[0001] Die Erfindung betrifft eine Notabstellvorrichtung für eine Brennkraftmaschine nach
dem Oberbegriff von Patentanspruch 1, bei der im Störfall eine stellgliedunabhängige
Rückstellung der Regelstange einer Einspitzpumpe auf Nullförderung möglich ist. Eine
derartige Vorrichtung geht beispielsweise aus der DE 39 23 123 C1 als bekannt hervor.
[0002] Die stellgliedunabhängige Rückstellung der Regelstange im Störfall wird bei der Einrichtung
nach der DE 39 23 123 C1 durch eine Kupplung ermöglicht, die im Normalbetrieb die
Stellbewegungen des Stellglieds wie eine feste Verbindung auf die Regelstange überträgt,
und im Störfall gelöst wird, so daß eine Notabstellung der Brennkraftmaschine durch
eine dafür vorgesehene Betätigungseinrichtung erfolgen kann. Die Kupplung ist mit
Kugelkörpern als Sperrglieder ausgebildet, die im Normalbetrieb in Aussparungen eines
stellgliedseitigen und eines regelstangenseitigen Wellenabschnitts eingreifen und
diese drehsteif verbinden. Die Wellenabschnitte werden durch einen Elektromagneten
in einer einer Sperrstellung entsprechenden Axiallage gehalten. Bei stromlos gesetztem
Elektromagneten rücken die Wellenabschnitte axial auseinander, wobei die Kugelkörper
gleichzeitig radial aus den Aussparungen des regelstangenseitigen Wellenabschnitts
ausrücken, so daß die beiden Wellenabschnitte nicht mehr miteinander gekoppelt sind.
Die Rückstellung des regelstangenseitigen Wellenabschnitts in eine einer Nullförderung
entsprechenden Position der Regelstange erfolgt durch eine Drehfeder, die eine rotatorische
Rückstellbewegung des regelstangenseitigen Wellenabschnitts auslöst. Bei dieser Ausführung
der Einrichtung mit Drehfeder werden Stellbewegungen des Stellglieds im Normalbetrieb,
wenn also Stellglied und Regelstange über die Kupplung miteinander verbunden sind,
in rotatorische Stellbewegungen der Wellenabschnitte umgesetzt, die entsprechend gelagert
sind. Nachteilig an dieser Einrichtung ist ein ständiger elektrischer Leistungsbedarf.
Außerdem ist ein recht hoher Kostenaufwand für die Herstellung der komplizierten Vorrichtung
zu veranschlagen.
[0003] Aus der DE 36 42 458 C1 geht ebenfalls eine Notabstellvorrichtung für eine Brennkraftmaschine
als bekannt hervor. Das Lösen der Kupplung erfolgt im Störfall durch Druckmittelbeaufschlagung
eines axial verschiebbar geführten Kolbens gegen die Kraft einer am Kolben wirkenden
Axialfeder, die die mit dem Kolben verbundene Kupplungshälfte in Anlage an der anderen
Kupplungshälfte hält, wenn kein Störfall vorliegt. Die Rückführung der Regelstange
in eine einer Nullförderung der Einspritzpumpe entsprechende Stellung erfolgt bei
gelöster Kupplung durch eine weitere Axialfeder, die auch im Normalbetrieb ständig
auf die Regelstange einwirkt. Zur Überwindung der Federkraft dieser weiteren Axialfeder
besteht im Normalbetrieb deshalb ein zusätzlicher Leistungsbedarf des Stellmotors,
was als nachteilig angesehen wird. Da die Stellkräfte infolge der ständig auf die
Regelstange einwirkenden Federkraft entsprechend groß sind, leidet hierunter auch
die Regelqualität. Ein bauartbedingter Nachteil ist ferner, daß die Übertragung der
Stellkräfte vom Kolben auf den die Führung des Kolbens bildenden Zylinder in den Führungsflächen
erfolgt. Da die Verschiebbarkeit des Kolbens gewährleistet sein muß, ist eine nicht
zu enge Passung für den Kolben vorzusehen, was sich aber als unerwünschtes Spiel im
Übertragungsweg zwischen Stellwelle und Regelstange bemerkbar machen wird.
