本发明涉及一种燃料高压泵(10)，具有可围绕转动轴线(32)转动的、用于驱动泵活塞(22)的驱动轴(12)，驱动轴具有轴段(28)，该轴段具有与转动轴线(32)背离指向的轴段表面(299，和偏心段(30)，该偏心段在径向(50)上离开转动轴线(32)地延伸并且突出于轴段表面(29)，其中，偏心段(30)包括用于至少间接地接触泵活塞(22)的接触区(34)和将接触区(34)与轴段(28)连接的连接区(38)，其中，接触区(34)为了引出(34)在运行中作用于接触区上的力沿着驱动轴(12)的转动轴线(32)设计得比连接区(38)较长。
1.燃料高压泵(10)，具有能够围绕着转动轴线(32)转动的、用于驱动泵活塞(22)的驱动轴(12)，其中该驱动轴(12)具有:-轴段(28)，其具有与转动轴线(32)背离指向的轴段表面(29)，-偏心段(30)，其在径向(50)上从转动轴线(32)离开地延伸并且突出于轴段表面(29)，其中，偏心段(30)具有:-用于至少间接地接触泵活塞(22)的接触区(34)，-将接触区(34)与轴段(28)连接的连接区(38)，其中，接触区(34)为了引出在运行中作用于接触区(34)上的力沿着驱动轴(12)的转动轴线(32)设计得比连接区(38)较长，其中所述接触区(34)设置在连接区(38)的长度的中间处，由此实现由接触区和连接区形成的偏心段的一种弹性的外部轮廓，通过该外部轮廓将引入到接触区上的力引出，其中轴段(28)和连接区(38)由第一材料(40)形成，而接触区(34)由与第一材料(40)不同的第二材料(42)形成。
2.根据权利要求1所述的燃料高压泵(10)，其特征在于，连接区(38)具有沿着转动轴线(32)限制连接区(38)的第一棱边(44)和沿着转动轴线(32)限制连接区(38)的第二棱边(46)，其中，接触区(34)沿着转动轴线(32)设计成自由地突出于第一和第二棱边(44，46)。
3.根据权利要求1或2所述的燃料高压泵(10)，其特征在于，连接区(38)与轴段(28)整体地形成，其中，接触区(34)通过一个与连接区(38)和轴段(28)分开地构造的、与连接区(38)连接的接触元件(43)形成。
4.根据权利要求3所述的燃料高压泵(10)，其特征在于，连接区(38)和接触元件(43)通过传力配合连接和/或通过形状配合连接相互连接起来。
5.根据权利要求1所述的燃料高压泵(10)，其特征在于，第二材料(42)具有比第一材料(40)更大的针对摩擦负载的抵抗能力。
6.根据权利要求1所述的燃料高压泵(10)，其特征在于，第一材料(40)具有比第二材料(42)更大的针对弯曲负载和/或扭转负载的抵抗能力。
7.根据权利要求1或2所述的燃料高压泵(10)，其特征在于，接触区(34)环绕驱动轴表面(13)在偏心段(30)的区域中形成。
8.根据权利要求1或2所述的燃料高压泵(10)，其特征在于，接触区(34)具有第一表面段(64)和第二表面段(66)，它们不同地远地与转动轴线(32)相间隔，其中，接触区(34)的径向的壁厚(70)从第一表面段(64)到第二表面段(66)的方向上连续地减小。
9.根据权利要求1或2所述的燃料高压泵(10)，其特征在于，接触区(34)具有第一表面段(64)和第二表面段(66)，它们不同地远地与转动轴线(32)相间隔，其中，接触区(34)的径向的壁厚(70)在整个接触区表面上是相同的。
10.根据权利要求1或2所述的燃料高压泵(10)，其特征在于，连接区(38)在横截面上具有与半椭圆的几何形状不同的形状。
