JP2000512715A - 燃料高圧ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、複数のポンププランジャ（１９）が、中心の駆動軸（９）をめぐって相互に角度間隔をおいて配置されており、前記ポンププランジャの半径方向内端部が、予荷重のかけられたばね（２５）によって前記駆動軸（９）の周面に当接しており、前記の各ポンププランジャが夫々１つの案内孔（１７）内をポンププランジャ軸方向に摺動可能にガイドされており、しかも前記ポンププランジャ（１９）が、前記駆動軸（９）から離反した方の端面でもって、前記案内孔（１７）内に夫々ポンプ作業室（２１）を画成しており、該ポンプ作業室が、燃料の充填された低圧室と高圧圧送導管とに交互に接続可能である形式の燃料高圧ポンプに関する。この燃料高圧ポンプにおける高圧密封性を改善するために、全てのポンププランジャ（１９）の案内孔（１７）及び高圧通路（４５，４７）が、共通の一体構成のポンプケーシング（１）内に直接配置されている。

Description

【発明の詳細な説明】 燃料高圧ポンプ 背景技術 本発明は、請求項１に発明の上位概念として規定した形式のラジアルピストン 型の燃料高圧ポンプに関する。米国特許第４９５２１２１号明細書に基づいて公 知になっている前記形式の燃料高圧ポンプは、センターの駆動軸をめぐって相互 に角度間隔をおいて配置された複数のポンププランジャを有しており、該ポンプ プランジャの半径方向内位端部は、予荷重のかけられたばねによって、前記駆動 軸の周面に当接しており、しかも各ポンププランジャは夫々１つの案内孔内をプ ランジャ軸方向に摺動可能である。その場合各ポンププランジャは、駆動軸から 離反した方の端面でもって前記案内孔内に夫々１つのポンプ作業室を画定し、該 ポンプ作業室は、燃料の充填された低圧室と高圧圧送導管とに交互に接続可能で ある。 この場合、高圧圧送期の間ポンプ作業室内には、２０００バールに及ぶ著しく 高い燃料圧が増成されるので、高圧で負荷されるシール部位及び孔を確実に封隙 するために極めて高い要求が課されている。しかしながら公知の燃料高圧ポンプ は、高圧を導く通路が高圧ポンプの多数の構成部品を通って延びているので、高 圧封隙のためにかける経費が著しく増大するという欠点を有している。その上に 公知の燃料高圧ポンプに使用される高い構成部品数は構造経費及び組立経費を高 める要因となる。 発明の利点 請求項１の特徴部に記載した構成手段を有する本発明の燃料高圧ポンプは、背 景技術に対比して、高圧によって負荷される全ての通路及びシール部位が、ただ １つの共通の一体的なポンプケーシング内に配置されているという利点を有して いる。こうして、付加的に使用された構成部品において必要とされたシール部位 も設計上簡単に省かれ、その結果、シール部位の減少以外に構造経費の節減も得 られる。この場合個々のポンプ要素のポンププランジャは単純な形式で案内孔内 で軸方向に可動にガイドされており、該案内孔はポンプケーシング内に直接成形 されるので、付加的なシリンダライナーを省くことが可能である。更に高圧導管 の閉鎖時にポンプケーシング内において、かつ該ポンプケーシングにおける圧力 接続管片の接続部において必要なシール部位は、「噛みつきエッジ」として構成 されているのが有利であり、このために燃料を導く構成部材のシール面対は夫々 、第１構成部材の扁平シール面と、第２構成部材の設けられていて前記扁平シー ル面と協働するシャープなシールエッジとから成っている。前記の両構成部材相 互の緊締時にこの場合、前 記のシャープなシールエッジと扁平シール面との間の接触ラインに沿って僅かな 塑性変形が得られ、該塑性変形は、燃料内圧が著しく高い場合でも極めて確実な 封隙作用を保証する。