CN107345516A - 用于高压燃油泵的柱塞密封环以及相应的高压燃油泵 - Google Patents

Abstract

提供了一种用于高压燃油泵的柱塞密封环，其中，所述高压燃油泵包括柱塞套、驱动机构以及通过驱动机构能在柱塞套中往复运动的柱塞，柱塞密封环在柱塞套邻近驱动机构的一端处设置在柱塞套与柱塞之间，以隔离润滑驱动机构的润滑油与被柱塞加压的燃油，且柱塞密封环包括：环形密封体，其具有与柱塞的外表面密封接触的内壁；以及安装结构，其用于通过与柱塞套的固定连接来保持环形密封体；其中，内壁具有至少一个环形密封唇边以及由环形密封唇边限定出的至少一个环形凹槽，且环形密封体设有与环形凹槽连通的连通口，所述连通口被构造成能够释放与其连通的环形凹槽内的压力。还提供了一种相应的高压燃油泵。根据本发明的柱塞密封环具有更好的密封效果。

Description

用于高压燃油泵的柱塞密封环以及相应的高压燃油泵

技术领域

本发明涉及一种用于高压燃油泵的柱塞密封环以及一种包括这种柱塞密封环的高压燃油泵。

背景技术

目前，车辆发动机的供油方式广泛采用共轨技术。共轨技术是指在由高压燃油泵、压力传感器和电子控制单元(ECU)组成的闭环系统中，将喷射压力的产生和喷射过程彼此完全分开的一种供油方式。由高压燃油泵把高压燃油输送到公共供油管中，通过对公共供油管内的油压实现精确控制，使高压油管压力大小与发动机的转速无关，可以大幅度减小发动机供油压力随发动机转速的变化而变化，从而，克服了传统发动机燃油压力变化的缺陷。

现有的高压燃油泵一般通过低压供油泵将燃油供应到高压区域，并通过设置于高压燃油泵的壳体内的凸轮轴推动柱塞进行加压，即，通过柱塞泵对燃油进行加压。柱塞泵依靠柱塞在柱塞套中往复运动，使密封的工作腔的容积发生变化来实现吸油、压油过程。柱塞泵具有额定压力高、结构紧凑、效率高和流量调节方便等优点。

为了防止润滑包括凸轮轴在内的凸轮机构的润滑油在柱塞的往复运动过程中通过柱塞与柱塞套之间的间隙被混合到燃油中而对燃油造成不良污染以及防止燃油混合到润滑油中，通常设有柱塞密封环。目前的柱塞密封环有很多种结构形式，但仍不能很好满足地密封要求，实际中依然会发现有少量的润滑油与燃油相互混合。

因此，依然迫切需要对现有的柱塞密封环进行进一步改进，以提高其密封效果。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有改善的密封效果的柱塞密封环以及一种相应的高压燃油泵。

根据本发明的第一个方面，提供了一种用于高压燃油泵的柱塞密封环，其中，所述高压燃油泵包括柱塞套、驱动机构以及通过驱动机构能够在所述柱塞套中往复运动的柱塞，所述柱塞密封环在柱塞套邻近所述驱动机构的一端处设置在柱塞套与柱塞之间，以隔离润滑驱动机构的润滑油与被柱塞加压的燃油，且所述柱塞密封环包括：环形密封体，其具有与柱塞的外表面密封接触的内壁；以及安装结构，其用于通过与柱塞套的固定连接来保持所述环形密封体；其中，所述内壁具有至少一个环形密封唇边以及由所述环形密封唇边限定出的至少一个环形凹槽，而且所述环形密封体设有与所述环形凹槽连通的连通口，所述连通口被构造成能够释放与其连通的环形凹槽内的压力。

根据本发明的一个可选的实施例，所述柱塞密封环还设有弹性挤压装置，所述弹性挤压装置用于将所述内壁挤压作用在柱塞的外表面上；和/或所述安装结构被构造为安装衬套，所述安装衬套成底部具有通孔的桶状结构，在组装状态下，所述环形密封体安装在所述安装衬套的内腔内，所述柱塞非接触地穿过所述通孔；和/或所述柱塞套邻近所述驱动机构的一端设有用于固定所述安装结构的凹部。

根据本发明的一个可选的实施例，所述内壁具有分别邻近环形密封体的两端设置的两组环形密封唇边，每组环形密封唇边包括至少两个环形密封唇边，所述至少两个环形密封唇边限定出至少两个环形凹槽；和/或所述安装结构由金属制成；和/或所述环形密封体由弹性材料制成。

根据本发明的一个可选的实施例，对于每组环形密封唇边和相应的环形凹槽，环形密封唇边和环形凹槽的尺寸在从所述环形密封体的轴向外端到轴向中心的方向上依次减小；和/或所述安装结构由钢制成；和/或所述环形密封体由硬塑料制成。

