本發(fā)明涉及一種根據(jù)權(quán)利要求1前序部分所述的燃料高壓泵，以及根據(jù)并列權(quán)利要求所述的兩種方法。

背景技術(shù)：

由市場已知用于內(nèi)燃機燃料系統(tǒng)的燃料泵，其中，活塞可借助由凸輪或偏心盤構(gòu)成的驅(qū)動機構(gòu)沿軸向運動。所需的活塞復(fù)位力在此借助壓力彈簧產(chǎn)生。例如，由壓力彈簧加載的彈簧盤被壓裝到活塞的一個端部區(qū)段上。在此，布置在活塞的徑向外部上的活塞密封部可將活塞的第一“燃料側(cè)”區(qū)段與活塞的第二“油側(cè)”區(qū)段分開，由此將燃料和油的混合保持盡可能小。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的所基于的問題通過根據(jù)權(quán)利要求1的燃料高壓泵，以及通過根據(jù)并列權(quán)利要求的兩種方法解決。有利的擴展方案在從屬權(quán)利要求中給出。對本發(fā)明重要的特征還可在后面的描述和附圖中找出，其中，這些特征不僅可自身單獨對本發(fā)明重要，而且也在不同的組合中對本發(fā)明重要，而對此并不再次詳細指出。

本發(fā)明涉及一種燃料高壓泵，其具有活塞，在該活塞的面向驅(qū)動機構(gòu)的端部區(qū)段上布置有在徑向包圍該活塞的密封裝置，其中，該活塞能沿著縱軸線相對于密封裝置移動。根據(jù)本發(fā)明，密封裝置具有在徑向內(nèi)部環(huán)繞的第一和第二密封區(qū)段，其中，第一和第二密封區(qū)段分別布置在密封裝置的相互遠離的軸向端部區(qū)域上，其中，密封裝置包括被切削式補充加工的注塑件，所述密封區(qū)段位于該注塑件上。根據(jù)本發(fā)明的密封裝置將燃料高壓泵在活塞的徑向外部的殼面上針對液態(tài)介質(zhì)進行密封。密封裝置尤其可在燃料高壓泵的“內(nèi)部”區(qū)域上針對燃料進行密封并且在“外部”區(qū)域上針對油進行密封。優(yōu)選，被切削式補充加工的注塑件由彈性材料制成。

本發(fā)明的優(yōu)點在于：由于注塑件被切削式補充加工，所以密封裝置僅在較小的尺度上被切削加工，由此可節(jié)約成本。由于總共僅兩個密封區(qū)段，所以所需的底切的數(shù)量特別小，即由此改善可機加工性。還可優(yōu)化兩個密封區(qū)段的幾何結(jié)構(gòu)并從而減小密封裝置的磨損。相應(yīng)地也可減小活塞的泄露。還可將為密封裝置所需的安裝空間保持小。借助根據(jù)本發(fā)明的被切削式補充加工的、一體的注塑件，可將制造成本保持得相對較小，尤其是相對于“自由落下”地被注塑的(即沒有底切的)、兩體的密封裝置而言。

還可設(shè)置，第一和第二密封區(qū)段之間的軸向間距相當(dāng)于活塞的至少一個行程。由此實現(xiàn)對活塞的特別好的密封作用，燃料高壓泵的運行從而得以改善。

在燃料高壓泵的一種構(gòu)型中，被切削式補充加工的注塑件實施成在軸向上鏡像對稱。由此，密封裝置的裝配可特別簡單地進行。

在燃料高壓泵的另一構(gòu)型中，被切削式補充加工的注塑件的至少一個軸向區(qū)段以下述方式實施：密封區(qū)段的接觸面與活塞的殼面之間的接觸壓力沿著縱軸線改變。在此，所述至少一個軸向區(qū)段優(yōu)選實施成：使得由于活塞和密封裝置之間的相對運動造成的、沿著活塞殼面在軸向上從密封裝置離開的流體輸送強于在軸向上朝向密封裝置的流體輸送。由此可改善密封作用并且同時將磨損保持小。

優(yōu)選，從接觸壓力最大的軸向部位出發(fā)，接觸壓力在沿軸向從所述部位指向被切削式補充加工的注塑件的最接近的邊緣的方向上的梯度的數(shù)值大于接觸壓力在沿軸向從所述部位指向所述被切削式補充加工的注塑件的在軸向上遠離的邊緣的方向上的梯度的數(shù)值。由此可進一步改善密封裝置的密封作用并且泄露從而被最小化。