本発明による燃料高圧ポンプの更なる利点は、高圧通路が ポンプケーシング内部で専ら導かれるので、従って、導管を導く付加的な構成部 材も該付加的な構成部材における付加的な密封手段も省くことができることであ る。この場合、ポンプ作業室において機能のために必要な、圧力管片の方へ向か って開弁する圧力弁も、ポンプケーシング内部の各高圧通路内に完全に組込まれ ている。しかも各ポンプ作業室を起点として延びる個々の高圧通路は、ポンプケ ーシング内部の共通の高圧集合導管を介して圧力接続管片へ通じ、該圧力接続管 片には、高圧蓄圧室に開口する高圧圧送導管が接続可能であり、前記高圧蓄圧室 自体を起点として燃料噴射導管が、内燃機関の燃焼室内へ侵入する燃料噴射弁に 達している（Common Rail）。 本発明では、高圧で負荷されるシール部位、螺合部、燃料通路及びポンププラ ンジャが全て１つの共通のポンプケーシング内に配置されているので、全ての高 圧密封部位を相互に減結合することが可能であり、従って静的に正確に設計する ことが可能になる。この場合、共通のポンプケーシング（モノ・ブロック）は一 体的な鋼製部品として構成されているのが有利である 。その場合この共通のポンプケーシングは、構成部材数の減少に基づく高い密封 性以外に著しくコンパクトな構造を可能にするので、全ポンプ構造に要する所要 スペースが節減される。この場合本発明の燃料高圧ポンプは選択的にカバーで閉 鎖することができ、かつ固定フランジのための嵌合装置を配備するのが有利であ り、前記固定フランジを介して燃料高圧ポンプは各エンジンケーシングに装着可 能である。モジュール組立方式に適合した本発明の燃料高圧ポンプの構造は、種 々異なった形状の固定フランジを可能にするので、多種多様の組付け要求に簡単 に適合することができる。しかも前記のモジュール状構造は、鋼製のケーシング モノブロック内に、高圧を導く全ての部分を組込むことによって可能になる。該 モノブロックには今や必要に応じて、殊にアルミニウムから成るアダプタや前置 フィードポンプ等のような多種多様の付属部品を装着することが可能である。 本発明の燃料高圧ポンプの駆動軸は、偏心輪軸として構成されているのが有利 である。しかし別の駆動軸形状、例えばカム軸として構成することも可能である 。更に又、ポンププランジャのタペットを、任意に例えばカップタペットやロー ラタペットのように種々の形態に構成することも可能である。 本発明の燃料高圧ポンプの更なる利点及び有利な構成は、以下の詳細な説明、 図面及び請求の範囲から容 易に推考することができる。 図面 図１は本発明の燃料高圧ポンプの縦断面図である。 図２は図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った燃料高圧ポンプの横断面図である。 実施例の説明 次に図面に基づいて本発明の実施例を詳説する。 図１及び図２に２つの断面図で図示した本発明の燃料高圧ポンプの実施例は、 ほぼ三角形のポンプケーシング１を有している。殊に有利には鋼製の前記ポンプ ケーシング１内には１つの円環状の凹設部３が中心に設けられており、該凹設部 は一方の軸方向では開いており、かつ他方の軸方向ではケーシング内端面５によ って閉鎖されている。該ケーシング内端面５の中心には軸方向の貫通孔７が設け られており、該貫通孔は、中心の駆動軸９の軸受ブシュとして役立てられる。そ の場合、駆動軸９は終端片１１でもって回転可能に前記貫通孔７内でガイドされ ており、かつポンプケーシング１の凹設部３内へ侵入している軸区分に、駆動カ ムを形成する偏心輪軸部分１３を有している。