11.根据权利要求10所述的燃料高压泵(10)，其特征在于，连接区(38)在横截面上通过多个多边形的区域(74)形成，它们相对于一个径向的、与转动轴线(32)交割的镜面(78)镜像对称地布置。
12.根据权利要求3所述的燃料高压泵(10)，其特征在于，连接区(38)和接触元件(43)通过压配合相互连接起来。
13.根据权利要求5所述的燃料高压泵(10)，其特征在于，第二材料(42)是陶瓷或合金。
14.根据权利要求6所述的燃料高压泵(10)，其特征在于，第一材料(40)是标准钢。
15.根据权利要求10所述的燃料高压泵(10)，其特征在于，连接区(38)在横截面上具有一个多边形的区域(74)。
16.用于驱动燃料高压泵(10)的泵活塞(22)的驱动轴(12)，其中该驱动轴(12)具有:-轴段(28)，其具有与转动轴线(32)背离指向的轴段表面(29)，-偏心段(30)，其在径向(50)上与转动轴线(32)离开地延伸并且突出于轴段表面(29)，其中，偏心段(30)具有:-用于至少间接地接触泵活塞(22)的接触区(34)，-将接触区(34)与轴段(28)连接的连接区(38)，其中，接触区(34)为了引出在运行中作用于接触区(34)上的力沿着驱动轴(12)的转动轴线(32)设计得比连接区(38)较长，其中所述接触区(34)设置在连接区(38)的长度的中间处，由此实现由接触区和连接区形成的偏心段的一种弹性的外部轮廓，通过该外部轮廓将引入到接触区上的力引出，其中轴段(28)和连接区(38)由第一材料(40)形成，而接触区(34)由与第一材料(40)不同的第二材料(42)形成。
燃料高压泵和驱动轴
[0001] 本发明涉及一种燃料高压泵以及一种驱动轴，驱动轴可以在这种燃料高压泵中使用。
[0002] 燃料现如今被加载非常高的压力，以便实现燃料在内燃机的燃烧室中的尽可能更干净的燃烧。在此，压力范围在使用汽油作为燃料的情况下在200bar-250bar的范围中变动，而柴油燃料大多被加载2000bar-2500bar的压力。
[0003] 为了产生非常高的压力，使用燃料高压泵，其大多由径向活塞泵形成，其中，泵活塞由内燃机的驱动轴驱动。
[0004] 由于高的压力，用于产生压力的元件承受高的磨损。但是同时也存在尽可能大地降低成本的愿望。因此在现有技术中例如建议，承受负载的元件仅仅在它们实际地承受高的摩擦负载的区域中被配备更耐磨的、但是通常而更昂贵的材料，而在存在较小的摩擦负载的区域中的元件用标准材料形成，如这例如在EP0170378Bl中描述的那样。
[0005] 本发明的任务是建议一种燃料高压泵，其具有好的抵抗能力并且尽管如此在制造上仍然是成本有利的。
[0006] 该任务通过一种燃料高压泵来解决。
[0007] 一种可以用于驱动在这种燃料高压泵中的泵活塞的驱动轴是本发明的另一主题。
[0008] 根据本发明的燃料高压泵具有能够围绕着转动轴线转动的、用于驱动泵活塞的驱动轴，其中该驱动轴具有：
[0009] -轴段，其具有与转动轴线背离指向的轴段表面，
[0010] -偏心段，其在径向上从转动轴线离开地延伸并且突出于轴段表面，其中，偏心段具有:
[0011] -用于至少间接地接触泵活塞的接触区，
[0012] -将接触区与轴段连接的连接区，
[0013] 其中，接触区为了引出在运行中作用于接触区上的力沿着驱动轴的转动轴线设计得比连接区较长，
[0014] 其中所述接触区设置在连接区的长度的中间处。
[0015] 根据本发明的用于驱动燃料高压泵的泵活塞的驱动轴具有：
[0016] -轴段，其具有与转动轴线背离指向的轴段表面，
[0017] -偏心段，其在径向上与转动轴线离开地延伸并且突出于轴段表面，其中，偏心段具有:
