專利名稱：結(jié)構(gòu)元件副和具有結(jié)構(gòu)元件副的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種根據(jù)權(quán)利要求1前序部分的結(jié)構(gòu)元件副。
背景技術(shù)：
這種結(jié)構(gòu)元件副例如設(shè)置在DE 102 07 227A1中描述的一個燃料噴射器中。在 此，第一結(jié)構(gòu)元件由噴射器的噴嘴體構(gòu)成，而可相對于該第一結(jié)構(gòu)元件移動的第二結(jié)構(gòu)元 件由噴嘴針構(gòu)成，該噴嘴針在噴嘴體中可軸向移動地被導向。在噴嘴體和噴嘴針之間實現(xiàn) 了一個在軸向方向上延伸的圓周間隙，該圓周間隙將一個具有處于軌壓下的燃料(第一介 質(zhì))的噴嘴室和一個具有處于低壓下的燃料(第二介質(zhì))的低壓室相互分開。位于噴嘴室 中的燃料由于相對于低壓室的高壓力差而力圖軸向地通過該間隙在低壓室的方向上流動， 由此導致泄漏損失。為了補償該泄露損失，必須使用功率高的且由此相對大尺寸的高壓泵。除了燃料噴射器之外，這類結(jié)構(gòu)元件副還出現(xiàn)在其它的技術(shù)裝置中，例如共軌高 壓泵、汽油高壓泵或液壓泵等。在此，該結(jié)構(gòu)元件副必須同時實現(xiàn)兩個功能，即第二結(jié)構(gòu)元 件相對于第一結(jié)構(gòu)元件的運動導向以及通過第一結(jié)構(gòu)元件與第二結(jié)構(gòu)元件相互之間的密 封避免兩種介質(zhì)的泄露和/或混合。在此存在以下問題這兩個功能(運動導向和泄露最 小化或密封)導致技術(shù)上的矛盾。因此，在高壓系統(tǒng)中，在保證了這些結(jié)構(gòu)元件相互之間具 有足夠運動性的情況下，兩個結(jié)構(gòu)元件之間的間隙由于所需的間隙寬度通常導致不期望的 油稀釋(由于燃料進入機油中)或者導致油進入燃料中，或者如前所述那樣在燃料噴射器 中導致燃料從噴射器的高壓區(qū)域過量地泄露到噴射器的低壓區(qū)域中。尤其是在現(xiàn)代柴油機中，為了避免形成油灰必須絕對避免油進入柴油中，油灰例 如會強烈地縮短顆粒過濾器的使用壽命。如果為了避免上述問題而減小間隙寬度，則在可相對于彼此移動的結(jié)構(gòu)元件之間 更多地出現(xiàn)不期望的摩擦或磨損。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的任務在于提出一種結(jié)構(gòu)元件副，在該結(jié)構(gòu)元件副中不但保證了結(jié) 構(gòu)元件相對于彼此具有足夠的運動性，而且避免了在間隙中或在間隙附近相互遇到的介質(zhì) 的泄露和/或混合。此外，該任務在于提出一種相應地優(yōu)化的裝置，尤其是燃料輸送裝置、 液壓泵或燃料噴射器。該任務在結(jié)構(gòu)元件副方面通過權(quán)利要求1的特征解決，而在裝置方面通過權(quán)利要 求11的特征解決。本發(fā)明的有利擴展構(gòu)型在從屬權(quán)利要求中給出。由至少兩個在說明書、 權(quán)利要求和/附圖中公開的特征組成的所有組合都落在在本發(fā)明的范圍中。本發(fā)明的基本構(gòu)思在于為了同時實現(xiàn)足夠?qū)挼拈g隙和避免至少兩種介質(zhì)的泄露 和/或混合，為在所述至少兩個結(jié)構(gòu)元件之間構(gòu)成的間隙配設(shè)至少一個振動激勵器，該振 動激勵器這樣地構(gòu)成，使得由其產(chǎn)生的振動(壓力振動)被傳遞到至少一個處于該間隙中 的介質(zhì)上，并且在那里已經(jīng)在至少一個位置或至少一個區(qū)域上導致所述至少一個介質(zhì)的壓力上升。