CN107110093A - 传动轴 - Google Patents

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Abstract

提供了一种用于高压燃料泵的三部件式传动轴组件，所述传动轴组件包括轴、被设置成与所述轴的第一中间部分过盈配合的至少一个凸轮凸角和被设置成与所述轴的第二中间部分过盈配合的止推垫圈；并且提供了一种例如使用加热和冷却步骤来组装传动轴组件的方法。

Description

传动轴
技术领域
本发明涉及一种传动轴组件，并且具体地，涉及一种用于在适于在燃料喷射系统(诸如，柴油喷射系统)中供应高压燃料的泵中传动的传动轴组件。
背景技术
已知的用于高压燃料泵的传动轴组件包括细长轴元件和一体形成的凸轮凸角。为了使组件能够耐受高凸轮负载和应力，组件必须由诸如高级钢的足够硬的材料形成，因此表现为制造成本高。
因为需要泵在增大压力下工作，所以单件式凸轮轴组件的硬度要求使制造成本进一步增加。
已知的高压燃料泵还可包括止推垫圈，用于对抗泵使用期间的轴向负载。在汽车行业中，通常将自由旋转移动的止推垫圈用于旋转应用。然而，在高压燃料泵中，也已知无旋转移动的止推垫圈，这样的垫圈在噪声、清洁度和碎屑生成方面可能是不利的，碎屑例如因造成喷射器堵塞而会影响泵和/或喷射器的性能。
发明内容
本发明的目的是提供至少减轻了以上问题的改进的传动轴组件。
因此，在第一方面，本发明提供了一种传动轴组件。
凸轮凸角或每个凸轮凸角在轴的第一中间部分上是过盈配合的，并且止推垫圈在所述轴的第二中间部分上是过盈配合的。
可涂覆远离所述凸轮凸角或每个凸轮凸角的所述止推垫圈的止推面。
所述止推垫圈和所述凸轮凸角可彼此结合。
在另一方面，本发明包括一种用于高压燃料系统的泵，所述高压燃料系统包括如上所述的传动轴组件，所述泵包括外壳和前板，其中，所述传动轴组件能沿着所述传动轴组件的纵轴在设置于所述外壳和所述前板中的孔内旋转。
在另一方面，本发明包括一种组装传动轴组件的方法，该方法包括将所述止推垫圈组装到所述轴的所述第二中间部分上的步骤和将所述凸轮凸角组装到所述轴的所述第一中间部分上的步骤。
可通过压力或力配合、激光焊接、冷焊和传动牙嵌(drive dog)应用中的至少一种将所述止推垫圈和所述凸轮凸角组装到所述轴上。
所述组装传动轴组件的方法可包括第一组方法步骤：
将所述止推垫圈加热，以扩大所述止推垫圈的通孔的直径；
将所述止推垫圈组装到所述轴上并且将所述止推垫圈定位在所述轴的所述第二中间部分上方；以及
允许所述止推垫圈冷却，由此所述止推垫圈的所述孔的所述直径在冷却期间减小，并且由此当冷却至所述轴的温度时，所述止推垫圈在所述轴的所述第二中间部分上是过盈配合的；
并且该方法可包括以下第二组方法步骤：
将所述凸轮凸角或每个凸轮凸角加热，以扩大所述凸轮凸角或每个凸轮凸角的孔的直径；
将所述凸轮凸角组装到所述轴上并且将所述凸轮凸角定位在所述轴的所述第二中间部分上方；以及
允许所述凸轮凸角冷却至所述轴的温度，由此所述凸轮凸角或每个凸轮凸角的孔的直径在冷却期间减小，并且由此当冷却至所述轴的温度时，所述凸轮凸角在所述轴的所述第一中间部分上是过盈配合的。
在根据本发明的替代方法中，在所述第一组方法步骤之前，执行上述第二组方法步骤。
该方法还可包括涂覆所述止推垫圈的止推表面的步骤。
该方法还可包括以下步骤：在组装了所述传动轴组件之后向所述凸轮凸角的与所述止推垫圈的接触表面接触的接触表面施用粘合剂，和/或向所述止推垫圈的所述接触表面施用粘合剂。
