JP2005509780A - プレロードのかけられた力伝達エレメントを備えた分配型噴射ポンプ - Google Patents

Abstract

本発明は、自己着火式の内燃機関の燃料噴射装置に燃料供給するための圧送ユニットに関する。該圧送ユニットには、爪形の突起（６）を端面（５，４０）に備えた駆動軸（３）が設けられており、その爪形の突起（６）が力伝達エレメント（７）の切欠き（７．１）内に係入するようになっており、かつ爪形の突起（５７）を端面（１０）に形成した回動可能なストロークディスク（９）が設けられており、その爪形の突起（５７）が、これに対応して力伝達エレメント（７）に設けられた切欠き（５７．１）内に進入するようになっている。力伝達エレメント（７）は駆動軸（３）の端面（４０）に、プレロードエレメント（４６）によって負荷されて、ジョイントを介して支承されている。

Description

【０００１】
技術分野
自己着火式の内燃機関の噴射装置には、燃料を、噴射のために必要な高い圧力に昇圧する噴射ポンプが使用される。噴射ポンプとして分配型噴射ポンプが使用されることがき、分配型噴射ポンプには、内燃機関の複数のシリンダに供給するために１つのポンプシリンダと１つのポンププランジャが設けられている。圧送された燃料は分配溝を介して、供給したい内燃機関のシリンダ数に相当する数の、分配型噴射ポンプの吐出口に分配される。分配型噴射ポンプは一般的に、乗用車、トラクター並びに軽及び中形の実用車両の３気筒、４気筒、５気筒及び６気筒ディーゼルエンジンで使用される。
【０００２】
背景技術
刊行物『Ｋｒａｆｔｆａｈｒｔｅｃｈｎｉｓｃｈｅｓ Ｔａｓｃｈｅｎｂｕｃｈ（ＢＯＳＣＨ社、第２３版、改訂版、ＩＳＢＮ ３−５２８−０３８７６−４、Ｖｉｅｗｅｇ出版、１９９９年、第５４４頁）』に基づいて分配型噴射ポンプは公知である。縦断面図で図示されている当該分配型噴射ポンプの駆動は、分配型噴射ポンプのポンプハウジング内に軸支された駆動軸を介して行われる。駆動軸には、遠心調速機を駆動するために働く歯車が配置されている。駆動軸の、ストロークディスクに対向して位置する端部には、互いに対向して位置する爪が装備されており、爪は、爪形形状に対応する、力伝達エレメントの切欠きに係入する。これらに対して９０゜ずらされた回動位置で、ストロークディスクに、同じく互いに対向して位置する２つの爪形の突起が形成されており、爪形の突起は同じく、ストロークディスクの突起の形状に対応して形成された、力伝達エレメントの切欠きに係入し、このようにして、駆動モーメントを分配型噴射ポンプのストロークディスクに伝達する。分配型噴射ポンプの下側の領域には、噴射時点をシフトするための調整ユニット（タイマー）が配置されている。この調整ユニットによって、分配型噴射ポンプの圧送開始は、自己着火式の内燃機関のクランクシャフトの回転位置に対して進角され、つまり噴射開始を早める方向にシフトされる。調整ユニットによって燃料の噴射遅れ並びに着火遅れが補償され得る。
【０００３】
背景技術により知られている分配型噴射ポンプでは、力伝達エレメントは、駆動軸の端面に設けられた爪ペアと、ストロークディスクの爪ペアとの間に位置した形で支承されている。確かに、力伝達エレメントは、分配型噴射ポンプのポンプハウジング内で軸方向では固定的に但し周方向では可動に配置されたローラリングによって、周方向で包囲されてはいるが、力伝達エレメントは軸方向で爪形の突起に沿って運動することができる。この際に欠点となるのは、片持ち式（ｆｌｉｅｇｅｎｄ）に駆動軸端面とストロークディスク端面との間に収容された力伝達エレメントの軸方向摺動時に、不均等に発生する捩り応力及び曲げ応力が力伝達エレメントに作用するしてしまうことである。駆動軸もしくはストロークディスクの爪形の突起と、これらの爪形の突起が係入する、力伝達エレメントの切欠きとの間のオーバーラップがずれた場合に、トルクが、比較的小さな面積区分によって伝達され、このことは結果として、力伝達エレメントに、特に切欠きの側面に、より高い機械的負荷がかかることになる。駆動モーメントを伝達する力伝達エレメントの不均等な機械的応力に基づいて早期に発生する疲労破壊は結果として、分配型噴射ポンプの早期の故障につながる恐れがある。
