通过传动齿轮确保的凸轮轴推力控制的制作方法

本公开内容涉及泵凸轮轴推力表面。本公开内容更具体地涉及便于组装并且允许部件尺寸公差有变化的泵凸轮轴推力表面组件。

背景技术：

泵通常包括相对于外壳旋转的凸轮。此旋转用来对流体赋予力，然后根据期望引导流体。为了允许凸轮相对于外壳旋转，在凸轮和外壳之间存在一定的自由度。就凸轮而言，这个自由度还提供了使凸轮相对于外壳轴向移动的可能性。凸轮的轴向移动有可能削弱泵的功能性并且造成抵接表面上的磨损。凸轮承受促成此轴向移动的一定力(推力)。因此，提供了使这些推力最小、抵消这些推力、和/或包含这些推力的设计。

对推力的有效控制常常包括沿着旋转轴在两个方向上管理这些推力。另外，通常需要各种部件的精确成形和精加工，以允许凸轮有少量轴向移动，而没有削弱凸轮绕着旋转轴线自由旋转的能力。这种精确成形和精加工会是成本高和/或耗时的。

因此，存在在允许便于组装并且允许在部件尺寸中的至少一些有变化的同时提供足够推力控制的改进方法和设备。

附图说明

图1是泵的剖视图；

图2是示出用于组装图1的泵的示例性过程的流程图；

图3是图1的泵的分解图；以及

图4是图1的泵的推力垫圈的立体图。

具体实施方式

简言之，在一个实施例中，提供了一种泵，该泵包括外壳和被容纳在外壳内的凸轮，该凸轮能相对于外壳旋转。凸轮包括旋转轴线。泵还包括保持器板，保持器板能操作成抵接凸轮，以限制凸轮沿着旋转轴线在第一方向上的移动。泵还包括偏置器(诸如，弹簧)，偏置器能操作成对保持器板施加在第一方向上的恒定的第一力。

在另一个实施例中，提供了一种泵，该泵包括：外壳；凸轮，该凸轮被容纳在外壳内并且能相对于外壳旋转，该凸轮包括旋转轴线；齿轮，该齿轮联接到凸轮的第一端；保持器板，该保持器板能操作成抵接凸轮，以限制凸轮沿着旋转轴线在第一方向上的移动；以及填充件构件，该填充件构件位于齿轮和保持器板之间，该填充件构件施加促成齿轮和保持器板分离的力。

在又一个实施例中，提供了一种组装泵的方法，该方法包括：得到泵外壳；将凸轮放置在外壳内；并且将齿轮联接到凸轮，其中，将齿轮联接到凸轮促成推力表面与凸轮的抵接。

现在参见其中类似标号代表类似组件的附图，图1是示例性燃料供应高压泵10的示图。虽然参照特定泵进行了本公开，但教导只是例证性的并且预见到教导可应用于通用泵。泵10包括外壳12、轴衬16、18和凸轮组件20。举例性地，外壳12是铸铝。铝外壳12相对于钢外壳是质轻的，因此提供了增加燃料效率的机会。

轴衬16、18包括远侧轴衬16和近侧轴衬组件18。如将更详细讨论的，外壳12在其内提供凸轮空穴14。凸轮组件20至少部分被容纳在凸轮空穴14内。凸轮组件20经由开口22被引入凸轮空穴14中，开口22在外壳12的左侧，如图1所示。因此，参照轴衬16和轴衬组件18使用的术语“远侧”和“近侧”用来描述它们相对于开口22的位置和它们的近侧/远侧定位，如独立靠近的外壳12从其内具有开口22的侧面将会感受到的。

远侧轴衬16由钢制成。远侧轴衬16是圆柱形并且具有外径(OD)26，外径26被确定大小以压力配合到凸轮空穴14的远侧轴衬孔部分28中。远侧轴衬16压力配合到远侧轴衬孔部分28中，使得在远侧轴衬16和凸轮空穴14的远侧轴衬孔部分28的壁之间有高摩擦接合。因此，一旦被安置，远侧轴衬16相对于外壳12的移动就最小和/或不存在。远侧轴衬16具有内径(ID)42，内径(ID)42被确定大小以容纳凸轮24的远侧支承面部分44。ID 42被进一步确定大小，以允许相对于凸轮24的远侧支承面部分44有小间隙，使得润滑剂可渗入在远侧支承面部分44和远侧轴衬16之间。间隙被定制成得到润滑剂所期望的膜厚度。

近侧轴衬组件18包括套管38和近侧轴衬40。举例性地，套管38由钢构成。套管38包括具有OD的外表面46，OD被确定大小，以在能从凸轮空穴14的套管部分48取下的同时与套管部分48摩擦接合。套管38还包括环状远侧推力表面50、环状近侧推力表面52、内表面54和保持器部分56。

