柱塞泵以及弹簧组件
技术领域
本申请涉及柱塞泵、特别是涉及在柱塞泵中所使用的针对挺柱体的弹簧组件。
背景技术
在内燃机、特别是柴油内燃机的领域，高压共轨技术被广泛使用。这项技术要求利用低压泵和高压泵将燃油从油箱中加压供应到高压共轨中存储，并依据需要喷射到发动机缸体内。
通常，高压泵为柱塞泵的形式。这种柱塞泵基本上包括壳体、在壳体中能够旋转地安装的凸轮轴、在壳体中固定安装的柱塞套、以及在所述柱塞套内能够往复移动的柱塞。柱塞与一挺柱体相连。在挺柱体的一端中至少部分暴露地设置有能够相对于其枢转的滚子。在装配柱塞泵时，滚子能够与凸轮轴上的凸轮面相接触。为了确保在凸轮轴旋转时滚子总是能够持续与凸轮面接触，在挺柱体的相反另一端与柱塞套之间设置有螺旋弹簧。例如，在柱塞泵的壳体内，该螺旋弹簧可以部分地套设在柱塞套上，并且与挺柱体的相反另一端接触，以向挺柱体施加驱使其远离柱塞套的弹簧力。这样，随着凸轮轴的不断旋转，因为滚子与凸轮面的接触以及弹簧力的作用，柱塞被驱动在柱塞套内不断往复直线地移动，以将燃油从柱塞泵的入口吸入并从出口加压泵出。
但是，在柱塞泵运行的过程中，滚子将不可避免地与挺柱体接触，随着时间的推移，这种接触会导致二者之间不同程度的磨损。特别是，由于螺旋弹簧在柱塞泵中的采用，在这种螺旋弹簧的伸长、压缩的反复转化过程中，会绕着螺旋弹簧的中心轴线产生旋转扭矩，这种扭矩会增加滚子与挺柱体之间的摩擦力、加大磨损，并降低柱塞泵的使用寿命。
实用新型内容
本申请旨在解决上述技术问题，提出一种能够消除滚子与挺柱体之间磨损、特别是因螺旋弹簧造成的磨损的柱塞泵。
根据本申请的一个方面，提供了一种柱塞泵，包括：
壳体；
在所述壳体中能够旋转地安装的凸轮轴，在所述凸轮轴上形成有限定凸轮面的凸轮；
在所述壳体中固定的柱塞套，在所述柱塞套内设置能够往复直线移动的柱塞；
挺柱体组件，在所述壳体内，所述挺柱体组件与所述凸轮协作，并且所述挺柱体组件与所述柱塞操作性相连；和
在所述挺柱体组件与所述柱塞套之间布置的弹簧组件，所述弹簧组件至少部分地围绕着所述柱塞套的一部分的外表面，所述弹簧组件向所述挺柱体组件施加确保其与所述凸轮协作的弹簧力，其中，所述弹簧组件包括彼此串联的第一螺旋弹簧和第二螺旋弹簧、和夹置在所述第一螺旋弹簧的一个端部与所述第二螺旋弹簧的一个端部之间的接触盘，其中，所述第一螺旋弹簧和所述第二螺旋弹簧的旋向彼此相反。这样，可以尽量减小或消除在柱塞泵运行时于柱塞套和挺柱体组件之间产生的扭矩，从而减少部件之间因扭矩造成的磨损现象的产生，进而提高了柱塞泵的使用寿命。
可选地，所述第一螺旋弹簧的相反另一个端部与所述柱塞套接触，所述接触盘为环形接触盘，所述第一螺旋弹簧和所述环形接触盘围绕着所述柱塞套的外表面，所述第二螺旋弹簧部分地围绕着所述柱塞套的外表面。各螺旋弹簧和环形接触盘的运动受到柱塞套的约束，防止弹簧跑偏。
可选地，所述挺柱体组件包括：
与所述第二螺旋弹簧的相反另一端部接触的挺柱体；和
经由枢转销在所述挺柱体中能够枢转地设置的滚子，所述滚子与所述凸轮的凸轮面滚动接触。
可选地，所述第一螺旋弹簧和所述第二螺旋弹簧除了旋向以外的规格是相同的。这样，可以确保在柱塞泵运行时于柱塞套和挺柱体组件之间产生的扭矩被完全抵消，防止滚子与挺柱体之间的摩擦。
可选地，所述接触盘为至少彼此相互接触的两个接触盘。
可选地，所述环形接触盘包括环形本体以及自所述环形本体的外周边缘沿着弹簧组件的轴向彼此相反延伸出的外周凸缘，所述外周凸缘分别接收所述第一螺旋弹簧和第二螺旋弹簧的端部。这样，防止弹簧的端部在工作的过程中脱离接触盘。
根据本申请的另一个方面，提供了一种用于在柱塞泵的柱塞套与挺柱体之间作用的弹簧组件，所述弹簧组件至少部分地围绕着所述柱塞套的一部分的外表面，所述弹簧组件向所述挺柱体趋于使其远离所述柱塞套的弹簧力，
