DE4430908A1 - Kraftstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht von einer Kraftstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen nach der Gattung des Patentanspruchs 1 aus. Bei einer solchen aus der Schrift Bosch, Technische Un­ terrichtung, Diesel-Einspritzpumpen Typ PE und PF (KH/VDT- 06.81-De), Seite 12 bekannten Kraftstoffeinspritzpumpe ist ein Pumpenkolben in einer Zylinderbohrung einer Zylinder­ büchse axial geführt, wobei der Pumpenkolben dabei mit sei­ ner einen Stirnseite einen Pumpenarbeitsraum in der Zylin­ derbüchse begrenzt. Der Pumpenkolben wird mittels eines Nockenantriebes axial hin- und hergehend angetrieben, wozu der Pumpenkolben an seinem pumpenarbeitsraumabgewandten Ende mit einem Rollenstößel verbunden ist, dessen Rolle auf der Nockenbahn eines auf einer Nockenwelle angeordneten Nockens abläuft. Die Nockenwelle weist an ihrem einen Wellenende ein Kupplungsteil, meist ein Zahnrad auf, das von einem Ritzel der Brennkraftmaschine rotierend angetrieben wird und so die Motordrehzahl synchron auf die Nockenwelle überträgt. Das das Kupplungsteil aufnehmende Nockenwellenende ist dabei konisch verjüngt und läuft in einen ein Gewinde aufweisenden Wellenzapfen aus. Auf dieses konische Wellenende ist das scheibenförmige Kupplungsteil mittels einer axialen koni­ schen Aufnahmebohrung aufgebracht, wobei eine auf das Gewin­ de des Wellenzapfens aufgeschraubte Befestigungsmutter das Kupplungsteil dabei axial gegen das konische Wellenende ver­ spannt. Um dabei eine eindeutige Zuordnung des Pumpenförder­ hubbeginnes zu einer entsprechenden Stellung der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine zu gewährleisten, ist eine genaue Po­ sitionierung des Kupplungselementes auf der Nockenwelle er­ forderlich. Diese Positionierung erfolgt dabei bei der be­ kannten Kraftstoffeinspritzpumpe durch eine Nut/Formteil- (Scheibenfeder oder Paßfeder) Verbindung, wobei sich die Nut dabei nahezu über den gesamten Bereich des Kupplungsteils erstreckt. Um bei Kraftstoffeinspritzpumpen mit sehr hohem Einspritzdruckniveau und daraus resultierenden hohen An­ triebsmomenten das erforderliche Übertragungsmoment zwischen Kupplungsteil und konischem Wellenende sicher zu erreichen, sind entsprechend hohe Reibkräfte in der verspannten Konus­ verbindung erforderlich, die in der Nockenwelle und dem als Nabe wirkenden Kupplungsteil sehr hohe Bauteilspannungen verursachen, wobei die Kerbwirkungen an den zur exakten Po­ sitionierung des Kupplungsteils erforderlichen Nuten bei be­ grenztem Durchmesser des Kupplungsteils zu einem unzulässi­ gen Ansteigen der Bauteilspannungen und so zu einem vorzei­ tigen Ausfall der gesamten Kraftstoffeinspritzpumpe führen können.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzpumpe mit den kenn­ zeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß durch die Anordnung der Nut im Nabenteil im massiven, ungefährdeten Bereich ein unzulässiges Ansteigen der Bauteilspannungen, insbesondere infolge der Kerbwirkun­ gen an der Nut sicher vermieden werden kann. Zudem läßt sich auf diese Weise die Beanspruchung des Nabenteiles bei mit hohen Antriebsmomenten arbeitenden und mit einer Positionie­ rungseinrichtung versehenen Wellenkupplungen gegenüber be­ kannten Lösungen reduzieren.

Die axiale Erstreckung der Nut im Nabenteil wird dabei auf den den größten Querschnitt aufweisenden Bereich beschränkt, wobei sich dieser vorzugsweise von der den Nocken abgewand­ ten Stirnseite des Nabenteils bis etwa in dessen axiale Mitte, bzw. dem Ende des auf dem Nabenteil angeordneten Kupplungsteils erstreckt.