附图说明
现在，参照附图以示例的方式来描述本发明，在附图中：
图1是根据本发明的包括传动轴组件的用于高压燃料系统的泵的剖视图。
图2和图3是按照本发明的传动轴组件的等轴部分剖视图；以及
图4和图5是图1和图2的传动轴组件的分解等轴视图。
具体实施方式
图1例示包括外壳102和前板112的高压燃料泵100。传动轴组件2被布置成在设置于外壳102和前板112中的孔内旋转。
传动轴组件2包括轴4、凸轮凸角6和止推垫圈8。在泵送周期期间，由驱动机构(未示出)致使传动轴组件2围绕纵轴A并且在图1中的箭头X所指示的方向上相对于外壳102和前板112旋转。传动轴组件2的旋转致使经由辊108给予活塞106往复力，由此造成泵送室110内的燃料被加压。
图2至图5例示了孤立的传动轴组件2。轴4包括朝向第一端24的前轴颈部分10和朝向第二端26的后轴颈部分12。在前轴颈部分10和后轴颈部分12之间设置有第一中间部分14和第二中间部分16，第二中间部分16的横截面直径大于第一中间部分14(用图2上的虚线来指示第一中间部分14和第二中间部分16的边界)。凸轮凸角6被装配到轴4的第一中间部分14上，并且止推垫圈8被装配到轴4的第二中间部分16上，如以下更详细描述的。
凸轮凸角6由诸如钢或钢合金(诸如，M50(EN ISO 4957 HSP-4-1))的高级的相对硬的材料形成。轴4和止推垫圈8由成本比凸轮凸角6低的硬度相对减小的材料形成。轴4和止推垫圈8的示例材料可以是16MnCrS5或诸如EN 10277-3 46S2的低碳钢。
止推垫圈8设置有直径D1的通孔28。类似地，凸轮凸角6设置有直径D2的通孔30。(在图4和图5上指示了孔28和30以及直径D1和D2)。
在传动轴组件2在泵100的孔内旋转期间，止推垫圈8允许由前板112经由止推垫圈8的止推表面20施加轴向负载。轴向负载可以是由于高压燃料泵100内遭遇的内力或者由于驱动机构而导致的外力。
以下，将描述通过包括受温度控制的处理的方法来组装传动轴组件2。
在第一组方法步骤中，止推垫圈8位于夹具(未示出)中并且加热，从而致使止推垫圈8的通孔28的直径增大至大于D1的值。
然后，将加热后的止推垫圈8从轴4的第一端24或第二端26装配到轴4上，使其定位在轴4的第二中间部分16上方。
通过在加热条件下增大止推垫圈8的通孔28的直径，使得能够将止推垫圈8装配到轴4的第二中间部分16上。
随后，允许止推垫圈8的温度降低，直到等于轴4的温度。随着止推垫圈8的温度降低，止推垫圈的孔28的直径减小至D1。
轴4的第二中间部分16的外径被选择成，使得止推垫圈8一旦被装配并且冷却至轴4的温度，就通过过盈配合定位在轴4上，即，限定止推垫圈8的孔28的内表面36在轴4的第二中间部分16的外表面42(在图4和图5上指示表面36和42)上是过盈配合的。由此，通过表面36、42之间的过盈配合，防止使用泵100期间止推垫圈8在轴4上相对移动。
在已经将止推垫圈8组装到轴4上之后，并且在第二组方法步骤中，加热凸轮凸角6，由此致使凸轮凸角6的通孔30的直径增大至大于D2的值。然后，将加热后的凸轮凸角6在后轴颈部分12上方经由轴4的第二端26插入轴中，直到凸轮凸角6定位在第一中间部分16上方。由第一中间部分14和第二中间部分16的接合而形成的肩部34充当用于凸轮凸角6的止动件，由此辅助将凸轮凸角6组装到轴4上。
通过在加热条件下增大凸轮凸角6的通孔30的直径，使得能够将凸轮凸角6装配到轴4的第一中间部分14上。
随后，允许凸轮凸角6的温度降低，直到等于轴4的温度。随着凸轮凸角6的温度降低，通孔30的直径减小至D2。
