DE69504153T2 - Befestigung eines Verfrühungskolbens - Google Patents

Description

• Diese Erfindung bezieht sich auf eine Einbauanordnung für den Voreilungskolben einer Verteilerpumpe, die zur Verteilung des Kraftstoffs an die Zylinder eines Dieselmotors verwendet wird.
• Eine bekannte Verteilerpumpe eines Dieselmotors enthält gewöhnlich ein drehbares Verteilerelement, das so angeordnet ist, daß es sich in zeitlicher Beziehung zum zugeordneten Motor dreht. Das Verteilerelement dreht sich in einer Hülse mit Einlaß- und Auslaßanschlüssen und enthält Kanäle, die so angeordnet sind, daß sie bei einer Drehung des Verteilerelements mit den Anschlüssen der Hülse in Verbindung stehen. Das Verteilerelement enthält einen Endbereich, der so angeordnet ist, daß er sich in einem Nockenring dreht, der an seiner inneren Oberfläche mit mehreren Nocken versehen ist, wobei der Endbereich mit mehreren radial verlaufenden Bohrungen versehen ist. In jeder der Bohrungen ist ein Kolben vorgesehen und so angeordnet, daß er sich hin und her bewegen kann, wobei das äußere Ende jeden Kolbens mit einem Schuh versehen ist, in dem eine Rolle untergebracht ist, die so angeordnet ist, daß sie mit den Nocken des Nockenrings während der Drehung des Verteilerelements in Eingriff ist.
• Im Gebrauch wird an den Einlaßanschluß Kraftstoff geliefert, der von hier an die Bohrungen des Verteilerelements geliefert wird, wenn der Einlaßanschluß auf einem entsprechenden Kanal des Verteilerelements ausgerichtet ist. Die Drehung des Verteilerelements unterbricht die Verbindung zum Einlaßanschluß und hat andererseits einen Eingriff der Rollen mit den Nocken zur Folge, die die Kolben in die Bohrungen schieben und Kraftstoff vom Verteilerelement durch einen Förderanschluß pumpen, der auf dieser Stufe auf einen entsprechenden Kanal des Verteilerelements ausgerichtet ist.
• Das Verteilerelement, die Hülse und der Nockenring befinden sich in einem Gehäuse, das eine Bohrung oder einen Kanal enthält, der quer zur Mittellinie des Verteilerelements und des Nockenrings verläuft, wobei ein durch den Fluiddruck betätigbarer Voreilungskolben in der Bohrung vorgesehen ist. Um den Zeitpunkt, zu dem der Kraftstoff an die Zylinder des Motors geliefert werden soll, einzustellen, ist der Nockenring in Drehrichtung einstellbar, wobei eine Bewegung des Nockenrings als Ergebnis des Eingriffs eines am Nockenring befestigten Zapfens mit dem Voreilungskolben auftritt. Wenn eine Änderung des Zeitverlaufs erwünscht ist, wird der auf den Kolben ausgeübte Fluiddruck geändert, wobei die Bewegung des Kolbens an den Nockenring übertragen wird. Eine solche Bewegung stellt die Position der Nocken und somit die Zeit ein, zu der die Rollen mit den Nocken in Eingriff gelangen, um eine Einwärtsbewegung der Kolben zu bewirken.
• In einer weiteren Form einer Verteilerpumpe ist das drehbare Verteilerelement ebenfalls axial beweglich und bildet das Pumpelement der Pumpe. Das Verteilerelement ist mit einer Nockenfläche mit Nocken versehen, die mit Rollen zusammenwirken, um das Verteilerelement in Pumprichtung zu bewegen, wobei die Rückkehrbewegung durch eine Feder bewirkt wird. Die Rollen sind in einem Käfig angebracht, der in Winkelrichtung um die Drehachse des Verteilerelements einstellbar ist, um den Zeitverlauf der Kraftstofförderung zu verändern. Die Winkeleinstellung des Käfigs wird durch einen Voreinstellungskolben bestimmt.
