專利名稱：帶有在推桿裝置中的扭轉(zhuǎn)脫耦的壓簧元件的用于輸送燃料的高壓泵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及權(quán)利要求1的前序部分中所詳細(xì)定義的類型的、尤其是為 共軌燃料噴射系統(tǒng)輸送燃料的高壓泵。
背景技術(shù)：
用于輸送燃料的高壓泵是普遍公知的，它被用于共軌燃料噴射系統(tǒng)。 這種高壓泵用于將處于高壓下的燃料提供到共軌內(nèi)，高壓泵被加載以高至
2K巴或更高的工作壓力。因此對高壓泵提出特殊的要求，以便以有效的方 式使燃料提升到所述壓力上。高壓泵通常通過與內(nèi)燃機(jī)的曲軸的聯(lián)接被驅(qū) 動(dòng)，其中高壓泵可根據(jù)凸輪驅(qū)動(dòng)的原理來設(shè)計(jì)。該高壓泵可包括一個(gè)設(shè)有 凸輪幾何結(jié)構(gòu)的凸輪軸，該凸輪幾何結(jié)構(gòu)使一個(gè)輸出元件在行程軸線方向 上做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，及由此使與該輸出元件連接的泵活塞做往復(fù)運(yùn)動(dòng)。通過安 裝在圓柱形端部中的閥驅(qū)動(dòng)裝置可使泵活塞與該閥驅(qū)動(dòng)裝置配合作用，以 便輸送燃料。泵活塞在泵體中或在圓柱形端部中可往復(fù)運(yùn)動(dòng)地被導(dǎo)向，及 至少通過一個(gè)滾子座與所述輸出元件相連接。該輸出元件通常構(gòu)造成一個(gè) 滾子，它在凸輪幾何結(jié)構(gòu)上滾動(dòng)。與凸輪幾何結(jié)構(gòu)功能連接地設(shè)置滾子是 有利的，因?yàn)樵跐L子與凸輪幾何結(jié)構(gòu)之間構(gòu)成線接觸，該線接觸具有高承 載能力。此外僅發(fā)生滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)，它相對滑動(dòng)運(yùn)動(dòng)可減小磨損。具有滾子構(gòu) 型的輸出元件為了其在凸輪幾何結(jié)構(gòu)上的導(dǎo)向而借助一個(gè)壓簧元件被壓在 該凸輪幾何結(jié)構(gòu)上，由此同時(shí)地保證泵活塞的回程。這種壓簧元件被作成 螺旋彈簧及延伸在圓柱形端部內(nèi)的一個(gè)環(huán)圈與接收滾子的所謂滾子座之 間。
但在這種根據(jù)凸輪驅(qū)動(dòng)原理的用于輸送燃料的高壓泵結(jié)構(gòu)上存在一個(gè) 問題，即在使用螺旋彈簧構(gòu)型的壓簧元件的情況下通過壓簧元件的壓縮在 由滾子座、推桿導(dǎo)向裝置、泵活塞構(gòu)成的組合體上及由此在所述輸出元件 即滾子上施加扭力。因此得到滾子座及輸出元件的扭轉(zhuǎn)傾向，以致不再能保證輸出元件與凸輪幾何結(jié)構(gòu)之間的線接觸。為此雖然公知了推桿裝置與 泵體之間直線導(dǎo)向裝置形式的抗扭轉(zhuǎn)裝置，但通常不能達(dá)到足夠的精度。 并且直線導(dǎo)向裝置具有一個(gè)小間隙，該間隙相對地寬，及由此不能保證輸 出元件與凸輪幾何結(jié)構(gòu)之間的線接觸。該情況將導(dǎo)致高壓泵過早的磨損， 這在高壓泵所需的工作壽命及可靠性的觀點(diǎn)上是不期望的。
此外要求這種往復(fù)裝置由少量的部件組裝成及保證簡單的結(jié)構(gòu)。與簡 單的螺旋彈簧的結(jié)構(gòu)類型不同的減小扭力的壓簧元件的設(shè)置通常費(fèi)事及仍 然不能起到使彈簧區(qū)域無扭力地壓縮的作用。