【０００４】
発明の開示
本発明の解決手段によって、力伝達エレメントは駆動軸に関して軸方向位置で固定される。力伝達エレメントの、軸方向で特定された支承によって、例えばストロークディスクの加速時において該力伝達エレメントの運動は阻止されるので、力伝達エレメントの、ストロークディスク及び駆動軸の爪形の突起が係入する切欠きの、支持している収容側面が部分的にしかオーバーラップしないことによって生じる不均等な負荷は発生しない。
【０００５】
力伝達エレメントは有利には、ボールジョイントが装嵌される、ボールソケット形の内部輪郭を有しており、ボールジョイント自体はスタッドの端部領域に装備されている。スタッドは、力伝達エレメントと、これに協働するプレロードエレメントとを通って延びている。例えばコイルばねとして形成されたプレロードエレメントは、ポット形のスリーブによって包囲されており、スリーブは、スタッドの他端に配置されている別のボールジョイントに支持されている。プレロードエレメントを部分的に包囲する、ポット形のスリーブは駆動軸の端面において駆動軸内に支承されている。ポット形のスリーブの底部と、力伝達エレメントの、駆動軸の端面に対向して位置する端面とに支持されているプレロードエレメントによって、力伝達エレメントは常に、ストロークディスクの当接面に当接した状態に維持される。従って、力伝達エレメントは、遊び補償を可能にする軸方向位置に保たれている。その一方で、選択した支承装置によって力伝達エレメントの傾倒を予防することが可能になる。プレロードエレメントは、駆動軸の回転時における力伝達エレメントの傾動に対して対抗作用を働かせ、それによって、力伝達エレメントはプレロードエレメントに基づいて元の軸方向位置の方向に戻されるようになっていて、そして、力伝達エレメントは、元の出発位置に、つまり力伝達エレメントに対向して位置するストロークディスクの当接面に当接した状態に保持される。
【０００６】
力伝達エレメントをストロークディスクに当接させるプレロード力もしくは予荷重力は、コイルばねとして形成されたプレロードエレメントの材料選択と巻条数とによって、伝達したい駆動モーメントに適合させることができる。
【０００７】
実施変化例
次に図面に基づいて本発明の実施例を詳説する。
【０００８】
図１に、片持ち式に、つまり宙に浮いたような形で支承された力伝達エレメントを備えた分配型噴射ポンプの縦断面を示す。
【０００９】
圧送ユニットとして燃料の圧力を高める働きをする分配型噴射ポンプ１は、駆動側２に収容された駆動軸３を有している。該駆動軸３は圧送ユニット１のハウジング内で軸受４に回転可能に支承されて、スリーブ状のエレメントによって包囲されている。トルク導入部位に対して対向して位置する端面５に、駆動軸３は爪形の突起６を有している。爪形の突起６は駆動軸３の端面５において、約１８０゜の角度で相互に対向して位置するように設けられている。駆動軸３の端面５に設けられた爪形の突起６は、図１では部分的に断面図で示された力伝達エレメント７に凹設された切欠き７．１に突入している。
【００１０】
圧送ユニット１のハウジング内にローラリング８が収容されており、ローラリング８は軸方向では位置固定されているが、圧送ユニット１のハウジング内において周方向では移動調整可能である。ローラリング８は力伝達エレメント７をその円周で包囲しており、かつローラリング８には複数のローラ（図２の図示参照）がその円周に沿って設けられている。これらのローラは、端面１０に幾つかの山もしくは谷１１が形成されているストロークディスク９、つまりフェイスカムと協働する。ストロークディスク９は、ストロークディスク９に対応配設されたばね受け皿１２に支持されている緊張ばね１３を介して、ローラリング８のローラに当て付けられている。緊張ばね１３は一端でばね受け皿１２に支持され、他端で、分配プランジャ１６を包囲する制御スライド弁１４に支持されている。
