EP0203374B1 - Kraftstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen - Google Patents
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- EP0203374B1 EP0203374B1 EP86105622A EP86105622A EP0203374B1 EP 0203374 B1 EP0203374 B1 EP 0203374B1 EP 86105622 A EP86105622 A EP 86105622A EP 86105622 A EP86105622 A EP 86105622A EP 0203374 B1 EP0203374 B1 EP 0203374B1
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- web
- coupling piece
- cross
- groove
- camplate
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M39/00—Arrangements of fuel-injection apparatus with respect to engines; Pump drives adapted to such arrangements
- F02M39/02—Arrangements of fuel-injection apparatus to facilitate the driving of pumps; Arrangements of fuel-injection pumps; Pump drives
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M41/00—Fuel-injection apparatus with two or more injectors fed from a common pressure-source sequentially by means of a distributor
- F02M41/08—Fuel-injection apparatus with two or more injectors fed from a common pressure-source sequentially by means of a distributor the distributor and pumping elements being combined
- F02M41/10—Fuel-injection apparatus with two or more injectors fed from a common pressure-source sequentially by means of a distributor the distributor and pumping elements being combined pump pistons acting as the distributor
- F02M41/12—Fuel-injection apparatus with two or more injectors fed from a common pressure-source sequentially by means of a distributor the distributor and pumping elements being combined pump pistons acting as the distributor the pistons rotating to act as the distributor
- F02M41/121—Fuel-injection apparatus with two or more injectors fed from a common pressure-source sequentially by means of a distributor the distributor and pumping elements being combined pump pistons acting as the distributor the pistons rotating to act as the distributor with piston arranged axially to driving shaft
Definitions
- the invention is based on a fuel injection pump for internal combustion engines according to the preamble of claim 1.
- a cross disk serves as a driving link between the drive shaft and the lifting cam disk, in the recesses on the one hand two claws of the lifting cam disk and on the other hand by 90 ° twist two claws of the drive shaft. Without losing the rotational connection, the lifting cam disk can carry out the required axial movements with the pump piston, the cross disk being at least partially carried along (floating) depending on the effect of the friction.
- Such a clutch must work as free of play as possible because the rotational position of the drive shaft of the injection pump is assigned to the rotational position of the crankshaft of the engine in order to be able to precisely assign the spraying times to the respective positions of the engine pistons or the rotational position of the engine crankshaft. Deviations in this predetermined assignment not only lead to combustion errors with the result of increased fuel consumption and pollutant content in the exhaust gas, but also to strong engine noises and mechanical and dynamic loads on the internal combustion engine.
- the described coupling of the known injection pump has the disadvantage that for the transmission of the rotary movement from the drive shaft to the cross disk and from this to the lifting cam disk in the direction of rotation on the claws of the drive shaft, on the associated sides of the cross disk and on the claws of the lifting cam disk, flat surfaces are provided opposite, which on the one hand run largely perpendicular to the direction of rotation vector and on the other hand largely radial and in the stroke direction. Since the surfaces move continuously towards one another in the stroke direction, this has the consequence that the rotation is transmitted via the edges delimiting the surfaces in the stroke direction, whereby, albeit to a small extent, tilting of the surfaces over the edges is unavoidable.
- GB-C-903 402 also discloses a groove-web coupling in which these configurations are provided directly on the end faces between a drive shaft and a driven pump piston of a fuel injection pump. With such a coupling compensatory movements, as are necessary due to the prior art mentioned at the outset, are not possible.
- the known solution requires an exact alignment of the drive shaft and pump piston and only allows an axial offset.
- the fuel injection pump according to the invention with the characterizing features of the main claim has the advantage that even at high pressures and high torque between the drive shaft and pump piston, no change in the assignment takes place.
- the cross coupling piece is expediently designed in such a way that a groove is provided on one side and a web is provided on the other side, the pieces delimiting the groove on cross discs, which are common in cross disks, extending transversely to the ends of the web, as a result of which an extremely stable, highly secure construction is achieved.
- the groove on the side facing the lifting cam disc can be arranged on the cross coupling piece, into which a web on the lifting cam disc then engages, so that an additional stiffening of this lifting cam disc is achieved as a result of its continuous web.
- the driving web or the groove extends over the entire diameter of the cross coupling piece, which leads to a considerable improvement in the leverage effect and also to an increase in the areas touching during the transmission of the torque.
