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Brennstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen Die Erfindung bezieht
sich auf eine Brennstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen mit mehreren parallel
zueinander im Kreise angeordneten Pumpenzylindern, .deren Kolben von einer zentral
angeordneten Welle mittels einer gemeinsamen Nockenscheibe angetrieben werden, die
zwecks Veränderung der Einspritzzeitpunkte gegenüber der Antriebswelle in der Drehrichtung
verstellbar ist. Bei den bekannten Brennstoffeinspritzpumpen dieser Art sind die
Einstellmittel für die Nockenscheibe verhältnismäßig verwickelt und in der Bauweise
umfangreich und erfordern die Verschiebbarkeit der Antriebswelle oder der damit
gekuppelten Hilfswelle und die Anordnung von schraubenförmig verlaufenden Nuten
und Federn. Die Erfindung bezweckt Verbesserungen in der Wirkungsweise und einen
gedrängteren Bau, ,durch den sich gleichzeitig die Möglichkeit ergibt, die Einspritzpumpe
einschließlich der Einstellmittel vollständig einzukapseln, und zwar bei wesentlich
kleinerem Raumbedarf aJs bisher.
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Die Erfindung besteht darin, daß die Nokkenscheibe auf ihrer Antriebswelle
lose drehbar ist und mit abwärtsgerichteten Zapfen o. dgl. auf einseitig abgeschrägten
Vorsprüngen eines mit der-Antriebswelle in der Drehrichtung gekuppelten, jedoch
in der Achsenrichtung verschiebbaren zweckmäßig muffenförmigen. Mitndhmergliedes
sich abstützt. Dieses Mitnehmerglied ruht unter Zwischenschaltung von Kugellagern
auf einem Stützring, der in einer zylindrischen Führung mittels einer äußeren Handhabe
in der Achserrichtung der Antriebswelle einstellbar ist. Diese Einrichtung gestattet
es, durch einfache axiale Verschiebung ,des muffenförmigen Mitnehmergliedes die
Einspritzzeitpunkte zu verändern. Um unabhängig hiervon auch die Kolbenhübe durch
axiales Verstellen der Nockenscheibe mittels eines verschiebbaren Stützringes verändern
zu können, wird nach der Erfindung die Nockenscheibe von einer die Antriebswelle
frei durchlassenden, die ,abwärtsgerichteten Zapfen o. dgl. aufweisenden Hülse längsverschiebbar
getragen und ruht in der Nähe ihres äußeren Umfayiges unter Zwischenschaltung von
Kugellagern auf dem in der Achserrichtung der Antriebswelle einstellbaren Stützring,
wobei der letzte mit schräg ansteigenden Schlitzen versehen sein kann, in welche
mehrere durch waagerechte Schlitze .der zylindrischen Stützringführung
sich
erstreckende radiale Zapfen eines mit, einer Handhabe versehenen äußeren Ringes
eingreifen. ' Auf :diese Weise ergibt sich eine besonders einfache und gedrängte
Konstruktion der gesamten Einstellmittel zum Verändern der Einspritzzeitpunkte und
der Kolbenhübe. Um nun die Einspritzpumpe einschließlich der Einstellmittel vollständig
einkapseln zu köniaen, sind die Stützrin.gführungen für das Mitnebmerglied und für
die Nockenscheibe in einem zugleich als Lager für die Antriebswelle ausgebildeten
schalenförmigen Hohlkörper angeordnet, der durch ein von Gleitführungen für die
Kolben oder Kolbenstangen durchsetztes plattenförmiges Zwischenstück mit einem zweiten
umgekehrt angeordneten, den Zylinderblock enthaltenden schalenförinigen Hohlkörper
verbunden ist.
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Ein Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung erläutert.
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Fig. I zeigt die Brennstoffpumpe im axialen Schnitt.
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Fig. 2 ist eine Schnittdarstellung, in welcher einige Teile sich in
anderen Lagen befinden.
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Fig. 3 bis 7 zeigen Einzelheiten.
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Die dargestellte Brennstoffpumpe besitzt ein Gehäuse 3, 4,5 in Gestalt
eimes hohlen Drehkörpers mit vertikaler Achse, der aus drei miteinander verschraubten
Teilen besteht; aus einem Unterteil 3, der mittels einer Hülse 2 an den zu
speisenden Motor angeschraubt wird, einem Mitteltei14 und einer Haube 5.
