Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Kraftstoffeinspritzpumpe nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es sind derartige Kraftstoffeinspritz¬ pumpen bekannt, bei denen die Übertragung der Drehbewegung der An¬ triebswelle auf eine Hubbewegung des Kolbens über Antriebsnocken und Rollenstößel erfolgt. Derartige Kraftstoffeinspritzpumpen haben den Nachteil, daß an der Kontaktfläche zwischen Rollenstößel und An¬ triebsnocken hohe Flächenpressungen auftreten, die zu starkem Ver¬ schleiß führen und unter Umständen die Einsatzdauer und Einsatz¬ drücke begrenzen. Darüber hinaus bauen derartige Pumpen aufwendig und groß.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzpumpe mit den kennzeichnen¬ den Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß sie sehr kompakt baut und daß der Bauaufwand und das Gewicht redu¬ ziert sind. Darüber hinaus bietet die erfindungsgemäße Ausbildung der Übertragung der Drehbewegung auf die Hubbewegung der Kolben über Gleitschuhe den Vorteil großflächiger Berührflächen und damit gerin¬ ger Pressungswert. Weiterhin sind die Berührflächen durch ihre Form¬ gebung mit relativ geringem Aufwand herstellbar.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Zeichnung

Ein Ausführungεbeispiel der Erfindung ist in der nachfolgenden Be¬ schreibung und Zeichnung näher erläutert. Letztere zeigt in Figur 1 einen Längsschnitt durch eine nur teilweise dargestellte Kraftstoff¬ einspritzpumpe, in Figur 2 einen Querschnitt durch diese Kraftstoff¬ einspritzpumpe. Figur 3 zeigt eine Seitenansicht der Kraftstoffein- spritzpumpe, teilweise im Schnitt und Figur 4 eine Draufsicht auf diese Kraftstoffeinspritzpumpe mit teilweise dargestellten Druck-

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Die in den Figuren 1 und 2 dargestellte Kraftstoffeinspritzpumpe hat ein Gehäuse 10, das aus einem Gehäuseoberteil 11 und einem etwa wan- nenförmigen Gehäuseunterteil 12 zusammengesetzt ist. In den durch das Gehäuseoberteil 11 nach oben abgeschlossenen Saugraum 13 ist im Gehäuseunterteil 12 eine dessen Stirnseite 14 durchdringende An¬ triebswelle 15 eingesetzt, auf der drei Antriebsnocken 16 - 18 in¬ nerhalb des Saugrau es 13 liegend in Achsrichtung hintereinander angeordnet sind. Die Antriebswelle 15 ist in der Stirnseite 14 durch ein Gleitlager 21 geführt. Die gegenüberliegende Stirnseite 22 des Gehäuseunterteils ist durch einen etwa becherförmigen Deckel 23 ver¬ schlossen, in dessen Innerem ein Gleitlager 24 angebracht ist, das das andere Wellenende 25 der Antriebswelle aufnimmt. Durch das Wel¬ lenende 25, das Gleitlager 24 und den Deckel 23 wird ein Druckraum 26 gebildet, der über eine Bohrung 27 im Boden 28 des Deckels mit einer zu einer kraftstoffördernden Pumpe 29 führenden Kraftstofflei- tung 30 verbunden ist. Über ein im Gehäuseunterteil 12 angeordnetes Drucksteuerventil 32 ist der Saugraum 13 mit einer Rücklaufleitung 33 verbunden. Dazu ist der Saugraum 13 über eine Bohrung 34 mit der

Zulaufseite des Drucksteuerventils 32 verbunden. Ablaufseitig steht dieses zum einen über eine Bohrung 35 mit der Rücklaufleitung 33 und zum anderen über einen Druckmittelkanal 36 mit einem Ringraum 37 in Verbindung. Dieser Ringraum befindet sich zwischen Gleitlager 21 und einem das Gehäuse gegenüber der Antriebswelle nach außen abdichten¬ dem Dichtring 20.