根据本发明的一个可选的实施例，所述弹性挤压装置包括两个弹性元件，所述两个弹性元件分别在与所述两组环形密封唇边相应的轴向位置处设置在环形密封体内；和/或所述弹性挤压装置为环形。

根据本发明的一个可选的实施例，每组环形密封唇边包括三个环形密封唇边，所述三个环形密封唇边限定出三个环形凹槽。

根据本发明的一个可选的实施例，对于每组环形密封唇边，所述三个环形密封唇边中的至少一个上设有贯通的连通口。

根据本发明的一个可选的实施例，对于每组环形密封唇边，仅在所述三个环形密封唇边中的中间的一个上设有贯通的连通口；或对于每组环形密封唇边，在所述三个环形密封唇边中的靠外侧布置的两个相邻的环形密封唇边上设有在圆周方向上彼此错开的贯通的连通口。

根据本发明的一个可选的实施例，所述连通口为开设在环形密封唇边的边缘上的缺口；和/或所述连通口在圆周方向上彼此错开180度布置。

根据本发明的第二个方面，提供了一种高压燃油泵，所述高压燃油泵包括所述柱塞密封环。

通过使环形凹槽内的过高压力能够释放到其他区域，可以防止相应的环形凹槽内的压力过高，从而提高了密封效果。

附图说明

下面，通过参看附图更详细地描述本发明，可以更好地理解本发明的原理、特点和优点。附图包括：

图1示出了根据本发明的一个示例性实施例的高压燃油泵的与本发明密切相关的部分的剖视图。

图2示出了根据本发明的一个示例性实施例的柱塞密封环的示意性结构剖视图。

图3示出了根据本发明的一个示例性实施例的环形密封体的立体剖视图。

图4示出了根据本发明的另一个示例性实施例的环形密封体的立体剖视图。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案以及有益的技术效果更加清楚明白，以下将结合附图以及多个实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，而不是用于限定本发明的保护范围。

图1示出了根据本发明的一个示例性实施例的高压燃油泵的与本发明密切相关的部分的剖视图。

如图1所示，用于对燃油进行加压的柱塞1设置在柱塞套2中，并可被凸轮驱动机构(未示出)推动在柱塞套2中往复运动，以实现吸油、压油过程。为了防止润滑油通过柱塞1与柱塞套2之间的间隙混入到燃油中而对燃油造成不良污染或者反之，在密封套2与柱塞1之间设有柱塞密封环3。柱塞密封环3在柱塞1压油的过程中还可以刮除附着在柱塞1上的润滑油，从而可进一步阻止润滑油通过柱塞1与柱塞套2之间的间隙混入到燃油中。

图1中示出的高压燃油泵包括两个并列设置的柱塞泵，这两个柱塞泵交替地吸油、压油，从而提高了高压燃油泵的效率。然而，对于本领域的技术人员来说，这仅是示例性的，柱塞泵的数量显然并不受任何限制。优选地，使每个柱塞泵都设置有柱塞密封环3，这样能够提高整个高压燃油泵的密封效果。

为了便于安装柱塞密封环3，在密封套2的朝向凸轮驱动机构的一端设有用于容纳柱塞密封环3的凹部4。柱塞密封环3优选卡装到所述凹部4中。在安装状态下，柱塞1穿过柱塞密封环3并与柱塞密封环3的内壁紧密接触。

图2示出了根据本发明的一个示例性实施例的柱塞密封环3的示意性结构剖视图。如图2所示，柱塞密封环3主要包括：安装衬套31、环形密封体32以及环形弹簧33。环形密封体32装配在安装衬套31内，环形弹簧33安装在环形密封体32内的相应凹部内，用于朝着柱塞1的方向挤压环形密封体32，安装衬套31用于将柱塞密封环3整体固定在凹部4内。在组装状态下，安装衬套31、环形密封体32以及环形弹簧33与柱塞1彼此同轴布置。下面，将对这些部件的结构进行更详细的描述，以便更好地理解本发明。

安装衬套31大致成底部具有通孔的桶状结构，即，具有圆周壁34和底部35，底部35的中心位置处设有通孔36，通孔36的直径大于柱塞1的直径，以确保在安装状态下柱塞1不与通孔36的壁接触。安装衬套31通常由金属、例如钢制成，以确保柱塞密封环3能够例如通过过盈配合稳固地固定在凹部4中。

