專利名稱:泵致動器抗轉裝置的制作方法
技術領域:
本發明涉及泵致動器,尤其是用于挺桿例如燃料泵致動器的抗轉裝置。
背景技術:
挺桿如燃料泵致動器提供這樣一種機構,其將旋轉機構如凸輪的旋轉運動轉換為線性運動。從旋轉機構旋轉運動到挺桿線性運動的相對高效的能量轉換通常要求挺桿相對于旋轉機構特定的對準度。
發明內容
本發明總體包括泵致動器挺桿,其具有包括外壁和橫向腹板的連續本體。外壁限定出圓柱形外表面以及凹槽。凹槽設置在本體的圓柱形表面內。對準構件壓裝在凹槽的兩個壓裝部端之間,這兩個壓裝部端接合對準構件的相對側。當就位時,對準構件從圓柱形表面延伸出來。滾柱在挺桿的凸輪接觸端處安裝到該連續本體。在本發明的另一方案中,挺桿具有連續本體,該連續本體具有第一端、第二端和限定出第一圓柱形外表面的外壁。連續本體還限定出對準部,該對準部從第一外表面向外徑向延伸。對準部具有圓柱形壁,其與滾柱挺桿的移動方向對準。
在附圖中示出的結構以及下面提供的詳細說明描述了具有防轉裝置的挺桿的示例性方面和特征。本領域普通技術人員將會理解,單個零部件可設計成多個零部件,或多個零部件可設計成單個零部件。此外,在附圖和以下的描述中,相同的零部件在所有的附圖和描述中以相同的附圖標記來表示。附圖并未按比例繪制,某些部分的比例被放大以便顯示。圖1示出 了根據本發明的具有對準構件120的挺桿100的透視圖。圖2示出了圖1中所示挺桿100的另一透視圖。圖3示出了根據本發明的另一方案的挺桿100的分解圖。圖4示出了圖3中所示圓柱形對準構件120的放大圖。圖5示出了根據本發明的另一方案的位于燃料泵殼體200內部的圖1中所示挺桿100的側視圖。圖6示出了圖1所示的挺桿100的另一透視圖。圖7示出了挺桿100上的對準構件120的放大圖。圖8示出了圖1的挺桿100中的凹槽122的放大透視圖。
圖9示出了沿著圖8中所示的線9-9的凹槽122的截面圖。圖10示出了凹槽122中對準構件120的受力圖。圖11示出了滾柱挺桿100的局部截面側視圖。圖12示出了根據本發明的另一方案的挺桿300的透視圖。圖13示出了圖12中所示的滾柱挺桿300的局部截面側視圖。圖14示出了根據本發明的另一方案的滾柱挺桿100的制造方法500。
具體實施例方式圖1和圖2示出了根據本發明的多個方案的挺桿100的透視圖。挺桿100具有第一端102和第二端104。挺桿100的本體106限定出具有圓柱形外表面108的外壁105。圓柱形外表面108可以中心軸線A(圖1、圖2、圖4、圖12和圖13)為中心。在本文中,術語〃縱向〃、〃縱向上的〃或者類似術語可意指平行于A的方向。術語〃徑向〃,〃徑向上的〃或者類似術語可意指沿著垂直于軸線A的方向。術語〃向外"、〃向外地〃或者類似術語可意指遠離軸線A的方向,而術語〃向內〃和〃向內地〃可意指朝著軸線A的方向。關于在本文中所使用的相對方向性術語〃內〃和〃外",〃內〃元件比〃外〃元件更靠近中心軸線A0滾柱110可在第一端102處通過放置在軸孔114內部的軸112安裝到本體106。在運行過程中,挺桿100的第一端102與轉動的凸輪206接觸,例如如圖5所示,其可使得挺桿100周期性地沿縱向移動。在與凸輪接觸的第一端102處,挺桿100可采取其它形式。例如,代替滾柱110,挺桿100可構造成具有類似于非滾柱挺桿的凸輪-接觸面。腹板116可相對于軸線A橫向延伸,并且可形成滾柱罩118的一部分。對準構件120可壓裝到凹槽122中。該對準構件120可以是從圓柱形外表面108向外延伸出的圓柱銷。該對準構件120可固緊在本體106的兩個壓裝部124之間。這兩個壓裝部124可形成對準構件固緊面130、132,這些表面可從凹槽122中突出,并且可將對準構件120固緊就位。形成壓裝部124的缺口可在對準構件120插入到凹槽122之前或者之后形成在本體106中。參照圖3,挺桿100包括滾柱軸承111,滾柱110基于該滾柱軸承而安裝到軸112和本體106上。當組裝時,滾柱軸承111布置在滾柱罩118中,并且圍繞在軸112周圍,以允許滾柱110繞軸112低摩擦地轉動。