- elevations serving as supports are arranged on the end faces of the web or of the pieces of the cross coupling piece which surround the groove. These elevations are supported on the one hand on an assigned surface of the lifting cam disk or the drive shaft, so that a non-positive connection from the rear engaging on the pump piston adjusting spring from the cam plate, the above-mentioned elevations, the cross coupling piece and again these elevations on the drive shaft.
- a pump piston 2 which is guided in a distributor head 3, is set in a reciprocating and simultaneously rotating movement by a cam drive.
- fuel is conveyed from a suction chamber 4 via a suction line 5 and distributor openings 6 into a pump working chamber 7, which then during the pressure stroke via bores 8 running in the pump piston, a distributor groove 9 and via pressure channels 10 (not shown) is promoted to the internal combustion engine.
- This delivery is interrupted by a control slide 11 as soon as a radial bore 12 of the pump piston emerges from the control slide 11 during the pressure stroke and the remaining fuel flows back into the suction chamber 4 from the pump work chamber 7.
- the position of the control slide 11, which is adjustable by a controller, not shown, thus determines the injection quantity.
- the injection pump is driven via a drive shaft 14, which is likewise mounted in the housing 15, in which the distributor head 3 and the cam drive 1 are also arranged.
- the drive shaft 14 has a groove 16 into which a driving web 17 of a cross coupling piece 18 engages.
- the width of the groove 16 corresponds to the width of the driving web 17, so that there is as little play as possible in the radial direction of the drive shaft 14 with this plug connection.
- a groove 20 is provided, into which a driving web 21 of a lifting cam disk 22 engages.
- the widths of the groove 20 and the driving web 21 correspond.
- the pump piston 2 is connected in a rotationally locking manner to the lifting cam disk 22 via a pin 23 and is non-positively pressed onto the lifting cam disk 22 by springs, which are not shown, which are supported on the distributor head, via a spring plate 24 and an axial bearing 25, which thereby do not engage positively with the raceway 26 shown rollers of a roller ring 27 is held, which can be rotated about its axis through a certain angle by means of a spray adjusting device 28 (not explained in more detail).
- a ring gear ring 29 Arranged around the end section of the drive shaft 14 is a ring gear ring 29, which is also connected to the drive shaft 14 in a rotationally locking manner, the ring gear 30 of which drives a speed controller of the injection pump, which is not shown in detail.
- This ring gear ring 29 comprises radially the groove 16 and the driving web 17. Between the ring gear ring 29 and the roller ring 27, the collar 19 of the cross coupling piece 18 is axially fixed.
- the cam drive 1 works as follows: If the drive shaft 14 is driven at a motor-synchronous speed, the driving web 17 and thus the cross coupling piece 18 are rotated through the groove 16. Through the groove 20 of the cross coupling piece and the driving web 21 of the lifting cam 22, the latter is also rotated, the cam surface 26 running on the rollers of the roller ring 27 and thereby performing a reciprocating movement in the axial direction. Due to the plug connection between the groove 20 and the carrier web 21 and because of the guidance of the cross coupling piece 18 by the collar 19 between the roller ring 27 and the ring gear ring 29, the carrier web 21 moves in accordance with the reciprocating stroke movement of the pump piston 2 in the groove 20, while the cross coupling piece 18 remains axially fixed.
- an elevation 32 is provided on the lower end face of the driving web 17, which elevation is processed accordingly.
- elevations 35 are also provided on the upper end faces 34, which cooperate with a bearing surface 36 of the lifting cam disk 22.
- the cross coupling piece 18 is shown in the same order from below, from the side and from above.
- the driving web 17 is at right angles to the groove 20 and thus to the pieces 33 which delimit the groove 20.
- there is an optimal accumulation of material in the connection area which is continued outwards by the collar 19, while avoiding thin spots that are prone to breakage.
- the dimensions of the elevations 32 and 34 in relation to the web 17 and the pieces 33 can be seen in FIGS.
- the groove 20 also has a circular widening in the central region, which is easy to produce in terms of drilling technology and can be used for ventilation or radial guidance, the latter if a corresponding bulge is provided on the driving web 21 of the cam plate 22.
