專利名稱：高壓燃料泵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及機動車用內(nèi)燃機的燃料供給泵，尤其涉及向缸內(nèi)噴射型內(nèi)燃機的燃料噴射閥供給高壓燃料的高壓燃料泵。
背景技術(shù)：
作為本發(fā)明的對象的高壓燃料泵具備與汽缸進行滑動間隙配合的柱塞，通過該柱塞的一端在加壓室內(nèi)往復(fù)移動，對從吸入閥機構(gòu)向加壓室導(dǎo)入的燃料進行壓縮加壓而從噴出閥機構(gòu)噴出。通過將形成在發(fā)動機的凸輪軸上的凸輪的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換成柱塞的上下的往復(fù)移動來實現(xiàn)。將柱塞下端固定在中心部的環(huán)狀的擋圈收納在杯形的挺桿內(nèi)，在挺桿的擋圈相反側(cè)的面上安裝輥，該輥與凸輪壓接，伴隨著凸輪的旋轉(zhuǎn)而使凸輪的表面上下，從而使 柱塞上下移動。在擋圈與泵殼體(或汽缸)之間以包圍柱塞的方式設(shè)置螺旋狀的彈簧，在柱塞的上升エ序時通過凸輪的旋轉(zhuǎn)來壓縮彈簧。在柱塞的下降エ序中，因彈簧的壓縮反作用力而柱塞沿著凸輪面下降。(輥未必需要)需要說明的是，此種高壓泵在柱塞的下端部的一部分(由彈簧包圍的部分)具有直徑比柱塞的與汽缸的滑動部的直徑小的細(xì)身部分，在直徑上的切換部形成有臺階部(縮徑部)。柱塞的下端部通過過盈配合而壓入固定于中央具有貫通孔的擋圈(國際公開小冊子 W02006/069819)。柱塞的擋圈側(cè)端部比擋圈的下端面稍突出，該突出部分與挺桿的表面抵接，環(huán)狀擋圈的挺桿側(cè)環(huán)狀面與挺桿的擋圈側(cè)表面保有必要的間隙而面對。必要的間隙是指因凸輪的旋轉(zhuǎn)而挺桿擺動時的比挺桿的擺動范圍大的間隔。在上述現(xiàn)有技術(shù)中，存在有柱塞與擋圈的過盈配合部因環(huán)境原因而經(jīng)時松緩，無法維持必要的固定力的問題。其結(jié)果是，當(dāng)柱塞與擋圈的固定力下降，或柱塞與擋圈的接觸面發(fā)生磨損時，由于彈簧的作用力，與擋圈為初始的設(shè)置位置相比，擋圈的挺桿側(cè)環(huán)狀面接近挺桿的柱塞接觸面(擋圈側(cè)表面)，擋圈與挺桿間的間隙(間隙)減小成必要以上(最差的情況是發(fā)生接觸)。當(dāng)擋圈與挺桿之間的間隙減小成必要以上時，由于挺桿或泵自身的微小的傾斜，而產(chǎn)生使擋圈傾倒的力，其結(jié)果是向柱塞施加側(cè)力。該側(cè)カ對柱塞產(chǎn)生彎曲カ矩。該彎曲力矩使柱塞與汽缸的接觸面壓增大而成為柱塞與汽缸的燒結(jié)的原因。在柱塞的下端部的一部分(由彈簧包圍的部分)具有直徑比柱塞的與汽缸的滑動部的直徑小的細(xì)身部分，在直徑上的切換部形成有臺階部(縮徑部)時，考慮到該臺階部處的柱塞的折損。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于以上的點，本發(fā)明目的在于提供一種柱塞與擋圈之間的間隙(間隙)不易發(fā)生經(jīng)年變化的高壓燃料泵。本發(fā)明為了實現(xiàn)上述目的，而在擋圈的中心部設(shè)有向挺桿側(cè)突出的突出部。S卩，根據(jù)本發(fā)明，提供一種高壓燃料泵，其具備泵體，其具有汽缸部；柱塞，其與所述汽缸部進行滑動間隙配合；加壓室，其設(shè)置在所述柱塞的ー側(cè)，通過所述柱塞的往復(fù)移動而容積發(fā)生變化；擋圈部，其固定在從所述汽缸向加壓室相反側(cè)突出的所述柱塞的端部上；彈簧，其繞著所述柱塞以包圍該柱塞的方式配置，一端由所述擋圈保持，對所述柱塞向遠(yuǎn)離所述加壓室的方向施力，所述高壓燃料泵將旋轉(zhuǎn)的凸輪的移動經(jīng)由挺桿轉(zhuǎn)換成所述柱塞的往復(fù)運動，其中，繞著在所述擋圈中心設(shè)置的所述柱塞插通用的貫通孔，設(shè)有向所述挺桿側(cè)突出的突起部。另外，在上述的高壓泵中，優(yōu)選的是，所述突起部處的所述擋圈與所述挺桿的間隙小于形成在所述擋圈與所述挺桿之間的其他的間隙。
此外，在上述的高壓泵中，優(yōu)選的是，所述擋圈的所述突起部由與固定所述擋圈的所述柱塞的中心軸同軸上的環(huán)狀突起構(gòu)成。此外，在上述的高壓泵中，優(yōu)選的是，所述擋圈的所述突起部的前端部具有球面。此外，在上述的高壓泵中，優(yōu)選的是，所述擋圈的所述突起部的表面硬度小于所述柱塞的表面硬度。此外，在上述的高壓泵中，優(yōu)選的是，所述擋圈及所述突起部從板材通過沖壓成形而一體地成形。此外，在上述的高壓泵中，優(yōu)選的是，對所述擋圈的與所述挺桿對置的面上的外周部實施倒角。此外，在上述的高壓泵中，優(yōu)選的是，所述突起部的前端部與所述柱塞前端面位于同一平面上。此外，在上述的高壓泵中，優(yōu)選的是，所述柱塞端面從所述突起部的前端部向所述挺桿側(cè)突出。發(fā)明效果根據(jù)如此構(gòu)成的本發(fā)明的高壓燃料泵，即使擋圈與柱塞的結(jié)合松緩，也能夠維持擋圈與挺桿之間的間隙，因此即使側(cè)力作用于擋圈，也不易發(fā)生柱塞與汽缸的燒結(jié)或柱塞的折損事故。本發(fā)明的另一目的、特征及優(yōu)點根據(jù)與附圖相關(guān)的以下的本發(fā)明的實施例的記載能更為明確。