由該壓力上升產(chǎn)生泵效應并且由此導致在第一室的方向上回送第一介質(zhì)和/或在 第二室的方向上回送第二介質(zhì)。在此，優(yōu)選的是該結(jié)構(gòu)元件副的這樣一種實施方式，其中所 述至少兩個室以相互的軸向間距與間隙交界。通過實現(xiàn)歸功于由所述至少一個振動激勵器 產(chǎn)生的振動的泵效應和又由此產(chǎn)生的回送，至少避免了、優(yōu)選完全避免了間隙中的介質(zhì)的 混合和/或從第一室至第二室的泄露或者根據(jù)壓力關(guān)系從第二室至第一室的泄露。同時， 這些結(jié)構(gòu)元件相互之間的運動性通過設(shè)置足夠?qū)挼拈g隙得以保證，從而又使這些結(jié)構(gòu)元件 的摩擦及由此使這些結(jié)構(gòu)元件的磨損現(xiàn)象最小化。特別有利的是這樣一種實施方式，其中第一介質(zhì)和第二介質(zhì)分別是不同的液體。 對振動激勵器的控制可以外部地、例如通過電子控制裝置實現(xiàn)，或者內(nèi)部地由具有結(jié)構(gòu)元 件副的系統(tǒng)實現(xiàn)。視介質(zhì)的特性而定，所施加的振動可以有利地對至少一個介質(zhì)的摩擦學 特性發(fā)生作用，從而可以再次或附加地導致摩擦力減小和/或磨損最小化。在所述至少一個振動激勵器的具體布置方面存在不同的可能性。優(yōu)選這樣一種實 施方式，其中所述至少一個振動激勵器被接收在第一結(jié)構(gòu)元件或第二結(jié)構(gòu)元件中。優(yōu)選的 是，所述振動激勵器在此相對于介質(zhì)是密封的。也可以實現(xiàn)這樣一種實施方式，其中總共設(shè) 有多個振動激勵器。在此可實現(xiàn)的是，多個振動激勵器布置在這些結(jié)構(gòu)元件的僅一個中或 者這些振動激勵器優(yōu)選均勻地分布在這些結(jié)構(gòu)元件上。使用多個振動激勵器的目的是，使 振動在(整個)間隙和/或在間隙圓周上盡可能均勻地分布。優(yōu)選地，這些振動激勵器中 的至少一個被這樣地布置，使得由它發(fā)射出垂直于間隙的縱向延伸尺寸或軸向延伸尺寸的 振動。在所述至少一個振動激勵器的作用原理或者該振動激勵器的具體構(gòu)造方面存在 不同的可能性。因此例如可想到的是，將振動激勵器構(gòu)造為壓電致動器。替代地，振動激勵 器也可以構(gòu)造為聲學地工作或者也可以構(gòu)造為純機械地工作，尤其是通過對多個結(jié)構(gòu)元件 的高頻相互沖擊純機械地工作。特別有利的是結(jié)構(gòu)元件副的這樣一種實施方式，其中該間隙被構(gòu)造為導向間隙， 也就是說第二結(jié)構(gòu)元件通過該間隙在第一結(jié)構(gòu)元件上導向。優(yōu)選的是，除了該間隙之外不 設(shè)置任何其它的導向件。當由振動激勵器產(chǎn)生的振動的振動頻率明顯高于這些結(jié)構(gòu)元件相 對于彼此的相對運動頻率時，在由振動引起的泵效應或回送效應方面得到優(yōu)化的結(jié)果。優(yōu) 選的是，這些結(jié)構(gòu)元件中的僅一個是可有源地移動的，而另一個結(jié)構(gòu)元件位置固定地相對 于第二結(jié)構(gòu)元件布置，其中，具有兩個可有源地移動的結(jié)構(gòu)元件的實施方式也是可實現(xiàn)的。 振動頻率應當在所有情況下都如此地確定大小，使得由該振動頻率在間隙中引起壓力上 升。在本發(fā)明的擴展構(gòu)型中有利的是，間隙寬度在這些結(jié)構(gòu)元件相對于彼此的移動運 動期間至少近似地保持不變，也就是說這兩個結(jié)構(gòu)元件在間隙縱向方向上或者在軸向方向 上相對于彼此運動。