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Die Erfindung geht von einer Kraftstoffeinspritzpzumpe
für Brennkraftmaschinen
nach dem Obergriff Patentanspruchs 1 aus.
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Bei einer aus der "Bosch-Technische
Unterrichtung, Diesel-Einspritzpumpen Typ PE und PF", 6/81, 1 987 722
012, Seite 13, Bild 26 c bekannten Nockenform einer Nockenwelle
für Kraftstoffeinspritzpumpen
ist die Nockenbahn symmetrisch aufgebaut, das heißt sowohl
die Anstiegs- als auch die Abstiegsflanke haben die gleiche Nockenbahnform, die
in diesem Fall als Tangente an den Grundkreis ausgeführt ist
und einen linearen Verlauf aufweist. Dabei kommt es zu einem relativ
scharfkantigen Übergang
zwischen der Anstiegs- bzw. der Abstiegsflanke und dem über den
Grundkreis hinausragenden Kopfkreis, der die Bereiche der Nockenablaufbahn
und der Nockenauflaufbahn miteinander verbindet. Dabei ist im Bereich
der Anstiegsflanke die Gefahr eines Abspringens des mit der Nockenwelle zusammenwirkenden
Rollenstößels von
der Nockenbahn relativ gering, da der Rollenstößel neben einer sich ortsfest
an der Zylinderbüchse
abstützenden Stößelfeder
durch die hydraulische Wirkung des im Pumpenarbeitsraum eingeschlossenen
und komprimierten Mediums in Anlage an der Nockenbahn gehalten wird.
Da diese die Rückstellwirkung
unterstützende
hydraulische Kraft im Bereich der Abstiegsflanke, bzw. der Nockenablaufbahn
aufgrund des Aufsteuerns des Pumpenarbeitsraumes nicht mehr wirkt,
besteht hier die Gefahr eines Abspringens des Rollenstößels von
der Nockenbahn, was neben einer Einschränkung der exakten Steuerung
des Pupmenkolbenhubs auch eine hohe mechanische Beanspruchung der
Bauteile und hier vor allem der Stößelfeder zur Folge hat, die
sich zu diesem Zeitpunkt zum Teil bereits entspannt hat, wodurch
die einzelnen Federlagen ungehindert schwingen können.
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Die Vorteile einer symmetrischen
Nockenform, insbesondere im Hinblick auf die Möglichkeit einer den Rücklauf der
Brennkraftmaschine hemmenden Wirkung kehren sich somit in den Nachteil
einer gegenüber
der Nockenauflaufbahn geringeren Abspringdrehzahl im Bereich der
Nockenlaufbahn um, so daß theoretisch
mögliche
hohe Drehzahlen nicht gefahren werden können.
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Aus der
DE 39 25 823 A1 ist eine
der vorstehend beschriebenen Ausgestaltungen ähnliche Ausführung einer
Kraftstoffeinspritzpumpe bekannt. Dort ist eine Nockenwelle der
Kraftstoffeinspritzpumpe so gestaltet, dass die Nocken aus einem
Teil mit einem Grundkreisradius bestehen, dessen Radius kleiner ist
als der Radius der angrenzenden Wellenteile der Nockenwelle. Dieser
Grundkreis geht symmetrisch beiderseits in eine geradlinig verlaufende
Flanke über
und diese in den Kopfkreis der Nockenwelle. Auch bei dieser bekannten
Ausgestaltung bestehen die vorgeschilderten Nachteile.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die
vorstehend geschilderten Nachteile zu vermeiden. Diese Aufgabe wird
durch die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzpumpe
nach den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzpumpe
hat dabei den Vorteil, daß auf
der Nockenbahn der Nocken der Nockenwelle unter Beibehaltung der
rücklaufhemmenden
Wirkung eines symmetrischen Nockens der Übergang zwischen der äußeren Kreisbahn
des Kopfkreises und der daran anschließenden Nockenablaufflanke entschärft ist,
so daß die
Sicherheit bezüglich
der Abspringdrehzahl gegenüber
der bekannten Lösung
erhöht
ist und somit auch höhere
Drehzahlen der Kraftstoffeinspritzpumpe möglich sind.
