CN104285061B - 高压泵 - Google Patents

Abstract

用于输送流体、尤其燃料例如柴油的高压泵(1)，包括具有至少一个凸轮(3)的驱动轴(2)、至少一个活塞(5)、至少一个用于支承所述至少一个活塞(5)的气缸(6)、其中，所述至少一个活塞(5)间接地借助于至少一个滚子(10)支撑在具有所述至少一个凸轮(3)的所述驱动轴(2)上，从而，所述至少一个活塞(5)能由于所述驱动轴(2)的旋转运动而实施平移运动，其中，具有所述至少一个凸轮(3)的所述至少一个驱动轴(2)构造为具有至少一个空室的空心轴(2)，以便减小所述至少一个驱动轴(2)的质量。

Description

高压泵

本发明涉及一种高压泵和高压喷射系统。

背景技术

在用于内燃发动机的高压喷射系统中、尤其在柴油发动机或汽油发动机的共轨喷射系统中，高压泵持续地负责共轨喷射系统的高压存储器中的压力的维持。例如可以通过内燃机的凸轮轴借助于驱动轴驱动高压泵。使用前级输送泵例如齿轮泵或者旋转滑阀式真空泵用于燃料到高压泵的输送，所述前级输送泵相对于高压泵前置。前级输送泵将燃料从燃料箱通过燃料管路输送到高压泵。

还可以将活塞泵作为高压泵来使用。驱动轴支承在壳体中。活塞沿驱动轴的径向布置在气缸中。具有滚子滚动面的滚子平放在具有至少一个凸轮的驱动轴上，所述滚子支承在滚子靴中。滚子靴与活塞连接，从而强制活塞进行往复式的平移运动。弹簧在滚子靴上施加相对于驱动轴在径向上定向的力，从而滚子与驱动轴处于持续的接触。滚子以滚子滚动面在作为具有至少一个凸轮的驱动轴的表面的轴滚动面上与驱动轴处于接触。滚子借助于滑动轴承支承在滚子靴中。

具有至少一个凸轮的驱动轴通常由钢制成，以便一方面具有足够的强度，并且另一方面能够承受由于在驱动滚轮上滚动的滚子引起的机械负载。由此，驱动轴具有大的质量，并且，在高压泵安装在机动车中的情况下，高压泵的大的质量也以不利的方式导致机动车的较大的燃料消耗。

DE 10 2006 045 933 A1示出用于燃料高压输送的高压泵。高压泵具有带有凸轮的驱动轴。圆柱形的滚子被滚子靴支承，并且平放在凸轮上。滚子靴借助于推杆结构组合件支承在壳体的部分的钻孔中。泵元件固定在推杆结构组合件上。螺旋弹簧将推杆结构组合件压到凸轮上。

由DE 103 56 262 A1已知用于在内燃机的燃料喷射系统中产生燃料高压的径向活塞泵。驱动轴支承在泵壳体中。活塞支撑在驱动轴上，从而活塞由于驱动轴的旋转来回运动。在活塞和驱动轴之间布置有推杆。

发明内容

本发明的优点

根据本发明的、尤其用于机动车的、用于输送流体尤其燃料例如柴油的高压泵，包括具有至少一个凸轮的驱动轴、至少一个活塞、至少一个用于支承所述至少一个活塞的气缸，其中，所述至少一个活塞间接地借助于至少一个滚子支撑在具有至少一个凸轮的所述驱动轴上，从而所述至少一个活塞能实施由于驱动轴的旋转运动引起的平移运动，其中，具有所述至少一个凸轮的所述至少一个驱动轴构造为具有至少一个空室的空心轴，以便减小所述至少一个驱动轴的质量。所述至少一个驱动轴具有至少一个空室，所述空室例如作为轴向的钻孔切削加工地引入到所述至少一个驱动轴中。由此能以有利的方式减小驱动轴的质量，并且由此，在高压泵安装在机动车中的情况下减小机动车的燃料消耗。此外，被加强件和/或封闭塞至少部分地填塞的室也被视为所述至少一个驱动轴的至少一个空室。

特别地，所述至少一个空室借助至少一个封闭塞在锁住所述至少一个驱动轴的轴向端部的区域中被封闭。所述空室借助所述至少一个封闭塞不透流体地封闭，从而，由此燃料不可以流入到所述至少一个空室中。高压泵具有润滑室，燃料流经所述润滑室，并且，在所述润滑室之内布置有所述滚子和所述驱动轴。因此，在燃料流入到所述空室中的情况下，在驱动轴中会布置有由于燃料而引起的附加质量。为了避免这发生，封闭塞布置在所述一个驱动轴的一个或多个轴向端部处，使得由此，空室不以燃料填充，而例如以空气填充，从而，驱动轴因此具有较小的质量。

