WO2015113705A1 - Antriebssystem einer kraftstoff-hochdruckpumpe, kraftstoff- hochdruckpumpen-baugruppe sowie verbrennungsmotor - Google Patents

Antriebssystem einer kraftstoff-hochdruckpumpe, kraftstoff- hochdruckpumpen-baugruppe sowie verbrennungsmotor Download PDF

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Wilfried Barth
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    • F02B67/04—Engines characterised by the arrangement of auxiliary apparatus not being otherwise provided for, e.g. the apparatus having different functions; Driving auxiliary apparatus from engines, not otherwise provided for of mechanically-driven auxiliary apparatus

Definitions

  • the present invention relates to a drive system of a high pressure fuel pump, a high pressure fuel pump assembly and an internal combustion engine.
  • Such high-pressure fuel pumps are used for example in common-rail diesel engines to pump fuel into the high-pressure accumulator.
  • Known high-pressure fuel pumps for fuel supply of an internal combustion engine can be screwed, for example, with its outer housing to the crankcase of the internal combustion engine.
  • the drive can be done via a chain or a toothed belt that drives an intermediate shaft.
  • This intermediate shaft is then coupled to a separate shaft located inside the pump housing, which in turn has the drive system cam driving a plunger of the high pressure pump.
  • Such a high pressure fuel pump is also called a stand-alone high pressure fuel pump It has proven disadvantageous that the necessary robust connection of such high-pressure fuel pumps to the crankcase leads to a comparatively higher weight, higher costs and higher fuel consumption.
  • plug-in pump for the fuel supply of an internal combustion engine.
  • the plug-in pump with the cylinder head of the internal combustion engine screwed.
  • the drive takes place via a cam, which sits on the camshaft of the internal combustion engine.
  • DE 10 2010 016 693 A1 discloses a timing drive for an internal combustion engine having a crankshaft sprocket connected to a crankshaft and an intermediate shaft sprocket connected to an intermediate shaft for driving a fuel pump.
  • the crankshaft sprocket and the intermediate shaft sprocket are connected to a chain via which torque is transmitted from the crankshaft to the intermediate shaft.
  • DE 10 2005 023 162 A1 discloses a timing chain drive for an internal combustion engine having a crankshaft sprocket and an intermediate shaft sprocket with two sprockets, wherein a chain is wound around the crankshaft sprocket and a sprocket of the intermediate shaft sprocket to drive the intermediate shaft.
  • the intermediate shaft sprocket drives the drive shaft of a fuel pump.
  • a second chain is laid, which is also placed around a camshaft to drive a valve-controlling camshaft.
  • a drive system of a high pressure fuel pump with the features of claim 1. Thereafter, a drive system of a high-pressure fuel pump of an internal combustion engine, a drive train, the drive side is coupled to a crankshaft and the output side with a valve-controlled camshaft, and at least one drive system cam, which drives a plunger of the fuel high-pressure pump directly and removed from the valve-controlling Camshaft is located in the drive train, wherein an intermediate shaft, on which sits a drive system cam, is mounted in the crankcase.
  • the drive system from the crankshaft to the intermediate shaft on no chain and no toothed belt.
  • the drive system of a high-pressure fuel pump and thus also the fuel high-pressure pump itself can be designed for lower loads, and this allows a significant weight saving.
  • the drive system can only be mechanical.
  • the high-pressure fuel pump is in particular a purely mechanically driven high-pressure fuel pump.
  • the fuel high pressure pump is z. B. a high-pressure fuel pump of a pump-nozzle system or common rail system of a diesel engine, in particular a mechanical positive displacement pump.
  • the high-pressure fuel pump can also be the fuel pump of a gasoline engine or gasoline engine.
  • the drive system cam is formed as a function of the number of cylinders as a single cam or multiple cam. Depending on the number of cylinders z. As a single cam in two cylinders, a double cam in four cylinders and a triple cam in six cylinders be provided. As a result, weight can be reduced and the necessary pressure in the high-pressure accumulator can be built up by means of a single high-pressure fuel pump.
  • the drive system cam sits in the power flow of the drive train between the crankshaft and the camshaft or after the camshaft.
  • the drive system may comprise at least one intermediate shaft on which the drive system cam is seated.
  • the intermediate shaft is preferably not integrated in the high-pressure fuel pump. It can be separately and arbitrarily positioned as a separate component, eg. B. housed and stored in the crankcase of the engine.
  • the intermediate shaft further units can be driven, such as. As a water pump, an oil pump, a vacuum pump and / or a generator.
  • the torque transmitted to the intermediate shaft can advantageously be used to drive further units.
  • One or more of these units can be driven. These units can either be flanged directly or z.
  • B. gear stages, belts, timing belts or a chain are driven.
  • the intermediate shaft can be driven by means of a gear intermediate gear. This results in the advantage that the high drive torques for the high-pressure fuel pump are transmitted by friction gears, whereby the robust chain and belt drives are replaced for the pump drive.
  • the intermediate gear transmission can directly transmit torque from the crankshaft to the intermediate shaft.
  • the intermediate gear transmission transmits the necessary torque for the drive of the valve-controlling camshaft to the intermediate shaft.
  • the intermediate shaft may drive the valve timing camshaft or, if it is a dual camshaft internal combustion engine, both camshafts as well. This can be done for example by means of a toothed belt or a chain.