【００１１】
ストロークディスク９の端面１０には爪形の突起５７が形成されており（図２の断面図参照）、爪形の突起５７は同じく力伝達エレメント７の切欠き５７．１に係入している。力伝達エレメント７は片持ち式に、駆動軸３の端面５とストロークディスク９の端面１０との間に支承されており、かつ駆動軸３に導入されたトルクをストロークディスク９に伝達し、ストロークディスク自体は分配プランジャ１６を駆動する。
【００１２】
圧送ユニット１のハウジング内に装嵌されたローラリング８の下位に調整スタッド１７が設けられており、調整スタッド１７はローラリング８に、ピン１８を介して結合されている。調整スタッド１７の下側の端部は滑子（Ｇｌｅｉｔｓｔｅｉｎ）１９内に収容されており、滑子１９自体は、図１に図示した図平面に対して垂直に延びる噴射調整プランジャ２０内に突入している。噴射調整プランジャ２０は、図平面に対して垂直に摺動可能であり、圧送ユニット１のハウジング内部のローラリング８を周方向で運動させて、それによって、自己着火式内燃機関のシリンダのための噴射開始時点を早める方向にシフトさせることができるので、噴射遅れ及び点火遅れを補償することができるようになっている。
【００１３】
駆動軸３の端面５に設けられた爪形の突起６と、ストロークディスク９の爪形の突起５７とにより貫通された力伝達エレメント７は、軸方向で見て、片持ち式に支承されており、その軸方向位置では固定されていない。駆動軸３内へ駆動力が導入されると、ストロークディスク９の加速が生じ、これによって駆動エレメント７の、軸方向での摺動が発生することができる。片持ち式に支承された力伝達エレメント７の、軸方向での摺動は、爪形の突起６もしくは爪形の突起５７の、力伝達エレメント７の円周に設けられたそれぞれの切欠きとのオーバーラップ部（重複部）における摺動を生ぜしめるので、トルクを伝達する種々異なる大きさの面が生まれ、このことは、力伝達エレメント７の捩りモーメントもしくは曲げモーメントに関して不均等な力導入を惹起してしまう。この不均等に導入される機械的な力は、例えば十字形ディスクとして形成された力伝達エレメント７に疲労破壊を生ぜしめ得る。
【００１４】
図２に、力伝達エレメント領域における圧送ユニット（分配型噴射ポンプ）及び噴射調整プランジャの横断面図を示す。
【００１５】
図２に示した断面図から判るように、ローラリング８は、インナーリング２３とアウターリング２４とを有している。インナーリング２３とアウターリング２４との間にローラエレメント２１が延在しており、その際、ローラ２１の軸の回転軸受は、インナーリング２３内にもアウターリング２４内にも配置されている。例えば十字形ディスクとして形成された力伝達エレメント７は、ローラリング８のインナーリング２３によって包囲されている。力伝達エレメント７の周囲に、互いに対向して位置する切欠き７．１が配置されており、切欠き７．１を、駆動軸３の端面５に設けられた爪形の突起６が貫通する。これらの切欠き７．１に対して９０゜だけずらされて、力伝達エレメント７の周囲に、別の２つの切欠き５７．１が形成されており、切欠き５７．１を、ストロークディスク９の端面１０に設けられた爪形の突起５７が貫通する。
【００１６】
ローラリング８の下側の領域には、調整スタッド１７をローラリング８に固定するピン１８が認識可能である。
【００１７】
調整スタッド１７の下側の領域は、回動可能に噴射調整プランジャ２０内に装嵌されている滑子１９内に突入している。噴射調整プランジャ２０は第１の端面２６と第２の端面２７とを有しており、かつ、ハウジング側で支持された調整ばね２５によって負荷されている。噴射調整プランジャ２０は、ハウジングカバー２９によって閉塞されているハウジング内で、シールリング２８を介して封止されている。さらに、噴射調整プランジャ２０には、孔３１と、調整ばね２５のための切欠き３０とが形成されている。