DE1403452C - Doppeltwirkende Unterdruckverstärkerpumpe, insbesondere in Verbindung mit einer Brennstoff-Förderpumpe, für Brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine doppeltwirkende Unterdruckverstärkerpumpe, insbesondere in Verbindung mit einer Brennstofförderpumpe, für Brennkraftmaschinen, zum Verstärken des in der Ansaugleitung einer Brennkraftmaschine bei Betrieb herrschenden, zur Betätigung von Zubehöreinrichtungen herangezogenen Unterdrucks, mit einem eine von einem Gehäuse umschlossene Kammer in zwei Arbeitsräume unterteilenden Verdrängerkörper, der , einerseits mit einem Antrieb über einen den einen • Arbeitsraum durchsetzenden Stößel kraftschlüssig zusammenwirkt und auf den andererseits eine Rückstellfeder wirkt, mit saugseitiger Verbindung der beiden Arbeitsräume über Rückschlagventile zu den Zubehöreinrichtungen und einer druckseitigen rückschlagventilgesteuerten Verbindung des antriebsseitigen Arbeitsraums zur Atmosphäre und des rückstellfederseitigen Arbeitsraums zur Ansaugleitung.

Ein wesentlicher Vorteil · von Einrichtungen der vorstehenden, beispielsweise aus Fig. 4 der USA.-Patentschrift 2 189 526 bekannten Bauart liegt darin, daß sie außer Betrieb bleibt, wenn der Unterdruck in der Saugleitung genügend kräftig ist, weil in diesem Fall der beispielsweise als Kolben ausgebildete Verdrängerkörper des Unterdruckverstärkers durch den im rückstellfederseitigen Arbeitsraum vorherrschenden Unterdruck gegen die Rückstellfeder voll zurückgezogen ist und keine Hubbewegung ausführt. Dadurch wird die Lebensdauer der Unterdruckverstärkerpumpe wesentlich verlängert.

Es hat sich nun aber gezeigt, daß die Rückschlagventile im Betrieb allmählich etwas undicht werden und daß infolge dieser Undichtigkeit der Unterdruck der Ansaugleitung, der den Kolben od. dgl. bei für die Betätigung der Zubehöreinrichtungen ausreichender Größe im zurückgezogenen Zustand halten soll, nicht nur im rückstellfederseitigen Arbeitsraum, sondern, wenn auch abgeschwächt, auch im antriebsseitigen Arbeitsraum zur Wirkung gelangt. Er wirkt dort dem Unterdruck im rückstellfederseitigen Arbeitsraum entgegen, mit der Folge, daß es zu einer vorzeitigen unerwünschten Betätigung des Kolbens kommt, denn diese Gegenwirkung macht sich ebenso bemerkbar wie ein tatsächlicher Abfall des Unterdrucks in der Ansaugleitung. Dieses durch die Undichtigkeit der Rückschlagventile bedingte unerwünschte und unnötige Arbeiten verkürzt die Lebensdauer, da sich die Teile durch den verlängerten Betrieb schneller abnutzen.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, zu verhindern, daß durch die erwähnten Undichtigkeiten der Rückschlagventile in dem antriebsseitigen Arbeitsraum der Unterdruckverstärkerpumpe ein Unterdruck entsteht, der zu einer vorzeitigen Betätigung des Kolbens führt.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß im Stößel ein von der Durchtrittsbohrung gesteuerter, den Arbeitsraum in der rückstellfederseitigen Totpunktstellung des Verdrängerkörpers mit der Atmosphäre verbindender Belüftungskanal angeordnet ist.

Die erfindungsgemäßen Merkmale haben die Wirkung, daß in der Ruhestellung des Verdrängerkörpers auch bei einer Undichtigkeit der Rückschlagventile in dem antriebsseitigen Arbeitsraum der Druck nicht unter den Atmosphärendruck sinken kann, so daß die Unterdruckverstärkerpumpe bei zur Betätigung der Zubehöreinrichtungen ausreichend großem Unterdruck in der Ansaugleitung zuverlässig außer Betrieb bleibt. Da der Belüftungskanal den antriebsseitigen Arbeitsraum nur in der Ruhestellung des Verdrängerkörpers mit der Atmosphäre verbindet, stört er. den normalen Betrieb bei abgesunkenem Unterdruck in der Absaugleitung nicht.