[0004] In dem DE-GM 72 39 402 ist eine hydraulisch betätigte Notabstellvorrichtung aufgezeigt.
Durch Druckmittelzufuhr zu einem Stellkolben, der unmittelbar mit der Regelstange
verbunden ist, wird die Regelstange im Störfall auf Nullförderung verstellt. Im Normalbetrieb
der Brennkraftmaschine wird die Regelstange durch eine auf den Stellkolben einwirkende
Druckfeder in einer einer Brennstofförderung durch die Einspritzpumpe entsprechenden
Position gehalten. Weitere mechanische Zwischengestänge werden vermieden. Eine derart
einfache Ausbildung der Vorrichtung ist jedoch nur deshalb möglich, weil nur zwei
Regelstellungen vorgesehen sind, mit einer festen Fördermenge im Normalbetrieb, die
durch eine Regulierschraube justierbar ist, und einer Stopstellung.
[0005] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Notabstellvorrichtung
für Brennkraftmaschinen zur stellgliedunabhängigen Rückstellung der Regelstange einer
Einspritzpumpe auf Nullförderung so auszubilden, daß der Einbau dieser Vorrichtung
im Reguliergestänge für die Füllungsregelung keinen zusätzlichen Leistungsbedarf des
Stellglieds im Normalbetrieb der Brennkraftmaschine bedingt, was eine gute Regelqualität
ermöglicht, wobei die Verwendung einfacher Bauteile für Kupplung und Betätigungseinrichtungen
eine einfache Konstruktion erlaubt.
[0006] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs
1 gelöst. Die Übertragung der Stellimpulse erfolgt über eine drehbar gelagerte Welle,
die eine Kupplung beinhaltet, die durch einen in der Wellenlängsachse mit Druckmittel
beaufschlagbaren Axialkolben im Störfall lösbar ist. Im Normalbetrieb werden die beiden
Kupplungshälften durch eine Feder spielfrei aneinandergehalten, die ebenfalls in der
Wellenlängsachse wirkt. Da die Feder im Normalbetrieb kein Drehmoment an der Welle
erzeugt, arbeitet der Stellmotor frei in Richtung Füllung und Füllungsrücknahme. Der
Leistungsbedarf des Stellmotors wird damit aufgrund des Einbaus der Notabstellvorrichtung
nicht erhöht. Vom Stellmotor sind lediglich Reibungswiderstände und die am Kolben
der Einspritzpumpe wirkenden Druckkräfte zu überwinden. Dadurch ergibt sich eine gute
Regelqualität, denn die Stellkräfte sind klein und in beiden Regelrichtungen jeweils
gleich groß. Die Rückstellung des mit der Regelstange verbundenen Wellenabschnitts
auf Nullförderung erfolgt in einfacher Weise durch einen druckbeaufschlagbaren Drehkolben.
Aufgrund der Ausbildung mit einer drehbaren Welle und der hydraulischen Betätigbarkeit
der Kupplung sowie der hydraulischen Rückstellung im Störfall ist eine einfache Konstruktion
mit einfacher Kupplung möglich, die spielfrei ausgebildet werden kann. Vorteilhaft
ist hier beispielsweise eine Ausbildung der Kuppelglieder mit keilförmigen Klauen
nach Anspruch 2. In zweckmäßiger Weise ist im weiteren der stellgliedseitige Wellenabschnitt
mit einer Hülse ausgebildet, die drehsteif mit einem Schaft gekoppelt ist, der mit
dem Axialkolben verbunden ist, wobei die Feder in der Hülse angeordnet ist und gegen
den Schaft vorgespannt ist. Der Schaft ist dabei gegen die Hülse axial verfahrbar.
Weiter stehen nach den Ansprüchen 5 und 6 die Druckräume im Axialkolben und um den
Drehkolben über eine Verbindungsleitung miteinander in Verbindung, wobei Druckmittel
über die Verbindungsleitung zum Druckraum um den Drehkolben erst dann gelangt, wenn
die Kupplung der Welle gelöst ist.
[0007] Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt; es zeigen
- Fig. 1
- eine schematische Darstellung einer Notabstellvorrichtung im Längsschnitt,
- Fig. 2
- eine Querschnittsansicht der Notabstellvorrichtung, in Richtung der in Fig. 1 eingezeichneten
Schnittlinie II-II gesehen.
