本實(shí)用新型涉及一種挺柱部件，具體的說(shuō)是一種用于柴油機(jī)共軌高壓泵的無(wú)銷挺柱部件，屬于柴油機(jī)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨著排放法規(guī)的升級(jí)，要求共軌高壓泵提供的軌壓越來(lái)越高。隨著目標(biāo)成本的降低，共軌高壓泵由早期的三柱塞簡(jiǎn)化到兩柱塞，現(xiàn)在又出現(xiàn)了單柱塞，用更少的柱塞以更高的往復(fù)運(yùn)動(dòng)頻率來(lái)代替原來(lái)的多個(gè)柱塞，而限制軌壓和柱塞運(yùn)動(dòng)頻率的最主要部件就是挺柱部件。其中軌壓的主要限制條件是挺柱部件中滾輪的承載面積，柱塞運(yùn)動(dòng)頻率的主要限制條件是挺柱部件的重量和挺柱部件中滑動(dòng)摩擦付的減摩。以上需求催生了與的傳統(tǒng)的有銷挺柱結(jié)構(gòu)不同的無(wú)銷挺柱。

圖1是本實(shí)用新型人現(xiàn)有的無(wú)銷挺柱專利（專利號(hào)CN202867063U），圖2是圖1的A-A剖視圖。專利號(hào)CN202867063U的詳細(xì)闡述了這種無(wú)銷挺柱，與傳統(tǒng)的有銷挺柱相比的三個(gè)優(yōu)點(diǎn)是：在同樣的外徑D的限制下，滾輪2的承載面積(B×d)最大，因而承載能力強(qiáng)；重量輕因而適合高速運(yùn)動(dòng)；潤(rùn)滑油粘在滾輪2的外徑上被帶入開(kāi)口孔1.1中因而減摩效果好。該專利文件的附圖中沒(méi)有畫出圖2中的限位板3，但在具體實(shí)施方式中用文字說(shuō)明“挺柱體1的側(cè)壁上具有兩個(gè)平面，在平面上可安裝限制滾輪2軸向竄動(dòng)的定位裝置”以防止?jié)L輪2在工作時(shí)向圖2中箭頭方向軸向竄動(dòng)而刮壞泵體的挺柱孔，但是滾輪2與限制板3的接觸是高速滑動(dòng)，工作中產(chǎn)生嚴(yán)重磨損，所以此專利未能進(jìn)入實(shí)際應(yīng)用。

德國(guó)博世公司大批量生產(chǎn)的新一代共軌高壓泵CP4采用了另一種結(jié)構(gòu)的無(wú)銷挺柱，該公司的專利文件（專利號(hào)CN105247200A）顯示了如圖3所示的無(wú)銷挺柱結(jié)構(gòu)，圖4是圖3的A-A剖視圖。該結(jié)構(gòu)在挺柱體1的外徑上套裝了一個(gè)導(dǎo)向套3，導(dǎo)向套外徑D與泵體的挺柱孔直徑相同，導(dǎo)向套內(nèi)徑擋住滾輪2兩頭的球頭，滾輪2轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)球頭與導(dǎo)向套內(nèi)徑接觸點(diǎn)的相對(duì)線速度為零，沒(méi)有摩擦，成功地解決了滾輪2的軸向竄動(dòng)問(wèn)題。但是，由于滾輪2被限制在導(dǎo)向套3的內(nèi)徑中，在同樣的外徑D的限制下，滾輪2的寬度B比圖2小。而且，挺柱體1上的4個(gè)平衡孔1.4用于減輕挺柱上下方的壓力差產(chǎn)生的附加載荷，造成滾輪2的直徑d比圖2小，承載面積(B×d)比圖2小得多，在同樣的外徑D的限制下，圖4的承載面積(B×d)只有圖2的60%左右，所以此結(jié)構(gòu)僅用于專利文件CN105247200A中圖示的橢圓形兩作用凸輪，用橢圓形的大曲率半徑補(bǔ)償承載面積(B×d)小的缺陷，而像圖5那樣的應(yīng)用更廣的三角形的三作用凸輪4，由于凸輪頂點(diǎn)的曲率半徑較小，如果用圖4結(jié)構(gòu)的無(wú)銷挺柱，小的承載面積(B×d)會(huì)使接觸應(yīng)力過(guò)高而損壞滾輪和凸輪。

