CN108223218B - 泵组件和推进系统 - Google Patents

Abstract

泵组件和利用泵组件的推进系统包括限定开口的壳体。泵组件还包括至少部分地设置在开口中的第一构件。第一构件可相对于开口线性地移动。泵组件进一步包括设置在开口中的偏置构件。偏置构件可独立于第一构件而移动。第一构件可在第一方向上线性地移动，从而将负载施加至偏置构件，从而在偏置构件上产生转矩。泵组件还包括第二构件，其将第一构件与偏置构件分离，使得当第一构件将负载施加至偏置构件时，偏置构件上的转矩转移至第二构件而不将转矩转移至第一构件。

Description

泵组件和推进系统

背景技术

交通工具可利用燃料泵来将燃料喷射至发动机中。发动机燃烧燃料以生成一个或多个活塞的移动，从而最终推进交通工具。

发明内容

本公开提供了一种泵组件，其包括限定开口的壳体。泵组件还包括至少部分地设置在开口中的第一构件。第一构件可相对于开口线性地移动。泵组件进一步包括设置在开口中的偏置构件。偏置构件可独立于第一构件而移动。第一构件可在第一方向上移动，从而将负载施加至偏置构件，从而在偏置构件上产生转矩。泵组件还包括第二构件，该第二构件将第一构件与偏置构件分离，使得当第一构件将负载施加至偏置构件时，偏置构件上的转矩转移至第二构件而不将转矩转移至第一构件。

本公开还提供了一种包括凸轮轴和泵组件的推进系统。凸轮轴包括凸角。泵组件包括沿着纵向轴线限定开口的壳体。壳体还限定凹槽，其与纵向轴线间隔开并且基本上平行于纵向轴线。凸轮轴的凸角可相对于壳体旋转。泵组件还包括第一构件，其至少部分地设置在开口中并且接合凸角使得凸角的旋转导致第一构件相对于开口进行线性移动。泵组件进一步包括突起，其固定至第一构件并且设置在凹槽中以相对于纵向轴线线性地引导第一构件，同时使第一构件围绕纵向轴线的旋转最小化。泵组件还包括偏置构件，其设置在开口中并且可独立于第一构件移动。第一构件可在第一方向上线性地移动，从而将负载施加至偏置构件，从而在偏置构件上产生转矩。泵组件进一步包括第二构件，该第二构件将第一构件与偏置构件分离，使得当第一构件将负载施加至偏置构件时，偏置构件上的转矩转移至第二构件而不将转矩转移至第一构件以将突起在凹槽中的旋转最小化。

详述和附图或图式支持并且描述本公开，但是本公开的保护范围仅仅是由权利要求书限定。虽然已经详细描述了用于实行权利要求的一些最佳模式和其它实施例，但是存在用于实践在所附权利要求中限定的本公开的各种替代设计和实施例。

附图说明

图1是推进系统的示意图。

图2是发动机的示意透视横截面视图。

图3是泵组件的示意透视横截面视图。

图4是一种配置的第二构件的示意放大局部横截面视图。

图5是另一种配置的第二构件的示意放大局部横截面视图。

具体实施方式

本领域一般技术人员将认识到，所有方向性参考(例如，上方、下方、向上、上面、向下、下面、顶部、底部、左侧、右侧、垂直、水平等)用于描述图式以帮助读者进行理解，且并不表示由所附权利要求限定一样限制本公开的范围(例如，位置、定向或使用等)。

参考图式，其中在几个视图中相同的附图标记指示相同或对应的部件，图1中总体上示出了推进系统10，且图1中总体上示出了泵组件12。3。

推进系统10和泵组件12可用于交通工具应用或非交通工具应用中。仅出于说明目的，推进系统10在图1中以交通工具14示出。交通工具14的非限制性示例可包括汽车、卡车、摩托车、船只、水运工具、全地形交通工具、越野交通工具、飞机、农场设备或任何其它合适的可移动平台。非交通工具的非限制性示例可包括机器、农场设备或任何其它合适的非交通工具。

