本發(fā)明涉及柱塞泵和高壓燃油泵，其包括改進的凸輪從動件。

背景技術(shù)：

在用于柴油發(fā)動機的燃油噴射系統(tǒng)中，高壓燃油泵將燃油以高壓供給到共軌中。高壓燃油泵可以包括供油泵和多個柱塞型高壓組件(柱塞泵)。柱塞型高壓組件通常包括由凸輪經(jīng)由凸輪從動件驅(qū)動的柱塞，凸輪從動件包括由銷可旋轉(zhuǎn)地承載的滾子。銷接觸滾子的端部邊緣的區(qū)域而遭受到高磨損，所述高磨損的原因首先是力高度集中，其次是潤滑油膜厚度不足。其它類型的柱塞泵中，也面臨著這一問題。

為了減少銷上的磨損，可以對銷進行表面處理以增加銷的表面強度。作為替代方案，附加耐磨構(gòu)件可以圍繞銷安裝。作為另一替代方案，銷可以設計為具有復雜構(gòu)造(形狀，輪廓…)。作為又一替代方案，銷與滾子之間的界面可以被分析以便改進潤滑油膜的流體動力學特性。

盡管已試用過各種方法，但仍需要進一步減少銷上的邊緣磨損。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是減少柱塞泵和高壓燃油泵的凸輪從動件的銷上的邊緣磨損以提高凸輪從動件的使用壽命。

為此，根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種柱塞泵，其包括：

柱塞套和在柱塞套中往復移動的柱塞；

旋轉(zhuǎn)驅(qū)動軸，其上包括凸輪；以及

凸輪從動件，其設置在柱塞與凸輪之間，用于將驅(qū)動軸的旋轉(zhuǎn)運動傳遞為柱塞的直線式往復移動，凸輪從動件包括挺桿、固定在挺桿中的銷以及可旋轉(zhuǎn)地承載在銷上并且與凸輪接觸的滾子；

其中，滾子包括兩個相反的端面、兩個端面之間的外圓柱面、內(nèi)孔， 銷插入所述內(nèi)孔中，其中，在滾子的至少一個、優(yōu)選地兩個端面中形成有環(huán)形的端槽，其與內(nèi)孔和外圓柱面共軸。

根據(jù)本發(fā)明的可行實施方式，端槽的形狀和/或幾何參數(shù)被組合設計成滿足：一方面，限定在端槽與內(nèi)孔之間的滾子邊緣部分的剛度下降以使得邊緣部分具有撓性，另一方面，滾子的邊緣部分仍具有避免永久變形的足夠強度。

根據(jù)本發(fā)明的可行實施方式，凸輪從動件由潤滑油潤滑，并且端槽的形狀和/或幾何參數(shù)設計為使得在柱塞泵的運轉(zhuǎn)期間在邊緣區(qū)域中在銷與滾子之間存在具有足夠厚度的潤滑油膜。

根據(jù)本發(fā)明的可行實施方式，端槽是半徑在滾子的軸向方向上大致恒定的大致圓筒形的。

根據(jù)本發(fā)明的可行實施方式，端槽是半徑在朝向滾子的軸向中部的方向上逐漸變大的大致圓錐形的。

根據(jù)本發(fā)明的可行實施方式，端槽寬度在滾子的軸向方向上大致恒定。

根據(jù)本發(fā)明的可行實施方式，端槽寬度在軸向方向上改變，例如在朝向滾子的軸向中部的方向上逐漸變小。

根據(jù)本發(fā)明的可行實施方式，彈性材料填充且固定在端槽中。

根據(jù)本發(fā)明的可行實施方式，限定在滾子的內(nèi)孔與端面之間的邊緣被倒圓角。

根據(jù)本發(fā)明的可行實施方式，端槽包括主端槽以及形狀和/或幾何參數(shù)與主端槽不同的一個或多個輔助端槽。

根據(jù)本發(fā)明的可行實施方式，滾子由高強度合金形成。

根據(jù)本發(fā)明的可行實施方式，銷在其外圓柱面上包括碳涂層。

根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供了一種高壓燃油泵，特別是高壓柴油泵，其包括至少一個高壓組件，用于以高壓輸出燃油，所述高壓組件由前面所述的柱塞泵構(gòu)成。

根據(jù)本發(fā)明，滾子的邊緣區(qū)域中的潤滑狀態(tài)得以改進并且從而銷在該區(qū)域中的磨損減少，因此柱塞泵或高壓燃油泵中的凸輪從動件可以具有更長的使用壽命。

