用于内燃机的活塞式燃料泵的制作方法

本发明涉及一种活塞式燃料泵。

背景技术：

从市场已知内燃机的燃料系统，在所述燃料系统中，借助于机械驱动的活塞式燃料泵将来自燃料箱的燃料在高压下输送到燃料轨中。为此，在活塞式燃料泵中设置有可移动地支承的泵活塞，所述泵活塞压缩在活塞式燃料泵的输送室中的燃料。泵活塞在活塞衬套中通过紧密配合滑动并且以小的密封间隙被导向。为了通过间隙密封来支撑和密封，活塞衬套必须具有一定的长度并且必要时接收大的横向力。因此，活塞衬套通常由钢制造。此外，由于高的公差要求，使用所谓的“活塞配对”，即，给各个泵壳体配属确定的活塞。此外，在泵壳体中的气缸必须费事地珩磨。

技术实现要素：

本发明所基于的问题通过根据本发明的活塞式燃料泵解决。此外，另外的对于本发明来说重要的特征在以下的说明和在附图中找到。

本发明涉及一种具有泵活塞的活塞式燃料泵，该泵活塞具有一朝向驱动装置的端部区段。根据本发明，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，其中，第一导向区段和第二导向区段在轴向上相互间隔开。第一导向区段布置在活塞式燃料泵的泵气缸中，并且第二导向区段在径向外部布置在泵活塞的所述朝向驱动装置的端部区段的区域中。因此，泵活塞在两个显著相互间隔开的支承位置上被导向和/或支承。一方面，通过第一导向区段进行导向或者说支承，另一方面，通过第二导向区段进行导向或者说支承。在此，相应的导向点或者说支承点在泵活塞的相应的端部区段中位于力作用点附近，在所述力作用点上可出现横向力，例如在泵活塞的驱动装置(凸轮驱动装置)的周围。因此，可降低在导向点或者说支承点上的负载。此外，本发明具有这样的优点：可减少活塞式燃料泵的油泄漏或者说燃料泄漏，其方式是，第二导向区段作为附加的刮擦元件起作用。此外，可减少泵活塞的由于无意的横向力导致的轴向倾斜(“偏斜状态”)。由此也可改进活塞式燃料泵的疲劳强度。

在活塞式燃料泵的一构型中，第二导向区段直接相邻于活塞密封件布置。由此可减小作用到活塞密封件上的横向力并且因此预防活塞密封件的磨损以及附加地减少油泄漏或者说燃料泄漏。

此外，可设置，第二导向区段布置在活塞密封件的朝向驱动装置的那侧上。由此实现在第一和第二导向区段之间的尤其大的轴向间距，由此尤其还可更强烈地降低所述的横向力。

在活塞式燃料泵的另一构型中，所述活塞式燃料泵包括密封支座，该密封支座不但固定活塞密封件而且固定第二导向区段。由此实现该元件的特别紧凑和耐用的布置。

当活塞密封件在径向内部区段上具有至少两个在轴向上反向地布置的密封唇时，可改进活塞密封件的密封作用。由此，不但在泵活塞向上运动时而且在泵活塞向下运动时实现特别好的作用。

此外，可设置，活塞密封件在径向外部区段上包括至少一个在径向上环绕的隆起形的密封区段。由此可改进在活塞密封件和密封支座的内壁之间的密封作用，由此可再次减少油泄漏和/或燃料泄漏。隆起形的密封区段也可仅用于将活塞密封件在轴向上不可移动地固定在密封支座上。

在活塞式燃料泵的另一构型中，第二导向区段为环形的并且具有基本L形的径向横截面。由此，第二导向区段可尤其借助于力锁合特别密封和固定地布置在密封支座上。由此可尤其提高活塞式燃料泵的疲劳强度。

在另一构型中，第二导向区段和泵活塞之间的径向间隙与第二导向区段的轴向长度的比值小于0.01。由此可再次改进第二导向区段的功能。第二导向区段尤其由于如间隙密封这样的小的径向间隙而起作用。

活塞式燃料泵的另外的构型尤其涉及第一导向区段。因此，根据本发明的活塞式燃料泵可借助于第二导向区段(如以上所说明的)和/或通过第一导向区段的以下所说明的另外的根据本发明的构型来改进。

