CN1420962A - 泵压柱塞滑动瓦的卡入连接 - Google Patents

Abstract

一种供油泵，它有许多沿径向布置的柱塞套筒，每一个套筒中装有一个柱塞，该柱塞有一个能在柱塞套筒内在泵压位置与充油位置之间作往复运动的被驱动端。这种供油泵包括一个能旋转的驱动构件和许多滑动瓦。每一块滑动瓦有一个靠近相应的柱塞被驱动端的第一表面，和一个靠近驱动构件的第二表面。在一个变型中，各滑动瓦的第一表面上有一个球窝，上述柱塞的被驱动端卡在这个球窝中，并且被它包住，形成一个滑动瓦组件。一个保持架把所有的滑动瓦组件联结起来。在另一个变型中，在上述保持架上有孔，上述柱塞的被驱动端穿过这个孔，并卡在其上，从而卡住这个柱塞。这个柱塞的被驱动端与滑动瓦第一表面上的凹座啮合。驱动构件转动，就能使各滑动瓦运动，亦即使各柱塞向泵压位置运动。当一个柱塞被驱动构件驱动，向泵压位置运动时，至少有一个柱塞被联结的保持架拉动，缩回到充油位置。滑动瓦组件与保持架的联结在滑动瓦的第二表面与驱动构件之间，在驱动构件的部分运动过程中，形成了一个受控制的间隙。本发明还涉及一种使用分组件的供油泵装配方法，这种分组件可以在供油泵泵体的外部装配。

Description

泵压柱塞滑动瓦的卡入连接

技术领域

本发明涉及一种向内燃发动机内喷射燃料的供油泵。更具体的说，本发明涉及一种带有若干泵压柱塞的供油泵，这些柱塞用滑动瓦或保持架来夹持。

背景技术

常用供油泵中有一种类型的泵具有几个柱塞，这些柱塞沿着径向在相应的泵压缸筒内作往复运动。当各柱塞向着充液位置运动时，燃料便被吸入泵缸内。当这些柱塞向着泵压位置运动式时，处于高压下的燃料便从泵缸内排出。这些柱塞可以是内驱动的，也可以是外驱动的。在内驱动的供油泵中，一个旋转驱动构件周期地沿径向向外驱动各柱塞的内端。在这种类型的泵中，在柱塞沿径向向外的行程中，燃料从缸筒中排出，在柱塞沿径向向内的行程中，把燃料吸入缸筒内。因此，所谓充液位置就是沿径向最里面的柱塞位置，而排液位置则是沿径向最外面的柱塞位置。在外驱动的供油泵中，结构正好相反，这种泵的泵压柱塞是在其径向的外端驱动的(例如，借助于一个旋转的环形凸轮)，因此它具有沿径向向内的排液行程和沿径向向外的充液行程。在这两种类型的泵中，驱动构件的旋转运动转变为柱塞沿着泵压位置运动的直线运动。由于柱塞并不固定在偏心驱动装置或凸轮上，所以要用一个弹簧压住柱塞，让它回到充液位置上去。在现有的燃油供油泵中，每一个柱塞都是借助于独立于其他柱塞的本身的回程弹簧压回到其充液位置去的。

一般，要在柱塞与驱动构件之间加入一块滑动瓦，以帮助把驱动构件的旋转运动转变为柱塞的直线运动。这些滑动瓦必须基本上恒定地保持与驱动构件和柱塞两者都接触。这一点常常是通过压在各个滑动瓦上的独立弹簧的压力，和滑动瓦与柱塞之间的可转动的连接来完成的。一般，每一个柱塞与其相应的滑动瓦是用同一个弹簧来加压的。柱塞与滑动瓦之间的能转动的连接在制造和装配的时候有一些困难。通常，很难找到一种滑动瓦的材料，它既有适当的耐磨性，而且仍然有足够的延展性，能让滑动瓦做成围绕着柱塞的端头，并将其夹住。要想用机械方法使滑动瓦成形为围绕着柱塞被夹住的端头，同时又使这两个零件之间具有最佳的保持配合，也是很困难的。最后，把这种滑动瓦/柱塞分组件装配到供油泵的缸筒里去也很困难，只能采用手工的方式。

如果取消普通的螺旋回程弹簧和全部滑动瓦或全部柱塞的动态连接，就能更有效地利用空间，泵的效率将更高，并且还能改善滑动表面的润滑。具体的说，通过一个加力环或保持架来完成柱塞与滑动瓦之间的可旋转的连接，并以机械控制的方式驱动这些作往复运动的构件，就能够取消弹簧，获得以上所提到的优点。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种供油泵柱塞与滑动瓦之间的可转动的连接。

本发明的另一个目的是提供滑动瓦和柱塞零件，这两种零件之间具有可转动的连接，并且很容易制造。

本发明的又一个目的是提出一种供油泵柱塞与滑动瓦之间的可转动的连接，这种连接能与机械控制式驱动装置协同工作。

本发明的又一个目的是提供一种供油泵柱塞与滑动瓦之间的可转动的连接，这种连接能快速而且方便地安装在供油泵的泵体内。

本发明的又一个目的是提供一种在供油泵泵体外面装配供油泵驱动装置分部件，并把这种驱动装置分部件安装在供油泵里面的方法。

本发明的第一实施例涉及供油泵柱塞与供油泵滑动瓦之间的可转动的连接。每一个滑动瓦都有一个第一表面和一个与其相对的第二表面，并且，每一个油泵柱塞包括一个带有泵压端和相对的被驱动端的主体。滑动瓦的第一表面与柱塞的被驱动端接触，而滑动瓦的第二表面与旋转的驱动构件滑动接触。虽然各柱塞都是借助于旋转构件对相应的滑动瓦的作用迫使各柱塞向泵压位置移动，但滑动瓦并不直接固定在上述驱动构件上。因此，可以把各滑动瓦及其相应的泵压柱塞认为是一个滑动瓦组件。柱塞的被驱动端有一个头部，这个头部基本上呈球形。上述头部可以通过一个其直径既小于柱塞主体，又小于球形头部的颈部连接在柱塞上。滑动瓦的第一表面具有带有圆形敞口的基本上呈球窝状的内壁。圆形敞口的直径小于柱塞柱塞头部和滑动瓦球窝的最大直径。这样，当柱塞头部向滑动瓦的球窝运动使，球窝的敞口便“挠曲”成能容纳柱塞头部的较大直径。一当柱塞头部的最大直径通过球窝的敞口，敞口便又恢复到原来的直径，从而把柱塞头部包在滑动瓦的球窝内，而且能够相对转动。这样，柱塞头部就“卡”在滑动瓦的球窝里了。通常，球窝敞口的挠曲程度处于制造滑动瓦的材料的弹性极限内，所以不会发生球窝或球窝敞口的永久变形。

