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Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Hochdruckpumpe, die einen Brennstoff mit Druck beaufschlagt und den mit Druck beaufschlagten Brennstoff abführt.
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Für eine Hochdruckpumpe
100, wie sie in
5 dargestellt, ist herkömmlicherweise eine Pumpe vorgesehen, die einen Plunger-Kolben
101 beinhaltet, der sich in einer axialen Richtung hin- und herbewegt, einen Zylinderkörper
103 mit einer zylindrische Form, der ein Zylinderloch
102 beinhaltet, in dem der Plunger-Kolben
101 in der axialen Richtung gleitend gelagert und aufgenommen ist, und einen Plunger-Kolben-Antriebsmechanismus, der eine Drehbewegung, die von einer Brennkraftmaschine (nicht gezeigt) übertragen wird, in eine lineare Hin- und Herbewegung durch einen Nocken (nicht gezeigt) umwandelt, und der die umgewandelte Bewegung auf den Plunger-Kolben
101 überträgt (siehe z. B.
JP H10-306760A ).
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Die Hochdruckpumpe 100 definiert eine Druckkammer 100 für einen Brennstoff, indem ein Ende des Zylinderlochs 102 in seiner axialen Richtung mit dem Plunger-Kolben 101 unterteilt wird. Die Hochdruckpumpe 100 variiert das Volumen der Druckkammer 104 durch die Hin- und Herbewegung des Plunger-Kolbens 101, so dass der Brennstoff in die Druckkammer 104 gezogen wird oder der Brennstoff aus der Druckkammer 104 abgeführt wird.
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In einer solchen Hochdruckpumpe 100 tritt der Brennstoff in der Druckkammer 104 aus der Druckkammer 104 auf die andere Seite in der axialen Richtung durch einen Gleitspielraum 106 zwischen dem Plunger-Kolben 101 und dem Zylinderkörper 103 aus. Die große Menge dieses ausgetretenen Brennstoffs bewirkt im Laufe der Zeit wahrscheinlich eine Verringerung der Menge des Brennstoffs, der durch die Hochdruckpumpe 100 abgeführt wird (Verringerung der Abführeffizienz). Aus diesem Grund besteht Bedarf an einer Technik zum Verringern der Austrittsmenge.
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In Übereinstimmung mit der jüngst entwickelten Hocheinspritzdruck-Technologie, ist es dringend notwendig, den Abführdruck der Hochdruckpumpe 100 zu erhöhen. Wenn jedoch der Abführdruck erhöht wird, nimmt die Austrittsmenge hauptsächlich aufgrund der beiden nachstehend genannten Faktoren zu.
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Der primäre Faktor ist, dass sich der Gleitspielraum 106 durch den Druck des ausgetretenen Brennstoffs vergrößert. Wenn der Abführdruck erhöht wird, steigt auch der Druck des Brennstoffs an, der durch den Gleitspielraum 106 gelangt. Dementsprechend vergrößert sich der Lochdurchmesser des Zylinderlochs 102, und der Durchmesser des Plunger-Kolbens 101 verkleinert sich. Somit vergrößert sich der Gleitspielraum 106, und die Austrittsmenge nimmt zu.
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Der sekundäre Faktor ist, dass die Viskosität des Brennstoffs der Druckkammer 104 abnimmt. Wenn der Abführdruck erhöht wird, steigt die Temperatur des in der Druckkammer 104 komprimierten und mit Druck beaufschlagten Brennstoffs an, und die Temperatur der Hochdruckpumpe 100 an sich wird erhöht. Dementsprechend wird der in die Druckkammer 104 gezogene Brennstoff durch die Hochtemperatur-Hochdruckpumpe 100 unmittelbar so erwärmt, dass er eine hohe Temperatur aufweist. Somit nimmt die Viskosität des Brennstoffs ab, und die Austrittsmenge nimmt dadurch zu.