因此本發(fā)明的任務(wù)在于，提出一種為內(nèi)燃機(jī)輸送燃料的高壓泵，它為 了得到輸出元件與凸輪幾何結(jié)構(gòu)之間的線接觸能實(shí)現(xiàn)推桿裝置無扭轉(zhuǎn)地被 導(dǎo)向。

發(fā)明內(nèi)容
該任務(wù)從根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分的為內(nèi)燃機(jī)輸送燃料的高壓泵出 發(fā)，結(jié)合其特征部分的特征來解決。本發(fā)明的有利的改進(jìn)給出在從屬權(quán)利 要求中。
本發(fā)明包含這樣的技術(shù)教導(dǎo)，即在壓簧元件與推桿裝置之間的至少一 個(gè)接觸面和/或壓簧元件的與該接觸面鄰接的表面包括一個(gè)摩擦力最小化 了的表面涂層，以便實(shí)現(xiàn)壓簧元件的扭轉(zhuǎn)脫耦。
根據(jù)本發(fā)明的方案的優(yōu)點(diǎn)在于，壓簧元件與推桿裝置之間的扭轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 的脫耦。在壓簧元件被壓縮時(shí)引起的該壓簧元件的扭轉(zhuǎn)可在具有摩擦力最 小化了的表面涂層的接觸面時(shí)不再傳遞到推桿裝置上，以致通過壓簧元件 的扭轉(zhuǎn)不能再引起推桿裝置的扭轉(zhuǎn)，并且因此不再能引起在凸輪幾何結(jié)構(gòu) 上的輸出元件的扭轉(zhuǎn)。壓簧元件被接收在圓柱形端部與推桿導(dǎo)向裝置之間， 以致壓簧元件的一個(gè)端部支撐在推桿導(dǎo)向裝置中的接收輪廓上。在推桿導(dǎo) 向裝置內(nèi)部的接收結(jié)構(gòu)構(gòu)成包括所述摩擦力最小化了的表面涂層的接觸 面。但該表面涂層也可構(gòu)成在壓簧元件這一方，以致壓簧元件的與推桿導(dǎo) 向裝置鄰接的表面具有所述摩擦力最小化了的表面涂層。
根據(jù)一個(gè)有利的進(jìn)一步構(gòu)型，推桿裝置的結(jié)構(gòu)包括一個(gè)壓盤元件，壓 簧元件被置靠在該壓盤元件上，其中，該壓盤元件的至少一個(gè)平面構(gòu)成所述具有摩擦力最小化了的表面涂層的接觸面。壓盤元件構(gòu)造成環(huán)形的及具 有兩個(gè)相反的平面，以致一個(gè)平面與推桿導(dǎo)向裝置中的接觸面鄰接及另一 平面與壓簧元件的端部鄰接。為了最小化摩擦力及由此為了壓簧元件與推 桿導(dǎo)向裝置之間的扭轉(zhuǎn)脫耦，可使壓簧元件的第一平面、相反的平面或這 兩個(gè)平面設(shè)有摩擦力最小化了的表面涂層。但壓盤元件也可與壓簧元件在 一側(cè)無相對轉(zhuǎn)動(dòng)地連接，以致壓盤元件的所述相對的平面可相對推桿導(dǎo)向 裝置進(jìn)行確定的滑動(dòng)運(yùn)動(dòng)。如果壓簧元件被壓縮，則在壓簧元件中引起扭 轉(zhuǎn)，該扭轉(zhuǎn)在壓盤元件與推桿導(dǎo)向裝置之間被補(bǔ)償。
有利的是，輸出元件構(gòu)造成滾子元件，推桿裝置還包括推桿導(dǎo)向裝置 與安裝在該推桿導(dǎo)向裝置中的滾子座，在該推桿導(dǎo)向裝置上構(gòu)造了具有摩 擦力最小化了的表面涂層的接觸面。由此展示了另一可行方案性，即具有 摩擦力最小化了的表面涂層的接觸面既可構(gòu)成在壓盤元件上也可構(gòu)成在推 桿導(dǎo)向裝置本身上，其中，也可以是具有各自的摩擦力最小化了的表面涂 層的各個(gè)接觸面的組合。這里尤其可利用其優(yōu)點(diǎn)，g卩，選擇不同的表面涂 層，這些表面涂層在彼此之上滑動(dòng)，以致構(gòu)成在摩擦學(xué)上優(yōu)化的摩擦副。
