用于内燃机的燃料喷射系统的高压泵的制作方法

燃料喷射系统中的高压泵用于利用高压情况装载燃料，该压力例如在汽油内燃机的情况下处于250-400巴的范围中，且在柴油内燃机的情况下处于2000巴-2500巴的范围中。可在相应燃料中生成的压力越高，在燃烧室中燃料的燃烧期间产生的排放量越低，这尤其对于期望越来越显著程度的降低排放量的背景是有利的。

为了有可能实现相应燃料中的高压，高压泵通常被配置为活塞泵，活塞通过滚子柱塞驱动。滚子柱塞具有滚子，其与通过内燃机驱动的凸轮轴的凸轮的凸轮表面相接触。此处，凸轮轴的旋转运动经由滚子柱塞转换成平移运动，且传递到高压泵的活塞。

在凸轮轴的旋转运动转换成平移运动期间，不仅轴向力，而且侧向力也借助于凸轮表面传输到滚子柱塞。

侧向力的输入能够在不利的情况下导致在高压泵中的柱塞导承中的滚子柱塞的倾斜。

到目前为止已经进行尝试从而以改进的方式通过使滚子柱塞长度L与滚子柱塞外部直径D的对应比率维持在L/D>1的范围内来控制所述倾斜。而且，已经确保滚子柱塞轴线被布置成朝着凸轮轴的轴线偏置，因此在滚子柱塞和凸轮表面之间的接触角度能够减小，以便降低所得到的侧向力。此处，滚子柱塞的几何形状以及还有其质心已经以如下方式被构造，即使得尽可能不产生关于滚子柱塞轴线的偏置，该滚子柱塞轴线被布置成朝着凸轮轴的轴线偏置。

此外，还存在下述布置，其提供抗旋转保护件，以便避免滚子柱塞在滚子柱塞导承中的旋转。

上述措施首先不足以抵消滚子柱塞在其滚子柱塞导承中不受控的倾斜，并且第二，其制造复杂，诸如抗旋转保护件的提供。

因此，本发明的目的是提供一种替代布置，其使得能够控制滚子柱塞在其滚子柱塞导承中的倾斜。

该目的借助于具有权利要求1的特征的高压泵实现。

本发明的有利改进方案是从属权利要求的主题。

一种用于内燃机的燃料喷射系统的高压泵具有泵壳体，其用于接收高压泵的元件。此处，泵壳体由柱体区域和下部壳体区域组装而成。而且，高压泵具有用于利用压力装载燃料的活塞，该活塞在泵壳体的活塞导承中引导，尤其在柱体区域中，且具有带有柱塞裙部的滚子柱塞和用于将平移运动从凸轮轴的凸轮传输到活塞的滚子，滚子柱塞在泵壳体上的柱塞导承孔中被引导，尤其在下部壳体区域中。柱塞裙部具有外部区域，其指向远离滚子且被构造成以便围绕对称平面是对称的，柱塞裙部具有总体质量，其以关于对称平面不对称地分布的方式布置。

为了有利地润滑滚子柱塞，在滚子柱塞导承孔中设置大约0.06 mm到0.1 mm的游隙。

与先前布置相比，不是精确地确保滚子柱塞的质心尽可能地位于滚子柱塞的对称平面（其垂直地位于凸轮轴轴线上）上，而是质量以针对性的方式被配置，以便关于对称平面不对称地分布。因此，能够导致转矩M_质量，其抵消倾斜力矩。借助于在预定的不对称情况下针对性的提供质量，滚子柱塞在其柱塞导承孔中的倾斜能够因此在游隙的区域中以针对性的方式受到影响。首先，倾斜力矩能够被减小；作用于柱塞导承孔上的侧向力能够因此以更均匀的方式被传输。第二，倾斜的时间能够以能预测的方式受到影响。

为了进一步保持滚子柱塞在柱塞导承孔中的倾斜较低，额外有利的是，滚子柱塞长度L与滚子柱塞外部直径D的比率为L/D>1。而且，还有利的是，滚子柱塞轴线还垂直地位于凸轮轴的轴线上。

