. Die
Nockenwelle 11 ist durch eine Kurbelwelle der Kraftmaschine
angetrieben.
Das
Regelventil 3 ist in einem Kraftstoffpfad vorgesehen, der
zwischen einem Auslass und einem Einlass der Einspeisepumpe 2 verbindet.
Wenn der Druck des Kraftstoffs an dem Auslass der Einspeisepumpe 2 ein
vorgegebenes zulässiges
Niveau überschreitet,
wird das Regelventil 3 geöffnet, um seinen Auslassdruck
unterhalb des zulässigen
Niveaus zu halten.
Das
Kraftstoffregelventil 4 ist mit einer Spule ausgestattet,
die durch eine ECU (nicht gezeigte Kraftmaschinensteuereinheit)
erregt wird, um die Menge des zu der Hochdruckpumpe 5 zuzuführenden
Kraftstoffs zu steuern, wodurch der Druck des Kraftstoffs innerhalb
der Common Rail gesteuert wird.
Die
Hochdruckpumpe 5 dient zum Druckbeaufschlagen des von dem
Kraftstoffregelventil 4 zugeführten Kraftstoffs und speist
ihn in die Common Rail ein. Die Hochdruckpumpe 5 ist aus
einem Dreh-/Linearbewegungsumwandlungsmechanismus 13, zwei
Tauchkolbenpumpen 14, Ansaugventilen 16 und einem
Auslassventil 17 zusammengesetzt. Der Dreh-/Linearbewegungsumwandlungsmechanismus 13 dient
zum Umwandeln eines von der Kraftmaschine übertragenen Drehmoments in
die Hin- und Herbewegung der Tauchkolben 12. Jede der Tauchkolbenpumpen 14 hat
eine Druckbeaufschlagungskammer 15, in die der Kraftstoff
durch die Bewegung des Tauchkolbens 12 von dem Ansaugventil 16 gesaugt wird.
Das Auslassventil 17 dient zum Beschicken des in der Druckbeaufschlagungskammer 15 druckbeaufschlagten
Kraftstoffs zu der Common Rail. Es kann auch lediglich eine der
Tauchkolbenpumpen 14 in der Hochdruckpumpe 5 installiert
sein.
Der
Dreh-/Linearbewegungsumwandlungsmechanismus 13 ist innerhalb
einer in dem Gehäusezusammenbau
ausgebildeten Nockenkammer 18 installiert. Der Dreh-/Linearbewegungsumwandlungsmechanismus 13 besteht
aus einem Exzenternocken 19, einem Nockenring 21 und
den Tauchkolben 12. Der Nockenring 21 ist um den
Exzenternocken 19 gepasst. Die Tauchkolben 12 sind
gegen den Nockenring 21 gepresst, so dass sie sich der
Bewegung des Nockenrings 21 folgend hin und her bewegen.
Die
Nockenkammer 18 ist mit dem durch einen Kraftstoffpfad 22 von
der Einspeisepumpe 2 zugeführten Kraftstoff gefüllt. Der
Kraftstoffpfad 22 hat in sich eine Drossel 22a ausgebildet.
Ein Überschuß des Kraftstoffs
innerhalb der Nockenkammer 18 wird von einem Kraftstoffauslass 23 ausgelassen
und zu der (nicht gezeigten) Kraftstoffpumpe rückgeführt.
Der
Exzenternocken 19 ist aus einem zylindrischen Element gefertigt,
das einstückig
mit der durch das Ausgabedrehmoment der Kraftmaschine angetriebenen
Nockenwelle 11 ausgebildet ist oder damit verbunden ist.
Die Drehung der Nockenwelle 11 lässt den Exzenternocken 19 mit
Bezug auf die Drehachse der Nockenwelle 11 exzentrisch
drehen.
Der
Nockenring 21 ist, wie dies klar in 2 gezeigt ist, so installiert, dass er
durch ein zylindrisches Hohlgleitlager (Buchse) 24 verschieblich
installiert ist. Der Nockenring 21 hat in sich ein Durchgangsloch 21a ausgebildet,
in dem der Exzenternocken 19 und das Gleitlager 24 angeordnet
sind.
Der
Nockenring 21 hat an seinem Umfang ebene Flächen 21b ausgebildet,
an denen die Tauchkolben 12 verschieblich bzw. gleitend
in Anlage sind. Die beiden Tauchkolben 12 stehen sich aneinander ausgerichtet über den
Nockenring 21 gegenüber. Zwei
der ebenen Flächen 21b,
an denen die Tauchkolben 12 anliegen, sind einander entgegengesetzt.
