DE3339009C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine hydraulisch betätigte Steuervor­ richtung für den Einspritzzeitpunkt der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art.

Eine derartige Steuervorrichtung für den Einspritzzeitpunkt eines Verbrennungsmotors ist aus der DE-OS 29 50 544 be­ kannt, wobei die Einstellung des Einspritzzeitpunktes fluid­ druckgesteuert über ein Exzenterstellgetriebe erfolgt, das die relative Drehlage zwischen einer motorseitigen Antriebs­ welle und einer Abtriebswelle auf der Seite der Einspritz­ pumpe einstellt. Die Betätigung der Exzenterstellvorrichtung erfolgt mit Hilfe hydraulisch radial bewegter Stellkolben, die mechanisch unter Vermittlung von Übertragungsgliedern an der Exzenterstellvorrichtung angreifen. Ein vergleich­ barer Übertragungsmechanismus ist schematisch in Fig. 1 bis Fig. 3 weiter unten genauer erläutert. Die symmetrisch aufgebaute Steuervorrichtung bewirkt hierbei die Übertragung der Bewegung der Stellkolben auf die Exzenterstellvorrich­ tung mittels U-förmiger Verbindungsplatten, die durch Ver­ bindungsstifte einerseits mit der Exzenterstellvorrichtung und andererseits mit den Stellkolben gekoppelt sind. Die En­ den der Verbindungsplatten sind jeweils senkrecht zur allge­ meinen Plattenebene der Verbindungsplatten zur Bildung von Gleitführungen für die Verbindungsplatten und zur Abstützung von Rückstellfedern abgewinkelt, die die Verbindungsplatten entgegen der Wirkung der Stellkolben in ihre Ausgangslage vorspannen.

Bei einer solchen Anordnung hat es sich bei der Be­ tätigung der Exzenterstellvorrichtung als nachteilig erwie­ sen, daß die Verbindungsplatten, bedingt durch unterschied­ liche Abstände zwischen den Kraftwirkungslinien der Stell­ kolbenbetätigung und den Kraftwirkungslinien der Rückstell­ federn von der Verschiebungsebene der Verbindungsplatten, ei­ nem Kippmoment unterworfen sind, das, übertragen auf die Exzenterstellvorrichtung, zu einer Blockierung derselben, zumindest aber zu einem verstärkten Verschleiß der Stellex­ zenter führen kann, so daß eine genaue und zuverlässige Ein­ stellung des Einspritzzeitpunktes behindert wird.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Steuer­ vorrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art so weiterzubilden, daß unausgewogene mechanische Banspru­ chungen innerhalb der Steuervorrichtung im wesentlichen ver­ mieden werden und die Steuervorrichtung auch über einen län­ geren Zeitraum zuverlässig und störungsfrei arbeitet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeich­ nenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Die Erfindung verbessert eine hydraulisch betätigte Steuervorrichtung für den Einspritzzeitpunkt dadurch, daß die Wir­ kunslinie der Vorspannkraft der Rückstellfeder und die Wirkungslinie der Druckkraft des Stellkolbens, die der Vorspannkraft entgegengesetzt ist, in einer gemeinsamen Ebene liegen, die auch die Verschiebungsachse des Stellkolbens enthält, so daß jede Kippbewegung der Verbindungsplatte sicher verhindert wird und dadurch die Exzenter-Steuerscheibenanordnung einwandfrei ar­ beiten kann. Dabei ist also wesentlich, daß sowohl die Vor­ spannkraft als auch die Druckkraft auf die Verbindungsplatte in einer gemeinsamen Krafteinleitungsebene wirken, die zur Ebene der Verschiebungsachse der Verbindungsplatte parallel verläuft.

Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unter­ ansprüchen dargelegt.

Zur Verdeutlichung der Erfindung wird mit den Fig. 1 bis 3 nochmals auf den Stand der Technik Bezug genom­ men, auf dem die Erfindung aufbaut. Ein Ausführungs­ beispiel der Erfindung wird dann im folgenden anhand der Fig. 4 und 5 der schematischen Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Schnitt, von der Seite gesehen, durch eine herkömmliche, hydraulisch betätigte Steuervor­ richtung für den Einspritzzeitpunkt eines Ver­ brennungsmotors,

Fig. 2 eine Vorderansicht eines exzentrischen Nockenmecha­ nismus der Steuervorrichtung nach Fig. 1,

Fig. 3 eine fragmentarische Ansicht der Verbindungsplatten und ihrer Umgebung, die ebenfalls in der Steuervor­ richtung nach Fig. 1 vorhanden sind,

Fig. 4 eine fragmentarische Seitenansicht einer hydraulisch betätigten Steuervorrichtung für den Einspritzzeitpunkt eines Verbren­ nungsmotors nach der vorliegenden Erfindung, und

Fig. 5 im Schnitt eine Vorderansicht der Steuer­ vorrichtung nach Fig. 4.

