JP2001518594A - 可変断面積ノズルを装備した噴射ポンプ - Google Patents
可変断面積ノズルを装備した噴射ポンプInfo
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Abstract
Description
が、自動車用燃料タンクに適用可能である。更に詳細には、本発明は多分割区画
室型燃料タンクの各区画室間で燃料を移送する用途、或いは燃料ポンプや他の燃
料供給装置による燃料吸引用のリザーバーに燃料を満たす用途などに適用可能で
ある。
第3612194号、同第2602234号の各公報に示されている。
も常に満足できるものではなかった。
パス分に相当する量の噴射ポンプへの注入流が時折不安定な圧力及び/又は流量
変動を与えてしまい、これが大きくなると噴射ポンプの特性を調和させることが
困難になり、特に噴射ポンプの出口孔が注入流量及び/又は圧力に対して狭隘に
過ぎると噴射ポンプの入口側に現れる大きな背圧を除去することが困難となるこ
とが確認されている。
公開特許第4201037号公報には、プランジャーコアをバネ付勢された隔膜
に担持させてノズル内部の出口孔上流部に配置し、背圧上昇時にはプランジャー
コアの後退移動によってノズル孔の開口断面積を増加させるようにすることが提
案されている。このドイツ公開特許第4201037号公報では、変形例として
ノズル本体自体を固定プランジャーコアに対して相対的に変形可能な部品とし、
同様に出口孔の断面積を注入圧力に適合させるようにしたものも提案している。
出願第9611739号では、注入流を受けるべきノズルを複数の弾性材製リッ
プを備えたノズル孔で構成し、これらリップによってノズル孔の断面積が注入圧
力及び流量に応じて変化するようにした噴射ポンプを提案している。
出弁をノズルの上流側又は噴射ポンプの注入流用の入口に配置することが考えら
れる。しかしながら、このような解決策では、上記弁をバイパスする分の流量が
ノズルに注入されなくなるので、不可避的な流量損失を生じるという欠点がある
ことは述べるまでもない。
きる新規な改良された噴射ポンプを提供することにある。
相対移動可能に設けられたコアとを備えた噴射ポンプによって達成される。本発
明の有利な特徴によれば、上記コアはノズルの出口孔から遠ざかる方向に向けて
断面積が増加する形状を有している。
路を備えている。この変形実施形態の作用は後述の通りである。
付図面と共に以下の詳細な説明を読むことにより一層明確となる。
中心とする円筒状のポンプハウジング10を備えている。
御用入口12が設けられている。
ング10内の内部通路18に側方から連通している。
ングの軸心O−Oに対して例えば10〜90°の角度範囲内で傾斜した管によっ
て構成可能である。
ル20を「主ノズル」と称すことにする。主ノズルは、図1に示したように入口
12に装着したノズル部品、或いはハウジング10と一体形成されたノズル、或
いはハウジング10の一区分として構成することができる。本質的にノズル20
の入口とハウジング10の入口12との間にシールが必要であることは述べるま
でもない。
方向に隣接する二つの部分22と24を備えている。
区間を形成する。この部分22の先端部における軸心に対する収束角は好ましく
は10〜80°の範囲内である。
くは円筒形状であって一定流路断面積の区間を形成する。この部分24の下流側
の端縁部240は、好ましくは全体的に丸味を帯びた外面形状を有するものとす
る。このようなノズル外周端縁部の種々の例は図6〜9を参照して後述する通り
である。
向長さ全体を含む区間180は好ましくは円筒形状で一定流路断面積の区間であ
る。
が配置される。このコアは、バネ40による付勢力に抗して軸心O−Oに沿う方
向への移動が案内されている。
内部盲孔は主ノズル20から遠い方の尾端部で開口している。そして該コア30
は上記内部盲孔32によって支持体ロッド50に摺動可能に嵌合支持され、この
ロッドの一端は内部通路18内でロッドが同心状態となるようにハウジング10
により支持されている。本発明を限定するものではないが、一例として、このロ
ッド50は内部通路18内で軸心O−Oの周囲に120°の均等な角度間隔で配
置された三つのフィン52によりハウジング10の内壁面に支持させることがで
きる。
