-
Die
Erfindung betrifft eine Kraftstoffeinspritzpumpe für einen
Verbrennungsmotor für
ein Fahrzeug.
-
Eine
herkömmliche
Kraftstoffeinspritzpumpe, die einen exzentrischen Nocken und einen
Nockenring hat, ist nach dem Stand der Technik bekannt. Der Nockenring
umläuft
die Rotationsachse oder die Zentralachse der Nockenwelle und treibt Tauchkolben
(Kolben) hin- und hergehend an, um Kraftstoff in einer Druckbeaufschlagungskammer
mit Druck zu beaufschlagen.
-
Der
Nockenring hat eine Metallhülse
(Lagerhülse),
um zu verhindern, dass der Nocken haftet bzw. festhängt. Es
ist jedoch notwendig, einen Werkstoff der Metallhülse auszuwählen, um
die Anti-Haftfähigkeit
zu verbessern. Es ist auch wirksam, die Anti-Haftfähigkeit
durch Vergrößern einer
Fläche
der Metallhülse
zu verbessern, um den Flächendruck
zu verteilen.
-
Jedoch
erhöht
die Verwendung eines Hochleistungswerkstoffs die Kosten der Vorrichtung.
Die große
Metallhülse
ist auch teuer und macht es schwierig, die Größe der Pumpe zu verringern.
-
Als
ein weiteres Beispiel einer herkömmlichen
Kraftstoffpumpe ist in der
DE
199 24 064 A1 eine Verdrängerpumpe beschrieben, bei
der eine Pumpenwelle über
ein Gleitlager in einem Pumpengehäuse gelagert ist und bei der
in einer Lagerbuchse der Pumpenwelle eine Nut ausgebildet ist, um
ein Schmier- und Kühlmittel
in eine Reibfläche
zwischen der Lagerbuchse und der Pumpenwelle einzubringen. Darüber hinaus
ist eine weitere Lagerbuchse in einen Exzenterring eingepresst,
gegen den die Zylinder der Pumpe vorgespannt sind, wobei wendelartige Nuten
in der weiteren Lagerbuchse zum Einbringen eines Schmier- und Kühlmittels
zwischen die weitere Lagerbuchse und die Pumpenwelle*. In einem
weiteren Ausführungsbeispiel
kann die weitere Lagerbuchse in den Exzenterring integriert sein.
-
Es
ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kraftstoffeinspritzpumpe
zu schaffen, die eine Abtragung bzw. Abnutzung verringern kann und die
Möglichkeit
des Haftens durch Verbesserung der Schmierfähigkeit verringert.
-
Diese
Aufgabe wird mit einer Kraftstoffpumpe mit den Merkmalen des Anspruchs
1 gelöst.
-
Erfindungsgemäß hat der
Nocken einen konkaven Abschnitt an einer äußeren Fläche des Nockens. Der konkave
Abschnitt führt
ein Schmiermittel in einen Spalt zwischen dem Nocken und dem Nockenring
ein. Der konkave Abschnitt ist an einem Bereich ausgebildet, an
dem eine Kraft, die durch das Druckbeaufschlagen des Kraftstoffs
bewirkt wird, nicht aufgebracht wird. Der Nocken schiebt den Nockenring
durch eine äußere Fläche an einem
Bereich, an dem ein Abstand zwischen der Drehachse des Nockens und
einem äußeren Profil
sich vergrößert. Der
Bereich, an dem die Kraft, die durch das Druckbeaufschlagen des
Kraftstoffs verursacht wird, nicht aufgebracht wird, ist im Allgemeinen
in dem Bereich gelegen, in dem sich der Abstand zwischen der Drehachse
und dem äußeren Profil
im Laufe der Drehbewegung verringert. Sogar für den Fall, dass der Nocken
eine Vielzahl von Tauchkolben antreibt, hat der Nocken den Bereich,
an dem die durch das Druckbeaufschlagen des Kraftstoffs bewirkte
Kraft nicht aufgebracht wird. Der konkave Abschnitt führt den
Kraftstoff ein, um die Schmierfähigkeit
zu verbessern. Sogar wenn der konkave Abschnitt einen Rand hat,
ist es möglich,
eine Abtragung bzw. Abnutzung zu verringern, da die Kraft sich nicht
an dem Rand konzentriert.
