CN203452953U - 一种径向柱塞供油泵所用的驱动轴 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开的一种径向柱塞供油泵所用的驱动轴，其特征在于，所述驱动轴通过两个滑动轴承支撑在泵体内的两个驱动轴支撑孔中，所述驱动轴位于两个驱动轴支撑孔之间的这一段上套设有一偏心驱动环。由于采用了如上的技术方案，本实用新型的有益效果：驱动轴与偏心驱动环、偏心驱动环与柱塞以及柱塞与柱塞室等相互之间的接触点，在泵油过程中一直在发生变化，如此可减少各运动零件之间的疲劳磨损，提高其工作寿命。

Description

一种径向柱塞供油泵所用的驱动轴

技术领域

本实用新型涉及一种柴油发动机的径向柱塞高压供油泵所用的驱动轴，特别涉及一种应用于高压共轨燃油喷射系统的高压供油泵所用的驱动轴。

背景技术

电控高压共轨燃油喷射系统，作为柴油发动机满足国三、国四或更高排放标准的最佳选择，由高压供油泵、高压油轨、电控喷油器、ECU和传感器等组成。在该系统中，高压供油泵的主要功能是定时地向高压油轨提供足够的燃油，以保证高压油轨内燃油压力的稳定性。其供油时刻和供油量大小由ECU控制。按机械原理，高压供油泵有直列柱塞泵和径向转子泵两种型式；按控制原理，有控制低压进油和控制高压出油两种型式。

中国发明专利公开号CN102003319公开了一种用于高压共轨燃油系统的高压供油泵，其为直列柱塞泵，控制原理是控制高压出油。它包括泵体、若干泵油单元以及泵油单元驱动部件，泵油单元包括阀体和径向安装在阀体上部的电磁阀和轴向安装在阀体上部的单向阀，所述单向阀的出口通过高压油管与共轨油管连接；其控制阀芯上的第二密封锥面与阀体上的第一密封锥面配合形成密封，柱塞油孔与高压油腔连通且两者的连通口位于所述阀塞部与所述第二挡块之间；单向阀为球阀，球阀中的钢球与燃油出孔第二端的出口在球阀关闭时形成密封。

该发明的高压供油泵可大幅度地减少燃油在高压时的泄漏量，提高供油泵的泵油效率和降低电磁铁的工作负荷。利用该发明所形成的高压供油泵主要应用于中、重型柴油发动机，但在轻型柴油发动机领域，在安装空间、转速适应范围、生产成本和使用维护等方面，其都不具备优越性，从而限制了该种高压油泵在此领域内的应用。作为控制低压进油方式的径向柱塞泵，其结构紧凑，外形尺寸小，可方便的安装在轻型柴油发动机上。在高转速下，供油泵的供油效率更高。同时，由于其柱塞直径、凸轮升程和压力角都相对较小，可承受更高的泵油压力，故而径向柱塞供油泵可产生大于250MPa的高压燃油。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题：针对现有供油泵的驱动轴磨损较大，使用寿命短等不足而提供一种减少其磨损，提高其工作寿命的径向柱塞供油泵所用的驱动轴。

本实用新型所要解决的技术问题可以通过以下技术方案来实现：

一种径向柱塞供油泵所用的驱动轴，其特征在于，所述驱动轴通过两个滑动轴承支撑在泵体内的两个驱动轴支撑孔中，所述驱动轴位于两个驱动轴支撑孔之间的这一段上套设有一偏心驱动环。

由于采用了如上的技术方案，本实用新型的有益效果：驱动轴与偏心驱动环、偏心驱动环与柱塞以及柱塞与柱塞室等相互之间的接触点，在泵油过程中一直在发生变化，如此可减少各运动零件之间的疲劳磨损，提高其工作寿命。

附图说明

图1为使用本实用新的高压共轨燃油系统工作示意图。

图2为使用本实用新的径向柱塞供油泵中一个柱塞阀单元供油时的工作状态示意图。

图3为使用本实用新的径向柱塞供油泵中另一柱塞阀单元关闭时的工作状态示意图。

图4为图3的A-A剖视图。

图5为使用本实用新的高压供油泵的驱动轴结构示意图。

图6为图5的A-A剖视图。

图7为使用本实用新的径向柱塞供油泵中的偏心驱动环结构示意图。

图8为使用本实用新的径向柱塞供油泵中三个柱塞阀单元的柱塞升程曲线示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。

