專利名稱：住復式泵以及往復式泵的應用的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種往復式泵，其具有至少一個在殼體中軸向可移動地設置的活塞；用于驅(qū)動活塞的可旋轉設置的驅(qū)動軸；進入管道和排出管道。此外本發(fā)明還涉及到根據(jù)本發(fā)明的燃料泵的有利的應用。
已經(jīng)公開的往復式泵大多數(shù)具有一個通過連桿連接到活塞上并作為驅(qū)動軸使用的曲軸。進入管道和排出管道各自具有閥。通過凸輪軸可以對閥強制控制或者閥可以具有一個彈簧件，并且閥通過在殼體中的活塞產(chǎn)生的壓力來控制。通過預設活塞的直徑和往復行程以及驅(qū)動軸的轉速，可以在高的輸送壓力下產(chǎn)生非常高的輸送容量。已經(jīng)公開的往復式泵的缺點是它占有非常大的結構空間并且制造費用高昂。
為了簡化往復式泵的結構，在DE 0 855 488中公開了活塞通過補償驅(qū)動裝置(Tnzerantrieb)驅(qū)動。通過活塞的軸向運動實現(xiàn)壓力輸送。調(diào)節(jié)控制壓力活塞進行轉動的以及往復運動的組合運動，并且在它的表面區(qū)域具有控制溝槽。這種往復式泵的缺點是，制造結構復雜并且僅僅適合于低輸送量。
本發(fā)明的目的是設計一種開頭所述類型的往復式泵，該往復式泵構造得特別簡單并且緊湊，并且可以實現(xiàn)在高的輸送壓力時高的輸送功率。此外，還涉及到該往復式泵的有利的應用。
根據(jù)本發(fā)明這樣實現(xiàn)了首先提到的目的，即驅(qū)動軸具有帶有至少一個上部轉向點和一個下部轉向點的控制曲面；活塞在控制曲面中被導向；傳動件從活塞穿過一個在殼體中的細長的導向件延伸到控制曲面中。
利用這種設計，活塞的運動方向可以相對于驅(qū)動軸平行地設置，這使得往復式泵可以有特別緊湊的結構。在最簡單的情況下，控制曲面被以正弦形地設計在軸的圓周，并且分別具有一個上部轉向點和一個下部轉向點。從而使在驅(qū)動軸轉動180°時，活塞在一個方向運動，并且接下來再轉動180°時，活塞在相反的方向運動。利用控制曲面的這種設計，活塞就像通過連桿與曲軸連接的活塞一樣被驅(qū)動。因此，根據(jù)本發(fā)明的輸送泵在高輸送壓力下具有高輸送容量?；诒景l(fā)明，將不再需要安裝在活塞和驅(qū)動軸上的連桿。根據(jù)本發(fā)明的往復式泵因此需要特別少的被裝配部件，并且因此構造的特別的簡單。優(yōu)選的是，活塞的運動方向設置為平行于驅(qū)動軸的旋轉軸線。根據(jù)本發(fā)明的往復式泵可以例如通過密封環(huán)或者隔膜與殼體密封。
根據(jù)本發(fā)明的一個有利的改進方案，當所述傳動件通過在所述殼體中的細長的導向件被導向的時候，可以特別簡單地避免傳動件的轉動。
當有多個活塞相對于驅(qū)動軸同軸地設置時，根據(jù)本發(fā)明的往復式泵僅僅需要用于多個活塞的單一的控制曲面。
進入管道例如可以設置在殼體中，以及可以具有控制閥或者由活塞的運動控制。然而根據(jù)本發(fā)明的一個有利的改進方案，當進入管道貫穿活塞并且具有止回閥時，根據(jù)本發(fā)明的往復式泵設計得特別緊湊。排出管道優(yōu)選地如已公開的往復式泵那樣具有在殼體中的止回閥。
當進入管道的止回閥和/或者排出管道的止回閥設計為隔膜閥時，根據(jù)本發(fā)明的往復式泵具有特別小的軸向結構高度。
