對燃料泵的改進的制作方法
【專利摘要】公開了一種用于在內(nèi)燃發(fā)動機中使用的高壓力燃料泵組件(200)。所述燃料泵組件(200)包括：泵送柱塞(201)，其用于在柱塞泵送沖程期間對泵室(220)內(nèi)的燃料加壓，并被可滑動地接收在柱塞孔(216)中；制導(dǎo)器構(gòu)件(206)，其能與驅(qū)動器協(xié)同操作；和界面構(gòu)件(250)，其用于將來自所述制導(dǎo)器構(gòu)件(206)的驅(qū)動力給予至所述泵送柱塞(201)，用以執(zhí)行柱塞泵送沖程，所述界面構(gòu)件具有能與所述制導(dǎo)器構(gòu)件(206)協(xié)同操作的界面?zhèn)?256)。所述泵送柱塞(201)包括流體輸送機構(gòu)(228、230、232、234、236)，用于將來自所述泵室(220)的燃料輸送至所述泵送柱塞(201)的一個或多個接觸表面(227、238)，由此用以潤滑所述接觸表面(227、238)。
【專利說明】對燃料泵的改進
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及適合于在內(nèi)燃發(fā)動機的共軌燃料噴射系統(tǒng)中使用的泵組件。特別地，但不排他地，本發(fā)明涉及用于高壓力燃料泵的改進的泵送柱塞，以及改進的燃料泵，其類型為具有由發(fā)動機驅(qū)動凸輪或其它適當(dāng)?shù)尿?qū)動裝置驅(qū)動的至少一個泵送柱塞。
【背景技術(shù)】
[0002]徑向泵設(shè)計的共軌燃料泵的示例從例如EP-B-1705368和EP-A-2050952中公知。附圖的圖1是一個公知徑向燃料泵的剖視圖，其現(xiàn)在將被描述來說明現(xiàn)有技術(shù)。
[0003]圖1的泵100包括三個泵送柱塞102，其圍繞發(fā)動機驅(qū)動凸輪104布置在等角度地間隔開的位置處。每個柱塞102安裝在柱塞孔106內(nèi)，所述柱塞孔106被提供在相應(yīng)泵頭107的殼體107a中。泵頭107安裝至泵100的主泵殼體108。
[0004]隨著凸輪104在使用中被驅(qū)動，柱塞102被使得在它們的孔106內(nèi)以分階段、循環(huán)的方式往復(fù)運動。隨著柱塞102往復(fù)運動，每個柱塞使泵室109內(nèi)的燃料增壓，所述泵室109在相關(guān)聯(lián)的柱塞孔106的一個端部處被限定出。燃料從泵室向共用高壓力供應(yīng)線(未示出)的輸送借助于輸送閥(未示出)來受到控制。高壓力線將燃料供應(yīng)至共軌或其它蓄積器容積，用于輸送至共軌燃料系統(tǒng)的下游噴射器。
[0005]凸輪104承載凸輪環(huán)或凸輪制導(dǎo)器(rider) 110，其被提供有多個平面112，每個柱塞102 —個平面。呈從動件(tappet) 114形式的中間構(gòu)件與凸輪制導(dǎo)器110上的平面112中的每個協(xié)同操作，并聯(lián)接至相關(guān)聯(lián)的柱塞102，使得隨著從動件114在凸輪104旋轉(zhuǎn)時被驅(qū)動，從而將驅(qū)動力給予至柱塞102。由于每個從動件114是沿徑向向外被驅(qū)動的，所以其相應(yīng)的柱塞102被驅(qū)動用以降低泵室的容積。泵送周期的該部分被稱為柱塞102的泵送沖程，在此期間，相關(guān)聯(lián)泵室內(nèi)的燃料被加壓至相對較高的水平。
[0006]由于制導(dǎo)器110騎在凸輪104之上以沿軸向方向向從動件114給予驅(qū)動力，所以每個從動件114的基面被使得在制導(dǎo)器110的相關(guān)聯(lián)平面112的協(xié)同操作區(qū)域之上橫向地平移。從動件114相對于制導(dǎo)器110的該平移導(dǎo)致從動件114和制導(dǎo)器110的摩擦磨損。摩擦磨損特別發(fā)生在從動件114的橫向邊緣處。
[0007]制導(dǎo)器110在操作期間趨于在其軸線上轉(zhuǎn)動，使得平面112趨于移動離開相對于相應(yīng)泵送柱塞102的軸線垂直的方向。這意味著:從動件114的基面趨于以傾斜角度與平面相交。這導(dǎo)致從動件114與制導(dǎo)器110之間的邊緣接觸，其可加劇摩擦磨損的問題。特別地，邊緣接觸導(dǎo)致局部溫度增加，其不希望地加熱燃料泵組件內(nèi)的其它部件。
[0008]由于制導(dǎo)器110的轉(zhuǎn)動移動，從動件114經(jīng)受扭矩，其進而導(dǎo)致作用在柱塞102上的側(cè)邊載荷。作為結(jié)果，摩擦磨損還發(fā)生在每個柱塞102與其相應(yīng)從動件114接合之處。柱塞102在孔106中被引導(dǎo)，因此作用在從動件114上的扭矩使從動件114相對于柱塞102變得傾斜。每個柱塞102的端部與相應(yīng)從動件114之間的接觸因此也是邊緣接觸，其可再次導(dǎo)致高磨損速率和局部化的發(fā)熱。