附圖說明

下面將根據(jù)具體實施方式并且結(jié)合附圖來更徹底地理解并認識本發(fā)明的上述和其它方面，其中：

圖1是本發(fā)明的高壓燃油泵的示意性剖視圖；

圖2是示出在圖1中示出的高壓燃油泵中使用的柱塞和支架的剖視圖；

圖3和4分別是在圖1中示出的高壓燃油泵中使用的凸輪從動件的正向和側(cè)向的剖視圖；

圖5和6分別是凸輪從動件的挺桿的正向和側(cè)向剖視圖；以及

圖7是凸輪從動件的滾子的剖視圖。

具體實施方式

現(xiàn)在參照附圖來描述本發(fā)明的一些實施方式。應當注意的是，附圖僅為示意性的，并且并非按比例繪制。

圖1示出本發(fā)明的高壓燃油泵、特別是高壓柴油泵的一種實施方式的總體配置。高壓燃油泵形成共軌系統(tǒng)的部件，以將高壓燃油供給到油軌(未示出)中，所述油軌則將燃油經(jīng)由噴嘴噴射到發(fā)動機(未示出)、特別是柴油發(fā)動機中。

可以看到，高壓燃油泵主要包括：殼體1；供油泵2，其安裝在殼體1的下部，用于從燃油箱抽取燃油并且預壓燃油；一個或多個柱塞型高壓組件(柱塞泵)3，其安裝在殼體1的上部中；和驅(qū)動軸4，其沿橫向延伸穿過殼體1的下部，用于驅(qū)動供油泵2和高壓組件3兩者。

供油泵2可具有傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)，例如，適于由驅(qū)動軸4驅(qū)動運轉(zhuǎn)的葉片泵。

各高壓組件3沿著驅(qū)動軸4的軸向方向排布，并且每個高壓組件是由驅(qū)動軸4上的對應凸輪5驅(qū)動的柱塞泵。在圖示的最簡單的實施方式中，兩個高壓組件3被提供并且由驅(qū)動軸4的兩個凸輪5相應地驅(qū)動；然而，三個、四個或更多個高壓組件可在此被采用并由驅(qū)動軸4上的對應凸輪驅(qū)動。

凸輪5形成在驅(qū)動軸4上的對應于高壓組件3的軸向位置上，并且圍繞驅(qū)動軸的中心軸線在圓周方向上相對于彼此以一定角度偏置。每個凸輪5的凸輪面具有至少一個(例如三個)凸輪凸角5a。在每個凸輪具有“n”個彼 此相隔360°/n的凸角的情況下，每當驅(qū)動軸4旋轉(zhuǎn)一圈，每個凸輪5驅(qū)動對應高壓組件運轉(zhuǎn)“n”次。此外，各個高壓組件的運轉(zhuǎn)階段依次彼此偏移。

每個高壓組件包括固定在殼體1的上部中的柱塞套6。柱塞套6的內(nèi)側(cè)部分(朝向驅(qū)動軸4的那個部分)形成有柱塞腔12，用于接納柱塞7，并且柱塞套6的外側(cè)部分(背對驅(qū)動軸4的那個部分)形成有閥腔，用于接納吸油閥和排油閥(未示出)。柱塞腔的中心軸線優(yōu)選與驅(qū)動軸4的中心軸線相交且垂直，因而柱塞7能夠在柱塞腔中沿著與驅(qū)動軸4的中心軸線垂直的方向滑動地往復移動。柱塞7具有從柱塞腔伸出并且經(jīng)由支架9與凸輪從動件8連接的內(nèi)側(cè)端。凸輪從動件8可移動地設置在殼體1中的內(nèi)膛中，并且在彈簧10的彈簧力作用下推抵于凸輪5的凸輪面，所述彈簧設置在柱塞套6與支架9之間。這樣，當驅(qū)動軸4旋轉(zhuǎn)時，凸輪5的凸輪面經(jīng)由凸輪從動件8驅(qū)動柱塞7，以使得凸輪從動件8在內(nèi)膛中往復移動、優(yōu)選地在內(nèi)膛中受引導地移動，并且使得柱塞7在柱塞腔中往復移動。