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Die Austrittsmenge Q wird durch die nachstehende Gleichung berechnet: Q = {(πDh3)/(12 μL)}ΔP
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„D” stellt den Zylinderlochdurchmesser dar; „h” stellt die Größe (Durchmesser) des Gleitspielraums dar; „μ” stellt einen Viskositätskoeffizienten dar; ”L” stellt eine Dichtungslänge (d. h. eine axiale Länge der Dichtung mal die innere Umfangsoberfläche des Zylinders und die äußere Umfangsoberfläche des Plunger-Kolbens) dar; und „ΔP” stellt eine Druckdifferenz zwischen einer stromaufwärtigen und einer stromabwärtigen Stelle des Gleitspielraums dar. Insbesondere nimmt die Austrittsmenge gemäß der vorstehenden Gleichung proportional zu der dritten Potenz des Gleitspielraums 106 zu. Somit ist erwiesen, dass eine Minimierung der Erweiterung des Gleitspielraums 106 wirksam ist bei der Verringerung der Austrittsmenge.
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Gemäß dem Verfahren zum Verringern der Erweiterung des Gleitspielraums 106 kann die Steifigkeit des Zylinderkörpers 103 durch Verbessern der Dicke des Zylinderkörpers 103 erhöht werden. Dieses Verfahren bewirkt jedoch eine Gewichtszunahme der Hochdruckpumpe 100.
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Die vorliegende Offenbarung befasst sich mit zumindest einem der vorstehend erwähnten Probleme. Somit ist es eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, die Erweiterung eines Gleitspielraums zu verringern, ohne eine Gewichtszunahme einer Hochdruckpumpe zu bewirken, und eine Menge eines Brennstoffs, der aus einer Druckkammer durch den Gleitspielraum austritt, zu verringern.
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Zur Lösung der Aufgabe, die der vorliegenden Offenbarung zugrunde liegt, wird eine Hochdruckpumpe geschaffen, die einen Plunger-Kolben und einen Zylinderkörper beinhaltet. Der Plunger-Kolben bewegt sich in seiner axialen Richtung hin- und her. Der Zylinderkörper weist eine zylindrische Form auf und beinhaltet ein Zylinderloch, in dem der Plunger-Kolben in der axialen Richtung gleitend gelagert wird und in dem der Plunger-Kolben aufgenommen ist. Ein Ende des Zylinderlochs wird in seiner axialen Richtung so durch den Plunger-Kolben abgetrennt, dass für den Brennstoff eine Druckkammer definiert wird. Der Plunger-Kolben bewegt sich hin- und her, so dass ein Volumen der Druckkammer derart variiert wird, dass der Brennstoff in die Druckkammer gesogen wird oder der Brennstoff aus der Druckkammer abgeführt wird. Der Zylinderkörper beinhaltet ein zylindrisches Metallteil und ein zylindrisches Harzteil. Das zylindrische Metallteil ist aus einem Stahlmaterial zylindrisch ausgebildet. Eine innere Umfangsoberfläche des zylindrischen Metallteils dient als eine Gleitoberfläche für den Plunger-Kolben. Das zylindrische Harzteil ist aus einem faserverstärkten Harz zylindrisch ausgebildet und an einen äußeren Umfang des zylindrischen Metallteils gepasst.
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Zur Lösung der Aufgabe, die der vorliegenden Offenbarung zugrunde liegt, wird eine Hochdruckpumpe geschaffen, die einen Plunger-Kolben und einen Zylinderkörper beinhaltet. Der Plunger-Kolben bewegt sich in seiner axialen Richtung hin- und her. Der Zylinderkörper weist eine zylindrische Form auf und beinhaltet ein Zylinderloch, in dem der Plunger-Kolben in der axialen Richtung gleitend gelagert wird und in dem der Plunger-Kolben aufgenommen ist. Ein Ende des Zylinderlochs wird in seiner axialen Richtung durch den Plunger-Kolben abgetrennt, so dass für den Brennstoff eine Druckkammer definiert wird. Der Plunger-Kolben bewegt sich hin- und her, so dass ein Volumen der Druckkammer variiert wird, so dass der Brennstoff in die Druckkammer eingesogen oder der Brennstoff aus der Druckkammer abgeführt wird. Der Plunger-Kolben beinhaltet ein Metallteil, ein axiales Loch und ein Harzteil. Das Metallteil ist aus einem Stahlmaterial ausgebildet. Eine äußere Umfangsoberfläche des Metallteils dient als eine Gleitoberfläche führt das Zylinderloch. Das axiale Loch ist in dem Metallteil ausgebildet. Das Harzteil ist aus einem faserverstärkten Harz ausgebildet und in dem axialen Loch befestigt.
