Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer KraftStoffeinspritzpumpe der im Oberbegriff des Anspruchs 1 definierten Gattung.

Bei einer bekannten Kraftstoffeinspritzpumpe dieser sog. Verteilerbauart mit Radialkolben (EP 0 244 340 Bl oder EP 0 303 237 A2 ) trägt die Verteilerwelle im Bereich der die Pumpenkolben aufnehmenden Radialbohrungen einen im Durchmesser wesentlich größeren Wellenabschnitt, in dem fluchtend zu den die Radialkolben aufnehmenden Radialbohrungen radiale Einstiche eingebracht sind, in welchen die Rollenschuhe mit den darin drehbar gehaltenen Rollen oder Walzen verschieblich eingesetzt sind. Die Kupplung von Verteiler- und Antriebswelle erfolgt über an den Stirnseiten von Verteiler- und Antriebswelle vorstehenden Klauenpaaren, die spiellos ineinandergreifen.

Diese konstruktive Ausführung bedingt einen hohen fertigungstechnischen Aufwand zur Herstellung der Verteilerwelle und des Nockenbetriebs, was sich in hohen Fertigungskosten niederschläg .

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzpumpe mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, daß durch die Verlagerung der Rollenschuhe mit Rollen in die mit der Verteilerwelle synchron umlaufende Antriebswelle die Verteilerwelle als Drehteil wesentlich einfacher herstellbar ist und daß durch das Einlegen der Rollenschuhe mit Rollen in einfache Axialschlitze in dem die Verteilerwelle stirnseitig übergreifenden, hohlzylindrischen Kupplungskopf der Antriebswelle auch die Antriebswelle kostengünstig gefertigt werden kann; denn im Gegensatz zu radial einzusenkenden Ausnehmungen oder Einstichen in Drehvollkörpern können axiale Durchtrittschlitze in hohlzylindrischen Drehkörpern fertigungstechnisch sehr viel einfacher und kostengünstiger hergestellt werden.

Durch die in den weitern Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Anspruch 1 angegebenen Kraftstoffeinspritzpumpe möglich.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die drehfeste Kupplung zwischen Antriebs- und Verteilerwelle durch eine Kupplungsscheibe herbeigeführt, die mit am Scheibenumfang radial vorspringenden, vorzugsweise mit ihr einstückigen Kupplungsstegen in den Axialschlitzen im Kupplungskopf einliegt und in einer zentralen Ausnehmung einen an der Stirnseite der Verteilerwelle vorstehenden Zapfen formschlüssig aufnimmt.

Der Formschluß zwischen den radialen Kupplungsstegen der Kupplungsscheibe und den Axialschlitzen im Kupplungskopf einerseits und zwischen der zentralen Ausnehmung der Kupplungscheibe und dem Zapfen an der Verteilerwelle andererseits ist dabei so getroffen, daß eine kardanische Verbindung zwischen Antriebs- und Verteilerwelle besteht, wodurch toleranzbedingte Versätze zwischen Antriebs- und Verteilerwelle problemlos ausgeglichen werden.

Eine solche kardanische Anlenkung der Verteilerwelle an die Antriebswelle wird bei insgesamt vier um jeweils 90° zueinander versetzt angeordneten Axialschlitzen im Kupplungskopf und entsprechend vier um 90° zueinander versetzt angeordnete radialen Kupplungsstegen an der Kupplungsscheibe gemäß einer zweckmäßigen Ausführungsform der Erfindung dadurch erzielt, daß zwei diametral zueinander angeordnete Kupplungsstege in Umfangsrichtung εpiellos in den zugeordneten Axialschlitzen einliegen und die Ausnehmung in der Kupplungsscheibe zwei parallel und rechtwinklig zu den spiellos in den Axialschlitzen einliegenden Kupplungsstegen verlaufende Flanken aufweist, an denen der Zapfen an der Verteilerwelle mit parallelen voneinander abgekehrten Zapfenflächen spiellos anliegt.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung liegen die zwei verbleibenden aneinander diametral gegenüberliegenden Kupplungsstege der Kupplungsscheibe mit Spiel in Umfangsrichtung in den zugeordneten Axialschlitzen im Kupplungskopf ein. Das Umfangsspiel ist dabei an auftretende Toleranzen (Mittenversatz) entsprechend angepaßt .

