CN105121831A - 活塞泵、特别是燃料高压泵 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种活塞泵(24)、特别是燃料高压泵，其具有缸套(32)和固定在缸套(32)上的至少一个耦合元件(46，48)，所述耦合元件用于保持阀装置(22，50)。根据本发明，耦合元件(46，48)是管状的套筒。

Description

活塞泵、特别是燃料高压泵

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的活塞泵。

背景技术

由市场公知的是用于内燃机的燃料系统，所述内燃机具有燃料高压泵等，借助于所述燃料高压泵可以将各自所需的燃料量在各自期望的压力下输送到燃料存储器或燃料分配器中。例如这种燃料高压泵构造为活塞泵。在此，通过径向地安置在凸轮轴或平衡轴上使旋转运动转换成行程运动。通过活塞行程，燃料可以在燃料高压泵中被压缩并且被输送到燃料高压泵或燃料系统的高压侧。通常这种燃料高压泵的主要元件在使用切削过程和/或锻造过程的情况下以巨大的构型制造，其中，需要相应大的材料使用量。

发明内容

本发明要解决的问题通过根据权利要求1所述的活塞泵来解决。有利的进一步方案在从属权利要求中给出。此外，对于本发明重要的特征可以在下述的说明中并且在附图中获得，其中，不仅以独有的形式而且以不同组合的所述特征可以对于本发明是重要的，此后不会再次明确地指明。

本发明具有的优点是，可以减小燃料高压泵的重量并且降低制造成本。根据本发明的活塞泵实现了，在活塞泵内部的元件可以彼此更好地液压地连接。在此，可以得出活塞泵的更小的抽吸损耗以及对活塞泵的工作腔的更好的填充。因此，避免了在活塞泵内部形成蒸汽，由此可以降低活塞腐蚀卡死的危险。必要时，可以降低根据本发明的活塞泵的预压。此外，活塞泵包围相对大的燃料容积，因此，可以阻尼在活塞泵的低压区域中的液压脉冲。此外，在运行期间实现了基本均匀地加热活塞泵的活塞和缸套。因此同样实现了减少活塞卡死的倾向。此外，根据本发明的活塞泵能够以较少量的切削制造步骤来制造。活塞泵的元件通常构造为相对简单地制造的车削件或钢板拉伸件。

本发明涉及一种活塞泵、特别是燃料高压泵，其具有缸套和固定在所述缸套上的至少一个耦合元件，所述耦合元件用于使功能装置、特别是阀装置与缸套耦合，更确切地说，所述耦合元件特别是用于在垂直于缸套的纵向轴线的方向上耦合。根据本发明，耦合元件是管状的套筒。根据本发明，概念“管状的套筒”是指，即耦合元件可以在轴向方向上也包括不同形式构造的部段。耦合元件可以例如在第一轴向区域上构造为基本上圆柱状的并且在第二轴向区域上构造为基本上圆锥状的或者这一类的形状。通过将耦合元件不是构造为巨大的结构，而是构造为管状的接管，可以除了显著地减少重量之外同时增大存在于活塞泵中(缸套和耦合元件的外部)的燃料容积，由此得出前述的优点。因此，活塞泵可以特别简单地并且同时鲁棒地制造，其中，明显地减少了所需的管材料部分。优选地，根据本发明的活塞泵的缸套构造为基本上管状的套筒，从而活塞泵的多个彼此连接的元件构造为整个的“套筒结构”。例如，两个耦合元件与缸套连接。活塞泵可以有利地作为燃料高压泵使用在用于内燃机的燃料系统中、例如使用在机动车中。

特别是可以设置，缸套与耦合元件焊接。例如可以借助于电容器放电焊接(KE焊接)制造焊缝，因此实现牢固的并且成本特别低廉的连接。取而代之的连接技术是激光焊接或铆焊。也可以考虑压制。

此外可以设置，阀装置包括流量控制阀和/或排出阀。在此，流量控制阀和排出阀分别布置在各自的构造为管状的套筒之上或之中。通过流量控制阀或排出阀或二者的集成使根据本发明的活塞泵构造得特别紧凑。因此可以减少活塞泵的重量以及燃料系统的总成本。