-
Der
konkave Abschnitt ist eine Vertiefung, die sich in axialer Richtung
des Nockens von einem axialen Ende des Nockens zu dem anderen axialen Ende
des Nockens erstreckt. Diese Anordnung kann mehr Schmiermittel einführen.
-
Die
Vertiefung kann derart sein, dass sie nicht mit einer Drehachse
des Nockens parallel ist. Diese Anordnung kann die Schmiermittelströmung in der
Vertiefung erhöhen.
-
1 ist
eine Längsschnittansicht
einer Kraftstoffeinspritzpumpe gemäß einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
-
2 ist
eine Querschnittsansicht der Kraftstoffeinspritzpumpe gemäß dem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
-
3 ist
eine perspektivische Ansicht einer Nockenwelle gemäß dem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
-
4 ist
eine Vorderansicht der Nockenwelle und des Nockens gemäß dem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung; und
-
5 ist
eine Grafik, die die Beziehung zwischen dem Drehwinkel des Nockens
und der Verdrängung
eines Tauchkolbens gemäß dem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt.
-
Im
Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erklärt.
-
Die 1 und 2 zeigen
eine Kraftstoffeinspritzpumpe gemäß einem Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung. 3 zeigt eine perspektivische
Ansicht einer Nockenwelle der Kraftstoffeinspritzpumpe. Die Kraftstoffeinspritzpumpe 10 hat drei
Zylinder, die mit 120°-Intervallen
angeordnet sind. Jeder Zylinder hat einen Tauchkolben 30,
der an einer radialen Außenseite
einer Nockenwelle 20 gelegen ist. 1 zeigt
eine Anordnung der Kraftstoffeinspritzpumpe 10 mit Sicht
auf einen längsgerichteten
Querschnitt von einem der Kolben 30.
-
Die
Kraftstoffeinspritzpumpe 10 hat ein Pumpengehäuse. Das
Pumpengehäuse
hat einen Gehäusekörper 11,
der für
die drei Zylinder gemeinsam ist. Jeder Zylinder hat einen Zylinderkopf 12.
Des weiteren hat das Pumpengehäuse
unter anderem eine Lagerabdeckung 14. Der Zylinderkopf 12 stützt einen
Tauchkolben 30, der hin- und hergehend als ein bewegbares
Element angetrieben ist. Eine innere Fläche des Zylinderkopfs 12 definiert
eine Druckbeaufschlagungskammer 50 mit einer Endfläche eines Einweg-Ventilelements 36 eines
Einwegventils 35 und einer Endfläche des Tauchkolbens 30.
-
Die
Lagerabdeckung 14 ist an dem Gehäusekörper 11 durch Schrauben 29 befestigt.
Die Lagerabdeckung 14 stützt Metallhülsen 15 und 16 als Lager
für die
Nockenwelle 20.
-
Der
Gehäusekörper 11 stützt eine
Metallhülse 17 als
das andere der Lager für
die Nockenwelle 20. Die Lagerabdeckung 14 hat
eine Öldichtung 13 zum
Abdichten zwischen der Lagerabdeckung 14 und der Nockenwelle 20.
Daher definiert das Gehäuse
eine Kammer, die den Nocken aufnimmt. Die Kammer ist mit Kraftstoff
gefüllt,
der durch jeden Zylinder eingeführt
wird.
-
Die
Nockenwelle 20 ist in dem Gehäusekörper 11 und der Lagerabdeckung 14 eingepasst
und ist drehbar durch die Metallhülsen 15, 16, 17 gestützt. Unter
Bezugnahme auf 2 ist ein Nocken 21 angeordnet,
so dass er sich mit der Nockenwelle 20 dreht, und ist bezüglich einer
Drehachse der Nockenwelle 20 exzentrisch. Der Nocken 21 hat
ein kreisförmiges
Profil. Der Nocken 21 kann getrennt von der Nockenwelle
ausgebildet sein und gemäß 3 zusammengebaut
sein. Axiale Innenflächen
des Gehäusekörpers 11 bzw.
der Lagerabdeckung 14 stützen ringförmige Druckplatten 23 und 24,
die gleitfähig in
Berührung
mit axialen Endflächen
des Nockens 21 stehen. Die Tauchkolben 30 sind
an einer radialen Außenseite
der Nockenwelle 20 mit 120°-Intervallen dazwischen angeordnet.
