专利名称：高压泵的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种执行吸入冲程和增压冲程的高压泵，在吸入冲程期间，流体被吸入增压腔，在增压冲程期间，通过使柱塞在缸体的滑动孔中进行往复运动并因而改变增压腔的容积来将增压腔中的流体增压。
背景技术：
例如，在车辆发动机中包含有包括柱塞的高压泵，其例如将燃料供给到燃料喷射阀(参考日本专利申请JP-A-2001-41129)。
如图15中所示，高压泵包括缸体71、柱塞73、增压腔74、升降器75和驱动凸轮76。柱塞73插入缸体71的滑动孔72中以便它能在滑动孔中进行往复运动，且增压腔74设在滑动孔72的一端(如图15中所示的上端)。升降器75和驱动凸轮76设在滑动孔72的另一端(如图15中所示的下端)，升降器75在其内底面处紧靠在柱塞73上并由升降器引导件77引导进行往复运动。弹簧78将升降器75推向驱动凸轮76，当驱动凸轮76旋转且柱塞73因而在滑动孔72中进行往复运动时，增压腔74的容积改变，藉此将燃料79吸入增压腔74中并在增压腔74中将燃料增压。
具体地说，当驱动凸轮76转过使柱塞73位于上止点的点时，驱动凸轮76施加的推力减小，且由弹簧78推动的升降器75向下移向驱动凸轮76侧。在这期间，增压腔74的容积逐渐增加，并将燃料79吸入增压腔74中(吸入冲程)。另一方面，当驱动凸轮76转过使柱塞73位于下止点的点时，驱动凸轮76的推力增加，且升降器75克服弹簧78的推力向上移向增压腔74侧。在这期间，增压腔74的容积逐渐减小，并将增压腔74中的燃料79增压(增压冲程)。然后，在增压冲程中关闭的电磁溢流阀81中断燃料79从增压腔74的流出，以便将燃料79增压到高压。当燃料79的压力超过指定值时，止回阀82打开并将燃料79排出到燃料喷射阀侧。
如图16中所示，柱塞73和壁83之间的小空间形成从增压腔74排出的燃料79的流动通道84，经由流动通道84分送的燃料79充当润滑剂和冷却剂并防止由于柱塞73的往复运动产生的热量而引起卡住。
在高压泵85中，当燃料79的压力由于柱塞移向增压腔74而增加时，压力增加引起的反作用力Fr朝着驱动凸轮76起作用。另一方面，当驱动凸轮76将升降器75向上推且柱塞73移向增压腔74时，推力Fu从驱动凸轮76朝着增压腔74起作用。
驱动凸轮76在基圆部76A接触升降器75的中心C。驱动凸轮76在接触部Pa接触升降器75，当驱动凸轮76旋转时，驱动凸轮76的接触部Pa变换位置并偏离升降器75的中心C，这使得升降器75在与升降器75和升降器引导件77之间的间隙对应的可允许范围内倾斜，如图16中所示。当这发生时，柱塞73由于其力矩也在滑动孔72中沿某个方向倾斜。当柱塞73这样倾斜时，从柱塞73向滑动孔72在增压腔侧的端部Ep和向滑动孔72在驱动凸轮侧的端部Ed施加压紧力(侧向力Fs)。
根据近年来的趋势，常常增加高压燃料泵如这里所述的燃料泵85的燃料排出量或燃料排出压力以改善发动机性能。然而，在这种情况下，存在侧向力Fs可能增加的可能性。即，为了增加燃料泵85的燃料排出量，将电磁溢流阀81的关闭时刻提前到接近下止点的点是有效的。然而，这使得由燃料79压力增加引起的反作用力Fr增加，因而增加了侧向力Fs。结果，当柱塞73在滑动孔72中滑动时，在滑动孔72的驱动凸轮侧端部Ed和增压腔侧端部Ep产生更多的热量，因而，在这种情况下，需要大量的燃料79以防止卡住。然而，在传统的高压泵85中，由于增压腔74中的燃料79的数量很大，所以热量能充分地从靠近增压腔74的增压腔侧端部Ep释放，然而，可能不能将足够数量的燃料79供给到远离增压腔74的驱动凸轮侧端部Ed。
在日本专利申请公开JP-A-2001-41129中，柱塞73和滑动孔72的壁83之间的间隙在增压腔74侧被制造得大于驱动凸轮76侧，以便柱塞73在接触增压腔侧端部Ep之前接触驱动凸轮侧端部Ed，然而，没有为驱动凸轮侧端部Ed采取措施，因而，仍然可能发生上述问题。
发明内容
本发明的目标是提供一种高压泵，其能使从增压腔送到流动通道中的流体中的大量流体被分送到驱动凸轮侧端部。
在下文中，将描述用于实现上述目标的结构和它们的效果与优点。本发明的第一方面涉及一种高压泵，其中柱塞插入缸体的设在增压腔和驱动凸轮之间的滑动孔中，以便在滑动孔中进行往复运动；驱动凸轮使柱塞移向驱动凸轮以便将流体吸入增压腔中；驱动凸轮使柱塞移向增压腔以便在增压腔中将流体增压；和柱塞与滑动孔的壁之间的空间形成从增压腔排出的流体的流动通道。在该高压泵中，在流动通道中设有流体贮存部，当柱塞移向驱动凸轮时，流体贮存部的容积增加，当柱塞移向增压腔时，流体贮存部的容积减小。
根据该结构，驱动凸轮驱动柱塞在缸体的滑动孔中进行往复运动，当柱塞移向驱动凸轮时，增压腔的容积增加，藉此将流体吸入增压腔中。这时，设在流动通道中的流体贮存部的容积也增加，所以增压腔中的流体的一部分被吸入流体贮存部中。
当柱塞移向增压腔时，增压腔的容积减小，藉此将增压腔中的流体增压。这时，流体贮存部的容积也减小，所以其中的流体被增压并排出到流动通道内。因而，与没有提供流体贮存部时相比，大量的流体供给到流体贮存部的驱动凸轮侧的部分。