在一个优选的变型中，上述各滑动瓦都与一个保持架连接，所以滑动瓦之间基本上保持固定的空间关系。应该理解，即使当供油泵在使用的时候，这些滑动瓦都在运动，也仍能保持这种固定的关系。因此，当一块滑动瓦和它的柱塞一起被驱动构件所驱动，向着它的泵压位置运动时，上述保持架就把这一运动传递给至少另外一块滑动瓦，因而也就传递给它的向着其供油位置运动的柱塞。驱动构件的旋转运动就以这样的方式转换成各柱塞的直线往复运动，而不需要弹簧对柱塞或滑动瓦加压。虽然在本发明的优选实施方式中使用了保持架，用机械方式驱动滑动瓦组件，但，滑动瓦球窝和柱塞头部的“卡入”连接也可以很有利地使用于普通的弹簧加压的结构设计中。

在另一个变型中，上述滑动瓦球窝在其壁上有许多增大壁的挠性的孔或长槽。这使得滑动瓦能用弹性较小的材料制造，而仍保持与柱塞头部的弹性卡入配合；或者，对于一定的材料，能比没有长槽的变型获得更大的挠性。

在又一个变型中，上述保持架上具有宽度比柱塞头部的直径小的孔在模拟柱塞头部与滑动瓦球窝的卡入配合的方式中，上述保持架的孔能发生弹性挠曲，让较大的柱塞头部通过，从而把柱塞头部包在保持架里，而且能够转动。在这个变型中，滑动瓦的第一表面具有局部的球形凹坑或凹座，这个凹坑与柱塞头部接触，但不一定要把它包住。这个变型能使用强度较高的滑动瓦材料，这种材料太脆，不能挠曲和包住柱塞头部，但仍能用机械方式驱动柱塞。

在一个不同的变型中，上述柱塞头部在靠近颈部处具有较大的半径，而在其自由端具有较小的半径。半径较小的自由端能能让柱塞头部很容易地通过保持架的孔插入，而靠近颈部的较大的半径则形成了让保持架靠压的肩部。所增加的大半径的肩部增大了把柱塞拉出保持架的孔所需要的力量。

在又一个不同的变型中，上述保持架上有若干钥匙孔，这些钥匙孔的有直径较大的端部，或安装窗口，还有直径较小的端部，或工作窗口。直径较大的端部能让柱塞头部通过。直径较小的端部能容纳柱塞的颈部，并且直径较大的柱塞主体和头部把柱塞夹在保持架上。保持架可以固定在泵体内部而且能够转动，以防止保持架相对于柱塞转动，并防止柱塞进入钥匙孔的大直径端部。

或者，上述钥匙孔可以在大直径端部与小直径端部之间有一个变窄的部位，或者柱塞说柱塞的阻挡部分。上述柱塞颈部有一条加载凹槽。柱塞插入钥匙孔的大直径端部，而柱塞颈部的加载凹槽通过上述柱塞阻挡部分，把柱塞颈部定位在钥匙孔的小直径端部中。在使用时，柱塞沿轴向移动，于是柱塞颈部与柱塞阻挡部分对准，防止了柱塞从小直径端部移动到大直径端部。应该指出，这些变型可以应用于内部驱动和外部驱动的两种供油泵。

在任何方式的变型中，柱塞头部被滑动瓦包住的可转动的连接，以及滑动瓦组件由于安装在保持架上而形成的固定关系，当滑动瓦从径向向外运动改变为从径向向内运动，或者相反时，都会在驱动构件与滑动瓦表面之间产生一个暂时的间隙。这种暂时的间隙能让流体进入滑动瓦与偏心构件之间的界面，以减少摩擦，扭矩和磨损，从而提高了滑动瓦和驱动构件的承载能力。或者，使用具有某些“挠曲”的保持架，将使得滑动瓦组件基本上仍保持固定的关系，而同时又能在驱动构件与滑动瓦的滑动表面之间形成暂时的间隙。

本发明的第二实施例涉及装有上述能转动的连接器的高压供油泵的安装方法。其中的一种方法是把驱动的分组件安装在泵体的外部。上述驱动分组件包括一根轴，一个驱动构件偏心地安装在这根轴上，还包括许多靠近上述驱动构件的滑动瓦，以及一个与各滑动瓦连接的保持架。保持架的作用是使这些滑动瓦保持在靠近上述驱动构件的位置上。然后，把驱动分组件安装在泵体内。在泵体外部内部的柱塞缸筒中装入柱塞，并且使柱塞头部被滑动瓦的球窝包住并卡住。在柱塞头部以能转动的方式卡住在保持架中的各种变型中，其安装方法大体上相同。把驱动分组件安装在泵体外部内部之后，柱塞头部便卡入并夹在上述保持架的一个孔内，并配合在上述滑动瓦的球窝内。或者，也可以将各滑动瓦和柱塞装配成一个滑动瓦组件。然后，把各柱塞的泵压端部插入柱塞缸筒中，而将其驱动端部和可转动地连接着的滑动瓦留在缸筒外部。

