CN207420714U

CN207420714U - 可实现高压油泵转速切换的柴油机双层齿轮系

Info

Publication number: CN207420714U
Application number: CN201721489851.2U
Authority: CN
Inventors: 商潭苏; 韦明慧; 周琨; 周梅; 周海松; 李震勇; 杜晓辉; 王斌
Original assignee: LUOYANG TRACTOR RESEARCH INSTITUTE Co Ltd
Current assignee: LUOYANG TRACTOR RESEARCH INSTITUTE Co Ltd
Priority date: 2017-11-10
Filing date: 2017-11-10
Publication date: 2018-05-29
Anticipated expiration: 2027-11-10

Abstract

可实现高压油泵转速切换的柴油机双层齿轮系，包括：前层轮系的曲轴齿轮，凸轮轴大齿轮，液压泵齿轮，左、右惰齿轮及空压机齿轮；后层轮系的凸轮轴小齿轮及高压油泵齿轮；曲轴齿轮安装在曲轴前端轴颈上，凸轮轴小齿轮、凸轮轴大齿轮套装在凸轮轴驱动端，左惰齿轮安装在左惰齿轮轴上，液压泵齿轮安装在液压泵驱动轴上，高压油泵齿轮套装在油泵驱动轴上，右惰齿轮安装在右惰齿轮轴上，空压机齿轮套装在空压机驱动轴上。双层齿轮传动系传动比精确、可靠性高，可实现驱动轴和工作轴之间的高效传动。前层轮系各齿轮参数不变，仅调整后层轮系凸轮轴小齿轮和高压油泵齿轮的齿数，即可改变曲轴与高压油泵传动比，实现配装不同标定转速高压油泵的切换。

Description

可实现高压油泵转速切换的柴油机双层齿轮系

技术领域

本实用新型属于内燃机领域，涉及一种可实现高压油泵转速切换的柴油机双层齿轮系。

背景技术

众所周知，正时齿轮系是柴油机的重要组成机构，其中曲轴齿轮为正时齿轮系的主动齿轮，驱动配气机构、高压油泵以及空压机等附件工作。四冲程柴油机曲轴每转两圈，气缸工作一次，因此配装传统的机械式供油系统时，高压油泵与曲轴的传动比固定为1：2。随着柴油机对整机动力性和排放水平要求的持续提高，燃油喷射系统不断升级换代，可实现电子控制喷油定时的高压共轨供油系统得到了更为广泛的应用，供油时刻不再受限于机械系统的驱动，高压油泵与曲轴的传动比也相应发生变化，选择范围更为灵活，不再局限于1：2。在曲轴转速不变的情况下，不同的传动比代表不同标定转速的高压油泵，转速越高，燃油喷射压力越大，油压稳定性越好。传统柴油机的正时齿轮系采用单层布置型式，高压油泵和曲轴的传动比在设计伊始就已确定，为唯一定值，若要升级供油系统，实现更高的喷射压力以获得更为优良的动力性和排放性，必须调整高压油泵和曲轴的传动比，往往需要对齿轮系进行大的改动才能实现。

另一方面，从装配关系来看，在柴油机正时齿轮系中，曲轴齿轮、凸轮轴齿轮、惰齿轮的固定轴是安装在机体上，高压油泵齿轮、空压机齿轮、液压泵齿轮的固定轴是安装在齿轮室上，因此齿轮系的变动，必将带来机体、齿轮室结构的更改，造成零件种类冗杂，不利于产品零件之间的通用互换，增加成本。因此，提供一种可实现高压油泵转速切换的柴油机双层齿轮系布置型式，既可以满足不同的供油系统输出要求，又能减少零部件种类，降低生产制造成本。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种便于安装、安全可靠、具有灵活调整高压油泵与曲轴转传动比功能并可在不改变机体、齿轮室结构的前提下实现高压油泵转速切换的柴油机双层齿轮系。

