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Vorrichtung zur drehzahlabhängigen Winkelverstelluna zweier fluchtender
Wellen, im
insbesondere für den Antrieb von Einspritzpumpen Die Erfindung
bezieht sich auf eine Vorrichtung zur drehzahlabhängigen Winkelverstellung zweier
fluchtender Wellen relativ zueinander, insbesondere für den Antrieb von Einspritzpumpen
an Brennkraftmaschinen, bei der an einem mit einer der Wellen verbundenen Körper
radial verschiebbar und zentripetal federbelastet ein Schwungkörper mit Führungsflächen
gehaltert ist und bei der die Kraftübertragung von einer Welle zur anderen über
einen im Schwungkörper gehalterten Gleitstein und einen mit der anderen Welle verbundenen
Mitnehmerarm erfolgt, wobei der Gleitstein neben einer Ebene liegt, die in der Längsmittelachse
der Wellen bzw. der Vorrichtung und durch die Mitte des Schwungkörpers verläuft.
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Es ist eine solche Vorrichtung für den Antrieb einer Einspritzpumpe
bekanntgeworden, bei der die Kraftübertragung von der antreibenden Welle auf zwei
symmetrisch über den Umfang verteilte Schwungkörper über je zwei konzentrisch
ineinander liegende Exzenter erfolgt. Der äußere Exzenter, auch Verstellexzenter
genannt, ist hierbei mittels eines parallel zur Wellenachse verlaufenden Zapfens
an den zugeordneten Schwungkörper und der innere Exzenter, auch Ausgleichsexzenter
genannt, mittels eines ebenso verlaufenden Zapfens an einen mit der antreibenden
Welle verbundenen Körper angelenkt. Die Anlenkung beider Exzenter in den Schwung,körpern
ist hierbei neben einer Ebene ,etroffen, a die in der Längsmittelachse der Vorrichtung
und durch die Mitte der Schwungkörper verläuft.
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Diese Vorrichtung hat über den großen baulichen Aufwand hinaus den
Nachteil, daß Fluchtungsfehler der zu kuppelnden Wellen und der Bauelemente der
Vorrichtung selbst zu einem Verklemmen sowohl der Schwungkörper in ihren Führungen
als auch der Exzenter führen. Dies wiederum verursacht unerwünschte Winkelverstellfehler.
Die Verwendung dieser bekannten Vorrichtung setzt also eine die Herstellung erschwerende
und verteuernde präzise Fertigung und eine äußerst genaue Ausrichtung der Wellen
voraus. Weiterhin von Nachteil ist bei dieser Vorrichtung, daß die Masse der Verstell-
und Ausgleichsexzenter nur zu einem verhältnismäßig geringen Teil an der Erzeugung
des Verstellmomentes der Vorrichtung beteiligt ist. Unbefriedigend ist außerdem
noch die Vielzahl von Lagerungen, die insgesamt ein so großes übertragungsspiel
ergeben, daß insbesondere bei übertragung von Wechseldrehmomenten erwartet werden
muß, daß es schon nach kurzer Laufzeit, insbesondere bei zeitweise konstanter Drehzahl,
zur Paßrostbildung und zum Ausschlagen kommt.
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Bei einer anderen gattungsgleichen, die gleichen Nachteile aufweisenden
Vorrichtung bestehen die Gleitsteine aus in Nuten der Schwungkörper geführten pfismenförmigen
Teilen, die einen Zapfen aufweisen, der in einem Mitnehmerarm der abtreibenden Welle
gelagert ist.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine die Nachteile dieser bekannten
Vorrichtungen vermeidende und im Aufbau möglichst einfache Vorrichtung zu schaffen.
