DE3630647A1 - Kraftstoffeinspritzpumpe fuer brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Kraftstoffein­ spritzpumpe nach der Gattung des Hauptanspruchs. Bei derartigen Hubschieberpumpen erfolgt die Mengen­ steuerung bzw. die Spritzbeginnsteuerung durch die Steuerung von Kanälen, über die der Pumpenarbeitsraum mit dem Saugraum der Pumpe verbindbar ist, nämlich durch die Zuordnung von an Pumpenkolben gelegenen Steuerkanten zu den im Steuerschieber gelegenen Steuerkanten. Aus diesem Grunde muß die Drehlage des Steuerschiebers zu der Zylinderbüchse fixiert werden, so daß einerseits der Steuerschieber gegen­ über dem verdrehbaren Pumpenkolben eine bestimmte fixierte Drehlage einhält und daß andererseits bei der Grundjustierung, die durch leichtes Verdrehen der Zylinderbüchse erfolgt, welche danach festge­ spannt wird, der Steuerschieber mitgedreht wird.

Ensprechend der Aufgabe eines derartigen Steuer­ schiebers führt dieser sehr viele Hubspiele aus, so daß an den Führungsflächen der Verdrehsicherung eine starke Abnutzungsbelastung auftritt. Hinzu kommt, daß aufgrund der durch Verdrehen des Pumpen­ kolbens gegebenen Kraftstoffsteuerung der Steuer­ schieber in Verdrehrichtung sehr exakt geführt sein muß, so daß ein Verdrehspiel zwischen Steuerschieber und Zylinderbüchse sich stark auf die Zumeß- bzw. Spritzzeitgenauigkeit des Kraftstoffes auswirkt, wobei schon ein geringes Spiel zu erheblichen Ab­ weichungen der Iststeuerung von der Sollsteuerung führen kann.