其中，所述弹簧组件包括彼此串联的第一螺旋弹簧和第二螺旋弹簧、和夹置在所述第一螺旋弹簧的一个端部与所述第二螺旋弹簧的一个端部之间的接触盘，其中，所述第一螺旋弹簧和所述第二螺旋弹簧的旋向彼此相反。这样，可以尽量减小或消除在柱塞泵运行时于柱塞套和挺柱体组件之间产生的扭矩，从而减少部件之间因扭矩造成的磨损现象的产生，进而提高了柱塞泵的使用寿命。
可选地，所述第一螺旋弹簧的相反另一个端部与所述柱塞套接触，所述第二螺旋弹簧的相反另一端部与所述挺柱体接触，所述接触盘为环形接触盘，所述第一螺旋弹簧和所述环形接触盘围绕着所述柱塞套的外表面，所述第二螺旋弹簧部分地围绕着所述柱塞套的外表面。
可选地，所述第一螺旋弹簧和所述第二螺旋弹簧除了旋向以外的规格是相同的。这样，可以确保在柱塞泵运行时于柱塞套和挺柱体组件之间产生的扭矩被完全抵消，防止滚子与挺柱体之间的摩擦。
可选地，所述接触盘为至少彼此相互接触的两个接触盘。
采用本申请的上述技术手段，可以尽最大程度地减少滚子与挺柱体之间因扭矩而导致的摩擦现象，从而避免柱塞泵长期运行时部件之间的磨损，并进而提高柱塞泵的使用寿命。
附图说明
从下文的详细说明并结合下面的附图将能更全面地理解本申请的原理及各个方面。需要指出的是，各附图的比例出于清楚说明的目的有可能不一样，但这并不会影响对本申请的理解。在附图中：
图1示意性示出了一种柱塞泵的局部剖视图；
图2示意性示出了根据本申请一个实施例的螺旋弹簧组件，其能够安装在根据图1所示的柱塞泵中；并且
图3示意性示出了根据本申请的一个实施例的接触盘。
具体实施方式
在本申请的各附图中，结构相同或功能相似的特征由相同的附图标记表示。
图1示意性示出了一种柱塞泵1。该柱塞泵1可以作为高压泵，用于向(未示出)高压共轨系统供应高压燃油。柱塞泵1包括壳体10、在所述壳体10内能够旋转地安装的凸轮轴20、和在所述壳体10内固定安装的柱塞套30。凸轮轴20经由轴承21和22支承在壳体10内，使得凸轮轴20的一个端部23从壳体10伸出。例如，该凸轮轴20的端部23可以经由轮带(未示出)由燃油发动机(未示出)驱动旋转。在凸轮轴20上形成有一限定凸轮面的凸轮20a。
在壳体10内形成有一通道10a，以使得安装就位后的柱塞套30能够至少部分地伸入到所述通道10a内。在通道10a内还安装有挺柱体40。在挺柱体40内设置有能够枢转的滚子50。滚子50为中空筒形。例如，在挺柱体40的一个端部中形成有容腔。一枢转销60穿过所述滚子50地由所述挺柱体40支承，使得所述滚子50能够容纳在所述容腔内并且至少部分地伸出所述挺柱体40，同时所述滚子50能够绕所述枢转销60自由枢转。挺柱体40、滚子50和枢转销60可以构成一挺柱体组件。
在组装就位后，挺柱体40能够受通道10a的约束而在其中直线滑动。在柱塞套30内能够往复移动地设置有一柱塞31。柱塞31能够在挺柱体40的与滚子50相反的一端处与挺柱体40相连。此外，在柱塞套30与挺柱体40之间设置有一螺旋弹簧70。例如，该螺旋弹簧70的一端与柱塞套30接触，并且另一端与挺柱体40的与柱塞31相连的一端接触，同时螺旋弹簧70在通道10a内至少部分地围绕柱塞套30，这样，螺旋弹簧70向挺柱体40施加使得其趋于远离柱塞套30的弹簧力。
当整个柱塞泵1被组装好后，在弹簧力的作用下，滚子50总是能够与凸轮轴20的凸轮20a的凸轮面接触。这样，随着凸轮轴20的旋转，在滚子50的带动下，挺柱体40重复不断地接近、远离柱塞套30，并因而驱动柱塞31在柱塞套30内往复直线移动，从而燃油可以不断地被吸入柱塞套30并加压排出。