Da bei einer derartigen, vorzugsweise kreissegmentförmigen Nut im konischen Wellenende keine der üblichen Scheiben- oder Paßfedern mehr verwendbar ist, ist das Formteil der Formteil /Nut-Verbindung zur Positionierung des Nabenteiles vorteilhafterweise als Federklammer ausgeführt, dessen in einfacher Form durch Abwinkeln gefertigte Schenkel in die wellenseitige Nut und die nabenseitige Nut sowie ggf. in ei­ ne Ringnut zwischen der Wellennut und dem Wellenzapfen ra­ gen. Die Schenkel der Federklammer können dabei geschlitzt sein, um so durch eine geringfügige Spreizung der Schenkel eine Vorspannung der Federklammer und in Folge eine bessere Haftung in der Wellennut zu ermöglichen.

Desweiteren ragt die Federklammer in vorteilhafter Weise so weit aus der Wellennut, daß sich das Nabenteil nur in rich­ tiger Position, d. h. bei fluchtenden Nuten in der Nockenwel­ le und im Nabenteil vollständig auf das konische Wellenende der Nockenwelle aufschieben und verspannen läßt. Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegen­ standes der Erfindung sind der Zeichnung, der Beschreibung und den Ansprüchen entnehmbar.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Kraftstoffein­ spritzpumpe ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

Es zeigen die Fig. 1 einen Ausschnitt aus der erfindungsge­ mäßen Kraftstoffeinspritzpumpe in dem die Verbindung des ko­ nischen Wellenendes der Nockenwelle mit dem Nabenteil darge­ stellt ist, die Fig. 2 einen vereinfachten Schnitt durch die Nabenteil-Wellenenden-Verbindung, die Fig. 3 eine Ein­ zelteildarstellung der Federklammer und die Fig. 4 bis 6 verschiedene Ausführungsvarianten der Federklammer in einge­ bautem Zustand.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Bei der in der Fig. 1 nur mit den erfindungswesentlichen Bauteilen dargestellten Kraftstoffeinspritzpumpe ist ein Pumpenkolben 1 axial in einer Zylinderbohrung 2 einer Zylin­ derbüchse 3 geführt und begrenzt dort mit seiner einen nicht näher dargestellten Stirnfläche einen Pumpenarbeitsraum. Das pumpenarbeitsraumferne Ende des Pumpenkolbens 1 ist in be­ kannter Weise mit einem Rollenstößel 4 eines Nockenantriebes verbunden, wobei der Rollenstößel 4 mit seiner Rolle 5 auf einer Nockenbahn eines auf einer Nockenwelle 6 angeordneten Nockens 7 abläuft und dabei in eine axial hin- und hergehen­ de Bewegung versetzt wird.

Die Nockenwelle 6 weist an ihrem einen Ende ein sich in Richtung Nockenwellenende verjüngendes konisches Wellenende 8 auf, das in einen Wellenzapfen 9 ausläuft, auf dem ein Ge­ winde 10 angeordnet ist, wobei zwischen konischem Wellenende 8 und Wellenzapfen 9 eine Ringnut 11 vorgesehen ist. Auf das konische Wellenende 8 ist ein Kupplungsteil 19 mit einem axial vorstehenden Nabenteil 12 aufschiebbar, das dazu eine axial im Nabenteil 12 angeordnete konische Aufnahmebohrung 13 aufweist, wobei die Steigungswinkel des konischen Wellen­ endes 8 und der konischen Aufnahmebohrung 13 im Nabenteil 12 eine geringe Abweichung voneinander aufweisen, so daß beim Aufschieben des Nabenteils 12 auf das konische Wellenende 8 eine reibschlüssige, eine Verdrehung gegeneinander vermei­ dende Verbindung entsteht. Das Nabenteil 12 wird dabei mit­ tels einer auf das Gewinde 10 des Wellenzapfens 9 aufge­ schraubten Befestigungsmutter 15 axial gegen das konische Wellenende 8 verspannt.

