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Hintergrund der Erfindung
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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Plungerpumpe.
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Es wird die Priorität der
japanischen Patentanmeldung Nr. 2018-062042 , eingereicht am 28. März 2018, beansprucht, deren Inhalt hierin als Referenz aufgenommen ist.
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Beschreibung des Stands der Technik
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Beispielsweise ist in der ungeprüften
japanischen Patentanmeldung mit der Erstveröffentlichungsnummer 2009-108784 eine Hochdruck-Treibstoffzufuhrpumpe offenbart, die internen Treibstoff durch Hin- und Herbewegen eines Plungers, der in Richtung einer Druckkammer in einen Zylinder eingesetzt ist, unter Druck setzt.
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Zwischen einem solchen Plunger und einer Innenwandfläche der Druckkammer ist ein Spalt ausgebildet und mit Treibstoff gefüllt. Da der Treibstoff in einer solchen Plungerpumpe unter einen hohen Druck von 20 MPa oder mehr gesetzt wird, wird sogar flüssiger Treibstoff um einen kleinen Betrag komprimiert. Die Unterdrucksetzung des Treibstoffs erfolgt durch Reduzierung des Volumens der Druckkammer mit Hilfe des Plungers. Wenn ein maximales Volumen der Druckkammer gleich einem durch den Plunger reduzierten Volumen der Druckkammer ist, ist aus diesem Grund eine Auslassmenge aus der Druckkammer maximal und der volumetrische Wirkungsgrad ist maximal, da der Treibstoff komprimiert ist. Es ist erforderlich, ein Totvolumen, das dem Spalt entspricht, klein zu machen, um den volumetrischen Wirkungsgrad zu verbessern.
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Da der Plunger an einer Innenumfangswand hin- und herbewegt wird, tritt innerhalb des in den Spalt gefüllten Treibstoffs eine Schubspannung entlang einer Plungerachsenrichtung auf. Da sich die Fließgeschwindigkeit des Treibstoffs in der oben erwähnten Plungerpumpe mit dem kleinen Spalt zu diesem Zeitpunkt von der Innenwandfläche der Druckkammer zu einer Umfangsfläche des Plungers plötzlich ändert, resultiert auch eine große Schubspannung und der Druck des Treibstoffs nimmt plötzlich ab. Folglich wird der Druck des Treibstoffs in dem Spalt lokal zu einem Druck, der gleich oder kleiner als ein Sättigungsdampfdruck ist, und es besteht somit die Möglichkeit, dass Kavitation auftritt. Kavitation führt zu Erosion und kann sich negativ auf die Lebensdauer der Pumpe auswirken.
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Angesichts der oben beschriebenen Probleme ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, die Kavitation an einer Umfangsfläche eines Plungers in einer Plungerpumpe zu unterdrücken.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Um das Ziel zu erreichen, wendet die vorliegende Erfindung die folgenden Aspekte an.
- (1) Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Plungerpumpe geschaffen, die enthält: eine Druckkammer, die eine röhrenförmige Innenumfangswand aufweist; und einen Plunger, der eine im Wesentlichen zylindrische Außenumfangsfläche aufweist und von einem Führungsabschnitt so gehalten wird, dass er frei entlang einer Erstreckungsrichtung der Innenumfangswand gleitet, wobei die Innenumfangswand in einem Teil davon in einer Umfangsrichtung um eine Achse des Plungers eine Saugöffnung aufweist, die mit der Druckkammer in Verbindung steht und dem Einführen eines Treibstoffs in die Druckkammer dient, und wobei die Innenumfangswand mit einem Abschnitt mit vergrößertem Spalt, der eine größere Abmessung als eine Abmessung an einer Position der Saugöffnung von der Außenumfangsfläche des Plungers zu einer Innenumfangsfläche der Innenumfangswand entlang einer radialen Richtung des Plungers in mindestens einem Teil der Innenumfangswand an einer von der Position der Saugöffnung in der Umfangsrichtung entfernten Position aufweist.
- (2) In dem Aspekt von (1) können die folgenden Anordnungen verwendet werden. Die Innenumfangswand weist an einer Position, die der Position, an der die Saugöffnung ausgebildet ist, so gegenüberliegt, dass sich der Plunger dazwischen befindet, eine Auslassöffnung zum Auslassen des Treibstoffs aus der Druckkammer auf. Eine Querschnittsform der Druckkammer, die orthogonal zu der Achse des Plungers ist, weist eine Ellipsenform auf. Die Saugöffnung und die Auslassöffnung sind in der Innenumfangswand auf einer Nebenachsenseite vorgesehen. Ein Intervall zwischen der Innenumfangswand auf einer Hauptachsenseite der Ellipsenform und der Außenumfangsfläche des Plungers ist der Abschnitt mit vergrößertem Spalt.
- (3) In dem Aspekt von (2) kann der Plunger so angeordnet sein, dass die Achse des Plungers in Bezug auf eine Mitte der Druckkammer zu einer Seite der Saugöffnung exzentrisch versetzt ist.
- (4) In dem Aspekt von (1) können die folgenden Anordnungen verwendet werden. Eine Querschnittsform der Innenumfangswand, die orthogonal zu der Achse des Plungers ist, weist eine Kreisform auf. Die Achse des Plungers ist so angeordnet, dass sie in Bezug auf eine Mitte der Kreisform zu einer Seite der Saugöffnung exzentrisch versetzt ist.
- (5) In dem Aspekt von (1) kann der Abschnitt mit vergrößertem Spalt ein vertiefter Abschnitt sein, der in der Innenumfangswand ausgebildet ist.
- (6) In dem Aspekt von (5) können die folgenden Anordnungen verwendet werden. Eine Auslassöffnung zum Auslassen des Treibstoffs aus der Druckkammer ist in der Innenumfangswand vorgesehen. Der vertiefte Abschnitt ist in der Umfangsrichtung zwischen der Saugöffnung und der Auslassöffnung vorgesehen.
- (7) In dem Aspekt von (6) kann der vertiefte Abschnitt in einem Bereich vorgesehen sein, welcher der Auslassöffnung in der Umfangsrichtung näher ist als der Saugöffnung.