尽管抗旋转保护件原则上能够省掉，但是由于侧向力的作用，除了滚子柱塞在柱塞导承孔中的倾斜，还可能出现旋转，尤其是如果滚子柱塞具有旋转对称构造的话。因此有利的是额外地提供抗旋转保护件，例如其借助于布置在柱塞导承孔上或者在柱塞裙部的外部区域上的突出部形成，以及其与在柱塞裙部上的凹口或柱塞导承孔接合。

柱塞裙部能够优选地具有旋转对称构造，也就是说，其能够有利地在关于柱塞裙部的纵向范围垂直的横截面中具有圆形构造。此处，对称平面在圆半径上通过圆形构造的柱塞裙部的圆心点延伸。

作为替代，还可能的是柱塞裙部在关于其纵向范围垂直的横截面中具有矩形或正方形构造。在该情况下，对称平面在矩形或正方形的边的正中面上延伸。在该情况下，对应地存在通过柱塞裙部的两个对称平面。

柱塞裙部优选地具有用于与活塞接触的横向构件和用于接收滚子的周向壁，柱塞裙部的总体质量以关于对称平面不对称地分布的方式布置在横向构件和/或周向壁上。

总体质量因此借助于横向构件的和周向壁的质量的组合有利地形成。在总体质量关于柱塞裙部的对称平面不对称分布的情况下，横向构件和周向壁两者能够有利地构造成具有不对称的质量分布。因此，在柱塞裙部的制造期间，可有利地获得多个自由度，该自由度使得柱塞裙部的不均匀质量分布成为可能。

柱塞裙部的总体质量优选地通过关于对称平面对称构造的柱塞裙部的基础质量和关于对称平面不对称地附接在柱塞裙部的内部区域上的失衡质量的总和形成，该内部区域指向滚子。

柱塞裙部能够尤其简单地通过布置在柱塞裙部上的失衡质量形式的额外质量被制造，柱塞裙部像通常一样生产且关于其几何形状和其质心对称，该额外质量明确有利地偏心，也就是说关于柱塞裙部的对称平面不对称，以便因此实现柱塞裙部的有利的质量不平衡。

此处，失衡质量尤其有利地布置在横向构件和周向壁的接触区域中，因为考虑到柱塞裙部的几何形状，能在此有利地获得用于附接失衡质量的最大空间。

在一个尤其优选的改良中，失衡质量布置在柱塞裙部中而不与滚子接触，以便因此有利地防止失衡质量阻碍滚子的移动性。

柱塞裙部的周向壁具有平行于柱塞导承孔的长度，始于与横向构件的接触区域直到位于与接触区域相对处的开口端。尤其优选的是，失衡质量从接触区域开始，优选地在周向壁的一半长度上延伸。甚至更好地是，失衡质量在长度的三分之一，或者尤其长度的四分之一上延伸。因此，能够优选地避免与滚子的破坏性接触。

在滚子柱塞没有不对称分布总体质量的情况下，相比在靠近活塞的滚子柱塞的区域中，也就是说，在横向构件和周向壁的接触区域中，显著更大的力作用在柱塞裙部的开口端的区域中的柱塞导承孔上。为了抵消这，有利的是，失衡质量被布置成相比开口端更靠近接触区域。因此，实现力的改进分布，其有利地抵消滚子柱塞在柱塞导承孔中的倾斜。

失衡质量在平行于柱塞导承孔的纵向截面中有利地具有三角形构造。此处优选的是，第一三角形腿部借助于横向构件的部分区域形成，且第二三角形腿部借助于周向壁的部分区域形成。失衡质量的三角形构造（三角形有利地与柱塞裙部的已经存在的元件，诸如横向构件和周向壁，共用边区域）尤其有利于制造，因为其能够更容易生产。

然而在其中失衡质量的三角形构造可能不利的情况下，例如因为将产生太强的转矩M_质量，则因此，可能有利的是，在横向构件上或在周向壁上或在横向构件和周向壁上提供仅仅一个突出部。例如，为此目的，轴颈能够布置在横向构件和/或周向壁上。

失衡质量优选地是基础质量的10%到100%，尤其是基础质量的20%到50%。

例如如果柱塞裙部的基础质量为大约100 g，则尤其优选的是，失衡质量具有大约20 g到50 g的质量。因此，失衡质量能够具有与柱塞裙部的基础质量相同的质量，柱塞裙部关于对称平面对称地被构造，并且作用在开口端处的力与作用在接触区域处的力的平衡能够在此有利地极大地转移。然而，已经证明，尤其有利的是，失衡质量位于基础质量的20%到50%的范围中，因为转矩M_质量因此尤其有利地抵消滚子柱塞在柱塞导承孔中的原始转矩。