Jeder
der Tauchkolben 12 hat eine Scheibe oder einen Ansatz 12a,
der an einem Ende davon einstückig
ausgebildet ist. Der Ansatz 12a hat eine ebene Endfläche 12b (die
auch als eine Tauchkolbenunterfläche
bezeichnet wird), die sich in gleitender Anlage mit der ebenen Fläche 21b des
Nockenrings 21 befindet.
Zwischen
jedem der Ansätze 12a und
dem Zylinderkopf 8 ist eine Schraubenfeder 25 angeordnet,
die dazu dient, die Tauchkolbenfläche 12b in konstante
Anlage mit einer der ebenen Flächen 21b des
Nockenrings 21 vorzuspannen. Die Summe des Federdrucks
der Federn 25 und des auf den Tauchkolben 12 wirkenden
Kraftstoffdrucks dient dazu, den Nockenring 21 davon abzuhalten,
sich zu drehen, und dient dazu, den Nockenring 21 dazu
zu zwingen, sich exzentrisch zu bewegen, wobei die ebenen Flächen 21b in
die gleichen Richtungen gerichtet sind, wodurch sich die Tauchkolben 12 zyklisch
hin- und herbewegen.
Jeder
der Tauchkolben 12 ist verschieblich in einer zylindrischen
Kammer 8a gehalten (die im weiteren Verlauf auch als ein
Zylinderunteres bezeichnet wird), die in dem Zylinderkopf 8 ausgebildet
ist. Die Tauchkolben 12 werden, wie dies vorstehend beschrieben
ist, durch den Nockenring 21 hin und her bewegt, um das
Volumen der Druckbeaufschlagungskammer 15 zyklisch zu vergrößern oder
zu verringern.
Insbesondere
dann, wenn sich jeder der Tauchkolben 12 abwärts bewegt
(d.h. in Richtung der Drehmitte der Exzenternocke 19),
wird dies eine entsprechende Druckbeaufschlagungskammer 15 in
einen erhöhten
Volumenzustand bringen, wodurch sich ein Druckabfall innerhalb der
Druckbeaufschlagungskammer 15 ergibt. Dieser Druckabfall
lässt das
Auslassventil 17 geschlossen sein und das Ansaugventil 16 geöffnet sein,
wodurch der Kraftstoff in die Druckbeaufschlagungskammer 15 gesogen
wird, der durch die Einspeisepumpe 2 druckbeaufschlagt
und mengenmäßig durch
das Kraftstoffregelventil 4 geregelt wurde.
Wenn
sich umgekehrt jeder Plungerkolben 12 aufwärts bewegt
(d.h. von der Drehmitte des Exzenternockens 19 weg), wird dies
eine entsprechende Druckbeaufschlagungskammer 15 in einen
verringerten Volumenzustand bringen, wodurch sich ein Druckanstieg
innerhalb der Druckbeaufschlagungskammer 15 ergibt. Dieser
Druckanstieg lässt
das Ansaugventil 16 geschlossen sein. Wenn der Druck innerhalb
der Druckbeaufschlagungskammer 15 einen gegebenen oberen
Grenzwert erreicht, lässt
er das Auslassventil 17 geöffnet sein, um den druckbeaufschlagten
Kraftstoff von der Druckbeaufschlagungskammer 15 zu der
Common Rail auszustoßen.
Unter
Bezugnahme auf 3(a) bis 3(h) ist nachstehend der
Betrieb des Dreh-/Linearbewegungsumwandlungsmechanismus 13 beschrieben. In
der nachstehenden Erläuterung
wird die Abwärtsbewegung
jedes der Tauchkolben 12 in Richtung der Drehmitte des
Exzenternockens 19 zum Saugen des Kraftstoffs in die Druckbeaufschlagungskammer 15 als
ein Ansaugtakt bezeichnet, während
die Aufwärtsbewegung
jedes Plungerkolbens 15 in Richtung des Ansaugventils 16 zum
Druckbeaufschlagen des Kraftstoffs in der Druckbeaufschlagungskammer 15 als
ein Verdichtungstakt bezeichnet wird.
Wie
dies vorstehend beschrieben ist, sind die Tauchkolben 12 über den
Nockenring 21 in Durchmesserrichtung gegenüberliegend
angeordnet, so dass sie um 180° gegeneinander
phasenversetzt sind. In anderen Worten führt einer der Plungerkolben 12 den
Ansaugtakt aus, während
der andere den Verdichtungstakt ausführt.
