DE19744271A1 - Kipphebel zum Antrieb eines Kraftstoffeinspritzventils - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Kipphebel zum Antrieb eines Kraft­ stoffeinspritzventils der im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Art.

Stand der Technik

Kraftstoffeinspritzventile in Form eines Pumpe-Düse-Elements (unit injector) erfordern für ihren Antrieb eine Betätigung mit einer bestimmten Kraft durch eine Nockenwelle. Ein Typ dieser Pumpe-Düse-Elemente, normalerweise HPI-Steckpumpe genannt, enthält einen mechanisch angetriebenen Pumpenkolben, der - analog einer mechanischen Verdrängerpumpe - den Kraftstoff durch eine Einspritzdüse drückt. Dieser Typ von Pumpe-Düse-Ele­ ment umfaßt eine Düse, die normalerweise geöffnet ist, während Kraftstoff in das Pumpe-Düse-Element eingefüllt wird, und unterscheidet sich von anderen Typen von Pumpe-Düse-Ele­ menten, deren Düse während des Einfüllens von Kraftstoff geschlossen ist. Pumpe-Düse-Elemente mit geschlossener Düse umfassen somit an der Düse ein separates Ventil, welches wäh­ rend des Einspritzvorgangs unter Einwirkung eines ausreichend hohen Kraftstoffdruckes öffnet. Dieser hohe Kraftstoffdruck wird in einem separaten Pumpenteil im Pumpe-Düse-Element zum Öffnen des Ventils erzeugt. Bei Pumpe-Düse-Element mit offener Düse, d. h. HPI-Steckpumpen, bewirkt ein und der gleiche Pumpen­ kolben die Druckerhöhung und das Einspritzen. Bei diesem Typ von Pumpe-Düse-Element ist es von großer Bedeutung, daß der Pumpenkolben des Pumpe-Düse-Elements vorschriftsmäßig relativ zur Nockenwelle eingestellt ist, so daß der Pumpenkolben nicht mit übermäßiger Kraft betätigt wird, da er andernfalls mit zu hoher Kraft gegen seinen Sitz gedrückt wird, was zu Verformun­ gen, anderen Schäden oder Betriebsausfällen führen kann. Daß der Pumpenkolben auf diese Weise bis zum Anschlag nach unten gedrückt werden kann, kann außer auf einer fehlerhaften Ein­ stellung des Pumpe-Düse-Elements und/oder dessen Antriebsteilen auch auf großen Temperaturunterschieden zwischen dem Pumpe- Düse-Element und dem Kraftstoff und/oder auf einem starken Verschleiß bestimmter Teile beruhen.

Die Patentschrift SE 501 026 zeigt eine Kraftstoffeinspritzvor­ richtung mit einem Kipphebel, der aus einem steifen Teil und einem an dem steifen Teil eingespannten, federnden Teil be­ steht, welches bei einer vorgegebenen Belastung wegfedert und dadurch den Druckanstieg bei Erhöhung des Einspritzvolumens begrenzt. Die genannte Patentschrift zeigt somit eine Vorrich­ tung mit einem am Kipphebel zwischen Nockenwelle und Pumpe- Düse-Element angebauten federnden Teil aus Metall, das bewirkt, daß der Kipphebel bis zu einem Grenzwert steif bleibt und danach elastisch wird. Diese bereits bekannte Erfindung löst das Problem, die Dauer des Einspritzvorgangs ab einem vorgege­ benen Zeitpunkt ohne Anstieg des maximalen Einspritzdruckes zu vergrößern und den gewünschten Druck auch bei Teillast und niedrigen Drehzahlen erreichen zu können. Diese bekannte Anord­ nung bezieht sich auf den Typ von Pumpe-Düse-Element, der gemäß der vorstehenden Beschreibung ein "geschlossenes Ventil" hat, wodurch bei dieser Anordnung keine Gefahr besteht, daß sie auf die oben angegebene Weise Überbeanspruchungen ausgesetzt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kipphebel zur Anwendung bei einem Pumpe-Düse-Element der vorstehend genannten Art mit offener Düse bereitzustellen, der die eingangs genann­ ten Probleme und die sich daraus ergebenden möglichen Beschädi­ gungen vermeidet und der insbesondere die Anwendung einer obenliegenden Nockenwelle zum Antrieb eines Pumpe-Düse-Elements der oben genannten Art ermöglicht.

Diese Aufgabe ist durch einen Kipphebel gelöst der die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist. Durch Ausführung des Kipphebels mit einem nichtmetallischen Federelement wird im Antrieb zwischen Kipphebel und Nockenwelle ein elastisches Element eingeführt, welches etwaige Überbeanspruchungen ela­ stisch aufnehmen kann, wodurch die Gefahr eines Schadens am Pumpe-Düse-Element ausgeschaltet ist. Das nichtmetallische Federelement kann in der Lagerung entweder des Kipphebels oder der Druckrolle oder in beiden diesen Lagerungen angeordnet sein. Unabhängig von der Stellung der Nockenwelle weist die Antriebsgruppe des Pumpe-Düse-Elements somit ein bestimmtes Maß an Elastizität auf.