Die Antriebswelle 15 ist durch zwei bundartige Stützscheiben 41, 42 gegen axiales Verschieben gesichert. Die Stützscheibe 41 grenzt den einen äußeren Antriebsnocken 16 zum Gleitlager 21 hin ab. Die andere Stützscheibe 42 grenzt den äußeren Antriebsnocken 18 zum anderen Gleitlager 24 hin ab. Zwischen den äußeren Antriebsnocken 16 und 16 und dem mittleren Antriebsnocken 17 sind auf der Antriebswelle je eine weitere Stützscheibe 43, 44 angeordnet, wobei die Stützscheibe 43 zwischen den Antriebsnocken 16 und 17 und die Stützscheibe 44 zwischen den Antriebsnocken 17 und 18 liegt.

Die Antriebsnocken 16 bis 18 werden durch kreiszylindrische, exzen¬ trisch zur Achse der Antriebswelle 15 angeordnete Abschnitte gebil¬ det, deren Radius R, größer ist als der Radius R„ der Antriebs-

A ³ W welle und die in U fangsrichtung um jeweils 120° gegeneinander ver¬ setzt sind.

Der Radius R der Stützscheiben 41 - 44 ist größer als die Summe von Radius R, der Antriebsnocken und deren Exzentrizität E. A

Die Antriebsnocken wirken über jeweils einen Gleitschuh 45 mit je einem Pumpkolben 46 zusammen, die in das Gehäuseoberteil 11 durch¬ dringenden Zylinderbohrungen 47 geführt sind. Die den Pumpkolben 46 zugewandten Gleitflächen 48 der Gleitschuhe sind, wie die mit diesen zusammenwirkenden Stirnflächen 49 der Pumpkolben, eben ausgebildet.

Die mit den Antriebsnocken zusammenwirkenden Gleitflächen 50 der Gleitschuhe sind als Zylindermantelfläche mit entsprechendem Radius und einer Erstreckung über etwa 180° ausgebildet.

Die Gleitflächen 48 und 50 der Gleitschuhe sind durch eine Bohrung 51 miteinander verbunden, die etwa achsgleich zur Achse des jewei¬ ligen Pumpkolbens verläuft, wenn sich dieser und damit der Antriebs¬ nocken in seinem oberen oder unteren Totpunkt befindet. Die Bohrun¬ gen 51 in den Gleitschuhen wirken bei einer Abwärtsbewegung jeweils mit einer auf der Umfangsflache der Antriebsnocken ausgebildeten etwa sichelförmigen Vertiefung 54 in Form einer in Umfangsrichtung verlaufenden Nut zusammen. Diese Vertiefung hat etwa die Breite der Bohrung 51 und erstreckt sich so, daß die Bohrung 51 gerade noch durch den Antriebsnocken überdeckt ist, wenn sich Pumpkolben und Antriebsnocken im oberen Totpunkt (cT) vor einer beginnenden Ab¬ wärtsbewegung des Pumpkolbens befinden, und gerade wieder abgedeckt ist, wenn sich diese im unteren Totpunkt (uT) befinden. Die Bohrung 51 und die Vertiefung 54 sind demzufolge über den gesamten Abwärts¬ hub des Kolbens miteinander verbunden.

Vom Grund der Vertiefungen 54 geht jeweils eine radial zur Antriebs¬ welle 15 verlaufende Bohrung 55 aus, deren Achse etwa senkrecht zur Exzentrizität des jeweiligen Antriebsnockens steht. Diese Bohrungen münden i-n einer Axialbohrung 56 in der Antriebswelle, die vom Druck¬ raum 26 ausgeht und bis in den Bereich des Gleitlagers 21 reicht. Über die Bohrung 56 und die Bohrungen 55 steht somit der Saugraum 13 mit dem Druckraum 26 in Verbindung. Im Bereich der Gleitlager 21 und 24 weist die Antriebswelle umlaufende Nuten 57, 58 auf, die jeweils über eine Radialbohrung 59, 60 mit der Axialbohrung 56 verbunden sind.