参见图1,该图是高压共轨燃油喷射系统的结构示意图。系统主要包括：径向柱塞供油泵100、共轨管6、喷油器7、ECU4和线束5等零部件。系统的工作原理为：输油泵2通过真空吸附原理从发动机油箱1中将燃油以一定的压力吸送到计量阀3，计量阀3通过ECU4给定的控制电流而确定其开度，从而控制进油量的大小。进入到径向柱塞供油泵100的柱塞室的燃油经过从油泵加压通过高压油管7进入到共轨管6。共轨管6内的燃油通过ECU4控制，经由喷油器8以一定的流量喷入到发动机的燃烧室。系统中，燃油的供给、压力的监控、喷油时刻和喷油量大小均由ECU4进行控制。

参见图2至图4，图中所示的径向柱塞供油泵包括泵体110、泵盖120、三个柱塞阀单元140和三个高压油管接头130。

在泵体110内同轴设置有并相互贯通的一个驱动轴支撑孔111和一个驱动轴驱动腔112；三个柱塞阀单元140以驱动轴支撑孔111和驱动轴驱动腔112的共同轴线113为中心均布地径向设置在泵体110中。

每一柱塞阀单元140同轴设置在泵体内并相互贯通的柱塞孔141、柱塞室142和进油阀座安装腔143，其中柱塞孔141的内端与驱动轴驱动腔112贯通，柱塞孔141的外端与柱塞室142的内端连通，而柱塞室142的外端与进油阀座安装腔143的内端连通。

每一柱塞阀单元140的进油孔144的出口端与进油阀座安装腔143贯通，该进油孔144的轴线与柱塞孔141、柱塞室142和进油阀座安装腔143的共同轴线146相互垂直并与驱动轴支撑孔111和驱动轴驱动腔112的共同轴线113相互平行。

每一柱塞阀单元140中的出油孔145的内端与柱塞室142连通；该出油孔145的轴线与柱塞孔141、柱塞室142和进油阀座安装腔143的共同轴线146相互垂直并与驱动轴支撑孔111和驱动轴驱动腔112的共同轴线113相互平行。

每一柱塞阀单元140中的柱塞147滑动配置在该柱塞阀单元140中的柱塞孔141内，该柱塞147的内端延伸进驱动轴驱动腔112内，柱塞147的外端延伸进该柱塞阀单元140中的柱塞室142内。

每一柱塞阀单元140中的进油阀座148通过进油阀座压盖149安装在进油阀座安装腔143内，进油阀座148的内端面与进油阀座安装腔143之间形成密封。同时在进油阀座压盖149与进油阀座安装腔143之间设置密封圈149a。

在进油阀座148的中心开设有一阀芯孔148a，该进油阀座148内设置有一径向油孔148b，进油阀座148的外周面至少有一段的外径小于进油阀座安装腔143的内径，以在进油阀座148与进油阀座安装腔143的内腔面之间形成一环形进油腔148c，该环形进油腔148c与进油孔144和径向油孔148b贯通但不与柱塞室142贯通，另外径向油孔148b还与阀芯孔148a贯通；在进油阀座148的内端面上设置有与阀芯孔148a同轴的密封环锥面148d；阀芯孔148a在开启状态下与柱塞室142贯通。

每一柱塞阀单元140中的阀芯140a位于阀芯孔148a内，该阀芯140a的内端设有一与进油阀座148内端面上的密封环锥面148d相互配合起密封作用的密封环锥面140a1。另外在阀芯140a的上端配置有一法兰140a2。

每一柱塞阀单元140中的阀芯回位弹簧140b套在对应的阀芯140a上，该阀芯回位弹簧140b的上端与阀芯140a上的法兰140a2接触，下端与进油阀座148的外端面接触。这样在阀芯回位弹簧140b的作用下，阀芯140a会向上移动，阀芯140a内端上的密封环锥面140a1与进油阀座148内端面上的密封环锥面148d相互配合而密封，使得该柱塞阀单元140停止供油。

在泵体110上对应于三个柱塞阀单元140中的出油孔145位置各开设有一高压油管接头阶梯安装孔131，高压油管接头阶梯安装孔131内为小直径光孔131a，外为大直径螺孔131b，小直径光孔131a的内端与对应的柱塞阀单元140中的出油孔145连通，高压油管接头130的中间部位螺设在大直径螺孔131b中。

