Einspritzzeitpunktversteller für Brennkraftmaschinen

Abstract

 Einspritzzeitpunktversteller für Brennkraftmaschinen, durch den die gegenseitige Drehlage einer Antriebswelle (3) gegenüber einer An­triebswelle (2) betriebskenngrößenabhängig änderbar ist. Der Ver­steller umfaßt zwei als Verstellgetriebe dienende Exzenterpaare (12), deren Verstellexzenter (13) mittels Bolzen (28) mit Zwischen­gliedern (22) verbunden sind und diese mittels je eines Koppelbol­zens (34) mit je zwei parallel zueinander auf einer Verstellerseite angeordneten hydraulisch betätigbaren Stellkolben (18) gekoppelt sind. Die Stellkolben (18) sind in einem Kolbenträger (9) geführt, der zwei seitliche Begrenzungsflächen (26) aufweist, die zusammen mit jeweils zwei von den Zwischengliedern (22) abstehenden Wänden (31) eine Gleitführung für die Zwischenglieder (22) bilden. Durch die verbesserte Gleitführung kann der Einspritzzeitpunktversteller für die Übertragung höherer Antriebsleistungen als bisher üblich eingesetzt werden.

Beschreibung

Stand der Technik

[0001] Die Erfindung geht aus von einem Einspritzzeitpunktversteller für Brennkraftmaschinen nach der Gattung des Hauptanspruchs.

[0002] Ein solcher Einspritzzeitpunktversteller ist bereits aus der DE-PS 33 39 009 bekannt. Die Hubbewegung von in einem Kolbenträger geführten Stellkolben wird hier über Zwischenglieder und an diesen befindliche Übertragungsglieder sowie ein Exzenterverstellgetriebe in eine gegenseitige Verdrehung zweier gleichachsiger Wellen, näm­lich einer Antriebs- und einer Abtriebswelle, umgewandelt. Jeweils zwei Stellkolben sind parallel zueinander auf einer Verstellerseite in einer Ebene senkrecht zur Verstellerlängsachse angeordnet. Als Übertragungsglieder zwischen den Stellkolben und den Zwischenglie­dern dienen Koppelbolzen, von denen jeder in eine Querbohrung in einen der Stellkolben ragt und mit einem der Zwischenglieder fest verbunden ist. Die Längsachsen der Koppelbolzen erstrecken sich dabei senkrecht zur Verstellerlängsachse und senkrecht zu den Längs­achsen der Stellkolben.

[0003] Aufgrund der Exzenterwirkung des Verstellgetriebes wird bei einer Verstellung der beiden Wellen zueinander der Kolbenträger auf seinem Führungsteil verdreht und die zur Verdrehung des Kolbenträgers er­forderlichen Kräfte werden durch die in die Stellkolben ragenden Koppelbolzen und die Stellkolben selbst auf den Kolbenträger über­tragen. Die Stellkolben werden durch die dabei auftretenden Seiten­kräfte zusätzlich beansprucht und können in ihren Führungen im Kol­benträger klemmen und verschleißen.

[0004] Jeder der Koppelbolzen ragt in eine mittige Bohrung des zugehörigen Stellkolbens, denn es können z. B. nicht zwei parallele Stellkolben mit einem gemeinsamen Koppelbolzen verbunden werden, da sonst die Stellkolben mit ihren Unterkanten zum Durchtritt der Koppelbolzen erforderliche Schlitze im Kolbenträger öffnen würden. Die Koppel­bolzen können also nur einseitig mit den Zwischengliedern verbunden werden, wobei aufgrund der geringen Wandstärke der Zwischenglieder nur geringe Verbindungslängen zur Verfügung stehen. Durch die ein­seitige Lagerung der Koppelbolzen besteht die Gefahr, daß diese sich durchbiegen oder aus der Verbindungsbohrung lösen bzw. schiefstel­len, wodurch die Stellkolben sich verklemmen. Die Zwischenglieder bewegen sich bei einer Verstellung radial nach außen bzw. innen und werden dabei nur über die Koppelbolzen und die Stellkolben radial geführt. Aufgrund von Spiel und demzufolge von Verkantungen der Kop­pelbolzen in den Stellkolben ist es möglich, daß die Zwischenglieder sich bei einer radialen Bewegung verklemmen.

Vorteile der Erfindung

[0005] Der erfindungsgemäße Einspritzzeitpunktversteller mit den kennzeich­nenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat den Vorteil, daß die Zwi­schenglieder über große Flächen auf dem Kolbenträger geführt sind.

