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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kraftstoffpumpe für unter Druck stehenden Kraftstoff und die Zuführung eines solchen unter Druck stehenden Kraftstoffs insbesondere zu einer Kraftstoffpumpe für die Zuführung des unter Druck stehenden Kraftstoffs über eine gemeinsame Kraftstoffleitung (Common Rail) zu einer Verbrennungskraftmaschine.
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Eine Kraftstoffpumpe, die unter Hochdruck stehenden Kraftstoff einer Verbrennungskraftmaschine über eine gemeinsame Kraftstoffleitung zuführt, ist aus dem Stand der Technik bekannt, wie er beispielsweise in der
japanischen Patentveröffentlichung Nr. 2000-240531 offenbart ist. Eine solche herkömmliche Kraftstoffpumpe ist in der dieser Anmeldung beigefügten
6 gezeigt. Die Kraftstoffpumpe
100 besitzt Hochdruckpumpenabschnitte
101, um Kraftstoff unter Druck zu setzen und den unter Druck gesetzten Kraftstoff zu fördern, einen durch die Verbrennungskraftmaschine angetriebenen Nockenmechanismus
102 zur Betätigung der Hochdruckpumpenabschnitte
101, und ein Pumpengehäuse
103 zur Aufnahme des Nockenmechanismus
102 und zum Halten der Hochdruckpumpenabschnitte
101.
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Jeder der Hochdruckpumpenabschnitte 101 besteht aus einer den Kraftstoff unter Druck setzenden Kammer 104 und einem beweglich in einer zylindrischen Bohrung angeordneten Kolben 105, um die den Kraftstoff unter Druck setzende Kammer 104 derart zu erweitern oder zu reduzieren, dass der Kraftstoff in die den Kraftstoff unter Druck setzende Kammer 104 angesaugt und der unter Druck gesetzte Kraftstoff aus der den Kraftstoff unter Druck setzenden Kammer 104 gefördert wird.
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Der Nockenmechanismus 102 besteht aus einer durch die Verbrennungskraftmaschine zu einer Drehbewegung antreibbaren Welle 106, einem integral bzw. integral bzw. einstückig mit der Welle 106 ausgebildeten Nockenelement 107 und einem Nockenring 108. Das Nockenelement 107 ist exzentrisch zur Welle 106 und wird durch die Drehung der Welle 106 in Drehung versetzt. Eine innere Umfangsfläche des Nockenrings 108 wird beweglich von einer äußeren Umfangsfläche des Nockenelements 107 derart getragen, dass der Nockenring 108 sich entsprechend der Drehung des Nockenelements 107 um die Welle 106 bewegt, ohne seine Stellung zu verändern.
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Ein Kolbenkopf 109 mit einem größeren Durchmesser als jenem des Kolbens 105 ist integral bzw. einstückig mit dem Kolben 105 an dessen einen axialen Ende ausgebildet, das sich auf einer der den Kraftstoff unter Druck setzenden Kammer 104 gegenüberliegenden Seite befindet. Der Nockenring 108 besitzt eine Kontaktfläche 110, die in Kontakt mit dem Kolbenkopf 109 steht. Eine Schraubenfeder 111 dient dazu, den Kolbenkopf 109 gegen die Kontaktfläche 110 zu spannen, so dass der Kolbenkopf 109 in Kontakt mit der Kontaktfläche 110 gebracht wird. Der Kolbenkopf 109 gleitet auf der Kontaktfläche 110 derart, dass er sich relativ zum Nockenring 108 bewegt, während der Kolbenkopf 109 entsprechend der Drehung des Nockenrings 108 in axialer Richtung des Kolbens 105 hin und her bewegt wird. Zur Aufnahme des Nockenelement 107, des Nockenrings 108 und des Kolbenkopfs 109 ist im Gehäuse 103 eine Nockenkammer 112 vorgesehen.
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Weil die den Kraftstoff unter Druck setzende Kammer 104 gemäß der hin- und hergehenden Bewegung des integral bzw. einstückig mit dem Kolbenkopf 109 ausgebildeten Kolbens 105 erweitert oder reduziert wird, saugt gemäß der obigen Konstruktion jeder der Hochdruckpumpenabschnitte 101 den Kraftstoff in die den Kraftstoff unter Druck setzende Kammer 104 und drückt den unter Druck gesetzten Kraftstoff aus der den Kraftstoff unter Druck setzenden Kammer 104.
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In den vergangenen Jahren wurden verschiedene Gegenmaßnahmen ergriffen, um die Zuverlässigkeit der Kraftstoffpumpe 100 zu verbessern, ausgehend von der Überlegung, dass bei der Verwendung von Fremdkörper einschließendem Kraftstoff minderer Qualität ein ungewöhnlich hoher Druck erzeugt würde, und so weiter.
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Eine Gegenmaßnahme in Bezug auf eine Pumpenkonstruktion wird als eine von Gegenmaßnahmen zur Verbesserung der Zuverlässigkeit in Betracht gezogen, falls vermutet wird, dass infolge der Verwendung von minderwertigem Kraftstoff oder der Erzeugung eines ungewöhnlich hohen Drucks der Kolbenkopf 109 vom Kolben 105 getrennt wurde.