[0008] Die Notabstellvorrichtung nach Figur 1 besteht im wesentlichen aus einer drehbar
gelagerten Welle 3 aus zwei Wellenabschnitten 4 und 5, die durch eine Kupplung 9 miteinander
verbunden sind. Das Stellglied 1, beispielsweise ein elektrischer Stellmotor, ist
über ein Gestänge 2 mit der Welle 3 verbunden, und die Regelstange 7 ist über das
Gestänge 8 mit der Welle 3 verbunden. Die Wellenabschnitte 4 und 5 sind in Kugellagern
12, 13 und einem Nadellager 14 drehbar gelagert. Das Kugellager 13 nimmt außerdem
die auftretenden Axialkräfte auf. Der stellgliedseitige Wellenabschnitt 4 ist mit
einer Hülse 16 ausgebildet, in der eine auf Druck vorgespannte Feder 17 angeordnet
ist, die auf einen Schaft 15 wirkt, der in der Hülse 16 geführt ist. Die Führung erlaubt
axiale Verschiebungen des Schafts 15 in der Hülse 16. Der Schaft 15 und die Hülse
16 sind aber drehsteif, beispielsweise über einen Querstift 28 miteinander verbunden,
der beispielsweise im Schaft 15 in einem Langloch geführt ist. Am Schaft 15 sind die
Klauen 10 einer Kupplungshälfte angeordnet, die in die Klauen 11 der anderen Kupplungshälfte
des regelstangenseitigen Wellenabschnitts 5 eingreifen. Im Bereich zwischen den beiden
Kupplungshälften ist ein Druckraum 19 vorgesehen, zu dem im Störfall über eine Leitung
27 und ein Ventil 18 Druckmittel, vorzugsweise Schmieröl der Brennkraftmaschine geleitet
wird. Die mit dem Schaft 15 verbundene Kupplungshälfte ist zugleich als Axialkolben
20 ausgebildet, der an den Druckraum 19 angrenzt, wie in Figur 1 ersichtlich. Am regelstangenseitigen
Wellenabschnitt 5 ist ein weiterer, in Figur 2 ersichtlicher Druckraum 22 ausgebildet,
zu dem über eine Verbindungsleitung 21 und eine Zulaufbohrung 25 Druckmittel gelangt,
das auf die Drehflügel 23 eines Drehkolbens 24 wirkt, der am regelstangenseitigen
Wellenabschnitt 5 angeordnet ist. Die auf der Rückseite der Drehflügel 23 befindlichen
Kammern besitzen jeweils Entlüftungbohrungen 26. Die Verbindungsleitung 21 zum Druckraum
22 wird erst dann freigegeben, wenn die Kupplung zwischen den Wellenabschnitten 4
und 5 gelöst ist. Hierzu ist die Verbindungsleitung 21 an eine Auslaßbohrung des Druckraums
19 angeschlossen, die im Normalbetrieb der Brennkraftmaschine von der Mantelfläche
des Axialkolbens 20 überdeckt ist. Sie wird erst freigegeben, wenn sich der Axialkolben
20 in einer einer gelösten Stellung der Kupplung 9 entsprechenden Lage befindet.
[0009] Im Normalbetrieb der Brennkraftmaschine werden die beiden Hälften der Kupplung 9,
die den beiden Wellenabschnitten 4 und 5 zugeordnet sind, durch die Feder 17 in Anlage
aneinander gehalten, so daß die Stellbewegungen des Stellglieds 1 spielfrei auf die
Regelstange 7 übertragen werden. Da die Feder 17 in der Wellenlängsrichtung wirkt
und kein Drehmoment auf die Welle 3 ausübt, wird die Leistungsaufnahme des Stellglieds
durch den Einbau der Notabstellvorrichtung nicht beeinflußt. Zugleich wird dadurch
die Regelqualität verbessert, da die Stellkräfte klein sind und sich symmetrische
Regelverhältnisse ergeben. Im Störfall, wenn beispielsweise eine Regelung infolge
eines Defekts des Stellglieds nicht mehr möglich ist, wird das Ventil 18 aktiviert,
so daß über die Leitung 27 Druckmittel, vorzugsweise Motorschmieröl, in den Druckraum
19 gelangt. Bei ausreichendem Druck wird die stellgliedseitige Kupplungshälfte gegen
die Wirkung der Feder 17 zurückgefahren und dadurch gelöst. Bei gelöster Kupplung
9 gelangt vom Druckraum 19 über die Verbindungsleitung 21 Druckmittel in den Druckraum
22, wodurch der Drehkolben 24 und mit ihm die Regelstange 7 in eine einer Nullförderung
entsprechende Position zurückgestellt werden.