Gemäß weiterer Ausgestaltungen der Erfindung kann der Belüftungskanal entweder eine an der Oberfläche des Stößels ausgebildete Längsnut oder eine Längsbohrung und eine Querbohrung im Stößel sein,

ίο wobei im letzteren Fall die Längsbohrung vom freien Ende des Stößels bis zur Querbohrung reicht. Für die vorstehend aufgeführten Merkmale der Erfindung wird nur im Zusammenhang mit dem Gegenstand des Hauptanspruchs Schutz begehrt.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 die Unterdruckverstärkerpumpe mit einer nicht weiter erläuterten Brennstoffpumpe kombiniert

ao im Längsschnitt,

F i g. 2 einen Längsschnitt in der Ebene der saugseitigen Verbindung der Arbeitsräume, ~

F i g. 3 einen Längsschnitt durch die Durchtritts- ( bohrung,

F i g. 4 die Teile von F i g. 3 in anderer Zuordnung zueinander,

F i g. 5 einen Längsschnitt durch die Durchtritts-Jbohrung in anderer Ausführungsform und

Ffg. 6 die Teile von Fig. 5 in anderer Zuordnung zueinander.

F i g. 1 zeigt die in üblicher Weise ausgeführte Brennstoffpumpe 1 einer Brennkraftmaschine, an deren Oberseite eine Unterdruckverstärkerpumpe 3 angebaut ist. Die beiden Pumpen haben ein Schwingarmgehäuse 5 gemeinsam, in dem ein Schwingarm 7 auf einer Achse 9 gelenkig gelagert ist. Das ganze Aggregat ist mittels eines Anschlußstücks 11 derart an der Brennkraftmaschine montierbar, daß das Gehäuse 5 mit dem Kurbelgehäuse in Verbindung steht, so daß aus dem Kurbelgehäuse ölnebel in das Gehäuse 5 gelangen kann. Am äußeren Ende des Schwingarms 7 befindet sich ein Gleitstück 13, das in der Betriebsstellung an einem an der Nockenwelle 17 der Brennkraftmaschine vorgesehenen Exzenter 15 ( anliegt. Eine Feder 19 ist bestrebt, den Schwingarm 7 so zu drehen, daß das Gleitstück mit dem Exzenter in Berührung bleibt.

Die Unterdruckverstärkerpumpe 3 ist mit einem nach oben vorspringenden ringförmigen Gehäuseteil 39 ausgestattet, der mit dem · Gehäuse S aus einem Stück besteht. Den Gehäuseteil 39 verschließt am oberen Ende ein Kopf 41, so daß ein rückstellfederseitiger Arbeitsraum 44 vorhanden ist. Das untere Ende verschließt eine mit dem Gehäuse 5 aus einem Stück bestehende Trennwand 43, die einen unteren, antriebsseitigen Arbeitsraum 45 begrenzt. Die Trennwand 43 weist in der Mitte eine Lagerbuchse 47 auf, in der sich eine Durchtrittsbohrung 49 befindet. In dieser Durchtrittsbohrung ist ein Stößel 51 mit etwas Spiel in vertikaler Richtung gleitbar gelagert. Das Spiel bildet einen den Stößel umgebenden engen Kanal, durch den ölnebel zu Scmierzwecken in den antriebsseitigen Arbeitsraum 45 hindurchzutreten vermag. Das Spiel ist allerdings so bemessen, daß durch den engen Kanal ein Durchtritt nennenswerter Luftmengen nicht stattzufinden vermag. Der Stößel 51 ragt nach unten vor, so daß er am unteren Ende von dem Schwingarm 7 betätigt werden kann.

