CN102395788B - 具有凸轮驱动装置的活塞泵、尤其是燃料泵 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种活塞泵(10)、尤其是燃料泵，包括一个轴(12)、至少一个设置在该轴上的凸轮(14)、一个活塞和一个设置在活塞与凸轮(14)之间的用于在该凸轮(14)上滚动的辊子(20)，其中，在该凸轮(14)的至少一个端面上设有一个沉割状的空槽(16)。

Description

具有凸轮驱动装置的活塞泵、尤其是燃料泵

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1前序部分所述的活塞泵、尤其是燃料泵。

背景技术

内燃机的燃料泵由市场公知，它们被构造为活塞泵并且通过凸轮驱动装置操作。在机动车的一些内燃机中，燃料泵也被构造为所谓的“插装式泵”。作为插装式泵，泵模块被***到例如内燃机的发动机组中的一个开口中。在DE 10 2006 045 933中描述了一种实施方式，其中一个在凸轮与活塞之间建立连接的辊子支承在滚动靴中。为了公差补偿，对辊子导向的滚动靴可稍微倾斜地被支承，从而避免棱角支撑，也就是说避免了在凸轮的外壳面和端面的棱边上的过度的压力载荷。

发明内容

本发明的任务是，改善燃料泵的运行，尤其是延长燃料泵的使用寿命。

该任务通过根据权利要求1的装置解决。有利的扩展构型在从属权利要求中给出。对本发明重要的特征此外在下面的说明书中及在附图中找到，其中，这些特征不仅单独地而且呈不同组合地对本发明而言可能是重要的，无需为此再次明确指出。

由于辊子或凸轮的制造不精确，或者由于辊子和支撑凸轮的轴的旋转轴线不是正好平行，可能在凸轮的径向外表面的区域中首先在凸轮的边缘上形成高的压应力，这些高的压应力在没有应对措施的情况下可能导致所谓的“棱角支撑”，即凸轮外表面中的凹痕状或棱角状的不平度。通过根据本发明的措施避免或者至少显著地减少了这样的棱角支撑的形成。因为构成棱角支撑的原因的公差大多非常小，呈根据本发明设置的在凸轮的至少一个端面上的沉割状(freistichartig)的空槽形式的相应小的且局部有效的适配足够用于补偿。在此，利用所使用的金属材料、尤其是钢的弹性在凸轮的侧向边缘区域中产生刚度降低。甚至可以说，根据本发明可以在凸轮棱边的区域中相对于辊子产生一定程度的“弹簧弹性的退让性”。因此不需要为了避免棱角支撑而使凸轮更宽。通过这种方式，在辊子和凸轮的相互配合中由制造引起的不精确性在很大程度上不损害活塞泵的疲劳强度。因此，活塞泵的使用寿命提高并且其运行得到改善。

此外建议，沉割状的空槽径向向内地延伸直到轴的径向外表面。由此节省质量，并且可以简化沉割状的空槽的制造。

另一种设计方案在于，沉割状的空槽具有一个矩形的、梯形的或圆的横截面。通过不同成形的横截面可以使凸轮侧向边缘区域的通过沉割状空槽产生的刚度降低优化地与活塞泵的特定负载情况相适配。沉割状的空槽的矩形横截面在此能特别简单地制造。在沉割状的空槽的梯形横截面时，刚度降低基本上线性地在轴的纵向上改变，从而在可制造性尽管简单时应力峰可以被减小。最好的疲劳强度通过圆的(例如圆形的或椭圆形的)或强烈倒圆的横截面实现，因为尤其在剧烈的动态载荷时避免了在沉割状的空槽的区域中的高的压应力或拉应力。

此外本发明规定，凸轮构造为单凸轮、双凸轮或三凸轮，由此也可以在尽管使用寿命很好的情况下实现具有高的输送功率的活塞泵。

另一种设计方案在于，沉割状的空槽仅设置在所述端面的一个部分区域中。由此可以考虑到，根据凸轮的旋转角度，不同的力和载荷作用到凸轮或辊子上。通过该设计方案可以使沉割状的空槽的几何形状优化地适配于凸轮的旋转角度以及优化地适配于与被驱动的活塞泵的工作比相应的载荷。

本发明的一种特别合适的应用情形是插装式泵，它们可***到例如内燃机的驱动装置壳体的开口中。这样的插装式泵应用在机动车的内燃机中并且是一种成本低廉且灵活的解决方案。

