CN114901940A - 燃料高压泵 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种燃料高压泵，具有壳体、具有布置在所述壳体中的输送室、具有在轴向方向上能移动地布置在所述壳体中且限界所述输送室的输送活塞。设置的是，所述输送活塞在径向方向上的导向件和确保所述输送活塞以防从所述壳体中脱出的止挡套筒共同地通过唯一混合构件实现，所述混合构件具有金属区段和与该金属区段材料锁合地连接的塑料区段，其中，所述输送活塞能够以其环式凸肩在轴向方向上靠置在所述混合构件的金属区段上以防从所述壳体中脱出，并且使所述输送活塞在径向上固定，其方式是，该输送活塞在径向方向上靠置在所述混合构件的塑料区段上。

Description

燃料高压泵

背景技术

从DE102004063075 A1已知一种用于内燃机的燃料高压泵，所述燃料高压泵包括壳体以及活塞，所述活塞限界工作室并且具有从工作室离开地指向的轴肩。已知的是，将活塞以在工作室侧的一端向前导入到壳体中并且将止挡元件紧固在壳体上，所述止挡元件具有至少暂时与轴肩协同工作的止挡部。

从DE 10 2013 226 062 A1已知一种用于内燃机的活塞燃料泵，所述活塞燃料泵包括泵缸和可移动地接收在泵缸中的泵活塞。已知的是，泵活塞借助于至少一个第一导向区段和至少一个第二导向区段在径向上被导向，并且第一和第二导向区段在轴向上相互间隔开，其中，第一导向区段布置在活塞燃料泵的泵缸中，并且第二导向区段在径向外部布置在面向驱动器的端部区段的区域中。此外，已知的是，活塞燃料泵在第一导向区段上具有用于泵活塞的支承及密封组件，所述支承及密封组件包括用于在泵缸中径向地导向泵活塞的导向区域和具有密封唇的密封区域。

从DE10 2017 212 498 A1已知一种用于内燃机的燃料高压泵，所述燃料高压泵包括泵壳体、泵活塞和至少由泵壳体和泵活塞限界的输送室。在此设置，在泵活塞与泵壳体之间布置有用于密封输送室的密封件和用于导向泵活塞的独立导向元件，其中，密封件构造为具有基本上套筒状的基部区段的塑料环。

发明内容

本发明的任务在于提出一种性能卓越的且耐用的燃料高压泵，所述燃料高压泵可简单地且安全地并且由此经济地生产和安装。这通过根据权利要求1所述的燃料高压泵实现。

燃料高压泵可以涉及用于将燃料压缩到例如350bar或500bar或更高的高压力的泵。例如，该燃料可以涉及如汽油这样的燃料。

这尤其可以涉及活塞泵，所述活塞泵例如可通过内燃机的凸轮轴驱动。

由于输送活塞根据本发明地构造为梯级活塞(Stufenkolben)，该梯级活塞具有朝着输送室指向且带有较大直径的区段和背离输送室指向且带有较小直径的区段以及在这两个区段之间布置在低压室中的环式凸肩，随着输送活塞的行程运动，不仅输送室的容积而且(以反相关的方式)低压室的容积发生改变，这使得从低压室填装输送室变得容易。

根据本发明的止挡套筒固定在低压密封件载体上，所述低压密封件载体又固定在燃料高压泵的壳体上，与所述止挡套筒的设置方式相组合地，可以防止输送活塞从壳体中脱出，尤其是在将燃料高压泵安装在内燃机中的情况下，只要输送活塞还没有通过凸轮靠置在凸轮轴上来防止从壳体中脱开，这是有利的。

通过根据本发明用于将输送活塞在径向方向上固定的导向件一方面使输送活塞的径向间隙最小化(或得以优化)并且因此使输送活塞和与其相互作用的部件的磨损最小化。

导向件相对于低压密封件以及相对于高压密封件独立地设置，这给高压密封件和低压密封件减轻了在径向上对它们产生作用的力和随之产生的磨损现象。此外，产生关于这些密封件的新的设计可能性，这些新的设计可能性例如正好可能体现在：这些密封件不需要侧向导向，也即它们可以在壳体中在侧向上移动，由此，又可以优化本来的密封功能。