附图说明

本技术领域的技术人员在参照附图阅读了下面对实施例的详细描述之后，将对本发明的以上和其他目的和优点了解得更加清楚。附图中：

图1是按照本发明的一个实施例的内部驱动—外部泵压的供油泵的示意图；

图2是装有本发明的变型的内部驱动供油泵的纵向断面图；

图3是沿图2中的3-3线的横断面图；

图4是图2中所示的滑动瓦组件和协同工作的驱动构件的局部放大详图；

图5是一个滑动瓦的局部放大断面图；

图6是图5中的滑动瓦的第二表面的局部平面图；

图7是滑动瓦的第一表面的平面图，图中表示了带有扩张窄缝的球窝；

图8是沿图7中的滑动瓦的8-8线的局部横断面图；

图9是沿图7中的滑动瓦的9-9线的局部横断面图；

图10是一种具有孔的保持架和带有与保持架协同工作的支座的滑动瓦的变型的立体图；

图11是通过装有图10中的保持架和滑动瓦的供油泵的纵向断面图；

图12是沿着是11中的12-12线的横断面图，表示装有图10中的保持架和滑动瓦的供油泵的不同的视图；

图13是局部横断面图，表示包在保持架的孔内并与滑动瓦接触的，带有双半径头部的柱塞；

图14是一个滑动瓦的示意立体图，它装有一个与柱塞的驱动端部接触的支座和安装斜面；

图15a是保持架的一部分的顶视图，表示一个具有变窄部位的钥匙孔的实施例；

图15b是用于装在图15a中的钥匙孔内的泵压柱塞的横断面图；

图16是一台供油泵的横断面图，其中的柱塞都有双半径前部和带有钥匙孔窄缝的保持架，上述保持架在泵体内不能转动；

图17是驱动构件与滑动瓦组件之间的旋转连接器，在滑动瓦暂时脱离驱动构件的时刻的详细横断面图；

图18a是装配前的供油泵驱动分组件的立体图，表示用一个由两个隔开距离的弹性圆环组成的保持架，使轴和安装在驱动构件上的滑动瓦保持在驱动构件附近；

图18b是图18a的变型，其中的分组件具有刚性的金属外壳和待窄缝的滑动瓦；

图19是通过外部驱动—内部泵压的供油泵的纵向断面图，表示本发明的一个不同的变型；

图20是沿图19中的20-20线的局部横断面图；

图21是类似于图20的断面图，表示在动力上与滑动瓦组件连接的分段保持架；以及

图22是表示刚好在柱塞头部卡入滑动瓦座之前，安装在供油泵内的泵压柱塞的示意图。

具体实施方式

图1是一台燃料喷射装置10的示意图，它包括一个油箱12，和一台装有低压调节器的供油泵14，用于通过低压燃油管线或吸油管线16把燃料输送到内部驱动的供油泵18中。从供油泵14送出来的燃料通过一个进油口或供油通道20进入供油泵18，燃料在该供油泵内提高压力。高压燃料排到一根外部的总管道22内，以便输送到许多燃料喷射器24中，每一个燃料喷射器由一根燃料喷射器支管26供油。或者，泵18也可以直接向支管26供油(图中未示出)。

内部驱动供油泵18由一个泵壳28和一个内腔30组成，低压燃料通过供油通道20供入该内腔30。一个偏心驱动构件32能在内腔30内绕着驱动轴34旋转，以便以下述方式提高燃料的压力。许多柱塞缸筒36或套筒146通常隔开相等的角度从上述内腔沿径向向外延伸。上述柱塞缸筒的中心线或轴线处于同一个平面上，在图3中表示得最清楚，以下称该平面为泵压平面。一个泵压柱塞40位于相应的缸筒36内，以便随着驱动构件32的偏心旋转，在缸筒中作径向往复运动。在沿着各柱塞缸筒36径向的外端部形成了一个泵压室42。在供油压力下的燃料通过内腔进口44进入上述内腔。当燃料充满内腔30时，它也同样充满了相应的排油通道46，这条排油通道在正常情况下是由充油单向阀48关闭的。柱塞40借助于卡住它的滑动瓦50(并未在图1中表示)，以将在下文中更加完善地描述的方式来驱动，而滑动瓦则至少在偏心构件32的一部分旋转过程中跟着他运动。可以理解，如果每一个柱塞40都沿径向向内抽吸，则泵压室42内的压力就要下降，从而打开充油单向阀48，于是燃油便在腔室的压力下输送到泵压室42中。然后，在柱塞40由于驱动构件32的转动而被沿着径向向外推压时，在泵压室42内的燃料受到高压的作用，于是就打开排油单向阀52，燃油便通过排油通道54流入总管道22或支管26内。虽然以上描述了从泵压室42向排油通道供油的过程，以便对本发明有一个总的了解，但是供油泵的这些问题对于实现本发明来说，除了以下所说的外，并不是关键。因此，在本文中所描述的本发明几乎能够与任何各种形式的供油和排油机构组合在一起。

保持架56以固定的或者基本上固定的空间关系与往复运动构件(在图1中只示意地表示了泵压柱塞40)连接。当偏心驱动构件32旋转时，它便迫使某些柱塞40沿径向向外运动。这些沿径向向外运动的柱塞40有一个动态的拉力或张力对作用在保持架56上。这种拉力或张力由保持架56传递给其余的柱塞40，使得其余的柱塞随着偏心构件32沿径向向内缩回，并且缩回的距离由其限制。

图2-4更加详细地表示在图1中示意地表示的本发明的变型。请特别参阅图2，供油泵18有一个泵体58和一个可拆卸的盖子60。在泵体与盖子相反的一端上形成凸缘62，这个凸缘可以与发动机连接。泵的驱动轴64以该技术领域公知的方式，直接或间接地由上述发动机驱动。驱动轴64绕着泵18的一根纵向轴线66旋转。在本实施例中，泵壳28可以认为是由泵体58、泵盖60和与泵盖成为一体的哪些构件所组成的，因而可以认定一个壳体的后端68和一个壳体的前端70。泵体58上有一个驱动轴孔72，这个孔沿轴向从壳体的后端68延伸到内腔30。旋转的驱动轴64位于驱动轴孔72内，与其同轴线，并由一个具有前端和后端的半湿式轴瓦74支承在其中。能旋转的驱动轴64在内腔30中刚性地与偏心驱动构件32连接(最好做成整体)。在介于内腔30与轴瓦74的前端之间，上述驱动轴孔72有一个与内腔30连通的前密封腔室76，还有一个介于轴瓦74的后端与大气压力状态之间与大气连通的后密封腔室78。在前密封腔室76内有第一和第二前密封件80、82，用于防止内腔30中的燃料通过驱动轴孔72流出来。同样，在后密封腔室78内有一个低压后密封件84，用于防止可能通过高压密封件和半湿式轴瓦孔泄漏到轴瓦的后端的任何燃料，再泄漏到壳体的后部。

虽然上面为了说明的目的，陈述了一种内部驱动—外部泵压供油泵的详细结构，但应该理解，本发明并不是仅限于所描述的结构，它也可以应用于其他内部驱动供油泵的各种变型。例如，滑动瓦50与泵压柱塞40的卡入连接也可以有利地用于这样油泵的结构中，其中单独把滑动瓦组件压向与驱动构件32接触。上述有创造性的卡入连接也可以应用于同时驱动若干滑动瓦组件的泵结构设计中。