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Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, daß der Gleitstein
als ein drehbar in den Schwungkörper eingesetztes, zylindrisches, eine Querbohrung
aufweisendes Glied ausgebildet ist, in welches der Mitnehmerarm als zylindrischer
Bolzen eingreift. Bei einem solchen Aufbau wirken sich Fluchtungsfehler der zu kuppelnden
Wellen und der Kupplungselemente der Vorrichtung nicht mehr nachteilig aus, da die
Vorrichtung in allen Ebenen winkelbeweglich ist. Da kein Verklemmen von Kupplungsteilen
in der Vorrichtung gegeneinander mehr eintritt, kann auch keine Verfälschung der
Verstellcharakteristik der Vorrichtupg mehr eintreten. Auch auf die Fertigung wirkt
sich diese Winkelbeweglichkeit insofern günstig aus, als größere Toleranzen zulässig
sind. Ein weiterer Vorteil der erfindungsr-mäßen Vorrichtung besteht darin, daß
infolge des stets mittig durch die zylindrischeu Gleitsteine verlaufenden Kraftflusses
sich für den Gleitztein ein optimales Tragbild ergibt. Der Aufbau der erfindungsgemäßen
Vorrichtung erbringt
weiterhin noch eine erhebliche Verringerung
der Anzahl der Lagerstellen, wodurch sich wiederum ein kleineres übertragungsspiel.
ergibt Schließlich hat die erfindungsgemüße Vorrichtung gegenüber den bekannten
Vorrichtungen den Vorteil, daß die gesamte Masse des zviindrischen Gleitsteines
an der Erzeugung des ArGeitsvermögens unmittelbar beteiligt ist, wobei der Zuwachs
im Gegensatz zu den bekannten Vorrichtungen linear zum Zuwachs des Arbeitsvermögens
des Schwungkörpers ist, was wiederum die Auslegung von dessen Federn wesentlich
erleichtert.
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Zur verkantungsfreien Führung des Schwungkörpers sowie zur Erzielung
einer besseren Schmierung und einer Vereinfachung in der Herstellung ist es zweckdienlich,
die Führungsflächen in Einzelflächen aufzuteilen. In weiterer Durchbildung dieses
Gedankens können diese Einzelflächen Abflachungen von um eine parallel zur Vorrichtungsachse
drehbar im Schwungkörper oder in dem diesem zugeordneten Körper gelagerten Rotationskörpern
sein, wobei letztere zweckmäßig im Bereich ihrer Lagerung einen kleineren Durchmesser
aufweisen als im Bereich der Abflachung. Eine besonders exakte Führung des Schwungkörpers
ergibt sich bei Abflachung der Rotationskörper bis auf den Durchmesser der Lagerzapfen.
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Zur Erzielung einer von der Bewegung des Schwungkörpers unabhängigen
Schmierung und einer einfachen Herstellung wird vorgeschlagen, Rotationskörper aus
porösem, vorzugsweise gesintertein Werkstoff zu verwenden.
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Im Rahmen der Erfindung kann der Mitnehmerarm jeden beliebigen an
sich geeigneten Aufbau aufweisen. So kann beispielsweise dessen zylindrischer Bolzen
einstückig mit einer auf der zugeordneten Welle befestiaten Nabe verbunden sein.
Andererseits kann dieser Bolzen auch unmittelbar in die betreffende Welle verschiebesicher
eingesetzt sein. In jedem Fall kann der Bolzen bei rechtwinklig zur Vorrichtungsachse
verschiebbarem Schwungkörper entweder rechtwinklig zur Vorrichtungsachse oder geneigt
zu dieser verlaufen. Dem letzteren Verlauf ist insofern der Vorzug zu geben, als
hierdurch eine sich der Drehbewegung des zylindrischen Gleitsteines überlagernde
Verschiebebewegung erzwungen wird. Durch diese überlagerung zweier Bewegungen werden
bessere Voraussetzungen für eine gute Schmieri7ng des Gleitsteines während des Betriebes
geschaffen. Zweckmäßig ist es insbesondere bei einer Vorrichtung mit verhältnismäßig
breitem Schwungkörper, zwecks Verminderung sich nachteilig auf die Führungsflächen
auswirkender Kippmomente die im zyEndrischen Gleitstein vorgesehene Führungsbohrung
für den zylindrischen Bolzen des Mitnehmerarines in den Schwungkörper hinein zu
verlegen.
