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Kolbenpumpe, insbesondere Einspritzpumpe für Brennstoff in Motoren
Die Erfindung bezieht sich auf Kolbenpumpen im allgemeinen und betrifft insbesondere
Brennstoffpumpen zur Einspritzung von Brennstoff in Verbrennungsmotoren, vorzugsweise
Mehrzylindermotoren.
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Durch die Erfindung wird die Aufgabe gelöst, Pumpen der vorgenannten
Art besser als bisher den unterschiedlichen Anforderungen der Praxis anzupassen
und ihre bauliche Ausgestaltung gegenüber bekannten Ausführungsformen zu vereinfachen.
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Es sind Einspritzpumpen bekannt, bei denen die Drehbewegung des Kolbens
von außen über eine Welle eingeleitet wird, die sich aber in ihrer Konstruktion
erheblich von dem Erfindungsgegenstand unterscheiden.
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Nach dem Erfindungsgedanken wird eine Kolbenpumpe, insbesondere eine
Einspritzpumpe für Brennstoff in Motoren, welche einen feststehenden Zylinder und
einen Kolben aufweist, der gleichzeitig in Richtung der Zylinderachse verschiebbar
und so fortgesetzt um diese Achse dreht, um die Verteilung nach den entsprechenden
Leitungen zu gewährleisten, die zu den verschiedenen Zylindern des zu speisenden
Motors führen, derart ausgestaltet, daß die gleiche Nockenanordnung durch die Drehung
des Kolbens mit verschiedenen Widerlageranordnungen nacheinander in Tätigkeit tritt,
um das Ansteigen des Kolbens entsprechend der Versorgung der gesamten Leitungen
sicherzustellen.
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Ein weiteres Kennzeichen der erfindungsgemäßen Pumpe besteht darin,
daß die Nockenanordnung zwei gleichartige Nocken umfaßt, die beiderseits des Kolbens
angeordnet und auf einem von diesen bewegten Zylinder befestigt sind, während die
Widerlager
durch mehrere Paare von Rollen gebildet sind, die auf einer feststehenden, möglicherweise
verstellbaren Platte angeordnet sind.
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Darüber hinaus besteht ein weiteres Merkmal darin, daß Ader Mitnehmer
.mit dem Kolben durch eine solche Verbindung vereinigt ist, .die gewisse relative
Verschiebungen der Mitnehmerachse in bezug auf die Kolbenachse zuläßt, um seitliche
Beeinflussungen zwischen dem letzteren und seinem Zylinder zu vermeiden.
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Ein nebengeordnetes Kennzeichen der Erfindung besteht darin, daß die
Nocken und die Widerlager in bezeig auf die Kolbenachse unsymmetrisch angeordnet
sind.
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In der Zeichnung ist die Erfindung .in Ausführungsbeispielen näher
erläutert.
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Fig. i bis 5 zeigen eine neue Brennstoffpumpe für einen Vierzylindermotor;
Fig. i ist ein Längsschnitt; Fig.2 ist eine Aufsicht auf eine Pumpe nach Fig. i
; Fig. 3 ist ein Querschnitt nach III-III der Fig. i ; Fi:g. 4 ist ein Schnitt nach
IV-IV der Fig. i ; Fig. 5 zeigt im Teilquerschnitt eine Abart der in den F.ig. i
bis 4 gezeigten Pumpe.
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Bei der Erfindung handelt es sich um Anordnungen, die für einige Gebiete
bevorzugter Anwendung wiedergegeben ,sind und die bezwecken, mittels einer Pumpe
eine Flüssigkeit in mehrere bestimmte Leitungen zu verdrängen, vor allem Brennstoff
.in die verschiedenen Zylinder eines Vielzylinderverbrennungsmotors.
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Einleitend sei erwähnt, daß die Pumpen dieser Gattung im allgemeinen
ebenso viele Pumpenkörper (Kolben., Klappenventile, Hebel, Stößel usw.) haben.,
wie Zylinder zu bedienen sind. Hieraus ergeben sich viele verschiediene Bauteile,
die außer den damit verbundenen hohen Gestehungskosten, häufigen Anlaß zu Betriebsstörungen
geben, weil eine völlige Gleichheit,der Teile kaum erreichbar i;st. Außerdem wird
zur Regelung, d. h zur Zuteilung der Flüssigkeitsmengen, die abhängig von der Geschwindigkeit
und dergewünschten Leistung eingespritzt werden im allgemeinen ein mechanisch oder
durch Luftdruck betriebener Regler benutzt, der auf die Regler an den Pumpen wirkt.
Jedoch ist der Aufwand für diesen Regler wegen der Vielzahl der zu beeinflussenden
Teile beträchtlich und verlangt daher umfangreiche und kostspielige Regler.
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Es sind auch Pumpen :bekannt, deren Kolben gleichzeitig versohieblich
und drehbar sind, um mittels eines einzigen Kolbens mehrere bestimmte Leitungen
zu speisen, aber ihre Bauart ist ziemlich verwickelt und verlangt einen .ansehnlichen
Raum.
