本發(fā)明涉及一種挺柱部件，具體的說是一種用于柴油機共軌高壓泵的無銷挺柱部件，屬于柴油機技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨著排放法規(guī)的升級，要求共軌高壓泵提供的軌壓越來越高。隨著目標成本的降低，共軌高壓泵由早期的三柱塞簡化到兩柱塞，現(xiàn)在又出現(xiàn)了單柱塞，用更少的柱塞以更高的往復運動頻率來代替原來的多個柱塞，而限制軌壓和柱塞運動頻率的最主要部件就是挺柱部件。其中軌壓的主要限制條件是挺柱部件中滾輪的承載面積，柱塞運動頻率的主要限制條件是挺柱部件的重量和挺柱部件中滑動摩擦付的減摩。以上需求催生了與的傳統(tǒng)的有銷挺柱結(jié)構(gòu)不同的無銷挺柱。

圖1是本發(fā)明人現(xiàn)有的無銷挺柱專利（專利號CN202867063U），圖2是圖1的A-A剖視圖。專利號CN202867063U的詳細闡述了這種無銷挺柱，與傳統(tǒng)的有銷挺柱相比的三個優(yōu)點是：在同樣的外徑D的限制下，滾輪2的承載面積(B×d)最大，因而承載能力強；重量輕因而適合高速運動；潤滑油粘在滾輪2的外徑上被帶入開口孔1.1中因而減摩效果好。該專利文件的附圖中沒有畫出圖2中的限位板3，但在具體實施方式中用文字說明“挺柱體1的側(cè)壁上具有兩個平面，在平面上可安裝限制滾輪2軸向竄動的定位裝置”以防止?jié)L輪2在工作時向圖2中箭頭方向軸向竄動而刮壞泵體的挺柱孔，但是滾輪2與限制板3的接觸是高速滑動，工作中產(chǎn)生嚴重磨損，所以此專利未能進入實際應用。

德國博世公司大批量生產(chǎn)的新一代共軌高壓泵CP4采用了另一種結(jié)構(gòu)的無銷挺柱，該公司的專利文件（專利號CN105247200A）顯示了如圖3所示的無銷挺柱結(jié)構(gòu)，圖4是圖3的A-A剖視圖。該結(jié)構(gòu)在挺柱體1的外徑上套裝了一個導向套3，導向套外徑D與泵體的挺柱孔直徑相同，導向套內(nèi)徑擋住滾輪2兩頭的球頭，滾輪2轉(zhuǎn)動時球頭與導向套內(nèi)徑接觸點的相對線速度為零，沒有摩擦，成功地解決了滾輪2的軸向竄動問題。但是，由于滾輪2被限制在導向套3的內(nèi)徑中，在同樣的外徑D的限制下，滾輪2的寬度B比圖2小。而且，挺柱體1上的4個平衡孔1.4用于減輕挺柱上下方的壓力差產(chǎn)生的附加載荷，造成滾輪2的直徑d比圖2小，承載面積(B×d)比圖2小得多，在同樣的外徑D的限制下，圖4的承載面積(B×d)只有圖2的60%左右，所以此結(jié)構(gòu)僅用于專利文件CN105247200A中圖示的橢圓形兩作用凸輪，用橢圓形的大曲率半徑補償承載面積(B×d)小的缺陷，而像圖5那樣的應用更廣的三角形的三作用凸輪4，由于凸輪頂點的曲率半徑較小，如果用圖4結(jié)構(gòu)的無銷挺柱，小的承載面積(B×d)會使接觸應力過高而損壞滾輪和凸輪。

以上兩種結(jié)構(gòu)還有一個共同的缺點：為了保證挺柱體1上開口孔1.1的精度，加工過程中必須保留圖1和圖3中虛線部分1.3而使開口孔1.1封閉，最后沿底面1.2切除虛線部分1.3，此部分只能丟棄，造成材料浪費。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服上述不足之處，從而提供一種共軌高壓泵的無銷挺柱部件，在得到最大的承載面積的同時，避免滾輪軸向限位零件的磨損，減輕了整體重量，提高了使用壽命。

按照本發(fā)明提供的技術(shù)方案，共軌高壓泵的無銷挺柱部件包括挺柱體和滾輪，其特征是：挺柱體下端設(shè)有滾輪安裝孔，滾輪安裝孔內(nèi)設(shè)有可轉(zhuǎn)動的滾輪,滾輪的端部中心設(shè)有沿滾輪的軸向凸出的滾輪球頭，并在滾輪球頭和滾輪的邊緣之間形成滾輪凹腔。

進一步的，在挺柱體上端設(shè)有彈簧下座，挺柱體的左右兩側(cè)設(shè)有挺柱體側(cè)面，彈簧下座左右兩側(cè)設(shè)有限位腳，限位腳內(nèi)側(cè)緊貼挺柱體側(cè)面，限位腳下端延伸過滾輪的滾輪球頭，并與滾輪球頭的頂點接觸。

進一步的，滾輪為彈性滾輪。

進一步的，挺柱體的下端面為斜底面，斜底面使得兩個挺柱體側(cè)面的高度不同。

進一步的，挺柱體側(cè)面為平直表面。

本發(fā)明與已有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點：

本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、合理，承載能力強、減摩效果好、重量輕，能夠滿足高軌壓和高頻運動的要求；限位腳限制滾輪的軸向竄動，挺柱體的斜底面分割的滾輪安裝孔避免丟棄分割后多余的材料,采用彈性滾輪減輕邊緣應力集中。