泵组件12可用于移动液态流体。液态流体的非限制性示例可包括燃料、水、混合物、油等。因此，作为一个非限制性示例，泵组件12可为燃料泵。

参考图1和2，推进系统10可包括用于推进交通工具14的发动机16。因此，泵组件12可被配置为将燃料喷射至发动机16中。发动机16在一个或多个燃烧室17中燃烧燃料，以生成一个或多个活塞18相对于相应的燃烧室17的移动，从而最终推进交通工具14。具体地，可将燃料喷射至发动机16的汽缸20中，且具体地喷射至燃烧室17中，该燃料进行燃烧以使活塞18移动，从而使诸如曲轴等输出轴22旋转以产生转矩。从发动机16输出的转矩转移至变速器26的输入部件24。因此，来自输出轴22的旋转的转矩转移至变速器26的输入部件24，从而导致输入部件24旋转。变速器26可包括最终传动28和输出构件30，该输出构件30通过最终传动28将输出转矩传递至一个或多个驱动轴32，并且最终传递至一组车轮34以推进交通工具14。

发动机16的一个非限制性示例是内燃机，其可包括柴油机和汽油机。应当明白的是，推进系统10可包括任何其它合适类型的推进系统。

通常，泵组件12可操作以在任何合适的压力下移动液态流体。因此，例如，泵组件12可被设计成以期望的压力将液态流体喷射至期望的位置。一个非限制性示例是泵组件12可为可与柴油机一起使用的高压燃料泵。例如，高压燃料泵可以约150巴的最小压力至约3000巴的最大压力喷射燃料。

如图2中最佳地所示，推进系统10可包括固定至汽缸20的汽缸盖36。一个或多个进气阀38和排气阀40可相对于汽缸盖36移动。进气阀38和排气阀40结合相应的活塞18操作。通常，进气阀38打开以允许空气进入汽缸20且排气阀40打开以允许燃烧的排气从汽缸20中排出。汽缸盖36还可包括多个喷射器42，其将来自泵组件12的燃料喷射至邻近于相应活塞18的汽缸20中。

继续图2，推进系统10可包括可围绕中心轴线46旋转的凸轮轴44。凸轮轴44可由汽缸盖36支撑。凸轮轴44还可包括沿着凸轮轴44彼此间隔开的多个凸轮48。通常，凸轮轴44的旋转导致凸轮48对应地旋转，从而移动相应的进气阀38或相应的排气阀40。作为一个非限制性示例，凸轮48可与排气阀40配合。

参考图1和2，每个凸轮48可包括偏心部分50。因此，当凸轮48的偏心部分50与相应的阀38、40接合时，阀对应地相对于汽缸盖36移动。

参考图1，另外，凸轮轴44可包括可围绕中心轴线46旋转的凸角52。凸角52可沿着凸轮轴44与凸轮48间隔开。通常，凸轮轴44的旋转导致凸角52对应地旋转，从而移动泵组件12的一部分以将液态流体喷射至发动机16中，这将在下面进一步讨论。附接至凸轮轴44的凸角52是一个非限制性示例，且应当明白的是，凸角52可附接至曲轴、平衡轴、专用轴或任何其它合适的轴。

可选地，凸角52可包括一个或多个偏心部分54。在某些实施例中，凸角52包括多个偏心部分54。每个偏心部分54可围绕凸角52彼此间隔开。所利用的偏心部分54的数量等于所利用的燃烧室17的数量。因此，在凸轮轴44的一次完整转动中，泵组件12可将液态流体喷射至每个燃烧室17中。因此，例如，如果凸角52包括三个偏心部分54，那么可在一次完整转动中将液态流体喷射至三个不同的燃烧室17中。

参考图3，泵组件12包括限定开口58的壳体56。壳体56可为汽缸盖36的一部分，且在某些实施例中，壳体56的至少一部分是与汽缸盖36分离的件。应当明白的是，整个壳体56可与汽缸盖36成一体，或整个壳体56可为与汽缸盖36分离的部分。