軸112可插入穿過軸孔114,以及包括滾柱110和軸承111的組件,而該組件布置在罩118中。參照圖4,對準構件120具有由表面140限定出的圓柱形形狀。對準構件120的第一端142和第二端144基本上是平的,并且定向成垂直于軸線B,該軸線B是圓柱形對準構件120的中心軸線。第一端和第二端140、144均可以是圓形的。當組裝時,對準構件120可壓裝在對準構件的固緊面130、132之間的凹槽122內。正如結合圖8進一步描述的那樣,對準構件的固緊面130、132可具有延伸到凹槽122內的突出部。凹槽122形成在本體106中,鄰接于對準構件的固緊面130、132。在一個實例中,凹槽122可通過對本體106打壓而形成。一旦組裝完,對準構件120可從挺桿100的圓柱形表面108向外延伸,并且中斷其圓柱形外輪廓。從當前公開內容可 知,根據本發明的挺桿除了在此描述的功能方面之外還可包括裝飾性特征。
在本發明的一個方案中,挺桿100的本體106可由連續材料件(即單件材料)形成,并且通過成形工藝例如冷成型制造。在本發明的另一個方案中,本體106可以是連續金屬件,其由可鍛材料的金屬小塊制成,并且該可鍛材料可被成形并隨后進行熱處理或機加工或者進行熱處理和機加工。這種可鍛金屬的實例可包括但并不限于汽車工程師學會("SAE") 1522等級、1018等級、1008-1010等級、8124等級和5120等級鋼。參照圖5,挺桿100可包在燃料泵殼體200內。挺桿100的外圓柱形表面108可構造為與燃料泵殼體200的導向孔201交界。導向孔201可具有相對于外圓柱形表面108的互補圓柱形形狀。對準構件120可跨在縫隙202中。縫隙202的尺寸選擇成允許挺桿相對于其縱向運動而言繞其縱向軸線A僅進行相對較小量的轉動。凸輪206的轉動可使挺桿100將線性運動傳遞到柱塞208。如圖6和圖7所示,凹形曲面148可部分地圍繞凹槽122。凹形曲面148可防止任何尖角在圓柱形外表面108與凹槽122之間形成。可證明尖角的存在會干擾挺桿100的正常操作。還可以證明凹形曲面148通過移除壓裝部124附近的附加材料而有助于本體106的壓裝部124的形成,否則該壓裝部在用于形成壓裝部124的工藝過程中可能會變形。移除這些材料防止材料從圓柱形表面108向外延伸和可能妨礙挺桿100的運動。參照圖8,挺桿100的本體106具有圓柱形表面108,其限定出布置在挺桿100的本體106的圓柱形表面108內的凹槽122。凹槽122具有凹槽表面150,其包括第一曲面152,第二曲面154,以及中間面156。在本發明的一個方面中,曲面152、154和中間面156中的每一個可以是圓柱形表面,其中心軸線可平行于軸線A,與挺桿100的移動方向一致。第一對準構件的固緊面130布置在凹槽122的靠近挺桿100的凸輪接觸端102的該端,而第二對準構件的固緊面132布置在遠離挺桿100的凸輪接觸端102的凹槽122的該端處。對準構件的固緊面130、132可構造為能接納圓柱形對準構件120。在一個實例中,對準構件固緊面130、132可構造為能接納所述的圓柱形對準構件120,如圖4所示。對準構件的的固緊面130,132中的一個或兩個具有突出面158,其可延伸到凹槽122中。突出面158是由形成壓裝部124的加(擠)壓工藝產生的。該壓裝部124因此可靠近對準構件的固緊面130、132,尤其是靠近突出面158。對準構件的固 緊面130、132可以壓裝關系接合對準構件120的兩端,從而可將對準構件120固緊在凹槽122中。在這種配置中,凹形曲面148部分地圍繞凹槽 122。參照圖9,對準構件120可呈圓柱銷的形式,其具有半徑R(虛線示出)。在本發明的一個方案中,對準構件120體積的大半可布置在凹槽122內,并且尤其是,對準構件120體積的大半可相對于圓柱形外表面108徑向向內布置。凹槽表面150可由三個圓柱形曲面形成,S卩:第一對準構件接觸面152,第二對準構件接觸面154,以及中間面156。對準構件接觸面152、154具有圓柱形形狀,其具有與軸線A對準的中心軸線。兩個對準構件接觸面152、154的半徑可大于圓柱形對準構件120的半徑R。