  • the intermediate gear mechanism has at least one gear seated on the crankshaft and at least one gear seated on the intermediate shaft. This allows direct torque transfer from the shaft to the gears without appreciable friction loss. In addition, this results in the advantage that the torque transmission is robust and at the same time made possible by less heavy parts. Even a massive connection of the high-pressure fuel pump to the crankcase or the cylinder head can be omitted because both the crankshaft and the intermediate shaft are stored sufficiently robust and therefore can absorb corresponding torques and forces.
  • the gears on the crankshaft and the intermediate shaft can mesh with each other. This allows a simple construction and direct transmission of high torques with little friction loss.
  • a drive system of a high-pressure fuel pump of an internal combustion engine with a drive train which is coupled on the drive side with a crankshaft and the output side with a valve-controlling camshaft, and with at least one drive system cam which directly drives a plunger of the high-pressure fuel pump and seated away from the valve timing camshaft in the drive train with the drive system cam seated on the crankshaft.
  • the drive system cam When the drive system cam is seated on the crankshaft, there is the advantage that no transmission is required for the transmission of the drive torque for the high-pressure fuel pump. Rather, sitting on the crankshaft drive system cam directly drives the high-pressure fuel pump, which is again designed without its own housing with integrated intermediate shaft, whereby weight and space can be saved.
  • the drive system cam may be attached to the front or rear end of the crankshaft.
  • the drive system cam sits on a cheek of the crankshaft incorporated or joined.
  • the present invention relates to a high-pressure fuel pump assembly.
  • a high-pressure fuel pump assembly has at least one high-pressure fuel pump and at least one drive system according to the invention.
  • the fuel high pressure pump is designed as a plug-in pump.
  • the present invention relates to an internal combustion engine.
  • Such an internal combustion engine has at least one drive system according to the invention or at least one fuel high-pressure pump assembly according to the invention.
  • the internal combustion engine is preferably a diesel engine.
  • the internal combustion engine is designed as a gasoline engine or gasoline engine.
  • the drive system cam for driving the high-pressure fuel pump may be mounted on a balance shaft (AGW).
  • FIG. 1 is a perspective view of an embodiment of a drive system according to the invention of a high-pressure fuel pump installed in a fuel high-pressure pump assembly according to the invention of an internal combustion engine according to the invention;
  • FIG. 1 is a view of the front side of the drive system according to FIG. 1
  • FIG. 3 is a plan view of the drive system according to Figures 1 and 2;
  • FIG. 4 is another view of the end faces of the drive system according to Figure 1 with the drive of additional units;
  • FIG. 5 is a perspective view of another embodiment of a drive system according to the invention of a high-pressure fuel pump installed in a fuel high-pressure pump assembly according to the invention of an internal combustion engine according to the invention;
  • FIG. 6 is a view of the front side of the drive system according to FIG.
  • FIG. 7 is a plan view of the drive system according to Figures 5 and 6;
  • FIG. 8 shows a perspective view of a further exemplary embodiment of a crank case for a drive system according to the invention of a high-pressure fuel pump installed in a fuel high-pressure pump assembly according to the invention of an internal combustion engine according to the invention;
  • FIG. 9 is a view of the front side of the drive system according to FIG.
  • - Figure 10 is a plan view of the drive system according to Figures 8 and 9; and - Figure 1 1 is a perspective view of another embodiment of a drive system according to the invention a
  • High-pressure fuel pump installed in a fuel high-pressure pump assembly according to the invention of an internal combustion engine according to the invention.
  • FIG. 1 shows a first exemplary embodiment of a drive system 10 according to the invention of a high-pressure fuel pump 12 of an internal combustion engine 14 installed in a fuel high-pressure pump assembly 16 according to the invention.
  • the fuel high-pressure pump assembly 16 shown in FIG. 1 is installed in an internal combustion engine 14 according to the invention.
  • the drive system 10 has an illustrated drive train, which is coupled on the drive side with a crankshaft 18 and the output side with a valve-controlling camshaft not shown here.
  • the internal combustion engine 14 is a diesel engine with common rail technology, and the high-pressure fuel pump 12 is arranged upstream of the so-called rail or the high-pressure accumulator.
  • crankshaft 18 of the internal combustion engine 14 is provided at the end with a crankshaft gear 20.
  • This crankshaft gear 20 is attached here with a conventional shaft-hub connection to a neck of the crankshaft 18.
  • crankshaft gear 20 meshes with an intermediate shaft gear 22 and forms a gear intermediate gear of the drive system 10, wherein the gears may be braced or unstressed.
  • the intermediate shaft gear 22 is seated on an intermediate shaft 24 and there is also secured with a conventional shaft-hub connection.
  • the intermediate portion 24 carries at its end remote from the intermediate gear 22 a drive system cam 26, which is designed here as a function of the number of cylinders of the internal combustion engine 14 as a 2-fold cam
  • the intermediate shaft 24 is mounted directly in the crankcase 27 of the engine 14, via a rolling or a sliding bearing 29th
  • the drive system cam 26 is thus located away from the valve-controlling camshaft in the drive train of the internal combustion engine 14.
  • the drive system 10 has no chain and no toothed belt for driving the drive system cam 26, which is driven purely mechanically.
  • the drive system cam 26 is seated in the power flow of the powertrain between the driving crankshaft 18 and the driven valve-controlling camshaft.
  • the drive system cam 26 is set against a plunger 28 of the high-pressure fuel pump 12, so that it directly drives the high-pressure fuel pump 12.
  • the high-pressure fuel pump 12 is designed here as a plug-in pump.