噴射調整プランジャ２０の第１の端面２６もしくは第２の端面２７を交互に圧力負荷することによって、噴射調整プランジャ２０は、そのハウジング内で摺動し、それによって調整スタッド１７の下側の端部を運動させる。噴射調整プランジャ２０の第１の端面２６もしくは第２の端面２７を交互に圧力負荷した際に生じる、調整スタッド１７のシフトは、燃料圧送ユニット１のハウジング内で、ローラリング８の回動を生ぜしめる。これによって、ローラリング８のインナーリング２３とアウターリング２４との間に回転可能に収容された４つのローラ２１の位置は、周方向で調整移動され、それにより、ローラ２１に沿って転動するストロークディスク９により、自己着火式内燃機関の個々の燃焼室における噴射時点のシフトを生ぜしめるようになっている。
【００１８】
図１もしくは図２の断面図では、分配型噴射ポンプとして形成された圧送ユニット１の構造を図示したのに対し、図３の図示に基づいて、本発明によって提案される、力伝達エレメント７を軸方向で確保された位置で駆動軸３の端面に収容することが説明される。本発明により提案された解決手段により、一方では、駆動軸３と力伝達エレメント７との間の遊び補償が可能になり、他方では、傾動補償、つまり力伝達エレメント７の傾動後に力伝達エレメントを元の位置へ戻すことが可能になる。
【００１９】
駆動軸３の端面４０には孔４１が穿設されており、孔４１は孔出口４２へ移行している。孔４１内には、スリーブ状に構成された支持部分４７が嵌装されており、支持部分４７は図３の図示ではポット形に形成されている。支持部分４７の底部領域４８は、力伝達エレメント７の第２の端面４５に支持されているプレロードエレメント４６のための支持面を形成している。力伝達エレメント７の第１の端面４４はストロークディスク９の当接面４３に接して位置しており、当接面４３は、ストロークディスク９の爪形の突起５７間に延在している。
【００２０】
例えば十字形ディスクとして構成された力伝達エレメント７の内面は、有利にはボールソケット状に延びる輪郭５０を有している。力伝達エレメント７の内面のボールソケット状輪郭５０は、有利にはボールジョイントとして構成されている第１のジョイント５１の当接面を形成している。第１のボールジョイント５１のジョイント体は有利には、スタッド４９に被せ嵌められた球体として構成されており、この球体はスタッド４９上に、止めリング５２を用いて軸方向で固定されている。
【００２１】
スタッド４９の、第１のボールジョイント５１の止めリング５２とは対向して位置する端部には、第２のジョイント５４が形成されている。第２のボールジョイント５４は、スタッド４９自体の厚肉部として形成してもよいし、択一的な実施形態では、第２のボールジョイント５４の球体を、スタッド４９の端部に被せ嵌めてもよい。スタッド４９は第２のボールジョイント５４から、有利にはポット形のスリーブとして構成されている支持部分４７の底部領域４８に設けられた開口５５を通って延びている。
【００２２】
スタッド４９に形成された、第２のボールジョイント５４は、ストロークディスク側の第１の座５８と、駆動軸側の第２の座５９とを有している。プレロードエレメント４６を支持する支持部分４７は、駆動軸３の端面４０に穿設された孔４１内でスリーブ座５６に収容されている。
【００２３】
支持部分４７により、有利にはコイルばねとして形成されたプレロードエレメント４６の一端が支持されており、プレロードエレメント４６の他端は、力伝達エレメント７の第２の端面４５に支持されている。それによって、力伝達エレメントを常に、ストロークディスク９の爪形の突起５７間に延在する当接面４３に当接させた状態に保持する。力伝達エレメント７への力導入時に、力伝達エレメント７が傾動（この傾動はスタッド４９の第１のボールエレメントにおける力伝達エレメントのフレキシブルな支承によって可能である。）を行うべき場合、この傾動運動に対して、プレロードエレメント４６によって生ぜしめられたプレロード力が対抗作用を働かせる。第１のボールジョイント５１において傾動させられた力伝達エレメント７は、プレロードエレメント４６によって常に、再び元の姿勢に、つまりストロークディスク９の当接面４３に当接した状態に復帰させられる。それに加え、ポット形に構成された支持部分４７によって支持されているプレロードエレメント４６に基づいて曲げ補償が結果的に生じる。駆動軸３の孔４１内に設けられた、支持部分４７の座５６において生じる、支持部分４７のズレ現象（Ｓｅｔｚｅｒｓｃｈｅｉｎｕｎｇ）は、プレロードエレメント４６によって自動的に補償され、つまり力伝達エレメント７と駆動軸３の端面４０における力伝達エレメントの支承装置との間に遊びが生じることはあり得ない。