以上兩種結(jié)構(gòu)還有一個(gè)共同的缺點(diǎn)：為了保證挺柱體1上開(kāi)口孔1.1的精度，加工過(guò)程中必須保留圖1和圖3中虛線部分1.3而使開(kāi)口孔1.1封閉，最后沿底面1.2切除虛線部分1.3，此部分只能丟棄，造成材料浪費(fèi)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于克服上述不足之處，從而提供一種共軌高壓泵的無(wú)銷挺柱部件，在得到最大的承載面積的同時(shí)，避免滾輪軸向限位零件的磨損，減輕了整體重量，提高了使用壽命。

按照本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案，共軌高壓泵的無(wú)銷挺柱部件包括挺柱體和滾輪，其特征是：挺柱體下端設(shè)有滾輪安裝孔，滾輪安裝孔內(nèi)設(shè)有可轉(zhuǎn)動(dòng)的滾輪,滾輪的端部中心設(shè)有沿滾輪的軸向凸出的滾輪球頭，并在滾輪球頭和滾輪的邊緣之間形成滾輪凹腔。

進(jìn)一步的，在挺柱體上端設(shè)有彈簧下座，挺柱體的左右兩側(cè)設(shè)有挺柱體側(cè)面，彈簧下座左右兩側(cè)設(shè)有限位腳，限位腳內(nèi)側(cè)緊貼挺柱體側(cè)面，限位腳下端延伸過(guò)滾輪的滾輪球頭，并與滾輪球頭的頂點(diǎn)接觸。

進(jìn)一步的，滾輪為彈性滾輪。

進(jìn)一步的，挺柱體的下端面為斜底面，斜底面使得兩個(gè)挺柱體側(cè)面的高度不同。

進(jìn)一步的，挺柱體側(cè)面為平直表面。

本實(shí)用新型與已有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：

本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、合理，承載能力強(qiáng)、減摩效果好、重量輕，能夠滿足高軌壓和高頻運(yùn)動(dòng)的要求；限位腳限制滾輪的軸向竄動(dòng)，挺柱體的斜底面分割的滾輪安裝孔避免丟棄分割后多余的材料,采用彈性滾輪減輕邊緣應(yīng)力集中。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型人現(xiàn)有專利CN202867063U的無(wú)銷挺柱結(jié)構(gòu)圖。

圖2是圖1的A-A剖視圖。

圖3是現(xiàn)有專利CN105247200A中的無(wú)銷挺柱結(jié)構(gòu)圖。

圖4是圖3的A-A剖視圖。

圖5是本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)原理圖。

圖6是圖5的A-A剖視圖。

圖7是圖6的B-B剖視圖。

圖8是本實(shí)用新型成對(duì)加工最后一分為二的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖9是三種滾輪應(yīng)力分布對(duì)比圖。

附圖標(biāo)記說(shuō)明：1-挺柱體、2-滾輪、3-彈簧下座、4-凸輪、5-柱塞、6-彈簧、7-滾輪安裝孔、8-彈簧腔、9-挺柱體側(cè)面、10-限位腳、11-滾輪球頭、12-斜底面、13-第一切除體、14-第二切除體、15-第三切除體、16-第四切除體、17-滾輪凹腔、18-滾輪邊緣、A-圓柱滾輪、B-鼓形滾輪、C-彈性滾輪。

具體實(shí)施方式

下面本實(shí)用新型將結(jié)合附圖中的實(shí)施例作進(jìn)一步描述：

如圖5~7所示，本實(shí)用新型主要包括挺柱體1和滾輪2。

挺柱體1下端設(shè)有滾輪安裝孔7，滾輪安裝孔7內(nèi)設(shè)有可轉(zhuǎn)動(dòng)的滾輪2。滾輪2下端設(shè)有凸輪4，凸輪4與滾輪2表面接觸。

所述滾輪2采用彈性滾輪，滾輪2的端部中心設(shè)有沿滾輪2的軸向凸出的滾輪球頭11，并在滾輪球頭11和滾輪2的邊緣18之間形成滾輪凹腔17，這樣的設(shè)計(jì)使得滾輪外徑圓柱面邊緣的彈性能減輕邊緣效應(yīng)引起的應(yīng)力集中，因而能承受更高的載荷。

滾輪的第三切除體15部位的材料，使外徑圓柱面兩端形成懸臂梁結(jié)構(gòu)，在圓柱面與凸輪軸接觸處，邊緣應(yīng)力使兩端產(chǎn)生彈性變形，將邊緣應(yīng)力釋放掉。

