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Einspritzpumpe für Einspritzbrennkraftrnaschinen Die Erfindung bezieht
sich auf eine Einspritzpumpe für Einspritzbrennkraftmaschinen, bei welcher die von
einem Pumpenkolben geförderte Brennstoffmenge über einen Verteilerschieber der Reihe
nach verschiedenen Motorzylindern zugeführt wird, wobei der Pumpenkolben in verschiedene
Drehstellungen verdrehbar ist und die einzuspritzende Brennstoffmenge durch eine
bei verschiedenen Drehstellungen des Kolbens verschieden hoch liegende überströmkante
geregelt wird. Solche sogenannten Einstempelpumpen haben den Vorteil, daß mit einem
einzigen Pumpenkolben mehrere Zylinder mit Brennstoff versorgt werden können, und
die Mengenregelung durch Verdrehung des Pumpenkolbens in verschiedene Drehstellungen
bietet den Vorteil, daß die bei üblichen Einspritzpumpen, bei welchen jedem Motorzylinder
ein gesonderter Pumpenzylinder zugeordnet ist, bewährte und vielfach erprobte überströmregelung
mit schräger überströmnut im Kolben angewandt werden kann. Es sind beispielsweise
Einspritzpumpen dieser Art bekannt, bei welchen der Kolben in einem Rotor geführt
ist und durch einen feststehenden Nockenring betätigt wird, während der Verteilerschieber
von der Rotorachse gebildet ist. Eine solche Ausbildung setzt einen verhältnismäßig
hohen Konstruktionsaufwand voraus, und die Steuerung der Verdrehung des Kolbens
zum Zwecke der Mengenregelung ist kompliziert und daher störungsanfällig.
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Es sind ferner Einspritzpumpen bekannt, bei welchen durch die hin-
und hergehende Bewegung des Pumpenkolbens einem Verteilerglied eine Drehbewegung
erteilt wird. Die Umsetzung der Hubbewegung des Pumpenkolbens in eine Rotations-Schaltbewegung
des Verteilergliedes erfordert bei dieser bekannten Bauart eine komplizierte aufwendige
Konstruktion. Außerdem sind bei dieser bekannten Bauart, bei der das Verteilerglied
in seiner Drehbewegung nicht mehr zwangsweise mit der Nockenwelle gekuppelt ist,
zusätzlich Mittel erforderlich, um die richtige Gleichlaufstellung mit der Nockenwellenstellung
zu erzielen.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine baulich einfache und betriebssichere
Verteilerpumpe unter Beibehaltung der bewährten Schrägkantensteuerung zu schaffen.
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Die Erfindung besteht darin, daß Pumpenkolben und Verteilerschieber
gleichachsig angeordnet sind und daß der Pumpenkolben über den, sowohl eine Drehbewegung
als auch eine Hubbewegung ausführenden Verteilerschieber angetrieben und mit diesem
zu gleichsinniger Hubbewegung gekuppelt ist. Die gleichachsige Anordnung von Verteilerschieber
und Pumpenkolben ist an sich bekannt. Bei einer solchen bekannten Anordnung führt
jedoch der Verteilerschieber lediglich eine rotierende und keine hin-und hergehende
Bewegung aus und kann daher nicht mit dem Kolben, welcher eine hin- und hergehende
Bewegung ausführt, gekuppelt sein. Diese bekannte Ausbildung erfordert daher eine
besondere Ausbildung des Antriebes für den Verteilerschieber. Durch die Kupplung
des Pumpenkolbens mit dem sowohl eine Drehbewegung als auch eine Hubbewegung ausführenden
Verteilerschieber zu gleichsinniger Hubbewegung wird nicht nur eine Vereinfachung
der Konstruktion erreicht und eine spezielle Ausbildung des Antriebes des Verteilerschiebers
erspart, sondern es verhindert diese hin- und hergehende Bewegung des Verteilerschiebers
auch im weiten Maße eine Verschmutzung der Steueröffnung bzw. des Schieberspiegels.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind Pumpenkolben
