CN103249919B - 泵致动器抗转装置 - Google Patents

Abstract

一种挺杆(100、300)，其具有连续的本体(106、301)，外壁(105，303)以及横向腹板(116)。外壁(105，303)限定出圆柱形外表面(108、302)。凹槽(122)可布置在本体(106，301)的圆柱形表面(108，302)内。对准构件或部分(120)可压配合在凹槽(122)的两个压装部(124)之间，所述两个压装部端接合对准构件(120)的相对侧(142、144)。对准构件或部(120、320)从圆柱形表面(108、302)向外延伸。滚柱(110)在挺杆(100，300)的凸轮接触端(102)处安装到邻接本体(106、301)。

Description

泵致动器抗转装置

优先权

本发明要求2010年12月13日提交的美国临时专利申请61/422,325的优先权，其通过引用整体结合入本文，如同在本文中充分阐述一样。

技术领域

本发明涉及泵致动器，尤其是用于挺杆例如燃料泵致动器的抗转装置。

背景技术

挺杆如燃料泵致动器提供这样一种机构，其将旋转机构如凸轮的旋转运动转换为线性运动。从旋转机构旋转运动到挺杆线性运动的相对高效的能量转换通常要求挺杆相对于旋转机构特定的对准度。

发明内容

本发明总体包括泵致动器挺杆，其具有包括外壁和横向腹板的连续本体。外壁限定出圆柱形外表面以及凹槽。凹槽设置在本体的圆柱形表面内。对准构件压装在凹槽的两个压装部端之间，这两个压装部端接合对准构件的相对侧。当就位时，对准构件从圆柱形表面延伸出来。滚柱在挺杆的凸轮接触端处安装到该连续本体。

在本发明的另一方案中，挺杆具有连续本体，该连续本体具有第一端、第二端和限定出第一圆柱形外表面的外壁。连续本体还限定出对准部，该对准部从第一外表面向外径向延伸。对准部具有圆柱形壁，其与滚柱挺杆的移动方向对准。

附图说明

在附图中示出的结构以及下面提供的详细说明描述了具有防转装置的挺杆的示例性方面和特征。本领域普通技术人员将会理解，单个零部件可设计成多个零部件，或多个零部件可设计成单个零部件。

此外，在附图和以下的描述中，相同的零部件在所有的附图和描述中以相同的附图标记来表示。附图并未按比例绘制，某些部分的比例被放大以便显示。

图1示出了根据本发明的具有对准构件120的挺杆100的透视图。

图2示出了图1中所示挺杆100的另一透视图。

图3示出了根据本发明的另一方案的挺杆100的分解图。

图4示出了图3中所示圆柱形对准构件120的放大图。

图5示出了根据本发明的另一方案的位于燃料泵壳体200内部的图1中所示挺杆100的侧视图。

图6示出了图1所示的挺杆100的另一透视图。

图7示出了挺杆100上的对准构件120的放大图。

图8示出了图1的挺杆100中的凹槽122的放大透视图。

图9示出了沿着图8中所示的线9-9的凹槽122的截面图。

图10示出了凹槽122中对准构件120的受力图。

图11示出了滚柱挺杆100的局部截面侧视图。

图12示出了根据本发明的另一方案的挺杆300的透视图。

图13示出了图12中所示的滚柱挺杆300的局部截面侧视图。

图14示出了根据本发明的另一方案的滚柱挺杆100的制造方法500。

具体实施方式

图1和图2示出了根据本发明的多个方案的挺杆100的透视图。挺杆100具有第一端102和第二端104。挺杆100的本体106限定出具有圆柱形外表面108的外壁105。圆柱形外表面108可以中心轴线A(图1、图2、图4、图12和图13)为中心。在本文中，术语"纵向"、"纵向上的"或者类似术语可意指平行于A的方向。术语"径向"，"径向上的"或者类似术语可意指沿着垂直于轴线A的方向。术语"向外"、"向外地"或者类似术语可意指远离轴线A的方向，而术语"向内"和"向内地"可意指朝着轴线A的方向。关于在本文中所使用的相对方向性术语"内"和"外"，"内"元件比"外"元件更靠近中心轴线A。

