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Einspritzzeitpunktversteller für Brennkraftmaschinen Die Erfindung
betrifft einen Einspritzzeitpunktversteller für Brennkraftmaschinen, insbesondere
für Dieselmotoren, mit einem die Abtriebswelle gegenüber der Antriebswelle verdrehenden
Drehkolben, der durch dem Schmierölkreislauf des Motors entnommenes Drucköl beaufschlagt
ist, dessen Zu- und Abfluß aus den Räumen beiderseits der Ansätze des Drehkolbens
durch einen von Fliehgewichten in Abhängigkeit von der Motordrehzahl verstellbaren
Steuerdrehschieber gesteuert wird, wobei der Drehkolben und der Steuerschieber unmittelbar
im Bereich der Antriebswelle untergebracht sind.
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Bei einem bekannten Einspritzzeitpunktversteller ist ein auf die Abtriebswelle
aufgekeiiter und mit radialen Ansätzen versehener Drehkolben in einem Raum angeordnet,
dessen eine Stirnfläche sowie dessen Mantelfläche von dem mit der Antriebswelle
in Verbindung stehenden Gehäuse gebildet werden, während dieser Raum auf der der
einen Stirnfläche entgegengesetzten Seite durch einen Steuerdrehschieber begrenzt
wird. Dieser Steuerdrehschieber liegt gegen eine Schulter des soeben genannten Gehäuses
an und weist auf seiner dem Drehkolben abgewandten Seite zu seinem Durchmesser geneigte,
im Querschnitt etwa halbrunde Nuten auf, die als Führungen für kugelförmige Fliehgewichte
dienen. Die kugelförmigen Fliehgewichte werden von einer im Gehäuse unverdrehbar,
aber in Axialrichtung verschieblich gehaltenen Platte, die mit Hilfe einer Schraubendruckfeder
am Gehäuse abgestützt ist und die weiterhin sowohl gegenüber ihrem Durchmesser als
auch in Achsrichtung geneigte Nuten für die kugelförmigen Fliehgewichte aufweist,
gegen den Steuerdrehschieber gedrückt. Die Ausbildung des Fliehkraftregulators bei
der bekannten Einrichtung ist herstellungsmäßig außerordentlich kompliziert: Außerdem
nimmt dieser Fliehkraftregulator einen erheblichen Raum in Anspruch.
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Weiterhin ist ein Einspritzzeitpunktversteller bekannt, bei dem ein
zylinderförmiger Steuerdrehschieber Verwendung findet, der axial in eine Bohrung
des Drehkolbens eingesetzt ist. Zum Verstellen des Steuerdrehschiebers dienen an
einem Ende mit dem Gehäuse des Spritzverstellers drehbar verbundene, nierenförmige
Fliehgewichte, deren freie Enden über Laschen mit Hebelarmen in Verbindung stehen,
die an dem Steuerdrehschieber befestigt sind. Die nierenförmigen Fliehgewichte sind
bei der bekannten Einrichtung durch Schraubenfedern miteinander verbunden. Auch
dieser Fiiehkraftregulator nimmt einen erheblichen Platz in Anspruch. Außerdem ist
der zylindrische Steuerdrehschieber bei der bekannten Einrichtung außer mit einer
axialen Bohrung zur Zuführung des Drucköles mit Querbohrungen und äußeren Längsnuten
versehen, die nur sehr schmalen Stegen amDrehkolben gegenüberstehen, die zwischen
Radialbohrungen im Drehkolben verbleiben. Die Bearbeitung dieses zylindrischen Steuerdrehschiebers
sowie des Drehkolbens mit seinen Radialbohrungen, die sich in der Achse des Drehkolbens
genau schneiden müssen, erfordert eine sehr hohe Genauigkeit und ist infolgedessen
sehr aufwendig. Außerdem ist bei dem bekannten Einspritzzeitpunktversteller in der
Druckleitung ein Rückschlagventil erforderlich, welches leicht zu Störungen Anlaß
geben kann.
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Die Erfindung hat den Zweck, die Nachteile der bekannten Einspritzmomentversteller
zu vermeiden und die Baugröße solcher Einspritzmomentversteller zu verringern, ihre
Betriebssicherheit zu erhöhen und ihre Montage und Reparatur zu vereinfachen.
