DE4242879A1 - Fliehkraftdrehzahlregler für Kraftstoffeinspritzpumpen von Brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht von einem Fliehkraftdrehzahlregler für Kraft­ stoffeinspritzpumpen von Brennkraftmaschinen nach der Gattung des Patentanspruchs 1 aus. Bei einem solchen aus der DE-PS 28 55 889 C2 bekannten Fliehkraftdrehzahlregler, wirken die Fliehgewichte eines über eine Antriebswelle mit motordrehzahlsynchroner Drehzahl ange­ triebenen Fliehgewichtsverstellers über Winkelhebel und eine Regler­ muffe auf einen Muffenbolzen mit einem Gelenkkopf, in dessen Quer­ bohrung ein Lagerbolzen geführt ist, an dem ein Führungshebel ange­ lenkt ist, der an einem gehäusefesten Lagerstift schwenkbar gelagert ist und so die Reglermuffe bei ihrer Hubbewegung führt, wobei dabei eine der Verstellbewegung der Reglermuffe entgegenwirkende Leerlauf­ feder an dem Führungshebel anliegt.

Am Lagerbolzen greift zudem ein Umlenkhebel an, dessen anderes Ende von einem außerhalb des Reglergehäuses liegenden Bedienungshebel beaufschlagt ist und der über eine zwischen seinen beiden Enden liegende Lagerstelle mit einem Regelhebel verbunden ist, der einer­ seits über eine Lasche an einer Regelstange angelenkt ist und sich andererseits an einem einstellbaren Schwenklager abstützt.

Nach Durchlaufen eines Leerlaufweges gelangt der Muffenbolzen zur Anlage an eine als Hubanschlag dienende Angleichkapsel, die in einem Kraftübertragungshebel angeordnet ist, der ebenfalls um den gehäuse­ festen Lagerstift schwenkbar ist und der von einer Regelfeder beauf­ schlagt wird, die sich andererseits am Reglergehäuse abstützt. Die Kraft dieser Regelfeder wirkt dabei nach Durchlaufen des Leerlauf­ bereichs und dem Überdrücken der Angleichfeder in der Angleichkapsel der Kraft des Fliehkraftverstellers entgegen, wobei sich dabei eine Gleichgewichtssituation zwischen der drehzahlabhängigen Fliehkraft am Fliehgewichtsversteller, dessen Lage einer bestimmten Kraftstoff­ einspritzmenge entspricht, einerseits und der Federkraft der Regel­ feder andererseits einstellt.

Dabei ist es für ein genaues Arbeiten des Reglers erforderlich, daß sich einerseits bestimmte Kenngrößen wie Drehzahl und Last über entsprechende Reglerstellungen und damit Einspritzmengen über einen langen Zeitraum exakt wiederholen lassen und daß andererseits die Reibungskräfte möglichst niedrig gehalten werden, um die Toleranzen der Wiederholbarkeit der Regelgenauigkeit möglichst gering halten zu können.

Dabei ist bei dem bekannten Fliehkraftdrehzahlregler der eingangs genannten Art zum Vermeiden eines Verkantens des Regelgestänges gegenüber dem Fliehgewichtsversteller die Verbindung zwischen der Reglermuffe und dem Träger des Fliehgewichtsverstellers kardanisch ausgeführt, indem die Reglermuffe an ihrem den Fliehgewichten zuge­ wandten offenen Ende über einen Innenringsteg mit radiusförmiger Ausbildung auf dem zylinderförmigen Träger axial geführt ist und über diesen Innensteg Relativbewegungen zum Träger ausführen kann.

Damit können Fluchtungsdifferenzen zwischen dem Träger des Flieh­ gewichtsverstellers und der Reglermuffe bzw. dem Reglergestänge unter bestimmten Bedingungen ausgeglichen werden, die durch erhöhte Reibungs- und Verspannkräfte Regelungenauigkeiten verursachen können.

