JP2004502092A - ラジアルピストンポンプ - Google Patents

Abstract

本発明は、内燃機関の燃料噴射システム、特にコモンレール式噴射システムで燃料高圧を発生させるためのラジアルピストンポンプであって、ハウジング内に支承された駆動軸が設けられており、該駆動軸が、偏心的に形成された軸区分を有しており、該軸区分が、燃料を吸い込んで高圧範囲において高圧で負荷するために、駆動軸に関して半径方向に各エレメント孔内で往復運動可能な、有利には複数のピストンと協働するようになっている形式のものに関する。
効率および寿命を向上させるために、ピストンの外周面（３）および／またはエレメント孔の内周面に、μｍ範囲の構造体が形成されている。

Description

【０００１】
背景技術
本発明は、内燃機関の燃料噴射システム、特にコモンレール式噴射システムで燃料高圧を発生させるためのラジアルピストンポンプであって、ハウジング内に支承された駆動軸が設けられており、該駆動軸が、偏心的に形成された軸区分を有しており、該軸区分が、燃料を吸い込んで高圧範囲において高圧で負荷するために、駆動軸に関して半径方向に各エレメント孔内で往復運動可能な、有利には複数のピストンと協働するようになっている形式のものに関する。
【０００２】
ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９８４７０４４号明細書に基づき、このような形式のラジアルピストンポンプが公知である。この公知のラジアルピストンポンプではピストンの外周面に、周方向の環状溝が設けられており、この環状溝は軸方向に配置された複数の通路に接続されている。これらの微視的な通路は、ピストンをそれぞれ対応するエレメント孔内で「ハイドロリック的に」もしくは「液圧的に」に位置調整するために働く。
【０００３】
ピストンとエレメント孔とに設けられた摺動路は一方では極めて平滑に形成されていて、かつ均一な表面を有していなければならない。他面では、圧縮されるべき媒体のある程度の量が潤滑剤として表面に付着することが望ましく、このことは、ある程度の表面粗さを前提条件とする。この表面粗さは表面の有効支持面積の割合にとっては不都合となる。すなわち、ピストンとエレメント孔との周面全体を摺動路として有効に使用することができなくなる。表面粗さにより、達成され得る形状精度および寸法精度も制限されてしまう。この制限に基づき、規定の最小遊びを下回ることができなくなり、このことはやはりラジアルピストンポンプの効率を減少させる。この不都合な効果、はラジアルピストンポンプ内の圧力が高くなればなるほど、ますます増幅する。
【０００４】
本発明の課題は、公知のラジアルピストンポンプの効率および寿命を向上させることである。
【０００５】
この課題は、内燃機関の燃料噴射システム、特にコモンレール式噴射システムで燃料高圧を発生させるためのラジアルピストンポンプであって、ハウジング内に支承された駆動軸が設けられており、該駆動軸が、偏心的に形成された軸区分を有しており、該軸区分が、燃料を吸い込んで高圧範囲において高圧で負荷するために、駆動軸に関して半径方向に各エレメント孔内で往復運動可能な、有利には複数のピストンと協働するようになっている形式のものにおいて、ピストンの外周面および／またはエレメント孔の内周面に、μｍ範囲の構造体が形成されていることにより解決される。
【０００６】
発明の利点
ピストン外周面とエレメント孔内周面とに形成される摺動路は、本発明によるラジアルピストンポンプでは極めて平滑にかつ形状正確に形成され得る。これにより、極めて小さな遊びを実現することができ、このことは、特に圧力が高い場合にはギャップ損失が少なくなることに基づき、ラジアルピストンポンプの良好な効率をもたらす。しかし、平滑な表面はラジアルピストンポンプの運転時に十分な潤滑を妨げて、ピストンのサージング（Ｋｏｌｂｅｎｆｒｅｓｓｅｒｎ）を招く。ピストンおよび／またはエレメント孔の表面の意図的な構造化は、潤滑ポケットおよび潤滑通路の機能を有している。この構造化は、たとえばレーザを用いて意図的に導入することができる。表面に導入されたパターンもしくは構造体を介して、潤滑剤は運転時に、前記摺動路における供給されるべき潤滑個所に分配される。それと同時に構造化は潤滑剤のための貯え部としても働く。
【０００７】
本発明の特別な構成では、各ピストンの一方の端面により仕切られた高圧範囲と、他方の端面により仕切られた低圧範囲との間に、運転時に直接的な接続が生じないように前記構造体が形成されている。これにより、漏れ流およびギャップ損失はできるだけ少なく保持される。
【０００８】
本発明の別の特別な構成では、前記構造体が、ほぼ周方向に延びる潤滑通路によって形成されている。これにより、低圧範囲と高圧範囲との間の接続が形成されなくなることが容易に達成される。多数の潤滑通路を介して、潤滑剤のための貯蔵リザーバの大きさを決定することができる。
【０００９】
本発明のさらに別の特別な構成では、前記構造体が、対（ペア）になって配置された種々異なる長さの潤滑通路によって形成されており、これらの潤滑通路が、互いに直角に配置されたそれぞれ２つのアームを有しており、この場合、一方のアームは各周面の軸方向に、他方のアームは各周面の周方向に、それぞれ配置されている。これにより、潤滑されるべき面にわたり潤滑剤の特に良好な分配が達成される。
【００１０】
本発明のさらに別の特別な構成では、前記構造体が、軸方向に延びる多数の通路によって形成されており、これらの通路がグループ毎に配置されていて、周方向に延びる通路によって互いに接続している。このような直列形式の配置では、軸方向での流れ抵抗を、軸方向に延びる多数の通路を介して変化させることができる。周方向における付加的な接続通路により、特定の範囲で潤滑を意図的に改善することができる。流れ抵抗はさらに、特にパラメータである通路形状、通路横断面および通路長さに関連している。これらのパラメータを適当に選択することにより、潤滑剤供給を必要に応じて設定することができる。