對準構件接觸面152、154還可協作來限制對準構件120被插入的深度。例如,當對準構件120在制造過程中被插入或者當對準構件120遇到與燃料泵殼體200內表面的接觸力時,對準構件120可接觸一個或兩個對準構件接觸面152,154。通過對準構件接觸面152、154與對準構件120的接觸,為對準構件120提供支承,可防止對準構件120進一步進入凹槽122中。對對準構件120的支承可被示出為來自在對準構件120與對準構件接觸面152、154中的一個或兩個之間的接觸點處施加到對準構件120的法向力。由對準構件接觸面152、154中的任一個所施加的法向力的可被定向為:在該對準構件120與構件接觸面152、154之間的該或這些接觸點處其以相對于徑向方向P的斜交角度指向。中間面156連接對準構件接觸面152,154。在本發明的一個方案中,中間面156是具有與軸線A平行的軸線的圓柱形表面。中間面156的曲率半徑可小于對準構件120的半徑R。在本發明的可替代方案中,中間面156具有的曲率半徑等于或者小于圓柱形對準構件120的曲率半徑。中間面156并不必需是圓柱形的,而可實施為其它曲面或者角形面的形式,包括平面和曲面。在本發明的另一方案中,中間面156并不接觸對準構件120。圖10示出了對準構件120的受力圖。矢量NI和N2標示了凹槽表面150的曲面152、154將力施加到對準構件120的方向。沿著矢量NI和N2的力是通過在曲面152、154與對準構件120的接觸點處曲面152、154所施加的接觸力,并且垂直于對準構件120的表面140。這些法向矢量NI和N2相對于徑向方向P是斜交的。Fl和F2標示了方向的實例,其中力可以沿所述方向通過燃料泵殼體200尤其是圖5中所示的縫隙202相對于對準構件120施加。在這樣的泵殼體200內的運行過程中,外力可能沿著范圍Θ內的任一矢量施加到對準構件120,該范圍跨越線OC和線0C’之間的角度區域。該角度區域對應于對準構件表面140上可接觸泵殼體200的位置范圍。在一個實例中,一力沿著矢量Fl施加在對準構件表面140處,該矢量F與法向矢量NI方向相反,并且沿著F2的力是零,曲面154可沿著NI施加足夠大的法向力,以抵消沿著Fl的力。在這樣的情況下,沒有向外方向的力施加到對準構件120,尤其是沒有趨于將對準構件120從凹槽122分離的力施加到對準構件120。在另一個實例中,其中沒有力沿著矢量Fl施加,并且一力沿著矢量F2施加在對準構件表面140處,該矢量F2比矢量Fl更對準徑向方向P,曲面152、154可在方向NI和N2上共同施加力,所述力足以抵消對準構件表面140上沿F2方向的力,導致了對準構件120上沒有向外的凈力,尤其是在該實例中沒有趨于將對準構件120從凹槽122分離的力施加到對準構件120。在本發明的一個方面中,在Θ范圍的90%的中間部分內的任一點處施加到對準構件表面140的力,不會在對準構件120上產生任何 趨于將對準構件120從凹槽122分離的向外力。在本發明的另一方案中,在范圍Θ內的任一點處施加到對準構件表面140的力不會在對準構件120上產生任何趨于將對準構件120從凹槽122分離的向外力。參照圖11,對準構件的固緊面130、132布置在凹槽122的相對的縱向端處,其中對準構件的第一固緊面130靠近挺桿100的凸輪接觸端102布置,并且對準構件的第二固緊面132遠離凸輪接觸端102布置。形成為兩個對準構件的固緊面130,132 一部分的突出面在凹槽122內形成,并且靠近本體106的壓裝部124。在本發明的另一方案中,本體106的壓裝部并不延伸穿過外圓柱形表面108。通過繼續參照圖11,滾柱罩118可部分通過橫向腹板116形成,該橫向腹板將罩118從杯狀部160分隔開。在本發明的一個方案中,杯狀部160可接納柱塞208的一端。在本發明的另一方案中,凹槽122可與凸輪接觸端102和橫向腹板116兩者縱向偏置,并且可布置在凸輪接觸端102與橫向腹板116之間。參照圖12,本體301形成有位于外壁303上的第一圓柱形外表面302。在本發明的一個方案中,本體301由用于冷成型工藝中的連續的可鍛材料件形成。