圖I是適用本發(fā)明的高壓燃料泵的縱向剖視圖。圖2是適用本發(fā)明的高壓燃料泵的另一角度下的縱向剖視圖。圖3是表示適用本發(fā)明的高壓燃料泵的工作エ序的圖形。圖4是本發(fā)明的一實施例的擋圈的三維立體圖。圖5是用于說明柱塞下降エ序時的作用于擋圈的力的圖。圖6是用于說明柱塞上升エ序時的作用于擋圈的力的圖。圖7是表示作用于柱塞的軸カ和向汽缸的作用力的圖。
圖8是表示作用于柱塞的カ矩的圖。圖9是表不擋圈突起形狀的另一變化的局部放大首1]視圖。圖10是實施例2的局部放大剖視圖。圖11是實施例3的局部放大剖視圖。圖12是實施例4的局部放大剖視圖。圖13是實施例5的局部放大剖視圖。圖14是表示使用高壓燃料泵的燃料供給系統(tǒng)的系統(tǒng)圖。
符號說明
具體實施例方式以下，基于附圖，詳細(xì)說明本發(fā)明的幾個實施例。實施例I基于圖I至14，說明本發(fā)明的第一實施例。圖I是實施本發(fā)明的高壓燃料泵的縱向剖視圖。圖14是表示使用了圖I的高壓燃料泵的燃料供給系統(tǒng)的附圖。通過低壓進給泵21從燃料罐20汲取的燃料通過吸入配管28而被導(dǎo)入高壓燃料泵100的燃料吸入ロ 10a。低壓進給泵21按照發(fā)動機控制単元27 (以下簡稱為ECU)的信號27D來控制噴出量，以使低壓配管內(nèi)28的壓カ成為所希望的壓力。向燃料吸入ロ IOa導(dǎo)入的燃料通過設(shè)有緩沖機構(gòu)9的緩沖室14 (后述)、吸入通路IOc而被導(dǎo)向低壓室10d。在泵體I設(shè)有加壓室11，在加壓室11與低壓室IOd之間設(shè)有吸入閥31及協(xié)同動作而控制燃料的吸入截止的支架32。由彈簧33向落支架于支架32的方向施力的吸入閥31借助電磁驅(qū)動機構(gòu)30A，克服該彈簧而被朝向離開支架32的方向壓出。通過該吸入閥31、支架32、彈簧33、電磁驅(qū)動機構(gòu)30A來構(gòu)成電磁驅(qū)動型吸入閥30。伴隨著凸輪5的旋轉(zhuǎn)引起的柱塞2的下降，加壓室11的壓カ下降，而吸入閥芯31在前后的壓カ差的作用下克服彈簧33的作用力而開閥，燃料流入到加壓室11內(nèi)。在該燃料的流入エ序中，向電磁驅(qū)動型吸入閥30施加電流而使開閥狀態(tài)牢固。然后在凸輪5旋轉(zhuǎn)而柱塞2轉(zhuǎn)變?yōu)樯仙蟮奶囟ǖ臅r間，當(dāng)電磁驅(qū)動型吸入閥30將吸入閥31關(guān)閉吋，吸入的燃料在加壓室11內(nèi)由上升的柱塞2加壓成高壓，從燃料噴出口 12通過高壓配管29，經(jīng)由節(jié)流部25向共軌23壓カ輸送。在共軌23安裝有壓カ傳感器26，E⑶27通過監(jiān)控該壓カ傳感器26的輸出，而檢測共軌內(nèi)的壓カ變化。安裝在內(nèi)燃機的各汽缸上的噴射器24與共軌23連接，噴射器24按照來自ECU27的驅(qū)動信號來將各汽缸要求量的燃料直接噴射到汽缸內(nèi)。27A是向電磁驅(qū)動機構(gòu)30A傳送驅(qū)動電流的電カ線，27B是將壓力傳感器26的檢測信號向ECU傳送的信號線，27C是向燃料噴射閥24傳送驅(qū)動電流的電カ線。圖I所示的本實施例的高壓燃料泵100具備圖14的虛線所圍成的框內(nèi)的全部結(jié)構(gòu)部件。在泵體I形成有筒狀凹處，該筒狀凹處形成加壓室11，以前端向該筒狀凹處突出的方式與固定于泵體I的汽缸6—起形成加壓室11。在汽缸6收容有能夠滑動的柱塞2而構(gòu)成加壓機構(gòu)。汽缸6的外周部與泵體I的金屬接觸部相對于內(nèi)部的燃料作為金屬密封部發(fā)揮功能，其結(jié)果是，在加壓室11內(nèi)往復(fù)移動的柱塞2與上述的電磁驅(qū)動型吸入閥30、及由支架8a、噴出閥8b、施カ彈簧8c構(gòu)成的噴出閥機構(gòu)8協(xié)作，而能夠?qū)⒓訅菏覂?nèi)部的燃料加壓至20兆帕斯卡(MPa)左右或根據(jù)需要而加壓至20兆帕斯卡以上。緩沖機構(gòu)9安裝在低壓側(cè)的燃料通路內(nèi)，具有將低壓側(cè)的燃料通路內(nèi)產(chǎn)生的燃料的脈動減少的功能。為了控制燃料的噴出量，在打開吸入閥31的狀態(tài)下使柱塞2上升，由此，向加壓室內(nèi)一端導(dǎo)入的燃料向低壓室IOd發(fā)生逆流(也稱為溢流)，此時，燃料在低壓側(cè)的燃料通路內(nèi)會發(fā)生脈動。電磁驅(qū)動型吸入閥30也具備噴出燃料量的控制功能。具體而言，凸輪5旋轉(zhuǎn)而柱塞2借助彈簧4的カ成為下降的狀態(tài)、即被拉入汽缸6內(nèi)的狀態(tài)時，被彈簧33向支架32拉 近而閉閥狀態(tài)的吸入閥31的低壓室IOd側(cè)的壓力(進給泵21的進給壓為I. 5至4氣壓O. 15至O. 4MPa)與加壓室11側(cè)的壓力的差壓發(fā)生變化，不久之后，向打開吸入閥31的方向作用的カ變大，克服彈簧33的力，而吸入閥31從支架32離開，從而開閥。