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung liegt die Kupplungsscheibe am Schlitzgrund der Axialschlitze auf und bildet eine axiale Begrenzungswand für die Rollenschuhe. Dadurch muß der Schiitzgrund nicht

für die Anlage der Rollenschuhe besonders eben sein, so daß zur Herstellung der Axialschlitze das preisgünstigste Herstellungsverfahren eingesetzt werden kann. Beispielsweise können diese mit einer rotierenden Trenn¬ oder Schleifscheibe in die Zylinderwand des Kupplungskopfes von dessen freien Stirnseite her eingeschnitten werden, wobei die Schleifscheibe vom freien Ende des Kupplungskopfes aus zunehmend axial vorgeschoben wird. Dabei können die Axialschnitte jeweils einzeln eingeschnitten werden. Bei geradzahligen Axialschlitzen im Kupplungskopf können aber auch jeweils zwei diametral gegenüberliegenden Axialschlitze in einem einzigen Arbeitsvorgang gleichzeitig eingeschnitten werden.

Gemäß einer zweckmäßigen Ausführungsform der Erfindung übernimmt die Kupplungsscheibe die Funktion der Begrenzung des Drehmoments zur Verteilerwelle. Sie bildet eine Sollbruchstelle im Falle eines Fressers der Verteilerwelle, wozu die Kupplungsscheibe durch Material- oder Formgebungswahl so ausgebildet ist, daß bei Überschreiten des zugelassenen Drehmomentmaximums die radial vorstehenden Kupplungsstege abbrechen.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Lagerung der Antriebswelle im Pumpengehäuse durch eine Gleitlagerbuchse nahe dem Austritt der Antriebswelle aus dem Pumpengehäuse und durch ein Kugellager zwischen Kupplungskopf und Pumpengehäuse vorgenommen, das sich sowohl radial als auch axial am Kupplungskopf abstützt. Dadurch wird eine präzise Wellenlagerung in Axial- und Radialrichtung erreicht, was insbesondere in Verbindung mit einem Sensor zur Erfassung der Drehwinkelstellung der Antriebswelle zur Vermeidung von Fehlereinflüssen im Sensorausgangssignal von größter Wichtigkeit ist. Durch den großen Lagerabstand zwischen den beiden Lagern entstehen in jedem Lager nur geringe Lagerkräfte, wodurch sich die

Lebensdauer der Lager erhöht. Das Vorsehen des Axiallagers bedingt keine vergrößerte axiale Baulänge, da der Lageraußenring so angeordnet wird, daß er die für den Mitnehmerzapfen am Nockenring erforderliche Montageaussparung im Innern des Pumpengehäuses überdeckt.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Kupplungskopf an seinem freien Stirnende einen Axial abschnitt mit reduziertem Durchmesser auf. An der am Übergang zum durchmesserreduzierten Endabschnitt sich ausbildenden Ringschulter liegt eine auf den Endabschnitt aufgesetzte Anlaufscheibe an. Der Innenring des Kugellagers stützt sich radial an dem durchmesserkleineren Endabschnitt des Kupplungskopfes und axial an der AnlaufScheibe ab und ist in Axialrichtung durch einen Sicherungsring gesichert. Durch diese konstruktive Maßnahme versteift der aufgepreßte Innenring des Kugellagers die freien Enden der zwischen den Axialschlitzen verbleibenden klauenähnlichen Wandsegmente des Kupplungskopfes. Damit wird deren Verformung in radialer Richtung, verursacht durch die Übertragung des Antriebsmomentes auf die Rollenschuhe, wesentlich begrenzt. Die Folge davon ist ein geringerer Verschleiß im Nockentrieb aufgrund kleinerer Schiefstellungen der Rollenschuhe und eine Verbesserung des Einspritzdruckverlaufs aufgrund geringerer Elastizität.

Zeichnung

Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt einer

Kraftstoffeinspritzpumpe der Verteilerbauart mit Radialkolben für eine Brennkraftmaschine,

Fig. 2 einen Schnitt von Kupplungskopf und

Nockenring gemäß Linie II-II in Fig. 1,

Fig. 3 einen Schnitt gemäß Linie III-III in Fig. 1,

Fig. 4 eine Seitenansicht einer Antriebswelle der Kraftstoffeinspritzpumpe in Fig. 1,

Fig. 5 eine Draufsicht einer auf dem Kupplungskopf der Antriebswelle in Fig. 4 sitzenden Anlaufscheibe ,

Fig. 6 eine Draufsicht einer in dem Kupplungskopf der Antriebswelle in Fig. 4 einliegenden Kupplun sscheibe ,

Fig. 7 einen Querschnitt des Kupplungskopfes der

Antriebswelle in Fig. 4 mit darin einliegender Kupplungsscheibe gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel .

Fig. 8 jeweils einen Längsschnitt des Kupplungskopfes und 9 der Antriebswelle in Fig. 4 zur Verdeutlichung der Herstellung der Axialschlitze, schematisch skizziert .