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Falls der Kolbenkopf 109 vom Kolben 105 getrennt wurde, hört die Relativbewegung des Kolbenkopfs 109 gegenüber der Kontaktfläche 110 auf, und dadurch würde sich der Kolbenkopf 109 zusammen mit dem Nockenring 108 in einer anderen als der axialen Richtung des Kolbens 105 bewegen. Dann kann eine nachteilige und unerwartete Einwirkung des Kolbenkopfs 109 gegen das Pumpengehäuse 103 erzeugt werden.
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Es ist deshalb aus dem Stand der Technik bekannt, ein Führungselement zur beweglichen Unterstützung des Kolbenkopfs 109 in Achsrichtung des Kolbens vorzusehen, um eine Situation zu vermeiden, in der der Kolbenkopf 109 relativ zur Kontaktfläche 110 gestoppt werden könnte. Durch die obige Konstruktion, bei der der Kolbenkopf 109 durch das Führungselement gestützt wird, kann sich nämlich der Kolbenkopf noch relativ auf der Kontaktfläche 110 bewegen, selbst wenn der Kolbenkopf 109 vom Kolben 105 getrennt wurde.
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Jedoch nimmt durch eine solche Konstruktion die Anzahl der Teile und Komponenten unvermeidlich zu. Es ist deshalb wünschenswert, die Zuverlässigkeit der Kraftstoffpumpe ohne Steigerung der Anzahl der Teile und Komponenten zu erreichen, wenn man annimmt, dass der Kolbenkopf 109 sich vom Kolben 104 trennen würde.
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Die vorliegende Erfindung erfolgte angesichts der obigen Probleme. Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kraftstoffpumpe vorzusehen, mit der die Zuverlässigkeit ohne Steigerung der Anzahl der Teile und Komponenten verbessert wird, wobei die virtuelle Situation in Betracht gezogen wird, dass sich ein Kolbenkopf von einem Kolben trennen würde.
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Gemäß einem Merkmal der vorliegenden Erfindung (wie sie beispielsweise im angefügten Anspruch 1 definiert ist) besitzt eine Hochdruckkraftstoffpumpe (1) einen Hochdruckpumpenabschnitt (8) um Kraftstoff unter Druck zu setzen und den unter Druck gesetzten Kraftstoff weiter zu fördern, einen durch die Verbrennungskraftmaschine angetriebenen, den Hochdruckpumpenabschnitt (8) betätigenden Nockenmechanismus (9) und ein Pumpengehäuse (10) zur Aufnahme des Nockenmechanismus (9) und zum Tragen des Hochdruckpumpenabschnitts (8). Der Hochdruckpumpenabschnitt (8) besitzt eine Druckkammer (7) und einen Kolben (13) zur Erweiterung und/oder Reduzierung der Druckkammer (7), so dass Kraftstoff entsprechend der Erweiterung und/oder Reduzierung der Druckkammer (7) in diese angesaugt und aus dieser weitergefördert wird.
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Der Nockenmechanismus (9) besitzt eine durch die Verbrennungskraftmaschine zur Drehung angetriebene Welle (21), ein integral bzw. einstückig mit der Welle (21) und zu dieser exzentrisch ausgebildetes Nockenelement (22), das sich übereinstimmend mit der deren Drehung um die Welle (21) dreht, und einen Nockenring (23) der drehbar vom Nockenelement (22) derart getragen wird, dass er sich ohne Änderung seiner Lage um die Welle (21) bewegen kann;
Ein Kolbenkopf (19) ist integral bzw. einstückig mit dem Kolben (13) an dessen einem Ende ausgebildet, das eine gegenüberliegende Seite der Druckkammer (7) ist. und der Kolbenkopf (19) weist einen größeren Durchmesser auf als der Kolben (13). Der Nockenring (23) weist eine Kontaktfläche (31) auf, die in gleitendem Kontakt mit dem Kolbenkopf (19) steht. Der Kolbenkopf (19) ist durch ein Vorspannelement (32) in Richtung auf das eine axiale Ende des Kolbens (13) derart vorgespannt, dass der Kolbenkopf (19) in Kontakt mit der Kontaktfläche (31) steht und der Kolbenkopf (19) sich auf der Kontaktfläche (31) bewegt, um auf der Kontaktfläche (31) eine hin und her verlaufende Bewegung auszuführen und sich entsprechend der Drehung des Nockenrings (23) in Achsrichtung des Kolbens (13) hin und her zu bewegen.
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Das Pumpengehäuse (10) besitzt eine Nockenkammer (29) zur Aufnahme des Nockenelements (22), des Nockenrings (23) und des Kolbenkopfs (19).
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Es wird eine derartige virtuelle Situation angenommen, bei der der Kolbenkopf (19) vom Kolben (13) getrennt sein würde, der Kolbenkopf (19) in Kontakt mit der Kontaktfläche (31) stehen würde, ohne eine Relativbewegung gegenüber dieser, und das Nockenelement sich kontinuierlich drehen würde. Die Nockenkammer (29) ist so gestaltet, dass der Kolbenkopf (19) selbst in einer virtuellen Situation nicht in Berührung mit einer Wandoberfläche (37a, 37b) der Nockenkammer (29) kommen würde.
