專利名稱：具有雙復(fù)位彈簧的單活塞式泵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及徑向活塞式燃料供給泵，特別涉及用于對(duì)共軌燃料噴射系統(tǒng)進(jìn)行增壓的單活塞式泵。
背景技術(shù)：
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單活塞式、凸輪驅(qū)動(dòng)的高壓泵已經(jīng)成為用于在共軌直接噴射式汽油發(fā)動(dòng)機(jī)中產(chǎn)生高壓燃料的普通解決方案。這些泵典型地由挺桿驅(qū)動(dòng)，所述挺桿鄰近用于周期性地推動(dòng)泵浦活塞的致動(dòng)端的閥凸輪裝配。在應(yīng)用上凸輪式發(fā)動(dòng)機(jī)的情況下，使用了質(zhì)量輕的短挺桿并且泵系統(tǒng)的總往復(fù)質(zhì)量可通過(guò)裝配在燃料泵的外部的單一復(fù)位彈簧來(lái)管理。這個(gè)彈簧直接使活塞復(fù)位，同時(shí)活塞使挺桿復(fù)位。然而，當(dāng)把直接噴射技術(shù)用于常規(guī)的具有單凸輪軸的推桿型V-6或V-8發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，顯而易見(jiàn)的是，必須控制更長(zhǎng)，更重的挺桿。在這種情況下，凸輪軸置于發(fā)動(dòng)機(jī)中央并且泵的期望位置在發(fā)動(dòng)機(jī)頂上以容納燃料連接通道。這個(gè)附加的延伸導(dǎo)致了更長(zhǎng)的挺桿布置以及增大的往復(fù)質(zhì)量。這種在質(zhì)量上的顯著的增長(zhǎng)要求復(fù)位彈簧的負(fù)載能夠大于上凸輪發(fā)動(dòng)機(jī)中的典型負(fù)載的兩倍。常規(guī)的活塞式復(fù)位彈簧位于泵體和裝配在活塞的致動(dòng)端上的彈簧座之間。這種復(fù)位彈簧提供將柱塞復(fù)位和將挺桿復(fù)位的雙重功能。單一復(fù)位彈簧的尺寸的增加出現(xiàn)了兩個(gè)問(wèn)題。首先，在保持泵體外部的活塞的相同的延伸量的同時(shí)試圖封裝更長(zhǎng)且強(qiáng)度更大的彈簧變得困難且非常昂貴。其次，強(qiáng)度更大的彈簧可能在泵浦活塞上傳遞非期望的顯著的側(cè)負(fù)載，其可致使活塞被卡住。這種不均勻的負(fù)載由普通彈簧端的垂直容限(squarenesstolerance)造成,并且離心負(fù)載(偏離中心線)由彈簧的幾何形狀變化造成。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于消除由大型活塞復(fù)位彈簧的不均勻負(fù)載產(chǎn)生的過(guò)大的側(cè)負(fù)載所造成的泵浦活塞的卡住。這一目的是通過(guò)將挺桿復(fù)位功能與活塞復(fù)位功能分開來(lái)實(shí)現(xiàn)的，因此使得作用于活塞上的彈簧力最小。分開的且不同的偏壓裝置實(shí)施相應(yīng)的功能。優(yōu)選地，更強(qiáng)并且更重的負(fù)載外彈簧被裝配在泵體和挺桿之間，使得其不傳遞負(fù)載并且因此不傳遞側(cè)負(fù)載至泵浦活塞。因?yàn)閮?nèi)彈簧不需要承載任何的挺桿負(fù)載，所以較弱并且較輕的負(fù)載內(nèi)彈簧比常規(guī)活塞式復(fù)位彈簧對(duì)泵浦活塞傳遞更小的側(cè)負(fù)載。在活塞的泵送沖程和充氣沖程期間，所述活塞復(fù)位彈簧能夠輔助挺桿復(fù)位彈簧，但挺桿復(fù)位彈簧不能輔助活塞復(fù)位彈簧。在一個(gè)方案中，此處公開了一種高壓?jiǎn)位钊饺剂媳?，其具有主體；主體內(nèi)的泵浦腔室；活塞，其具有位于所述泵浦腔室中的一端和位于所述主體外部的另一端，并且其能夠在遠(yuǎn)離泵浦腔室的回縮運(yùn)動(dòng)以及朝向泵浦腔室的泵送運(yùn)動(dòng)之間往復(fù)運(yùn)動(dòng)。挺桿支承在活塞的另一端上以傳遞泵送運(yùn)動(dòng)?；钊麖?fù)位彈簧安裝在活塞處并朝向挺桿偏置活塞；并且不同的挺桿復(fù)位彈簧安裝在挺桿處。