[0006] Durch die Parallelführung der Zwischenglieder direkt auf dem Kolben­träger sind die Funktion der Führung der Zwischenglieder und der Einleitung der Stellkräfte in die Zwischenglieder getrennt. Die zur Verdrehung des Kolbenträgers erforderlichen Kräfte werden über die großen Berührungsflächen zwischen den Zwischengliedern und dem Kol­benträger direkt auf den Kolbenträger übertragen.

[0007] In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiter­bildungen der Erfindung beschrieben. In der Weiterbildung nach An­spruch 3 ist die Durchbiegung der Koppelbolzen verringert bzw. eine Schiefstellung ausgeschlossen, so daß ein Verklemmen der Stellkolben in den Zylinderbohrungen verhindert ist. Durch die Weiterbildung nach Anspruch 4 ist erreicht, daß die Preßsitze der Koppelbolzen in den Zwischengliedern nicht schon bei der Montage der Koppelbolzen beschädigt werden. Durch die Weiterbildung nach Anspruch 5 ist eine sichere Schmierung der Koppelbolzen mit geringen Verlusten erreicht. Durch die Weiterbildung nach Anspruch 6 ist eine einfache Herstel­lung der Zwischenglieder bei zugleich raumsparender Anordnung der Rückstellfedern, geringer Schwingungsanregung des Gesamtsystems und geringer Anzahl von Bauelementen erreicht.

Zeichnung

[0008] Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung darge­stellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt Figur 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Einspritzzeit­punktverstellers als Längsschnitt, Figur 2 den Spritzversteller als Querschnitt, Figur 3 ein Zwischenglied des Spritzverstellers in der Vorderansicht, Figur 4 das Zwischenglied in der Draufsicht und Figur 5 ein zweites Ausführungsbeispiel des Spritzverstellers als Quer­schnitt.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

[0009] Der in Figur 1 dargestellte Einspritzzeitpunktversteller 1 ist an eine nicht dargestellte Kraftstoffeinspritzpumpe für Dieselmotoren angebaut, als offener Einbauspritzversteller für den Einbau in ein geschlossenes Antriebsgehäuse bzw. in den Räderkasten der Brenn­kraftmaschine vorgesehen mit einem in bekannter Weise als Antriebs­element dienenden Zahnrad 2. Der Einspritzzeitpunktversteller kann auch als geschlossener Anbauspritzversteller ausgeführt werden. Der Spritzversteller 1 dient, wie anschließend noch näher erläutert, in bekannter Weise zur betriebskenngrößenabhängigen Änderung der gegen­seitigen Drehlage zweier gleichachsiger Wellen, einer Antriebswelle und einer Abtriebswelle, wobei die Abtriebswelle entweder zugleich die Nockenwelle der Einspritzpumpe ist oder eine mit dieser gekop­pelte Zwischenwelle. Durch die Änderung der Drehlage beider Wellen wird der Einspritzzeitpunkt bzw. der Förderbeginn der Kraftstoffein­spritzpumpe in Abhängigkeit von einer vorgegebenen Gesetzmäßigkeit verändert.

[0010] Bei dem in den Figuren 1 bis 4 dargestellten ersten Ausführungsbei­spiel dient als Antriebswelle ein Antriebszahnrad 2 und als Ab­triebswelle dient eine Nockenwelle 3 der Kraftstoffeinspritzpumpe. In einer Ausdrehung 4 des Antriebszahnrads 2 ist eine mit zwei plan­parallelen Stirnflächen 6 und 7 versehene Verstellerscheibe 8 gela­gert, die als ein flanschförmiger Teil einer Verstellernabe 10 aus­gebildet ist. Auf der Nockenwelle 3 ist die Verstellernabe 10 mit­tels einer Spannschraube 11 befestigt und nimmt auf einem Führungs­teil 10a einen Kolbenträger 9 auf. Die Verbindung zwischen dem An­triebszahnrad 2 und der auch als Teil der Nockenwelle 3 anzusehenden Verstellerscheibe 8 wird durch zwei in der Verstellerscheibe 8 dreh­bar gelagerte Exzenterpaare 12 herbeigeführt, die aus je einem Ver­stellexzenter 13 und einem Ausgleichsexzenter 14 bestehen. Die Aus­ gleichsexzenter 14 sind mittels je einem Bolzen 16 mit dem Antriebs­zahnrad 2 verbunden und dienen dem Ausgleich der Bogenhöhe, die die Mittelpunkte der Verstellexzenter 13 erreichen würden, wenn sie sich um die Bolzen 16 ohne Ausgleichsexzenter 14 drehen würden.