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Gemäß der obigen Konstruktion würde der Kolbenkopf nicht in Berührung mit der Wandoberfläche der Nockenkammer kommen, selbst wenn der Kolbenkopf vom Kolben getrennt und zusammen mit dem Nockenring in einer anderen Richtung als der Achsrichtung des Kolbens bewegt wurde. Weil der unerwartete nachteilige Einfluss auf das Pumpengehäuse durch den Kolbenkopf vermieden werden kann, kann die Zuverlässigkeit der Kraftstoffpumpe verbessert werden, wobei die virtuelle Situation, nach der der Kolbenkopf vom Kolben getrennt sein würde, in Betracht gezogen wird.
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Die Nockenkammer kann somit derart gestaltet werden, dass der Kolbenkopf in der virtuellen Situation nicht in Berührung mit der Wandungsoberfläche der Nockenkammer kommt, ohne die Anzahl der Teile und Komponenten zu erhöhen.
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Gemäß einem anderen Merkmal der vorliegenden Erfindung (beispielsweise wie in Anspruch 2 definiert) besteht das Vorspannelement aus einer Schraubenfeder (32), die koaxial zum Kolben (13) angeordnet und mit einem axialen Ende auf dem Kolbenkopf (19) abgestützt ist. Die Nockenkammer (29) ist derart ausgebildet, dass die Schraubenfeder (32) selbst in der virtuellen Situation nicht in Berührung mit der Wandoberfläche (37a, 37b) der Nockenkammer (29) kommen würde, wobei weiter angenommen wird, dass das eine axiale Ende der Schraubenfeder (32) kontinuierlich vom Kolbenkopf (19) gestützt würde.
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Bei der virtuellen Situation wird angenommen, dass das eine axiale Ende der Schraubenfeder sich zusammen mit dem Kolbenkopf in der anderen Richtung als der Achsrichtung des Kolbens bewegen würde, solange selbst in der virtuellen Situation der Kolbenkopf kontinuierlich als Stützabschnitt für das eine axiale Ende der Schraubenfeder fungieren würde.
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Wenn die Nockenkammer so gestaltet ist, dass in der virtuellen Situation nicht nur der Kolbenkopf, sondern auch die Schraubenfeder nicht in Berührung mit der Wandoberfläche der Nockenkammer kommen würde, kann die Zuverlässigkeit der Kraftstoffpumpe weiter verbessert werden.
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Gemäß einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung (wie beispielsweise im Anspruch 3 definiert) ist die Nockenkammer so ausgebildet, dass die Schraubenfeder in der virtuellen Situation nicht in Berührung mit der Wandoberfläche der Nockenkammer kommen würde. Die Nockenkammer kann wahlweise weiter so ausgestaltet sein, dass in der virtuellen Situation der Kolbenkopf nicht in Berührung mit der Wandoberfläche der Nockenkammer kommen würde.
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Gemäß einem solchen Merkmal könnte der mögliche nachteilige Einfluss durch den Kolbenkopf auf die Wandungsoberfläche der Nockenkammer reduziert werden, obwohl der Kolbenkopf in der virtuellen Situation in Berührung mit der Wandungsoberfläche der Nockenkammer kommen könnte. Deshalb kann die Zuverlässigkeit der Kraftstoffpumpe in ähnlicher Weise verbessert werden, wobei die virtuelle Situation, dass sich der Kolbenkopf vom Kolben getrennt hat, in Betracht gezogen wird.
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Die obigen und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen deutlicher aus der folgenden, detaillierten Beschreibung hervor, die unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erfolgt. In den Zeichnungen ist:
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1 eine schematische Darstellung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die eine Konstruktion einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung und eine Querschnittsansicht einer Kraftstoffpumpe entlang einer Längsebene zeigt, die eine Welle einschließt;
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2 eine die Kraftstoffpumpe zeigende schematische Querschnittsansicht längs einer rechtwinklig zur Welle verlaufenden Ebene;
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3A eine schematische Querschnittsansicht, die einen Teil der Kraftstoffpumpe in einer Phase zeigt, in der eine erste virtuelle Situation auftreten würde;
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3B eine schematische Querschnittsansicht, die den Teil der Kraftstoffpumpe zur Erläuterung einer Abweichung eines Kolbenkopfs in der ersten virtuellen Situation zeigt;
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4A eine schematische Querschnittsansicht, die einen Teil der Kraftstoffpumpe in einer Phase zeigt, in der eine zweite virtuelle Situation auftreten würde;
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4B eine schematische Querschnittsansicht, die den Teil der Kraftstoffpumpe zur Erläuterung einer Abweichung eines Kolbenkopfs in der zweiten virtuellen Situation zeigt;
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5 eine schematische Querschnittsansicht längs einer rechtwinklig zur Welle verlaufenden Ebene, die eine Kraftstoffpumpe gemäß einer Abwandlung der vorliegenden Erfindung zeigt, und
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6 eine schematische Querschnittsansicht längs einer rechtwinklig zur Welle verlaufenden Ebene, die eine herkömmliche Kraftstoffpumpe zeigt.
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(Ausführungsform)
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Die Konstruktion einer Kraftstoffpumpe 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die 1 und 2 erläutert.