成されている内部盲孔32の横断面に対して相補的な一定寸法を有している。勿
論、このロッド50は、主ノズルから遠ざかる方向に徐々に縮径又は収束する円
錐状の尾端部54を備えていることが好ましい。
してロッド50の尾端面58は好ましくは丸味えお帯びた形状又は円錐形とする
のがよい。
流側の箇所でロッド50の円柱部分に接合されている。
また、コア30は裁頭円錐状の後端部34も備えている。
盲孔32の前端面との間に配置した圧縮コイルバネとすることが有利である。
0の出口孔、更に具体的にはその定断面積区間部分24の下流側端縁部240の
環状全周接触線に対してコアを押し付ける働きをする。
の境界領域内に画定される実質的に円形エッジ状の環状全周接触線領域の形で定
断面積区間部分24の下流側端縁部240に好適に着座することになる。
ズル20の長さに相当する入口側区間180よりも下流部分で出口14へ向かっ
て徐々に収束する区間181を備えることができ、この区間に続いて一定の円形
断面の区間182を形成する。
しくすることが有利である。
120°間隔で均等配置した三つの軸方向ガイドスプライン17によって支持す
ることにより、軸心方向に移動案内されていると有利である。これらのスプライ
ンは好ましくはフィン52の延長の突条としてハウジング内壁面に形成する。
触領域が制限された幅寸法のものとなる点を認識することが重要である。
おいては、主ノズル20の一定流路断面積部分24の内面202と外面204は
軸心O−Oの周囲で円筒形をなしているが、主ノズル20の端縁部240は、ト
ロイダル冠状面208、即ち、縦断面において外面204に接線状に連続し且つ
内面202と円形全周エッジ206で接する円扇形断面形状の面によって形成さ
れており、この円形全周エッジ206がコア30の着座接触線を画定している。
トロイダル冠状面208と内面202との間でこれらの面の接続部分に形成され
る角部については種々の寸法で実施可能である。
の第2形態は、トロイダル冠状面208が内面202に円形全周エッジ206を
介して接続するのではなく、径方向で内側に向いた第2のトロイダル面210に
接線状に連続しており、この第2のトロイダル面が内面202に接線状に連続し
ている点で異なっている。従って、コア30と主ノズル20との接触着座は第2
のトロイダル面210によって画定される。径方向で内側に向いた第2のトロイ
ダル面210は、そのトロイダル面の曲率半径が径方向で外側のトロイダル冠状
面208の曲率半径よりも小さい。限定を意図しない典型例においては、径方向
で外側のトロイダル冠状面208の曲率半径は約1〜2mm程度であり、これに
対して径方向で内側のトロイダル面210の曲率半径は約0.05〜0.5mm
である。
両トロイダル面208及び210の間に介在している。
外側のトロイダル冠状面208が裁頭円錐面、即ち平らなチャンファー面214
で置き換えられている点で相違する。
せるようにしてもよい。或いは、トロイダル冠状面208は縦断面で半径が外側
へ徐々に増加するような輪郭の環状面に替えても良い。
を配置する必要性をなくすことができる。従って本発明は、外部排出量として損
失となる戻り流量を一切なくすことが可能であり、注入流量Qiは常に戻り流量
に等しくなる。
高圧の注入圧力Piを用いて噴射ポンプへ伝達するパワーを増加させることが可
能である。
ら離れる方向に後退し、それにより主ノズルの吐出流路断面積を増加して主ノズ
ル20の上流側の背圧を許容値に制限する。
ことにより、最小注入流量Qiにおける噴射ポンプの最適効率を保証することが
可能である(主ノズル20の孔径を小さくして注入速度を高くする)。
区間を通過する円錐状の薄層流の形である。
8°、コア尾端部38の円錐頂角は中心軸に対してほぼ9°であり、またハウジ
ング内部通路18の収束区間181の円錐頂角は中心軸に対してほぼ5°、更に
ロッド50の尾端部54の円錐頂角は中心軸に対してほぼ6°である。
詳しい説明は省略するが、相違点は以下の通りである。即ち、上述の実施形態に
対して、この変形形態では、主ノズル20の出口孔に対して下流側からバネ40
で付勢されているコア30がハウジング10に付属するロッド52によって軸心
O−O上で平行移動可能に案内され、このコアは、ロッドの外側ではなく内側に
位置するように、即ちロッド52の前端部に開口した盲孔通路51に挿入されて