[0018] -用于至少间接地接触泵活塞的接触区，
[0019] -将接触区与轴段连接的连接区，
[0020] 其中，接触区为了引出在运行中作用于接触区上的力沿着驱动轴的转动轴线设计得比连接区较长，
[0021] 其中所述接触区设置在连接区的长度的中间处。
[0022] 本发明还涉及有利的设计方案。
[0023] 燃料高压泵具有可围绕转动轴线转动的用于驱动泵活塞的驱动轴。驱动轴具有轴段，其具有与转动轴线背离指向的轴段表面，和偏心段，其在径向上与转动轴线离开地延伸和突出于轴段表面。偏心段包括用于至少间接地接触泵活塞的接触区和将接触区与轴段连接的连接区。接触区为了引出在运行中作用于接触区上的力沿着驱动轴的转动轴线设计得比连接区较长。
[0024] 偏心段的接触区在燃料高压泵运行中以其表面形成区域，该区域或者直接地或者间接地例如经由滚轮挺杆与泵活塞接触和驱动泵活塞进行平移运动。这意味着，在接触区的表面的区域中最大的负载作用在驱动装置上。如果现在接触区设计成比连接凸起更长，那么实现由接触区和连接区形成的偏心段的一种弹性的外部轮廓，通过该轮廓可以将引入到接触区上的力引出。
[0025] 总体上因此可以产生一种用于驱动泵活塞的更耐磨的驱动轴和因此也产生一种寿命更长的燃料高压泵。
[0026] 最好连接区沿着驱动轴的转动轴线具有限制连接区的第一和第二棱边。接触区有利地沿着转动轴线设计成自由地突出于第一和第二棱边。
[0027] 如果接触区有利地突出于连接区的两个棱边，那么例如滚轮挺杆的滚轮在两个突出的区域之间在中心处运动。由此在接触区域上的滚轮滚动轨道（滚动面）在朝着棱边的方向上弹性地可弯曲地设计，由此通过滚轮作用于接触区上的力可以有利地向外引导和甚至被阻尼（衰减）。
[0028] 最好连接区与轴段整体地形成，其中，接触区通过一个与连接区和轴段分开地构造的、与连接区连接的接触元件形成。
[0029] 如果与轴段的连接区和用于形成接触区的接触元件相互分开地形成并且然后相互连接，那么驱动轴最好可以用比在必须在一个部件中制造具有突出的接触区的复杂的结构时较小的费用制造。
[0030] 最好连接区和接触元件通过传力配合连接，尤其是压配合，相互连接。传力配合连接例如压配合，具有优点，即它们可以特别简单地制造。
[0031] 备选地或附加地，但是连接区和接触元件也可以通过形状配合连接相互连接，由此产生优点，即可以实现一种特别可靠的连接。
[0032] 有利地，轴段和连接区由第一材料形成和接触区由与第一材料不同的第二材料形成。
[0033] 第二材料最好具有比第一材料更大的针对摩擦负载的抵抗能力。这有利地导致较小的磨损易受性和因此导致驱动轴的较长的寿命。
[0034] 此外有利的是，第一材料具有比第二材料更大的对弯曲和/或扭转负载的抵抗能力。由此第一材料例如可以承受（吸收）和有利地引出弯曲或扭转力。由此也可以有利地实现较小的磨损易受性和因此实现驱动轴的较长的寿命。
[0035] 例如第一材料是标准钢和第二材料是陶瓷或合金。标准钢有利地可以成本有利地获得并且由于较小的摩擦负载，其作用于驱动轴和连接区上，可以优选被用于制造具有连接区的驱动轴，以便节省成本。陶瓷或合金材料对摩擦负载具有较高的抵抗能力并且因此可以优选用于承受较大的摩擦负载的接触区。
[0036] 有利地，接触区环绕驱动轴表面在偏心段的区域中形成。
[0037] 因此可以优选将作用于上接触区的力在驱动轴围绕其转动轴线的整个旋转期间引导到接触区的突出于连接区的区域上。
[0038] 备选地，但是接触区也可以仅仅在连接区径向地突出于轴段表面的区域中较长地构造，以便有利地实现驱动轴的更简单的制造。
