JP2007507654A - 内燃機関の燃料噴射装置のための高圧ポンプ - Google Patents

内燃機関の燃料噴射装置のための高圧ポンプ Download PDF

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Abstract

高圧ポンプは、回転駆動される1つの駆動軸(12)と、駆動軸(12)により少なくとも間接的に昇降駆動される1つのポンプピストン(34)を備えた少なくとも1つのポンプエレメント(32)とを有している。ポンプピストン(34)はシリンダ孔(36)内でガイドされており、駆動軸(12)とは反対側の端部でもってポンプ作業室(38)を画定する。ポンプピストン(34)は少なくとも間接的に駆動軸(12)に支持されている。本発明により、ポンプピストン(34)を通して少なくとも1つの管路(60)が延びており、該管路(60)がシリンダ孔(36)内のポンプピストン(34)の周面で、ポンプピストン(34)の、ポンプ作業室(38)を画定する端部から間隔を置いて開口しており、かつポンプピストン(34)を駆動軸(12)に支持する支持部の領域に通じているようにした。

Description

背景技術
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装置のための高圧ポンプから出発する。
そのような高圧ポンプはドイツ連邦共和国特許出願公開第19844326号明細書により公知である。この公知の高圧ポンプは、回転駆動される1つの駆動軸と、駆動軸により少なくとも間接的に昇降駆動される1つのポンプピストンを備えた少なくとも1つのポンプエレメントとを有している。ポンプピストンはシリンダ孔内でガイドされており、駆動軸とは反対側の端部でもってピストン作業室を画定している。ポンプピストンは少なくとも間接的に駆動軸に支持されている。駆動軸はその際、その回転軸線に対して偏心的な区分を有している。偏心的な区分にはリングが回転可能に支承されている。リングにはポンプピストンが直接そのピストンベースでもって支持されているか、またはタペットを介して支持されている。リングはその際駆動軸と一緒に回転しないが、高圧ポンプの運転時、すべり運動がピストンベースまたはタペットとリングとの間で発生する。ピストンベースまたはタペットとリングとの間の接触領域の潤滑は、高圧ポンプの内部に存在する燃料によって実施されるにすぎない。その結果、場合によっては強い磨耗がポンプピストンおよび/またはタペットおよび/またはリングに発生する。この磨耗は最終的に高圧ポンプの故障に至り得る。タペットは、横力がポンプピストンに作用することがないように、この横力を支持するために、高圧ポンプのケーシングに設けられた孔内で摺動可能にガイドされていることができる。タペットと孔との間の潤滑はその際やはり、高圧ポンプの内部に存在する燃料によって実施されるにすぎない。その結果、タペットおよび/またはケーシングにも高い磨耗が発生し得る。ドイツ連邦共和国特許出願公開第19907311号明細書によりやはり公知の、燃料噴射装置のための高圧ポンプでは、駆動軸が少なくとも1つのカムを有しており、カムに、ポンプピストンがタペットと、タペット内に回転可能に支承されたローラとを介して支持されている。ローラの支承部はその際やはり、高圧ポンプの内部に存在する燃料によって潤滑されるにすぎない。その結果、ここでも磨耗が発生し得る。
発明の利点
請求項1の特徴部に記載した特徴を備えた本発明よる高圧ポンプはこれに対して、ポンプピストンを駆動軸に支持する支持部の領域での潤滑が改善されており、それにより磨耗が減じられているという利点を有している。ポンプピストンを通る少なくとも1つの管路を介して、その際、ポンプピストンとシリンダ孔との間の遊びの結果として必然的に存在する漏れの結果として通流し、ポンプピストンの吐出し行程時に高められた圧力下にある燃料が潤滑のためにポンプピストンの支持部の領域に供給される。