Ein Nockenring 18 ist an einer radialen Außenseite
des Nockens 21 angeordnet. Der Nockenring 18 hat
ein spezifisches hexagonales Außenprofil,
das aus flachen bzw. ebenen Flächen
und kreisförmigen
Flächen
besteht, und ein kreisförmiges
Innenprofil. Das Innenprofil des Nockenrings 18 stützt eine
ringförmige
Metallhülse 19, die
in Gleitberührung
mit dem Nocken 21 steht. Die Metallhülse 19 ist an das
Innenprofil des Nockenrings 18 zum Ausbilden eines Teils
des Nockenrings pressgepasst. Ein Teil des Außenprofils des Nockenrings 18,
das zu dem Tauchkolben 30 weist, und eine Endfläche eines
Tauchkolbenkopfes 30a sind als flache bzw. ebene Flächen ausgebildet
und stehen in Berührung
miteinander. Es ist möglich,
den Flächendruck
an dem Nockenring 18 und an dem Tauchkolbenkopf 30a zu
verringern, da die Kontaktflächen
sowohl des Nockenrings 18 als auch des Tauchkolbenkopfs 30a mit
einer flachen bzw. ebenen Gestalt ausgebildet sind.
-
Gemäß der vorstehend
beschriebenen Anordnung umläuft
der Nockenring 18 die Drehachse der Nockenwelle 20,
wenn sich der Nocken 21 dreht. Die Umlaufbewegung des Nockenrings 18 ist
durch einen exzentrischen Abstand des Nockens 21 von der
Drehachse der Nockenwelle 20 definiert. Indem der Nocken 21 sich
selbst dreht, gleitet der Nockenring 18 an dem Nocken 21.
Da der Nockenring 18 durch die Tauchkolben 30 gehalten
ist, dreht sich der Nockenring 18 selbst nicht.
-
Jeder
der Tauchkolben 30 wird in Richtung des Nockenrings 18 durch
eine Feder 31 geschoben. Daher bewegt sich der Tauchkolben 30 radial,
um das Volumen der Druckbeaufschlagungskammer 50 abwechselnd
zu erhöhen
und zu verringern, wenn der Nockenring 18 umläuft. Der
Tauchkolben führt Kraftstoff
aus einem Kraftstoffeinlassdurchgang 51 über das
Einweg-Ventil 35 während
einer Erhöhungsphase
ein und druckbeaufschlagt den Kraftstoff in der Druckbeaufschlagungskammer 50.
Das Einweg-Ventil 35 verhindert den Rückfluss von der Druckbeaufschlagungskammer 50 zu
dem Kraftstoffeinlassdurchgang 51.
-
Verbinder 41 sind
mit den Zylinderköpfen 12 jeweils
verbunden. Jedes Paar aus dem Zylinderkopf 12 und dem Verbinder 41 bildet
einen Kraftstoffaunlassdurchgang 52. In jedem der Kraftstoffauslassdurchgänge 52 ist
ein Einweg-Ventil angeordnet, das ein Einweg-Ventilelement 38 hat.
Das Einweg- Ventil verhindert
den Kraftstoffrückfluss
von dem Kraftstoffauslassdurchgang 52 zu der Druckbeaufschlagungskammer 50.
Der druckbeaufschlagte Kraftstoff wird einer gemeinsamen Leitung über den
Verbinder 41 und geeignete Rohre zugeführt.