该高压油管接头130的外端通过高压油管连接至高压油轨，内端延伸至高压油管接头阶梯安装孔131的小直径光孔131a中并与高压油管接头阶梯安装孔131的小直径光孔131a之间留有一构成出油腔131c的间隙。

在高压油管接头130内设置有出油孔132，其中出油孔132的内端与出油腔131c连通，外端述高压油管连通。

在每一高压油管接头阶梯安装孔131的小直径光孔131a中安装有一单向阀部件150，该单向阀部件150包括钢球151和钢球回位弹簧152，钢球回位弹簧152外端套在高压油管接头130的内端上，钢球回位弹簧152的内端将钢球151压在对应的柱塞阀单元140的出油孔145的出口上。为了与钢球51配合密封，柱塞阀单元140的出油孔145的出口设计成与钢球151相适配的内锥面。

当柱塞147向外运动时，使柱塞室142内的油压升高，在克服钢球回位弹簧152的阻力后，将钢球151从柱塞阀单元140的出油孔145的出口处顶开，实现供油。

泵盖120安装在泵体110上，在该泵盖120对应于泵体110上的三个柱塞阀单元140中的进油孔144径向均布有三个进油孔121，每一进油孔121的出口端对准一个柱塞阀单元140中的进油孔144的外端，每一进油孔121的入口端通过油管与发动机油箱连接。

在泵盖120的中心开设有驱动轴支撑孔122，为了保证驱动轴支撑孔122的轴线与驱动轴支撑孔111和驱动轴驱动腔112的共同轴线113重合，在泵体110与泵盖120的接触面114上设置有一向外突出的定心环114a，而在泵盖120与泵体110的接触面123上开设有一定心环槽123a，泵盖120安装到泵体110上时，定心环114a插入定心滑槽123a内。为了密封，在定心环161与定心环槽123a之间设置有密封元件123b。

驱动轴160通过两个滑动轴承161、162分别支撑在泵体110的驱动轴支撑孔111和泵盖120的驱动轴支撑孔122中，在驱动轴160与泵盖120之间设置有两个防尘密封圈163、164，防尘密封圈163、164位于驱动轴支撑孔122的外侧。

该驱动轴160的外端与动力联接，依靠外力驱动器转动，驱动轴160位于驱动轴驱动腔112内的这一段通过一强制润滑轴套166安装有一偏心驱动环165，该偏心驱动环165受驱动轴160的驱动而回转。该偏心驱动环165与三个柱塞阀单元140中的柱塞147延伸进驱动轴驱动腔112内的一端端部紧紧贴合，偏心驱动环165跟随驱动轴160转动过程中，使三个柱塞阀单元140中的柱塞147在柱塞孔141内进行往复运动。

参见图7，偏心驱动环165的外环面为鼓形外环面165a,鼓形外环面165a的半径R的大小为米级单位，其中心O1与偏心驱动环165的中心O2存在一定的偏距D，偏距D为1～1.5mm。这种设计，一方面可降低偏心驱动环165与柱塞147延伸进驱动轴驱动腔112内的一端端部之间的接触应力，提高运动机构的可靠性，从而能够承受更大的泵油压力；同时可使柱塞147的运动方式发生改变，即，柱塞147除了沿着柱塞孔141的轴线自动往复运动，还可以绕柱塞147自身的轴线自动转动，可避免柱塞147的外圆和端部存在重复受力和重复磨损。

为了提高柱塞147的使用寿命，柱塞147的工作段为光杆结构，在柱塞147的工作段外周面和外端面上镀有一层合金镀层。

为了使三个柱塞阀单元140中的一个柱塞147泵油时，另一个柱塞147回到下止点，在偏心驱动环165外套有一柱塞回位弹性环170，该柱塞回位弹性环170由三段平直段171和三段弧形段172交错连接构成，其中每一柱塞阀单元140中的柱塞147延伸进驱动轴驱动腔112内的一端与柱塞回位弹性环170上的一段平直段171连接。柱塞回位弹性环170的刚度必须足够减少柱塞147在往复运动过程中对偏心驱动环165的冲击。参见图4，沿着驱动轴120方向看，柱塞孔141、柱塞室142和进油阀座安装腔143的共同轴线146与过驱动轴120中心O3的平行线124之间存在一定的偏距X。偏距X为1.5～1.8mm。这样的话，每个柱塞阀单元140中的柱塞147在各自的柱塞孔141中，在进油和出油过程中，沿着柱塞孔141、柱塞室142和进油阀座安装腔143的共同轴线146自由往复运动，同时绕其自身的轴线自由转动，以抵消柱塞147延伸进驱动轴驱动腔112内的一端端部147a与偏心驱动环165的鼓形外环面165a出现的不平衡的力。