Das auch in der Fig. 2 in einer vereinfachten Draufsicht gezeigte Nabenteil 12 weist beim Ausführungsbeispiel einen Ringabsatz 17 an seinem dem Pumpengehäuse zugewandten Außen­ umfang auf, an den sich eine Ringstirnfläche 20 des Kupp­ lungsteiles 19 anschließt, wobei dort ein im Querschnitt verminderter Bereich am Nabenteil 12 entsteht. Zudem ist ein Zahnrad 21 oder ein ähnliches Antriebselement mittels Befe­ stigungsbohrungen 23 im Kupplungsteil 19 an diesem ange­ bracht, das zur Übertragung der Drehbewegung von der Brenn­ kraftmaschine auf die Nockenwelle 6 der Kraftstoffeinspritz­ pumpe in bekannter Weise mit einem nicht dargestellten Ritzel der Brennkraftmaschine zusammenwirkt.

Um eine, für einen exakten Beginn des Förderhubes der ein­ zelnen Pumpenkolben 1 notwendige genaue Positionierung des Nabenteiles 12 auf der Nockenwelle 6 zu gewährleisten ist dort wenigstens eine Formteil/Nut-Verbindung vorgesehen. Dazu ist jeweils in dem konischen Wellenende 8 und der Auf­ nahmebohrung 13 im Nabenteil 12 eine axiale Nut vorgesehen. Dabei erstreckt sich die Nut 25 im Nabenteil 12 ausgehend von der den Nocken 7 abgewandten Stirnseite des Nabenteils 12 bis etwa zur axialen Hälfte des Nabenteils 12, wobei die Nut 25 dabei maximal bis an den Ringabsatz 17 reicht. Die Nut 27 im konischen Wellenende 8 weist einen im Längs­ schnitt kreissegmentförmigen Querschnitt auf und erstreckt sich nahe bis an die, an den kleinsten Durchmesser des koni­ schen Wellenendes 8 angrenzende Ringnut 11. In der entgegen­ gesetzten Richtung reicht die Nut 27 über das axiale Ende der Nut 25 bei vollständig aufgeschobenem Nabenteil 12 hin­ aus.

Das Formteil ist erfindungsgemäß durch eine in die Nut 27 des konischen Wellenendes 8 eingesetzte Federklammer 29 ge­ bildet, die dabei die in den Fig. 3 bis 6 gezeigten und dort näher erläuterten Formen aufweisen kann.