Die Pumpkolben 46 werden durch Druckfedern 62 gegen die Gleitschuhe gedrückt. Diese Druckfedern liegen jeweils zum einen an einer Ring¬ schulter 63, die durch einen Absatz 64 geringeren Durchmessers am Pumpkolben gebildet ist, und zum anderen an einer Schraube 65 an, die die Zylinderbohrungen 47 verschließt. Zwischen Schraube 65 und Pumpkolben 46 wird durch die Wandung der Zylinderbohrung ein Druck¬ raum 66 ausgebildet, der über eine Axialbohrung 67 im Pumpkolben mit der Bohrung 51 im Gleitschuh verbunden ist. Diese Axialbohrung 67 ist in einem Abschnitt 68 im Bereich des Gleitschuhs kegelförmig auf etwa den Durchmesser der Bohrung 51 aufgeweitet.

Jeder der Druckräume 66 ist über einen Auslaßkanal 71 mit je einem als Rückschlagventil ausgebildeten Druckventil 72 verbunden, die je¬ weils in eine Bohrung 73 im Gehäuseoberteil 11 eingesetzt sind. In die Auslaßkanäle 71 ist dazu jeweils eine Hülse 75 eingepreßt, deren dem Druckventil zugewandten Stirnseite als Ventilsitz 76 ausgebildet ist. Dieser Ventilsitz wirkt mit einem Ventilteller 77 des Druckven¬ tils 72 zusammen. Auf den Ventilteller drückt eine Feder 78, die sich am Grund einer Bohrung 79 im Druckventil 72 abstützt. Die Boh¬ rungen 78 sind über jeweils eine parallel zu den Auslaßkanälen 71 verlaufende Stichbohrung 81 und eine gemeinsame Hochdrucksammellei¬ tung 82 miteinander verbunden. Bei dieser - in den Figuren 3 und 4 näher dargestellten - Hochdrucksammelleitung handelt es sich um eine in axialer Richtung (bezogen auf die Antriebswelle) durch das Gehäu- ^' seoberteil verlaufende Sackbohrung 84, die durch einen Stopfen 85 verschlossen ist.

In die Hochdrucksammelleitung 82 münden zwei sich durchdringende Hochdruckbohrungen 86, 87, und zwar jevjeils in der Mitte zwischen zwei benachbarten Druckventilen 72. Die Durchdringungsstelle 88 der beiden Hochdruckbohrungen liegt so, daß diese die Schenkel eines zusammen mit der Hochdrucksammelleitung 82 gebildeten gleichschenk¬ ligen Dreiecks darstellen. Die Hochdruckbohrung 86 geht von der Außenseite des Gehäuseoberteils aus und ist einseitig durch ein Stopfen 90 verschlossen. Die Hochdruckbohrung 87 ist auf der der Hochdrucksammelleitung 82 abgewandten Seite mit einem an sich be¬ kannten elektrisch betätigten Kraftstoffzumeß- bzw. Überströmventil 92 verbunden. Dieses ist in eine Bohrung 93 im Gehäuseoberteil ein¬ gesetzt. Am Grund der Bohrung 93 verläuft eine Ringnut 94, die mit der Auslaßseite 95 des Kraftstoffzumeßventils verbunden ist. In dem durch die Ringnut gebildeten zylindrischen Absatz 97 ist eine zy¬ lindrische Vertiefung 98 angebracht, die mit der Einlaßseite 99 des Kraftstoffzumeßventils verbunden ist. In diese Vertiefung mündet die Eochdruckbohrung 87. Von der Ringnut 94 geht ein Rücklaufkanal 100 aus, der in den Saugraum 13 mündet.

Die Hochdruckbohrung 86 ist über einen Hochdruckkanal 101 mit einem Hochdruckausgang 102 verbunden. Von dort wird der Kraftstoff über an sich bekannte mechanische oder elektromagnetische Verteiler den zu beaufschlagenden Einspritzstellen zugeführt.