補充地可設(shè)置，在將密封裝置裝入到燃料高壓泵中之前，被切削式補充加工的注塑件的位于軸向外部的第一軸向區(qū)段上的徑向內(nèi)部的錐形第一壁區(qū)段關(guān)于與縱軸線成直角的平面具有的角度α為從約30度至約60度，并且，與第一軸向區(qū)段沿軸向相鄰的第二軸向區(qū)段上的徑向內(nèi)部的錐形第二壁區(qū)段關(guān)于縱軸線具有角度β，該角度為角度α的約一半大。因而可特別好地產(chǎn)生接觸壓力的上述梯度并從而改善燃料高壓泵的密封性。

在燃料高壓泵的另一構(gòu)型中，在被切削式補充加工的注塑件的相互遠離地布置的軸向端部區(qū)域上在徑向外部分別布置有密封凸緣。通過總共兩個密封凸緣，可將密封裝置的徑向外部的區(qū)段特別良好地針對接收密封裝置的密封裝置承載件的徑向內(nèi)部的區(qū)段進行密封。通過根據(jù)本發(fā)明的兩個密封凸緣也可有效地防止密封裝置的軸向“傾斜”，由此可改善運行并提高耐久性。同樣可改善密封裝置的裝配。

還可設(shè)置，被切削式補充加工的注塑件包括全氟烷氧基材料，pfa。全氟烷氧基材料特別適用于燃料高壓泵的較高要求。通過注射方法可減小成本。補充地可設(shè)置，在全氟烷氧基材料中集成有填充物，由此可降低成本并可進一步改善密封裝置的特性。

本發(fā)明還涉及用于制造燃料高壓泵的第一方法，該燃料高壓泵具有活塞，在該活塞的面向驅(qū)動機構(gòu)的端部區(qū)段上布置有徑向包圍該活塞的密封裝置，其中，該活塞能沿著縱軸線相對于密封裝置移動。根據(jù)本發(fā)明按以下步驟制造所述密封裝置：

(a)將密封裝置的注塑件注塑成一初始形狀，其中，該初始形狀包括軸向中心孔；

(b)對初始形狀的徑向內(nèi)部輪廓進行切削式補充加工，由此制成具有在徑向內(nèi)部環(huán)繞的第一和第二密封區(qū)段的、被切削式補充加工的注塑件，其中，第一和第二密封區(qū)段分別布置在被切削式補充加工的注塑件的相互遠離地布置的軸向端部區(qū)域上。

本發(fā)明還涉及用于制造燃料高壓泵的第二方法，該燃料高壓泵具有活塞，在該活塞的面向驅(qū)動機構(gòu)的端部區(qū)段上布置有徑向包圍該活塞的密封裝置，其中，該活塞能沿著縱軸線相對于密封裝置移動。根據(jù)本發(fā)明按以下步驟制造所述密封裝置：

(a1)將密封裝置的注塑件注塑成一初始形狀；

(a2)在該初始形狀中鉆出軸向中心孔；

(b)對初始形狀的徑向內(nèi)部輪廓進行切削式補充加工，由此制成具有在徑向內(nèi)部環(huán)繞的第一和第二密封區(qū)段的、被切削式補充加工的注塑件，其中，第一和第二密封區(qū)段分別布置在被切削式補充加工的注塑件的相互遠離地布置的軸向端部區(qū)域上。

即，第一方法的特征在于，軸向中心孔已通過注塑一起產(chǎn)生，由此減小材料耗費并省去單獨的鉆孔過程。第二方法的特征在于，軸向中心孔在注塑之后才切削式產(chǎn)生。隨后的方法步驟(b)對于兩種方法是一樣的。根據(jù)本發(fā)明的密封裝置可擇一地借助第一或第二方法制造。在此對制成的密封裝置存在上述相同優(yōu)點。

附圖說明

在后面參照附圖解釋本發(fā)明的示例性實施方式。附圖示出：

圖1用于內(nèi)燃機的燃料系統(tǒng)的簡化示意圖；

圖2圖1的燃料系統(tǒng)的燃料高壓泵的縱剖圖；

圖3圖2的局部的放大圖；

圖4用于燃料高壓泵的活塞的密封裝置的軸向剖視圖；

圖5密封裝置上的接觸壓力的關(guān)于縱向坐標的圖示，該圖示與密封裝置的密封區(qū)段的剖視圖結(jié)合；

圖6用于制造密封裝置的方法的流程圖。

在全部的附圖中，即使實施方式不同，但對于功能等同的元件和參數(shù)仍使用相同的附圖標記。

具體實施方式

圖1以簡化示意圖示出用于未進一步示出的內(nèi)燃機的燃料系統(tǒng)10。由燃料箱12將燃料經(jīng)由抽吸管路14，借助預(yù)送泵16，經(jīng)由低壓管路18，經(jīng)由能由電磁操縱裝置22操縱的量控制閥24的入口20供應(yīng)給燃料高壓泵28的輸送室26。量控制閥24例如可為燃料高壓泵28的能強制打開的進入閥。