即，吸入閥31如下設(shè)定借助流體差壓產(chǎn)生的開閥力，而克服彈簧33的作用力，從而能夠開閥。當(dāng)吸入閥32開閥時將低壓燃料導(dǎo)入加壓室11內(nèi)。將該狀態(tài)稱為吸入行程。在凸輪5進ー步旋轉(zhuǎn)而柱塞2轉(zhuǎn)為上升之前，若向電磁驅(qū)動機構(gòu)30A供給電流，則電磁柱塞30B沿著維持吸入閥31的開閥的方向接受電磁力而進ー步壓縮彈簧33。如此，即使凸輪5進ー步旋轉(zhuǎn)而柱塞2上升，吸入閥31也保持打開的狀態(tài)，燃料向低壓室逆流，即返回(也稱為溢流)。將該行程稱為返回行程(或溢流行程)。此時，由于向吸入通路IOc返回的燃料而在低壓通路10產(chǎn)生壓力脈動。該壓カ脈動通過壓カ脈動用的緩沖機構(gòu)9膨脹·收縮而被吸收減少。向電磁驅(qū)動機構(gòu)30A供給的電流被截止時，在該時刻，電磁柱塞30B借助彈簧33的作用力和作用于吸入閥31的流體的カ而迅速地將吸入閥31關(guān)閉。并且，從該時刻開始，柱塞2對燃料的壓縮作用發(fā)生，借助對噴出閥8b向閉閥方向施力的彈簧8c的力，在燃料的壓カ升高的時刻，燃料將噴出閥8b打開而向泵100的噴出ロ 12噴出。將該行程稱為噴出行程。其結(jié)果是，柱塞的壓縮行程包括返回行程和噴出行程。并且，通過控制將向電磁驅(qū)動型吸入閥30的通電解除的時間，而能夠控制噴出的高壓燃料的量。若解除通電的時間提前，則壓縮行程(上升行程)中，返回行程的比例減小，噴出行程的比例増大。即，返回低壓室IOd的燃料的量減少，被加壓而噴出的燃料的量增多。另ー方面，若解除通電的時間延遲，則壓縮行程(上升行程)中，返回行程的比例增大，噴出行程的比例減小。即，返回低壓室IOd的燃料的量增多，被加壓而噴出的燃料的量減少。解除通電的時間、即燃料的噴出量根據(jù)內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)狀態(tài)通過ECU27來決定、控制。在泵體I中，在形成加壓室11的筒狀凹處的外側(cè)形成有低壓通路10的一部分即圓筒狀的通路I Ob，該通路I Ob具備圓形的開ロ。圓形的開ロ由內(nèi)部緩沖罩14密封，在其內(nèi)部設(shè)有金屬材料制的緩沖機構(gòu)9。如此，經(jīng)由形成于泵體I的燃料導(dǎo)入開ロ 10a、設(shè)有金屬材料制的緩沖機構(gòu)9的圓筒狀的通路10b、與低壓室IOd連通的通路IOc而導(dǎo)入燃料。
電磁驅(qū)動型吸入閥30通過與泵體I焊接而被固定，吸入閥31設(shè)置于加壓室11的入口部，以吸入閥支架部32為基準(zhǔn)而在加壓室11的相反側(cè)連通有低壓通路10c。在泵體I還形成有與形成加壓室11的筒狀凹處連通的噴出閥機構(gòu)8安裝用的臥式筒狀凹處。該凹處設(shè)計成直徑比噴出閥機構(gòu)8安裝用的臥式筒狀凹處的直徑小，以能夠從電磁驅(qū)動型吸入閥30安裝用的臥式筒狀凹處側(cè)插入噴出閥機構(gòu)8。
在將噴出閥機構(gòu)8壓入固定在該直徑小的臥式筒狀凹處之后，在形成加壓室11的筒狀凹處的內(nèi)部上端壓入固定筒狀的金屬環(huán)，該金屬環(huán)外周的一部分與先前固定的噴出閥機構(gòu)8的加壓室側(cè)端部對置，從而具有噴出閥機構(gòu)8的防脫的功能和減少加壓室的容積而提高壓縮效率的功能。接著，將汽缸6以其前端向形成加壓室11的筒狀凹處120突出的方式插入到泵體I的筒狀凹處，使形成在汽缸6的外周的環(huán)狀的密封面6S與形成在筒狀凹處的開ロ部周圍的密封面IlOa抵接而進行安裝。具體而言，在汽缸支架7的外周安裝密封環(huán)7A，接著將密封機構(gòu)13安裝在汽缸支架7的內(nèi)周部，并將柱塞2的下端側(cè)插入該密封機構(gòu)13，與柱塞2的表面進行滑動接觸的環(huán)狀的汽油密封件131和潤滑油密封件132沿軸向隔開規(guī)定的距離安裝于該密封機構(gòu)13。接著，將柱塞2的前端插入汽缸6，并將汽缸支架7安裝在汽缸6的下端外周與在該下端外周的周圍突出的泵體I的筒狀套筒IS的內(nèi)周之間。此時，以汽缸支架7內(nèi)周的臺階部7S與汽缸6的下端部抵接的方式設(shè)定其直徑。而且，緊固支架40在內(nèi)周具備與刻設(shè)在筒狀套筒IS的外周的螺紋螺合的螺紋，使緊固支架40的內(nèi)周臺階部40A與汽缸支架7的外周臺階部7K抵接，將緊固支架40螺入筒狀套筒1S，由此將汽缸支架7按壓在汽缸6的下端，然后將汽缸6的外周臺階部6K的密封面6S按壓在泵體I的下端密封面110a，由此將加壓室密封。柱塞2起到如下的所謂泵功能在加壓室11的內(nèi)部進行往復(fù)運動，將燃料向加壓室11吸入而使其從加壓室11向低壓室IOd溢流，在加壓室內(nèi)對燃料加壓，并將加壓后的燃料噴出。從加壓室11通過柱塞2與汽缸6的間隙而漏出的燃料(稱為滲漏燃料)到達形成在密封機構(gòu)13與汽缸6的下端之間的密封室10g。密封室IOf通過刻設(shè)在汽缸6的外周的縱槽IOf、環(huán)狀的空間10e、貫通形成于泵體I的返回通路IOd而與低壓室IOc連通，該環(huán)狀的空間IOe圍繞著由泵體I的內(nèi)周面、汽缸6的外周面、汽缸支架7及密封環(huán)7A圍成的汽缸6的外周。