挺柱體1上端設(shè)有彈簧腔8，彈簧腔8內(nèi)中心連接柱塞5。在挺柱體1上端設(shè)有彈簧下座3，彈簧下座3套裝在柱塞5上，彈簧下座3上支撐彈簧6。

如圖6所示，所述挺柱體1的左右兩側(cè)設(shè)有平直的挺柱體側(cè)面9，限位腳10內(nèi)側(cè)緊貼挺柱體側(cè)面9，彈簧下座3左右兩側(cè)設(shè)有限位腳10，限位腳10下端延伸過(guò)滾輪2中心線兩側(cè)的滾輪球頭11并與滾輪球頭11的頂點(diǎn)接觸，限位腳10限制滾輪2的軸向竄動(dòng)。同時(shí)，滾輪球頭11與限位腳10接觸點(diǎn)在球頭頂點(diǎn),滾輪2轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)對(duì)限位腳10的相對(duì)線速度為零,不會(huì)產(chǎn)生磨損。

挺柱體1的下端面為斜底面12，斜底面12使得兩個(gè)挺柱體側(cè)面9的高度不同。挺柱體1的兩個(gè)挺柱體側(cè)面9高度分別為H1和H2，H1大于H2。在柱塞5帶動(dòng)挺柱體1上行時(shí)，挺柱體1側(cè)面高度為H1的一側(cè)承受凸輪4對(duì)滾輪2的水平方向的側(cè)向力。在柱塞5帶動(dòng)挺柱體1下行時(shí)，挺柱體1側(cè)面高度為H2的一側(cè)承受凸輪4對(duì)滾輪2的水平方向的側(cè)向力。挺柱體1上行時(shí)側(cè)向力來(lái)源于柱塞5頂上的軌壓和彈簧6的作用力，上行側(cè)向力作用點(diǎn)位于H1之內(nèi)可以保證挺柱體1不刮傷泵體，下行時(shí)只有彈簧6的作用力，下行側(cè)向力不到上行側(cè)向力的10%，雖然作用點(diǎn)位于H2之外但也不會(huì)刮傷泵體。

圖8顯示挺柱體成對(duì)加工，最后沿斜底面12一分為二成兩個(gè)零件，避免了圖1和圖3的不足。與圖1和圖3相比，挺柱體1切除了圖5中虛線部分第一切除體13的材料，與圖4相比，切除了圖7中第二切除體14的材料，減輕了重量。而且，兩側(cè)第二切除體14的流通面積數(shù)倍于圖4中4個(gè)平衡孔1.4的流通面積，挺柱體上下方的壓力差小得多。

圖9顯示了有限元計(jì)算不同滾輪結(jié)構(gòu)的接觸應(yīng)力分布對(duì)比結(jié)果,當(dāng)滾輪直徑和寬度一樣時(shí)，三種滾輪的應(yīng)力比平均值相等。左側(cè)的圓柱滾輪A的邊緣應(yīng)力峰值超過(guò)平均值約80%，所以僅用于壓力很低的機(jī)械泵；中間的鼓形滾輪B邊緣應(yīng)力比圓柱滾輪A下降，中間應(yīng)力凸起，理想狀態(tài)是邊緣應(yīng)力與中間應(yīng)力相等，可以得到最低的應(yīng)力峰值大約比平均值高約40%，但是，滾輪的鼓形凸起只有幾微米，每一個(gè)微米的誤差都會(huì)導(dǎo)致邊緣應(yīng)力與中間應(yīng)力向相反的方向大幅度變化，實(shí)際生產(chǎn)中無(wú)法控制在理想狀態(tài)要求的鼓形范圍內(nèi)，鼓形滾輪B目前用于壓力較高的機(jī)械泵和所有的共軌泵。右側(cè)的彈性滾輪C利用兩端懸臂梁的彈性將邊緣應(yīng)力釋放, 應(yīng)力峰值只比平均值高約10%，而且對(duì)第四切除體16部分的尺寸精度要求不高，100微米的尺寸誤差對(duì)圖9所示的應(yīng)力分布的影響還不如鼓形滾輪1微米鼓起誤差對(duì)應(yīng)力分布的影響，比鼓形滾輪容易制造，被切除的第四切除體16部分還減輕了重量。