EP0852666B1

EP0852666B1 - Kraftstoffeinspritzpumpe mit einem der spritzbeginnverstellung dienenden spritzverstell-kolben

Info

Publication number: EP0852666B1
Application number: EP97922883A
Authority: EP
Inventors: Wolfgang Geiger; Thomas Kulder; Andreas Sterr; Walter Fuchs; Bernd Berghaenel; Dieter Reitz; Wolfgang Fehlmann
Original assignee: Robert Bosch GmbH; Adam Opel GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH; Adam Opel GmbH
Priority date: 1996-07-25
Filing date: 1997-04-26
Publication date: 2002-03-13
Anticipated expiration: 2017-04-26
Also published as: WO1998004822A1; ES2176738T3; CN1197498A; EP0852666A1; KR19990063682A; JP2000500208A; DE59706607D1; DE19629947A1; US6116220A; CN1084833C

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht von einer Kraftstoffeinspritzpumpe gemäß der Gattung des Patentanspruchs 1 aus (siehe DE 115 5290 B). Durch die DE-A-35 32 719 ist eine Einspritzpumpe bekannt, bei der im Pumpeninnenraum der Steuerdruck zur Spritzbeginnverstellung ansteht und dieser Druck über den mittleren Bereich dem Spritzverstell-Kolben und dem Steuerschieber zugeführt wird. Dabei ist die Verbindung zwischen Spritzverstell-Kolben und dem Nockenantrieb so gestaltet, daß mittig im Bereich der Achse des Spritzverstell-Kolbens ein Gleitstein gelagert ist, in den das Kupplungsteil senkrecht zur Drehbewegung des Gleitsteins eingreifen kann. Der Steuerschieber liegt dabei in einem sich an den Gleitstein anschließenden Bereich des Spritzverstell-Kolbens auf der Seite einer als Rückstellkraft dienenden, eine Stirnseite des Spritzverstellerkolbens belassenden Feder in einer Bohrung des Spritzverstell-Kolbens. Der vom Steuerschieber in dieser Bohrung begrenzte Druckraum liegt innerhalb des Spritzverstell-Kolbens und die Steuerfeder stützt sich parallel zur den Spritzverstell-Kolben belastenden Rückstellfeder gehäusefest ab. Diese Ausführung des Spritzverstell-Kolbens ist von den an ihm angreifenden Kräften symmetrisch belastet, so daß keine wesentlichen Kippmomente auf ihn einwirken.

Bei höheren Anforderungen an den Spritzversteller ist es erforderlich, den den Steuerschieber beaufschlagenden Druckraum außerhalb des Spritzverstell-Kolbens unterzubringen, was jedoch mit einem höheren Platzbedarf in Achsrichtung des Spritzverstell-Kolbens verbunden ist. Um dieses zu kompensieren, muß der Spritzverstell-Kolben kürzer werden und der Steuerschieber muß in einem Bereich des Spritzverstell-Kolbens untergebracht werden, der zugleich der Kupplung des Spritzverstell-Kolbens mit dem Nockenantrieb dient. Die aufgrund dieser Konstruktion nicht mehr koaxial sondern exzentrisch am Spritzverstell-Kolben angreifenden Rückwirkungskräfte vom Nockenantrieb her erzeugen am Spritzverstell-Kolben Kippmomente, die die Führung des Spritzverstell-Kolbens in seinem Zylinder belasten. Zusätzlich bedingt diese Konstruktion eine andere Zuführung des Steuerdruckmittels, die im mittleren Bereich des Spritzverstell-Kolbens vorgesehen werden muß und die zusätzlich ein Druckfeld am Spritzverstell-Kolben aufbaut, das den Spritzverstell-Kolben wiederum radial belastet und zum Teil die aus dem Kippmoment resultierenden Radialkräfte zwischen Spritzverstell-Kolben und Zylinder verstärkt.

Vorteile der Erfindung

Durch die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzpumpe mit den Merkmalen des Kennzeichens wird bei einem Spritzverstell-Kolben, der durch Rückwirkungskräfte vom Nockenantrieb einseitig belastet ist und der zusätzlich eine Druckmittelzufuhr aufweist, die die aus der einseitigen Belastung resultierenden Kräfte verstärkt, nun eine Möglichkeit bereitgestellt, um diese einseitige Belastung des Spritzverstell-Kolbens und seiner Führung zu kompensieren, derart, daß die zwischen Spritzverstell-Kolben und Zylinder senkrecht, einseitig wirkenden Kräfte reduziert werden.