失衡质量有利地以如下方式布置在柱塞裙部中，即使得失衡质量的质心与柱塞裙部的对称平面间隔开大约10 mm。

额外于失衡质量或者作为对失衡质量的替代，周向壁还能够具有至少一个凹口，其关于对称平面不对称地布置。进一步可能的是将柱塞裙部的总体质量关于对称平面不对称地布置，该可能性能够尤其简单地制造。

凹口优选地从周向壁的开口端开始，在周向壁的一半长度上，更优选地在三分之一长度上，以及尤其在四分之一长度上延伸。这具有与在失衡质量在横向构件和周向壁的接触区域（该接触区域位于与开口端相对处）中的有利布置的情况下一样的有利效果。

作为对失衡质量和/或凹口的替代或补充，周向壁还能够被构造成带有腔，腔优选地布置在邻近开口端的周向壁的三分之一中。

额外于或作为替代，还可能从具有不同密度的至少两种不同材料制造滚子柱塞且尤其是柱塞裙部。所述材料能够然后优选地以不对称地分布的方式布置在横向构件和/或周向壁上。

本发明的有利改良将在下文中使用附图更详细地解释，在附图中：

图1示出具有滚子柱塞的高压泵的纵向截面的透视图，滚子柱塞的滚子在滚子支承中延伸，

图2示出具有没有滚子支承的滚子柱塞的高压泵的纵向截面图，

图3示出来自图1和图2的滚子柱塞的滚子裙部的透视图，该滚子柱塞在关于纵向范围垂直的横截面中具有圆形构造，

图4示出柱塞裙部的透视图，其在关于纵向范围垂直的横截面中具有矩形构造，

图5示出滚子柱塞的概略纵向截面图，其关于对称平面对称地被构造，其中，力在滚子柱塞的操作期间起作用，

图6示出带有三角形失衡质量的滚子柱塞的第一实施例的概略纵向截面图，该滚子柱塞关于对称平面不对称地被构造，

图7示出带有突出部的滚子柱塞的第二实施例的概略纵向截面图，该滚子柱塞关于对称平面不对称地被构造，

图8示出带有在柱塞裙部的周向壁中的凹口的滚子柱塞的第三实施例的概略纵向截面图，该滚子柱塞关于对称平面不对称地被构造，

图9示出带有在柱塞裙部的周向壁中的腔的滚子柱塞的第四实施例的概略纵向截面图，该滚子柱塞关于对称平面不对称地被构造，

图10示出由两种不同材料形成的滚子柱塞的概略纵向截面图，材料具有不同的密度且关于滚子柱塞的对称平面不对称地布置，以及

图11示出根据图3带有额外抗旋转保护件的滚子柱塞的概略纵向截面图。

图1和图2在不同情况下示出在内燃机14的燃料喷射系统中的高压泵10的纵向截面图。

高压泵10配置为活塞泵16且具有在泵壳体20的活塞导承18中引导的活塞22，其在操作期间执行平移运动，且在该过程中，压缩位于压力空间24中的燃料25且因此利用压力装载其。在本实施例中，泵壳体20由两个部分区域构成，即，柱状区域20a和下部壳体区域20b。此处，活塞导承18优选地布置在柱状区域20a中。

活塞22的平移运动通过具有两个凸轮28的凸轮轴26驱动，该凸轮轴26本身通过内燃机14驱动。

为了可能能够将凸轮轴26的旋转运动转换成活塞22的平移运动，设置滚子柱塞30，其具有与凸轮轴26的表面32接触的滚子34和与活塞22接触的柱塞裙部36。

在图1中示出的实施例中，滚子34在布置在柱塞裙部36中的额外滚子支承38中滚动，然而在图2中示出的高压泵10中，未设置额外的滚子支承38。

柱塞裙部36具有与活塞22接触的横向构件40和周向壁42，滚子34被接收在其中且其用于在下部壳体区域20b（在图2中未示出）中的泵壳体20的柱塞导承孔44中引导整个滚子柱塞30。