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Das obere Ende des Stößels 51 ist mit dem Ver- untereinander gleich aufgebaut. Jedes von ihnen bedrängerkörper der Unterdruckverstärkerpumpe ver- steht, wie in F i g. 2 für das Rückschlagventil des bunden, der aus einem Kolben 53 besteht. Der Kopf Kanals 93 dargestellt ist, aus einem kreisrunden

41 des Gehäuses besteht aus einem getrennten Guß- Ventilsitz 109 mit einem mittigen Loch 111 und einer

stück, das an dem Gehäuseteil 39 befestigt ist. Er ist S Reihe von Durchlässen 113, z. B. Bogenschützen, die

mit einer axialen Aussparung 75 hergestellt, die nach das Loch 111 umgeben. In das Loch 111 ist ein

unten in der Richtung zum Arbeitsraum 45 hin offen hohler Schaft 115 eingepreßt, der bei 117 an dem

ist. In dieser Aussparung ist die aus einer Schrauben- einen Ende in dem Loch verschlossen ist und dessen

feder bestehende Rückstellfeder 77 untergebracht, die anderes Ende einen pilzförmigen Kopf hat, der einen

sich auf der einen Seite gegen das äußere Ende der io Sitz 119 für eine Feder bildet. Ein ringförmiger

Aussparung 75 und auf der anderen Seite gegen den Ventilteller 121 aus ölfestem synthetischem Gummi

Kolben 53 abstützt. Der Kopf 41 enthält einen sich ist an dem Schaft 115 gleitfähig angeordnet und steht

verjüngenden, nach unten gerichteten axialen Vor- unter der Belastung einer Schraubendruckfeder 123,

sprung 79, der die Rückstellfeder zentriert und den die ihn an dem Ventilsitz in Anlage zu halten trach-

Raum innerhalb der Rückstellfeder zur Verbesserung 15 tet. Diese Feder ist gegen den Sitz 119 abgestützt

des volumetrischen Wirkungsgrades der Pumpe aus- und umgibt den Schaft. Die Ventilsitze 109 sind in

füllt. die betreffenden Kanäle 81,83,93 bzw. 95 ein-

Der Kopf 41 ist ferner mit einem kuppeiförmigen gepreßt und in solcher Weise horizontal angeordnet,

vertikalen Eintrittskanal 81 sowie mit einem ebenfalls daß der Ventilteller 121 und der Schaft 115 sich auf

kuppeiförmigen vertikalen Austrittskanal 83 aus- ao der Seite befinden, die der Öffnungsrichtung des

gestattet, die beide in bezug auf die Aussparung 75 Ventilteller — einwärts bzw. auswärts — entspricht,

radial auswärts angeordnet sind und einander dia- In Fig. 1 sind der Kolben 53,und der Stößel 51

metral gegenüberliegen. Von dem Kopf ragt ein Ein- so dargestellt, daß sie die obere zurückgezogene

trittsnippel 85 vor, der mit dem Eintrittskanal 81 in Ruhestellung einnehmen, in der sie verbleiben, so-

Verbindung steht. Ein ebenfalls vom Kopf nach oben as lange die auf den Kolben wirkende aufwärts gerjch-

vorspringender Austrittsnippel 87 steht mit dem Aus- tete Kraft infolge des Luftdrucks in dem antriebs-

trittskanal 83 in Verbindung. Im Eintrittskanal 81 ist seitigen Arbeitsraum 45 gleich oder größer ist als die

ein Rückschlagventil 89 angeordnet, das sich zum auf den Kolben wirkende abwärts gerichtete Kraft

Arbeitsraum 44 hin (also nach unten) öffnet, wäh- ^zufolge" des Luftdrucks im rückstellfederseitigen

rend im Austrittskarial 83 ein Rückschlagventil 91 30 Arbeitsraum 44 zuzüglich der abwärts gerichteten

angebracht ist, das sich vom Arbeitsraum 44 weg Kraft der Rückstellfeder 77. Bei der Ausführungs-

(also nach oben zu) öffnet. form gemäß Fig. 1,3 und 4 ist der Stößel 51 mit

Die Zwischenwand 43 ist mit einem vertikalen Ein- einer Längsnut 124 versehen, die von dem unteren trittskanal 93 (F i g. 2) und einem vertikalen Austritts- Ende des Stößels bis zu einer Stelle etwas oberhalb kanal 95 (Fig. 1) ausgestattet, die in bezug auf die 35 des Bodens 43 des Gehäuses 39 nach oben reicht, mittige Lagerbuchse 47 radial auswärts angeordnet wenn sich der Kolben und der Stößel in ihrer hochsind. " gezogenen Ruhestellung (Fig. 1 und 3) befinden. In