當(dāng)前，燃料高壓泵28實施為活塞泵，其中，活塞30借助凸輪盤32(“驅(qū)動機構(gòu)”)在附圖中能夠豎直運動。液壓地在燃料高壓泵28的輸送室26和出口36之間布置有在圖1中繪制為受彈簧負載的止回閥的排出閥40，該排出閥可朝出口36打開。出口36附接到高壓管路44上并經(jīng)由該高壓管路附接到高壓存儲器46(“共軌管”)上。此外，液壓地在出口36和輸送室26之間布置有同樣標記為受彈簧負載的止回閥的限壓閥42，該限壓閥可朝輸送室26打開。

在燃料系統(tǒng)10的運行中，預(yù)送泵16將燃料從燃料箱12輸送到低壓管路18中。量控制閥24可根據(jù)對燃料的對應(yīng)需求而被打開以及被關(guān)閉。由此影響輸送到高壓存儲器46的燃料量。電磁操縱裝置22通過控制和/或調(diào)節(jié)裝置48操控。

圖2以軸向剖視圖示出圖1的燃料高壓泵28。燃料高壓泵28包括殼體50，該殼體能借助法蘭52擰緊到內(nèi)燃機的發(fā)動機缸體53上。殼體50還具有多個液壓通道54，55，56和58。在圖2上部區(qū)域中，燃料高壓泵28包括蓋60和壓力減振器62。燃料高壓泵28實施成關(guān)于縱軸線64至少部分地旋轉(zhuǎn)對稱。

在該圖左邊的區(qū)域中，燃料高壓泵28具有用于附接到高壓管路44上的出口36。在與出口36液壓連接的情況下，排出閥40(在該圖左邊的區(qū)段中)和限壓閥42(在中間區(qū)段中)布置在殼體50中。在殼體50的在該圖中中間靠右的區(qū)段中布置量控制閥24。

燃料高壓泵28還包括：輸送室26，活塞30和工作套筒66。能沿著縱軸線64移動的活塞30實施為所謂的“階梯形活塞”并且基本上具有兩個區(qū)段。具有較大直徑的第一區(qū)段(該圖上方)，所述活塞借助該第一區(qū)段在工作套筒66中被導(dǎo)向，和具有較小直徑的第二區(qū)段(該圖下方)。

圖2的下部區(qū)域通過框架iii標記并且在圖3中放大地示出。圖3尤其示出大致罐形地構(gòu)造的密封裝置承載件68、以及在徑向外部繞密封裝置承載件68的區(qū)段布置的并且實施為螺旋彈簧的活塞彈簧70，該活塞彈簧以一個端部區(qū)段支撐在密封裝置承載件68上，由此該密封裝置承載件也稱為“彈簧接收部”。一彈簧盤72壓裝在活塞30的位于附圖下方的以及面向驅(qū)動機構(gòu)的端部區(qū)段上，在該彈簧盤上接收有活塞彈簧70的一個端部區(qū)段。

密封裝置承載件68的徑向內(nèi)部布置有稱為密封裝置74的活塞密封部(也稱為“低壓密封部”)，該活塞密封部徑向包圍活塞30的下部第二區(qū)段(該第二區(qū)段面向驅(qū)動機構(gòu))并且將存在于殼體50和密封裝置承載件68之間的流體室(“階梯室”)向外朝發(fā)動機缸體53密封。活塞30沿著縱軸線64相對于密封裝置74能移動。在初略的近似中，密封裝置74具有總體上呈環(huán)形的結(jié)構(gòu)。

當(dāng)前，密封裝置74在圖2中向上通過布置在密封裝置承載件68之內(nèi)的并且同樣構(gòu)造成大致帽形的保持區(qū)段76軸向支撐。在附圖中，密封裝置74上方的空間區(qū)域表征“燃料側(cè)”而密封裝置74下方的空間區(qū)域表征“油側(cè)”。

此外，密封裝置74在圖2中向下通過密封裝置承載件68的徑向向內(nèi)彎曲的、環(huán)繞的邊緣區(qū)段來進行軸向支撐。顯而易見，密封裝置74在通過保持區(qū)段76和所述的邊緣區(qū)段確定的區(qū)域之內(nèi)必要時可具有小的軸向間隙。