In der Fig. 1 ist die Verbindung Nabenteil 12 - Nockenwelle 6 in einer Montagevorstufe dargestellt, bei der das Naben­ teil 12 und die Befestigungsmutter 15 bereits an das koni­ sche Wellenende 8 angesetzt, aber noch nicht aufgeschoben sind. Dabei ist darauf hinzuweisen, daß die Nut 25 in der konischen Aufnahmebohrung 13 des Nabenteils 12 derart ausge­ bildet ist, daß sich das Nabenteil nur bei exakt fluchtenden Nuten 25, 27 vollständig auf das konische Wellenende 8 auf­ schieben läßt, wobei sich die Befestigungsmutter 15 auch erst dann auf das Gewinde 10 des Wellenzapfens 9 aufschrau­ ben läßt. Auf diese Weise läßt sich eine ungenaue Montage des Nabenteiles 12 auf der Nockenwelle 6 mit Sicherheit aus­ schließen, so daß fertigungsbedingte Fehler der genauen För­ derbeginnsteuerung an dieser Stelle ausgeschlossen sind. Da­ bei ist das Wellenende 8 bzw. der Wellenzapfen 9 so ausge­ bildet, daß ein Aufsetzen der Befestigungsmutter 15 bei nicht fluchtenden Nuten 25, 27 gar nicht erst möglich ist, so daß eine Beschädigung der Federklammer 29 durch Aufsetzen an der Wand der konischen Aufnahmebohrung 13 vermieden wird. Die Fig. 3 und 4 zeigen eine erste Ausführungsvariante der Federklammer 29, die dabei auch der in der Fig. 1 ge­ zeigten Form entspricht. Dazu ist die Federklammer 29 in der Fig. 3 in einer Einzeldarstellung von unten und in der Fig. 4 in einem vergrößerten Ausschnitt aus der Fig. 1 ge­ zeigt, wobei das Nabenteil 12 in der Fig. 4 nunmehr voll­ ständig auf das konische Wellenende 8 aufgeschoben und mit­ tels der Befestigungsmutter 15 axial gegen dieses verspannt ist. Die Federklammer 29 ist dabei vorzugsweise als Blech­ teil ausgebildet, dessen Breite der Breite der Nuten 25, 27 entspricht und das an seinen axialen Enden jeweils einen Schenkel aufweist, von denen ein erster Schenkel 31 in der kreissegmentförmigen Nut 27 des konischen Wellenendes 8 und ein zweiter Schenkel 33 in der Nabennut 25 sowie ein dritter Schenkel 34 in der Ringnut 11 der Nockenwelle 6 geführt ist. Die Schenkel 31, 33, 34 sind dabei in einfacher Weise durch Abwinkeln des die Federklammer 29 bildenden Blechteiles her­ gestellt, wobei der Schenkel 31 dabei vorzugsweise einen axialen Längschlitz 35 aufweist, über den die Schenkelteile derart gespreizt sind, daß sie unter leichter Vorspannung in der Nut 27 sitzen.

In radialer Richtung zur Nockenwelle 6 ragt die Federklammer 29 dabei so weit aus der Nut 27, daß wie bereits beschrieben ein unkorrektes Aufschieben des Nabenteiles 12 auf das koni­ sche Wellenende 8 der Nockenwelle 6 nicht möglich ist, bei korrekter Montage die Federklammer 29 aber vollständig in die Nut 25 in der konischen Aufnahmebohrung 13 des Naben­ teils 12 eintaucht.

Bei der in der Fig. 5 gezeigten Federklammervariante weist die Federklammer 29 lediglich den in der Nut 27 im konischen Wellenende 8 geführten ersten Schenkel 31 auf, wobei dieser dort so geformt ist, daß er bis nahe an das der Ringnut 11 abgewandte Ende der Nut 27 reicht, so daß ein selbständiges Verschieben der Federklammer 29 ausgeschlossen ist. In Rich­ tung Wellenzapfen 9 ist die Federklammer 29 in der Fig. 5 durch einen zwischen Befestigungsmutter 15 und dem Kupp­ lungsteil 12 eingespannten Sicherungsring 37 axial gesi­ chert.

Die in der Fig. 6 gezeigte Variante der Federklammer 29 un­ terscheidet sich zu der in der Fig. 5 gezeigten darin, daß dort die axiale Sicherung der Federklammer 29 in der vom Wellenzapfen 9 abgewandten Richtung analog zur Fig. 4 über den dritten Schenkel 34 erfolgt, der in die Ringnut 11 ragt und als einfacher Hebelarm ausgeführt ist.

Bei allen gezeigten Ausführungsvarianten der Federklammer 29 läßt sich über den Grad des Abwinkelns der Schenkel 31,33, 34 die Vorspannung der Federklammer 29 in radialer Richtung zur Nockenwelle 6 und somit deren Haftverhaltens in der Formteil/Nut-Verbindung beeinflussen.

Es ist somit mit der erfindungsgemäßen Anordnung der für ei­ ne exakte Positionierung des Nabenteiles 12 auf dem koni­ schen Wellenende 13 notwendigen Nut 25 im Nabenteil 12 mög­ lich, deren Erstreckung auf Bereiche mit großem Querschnitt zu reduzieren und somit ein Überschreiten zulässiger Bau­ teilspannungen am Nabenteil 12 infolge der Kerbwirkungen an der Nut 25 sicher zu vermeiden.