In vorteilhafter Ausgestaltung schließt gemäß Patentanspruch 4 das Kupplungsteil in der Vertiefung im Spritzverstell-Kolben einen Druckraum ein, in dem ein zweites Druckfeld erzeugt wird, das dem ersten Druckfeld entgegenwirkt, das von der von der Druckmittelquelle belasteten Ausnehmung erzeugt wird. Das Druckfeld wird auf der dem Spritzverstell-Kolben gegenüberliegenden Seite durch den im Gehäuse der Kraftstoffeinspritzpumpe gelagerten Kupplungsteil des Nockensantriebs abgefangen.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß gemäß Patentanspruch 6 zwischen der Mantelfläche des Spritzverstell-Kolbens und der Wand des Zylinders eine zusätzliche Ausnehmung vorgesehen ist in deren Bereich das zweite Druckfeld gebildet ist, das kompensierend auf die durch das erste Druckfeld und die vom Nockenantrieb bewirkten Kippmomente wirkt. Diese Ausführung bedarf eines zusätzlichen konstruktiven Aufwandes gegenüber der vorstehend genannten Ausgestaltung, ist jedoch im Bezug auf die bei der erstgenannten Ausgestaltung notwendige Abdichtung des Druckraumes unproblematischer.

Vorteilhaft werden die Ausnehmung und die zusätzliche Ausnehmung jeweils als Längsschlitz ausgeführt und liegen in einem gemeinsamen Ringbereich der Mantelfläche des Spritzverstell-Kolbens.

Eine andere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht gemäß Patentanspruch 11 darin, beiderseits des Kupplungsteils Stellen an dem den Spritzverstell-Kolben führenden Zylinder vorzusehen, die jeweils ein zweites Druckfeld zur Kompensation des ersten Druckfeldes und der Momente, denen der Spritzverstell-Kolben ausgesetzt ist, erzeugen. Vorteilhaft wird dabei gemäß Patentanspruch 12 der Spritzverstell-Kolben in einer in das Gehäuse der Kraftstoffeinspritzpumpe eingesetzten Zylinderhülse aus verschleißfestem Werkstoff geführt. Dies gewährt optimale Gleiteigenschaften zwischen Spritzverstell-Kolben und der Zylinderhülse und eine Sicherheit gegen Versagen. Vorteilhaft und mit geringerem Herstellungsaufwand kann dabei ferner die Verbindung zwischen den der Ausnehmung im wesentlichen gegenüberliegenden Stellen zwischen der Mantelfläche des Spritzverstell-Kolbens und der Wand des Zylinders dadurch realisiert werden, daß die zu diesen Stellen führenden Verbindungskanäle zwischen der Zylinderhülse und dem Gehäuse als Rinnen eingearbeitet sind. Zur Verbesserung der Abdichtung des vom Spritzverstell-Kolben im Zylinder eingeschlossenen Arbeitsraumes weist dieser einen metallischen, sich elastisch an die innere Mantelfläche des Zylinders bzw. der Zylinderhülse anlegenden Dichtring auf. Damit ist auch in den Bereichen des Spritzverstell-Kolbens, die keinen so hohen radialen Kräften ausgesetzt ist, die Abdichtung des Arbeitsraumes gewährleistet.