特別有利的是，將振動激勵器用于減小或防止第一介質(zhì)泄露到第二室中，尤其是 當涉及不同介質(zhì)并且這些介質(zhì)的至少一個環(huán)境參數(shù)或狀態(tài)參數(shù)(例如介質(zhì)溫度和/或介質(zhì) 壓力)不同時。因此，可以例如在第一室中設(shè)置處于例如1200巴及甚至超過2000巴的高 壓下的柴油燃料，而在第二室中設(shè)置例如處于約1巴的大氣壓下的液壓油或潤滑油作為第 二介質(zhì)。通過設(shè)置至少一個振動激勵器，至少避免了、優(yōu)選完全避免了柴油燃料泄露到含有液壓油或潤滑油的第二室中，并且由此至少避免了、優(yōu)選完全避免了這些介質(zhì)的混合。具有至少一個振動激勵器的結(jié)構(gòu)元件副的替代應用可能性對于以下用途給出，其 中第一介質(zhì)不同于第二介質(zhì)，但是這些介質(zhì)的環(huán)境條件、即狀態(tài)參數(shù)至少近似地相同。因 此，第一室中的第一介質(zhì)例如可以是處于1巴環(huán)境壓力下的柴油燃料，而第二室中的第二 介質(zhì)可以是同樣處于1巴環(huán)境壓力下的液壓油或潤滑油。通過設(shè)置至少一個振動激勵器和 由此得到的間隙中介質(zhì)的壓力上升，至少在很大程度上避免了不同介質(zhì)的混合。該結(jié)構(gòu)元件副的另一種應用可能性或另一種應用領(lǐng)域?qū)τ谝韵虑闆r給出，其中這 些介質(zhì)是相同的，但是至少一個環(huán)境條件、即至少一個狀態(tài)參數(shù)(諸如介質(zhì)壓力或介質(zhì)溫 度等)是不同的。因此，例如可行的是，在第一室中設(shè)置處于約1200巴或者甚至超過2000 巴的高壓下的柴油燃料，而在第二室中設(shè)置同樣的、但處于約1巴的環(huán)境壓力下的柴油燃 料。這些條件尤其在燃料噴射器的情況中會遇到。通過使用至少一個振動激勵器可以在這 里避免或優(yōu)選甚至完全避免第一室至第二室的泄露損失。在第一結(jié)構(gòu)元件和第二結(jié)構(gòu)元件的具體構(gòu)造方面存在不同可能性。因此可想到的 是，這些結(jié)構(gòu)元件是高壓泵的、尤其是高壓燃料泵的或液壓泵的組成部分。在這種情況下， 其例如可以是閥活塞或行程活塞與槌體、套筒、殼體或缸組成的副。附加地或替代地，該結(jié) 構(gòu)元件副可以用在燃料噴射器中，其中在這里優(yōu)選的是，這些結(jié)構(gòu)元件中的一個是控制閥 元件，而另一個結(jié)構(gòu)元件是控制閥體；或者這些結(jié)構(gòu)元件中的一個是噴射器體、噴嘴體或套 筒，而另一個結(jié)構(gòu)元件是單件式或多件式的噴射閥元件(噴嘴針)。所述的結(jié)構(gòu)元件副的其 它用途也是可想到的。本發(fā)明還涉及一種具有至少前述結(jié)構(gòu)元件副的裝置，其中，該裝置可以構(gòu)造為燃 料輸送泵、液壓泵或燃料噴射器。其它的裝置，尤其為在汽車中的使用而確定的裝置，同樣 可配設(shè)一個前述的結(jié)構(gòu)元件副。


本發(fā)明的其它優(yōu)點、特征和細節(jié)從下面對優(yōu)選實施例的描述中以及根據(jù)附圖得 出。這在唯一的圖1中示出。圖1以示意性剖視圖示出一個結(jié)構(gòu)元件副，包括兩個可相對于彼此移動的結(jié)構(gòu)元 件和一個振動激勵器。