滚柱110可在第一端102处通过放置在轴孔114内部的轴112安装到本体106。在运行过程中，挺杆100的第一端102与转动的凸轮206接触，例如如图5所示，其可使得挺杆100周期性地沿纵向移动。在与凸轮接触的第一端102处，挺杆100可采取其它形式。例如，代替滚柱110，挺杆100可构造成具有类似于非滚柱挺杆的凸轮-接触面。腹板116可相对于轴线A横向延伸，并且可形成滚柱罩118的一部分。

对准构件120可压装到凹槽122中。该对准构件120可以是从圆柱形外表面108向外延伸出的圆柱销。该对准构件120可固紧在本体106的两个压装部124之间。这两个压装部124可形成对准构件固紧面130、132，这些表面可从凹槽122中突出，并且可将对准构件120固紧就位。形成压装部124的缺口可在对准构件120插入到凹槽122之前或者之后形成在本体106中。

参照图3，挺杆100包括滚柱轴承111，滚柱110基于该滚柱轴承而安装到轴112和本体106上。当组装时，滚柱轴承111布置在滚柱罩118中，并且围绕在轴112周围，以允许滚柱110绕轴112低摩擦地转动。轴112可插入穿过轴孔114，以及包括滚柱110和轴承111的组件，而该组件布置在罩118中。

参照图4，对准构件120具有由表面140限定出的圆柱形形状。对准构件120的第一端142和第二端144基本上是平的，并且定向成垂直于轴线B，该轴线B是圆柱形对准构件120的中心轴线。第一端和第二端140、144均可以是圆形的。当组装时，对准构件120可压装在对准构件的固紧面130、132之间的凹槽122内。正如结合图8进一步描述的那样，对准构件的固紧面130、132可具有延伸到凹槽122内的突出部。凹槽122形成在本体106中，邻接于对准构件的固紧面130、132。在一个实例中，凹槽122可通过对本体106打压而形成。一旦组装完，对准构件120可从挺杆100的圆柱形表面108向外延伸，并且中断其圆柱形外轮廓。从当前公开内容可知，根据本发明的挺杆除了在此描述的功能方面之外还可包括装饰性特征。

在本发明的一个方案中，挺杆100的本体106可由连续材料件(即单件材料)形成，并且通过成形工艺例如冷成型制造。在本发明的另一个方案中，本体106可以是连续金属件，其由可锻材料的金属小块制成，并且该可锻材料可被成形并随后进行热处理或机加工或者进行热处理和机加工。这种可锻金属的实例可包括但并不限于汽车工程师学会("SAE")1522等级、1018等级、1008-1010等级、8124等级和5120等级钢。

参照图5，挺杆100可包在燃料泵壳体200内。挺杆100的外圆柱形表面108可构造为与燃料泵壳体200的导向孔201交界。导向孔201可具有相对于外圆柱形表面108的互补圆柱形形状。对准构件120可跨在缝隙202中。缝隙202的尺寸选择成允许挺杆相对于其纵向运动而言绕其纵向轴线A仅进行相对较小量的转动。凸轮206的转动可使挺杆100将线性运动传递到柱塞208。

如图6和图7所示，凹形曲面148可部分地围绕凹槽122。凹形曲面148可防止任何尖角在圆柱形外表面108与凹槽122之间形成。可证明尖角的存在会干扰挺杆100的正常操作。还可以证明凹形曲面148通过移除压装部124附近的附加材料而有助于本体106的压装部124的形成，否则该压装部在用于形成压装部124的工艺过程中可能会变形。移除这些材料防止材料从圆柱形表面108向外延伸和可能妨碍挺杆100的运动。

参照图8，挺杆100的本体106具有圆柱形表面108，其限定出布置在挺杆100的本体106的圆柱形表面108内的凹槽122。凹槽122具有凹槽表面150，其包括第一曲面152，第二曲面154，以及中间面156。在本发明的一个方面中，曲面152、154和中间面156中的每一个可以是圆柱形表面，其中心轴线可平行于轴线A，与挺杆100的移动方向一致。第一对准构件的固紧面130布置在凹槽122的靠近挺杆100的凸轮接触端102的该端，而第二对准构件的固紧面132布置在远离挺杆100的凸轮接触端102的凹槽122的该端处。对准构件的固紧面130、132可构造为能接纳圆柱形对准构件120。在一个实例中，对准构件固紧面130、132可构造为能接纳所述的圆柱形对准构件120，如图4所示。对准构件的的固紧面130、132中的一个或两个具有突出面158，其可延伸到凹槽122中。突出面158是由形成压装部124的加（挤）压工艺产生的。该压装部124因此可靠近对准构件的固紧面130、132，尤其是靠近突出面158。对准构件的固紧面130、132可以压装关系接合对准构件120的两端，从而可将对准构件120固紧在凹槽122中。在这种配置中，凹形曲面148部分地围绕凹槽122。

