CN105765212A - 燃料高压泵的驱动系统、燃料高压泵组件以及内燃机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种内燃机(14)的燃料高压泵(12)的驱动系统(10)，该驱动系统包括传动系，所述传动系在驱动侧与曲轴(18)联接并且在从动侧与用于控制阀的凸轮轴联接，并且所述驱动系统包括至少一个驱动系统凸轮(26)，所述驱动系统凸轮直接驱动所述燃料高压泵(12)并且远离用于控制阀的凸轮轴地位于传动系中；其中，所述驱动系统没有用于驱动驱动系统凸轮的链条和齿带。此外，本发明涉及一种燃料高压泵组件以及一种内燃机。

Description

燃料高压泵的驱动系统、燃料高压泵组件以及内燃机
技术领域
本发明涉及一种燃料高压泵的驱动系统、一种燃料高压泵组件以及一种内燃机。
背景技术
燃料高压泵由现有技术已知。
这类燃料高压泵例如用在共轨柴油发动机中，用以将燃料泵送到高压存储器中。
内燃机的已知的用于供给燃料的燃料高压泵可以例如以其外壳与内燃机的曲轴箱拧紧。驱动可以通过链条或齿带进行，该链条或齿带驱动中间轴。该中间轴然后与位于泵壳体内部中的、单独的轴联接，该轴又具有驱动系统凸轮，该驱动系统凸轮驱动高压泵的挺杆。这类燃料高压泵也被称为所谓的“独立的”燃料高压泵。被证实为不利的是，这类燃料高压泵的在曲轴箱上的必要的坚实(鲁棒)的连接导致相对更高的重量、更高的成本和更高的燃料消耗。
此外已知的是，使用所谓的插接泵给内燃机供给燃料。为此，插接泵与内燃机的缸盖拧紧。驱动通过位于内燃机的凸轮轴上的凸轮进行。
不仅所谓的“独立的”燃料高压泵而且前述的插接泵需要驱动系统的坚实设计，因为在驱动系统中由借助链条或齿带的驱动方式引起地出现高的转矩。这又导致这样的燃料高压泵的驱动系统的重量更高并且成本更高。此外，发生更高的燃料消耗，因为燃料高压泵的这种驱动方式与更高的摩擦功率相关联。
DE102010016693A1公开了一种用于内燃机的控制驱动装置，该控制驱动装置包括与曲轴连接的曲轴链轮和与中间轴连接的中间轴链轮用以驱动燃料泵。曲轴链轮和中间轴链轮与一根链条连接，转矩通过该链条从曲轴传递到中间轴上。
DE102005023162A1公开了一种用于内燃机的控制链条驱动装置，该控制链条驱动装置包括曲轴链轮和具有两个齿圈的中间轴链轮，其中，一根链条围绕曲轴链轮和中间轴链轮的一个齿圈布设，以便驱动中间轴。中间轴链轮驱动燃料泵的驱动轴。一根第二链条围绕另一个齿圈布设，该第二链条也围绕凸轮轴轮布设，以便驱动用于控制阀的凸轮轴。
发明内容
因此，本发明的任务是，以有利的方式改进开头所提类型的燃料高压泵的驱动系统、燃料高压泵组件以及内燃机，尤其是这样改进，使得在燃料高压泵中能够减少用于驱动系统的结构耗费。此外，应当优化驱动系统中所需的高的转矩，从而驱动系统不再必须实施得那么庞大。
该任务按照本发明通过具有权利要求1的特征的燃料高压泵的驱动系统解决。由此，内燃机的燃料高压泵的驱动系统具有传动系，所述传动系在驱动侧与曲轴联接并且在从动侧与用于控制阀的凸轮轴联接，并且所述驱动系统具有至少一个驱动系统凸轮，所述驱动系统凸轮直接驱动所述燃料高压泵的挺杆并且远离用于控制阀的凸轮轴地位于传动系中，其中，驱动系统凸轮位于中间轴上，所述中间轴支承在曲轴箱中。
迄今为止所需的庞大的高压泵壳体和自己的位于泵壳体中的轴不再是必要的。由曲轴驱动的中间轴设有凸轮，该凸轮直接驱动挺杆。泵本身由此仅还包括所谓的泵元件，由此显著地节省了结构空间。此外省去了轴在自己的泵壳体中迄今为止必需的燃料冷却的滑动轴承。
优选，驱动系统从曲轴直到中间轴都没有链条并且没有齿带。由此得到如下优点，即，在燃料高压泵的驱动系统中不再需要链条传动装置或齿带传动装置的坚实设计并且也不再需要在曲轴箱上或在缸盖上的庞大连接，因为链条或齿带所需的高的摩擦功率被减少。
燃料高压泵的驱动系统和由此还有燃料高压泵本身可以针对较小的负荷设计，并且这一点能够实现显著的重量节省。