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Description
- Die Erfindung geht von einer Kraftstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen nach der Gattung des Patentanspruchs 1 aus. Bei bekannten Kraftstoffeinspritzpumpen dieser Art, wie sie in der «Technischen Unterrichtung» Bosch Verteilereinspritzpumpen Typ VE, Seiten 4, 8 und 9 gezeigt ist, dient als Mitnahmeglied zwischen Antriebswelle und Hubnockenscheibe eine Kreuzscheibe, in deren Ausnehmungen einerseits zwei Klauen der Hubnockenscheibe und andererseits um 90° verdreht zwei Klauen der Antriebswelle greifen. Ohne die Drehschlüssigkeit zu verlieren, kann die Hubnockenscheibe mit dem Pumpenkolben die erforderlichen Axialbewegungen ausführen, wobei die Kreuzscheibe je nach Auswirkung der Reibung mindestens teilweise mitgenommen wird (mitschwimmt).
- Eine derartige Kupplung muß möglichst spielfrei arbeiten, weil die Drehlage der Antriebswelle der Einspritzpumpe der Drehlage der Kurbelwelle des Motors zugeordnet ist, um die Spritzzeiten präzise den jeweiligen Lagen der Motorkolben oder der Drehlage der Motorkurbelwelle zuordnen zu können. Abweichungen in dieser vorbestimmten Zuordnung führen nicht nur zu Verbrennungsfehlern mit der Folge des erhöhten Kraftstoffverbrauchs und Schadstoffanteils im Abgas sondern auch zu starken Motorgeräuschen und mechanischen und dynamischen Belastungen der Brennkraftmaschine.
- Die beschriebene Kupplung der bekannten Einspritzpumpe hat den Nachteil, daß zur Übertragung der Drehbewegung von der Antriebswelle auf die Kreuzscheibe und von dieser auf die Hubnockenscheibe in Drehrichtung an den Klauen der Antriebswelle, an den zugeordneten Seiten der Kreuzscheibe und an den Klauen der Hubnockenscheibe ebene Flächen einander gegenüberliegen, die einerseits weitgehend senkrecht zum Drehrichtungsvektor und andererseits weitgehend radial sowie in Hubrichtung verlaufen. Da sich die Flächen in Hubrichtung aufeinander laufend verschieben, hat dies zur Folge, daß die Drehübertragung über die die Flächen in Hubrichtung begrenzenden Kanten erfolgt, wobei, wenn auch in geringem Umfang, eine Verkantung der Flächen über die Kanten unvermeidbar ist. Diese nachteilige Wirkung der Kantenträgerschaft wirkt sich besonders nach einer gewissen Abnutzung der Kupplung aus, nach der die Verkantung und damit das Kupplungsspiel überproportional verstärkt ist. Bereits eine geringe Abnutzung der aufeinander reibenden Flächen führt zu einer verhältnismäßig starken Verkantung und damit zu einem großen Kupplungsspiel. Dieses Spiel bringt die genannten Nachteile einer schlechten Zuordnung von Drehhublage des Pumpenkolbens zu Drehlage der Motorkurbelwelle mit sich.
- Die beschriebenen Nachteile wirken sich besonders dann aus, wenn ein hohes Drehmoment von der Antriebswelle auf den Pumpenkolben zu übertragen ist, was stets dann der Fall ist, wenn sehr hohe Einspritzdrücke zu erzeugen sind.
- Durch die US-A-2 488 769 ist eine Kupplung bekannt, die mit ihrem Außenumfang zugleich Abdichtung eines Kurbelwellengehäuses ist und hier nur den Fluchtungsausgleich zwischen einem Antrieb und einer angetriebenen Welle dient. Durch diesen Stand der Technik ist es bekannt, daß es Kupplungszwischenstücke gibt, die auf der einen Seite eine über den Durchmesser des Zwischenstücks verlaufende Rippe aufweist und auf der anderen Seite eine rechtwinklig dazu versetzte Nut. Die Rippe und die Nut wirken mit entsprechender als Nut oder Rippe ausgebildeten Stirnflächen vom Antrieb einerseits und Welle andererseits zusammen. Dieses bekannte Kupplungszwischenstück braucht insbesondere keine Axialbewegungen ausführen. Durch die GB-C-903 402 ist ferner eine Nut-Steg-Kupplung bekannt, bei der diese Ausgestaltungen unmittelbar an den Stirnseiten zwischen einer Antriebswelle und einem angetriebenen Pumpenkolben einer Kraftstoffeinspritzpumpe vorgesehen sind. Mit einer solchen Kupplung sind Ausgleichsbewegungen, wie sie durch den eingangs genannten Stand der Technik notwendig sind, nicht möglich. Die bekannte Lösung setzt eine exakte Fluchtung von Antriebswelle und Pumpenkolben voraus und erlaubt lediglich einen axialen Versatz.