當進入管道的止回閥和/或者排出管道的止回閥具有被縱向移動地導向的并且與閥座相對設置的閥體時，降低了根據(jù)本發(fā)明的往復式泵的徑向尺寸。為了支持運動，閥體通過彈簧件預加力抵靠在閥座上。在一個結構特別簡單的情況下，閥體可以不通過彈簧力而通過在殼體中的壓力控制。
根據(jù)本發(fā)明的另一個有利的改進方案，當活塞中設置的用于容納傳動件的凹口具有環(huán)繞的溝槽時，活塞的制造就需要特別少的費用。環(huán)繞的溝槽可以設計為矩形或者梯形，或者具有一個圓弧。
活塞可以例如與傳動件一體制成。然而，根據(jù)本發(fā)明的另一個有利的改進方案，當活塞具有一個與傳動件有相對應成型的用于容納傳動件的部分區(qū)域的凹處時，活塞可以沒有徑向突出的部件而被特別簡單地制造。利用這種設計保證活塞不會轉動，并且在傳動件和活塞之間的連接裝置例如被可以靜壓地安裝。這種設計的其他的優(yōu)點是，與將凹口設計為環(huán)繞的溝槽對比，通過凹處可以實現(xiàn)對傳動件的表面支撐。因此根據(jù)本發(fā)明的往復式泵有特別低的磨損。凹處可以例如設計為圓柱形的孔或者設計為圓錐形的孔或者具有相對應于傳動件的球冠形狀。此外傳動件可以壓入到凹處中，并借此避免活塞相對于傳動件的相對運動。這進一步降低了根據(jù)本發(fā)明的往復式泵的磨損。
當傳動件設計為球的時候，根據(jù)本發(fā)明的往復式泵可以由特別廉價的部件組成。在此，控制曲面有利地具有一個設計為局部圓形(Teilkreis)的橫截面。
根據(jù)本發(fā)明的另一個有利的改進方案，當傳動件設計為旋轉對稱的滑塊時，可以可靠地避免傳動件的轉動。在此，控制曲面優(yōu)選地具有一個矩形的或者梯形的橫截面。
當殼體中的導向件設置在連接活塞的對稱軸線和驅(qū)動軸的對稱軸線的直線上時，根據(jù)本發(fā)明的往復式泵結構變得特別的簡單。
根據(jù)本發(fā)明的另一個有利的改進方案，當殼體中的導向件設置在連接活塞的對稱軸線和驅(qū)動軸的對稱軸線的直線外側時，傳動件可以具有特別大的尺寸，而不會使得根據(jù)本發(fā)明的往復式泵的徑向尺寸增大。
根據(jù)本發(fā)明的另一個有利的改進方案，當在殼體中的傳動件的導向件的側支撐面和/或者控制曲面的側支撐面相互預壓緊時，在殼體的導向件中的或在控制曲面中的傳動件的間隙可以簡單地補償。因此，傳動件可以特別精確地進行導向并進而保持很小的磨損。
根據(jù)本發(fā)明的另一個有利的改進方案，當驅(qū)動軸在活塞的范圍內(nèi)具有一個至少部分徑向外側地環(huán)繞活塞的邊緣時，并且控制曲面設置在這個邊緣上的徑向內(nèi)側時，控制曲面可以設計得特別的長。從而使驅(qū)動軸環(huán)繞活塞。設計的特別長的控制曲面受到特別小的磨損。
當活塞設置在兩個徑向同軸環(huán)繞的控制曲面之間時，進一步降低了控制曲面的磨損。
根據(jù)本發(fā)明的另一個有利的改進方案，當控制曲面在驅(qū)動軸的圓周上具有多個上部和下部轉向點時，驅(qū)動軸可以以特別低的轉速驅(qū)動。