• Die Pumpen sind gewöhnlich in einem nicht eisenhaltigen Gehäuse, beispielsweise einem Aluminiumgehäuse, vorgesehen, wobei ein Nachteil einer solchen Pumpe darin besteht, daß, falls die Bohrung im Gehäuse maschinell bearbeitet wird, die Möglichkeit eines übermäßigen Fluidlecks aufgrund des Verschleißes der Bohrung und aufgrund der unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten des Gehäuses und des Voreilungskolbens besteht. Ein übermäßiges Leck hat eine beeinträchtigte Leistung zur Folge.
• Die GB-A-467806 offenbart eine Voreilungsanordnung für eine Kraftstoffpumpe, wobei die Anordnung ein einen Kanal definierendes Gehäuse, eine Anbringungshülse, die sich im Kanal befindet, sowie einen Kolben enthält, der in der Hülse gleiten kann, um den Zeitverlauf der Kraftstofförderung einzustellen. Die Hülse enthält einen einteilig ausgebildeten, nach außen sich erstreckenden Flansch, der dazu verwendet wird, die Hülse im Gehäuse anzuordnen, wobei eine Hutmutter so angeordnet ist, daß sie mit dem vom Flansch entfernten Ende der Hülse in Eingriff ist, um die Hülse in ihrer Position zu befestigen.
• Decker Maschinenelemente, 1982, S. 301 und 302, beschreibt andere Techniken zum Befestigen einer Hülse in einer Bohrung oder einem Kanal.
• Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Einbauanordnung für einen Voreilungskolben zur Verwendung bei der Einstellung des Zeitverlaufs der Kraftstofförderung durch eine Kraftstoffpumpe geschaffen, wobei die Einbauanordnung eine Hülse enthält, in der der Voreilungskolben vorgesehen ist und die mit nach außen sich erstreckenden Flanschen versehen ist, um sie an einem Pumpengehäuse zu befestigen, wobei die Einbauanordnung z. B. im Gebrauch mit dem Voreilungskolben kombiniert ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse und der Voreilungskolben aus Werkstoffen mit im wesentlichen gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten konstruiert sind.
• Einer der Flansche kann mit der Hülse einteilig ausgebildet sein, wobei der andere Flansch an ihr befestigt ist, wobei die Hülse und der nicht einteilig ausgebildete Flansch zweckmäßig mit Schraubgewindebereichen versehen sind, die so angeordnet sind, daß sie miteinander in Eingriff sind, um den Flansch an der Hülse zu befestigen.
• Alternativ kännen beide Flansche an der Hülse befestigbar sein, wobei die Flansche mit Öffnungen für die Aufnahme von Schraubbolzen versehen sind, die in Gewindebohrungen im Pumpengehäuse eingreifen können.
• Die Erfindung wird beispielhaft mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung weiter beschrieben, in der gleiche Bezugszeichen gleiche Teile bezeichnen und in der:
• Fig. 1 eine Querschnittsansicht einer Verteilerpumpe ist, die eine Einbauanordnung gemäß einer ersten Ausführung der Erfindung enthält;
• Fig. 2 eine Querschnittsansicht eines Teils einer Verteilerpumpe nach Fig. 1 ist; und
• die Fig. 3 bis 7 Ansichten ähnlich derjenigen von Fig. 2 einer zweiten, einer dritten, einer vierten, einer fünften bzw. einer sechsten Ausführung sind.
• Wie in Fig. 1 gezeigt ist, enthält die Pumpe einen Körperabschnitt 1, in der ein drehbares zylindrisches Verteilerelement 2 angebracht ist, an dessen einem Ende ein Kopf 3 ausgebildet ist, in dem in einer Bohrung ein Paar hin und her beweglicher Pumpkolben angebracht sind. Die Pumpkolben 9 sind so angeordnet, daß sie bei einer Dre hung des Verteilerelements durch die Wirkung mehrerer Nocken, die von der inneren Umfangsfläche eines das Verteilerelement umgebenden ringförmigen Nockenrings 15 vorstehen, einwärts bewegt werden. Ferner ist im Verteilerelement eine longitudinale Bohrung 10 ausgebildet, die an einem Punkt mit einem nach außen verlaufenden Förderkanal 17 in Verbindung steht, der so angeordnet ist, daß er seinerseits bei einer Drehung des Verteilerelements mit mehreren Auslaßanschlüssen 18 zur Deckung kommen kann, die im Gebrauch mit Einspritzdüsen verbunden sind, die entsprechend am zugeordneten Motor angebracht sind.
