DE19630537A1 - Kraftstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht von einer Kraftstoffeinspritzpumpe gemäß der Gattung des Patentanspruchs 1 aus. Eine solche Kraftstoffeinspritzpumpe ist durch die DE-A1-30 12 983 bekannt. Die dort auf dem Umfang der Antriebswelle vor­ gesehene Verzahnung hat dabei eine gegenüber der axialen Höhe des Innenringes wesentlich geringere Höhe. Solche auch durch die DE-A-28 49 012 bekannten Förderpumpen weisen ein Innenring und ein Außenring auf, die mit einander benach­ barten Außenflächen exzentrisch zueinander liegen, so daß zwischen den Rädern ein Zwischenraum entsteht, der kontinuierlich größer wird und dann wieder verringert wird. Der Zwischenraum ist unterteilt durch Flügel, die in radialen Schlitzen des Innenrings gelagert sind und sich unter Einwirkung von Fliehkräften oder auch Rückstellkräften radial nach außen bewegen und zur Anlage an der Innenwand des Außenringes kommen und dabei den Zwischenraum in einzelne Zellräume unterteilt. Über diese Zellräume wird der Kraftstoff zunächst angesaugt und dann verdichtet bei zunehmender Verringerung der radialen Breite zwischen Außen- und Innenwand der genannten Räder einer Austrittsseite zugeführt. Die Pumpeninnenräder werden dabei entweder durch eine Verzahnung gemäß DE-A-30 12 983 oder durch eine Keil/Nut-Verbindung gemäß DE-A-28 49 012 mit der Antriebs­ welle verbunden. Die Keil/Nut-Verbindung kann auch als eine Verzahnung auf einem Teilumfang aufgefaßt werden. Während der Platzbedarf für die Kupplung zwischen Innenring und Antriebswelle bei der zuletzt genannten Ausgestaltung sehr groß ist, ist der Platzbedarf bei der erstgenannten Aus­ führung dagegen wegen der ringsherum erfolgenden Verzahnung bei gleicher Kraftübertragung wesentlich geringer. Aufgrund unterschiedlicher Spieltoleranzen, die im Bereich Förder­ pumpe wegen der erforderlichen Dichtheit besonders gering sind, dagegen im Bereich der Antriebswelle und ihrer Kuppelung mit dem Innenring jedoch größer sein kann, tritt bei der bekannten Lösung der Fall auf, daß wegen Winkelab­ weichungen zwischen der Ebene, in der Innenring der Förder­ pumpe geführt wird und der Radialebene der Antriebswelle, durch die die Achse der Antriebswelle senkrecht hindurch­ tritt, im Bereich der Verzahnung hohe Kantenpressungen auftreten. Dies hat den Nachteil eines hohen Verschleißes und erfordert eine höhere Antriebsleistung.

