JP2001506343A - 燃料高圧供給のためのラジアルピストンポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、内燃機関の燃料噴射系特にコモンレール噴射系における燃料高圧供給のためのラジアルピストンポンプであって、ポンプケーシング（２）内に支承された駆動軸（４）が設けられており、駆動軸（４）に対して半径方向に各シリンダ室（１２）内に配置された有利には複数のピストン（１０）が設けられており、該ピストン（１０）が半径方向に往復動可能であり、この場合、各ピストン（１０）のために、それぞれのシリンダ室（１２）を形成する金属製の挿入部材（２２）が、ケーシング（２）の内部において駆動軸（４）に対して半径方向に設けられていて、該挿入部材（２２）が吸込み側（４０）及び高圧側（４２）と連通しており、そして構成部材を静的に正確に規定するために、本発明によるラジアルピストンポンプでは、各挿入部材（２２）が、駆動軸（４）に向かって、フランジ状の金属製の２つのケーシング部分（４８，５０）の間において、駆動軸に対して垂直に延びる接触面（２４，２６；５２，５４）で、両ケーシング部分（４８，５０）に接触しており、各挿入部材（２２）が燃料供給孔（３２）と燃料送出孔（３４）とを有していて、該燃料供給孔（３２）及び燃料送出孔（３４）が、接触面（２４，２６）の領域において開口していて、ケーシング部分（４８，５０）における別の供給孔（５８）もしくは送出孔（６０）と整合しており、フランジ状のケーシング部分（４８，５０）が挿入部材（２２）を介在させて次のように、すなわち、各挿入部材（２２）及びケーシング部分（４８，５０）の接触面（２４，２６；５２，５４）がシールエレメントを介在させることなしに高圧シール部を生ぜしめるように、互いに向かって引き付けられている。

Description

【発明の詳細な説明】 燃料高圧供給のためのラジアルピストンポンプ 本発明は、内燃機関の燃料噴射系特にコモンレール噴射系における燃料高圧供 給のためのラジアルピストンポンプであって、ポンプケーシング内に支承された 駆動軸が設けられていて、該駆動軸が偏心的に形成されているか又は周方向に複 数のカム状の隆起部を有しており、駆動軸に対して半径方向に各シリンダ室内に 配置された有利には複数のピストンが設けられており、該ピストンが駆動軸の回 転時にシリンダ室内において半径方向に往復動可能であり、ピストンの、駆動軸 とは反対側の端面が、それぞれの吸込み室もしくは圧縮室を制限しており、さら に吸込み側の逆止弁と高圧側の逆止弁とが設けられている形式のものに関する。 このような形式のラジアルピストンポンプは出願人によってＣＰＩという商品 名で販売されている。このような形式の公知のポンプでは、組付け力は、相互に 支持されている複数の構成成分を介して導入される。そしてシールのためには複 数のエラストマ製のシールエレメントが使用されている。 本発明の課題は、わずかなデッドスペースしか有しておらず、相応に高い効率 を有していて、しかも高圧負荷される構成部材及びそのシール箇所が互いに離さ れつまり接続を遮断されていて、静的に正確に規定されている、２０００バール まで高圧シールされたラジアルピストンポンプを提供することである。 この課題を解決するために本発明の構成では、冒頭に述べた形式のラジアルピ ストンポンプにおいて、各ピストンのために、それぞれのシリンダ室を形成する 金属製の挿入部材が、ケーシングの内部において駆動軸に対して半径方向に設け られていて、該挿入部材が吸込み側及び高圧側と連通しており、各挿入部材が、 駆動軸に向かって、フランジ状の金属製の２つのケーシング部分の間において、 駆動軸に対して垂直に延びる接触面で、両ケーシング部分に接触しており、各挿 入部材が燃料供給孔と燃料送出孔とを有していて、該燃料供給孔及び燃料送出孔 が、接触面の領域において開口していて、ケーシング部分における別の供給孔も しくは送出孔と整合しており、フランジ状のケーシング部分が挿入部材を介在さ せて次のように、すなわち、各挿入部材及びケーシング部分の接触面がシールエ レメントを介在させることなしに高圧シール部を生ぜしめるように、互いに向か って引き付けられているようにした。 