驱动系统可以仅仅是机械式的。
由此得到如下优点，即，不需要泵的电驱动装置并且驱动系统有利地更不容易出故障。
燃料高压泵尤其是纯机械式驱动的燃料高压泵。
燃料高压泵例如是柴油发动机的泵喷嘴系统或共轨系统的燃料高压泵、尤其是机械的容积式泵。
但燃料高压泵也可以是汽油发动机或者说奥托发动机的燃料泵。
此外可以规定，所述驱动系统凸轮根据缸数构造为单凸轮或多凸轮。视缸数额定，例如在两个缸时可以设置单凸轮，在四个缸时可以设置双凸轮并且在六个缸时可以设置三凸轮。由此可以减少重量并且借助一个唯一的燃料高压泵在高压存储器中建立所需的压力。
此外可以规定，驱动系统凸轮在传动系的力流中位于曲轴和凸轮轴之间或者位于凸轮轴之后。由此得到如下优点，即，驱动燃料高压泵所需的转矩可以通过曲轴和凸轮轴之间的传动系提供或者凸轮轴必须构造为没有额外的驱动系统凸轮。此外可以通过这类布置节省结构空间。但是要强调的是，中间轴不是必须强制性地位于曲轴和凸轮轴之间的力流路径中。也可能的是，这样地构造整个传动系，使得曲轴一方面驱动凸轮轴并且与此并行地驱动中间轴，而不会将转矩从中间轴随后引导到凸轮轴。
此外，驱动系统可以具有至少一个中间轴，驱动系统凸轮位于该中间轴上。
中间轴优选不是集成在燃料高压泵中。中间轴可以作为独自的部件单独地并且任意地定位，例如安置和支承在内燃机的曲轴箱中。
借助中间轴可以驱动另外的机构，例如水泵、油泵、真空泵和/或发电机。由此能够将传递到中间轴上的转矩有利地用于驱动另外的机构。可以驱动这些机构中的一个或多个。所述机构可以直接地法兰连接或者例如通过齿轮级、皮带、齿带或链条被驱动。
中间轴可以借助齿轮中间传动装置驱动。由此得到如下的优点，即通过齿轮低摩擦地传递用于燃料高压泵的高驱动力矩，由此取代用于泵驱动的坚实的链条和皮带传动装置。
齿轮中间传动装置可以直接将转矩从曲轴传递到中间轴上。
但是也可想到的是，齿轮中间传动装置将驱动所需的转矩从用于控制阀的凸轮轴传递给中间轴。
替代地，中间轴可以驱动用于控制阀的凸轮轴，或者涉及具有两个凸轮轴的内燃机时，中间轴也可以驱动两个凸轮轴。这可以例如借助齿带或链条完成。
此外可以规定，齿轮中间传动装置具有至少一个位于曲轴上的齿轮和至少一个位于中间轴上的齿轮。由此能够实现从轴到齿轮的直接的转矩传递，而没有值得一提的摩擦损失。此外由此得到如下的优点，即，能够坚实地并且同时通过更少的笨重部件实现转矩传递。也可以省去燃料高压泵在曲轴箱上或在缸盖上的庞大连接，因为不仅曲轴而且中间轴充分坚实地支承并且因此可以接收相应的转矩和力。
优选，在曲轴和中间轴上的齿轮可以相互啮合。由此能够实现简单的结构并且能够实现以少的摩擦损失直接传递高转矩。
所述任务替代地通过一种内燃机的燃料高压泵的驱动系统解决，该驱动系统包括传动系，所述传动系在驱动侧与曲轴联接并且在从动侧与用于控制阀的凸轮轴联接，并且所述驱动系统包括至少一个驱动系统凸轮，所述驱动系统凸轮直接驱动所述燃料高压泵的挺杆并且远离用于控制阀的凸轮轴地位于传动系中，其中，所述驱动系统凸轮位于曲轴上。
当驱动系统凸轮位于曲轴上时，得到如下的优点，即，对于传递用于燃料高压泵的驱动转矩不再需要传动装置。而是，位于曲轴上的驱动系统凸轮直接驱动燃料高压泵，该燃料高压泵重新实施为没有带有集成中间轴的自身壳体，由此节省重量和结构空间。
尤其是驱动系统凸轮可以安置在曲轴的前端部或后端部上。在那里可以接合驱动系统凸轮。但是该驱动系统凸轮也可以加工到曲轴中。
按照另一种实施方式可以规定，驱动系统凸轮加工或接合成位于曲轴的曲柄臂上。
此外，本发明涉及一种燃料高压泵组件。这种燃料高压泵组件具有至少一个燃料高压泵和至少一个按照本发明的驱动系统。
此外可以规定，燃料高压泵构造为插接泵。
此外，本发明涉及一种内燃机。这种内燃机具有至少一个按照本发明的驱动系统或至少一个按照本发明的燃料高压泵组件。
内燃机优选是柴油发动机。