参照图9，对准构件120可呈圆柱销的形式，其具有半径R(虚线示出)。在本发明的一个方案中，对准构件120体积的大半可布置在凹槽122内，并且尤其是，对准构件120体积的大半可相对于圆柱形外表面108径向向内布置。凹槽表面150可由三个圆柱形曲面形成，即：第一对准构件接触面152，第二对准构件接触面154，以及中间面156。对准构件接触面152、154具有圆柱形形状，其具有与轴线A对准的中心轴线。两个对准构件接触面152、154的半径可大于圆柱形对准构件120的半径R。对准构件接触面152、154还可协作来限制对准构件120被插入的深度。例如，当对准构件120在制造过程中被插入或者当对准构件120遇到与燃料泵壳体200内表面的接触力时，对准构件120可接触一个或两个对准构件接触面152，154。通过对准构件接触面152、154与对准构件120的接触，为对准构件120提供支承，可防止对准构件120进一步进入凹槽122中。对对准构件120的支承可被示出为来自在对准构件120与对准构件接触面152、154中的一个或两个之间的接触点处施加到对准构件120的法向力。由对准构件接触面152、154中的任一个所施加的法向力的可被定向为：在该对准构件120与构件接触面152、154之间的该或这些接触点处其以相对于径向方向ρ的斜交角度指向。

中间面156连接对准构件接触面152，154。在本发明的一个方案中，中间面156是具有与轴线A平行的轴线的圆柱形表面。中间面156的曲率半径可小于对准构件120的半径R。在本发明的可替代方案中，中间面156具有的曲率半径等于或者小于圆柱形对准构件120的曲率半径。中间面156并不必需是圆柱形的，而可实施为其它曲面或者角形面的形式，包括平面和曲面。在本发明的另一方案中，中间面156并不接触对准构件120。

图10示出了对准构件120的受力图。矢量N1和N2标示了凹槽表面150的曲面152、154将力施加到对准构件120的方向。沿着矢量N1和N2的力是通过在曲面152、154与对准构件120的接触点处曲面152、154所施加的接触力，并且垂直于对准构件120的表面140。这些法向矢量N1和N2相对于径向方向ρ是斜交的。F1和F2标示了方向的实例，其中力可以沿所述方向通过燃料泵壳体200尤其是图5中所示的缝隙202相对于对准构件120施加。在这样的泵壳体200内的运行过程中，外力可能沿着范围θ内的任一矢量施加到对准构件120，该范围跨越线OC和线OC’之间的角度区域。该角度区域对应于对准构件表面140上可接触泵壳体200的位置范围。

在一个实例中，一力沿着矢量F1施加在对准构件表面140处，该矢量F与法向矢量N1方向相反，并且沿着F2的力是零，曲面154可沿着N1施加足够大的法向力，以抵消沿着F1的力。在这样的情况下，没有向外方向的力施加到对准构件120，尤其是没有趋于将对准构件120从凹槽122分离的力施加到对准构件120。在另一个实例中，其中没有力沿着矢量F1施加，并且一力沿着矢量F2施加在对准构件表面140处，该矢量F2比矢量F1更对准径向方向ρ，曲面152、154可在方向N1和N2上共同施加力，所述力足以抵消对准构件表面140上沿F2方向的力，导致了对准构件120上没有向外的净力，尤其是在该实例中没有趋于将对准构件120从凹槽122分离的力施加到对准构件120。在本发明的一个方面中，在θ范围的90%的中间部分内的任一点处施加到对准构件表面140的力，不会在对准构件120上产生任何趋于将对准构件120从凹槽122分离的向外力。在本发明的另一方案中，在范围θ内的任一点处施加到对准构件表面140的力不会在对准构件120上产生任何趋于将对准构件120从凹槽122分离的向外力。

