DE69201353T2 - Nockenwelle einer Kraftstoffeinspritzpumpe. - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft eine Nockenwelle gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
• Die DE-A-39 25 823 zeigt eine Nockenwelle der vorstehend beschriebenen Art. Um den Hub des Nockens ohne Vergrößerung der Abmessungen des Pumpengehäuses zu vergrößern, hat der Nocken dieser Welle einen Radius, der kleiner ist als der Radius der dem Nocken benachbarten Teile der Welle.
• Ferner umfaßt gemäß Figur 3 der beigefügten Zeichnungen eine herkömmliche Brennstoffeinspritzpumpe 1 eines Verbrennungsreihenmotors (Dieselmotors) einen Stößel 2 zur Abgabe von Brennstoff unter Druck, ein Abgabeventil 4, das zwischen einem Brennstoffeinspritzrohr 3 und dem Stößel 2 angeordnet ist, eine Steuerhülse 5 und eine Steuerzahnstange 6. Die Steuerhülse 5 und die Steuerzahnstange 6 steuern in Kombination eine Menge von eingespritztem Brennstoff. Der Stößel 2 berührt einen Nocken 8 einer Nockenwelle 7 über einen Ansatz 9 und die Brennstoffeinspritzpumpe 1 geht auf und nieder in Übereinstimmung mit dem Nockenprofil, um Brennstoff mit einem vorgegebenen Druck einzuspritzen.
• Zu dem Nockenprofil P des herkömmlichen Nockens 8 gehört ein Hubzunahmesegment 11 und ein Hubabnahmesegment 12. Das Hubzunahmesegment 11 erreicht linear eine maximale Hubposition 10 und das Hubabnahmesegment 12 kehrt sanft aus der maximalen Hubposition 10 zu einer Nullhubposition zurück. Infolgedessen hat gemäß der Darstellung in Figur 4 das Antriebsdrehmoment des Nockens 8 einen positiven Bereich 13 (es wird ein bei A in der Darstellung angegebenes Drehmoment hinzugefügt), in dem ein Ansatz 9 während des Hubzunahmeabschnittes 11 angehoben wird, um so unter Druck Brennstoff zu übertragen, sowie einen negativen Bereich 15, in dem eine Federkraft einer den Ansatz 9 gegen den Nocken 8 pressenden Feder 14 während des Hubabnahmeabschnittes 12 wirkt. Im Fall einer Mehrzylindermaschine ist eine der Anzahl der Zylinder entsprechende Anzahl von Stößeln vorgesehen und die Nocken 8 haben unterschiedliche Phasen, um die Stößel 2 zu vorgegebenen Zeiten zu bewegen.
• Da die Periode der positiven und negativen Bereiche 13 und 15 jedes Nockens 8 kurz ist, treten positive und negative Drehmomente an einer einzelnen Nockenwelle 7 auf.
• Jedes Mal, wenn das Drehmoment zwischen dem positiven und negativen Bereich wechselt, bewegt sich daher gemäß der Darstellung in Figur 5, insbesondere im Fall einer zahnradgetriebenen Einspritzpumpe für einen Dieselmotor, eine Berührungsfläche 18 eines Zahnrades 16 der Brennstoffeinspritzpumpenseite mit einem Zahnrad 17 der Antriebsseite rückwärts (in der Zeichnung im Uhrzeigersinn) mit einem Zahnradspiel, das durch eine doppelt punktierte Linie angegeben ist, wodurch das Problem eines Zahnradgeräusches erzeugt wird.
• Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Nockenwelle einer Brennstoffeinspritzpumpe anzugeben, mit der ein Zahnradgeräusch einer Brennstoffeinspritzpumpe reduziert werden kann.
• Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Nockenwelle zum Antrieb eines Stößels einer Brennstoffeinspritzpumpe für jeden Zylinder einer Brennkraftmaschine angegeben, welche die Merkmale des Anspruchs 1 umfaßt.
• Mit dieser Nockenwelle schwankt das Antriebsdrehmoment der Nockenwelle nicht, sondern wird konstant und der negative Bereich tritt nicht auf. Da das Antriebsdrehmoment keinen negativen Bereich hat, wird das Zahnradgeräusch, welches von der Änderung der Zahnkontaktfläche herrührt, erheblich reduziert.
• Diese und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich deutlicher aus der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen und den Ansprüchen.
• Fig. 1 ist eine Ansicht einer Nockenwelle einer Brennstoffeinspritzpumpe gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in axialer Richtung der Nokkenwelle;
• Fig. 2 ist eine Reihe von Diagrammen, welche die Nockenhubkurven der in Figur 1 dargestellten Nockenwelle zeigen;
• Fig. 3 ist eine Schnittansicht einer herkömmlichen Brennstoffeinspritzpumpe;
• Fig. 4 zeigt Änderungen des Nockenhubes und des Antriebsdrehmomentes einer Brennstoffeinspritzpumpe, die eine herkömmliche Nockenwelle verwendet;