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Die Erfindung besteht darin, daß zur Heranführung des Drucköls in
an sich bekannter Weise eine axiale Bohrung innerhalb der Antriebswelle mit im wesentlichen
radialen Bohrungen in jedem der Ansätze des Drehkolbens in Verbindung steht, daß
ferner die im wesentlichen radiale Bohrung jedes Drehkolbenansatzes in dessen mit
dem Steuerdrehschieber zusammenarbeitende - Stirnfläche mündet, daß ferner der Drehkolben
in jedem Ansatz zwei weitere, im wesentlichen in Umfangsrichtung verlaufende Bohrungen
aufweist, die von der Stirnfläche zu den beiderseits jedes Ansatzes befindlichen
Räumen führen und dievomSteuerdrehschieber entweder gleichzeitig abgedeckt oder
derart freigegeben werden, daß je die eine der in Umfangsrichtung verlaufenden Bohrungen
über eine Bohrung im Drehschieber mit je einer der im wesentlichen radialen Bohrungen
in Verbindung gebracht wird, so daß
Drucköl je in den auf der einen
Seite des Ansatzes befindlichen Raum geleitet und der Drehkolben entsprechend beaufschlagt
wird, während je die andere der in Umfangsrichtung verlaufenden Bohrungen zur Abführung
des im gegenüberliegenden Raum befindliehen Öls dient, das anschließend über im
Verstellergehäuse angebrachte Öffnungen abfließt. Die erfindungsgemäße Ölführung
macht es möglich, in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorzugsweise prismatische
Fliehgewichte in der gleichen Ebene wie den Drehkolben anzuordnen und an der Innenwand
des den Drehkolben und den Steuerdrehschieber umfassenden Gehäuses über Druckfedern
abzustützen, wodurch eine wesentliche Raumersparnis erzielt wird. Die Fliehgewichte
benötigen auch keine kompliziert ausgebildeten Führungen, so daß die Herstellung
dieser Anordnung sehr einfach ist.
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Nach weiteren Merkmalen der Erfindung kann der Steuerdrehscbieber
eine vierarmige Sternform aufweisen und die Antriebswelle vorzugsweise mittelbar
umgeben. Zwei der im wesentlichen radial liegenden Arme der Sternform dienen dann
zur Steuerung der in den Stirnflächen der Drehkolbenansätze mündenden Bohrungen,
während die beiden anderen Arme mit den Fliehgewichten in Wirkverbindung stehen.
Die zuletzt genannten Arme können dabei mit Schlitzen oder Kurvenführungen versehen
sein, in die Zapfen der Fliehgewichte eingreifen. Auch dieser Steuerdrehschieber
kann also sehr flach gehalten sein, so daß er nur wenig Platz einnimmt. Außerdem
kann er durch Stanzen hergestellt werden, wobei nur seine Mittelbohrung zur Durchführung
der Antriebswelle sowie die Schlitze für die Zapfen der Fliehgewichte auf einfache
Weise nachgearbeitet zu werden brauchen.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung sind einem Ausführungsbeispiel
zu entnehmen, das an Hand von drei Figuren näher dargestellt ist.
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Fig.1 zeigt einen Schnitt durch den Einspritzmomentversteller entsprechend
der Schnittlinie I-1 nach Fig. 2; Fig. 2 zeigt einen Schnitt entsprechend der Schnittlinie
11-II nach Fig.1; Fig.3 zeigt einen Teilschnitt entsprechend der Schnittlinie III-III
nach Fig. 1.
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Die wesentlichen Teile des Einspritzzeitpunktverstellers sind derDrehschieber
1 und der Drehkolben 2. Der Drehschieber 1 wird unter der Wirkung von Fliehgewichten
3 verdreht.
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Der Drehschieber 1 und der Drehkolben 2 sind unmittelbar im Bereich
der Antriebswelle 4 angebracht. Das Drucköl für die hydraulische Betätigung des
Drehkolbens 2 wird vorzugsweise über eine Bohrung 5 innerhalb der Antriebswelle
4 dem Motorölkreislauf entnommen.
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Der gegenüber der Antriebswelle 4 winkelverstellbare Drehkolben 2
weist mehrere, vorzugsweise zwei Bohrungen6, 7 je Einzelkolben8, 9 auf. Diese beiden
Einzelbohrungen 6, 7 werden vom Drehschieber 1 beidseitig abgedeckt oder wechselweise
mit dem Drucköl des Motors in Verbindung gebracht bzw. zum Rückfließen des Öles
freigegeben; die Bohrungen 6, 7 innerhalb des Drehkolbens 2 bzw. innerhalb der Einzelkolben
9, 8 des Drehkolbens führen zu den mit Drucköl zu beaufschlagenden Oberflächen
10, 11,
12 und 13 des Drehkolbens 2.
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Der Drehkolben 2 enthält je Einzelkolben 8, 9 vorzugsweise noch eine
zusätzliche radiale Bohrung 14, 1.5, die mit der in der Antriebswelle 4 angebrachten
Bohrung 5 zur Heranführung des Drucköles aus dem Motorölkreislauf in Verbindung
steht.
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Die einzelnen Kolben 8, 9 des Drehkolbens 2 weisen mindestens zwei
in axialer Richtung überragende Randkanten 16, 17 auf. Vorzugsweise alle innerhalb
des Drehkolbens 2 befindlichen Bohrungen 6, 7,14,15 treten innerhalb der Randkanten
16, 17 an die axial liegende Oberfläche 21 (s. Fig. 2) des Drehkolbens 2 bzw. 8,
9.