此外有利的是，在壓簧元件的端面上，在該壓簧元件上無相對轉(zhuǎn)動(dòng)地
設(shè)置一個(gè)彈性盤元件，該彈性盤元件平面地與推桿導(dǎo)向裝置的接觸面鄰接。
彈性盤元件可材料鎖合、形狀鎖合或借助連接件被安裝在壓簧元件上，由
此彈性盤元件也構(gòu)造成平面的環(huán)輪廓并且形成環(huán)形的接觸面。彈性盤元件 的與推桿導(dǎo)向裝置的接觸面鄰接的接觸面有利地包括摩擦力最小化了的表
面涂層。本發(fā)明的一個(gè)更有利的實(shí)施形式既包括設(shè)在壓簧元件端面上的彈 性盤元件也包括一個(gè)壓盤元件，以使得壓盤元件被設(shè)置在彈性盤元件與推 桿導(dǎo)向裝置之間，并且壓簧元件的接觸面與壓盤元件的接觸面鄰接。根據(jù) 最后所述的結(jié)構(gòu)，四個(gè)具有相應(yīng)的摩擦力最小化了的表面涂層的接觸面可 以以一個(gè)疊層結(jié)構(gòu)彼此相鄰接，其中，壓盤元件位于彈性盤元件與推桿導(dǎo) 向裝置之間。
摩擦力最小化了的表面涂層可有利地通過PVD方法，CVD方法，電鍍方 法或化學(xué)方法施加到至少一個(gè)接觸面上。此外還可以是，摩擦力最小化了 的表面涂層包括潤滑漆膜和/或施加在接觸面上的干潤滑材料。摩擦力最小 化了的表面涂層也可為一個(gè)硬材料涂層，例如鈦氧化物層、鋯氧化物層、硅氧化物層、碳化鈦層或鈦氮化物涂層。此外還可以設(shè)置創(chuàng)新的PVD硬材 料涂層，如TiMgN涂層。摩擦力最小化了的表面涂層與相應(yīng)接觸面的邊緣 層處理的結(jié)合也被規(guī)定為本發(fā)明范圍中的一個(gè)有利的可行方案。特別有利 的是碳化鈦涂層，它以高硬度、兼有低摩擦系數(shù)及極高的韌性而著稱。相 反地鈦氮化物涂層的特征是高硬度，高韌性及小的可焊接性，由此可避免 磨損及形成分層。此外有利的是良好的抗腐蝕及抗氧化性能。
包括壓簧元件的推桿裝置位于泵體內(nèi)部，泵體中注有燃料。因此燃料 可起到潤滑劑的作用，以使得表面涂層與燃料的潤滑作用配合作用。因此 表面涂層對燃料應(yīng)具有耐受性，該燃料尤其是柴油燃料。作為另一表面涂 層可以是鈦-鋁氮化物涂層，此外，氮化鉻氮化物層也是一種可行的硬材料 涂層。這些涂層的特征為尤其是很高的化學(xué)及熱的穩(wěn)定性，其中鉻氮化物 涂層具有小的粘附傾向，因?yàn)閴夯稍c壓盤元件或與彈性盤元件形成作 用連接的結(jié)構(gòu)可具有局部高的面壓力，由此小的粘附傾向是有利的。
也可使用單層構(gòu)型的摩擦力最小化了的表面涂層，其中，雙層(Ti (C， N))或多層(TiC/ TiN)或分級(jí)層(gradierte Schichten) (TiC/Ti (C， N) /TiN)也是可形的變型方案。因此根據(jù)本發(fā)明的摩擦力最小化了的表面 涂層不被限制在一定的層體系上，而是包括多個(gè)不同的層體系。
為了使根據(jù)本發(fā)明的摩擦力最小化了的表面涂層的方案的優(yōu)點(diǎn)也可用 于其它被要求保護(hù)的表面，在本發(fā)明的范圍中可提出整個(gè)壓簧元件及整 個(gè)推桿導(dǎo)向裝置以及還有整個(gè)壓盤元件與彈性盤元件全部設(shè)有表面涂層。 正因?yàn)橥茥U導(dǎo)向裝置在泵體或圓柱形端部內(nèi)在一導(dǎo)向孔中滑動(dòng)，因此這些 部件的全面的涂層也是有利的。