附图说明

下面参照附图阐述本发明的示例性的实施方式。在此对于功能等效的组件和参量使用相同的附图标记。在附图中示出：

图1具有单凸轮的活塞泵第一实施方式的部分区域的局部剖视图；

图2具有双凸轮的活塞泵第二实施方式的部分区域的局部剖视图；

图3具有单凸轮的活塞泵第三实施方式的驱动轴的剖视图；

图4带有一个单凸轮以及一个在该单凸轮端面中的具有矩形横截面的沉割状空槽的轴的局部纵剖视图；

图5类似于图4的带有一个在单凸轮端面中的具有梯形横截面的沉割状空槽的视图；

图6类似于图4的带有一个在单凸轮端面中的具有圆横截面的沉割状空槽的视图。

具体实施方式

图1以部分剖视图示出活塞泵10的一部分，如其在机动车的内燃机中使用那样。在该图的下部部分中示出一个在轴向上被切断的轴12，一个凸轮14偏心地设置在该轴上，该凸轮具有一个大致圆形的横截面。在该凸轮14的面向图1的观察者的端面中加工出一个沉割状的空槽16，该空槽在轴12的轴向方向上看具有较小的深度，通过该空槽在凸轮14的该端面与径向外表面之间的过渡区域中形成一个轴向延伸的隔板18。相对置的端面同样地构造。在图1中在凸轮14上方设有一个圆柱形的辊子20，该辊子沿着一个共同的母线接触凸轮14。辊子20具有一个大致与凸轮14的宽度相当的轴向长度，并且该辊子约以其一半圆周在滚动靴22中导向。该滚动靴22被导向套筒24保持，该导向套筒基本上具有两侧敞开的空心圆柱形状。螺旋弹簧26作用在一个在图1中设置在导向套筒24下端部上的、径向延伸的隔板上方。一个活塞28支撑在该滚动靴22上，该活塞在一个壳体30中可移动地被导向，螺旋弹簧26的另一个端部支撑在该壳体上。导向套筒24在壳体30的一个圆柱形的且与活塞28同心的凸起(没有附图标记)上导向。壳体30中的孔32能够实现在活塞运动期间对包围在滚动靴22、导向套筒24、壳体30与活塞28之间的空间的压力补偿。

在运行中，凸轮14的偏心运动负责活塞28的周期驱动。辊子20在此引起凸轮14至滚动靴22的低磨损的力传递。在此，辊子20连续地且低摩擦地在凸轮14的径向外表面上滚动，而辊子20在滚动靴22中滑动地被支承。在此，从在图1中所示的下死点出发，螺旋弹簧26同时被压缩。在从一个未示出的上死点换向之后，扩展的螺旋弹簧26在向下运动期间引起滚动靴22、辊子20和凸轮14的力锁合的接合。

通过沉割状的空槽16实现局部的刚度降低，辊子20在凸轮14的侧向的边缘区域中仅仍被隔板18支撑。通过降低的刚度，当在凸轮14和辊子20之间出现平行度误差时该侧向的边缘区域可以退让，由此避免形成所谓的棱角支撑，即在凸轮14的表面中的沟纹状和/或棱角状的不平度。

图2示出具有椭圆形双凸轮的活塞泵10的第二实施方式的一部分的剖视图。在这里在凸轮14的面向观察者的端面中也看到一个沉割状的空槽16以及一个由此形成的隔板18。根据一个在圆周方向上测量的并且表征凸轮14的几何结构的角度显然沉割状空槽16具有一个与角度相关的尺寸34。同样也可以是隔板18的一个尺寸36与角度相关。

在构造为双凸轮的凸轮14的回转期间，得到活塞泵10的两个完整的工作节拍并且由此使工作频率相对于单凸轮的运行加倍。

图3示出具有一个与图1不同不是圆形的而是大致椭圆形的单凸轮14的活塞泵10第三实施方式的驱动轴12的剖视图。凸轮14在其在图3中的下部部分中过渡到轴12的圆形形状。凸轮14的上部部分又包含沉割状的空槽16和由此形成的隔板18。

在凸轮14的回转期间得到活塞泵10的完整的工作节拍。

图4示出轴12连同凸轮14的局部剖开的侧视图，该凸轮构造为单凸轮并且当前与轴12形成一个整体的单元。在凸轮14的上方示出一个辊子20，该辊子在两个端面上具有一个径向对称的、凸面的成形部(不带附图标记)。能看出，不仅沉割状的空槽16而且通过沉割状的空槽16形成的隔板18具有矩形的横截面。

图5类似图4地示出轴12连同设置在轴上的凸轮14和支承在凸轮14上的辊子20的局部剖开的侧视图。在此，沉割状的空槽16和隔板18分别具有梯形的横截面。

图6类似图4和5地示出轴12连同设置在轴上的凸轮14和支承在凸轮14上的辊子20的局部剖开的侧视图。在此，沉割状的空槽16和由此形成的隔板18具有强烈倒圆的横截面。

此外可想到的是，与凸轮的具体实施方式无关，补充地或变换地在辊子20上设置一个具有相应作用的沉割状的空槽，以避免棱角支撑。

Claims (6)

1.活塞泵（10），包括一个轴（12）、至少一个设置在该轴上的凸轮（14）、一个活塞和一个设置在活塞与凸轮（14）之间的用于在该凸轮（14）上滚动的辊子（20），其特征在于，在该凸轮（14）的至少一个端面上设有沉割状的空槽（16），其中，所述沉割状的空槽（16）径向向内地延伸直到所述轴（12）的径向外表面，所述轴（12）的径向外表面在所述沉割状的空槽（16）的整个轴向延伸上与所述轴（12）的径向外表面的紧邻所述空槽的区域相比不逐渐变细。

2.根据权利要求1所述的活塞泵（10），其特征在于，所述沉割状的空槽（16）具有矩形的、梯形的或圆的横截面。

3.根据以上权利要求中任一项所述的活塞泵（10），其特征在于，所述凸轮（14）构造为单凸轮、双凸轮或三凸轮。

4.根据以上权利要求中任一项所述的活塞泵（10），其特征在于，所述沉割状的空槽（16）仅在所述端面的一个部分区域中存在。

5.根据以上权利要求中任一项所述的活塞泵（10），其特征在于，所述活塞泵是一个插装式泵，该插装式泵能***到驱动器壳体的一个开口中。

6.根据权利要求1所述的活塞泵（10），其特征在于，所述活塞泵（10）是燃料泵。