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Die vorstehenden und weiteren Aspekte, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine Schnittansicht, die eine Hochdruckpumpe gemäß einer ersten Ausführungsform darstellt;
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2 eine teilweise vergrößerte Ansicht, die die Hochdruckpumpe gemäß der ersten Ausführungsform darstellt;
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3 eine teilweise vergrößerte Ansicht, die eine Hochdruckpumpe gemäß einer zweiten Ausführungsform darstellt;
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4 eine teilweise vergrößerte Ansicht, die eine Hochdruckpumpe gemäß einer dritten Ausführungsform darstellt; und
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5 eine teilweise vergrößerte Ansicht, die eine bislang vorgeschlagene Hochdruckpumpe darstellt.
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In der nachfolgenden Beschreibung werden Ausführungsformen näher erläutert.
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(Erste Ausführungsform)
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Unter Bezugnahme auf 1 bis 4 wird eine Konfiguration einer Hochdruckpumpe 1 gemäß einer ersten Ausführungsform beschrieben. Die Hochdruckpumpe 1 wird z. B. zum Zuführen von Brennstoff zu einer Dieselmaschine verwendet. In der vorliegenden Ausführungsform wird für den Brennstoff ein Flüssiggasbrennstoff (z. B. Dimethylether-(DME-)Brennstoff) verwendet.
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Ein Brennstoffzuführsystem, auf das die Hochdruckpumpe 1 angewendet wird, wird allgemein erläutert. Das Brennstoffzuführsystem beinhaltet eine Speisepumpe (nicht gezeigt), die einen Niederdruck-Brennstoff aus einem Brennstofftank hochpumpt, der sich auf einer Niederdruckseite eines Brennstoffsystems befindet, die Hochdruckpumpe 1, die einen Brennstoff von der Speisepumpe ansaugt und unter Druck einspeist, eine Common-Rail (nicht gezeigt), in die ein Hochdruck-Brennstoff aus der Hochdruckpumpe 1 eingeführt wird, und Injektoren (nicht gezeigt), auf die der Hochdruck-Brennstoff verteilt und aus Brennstoffauslässen dieser Common-Rail zugeführt wird. Das Brennstoffzuführsystem ist so konfiguriert, dass es den Hochdruck-Brennstoff, dessen Druck in der Common-Rail gespeichert wird, in eine Brennkammer für jeden Zylinder der Maschine durch dessen entsprechenden Injektor einspritzt und zuführt.
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Die Konfiguration der Hochdruckpumpe 1 wird im Allgemeinen unter Bezugnahme auf 1 und 2 beschrieben. Die Hochdruckpumpe 1 beinhaltet einen Plunger-Kolben 2, einen Zylinderkörper 3 und einen Plunger-Kolben-Antriebsmechanismus 4, der nachstehend erläutert wird.
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Der Plunger-Kolben 2 ist aus einem Stahlmaterial zylindrisch ausgebildet und ist in einem Zylinderloch 6 aufgenommen, das in dem Zylinderkörper 3 ausgebildet ist. Der Plunger-Kolben 2 bewegt sich durch den Plunger-Kolben-Antriebsmechanismus 4 in der axialen Richtung hin- und her.
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Der Zylinderkörper 3 beinhaltet das Zylinderloch 6, in dem der Plunger-Kolben 2 aufgenommen ist. Ein Endteil des Zylinderlochs 6 in dessen axialer Richtung dient als eine Druckkammer 7, der der Brennstoff zugeführt wird und in der der Brennstoff durch die Hin- und Herbewegung des Plunger-Kolbens 2 komprimiert wird. Insbesondere ist das eine Ende des Zylinderlochs 6 durch ein Abdeckungsmaterial 9 verschlossen, und das Abdeckungsmaterial 9 ist als eine untere Oberfläche des Zylinderlochs 6 auf dessen einer Endseite in der axialen Richtung konfiguriert. Der Raum, der zwischen dieser unteren Oberfläche und einer Endoberfläche des Plunger-Kolbens 2 in der axialen Richtung in dem Zylinderloch 6 fluidundurchlässig definiert ist, dient als die Druckkammer 7.
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Eine Saugleitung (nicht gezeigt) zum Ziehen von Brennstoff in die Druckkammer 7 und eine Abführleitung 11 zum Abführen des Brennstoffs aus der Druckkammer 7 sind mit der Druckkammer 7 verbunden. Ein Abführventil 12, das die Abführleitung 11 öffnet oder schließt, ist für die Abführleitung 11 vorgesehen.