在另一种构型中，在所述至少一个空室中布置有至少一个加强件。在大尺寸地构造所述至少一个空室时，即，在垂直于所述驱动轴的纵轴线的截面中所述至少一个空室占据大的比例，所述驱动轴可能具有不再足够的强度。因此，为了提高所述至少一个驱动轴的强度，在空室之内布置有加强件，使得驱动轴因此具有足够的强度。所述强度是必需的，因为在驱动轴上垂直于纵轴线被所述滚子施加有压力。

在补充实施方式中，所述至少一个加强件和/或所述至少一个封闭塞具有比所述至少一个驱动轴小的密度，优选比所述至少一个驱动轴小至少10％、30％或50％的密度。加强件和/或封闭塞具有比驱动轴更小的密度，以便因此减小在驱动轴处的质量。

优选所述至少一个驱动轴至少部分地、尤其完全地由金属、尤其钢或铝制成，并且所述至少一个加强件和/或所述至少一个封闭塞至少部分地、尤其完全地由钛和/或碳制成。驱动轴通常由钢制造，因为滚子在驱动轴的外侧上滚动并且因此在外侧驱动轴的轴滚动面上存在巨大的机械负荷。为此，通常钢是必需的。加强件和/或封闭塞由于钛而具有小的密度并且同时具有小的质量，以便一方面使具有加强件和/或封闭塞的驱动轴保持小的质量，并且另一方面钛和/或碳也确保足够的强度。

在一种变型中，所述至少一个加强件和/或所述至少一个封闭塞力锁合和/或材料锁合地例如借助于压配合与所述至少一个驱动轴连接。与此不同地，所述至少一个加强件和/或所述至少一个封闭塞也可以借助于螺纹连接与所述至少一个驱动轴连接。

有利地，驱动轴的一个空室的容积或多个空室的容积的和为具有至少一个空室的所述驱动轴的总体积的至少10％、30％、50％或70％。所述驱动轴的一个空室的容积或多个空室的容积的和占据所述驱动轴的总体积的显著比例，从而，由此在显著程度上能够借助于至少一个空室减小驱动轴的质量。

在另一种构型中，驱动轴的一个空室的容积或多个空室的容积的和借助所述至少一个加强件被填塞达到至少10％、30％、50％、70％。90％或98％。如果空室的容积在显著程度上被加强件填塞，并且，所述加强件也充分地与所述驱动轴连接，则由此能够借助于所述加强件在显著程度上提高驱动轴的强度。

特别地，借助于燃料润滑在所述滚子和所述驱动轴之间的接触面。

有利地，所述至少一个滚子借助于至少一个滑动轴承或者滑动支承支承在至少一个滚子靴中。

在另一种实施方式中，在垂直于作为旋转轴线的纵轴线的截面中，所述滑动轴承包围所述至少一个滚子大于所述至少一个滚子的50％。

所述滑动轴承尤其借助于燃料、例如汽油或柴油进行润滑。

在另一种变型中，偏心轴被视为具有至少一个凸轮的驱动轴。

根据本发明的、尤其用于机动车的、用于内燃发动机的高压喷射系统，包括高压泵、高压轨、优选用于将来自燃料箱的燃料输送到高压泵的前级输送泵，其中，所述高压泵构造为在本专利权申请中所说明的高压泵。

在另一种变型中，高压喷射系统具有配量单元，所述配量单元控制或调节从前级输送泵被输送到高压泵的每时间单元的燃料的量。

例如高压泵可产生的在高压轨中的压力例如对于柴油发动机位于1000至3000巴的范围内，或者例如对于汽油发动机位于40巴和400巴之间。

附图说明

以下参照附图详细说明本发明的实施例。附图示出：

图1在第一实施例中的高压泵的横截面

图2具有滚子靴的滚子和驱动轴的根据图1的截面A-A，

图3高压喷射系统的强烈简化的视图，

图4在第一实施例中的驱动轴的纵截面，

图5在第二实施例中的驱动轴的纵截面，

图6在第三实施例中的驱动轴的纵截面，

图7在第四实施例中的驱动轴的纵截面，

具体实施方式

在图1中示出用于高压喷射系统36的高压泵1的横截面。高压泵1用于在高压下将燃料例如汽油或柴油输送到内燃发动机39。高压泵1可产生的压力位于例如1000和3000巴之间的范围内。