und Verteilerschieber gleichachsig mit einem Axialnockentrieb angeordnet, mit dessen
Hubteil der Verteilerschieber drehsicher verbunden ist. Auch der Antrieb von Pumpenkolben
und Verteilerschieber durch einen Axialnockentrieb ist an sich bekannt. Bei einer
solchen bekannten Anordnung, bei welcher die Mengenregelung durch einen den Pumpenkolben
umschließenden Ringschieber
erfolgt, sind aber Verteilerschieber
und Pumpenkolben nicht gleichachsig, sondern nebeneinander angeordnet. Hierbei gleitet
der Pumpenkolben mit einem Gleitstück auf der Axialnockenscheibe, wodurch in Anbetracht
der hohen Drehzahl dieser Axialnockenscheibe einerseits ein Reibungsverlust und
anderseits ein Verschleiß entsteht, welcher im Laufe des Betriebes die Präzision
der Förderung beeinträchtigt. Dadurch, daß gemäß der Erfindung Pumpenkolben und
Verteilerschieber gleichachsig angeordnet sind, wird, trotzdem der Verteilerschieber
sich relativ zum Pumpenkolben dreht, die Gleitbewegung auf ein Minimum reduziert
und damit der Reibungswiderstand und der Verschleiß vernachlässigbar klein.
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Gemäß der Erfindung ist der Pumpenkolben zweckmäßig mit dem Verteilerschieber
axial zwangsschlüssig derart verbunden, daß er gegenüber dem Verteilerschieber frei
drehbar ist. Hierbei ist lediglich eine auf die Axialnockenscheibe wirkende Feder
erforderlich, und über diese Feder in der einen Richtung und den Nocken in der anderen
Richtung wird der Pumpenkolben unter Vermittlung des Verteilerschiebers zwangschlüssig
zu einer axialen Arbeitsbewegung geführt.
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Die erfindungsgemäße koaxiale Anordnung von Pumpenkolben und Verteilerschieber
bringt auch den Vorteil mit sich, daß die Führungsbohrungen für die Pumpenkolbenbüchse
und den Verteilerschieber bzw. die den Schieberspiegel bildende Bohrung in einem
Arbeitsgang hergestellt werden können. Auch wenn diese Bohrungen verschiedenen Durchmesser
aufweisen, so ist dies durch ein entsprechendes Bohrwerkzeug ohne weiteres möglich.
Gemäß der Erfindung ist nun vorzugsweise der Durchmesser des Verteilerschiebers
größer als der Durchmesser des Pumpenkolbens. Dies hat den Vorteil, daß zwischen
den einzelnen Steueröffnungen im Schieberspiegel des Verteilerschiebers größere
Zwischenräume vorgesehen sein können und damit die Dichtung verbessert wird. Ein
weiterer Vorteil besteht aber auch darin, daß die verschiedene Größe der Querschnitte
von Pumpenkolben und Verteilerschieber eine Differentialwirkung ergeben. Gemäß der
Erfindung kann nun der an der Pumpenkolbenbüchse angrenzende Teil der Führungsbohrung
des Verteilerschiebers als Arbeitsraum einer Differentialpumpe für den Brennstoff
ausgebildet sein, und es kann diese Differentialpumpe als Zubringerpumpe oder als
Druckquelle für einen hydraulischen Regler oder einen hydraulischen Spritzversteller
dienen.
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In der Zeichnung ist die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispiels
schematisch erläutert.
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F i g. 1 zeigt einen Axialschnitt durch die Einspritzpumpe nach Linie
I-I der F i g. 3; F i g. 2 zeigt einen Schnitt nach Linie II-II; F i g. 3 zeigt
einen Schnitt nach Linie III-111 und F i g. 4 einen Teilschnitt nach Linie IV-IV
der F i g. 1; F i g. 5 zeigt einen Schnitt nach Linie V-V der F i g. 3; F i g. 6
zeigt ein Detail im Schnitt nach Linie VI-VI der F i g. 1.