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Ein Endteil des Zylinderkörpers 3 gemäß der vorliegenden Ausführungsform in der axialen Richtung weist einen größeren Außendurchmesser auf als das andere Endteil des Zylinderkörpers 3 in der axialen Richtung. Das Teil (ein axiales Endteil) des Zylinderkörpers 3 mit einem großen Durchmesser wird als ein Großdurchmesserteil 14 bezeichnet. Das Teil (das andere axiale Endteil) des Zylinderkörpers 3 mit einem kleineren Durchmesser als das Großdurchmesserteil 14 wird als ein Kleindurchmesserteil 15 bezeichnet. Die Druckkammer 7 und die Abführleitung 11 sind in dem Großdurchmesserteil 14 angeordnet, und das Zylinderloch 6 ist vom Großdurchmesserteil 14 bis zum Kleindurchmesserteil 15 vorgesehen.
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Die innere Umfangsoberfläche des Zylinderlochs 6 fungiert als eine Gleitoberfläche 18 für den Plunger-Kolben 2, und die äußere Umfangsoberfläche des Plunger-Kolbens 2 fungiert als eine Gleitoberfläche 19 für das Zylinderloch 6. Ein Gleitspielraum 20 ist zwischen der inneren Umfangsoberfläche des Zylinderlochs 6 und der äußeren Umfangsoberfläche des Plunger-Kolbens 2 definiert. In der vorliegenden Ausführungsform strömt der ausgetretene Brennstoff aus der Druckkammer 7 durch den Gleitspielraum 20 heraus aus einer Öffnung des Zylinderlochs 6 auf der anderen Endseite in einen Raum, in dem der Plunger-Kolben-Antriebsmechanismus 4 aufgenommen ist.
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Der Plunger-Kolben-Antriebsmechanismus 4 ist ein bekannter Mechanismus, der eine Drehbewegung, die von der Brennkraftmaschine übertragen wird, in eine lineare Hin- und Herbewegung durch einen Nocken 22 umwandelt und die umgewandelte Bewegung auf den Plunger-Kolben 2 überträgt. Der Plunger-Kolben-Antriebsmechanismus 4 beinhaltet eine Walze 23, die mit dem äußeren Umfang des Nockens 22 in Kontakt ist und sich in der axialen Richtung hin- und herbewegt, wobei sie sich dabei durch die Drehung des Nockens 22 dreht, und einen Schuh 25, der in einem Stößelkörper 24 so befestigt ist, dass er sich in der axialen Richtung hin- und herbewegt und die Walze 23 von seiner äußeren Umfangseite her lagert.
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Durch die Hin- und Herbewegung des Plunger-Kolbens 2, der durch den Plunger-Antriebsmechanismus 4 so angetrieben wird, dass das Volumen der Druckkammer 7 variiert, zieht die Hochdruckpumpe 1 den Brennstoff in die Druckkammer 7 und führt den Brennstoff aus der Druckkammer 7 ab.
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Nachstehend werden Besonderheiten der vorliegenden Ausführungsform beschrieben. Der Zylinderkörper 3 der Hochdruckpumpe 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform beinhaltet ein zylindrisches Metallteil 27 und ein zylindrisches Harzteil 28, auf die nachstehend in der Beschreibung eingegangen wird.
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Das zylindrische Metallteil 27 ist aus einem Stahlmaterial zylindrisch ausgebildet, und seine innere Umfangsoberfläche bildet eine Gleitoberfläche auf dem Plunger-Kolben 2. Das zylindrische Harzteil 28 ist aus einem faserverstärkten Harz (z. B. einem Karbonfaser-verstärkten Harz) zylindrisch ausgebildet und ist um den äußeren Umfang des zylindrischen Metallteils 27 gepasst.
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In der vorliegenden Ausführungsform beinhaltet der Zylinderkörper 3 mit dem Kleindurchmesserteil 15 das zylindrische Metallteil 27 auf einer inneren Umfangseite und das zylindrische Harzteil 28 auf einer äußeren Umfangseite, und weist eine doppellagige Struktur aus der Innenlage, die aus einem Stahlmaterial gefertigt ist, und der Außenlage, die aus einem faserverstärkten Harz gefertigt ist, auf.