[0039] 最好接触区具有第一表面段和第二表面段，它们不同地远地与转动轴线相间隔，其中，接触区的径向厚度从第一表面段到第二表面段的方向上连续地减小。
[0040] 这具有优点，在接触区的范围上在接合处的区域中，即在接触区和连接区在那里相互连接的地方，实现相同的接合压力。
[0041] 备选地，接触区具有第一表面段和第二表面段，它们不同地远地与转动轴线相间隔，其中，接触区的径向的壁厚在整个接触区表面上是相同的。
[0042] 接触区的壁厚的这种设计具有优点，由此可以在接触区的范围上实现均匀的切向应力分布。
[0043] 连接区在横截面上最好具有一种与半椭圆的几何形状不同地形状。也就是说，在围绕连接区的周边延伸的曲线不应该具有连续的变化，而是具有曲折部和/或棱边。有利地，连接区域在横截面上例如具有多边形形的区域。通过曲折的或多边形形的设计可以有利地产生一种几何形状，其实现接触区和连接区相互简单的形状配合连接。
[0044] "多边形形的"应该理解为与半球形状或圆柱体形状不同的全部的三维的形状。
[0045] 多边形形的区域在此情况下优选具有一种形状，它相对于一个将偏心区域对半分的镜像对称平面是对称的。
[0046] 如果驱动装置具有多个接触区，优选的是，在横截面上以多个多边形形的区域构成，这些区域相对于驱动轴的一个径向轴线镜像对称地布置。在此，该径向轴线有利地形成布置在驱动轴上的多个连接区的镜像轴。
[0047] 如果驱动轴例如具有“双凸轮（凸起）”，即两个接触区，它们在径向上精确地相互相对置，那么有利地在驱动轴上形成两个多边形形的区域，它们同样径向地精确地相互相对置并且在其几何形状上如此地设计，即它们相互间是镜像对称的。
[0048] 如果驱动装置例如具有三个接触区，那么它们同样对称地围绕驱动轴布置和具有相同的多边形形的几何形状，由此一个中心地交割三个多边形形的区域之一的轴线形成一个镜像轴。
[0049] 这种考虑也适用于具有四个接触区的驱动装置。
[0050] 在一种用于制造燃料高压泵的方法中，首先提供具有连接区的驱动轴，它在径向上突出于驱动轴的轴区域的一个轴段表面。提供一个接触元件和然后将接触元件与连接区这样地连接，即由此形成的接触区沿着驱动轴的转动轴线自由地突出于连接区的至少一个棱边。
[0051] 该连接例如可以通过压配合实现，但是也可以的是，驱动轴和连接区用一种材料覆层或烧结上，该材料应该形成接触区。
[0052] 用于驱动燃料高压泵的泵活塞的驱动轴具有一个轴段，其具有与转动轴线背离指向的轴段表面，和一个偏心段，其在径向上与转动轴线离开地延伸和突出于轴段表面。偏心段包括用于至少间接地接触泵活塞的接触区和将接触区与轴段连接的连接区。接触区为了引出在运行中作用于接触区上的力沿着驱动轴的转动轴线设计成比连接区较长。
[0053] 全部针对燃料高压泵描述的特征相应地可以应用于驱动轴并且在此处也具有相同的优点。
[0054] 在以下借助于附图详细解释本发明的有利的设计方案。
[0055] 在此示出:
[0056] 图1是现有技术的具有驱动轴的燃料高压泵的纵剖图;
[0057] 图2是图1中的驱动轴的剖视的细节图;
[0058] 图3是在一个实施方式中的按照本发明的驱动轴的部分区域的剖视图;
[0059] 图4是按照另一个实施方式的按照本发明的驱动轴的部分区域的剖视图;
[0060] 图5是在一个实施方式中的图3的驱动轴的横剖图;
[0061] 图6是在另一个实施方式中的图4的驱动轴的横剖图;
[0062] 图7是按照另一个实施方式的驱动轴的部分横剖图;和