由此，燃料積存處IOg的壓カ因滲漏燃料而異常上升，從而能夠防止對密封機構(gòu)帶來壞影響。另外，在柱塞2的下端部外周設(shè)置的密封機構(gòu)13防止燃料向外部泄漏，同時防止對凸輪5與挺桿3、以及挺桿3與柱塞2的接觸部進行潤滑的潤滑油流入到加壓室11或低壓室IOd等的燃料通路。另外，防止共軌23成為異常高壓的溢流機構(gòu)200設(shè)置于泵體I。溢流機構(gòu)200由溢流閥支架201、溢流閥202、溢流按壓件203、溢流彈簧204構(gòu)成，配置在從噴出閥機構(gòu)8的下游與噴出口 12之間的高壓通路分支而直至低壓燃料通路IOc的溢流通路210、211內(nèi)。包含共軌23的高壓燃料通路的壓カ成為異常高壓時，該壓カ向溢流閥201傳遞，溢流閥201克服溢流彈簧204的カ而從溢流閥支架201離開，使異常高壓向吸入通路逃散，由此防止高壓配管29或共軌23的損傷。需要說明的是，由于經(jīng)由節(jié)流部214而傳遞異常高壓，因此在噴出時產(chǎn)生的極短期間的高壓狀態(tài)下，溢流閥202不會打開。由此能防止誤動作。通過將安裝配件41緊固在緊固支架40與泵體I之間，并將安裝配件41螺紋緊固于發(fā)動機頭101，由此將高壓燃料泵100的向發(fā)動機頭101的安裝固定。在安裝配件41緊固并一體化有圓筒狀的套筒43，該套筒43具有螺栓用貫通孔。一端與汽缸支架7的下端抵接的彈簧4的另一端由安裝在柱塞下端的彈簧承受擋圈50保持，該擋圈50由挺桿3從圖下方覆蓋。接下來，對挺桿3的外周3A進行引導(dǎo)，將柱塞2的下端部分向發(fā)動機頭101的安裝孔111插入到使挺桿3的輥58與凸輪5的周面相接的位置，利用設(shè)置在緊固支架40外周的密封環(huán)40A對緊固支架40的外周40B與安裝孔的內(nèi)周面40C之間進行密封。最后，利用螺釘42將安裝配件41螺紋緊固于發(fā)動機頭101，從而將緊固支架40按壓固定在發(fā)動機的表面。在此，說明柱塞2具有大徑部和小徑部的情況。柱塞2包括與汽缸6滑動的大徑、部2a和與柱塞密封部13滑動的小徑部2b。小徑部2b的直徑設(shè)定成小于大徑部2a的直徑，且設(shè)定成相互同軸。在本實施例的情況下，大徑部2a的直徑設(shè)定為10mm，小徑部2b的直徑設(shè)定為6_。如此通過在柱塞設(shè)置大徑部和小徑部，而具有如下的幾個優(yōu)點。一個是低壓側(cè)壓力的脈動減少。能夠減少伴隨著柱塞2的上下運動而產(chǎn)生的脈動中的比電磁驅(qū)動型吸入閥30靠上游側(cè)產(chǎn)生的壓カ脈動。比該電磁驅(qū)動型吸入閥30靠上游側(cè)產(chǎn)生的壓カ脈動會成為噪聲的原因，使進給泵21的耐久性惡化，使低壓配管28自身的耐久性惡化等，成為各種性能的惡化原因。第二個優(yōu)點是由于柱塞小徑部2b而能夠使柱塞密封部13的直徑變小。小型化的優(yōu)點是與柱塞2的周向的燃料密封長度變短，因此具有能夠減少來自密封部的泄漏量，能夠減少與柱塞2的摩擦熱，以及輕量化、廉價等優(yōu)點。如此具有大徑部和小徑部的優(yōu)點多，不過，柱塞2為了承受加壓室11的壓縮反作用カ而需要強度，由于近年來的高壓化·大容量化的需要而要求更高的強度，因此在柱塞2的小徑部設(shè)有日本特開2001-295770號公報的圖I所示那樣的更小徑的縮徑部的結(jié)構(gòu)中，柱塞的強度成為問題。圖3是簡單說明泵進行ー沖程時的エ序和電磁吸入閥即螺線管的動作的、以橫軸為時間的圖形。[吸入エ序]在時刻TT中，柱塞2處于上止點，即加壓室11的容積為最小的狀態(tài)，且密封室IOg的體積為最大的狀態(tài)。伴隨著凸輪5的旋轉(zhuǎn)，在彈簧4的壓縮反作用力的作用下，柱塞2開始下降。當(dāng)柱塞2開始下降時，加壓室11的容積増大，而加壓室11的壓カ減少，在與電磁驅(qū)動型吸入閥30內(nèi)的壓カ之差的作用下，吸入閥芯31克服彈簧33的作用カ而開閥。在該吸入エ序中，流入加壓室11的燃料不僅包括來自吸入ロ IOa的燃料，也包括柱塞2的移動引起的密封室IOg的體積減少量所對應(yīng)的燃料。與柱塞不具有大徑部和小徑部這樣的高壓燃料泵相比，可以減少來自吸入ロ IOa的流量，從而能夠減少比電磁驅(qū)動型吸入閥30靠上游側(cè)產(chǎn)生的壓カ脈動。接下來的返回エ序、噴出エ序中，在時刻TI下，從E⑶側(cè)向電磁驅(qū)動型吸入閥30傳送電流，該電流通過螺線管30b對吸入閥31向開閥側(cè)施力，使開閥狀態(tài)牢固。[返回エ序]