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Die in Fig. 1 im Längsschnitt dargestellte Kraftstoffeinspritzpumpe der Verteilerbauart dient zur Versorgung von mehreren, hier vier, Einspritzdüsen 29 eines Dieselmotors mit unter Einspritzdruck stehendem Kraftstoff vorgegebener Zumessung. Die Kraftstoffeinspritzpumpe weist ein Pumpengehäuse 10 auf, in das von der einen Stirnseite her ein Verteilerkörper 11 eingesetzt ist und von der anderer Stirnseite her eine zentrale Bohrung 12 eingebracht

ist, in welcher eine Antriebswelle 13 mittels einer in die Bohrung 12 eingesetzten Gleitlagerbuchse 14 drehbar gehalten ist. Der Verteilerkörper 11 begrenzt im Innern des Pumpengehäuses 10 einen Pumpeninnenraum lδ, der mit Kraftstoff gefüllt ist, welcher von einer auf der Antriebswelle 13 drehfest sitzenden Förderpumpe 16 unter Förderdruck gehalten wird. Koaxial zur Antriebswelle 13 ist in den Verteilerkörper 11 eine weitere Bohrung 17 eingebracht, in welche eine Führungsbuchse 18 eingesetzt ist, die eine Verteilerwelle 19 drehbar aufnimmt. Die Verteilerwelle 19 ist drehfest mit der Antriebswelle 13 gekuppelt, wie im folgenden noch näher erläutert wird. Die Verteilerwelle 19 trägt vier um gleiche Umfangswinkel zueinander versetzte Radialbohrungen 20, in welchen jeweils ein Radialkolben 21 axial verschiebbar geführt ist (Fig. 1 und 3). Die vier Radialkolben 21 begrenzen mit ihrer einen Stirnseite einen zentralen Pumpenarbeitsraum 22 und liegen mit ihrer anderen Stirnseite jeweils über einen Rollenschuh 23 und einer darin drehbar gehaltenen Rolle 24 an einer Nockenbahn 2δ an, die auf der Innenfläche eines die Antriebs- und Verteilerwelle 13,19 koaxial umgebenden Nockenrings 26 ausgebildet ist. Der Pumpenarbeitsraum 22 ist über eine Verteilerbohrung 27 mit einer Verteilernut 28 verbunden, die bei Rotation der Verteilerwelle 19 aufeinanderfolgend den Pumpenarbeitsraum 22 an eine zu einer der Einspritzdüsen 29 führenden Einspritzbohrung 30 anschließt. Die Beendigung des Einspritzvorgangs erfolgt durch Aufsteuerung eines Magnetventils 31, welches eine zur Verteilernut 28 führende Entlastungsbohrung 32 in der Verteilerwelle 19 mit dem Pumpeninnenraum lδ verbindet. Der Einspritzdruck wird durch die Hubbewegung der Radialkolben 21 erzeugt, die diesen bei Rotation der Verteilerwelle 19 durch die Nockenbahn 25 am Nockenring 26 aufgezwungen wird, wobei die Radialkolben 21 durch den Druck im Pumpenarbeitsraum 22 kraftschlüssig über die Rollenschuhe 23 und Rollen 24 an dieser Nockenbahn 25 anliegen. Zur

Einstellung des Spritzbeginns kann in bekannter Weise der Nockenring 26 von einem Spritzversteller 33 in Umfangsrichtung in Grenzen verdreht werden, wobei die Verstellung in Abhängigkeit von dem im Pumpeninnenraum lδ herrschenden Kraftstofförderdruck erfolgt.

Zur Kupplung von Antriebs- und Verteilerwelle 13,19 ist an dem der Verteilerwelle 19 zugekehrten Ende der Antriebswelle 13 ein die Verteilerwelle 19 becherartig übergreifender, stutzenförmiger Kupplungskopf 34 ausgebildet (Fig. 1 und 4). In die Holzylinderwand des Kupplungskopfes 34 sind entsprechend der Zahl der Radialbohrungen 20 und Radialkolben 21 in der Verteilerwelle 19 vier Axialschlitze 35 (vgl. auch Fig. 2) eingebracht, die am freien Stirnende des Kupplungskopfes 34 frei auslaufen. Die Axialschlitze 35 sind um gleiche Umfangswinkel wie die Radialbohrungen 20 zueinander versetzt angeordnet, also hier um 90° , und die Zuordnung von Kupplungskopf 34 und Verteilerwelle 19 ist so getroffen, daß die Radialbohrungen 20 in der Verteilerwelle 19 mit den Axialschlitzen 35 im Kupplungskopf 34 radial fluchten. Wie in Fig. 8- schematisch skizziert ist, werden die Axialschlitze 3δ in technisch sehr einfacher Weise durch eine Trenn- oder Schleifscheibe hergestellt, die am freien Stirnende des Kupplungskopfes 34 ang'esetzt und zunehmend axial vorgeschoben wird. Der Scheibenumfang der Schleifscheibe ist in Fig. 8 mit 36 angedeutet. Zur Herstellung der insgesamt vier um jeweils 90° versetzten Axialschlitze 35 sind zwei Arbeitsvorgänge erforderlich, wobei bei jedem Arbeitsvorgang zwei diametral gegenüberliegende Axialschlitze 35 hergestellt werden. Der Schlitzgrund der Axialschlitze 35 ist kreisbogenförmig.