Zeichnung

Vier Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einem vom Kupplungsteil und Spritzverstellerkolben eingeschlossenen Drckraum zur Bereitstellung eines kompensierenden zweiten Druckfeldes, Figur 2 einen Längsschnitt durch das Ausführungsbeispiel nach Figur 1 entlang der Linie II-II in Figur 1 mit einer zweiten Ausführungsform der Erfindung unter Einsatz einer kompensierende Druckfeder, Figur 3 ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung, dargestellt in Form eines Längsschnittes durch einen Spritzverstellerkolben der Kraftstoffeinspritzpumpe, Figur 4 einen Schnitt durch das Ausführungsbeispiel gemäß Figur 3 entlang der Linie IV-IV von Figur 3, Figur 5 ein viertes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand eines Längsschnittes durch einen Spritzverstell-Kolben mit einer ersten Variante der Führungen der Verbindungskanäle und Figur 6 eine Abwandlung des Ausführungsbeispiels nach Figur 5 mit einer zweiten Variante der Verbindungskanäle, gezeigt an einem Zylinder, bei dem die Zylinderhülse gemäß Figur 5 und der Spritzverstellerkolben noch nicht montiert sind.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Kraftstoffeinspritzpumpen der Verteilerbauart können entweder als Pumpen mit einem sowohl als Verteiler als auch Pumpenkolben dienenden, axial angetriebenen Pumpenkolben versehen werden, oder es können Radialkolben vorgesehen werden, die radial in in einem Verteiler angeordneten Förderkanal fördern. In beiden Fällen werden die Pumpenkolben durch einen von der Antriebswelle der Kraftstoffeinspritzpumpe bewegten Nockenantrieb betätigt. Ein Teil einer solchen sogenannte Radialkolbenpumpe ist im Schnitt in Figur 1 dargestellt. Bei solchen Pumpen werden z. B. vier, hier nicht gezeigte Pumpenkolben vorgesehen, die in im gleichen Winckelabstand zueinander gemeinsam radial zur Achse des Verteilers hin verlaufenden Radialbohrungen im Verteiler dicht verschiebbar gelagert sind. Auf ihrer einen Stirnseite schließen sie einen gemeinsamen Pumpenarbeitsraum ein, der in bekannter Weise beim Radialauswärtshub der Pumpenkolben mit Kraftstoff gefüllt wird und beim Radialeinwärtshub der Pumpenkolben über eine Druckleitung mit einer Verteileröffnung an der Mantelfläche des Verteilers verbunden wird, wobei die Verteileröffnung am Umfang des Verteilers abgehende Einspritzleitungen ansteuert, von denen jeweils eine beim Einwärtsbewegen der Pumpenkolben mit auf Einspritzdruck gebrachtem Kraftstoff versorgt wird. Der Verteiler wird von einer Antriebswelle rotierend angetrieben derart, daß einerseits die Verteileröffnung ihre Steuerfunktion ausführen kann und andererseits die Pumpenkolben in Umfangsrichtung entlang einer Nnockenbahn bewegt werden. Diese Konstruktion ist hier nicht näher gezeigt, da sie als allgemein bekannt vorausgesetzt wird. Gezeigt ist ein Teil der Nockenbahn 2, die auf der Innenseite eines Nockenrings 3 angeordnet ist und der die Pumpenkolben folgen. Der Nockenring 3 stellt den im wesentlichen stillstehenden Teil des Nockenantriebs der Pumpenkolben dar. Während die die Pumpenkolben bewegende Einrichtung, die z. B. der die Rollenstößel führende Ring oder Verteiler sein kann, der mit der Antriebswelle gekoppelt ist, den bewegten Teil des Nockenantriebs darstellt. Der Nockenring ist mit seinem Außenumfang in einer zylindrischen Ausnehmung 5 im Gehäuse 6 der Kraftstoffeinspritzpumpe gelagert und kann in einer Ebene senkrecht zur Antriebsachse der Kraftstoffeinspritzpumpe verdreht werden. Durch die Drehstellung des Nockenrings läßt sich nun bezogen auf die Antriebsbewegung des Verteilers der Zeitpunkt des jeweiligen Förderhubbeginns der Pumpenkolben verändern. Zur Verdrehung weist der Nockenring 3 ein Kupplungsteil in Form eines einstückig von diesem radial nach außen abstehenden Zapfens 7 auf, der in eine Vertiefung 9 eines Spritzverstell-Kolbens 10 eintaucht.

Der Spritzverstell-Kolben ist in einem Zylinder 11 dicht verschiebbar und schließt mit seiner einen Stirnseite 12 mit dem geschlossenen Ende des Zylinders 11 einen Arbeitsraum 14 ein und mit seiner anderen Stirnfläche im dort ebenfalls verschlossenen Zylinder 11 einen Federraum 15 ein. In diesem ist eine Rückstellfeder 16 angeordnet, die sich einerseits an einem dem Zylinder verschließenden Verschlußteil 17 und andererseits an der Stirnseite 19 des Spritzverstell-Kolbens 10 abstützt und so eingespannt bestrebt ist, den Spritzverstell-Kolben mit seiner einen Stirnseite 12 in Anlage an die den Zylinder 11 gegenüberliegend verschließende Wand 20 oder einen dort angeordneten Anschlag zu bringen.

Im Spritzverstell-Kolben 10 ist ferner eine Zylinderbohrung 22 vorgesehen, in Form einer axialen Sackbohrung, die von der Stirnseite 19 ausgeht. Ein dort eingesetzter Steuerschieber 24 schließt mit seiner einen Stirnseite 25 mit dem geschlossenen Ende der Sackbohrung einen druckentlasteten Endraum ein, in dem eine Druckfeder 27 eingespannt ist, die den Steuerschieber 24 auf dieser Stirnseite 25 belastet und ihm mit seinem anderen Ende in Anlage an einem Stößel 28 hält, der in den Federraum 15 eintaucht. Dieser Stößel weist dort einen Federteller 29 auf, an dem sich eine Steuerfeder 30 abstützt, die sich andererseits am Verschlußteil 17 abstützt. Der Stößel ist in einer Bohrung 31 des Verschlußteils 17 geführt und ragt in einen Zylinder 32, der innerhalb des Verschlußteils 17 angeordnet ist. Dort geht der Stößel in einen Kolben 33 über, der dicht in dem Zylinder gleitet und federraumseitig zusammen mit dem Stößel einen Arbeitsraum 34 einschließt, der über eine Bohrung 35 mit Druckmittel versorgt wird. Dieses Druckmittel wird auf einen Steuerdruck gehalten, der im wesentlichen drehzahlabhängig ist, aber auch in Abhängigkeit von anderen Parametern der Brennkraftmaschine variiert werden kann, wie z. B. in Abhängigkeit von der Last. Der Druck wird in einer Steuerdruckquelle, die hier nicht weiter dargestellt ist, in bekannter Weise bereitgestellt. Bei Druckerhöhung im Arbeitsraum 34 wird der Stößel zusammen mit dem Kolben 33 gegen die Kraft der Steuerfeder 30 verschoben. Dieser Verschiebung folgt gestützt durch die Druckfeder 27 der Steuerschieber 24.

