燃料高压泵，具有包括阀体和阀球的出口阀
技术领域
[0001] 本
发明涉及如
权利要求1前序部分所述的燃料高压泵，以及出口阀和如并列权利要求所述的两种方法。
背景技术
[0002] 由市场上已知燃料高压泵、尤其用于
内燃机燃料系统的
活塞泵。这些燃料高压泵经常包括入口阀和出口阀，它们可以根据控制和/或根据燃料压
力打开和关闭。出口阀能够使处于压力下的燃料蓄压器(“轨”，“Rail”)相对于燃料高压泵的输送室在抽吸行程期间关闭。而当输送室中的燃料压力超过由燃料蓄压器中的压力引起的背压包括关闭
弹簧力的时候，出口阀可以打开。
发明内容
[0003] 本发明所基于的问题通过如权利要求1所述的燃料高压泵以及通过如并列权利要求所述的出口阀和两种方法解决。有利的改进方案在
从属权利要求中给出。对于本发明重要的特征还存在于下面的
说明书中以及
附图中，其中，这些特征既可以单独地、也可以不同组合地对于本发明有重要意义，对此不再详细指出。
[0004] 本发明涉及一种燃料高压泵，具有出口阀，该出口阀包括：
阀体；阀球，其中，所述阀体具有一密封区段和一固定区段，在密封区段上构成
密封座，该密封座与阀球共同作用，阀体以固定区段固定在
泵壳体中；用于阀球的止挡体，具有止挡区段，该止挡区段限制阀球的打开行程并且在安装
位置贴靠在阀体上；和一阀弹簧，该阀弹簧支承在与止挡体一体构成的或者固定在止挡体上的独立的弹簧止挡上。按照本发明，所述出口阀形成预装配的安装单元，该安装单元作为整体借助固定区段装入燃料高压泵中。
[0005] 出口阀实施为预装配的安装单元。由此，出口阀可以完全预装好并且在唯一一个制造步骤中装入泵壳体。由此降低装配错误的
风险，可以使损坏最小化。如果在制造出口阀时发生出口阀的损坏，则该损坏限于出口阀并且仅将(还未装入燃料高压泵中的)出口阀换新的就够了。出口阀的装配还可以与燃料高压泵的装配在空间上分开地进行。由此可以改善加工灵活性并且降低燃料高压泵的总成本。
[0006] 在所述燃料高压泵的一扩展构型中，所述固定区段包括一压入区段，出口阀借助它压入到泵壳体中。借助压入区段可以将预装配的出口阀方便且确定地装入到泵壳体中，由此可以改善尺寸保持性并降低成本。所述压入区段优选这样构成，使得作用于其上的压入力不会导致阀体或出口阀的其余区段的
变形。
[0007] 所述密封区段优选与压入区段在轴向上间隔开，由此可以减小或者甚至避免由于压入引起的、密封座上的可能变形。由此可以基本避免有损出口阀的
密封性。通过本发明可以普遍性地改善出口阀或其部件的制造性、功能和装配。这尤其涉及批量制造。
[0008] 如果所述阀体在密封区段的区域中具有比在压入区段区域中小的外尺寸，可以进一步改善出口阀。由此可以使密封区段能够以特别简单且有效的方式与作用在压入区段上的力脱耦，由此可以改善出口阀的功能。
[0009] 在另一扩展构型中，所述阀体具有导向区段，它在径向上导向阀球并且在密封区段上成形在该密封区段的与压入区段相反的一侧上，其中所述阀体在导向区段的区域中也具有比在压入区段的区域中小的外尺寸，优选具有与密封区段相同的外尺寸。由此也可以附加地使导向区段与压入区段所谓“脱耦”，由此可以改善装配好的出口阀的尺寸保持性并改善其运行。
[0010] 可以补充地规定，所述弹簧止挡在其构造为独立构件时实施为
冲压件和/或
拉深件。由此可以使弹簧止挡并由此使出口阀更便宜。
[0011] 在本发明的另一扩展构型中，所述阀体和/或止挡体按照
金属粉末压铸工艺即MIM制成。由此可以使这些元件相对成本有利地制成。尤其可以通过所述阀体在密封区段和导向区段的区域中具有比在压入区段的区域中小的外尺寸而附加地也改善在金属粉末压铸时的可脱模性。
[0012] 在本发明的又一扩展构型中，所述阀体和止挡体力
锁合、形状锁合或材料锁合地相互连接。由此能够实现，出口阀与燃料高压泵分开地预装配并且可以在唯一的制造步骤中装入、例如压入到燃料高压泵的壳体中。由此减小可能错误装配的风险。如果出口阀被错误地预装配，则尤其可以在将出口阀装入到燃料高压泵中之前识别到，由此也可以使损坏限于出口阀。此外能够实现，出口阀与燃料高压泵无关地、尤其在制造技术上分开地制造。因此可以改善制造灵活性并且相应地降低总成本。
[0013] 本发明还涉及一种用于燃料高压泵的出口阀，它作为预装配的安装单元安装上述的本发明扩展构型实施。