Wenn
sich die Drehmitte des Exzenternockens 19 gerade unterhalb
der Nockenwelle 11 befindet, wie dies in 3(a) gezeigt ist, befindet sich der obere
der Tauchkolben 12 in der unteren Todpunktstellung, während sich
der untere Tauchkolben 12 in der oberen Todpunktstellung
befindet. Die Winkelstellung des Exzenternockens 19 ist
in diesem Zustand nachstehend als Null (0) Grad definiert.
Eine
Drehung der Nockenwelle 11 in Gegenuhrzeigersinnrichtung,
aus Sicht der Zeichnungen, von 0° aus
wird den Exzenternocken 19 und den Nockenring 21 dazu
bringen, sich mit Bezug auf die Nockenwelle 11 exzentrisch
zu drehen. Dies lässt
den oberen Tauchkolben 12, der an einer oberen der ebenen
Flächen 21b des
Nockenrings 21 anliegt, von der unteren Todpunktstellung
zu der oberen Todpunktstellung innerhalb der Zylinderkammer 8a bewegen. Insbesondere
dann, wenn die Winkelstellung θ der Nockenwelle 11 innerhalb
eines Bereichs von 0° und 180° liegt (d.h.,
0° < θ < 180°), befindet
sich der obere Tauchkolben 12 in dem Verdichtungstakt.
Der
untere Tauchkolben 12 befindet sich dann in dem Ansaugtakt,
wenn die Winkelstellung θ der
Nockenwelle 11 innerhalb eines Bereichs von 0° und 180° liegt (d.h.,
0° < θ < 180°). Genauer
gesagt, bewegt sich der untere Tauchkolben 12 zwischen
0° und 180° innerhalb
der Zylinderkammer 8a von der oberen Todpunktstellung zu
der unteren Todpunktstellung.
Während dem
Verdichtungstakt des oberen Tauchkolbens 12 wirkt auf den
oberen Tauchkolben 12 ein zum Nockenring 21 gerichteter
größerer Druck,
also die Summe aus dem Federdruck, der durch eine obere der Federn 25 erzeugt
wird und dem Kraftstoffdruck in der oberen Druckbeaufschlagungskammer 15.
Andererseits wird der untere Tauchkolben 12, der den Ansaugtakt
durchführt, durch
den Federdruck vorgespannt, der durch die untere Feder 25 in
Richtung des Nockenrings 21 erzeugt wird.
Genauer
gesagt ist der auf dem den Verdichtungstakt durchführenden
Tauchkolben 12 in Richtung des Nockenrings 21 wirkende
Druck größer als der
auf dem den Ansaugtakt ausführenden
anderen Tauchkolben 12 in Richtung des Nockenrings 21 wirkende
Druck.
Die
ebenen Flächen 21b des
Nockenrings 21 sind nicht parallel zueinander. Die Tauchkolben 12 haben
längs gerichtete
Mittellinien, die sich parallel zueinander erstrecken (oder die
aneinander ausgerichtet sind). Mit anderen Worten erstrecken sich
Bewegungspfade der Tauchkolben 12 parallel zueinander.
Daher wird, wenn der an einem der Tauchkolben 12 wirkende
Druck größer als
der an dem anderen (Tauchkolben) wirkende Druck ist, eine der ebenen Flächen 21b des
Nockenrings 21, an der der größere Druck wirkt, in Flächen-an-Flächenkontakt
mit einer der entsprechenden Tauchkolbenflächen 12b der Tauchkolben 12 gezwungen.
Insbesondere
dann, wenn sich der obere Tauchkolben 12 in dem Verdichtungstakt
befindet, ist die obere Tauchkolbenfläche 12b mit der oberen
ebenen Fläche 21b des
Nockenrings 21 in Anlage, während die untere Tauchkolbenfläche 21b bei
einem vorgegebenen Winkel gegen die untere ebene Fläche 21b des
Nockenrings 21 geneigt ist, wodurch ein Spalt dazwischen
erzeugt wird, in den der Kraftstoff in der Nockenkammer 18 strömt.
Wenn
die Winkelstellung θ der
Nockenwelle 11 den Wert 180° erreicht, wie dies in 3(e) gezeigt ist, erreicht
der obere Tauchkolben 12 die obere Todpunktstellung, während der
untere Tauchkolben 12 die untere Todpunktstellung erreicht.
Der obere Tauchkolben 12 vollendet somit den Verdichtungstakt,
während
der untere Tauchkolben 12 den Ansaugtakt vollendet.