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Das Einspritzpumpengehäuse 1 ist im wesentlichen rohrförmig ausgebildet
und weist im oberen Teil eine kreiszylindrische Innenwandung 2 auf. In dieses rohrförmige
Gehäuse ist ein gleichfalls einen Gehäuseteil darstellender Einsatzteil 3 eingesetzt,
wobei in Nuten 4, 5 und 6 eingelegte Dichtungsringe, beispielsweise O-Ringe, eine
Dichtung bewirken. Der zylindrische Einsatzteil 3 ist im rohrförmigen Gehäuse 1
durch Auslaßverschraubungen 14 festgelegt. Am unteren Ende ist das Gehäuse
1 durch einen mit Schrauben 7 befestigten Flansch 8 abgeschlossen, in welchem
die Antriebswelle9 unter Vermittlung eines Kugellagers 10 gelagert ist. Die
Antriebswelle 9 betätigt einen Axialnockentrieb, dessen Hubteil von einer Nockenscheibe
11 und dessen feststehender Teil von einem Rollenträger 12 gebildet ist. Es könnte
aber auch umgekehrt die Nockenscheibe den feststehenden Teil bilden und der Rollenträger
den Hubteil. Im Ausführungsbeispiel der Zeichnung weist der Rollenträger 12 Rollen
13 auf, welche mit einer der Anzahl der Auslässe 14 entsprechenden Anzahl von Nocken
15 der Nockenscheibe 11 zusammenwirken. Der Rollenträger 12 ist ringförmig
ausgebildet und gegen einen nach innen ragenden Bund 16 des Gehäuses 1 abgestützt,
wobei die Verdrehsicherung durch einen Stift 17 gebildet ist. Ein in eine Nut an
der Innenwandung 2 des Gehäuses 1 eingreifender Federring 18 sichert den Rollenträger
12 in seiner Lage.
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Mit der Nockenscheibe 11 ist der Verteilerschieber 19 gegen
Verdrehung gesichert gekuppelt. Der Verteilerschieber19 macht somit die Drehbewegung
und Hubbewegung der Nockenscheibe 11 mit. Mit diesem Verteilerdrehschieber
19 ist der Pumpenkolben 20 axial, jedoch verdrehbar, gekuppelt. Der Pumpenkolben
20 ist in einer Pumpenkolbenbüchse 21 geführt, die durch die Druckventilverschraubung
22 in ihrer Lage unter Zwischenschaltung eines den Sitz und die Führung des Druckventils
aufweisenden Teil 23 festgespannt ist. 24 ist der Anschluß der Brennstoffzuleitung
und 25 die Ansaug- und Überströmbohrung. Der Kolben 20 weist eine Überströmnut
mit schräger Steuerkante 26 auf, wobei in üblicher Weise die Brennstoffmenge durch
Verdrehung des Kolbens 20 geregelt wird. Eine Feder 27, welche einerseits gegen
die Nockenscheibe 11 und anderseits gegen ein Axiallager 28 abgestützt ist,
stellt die Rückholfeder für den Pumpenkolben 20 dar und drückt gleichzeitig die
Nockenscheibe 11 gegen die Rolle 13.
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Aus dem Arbeitsraum 29 des Pumpenkolbens 20 wird der Brennstoff über
das Druckventil 30 in das von der Verschraubung 22 gebildete Druckventilgehäuse
gefördert und gelangt über eine Ringnut 31, eine Bohrung 32 im Teil 23, eine Bohrung
33 in der Pumpenkolbenbüchse 21 und eine Bohrung 34 in dem Gehäuseeinsatzteil3 zu
einer ringförmigen Sammelnut 35 im Verteilerdrehschieber 19, an welche sich eine
axiale Verteilernut 36 anschließt. Zu diesem Zweck sind der Teil 23, die
Pumpenkolbenbüchse 21 und der Gehäuseeinsatzteil 3 durch einen axialen Stift 42
(F i g. 5) gegeneinander in ihrer Drehlage gesichert. In die den Schieberspiegel
bildende Bohrung 37 münden, wie F i g. 3 zeigt, die zu den Auslässen 14 führenden
Kanäle 38, auf welche die Verteilernut 36 den bei jedem Arbeitshub des Pumpenkolbens
20 geförderten Brennstoff verteilt.