下面，详细描述泵压柱塞40，滑动瓦50，驱动构件32和保持架56这些构件之间互相作用的方式。应该理解，一般说来，每一个柱塞40都应该位于一个穿过上述壳体58的，可拆卸的柱塞套筒86内。但是，当用于本说明书中所描述的情况下时，可以认为，这个柱塞套筒86与泵壳28做成整体，因而成为泵壳的一部分。如图5和6所示，每一块滑动瓦50都有沿轴向隔开距离的前端88和后端90，以及两个沿着驱动构件的旋转方向隔开距离的侧面92和94。每一块滑动瓦都有一个构成柱塞球窝102的第一表面100，和一个靠近上述驱动构件32的第二表面104(见图4)。滑动瓦的球窝102有一个能进入该球窝内部的敞口106。

请特别参阅图3和4，每一个柱塞40都有整体呈圆筒形的主体，主体上有一个泵压端部108和一个驱动端部110。此处所用的术语“端部”，应该理解为该构件在终点的部分，或者其位置比构件的中心更靠近终点的部分。柱塞的驱动端部110的形状通常做成基本上呈球形的头部。柱塞的头部110用一个较窄的颈部112与柱塞的主体连接。圆形的敞口106能挠性地扩张，以容纳柱塞的且有驱动端部110，所以这个柱塞的头部能“卡住”配合在球窝102内，或者从滑动瓦的第一表面100延伸开来的类似的部分内。圆形的敞口106在容纳了球形驱动端部110之后，便恢复到它原来的尺寸，从而封住球形端部110，以能够转动的方式把球形的头部110包在球窝102里。这样，敞口102就让柱塞头部110“卡住”在滑动瓦的球窝102里。虽然滑动瓦的敞口106与柱塞头部1110的直径之间的尺寸关系，以及柱塞头部110的直径与滑动瓦的球窝102之间的关系是很重要的，然而，却无法通过工程设计建立它们之间的独一无二的关系。这些零件之间的适当的配合关系既是零件材料和应用环境这两种工程设计的根据的函数，还要通过测试对设计进行改进。在理想的情况下，最后得到的滑动瓦50和柱塞40之间的配合是：柱塞头部110很容易插入滑动瓦的球窝102中；在球窝102与头部110之间为转动配合；最小的“侧向间隙”和零件磨损；以及在使用过程中使柱塞40保持在滑动瓦50的球窝内。上述滑动瓦50和它的相应的柱塞40构成了一个滑动瓦组件。

通常，每一个滑动瓦50都是用高强度工程塑料，例如可从Victrex聚合物公司买到的PEEK制成。用这种材料制成的滑动瓦拥有能容许球窝的敞口106暂时进行挠性变形的弹性极限，能让柱塞头部110穿过，从而被包在球窝里。这种材料还具有把柱塞头部110包在球窝102里的足够的强度，以及承受与驱动构件32滑动接触的耐磨性能。此外，这种材料可以成功地进行模制，制造出能立刻投入使用的整体的滑动瓦50。模制的工艺方法能让制造出来的滑动瓦50处于容许的公差范围内，特别是在球窝102的区域内，不需要再使用辅助工序。

如图7-9所示，滑动瓦的球窝上可以做出窄缝114。滑动瓦球窝上的窄缝提高了它的挠性，从而可以用很坚硬但挠性较差的材料来制造滑动瓦。具有带窄缝的球窝的滑动瓦一般是用轴承级别的塑料制成的，例如可从Victrex聚合物公司买到的PEEK 10-10-10，或者是可从Green，Tweed公司买到的ARLON 1555。也可以在滑动瓦的材料中填充炭素纤维、石墨、特氟隆(Teflon)，以及这些材料的组合物。在用坚硬的材料制成的滑动瓦上开窄缝，与不开窄缝的型式相比，将具有更大的柔顺性，能让待窄缝的敞口容纳直径更大的柱塞头部。因此，滑动瓦球窝的扩张窄缝114能让柱塞头部110容易安装，同时仍能在很小的摩擦力下，以没有间隙的方式夹住柱塞40。

通常，一个基本上呈圆形的加力环或保持架56包裹在各滑动瓦50的周围(见图3)，从而把所有的滑动瓦50以及它们所包住的相应的柱塞40连接成动态联结系统，在这个系统中，一个滑动瓦的运动与所有其他滑动瓦的运动联系在一起。如图4所示，保持架56可以由两个圆环116组成。每一个圆环116在滑动瓦50相应的前端部88或后端部90处与肩部118、120外接。这种保持架也可以是一个带有若干孔的整体的环，这些孔以同样的方式与滑动瓦50协同工作。

当驱动构件32作偏心转动时，柱塞40就通过它的滑动瓦50沿径向向着外极限位置运动，以便在泵压腔室42中产生高压。在一种比较常用的方式中，上述在泵压腔室42中的高压燃料通过排油单向阀52排入与总管道22连通的排油通道54。上述被驱动的滑动瓦50和柱塞40沿径向向外的运动在保持架56(如图4中所示的构件116)上产生了张力。这个张力传递给通过与保持架56连接的其他滑动瓦50。上述张力通过保持架56传递的结果，至少有一块滑动瓦50，因而至少有一个被滑动瓦包住的柱塞40被拉向径向的内极限位置。当这个柱塞向径向的内极限位置运动时，就在相应的泵压腔室42内造成了低压。

虽然在把保持架56安装到滑动瓦50上时有许多有利的方面，但它也在滑动瓦50上造成了拉伸载荷。在图10-12所示的另一种型式中，这些柱塞用一个保持架122有力地收缩在一起，而滑动瓦126则或者保持压缩状态，或者处于无载荷与压缩状态。这是由于把保持架122安装在柱塞40上而造成的。保持架122可以用诸如实施例或弹簧钢之类的材料制成。通常，保持架122上有许多孔124。柱塞的球形头部110通过一个保持架的孔124沿径向“卡住”在滑动瓦第一表面130的球窝128内。在这种变型中，滑动瓦126被夹在柱塞的球形头部110与驱动构件32之间。由于滑动瓦126被夹住，而且还由于任何力都要通过保持架122直接传递给柱塞40，所以不需要用球窝把滑动瓦126包住柱塞40的球形端头110。因为不需要包住柱塞的被驱动端头110，所以滑动瓦就可以采用不适合于上面所说的把柱塞的被驱动端头110挠性卡住配合在滑动瓦球窝102中的材料来制造。这样，就能用诸如陶瓷或者刚那样的，能够把很大的泵压载荷传递给柱塞40的材料来制造。滑动瓦126上可以带有安装斜坡132，以便在安装时能帮助把柱塞40的球形端头110装入球窝128内(见图14)。