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Die Kraftstoffpumpe 1 setzt den Kraftstoff unter Druck und fördert ihn weiter, um ihn in eine (nicht gezeigte) Verbrennungskraftmaschine eines Fahrzeugs einzuspritzen. Die Kraftstoffpumpe 1 bildet einen Teil einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung 4 der Common-Rail-Bauart, bei welcher in einer gemeinsamen Kraftstoffversorgungsleitung 2 gespeicherter Hochdruckkraftstoff über ein Kraftstoffeinspritzventil 3 in den Verbrennungsmotor eingespritzt wird. Die Kraftstoffpumpe 1 saugt den Kraftstoff aus einem Kraftstofftank 5 ab, um ihn unter Druck zu setzen und ihn zur gemeinsamen Kraftstoffversorgungsleitung 2 zu fördern. Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 4 besitzt eine elektronische Steuereinheit (ECU) zur Steuerung der Aktionen der verschiedenen Antriebe und/oder Vorrichtungen.
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Die Kraftstoffpumpe 1 besitzt mehrere Hochdruckpumpenabschnitte 8, deren jeder eine Druckkammer 7 bildet, um den Kraftstoff unter Druck zu setzen und ihn weiterzufördern, einen durch die Verbrennungskraftmaschine angetriebenen Nockenmechanismus 9 zur Betätigung der Hochdruckpumpenabschnitte 8, und ein Pumpengehäuse 10 zur Aufnahme des Nockenmechanismus 9 und zum Halten der Hochdruckpumpenabschnitte 8. Außerdem besitzt die Kraftstoffpumpe 1 einen Niederdruckförderpumpenabschnitt 11, um den Kraftstoff aus dem Kraftstofftank 5 anzusaugen. und ein (nicht gezeigtes) Kraftstoff-Fördermengensteuerventil zur Steuerung der vom Niederdruckförderpumpenabschnitt 11 den Hochdruckpumpenabschnitten 8 zugeführten Kraftstoffmenge. Das Kraftstoff-Fördermengensteuerventil wird elektronisch durch die ECU gesteuert, abhängig von einer Kraftstoffanforderungsgröße, so dass vom Förderpumpenabschnitt 11 angesaugte Kraftstoffmenge durch das Kraftstoff-Fördermengensteuerventil gesteuert wird und dieser Kraftstoff den entsprechenden Druckkammern 7 der Hochdruckpumpenabschnitte 8 zugeführt wird.
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Jeder der Hochdruckpumpenabschnitte 8 besitzt einen durch den Nockenmechanismus 9 angetriebenen Kolben 13, so dass er im seiner Achsrichtung bin und her bewegt wird; einen Zylinderkopf 14 zur beweglichen Abstützung des Kolbens 13; ein Einlassventil 15 für die Zulassung oder das Stoppen der Kraftstoffströmung in die Druckkammer 7 und ein Auslassventil 16 für die Zulassung oder das Stoppen der Kraftstoffströmung aus der Druckkammer 7. Der Kolben 13 wird beweglich von einer Zylinderbohrung 17 aufgenommen, die im Zylinderkopf 14 ausgebildet ist, um dadurch die Druckkammer 7 zu bilden.
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Ein axiales Ende des Kolbens 13 ragt aus der Zylinderbohrung 17 und ein Zylinderkopf 19, der einen größeren Durchmesser aufweist als der Kolben 13, ist integral bzw. einstückig an einem solchermaßen vorspringenden Ende des Kolbens 13 ausgebildet. Das andere axiale Ende des Kolbens 13 bildet einen Teil (ein Ende) der Druckkammer 7 und bewegt sich in deren axialer Richtung derart hin und her, um die Druckkammer 7 entsprechend der hin und her gehenden Bewegung zu erweitern oder zu reduzieren. Das andere Ende der Druckkammer 7 wird vom Einlassventil 15 definiert.
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Ein Innendurchmesser der Zylinderbohrung 17 an ihrem axialen Ende auf der dem Einlassventil 15 näher gelegenen Seite ist größer gestaltet als jener auf der anderen Seite der Zylinderbohrung 17, so dass der Kolben 13 in einem solchen Abschnitt mit größerem Durchmesser nicht direkt auf einer inneren Umfangsfläche der Zylinderbohrung 17 gleitet. Ein im Zylinderkopf 14 ausgebildeter Kraftstoffauslasskanal ist mit dem Abschnitt mit größerem Durchmesser verbunden. Das Auslassventil 16 ist im Kraftstoffauslasskanal derart vorgesehen, dass es den Kraftstoffauslasskanal zur gemeinsamen Kraftstoffversorgungsleitung 2 öffnet oder schließt.
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Wie in den 1 oder 2 gezeigt, besitzt die Kraftstoffpumpe 1 zwei Hochdruckpumpenabschnitte 8. Die an zueinander entgegengesetzten Seiten angeordnet und um 180° um den Nockenmechanismus 9 versetzt sind. Ein axiales Ende eines jeden Kolbens 13, an dem der Kolbenkopf 19 ausgebildet ist, wird als „das eine axiale Ende” bezeichnet, während das axiale Ende des Kolbens 13, an dem die Druckkammer 7 ausgebildet ist, als „das andere axiale Ende” bezeichnet wird.
