用于燃油泵的双作用凸轮及燃油泵驱动机构的制作方法

本实用新型涉及高压燃油泵技术领域，尤其涉及一种用于燃油泵的双作用凸轮及包括该用于燃油泵的双作用凸轮的燃油泵驱动机构。

背景技术：

燃油泵均采用凸轮驱动机构，利用凸轮及与凸轮配合运动的滚轮和挺柱体组件将旋转运动转化为往复运动，驱动燃油泵柱塞实现吸油和供油过程。

传统的由凸轮、滚轮和挺柱体等部件组成的凸轮驱动结构，为防止布置在凸轮上方的滚轮和挺柱体发生轴向偏转而导致凸轮驱动机构出现磨损甚至卡死的情况，通常需要在燃油泵的泵体上设置定位销孔，并且在挺柱体导向套上设置定位销孔或槽，通过安装在泵体上的定位销对挺住体进行导向并限制挺柱体和滚轮的轴向转动，从而达到限制滚轮和挺柱体发生轴向偏转的目的。这种结构可以避免滚轮与挺柱体的轴向偏转，但是使用定位销需要在供油泵体和挺柱体导向套上加工相应的定位销孔和导向槽，增加了零部件结构的复杂性并且会提高加工、制造和装配成本。此外，定位销在限制挺柱体轴向转动时，会与挺柱体导向套接触并发生相对运动，存在摩擦作用，从而会增加供油驱动机构的运动阻力。

专利cn201810086154.5公开了一种用于驱动供油泵柱塞的凸轮。所公开的凸轮的推程段采用了由正向余弦加速度段、等速段和正向正弦减速段组成的曲线，回程段采用了反向正弦加速段、等速段和反向余弦减速段组成的曲线。这种凸轮在靠近基圆位置的过渡段存在较大的加速度，导致凸轮工作过程中所受的合力较大，在高速运转工况下会增加与凸轮配合运动的滚轮的飞脱风险，从而影响凸轮驱动机构的可靠性。另外，专利cn201810086154.5所公开的凸轮的推程段和回程段均采用了三角函数曲线，凸轮在靠近基圆位置的过渡段的曲率半径变化幅度很大，对于凸轮型线加工制造的工艺要求较高，凸轮的加工难度和成本相对较高。

因此本实用新型的任务在于提供一种用于燃油泵的双作用凸轮，它可以实现在凸轮驱动机构工作过程中，使滚轮在凸轮的凹圆弧出实现自定位，不必利用定位销及导向结构即可防止滚轮与挺住体的轴向偏转。同时，在相同升程条件下，它在靠近基圆位置的过渡段能够获得比三角函数凸轮更小的加速度，并且凸轮的曲率半径变化幅度较小。

技术实现要素：

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种用于燃油泵的双作用凸轮及包括该用于燃油泵的双作用凸轮的燃油泵驱动机构，以解决现有技术中的问题。

作为本实用新型的第一个方面，提供一种用于燃油泵的双作用凸轮，其中，所述用于燃油泵的双作用凸轮10包括凸轮轴和设置在所述凸轮轴上的至少一个凸轮体110，所述凸轮体110包括包括一个对称设置的双作用凸起结构111，所述双作用凸起结构111包括第一推程段曲线θ1、第一回程段曲线θ5、第二推程段曲线θ1’和第二回程段曲线θ5’，所述双作用凸起结构111的第一推程段曲线θ1由正向等加速段θ2、等速度段θ3和反向等加速段θ4三段曲线组成，第一回程段曲线θ5由反向等加速段θ6，等速段θ7和正向等加速段θ8三段曲线组成，所述双作用凸起结构111两个凸起的连接位置处形成弧度相同的凹弧112，所述凹弧112能够使与所述用于燃油泵的凸轮10配合运动的滚轮20进行自定位。

优选地，所述凸轮体110包括两个轴对称设置的第一作用凸起结构111a和第二作用凸起结构111b，所述第一作用凸起结构111a包括第一推程段θ1和第一回程段θ5，所述第一推程段θ1的升程曲线与所述第一回程段θ5的升程曲线对称设置，且所述第一推程段θ1和第一所述回程段θ5对应的圆心角均为90°，所述第二作用凸起结构111b包括第二推程段θ1’和第二回程段θ5’，所述第二推程段θ1’的升程曲线和所述第二回程段θ5’的升程曲线对称设置，且所述第二推程段θ1’和所述第二回程段θ5’对应的圆心角均为90°，所述第一推程段θ1与所述第二回程段θ5’的连接位置处形成第一凹弧112a，所述第一回程段θ5与所述第二推程段θ1’的连接位置处形成第二凹弧112b。