Die koaxial und parallel zur Rückstellfeder 16 im Federraum 15 angeordnete Steuerfeder 30 ist von Kraftstoff umspült, der als Leckmenge oder Absteuermenge aus dem Federraum 15 einem Entlastungsraum zugeführt wird. Mit dem Federraum 15 ist auch der andererseits des Kolbens 33, im Zylinders 32 eingeschlossene Raum 38 verbunden und zwar über eine Axialbohrung 36 im Stößel 28, die über eine Radialbohrung 37 ihren Austritt am Stößel innerhalb des Federraums 15 hat.

Der Steuerschieber 24 weist drei dicht nebeneinander liegende Ringbünde auf, von denen ein erster Ringbund 39, der federraumseitig liegt eine federraumseitige Steuerkante 40 aufweist, über die ein hier in der Zeichnung nicht gezeigter, von der axialen Sackbohrung 22 zum Arbeitsraum 14 führender Entlastungskanal 41 bei einer bestimmten Relativstellung von Steuerschieber 24 und Spritzverstell-Kolben 10 zueinander zum Federraum 15 hin geöffnet wird. Dieser Entlastungskanal 41 ist in der Figur 2 gezeigt.

Zur Seite des Arbeitsraumes 14 folgt dem ersten Ringbund 39 ein zweiter Ringbund 43, der der Führung des Steuerschiebers dient und zugleich der Milderung eines Druckentlastungsstoßes. Diesem Ringbund 43 folgt dann ein dritter Ringbund 45, der zur Seite des Arbeitsraumes 14 eine Steuerkante 46 aufweist, über die ein von der axialen Sackbohrung ausgehender Füllkanal 48, der über ein Rückschlagventil 49 in den Arbeitsraum 14 mündet, gesteuert wird. Stellt diese Steuerkante die Verbindung zwischen dem Austritt 50 des Füllkanals 48 mit einer sich zur Seite des Arbeitsraumes 14 an die Steuerkante anschließenden Ringnut 51 her, so wird dadurch aus dieser Ringnut Kraftstoff unter Steuerdruck, der zugleich auch Betätigungsdruck ist, über den Füllkanal in den Arbeitsraum 14 gleitet. Die Ringnut ist ständig über einen Zuflußkanal 53 mit einer Ausnehmung 54 in der Mantelfläche des Spritzverstell-Kolbens verbunden. Die als Längsnut längs einer Mantellinie des Spritzverstell-Kolbens ausgebildete Ausnehmung ist in ständiger Verbindung mit einem Druckmittelzulauf 55, der vorzugsweise von der Steuerdruckquelle herführt, die auch den Arbeitsraum 34 versorgt. Die Zuordnung dieser Lägnsnut zur Einmündung des Druckmittelzulaufes 55 in den Zylinder ist durch die Koppelung des Spritzverstell-Kolbens 10 mit dem Zapfen 7 des Nockenringes gewährleistet. In Figur 2 ist die Lage dieser Längsnut 54 entnehmbar, die symbolisch in Figur 1 nur gestrichelt eingezeichnet ist.

Diese Ausführung des Spritzbeginnverstellers mit dem Spritzverstell-Kolben 10 arbeitet so, daß bei einer Erhöhung des Steuerdrucks der Kolben 33 gegen die Kraft der Steuerfeder 30 nach rechts verschoben wird und sich der Steuerschieber 24 demzufolge auch nach rechts bewegt. Ausgehend von der gezeigten Position in Figur 1 öffnet dann der Steuerschieber mit der Steuerkante 46 die Verbindung zwischen Füllkanal 48 und Ringnut 51 bzw. Druckmittelzulauf 55. Es fließt zusätzliches Druckmittel über das Rückschlagventil 49 in den Arbeitsraum 14, was wiederum bewirkt, daß der Spritzverstell-Kolben 10 gegen die Kraft der Rückstellfeder 16 nach rechts verschoben wird so lange, bis die Mündung 50 des Füllkanals 48 durch die Steuerkante 46 wieder verschlossen ist. Im dazwischenliegenden Bereich kann der Spritzverstell-Kolben 10 weiter nach rechts verschoben werden, ohne daß eine Verbindung zwischen Arbeitsraum 14 und Druckmittelzulauf 55 bzw. Federraum 15 und Entlastungsraum auftritt. Die Mündung 15 wird vielmehr bei Erreichen des zweiten Ringbundes nochmals abgedichtet und erst wenn sich dann der Steuerschieber nach links aufgrund einer Druckentlastung im Arbeitsraum 34 bewegt, wird dann der hier nicht gezeigte Entlastungskanal geöffnet. Der Federraum 15 und der Endraum der axialen Sackbohrung sind über eine Leitung 56 miteinander verbunden, so daß der Steuerschieber beidseitig hydraulisch druckausgeglichen ist.