对于本领域的技术人员来说，安装衬套31也可采用其他形状和结构形式，只要能够保持环形密封体32和固定整个柱塞密封环3即可。

环形密封体32的两个端面上设有环形凹部，即第一环形凹部37和第二环形凹部38。第一环形凹部37和第二环形凹部38用于容纳相应的环形弹簧33。在装配状态下，环形密封体32的内壁接触柱塞1的外表面，同时环形弹簧33径向向内挤压环形密封体32的位于环形弹簧33径向内侧的部分，以使环形密封体32的内壁紧密接触柱塞1的外表面，从而提高了密封效果。

环形密封体32优选由弹性材料制成，例如由硬塑料、特别是聚四氟乙烯(PTFE)制成。

为了进一步提高密封效果，环形密封体32的内壁在第一环形凹部37和第二环形凹部38的相应轴向位置处分别设有第一组环形密封唇边39和第二组环形密封唇边40。在第一组环形密封唇边39和第二组环形密封唇边40之间为光滑密封面。

虽然上面以单独的部件描述了安装衬套，但对于本领域的技术人员来说，也可以与环形密封体一体地构造起着安装作用的安装结构。

图3示出了根据本发明的一个示例性实施例的环形密封体32的立体剖视图，该图可以更清楚地展现根据一个示例性实施例的第一组环形密封唇边39和第二组环形密封唇边40的结构细节。

如图3所示，第一组环形密封唇边39和第二组环形密封唇边40分别包括多个密封唇，例如图3中示出的三个密封唇。为了简单起见，仅以第二组环形密封唇边40为例进行描述，但第二组环形密封唇边40的结构同样适用于第一组环形密封唇边39。

第二组环形密封唇边40包括轴向上依次向内偏移设置的第一环形密封唇边41、第二环形密封唇边42和第三环形密封唇边43，即，第一环形密封唇边41邻近环形密封体32的相应端面设置，第二环形密封唇边42相对于第一环形密封唇边41轴向向内偏移设置，第三环形密封唇边43相对于第二环形密封唇边42轴向向内偏移设置。如图3所示，在第一环形密封唇边41与第二环形密封唇边42之间形成第一环形凹槽44，在第二环形密封唇边42和第三环形密封唇边43之间形成第二环形凹槽45，在第三环形密封唇边43与环形密封体32的内壁的光滑部分46之间形成第三环形凹槽47。

为了形成逐级密封效果，第一环形密封唇边41、第二环形密封唇边42和第三环形密封唇边43的尺寸依次减小，从而，第一环形凹槽44、第二环形凹槽45和第三环形凹槽47的尺寸也依次减小。

工作时，第一环形密封唇边41、第二环形密封唇边42和第三环形密封唇边43均与柱塞1的外表面接触，从而，第一环形凹槽44、第二环形凹槽45和第三环形凹槽47彼此并不连通。

然而，随着柱塞1的往复运动，会逐渐在第一环形凹槽44、第二环形凹槽45和第三环形凹槽47内聚集压力，这些压力具有推动环形密封体32的相应部分远离柱塞1的作用。具体地讲，由于柱塞1的运动会将少量的润滑油带入到第一环形凹槽44中而使第一环形凹槽44内的压力增大，第一环形凹槽44内的压力的增大会使得润滑油继续前进到第二环形凹槽45内的可能性增大。类似地，第二环形凹槽45内的压力的增大也会使得润滑油继续前进到第三环形凹槽47内的可能性增大。在某些情况下，即使存在环形弹簧33的径向向内的挤压作用，也会使得环形密封体32、特别是其密封唇边的密封效果下降。因此，当某个凹槽内的压力过大时，需要采取措施减小压力。下面，将对本发明采取的措施进行示例性描述。

根据本发明，通过在密封唇边上设置压力释放结构自动避免相应的凹槽内的压力过高。根据本发明的一个示例性实施例，在至少一个密封唇边上设置至少一个连通口，以流体连通相邻的凹槽。例如，如图4所示，优选在第二环形密封唇边42上设置至少一个连通口48，从而，可以连通第一环形凹槽44与第二环形凹槽45。因此，当第一环形凹槽44内聚集的压力过高时，会通过连通口48向第二环形凹槽45释放，从而，通过第一环形凹槽44和第二环形凹槽45之间的压力平衡降低了第一环形凹槽44内的压力。

当在两个相邻的环形密封唇边上都设置有连通口时，优选地使连通口在圆周方向上彼此错开布置，以便不会由于直接连通而明显损害环形密封体32的密封效果。例如，如图3所示，第一环形密封唇边41上的连通口49与第二环形密封唇边42上的连通口50在圆周方向上彼此错开180度布置，即，第一环形密封唇边41上的连通口49与第二环形密封唇边42上的连通口50相对于环形密封体32的轴线布置在相对侧。当然，也可以其他错开角度布置。

