JP2005509782A - 燃料高圧を発生させるためのポンプ部材及びピストンポンプ - Google Patents

Abstract

本発明によれば、燃料高圧を発生させるためのピストンポンプ及びポンプ部材（１）について提案されており、この提案されたピストンポンプ及びポンプ部材においては、駆動軸（５）に対して相対的なピストンフット（１５）の傾倒が効果的に抑制されるので、燃料高圧ポンプの耐用年数が高められる。

Description

【０００１】
本発明は、請求項１の上位概念部に記載した形式の、内燃機関の燃料噴射システムで燃料高圧を発生させるピストンポンプのためのポンプ部材、並びに請求項１２に記載した形式のピストンポンプに関する。
【０００２】
ピストンポンプのほぼすべての構造形式において、駆動軸の回転運動がポンプ部材のピストンの往復運動に変換される。内燃機関の燃料噴射システムで燃料高圧を発生させるための、いわゆる内部支持されたラジアルピストンポンプにおいては、例えばポンプケーシング内に支承された駆動軸に対して半径方向に複数のポンプ部材が配置されている。ポンプ部材のピストンは、駆動軸の偏心的な区分又は駆動軸のカムによって操作される。燃料に加えられる高い圧力のために、駆動軸からピストンに伝達される力は非常に大きい。駆動軸の回転運動をポンプ部材の往復運動に伝達する際に、駆動軸とピストンとの間で駆動軸の周方向でも作用する力が生じる。同様の効果は、列型噴射ポンプ又は分配型噴射ポンプの駆動軸とピストンとの間でも生じる。
【０００３】
ピストンと駆動軸との間の摩耗を少なくするために、ドイツ連邦共和国特許公開第１９８０２４７号明細書によれば、ラジアルピストンポンプの駆動軸の偏心的な区分に、駆動軸と共に回転しない、扁平部を備えたリングを設けることが公知である。このラジアルピストンポンプにおいては、リングに向いた側の、ピストンの端部にプレートが設けられている。このプレートは、リングの扁平部に支えられている。部分負荷運転時にポンプ部材が部分的にのみ充填されると、リングは、非均一な負荷のために、ポンプ部材に対して回転する傾向がある。これによって、リングにもまたポンプ部材にも許容できない負荷が生じる。この許容できない負荷によって、ポンプ部材又は燃料高圧ポンプ全体が故障することになる。
【０００４】
本発明の課題は、簡単に構成することができ、特にすべての運転状態においてさらに高い確実性を有するような、燃料高圧を発生させるためのピストンポンプ及びポンプ部材を提供することである。
【０００５】
この課題は本発明によれば、内燃機関の燃料噴射システムで燃料高圧を発生させるピストンポンプのためのポンプ部材であって、シリンダ孔内に配置された、ピストンフットとピストンシャフトとから成る少なくとも１つのピストンと、駆動部からピストンへ搬送運動を伝達するための、ピストンフットに取り付けられたプレートとを有しており、前記ピストンフットが、プレートの凹部と協働する載設面を有している形式のものにおいて、載設面と凹部とが、ほぼ平らな接触ゾーンを形成していることによって解決された。
【０００６】
発明の利点
載設面と凹部との間の平らな接触ゾーンによって、ピストンの軸方向で伝達しようとする力を大きい面に均一に伝達することが可能である。しかも、平らな接触面によって、プレートが傾倒運動を行うことを阻止することができる。このような傾倒運動は、駆動軸に支承されたリングの接線方向での往復運動を生ぜしめるか、若しくはこれを可能にする。これによって、リングが燃料高圧ポンプのすべての運転状態において、回転運動を行わないか又は非常に小さい回転運動だけを行い、それによってプレート及びピストンの曲げ負荷が減少される。これは特に、ポンプ部材が完全な搬送量を搬送するのではなく、燃料流を相応に絞ることによって部分的に充填されるようになっている場合に、重要である。ポンプ部材が部分的に充填される際に、ポンプ部材内にベーパロックが形成され、これは駆動軸からポンプ部材への不均一なトルク伝達を生ぜしめる。従って、リングは、前記不都合な回転運動を行うようになる。本発明に従って構成されたポンプ部材は、ポンプ部材又はリングの点状の過負荷がもはや生じない程度に、リングの回転運動を抑制する。これによって、製造コストを増大することなしに、ポンプ部材及びピストンポンプの耐用年数は全体的に高められる。
