CN1101523C - 柱塞泵 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种柱塞泵，包括多个缸及柱塞；柱塞内端固定于衬垫；驱动轴与偏心部分为一体；偏心部分在其内转动的环形凸轮包括多个平面部分，衬垫面对一平面部分并由弹簧偏压；具有封闭腔的壳体，凸轮和衬垫安装其中，燃油供入此腔以润滑轴和凸轮，衬垫形成有环形孔腔，盘形底板包括覆盖一层包括聚四氟乙烯和铅的自润滑材料的金属材料基体，底板通过基体过盈配装在孔腔内使该层面对平面部分，该层通过弹簧与平面部分弹性接触；轴和偏心部分包括滑动轴承，滑动轴承包括金属基体和一层自润滑材料。

Description

柱塞泵
技术领域
本发明涉及了一种完美的柱塞泵，特别是用于给内燃机供油的柱塞泵。
背景技术
众所周知，在内燃机中，尤其是在柴油机中，上述类型的泵的工作压力甚至超过1300bar，其工作速度也高达3000rpm左右。
上述类型柱塞泵的各缸围绕着驱动轴径向地布置，驱动轴包括一个偏心部分，用于操纵缸的凸轮在偏心部分上旋转，每一个缸都包括一个衬垫，它与相应凸轮的平面部分相接合。使用时，偏心部分带动凸轮，使其每时每刻都平行于自身运动，其运动轨迹是圆，这样使得每个衬垫在相应平面部分上平稳滑动，不存在相应柱塞轴线的角度的摆动。
泵的轴、偏心部分、凸轮和衬垫都安装在一个封闭的腔中，供给到泵中的部分燃油被注入此腔中，以润滑衬垫与凸轮平面部分相接触的表面；在轴和各自的支承孔之间及凸轮与偏心部分之间都安装了滑动轴承，滑动轴承也由在此腔中循环的燃油来润滑。
然而，当可移动接触表面上的压力超过给定值，以及/或者泵的速度超过给定的值时，由燃油或者其它任何润滑油所提供的润滑都不足以润滑衬垫表面和相应凸轮平面部分。实际上，在这种压力下，接触表面之间的燃油或者润滑油的油膜被破坏，燃油或者润滑油被挤出相应的缝隙，这样就导致可能会出现这两个表面的卡死现象。
美国专利No.5571243公开了一种上述类型的泵，其中在超过可移动接触表面上给定压力以及/或者在超过泵的给定速度的情况下，燃油或者任何类型润滑油的润滑不足以润滑衬垫表面和相应凸轮平面部分。实际上，此种压力挤压接触表面之间的燃油或者润滑油的油膜，使得燃油或者润滑油被挤出相应的缝隙，从而会导致两个表面的卡死现象。
美国专利No.4222714公开了一种液压径向柱塞泵，其中各活塞由一共同的圆形偏心部分驱动，各活塞与一衬垫整体形成，衬垫具有一弧形接触表面直接在偏心部分的弧形表面上滑动，从而于两相对滑动表面之间发生大的滑动摩擦位移。设置有自润滑材料层的滑动片粘接于衬垫的接触面，相互粘接的两表面在粘接之前通过蚀刻使之粗糙化。
发明内容
本发明的目的是提供一种高度简单、可靠的柱塞泵，旨在消除柱塞衬垫与相应凸轮表面之间的卡死。
根据本发明，提供了一种柱塞泵，包括多个缸，布置成其各自的轴线围绕一驱动轴以预定角度间隔开；及多个柱塞，每一个柱塞都在相应的缸内滑动；每一个所述柱塞的径向内端固定于一相应衬垫；所述驱动轴与一偏心部分形成一体；以及所述偏心部分在其内转动的环形凸轮，所述环形凸轮包括与所述相应衬垫相关联的多个平面部分，每个所述衬垫面对相关的平面部分并由一相应弹簧偏压向所述相关平面部分，从而在所述偏心部分在所述环形凸轮内转动时，每个所述衬垫相对于所述相关平面部分滑动，所述柱塞泵还包括一个壳体，壳体具有一个封闭的腔，所述凸轮和所述衬垫安装在此腔中，燃油被供入此腔以润滑所述轴和所述凸轮，每一所述衬垫上形成有一环形孔腔，盘形底板包括一金属材料基体，其上覆盖有至少一层包括聚四氟乙烯和铅的自润滑材料，所述底板通过所述基体过盈地配装在所述孔腔内，使得所述层面对所述平面部分，所述层借助于所述相应弹簧与所述平面部分保持弹性接触；所述轴和偏心部分各包括一滑动轴承，滑动轴承又包括一金属基体和至少一层自润滑材料。