[0009]作用在柱塞102上的側(cè)邊載荷還導(dǎo)致在頭殼體107a中的孔106與柱塞102之間的界面處發(fā)生磨損。在柱塞-孔界面處的磨損可導(dǎo)致泵的容積效率的損失，并且在嚴重情況下導(dǎo)致柱塞卡住和泵送功能的損失。
[0010]當(dāng)在制導(dǎo)器110與從動件114之間、在從動件114與柱塞102之間、以及在柱塞102與頭孔106之間發(fā)生磨損時出現(xiàn)的附加問題是可能產(chǎn)生磨損碎屑。如果這種碎屑被卷入界面處，例如從動件114與制導(dǎo)器110之間，則可發(fā)生磨損速率的急劇增加，其可導(dǎo)致泵的突變失效。
[0011]在一些燃料泵中公知的是省略從動件，而代之為泵送柱塞提供呈支腳(feet)形式的一體界面構(gòu)件，如在例如EP-A-2048359中描述的。在這些情況下，在柱塞與孔之間的、以及在柱塞支腳與制導(dǎo)器平面之間的界面處發(fā)生與以上描述的磨損問題類似的磨損問題。
[0012]在現(xiàn)有技術(shù)中公知的是使用燃料來潤滑燃料泵柱塞的側(cè)部接觸表面。例如，JP2002 276508描述了一種燃料泵，其中泵送柱塞被提供有溝槽，用以從燃料入口通道引導(dǎo)燃料來潤滑柱塞的側(cè)部接觸表面。EP-A-2088309描述了一種燃料泵，其中燃料可從泵室在柱塞及其相應(yīng)孔之間泄漏，從而對側(cè)部接觸表面提供一定程度的潤滑，并且一組通道被提供在泵殼體中，用以允許泄露燃料返回而排出。
[0013]在此背景下，希望的是提供一種燃料泵組件，其中上述問題得到減少或減輕。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014]從第一方面，本發(fā)明涉及用于在內(nèi)燃發(fā)動機中使用的高壓力燃料泵組件。所述燃料泵組件包括:泵送柱塞，其用于在柱塞泵送沖程期間對泵室內(nèi)的燃料加壓，并被可滑動地接收在柱塞孔中；制導(dǎo)器構(gòu)件，其能與驅(qū)動器協(xié)同操作；和界面構(gòu)件，其用于將來自所述制導(dǎo)器構(gòu)件的驅(qū)動力給予至所述泵送柱塞，用以執(zhí)行柱塞泵送沖程，所述界面構(gòu)件具有能與所述制導(dǎo)器構(gòu)件協(xié)同操作的界面?zhèn)?。所述泵送柱塞包括流體輸送機構(gòu)，用于將來自所述泵室的燃料輸送至所述泵送柱塞的一個或多個接觸表面，由此用以潤滑所述接觸表面。
[0015]通過將流體輸送至泵送柱塞的接觸表面，泵送柱塞的潤滑在本發(fā)明中得到了大幅改進。作為結(jié)果，本發(fā)明的泵組件中的磨損速率低于先前公知的泵設(shè)計，并且泵組件的耐久性和可靠性得到改進。此外，由于由本發(fā)明提供的增加的潤滑和冷卻，所以可能不再需要對比如泵送柱塞等泵組件的部件進行涂覆或以其它方式進行處理，從而節(jié)省制造成本。
[0016]不同于在以上描述的公知布置中的，在本發(fā)明中，燃料輸送機構(gòu)被包括在泵送柱塞中，并與泵室連通，使得泵送柱塞的接觸表面被加壓燃料潤滑，所述加壓燃料來自泵室，并被燃料輸送機構(gòu)引導(dǎo)至接觸表面。為了避免加壓燃料的損失，流體輸送機構(gòu)優(yōu)選將燃料輸送至泵送柱塞的與相鄰表面處于滑動、抵接或其它發(fā)生緊密接觸的接觸表面。換種方式說，在本發(fā)明中，存在從泵室經(jīng)由流體輸送機構(gòu)至接觸表面的最低限度的燃料流動。
[0017]優(yōu)選地，所述流體輸送機構(gòu)包括限制器，用于在泵送沖程期間限制所述流體輸送機構(gòu)中的燃料的壓力。限制器可以遠離所述或各個接觸表面。在一個實施例中，例如，泵送柱塞的第一端部被接收在泵室中，并且限制器在泵送柱塞的第一端部處通向泵室中。通過限制泵送沖程期間的壓力從而限制燃料輸送機構(gòu)中的燃料量，限制器限制效率的損失，其要不然就會在流體輸送機構(gòu)中的燃料被加壓至與泵室中的燃料相同的壓力的情況下產(chǎn)生。
[0018]在本發(fā)明的一個實施例中，所述界面構(gòu)件包括從動件，所述從動件具有與泵送柱塞的接觸面協(xié)同操作的柱塞接觸表面。所述流體輸送機構(gòu)用于將來自所述泵室的燃料輸送至所述泵送柱塞的接觸面，由此用以在所述泵送柱塞的接觸面與所述從動件的柱塞接觸表面之間提供潤滑。所述流體輸送機構(gòu)可以例如包括軸向延伸通道，所述軸向延伸通道處于所述泵送柱塞中，用以將來自所述泵室的燃料輸送至所述泵送柱塞的接觸面。這樣，在泵送柱塞與從動件相交的界面處的磨損問題能得到減輕或避免。
[0019]所述從動件包括通道機構(gòu)，用于在所述柱塞接觸表面與所述從動件的界面?zhèn)戎g提供流體連通，由此用以在所述從動件的界面?zhèn)扰c所述制導(dǎo)器構(gòu)件之間提供潤滑。在這種布置中，柱塞中的流體輸送機構(gòu)可以與從動件中的通道機構(gòu)連通。如此實現(xiàn)的附加潤滑有助于降低或避免從動件與制導(dǎo)器構(gòu)件之間的界面處的磨損問題。
[0020]在未提供從動件的替代實施例中，所述界面構(gòu)件可以包括泵送柱塞的支腳，并且所述流體輸送機構(gòu)可以用于將來自泵室的燃料輸送至泵送柱塞的界面?zhèn)?，由此用以在泵送柱塞的界面?zhèn)扰c制導(dǎo)器構(gòu)件之間提供潤滑。