因而，即使当柱塞在滑动孔31中倾斜和滑动且同时被压靠在滑动孔的壁的驱动凸轮侧端部上时，也能通过以上述方式从流体贮存部供应的大量燃料充分地润滑和冷却驱动凸轮侧端部。
上述高压泵可以是这样的滑动孔包括设在驱动凸轮侧的大直径部分和设在增压腔侧的小直径部分；且柱塞包括设在驱动凸轮侧的大直径部和设在增压腔侧的小直径部；大直径部插入大直径部分中；小直径部插入小直径部分中；和流体贮存部由滑动孔的台阶部和柱塞的台阶部之间的空间形成，滑动孔的台阶部设在大直径部分和小直径部分之间，柱塞的台阶部设在大直径部和小直径部之间。
根据该结构，柱塞的小直径部在滑动孔的小直径部分中进行往复运动，大直径部在大直径部分中进行往复运动。当柱塞移向驱动凸轮时，柱塞的台阶部移动远离滑动孔的台阶部，因而流体贮存部的容积增加，藉此将流体吸入流体贮存部中。相反，当柱塞移向增压腔时，柱塞的台阶部接近滑动孔的台阶部，因而流体贮存部的容积减小，藉此将流体贮存部中的流体增压并将其排向滑动孔的大直径部分的开口端。
如上所述，由于当柱塞在滑动孔中进行往复运动时通过流体贮存部容积的增加和减小来将流体吸入流体贮存部中并在流体贮存部中将流体增压，所以能更可靠地实现用本发明第一方面的高压泵获得的效果和优点。
上述高压泵可以是这样的，即滑动孔的台阶部和柱塞的台阶部都沿着垂直于滑动孔中心线的平面延伸。
根据该结构，假如流体贮存部在其容积最大时充满流体，则从燃料贮存器33中排出的流体量等于当柱塞32移向增压腔35时流体贮存部容积的改变(减小)量。
此外，在柱塞的台阶部和滑动孔的台阶部都在垂直于滑动孔中心线的平面上延伸的上述结构中，能将流体贮存部容积的上述改变确定为滑动孔台阶部的面积(或柱塞台阶部的面积)与柱塞移动距离的乘积。换句话说，台阶部的面积和柱塞移动距离是确定将要从流体贮存部排出的流体量的因素。因而，通过以各种方式改变这些因素，能容易地将将要从流体贮存部排出的流体量设定成所需量。
上述高压泵可以是这样的，即滑动孔的台阶部呈锥形以使得滑动孔的台阶部的直径朝着驱动凸轮增加。
根据该结构，滑动孔的锥形台阶部的内径朝着驱动凸轮增加，因而该台阶部和柱塞的小直径部之间的间隙朝着驱动凸轮增加。照此，对于在吸入冲程期间流向流体贮存部的流体的阻力小于台阶部58垂直于滑动孔31的中心线L时的阻力，其中在吸入冲程中，柱塞32移向驱动凸轮22，结果，能有效地将流体吸入流体贮存部中。
上述高压泵可以是这样的，即柱塞的台阶部呈锥形以使得柱塞的台阶部的直径朝着驱动凸轮增加。
根据该结构，柱塞的锥形台阶部的外径朝着驱动凸轮增加，因而该台阶部和滑动孔的大直径部分之间的间隙朝着驱动凸轮减小。因此，对于在柱塞移向增压腔时从流体贮存部排出的流体的阻力小于台阶部垂直于滑动部中心线时的阻力，藉此改善了流体的流动性，结果，改善了润滑和冷却性。
上述高压泵可以是这样的，即流动通道在流体贮存部的驱动凸轮侧上的部分比流动通道在流体贮存部的增压腔侧上的部分具有更大的横截面积。
根据该结构，当柱塞移向增压腔且流体贮存部的容积减小时，流体贮存部中的流体从燃料贮存器排出到驱动凸轮侧和增压腔侧中的任一侧或排出到这两侧。这时，较大量的流体从流体贮存部55排出到流阻较小的地方，即，排出到横截面积较大的地方。
在流体贮存部的驱动凸轮侧上的部分比增压腔侧上的部分具有更大的横截面的上述结构中，从流体贮存部排出到驱动凸轮侧的流体量大于排出到增压腔侧的流体量。即，驱动凸轮侧上的部分包括这样一个部分，在该部分，在增压冲程期间，柱塞在高表面压力下在滑动孔的壁上滑动且因而产生很多热量。与此对照，上述结构能将很大量的流体供给到驱动凸轮侧上的部分。
上述高压泵可以是这样的，即在流体贮存部的驱动凸轮侧上的流动通道部分，柱塞和滑动孔的壁之间的间隙在当柱塞移向增压腔时、柱塞与滑动孔的壁的驱动凸轮侧端部接触的那侧比当柱塞移向增压腔时、柱塞不与滑动孔的壁的驱动凸轮侧端部接触的那侧大。
根据该结构，当流体从流体贮存部排出到驱动凸轮侧时，多数流体排出到的地方是柱塞和大直径部分的壁之间的间隙很大从而流阻小的地方。在上述结构中，柱塞和大直径部分56的壁之间的该很大的间隙形成在当柱塞移向增压腔时柱塞与大直径部分的壁的驱动凸轮侧端部相接触的那侧，因而，能将流体贮存部中的多数流体供给到特别需要流体进行润滑和冷却的地方。
可以将流体贮存部设置得靠近一个地方，在该地方，柱塞在最高表面压力下接触滑动孔的壁。
上述高压泵可以是这样的，即供给到第一部分附近的流体的压力大于供给到除了第一部分之外的部分的流体的压力。
当将流体贮存部设在上述位置时，在一地方附近执行流体的吸入和增压，其中在该地方，当柱塞在滑动孔的壁上滑动时，柱塞在最高表面压力下接触滑动孔的壁。即，能将很大量的流体供给到由于柱塞在最高表面压力下在滑动孔的壁上滑动而产生很大热量且因而特别需要流体进行润滑和冷却的地方。