但是也可想到的是，内燃机实施为汽油发动机或者说奥托发动机。尤其是在这种实施方式中，用于驱动燃料高压泵的驱动系统凸轮可以安置在平衡轴(AGW)上。
附图说明
本发明的其它特征和优点由以下说明和由所参照的以下附图得出。在附图中：
图1示出按照本发明的燃料高压泵的驱动系统的一个实施例的透视图，该燃料高压泵安装到按照本发明的内燃机的按照本发明的燃料高压泵组件中；
图2示出按照图1的驱动系统的端侧的视图；
图3示出按照图1和2的驱动系统的俯视图；
图4示出按照图1的驱动系统的端侧的另一个视图，其中包括驱动附加的机构；
图5示出按照本发明的燃料高压泵的驱动系统的另一个实施例的透视图，该燃料高压泵安装在按照本发明的内燃机的按照本发明的燃料高压泵组件中；
图6示出按照图5的驱动系统的端侧的视图；
图7示出按照图5和6的驱动系统的俯视图；
图8示出用于按照本发明的燃料高压泵的驱动系统的曲轴的另一个实施例的透视图，该燃料高压泵安装在按照本发明的内燃机的按照本发明的燃料高压泵组件中；
图9示出按照图8的驱动系统的端侧的视图；
图10示出按照图8和9的驱动系统的俯视图；和
图11示出按照本发明的燃料高压泵的驱动系统的另一个实施例的透视图，该燃料高压泵安装在按照本发明的内燃机的按照本发明的燃料高压泵组件中。
具体实施方式
图1示出内燃机14的燃料高压泵12的按照本发明的驱动系统10的第一实施例，其安装在按照本发明的燃料高压泵组件16中。
在图1中示出的燃料高压泵组件16安装在按照本发明的内燃机14中。
驱动系统10具有所示的传动系，该传动系在驱动侧与曲轴18联接并且在从动侧与在此未详细示出的用于控制阀的凸轮轴联接。
在图1所示的实施方式中，内燃机14是具有共轨技术的柴油发动机，并且燃料高压泵12在输入侧布置在所谓的轨或高压存储器之前。
内燃机14的曲轴18在端部侧设有曲轴齿轮20。该曲轴齿轮20在此以常见的轴-轮毂连接系统固定在曲轴18的凸缘上。
曲轴齿轮20与中间轴齿轮22啮合并且构成驱动系统10的齿轮中间传动装置，其中，各齿轮可以被张紧或放松。
中间轴齿轮22在中间轴24上位于端部侧并且同样以常见的轴-轮毂连接系统固定在那里。
中间轴24在其背离中间轴齿轮22的端部上支撑驱动系统凸轮26，所述驱动系统凸轮在此根据内燃机14的缸数构造为双凸轮。
中间轴24在此通过滚动轴承或滑动轴承29直接支承在内燃机14的曲轴箱27中。
驱动系统凸轮26由此远离用于控制阀的凸轮轴地位于内燃机14的传动系中。此外，驱动系统10没有链条并且没有齿带用于驱动所述驱动系统凸轮26，但是该驱动系统凸轮被纯机械地驱动。
驱动系统凸轮26在传动系的力流中位于用于驱动的曲轴18和被驱动的用于控制阀的凸轮轴之间。
此外，驱动系统凸轮26抵靠燃料高压泵12的挺杆28安装，从而该驱动系统凸轮直接驱动燃料高压泵12。
燃料高压泵12在此实施为插接泵。
图2示出按照图1的驱动系统的端侧的视图，并且图3示出按照图1和2的驱动系统的俯视图。
在图1至3中所示的实施例的功能如下：
曲轴18将内燃机14的活塞的运动转化为旋转运动。
由此作用在曲轴18上的转矩借助曲轴齿轮20传递到中间轴齿轮22上。
中间轴齿轮22又驱动所述驱动系统凸轮26，所述驱动系统凸轮机械地操作作为机械的容积式泵工作的燃料高压泵12。
燃料高压泵12在未详细示出的燃料高压存储器或轨中通过泵入燃料建立压力。
图4示出按照图1至3的具有扩展结构的驱动系统10，其中，曲轴箱27和中间轴24的轴承29仅出于绘图原因被省去。
在此象征性地示出并且仅能看到其中的一个齿轮驱动级34的另外的机构32，例如水泵、油泵、真空泵和/或发电机在此分配给驱动系统10。替代地或附加地，用于控制阀的凸轮轴也可以通过齿轮驱动级34驱动。
机构32在驱动方面借助齿带36或链条与中间轴24连接。替代于此地，机构也可以直接由中间轴24驱动。此外，当然也可能的是，通过另一个齿轮级驱动凸轮轴或具有附加机构的轴，所述另一个齿轮级在从动侧连接在中间轴24后面。