在本发明的构型中，活塞泵包括具有外壳部段的罐状壳体，所述外壳部段与至少一个耦合元件流体密封地连接。所述连接同样可以例如通过焊缝、特别是借助于电容器放电焊接(KE焊接)实现。根据本发明的活塞泵的罐状壳体可以构造为拉伸件，因此可以实现相对小的重量和低的制造成本。然而罐状壳体对于燃料高压泵的相对恶劣的运行是足够鲁棒的。壳体的壳部段例如与耦合元件的相应的轴向的端部段连接。

补充地设置，罐状的壳体限定空腔的边界，所述空腔与活塞泵的输入口液压地连接。由活塞泵的罐状壳体决定地，空腔可以包围相对大的容积。通过空腔与输入口连接，空腔可以有利地有助于阻尼活塞泵在低压区域中的液压脉冲。

在本发明的一个另外的构型中，活塞泵包括必要时多件式的法兰部段，所述法兰部段向外封闭罐状的壳体并且用作用于活塞弹簧的支座并且用作用于活塞密封圈的保持件。法兰部段优选地布置在活塞泵的罐状壳体的端部段上，所述端部段朝向内燃机的承载活塞泵的附加结构。因此，借助于法兰部段不仅可以流体密封地封闭罐状的壳体，而且法兰部段同时可以用作用于活塞弹簧的支座并且用作用于活塞密封圈的保持件。因此，可以特别简单地并且成本低廉地制造活塞泵。

此外根据本发明可以设置，罐状的壳体和/或法兰部段在使用拉制的和/或冲压的和/或弯曲的钢板的情况下来构造或者构造为注射成型件。借助于所述结构可能性，罐状的壳体或法兰部段可以特别简单地并且以低的重量并且此外成本低廉地制造。

在本发明的又一个另外的构型中，缸套的轴向端部段构造为输入接管。优选地，输入接管在缸套的纵向轴线的方向上来构造。因此，输入接管可以直接地、例如借助于焊接与罐状壳体的轴向端部段(“端侧”)连接。通过构造输入接管可以实现成本优势以及减少活塞泵的部件数量。此外也实现功能的优点，因为可以提高根据本发明的活塞泵的稳定性。特别是可以明显地减小罐状壳体的外壳部段和耦合元件之间的焊缝的负荷，因此也可以改善活塞泵的耐久性。此外可以减小特别是罐状壳体的端侧上的振动并且由此改善声学效果。

补充地可以设置，输入接管通过至少一个径向的孔与空腔连接。因此，以简单的然而同时极为有效的方式，由罐状壳体构成的空腔可以有利地用于液压的压力阻尼，因此也就是说，可以减小在活塞泵的运行中的压力脉冲。

附图说明

下面参考附图说明本发明的示例性的实施方式。附图中：

图1示出用于内燃机的燃料输送装置的简图；

图2示出燃料输送装置的活塞泵的第一实施方式的截面图；

图3示出图2的处于视图下部的区域的放大图；

图4示出图2的处于视图中部的区域的放大图；和

图5示出燃料输送装置的活塞泵的第二实施方式的截面图。

对于功能相同的元件和参量而言，在所有附图中也在不同的实施方式中使用相同的附图标记。

具体实施方式

图1以极大简化的视图示出用于一个未示出的内燃机的燃料输送装置10。燃料从燃料箱12经过抽吸管路14借助于预输送泵16经过低压管路18并且经过可由电磁操控装置20(“电磁装置”)操控的流量控制阀22输送给燃料高压泵，所述燃料高压泵在下文称为活塞泵24。活塞泵24在下游通过高压管路26与高压存储器28(“CommonRail，高压共轨”)连接。

此外，图1中示意性地示出活塞泵24的壳体36、缸套32、布置在缸套32上的活塞30和由缸套32包围的工作腔34、以及作用于活塞30的轴向端部段38的凸轮盘40。其他元件、例如活塞泵24的阀在图1中未示出。电磁操控装置20通过控制和/或调节装置42控制。

