高压燃料泵的制作方法

高压燃料泵
1.关联申请的相互参照
2.本技术基于2020年8月20日提出的日本专利申请第2020-139355号，在此援引其记载内容。
技术领域
3.本公开涉及高压燃料泵。


背景技术：

4.以往，在高压燃料泵中，用密封圈抑制顺着柱塞的外周侧的燃料的泄漏。在专利文献1中，将拥有矩形截面的密封圈、和作为施力圈相对于密封圈设置在径向外侧的圆形截面的o型圈组合而构成燃料密封件。
5.现有技术文献
6.专利文献
7.专利文献1：日本特开2007-187114号公报


技术实现要素：

8.o型圈的粗细及其最大压溃量，作为密封圈向滑动部的柱塞的最大表面压力而影响燃料的泄漏量。因此，根据燃料的泄漏量的极限值来决定o型圈的粗细和密封圈的径向厚度。这里，根据高压泵的体格带来的制约，在燃料密封件的设置空间上存在极限。因此，由耐燃料性比密封圈低的材料所构成的o型圈如果过大地溶胀(膨润)到超过压缩率最大值的程度，则有可能引起压缩破裂。尤其是，在燃料性状不好的地域，例如在使用含乙醇燃料或含添加物燃料的情况下压缩破裂发生变得显著。
9.本公开的目的是提供一种能够抑制施力圈的压缩破裂的高压燃料泵。
10.本公开的高压燃料泵具备：缸，具有加压室；柱塞，通过相对于缸向轴向往复移动，从而使加压室的容积变化；密封室形成部，在缸外在与柱塞之间区划密封室；以及密封圈及施力圈，被设置在密封室内。密封圈接触在柱塞的外周面。施力圈，由耐燃料性比密封圈低的材料构成，在密封室内相对于密封圈设置在径向外侧，将密封圈向柱塞施力。
11.这里，将“密封圈中的对于柱塞的表面压力为最大的部分”的轴向位置定义为最大表面压力位置。将经过柱塞的中心轴的截面定义为纵截面。将与“纵截面中表示的非压缩状态的施力圈的切断部端面的单方”外接的圆定义为假想外接圆。将使假想外接圆绕中心轴旋转一周而得到的立体定义为假想标准圈
12.在本公开的第1技术方案中，密封圈相对于最大表面压力位置在轴向的一方或两方具有以其外径比“与最大表面压力位置对应的部分”小的方式形成的直径变更部。
13.在本公开的第2技术方案中，非压缩状态的施力圈相对于最大表面压力位置在轴向的一方或两方具有以其外径比假想标准圈小、或其内径比假想标准圈大的方式而形成的直径变更部。
14.由此，即使燃料密封件的设置空间(即密封室的容积)与以往形态相同，对于施力圈的溶胀的容许空间也增加相当于直径变更部的外径小的量或直径变更部的内径大的量。因此，施力圈的容许溶胀极限变高，即使在使用含乙醇燃料或含添加物燃料的情况下也能够抑制由于施力圈的溶胀造成的压缩破裂。
15.进而，由于密封圈对于柱塞的表面压力分布被改善，所以能够减小密封圈与柱塞的滑动阻力，提高两者的滑动性。
附图说明
16.关于本公开的上述目的及其他目的、特征及优点，参照附图通过下述的详细的记述将会变得更明确。
17.图1是表示第1实施方式的高压燃料泵的示意性的剖视图。
18.图2是将图1的ii部放大表示的剖视图。
19.图3是图2的燃料密封件的切断部端面图，是表示非压缩状态的施力圈的图。
20.图4是图2的密封圈对于柱塞的表面压力分布图。
21.图5是第2实施方式的燃料密封件的切断部端面图。
22.图6是表示相对于图5的燃料密封件而为非压缩状态的施力圈的图。
23.图7是图5的密封圈对于柱塞的表面压力分布图。
24.图8是第3实施方式的燃料密封件的切断部端面图。
25.图9是表示相对于图8的燃料密封件而为非压缩状态的施力圈的图。
26.图10是图8的密封圈对于柱塞的表面压力分布图。