柱塞裙部36关于对称平面48对称地布置在外部区域46上。

这关于图3和图4中的柱塞裙部36的两个不同实施例概略地示出。

在此，图3示出在关于其纵向范围50垂直的横截面中具有圆形构造的柱塞裙部36。在此，对称平面48在圆半径52上延伸通过圆心点54。

作为替代，柱塞裙部36还能够在关于其纵向范围50垂直的横截面中具有矩形构造，如在图4中所示。在该情况下，柱塞裙部36具有两个对称平面48，其在每种情况下在正中面56上延伸。

图5概略地示出包括凸轮28、滚子柱塞30和活塞22的布置，柱塞裙部36就几何形状方面且就总体质量方面两者关于对称平面48具有对称构造。

在活塞22的行程期间，也就是说，在泵送燃料25时且在吸入燃料25时，沿轴向方向的力F_轴向和沿侧向方向两者的力F_侧向借助于表面32引入到滚子柱塞30中，以便最终将力经由活塞22以压力的形式传输到燃料25。侧向力F_侧向通过柱塞导承孔44吸收且在图5中通过F₁和F₂指示。此处，F₁指示作用在柱塞裙部36的周向壁42的开口端58的区域中的侧向力。此处，F₂指示作用于横向构件40与周向壁42的接触区域60中的侧向力。如在图5中可见，力F₁和F₂以不均匀的方式分布，结果滚子柱塞30能够在柱塞导承孔44内倾斜。

如从图5更显而易见地，柱塞裙部36的几何形状62和总体质量64关于对称平面48对称布置。此外，滚子柱塞轴线66以如下方式布置，即使得其垂直地延伸通过凸轮轴26的轴线68，以便因此减小在凸轮28和滚子34之间的接触角度，且因此减小所得的侧向力。

尽管侧向力F_侧向减小，但是然而，不能防止滚子柱塞30在柱塞导承孔44中的倾斜。

因此现在提出偏心地构造柱塞裙部36的总体质量64，也就是说关于对称平面48不对称地分布。

借助于总体质量64关于对称平面48的不对称分布，不改变在凸轮28和滚子34之间的接触角度，但是在不改变行程分布或凸轮轮廓的情况下提供了影响作用在滚子柱塞30上的侧向力F_侧向的可能性。这是因为侧向力F₁和F₂能够借助于总体质量64的不对称布置更均匀地分布，且所述侧向力F₁和F₂因此更均匀地传输到柱塞导承孔44。

为此目的，如在图6中概略地所示，能够设置失衡质量70，例如，其关于对称平面48不对称地布置在柱塞裙部36的内部区域72中，且连同关于对称平面48对称形成的柱塞裙部36的基础质量74形成柱塞裙部36的总体质量64。

失衡质量70引起加速力F_质量，其导致抵消滚子柱塞30的倾斜力矩的转矩M_质量，该倾斜力矩由力F₁和F₂的不均匀分布产生。

因此，倾斜力矩能够受到影响并减小，且在滚子柱塞30上的边缘负载能够借助于F₁和F₂的不均匀分布减小。此外，倾斜的时间，也就是说，滚子柱塞30从柱塞导承孔44突然且单侧的释放能够以如下方式改变，即使得倾斜不运动学具有任何负面影响。

例如，在滚子34处过大的加速度可导致在滚子34和凸轮轴26的表面32之间的滑动，滚子柱塞30的倾斜可能能够改变该加速度分布。因此，该滑动还能够借助于改变滚子柱塞30的倾斜行为被改进。

图6示出滚子柱塞30的概略纵向截面图的第一实施例，其示出总体质量64如何能够以关于对称平面48不对称地分布的方式布置，即，借助于在横向构件40和周向壁42的接触区域60中设置失衡质量70。在柱塞裙部36上的该类型的失衡质量70能够非常简单地生产，仅有利地确保失衡质量被布置在柱塞裙部36中而不与滚子34接触。因此，失衡质量70能够例如在关于柱塞导承孔44平行的纵向截面中具有三角形构造，如在图6中所示。第一三角形腿部76尤其有利地借助于横向构件40的部分区域78形成，且第二三角形腿部80借助于周向壁42的部分区域82形成。