優(yōu)選地，所述活塞在套筒中做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，該套筒通過(guò)止動(dòng)器保持在主體中，并且活塞復(fù)位彈簧和挺桿復(fù)位彈簧中的每一個(gè)均抵靠止動(dòng)器安裝。由另一方案可以得知，所述改進(jìn)包括所述活塞復(fù)位彈簧被連接到活塞而不是連接到挺桿，以及不同的挺桿復(fù)位彈簧作用在挺桿上而不是作用在活塞上。優(yōu)選地，每個(gè)彈簧均為細(xì)長(zhǎng)的盤簧，所述活塞復(fù)位彈簧被同軸地定位于挺桿復(fù)位彈簧內(nèi)，并且所述挺桿復(fù)位彈簧比活塞復(fù)位彈簧具有更高的彈簧剛度。將使活塞以及內(nèi)彈簧座和挺桿做往復(fù)運(yùn)動(dòng)所需的總負(fù)載分配至兩個(gè)分開的彈簧，通過(guò)消除由外部彈簧造成的所有活塞側(cè)負(fù)載來(lái)減小彈簧招致的活塞側(cè)負(fù)載。因?yàn)樗鐾獠繌椈杀人鰞?nèi)部彈簧具有更高的負(fù)載和剛度(使得高的挺桿質(zhì)量復(fù)位所需的)，所以使得彈簧招致的活塞側(cè)負(fù)載最小。所述外部彈簧(挺桿復(fù)位)優(yōu)選地通過(guò)干涉配合(interference fit)固定至泵且 固定到外部彈簧止動(dòng)器上以允許處理和組裝進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)中。有益效果在于，發(fā)動(dòng)機(jī)制造者無(wú)需處理和組裝松動(dòng)的外部彈簧。


圖I為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的剖視圖；圖2為示出了作用在圖I的實(shí)施例中的泵浦活塞上的側(cè)負(fù)載力的自由體示意圖。
具體實(shí)施例方式圖I和圖2示出了依據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的單活塞式高壓泵10的部分，其中通過(guò)挺桿14致動(dòng)泵浦活塞12。泵具有主體16、在主體內(nèi)的泵浦腔室18、一(內(nèi))端20位于泵浦腔室中而另一(外)端22位于主體外部的活塞。活塞套筒24被緊固至主體并且具有鏜孔26，在該鏜孔中，活塞在燃料被傳送至泵浦腔室的回縮運(yùn)動(dòng)以及活塞對(duì)泵浦腔室中的燃料進(jìn)行增壓的泵送運(yùn)動(dòng)之間做往復(fù)運(yùn)動(dòng)。被增壓的燃料通過(guò)端口 28以及排放止回閥30排放至用于對(duì)共軌進(jìn)行增壓的高壓管線中。挺桿14支承在活塞的外部致動(dòng)端22上以傳遞泵送運(yùn)動(dòng)。盡管在圖中未示出，如已知但是未示出的，該挺桿由發(fā)動(dòng)機(jī)的凸輪軸向上推。正與泵浦活塞接觸的挺桿，依次向上推活塞以壓縮在泵浦腔室20中的流體。該活塞優(yōu)選地以受控的徑向間隙裝配在活塞套筒的鏜孔26內(nèi)。通過(guò)固定至主體的套筒止動(dòng)器32來(lái)定位和導(dǎo)向該活塞套筒。