  • FIG. 2 shows a view of the end faces of the drive system according to FIG. 1
  • FIG. 3 shows a plan view of the drive system according to FIGS. 1 and 2.
  • the crankshaft 18 converts the movement of the pistons of the internal combustion engine 14 into a rotational movement.
  • the torque applied to the crankshaft 18 is transmitted to the intermediate shaft gear 22 by means of the crankshaft gear 20.
  • the intermediate shaft gear 22 drives the drive system cam 26 which mechanically actuates the fuel high pressure pump 12 operating as a mechanical positive displacement pump.
  • the high-pressure fuel pump 12 is built in fuel high-pressure accumulator or Rai not shown in detail! by pumping in fuel pressure.
  • Figure 4 shows the drive system 10 according to Figure 1 to 3 with an extension, wherein the crankcase 27 and the bearing 29 of the intermediate shaft 24 has been omitted only for illustrative reasons.
  • gear drive stage 34 such as a water pump, an oil pump, a vacuum pump and / or a generator, are assigned here to the drive system 10.
  • gear drive stage 34 such as a water pump, an oil pump, a vacuum pump and / or a generator
  • the valve-controlling camshaft can be driven by the gear drive stage 34.
  • the aggregates 32 are connected to the intermediate shaft 24 by means of a toothed belt 36 or a chain.
  • the units can also be driven directly from the intermediate shaft 24.
  • the units and / or the valve-controlling camshaft but need not be driven by the intermediate shaft 24, they can also be driven separately from the crankshaft.
  • the embodiment of the drive system 10 shown in FIG. 4, which is based on the drive system shown in FIGS. 1 to 3, has the following additional function:
  • the other units 32 are driven here, such as. B. a water pump, an oil pump, a Vacuum pump or a generator, and / or the camshaft.
  • the transmitted to the intermediate shaft 24 torque is thus advantageously used to drive other units.
  • One or more of these units can be driven. These units are driven here via the toothed belt 36 or a chain.
  • FIG. 5 shows a modification of the drive system 10 shown in FIGS. 1 to 3.
  • the drive system 10 according to FIG. 5 is essentially identical in terms of structure and function to the drive system 10 shown in FIGS. 1 to 3 and described above.
  • the drive system cam 26 is here incorporated directly into the crankshaft 18 end.
  • FIG. 6 shows a view of the front side of the drive system according to FIG. 5, and
  • FIG. 7 shows a plan view of the drive system according to FIGS. 5 and 6.
  • FIGS. 8 to 10 show a modification of the embodiment of a drive system 10 shown in FIG.
  • the drive system cam 26 may also be incorporated in a cheek 38 of the crankshaft 18.
  • the embodiment according to FIG. 8 is identical in structure and function to the exemplary embodiment shown in FIG.
  • the sprockets shown in Figure 10 at the right end of the crankshaft 18 are used to drive units and / or the valve-controlling camshaft.
  • Figure 1 1 shows a further embodiment of a drive system 10 according to the invention for an internal combustion engine 14, which here, however, is a gasoline engine.
  • the intermediate shaft 24 is here a balancer shaft which carries the drive system cam 26.
  • the high-pressure fuel pump 12 is used here for pumping gasoline or gasoline.
  • FIG. 11 the exemplary embodiment shown in FIG. 11 is essentially identical in structure and function to the exemplary embodiment shown in FIG.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Antriebssystem (10) einer Kraftstoff-Hochdruckpumpe (12) eines Verbrennungsmotors (14), mit einem Antriebsstrang, der antriebsseitig mit einer Kurbelwelle (18) und abtriebsseitig mit einer ventilsteuernden Nockenwelle gekoppelt ist, und mit wenigstens einem Antriebssystem-Nocken (26), der die Kraftstoff-Hochdruckpumpe (12) unmittelbar antreibt und entfernt von der ventilsteuernden Nockenwelle im Antriebsstrang sitzt, wobei das Antriebssystem keine Kette und keinen Zahnriemen zum Antrieb des Antriebssystem-Nocken aufweist. Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung eine Kraftstoff-Hochdruckpumpen-Baugruppe sowie einen Verbrennungsmotor.

Description

Antriebssystem einer Kraftstoff-Hochdruckpumpe, Kraftstoff- Hochdruckpumpen-Baugruppe sowie Verbrennungsmotor
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Antriebssystem einer Kraftstoff- Hochdruckpumpe, eine Kraftstoff-Hochdruckpumpen-Baugruppe sowie einen Verbrennungsmotor.
Aus dem Stand der Technik sind bereits Kraftstoff-Hochdruckpumpen bekannt.
Derartige Kraftstoff-Hochdruckpumpen werden beispielsweise bei Common-Rail-Dieselmotoren eingesetzt, um Kraftstoff in den Hochdruckspeicher zu pumpen.
Bekannte Kraftstoff-Hochdruckpumpen zur Kraftstoffversorgung eines Verbrennungsmotors können beispielsweise mit ihrem Außengehäuse mit dem Kurbelgehäuse des Verbrennungsmotors verschraubt werden. Der Antrieb kann über eine Kette oder einen Zahnriemen erfolgen, der eine Zwischenwelle antreibt. Diese Zwischenwelle wird dann mit einer sich im Inneren des Pumpengehäuses sitzenden, separaten Welle gekoppelt, die wiederum den Antriebssystem-Nocken aufweist, der einen Stößel der Hochdruckpumpe antreibt.. Eine derartige Kraftstoff-Hochdruckpumpe wird auch als sogenannte„stand-alone" Kraftstoff-Hochdruckpumpe bezeichnet. Als nachteilig hat sich erwiesen, dass die notwendige robuste Anbindung derartiger Kraftstoff-Hochdruckpumpen am Kurbelgehäuse zu einem vergleichsweise höheren Gewicht, höheren Kosten und höherem Kraftstoffverbrauch führt.