高压泵1具有带有两个凸轮3的驱动轴2，所述驱动轴绕旋转轴线26实施旋转运动。同时为驱动轴2的纵轴线26的旋转轴线26位于图1的图例平面内并且与图2的图例平面垂直。活塞5支承在作为活塞导向装置7的气缸6中，所述气缸由壳体8形成。气缸6、壳体8和活塞5形成工作室29的边界。具有入口阀19的入口通道22和具有出口阀20的出口通道24通到工作室29中。燃料通过入口通道22流入到工作室29中，并且燃料通过出口通道24在高压下从工作室29流出。入口阀19例如止回阀这样构造，使得燃料只可以流入到工作室29中，并且，出口阀19例如止回阀这样构造，使得燃料只可以从工作室29流出。工作室29的容积由于活塞5的往复式的冲程运动而改变。活塞5间接地支撑在驱动轴2上。在活塞5或者说泵活塞5的端部处固定有带有滚子10的滚子靴9。在其中，滚子10可以实施旋转运动，所述旋转运动的旋转轴线25位于根据图1的图例平面中，并且垂直于图2的图例平面。具有至少一个凸轮3的驱动轴2具有轴滚动面4，且，滚子10具有滚子滚动面11。

滚子10的滚子工作面11在具有两个凸轮3的驱动轴2的轴滚动面4上的接触面12处滚动。滚子靴9被支承在由壳体8所形成的作为滑动轴承的滚子靴轴承结构中。弹簧27或者螺旋弹簧27作为在壳体8和滚子靴9之间张紧的弹性元件在滚子靴9上施加压力，从而滚子10的滚子滚动面11与驱动轴2的轴滚动面4处于持续的接触。由此，滚子靴9和活塞5共同地实施进行往复式的冲程运动。

在图4中示出驱动轴2的第一实施例的纵截面。在由钢制成的驱动轴2中包括两个作为轴向的钻孔38的空室17。因此，由于所述两个空室17，驱动轴2具有显著减小的质量，并且另一方面，由钢制成的驱动轴2的强度还足够大，因为钻孔38在横截面内还保留由钢制成的驱动轴2的足够大的部分。此外，驱动轴2的两个轴向端部40布置在高压泵1的未示出的润滑室之外，从而由此，位于润滑室之内的燃料不可以流入到两个钻孔38中。

在图5中示出驱动轴2的第二实施例。驱动轴2具有作为空室17的轴向的钻孔38，并且，在图5中左边所示出的轴向端部40处，空室17不透流体地被由钛或者碳制成的封闭塞16封闭。封闭塞16导致，来自高压泵1的润滑室的燃料不可以流入到空室17中。由此，除了封闭塞16，在空室17之内布置有空气，并且，所述驱动轴2因此具有小的质量。

在图6中示出驱动轴2的第三实施例。由钢制成的驱动轴2具有作为空室17的轴向的钻孔38，并且，该空室17基本上以由钛制成的加强件15填装。因此，在制造由钢制成的驱动轴2时，首先例如借助于钻孔切削加工地引入轴向的钻孔38，并且接着将封闭塞16导入到所述钻孔38中，并且在其中力锁合地借助于压配合与由钢制成的驱动轴2连接。由于钻孔38的大小，驱动轴2在不包括由钛制成的加强件5的情况下不具有足够的强度。借助于由钛制成的加强件15，可明显提高驱动轴2的强度。此外，以有利的方式，一方面钛具有小的质量，并且另一方面也具有足够大的强度，以便提高驱动轴2的强度。因此，驱动轴2在外侧、尤其在用于支撑滚子10的轴滚动面4上由钢制成，从而，驱动轴2因此可以长时间地承受由于滚子10在轴滚动面4上的滚动引起的机械负荷。

在图7中示出驱动轴2的第四实施例。以下基本上仅仅说明相对于根据图6的第三实施例的区别。加强件15构造为具有加强件空室14的套管，并且，在驱动轴2的在图中左边示出的轴向端部40处，加强件15的该加强件空室14被封闭塞16封闭。因此，来自高压泵1的未示出的润滑室的燃料不可以流入到加强件空室14中。由钛制成的加强件15具有比在图6中的加强件15更小的强度，因为在图6中的加强件15由实心材料组成，而在图7中，在第四实施例中所插入的加强件15构造为具有加强件空室14的套管。因此，在图7中的加强件15只能提供比在图6中所示出的加强件15更小的、驱动轴2的强度的提高以供使用。这是足够的，因为在驱动轴2的在图7中所示出的第四实施例中，驱动轴2或者需要较小的强度和/或由于钻孔38以较小的直径构造，驱动轴2自身具有足够的强度，并且所述强度仅需略微通过作为根据在图7中的图示的套管的加强件15来提高，从而就驱动轴2的强度而言满足需要。