密封裝置74沿著縱軸線64布置在活塞30的徑向外部。在此，密封裝置74實施成基本上旋轉(zhuǎn)對稱，其中，在該圖中，密封裝置74的上部區(qū)段和下部區(qū)域?qū)嵤┏上嗷ポS向鏡像對稱。根據(jù)本發(fā)明，密封裝置74包括被切削式補充加工的注塑件77。該注塑件優(yōu)選包括彈性材料，優(yōu)選全氟烷氧基材料(“pfa”)，或由所述材料制成，并且借助注塑方法制造。還可看到，密封裝置74的被切削式補充加工的注塑件77在相互遠離地布置的軸向端部區(qū)域上在徑向內(nèi)部分別具有僅一個環(huán)繞的密封區(qū)段78。借助該密封區(qū)段78實現(xiàn)針對能相對于密封裝置74軸向運動的活塞30的動態(tài)密封。

優(yōu)選，密封區(qū)段78的軸向間距80至少相當(dāng)于活塞30的行程。由此，密封區(qū)段78可將燃料(在該圖中在密封裝置74上方)或油(在該圖中在密封裝置74下方)特別好地“蹭掉”并從而防止燃料與油混合或至少將該混合最小化。

圖4以進一步放大的剖視圖示出密封裝置74。但密封裝置74在此是未安裝的零件，即其當(dāng)前不由于活塞30或密封裝置承載件68而發(fā)生變形。密封裝置74實施成關(guān)于縱軸線64至少基本上旋轉(zhuǎn)對稱。密封裝置74還實施成關(guān)于(在該圖中水平并且與縱軸線64成直角的)橫向平面89鏡像對稱。

密封裝置74的被切削式補充加工的注塑件77還在相互遠離的軸向端部區(qū)域上在徑向外部分別包括一個環(huán)繞的密封凸緣82。借助這些密封凸緣82可將密封裝置74針對密封裝置承載件68的徑向內(nèi)部區(qū)段“靜態(tài)地”密封。為此，密封裝置74力鎖合地布置在密封裝置承載件68中。在密封裝置74的被切削式補充加工的注塑件77的徑向中間區(qū)段中，在密封裝置74的相互遠離的軸向端部區(qū)域上，接收有徑向環(huán)繞的并且就此而言呈環(huán)形的彈簧84，這些彈簧分別由彈簧板制成并且在圖4的剖切平面中構(gòu)造為大致u形。這些彈簧84在圖4中各自向上或向下敞開。通過這些彈簧84一方面將兩個密封區(qū)段78朝活塞30加載而另一方面將密封凸緣82朝密封裝置承載件68加載。

徑向內(nèi)部繞縱軸線64地，密封裝置74具有呈通孔形式的旋轉(zhuǎn)對稱的中心槽口86。該槽口86包括兩個(分別在外部的)第一軸向區(qū)段86a，接著是兩個(分別在“中間的”)第二軸向區(qū)段86b并且接著是兩個(分別在內(nèi)部的)第三軸向區(qū)段86c。軸向居中地布置在第三軸向區(qū)段86c之間的是單個第四軸向區(qū)段86d。第一，第二和第三軸向區(qū)段86a，86b和86c，以及第四軸向區(qū)段86d分別具有所屬的徑向內(nèi)部的第一，第二，第三和第四壁區(qū)段88a，88b，88c和88d。

槽口86的通過第一，第二和第三壁區(qū)段88a，88b和88c構(gòu)成的徑向內(nèi)部輪廓分別是錐形的。在此，第一軸向區(qū)段86a分別軸向向外敞開。第二和第三軸向區(qū)段86b和86c分別軸向向內(nèi)敞開，即朝橫向平面89。但位于軸向內(nèi)部的第四壁區(qū)段88d實施成平行于縱軸線64，即實施成柱形。

錐形的第一壁區(qū)段88a關(guān)于與縱軸線64成直角的平面分別具有從約30度至約60度的角度α。錐形的第二壁區(qū)段88b關(guān)于縱軸線64分別具有角度β。在此，角度β優(yōu)選(但不強制)為角度α的約一半大。錐形的第三壁區(qū)段88c關(guān)于縱軸線64分別具有角度γ(在附圖中未示出)，其中，該角度γ優(yōu)選小于角度β。

在給出的范圍內(nèi)，角度α和β可根據(jù)密封裝置74的實施方式確定成不同大小。在此，(在密封裝置74的安裝狀態(tài)下，即當(dāng)密封裝置74布置在活塞30的徑向外部上時)角度α和β對接觸面88并尤其對在接觸面88上產(chǎn)生的力有較大的影響，參見后面的圖5。