Des Weiteren ist bekannt, für die Kraftstoffversorgung eines Verbrennungsmotors eine sogenannte Steckpumpe zu verwenden. Dazu wird die Steckpumpe mit dem Zylinderkopf des Verbrennungsmotors verschraubt. Der Antrieb erfolgt über eine Nocke, die auf der Nockenwelle des Verbrennungsmotors sitzt.
Sowohl die sogenannte „stand-alone" Kraftstoff-Hochdruckpumpe als auch die vorgenannte Steckpumpe benötigen eine robuste Auslegung des Antriebssystems, weil im Antriebssystem bedingt durch die Antriebsart mittels einer Kette oder einem Zahnriemen hohe Drehmomente auftreten. Dies wiederum führt zu einem höheren Gewicht des Antriebssystems solcher Kraftstoff-Hochdruckpumpen und höheren Kosten. Darüber hinaus kommt es zu einem höheren Kraftstoffverbrauch, weil diese Antriebsart einer Kraftstoff- Hochdruckpumpe mit einer höheren Reibleistung verbunden ist.
Die DE 10 2010 016 693 A1 offenbart einen Steuertrieb für eine Brennkraftmaschine mit einem mit einer Kurbelwelle verbundenen Kurbelwellenkettenrad und einem mit einer Zwischenwelle verbundenen Zwischenwellenkettenrad zum Antrieb einer Kraftstoffpumpe. Das Kurbelwellenkettenrad und das Zwischenwellenkettenrad sind mit einer Kette verbunden, über die ein Drehmoment von der Kurbelwelle auf die Zwischenwelle übertragen wird.
Die DE 10 2005 023 162 A1 offenbart einen Steuerkettentrieb für einen Verbrennungsmotor mit einem Kurbelwellenkettenrad und einem Zwischenwellenkettenrad mit zwei Zahnkränzen, wobei eine Kette um das Kurbelwellenkettenrad und einen Zahnkranz des Zwischenwellenkettenrades gelegt ist, um die Zwischenwelle anzutreiben. Das Zwischenwellenkettenrad treibt die Antriebswelle einer Kraftstoffpumpe an. Um den weiteren Zahnkranz ist eine zweite Kette gelegt, die auch um ein Nockenwellenrad gelegt ist, um eine ventilsteuemde Nockenwelle anzutreiben.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Antriebssystem einer Kraftstoff-Hochdruckpumpe, eine Kraftstoff-Hochdruckpumpen- Baugruppe sowie einen Verbrennungsmotor der eingangs genannten Art in vorteilhafter Weise weiterzubilden, insbesondere dahin gehend, dass bei Kraftstoff-Hochdruckpumpen der bauliche Aufwand für das Antriebssystem reduziert werden kann. Ferner sollen die hohen erforderlichen Drehmomente im Antriebssystem optimiert werden, sodass das Antriebssystem nicht mehr so massiv ausgeführt sein muss.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Antriebssystem einer Kraftstoff-Hochdruckpumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 . Danach weist ein Antriebssystem einer Kraftstoff-Hochd ruckpumpe eines Verbrennungsmotors einen Antriebsstrang, der antriebsseitig mit einer Kurbelwelle gekoppelt ist und abtriebsseitig mit einer ventilsteuemden Nockenwelle, und wenigstens einen Antriebssystem-Nocken auf, der einen Stößel der Kraftstoff-Hochdruckpumpe unmittelbar antreibt und entfernt von der ventilsteuernden Nockenwelle im Antriebsstrang sitzt, wobei eine Zwischenwelle, auf der der einem Antriebssystem-Nocken sitzt, im Kurbelwellengehäuse gelagert ist.
Das bisher erforderliche massive Hochdruckpumpengehäuse und die eigene, im Pumpengehäuse sitzende Welle sind nicht mehr erforderlich. Vielmehr wird eine Zwischenwelle, die von der Kurbelwelle angetrieben wird, mit einem Nocken versehen, der den Stößel unmittelbar antreibt. Die Pumpe selbst umfasst somit nur noch das sogenannte Pumpenelement, wodurch erheblich Bauraum eingespart wird. Ferner entfallen die bisher erforderlichen kraftstoffgekühlten Gleitlager der Weile im eigenen Pumpengehäuse.
Vorzugsweise weist das Antriebssystem von der Kurbelwelle bis zur Zwischenwelle keine Kette und keinen Zahnriemen auf. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass bei einem Antriebssystem einer Kraftstoff-Hochdruckpumpe keine robuste Auslegung von Kettentrieben oder Riementrieben und auch keine massive Anbindung ans Kurbelgehäuse oder an den Zylinderkopf mehr erforderlich sind, da die hohe Reibleistung, die ein Ketten- oder Zahnriementrieb erfordert, reduziert wird.
Das Antriebssystem einer Kraftstoff-Hochdruckpumpe und damit auch die Kraftstoff-Hochdruckpumpe selbst können für geringere Belastungen ausgelegt werden, und dies ermöglicht eine signifikante Gewichtseinsparung. Das Antriebssystem kann ausschließlich mechanisch sein.
Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass kein elektrischer Antrieb der Pumpe notwendig und das Antriebssystem vorteilhafterweise weniger fehleranfällig ist.