いる。
ように軸方向の貫通路300を備えている点で異なっている。この貫通路は補助
ノズルを構成し、その機能は以下に説明する通りである。
ポンプ出口へ向けて順に並んだ三つの区間302,304,306からなってい
る。
の全長のほぼ4/5に亘る長さ区間を占めている。
筒状流路である。
補助ノズルを構成する)の出口径は0.4〜1mmの範囲内である。
ズル20に合わせて平行移動可能に案内されており、しかもバネ40によって主
ノズル出口へ向けて付勢されている。
限定を意図しない実施例では、係る案内のためにハウジング10の内壁面に例え
ば120°間隔で三本の軸方向に延在するフィン310が設けられ、これらフィ
ンによりコア30の外周を取り巻く三つの周方向に等間隔な流路容積部を画定し
ている。別の変形例として、フィン310はコア30に一体形成してもよい。
主ノズル20の出口孔とコア30の外面との間に生じ得る流れも阻害せず、換言
すればこれらの流れの妨害とならない案内機構を採用することが重要である。
旋コイルバネ、即ち一端でコア30の段肩部により支持され、他端ではハウジン
グ内壁面に固定された120°間隔の三つのフィンの上流側端面により支持され
たコイルバネで構成されている。
的な例では20L/時未満の流量)でも環状噴射ポンプの吸引能力が増加し、且
つ最大流量時における背圧(又は注入圧力)の上昇も制限できることを示してい
る。
流量も零である(図10参照)。この状態では、コア30は主ノズル20の出口
孔に着座している。
れる閾値圧力Ps(これは圧縮バネ40の設定荷重の関数である)に達しておら
ず、従ってコア30の軸方向貫通路300で形成される補助ノズルを通して注入
が行われる(図11参照)。これにより、良く知られているようにベンチュリ作
用が起こり、吸引口から移送流体がコア30の下流に位置する混合流路へ取り込
まれることになる。
Psを超えるとコア30がバネ40を撓めながら主ノズルから離れる方向へ徐々
に移動し、これにより図1〜9に関連して先に述べたようにコア30と主ノズル
20との間に環状開口を形成する。このような負荷の解除により、注入流量Qi
が大流量になっても背圧が閾値Ps以上に上昇しないようにすることができ、同
時に補助ノズル300の出口における二次的なベンチュリー作用を保証してコア
30が後退した後に吸引口16を通して吸引される流量Qaの増加を助勢するこ
とができる(図12参照)。
発明の理念の範疇に含まれる種々の変形を包含するものである。
ておくことにより単一流れの環状噴射ポンプを提供することができる点は認識し
ておくべきである。
00を有するコア30が半球状もしくは半トロイダル形状の前端面で主ノズル2
0の出口に着座するようになっている(これに対して図10〜12ではコア30
の前端面はほぼ裁頭円錐形状である)。また図13は更に別の変形実施形態を示
しており、これは図14に示したものに対して塞がれている点だけ異なる。従っ
て図13に示した変形実施形態は単一流れ形式である。図13及び14に示した
両方の変形実施形態においては、コア30は図10〜12に関連して述べたのと
同様に複数のフィン310によって移動案内されており、またバネ40はコア3
0とハウジング10に固定されているフィン110との間に支持されている。
図である。
断面図である。
断面図である。
出願第9611739号では、注入流を受けるべきノズルを複数の弾性材製リッ
プを備えたノズル孔で構成し、これらリップによってノズル孔の断面積が注入圧
力及び流量に応じて変化するようにした噴射ポンプを提案している。 また、ドイツ実用新案登録第9101313号公報には自動車の燃料タンク内 で燃料を移送するための噴射ポンプが記載されており、このポンプは主ノズルの 出口孔に合わせて下流側へ移動可能に配置された円錐状の帽冠体を備えている。
Claims (22)
- 【請求項1】 特に燃料タンク内で燃料を移送するための噴射ポンプにおい
て、主ノズル(20)と該主ノズル(20)の出口孔に対して下流側へ相対移動
可能に設けられたコア(30)とを備えたことを特徴とする噴射ポンプ。 - 【請求項2】 コア(30)が主ノズル(20)の出口孔から遠ざかる方向
に向けて断面積の増加する形状を有することを特徴とする請求項1に記載の噴射