-
Die
Gleitbeziehung zwischen dem Nocken 21 und der Metallhülse 19 wird
nachstehend erklärt. Der
Nocken 21 und die Metallhülse 19 sind so zusammengebaut,
dass sie gleitfähig
sind. Um eine Schmierung dazwischen sicherzustellen, ist gemäß dem Ausführungsbeispiel
eine Vertiefung 22 an einer äußeren Fläche des Nockens 21 ausgebildet,
die in den 1 und 3 gezeigt
ist. Die Vertiefung 22 ist ein konkaver Abschnitt, der
an der äußeren Fläche des
Nockens 21 ausgebildet ist. Der Gehäusekörper 11 und die Lagerabdeckung 14 definieren
einen Hohlraum, der mit Kraftstoff gefüllt ist, der als Schmiermittel
dient. Der Nocken 21 und die anderen Teile sind in dem
Kraftstoff in dem Hohlraum eingetaucht bzw. mit diesem benetzt.
Daher ist die Vertiefung 22 mit Kraftstoff gefüllt und
führt den
Kraftstoff zum Ausbilden einer Kraftstoffschicht zwischen der äußeren Fläche des
Nockens 21 und der inneren Fläche der Metallhülse 19 zu.
Die Kraftstoffschicht stellt die Schmierung zwischen dem Nocken 18 und
der Metallhülse 19 sicher.
-
Die
Vertiefung 22 hat eine Öffnung
an einem axialen Ende des Nockens 21 und eine Öffnung an dem
anderen axialen Ende des Nockens 21. Die Vertiefung 22 verbindet
beide axialen Enden des Nockens 21. Kraftstoff kann durch
die Vertiefung 22 strömen,
um die Schmierung zu verbessern und um Partikel, wie z. B. Metallpartikel
oder Ähnliches,
zu entfernen. Des weiteren ist die Vertiefung 22 nicht parallel
zu der Drehachse des Nockens 21 ausgerichtet. Es ist möglich, die
Schmierung durch Erhöhen
einer durch die Vertiefung 22 strömenden Kraftstoffmenge zu erhöhen, da
der Kraftstoff in der Vertiefung 22 gezwungenermaßen durch
eine Trägheitskraft
strömen kann,
die durch eine Abweichung der Drehgeschwindigkeit des Nockens 21 erzeugt
wird. Die Vertiefung 22 kann auch parallel zu der Drehachse
des Nockens 21 sein. Die Querschnittsfläche der Vertiefung 22 ist definiert,
um die Schmierung gemäß den Bedürfnissen
sicherzustellen. Nur eine Vertiefung 22 ist ausreichend,
wenn die Querschnittsfläche
geeignet ausgelegt wird, aber eine Vielzahl von Vertiefungen mit
kleineren Querschnittsflächen
kann anstelle der Vertiefung 22 verwendet werden.
-
Die
Vertiefung 22 benötigt
scharfe Ränder
an beiden Seiten. Daher ist die Vertiefung 22 an einem spezifischen
Bereich ausgebildet, um die Schmierung zwischen dem Nocken 21 und
der Hülse 19 an den
Rändern
zu erhalten. Die Vertiefung 22 ist an einem Bereich der äußeren Fläche des
Nockens 21 ausgebildet, an dem der Nocken 21 einen
relativ geringen Druck von der Metallhülse 19 aufnimmt. Es
ist auch wirksam, die Vertiefung unauffällig durch Ausbilden der Ränder in
runde Kanten oder dergleichen auszubilden.
-
4 ist
eine Grafik zum Erklären
eines Drucks von der Metallhülse 19 an
jedem Bereich A bis F der äußeren Fläche des
Nockens 21. 5 ist eine Grafik, die die Beziehung
zwischen dem von der Metallhülse 19 auf
den Nocken 21 aufgebrachten Druck, dem Drehwinkel des Nockens 21 und
die Verdrängung
des Tauchkolbens 30 bzw. eines des Kolbens 30 zeigt.
Der Nocken 21 schiebt den Nockenring 18 und den
Tauchkolben 30 aufwärts,
wenn der Tauchkolben 30 an einem Bereich C angeordnet ist. Der
Tauchkolben 30 bewegt sich dem Nockenring 18 folgend
abwärts,
wenn der Tauchkolben 30 sich in einem Bereich B befindet.