Die Kraftstoff-Hochdruckpumpe ist insbesondere eine rein mechanisch angetriebene Kraftstoff-Hochdruckpumpe.
Die Kraftstoff-Hochdruckpumpe ist z. B. eine Kraftstoff-Hochdruckpumpe eines Pumpe-Düse-Systems bzw. Common-Rail-Systems eines Dieselmotors, insbesondere eine mechanische Verdrängerpumpe.
Die Kraftstoff-Hochdruckpumpe kann aber auch die Kraftstoffpumpe eines Benzinmotors bzw. Ottomotors sein.
Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass der Antriebssystem-Nocken in Abhängigkeit von der Zylinderzahl als Einfach-Nocken oder Mehrfach- Nocken ausgebildet ist. Je nach Zylinderanzahl kann z. B. eine Einfachnocke bei zwei Zylindern, eine Doppelnocke bei vier Zylindern und eine Dreifachnocke bei sechs Zylindern vorgesehen sein. Dadurch kann Gewicht reduziert werden und mittels einer einzigen Kraftstoff-Hochdruckpumpe der notwendige Druck im Hochdruckspeicher aufgebaut werden.
Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass der Antriebssystem-Nocken im Kraftfluss des Antriebsstrangs zwischen Kurbelwelle und Nockenwelle oder nach der Nockenwelle sitzt. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass das für den Antrieb der Kraftstoff-Hochdruckpumpe notwendige Drehmoment durch den Antriebsstrang zwischen Kurbelwelle und Nockenwelle bereitgestellt werden kann bzw. die Nockenwelle ohne extra Antriebssystem-Nocken ausgebildet sein muss. Außerdem kann durch eine derartige Anordnung Bauraum eingespart werden. Zu betonen ist aber, dass die Zwischenwelle nicht zwingend im Kraftflussweg zwischen Kurbel- und Nockenwelle liegen muss. Es wäre auch möglich, den gesamten Antriebsstrang so auszubilden, dass von der Kurbelwelle einerseits die Nockenweile und parallel dazu die Zwischenwelle angetrieben wird, ohne dass das Drehmoment von der
Zwischenwelle anschließend zur Nockenwelle geleitet wird.
Femer kann das Antriebssystem wenigstens eine Zwischenwelle aufweisen, auf der der Antriebssystem-Nocken sitzt.
Die Zwischenwelle ist vorzugsweise nicht in die Kraftstoff- Hochdruckpumpe integriert. Sie kann als eigene Komponente gesondert und beliebig positioniert, z. B. im Kurbelgehäuse des Verbrennungsmotors untergebracht und gelagert sein.
Mittels der Zwischenwelle können weitere Aggregate angetrieben werden, wie z. B. eine Wasserpumpe, eine Ölpumpe, eine Vakuumpumpe und/oder ein Generator. Dadurch kann das an die Zwischenwelle übertragene Drehmoment vorteilhafterweise zum Antrieb weiterer Aggregate genutzt werden. Es können ein oder mehrere dieser Aggregate angetrieben werden. Diese Aggregate können entweder direkt angeflanscht sein oder z. B. über Zahnradstufen, Riemen, Zahnriemen oder eine Kette angetrieben werden.
Die Zwischenwelle kann mittels eines Zahnradzwischengetriebes antreibbar sein. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass die hohen Antriebsmomente für die Kraftstoff-Hochdruckpumpe durch Zahnräder reibungsarm übertragen werden, wodurch die robusten Ketten- und Riementriebe für den Pumpenantrieb ersetzt werden.
Das Zahnradzwischengetriebe kann direkt Drehmoment von der Kurbelwelle an die Zwischenwelle übertragen.
Denkbar ist aber auch, dass das Zahnradzwischengetriebe das für den Antrieb notwendige Drehmoment von der ventilsteuernden Nockenwelle an die Zwischenwelle überträgt.
Alternativ kann die Zwischenwelle die ventilsteuernde Nockenwelle oder, wenn es sich um einen Verbrennungsmotor mit zwei Nockenwellen handelt, auch beide Nockenwellen antreiben. Dies kann beispielsweise mittels eines Zahnriemens oder einer Kette erfolgen. Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass das Zahnradzwischengetriebe wenigstens ein auf der Kurbelwelle sitzendes Zahnrad und wenigstens ein auf der Zwischenwelle sitzendes Zahnrad aufweist. Dadurch wird eine direkte Drehmomentübertragung von der Welle auf die Zahnräder ohne erwähnenswerten Reibungsverlust ermöglicht. Außerdem ergibt sich hierdurch der Vorteil, dass die Drehmomentübertragung robust und zugleich durch weniger schwere Teile ermöglicht wird. Auch eine massive Anbindung der Kraftstoff-Hochdruckpumpe an das Kurbelgehäuse oder an den Zylinderkopf kann entfallen, weil sowohl die Kurbelwelle als auch die Zwischenwelle ausreichend robust gelagert sind und deshalb entsprechende Drehmomente und Kräfte aufnehmen können.
Vorzugsweise können die Zahnräder auf der Kurbel- und der Zwischenwelle miteinander kämmen. Dadurch werden ein einfacher Aufbau und eine direkte Übertragung hoher Drehmomente mit geringem Reibungsverlust ermöglicht.