本实用新型的技术方案是：可实现高压油泵转速切换的柴油机双层齿轮系，包括：前层轮系的曲轴齿轮、凸轮轴大齿轮、左惰齿轮、液压泵齿轮、右惰齿轮及空压机齿轮；后层轮系的凸轮轴小齿轮及高压油泵齿轮；曲轴齿轮安装在曲轴前端轴颈上，凸轮轴小齿轮、凸轮轴大齿轮依次套装在凸轮轴驱动端，左惰齿轮固定安装在左惰齿轮轴上，液压泵齿轮安装在液压泵驱动轴上，高压油泵齿轮套装在油泵驱动轴上，右惰齿轮固定安装在右惰齿轮轴上，空压机齿轮套装在空压机驱动轴上。

安装曲轴齿轮的曲轴、安装凸轮轴小齿轮、凸轮轴大齿轮的凸轮轴、安装左惰齿轮的左惰齿轮轴、安装右惰齿轮的右惰齿轮轴安装在柴油机机体上；安装液压泵齿轮的液压泵驱动轴、安装高压油泵齿轮的油泵驱动轴、安装空压机齿轮的空压机驱动轴安装在齿轮室上。

凸轮轴小齿轮与高压油泵齿轮啮合，凸轮轴大齿轮分别与左惰齿轮和曲轴齿轮啮合，左惰齿轮与液压泵齿轮啮合，曲轴齿轮与右惰齿轮啮合，右惰齿轮与空压机齿轮啮合。

所述的前层轮系中，曲轴齿轮的齿数Z4=40、凸轮轴大齿轮的齿数Z3=80, 凸轮轴与曲轴的传动比i34= Z4/ Z3=1：2。

所述的后层轮系中，凸轮轴与高压油泵的中心距=齿轮模数m×(Z1+ Z2) ，凸轮轴小齿轮与高压油泵齿轮的齿数和Z1+ Z2=112。

所述的双层轮系中，高压油泵与曲轴的传动比i14 =i12×i23×i34，i23为凸轮大、小齿轮传动比，由于两齿轮同轴，该值为1。当凸轮轴小齿轮2的齿数Z2=56、高压油泵齿轮的齿数Z1=56时，i12= Z2/ Z1=1，则高压油泵与曲轴的传动比i14 =i12×i23×i34=1×1×1/2=1/2，即满足高压油泵与曲轴的传动比为1：2，此时凸轮轴与高压油泵的中心距=齿轮模数m×(Z1+ Z2)= m×(56+ 56) =112m；当凸轮轴小齿轮的齿数Z2=84、高压油泵齿轮的齿数Z1=28时，i12= Z2/ Z1=3，i14 =i12×i23×i34=3×1×1/2=3/2，即满足高压油泵与曲轴的传动比为3：2，此时凸轮轴与高压油泵的中心距=齿轮模数m×(Z1+ Z2) = m×(84+28) =112m 。同理，当Z2 =64、Z1 =48时，i14=2/3；Z2 =70、Z1 =42时，i14= 5/6，即分别满足高压油泵与曲轴的传动比为2：3和5:6，而凸轮轴与高压油泵的中心距均为112m。综上所述，在相同的凸轮轴与高压油泵中心距下，实现了曲轴与高压油泵的传动比分别为1：2、2:3、5:6和:3:2的切换。

所述的前层轮系中，曲轴齿轮与凸轮轴大齿轮的中心距A1为170～176mm ，其水平中心距A2为97～103mm；凸轮轴大齿轮与左惰齿轮的中心距A3为149～153mm ，其水平中心距A4为82～86mm；左惰齿轮与液压泵齿轮的中心距A5为82～88mm ，其水平中心距A6为73～79mm；曲轴齿轮与右惰齿轮的中心距A7为141～147mm ，其水平中心距A8为130～136mm；右惰齿轮与空压机齿轮的中心距A9为135～141mm ，其水平中心距A10为65～70mm；

所述的后层轮系中，凸轮轴小齿轮与高压油泵齿轮的中心距A11为157～162mm ，其水平中心距A12为138～144mm。

本实用新型采用上述技术方案后可达到如下有益效果：双层齿轮传动系传动比精确、可靠性高，能够实现驱动轴和工作轴之间的高效传动。前层轮系各齿轮参数保持不变，仅通过调整后层轮系凸轮轴小齿轮和高压油泵齿轮的齿数，即可改变曲轴与高压油泵的传动比，实现配装不同标定转速高压油泵的切换，而不需改变齿轮系其它零件。同时在不同传动比条件下，凸轮轴与高压油泵的中心距保持不变，机体、齿轮室上的安装中心位置无需调整，从而实现机体、齿轮室通用，有效控制制造成本。