• Fig. 5 zeigt eine Schnittansicht von Zahnrädern einer herkömmlichen Brennstoffeinspritzpumpe;
• Fig. 6 zeigt eine Abwandlung von Figur 1 und
• Fig. 7 zeigt ebenfalls eine Abwandlung von Figur 1.
• Im folgenden wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung anhand der Figuren 1 und 2 der beigefügten Zeichnungen erläutert.
• Gemäß Figur 1 hat eine Nockenanordnung 21 einer Nockenwelle, welche einen für jeden Zylinder eines Vier-Zylinder-Motors vorgesehenen Stößel antreibt, Nocken mit annähernd fächerförmigem Profil P. Obwohl nur eine Nockenanordnung 21 in Figur 1 dargestellt ist, hat die Nockenwelle eine weitere Nockenanordnung in axialer Richtung (der Richtung senkrecht zum Zeichnungsblatt). Die Nockenanordnung 21 umfaßt einen ersten Nocken 22 und einen zweiten Nocken 24. Ein Hubanstiegssegment 23 des ersten Nockens 22 überlappt ein Hubabnahmesegment 25 des zweiten Nockens 24 um einen vorgegebenen Betrag. Bei dieser speziellen Ausführungsform dient der erste Nocken 22 für den zweiten Zylinder des Vier-Zylinder-Dieselmotors und der zweite Nocken 24 für den dritten Zylinder.
• Das Profil P der Nocken 22, 24 seinerseits besteht aus einem Hubanstiegssegment 23, das aus einer Nullhubposition (Kreis 31) linear bis zu einer maximalen Hubposition 26 ansteigt, einem Hubhaltesegment 27, das die maximale Hubposition 26 hält, und einem Hubabnahmesegment 25, das aus der maximalen Hubposition 26 auf die Nullhubposition abfällt. Das Hubzunahmesegment 23 und das Hubabnahmesegment 25 sind von Tangentiallinien an den Kreis 31 (Nullhublinie) gebildet und das Hubhaltesegment 27 ist von einem Kreisbogen gebildet, dessen Mittelpunkt die Mittelachse 32 der Nockenwelle ist. Eine Kombination dieser Segmente 23, 27 und 25 bildet einen Winkel von mehr als 180º betrachtet von dem Mittelpunkt 32 der Nokkenwelle.
• Wie sich aus Figur 2 ergibt, bezeichnet das Bezugszeichen 28 einen anderen ersten Nocken (für einen ersten Zylinder) und das Bezugszeichen 29 bezeichnet einen weiteren zweiten Nocken (für einen vierten Zylinder). Der Nocken 29 ist symmetrisch zu dem Nocken 28. Phasen der Nocken werden folgendermaßen bestimmt: Die Nocken 22 und 24 für die innenliegenden Zylinder (zweiter und dritter Zylinder) sind um 180º phasenverschoben gegenüber den Nocken 28 und 29 für die äußeren Zylinder (erster und vierter Zylinder). Betrachtet man insbesondere den Nocken 22 und 24 gemäß Figur 1, und wenn der Pumpenwinkel 90º beträgt, befindet sich der Nocken 22 des zweiten Zylinders in dem Hubabnahmeabschnitt 25 und der Nocken 24 des dritten Zylinders in dem Hubzunahmeabschnitt 23. Wenn der Pumpenwinkel 270º beträgt, befindet sich der Nocken 22 des zweiten Zylinders in dem Hubzunahmeabschnitt 23 und der Nokken 24 des dritten Zylinders in dem Hubabnahmeabschnitt 25.
• Bei dieser Anordnung wird gemäß Figur 2 das Antriebsdrehmoment konstant (null), da die von einer Nockenanordnung 21 erzeugten positiven und negativen Bereiche durch jene ausbalanciert werden, die von der anderen Nockenanordnung erzeugt werden. Im Gegensatz zu der herkömmlichen Nockenwelle hat das Antriebsdrehmoment der erfindungsgemäßen Nockenwelle keinen negativen Bereich. Infolgedessen wird eine Änderung der Zahnrad-Kontaktfläche aufgrund einer Fluktuation zwischen dem positiven und dem negativen Antriebsdrehmoment verhindert und das Zahnradgeräusch erheblich reduziert.
• Die Einteilung (das Längenverhältnis) der Segmente 23, 27 und 25 des Nockenprofils P wird durch eine Brennstoffeinspritzpumpe und/oder unterschiedliche Leistungen und Abmessungen der Brennkraftmaschine bestimmt.
• Figur 2 zeigt, daß die Kurve des Antriebsdrehmomentes horizontal ist. Die Kurve des Antriebsdrehmomentes kann jedoch auf und ab verlaufen, solange das minimale Drehmoment nicht ein negatives Drehmoment ist. Außerdem kann die Kurve des Drehmomentes einen von Null verschiedenen positiven Wert haben. Mit anderen Worten heißt dies, wenn das Antriebsdrehmoment nicht in einen negativen Bereich fällt, kann jede Drehmomentkurve genügend sein, um das Problem der herkömmlichen Anordnung zu eliminieren. Ferner haben das Hubzunahmesegment 23 und das Hubabnahmesegment 25 ein lineares Profil. Sie können jedoch auch nichtlineare Profile haben, wie dies in den Figuren 6 oder 7 dargestellt ist.