• Ein weiterer Punkt des longitudinalen Kanals steht mit mehreren im gleichen Winkelabstand angeordneten und radial sich erstreckenden Einlaßkanälen 11 in Verbindung, die ihrerseits bei einer Drehung des Verteilerelements mit einem im Körperabschnitt ausgebildeten Einlaßanschluß 12 zur Deckung kommen. Die Verbindung zwischen einem Einlaßkanal 11 und einem Einlaßanschluß 12 ist während der Zeit gegeben, in der die Nocken eine Auswärtsbewegung der Kolben 9 zulassen, während die Verbindung des Förderkanals 17 mit einem der Auslaßanschlüsse 18 vor der Einwärtsbewegung der Kolben durch die Wirkung der Nocken gegeben ist. Es wird darauf hingewiesen, daß die Kolben 9 an ihren äußeren Enden mit Schuhen in Eingriff sind, die Rollen tragen, deren Mittellinien parallel zur Drehachse des Verteilerelements verlaufen.
• An dem Ende des Verteilerelements, das der die Kolben aufnehmenden Bohrung gegenüberliegt, ist der Rotor einer Radschaufel-Förderpumpe 5 mit einem Einlaß 6 und einem Auslaß 7 im Körperabschnitt angebracht. Der Einlaß 6 der Förderpumpe ist im Gebrauch mit einer Quelle für flüssigen Kraftstoff verbunden, ferner sind der Einlaß und der Auslaß über ein Ventil 8 miteinander verbunden, das den Ausgangsdruck der Förderpumpe in der Weise steuert, daß er sich in Übereinstimmung mit der Geschwindigkeit ändert, mit der die Vorrichtung angetrieben wird. Da das Verteilerelement durch den Motor angetrieben wird, hängt der Ausgangsdruck der Förderpumpe auch von der Drehzahl des Motors ab, ferner steht der Auslaß der Förderpumpe mit dem obengenannten Einlaßanschluß 12 über ein einstellbares Drosselventil 14 in Verbindung, wodurch die durch den Einlaßanschluß 12 strömende Kraftstoffmenge verändert werden kann, während die Kolben sich nach außen bewegen können. Das Drosselventil besteht aus einem in Winkelrichtung einstellbaren zylindrischen Element, dessen Einstellung durch einen (nicht gezeigten) geschwindigkeitsabhängigen Regler gesteuert wird. Der Nockenring 15 ist in Winkelrichtung im Körperabschnitt einstellbar, um den Zeitverlauf der Förderung des Kraftstoffs an den Motor zu ändern. Der Nockenring ist mit einem durch den Fluiddruck betätigbaren Kolben 19 verbunden, der in einer Hülse 22 angebracht ist, die sich in einer zylindrischen Bohrung 20 befindet, die tangential zum Nockenring 15 angeordnet ist. Der Kolben 19 ist durch eine schraubenförmige Kompressionsfeder 44 in die hintere Stellung vorbelastet, wobei ein Kanal 40 den Auslaß 7 der Förderpumpe mit der Bohrung 20 verbindet, so daß die Position des Kolbens 19 vom Auslaßdruck der Pumpe abhängt.
• Die in Fig. 2 gezeigte Hülse 22 enthält ein Stahlrohr 24, wovon ein Ende durch einen einteiligen Flansch 26 verschlossen ist, der nicht nur das Ende verschließt, sondem sich vom Rohr 24 radial nach außen erstreckt. Der Flansch 26 besitzt einen sechseckigen Querschnitt, wobei eine der flachen Seiten des Flansches 26 so angeordnet ist, daß sie mit einem erhöhten Abschnitt 28 des Gehäuses in Eingriff ist, um die Hülse 22 korrekt anzuordnen. Das offene Ende des Rohrs 24 ist mit einem Außengewindebereich versehen, der vom Gehäuse vorsteht. Eine Mutter 30 mit Innengewinde ist so angeordnet, daß sie mit dem Gewindebereich des Rohrs 24 in Eingriff ist, wobei sich die Mutter 30 von der Bohrung radial nach außen erstreckt. Um die Befestigung der Mutter 30 am Rohr 24 zu erleichtern, ist die Mutter 30 mit einem Bereich mit sechseckigem Querschnitt versehen, der so angeordnet ist, daß er mit einem Schraubenschlüssel oder einem anderen geeigneten Werkzeug ergriffen werden kann.