可理解的是，流量控制阀22也可以构造为具有活塞泵24的结构单元，例如还在下述的图2至5中示出。流量控制阀22可以是活塞泵24的可强制开启的输入阀。

在燃料输送装置10运行中，预输送泵16将燃料从燃料箱12输送到低压管路18中。在此，流量控制阀22控制被输送给工作腔34的燃料量。根据燃料的相应的需要量可以关闭和开启流量控制阀22。燃料例如是汽油或柴油。

图2示出根据图1的燃料输送装置10的活塞泵24的第一实施方式的截面图。活塞泵24包括罐状地构造的壳体36，所述壳体包围活塞泵24的其他元件。如前所述地，罐状的壳体36构造为拉制的、冲压的和弯曲的钢板，所述罐状的壳体另一方面将“盖子”的功能和通常的高压燃料泵的固定法兰的功能集于一体。可替换地，罐状的壳体36构造为注射成型部件。活塞泵24构造为关于在视图中竖直的纵向轴线44基本旋转对称。

在活塞泵24的在图2中处于中部的区域中布置缸套32，确切地说，所述缸套与活塞泵24的纵向轴线44共轴。活塞30可在缸套32中竖直地运动。在视图中的左部或右部，第一耦合元件46或第二耦合元件48布置在缸套32的轴向开口(无附图标记)上。

轴向开口以及第一和第二耦合元件46和48构造为关于垂直于纵向轴线44布置的横向轴线52旋转对称。并且具有基本上管状的套筒的几何形状。耦合元件46和48特别是分别具有一个径向内部的空腔并且在一个分别朝向缸套32的端部段上具有基本上圆锥状的几何形状。在圆锥状的端部段的径向外部上，第一和第二耦合元件46和48分别流体密封地与缸套32的开口的环绕的边缘部段焊接，这在图4中还会详细地说明。如前所述地，缸套32和与其连接的耦合元件46和48一起也称为“套筒结构”。

在第一耦合元件46上或其区域中布置活塞泵24的作为功能元件的第一阀装置、如前所述地为排出阀50。在第二耦合元件48上或其区域中布置作为功能元件的第二阀装置、如前所述地为流量控制阀22。排出阀50和流量控制阀22同样具有一个关于横向轴线52基本旋转对称的几何形状并且被压入或由此焊接在耦合元件46和48中。在罐状的壳体36的底部中存在一个用于与低压管路18连接的置于中心的输入口37。

罐状的壳体36在轴向上大致中间的区域中包括在视图中左部的外壳部段36a，所述外壳部段与第一耦合元件46流体密封地连接、例如焊接。然而第二耦合元件48借助于中间元件53与罐状壳体36的相对处于右部的外壳部段36b流体密封地连接、例如焊接。中间元件53具有径向内部的空腔和两个与其连接的开口68a和68b。

中间元件53同样构造为相对于横向轴线52基本旋转对称并且与第二耦合元件48的在视图中右部的径向外部的端部段连接、例如压紧或焊接。就此也可以说，中间元件可以视为属于耦合元件48的部件并且必要时甚至可以与所述耦合元件一起构成一件式的耦合元件。流量控制阀22的在视图中左部的端部段突出穿过中间元件53的空腔并且在此与第二耦合元件48的径向内部的壁面连接。

多件式的法兰部段布置在罐状壳体36的在图2的视图中下部的端部段上。多件式的法兰部段包括构造为密封体承载体54的第一法兰部段、构造为密封体保持件56的第二法兰部段以及内部的法兰部段58。密封体承载体54、密封体保持件56和内部的法兰部段58构造为分别同样关于纵向轴线44基本旋转对称。多件式的法兰部段另一方面相应于通常的燃料高压泵的“客体接口”，因此，所述多件式的法兰部段可以被接收在“附加结构”、例如内燃机的气缸头中。

如前所述地，多件式的法兰部段的元件在使用拉制的或冲压的弯曲的钢板的情况下来制造。因为多件式的法兰部段限定了活塞泵24的低压区域的边界，所以所述多件式法兰部段的元件构造为相对薄的并且轻便的。可替换地，所述元件可以构造为注射成型件。