Die Vertiefung 9 in der Mantelfläche des Spritzverstell-Kolbens ist im Querschnitt jeweils kreisförmig, so daß der Zapfen 7 in dieser Vertiefung einen Druckraum 57 einschließt. Dieser Druckraum steht über eine kurze Bohrung 58 in ständiger Verbindung mit der Ringnut 51 und ist dem Steuerdruck ausgesetzt.

Im Bereich des Eintritts des Zapfens 7 in die Vertiefung besitzt das Gehäuse 6 eine den Innenraum 4 der Kraftstoffeinspritzpumpe mit dem Zylinder 11 verbindende Ausnehmung 60 derart, daß der Zapfen 7 den Verstellbewegungen des Spritzverstell-Kolbens 10 ungehindert folgen kann. In diesem Bereich ist die Mantelfläche des Spritzverstell-Kolbens 10 einem niedrigen Innenraumdruck der Kraftstoffpumpe ausgesetzt, der in der Größenordnung des Entlastungsdruckes liegt, den Spritzverstell-Kolben also nicht wesentlich radial belastet.

Damit der Spritzverstell-Kolben bei den hohen auf ihn wirkenden Kräften möglichst verschleißarm geführt werden kann unter Berücksichtigung der Tatsache, daß das Gehäuse 6 der Einspritzpumpe beispielsweise aus Aluminiumdruckguß besteht, ist als Zylinder eine Zylinderhülse 61 vorgesehen, die aus hochwertigem Stahl besteht und in eine entsprechende zylindrische Bohrung des Gehäuses eingesetzt bzw. eingepreßt ist. Der Spritzverstell-Kolben selber besteht ebenfalls aus hochwertigem Stahl, der dazu noch eine entsprechende Oberflächenvergütung zur Anhebung der Verschleißfestigkeit aufweisen kann. Weiterhin ist für eine dichte Führung des Spritzverstell-Kolbens insbesondere auf der Seite des Arbeitsraumes 14 in die Mantelfläche des Spritzverstell-Kolbens 10 eine Ringnut 63 eingearbeitet, in die ein metallischer Kolbenring 64 gesetzt ist, der eine hochwertige Abdichtung gewährleistet.

Der Spritzverstell-Kolben 10 und der Kolben 33 nebst Stößel 28 und Federn 16 und 30 benötigen einen bestimmten Bauraum. Dabei beansprucht der außerhalb des Spritzverstell-Kolbens 10 liegende Stellkolben bestehend aus Stößel und Kolben 33 gegenüber anderen Ausführungen eines Spritzverstellers einen zusätzlichen Raum. Der Spritzverstell-Kolben ist auf der Seite des Federraumes 15 aus diesem Grunde kürzer gehalten, damit gewisse vorgegebene Baumaße des Spritzverstellers beibehalten werden können. Der Steuerschieber erstreckt sich deshalb aus Platzersparnisgründen insbesondere auch über den Bereich, an dem der Nockenring 3 über den Zapfen 7 mit dem Spritzverstell-Kolben 10 gekoppelt ist. Dies bedingt wiederum einen exzentrischer Angriff des Zapfens 7 am Spritzverstell-Kolben und unter Belastung einer axial anzusetzenden Längskraft, resultierend aus dem Druck im Arbeitsraum 14 und einer vom Nockenring 3 übertragenen Rückstellkraft, ergibt sich zwischen dem Angriffspunkt des Zapfens 7 am Spritzverstell-Kolben 10 und der Achse des Spritzverstell-Kolbens 10 ein Hebelarm, der zusammen mit diesen Kräften ein Kippmoment auf den Spritzverstell-Kolben ausübt. Diesem müssen durch Auflagekräfte Rückhaltemomente entgegengesetzt werden. Zudem ist der Spritzverstell-Kolben durch das in der Zeichnung unten liegende bzw. bezogen auf Figur 2 im wesentlichen unten liegende, Druckfeld belastet, was die Auflagekräfte FA und FB, die hier repräsentativ punktförmig eingezeichnet wurden, erhöhen. Das Druckfeld, das als erstes Druckfeld von der Längsnut 54 ausgeht, ist in der Figur 2 als erstes Druckfeld 66 schematisch dargestellt. Es erhöht zusammen mit den Auflagekräften, die aus dem Kippmoment resultieren, die Flächenpressung auf der Seite des Nockenrings zwischen Spritzverstell-Kolben 10 und Zylinder 11. Erhöhte Kräfte in Verbindung mit Materialeigenschaften und Rauhigkeiten der Materialpaarungen können zum Versagen des Bauteils führen.