[0021]所述流體輸送機構(gòu)用于將來自泵室的燃料輸送至泵送柱塞的側(cè)表面，由此用以在泵送柱塞的側(cè)表面與柱塞孔之間提供潤滑。這樣，在泵送柱塞與柱塞孔之間的滑動界面處的磨損問題能得到減少或避免。在一個示例中，所述流體輸送機構(gòu)包括處于泵送柱塞中用以將燃料輸送至泵送柱塞的側(cè)表面的一個或多個徑向延伸通道。
[0022]所述流體輸送機構(gòu)可以包括處于泵送柱塞的側(cè)表面中的環(huán)形溝槽，其通過作為用于潤滑劑的貯存器發(fā)揮作用而協(xié)助將潤滑劑保持在界面處，從而進一步增加改進的冷卻和潤滑的益處。當(dāng)存在時，所述徑向延伸通道可以連通或通向環(huán)形溝槽中。
[0023]類似地，在本發(fā)明的另一些實施例中，所述流體輸送機構(gòu)可以包括處于泵送柱塞的所述接觸表面中的或所述接觸表面的至少一個中的至少一個凹部。所述或各個凹部被流體輸送機構(gòu)供給燃料，并用于通過作為用于潤滑劑的貯存器發(fā)揮作用而輔助接觸表面處的潤滑和冷卻。
[0024]使用中在泵送柱塞的所述或各個接觸表面處發(fā)揮作用的潤滑模態(tài)優(yōu)選為:邊界潤滑，其中接觸表面與相鄰表面之間的載荷由表面接觸(具體地為粗糙接觸)承載；或彈性流體動力學(xué)潤滑，其中接觸表面與相鄰表面之間的載荷除了由一些表面接觸之外還由潤滑劑的粘滯阻力支承。優(yōu)選地，在泵送柱塞的接觸表面處不操作流體膜潤滑模態(tài)，比如流體靜力學(xué)和流體動力學(xué)潤滑，其中表面由承載表面之間的載荷的潤滑劑膜分離。
[0025]在本發(fā)明的第二方面中，提供了用于對高壓力燃料泵的泵室內(nèi)的燃料加壓的泵送柱塞。所述泵送柱塞包括泵送端部、一個或多個接觸表面、和用于將來自泵室的燃料輸送至所述或各個接觸表面的流體輸送機構(gòu)。所述流體輸送機構(gòu)包括遠離所述或各個接觸表面的限制器。
[0026]在一個實施例中，所述泵送柱塞包括圓柱形的柱塞桿,其具有相對的第一端部和第二端部，其中所述第一端部包括泵送端部，而所述第二端部限定出所述接觸表面或所述接觸表面之一。所述接觸表面在使用中與從動件協(xié)同操作，并且所述流體輸送機構(gòu)被布置成將來自泵室的燃料輸送至接觸表面，用以潤滑柱塞桿與從動件之間的接觸。
[0027]本發(fā)明的第一方面的燃料泵組件可以包括根據(jù)本發(fā)明的第二方面的泵送柱塞。
[0028]本發(fā)明的第一方面的優(yōu)選和/或可選特征也可以單獨地或以適當(dāng)組合被包括在本發(fā)明的第二方面中，并且反之亦然?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0029]附圖中的圖1，其已經(jīng)在上面提及，是一公知燃料泵組件的剖視圖。
[0030]現(xiàn)在將只通過示例方式參考其余附圖來描述本發(fā)明，所述附圖中相似附圖標記被用于相似特征，并且其中:
圖2是根據(jù)本發(fā)明第一實施例的并且具有泵送柱塞的燃料泵組件的一部分的剖視圖；圖3(a) ,3(b)和3(c)分別是圖2的燃料泵組件的泵送柱塞的剖視圖、剖切透視圖和側(cè)視圖；
圖4(a)和4(b)分別是用于在本發(fā)明的第二實施例中使用的泵送柱塞的剖視圖和側(cè)視
圖；
圖5(a)和5(b)分別是用于在本發(fā)明的第三實施例中使用的泵送柱塞的剖視圖和側(cè)視
圖；
圖6-10分別是用于在本發(fā)明的第四至第八實施例中使用的泵送柱塞的剖視圖；
圖11是用于在本發(fā)明的第九實施例中使用的泵送柱塞和從動件組件的剖視圖；
圖12是用于在本發(fā)明的第十實施例中使用的泵送柱塞和從動件組件的剖視圖；并且 圖13是用于在本發(fā)明的第十一實施例中使用的泵送柱塞的剖視圖。
【具體實施方式】
[0031]圖2示出了適合于在壓縮點火內(nèi)燃發(fā)動機的燃料噴射系統(tǒng)中使用的高壓力燃料泵200的一部分。特別地，燃料泵200適合于用于將高壓力燃料輸送至共軌燃料噴射系統(tǒng)(未示出)的共軌。
[0032]圖2中的燃料泵200的許多方面例如從在圖1中示出且在EP-B-1705368、EP-A-2050952和EP-A-2048359中描述的類型的燃料泵公知，從而將只簡要地描述這些部分。然而，燃料泵200包括改善的泵送柱塞201，其有助于降低泵內(nèi)的摩擦磨損。有利地，通過降低摩擦磨損，泵200能夠以超過公知泵設(shè)計可能達到的輸出壓力進行操作，并且泵200的耐久性和可靠性能得到改善。
[0033]泵200的一般布置如在圖1中示出的。因此，圖2的泵200包括主泵殼體202，發(fā)動機驅(qū)動的驅(qū)動軸(未示出)延伸穿過所述主泵殼體202。驅(qū)動軸承載圓柱形凸輪204 (在圖2中只部分地示出)，其沿著垂直于圖面延伸的中心凸輪軸線延伸。凸輪204承載呈凸輪制導(dǎo)器(或凸輪環(huán))206形式的制導(dǎo)器構(gòu)件(再次，在圖2中只部分地示出)，其被提供有多個平面206a，在圖2中只示出了它們中的一個。