Wenn
im Gegensatz zu einer Winkelstellung θ der Nockenwelle 11 innerhalb
eines Bereichs von 0° und
180° die
Winkelstellung θ der
Nockenwelle 11 den Wert 180° überschreitet, startet der obere
Tauchkolben 12 den Ansaugtakt, während der untere Tauchkolben 12 den
Verdichtungstakt startet. Die Tauchkolbenfläche 12b des unteren
Tauchkolbens 12, der den Verdichtungstakt ausführt, liegt
somit an der unteren ebenen Fläche 21b des
Nockenrings 21 an, während
die obere Tauchkolbenfläche 12b bei
einem vorgegebenen Winkel gegen die obere ebene Fläche 21b des
Nockenrings 21 geneigt ist, wodurch ein Spalt dazwischen
erzeugt wird, in den der Kraftstoff in der Nockenkammer 18 strömt.
Wenn
die Winkelstellung θ der
Nockenwelle 11 360° erreicht,
kehren die Tauchkolben 12 jeweils in ihre Ursprungsstellung
zurück.
Wie
dies aus der vorstehenden Erörterung ersichtlich
ist, hat der Tauchkolben 12, der den Ansaugtakt ausführt, seine
Fläche 12b zu
der ebenen Fläche 21b des
Nockenrings 21 geneigt, um dazwischen den Spalt zu erzeugen,
in den der Kraftstoff innerhalb der Nockenkammer 18 zum
Schmieren hineinströmt.
Wenn jedoch aus irgendeinem Grund das Wasser zwischen die ebene
Fläche 21b des
Nockenrings 21 und die Tauchkolbenfläche 12b eintritt,
wird dies einen Schmiermangel dazwischen ergeben, der zum Austrocknen
einer Kontaktfläche
zwischen der ebenen Fläche 21b und
der Tauchkolbenfläche 12b führen kann.
Der Exzenternocken 19, der den Nockenring 12 exzentrisch
umkreist, wie dies vorstehend beschrieben ist, ist durch die Kraftmaschinenausgabe
angetrieben. Das Austrocknen der Kontaktfläche verursacht somit ein durch
die Kontaktfläche zu
den Tauchkolben 12 zu übertragenes
von der Kraftmaschine ausgegebenes größeres Drehmoment, welches ein
Beschädigen
der Tauchkolben 12 ergibt. Das Brechen kann ferner eine
Absplitterung der Tauchkolben 12 verursachen, die in einen
Spalt zwischen dem Nockenring 21 und den den Nockenring 21 umgebenden
Gehäusekörper 6 gezwungen wird,
wodurch sich ein Brechen des Gehäusekörpers 6 ergibt.
Um
das vorstehende Problem zu vermeiden, ist der Nockenring 21,
wie in 1 gezeigt ist,
mit Sicherungseinrichtungen 26 ausgestattet, die auf eine Eingabe
eines vorbestimmten Drehmomentgrads auf den Nockenring 21 durch
mechanisches Brechen des Nockenrings 21 reagieren. Die
Sicherungseinrichtungen 26 sind bevorzugter Weise so gestaltet, dass
sie den Nockenring 21 nach der Eingabe eines Drehmoments
brechen, das etwas größer als
das beim Normalbetrieb der Kraftstoffeinspritzpumpe 1 auf
den Nockenring 21 wirkende maximale Drehmoment und zumindest
kleiner als eine Versagensfestigkeit des Gehäusekörpers 6, der den Nockenring 21 umgibt,
ist.
Die
Sicherungseinrichtungen 26 sind durch Strukturabschnitte
des Nockenrings 21 implementiert, die eine mechanische
Festigkeit haben, die schwach genug ist, um Risse in dem Nockenring 21 zu
erzeugen, wenn auf den Nockenring 21 ein übermäßiges Drehmoment
aufgebracht wird. Insbesondere sind die Sicherungseinrichtung 26 aus
einer V-Nut gemacht,
die in einer Außenwand
des Nockenrings 21 ausgebildet ist. Jede V-Nut kann sich
von einem Ende zu dem anderen Ende des Nockenrings 21 in
einer Axialrichtung des Nockenrings 21 erstrecken oder
kann alternativ lediglich in einem Abschnitt der Außenwand
des Nockenrings 21 ausgebildet sein.
