SE539242C2 - Drivarrangemang för en bränslepump - Google Patents

Abstract

Uppfinningen avser ett drivarrangemang (2) avsett för en hos en förbrän- ningsmotor (4) pàmonterad bränslepump (20), innefattande ett första kugghjul(24) anordnat pä en vevaxel (26) hos förbränningsmotorn (4) och ett andrakugghjul (34) anordnat pä en drivaxel (22) hos bränslepumpen (20), vari detförsta kugghjulet (24) och det andra kugghjulet (34) är anordnade i direkt in-grepp med varandra. Uppfinningen avser även en förbränningsmotor (4) ochett fordon (1) innefattande ett sädant drivarrangemang (2). (Pig. sa)

Description

Drivarrangemang för en bränslepump tEkNikENs OMRÅDE Föreliggande uppfinning avser ett drivarrangemang avsett för en hos en för-bränningsmotor pàmonterad bränslepump, en förbränningsmotor med ett sä- dant drivarrangemang samt ett fordon med ett sàdant drivarrangemang.

UPPFINNINGENS BAKGRUND OCH KÄND TEKNIK Förbränningsmotorer, sàsom dieselmotorer eller ottomotorer, används i fleratyper av applikationer och fordon i dag, till exempel i tunga fordon, sàsom last-bilar eller bussar, personbilar, motorbàtar, fartyg, färjor eller skepp. Förbrän-ningsmotorer används även i industrimotorer och/eller motordrivna industriro-botar, kraftverk, säsom t.ex. elkraftverk som innefattar en dieselgenerator, ochi lok.

Förbränningsmotorer kan drivas av exempelvis diesel eller bensin. Dessa mo-torer är försedda med ett bränslesystem för att transportera bränslet frän eneller flera bränsletankar till förbränningsmotorns insprutningssystem. Bränsle-systemet innefattar en eller flera bränslepumpar som kan drivas mekaniskt avförbränningsmotorn eller drivas av en elmotor. Bränslepumparna skapar ettbränsleflöde och tryck för att transportera bränslet till förbränningsmotorns in-sprutningssystem, vilket tillför bränslet till förbränningsmotorns förbrännings- FUITI. lnsprutningssystemet innefattar lämpligen en högtrycksbränslepump med entryckackumulator, vilken högtrycksbränslepump vanligtvis drivs genom en me-kanisk förbindelse med förbränningsmotorn. Den mekaniska förbindelsen kaninnefatta exempelvis en kugghjulstransmission eller en kedjetransmission.Drivningen av högtrycksbränslepumpen genom den mekaniska förbindelsenmellan förbränningsmotorn och högtrycksbränslepumpen kan pä grund av de ingàende komponenterna orsaka oljud, vilket kan upplevas som störande föromgivningen. För att uppfylla de bullerrestriktioner som finns inom fordonsin-dustrin är det önskvärt att minimera bullernivàn hos ett fordon i största möjliga màn.

Olika förfaranden och system har föreslagits i den kända tekniken för att drivaen bränslepump. Till exempel i dokument US 2011/0005500 A1 visas entransmissionsanordning för en förbränningsmotor, där en högtrycksbränsle-pump är driven av förbränningsmotorns vevaxel genom ett kedjetransmis-sionssystem. Pà sä sätt àstadkommes ett drivsystem för högtrycksbränsle-pumpen, som är flexibelt men som kräver en särskild utformning vid förbrän- ningsmotorn, och har en relativt kort livslängd.

Vidare beskrivs i dokumenten US1067424 och US2011/0209680 system förbränsleinsprutning till en förbränningsmotor, där en bränslepump drivs av för-bränningsmotorns vevaxel genom ett kugghjulstransmissionssystem innefat- tande ett flertal kugghjul, som kan orsaka störande ljud.

Trots kända lösningar pà omràdet finns det fortfarande ett behov av att vidare- utveckla ett drivsystem för en bränslepump, som bidrar till att dämpa bullerni- vàerna.

SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Syftet med föreliggande uppfinning är att àstadkomma ett drivarrangemang för en bränslepump, som minimerar bullernivàerna.

Syftet med uppfinningen är också att àstadkomma ett drivarrangemang för enbränslepump, som är kompakt och utrymmessnàlt.

Ett ytterligare syfte med uppfinningen är att åstadkomma ett drivarrangemangför en bränslepump, som är robust, slitstarkt och tàligt och som har en relativtläng livslängd.

Dessa syften uppnàs med ett drivarrangemang som definieras i patentkrav 1.

Enligt uppfinningen uppnàs syftena ovan med ett drivarrangemang avsett fören hos en förbränningsmotor pàmonterad bränslepump, vari drivarrange-manget innefattar ett första kugghjul anordnat pà en vevaxel hos förbrän-ningsmotorn och ett andra kugghjul anordnat pà en drivaxel hos bränslepum-pen. Vidare är det första kugghjulet och det andra kugghjulet anordnade i di-rekt ingrepp med varandra.

Uppfinningen avser även en förbränningsmotor och ett fordon som innefattar det ovanbeskrivna arrangemanget.

DETALJERAD BESKRIVNING AV UPPFINNINGEN Uppfinningen beskrivs nedan med hänvisning till det drivarrangemang somgenerellt beskrevs ovan.

Drivarrangemanget är lämpligen anordnat i förbindelse med förbränningsmo-torn och bränslepumpen. Drivarrangemanget utgörs lämpligen av en kugg-hjulstransmission, vilken överför kraft frän förbränningsmotorns vevaxel till bränslepumpens drivaxel och därmed driver bränslepumpen.

Genom att anordna det första kugghjulet och det andra kugghjulet i direkt in-grepp med varandra àstadkommes ett drivarrangemang, som minimerar bul-lernivàerna. Genom att anordna det första och det andra kugghjulet i direktingrepp med varandra, sä att kuggarna hos det första kugghjulet och kuggarnahos det andra kugghjulet är i ingrepp med varandra, behövs inga mellanhjulmellan det första och det andra kugghjulet. I kugghjulsväxlar uppstàr vibratio- ner orsakade av variationer i de kuggkrafter som verkar pà kugghjulen vid in-grepp och dessa vibrationer orsakar buller. Kuggkrafterna kan variera i storlek,riktning och angreppspunkt och beror bland annat pà kugghjulets radie, mo-ment och tröghet. l\/lellanhjul dubbelbelastas med kuggkrafter eftersom de är iingrepp med àtminstone tvà kugghjul/mellanhjul och sàledes uppvisar àtmin-stone tvà kuggingrepp. Ett kuggingrepp definieras som den direkta förbindel-sen/ingreppet mellan tvà kugghjul/mellanhjul. Genom att reducera antalet mel-lanhjul i drivarrangemanget enligt föreliggande uppfinning minimeras antaletkuggingrepp mellan bränslepumpen och förbränningsmotorn och direktdrivningav bränslepumpen via förbränningsmotorns vevaxel àstadkommes. Pà sä sättàstadkommes ett drivarrangemang för en bränslepump, som minimerar buller- nivàn och som är kompakt och utrymmessnàlt.

Genom att reducera antalet kugghjul/mellanhjul i ingrepp med det hos bräns-lepumpen anordnade andra kugghjulet, àstadkommes ett bränslepumpsdrivar-rangemang, som är robust, slitstarkt och tàligt och som därmed har en relativt läng livslängd.

Bränslepumpen är företrädesvis en separat enhet som är pàmonterad hos för-bränningsmotorn. Genom att använda en separat bränslepump istället för enmed förbränningsmotorn integrerad bränslepump, underlättas service och un-derhàll av bränslepumpen. Pà samma sätt underlättas service och underhàllav drivarrangemanget, dä det är lätt att demontera och byta ut bränslepumpen,dess drivaxel och det andra kugghjulet hos drivarrangemanget. Genom att an-vända en separat/extern bränslepump àstadkommes därmed ett flexibelt och användarvänligt drivarrangemang avsett för en bränslepump.