Der Austrittskanal 95 ist im wesentlichen direkt dieser Stellung bildet die Nut 124 einen Belüftungsunterhalb des Austrittskanals 83 angeordnet und kanal, über den Luft aus dem Schwingarmgehäuse 5 mündet in das innere Ende des Schwingarm- 40 in den antriebsseitigen Arbeitsraum 45 eintreten kann, gehäuses 5. Der Eintrittskanal 93 befindet sich je- Wenn sich der Kolben aus der Ruhestellung nach doch nicht diametral gegenüber dem Austrittskanal unten bewegt, wird die Verbindung zwischen dem 95, sondern er ist gegen die Radialebene des Kanals Schwingarmgehäuse 5 und dem Arbeitsraum 45 über 81 im Winkel versetzt. In F i g. 2 ist aus Gründen die Nut 124 augenblicklich unterbrochen, und sie der Anschaulichkeit der Schnitt so geführt, als wären 45 bleibt unterbrochen, bis der Kolben nach Vollführung die Teile derart gedreht, daß die Kanäle 81 und 93 eines vollen Hubzyklus seine Ruhestellung im wesentin derselben Ebene liegen. Der Kopf 41 hat eine liehen wieder erreicht. In der Ruhestellung, die der schrägstehende Bohrung 97, die sich von seinem unte- Kolben 53 bei genügend großem Unterdruck in der ren Ende nach oben erstreckt und den oberen Ein- Ansaugleitung einnimmt, liegt er an dem Kopf 41 an, trittskanal 81 anschneidet. Wenn der Kopf am oberen 50 und das untere Ende des Stößels 51 liegt über der Ende der ringförmigen Wand 39 befestigt ist, deckt höchsten Stelle der Bewegungsbahn des inneren sich das untere Ende der Bohrung 97 mit einer im Endes 8 des Schwingarms 7, so daß er von diesem Gehäuse 5 angebrachten vertikalen Bohrung 99. Das nicht betätigt werden kann. Die Betätigung der UnterGehäuse 5 enthält ferner eine horizontale Bohrung druckverstärkerpumpe 3 kann unter den nachstehend 101, die das untere Ende des unteren Eintrittskanals 55 erläuterten Druckbedingungen erst dann erfolgen, 93 schneidet und sich zum unteren Ende der verti- wenn der rückstellfederseitige Arbeitsraum 44 über kalen Bohrung 99 erstreckt. Das äußere Ende der das Eintrittsventil 91 und den Anschlußnippel 87 mit horizontalen Bohrung 101 ist, wie in Fig. 2 angedeu- der Ansaugleitung der Brennkraftmaschine verbuntet, mit einem Stopfen 103 verschlossen. Die Bohrun- den ist. Der Unterdruck in der Ansaugleitung pflanzt gen ΙΟΙ, 99 und 97 bilden einen Kanal, der den obe- 60 sich durch das geöffnete Eintrittsventil 91 in den ren Eintrittskanal 81 mit dem unteren Eintrittskanal Arbeitsraum 44 fort. Der gleiche Unterdruck wirkt 93 verbindet. Der untere Eintrittskanal 93 ist mit über die Leitung V auch auf die Zubehöreinrichtuneinem Rückschlagventil 105 ausgestattet, das sich zu gen die durch den Unterdruck betätigt werden sollen, dem antriebsseitigen Arbeitsraum 45 hin öffnet. Der Da das Ventil 89 geöffnet ist, während das Ventil untere Austrittskanal 95 weist ein Rückschlagventil S5 105 seine Schließstellung einnimmt, überwindet der 107 auf, das von dem Arbeitsraum 45 weg zum Ge- Unterdruck, wenn er kräftig genug ist, die Kraft der häuse 5 hin öffnet. Rückstellfeder 77, und er ermöglicht die Aufwärts-

Die Rückschlagventile 89, 91,105 und 107 sind bewegung des Kolbens 53 unter der Kraft des im

antriebsseitigcn Arbeitsraum 45 herrschenden höheren Luftdrucks in die Ruhestellung. Die Nut 124 sorgt dabei dafür, daß in der vollen Ruhestellung der antricbsscitigc Arbeitsraum 45 unter Atmosphärendruck steht.

