本發(fā)明涉及一種根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分所述的活塞燃料泵。

背景技術(shù)：

由市場(chǎng)公知內(nèi)燃機(jī)的燃料系統(tǒng)，在所述燃料系統(tǒng)中，借助于機(jī)械驅(qū)動(dòng)的活塞燃料泵在高壓下將燃料從燃料箱輸送到燃料軌中，并且從那里出來通過噴射器到達(dá)內(nèi)燃機(jī)的燃燒室中。

例如在由DE 10 2004 063 074 A1公知的活塞燃料泵中設(shè)置被可移動(dòng)地支承的泵活塞，該泵活塞壓縮在活塞燃料泵的輸送室中的燃料。泵活塞在活塞襯套中通過緊密配合滑動(dòng)地并具有小的密封間隙地被引導(dǎo)。為了支撐以及通過間隙密封來密封，活塞襯套必須具有一定的長(zhǎng)度并且必要時(shí)接收大的橫向力。因此，活塞襯套通常由鋼制造。此外，由于高的公差要求，使用所謂的“活塞配對(duì)”，即，給每個(gè)泵殼體配置確定的活塞。此外，必須費(fèi)事地研磨泵殼體中的缸。對(duì)于不太費(fèi)事地制造燃料活塞泵的需求是存在的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的基礎(chǔ)問題通過具有權(quán)利要求1的特征的燃料活塞泵解決。在從屬權(quán)利要求中描述本發(fā)明有利的擴(kuò)展方案。此外，其他對(duì)于本發(fā)明來說重要的特征可在以下的說明和在附圖中找到。

根據(jù)本發(fā)明的燃料活塞泵具有優(yōu)點(diǎn)：活塞襯套和活塞在活塞襯套中相當(dāng)高精確的配合不再是強(qiáng)制需要的，并且因此可顯著地節(jié)省成本。代替地，所述活塞燃料泵具有設(shè)置在泵活塞的周緣上的密封件。

此外，本發(fā)明的基礎(chǔ)目標(biāo)為，使活塞燃料泵的壽命最大化。此外可看出，在密封件的區(qū)域中出現(xiàn)的磨損決定性地由密封件和泵缸之間出現(xiàn)的摩擦引起。

在此出現(xiàn)的摩擦現(xiàn)象視摩擦對(duì)(這里是密封件和泵缸)出現(xiàn)的接觸狀態(tài)的類型而定，根據(jù)DIN 50281在種類和階段方面進(jìn)行劃分。

因此，在所謂的固體摩擦?xí)r，在摩擦對(duì)之間出現(xiàn)直接接觸。出現(xiàn)的摩擦力和引起的磨損相當(dāng)高。

相反，在液體摩擦?xí)r，在摩擦對(duì)之間不再出現(xiàn)直接接觸。摩擦對(duì)通過液體介質(zhì)相互分離，例如通過連續(xù)的液膜，在此例如通過連續(xù)的燃料膜。在此，出現(xiàn)的摩擦力一般來說明顯小于固體摩擦?xí)r的摩擦力。相應(yīng)地，在摩擦對(duì)上出現(xiàn)的磨損也相應(yīng)地減小。

此外，也可出現(xiàn)混合摩擦，所述混合摩擦在時(shí)間上和/或空間上同時(shí)具有固體摩擦部分和液體摩擦部分。

通常認(rèn)為，當(dāng)密封件相對(duì)于泵缸處于靜止時(shí)，例如在泵活塞的止點(diǎn)上，密封件與泵缸接觸。因此，在泵活塞和泵缸之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)開始時(shí)，密封件和泵缸之間的固體摩擦至少短暫出現(xiàn)是很難避免的。