Bränslepumpens drivaxel, pà vilken det andra kugghjulet är anordnat, och för-bränningsmotorns vevaxel, pà vilket det första kugghjulet är anordnat, sträcker sig lämpligen parallellt med varandra.

Lämpligen medför drivarrangemanget enligt föreliggande uppfinning en ljudre-duktion mellan 3-6 dB fràn kuggtransmissionen, relativt tidigare kända kon- struktioner med mellanhjul.

Det första kugghjulet uppvisar företrädesvis en diameter som är àtminstonelika stor som diametern hos det andra kugghjulet. Alternativt är det förstakugghjulet större än det andra kugghjulet, vilket medför en uppväxling. Alterna-tivt kan det första kugghjulet vara mindre än det andra kugghjulet. Företrädes-vis är förhällandet mellan det första kugghjulet och det andra kugghjulet sädantatt kvoten mellan det andra kugghjulets (bränslepumpens drivaxels) varvtaloch det första kugghjulets (vevaxelns) varvtal är mellan 0,8-2, mer föredraget1-2. En stor diameter hos det första och det andra kugghjulet medför att dekuggkrafter som verkar pà kugghjulen liksom glappet (vinkelkuggspelet) ikuggingreppet kan reduceras. Pà sä sätt àstadkommes ett drivarrangemang för en bränslepump, som minimerar bullernivàn.

Glappet i kuggingreppet, även kallat vinkelkuggspelet, beräknas genom for-meln nedan: tango = ä där x är avständet mellan tvà kuggar och r är kugghjulets radie. Vinkelkugg-spelet är företrädesvis mindre än 0,5 grader och x är företrädesvis mindre än0,5 mm. Fràn formeln framkommer att ju större kugghjulets radie är, desto läg-re blir vinkelkuggspelet och därmed bullernivàn. Ett större kugghjul uppvisaräven en större tröghet och moment, vilket reducerar de pà kugghjulet verkan- de kuggkrafterna och därmed kan bullernivàerna reduceras.

Lämpligen uppvisar det första kugghjulet en diameter mellan 150-300 mm, fö-reträdesvis 200-260 mm, mer föredraget 240 mm.

Lämpligen uppvisar det andra kugghjulet en diameter mellan 150-300 mm,företrädesvis 200-260 mm, mer föredraget 240 mm.

Lämpligen är ett svänghjul anordnat hos förbränningsmotorns vevaxel när-gränsande det första kugghjulet. Svänghjulet är lämpligen anordnat i vevax-elns bakkant. Vid vevaxelns bakkant stàr svänghjulet vidare i förbindelse meden växellàda, generator eller pump hos fordonet. Det första kugghjulet ochdärmed det andra kugghjulet är lämpligen anordnade närgränsande svänghju-let vid vevaxelns bakkant. Svänghjulets tröghetsmassa medför att vevaxeln ärmer flexibel i dess framkant än i dess bakkant. När det första kugghjulet är an-ordnat vid ett parti av vevaxeln som är stabilt minskar risken för kuggkraftsva-riationer i ingreppet mellan det första och det andra kugghjulet. Säledes erhàl-les en lägre bullernivà när det första kugghjulet är anordnat hos vevaxeln när-gränsande svänghjulet vid vevaxelns bakkant, än när det första kugghjulet äranordnat vid vevaxelns framkant. Närgränsande betyder att det andra kugghju-let är anordnat inom ett avstànd pà upp till cirka 800 mm fràn svänghjulet, settlängs med vevaxelns utsträckning.

Företrädesvis är àtminstone ett mellanhjul anordnat i förbindelse med det för-sta kugghjulet. Det àtminstone ena mellanhjulet är lämpligen även anordnat iförbindelse med ett tredje kugghjul pà en kamaxel hos förbränningsmotorn.Det àtminstone ena mellanhjulet är lämpligen anordnat i direkt ingrepp meddet första kugghjulet och det tredje kugghjulet. Pà sä vis driver förbrännings- motorns vevaxel bäde bränslepumpen och förbränningsmotorns kamaxel.