根据本发明，导向件和止挡套筒共同地通过唯一的混合构件来实现，所述混合构件具有金属区段和与金属区段材料锁合和/或形状锁合地连接的塑料区段，其中，输送活塞能够以其环式凸肩在轴向方向上靠置在混合构件的金属区段上以防从壳体中脱出，并且输送活塞在径向上固定，其方式是，该输送活塞在径向方向上靠置在混合构件的塑料区段上，由此产生大量优点。

由此省去了导向件和止挡套筒的独立安装和与之相关联的处理工作的必要性。取而代之地，只需要安装混合构件。另一方面，与两个单独构件相比，这种混合构件可以更紧凑地实现和安装，从而整个泵可以更紧凑地实现(或从而产生新的设计空间)。

总体而言，与迄今已知的解决方案相比，本发明可以实现成本和功能优点。

一种拓展方案设置，除了输送活塞可在其中移动的穿通孔之外，混合构件具有一个或多个另外的穿通部(例如钻孔)。即便导向件紧密地靠置在输送活塞上，这也能够实现低压室的位于止挡套筒的面向输送室的一侧上的那部分与低压室的位于止挡套筒的远离输送室的一侧上的那部分之间的压力补偿。

原则上，混合构件的完整性已经通过金属区段与塑料区段之间的材料锁合得以确保。附加地，混合构件的完整性可以通过金属区段与塑料区段之间的形状锁合得以确保。在此，金属区段和塑料区段可以这样相互接合，从而即便在材料锁合失效的情况下仍防止相互松脱。例如，金属区段和塑料区段中的一个可以具有沿径向方向和/或轴向方向指向的底切(Hinterschnitt)，金属区段和塑料区段中的另一个则形状锁合地接合到所述底切中。

一种拓展方案设置，塑料区段在径向上布置在输送活塞与金属区段之间，从而输送活塞与金属区段间隔开。由此预防了金属区段与活塞之间的直接接触和可能随之产生的过度磨损。

一种拓展方案设置，塑料区段从混合构件的朝着环式凸肩指向的端部区段回缩，从而仅仅混合构件的金属区段(但不是混合构件的塑料区段)能够在轴向方向上靠置在环式凸肩上。因此避免了(正如可能在塑料件受到机械式应变的情况下出现的)流动和松弛效应。如果这种回缩能够可靠地实现(例如回缩至少0.2mm的标称尺寸)，则这就足够了。

一种拓展方案设置，塑料区段在其朝着环式凸肩指向的端部区段上具有环绕的倒棱。在这种情况下，使输送活塞到混合构件中的导入变得容易。

一种拓展方案设置，混合构件在轴向方向上布置在高压密封件与低压密封件之间。这具有这样的优点：在制造燃料高压泵时(或在预安装燃料高压泵的活塞组件时)，当输送活塞以其具有较小直径的区段在前地穿过低压密封件载体、穿过混合构件、以及随后穿过低压密封件被导向时，确保了：当输送活塞进入到低压密封件中时，该输送活塞已经在径向上可靠地被导向且被对中。以此方式，可以使输送活塞的安装变得容易并且在安装过程中能够可靠地排除低压密封件的损坏(例如低压密封件的密封唇的损坏)。

塑料区段可以例如由PFA、PEEK或者其他可热塑性处理的塑料制成。因此，塑料区段(或混合构件)可以例如通过将液态塑料材料喷射成型(或注塑)到金属区段上来实现。

此外，一种用于制造根据本发明的燃料高压泵的有利的方法设置的是，首先，生产混合构件，其方式是，使金属区段与塑料区段材料锁合和/或形状锁合地连接，或者，在金属区段上产生塑料区段，从而金属区段与塑料区段随后材料锁合地连接；然后，预安装一组件，其方式是，将混合构件和低压密封件布置在低压密封件载体中，并且随后将该组件与壳体连接，其中，低压密封件载体与壳体不透流体地连接。

替代地，也可行的是，单独制造塑料区段，并且以过量方式

压入到金属区段中。

附图说明

在绘图中示出：

图1示出用于内燃机的燃料***的简化的示意性示图；

图2示出穿过图1的燃料***的燃料高压泵的纵截面；

图3以放大的示图示出图2的片段；

图4示出第一混合构件的细节视图；

图5示出第二混合构件的细节视图；和

图6示出第三混合构件的细节视图。

具体实施方式

图1以简化的示意性示图示出用于未进一步地示出的内燃机的燃料***10。从燃料箱12将燃料通过抽吸管路14、借助于预输送泵16、通过低压管路18、通过可由电磁操纵装置22操纵的流量控制阀24的入口20供给至燃料高压泵28的输送室26。例如，流量控制阀24可以是燃料高压泵28的可强制打开的入口阀。