• Der Mittelabschnitt des Rohrs 24 ist mit einer Öffnung versehen, durch die im Gebrauch der Stift 34 des Nockenrings 15 verläuft.
• In dem Rohr 24 ist der Voreilungskolben 19 untergebracht, der eine Aussparung 32 enthält, mit der der Stift 34 in Eingriff gelangen kann. Das Rohr 24 ist zwischen dem Voreilungskolben 19 und dem einteiligen Flansch 26 mit einer Öffnung 38 versehen, die mit einem Kanal 40 in Verbindung steht, der im Gehäuse vorgesehen ist, um mit Druck beaufschlagten Kraftstoff vom Auslaß 7 der Förderpumpe 5 zur Hülse 22 zu transportieren, um den Kolben 19 zur Einstellung der Position des Nockenrings 15 zu bewegen. Das vom einteiligen Flansch 26 der Hülse 22 entfernte Ende des Voreilungskolbens 19 ist mit einer axial verlaufenden zylindrischen Bohrung 42 versehen, die ein Ende einer Rückstellfeder 44 aufnimmt, deren anderes Ende sich. gegen einen einwärts sich erstreckenden Flansch eines hohlzylindrischen Elements 46 abstützt, das sich seinerseits gegen die innere Oberfläche der Mutter 30 abstützt. Der Teil der Hülse 22, der die Feder 44 aufnimmt, ist so angeordnet, daß er mit einem Teil des Innenraums des Gehäuses in Verbindung steht, in dem ein niedriger Kraftstoffdruck herrscht.
• Da der Kraftstoffdruck in der Leitung 40 von der Arbeitsgeschwindigkeit der Förderpumpe 5 und folglich von der Drehzahl des Motors abhängt, hat eine Zunahme der Motordrehzahl zur Folge, daß auf den Kolben durch die Öffnung 38 Kraftstoff mit hohem Druck wirkt, der den Voreilungskolben 19 nach links schiebt, wie in Fig. 2 gezeigt ist. Eine solche Bewegung stellt die Position des Nockenrings in der Weise ein, daß der Zeitverlauf der Kraftstofförderung zum Motor voreilt, ferner wird die Feder 44 komprimiert. Die Bewegung des Kolbens 19 nach links ist durch das Ende des Kolbens 19, das mit dem zylindrischen Element 46 in Eingriff gelangt, begrenzt.
• Bei einer Abnahme der Motordrehzahl nimmt der Druck im Kanal 40 ab, weshalb sich der Kolben 19 unter der Wirkung der Feder nach rechts bewegt und den Nockenring im Gegenuhrzeigersinn bewegt, wodurch der Zeitverlauf der Kraftstofförderung an den Motor verzögert wird.
• Es sind geeignete Dichtungen 48 vorgesehen, um zwischen der Hülse 22 und dem Gehäuse ein Entweichen von Kraftstoff aus der Pumpe zu verhindern, ferner wird eine Dichtungsmasse 50 aufgebracht, um die Mutter 30 am Gehäuse abzudichten.
• Die in Fig. 3 gezeigte Ausführung ist der in Fig. 2 gezeigten ähnlich, wobei die Öffnung 38 für die Beaufschlagung des Voreilungskolbens 19 mit Kraftstoff durch einen ringförmigen Kanal 52 zwischen dem Gehäuse und dem Rohr 24 und einen Anschluß 54, der so beschaffen ist, daß er den Kraftstoff an ein im Voreilungskolben 19 vorgesehenes Stoßventil 56 liefert, ersetzt ist. Es ist ersichtlich, daß im Gebrauch dann, wenn die Rollen mit den Nocken 26 in Kontakt gelangen, auf den Nockenring 15 eine große Kraft ausgeübt wird, die bestrebt ist, den Nockenring 15 im Gegenuhrzeigersinn, also in Richtung der Drehung des Verteilerelements, zu bewegen. Das Stoßventil 56 ist in Wirklichkeit ein Rückschlagventil, das geschlossen wird, wenn auf den Kolben 19 ein sehr hoher Druck ausgeübt wird, wie er auftritt, wenndie Rollen mit den Nocken 26 in Kontakt gelangen, wodurch die Bewegung des Kolbens 19 nach rechts im wesentlichen verhindert wird. Parallel zum Stoßventil 56 ist ein kleiner Ablauf 58 vorgesehen, der zusammen mit einem Leck zuläßt, daß Kraftstoff aus dem den Kolben enthaltenen Zylinder ausfließt, wenn der Kraftstoffdruck abfällt. Bei einem Abfall des Kraftstoffdrucks bewegt sich der Kolben unter der Wirkung der Feder 44 nach rechts.