- (8) In dem Aspekt von (6) können die folgenden Anordnungen verwendet werden. Die Saugöffnung und die Auslassöffnung sind an Positionen vorgesehen, die nicht einander so gegenüberliegen, dass sich die Achse des Plungers dazwischen befindet. Der vertiefte Abschnitt ist in der Innenumfangsfläche der Innenumfangswand ausgebildet und an einer Position vorgesehen, die der Saugöffnung oder der Auslassöffnung in der Umfangsrichtung so gegenüberliegt, dass sich die Achse des Plungers dazwischen befindet.
- (9) In dem Aspekt von (7) können die folgenden Anordnungen verwendet werden. Die Saugöffnung und die Auslassöffnung sind an Positionen vorgesehen, die nicht einander so gegenüberliegen, dass sich die Achse des Plungers dazwischen befindet. Der vertiefte Abschnitt ist in der Innenumfangsfläche der Innenumfangswand ausgebildet und an einer Position vorgesehen, die der Saugöffnung oder der Auslassöffnung in der Umfangsrichtung so gegenüberliegt, dass sich die Achse des Plungers dazwischen befindet.
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Gemäß jedem der Aspekte der vorliegenden Erfindung ist der Abschnitt mit vergrößertem Spalt in der Innenumfangswand ausgebildet. Daher wird die Strömungsgeschwindigkeitsverschiebung in dem Treibstoff, der in dem Spalt zwischen der Innenumfangswand und dem Plunger vorhanden ist, unterdrückt, sodass sie klein ist, und es kann unterdrückt werden, dass der Druck des Treibstoffs gleich oder kleiner als ein Sättigungsdampfdruck wird. Daher ist es möglich, die Kavitation an der Umfangsfläche des Plungers in der Plungerpumpe zu unterdrücken.
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Figurenliste
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- 1 ist eine Schnittansicht, die eine schematische Anordnung einer Plungerpumpe einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
- 2 ist eine vergrößerte Schnittansicht, die einen Teil eines Saugmechanismus beinhaltet, der in der Plungerpumpe enthalten ist.
- 3A ist eine Ansicht eines Querschnitts, der senkrecht zu einem Druckerhöhungsplunger der Plungerpumpe ist und einen Körper, den Saugmechanismus und einen Auslassmechanismus beinhaltet.
- 3B ist eine Ansicht, die eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt, und ist eine Ansicht eines Querschnitts, der senkrecht zu einem Druckerhöhungsplunger einer Plungerpumpe ist und einen Körper, einen Saugmechanismus und einen Auslassmechanismus beinhaltet.
- 3C ist eine Ansicht, die eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt, und ist eine Ansicht eines Querschnitts, der senkrecht zu einem Druckerhöhungsplunger einer Plungerpumpe ist und einen Körper, einen Saugmechanismus und einen Auslassmechanismus beinhaltet.
- 3D ist eine Ansicht, die eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt, und ist eine Ansicht eines Querschnitts, der senkrecht zu einem Druckerhöhungsplunger einer Plungerpumpe ist und einen Körper, einen Saugmechanismus und einen Auslassmechanismus beinhaltet.
- 3E ist eine Ansicht, die eine fünfte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt, und ist eine Ansicht eines Querschnitts, der senkrecht zu einem Druckerhöhungsplunger einer Plungerpumpe ist und einen Körper, einen Saugmechanismus und einen Auslassmechanismus beinhaltet.
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Ausführliche Beschreibung der Erfindung
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Nachfolgend sind Ausführungsformen einer Plungerpumpe gemäß der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. Damit jedes Element in einer erkennbaren Größe dargestellt ist, ist in der folgenden Zeichnung der Maßstab jedes Elements in geeigneter Weise angepasst.
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[Erste Ausführungsform]
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1 ist eine Schnittansicht, die eine schematische Anordnung einer Plungerpumpe 1 der Ausführungsform darstellt. Wie in 1 dargestellt, enthält die Plungerpumpe 1 der Ausführungsform einen Körper 2, einen Saugmechanismus 3, einen Druckerhöhungsmechanismus 4, einen Auslassmechanismus 5 und einen Dämpfungsmechanismus 6. In der folgenden Beschreibung ist eine Achse eines Plungers, der den Druck des Treibstoffs erhöht, als eine Mittelachse L bezeichnet, eine zu der Mittelachse L orthogonale Richtung ist als eine radiale Richtung bezeichnet, eine Seite, die in der radialen Richtung nahe der Mittelachse L ist, ist als eine radial innere Seite bezeichnet, und eine Seite, die in der radialen Richtung von der Mittelachse L entfernt ist, ist als eine radial äußere Seite bezeichnet. Obwohl eine Position, an welcher die Plungerpumpe 1 montiert ist, nicht eingeschränkt ist, ist zur Erleichterung der Beschreibung eine Oberseite der Darstellungsebene von 1 als eine Richtung nach oben bezeichnet, und eine untere Seite der Darstellungsebene von 1 ist als eine Richtung nach unten bezeichnet.
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Der Körper 2 ist Basisteil, an dem der Saugmechanismus 3, der Druckerhöhungsmechanismus 4, der Auslassmechanismus 5 und der Dämpfungsmechanismus 6 befestigt sind, und Treibstoffkanäle, die Treibstoff leiten, sind darin ausgebildet. Wie in 1 dargestellt, sind ein Saugströmungskanal R1, in dem ein Teil des Saugmechanismus 3 angebracht ist, und ein Auslassströmungskanal R2, in dem ein Teil des Auslassmechanismus 5 angebracht ist, als Treibstoffkanäle innerhalb des Körpers 2 in der Plungerpumpe 1 der Ausführungsform ausgebildet. Darüber hinaus ist innerhalb des Körpers 2 eine Druckkammer R3 vorgesehen, die den Saugströmungskanal R1 mit dem Auslassströmungskanal R2 verbindet und in der die Unterdrucksetzung des Treibstoffs durchgeführt wird. Die Druckkammer R3 ist in der radialen Richtung in einem mittleren Abschnitt des Körpers 2 angeordnet.