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Im Unterteil 3 liegt eine vertikale Welle i (Fig. i, 2), die durch
eine nicht dargestellte Welle des Motors und mittels einer Zunge i11 angetrieben
wird. Die Welle i ist in Bezug auf Drehung mit einer horizontalen Kurvenscheibe
3,~ verbunden, deren nach oben zugekehrte Seite die Kurve 37a aufweist. Unter Zwischenschaltung
von Kugeln i9 bewegt die Kurve parallel zur Gehäuseachse liegende Finger 33, 34.,
welche in Führungen 35, 36 des Teiles 4 gleiten und metallische Bälge
31, 32 antreiben; diese letzteren bilden die den veränderlichen Raum besitzenden
Pumpenzylinder und treiben flüssigen Brennstoff unter Druck in je einen Zylinder
des zu speisenden Motors.
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Die Kurvenscheibe 37 (Fig. i, 2) liegt axial verschiebbar auf einer
Hülse 38, durch welche die Welle i frei durchgeführt ist; sie liegt auf einer durch
Kugeln 39 gebildeten ringförmigen, im unteren Teil 3 angeordneten Lauffläche 3911,
die im Teil 3 als Führung gehoben bzw. gesenkt werden kann. Zu diesem Zweck besitzt
die Lauffläche 3g11. schief angeordnete Führungsnuten 39b (siehe auch Fig: 7), in
die Stifte 4o11 eingreifen, die selbst in waagerechte Führungen 311 des Teiles 3
geführt und von einem Ring 40 abhängig sind. Dieser letztere kann mittels eines
Griffes 40" gedreht werden, ist jedoch in Bezug auf Teil 3 axial nicht bewegbar.
Wird der Griff in einem Sinne bewegt, so wird die Lauffläche 39a mit der Scheibe
37 derart heruntergelassen,. daß der Hu der Bälge 31, 32 immer kleiner wird, bis
er auf Null sinkt, was dem Fall gemäß Fig. i entspricht. Wird der Griff im anderen
Sinne bewegt, so wird die Lauffläche 39a gezwungen, sich mit .der Scheibe 37 zu
heben, der Hub der Bälge wird immer größer, bis zu einem Maximum, was der Lage gemäß
Fig. 2 entspricht.
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Die Hülse 38 ist mit einem Flansch 38" versehen, dessen untere
Fläche Vorsprünge 380
aufweist (siehe auch Fig. 4, 5), die in Bezug auf ihre
Achse parallel liegen und welche auf sägezahnartige Ebenen 8b eines ringförmigen
Gliedes 8 aufliegen. Dieses Glied kann längs der Welle i gleiten, wird jedoch mittels
eines Keiles 7 von ihr mitgenommen. Der Keil bildet mit der Welle z eine Rutschkupplung,
durch welche das Glied 38 sowie die Kurve 37 mitgedreht wird, Eine Feder 14 stößt
gegen das durch das Glied 8 und .die Hülse 38 gebildete Ganze, indem sie gegen eine
Scheibe 15 entgegen der von der Pumpenbetätigung herrührenden Kraft einwirkt
und sich auf den Teil 3 aufstützt; die Teile 8, 38 liegen in Richtung von unten
nach oben über Kugeln 17
und dem Mittelteil 4 auf.
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Das Glied 8 ruht mittels Kugeln io auf einer im Unterteil 3 vorgesehenen
ringförmigen Laufbahn 9, die ihm als Führung dient und gegenüber welcher es axial
verschiebbar ist. Zu diesem Zweck besitzt diese Bahn 9 schief liegende Führungen
9b (siehe auch Fig. 3), in. welchen horizontal liegende Stifte 12,11 eingreifen,
die in horizontalen Führungen 3b -des Teiles 3 geführt sind und einem Ring 12 angehören.
Mittels eines Griffes 13 kann dieser Ring gedreht, jedoch nicht axial verschoben
werden. Wird der Griff in der einen Richtung gedreht, so wird die Laufbahn 9 mit
dem Glied 8 nach unten. verschoben. Wird der Griff .in .der anderen Richtung bewegt,
so wird die Laufbahn 9 mit -dem Glied 8 gehoben. Wie aus dem Weiteren zu entnehmen
sein wird, llat diese Hüb-@6zw. Senkbewegung zur Folge, daß die Leitkurve 37 in
Bezug auf die Welle i ,gedreht wird, folglich, daß der Augenblick, in welchem die
Bälge 3 i, 32 den größten Hub erreichen, verstellt werden kann, d. h. also auch
der Zeitpunkt des Einspritzens des Brennstoffes.. _ Der flüssige Brennstoff gelangt
über eine im Deckel 42. der - Haube 5 angeordnete Leitung 5o in die Pumpe; geht
durch ein Rohr 43 und einen Filter 44 hindurch und gelangt in eine
obere
Kammer 5 i dieser Haube und von da aus durch Einlaßventile 45, 46 in die Bälge 31,
32. Von letzteren aus gelangt der Brennstoff durch Kanäle 52 und Rohre 47, 48 mit
nicht dargestellten Rückschlagventilen in die Motorzylinder.