在图3中以强烈地简化的图示画出用于机动车(未示出)的高压喷射系统36，具有高压轨30或燃料分配器管31。燃料自高压轨30借助于阀(未示出)喷射到内燃发动机39的燃烧室中。前级输送泵35将来自燃料箱32的燃料通过燃料管路33输送到根据以上实施例的高压泵1。在其中，高压泵1和前级输送泵35被驱动轴2驱动。驱动轴2与内燃发动机39的曲轴联接。高压轨30如已经说明地使用于将燃料喷射到内燃发动机39的燃烧室中。前级输送泵35所输送的燃料通过燃料管路33导向高压泵1。在其中，来自高压泵1的、不需要的燃料通过燃料回流管路34再次往回导入到燃料箱32中。配量单元37控制和/或调节导向高压泵1的燃料的量，从而在另一种构型中可以省去燃料回流管路34(未示出)。

只要没有相反地提到，不同的实施例的细节可以相互组合。

总体上看，主要的优点与根据本发明的高压泵1和根据本发明的高压喷射系统36联系在一起。由钢制成的驱动轴2具有作为空室17的钻孔38，从而，驱动轴2因此具有减小的质量。为了提高驱动轴2的强度，例如由钛制成的加强件15可以布置在空室17之内，以便由此一方面，在驱动轴2由于加强件15密度小而质量小的情况下提高驱动轴2的强度，并且另一方面，在轴滚动面4上也保持充分的机械耐磨强度用于滚子10的滚动。

Claims (17)

1.用于输送流体的高压泵(1)，包括

-具有至少一个凸轮(3)的驱动轴(2)，

-至少一个活塞(5)，

-至少一个用于支承所述至少一个活塞(5)的气缸(6)，

-其中，所述至少一个活塞(5)间接地借助于至少一个滚子(10)支撑在具有所述至少一个凸轮(3)的所述驱动轴(2)上，从而，所述至少一个活塞(5)能由于所述驱动轴(2)的旋转运动而实施平移运动，其特征在于，具有所述至少一个凸轮(3)的所述驱动轴(2)构造为具有至少一个空室(17)的空心轴(2)，以便减小所述至少一个驱动轴(2)的质量，

在所述至少一个空室(17)中布置有至少一个加强件(15)，以便提高所述驱动轴(2)的强度。

2.根据权利要求1的所述高压泵，其特征在于，所述至少一个空室(17)借助至少一个封闭塞(16)在所述至少一个驱动轴(2)的轴向端部(40)的区域中被封闭。

3.根据权利要求2所述的高压泵，其特征在于，所述至少一个加强件(15)和/或所述至少一个封闭塞(16)具有比所述至少一个驱动轴(2)小的密度。

4.根据权利要求2所述的高压泵，其特征在于，所述至少一个驱动轴(2)至少部分地由金属制成，并且，所述至少一个加强件(15)和/或所述至少一个封闭塞(16)至少部分地由钛和/或碳制成。

5.根据权利要求2所述的高压泵，其特征在于，所述至少一个加强件(15)和/或所述至少一个封闭塞(16)力锁合和/或材料锁合地与所述至少一个驱动轴(2)连接。

6.根据权利要求1或2所述的高压泵，其特征在于，驱动轴(2)的空室(17)的容积或多个空室(17)的容积的和为具有所述至少一个空室(17)的驱动轴(2)的总体积的至少10％、30％、50％或70％。

7.根据权利要求1或2所述的高压泵，其特征在于，驱动轴(2)的空室(17)的容积或多个空室(17)的容积的和借助所述至少一个加强件(15)被填塞达到至少10％、30％、50％、70％、90％或98％。

8.根据权利要求1或2所述的高压泵，其特征在于，借助于燃料润滑在所述滚子(10)和所述驱动轴(2)之间的接触面。

9.根据权利要求1所述的高压泵，其特征在于，所述流体是燃料。

10.根据权利要求1所述的高压泵，其特征在于，所述流体是柴油。

11.根据权利要求3所述的高压泵，其特征在于，所述至少一个加强件(15)和/或所述至少一个封闭塞(16)具有比所述至少一个驱动轴(2)小至少10％、30％或50％的密度。

12.根据权利要求4所述的高压泵，其特征在于，所述至少一个驱动轴(2)完全地由金属制成。

13.根据权利要求4或12所述的高压泵，其特征在于，所述金属是钢或铝。

14.根据权利要求4所述的高压泵，其特征在于，所述至少一个加强件(15)和/或所述至少一个封闭塞(16)完全地由钛和/或碳制成。

15.根据权利要求5所述的高压泵，其特征在于，所述至少一个加强件(15)和/或所述至少一个封闭塞(16)借助于压配合与所述至少一个驱动轴(2)连接。

16.用于内燃发动机(39)的高压喷射系统(36)，包括

-高压泵(1)，

-高压轨(30)，

其特征在于，所述高压泵(1)构造为根据以上权利要求中任一项所述的高压泵(1)。

17.根据权利要求16所述的高压喷射系统(36)，包括用于将燃料箱(32)的燃料输送到所述高压泵(1)的前级输送泵(35)。