附图说明

图1为本实用新型可切换高压油泵转速的柴油机双层齿轮系的平面结构示意图；

图2为本实用新型可切换高压油泵转速的柴油机双层齿轮系的立体结构示意图。

图中：1、高压油泵齿轮，2、凸轮轴小齿轮，3、凸轮轴大齿轮，4、曲轴齿轮，5、液压泵齿轮，6、左惰齿轮，右惰齿轮7、空压机齿轮8。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步描述。如图1~2所示，可实现高压油泵转速切换的柴油机双层齿轮系，分为前、后层轮系，前层轮系包括：曲轴齿轮4、凸轮轴大齿轮3、左惰齿轮6、液压泵齿轮5、右惰齿轮7、空压机齿轮8；后层轮系包括：凸轮轴小齿轮2、高压油泵齿轮1。曲轴齿轮4安装在曲轴前端轴颈上，凸轮轴小齿轮、凸轮轴大齿轮依次套装在凸轮轴驱动端，左惰齿轮6固定安装在左惰齿轮轴上，液压泵齿轮5安装在液压泵驱动轴上，高压油泵齿轮1套装在油泵驱动轴上，右惰齿轮7固定安装在右惰齿轮轴上，空压机齿轮8套装在空压机驱动轴上。

安装曲轴齿轮4的曲轴、安装凸轮轴小齿轮2、凸轮轴大齿轮3的凸轮轴、安装左惰齿轮6的左惰齿轮轴、安装右惰齿轮7的右惰齿轮轴安装在柴油机机体上；安装液压泵齿轮5的液压泵驱动轴、安装高压油泵齿轮1的油泵驱动轴、安装空压机齿轮8的空压机驱动轴安装在齿轮室上。

凸轮轴小齿轮2与高压油泵齿轮1啮合，凸轮轴大齿轮3分别与左惰齿轮6和曲轴齿轮4啮合，左惰齿轮6与液压泵齿轮5啮合，曲轴齿轮4与右惰齿轮7啮合，右惰齿轮7与空压机齿轮8啮合。

所述的前层轮系中，曲轴齿轮4的齿数Z4=40、凸轮轴大齿轮3的齿数Z3=80, 凸轮轴与曲轴的传动比i34= Z4/ Z3=1/2。

所述的后层轮系中，凸轮轴与高压油泵的中心距=齿轮模数m×(Z1+ Z2) ，凸轮轴小齿轮2与高压油泵齿轮1的齿数和Z1+ Z2=112。

所述的双层轮系中，高压油泵与曲轴的传动比i14 =i12×i23×i34，i23为凸轮大、小齿轮传动比，由于两齿轮同轴，该值为1。当凸轮轴小齿轮2 的齿数Z2=56、高压油泵齿轮1的齿数Z1=56时，i12= Z2/ Z1=1，则高压油泵与曲轴的传动比i14 =i12×i23×i34=1×1×1/2=1/2，即满足高压油泵与曲轴的传动比为1：2，此时凸轮轴与高压油泵的中心距=齿轮模数m×(Z1+ Z2)= m×(56+ 56) =112m；当凸轮轴小齿轮2 的齿数Z2=84、高压油泵齿轮1的齿数Z1=28时，i12= Z2/ Z1=3，i14 =i12×i23×i34=3×1×1/2=3/2，即满足高压油泵与曲轴的传动比为3：2，此时凸轮轴与高压油泵的中心距=齿轮模数m×(Z1+ Z2) = m×(84+ 28) =112m。同理，当Z2 =64、Z1 =48时，i14=2/3，Z2 =70、Z1 =42时，i14= 5/6，即分别满足高压油泵与曲轴的传动比为2：3和5:6，而凸轮轴与高压油泵的中心距均为112m。综上所述，在相同的凸轮轴与高压油泵中心距下，实现了曲轴与高压油泵的传动比分别为1：2、2:3、5:6和:3:2的切换。