- Die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzpumpe mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß auch bei hohen Drücken und großem Drehmoment zwischen Antriebswelle und Pumpenkolben keine Änderung der Zuordnung erfolgt.
- Sinnvollerweise ist das Kreuzkupplungsstück so ausgebildet, daß auf einer Seite eine Nut und auf der anderen Seite ein Steg vorgesehen ist, wobei aufgrund der bei Kreuzscheiben üblichen 90°-Versetzung die Nut begrenzenden Stücke quer zu den Enden des Steges verlaufen, wodurch eine äußerst stabile, hochsichere Konstruktion erzielt wird. Vorteilhafterweise kann dabei die Nut auf der der Hubnokkenscheibe zugewandten Seite am Kreuzkupplungsstück angeordnet sein, in die dann ein an der Hubnockenscheibe vorhandener Steg greift, so daß eine zusätzliche Versteifung dieser Hubnockenscheibe infolge ihres durchgehenden Steges erreicht wird.
- Besonders dadurch, daß das Kreuzkupplungsstück in axialer Richtung gefesselt ist, wird das bei den bekannten Pumpen nachteilige Klappern der Kreuzscheibe vermieden, die dort ungebunden je nach Reibung hin- und herschlagen kann.
- Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung erstreckt sich der Mitnahmesteg oder die Nut über den ganzen Durchmesser des Kreuzkupplungsstücks, was zu einer erheblichen Verbesserung der Hebelwirkung und außerdem zu einer Vergrößerung der bei der Übertragung des Drehmomentes sich berührenden Flächen führt.
- Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind auf den Stirnseiten des Steges oder der die Nut einfassenden Stücke des Kreuzkupplungsstücks als Auflager dienende Erhebungen angeordnet. Diese Erhebungen stützen sich einerseits an einer zugeordneten Fläche der Hubnockenscheibe oder der Antriebswelle ab, so daß eine kraftschlüssige Verbindung von der am Pumpenkolben angreifenden Rückstellfeder aus über die Hubnockenscheibe, die genannten Erhebungen, das Kreuzkupplungsstück und wieder diese Erhebungen auf die Antriebswelle erfolgt.
- Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung, der Zeichnung und den Ansprüchen entnehmbar.
- Ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
- Fig. 1 einen Teillängsschnitt durch eine erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzpumpe und
- Fig. 2 bis 4 drei verschiedene Ansichten, nämlich von oben, von der Seite und von unten des erfindungsgemäßen Kreuzkupplungsstücks.
- Bei der in Figur 1 dargestellten, erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzpumpe wird von einem Nokkentrieb ein Pumpenkolben 2, der in einem Verteilerkopf 3 geführt ist, in eine hin- und hergehende und gleichzeitig rotierende Bewegung versetzt. Hierbei wird während des nach unten gehenden Saughubs des Pumpenkolbens 2 aus einem Saugraum 4 über eine Saugleitung 5 und Verteileröffnungen 6 Kraftstoff in einen Pumpenarbeitsraum 7 gefördert, der dann während des Druckhubs über im Pumpenkolben verlaufende Bohrungen 8 eine Verteilernut 9 und über nicht näher dargestellte Druckkanäle 10 zur Brennkraftmaschine gefördert wird. Diese Förderung wird über einen Regelschieber 11 unterbrochen, sobald eine Radialbohrung 12 des Pumpenkolbens während des Druckhubs aus dem Regelschieber 11 taucht und der restliche Kraftstoff aus dem Pumpenarbeitsraum 7 wieder zurück in den Saugraum 4 strömt. Die Lage des Regelschiebers 11, die durch einen nicht dargestellten Regler verstellbar ist, bestimmt somit die Einspritzmenge.
- Der Antrieb der Einspritzpumpe erfolgt über eine Antriebswelle 14, die ebenfalls in dem Gehäuse 15, in dem auch der Verteilerkopf 3 und der Nockentrieb 1 angeordnet sind, gelagert ist. Die Antriebswelle 14 weist in ihrem oberen Endabschnitt eine Nut 16 auf, in die ein Mitnahmesteg 17 eines Kreuzkupplungsstücks 18 greift. Die Breite der Nut 16 entspricht der Breite des Mitnahmestegs 17, so daß bei dieser Steckverbindung möglichst wenig Spiel in radialer Richtung der Antriebswelle 14 besteht. Auf der in bezug eines Bundes 19 des Kreuzkupplungsstücks 18 abgewandten Seite des Mitnahmestegs 17 ist eine Nut 20 vorgesehen, in die ein Mitnahmesteg 21 einer Hubnockenscheibe 22 greift. Auch hier entsprechen sich die Breiten der Nut 20 und des Mitnahmestegs 21.