此外，本發(fā)明基于這樣的認(rèn)識(shí)：在密封件和泵缸之間出現(xiàn)固體摩擦的時(shí)期應(yīng)降低到最低限度。

根據(jù)本發(fā)明，通過以下方式解決了該問題：密封件的與泵缸的內(nèi)表面對(duì)置的徑向外表面在密封件的軸向端部區(qū)域中構(gòu)造為使得該徑向外表面在泵活塞相對(duì)于泵缸靜止時(shí)貼靠在泵缸上；泵缸和泵活塞之間在軸向方向上的相對(duì)運(yùn)動(dòng)有利于密封件在徑向向內(nèi)指向的方向上從泵活塞上抬起。

這尤其可通過如下措施實(shí)現(xiàn)，即，密封件的與泵缸的內(nèi)表面對(duì)置的徑向外表面在密封件的軸向端部區(qū)域中相對(duì)于泵缸的內(nèi)壁以10°到60°角度徑向向內(nèi)傾斜。在此，由泵活塞壓縮的燃料尤其施加徑向向內(nèi)作用的力到密封件的徑向外表面上，從而該密封件可以從泵缸上尤其稍微地抬起，并且可以在密封件和泵缸之間尤其構(gòu)成燃料膜。

燃料活塞泵尤其是一種具有泵殼體的泵，在所述泵殼體內(nèi)構(gòu)造被泵活塞限界的工作腔。燃料的壓縮尤其在該工作腔中進(jìn)行，尤其通過泵活塞的將工作腔縮小的軸向運(yùn)動(dòng)。尤其將工作腔中的燃料壓縮到一個(gè)高的壓力水平，例如到100bar至600bar。

根據(jù)本發(fā)明的密封件尤其構(gòu)造在工作腔和泵的低壓區(qū)域之間。低壓區(qū)域中的壓力小于在泵的工作腔中產(chǎn)生的高的壓力水平。低壓區(qū)域中的壓力水平可以處于例如3bar到10bar之間，并且通過一個(gè)獨(dú)立的前級(jí)泵產(chǎn)生。

所述工作腔尤其通過出口閥與泵出口連接，并且尤其通過可電控的進(jìn)口閥與泵進(jìn)口連接?？呻娍氐倪M(jìn)口閥尤其可以構(gòu)造為量控制閥。此外可選擇地，在泵進(jìn)口和工作腔之間附加地設(shè)置用于阻尼泵在低壓區(qū)域中的波動(dòng)的阻尼裝置。

用于阻尼在低壓區(qū)域中的波動(dòng)的阻尼裝置例如可以包括在兩個(gè)膜之間圍住的氣體體積，關(guān)于阻尼裝置的細(xì)節(jié)可以如在DE 10327408A1中示出的那樣構(gòu)造。

此外，可設(shè)置在泵出口和工作腔之間設(shè)置的另一閥，所述閥與出口閥反平行地設(shè)置，并且尤其作為用于能夠與泵連接的高壓蓄壓器的限壓閥起作用。

優(yōu)選的是，出口閥和/或進(jìn)口閥和/或限壓閥相對(duì)于泵殼體位置固定地被固定，并且就此而言也相對(duì)于泵缸位置固定地被固定。就此而言特別是不考慮將這些部件固定在泵活塞上。得出這樣的優(yōu)點(diǎn)：泵活塞的重量小并且因此泵的動(dòng)力或者靈活性得到提升。

優(yōu)選的是，泵活塞附加地或者替代地構(gòu)造為實(shí)心體，從而該泵活塞可以承受住在燃料噴射時(shí)，尤其是在汽油直噴時(shí)的作用強(qiáng)的壓力而不發(fā)生變形。就此而言不考慮泵活塞在縱向方向上的透過性。

工作腔、出口閥和限壓閥相互之間的布置和在泵體內(nèi)的布置的另外的細(xì)節(jié)例如可以如在DE 102004013307A1中所示的那樣進(jìn)行構(gòu)造。

泵缸可以被構(gòu)造在固定在泵體中的缸套中。替代地，泵缸也可以直接設(shè)置在泵體中。

泵體、泵活塞、泵缸和/或所有的與燃料有接觸的泵部件優(yōu)選只由鋼和塑料構(gòu)成，從而結(jié)果是對(duì)于含乙醇的燃料和/或其他侵蝕性的燃料同樣具有高的耐抗性。