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Durch die Ausgestaltung der Nockenablaufflanke
in Form eines konvexen Bogens, der anstatt des linearen Verlaufs
verwendet wird, entsteht ein allmählicher Übergang zwischen dem äußeren Nockenkreisbogen
des Kopfkreises und der Ablaufflanke und reduziert zudem die mechanische Beanspruchung
der Stößelfeder,
da mit der oben beschriebenen Maßnahme neben dem Vermeiden
des Abhebens des Stößels von
der Nockenbahn auch der Beschleunigungssprung während des Ablaufes reduziert
werden kann.
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Durch die Begrenzung der Erstreckung
der bogenförmigen
Ablaufflanke auf 90° Nockenwinkel bleibt
ein großer
Ubergangsbereich, nach Anspruch 2 vorzugsweise 180° Nockenwinkel,
des äußeren Nockenkreisbogens
zwischen den Nockenflanken erhalten, der die rücklaufhemmende Wirkung der
Nockenwelle ausmacht.
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Weitere Vorteile und vorteilhafte
Ausgestaltungen sind der Zeichnung, der Beschreibung und den Ansprüchen entnehmbar.
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Ein Ausführungsbeispiel der Nockenform
der erfindungsgemäßen Nockenwelle
ist in der Zeichnung, dargestellt und wird im Folgenden beschrieben.
Die Figur zeigt einen Ausschnitt aus einer bekannten Kraftstoffeinspritzpumpe,
der sich auf die Darstellung der erfindungsgemäße Gestaltung der Nockenform
der Nockenwelle beschränkt,
wobei der mit dem Nocken zusammenwirkende Rollenstößel des
Pumpenkolbens nur schematisch angedeutet ist.
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Beschreibung
des Ausführungsbeispiels
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Bei dem in der Figur, dargestellten
Ausführungsbeispiel
wird ein in einer nicht dargestellten Zylinderbüchse geführter Pumpenkolben 1,
der einen ebenfalls nicht dargestellten Pumpenarbeitsraum begrenzt;
der mit einer Einspritzstelle der zu versorgenden Brennkraftmaschine
verbindbar ist, von einer rotierenden Nockenwelle axial hin- und
herbewegt. Die nicht näher
dargestellte Nockenwelle weist dazu eine der Zahl der Pumpenkolben 1 entsprechende
Anzahl von Nocken 3 auf, die eine Nockenbahn 5 haben,
auf der ein mit dem Pumpenkolben 1 verbundener Rollenstößel 7,
von dem hier nur die Rolle dargestellt ist abläuft. Der Rollenstößel 7 wird über eine
ebenfalls nicht dargestellte, vorgespannte, sich ortsfest an der Zylinderbüchse abstützende Stößelfeder
in Anlage an die Nockenbahn 5 gehalten, wobei die Stößelfeder
beim Aufwärtshub
des Pumpenkolbens gespannt wird.
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Die Nockenbahn 5 ist in
vier Bereiche geteilt. Der erste Bereich wird durch den Grundkreis 9 gebildet,
bei dessen Durchlaufen der Pumpenkolben seine untere Totpunktlage
erreicht. Daran schließt
sich in, dem Uhrzeigersinn und der durch den Pfeil gezeigten Drehrichtung
der Nockenwelle entgegengesetzten Richtung der zweite Bereich an,
der sich linear in tangentialer Richtung vom Grundkreis 9 fortsetzt und
eine Nockenauflauffläche 11 bildet.
Diese Nockenauflauffläche 11 grenzt
wiederum nach Erreichen eines bestimmten Abstandes von der Achse des
Nockens 3 an einen dritten Bereich, der durch einen Kopfkreis 13 gebildet
wird, dessen Radius größer als
der des Grundkreises 9 ist und der sich über einen
Bereich von etwa 180° Nockenwinkel
erstreckt. Überfährt der
Rollenstößel 7 diesen
durch den Kopfkreis 13 gebildeten dritten Bereich der Nockenbahn 5,
befindet sich der Pumpenkolben 1 in seiner oberen Totpunktlage.
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Der vierte Bereich der Nockenbahn
wird nun durch eine Nockenablauffläche 15 in Form einer
konvexen bogenförmigen
Verbindung zwischen dem Grundkreis 9 und dem Kopfkreis 13 gebildet.