从下面结合附图对优选实施例进行的说明，本发明的上述和其它目标、特征和优点将变得显而易见，其中同样的附图标记用来表示同样的元件和其中图1是示意性地表示燃料供给系统的图，其中采用如本发明第一实施例所述的高压燃料泵；图2是图1中所示的高压燃料泵的横截面图；图3是图2中部分A的放大横截面图；图4是图3中部分B的放大横截面图；图5是横截面图，表示在柱塞插入图4中的滑动孔之前的状态；图6是横截面图，表示当驱动凸轮从图3中所示的状态进一步旋转且柱塞向上移动时，高压燃料泵的部分A的状态；图7是横截面图，表示当驱动凸轮从图6中所示的状态进一步旋转且柱塞到达上止点时，高压燃料泵的部分A的状态；图8是横截面图，表示当驱动凸轮从图7中所示的状态进一步旋转且柱塞向下移动时，高压燃料泵的部分A的状态；图9是放大的横截面图，表示与图4中的B部分对应的本发明第二实施例的流体贮存部及其周围区域；图10是放大的横截面图，表示与图4中的部分B对应的本发明第三实施例的流体贮存部及其周围区域；图11A是沿图10中的线C-C获得的横截面图，图11B是沿图10中的线D-D获得的横截面图；图12是放大的横截面图，表示与图4中的部分B对应的本发明第四实施例的流体贮存部及其周围区域；图13是沿图12中的线E-E获得的横截面图；图14A是表示流体贮存部的另一个实施例的局部放大的横截面图，图14B是沿图14A中的线F-F获得的横截面图；图15是相关技术的高压燃料泵的横截面图；图16是图15中所示的部分G的放大横截面图。
具体实施例方式
将参考图1到8描述如本发明第一实施例所述的高压泵，其应用于发动机的燃料供给系统。
如图1中所示，输送管12与提供给发动机各个气缸的每个燃料喷射阀11相连，输送管12充当高压燃料管且由燃料喷射阀11共享，输送管12中的燃料分送到每个燃料喷射阀11。控制每个燃料喷射阀11打开和关闭，藉此将高压燃料直接供给到每个气缸的燃烧室。然后，使喷射的燃料在燃烧室内与空气混合从而产生空气燃料混合物。
用于将高压燃料供给到输送管12的燃料供给装置13包括低压燃料泵15和高压燃料泵17，低压燃料泵15固定在燃料箱14中，高压燃料泵17固定到发动机上且通过低压燃料通道16与低压燃料泵15相连。
低压燃料泵15由电动机(未示出)驱动，该电动机依靠供给自电池的电力运行。低压燃料泵15将燃料10从燃料箱14泵送上来并将燃料10排出到低压燃料通道16中。图1中的附图标记18表示压力调节器，其保持低压燃料通道16中的燃料压力(供给压力)不变。附图标记19表示脉动阻尼器，其减小低压燃料通道16中的燃料10的脉动。
如图2和3中所示，高压燃料泵17由发动机的凸轮轴21驱动，且通过柱塞32的往复运动，将通过低压燃料通道16从低压泵15分送的燃料10吸入并将燃料10增压。
更具体地，如图中箭头所示，驱动高压燃料泵17的驱动凸轮22设在逆时针旋转的凸轮轴21上，驱动凸轮22包括形状象圆盘的基圆部23和多个从基圆部23突出的凸轮尖24。
高压燃料泵17设有支架26且通过支架26固定到发动机的气缸盖，支架26具有孔25。孔25位于驱动凸轮22附近，具有大致圆柱形形状且在每端都具有开口的升降器引导件27插入孔25中。气缸体29的一端(如图2和3中所示的下端)通过具有大致圆柱形形状的座28安装到升降器引导件27的一个开口端(如图2和3中所示的上部开口端)。在每端都具有开口的滑动孔31形成在气缸体29中，滑动孔31的中心线L和凸轮轴21的旋转中心R处于共同的平面上。柱塞32插入滑动孔31中以便它能在滑动孔中进行往复运动。
盖33覆盖气缸体29的一端(如图2中所示的上端)，盖33通过螺栓34固定到支架26以便将气缸体29支撑在盖33和支架26之间。
增压腔35形成在气缸体29中且与滑动孔31相连，增压腔35还与低压燃料通道16相连以便允许从低压燃料泵15排出的燃料10经由低压燃料通道16流入增压腔35中。增压腔35还通过高压燃料通道36与输送管12相连(如图1中所示)。在气缸体29中，在增压腔35和高压燃料通道36之间的接合部设有止回阀37，止回阀37仅仅在增压腔35中燃料10的压力超过指定值时打开。
采用下面的构造以便使增压腔35的容积能在驱动凸轮22的旋转传递到柱塞并因而驱动柱塞在滑动孔31中进行往复运动时改变。升降器38是在底部封闭的圆柱形元件，升降器38安装在升降器引导件27中以便升降器38能沿着中心线L进行往复运动。柱塞32的一部分(如图2和3中所示的柱塞32的下部)在气缸体29之外位于升降器引导件27中，保持器39安装在柱塞32的驱动凸轮22侧端部的外围上，且螺旋弹簧41布置在保持器39和座28之间呈收缩状态，螺旋弹簧41通过保持器39将柱塞32压靠在升降器38的内底面上，从而将升降器38压靠在驱动凸轮22上。
当驱动凸轮22和升降器38之间的接触位置改变时，柱塞32在沿着中心线L的方向上的位置改变。例如，当驱动凸轮22的基圆部23接触升降器38的中心C时，柱塞32的位置在柱塞32的可移动范围内最靠近凸轮轴21的旋转中心R，即处于下止点。这时，柱塞32位于距离增压腔35最远的位置，因而，增压腔35的容积最大。
另一方面，当驱动凸轮22的凸轮尖24之一接触升降器38时，柱塞32位于柱塞32可移动范围内的下止点的增压腔35侧上。
如图7中所示，当驱动凸轮22的凸轮尖24远离基圆部23的部分，即凸轮尖24的尖端，接触升降器38的中心C时，柱塞32离凸轮轴21的旋转中心R最远，即处于上止点。这时，柱塞32的一端(如图7中所示的柱塞32的上端)在增压腔35内位于最里面的位置，因而，增压腔35的容积最小。