[0034]多個泵頭208a，在圖2中只示出了其中一個，安裝在主泵殼體202上圍繞凸輪軸線處于徑向位置，且凸輪204延伸穿過提供在主泵殼體202中的內(nèi)部室或容積210。每個泵頭208a包括相應(yīng)的泵頭殼體212a。
[0035]在本示例中，提供了三個泵頭(如圖1中示出的)，并且泵頭基本上彼此相同?，F(xiàn)在將描述一個泵頭208a的結(jié)構(gòu)，并且有經(jīng)驗的讀者將理解的是該描述也適用于其它泵頭。
[0036]泵頭208a包括泵送柱塞201，其可在封閉柱塞孔216內(nèi)往復(fù)運動，用以執(zhí)行具有泵送沖程(或前進沖程)和彈簧輔助返回沖程的泵送周期。柱塞孔216被限定為部分地處于泵頭殼體212a內(nèi)并且部分地處于柱塞支承管218內(nèi)，所述柱塞支承管218從泵頭殼體212a的下表面延伸?？?16的封閉端與泵頭殼體212a —起限定出泵室220。柱塞201在孔216內(nèi)的往復(fù)運動在泵送沖程期間使泵室220內(nèi)的燃料增壓。燃料在柱塞201的填充沖程期間被準許穿過入口閥(未示出)到達泵室220，并且燃料在泵送沖程期間以高壓力從泵室220被輸送穿過出口閥(未不出)。
[0037]附加地參考圖3(a)、(b)和(C)，柱塞201廣義地包括大體圓柱形的桿222，其限定出柱塞軸線A (見圖3(a))。柱塞201的第一端部或上端部224面對泵室220，并且柱塞201的與第一端部相對的第二端部或下端部226限定出接觸面227，其與呈從動件250形式的中間驅(qū)動構(gòu)件協(xié)同操作，如將在下面更詳細地要說明的。
[0038]在圖示示例中，桿222的直徑約為6.5mm，但是可選擇不同的桿直徑。例如，另一實施例具有約為7.5mm的柱塞桿直徑。一般而言，柱塞桿直徑優(yōu)選在約6mm?約8mm之間。
[0039]柱塞201 由碳鋼(例如 16MnCr5)、合金鋼(例如 EN ISO 683-17 100Cr6 + AC)、或高速鋼(例如M50、M2)制成，并且可以涂覆有類金剛石碳(DLC)涂層，用以使它更耐磨并用以降低摩擦力。雖然涂層并非總是必要的，但是它在高壓力或高速泵中是特別有益的。視情況也可以使用替代的材料和涂層，取決于泵的結(jié)構(gòu)及其應(yīng)用。
[0040]柱塞201包括軸向延伸的通孔或軸向通道228。限制孔口或限制器(restrictor)230，其構(gòu)成軸向通道228的直徑減小的部段，被提供成相鄰于柱塞201的第一端部224，使得限制器230通向泵室220中。在柱塞201的第二端部226處，軸向通道228通向提供在柱塞201的接觸面227中的凹口或凹部232中。柱塞201還包括第一橫穿通道234，其延伸橫跨柱塞桿222的寬度，垂直于且相交于柱塞軸線A。橫穿通道234因此與軸向通道228相交。在其端部中的每個處，橫穿通道234通向相應(yīng)的凹部236中，所述相應(yīng)的凹部236處于柱塞201的桿222的大體圓柱形側(cè)表面238中。
[0041]第二橫穿通道234a，其在圖3(c)中可見，在圖2和3(a)的平面的法線方向上垂直于第一橫穿通道234和軸向通道228兩者延伸。第二橫穿通道234a在與第一橫穿通道234相同的軸向位置處與軸向通道228相交。如對于第一橫穿通道234那樣，第二橫穿通道234a在其端部中的每個處通向處于柱塞桿222的側(cè)表面238中的凹部236中。
[0042]再次參考圖2，并如以上指出的，柱塞201的接觸面227與從動件250協(xié)同操作，所述從動件250用作柱塞201與制導(dǎo)器206之間的中間驅(qū)動構(gòu)件。從動件250大體為杯形，并包括盤狀基底構(gòu)件252和從基底構(gòu)件252直立的大體圓柱形的壁構(gòu)件254?；讟?gòu)件252限定出制導(dǎo)器接觸表面256，以及相對的柱塞接觸表面258。制導(dǎo)器接觸表面256與制導(dǎo)器206處于滑動接觸，并且柱塞201的接觸面227抵接柱塞接觸表面258。這樣，從動件250的基底構(gòu)件252將來自制導(dǎo)器206的驅(qū)動力傳遞至柱塞201。
[0043]呈環(huán)狀插入件或墊圈形式的彈簧座構(gòu)件260被接收在從動件250內(nèi)。柱塞的第二端部226延伸穿過彈簧座構(gòu)件260，以接觸從動件250的基底構(gòu)件252。彈簧座構(gòu)件260限定出臺階狀彈簧座，用于接收螺旋彈簧234。彈簧234被設(shè)置在彈簧座構(gòu)件260與泵頭殼體212a之間。彈簧234在泵送沖程后輔助泵送柱塞201執(zhí)行返回或填充沖程。
[0044]從動件250的壁構(gòu)件254限定出容積262，彈簧234被部分地接收于其中。壁構(gòu)件254滑動配合在主泵殼體202中的孔264內(nèi)。壁構(gòu)件254與孔264之間的間隙取決于制造公差，但是優(yōu)選在約40 μ m?80 μ m之間。