尤其可设置，泵活塞在第一导向区段上具有用于泵活塞的支承结构和密封结构，其中，所述支承结构和密封结构包括用于在泵气缸中径向地导向泵活塞的第一导向区域，并且包括具有密封唇的密封区域。所提到的支承结构和密封结构具有独创性的特征并且就这点而言可独立于其它特征或者说与其它特征任意组合地要求其权利。所述支承结构和密封结构具有这样的优点，活塞衬套和活塞在活塞衬套中的相应的高度精准配合不再是强制性地必需的，并且因此能够节省相当大的成本。取而代之地，支承和密封在功能上分开为支承区域和密封区域。其密封唇能实现摩擦小、无间隙并且因此高度精准的密封。通过密封唇弹性地构造并且至少区段式地在预紧力下贴靠在泵气缸壁上来产生预紧。通过所述预紧，也可在活塞式燃料泵的吸入行程中，即，当泵活塞运动朝下止点运动时，确保在密封区域中的密封功能。在压缩行程中，即，当泵活塞朝上止点运动时，密封唇(如果其朝向输送室指向)然后可被在输送室中占主导的燃料压力压力支持地密封地压在泵气缸壁上。

此外，可设置，活塞式燃料泵包括塑料元件，在所述塑料元件上构成支承结构和密封结构。通过将第一和/或第二导向区段实施为塑料元件，取消高的公差要求，并且可省去在活塞式燃料泵的装配线中的附加的珩磨过程。此外，塑料元件可制造为简单的压铸件，由此它可特别成本有利地制造。由于材料熔化引起的“活塞卡死”的风险也可通过选择塑料元件来避免。

活塞式燃料泵的一构型设置，支承结构和密封结构与泵活塞固定地连接，优选地泵活塞具有圆环形的凸肩，支承结构和密封结构与所述凸肩卡紧和/或粘接。优选地，支承结构和密封结构借助于塑料元件实施。通过塑料元件与泵活塞的连接，塑料元件可跟随泵活塞的向上和向下运动，其中，在卡紧连接的情况下，优选的该连接可松脱并且可修正地构成。因此，在磨损的情况下可更换该塑料元件。

在此，凸肩可布置在泵活塞的朝向活塞式燃料泵的输送室的端部区段的周围。在该端部区段附近设置凸肩是有利的，因为导向区段可因此布置在可能的支承作用点或者说力作用点附近，并且在泵活塞的端部区段上出现的横向力可被塑料元件接收。

此外，提出，支承结构和密封结构一件式地构成。通过塑料元件的一件式的制造，所述塑料元件可在仅一个制造步骤中例如由压铸过程制造。

该活塞式燃料泵的另一构型设置，支承结构和密封结构多件式地构成。这是有利的，因为可与相应的要求、即用于导向和/或支承和用于密封功能的要求匹配地选择不同的塑料用于导向区域和用于密封区域。

根据本发明的活塞式燃料泵的另一拓展方案的特征在于，支承结构和密封结构的部分相互卡紧和/或粘接。这是有利的，因为所述部分可与材料选择、即导向区域的和密封区域的材料无关地相互连接。

此外，可考虑，在泵气缸和导向区域之间存在的间隙在大约1/100mm(毫米)至大约10/100mm的范围内、优选为大约3/100mm。这是有利的，因为通过该间隙可避免泵活塞卡在泵气缸中。

在该活塞式燃料泵的另一构型中，第一导向区段、即支承结构和密封结构和/或第二导向区段包括塑料材料、尤其聚酰胺(PA)和/或聚醚醚酮(PEEK)。已表明，在塑料元件由聚酰胺(PA)或聚醚醚酮(PEEK)制造的情况下可在导向区域上的导向或者说支承方面并且在密封区域上的密封方面实现非常好的结果。

本发明也涉及一种活塞式燃料泵，其具有泵活塞和用于所述泵活塞的支承结构和密封结构，其中，所述支承结构和密封结构包括用于在泵气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。

附图说明

以下参照附图详细解释本发明的例子。附图示出：

图1内燃机的燃料系统的示意性的图示，其具有根据本发明的活塞式燃料泵的一部分，在所述活塞式燃料泵中，泵活塞借助于第一和第二导向区段在径向上被导向；

图2活塞式燃料泵在第二导向区段的类似于图1下方区域的区域中的轴向的截面视图；

图3根据现有技术的泵活塞和作用在其上的力的第一示意性图示；

图4根据本发明的泵活塞和作用在其上的力的第二示意性图示；

图5泵活塞连同第二导向区段的第三示意性图示；

图6根据图1的活塞式燃料泵的用于解释构成第一导向区段的支承结构和密封结构的部分的放大的截面图示；和

图7根据图6的截面图示的放大局部图。

在不同的实施方式中，对于在所有的附图中功能等价的元件和参量也使用相同的附图标记。

具体实施方式

内燃机的燃料系统在图1中总共具有附图标记10。该燃料系统包括燃料容器12，电预输送泵14将燃料从所述燃料容器输送到低压管路16中。所述低压管路导向至呈活塞式燃料泵18形式的高压泵。高压管路20从该高压泵导向至燃料轨22。多个喷射器24衔接在该燃料轨上，所述喷射器将燃料直接喷射到分别配属于该喷射器的燃烧室(未示出)中。