1. Notabstellvorrichtung für eine Brennkraftmaschine, mit einem Stellglied zum Antrieb
der Regelstange wenigstens einer Einspritzpumpe, und mit einem zwischen Stellglied
und Regelstange angeordneten Gestänge, das eine durch die Stellimpulse in Drehbewegungen
versetzbare, in Lagern abgestützte Welle enthält, wobei die Welle aus einem stellgliedseitigen
Wellenabschnitt und einem regelstangenseitigen Wellenabschnitt besteht, die durch
eine Kupplung miteinander verbunden sind, deren Kuppelglieder im Normalbetrieb eine
drehsteife Verbindung darstellen, und die im Störfall lösbar ist, so daß eine unabhängige
Drehbewegung des regelstangenseitigen Wellenabschnitts gegen den stellgliedseitigen
Wellenabschnitt möglich ist, wobei Mittel vorgesehen sind, die das Lösen der Kupplung
durch axiales Auseinanderfahren von die Kupplung bildenden Kupplungsteilen bewirken
und die den regelstangenseitigen Wellenabschnitt in eine rotatorische Drehbewegung
zum Rückstellen der Regelstange auf Nullförderung versetzen, dadurch gekennzeichnet,
daß im Störfall das Lösen der Kupplung (9) durch Druckmittelbeaufschlagung eines an
dem stellgliedseitigen Wellenabschnitt (4) axial verschiebbar geführten Axialkolbens
(20) gegen die Kraft einer auf den Axialkolben (20) in der Wellenlängsachse wirksamen
Feder (17) erfolgt, die die mit dem Axialkolben (20) verbundene Kupplungshälfte in
Anlage an der anderen Kupplungshälfte hält, wenn kein Störfall vorliegt, und daß die
Rückstellung des regelstangenseitigen Wellenabschnitts (5) in die der Nullförderung
der Regelstange (7) entsprechende Position durch einen mit dem regelstangenseitigen
Wellenabschnitt (5) verbundenen druckmittelbeaufschlagbaren Drehkolben (24) erfolgt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kuppelglieder der Kupplung
(9) als keilförmige Klauen (10, 11) ausgebildet sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellbewegungen
des Stellglieds (1) auf eine drehbar gelagerte Hülse (16) des Wellenabschnitts (4)
übertragen werden, und daß die Hülse (16) drehsteif mit einem Schaft (15) gekoppelt
ist, der mit der stellgliedseitigen Kupplungshälfte und dem Axialkolben (20) verbunden
ist, und daß die Feder (17) auf Druck gegen den Schaft (15) vorgespannt in der Hülse
(16) angeordnet ist und daß der Schaft (15) gegen die Hülse (16) axial verfahrbar
ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Druckmittel
das Schmieröl der Brennkraftmaschine Verwendung findet.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckräume
(19, 22) am Axialkolben (20) und um den Drehkolben (24) über eine Verbindungsleitung
(21) miteinander verbindbar sind, wobei der Zutritt von Druckmittel über die Verbindungsleitung
(21) zum Druckraum (22) um den Drehkolben (24) aber erst dann freigegeben wird, wenn
die Kupplung (9) zwischen den Wellenabschnitten (4, 5) gelöst ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsleitung (21)
an eine Auslaßbohrung des Druckraums (19) am Axialkolben (20) angeschlossen ist, die
bei ungelöster Kupplung (9) von der Mantelfläche des Axialkolbens (20) überdeckt ist
und erst freigegeben wird, wenn sich der Axialkolben (20) in einer einer gelösten
Stellung der Kupplung (9) entsprechenden Lage befindet.