被輸送的介質(zhì)的汲取和噴出通常需要不同的能量消耗。根據(jù)本發(fā)明的另一個有利的改進方案，當控制曲面在汲取行程時具有至少一個不同于噴出行程的曲面函數(shù)時，可以簡單地避免在驅(qū)動軸上的不同的扭矩。這減少了根據(jù)本發(fā)明的往復式泵的振動。根據(jù)本發(fā)明，在驅(qū)動軸的轉動角度內(nèi)，控制曲面和活塞的預定的運動順序可自由限定。控制曲面可以由不同的曲面函數(shù)合成。因此活塞可以根據(jù)方程x＝(m+r)以及m＝360°-r運動，其中x是驅(qū)動軸每轉動一周的沖程數(shù)，m是在活塞向上運動時驅(qū)動軸的角度范圍，r是活塞在向下運動時驅(qū)動軸的角度范圍。在x＝1，m＝240°并且r＝120°時，在驅(qū)動軸轉動240°時活塞向上向上部轉向點運動，并且接下來驅(qū)動軸轉動120°時活塞向下向著下部轉向點運動。
第二個目的，即確定往復式泵的有利的應用，根據(jù)本發(fā)明是通過將往復式泵作為帶有驅(qū)動驅(qū)動軸的電動機的結構性的單元中的燃油泵的應用來實現(xiàn)的。
在當今的機動車的燃油泵中存在這樣的問題，即在燃油高溫時產(chǎn)生高的輸送壓力和高的輸送容量。因此在帶有特別強大的內(nèi)燃機的機動車中常常使用兩個輸送單元，這些輸送單元帶有例如設計為側通道泵或者擺線轉子泵的燃油泵。因此輸送單元就需要兩個用于驅(qū)動燃油泵的電動機。基于本發(fā)明，可以通過單一的驅(qū)動軸同時驅(qū)動多個活塞，這使輸送單元具有特別簡單的構造。
本發(fā)明允許大量的實施例。為了進一步的詳細說明，附圖中示出其中的多個實施例，并在以下對其進行進一步的說明。圖中示出

圖1根據(jù)本發(fā)明的往復式泵的縱向截面圖；圖2圖1中示出的往復式泵沿著線II-II的截面圖；圖3根據(jù)本發(fā)明的往復式泵的另一個實施例的截面圖4根據(jù)本發(fā)明的往復式泵的另一個實施例的示意性縱向截面圖；圖5根據(jù)本發(fā)明的往復式泵的另一個實施例的示意性縱向示意圖。
圖1示出了一個帶有在殼體1中安裝的驅(qū)動軸2的燃油泵的縱向示意圖。殼體1具有一個圓柱形的孔3，具有導入在孔中的可軸向運動的活塞4。驅(qū)動軸2具有一個用于容納傳動件6的部分區(qū)域的控制曲面5。傳動件6貫穿細長的并且平行于驅(qū)動軸2的旋轉軸線設置的在殼體1中的導向件7，并且傳動件伸入到設計為環(huán)繞溝槽的活塞4的凹口8中。進入管道9貫穿活塞4。排出管道10設置在殼體1中。在進入管道9和排出管道10中分別設置有設計為止回閥的閥11，12，閥具有利用彈簧件13，14施加力而抵靠在閥座15，16上的閥體17，18。
控制曲面5具有一個上部轉向點19和一個下部轉向點20。圖中示出了在上部轉向點19的活塞4。在驅(qū)動軸2轉動時，傳動件6在控制曲面5和殼體1的導向件7中滑動，并推動活塞4從排出管道10離開。此時閥12在排出管道10中關閉。此時在由活塞4和殼體1限定的空間中產(chǎn)生真空，從而打開在進入管道9中的閥11并汲取被輸送的介質(zhì)。在下部轉向點20，閥11在進入管道9中關閉。如果驅(qū)動軸2越過下部轉向點20繼續(xù)轉動，那么在由活塞4和殼體1限定的空間中產(chǎn)生壓力，這個壓力將在排出管道10中的閥12的閥體18從閥座16上壓離。從而使被輸送的介質(zhì)通過排出管道10噴出。
圖2示出了在圖1中示出的往復式泵的沿著線II-II的截面圖，在殼體1中共有三個活塞4，4′，4 ″，圍繞驅(qū)動軸2同軸地設置。殼體1設計為氣缸支架并且引導多個活塞4，4′，4 ″。當然也可以有多于三個活塞4，4′，4″設置在殼體1中。每一個活塞4，4′，4″通過傳動件6，6′，6″與驅(qū)動軸2的單一控制曲面5連接。用于傳動件6，6′，6″的導向件7，7′，7″被設計為孔?；钊?，4′，4″的驅(qū)動軸2的對稱軸線和導向件7，7′，7″的對稱軸線各自設置在一條直線上。