Der bekannte Fliehkraftdrehzahlregler hat jedoch den Nachteil, daß Schwingungen am Fliehgewichtsversteller, die durch eine unsymmetri­ sche Krafteinleitung infolge eines Versatzes zwischen dem Flieh­ gewichtsverstellträger und der Reglermuffe entstehen, auf das Regel­ gestänge übertragen werden, sich auf das Fördermengenverstellglied (Regelstange) fortsetzen und dort zu Regelwegschwankungen führen, die Einspritzmengenschwankungen an den einzelnen Pumpenelementen zur Folge haben. Diese Schwankungen der Fördermenge der einzelnen Pumpenelemente setzen sich dabei als Schwankungen der in den Brenn­ raum der zu versorgenden Brennkraftmaschine eingespritzten Kraft­ stoffmenge fort und verursachen dort eine inhomogene Gemischaufbe­ reitung und in Folge dessen eine ungleichmäßige Verbrennung, die zu erhöhtem Kraftstoffverbrauch und zu einer erhöhten Schadstoff­ emission führen kann.

Vorteile der Erfindung

Der erfindungsgemäße Fliehkraftdrehzahlregler mit den kennzeichnen­ den Merkmalen des Patentanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß durch die schwenkbare Verbindung zwischen der Reglermuffe und dem Lagerbolzen in Umfangsrichtung zur Reglermuffe, eine Übertragung der axialen Verstellbewegung von der Reglermuffe auf das Reglergestänge möglich ist, ohne daß sich eine mögliche Taumelbewegung der Regler­ muffe auf das Reglergestänge fortsetzen kann. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Entkoppelung zwischen dem die Schwingungen auslösenden und dem deren Auswirkungen auf die Fördermenge übertragenden Glied besteht darin, daß damit die Reibung bei der Bewegungsübertragung verringert werden kann, was eine Verringerung der Stellkräfte und einen geringeren Verschleiß zur Folge haben kann.

Dies wird dabei durch die gemäß Anspruch 2 vorteilhafte Führung des den Umlenkhebel mit dem Muffenbolzen verbindenden Lagerbolzens in der Querbohrung des Muffenbolzens erreicht, wobei es ohne zusätzli­ che Bauteile möglich ist, eine Übertragung der Taumelbewegung der Reglermuffe auf den Umlenkhebel und über den Regelhebel auf das Fördermengenverstellglied zu vermeiden, ohne dabei die Übertragung der axialen Verstellbewegung der Reglermuffe zu beeinträchtigen. Dabei kann die Kipp- bzw. Taumelbewegung des starr mit der Regler­ muffe verbundenen Muffenbolzens gegenüber dem Lagerbolzen durch eine punktförmige Kraftübertragung im Bereich der Mitte des Lagerbolzens in seiner Längserstreckung erreicht werden, die gemäß Anspruch 3 durch eine ballige Ausführung des Lagerbolzens oder gemäß Anspruch 5 durch einen schmalen Ringsteg in der Querbohrung des Muffenbolzens erreicht wird, wobei sowohl dessen Breite als auch das radiale Spiel an den in der Querbohrung geführten Enden des Lagerbolzens und im Bereich des Ringsteges an die jeweiligen Erfordernisse des Reglers anpaßbar sind. Um auch hier ein Auftreten von zusätzlichen Kräften durch das relative Kippen von Lagerbolzen und Muffenbolzen zueinan­ der zu vermeiden, kann die Stirnseite des Ringstegs in der Quer­ bohrung gemäß Anspruch 7 ballig oder gemäß Anspruch 8 als Schneide ausgebildet sein.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes der Erfindung sind der Beschreibung, der Zeichnung und den Ansprü­ chen entnehmbar.

Zeichnung

Zwei Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Fliehkraftdrehzahl­ reglers sind in der Zeichnung dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert.