Bevor die Steuervorrichtung nach der vorliegenden Erfin­ dung im Detail beschrieben wird, soll unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 3 ein Beispiel einer herkömmlichen Steuervorrichtung für den Einspritzzeitpunkt erörtert wer­ den. Diese Steuervorrichtung enthält eine Scheibe 10 und eine Tragplatte 12 für eine Exzenter-Steuerscheibenanordnung 18, von denen jeweils ein Teil mit dem Verbrennungsmotor und der andere Teil mit einer Kraft­ stoffeinspritzpumpe verbunden ist, die dem Motor zugeord­ net ist. Bei dieser speziellen Ausführungsform ist die Scheibe 10 mit der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors verbunden, während die Tragplatte 12 einstückig mit einer Welle 14 ausgebildet ist, die wiederum mit einer Welle 16 der Kraftstoffeinspritzpumpe verbunden ist. Die Scheibe 10 und die Tragplatte 12 sind nebeneinander angeordnet und relativ zueinander in einer konzentrischen Lage drehbar.

Zwei solcher Exzenter-Steuerscheibenanordnungen 18 (es ist nur eine dargestellt) sind in der Tragplatte 12 in einer symmetrischen Lage in bezug auf die Welle 14 be­ festigt. Wie man insbesondere in Fig. 2 erkennt, weist die Steuerscheibenanordnung 18 eine erste Steuerscheibe 20 auf, die beweglich in einer kreis­ förmigen, mit Bezug auf die Tragplatte 12 exzentrischen Bohrung aufgenommen wird, die in der Tragplatte 12 ausgebildet ist. Eine zweite Steuerscheibe 22 ist in einer kreisförmigen Bohrung aufgenommen, die in einer zu der ersten Steuerscheibe 20 exzentrisch versetzten Stelle ausge­ bildet ist. Die erste Steuerscheibe 20 ist mit einer Verbindungs­ platte 24 über einen Stift 26 und die zweite Steuerscheibe 22 mit der Scheibe 10 über einen Stift 28 gekuppelt.

Ein allgemein durch das Bezugszeichen 30 angedeutetes hydraulisches Stellglied enthält einen Stellkolben 32, der mit der Verbindungsplatte 24 über einen Stift 34 gekup­ pelt ist. Im einzelnen weist das hydraulische Stellglied 30 zwei zylindrische Bohrungen 36 auf, die Seite-an-Seite in einem Zylinderblock ausgebildet sind, der die Welle 14 umgibt. Die Kolben 32 werden jeweils verschiebbar in den zylindrischen Bohrungen 36 aufgenommen, während die Wel­ le 14 zwischen ihnen gehalten wird. Die Welle 14 ist mit einer axialen Bohrung 38 und radialen Durchgängen 40 aus­ gebildet, die einzeln die Bohrung 38 mit Kammern zwischen der Welle 14 und den Kolben 32 verbinden. Eine gesteuerte, d. h. genau definierte Flüssigkeitsmenge wird jeder dieser Kammern über einen Durchgang 40 von der Bohrung 38 unter Druck zugeführt, wodurch der zugehörige Kolben 32 ver­ schoben wird, um über den Stift 34, die Verbindungsplatte 24 und den Stift 26 die Exzenter-Steuerscheibenanordnung 18 zu betätigen. Wegen deren symmetrischen Anordnung sind zwei solcher Verbindungs­ platten 24 übereinander zwischen den Zylinderbohrungen 36 und der Tragplatte 12 in der Weise angeordnet, daß sie rela­ tiv zueinander diametral zu der Welle 14 verschoben wer­ den können. Der Stift 34 verbindet den Kolben 32 mit der Verbindungsplatte 24, wobei der Stift 34 durch einen Schlitz 42 verläuft, der über die gesamte Breite der Wand der Zylin­ derbohrung 36 ausgebildet ist.