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Darüber hinaus ist in einem oberen Abschnitt des Körpers 2 ein zylindrischer Umgebungswandabschnitt 2a vorgesehen, der von einer Oberseite nach oben ragt. Der Umgebungswandabschnitt 2a bildet einen Teil einer Dämpfungskammer Rd, die weiter unten beschrieben ist. Darüber hinaus ist innerhalb des Körpers 2 ein Zufuhrströmungskanal R4 (Treibstoffkanal) ausgebildet, der von einem unteren Abschnitt der Dämpfungskammer Rd (d. h. der Oberseite des Körpers 2) zu dem Saugströmungskanal R1 führt. Darüber hinaus weist der Körper 2, obwohl dies in 1 nicht dargestellt ist, einen weiteren Treibstoffkanal auf wie beispielsweise einen Strömungskanal, durch den Treibstoff von der Außenseite der Dämpfungskammer Rd der Dämpfungskammer Rd zugeführt wird.
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Darüber hinaus weist der Körper 2 einen zylindrischen Durchgangsraum R5 auf, der von der Druckkammer R3 in der Richtung nach unten läuft und einen Druckerhöhungsplunger 4b (weiter unten beschrieben) so aufnimmt, dass dieser beweglich ist, wobei der Druckerhöhungsplunger 4b eine zylindrische Form aufweist. Eine Innenumfangsfläche der vorliegenden Ausführungsform ist durch eine Wandfläche gebildet, die Teil der Druckkammer R3 ist und die Mittelachse L umgibt. Darüber hinaus weist der Körper 2 einen Federhalteabschnitt 2b auf, der sich in der Richtung des Saugströmungskanals R1 erstreckt und so angeordnet ist, dass er einem weiter unten beschriebenen Saugventilkörper 3b von einer Stromabwärtsseite in einer Treibstoffströmungsrichtung (der radial inneren Seite) gegenüberliegt. Am Federhalteabschnitt 2b ist eine Saugfeder 3c befestigt, die den Saugventilkörper 3b vorspannt und weiter unten beschrieben ist. Der Federhalteabschnitt 2b fungiert auch als Anschlag, der die Bewegung des Saugventilkörpers 3b von der Stromabwärtsseite in der Treibstoffströmungsrichtung (der radial inneren Seite) regelt.
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3A bis 3E sind Ansichten von Schnitten, die senkrecht zur Mittelachse L des Druckerhöhungsplungers 4b der Plungerpumpe 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform verlaufen und den Körper 2, den Saugmechanismus 3 und den Auslassmechanismus 5 beinhalten.
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Wie in 3A dargestellt, sind zwei vertiefte Abschnitte 2c (Abschnitte mit vergrößertem Spalt) in der Innenumfangsfläche der Druckkammer R3 ausgebildet. Diese vertieften Abschnitte 2c sind an Positionen vorgesehen, die vom Saugmechanismus 3 und dem Auslassmechanismus 5 in einer Umfangsrichtung des weiter unten beschriebenen Druckerhöhungsplungers 4b getrennt sind und bei denen mit der höchsten Wahrscheinlichkeit Kavitation auftritt. Die vertieften Abschnitte 2c sind so angeordnet, dass sie einander gegenüberliegen, wobei eine Ebene, die durch die Mitte des Saugmechanismus 3 läuft und die Mittelachse L des Druckerhöhungsplungers 4b enthält, dazwischen liegt. Jeder der vertieften Abschnitte 2c weist eine gekrümmte Oberfläche auf, sodass eine Form eines Querschnitts, der senkrecht zu der Mittelachse L des Druckerhöhungsplungers 4b ist, eine Bogenform aufweist. Jeder der vertieften Abschnitte 2c ist so ausgebildet, dass er mit mindestens einem Teil des Endabschnitts des Druckerhöhungsplungers 4b auf der Seite der Druckkammer R3 von einem oberen Totpunkt zu einem unteren Totpunkt verbunden ist und der Druckkammer R3 ausgesetzt ist.
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Wie in 2 dargestellt, enthält der Saugmechanismus 3 einen Ventilsitz 3a, den Saugventilkörper 3b, die Saugfeder 3c und eine Solenoideinheit 3d. Der Ventilsitz 3a ist in dem Saugströmungskanal R1 angeordnet und weist eine Öffnung auf, die durch den Saugventilkörper 3b geöffnet und geschlossen wird. Der Saugventilkörper 3b ist auf einer Innenseite des Ventilsitzes 3a in einer radialen Richtung des Körpers angeordnet und wird von der Saugfeder 3c so gehalten, dass er in der radialen Richtung des Körpers beweglich ist. Die Saugfeder 3c wird von einem Endabschnitt davon auf der Innenseite in der radialen Richtung des Körpers gehalten und ist an dem Federhalteabschnitt 2b des Körpers 2 angebracht. Ein Endabschnitt der Saugfeder 3c auf einer Außenseite in der radialen Richtung des Körpers ist an einem Vorsprung angebracht, der an einem mittleren Abschnitt des Saugventilkörpers 3b vorgesehen ist. Die Saugfeder 3c ist eine Schraubendruckfeder, die in einem Fall, in welchem ein Druck auf einer Stromaufwärtsseite des Saugventilkörpers 3b relativ höher ist als ein Druck auf der Stromabwärtsseite, durch einen Differenzdruck komprimiert werden kann und den Saugventilkörper 3b zur Außenseite in der radialen Richtung des Körpers vorspannt.
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Die Solenoideinheit 3d enthält einen Basisabschnitt 3e, ein Führungselement 3f (Stopper), einen Saugplunger 3g (Linearbewegungskomponente), eine Saugfeder 3h, einen beweglichen Kern 3i, eine Spule 3j, einen festen Kern 3k, einen Verbinder 3m und einen elastischen Körper 3n. Der Basisabschnitt 3e ist am Körper 2 befestigt. Der Basisabschnitt 3e trägt direkt oder indirekt das Führungselement 3f, den Saugplunger 3g, die Saugfeder 3h, den beweglichen Kern 3i, die Spule 3j, den festen Kern 3k und den Verbinder 3m. Der Basisabschnitt 3e hat eine im Wesentlichen zylindrische Form mit einem Durchgangsloch in einem mittleren Abschnitt davon. Ein Spitzenabschnitt des Basisabschnitts 3e ist von der Außenseite in der radialen Richtung des Körpers in den Saugströmungskanal R1 des Körpers 2 eingesetzt.