In den Unteransprüchen sind verschiedene vorteilhafte Ausfüh­ rungsformen der Erfindung angegeben, die dazu führen, daß für einen erfindungsgemäßen Kipphebel nicht mehr Einbauraum erfor­ derlich ist als für einen herkömmlichen Kipphebel.

Weitere, die Erfindung kennzeichnende Merkmale gehen aus der nachfolgenden Beschreibung von zwei Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren hervor. Es zeigt:

Fig. 1 eine erste Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 2 ein Detail der in Fig. 1 dargestellten Ausführungs­ form,

Fig. 3 eine zweite Ausführungsform der Erfindung, und

Fig. 4 ein weiteres Detail der Erfindung.

Die Erfindung betrifft vorrangig direkteinspritzende Dieselmo­ toren, die für schwerere Fahrzeuge vorgesehen sind. Bei der gezeigten Kraftstoffeinspritz-Vorrichtung handelt es sich um ein Pumpe-Düse-Element (unit injector) und genauer um einen Typ, der unter der Bezeichnung HPI-Steckpumpe (für High-Pressure Injection) bekannt ist und eine offene Düse hat. Das Pumpe-Düse-Element wird von einer Nockenwelle, in diesem Fall in obenliegender Anordnung, über einen zum Antrieb gehörenden Kipphebel 1 betätigt. Mit "Antrieb" sind hier die zwischen Nockenwelle und Pumpe-Düse-Element zur Betätigung des letzteren angeordneten, bewegungsübertragenden Organe gemeint.

Fig. 1 und 3 zeigen zwei Ausführungsformen von Kipphebeln 1, wobei der Kipphebel 1 drehbar auf einer Kipphebelachse 2 gela­ gert ist, wobei die Kipphebelachse 2 zur Kipphebellagerung im Motor gehört und der Kipphebel 1 seine Kippbewegung um diese Kipphebelachse 2 ausführt. Der Kipphebel ist am einen Ende und auf der einen Seite der Kipphebelachse 2 mit einer Druckrolle 3 versehen, die rollend gegen die Motor-Nockenwelle anliegt. Die Druckrolle 3 ist drehbar im Kipphebel 1 auf einer parallel zur Kipphebelachse 2 liegenden Druckrollenachse 5 gelagert. Auf der anderen Seite der Kipphebelachse 2 und am anderen Ende des Kipphebels ist der Kipphebel 1 mit einer Einstellschraube 4 ausgerüstet, die an einer zum Pumpe-Düse-Element gehörenden, nicht abgebildeten axialen Kolbenstange anliegt. Dieses Anlie­ gen erfolgt unter Einwirkung einer im Pumpe-Düse-Element ange­ ordneten (nicht abgebildeten) Feder. Die Einstellschraube ist auf herkömmliche Weise verstellbar, um eine axiale Einstellung zwischen dem Kipphebel und der Kolbenstange des Pumpe-Düse-Ele­ ments zu ermöglichen.

In Fig. 1 und 2 ist eine erste Ausführungsform der Erfindung dargestellt. In diesem Fall ist die Druckrolle 3 mit einer metallischen, zylindrischen Mittelhülse 6 ausgeführt, um die eine zylindrische Buchse 7 aus nichtmetallischem Werkstoff, z. B. einem Elastomer, angeordnet ist. Außerhalb der Buchse 7 und um diese herum ist eine im wesentlichen zylindrische, metallische Außenhülse 8 angeordnet, die zur Anlage an einem Nocken vorgesehen ist. Die Außenhülse 8 ist außerdem mit ring­ förmigen Nasen versehen, die die axiale Ausdehnung der Buchse 7 begrenzen.

Die zylindrische Mittelhülse 6 ist, ähnlich wie eine Nabe, auf der Druckrollenachse 5 gelagert, während die Buchse 7 sowohl an der Mittelhülse 6 als auch an der Außenhülse 8 festvulkanisiert ist. Bei dieser Ausführungsform bildet die Buchse 7 ein elasti­ sches Element im Antrieb zwischen der Druckrolle 3 und dem Kipphebel 1.

In Fig. 3 ist eine zweite Ausführungsform der Erfindung darge­ stellt. Hier ist die Druckrolle auf konventionelle Weise ausge­ führt, d. h. sie ist direkt im Kipphebel 1 und auf dessen Druckrollenachse 5 gelagert. Bei dieser Ausführungsform ist statt dessen die Kipphebelachse 2 mit einer entsprechenden Buchse versehen.