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Insbesondere ist ein ausgespartes Teil 27a auf dem äußeren Umfang des zylindrischen Metallteils 27 ausgebildet, so dass das zylindrische Metallteil 27 eine Spulenform aufweist, und das zylindrische Harzteil 28 ist an diesem ausgesparten Teil 27a befestigt. In der vorliegenden Ausführungsform belegt das zylindrische Harzteil 28 näherungsweise zwei Drittel der Querschnittsfläche des Kleindurchmesserteils 15 im Querschnitt senkrecht zu der axialen Richtung.
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Das zylindrische Harzteil 28 wird dadurch bereitgestellt, dass eine fadenartige Kohlefaser um das ausgesparte Teil 27a des zylindrischen Metallteils 27 gewickelt wird, wobei sie mit Harz imprägniert wird, und die Kohlefaser durch Klebebonden an dem zylindrischen Teil 27 befestigt wird, z. B. unter Verwendung des Herstellungsverfahrens, das als Fadenwickeltechnik bezeichnet wird.
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Die Wirkweie sowie die Effekte der vorliegenden Ausführungsform werden nachstehend beschrieben. In der Hochdruckpumpe 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform beinhaltet der Zylinderkörper 3 das zylindrische Metallteil 27, das aus einem Stahlmaterial zylindrisch ausgebildet ist, und dessen innere Umfangsoberfläche als die Gleitoberfläche 18 auf dem Plunger-Kolben 2 dient, und das zylindrische Harzteil 28, das aus einem faserverstärkten Harz zylindrisch ausgebildet ist, und das um den äußeren Umfang des zylindrischen Metallteils 27 gepasst ist.
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Somit weist der Zylinderkörper 3 eine doppellagige Struktur aus der inneren Lage, die aus einem Stahlmaterial besteht, und der äußeren Lage, die aus einem faserverstärkten Harz besteht, auf. Das faserverstärkte Harz weist ein geringeres Gewicht und ein höheres Elastizitätsmodul auf als das Stahlmaterial. Das faserverstärkte Harz kann ein dreimal höheres Elastizitätsmodul als Eisen aufweisen. Dementsprechend kann die Steifigkeit des gesamten Zylinderkörpers 3 verbessert werden, ohne eine Gewichtszunahme des Zylinderkörpers 3 zu bewirken, und die Vergrößerung des Gleitspielraums 20 kann reduziert werden.
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Daher wird gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Erweiterung des Gleitspielraums 20 reduziert, ohne eine Gewichtszunahme der Hochdruckpumpe 1 zu bewirken, wobei dadurch die Menge des aus der Druckkammer 7 durch den Gleitspielraum 20 ausgetretenen Brennstoffs verringert werden kann. Insbesondere wenn Flüssiggasbrennstoff verwendet wird, ist, angesichts dessen niedriger Brennstoffviskosität, die Reduktion einer Erweiterung des Gleitspielraums 20 effektiv bei der Verringerung der Austrittsmenge. Darüber hinaus weist das faserverstärkte Harz einen geringen Wärmeausdehnungskoeffizienten auf und hat somit den Vorteil einer geringeren thermischen Verformung.
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Wenn der Zylinderkörper 3 nur aus dem faserverstärkten Harz gebildet ist, besteht auch die Gleitoberfläche 18 auf dem Plunger-Kolben 2 aus dem faserverstärkten Harz. Somit besteht dahingehend ein Problem, dass die Dichtungseigenschaften nur schwer zu gewährleisten sind. Im Hinblick auf diese Problematik ist die Gleitoberfläche 18 auf dem Plunger-Kolben 2, für die eine Gewährleistung der Dichtungseigenschaften notwendig ist, aus einem Stahlmaterial gemäß der vorliegenden Ausführungsform gebildet. Somit werden die Dichtungseigenschaften in der radialen Richtung durch das innere zylindrische Metallteil 27 gewährleistet, und die Steifigkeit wird hauptsächlich durch das äußere zylindrische Harzteil 28 gewährleistet.
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(Zweite Ausführungsform)
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Eine zweite Ausführungsform wird nachstehend unter Bezugnahme auf 3 mit Schwerpunkt auf die Unterschiede zur ersten Ausführungsform beschrieben. Die Bezugszeichen gemäß der ersten Ausführungsform bezeichnen entsprechende funktionale Komponenten, und es gelten deren zuvor angeführte Erläuterungen.