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Vorausgesetzt, daß bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung die beiden
Wellen gegen axiale Verschiebung gegeneinander gesichert sind und daß der zylindrische
Bolzen des Mitnehmerarmes rechtwinklig zur Vorrichtungsachse verläuft kann eine
Sicherung des Schwungkörpers gegen axiale Verschiebung auf einfache Weise dadurch
erfolgen, daß man den Schwungkörper und den in diesem drehbar g gelagerten zylindrischen
Gleitstein gegen axiale Verschiebung gegeneinander sichert. Sofern es sich hierbei
um eine Vorrichtung handelt, bei der die Führungsbohrung für den zylindrischen Bolzen
des Mitnehmerarmes innerhalb des Schwungkörpers liegt kann diese Sicherung durch
Ausbildung des zylindrischen Gleitsteines als Bundbolzen erfolgen. Mit gleichem
Erfolg sind selbstverständlich äquivalente Sicherungsmittel anwendbar.
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Bei solchen Vorrichtungen, bei denen die Führungsbohrung im zylindrischen
Gleitstein außerhalb des Schwungkörpers liegt, läßt sich eine einfache Sicherung
dadurch verwirklichen, daß man die Führungsbohrung unmittelbar neben dem Schwungkörper
verlaufen läßt. Der den Gleitstein durchdringende Bolzen sichert dann den Schwungkörper
gegen axiale Verschiebung.
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Von Vorteil für die Herstellung und die Schmierung ., des zylindrischen
Gleitsteines ist es, diesen aus porösem, vorzugsweise gesintertem Werkstoff zu fertigen.
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In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsformen der Erfindung beispielsweise
dargestellt. Es zeigt Abb. 1 die Vorrichtung im Querschnitt, Ab b.
2 die Vorrichtung im Axialschnitt nach der Linie 1-1 der A b b. 1,
A
b b. 3 die Vorrichtung im Axialschnitt nach der Linie 11-11 der
A b b. 1,
A b b. 4 einen Axialschnitt der Vorrichtung in
Ab-
wandlung zu A b b. 2, Ab b. 5 einen Axialschnitt der Vorrichtung
in einer weiteren Abwandlung zu Ab b. 2.
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Die in Ab b. 1 abgebildete Vorrichtung weist zwei Schwungkörper
1 auf, die mittels eines stirnseitig, aus der A b b. 3 näher ersichtlichen,
mit parallelen Führungsflächen 3 und 4 versehenen Ansatzes 5
radial
verschiebbar in zwei mit parallelen Führungsflächen 6 und 7 versehenen
Radialführungen 8 und 9
geführt sind, wobei diese in einem topfförmigen
Gehäuse 10 mittels je zweier Niete 11 befestigt sind. Die Schwungkörper
1 liegen mit ihrem inneren Radius 12 in Ruhestellung am Außendurchmesser
13
einer Nabe 14 an, die als Mitnehmeranne zwei einstückig mit ihr verbundene
rechtwinklig zur Vorrichtungsachse verlaufende Bolzen 15 aufweist, die innerhalb
einer winkelversetzt zu den Radialführungen 8 und 9 verlaufenden Bohrung
16 der Schwungkörper 1 freigehend angeordnet sind. Dabei ist die Nabe
14 fest auf einer Abtriebswelle 17 angebracht und mittels einer Paßfeder
18 zu dieser fixiert. Auf jedem Bolzen 15 gleitet je ein quer
zur Bohrung 16
im zugeordneten Schwungkörper drehbar eingesetzter zylindrischer
Gleitstein 19. Die Schwungkörper sind radial mittels je zweier über
einen Bolzen gekuppelter Federn 21 zentripetal federbelastet, die neben dem Bolzen
20 in den Bohrungen 22 der Schwungkörper 1 angeordnet sind. Dabei stützen
sich die Federn 21 mit ihrem einen Ende auf einem dem Bolzen 20 aufgesetzten und
mittels je eines Sprengringes 23 gesicherten Federteller 24 und mit
ihrem anderen Ende auf einem Federteller 25 ab, der den Bolzen 20 umhüllt
und auf dem Boden 22 a der Bohrung 22 aufliegt.