Am Grund der Axialschlitze 35 liegt eine Kupplungsscheibe 37 (Fig. 1, 2, 4 und 6) mit vier am Scheibenumfang radial vorspringenden, mit der Kupplungsscheibe 37 einstückigen

Kupplungsstegen 371 - 374 ein, die um gleiche Umfangswinkel von 90° zueinander versetzt angeordnet sind. Wie in Fig. 2 verdeutlicht ist, liegen dabei zwei diametrale Kupplungsstege 371 und 373 in Umfangsrichtung εpiellos in den zugeordneten Axialschlitzen 35 ein, während die beiden anderen Kupplungsstege 372 und 374 mit dem für die auftretenden Toleranzen im Mittenversatz zwischen Antriebs¬ und Verteilerwelle 13,19 erforderlichen Spiel versehen sind, bei gleich breiten Axialschlitzen 35, also schmaler ausgebildet sind als die Kupplungsstege 371,373. Mittig trägt die Kupplungsscheibe 37 eine zentrale Ausnehmung 38, die einen Stirnzapfen 39 formschlüsig aufnimmt, der an der Stirnseite der Verteilerwelle 19 koaxial vorspringt (Fig. 1 und 2). Die Ausnehmung 38 ist dabei rechteckförmig bemessen, wobei die beiden parallelen Längsseiten 381,382 rechtwinklig zu denjenigen Kupplungsstegen 371,373 verlaufen, die in ihren zugeordneten Axialschlitzen 35 spiellos einliegen. An diesen Längsseiten 381,382 liegt der Stirnzapfen 39 der Verteilerwelle 19 mit parallelen, voneinander wegweisenden Zapfenflächen 391,392 spiellos an. Durch diese Ausbildung der Kupplungsstege 371,373 und der Ausnehmung 38 wird eine kardanische Anlenkung der Verteilerwelle 19 an die Antriebswelle 13 erzielt, welche einen toleranzbedingten Mittenversatz von Antriebswelle 13 und Verteilerwelle 19 kompensiert.

Die Kupplungsscheibe 37 hat neben der Funktion der drehfesten Verbindung von Antriebswelle 13 und Verteilerwelle 19 noch die Funktion einer

Drehmomentbegrenzung. Hierzu ist die Kupplungsscheibe 37 so ausgebildet, daß bei Überschreiten eines vorgegebenen Drehmomentmaximums die radial vorstehenden Kupplungsstege 371 - 374 abbrechen. Damit führt ein Kolbenfresser in der Verteilerwelle 19 zum Bruch der Kupplungsscheibe 37 und damit zur Entkopplung von Antriebs- und Verteilerwelle

13,19, so daß weitergehende Zerstörungen in der Kraftstoffeinspritzpumpe verhindert werden.

Nach Einlegen der Kupplungsscheibe 37 in den Kupplungskopf

34 werden die Rollenschuhe 23 mit darin drehbar gelagerten Rollen 24 in die Axialschlitze 35 eingelegt. Die Kupplungsstege 371 - 374 der Kupplungsscheibe 37 begrenzen damit die Führung der Rollenschuhe 23 in den Axialschlitzen

35 in axialer Richtung. Auf der axial gegenüberliegenden Seite ist die Führung der Rollenschuhe 23 durch eine Anlaufscheibe 40 (Fig. 1,4 und δ) begrenzt, die auf den Kupplungskopf 34 aufgesetzt ist. Der Kupplungskopf 34 weist an seinem freien Stirnende einen Axialabschnitt 341 mit reduziertem Durchmesser auf. Auf diesen Axialabschnitt 341 ist die Anlaufscheibe 40 aufgeschoben, die sich an eine am Übergang zum durchmesserreduzierten Axialabschnitt 341 sich ausbildenden Ringschulter 342 des Kupplungskopfes 34 anlegt und mit vier um 90° Umfangswinkel zueinander versetzten Lappen 401 in die Axialschlitze 35 eingreift. Die Lappen 401 der Anlaufscheibe 40 begrenzen damit zusammen mit den Kupplungsstegen 371 - 374 der Kupplungsscheibe 37 die Axialbewegung der Rollenschuhe 23 in den von den Axialschlitzen 35 gebildeten Führungsschlitzen der Rollenschuhe 23.