[0011] Diese Drehbewegung wird durch je zwei parallel zueinander, d. h. paarweise im Kolbenträger 9 geführte, und vom Druck eines Hydraulik­mediums betätigbaren Stellkolben 18 bewirkt, die sich entsprechend dem von einem Steuergerät gesteuerten Druck des Hydraulikmediums entgegen der Kraft von Rückstellfedern 19, in parallel zueinander angeordneten und nach außen weisenden Zylinderbohrungen 20 des Kol­benträgers 9 öldicht geführt, von der Verstellernabe 10 weg nach außen bewegen. Dabei werden über exzentrisch an den Verstellexzen­tern 13 angreifende Zwischenglieder 22 die Verstellexzenter 13 ver­dreht. Die Stellkolben 18 sind alle innerhalb einer in Figur 1 strichpunktiert angedeuteten senkrecht zu einer Längsachse 23 des Verstellers liegenden Ebene 24 geführt.

[0012] Der Kolbenträger 9 weist zwei parallel zur Längsachse 23 des Ver­stellers und parallel zu den Längsachsen 21 der Zylinderbohrungen 20 verlaufende ebene Begrenzungsflächen 26 auf. Die Begrenzungsflächen 26 und zwischen den Stellkolben 18 angeordnete Trennwände 27 sind im Bereich der Zylinderbohrungen 20 mit nach außen gerichteten Schlit­zen 29 versehen.

[0013] Die Zwischenglieder 22 bestehen, wie in Figur 3 dargestellt, aus je einem Mittelteil 30, das senkrecht zur Verstellerlängsachse 23 U-förmig ausgebildet ist. Vom Mittelteil 30 stehen senkrecht je zwei Wände 31 ab, die sich parallel zu den Begrenzungsflächen 26 erstrek­ken und zum Kolbenträger 9 hinweisen. Der Kolbenträger 9 wird je­weils im Bereich der Zylinderbohrungen 20 von den Wänden 31 und dem Mittelteil 30 der Zwischenglieder 22 U-förmig umfaßt. Eine Plan­fläche 32 am Mittelteil 30 und zwei einander gegenüberliegende Füh­rungsflächen 33 an den Wänden 31 der Zwischenglieder 22 bilden eine Gleitführung für die Zwischenglieder 22. Jeweils zwei parallel zu­einander auf einer Verstellerseite angeordnete Stellkolben 18 sind über einen einzigen, gemeinsamen Koppelbolzen 34 mit einem der Zwi­schenglieder 22 verbunden. Auf der dem Kolbenträger 9 abgewandten Seite der Mittelteile 30 steht je ein einteilig angeformter Bolzen 28 ab, der in einen der Verstellexzenter 13 eingreift.

[0014] Die Koppelbolzen 34 sind in Bohrungen 35a, b in den Wänden 31 der Zwischenglieder 22 eingepreßt, können durch die Schlitze 29 in den Begrenzungsflächen 26 und den Trennwänden 27 durch den Kolbenträger 9 treten und werden von Querbohrungen 36 in den Stellkolben 18 auf­genommen. Die Koppelbolzen 34 erstrecken sich senkrecht zur Verstel­lerlängsachse 23 und senkrecht zu den Längsachsen 21 der Zylinder­bohrungen 20. Die Koppelbolzen 34 sind an ihrem vorderen Ende 34a, mit dem sie bei der Montage zuerst eingeführt werden, mit einem et­was kleineren Durchmesser versehen, als an ihrem hinteren Ende 34b. Entsprechend sind auch die Bohrungen 35b, durch die die Koppelbolzen 34 zuerst eingeführt werden, in ihrem Durchmesser etwas größer als die gegenüberliegenden Bohrungen 35a. Durch die unterschiedlichen Durchmesser wird verhindert, daß die Passung der Bohrung 35 b schon bei der Montage der Koppelbolzen 34 zerstört wird.

[0015] Die Stellkolben 18 sind als Hohlkolben ausgeführt und die Querboh­rungen 36 zum Durchtritt des Koppelbolzens 34 sind über je eine Boh­rung 38 mit den Innenräumen der Stellkolben 18 und damit mit den druckbeaufschlagten Bereichen der Zylinderbohrungen 20 unterhalb der Stellkolben 18 verbunden.