轴4的第一中间部分14的外径被选择成，使得凸轮凸角6一旦被装配并且冷却至轴4的温度，就通过过盈配合定位在轴4的第一中间部分14上，即，限定凸轮凸角6的孔30的内表面38在轴4的第一中间部分14的外表面40(在图4和图5上指示表面38、40)上是过盈配合的。由此，通过过盈配合，防止使用泵100期间凸轮凸角6在轴4上相对移动。
由于轴4上的凸轮凸角6和止推垫圈8之间的过盈配合，导致凸轮凸角6和止推垫圈4在使用泵100期间也不能相对于彼此移动。
在组装了传动轴组件2之后，凸轮凸角6的接触面50(在图5上指示)与止推垫圈8的包括表面52(图4上指示)的部分的接触部分接触。
在组装期间，可向凸轮凸角6的接触面50和/或止推垫圈8的表面52的接触部分施用粘合剂，由此将凸轮凸角6和止推垫圈8彼此结合，由此进一步确保凸轮凸角6和止推垫圈8在使用泵100期间不能相对于彼此移动。
在根据本发明的替代方法中，作为将止推垫圈8和凸轮凸角6加热以能够组装到轴4上的替代或辅助，可通过压力或力配合、激光焊接、冷焊或“传动牙嵌”应用将止推垫圈8和/或凸轮凸角6组装到轴4上。“传动牙嵌”意指车床中使用的装置(也被称为车床夹头)，该装置夹持工件并且允许机器的心轴的旋转运动被传输到工件。
可在止推垫圈8上设置销或挤压件，该销或挤压件装配到设置在凸轮凸角6的面50上的孔中，反之亦然。由此，防止止推垫圈8和凸轮凸角6之间相对移动。
本发明的止推垫圈8可被涂覆，例如在止推表面20上涂覆。
虽然用箭头X指示图中传动轴组件2的旋转移动是顺时针方向，但本发明允许能够在顺时针和逆时针旋转之间互换，由此进行灵活地生产。
在根据本发明的替代方法中，在止推垫圈8被加热并且组装到轴4上之前，将凸轮凸角6加热并且组装到轴4上。
虽然上述实施方式包括单个凸轮凸角6，但在替代实施方式中，可设置不止一个凸轮凸角，通过以上列出的方法将每个凸轮凸角6组装到轴4上。
本发明使得通过允许将不同材料用于部件中的每个，能够相比于现有技术的实施方式实现更有成本效益的传动轴组件。凸轮凸角6可由硬度和强度足以能够耐受高的力和应力的高级材料制成，而没有承受与凸轮凸角6相同大小的力和应力的轴4和止推垫圈8可由硬度相对较低的成本较低的材料形成。
因此，按照本发明的传动轴组件2的制造成本可显著低于现有技术的实施方式。
附图标记
传动轴组件2
轴4
凸轮凸角6
止推垫圈8
前轴颈部分10
后轴颈部分12
轴的第一中间部分14
轴的第二中间部分16
止推垫圈的止推表面20
轴的第一端24
轴的第二端26
止推垫圈的通孔28
凸轮凸角的通孔30
(接合)肩部34
止推垫圈的孔内表面36
凸轮凸角的孔内表面38
第一中间部分的外表面40
第二中间部分的外表面42
凸轮凸角的接触表面50
止推垫圈表面52
泵100
泵外壳102
活塞106
辊108
泵送室110
泵的前板112
纵轴A
旋转方向X
止推垫圈的通孔直径D1
凸轮凸角的通孔直径D2

Claims (12)

1.一种用于高压燃料泵(100)的传动轴组件(2)，所述传动轴组件(2)包括轴(4)、位于所述轴(4)的第一中间部分(14)上的至少一个凸轮凸角(6)和位于所述轴(4)的第二中间部分(16)上的止推垫圈(8)；
其中，所述轴(4)、所述凸轮凸角(6)或每个凸轮凸角(6)和所述止推垫圈(8)是分开的部件；
其特征在于，所述凸轮凸角(6)或每个凸轮凸角(6)在所述轴(4)的所述第一中间部分(14)上是过盈配合的，并且其中，所述止推垫圈(8)在所述轴(4)的所述第二中间部分(16)上是过盈配合的。