[0063] 图8是图7中的驱动轴的完全的横剖图。
[0064] 图1示出按照现有技术的具有驱动轴12的燃料高压泵10的纵剖图。尽管驱动轴12不是按照本发明地设计的，但是按照图1的驱动轴12与按照本发明的驱动轴12相同地作用，因此图1可以用于描述燃料高压泵10的原理上的工作方式。
[0065] 燃料高压泵10具有缸头14和带有空隙18的外壳16，缸头14固定在空隙中。在缸头14中布置压力室20以及泵活塞22。在外壳16的空隙18中此外安置具有滚轮26的滚轮挺杆
24。驱动轴12从侧面突入到外壳16中和通过驱动轴表面13与滚轮26接触。
[0066] 驱动轴12具有带有轴段表面29的轴段28和偏心段30，其在径向上突出于轴段表面29。偏心段30通过接触区34与滚轮挺杆24的滚轮26接触。接触区34和轴段28通过连接区38相互连接。
[0067] 在运行中，驱动轴12围绕转动轴线32转动，其中，滚轮26在驱动轴12的接触区34上滚动。由于驱动轴12在本情况下具有两个偏心段30，滚轮26在其滚动期间在驱动轴12转动一圈期间被两次从转动轴线32离开地挤压并且由此实施平移运动。滚轮26或滚轮挺杆24将这个运动传递到泵活塞22，其由此交替地减小和增大压力室20的容积并且由此对在压力室20中设置的燃料36加载压力。
[0068] 尤其是在滚轮26和驱动轴12的接触区34中，大的压力-和摩擦负载作用于两个元件上，由此尤其是在驱动轴12的高的转速下对燃料高压泵10产生最高的要求。驱动轴12为此需要高的承载能力，其中，这尤其是适用于偏心段30或接触区34。在该区域中高的强度是有利的，以便保持小的磨损。
[0069] 在图1中示出的按照现有技术的驱动轴12与接触区34一体地形成。
[0070] 这个也尤其是在图2中的纵剖图中可以看见，其中驱动轴12和接触区34统一地由一种材料形成。
[0071] 因此建议，驱动轴12由两个部件构造，即具有连接区38的轴段28和接触元件43，其形成接触区34作为凸轮部件。两个部件可以由分开的部件形成并且然后通过传力配合和/或形状配合连接相互连接。但是也可能的是，它们同样地整体地在一个部件中形成。
[0072] 为了形成用于最高要求的接触区34，可以在该区域中使用高质量的材料，而对于轴段28和连接区38可以使用标准材料。由此可以在制造驱动轴12中限制成本，并且尽管如此仍然提供较长寿命的驱动轴12。
[0073] 作为第一材料40有利地使用一种材料，它具有高的抗弯曲和/或扭转负载能力，例如标准钢。相反，作为第二材料42有利地使用一种材料，它具有高的抗摩擦负载能力，例如陶瓷或合金。
[0074] 图3至图8在纵剖图或横剖图中示出这种通过两个部件构造的驱动轴12。
[0075] 在以下描述的全部实施方式的特征可以相互组合。
[0076] 图3示出驱动轴12，其中轴段28和连接区38由第一材料40形成，其中，接触区34由第二材料42形成。连接区38与转动轴线32平行地由第一棱边44和第二棱边46限制。在图3中可以看见，接触区34在转动轴线32的方向上突出于第一和第二棱边44，46，即连接区38沿着转动轴线32设计得比接触区34较短。由此可以在外部轮廓48上，即接触区34突出于棱边44，46所在的区域，实现接触区34的弹性。由此作用于接触区34上的力可以被引出和阻尼。
[0077] 图4示出驱动轴12的另一个实施方式，具有由两种不同的材料40，42形成的元件：轴段28，连接区38和接触区34。在图3的第一实施方式和图4的第二实施方式之间的区别在于，覆盖比-通过接触元件43覆盖的连接区38与未覆盖的连接区38-沿着驱动轴12的径向50是不同的。