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Das Führungselement 3f ist eine im Wesentlichen zylindrische Komponente, die koaxial zum Basisabschnitt 3e angeordnet ist und die in dem im Basisabschnitt 3e vorgesehenen Durchgangsloch angebracht ist. Das Führungselement 3f weist eine Innenumfangswand 3f1 mit einem Durchgangsloch auf, in das der Saugplunger 3g so eingesetzt ist, dass er in der radialen Richtung beweglich ist, und einen Führungsflansch 3f2, der so vorgesehen ist, dass er von einer Außenumfangsfläche der Innenumfangswand 3f1 absteht, und der am Basisabschnitt 3e befestigt ist.
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Der Saugplunger 3g weist einen Schaft 3g1 und einen Plungerflansch 3g2 auf. Der Schaft 3g1 ist ein stabförmiges Teil, das beweglich in das Durchgangsloch der Innenumfangswand 3f1 des Führungselements 3f eingesetzt ist und entlang der radialen Richtung länger als das Führungselement 3f ist. Der Schaft 3g1 weist einen radial inneren Endabschnitt auf, der an der Position angeordnet ist, die sich weiter auf der radial inneren Seite als das Führungselement 3f befindet, und einen radial äußeren Endabschnitt, der an der Position angeordnet ist, die sich weiter auf der radial äußeren Seite des Führungselements 3f befindet. Der Plungerflansch 3g2 ist ein plattenförmiges Teil, das von einer Außenumfangsfläche des Schafts 3g1 absteht und an einer Position auf der radial inneren Seite des Führungselements 3f angeordnet ist. Ein solcher Saugplunger 3g ist in der radialen Richtung zwischen einer radial inneren Endfläche des Führungselements 3f und einer radial äußeren Endfläche des Ventilsitzes 3a beweglich. Darüber hinaus wird in einem Fall, in welchem der Plungerflansch 3g2 von der radial äußeren Seite an einem Flanschanschlag 3p anliegt, die Bewegung des Saugplungers 3g zu der radial inneren Seite geregelt. In einem Fall, in welchem der Plungerflansch 3g2 von der radial inneren Seite an dem Führungselement 3f anliegt, wird die Bewegung des Saugplungers zu der radial äußeren Seite geregelt. Darüber hinaus kann in einem Fall, in welchem der Plungerflansch 3g2 des Saugplungers 3g an dem Flanschanschlag 3p anliegt, eine radial innere Endfläche des Schafts 3g1 an dem Saugventilkörper 3b anliegen.
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Die Saugfeder 3h ist eine Schraubendruckfeder, die an der Innenumfangswand 3f1 des Führungselements 3f angebracht ist. Die Saugfeder 3h weist eine radial innere Endfläche auf, die an dem Führungsflansch 3f2 des Führungselements 3f anliegt, und eine radial äußere Endfläche, die an dem Plungerflansch 3g2 des Saugplungers 3g anliegt. Die Saugfeder 3h spannt den Saugplunger 3g zu der radial inneren Seite vor. Wenn keine elektrische Verbindung zur Spule 3j besteht, spannt die Saugfeder 3h den Saugplunger 3g zu der radial inneren Seite vor, sodass sich der Saugventilkörper 3b in einer geöffneten Position befindet.
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Der bewegliche Kern 3i ist am radial äußeren Endabschnitt des Schafts 3g1 des Saugplungers 3g befestigt. Der bewegliche Kern 3i ist in dem Durchgangsloch des Basisabschnitts 3e untergebracht und in der radialen Richtung beweglich. Der bewegliche Kern 3i wird durch ein Magnetfeld, das durch eine elektrische Verbindung mit der Spule 3j erzeugt wird, zu der radial äußeren Seite bewegt. Der bewegliche Kern 3i bewegt sich aufgrund der Spannkraft der Saugfeder 3h zu der radial inneren Seite, wenn die elektrische Verbindung zur Spule 3j unterbrochen wird. Die Spule 3j hat eine im Wesentlichen zylindrische Form, um welche die Wicklung mit im Wesentlichen dem gleichen Radius wie der Basisabschnitt 3e gewickelt ist, und ist mit einem radial äußeren Endabschnitt des Basisabschnitts 3e verbunden. Die Spule 3j erzeugt ein Magnetfeld, indem sie über den Verbinder 3m mit der Außenseite elektrisch verbunden ist. Der feste Kern 3k ist innerhalb der Spule 3j vorgesehen, um eine in der Mitte der Spule 3j vorgesehene Öffnung von der radial äußeren Seite zu schließen. Der Verbinder 3m wird von dem festen Kern 3k getragen und ist elektrisch mit der Spule 3j verbunden. Der Verbinder 3m ist mit einer Stromversorgungsvorrichtung (z. B. einer Fahrzeugbatterie) verbunden, die außerhalb der Plungerpumpe 1 der Ausführungsform montiert ist.
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Es wird wieder auf 1 Bezug genommen. Der Druckerhöhungsmechanismus 4 enthält einen Zylinder 4a, den Druckerhöhungsplunger 4b, einen unteren Flansch 4c und eine Druckerhöhungsfeder 4d. Der Zylinder 4a ist eine röhrenförmige Komponente, die im Durchgangsraum R5 des Körpers 2 angebracht ist und den Druckerhöhungsplunger 4b so unterstützt, dass dieser sich heben und senken kann. Der Druckerhöhungsplunger 4b wird so gehalten, dass sich heben und senken kann, sodass eine obere Endfläche davon der Druckkammer R3 des Körpers 2 zugewandt ist. Der Druckerhöhungsplunger 4b weist eine untere Endfläche auf, die an einem Nocken anliegt (nicht dargestellt), und hebt und senkt sich entsprechend der Drehung des Nockens, wenn der Nocken durch den Antrieb eines in einem Fahrzeug montierten Motors gedreht wird. Der untere Flansch 4c ist mit einem unteren Endabschnitt des Druckerhöhungsplungers 4b verbunden und steht von einer Umfangsfläche des Druckerhöhungsplungers 4b zu der radial äußeren Seite ab. Die Druckerhöhungsfeder 4d ist eine zwischen dem Körper 2 und dem unteren Flansch 4c eingesetzte Schraubendruckfeder und spannt den Druckerhöhungsplunger 4b über den unteren Flansch 4c nach unten vor. Ein solcher Druckerhöhungsmechanismus 4 erhöht den Treibstoffdruck in der Druckkammer R3, indem sich der Druckerhöhungsplunger 4b hebt und das Volumen der Druckkammer R3 reduziert.