因而，如图8中所示，在柱塞32从上止点移向下止点的冲程(吸入冲程)期间增压腔的容积逐渐增加。此外，如图6中所示，在柱塞32从下止点移向上止点的冲程(增压冲程)期间增压腔35的容积逐渐减小。
如图1和2中所示，高压燃料泵包括电磁溢流阀42，其允许低压燃料通道16与增压腔35之间的连通和中断它们之间的连通。电磁溢流阀42通过螺栓43固定到盖33，电磁溢流阀42包括电磁线圈。当没有向电磁线圈供电时，电磁溢流阀42打开，因此低压燃料通道与增压腔35相连。当向电磁线圈供电时，电磁溢流阀42关闭，因此低压燃料通道16被从增压腔35切断。
电磁溢流阀42在整个吸入冲程中保持打开，增压腔35的容积在吸入冲程中增加。因而，在吸入冲程期间，将燃料10从低压燃料通道16引入到增压腔35。在增压腔35的容积逐渐减小的增压冲程期间，电磁溢流阀42在规定时刻关闭。在增压冲程，在从电磁溢流阀42打开时开始到阀关闭时为止的阀打开期间中，增压腔35中的燃料10流回到低压燃料通道16。在从电磁溢流阀42关闭时开始到增压冲程结束时为止的阀关闭期间中，在增压腔35中将燃料10增压。然后，当燃料10的压力超过指定值时，止回阀37打开，将增压腔35中的燃料10排出到高压燃料通道36中。
在这一点上，如果在增压冲程内将关闭电磁溢流阀42的时刻改变成其它时刻，则从增压腔35流回到低压燃料通道16的燃料10的数量相应地改变，因而，能通过调节电磁溢流阀42的关闭时刻来调节从高压燃料泵17排出的燃料10的数量。
例如，当通过电磁溢流阀42的供电控制将电磁溢流阀42的关闭时刻提前时，在增压冲程期间从增压腔35流回到低压燃料通道16的燃料10的数量减小，所以在增压冲程中在电磁溢流阀42的阀打开期间从增压腔35排出到高压燃料通道36的燃料10的数量增加。如果在柱塞32到达下止点时打开电磁溢流阀42，即，当柱塞冲程从吸入冲程转换成增压冲程时打开电磁溢流阀42，燃料10的溢流量变得最小，因而从增压腔35排出到高压燃料通道36的燃料10的数量变得最大。
同时，当通过电磁溢流阀42的供电控制延迟电磁溢流阀42的关闭时刻时，在增压冲程期间从增压腔35流回到低压燃料通道16的燃料10的数量增加，所以在增压冲程中在电磁溢流阀42的阀打开期间从增压腔35排出到高压燃料泵17的燃料10的数量减小。
在实施例的高压燃料泵17中，将电磁溢流阀42的关闭时刻设定到柱塞32的下止点或柱塞32的下止点附近以便改善发动机性能。即，当增压腔35的容积变成最大或基本上最大时关闭电磁溢流阀42，以便从高压燃料泵17排出的燃料10的数量变成最大或基本上最大。
如图1或3中所示，高压燃料泵17的至少一部分位于气缸盖中，用于润滑布置在气缸盖中的气门机件等等的油存在于高压燃料泵17的零件周围，通过油润滑和冷却驱动凸轮22和升降器38之间的接触部分。此外，形成穿过升降器引导件27和升降器38的外周壁等等的通孔44、45，且经由通孔44、45引入到升降器38内部中的油润滑和冷却柱塞32和升降器38内底面之间的接触部。
柱塞32和滑动孔31的壁46之间的环形空间形成从增压腔35排出的燃料10的流动通道47，尤其是当增压腔35的容积正在减小时(即在增压冲程期间)从增压腔35排出的燃料10的流动通道47。当流入流动通道47中时，燃料10在柱塞32和滑动孔31的壁46之间进行润滑和冷却，然后，燃料10在滑动孔31的驱动凸轮22侧的开口端48从流动通道47流出。由于油存在于升降器38中，如上所述，所以将密封件49安装到座28的内周面以便防止燃料10与油混合。密封件49大致是圆柱形的，密封件49在驱动凸轮22侧的端部(如图3中所示的下端部)紧密接触柱塞32的外周面以使得柱塞32能在密封件49上滑动。密封件49中的空间是临时存储流过开口端48的燃料10的贮存器腔51，贮存器腔51经由返回通道54与燃料箱14相连(看图1)，贮存器腔51中的燃料10流过返回通道54并返回到燃料箱14。
如图1中所示，给输送管12提供安全阀52，且安全阀52通过放泄通道53与燃料箱14相连。当输送管12中的燃料压力变得过高或超过预定水平时，安全阀52打开。当安全阀52打开时，处于高压的燃料10通过放泄通道53返回到燃料箱14。
在如上构造的高压燃料泵17中，当在增压冲程期间柱塞32正在移向增压腔35且燃料10的压力正在增加时，由于燃料10的压力增加引起的反作用力Fr朝着驱动凸轮22侧起作用，如图6中所示。另外，当驱动凸轮22正在将升降器38向上推且柱塞32正在移向驱动凸轮22侧时，推力Fu从驱动凸轮22朝着增压腔35侧起作用。驱动凸轮22在接触点Pa接触升降器38，当驱动凸轮22旋转时，驱动凸轮22的接触点Pa变换位置且偏离升降器38的中心C，这使得升降器38在与升降器38和升降器引导件27之间的间隙对应的可允许范围内倾斜。当这发生时，柱塞32由于其力矩也在滑动孔31中沿某个方向倾斜。当柱塞32这样倾斜时，从柱塞32向滑动孔31在增压腔侧的端部Ep(在下文中，“增压腔侧端部Ep”)和向滑动孔31在驱动凸轮侧的端部Ed(在下文中，“驱动凸轮侧端部Ed”)施加压紧力(侧向力Fs)。