优选地，所述第一推程段θ1和所述第二推程段θ1’均包括用于向上冲程的正向等加速段θ2、第一等速段θ3和反向等加速段θ4，所述第一回程段θ5和所述第二回程段θ5’均包括用于向下冲程的反向等加速段θ6、第二等速段θ7和正向等加速段θ8，所述第一推程段θ1的向上冲程的升程方程的形式和所述第一回程段θ5的向下冲程的升程方程的形式相同。

优选地，所述向上冲程的正向等加速段θ2的升程方程为：

其中，为所述正向等加速段θ2对应的第一凸轮转角，θ2∈[12°，18°]，c0为常系数；

所述向上冲程的第一等速段θ3的升程方程式为：

其中，为所述第一等速段θ3对应的第二凸轮转角，θ3∈[54°，60°]，c1和c2均为常系数；

所述向上冲程的反向等加速段θ4的升程方程式为：

其中，为所述反向等加速段θ4对应的第三凸轮转角，θ4∈[12°，24°]，c3、c4和c5均为常系数。

作为本实用新型的第二个方面，提供一种用于燃油泵的驱动机构，其中，如图6所示，所述驱动机构1包括前文所述的用于燃油泵的双作用凸轮10，所述驱动机构1还包括滚轮20和与所述滚轮20连接的挺柱体30，所述凸轮体110能够在所述双作用凸轮10的驱动下推动所述滚轮20和挺柱体30沿轴向往复运动。

本实用新型提供的用于燃油泵的双作用凸轮，由于所述的双作用凸轮凸起结构的连接位置处形成有凹弧，使得滚轮在与凸轮配合运动时能够在凹弧内实现自定位，防止滚轮和与滚轮连接的挺柱体发生轴向的偏转。同时，所述的双作用凸轮的推程段由正向等加速段θ2、等速度段θ3和反向等加速段θ4三段曲线组成，回程段由反向等加速段θ6，等速段θ7和正向等加速段θ8三段曲线组成，在靠近凸轮基圆位置的过渡段具有较小的加速度，并且曲率半径变化幅度较小，可以降低凸轮工作过程中所受的合力和凸轮的加工难度，有利于提高凸轮工作的可靠性和降低凸轮轴的加工制造成本。

本实用新型提供的燃油泵驱动机构，通过在上述双作用凸轮上形成的凹弧，有效避免了滚轮与挺柱体的轴向偏转，降低了燃油泵驱动机构的结构复杂性。并且双作用凸轮采用的推程曲线有利于提高驱动机构的工作可靠性和降低驱动机构组件的加工制造成本。

附图说明

附图是用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本实用新型，但并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1为本实用新型提供的用于燃油泵的双作用凸轮的剖面结构示意图。

图2为本实用新型提供的用于燃油泵的双作用凸轮的升程和加速度曲线图。

图3为本实用新型提供的用于燃油泵的双作用凸轮与相同升程三角函数双作用凸轮的升程对比曲线图。

图4为本实用新型提供的用于燃油泵的双作用凸轮与相同升程三角函数双作用凸轮的加速度对比曲线图。

图5为本实用新型提供的用于燃油泵的双作用凸轮与相同升程三角函数双作用凸轮的曲率半径对比曲线图。

图6为本实用新型提供的采用双作用凸轮的燃油泵驱动机构的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。

作为本实用新型的第一个方面，提供一种用于燃油泵的双作用凸轮，其中，如图1所示，所述用于燃油泵的双作用凸轮10包括凸轮轴(图中未示出)和设置在所述凸轮轴上的至少一个凸轮体110，所述凸轮体110包括一个对称设置的双作用凸起结构111，所述双作用凸起结构111包括第一推程段曲线θ1、第一回程段曲线θ5、第二推程段曲线θ1’和第二回程段曲线θ5’，所述双作用凸起结构111的第一推程段曲线θ1由正向等加速段θ2、等速度段θ3和反向等加速段θ4三段曲线组成，第一回程段曲线θ5由反向等加速段θ6，等速段θ7和正向等加速段θ8三段曲线组成，所述双作用凸起结构111两个凸起的连接位置处形成弧度相同的凹弧112，所述凹弧112能够使与所述用于燃油泵的凸轮10配合运动的滚轮20进行自定位。

本实用新型提供的用于燃油泵的凸轮，由于所述的双作用凸轮凸起结构的连接位置处形成有凹弧，使得滚轮在与凸轮配合运动时能够在凹弧内实现自定位，防止滚轮和与滚轮连接的挺柱体发生轴向的偏转。并且，所述的双作用凸轮的推程段由正向等加速段θ2、等速度段θ3和反向等加速段θ4三段曲线组成，回程段由反向等加速段θ6，等速段θ7和正向等加速段θ8三段曲线组成，在靠近凸轮基圆位置的过渡段具有较小的加速度，并且曲率半径变化幅度较小，可以降低凸轮工作过程中所受的合力和凸轮的加工难度，有利于提高凸轮工作的可靠性和降低凸轮轴的加工制造成本。