图3-4中示出的连通口均为缺口的形式，即，在相应的密封唇边的边缘上切掉一块，但对于本领域的技术人员来说，连通口也可成贯通地设置在环形密封唇边中的通孔的形式。

而且，以上虽然描述了相邻的环形凹槽之间的连通，但对于本领域的技术人员来说，也可以使不相邻的环形凹槽之间连通，这同样可以通过压力平衡作用适当降低一个环形凹槽内的压力。当然，也可仅在第一环形密封唇边41上设置缺口，以使第一环形凹槽45与外部空间连通。通过这种连通，可以防止第一环形凹槽45内压力过高，进而可以防止过高的压力传导到第二环形凹槽45和第三环形凹槽47中。

由此可见，本发明的基本思想是，通过使环形凹槽内的过高压力能够释放到其他区域，可以防止相应的环形凹槽内的压力过高，从而提高了密封效果。

对于本领域的技术人员而言，本发明的其他优点和替代性实施方式是显而易见的。因此，本发明就其更宽泛的意义而言并不局限于所示和所述的具体细节、代表性结构和示例性实施例。相反，本领域的技术人员可以在不脱离本发明的基本精神和范围的情况下进行各种修改和替代。

Claims (10)

1.一种用于高压燃油泵的柱塞密封环(3)，其中，所述高压燃油泵包括柱塞套(2)、驱动机构以及通过驱动机构能够在所述柱塞套(2)中往复运动的柱塞(1)，所述柱塞密封环(3)在柱塞套(2)邻近所述驱动机构的一端处设置在柱塞套(2)与柱塞(1)之间，以隔离润滑驱动机构的润滑油与被柱塞(1)加压的燃油，且所述柱塞密封环(3)包括：

环形密封体(32)，其具有与柱塞(1)的外表面密封接触的内壁；以及

安装结构，其用于通过与柱塞套(2)的固定连接来保持所述环形密封体(32)；

其中，所述内壁具有至少一个环形密封唇边以及由所述环形密封唇边限定出的至少一个环形凹槽，而且所述环形密封体(32)设有与所述环形凹槽连通的连通口，所述连通口被构造成能够释放与其连通的环形凹槽内的压力。

2.如权利要求1所述的柱塞密封环(3)，其特征在于：

所述柱塞密封环(3)还设有弹性挤压装置，所述弹性挤压装置用于将所述内壁挤压作用在柱塞(1)的外表面上；和/或

所述安装结构被构造为安装衬套(31)，所述安装衬套(31)成底部具有通孔的桶状结构，在组装状态下，所述环形密封体(32)安装在所述安装衬套(31)的内腔内，所述柱塞(1)非接触地穿过所述通孔；和/或

所述柱塞套(2)邻近所述驱动机构的一端设有用于固定所述安装结构的凹部(4)。

3.如权利要求1或2所述的柱塞密封环(3)，其特征在于：

所述内壁具有分别邻近环形密封体(32)的两端设置的两组环形密封唇边，每组环形密封唇边包括至少两个环形密封唇边，所述至少两个环形密封唇边限定出至少两个环形凹槽；和/或

所述安装结构由金属制成；和/或

所述环形密封体(32)由弹性材料制成。

4.如权利要求3所述的柱塞密封环(3)，其特征在于：

对于每组环形密封唇边和相应的环形凹槽，环形密封唇边和环形凹槽的尺寸在从所述环形密封体(32)的轴向外端到轴向中心的方向上依次减小；和/或

所述安装结构由钢制成；和/或

所述环形密封体(32)由硬塑料制成。

5.如权利要求3或4所述的柱塞密封环(3)，其特征在于：

所述弹性挤压装置包括两个弹性元件，所述两个弹性元件分别在与所述两组环形密封唇边相应的轴向位置处设置在环形密封体(32)内；和/或

所述弹性挤压装置为环形。

6.如权利要求3-5中任一所述的柱塞密封环(3)，其特征在于：

每组环形密封唇边包括三个环形密封唇边，所述三个环形密封唇边限定出三个环形凹槽。

7.如权利要求6所述的柱塞密封环(3)，其特征在于：

对于每组环形密封唇边，所述三个环形密封唇边中的至少一个上设有贯通的连通口。

8.如权利要求7所述的柱塞密封环(3)，其特征在于：

对于每组环形密封唇边，仅在所述三个环形密封唇边中的中间的一个上设有贯通的连通口；或

对于每组环形密封唇边，在所述三个环形密封唇边中的靠外侧布置的两个相邻的环形密封唇边上设有在圆周方向上彼此错开的贯通的连通口。

9.如权利要求8所述的柱塞密封环(3)，其特征在于：

所述连通口为开设在环形密封唇边的边缘上的缺口；和/或

所述连通口在圆周方向上彼此错开180度布置。

10.一种高压燃油泵，其特征在于，所述高压燃油泵包括权利要求1-9中任一所述的柱塞密封环(3)。