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

發明內容
本發明的主要目的在于消除由大型活塞復位彈簧的不均勻負載產生的過大的側負載所造成的泵浦活塞的卡住。這一目的是通過將挺桿復位功能與活塞復位功能分開來實現的，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施相應的功能。優選地，更強并且更重的負載外彈簧被裝配在泵體和挺桿之間，使得其不傳遞負載并且因此不傳遞側負載至泵浦活塞。因為內彈簧不需要承載任何的挺桿負載，所以較弱并且較輕的負載內彈簧比常規活塞式復位彈簧對泵浦活塞傳遞更小的側負載。在活塞的泵送沖程和充氣沖程期間，所述活塞復位彈簧能夠輔助挺桿復位彈簧，但挺桿復位彈簧不能輔助活塞復位彈簧。在一個方案中，此處公開了一種高壓單活塞式燃料泵，其具有主體；主體內的泵浦腔室；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，并且其能夠在遠離泵浦腔室的回縮運動以及朝向泵浦腔室的泵送運動之間往復運動。挺桿支承在活塞的另一端上以傳遞泵送運動。活塞復位彈簧安裝在活塞處并朝向挺桿偏置活塞；并且不同的挺桿復位彈簧安裝在挺桿處。
優選地，所述活塞在套筒中做往復運動，該套筒通過止動器保持在主體中，并且活塞復位彈簧和挺桿復位彈簧中的每一個均抵靠止動器安裝。由另一方案可以得知，所述改進包括所述活塞復位彈簧被連接到活塞而不是連接到挺桿，以及不同的挺桿復位彈簧作用在挺桿上而不是作用在活塞上。優選地，每個彈簧均為細長的盤簧，所述活塞復位彈簧被同軸地定位于挺桿復位彈簧內，并且所述挺桿復位彈簧比活塞復位彈簧具有更高的彈簧剛度。將使活塞以及內彈簧座和挺桿做往復運動所需的總負載分配至兩個分開的彈簧，通過消除由外部彈簧造成的所有活塞側負載來減小彈簧招致的活塞側負載。因為所述外部彈簧比所述內部彈簧具有更高的負載和剛度(使得高的挺桿質量復位所需的)，所以使得彈簧招致的活塞側負載最小。所述外部彈簧(挺桿復位)優選地通過干涉配合(interference fit)固定至泵且 固定到外部彈簧止動器上以允許處理和組裝進發動機中。有益效果在于，發動機制造者無需處理和組裝松動的外部彈簧。


圖I為本發明的一個實施例的剖視圖；圖2為示出了作用在圖I的實施例中的泵浦活塞上的側負載力的自由體示意圖。
具體實施例方式圖I和圖2示出了依據本發明的實施例的單活塞式高壓泵10的部分，其中通過挺桿14致動泵浦活塞12。泵具有主體16、在主體內的泵浦腔室18、一(內)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動以及活塞對泵浦腔室中的燃料進行增壓的泵送運動之間做往復運動。被增壓的燃料通過端口 28以及排放止回閥30排放至用于對共軌進行增壓的高壓管線中。挺桿14支承在活塞的外部致動端22上以傳遞泵送運動。盡管在圖中未示出，如已知但是未示出的，該挺桿由發動機的凸輪軸向上推。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。該活塞優選地以受控的徑向間隙裝配在活塞套筒的鏜孔26內。通過固定至主體的套筒止動器32來定位和導向該活塞套筒。在美國公開號為 2008/0213112 的“LoadRing Mounting of Pumping Plunger (泵浦柱塞的負載環裝配)”中描述了活塞12、套筒24、止動器32、密封件34、36以及負載環38的優選結構，其全部內容通過引用被合并于此。然而，本發明并不取決于活塞如何裝配在主體中。