【００２４】
力伝達エレメント７を収容するスタッド４９を、駆動軸３内に設けられた第２のボールジョイント５４において収容することによって、駆動軸３の端面４０に穿設された孔４１内におけるスタッド４９の変向もしくは振れが、構成エレメントを損傷させることなしに可能である。
【００２５】
本発明により提案される解決手段により、力伝達エレメント７が、駆動軸３の端面４０に関して、正確に特定された軸方向位置に保持されることが保証されている。力伝達エレメント７の、正確に特定された軸方向位置が維持されることによって、ストロークディスク９の端面１０に設けられた爪形の突起５７と、これに対応して力伝達エレメント７の周囲に設けられた切欠き５７．１との一様なオーバーラップが常に保証されている。同じことは、力伝達エレメント７の円周に設けられた切欠き７．１と、これに係合する、駆動軸３の端面５もしくは４０に設けられた爪形の突起６との一様なオーバーラップにも当てはまる。
【００２６】
爪形の突起６もしくは５７を、力伝達エレメント７の円周に沿って設けられた切欠き７．１もしくは５７．１の側面に一様にオーバーラップさせたことにより、ストロークディスク９の、ローラリング８に対して相対的にローラリングのローラ２１に沿って転動する端面１０にトルクを導入する際に、力伝達エレメント７を周方向で均等に負荷することが保証される。駆動軸３の端面４０もしくは端面９に対する力伝達エレメント７の相対摺動は、本発明による解決手段によって排除されるので、力伝達エレメントの疲労破壊が発生する確率を顕著に低下させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
片持ち式に支承された力伝達エレメントを備えた分配型噴射ポンプの縦断面図である。
【図２】
力伝達エレメントの領域における分配型噴射ポンプ及び噴射調整プランジャの横断面図である。
【図３】
遊び補償を有する、駆動軸の端面に設けられた、力伝達エレメントの本発明による支承装置の断面図である。
【符号の説明】
１ 分配型噴射ポンプの圧送ユニット、 ２ 駆動側、 ３ 駆動軸、 ４ 軸受、 ５ 駆動軸の端面、 ６ 爪形の突起、 ７ 力伝達エレメント、 ７．１ 切欠き、 ８ 回動可能なローラリング、 ９ ストロークディスク、 １０ ストロークディスクの端面、 １１ 山／谷、 １２ ばね受け皿、 １３ 緊張ばね、 １４ 制御スライド弁、 １５ 磁石構成群、 １６ 分配プランジャ、 １７ 調整スタッド、 １８ ピン、 １９ 滑子、 ２０ 噴射調整プランジャ、 ２１ ローラ、 ２２ ローラ軸軸受、 ２３ インナーリング、 ２４ アウターリング、 ２５ 調整ばね、 ２６ 第１の端面、 ２７ 第２の端面、 ２８ シールリング、 ２９ ハウジングカバー、 ３０ 切欠き、 ３１ 孔、 ４０ 駆動軸の端面、 ４１ 孔、 ４２ 孔出口、 ４３ ストロークディスクの当接面、 ４４ 力伝達エレメントの第１の端面、 ４５ 力伝達エレメントの第２の端面、 ４６ プレロードエレメント、 ４７ ポット形の支持部分、 ４８ 底部、 ４９ スタッド、 ５０ 力伝達エレメントのボールソケット、 ５１ 第１のボールジョイント、 ５２ 止めリング、 ５３ 当接面、 ５４ 第２のボールジョイント、 ５５ 底部の開口、 ５６ スリーブ座、 ５７ ストロークディスクの爪形の突起、 ５７．１ 切欠き、 ５８ 第２のボールジョイントの、ストロークディスク寄りの第１の座、 ５９ 第２ボールジョイントの、駆動軸寄りの第２の座