或者，在保持架122套住柱塞的被驱动端部110时，还可以让它靠压在滑动瓦的第一表面130上。这样，滑动瓦126就能够保持受压缩载荷的状态。滑动瓦的第一表面130上还可以有凸出部分134，如图12所示，上述凸出部分与保持架的孔124协同工作。就是因为有了被卡在保持架孔124内的凸出部分134，就能让任何径向力主要通过保持架122从一个柱塞40传递给另一个柱塞40。在这个变型中，滑动瓦126不再处于张拉状态，而是只受到压缩载荷。

使用其弹性足以进行挠曲的材料，并且让柱塞头部110进入并被夹在保持架的孔124中，也将限制保持架122能够施加在柱塞40上，而不把柱塞端部111从保持架的孔124中拉出来的力量。如图13所示，双半径的头部111在自由端处的半径r₁较小，能让柱塞头部111很容易地插入并通过保持架的孔124。柱塞头部在柱塞颈部112附近具有较大的半径r₂，形成了一个能让保持架122靠压在它上面的肩部113。使用具有双半径头部111的柱塞40，能让保持架122对肩部113施加的拉力，比使用如图4中所示的单半径的柱塞头部时所能施加的拉力大得多。

为了能把柱塞安装在用弹性更好或更差的材料，例如用金属制造的保持架122中，可以把这些孔做成如图15a所示的长槽钥匙孔的形状。钥匙孔或长槽136的直径大的端部或安装窗口135能让柱塞40的球形端头110通过。端头插进之后，较窄的柱塞颈部112滑入钥匙孔长槽136直径较小的一端或工作窗口137中，把柱塞40卡在保持架122上。或者，球形的柱塞头部110可以具有相对的平坦面(图中未示出)。这两个平坦面将减小球形端头的宽度，使得它能穿过保持架上的长孔124。把柱塞40转一下，就能使柱塞的球形头部以与卡口式连接件同样的方式卡在保持架上。

使用时，使保持架122相对于柱塞40转动，就能让柱塞头部110沿着钥匙孔长槽136移动，进入直径较大的端部135，就能卸下来了。为了防止这种可能性，上述钥匙孔长槽136可以在大直径端部与小直径端部之间变窄，以形成如图15a所示的柱塞挡块139。带有如图15b所示的加载槽或凹槽141的柱塞40与上述柱塞挡块139协同工作，以便滑动通过柱塞挡块139，让柱塞颈部112能装入钥匙孔长槽的小直径端部137内。更大的柱塞颈部112就太大了，不能滑动通过柱塞挡块139。安装好了之后，使上述加载槽141的位置移动到保持架中的钥匙孔136之外。在这样的状态下，柱塞被卡在滑动瓦126和保持架122之间，并且柱塞的颈部112包在钥匙孔长槽的小直径端部137内。于是柱塞颈部112就与长槽上的柱塞挡块协同工作，防止柱塞头部110从钥匙孔长槽136中掉出来。

在图16所示的另一个不同的变型中，上述保持架122具有一块舌片143。形成泵压腔室30的壁上有一条窄缝或一对凸出部分145。舌片143嵌入上述窄缝中，或嵌入一对凸出部分145之间，固定保持架122，使它不能相对于泵体转动，同时却能让保持架122和舌片143沿着泵压腔室30的纵轴线移动。上述柱塞颈部112处于钥匙孔长槽的小直径端部内，把柱塞头部110卡在滑动瓦126与保持架122之间。柱塞40被柱塞孔36固定成不能相对于泵体58转动。由于保持架122和柱塞40不能相对转动，所以柱塞的颈部112就不能离开钥匙孔长槽的小直径端部137，从其中脱出。

在本发明的一个值得注意的变型中，如果保持架56、122的尺寸和弹性选择得适当，就能在滑动瓦50、126与驱动构件32之间产生受控制的间隙或空间138。这个空间或间隙138是在驱动构件32从柱塞40处于其径向极限位置这一点开始连续转动时，由夹持柱塞40或滑动瓦50、126的保持架56、122所造成的。上述空间或间隙138能让流体进入滑动瓦50、126与驱动构件32之间的摩擦接触部位。这种状态示意地示于图17中，在图17中，间隙或提升空间138在驱动构件32的外形与滑动瓦50、126的弧形的第二表面104、146之间显示出来。通常，所产生的上述空间或间隙138为0.0005到0.001英寸，并且在偏心构件转动180度的范围内保持这一间隙。

在图示的特定泵结构中，在图4所示的泵压腔室42中，在柱塞40由于柱塞头部110与滑动瓦球窝102的“无游隙”的沿径向向内运动的过程中所产生的低压状态，以及同时产生的滑动瓦的中心孔140通过通道142暴露在这种低压下的状态，进一步形成了流向上述图17中的间隙或提升空间138的充液流。因此，柱塞40与滑动瓦50的“无游隙”的连接，以及保持架56的动态的机械复位组合在一起，提高了泵压腔室42的吸气效率，并改善了驱动构件32与滑动瓦的第二表面104、146之间的摩擦接触部位的润滑。