従属請求項には本発明による高圧ポンプの有利な構成および変化形が記載されている。請求項2記載の構成は、ピストンベースを駆動軸に支持する支持部の潤滑を可能にする。請求項3記載の構成は、支持エレメントを駆動軸に支持する支持部の潤滑を可能にする。請求項4記載の構成は、ポンプピストンと支持エレメントとの間の角度位置の変更を可能にする。その結果、支持エレメントの角度位置はポンプピストンとは無関係に駆動軸に対して方向付けられることができる。請求項6および7記載の構成は、ピストンベースもしくは支持エレメントとリングとの間に大きな面積を有する燃料クッションを配置することを可能にし、ひいては、さらに改善された潤滑を可能にする。請求項9記載の構成は、ローラの支承部の潤滑を可能にする。請求項12記載の構成は、ローラの支承部のさらに改善された潤滑を可能にする。請求項13または14記載の構成は、ピストンベースもしくは支持エレメントのガイドの潤滑の改善を可能にする。請求項15記載の構成は、少なくとも1つの管路の簡単な製作を可能にする。
図面
本発明の複数の実施例を図面に示し、以下に詳細に説明する。図1は、内燃機関の燃料噴射装置のための高圧ポンプの縦断面図である。図2は、高圧ポンプの、図1に示した線II−IIに沿った横断面図である。図3は、第1の実施例による高圧ポンプの、図2にIIIで示した部分の抜粋拡大図である。図4〜図7は、図3に対して改変された構成を有する高圧ポンプの抜粋図IIIである。図8は、第2の実施例による高圧ポンプの抜粋図IIIである。図9〜図11は、図8に対して改変された構成を有する高圧ポンプの抜粋図IIIである。
実施例の説明
図1〜図11には、内燃機関の燃料噴射装置のための高圧ポンプが示されている。高圧ポンプは、複数の部分から形成されていることができるケーシング10を有している。ケーシング10内には、回転駆動可能な駆動軸12が配置されている。駆動軸12はケーシング10内で、駆動軸12の回転軸線13の方向で互いに間隔を置いた2つの支承箇所を介して回転可能に支承されている。支承箇所はケーシング10のそれぞれ異なる部分に配置されていることができる。
両支承箇所の間に位置する領域で、駆動軸12は少なくとも1つのカムまたはその回転軸線13に対して偏心的な区分26を有している。その際、カム26は多重カムとして形成されていてもよい。高圧ポンプは、その都度1つのポンプピストン34を備えた、ケーシング10内に配置された少なくとも1つまたは複数のポンプエレメント32を有している。ポンプピストン34は駆動軸12のカムまたは偏心的な区分26により、駆動軸12の回転軸線13に対して少なくともほぼ半径方向で昇降駆動される、すなわちストローク運動を実施するように駆動される。ポンプピストン34は、ケーシング10またはケーシング10に挿入されたインサートに設けられたシリンダ孔36内で密に摺動可能にガイドされており、駆動軸12とは反対側の端面でもってシリンダ孔36内にポンプ作業室38を画定する。ポンプ作業室38は、ケーシング10内を延びる燃料供給通路40を介して、燃料供給部、例えばフィードポンプとの接続を有している。ポンプ作業室38への燃料供給通路40の開口部には、ポンプ作業室38の内方に開弁するインレット弁42が配置されている。ポンプ作業室38はさらに、ケーシング10内を延びる燃料排出通路44を介して、例えば高圧アキュムレータ110に接続されているアウトレットとの接続を有している。高圧アキュムレータ110には、内燃機関のシリンダに配置された1つまたは有利には複数のインジェクタ120が接続されている。インジェクタ120により燃料が内燃機関のシリンダ内に噴射される。ポンプ作業室38への燃料排出通路44の開口部には、ポンプ作業室38の外方に開弁するアウトレット弁46が配置されている。
図3には、第1の実施例による高圧ポンプの抜粋図IIIが示されている。駆動軸12はその際偏心的な区分26を有しており、偏心的な区分26にはリング50が回転可能に支承されている。リング50はその周面に、各ポンプエレメント32のために、少なくとも実質的に平坦な面を備えたその都度1つの扁平部52を有している。各ポンプエレメントのポンプピストン34はリング50の扁平部52に、タペットの形の支持エレメント54を介して支持されている。支持エレメント54はポンプピストン34に、少なくともポンプピストン34の長手方向軸線35の方向で結合されている。ケーシング10と支持エレメント54との間には、予圧された押付けばね56が挟持されている。押付けばね56により、支持エレメント54は、ポンプピストン34と、ポンプピストン34と共に支持エレメント54とがポンプピストン34の吸込み行程時に駆動軸12に向かって内方に運動するときも、リング50の扁平部52に当付けられて保持される。支持エレメント54は、ケーシング10に設けられた孔58の形の収容部内で摺動可能にガイドされていることができる。支持エレメント54は少なくとも実質的に平坦な端面を有している。この端面でもって、支持エレメント54はリング50の扁平部52に当付けられている。