一組擴(kuò)展方案的目的在于，進(jìn)一步優(yōu)化密封件從泵缸上的動(dòng)態(tài)抬起。因此，可設(shè)置為使得密封件在靜態(tài)情況下僅僅在該軸向端部區(qū)域中貼靠在泵缸上，但是在軸向端部區(qū)域之外不這樣。此外可設(shè)置為使得在該軸向端部區(qū)域之外始終構(gòu)成密封件和泵缸之間的縫隙，所述縫隙具有縫隙尺寸s。

縫隙尺寸s在此應(yīng)不小于泵缸表面和密封件的朝向外的面的粗糙度Rz之和。因此，可以很大程度上避免出現(xiàn)固體摩擦和/或混合摩擦?？p隙尺寸s例如可以為至少5μm或者至少25μm。

密封件的軸向端部區(qū)域的軸向延伸在此尤其為密封件的軸向延伸的5％-25％，例如5％，15％或者20％。

尤其是在密封件的該軸向端部區(qū)域中設(shè)置構(gòu)造在密封件上的密封唇，所述密封唇尤其可以從徑向內(nèi)部被待泵的燃料壓向泵缸。通過該方式進(jìn)一步提升了密封件的密封效果。密封唇尤其是一體地成型在密封件上。

密封件尤其是如此設(shè)置在泵活塞上，使得密封件的該軸向端部區(qū)域設(shè)置在密封件的指向泵的工作腔的端部區(qū)域中。

在密封唇的徑向向外指向的一側(cè)上尤其設(shè)置了沿周向環(huán)繞密封件和/或密封唇的接片，所述接片可構(gòu)成相對(duì)于泵缸的真正的密封位置。接片尤其和密封件和/或密封唇一體地構(gòu)造。

附圖說明

下面參考附圖詳細(xì)闡述本發(fā)明的實(shí)施例。

圖1：內(nèi)燃機(jī)的燃料系統(tǒng)的示意性視圖，其具有根據(jù)本發(fā)明的活塞燃料泵的一部分；

圖2：根據(jù)圖1的活塞燃料泵的該部分的放大剖視圖；

圖3：活塞燃料泵的替代實(shí)施形式；

圖4：活塞燃料泵的另一個(gè)替代實(shí)施形式；

圖5和圖6：在軸向上從上方或者從下方示出密封件；

圖7：密封件的軸向端部區(qū)域的放大視圖。

具體實(shí)施方式

內(nèi)燃機(jī)的燃料系統(tǒng)在圖1中整體地具有附圖標(biāo)記10。該燃料系統(tǒng)包括燃料箱12，電動(dòng)預(yù)供泵14將燃料從該燃料箱輸送至低壓管道16中。該低壓管道通向呈活塞燃料泵18形式的高壓泵。高壓管道20從該高壓泵通向燃料軌22。在該燃料軌上銜接多個(gè)噴射器24，所述多個(gè)噴射器將燃料直接噴入分別配置給所述多個(gè)噴射器的燃燒室(未示出)中。

活塞燃料泵18包括一僅僅局部示出的泵殼體26，在該泵殼體中泵活塞28可移動(dòng)地被引導(dǎo)或者支承。該泵活塞可通過未示出的凸輪傳動(dòng)裝置而進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)，這通過側(cè)面標(biāo)示的雙箭頭30表明。泵活塞28被螺旋彈簧32加載到圖1中的下止點(diǎn)。泵活塞28和泵殼體26限界輸送腔34。該輸送腔34能夠通過進(jìn)口閥36與低壓管道16連接。此外，輸送腔34能夠通過出口閥38與高壓管道20連接。

不僅進(jìn)口閥36而且出口閥38都實(shí)施為止回閥。在此，未示出、但可能的是，進(jìn)口閥36實(shí)施為量控制閥。在這種情況下，入口閥36可在泵活塞28的輸送沖程中被強(qiáng)制打開，從而燃料不被輸送到燃料軌22中，而是向回被輸送到低壓管道16中。因此，可以調(diào)節(jié)由活塞燃料泵18輸送到燃料軌22中的燃料量。

