CN105473845A - 高压泵 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高压泵，尤其用于机动车，用于输送流体，尤其燃料，例如柴油。所述高压泵包括：可绕旋转轴线(26)旋转的方式安置驱动轴(2)，其具有至少一个凸轮(3)；至少两个活塞(5)；至少两个汽缸(6)，用于支承所述至少两个活塞(5)；其中，所述活塞(5)各具有一个活塞纵轴线(16)，当活塞纵轴线(16)在驱动轴(2)的旋转轴线(26)方向上投影到垂直于旋转轴线(26)的虚拟投影面上时，活塞纵轴线(16)彼此成一角度地取向；所述至少两个活塞(5)中的每个活塞(5)间接地通过具有支撑滚动面(15)的相应支撑元件(14)支撑在具有至少一个凸轮(3)的驱动轴(2)的轴滚动面(4)上，使得所述至少两个活塞(5)由于驱动轴(2)的旋转运动而可执行平移运动，其中，所述活塞(5)的活塞纵轴线(16)在驱动轴(2)的旋转轴线(26)的方向上具有轴向间距。

Description

高压泵
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1前序部分所述的高压泵和根据权利要求10前序部分所述的高压喷射系统。
背景技术
在内燃发动机用的高压喷射系统中，尤其在柴油发动机或者汽油发动机的共轨喷射系统中，高压泵持续负责维持共轨喷射系统的高压存储器中的压力。所述高压泵例如可通过内燃发动机的凸轮轴借助驱动轴来驱动。为了将燃料输送给高压泵，使用前级输送泵，例如齿轮泵或旋转滑阀真空泵，该前级输送泵位于所述高压泵上游。前级输送泵将燃料从燃料箱通过燃料管路输送给高压泵。
还使用活塞泵作为高压泵。驱动轴支承在壳体中。活塞相对于驱动轴成径向地布置在汽缸中。在具有至少一个凸轮的驱动轴上放置有具有滚子滚动面的滚子，滚子安置在滚子靴中。滚子靴与活塞连接，从而活塞受迫进行振荡式平移运动。弹簧向滚子靴施加相对于驱动轴中径向上取向的力，使得滚子与驱动轴始终处于接触中。滚子借助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接触。滚子借助滑动轴承支承在滚子靴中。所述振荡的、V形布置的活塞的纵轴线和运动轴线在驱动轴旋转轴线的方向上不具有轴向间距，从而多个活塞的滚子叠加地在驱动轴的轴滚动面上滚过。因为滚过次数决定轴滚动面的机械磨损，因而高压泵的寿命主要受到滚子在所述驱动轴的轴滚动面上的滚过次数的限制。因为多个、例如两个滚子叠加地在轴滚动面上滚过，在具有两个滚子的情况下，驱动轴绕驱动轴旋转轴线旋的一个360°整周旋转引起这些滚子在同一轴滚动面上两次滚过。因此，该高压泵不利地具有短的寿命。
DE102006045933A1示出一种用于高压输送燃料的高压泵。该高压泵具有带凸轮的驱动轴。柱形滚子由滚子靴支承并且安放于凸轮上。滚子靴借助挺杆组件支承在壳体的一个部分的孔中。泵元件固定在挺杆组件上。螺旋弹簧将挺杆组件压到凸轮上。
从DE10356262A1已知一种用于在内燃发动机的燃料喷射系统中产生高压燃料的径向活塞泵。驱动轴支承在泵壳体中。活塞支撑在驱动轴上，从而通过驱动轴的转动使活塞往复直线运动。在活塞和驱动轴之间布置有挺杆。
从EP2299114B1已知一种内燃发动机用的泵装置。该泵装置包括泵壳体、至少一个输送结构、驱动轴和板，其中，所述至少一个输送结构具有用于对泵室中的燃料加载压力的输送活塞，驱动轴承载有凸轮和凸轮滑块，所述凸轮滑块与输送结构协同作用于沿着活塞轴线驱动活塞，所述板通过联接件在一侧与凸轮滑块联接并且在另一侧与壳体联接。