Dadurch, daß nun in dem Druckraum 57 der Steuerdruck eingeführt wird, ergibt sich dort ein zweites Druckfeld, das dem ersten Druckfeld und den Kippkräften zum Teil entgegenwirkt. Auf diese Weise kann die Radialbelastung des Spritzverstell-Kolbens wesentlich verringert werden, ohne daß wesentliche konstruktive Änderungen am Spritzverstell-Kolben notwendig werden. Es ist lediglich dafür zu sorgen, daß der Zapfen 7 den Druckraum 57 relativ dicht einschließt, dabei wirkt der Zapfen mit seiner Stirnseite in Verbindung mit der Lagerung des Nockenrings 3 als Stützfläche. Aufgrund der Längsbewegung des Spritzverstell-Kolbens 10 ist die Verbindungspaarung zwischen Zapfen 7 und Vertiefung 9 derart auszulegen, daß auch leichte Schwenkbewegungen des Zapfens relativ zum Spritzverstell-Kolben 10 durchgeführt werden können. Vorzugsweise ist der Zapfen an der Verbindungsstelle zum Spritzverstell-Kolben 10 kugelig ausgebildet. Um auch hier den Verschleiß niedrig zu halten, sind die Teile, die hier einander berühren, gehärtet. Insbesondere ist auch der Spritzverstell-Kolben 10 aus Verschleißgründen einsatzgehärtet.

Statt eines hydraulisch erzeugten Druckfeldes im Bereich der Ausnehmung 57 kann dieses zweite Druckfeld durch eine Gegenkraft realisiert werden, die durch eine zwischen Zapfen 7 und Ausnehmung 57 eingespannte Druckfeder 76 erzeugt wird, wie in Figur 2 gezeigt.

In weiterer Abwandlung zum Ausführungsbeispiel nach Figur 1 wird gemäß der Ausführung nach Figur 3 das zweite Druckfeld, das in dem Druckraum 57 realisiert war, in Form einer zusätzlichen Längsnut 67 in der Mantelfläche des Spritzverstell-Kolbens realisiert. Der Kolben und sein Antrieb sind dabei, wie in Figur 3 gezeigt, im wesentlichen gleich aufgebaut, wie beim Ausführungsbeispiel nach Figur 1. Es kann somit auf die diesbezügliche Beschreibung dieser Figur verwiesen werden. Der Schnitt nach Figur 3 zeigt jedoch eine Ansicht, die sich aus dem Schnitt III-III von Figur 4 ergibt. Der Figur 4 entnimmt man, daß die zusätzliche Längsnut 67 im wesentlichen diametral der Längsnut 54 gegenüberliegt. Die Verbindung zwischen der Ringnut 51 und dieser zusätzlichen Längsnut 67 erfolgt über eine Verbindungsleitung 68. Das sich an der zusätzlichen Längsnut 67 aufbauende zweite Druckfeld ist dabei dem sich an der Längsnut 54 aufbauenden Druckfeld gleichwertig. Somit heben sich die aus diesen Druckfeldern entstehende Kräfte auf, so daß die Radialbelastung des Spritzverstell-Kolbens 10 wesentlich verringert ist.
Es ist weiterhin vorteilhaft, wenn die Druckfelder eindeutig dimensioniert werden können, um den erwünschten Druckausgleich genau einzustellen. Dazu sind im geringen abstand und parallel zu den Längsnute 67 und 54 auf der der Vertiefung 9 abgewandten Seite je eine zusätzliche Rille 71 72 vorgesehen, die länger als diese Nuten 67 und 54 sind und diese beidseitig überragend mit ihrem einen Ende in den Federraum 15 münden. Somit wird das Druckfeld jeweils an der Stelle der zusätzlichen Rillen zum Federraum hin entlastet und so in Umfangsrichtung begrenzt.