现有的供油泵中，每一个柱塞都由其本身的弹簧加压，所以作往复运动的各种零件必须单独地装配在一起。很容易理解，假如高压油泵的尺寸很小，而且间隙非常的小，这种装配过程必定很复杂而且很慢。使用上述有创造性的滑动瓦50、保持架56和柱塞40，就能使高压油泵以比现有的油泵简单而快速的方式装配起来。请参阅图22，使用这种创造性的零件，可以把由带有偏心安装的驱动构件32的驱动轴34构成的分组件144设置在泵体的外面。所需要数量的滑动瓦50可以定位在上述驱动构件32的近旁，并由保持架56夹持在其位置上。这种分组件144的一个例子也示于图18a。另一个具有高强度金属保持架56和带有窄缝114的滑动瓦50的分组件144’的变型示于图18b。应该理解，这些分组件144、144’的装配工作可以机械化或自动化，并且每一个滑动瓦50可以预先定好在驱动构件32上的角度方向。然后再把分组件144、144’插入泵体58内。在制造分组件144、144’的过程中预先确定滑动瓦50的角度方向，能在把分组件144、144’插入泵体58内时，使各滑动瓦50的球窝102对准各柱塞缸筒36的轴线。然后再把泵压柱塞40穿过各缸筒36。在滑动瓦的夹持变型中，可以推动球形头部110穿过球窝的敞口106，从而将其卡在滑动瓦的球窝102内。在采用配合在泵体缸筒36内的柱塞套筒86的油泵中，是以同样的方式把泵压柱塞40和柱塞套筒86的分组件148插入泵体58内，结果，柱塞头部110就包住并卡在滑动瓦的球窝102中。

在柱塞头部110、111用保持架122来夹持的各种变型中，也使用同样的装配方法。一个驱动机构分组件(图中未示出)，它包括一根带有一个偏心安装的驱动构件32的驱动轴34和用保持架122夹持在该驱动构件32附近的滑动瓦126，插入并安装在上述油泵主体58内。泵压柱塞40，无论是单独的还是装在柱塞套筒86内的，都插入该油泵主体58的缸筒36内。当把柱塞40或柱塞/套筒分组件148插入缸筒时，头部110、111就卡入保持架122的孔124内并与其接触，与滑动瓦的球窝128啮合。这种创造性的卡入连接还能强化油泵的装配方法，在这种方法中，滑动瓦是单独放入靠近驱动构件32的油泵主体58内的，而柱塞40则是插入缸筒内，以便卡在滑动瓦内，或者卡在预先装配好的滑动瓦与柱塞内。

图19和20表示在泵压柱塞与滑动瓦之间装有本发明的卡入连接器的高压泵的另一个实施例。这个实施例是一种外驱动—内泵压的供油泵152，它是图1中的燃料喷射系统中的一部分。在这个实施例中，泵152蝌安装在发动机153上，并直接由驱动发动机的进气阀和排气阀的凸轮轴154驱动旋转。燃料源，例如油泵14，从油箱12沿着低压侧的箭头156所指的方向，把液体燃料供入油泵152的进口158。高压泵152沿着箭头160的方向把高压燃料输送到蓄能器24或喷射器26。但是，应该理解，按照本发明的泵可以与其他各种不同的旋转驱动动力源连接。

泵152有一个主体162，主体上有一个在随意的前端和后端166、168之间延伸的毂盘部分164。毂盘164上有一个沿着中心轴线172从前端延伸到后端的中心孔170。上述毂盘164在主体162的前端166与后部分168中间有若干绕着轴线172均匀地隔开距离，并且沿径向延伸，通过毂盘部分164到达中心孔170的柱塞缸筒174。上述柱塞缸筒174的中心轴线178处在一个平面内，为方便起见，以下称之为泵压平面180。

柱塞缸筒174的径向内端182都朝向阀的壳体184。在径向具有内端和外端188、190的柱塞主体186位于各柱塞缸筒174中，以便作往复运动。各缸筒174的径向长度决定于所要求的柱塞行程，该行程与缸筒的直径一起，确定了当柱塞186到达其径向的内部极限位置时，能够在高压下排入排油腔192的最大燃料体积。

柱塞186由刚性的驱动环或驱动构件194驱动，该驱动构件围绕着这些柱塞186，并且安装成能绕着中心轴线172作偏心转动。上述偏心距顺序地，通常通过滑动瓦196，沿着径向向内驱动各柱塞186。每一块滑动瓦196和它相应的柱塞186构成一套滑动瓦组件。

在所描述的泵中用于驱动环或驱动构件194的支承构件198通常采用凸轮装置，这种凸轮装置是现成的，用于传递发动机曲轴的动力使阀的凸轮轴154旋转。外齿202与皮带或链条(图中未示出)啮合，而皮带或链条又与用曲轴(图中未示出)驱动的齿轮上的齿啮合。一个圆形的卡箍204用螺栓206之类的紧固件刚性地连接在与凸轮装置同轴线的支承构件198的前表面上。上述驱动环194刚性地安装在卡箍204内，与上述凸轮装置的轴线偏心，侧表面靠压在滑动瓦196上。

虽然以上为了说明的目的描述了外驱动—内泵压供油泵的详细结构，但应该理解，本发明并不仅限于所描述的结构，而是也能应用于其他各种外驱动供油泵的变型。例如，滑动瓦组件的卡入连接方式也可以适用于单独把滑动瓦组件压向与驱动构件194接触的油泵结构中。本发明的创造性的卡入连接方式也可以用于这样的油泵，其中的许多柱塞是用一个多个凸出部分的外凸轮驱动它们同时向着充油位置运动的。

各柱塞186沿径向向内的运动把压力较高的燃料从各柱塞套筒筒174输送到排油腔192内。而各柱塞186沿径向向外的运动则把压力较低的燃料吸入各柱塞套筒174内。当驱动环194旋转时，它通过滑动瓦196迫使柱塞186的外端190沿径向向内运动。为了保证每一个柱塞186都能沿着径向向外极限位置运动，设置了一个保持架210。如前所述，保持架210以动态的方式将被驱动的柱塞186的沿径向向内的运动传递给其余的柱塞186，从而使得至少一个柱塞186沿径向向外运动。

如图19和20所示，通常，保持架210呈环形，它在泵压平面180范围内包围着阀的壳体184。保持架210在靠近柱塞沿径向的外端190处安装在柱塞186上。如前所述，这种安装可以通过处于保持架210内的孔212进行，通过这个孔的柱塞头部214的径向外端190就卡在滑动瓦上。也可以把柱塞头部做成以前描述过的双半径结构。或者，以上所说的这种安装工作也可以通过利用以前描述过的保持架上的钥匙孔长槽(图中未示出)来完成。保持架210可以用，例如，钢或者VESPEL(可从杜邦公司购买)来制造。滑动瓦的第二表面218与驱动构件194接触，而滑动瓦的第一表面216则与柱塞的被驱动的头部214接触。这样，滑动瓦196就包在驱动构件194与柱塞的被驱动端部190之间。因此，滑动瓦的第一表面216就不需要包住柱塞头部214，而可以是一个球窝220。然而，使用具有与柱塞被驱动端卡入配合，并将其包住的球窝的滑动瓦，能让这种包括滑动瓦在内的油泵，在使用之前作为一种分组件很方便地进行装配和储存。