在美國(guó)公開號(hào)為 2008/0213112 的“LoadRing Mounting of Pumping Plunger (泵浦柱塞的負(fù)載環(huán)裝配)”中描述了活塞12、套筒24、止動(dòng)器32、密封件34、36以及負(fù)載環(huán)38的優(yōu)選結(jié)構(gòu)，其全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用被合并于此。然而，本發(fā)明并不取決于活塞如何裝配在主體中。外部彈簧止動(dòng)器40優(yōu)選地通過(guò)干涉配合定位到套筒止動(dòng)器32上。該套筒止動(dòng)器32具有面向挺桿的外端,該外端限定外環(huán)形臺(tái)肩42,其中挺桿復(fù)位彈簧46的一端44安裝在該外環(huán)形臺(tái)肩處。該挺桿具有臺(tái)肩48，挺桿復(fù)位彈簧的另一端50直接地安裝在臺(tái)肩48上或者安裝在置于挺桿的臺(tái)肩上的單獨(dú)的外部彈簧座52上。優(yōu)選地，套筒止動(dòng)器32的外端面具有環(huán)形頸部54，活塞延伸穿過(guò)環(huán)形頸部54，并且彈簧止動(dòng)器由該頸部支撐。內(nèi)邊緣部64以及臺(tái)肩56提供用于活塞復(fù)位彈簧58的導(dǎo)向件和支座，外邊緣部66和臺(tái)肩42提供用于外部彈簧46的導(dǎo)向件和支座，并且因此保持彈簧之間的最小間隔。因此，活塞復(fù)位彈簧58以及挺桿復(fù)位彈簧46中的每一個(gè)直接或間接地抵靠套筒止動(dòng)器安裝。為了簡(jiǎn)單地制造斷續(xù)的邊緣部64、66以及用于保持在環(huán)形頸部54上的壓配合直徑，彈簧座優(yōu)選地通過(guò)沖壓工藝制成。該邊緣部66能夠與外彈簧46干涉配合以在栗的運(yùn)送過(guò)程中保持住彈黃。彈黃座40也形成臺(tái)肩，該臺(tái)肩將S封件36保持在套筒止動(dòng)器32內(nèi)?；钊麖?fù)位彈簧58以及挺桿復(fù)位彈簧46中的每一個(gè)均為細(xì)長(zhǎng)的盤簧。挺桿14具有頭部60，頭部60支承在從臺(tái)肩48凸出的活塞的外端22上，挺桿復(fù)位彈簧被直接或間接地安裝在該臺(tái)肩48上。活塞復(fù)位彈簧同軸地位于挺桿復(fù)位彈簧內(nèi)。在泵的充氣循環(huán)期間外部彈簧46迫使挺桿14的質(zhì)量向下，但是不通過(guò)活塞12施加任何負(fù)載。內(nèi)部彈簧止動(dòng)器58優(yōu)選地通過(guò)干涉配合被固定至活塞12。在泵的充氣循環(huán)期間內(nèi)部彈簧62迫使活塞和內(nèi)部彈簧止動(dòng)器的質(zhì)量向下，因此保持了在活塞12與挺桿14之間的緊密接觸。圖2示出了描述由內(nèi)部彈簧58傳遞的泵浦活塞側(cè)負(fù)載的自由體示意圖。Fs為由在垂直度之外的彈簧中心線造成的負(fù)載，其當(dāng)端部垂直度偏差超過(guò)引導(dǎo)的端線圈之間的間 隙時(shí)產(chǎn)生。Fe為由如端面平行性、線圈幾何形狀、中心線垂直度以及端面接觸表面(360度 接觸是不可能的)的彈簧變化造成的偏心負(fù)載。FRtap為傳遞至挺桿14的反作用負(fù)載，F(xiàn)Rb為傳遞至活塞套筒24的底部的反作用負(fù)載，F(xiàn)Rt為傳遞到活塞套筒的頂部上的反作用負(fù)載。因?yàn)橥獠繌椈?6永遠(yuǎn)不會(huì)接觸泵浦活塞或內(nèi)部彈簧座62，所以外部彈簧46不向泵浦活塞12傳遞側(cè)負(fù)載。
權(quán)利要求