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Der Nockenmechanismus 9 besteht aus einer Welle 21, die durch den Verbrennungsmotor in Drehung versetzt wird, einem Nockenelement 22, das integral bzw. einstückig mit der Welle 21 ausgebildet ist, und einem Nockenring 23. Das Nockenelement 22 ist exzentrisch zur Welle 21 und wird durch die Drehung der Welle 21 zur Drehung um die Welle 21 angetrieben. Eine innere Umfangsfläche des Nockenrings 23 wird beweglich von einer äußeren Umfangsfläche des Nockenelements 22 derart getragen, dass der Nockenring 23 sich entsprechend der Drehung des Nockenelements 22 um die Welle 21 dreht, ohne seine Stellung zu verändern.
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Die Welle 21 wird drehbar vom Pumpengehäuse 10 über Gleitlager 24a und 24b getragen. Das Pumpengehäuse 10 besteht aus einem auf der einen axialen Seite der Welle 21 vorgesehenen Lagerdeckel 26 zur Lagerung der Welle 21 und einem auf der anderen axialen Seite der Welle 21 vorgesehenen Gehäusekörper 27 zur Lagerung der Welle 21. Die Gleitlager 24a und 24b sind entsprechend zur Drehlagerung der Welle 21 im Lagerdeckel 26 und im Gehäusekörper 27 untergebracht. Der Lagerdeckel 26 ist am Gehäusekörper 27 durch Schrauben 28 befestigt.
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Ein (nicht gezeigtes) Getriebeelement steht mit dem einen Ende der Welle 21 derart in Eingriff, dass ein Drehmoment vom Verbrennungsmotor über das Getriebeelement auf die Welle 21 übertragen wird.
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Der Niederdruckförderpumpenabschnitt 11 ist auf der anderen axialen Seite der Welle 21 vorgesehen und wird direkt durch die Welle 21 zur Umdrehung angetrieben.
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Das Nockenelement 22 ist in der Welle 21 zwischen einem Wellenabschnitt (auf der linken Seite der Zeichnung), der drehbar vom Lagerdeckel 26 über das Gleitlager 24a getragen wird, und einem anderen Wellenabschnitt (auf der rechten Seite der Zeichnung), der drehbar vom Gehäusekörper 27 über das Gleitlager 24b getragen wird, vorgesehen. Das Nockenelement 22 ist von einer Nockenkammer 29 zusammen mit dem Kolbenkopf 19, dem Nockenring 23, usw. aufgenommen.
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Die Nockenkammer 29 wird durch den Zylinderkopf 14, den Lagerdeckel 26, den Gehäusekörper 27 und so weiter gebildet. Der Zylinderkopf 14 ist aus Eisen gefertigt, während der Lagerdeckel 26 und der Gehäusekörper 27 aus Aluminium hergestellt sind.
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Der Nockenring 23 besitzt eine Kontaktfläche 31, die rechtwinklig zur Achsrichtung des Kolbens 13 verläuft und mit der der Kolbenkopf 19 in Kontakt ist. Während der Kolbenkopf 19 entsprechend der Drehung des Nockenelements 22 und des Nockenrings 23 auf der Kontaktfläche 31 gleitet, führt der Kolbenkopf 19 eine in Achsrichtung des Kolbens 13 hin und her gehende Bewegung aus. Es bewegt sich nämlich zusätzlich zur hin- und hergehenden Bewegung in Achsrichtung des Kolbens 13 der Kolbenkopf 19 relativ zum Nockenring 23 in einer (nachfolgend als eine dritte Richtung bezeichneten) Richtung, die sowohl zur Achsrichtung des Kolbens 13 als auch zur Achsrichtung der Welle 21 rechtwinklig verläuft. Die dritte Richtung entspricht einer horizontalen Richtung in 2. Die dritte Richtung ist parallel zur Kontaktfläche 31 und wird durch die entsprechenden Hochdruckpumpenabschnitte 8 definiert (mit anderen Worten, sie unterscheidet sich von Pumpenabschnitt zu Pumpenabschnitt).
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Eine Schraubenfeder 32, die in Achsrichtung des Kolbens 13 zusammengedrückt ist, ist zwischen dem Zylinderkopf 14 und dem Kolbenkopf 19 zusammengedrückt, so dass der Kolbenkopf 19 in der Richtung auf das eine axiale Ende des Kolbens 13 vorgespannt wird (das heißt in Richtung auf den Nockenring 23), wodurch der Kolbenkopf 19 in Kontakt mit der Kontaktfläche 31 gebracht wird. Weil der Nockenring 23 sich ohne Änderung seiner Lage dreht, wird die Kontaktfläche 31 in gleicher Weise gedreht. Deshalb gleitet der Kolbenkopf 19 auf der Kontaktfläche 31 derart, dass er sich in Achsrichtung des Kolbens 13 hin- und herbewegt und sich relativ zur Kontaktfläche 31 in der dritten Richtung (hin- und her-)bewegt.
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Druckscheiben 34 sind zu beiden Seiten des Nockenelements 22 und des Nockenrings 23 in Richtung der Welle 21 angeordnet.