所述的前层轮系中，曲轴齿轮4与凸轮轴大齿轮3的中心距A1为170～176mm ，其水平中心距A2为97～103mm；凸轮轴大齿轮3与左惰齿轮6的中心距A3为149～153mm ，其水平中心距A4为82～86mm；左惰齿轮6与液压泵齿轮5的中心距A5为82～88mm ，其水平中心距A6为73～79mm；曲轴齿轮4与右惰齿轮7的中心距A7为141～147mm ，其水平中心距A8为130～136mm；右惰齿轮7与空压机齿轮8的中心距A9为135～141mm ，其水平中心距A10为65～70mm；

所述的后层轮系中，凸轮轴小齿轮2与高压油泵齿轮1的中心距A11为157～162mm，其水平中心距A12为138～144mm。

曲轴齿轮4作为双层齿轮传动系的主动齿轮由发动机的曲轴驱动，两层齿轮系通过凸轮轴大齿轮3、凸轮轴小齿轮2产生关联。

当发动机运转时，曲轴带动曲轴齿轮4顺时针旋转（从发动机自由端看），啮合凸轮轴大齿轮3、右惰齿轮7，凸轮轴大齿轮3驱动配气凸轮轴按规定的正时相位关系与曲轴同步运转，继而驱动气门定时工作，同时与左惰齿轮6啮合。左惰齿轮6与液压泵齿轮5啮合，驱动液压泵工作。右惰齿轮7与空压机齿轮8啮合，驱动空压机工作，为换挡换向及制动机构提供压缩空气。凸轮轴小齿轮2与凸轮轴大齿轮3同轴安装，转速相同。凸轮轴小齿轮2与高压油泵齿轮1啮合，驱动高压燃油泵工作。

在柴油机的正时齿轮系中，曲轴齿轮为驱动齿轮，高压油泵齿轮为末端传动齿轮。对于传统的单层轮系而言，无论中间经过几级传动，高压油泵与曲轴的传动比i14 都等于曲轴齿轮与高压油泵齿轮的齿数比。若要改动传动比，需要更改齿数，改变两齿轮中心距，引起机体、齿轮室及相关啮合齿轮的更改。由本实用新型轮系的平面布置可知，双层轮系增加了传动比的中间调节环节，i14 =i12×i23×i34 ，根据四冲程柴油机的配气要求，曲轴每转两圈，气缸工作一次，进排气门开启一次，因此凸轮轴与曲轴的传动比i34必须为定值1：2；i23为凸轮大、小齿轮传动比，由于本轮系中两齿轮同轴，该值为1，也是定值。因此，在i14 =i12×i23×i34中，i23×i34恒为定值1/2，i14的大小只取决于高压油泵和凸轮轴的传动比i12，即齿轮的齿数比，因此合理选择高压油泵齿轮1与凸轮轴小齿轮2的齿数，就可以实现配装不同转速高压油泵的直接切换。以i14 =1:2和i14 =5:6两种传动比为例，当i14=1:2时，i12=1:1，可将两齿轮齿数和视为2份，凸轮轴小齿轮2和高压油泵齿轮1各占其中的1份；当i14 =5:6, 则i12=5：3，可将两齿轮齿数和视为8份，凸轮轴小齿轮2占其中的5份，高压油泵齿轮1占其中的3份。由于标准传动中心距=模数×（两齿轮齿数和)/2,若要实现两种情况下齿轮中心坐标位置保持不变，只需将齿数和定义为2、8的最小公倍数的倍数，即8的倍数，再按照不同的传动比要求，调整凸轮轴小齿轮2和高压油泵齿轮1的齿数分配比例。以此类推，就能在不改变机体、齿轮室结构的前提下，实现两种甚至更多不同标定转速高压油泵的切换。正如前文所述，取两齿轮齿数和为112，分别令凸轮轴小齿轮2的齿数Z2 =56、64、70、84，高压油泵齿轮1的齿数Z1 =56、48、42、28时，可在相同的中心距下，实现1:2、2:3、5:6、3:2四种目前常用的高压油泵与曲轴传动比。