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Wie in Ab b. 2 gezeigt, sind die Schwungkörper 1
axial
auf ihrer linken Stirnseite an der das topffönnige Gehäuse 10 mitbildenden
Wand 10 a und auf ihrer rechten Stirnseite an einer Scheibe 26 geführt,
die mittels eines Sprengringes 27 axial im Gehäuse 10 wiederum gesichert
ist. Das topfförmige Gehäuse 10 weist auf seiner linken Stirnseite einen
Hohlwellenstummel
10 b auf, der mittels zweier axial Gesicherter Wälzlager 28 in einem mit
dem nicht dargestellten Maschinengestell einer Brennkraftmaschine mittels eines
Deckels 29 und seines Bundes 30 verspannten Gehäuse 31 gelagert
ist. Im Hohlwellenstummel 10 b des Gehäuses 10, über dessen Zahnrad
32 der Antrieb der Vorrichtung erfolgt, ist mittels zweier Lagerbuchsen
33 die Abtriebswelle 17
der Vorrichtung drehbar gelagert und zugleich
axial mittels eines Sprengringes 34 und der Nabe 14 gesichert.
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In A b b. 4 sind in Abwandlung zu A b b. 2 die rechtwinklig
zur Vorrichtungsachse verlaufenden Bolzen durch einen unmittelbar verschiebesicher
in die Abtriebswelle 17 eingesetzten, geneigt zu dieser verlaufenden Bolzen
35 ersetzt, auf dem die mit schrägen Bohrungen 36 versehenen zylindrischen
Gleitsteine 37 gleiten. Dies bezweckt, daß bei einer Radialverschiebung der
Schwungkörper 1 neben einer Drehung der zylindrischen Gleitsteine
37 eine axiale Verschiebung dieser in den Schwungkörpern erfolgt.
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Wie in Ab b. 5 gezeigt, dient als Mitnehmerarm der zylindrischen
Gleitsteine gleich, wie in der A b b. 4 dargestellt, ein verschiebesicher
in die Abtriebswelle 17 eingesetzter Bolzen 35, dessen zugeordnete
zylindrische Gleitsteine 38 in Abwandlung zu Ab b. 2 auf ihrer rechten
Stirnseite einen als Axialsicherung der Schwungkörper 1 dienenden Bund
39 aufweisen. Weiterhin sind die in den Ab b. 1 und 3 beschriebenen
Radialfährungen- 8
und 9 durch je vier drehbar in der scheibenförmigen
Wand 10 a des Gehäuses 10 gelagerte, im Führungsbereich abgeflachte
Rotationskörper 40 ersetzt. Ebenfalls ist der topfförmige Teil des Gehäuses bis
auf die Breite des Zahnrades verringert, so daß diese Lösung den geringsten Aufwand
an Bauelementen aufweist.
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Wie sich aus vorbeschriebenen ErfIndungsbeispielen ergibt, hat die
Anzahl der verwandten Gleitsteine keine wesentliche Bedeutung im Hinblick auf den
Erfindungsgedanken, da sich die Anzahl der verwandten Gleitsteine je nach
dem aufzubringenden Arbeitsvermögen der Vorrichtung ergibt. Hierbei ist lediglich
Sorge dafür zu tragen, daß die Gleitsteine symmetrisch über den Umfang gleichmäßig
verteilt sind, um eine Unwacht zu vermeiden.