Es zeigen die Fig. 1 eine vereinfachte Darstellung des erfindungs­ gemäßen Fliehkraftdrehzahlreglers, die sich auf die Darstellung der erfindungswesentlichen Bauteile beschränkt, die Fig. 2 ein erstes Ausführungsbeispiel in einem um 90° gekippten Ausschnitt aus der Fig. 1, in dem ein balliger Lagerbolzen in einer Querbohrung des Muffenbolzens geführt ist und die Fig. 3 ein zweites Ausführungs­ beispiel analog zur Darstellung der Fig. 2, in dem der Lagerbolzen über einen Ringsteg in der Querbohrung des Muffenbolzens axial zur Reglermuffenbewegung geführt ist.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Bei dem in der Fig. 1 zur Erläuterung der Funktion vereinfacht dar­ gestellten Fliehkraftdrehzahlregler wird ein Fliehgewichtsversteller 1 durch eine Antriebswelle 2 mit motordrehzahlsynchroner Drehzahl angetrieben. Dabei wirken zwei Fliehgewichte 3 über Winkelhebel 4, die an einem Fliehgewichtsträger 7 des Fliehgewichtsverstellers 1 drehbar angelenkt sind, der dazu Lagerstellen 8 aufweist, auf eine Reglermuffe 9, die mit einem als Radius ausgebildeten Ringsteg 10 am Innendurchmesser axial auf dem Träger 7 verschiebbar geführt ist und als kardanisches Gelenk gegen Achsenversätze und rotatorische Bewe­ gungen wirksam ist. Die Reglermuffe 9 ist dazu topfförmig ausgeführt und weist auf ihrer offenen, den Winkelhebeln 4 zugewandten Stirn­ seite einen radial nach außen abstehenden Flansch 11 auf, an den die den Fliehgewichten 3 abgewandten Enden der Verstellhebel 4 zur Anlage kommen. Auf ihrer den Winkelhebeln 4 abgewandten Boden­ seite 12 weist die Reglermuffe 9 eine zentrale Bohrung 13 im Boden auf, in die ein Muffenbolzen 19 mit einem im Durchmesser verringer­ ten Teil 21 ragt, wobei zwischen der Wand der Bohrung 13 und dem Außendurchmesser des Muffenbolzens 19 ein geringes Spiel vorgesehen ist, das ein geringes Verkanten der Reglermuffe 9 über den Innen­ ringsteg 10 ermöglicht, ohne dadurch Verspannungen auf den Muffen­ bolzen 19 zu übertragen.

Der Muffenbolzen 19 ist mittels einer im Durchmesser vergrößerten Scheibe 15 an seinem in die Reglermuffe 9 hineinragenden Ende gegen ein Herausrutschen aus der Reglermuffe 9 gesichert und bildet an seiner Durchmessererweiterung eine Ringschulter 16, zwischen der und der Bodenseite 12 der Reglermuffe 9 eine Distanzscheibe 17 und ein Axiallager 18 angeordnet sind.

Die axiale Verstellbewegung der Reglermuffe 9 ist dabei von der drehzahlabhängigen Fliehkraft an den Fliehgewichten 3 und in Folge dessen vom Schwenkweg der Winkelhebel 4 abhängig und wird von der Reglermuffe 9 auf den Muffenbolzen 19 übertragen, der diese seiner­ seits auf ein Reglergestänge weiterleitet. Dazu ist auf der der Reglermuffe 9 abgewandten Seite des Muffenbolzens 19 ein Lagerbolzen 23 senkrecht zur axialen Verstellrichtung der Reglermuffe 9 in einer Querbohrung 24 des Muffenbolzens 19 geführt, mit dem ein Ende eines andererseits, über einen gehäusefesten Lagerstift 40 gelagerten Führungshebels 26 drehbeweglich gekoppelt ist, der die Reglermuffe 9 bei ihrer Verstellbewegung führt.

Auf dem Lagerbolzen 23 ist ferner ein Umlenkhebel 27 angekoppelt, dessen anderes Ende mit einem nicht dargestellten von außerhalb des Pumpengehäuses willkürlich zu betätigenden Einstellglied verbunden ist. Der Umlenkhebel 27 ist zudem über eine zwischen seinen beiden Enden liegende Lagerstelle 29 mit einem Regelhebel 31 verbunden, der einerseits an eine als Fördermengenverstellglied der Kraftstoffein­ spritzpumpe dienende Regelstange 32 angelenkt ist und sich anderer­ seits an einem Schwenklager 33 abstützt.