泵活塞28在泵缸40中被引導(dǎo)，所述泵缸就這方面來說是泵殼體26的一部分。泵活塞28在面向輸送腔34的端部上具有圖1中的上端部區(qū)段42。此外，泵活塞28在該上端部區(qū)段42的周圍具有呈徑向突出地環(huán)繞的凸緣形式的圓環(huán)形的凸肩44。密封件46貼靠在泵活塞28或凸肩44上。

此外，泵活塞28在它的背離輸送腔34的端部具有圖1中的下端部區(qū)段52。在該下端部區(qū)段52的周圍，在泵殼體26上固定安裝導(dǎo)向套管54。在導(dǎo)向套管54和泵殼體26之間在槽58中設(shè)置O型環(huán)密封件56。導(dǎo)向套筒54具有缸區(qū)段60，所述缸區(qū)段與泵活塞28共軸地延伸并且通過該缸區(qū)段引導(dǎo)螺旋彈簧32。該螺旋彈簧32沿著活塞縱軸線62至少部分地沉入導(dǎo)向套管54的彈簧容納槽64中，在那里該螺旋彈簧在軸向上抵靠導(dǎo)向套筒54。

此外，導(dǎo)向套筒54在內(nèi)部具有圓柱形的接收區(qū)段66，該接收區(qū)段基本上由缸區(qū)段60的內(nèi)周壁構(gòu)成。在該接收區(qū)段66中，相對(duì)于泵殼體26位置固定地設(shè)置環(huán)形的密封元件68，其中，該密封元件68具有H形的橫截面。此外，在缸區(qū)段突出的端部上徑向向內(nèi)延伸的凸緣區(qū)段70中，同樣相對(duì)于泵殼體26位置固定地設(shè)置導(dǎo)向元件72。因此，在泵活塞28的軸向上看與密封件46明顯間隔開的該導(dǎo)向元件72和密封件46一起提供泵活塞28的導(dǎo)向或者兩點(diǎn)支承。

密封件46區(qū)域和其裝配的構(gòu)型具有特殊意義。因此在這一方面參考接下來的圖2-7詳細(xì)研究。

圖2示出活塞燃料泵18的密封件46的區(qū)域。在圖2中的下部區(qū)域中，密封件46如此程度地推裝到泵活塞28的凸肩44上，使得該密封件借助于構(gòu)造在該密封件上的凸臺(tái)469軸向貼靠在凸肩44上。密封件46的尤其在凸肩44的外側(cè)面的徑向外部的材料區(qū)域構(gòu)成支承或者導(dǎo)向區(qū)域48，通過所述支承或者導(dǎo)向區(qū)域泵活塞28滑動(dòng)地在泵缸40中被引導(dǎo)和被徑向地支承。

導(dǎo)向區(qū)域48具有距離泵缸40的內(nèi)周壁大約2/100mm的在圖中不可辨識(shí)的間距。在軸向上，即沿著活塞縱軸線62，構(gòu)造為密封唇467的密封區(qū)域50銜接導(dǎo)向區(qū)域48向輸送室34延伸。此外，密封唇467在此作為成形到導(dǎo)向區(qū)域48上的并且徑向向外彈性預(yù)緊的管區(qū)段基本上與泵活塞28共軸地延伸。密封唇467貼靠在泵缸40的內(nèi)周壁上。導(dǎo)向區(qū)域48和密封區(qū)域50在本實(shí)施例中一件式地構(gòu)造。

罩101被軸向推裝到泵活塞28上，該罩在密封唇467的徑向內(nèi)側(cè)并且在凸臺(tái)469的工作腔側(cè)與密封件46接觸。該罩101通過徑向擠壓固定在泵活塞28上，并且施加軸向作用的力到密封件46上。因此，設(shè)置在罩101和泵活塞28的凸肩44之間的密封件46處于軸向預(yù)緊下。