ポンプ。 - 【請求項3】 コア(30)が補助ノズル(306)を形成する軸方向貫通
路(300)を備えたことを特徴とする請求項1又は2に記載の噴射ポンプ。 - 【請求項4】 貫通路(300)の出口径が0.4mm〜1mmの範囲内に
あることを特徴とする請求項4に記載の噴射ポンプ。 - 【請求項5】 コア(30)がポンプ休止時に主ノズル(20)の出口孔に
接していることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の噴射ポンプ。 - 【請求項6】 主ノズル(20)が収束区間(22)とその下流に続く定断
面積区間(24)とを備えていることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項
に記載の噴射ポンプ。 - 【請求項7】 主ノズル(20)の先端部における中心軸に対する収束角が
10〜80°の範囲内にあることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記
載の噴射ポンプ。 - 【請求項8】 主ノズル(20)の出口孔端縁部が全体的に丸味を帯びた外
面形状を有することを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の噴射ポン
プ。 - 【請求項9】 コア(30)が半球状先端部(36)で終わる裁頭円錐状の
前端部(34)を備えていることを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記
載の噴射ポンプ。 - 【請求項10】 コア(30)の前端部の円錐の角度が中心軸に対してほぼ
8°であることを特徴とする請求項9に記載の噴射ポンプ。 - 【請求項11】 コア(30)が一定断面積のほぼ円筒状外周形状を備えて
いることを特徴とする請求項1〜10のいずれか1項に記載の噴射ポンプ。 - 【請求項12】 コア(30)が主ノズル(20)から遠ざかるほど収束状
に縮径した後端部(38)を備えていることを特徴とする請求項1〜11のいず
れか1項に記載の噴射ポンプ。 - 【請求項13】 コア(30)とその支持体(50)の前端との間に介装さ
れたバネ(40)を更に備えたことを特徴とする請求項1〜12のいずれか1項
に記載の噴射ポンプ。 - 【請求項14】 コアが、径方向の複数のフィン(52)によってポンプの
ハウジング(10)の内壁に支持された支持手段により移動案内されていること
を特徴とする請求項1〜13のいずれか1項に記載の噴射ポンプ。 - 【請求項15】 ポンプのハウジング(10)が下流側への流れに沿って収
束した区間(181)を有する内部通路を画定し、この収束区間がコア(30)
の円錐部の位置に形成されていることを特徴とする請求項1〜14のいずれか1
項に記載の噴射ポンプ。 - 【請求項16】 ポンプハウジング(10)の内部通路(18)の収束区間
がコア(30)の円錐部の長さとほぼ同等の長さを有することを特徴とする請求
項15に記載の噴射ポンプ。 - 【請求項17】 コア(30)が、内部通路(18)の内面から径方向に突
設された複数のスプライン突条(17)によってポンプハウジング(10)の内
部通路(18)内で移動案内されていることを特徴とする請求項1〜16のいず
れか1項に記載の噴射ポンプ。 - 【請求項18】 主ノズル(20)の出口孔(24)とコア(30)との間
の接触が全周エッジ(206)によって形成されていることを特徴とする請求項
1〜17のいずれか1項に記載の噴射ポンプ。 - 【請求項19】 主ノズル(20)の出口孔(24)とコア(30)との間
の接触が前記出口孔のトロイダル面(210)によって形成されていることを特
徴とする請求項1〜17のいずれか1項に記載の噴射ポンプ。 - 【請求項20】 トロイダル面(210)の曲率半径が0.05〜0.5m
mの範囲内にあることを特徴とする請求項19に記載の噴射ポンプ。 - 【請求項21】 コア(30)内の軸方向貫通路(300)が収束区間(3
04)を備えていることを特徴とする請求項3に記載の噴射ポンプ。 - 【請求項22】 請求項1〜21のいずれか1項に記載された噴射ポンプを
装備した燃料タンク。
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