远侧推力表面50被确定大小、形状和位置，以提供抵抗并且对抗来自凸轮24的指向近侧的推力的支承面。近侧推力表面52被确定大小、形状和位置，以提供抵抗并且对抗来自凸轮24的指向远侧的推力的支承面。内表面54被确定大小，以在其中容纳近侧轴衬40。轴衬40具有OD，该OD接近套管38的ID，使得在轴衬40和套管38之间存在紧密的摩擦接合。因此，一旦被安置，近侧轴衬40相对于外壳套管38的移动就最小和/或不存在。保持器部分56实际上是围绕套管38径向设置的多个部分的集合。在本示例性实施方式中，存在两个保持器部分56，尽管在图1中只示出一个。保持器部分被确定大小和形状，以在其内容纳保持器60的一部分。

近侧轴衬40与远侧轴衬16类似地构造。虽然近侧轴衬40被示出为大小与远侧轴衬类似，但不需要是这样。近侧轴衬40包括ID 62，ID 62被确定大小，以容纳凸轮24的近侧支承面部分64。ID 62被进一步确定大小，以允许相对于凸轮24的近侧支承面部分64有小间隙，使得润滑剂可渗入其间。另外，间隙被定制成得到润滑剂所期望的膜厚度。

举例性地，保持器60包括环状保持构件72，环状保持构件72具有附接部分66，附接部分66包括被确定大小、形状和定位成在其中容纳螺栓68的空穴。保持构件72被确定大小，以在其中限定比间隙填充件32和推力垫圈34的OD大的空穴。保持构件72被确定大小，以在其中限定比间隙填充件32和推力垫圈34的OD小的空穴，同时该空穴大于传动齿轮30的远侧表面76的OD。

凸轮组件20包括凸轮24、传动齿轮30、间隙填充件32、推力垫圈34、齿轮螺母36。凸轮24是多直径构件，该构件能操作成绕着纵向旋转轴线78旋转。凸轮24包括多个不同直径的部分，这些部分包括远侧支承面44、泵表面80、指向近侧的推力表面82、近侧支承面部分64、推力垫圈接合部分84、齿轮接合部分86和带螺纹部分88。以上讨论了远侧支承面44的尺寸和操作。泵表面80的尺寸被设置成影响压力梯度和借助凸轮20旋转进行的抽吸。指向近侧的推力表面82是当凸轮24承受指向近侧的推力时接合套管38的环状远侧推力表面50的表面。推力垫圈接合部分84包括肩部并且提供被确定大小、形状和位置以抵接推力垫圈34的轴向表面和径向表面。在操作中，推力垫圈34被强有力施压以接合凸轮24的推力垫圈接合部分84，使得推力垫圈34和凸轮24之间的移动最小或者其间不再有移动。因此，凸轮24的旋转还造成推力垫圈34旋转。齿轮接合部分86具有近侧锥形，使得齿轮接合部分86的OD从推力垫圈接合部分84向着带螺纹部分88减小。齿轮接合部分86的锥形和尺寸被设置成摩擦接合传动齿轮30。带螺纹部分88在外部带螺纹。这些螺纹被确定大小、形状和位置，以配合齿轮螺母36的内螺纹。

推力垫圈34(图4)是具有近端90、远端92、外径边缘94和内径边缘96的环形板。近端90提供与间隙填充件32抵接的表面。远端92提供指向远侧的推力表面，使得凸轮24承受的指向远侧的推力造成指向远侧的推力表面与套管38抵接。远端92在从指向远侧的推力表面径向向内的位置处提供凸轮接合表面。在所提供的实施例中，凸轮接合表面包括成角度或倒圆部分102(图1)，该部分102从凸轮接合表面过渡到也接合凸轮24的内径边缘96。

举例性地，间隙填充件32是两个盘簧104、106，这两个盘簧104、106具有与推力垫圈34的内径基本上相同的内径和比推力垫圈略大的外径。贝氏弹簧垫圈也被称为锥形盘簧、锥形簧垫圈、盘簧、贝氏弹簧或杯型弹簧垫圈。盘簧104、106具有为垫圈赋予弹簧特性的截头圆锥形。应该理解，盘簧104、106在它们承受不同的压缩水平时可以具有略微改变的内径和外径。在本实施方式中，盘簧104、106是相同的，具有高弹簧常数。然而，应该理解，可通过在两个盘簧104、106之间提供具有其他弹簧常数和不同弹簧常数的垫圈而根据需要定制整体弹簧行为。此外，虽然讨论了两个盘簧104、106的使用，但还预见到使用单个贝氏弹簧垫圈或不止两个盘簧。

举例性地，传动齿轮30是被其他齿状齿轮(未示出)驱动的那类齿状齿轮。传动齿轮30包括凸轮接合孔108、远侧表面76、近侧螺母表面112、螺母孔114和齿部116。凸轮接合孔108是逐渐变细的孔，被确定大小以装配到凸轮24的齿轮接合部分86上并且摩擦接合齿轮接合部分86。远侧表面76被确定大小，以装配在开口22内和保持器60的保持构件72的空穴内。远侧表面76被进一步确定大小、形状和位置以抵接间隙填充件32。近侧螺母表面112被确定大小、形状和位置，以接合齿轮螺母36。螺母孔114是在传动齿轮30的近侧中的开口，该开口为在其内的齿轮螺母36提供间隙。齿部116被规则地间隔开和确定大小，以接合驱动传动齿轮30旋转的其他齿轮上的类似齿部。