Der Nocken 18 nimmt einen um einen Kraftstoffdruck in der
Druckbeaufschlagungskammer 50 höheren Druck auf, wenn der Tauchkolben 30 sich
in einem Bereich D befindet, als wenn der Tauchkolben 30 sich
in einem Bereich A bewegt. Der Bereich D wird von dem Tauchkolben 30 nach
dem Bereich C durchlaufen, und der Bereich A wird von dem Tauchkolben 30 nach
dem Bereich B durchlaufen, da der Kraftstoff am Anfang eines Vorwärtshubs
des Tauchkolbens 30 durch eine Zeitverzögerung des Einweg-Ventils 35 oder ähnliches
nicht druckbeaufschlagt werden kann (Bereich F), und ein Kraftstoffdruck
in der Druckbeaufschlagungskammer 50 ist beim Beginn eines
Rückwärtshubs
noch nicht ausreichend abgesenkt (Bereich E).
-
In
diesem Ausführungsbeispiel
ist mit dem Bereich, an dem keine durch das Druckbeaufschlagen des
Kraftstoffs verursachte Kraft aufgebracht wird, der Bereich A gemeint.
Da der Nocken 21 den Druck von der Metallhülse 19 ungleichmäßig während des
Bereichs A aufnimmt, ist die Vertiefung 22 im Wesentlichen
an der Mitte des Bereichs G ausgebildet. Die Vertiefung 22 ist
an dem Nocken 21 mit einer Neigung bezüglich der Drehachse des Nockens 21 ausgebildet.
Die Vertiefung 22 ist entgegen der Drehrichtung des Nockens 21 in
einem Bereich von 270° bis
290° von
dem Bezugspunkt gelegen, der ein am weitesten vorgestellter Punkt
des Bereichs C ist, der durch H in 4 bezeichnet
ist. Die Vertiefung 22 ist an einem Bereich von dem oberen
Totpunkt zu dem unteren Totpunkt entgegen der Drehrichtung ausgebildet.
Die Vertiefung 22 kann auch parallel zu der Drehachse des
Nockens 21 ausgebildet sein.
-
Ein
Betrieb der Kraftstoffeinspritzpumpe 10 wird nachstehend
erklärt.
-
Der
Nocken 21 dreht sich, wenn sich die Nockenwelle 20 dreht.
Der Nockenring 18 läuft
um, wenn sich der Nocken 21 dreht. Die Tauchkolben 30 bewegen
sich durch Folgen der Umlaufbewegung des Nockenrings 18 jeweils
hin und her. Kraftstoff wird aus einer (nicht gezeigten) Zufuhrpumpe
zu dem Kraftstoffeinlassdurchgang 51 über ein (nicht gezeigtes) Dosierventil
zugeführt.
Wenn einer der Tauchkolben 30 sich an einem oberen Totpunkt
nach unten bewegt, wenn der Nockenring 18 umläuft, wird
durch das Dosierventil dosierter Kraftstoff in die Druckbeaufschlagungskammer 15 durch
das Einweg-Ventil 35 eingeführt. Wenn sich der Tauchkolben 30 in
Richtung des oberen Totpunkts nach dem Erreichen eines unteren Totpunkts
aufwärts
bewegt, wird das Einweg-Ventil 35 geschlossen, und der
Kraftstoff in der Druckbeaufschlagungskammer wird druckbeaufschlagt.
Wenn ein Kraftstoffdruck in der Druckbeaufschlagungskammer 50 einen
Druck erreicht, der höher
als ein Kraftstoffdruck an einer stromabwärtigen Seite des Einweg-Ventilelements 38 ist, öffnet sich das
Einweg-Ventil 38, um die Druckbeaufschlagungskammer 50 und
die gemeinsame Leitung in Verbindung zu bringen. Jeder der Zylinder
hat jeweils das Einweg-Ventilelement 38, wobei die Einweg-Ventilelemente
abwechselnd jeweilige Durchgänge öffnen. Der
zu der gemeinsamen Leitung durch die Durchgänge und den Verbinder 41 zugeführte Kraftstoff
wird in der gemeinsamen Leitung gesammelt und auf einem konstanten
Druck gehalten. Dann wird der Kraftstoff von der gemeinsamen Leitung
(nicht gezeigten) Einspritzeinrichtungen zugeführt.