上述的可实现高压油泵转速切换的柴油机双层齿轮系中，经过试验验证后的设计与改进，传动比精确、可靠性高，能够实现驱动轴和工作轴之间的高效传动。前层轮系各齿轮参数保持不变，仅通过调整后层轮系中凸轮轴小齿轮和高压油泵齿轮的齿数，即可改变曲轴与高压油泵的传动比，实现配装不同标定转速的高压油泵的切换，而不需改变齿轮系其它零件。同时在不同传动比条件下，凸轮轴与高压油泵的中心距保持不变，机体、齿轮室上的安装中心位置无需调整，从而实现机体、齿轮室通用，有效控制制造成本。

最后应当说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型的全部内容，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行形式上的修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的思路启示之内所作出的形式修改、等同替换等，均应包含在本实用新型的权利保护范围之内。

Claims

1.可实现高压油泵转速切换的柴油机双层齿轮系，包括：前层轮系：曲轴齿轮（4）、凸轮轴大齿轮（3）、左惰齿轮（6）、液压泵齿轮（5）、右惰齿轮（7）及空压机齿轮（8）；后层轮系：凸轮轴小齿轮（2）及高压油泵齿轮（1）；其特征在于：曲轴齿轮（4）安装在曲轴前端轴颈上，凸轮轴小齿轮（2）、凸轮轴大齿轮（3）依次套装在凸轮轴驱动端，左惰齿轮（6）固定安装在左惰齿轮轴上，液压泵齿轮（5）安装在液压泵驱动轴上，高压油泵齿轮（1）套装在油泵驱动轴上，右惰齿轮（7）固定安装在右惰齿轮轴上，空压机齿轮（8）套装在空压机驱动轴上。

2.根据权利要求1所述的可实现高压油泵转速切换的柴油机双层齿轮系，其特征在于：安装曲轴齿轮（4）的曲轴、安装凸轮轴小齿轮（2）、凸轮轴大齿轮（3）的凸轮轴、安装左惰齿轮（6）的左惰齿轮轴、安装右惰齿轮（7）的右惰齿轮轴安装在柴油机机体上；安装液压泵齿轮（5）的液压泵驱动轴、安装高压油泵齿轮（1）的油泵驱动轴、安装空压机齿轮（8）的空压机驱动轴安装在齿轮室上。

3.根据权利要求1所述的可实现高压油泵转速切换的柴油机双层齿轮系，其特征在于：凸轮轴小齿轮（2）与高压油泵齿轮（1）啮合，凸轮轴大齿轮（3）分别与左惰齿轮（6）和曲轴齿轮（4）啮合，左惰齿轮（6）与液压泵齿轮（5）啮合，曲轴齿轮（4）与右惰齿轮（7）啮合，右惰齿轮（7）与空压机齿轮（8）啮合。

4.根据权利要求1所述的可实现高压油泵转速切换的柴油机双层齿轮系，其特征在于：所述的前层轮系中，曲轴齿轮（4）的齿数Z4=40、凸轮轴大齿轮（3）的齿数Z3=80, 凸轮轴与曲轴的传动比i34= Z4/ Z3=1：2。

5.根据权利要求1所述的可实现高压油泵转速切换的柴油机双层齿轮系，其特征在于：所述的前层轮系中，曲轴齿轮（4）与凸轮轴大齿轮（3）的中心距A1为170～176mm ，其水平中心距A2为97～103mm；凸轮轴大齿轮（3）与左惰齿轮（6）的中心距A3为149～153mm ，其水平中心距A4为82～86mm；左惰齿轮（6）与液压泵齿轮（5）的中心距A5为82～88mm ，其水平中心距A6为73～79mm；曲轴齿轮（4）与右惰齿轮（7）的中心距A7为141～147mm ，其水平中心距A8为130～136mm；右惰齿轮（7）与空压机齿轮（8）的中心距A9为135～141mm，其水平中心距A10为65～70mm。

6.根据权利要求1所述的可实现高压油泵转速切换的柴油机双层齿轮系，其特征在于：所述的后层轮系中，凸轮轴小齿轮（2）与高压油泵齿轮（1）的中心距A11为157～162mm ，其水平中心距A12为138～144mm。