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Der Auslassmechanismus 5 ist an einer Position angeordnet, die dem Saugmechanismus 3 so gegenüberliegt, dass sich der Druckerhöhungsplunger 4b dazwischen befindet. Der Auslassmechanismus 5 enthält eine Auslassdüse 5a, einen Auslassventilsitz 5b, einen Auslassventilkörper 5c, einen Federhalteabschnitt 5d und eine Auslassfeder 5e. Die Auslassdüse 5a ist eine im Wesentlichen zylindrische Komponente, die so am Körper 2 befestigt ist, dass sie mit dem Auslassströmungskanal R2 verbunden ist, und lässt Treibstoff, dessen Druck durch die Plungerpumpe 1 der Ausführungsform erhöht wird, nach außen ab.
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Der Auslassventilsitz 5b befindet sich im Inneren des Auslassströmungskanals R2 und ist unter den Bestandteilen des Auslassmechanismus 5 am nächsten zur Druckkammer R3 (am nächsten zu der radial inneren Seite) angeordnet. Der Auslassventilsitz 5b weist eine Öffnung auf, die durch den Auslassventilkörper 5c geöffnet und geschlossen wird. Der Auslassventilkörper 5c ist auf der radial äußeren Seite des Auslassventilsitzes 5b angeordnet und wird von der Auslassfeder 5e so gehalten, dass er in der radialen Richtung beweglich ist. Der Federhalteabschnitt 5d ist so auf dem Auslassventilsitz 5b angebracht, dass der Auslassventilkörper 5c umfasst ist, und nimmt den Auslassventilkörper 5c und die Auslassfeder 5e darin auf. Der Federhalteabschnitt 5d weist eine im Wesentlichen zylindrische Form mit einem Durchgangsloch auf, das in einer Umfangsfläche, einer Bodenfläche oder dergleichen vorgesehen ist, und lässt den Treibstoff von innen nach außen strömen. Die Auslassfeder 5e ist eine Schraubendruckfeder, die zwischen einer Innenumfangsfläche des Federhalteabschnitts 5d und dem Auslassventilkörper 5c eingesetzt ist und den Auslassventilkörper 5c zu der radial inneren Seite (Seite des Auslassventilsitzes 5b) vorspannt.
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Der Dämpfungsmechanismus 6 enthält eine Abdeckung 6a, eine Sitzfeder 6b, einen Halter 6c und einen Pulsationsdämpfer 6d. Die Abdeckung 6a ist kuppelförmig eingestellt und am Umgebungswandabschnitt 2a des Körpers 2 befestigt, um mit dem Körper 2 die Dämpfungskammer Rd zu bilden. Die Sitzfeder 6b ist auf dem unteren Abschnitt der Dämpfungskammer Rd (d. h. der Oberseite des Körpers 2) positioniert. Die Sitzfeder 6b ist unterhalb des Halters 6c angeordnet und spannt den Halter 6c zu einer Innenumfangsfläche der Abdeckung 6a vor. Der Halter 6c ist ein im Wesentlichen ringförmiges Element, das den Pulsationsdämpfer 6d hält, und eine Vielzahl von Durchgangslöchern sind in einer Umfangsfläche davon ausgebildet. Der Pulsationsdämpfer 6d ist ein Element, das durch Verbinden von zwei Membranen in einer Richtung von oben nach unten erhalten wird, sodass ein Innenraum gebildet wird, und ist in einem Bereich aufgenommen, der von dem Halter 6c umgeben ist. Der Pulsationsdämpfer 6d wird entsprechend dem Druck der Dämpfungskammer Rd komprimiert oder dehnt sich und absorbiert Druckschwankungen der Dämpfungskammer Rd.
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In der Plungerpumpe 1 der Ausführungsform mit einer solchen Anordnung senkt sich der Druckerhöhungsplunger 4b, und die elektrische Verbindung zur Spule 3j des Saugmechanismus 3 wird entsprechend einem Zeitpunkt, zu dem der Druck der Druckkammer R3 fällt, unterbrochen (oder ein Stromwert für die elektrische Verbindung wird verringert). Dementsprechend bewegt sich der Saugplunger 3g aufgrund der Spannkraft der Saugfeder 3h zu der radial inneren Seite, und es entsteht ein Spalt zwischen dem Ventilsitz 3a und dem Saugventilkörper 3b. Wenn der Spalt zwischen dem Ventilsitz 3a und dem Saugventilkörper 3b entsteht, wird der in der Dämpfungskammer Rd gespeicherte Treibstoff über den Zufuhrströmungskanal R4 und den Saugströmungskanal R1 der Druckkammer R3 zugeführt. Der Saugplunger 3g wird aufgrund der elektrischen Verbindung zur Spule 3j in extrem kurzer Zeit auf zu der radial äußeren Seite zurückgezogen; der Saugventilkörper 3b hält jedoch aufgrund des Drucks des Treibstoffs, der in dem Spalt zwischen dem Ventilsitz 3a und dem Saugventilkörper 3b fließt, einen geöffneten Zustand aufrecht, bis die Druckkammer R3 mit Treibstoff gefüllt ist und ein Druckanstieg einsetzt.
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In einem frühen Stadium eines Saughubs fällt der Druck der Druckkammer R3 und der Druck des in die Druckhaltekammer R3 geströmten Treibstoffs fällt, da sich der Druckerhöhungsplunger 4b senkt. Dann verbleibt ein Teil des Treibstoffs, dessen Druck in einem Druckerhöhungshub zugenommen hat, in den vertieften Abschnitten 2c.