[0045]在泵200的使用中，主泵殼體的內(nèi)部容積210容納燃料，其用作用于泵200的部件的潤滑劑。為此，從動件250包括排放槽266，其允許燃料在主泵殼體的內(nèi)部容積210與處于從動件250內(nèi)的容積262之間流動。燃料由此用于潤滑柱塞桿222與柱塞孔216之間的滑動界面，以及柱塞201的接觸面227與從動件250的柱塞接觸表面258之間的界面。
[0046]在泵200的操作期間，隨著凸輪制導(dǎo)器206被使得騎在發(fā)動機驅(qū)動凸輪204之上，軸向驅(qū)動作用力被給予至從動件250的基底構(gòu)件252，使柱塞201在柱塞孔216內(nèi)往復(fù)運動。在泵送沖程期間，柱塞201從軸沿徑向向外被驅(qū)動，用以降低泵室220的容積。在柱塞返回沖程期間，其借助于彈簧234實現(xiàn)，柱塞201沿徑向向內(nèi)方向被推動，用以增加泵室220的容積。
[0047]隨著從動件250的制導(dǎo)器接觸表面256沿徑向向外的方向被驅(qū)動，導(dǎo)致柱塞201沿著其中心軸線A移動，制導(dǎo)器接觸表面256橫跨制導(dǎo)器206的平面206a以來回方式發(fā)生一定程度的相對橫向滑動移動。該移動是現(xiàn)有技術(shù)中眾所周知的，并且產(chǎn)生于承載凸輪制導(dǎo)器206的凸輪204的移動。從動件250在返回沖程期間以相似方式橫跨平面206a滑動。
[0048]在本發(fā)明中，軸向通道228和橫穿通道234、234a以及提供在柱塞201中的相應(yīng)凹部232、236 —起包括流體輸送機構(gòu)(means)，用以協(xié)助潤滑柱塞201與從動件250之間以及柱塞201與柱塞孔216之間的界面，方法是通過以特定和受引導(dǎo)的方式向這些界面供應(yīng)潤滑燃料。
[0049]特別地，在柱塞201的泵送沖程期間，泵室220中的燃料壓力的增加迫使燃料經(jīng)由限制器230進入軸向通道228中。從軸向通道228，燃料被輸送至處于柱塞201的下端部226處的接觸面227中的凹部232，從而有助于潤滑柱塞201與從動件250的柱塞接觸面258之間的接觸區(qū)域。這樣，本發(fā)明有利地降低柱塞與從動件相交之處的磨損和局部化加熱，其例如可由從動件250在使用中相對于柱塞201傾斜而引起。
[0050]類似地，燃料經(jīng)由橫穿通道234、234a被輸送至柱塞桿222的側(cè)表面238中的凹部236，從而用于潤滑柱塞孔216與柱塞201的側(cè)表面238之間的滑動接觸。這樣，本發(fā)明有利地降低柱塞201在柱塞孔216中滑動之處的磨損和局部化加熱，其例如可由在使用中作用在柱塞201上的側(cè)邊載荷引起。
[0051]應(yīng)當(dāng)指出的是:在圖2中，泵200被示出為使柱塞201處于與泵送沖程的起點(或等同地，返回沖程的終點)相對應(yīng)的位置。在該位置，橫穿鉆孔234、234a定位成超過柱塞支承管218的下端部。然而，隨著柱塞201在泵送沖程期間進行移動用以降低泵室220的容積，橫穿鉆孔234、234a朝上移動到柱塞孔216中，使得燃料在作用在柱塞201上的側(cè)邊載荷處于它們的峰值時的泵送沖程期間可被輸送至柱塞-孔界面。
[0052]柱塞201的接觸面227與從動件250的柱塞接觸表面258處于緊密接觸。此外，當(dāng)柱塞201在其泵送沖程中移動時，接觸面227被更緊緊地按壓抵靠從動件250的柱塞接觸表面258，克服泵室220中的燃料的彈力。因此，在泵送沖程期間，在柱塞201的接觸面227與從動件250的柱塞接觸表面258之間發(fā)生最低限度的燃料泄露。因此，通過提供呈限制器230、軸向通道228和凹部232形式的將泵室220連接至柱塞201的接觸面227的流體輸送機構(gòu)，不會不當(dāng)?shù)匚：Ρ?00的容積效率。
[0053]類似地，柱塞桿222的側(cè)表面238與柱塞孔216的表面處于緊密的滑動接觸。柱塞桿222到柱塞孔216的間隙取決于制造公差，但是優(yōu)選在約3.5?約7.5 μ m之間。因此，通過提供呈限制器230、軸向通道228、橫穿通道234、234a和凹部236形式的、將泵室220連接至柱塞桿222的側(cè)表面238的流體輸送機構(gòu)，作為結(jié)果而只發(fā)生從泵室220的最低限度的附加燃料泄露。
[0054]因此應(yīng)該指出的是:在本發(fā)明中，提供在柱塞201中的流體輸送機構(gòu)不會導(dǎo)致燃料向泵室220外的顯著流動。相反，流體輸送機構(gòu)只用于輸送少量的潤滑燃料至相應(yīng)的柱塞表面，以協(xié)助潤滑相應(yīng)界面。然而，界面處的潤滑的類型或模態(tài)(regime)優(yōu)選不因流體輸送機構(gòu)的存在而改變。例如，在柱塞201與從動件250之間的界面處的潤滑模態(tài)優(yōu)選為邊界潤滑或彈性流體動力學(xué)潤滑。用以向界面供應(yīng)附加潤滑劑的流體輸送機構(gòu)的存在是用于改善潤滑的功效，但是不會在界面處生成流體靜力學(xué)流體膜潤滑狀態(tài)。