-
In
diesem Ausführungsbeispiel
ist die Vertiefung 22, die an dem Nocken 21 ausgebildet
ist, über eine
gesamte axiale Richtung des Nockens 21 von dem einen Ende
des Nockens 21 in Rotationsachsenrichtung zu dem anderen
Ende des Nockens 21 in Rotationsachsenrichtung ausgebildet.
Daher öffnet sich
die Vertiefung 22 zu den beiden Enden des Nockens 21 in
Drehrichtung. Gemäß der vorstehend
beschriebenen Anordnung ist es möglich,
Kraftstoff in die Vertiefung 22 von den Enden des Nockens 21 in Drehachsenrichtung
einzuführen.
Der Kraftstoff in der Vertiefung 22 strömt in einen Spalt zwischen
der inneren Fläche
der Metallhülse 19 und
der äußeren Fläche des
Nockens 21 und bildet eine Kraftstoffschicht aus. Da der
Kraftstoff als ein Schmiermittel wirkt, ist die Schmierung zwischen
der Metallhülse 19 und
dem Nocken 21 verbessert. Als Folge ist es möglich, ein
Haften bzw. Kleben oder Festhängen
der Metallhülse 19 an
dem Nocken 21 zu verringern und eine Abtragung der Metallhülse 19 und
des Nockens 21, die durch eine Relativdrehung des Nockens 21 und
des Nockenrings 18 verursacht wird, zu verringern.
-
Es
ist möglich,
die Vertiefung 22 mit Kraftstoff zu füllen und den Kraftstoff durch Öffnen der
Vertiefung 22 an beiden axialen Enden des Nockens 21 zu wechseln.
Daher ist es möglich,
die durch eine Abtragung der Metallhülse 19 und des Nockenrings 18 ausgebildete
Schlacke (Schlamm) auszustoßen
und eine Schlackenablagerung zu verhindern.
-
In
diesem Ausführungsbeispiel
ist die Vertiefung 22 als eine geneigte Vertiefung ausgebildet,
die nicht parallel zu der Drehachse des Nockens 21 ist. Es
ist möglich,
den Kraftstoff in der Vertiefung 22 gezwungenermaßen zum
Strömen
zu bringen und die Schmierfähigkeit
zu verbessern.
-
Auch
die Nockenwelle 20 kann Vertiefungen an äußeren Flächen haben,
die zu den Metallhülsen 15, 16 und 17 weisen.
Diese Vertiefungen führen
den Kraftstoff den Spalten zwischen der Nockenwelle 20 und
den Metallhülsen 15, 16 und 17 zu
und bilden daran eine Kraftstoffschicht. Es ist möglich, die Schmierfähigkeit
bzw. die Schmierung zwischen der Nockenwelle 20 und den
Metallhülsen 15, 16 und 17 zu
verbessern.
-
Somit
hat die Nockenwelle 20 den Nocken 21 mit einem
kreisförmigen
Profil. Der Nockenring 18 ist drehbar an der radialen Außenseite
des Nockens 21 angeordnet. Der Nockenring 18 umläuft den
Nocken 21. Der Nockenring 18 hat eine Metallhülse 19 an
einer inneren Seite daran. Der Nockenring 18 dreht sich
relativ zu dem Nocken 21, aber es wird verhindert, dass
er sich selbst dreht. Der Nocken 21 hat eine Vertiefung 22,
die bezüglich
der Drehachse des Nockens 21 geneigt ist. Die Vertiefung 22 hat Öffnungen
an beiden axialen Enden des Nockens 21. Die Vertiefung 22 führt Kraftstoff
als ein Schmiermittel in einen Spalt zwischen dem Nocken 21 und
der Metallhülse 19 ein.
Der in den Spalt eingeführte
Kraftstoff verbessert die Schmierung und verhindert ein Festhängen bzw.
Haften.