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Der Pumpenkolben 20 ist, wie bereits erwähnt, mit dem Verteilerschieber
19, welcher nach Art eines Stößels zwischen Nockenscheibe 11 und Pumpenkolben 20
eingeschaltet ist, verdrehbar, jedoch in axialer Richtung zwangsschlüssig gekuppelt.
Zu
diesem Zweck ist der Pumpenkolben 20 mit einem konzentrischen kreisförmigen
Fußflansch 39 ausgebildet, welcher von einem Teil 40 des Verteilerschiebers 19 übergriffen
wird. An seiner oberen Stirnseite weist der Verteilerschieber 19 eine exzentrische
kreisförmige Bohrung 41 auf (F i g. 4), welche groß genug ist, um den Fußflansch
39 des Pumpenkolbens 20 einzuführen. Wenn die Pumpenkolbenbüchse ausgebaut ist,
kann somit der Pumpenkolbenfuß in diese Bohrung 41 eingeführt werden. Diese Bohrung
weist eine seitliche Ausnehmung 43 auf, welche durch den Ansatz 40 übergriffen wird
und in welche der Fußflansch 39 in zentrischer Lage des Kolbens 20 gegenüber dem
Verteilerschieber 19 eingreift. In dieser Lage ist der Kolben 20 nach Einsetzen
der Pumpenkolbenbüchse 21 gesichert, so daß im Betrieb Steuerschieber 19 und Kolben
20 axial gekuppelt sind, wobei die kreisförmige Ausbildung des Fußflansches 39 die
Verdrehung zuläßt.
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Der Kolben 20 weist Abflachungen 44 auf und ist in diesem abgeflachten
Teil in einem Zahnsegment 45 geführt, welches in einer Ausnehmung 46 des Einsatzteils
3 verdrehbar gelagert ist (F i g. 2). Durch ein zweites Zahnsegment 47, welches
durch eine Welle 48 verdrehbar ist, wird das Zahnsegment 45 verdreht. Auf diese
Weise ist der Kolben 20 gegenüber dem Verteilerschieber 19 gegen Verdrehung gesichert
gehalten und kann zum Zwecke der Regelung in verschiedene Drehstellungen verdreht
werden.
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49 stellt einen Drehzahlregler dar, dessen Fliehgewichte von Kugeln
gebildet sind, die in mit der Welle 9 verbundenen Kugelführungen
50 radial geführt und gegen einen konischen Teller 51 abgestützt sind. Bei
Erhöhung der Drehzahl wandern die Kugeln unter der Wirkung der Fliehkraft nach auswärts
und heben den Teller 51, welcher die Reglermuffe bildet, an. Die Muffenbewegung
wird von an einem Hebel 52 gelagerten Rollen 53 in üblicher Weise über ein nicht
dargestelltes Gestänge auf die Welle 48 übertragen und zur Regelung durch Verdrehung
des Kolbens 20 ausgenutzt.