2.根据权利要求1所述的传动轴组件(2)，其中，所述止推垫圈(8)的远离所述凸轮凸角(6)或每个凸轮凸角(6)的止推面(20)被涂覆。
3.根据前述权利要求中的任一项所述的传动轴组件(2)，其中，所述止推垫圈(8)和所述凸轮凸角(6)被彼此结合。
4.一种用于高压燃料系统的泵(100)，所述高压燃料系统包括根据前述权利要求中的任一项所述的传动轴组件(2)，所述泵(100)包括外壳(102)和前板(112)，其中，所述传动轴组件(2)能沿着所述传动轴组件(2)的纵轴(A)在设置于所述外壳(102)和所述前板(112)中的孔内旋转。
5.根据权利要求4所述的泵(100)，其中，所述传动轴组件(2)能在顺时针方向上沿着所述传动轴组件(2)的所述纵轴(A)在设置于所述外壳(102)和所述前板(112)中的所述孔内旋转。
6.根据权利要求4所述的泵(100)，其中，所述传动轴组件(2)能在逆时针方向上沿着所述传动轴组件(2)的所述纵轴(A)在设置于所述外壳(102)和所述前板(112)中的所述孔内旋转。
7.一种组装根据权利要求1至4中的任一项所述的传动轴组件(2)的方法，该方法包括将所述止推垫圈(8)组装到所述轴(4)的所述第二中间部分(16)上的步骤和将所述凸轮凸角(6)组装到所述轴(4)的所述第一中间部分(14)上的步骤。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，通过压力或力配合、激光焊接、冷焊和传动牙嵌应用中的至少一种将所述止推垫圈(8)和所述凸轮凸角(6)组装到所述轴(4)上。
9.根据权利要求7所述的方法，该方法包括以下第一组方法步骤：
将所述止推垫圈(8)加热，以扩大所述止推垫圈(8)的通孔(28)的直径(D1)；
将所述止推垫圈(8)组装到所述轴(4)上并且将所述止推垫圈(8)定位在所述轴(4)的所述第二中间部分(16)上方；以及
允许所述止推垫圈(8)冷却，由此所述止推垫圈(8)的所述通孔(28)的所述直径(D1)在冷却期间减小，并且由此当冷却至所述轴(4)的温度时，所述止推垫圈(8)在所述轴(4)的所述第二中间部分(16)上是过盈配合的；
并且该方法包括以下第二组方法步骤：
将所述凸轮凸角(6)或每个凸轮凸角(6)加热，以扩大所述凸轮凸角(6)或每个凸轮凸角(6)的通孔(30)的直径(D2)；
将所述凸轮凸角(6)组装到所述轴(4)上并且将所述凸轮凸角(6)定位在所述轴(4)的所述第一中间部分(14)上方；以及
允许所述凸轮凸角(6)冷却至所述轴(4)的温度，由此所述凸轮凸角(6)或每个凸轮凸角(6)的通孔(30)的所述直径在冷却期间减小，并且由此当冷却至所述轴(4)的温度时，所述凸轮凸角(6)或每个凸轮凸角(6)在所述轴(4)的所述第一中间部分(14)上是过盈配合的。
10.根据权利要求7所述的方法，其中，在所述第一组方法步骤之前，执行所述第二组方法步骤。
11.根据权利要求7至10中的任一项所述的方法，该方法还包括涂覆所述止推垫圈(8)的止推表面(20)的步骤。
12.根据权利要求7至11中的任一项所述的方法，该方法还包括以下步骤：在组装了所述传动轴组件(2)之后向所述凸轮凸角(6)的与所述止推垫圈(8)的接触表面(52)接触的接触表面(50)施用粘合剂，和/或向所述止推垫圈(8)的所述接触表面(52)施用粘合剂。
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