由于滚子50需要在挺柱体40的容腔内绕销60自由枢转，所以在滚子50的两个轴向相反的端面能够与挺柱体40的容腔内壁之间会存在间隙(肉眼可能无法识别)。又由于螺旋弹簧70本身的螺旋结构设计，当螺旋弹簧70在柱塞泵1运行的过程中纵向长度不断改变的过程中，螺旋弹簧70在与挺柱体40和柱塞套30分别相接触的每匝弹簧处会产生绕螺旋弹簧70的中心轴线的扭矩，这两处扭矩的方向恰好相反。这样，会使得挺柱体40相对于柱塞套30产生扭转的趋势，而这种扭转的趋势经由挺柱体40作用到滚子50上的后果是，使得滚子50的两个轴向相反的端面与挺柱体40的容腔内壁产生摩擦，并且摩擦力的大小与扭矩的大小基本上成正比。在柱塞套1的长期运行后，这种摩擦对挺柱体40和滚子50都会造成磨损，进而降低它们的使用寿命。
为了解决上述问题，图2示意性示出了根据本申请一个实施例的弹簧组件。根据本申请的弹簧组件以类似于螺旋弹簧70的方式作用在柱塞套30与挺柱体40之间。弹簧组件至少部分地围绕着柱塞套30的一部分的外表面，例如在通道10a内围绕着柱塞套30的外表面。根据本申请的弹簧组件包括第一螺旋弹簧100和第二螺旋弹簧200。这两个螺旋弹簧100和200的旋向彼此相反，并且经由一接触盘300串联相接。
在本申请的上下文中，螺旋弹簧的旋向指的是形成弹簧的螺旋(线)绕弹簧的中心轴线的旋绕方向，例如在柱塞套30一侧看过去的旋转方向、即顺时针方向或逆时针方向。两个螺旋弹簧串联指的是这两个螺旋弹簧沿着大致同一中心轴线彼此前后布置。接触盘300大致呈环形，能够移动地围绕着柱塞套30的一部分外表面。在组装就位后，环形的接触盘300被配置成在第一螺旋弹簧100的一个端部与第二螺旋弹簧200的一个端部之间夹置。第一螺旋弹簧100的相反另一个端部和第二螺旋弹簧200的相反另一个端部分别与柱塞套30和挺柱体40接触。这样，当配备有所述弹簧组件的柱塞泵1在运行的过程中，旋向彼此相反的第一螺旋弹簧100和第二螺旋弹簧200将会在柱塞套30与接触盘300之间以及在接触盘300与挺柱体40之间分别产生绕纵向中心轴线的方向彼此相反的两个扭矩。这两个扭矩将会趋于使得接触盘300的两个彼此相反的端面(第一螺旋弹簧100和第二螺旋弹簧200的端部分别与所述端面接触)绕弹簧组件的纵向中心轴线相反旋转运动，因此将会彼此相互抵消这两个相反的扭矩，使得最终作用在柱塞套30与挺柱体40之间的合扭矩减小。这样，由于扭矩而造成滚子50的两个轴向相反的端面与挺柱体40的容腔内壁之间相互接触摩擦的趋势也得到减缓，进而防止它们之间的磨损并最终提高柱塞泵1的使用寿命。在一个优选的实施例中，第一螺旋弹簧100和第二螺旋弹簧200的除了旋向以外的其它规格(例如纵向长度，螺旋直径、材质等)均相同，这样可以确保作用在柱塞套30与挺柱体40之间的合扭矩被完全抵消。
在本申请的一个替代的实施例中，接触盘300可以为两个。它们彼此相互接触。因为在柱塞泵1的壳体10内填充有润滑油，所以两个接触盘在它们之间润滑油的作用下可以彼此相互自由旋转，从而确保作用在柱塞套30与挺柱体40之间的合扭矩被完全抵消。
在如图3所示的本申请的一个优选实施例中，环形接触盘300可以设置有外周凸缘310，其从接触盘300的环形本体的外边缘沿着轴向彼此相反地延伸，使得当弹簧组件组装就位后，外周凸缘310可以分别接收第一螺旋弹簧100和第二螺旋弹簧200的端部，防止它们在工作的过程中脱离接触盘300。
尽管这里详细描述了本申请的特定实施方式，但它们仅仅是为了解释的目的而给出，而不应认为它们对本申请的范围构成限制。此外，本领域技术人员应当清楚，本说明书所描述的各实施例可以彼此相互组合使用。在不脱离本申请精神和范围的前提下，各种替换、变更和改造可被构想出来。