附图说明
下面参考附图通过例子介绍本发明最佳的、但并非局限于此的具体实施例，其中：
图1是本发明径向柱塞泵的轴向剖视图；
图2为沿图1II-II线的放大局部剖面图；
具体实施方式
图1中的标号15代表一高压径向柱塞泵，它用于给内燃机例如柴油机提供燃油，柱塞泵包括三个缸21，它们在壳体20内径向地布置，它们各自的轴线22间的夹角间隔为120°。在中心，壳体20包括一个杯型内腔23，此腔由法兰24关闭。
泵15包括驱动轴28，驱动轴具有两部分，分别装配了各自的滑动轴承29和30，轴28通过这两个轴承在法兰24孔25中和壳体20的盲孔27中转动；轴28与偏心部分35形成一体，偏心部分安装在腔23内，装配了另外一个滑动轴承34，此滑动轴承与环形凸轮39的孔38的内表面相配合，凸轮控制泵15，凸轮39在偏心部分35上转动；偏心部分35的轴线36相对于轴28的轴线37偏离了距离E。
环形凸轮39的外表面包括三个与缸21(图2中仅显示了一个)相关联的平面部分40，各平面部分与缸21的相应轴线22相垂直。每个缸21包括一个与相应轴线22同轴的圆柱型孔41，柱塞42在孔中滑动，且从缸21伸向轴线37(也参考图1)；每个柱塞42的伸出部分例如通过定位器33配有一个衬垫43，其与柱塞42一起被弹簧44推向相应的平面部分40。
由于柱塞42严格地按照直线轨迹滑动，故当轴28转动时，凸轮39依靠衬垫43保持其方位，而轴线36绕着轴28的轴线37转动，从向各平面部分40也平行于自身沿一圆形轨迹运动，并连同弹簧一起使柱塞42在孔41内往复运动，每个衬垫43在凸轮39的相应平面部分40上横向滑动。
在孔41内，每个柱塞与凸轮39相对的表面限定了一个压缩腔45，压缩腔的容积随着柱塞42的运动而变化；每个缸21包括一个单向进油阀50(图1)和一个单向排油阀51，这两上阀都安置在关闭相应缸21的挡板52上，并通过相应的盖帽53安装到壳体20上。
当柱塞42沿径向向内移动时，压缩腔45膨胀，通过进油阀50吸入燃油，而当柱塞42沿径向向外移动时，腔45的容积减小，使得燃油被压缩，当达到预定的压力值时，排油阀51打开，燃油通过阀51从腔45中排出。
燃油沿着相应的轴向通道54以及相应的径向通道55流入进油阀50，轴向通道是在相应的盖帽53上形成的，径向通道是在壳体20中靠近法兰24处形成的；三个通道55与在法兰24上形成的环形槽56相通，而环形槽又与进油通道57相通，进油通道与进油接头14相通。
燃油通过双位阀46流入通道57中，双位阀包括一个带有校准孔48的活塞，并经由孔49与内腔23相通；从进油接头14流入的燃油不断地通过孔48和49流进腔23中，以润滑并冷却安装在腔中的运动部件。
每个排油阀51沿着相应的轴向通道59及相应的径向通道60与轴向孔腔61相通，轴向通道是在相应的盖帽中形成的，而径向通道是在壳体20中形成的；孔腔61再向下经过一个压力调节器(没有显示)旁通阀与低压腔相连，低压腔与排油接头64相通，排油接头也通过通道65以已知的方式连接到壳体20的孔27。