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Ein Teil des Kraftstoffs aus dem Niederdruckförderpumpenabschnitt 11 wird in die Nockenkammer 29 zugeführt, ohne das (nicht gezeigte) Kraftstoff-Fördermengensteuerventil, die Druckkammer 7 oder dergleichen zu durchqueren. Der Kraftstoff in der Nockenkammer 29 wird als Schmieröl für solche Lagerabschnitte, Gleitabschnitte und so weiter verwendet. Eine Öldichtung 35 ist am axialen Ende des Lagerdeckels 26 zwischen der Welle 21 und dem Lagerdeckel 26 vorgesehen, um den Kraftstoff als Schmieröl abzudichten.
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Übereinstimmend mit der Kraftstoffpumpe 1 der oben erläuterten Konstruktion bewegt sich der Kolben 13 in Achsrichtung (in der Richtung zum einen axialen Ende des Kolbens 13, das heißt in der Richtung auf den Nockenring 23) entsprechend der Drehung des Nockenelements 22, so dass die Druckkammer 7 erweitert wird. Dann wird der Kraftstoffdruck in der Druckkammer 7 gesenkt, um das Auslassventil 16 zu schließen und das Einlassventil 15 zu öffnen, so dass der Kraftstoff in die Druckkammer 7 gesaugt wird (dessen Menge schon durch das Kraftstoff-Fördermengensteuerventil eingestellt wurde). Andererseits wird die Druckkammer 7 reduziert, wenn der Kolben in der Gegenrichtung (in der Richtung zum anderen axialen Ende des Kolbens 13, das heißt in die Richtung zum Einlassventil 15) bewegt wird, um dadurch den Druck in der Druckkammer 7 zu erhöhen. Dann wird das Einlassventil 15 geschlossen und das Auslassventil geöffnet, so dass der unter Druck gesetzte Kraftstoff aus der Druckkammer 7 gepumpt und in die gemeinsame Kraftstoffleitung 2 überführt wird.
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Kennzeichnende Merkmale der Kraftstoffpumpe 1 der vorliegenden Ausführungsform werden nun unter Bezugnahme auf die 2 bis 4 erläutert.
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Zunächst wird die folgende virtuelle Situation für den Zweck angenommen, die charakteristischen Merkmale der Kraftstoffpumpe 1 zu erläutern. In einer solchen virtuellen Situation würde der Kolbenkopf 19 vom Kolben 13 getrennt, der Kolbenkopf 19 würde ohne irgendeine Gleitbewegung relativ zur Kontaktfläche 31 in Kontakt mit dieser bleiben und das Nockenelement 22 würde kontinuierlich gedreht (wie in den 3B und 4B gezeigt). Bei der obigen virtuellen Situation wird angenommen, dass das eine axiale Ende der Schraubenfeder 32 noch durch den Kolbenkopf 19 gestützt wird.
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Im Falle des oberen Pumpenabschnitts 8 (in 2) ist eine rechte Seite der Kontaktfläche 31 des Nockenrings 23 in der Zeichnung definiert als „die eine Seite (oder eine erste Seite) der dritten Richtung”, wobei der Kolbenkopf 19 gegenüber der Mitte der Kontaktfläche 31 zur rechten Richtung verlagert ist, wenn der Kolben 13 sich in seinem oberen Totpunkt befindet (das Volumen der Druckkammer 7 minimiert ist). Die linke Seite der Kontaktfläche 31 ist dann als „die andere Seite (oder eine zweite Seite) der dritten Richtung” definiert.
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In ähnlicher Weise ist im Falle des unteren Pumpenabschnitts 8 (in 2) eine linke Seite in der Zeichnung definiert als „die eine Seite (oder eine erste Seite) der dritten Richtung”, wobei der Kolbenkopf 19 gegenüber der Mitte der Kontaktfläche 31 zur linken Richtung verlagert ist, wenn der Kolben 13 sich in seinem unteren Totpunkt befindet (das Volumen der Druckkammer 7 maximiert ist). Die rechte Seite der Kontaktfläche 31 ist dann als „die andere Seite (oder eine zweite Seite) der dritten Richtung” definiert.
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Eine erste Wandoberfläche, die im Pumpengehäuse auf der einen Seite ( der ersten Seite) der dritten Richtung ausgebildet ist, um die Nockenkammer 29 zu gestalten, ist mit der Bezugszahl 37a versehen, während reine zweite Wandoberfläche, die im Pumpengehäuse auf der anderen Seite (der zweiten Seite) der dritten Richtung ausgebildet ist, mit der Bezugszahl 37b versehen ist. Die erste und die zweite Wandoberfläche sind im Gehäusekörper 27 ausgebildet.
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Bei der Kraftstoffpumpe 1 sind der Kolbenkopf 19 und die Schraubenfeder 32 in der Nockenkammer 29 derart angeordnet, dass der Kolbenkopf 19 und die Schraubenfeder 32 selbst in der virtuellen Situation nicht in Kontakt mit der ersten und der zweiten Wandoberfläche 37a und 37b kommen würden.
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Falls der Kolbenkopf 19 vom Kolben 13 getrennt und die Bewegung des Kolbenkopfs 19 relativ zur Kontaktfläche 31 gestoppt wurde, würde sich der Kolbenkopf 19 zusammen mit dem Nockenring 23 in der dritten Richtung bewegen. Dann würde der Kolbenkopf 19 in Berührung mit der der ersten und/oder der zweiten Wandoberfläche 37a und 37b der Nockenkammer 29 kommen. Falls eine solche Berührung stattfinden würde, würde sie einen unerwarteten, ungünstigen Einfluss auf das Pumpengehäuse 10 ausüben.