Figur 5 zeigt weiterhin ein drittes Ausführungsbeispiel für eine Entlastung des Spritzverstell-Kolbens 10 von schädlichen Radialkräften. Auch diese Ausführung basiert auf der Bereitstellung eines zweiten Druckfeldes, das dem ersten Druckfeld entgegengerichtet ist, hierbei ist dieses jedoch in zwei zweite Druckfelder aufgeteilt, um möglichst alle am Spritzverstell-Kolben 10 auftretenden Momente zu erfassen. Auch hier ist der Spritzverstell-Kolben mit Steuerschieber in gleicher Weise aufgebaut wie bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 1 und 3, so daß eine diesbezügliche ergänzende Beschreibung nicht notwendig ist. Abweichend von dem Ausführungsbeispiel nach Figur 1 sind nun zwischen der Zylinderhülse 61 und dem angrenzenden Gehäuse 6 der Kraftstoffeinspritzpumpe ein erster Verbindungskanal 69 und ein zweiter Verbindungskanal 70 vorgesehen, die von dem Druckmittelzulauf 55 ausgehend zunächst parallel zu einer Mantellinie der Zylinderhülse 61 verlaufen und dann jeweils in eine Halbringnut 72 bzw. 73 übergehen, die zu einer Stelle am Umfang der Zylinderhülse 61 führen, die diametral zum Eintritt des Druckmittelzulaufes 55 in den Zylinder 11 liegen. Dort weist die Zylinderhülse jeweils einen ersten Durchbruch 75 und einen zweiten Durchbruch 74 auf, über die die Verbindungskanäle 69 bzw. 70 Verbindung zum Innern des Zylinders 11 haben im Bereich zwischen Zylinder 11 und Mantelfläche des Spritzverstell-Kolbens. In diesem Bereich bauen sich zweite Druckfelder auf, die in der Zeichnung symbolich als F_da symbolisiert sind. Diese Kräfte liegen dabei symmetrisch zur Mittellinie des Zapfens 7 damit sie für einen gleichmäßigen Kräfteausgleich am Spritzverstell-Kolben 10 sorgen. Sie wirken den resultierenden Auflagekräften FA und FB, die aus der Belastung des ersten Druckfeldes im Bereich des Druckmittelzulaufes 55 resultieren, entgegen. Sie wirken zudem auch zumindestens einer Kraftkomponente der vom Kippmoment auf dem Stellkolben ausübenden Kippkräfte entgegen. Mit der Bereitstellung von zwei zweiten Druckfeldern, die im wesentlichen der Längsnut 54 gegenüberliegen, erhält man ohne großen Aufwand eine sehr gute Kräftekompensation, eine verbesserte Schmierung und damiteine wesentliche Erhöhung der Standzeit und der Belastung des Spritzverstell-Kolbens 10.

Figur 6 zeigt eine Alternative der Kanalführung der Verbindungskanäle, die hier als erster Verbindungskanal 69' und zweiter Verbindungskanal 70' wendelförmig verlaufen, ausgehend von dem Druckmittelzulauf 55. Vorteilhaft ist dabei die Ausarbeitung der Verbindungskanäle als Rillen, die anschließend durch die eingepreßte Zylinderhülse verschlossen werden, bis auf den Zulauf und die Durchtritte 75 und 74.