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Der Plunger-Kolben 2 gemäß der ersten Ausführungsform ist nur aus einem Stahlmaterial gebildet. Der Plunger-Kolben 2 gemäß der vorliegenden Ausführungsform hingegen ist aus einem Stahlmaterial und einem faserverstärkten Harz gebildet. Insbesondere gemäß der vorliegenden Ausführungsform beinhaltet der Plunger-Kolben 2 ein Metallteil 31 und ein Harzteil 32, die nachstehend beschrieben werden.
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Das Metallteil 31 ist das einem Stahlmaterial gebildet, und dessen äußere Umfangsoberfläche dient als eine Gleitoberfläche 19 auf einem Zylinderloch 6. Das Metallteil 31 beinhaltet ein axiales Loch 31a, das eine Öffnung an seinem einen axialen Ende beinhaltet und das an seinem anderen axialen Ende verschlossen ist. Das Harzteil 32 ist aus einem kohlefaserverstärkten Harz in der Form eines Stabs ausgebildet und in dem axialen Loch 31a befestigt.
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Durch Presspassen des stabförmigen Harzteils 32 von der Öffnung des axialen Lochs 31a, wird das Harzteil 32 in dem axialen Loch 31a befestigt.
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Somit wird gemäß der vorliegenden Ausführungsform das Harzteil 32, das aus einem faserverstärkten Harz besteht, als das Kernmaterial des Plunger-Kolbens 2 verwendet, und das Metallteil 31, das aus dem Stahlmaterial besteht, ist radial außerhalb des Harzteils 32 angeordnet. Dementsprechend kann die Steifigkeit des gesamten Plunger-Kolbens 2 verbessert werden, ohne eine Gewichtszunahme des Plunger-Kolbens 2 zu bewirken, und die Vergrößerung eines Geleitsspielraums 20 kann dadurch verringert werden. Auch in der vorliegenden Ausführungsform wird die Erweiterung des Gleitspielraums 20 verringert, ohne eine Gewichtszunahme einer Hochdruckpumpe 1 zu bewirken, so dass die Menge des aus einer Druckkammer 7 durch den Gleitspielraum 20 ausgetretenen Brennstoffs reduziert werden kann. Eine Gleitoberfläche 19 besteht aus einem Stahlmaterial, wobei deren Dichtungseigenschaften gewährleistet sind.
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(Dritte Ausführungsform)
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Eine dritte Ausführungsform wird nachstehend unter Bezugnahme auf 4 mit Schwerpunkt auf die Unterschiede zur ersten Ausführungsform beschrieben. Die Bezugszeichen gemäß der ersten Ausführungsform bezeichnen entsprechende funktionale Komponenten, und es gelten deren zuvor angeführte Erläuterungen.
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In der vorliegenden Ausführungsform wird der Plunger-Kolben 2 gemäß der zweiten Ausführungsform anstelle des Plunger-Kolbens 2 gemäß der ersten Ausführungsform verwendet. Dementsprechend kann die Steifigkeit von sowohl einem zylindrischen Körper 3 als auch von einem Plunger-Kolben 2 verbessert werden, und die Erweiterung eines Gleitspielraums 20 kann dadurch weiter verringert werden.
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Nachstehend werden Modifikationen an den vorstehenden Ausführungsformen erläutert. In den Ausführungsformen weist der Zylinderkörper 3 eine Form auf, die das Großdurchmesserteil 14 und das Kleindurchmesserteil 15 beinhaltet. Der Zylinderkörper 3 ist jedoch nicht auf diese Form beschränkt. In den Ausführungsformen weist nur das Kleindurchmesserteil 15 die doppellagige Struktur aus dem Stahlmaterial und dem faserverstärkten Harz auf. Dementsprechend weist nur der äußere Umfang des Teils des Zylinderlochs 6 eine doppellagige Struktur auf. Der Zylinderkörper 3 kann jedoch die doppellagige Struktur vollständig entlang dem Zylinderloch 6 in der axialen Richtung aufweisen.
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In den Ausführungsformen wird als das faserverstärkte Harz ein kohlefaserverstärktes Harz verwendet. Das faserverstärkte Harz ist jedoch nicht darauf beschränkt. Das faserverstärkte Harz kann z. B. ein glasfaserverstärktes Harz, ein aramidfaserverstärktes Harz, ein Kevlar-faserverstärktes Harz, ein polyäthylenfaserverstärktes Harz, ein zylonverstärktes Harz oder ein borfaserverstärktes Harz sein.