Die Aufgabe wird alternativ gelöst durch ein Antriebssystem einer Kraftstoff-Hochdruckpumpe eines Verbrennungsmotors, mit einem Antriebsstrang, der antriebsseitig mit einer Kurbelwelle gekoppelt ist und abtriebsseitig mit einer ventilsteuernden Nockenwelle, und mit wenigstens einem Antriebssystem-Nocken, der einen Stößel der Kraftstoff- Hochdruckpumpe unmittelbar antreibt und entfernt von der ventilsteuernden Nockenwelle im Antriebsstrang sitzt, wobei der Antriebssystem-Nocken auf der Kurbelwelle sitzt.
Wenn der Antriebssystem-Nocken auf der Kurbelwelle sitzt, ergibt sich der Vorteil, dass kein Getriebe mehr für die Übertragung des Antriebsdrehmoments für die Kraftstoff-Hochdruckpumpe erforderlich ist. Vielmehr treibt der auf der Kurbelwelle sitzende Antriebssystem-Nocken direkt die Kraftstoff-Hochdruckpumpe, die erneut ohne eigenes Gehäuse mit integrierter Zwischenwelle ausgeführt ist, an, wodurch Gewicht und Bauraum eingespart werden. Insbesondere kann der Antriebssystem-Nocken am vorderen oder hinteren Ende der Kurbelwelle angebracht sein. Dort kann der
Antriebssystem-Nocken gefügt sein. Er kann aber auch in die Kurbelwelle eingearbeitet sein
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass der Antriebssystem-Nocken auf einer Wange der Kurbelwelle sitzt eingearbeitet od. gefügt.
Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung eine Kraftstoff- Hochdruckpumpen-Baugruppe. Eine derartige Kraftstoff-Hochd ruckpumpen- Baugruppe weist wenigstens eine Kraftstoff-Hochd ruckpumpe und wenigstens ein erfindungsgemäßes Antriebssystem auf.
Außerdem kann vorgesehen sein, dass die Kraftstoff-Hochdruckpumpe als Steckpumpe ausgeführt ist.
Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung einen Verbrennungsmotor. Ein derartiger Verbrennungsmotor weist wenigstens ein erfindungsgemäßes Antriebssystem oder wenigstens eine erfindungsgemäße Kraftstoff-Hochdruckpumpen-Baugruppe auf.
Der Verbrennungsmotor ist vorzugsweise ein Dieselmotor.
Denkbar ist aber auch, dass der Verbrennungsmotor als Benzinmotor bzw. Ottomotor ausgeführt ist. Insbesondere kann bei einer derartigen Ausführungsform der Antriebssystem-Nocken für den Antrieb der Kraftstoff- Hochdruckpumpe auf einer Ausgleichswelle (AGW) angebracht sein.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den nachfolgenden Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigen:
- Figur 1 eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Antriebssystems einer Kraftstoff-Hochdruckpumpe eingebaut in eine erfindungsgemäße Kraftstoff-Hochdruckpumpen- Baugruppe eines erfindungsgemäßen Verbrennungsmotors;
- Figur 2 eine Ansicht auf die Stirnseite des Antriebssystems gemäß Figur
1 ;
- Figur 3 eine Draufsicht auf das Antriebssystem gemäß den Figuren 1 und 2;
- Figur 4 eine weitere Ansicht auf die Stirnseiten des Antriebssystems gemäß Figur 1 mit dem Antrieb zusätzlicher Aggregate;
- Figur 5 eine perspektivische Ansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Antriebssystems einer Kraftstoff-Hochdruckpumpe eingebaut in eine erfindungsgemäße Kraftstoff- Hochdruckpumpen-Baugruppe eines erfindungsgemäßen Verbrennungsmotors;
- Figur 6 eine Ansicht auf die Stirnseite des Antriebssystems gemäß Figur
5;
- Figur 7 eine Draufsicht auf das Antriebssystem gemäß den Figuren 5 und 6;
- Figur 8 eine perspektivische Ansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Kurbelweile für ein erfindungsgemäßen Antriebssystems einer Kraftstoff-Hochdruckpumpe eingebaut in eine erfindungsgemäße Kraftstoff-Hochdruckpumpen-Baugruppe eines erfindungsgemäßen Verbrennungsmotors;
- Figur 9 eine Ansicht auf die Stirnseite des Antriebssystems gemäß Figur
8;
- Figur 10 eine Draufsicht auf das Antriebssystem gemäß den Figuren 8 und 9; und - Figur 1 1 eine perspektivische Ansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Antriebssystems einer
Kraftstoff-Hochdruckpumpe eingebaut in eine erfindungsgemäße Kraftstoff- Hochdruckpumpen-Baugruppe eines erfindungsgemäßen Verbrennungsmotors.
Figur 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Antriebssystems 10 einer Kraftstoff-Hochdruckpumpe 12 eines Verbrennungsmotors 14 eingebaut in eine erfindungsgemäße Kraftstoff- Hochdruckpumpen-Baugruppe 16.
Die in Figur 1 gezeigte Kraftstoff-Hochdruckpumpen-Baugruppe 16 ist in einen erfindungsgemäßen Verbrennungsmotor 14 eingebaut.
Das Antriebssystem 10 weist einen dargestellten Antriebsstrang auf, der antriebsseitig mit einer Kurbelweile 18 und abtriebsseitig mit einer hier nicht näher dargestellten ventilsteuernden Nockenwelle gekoppelt ist.
In der in Figur 1 gezeigten Ausführungsform ist der Verbrennungsmotor 14 ein Dieselmotor mit Common-Rail-Technologie, und die Kraftstoff- Hochdruckpumpe 12 ist eingangseitig vor dem sogenannten Rail bzw. dem Hochdruckspeicher angeordnet.