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Der abgesetzte Zapfen 54 der Antriebswelle 9 ist durch einen Querstift
55 (F i g. 6) mit einer Hülse 56 verbunden, welche einen auf diesem Zapfen drehbar
gelagerten Zwischenteil 57 gegen axiale Verschiebung sichert. Zwischen diesen
Zwischenteil 57
und der Nockenscheibe 11 ist eine Kreuznutenscheibe
58 eingelegt, in deren Nuten Klauen 59 des Zwischenteils
57 und Klauen 60 der Nockenscheibe 11 eingreifen. Auf diese Weise
ist die Nockenscheibe 11 mit dem Zwischenteil 57 drehsicher verbunden, kann
jedoch gegenüber diesem Zwischenteil eine Hubbewegung ausführen. 61 stellt einen
Spritzversteller dar, dessen von Kugeln 62 gebildete Fliehgewichte in Führungen
63 radial geführt sind und gegen einen konischen Teller 64 abgestützt sind, der
seinerseits am Zwischenteil 57 festgelegt ist. Bei steigender Drehzahl wandern
die Kugeln 62 auswärts und drücken die Kugelführung 63 abwärts. Die Kugelführung
63 ist nun einerseits in axialen Nuten 65 der Welle 9 und anderseits in Schraubennuten
66 des Zwischenteils 57 geführt. Bei einer axialen Bewegung der Kugelführung
63 wird somit der Zwischenteil 57 und damit die Nockenscheibe
11 relativ zu der Welle 9 verdreht, wodurch der Spritzbeginn verstellt wird.
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Der Verteilerdrehschieber 19 weist einen größeren Querschnitt als
der Pumpenkolben 20 auf. Bei der Hubbewegung entsteht somit eine Differentialwirkkung,
und es kann der Raum 67 als Arbeitsraum einer Differentialpumpe ausgenutzt werden.
Je nachdem, welche Aufgabe dieser Differentialpumpe zugeschrieben ist, sei es als
Zubringerpumpe oder als Druckgeber für einen hydraulischen Regler oder einen hydraulischen
Spritzversteller, kann die Durchmesserdifferenz von Verteilerdrehschieber und Pumpenkolben
20 und damit die Leistung der Differentialpumpe größer oder kleiner gewählt werden.
Die Ausnehmung 46 steht mit dem Arbeitsraum 67 in Verbindung. Dies spielt jedoch
keine Rolle, da diese Ausnehmung 47 selbst wieder einerseits durch die beiden
Ringdichtungen 5 und 6 und anderseits durch die Führung des Zapfens 48 abgeschlossen
ist. Um die Pumpwirkung dieser Differentialpumpe auszunutzen, ist es daher lediglich
erforderlich, an den Arbeitsraum 67 an irgendeiner Stelle ein Saugventil und ein
Druckventil anzuschließen.
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Zwischen dem Drehzahlregler 49, 50, 51 und dem Spritzversteller
61 ist ein mit der Antriebswelle 9
verbundener Nocken 70 angeordnet,
welcher zum Antrieb einer nicht dargestellten Vorpumpe dient.
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Die Montage und Demontage der Einspritzpumpe ist äußerst einfach.
Nach Entfernung der Druckventilverschraubung 22 wird die Pumpenkolbenbüchse
21 ausgebaut und der Kolben in exzentrischer Lage nach oben herausgezogen. Um dies
zu ermöglichen, weist das Zahnsegment 45 ein kreisförmiges Loch 68 auf, durch welches
der Fußflansch 39 des Pumpenkolbens 20 hindurchgezogen werden kann. Hierauf
kann nun nach Lösen der Auslaßverschraubungen 14 der Gehäuseeinsatzteil 3 sowie
der Verteilerschieber 19 und die Nockenscheibe 11 nach oben herausgezogen werden.
Nach Entfernung des Federringes 18 kann auch der Rollenträger 12 nach
oben herausgezogen werden. Nach Entfernung des Stiftes 55 und Lösung des
Flansches 8 kann die Antriebswelle 9 mit dem Regler 49 nach unten herausgezogen
werden. Seitlich ist noch ein Deckels 69 vorgesehen, durch welchen der Spritzversteller
61, welcher größer als die untere Ausbauöffnung ist, seitlich entfernt werden kann,
wobei auch nach Entfernung des Deckels 69 das Gestänge des Reglers 49 ausgebaut
werden kann.