具體實施例方式在圖1中示出一個結(jié)構(gòu)元件副1，如其可以例如在燃料噴射器或者泵中使用的那 樣。該結(jié)構(gòu)元件副1包括一個位置固定的、即不可移動的第一結(jié)構(gòu)元件2和一個可在箭頭 方向4上相對于第一結(jié)構(gòu)元件2軸向移動的第二結(jié)構(gòu)元件3。在所示的實施例中，第二結(jié)構(gòu) 元件3是一個具有基本上圓柱形輪廓的結(jié)構(gòu)元件3，該第二結(jié)構(gòu)元件被接收在第一結(jié)構(gòu)元 件2的一個同樣圓柱形的接收孔5中。徑向地在這些結(jié)構(gòu)元件2、3之間設(shè)有一個整圓周地包圍第二結(jié)構(gòu)元件3的、構(gòu)造 為圓周間隙的間隙6，該間隙同樣作為導向間隙用于第二結(jié)構(gòu)元件3相對于第一結(jié)構(gòu)元件2 的導向。間隙寬度、即間隙6的徑向延伸尺寸達到幾個微米。在軸向方向上在圖平面下方， 第一室7與間隙6交界，該第一室至少暫時地填滿第一介質(zhì)8。在間隙6的相對置的軸向側(cè)上，第二室9與該間隙交界，在該第二室中至少暫時地接收第二介質(zhì)10。在第一結(jié)構(gòu)元件2內(nèi)部設(shè)有一個壓電式的振動激勵器11，它發(fā)出振動12，所述振 動通過第一結(jié)構(gòu)元件2傳播，也就是由第一結(jié)構(gòu)元件傳遞并且然后被轉(zhuǎn)送到間隙6或者設(shè) 置在該間隙內(nèi)的介質(zhì)8，10中。如圖1所示，振動12的至少一部分在第二結(jié)構(gòu)元件3的對間 隙6限界的表面13上反射。在該實施例中在間隙6的大致中心區(qū)域14中，通過振動12 (壓 力波)引起壓力上升，該壓力上升對泵效應負責，該泵效應又導致在第一室7的方向上回送 第一介質(zhì)8以及在第二室9的方向上回送第二介質(zhì)10。作為在第一結(jié)構(gòu)元件2中的振動激 勵器11的附加或替代，可以在第二結(jié)構(gòu)元件3中設(shè)置一個振動激勵器11。同樣可以想到， 至少在這些結(jié)構(gòu)元件2，3的一個中設(shè)置多個振動激勵器11，尤其是為了在間隙6中在多個 在軸向方向上和/或在圓周方向上間隔開的或相互過渡的區(qū)域中實現(xiàn)壓力上升以及為了 使振動12均勻分布。在所示的實施例中，第一介質(zhì)8和第二介質(zhì)10指的是不同的介質(zhì)，但是它們至少 近似地處于相同壓力之下，使得介質(zhì)8，10在軸向方向上觀察出現(xiàn)在大于間隙中心中在區(qū) 域14中。通過借助振動激勵器11在區(qū)域14中產(chǎn)生的壓力上升力圖使介質(zhì)8，10回流到各 自的室7，9中。一種變換實施方式同樣涉及例如不同的介質(zhì)，其中，第一介質(zhì)8的介質(zhì)壓力比第 二介質(zhì)10的介質(zhì)壓力更高，優(yōu)選顯著更高。在該情形中，第一介質(zhì)8力圖穿過間隙6流入 到第二室9中。該效應可以通過設(shè)置至少一個振動激勵器11至少最小化。在另一可能的實施方式中，介質(zhì)8，10是相同的，但是處在不同的壓力下。借助振 動激勵器11或者借助由振動激勵器11的使用在區(qū)域14中得到的壓力上升，避免了具有處 于高壓下的第一介質(zhì)8的第一室7至具有處于低壓下的相同的第二介質(zhì)10的第二室9中 的泄露損失。
權(quán)利要求
結(jié)構(gòu)元件副，包括一個第一結(jié)構(gòu)元件(2)和至少一個可相對于該第一結(jié)構(gòu)元件(2)移動的第二結(jié)構(gòu)元件(3)，其中，在這些結(jié)構(gòu)元件(2，3)之間構(gòu)成一個間隙(6)，該間隙與一個含有第一介質(zhì)(8)的第一室(7)連接并且與一個含有第二介質(zhì)(10)的第二室(9)連接，其特征在于，設(shè)有至少一個振動激勵器(11)，用于在所述間隙(6)中產(chǎn)生所述第一和/或第二介質(zhì)(8，10)的壓力上升。