27.图11是第4实施方式的燃料密封件的切断部端面图。
28.图12是图11的密封圈对于柱塞的表面压力分布图。
29.图13是第5实施方式的燃料密封件的切断部端面图。
30.图14是图13的密封圈对于柱塞的表面压力分布图。
31.图15是第6实施方式的燃料密封件的切断部端面图。
32.图16是表示相对于图15的燃料密封件而为非压缩状态的施力圈的图。
33.图17是图15的密封圈对于柱塞的表面压力分布图。
34.图18是第7实施方式的燃料密封件的切断部端面图。
35.图19是表示相对于图18的燃料密封件而为非压缩状态的施力圈的图。
36.图20是图18的密封圈对于柱塞的表面压力分布图。
37.图21是表示比较形态的燃料密封件的切断部端面图的图。
38.图22是表示相对于图21的燃料密封件而为非压缩状态的施力圈的图。
具体实施方式
39.以下，基于附图说明高压燃料泵的多个实施方式。对于在实施方式彼此间实质上相同的结构赋予相同的标号而省略说明。
40.[第1实施方式]
[0041]
如图1所示，第1实施方式的高压燃料泵10是利用发动机90的凸轮轴91的凸轮92的旋转动力，将从未图示的燃料箱送来的燃料加压并向未图示的燃料轨道喷出的装置。
[0042]
在发动机90的贯通孔94中，将贯通孔94的上端侧封堵而插入着壳体12。在凸轮室93及贯通孔94内的空间充满着润滑用的油。
[0043]
缸13与构成高压燃料泵10的外轮廓的壳体12一体地形成。在其他实施方式中，缸也可以与壳体或燃料通路形成部件分体地(单独地)形成。在缸13形成有圆柱状空间的柱塞插入孔131。在柱塞插入孔131中，圆柱状的柱塞14被滑动自如地插入。由柱塞14的上端面和缸13的内周面区划形成加压室15。
[0044]
在柱塞14的下端连结着片16。片16被弹簧17推压在挺杆18。挺杆18被滑动自如地插入在贯通孔94中。此外，辊19被旋转自如地安装于挺杆18。辊19抵接于凸轮92。
[0045]
当通过凸轮轴91的旋转而凸轮92旋转时，柱塞14与片16、挺杆18及辊19一起被向轴向往复驱动。柱塞14通过相对于缸13向轴向往复移动，从而使加压室15的容积变化。
[0046]
在壳体12形成有将燃料向加压室15引导的吸入通路121、以及将加压室15的燃料向外部喷出的喷出通路122。在吸入通路121配置有在吸入行程时进行开阀的吸入阀20。在喷出通路122配置有在喷出行程时进行开阀的喷出阀21。
[0047]
如图1、图2所示，在壳体12的端部安装着密封支架22。密封支架22具有与柱塞14嵌合(配合)的环状的嵌合部221、被压入在壳体12的筒状的压入部222、以及从嵌合部221延伸到压入部222的筒状的连接部223。在轴向上在连接部223的内壁的阶差部(台阶部)与壳体12之间，配置有圆盘状的柱塞挡块23。
[0048]
在嵌合部221的片16侧安装着油封24。通过油封24抑制了从贯通孔94内的空间向后述的密封室25顺下的油的泄漏。
[0049]
密封支架22在缸13外在与柱塞14之间区划出密封室25。具体而言，密封室25是通过柱塞14的外周面、连接部223的内壁面、嵌合部221的端面和柱塞挡块23的端面而被区划形成的环状空间。在密封室25配置有燃料密封件26。通过燃料密封件26从而柱塞14周围的燃料油膜的厚度被调整，抑制了从加压室15顺着柱塞14的外周侧而流向贯通孔94内的空间的燃料的泄漏。
[0050]