特别地，在实施例的高压燃料泵17中，将电磁溢流阀42的关闭时刻设定成柱塞32的下止点以便增加燃料10的排出量或压力，从而改善发动机性能。然而，在这种情况下，由燃料10的压力增加引起的反作用力Fr在增压冲程的初始期期间增加，侧向力Fs相应地增加，结果，在滑动孔31的增压腔侧端部Ep和驱动凸轮侧端部Ed，由柱塞32的滑动运动产生的热量增加，因而，需要较大量的燃料10以防止卡住。
由于增压腔35中燃料10的量很大，所以增压腔侧端部Ep得到润滑并促进了放热。然而，通过流动通道47供给到远离增压腔侧端部Ep的驱动凸轮侧端部Ed的燃料10的数量可能不够，不能充分地润滑和冷却驱动凸轮侧端部Ed。
为了防止这种情况，在实施例中采用了一种结构，其中在增压冲程期间将足够量的燃料10供给到驱动凸轮侧端部Ed。具体地说，在燃料10的流动通道47中，在比滑动孔31的驱动凸轮侧端部Ed更接近增压腔35且位于驱动凸轮侧端部Ed附近的位置，设置燃料贮存器55。当柱塞32移向驱动凸轮22时燃料贮存器55的容积增加，当柱塞32移向增压腔35时燃料贮存器55的容积减小。
更具体地，如图4和5中所示，在气缸体29中形成的滑动孔31包括驱动凸轮22侧的大直径部分56(如图中所示的下部)和增压腔35侧的小直径部分57(如图中所示的上部)。大直径部分56和小直径部分57都具有圆形横截面，大直径部分56的内径IDd设定成大于小直径部分57的内径IDp。在滑动孔31中，大直径部分56和小直径部分57之间的边界是台阶部58，台阶部58是环形的且垂直于滑动孔31的中心线L，台阶部58位于滑动孔31在驱动凸轮22侧的开口端48附近。
柱塞32包括大直径部61和小直径部62，大直径部61位于驱动凸轮22侧，小直径部62位于增压腔35侧，大直径部61和小直径部62具有柱形形状。小直径部62的外径ODp设置得稍小于小直径部分57的内径IDp，大直径部61的外径ODd稍小于大直径部分56的内径IDd且大于小直径部分57的内径IDp。将内径IDp和外径ODp之间的偏差ΔDp设定成基本上等于内径IDd和外径ODd之间的偏差ΔDd。
在柱塞32的外周面上，小直径部62和大直径部61之间的边界是台阶部63，台阶部63是环形的且垂直于中心线L，定位台阶部63以便满足下面的条件(i)和(ii)。
条件(i)当柱塞32处于上止点时(如图7中所示)，台阶部63处于滑动孔31的台阶部58的驱动凸轮22侧。
条件(ii)当柱塞32处于下止点时(如图3中所示)，台阶部63处于滑动孔31的开口端48的增压腔35侧。
关于具有上述构造的柱塞32，大部分小直径部62插入小直径部分57中，一部分大直径部61插入大直径部分56中。在小直径部62和小直径部分57之间形成环形空间64，在大直径部61和大直径部分56之间形成环形空间65。此外，流体贮存部55是由台阶部58、63的壁、大直径部分56和小直径部62包围的环形空间。
流体贮存部55的位置在增压腔35侧靠近滑动孔31的驱动凸轮侧端部Ed(即，大直径部分56)，在驱动凸轮侧端部Ed，柱塞32在最高表面压力下接触滑动孔31的壁46(如图6中所示)。注意，供给到驱动凸轮侧端部Ed的燃料10的压力高于供给到其它部分的压力。
如图8中所示，在柱塞32移向驱动凸轮22的吸入冲程期间，柱塞32沿与它在增压冲程期间的倾斜方向相反的方向倾斜。然而，这时，反作用力Fr小，侧向力Fs相应地小，因而，由柱塞32在增压冲程期间的滑动运动引起的问题如发热和卡住几乎不会发生。
在具有上述构造的高压燃料泵17中，旋转的驱动凸轮22驱动柱塞32在滑动孔31中进行往复运动。更详细地，在该时间中，柱塞32的大部分小直径部62在滑动孔31的小直径部分57中进行往复运动，一部分大直径部61在大直径部分56中进行往复运动。
如图8中所示，在柱塞32移向驱动凸轮22的吸入冲程期间，增压腔35的容积增加，且燃料10被吸入扩大的增压腔35中。当柱塞32这样移动时，柱塞32的台阶部63移动远离滑动孔31的台阶部58，设在流动通道47内的流体贮存部55的容积增加，藉此将燃料10吸入扩大的燃料贮存器55中。
如图6中所示，在柱塞32移向增压腔35的增压冲程期间，增压腔35的容积减小，将其中的燃料10增压。当柱塞32这样移动时，柱塞32的台阶部63靠近滑动孔31的台阶部58，流体贮存部55的容积减小，在燃料贮存器55中将燃料10增压，从而促进燃料10向开口端48的流动。更具体地，假如燃料贮存器55在流体贮存部55的容积最大时充满燃料10，则从燃料贮存器55排出的燃料10的数量等于当柱塞32移向增压腔35时流体贮存部55容积的改变(减小)量。
在实施例中，柱塞32的台阶部63和滑动孔31的台阶部58都沿着垂直于滑动孔31的中心线L的平面延伸，因而，能将燃料贮存器55的容积变化确定为台阶部58(或台阶部63)的面积与柱塞32移动距离的乘积。容积的变化，即从燃料贮存器55排出的燃料10的数量，比没有提供燃料贮存器时大。