Claims

Kraftstoffeinspritzpumpe mit einem der Spritzbeginnverstellung dienenden Spritzverstell-Kolben (10), der über ein Kupplungsteil (7) mit einem einstellbaren Teil (3) eines aus einem Nockenträgerteil und wenigstens einem den Nocken des Nockenträgerteils folgenden Pumpenkolbenantrieb bestehenden Nockenantriebs der Kraftstoffeinspritzpumpe gekoppelt ist und der in einem Zylinder (11) einen Arbeitsraum (14) begrenzt, der von einem steuerbaren Druckmittel beaufschlagt ist, durch das der Spritzverstell-Kolben (10) entgegen einer Rückstellkraft (16) einstellbar ist und mit einem in einer zur Achse des Spritzverstell-Kolbens (10) koaxialen Zylinderbohrung (22) im Spritzverstell-Kolbens (10) angeordneten, in Achsrichtung des Spritzverstell-Kolbens (10) verschiebbaren Steuerschiebers (24), der von einem Steuerdruck entgegen der Kraft einer Steuerfeder (30) verstellbar ist und in der Zylinderbohrung (22) mit Steuerkanten (40, 46) die Verbindung zwischen dem Arbeitsraum (14) und einem Zulauf (48, 50, 53, 55) von Druckmittel von einer Druckmittelquelle her oder einen Ablauf (41) von Druckmittel zu einem Entlastungsraum steuert, wobei an der Stelle des Durchtritts des Kupplungsteils (7) vom Nockenantrieb zum Spritzverstell-Kolben der Zylinder (11) in seinem mittleren Bereich mit einem Pumpeninnenraum (4) verbunden ist, in dem der Nockenantrieb angeordnet ist, wobei der SpritzverstellKolben (10) in seiner Mantelfläche einseitig eine Vertiefung (9) aufweist, in die das Kupplungsteil (7) eingreift, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Mantelfläche des Spritzverstell-Kolbens (10) und der Wand des Zylinders (11) wenigstens eine sich im wesentlichen längs der Achsrichtung des Spritzverstell-Kolben erstreckende Ausnehmung (54) im Bereich einer durch das Kupplungsteil (7) gehenden Radialebene des Spritzvertsell-Kolbens vorgesehen ist, mit der eine von der Druckmittelquelle herkommende, in den Zylinder mündenden Leitung (55) in ständiger Verbindung ist und ein erstes Druckfeld (66) zwischen Mantelfläche des Spritzverstell-Kolbens (10) und der Wand
des Zylinders (11) erzeugt und an einer im wesentlichen diametral der Ausnehmung gegenüberliegenden Stelle (57, 67, 75, 74) des Zylinders wenigstens ein. zweites Druckfeld erzeugt wird, das dem ersten Druckfeld (66) und Kippkräften am Spritzverstell-Kolben entgegenwirkt, die von aus dem Nockenantrieb resultierenden Kräften herrühren.
Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das wenigstens eine zweite Druckfeld von einer zwischen Vertiefung und Kupplungsteil eingespannten Druckfeder erzeugt wird.
Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das wenigstens eine zweite Druckfeld dadurch erzeugt wird, daß die Stelle (57, 67, 75, 74) mit der Ausnehmung (54) über einen Verbindungskanal verbunden ist.
Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Kupplungsteil (7) in der Vertiefung (9) einen Druckraum (57) einschließt, der als im wesentlichen der Ausnehmung (54) gegenüberliegende Stelle ständig mit der Ausnehmung (54) verbunden ist und in dem das wenigstens eine zweites Druckfeld erzeugt wird (Figur 1).
Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung (54) und der Druckraum (57) durch je einen Druckkanal (53, 58) ständig mit einer am Steuerschieber (24) vorgesehenen Ringnut (51) verbunden sind (Figur 1).
Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Mantelfläche des Spritzverstell-Kolbens (10) und der Wand des Zylinders eine zusätzliche Ausnehmung (67) vorgesehen ist, in deren Bereich als im wesentlichen der Ausnehmung (54) gegenüberliegender Stelle das zweite Druckfeld gebildet wird (Figur 2).
Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung (54) und die zusätzliche Ausnehmung (67), durch je einen Druckkanal (53, 68) ständig mit einer am Steuerschieber (24) vorgesehenen Ringnut (51) verbunden sind.
Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung als Längsnut (54) ausgeführt ist.
Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Ausnehmung als Längsnut (67) ausgeführt ist.
Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 8 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ausnehmung und zur zusätzlichen Ausnehmung je eine zu der jeweiligen Ausnehmung parallele Rille (71, 72) vorgesehen ist, die die Ausnehmungen (54, 67) in ihren Längsrichtungen überragen und mit ihrem einen Ende in einen Entlastungsraum (15) münden.
Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß von der von der Ausnehmung (54) zwei Verbindungsknäle (69, 70) zu je einem Austritt (73, 74) im Bereich zwischen Mantelfläche des Spritzverstell-Kolbens (10) und der Wand des Zylinders (11) führen, die beiderseites des Kupplungsteil (7) angeordnet sind und die als der Ausnehmung im wesentlichen gegenüberliegende Stelle im wesentlichen in einer gemeinsamen Radialebene zusammen mit der Ausnehmung (54) liegen (Fig. 5).
Kraftstoffeinspritzpumpe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Spritzverstell-Kolbens (10) in einer im Bereich der Vertiefung (9) offenen Zylinderhülse (61) aus verschleißfestem Werkstoff geführt wird, die in das aus weniger verschleißfestem Werkstoff bestehende Gehäuse (6) der Kraftstoffeinspritzpumpe eingesetzt ist.
Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Spritzverstell-Kolbens (10) in einer im Bereich deer Vertiefung (9) offenen Zylinderhülse (61) aus verschleißfestem Werkstoff geführt wird, die in das aus weniger verschleißfestem Werkstoff bestehende Gehäuse (6) der Kraftstoffeinspritz-pumpe eingesetzt ist und die Verbindungskanäle (69, 70, 71, 72) als durch die Zylinderhülse (61) verschlossene, in die Wand des Gehäuses eingearbeitete Rinnen ausgeführt sind, an deren Enden die Zylinderhülse (61) je eine Durchtritts-öffnung (75, 74) aufweist, die den Austritt der Verbindungskanäle bilden.
Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 11 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungskanäle (69, 70) von der Ausnehmung (54) zu ihren Austritten ( 75, 74) wendelförmig verlaufen.
Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 12 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Spritzverstell-Kolben (10) eine Ringnut (63) aufweist, in die ein metallischer, sich elastisch an die innere Mantelfläche der Zylinderhülse (61) anlegender Dichtring (64) eingesetzt ist.
Kraftstoffeinspritzpumpe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Spritzverstell-Kolben (10) ein erster (48) und ein zweiter Kanal (56) vorgesehen sind, die jeweils den Arbeitsraum (14) mit Zylinderbohrung (22) verbinden, wobei die Einmündung dieser Kanäle jeweils durch eine von zwei Steuerkanten (40, 46) des Steuerkschieber (24) gesteuert werden und der Spritzverstell-Kolben (10) durch einen außerhalb des Spritzverstell-Kolbens liegenden, vom Steuerdruck verstellbaren Stellkolben (33, 28) betätigt wird.
Kraftstoffeinspritzpumpe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerschieber (24) von einem außerhalb des Spritzverstell-Kolbens (10) und koaxial zu diesem angeordneten Stellkolben, gegen den die Steuerfeder wirkt, betätigt wird und die Vertiefung (9) im Spritzverstell-Kolben(10) in einem Teil der Längserstreckung des Spritzverstell-Kolbens (10) liegt, in welchem Teil auch der Steuerschieber (24) angeordnet ist.