對準部320具有圓柱形表面321。端面330、332可將對準部320的圓柱形表面321連接到外壁303的第一圓柱形外表面302。對準部320的圓柱形形狀可以平行于軸線A的軸線為中心。本體301還具有第二圓柱形外表面340和第三圓柱形外表面342,它們各具有大于第一圓柱形外表面302的半徑。本體301的對準部320從第一圓柱形外表面302向外突出,并且可比第二圓柱形外表面340和第三圓柱形外表面342徑向延伸地更遠。參照圖13,對準部320可作為本體301的一部分形成。兩端面330、332在對準部320的相對兩端從第一圓柱形外表面302垂直于挺桿300縱向軸線地延伸出來。第一端面330靠近挺桿300的凸輪接觸端102布置,而第二端面332遠離凸輪接觸端102布置。橫向腹板116將滾柱罩118從杯狀部160分隔開。對準部320與凸輪接觸端102和橫向腹板116兩者縱向偏置,并且布置在凸輪接觸端102與橫向腹板116之間。參照圖14,根據本發明的滾柱挺桿100的制造方法500,包括冷成型挺桿本體坯的步驟502。在步驟502中所形成的坯在步驟504中被機加工。機加工步驟504的一個方案可以是將坯的兩端102、104機加工到成品尺寸,或者機加工軸孔114。附加特征可被機加工出來,包括在成型步驟502中未形成成品尺寸的所述坯的任何方面。在步驟506中,凹槽122形成在本體106內部。在本發明的一個方案中,在步驟506中形成的凹槽122可包括對準構件接觸面152,154以及中間面156。繼續參照圖14,在步驟508中,對準構件120可插入到凹槽122中并且被加(擠)壓。這種加壓可包括在凹槽122的相對縱向端處靠近對準構件固緊面130、132使本體106變形。熱處理步驟510可在將對準構件120加壓步驟508之后。這種熱處理可包括熱處理包括本體106和對準構件120的子組件。在本發明的可替換方案中,熱處理步驟510可在將對準構件加壓的步驟508之前執行。在本發明的另外其它方案中,在靠近對準構件的固緊面130/132對本體進行106變形可在將對準構件120插入到凹槽122中之前執行,在此之后,對準構件120以壓裝關系插入凹槽122中。滾柱110在步驟512中安裝到軸承。為了本文公開的目 的,除非另作指明,否則冠詞“一”意指“一個或多個”。就用語“包括”或“包括有”被用于本說明書或權利要求書來說,其是包含性的,其方式類似于所理解的被用作權利要求書的連接過渡詞時的術語“包含”那樣。就所用的術語“或”(例如A或B)來說,其將意指“A或B或這兩者”。當申請人打算表明“僅A或B但不是兩者”時,那么將會采用“僅A或B但不是兩者”。因此,在本文中的術語“或”使用是包含性的而非排他性的使用,參見Bryan A.Garner的現代法律用詞辭典(1995年第2版)的624頁。還有,就術語“之中”或“之內”被用在說明書或權利要求書而言,還打算附加包括“在…上”或“位于…上”。此外,就術語“連接”被用在本說明書或權利要求書而言,將不僅指“直接連接”,還指“間接連接”,例如通過另一部件或多個部件連接。在本文中,“大約”將會被本領域普通技術人員理解且將根據用到該術語的上下文在一定范圍內變化。盡管本發明公開示出了多個實施例且同時對這些實施例的某些細節做了描述,但申請人不打算將本發明范圍局限于或以任何形式限制到這些細節。其它優點和改變對于本領域技術人員來說是容易明白。因此,本發明的較寬方案不限于所示及所述的具體細節和示意性例子。因此,可以在不脫離申請人所要求的本發明構思和范圍的情況下做出改變。此外,前述的實施例是示意性的,沒有單個特征或元件對于本申請或后續申請所要求的所有可能的組合來說是必不可少的。
權利要求
1.一種挺桿(100),其包括: 連續本體(106),其具有外壁(105)以及橫向腹板(116),該外壁(105)限定出在圓柱形外表面(108)中的凹槽(122); 滾柱(110),其在凸輪接觸端(102)處安裝到該本體(106);以及, 對準構件(120),其從該本體(106)的該圓柱形外表面(108)向外延伸,其中該外壁(105)的第一部分(158)和第二部分(158)固緊該對準構件(120),并且可操作以將該對準構件(120)保持在該凹槽(122)中。