Die bzw. eine Kurbelwelle 18 des Verbrennungsmotors 14 ist endseitig mit einem Kurbelwellenzahnrad 20 versehen. Dieses Kurbelwellenzahnrad 20 ist hier mit einer üblichen Wellen-Nabe-Verbindung an einem Ansatz der Kurbelwelle 18 befestigt.
Das Kurbelwellenzahnrad 20 kämmt mit einem Zwischenwellenzahnrad 22 und bildet ein Zahnradzwischengetriebe des Antriebssystems 10 aus, wobei die Zahnräder verspannt oder unverspannt sein können.
Das Zwischenwellenzahnrad 22 sitzt endseitig auf einer Zwischenwelle 24 und ist dort ebenfalls mit einer üblichen Wellen-Nabe-Verbindung befestigt. Die Zwischenweile 24 trägt an ihrem dem Zwischenweilenzahnrad 22 abgewandten Ende eine Antriebssystem-Nocke 26, die hier in Abhängigkeit von der Zylinderanzahl des Verbrennungsmotors 14 als 2-fach-Nocke ausgeführt ist
Die Zwischenwelle 24 ist dabei unmittelbar im Kurbelgehäuse 27 des Verbrennungsmotors 14 gelagert, über ein Wälz- oder ein Gleitlager 29.
Der Antriebssystem-Nocken 26 sitzt somit entfernt von der ventilsteuernden Nockenwelle im Antriebsstrang des Verbrennungsmotors 14. Außerdem weist das Antriebssystem 10 keine Kette und auch keinen Zahnriemen zum Antrieb des Antriebssystem-Nockens 26 auf, welcher aber rein mechanisch angetrieben wird.
Der Antriebssystem-Nocken 26 sitzt im Kraftfluss des Antriebsstrangs zwischen der antreibenden Kurbelwelle 18 und der angetriebenen ventil- steuernden Nockenwelle.
Des Weiteren ist der Antriebssystem-Nocken 26 gegen einen Stößel 28 der Kraftstoff-Hochdruckpumpe 12 angestellt, sodass er die Kraftstoff- Hochdruckpumpe 12 unmittelbar antreibt.
Die Kraftstoff-Hochdruckpumpe 12 ist hier als Steckpumpe ausgeführt.
Figur 2 zeigt eine Ansicht auf die Stirnseiten des Antriebssystems gemäß Figur 1 und Figur 3 eine Draufsicht auf das Antriebssystem gemäß den Figuren 1 und 2.
Die Funktion des in den Figuren 1 bis 3 gezeigten Ausführungsbeispiels ist wie folgt:
Die Kurbelwelle 18 setzt die Bewegung der Kolben des Verbrennungsmotors 14 in eine Rotationsbewegung um.
Das an der Kurbelwelle 18 dadurch anliegende Drehmoment wird mittels des Kurbelwellenzahnrads 20 an das Zwischenwellenzahnrad 22 übertragen. Das Zwischenwellenzahnrad 22 wiederum treibt den Antriebssystem- Nocken 26 an, der die als mechanische Verdrängerpumpe arbeitende Kraftstoff-Hochdruckpumpe 12 mechanisch betätigt.
Die Kraftstoff-Hochdruckpumpe 12 baut im nicht näher gezeigten Kraftstoff-Hochdruckspeicher bzw. Rai! durch Einpumpen von Kraftstoff Druck auf.
Figur 4 zeigt das Antriebssystem 10 gemäß Figur 1 bis 3 mit einer Erweiterung, wobei das Kurbelgehäuse 27 und das Lager 29 der Zwischenwelle 24 nur aus zeichnerischen Gründen weggelassen wurde.
Weitere Aggregate 32, die hier symbolisch dargestellt sind und von denen nur eine Zahnradantriebsstufe 34 zu sehen ist, wie beispielsweise eine Wasserpumpe, eine Ölpumpe, eine Vakuumpumpe und/oder ein Generator, sind hier dem Antriebssystem 10 zugeordnet. Alternativ oder zusätzlich kann auch die ventilsteuernde Nockenwelle durch die Zahnradantriebsstufe 34 angetrieben werden.
Die Aggregate 32 sind anthebsmäßig mittels eines Zahnriemens 36 oder einer Kette mit der Zwischenwelle 24 verbunden. Alternativ hierzu können die Aggregate auch direkt von der Zwischenwelle 24 angetrieben werden. Ferner ist es natürlich möglich, die Nockenwelle oder die Welle mit den Nebenaggregaten über eine weitere Zahnradstufe anzutreiben, die, abt ebsseitig, der Zwischenwelle 24 nachgeschaltet ist.
Die Aggregate und/oder die ventilsteuernde Nockenwelle müssen aber auch nicht von der Zwischenwelle 24 angetrieben werden, sie können auch separat von der Kurbelwelle angetrieben werden.
Das in Figur 4 gezeigten Ausführungsform des Antriebssystems 10, das auf dem in den Figuren 1 bis 3 gezeigten Antriebssystem beruht, weist die folgende zusätzliche Funktion auf:
Mittels der Zwischenwelle 24 werden hier die weiteren Aggregate 32 angetrieben, wie z. B. eine Wasserpumpe, eine Ölpumpe, eine Vakuumpumpe oder ein Generator, und/oder die Nockenwelle. Das an die Zwischenwelle 24 übertragene Drehmoment wird somit vorteilhafterweise zum Antrieb weiterer Aggregate genutzt. Es können ein oder mehrere dieser Aggregate angetrieben werden. Diese Aggregate werden hier über den Zahnriemen 36 oder eine Kette angetrieben.