Somit gibt es eine metallische, zylindrische Mittelhülse 9, um die eine zylindrische Buchse 10 aus nichtmetallischem Werk­ stoff, z. B. einem Elastomer, angeordnet ist. Außerhalb der Buchse 10 und um diese herum ist eine im wesentlichen zylindri­ sche, metallische Außenhülse 11 angeordnet. Auch in diesem Fall ist die Außenhülse 11 mit ringförmigen Nasen versehen, die die axiale Ausdehnung der Buchse 10 begrenzen
Die zylindrische Mittelhülse 9 ist, ähnlich einer Nabe, auf der Kipphebelachse 2 gelagert, während die Buchse 10 sowohl an der Mittelhülse 9 als auch an der Außenhülse 11 festvulkanisiert ist. Die Außenhülse kann in der Praxis als eine separate, fest im Kipphebel 1 angeordnete Hülse ausgeführt sein oder wahlweise einen integrierten Teil des Kipphebels 1 darstellen. Bei dieser Ausführungsform bildet die Buchse 10 ein elastisches Element, durch welches der Kipphebel 1 eine elastische Befestigung im Motor erhält und welches ein Wegfedern des gesamten Kipphebels 1 bei übermäßiger Beanspruchung in der Antriebskraftübertragung zwischen Nockenwelle und Pumpe-Düse-Element gestattet.

In Fig. 4 ist eine vorteilhafte Ausführungsform der Montage des nichtmetallischen Federelements 7, 10 bei den oben beschriebe­ nen Ausführungsformen gezeigt. Das Federelement 7, 10 ist in die jeweilige Außenhülse 8 bzw. 11 eingeführt, welche zumindest auf der einen Seite mit ringförmigen Nasen 12 versehen ist. Die Nasen 12 stellen somit eine Form von Führungsring mit radialer Erstreckung dar. In Fig. 4 ist ein Führungsring axial auf beiden Seiten des Federelements 7, 10 dargestellt. In den Fällen, in denen nur ein Führungsring angeordnet wird, kann das Federelement zuerst außen auf der jeweiligen Mittelhülse 6 bzw. 9 angebracht werden, andernfalls wird es zuerst in der in den Außenhülsen zwischen den Führungsringen 12 gebildeten Nut angebracht.

Eine dritte Ausführungsform ist durch eine Kombination der beiden obigen Ausführungsformen gebildet. Hierbei sind die Lagerungen sowohl der Kipphebelachse 2 als auch der Druckrol­ lenachse 5 mit einem Ring aus nichtmetallischem Werkstoff, z. B. einem Elastomer, in Form einer zylindrischen Buchse gemäß obiger Beschreibung versehen.

Die bei diesen Ausführungsformen angeordnete Buchse aus nicht­ metallischem Werkstoff, d. h. aus einem Elastomer, Kautschuk, anderem Kunststoff o. dgl. besitzt solche Eigenschaften, daß der Werkstoff nach einer durch Einwirkung einer Kraft verursachten Verformung voll elastisch wieder seine ursprüngliche Form annimmt, sobald die Krafteinwirkung endet.

Bei sämtlichen Ausführungsformen stellt das Federelement 7, 10 ein federndes Glied in der Kraftübertragung zwischen Nockenwel­ le und Pumpe-Düse-Element dar. Dieses bewirkt in dem Fall, wenn der Pumpenkolben des Pumpe-Düse-Elements bis zum Anschlag nach unten gedrückt wird, daß der gesamte Kipphebel oder die im Kipphebel angebrachte Druckrolle 3 in gewissem Ausmaß wegfedern kann, wobei vor allem die jeweilige Buchse 7, 10 radial federt. Da dieses Wegfedern in unmittelbarer Nähe des Pumpe-Düse-Ele­ ments stattfindet, ist ein relativ kurzer Federungsweg ausreichend. In diesem Fall ist die radiale Ausbreitung der jeweiligen Buchse für einen entsprechend kurzen Federungsweg ausgelegt.

Claims (7)

1. Kipphebel (1) zum Antrieb eines Kraftstoffeinspritzventils vom Typ Pumpe-Düse-Element bei einem Verbrennungsmotor, wobei das Pumpe-Düse-Element zur Betätigung durch eine Nockenwelle in vorzugsweise obenliegender Anordnung über den Kipphebel vorge­ sehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Kipphebel (1) mit mindestens einem nichtmetallischen Federelement (7, 10) versehen ist, welches Bestandteil einer zur Befestigung des Kipphebels (1) im Motor vorgesehenen Lagerung und/oder einer Lagerung einer im Kipphebel eingebauten Druckrolle (3) ist, und daß das Federele­ ment (7, 10) ein federndes Glied in der Kraftübertragung zwi­ schen der Nockenwelle und dem Pumpe-Düse-Element bildet.

2. Kipphebel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das nichtmetallische Federelement (7, 10) aus einem Elastomer hergestellt ist.

3. Kipphebel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das nichtmetallische Federelement (7, 10) eine Buchse mit zylindrischer Form ist.

4. Kipphebel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das nichtmetallische Federelement (7, 10) im Kipphebel (1) um eine metallische Hülse (6, 9) herum angeordnet ist.

5. Kipphebel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das nichtmetallische Federelement (7, 10) so angeordnet ist, daß es zu mindestens einer Seite hin durch einen ringförmigen Führungsring (12) abgestützt wird.

6. Kipphebel nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der ringförmige Führungsring (12) als eine das nichtmetallische Federelement (7, 10) umgebende Außenhülse (8,11) ausgeführt ist.

7. Kipphebel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der ringförmige Führungsring (12) einen integrierten Teil des Kipphebels (1) darstellt.