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Der Drehschieber 1 bringt die vorzugsweise radialen Bohrungen 14,15
innerhalb des Drehkolbens 2 bzw. 8 und 9 zur Heranführung des Drucköles wechselweise
jeweils mit einer der beiden anderen Bohrungen 6, 7 innerhalb des Drehkolbens 8,
9 in Verbindung, wodurch der Drehkolben 8; 9 in wechselnden Richtungen vom Drucköl
beaufschlagt wird. Die jeweils andereBohrung der beidenBohrungen6und7 dient zur
Abführung des auf der entgegengesetzten Seite des Drehkolbens 8, 9 befindlichen
drucklosen Öles, das anschließend über im Verstellergehäuse 18 befindliche Öffnungen
19, 20 abfließt.
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Wie insbesondere aus Fig. 1 hervorgeht, ist der Drehkolben 2 als die
Antriebswelle 4 umfassender Mehrfachkolben, insbesondere als Doppelkolben 8, 9,
der im radialen Schnitt im wesentlichen die Form eines doppelten Kreissektors hat,
ausgebildet, wobei die radial liegenden Oberflächen 10,11,12,13 des Drehkolbens
2 bzw. 8, 9 die mit Druck beaufschlagbaren Flächen darstellen.
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Vorzugsweise je eine der axialen Oberflächen 21 eines jeden Einzelkolbens
8 und 9 ist als Steuerfläche 21 ausgebildet und vom Steuerschieber 1 mindestens
teilweise abgedeckt.
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Der Steuerschieber kann insbesondere vierarmige Kreuzform aufweisen
und die Antriebswelle 4 vorzugsweise mittelbar umgeben. Nach Fig. 1 tragen die vier
Arme des Steuerschiebers die Bezugsziffern 22, 23, 24, 25. Diese Arme liegen im
wesentlichen radial und dienen teilweise (23, 25) zur Abdeckung der Steuerflächen
21 der Einzelkolben 8, 9, und teilweise (22, 24) stehen sie mit den Fliehgewichten
3 in Wirkverbindung.
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Zwei gegenüberliegende Arme 22, 24 des sternförmigen Drehschiebers
1 sind mit Schlitzen 26, 27 oder Kurvenführungen od. dgl. versehen, in die Zapfen
28, 29 der Fliehgewichte 3 eingreifen. Die Richtung der Schlitze 26, 27 oder Führungen
ist zur radialen Richtung so geneigt, daß bei Drehzahlerhöhung bzw. Drehzahlminderung
durch die radiale Fortbewegung der Fliehgewichte 3 der Drehschieber l durch die
Zapfen 28, 29 der Fliehgewichte 3 mit der gewünschten Charakteristik verdreht wird.
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Die die Steuerflächen 21 des Drehkolbens 2 abdeckenden Arme 25, 23
des Drehschiebers 1 weisen vorzugsweise je eine öffnung 30, 31 auf, die die Drucköl
zuführenden Bohrungen 14,15 innerhalb des Drehkolbens 2 bzw. 8, 9 wechselweise mit
weiteren Bohrungen 6 oder 7, die jeweils zu einer der druckbeaufschlagten Radialflächen10,11,12,13
des Drehkolbens 2 führen, verbindet.
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Der Drehschieber 1 ist scheibenförmig ausgebildet und vorzugsweise
zusammen mit dem Drehkolben 2 in einem mit der Antriebsachse 4 verbundenen, rotierenden
Gehäuse 18 angebracht.
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Die prismatischen Fliehgewichte 3 sind in der gleichen Ebene angeordnet
wie der Drehkolben2 und an der Innenwand 30' des den Drehkolben und den
Drehschieber
l umf assenden Gehäuses 18 über Druckfedern31' abgestützt. Das Gehäuse seinerseits
ist, wie gesagt, fest mit der Antriebswelle 4 verbunden und umfaßt vorzugsweise
deren Ende 32. Andererseits ist der Drehkolben 2 jedoch fest mit dem die Einspritzpumpe
antreibenden Element 33, vorzugsweise mit dem Antriebszahnrad für die Einspritzpumpe
verbunden. Der Drehkolben 2 und die Welle 34 des Antriebszahnrades 33 für die Einspritzpumpe
bilden ein gemeinsames Bauteil.