Enligt föreliggande uppfinning är det första kugghjulet anordnat hos förbrän-ningsmotorns vevaxel. Vidare är lämpligen ett första mellanhjul anordnat i di-rekt ingrepp med det första kugghjulet, vilket första mellanhjul även är i direktingrepp med ett andra mellanhjul. Det andra mellanhjulet är lämpligen anord-nat i direkt ingrepp med ett tredje mellanhjul, vilket tredje mellanhjul även är idirekt ingrepp med ett tredje och ett fjärde kugghjul. Det tredje kugghjulet ärlämpligen anordnat hos en första kamaxel hos förbränningsmotorn och det fjärde kugghjulet är anordnat hos en andra kamaxel hos förbränningsmotorn.

Pä sä vis driver förbränningsmotorns vevaxel bàde bränslepumpen och de bägge kamaxlarna.

Enligt en aspekt av föreliggande uppfinning är det hos bränslepumpen anord-nade andra kugghjulet endast i ingrepp med det första kugghjulet. Genom attminimera antalet kuggingrepp mot det hos bränslepumpen anordnade andra kugghjulet, minimeras vinkelamplituden och kraften i kuggingreppen. Pà sä sätt reduceras bullerniväerna.

Bränslepumpen förbunden med förbränningsmotorn är företrädesvis en högtryckspu mp.

Enligt en aspekt av föreliggande uppfinning tillhandahålls ett drivarrangemangavsett för en hos en förbränningsmotor pämonterad bränslepump, vari för- bränningsmotorn företrädesvis utgörs av en dieselmotor.

Ytterligare fördelar med uppfinningen framgàr av följande detaljerade beskriv- ning av uppfinningens exempelutföringsformer.

KORT BESKRIVNING AV RITNINGARNA I det följande beskrivs, säsom ett exempel, föredragna utföringsformer av upp-finningen med hänvisning till bifogade ritningar, pä vilka: Fig. 1 visar en schematisk sidovy av ett fordon, som innefattar ett drivar-rangemang avsett för en hos en förbränningsmotor pämonteradbränslepump enligt en utföringsform av föreliggande uppfinning, Fig. 2 visar en bränslepump pämonterad hos en förbränningsmotor.

Fig. 3a visar ett en sidovy av ett drivarrangemang enligt en utföringsformav föreliggande uppfinning, Fig. 3b visar drivarrangemanget enligt Fig. 3a sett rakt bakifràn sett i for-donets framdrivningsriktning.

Fig. 4 visar schematiskt en vy av ett drivarrangemang enligt en utförings- form av föreliggande uppfinning.

DETALJERAD BESKRIVNING AV UTFÖRINGSFORIVIER AV UPPFINNING-EN Fig. 1 visar en schematisk sidovy av ett fordon 1, vilket fordon innefattar ett drivarrangemang 2 för en med en förbränningsmotor 4 förbunden bränslepump20 enligt föreliggande uppfinning. Förbränningsmotorn 4 är kopplad till en väx-ellàda 8, som är kopplad till fordonets 1 drivhjul 10 via en transmission. Fordo- net innefattar även ett chassi 12.

Fig. 2 visar en förbränningsmotor 4 med en vevaxel 26. Pä förbränningsmotorn4 är en bränslepump 20 monterad. Bränslepumpen är sàledes en separat en-het som har monterats pà förbränningsmotorn 4. Bränslepumpen 20 drivs me- delst ett drivarrangemang 2, vilket beskrivs mer i detalj i Fig. 3a och 3b.

