专利名称：高压泵的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种高压泵，并且更具体地说，涉及一种具有中间部件的高压泵，该中间部件包括气缸体，以便通过使柱塞在气缸中往复运动来对加压腔室中的流体加压，并且该中间部件布置在两个夹持部件之间，该中间部件通过夹持部件被夹持螺栓夹住，该夹持螺栓在两个夹持部件之间延伸。
背景技术：
例如，日本专利公开文本No.11-210598公开了一种用于发动机的高压燃料泵，该发动机例如气缸喷射型汽油机。在高压燃料泵中，为了改善加工特性和装配特性，沿着轴向方向将中间部件例如套筒(对应于气缸体)夹在各部件例如支架之间，并且通过夹持螺栓紧固到壳体上。
另外，在高压燃料泵中，如果正好夹住了套筒，其气缸形状就会容易变形。因此，在套筒的夹持部分和气缸之间形成有槽缝。该槽缝防止了由于夹持圆柱形夹持部件引起的变形而影响气缸形状。
然而，用于夹持套筒的夹持螺栓需要相对较大的初始轴向力。这是因为初始轴向力不仅包括密封中间部件所需的轴向力，而且需要克服燃料压力脉动所产生的轴向力变化所需的轴向力，在高压泵致动时产生该燃料压力脉动。因此，考虑到高压泵的轴向力的变化，在加工时，中间部件必须以相对较大的初始轴向力夹住。然而，当中间部件利用夹持螺栓由大的初始轴向力夹住时，中间部件的密封表面的变形或气缸形状的变形就会发生。难以防止这种变形。
发明内容
本发明的目的是提供一种高压泵和高压泵的联接结构，其具有夹持螺栓的小的初始轴向力并且能够防止密封表面或气缸形状的变形。
本发明的一个方面提供了一种高压泵，其具有包括气缸体的中间部件，该气缸体具有与容纳柱塞的气缸连通的加压腔室。通过使柱塞往复运动来对加压腔室中的流体加压。高压泵包括布置在中间部件的两侧上的两个夹持部件；夹持螺栓，该夹持螺栓在两个夹持部件之间延伸以便用两个夹持部件夹住中间部件；以及一部件，该部件用于在对加压腔室中的流体加压时从加压腔室接收反作用力。在用于减小通过夹持螺栓施加到中间部件上的夹持力的位置，用于接收反作用力的部件附接到两个夹持部件中的一个部件上。
在这种结构中，用于接收反作用力的部件附接成这样，使得加压腔室的反作用力施加在夹持部件上，以便减小施加在中间部件上的夹持力。因此，即使加压腔室的反作用力施加在夹持部件上，用于接收反作用力的部件也会减小通过夹住中间部件产生的反作用力，在高压泵的操作期间由流体压力脉动产生该加压腔室的反作用力。因此，总的反作用力变得比加压腔室的反作用力与通过夹住中间部件产生的反作用力的和更小。在高压泵的操作期间由流体压力脉动产生的轴向力变化减小了。结果，初始轴向力减小了，并且防止了密封表面或气缸形状的变形。
通过结合附图参考对目前优选实施例的下列描述，可以最好地理解本发明和其目的及优点，其中图1(A)是根据本发明的高压泵在静态的示意图，并且图1(B)是现有技术的高压泵在静态的示意图；图2(A)是根据本发明的高压泵在动态的示意图，并且图2(B)是现有技术的高压燃料泵在动态的示意图；图3是根据本发明的一个实施例的高压泵的截面图；图4是用于结合有高压燃料泵的内燃机的燃料供应系统的示意图；和图5是根据本发明的一个实施例的高压泵的截面图。
具体实施例方式
在描述根据本发明的一个实施例的高压泵之前，将讨论本发明的原理。在图1(A)中示意所示的本发明的高压泵中，包括气缸体的中间部件M布置在两个夹持部件E1、E2之间。中间部件M通过夹持螺栓B1、B2夹在夹持部件E1、E2之间，该夹持螺栓在夹持部件E1、E2之间延伸。部件G在与夹持中间部件M的该侧相对的一侧上附接于夹持部件E1。当加压腔室I中的流体被柱塞D压缩并且加压时，部件G从加压腔室I中接收反作用力。
在图1(A)的高压泵中，当中间部件M被夹持螺栓B1、B2夹住时，该中间部件M弹性地变形并且产生反作用力F0。由夹持螺栓B1、B2产生的反作用力F0和轴向力Bf之间的关系由下面的公式1所表示。