Bei einer bekannten Kraftstoffeinspritzpumpe der gattungsgemäßen Art (EP-A-0 181 402) ist an der Wand der Ausnehmung der Zylinderbüchse ein Zapfen angeordnet, der in eine Führungslängsnut des Steuer­ schiebers greift, so daß bei der axialen Verschiebung des Steuerschiebers dieser durch Zapfen und Führungs­ nut gegen Verdrehen gesichert ist. Abgesehen davon, daß der Abstand zwischenZapfen und Kolben­ achse verhältnismäßig klein ist, wodurch auch der die Verdrehung verhindernde Hebelabstand verhältnis­ mäßig kurz ist, weist der Zapfen zur Nutenwandung hin nur Linien- oder bei geringer Schräglage Punkt­ berührung auf, was zu einer verhältnismäßig schnellen Abnutzung führt, mit der Folge des nachteiligen Verdrehspiels bzw. entsprechender Verschlechterung der Steuergenauigkeit des Kraftstoffes. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß ein derartiger Zapfen verhältnismäßig schlecht in der Wandung der Ausnehmung befestigt werden kann, wobei ein Lösen dieses Zapfens unmittelbar an der Pumpe und mittelbar am Motor zu erheblichen Schäden führen kann.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzpumpe mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruches hat demgegenüber den Vorteil, daß der Abstand der Verdrehführungsstelle zur Pumpenkolbenachse vergrößert ist, so daß sich Abnutzungen und damit Spiel an den Führungsstellen bezüglich des damit verbundenen Verdrehfehlers des Steuerschiebers weniger auswirken. Je größer der Abstand der Ver­ drehführung zur Kolbenachse ist, desto kleiner ist bei einem bestimmten Verdrehspiel der Steuerfehler. Bei doppelt langer "Hebelführung" ist der Steuer­ fehler bei gleichem Verdrehspiel nur halb so groß. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die er­ findungsgemäße Verdrehsicherung sehr kostengünstig herstellbar und außerordentlich stabil ist und in bezug auf die Feinbearbeitung dieser Passung zwischen Nase und Führungsnut mit einfachen üblichen Arbeits­ methoden erfolgen kann. Ein Loslösen der Nase von dem Steuerschieber ist nicht möglich, so daß auch keine diesbezüglichen Folgeschäden entstehen können. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß der Steuer­ schieber nicht zusätzlich durch eine Nut geschwächt wird oder infolge einer Nut bei der Warmbehandlung und während der Herstellung Maßänderungen unterworfen ist, so daß die "dynamische" Schieberhaltbarkeit sehr gut ist.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Führungsnut als schlitzförmiger Durchbruch in der Wandung der Ausnehmung der Zylinderbüchse ausgebildet. Eine solche schlitzartige Führungs­ nut ist in einfacher Weise herstellbar und bearbeit­ bar, wobei besonders das Bearbeiten nicht innerhalb der Ausnehmung der Zylinderbüchse erfolgen muß. Ein weiterer Vorteil dieses Durchbruchs in der Wandung der Zylinderbüchse besteht darin, daß er für die Kraftstoffzuführung verwendbar ist, so daß bei be­ stimmten Pumpentypen, bei denen diese Zylinder­ büchsen zwischen einer Zulaufleitung und dem Saug­ raum angeordnet sind, zusätzliche Verbindungsbohrungen eingespart werden konnen.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist die Nase einen rechteckigen Längsquerschnitt auf, gemessen in einer gedachten Ebene, die parallel zu einer Tangentialebene des Steuerschiebers und senkrecht zu der Längssymmetrieebene der Nase ver­ läuft, so daß an der Nase zu den seitlichen Begrenzungs­ flächen der Führungsnut hin, in Verstellrichtung längliche Führungsflächen vorhanden sind. Nach einer Ausgestaltung der Erfindung sind diese Führungs­ flächen eben und parallel zu den Begrenzungsflächen der Führungsnut ausgebildet, so daß eine Flächen­ führung entsteht, mit geringer Hertzscher Pressung und entsprechend geringem Verschleiß. Nach einer anderen Ausgestaltung der Erfindung sind die Führungs­ flächen leicht ballig (geringfügig gewölbt) ausge­ bildet, so daß unter Belastung eine Flächenberührung zwischen den seitlichen Begrenzungsflächen der Führungsnut und den Führungsflächen der Nase besteht. Derartige Anordnungen erlauben eine hohe Kraftüber­ tragung bei verhältnismäßig geringer Hertzscher Pressung und damit geringer Abnutzung. Erfindungs­ gemäß kann diese Linienberührung oder auch eine Flächenberührung, bei der diese Fläche einen möglichst großen Abstand zum Steuerschieber hat, dadurch erreicht werden, daß die Nase zum Steuerschieber hin eine Verjüngung aufweist. Eine solche Verjüngung kann beispielsweise durch einen Freistich oder Hinterstich erreicht werden.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Nase in bezug auf die Ver­ schieberichtung des Steuerschiebers einseitig an diesem angeordnet und es ist entsprechend die Führungs­ nut in der Zylinderbüchse einseitig vorhanden. Hier­ durch wird erreicht, daß bei der Montage der Kraft­ stoffeinspritzpumpe der Steuerschieber stets in die richtige Einbaulage eingesetzt wird. Bei falschem Einbau des Steuerschiebers, wie es beispielsweise bei in Längsrichtung symmetrischer Anordnung der Nase am Steuerschieber vorkommen kann, wird dieses meist erst festgestellt, wenn die Kraftstoffeinspritz­ pumpe eingestellt werden soll und die Kraftstoff­ steuerung überhaupt nicht oder völlig falsch arbeitet. Dies führt zu hohen Nacharbeitungskosten in der Fertigung wie auch bei Falscheinbau im Service, was durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung unter­ bunden wird.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung, der Zeichnung und den Ansprüchen entnehmbar.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Er­ findung ist mit zwei Varianten in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt, durch die die Er­ findung betreffenden Teile einer Einspritzpumpe, nämlich durch ein Pumpenelement einschließlich Steuer­ schieber der ersten Variante des Ausführugnsbei­ spiels nach Linie I-I in Fig. 2,

Fig. 2 einen Schnitt nach Linie II-II in Fig. 1,

Fig. 3 einen Fig. 1 entsprechenden Schnitt durch die zweite Variante des Ausführungsbeispiels und

Fig. 4 einen Teilschnitt nach Linie IV-IV in Fig. 3.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels in zwei Varianten.