参见图5和图6，驱动轴160的中心O4与偏心驱动环165的中心O5有一定的偏心距L，偏心距L根据发动机功率大小而所需循环供油量多少来确定。驱动轴160旋转一周，每个柱塞阀单元140中的柱塞147相应的往复运动一次，其升程的大小为偏心距L的两倍，即2L。参见图8，该图为三个柱塞阀单元140中的柱塞147的升程曲线，升程曲线为余弦函数曲线，驱动轴120旋转一周，三个柱塞阀单元140中的柱塞147分别往复运动一次，各自相位相差为120度。

为了限制偏心驱动环165的轴向位置，在泵盖120与泵体110的接触面123上通过紧固件安装有一耐磨环167，该耐磨环167与偏心驱动环165的端面接触。

为了给驱动轴驱动腔112内注入润滑油，对强制润滑轴套166进行润滑，在泵体110内设置有一润滑油孔181和一润滑油加油咀安装孔182，润滑油孔181的内端与驱动轴驱动腔112连通，润滑油孔181的外端与润滑油加油咀安装孔182连通，在润滑油加油咀安装孔182内安装有润滑油加油咀183。

参见图2，每个柱塞阀单元140中的柱塞147在偏心驱动环165的带动下，当其运行通过上止点后下行，柱塞室142内的容积变大，压力下降。进油阀座148的径向油孔148b内的燃油压力作用在阀芯140a的密封环锥面140a1上，推动阀芯140a在克服阀芯回位弹簧140b的预压力，使阀芯140a的密封环锥面140a1与进油阀座148的密封环锥面148d脱离。计量后的燃油从阀芯140a的密封环锥面140a1与进油阀座148的密封环锥面148d之间的间隙进入到柱塞室141内。此时，钢球151在钢球回位弹簧152和背压的作用下，紧紧地贴合在出油口145的内锥面上，以防共轨管内的燃油回流到柱塞室141内。当柱塞147运行到下止点时，进油行程结束。

参见图3，柱塞147在偏心驱动环165的带动下，当其运行通过下止点后上行，柱塞室141容积变小，压力渐渐变大。阀芯140a在柱塞室142压力和阀芯回位弹簧140b的作用下，克服进油阀座148的径向油孔148b内的燃油背压作用力上行，使阀芯140a的密封环锥面140a1与进油阀座148的密封环锥面148d接合密封，防止柱塞室142的高压燃油通过阀芯孔148a而进入到进油阀座148的径向油孔148b及环形进油腔148c内。随着柱塞147的继续上行，当柱塞室142内的燃油压力升高到足以克服出钢球回位弹簧152和背压作用在钢球151上的压力时，柱塞室142内的高压燃油通过出油口145以及高压油管接头130内的出油孔132进入到共轨管。当柱塞141运行到上止点时，压油行程结束。

每个柱塞阀单元140泵出的燃油量多少由计量阀来控制。计量阀安装在泵盖120上。计量阀为带很多流通面积孔的流量比例式，或者是压力比例式控制阀，由ECU（电子控制单元）驱动。ECU通过检测共轨管内的压力而实现闭环控制：当共轨管内的燃油压力小于ECU设定的目标压力时，ECU自动调整驱动计量阀的驱动电流大小，以增大通过计量阀而进入柱塞室内的燃油油量，柱塞每循环泵出的燃油则随之增加，从而达到提高共轨管内燃油压力的目的。反之亦然。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围有所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (1)

1.一种径向柱塞供油泵所用的驱动轴，其特征在于，所述驱动轴通过两个滑动轴承支撑在泵体内的两个驱动轴支撑孔中，所述驱动轴位于两个驱动轴支撑孔之间的这一段上套设有一偏心驱动环。

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