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Nach der Erfindung enthält die Pumpe einen Kolben dieser Art, der
sowohl längs verschiebl.ich als auch drehbar ist und der mit verschiedenen Verteilungsleitungen
zusammenwirkt. Dieser Kolben erhält seine Drehbewegung von einer Antriebswelle,
und in der Pumpe sind Mittel vorgesehen, um die gewünschte Hi.nundherbewegung von
Winkelstellungen der Welle :abzuleiten. Diese Mittel werden zweckmäßig durch eine
Art Mitnehmer gebildet, der an seinen Enden Hebel trägt, die mit Anschlägen zusammenwirken,
besonders mit Rollen, die auf einer starren, gegebenenfalls regelbaren Platte sitzen.
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Man kann sich beispielsweise beim Bau der Pumpe einer Antriebswelle
i bedienen, die in mindestens einem geeigneten Lager des Pumpenkörpers 2 läuft und
über eine Gabel 3 einen M@itnehmer 4 antreibt, der seinerseits die Kolbenstange
5 des Kolbens 6 der fraglichen Pumpe mitnimmt. Dieser Mitnehmer ist an seinen Enden
mit Nocken geeigneter Profile 7 versehen., d lie mit einem Laufring 8 zusammenarbeiten
und auf dem Bauteile g vorgesehen sind, die eine axiale Verschiebung hervorzurufen
geeignet sind, wobei .die -ganze Einrichtung unter der Einwirkung oder Rückholfeder
io steht. Die genannten Bauteile g können vorteillhafterweise aus Kugeln oder Rollen
bestehen, die in geeigneten Kugelkäfigen oder Rollenlagern des Bauteiles oder der
Platte i i eingelassen sind, die den vorgenannten Laufring trägt.
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Daraus geht hervor, daß man ingeeigneter Weise, je nach Anzahl und
Lage der Anschläge, wie mit g gekennzeichnet, die Anzahl und die winkelmäßige Stellung
der Kolbenhübe für jede Kolbenumdrehung regeln kann, je nach Zahl der zu versorgenden
Zylinder. Vorteilhaftenveise sieht man zwischen dem Mitnehmer 4 und der zu bewegenden
Kolbenstange 5 eine Verbindung vor, die dem Mitnehmer (der im übrigen von der Gabel
3 ,gesteuert wird) eine gewisse Bewegungsfreiheit gewährt, wobei diese Verbindung
mit Hilfe jedes beliebigen Kupplungssystems bekannter Art ,hergestellt werden kann.
Dieses System .umfaßt z. B. eine Platte 50, die an .der Stange 5 .angebracht ist
und die an ihrem Umfang mit Zähnen 5 i versehen ist, die geeignet sind, sich .in
Einkerbungen einer Platte 52, die auf dem Mitnehmer 4 befestigt ist, einzulegen,
Die Rundnlatte hat ihren Mittelpunkt in 53, und das Ganze steht unter dem Druck
der Feder io. Auf diese Weise wird ein festes Anliegender beiden Nocken 7 an ihren
Rollen gewährleistet.
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In dem in den Fig. i bis 4 dargestellten Falle, in dem die Pumpe .dazu
-bestimmt ist zwei oder vier Abfl.ußieitungen zu versorgen, sieht man, daß auf der
Rollentrageplatte i i zwei Paare diametral Rollen vorgesehen sind. Dabei ward angenommen,
daß der Kolben nur eine seitliche Aussparung 13 aufweist und sich einmal je Motorumdrehung
dreht. Im. Falle eines Sechszylindermotors würde man bei sechs Abflußleitungen sechs
:;m 6o° versetzte Rollen vorsehen.
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Würde es sieh darum handeln, einen Motor mit einer ungeraden Zylinderzahl
mit Brennstoff zu versorgen (i, 3, 5 usw.... ), so würde man beispielsweise im Kolben,
von,dem vorausgesetzt wird, daß er sich halb so schnell dreht wie der Motor, zwei
Verteilungsaussparungen vorsehen und außerdem .die Rollen g .in einer Anzahl von
zwei, sechs oder zehn, diametral gegenüberliegend und um i2o, 6o oder 36° versetzt,
anordnen.
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Bei einem Motor mit zwei um go° versetzten Zylindern würde die Platte
ii zwe'i um 45° versetzte
Rollenpaare aufweisen. Die Pumpe würde
sich ,dabei reit halber Geschwindigkeit der :Motordrehzahl drehen, und der Kolben
würde zwei Aussparungen aufweisen.
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Es soll dabei herausgestellt werden, daß es immer möglich ist, eine
richtige Verteilung sicherzustellen, gleichgültig wie groß die Zahl der Zylinder
des Motors und ihre Anordnung ist.
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In der vorbescbriebenen Anordnung muß die Pumpe sich auf Grund der
Symmetrie der Rollen 9 j edel Rollenpaares gegenüber der Achse des Kolbens mit einer
Geschwindigkeit drehen, die von der Motordrehziahl abweicht. Tatsächlich muß der
Mitnehmerwährend einer vollen Motorumdrehung zweimal über das gleiche Rollenpaar
laufen, wodurch zwei Kolbenhübe hervorgerufen werden.