通过把柱塞186以能转动的方式包在保持架的孔212内，保持架210也能承受滑动瓦196的第一径向内表面216的压力。在这种变型中，被驱动的滑动瓦196和柱塞186两者的运动都以动态方式传递给所有的其他滑动瓦196和其相应的柱塞186。

在图21所示的另一个变型中，在所有的滑动瓦226上都安装了撑杆(224a-c)，以形成一个保持架。这样，一个滑动瓦226的运动就能传递给所有其他的滑动瓦226。在这个变型中，保持架不需要一个整体的构件，而是用这些撑杆224a-c把各滑动瓦226与相邻的滑动瓦226联结在一起。上述撑杆224a-c可以是各种不同形状，只要具有把一个滑动瓦226的运动传递给另一个滑动瓦226就可以了。借助于把各柱塞186包在相应的滑动瓦226的球窝228内，就能把各滑动瓦226的运动传递给它相应的柱塞186。因此，这种分段的保持架，224a-c，就能把所有的滑动瓦226，因而也就是它们相应的包住的柱塞186联结成一个单独的，在动态上连接在一起的单元，其中，一块滑动瓦的运动联系着所有柱塞的运动。也可以使用一个整体的保持架(图中未示出)，把各滑动瓦226和它们所包住的柱塞186在动态上联结在一起。

在以上的实施例中，通过适当选择保持架的尺寸和弹性，就能当驱动构件旋转时，在滑动瓦与驱动构件的滑动表面之间形成可控的间隙或空间。这个空间或间隙能让润滑油进入摩擦接触部位，减少摩擦，增大承受负载的能力。通常，所产生的空间或间隙为0.0005到0.001英寸，并且能在偏心构件转动180度的范围内维持这个间隙。

对于本技术领域的技术人员来说，很明显，在不脱离本发明的构思和范围的前提下，能够很容易地对以上所描述的结构作各种改进和增添，因此，本发明的保护范围应该由权利要求书来确定。

Claims (31)

1.一种用于高压供油泵的作往复运动的滑动瓦组件，它包括下列部件：

一个具有一被驱动端的泵压柱塞；以及

一块滑动瓦，它带有两个相对的表面，一个包括带有敞口的球窝的第一表面，上述球窝的敞口能弹性地扩张，以便卡住上述柱塞的被驱动端，其中，上述被驱动端被包在上述球窝内。

2.如权利要求1所述的滑动瓦组件，其特征在于，上述滑动瓦是用塑料制成的。

3.一种高压供油泵，包括：

一个具有中心轴线的泵体；

一根与上述中心轴线同轴线的旋转的驱动轴；

一个与上述驱动轴连接以便和它一起转动的驱动构件；

许多间隔地设置在泵体中的一系列缸筒，每一缸筒的轴线垂直于所述的中心轴线；

分别位于一系列缸筒中、能在其中沿着相应缸筒的轴线作往复运动的许多泵压柱塞，从而在各柱塞缸筒中形成一个泵压腔室，上述各柱塞具有一个泵压端和一个带有头部的被驱动端；

许多滑动瓦，每一个滑动瓦都有一个第一表面和一个靠近上述驱动构件的相对的第二表面，一个上述滑动瓦和一个上述柱塞组成一个滑动瓦组件；

用于使上述各滑动瓦组件压向上述驱动构件的装置；

其中，上述驱动构件，上述滑动瓦和上述用于加压的装置组成一个驱动分组件，并且上述驱动分组件能卡住上述各柱塞头部并将其保持在其中；

一个低压燃料供应源，用于以比较低的压力向各泵压腔室供应燃料；以及

一个高压燃料排出口，用于把上述燃料在相当高的压力下从各泵压腔室输送出去。

4.如权利要求3所述的泵，其特征在于，上述滑动瓦是用塑料制成的。

5.如权利要求3所述的泵，其特征在于，上述各滑动瓦的第一表面上有一个球窝，上述各球窝与一个相应的柱塞头部卡入配合，并将其保持在球窝内。

6.如权利要求5所述的泵，其特征在于：

上述各柱塞头部具有带第一最大外直径的基本上呈球形的形状；

上述各滑动瓦的球窝具有一道形成带有第二最大内直径的基本上呈球形的内腔的壁，上述球窝还形成一个具有第三内直径的基本上呈圆形的敞口；

其中，上述敞口的第三直径小于上述腔室的第二直径，而上述头部的第一直径大于上述敞口的第三直径，但小于上述腔室的第二直径。

7.如权利要求6所述的泵，其特征在于，在上述球窝的壁上至少形成一个孔。

8.如权利要求7所述的泵，其特征在于，所述孔形成一条从上述球窝的敞口沿径向延伸的窄缝。

9.如权利要求6所述的泵，其特征在于，一个孔连接上述球窝的腔室与上述滑动瓦的第二表面。

10.如权利要求6所述的泵，其特征在于，上述各柱塞头部保持在上述相应的球窝内部，能够转动。

11.如权利要求3所述的泵，其特征在于，上述用于加压的装置包括一个与上述各滑动瓦接触的保持架。

12.如权利要求11所述的泵，其特征在于，上述保持架和上述滑动瓦是整体的。

13.如权利要求11所述的泵，其特征在于，在上述驱动构件的部分旋转过程中，至少上述一个滑动瓦的第二表面与上述驱动构件离开一个间隙。

14.如权利要求3所述的泵，其特征在于，它还包括许多柱塞套筒，各柱塞套筒有一根套筒轴线，上述各套筒设置在上述泵体的缸筒内，其中，上述各柱塞各自位于上述一个套筒内，以便在其中沿着相应的套筒轴线作往复运动，从而在各套筒中形成一个泵压腔室。