Zur verbesserten Lagerung der Antriebswelle 13 im Pumpengehäuse 10, mit welcher auch axiale Kraftkomponenten an der Antriebswelle 13 aufgenommen werden können, ist ein Kugellager 41 mit innerem Lagerring 42 und äußerem Lagerring 43 und dazwischen sich abrollenden Kugeln 44 vorgesehen. Der innere Lagerring 42 ist auf den im Durchmesser reduzierten Axialabschnitt 341 radial gegen die Anlaufscheibe 40 aufgepreßt und mit einem Sicherungsring 45, der in eine Ringnut 46 im Axialabschnitt 341 eingreift, gesichert. Der äußere Lagerring 43 des Kugellagers 41 ist mit Spielanpassung im Pumpengehäuse 10 aufgenommen und

axial mit dem Verteilerkörper 11 gegen eine Gehäuseschulter 101 verspannt. Der äußere Lagerring 43 überdeckt dabei zusammen mit dem Verteilerkörper 11 eine axiale Montageaussparung 47 im Innern des Pumpengehäuses 10. Diese Montageaussparung 47 ist für die Montage des einteiligen Nockenrings 26 erforderlich, der mit einem radial abstehenden Mitnehmerzapfen 48 an dem Spritzversteller 33 angekoppelt ist.

Die Ausbildung des Kupplungskopfes 34 an der Antriebswelle 13 zur Ankopplung der Verteilerwelle 19 ist nicht auf die Ausbildung von einer geradzahligen Anzahl von Axialschlitzen 35, im vorliegenden Beispiel vier, beschränkt. So kann bei einer ungeradzahligen Zahl von Radialbohrungen 20 und darin einliegenden Radialkolben 21 in der Verteilerwelle 19 auch eine ungeradzahlige Zahl von Axialschlitzen 35 im Kupplungskopf 34' vorgesehen werden, wobei wiederum jeder Axialschlitz 35' den dem Radialkolben 21 zugeordneten Rollenschuh 23 mit darin drehbar gelagerter Rolle 24 in Radialrichtung verschiebbar aufnimmt. In Fig. 7 ist ein Querschnitt eines solchen Kupplungskopfes 34' mit drei Axialschlitzen 35' dargestellt, in welche wiederum eine Kupplungsscheibe 37' mit entsprechend drei Kupplungsstegen 371 ' ,372' und 373' hineinragt. Entsprechend der Anordnung der Axialschlitze 35' hat der Kupplungssteg 372' von dem Kupplungssteg 371' und dem Kupplungssteg 373' einen in Umfangswinkel gemessenen größeren Abstand als die beiden Kupplungsstege 371' und 373' voneinander. Die Kupplungsstege 371' und 372' weisen im Gegensatz zu dem Kupplungssteg 373' eine ballige Verbreiterung 50 auf, mit welcher sie in Umfangsrichtung spiellos in dem zugeordneten Axialschlitz 35' einliegen. Der Kupplungssteg 373' besitzt hingegen in Umfangsrichtung Spiel innerhalb des zugeordneten Axialschlitzes 35' . Die wiederum rechteckförmig ausgebildete Ausnehmung 38 ist so ausgerichtet, daß ihre beiden Längsseiten 381 und 382 sich

rechtwinklig zu dem mittleren Kupplungssteg 372' erstrecken, der von den beiden anderen Kupplungsstegen 371' und 373' den größten Abstand aufweist. Diese konstruktive Gestaltung für eine ungeradzahlige Anzahl von Axialschlitzen 3δ' im Kupplungskopf 34' stellt ebenso eine kardanische Anlenkung der Verteilerwelle 19 an der Antriebswelle 13 sicher. Die fertigungstechnisch einfache Herstellung der ungeraden Zahl von Axialschlitzen 35' in dem hohlzylindrischen Kupplungskopf 34' ist in Fig. 9 skizziert. Jeder Axialschlitz 35' wird einzeln durch axiales Ansetzen einer Trenn- oder Schleifscheibe am freien Ende des Kupplungskopfes 34' in dessen Hohlzvlinderwand eingeschnitten. Der Scheibenumfang der Trennscheibe ist in Fig. 9 strichpunktiert angedeutet und mit 36 bezeichnet.