如图3中最佳地所示，在某些实施例中，开口58沿着纵向轴线60设置。在某些实施例中，壳体56还可限定凹槽62，其与纵向轴线60间隔开并且基本上平行纵向轴线。如图3至5中最佳地所示，凹槽62可通向开口58。通常，凸轮轴44的凸角52相对于壳体56可旋转。另外，壳体56可包括围绕开口58的内壁64，且凹槽62可限定在内壁64中。

转向图3，泵组件12进一步包括至少部分地设置在开口58中的第一构件66。在某些实施例中，第一构件66限定凹槽62，如以下进一步讨论的。第一构件66可相对于开口58线性地移动。换言之，第一构件66可沿着纵向轴线60移动。因此，第一构件66在开口58中可在第一位置与第二位置之间来回移动(参见图3中的箭头68，其大致上说明了第一构件66的线性移动方向)。第一构件66可被称为挺杆。

第一构件66接合凸角52，使得凸角52的旋转导致第一构件66相对于开口58进行线性移动。更具体地，当(凸角52的)相应的偏心部分54移动成与第一构件66对准时，第一构件66在开口58中向前线性移动至第二位置。当(凸角52的)相应的偏心部分54移动成不与第一构件66对准时，第一构件66在开口58中线性地向后移动至第一位置。

壳体56也可限定腔室69。当第一构件66来回移动时，液态流体被引入腔室69或从腔室69中除去。因此，参考图3，泵组件12可包括入口70和出口72。在某些实施例中，壳体56可限定入口70和出口72；且入口70和出口72二者均可与腔室69流体连通。液态流体通过入口70被引导至腔室69中并且被出口72引导出腔室69。从泵组件12中排出的液态流体被引导至喷射器42中，然后喷射器42将液态流体排出至期望的燃烧室17中。一个或多个导管73可连接泵组件12的出口72和喷射器42以在其间引导液态流体。泵组件12还可包括柱塞74和本文未明确讨论的任何其它部分，以将液态流体移入和移出泵组件12。第一构件66的移动还导致柱塞74移动，从而取决于第一构件66的移动方向而牵引和推动液态流体。

继续图3，第一构件66可包括背离纵向轴线60的外周边76。更具体地，外周边76可面向内壁64。第一构件66还可包括第一端78和沿着纵向轴线60与第一端78轴向对置的第二端80。外周边76可与第一端78和第二端80相邻。具体地，外周边76在不同方向上从第一端78和第二端80面向外。将在下文进一步讨论外周边76。

继续图3，泵组件12还包括设置在开口58中的偏置构件82。偏置构件82可将第一构件66偏置回第一位置。通常，偏置构件82和第一构件66是分开的部分。偏置构件82可独立于第一构件66移动。具体地，偏置构件82可沿着纵向轴线60线性地移动，且偏置构件82可围绕纵向轴线60旋转。

转向图3至5，可选地，泵组件12可包括阀座84，其容纳偏置构件82的一端。因而，阀座84可设置在偏置构件82与第一构件66之间。阀座84可为任何合适的配置。

通常，当第一构件66来回线性移动时，偏置构件82也来回线性移动。具体地，偏置构件82在直线移动时进行压缩和减压。偏置构件82可被配置为使第一构件66返回至第一位置，且凸角52可被配置为将第一构件66向前移动至第二位置。因而，当凸角52的相应的偏心部分54不与第一构件66对准时，偏置构件82将第一构件66偏置回第一位置。例如，当第一构件66向前移动至开口58中进而到达第二位置时，偏置构件82进一步压缩；且当第一构件66要返回至第一位置时，偏置构件82通过至少部分地减压将第一构件66返回至第一位置。

第一构件66可在第一方向上移动，从而将负载86(参见图3中的箭头86)施加至偏置构件82，从而在偏置构件82上生成转矩88(参见图3中的箭头88)。换言之，当第一构件66从第一位置移动至第二位置时，第一构件66施加负载86。另外，偏置构件82将负载施加至第一构件66以使第一构件66在第二方向上移动。通常，第二方向与第一方向相反。因此，为了使第一构件66从第二位置返回至第一位置，偏置构件82将负载施加至第一构件66。