[0078] 图3中的实施方式示出连接区38，它直到与轴段28的边界区域60被用第二材料42围住。与此相反，在按照图4的第二实施方式中的连接区38仅仅在一个上部的区域中被用第二材料42围住。
[0079] 图5和图6示出按照另外的实施方式的驱动轴12的横剖图。
[0080] 如在图5和图6中可以看见的，接触区34具有第一表面段64和第二表面段66，它们在径向50上不同地远地与驱动轴12的转动轴线32相间隔，以便由此在驱动轴12上形成凸轮68。表面段64，66此时连续地过渡到对方中。
[0081] 在按照图5的另一个实施方式中，接触区34具有第二材料42的变化的壁厚70。壁厚70此时从第一表面段64到第二表面段66连续地减小。
[0082] 相反，在按照图6的备选的实施方式，壁厚70在接触区34和连接区38之间的整个边界面72上保持恒定。
[0083] 变化的壁厚70具有优点，由此可以在边界面72处实现均匀的接合压力，而统一的壁厚70具有优点，可以实现相同的切向应力分布。
[0084] 图7和图8在横剖图中示出驱动轴12的其它的实施方式。在横截面上，驱动轴12在此处具有与半椭圆的几何形状不同的区域，例如多边形形的区域74。多边形76在此与镜面78镜像对称地形成，它对半地分割通过偏心段30形成的凸轮68和垂直于转动轴线32。
[0085] 如果驱动轴12具有多个凸轮68，那么该分割对应于凸轮轮廓的造型，如在图8中示出的。这意味着，如果驱动轴12具有两个凸轮68，则设置两个例如多边形形的区域74，它们相互间镜像对称地布置，其中，镜像轴线是径向轴线82，它垂直于镜面78，如在图8中示出的。
[0086] 在驱动轴12具有三个凸轮68的情况下，镜像轴线80相对于镜面78在120°的角度下延伸。也可能的是，驱动轴12具有四个凸轮68。在这种情况下镜像轴线80在镜面78上延伸。
[0087] 通过在图3-图8中描述的驱动轴12的实施方式，可以在相同的成本效益下使驱动轴具有对由泵活塞22施加的力的更大的抵抗力，其中接触区34突出于连接区38的至少一个棱边44，46。由此可以实现一个在外轮廓48处的弹性的接触区34，这导致对力的承受和对它的阻尼的改善。在抵抗力上的另一个改善在于，接触区34和具有连接区38的轴段28可以用不同的材料40，42形成。
[0088] 在接触区34和驱动轴12上的力的分布上的其它的改善可以通过连接区38的壁厚70或在偏心段30内的造型实现。
[0089] 附图标记表
[0090] 10燃料高压泵
[0091] 12驱动轴
[0092] 13驱动轴表面
[0093] 14缸头
[0094] 16外壳
[0095] 18空隙
[0096] 20压力室
[0097] 22泵活塞
[0098] 24滚轮挺杆
[0099] 26滚轮
[0100] 28轴段
[0101] 29轴段表面
[0102] 30偏心段
[0103] 32转动轴线
[0104] 34接触区
[0105] 36燃料
[0106] 38连接区
[0107] 40第一材料
[0108] 42第二材料
[0109] 43接触元件
[0110] 44第一棱边
[0111] 46第二棱边
[0112] 48外轮廓
[0113] 50径向方向
[0114] 60边界区域
[0115] 64第一表面段
[0116] 66第二表面段
[0117] 68凸轮
[0118] 70壁厚
[0119] 72边界面
[0120] 74多边形形的区域
[0121] 76多边形
[0122] 78镜面
[0123] 80镜像轴线
[0124] 82径向轴线