在時刻TB下，柱塞2處于下止點，即加壓室11的容積為最大的狀態(tài)且密封室IOg的體積為最小的狀態(tài)。伴隨著凸輪5的旋轉(zhuǎn)，經(jīng)由輥58、挺桿3，柱塞2被壓起而開始上升。當(dāng)柱塞2開始上升時，伴隨著加壓室11的容積的減少，加壓室11的燃料沿著與吸入エ序完全相反的方向進行移動。即加壓室的燃料不僅返回吸入ロ 10a，在柱塞2的移動引起的密封室IOg的體積增加量的作用下,加壓室的燃料也通過燃料通路IOd而返回密封室10g。在與吸入エ序相同的考慮下，與柱塞2不具有大徑部和小徑部這樣的高壓燃料泵相比，向泵外部返回，即從吸入ロ IOa向上游返回的流量減少，從而能夠減少比電磁驅(qū)動型吸入閥30靠上游側(cè)產(chǎn)生的壓カ脈動。[噴出エ序]在E⑶27中，為了得到所希望的噴出流量而計算時刻T2，在時刻T2截止向電磁驅(qū)動型吸入閥30給予的電流。在時刻T2之前被施加電磁力而開閥的吸入閥芯31在彈簧33的壓縮反作用力、及通過吸入閥芯31和支架32的流體力的作用下，開始閉閥。在閉閥完全結(jié)束后，由于柱塞的上升引起的加壓室內(nèi)體積的減少而加壓室內(nèi)的壓カ上升，成為將噴出 閥8a壓出的噴出エ序。噴出エ序持續(xù)到柱塞2成為上止點為止。在該噴出エ序中，密封室IOg的體積増大。伴隨著該密封室IOg的體積的増大，燃料從噴出ロ IOa流入密封室10g。在此，使用圖4至圖6，詳細(xì)說明本發(fā)明的擋圈50。擋圈50的功能在于將彈簧4的力Fs向柱塞2傳遞，該彈簧4產(chǎn)生使柱塞2下降的力。即，作為泵的動作，凸輪5的旋轉(zhuǎn)カ經(jīng)由輥58、安裝有輥58的挺桿3向柱塞2傳遞，由此，柱塞2進行上升動作，彈簧カFs經(jīng)由擋圈50向柱塞2傳遞，將挺桿3、輥58下壓，由此，柱塞2進行下降動作。擋圈50為環(huán)狀的形狀，具有以彈簧4的內(nèi)徑側(cè)的作為引導(dǎo)部的軀體部為主體，與彈簧4的圖下端部支架面接觸且接受彈簧カFs的凸緣部52 ;用于供柱塞2的小徑部2b下端以過盈配合的方式壓入固定的貫通孔53。而且，為了避免與彈簧4的可動部的接觸，而彈簧的端部磨平圈部以外的擋圈50形成為比彈簧的端部磨平圈部分的直徑小的錐形形狀57。在擋圈50的與挺桿3對置的面上設(shè)置本發(fā)明的關(guān)鍵即突起51。在本實施例中，以包圍擋圈50的貫通孔53的方式呈環(huán)狀地設(shè)置突起51。擋圈50與柱塞2的固定通過將柱塞2的小徑部2a下端以過盈配合的方式壓入固定貫通孔53來實現(xiàn)。由于將擋圈50與柱塞2組合前的擋圈50的貫通孔53內(nèi)徑與柱塞2小徑部2b的外徑的尺寸差即過盈量，相互的部件進行彈性或塑性變形而得到張緊力，由此產(chǎn)生擋圈50與柱塞2的固定力Fa。該固定力Fa在初始是經(jīng)時的不穩(wěn)定的力。在初始，存在由于各個部件的制造精度而固定力較大變動的缺點。不僅由于直徑尺寸的精度，而且由于各部件的孔及軸的正圓度或圓筒度的精度、以及表面粗糙度、清洗狀態(tài)、潤滑而較大變化。計測組裝時的壓入力并管理固定力的方法是通常情況，不過，壓入面嚙入部件的毛刺或異物，或者壓入夾具存在不完備時，固定カ與壓入力可能不同，因而缺乏可靠性。經(jīng)時性地，由于柱塞2與擋圈50的各自的材料的線膨脹系數(shù)的不同，或各個部件的溫度差，而各自的構(gòu)件的熱膨脹量及熱收縮量不同，在壓入接觸面上產(chǎn)生極微小的相對移動，因而固定力可能會變?nèi)?。而且，分別施加在擋圈50及柱塞2上的外力(彈簧力、在柱塞與挺桿的摩擦面上產(chǎn)生的橫向的力)反復(fù)作用于壓入固定面，也會造成固定力的減少。在此，關(guān)于作用在擋圈50上的力，分成柱塞2的下降エ序(吸入エ序)和上升エ序(返回·噴出エ序)進行詳細(xì)說明。首先，在下降エ序中，被壓縮的彈簧4伸長的カFs作用于擋圈凸緣部52，由此，下述的四個カ朝向從柱塞2拔下?lián)跞?0的方向發(fā)揮作用，即在圖5中，沿著產(chǎn)生剪切力Fsh的方向發(fā)揮作用，該剪切力Fsh使擋圈50向下方移動并使柱塞2向上方移動。第一個是使柱塞2及挺桿3留在原來的位置上的慣性カFip、Fit。第二個是具有張緊カ而呈環(huán)狀地設(shè)置于柱塞2的柱塞密封部13的摩擦力Ffp (未圖示)。第三個是加壓室、密封室、凸輪室的壓カ差產(chǎn)生的力Fp(未圖不)在對柱塞2向同樣的剪切方向施力的方向上作用的情況。第四個是發(fā)動機振動產(chǎn)生的彈簧的慣性カFv。由此，柱塞2與擋圈50的 固定力Fa需要如下述那樣設(shè)定。 Fa > Fsh = (Fip+Fit+Ffp+Fp+Fv) X 安全率 ... (I)接下來使用圖6敘述上升エ序。在上升エ序中，伴隨著凸輪5的旋轉(zhuǎn)經(jīng)由挺桿3而カ作用在柱塞2下端，從而使柱塞2上升。隨著柱塞2的上升，彈簧4被壓縮而彈簧カFs作用于擋圈50。這種情況下，彈簧カFs也在柱塞2拉拔擋圈50的方向、即在圖6中產(chǎn)生使擋圈50向下方移動并使柱塞2向上方移動那樣的剪切力的方向上發(fā)揮作用。而且，擋圈50和彈簧4的要留在當(dāng)場的慣性力Fir、Fis同樣地在施加所述剪切方向的力的方向上發(fā)揮作用。而且在下降エ序中，彈簧的發(fā)動機振動產(chǎn)生的慣性カFv同樣地發(fā)揮作用。上升エ序中的加壓室11產(chǎn)生的Fp由柱塞2承受，因此不會成為Fsh的因子。由此，柱塞2與擋圈50的固定力Fa也需要滿足下式來設(shè)定。Fa > Fsh = (Fs+Fir+Fis+Fv) X 安全率...(2)可是，如上述那樣，固定力Fa是非常不穩(wěn)定的力。