公知のラジアルピストンポンプでは高圧シール部もまた、程度の差こそあれ変 形するエラストマ製のシールエレメントを介して形成されていて、高圧側を制限 する上述のような構成成分の組立ては、複数の構成成 分を介した力の伝達経路を有しており、このことによって静的な不確定性（stat ische Unbestimmtheit）を生ぜしめてしまうのに対して、本発明によれば、シー ル部は挿入部材及びフランジ状のケーシング部分の、駆動軸に対して垂直に延び る金属製のシール面を介して形成することが提案されている。そのために燃料供 給及び燃料送出はポンプピストンの圧送行程中に燃料供給孔及び燃料送出孔を介 して行われ、これらの孔は一方では吸込み室又は圧縮室において開口し、かつ他 方では両側におけるシール面において開口している。挿入部材はいまや静的に正 確に規定されて、何らかのシールエレメントを介在させることなしに、フランジ 状の両ケーシング部分に接触している。ケーシング部分を互いに引き付けると、 いわゆる硬質のシールが、挿入部材の金属製の接触面と両側におけるフランジ状 のケーシング部分の金属製の接触面とによって、行われる。 本発明の有利な構成では、互いに引き付けられた金属製の構成部材の高圧負荷 されるすべてのシール箇所が、付加的なシールエレメントを介在させることなし につまり硬質のシール部によって、形成されている。 本発明の別の有利な構成では、互いにシール作用をもって接触している金属製 の構成部材が、ラップ仕上げされた接触面を有している。ラップ仕上げの工程に よって、寸法精度を維持しながら所望の表面荒さが生 ぜしめられる。 各挿入部材が、駆動軸に対して平行に延びるピンを介して、ケーシング部分に 対して位置決めされていると、製造技術的に見て特に有利である。 また、吸込み側の逆止弁と高圧側の逆止弁とが、挿入部材の外側において各ケ ーシング部分に組み込まれており、高圧側の逆止弁の流出側が高圧管片に到るま で、完全にケーシング部分の内部を延びていると、高圧側は、挿入部材とケーシ ング部分との間における硬質の（ただ１つの）シール部によって確実にシールさ れる。 上に述べた高圧管片は有利にはその１つの端面が、直接的な金属製のシール部 を形成しながら、ケーシング部分の段部に引き付けられている。金属製のシール 部の有利な構成では、金属製の構成部材の互いに接触しているシール面が、エッ ジ状の又はビード状の隆起部を有しており、該隆起部が、構成部材相互の引き付 け時に、隆起部に沿ってシール作用をもつ塑性変形部を生ぜしめる。この場合い わゆる食い付きシール部が得られる。高圧管片ではこの食い付きエッジは有利に は環状に設けられている。 駆動軸に対して半径方向に延びる挿入部材はシリンダ室を形成するために盲孔 を有していてもよい。しかしながらシリンダ室の壁を適宜な形式で例えばラップ 仕上げのように加工するためには、挿入部材が、シリ ンダ室を形成していて駆動軸に対して半径方向に延びている貫通孔を有しており 、該貫通孔が半径方向外側において、該貫通孔にねじ込まれている金属製の閉鎖 エレメントによって閉鎖されていると、有利である。 高圧シール部を形成するための有利な構成では、金属製の閉鎖エレメントの端 面が、高圧シール部を生ぜしめるように、貫通孔の軸方向の段部に引き付けられ ている。この場合有利には、閉鎖エレメントの端面が環状の食い付きエッジを有 しており、この食い付きエッジは、閉鎖エレメントをしっかりと引き付けた場合 に、軸方向の段部面と共にシール作用をもつ塑性変形部を形成する。 次に図面につき本発明の有利な実施例を説明する。 第１図は、本発明によるラジアルピストンポンプを示す縦断面図である。 第２図は、第１図の平面Ａ−Ａに沿った断面図である。 第３図は、第２図の段付けされた切断平面Ｂ−Ｂに沿った断面図である。 第４図は、ラジアルピストンポンプの、シリンダ室を形成する挿入部材を単独 で示す図である。 第１図及び第２図には、内燃機関の燃料噴射系特にコモンレール系（Common-R ail-System）における燃料高圧噴射のためのラジアルピストンポンプが示されて いる。ラジアルピストンポンプには所要量調整装置が 一体に組み込まれている。調整コンセプトとしては吸込み絞り調整（Saugdrosse lregelung）の原理が用いられる。燃料供給及び燃料調量は図示されていない調 量ユニットを介して行われる。ラジアルピストンポンプは、全体的に符号２で示 されたポンプケーシング内に支承された駆動軸４を有しており、この駆動軸４は 偏心的に形成された軸区分６を備えている。この偏心的な軸区分６には転動ブシ ュ８が設けられており、この転動ブシュ８に対して軸区分６は回転可能である。 