三个所述的元件至少成对地彼此接触或者至少部分地和成对地力配合地或材料配合地彼此连接。密封体保持件56特别是在径向内部的区域中构造为垫圈，其中，密封体承载体54的部段和内部的法兰部段58突出穿过在密封体保持件56的中心布置的孔。

在密封体承载体54的环绕的径向向内的凸模中布置一个如前所述地构造为O形密封圈的壳体密封圈60。在此，密封体保持件56与密封体承载体54的环绕的凸模共同构成一个径向环绕的槽，壳体密封圈60形状配合地被保持在该槽中。密封体承载体54与罐状壳体36的在图2中下部的端部段流体密封地连接、同样如前所述地焊接。

在视图的下部区域中，与纵向轴线44同中心地布置一个构造为螺旋弹簧的活塞弹簧62。活塞弹簧62部分地布置在密封体承载体54的径向外部的部段上。在此，活塞弹簧62的在视图中上部的端部段贴靠在密封体保持件56的径向延伸的凸缘状的部段上，因此，所述密封体保持件也构成用于活塞弹簧62的支座。活塞弹簧62的在视图中下部的端部段贴靠在弹簧座64上，所述弹簧座在活塞30的在视图中下部的端部段上力配合地或材料配合地与所述活塞连接。

一件式地构造的活塞30基本上具有三个直径(无附图标记)。在活塞30的中部区域中，活塞30具有相对大的直径，该直径基本相应于缸套32的内直径。在活塞30的在视图中上部的和下部的端部段中，所述活塞分别具有一个减小的直径。活塞30的下部的端部段通过由密封体承载体54保持的活塞密封体66径向地包围，从而可以阻止或者至少减少燃料从活塞泵24泄漏到(未示出的)附加结构中或者相反地液体介质(例如发动机油)从附加结构泄漏到活塞泵24中。

在活塞泵24的运行中，相对于图1，燃料从低压管路18经过置于罐状壳体36的底部的中心的开口37以及开口68a和68b输送到流量控制阀22并且从那里进入工作腔34并且最后到达排出阀50并且输送到高压管路26中。

在此，燃料经过中心的开口37流入罐状壳体36中的在视图中上部的空腔70中。罐状壳体36径向地以及在视图中向上限定了空腔70的边界，密封体承载体54和密封体保持件56向下限定了该空腔的边界。空腔70总共包括在视图中布置在耦合元件46和48上方的区域(“阻尼腔”)和在视图中布置在耦合元件46和48下方的区域(“梯级腔”)。存在于阻尼腔中的液压阻尼器在图2中以及在其他的下述图3至5中没有一同示出。

具有相对薄壁的元件(特别是罐状的壳体36、缸套32、中间元件53以及耦合元件46和48)的活塞泵24的在图2中所示的实施方式导致，空腔70可以接收相对大的燃料容积。因此，可以改善活塞泵24的不同功能区域彼此间的液压连接，并且可以更好地阻尼在活塞泵24的运行中的液压的压力脉冲。

此外，附图中所示的布置实现了在活塞泵24的运行中给特别是相对独立地布置的缸套32基本均匀地和快速地加热。因此，可以阻止在相对薄壁的和轻便的壳体36上快速地热量散失。因此也可以明显地减少活塞30在缸套32中发生活塞卡死的危险。

图3示出图2的活塞泵24的在视图中下部的区域的放大图。特别是更清楚地看到多件式的法兰部段的布置，所述多件式的法兰部段如前所述地包括密封体承载体54、密封体保持件56和内部的法兰部段58。

图4示出图2的在视图中部的区域的活塞泵24的元件的放大图。然而出于更好的观察的目的在图4中没有一同示出所述元件中的一些元件。在中间元件53上能够看到第三径向开口68c。中间元件53或第二耦合元件48(参见下面的图5)也构造具有总共多于三个或四个径向的开口68a至68c。

耦合元件46和48通过布置在耦合元件46和48的端部段上的径向环绕的焊缝80和82焊接到缸套32的所属开口上。如前所述地，焊缝80和82借助于电容放电焊接(KE焊接)制造。在图2中能够在所述位置上看到耦合元件46和48的端部段与缸套32的开口的边缘区域的表面的侵入。适合的可替换的连接技术是激光焊接或铆焊。