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Im Saughub ist es unwahrscheinlich, dass in der Nähe des Saugströmungskanals R1 und des Auslassströmungskanals R2 ein plötzlicher Druckabfall auftritt, da sich ein Raum, in dem Treibstoff vorhanden ist, um den Druckerhöhungsplunger 4b herum erstreckt. Selbst wenn in der Nähe des Saugströmungskanals R1 ein Druckabfall aufgetreten ist, wird der Treibstoff mit hoher Wahrscheinlichkeit an einen Ort geleitet, an dem der Druck gefallen ist, da der Treibstoff, der durch den Saugströmungskanal R1 läuft und in die Druckkammer R3 strömt, hinreichend zirkuliert, und ein plötzlicherer Druckabfall im Vergleich zur Umgebung des Auslassströmungskanals R2 unwahrscheinlich ist. Demgegenüber tritt Kavitation, die auf einen plötzlichen Druckabfall des Treibstoffs zurückzuführen ist, mit hoher Wahrscheinlichkeit an einer Position auf, die von dem Saugmechanismus 3 und dem Auslassmechanismus 5 in der Umfangsrichtung getrennt ist, da ein Spalt zwischen einer Innenumfangsfläche des Durchgangsraums R5 und dem Druckerhöhungsplunger 4b klein ist. Da Treibstoff in den vertieften Abschnitten 2c in der Ausführungsform vorhanden ist, wird die Strömungsgeschwindigkeitsverschiebung des Treibstoffs, der in einem Spalt zwischen einer radial äußeren Oberfläche jedes der vertieften Abschnitte 2c und dem Druckerhöhungsplunger 4b vorhanden ist, unterdrückt, sodass sie klein ist, und es kann unterdrückt werden, dass Treibstoff einen Druck aufweist, der gleich oder kleiner als ein Sättigungsdampfdruck ist. Darüber hinaus sind die vertieften Abschnitte 2c, wie oben beschrieben, so ausgebildet, dass sie mit mindestens einem Teil des Endabschnitts des Druckerhöhungsplungers 4b auf der Seite der Druckkammer R3 vom oberen Totpunkt zum unteren Totpunkt verbunden sind und der Druckkammer R3 ausgesetzt sind. Aus diesem Grund werden die vertieften Abschnitte 2c beim Absenken des Druckerhöhungsplungers 4b stärker der Druckkammer R3 ausgesetzt. Der in der Druckkammer R3 geströmte Treibstoff fließt durch das Innere des Spalts zwischen der radial äußeren Oberfläche von jedem der vertieften Abschnitte 2c und dem Druckerhöhungsplunger 4b und fließt mit hoher Wahrscheinlichkeit in der Umfangsrichtung in einen Spalt, in dem ein Druck zwischen dem Druckerhöhungsplunger 4b und der Innenumfangsfläche mit hoher Wahrscheinlichkeit abnimmt. Daher ist es möglich, die Kavitation an der Umfangsfläche des Druckerhöhungsplungers 4b in der Plungerpumpe zu unterdrücken.
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Das Volumen der Druckkammer R3 wird reduziert, während sich der Druckerhöhungsplunger 4b hebt, und der Druck des Treibstoffs in der Druckkammer R3 steigt an. Wenn der Druck des Treibstoffs ansteigt, wird der Saugventilkörper 3b zu der radial äußeren Seite zurückgeschoben und der Saugventilkörper 3b geht in einen geschlossenen Zustand über. Bis der Saugventilkörper 3b einen vollständig geschlossenen Zustand erreicht hat, strömt ein Teil des Treibstoffs, dessen Druck angestiegen ist, durch den Saugströmungskanal R1 und den Zufuhrströmungskanal R4 zurück in die Dämpfungskammer Rd. Zu dieser Zeit wird der Pulsationsdämpfer 6d komprimiert, und dementsprechend werden Druckschwankungen in der Dämpfungskammer Rd absorbiert.
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Wenn der Druck des Treibstoffs in der Druckkammer R3 ansteigt, wird der Auslassventilkörper 5c des Auslassmechanismus 5 zu der radial äußeren Seite gedrückt, und es entsteht ein Spalt zwischen dem Auslassventilkörper 5c und dem Auslassventilsitz 5b. Infolgedessen wird der Treibstoff, dessen Druck in der Druckkammer R3 ansteigt, durch den Auslassströmungskanal R2 und die Auslassdüse 5a zur Außenseite der Plungerpumpe 1 der Ausführungsform ausgelassen.
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In der Plungerpumpe 1 gemäß der Ausführungsform wird die Strömungsgeschwindigkeitsverschiebung des Treibstoffs, der in den vertieften Abschnitten 2c, die in der Innenumfangsfläche des Durchgangsraums R5 ausgebildet sind, verbleibt, das heißt der Treibstoff, der in dem Spalt zwischen der radial äußeren Oberfläche von jedem der vertieften Abschnitte 2c und dem Druckerhöhungsplunger 4b vorhanden ist, unterdrückt, sodass diese klein ist. Dadurch wird verhindert, dass der Treibstoff einen Druckabfall bis zu einem Punkt erfährt, an dem der Druck gleich oder kleiner als der Sättigungsdampfdruck ist, und die Treibstoffkavitation kann unterdrückt werden.
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Da die vertieften Abschnitte 2c lokale Hohlräume sind, kann eine Erhöhung eines Totvolumens auf das Minimum unterdrückt werden.
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Darüber hinaus sind die vertieften Abschnitte 2c an Positionen ausgebildet, die von dem Saugmechanismus 3 und dem Auslassmechanismus 5 in der Umfangsrichtung getrennt ist und an denen Kavitation mit der höchsten Wahrscheinlichkeit auftritt, und somit kann die Treibstoffkavitation wirksamer unterdrückt werden.
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Darüber hinaus ist in einem Querschnitt, der zu einer Richtung der Mittelachse L des Druckerhöhungsplungers 4b senkrecht ist, die Form eines unteren Abschnitts von jedem der vertieften Abschnitte 2c eine Bogenform. Wenn Treibstoff in die vertieften Abschnitte 2c geströmt ist, ist es folglich wahrscheinlich, dass der Treibstoff aus dem Inneren der vertieften Abschnitte 2c in der Umfangsrichtung austritt. Daher kann die Treibstoffkavitation an der Innenumfangsfläche des Durchgangsraums R5 wirksam unterdrückt werden.