2.如權利要求1所述的挺桿(100),其中,該對準構件(120)是圓柱形構件,并且該凹槽(122)構造為能接納該圓柱形構件(120),從而使該圓柱形構件(120)的大部分從該本體(106)的圓柱形外表面(108)徑向向內布置。
3.如權利要求1所述的挺桿(100),還包括第一接觸面(152)和第二接觸面(154),它們協作而至少部分地限定該凹槽(122),該第一接觸面(152)和該第二接觸面(154)各限定出比該對準構件(120)的曲率半徑大的曲率半徑。
4.如權利要求3所述的挺桿(100),其中,該第一接觸面(152)和第二接觸面(154)布置成將法向接觸力施加到該對準構件(120),并且在將外部法向接觸作用力施加到該對準構件(120)的大多數方向中的一個方向上施加外部法向接觸力時,沒有任何凈脫離力被施加到該對準構件(120)上。
5.如權利要求3所述的挺 桿(100),其中,還包括第一接觸面(152)和第二接觸面(154),布置成與徑向方向斜交地將法向接觸力施加到對準構件(120)上。
6.如權利要求3所述的挺桿(100),還包括在該第一接觸面(152)和該第二接觸面(154)之間的圓柱形中間面,該中間表面具有等于或小于該圓柱形構件(120)曲率半徑的曲率半徑。
7.如權利要求1所述的挺桿(100),其中,該本體(106)包括可鍛材料。
8.如權利要求1所述的挺桿(100),其中,固緊該對準構件(120)的所述外壁(105)的該第一部分(158)和該第二部分(158)靠近該本體(106)的壓裝部(124)。
9.如權利要求1所述的挺桿(100),還包括至少部分圍繞該凹槽(122)的凹形曲面(148)。
10.如權利要求1所述的挺桿(100),其中,該凹槽(122)布置成相對于該本體(106)的相對端更遠離該橫向腹板(116)。
11.一種滾柱挺桿(300),其包括: 連續本體(301),其具有限定出第一圓柱形外表面(302)的外壁(303),以及從該第一圓柱形外表面(302)徑向向外延伸的對準部(320);以及, 安裝到該本體(301)的滾柱(110)。
12.如權利要求11所述的挺桿(300),其中,該本體(301)包括可鍛材料。
13.如權利要求11所述的挺桿(300),還包括橫向腹板(116),其中從該本體(301)的一部分徑向向外延伸的對準部(320)布置成相對于該本體的相對端更遠離該橫向腹板(116)。
14.如權利要求11所述的挺桿(300),其中,外壁(303)限定出鄰近該第一圓柱形外表面(302)的第二圓柱形外表面(340)和第三圓柱形外表面(342),該第二圓柱形外表面(340)和該第三圓柱形面外表面(342)的半徑大于該第一圓柱形外表面(302)的半徑。
15.如權利要求14所述的挺桿(300),其中,該對準部(320)具有圓柱形外表面(321),該圓柱形外表面(321)具有平行于該挺桿(300)的移動方向的軸線并且從該對準部(320)的第一端(330)和第二端(332)延伸,該第一端(330)和該第二端(332)各基本上是平的并且垂直于所述移動方向。
16.—種挺桿(100),其包括: 連續本體(106),其具有外壁(105)和橫向腹板(116),該外壁(106)在圓柱形外表面(108)中限定出凹槽(122); 滾柱(110),其在凸輪接觸端(102)安裝到該本體(106); 第一機構(120),其用于保持該挺桿(100)的對準;以及 第二機構(122、124、130、132、150、152、154、156、158),其用于將該第一機構(120)固緊到該連續的本體(106)。
17.如權利要求16所述的挺桿(100),其中,該第一機構(120)從該本體(106)的圓柱形外表面(108)向外延伸。