但是机构和/或用于控制阀的凸轮轴也不是必须被中间轴24驱动，它们也可以单独地被曲轴驱动。
以在图1至3中所示的驱动系统为基础的驱动系统10的在图4中所示的实施方式具有下面的附加功能：
在此，借助中间轴24驱动所述另外的机构32，例如水泵、油泵、真空泵或发电机，和/或凸轮轴。传递到中间轴24上的转矩由此有利地被用于驱动所述另外的机构。可以驱动这些机构中的一个或多个。这些机构在此通过齿带36或链条驱动。
图5示出在图1至3中所示的驱动系统10的一种变型方案。
按照图5的驱动系统10在此基本上在结构和功能方面与在图1至3中所示的并且上述的驱动系统10相同。
但是区别在于，驱动系统凸轮26直接位于曲轴18上。
驱动系统凸轮26在此直接加工到曲轴18的端侧中。
图6示出按照图5的驱动系统的端侧的视图，并且图7示出按照图5和6的驱动系统的俯视图。
图8至10示出在图5中所示的驱动系统10的实施例的一种变型方案。
如在图8至10中所示，驱动系统凸轮26也可以加工在曲轴18的曲柄臂38中。在其余方面，按照图8的实施例在结构和功能上与在图5中所示的实施例相同。在图10中在曲轴18的右端部上示出的齿圈用于驱动所述机构和/或驱动用于控制阀的凸轮轴。
图11示出按照本发明的用于内燃机14的驱动系统10的另一种实施方式，但是该内燃机在此是奥托发动机。
中间轴24在此是支撑驱动系统凸轮26的平衡轴。
燃料高压泵12在此用于泵送汽油或奥托燃料。
在其余方面，在图11中所示的实施例在结构和功能上基本上与在图1中所示的实施例相同。

Claims (11)

1.内燃机(14)的燃料高压泵(12)的驱动系统(10)，该驱动系统包括传动系，所述传动系在驱动侧与曲轴(18)联接并且在从动侧与用于控制阀的凸轮轴联接，并且所述驱动系统包括至少一个驱动系统凸轮(26)，所述驱动系统凸轮直接驱动所述燃料高压泵(12)的挺杆并且远离用于控制阀的凸轮轴地位于传动系中；其中，驱动系统凸轮(26)位于中间轴上，所述中间轴支承在曲轴箱中。
2.根据权利要求1所述的驱动系统(10)，其特征在于，所述驱动系统凸轮(26)根据缸数构造为单凸轮或多凸轮。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的驱动系统(10)，其特征在于，所述驱动系统凸轮(26)在传动系的力流中位于曲轴(18)和凸轮轴之间或者位于凸轮轴之后。
4.根据以上权利要求之一所述的驱动系统(10)，其特征在于，所述驱动系统(10)不具有用于驱动所述驱动系统凸轮(26)的链条和齿带。
5.根据以上权利要求之一所述的驱动系统(10)，其特征在于，所述中间轴(24)能借助齿轮中间传动装置驱动。
6.根据权利要求5所述的驱动系统(10)，其特征在于，所述齿轮中间传动装置具有至少一个位于曲轴(18)上的齿轮(20)和至少一个位于中间轴(24)上的齿轮(22)，优选所述齿轮(20、22)相互啮合。
7.内燃机(14)的燃料高压泵(12)的驱动系统(10)，该驱动系统包括传动系，所述传动系在驱动侧与曲轴(18)联接并且在从动侧与用于控制阀的凸轮轴联接，并且所述驱动系统包括至少一个驱动系统凸轮(26)，所述驱动系统凸轮直接驱动所述燃料高压泵(12)的挺杆并且远离用于控制阀的凸轮轴地位于传动系中；其中，所述驱动系统凸轮(26)位于曲轴(18)上。
8.根据权利要求7所述的驱动系统(10)，其特征在于，所述驱动系统凸轮(26)位于曲轴(18)的端部上或曲柄臂上。
9.燃料高压泵组件，包括至少一个燃料高压泵(12)和至少一个根据以上权利要求之一所述的驱动系统(10)。
10.根据权利要求9所述的燃料高压泵组件，其特征在于，所述燃料高压泵(12)构造为插接泵。
11.内燃机(14)，包括至少一个根据权利要求1至8之一所述的驱动系统(10)或包括至少一个根据权利要求9或10所述的燃料高压泵组件。
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