根据本发明，一个由自润滑材料，诸如青铜、聚四氟乙烯或者其他类似材料做成的部件设置在凸轮39各平面部分和相应衬垫43之间。再具体地说，所述部件包括一个盘型底板(shoe)66，底板装在一环形孔腔67内(图2)，环形孔腔是在每个衬垫的正对着凸轮39的相应平面部分40的表面上形成的。底板66与孔腔67过盈配合，其具有的厚度使之略伸出表面68。
底板66可包括一个金属基体69，例如铁的或者青铜的，在其上覆盖至少一层自润滑材料70，例如一种已知的聚四氟乙烯和铅做的层70；底板66以金属基体69装在孔腔67内，自润滑层70正对着凸轮39的平面部分40。在实际应用中，相应的弹簧44使层70紧靠在相应的平面部分40上。
轴承29、31、34(图1)也可以包括一个金属基体和自润滑材料外层，最好与底板66的结构相同。在这种情况下，轴承29、31、34的金属基体分别压在轴28的两部分上和偏心部分35上，自润滑材料层与孔25、27和38的内表面相配合。
在泵15的工作过程中，即使当平面部分40的表面的压力和/或驱动轴28的速度使润滑油的油膜被破坏时，每个底板66能有效地润滑平面部分40的表面，这样可消除任何卡死(seizure)的风险。类似地，轴承29、31、34能在任意压力和泵15的任意工作速度下有效地确保孔25、27、38的润滑。
与现有技术的情况相比较，根据本发明所述的泵可消除任何卡死的风险。
很明显，可对这里所描述和示例的泵做一些改动，然而并不脱离本发明的实质。例如，泵可以是单活塞的，或者直列活塞式的，并可以包括不同于上述所描述的润滑系统，例如与油路分离开的油槽或者高压油系统。
而且，底板66也可以不是圆形的；底板66和/或轴承29、31、34也可包括多层不同于上述所描述的自润滑层；底板66可安装到凸轮39的相应平面部分40上；最后，底板66也可以其它任意一种方式，如螺纹连接、焊接或键连接到衬垫43或平面部分40上。

Claims (2)

1.一种柱塞泵，包括多个缸，布置成其各自的轴线围绕一驱动轴以预定角度间隔开；及多个柱塞，每一个柱塞都在相应的缸内滑动；每一个所述柱塞的径向内端固定于一相应衬垫；所述驱动轴与一偏心部分形成一体；以及所述偏心部分在其内转动的环形凸轮，所述环形凸轮包括与所述相应衬垫相关联的多个平面部分，每个所述衬垫面对相关的平面部分并由一相应弹簧偏压向所述相关平面部分，从而在所述偏心部分在所述环形凸轮内转动时，每个所述衬垫相对于所述相关平面部分滑动，所述柱塞泵还包括一个壳体，壳体具有一个封闭的腔，所述凸轮和所述衬垫安装在此腔中，燃油被供入此腔以润滑所述轴和所述凸轮，其特征在于，每一所述衬垫上形成有一环形孔腔，盘形底板包括一金属材料基体，其上覆盖有至少一层包括聚四氟乙烯和铅的自润滑材料，所述底板通过所述基体过盈地配装在所述孔腔内，使得所述层面对所述平面部分，所述层借助于所述相应弹簧与所述平面部分保持弹性接触；所述轴和偏心部分各包括一滑动轴承，滑动轴承又包括一金属基体和至少一层自润滑材料。
2.如权利要求1所述的柱塞泵，其特征在于，所述底板以螺纹连接、焊接或者粘接的方式连接到所述衬垫或者所述平面部分上。
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