外部彈簧止動器40優選地通過干涉配合定位到套筒止動器32上。該套筒止動器32具有面向挺桿的外端,該外端限定外環形臺肩42,其中挺桿復位彈簧46的一端44安裝在該外環形臺肩處。該挺桿具有臺肩48，挺桿復位彈簧的另一端50直接地安裝在臺肩48上或者安裝在置于挺桿的臺肩上的單獨的外部彈簧座52上。優選地，套筒止動器32的外端面具有環形頸部54，活塞延伸穿過環形頸部54，并且彈簧止動器由該頸部支撐。內邊緣部64以及臺肩56提供用于活塞復位彈簧58的導向件和支座，外邊緣部66和臺肩42提供用于外部彈簧46的導向件和支座，并且因此保持彈簧之間的最小間隔。因此，活塞復位彈簧58以及挺桿復位彈簧46中的每一個直接或間接地抵靠套筒止動器安裝。為了簡單地制造斷續的邊緣部64、66以及用于保持在環形頸部54上的壓配合直徑，彈簧座優選地通過沖壓工藝制成。該邊緣部66能夠與外彈簧46干涉配合以在栗的運送過程中保持住彈黃。彈黃座40也形成臺肩，該臺肩將S封件36保持在套筒止動器32內。活塞復位彈簧58以及挺桿復位彈簧46中的每一個均為細長的盤簧。挺桿14具有頭部60，頭部60支承在從臺肩48凸出的活塞的外端22上，挺桿復位彈簧被直接或間接地安裝在該臺肩48上。活塞復位彈簧同軸地位于挺桿復位彈簧內。在泵的充氣循環期間外部彈簧46迫使挺桿14的質量向下，但是不通過活塞12施加任何負載。內部彈簧止動器58優選地通過干涉配合被固定至活塞12。在泵的充氣循環期間內部彈簧62迫使活塞和內部彈簧止動器的質量向下，因此保持了在活塞12與挺桿14之間的緊密接觸。圖2示出了描述由內部彈簧58傳遞的泵浦活塞側負載的自由體示意圖。Fs為由在垂直度之外的彈簧中心線造成的負載，其當端部垂直度偏差超過引導的端線圈之間的間 隙時產生。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載。FRtap為傳遞至挺桿14的反作用負載，FRb為傳遞至活塞套筒24的底部的反作用負載，FRt為傳遞到活塞套筒的頂部上的反作用負載。因為外部彈簧46永遠不會接觸泵浦活塞或內部彈簧座62，所以外部彈簧46不向泵浦活塞12傳遞側負載。
權利要求
1.在一種高壓單活塞式燃料泵中，所述高壓單活塞式燃料泵具有主體；在主體內的泵浦腔室；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動以及活塞對所述泵浦腔室中的燃料進行增壓的泵送運動之間做往復運動；挺桿，其支承在所述活塞的另一端上以傳遞所述泵送運動；以及活塞復位彈簧，其朝向所述挺桿偏置所述活塞，其中改進包括所述活塞復位彈簧安裝在所述活塞處并且不同的挺桿復位彈簧安裝在所述挺桿處。
2.如權利要求I所述的泵，其中，套筒止動器將所述活塞套筒保持在所述主體內，并且所述活塞復位彈簧以及所述挺桿復位彈簧中的每一個均直接或間接地抵靠套筒止動器安裝。
3.如權利要求I所述的泵，其中，所述活塞復位彈簧以及所述挺桿復位彈簧中的每一個均為細長的盤簧。
4.如權利要求I所述的泵，其中，所述挺桿具有臺肩以及支承在所述活塞的另一端上的頭部，所述挺桿復位彈簧安裝在所述臺肩上。
5.如權利要求2所述的泵，其中，所述活塞復位彈簧以及所述挺桿復位彈簧中個每一個均為細長的盤簧，并且所述活塞復位彈簧同軸地位于所述挺桿復位彈簧內。
6.如權利要求2所述的泵，其中，所述挺桿具有臺肩以及支承在所述活塞的另一端上的頭部，所述挺桿復位彈簧安裝在所述臺肩上。
7.如權利要求3所述的泵，其中，所述挺桿具有臺肩以及支承在所述活塞的另一端上的頭部，所述挺桿復位彈簧安裝在所述臺肩上。