齿轮螺母36包括外表面120和带螺纹内表面118。带螺纹内表面118被确定大小、形状并且带螺纹，以接合凸轮24的带螺纹部分88。外表面120被确定大小和形状，以装配在螺母孔114内并且能被抓紧，使得旋转力可容易地被传输到外表面120，而基本上没有滑动。

在组装时，得到其中限定有凸轮空穴14的外壳12(图2，框200)。随后，将远侧轴衬16放置在凸轮空穴14内(借助穿过开口22的通路)。将远侧轴衬16(诸如，通过压力配合)安置在凸轮空穴14的远侧支承面部分44内。然后，再次借助穿过开口22的通路，将凸轮放置在凸轮空穴14内(框210)。然后，将已经在其中安置近侧轴衬40的套管38放置在凸轮空穴14内，以安置在凸轮空穴14的套管部分48内。应该理解，套管38的这种放置还导致近侧轴衬40抵接凸轮24的近侧支承面部分64。然后，将推力垫圈34安置在凸轮24上并且将推力垫圈34抵接推力垫圈接合部分84，使得凸轮24被容纳在推力垫圈34的内孔内。然后，类似地，将间隙填充件32安置在凸轮24上，使得凸轮24被容纳在间隙填充件32的内孔内。然后，将保持器60设置在间隙填充件32和推力垫圈34上，以部分安置在套管38的保持器部分56内。然后，将螺栓68穿过保持器60中的孔，进入外壳12中的螺纹孔中，从而将保持器60固定到外壳12。保持器60限制间隙填充件32和推力垫圈34的近侧前进。然后，将传动齿轮30安置在凸轮24上，使得凸轮接合孔108的表面摩擦接合凸轮24的齿轮接合部分86。应该理解，间隙填充件32可对齿轮30施加压力，使得在齿轮螺母36被完全拧紧之前，齿轮30没有完全安置在齿轮接合部分86上，如接下来描述的。然后，将齿轮螺母36旋到凸轮24上。一旦将齿轮螺母36旋至抵接齿轮30，齿轮螺母36的进一步旋转就将凸轮接合孔108压靠凸轮24的齿轮接合部分86，从而增加其间的摩擦。这种移动还向间隙填充件32施加力。此力至少部分压缩间隙填充件32。然后，将力传输到推力垫圈34，以促成它与凸轮24摩擦接合。因此，将齿轮30联接到凸轮24还造成推力垫圈34(和具有推力表面的远端92)被附接到凸轮24(框220)。此外，间隙填充件32的压缩致使间隙填充件32以试图将齿轮30和推力垫圈34分离的方式向外压靠齿轮30和推力垫圈34二者。

泵10可选地包括联接件122和低压齿轮泵124。联接件122被压力配合到低压泵124上并且由销126驱动。

当如此进行组装时，所有凸轮组件20充当单个工件并且作为一体在外壳12内旋转。另外，凸轮组件20和外壳12的抵接表面限于凸轮24的一些部分(近侧和远侧轴承16、40)，并且在推力(轴向移动)的情况下，为套管38的近侧推力表面50和远侧推力表面52。

应该理解，组装中存在另外的步骤，但为了简便起见，在本描述中省略了这些步骤。目前的组装提供了在允许从单侧进行组装的同时在近侧和远侧方向二者上控制推力。另外，本公开内容提供了由钢构成的套管38和凸轮24。因此，由于其相对移动而有可能承受热的这些接合区域由相同材料构成，因此有可能类似地承受热膨胀。另外，本实施方式在热膨胀中提供此类似度，而不要求整个外壳12由与凸轮24相同的材料构成。

另外，推力表面的大小和位置允许外壳12和凸轮24之间有非常小的相对轴向移动。更具体地，推力垫圈34被尽可能安置并且保持在凸轮24上，以使凸轮相对于套管38(进而外壳12)的远侧移动最小。因此，如果推力垫圈34和间隙填充件32的组合具有比所需要的宽度小的整体宽度(如图1中所示的左-右宽度)，则推力垫圈34没有完全安置在凸轮24上并且允许凸轮组件的左-右移动增大。相反地，如果推力垫圈34和间隙填充件32的组合具有过大的整体宽度，则阻碍传动齿轮30正确安置在凸轮24上。这种没有正确安置防止凸轮24和传动齿轮30之间的正确摩擦接合。因此，在一些情况下，传动齿轮30能够相对于凸轮24“滑动”，使得凸轮组件20不是一直作为一体旋转。

间隙填充件32在组装时充当高弹簧系数弹簧，以保持推力垫圈34上的压力恒定来抵抗轴向推力，而没有足够的强度阻碍传动齿轮30完全安置在凸轮24上并且完全接合凸轮24。

仅出于例证和说明的目的，而非限制的目的，已经给出了以上详细说明以及在说书中描述的实施例。例如，所描述的操作可按任何合适方式进行。方法的步骤可按仍然提供所描述操作和结果的任何合适次序进行。因此，料想到目前实施方式涵盖落入以上公开的并且本文中申明的基本潜在原理的精神和范围内的任何和所有修改形式、变形形式或等同形式。