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Die Wirkungsweise des Einspritzzeitpunktverstellers ist wie folgt:
Bei steigender Motordrehzahl, d. h. bei erhöhter Drehzahl der Antriebswelle
4 wandern die Fliehgewichte 3 gegen den Druck der Federn 31' nach außen,
und zwar in radialer Richtung, entsprechend den Pfeilen 35 nach Fig. 1. Bei ihrem
Weg nach außen verschieben die Fliehgewichte 3 über ihre Zapfen 28, 29 und über
die Schlitzführung den sternförmigen Drehschieber in Richtung der Pfeile 36, d.
h. im Uhrzeigersinn. Gleichzeitig verschieben sich auch dieAbdeckarme 23, 25, und
die Öffnungen 30, 31 der Abdeckarme 23, 25 gelangen in eine in Fig. 1 gestrichelt
angegebene Position. In dieser Position werden die radiale Druckölzuführungsbohrung
14, 15 und die Bohrungen 7 durch die verlagerte Stellung der öffnungen
30, 31 (s. Fig. 1 gestrichelte Darstellung der Öffnungen 30, 31) miteinander
verbunden, so daß das vom Motorölkreislauf entnommene Drucköl entsprechend den gestrichelt
eingetragenen Pfeilen 37 über die Bohrung 5 innerhalb der Antriebswelle 4, anschließend
über die beiden radialen Bohrungen 14, 15, sodann innerhalb der Öffnungen 30, 31
der Abdeckarme 23, 25 des Drehschiebers 1 in die Bohrungen 7 der Einzelkolben
8, 9 gelangt. Von den Bohrungen 7 wird das Drucköl in die spaltförmigen Räume
38, 39 geführt und übt dort auf die radial liegenden Flächen 10, 12 einen Druck
in Richtung der kleinen eingetragenen Pfeile 39 aus. Gleichzeitig werden
durch die Abdeckarme 23, 25 des Drehschiebers 1 die übrigen Bohrungen
6 freigegeben, so daß das auf den anderen Seiten der Einzelkolben 8, 9 in
den Räumen 40 befindliche drucklose Öl austreten kann. Der Weg des drucklosen Öles
ist durch strichpunktierte Pfeile 41 in Fig. 1 dargestellt. Das drucklose
Öl tritt, nachdem es die Bohrung6 verlassen hat, längs der axial liegenden Oberfläche
21 durch die Bohrung 19 bzw. 20 aus dem Gehäuse 18 aus und gelangt zurück
in den Motorölkreislauf.
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Durch die in eine Richtung wirkende Druckbeaufschlagung 39 der radial
liegenden Flächen 10, 12 des Doppelkolbens 2 bzw. 8, 9 erhält der gesamte Drehkolben
2 eine begrenzte Verdrehung im Uhrzeigersinn. Der Drehkolben 2 wird also gegenüber
der Antriebswelle 4 winkel- oder phasenverstellt. Im vorliegenden Fall würde also
der Drehkolben bei erhöhter Drehzahl etwas gegenüber der Normalstellung voreilen.
Diese Voreilung bzw. Winkelverstellung teilt sich auch dem Antriebszahnrad 33 oder
einem entsprechenden Organ zum Antrieb der Einspritzpumpe, z. B. einer Kupplung,
mit. Die Winkelverstellung oder Voreilung wird damit auch auf die Pumpelemente bzw.
die Steuerungselemente der Pumpe übertragen, wodurch sich die beabsichtigte Vorverlegung
des Einspritzbeginnes bei erhöhter Drehzahl ergibt.
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Der Drehkolben 2 wird also, wie gesagt, bei einer Verdrehung des Drehschiebers
1 in einer Richtung vom Drucköl beaufschlagt. Der Drehkolben wird sich nunmehr ebenfalls
so weit gegenüber dem Dreh-Schieber 1 verdrehen, bis die Öffnungen
30; 31 der beiden Abdeckarme 25, 23 des Drehschiebers 1 im Verhältnis zum
Drehkolben wieder ihre alte Stellung einnehmen, d. h., der Drehkolben 2 wird sich
solange relativ zum Drehschieber 1 verdrehen, bis wieder beide Bohrungen 6. 7 bzw.
deren Austrittsöffnungen an den Steuerflächen 21 des Doppelkolbens 8, 9 von den
Abdeckarmen 23, 25 des Drehschiebers 1 abgedeckt sind. Damit wird eine weitere Zuführung
von Drucköl unterbunden. Der Drehkolben 2 bleibt in seiner winkelverstellten Lage
und wird erst wieder aus dieser Lage entweder noch mehr voreilend oder in die alte
Lage verstellt je nachdem, ob sich die Motordrehzahl noch weiter erhöht oder verringert.
Die Abdichtung des abfließenden drucklosen Öles entsprechend der strichpunktierten
Linie 41 gegenüber den mit Drucköl angefüllten Kammern 38, 39 wird durch
Randkanten 16, 17, die die Steuerflächen 21 des Doppelkolbens 8, 9 überragen, erreicht.
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Für den Fall, daß die Motordrehzahl absinkt, gilt in entsprechender
Weise genau das Umgekehrte.