8.如權利要求I所述的泵，其中，套筒止動器將所述活塞套筒保持在所述主體內并且具有面向所述挺桿的外端，所述外端具有外環形臺肩，挺桿復位彈簧的一端被安裝在所述外環形臺肩處，并且所述挺桿具有臺肩，挺桿復位彈簧的另一端被安裝在所述臺肩處。
9.如權利要求8所述的泵，其中，套筒止動器的外端面具有內環形頸部，所述活塞延伸通過所述頸部，并且彈簧止動器由所述頸部支撐，其具有內環狀部和在所述臺肩處的外邊緣部，所述內環狀部提供用于活塞復位彈簧的支座，所述外邊緣部用于保持彈簧之間的最小間隔。
10.在一種高壓單活塞式燃料泵中，所述高壓單活塞式燃料泵具有主體；在主體內的泵浦腔室；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動以及活塞對所述泵浦腔室中的燃料進行增壓的泵送運動之間做往復運動；挺桿，其支承所述活塞的另一端上以傳遞所述泵送運動；以及活塞復位彈簧，其朝向挺桿偏置所述活塞，其中改進包括所述活塞復位彈簧被連接到活塞而不是連接到挺桿，以及設置了作用在挺桿上而不是活塞上的不同挺桿復位彈簧。
11.如權利要求10所述的泵，其中，每個彈簧為細長的盤簧，所述活塞復位彈簧同軸地定位于所述挺桿復位彈簧內，并且所述挺桿復位彈簧具有比所述活塞復位彈簧高的彈簧剛度。
12.如權利要求11所述的泵，其中，所述套筒止動器將所述活塞套筒保持在主體內，并且活塞復位彈簧以及挺桿復位彈簧中的每一個均直接或間接地抵靠所述套筒止動器安裝。
13.如權利要求10所述的泵，其中，套筒止動器將所述活塞套筒保持在主體內并且具有面向挺桿的外端，所述外端具有外環形臺肩，所述挺桿復位彈簧的一端被安裝在所述臺肩處，并且所述挺桿具有臺肩，所述挺桿復位彈簧的另一端被安裝在所述臺肩處。
14.如權利要求13所述的泵，其中，套筒止動器的外端面具有內環形頸部，活塞延伸通過所述頸部，并且彈簧止動器由所述頸部支撐，其具有內環狀部和在所述臺肩處的外邊緣部，所述內環狀部提供用于活塞復位彈簧的支座，所述外邊緣部用于保持彈簧之間的最小間隔。
15.在一種高壓單活塞式燃料泵中，所述高壓單活塞式燃料泵具有主體；在主體內的泵浦腔室；活塞，其一端位于所述泵浦腔室內，另一端位于主體外部；活塞在遠離泵浦腔室的回縮運動以及朝向泵浦腔室的泵送運動之間做往復運動；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動以傳遞活塞上的所述泵送運動，以及在所述回縮運動過程中用于回縮所述活塞和所述挺桿使其遠離泵浦腔室的裝置，其中改進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的且不同的線圈復位彈簧。
17.如權利要求16所述的泵，其中，所述挺桿復位彈簧具有比所述活塞復位彈簧高的彈簧剛度。
全文摘要
由于大的活塞復位彈簧的不均勻負載產生的過大的側負載造成的泵浦活塞被卡住的情況可通過將挺桿復位功能和活塞復位功能分離來防止，因此使作用于活塞上的彈簧力最小化。單獨的且不同的偏置裝置實施各自的功能。優選地，更強并且更重的負載外彈簧被裝配在泵體和挺桿之間，使其不傳遞負載并且因此側負載不會傳遞到泵浦活塞。因為內彈簧不需要承載任何的挺桿負載，所以較弱并且較輕負載的內彈簧比常規活塞復位彈簧對泵浦活塞傳遞更小的側負載。在活塞的泵送沖程和充氣沖程期間，所述活塞復位彈簧能夠輔助所述挺桿復位彈簧，但所述挺桿復位彈簧不能輔助所述活塞復位彈簧。
文檔編號F02M59/02GK102933835SQ201180028641
公開日2013年2月13日 申請日期2011年6月8日 優先權日2010年6月10日
發明者羅伯特·盧卡斯, 伊利亞·喬爾杰維奇 申請人:斯塔納迪恩公司