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的結(jié)構(gòu)元件副，其特征在于，所述一個振動激勵器(11)或多個振動 激勵器(11)設(shè)置在所述第一結(jié)構(gòu)元件(2)中或上，和/或設(shè)置在所述第二結(jié)構(gòu)元件(3)中 或上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的結(jié)構(gòu)元件副，其特征在于，所述振動激勵器(11)構(gòu)造為根據(jù) 壓電的和/或聲學的和/或機械的作用原理工作。
4.根據(jù)以上權(quán)利要求之一的結(jié)構(gòu)元件副，其特征在于，所述間隙(6)是導向間隙。
5.根據(jù)以上權(quán)利要求之一的結(jié)構(gòu)元件副，其特征在于，由所述振動激勵器(11)產(chǎn)生的 振動頻率比這些結(jié)構(gòu)元件(2，3)的相對運動頻率更高，尤其是顯著更高。
6.根據(jù)以上權(quán)利要求之一的結(jié)構(gòu)元件副，其特征在于，所述第二結(jié)構(gòu)元件(3)在間隙 縱向方向上可相對于所述第一結(jié)構(gòu)元件(2)移動。
7.根據(jù)以上權(quán)利要求之一的結(jié)構(gòu)元件副，其特征在于，所述第一介質(zhì)(8)和所述第二 介質(zhì)(10)是不同的，并且這些介質(zhì)(8，10)的至少一個環(huán)境參數(shù)、尤其溫度和/或壓力是不 同的。
8.根據(jù)以上權(quán)利要求之一的結(jié)構(gòu)元件副，其特征在于，所述第一和第二介質(zhì)(8，10)是 不同的并且這些介質(zhì)(8，10)的所述環(huán)境參數(shù)、尤其溫度和壓力至少近似地相同。
9.根據(jù)以上權(quán)利要求之一的結(jié)構(gòu)元件副，其特征在于，這些介質(zhì)(8，10)是相同的，并 且這些介質(zhì)(8，10)的至少一個環(huán)境參數(shù)、尤其溫度和/或壓力是不同的。
10.根據(jù)以上權(quán)利要求之一的結(jié)構(gòu)元件副，其特征在于，所述第一結(jié)構(gòu)元件(2)和第二 結(jié)構(gòu)元件(3)是高壓泵的、尤其高壓燃料泵的組成部分，或者是液壓泵的組成部分，或者是 燃料噴射器的組成部分。
11.裝置，尤其是燃料輸送泵、液壓泵或燃料噴射器，具有根據(jù)以上權(quán)利要求之一的結(jié) 構(gòu)元件副(1)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種結(jié)構(gòu)元件副(1)，包括一個第一結(jié)構(gòu)元件(2)和至少一個可相對于該第一結(jié)構(gòu)元件(2)移動的第二結(jié)構(gòu)元件(3)，其中，在這些結(jié)構(gòu)元件(2，3)之間構(gòu)成一個間隙(6)，該間隙與一個含有第一介質(zhì)(8)的第一室(7)連接并且與一個含有第二介質(zhì)(10)的第二室(9)連接。根據(jù)本發(fā)明提出，設(shè)置至少一個振動激勵器(11)，用于在所述間隙(6)中產(chǎn)生所述第一和/或第二介質(zhì)(8，10)的壓力上升。本發(fā)明還涉及一種具有結(jié)構(gòu)元件副(1)的裝置。
文檔編號F04B53/16GK101978159SQ200880128125
公開日2011年2月16日 申請日期2008年12月5日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月19日
發(fā)明者J·京特爾特, J·拉普, S·魯特哈特 申請人:羅伯特·博世有限公司