参照图11，对准构件的固紧面130、132布置在凹槽122的相对的纵向端处，其中对准构件的第一固紧面130靠近挺杆100的凸轮接触端102布置，并且对准构件的第二固紧面132远离凸轮接触端102布置。形成为两个对准构件的固紧面130，132一部分的突出面在凹槽122内形成，并且靠近本体106的压装部124。在本发明的另一方案中，本体106的压装部并不延伸穿过外圆柱形表面108。

通过继续参照图11，滚柱罩118可部分通过横向腹板116形成，该横向腹板将罩118从杯状部160分隔开。在本发明的一个方案中，杯状部160可接纳柱塞208的一端。在本发明的另一方案中，凹槽122可与凸轮接触端102和横向腹板116两者纵向偏置，并且可布置在凸轮接触端102与横向腹板116之间。

参照图12，本体301形成有位于外壁303上的第一圆柱形外表面302。在本发明的一个方案中，本体301由用于冷成型工艺中的连续的可锻材料件形成。对准部320具有圆柱形表面321。端面330、332可将对准部320的圆柱形表面321连接到外壁303的第一圆柱形外表面302。对准部320的圆柱形形状可以平行于轴线A的轴线为中心。本体301还具有第二圆柱形外表面340和第三圆柱形外表面342，它们各具有大于第一圆柱形外表面302的半径。本体301的对准部320从第一圆柱形外表面302向外突出，并且可比第二圆柱形外表面340和第三圆柱形外表面342径向延伸地更远。

参照图13，对准部320可作为本体301的一部分形成。两端面330、332在对准部320的相对两端从第一圆柱形外表面302垂直于挺杆300纵向轴线地延伸出来。第一端面330靠近挺杆300的凸轮接触端102布置，而第二端面332远离凸轮接触端102布置。横向腹板116将滚柱罩118从杯状部160分隔开。对准部320与凸轮接触端102和横向腹板116两者纵向偏置，并且布置在凸轮接触端102与横向腹板116之间。

参照图14，根据本发明的滚柱挺杆100的制造方法500，包括冷成型挺杆本体坯的步骤502。在步骤502中所形成的坯在步骤504中被机加工。机加工步骤504的一个方案可以是将坯的两端102、104机加工到成品尺寸，或者机加工轴孔114。附加特征可被机加工出来，包括在成型步骤502中未形成成品尺寸的所述坯的任何方面。在步骤506中，凹槽122形成在本体106内部。在本发明的一个方案中，在步骤506中形成的凹槽122可包括对准构件接触面152，154以及中间面156。

继续参照图14，在步骤508中，对准构件120可插入到凹槽122中并且被加（挤）压。这种加压可包括在凹槽122的相对纵向端处靠近对准构件固紧面130、132使本体106变形。热处理步骤510可在将对准构件120加压步骤508之后。这种热处理可包括热处理包括本体106和对准构件120的子组件。在本发明的可替换方案中，热处理步骤510可在将对准构件加压的步骤508之前执行。在本发明的另外其它方案中，在靠近对准构件的固紧面130/132对本体进行106变形可在将对准构件120插入到凹槽122中之前执行，在此之后，对准构件120以压装关系插入凹槽122中。滚柱110在步骤512中安装到轴承。

为了本文公开的目的，除非另作指明，否则冠词“一”意指“一个或多个”。就用语“包括”或“包括有”被用于本说明书或权利要求书来说，其是包含性的，其方式类似于所理解的被用作权利要求书的连接过渡词时的术语“包含”那样。就所用的术语“或”(例如A或B)来说，其将意指“A或B或这两者”。当申请人打算表明“仅A或B但不是两者”时，那么将会采用“仅A或B但不是两者”。因此，在本文中的术语“或”使用是包含性的而非排他性的使用，参见Bryan A.Garner的现代法律用词辞典(1995年第2版)的624页。还有，就术语“之中”或“之内”被用在说明书或权利要求书而言，还打算附加包括“在…上”或“位于…上”。此外，就术语“连接”被用在本说明书或权利要求书而言，将不仅指“直接连接”，还指“间接连接”，例如通过另一部件或多个部件连接。在本文中，“大约”将会被本领域普通技术人员理解且将根据用到该术语的上下文在一定范围内变化。