Die
Sicherungseinrichtungen 26 sind an in Durchmesserrichtung
entgegengesetzten Seitenflächen
des Nockenrings 21 ausgebildet, die nicht an den Tauchkolbenflächen 12b in
Anlage sind, und sie sind an Stellen ausgebildet, an denen eine
große Zugspannung
wirkt, wenn der Widerstand gegen die Gleitbewegung des Nockenrings 21 und
der Tauchkolben 12 unerwünschter Weise zunimmt, beispielsweise
dann, wenn die Kontaktflächen
zwischen dem Nockenring 21 und den Tauchkolben 12 ausgetrocknet
sind.
Lediglich
eine Sicherungseinrichtung 26 kann in dem Nockenring 21 ausgebildet
sein. Zwei Sicherungseinrichtungen 26 werden bevorzugter Weise verwendet,
um das Brechen des Nockenrings 21 sicherzustellen, wenn
zumindest einer der Tauchkolben 12 blockiert ist.
Nun
wird unter Bezugnahme auf 4(a) bis (d) die Funktionsweise der
Sicherungseinrichtung 26 beschrieben, wenn die Kontaktflächen zwischen
den ebenen Flächen 21b des
Nockenrings 21 und den Tauchkolbenflächen 12b der Tauchkolben 12 ausgetrocknet
sind.
Wie
bereits beschrieben ist, wird während dem
Ansaugtakt jedes Tauchkolbens 12 ein Spalt zwischen der
ebenen Fläche 21b des
Nockenrings 21 und der Tauchkolbenfläche 12b erzeugt, in
den Kraftstoff eintritt. Wenn das Wasser aus irgend einem Grund
in den Spalt eintritt und der Tauchkolben 12 den Verdichtungstakt
startet, wird dies einen Schmiermangel der Kontaktfläche zwischen
der ebenen Fläche 21b und
der Tauchkolbenfläche 12b ergeben,
was dazu führt,
dass die Kontaktfläche
ausgetrocknet wird.
Der
Exzenternocken 19 wird durch die Ausgabe der Kraftmaschine
angetrieben, so dass er selbst dann damit fort fährt, sich zu drehen, wenn die Kontaktfläche, wie
dies durch A in 4(b) angezeigt ist,
zwischen der ebenen Fläche 21b des
Nockenrings 21 und der Tauchkolbenfläche 12b während dem
Verdichtungstakt des Tauchkolbens 10 ausgetrocknet wird.
Dies ergibt einen Zugspannungszusatz zu einem Abschnitt des Nockenrings 21,
welcher größer als
gewöhnlich
ist, wie dies durch B in 4(b) angezeigt
ist, was auch in einem Zusatz an Druckspannungen zu einem Abschnitt
des Nockenrings 21 führt,
die größer als
gewöhnlich
sind, wie durch C angezeigt ist.
Der
Zusatz (die Addition) der Zugspannung zu dem Abschnitt des Nockenrings 21,
wie durch B angezeigt ist, verursacht, dass eine entsprechende Sicherungseinrichtung 26 aufgespalten
wird, um einen Riss in dem Abschnitt B des Nockenrings 21 zu erzeugen.
Der Riss verursacht, dass sich der Abschnitt B, aus der Sicht aus 4(c), vertikal ausdehnt,
wodurch sich ein vergrößerter Innendurchmesser
des Nockenrings 21 ergibt. Dies lässt den Exzenternocken 19 innerhalb
des Nockenrings 21 leerlaufen, wodurch sich eine Unterbrechung
der Drehmomentübertragung
des Exzenternockens 19 zu dem Nockenring 21 ergibt,
was einen Zusatz (eine Addition) einer übermäßigen Last zu den Tauchkolben 12 verhindert.
Wenn
die Tauchkolben 12 brechen, wie dies vorstehend beschrieben
ist, kann dies dazu führen, dass
Absplitterungen davon in den Spalt zwischen dem Nockenring 21 und
dem Gehäusekörper 6 eingebracht
werden, was zu einem Brechen des Gehäusekörpers 6 und zum Entweichen
des Kraftstoffs nach außen
des Gehäusekörpers 6 führt. Die
Sicherungseinrichtungen 26 dienen dazu, dieses Problem zu
vermeiden, wodurch der Bedarf zum Vergrößern eines Spalts zwischen
dem Nockenring 21 und dem Gehäusekörper 6, das heißt zum Vergrößern der Kraftstoffeinspritzpumpe 1,
beseitigt wird.