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Zweite Ausführungsform
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Nachfolgend ist ein Modifikationsbeispiel der Plungerpumpe 1 gemäß der ersten Ausführungsform als eine zweite Ausführungsform beschrieben. Gleichen mechanischen Elementen sind gleiche Bezugszeichen zugeordnet, und eine Beschreibung davon ist ausgelassen.
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Wie in 3B dargestellt, sind in der Plungerpumpe 1 gemäß der Ausführungsform der Saugströmungskanal R1 und der Auslassströmungskanal R2 so vorgesehen, dass sie einen Winkel mit dem Druckerhöhungsplunger 4b als einem Mittelpunkt bilden. Das heißt, der Saugströmungskanal R1 liegt dem Auslassströmungskanal R2 in der Umfangsrichtung des Druckerhöhungsplungers 4b nicht so gegenüber, dass sich der Druckerhöhungsplunger 4b dazwischen befindet, und liegt dem vertieften Abschnitt 2c so gegenüber, dass sich der Druckerhöhungsplunger 4b dazwischen befindet. Der vertiefte Abschnitt 2c hat eine im Wesentlichen dreieckige Pyramidenform, und ein unterer Abschnitt davon hat eine Mörserform.
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In einer solchen Plungerpumpe 1 gemäß der Ausführungsform ist der vertiefte Abschnitt 2c in der Innenumfangsfläche des Durchgangsraums R5 ausgebildet, der dem Saugmechanismus 3 gegenüberliegt. Folglich ist es möglich, eine Verarbeitung durchzuführen, um den vertieften Abschnitt 2c aus einer in dem Körper 2 ausgebildeten Öffnung zu bilden, um den Saugmechanismus 3 zu befestigen, und es ist einfach, den vertieften Abschnitt 2c zu bilden.
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[Dritte Ausführungsform]
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Nachfolgend ist ein Modifikationsbeispiel der Plungerpumpe 1 gemäß der ersten Ausführungsform als eine dritte Ausführungsform beschrieben. Gleichen mechanischen Elementen sind gleiche Bezugszeichen zugeordnet, und eine Beschreibung davon ist ausgelassen.
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Wie in 3C dargestellt, weist die Druckkammer R3 in der Plungerpumpe 1 gemäß der Ausführungsform in einem Querschnitt, der zu der Mittelachse L des Druckerhöhungsplungers 4b orthogonal ist, eine Ellipsenform auf. Darüber hinaus sind der Saugströmungskanal R1 und der Auslassströmungskanal R2 so vorgesehen, dass sie sich auf einer Nebenachsenseite der Ellipsenform so gegenüberliegen, dass sich die Mittelachse L dazwischen befindet. Der in den Durchgangsraum R5 eingesetzte Druckerhöhungsplunger 4b ist an einer Position vorgesehen, an der die Mittelachse L in Bezug auf die Mitte der Druckkammer R3 exzentrisch zu einer Seite des Saugströmungskanals R1 versetzt ist. Folglich ist zwischen einer Innenumfangsfläche der Druckkammer R3 und dem Druckerhöhungsplunger 4b in einem Bereich der Innenumfangswand zwischen dem Saugströmungskanal R1 und dem Auslassströmungskanal R2 (Innenumfangswand der Ellipsenform auf einer Hauptachsenseite) ein Spalt (Abschnitt mit vergrößertem Spalt) ausgebildet, der größer als andere Spalte ist.
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Die Plungerpumpe 1 gemäß der Ausführungsform ist so eingestellt, dass der Spalt mit zunehmendem Abstand von einem Öffnungsende des Saugströmungskanals R1 (Saugöffnung) größer wird. Somit kann ein plötzlicher Druckabfall des Treibstoffs in einem Bereich unterdrückt werden, der von der Saugöffnung in einer Umfangsrichtung des Plungers getrennt ist und in dem ein plötzlicher Druckabfall des Treibstoffs mit der höchsten Wahrscheinlichkeit auftritt, und somit kann das Auftreten von Kavitation wirksam unterdrückt werden. Die Kavitation kann wirksamer unterdrückt werden, indem ein großer Spalt auf einer Auslassöffnungsseite eingestellt wird, wo Kavitation mit höherer Wahrscheinlichkeit auftritt als auf der Saugöffnungsseite.
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Darüber hinaus kann ein großer Spalt (Abschnitt mit vergrößertem Spalt) zwischen der Druckkammer R3 und dem Druckerhöhungsplunger 4b ausgebildet sein, anstatt dass der vertiefte Abschnitt 2c vorgesehen ist, und somit ist die Verarbeitung im Vergleich zu einem Fall, in welchem der vertiefte Abschnitt 2c in der Innenumfangsfläche der Druckkammer R3 ausgebildet ist, einfach.
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[Vierte Ausführungsform]
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Nachfolgend ist ein Modifikationsbeispiel der Plungerpumpe 1 gemäß der ersten Ausführungsform als eine vierte Ausführungsform beschrieben. Gleichen mechanischen Elementen sind gleiche Bezugszeichen zugeordnet, und eine Beschreibung davon ist ausgelassen.
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Wie in 3D dargestellt, ist die Plungerpumpe 1 gemäß der Ausführungsform so ausgebildet, dass der Saugströmungskanal R1 und der Auslassströmungskanal R2 so einen rechten Winkel bilden, dass sich der Druckerhöhungsplunger 4b dazwischen befindet. Die Druckkammer R3 und der Druckerhöhungsplunger 4b weisen jeweils eine Querschnittsform auf, die ein Kreis ist, und sind in einem Zustand angeordnet, in welchem die Mitte des Druckerhöhungsplungers 4b in Bezug auf die Mitte der Druckkammer R3 zur Seite des Saugströmungskanals R1 um eine Exzentrizität S1 versetzt ist und in Bezug auf die Mitte der Druckkammer zu einer Seite des Auslassströmungskanals R2 um eine Exzentrizität S2 versetzt ist. Die Exzentrizität S2 ist kleiner eingestellt als die Exzentrizität S1. Folglich ist der Abschnitt mit vergrößertem Spalt so eingestellt, dass ein Spalt zwischen dem Öffnungsende (Saugöffnung) des Saugströmungskanals R1 in der Druckkammer R3 und dem Druckerhöhungsplunger 4b klein ist und ein Spalt zwischen dem Öffnungsende (Auslassöffnung) des Auslassströmungskanals R2 in der Druckkammer R3 und dem Druckerhöhungsplunger 4b größer ist als der Spalt zwischen der Saugöffnung und dem Druckerhöhungsplunger 4b. Der Abschnitt mit vergrößertem Spalt ist so eingestellt, dass ein Bereich, der sich in einer Umfangsrichtung des Druckerhöhungsplungers zwischen dem Saugströmungskanal R1 und dem Auslassströmungskanal R2 befindet und einen großen Abstand zu dem Saugströmungskanal R1 und dem Auslassströmungskanal R2 aufweist, ein Bereich ist, in dem ein Spalt zwischen dem Druckerhöhungsplunger 4b und einer Innenwand der Druckkammer R3 am größten ist.