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Man kann jedoch auch, wie das in Fig. 5 dargestellt ist, so vorgehen,
daß die Rollen 9, d. h. im vorliegenden Falle die Rollen jeden Paares, gegenüber
der Kolbenachse in unsymmetrischer Weise angeordnet werden, so daß der Mitnehmer
nur einmal je Umdrehung von ,ihnen betätigt wird.
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In Fmg. 5 ist dargestellt, daß die beiden Nocken 7 des Mitnehmers,
die.selbst gegenüber der Kolbenachse unsymmetrisch angeordnet sind, durch die Rollen
nur einmal je Umdrehung angehoben werden, in diesem Falle nur einmal je Umdrehung
von 36o°. Tatsächlich treffen die Nocken 7 nach einer Drehung von iäo° nicht wieder
auf die Rollen, sondern bleiben vielmehr mit dem Laufring in Berührung, und zwar
auf Grund der obergenannten Asymmetrie.
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Eine solche Anordnung,ist besonders vorteilhaft, nicht nur, weil sie
es gestattet, -d.ie Pumpe mit der gleichen Drehzahl laufen zu lassen wie den Motor,
sondern auch, weil es möglich ist, die Pumpe allen Motorenarten anzupassen ohne
Rücksicht auf die Zylinderzahl und die verschiedenen Rollenpaare 9 auf verschiedenen
Durchmessern anzuordnen, die entsprechend den gewünschten Winkeln versetzt sind.
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Eine vorteilhafte Anordnung besteht darin, daß die Nocken 7, deren
Profil jede geeignete Form annehmen kann (möglicherweise regulierbar), dem Kolben
im ersten Teil seines Arbeitsweges, entsprechend der Schließung der Öffnung oder
der Öffnungen, eine beschleunigte Bewegung verleiben, während die Bewegung während
des folgendes Ablaufes entsprechend der normalen Einspritzung gemäßigter ist. Tatsächlich
wird während des ersten Atabeitshubes, bei dem der Brennstoff noch nicht unter Druck
steht, die an den Nocken abgenommene Energie nur dazu -benutzt, die in Bewegung
befindicben Massen zu beschleunigen.
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Die für diese Arbeitsbedingungen geeigneten Profile erhält man Zn
einfacher Weise, wenn Nocken angewendet werden, deren Profil gegenüber den Anschlägen
oder Rollen 5 verschiebbar ist, wie das hier der Fall .ist. In Fig. q. sind die
Zonen a und b
herausgezeichnet, die dem Kolben 5, 6 nacheinander ein schnelles
und ein langsameres Heben ermitteln.
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Bei einer anderen Anordnung der Erfindung wird der Träger i i für
die Rollen 9 beweglich gestaltet, so daß -man seine wimkelmäß4ge Stellung verändern
und dadurch den Beginn der Einspritzung regeln kann (Fig.5).
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Bekanntlich ist es für den ruhigen Lauf des Motors .bei verschiedenen
Geschwind'igkenten oft nützlich, wenn der Beginn der Einspritzung je nach Drehzahl
des Motors verändert werden kann.
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Gewöhnlich hilft man sich durch eine gesteuerte oder automatische
Verschiebung zwischen Pumpenantrieb und Nockenwelle, wenn es sich um Pumpen normaler
Bauart handelt.
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Bei einer Pumpe, wie der oben b2schriebenen, wird das :gleicheErgebniseinfacherdadurcherreicht,
daß der Rollenträger i i im entsprechenden Sinne verschoben wird; auf diese Weise
treffen die Nocken 7 mit der gleichen Winkelverschiebung auf die Rollen 9, und der
Beginn der Einspritzung wird so gegenüber der Motorumdrehung verschoben.
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Es versteht sich von selbst, daß die Steuerung der Drehung des Trägers
i i durch jedes beliebige Bewegungssystem erreicht werden kann (Hebel, Zahnräder
usw.... ), wobei auch Umkehr- oder Feststellvorrichtungen vorgesehen werden können.
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In Fig. 5 ist diese Steuerung mit ZahnTädern .und Schneckenwelle 5o*
dargestellt. D:ie Betätigung dieser Steuerung kann von Hand oder auch in Abhängigkeit
von einem geeigneten Regler geschehen.
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.Bei jeder Anwendungsart des Erfindungsgedankens erhält man immer
eine Vozrichtung, wie sie im vorstehenden genügend beschrieben eist, so ,daß es
unnötig ist, weiter darauf einzugehen. Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß sie
gegenüber den Pumpen dieser Art, -die .bereits :im Gebrauch sind, -zahlreiche Vorteile
aufweist, insbesondere wesentlich weniger Einzelteile, -besonders :im Falle einer
Einspritzpumpe für Vielzylindermotoren, geringerer Platzbedarf durch den Einbau
dez Speisepumpe in den eigentlichen Pumpenkörper, wenn diese Bauart gewählt wird,
und die Möglich-,keit, die Arbeitsbedingungen des Reglers leicht zu verändern und
dabei gleichzeitig diesem eine große Sicherheit zu geben.