[0055]因為通道228、234、234a和凹部232、236與泵室220處于流體連通，所以容納在通道228、234、234a和凹部232、236中的燃料的容積在泵送沖程期間與泵室220中的燃料一起被加壓。然而，因為通道228、234、234a和凹部232、236中的燃料隨后不被輸送在泵200的輸出中，所以由通道228、234、234a和凹部232、236限定出的容積是所謂的“死區(qū)容積”，其降低泵的效率。限制器230用于通過在進入軸向通道228的進入點處生成壓力下降來使效該效率降低最小化。這樣，高泵送壓力被限制于泵室220，并且通道228、234、234a和凹部232、236中的壓力增加被相應(yīng)地降低。換種方式說，限制器230限制從泵室220到達軸向通道228、234、234a和凹部232、236的燃料量。
[0056]在圖示示例中，軸向通道228具有約為Imm的直徑，而限制器具有約為0.5mm的直徑。在另一些示例中，限制器可以具有不同的直徑，例如為在約0.05mm?約0.5mm范圍內(nèi)的值，取決于泵操作參數(shù)和所需的性能要求。
[0057]柱塞表面中的供通道228、234、234a通向其中的凹部232、236通過在界面處提供潤滑劑貯存來協(xié)助冷卻和潤滑界面。此外，凹部232、236可以成形為幫助將潤滑燃料擴散在接觸表面之上。
[0058]本發(fā)明的許多變型和修改是可能的。通過示例方式，現(xiàn)在將描述本發(fā)明的一些替代實施例和變型。
[0059]圖4(a)和(b)示出了用于在本發(fā)明的第二實施例中使用的泵送柱塞301，其類似于本發(fā)明的第一實施例的泵送柱塞201，不同之處在于:在第二實施例中，橫穿鉆孔234、234a通向圍繞柱塞桿222延伸的環(huán)形凹部或溝槽302中。在該實施例中，環(huán)形溝槽302以與圖2的柱塞201中的凹部236類似的方式進行作用，并在柱塞桿222與柱塞孔之間的界面處提供潤滑燃料的貯存。
[0060]圖4的柱塞的其余特征與參考圖3的柱塞描述的一樣。
[0061]圖5(a)和(b)示出了用于在本發(fā)明的第三實施例中使用的柱塞401。在該實施例中，軸向通道228直接地通向柱塞桿222的第二端部226處的接觸面227上。沒有提供凹部或類似特征。類似地，橫穿通道234、234a直接地通向柱塞桿222的側(cè)表面238上，而沒有凹部、溝槽或類似特征。由于在接觸表面中不存在凹部，所以圖5的柱塞401就潤滑而言與圖3和4的柱塞201、301相比將給予較少的益處。然而，對現(xiàn)有技術(shù)(例如圖1)的改進仍然是實質(zhì)性的，并且圖5的柱塞401制造成本更低。
[0062]圖5的柱塞的其余特征與參考圖3的柱塞描述的一樣。
[0063]圖6-8示出了用于在本發(fā)明的三個其它實施例中使用的泵送柱塞。在每個情況下，柱塞被提供有只延伸至與橫穿通道234的交點處的軸向通道328。因此，在這些實施例中，只有柱塞桿222的側(cè)表面238被供應(yīng)有附加潤滑劑。柱塞桿222的第二端部226處的接觸面227未被供應(yīng)附加潤滑劑。該構(gòu)造可以用于在柱塞與從動件之間的界面處磨損速率自然就很低的應(yīng)用，使得在該界面處的附加潤滑不是必需的。
[0064]具體地，圖6示出了用于在本發(fā)明的第四實施例中使用的柱塞501，其中橫穿通道234 (只有其中之一可見于圖6中)直接地通向柱塞桿222的側(cè)表面238上，與在圖5中示出的本發(fā)明的第四實施例中一樣。
[0065]圖7示出了用于在本發(fā)明的第五實施例中使用的柱塞601，其中橫穿通道234(只有其中之一可見于圖7中)通向柱塞桿222的側(cè)表面238中的凹部236中，與在圖3中示出的本發(fā)明的第一實施例中一樣。
[0066]圖8示出了用于在本發(fā)明的第六實施例中使用的柱塞701，其中橫穿通道234(只有其中之一可見于圖8中)通向柱塞桿222的側(cè)表面238中的環(huán)形溝槽302中，與在圖4中示出的本發(fā)明的第二實施例中一樣。
[0067]用于在本發(fā)明的第四、第五或第六實施例中使用的柱塞的截短軸向通道328的一個形成方法是:首先形成延伸至柱塞桿222的下端部226的軸向通道，然后以例如鋼等適當(dāng)?shù)呐髁喜迦⊥ǖ赖脑跈M穿通道234與下端部226之間延伸的部分。然后可研磨桿222的下端部226來形成接觸面227。
[0068]圖6-8的柱塞的其余特征與參考圖3的柱塞描述的一樣。
[0069]圖9-10示出了用于在本發(fā)明的兩個其它實施例中使用的柱塞。在這些情況中，本發(fā)明的前述實施例的橫穿通道被省略，而潤滑燃料只被輸送至柱塞軸222的下端部226處的接觸面227。本發(fā)明的這些實施例例如在柱塞上的側(cè)邊載荷相對較低的應(yīng)用中是有用的，使得柱塞與柱塞孔之間的附加潤滑不是必需的。
[0070]具體地，圖9示出了在本發(fā)明的第七實施例中使用的柱塞801，其中軸向通道228延伸至并通向柱塞桿222的接觸面227上，與在圖5中示出的本發(fā)明的第三實施例中一樣。