可以理解的是，所述双作用轮10包括凸轮轴和设置在所述凸轮轴上的一个凸轮体110或多个凸轮体110。

作为所述凸轮体110的一种具体地实施方式，如图1所示，所述凸轮体110包括两个轴对称设置的第一作用凸起结构111a和第二作用凸起结构111b，所述第一作用凸起结构111a包括第一推程段θ1和第一回程段θ5，所述第一推程段θ1的升程曲线与所述第一回程段θ5的升程曲线对称设置，且所述第一推程段θ1和第一所述回程段θ5对应的圆心角均为90°，所述第二作用凸起结构111b包括第二推程段θ1’和第二回程段θ5’，所述第二推程段θ1’的升程曲线和所述第二回程段θ5’的升程曲线对称设置，且所述第二推程段θ1’和所述第二回程段θ5’对应的圆心角均为90°。所述第一推程段θ1与所述第二回程段θ5’的连接位置处形成第一凹弧112a，所述第一回程段θ5与所述第二推程段θ1’的连接位置处形成第二凹弧112b。

进一步具体地，所述第一推程段θ1和所述第二推程段θ1’均包括用于向上冲程的正向等加速段θ2、第一等速段θ3和反向等加速段θ4，所述第一回程段θ5和所述第二回程段θ5’均包括用于向下冲程的反向等加速段θ6、第二等速段θ7和正向等加速段θ8，所述第一推程段θ1的向上冲程的升程方程的形式和所述第一回程段θ5的向下冲程的升程方程的形式相同。

所述向上冲程的正向等加速段θ2的升程方程为：

其中，为所述正向等加速段θ2对应的第一凸轮转角，θ2∈[12°，18°]，c0为常系数；

所述向上冲程的第一等速段θ3的升程方程式为：

其中，为所述第一等速段θ3对应的第二凸轮转角，θ3∈[54°，60°]，c1和c2均为常系数；

所述向上冲程的反向等加速段θ4的升程方程式为：

其中，为所述反向等加速段θ4对应的第三凸轮转角，θ4∈[12°，24°]，c3、c4和c5均为常系数。

需要说明的是，由图1可以看出，所述第一作用凸起结构111a和所述第二作用凸起结构111b对称，且所述第一回程段θ5向下冲程的升程曲线与第一推程段θ1向上冲程的升程曲线相对称，因此滚轮和挺柱体在所述第一回程段θ5各段升程曲线对应的轴向运动方程形式与第一推程段θ1相同，各段升程曲线的取值区间也相同。

还需要说明的是，c0、c1、c2、c3、c4和c5均为方程的常系数，由所述凸轮体110的升程和边界条件确定。

如图2所示，为图1所示的具有两个作用凸起结构的用于燃油泵的双作用凸轮的升程曲线111-ⅰ和加速度曲线111-ⅱ，两个作用凸起结构的升程曲线和加速度曲线均以180°轴线对称。在180°转角内，升程曲线111-ⅰ的第一推程段θ1与第一回程段θ5以90°轴线对称，在0°和180°为最小值，即升程为0，在90°达到最大值，即最大升程。在180°转角内，加速度曲线111-ⅱ也以90°轴线对称，在0°和180°达到最大值，在90°达到最小值。在双作用凸轮的升程曲线111-ⅰ和加速度曲线111-ⅱ中θ2对应向上冲程的等加速段，θ3对应向上冲程的等速段，θ4对应向上冲程的反向等加速段，θ6对应向下冲程的反向等加速段，θ7对应向下冲程的等速段，θ8对应向下冲程的正向等加速段。

双作用凸轮在360°转角范围内存在两个对称的作用凸起结构，并且具有两个作用凸起结构的用于燃油泵的双作用凸轮的升程曲线111-ⅰ和加速度曲线111-ⅱ在360°转角范围内为闭合曲线，因此升程曲线111-ⅰ和加速度曲线111-ⅱ第一回程段θ5的向下冲程正向等加速段θ8与其相邻作用突起推程段θ1’的向上冲程正向等加速段θ2’相衔接，并且具有两个作用凸起结构的用于燃油泵的双作用凸轮的第一回程段θ5向下冲程的正向等加速速段θ8与其相邻作用第二推程段θ1＇向上冲程的正向等加速段θ2’之间会形成如图1所示的第一凹弧112a和第二凹弧112b。