燃料密封件26由设置于密封室25的密封圈27以及施力圈28构成。密封圈27例如由聚四氟乙烯(ptfe)等的树脂形成，接触在柱塞14的外周面。施力圈28由耐燃料性比密封圈27低的、例如橡胶等的弹性体形成，在密封室25内相对于密封圈27设置在径向外侧。施力圈28在连接部223与密封圈27之间在径向上被压缩，将密封圈27向柱塞14施力。
[0051]
接着，详细地说明燃料密封件26。将经过柱塞14的中心轴ax的截面定义为纵截面。此外，将与中心轴ax平行的方向定义为轴向。如图3所示，施力圈28是非压缩状态下的纵截面形状为圆形的o型圈。施力圈28在轴向中心处其径向厚度为最大。将施力圈28的径向厚度为最大的部分定义为施力侧最大厚度部281。在其他实施方式中，施力侧最大厚度部也可以从施力圈的轴向中心偏离。此外，施力圈也可以形成为，相对于施力侧最大厚度部的轴向一方和轴向另一方为非对称形状。
[0052]
密封圈27整体上被形成为筒状。密封圈27的内侧的滑动面是圆筒面。密封圈27在轴向中心且与施力侧最大厚度部281对应的轴向位置处其径向厚度为最大。将密封圈27的径向厚度为最大的部分定义为密封侧最大厚度部271。在其他的实施方式中，密封侧最大厚度部也可以从密封圈的轴向中心偏离。此外，密封圈也可以形成为，相对于密封侧最大厚度部的轴向一方和轴向另一方为非对称形状。
[0053]
如图4所示，密封圈27对于柱塞14的表面压力p在与施力侧最大厚度部281对应的轴向位置处成为最大表面压力pmax。将与最大表面压力pmax对应的轴向位置、即“密封圈27中的对于柱塞14的表面压力p为最大的部分”的轴向位置定义为最大表面压力位置zpmax。越是从最大表面压力位置zpmax向轴向的一方及另一方离开，表面压力p越小。
[0054]
如图2、图3所示，密封圈27在最大表面压力位置zpmax处径向厚度为最大。此外，密封圈27相对于最大表面压力位置zpmax在轴向的两方具有直径变更部31，所述直径变更部31形成为，其外径变得比作为“与最大表面压力位置zpmax对应的部分”的密封侧最大厚度部271小。在第1实施方式中，直径变更部31为越是远离密封侧最大厚度部271则外径越小的锥面。
[0055]
在第1实施方式中，密封侧最大厚度部271仅被形成在最大表面压力位置zpmax，直径变更部31与最大表面压力位置zpmax相邻而形成。相对于此，在其他实施方式中，也可以是密封侧最大厚度部跨包括最大表面压力位置zpmax在内的轴向的一定范围而形成，直径变更部从最大表面压力位置zpmax离开而形成。此外，也可以是直径变更部由多个锥面构成。此外，也可以形成为，使密封侧最大厚度部和直径变更部的边界的角部具有圆角(圆度)。
[0056]
(效果)
[0057]
以下，通过与以往形态的比较来说明第1实施方式的有利的效果。如图21、图22所示，以往形态的燃料密封件81由与第1实施方式的施力圈28同样的施力圈82、以及密封圈83构成。密封圈83以在轴向全域中具有与第1实施方式的密封侧最大厚度部271相同的径向厚度的方式而形成为圆筒状。即，密封圈83的外周面是圆筒面。
[0058]
在第1实施方式中，密封圈27相对于最大表面压力位置zpmax在轴向的两方上具有以其外径变得比“与最大表面压力位置zpmax对应的部分”小的方式而形成的直径变更部31。在比较形态中，没有形成这样的直径变更部31。
[0059]
由此，即使燃料密封件26的设置空间(即密封室25的容积)与以往形态相同，施力圈28的容许溶胀空间(容许膨润空间)也相应于直径变更部31的外径变小而增加。密封圈27与以往形态的密封圈83相比，在密封圈27的直径变更部31的外侧产生对于施力圈28的溶胀(膨润)的容许空间。因此，施力圈28的容许溶胀极限(容许膨润极限)变高，在使用含乙醇燃料或含添加物的燃料的情况下也能够抑制因施力圈28的溶胀造成的压缩破裂。