DE102007002730B4示出一种用于在内燃发动机的燃料喷射系统中输送燃料的径向活塞泵，该径向活塞泵包括可转动地安置在泵壳体中的驱动轴，所述驱动轴具有偏心构造的轴区段，在该轴区段上以可滑动的方式安置有挺杆，挺杆与活塞的至少一个活塞底配合，所述活塞关于驱动轴线而言在径向上布置在对应的汽缸室中，以便沿活塞轴线方向往复直线运动。该挺杆具有仅部分地围绕所述偏心轴区段延伸的挺杆横截面。
发明内容
根据本发明的高压泵，尤其用于机动车，用于输送流体，尤其燃料，例如柴油，所述高压泵包括以围绕旋转轴线可转动的方式支承的驱动轴，其具有至少一个凸轮；至少两个活塞；至少两个汽缸，用于支承所述至少两个活塞，并且所述活塞各具有一个活塞纵轴线，当所述活塞纵轴线在所述驱动轴的旋转轴线方向上投影到垂直于旋转轴线的虚拟投影面上时，所述活塞纵轴线彼此成一角度地取向，其中，所述至少两个活塞间接地借助各一个具有支撑滚动面的支撑元件支撑在具有至少一个凸轮的所述驱动轴的轴滚动面上，使得所述至少两个活塞由于所述驱动轴的旋转运动而能够执行平移运动，其中，所述活塞的活塞纵轴线在所述驱动轴的旋转轴线方向上具有轴向间距。所述支撑元件支撑在所述轴滚动面上或者在所述轴滚动面上滚动，从而由于接触而存在所述支撑元件在所述驱动轴的轴滚动面上的滚压面。由此，由于活塞的活塞纵轴线的轴向间距，所述支撑元件至少部分地支撑在所述驱动轴的不同轴滚动面上。由此，驱动轴上的轴滚动面的机械负荷变小，因为支撑元件在轴滚动面上至少部分地支撑在不同的滚压面上。由此，轴滚动面的机械负荷可以变小并且高压泵的寿命可有利地延长。活塞纵轴线在虚拟投影面中彼此成例如60°的角度地取向，从而所述活塞彼此成V形地取向。由于所述活塞纵轴线之间的角度，所述活塞不布置在一排中。
尤其是，活塞的活塞纵轴线在驱动轴的旋转轴线方向上的轴向间距是所述支撑滚动面在所述驱动轴的旋转轴线上的轴向延伸尺度的至少30％、50％、70％或者100％。由于活塞纵轴线的大的轴向间距，支撑元件主要、尤其完全支撑在不同的滚压面上，从而优选，每个支撑元件在所述轴滚动面上具有单独的、不同的滚压面。
在另一实施例中，所述支撑元件的支撑滚动面在所述驱动轴的旋转轴线方向上彼此不具有轴向间距，或者具有为所述支撑滚动面在所述驱动轴的旋转轴线方向上的延伸尺度的至少1％、3％、5％或10％的轴向间距。如果支撑滚动面不具有轴向间距或者具有很小的轴向间距，则在轴滚动面上不出现支撑滚动面的滚压面重叠，从而轴滚动面分别仅受一个支撑元件施加的机械负荷。由此，在轴滚动面上不出现不同支撑元件的不同滚压面的重叠，尤其不部分地重叠。
在一个补充实施方式中，支撑元件的支撑滚动面在驱动轴的轴滚动面上的滚压面，特别是全部滚压面，至少部分地、特别是完全地是不同的。
优选地，当活塞纵轴线沿所述驱动轴的旋转轴线方向投影到垂直于所述旋转轴线的虚拟投影面上时，所述活塞纵轴线彼此成0°到180°之间、优选2°到178°之间、特别是10°到120°之间、尤其特别是20°到100°之间的最小角度地取向。如果两个活塞的活塞纵轴线在该投影中例如彼此成60°或80°的角度取向，则这些活塞彼此例如成V形地取向。
在一个变型中，全部活塞间接地借助各一个具有支撑滚动面的支撑元件支撑在具有至少一个凸轮的仅一个驱动轴的轴滚动面上。所述支撑滚动面位于所述轴滚动面上。
符合目的的是，具有支撑滚动面的全部支撑元件支撑在具有至少一个凸轮的驱动轴的仅一个共同的轴滚动面上。
在另一实施方式中，平行于所述旋转轴线取向的、始终无中断地位于所述共同的轴滚动面上的虚拟直线在所述驱动轴的旋转轴线方向上具有相对于所述驱动轴的旋转轴线的恒定距离。因此，这些活塞的全部支撑元件支撑在一个共同的轴滚动面上。