Jede
Sicherungseinrichtung 26 ist in einem Abschnitt des Nockenrings 21 vorgesehen,
an dem eine große
Zugspannung wirkt. Somit reagieren die Sicherungseinrichtung 26 auf
eine physikalische Last auf dem Nockenring 21 in seiner
Drehrichtung damit, dass sie brechen, wenn ein Tauchkolbenschubwiderstand
an der Kontaktfläche
zwischen dem Nockenring 21 und jedem Tauchkolben 12 entwickelt
wird, und somit dienen sie dazu, die Beschädigung der anderen Teile mit
Ausnahme des Nockenrings 21, zu minimieren.
Wahlweise
kann jede Sicherungseinrichtung 26 aus einer Vertiefung
oder aus einer Nut ausgebildet sein, die sich in ihrer Form von
der V-Form unterscheidet. Beispielsweise kann die Sicherungseinrichtung 26 aus
einer U- oder C- förmigen Nut
ausgebildet sein. Ferner kann die Sicherungseinrichtung 26 wahlweise
lediglich in einer Innenumfangswand des Nockenrings 21 oder
sowohl in der Außenumfangswand als
auch in der Innenumfangswand des Nockenrings 21 ausgebildet
sein.
Wahlweise
kann jede Sicherungseinrichtung 26 durch Verringern der
Dicke zwischen der Außenumfangsfläche und
der Innenumfangsfläche
des Nockenrings 21 ausgebildet sein, um dicke Wände zu bilden.
Die dicke Wand kann sich von einem Ende zu dem anderen Ende des
Nockenrings 21 in der Axialrichtung des Nockenrings 21 erstrecken
oder kann wahlweise zwischen den Enden des Nockenrings 21 zwischenliegend
ausgebildet sein.
Wahlweise
kann jede Sicherungseinrichtung 26 durch eines oder mehrere
Löcher
implementiert werden, die sich durch die Außen- und Innenumfangsflächen des
Nockenrings 21 erstrecken.
Wahlweise
kann sich jede Sicherungseinrichtung 26 in einem Abschnitt
des Nockenrings 21 befinden, der auf eine Druckspannung
reagiert, um einen Spalt in dem Nockenring 21 zu erzeugen.
Genauer gesagt sind die Sicherungseinrichtungen 26 bevorzugter
Weise dazu gestaltet, dass sie nach dem Aufbringen einer physikalischen
Last in einer Drehrichtung des Nockenrings 21 brechen.
Die
Sicherungseinrichtungen 26 sind, wie vorstehend beschrieben
ist, in dem Dreh-/Linearbewegungsumwandlungsmechanismus 13 vorgesehen,
aber sie können
in jeder anderen Bauweise eines Dreh-/Linearbewegungsumwandlungsmechanismus
verwendet werden, der mit einem Nockenring und einem Tauchkolben
versehen ist.
Während die
vorliegende Erfindung in Form der bevorzugten Ausführungsbeispiele
offenbart wurde, um ein besseres Verständnis davon zu vereinfachen,
sollte erkannt werden, dass die Erfindung in verschiedenen Arten
ausgeführt
werden kann, ohne von dem Grundsatz der Erfindung abzuweichen. Daher
sollte die Erfindung so verstanden werden, dass sie alle möglichen
Ausführungsbeispiele
und Modifikationen der gezeigten Ausführungsbeispiele enthält, die
ausgeführt
werden können,
ohne von dem Grundsatz der Erfindung, wie sie in den beiliegenden
Ansprüchen
dargelegt ist, abzuweichen.
Es
ist ein Dreh-/Linearbewegungsumwandlungsmechanismus vorgesehen,
der mit einer Sicherungseinrichtung ausgestattet ist. Der Mechanismus weist
einen an einer Drehmomenteingangswelle gekoppelten Exzenternocken,
einen mit dem Exzenternocken an seiner Innenwand in Kontakt gebrachten
Nockenring und einen Tauchkolben auf, der der Drehung des Nockenrings
folgend linear beweglich anzuordnen ist. Die Sicherungseinrichtung
ist in dem Nockenring vorgesehen, der auf das Aufbringen eines übermäßigen Drehmoments
auf den Nockenring mit dem Brechen des Nockenrings reagiert, wodurch die Übertragung
des Drehmoments von der Drehmomenteingangswelle zu dem Tauchkolben
unterbrochen wird. Dies verhindert ein Brechen des Tauchkolbens
oder des gesamten Dreh-/Linearbewegungsübertragungsmechanismus.
Ferner ist eine mit einer solchen Sicherungseinrichtung ausgestattete
Kraftstoffeinspritzpumpe geschaffen.