有利的是，失衡质量70位于柱塞裙部36的上部区域中，也就是说在周向壁42中，周向壁具有限定长度84（从接触区域60开始朝着开口端58），从接触区域60开始在长度84的一半上或者在长度84的三分之一上或者在长度84的四分之一上延伸。

因此，失衡质量70的质心86受到影响，其就其本身而言，经由等式M_质量=D（质心86到滚子柱塞轴线66） x F_质量，影响转矩M_质量，其抵消滚子柱塞30在柱塞导承孔44中的倾斜力矩。

经由F_质量，转矩M_质量还受到失衡质量70的实际质量的影响。

已经证明有利的是，失衡质量70是基础质量74的10%到100%。尤其有利的是，失衡质量位于基础质量74的20%到50%的范围中。

作为对在图6中示出的失衡质量70的三角形形式的替代，还能够在横向构件40和/或周向壁42上设置突出部88，如在图7中的纵向截面图中所示，该突出部88同样地恰好类似于三角形失衡质量70，有利地从接触区域60在周向壁42的长度84的一半或长度84的三分之一或长度84的四分之一上延伸。

图8和图9示出柱塞裙部的替代实施例的概略纵向截面图，其中，在周向壁42的内部区域72中未设置额外失衡质量70，而是其中，周向壁42的区域具有一个或多个凹口90或腔92。

因此，在周向壁42的具有凹口90或腔92的区域中的质量相比周向壁42的其他区域变得更低，且这总体上导致柱塞裙部36的总体质量64，该质量64关于对称平面48不对称地分布。

在图10中以纵向截面示出的又一替代方式提供不同的材料：具有第一密度的第一材料94和具有与第一密度不同的第二密度的第二材料96。柱塞裙部36由两种材料94、96制造，材料94、96围绕对称平面48不对称地布置，其总体上导致柱塞裙部36的总体质量64，该质量64关于对称平面48不对称地分布。

图11示出在纵向截面中举例来说用于在柱塞36的内部区域72上的三角形失衡质量70的抗旋转保护件98，然而，该抗旋转保护件98还能够在所有其他实施例中使用。抗旋转保护件能够被构造为小齿轮100，其布置在柱塞导承孔44上或在柱塞裙部36上，且接合到邻近元件（柱塞导承孔44或滚子柱塞30）上的凹部100内，以便因此防止滚子柱塞30围绕其滚子柱塞轴线66旋转。

总体上，因此提出将直到现在主要具有对称构造的柱塞几何形状以如下方式构造为不对称的，即使得偏置质心86产生用于积极影响柱塞运动学的力矩。而且，在滚子柱塞30的几何设计中的该额外自由度能够提供更多的可能性。除了力自身的改变外，还能够优化在柱塞导承孔44的下部或上部端处的提升或倾斜的时间，以便例如，将对滚子速度的加速度分布的负面影响转移到非关键分布中。因此，由滚子柱塞30的倾斜导致的滚子34和凸轮轴26的表面32之间的突然滑动能够向前或向后调整，以便使角度尽可能移动到行程分布的非关键区域中。

附图标记列表

10高压泵

12燃料喷射系统

14内燃机

16活塞泵

18活塞导承

20泵壳体

20a柱形区域

20b下部壳体区域

22活塞

24压力空间

25燃料

26凸轮轴

28凸轮

30滚子柱塞

32表面

34滚子

36柱塞裙部

38滚子支承

40横向构件

42周向壁

44柱塞导承孔

46外部区域

48对称平面

50纵向范围

52圆半径

54圆心点

56正中面

58开口端

60接触区域

62几何形状

64总体质量

66滚子柱塞轴线

68轴线

70失衡质量

72内部区域

74基础质量

76第一三角形腿部

78部分区域，横向构件

80第二三角形腿部

82部分区域、周向壁

84长度

86质心

88突出部

90凹口

92腔

94第一材料

96第二材料

98抗旋转保护件

100轴颈

102凹部

F_轴向沿轴向方向的力

F_侧向沿侧向方向的力

F₁在圆周边缘的开口端处的侧向力

F₂在横向构件与周向壁的接触区域中的侧向力

F_质量失衡质量的加速力

M_质量失衡质量的转矩