Bei der in Fig. 1 und 2 dargestellten Variante des Ausführungsbeispiels ist jeweils nur das aus einem Pumpenkolben 1 und einer Zylinderbüchse 2 bestehende Pumpenelement sowie ein Steuerschieber 3 dargestellt. Diese Baueinheit wird bekannterweise in ein Kraft­ stoffeinspritzpumpengehäuse eingesetzt, worin über eine Nockenwelle und entgegen der Kraft einer Feder der Pumpenkolben 1 in eine hin- und hergehende Be­ wegung versetzt wird. An dem Pumpenkolben 1 ist weiter unten eine Abflachung 4 vorgesehen, an der eine Regelstange zur Verdrehung dieses Pumpenkolbens angreift. Ein weiteres ebenfalls nicht dargestelltes, der Kraftstoffsteuerung dienendes Glied ist eine Verstellwelle, die mit einem Zapfen in eine Quer­ nut 5 des Steuerschiebers 3 greift und diesen axial auf dem Pumpenkolben 1 verschiebt. Die Zylinder­ büchse 2 besteht bei dieser Variante des ausge­ wählten Ausführungsbeispiels aus zwei Teilen, die bei 6 ineinandergesteckt sind und beispielsweise durch Hartlöten oder Warmschrumpfen miteinander verbunden sind. Oberhalb des Pumpenkolbens 1 ist in der Zylinderbüchse 2 ein Pumpenarbeitsraum 7 vorhanden, aus dem der Kraftstoff über nicht darge­ stellte Ventile und Leitungen zur Brennkraftmaschine gefördert wird. Weiterhin ist im Pumpenkolben 1 eine zentrale Sackbohrung 8 vorgesehen, die durch eine Querbohrung 9 und eine Querbohrung 10 gekreuzt wird. Die Querbohrung 10 ist mit auf der Mantelfläche des Kolbens 1 vorhandenen Schrägnuten 11 verbunden. Außerdem sind im Ringschieber 3 Radialbohrungen 12 vorgesehen.

Der Pumpenarbeitsraum 7 wird über die Querbohrungen 9, 10 und die Axialbohrung 8 aus einem Pumpensaugraum 13, der insbesondere den Steuerschieber 3 umgibt, während des Saughubs und in der dargestellten unteren Totpunktlage mit Kraftstoff gefüllt. Bei dem Druck­ hub strömt dann über die Längsbohrung 8, die Quer­ bohrung 9, die Querbohrung 10 und die Steuernuten 11 so lange Kraftstoff zurück in den Saugraum 13, bis die Querbohrung 9 in die Zylinderbüchse 2 bzw. bis diese Steuernuten 11 in den Steuerschieber 3 getaucht ist bzw. sind. Danach beginnt erst die eigentliche, somit von der Hublage des Steuerschiebers 3 abhängige, Einspritzung zur Brennkraftmaschine. Diese Binspritzung wird unterbrochen, wenn die schrägen Steuerkanten 11 während des Förderhubs durch die Radialbohrungen 12 des Steurschiebers 3 aufgesteuert werden. Danach strömt der Kraftstoff aus dem Pumpen­ arbeitsraum 7 über die Axialbohrung 8, die Quer­ bohrung 10, die Schrägnuten 11 und die Radialbohrungen 12 zurück in den Saugraum 13. Je nach Drehlage des Pumpenkolbens 1, d.h. je nach relativer Lage der Schrägnuten 11 zu den Radialbohrungen 12, ist dieser effektive zur Einspritzung teilweise Förderhubab­ schnitt unterschiedlich.

Der Steuerschieber 3 weist auf seiner der Quernut 5 abgewandten Rückseite eine Nase 14 auf, die in einem schlitzförmigen Durchbruch 15 der Zylinder­ büchse 2 geführt ist. Die Nase 14 ist in Bezug auf die Längsausdehnung des Steurschiebers 3 etwa in der Mitte angeordnet. Die Seitenflächen der Nase und die diesen zugewandten Führungsflächen des Durch­ bruchs 15 verlaufen parallel.

Bei der in den Fig. 3 und 4 dargestellten zweiten Variante des Ausführungsbeispiels sind die entsprechenden Bezugsziffern um die Zahl 100 erhöht und es wird insofern auf die bereits in der ersten Variante beschriebenen Teile Bezug genommen. Über das bereits in der ersten Variante Gezeigte, ist bei dieser Variante ein Teil des Pumpengehäuses 17 gezeigt, in dem ein Zulaufrohr 18 für den Kraftstoffe einge­ baut ist, von dem über eine Radialbohrung 19 und eine Ausnehmung 21 im Pumpengehäuse 17 Kraftstoff über den schlitzförmigen Durchbruch 115 in die Aus­ nehmung 113 der Zylinderbüchse 102 strömen kann, in der der Steuerschieber 103 axial beweglich ange­ ordnet ist. Auch bei dieser Variante weist der Steuer­ schieber 103 eine Nase 114 auf, die in dem schlitz­ förmigen Durchbruch 115 geführt ist. Im Pumpenge­ häuse 17 ist außerdem eine Längsbohrung 22 größeren Querschnitts angeordnet, die in die Ausnehmung 113 schneidet, so daß dadurch eine offene Verbindung entsteht. Diese Längsbohrung 22 bildet den eigentlichen Saugraum der Pumpe gemeinsam mit den Ausnehmungen 113 der einzelnen, meist in Reihe angeordneten, Zylinderbüchsen 102. Dieser Saugraum wird durch eine nicht dargestellte Förderpumpe mit Kraftstoff unter niederem Druck versorgt.