在此，燃料高压泵28实施为活塞泵，其中，输送活塞30可以借助于凸轮盘32(“驱动器”)在绘图中竖直地运动。在燃料高压泵28的输送室26与出口36之间液压式地布置有在图1中绘制为弹簧加载式止回阀的出口阀40，所述出口阀40可以朝向出口36打开。出口36连接到高压管路44上并且通过该高压管路44连接到高压储存器46(“共轨”)上。此外，在出口36与输送室26之间液压地布置有同样地绘制为弹簧加载式止回阀的压力限制阀42，所述压力限制阀42可以朝向输送室26打开。

在燃料***10运行时，预输送泵16将燃料从燃料箱12输送到低压管路18中。流量控制阀24可以根据对燃料的相应需求而关闭和打开。由此影响被输送至高压储存器46的燃料量。电磁操纵装置22由控制和/或调节装置48操控。

图2以轴向的截面示图示出图1的燃料高压泵28。燃料高压泵28包括壳体50，该壳体50可借助于法兰52旋紧在内燃机的发动机缸体53上。此外，壳体50具有多个液压通道54、55、56和58。在图2的上部区域中，燃料高压泵28包括盖件60和压力阻尼器62。燃料高压泵28关于沿轴向方向指向的纵轴线64至少部分地旋转对称。轴向方向也与这样的方向一致：输送活塞30在壳体50中可在该方向上移动。

在壳体50内部，输送室26通过入口阀24与低压室81分隔开。此外，在壳体50内部，输送室26通过出口阀40与高压室83分隔开。此外，低压室81包括布置在盖件60下方且接收有压力阻尼器62的阻尼器室81a和通过(未绘制出的)液压通道与阻尼器室81a流体式地连接的补偿室81b，该补偿室81b在图2中位于壳体50下方且位于低压密封件载体68上方。

在绘图左部区域中，燃料高压泵28具有用于连接到高压管路44上的出口36。出口阀40(在绘图的左区段中)和压力限制阀42(在中间区段中)与出口36液压连接地布置在壳体50中。在壳体50的在绘图中间靠右区段中布置有流量控制阀24。

此外，燃料高压泵28包括：输送室26、输送活塞30和轴套66。可沿纵轴线64移动的输送活塞30实施成所谓的“梯级活塞”并且基本上具有两个区段。第一区段30’(在绘图上部)具有相对大的直径，输送活塞30借助于所述第一区段30’在轴套66中被导向，并且第二区段30”(在绘图下部)具有相对小的直径。在这两个区段之间布置有环式凸肩31，所述环式凸肩31在图2中朝下指向。

除了在图2中所示出的高压密封件73作为轴套66与输送活塞30之间的间隙密封件之外，也可行的是，借助于塑料密封件实现高压密封件73，例如相应于上文已经提到的DE10 2017 212 498A1实现。

图2的下部区域由框III标记并且在图3中放大地示出。尤其是，图3示出了大致罐状地构造的低压密封件载体68以及示出了绕着低压密封件载体68的一区段布置在径向外部并且实施为螺旋弹簧的活塞弹簧70，该活塞弹簧70以一端部区段支撑在低压密封件载体68上，因此，该低压密封件载体68也被称作“弹簧接收部”。碟形弹簧72压装在输送活塞30的在绘图下部的并且面向驱动器的端部区段上，活塞弹簧70的一端部区段被接收在所述碟形弹簧72上。

在低压密封件载体68的径向内部布置有被称作低压密封件74的活塞密封件，该低压密封件74将输送活塞30的(面向驱动器的)位于下方的第二区段30”径向地包围并且将补偿室81b向外朝向发动机缸体53密封。输送活塞30可沿着纵轴线64相对于低压密封件74移动。粗略近似地，低压密封件74具有总体上环状的结构。