圖3中示出了往復式泵的另一個實施例的截面圖，這個實施例主要在以下方面區(qū)別于圖2中示出的實施例，即導向件7，7′，7″的對稱軸線設置在從驅(qū)動軸2的對稱軸線開始延伸到活塞4，4′，4″的對稱軸線的直線外側。此外抵靠在傳動件6，6′，6 ″上的導向件7，7′，7″的支撐面21設置在由彈簧件22預加力的預緊件23上。從而使傳動件6，6′，6″預壓緊在導向件7，7′，7″中。
圖4示出了往復式泵的另一個實施例的示意性的縱向截面圖，其中，驅(qū)動軸24具有一個徑向外部環(huán)繞活塞25的邊緣26。在徑向內(nèi)側設置有控制曲面27。設置在邊緣26的徑向內(nèi)部的殼體28具有一個用于活塞25的導向的圓柱形孔29。傳動件30被抵壓在設計為凹處的活塞25的凹口31中，并且貫穿平行于驅(qū)動軸24的旋轉軸線的導向件32區(qū)域內(nèi)的殼體28，并壓入到控制曲面27中。控制曲面27具有矩形橫截面。如圖1和圖2所示的實施例，在這里也可以有多個活塞25同軸地圍繞驅(qū)動軸24的旋轉軸線設置。進入管道33和排出管道34各自和設計為止回閥的閥35，36設置在殼體28中。
圖5示出了往復式泵的另一個實施例的示意圖，其中驅(qū)動軸37具有一個帶有第一控制曲面40的軸頸38，以及一個帶有第二控制曲面41的同軸地環(huán)繞軸頸38的邊緣39。活塞42徑向可移動地在軸頸38和邊緣39之間的殼體44的孔43中導向。在控制曲面40，41中導向的傳動件45，46分別貫穿在殼體44中的細長的導向件47，48，并且伸入到設計為凹處的活塞42的凹口49，50中。進入管道51和排出管道52和設計為隔膜閥的閥53，54設置在殼體44中。閥53，54具有一個有彈簧彈性的、預壓抵在閥座55，56上的隔膜57，58。控制曲面40，41各自具有梯形的橫截面。徑向外側的控制曲面41的支撐面設置在預緊件60上。預緊件60旋接在殼體44上并且由蝶形彈簧61預施加力抵靠在殼體上。類似地，軸頸38的控制曲面40當然也可以配備有預施加力的支撐面或者軸頸38相對于徑向外側的控制曲面41軸向地預施加力。
權利要求
1.往復式泵，其具有至少一個在殼體中可軸向移動地設置的活塞；用于驅(qū)動所述活塞的可轉動地安裝的驅(qū)動軸；進入管道和排出管道，其特征在于，所述驅(qū)動軸(2，24，37)具有帶有至少一個上部轉向點(19)和下部轉向點(20)的控制曲面(5，27，40，41)；所述活塞(4，25，42)在所述控制曲面(5，27，40，41)中被導向；傳動件(6，30，45，46)從所述活塞(4，25，42)延伸到所述控制曲面(5，27，40，41)中。
2.根據(jù)權利要求1所述的往復式泵，其特征在于，所述傳動件(6，30，45，46)通過在所述殼體(1，28，44)中的細長的導向件(7，32，47，48)被導向。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的往復式泵，其特征在于，所述多個活塞(4，25，42)相對于所述驅(qū)動軸(2，24，37)同軸設置。
4.根據(jù)前述權利要求中至少一項所述的往復式泵，其特征在于，所述進入管道(9，33，51)貫穿所述活塞(4，25，42)并且具有止回閥。
5.根據(jù)前述權利要求中至少一項所述的往復式泵，其特征在于，所述進入管道(51)的止回閥和/或者所述排出管道(52)的止回閥設計為隔膜閥。