以下通過借助附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的普遍描述來詳細(xì)地說明本 發(fā)明的其它的改進(jìn)措施。


圖1: 一個(gè)高壓泵的橫截面圖，該高壓泵具有一個(gè)推桿裝置、 一個(gè)壓簧 元件， 一個(gè)帶有置入的滾子座的推桿導(dǎo)向裝置及一個(gè)設(shè)在壓簧元件與推桿 導(dǎo)向裝置之間的壓盤元件；
圖2:根據(jù)本發(fā)明的具有第一及第二接觸面的壓盤元件的橫截面圖；及
7圖3:具有相應(yīng)的根據(jù)本發(fā)明的接觸面的推桿裝置的結(jié)構(gòu)的橫截面圖， 其中以彼此分開的布置表示出壓簧元件、壓盤元件及一彈性盤元件。
圖1以橫截面表示一個(gè)高壓泵1的側(cè)視圖，例如該高壓泵被使用在用 于柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料噴射系統(tǒng)中。該高壓泵1用于輸送柴油燃料，以便將 柴油燃料以高的壓力提供給一個(gè)共軌。高壓泵1包括一個(gè)輸出元件2，它在
一個(gè)設(shè)置在凸輪軸3上的凸輪幾何結(jié)構(gòu)4上滾動(dòng)。凸輪軸3在發(fā)電機(jī)側(cè)被 驅(qū)動(dòng)及包括至少一個(gè)凸輪幾何結(jié)構(gòu)4，其中該凸輪幾何結(jié)構(gòu)包括一個(gè)或多個(gè) 在圓周上均勻分布地設(shè)置的凸輪。由此輸出元件2在行程軸線5的方向上 進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)，其中輸出元件2的往復(fù)運(yùn)動(dòng)傳遞到推桿裝置6上。推桿裝 置6包括壓簧元件7及泵活塞12，其中輸出元件2被接收在推桿導(dǎo)向裝置 10內(nèi)，推桿導(dǎo)向裝置10與滾子座15—起也是推桿裝置6的組成部分。在 壓簧元件7與推桿導(dǎo)向裝置10之間設(shè)有壓盤元件9,它以橫截面表示及以 平面盤的構(gòu)型被實(shí)施。在中間由滾子座IO延伸出泵活塞12，該泵活塞在一 個(gè)圓柱形端部13中導(dǎo)行及與圓柱形端部13中的閥裝置配合作用，以輸送 燃料。高壓泵1基本上包括一個(gè)泵體14，其中，圓柱形端部13密封地設(shè)置 在泵體14上。因此無論泵體14還是圓柱形端部13均構(gòu)成推桿裝置6在行 程軸線5的方向上的往復(fù)運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)向裝置，其中未詳細(xì)表示出推桿裝置6 的用于避免繞行程軸線5扭轉(zhuǎn)的抗扭轉(zhuǎn)部分。
圖2表示壓盤元件9的一個(gè)放大視圖，它位于壓簧元件與推桿導(dǎo)向裝 置之間，參見圖l。壓盤元件9包括一個(gè)根據(jù)本發(fā)明的接觸面8a及另一個(gè) 相反的接觸面8b,該接觸面8b具有一個(gè)摩擦力最小化了的表面涂層。壓盤 元件9繞行程軸線5環(huán)形地延伸，以致泵活塞可穿過壓盤元件9地延伸。 摩擦力最小化了的接觸面8a及8b各與壓簧元件及推桿導(dǎo)向裝置鄰接，從 而或第一接觸面8a或第二接觸面8b或兩個(gè)接觸面具有根據(jù)本發(fā)明的摩擦 力最小化了的表面涂層。