[0060]
此外，对于密封圈27而言，相对于最大表面压力位置zpmax在轴向的两方，没有比密封侧最大厚度部271向径向外侧突出的部分。因此，施力圈28的容许溶胀极限变高。
[0061]
此外，如图4所示，在最大表面压力pmax在第1实施方式和比较形态中相同的情况下，与由虚线表示的比较形态的表面压力相比，由实线表示的第1实施方式的表面压力在与直径变更部31对应的轴向位置处变小。这样密封圈27对于柱塞14的表面压力分布被改善，因此能够减小密封圈27与柱塞14的滑动阻力，提高两者的滑动性。
[0062]
此外，在第1实施方式中，直径变更部31是锥面。由此，能够通过比较简单的形状使施力圈28的容许溶胀空间增加，此外能够改善密封圈27的表面压力分布。
[0063]
[第2实施方式]
[0064]
如图5、图6所示，在第2实施方式中，密封圈27其径向外侧及径向内侧的角部变圆。密封圈27的径向厚度在轴向中央部为最大，在轴向两端部越是远离轴向中央部则越小。
[0065]
直径变更部32是越是远离密封侧最大厚度部271则外径越小的凸曲面。由此，施力圈28的容许溶胀空间相应于直径变更部32的外径小的量而增加，此外如图7所示那样能够改善密封圈27的表面压力分布。因而，通过第2实施方式，能够得到与第1实施方式同样的效果。
[0066]
在第2实施方式中，密封侧最大厚度部271跨包括最大表面压力位置zpmax在内的轴向的一定范围而形成，直径变更部32离开最大表面压力位置zpmax而形成。相对于此，在其他实施方式中，也可以是密封侧最大厚度部仅形成在最大表面压力位置zpmax处，直径变更部与最大表面压力位置zpmax相邻而形成。此外，作为直径变更部的凸曲面的曲率半径也可以不为一定。
[0067]
[第3实施方式]
[0068]
如图8、图9所示，在第3实施方式中，密封圈27以其轴向两端部比其轴向中央部向径向内侧凹陷的方式而形成。密封圈27的径向厚度在轴向中央部为最大，在轴向两端部变得比轴向中央部小。
[0069]
直径变更部33是具有倾斜面331及小径圆筒面332的凹面。凹面是指比密封侧最大厚度部271向径向内侧凹陷。倾斜面331越是远离最大厚度部271则其外径越小。小径圆筒面332在轴向上相对于倾斜面331而言形成在与密封侧最大厚度部271相反侧。由此，施力圈28的容许溶胀空间相应于直径变更部33的外径小的量而增加，此外如图10所示那样能够改善密封圈27的表面压力分布。因而，通过第3实施方式，能够得到与第1实施方式同样的效果。
[0070]
在第2实施方式中，密封侧最大厚度部271跨包括最大表面压力位置zpmax在内的轴向的一定范围而形成，直径变更部32离开最大表面压力位置zpmax而形成。相对于此，在其他实施方式中，也可以是密封侧最大厚度部仅形成在最大表面压力位置zpmax处，直径变更部与最大表面压力位置zpmax相邻而形成。此外，作为直径变更部的凹面并不限于锥面及圆筒面的组合，也可以是除此之外还具有凹曲面，此外也可以仅由凹曲面构成。
[0071]
[第4实施方式]
[0072]
如图11所示，在第4实施方式中，仅在轴向的一方(即柱塞挡块23侧)形成与第3实施方式同样的直径变更部33。即使这样仅在轴向的一方形成直径变更部33，也能够使得施力圈28的容许溶胀空间相应于直径变更部33的外径小的量而增加，此外能够如图12所示那样改善密封圈27的表面压力分布。