Claims (7)

1. Nockenwelle für den Antrieb eines für jeden Zylinder eines Verbrennungsmotors vorgesehenen Plungers einer Kraftstoffeinspritzpumpe, mit einem ersten Nocken (22) zum Heben eines ersten Plungers und mit einem zweiten Nocken (24) zum Heben eines zweiten Plungers, wobei der erste Nocken (22) ein annähernd fächerförmiges Nockenprofil (P) zum Heben des Plungers hat, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Nocken ein in bezug auf den Mittelpunkt (32) der Nockenwelle zu dem ersten Nocken (22) symmetrisches, annähernd fächerförmiges Nockenprofil (P) hat und daß das Hubvergrößerungssegment (23) des ersten oder des zweiten Nockens (22,24) das Hubverkleinerungssegment (25) des jeweils anderen Nockens (24,22) um einen vorgegebenen Betrag überlappt.

2. Nockenwelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Nockenprofil (P) ein lineares oder nichtlineares Hubvergrößerungssegment (23), ein lineares oder nichtlineares Hubverkleinerungssegment (25) und ein das Hubvergrößerungssegment und das Hubverkleinerungssegment (23,25) verbindendes bogenförmiges Segment (27) für die Beibehaltung eines maximalen Hubes hat.

3. Nockenwelle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Hubvergrößerungssegment und das Hubverkleinerungssegment (23,25) jeweils durch Berührungslinien definiert sind, die eine Position (26) eines maximalen Hubes mit einem eine Nullhubposition definierenden echten Kreis (31) verbinden, oder durch nichtlineare Linien, die die Position (26) des maximalen Hubes mit einem die Nullhubposition definierenden echten Kreis (31) verbinden.

4. Nockenwelle nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Segment (27) für die Beibehaltung eines maximalen Hubes durch einen Bogen definiert ist, dessen Mittelpunkt der Mittelpunkt (32) der Nockenwelle ist.

5. Verbrennungsmotor mit einer Nockenwelle gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dieser ein Vierzylinder-Dieselmotor ist.

6. Nockenwelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß diese ferner einen weiteren ersten Nocken (28) und einen weiteren zweiten Nocken (29) enthält und daß der erste Nocken (22) ein Nocken für den Zylinder #2 eines Vierzylinder-Dieselmotors, der zweite Nocken (24) ein Nocken für den Zylinder #3 ist und der zweite Nocken (24) von dem ersten Nocken (22) in der Phase um 180º verschoben ist, daß der weitere erste Nocken (28) ein Nocken für den Zylinder #1 und der weitere zweite Nocken (29) ein Nocken für den Zylinder #4 ist und der weitere zweiten Nocken (29) von dem weiteren ersten ocken (28) in der Phase um 180º verschoben ist.

7. Nockenwelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Nockenprofil (P) gemessen von dem Mittelpunkt (32) der Nockenwelle über 180º erstreckt.