因而，即使当柱塞32在增压冲程期间在滑动孔31中倾斜和滑动且同时被压靠在滑动孔31的壁46的驱动凸轮侧端部Ed上时，也能通过以上述方式从流体贮存部55送出的大量燃料10充分地润滑和冷却驱动凸轮侧端部Ed。
根据如上所述的第一实施例，能获得下面的效果。
(1)在柱塞32和滑动孔31的壁46之间的燃料10的流动通道47中设置流体贮存部55，且当柱塞32移向驱动凸轮22时，流体贮存部55的容积增加，当柱塞32移向增压腔35时，流体贮存部55的容积减小。这样，流体贮存部55能使大量的燃料10供给到流体贮存部55的驱动凸轮22侧的流动通道47部分，因而，即使当柱塞32在滑动孔31中倾斜和柱塞32在滑动孔31中滑动且同时被压靠在滑动孔31的壁46的驱动凸轮侧端部Ed上时，如上所述，从流体贮存部55供应的大量燃料10也能充分地润滑和冷却驱动凸轮侧端部Ed，结果，能防止由柱塞32的滑动运动引起的过热。
(2)滑动孔31包括驱动凸轮22侧的大直径部分56和增压腔35侧的小直径部分57，柱塞32包括驱动凸轮22侧的大直径部61和增压腔35侧的小直径部62，且大部分小直径部62插入小直径部分57中，一部分大直径部61插入大直径部分56中。流体贮存部55由建立在环形台阶部58和环形台阶部63之间的环形空间形成，环形台阶部58设在大直径部分57和小直径部61之间，环形台阶部63设在大直径部61和小直径部62之间。在该构造中，当柱塞32进行往复运动时，流体贮存部55的容积增加和减小，藉此将燃料10吸入流体贮存部55中并在其中将燃料10增压，因而，能可靠地实现(1)中所述的优点。
(3)滑动孔31的台阶部58和柱塞32的台阶部63都沿着垂直于滑动孔31的中心线L的平面延伸，从流体贮存部55排出的燃料10的数量等于当柱塞32移向增压腔35时流体贮存部55容积的改变(减小)量。每个台阶部58、63的面积与柱塞32移动的距离是确定从流体贮存部55排出的燃料10数量的要素。因而，通过以各种方式调节这些要素，能容易地将从流体贮存部55排出的燃料10的数量设定成减少由柱塞32的滑动运动引起的热量所需的数量。
(4)将流体贮存部55设置成在增压腔3侧靠近一个部分(驱动凸轮侧端部Ed)，在该部分，柱塞32在最高表面压力下接触滑动孔的壁46。将流体贮存部55设在这样的位置使得能在一地方附近执行燃料10的吸入和增压，在该地方，柱塞32在高表面压力下在滑动孔31的壁46上滑动。因而，能在高压力下将大量燃料10供给到遭受高表面压力和大量热量且因而特别需要冷却和润滑的部分。
下面，将参考图9描述本发明的第二实施例。在第二实施例中，共同确定流体贮存部55的滑动孔31的台阶部58和柱塞32的台阶部63在形状上与第一实施例中的不同。更具体地，滑动孔31的台阶部58是锥形的以使得台阶部58的直径朝着驱动凸轮22逐渐增加(图9中的下侧)。相似地，柱塞32的台阶部63是锥形的以使得台阶部63的直径朝着驱动凸轮22逐渐增加。台阶部58、63的锥度相对于滑动孔31的中心线L分别由角度α1、α2代表，角度α1、α2设定得基本上彼此相等。
定位柱塞32的台阶部63以便满足下述的条件(iii)、(iv)。
条件(iii)当柱塞32处于上止点时，台阶部63的上端部(最靠近小直径部62的部分)比台阶部58的上端部(最靠近小直径部57的部分)更靠近驱动凸轮22。
条件(iv)当柱塞32处于下止点时，台阶部63的下端部(最靠近大直径部61的部分)比滑动孔31的开口端48更靠近增压腔35。
除了上述内容之外的结构与第一实施例中的相同，因而，与第一实施例中相同的部件和部分由相同的附图标记表示，且不对其进行说明。
在具有上述构造的第二实施例的高压燃料泵17中，滑动孔31的台阶部58是锥形的以使得台阶部58的内径朝着驱动凸轮22增加，因而台阶部58和柱塞32的小直径部62之间的间隙朝着驱动凸轮22增加。照此，对于在吸入冲程期间从增压腔35排出到流体贮存部55的燃料10的阻力小于台阶部58垂直于滑动孔31的中心线L时的阻力，其中在吸入冲程中，柱塞32移向驱动凸轮22。
柱塞32的台阶部63是锥形的以使得台阶部63的外径朝着驱动凸轮22增加，因而台阶部63和滑动孔31的大直径部分56之间的间隙朝着驱动凸轮22减小。因此，对于在增压冲程期间从流体贮存部55排出的流体10的阻力小于台阶部63垂直于滑动孔31的中心线L时的阻力，其中在增压冲程期间，柱塞32移向增压腔35。
结果，根据第二实施例，除了上述优点(1)、(2)、(4)之外还能获得下面的优点。
(5)滑动孔31的台阶部58是锥形的以使得台阶部58的直径朝着驱动凸轮22逐渐增加，因而，对于在吸入冲程期间流入流体贮存部55中的流体10的阻力减小，结果，能有效地将燃料10吸入燃料贮存器55中。
(6)柱塞32的台阶部63是锥形的以使得台阶部63的直径朝着驱动凸轮22逐渐增加，因而，对于在增压冲程期间从燃料贮存器55排出的燃料10的阻力减小，这改善了燃料10的流动性，从而改善了润滑和冷却性。
将参考图10和11描述本发明的第三实施例。在第三实施例中，沿着垂直于滑动孔31的中心线L的平面测量在滑动孔31的壁46和柱塞32之间的流动通道47的面积，该面积在流体贮存部55的驱动凸轮22侧的空间65和流体贮存部55的增压腔35侧的空间64之间不同。如果用Sd表示前者的横截面积，用Sp表示后者的横截面积，则建立Sd＞Sp的关系。