尤其是，当活塞纵轴线沿所述驱动轴的旋转轴线方向投影到所述虚拟投影面上时，全部活塞纵轴线布置在120°的角范围内，和/或，具有支撑滚动面的支撑元件构造为具有滚子滚动面的滚子。
符合目的的是，至少一个滚子借助至少一个滑动轴承或者一个滑动支承装置支承在至少一个滚子靴中。
在另一实施方式中，在垂直于作为所述至少一个滚子的旋转轴线的纵轴线的剖面中，所述滑动轴承50％以上包握所述至少一个滚子。
尤其是，所述滑动轴承和/或所述高压泵和/或支撑元件与轴滚动面之间的接触面借助燃料(例如汽油或柴油)或者机油(特别是润滑油)来润滑。
在另一构型中，所述支撑滚动面和所述轴滚动面之间的接触面借助燃料来润滑。
在另一变型中，一偏心轴被看作是具有至少一个凸轮的驱动轴。
符合目的的是，具有至少一个凸轮的驱动轴是在横截面成圆形的驱动轴，该驱动轴相对于所述驱动轴的中心纵轴线偏心地支承，从而所述旋转轴线相对于所述纵轴线具有距离。所述纵轴线在横截面中布置在所述圆形驱动轴的中心。
在另一实施方式中，所述至少一个支撑元件构造为杯形挺杆。
在另一构型中，能够由至少一个弹性元件，特别是弹簧，将力(尤其是压力)间接地或直接地加载到所述至少一个支撑元件上，从而所述至少一个支撑元件与所述驱动轴的轴滚动面形成持久的接触。
符合目的的是，由于所述驱动轴的旋转运动，所述至少一个活塞可执行振荡式平移运动。
在一个补充变型中，高压泵对于一个工作室各包括一个入口阀用于将要输送的流体导入到工作室中和一个出口阀用于将要输送的流体从所述工作室导出。
在另一构型中，所述至少一个工作室各由一个活塞限界，从而所述工作室由于所述至少一个活塞的振荡式平移运动而具有不同的容积。
在一个补充变型中，所述滚子用栓或销安置在所述滚子靴上，并且所述栓或销布置在所述滚子的轴承孔内。
根据本发明的高压喷射系统用于内燃发动机，尤其用于机动车，其包括高压泵、高压轨、优选包括用于将燃料从燃料箱输送给高压泵的前级输送泵，其中，所述高压泵构造为在保护权申请中所描述的高压泵。
在另一变型中，所述高压喷射系统具有计量单元，用于控制或调节由所述前级输送泵每单位时间输送给所述高压泵的燃料量。
在所述高压轨中可由所述高压泵产生的压力例如对于柴油发动机例如在1000至3000巴的范围内或者例如对于汽油发动机例如在40巴到400巴之间。
附图说明
下面结合附图详细解释本发明的实施例。附图示出：
图1高压泵在活塞处的横截面；
图2具有滚子靴的滚子和驱动轴的根据图1的剖面A-A；
图3驱动轴与两个滚子的极简化的视图；
图4驱动轴与各处于一滚子靴中的两个滚子的侧视图；和
图5高压喷射系统的极示意性的视图。
具体实施方式
在图1和2中示出了用于高压喷射系统36的高压泵1的横截面。该高压泵1用于在高压下输送燃料，例如汽油或柴油，给内燃发动机39。高压泵1可产生的压力例如在1000到3000巴之间的范围内。
高压泵1包括带有两个凸轮3的驱动轴2，驱动轴2围绕旋转轴线26执行旋转运动。旋转轴线26位于图1的图面中，但垂直于图2的图面。高压泵1具有总计两个彼此成V形地取向的活塞5。每个活塞5各安置在一个由壳体8形成的汽缸6中。工作室29由汽缸6、壳体8和活塞5限界。带有入口阀19的入口通道22和带有出口阀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例如是止回阀，构造成使得燃料只能流入工作室29中，出口阀20例如是止回阀，构造成使得燃料只能从工作室29流出。工作室29的容积因活塞5的振荡式往复运动而改变。活塞5间接支撑在驱动轴2上。在活塞5或者说泵活塞5的端部上固定有带滚子10的滚子靴9。滚子10借助滑动轴承13支承在滚子靴9中。滚子10在此可执行旋转运动，它的旋转轴线25位于图1的图面中但垂直于图2的图面。带有两个凸轮3的驱动轴2具有轴滚动面4，作为支撑元件14的滚子10在外侧具有作为支撑滚动面15的滚子滚动面11。