在此，与低压密封件74相邻地设置有布置在低压密封件载体68内部并且同样大致帽形地构造的止挡套筒76。该止挡套筒76的功能是针对输送活塞30的环式凸肩31实现止挡，并且因此总是防止输送活塞30从壳体50脱出。

低压密封件74沿着纵轴线64布置在输送活塞30径向外部。在此，低压密封件74基本上旋转对称地实施，其中，低压密封件74的在绘图的上部和下部的区段相对彼此在轴向上镜像对称地实施。

根据本发明设置，止挡套筒76在混合构件90的范畴内比其金属区段90a更精确地实现。此外，混合构件90包括塑料区段90b，该塑料区段90b与金属区段90a至少材料锁合地和/或形状锁合地连接并且设置在金属区段90a径向内部。

塑料区段90b在径向上具有最大程度地小的间隙地靠置在输送活塞30上，从而该塑料区段90b在径向上地将该输送活塞30固定，也即对其进行导向。

拓展方案尤其涉及混合构件90并且随后在图4至6中解释。

根据在图4中所示出的实施方式设置，除了输送活塞30可在其中移动的穿通孔90c之外，混合构件90具有一个或多个另外的穿通部90d，以便实现在低压室81的位于止挡套筒76的面向输送室26的一侧上的那部分与低压室81的位于止挡套筒76的远离输送室26的一侧上的那部分之间的压力补偿。这些穿通部90d可以例如涉及钻孔或者冲孔，这些钻孔或者冲孔被加工到混合构件90的金属区段90a中并且具有这样的横截面：该横截面分别和/或总体上小于输送活塞30可其中移动的穿通孔90c的横截面。

根据在图5中所示出的实施方式设置，金属区段90a和塑料区段90b除了材料锁合之外通过形状锁合部92相互连接。在所示出的示例中，这涉及金属区段90a中的经底切的缺口，塑料区段90b接合到所述经底切的缺口中。

根据在图6中所示出的实施方式设置，塑料区段90b从混合构件90的朝着环式凸肩31指向的端部区段回缩至少0.2mm，从而仅仅混合构件90的金属区段90a(但不是混合构件90的塑料区段90b)能够在轴向方向上靠置在环式凸肩31上。此外设置，塑料区段90b在其朝着环式凸肩31指向的端部区段上具有环绕的倒棱94，从而使输送活塞30到混合构件90中的导入变容易。倒棱94超出了对于可类比的构件而言常见的棱边断裂(Kantenbruch)。该倒棱94可以例如在轴向上在l＝0.5mm至3mm的长度上延伸并且在径向上在d＝0.2mm至2mm的路段上延伸。

Claims (13)

1.一种燃料高压泵，所述燃料高压泵具有：

-壳体(50)，

-布置在所述壳体(50)中的输送室(26)，

-布置在所述壳体(26)中的低压室(81)，

-从所述低压室(81)朝向所述输送室(26)打开的入口阀(24)，和

-从所述输送室(26)朝向布置在所述壳体中的高压室(83)打开的出口阀(40)，

-能在轴向方向上移动地布置在所述壳体(50)中的输送活塞(30)，所述输送活塞限界所述输送室(26)，并且所述输送活塞构造为梯级活塞，并且所述输送活塞包括：

·朝着所述输送室(26)指向且具有较大直径的区段(30’)，和

·从所述输送室远离地指向且具有较小直径的区段(30”)，和

·在这些区段(30’，30”)之间布置在所述低压室(81)中的环式凸肩(31)，

-设置在所述输送室(26)与所述低压室(81)之间的高压密封件(73)，所述输送活塞(30)能移动地布置在所述高压密封件中，

-将所述低压室(81)相对于所述燃料高压泵(28)的周围环境密封的低压密封件(74)，所述输送活塞(30)能移动地布置在所述低压密封件中，

-固定在所述壳体(50)上的低压密封件载体(68)，在所述低压密封件载体中布置有所述低压密封件(74)，

-相对于所述低压密封件(74)以及相对于所述高压密封件(73)独立的导向件(85)，所述导向件用于使所述输送活塞(30)在径向方向上固定，所述输送活塞(30)能移动地布置在所述导向件中，

-固定在所述低压密封件载体(68)中的止挡套筒(76)，所述止挡套筒通过所述环式凸肩(31)在轴向方向上靠置在所述止挡套筒(76)上而防止所述输送活塞(30)从所述壳体(50)中脱出，