• Die in den Fig. 4, 5 und 7 gezeigten Hülsen enthalten jeweils ein Stahlrohr 60, dessen Enden im Gebrauch durch ein Paar Stahlscheiben oder rechteckiger Platten 62, 64 verschlossen sind, wovon jede mehrere Öffnungen für die Aufnahme von Schraubbolzen 66 enthält, die mit Gewindebohrungen im Gehäuse in Eingriff gelangen können. Die Scheiben 62, 64 sind daher mit den Enden des Rohrs 60 in Eingriff und größer als die Bohrung des Gehäuses, so daß sie verhindern, daß das Rohr 60 im montierten Zustand aus der Bohrung austreten kann.
• In den Ausführungen der Fig. 5 und 7 sind Dübel oder Stifte 70 vorgesehen, die das Rohr 60 auf die Scheibe(n) 62, 64 ausrichten, um sicherzustellen, daß das Rohr 60 korrekt positioniert ist, indem die Öffnung 72 auf die Öffnung des Gehäuses ausgerichtet wird, wodurch der Stift 34 des Nockenrings 15 mit dem Voreilungskolben 19 in Eingriff gelangen kann.
• In jeder der Ausführungen sind geeignete Dichtungen 48 vorgesehen, um ein Austreten von Kraftstoff aus der Pumpe zu verhindern.
• Fig. 6 zeigt eine Ausführung, in der die Hülse 22 ein Rohr 74 enthält, das an einem Ende mit einem nach außen sich erstreckenden Flansch 76 versehen ist, der so beschaffen ist, daß er mit der äußeren Oberfläche des Gehäuses in Eingriff gelangen kann, wobei das Rohr 74 im Gebrauch durch eine Stahlscheibe 78 verschlossen ist. Das andere Ende der Bohrung ist durch eine zweite Stahlscheibe 80 verschlossen, wobei ein hohlzylindrisches Element 82, wovon ein Ende durch eine einteilige Wand verschlossen ist, in der Bohrung durch die zweite Scheibe 80 festgehalten wird. Falls gewünscht, können die Scheibe 80 und das Element 82 einteilig ausgebildet sein. Um die Hülse 22 an ihrer Position zu befestigen, sind die Stahlscheiben 78, 80 und der nach außen sich erstreckende Flansch 76 mit mehreren Öffnungen für die Aufnahme von Schraubbolzen 84 versehen, die mit Gewindebohrungen im Gehäuse in Eingriff sind.
• Eine Schraubenfeder ist dazu vorgesehen, den Voreilungskolben 19 wie in den anderen Ausführungen nach rechts zurückzustellen.
• Jede der in den Fig. 4 bis 7 gezeigten Ausführungen enthält das Stoßventil 56 und den Ablauf 58 der zweiten Ausführung. Falls gewünscht, können das Ventil 56 und der Ablauf 58 weggelassen oder durch ein ähnliches Ventil sein, das im Kanal des Gehäuses vorgesehen ist, der den Kraftstoff vom Gehäuse zur Hülse transportiert, wobei ein solches Ventil 56 und ein solcher Ablauf 58 in der Ausführung nach Fig. 2 enthalten sein können.
• In jeder der Ausführungen sind sowohl die Hülse 22 als auch der Voreilungskolben 19 aus Stahl oder aus einem anderen eisenhaltigen Werkstoff konstruiert. Falls der Kolben 19 und die Hülse 22 ähnlichen Temperaturanstiegen unterworfen werden, bewirkt die auftretende Wärmeausdehnung keine erhebliche Zunahme des Spiels zwischen dem Kolben 19 und der Hülse 22, da der Kolben 19 und die Hülse 22 im wesentlichen die gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten besitzen. Selbstverständlich hat die Aufrechterhaltung eines im wesentlichen konstanten Spiels bei veränderlichen Temperaturen eine Reduzierung der zwischen dem Kolben 19 und der Hülse 22 entweichenden Kraftstoffmenge zur Folge. Ferner tritt bei Verwendung gleicher Werkstoffe mit ähnlicher Härte ein geringerer durch die Gleitbewegung bedingter Verschleiß als in herkömmlichen Anordnungen auf.