Claims (15)

1. 自己着火式の内燃機関の燃料噴射装置に燃料供給するための圧送ユニットであって、爪形の突起（６）を端面（５，４０）に備えた駆動軸（３）が設けられており、その爪形の突起（６）が力伝達エレメント（７）の切欠き（７．１）内に進入するようになっており、かつ爪形の突起（５７）を端面（１０）に形成した回動可能なストロークディスク（９）が設けられており、その爪形の突起（５７）が、これに対応する、力伝達エレメント（７）の切欠き（５７．１）内に係入するようになっている形式のものにおいて、力伝達エレメント（７）が駆動軸（３）の端面（４０）に、プレロードエレメント（４６）によって負荷されて、ジョイントを介して支承されていることを特徴とする、プレロードのかけられた力伝達エレメントを備えた分配型噴射ポンプ。
2. 力伝達エレメント（７）がスタッド（４９）にジョイントを介して装備されており、スタッド（４９）が第１のジョイント（５１）と第２のジョイント（５４）とを有している、請求項１記載の圧送ユニット。
3. 力伝達エレメント（７）がその内側に、当接面を形成する輪郭（５０）を有している、請求項１記載の圧送ユニット。
4. 力伝達エレメント（７）の輪郭（５０）がボールソケット状に形成されている、請求項３記載の圧送ユニット。
5. プレロードエレメント（４６）が、力伝達エレメント（７）の端面（４４，４５）のうちの一方と、駆動軸（３）の端面（４０）内に装嵌された支持部分（４７）とに支持されている、請求項１記載の圧送ユニット。
6. 支持部分（４７）が、駆動軸（３）の端面（４０）に穿設された孔（４１）内に装嵌されている、請求項５記載の圧送ユニット。
7. スタッド（４９）が第２のジョイント（５４）と共に、駆動軸（３）の端面（４０）の孔（４１）内に装嵌されており、しかも第２のジョイント（５４）が、第１の座（５８）と、駆動軸（３）に面した第２の座（５９）とを有している、請求項２記載の圧送ユニット。
8. プレロードエレメント（４６）によって包囲されたスタッド（４９）が第２のジョイント（５４）で、支持部分（４７）の底部（４８）に支持されており、支持部分（４７）がプレロードエレメント（４６）を、力伝達エレメント（７）の端面（４４，４５）のうちの一方に当接させている、請求項７記載の圧送ユニット。
9. 第１のジョイント（５１）が、力伝達エレメント（７）の当接面（５０）と、スタッド（４９）の端部領域に装備された止めリング（５２）とに当接しており、それによって、力伝達エレメント（７）がスタッド（４９）に対して相対的に傾倒可能であるようになっている、請求項２記載の圧送ユニット。
10. 力伝達エレメント（７）がディスク状に形成されており、その円周に、駆動軸（３）もしくはストロークディスク（９）の爪形の突起（６，５７）を収容するための切欠き（７．１，５７．１）を有している、請求項１記載の圧送ユニット。
11. 力伝達エレメント（７）がプレロードエレメント（４６）によって、ストロークディスク（９）の端面（１０）に設けられた当接面（４３）に当接した状態に保持されている、請求項１記載の圧送ユニット。
12. 第１のジョイント（５１）がスタッド（４９）に、ジョイント体として被せ嵌められており、かつ止めリング（５２）によって確保されている、請求項２記載の圧送ユニット。
13. 第２のジョイント（５４）がスタッド（４９）に形成されている、請求項２記載の圧送ユニット。
14. 第２のジョイント（５４）がスタッド（４９）に被せ嵌められており、かつスタッド（４９）に軸方向で確保されている、請求項２記載の圧送ユニット。
15. 支持部分（４７）のスタッド（４９）が、支持部分（４７）の底部領域（４８）において、開口（５５）を通って貫通しており、該開口（５５）が、第２のジョイント（５４）を中心としたスタッド（４９）の変向を許容する、請求項５記載の圧送ユニット。

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