Eine Drehbewegung der Antriebswelle 13 wird über die Antriebsnocken 16 - 18 und die Gleitschuhe 45 in eine Hubbewegung der Pumpkolben 45 übertragen. Durch die Druckfedern 62 ist dabei ein ständiger Kontakt zwischen Pumpkolben und Gleitschuh sowie zwischen Gleitschuh und Antriebsnocken gewährleistet. Durch die Stützscheiben 41 - 44 wird dabei ein axiales Verschieben der Gleitschuhe verhindert. Die Gleit¬ schuhe führen sowohl eine Bewegung in Achsrichtung der Pumpkolben als auch senkrecht zu dieser und zur Achsrichtunσ der Antriebswelle

Die Abmessungen der Bohrungen 51 in den Gleitschuhen 45 sind so ge¬ wählt, daß auch bei einer maximalen Auslenkung der Gleitschuhe eine Verbindung mit den Abschnitten 68 der Bohrungen 67 in den Pumpkolben gewährleistet ist.

Die Druckräume 66 stehen über die Bohrungen 67 und die Abschnitte 68 in den Pumpkolben, sowie die Bohrungen 51 in den Gleitschuhen und die Vertiefungen 54 in den Antriebsnocken bei einer Abwärtsbewegung (Saughub) des jeweiligen Pumpkolbens mit dem Saugraum 13 in Verbin¬ dung. Dieser ist über die Bohrungen 55 und die Axialbohrung 56 mit dem Druckraum 26 verbunden, der wiederum über die Bohrung 27 und die Kraftstoffleitung 30 von der Pumpe 29 mit Kraftstoff versorgt wird. Der Volumenstrom der Pumpe 29 ist so ausgelegt, daß der Saugraum immer vollständig gefüllt ist. Durch das Drucksteuerventil 32 wird ein annähernd konstanter Druck im Saugraum 13 aufrecht erhalten.

Die Druckräume 66 werden beim Saughub - wie zuvor beschrieben - mit Kraftstoff gefüllt. ährend dieser Saugphase ist der jeweilige Druckraum durch das Druckventil 72, dessen Ventilteller 77 am Ven¬ tilsitz 76 anliegt, von der Hochdrucksammelleitung 82 getrennt.

Bei einer Aufwärtsbewegung der Pumpkolben (Druckhub) ist die Bohrung 51 im Gleitschuh durch den jeweiligen Antriebsnocken verschlossen. Die in ^_ Dichtpaεsung ausgeführten ebenen Gleitflächen 48, 49 schlies- sen den jeweiligen Druckraum ebenfalls dicht ab. Der Kraftstoff im Druckraum 66 wird gegen die Wirkung der Druckfeder 78 im Druckventil 72 am geöffneten Ventilsitz 76 vorbei in die Bohrung 79 gefördert. Von dort besteht über die Stichbohrung 81 eine Verbindung zur Hoch¬ drucksammelbohrung 82. Diese ist über die Hochdruckbohrungen 86 und 87 mit dem Kraftstoffzumeßventil 92 sowie über den Hochdruckkanal 101 mit dem Hochdruckausgang 102 verbunden. Fördermenge, Förderdauer und Förderzeitpunkt werden dabei durch das Kraftstoffzumeßventil 92 gesteuert. Wird das Kraf stoffzumeßventil geöffnet, besteht eine

Verbindung von der Hochdruckbohrung 87 über die Vertiefung 98, das Kraftstoffzumeßventil, den Ringraum 94 und den Rücklaufkanal 100 zum Saugraum. Ein Öffnen des Kraftstoffzumeßventils bewirkt demzufolge ein Beenden der Kraftstoff rderung am Hochdruckausgang 102. Ist die¬ se Verbindung zwischen Saugraum 13 und Hochdrucksammelleitung 82 geschlossen, steht am Hochdruckausgang der Arbeitsdruck des geför¬ derten Kraftstoffs an. Mit Schließen des Kraftstoffzumeßventils setzt demzufolge die Kraftstoff rderung ein. Diese SchaltVorgänge des Kraftstoffzumeßventils erfolgen bei jedem einzelnen Einspritz¬ vorgang.

Bei entsprechender Werkstoffpaarung (z. B. Keramik - Stahl) kommt die Kraftstoffeinspritzpumpe ohne zusätzliche Schmierölzuführung aus, da diese durch den im komplett gefüllten Saugraum 13 vorhande¬ nen Kraftstoff geschmiert wird. Der bei Kraftstoffeinspritzpumpen ohnehin stets vorhandene Antriebswellentunnel wird als Saugraum genutzt.