尽管本发明公开示出了多个实施例且同时对这些实施例的某些细节做了描述，但申请人不打算将本发明范围局限于或以任何形式限制到这些细节。其它优点和改变对于本领域技术人员来说是容易明白。因此，本发明的较宽方案不限于所示及所述的具体细节和示意性例子。因此，可以在不脱离申请人所要求的本发明构思和范围的情况下做出改变。此外，前述的实施例是示意性的，没有单个特征或元件对于本申请或后续申请所要求的所有可能的组合来说是必不可少的。

Claims (29)

1.一种挺杆(100)，其包括：

连续本体(106)，其具有外壁(105)以及横向腹板(116)，该外壁(105)限定出在圆柱形外表面(108)中的凹槽(122)；

滚柱(110)，其在凸轮接触端(102)处安装到该本体(106)；以及，

对准构件(120)，其从该本体(106)的该圆柱形外表面(108)向外延伸，所述对准构件具有第一端和第二端，其中该外壁(105)的第一对准构件的固紧面(158)和第二对准构件的固紧面(158)固紧该对准构件(120)的相应第一端和第二端，并且可操作以将该对准构件(120)保持在该凹槽(122)中；

其中，固紧对准构件的外壁的第一对准构件的固紧面和第二对准构件的固紧面由构成本体的压装部的缺口形成。

2.如权利要求1所述的挺杆(100)，其中，该对准构件(120)是圆柱形构件，并且该凹槽(122)构造为能接纳该圆柱形构件(120)，从而使该圆柱形构件(120)的大部分从该本体(106)的圆柱形外表面(108)径向向内布置。

3.如权利要求1所述的挺杆(100)，还包括第一接触面(152)和第二接触面(154)，它们协作而至少部分地限定该凹槽(122)，该第一接触面(152)和该第二接触面(154)各限定出比该对准构件(120)的曲率半径大的曲率半径。

4.如权利要求3所述的挺杆(100)，其中，该第一接触面(152)和第二接触面(154)布置成将法向接触力施加到该对准构件(120)，并且在将外部法向接触作用力施加到该对准构件(120)的大多数方向中的一个方向上施加外部法向接触力时，没有任何净脱离力被施加到该对准构件(120)上。

5.如权利要求3所述的挺杆(100)，其中，还包括第一接触面(152)和第二接触面(154)，布置成与径向方向斜交地将法向接触力施加到对准构件(120)上。

6.如权利要求3所述的挺杆(100)，还包括在该第一接触面(152)和该第二接触面(154)之间的圆柱形中间面，该中间表面具有等于或小于该圆柱形构件(120)曲率半径的曲率半径。

7.如权利要求1所述的挺杆(100)，其中，该本体(106)包括可锻材料。

8.如权利要求1所述的挺杆(100)，其中，固紧该对准构件(120)的所述外壁(105)的该第一对准构件的固紧面(158)和该第二对准构件的固紧面(158)靠近该本体(106)的压装部(124)。

9.如权利要求1所述的挺杆(100)，还包括至少部分围绕该凹槽(122)的凹形曲面(148)。

10.如权利要求1所述的挺杆(100)，其中，该凹槽(122)布置成相对于该本体(106)的相对端更远离该横向腹板(116)。

11.一种滚柱挺杆(300)，其包括：

连续本体(301)，其具有限定出第一圆柱形外表面(302)的外壁(303)，以及从该第一圆柱形外表面(302)径向向外延伸的对准部(320)，所述对准部(320)的第一端和第二端将所述对准部(320)连接到所述第一圆柱形外表面(302)；以及，

安装到该本体(301)的滚柱(110)；

其中，固紧对准构部的外壁的第一对准部的固紧面和第二对准部的固紧面由构成本体的压装部的缺口形成。

12.如权利要求11所述的挺杆(300)，其中，该本体(301)包括可锻材料。

13.如权利要求11所述的挺杆(300)，还包括横向腹板(116)，其中从该本体(301)的一部分径向向外延伸的对准部(320)布置成相对于该本体的相对端更远离该横向腹板(116)。

14.如权利要求11所述的挺杆(300)，其中，外壁(303)限定出邻近该第一圆柱形外表面(302)的第二圆柱形外表面(340)和第三圆柱形外表面(342)，该第二圆柱形外表面(340)和该第三圆柱形面外表面(342)的半径大于该第一圆柱形外表面(302)的半径。