如此，在固定力Fa減弱的狀態(tài)下，當(dāng)上述的外力Fsh發(fā)揮作用時，柱塞2與擋圈50的結(jié)合部松緩，擋圈50比初始位置向挺桿3側(cè)移動，與挺桿3進行間隙整面接觸，由此，后述的過大的カ矩作用于柱塞2，成為與汽缸6的燒結(jié)·啃削的原因，或者柱塞2可能在大徑部2a與小徑部2b的連接部的縮徑部處發(fā)生折損。為了防止上述的固定カ變得不穩(wěn)定，通常在柱塞2與擋圈50的固定中附加焊接或鉚接這樣的エ序，但是不經(jīng)濟。在此，在第一實施例中，在擋圈50的柱塞貫通孔53的周圍設(shè)置了環(huán)狀突起51。在沒有突起51吋，上述的彈簧カFs等的全部的外力Fsh必然由壓入部的固定力Fa保持，但在設(shè)有突起51的情況下，該Fsh的大部分可以由突起51與挺桿3接觸而受到的力F51來承受。在吸入エ序中，在所述剪切力中，以最大的挺桿的慣性力Fit為首，彈簧的發(fā)動機振動產(chǎn)生的慣性カFv可以由設(shè)置于擋圈50的突起51與挺桿3接觸來承受，從而固定力Fa的負(fù)擔(dān)減少。即，表示必要固定力的上述的式(I)可以向下述的式(3)變更。Fa > Fsh = (Fip+Ffp+Fp) X 安全率...(3)F51 = Fit+Fv另外，在噴出エ序中，所述剪切力Fsh的全部可以由本發(fā)明的設(shè)置于擋圈50的突起51與挺桿3接觸來承受，因此固定力Fa在理論上不需要。S卩，表示必要固定力Fa的上述的式⑵可以向下述的式⑷變更。Fa > Fsh = 0+ 安全裕度…(4)F51 = Fs+Fir+Fis+Fv由此，通過在擋圈51設(shè)置突起51，必要的固定力Fa極小即可，能夠較高地設(shè)定對脫落的安全率。以下，說明加壓機構(gòu)的動作及其課題。圖7是將加壓機構(gòu)部從圖I抽出進行表示的圖，力的作用與上述相同。在柱塞2的上升行程中，當(dāng)切斷電磁驅(qū)動機構(gòu)30A的通電而關(guān)閉吸入閥31時，カロ 壓室11內(nèi)進入到燃料的加壓行程。當(dāng)成為加壓行程時，加壓室11內(nèi)的燃料被急速壓縮、カロ壓。當(dāng)加壓室11內(nèi)被加壓而成為高壓時，在由加壓室11和挺桿3夾持的方式下，力Fp沿著柱塞2的軸向作用于柱塞2，作為壓縮反作用力。此外，該カFp與彈簧4的壓縮反作用力Fs和柱塞2的慣性カ等的力合成所得到的軸カFl通過與挺桿3接觸而施加在柱塞2的下端。該軸カFl理想的情況是僅沿鉛垂方向施加，不過，在機構(gòu)上會產(chǎn)生該軸カFl在與柱塞2的軸向成直角的方向上作用的橫向力(側(cè)力)。從該軸力Fl產(chǎn)生的主要的橫向力(側(cè)カ)的原因的詳細(xì)情況如后所述，是柱塞2與挺桿3實際接觸的點和柱塞2的中心軸的距離L所產(chǎn)生的向柱塞2的彎曲カ矩。上述的柱塞2的橫向力(側(cè)力)分量向汽缸6的圓缸內(nèi)表面作用。在汽缸6的內(nèi)周面會產(chǎn)生汽缸6上端部的接觸力Fcl及下端部的接觸力Fc2的力，以便于與上述彎曲力矩相平衡。該接觸力Fcl、Fc2的増加成為柱塞2與汽缸6的接觸面壓增大且滑動性的惡化増大的原因。如此，實施例的突起51是在柱塞2與擋圈50的固定方面可靠性高的結(jié)構(gòu)。而且，以下使用圖8，詳細(xì)說明柱塞2與汽缸6的滑動性變得更加良好的實施例。在加壓エ序中，柱塞2承受成為高壓的加壓室11的壓縮反作用力Fp。該カ最大例如超過2kN。而且，考慮到今后的高壓化、大容量化的市場的需要時，成為更大的壓縮反作用力。在擋圈50設(shè)有突起51，由此，壓縮反作用力Fp及包含F(xiàn)p的其他柱塞軸向的合力Fl由與挺桿3接觸的柱塞2及擋圈50的突起51上產(chǎn)生的載荷Flp和載荷Flr來承受。Fl = Flp+Flr... (5)理想的是在柱塞2及突起51的整周若承受載荷則沒有問題，但由于挺桿3與作為挺桿3的外周引導(dǎo)件發(fā)揮功能的汽缸頭60之間的微小間隙所引起的挺桿自身的微小傾斜、或泵及柱塞2自身的微小傾斜，關(guān)于柱塞2與挺桿3的接觸點，距柱塞的中心軸離開某距離LI的點，關(guān)于擋圈50與挺桿3的接觸點，不在環(huán)狀突起的整周進行接觸而利用突起的一部分進行接觸，即在距柱塞的中心軸離開某距離L2的部分進行接觸。此時，距柱塞2的中心軸的所述距離L1、L2對柱塞2產(chǎn)生彎曲カ矩，該對柱塞2的彎曲カ矩作用于汽缸。即，作用于柱塞2的彎曲カ矩M如下所述。M = FlpX Ll+Flr XL2... (6)未設(shè)置突起51的情況的カ矩為