軸線を駆動軸９の軸線からずらさ れた前記偏心輪軸部分１３はその周面に、焼入れ材料から成る摺動リング１５を 有している。 更にポンプケーシング３は、前記駆動軸９に対して半径方向に延びる３つの案 内孔１７を有し、これらの 案内孔は、中心の駆動軸９をめぐって互いに等しい角度間隔で配設されており、 かつ各案内孔内で夫々ポンププランジャ１９が摺動可能にガイドされている。そ の場合各ポンププランジャ１９は、駆動軸９から離反した方の端面でもって、案 内孔１７内にポンプ作業室２１を画成する。ポンププランジャ１９は、ポンプ作 業室２１から離反した方の、しかも案内孔１７から夫々突出した端部に夫々滑り シュー２３を有し、しかも該ポンププランジャ１９は弁タペットとして一体に形 成されている。その場合横断面で見てポンププランジャ１９に対比して拡張され た滑りシュー２３の、ポンプ作業室から離反した方の端面は、ばね２５によって 、駆動軸９の偏心輪軸部分１３の摺動リング１５に当接した状態に維持される。 このためにばね２５は、滑りシュー２３のポンプ作業室寄りリング端面に係合し 、かつ他方の側では、ポンプケーシング１の、凹設部３を制限するリング端面に 支持されている。この場合ばね２５をポンププランジャ１９に対して共軸に配置 し、かつポンプケーシング１に適当に形成した円環開口２７内でガイドするのが 有利である。 ポンププランジャ１９を受容する案内孔１７は、半径方向外寄りで、ポンプケ ーシング１内へ螺入された閉塞片２９によって閉鎖されており、該閉塞片はその ポンプ内部寄り端面でもってスペーサ円板３１を、案内孔１７に形成されたケー シング段部に案内孔の軸方 向で圧着している。それに伴ってスペーサ円板３１は、ポンププランジャ１９寄 り端面でもってポンプ作業室２１を画定し、かつ又、前記端面によって円盤形弁 部材３３のための弁座面を形成しており、前記円盤形弁部材３３は板ばね３５に よってスペーサ円板３１に接触して保持される。この場合スペーサ円板３１は軸 方向貫通孔３７を有し、該軸方向貫通孔から、燃料供給導管４１に開口する半径 方向孔３９が分岐している。前記燃料供給導管４１自体は、図示を省いた燃料の 充填された低圧室を起点として延びている。その場合燃料供給導管４１からポン プ作業室２１内へ流入する通流横断面は、板ばね３５を介して円盤形弁部材３３ によって閉鎖状態に保持される。板ばね３５自体は、屈曲成形されたばね受け皿 ４３に支持されており、該ばね受け皿はその上縁部でもって前記ケーシング段部 とスペーサ円板３１との間に締め込まれている。 更にポンプ作業室２１の領域内で各ポンププランジャ１９の案内孔１７を起点 として、高圧通路４７へ通じる１つの半径方向高圧孔４５が夫々延びており、こ の場合個々の高圧通路４７は、ポンプケーシング１内部の共通の集合導管（図示 せず）を介して、ポンプケーシング１内へ螺入された圧力接続管片４９に開口し ている。該圧力接続管片４９には高圧圧送導管が接続可能であり、該高圧圧送導 管の他端は高圧蓄圧室（共通レール＝Common Rail）に開口し、該高圧蓄圧室自 体 を起点として個々の噴射導管が、供給すべき内燃機関の燃焼室内へ侵入する噴射 弁（図示せず）に達している。 この場合各半径方向高圧孔４５内には、圧力接続管片４９の方向へ開弁する圧 力弁５１が装嵌されており、該圧力弁は本実施例では、弁球５３を有する逆止弁 として構成されている。この場合、弁球５３はばね受け皿５５と弁ばね５７とを 介して円錐形の弁座に保持され、しかも前記弁ばね５７は、ポンプケーシング１ 内に螺周された対向ストッパ５９に支持されている。 対向ストッパ５９におけるシール面並びに、ポンプケーシング１内へ螺入され た圧力接続管片４９の端面におけるシール面は、いわゆる噛み付きエッジとして 構成されている。