Vorteile der Erfindung

Durch die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzpumpe mit den Merkmalen des Kennzeichens des Patentanspruchs 1 wird erreicht, daß Kantenpressungen im wesentlichen vermieden werden und große tragende Flächen an den einzelnen Zähnen der Verzahnungen gewährleistet sind. Der Verschleiß und die Neigung zum Fressen zwischen Innenring und Verzahnung der Antriebswelle und/oder zwischen Innenring und den angrenzenden Pumpengehäuseteilen wird verringert. Da das Innenring nunmehr keinen Kippbewegungen von der Antriebs­ seite her ausgesetzt ist, folgt auch die sehr enge Führung des Innenringes im wesentlichen frei von Kippkräften, die hier Schäden verursachen können. Durch die geringe Reibung ergibt sich ein geringerer Verschleiß und die Möglichkeit höhere Drehmomente bei entsprechender Pumpenleistung zu übertragen. Die Breite der Verzahnung kann gegenüber der bekannten Lösung erhöht werden, da aufgrund der Zahnge­ staltung auch bei breiteren Zähnen keine Kippmomente mehr auf das Innenring der Förderpumpe übertragen werden.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 einen Schnitt durch eine Kraftstoffeinspritz­ pumpe der Verteilerbauart im Bereich der Förderpumpe, Fig. 2 einen Schnitt durch die Verteilerpumpe gemäß Fig. 2 ent­ lang der Linie II-II und Fig. 3 einen vergrößert heraus­ gezeichneten Antriebszahn der Verzahnung auf der Antriebs­ welle gemäß der Erfindung.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Kraftstoffeinspritzpumpen der Verteilerpumpenbauart haben regelmäßig eine in das Gehäuse der Kraftstoffeinspritzpumpe integrierte Förderpumpe. Dabei können sie als sog. Hub­ kolbenverteilerpumpe ausgeführt werden, wie sie durch den eingangs genannten Stand der Technik DE-A1-30 12 983 bekannt sind, mit einem von einer Nockenscheibe angetriebenen, hin- und hergehenden und zugleich rotierenden Pumpenkolben, der dabei als Verteiler dient und es kann die Verteilerein­ spritzpumpe als Radialkolbenpumpe ausgeführt werden mit einem Nockenring, an dessen nach innen weisenden Nocken­ fläche radial liegende Pumpenkolben bewegt werden, die ebenfalls einen Verteiler versorgen, der bei der Drehung der Antriebswelle nacheinander verschiedene Kraftstoffpumpen­ auslässe, die zu Einspritzventilen führen, ansteuert. Durch die Förderpumpe wird Kraftstoff angesaugt und in einen Kraftstoffeinspritzpumpeninnenraum gefördert, aus dem Kraftstoff zur Erzeugung hoher Einspritzdrücke durch eine Hochdruckpumpe entnommen wird. Der Schnitt in Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch eine solche Verteilereinspritzpumpe im Bereich der Förderpumpe. Dabei ist im Gehäuse 1 der Kraft­ stoffeinspritzpumpe ein kreiszylindrischer Raum mit einer kreiszylindrischen Innenwandung 3 vorgesehen, in den ein Außenring 5 der Kraftstofförderpumpe eingesetzt ist, der mit seiner Außenwand zur Anlage an der Innenwand 3 kommt. Der Außenring ist durch Schrauben 6 ortsfest mit dem Gehäuse 1 verschraubt. Radial innenliegend weist der Außenring eine Innenfläche 8 auf, die im ausgeführten Beispiel eine von der kreiszylindrischen Form abweichende Fläche aufweist, die mit einer kreiszylindrischen Mantelfläche 9 eines Innenringes 10 einen im Querschnitt etwa sichelförmigen Zwischenraum 11 begrenzt. Der Innenring weist eine mit einer Verzahnung 12 versehene innere Mantelfläche 14 auf, und ist dort mit einer entsprechenden Verzahnung auf dem Umfang einer Antriebswelle 15 mit dieser in Drehrichtung formschlüssig gekoppelt. Von der Mantelfläche 9 des Innenringes gehen Radialnuten 17 aus, die in regelmäßigen Winkelabständen verteilt angeordnet sind und in die als Verdrängungselemente scheibenförmige Flügel 18 mit Rechteckquerschnitt geführt sind. Diese werden durch eine sich innerhalb der Nuten 17 abstützenden Druckfedern 19 mit ihrer Stirnseite 20 in Anlage an der Innenfläche 8 des Außenringes gehalten, gegebenenfalls durch den Ausgangsdruck der Förderpumpe hydraulisch unterstützt. Die Flügel unter­ teilen den sichelförmigen Raum 11 in Teilvolumina, derart, daß bei einer Relativverdrehung des Innenringes zum Außen­ ring die Flügel 18 diese Volumina bewegen, die sich infolge der Konfiguration des sichelförmigen Raumes verringern unter Bildung eines erhöhten Förderdrucks. Am einen Ende des sichelförmigen Raumes führt ein Austrittskanal 22 ab, in den der komprimierte Kraftstoff gefordert wird. Ihm gegenüber­ liegend ist am anderen Ende des sichelförmigen Raumes 11 ein nierenförmiger Eintritt 24 vorgesehen, über den bei der Drehung des Innenringes Kraftstoff angesaugt wird. Ergänzend zeigt Fig. 2 die Unterbringung von Außenring 5 und Innenring 10 in der zylindrischen Ausnehmung 3 und den diese beiden Ringe in dieser Ausnehmung einschließenden Deckel 25, der zusammen mit dem Außenring 5 am Gehäuse verschraubt ist. Der Fig. 2 entnimmt man ferner die Koppelung zwischen Antriebswelle 15 und Innenring 10. Man erkennt, daß die Antriebswelle an ihren Außenumfang einen Zahnkranz 25 mit einer geraden Stirnverzahnung aufweist, wobei die axiale Höhe des Zahnkranzes wesentlich geringer ist als die axiale Höhe von Innenring 10 und Außenring 5. Dieser Zahnkranz ist der antriebswellenseitige Teil der Verzahnung 12 von Fig. 1. Man erkennt, daß durch den Deckel 25 der Innenring 10 sehr eng zwischen Deckel 25 und Gehäuse 1, als die Förder­ pumpe einschließende Gehäuseteile geführt ist. Diese Teile schließen auch den sichelförmigen Raum 11 axial ab. Die in den Nuten geführten Flügel 18 sind passend zwischen diesen beiden Gehäuseteilen angeordnet, so daß die Teilräume des sichelförmigen Raumes 11 gegeneinander möglichst dicht abgeschlossen werden unter Beachtung des für die Bewegung erforderlichen Spiels.