圖3表示根據(jù)本發(fā)明的具有壓盤元件9的推桿裝置6的一個(gè)可行的結(jié) 構(gòu)，該壓盤元件設(shè)置在推桿導(dǎo)向裝置10與一個(gè)彈性盤元件11之間，其中 用于接收輸出元件2的滾子座15安裝在推桿導(dǎo)向裝置10中。彈性盤元件 11與壓簧元件7形成連接，其中與壓簧元件的連接或通過材料鎖合(熔焊， 釬焊，粘接)或通過形狀鎖合(壓接，楔接或斂縫)來連接。彈性盤元件11可包括另一根據(jù)本發(fā)明的接觸面8d，該接觸面也具有摩擦力最小化了的
表面涂層。此外在推桿導(dǎo)向裝置10上也具有接觸面8c，它也可具有摩擦力 最小化了的表面涂層。根據(jù)圖，在彈性盤元件11與推桿導(dǎo)向裝置10之間 安裝了壓盤元件9，其中，該壓盤元件9也可被取消，以使得彈性盤元件 11的接觸面8d直接地與推桿導(dǎo)向裝置10的接觸面8c鄰接并且可在該接觸 面8c上滑動(dòng)。
在此情況下，該滑動(dòng)運(yùn)動(dòng)包括在小角度范圍中的振動(dòng)形式的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)， 因?yàn)樵跐L子座15的每個(gè)行程中都發(fā)生壓簧元件7相對推桿導(dǎo)向裝置10的 扭轉(zhuǎn)。壓簧元件7的該扭轉(zhuǎn)因此將在接觸面8a， 8b， 8c及8d之間被補(bǔ)償， 因?yàn)檫@些接觸面是摩擦力最小化了的及允許相互間的滑動(dòng)運(yùn)動(dòng)，其中，該 滑動(dòng)運(yùn)動(dòng)引起很小的摩擦力或甚至與燃料的潤滑作用相結(jié)合將引起很微不 足道的摩擦力。因此壓簧元件7的扭轉(zhuǎn)傾斜不會(huì)傳遞到推桿導(dǎo)向裝置10上， 以致該推桿導(dǎo)向裝置也不會(huì)將扭轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳遞到輸出元件2上，并且保持了 輸出元件2與凸輪軸3上的凸輪幾何結(jié)構(gòu)4之間的線接觸。
本發(fā)明在其實(shí)施形式上不應(yīng)被限制在以上所述的優(yōu)選實(shí)施例上。而是 可想到多種變型方案，這些變型方案也可在根本不同類型的實(shí)施形式下利 用上述的方案。
權(quán)利要求
1.高壓泵(1)，尤其是用于為一共軌燃料噴射系統(tǒng)輸送燃料的高壓泵(1)，包括至少一個(gè)設(shè)有一輸出元件(2)的凸輪傳動(dòng)裝置，該輸出元件(2)能被一設(shè)置在一凸輪軸(3)中的凸輪幾何結(jié)構(gòu)(4)驅(qū)動(dòng)而在一行程軸線(5)的方向上做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，其中，該往復(fù)運(yùn)動(dòng)可傳遞到一推桿裝置(6)上，該推桿裝置(6)及所述輸出元件(2)被借助一壓簧元件(7)在向著所述凸輪幾何結(jié)構(gòu)(4)的方向上加載力，該推桿裝置(6)具有至少一個(gè)接觸面(8a，8b，8c，8d)，所述壓簧元件(7)與該接觸面鄰接，其特征在于所述至少一個(gè)接觸面(8a，8b，8c，8d)和/或所述壓簧元件(7)的與該至少一個(gè)接觸面鄰接的表面包括一摩擦力最小化了的表面涂層，以便實(shí)現(xiàn)所述壓簧元件(7)的扭轉(zhuǎn)脫耦。