Diese Nockenablauffläche 15 erstreckt
sich über
90° Nockenwinkel
und bestimmt mit ihrer Form den Beschleunigungsverlauf der Abwärtsbewegung
des Pumpenkolbens 1, gewährleistet somit eine gleichmäßige Entspannung
der Rückstellfeder
und bewirkt die rücklaufhemmende
Wirkung des Nockentriebs.
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Der Übergang zwischen der linearen
Nockenauflauffläche 11 und
dem Kopfkreis 13 bildet einen ersten Übergangsabschnitt 12 des
Nockens 3, der als Bogen mit relativ kleinem Radius ausgebildet ist
und der Übergang
zwischen dem Kopfkreis 13 und der Nockenablauffläche 15 bildet
einen zweiten Übergangsabschnitt 14 der
als Bogen mit gegenüber dem
ersten Übergangsabschnitt 12 größeren Radius ausgeführt ist.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung
dieses zweiten Übergangsabschnitts 14 ist eine
höhere
Abspringdrehzahl möglich,
d.h. auch bei hohen Drehzahlen kann ein Abheben des Rollenstößels 7 am Übergangsabschnitt 14 vermieden
werden.
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Der Nocken 3 ist in der
Figur in einer Lage dargestellt, in der der Pumpenkolben 1 gerade
seinen oberen Totpunkt erreicht hat, wobei die Drehrichtung der
Nockenwelle durch den Pfeil gezeigt ist. Im weiteren Verlauf der
Drehbewegung des Nockens 3 verharrt der Pumpenkolben 1 in
seiner Stellung, wobei die nicht dargestellte Stößelfeder gespannt ist. Beim
Erreichen der Nockenablauffläche 15 wird
der Rollenstößel 7 in
Richtung der Achse des Nockens 3 und der Pumpenkolben 1 in
Richtung unterer Totpunkt bewegt. Dabei wird der Zeitpunkt der maximalen
Beschleunigung und des erneuten Verzögerns der Hubbewegung von der
Ausbildung des Radius der Nockenablauffläche 15 bestimmt, wobei
sich dessen Mittelpunkt nicht in der Drehachse des Nockens 3 befindet.
Ausgehend von dem Kopfkreis 13 erfährt der Pumpenkolben 1 eine
linear zunehmende Geschwindigkeit in Richtung Grundkreis 9 des
Nockens 3, die nach einem Umkehrpunkt zwischen Ubergangsbogen
zur bogenförmigen
Nockenablauffläche 15 linear
mit jetzt geringerer Steigung auf Null beim Erreichen des Grundkreises 9 abnimmt.
Nach Passieren der Nockenablauffläche 15 erreicht der
Rollenstößel 7 den
Grundkreis 9 und der Pumpenkolben 1 seine untere
Totlage, in der die Stößelfeder
bis auf ihren vorgespannten Wert entspannt ist. Nach einem kurzzeitigen
Verharren des Pumpenkolbens 1 in dieser Lage, deren Zeit
von der Erstreckung des durch den Grundkreis 9 gebildeten
Bereichs abhängig
ist, erreicht der Rollenstößel 7 den
Bereich der Nockenauflauffläche 11 und
der Pumpenkolben 1 wird gleichmäßig bis in seine obere Totpunktlage
beschleunigt, wobei der in dem Pumpenarbeitsraum eingeschlossene Kraftstoff
komprimiert wird. Dieser Vorgang setzt sich bis zum Erreichen des
Kopfkreises 13 durch den Rollenstößel 7 fort, wobei
die Reaktionskraft des komprimierten Kraftstoffes die Kraft der
Stößelfeder
unterstützt
und somit trotz des relativ scharfkantigen Ubergangs zwischen der
Nockenauflauffläche 11 und
dem Kopfkreis 13 ein Abspringen des Rollenstößels 7 von
der Nockenbahn 5 auch bei hohen Drehzahlen vermeidet.
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Durch die bogenförmige Ausführung der Nockenablauffläche 15 und
der damit verbundenen Entschärfung
des Übergangs
zwischen dem Kopfkreis 13 und der Nockenablauffläche 15 ist
es somit möglich,
auch ohne die an dieser Stelle fehlende unterstützende hydraulische Wirkung
des komprimierten Kraftstoffes, die oben beschriebenen hohen Drehzahlen
ohne die Gefahr des Abspringens des Rollenstößels 7 von der Nockenbahn 5 fahren
zu können.