Claims (8)

1. Kraftstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen, mit we­ nigstens einem in einer Zylinderbohrung (2) einer Zylinder­ büchse (3) axial geführten Pumpenkolben (1), der mit seiner einen Stirnfläche einen Pumpenarbeitsraum begrenzt und der an seiner pumpenarbeitsraumgewandten Stirnseite mit einem Rollenstößel (4) eines Nockenantriebes verbunden ist, dessen Rolle (5) auf einer Nockenbahn eines auf einer Nockenwelle (6) angeordneten Nockens (7) abläuft, wobei die Nockenwelle (6) ein konisches Wellenende (8) aufweist, auf dem ein von der Brennkraftmaschine rotierend angetriebenes, scheibenför­ miges Kupplungsteil (19) mittels einer in einem axial vom Kupplungsteil (19) vorstehenden Nabenteil (12) vorgesehenen konischen Aufnahmebohrung (13) verdrehfest angeordnet ist, wobei wenigstens eine Formteil/Nut-Verbindung zwischen Na­ benteil (12) und konischem Wellenende (8) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Erstreckung einer er­ sten Nut (25) in der Wand der konischen Aufnahmebohrung (13) des Nabenteils (12), ausgehend von dessen, den Nocken (7) abgewandter Stirnseite auf einen Bereich des durch die Ver­ bindung zum Kupplungsteil (19) gebildeten größten Quer­ schnitts des Nabenteils (12) beschränkt ist.

2. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die axiale Länge der ersten Nut (25) in der Wand der konischen Aufnahmebohrung (13) vorzugsweise das halbe Maß der axialen Erstreckung des Nabenteiles (12) auf­ weist.

3. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß sich die Nut (25) in der Wand der konischen Aufnahmebohrung (13) bis in den Bereich einer den Nocken (7) zugewandten, durch einen Ringabsatz gebildeten Ringstirnflä­ che (20) des Kupplungsteiles (19) erstreckt, an der ein von einem Ritzel der Brennkraftmaschine angetriebenes Zahnrad (21) befestigbar ist.

4. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine zweite Nut (27) im konischen Wellenende (8) der Nockenwelle (6) einen im Längsschnitt kreissegment­ förmigen Querschnitt aufweist und im Bereich des kleinsten Durchmessers des konischen Wellenendes (8) in teilweiser Überdeckung mit der ersten Nut (25) angeordnet ist, wobei sich diese zweite Nut (27) in Richtung Wellenende bis nahe zu einer Ringnut (11) erstreckt, an die sich andererseits ein Wellenzapfen (9) anschließt, auf dem ein Gewinde (10) eingearbeitet ist.

5. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Formteil der Formteil/Nut-Verbindung als Federklammer (29) ausgeführt ist, mit wenigstens einem in die Wellennut (27) ragenden ersten Schenkel (31) und einem in die Nut (25) in der Wand der konischen Aufnahmebohrung (13) ragenden zweiten Schenkel (33).

6. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß am zweiten Schenkel (33) der Federklammer (29) ein dritter Schenkel (34) vorgesehen ist, der in die Ringnut (11) der Nockenwelle (6) ragt, wobei die Schenkel (31, 33, 34) vorzugsweise durch Abwinkeln eines Blechstreifens gebildet sind.

7. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der erste Schenkel (31) der Federklammer (29) in Längsrichtung der Federklammer (29) geschlitzt und derart gespreizt ausgeführt ist, daß seine Enden unter Vorspannung an der Wand der Wellennut (27) anliegen.

8. Kraftstoffeinspritzpumpe, nach Anspruch 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Federklammer (29) derart radial aus der Wellennut (27) austaucht, daß ein vollständiges Auf­ schieben des Nabenteils (12) auf das konische Wellenende (8) nur bei zueinander fluchtenden Nuten (27, 25) im konischen Wellenende (8) und der konischen Aufnahmebohrung (13) im Na­ benteil (12) möglich ist.