活塞式燃料泵18包括仅部分地画出的泵壳体26，泵活塞28可移动地在该泵壳体中被导向或者支承。所述泵活塞可被仅由其附图标记所代表的驱动装置29(滚轮挺杆，凸轮驱动装置)置于往复运动中，这由在侧边标出的双箭头30示出。弹簧座圈31被压紧在泵活塞28的在图1中的下部端部区段52上，该弹簧座圈被螺旋弹簧32以轴向力加载。泵活塞28和泵壳体26限定输送室34。该输送室34可通过入口阀36与低压管路16连接。此外，所述输送室34可通过出口阀38与高压管路20连接。

不但入口阀36而且出口阀38实施为止回阀。在此，未示出但可行的是入口阀36实施为量控制阀。在这样的入口阀的情况下，入口阀36可在泵活塞28的输送行程期间强制性地被打开，使得燃料不被输送到燃料轨22中，而是往回输送到低压管路16中。由此，可调节被活塞式燃料泵18输送到燃料轨22中的燃料量。

泵活塞28在泵气缸40中被导向，就这点而言，所述泵气缸为泵壳体26的部分。泵活塞28在朝向输送室34的端部上具有在图1中上部端部区段42。此外，在该上部端部区段42的周围，泵活塞28具有在径向上伸出的环绕凸缘44的类型的圆环形的凸肩。泵活塞28或者说凸肩44与由塑料元件46构成的支承结构和密封结构卡紧，其中，塑料元件46具有用于泵活塞28在泵气缸40中的轴向导向和/或径向支承的导向区域48和构造为密封唇的密封区域50。在图6和7中更好地看到凸肩44和具有导向区域48和密封区域50的塑料元件46。凸肩44和塑料元件46尤其共同构成第一导向区段51，泵活塞28借助于该第一导向区段在泵气缸40中在径向上被导向。

此外，在其背离输送室34的端部上，泵活塞28具有已经在更前面所提到的下部端部区段52。在该下部端部区段52的周围，密封支座54固定地布置在泵壳体26上。在密封支座54和泵壳体26之间，在槽58中设置有O形环密封件56。密封支座54具有柱形区段60，该柱形区段相对于泵活塞28共轴地延伸并且螺旋弹簧32借助于该柱形区段导向。螺旋弹簧32沿着活塞纵向轴线62至少区段式地沉入密封支座54的弹簧接收槽64中，在那里，螺旋弹簧抵着密封支座54轴向地被支撑。总之，密封支座54在所示出的截面图示中为倒置的帽形的。

此外，密封支座54在内部具有圆柱形的接收区段66，该接收区段基本上由柱形区段60的内部周向壁构成。在该接收区段66中，环形的活塞密封件68相对于泵壳体26位置固定地布置，其中，活塞密封件68具有大约H形的横截面。此外，在柱形区段60的突出端部上径向向内地延伸的凸缘区段70中，第二导向区段72也相对于泵壳体26位置固定地布置。特别地，活塞密封件68以及第二导向区段72与密封支座54力锁合地连接。在图1中在活塞密封件68之上的区域也被标记为“燃料侧”并且在第二导向区段72之下的区域也被标记为“油侧”。

当前，第二导向区段72实施为(第二)塑料元件72a。因此在泵活塞28的轴向方向上看与第一导向区段51(或者说第一塑料元件46)明显地间隔开的该第二导向区段72(或者说第二塑料元件72a)与第一导向区段51(或者说塑料元件46的导向区域48)共同提供泵活塞28的径向导向或者说两点支承。在此，密封支座54不但固定活塞密封件68而且固定第二导向区段72。在这一点上要指出，第一导向区段51和第二导向区段72也可彼此独立地实现。

第二导向区段72的支承点位于由螺旋弹簧32或者说由泵活塞28的在图1中的下部端部区域52上的未示出的凸轮驱动装置的力导入点附近。因此，可降低支承位置的转矩负荷。通过将所述支承结构分为第一导向区段和第二导向区段51和72，可将所述支承结构分别设置在泵活塞28的上部端部区段42附近和下部端部区段52附近，用此可减小横向力的影响。以下也进一步比较图3和4。因此，通过随之产生的较小的支承负荷可实现使用塑料元件46和72a。

图2示出在密封支座54的和第二导向区段72的类似于图1下部区域的区域中的活塞式燃料泵18的轴向截面视图。当前，密封支座54实施为钢深冲件，但是它也可为塑料件。可看到，第二导向区段72直接相邻于活塞密封件68布置。特别地，第二导向区段72布置在活塞密封件68的朝向驱动装置29的那侧上。