転動ブシュ８の外周面には、それぞれ１２０°だけ互いにずらされて半径方向に 配置された３つのピストン１０が支持されている。ピストン１０は、シリンダ室 １２内において案内されているプランジャ１４を有しており、このプランジャ１ ４の、駆動軸４に向けられた端部には、皿形の接触区分１６が形成されており、 この接触区分１６によって各ピストン１０は、転動ブシュ８の外周面に、ばね１ ８のプレロード（Vorspannung）下で支持されている。ピストンポンプ１０の各 プランジャ１４のシリンダ室１２は、駆動軸４に対して半径方向に延びていて挿 入部材２２に設けられた貫通孔２０によって形成されている（第４図）。挿入部 材２２は、互いに平行に延びている少なくとも２つの平らな側面２４，２６を備 えていて、実質的にブロック状に形成されている。挿入部材２２の、シリンダ室 １２を形成する貫通孔２０は、ポンプピストン１０の位置 に相応して駆動軸４に対して半径方向に配置されている。貫通孔２０は段付けさ れて形成されており、かつ駆動軸４とは反対の側に、大径の拡大された端部区分 ２８を有している。この端部区分２８には、ねじとして形成された閉鎖エレメン ト３０がねじ込まれており、これによってシリンダ室１２は後で詳しく述べるよ うに、外部に対してシールされている。さらに挿入部材２２内には燃料供給孔３ ２と燃料送出孔３４とが設けられており、この燃料供給孔３２及び燃料送出孔３ ４はシリンダ室１２から半径方向外側に向かって延びていて、既に述べた互いに 平行な側面２４，２６において開口している。閉鎖エレメント３０と、ポンプピ ストン１０の、駆動軸４とは反対側の端面３６とは、シリンダ室１２内において 吸込み室もしくは圧縮室３８を制限しており、この圧縮室３８は供給孔３２及び 送出孔３４を介して、符号４０；４２で示された吸込み側もしくは高圧側と連通 しており、この場合吸込み側及び高圧側にはそれぞれ逆止弁４４；４６が設けら れている。 第１図及び第３図に示されている挿入部材２２は、駆動軸４に向かって、フラ ンジ状の金属製の２つのケーシング部分４８，５０の間に配置されている。ケー シング部分４８，５０は同様に平らな接触面５２，５４を有しており、これらの 接触面５２，５４は、挿入部材２２の互いに平行に延びる側面２４，２６に、い わゆる硬質のシール部（harte Abdichtung）の形成下で接触している。フランジ 状のケーシング部分４８，５０の平らな接触面５２，５４は、環状の縁部又はそ の他の突出部がそれぞれの接触面５２，５４を超えて突出することなしに、一平 面において延びている。ケーシング部分４８，５０の表面はしたがって極めて良 好に加工されることができ、すなわちケーシング部分４８，５０は有利にはラッ プ仕上げされており、これによって適宜な表面が形成されている。フランジ状の ケーシング部分４８，５０はねじ５６（第２図、第３図）を用いて挿入部材２２ を介在させて互いに引き付けられており、これによってケーシング部分及び挿入 部材の接触面５２，５３及び２４，２６は互いに面状に接触するように互いに向 かって押圧されていて、これにより高圧シール部が生ぜしめられている。接触面 ２４；２６において開口している燃料供給孔３２もしくは燃料送出孔３４は、フ ランジ状のケーシング部分４８における別の燃料供給通路５８もしくは他方のフ ランジ状のケーシング部分５０における高圧通路６０と整合している。挿入部材 ２２とケーシング部分４８，５０との面状の接触によって、燃料供給部と燃料送 出部とは効果的にシールされており、しかもこの際に、互いに組み立てられる構 成部材の静的に正確な確定（statisch exakte Definition）を危うくするような 付加的なシールエレメントを使用する必要はない。挿 入部材２２をフランジ状のケーシング部分に対して正確な組付けポジションにも たらすことができるようにするために、ねじ５６に対して平行に延びる各２つの 位置決めピン５７が使用され、これらのピン５７は、駆動軸４に対して平行に延 びるように、挿入部材２２における正確に寸法設定された貫通孔を貫いて延びて いて、フランジ状のケーシング部分４８；５０における盲孔５９に進入している 。既に述べた低圧側の逆止弁４４もしくは高圧側の逆止弁４６は、挿入部材２２ の外側における燃料供給通路５８もしくは燃料送出通路６０の拡大された区分に 取り付けられている。 貫通孔２０の直径を拡大された区分２８にねじ込まれた閉鎖エレメント３０に よってシリンダ室１２をシールするために、閉鎖エレメント３０はそのピストン に向けられた端面６２に、円形に環状の食い付きエッジ（Beisskante）６４を有 している。