In der Fig. 3 ist nun die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Zähne der Verzahnung dargestellt. Im Längsschnitt innerhalb einer Radialebene durch die Achse der Antriebs­ welle verläuft die oberste Stirnseite 27 der Zähne der Verzahnung 25 entlang eines Kreisbogens mit dem Radius R, dessen Mittelpunkt in dieser Radialebene liegt. Entsprechend verläuft auch der Zahngrund 28 der jeweiligen Zähne 29. Aufgrund dieser Ausgestaltung ist eine Abweichung von der im Prinzip vorgesehenen genau senkrechten Lage der Achse der Antriebswelle 15 zur durch die axialen Begrenzungsflächen des Deckels 5 bzw. der Ausnehmung 3 festgelegten Radial­ ebene, die sich in der Schnittebene I-I verkörpert, möglich. Die kreisbogenförmig in Längsrichtung der Achse verlaufende Kontur der Zähne 29 gewährleistet, daß bei einem Winkelver­ satz immer noch flächige Anlagen zur entsprechenden Ver­ zahnung 12 am Innenring 10 auftreten, ohne daß es hier zu verschleißfördernden Kantenpressungen kommt. Durch Ver­ meidung dieser Kantenpressungen können insgesamt bei gleicher Konfiguration höhere Drehmomente übertragen werden, die sonst zu schnellen Verschleiß oder Zerstörung des Bauteils führen würden. Dabei kann nach der obenstehenden Überlegungen sehr schmal gehaltene Zahnkranz 25 verbreitert werden und aufgrund größerer Zahnflächen ebenfalls ein höheres Drehmoment auf die Förderpumpe übertragen werden, die somit wiederum eine erhöhte Förderleistung abgeben kann. Es werden bei der Montage und der Herstellung weniger hohe Anforderungen an die Fertigungs- und Montiergenauigkeit gestellt, was die Herstellung der Kraftstoffeinspritzpumpe verbilligt.

Claims (3)

1. Kraftstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschine mit einer Antriebswelle (15), mit der wenigstens ein Pumpenkoben der Kraftstoffeinspritzpumpe über Betätigungsnocken angetrieben wird und mit der eine innerhalb eines Gehäuses der Kraftstoffeinspritzpumpe angeordnete Kraftstofförderpumpe angetrieben wird, die aus einem Innenring (10), der mit einer inneren Mantelfläche (14) auf der Antriebswelle (15) geführt ist und dort über eine Verzahnung (12) mit dieser gekoppelten ist und einem Außenring (5) besteht, zwischen dem und dem Innenring (10) mit einem dieser Ringen gekop­ pelte Verdrängungselemente (18) angeordnet sind, durch die Kraftstoff von einer Eintrittsseite (24) zu einer Austritts­ seite (22) gefördert wird, wobei zwischen Innenring (10), den Verdrängungselementen (18), dem Außenring (5) und zwei diese Teile dicht führenden Gehäuseteilen (3, 25) das zu fördernde Kraftstoffvolumen eingeschlossen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzahnung eine Stirnverzahnung ist, mit Zähnen auf dem Umfang der Antriebswelle (15) und Zähnen (29) auf der inneren Mantelfläche (14) des Inneringes (10), von den wenigstens die Zähne auf einem der Teile, Antriebs­ welle (15) oder Innenring (10), vorzugsweise die Zähne (29) auf der Mantelfläche (14) des Innenringes (10), eine Gerad­ verzahnung (12) bilden, wobei die jeweils in der in Längs­ richtung der Achse der Antriebswelle (15) verlaufenden Radialebenen dieser Achse liegenden Zähne (29) in dieser jeweiligen Ebene bogenförmig verlaufen mit einem die Stirn­ fläche (27) der Zähne (29) begrenzenden Hüllkreis, dessen Mittelpunkt in dieser jeweiligen Radialebene liegt.

2. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die Stirnseite (27) als auch der Zahngrund (28) der Zähne (29) jeweils bogenförmig verlaufen.

3. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdrängungselemente in Radialnuten (17) des Innenringes (10) geführte Flügel (18) sind, die zur Anlage an der Innenfläche (8) des Außenringes (5) und an die angrenzenden der Gehäuseteile (3, 25) kommen und die äußere Mantelfläche (9) des Innenringes (10) mit der Innenfläche (8) des Außenringes (5) einen etwa sichelförmigen Raum (11) begrenzen.