[0071]圖10示出了在本發(fā)明的第八實施例中使用的柱塞901，其中軸向通道228通向柱塞桿222的接觸面227中的凹部232中，與在圖3中示出的本發(fā)明的第一實施例中一樣。
[0072]圖9-10的柱塞的其余特征與參考圖3的柱塞描述的一樣。
[0073]圖11示出了用于在本發(fā)明的第九實施例中使用的柱塞和從動件組件1000。組件1000包括組合起來的根據(jù)本發(fā)明第一實施例的泵送柱塞201和從動件1050。
[0074]從動件1050與參考圖2描述的從動件250共享許多特征，從而將不進一步描述那些特征。此外，在本發(fā)明的該實施例中，從動件1050包括流體通道1052，其延伸軸向地穿過基底構(gòu)件252，將柱塞接觸表面258連接至制導(dǎo)器接觸表面256。
[0075]在組件1000中，從動件1050中的流體通道1052與柱塞201的軸向通道228處于流體連通。從動件1050中的流體通道1052因此用于將附加潤滑劑輸送至從動件1050與制導(dǎo)器之間的界面，從而進一步改善泵的磨損性能。在柱塞201與從動件1050之間存在任意任何軸向錯位的情況下，柱塞201的接觸面227中的凹部232有助于維持柱塞201的軸向通道228與從動件1050中的通道1052之間的流體連通。
[0076]圖12示出了用于在本發(fā)明的第十實施例中使用的柱塞和從動件組件1100。組件1100包括組合起來的根據(jù)本發(fā)明第一實施例的泵送柱塞201和與在圖11中示出的從動件1050相同的從動件1150，不同之處在于:圖12的從動件1150中的流體通道1152通向基底構(gòu)件252的制導(dǎo)器接觸表面256中的凹部1154中。[0077]圖13示出了用于在本發(fā)明的第十一實施例中使用的柱塞1200。柱塞1200被設(shè)計成用于在比如在圖2中示出的泵那樣的泵中使用，但是沒有從動件。相反，柱塞1200包括呈柱塞支腳1202形式的一體界面構(gòu)件。支腳1202具有:下側(cè)1204，其包括接觸面1206，其在使用中與泵的制導(dǎo)器處于滑動接觸；和上側(cè)1208，其提供用于復(fù)位彈簧的臺階狀彈簧座1210。
[0078]柱塞1200進一步包括柱塞桿1212，其從支腳1202的上側(cè)1208延伸。桿1212的上端部1214被接收在栗室中。
[0079]柱塞1200包括流體輸送機構(gòu)，其呈從柱塞1200的上端部1214延伸至支腳的下側(cè)1204的軸向通道1216的形式。軸向通道1216通向接觸面1206上，用以將附加潤滑燃料輸送至柱塞-制導(dǎo)器界面。
[0080]流體輸送機構(gòu)還包括兩個垂直的橫穿通道1220，只有其中之一在圖13中示出，其通向柱塞桿1212的側(cè)表面1222上，用以將附加的潤滑流體輸送至柱塞-孔界面。
[0081]與本發(fā)明的前述實施例中一樣，限制器1224被提供在軸向通道1216的端部處，相鄰于柱塞1200的上端部1214。
[0082]在不背離如在所附權(quán)利要求書中限定出的本發(fā)明的范圍的情況下，還可以做出未在以上明確描述的其它修改和變型。
【權(quán)利要求】
1.一種用于在內(nèi)燃發(fā)動機中使用的高壓力燃料泵組件(200)，所述燃料泵組件(200)包括: 泵送柱塞(201)，其用于在柱塞泵送沖程期間對泵室(220)內(nèi)的燃料加壓，所述泵送柱塞(201)被可滑動地接收在柱塞孔(216)中； 制導(dǎo)器構(gòu)件(206)，其能與驅(qū)動器協(xié)同操作；和 界面構(gòu)件(250)，其用于將來自所述制導(dǎo)器構(gòu)件(206)的驅(qū)動力給予至所述泵送柱塞(201)，用以執(zhí)行柱塞泵送沖程，所述界面構(gòu)件具有能與所述制導(dǎo)器構(gòu)件(206)協(xié)同操作的界面?zhèn)?256)； 其中，所述泵送柱塞(201)包括流體輸送機構(gòu)(228、230、232、234、236)，用于將來自所述泵室(220)的燃料輸送至所述泵送柱塞(201)的一個或多個接觸表面(227、238)，由此用以潤滑所述接觸表面(227、238)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的泵組件，其中，所述流體輸送機構(gòu)包括限制器(230)，用于在泵送沖程期間限制所述流體輸送機構(gòu)(228、232、234、236)中的燃料的壓力。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的泵組件，其中，所述限制器(230)遠離所述或各個接觸表面(227,238)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的泵組件，其中，所述泵送柱塞(201)的第一端部(224)被接收在所述泵室(220)中，并且其中所述限制器(230)在所述泵送柱塞(201)的第一端部(224)處通向所述泵室(220)中。