この食い付きエッジ６４というのは、環状の押込み成形部状もしくは ビード状（sickenfoermig）の隆起部であって、直径を拡大された区分２８とシ リンダ室１２との間における軸方向の段部６６に向かって形成された有利には１ つのエッジを形成している隆起部である。閉鎖エレメント３０をねじ込んで締め ることによって、食い付きエッジ６４及び軸方向の段部６６は高圧シール作用を もった塑性変形部を生ぜしめる。 高圧側４２を形成する燃料送出通路６０は全体的に 、フランジ状のケーシング部分５０の内部を延びている。つまり高圧側４２は、 挿入部材２２とフランジ状のケーシング部分４８，５０との間において前記硬質 のシールによって、完全にシールされており、すなわち高圧側４２は、共にフラ ンジ状のケーシング部分５０に対して静的に正確に規定されている高圧管片６８ 及び過圧弁７０によって、補足されるだけである。高圧管片６８は閉鎖エレメン ト３０の食い付きエッジ６４に相当する食い付きエッジ７０を有しており、この 食い付きエッジ７０は、円形に環状の段部７２に対してシール作用をもってしっ かりと引き付けられている。 ラジアルピストンポンプの運転時に、第１図及び第２図のポジションを起点と して、駆動軸６がさらに１８０°回転させられると、ポンプピストンはばね１８ のプレロード下でシリンダ室１２から外に運動させられる。そして吸込み室もし くは押し退け室３８における圧力は低下する。所定の開放圧を下回った後で、高 圧側の逆止弁４６は閉鎖し、吸込み側４０における前圧の作用下で吸込み側の逆 止弁４４は開放し、その結果燃料は吸込み室もしくは圧縮室３８内に、ピストン １０のこの吸込み行程中に吸い込まれる。駆動軸４がさらに回転すると、ピスト ンは偏心的な軸区分６もしくは転動ブシュ８によって再びシリンダ室１２内に運 動させられる。吸込み側の逆止弁４４は閉鎖し、開放 圧を上回った後で、高圧側の逆止弁４６は開放され、そして高圧に圧縮された燃 料が、機関ピストン又はコモンレール系の高圧アキュムレータに、高圧通路６０ 及び高圧管片６８を介して圧送される。 本発明によるラジアルピストンポンプは２０００バールの圧力に対して高圧シ ール作用を有している。すなわち逆止弁４４，４６は局部的に吸込み室もしくは 圧縮室３８の近傍に位置しているので、デッドスペースは極めて小さく、かつポ ンプの効率は相応に高い。フランジ状のケーシング部分４８，５０に挿入部材２ ２が静的に正確に確定もしくは規定されて接触させられることによって、高圧側 におけるすべてのシール箇所は、上述のように規定された硬質のシール部によっ て形成されている。つまりシール力は規定されて導入されかつ支持される。 低圧側のフランジ状のケーシング部分４８及び挿入部材２２は、アルミニウム 製のケーシングシェルによって上から取り囲まれており、このケーシングシェル は環状のシリンダ壁７４を有していて、このシリンダ壁７４の、ケーシング部分 ５０に向けられた端面７６は、エラストマ製のシールエレメントを介してケーシ ング部分５０に接触していて、低圧シール部を形成している。

───────────────────────────────────────────────────── 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 1/04 Ｆ０４Ｂ 1/04 1/047 1/053 (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＪＰ，ＵＳ 【要約の続き】 ４）とを有していて、該燃料供給孔（３２）及び燃料送 出孔（３４）が、接触面（２４，２６）の領域において 開口していて、ケーシング部分（４８，５０）における 別の供給孔（５８）もしくは送出孔（６０）と整合して おり、フランジ状のケーシング部分（４８，５０）が挿 入部材（２２）を介在させて次のように、すなわち、各 挿入部材（２２）及びケーシング部分（４８，５０）の 接触面（２４，２６；５２，５４）がシールエレメント を介在させることなしに高圧シール部を生ぜしめるよう に、互いに向かって引き付けられている。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 1. 