为了建立上述关系，柱塞32的大直径部61的外径ODd比第一实施例中小，因而，大直径部分56的内径IDd和大直径部61的外径ODd之间的偏差ΔDd比第一实施例中大。然而，小直径部分57的内径IDp和小直径部62的外径ODp之间的偏差ΔDp与第一实施例中相同，即，偏差ΔDd大于偏差ΔDp，流动通道47中的空间65的横截面积Sd大于该通道47中的空间64的横截面积Sp。除了上述内容之外的结构与第一实施例中的相同，因而，与第一实施例中相同的部件和部分由相同的附图标记表示，且不对其进行说明。
在具有上述构造的第三实施例的高压燃料泵17中，当柱塞32移向增压腔35且流体贮存部55的容积减小时，流体贮存部55中的燃料10从燃料贮存器55排出到驱动凸轮22侧的空间65和增压腔35侧的空间64中的任一个或排出到这两个空间。这时，较大量的燃料10从流体贮存部55排出到流阻较小的地方，即，排出到在横截面积为Sd和Sp的两个空间中横截面积较大的那个空间。因而，在如上构造的实施例中，较大量的燃料10流到具有横截面积Sd的空间65。
空间65包括这样一个部分，在该部分，在增压冲程期间，柱塞在高表面压力下在滑动孔31的壁46上滑动且因而产生很多热量(即，驱动凸轮侧端部Ed周围的部分)。因而，将大量的燃料10供给到驱动凸轮侧端部Ed。
结果，根据第三实施例，除了上述优点(1)到(4)之外还能获得下面的优点。
(7)在流动通道47中，空间65的横截面积Sd大于空间64的横截面积Sp，因而，较大量的燃料10从流体贮存部55供给到空间65以便有效地润滑和冷却驱动凸轮侧端部Ed。
将参考图12和13描述本发明的第四实施例。
在第四实施例中，流体贮存部55的驱动凸轮22侧的燃料通道47的空间65与第三实施例不同地形成。在下面的说明中，假定相对于延伸穿过凸轮轴21的旋转中心R和滑动孔31的中心线L的平面P，将空间65分成“接触侧”和“非接触侧”。具体地说，接触侧是空间65的一侧，在该侧，驱动凸轮22在增压冲程期间接触升降器38(即，图12和13中的左侧)，而非接触侧是空间65的另一侧，在该侧，驱动凸轮22不接触升降器38(即，图12和13中的右侧)。在实施例中，将接触侧的间隙D2设定得大于非接触侧的间隙D1。
在间隙D1、D2这样设定的情况下，在第四实施例中，大直径部分56的横截面形状是非圆形的。更具体地，大直径部分56的横截面形状在关于平面P的非接触侧是半圆形的，而在接触侧，它基本上是半椭圆形的，所以大直径部的横截面积在接触侧上比在非接触侧上大。注意，如第三实施例中那样，大直径部61是柱形的。为了进行比较，图13中的双点划线表示当大直径部分56在接触侧也是半圆形时大直径部分56的横截面形状。在图14中，双点划线之外的区域代表间隙D2延伸的区域。
由于大直径部分56的形状在两侧之间这样不同，间隙D1沿空间65的圆周方向在空间65中的任何点处是不变的，而间隙D2是这样变化的，即它在平面P附近是最小的(基本上等于间隙D1)，且朝着与平面P相对的那侧增加，在远离平面P的点处变得最大。
除了上述内容之外的结构与第三实施例中的相同，因而，与第三实施例中相同的部件和部分由相同的附图标记表示，且不对其进行说明。
在具有上述构造的第四实施例的高压燃料泵17中，当燃料10从流体贮存部55排出到流动通道47的空间65中时，燃料中的大多数排出到在柱塞32和大直径部分56的壁46之间具有较大间隙因而具有较小流阻的部分。在第四实施例中，柱塞32和大直径部分56的壁46之间的该较大间隙形成在当柱塞32移向增压腔35时柱塞32与大直径部分56的壁46的驱动凸轮侧端部Ed接触的那侧上，因而，能将从流体贮存部55排出到空间65的燃料10中的大多数供给到特别需要燃料10进行润滑和冷却的地方。
结果，根据第四实施例，除了上述优点(1)到(4)和(7)之外还能获得下面的优点。
(8)相对于空间65中在大直径部61和大直径部分56的壁46之间的间隙D1、D2，当柱塞32移向增压腔35时柱塞32与滑动孔31的壁46的驱动凸轮侧端部Ed接触的那侧的间隙D2大于柱塞32不与驱动凸轮侧端部Ed接触的那侧的间隙D1，因而，来自流体贮存部55的燃料10的流动可以集中到空间65的特别需要润滑和冷却的部分，结果，改善了润滑和冷却的效率。
应该注意，本发明能以各种其它方式和如下所述的形式实施。
第二实施例中的滑动孔31的台阶部58和柱塞32的台阶部63中的任一个可以形成为沿着垂直于滑动孔31的中心线L的平面延伸。
在第二实施例中，台阶部58与中心线L之间的角度α1和台阶部63与中心线L之间的角度α2可以彼此不同。
在第三和第四实施例中，滑动孔31的台阶部58和柱塞32的台阶部63可以是锥形的以使得它们的直径朝着驱动凸轮22逐渐增加，如第二实施例中那样。