[0073]
在第4实施方式中，仅在轴向的一方形成与第3实施方式同样的直径变更部33。相对于此，在其他实施方式中，也可以是仅在轴向的一方形成第1实施方式的直径变更部31或第2实施方式的直径变更部32。这样也能够得到与第4实施方式同样的效果。
[0074]
[第5实施方式]
[0075]
如图13所示，在第5实施方式中，仅在轴向的另一方(即嵌合部221侧)形成与第3实施方式同样的直径变更部33。即使这样仅在轴向的另一方形成直径变更部33，也能够使得施力圈28的容许溶胀空间相应于直径变更部33的外径小的量而增加，此外能够如图14所示那样改善密封圈27的表面压力分布。
[0076]
进而，通过直径变更部33相对于最大表面压力位置zpmax仅设置在“施力圈28向密封支架22的组装方向”上，从而在组装时能够一边通过密封圈27推压施力圈28一边进行安装。因此，施力圈28向密封支架22的安装性优良。
[0077]
在第5实施方式中，仅在轴向的另一方形成与第3实施方式同样的直径变更部33。相对于此，在其他实施方式中，也可以仅在轴向的另一方形成第1实施方式的直径变更部31或第2实施方式的直径变更部32。这样也能够得到与第5实施方式同样的效果。
[0078]
[第6实施方式]
[0079]
如图15、图16所示，在第6实施方式中，密封圈29与以往形态的密封圈83同样，以在轴向全域中具有与密封侧最大厚度部291相同的径向厚度的方式形成为圆筒状。直径变更部36不是形成在密封圈29、而是形成在施力圈30的径向内侧。
[0080]
这里，如图16所示，将在纵截面中表示的与“非压缩状态的施力圈30的切断部端面的单方”外接的圆定义为假想外接圆cv。此外，将使假想外接圆cv绕中心轴ax(参照图1)旋转一周而得到的立体定义为假想标准圈rv。直径变更部36在施力圈30的非压缩状态下相对于最大表面压力位置zpmax在轴向的两方，以其内径比假想标准圈rv大的方式而形成。由此，施力圈30的容许溶胀空间相应于直径变更部36的内径大的量而增加，此外能够如图17所示那样改善密封圈29的表面压力分布。如果将施力圈30与以往形态的施力圈82(参照图20、图21)进行比较，则在施力圈30的直径变更部36的内侧产生了对于施力圈30的溶胀的容许空间。进而，由于直径变更部36能够通过模来成形，所以能够以低成本进行制造。
[0081]
在第6实施方式中，直径变更部36为越是从施力侧最大厚度部301离开则其内径越大的锥面。相对于此，在其他实施方式中，直径变更部也可以由凸曲面或凹面构成。
[0082]
[第7实施方式]
[0083]
如图18、图19所示，在第7实施方式中，直径变更部37形成在施力圈30的径向外侧。即，直径变更部37在施力圈30的非压缩状态下相对于最大表面压力位置zpmax在轴向的两方，以其外径比假想标准圈rv小的方式而形成。由此，施力圈30的容许溶胀空间相应于直径变更部37的外径小的量而增加，此外能够如图20所示那样改善密封圈29的表面压力分布。进而，由于直径变更部37能够通过模来成形，所以能够以低成本进行制造。进而，由于直径变更部37形成在施力圈30的径向外侧，所以施力圈30的内侧部分为与以往形态同样的形状，能够确保施力圈30与密封圈29的接触面积。因此，能够抑制施力圈30与密封圈29之间的轴向偏差。
[0084]
在第7实施方式中，直径变更部37为越是从施力侧最大厚度部301离开则其外径越小的锥面。相对于此，在其他实施方式中，直径变更部也可以由凸曲面或凹面构成。