In der Längsbohrung 22 ist die Verstellwelle 23 angeordnet, an der Zapfen 24 vorhanden sind, die in die Quernut 105 des Steuerschiebers 103 greifen. Eine Justierung dieses Zapfens 24 ist über eine Öffnung 25 im Pumpengehäuse 17 möglich, wobei diese Öffnung 25 durch einen nicht dargestellten Stopfen verschließbar ist. So ist jedem der einzelnen, in Reihe angeordneten Steuerschiebern 103 ein Zapfen 24 und eine Öffnung 25 zugeordnet, so daß an der Verstellwelle 23 eine ganze Reihe von derartigen Zapfen 24 angeordnet sind.

Der wesentliche Unterschied dieser zweiten Variante zur ersten Variante besteht darin, daß die Nase 114 in Bezug auf die Längsausdehnung des Steuer­ schiebers 103 asymmetrisch nach unten versetzt ist, bei entsprechender Lageanordnung des Durchbruchs 115. Hierdurch wird unterbunden, daß der Steuer­ schieber 103 falsch herum eingebaut wird, nämlich beispielsweise mit der Nase 114 nach oben.

Ein weiterer Unterschied zu der ersten Variante besteht wie aus Fig. 4 entnehmbar darin, daß die Nase 114 bei 26 eine Hinterschneidung aufweist, so daß die tatsächliche Berührungsfläche zwischen Nase 114 und den Führungsflächen des schlitzförmigen Durchbruchs 115 erst an der das Ende der Hinter­ schneidung 26 bildenden Kante 27 beginnt.

Alle in der Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und der Zeichnung dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Konbination miteinander erfindungswesentlich sein.

Claims (10)

1. Kraftstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen mit mindestens einem Pumpenelement, dessen als Zylinderbüchse ausgebildeter Pumpenzylinder in einer entsprechenden Bohrung des Pumpengehäuses festgelegt ist und dessen Pumpenkolben für einen hin- und hergehenden Arbeitshub angetrieben und zur Kraftstoffsteuerung verdrehbar ist, und mit mindestens einem innerhalb einer Ausnehmung der Zylinderbüchse auf dem Pumpenkolben vorhandenen Steuerschieber, der eine Verdrehsicherung aufweist und zur Kraftstoffsteuerung auf dem Pumpenkolben axial verschiebbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß als Verdrehsicherung eine am Steuerschieber (3, 103) radial auskragende Nase (14, 114) und eine Führungsnut (15, 115) in der Zylinderbüchse (2, 102) dient, in die die Nase (14, 114) greift und daß die Führungsnut (15, 115) in der Wandung der Ausnehmung (13, (113) der Zylinderbüchse (2, 102) angeordnet ist.

2. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsnut als schlitz­ förmiger Durchbruch (15, 115) in der Wandung der Ausnehmung (13, 113) der Zylinderbüchse (2, 102) ausgebildet ist.

3. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Nase (14, 114) einen rechteckigen Querschnitt aufweist, gemessen in einer gedachten Ebene, die parallel zu einer Tangentialebene des Steuerschiebers und senkrecht zur Längssymmetrieebene der Nase (14, 114) ver­ läuft, so daß an der Nase zu den seitlichen Be­ grenzungsflächen der Führungsnut (15, 115) hin Führungsflächen vorhanden sind.

4. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsflächen eben ausgebildet sind, so daß eine Flächenberührung zwischen den seitlichen Begrenzungsflächen der Führungsnut (15, 115) und den Führungsflächen der Nase (14, 114) besteht.

5. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsflächen leicht ballig ausgebildet sind, so daß eine Linienberührung zwischen den seitlichen Begrenzungs­ flächen der Führungsnut (15, 115) und den Führungs­ flächen der Nase (14, 114) besteht.

6. Kraftstoffeinspritzpumpe nach einem der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Nase (114) zum Steuerschieber (103) hin eine Verjüngung (26) aufweist.

7. Kraftstoffeinspritzpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Nase (114) in bezug auf die Verschieberichtung des Steuerschiebers (103) einseitig (asymmetrisch) an diesem angeordnet ist.

8. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsnut (115) ent­ sprechend der Lage der Nase ebenfalls einseitig ausgebildet ist.

9. Kraftstoffeinspritzpumpe nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Durch­ bruch (115) zusätzlich der Kraftstoffzuführung dient.

10. Kraftstoffeinspritzpumpe nach einem der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß am Steuerschieber (103) für den Eingriff eines der axialen Verschiebung dienenden Mitnahme­ zapfens (24) eine Quernut (105) vorhanden ist und daß diese Quernut in bezug auf die Ver­ schieberichtung des Steuerschiebers (103) ein­ seitig (asymmetrisch) an diesem angeordnet ist.