【００１１】
実施例の説明
本発明によるラジアルピストンポンプは、特にディーゼル機関への燃料供給のためのコモンレール式噴射システムにおいて使用される。コモンレールとは、共通の管路または共通のレールと同じ意味である。燃料を複数の別個の管路を介して個々の燃焼室内へ圧送する、慣用の高圧噴射システムとは異なり、コモンレール式噴射システムにおける噴射ノズルには、１つの共通の管路から燃料が供給される。
【００１２】
このようなラジアルピストンポンプは、たとえばドイツ連邦共和国特許出願公開第１９８４７０４４号明細書の図４〜図６に図示されている。上記ドイツ連邦共和国特許出願公開明細書の図４〜図６に図示されているラジアルピストンポンプは、ポンプハウジング内に支承された駆動軸を有しており、この駆動軸は偏心的に形成された軸区分を備えている。この偏心的な軸区分には、リングが設けられており、このリングに対して、偏心的な軸区分は回転可能である。リングはそれぞれ１２０°だけ互いにずらされた３つの平坦部を有しており、これらの平坦部には、それぞれ１つのピストンが支持されている。これらのピストンはそれぞれエレメント孔内で駆動軸に対して半径方向で往復運動可能に収容されていて、それぞれ１つのシリンダ室を仕切っている。
【００１３】
各ピストンのベースには、プレートホルダによってプレートが取り付けられている。このプレートは、前記リングに設けられた対応する平坦部に接触している。プレートホルダはスナップリングによってピストンに固定されている。このラジアルピストンポンプは、プリフィードポンプによってタンクから圧送される燃料を高圧で負荷するために働く。燃料は有利にはディーゼル燃料である。高圧で負荷されたディーゼル燃料は、次いで上で述べた共通の管路内へ圧送される。
【００１４】
圧送行程では、ピストンはリングの偏心運動に基づいて、駆動軸の軸線から離れる方向に運動させられる。吸込行程では、ピストンは半径方向で駆動軸の軸線へ接近する方向に運動して、燃料をシリンダ室内へ吸い込む。ピストンの吸込行程運動は、プレートホルダもしくはプレート対してプリロードもしくは予荷重をかけられたばねによって達成される。
【００１５】
図１には、本発明によるラジアルピストンポンプのピストンの外周面の展開図が示されている。符号１でラジアルピストンポンプの高圧側が、符号２で低圧側がそれぞれ示されている。ピストン外周面の展開図は全体的に符号３で示されている。ピストン外周面には、周方向に延びる複数の潤滑通路４，５，６，７，８が互いに平行に配置されている。これらの潤滑通路の相互間隔は、高圧側１寄りになるにつれて、低圧側２寄りにおけるよりも徐々に密接するように形成されている。個々の潤滑通路は互いに連通しておらず、実質的に並列に接続されている。
【００１６】
図２には、エレメント孔２０が断面されて斜視図で示されている。エレメント孔２０の内周面には、周方向に延びる複数の潤滑通路４，５，６，７，８が形成されている。
【００１７】
図３には、本発明による別の実施例によるピストン外周面の展開図が図示されている。図３に示した実施例では、それぞれ１０個の潤滑通路９，１０，１１，１２，１３，１４，１５，１６，１７，１８が１つのグループにまとめられている。これらの潤滑通路９〜１８はＬ字形に形成されている。その場合、Ｌ字形の潤滑通路のＬ字体を形成するそれぞれ一方の脚は周方向に、他方の脚は軸方向にそれぞれ配置されている。軸方向に同じ長さの脚を有するそれぞれ２つの潤滑通路は、周方向に延びる脚が互いに向かい合わされるように互いに対（ペア）を成して配置されている。
【００１８】
図４に示した実施形では、高圧側１の近くにそれぞれ１つのＴ字形に形成された潤滑通路２４が配置されている。この場合、Ｔ字形の潤滑通路のＴ字体を形成する中心軸は高圧側１へ向けられている。Ｔ字形の潤滑通路２４は２つのＬ字形の潤滑通路２５，２６によって挟み込まれる。Ｌ字形の潤滑通路２５，２６の周方向に配置された脚を起点として、軸方向に複数の潤滑通路２７が延びている。軸方向に延びる潤滑通路２７は、周方向に延びる複数の潤滑通路によって交差される。図４には、周方向に延びるこれらの潤滑通路のうちの１つが、たとえば符号２８で示されている。周方向に延びるこれらの潤滑通路を起点として、さらに、軸方向に延びる複数の潤滑通路が延びており、これらの潤滑通路のうちの１つが、図４にたとえば符号２９で示されている。軸方向に延びるこれらの潤滑通路に続いて、さらに、周方向に延びる潤滑通路３０が配置されている。潤滑通路３０に続いて、軸方向に向けられた潤滑通路３１と、周方向に向けられた潤滑通路３２とが設けられている。
【００１９】
レーザによって設けられたこれらの潤滑通路は、軸方向には貫通して延びていない。潤滑通路は、ギャップ損失および漏れ流をできるだけ少なく保持するために中断されている。潤滑通路は、図３および図４に図示されているように規則的なパターンを形成していてよいが、しかし不規則に配置されていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形によるピストンの外周面の展開図である。
【図２】本発明によるエレメント孔を断面した斜視図である。
【図３】本発明の第２実施形によるピストン外周面の展開図の一部分を示す図である。
【図４】本発明の第３実施形によるピストン外周面の展開図の一部分を示す図である。
【符号の説明】
１　高圧側、　２　低圧側、　３　ピストン外周面、　４，５，６，７，８，９，１０，１１，１２，１３，１４，１５，１６，１７，１８　潤滑通路、　２０　エレメント孔、　２４，２５，２６，２７，２８，２９，３０，３１　潤滑通路