彈簧10被壓縮在柱塞套6的內(nèi)側(cè)部分與支架9之間，并且支架9由彈簧10推抵且隨從于凸輪5的凸輪面的凸輪從動件8。在驅(qū)動軸4的旋轉(zhuǎn)期間，在凸輪凸角5a與凸輪從動件8發(fā)生接觸之后，凸輪凸角5a推動凸輪從動件8并且從而推動柱塞7以沿著遠離驅(qū)動軸4的方向移動以在柱塞腔中形成正壓，柱塞腔中的燃油受壓并且被從高壓組件3中強制排出而供給到共軌。另一方面，在凸輪凸角5a趨向于離開凸輪從動件8時，凸輪從動件8并且從而柱塞7由彈簧10強制沿著朝向驅(qū)動軸4的方向移動以在柱塞腔中形成負壓，由供油泵2供應的燃油被抽取到高壓組件3中。以這樣的方式，高壓燃油泵將燃油以高壓供應到共軌。

應當理解的是，在所展示的實施方式中，彈簧10借助于支架9的協(xié)助用于保持柱塞7附著于凸輪從動件8。然而，能夠在驅(qū)動軸4的旋轉(zhuǎn)期間有效地保持柱塞7處在附著于凸輪從動件8的狀態(tài)的任何其它適當元件或構(gòu)造能夠作為替代方案在此使用。

如圖2中所示，柱塞7的內(nèi)側(cè)端形成有環(huán)形槽7a，并且支架9以大致倒扣的碗的形狀形成，所述支架包括夾持在環(huán)形槽7a中的上基部9a、下凸緣部9b、以及連接在基部9a與凸緣部9b之間的截錐部9c。以這樣的方式，柱塞7耦連到支架9并且與所述支架一起移動。

參照圖3和4，凸輪從動件8主要包括挺桿11、固定在挺桿11中的銷12、以及可旋轉(zhuǎn)地承載在銷12上的滾子12。

銷12可以以任何適當方式(諸如所展示的方式)固定到挺桿11，在所展示的方式中，所述銷由卡環(huán)14固定到挺桿11。滾子13能夠在挺桿11中圍繞銷12旋轉(zhuǎn)，滾子13的暴露在挺桿11之外的部分與凸輪5的凸輪面接觸。

如圖5和6中所示，挺桿11具有限定外圓柱面11a的大致圓柱形本體。面對向外方向的端槽11b形成在圓柱形本體的上側(cè)端或外側(cè)端中，并且凸起11c在端槽11b中從端槽11b的底面11d延伸。支架9的凸緣部9b接納在端槽11b中并且在彈簧10的推動力下推抵于底面11d。凸起11c插入到截錐部9c中，用于有助支架9的定位。

面朝向內(nèi)方向的容置腔11e從挺桿11的圓柱形本體的下側(cè)端或內(nèi)側(cè)端形成在挺桿11中，滾子13接納在容置腔11e中。一對通孔11f沿著穿過挺桿11的對角線方向形成并且開口到容置腔11e中，銷12在其兩個相反端部處插入到這一對通孔11f中。環(huán)形槽11g形成在其中至少一個通孔11f中，用于將卡環(huán)14接納在其中。外周環(huán)形槽11h圍繞外圓柱面11a形成，用于促進凸輪從動件8在殼體1中的內(nèi)膛中的往復移動。一個或多個連通孔11i形成為在一端處開口到端槽11b中并且在另一端開口到容置腔11e中，以在所述端槽與所述容置腔之間建立流體連通。借助于連通孔11i，空氣能夠流動通過挺桿11，以使得挺桿11能夠在殼體中的內(nèi)膛中平滑地移動。

挺桿11的直徑優(yōu)選地與殼體中的內(nèi)膛的直徑相等以使得挺桿11在殼體1中被導引。作為替代方案，挺桿11的直徑可以大致小于內(nèi)膛的直徑。

如圖7中所示，滾子13是大致圓柱體，其包括兩個相反的端面13a和兩個端面13a之間的外圓柱面13b。與外側(cè)面13b共軸的內(nèi)孔11c穿過滾子13從其中一個端面13a延伸到另一個端面，銷12穿過內(nèi)孔13c插入。滾子13是具有高強度的單件形式的材料，諸如合金。銷12的外徑和內(nèi)孔13c的內(nèi)徑設定為使得在銷12與內(nèi)孔13c之間建立松配合。

在驅(qū)動軸4旋轉(zhuǎn)時，容置在殼體1內(nèi)部用于潤滑驅(qū)動軸4和其他可動構(gòu)件的潤滑油由凸輪5甩到銷12和滾子13上，以使得潤滑油膜存在于銷 12與滾子13之間的間隙中。潤滑油膜可以保護銷12和滾子13兩者不至于迅速磨損。在理想狀態(tài)中，銷12應當與滾子13完全地共軸。然而，在驅(qū)動軸4以高速旋轉(zhuǎn)并且從而滾子13由凸輪5驅(qū)動而也以高速旋轉(zhuǎn)時，銷12可能會相對于滾子13的中心軸線略微偏斜。在這種情況下，銷12主要地在滾子13的左右端部邊緣(在內(nèi)孔13c與端面13a之間的連接部處形成的邊緣)處的一個或兩個接觸區(qū)域中與滾子13接觸。接觸區(qū)域中的潤滑油膜的厚度遠小于銷12的軸向中部處的潤滑油膜厚度，因而接觸區(qū)域處的潤滑狀況變差。不足的潤滑油膜厚度和接觸區(qū)域中的高局部力可以導致銷12的迅速磨損。