[0085]
本公开并不限定于上述的实施方式，而是能够在不脱离其主旨的范围内以各种形态实施。
[0086]
将本公开依据实施方式进行了记述。但是，本公开并不限定于该实施方式及构造。本公开也包含各种变形例及等同的范围内的变形。此外，各种组合及形态，进而在它们中仅包含一要素、包含其以上或其以下的其他的组合及形态也落入在本公开的范畴及思想范围中。

技术特征：
1.一种高压燃料泵，具有：缸(13)，具有加压室(15)；柱塞(14)，通过相对于上述缸向轴向往复移动，从而使上述加压室的容积变化；密封室形成部(22)，在上述缸外在与上述柱塞之间区划出密封室(25)；密封圈(27)，设置在上述密封室内，相接于上述柱塞的外周面；以及施力圈(28)，由耐燃料性比上述密封圈低的材料构成，在上述密封室内相对于上述密封圈设置在径向外侧，将上述密封圈向上述柱塞施力，在将上述密封圈中的对于上述柱塞的表面压力为最大的部分的轴向位置定义为最大表面压力位置(zpmax)的情况下，上述密封圈相对于上述最大表面压力位置在轴向的一方或两方具有直径变更部(31、32、33)，该直径变更部(31、32、33)形成为其外径比对应于上述最大表面压力位置的部分(271)小。2.如权利要求1所述的高压燃料泵，上述密封圈在上述最大表面压力位置处其径向厚度为最大，上述直径变更部是锥面、凸曲面或凹面。3.如权利要求1或2所述的高压燃料泵，上述直径变更部相对于上述最大表面压力位置被设置在上述施力圈向上述密封室形成部组装的组装方向上。4.一种高压燃料泵，具有：缸，具有加压室；柱塞，通过相对于上述缸向轴向往复移动，从而使上述加压室的容积变化；密封室形成部，在上述缸外在与上述柱塞之间区划出密封室；密封圈(29)，设置在上述密封室内，相接于上述柱塞的外周面；以及施力圈(30)，由耐燃料性比上述密封圈低的材料构成，在上述密封室内相对于上述密封圈设置在径向外侧，将上述密封圈向上述柱塞施力，在将上述密封圈中的对于上述柱塞的表面压力为最大的部分的轴向位置定义为最大表面压力位置、将经过上述柱塞的中心轴(ax)的截面定义为纵截面、将与纵截面中所表示的非压缩状态的上述施力圈的切断部端面的单方外接的圆定义为假想外接圆(cv)、将使上述假想外接圆绕上述中心轴旋转一周得到的立体定义为假想标准圈(rv)的情况下，非压缩状态的上述施力圈相对于上述最大表面压力位置在轴向的一方或两方具有直径变更部(36、37)，该直径变更部(36、37)形成为，其外径比上述假想标准圈小，或者其内径比上述假想标准圈大。5.如权利要求4所述的高压燃料泵，上述施力圈在上述最大表面压力位置处其径向厚度为最大，
上述直径变更部是锥面、凸曲面或凹面。6.如权利要求4或5所述的高压燃料泵，上述直径变更部设置在上述施力圈的径向外侧。

技术总结
密封圈(27)与柱塞(14)的外周面相接。施力圈(28)由耐燃料性比密封圈(27)低的材料构成，在密封室(25)内相对于密封圈(27)设置在径向外侧，将密封圈(27)向柱塞(14)施力。将“密封圈(27)中的对于柱塞(14)的表面压力为最大的部分”的轴向位置定义为最大表面压力位置(Zpmax)。密封圈(27)相对于最大表面压力位置(Zpmax)在轴向的两方具有以其外径比“与最大表面压力位置(Zpmax)对应的部分”小的方式而形成的直径变更部(31)。形成的直径变更部(31)。形成的直径变更部(31)。


技术研发人员：井上宏史
受保护的技术使用者：株式会社电装
技术研发日：2021.08.06
技术公布日：2023/5/16