6.根據(jù)前述權利要求中至少一項所述的往復式泵，其特征在于，所述進入管道(9，33)的止回閥和/或者所述排出管道(10，34)的止回閥具有被縱向移動地導向的并且與閥座(15，16)相對設置的閥體(17，18)。
7.根據(jù)前述權利要求中至少一項所述的往復式泵，其特征在于，所述活塞(4)中設置的用于容納所述傳動件(6)的凹口(8)具有環(huán)繞的溝槽。
8.根據(jù)前述權利要求中至少一項所述的往復式泵，其特征在于，所述活塞(25，42)具有與所述傳動件(30，45，46)相對應成型、用于容納所述傳動件(30，45，46)的部分區(qū)域的凹處。
9.根據(jù)前述權利要求中至少一項所述的往復式泵，其特征在于，所述傳動件(6)設計為球。
10.根據(jù)前述權利要求中至少一項所述的往復式泵，其特征在于，所述傳動件(45，46)設計為滑塊。
11.根據(jù)前述權利要求中至少一項所述的往復式泵，其特征在于，所述殼體(1)中的所述導向件(7)設置在連接所述活塞(4)的對稱軸線和所述驅(qū)動軸(2)的對稱軸線的直線上。
12.根據(jù)前述權利要求中至少一項所述的往復式泵，其特征在于，所述殼體(1)中的所述導向件(7)設置在連接所述活塞(4)的對稱軸線和所述驅(qū)動軸(2)的對稱軸線的直線的外側。
13.根據(jù)前述權利要求中至少一項所述的往復式泵，其特征在于，所述殼體(1)中的所述傳動件(6＇)的導向件(7)的側面支撐面(21，59)和/或者所述控制曲面(41)中的支撐面相互預壓緊。
14.根據(jù)前述權利要求中至少一項所述的往復式泵，其特征在于，所述驅(qū)動軸(24，37)具有至少部分徑向外側地環(huán)繞所述活塞(25，42)的邊緣(26，39)，并且所述控制曲面(27，41)設置在所述邊緣(26，39)上的徑向內(nèi)側。
15.根據(jù)前述權利要求中至少一項所述的往復式泵，其特征在于，所述活塞(42)設置在兩個徑向互相同軸環(huán)繞的所述控制曲面(40，41)之間。
16.根據(jù)前述權利要求中至少一項所述的往復式泵，其特征在于，所述控制曲面(5，27，40，41)在所述驅(qū)動軸(2，24，37)的圓周上具有多個上部和下部轉向點(19，20)。
17.根據(jù)前述權利要求中至少一項所述的往復式泵，其特征在于，在汲取行程時，所述控制曲面(5，27，40，41)具有至少一個不同于噴出行程的曲面函數(shù)。
18.根據(jù)前述權利要求中任意一項所述的往復式泵作為帶有驅(qū)動驅(qū)動軸的電動機的結構單元中的燃油泵的應用。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種往復式泵，其具有設置在殼體(1)中的驅(qū)動軸(2)，該驅(qū)動軸帶有可自由限定的并在個別情況下具有正弦曲線型的控制曲面(5)。與活塞(4)連接的傳動件(6)壓入到控制曲面(5)中。傳動件(6)在殼體(1)的細長的導向件(7)中被導向?；钊?4)的運動方向平行于驅(qū)動軸(2)的旋轉軸線設置。這種往復式泵的構造特別緊湊并且特別適合于在機動車中作為燃油泵使用。
文檔編號F04B27/08GK1849452SQ200480026305
公開日2006年10月18日 申請日期2004年8月3日 優(yōu)先權日2003年9月11日
發(fā)明者約翰內(nèi)斯·戴希曼 申請人:西門子公司