在本實(shí)施例中，罩101構(gòu)造為套筒101a，即，該罩具有兩側(cè)打開的環(huán)或管區(qū)段的構(gòu)型。套筒101a完全推裝到泵活塞28上并且在該工作腔側(cè)與泵活塞平齊地結(jié)束。替代地，仍然將套筒101a更進(jìn)一步推裝到泵活塞28上，或者套筒101a在工作腔側(cè)的突出是基本可能的并且在必要時(shí)是可行的。

在圖3中示出罩101構(gòu)造為套筒101a的替代構(gòu)型。在此，罩構(gòu)造為杯101b。杯101b具有杯底和杯壁，并且以它的打開的端部朝前地推裝到泵活塞28上。

在圖3中示出的實(shí)施例中，杯101b完全地推裝到泵活塞28上。因此該杯的底部貼靠在活塞的端面上。

在該實(shí)施例中，杯底在圖3的剖視平面中具有小的孔300，空氣在杯101b推裝到泵活塞28上時(shí)通過該孔從杯中漏出。

罩101基本上，尤其在作為套筒101a或作為杯101b的實(shí)施形式中，可作為深沖件例如由鋼制造。罩101優(yōu)選由一種具有與泵活塞28的熱膨脹系數(shù)一致或近似一致的熱膨脹系數(shù)的材料組成。罩101例如可由與泵活塞28相同的材料構(gòu)成。此外，罩101例如可實(shí)施為具有壁厚1mm。

在前述實(shí)施例中，密封件46軸向地構(gòu)造在罩101和一體化構(gòu)造在泵活塞28上的凸肩44之間。原則上，該一體化不是強(qiáng)制要求的。通過置入到泵活塞28的凹槽中的卡圈來實(shí)現(xiàn)凸肩44，能夠?qū)崿F(xiàn)制造技術(shù)的簡(jiǎn)化。

圖4示出再一個(gè)對(duì)此的解決方案：在此，帽形的保持元件102以它的開口朝前地推裝到泵活塞28的在工作腔側(cè)的端部上。在此，保持元件102的底部102a軸向貼靠在泵活塞28的端面上，保持元件102的側(cè)壁102c徑向貼靠在泵活塞28上。保持元件102的與保持元件102的底部102a在軸向上對(duì)置的帽邊102b徑向伸出并就這點(diǎn)而言構(gòu)成凸肩44。

如在圖2和圖3示出的實(shí)施例那樣，密封件46貼靠在就這點(diǎn)而言功能相同地設(shè)置的凸肩44上。

在本實(shí)施例中，泵活塞28沿著它的整個(gè)長(zhǎng)度具有相同的直徑。以這種方式能夠?qū)崿F(xiàn)尤其簡(jiǎn)單并且成本低廉的制造，例如借助于貫穿磨削加工泵活塞28，即利用位置固定的砂輪。

在圖2、圖3和圖4中示出的實(shí)施例中設(shè)置為，密封件46具有至少一個(gè)一體化成形的、在軸向方向上指向的粒結(jié)形件461，并且密封件46通過至少一個(gè)粒結(jié)形件461在軸向上作用。示例地，在這些實(shí)施例中密封件46甚至分別具有多個(gè)粒結(jié)形件461，所述粒結(jié)形件指向工作腔34，并且通過所述粒結(jié)形件，密封件46貼靠在罩101上并且因此在軸向上被預(yù)緊。在本實(shí)施例中，粒結(jié)形件461具有半球形的構(gòu)型。替代地，粒結(jié)形件也可為錐形或平截頭圓錐形的。粒結(jié)形件461例如具有大約0.6mm的、大約是密封件46的直徑的10％的直徑和大約0.3mm的、大約是密封件的高度的10％的高度。

盡管罩101在應(yīng)力下貼靠在粒結(jié)形件461上，然而粒結(jié)形件被引起的變形相對(duì)而言如此小，使得不發(fā)生罩101貼靠在密封件46的在周向上位于粒結(jié)形件461之間的區(qū)域上的情況。