1.在一種高壓?jiǎn)位钊饺剂媳弥?，所述高壓?jiǎn)位钊饺剂媳镁哂兄黧w；在主體內(nèi)的泵浦腔室；活塞，其具有位于所述泵浦腔室中的一端和位于所述主體外部的另一端；活塞套筒，其緊固至所述主體并且具有鏜孔，在所述鏜孔中活塞在燃料被傳送至所述泵浦腔室的回縮運(yùn)動(dòng)以及活塞對(duì)所述泵浦腔室中的燃料進(jìn)行增壓的泵送運(yùn)動(dòng)之間做往復(fù)運(yùn)動(dòng)；挺桿，其支承在所述活塞的另一端上以傳遞所述泵送運(yùn)動(dòng)；以及活塞復(fù)位彈簧，其朝向所述挺桿偏置所述活塞，其中改進(jìn)包括所述活塞復(fù)位彈簧安裝在所述活塞處并且不同的挺桿復(fù)位彈簧安裝在所述挺桿處。
2.如權(quán)利要求I所述的泵，其中，套筒止動(dòng)器將所述活塞套筒保持在所述主體內(nèi)，并且所述活塞復(fù)位彈簧以及所述挺桿復(fù)位彈簧中的每一個(gè)均直接或間接地抵靠套筒止動(dòng)器安裝。
3.如權(quán)利要求I所述的泵，其中，所述活塞復(fù)位彈簧以及所述挺桿復(fù)位彈簧中的每一個(gè)均為細(xì)長(zhǎng)的盤簧。
4.如權(quán)利要求I所述的泵，其中，所述挺桿具有臺(tái)肩以及支承在所述活塞的另一端上的頭部，所述挺桿復(fù)位彈簧安裝在所述臺(tái)肩上。
5.如權(quán)利要求2所述的泵，其中，所述活塞復(fù)位彈簧以及所述挺桿復(fù)位彈簧中個(gè)每一個(gè)均為細(xì)長(zhǎng)的盤簧，并且所述活塞復(fù)位彈簧同軸地位于所述挺桿復(fù)位彈簧內(nèi)。
6.如權(quán)利要求2所述的泵，其中，所述挺桿具有臺(tái)肩以及支承在所述活塞的另一端上的頭部，所述挺桿復(fù)位彈簧安裝在所述臺(tái)肩上。
7.如權(quán)利要求3所述的泵，其中，所述挺桿具有臺(tái)肩以及支承在所述活塞的另一端上的頭部，所述挺桿復(fù)位彈簧安裝在所述臺(tái)肩上。
8.如權(quán)利要求I所述的泵，其中，套筒止動(dòng)器將所述活塞套筒保持在所述主體內(nèi)并且具有面向所述挺桿的外端，所述外端具有外環(huán)形臺(tái)肩，挺桿復(fù)位彈簧的一端被安裝在所述外環(huán)形臺(tái)肩處，并且所述挺桿具有臺(tái)肩，挺桿復(fù)位彈簧的另一端被安裝在所述臺(tái)肩處。
9.如權(quán)利要求8所述的泵，其中，套筒止動(dòng)器的外端面具有內(nèi)環(huán)形頸部，所述活塞延伸通過(guò)所述頸部，并且彈簧止動(dòng)器由所述頸部支撐，其具有內(nèi)環(huán)狀部和在所述臺(tái)肩處的外邊緣部，所述內(nèi)環(huán)狀部提供用于活塞復(fù)位彈簧的支座，所述外邊緣部用于保持彈簧之間的最小間隔。
10.在一種高壓?jiǎn)位钊饺剂媳弥?，所述高壓?jiǎn)位钊饺剂媳镁哂兄黧w；在主體內(nèi)的泵浦腔室；活塞，其具有位于所述泵浦腔室中的一端和位于所述主體外部的另一端；活塞套筒，其被緊固至主體并且具有鏜孔，在所述鏜孔中活塞在燃料被傳送至所述泵浦腔室的回縮運(yùn)動(dòng)以及活塞對(duì)所述泵浦腔室中的燃料進(jìn)行增壓的泵送運(yùn)動(dòng)之間做往復(fù)運(yùn)動(dòng)；挺桿，其支承所述活塞的另一端上以傳遞所述泵送運(yùn)動(dòng)；以及活塞復(fù)位彈簧，其朝向挺桿偏置所述活塞，其中改進(jìn)包括所述活塞復(fù)位彈簧被連接到活塞而不是連接到挺桿，以及設(shè)置了作用在挺桿上而不是活塞上的不同挺桿復(fù)位彈簧。
11.如權(quán)利要求10所述的泵，其中，每個(gè)彈簧為細(xì)長(zhǎng)的盤簧，所述活塞復(fù)位彈簧同軸地定位于所述挺桿復(fù)位彈簧內(nèi)，并且所述挺桿復(fù)位彈簧具有比所述活塞復(fù)位彈簧高的彈簧剛度。