此外，第四实施例可以如下改变。如图14(A)和14(B)中所示，大直径部分56的横截面形状是圆形的。大直径部分56的中心线由L1表示，小直径部分57的中心线由L2表示。当制造缸体29时，这样形成大直径部分56和小直径部分57，即大直径部分56的中心线L1从小直径部分57的中心线L2偏移。更具体地，中心线L1从中心线L2向上述平面9的一侧偏移，在该侧上，驱动凸轮22在柱塞32的增压冲程期间与升降器38接触(即，图14(A)、14(B)中的左侧)。在这种情况下，在间隙D1、D2之间建立关系D2＞D1，结果，能获得与第四实施例中相同的优点。
本发明可以应用于电磁溢流阀42在下止点之后一点儿关闭的高压燃料泵。
本发明可以应用于除了发动机高压燃料泵之外的高压泵。
驱动凸轮22可以是设置成独立于凸轮轴21的驱动凸轮以便驱动柱塞32进行往复运动。
尽管已经参考其实施例描述了本发明，但应该懂得，本发明不局限于所述实施例或构造，相反，本发明用来覆盖各种变型和等价方案。另外，尽管在示范性的各种组合和构造中示出了实施例的各种元件，但包括更多、更少或仅仅单个元件的其它组合和构造也处于本发明的精神和范围内。
权利要求
1.一种高压泵(17)，其中柱塞(32)插入缸体(29)的设在增压腔(35)和驱动凸轮(22)之间的滑动孔(31)中，以便在所述滑动孔(31)中进行滑动和往复运动；所述驱动凸轮(22)使所述柱塞(32)移向驱动凸轮(22)以便将流体(10)吸入所述增压腔(35)中；所述驱动凸轮(22)使所述柱塞(32)移向所述增压腔(35)以便在增压腔(35)中将所述流体(10)增压；且所述柱塞(32)与所述滑动孔(31)的壁(46)之间的间隙形成流体(10)从所述增压腔(35)排出的流动通道(47)，其特征在于在所述流动通道(47)中设有流体贮存部(55)，当所述柱塞(32)移向所述驱动凸轮(22)时，所述流体贮存部(55)的容量增加，并当所述柱塞(32)移向所述增压腔(35)时，所述流体贮存部(55)的容量减小。
2.如权利要求1所述的高压泵，其中所述滑动孔(31)包括设在所述驱动凸轮(22)侧的大直径部分(56)和设在所述增压腔(35)侧的小直径部分(57)；所述柱塞(32)包括设在所述驱动凸轮(22)侧的大直径部分(61)和设在所述增压腔(35)侧的小直径部分(62)；所述大直径部分(61)插入所述大直径部分(56)中；所述小直径部分(62)插入所述小直径部分(57)中；和所述流体贮存部(55)是滑动孔(31)的台阶部(58)和柱塞(32)的台阶部(63)之间的空间，所述滑动孔(31)的台阶部(58)设在所述大直径部分(56)和小直径部分(57)之间，且所述柱塞(32)的台阶部(63)设在所述大直径部分(61)和小直径部分(62)之间。
3.如权利要求2所述的高压泵，其中所述滑动孔(31)的台阶部(58)和所述柱塞(32)的台阶部(63)都沿着垂直于所述滑动孔(31)的中心线(L)的平面延伸。
4.如权利要求2所述的高压泵，其中所述滑动孔(31)的台阶部(58)的直径朝着所述驱动凸轮(22)增加，使得所述滑动孔(31)的台阶部(58)呈锥形。
5.如权利要求2或4所述的高压泵，其中所述柱塞(32)的台阶部(63)的直径朝着所述驱动凸轮(22)增加，使得所述柱塞(32)的台阶部(63)呈锥形。
6.如权利要求1所述的高压泵，其中所述流体(10)的流动通道(47)在所述流体贮存部(55)的驱动凸轮(22)侧的部分比所述流体通道(47)在所述流体贮存部(55)的增压腔(35)侧的部分具有更大的横截面积。
7.如权利要求6所述的高压泵，其中在所述流动通道(47)在所述流体贮存部(55)的驱动凸轮侧的部分处，所述柱塞(32)和所述滑动孔(31)的壁之间的间隙(D2)在所述柱塞(32)与所述滑动孔(31)的壁(46)的驱动凸轮侧端部接触的那侧比在所述柱塞(32)不与所述滑动孔(31)的壁(46)的驱动凸轮侧端部接触的那侧大。
8.如权利要求1所述的高压泵，其中所述流体贮存部(55)靠近第一部分(Ed)而设，在所述第一部分(Ed)，所述柱塞(32)在最高表面压力下接触所述滑动孔(31)的壁(46)。
9.如权利要求8所述的高压泵，其中供给到所述第一部分(Ed)附近的流体(10)的压力大于供给到除了所述第一部分(Ed)之外的部分的流体(10)的压力。
全文摘要
柱塞(32)插入缸体(29)的设在增压腔(35)和驱动凸轮(22)之间的滑动孔(31)中，以便在滑动孔(31)中进行往复运动。驱动凸轮(22)和螺旋弹簧(41)使柱塞(32)移向驱动凸轮(22)以便将燃料(10)吸入增压腔(35)中，且还使柱塞(32)移向增压腔(35)以便将增压腔(35)中的燃料(10)增压。柱塞(32)与滑动孔(31)的壁(46)之间的间隙形成从增压腔(35)排出的流体(10)的流动通道(47)，在如上构造的高压燃料泵(17)中，在流动通道(47)中设有流体贮存部(55)。当柱塞(32)移向驱动凸轮(22)时，流体贮存部(55)的容积增加，当柱塞(32)移向增压腔(35)时，流体贮存部(55)的容积减小。
文档编号F02M59/44GK1975147SQ20061014932
公开日2007年6月6日 申请日期2006年11月20日 优先权日2005年12月2日
发明者北村猛志 申请人:丰田自动车株式会社