参考图3，泵组件12进一步包括第二构件90，其将第一构件66与偏置构件82分离使得当第一构件66将负载86施加至偏置构件82时，偏置构件82上的转矩88转移至第二构件90而不将转矩88转移至第一构件66。简而言之，第二构件90被配置为吸收转矩88以防止转矩88转移至第一构件66。第二构件90在图3中示意地示出，因为第二构件90可具有不同的配置，如下文进一步讨论。因而，图3指示第二构件90的大致位置。

参考图3至5，通常，壳体56和第一构件66中的一个限定凹槽62。换言之，凹槽62限定在壳体56或第一构件66中。泵组件12可进一步包括突起92，其固定至壳体56和第一构件66中的一个。换言之，突起92固定至壳体56或第一构件66。突起92设置在凹槽62中，以线性地引导第一构件66，同时使第一构件66的旋转最小化。因此，在某些实施例中，壳体56限定凹槽62，且突起92固定至第一构件66。在其它实施例中，突起92固定至壳体56，且第一构件66限定凹槽62。因而，如果壳体56限定凹槽62，那么突起92固定至第一构件66；且如果突起92固定至壳体56，那么第一构件66限定凹槽62。

通常，如果壳体56限定凹槽62，那么突起92从外周边76突出，且凹槽62通向开口58。因而，突起92朝内壁64向外突出。突起92可设置在凹槽62中，以沿着纵向轴线60线性地引导第一构件66，同时使第一构件66围绕纵向轴线60的旋转最小化。换言之，突起92设置在凹槽62中以将第一构件66相对于纵向轴线60线性地引导，同时使第一构件66围绕纵向轴线60的旋转最小化。

通常，当第一构件66将负载86施加至偏置构件82时，偏置构件82上的转矩88转移至第二构件90而不将转矩88转移至第一构件66，以最小化突起92在凹槽62中的旋转。因而，使突起92的旋转最小化防止突起92与内壁64接合，从而避免内壁64沿着凹槽62的磨损。

如图3中最佳地所示，在某些实施例中，内壁64可包括围绕凹槽62的壁部分94。因此，当第一构件66将负载86施加至偏置构件82时，偏置构件82上的转矩88转移至第二构件90，而不将转矩88转移至第一构件66，以最小化突起92在凹槽62中的旋转并且避免对壁部分94施加预定量的力。因而，使突起92的旋转最小化使得突起92与壁部分94接合最小化，从而避免了内壁64沿着沟槽62的磨损。

第二构件90可处于不同的配置，其中的一些将在下文进行讨论。图4和5中说明了不同配置的非限制性示例。第二构件90的以下讨论呈现了非限制性示例，且应当明白的是，第二构件90可为其它配置。

参考图4，第二构件90可为轴承96。轴承96可为任何合适的配置，且一个非限制性示例是轴承96是推力轴承。

继续图4，轴承96可包括固定至第一构件66的第一座圈98和邻接阀座84的第二座圈100。柱塞74也可邻接第二座圈100。轴承96可包括设置在座圈98、100之间的多个滚子102，当转矩88被施加至偏置构件82时，这些滚子允许座圈98、100中的一个相对于座圈98、100中的另一个的旋转移动。滚子102可为任何合适的配置，且非限制性示例可包括球形球、具有连续增大或减小的圆形横截面的锥形滚子、具有连续相同的圆形横截面的细长滚子等。

参考图5，第二构件90是涂层104。出于说明性目的，夸大图5中的涂层104的厚度。应当明白的是，涂层104可为任何合适的厚度并且可施加于一个或多个表面。在一种配置中，涂层104设置在阀座84上。在另一种配置中，涂层104设置在第一构件66上。在又一种配置中，涂层104设置在阀座84和第一构件66二者上。