[0016] Vier an Konsolen 22b an den einander zugewandten Enden 22a der Zwi­schenglieder 22 angreifende Druckfedern 19 dienen als Rückstell­federn und wirken zugleich rückstellend und stabilisierend. Die Druckfedern 19 sind zwischen Federwiderlagern 39 und 40 eingespannt. Die Federwiderlager 39 sind als Federteller ausgebildet und jeweils an den Enden je eines die Druckfedern 19 zusammenhaltenden, frei­schwingenden Führungsbolzens 42 befestigt. Die Federwiderlager 40 werden von den rechtwinklig abstehenden und durchbohrten Konsolen 22b der Zwischenglieder 22 aufgenommen und sind ebenfalls als hül­senförmige Federteller ausgebildet. Das Hydraulikmedium wird in die Zylinderbohrungen 20 unter den Stellkolben 18 durch die Bohrungen 44 in der Verstellernabe 10 zugeführt.

[0017] In der in den Figuren 1 und 2 gezeichneten Ausgangslage der Stell­kolben 18 nimmt das Antriebszahnrad 2 eine vorbestimmte Drehlage ge­genüber der Verstellernabe 10 ein. Die Zwischenglieder 22 stützen sich mit ihren Enden 22a unter der Vorspannkraft der Rückstellfedern 19 aneinander ab, wodurch die Ausgangslage festgelegt ist. Eine Stellbewegung der Stellkolben 18 wird über die Koppelbolzen 34 auf die Zwischenglieder 22 und von diesen über die angeformten Bolzen 28 auf die Verstellexzenter 13 übertragen. Die Zwischenglieder 22 bewe­gen sich dabei, vom Kolbenträger 9 geführt, radial nach außen bzw. innen und führen gleichzeitig eine Drehbewegung um die Versteller­längsachse 23 aus. Der Kolbenträger 9 wird über die Führungsflächen 33 mitgenommen und macht die Drehbewegung der Zwischenglieder 22 mit. Der größtmögliche Hub der Stellkolben 18 und damit die maximale Verstellung der gegenseitigen Drehlage zwischen dem Antriebszahnrad 2 und der Verstellernabe 10 wird durch zwei Absätze 45 am Kolbenträ­ger 9 begrenzt, an den die Mittelteile 30 der Zwischenglieder 22 bei Erreichen ihrer äußersten Endlage anschlagen.

[0018] Über die großen Führungsflächen 33 und Begrenzungsflächen 26 werden die Zwischenglieder 22 radial sicher und exakt durch den Kolbenträ­ger 9 geführt. Dadurch wird ein Verklemmen der Zwischenglieder 22 bei radialer Bewegung auf den Führungsbolzen 42 vermieden. Von den Zwischengliedern 22 bei ihrer Drehbewegung auf den Kolbenträger 9 ausgeübte Seitenkräfte und aus Drehschwingungen resultierende Sei­tenkräfte auf den Kolbenträger 9 werden ebenfalls über die großen Führungsflächen 33 und Begrenzungsflächen 26 übertragen, so daß sich geringe Flächenpressungen und eine große Dauerhaltbarkeit des Ver­stellers ergeben. Durch die mit jeweils zwei der Stellkolben 18 ver­bundenen und in beiden Wänden 31 je eines Zwischenglieds 22 einge­preßten Koppelbolzen 34 ist eine exakte Führung der Stellkolben 18 in den Zylinderbohrungen 20 erreicht, da die Koppelbolzen 34 sich nur wenig durchbiegen und die Stellkolben 18 daher nicht kippen und sich verklemmen können. Über die Bohrungen 38 in den Stellkolben 18 ist eine gezielte Schmierung der Koppelbolzen 34 mit geringen Ver­lusten erreicht.

[0019] Bei einem in Figur 5 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel sind die Zylinderbohrungen 120 im Kolbenträger 109, abweichend vom ersten Ausführungsbeispiel, nach außen durch je ein als Federjoch dienendes Abschlußteil 145 abgedeckt. Zwischen je einem Stellkolben 118 und dem Federjoch 145 ist eine als Rückstellfeder 119 dienende Druck­feder eingespannt. Die Druckfedern sind in stirnseitigen Vertiefun­gen 146 in den Stellkolben 118 und in Ansenkungen 148 im Federjoch 145 geführt. Das Federjoch 145 ist über zwei Schrauben 147 mit dem Kolbenträger 109 verbunden.

[0020] Durch die Anordnung der Rückstellfedern 119 innerhalb des Kolbenträ­gers 109 können die Federwiderlager an den Zwischengliedern 122 ent­fallen, so daß deren Herstellung vereinfacht ist und neben dem Kol­benträger 109 Raum zum Einbau weiterer Einrichtungen, beispielsweise zur Förderbeginneinstellung der Kraftstoffeinspritzpumpe, vorhanden ist.