18.如權利要求16所述的挺桿(100),其中,該第二機構(122、124、130、132、150、152、154、156、158)限定出凹槽(122),并且包括該外壁(105)的第一部分(158)和第二部分(158),第一部分(158)和第二部分(158)固緊該第一機構(120)并且可操作以將該第一機構(120)保持在該凹槽(122)中。
19.如權利要求16所述的挺桿(100),其中,該第一機構(120)具有圓柱形對準構件(120),其中該第二機構(122、124、130、132、150、152、154、156、158)在該圓柱形外表面(108)中限定出凹槽(122),該凹槽構造成能接納該圓柱形對準構件(120),從而使該圓柱形對準構件(120)大部分體積從圓柱形外表面(108)徑向向內布置。
20.如權利要求19所述的挺桿(100),其中,該第二機構(122、124、130、132、150、152、154、156、158)具有第一接觸面(152)和第二接觸面(154),它們協作而至少部分地限定出凹槽(122),該第一接觸面(152)和該第二接觸面(154)各限定出比該圓柱形對準構件(120)的曲率半徑大的曲率半徑。
21.如權利要求20所述的挺桿(100),其中,該第二機構(122、124、130、132、150、152、154、156、158)具有在該第一接觸面(152)與該第二接觸面(154)之間的圓柱形中間面(156),該中間面(156)具有等于或小于該圓柱形對準構件(120)曲率半徑的曲率半徑。
22.如權利要求16所述的挺桿(100),其中,該第二機構(122、124、130、132、150、152、154、156、158)限定出凹槽(122),且包括外壁的第一部分(158)和第二部分(158),第一部分(158)和第二部分(158)固緊該第一機構(120)并且可操作以將該第一機構(120)保持在凹槽(122)中,并靠近該本體(106)的壓裝部(124)。
23.如權利要求16所述的挺桿(100),其中,該本體(106)包括可鍛材料。
24.一種制造挺桿(100)的方法,其包括: 形成滾柱挺桿本體坯(502),該滾柱挺桿本體坯具有橫向腹板(116)和外壁(105); 機加工該挺桿本體坯的至少一部分到成品尺寸(504); 使外壁(105)變形以形成凹槽(122) (506); 將對準構件(120)插 入到該凹槽(122)中(508);對靠近該對準構件(120)的該外壁(105)加壓(508)。
25.如權利要求24所述的方法,其中,加壓步驟(508)包括在該凹槽(122)的縱向端處變形該外壁(105)。
26.如權利要求25所述的方法,還包括對該本體(105)和該對準構件(120)進行熱處理(510)的步驟。
27.如權利要求24所述的方法,其中,該加壓步驟(508)在該插入步驟(508)之前進行。
28.如權利要求24所述的方法,其中,該加壓步驟(508)在該插入步驟(508)之后進行。
29.如權利要求24所述的方法,其中,該插入步驟(508)包括將包括全硬化的鋼的對準構件(120)插入到該凹槽(122)中。
全文摘要
一種挺桿(100、300),其具有連續的本體(106、301),外壁(105,303)以及橫向腹板(116)。外壁(105,303)限定出圓柱形外表面(108、302)。凹槽(122)可布置在本體(106,301)的圓柱形表面(108,302)內。對準構件或部分(120)可壓配合在凹槽(122)的兩個壓裝部(124)之間,所述兩個壓裝部端接合對準構件(120)的相對側(142、144)。對準構件或部(120、320)從圓柱形表面(108、302)向外延伸。滾柱(110)在挺桿(100,300)的凸輪接觸端(102)處安裝到鄰接本體(106、301)。
文檔編號F01L1/14GK103249919SQ201180059431
公開日2013年8月14日 申請日期2011年12月13日 優先權日2010年12月13日
發明者D·R·科尼特, J·P·查普曼, G·L·賈諾韋克, D·A·尼爾森, M·E·雅各布斯, B·L·萊姆, P·S·穆爾蒂, A·L·斯波爾, J·R·希恩 申請人:伊頓公司