Der Einsatz der beschriebenen Gleitschuhe ermöglicht gegenüber her¬ kömmlichen Exzenterantrieben eine großflächige Ausbildung der Be¬ rührflächen und somit geringe Pressungswerte. Die Berührflächen sind eben bzw. zylindrisch und somit leichter herstellbar.

Die axiale Bohrung 67 im Pumpkolben 46 und die Bohrung 51 im Gleit¬ schuh verbinden den Druckraum 66 mit der in Dichtpassung ausgeführ¬ ten Gleitfläche 50 zwischen Gleitschuh und Antriebsnocken. Dies er¬ möglicht zum einen die zuvor beschriebene Saugsteuerung und zum an¬ deren eine Hochdruckbeaufschlagung der Gleitflächen zwischen Kolben und Gleitschuh bzw. zwischen Gleitschuh und Antriebsnocken. Diese werden dadurch in der Hauptbelastungsphase geschmiert und bei ent¬ sprechender Auslegung der Flächenverhältnisse hydrostatisch entla¬ stet. Die Vertiefungen 54 übernehmen zusammen mit den Bohrunger. 51 im Gleitschuh die Saugsteuerung bzw. eine Saugventilfunktion.

Gegenüber herkömmlichen Rückschlagventilen ermöglicht dies eine geometrisch exakte Steuerung der Ansaugöffnung ohne zusätzliche be¬ wegte Teile. Verschleiß und Haltbarkeit werden positiv beeinflußt, Auslegungsprobleme hinsichtlich des Öffnungsdruckes entfallen.

Die zentrisch zur Antriebswelle laufenden Stützscheiben 41 - 44 kön¬ nen zur Anbringung von Markierungen für Drehzahl- oder Winkelerfas¬ sungen genutzt werden.

Über die Bohrungen 56 und die Bohrungen 58, 59 in der Antriebswelle sowie die umlaufenden Nuten 57, 58 wird den Gleitlagern 21 und 24 Kraftstoff aus dem Druckraum 26 zur Schmierung und Kühlung zugeführt.

Die Druckventile 72 sind in das Gehäuseoberteil 11 integriert, was im Vergleich zu herkömmlichen Druckventilen den Bauaufwand deutlich reduziert. Zudem wird der Pu pentotraum verkleinert.

Durch die dargestellte Anordnung der Hochdruckbohrungen 86, 87 erge¬ ben sich für jeden Druckraum 66 gleich große Druckräume und Druck¬ wellenlaufzeiten bis zum Hochdruckausgang 102, d. h. der Einspritz¬ druck- und Mengenverlauf am gemeinsamen Hochdruckausgang ist unab¬ hängig davon, welcher der Pumpkolben gerade fördert. Damit kann der Kraftstoff auf eine beliebige Anzahl von Einspritzstellen (= Motor¬ zylinder) verteilt werden.

Die durch das Kraftstoffzumeßventil abgesteuerte Kraftstoffmenge wird dem Saugraum 13 unmittelbar zugeleitet.

Die beschriebene Kraftstoffeinspritzpumpe kann auch eingesetzt wer¬ den, wenn anstelle des gemeinsamen Hochdruckausganges 102 jedem Pumpkolben genau eine Einspritzstelle bzw. ein Motorzylinder zuge¬ ordnet wird. Dazu wird der Hochdruckausgang 102 verschlossen, und in

die Zylinderbohrungen 47 werden anstelle der Schrauben 65 Druckven¬ tile eingesetzt. Hierzu ist es dann erforderlich, jedem Druckraum 66 ein Zumeßventil zuzuordnen. Wegen der bei fremdgezündeten Brenn¬ kraftmaschinen im Brennraum vorherrschenden niedrigeren Drücken bei längeren zur Verfügung stehenden Kraftstoffeinbringzeiten als bei selbstzündenden Brennkraftmaschinen ist die obige Pumpe - die dann mit niedrigerem Einspritzdruck arbeiten kann - für fremdgezündete Brennkraftmaschinen besonders gut geeignet.