[0014] 本发明还包括一种用于制造出口阀并装入到燃料高压泵中的方法，其特征在于下面的步骤：
[0015] -将阀球置入到阀体中；
[0016] -借助力锁合、形状锁合或材料锁合将阀体与止挡体连接，其中所述止挡体具有用于插入阀弹簧的轴向孔；
[0017] -将阀弹簧置入到止挡体的径向内部区段中；
[0018] -将独立的弹簧止挡压装到止挡体的径向外部区段上；并且
[0019] -将阀体压入到泵壳体中。
[0020] 由此可以特别最佳地进行出口阀的预装配或装配。所述出口阀例如可以在唯一的位置预装配，由此无需转移步骤。同样无需在预装配或装配期间固定阀弹簧或阀球。尤其可以与燃料高压泵分开地进行出口阀的预装配。然后可以将预装配的出口阀在唯一的制造步骤中装入到燃料高压泵的壳体中，例如压入、
熔焊或钎焊。
[0021] 在另一替换的扩展构型中，所述方法的特征在于下面的步骤：
[0022] -将阀球置入到阀体中；
[0023] -将阀弹簧置入到止挡体的径向内部区段中，其中所述止挡体与弹簧止挡一体地构成；
[0024] -借助力锁合、形状锁合或材料锁合连接阀体与止挡体；并且
[0025] -将阀体压入到泵壳体中。
[0026] 在此止挡体基本罐形地构成，其中罐的“底部”具有中心孔并且一并承担上述的弹簧止挡功能。相应地在连接阀体与止挡体之前将阀弹簧置入到止挡体的径向内部区段中。这是必需的，因为所述阀弹簧的外径大于止挡体底部中的中心孔的直径。由此可以更简单地构造出口阀并因此更便宜。
附图说明
[0027] 下面借助附图详细解释本发明的实施方式。在附图中示出：
[0028] 图1用于内燃机的燃料高压泵的简化示意剖面图，
[0029] 图2图1的燃料高压泵的出口阀处于第五制造状态，
[0030] 图3图2的出口阀处于第一制造状态，
[0031] 图4图2的出口阀处于第二制造状态，
[0032] 图5图2的出口阀处于第三制造状态，
[0033] 图6图2的出口阀处于第四制造状态，
[0034] 图7出口阀的第一另外实施方式，
[0035] 图8出口阀的第二另外实施方式，和
[0036] 图9用于制造燃料高压泵的方法的
流程图。
[0037] 对于功能等同的部件和参数在所有附图中即使在不同的实施方式中也使用相同的附图标记。
具体实施方式
[0038] 图1示出燃料高压泵10的简化示意的轴向剖面图。燃料高压泵10是未示出的机动车内燃
发动机的未示出的燃料系统的部件。燃料高压泵10具有壳体12(“泵壳体”)，在该壳体中，在附图中左部区段布置带有磁线圈16的电磁
铁14、
衔铁18和衔铁弹簧20。
[0039] 燃料高压泵10还包括与低压管道22连接的、具有入口阀26的入口24和与高压管道28连接的、具有出口阀32的出口30。连接在高压管道28上的高压蓄压器(“Rail”)未示出。出口阀32在打开状态中通过开口34与输送室36液压连接。出口阀32包括阀球38以及阀弹簧40并且在图1中只非常示意性地示出。后面在图2至8中更详细地示出并描述出口阀32。
[0040] 出口阀26包括阀弹簧42以及阀体44。阀体44可以借助在附图中可
水平移动且与衔铁18耦合的
阀针46运动。如果电
磁铁14通电，则阀针46在图1中向左运动，因而可以通过阀弹簧42的力使入口阀26关闭。
[0041] 如果电磁铁14不通电，则入口阀26可以通过衔铁弹簧20的力被强制打开。在输送室36中活塞48在附图中可垂直运动地设置。活塞48可以借助滚子50被当前椭圆形的
凸轮52在缸54中驱动。缸54在壳体12的一个区段中形成。入口阀26通过开口56与输送室36液压连接。
[0042] 在运行中，燃料高压泵10将燃料从入口24输送到出口30，其中，出口阀32相应于输送室36与出口30或者高压管道28之间的当前压差打开或关闭。入口阀26在完全输送时被入口24与输送室36之间的对应压差加载，但在部分输送时另外还被阀针46或电磁铁14加载。
[0043] 本发明尤其要求保护的是，出口阀32形成预装配的安装单元，该安装单元作为整体借助固定区段安装到燃料高压泵10中。但是与此不同，图2至6以及后面说明的“第一”方法描述了一个实施方式，其中，出口阀32不是与燃料高压泵分开地预装配，而是其元件单个地先后安装到壳体12中。因此，在针对图7至9的说明书中解释与图2至6的实施方式的不同。但是只要可以应用且有意义，在图2至6中描述的燃料高压泵10和出口阀32的特征可以转移到图7至9的本发明实施方式上。