なお当該噛み付きエッジの場合、第１構成部材における扁平シ ール面が夫々、第２構成部材のシャープなシールエッジ（カッチングエッジ）と 協働し、しかも両構成部材相互の緊締時に扁平シール面とシャープなシールエッ ジとの接触ラインに沿って塑性変形による封隙が生じるようになっている。 更にポンプケーシング１は、駆動軸９の終端片１１から離反した方の開放端部 に、駆動軸の軸方向に凸設された管状付設部６１を有しており、該管状付設部は 、ポンプカバーを形成する固定フランジ６３のための嵌合部を形成している。こ の場合、固定フランジ６３の適当な内側凹設部が前記管状付設部６１の外周に封 止作用をもって被せ嵌められて軸方向で該管状付設部に固定されている。このた めに固定フランジ６３は管状付設部６１の外周にセンタリングされており、かつ 殊に有利には、ポンプケーシング１内にねじ穴として形成された適当な複数の孔 ７１内へ螺入される固定ねじによってポンプケーシング１に緊締される。固定フ ランジ６３は軸方向の貫通口を有し、該貫通口を通って駆動軸９の自由端部が突 出しかつ封止作用をもってガイドされている。更に前記固定フランジ６３には複 数の取付け孔６５が設けられており、該取付け孔を介して燃料高圧ポンプがエン ジンケーシングに固定可能である。また駆動軸９の自由端部には円錐部６７が設 けられており、該円錐部を介してエンジン側駆動部分が駆動軸９に回転接続式に 固着される。駆動軸９をポンプケーシング１内で受容する貫通孔７は、駆動軸９ の自由端部から離反した方の端部で、カバー６９によって密封されている。 本発明の燃料高圧ポンプの作動は次の通りである。先ず、図示を省いた前置フ ィードポンプによって燃料が、低圧室、殊に燃料貯蔵タンクから燃料供給導管４ １を経てスペーサ円板３１内の半径方向孔３９と軸方向貫通孔３７とを介して円 盤形弁部材３３へ圧送され、その場合この弁は吸込み弁として働く。駆動軸３の 回転駆動に伴って、偏心輪軸部分１３に当接しているポンププランジャ１９は交 互に上向摺動と下向摺動を 行う。その場合ポンププランジャ１９の、半径方向内向きの吸込みストローク運 動時にポンプ作業室２１内に負圧が発生するので、吸込み弁の円盤形弁部材３３ にかかる燃料圧は、該円盤形弁部材３３をスペーサ円板３１の弁座から離間させ て、燃料通流横断面を燃料供給導管４１からポンプ作業室２１へ開制御するのに 足る充分な値を有している。ポンププランジャ１９は、下死点を通過後、次いで 上死点へ向かって半径方向外向きに摺動する。この場合のポンププランジャのス トローク運動は吐出（圧送）ストロークに相当する。ポンプ作業室２１内にその 際位置している燃料は、２０００バールに及ぶ極めて高い燃料圧に圧縮され、そ れに伴って半径方向高圧孔４５内に配置された圧力弁５１を開弁するので、高圧 下にある燃料は、高圧通路４７と共通の集合導管を経て圧力接続管片４９へ流れ ることができる。該圧力接続管片から高圧燃料は、高圧圧送導管を経て共通の高 圧蓄圧室（共通レール）へ到達し、噴射弁への燃料噴射導管に供給するために蓄 圧される。ポンププランジャ運動の上死点通過後にポンププランジャ１９は改め て半径方向内向きに摺動し、ポンプ作業室２１内の圧力は所定の開弁圧以下に低 下し、圧力弁５１は改めて閉弁する。しかし異なった実施態様では、ポンププラ ンジャ１９が、所定のプランジャストローク位置以降にプランジャ外周面でもっ て高圧孔４５の流入開口を閉鎖するように案内孔１７ の開口を構成することも可能である。下死点へ向かってのポンププランジャ１９ の次の吸込みストローク時に、ポンプ作業室２１内の燃料圧は、燃料供給導管４ １内の燃料圧以下に改めて降下するので、吸込み弁の弁部材３３は改めてその弁 座から離間し、かつ燃料は板ばね３５とばね受け皿４３とを介してポンプ作業室 ２１内へ流入することができる。 