Claims (9)

1. Einbauanordnung für einen Voreilungskolben (19) zur Verwendung bei der Einstellung des Zeitverlaufs der Kraftstofförderung durch eine Kraftstoffpumpe, wobei die Einbauanordnung eine Hülse (22) enthält, in der der Voreilungskolben (19) vorgesehen ist und die mit auswärts sich erstreckenden Flanschen (26, 30, 62, 64) für die Befestigung der Hülse (22) an einem Pumpengehäuse versehen ist, wobei die Einbauanordnung z. B. im Gebrauch mit dem Voreilungskolben kombiniert ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (22) und der Voreilungskolben (19) aus Werkstoffen mit im wesentlichen gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten konstruiert sind.

2. Einbauanordnung nach Anspruch 11 wobei ein erster der Flansche (26) mit der Hülse (22) einteilig ausgebildet ist.

3. Einbauanordnung nach Anspruch 2, wobei ein zweiter der Flansche (30) so beschaffen ist, daß er an der Hülse (22) befestigt ist.

4. Einbauanordnung nach Anspruch 3, wobei der zweite Flansch (30) und die Hülse (22) mit Gewindebereichen versehen sind, die so beschaffen sind, daß sie zusammenpassen, um den zweiten Flansch (30) an der Hülse (22) zu befestigen.

5. Einbauanordnung nach Anspruch 1, wobei ein erster und ein zweiter der Flansche (62, 64, 80) an der Hülse (22) befestigt werden können.

6. Einbauanordnung nach Anspruch 5, wobei wenigstens einer der ersten und zweiten Flansche (62, 64, 80) an der Hülse (22) durch Schraubbolzen (66) befestigt werden können, die durch entsprechende Öffnungen verlaufen, die in dem oder jedem Flansch (62, 64, 80) vorgesehen sind, wobei die Schraubbolzen (66) von im Pumpengehäuse vorgesehenen Gewindeäffnungen aufgenommen werden.

7. Einbauanordnung nach Anspruch 5 oder Anspruch 6, ferner mit wenigstens einem Anordnungsstift (70) zum Anordnen des oder jedes Flansches (62, 64) in bezug auf die Hülse (22).

8. Einbauanordnung nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Hülse (22) und der Voreilungskolben (19) jeweils aus einem eisenhaltigen Werkstoff konstruiert sind.

9. Voreilungsanordnung für eine Kraftstoffpumpe, mit einem Gehäuse, durch das ein Kanal (20) verläuft, und einer Voreilungskolben-Einbauanordnung nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Hülse (22) der Einbauanordnung in dem Kanal (20) aufgenommen ist.