[0044] 图2示出燃料高压泵10的出口阀32在第五制造状态中的轴向剖面图，即，出口阀32在当前情况下基本上以准备运行的状态装配好。前面的制造状态在下面在图3至6中描述。
[0045] 出口阀32布置在燃料高压泵10的壳体12中并且与壳体12的径向内壁面一样基本
旋转对称地或径向对称地构成。该壳体也可以构造为单独的元件或者构造在燃料高压泵10的壳体区段中。
[0046] 出口阀32在此包括五个元件：阀体58(在图中右侧)、止挡体60(在图在左侧)、在轴向上对中地布置在阀体58与止挡体60之间的阀球38、构造为螺簧的阀弹簧40和大致罐形构造的弹簧止挡61(图2中最左侧)，该弹簧止挡对于阀弹簧40起到支座作用。在此，弹簧止挡61压紧到止挡体60的径向外部区段上。在出口阀32的一种实施方式中，弹簧止挡61借助形状锁合或材料锁合与止挡体60连接。
[0047] 如从图2可看到，阀体58从左向右主要具有四个轴向区段：由轴向延伸的环段或短臂(如下面还要解释的那样)构成的导向区段63、密封区段65、压入区段67(它在这里作为固定区段)和端部区段69，在该端部区段上，阀体58止挡在壳体12的内端面上。借助压入区段67，阀体58
挤压到壳体12的上述径向内壁面上。阀体58尤其在导向区段63和密封区段65的区域中具有比在压入区段67的区域中小的外尺寸。
[0048] 阀弹簧40在关闭方向上加载阀球38并且被接收在止挡体60的
槽口62中。槽口62的径向内部边界面对于阀弹簧40形成导向装置。槽口62具有基本圆柱体的形状。弹簧止挡61在其底部上具有轴向中心孔64，该轴向中心孔具有比阀弹簧40小的直径。
[0049] 止挡体60中的槽口62的面对阀球38的倾斜边缘对于阀球38形成环形的止挡区段66。因此止挡体60借助止挡区段66限制阀球38的打开行程。
[0050] 在阀体58上在密封区段65的区域中构成线性的环形密封座68，它与阀球38共同作用。借助导向区段63，阀球38径向被导向。在此，导向区段63在密封区段65的与压入区段67轴向相反的一侧上成形在该密封区段上。导向区段63具有第一数量的多个轴向伸出的第一短臂72，它们在圆周方向上均布地设置。在此，阀体58包括三个短臂72。其中在图2中可看到第一短臂72(上方)和第二短臂72(下后方)。由于剖面，看不到第三短臂72(下前方)。尤其可以看出，短臂72从包括密封座68的密封区段65轴向自由伸出。
[0051] 相应地，在径向上在短臂72之间存在第一数量的多个第一槽口，它们形成第一流动路径74。在每两个相邻的短臂72之间分别存在径向向外的一个开口，即，这些短臂72不被公共的、径向环绕的凸缘或类似结构包围。可以看出，阀体58在导向区段63的区域中也具有比在压入区段67的区域中小的外尺寸。在此，导向区段63和密封区段65甚至具有相同的径向外尺寸。
[0052] 止挡体60在径向上在其外侧上、即在槽口62径向外部具有第二数量的多个槽口76，它们在圆周方向上均布地设置并且形成第二流动路径78。在第二流动路径78的轴向区域中止挡体60相应于第二数量的多个槽口76径向对称地构成。在此，第一数量和第二数量不同并且为3或者5。由此在第一与第二流动路径74与78之间得到所谓径向“干涉”，由此，得到的液压开口横截面基本与导向区段63和止挡体60之间的径向
角度无关。
[0053] 在图2的实施方式中阀体58和止挡体60轴向贴靠地设置。在出口阀32的一未示出的实施方式中，阀体58与止挡体60相互间隔一个小的轴向尺寸。在此止挡体60与阀体58力锁合地设置在壳体12中，其方式是，止挡体60或阀体58的径向外表面分别挤压在壳体12的径向内壁区段上，类似于压入区段67。当然，为了将止挡体60和/或阀体58布置在壳体12中，也可以使用除挤压外的其它技术，由此例如能够实现形状锁合的或材料锁合的连接。
[0054] 在按照图2的实施方式中阀球38由
钢材料制成。在此止挡体60和阀体58按照金属粉末压铸工艺即MIM制造。替换地，可以借助冲压和拉深制造止挡体60和/或弹簧止挡61。总之，出口阀32这样确定尺寸或构造，使得在出口阀32的打开状态中产生的液压横截面积足够大，以便在以液压