Die Verbindungsplatten 24 haben einzeln identische Formen, nämlich im allgemeinen U-Formen, die jeweils die Welle 14 von oben oder von unten umgeben. Wie man in Fig. 3 er­ kennt, ist jede Verbindungsplatte 24 an den gegenüberlie­ genden Enden des "U" im wesentlichen senkrecht zu ihrer allgemeinen Ebene umgebogen, so daß zwei Zungen 24 a ent­ stehen. Eine Führungsstange 44 erstreckt sich durch die benachbarten Zungen 24 a der oberen und unteren Verbindungsplatte 24 und trägt Federsitze 46 an ihren gegenüberliegenden Enden. Jede Zunge 24 a wirkt mit dem zugehörigen Federsitz 46 zusammen, um eine Rückstellfeder 48 zu halten.

Wenn das fluide Medium unter Druck den Zylinderbohrungen 36 zuge­ führt wird, wird jeder Kolben 32 von der Welle 14 weg bewegt, um wiederum den Stift 26 zu verschieben, so daß die erste Steuerscheibe 20 in der Tragplatte 12 gedreht wird, wodurch wiederum die Lage der zweiten Steuerscheibe 22 geändert wird. Das heißt also, daß gemäß der Darstellung in Fig. 2 die Linie, die die Achse der Welle 14 mit der Mitte der ersten Steuerscheibe 20 verbindet, und die Linie, die sie mit der Mitte des Stiftes 28 ver­ bindet, der mit der Scheibe 10 verbunden ist, einen Winkel α zwischen sich definieren, der in Abhängigkeit von der Be­ wegung des Stiftes 28 variiert werden kann, um den Ein­ spritzzeitpunkt für den Kraftstoff zu justieren.

Wie oben beschrieben wurde, verwendet diese herkömmliche Steuervorrichtung für den Einspritzzeitpunkt eines Ver­ brennungsmotors Rückstellfedern 48, um die Kolben 32 gegen den Druck des fluiden Mediums, das dem hydraulischen Stell­ glied 30 zugeführt wird, in die Ausgangslage zurückzu­ bringen. Wie man in Fig. 3 erkennt, ist das eine Ende jeder Rückstellfeder 48 durch die Zunge 24 a und das andere Ende durch den betreffenden Federsitz 46 gehalten, der starr an der Führungsstange 44 ausgebildet ist. Der Stift 34 erstreckt sich parallel zu der Welle 14 von der Verbindungsplatte 24 und ist mit dem Kolben 32 durch den Schlitz 42 in der Bohrung 36 verbunden. Bei dieser räumlichen Anordnung hat die Wirkungslinie der Kraft, die von der Rückstellfeder 48 auf die Verbindungs­ platte 24 ausgeübt wird, den Abstand d von der Wirkungs­ linie der Kraft, die durch den druckbetätigten Kolben 32 auf die Verbindungsplatte 24 ausgeübt wird. Dieser Abstand d führt zu einem Moment, das auf die Ver­ bindungsplatte 24 wirkt. Die obere Verbindungsplatte 24 empfängt beispielsweise ein in Richtung gegen den Uhrzei­ gersinn wirkendes Moment gemäß der Darstellung in Fig. 3; diese Neigung zu einer Bewegung in Richtung gegen den Uhr­ zeigersinn wird durch einen Zwischenraum verstärkt, der üblicherweise auf jeder Seite der Verbindungsplatte 24 zurückbleibt. Sobald jedoch die Verbindungsplatte 24 eine geneigte Lage erreicht hat, kippt die Exzenter- Steuerscheibenanordnung 18 ebenfalls, so daß sich die ver­ schiebbaren Elemente verklemmen können und eine exakte Einstellung des Einspritzzeitpunktes nicht mehr möglich ist.

Bei der Steuervorrichtung für den Einspritzzeitpunkt nach der vorliegenden Erfindung tritt dieser Nachteil nicht mehr auf, wie sich aus der folgenden Beschreibung ergibt:

Die Fig. 4 und 5 zeigen eine Steuervorrichtung für den Einspritzzeitpunkt eines Verbrennungsmotors nach der vorliegenden Erfindung. In diesen Figuren sind die gleichen oder ähnlichen Bauteile, die den Teilen der Ausführungsform nach den Fig. 1 bis 3 entsprechen, mit den gleichen Bezugszeichen versehen, um die Darstellung übersichtlich zu gestalten. Eine Tragplatte 12 weist eine darin aufgenommene Anordnung von Steuerscheiben auf, wie sie in Verbindung mit der herkömmlichen Steu­ ervorrichtung beschrieben wurde.