Claims (5)

1. 内燃機関の燃料噴射システム、特にコモンレール式噴射システムで燃料高圧を発生させるためのラジアルピストンポンプであって、ハウジング内に支承された駆動軸が設けられており、該駆動軸が、偏心的に形成された軸区分を有しており、該軸区分が、燃料を吸い込んで高圧範囲において高圧で負荷するために、駆動軸に関して半径方向に各エレメント孔内で往復運動可能な、有利には複数のピストンと協働するようになっている形式のものにおいて、ピストンの外周面（３）および／またはエレメント孔の内周面（２０）に、μｍ範囲の構造体が形成されていることを特徴とするラジアルピストンポンプ。
2. 各ピストンの一方の端面により仕切られた高圧範囲（１）と、他方の端面により仕切られた低圧範囲（２）との間に運転時に直接的な接続が生じないように前記構造体が形成されている、請求項１記載のラジアルピストンポンプ。
3. 前記構造体が、ほぼ周方向に延びる複数の潤滑通路（４，５，６，７，８）によって形成されている、請求項１または２記載のラジアルピストンポンプ。
4. 前記構造体が、それぞれ対になって配置された、種々異なる長さの潤滑通路（９，１０，１１，１２，１３，１４，１５，１６，１７，１８）によって形成されており、該潤滑通路が、それぞれ互いに直角に配置された２つのアームを有しており、一方のアームは各周面の軸方向に、他方のアームは各周面の周方向に、それぞれ配置されている、請求項１または２記載のラジアルピストンポンプ。
5. 前記構造体が、軸方向に延びる多数の通路（２７，２９，３１）によって形成されており、該通路がグループ毎に配置されていて、周方向に延びる通路（２８，３０，３２）によって互いに接続している、請求項１または２記載のラジアルピストンポンプ。