Fig. 3a visar ett drivarrangemang 2 avsett för en hos en förbränningsmotor 4pàmonterad bränslepump 20 enligt en utföringsform av uppfinningen. Bränsle-pumpen 20 är en högtryckspump som med högt tryck matar bränsle till för-bränningsmotorns cylindrar (ej visade). Förbränningsmotorn 4 innefattar envevaxel 26, hos vilken ett första kugghjul 24 är anordnat. Hos bränslepumpen20 är en drivaxel 22 med ett andra kugghjul 34 anordnad. Bränslepumpen 20är anordnad närgränsande förbränningsmotorns 4 vevaxel 26, vilken vevaxel 26 sträcker sig parallellt med drivaxeln 22 hos bränslepumpen 20. Vevaxeln 26 uppvisar en främre ände 28 och en bakre ände 30, vari ett svänghjul 32 är an-ordnat vid den bakre änden 30. Det första kugghjulet 24 är anordnat närgrän-sande svänghjulet 32 pä vevaxeln 26. Avständet mellan svänghjulet 32 ochdet första kugghjulet 24 är i detta utföringsexempel 600 mm sett längs medvevaxelns 26 utsträckning. Det första kugghjulet 24 hos vevaxeln 26 och detandra kugghjulet 34 hos bränslepumpens 20 drivaxel 22 är anordnade i direktingrepp med varandra, sä att det första kugghjulets 24 kuggar (ej visade) ochdet andra kugghjulets 34 kuggar (ej visade) är i ingrepp med varandra. Pä säsätt drivs bränslepumpen 20 direkt av förbränningsmotorns vevaxel 26 via detförsta kugghjulet 24. Genom att drivarrangemanget 2 innefattar ett reduceratantal kugghjul minimeras antalet kuggingrepp mellan bränslepumpen 20 ochvevaxeln 26 och därmed minimeras bullernivän. Ju fler kuggingrepp desto stör-re risk för glapp och päverkan av kuggkrafter vilket i sin tur leder till oljud.Svänghjulets 32 tröghetsmassa medför att den bakre änden 30 av vevaxeln 26är stabilare än den främre änden 28. Genom att anordna det första kugghjulet24 pä vevaxeln 26 närgränsande svänghjulet 32 ästadkommes ett stabilt in-grepp, och därmed lägre torsionsvibrationsamplituder, mellan det första kugg-hjulet 24 och det andra kugghjulet 34 dä kuggingreppet blir utsatt för färrekraftvariationer. Färre kraftvariationer medför färre vibrationer och pä sä sättminimeras bullerniväerna orsakade av drivarrangemanget 2. Vidare är det för-sta kugghjulet 24 och det andra kugghjulet 34 av samma storlek/diameter, vil-ket medför att kvoten mellan det första kugghjulets varvtal och det andrakugghjulets varvtal är 1,0, dvs 1:1 utväxling. Genom att det första kugghjulet24 är ätminstone lika stort som det andra kugghjulet 34 hos föreliggande upp-finning, reduceras kuggkrafterna och glappet i kuggingreppen minimeras. Päsä sätt minimeras bullerniväerna orsakade av drivarrangemanget 2. Färre an-tal större hjul medför även en robust och tälig konstruktion. Figur 3a visar ävenett mellanhjul 36 anordnat i direkt ingrepp med ä ena sidan det första kugghju-let 24 och ä andra sidan ett tredje kugghjul 38 hos en kamaxel 40 hos förbrän-ningsmotorn 4. Kamaxeln 40 sträcker sig parallellt med vevaxeln 26. Sàledesdrivs kamaxeln 40 av vevaxeln 26 via det första kugghjulet 24 och mellanhjulet36.

Fig. 3b visar drivarrangemanget 2 enligt Fig. 3a i en vy rakt bakifràn sett i for-donets 1 framdrivningsriktning.