滚子10的滚子滚动面11在带有两个凸轮3的驱动轴2的轴滚动面4上滚动，使得在滚子滚动面11和轴滚动面4之间存在接触面12。滚子靴9支承在由壳体8形成的、作为滑动轴承的滚子靴支承装置中。弹簧27或者说螺旋弹簧27作为弹性元件28夹紧在壳体8和滚子靴9之间，将压力施加到滚子靴9上，使得滚子10的滚子滚动面11与驱动轴2的轴滚动面4处于持久的接触中。滚子靴9和活塞5因此共同执行振荡式往复直线运动。
图3示出驱动轴2和两个滚子10的径向视图，图4示出驱动轴与各处于一个滚子靴9中的两个滚子10的轴向侧视图。图3的图面平行于旋转轴线26，而图4的图面垂直于旋转轴线26。高压泵1具有两个彼此成V形取向的活塞5。在活塞纵轴线16沿旋转轴线26方向到垂直于旋转轴线26的虚拟投影面上的投影中，活塞纵轴线16彼此成大约60°的角度α地取向，其中活塞纵轴线16也构成活塞运动轴线16。该虚拟投影面相当于图4的图面。活塞纵轴线16在此在驱动轴2的旋转轴线26的方向上居中地对准滚子10。活塞纵轴线16在驱动轴2的旋转轴线26的方向上的轴向间距17大于滚子10的滚子滚动面11的轴向延伸尺度40或者大于作为支撑元件14具有支撑滚动面15的滚子10的轴向延伸尺度40。由此在两个滚子滚动面11或者支撑滚动面15或者说两个滚子10之间存在轴向间距41。滚子10的滚子滚动面11支承在驱动轴2的轴滚动面4上或者说在驱动轴2的轴滚动面4上滚过，从而在滚子10和驱动轴2之间的接触区域处存在滚子10在驱动轴2(即轴滚动面4)上滚动的滚压面18。由于滚子10之间的轴向间距，在滚子10在轴滚动面4上的滚压面18之间也存在轴向间距41。因此，两个滚子10在驱动轴2的轴滚动面4上的滚压面18是不同的，也就是说，两个滚子10在驱动轴2的轴滚动面4上的滚压面18不出现重叠。两个活塞5的两个活塞纵轴线16布置在90°的角度范围β内。
在图5的极示意性的视图中绘出，机动车(未示出)用的高压喷射系统36具有高压轨30或者燃料分配器管31。燃料借助阀(未示出)从高压轨30喷射到内燃发动机39的燃烧室中。前级输送泵35将燃料从燃料箱32通过燃料管路33输送给根据上述实施例的高压泵1。高压泵1和前级输送泵35在此由驱动轴2驱动。驱动轴2与内燃发动机39的曲轴联接。如已经描述的，高压轨30用于将燃料喷射到内燃发动机39的燃烧室中。由前级输送泵35输送的燃料通过燃料管路33导送给高压泵1。高压泵1不需要的燃料在此通过燃料返回管路34再被送回到燃料箱32中。计量单元37控制和/或调节供应给高压泵1的燃料量，从而在另一构型中可省去燃料返回管路34(未示出)。
总的来看，根据本发明的高压泵1和根据本发明的高压喷射系统36带来明显优点。两个滚子10支撑在驱动轴2的共同的轴滚动面38上或者在驱动轴2的共同的轴滚动面38上滚动。在此，滚子10在轴滚动面4上的滚压面18分别与第二或另一滚子10的滚压面18完全分开，从而，共同的轴滚动面38的轴滚动面4分别分开地各仅受一个滚子10的机械负荷。因此，在驱动轴2旋转运动一个360°整周旋转时，在垂直于旋转轴线26的剖面中，在轴滚动面4上仅发生在轴滚动面4上滚过一次。轴滚动面4的由滚子10引起的机械负荷明显减小，使得高压泵1由此有利地具有明显更长的寿命。

Claims (10)

1.高压泵(1)，尤其用于机动车，用于输送流体，尤其燃料，例如柴油，包括：