12.如權(quán)利要求11所述的泵，其中，所述套筒止動(dòng)器將所述活塞套筒保持在主體內(nèi)，并且活塞復(fù)位彈簧以及挺桿復(fù)位彈簧中的每一個(gè)均直接或間接地抵靠所述套筒止動(dòng)器安裝。
13.如權(quán)利要求10所述的泵，其中，套筒止動(dòng)器將所述活塞套筒保持在主體內(nèi)并且具有面向挺桿的外端，所述外端具有外環(huán)形臺(tái)肩，所述挺桿復(fù)位彈簧的一端被安裝在所述臺(tái)肩處，并且所述挺桿具有臺(tái)肩，所述挺桿復(fù)位彈簧的另一端被安裝在所述臺(tái)肩處。
14.如權(quán)利要求13所述的泵，其中，套筒止動(dòng)器的外端面具有內(nèi)環(huán)形頸部，活塞延伸通過(guò)所述頸部，并且彈簧止動(dòng)器由所述頸部支撐，其具有內(nèi)環(huán)狀部和在所述臺(tái)肩處的外邊緣部，所述內(nèi)環(huán)狀部提供用于活塞復(fù)位彈簧的支座，所述外邊緣部用于保持彈簧之間的最小間隔。
15.在一種高壓?jiǎn)位钊饺剂媳弥?，所述高壓?jiǎn)位钊饺剂媳镁哂兄黧w；在主體內(nèi)的泵浦腔室；活塞，其一端位于所述泵浦腔室內(nèi)，另一端位于主體外部；活塞在遠(yuǎn)離泵浦腔室的回縮運(yùn)動(dòng)以及朝向泵浦腔室的泵送運(yùn)動(dòng)之間做往復(fù)運(yùn)動(dòng)；以及挺桿，其支承在活塞的另一端上并且被周期性地朝著泵浦腔室驅(qū)動(dòng)以傳遞活塞上的所述泵送運(yùn)動(dòng)，以及在所述回縮運(yùn)動(dòng)過(guò)程中用于回縮所述活塞和所述挺桿使其遠(yuǎn)離泵浦腔室的裝置，其中改進(jìn)包括用于回縮所述挺桿的裝置與用于回縮所述活塞的裝置分離并且與用于回縮所述活塞的裝置不同。
16.如權(quán)利要求15所述的泵，其中，用于回縮所述活塞的裝置為連接至所述活塞而非連接至所述挺桿的線圈復(fù)位彈簧，并且用于回縮所述挺桿的裝置是作用于所述挺桿上而不是所述活塞上的單獨(dú)的且不同的線圈復(fù)位彈簧。
17.如權(quán)利要求16所述的泵，其中，所述挺桿復(fù)位彈簧具有比所述活塞復(fù)位彈簧高的彈簧剛度。
全文摘要
由于大的活塞復(fù)位彈簧的不均勻負(fù)載產(chǎn)生的過(guò)大的側(cè)負(fù)載造成的泵浦活塞被卡住的情況可通過(guò)將挺桿復(fù)位功能和活塞復(fù)位功能分離來(lái)防止，因此使作用于活塞上的彈簧力最小化。單獨(dú)的且不同的偏置裝置實(shí)施各自的功能。優(yōu)選地，更強(qiáng)并且更重的負(fù)載外彈簧被裝配在泵體和挺桿之間，使其不傳遞負(fù)載并且因此側(cè)負(fù)載不會(huì)傳遞到泵浦活塞。因?yàn)閮?nèi)彈簧不需要承載任何的挺桿負(fù)載，所以較弱并且較輕負(fù)載的內(nèi)彈簧比常規(guī)活塞復(fù)位彈簧對(duì)泵浦活塞傳遞更小的側(cè)負(fù)載。在活塞的泵送沖程和充氣沖程期間，所述活塞復(fù)位彈簧能夠輔助所述挺桿復(fù)位彈簧，但所述挺桿復(fù)位彈簧不能輔助所述活塞復(fù)位彈簧。
文檔編號(hào)F02M59/02GK102933835SQ201180028641
公開日2013年2月13日 申請(qǐng)日期2011年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月10日
發(fā)明者羅伯特·盧卡斯, 伊利亞·喬爾杰維奇 申請(qǐng)人:斯塔納迪恩公司