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Federn 21 halten die Finger 33, 34 der Bälge 31, 32 nach unten gegen
die Kurve der Scheibe 37. Diese Federn stützen sich gegen Führungen. 35, 36 des
Teiles 4 einerseits und Stifte Zia der Finger anderseits ab. Die Bewegungsmöglichkeit
der Finger wird in der einen Richtung durch deren Bunde 33a, 34a begrenzt.
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Unterteil 3 bildet zugleich das Lager für' die Welle i und die Führung
für die Laufflächen 39a, 9.
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Die Wirkungsweise ist wie folgt: In Fig. i ist die Lauffläche
39" und somit die Kurvenscheibe 37 in der tiefsten Lage dargestellt. Im Laufe
der Drehung der Welle i berührt die Leitfläche 37a dieser Scheibe 37 nacheinander
sämtliche Kugeln i9, ohne jedoch irgendwelche Hubbewegung auf die Finger 33, 34
und die Bälge 31, 32 zu übertragen. Die Federn2i sorgen dafür, daß diese Teile in
der tiefsten Lage verbleiben: Es wird kein flüssiger Brennstoff aus der Haube 5
in die Motorzylinder eingeführt.
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Wird der Griff 40b in der entsprechenden Richtung gedreht, so bewirken
die Stifte 40" ein Heben der Lauffläche 39a und der Kurvenscheibe 37. Bei jeder
Umdrehung der Welle i wirkt die Leitkurve 371 nacheinander auf die Finger
33, 34 ein und zwingt sie, sich mit den Bälgen 31, 32 nach oben zu bewegen und den
darin enthaltenen flüssigen Brennstoff .im die Zylinder hineinzudrücken; werden
diese Finger wieder befreit, so folgen sie ihren Federn 2i und senken sich wieder
nach unten; es wird durch die Bälge Brennstoff aus der Haube 5 angesaugt, der beim
nächsten Hub wieder weiterbefördert wird. Die so bei jeder Umdrehung der Welle i
ausgestoßene Brennstoffmenge hängt von dem Hub der Bälge 31, 32 ab, d. h. von der
Höhe, auf welche sie die Laufbahn 39a bringt, und kann zwischen Null und einem Maximum
eingestellt werden, wobei das Maximum der Lage 37 in Fig. 2 entspricht.
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Die Hülse 38a, welche die Kurvenscheibe 37 trägt, kann nicht über
die in Fig. i, 2 dargestellte Lage gehoben werden, da sie in dieser Richtung durch
die Kugeln 17 und den festliegenden Teil 4 axial festgehalten ist. Andererseits
hält die Feder 14,das Glied 8 im Eingriff mit dieser Hülse 38a, unter Vermittlung
von Kugeln i o, der Laufbahn 9, der Scheibe 15. Während der normalen Drehung der
Welle i im Sinne des Pfeiles 7o der Fig. 6 wirken die diese Drehung mitmachenden
Kurven 8b des Gliedes 8 auf die Stifte 38b der Hülse 38a ein und nehmen sie und
die Kurvenscheibe 37 mit. Der durch die Pumpen 31,
32 erzeugte Widerstand
ergibt ein praktisch gleichbleibendes Drehmoment, welches entgegen der Drehung der
Kurvenscheibe 37 wirkt, und welches durch das antreibende Drehmoment der Welle i
überwunden werden muß. In ig. 6 ist das Kräfteparallelogramm eingezeichnet. Es kann
die Kraft 71 zerlegt werden in eine der Kurve 8b parallel liegende Komponente 72,
die sucht, den Stift 38b über die Kurve 811 von rechts nach links zu verschieben,
und in eine der Kurve gegenüber senkrecht liegende Komponente 53. Die durch die
Feder 14 geleistete vertikale Kraft 6o ist von unten nach oben gerichtet und wirkt
auch im Punkt 57, wo sie eine gegenüber der Kurve 8b normal gerichtete Kraft 58
erzeugt. Die Kraft 58, multipliziert mit dem Reibungskoeffizienten zwischen dem
Stift 38b und der Kurve 8, -ergibt eine Kraft, die sich dem soeben geschilderten
Bestreben widersetzt. Nun ist die Feder 14 derart gewählt, daß, solange die Verdichtung
zwischen gegebenen Grenzen schwankt, der durch sie geleistete Druck 6o ein derartiger
bleibt, daß die Kraft 59 der Komponente 72 der Kraft 71 des Drehmomentes praktisch
gleich ist. Unter diesen Umständen bleibt der Stift 38b normalerweise m einer mittleren
Lage in bezug auf die Kurve 8, welche einer Mittellage der Laufbahn g entspricht;
er bewirkt die Mitnahme der Kurvenscheibe 37, ohne daß eine Verschiebung zwischen
ihr und der Welle i eintritt.