F0＝2·Bf [1]在图1(B)中所示的现有技术的高压泵中，当通过柱塞d在加压腔室I中对流体压缩和加压时，部件g从加压腔室i中接收反作用力。部件g和中间部件m1、m2布置在两个夹持部件e1、e2之间。在这种情况下，当中间部件m1、m2和部件g被夹持螺栓b1、b2夹住时，该中间部件m1、m2和部件g弹性地变形并且产生反作用力F0。夹持螺栓b1、b2和轴向力bf之间的关系由下面的公式2所表示。
F0＝2·bf [2]因此，反作用力f0和轴向力之间的关系在公式1和2中是相同的。因此，在高压泵停止时变紧，图1(A)的夹持螺栓B1、B2的轴向力Bf设定成与图1(B)的夹持螺栓b1、b2的轴向力bf相同。
然而，在随着加压腔室I被加压而产生反作用力FN时，部件G从图2(A)中所示的本发明高压泵中的加压腔室I中接收反作用力FN。因为部件G布置在与中间部件M的夹持侧相对的一侧上，所以反作用力FN用作施加在夹持部件E1上的提升力FU。提升力FU是在夹持螺栓B1、B2处产生的轴向力Bf的一分量。轴向力Bf的另一分量是来自中间部件M的反作用力FM。因此，轴向力Bf由下面的公式3所表示。
2·Bf＝FU+FM [3]根据由提升力FU提升的夹持部件E1的量，来自中间部件M的反作用力FM使得施加在中间部件M上的夹持力减小。这减小了中间部件M的压缩量。因此，反作用力FM小于图1(A)的反作用力F0。
在另一方面，在图2(B)中所示的现有技术的高压泵中，从加压腔室i中接收反作用力FN的部件g利用中间部件m1、m2布置在夹持侧上。在这种情况下，由反作用力FN产生的夹持部件e1的提升力FU是在夹持螺栓b1、b2处产生的轴向力bf的一分量。轴向力bf的另一分量是来自中间部件m1、m2和元件g的反作用力Fm。因此，轴向力bf由下面的公式4所表示。
2·bf＝FU+Fm [4]部件g与中间部件m1一起布置在夹持部件e1和加压腔室i之间。这使反作用力FN增加了部件g和中间部件m1的压缩量。因此，反作用力几乎与图1(B)中的反作用力F0相同。即使反作用力FN减小，减小的程度也小于图1(A)中的反作用力F0和图2(A)中的反作用力FM之间的差异。也就是说，FM＜Fm。因此，在图2(A)和2(B)的状态，满足了Bf＜bf。结果，在本发明的高压泵中，当加压腔室中的流体被加压时，通过从加压腔室接收的反作用力使夹持螺栓的轴向力的增量增加。换句话说，在高压泵的操作期间由流体压力脉动引起的轴向力的变化减小。这能使夹持螺栓的初始轴向力相对较小。因此，防止密封表面和气缸形状发生变形。
图3是根据本发明的一个实施例的高压燃料泵2的截面图。该高压燃料泵2结合在气缸喷射型的汽油机E中，如图4中所示，并且产生了喷射进入发动机E的燃烧室中的高压燃料。
如图3中所示，高压燃料泵2具有气缸体4、盖6、凸缘8和电磁溢流阀10。气缸4a沿着气缸体4的轴线形成。柱塞12沿轴向方向可滑动地支承在气缸4a中。与气缸4a连通的加压腔室14限定在气缸体4中的气缸4a的远端侧。加压腔室14的容积随着柱塞12移入或移出加压腔室14而改变。
加压腔室14通过燃料压力供应通道16连接到止回阀18。止回阀18连接到燃料分布管20(图4)。当加压腔室14中的燃料被加压时该止回阀18打开，并且高压燃料供应到燃料分布管20。
弹簧座22和提升器导向件24在气缸体4的下侧叠置在彼此之上。油封件26附接到弹簧座22的内表面上。该油封件26大致为圆柱形，并且具有可滑动地与柱塞12的周边表面接触的下部26a。从柱塞12和气缸4a之间的空间泄漏出的燃料存储在油封件26的燃料存储腔室26b中，并且通过燃料排放通道(未示出)返回到燃料容器T中，该燃料排放通道与燃料存储腔室26b相连接。
提升器28沿轴向方向可滑动地容纳在提升器导向件24中。突出的座28b形成在提升器28的底板28a的内表面上。柱塞12的下端部12a与突出的座28b接合。柱塞12的下端部12a与保持器30接合。弹簧32以压缩状态布置在弹簧座22和保持器30之间。柱塞12的下端部12a被弹簧32压向提升器28的突出的座28b。来自柱塞12的下端部12a的压制力使提升器28的底板28a与燃料泵凸轮34接合。
当燃料泵凸轮34转动以与发动机E的转动相配合时，燃料泵凸轮34的凸轮尖向上推动底板28a并且将提升器28提升。与提升器28相配合，柱塞12向上移动并且使加压腔室14变窄。这个提升冲程对应于加压腔室14中进行的燃料加压冲程。