在圖5中示出關(guān)于圖2、圖3和圖4從上方看的密封件46的俯視圖?？煽闯觯灿邪藗€(gè)一體化成形到密封件46上的粒結(jié)形件461指向工作腔34，所述粒結(jié)形件布置在圍繞活塞軸線62的假想的圓環(huán)上并且彼此在周向上分別間隔45°。

顯然地，粒結(jié)形件461也可附加地或替換地構(gòu)造在密封件46的在軸向上對(duì)置的、在凸肩44上的側(cè)上，而其余不變。

在這些實(shí)施例中，密封件46由纖維增強(qiáng)的熱塑性材料PEEK 150CA30或PA66CF20構(gòu)成并借助于注塑成型工藝制造。通過下列闡述的注塑成型技術(shù)，尤其是注塑點(diǎn)462和排氣點(diǎn)463的布置，能夠?qū)崿F(xiàn)纖維不規(guī)則的取向。

在此，通過注塑點(diǎn)462進(jìn)行注塑成型，在圖5中可看到的所述注塑點(diǎn)與粒結(jié)形件461一起位于共同的假想的圓周線上，并且所述注塑點(diǎn)在周向上相互間隔90°。注塑點(diǎn)462在制成的產(chǎn)品中例如顯示為小的環(huán)形的或鐮刀形的脊或小的疙瘩。注塑點(diǎn)具有0.9mm或不大于0.9mm的直徑。

此外，注塑成型通過設(shè)置在密封件46的在軸向上對(duì)置的側(cè)上的、在圖2、圖3和圖4中設(shè)置在下部的排氣點(diǎn)463進(jìn)行。所述排氣點(diǎn)可在圖6中看到。當(dāng)前設(shè)置8個(gè)排氣點(diǎn)463，所述8個(gè)排氣點(diǎn)位于假想的圓周線上并且在周向上相互間隔45°。排氣點(diǎn)463具有0.7mm或不大于0.7mm的直徑，并且在制成的產(chǎn)品中例如顯示為小的空穴。

本發(fā)明可設(shè)置為，注塑點(diǎn)462和排氣點(diǎn)463始終在周向上相互錯(cuò)開地設(shè)置。通過這種方式，液化的注塑成型材料在注塑成型模中更好地混勻，并且可避免纖維的定向的取向以及可避免密封件46的各向異性的材料特性。

密封件46的軸向端部區(qū)域464當(dāng)前在工作腔側(cè)地構(gòu)造在密封唇467上。密封件46的相關(guān)的再次放大的截面圖在圖7中示出。

本發(fā)明可設(shè)置為，密封件46的與泵缸40的內(nèi)表面對(duì)置的徑向外表面，在密封件46的軸向端部區(qū)域464中相對(duì)于泵缸40的內(nèi)壁以10°到60°的角度α徑向向內(nèi)傾斜。這具有這樣的效果或替代地設(shè)置為：泵缸40和泵活塞28之間在軸向上的、尤其是朝向工作腔34的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，有利于密封件46沿著徑向向內(nèi)指向的方向從泵缸28上抬起。在這種情況下，在密封件46和泵缸40之間構(gòu)成由燃料組成的液膜，所述液膜在少量泄露時(shí)顯著降低活塞燃料泵18的磨損。

為了這個(gè)目的，在密封唇467處或在該密封唇上一體地成形向外指向的、環(huán)繞的接片468，所述接片在縱向的橫截面中具有約為等邊三角形的形狀，其中，兩個(gè)對(duì)置的尖角指向軸向方向，并且第三個(gè)鈍角(靜態(tài))貼靠在泵缸40上。本發(fā)明設(shè)置為，僅該接片(靜態(tài))貼靠在泵缸40上，而密封件46以及密封唇467的其余部分通過間隙與泵缸40間隔開。間隙的寬度s例如為20μm。此外在相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)也可設(shè)置為，如上所述，接片468從泵缸40上抬起。