Die gegenüberliegenden Enden jeder Verbindungsplatte 24 sind senkrecht zur allgemeinen Ebene der Verbindungsplatte 24 umge­ bogen, um zwei Zungen 24 a zu bilden. Eine Führungsstange 44 erstreckt sich durch die benachbarten Zungen 24 a der oberen und unteren Verbindungsplatten 24. Eine Rückstellfeder 48 ist über die Führungsstange 44 ge­ kuppelt und zwischen der Zunge 24 a und dem Federsitz 46 gehalten.

Ein allgemein durch das Bezugszeichen 100 bezeichnetes hydraulisches Stellglied weist eine zylindrische Bohrung 102 auf, die mit einem Schlitz 104 versehen ist. Die­ ser Schlitz 104 öffnet sich seitlich nach außen zur be­ nachbarten Führungsstange 44. Ein Stellkolben 106 ist ver­ schiebbar in der Bohrung 102 aufgenommen.

Ein Steuersteg 108 erstreckt sich von einem seitlich äußeren Bereich der Verbindungsplatte 24 senkrecht zu der allge­ meinen Ebene der Verbindungsplatte 24. Das freie Ende des Steuersteges 108 überspannt den Schlitz 104, der durch die Wand der Zylin­ derbohrung 102 gebildet wird. Ein Koppelbolzen 110 wird an einem Ende durch das freie Ende des Steuersteges 108 gehalten und erstreckt sich quer durch den Schlitz 104 in die Bohrung 102, wo er von einer Querbohrung 112 aufgenommen wird, die in dem Kolben 106 ausgebildet ist. Wie man in Fig. 5 erkennt, sind zwei solcher Steuersteg/Koppelbolzen-Anordnungen jeder Verbindungsplatte 24 zugeordnet, so daß sich die Koppelbolzen 110 nach innen aufeinander zu erstrecken.

Wie man in Fig. 4 erkennt, sind die Führungsstangen 44 in einer Ebene angeordnet, die die Achsen der benachbarten Bohrungen 102 enthält. Es ergibt sich also, daß die Achse jedes Koppelbolzens 110 die Achsen der benachbarten Führungsstan­ ge 44 und des Kolbens 106 unter einem rechten Winkel kreuzt.

Beim Betrieb wirkt der Druck des fluiden Mediums auf je­ den Kolben 106 über den Strömungspfad, der oben in Ver­ bindung mit der herkömmlichen Steuervorrichtung beschrie­ ben wurde. Die sich ergebende Kraft wird durch jeden Koppelbolzen 110 auf den zugehörigen Steuersteg 108 übertragen, der starr an der Verbindungsplatte 24 ausgebildet ist. Außerdem wirkt die Kraft der zugehörigen Rückstellfeder 48 auf die Zunge 24 a der Verbindungsplatte 24. Die Wirkungslinien dieser beiden Kräfte liegen in einer gemeinsamen Ebene, die die Achsen der Bohrungen 102 enthält. Außerdem ist der Abstand zwischen den Wirkungslinien relativ kurz, wie in Fig. 5 durch das Bezugszeichen d′ angedeutet ist. Im Ver­ gleich mit der herkömmlichen Steuervorrichtung ergibt sich also eine wesentliche Reduzierung des auf die Ver­ bindungsplatte 24 wirkenden Moments aufgrund der hydrau­ lischen Druckkraft und der Kraft jeder Rückstellfeder; außerdem liegt dieses Moment in der Ebene, die parallel zu der allgemeinen Ebene der Verbindungsplatte 24 ver­ läuft. Damit wird jede Kippbewegung der Verbindungsplatte 24 relativ zu der Exzenter-Steuerscheibenanordnung 18 (sie­ he die Fig. 1 und 2) ausgeschlossen.