【０００７】
前記接触ゾーンが、ピストンシャフトの横断面と同じであるか又はこれよりも大きく、従ってプレートの不都合な傾倒及びリングの不都合な回転運動がさらに減少されるようになっていれば、特に有利である。
【０００８】
駆動軸の縦軸線に対して相対的なピストンの縦軸線の小さい製造不正確さ又は傾斜位置を補償することができるように、本発明によればさらに、載設面又は、この載設面と共に接触ゾーンを形成する、凹部の面が、ピストンシャフトの直径の２０倍よりも大きい曲率半径で湾曲されている。このような大きい曲率半径によって、プレートの傾倒又はリングの回転運動を可能にすることなしに、製造交差を補償することができる。
【０００９】
本発明の別の実施態様によれば、ピストンフットとプレートとが、プレートホルダによって形状結合式に互いに結合されているので、プレートは常にリングに当接し、これによってこれらの構成部分の損傷は避けられ、支持能力のある潤滑膜が容易に形成される。
【００１０】
本発明のさらに有利な実施態様によれば、ピストンフットがつばを有しており、プレートホルダがつばを介してピストンと結合されているので、一方ではプレートとピストンフットとの間の大きい接触ゾーンが可能であり、他方ではピストンとプレートホルダとの間の確実な形状結合が保証される。この解決策によれば、構成部材の数は非常に少ないので、組み立ても簡単である。
【００１１】
選択的に、ピストンフットがスナップリングを備えた溝を有しており、プレートホルダがスナップリングを介してピストンに結合されており、それによってピストンの製造はさらに簡略化される。
【００１２】
本発明の別の実施態様によれば、プレートホルダが、変形特に縁曲げ又は折り畳みによってプレートと結合されるようになっており、それによって、簡単かつ効果的な形式でプレートホルダとプレートとの間の持続的に負荷可能な結合が形成される。
【００１３】
組み立てを軽減するために、プレートは、ピストンに向いた側の外周面に面取り部を有している。
【００１４】
プレートホルダとプレートとの間の特に確実な結合は、プレートがつばを有していて、プレートホルダがつばを包囲していれば、得られる。
【００１５】
選択的に、プレートは折り曲げ（Ｂｏｅｒｄｅｌｎ）又は折り畳み（Ｆａｌｚｅｎ）によってピストンに直接結合してもよい。この変化実施例において構成部材の数はさらに減少され、これは製造コストに有利に作用する。
【００１６】
プレートに折り曲げ縁部が形成されていて、この折り曲げ縁部がピストンの溝ないに係合するか、又はピストンのつばを包囲するようになっていれば有利である。何故ならばこの実施例においては前記利点が同様に得られるからである。
【００１７】
前記課題は、内燃機関の燃料噴射システム特にコモンレール型噴射システムで燃料高圧を発生させるためのピストンポンプであって、少なくとも１つのポンプ部材を有している形式のものにおいて、少なくとも１つのポンプ部材が、請求項１から１１までのいずれか１項記載のポンプ部材から構成されていることによって解決される。このピストンポンプにおいては、前記本発明のすべての利点が得られ、特に、本発明のよるピストンポンプが請求項１３又は１４記載のラジアルピストンポンプとして構成されていれば有利である。
【００１８】
本発明のその他の利点及び有利な実施態様は、以下の図面、これらの図面に関する説明及び従属請求項に記載されている。
【００１９】
図面
図１は、ラジアルピストンポンプ（半径方向ピストンポンプ）として構成された本発明による燃料高圧ポンプの横断面図、
図２は、本発明によるポンプ部材の第１実施例の詳細を示す図、
図３〜図５は、本発明によるポンプ部材の第２実施例、
図６〜図７は、本発明によるプレートの第３実施例を示す横断面図及び平面図である。
【００２０】
実施例の説明
図１には、内燃機関の噴射装置内で燃料高圧を発生させるための、本発明によるポンプ部材１を備えたラジアルピストンポンプの断面図が示されている。
【００２１】
全体が符号３で示されたラジアルピストンポンプにおいては、３つのポンプ部材１が駆動軸５を中心にしてそれぞれ１２０゜の角度を保って配置されている。図１の断面図では、駆動軸５の偏心的な区分が示されている。図面の上側及び下側で、駆動軸５はラジアルピストンポンプ３のケーシング７内で回転可能に支承されている（図示せず）。