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Gemäß der vorliegenden Ausführungsform sind deshalb erste Ausnehmungen 38a und 38b, wie auch zweite Ausnehmungen 39a und 39b an den ersten bzw. zweiten Wandoberflächen 37a und 37b ausgebildet, damit der Kolbenkopf 19 keinen ungünstigen Einfluss auf das Pumpengehäuse 10 ausübt, selbst wenn die Bewegung des Kolbenkopfs 19 relativ zur Kontaktfläche 31 gestoppt wurde. Die ersten Ausnehmungen 38a und 38b sind ausgebildet, um eine solche Berührung zwischen dem Kolbenkopf 19 und der ersten und der zweiten Wandfläche 37a und 37b zu vermeiden, während die zweiten Ausnehmungen 39a und 39b ausgebildet sind, um eine mögliche Berührung zwischen der Schraubenfeder 32 und der ersten und der zweiten Wandoberfläche 37a und 37b zu vermeiden.
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Eine virtuelle Situation, in der der ungünstige Einfluss durch die mögliche Berührung zwischen dem Kolbenkopf 19 und/oder der Schraubenfeder 32 und der ersten Wandoberfläche 37a am größten würde, entspricht einer solchen Situation (wie sie in den 3A und 3B gezeigt ist), in der der Kolbenkopf 19 auf der Kontaktfläche 31 in seine am weitesten von der Mitte der Kontaktfläche 31 entfernte Position gegen die eine Seite (erste Seite) der dritten Richtung bewegt, die Bewegung des Kolbenkopfs 19 relativ zur Kontaktfläche 31 gestoppt und der Kolbenkopf 19 kontinuierlich mit dem Nockenring 23 gedreht wurde. Die obige virtuelle Situation wird auch als erste virtuelle Situation bezeichnet.
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Die obige virtuelle Situation würde auftreten, wenn der Kolben 13 sich in seiner Zwischenposition zwischen dem oberen Totpunkt und dem unteren Totpunkt befindet, wenn das Nockenelement 22 und der Nockenring 23 sich in der Position am weitesten links befinden (am weitesten von der anderen Seite (der zweiten Seite) der dritten Richtung entfernte Position), wie in 3A gezeigt, und wenn der Kolbenkopf 19 vom Kolben 13 getrennt wurde. Wie in 3B gezeigt, sind die erste und die zweite Ausnehmung 38a und 39a derart ausgebildet, dass der Kolbenkopf 19 und die Schraubenfeder 32 selbst in einer solchen ersten virtuellen Situation nicht in Berührung mit der ersten Wandoberfläche 37a kommen würden.
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Eine virtuelle Situation, in der der ungünstige Einfluss durch die mögliche Berührung zwischen dem Kolbenkopf 19 und/oder der Schraubenfeder 32 und der Wandoberfläche 37b am größten würde, entspricht einer solchen Situation (wie in den 4A und 4B gezeigt), in der der Kolbenkopf 19 auf der Kontaktfläche 31 in seine am weitesten von der Mitte der Kontaktfläche 31 entfernte Position gegen die andere Seite (zweite Seite) der dritten Richtung relativ zur Kontaktfläche 31 bewegt, die Bewegung des Kolbenkopfs 19 relativ zur Kontaktfläche 31 gestoppt und der Kolbenkopf 19 kontinuierlich mit dem Nockenring 23 gedreht wurde. Die obige virtuelle Situation wird auch als eine zweite virtuelle Situation bezeichnet.
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Die obige zweite virtuelle Situation würde auftreten, wenn der Kolben 13 sich in der Zwischenposition zwischen dem oberen Totpunkt und dem unteren Totpunkt befindet, wenn das Nockenelement 22 und der Nockenring 23 sich in der Position am weitesten rechts befinden (am weitesten von der einen Seite (der ersten Seite) der dritten Richtung entfernte Position), wie in 4A gezeigt, und wenn der Kolbenkopf 19 vom Kolben 13 getrennt wurde. Wie in 4B gezeigt, sind die erste und die zweite Ausnehmung 38a und 39a derart ausgebildet, dass der Kolbenkopf 19 und die Schraubenfeder 32 selbst in einer solchen zweiten virtuellen Situation nicht in Berührung mit der zweiten Wandoberfläche 37b kommen würden.
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Bei der obigen ersten und zweiten Situation ist die Verlagerung (Auslenkung) des Kolbenkopfs 19 aus der Mitte der Kontaktfläche 31 in Richtung der einen Seite (erste Seite) der dritten Richtung in der ersten virtuellen Situation größer als die Verlagerung (Auslenkung) des Kolbenkopfs 19 aus der Mitte der Kontaktfläche 31 in Richtung der anderen Seite (zweite Seite) der dritten Richtung in der zweiten virtuellen Situation.
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Demgemäß sind die erste und die zweite Ausnehmung 38a und 39a in der ersten Wandoberfläche 37a größer ausgebildet als die erste und die zweite Ausnehmung 38b und 39b in der zweiten Wandoberfläche 37b.