流动阻力相对小的情况下输送所需的燃料量。
[0055] 如果在燃料高压泵10运行中在输送室36中或在开口34的区域中的燃料压力比在槽口62的区域中的燃料压力加上阀弹簧40的力小，则阀球38在附图中向右压向密封座68上。因而出口阀32关闭。
[0056] 而如果在开口34的区域中的燃料压力比在槽口62的区域中的燃料压力加上阀弹簧40的力大，则阀球38可以从密封座68上在附图中向左抬起。出口阀32因而打开。
[0057] 如果在开口34的区域中的燃料压力足够大，则阀球38可以在附图中向左最多一直被压到止挡区段66上。因此得到对于阀球38的“行程限制”。可以看出，阀体58和止挡体60使得能够对阀球38径向导向。
[0058] 在出口阀32的打开状态中得到大致沿着用附图标记74和78标记的箭头的燃料流动。该流动在附图中从右向左穿过开口34，然后在阀球38旁边经过，然后穿过阀体58上的第一流动路径74，然后穿过止挡体60上的第二流动路径78，然后经过出口30进入高压管道28中并流向未示出的高压蓄压器。尤其借助在阀体58上构成的自由伸出的短臂72使得能够在出口阀32打开的情况下实现特别大的液压横截面。
[0059] 图3至6描述用于制造燃料高压泵10或出口阀32的第一方法，并且在此示出这五个制造步骤中的四个：
[0060] -将阀体58压入80到壳体12中(图3)；
[0061] -将阀球38置入82到阀体58中(图4)；
[0062] -将止挡体60压入84到壳体12中，直到止挡体60贴靠在阀体58上(图5)；
[0063] -将阀弹簧40置入86到止挡体60的径向内部区段中，即在此置入到槽口62中(图6)；
[0064] -将弹簧止挡61挤压到止挡体60的径向外部区段上，由此得到按照图2的装配好的出口阀32，如上已经解释的那样。
[0065] 图7示出按照本发明的出口阀32的实施方式，其中，阀体58和止挡体60借助力锁合、形状锁合或材料锁合相互连接。尤其是，止挡体60的外径小于壳体12的对应内径。与图2至6的实施方式不同，止挡体60由此只与阀体58连接而不与壳体12连接，因此可以与燃料高压泵10分开地预装配。图8示出出口阀32的又一实施方式，与图7类似。在此止挡体60基本罐状地构成，其中，止挡体60的底部60a具有中心孔64，参照图2。因此止挡体60可以一并承担弹簧止挡61的功能，由此也去掉弹簧止挡61。
[0066] 图7和8尤其示出，包括阀体58、阀球38、阀弹簧40、止挡体60和必要时弹簧止挡61的出口阀32可以如何作为完全预装配的安装单元87装入到燃料高压泵10中。为了该预装配，出口阀32被暂时接收在一工具(未示出)、例如夹紧装置或固定装置中。该预装配然后优选如下面对图9所描述的那样来进行。
[0067] 图9示出用于制造燃料高压泵10或出口阀32的第二方法、尤其针对在图7和8中所示的实施方式的流程图。为此，阀体58与图7和8可类比地在夹紧段67上被暂时接收在工具中。在第一步骤90中将阀球38置入82到阀体58中。在第二步骤92中借助力锁合、形状锁合或材料锁合进行阀体58与止挡体60的连接。在此例如借助
激光焊接、
电阻焊、钎焊或挤压使阀体58与止挡体60持久地相互连接。在步骤94中将阀弹簧40置入86到止挡体60的径向内部区段中。在步骤96中将弹簧止挡61压装到止挡体60的径向外部区段上。接着在步骤98中将这样预装配的出口阀32在阀体58的压入区段67上压入到燃料高压泵10的壳体12中。替换地，可以借助形状锁合或材料锁合将阀体58与壳体12连接。
[0068] 如果出口阀32按照图8的实施方式构成，则将按照图9的用于制造燃料高压泵10的方法变化，其方式是，在连接阀体58与止挡体60(步骤92)之前将阀弹簧40置入86到止挡体60的径向内部区段中。这是必需的，因为阀弹簧40的外径大于止挡体60的底部中的中心孔
64的直径。省去了弹簧止挡61的压装，因为在图8的实施方式中无需该弹簧止挡。
[0069] 在一未示出的实施方式中，将出口阀32的元件压入到一独立的壳体中，例如压入一圆柱形套中，并由此预装配。接着可以将出口阀32借助该独立的壳体装入、例如压入到燃料高压泵10中。