面对加压腔室14的电磁溢流阀10在加压冲程期间的适当时间关闭。在加压过程中，在电磁溢流阀10关闭之前，加压腔室14中的燃料通过电磁溢流阀10的座10b和提升阀10a之间的空间、燃料通道10c、槽道10d和低压燃料通道35返回到低压侧的燃料容器T。因此，燃料不是从加压腔室14供应到燃料分布管20。当电磁溢流阀10中的电磁线路使提升阀10a与座19b接触时，低压侧的燃料容器T和加压腔室14就断开(图4的状态)。结果，加压腔室14中的燃料压力突然增加并且产生高压燃料。这就利用高压燃料打开了止回阀18，并且将高压燃料供应到分布管20。
当燃料泵凸轮34的凸轮尖开始向下移动时，弹簧32的推动力开始将提升器28和柱塞12逐渐向下移动(引入冲程)。当引入冲程开始时，电磁溢流阀10中的电磁线路将提升阀10a与座10b分开，并且打开电磁溢流阀10。这就将燃料从低压燃料通道35通过槽道10d、燃料通道10c和提升阀10a与座10b之间的空间吸入到加压腔室14中(图3的状态)。
加压冲程和吸入冲程重复地进行。在加压冲程期间的电磁溢流阀10的关闭时间被反馈控制，从而调节燃料分布管20中的燃料压力处于最佳压力，以便从燃料喷射阀38喷射燃料。根据燃料分布管20中的燃料压力和发动机的运行情况，由电子控制单元(ECU)36执行反馈控制，该燃料压力由燃料压力传感器20a检测。
气缸体4、弹簧座22和提升器导向件24形成了高压燃料泵2的中间部件，并且以叠置的状态布置在盖6(第一夹持部件)和凸缘8(第二夹持部件)之间。电磁溢流阀10具有基板10f，并且在与气缸体4、弹簧座22和提升器导向件24被夹持的该侧相对的一侧，基板10f通过附接螺栓10e附接到盖6上。
气缸体4、弹簧座22和提升器导向件24通过夹持螺栓40夹持在盖6和凸缘8之间，该夹持螺栓在盖6和凸缘8之间延伸。在图3的截面图中，高压燃料泵2的轴线右侧的截面与该轴线左侧的截面不同。也就是说，左半侧截面和右半侧截面是以不同的切割角截取的视图。因此，图3中只示出了多个夹持螺栓40中的一个。图5示出了沿着相同的切割平面截取的高压燃料泵2的截面图。如图5中所示，两个夹持螺栓40以对称的方式围绕着轴线布置。在这个实施例中，两组夹持螺栓40以对称的方式布置在气缸体4、弹簧座22和提升器导向件24周围，以便将盖6和凸缘8彼此联接。
以相同的方式，用于将电磁溢流阀10紧固到盖6上的附接螺栓10e围绕着气缸12的轴线对称地布置。在这个实施例中，电磁溢流阀10的基板10f通过两组附接螺栓10e附接到盖6上。
整个高压燃料泵2通过紧固螺栓54固定到气缸头盖52上，该气缸头盖用作支承体。凸缘8具有夹持螺栓孔8b和紧固螺栓孔8c，夹持螺栓40通过该夹持螺栓孔延伸，紧固螺栓54通过该紧固螺栓孔延伸。紧固螺栓孔8c定位成比夹持螺栓孔8b更加接近周边部分。紧固螺栓54沿着与夹持螺栓40的方向相对的方向插入紧固螺栓孔8c，并且拧入到气缸头盖52中形成的螺纹孔52a内。在这个实施例中，两组紧固螺栓54围绕着气缸12的轴线对称地布置。以这种方式，高压燃料泵2设置在气缸头盖52中。提升器28的底板28a从气缸头盖52的通孔53露出，并且与发动机E的燃料泵凸轮34接合。以这种方式，柱塞12在气缸4a内往复运动，与发动机E的转动相配合。
本发明的高压燃料泵2具有下面的优点。
(1)在高压燃料泵2中，气缸体4、弹簧座22和提升器导向件24布置在盖6和凸缘8之间。气缸体4、弹簧座22和提升器导向件24被夹持螺栓40夹住，该夹持螺栓在盖6和凸缘8之间延伸。
在与气缸体4、弹簧座22和提升器导向件24被夹持的该侧相对的一侧上，电磁溢流阀10附接到盖6上。电磁溢流阀10的提升阀10a在与座10b接触时从加压腔室14接收反作用力(图3的箭头)。因此，如图1(A)和2(A)中所示，与电磁溢流阀10布置在和气缸体4、弹簧座22及提升器导向件24相同的该侧上的情况相比，夹持螺栓40的轴向力的增加较小，该轴向力的增加由电磁溢流阀10从加压腔室14中接收的反作用力产生。