5.根據(jù)任一項前述權(quán)利要求所述的泵組件，其中，所述界面構(gòu)件包括從動件(250)，所述從動件(250)具有用于與所述泵送柱塞(201)的接觸面(227)協(xié)同操作的柱塞接觸表面(227)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的泵組件，其中，所述流體輸送機構(gòu)(228、230、232)用于將來自所述泵室(220)的燃料輸送至所述泵送柱塞(201)的接觸面(227)，由此用以在所述泵送柱塞(201)的接觸面(227)與所述從動件(250)的柱塞接觸表面(258)之間提供潤滑。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的泵組件，其中，所述流體輸送機構(gòu)包括軸向延伸通道(228)，所述軸向延伸通道(228)處于所述泵送柱塞(201)中，用以將來自所述泵室(220)的燃料輸送至所述泵送柱塞(201)的接觸面(227)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或權(quán)利要求7所述的泵組件，其中，所述從動件(1150;1250)包括通道機構(gòu)(1052 ;1152)，用于在所述柱塞接觸表面(258)與所述從動件(250)的界面?zhèn)?268)之間提供流體連通，由此用以在所述從動件(250)的界面?zhèn)?268)與所述制導(dǎo)器構(gòu)件(206)之間提供潤滑。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項所述的泵組件，其中，所述界面構(gòu)件包括所述泵送柱塞(1200)的支腳(1208)，并且其中所述流體輸送機構(gòu)(1216、1220、1224)用于將來自所述泵室(220)的燃料輸送至所述泵送柱塞(201)的界面?zhèn)?1204)，由此用以在所述泵送柱塞(1200)的界面?zhèn)?1204)與所述制導(dǎo)器構(gòu)件(206)之間提供潤滑。
10.根據(jù)任一項前述權(quán)利要求所述的泵組件，其中，所述流體輸送機構(gòu)(228、234;`1216、1220)用于將`來自所述泵室(220)的燃料輸送至所述泵送柱塞(201 ；1200)的側(cè)表面(238 ;1222)，由此用以在所述泵送柱塞(201 ；1200)的側(cè)表面(238 ；1222)與所述柱塞孔(216)之間提供潤滑。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的泵組件，其中，所述流體輸送機構(gòu)包括處于所述泵送柱塞(201;1200)中用以將燃料輸送至所述側(cè)表面(238;1222)的一個或多個徑向延伸通道(234 ；1220)。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或權(quán)利要求11所述的泵組件，其中，所述流體輸送機構(gòu)包括處于所述側(cè)表面(238)中的環(huán)形溝槽(302)。
13.根據(jù)任一項前述權(quán)利要求所述的泵組件，其中，所述流體輸送機構(gòu)包括處于所述泵送柱塞(201)的所述接觸表面中的或所述接觸表面(227、238)的至少一個中的至少一個凹部(232,236)。
14.根據(jù)任一項前述權(quán)利要求所述的泵組件，其中，使用中在所述泵送柱塞(201)的所述或各個接觸表面(227、238;1206、1222)處發(fā)揮作用的潤滑模態(tài)為邊界潤滑或彈性流體動力學(xué)潤滑。
15.一種泵送柱塞(201)，用于對高壓力燃料泵的泵室(220)內(nèi)的燃料加壓，所述泵送柱塞(201)包括泵送端部(224)、一個或多個接觸表面(227、238)、和用于將來自所述泵室(220)的燃料輸送至所述或各個接觸表面(227、238)的流體輸送機構(gòu)(228、230、232、234、236)； 其中，所述流體輸送機構(gòu)包括遠離所述或各個接觸表面(227、238)的限制器(230)。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的泵送柱塞(201)，包括:大體圓柱形的柱塞桿(222)，其具有相對的第一端部和第二端部(224、226)，其中所述第一端部包括所述泵送端部(224)，并且所述第二端部限定出所述接觸表面(227)或所述接觸表面(227)之一，其中所述接觸表面(227)在使用中與從動件(250)協(xié)同操作，并且其中所述流體輸送機構(gòu)(228、230、232)被布置成將來自所述泵室(220)的燃料輸送至所述接觸表面(227)，用以潤滑所述柱塞桿(222)與所述從動件(250)之 間的接觸。
【文檔編號】F02M59/44GK103703247SQ201280038132
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2012年5月16日 優(yōu)先權(quán)日:2011年6月2日
【發(fā)明者】C.羅素, R.約拉赫 申請人:德爾福技術(shù)控股有限公司