為了減少銷12在接觸區(qū)域處與滾子13的邊緣的磨損，環(huán)形的端槽13d形成在其中一個或每個端面13a中(在所展示的實施方式中形成兩個相反端槽)。借助于該端槽13d，在銷12以高壓力接觸滾子13的邊緣部分時，滾子13的接觸部分將會沿著徑向向外方向暫時彈性變形以使得銷12與滾子13之間的接觸區(qū)域變大，并且使得所述銷與所述滾子之間的接觸力分配到更大區(qū)域(朝向銷12的軸向中部擴展)，因而足夠潤滑油膜厚度維持在接觸區(qū)域中并且應用到銷12的局部力減小。以這樣的方式，有效地保護銷12不至于由于接觸滾子13的邊緣引起迅速磨損。

端槽13d形成為沿軸向延伸，與內(nèi)孔13c和外側(cè)面13b共軸，并且所述端槽具有從其中心軸線(也是滾子的中心軸線)測量的半徑(中位半徑)R、在其內(nèi)周與外周之間測量的徑向?qū)挾萒、以及從端面13a起測量的軸向長度L。端槽13d的半徑R、寬度T、以及長度L被組合地設計、可能與端槽13d的形狀和/或其它幾何參數(shù)組合設計成滿足：一方面，滾子13的邊緣部分的剛度下降以使得邊緣部分具有撓性，另一方面，滾子13的邊緣部分仍具有足夠強度以避免永久變形。此外，端槽13d的形狀和/或幾何參數(shù)設計為使得具有足夠厚度的潤滑油膜在高壓燃油泵的運轉(zhuǎn)期間總是在邊緣區(qū)域中存在于銷12與滾子13之間。

根據(jù)一種可行實施方式，彈性材料可以填充并且固定在端槽13d中以進一步防止在滾子13的邊緣部分處的永久變形并且吸收在滾子13與銷12之間產(chǎn)生的震動。

銷12通常由金屬形成，其上具有碳涂層。通過以由本發(fā)明提供的方式 減少銷12的磨損，碳涂層的厚度能夠減小。此外，能夠避免銷12的復雜構(gòu)造(形狀、輪廓等)。從而，銷12的成本能夠減少。

在所展示的實施方式中，端槽13d是大致圓柱形的。根據(jù)一種改型，端槽13d可以是大致圓錐形的，例如，其半徑R沿朝向滾子13的軸向中部的方向逐漸變大。

此外，端槽13d的寬度T在所展示的實施方式中大致恒定；然而，端槽13d可以沿著軸向方向改變的寬度T，例如，寬度T沿著朝向滾子13的軸向中部的方向逐漸變小。

此外，端槽13d在橫截面中具有大致矩形或長條形的形狀；然而，端槽13d在橫截面方面可以具有其它形狀，諸如半圓形、半橢圓形、三角形、不規(guī)則形狀或組合形狀。

根據(jù)一種可行實施方式，形成在滾子13的內(nèi)孔13c與端面13a之間的邊緣可以被倒圓角，用于進一步減少銷12上的邊緣磨損。

根據(jù)一種可行實施方式，端面13a中的一個或每個可以形成有兩個或更多同心端槽13d，例如，包括一個主端槽13d、以及形狀和/或幾何參數(shù)(橫截面形狀、寬度T、長度L等)與主端槽13d不同的一個或多個輔助端槽13d，用于增加對應邊緣部分的撓性。

概括地講，通過將端槽13d形成在滾子13中，能夠減少銷12上的邊緣磨損，因此銷12的使用壽命能夠延長，整個高壓燃油泵的耐用性提高了。此外，銷12的成本能夠減少。

可以理解，上面公開的本發(fā)明的特征同樣的可以應用于其它類型的柱塞泵。

盡管本發(fā)明在此參照特定實施方式展示和描述，但是本發(fā)明不意于被限制到所示細節(jié)。相反，可以對于本發(fā)明的范圍中的細節(jié)進行各種改型。