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Die Plungerpumpe 1 der Ausführungsform ist so eingestellt, dass ein Spalt zwischen dem Druckerhöhungsplunger 4b und der Innenumfangsfläche der Druckkammer R3 in der Umfangsrichtung des Plungers in einem Bereich, der von der Saugöffnung und der Auslassöffnung getrennt ist und in dem Kavitation mit der höchsten Wahrscheinlichkeit auftritt, groß ist. Aus diesem Grund kann ein plötzlicher Druckabfall des Treibstoffs in einem Bereich, der von der Saugöffnung und der Auslassöffnung in einer Umfangsrichtung des Plungers getrennt ist und in dem ein plötzlicher Druckabfall des Treibstoffs mit der höchsten Wahrscheinlichkeit auftritt, unterdrückt werden, und somit kann das Auftreten von Kavitation wirksam unterdrückt werden. Die Kavitation kann wirksamer unterdrückt werden, indem ein großer Spalt auf einer Auslassöffnungsseite eingestellt wird, wo Kavitation mit höherer Wahrscheinlichkeit auftritt als auf der Saugöffnungsseite.
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Darüber hinaus kann in der Ausführungsform ein großer Spalt (Abschnitt mit vergrößertem Spalt) zwischen der Druckkammer R3 und dem Druckerhöhungsplunger 4b ausgebildet sein, anstatt dass der vertiefte Abschnitt 2c vorgesehen ist, und somit ist die Herstellung im Vergleich zu einem Fall, in welchem der vertiefte Abschnitt 2c in der Innenumfangsfläche der Druckkammer R3 ausgebildet ist, einfach.
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[Fünfte Ausführungsform]
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Nachfolgend ist ein Modifikationsbeispiel der Plungerpumpe 1 gemäß der ersten Ausführungsform als eine fünfte Ausführungsform beschrieben. Gleichen mechanischen Elementen sind gleiche Bezugszeichen zugeordnet, und eine Beschreibung davon ist ausgelassen.
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Wie in 3E dargestellt, ist die Plungerpumpe 1 gemäß der Ausführungsform so vorgesehen, dass der Saugströmungskanal R1 und der Auslassströmungskanal R2 einen Winkel von 120 Grad bilden. Darüber hinaus sind zwei vertiefte Abschnitte 2c in Bereichen, die in der Umfangsrichtung zwischen dem Saugströmungskanal R1 und dem Auslassströmungskanal R2 liegen, in der Innenumfangsfläche der Druckkammer R3 ausgebildet. Ein vertiefter Abschnitt 2c ist in einem Bereich vorgesehen, in welchem ein Abstand zu dem Saugströmungskanal R1 und dem Auslassströmungskanal R2 in der Umfangsrichtung gering ist. Der andere vertiefte Abschnitt 2c ist in einem Bereich vorgesehen, in welchem ein Abstand zu dem Saugströmungskanal R1 und dem Auslassströmungskanal R2 in der Umfangsrichtung groß ist. Der vertiefte Abschnitt 2c, der in dem Bereich ausgebildet ist, in dem der Abstand zwischen dem Saugströmungskanal R1 und dem Auslassströmungskanal R2 in der Umfangsrichtung groß ist, hat ein größeres Volumen als der vertiefte Abschnitt 2c, der in dem Bereich ausgebildet ist, in dem der Abstand zwischen dem Saugströmungskanal R1 und dem Ausströmungskanal R2 in der Umfangsrichtung gering ist.
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Folglich wird während eines Saughubs Treibstoff dazu veranlasst, in den Bereichen zwischen dem Saugströmungskanal R1 und dem Auslassströmungskanal R2 in der Umfangsrichtung zu bleiben, das heißt in Bereichen der Druckkammer R3, in die Treibstoff mit geringer Wahrscheinlichkeit fließt, und somit ist es möglich, Kavitation zu verhindern.
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Während bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung oben beschrieben und dargestellt sind, versteht es sich, dass diese für die Erfindung beispielhaft sind und nicht einschränkend gemeint sind. Hinzufügungen, Auslassungen, Ersetzungen und andere Modifikationen können vorgenommen werden, ohne vom Erfindungsgeist oder Geltungsbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Dementsprechend ist die Erfindung nicht als durch die oben stehende Beschreibung beschränkt anzusehen und ist nur durch den Geltungsbereich der beigefügten Ansprüche beschränkt.
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Obwohl in der ersten Ausführungsform eine Anordnung verwendet ist, in welcher die vertieften Abschnitte 2c so an zwei gegenüberliegenden Stellen ausgebildet sind, dass sich der Druckerhöhungsplunger 4b dazwischen befindet, ist die vorliegende Erfindung nicht auf nur die eine Anordnung beschränkt. Die Positionen, an denen die vertieften Abschnitte 2c auszubilden sind, unterliegen keiner Beschränkung, solange die vertieften Abschnitte 2c in der Umfangsrichtung an Positionen zwischen dem Saugmechanismus 3 und dem Auslassmechanismus 5 ausgebildet sind.
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Bezugszeichenliste
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- 1:
- Plungerpumpe
- 2:
- Körper
- 2a:
- Umgebungswandabschnitt
- 4:
- Druckerhöhungsmechanismus
- 4a:
- Zyliner
- 4b:
- Druckerhöhungsplunger
- R3:
- Druckkammer
- R5:
- Durchgangsraum
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2018062042 [0002]
- JP 2009108784 [0003]