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(Vorteile der Ausführungsform)
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Bei der Kraftstoffpumpe 1 der obigen Ausführungsform sind die ersten Ausnehmungen 38a und 38b in der ersten und der zweiten Wandoberfläche 37a und 37b derart ausgebildet, dass der Kolbenkopf 19 nicht in Berührung mit der ersten und der zweiten Wandoberfläche 37a und 37b kommen würde, selbst wenn die virtuelle Situation angenommen wird. In der virtuellen Situation ist der Kolbenkopf 19 vom Kolben 13 getrennt, die Relativbewegung zwischen dem Kolbenkopf 19 und der Kontaktfläche 31 ist gestoppt und das Nockenelement 22 wird kontinuierlich gedreht.
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Gemäß der obigen Konstruktion würde der Kolbenkopf 19 nicht in Kontakt mit der ersten und der zweiten Wandoberfläche 37a und 37b kommen, selbst wenn der Kolbenkopf 19 vom Kolben getrennt wurde und zusammen mit dem Nockenring 23 bewegt wurde, um sich in der dritten Richtung hin und her zu bewegen. Als Ergebnis kann der unerwartete nachteilige Einfluss, bei dem der Kolbenkopf 19 nachteilig auf das Pumpengehäuse 10 einwirken würde, vermieden werden. Deshalb kann die Zuverlässigkeit der Kraftstoffpumpe 1, für die sogar die virtuelle Situation angenommen wird (in der der Kolbenkopf 19 vom Kolben 13 getrennt sein würde), verbessert werden.
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Die ersten Ausnehmungen 38a und 38b können ohne Erhöhung der Anzahl der Teile und Komponenten ausgebildet werden, damit in der virtuellen Situation der Kolbenkopf 19 nicht in Berührung mit der ersten und der zweiten Wandoberfläche 37a und 37b kommen würde.
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Die zweiten Ausnehmungen 39a und 39b sind in den ersten und zweiten Wandoberflächen 37a und 37b derart ausgebildet, dass die Schraubenfeder 32 selbst in der virtuellen Situation nicht in Berührung mit der ersten und zweiten Wandoberfläche 37a und 37b kommen würde.
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Wenn der Kolbenkopf 19 in der virtuellen Situation noch als der Unterstützungsabschnitt für das eine axiale Ende der Schraubenfeder 32 fungieren würde, wird vermutet, dass das eine axiale Ende der Schraubenfeder 32 sich zusammen mit dem Kolbenkopf 19 in der dritten Richtung bewegen würde.
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Deshalb kann die Zuverlässigkeit der Kraftstoffpumpe 1 weiter verbessert werden, wenn die Nockenkammer 29 so gestaltet wird, dass selbst in der virtuellen Situation nicht nur der Kolbenkopf 19, sondern auch die Schraubenfeder mit der ersten und zweiten Wandoberfläche 37a und 37b nicht in Berührung kommen würden.
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(Abwandlungen)
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Die vorliegende Erfindung sollte nicht auf die obige Ausführungsform beschränkt sein, sondern kann in verschiedener Wese abgewandelt werden.
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Beispielsweise sind bei der Kraftstoffpumpe 1 der obigen Ausführungsform die erste und die zweite Ausnehmung 38a und 39a in der ersten Wandoberfläche 37a ausgebildet, während die erste und die zweite Ausnehmung 38b und 39b in der zweiten Wandoberfläche 37b ausgebildet sind. Wie in 5 gezeigt, kann jedoch nur die zweite Ausnehmung 39a in der ersten Wandoberfläche 37a ausgebildet sein, während nur die zweite Ausnehmung 39b in der zweiten Wandoberfläche 37b ausgebildet sein kann.
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Gemäß einer solchen Abwandlung könnte in der virtuellen Situation der Kolbenkopf 19 in Berührung mit der ersten und der zweiten Wandoberfläche 37a und 37b kommen und ein möglicher nachteiliger Einfluss durch eine solche Berührung kann durch die zweiten Ausnehmungen 39a und 39b reduziert werden.
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Demgemäß kann die Zuverlässigkeit der Kraftstoffpumpe verbessert werden, wobei die virtuelle Situation (in der der Kolbenkopf 19 vom Kolben 13 getrennt sein würde) in Betracht gezogen wird.
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Die zweiten Ausnehmungen 39a und 39b können durch Schneidwerkzeuge ausgebildet werden, die in das Innere des Pumpengehäuses 10 (den Gehäusekörper 27) durch eine Öffnung des Pumpengehäuses eingeführt werden können, die zum Anfügen des Zylinderkopfs 14 an das Pumpengehäuse 10 vorgesehen ist. Ein Verfahren zur Ausbildung der zweiten Ausnehmungen 39a und 39b ist viel leichter als ein Verfahren zur Ausbildung der ersten und zweiten Ausnehmungen 38a, 38b, 39a und 39b.
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Gemäß der Kraftstoffpumpe 1 der obigen Ausführungsform können zwei Hochdruckpumpenabschnitte 8 um den Nockenmechanismus 9 vorgesehen sein, und die Gegenmaßnahme zur Verbesserung der Zuverlässigkeit kann bei einer solchen Kraftstoffpumpe angewandt werden wie in gleicher Weise bei der obigen Ausführungsform.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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