【００２２】
ポンプ部材１は、シリンダ孔９と、このシリンダ９内で気密にガイドされているピストン１１とから成っている。ピストン１１は、ピストンシャフト１３とピストンフット１５とから成っている。ピストンフット１５にプレート１７が固定されている。
【００２３】
図１に示した、駆動軸５の偏心的な区分とプレート１７との間に、偏平部２１を備えたリング１９が配置されている。この多角形状のリング１９は、駆動軸５の偏心的な区分の回転運動を往復運動に置き換えるためのものである。駆動軸５の偏心的な区分の回転中に、多角形状のリング１９は一度、ピストン１１の縦軸線方向で、及びピストン１１の縦軸線に対して直交する方向で往復運動を行う。この場合、多角形のリング１９は回転してはならない。これによって、プレート１７と偏平部２１との間の滑動運動が行われる。この滑動運動から、プレート１７の傾倒モーメントが発生する。
【００２４】
ピストン１１の上側に配置された、ラジアルピストンポンプ３の部分負荷運転中のポンプ部材の搬送室２３が部分的に燃料で満たされると（図示せず）、駆動軸５からリング１９を介してポンプ部材１に伝達される出力は非均一になる。その結果、多角形のリング１９は、駆動軸５のほぼ回転方向で回転する。それによって強い曲げモーメントがプレート１７に作用する。本発明によるピストンフット１５及びプレート１７の構成によって、このような多角形のリング１９の不都合な回転運動がすべての運転状態において避けられるか、又はラジアルピストンポンプ３若しくはそのポンプ部材１の耐用年数に不都合に作用しない程度に強く低下せしめられる。
【００２５】
図２以下に本発明のポンプ部材の実施例が図示されていて、以下に詳しく説明されている。
【００２６】
図２には、本発明の第１実施例によるポンプ部材１の横断面図が示されている。この実施例において、ピストンフット１５に溝２５が形成されており、この溝２５内にスナップリング２７が嵌め込まれている。
【００２７】
ピストンフットはほぼ平らな載設面２９を有しており、この平らな載設面２９はプレート１７の凹部３１内に突き出している。凹部３１の底部３３には、ピストンフット１５の載設面２９が載っている。それによって載設面２９と凹部３１若しくは凹部３１の底部３３との間のほぼ平らな接触ゾーンが形成される。
【００２８】
接触ゾーン（図２には図示されていない）は、第１実施例においてはピストンシャフト１３の横断面と同じ程度に大きく構成されているので、プレート１７からピストンフット１５に伝達される力は、ピストンシャフト１３の軸方向で非常に良好に導入される。しかも平らな接触ゾーンは、プレート１７がピストンシャフト１３に対して相対的に傾倒するのを阻止するようになっている。従って、ラジアルピストンポンプ３の部分負荷運転中における多角形状のリング１９（図１参照）の上記のような回転運動も効果的に阻止され、一方ではピストンフット１５とプレート１７との間、他方ではプレート１７と多角形のリング１９の偏平部２１との間の面状の接触ゾーンが常に得られる。従って、偏平部２１、プレート１７又はピストンフット１５の点状の過負荷が発生することはない。ひいては、ラジアルピストンポンプ３の耐用年数が高められる。
【００２９】
ピストンシャフト１３が上死点（図示せず）に達した後で再び下死点に移動せしめられるようにするために、プレートホルダ３５が設けられており、このプレートホルダ３５は開口３７内でピストンシャフト１３を受容する。スナップリング２７によって、力がプレートホルダ３５からピストンフット１５に向かう方向でピストンシャフト１３に伝達される。一方の端部でポンプホルダ３５に支えられ、他方の端部でラジアルピストンポンプ３のケーシング７に支えられている（図１参照）圧縮コイルばね３８は、駆動軸５の偏心的な区分（図１参照）が相応の回転運動を行うと、プレートホルダ３５を上死点から下死点に押し付ける。この運動はスナップリング２７を介してピストンシャフト１３に伝達される。プレート１７がピストンフット１５から外れないようにするために、プレートホルダ３５は折り曲げ縁部３９を有しており、この折り曲げ縁部３９はプレート１７のつば４１を包囲している。図２に示された実施例は、製造技術的に非常に簡単に製造することができる。何故ならばピストンシャフト１３とピストンフット１５とは同じ直径を有しており、従って１回の緊締で切削加工できるからである。シリンダ孔９と駆動軸５（図示せず）との間の小さい整列誤差を補償することができるようにするために、凹部３１の底部３３又は載設面２９はやや湾曲して構成されている。曲率半径が、ピストンシャフト１３の直径の２０倍よりも大きければ有利であることが分かった。この場合、載設面２９と底部３３との間の面状の接触ゾーンが形成され、点状の過負荷が生じることはない。