通常，涂层104可包括低摩擦材料，其使表面之间的摩擦量最小化。作为一个非限制性示例，低摩擦材料可包括碳材料，其可包括类金刚石碳(DLC)涂层。因此，在某些实施例中，涂层104是DLC涂层。

如在图4和5中最佳地所示，第一构件66还可限定面向偏置构件82的凹部106。更具体地，第一构件66的第一端78可限定面向偏置构件82的凹部106。凹部106可延伸至第一构件66中进而到达壁108，并且取决于第二构件90的配置，轴承96的一侧或涂层104的一侧可邻接壁108。通常，在某些实施例中，第二构件90至少部分地设置在凹部106中。因此，例如，涂层104或轴承96可至少部分地设置在凹部106中。

继续图4和5，阀座84可包括面向偏置构件82的第一侧110和面向凹部106的第二侧112。因此，偏置构件82可接合阀座84的第一侧110。对于图4的实施例，轴承96的第二座圈100可接合阀座84的第二侧112。当转矩88被施加至偏置构件82时，第二座圈100可相对于第一座圈98旋转，这最小化了正转移至第一座圈98和第一构件66的转矩88。对于图5的实施例，涂层104可设置在阀座84的第二侧112上。应当明白的是，涂层104也可沿着阀座84的一个或多个边缘或任何其它合适的位置设置。涂层104使阀座84与第一构件66之间的摩擦量最小化，这将转移至第一构件66的转矩88最小化。

在某些实施例中，第二构件90可包括涂层104和轴承96二者。在此实施例中，涂层104邻接轴承96的座圈98、100中的一个和阀座84的一侧。例如，在此实施例中，涂层104可设置在阀座84的第二侧112上，且涂层104可邻接第二座圈100。作为另一个示例，在此实施例中，涂层104可设置在第二座圈100的面向阀座84的一侧上，且涂层104可邻接阀座84的第二侧112。再次，涂层104可被施加至一个或多个表面。

返回参考图3，泵组件12可进一步包括由第一构件66支撑的第三构件114，且第三构件114接合凸角52。第三构件114可与第一构件66线性地移动。另外，第三构件114可独立于第一构件66旋转。如图3中所示，第三构件114可围绕枢转轴线116旋转，且由于凸角52与凸轮轴44一起旋转，第三构件114可响应于与凸角52的接合而旋转。通常，枢转轴线116可横向于纵向轴线60。在某些实施例中，枢转轴线116垂直于纵向轴线60。另外，在某些实施例中，枢转轴线116基本上平行于中心轴线46。

通常，第三构件114由第一构件66的第二端80支撑。当(凸角52的)相应的偏心部分54旋转成与第三构件114对准时，第一构件66和对应地第三构件114相对于开口58线性地移动。在某些实施例中，第一构件66的第二端80可限定面向凸角52的第二凹部118，且第三构件114可至少部分地设置在第二凹部118中。第三构件114可被称为滚子102。

虽然已详细描述了用于实行本公开的某些最佳模式和其它实施例，但是本公开所属领域的技术人员将认识到用于实践本公开的各种替代设计和实施例在所附权利要求书的范围内。另外，图式中所示的实施例或本描述中提及的各个实施例的特性不一定被理解为实施例彼此独立。实情是，可行的是，实施例的一个示例中描述的每个特性可与来自其它实施例的一个或多个其它期望特性组合，从而产生没有以文字描述或没有通过参考图式描述的其它实施例。因此，这些其它实施例落在随附权利要求书的范围的框架内。

Claims (7)

1.一种泵组件，包括：

限定开口的壳体；

第一构件，其至少部分地设置在所述开口中并且相对于所述开口线性地可移动；

偏置构件，其设置在所述开口中并且独立于所述第一构件而可移动，且其中所述第一构件在第一方向上可移动，从而将负载施加至所述偏置构件，从而在所述偏置构件上产生转矩；以及

第二构件，其将所述第一构件与所述偏置构件分离，使得当所述第一构件将所述负载施加至所述偏置构件时，所述偏置构件上的所述转矩转移至所述第二构件而不将所述转矩转移至所述第一构件；以及