内燃機関の燃料噴射系特にコモンレール噴射系における燃料高圧供給のため のラジアルピストンポンプであって、ポンプケーシング（２）内に支承された駆 動軸（４）が設けられていて、該駆動軸（４）が偏心的に形成されているか又は 周方向に複数のカム状の隆起部を有しており、駆動軸（４）に対して半径方向に 各シリンダ室（１２）内に配置された有利には複数のピストン（１０）が設けら れており、該ピストン（１０）が駆動軸（４）の回転時にシリンダ室内において 半径方向に往復動可能であり、ピストン（１０）の、駆動軸（４）とは反対側の 端面（３６）が、それぞれ吸込み室もしくは圧縮室（３８）を制限しており、さ らに吸込み側（４０）の逆止弁（４４）と高圧側（４２）の逆止弁（４６）とが 設けられている形式のものにおいて、各ピストン（１０）のために、それぞれの シリンダ室（１２）を形成する金属製の挿入部材（２２）が、ケーシング（２） の内部において駆動軸（４）に対して半径方向に設けられていて、該挿入部材（ ２２）が吸込み側（４０）及び高圧側（４２）と連通しており、各挿入部材（２ ２）が、駆動軸（４）に向かって、フランジ状の金属製の２つのケーシング部分 （４８，５０）の間において、駆動軸に対して垂直に延び る接触面（２４，２６；５２，５４）で、両ケーシング部分（４８，５０）に接 触しており、各挿入部材（２２）が燃料供給孔（３２）と燃料送出孔（３４)と を有していて、該燃料供給孔（３２）及び燃料送出孔（３４）が、接触面（２４ ，２６）の領域において開口していて、ケーシング部分（４８，５０）における 別の供給孔（５８）もしくは送出孔（６０）と整合しており、フランジ状のケー シング部分（４８，５０）が挿入部材（２２）を介在させて次のように、すなわ ち、各挿入部材（２２）及びケーシング部分（４８，５０）の接触面（２４，２ ６；５２，５４）がシールエレメントを介在させることなしに高圧シール部を生 ぜしめるように、互いに向かって引き付けられていることを特徴とする、燃料高 圧供給のためのラジアルピストンポンプ。 2. 互いに引き付けられた金属製の構成部材（４８，５０，２２；３０，６０； ６８，７２）の高圧負荷されるすべてのシール箇所が、付加的なシールエレメン トを介在させることなしに、形成されている、請求項１記載のラジアルピストン ポンプ。 3. 互いにシール作用をもって接触している金属製の構成部材（４８，５０，２ ２）が、ラップ仕上げされた接触面（２４，２６，５２，５４）を有している、 請求項１又は２記載のラジアルピストンポンプ。 4. 各挿入部材（２２）が、駆動軸（４）に対して平行に延びるピン（５７）を 介して、ケーシング部分（４８，５０）に対して位置決めされている、請求項１ から３までのいずれか１項記載のラジアルピストンポンプ。 5. 吸込み側の逆止弁（４４）と高圧側の逆止弁（４６）とが各ケーシング部分 （４８，５０）に組み込まれており、高圧側の逆止弁（４６）の流出側が高圧管 片（６８）に到るまで、完全にケーシング部分（５０）の内部を延びている、請 求項１から４までのいずれか１項記載のラジアルピストンポンプ。 6. 高圧管片（６８）の１つの端面が、直接的な金属製のシール部を形成しなが ら、段部（７２）に引き付けられている、請求項５記載のラジアルピストンポン プ。 7. 金属製の構成部材（３０，２２；６８，５０）の互いに接触しているシール 面（６２，６６）のうちの１つに、エッジ状の又はビード状の隆起部（６４，７ ０）が形成されており、該隆起部（６４，７０）が、構成部材相互の引き付け時 に、隆起部に沿ってシール作用をもつ塑性変形部を生ぜしめる、請求項１から６ までのいずれか１項記載のラジアルピストンポンプ。 8. 高圧管片（６８）がその端面に、環状の食い付きエッジ（７０）を有してい る、請求項６又は７記載 のラジアルピストンポンプ。 9. 挿入部材（２２）が、シリンダ室（１２）を形成していて駆動軸（４）に対 して半径方向に延びている貫通孔（２０）を有しており、該貫通孔（２０）が半 径方向外側において、該貫通孔にねじ込まれている金属製の閉鎖エレメント（３ ０）によって閉鎖されている、請求項１から８までのいずれか１項記載のラジア ルピストンポンプ。 10．金属製の閉鎖エレメント（３０）の端面（６２）が、高圧シール部を生ぜし めるように、貫通孔（２０）の軸方向の段部（６６）に引き付けられている、請 求項９記載のラジアルピストンポンプ。 11．閉鎖エレメント（３０）の端面（６２）に、環状の食い付きエッジ（６４） が形成されている、請求項１０記載のラジアルピストンポンプ。