この場合、高圧で負荷される全てのシール部位、螺合部、燃料を合流させるた めの孔及び共通の一体的なポンプケーシング内の個々のポンプエレメントを本発 明のように配置・構成したことに基づいて、高い燃料圧に対する極めて高い封隙 作用が得られ、ひいては本発明の燃料高圧ポンプは高い機能確実性を得ることが できる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０４Ｂ 1/053

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 1. 複数のポンププランジャ（１９）が、中心の駆動軸（９）をめぐって相互 に角度間隔をおいて配置されており、前記ポンププランジャの半径方向内端部が 、予荷重のかけられたばね（２５）によって前記駆動軸（９）の周面に当接して おり、前記の各ポンププランジャが夫々１つの案内孔（１７）内を該案内孔の軸 方向に摺動可能にガイドされており、しかも前記ポンププランジャ（１９）が、 前記駆動軸（９）から離反した方の端面でもって、前記案内孔（１７）内に夫々 ポンプ作業室（２１）を画成しており、該ポンプ作業室が、燃料の充填された低 圧室と高圧圧送導管とに交互に接続可能である形式の燃料高圧ポンプにおいて、 全てのポンププランジャ（１９）の案内孔（１７）が、共通の一体的なポンプ ケーシング（１）内に直接配置されていることを特徴とする、燃料高圧ポンプ。 2. 高圧圧送導管が、ポンプケーシング（１）に設けた圧力接続管片（４９） に固定可能であり、かつポンプ作業室（２１）が高圧通路（４５，４７）を介し て前記圧力接続管片（４９）と連通されており、しかも前記高圧通路（４５，４ ７）が、前記ポンプケーシング（１）の内部でのみ延びている、請求項１記載の 燃料高圧ポンプ。 3. 各ポンプ作業室（２１）に設けられていて圧力 接続管片（４９）の方へ向かって開弁する夫々１つの圧力弁（５１）が各高圧通 路（４５，４７）内に装嵌されており、しかも前記圧力弁（５１）がポンプケー シング（１）内に完全に装嵌されている、請求項２記載の燃料高圧ポンプ。 4. 燃料を導く構成部材のシール面対が夫々、第１構成部材の扁平シール面と 、第２構成部材の設けられていて前記扁平シール面と協働するシャープなシール エッジとから成り、しかも前記の両構成部材相互の緊締時に、前記のシャープな シールエッジと扁平シール面と間の接触ラインに沿っての塑性変形に基づいて封 隙作用が生じるようにした、請求項１記載の燃料高圧ポンプ。 5. ポンプケーシング（１）の一方の端面が、燃料を供給すべき内燃機関のケ ーシングに燃料高圧ポンプを固着させる固定フランジ（６３）のための嵌合部を 有している、請求項１記載の燃料高圧ポンプ。 6. 嵌合部が、軸方向に張出す管状付設部（６１）として成形されており、該 管状付設部に固定フランジ（６３）が被せ嵌められている、請求項５記載の燃料 高圧ポンプ。 7. 固定フランジ（６３）がポンプケーシング（１）とねじ締結されている、 請求項６記載の燃料高圧ポンプ。 8. 駆動軸（９）が、少なくともポンププランジャ （１９）と覆合する領域では偏心輪軸部分（１３）として構成されている、請求 項１記載の燃料高圧ポンプ。 9. 複数のポンププランジャ（１９）が駆動軸（９）を中心として対称的に互 いにずらして配置されている、請求項１記載の燃料高圧ポンプ。 10．高圧圧送導管が高圧蓄圧室内へ開口し、該高圧蓄圧室から複数の噴射導管 が、内燃機関の燃焼室内へ侵入する燃料噴射弁へ通じている、請求項１記載の燃 料高圧ポンプ。