M = Fl ( = Flp+Flr) XLl. . . (7)，因此式(6)與式(7)之差，M = FlrX (L2-L1). . . (8)因突起51而成為増加的カ矩。該彎曲力矩是與上述的滑動部具有的課題直接關(guān)聯(lián)的問題。因此，需要使該彎曲力矩極小，想到了下述的方法。第一個方法是極カ減小環(huán)狀突起的直徑。通過減小環(huán)狀突起的直徑，而所述L2減小，且能夠減小彎曲カ矩。擋圈突起51在與挺桿3對置而具有平面時，在平面最外徑部會產(chǎn)生カ矩，因此突起51的平面部的外徑減小?；蛘撸鐖D9所示，將環(huán)狀突起形成為呈中央凸起的球面的形狀51s，并盡力在靠近環(huán)狀突起的中心軸處與挺桿3接觸而減小力矩的形 狀。而且，突起51也可以是所述平面與所述球面組合的結(jié)構(gòu)。第二個方法是使擋圈自身的材料柔軟。柔軟既是指剛性小(低剛性)也是指硬度小(低硬度)。作用于柱塞的彎曲カ矩如(6)式所示，由于柱塞2、及擋圈50的突起51與挺桿3的接觸點分別距柱塞中心軸具有距離而成為發(fā)生原因。因突起51的剛性的大小而對彎曲カ矩M進行比較時，在剛性大的情況下，F(xiàn)l的分力Flp、Flr中的Flr大，即カ矩M大，在突起51的剛性小的情況下，突起51變形而從挺桿3退避，相應(yīng)地，載荷Fl更加作用于柱塞側(cè)，因此Flr減小(Flp増大)，即カ矩M減小。由此，具有降低擋圈50的材料的剛性的優(yōu)點。而且在Flr過大吋，即使超過突起51的壓壞載荷而一度發(fā)生塑性變形，柱塞2也會承受載荷Fl的大部分，因此泵在功能上沒有問題。在相同的意思下，在減小擋圈突起部51的硬度的情況下，關(guān)于擋圈50的突起部分沿著挺桿3的傾斜而與挺桿3發(fā)生干渉的部分，也可以積極地摩減本突起部。 弟ニ個方法是與柱塞2問軸地構(gòu)成環(huán)狀關(guān)起。這是為了以柱塞2為軸，無論栗100的安裝為何種方向，而且無論挺桿3為何種方向的傾斜，L2都成為恒定。在未設(shè)置突起51的擋圈的情況下，如上述那樣柱塞2與擋圈的固定力減少，與擋圈相對于柱塞的初始位置相比，擋圈向挺桿側(cè)移動，挺桿3與擋圈50的外周可能發(fā)生接觸。這種情況下，作用于柱塞的彎曲カ矩為M = FlroXL3，相對于具有突起51的情況的カ矩，大得多(例如2倍以上)的力矩作用于柱塞2,即柱塞2的向汽缸6作用或柱塞2從汽缸6受到的載荷Fcl、Fc2增大,成為燒結(jié)·啃削的原因，或柱塞2可能折損而引起燃料向外部泄露這樣的大問題。作為擋圈50的另ー特征,對擋圈50的外周部的與挺桿3對置側(cè)實施倒角54。挺桿3的接受柱塞2的凹空間的角部R具有比較大的R形狀3r，以便于提高挺桿的加工性，并確保強度。另ー方面，泵的擋圈50優(yōu)選確保極大的座面直徑，以便于提高彈簧4的設(shè)計自由度。倒角54起到能夠使上述挺桿側(cè)和泵側(cè)的要求同時成立的作用?？紤]到彈簧4的端部端部磨平圈的內(nèi)徑側(cè)的角R(倒角)小的情況，需要減小與所述倒角部對應(yīng)的擋圈角部的拐角R。這是為了防止彈簧端部磨平圈上行至擋圈角部的情況。在擋圈的制作中，在考慮刀具壽命而增大擋圈角部R尺寸時，如圖9所示，以向內(nèi)徑側(cè)切入的形狀55來構(gòu)成拐角R。由此，妨礙彈簧角R的上行至擋圈拐角R的情況，由此能夠進ー步減少作用于柱塞的橫向力(側(cè)カ)。
作為擋圈50的材料，通過與柱塞2壓入而固定時，優(yōu)選利用與柱塞2的熱膨脹率相等或接近的材料構(gòu)成。而且如上述那樣，為了減小向柱塞2的彎曲カ矩，在利用比柱塞2的剛性小或硬度小的材料構(gòu)成時，能夠減小所述彎曲カ矩。擋圈50的形狀可以為簡單的行裝，因此考慮了各種制法。既可以由棒材削出，也可以由鍛造構(gòu)成。而且，也可以由板材沖壓成形為類似的形狀。實施例2 圖10表示實施例2。在第二實施例中，如圖10所示，使柱塞2A距擋圈50的距離例如突出O Imm左右。在如此構(gòu)成的泵的通常工作時，所述軸カFl僅由柱塞2承受，因此彎曲カ矩減小。此時，突起51沒有特別意思，但在下述的情況下，能發(fā)揮失效保護功能。第一種情況是柱塞2與擋圈50的固定力Fa下降的情況。由于從上述的柱塞2要拔下?lián)跞?0的力Fsh,擋圈50相對于柱塞2從初始位置未預(yù)期地向挺桿側(cè)移動時,擋圈的突起51避免擋圈的整面接觸而防止過大的カ矩作用于柱塞2。即具備突起51時，彎曲カ矩為M = FlrXL2即可，但沒有突起時，彎曲力矩成為M = FlroX L3而施加過大的カ矩。第二種情況是挺桿3的與柱塞2的接觸部分經(jīng)時磨損的情況。擋圈50的從柱塞2的突出量A的尺寸未預(yù)期地發(fā)生磨損時，與第一種情況相同地在沒有突起51時，與挺桿3整面接觸而施加過大的彎曲カ矩，但通過設(shè)置突起51，而能夠防止整面接觸，從而減小彎曲カ矩。實施例3圖11是為了進ー步減小上述的彎曲カ矩，而在柱塞2的小徑部2b前端再設(shè)置小徑部2c的形狀。根據(jù)本形狀，從柱塞2中心到擋圈50的突起51與挺桿3的接觸點為止的距離L比實施例I進ー步減小，由此能夠減小所述彎曲カ矩。實施例4圖12表示突起51作為形成在擋圈50的與挺桿3對置的圓錐狀前端部的中心處的最大突出部而形成的情況。即具有如下的斜度的形狀的例子，該斜度是隨著向擋圈50的徑向外側(cè)前進而與挺桿的表面之間的間隙變大的斜度。在擋圈50的與挺桿3對置的面上，擋圈50的與挺桿3的間隙中，以中央部的間隙比擋圈外周部小的方式進行設(shè)定時，即設(shè)定成Ai < Ao時，能起到與前面的實施例的突起51同樣的功能。實施例5圖13是由板材沖壓成形為擋圈50的例子。這種情況下，在擋圈中央部處呈環(huán)狀形成的突起51的部分的與挺桿3之間的間隙C2小于外周部的間隙C2。實施例的共同的觀念是不便柱塞的強度下降，而且不使擋圈的形狀復(fù)雜，不便柱塞與擋圈的固定時的組裝エ時增加，通過對擋圈的形狀想辦法而能夠解決所述課題。在擋圈中，在與彈簧接觸且受到彈簧カ的面的相反側(cè)的面、即與挺桿對置的面的中央部設(shè)置突起，或者在挺桿的與柱塞接觸的接觸面和擋圈的與挺桿面對的面之間的間隙設(shè)定成擋圈外周部比擋圈中央部大，由此解決開頭記載的課題。根據(jù)以上的實施例I至5，能夠提供一種柱塞2與擋圈50的固定方法容易且可靠性高的高壓燃料泵。需要說明的是，發(fā)明公開的部分所記載的環(huán)境原因考慮如下。I)從彈簧接受的反復(fù)載荷