阀座，其设置在所述偏置构件与所述第一构件之间，所述阀座具有面向所述偏置构件的第一侧和面向由第一构件形成的凹部的第二侧，所述凹部继而面向所述偏置构件；

其中,所述第二构件为推力轴承，其包括第一座圈、第二座圈以及两个座圈之间的多个滚子；以及

其中，所述偏置构件接合阀座的第一侧，第二座圈邻接阀座并接合阀座的第二侧，并且所述第一座圈固定至第一构件。

2.根据权利要求1所述的组件，其中所述壳体限定凹槽，并且进一步包括固定至所述第一构件中的突起，且其中所述突起设置在所述凹槽中以线性地引导第一构件，同时使所述第一构件的旋转最小化。

3.根据权利要求2所述的组件，其中所述开口沿着纵向轴线设置，且所述壳体限定与所述纵向轴线间隔开并且基本上平行于所述纵向轴线的所述凹槽，且所述突起固定至所述第一构件，且其中所述突起设置在所述凹槽中以沿着所述纵向轴线线性地引导所述第一构件，同时使所述第一构件围绕所述纵向轴线的旋转最小化。

4.根据权利要求3所述的组件，其中：

所述壳体包括围绕所述开口的内壁，其中所述凹槽限定在所述内壁中；且

所述第一构件包括面向所述内壁的外周边，且所述突起从所述外周边突出。

5.根据权利要求4所述的组件，其中所述内壁包括围绕所述凹槽的壁部分，且当所述第一构件将所述负载施加至所述偏置构件时，所述偏置构件上的所述转矩转移至所述第二构件而不将所述转矩转移至所述第一构件，以便使所述突起在所述凹槽中的旋转最小化并且避免向所述壁部施加预定量的力。

6.根据权利要求1所述的组件，其中：

所述开口沿着纵向轴线设置；

所述第一构件包括背离所述纵向轴线的外周边；

所述第一构件包括第一端和沿着所述纵向轴线与所述第一端对置的第二端，其中所述外周边与所述第一端和所述第二端相邻；且

所述第一构件的所述第一端限定面向所述偏置构件的凹部，且所述第二构件至少部分地设置在所述凹部中。

7.一种推进系统，包括：

包括凸角的凸轮轴；

泵组件，其包括：

壳体，其沿着纵向轴线限定开口并且限定凹槽，所述凹槽与所述纵向轴线间隔且基本上平行于所述纵向轴线；

其中所述凸轮轴的所述凸角可相对于所述壳体旋转；

第一构件，其至少部分地设置在所述开口中并且接合所述凸角使得所述凸角的旋转导致所述第一构件相对于所述开口进行线性移动；

突起，其固定至所述第一构件并且设置在所述凹槽中以相对于所述纵向轴线线性地引导所述第一构件，同时使所述第一构件围绕所述纵向轴线的旋转最小化；

偏置构件，其设置在所述开口中并且独立于所述第一构件而可移动，且其中所述第一构件在第一方向上可移动，从而将负载施加至所述偏置构件，从而在所述偏置构件上产生转矩；以及

包括第二构件，所述第二构件将所述第一构件与所述偏置构件分离，使得当所述第一构件将所述负载施加至所述偏置构件时，所述偏置构件上的所述转矩转移至所述第二构件而不将所述转矩转移至所述第一构件以将所述突起在所述凹槽中的旋转最小化；以及

阀座，其设置在所述偏置构件与所述第一构件之间，所述阀座具有面向所述偏置构件的第一侧和面向由第一构件形成的凹部的第二侧，所述凹部继而面向所述偏置构件；

其中,所述第二构件为推力轴承，其包括第一座圈、第二座圈以及两个座圈之间的多个滚子；以及

其中，所述偏置构件接合阀座的第一侧，第二座圈邻接阀座并接合阀座的第二侧，并且所述第一座圈固定至第一构件。

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