【００３０】
プレート１７は、図２では図示していないリング１９と接触している載設面２９で、面取り部４０を有している。この面取り部４０は、図示していない多角形のリング１９が不都合な状況において回転せしめられた時でも、その結果生じるプレート１７の傾倒運動によってプレートホルダ３５が損傷を被ることがないように作用する。この面取り部４０は、本発明によるポンプピストン１のすべての実施例において設けることができる。
【００３１】
図３には、本発明によるポンプ部材の第２実施例によるピストン１１が示されている。ピストンシャフト１３に接続されたピストンフット１５は、この実施例においては、ピストンシャフト１３よりも著しく大きい直径を有している。それによって、ピストンフット１５はつば４３を有することができる。このつば４３によって、ピストンフット１５の載設面２９は大きくなる。この実施例においては載設面２９はやや湾曲して構成されている。
【００３２】
図４には、図３のピストン１１に所属するプレート１７が図示されている。凹部３１は、ピストンフット１５が凹部３１内に正確に嵌合するように寸法設計されている。
【００３３】
図５には、図３及び図４に示したプレート１７とピストン１１との組み立てた状態が示されている。この実施例では、プレートホルダ３５が、ばね３８によってこのプレートホルダ３５に加えられる力をつば４３を介してピストンシャフト１３に伝達する。これによって溝２５及びスナップリング（図２参照）を省くことができる。図５では、ピストンフット１５とプレート１７との接触ゾーンが、第１実施例におけるよりも大きいことが分かる。従って、プレート１７内でのピストンフット１５と凹部３１の底部３３との面負荷はさらに減少される。しかも、多角形状のリング１９（図１参照）の回転がさらに効果的に阻止される。
【００３４】
ばね３８をセンタリングするために、プレートホルダ３５は、上方に湾曲されている第１の突起３６ａを有している。プレートホルダ３５は、第１の突起３６ａと交互に、下方に湾曲された第２の突起３６ｂを有している。第２の突起３６ｂによって、プレート１７はピストンフット１５に固定される。
【００３５】
プレート１７は、図５には図示されていないリング１９と接触する載設面で面取り部４０を有している。この面取り部４０は、図示していない多角形のリング１９の、不都合な場合に生じる回転時においても、その結果生じるプレート１７の傾倒運動によってプレートホルダ３５が損傷されないように作用する。面取り部４０は、本発明のポンプ部材１のすべての実施例において設けられている。
【００３６】
図６及び図７には、本発明のポンプ部材の第３実施例のプレート１７の横断面図及び平面図が示されている。この実施例では、プレートホルダは設けられていない。ピストンシャフト１３（図示せず）とプレート１７との間の必要な形状結合（形状による束縛）は、折り曲げ縁部１３（図示せず）によって得られる。図示していないピストン１１のピストンフット１５が、プレート１７の凹部３１内に挿入されると、折り曲げ縁部４５は内方に湾曲され、図示していないピストン１１の溝内に押し込まれる。溝及び折り曲げ縁部４５は、いずれにしてもピストンフット１５（図示せず）が凹部３１の底部３３上に載るように設計しなければならない。折り曲げ縁部４５を製造する際の折り曲げを軽減するために、折り曲げ縁部４５には切欠４７が設けられている。
【００３７】
ポンプ部材の前記実施例は、ラジアルピストンポンプにだけに限定されるものではなく、列型噴射ポンプ又は分配型噴射ポンプにも使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
ラジアルピストンポンプ（半径方向ピストンポンプ）として構成された本発明による燃料高圧ポンプの横断面図である。
【図２】
本発明によるポンプ部材の第１実施例の詳細を示す部分断面図である。
【図３】