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的高壓泵(1)，其特征在于所述推桿裝置(6)包 括一壓盤元件(9)，所述壓簧元件(7)支撐在該壓盤元件上，該壓盤元件(9)的至少一個(gè)平面構(gòu)成所述具有摩擦力最小化了的表面涂層的接觸面 (8a， 8b)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2的高壓泵(1)，其特征在于所述輸出元件(2) 構(gòu)造成滾子元件，所述推桿裝置(6)還包括一推桿導(dǎo)向裝置(10)，在該 推桿導(dǎo)向裝置上構(gòu)造了所述具有所述摩擦力最小化了的表面涂層的接觸面(8c)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3的高壓泵(1)，其特征在于在所述壓簧元件(7) 的端側(cè)上， 一彈性盤元件(11)無相對轉(zhuǎn)動(dòng)地設(shè)置在該壓簧元件上，該彈 性盤元件與所述推桿導(dǎo)向裝置(10)的接觸面(8c)平面地鄰接。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3或4的高壓泵(1)，其特征在于所述彈性盤元件(II) 的、與所述推桿導(dǎo)向裝置(10)的接觸面(8c)鄰接的接觸面(8d) 包括一摩擦力最小化了的表面涂層。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4或5的高壓泵(1)，其特征在于所述壓盤元件(9) 設(shè)置在所述彈性盤元件(11)與所述推桿導(dǎo)向裝置(10)之間，以致所述 壓盤元件(9)的接觸面(8a， 8b)與所述接觸面(8d)鄰接。
7. 根據(jù)以上權(quán)利要求中一項(xiàng)的高壓泵(1)，其特征在于所述摩擦力最小化了的表面涂層通過PVD方法、CVD方法、電鍍方法或化學(xué)方法施加到 所述至少一個(gè)接觸面(8a， 8b， 8c， 8d)上。
8.根據(jù)以上權(quán)利要求中一項(xiàng)的高壓泵(1)，其特征在于所述摩擦力 最小化了的表面涂層包括一潤滑漆膜和/或一施加到所述接觸面(8a， 8b， 8c， 8d)上的干潤滑材料。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高壓泵(1)，尤其是用于為一共軌燃料噴射系統(tǒng)輸送燃料的高壓泵(1)，包括至少一個(gè)設(shè)有一輸出元件(2)的凸輪傳動(dòng)裝置，該輸出元件(2)能被一設(shè)置在一凸輪軸(3)中的凸輪幾何結(jié)構(gòu)(4)驅(qū)動(dòng)而在一行程軸線(5)的方向上做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，其中，該往復(fù)運(yùn)動(dòng)可傳遞到一推桿裝置(6)上，該推桿裝置(6)及所述輸出元件(2)借助一壓簧元件(7)在向著所述凸輪幾何結(jié)構(gòu)(4)的方向上被加載力，該推桿裝置(6)具有至少一個(gè)接觸面(8a，8b，8c，8d)，所述壓簧元件(7)與該接觸面鄰接，其中，所述至少一個(gè)接觸面(8a，8b，8c，8d)和/或所述壓簧元件(7)的與該至少一個(gè)接觸面鄰接的表面包括一摩擦力最小化了的表面涂層，以便實(shí)現(xiàn)所述壓簧元件(7)的扭轉(zhuǎn)脫耦。
文檔編號(hào)F02M59/10GK101636579SQ200880008503
公開日2010年1月27日 申請日期2008年1月28日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月16日
發(fā)明者A·杜特, B·霍伊瑟, G·邁爾 申請人:羅伯特·博世有限公司