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Dreht man nun den Griff 13 derart, daß die Laufbahn 9 mit dem Glied
8 ansteigt, so setzt man der durch die Feder 14 auf die Kurve 8b von unten nach
oben ausgeübten Kraft 6o eine neue Kraft hinzu, derart, daß die von ,der Reibung
59 herrührende Kraft 59 zunimmt und die durch das durch die Pumpen geleistete Drehmoment
entgegengesetzt gerichtete Komponente 72 übersteigt. Der Stift 38b gleitet über
die Kurve 8b entgegen dieser Komponente hinunter und bewegt sich somit relativ zu
ihr, während jedoch die allgemeine Drehbewegung weiter geht. Läßt man den Griff
13 los, so verschwindet die zusätzliche von unten nach oben auf die Kurve 8b wirkende
Kraft, es tritt wieder Gleichgewicht zwischen Komponente 72 und Kraft 59 ein, der
Stift 38b bleibt wieder in ,der neuen Lage in bezug auf die Kurve 8b stehen ohne
weiterzugehen.. Es wurden somit Scheibe 37 und Welle i relativ einander in einer
gegebenen Richtung verstellt.
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Im entgegengesetzten Fall, wenn man den Griff 13 derart bewegt, daß
die Lauffläche 9 mit dem Glied 8 gesenkt wird, wird der durch
die
Feder 14 auf dieses Organ 8 normalerweise ausgeübte Druck 6o vermindert, derart,
daß die Reibungskraft 59 kleiner wird als die entgegengesetzt gerichtete Komponente
72 des widerstehenden Pumpendrehmomentes. Der Stift 38h steigt auf der Kurve 8b
unter der Wirkung des Kraftunterschiedes an und veranlaßt eine gegenseitige Verstellung,
ohne daß jedoch die allgemeine Drehbewegung unterbrochen wird. Läßt man ,den Griff
los, so wird die Feder 1g wieder befreit; sie wirkt wieder mit normaler Kraft auf
die Kurve 8b, es tritt wieder Gleichgewicht zwischen Komponente 72 und Kraft
59 ein und der Stift 38b bleibt wieder dort stehen, wohin er soeben verschoben
wurde. Auch hier tritt eine Ver stellung zwischen Kurvenscheibe 37 und Welle i ein,
jedoch @entgeäensetzt .der vorherigen Verstellung.
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Es ist ohne weiteres ersichtlich, daß die Regelung dereingespritztenFlüssi:gkeitsmenge
(die lediglich von der axialen Lage der Scheibe 37 abhängt) unabhängig ist vom Zeitpunkt
des Einspritzens, der nur von der gegenseitigen Lage der Stifte 38b und der Kurven
8b abhängt.
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Die dargestellte Ausführungsform weist gegenüber bekannten Brennstoffpumpen
verschiedene Vorteile auf. Sie benötigt eine sehr kleine Grundfläche, da alle Teile
sehr zusammengedrängt sind. Die für beide Regelungen nötigen Glieder nehmen sehr
wenig Platz in Anspruch, weil sie, mit Ausnahme der Griffe 40b, 13, ringförmig
sind; sie sind leicht zu handhaben. Die Möglichkeit einer unabhängigen doppelten
Regelung wird sehr einfach verwirklicht, die Welle i muß dabei keine axiale Bewegung
ausführen.
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Der durch die Finger 33, 34 auf die Kurve 37 ausgeübte Druck gibt
zu keinem beträchtlichen Biegungsmom-ent der Welle i Anlaß, weil die Kurve durch
,die Kugeln 39 und die Lauffläche 39a unterstützt wird. Es kann somit die Welle
i -einen kleinen Ouerschnitt haben.
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Es könnte auch :die Hülse 38a mit Kurven versehen sein, wobei ,das
Glied 8 die Stifte tragen würde. Die Anordnung der Kurven und der damit arbeitenden
Teile kann von dem Beschriebenen abweichen. Auch die Feder 14 könnte. sich auf einen
anderen Teil abstützen. Die Pumpen können auch als gewöhnliche Pumpen mit Zylinder
und Kolben ausgebildet sein.