2)通過泵殼體及柱塞傳遞的發(fā)動機的振動3)由于使用環(huán)境引起的溫度循環(huán)所施加的柱塞擋圈材質(zhì)的熱膨脹差，而在壓入面產(chǎn)生的微小的相對移動4)從發(fā)動機側(cè)的受熱和向泵內(nèi)部的燃料側(cè)的散熱等產(chǎn)生的在柱塞與擋圈的部件間產(chǎn)生的溫度差引起的熱膨脹差是在壓入面引起的微小的相對移動等。本發(fā)明不僅能夠適用于缸內(nèi)噴射方內(nèi)燃機的高壓燃料泵，也能夠適用于水泵、液壓泵、柴油車用的泵等。而且并不局限于泵，也能夠適用于如發(fā)動機的動閥系那樣需要利用彈簧使軸部件工作用的承受構(gòu)件(擋圈)這樣的機構(gòu)。上述記載關(guān)于實施例進行，但本發(fā)明并不局限于此，在本發(fā)明的精神和權(quán)利要求書的范圍內(nèi)能夠進行各種變更及修正的情況對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說不言自明。 符號說明I 泵體2 柱塞3 挺桿4 彈簧5 凸輪6 汽缸7汽缸支架8噴出閥機構(gòu)9緩沖機構(gòu)10低壓通路11加壓室30電磁驅(qū)動型吸入閥50 擋圈
權(quán)利要求
1.一種高壓燃料泵，其具備 泵體，其具有汽缸部； 柱塞，其與所述汽缸部進行滑動間隙配合； 加壓室，其設(shè)置在所述柱塞的一側(cè)，通過所述柱塞的往復(fù)移動而容積發(fā)生變化； 擋圈部，其固定在從所述汽缸向加壓室相反側(cè)突出的所述柱塞的端部上； 彈簧，其繞著所述柱塞以包圍該柱塞的方式配置，一端由所述擋圈保持，對所述柱塞向遠(yuǎn)離所述加壓室的方向施力， 所述高壓燃料泵將旋轉(zhuǎn)的凸輪的動作經(jīng)由挺桿轉(zhuǎn)換成所述柱塞的往復(fù)運動，其中， 繞著在所述擋圈中心設(shè)置的所述柱塞插通用的貫通孔，設(shè)有向所述挺桿側(cè)突出的突起部。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高壓燃料泵，其中， 所述突起部處的所述擋圈與所述挺桿的間隙小于形成在所述擋圈與所述挺桿之間的其他的間隙。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高壓燃料泵，其中， 所述擋圈的所述突起部由環(huán)狀突起構(gòu)成，該環(huán)狀突起是與固定所述擋圈的所述柱塞的中心軸同軸上的環(huán)狀突起。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高壓燃料泵，其中， 所述擋圈的所述突起部的前端部具有球面。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高壓燃料泵，其中， 所述擋圈的所述突起部的表面硬度小于所述柱塞的表面硬度。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高壓燃料泵，其中， 所述擋圈及所述突起部通過沖壓成形而由板材一體地成形。
7.根據(jù)權(quán)利要求I至6中任一項所述的高壓燃料泵，其中， 對所述擋圈的與所述挺桿對置的面上的外周部實施倒角。
8.根據(jù)權(quán)利要求I至6中任一項所述的高壓燃料泵，其中， 所述突起部的前端部與所述柱塞前端面位于同一平面上。
9.根據(jù)權(quán)利要求I至6中任一項所述的高壓燃料泵，其中， 所述柱塞端面從所述突起部的前端部向所述挺桿側(cè)突出。
全文摘要
柱塞與擋圈的過盈配合部因環(huán)境原因而經(jīng)時松緩，擋圈與挺桿間的間隙減小成必要以上，側(cè)力作用于柱塞時，柱塞與汽缸的接觸面壓增大而產(chǎn)生柱塞與汽缸的燒結(jié)。繞著在擋圈的中心部設(shè)置的柱塞壓入用的貫通孔，設(shè)有向挺桿側(cè)突出的突起部。即使擋圈與柱塞的結(jié)合松緩，從而能夠充分維持擋圈與挺桿之間的間隙，因此即使側(cè)力作用于擋圈，也不易發(fā)生柱塞與汽缸的燒結(jié)或柱塞的折損事故。
文檔編號F02M59/10GK102686869SQ20108004475
公開日2012年9月19日 申請日期2010年8月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月6日
發(fā)明者小野瀨亨, 山內(nèi)英明, 山田裕之, 橋田稔, 石毛和一, 菅波正幸, 高橋直 申請人:日立汽車系統(tǒng)株式會社