Die vorliegende Erfindung schafft also eine Steuervor­ richtung für den Einspritzzeitpunkt eines Verbrennungs­ motors, die stabil und zuverlässig arbeitet und bei der gleich­ zeitig die oben erwähnte Ursache zusätzlichen Verschleisses beseitigt ist, so daß diese Steuervorrichtung eine lange Lebensdauer hat.

Claims (4)

1. Hydraulisch betätigte Steuervorrichtung für den Einspritzzeitpunkt eines Verbrennungsmotors, mit zwei Teilen zur Kopplung des Verbrennungsmotors mit einer Kraftstoffeinspritzpumpe, wobei eines der Teile von einer Welle getragen wird und beide Teile über zumindest eine von einer Tragplatte aufgenommene Exzenter-Steuerscheibenanordnung verbunden sind, mit einer hydrauli­ schen Stellkolbenvorrichtung mit zumindest einem in einer Zylinderbohrung geführten Stellkolben für die Betätigung der Steuerscheiben­ anordnung mittels einer Verbindungseinrichtung, die einen senkrecht zu der Welle verschiebbaren Verbindungskör­ per aufweist, an dem zumindest ein mit dem Stellkolben der hydraulischen Stellkolbenvorrichtung bewegbarer Koppelbolzen angreift und der durch eine Rückstelleinrichtung in seine Ausgangslage vorgespannt ist, wobei der Verbindungskörper mit einem Stift in die Steuerscheibenanordnung eingreift und in Abhängigkeit von einer Bewegung des Stellkolbens entlang einer ersten, durch einen Koppelpunkt zwischen dem Koppel­ bolzen und dem Verbindungskörper bestimmten Kraftwirkungsli­ nie in Abhängigkeit vom auf den Stellkolben wirkenden Steuerdruck ent­ gegen der Kraft der Rückstelleinrichtung verschiebbar ist, die den Verbindungskörper entlang einer zweiten, zu der er­ sten Kraftwirkungslinie parallelen Kraftwirkungslinie bela­ stet, und wobei der Verbindungskörper eine im wesentlichen U-förmige Verbindungsplatte mit zumindest einem Abschnitt in Form einer Zunge für die Bildung einer Gleitführung sowie für eine Lage­ rung einer Rückstellfeder der Rückstelleinrichtung bildet und wobei weiterhin die Kraftwirkungslinie der Rückstellfe­ der und die Verschiebungsachse des Stellkolbens im wesent­ lich in einer parallel zur Verschiebungsebene der Verbin­ dungsplatte verlaufenden Betätigungsebene liegen, dadurch gekennzeichnet, daß an der Verbindungsplatte (24) ein senk­ recht von ihr abstehender Steuersteg (108) zur Koppelung der Verbindungsplatte (24) mit dem Koppelbolzen (110) des Stell­ kolbens (106) angebracht ist derart, daß die Betätigungsebe­ ne, in der die Kraftwirkungslinie der Rückstellfeder (48) und die Verschiebungsachse des Stellkolbens (106) liegen, zugleich den Koppelpunkt zwischen dem Koppelbolzen (110) und dem Steuersteg (108) der Verbindungsplatte (24) enthält.

2. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, mit einer ersten und einer zweiten Exzenter-Steuerscheibenanordnung, die symmetrisch zur Welle an­ geordnet sind, sowie mit einer ersten und einer zweiten Ver­ bindungsplatte, die ebenfalls symmetrisch zur Welle und die­ se einschließend angeordnet sind, wobei jede Verbindungs­ platte zwei Abschnitte in Form von Zungen aufweist und die Zungen der einen Verbindungsplatte die Zungen der anderen Verbindungsplatte, vorgespannt durch je eine an jeder Zunge sich abstützende Rückstellfeder, im Ru­ hezustand der Steuervorrichtung berühren und wobei ferner jeder Verbindungsplatte zu deren Betätigung ein Stellkolben­ paar mit von diesem sich radial nach außen erstreckenden, jeweils in den Zylinderbohrungen der Stellkolben geführten Koppel­ bolzen zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Koppelbolzen (110) mit der ihm zugeordneten Verbindungsplat­ te (24) durch einen senkrecht von dieser abstehenden Steuer­ steg (108) verbunden ist.

3. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der Steuersteg (108) an der Verbindungsplatte (24) parallel zu deren Zungen (24 a) angeordnet ist.

4. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der Steuersteg (108) und der Koppelbolzen (110) einstückig ausgeführt sind.