Im Verstellweg der Reglermuffe 9 bzw. des Muffenbolzens 19 ist eine Angleichkapsel 43 angeordnet, die in einen als Stützglied dienenden Kraftübertragungshebel 45 eingeschraubt ist, der ebenfalls um den gehäusefesten Lagerstift 40 schwenkbar ist und der von einer Regel­ feder 47 mit seinem freien Ende 49 gegen einen gehäusefesten An­ schlag 51 gedrückt wird. Die Vorspannkraft der als Enddrehzahlregel­ feder dienenden Regelfeder 47 ist dabei durch ihre verstellbare Ein­ baulage bestimmt.

Über einen in das Reglergehäuse eingeschraubten Bolzen 53 ist eine als Leerlauffeder 55 ausgebildete Blattfeder gelagert, die sich über einen als festes Stützlager bzw. als Auflager dienenden Stützwinkel 57 am Kraftübertragungshebel 45 abstützt und mit ihrem dem Bolzen 53 abgewandten Ende auf einen Querbolzen 59 am Führungshebel 26 drückt. Durch diesen Querbolzen 59 wird die Vorspannkraft der Leerlauffeder 55 auf die Reglermuffe 9 übertragen und durch die über den Stütz­ winkel 57 in den Kraftübertragungshebel 45 eingeleitete Reaktions­ kraft wird erreicht, daß sich die Kraft der Leerlauffeder 55 nicht auf die Enddrehzahl auswirkt, sondern über die in den Kraftüber­ tragungshebel 45 eingeleitete Reaktionskraft kompensiert wird.

Um eine Übertragung einer, infolge der insbesondere bei hohen Dreh­ zahlen unterschiedlichen Kraftwirkung der zwei Fliehgewichte 3 über die Reglermuffe 9 eingeleiteten hochfrequenten Schwingungsbewegung durch die Wirkung des Ringsteges 10 der Reglermuffe 9 auf das übrige Reglergestänge und hier vor allem auf die Regelstange 32 zu vermeiden, ist die Verbindung zwischen der Reglermuffe 9 und dem Reglergestänge, d. h. dem Führungshebel 26 und dem Umlenkhebel 27 mit einem radialen Spiel versehen.

Dies wird im in der Fig. 2 dargestellten ersten Ausführungs­ beispiel, das auf die Darstellung des Muffenbolzens 19 und dem darin geführten Lagerbolzen 23 beschränkt ist, durch ein Spiel zwischen dem Muffenbolzen 19 und dem senkrecht darin geführten Lagerbolzen 23 erreicht. Dazu sind der Muffenbolzen 19 und der darin geführte Lagerbolzen 23 aus der Fig. 1 herausgeschnitten und um 90° gedreht dargestellt, wobei die x-y-z-Achsenkreuze den Zusammenhang zwischen den einzelnen Ansichten verdeutlichen.