当电磁溢流阀10的基板10f从加压腔室14接收反作用力时，该基板10f提升了附接螺栓10e。这就提升了盖6并且减小了施加在气缸体4、弹簧座22和提升器导向件24上的夹持力，从而变松。这减小了由气缸体4、弹簧座22和提升器导向件24的夹持产生的反作用力。以这种方式，即使在高压燃料泵2的操作期间，加压腔室14的反作用力通过所产生的燃料压力脉动而施加在盖6上，由气缸体4、弹簧座22和提升器导向件24的张紧所产生的反作用力也会减小。因此，总的反作用力小于两个反作用力的和。
因此，在高压燃料泵2操作时由燃料压力脉动引起的轴向力变化减小。结果，夹持螺栓40的初始轴向力减小，并且盖6、气缸体4、弹簧座22、提升器导向件24和凸缘8的每个密封表面的变形以及气缸4a的形状的变形得以避免。这改善了高压燃料泵2的持久性。
(2)通过电磁溢流阀10的基板10f施加在附接螺栓10e上的加压腔室14的反作用力沿着用于提升附接螺栓10e的方向起作用。因此，当燃料压力增加时，在附接螺栓10e附近由基板10f的弹性变形产生的反作用力减小。附接螺栓10e的初始轴向力也减小，并且防止了电磁溢流阀10和盖6的密封表面的变形。
因此，本实例和实施例被认为是示例性的，而不是限制性的，并且本发明并不局限于本文给出的细节，而是可以在所附的权利要求书的范围和等同内容中进行修改。本发明的高压燃料泵可以安装在发动机的气缸头上。
权利要求
1.一种高压泵，其特征在于，柱塞(12)；中间部件(4、22、24)，该中间部件具有用于容纳柱塞的气缸(4a)和与气缸连通的加压腔室(14)，并且包括气缸体(4)，以便通过使柱塞往复运动来对加压腔室中的流体加压；布置在中间部件的两侧上的两个夹持部件(6、8)；夹持螺栓(40)，该夹持螺栓在两个夹持部件之间延伸以便用两个夹持部件夹住中间部件；以及部件(10)，该部件用于在对加压腔室中的流体加压时从加压腔室接收反作用力，其中在用于减小通过夹持螺栓施加到中间部件上的夹持力的位置处，用于接收反作用力的部件附接到两个夹持部件中的一个部件上。
2.根据权利要求1所述的高压泵，其特征在于，在与中间部件被夹持螺栓所夹住的该侧相对的一侧，用于接收反作用力的部件附接到两个夹持部件中的一个部件上。
3.根据权利要求2所述的高压泵，其特征在于，用于接收反作用力的部件布置成面对着加压腔室，并且用作一电磁阀(10)，以便通过使流体从加压腔室向低压区域(T)的运动停止来对加压腔室中的流体加压。
4.根据权利要求2或3所述的高压泵，其特征在于，该流体是用于气缸喷射型内燃机的燃料。
5.根据权利要求4所述的高压泵，其特征在于，与夹持部件(6)不同的夹持部件(8)附接到内燃机的气缸头盖(52)上，用于接收反作用力的部件附接到该夹持部件(6)上。
6.根据权利要求4或5所述的高压泵，其特征在于，柱塞被燃料泵凸轮(34)驱动并且在气缸内往复运动，该燃料泵凸轮与内燃机的转动相配合地转动。
7.根据权利要求1到6中任一项所述的高压泵，其特征在于，用于接收反作用力的部件包括基板(10f)，并且该高压泵还包括附接螺栓(10e)，其用于将基板紧固到两个夹持部件中的一个部件上。
8.根据权利要求7所述的高压泵，其特征在于，来自加压腔室的反作用力沿着一方向作用，以便通过基板提升附接螺栓。
全文摘要
一种高压泵能够防止在其密封表面和气缸形状上发生变形，其包括中间部件，该中间部件包括具有与气缸(4a)连通的加压腔室(14)的气缸体(4)，该气缸用于存储柱塞(12)，其中通过柱塞的往复运动对加压腔室中的流体加压，该中间部件设置在盖(6)和凸缘(8)之间并且用张紧螺栓(40)张紧，以及电磁溢流阀(10)在一位置安装到盖(6)上，在该位置减轻了用张紧螺栓对中间部件进行的张紧，在对加压腔室中的流体加压时该电磁溢流阀从加压腔室接收反作用力。
文档编号F04B1/00GK1437681SQ01811382
公开日2003年8月20日 申请日期2001年4月17日 优先权日2000年4月18日
发明者浅山和博, 横山浩一, 石田忍, 井上宏史 申请人:丰田自动车株式会社, 株式会社电装