附圖說明

圖1是本發(fā)明人現(xiàn)有專利CN202867063U的無銷挺柱結(jié)構(gòu)圖。

圖2是圖1的A-A剖視圖。

圖3是現(xiàn)有專利CN105247200A中的無銷挺柱結(jié)構(gòu)圖。

圖4是圖3的A-A剖視圖。

圖5是本發(fā)明結(jié)構(gòu)原理圖。

圖6是圖5的A-A剖視圖。

圖7是圖6的B-B剖視圖。

圖8是本發(fā)明成對加工最后一分為二的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖9是三種滾輪應力分布對比圖。

附圖標記說明：1-挺柱體、2-滾輪、3-彈簧下座、4-凸輪、5-柱塞、6-彈簧、7-滾輪安裝孔、8-彈簧腔、9-挺柱體側(cè)面、10-限位腳、11-滾輪球頭、12-斜底面、13-第一切除體、14-第二切除體、15-第三切除體、16-第四切除體、17-滾輪凹腔、18-滾輪邊緣、A-圓柱滾輪、B-鼓形滾輪、C-彈性滾輪。

具體實施方式

下面本發(fā)明將結(jié)合附圖中的實施例作進一步描述：

如圖5~7所示，本發(fā)明主要包括挺柱體1和滾輪2。

挺柱體1下端設(shè)有滾輪安裝孔7，滾輪安裝孔7內(nèi)設(shè)有可轉(zhuǎn)動的滾輪2。滾輪2下端設(shè)有凸輪4，凸輪4與滾輪2表面接觸。

所述滾輪2采用彈性滾輪，滾輪2的端部中心設(shè)有沿滾輪2的軸向凸出的滾輪球頭11，并在滾輪球頭11和滾輪2的邊緣18之間形成滾輪凹腔17，這樣的設(shè)計使得滾輪外徑圓柱面邊緣的彈性能減輕邊緣效應引起的應力集中，因而能承受更高的載荷。

滾輪的第三切除體15部位的材料，使外徑圓柱面兩端形成懸臂梁結(jié)構(gòu)，在圓柱面與凸輪軸接觸處，邊緣應力使兩端產(chǎn)生彈性變形，將邊緣應力釋放掉。

挺柱體1上端設(shè)有彈簧腔8，彈簧腔8內(nèi)中心連接柱塞5。在挺柱體1上端設(shè)有彈簧下座3，彈簧下座3套裝在柱塞5上，彈簧下座3上支撐彈簧6。

如圖6所示，所述挺柱體1的左右兩側(cè)設(shè)有平直的挺柱體側(cè)面9，限位腳10內(nèi)側(cè)緊貼挺柱體側(cè)面9，彈簧下座3左右兩側(cè)設(shè)有限位腳10，限位腳10下端延伸過滾輪2中心線兩側(cè)的滾輪球頭11并與滾輪球頭11的頂點接觸，限位腳10限制滾輪2的軸向竄動。同時，滾輪球頭11與限位腳10接觸點在球頭頂點,滾輪2轉(zhuǎn)動時對限位腳10的相對線速度為零,不會產(chǎn)生磨損。

挺柱體1的下端面為斜底面12，斜底面12使得兩個挺柱體側(cè)面9的高度不同。挺柱體1的兩個挺柱體側(cè)面9高度分別為H1和H2，H1大于H2。在柱塞5帶動挺柱體1上行時，挺柱體1側(cè)面高度為H1的一側(cè)承受凸輪4對滾輪2的水平方向的側(cè)向力。在柱塞5帶動挺柱體1下行時，挺柱體1側(cè)面高度為H2的一側(cè)承受凸輪4對滾輪2的水平方向的側(cè)向力。挺柱體1上行時側(cè)向力來源于柱塞5頂上的軌壓和彈簧6的作用力，上行側(cè)向力作用點位于H1之內(nèi)可以保證挺柱體1不刮傷泵體，下行時只有彈簧6的作用力，下行側(cè)向力不到上行側(cè)向力的10%，雖然作用點位于H2之外但也不會刮傷泵體。

圖8顯示挺柱體成對加工，最后沿斜底面12一分為二成兩個零件，避免了圖1和圖3的不足。與圖1和圖3相比，挺柱體1切除了圖5中虛線部分第一切除體13的材料，與圖4相比，切除了圖7中第二切除體14的材料，減輕了重量。而且，兩側(cè)第二切除體14的流通面積數(shù)倍于圖4中4個平衡孔1.4的流通面積，挺柱體上下方的壓力差小得多。

圖9顯示了有限元計算不同滾輪結(jié)構(gòu)的接觸應力分布對比結(jié)果,當滾輪直徑和寬度一樣時，三種滾輪的應力比平均值相等。左側(cè)的圓柱滾輪A的邊緣應力峰值超過平均值約80%，所以僅用于壓力很低的機械泵；中間的鼓形滾輪B邊緣應力比圓柱滾輪A下降，中間應力凸起，理想狀態(tài)是邊緣應力與中間應力相等，可以得到最低的應力峰值大約比平均值高約40%，但是，滾輪的鼓形凸起只有幾微米，每一個微米的誤差都會導致邊緣應力與中間應力向相反的方向大幅度變化，實際生產(chǎn)中無法控制在理想狀態(tài)要求的鼓形范圍內(nèi)，鼓形滾輪B目前用于壓力較高的機械泵和所有的共軌泵。右側(cè)的彈性滾輪C利用兩端懸臂梁的彈性將邊緣應力釋放, 應力峰值只比平均值高約10%，而且對第四切除體16部分的尺寸精度要求不高，100微米的尺寸誤差對圖9所示的應力分布的影響還不如鼓形滾輪1微米鼓起誤差對應力分布的影響，比鼓形滾輪容易制造，被切除的第四切除體16部分還減輕了重量。