15.如权利要求14所述的挺杆(300)，其中，该对准部(320)具有圆柱形外表面(321)，该圆柱形外表面(321)具有平行于该挺杆(300)的移动方向的轴线并且从该对准部(320)的第一端(330)和第二端(332)延伸，该第一端(330)和该第二端(332)各基本上是平的并且垂直于所述移动方向。

16.一种挺杆(100)，其包括：

连续本体(106)，其具有外壁(105)和横向腹板(116)，该外壁(105)在圆柱形外表面(108)中限定出凹槽(122)；

滚柱(110)，其在凸轮接触端(102)安装到该本体(106)；

第一机构(120)，其用于保持该挺杆(100)的对准，所述第一机构(120)具有第一端和第二端；以及

第二机构(122、124、130、132、150、152、154、156、158)，其用于将该第一机构(120)固紧到该连续的本体(106)，所述第二机构固紧所述第一机构(120)的第一端和第二端；

其中，固紧第一机构的外壁的第一对准构件的固紧面和第二对准构件的固紧面由构成本体的压装部的缺口形成。

17.如权利要求16所述的挺杆(100)，其中，该第一机构(120)从该本体(106)的圆柱形外表面(108)向外延伸。

18.如权利要求16所述的挺杆(100)，其中，该第二机构(122、124、130、132、150、152、154、156、158)限定出凹槽(122)，并且包括该外壁(105)的第一部分(158)和第二部分(158)，第一部分(158)和第二部分(158)固紧该第一机构(120)并且可操作以将该第一机构(120)保持在该凹槽(122)中。

19.如权利要求16所述的挺杆(100)，其中，该第一机构(120)具有圆柱形对准构件(120)，其中该第二机构(122、124、130、132、150、152、154、156、158)在该圆柱形外表面(108)中限定出凹槽(122)，该凹槽构造成能接纳该圆柱形对准构件(120)，从而使该圆柱形对准构件(120)大部分体积从圆柱形外表面(108)径向向内布置。

20.如权利要求19所述的挺杆(100)，其中，该第二机构(122、124、130、132、150、152、154、156、158)具有第一接触面(152)和第二接触面(154)，它们协作而至少部分地限定出凹槽(122)，该第一接触面(152)和该第二接触面(154)各限定出比该圆柱形对准构件(120)的曲率半径大的曲率半径。

21.如权利要求20所述的挺杆(100)，其中，该第二机构(122、124、130、132、150、152、154、156、158)具有在该第一接触面(152)与该第二接触面(154)之间的圆柱形中间面(156)，该中间面(156)具有等于或小于该圆柱形对准构件(120)曲率半径的曲率半径。

22.如权利要求16所述的挺杆(100)，其中，该第二机构(122、124、130、132、150、152、154、156、158)限定出凹槽(122)，且包括外壁的第一部分(158)和第二部分(158)，第一部分(158)和第二部分(158)固紧该第一机构(120)并且可操作以将该第一机构(120)保持在凹槽(122)中，并靠近该本体(106)的压装部(124)。

23.如权利要求16所述的挺杆(100)，其中，该本体(106)包括可锻材料。

24.一种制造挺杆(100)的方法，其包括：

形成滚柱挺杆本体坯，该滚柱挺杆本体坯具有横向腹板(116)和外壁(105)；

机加工该挺杆本体坯的至少一部分到成品尺寸；

使外壁(105)变形以形成凹槽(122)；

将具有第一端和第二端的对准构件(120)插入到该凹槽(122)中；

对靠近该对准构件(120)的该外壁(105)加压，固紧所述对准构件(120)的第一端和第二端；

其中，固紧对准构件的外壁的第一对准构件的固紧面和第二对准构件的固紧面由构成本体的压装部的缺口形成。

25.如权利要求24所述的方法，其中，加压步骤包括在该凹槽(122)的纵向端处变形该外壁(105)。

26.如权利要求25所述的方法，还包括对该本体(106)和该对准构件(120)进行热处理的步骤。

27.如权利要求24所述的方法，其中，该加压步骤在该插入步骤之前进行。

28.如权利要求24所述的方法，其中，该加压步骤在该插入步骤之后进行。

29.如权利要求24所述的方法，其中，该插入步骤包括将包括全硬化的钢的对准构件(120)插入到该凹槽(122)中。