Der Lagerbolzen 23 weist in seinem in Längsrichtung mittigen Bereich 36, mit dem er in der Querbohrung 24 des Muffenbolzens 19 geführt ist, eine ballige Umfangskontur auf, deren maximaler Durchmesser in Längsrichtung in der Mitte des Lagerbolzens 23 angeordnet und so groß ausgeführt ist, daß er zur Anlage an die Wand der Querbohrung 24 gelangt. Dadurch wird eine Kipp- bzw. Taumelbewegung des starr mit der Reglermuffe 9 verbundenen Muffenbolzens 19 sicher vom Lager­ bolzen 23 ferngehalten, indem der Muffenbolzen 19 auf der balligen Kontur des Lagerbolzens 23 abrollen kann, so daß eine Taumelbewegung des Muffenbolzens 19 von einer Übertragung über den Lagerbolzen 23 auf den Führungshebel 26, den Umlenkhebel 27 und den Regelhebel 31 entkoppelt wird. Dabei ist das Abrollen des Muffenbolzens 19 auf dem Radius des Lagerbolzens 23 bei diesem Ausführungsbeispiel besonders vorteilhaft, da die wechselnde große Auflagefläche gegenüber einer Punktberührung einen geringeren Verschleiß am Bolzen 23 bzw. der Wand der Querbohrung 24 zur Folge hat. Für eine sichere Aufnahme der Arme des an dem dem Lagerbolzen 23 zugewandten Ende mit zwei parallelen Armen ausgeführten Umlenkhebels 27 und deren Fixierung mit einem bestimmten Abstand zum Muffenbolzen 19, weist der Lagerbolzen an seinen aus der Querbohrung 24 ragenden Enden Bereiche 37 mit gegenüber dem Durchmesser des Lagerbolzens 23 am Austritt aus der Querbohrung 24 gleichem oder vergrößertem Durchmesser auf, wobei dieser Führungsbereich ein Anliegen der Hebel am Muffenbolzen 19 und somit ein Behindern der Ausweichtaumelbewegung des Muffenbolzens 19 vermeidet.

Das in der Fig. 3 analog zur Fig. 2 dargestellte zweite Aus­ führungsbeispiel unterscheidet sich zum ersten in der Fig. 2 dar­ gestellten in der Art der Führung des Lagerbolzens 23 in der Quer­ bohrung 24 des Muffenbolzens 19. Dabei ist dort ein nach innen ragender schmaler Ringsteg 41 in der axialen Mitte der Querbohrung 24 angeordnet, an der der Lagerbolzen 23 mit einem in diesem Bereich geringen radialen Spiel von etwa 20 Mikrometer ebenfalls mit seiner Mitte in Längsrichtung zur Anlage kommt, während seine übrige Mantelfläche in der Querbohrung 24 ein großes Spiel von etwa 1 mm zu deren Wand aufweist, so daß eine Kipp- bzw. Taumelbewegung des Muffenbolzens 19 um den Lagerbolzen 23 möglich ist, ohne diese Bewegung von dem Muffenbolzen 19 über den Lagerbolzen 23 auf das daran angelenkte Reglergestänge zu übertragen.

Dabei führt der Muffenbolzen 19 wie in der Fig. 2 beschrieben eine Kipp- oder Taumelbewegung gegenüber dem Lagerbolzen 23 am Ringsteg 41 aus, wobei der geometrisch mögliche Schwingungswinkel, der durch das radiale Spiel und die Stegbreite bestimmt wird, größer ist als der maximal mögliche angeregte Schwingungswinkel, und somit keine Schwingungsübertragung auf den Lagerbolzen 23 erfolgen kann. Um die relative Kippbewegung des Lagerbolzens 23 um den Ringsteg 41 ohne große Reibungsverluste oder ein Verkanten zu ermöglichen, kann der sehr schmale Ringsteg auch als Schneide oder im Querschnitt kreis­ segmentförmig ausgeführt sein.

Es ist somit durch das erfindungsgemäße Trennen der Schwingungsan­ regung am Fliehgewichtsversteller von der weiteren durch das Regler­ gestänge gebildeten Kinematikkette möglich, eine Schwingungsüber­ tragung auf die Regelstange der Kraftstoffeinspritzpumpe zu ver­ meiden und so über einen langen Zeitraum eine exakte Wiederholbar­ keit der Mengenzumessung der Fördermenge zu gewährleisten, was gegenüber bekannten Fliehkraftdrehzahlreglern ein verbessertes Betriebsverhalten der zu versorgenden Brennkraftmaschine vor allem im Nennleistungs- also Vollast-Betrieb zur Folge hat.