-以围绕旋转轴线(26)可旋转的方式支承的驱动轴(2)，其具有至少一个凸轮(3)，
-至少两个活塞(5)，
-至少两个汽缸(6)，所述汽缸用于支承所述至少两个活塞(5)，并且所述活塞(5)各具有一个活塞纵轴线(16)，当所述活塞纵轴线(16)在所述驱动轴(2)的旋转轴线(26)的方向上投影到垂直于所述旋转轴线(26)的虚拟投影面上时，所述活塞纵轴线(16)彼此成一角度地取向，
-其中，所述至少两个活塞(5)间接地各借助一个具有支撑滚动面(15)的支撑元件(14)支撑在具有至少一个凸轮(3)的所述驱动轴(2)的轴滚动面(4)上，使得所述至少两个活塞(5)由于所述驱动轴(2)的旋转运动而能够执行平移运动，其特征在于，
所述活塞(5)的活塞纵轴线(16)在所述驱动轴(2)的旋转轴线(26)的方向上具有轴向间距(17)。
2.根据权利要求1所述的高压泵，其特征在于，所述活塞(5)的活塞纵轴线(16)在所述驱动轴(2)的旋转轴线(26)方向上的轴向间距(17)至少是所述支撑滚动面(15)在所述驱动轴(2)的旋转轴线(26)方向上的轴向延伸尺度(40)的30％、50％、70％或者100％。
3.根据权利要求1或2所述的高压泵，其特征在于，所述支撑元件(14)的支撑滚动面(15)在所述驱动轴(2)的旋转轴线(26)方向上彼此不具有轴向间距(41)，或者具有至少为所述支撑滚动面(15)在所述驱动轴(2)的旋转轴线(26)方向上的轴向延伸尺度(40)的1％、3％、5％或者10％的轴向间距(41)。
4.根据前述权利要求中任一项或多项所述的高压泵，其特征在于，所述支撑元件(14)的支撑滚动面(15)在所述驱动轴(2)的轴滚动面(4)上的滚压面(18)，尤其是全部滚压面(18)，至少部分地、尤其完全地是不同的。
5.根据前述权利要求中任一项或多项所述的高压泵，其特征在于，在所述活塞纵轴线(16)在所述驱动轴(2)的旋转轴线(26)方向上投影到所述虚拟投影面上时，所述活塞纵轴线(16)相互以0°到180°之间、优选在2°到178°之间、尤其在10°到120°之间、特别尤其在20°到100°之间的最小角度取向。
6.根据前述权利要求中任一项或多项所述的高压泵，其特征在于，全部活塞(5)间接借助各一个具有支撑滚动面(15)的支撑元件(14)能够支撑在具有至少一个凸轮(3)的仅一个驱动轴(2)的轴滚动面(4)上。
7.根据前述权利要求中任一项或多项所述的高压泵，其特征在于，具有支撑滚动面(15)的全部支撑元件(14)能够支撑在具有至少一个凸轮(3)的所述驱动轴(2)的仅一个共同的轴滚动面(4)上。
8.根据权利要求7所述的高压泵，其特征在于，平行于所述旋转轴线(26)取向的、始终无中断地位于所述共同的轴滚动面(4)上的虚拟直线在所述驱动轴(2)的旋转轴线(26)方向上具有相对于所述驱动轴(2)的旋转轴线(26)的恒定距离。
9.根据前述权利要求中任一项或多项所述的高压泵，其特征在于，当所述活塞纵轴线(16)在所述驱动轴(2)的旋转轴线(26)方向上投影到所述虚拟投影面上时，全部活塞纵轴线(16)布置在120°的角度范围内，
和/或
具有支撑滚动面(15)的所述支撑元件(14)构造为具有滚子滚动面(11)的滚子(10)。
10.用于内燃发动机(39)的高压喷射系统(36)，尤其用于机动车，包括：
-高压泵(1)，
-高压轨(30)，
-优选包括前级输送泵(35)，用于将燃料从燃料箱(32)输送给所述高压泵(1)，
其特征在于，
所述高压泵(1)构造为根据前述权利要求中任一项或多项所述的高压泵(1)。
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