Die Rückstellfeder 77 ist so bemessen, daß der Kolben 53 durch sie aus seiner Ruhestellung nach unten verschoben wird, wenn der Unterdruck innerhalb des rückstellfederscitigen Arbeitsraums 44 bis unter einen vorbestimmten kritischen Wert, z. B. jo 450 mm Hg, abnimmt. Zu einem solchen Zustand kann es z. B. dann kommen, wenn die Drosselklappe entweder beim Beschleunigen oder bei hoher Belastung des Motors geöffnet wird. Sobald der Kolben 53 von der Rückstellfeder 77 aus seiner Ruhestellung «5 nach unten verschoben wird, kommt der Stößel 51 mit dem Schwingarm 7 in Berührung, wodurch die Untcrdruckverstärkcrpumpc 3 in Betrieb gesetzt wird.

Die Untcrdruckverstärkerpumpe tritt nicht automatisch jedesmal dann in Betrieb, wenn der Unter- ao druck in der Ansaugleitung des Motors absinkt. Zum Beispiel erreicht bei Talfahrt mit geschlossener Drosselklappe, also vom Fahrzeug geschobenem Motor, der Unterdruck in der Ansaugleitung einen sehr hohen Wert, demzufolge der Kolben 53 in seine Ruhe- »s stellung hochgezogen wird. Wenn nun der Unterdruck in der Ansaugleitung plötzlich auf einen Wert unterhalb des kritischen Wertes absinkt, bewirkt der kräf- -^ tige Unterdruck ein augenblickliches Schließen des Hintrittsventils 91, so daß ,der kräftige Unterdruck im oberen Arbeitsraum 44 aufrechterhalten bleibt. Die Unterdruckverstärkerpumpe wird somit außer Tätigkeit gehalten, obgleich der Unterdruck in der Ansaugleitung unter den kritischen Wert gefallen ist. Die Untcrdruckvcrstärkcrpumpe tritt erst dann in Tätigkeil, wenn der Unterdruck im oberen Arbeitsraum 44 infolge Einströmcns von Luft in diesen durch Undichtigkeit oder infolge Einschaltens der unterdruckbctriebcncn Zubchörcinrichtungei« ebenfalls unter den kritischen Wert absinkt.

Wenn die Unterdruckverstärkerpumpe 3 arbeitet, wird der von ihr erzeugte Unterdruck über die Leitung X zu den untcrdruckbctätigtcn Zubehörcinrichtuniicn übertragen. Damit ein Kurzschluß zwischen den Leitungen V und A" vermieden wird, muß zwisehen diesen Leitungen und den Zubchörcinrichtungen noch ein Doppclrückschlagventil angebracht sein. Dieses Doppclrückschlagvcntil kann entfallen, wenn man auf die Leitung V verzichtet und den Unterdruck der Ansaugleitung auf dem Umweg über den rückstcllfederscitigcn Arbeitsraum 44 und über die Leitung -Y auf die Zubehörcinrichtungen wirken läßt.

Wenn die Zubchöreinrichtungen eingeschaltet sind, schwankt der Unterdruck in der Leitung A* zwischen den Hilfsgcrätcn und dem Unterdruckverstärker 3 z. B. in einem Bereich zwischen 350 und 250 mm Hg und darunter, und zwar je nach der Belastung durch die Zubchöreinrichtungen und je nach dem Eindringen von Luft in das System infolge von L'ndiehtigkciten. Die Länge des Hubs des Kolbens 53 ist in gewissem Maß abhängig von dem im oberen Arbeitsraum 44 herrschenden Unterdruck. Sie hängt, grob gesprochen, direkt davon ab, wie weit der Unterdruck im Arbeitsraum 44 unter den kritischen Wert gefallen ist. Bei Unterdruckverstärkerpumpen, bei denen die Nut 124 im Stößel 51 fehlt, kann infolge von Undichtigkeiten der Rückschlagventile auch in der Ruhestellung ein kräftiger Unterdruck im antriebsseitigcn Arbeitsraum 45 entstehen. Ein solcher Unterdruck würde den zum Hochziehen des Kolbens nötigen Unterdruck im oberen Arbeitsraum 44 schwächen und somit bereits ein Ansprechen der Unterdruckverstärkerpumpe 3 bewirken, wenn der Unterdruck in der Ansaugleitung noch zur Betätigung der Zubehöreinrichtungen ausreicht. Diese unnötige Arbeit hätte eine Verkürzung der Lebensdauer der Unterdruckverstärkerpumpe zur Folge, was bei der beschriebenen Unterdruckverstärkerpumpe durch den Belüftungskanal 124 vermieden ist. Bei Pumpen ohne Bclüftungskanal würde sich im übrigen die vorbeschriebene nachteilige Wirkung unabhängig davon einstellen, ob die Zubchöreinrichtungen eingeschaltet sind oder nicht. Der Belüftungskanal in Form der Nut 124 im Stößel 51 bietet somit mehrere Vorteile.