本発明の第２実施例によるポンプ部材のピストンを示す図である。
【図４】
本発明の第２実施例によるポンプ部材のプレートを示す図である。
【図５】
本発明の第２実施例によるポンプ部材のケーシングを示す図である。
【図６】
本発明の第３実施例によるプレートの横断面図である。
【図７】
本発明の第３実施例によるプレートの平面図である。

Claims (15)

1. 内燃機関の燃料噴射システムで燃料高圧を発生させるピストンポンプ（３）のためのポンプ部材であって、シリンダ孔（９）内に配置された、ピストンフット（１５）とピストンシャフト（１３）とから成る少なくとも１つのピストン（１１）と、駆動部（５）からピストン（１１）へ搬送運動を伝達するための、ピストンフット（１５）に取り付けられたプレート（１７）とを有しており、前記ピストンフット（１５）が、プレート（１７）の凹部（３１）と協働する載設面（２９）を有している形式のものにおいて、
   載設面（２９）と凹部（３１）とが、ほぼ平らな接触ゾーンを形成していることを特徴とする、燃料高圧を発生させるためのポンプ部材。
2. 前記接触ゾーンが、ピストンシャフト（１３）の横断面と同じであるか又はこれよりも大きい、請求項１記載のポンプ部材。
3. 載設面（２９）又は、この載設面（２９）と共に接触ゾーンを形成する、凹部の面が、ピストンシャフト（１３）の直径の２０倍よりも大きい曲率半径で湾曲されている、請求項１又は２記載のポンプ部材。
4. ピストンフット（１５）とプレート（１７）とが、プレートホルダ（３５）によって形状結合式に互いに結合されている、請求項１から３までのいずれか１項記載のポンプ部材。
5. ピストンフット（１５）がつば（４３）を有しており、プレートホルダ（３５）がつば（４３）を介してピストン（１１）と結合されている、請求項４記載のポンプ部材。
6. ピストンフット（１５）がスナップリング（２７）を備えた溝（２７）を有しており、プレートホルダ（３５）がスナップリング（２７）で支えられている、請求項４記載のポンプ部材。
7. プレートホルダ（３５）が、変形特に縁曲げ又は折り畳みによってプレート（１７）と結合されるようになっている、請求項４から６までのいずれか１項記載のポンプ部材。
8. プレート（１７）が、ピストン（１１）に向いた側の外周面に面取り部（４０）を有している、請求項４から７までのいずれか１項記載のポンプ部材。
9. プレート（１７）がつば（４１）を有しており、プレートホルダ（３５）がつば（４１）を包囲している、請求項４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. プレート（１７）がその、多角形状のリング（１９）に向いた側の載設面で面取り部（４０）を有している、請求項１から９までのいずれか１項記載のポンプ部材。
11. プレート（１７）に折り曲げ縁部（４５）が形成されており、該折り曲げ縁部（４５）がピストン（１１）の溝（２５）内に係合しているか、又はピストン（１１）のつば（４３）を包囲している、請求項１０記載のポンプ部材。
12. 内燃機関の燃料噴射システム特にコモンレール型噴射システムで燃料高圧を発生させるためのピストンポンプであって、少なくとも１つのポンプ部材（１）を有している形式のものにおいて、
    少なくとも１つのポンプ部材（１）が、請求項１から１１までのいずれか１項記載のポンプ部材（１）であることを特徴とする、燃料高圧を発生させるためのピストンポンプ。
13. ピストンポンプがラジアルピストンポンプとして構成されている、請求項１２記載のピストンポンプ。
14. ラジアルピストンポンプとしてのピストンポンプが、ポンプケーシング（７）内に支承された、偏心的に構成された駆動軸（５）と、該駆動軸（５）に関連して半径方向に配置された有利には複数のポンプ部材（１）とを有しており、駆動軸（５）が回転することによってピストン（１１）がそれぞれのシリンダ孔（９）内で半径方向に往復運動せしめられ、この場合、駆動軸とプレート（１７）との間に扁平部（２１）を備えたリング（２７）が配置されている、請求項１０記載のピストンポンプ。
15. ピストンポンプが分配型ポンプ又は列型ポンプとして構成されている、請求項１２記載のピストンポンプ。

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