Claims (8)

1. Fliehkraftdrehzahlregler für Kraftstoffeinspritzpumpen von Brenn­ kraftmaschinen mit einem synchron zur Drehzahl der Kraftstoffein­ spritzpumpe angetriebenen Fliehgewichtsversteller (1), dessen Flieh­ gewichte (3) über je einen Winkelhebel (4) auf eine axial geführte Reglermuffe (9) wirken, die auf der den Winkelhebeln (4) abgewandten Seite mit einem Muffenbolzen (19) verbunden ist, der seinerseits über einen senkrecht zur axialen Reglermuffenbewegung angeordneten Lager­ bolzen (23) schwenkbar mit einem Führungshebel (26) und einem Um­ lenkhebel (27) gelenkig verbunden ist, der zumindest mittelbar mit einem Fördermengenverstellglied (32) (Regelstange) verbunden ist, wobei der fliehkraftabhängigen Stellkraft der Reglermuffe (9) wenigstens ab einer bestimmten Drehzahl oder Last die Rückstellkraft einer Regelfeder (47) entgegenwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß die Reglermuffe (9) über den Muffenbolzen (19) quer zu ihrer Längser­ streckung schwenkbar gegenüber dem Lagerbolzen (23) mit diesem ver­ bunden ist.

2. Fliehkraftdrehzahlregler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagerbolzen (23) in einem um die Achse der Reglermuffe (9) drehbar in dieser gelagerten Teil in Form eines Muffenbolzens (19) gelagert ist und daß die dem Muffenbolzen (19) des Fliehgewichts­ verstellers (1) zugewandten Enden des einen Teil des Reglergestänges bildenden Führungshebels (26) und Umlenkhebels (27) zwei zueinander parallele Arme aufweisen, zwischen die der Muffenbolzen (19) ragt und mit denen der Muffenbolzen (19) über den Lagerbolzen (23) ver­ bunden ist, wozu der Muffenbolzen (19) eine Querbohrung (24) auf­ weist, in der der Lagerbolzen (23) so geführt ist, daß er mit einem sehr kleinen Bereich seiner Umfangsfläche in Höhe seiner Mitte in Längsrichtung an der Wand der Querbohrung (24) anliegt und im übri­ gen Bereich ein radiales Spiel zwischen seiner Umfangsfläche und der Wand der Querbohrung (24) aufweist. (Fig. 2, 3).

3. Fliehkraftdrehzahlregler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der in der Querbohrung (24) des Muffenbolzens (19) geführte Lagerbolzen (23) in seinem in Längsrichtung mittigen Bereich (36) ballig ausgeführt ist und dort mit seinem größten Außendurchmesser an der Wandfläche der Querbohrung (24) anliegt (Fig. 2).

4. Fliehkraftdrehzahlregler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem balligen mittigen Bereich (36) des Lagerbolzens (23) und seinen axialen Enden Ringeinstiche in Hohe seiner Austritte aus der Querbohrung (24) des Muffenbolzens (19) angeordnet sind, die den Umlenkhebel (27) und den Führungshebel (26) aufnehmende Bereiche (37) mit erweitertem und/oder gleichem Durchmesser auf dem Lager­ bolzen (23) bilden (Fig. 2).

5. Fliehkraftdrehzahlregler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Querbohrung (24) im mittigen Bereich in ihrer Längserstreckung einen sehr schmalen, das Durchmesserspiel der Quer­ bohrung (24) zum Lagerbolzen (23) verringernden Ringsteg (41) auf­ weist (Fig. 3).

6. Fliehkraftdrehzahlregler nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Lagerbolzen (23) und der Wand des Ringsteges (24) ein geringes radiales Spiel, vorzugsweise etwa 20 Mikrometer vor­ handen ist, das sich im an den Ringsteg (41) angrenzenden Wand­ bereich der Querbohrung auf etwa 1 mm erweitert.

7. Fliehkraftdrehzahlregler nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die in das Innere der Querbohrung (24) hineinragende Stirnseite des Ringsteges (41) im Querschnitt ballig ausgebildet ist.

8. Fliehkraftdrehzahlregler nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die in das Innere der Querbohrung (24) hineinragende Stirnseite des Ringsteges (41) als Schneide ausgebildet ist.