Wenn der Kolben 53 seine Ruhestellung einnimmt und die Zubehöreinrichtungen ausgeschaltet sind, gelangt durch die Nut 124 genügend Luft in den unteren Arbeitsraum 45, so daß sich ein Unterdruck dort mit Sicherheit nicht ausbilden kann. Da sich die Nut 124 in der Ruhestellung des Kolbens jedoch nur bis knapp •früher die obere Fläche der Trennwand 43 erstreckt, ν bleibt die Unterdruckvcrstärkcrpumpc ohne Rücksicht auf diese Nut voll betriebsfähig, da bei einer betriebsbedingten Schwächung des Unterdrucks in der Ansaugleitung die Verbindung zur Atmosphäre über du: Nut 124 sofort unterbrochen wird.

In F i g. 5 und 6 ist eine abgewandelte Ausführungsform dargestellt, bei der der Beliiftungskanal nicht wie vorher durch eine Nut im Stößel 51, sondern durch eine im Stößel vom unteren Ende nach oben verlaufende Längsbohrung 126 und eine sich am inneren Ende der Längsbohrung daran anschließende Querbohrung 128 gebildei ist. Die Querbohrung 128 hat von dem Kolben 53 einen solchen Abstand, daß sie sich knapp oberhalb der Trennwand 43 befindet, wenn der Kolben und der Stößel die Ruhestellung einnehmen. Die Wirkungsweise des Belüftungskanals 126, 128 ist die gleiche wie diejenige der Nut 124.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Doppeltwirkende Unterdruckverstärkerpumpc. insbesondere in Verbindung mit einer Brennstoffördcrpumpc. für Brennkraftmaschinen, zum Verstärken des in der Ansaugleitung einer Brennkraftmaschine bei Betrieb herrschenden, zur Betätigung von Zubehörcinrichtungen hcrangc7ocencn Unterdrucks, mit einem eine von einem Gehäuse umschlossene Kammer in zwei Arbeitsräume unterteilenden Verdrängerkörper, der einerseits mit einem Antrieb über einen den einen Arbeitsraum durchsetzenden Stößel kraftschlüssig zusammenwirkt und auf den andererseits eine Rückstellfeder wirkt, mit saugseitiger Verbindung der beiden Arbeitsräume über Rückschlagventile zu den ZuMiörcinrichtungen und einer druckseitigen rückschlagventilgesteuerten Verbindung des antriebsseitigen Arbeitsraums zur Atmosphäre und des rückstellfederscitigen Arbeitsraums zur Ansaugleitung, dadurch gekennzeichnet, daß im Stößel (51) ein von der Durchtrittsbohnmg (47) gesteuerter, den Arbeitsraum (45) in der rückstellfcderseitigen Totpunktstcüung des Verdrüngcrkörpers mit der Atmosphäre verbindender Belüftungskanal (124, 126) angeordnet ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Belüftungskanal eine an der Oberfläche des Stößels (51) ausgebildete Längsnut (24) ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch

gekennzeichnet, daß der Belüftungskanal eine Längsbohrung (126) und eine Querbohrung (128) im Stößel (51) ist, wobei die Längsbohrung vom freien Ende der Kolbenstange bis zur Querbohrung reicht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

009 639/25