此外，图4中通过箭头示出用于焊接电极的电路(未示出)的触点80a和82a。在焊缝80和82和所属的触点80a和82a的前述布置中，可以甚至在一个唯一的步骤中实现耦合元件46和48在缸套32上的KE焊接。在所述元件的必要时较少的适合的布置中，在两个步骤中实现所述焊接，其中，耦合元件46和48各自依次焊接到缸套32上。

图5示出燃料输送装置10的活塞泵24的第二实施方式的截面图。与图2不同地，在图5中没有一同示出活塞泵24的一些元件。

如前所述地，缸套32的轴向的端部段72构造为输入接管74。轴向的端部段72的径向外部的区域借助于径向环绕的焊缝76与罐状壳体36的位于视图中上部的底部流体密封地连接。此外，缸套32的轴向的端部段72在罐状壳体36的内部具有横向于纵向轴线44构造的贯通的径向的孔78，输入接管74的液体通道借助于所述孔与空腔70液压地连接。第一耦合元件46和第二耦合元件48通过各一个径向环绕的焊缝80和82分别与缸套32的径向的绕着横向轴线52构造的开口流体密封地连接。可替换地，焊缝76，80和82也构造为铆焊缝。

总之，根据图5的活塞泵24的实施方式具有特别高的机械稳定性。这特别是通过以下方式实现，缸套32在轴向的端部段72上借助于焊缝76固定在罐状的壳体36上。因此，在活塞泵24的运行中，焊缝80或82的负荷可以是相对小的。此外，通过缸套32在其轴向的端部段72上与罐状壳体36刚性地连接使罐状壳体36的底部稳定，因此，减少了罐状壳体36的可能的振动并且由此实现降低活塞泵24的噪声。相对于图2，图5的活塞泵24由于空腔70、贯通的径向的孔78和径向的开口68a，68b和68c也具有在低压区域中相对好的液压的压力阻尼。

Claims (9)

1.一种活塞泵(24)、特别是燃料高压泵，其具有缸套(32)和至少一个固定在所述缸套(32)上的耦合元件(46，48)，所述耦合元件用于使功能装置、特别是阀装置(22，50)与所述缸套(32)耦合，其特征在于，所述耦合元件(46，48)是管状的套筒。

2.根据权利要求1所述的活塞泵(24)，其特征在于，所述缸套(32)与所述耦合元件(46，48)焊接。

3.根据前述权利要求中至少一项所述的活塞泵(24)，其特征在于，所述阀装置(22，50)包括流量控制阀(22)或排出阀(50)。

4.根据前述权利要求中至少一项所述的活塞泵(24)，其特征在于，所述活塞泵包括具有外壳部段(36a，36b)的罐状的壳体(36)，所述外壳部段与所述至少一个耦合元件(46，48)流体密封地连接。

5.根据权利要求4所述的活塞泵(24)，其特征在于，所述罐状的壳体(36)限定一空腔(70)的边界，所述空腔与所述活塞泵(24)的输入口(37)液压地连接。

6.根据前述权利要求中任一项所述的活塞泵(24)，其特征在于，所述活塞泵包括一个在适当情况下多件式的法兰部段(54；56；58)，所述法兰部段封闭所述罐状的壳体(36)并且用作用于一活塞弹簧(62)的支座并且用作用于一活塞密封装置(66)的保持件。

7.根据权利要求4至6中至少一项所述的活塞泵(24)，其特征在于，所述罐状的壳体(36)和/或所述法兰部段(54；56；58)在使用拉制的和/或冲压的和/或弯曲的钢板的情况下来构造或者构造为注射成型件。

8.根据前述权利要求中至少一项所述的活塞泵(24)，其特征在于，所述缸套(32)的轴向端部段(72)构造为输入接管(74)。

9.根据权利要求8所述的活塞泵(24)，其特征在于，所述输入接管(74)通过至少一个径向孔(78)与所述空腔(70)连接。