- Der Pumpenkolben 2 ist über einen Stift 23 drehschlüssig mit der Hubnockenscheibe 22 verbunden und wird durch nicht dargestellte, sich am Verteilerkopf abstützende Federn über einen Federteller 24 und ein Axiallager 25 kraftschlüssig auf die Hubnockenscheibe 22 gepreßt, die dadurch mit ihrer Laufbahn 26 formschlüssig auf den nicht dargestellten Rollen eines Rollenringes 27 gehalten wird, der über eine nicht näher erläuterte Spritzverstellvorrichtung 28 um seine Achse über einen bestimmten Winkel verdrehbar ist.
- Um den Endabschnitt der Antriebswelle 14 ist ein ebenfalls drehschlüssig mit der Antriebswelle 14 verbundener Zahnkranzring 29 angeordnet, dessen Zahnkranz 30 einen nicht näher dargestellten Drehzahlregler der Einspritzpumpe antreibt. Dieser Zahnkranzring 29 umfaßt radial die Nut 16 und den Mitnahmesteg 17. Zwischen dem Zahnkranzring 29 und dem Rollenring 27 ist zur axialen Fixierung des Kreuzkupplungsstücks 18 dessen Bund 19 geführt.
- Der erfindungsgemäße Nockentrieb 1 arbeitet wie folgt: Wenn die Antriebswelle 14 mit motorsynchroner Drehzahl angetrieben wird, wird durch die Nut 16 der Mitnahmesteg 17 und damit das Kreuzkupplungsstück 18 gedreht. Durch die Nut 20 des Kreuzkupplungsstücks und den Mitnahmesteg 21 der Hubnockenscheibe 22 wird letztere ebenfalls gedreht, wobei die Nockenfläche 26 auf den Rollen des Rollenringes 27 abläuft und dabei eine hin- und hergehende Bewegung in Achsrichtung vollzieht. Aufgrund der Steckverbindung zwischen Nut 20 und Mitnahmesteg 21 sowie aufgrund der Führung des Kreuzkupplungsstücks 18 durch den Bund 19 zwischen Rollenring 27 und Zahnkranzring 29 bewegt sich der Mitnahmesteg 21 entsprechend der hin-und hergehenden Hubbewegung des Pumpenkolbens 2 in der Nut 20, während das Kreuzkupplungsstück 18 axial fixiert bleibt. Um eine gezielte Auflagerung zwischen dem Steg 17 und dem Grund 31 der Nut 16 zu erhalten, ist auf der unteren Stirnseite des Mitnahmestegs 17 eine Erhebung 32 vorgesehen, die entsprechend bearbeitet ist. An den Stücken 33 des Kreuzkupplungsstücks 18, die die Nut begrenzen, sind an den oberen Stirnseiten 34 ebenfalls Erhebungen 35 vorgesehen, die mit einer Auflagefläche 36 der Hubnockenscheibe 22 zusammenwirken.
- In den Figuren 2, 3 und 4 ist in der gleichen Reihenfolge das Kreuzkupplungsstück 18 von unten, von der Seite und von oben dargestellt. Wie deutlich erkennbar ist, steht der Mitnahmesteg 17 im rechten Winkel zur Nut 20 und damit zu den Stücken 33, die die Nut 20 begrenzen. Hierdurch gibt es im Verbindungsbereich, der nach außen durch den Bund 19 fortgesetzt ist, eine optimale Materialansammlung bei Vermeidung von bruchgefährdeten Dünnstellen. In den Figuren 2 und 4 sind die Abmessungen der Erhebungen 32 und 34 im Verhältnis zum Steg 17 bzw. den Stücken 33 zu erkennen. Die Nut 20 weist zudem im mittleren Bereich eine kreisförmige Aufweitung auf, die bohrtechnisch einfach herstellbar ist und zur Entlüftung oder Radialführung dienen kann, letzteres wenn am Mitnahmesteg 21 der Hubnokkenscheibe 22 eine entsprechende Aufwölbung vorgesehen ist.
Claims (6)
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Non-Patent Citations (1)
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