圖5在該圖左邊的區(qū)域中示出曲線圖，其中，密封裝置74的接觸壓力90與(平行于縱軸線64的)縱向坐標x相關(guān)地繪出。在所示坐標系的以“x”標記(在圖5中垂直向下指向的)的橫坐標上，接觸壓力90為零。在附圖右邊示出密封裝置74的密封區(qū)段78的區(qū)域中以及活塞30的區(qū)域中的所屬的剖視圖。鄰接到密封區(qū)段78上的豎直線相當(dāng)于活塞30的殼面，即密封區(qū)段78貼靠在該殼面上。密封區(qū)段78的軸向長度92表征密封裝置74在活塞30上的總擠壓力。即，密封裝置74當(dāng)前發(fā)生變形。

密封裝置74的第一，第二，第三和第四軸向區(qū)段86a，86b，86c和86d和所屬的第一，第二，第三和第四壁區(qū)段88a，88b，88c和88d實施成：使得在密封區(qū)段78和活塞30的殼面之間的接觸面88上的接觸壓力90沿著縱軸線64或者說沿著縱向坐標x改變。在圖5中，接觸壓力90從值“0/0”出發(fā)沿著縱向坐標x在第一曲線區(qū)段94中陡峭地上升并且在縱向坐標x的標以附圖標記95的部位達到尖的最大值。接觸壓力90進一步沿著縱向坐標x在第二曲線區(qū)段96中陡峭地下降。

從接觸壓力90最大的軸向部位95出發(fā)，接觸壓力90在沿軸向從部位95指向密封裝置74的最接近的邊緣的方向上的梯度(斜率)的數(shù)值大于接觸壓力90在沿軸向從部位95指向密封裝置74的遠離的邊緣的方向上的梯度的數(shù)值。所述最接近的邊緣面向密封裝置74的第一軸向區(qū)段86，而所述遠離的邊緣面向密封裝置74的第二軸向區(qū)段86b。

尤其通過密封裝置74的根據(jù)圖4的尺寸可實現(xiàn)接觸壓力90的、圖5所示的曲線變化過程。由此有利地使得能實現(xiàn)：在軸向方向上沿著密封區(qū)段78沿軸向朝密封裝置74內(nèi)的液體運輸小于軸向朝外的液體運輸。由此可在整體上顯著改善密封作用。因為密封裝置74分別僅具有唯一一個軸向外部的密封區(qū)段78，所以當(dāng)前不存在軸向"內(nèi)部"密封區(qū)段，其可能會由于缺少液體而受到差的潤滑并從而提前磨損。

密封裝置74的該幾何機構(gòu)尤其可借助數(shù)學(xué)方法(fem，有限元方法)根據(jù)本發(fā)明進行優(yōu)化。在此可對表征密封裝置74的多個參數(shù)進行適配。目標例如可為，求取與希望的接觸壓力90有關(guān)的最佳“密封角度”或密封凸緣82的最佳輪廓。后者可在靜態(tài)密封和徑向擠壓方面進行優(yōu)選，由此也可使密封裝置74沿著縱軸線64的可能的平移運動最小化或甚至能阻止該平移運動。

密封凸緣82如上所述布置在密封裝置74的軸向遠離的區(qū)段上，并因而可尤其防止密封裝置74關(guān)于縱軸線64傾斜。密封裝置74的在圖4時描述的第一，第二，第三和第四軸向區(qū)段86a，86b，86c和86d的幾何結(jié)構(gòu)例如也可在對活塞30的改善的擠壓以及希望的其他運行特性方面進行優(yōu)化。

圖6示出用于制造燃料高壓泵28的根據(jù)圖2至5的密封裝置74的方法的流程圖。在開始框100中，圖6所示的過程開始。

在之后的框102中，將密封裝置74注塑成初始形狀。在之后的框104中，在初始形狀中鉆軸向中心孔。在后面的框106中，對注塑成的或者說鉆孔后的初始形狀的徑向內(nèi)部輪廓進行切削式補充加工，由此制造在徑向內(nèi)部環(huán)繞的第一和第二密封區(qū)段78，其中，第一和第二密封區(qū)段78分別布置在密封裝置74的相互遠離地布置的軸向端部區(qū)域上。在之后的最終框108中，圖6所示的程序終止。

在用于制造密封裝置74的方法的優(yōu)選替代實施方式中，在框102中制造的初始形狀已包括軸向中心孔，該軸向中心孔在該情況下并不通過單獨的鉆孔過程產(chǎn)生。因此框104中的鉆孔過程取消，這在圖6中通過虛線(在外部繞框104)簡示。