其特征在于，

所述导向件(85)和所述止挡套筒(76)共同地通过唯一的混合构件(90)实现，所述混合构件具有金属区段(90a)和与所述金属区段(90a)材料锁合地和/或形状锁合地连接的塑料区段(90b)，

其中，所述输送活塞(30)能够以其环式凸肩(31)在轴向方向上靠置在所述混合构件(90)的金属区段(90a)上以防止从所述壳体(50)中脱出，并且所述输送活塞(30)在径向上固定，其方式是，该输送活塞在径向方向上靠置在所述混合构件(90)的塑料区段(90b)上。

2.根据权利要求1所述的燃料高压泵，

其特征在于，

除了能够使所述输送活塞(30)在其中移动的穿通孔(90c)之外，所述混合构件(90)具有一个或多个另外的穿通部(90d)，以便能够实现在所述低压室(81)的位于所述止挡套筒(76)的面向所述输送室(26)的一侧上的部分与所述低压室(81)的位于所述止挡套筒(76)的背离所述输送室(26)的一侧上的部分之间的压力补偿。

3.根据权利要求2所述的燃料高压泵，

其特征在于，

一个另外的穿通部(90d)或者多个另外的穿通部(90d)布置在所述混合构件(90)的金属区段(90a)中。

4.根据权利要求2或3所述的燃料高压泵，

其特征在于，

一个另外的穿通部(90d)或者多个另外的穿通部(90d)具有横截面，所述横截面分别和/或总和上小于所述穿通孔(90c)的横截面，所述输送活塞能在所述穿通孔中移动。

5.根据以上权利要求中任一项所述的燃料高压泵，

其特征在于，

所述金属区段(90a)和所述塑料区段(90b)附加地通过形状锁合部(92)相互连接。

6.根据权利要求5所述的燃料高压泵，

其特征在于，

所述形状锁合部(92)具有底切。

7.根据以上权利要求中任一项所述的燃料高压泵，

其特征在于，

所述塑料区段(90b)在径向上布置在所述输送活塞(30)与所述金属区段(90a)之间，从而所述输送活塞(30)与所述金属区段(90a)间隔开。

8.根据以上权利要求中任一项所述的燃料高压泵，

其特征在于，

所述塑料区段(90b)是所述金属区段(90a)的涂层，并且

所述塑料区段(90b)在径向方向上的延伸尺度比所述金属区段(90b)的径向延伸尺度小得多，并且

所述塑料区段(90b)在轴向方向上的延伸尺度比所述金属区段(90a)的轴向延伸尺度小得多。

9.根据以上权利要求中任一项所述的燃料高压泵，

其特征在于，

所述塑料区段(90b)相对于所述混合构件(90)的朝着所述环式凸肩(31)指向的端部区段回缩，从而仅仅所述混合构件(90)的金属区段(90a)而非所述混合构件(90)的塑料区段(90b)能够在轴向方向上靠置到所述环式凸肩(31)上。

10.根据以上权利要求中任一项所述的燃料高压泵，

其特征在于，

所述塑料区段(90b)在其朝着所述环式凸肩(31)指向的端部区段上具有环绕的倒棱(94)，从而使所述输送活塞(30)到所述混合构件(90)中的导入变容易。

11.根据以上权利要求中任一项所述的燃料高压泵，

其特征在于，

所述混合构件(90)在轴向方向上布置在所述高压密封件(73)与所述低压密封件(74)之间。

12.一种用于制造根据以上权利要求中任一项所述的燃料高压泵(28)的方法，

其特征在于，

首先，制造所述混合构件(90)，其方式是，使所述金属区段(90a)与所述塑料区段(90b)材料锁合地连接，或者，在所述金属区段(90a)上产生所述塑料区段(90b)，从而所述金属区段(90a)与所述塑料区段(90b)随后材料锁合地连接，

然后，预安装一组件，其方式是，将所述混合构件(90)和所述低压密封件(74)布置在所述低压密封件载体(68)中，并且随后使所述组件与所述壳体(50)连接，其中，所述低压密封件载体(68)与所述壳体(50)流体密封地连接。

13.根据上一权利要求所述的方法，

其特征在于，

所述塑料区段(90b)通过直接注塑到所述金属区段(90a)上制造。

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