如图3-5分别为本实用新型提供的用于燃油泵的双作用凸轮与相同升程三角函数双作用凸轮的升程、加速度和曲率半径对比曲线。结合图3-5可见，在具备相同凸轮升程条件下，本实用新型提供的用于燃油泵的双作用凸轮与三角函数双作用凸轮相比，在靠近凸轮基圆位置的过渡段(如图中0°，180°，360°凸轮轴转角位置区域)具有更小的加速度，同时本实用新型提供的用于燃油泵的双作用凸轮的曲率半径的变化幅度更小。这样的特征可以有效降低凸轮工作过程中所受的合力和凸轮的加工难度，有利于提高凸轮工作的可靠性和降低凸轮轴的加工难度与制造成本。

当前文所述的具有两个作用凸起结构的用于燃油泵的双作用凸轮应用于燃油泵驱动机构中时，如图6所示，所述燃油泵驱动机构还包括滚轮20、挺柱体30、弹簧垫片40、挺柱体导向套50、柱塞60、柱塞弹簧70和柱塞套80。具有两个作用凸起结构的用于燃油泵的双作用凸轮在凸轮轴的驱动下推动与其配合运动的滚轮20、挺柱体30沿轴向往复运动，从而带动柱塞60往复运动，实现吸油和供油过程。挺柱体导向套50用于为滚轮20和挺柱体30提供轴向往复运动的导向作用，柱塞弹簧70用于在往复运动中对柱塞60施加向下的复位推力，防止具有两个作用凸起结构的用于燃油泵的双作用凸轮与滚轮20发生飞脱而产生撞击，弹簧垫片50用于承托柱塞弹簧70的下端并将弹簧力传递给柱塞60，柱塞套80用于与柱塞60形成吸油和供油的腔体，实现燃油的吸入和压油功能，同时柱塞套80通常固定在泵体上，可以承托柱塞弹簧70的上端并使其上端位置固定。

在工作过程中，在具有两个作用凸起结构的用于燃油泵的双作用凸轮的下止点位置，即第一回程段θ5向下冲程的正向等加速段θ8与其相邻作用第二推程段θ1＇向上冲程的正向等加速段θ2＇之间存在第一凹弧112a和第二凹弧112b这两段凹弧，当供油泵柱塞驱动装置在向下冲程运动到下止点时，滚轮20在柱塞弹簧70的向下推力作用下会自动落入第一凹弧112a或第二凹弧112b中，利用凹弧实现轴向方向的自定位，从而避免发生轴向偏转。

因此，本实用新型提供的用于燃油泵的双作用凸轮在凸轮回程段向下冲程的正向等加速段和推程段向上冲程的正向等加速段之间，即凸轮升程曲线的下止点位置处形成有凹弧。该段凹弧可使凸轮上方与其配合运动的滚轮在每次运动到下止点时实现自定位，可以避免滚轮在随凸轮往复运动时发生轴向偏转，从而可以取消定位销以及供油泵体和挺柱体导向套上的定位销孔或槽，简化供油泵结构，降低供油泵加工、制造和装配成本，同时取消定位销也会消除供油泵柱塞驱动装置因定位销与挺柱体导向套发生相互作用和摩擦而增加的运动阻力。并且本实用新型提供的用于燃油泵的双作用凸轮，在靠近凸轮基圆位置的过渡段具有更小的加速度和曲率半径变化幅度，可以有效降低凸轮工作过程中所受的合力和凸轮的加工难度，有利于提高凸轮工作的可靠性和降低凸轮轴的加工难度和制造成本。

作为本实用新型的第二个方面，提供一种燃油泵驱动机构，其中，如图6所示，所述燃油泵驱动机构1包括前文所述的用于燃油泵的双作用凸轮10。

本实用新型提供的燃油泵驱动机构，通过在上述双作用凸轮上形成的凹弧，能够有效避免滚轮与挺柱体的轴向偏转，降低燃油泵驱动机构的结构复杂性。并且所述的双作用凸轮采用的推程曲线可有效降低凸轮在工作过程中所受的合力和凸轮的加工难度，有利于提高驱动机构的工作可靠性和降低驱动机构组件的加工制造成本。

具体地，如图6所示，所述燃油泵驱动机构还包括滚轮20和与所述滚轮20连接的挺柱体30，所述凸轮体110能够在所述凸轮轴的驱动下推动所述滚轮20和所述挺柱体30沿轴向往复运动。

关于所述燃油泵驱动机构1的具体实施方式可以参照前文描述，此处不再赘述。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本实用新型的原理而采用的示例性实施方式，然而本实用新型并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本实用新型的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本实用新型的保护范围。