Figur 5 zeigt eine Abwandlung der in den Figuren 1 bis 3 gezeigten Antriebssystem 10.
Das Antriebssystem 10 gemäß Figur 5 ist dabei im Wesentlichen hinsichtlich Struktur und Funktion identisch mit den in Figur 1 bis 3 gezeigten und vorstehend beschriebenen Antriebssystem 10.
Es unterscheidet sich jedoch dadurch, dass der Antriebssystem-Nocken 26 direkt auf der Kurbeiwelle 18 sitzt.
Der Antriebssystem-Nocken 26 ist hier direkt in die Kurbelwelle 18 endseitig eingearbeitet.
Figur 6 zeigt eine Ansicht auf die Stirnseite des Antriebssystems gemäß Figur 5 und Figur 7 eine Draufsicht auf das Antriebssystem gemäß den Figuren 5 und 6.
Die Figuren 8 bis 10 zeigen eine Abwandlung des in Figur 5 gezeigten Ausführungsbeispiels eines Antriebssystems 10.
Wie in den Figuren 8 bis 10 gezeigt, kann der Antriebssystem-Nocken 26 auch in einer Wange 38 der Kurbelwelle 18 eingearbeitet sein. Im Übrigen ist das Ausführungsbeispiel gemäß Figur 8 in Struktur und Funktion identisch mit dem in Figur 5 gezeigten Ausführungsbeispiel. Die in Figur 10 am rechten Ende der Kurbelwelle 18 dargestellten Zahnkränze dienen zum Antrieb von Aggregaten und/oder der ventilsteuernden Nockenwelle.
Figur 1 1 zeigt eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Antriebssystems 10 für einen Verbrennungsmotor 14, der hier jedoch ein Ottomotor ist. Die Zwischenwelle 24 ist hier eine Ausgleichswelle, die den Antriebssystem-Nocken 26 trägt.
Die Kraftstoff-Hochdruckpumpe 12 dient hier zum Pumpen von Benzin bzw. Ottokraftstoff.
Im Übrigen ist das in Figur 11 gezeigte Ausführungsbeispiel in Struktur und Funktion im Wesentlichen identisch mit dem in Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiel.

Claims

Patentansprüche
1 . Antriebssystem (10) einer Kraftstoff-Hochdruckpumpe (12) eines
Verbrennungsmotors (14), mit einem Antriebsstrang, der antriebsseitig mit einer Kurbelwelle (18) gekoppelt ist und abtriebsseitig mit einer ventilsteuernden Nockenwelle, und mit wenigstens einem Antriebssystem- Nocken (26), der einen Stöße! der Kraftstoff-Hochdruckpumpe (12) unmittelbar antreibt und entfernt von der ventilsteuernden Nockenwelle im Antriebsstrang sitzt, wobei eine Zwischenwelie, auf der der einem Antriebssystem-Nocken (26) sitzt, im Kurbelgehäuse gelagert ist.
2. Antriebssystem (10) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebssystem-Nocken (26) in Abhängigkeit von der Zylinderzahl als Einfach-Nocken oder Mehrfach-Nocken ausgebildet ist.
3. Antriebssystem (10) nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebssystem-Nocken (26) im Kraftfluss des Antriebsstrangs zwischen Kurbelwelle (18) und Nockenwelle oder nach der Nockenwelle sitzt.
4. Antriebssystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebssystem (10) keine Kette und keinen Zahnriemen zum Antrieb des Antriebssystem-Nocken (26) aufweist.
5. Antriebssystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenwelle (24) mittels eines Zahnradzwischengetriebes antreibbar ist.
6. Antriebssystem (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Zahnradzwischengetriebe wenigstens ein auf der Kurbelwelle (18) sitzendes Zahnrad (20) und wenigstens ein auf der Zwischenwelle (24) sitzendes Zahnrad (22) aufweist, vorzugsweise wobei die Zahnräder (20, 22) miteinander kämmen.
7. Antriebssystem (10) einer Kraftstoff-Hochdruckpumpe (12) eines Verbrennungsmotors (14), mit einem Antriebsstrang, der antriebsseitig mit einer Kurbetweile (18) gekoppelt ist und abtriebsseitig mit einer ventilsteuernden Nockenwelle, und mit wenigstens einem Antriebssystem- Nocken (26), der einen Stößel der Kraftstoff-Hochdruckpumpe (12) unmittelbar antreibt und entfernt von der ventilsteuernden Nockenwelle im Antriebsstrang sitzt, wobei der Antriebssystem-Nocken (26) auf der Kurbelwelle (18) sitzt.
8. Antriebssystem (10) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebssystem-Nocken (26) an einem Ende oder auf einer Wange der Kurbelwelle (18) sitzt.
9. Kraftstoff-Hochdruckpumpen-Baugruppe mit wenigstens einer Kraftstoff-Hochdruckpumpe (12) und wenigstens einem Antriebssystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
10. Kraftstoff-Hochdruckpumpen-Baugruppe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftstoff-Hochdruckpumpe (12) als Steckpumpe ausgeführt ist.
1 1 . Verbrennungsmotor (14) mit wenigstens einem Antriebssystem (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 oder mit wenigstens einer Kraftstoff- Hochdruckpumpen-Baugruppe nach Anspruch 9 oder 10.
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