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Darüber hinaus wird in den Ausführungsformen als Brennstoff ein Flüssiggasbrennstoff verwendet. Stattdessen kann z. B. jedoch ein Leichtöl oder Benzin verwendet werden.
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Zusammenfassend kann die Hochdruckpumpe 1 gemäß den vorstehenden Ausführungsformen wie folgt beschrieben werden.
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Eine Hochdruckpumpe 1 beinhaltet einen Plunger-Kolben 2, der sich in seiner axialen Richtung hin- und herbewegt, und einen Zylinderkörper 3, der eine zylindrische Form aufweist und ein Zylinderloch 6 beinhaltet, in dem der Plunger-Kolben 2 in der axialen Richtung gleitend gelagert wird und in dem der Plunger-Kolben 2 aufgenommen ist. Ein Ende des Zylinderlochs 6 ist in seiner axialen Richtung fluidundurchlässig durch den Plunger-Kolben 2 so abgetrennt, das eine Druckkammer 7 für den Brennstoff definiert wird. Der Plunger-Kolben 2 bewegt sich derart hin- und her, dass ein Volumen der Druckkammer 7 variiert wird, so dass der Brennstoff in die Druckkammer 7 gesogen oder der Brennstoff aus der Druckkammer 7 abgeführt wird. Der Zylinderkörper 3 beinhaltet ein zylindrisches Metallteil 27, das aus einem Stahlmaterial zylindrisch ausgebildet ist, und dessen innere Umfangsoberfläche als eine Gleitoberfläche für den Plunger-Kolben 2 dient, und ein zylindrisches Harzteil 28, das aus einem faserverstärkten Harz zylindrisch ausgebildet ist und das auf einen äußeren Umfang des zylindrischen Metallteils 7 gepasst ist.
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Somit weist der Zylinderkörper 3 eine doppellagige Struktur aus der inneren Lage, die aus einem Stahlmaterial besteht, und der äußeren Lage, die aus einem faserverstärkten Harz besteht, auf. Das faserverstärkte Harz weist ein leichteres Gewicht und ein höheres Elastizitätsmodul als das Stahlmaterial auf. Dementsprechend kann die Steifigkeit des gesamten Zylinderkörpers 3 verbessert werden, ohne eine Gewichtszunahme des Zylinderkörpers 3 zu bewirken, und die Vergrößerung des Gleitspielraums 20 kann verringert werden.
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Die Verbesserung der Steifigkeit des Plunger-Kolbens 2 anstelle des Zylinderkörpers 3 kann außerdem ebenfalls die Vergrößerung des Gleitspielraums 20 verringern.
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Der Plunger-Kolben 2 kann ein Metallteil 31 beinhalten, das aus einem Stahlmaterial ausgebildet ist und dessen äußere Umfangsoberfläche als eine Gleitoberfläche für das Zylinderloch 6 dient, ein axiales Loch 31a, das in dem Metallteil 31 ausgebildet ist, und ein Harzteil 32, das aus einem faserverstärkten Harz ausgebildet und in dem axialen Loch 31a befestigt ist.
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Dementsprechend kann die Steifigkeit des gesamten Plunger-Kolbens 2 verbessert werde, ohne eine Gewichtszunahme des Plunger-Kolbens 2 zu bewirken, und die Vergrößerung des Gleitspielraums 20 kann dadurch verringert werden.
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Somit wird in den Ausführungsformen ohne Bewirken einer Gewichtszunahme der Hochdruckpumpe 1 die Erweiterung des Gleitspielraums 20 verringert, so dass die Menge des aus der Druckkammer 7 durch den Gleitspielraum 20 ausgetretenen Brennstoffs verringert werden kann.
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Obgleich die vorliegende Offenbarung unter Bezugnahme auf deren Ausführungsformen beschrieben worden ist, wird darauf hingewiesen, dass die Offenbarung nicht auf die Ausführungsformen und Konstruktionen beschränkt ist. Die vorliegende Offenbarung soll verschiedene Modifikationen und äquivalente Anordnungen abdecken. Neben den verschiedenen Kombinationen und Konfigurationen, fallen darüber hinaus auch andere Kombinationen und Konfigurationen unter den Schutzbereich der vorliegenden Offenbarung, die mehr oder weniger oder nur ein einziges Element beinhalten.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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