Fig. 4 visar schematiskt ett drivarrangemang 2 avsett för en bränslepump 20enligt en utföringsform av föreliggande uppfinning. Drivarrangemanget 2 inne-fattar här ett första kugghjul 24 anordnat hos förbränningsmotorns 4 vevaxel26 (ej visad) och ett andra kugghjul 34 anordnat hos bränslepumpens 20 driv-axel 22 (ej visad). Det första kugghjulet 24 och det andra kugghjulet 34 är an-ordnade i direkt ingrepp med varandra. Ett första mellanhjul 50 är anordnat iingrepp med det första kugghjulet 24. Ett andra mellanhjul 52 är anordnat i in-grepp med det första mellanhjulet 50 och ett tredje mellanhjul 54. Det tredjemellanhjulet 54 är i sin tur dessutom anordnat i ingrepp med ett tredje kugghjul56 anordnat hos en första kamaxel (ej visad) och ett fjärde kugghjul 58 anord-nat hos en andra kamaxel (ej visad).

Föreliggande uppfinning skall inte ses begränsad till ovan beskrivna utförings-exempel, utan modifieringar och kombinationer av dessa kan förekomma inomramen för de bifogade kraven. Antalet mellanhjul anslutna till det första kugg-hjulet kan exempelvis vara vilket som helst. Det första kugghjulet kan vara likastort som det andra kugghjulet alternativt större än det andra kugghjulet, elleräven mindre än det andra kugghjulet, varvid kvoten mellan det andra kugghju-lets (bränslepumpens drivaxels) varvtal och det första kugghjulets (vevaxelns)varvtal är mellan 0,8-2, mer föredraget 1-2. Glidlager eller nàgon annan formav lager kan vara anordnade hos kugghjulen och/eller mellanhjulen för ytterli-gare bullerdämpning. Bränslepumpen kan vara monterad pà exempelvis endieselmotor eller en ottomotor. Förbränningsmotorn kan vara av en liggandeeller stàende modell. Fordonet hos vilket drivarrangemanget kan vara anord-nat kan exempelvis vara ett tungt fordon sàsom en buss eller en lastbil. Fordo-net hos vilket drivarrangemanget kan vara anordnat kan exempelvis vara enbàt.

Claims (10)

1. Drivarrangemang (2) avsett för en hos en förbränningsmotor (4) påmonteradbränslepump (20), innefattande ett första kugghjul (24) anordnat på en vevaxel(26) hos förbränningsmotorn (4) och ett andra kugghjul (34) anordnat på endrivaxel (22) hos bränslepumpen (20), där vevaxeln (24) och drivaxeln (22)sträcker siq parallellt med varandra, kännetecknat av att det första kugghjulet (24) och det andra kugghjulet (34) är anordnade i direkt ingrepp med varandra.

2. Drivarrangemang enligt krav 1, vari det första kugghjulet (24) uppvisar endiameter som är åtminstone lika stor som diametern hos det andra kugghjulet(34).

3. Drivarrangemang enligt krav 1 eller 2, vari det första kugghjulet (24) uppvi- sar en diameter som är lika stor som diametern hos det andra kugghjulet (34).

4. Drivarrangemang enligt något av krav 1-3, vari det andra kugghjulet (34) uppvisar en diameter mellan 150-300 mm.

5. Drivarrangemang enligt något av föregående krav, vari det första kugghjulet(24) är anordnat hos vevaxeln (26) närgränsande ett hos vevaxeln (26) anord- nat svänghjul (32).

6. Drivarrangemang enligt något av föregående krav, vari bränslepumpen (20) är en separat enhet som är påmonterad hos förbränningsmotorn (4).

7. Drivarrangemang enligt något av föregående krav, vari bränslepumpen (20)är en högtrycksbränslepump.

8. Drivarrangemang enligt något av föregående krav, vari det hos bränslepum-pen (20) anordnade kugghjulet (34) är i ingrepp endast med det första kugg-hjulet (24). 12 McvvkcvctÅø ÃMÅnAyfr

9. Förbränningsmotor (4) innefattande ett drivarrangemang (2) enligt något avkrav 1-8. 5

10. Fordon (1) innefattande en förbränningsmotor (4) enligt krav 9.