15.如权利要求11所述的泵，其特征在于：

上述保持架上有许多孔；

上述各滑动瓦的第一表面上包括一凹座；以及

上述各保持架上的孔能卡住并容纳一个相应的柱塞头部，其中，上述柱塞头部与上述滑动瓦的凹座接触。

16.如权利要求15所述的泵，其特征在于，

上述各柱塞头部具有带第一最大外直径的基本上呈球形的形状；

上述各滑动瓦的凹座具有一道形成带有第二最大内直径的基本上呈球形的内腔的壁，上述壁还形成一个基本上呈圆形的敞口，该敞口有一个与上述腔室的第二直径相等的第三内直径；以及

上述头部的第一直径小于上述凹座的第二直径。

17.如权利要求16所述的泵，其特征在于，上述各保持架的孔具有一最小宽度，这个宽度小于上述柱塞头部的第一直径。

18.如权利要求16所述的泵，其特征在于，上述保持架的孔是一个钥匙孔，它具有一个大直径端部和一个小直径端部；并且

上述柱塞头部的第一直径小于上述钥匙孔的大直径，而大于上述钥匙孔的小直径。

19.如权利要求18所述的泵，其特征在于，上述保持架由上述泵体使其不能旋转。

20.如权利要求18所述的泵，其特征在于，

上述钥匙孔在上述大直径端部与小直径端部之间设有一个柱塞挡块；以及

上述柱塞有一个把上述柱塞头部连接在柱塞被驱动端的颈部，上述颈部有一个承载凹槽，上述承载凹槽与上述柱塞挡块协同工作，以便将上述柱塞颈部卡在上述钥匙孔的小直径端部内。

21.如权利要求15所述的泵，其特征在于，各滑动瓦的第一表面具有一个配合在上述保持架孔内部的凸出部分。

22.如权利要求15所述的泵，其特征在于，上述各滑动瓦的第一表面有一个承载斜坡。

23.如权利要求15所述的泵，其特征在于，一个颈部把上述柱塞头部连接在上述柱塞被驱动端上，并且，上述柱塞头部在上述颈部附近形成一个较大的半径，而在一个自由端上形成一个较小的半径。

24.一种装配高压供油泵的方法，其特征在于，它包括下列各步骤：

提供一个泵体，该泵体有一根中心轴线和许多位于泵体中、垂直于中心轴线、隔开距离的缸筒，每一个缸筒有一根与上述中心轴线相交的缸筒轴线；

在上述泵体中安装一个驱动构件；

把许多带有相对的第一表面和第二表面的滑动瓦放入上述泵体内部，其中，上述各滑动瓦的第二表面靠近上述驱动构件；

把上述各滑动瓦对准上述泵体的一根缸筒轴线；

选择许多柱塞，每一个柱塞有一个泵压端和一个相对的具有头部的被驱动端；

把上述各柱塞装入上述一个泵体缸筒中；以及

把上述各柱塞头部包住在上述滑动瓦的第一表面中。

25.一种装配具有一个驱动分组件的高压供油泵的方法，它包括下列各步骤：

提供一个泵体，该泵体有一根中心轴线和许多位于泵体中、垂直于中心轴线、隔开距离的缸筒，每一个缸筒有一根与上述中心轴线相交的缸筒轴线；

在上述泵体外部形成一个驱动分组件，该驱动分组件包括一个具有纵向轴线的驱动构件，和许多滑动瓦，每一个滑动瓦有一个第一表面和一个靠近上述驱动构件的相对的第二表面；

使上述各滑动瓦的第二表面保持靠近上述驱动构件；

把上述驱动分组件装入上述泵体内，使上述驱动构件的轴线对准上述中心轴线；

把上述每一个滑动瓦对准上述一个泵体缸筒的轴线；

选择许多柱塞，每一个柱塞有一个泵压端和一个相对的具有头部的被驱动端；

把上述每一个柱塞安装在上述各泵体缸筒内；以及

使上述各柱塞头部与上述驱动分组件联结。

26.如权利要求25所述的方法，其特征在于，上述驱动分组件包括一个与各滑动瓦接触连接的保持架。

27.如权利要求26所述的方法，其特征在于：

上述各柱塞头部具有基本上成球形的形状，该球形具有第一最大外径；

上述各滑动瓦的第一表面包括一个具有形成一基本上为球形内腔的壁的球窝，该内腔具有第二最大内径，上述球窝还形成一个基本上圆形的、具有第三内径的敞口，上述敞口的第三内径小于上述内腔的第二直径；

其中，上述头部的第一直径大于上述敞口的第三直径，但小于上述内腔的第二直径；以及

上述连接步骤包括使上述各头部通过一个球窝的敞口，并把上述头部定位在上述球窝的内腔中。

28.如权利要求25所述的方法，其特征在于，它还包括下列步骤：

提供一个柱塞分组件，该分组件包括一个具有套筒缸和相应的套筒轴线的柱塞套筒，以及一个位于上述套筒缸内、在其中沿着相应的套筒轴线作往复运动的柱塞，从而在各套筒缸内形成一个泵压腔室；以及

把上述柱塞分组件安装在上述一个泵体缸筒内。

29.一种装配高压供油泵的泵体分组件的方法，它包括下列各步骤：

提供一个泵体，该泵体有一根中心轴线，和许多位于泵体中、基本上处于一个共同平面上、其方向垂直于中心轴线并隔开距离的缸筒，每一个缸筒有一根与上述中心轴线相交的缸筒轴线；

选择许多柱塞，每一个柱塞有一个泵压端和一个相对的具有头部的被驱动端；

把上述各柱塞的泵压端安装在上述一个泵体缸筒中；

选择许多滑动瓦，每一个滑动瓦有两个相对的表面；以及

使上述各柱塞头部与上述一个滑动瓦的第二表面啮合，形成一个泵体分组件。

30.如权利要求书29所述的方法，其特征在于，

上述各柱塞头部具有基本上呈球形的形状，并且有第一最大外径；

上述各滑动瓦的第一表面是一个包括一道形成一基本上为球形内腔的壁的凹座，该内腔具有第二最大内径，上述壁还形成一个基本上圆形的、具有第三内径的敞口，上述敞口的第三内径等于上述内腔的第二直径，并且上述头部的第一直径小于上述凹座的第二直径；以及

上述连接步骤包括把上述柱塞的球形头部定位在上述凹座腔室内。

31.如权利要求30所述的方法，其特征在于，它还包括下列步骤：提供一个保持架，该保持架有一个孔，孔的最小宽度小于上述柱塞头部的第一直径；并且连接的步骤包括把上述柱塞头部卡入上述保持架的孔内。

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