Ansprüche

1. Einspritzzeitpunktversteller für Brennkraftmaschinen, insbeson­dere für Dieselmotoren, mit innerhalb des umlaufenden Verstellers untergebrachten und vom betriebskenngrößenabhängig gesteuerten Druck eines Hydraulikmediums entgegen einer Rückstellkraft betätigbaren Stellkolben (18), die in nach außen gerichteten Zylinderbohrungen (20) eines auf einem Nabenteil (10) angeordneten Kolbenträgers (9) geführt sind und durch die mittels Zwischengliedern (22) und an die­sen angebrachten Übertragungsgliedern über ein eine Antriebswelle (2) mit einer Abtriebswelle (3) verbindendes Exzenterverstellge­triebe (12) die gegenseitige Drehlage der Antriebs- (2) und der Abtriebswelle (3) änderbar ist, wobei als Übertragungsglieder für die Stellbewegung der Stellkolben (18) auf die Zwischenglieder (22) mit den Zwischengliedern und den Stellkolben (18) verbundene, senk­recht zu den Längsachsen (21) der Zylinderbohrungen (20) angeordnete Koppelelemente (34) und als Übertragungsglieder zwischen den Zwi­schengliedern (22) und dem Exzenterverstellgetriebe (12) an den Zwi­schengliedern (22) angebrachte und in das Exzenterverstellgetriebe (12) eingreifende Bolzen (28) dienen, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolbenträger (9) parallel zur Verstellerlängsachse (23) und parallel zu den Längsachsen (21) der Zylinderbohrungen (20) sich erstreckende Begrenzungsflächen (26) aufweist und die Zwischen­glieder (22) den Kolbenträger (9) auf seinen Begrenzungsflächen (26) und einer Stirnseite U-förmig umfassen und dadurch radial auf dem Kolbenträger (9) geführt sind.

2. Einspritzzeitpunktversteller nach Anspruch 1, dadurch gekenn­zeichnet, daß die Zwischenglieder (22) senkrecht zur Versteller­längsachse (23) U-förmig ausgebildet sind und im wesentlichen aus einem Mittelteil (30) und senkrecht von diesem zum Kolbenträger (9) hin und parallel zu dessen Begrenzungsflächen (26) abstehenden Wän­den (31) bestehen.

3. Einspritzzeitpunktversteller nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß pro Verstellerseite je zwei Stellkolben (18) parallel zueinander angeordnet sind und daß als Koppelelemente zwi­schen den Stellkolben (18) und den Zwischenglieder (22) senkrecht zur Verstellerlängsachse (23) und senkrecht zu den Längsachsen (21) der Zylinderbohrungen (20) sich erstreckende Koppelbolzen (34) die­nen, wobei jeweils die zwei auf einer Verstellerseite angeordneten Stellkolben (18) über einen einzigen, gemeinsamen Koppelbolzen (34) mit einem der Zwischenglieder (22) verbunden sind.

4. Einspritzzeitpunktversteller nach Anspruch 3, dadurch gekenn­zeichnet, daß die Koppelbolzen (34) in Bohrungen (35a, b) der Wände (31) eingepreßt sind und an ihrem vorderen Ende (34a), das bei der Montage zuerst eingeführt wird, einen kleineren Durchmesser auf­weisen als an ihrem hinteren Ende (34b).

5. Einspritzzeitpunktversteller nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellkolben (18) zum Durchtritt der Koppel­bolzen (34) dienende Querbohrungen (36) aufweisen, die über Öffnun­gen (38) in den Stellkolben (18) mit dem druckbeaufschlagten Bereich der Zylinderbohrungen (20) zwischen den Stellkolben (18) verbunden sind.

6. Einspritzzeitpunktversteller nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb der Zylinderbohrungen (120) im Kolbenträger (109) nach außen hin je ein Abschlußteil (145) angeord­net ist und zwischen jedem Stellkolben (118) und dem Abschlußteil (145) eine Rückstellfeder (119) eingespannt ist.

7. Einspritzzeitpunktversteller nach einem der Ansprüche 1 bis 5, mit Rückstellfedern zur Aufbringung der Rückstellkraft für die Stellkolben, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenglieder (22) an ihren einander zugewandten Enden (22a) rechtwinklig von deren Wänden (31) abstehende, je ein Federwiderlager (40) für die Rückstellfedern (19) aufnehmende Konsolen (22b) tragen.

Zeichnung