此外，从图2中可看出，活塞密封件68在径向内部区段上总共具有六个环绕并且径向向内指向的密封唇80，其中，所述密封唇分别成三个和三个地在轴向上相对于彼此反向布置。在活塞密封件68的径向外部区段上总共布置有两个径向地环绕的隆起形的密封区段82。因此，密封唇80(“动态地”)抵着可轴向运动的泵活塞28的径向外部平面进行密封，并且密封区段82(“静态地”)。抵着密封支座54的接收区段66(见图1)进行密封

此外，在图2中可看出，第二导向区段72或者说第二环形的塑料元件72a具有基本上L形的径向横截面。

图3示出泵活塞28和作用在其上的力的第一示意性图示，如它们在根据现有技术的活塞式燃料泵18的预先已知的实施方式中可能的这样。在泵活塞28的在图3中的中间区段和上部区段中，在附图的右部中示意性地示出两个在径向上作用的支座84和86。在图3中左下部区域中，一在径向上作用的横向力88作用在泵活塞28的下部端部区段52的区域中。例如(在图3中由箭头标出的)横向力88为由螺旋弹簧32和/或由驱动装置29传递到弹簧座圈31上的横向力的总和。

双箭头90和92标记在支座84和86和由横向力88所确定的力导入点的轴向位置之间的相应的轴向距离。可看出，由在支座84和86之间相对小的轴向距离所决定地，通过横向力88作用到泵活塞28上的力矩导致在支座84和86的区域中在泵活塞28上相对大的径向力。

图4示出泵活塞28和作用在其上的力的第二示意性图示，如它们在根据本发明的活塞式燃料泵18中可出现的这样。不同于根据图3的预先已知的实施方式，在支座84和86(所述支座分别相应于第一导向区段和第二导向区段51和72)之间的轴向距离相对大。相应地，由于横向力88而作用到泵活塞28上的力矩仅导致在活塞密封件68的区域中以及在支座84和86或者说第一和第二导向区段51和72的区域中在泵活塞28上相对小的径向力。由此，可改进根据本发明的活塞式燃料泵18的疲劳强度和/或导向区段51或者说72可由塑料材料、例如由聚酰胺(PA)和/或聚醚醚酮(PEEK)制成。

图5示出泵活塞28与第二导向区段72共同的另一示意性图示。泵活塞28具有外直径M并且第二导向区段72或者说塑料元件72a具有内直径W。第二导向区段72的轴向尺寸具有长度L。泵活塞28在第二导向区段72中最大程度地倾斜地描绘出，其中，在活塞纵向轴线62和活塞式燃料泵18的纵向轴线94之间产生角度α。

泵活塞28在第二导向区段72中的间隙S可借此求取：S＝W-M。相应地，这可为有利的：一方面在第二导向区段72和泵活塞28之间的径向间隙S与另一方面轴向长度L的比值尽可能小，并且例如小于0.01。为了简化的目的，在图5的显示中未考虑第一导向区段51(见图1)的作用。

当前，塑料元件46的用于第一导向区段51的构型是特别有意义的。因此，现在参照图6和7更加详细地探讨所述塑料元件：

图6示出图1的活塞式燃料泵18的局部的截面图示，其中，可清楚地看到塑料元件46。在图6中上部区域中，塑料元件46具有呈直的管区段形式的插入区段74，该插入区段相对于泵活塞28共轴并且被泵活塞28穿过或者说被推到泵活塞上。在图6中下部区域中，塑料元件46通过凸肩44与泵活塞28卡紧。特别地，塑料元件46的存在于凸肩44的外壳面的径向外部的材料区域构成以上已经提到的支承区域或者说导向区域48，泵活塞28通过所述支承区域或者说导向区域在泵气缸40中滑动地被导向并且径向地被支承。

导向区域48距离泵气缸40的内部周向壁76具有在附图中不可识别的大约3/100mm(毫米)的间距。在轴向方向上、即沿着活塞纵向轴线62，构造为密封唇的密封区域50紧接着导向区域48朝向输送室34延伸。在此，密封唇50作为在导向区域48上成型并且向径向外部弹性地被预紧的管区段相对于泵活塞28基本上共轴地延伸。导向区域48和密封区域50在图6和7中一件式地构成。

如在图7中再次放大地看到的这样，密封唇50在预紧力下贴靠在泵气缸40的内部周向壁76上。在密封唇和密封区域50之间，在塑料元件46中存在槽口，该槽口构成压力支持区域78。该压力支持区域78这样构成，使得在泵活塞28朝上止点运动时，即，在活塞式燃料泵18的输送行程中，在输送室34中占主导的压力在压力支持区域78中起作用并且因此也在密封唇的自由的外侧上起作用，由此，除了预紧力之外，该密封唇50被朝向壁76密封地加载。