ポンプピストン34を通って、少なくとも1つの管路60が延びている。管路60の一方の端部は、シリンダ孔36内のポンプピストン34の周面で、ポンプピストン34の、ポンプ作業室38を画定する端面から間隔を置いて開口しており、他方の端部は、ポンプピストン34の、支持エレメント54側の端面で開口している。管路60は例えばポンプピストン34を通る縦孔160と横孔260とにより形成されている。管路60は支持エレメント54を通る孔360の形で延長されている。孔360は、ポンプピストン34に設けられた縦孔160と連通しており、かつ支持エレメント54の、リング50の扁平部52側の面で開口している。ポンプピストン34がシリンダ孔36内で摺動可能でなければならないので、ポンプピストン34とシリンダ孔36との間には小さなリングギャップが存在している。ポンプピストン34が駆動軸12の偏心的な区分26により外方に運動させられる吐出し行程時に、ポンプ作業室38内で燃料が高圧下に圧縮される。ポンプピストン34とのシリンダ孔36との間のリングギャップの結果として、僅かに漏れる燃料がポンプ作業室38からポンプピストン34の横孔260に、この横孔260から縦孔260に、この縦孔260を介して、支持エレメント54に設けられた孔360に到達し、この孔360から流出する。これにより、支持エレメント54とリング50とにより形成されている、ポンプピストン34を駆動軸に支持する支持部の領域に、高められた圧力下にある燃料が供給される。これにより、潤滑は実質的に改善され、ひいては摩擦は減じられる。横孔260の配置と管路60の寸法設定とにより、供給される燃料量と、供給される燃料の圧力とは影響を及ぼされることができる。横孔260を、ポンプピストン34の、ポンプ作業室38を画定する端面の近くに配置すればするほど、潤滑のために供給される燃料量は大きくなり、かつ供給される燃料の圧力は高くなる。燃料圧が十分に高く、燃料量が十分に大きければ、流体潤滑が支持エレメント54とリング50との間で達成されることができる。その結果、磨耗は発生しない。
ポンプピストン34と支持エレメント54との間の結合は、ポンプピストン34と支持エレメント54との間の角度位置の変更が可能であるように形成されている。この場合例えば、ポンプピストン34の、支持エレメント54側の端部は凸面状に湾曲して、例えば少なくともほぼ球形に湾曲して形成されていることができる。支持エレメント54には凹欠部55が形成されていることができる。凹欠部55内にはポンプピストン34の端部が挿入されている。その際、凹欠部55はリング50に向かって狭窄されていることができ、例えば少なくともほぼ円錐台形に狭窄されていることができる。ポンプピストン34および支持エレメント54をこのように形成したことにより、角度位置の変更が可能なジョイント状の結合部が形成される。その結果、支持エレメント54は常に平坦にリング50の扁平部52に当付けられることができる。
図4には、図3に対して改変された構成の高圧ポンプが示されている。この構成では、支持エレメント54に設けられた孔360の直径が、リング50の扁平部52寄りの側で拡大されており、例えば少なくともほぼ円錐形に拡大されている。孔360をこのように形成したことにより、リング50の扁平部52と支持エレメント54との間には、大きな面積を有する燃料クッションが配置され、ひいては良好な潤滑が達成される。択一的に、孔360は図5に示されているように、リング52の扁平部52に向かって、大きな直径を有する区分を有し、ポンプピストン34に向かって、小さな直径を有する区分を有していることもできる。この場合、両孔区分の間にはステップ361が存在している。このように形成しても、支持エレメント54とリング50の扁平部52との間に、大きな面積を有する燃料クッションが配置され、これにより良好な潤滑が達成される。
図6には、支持エレメント54の別のバリエーションが示されている。このバリエーションでは、支持エレメント54の、リング50の扁平部52側の端面に、孔360に接続された少なくとも1つの溝62が穿設されている。その際、少なくとも1つの、ポンプピストン34の長手方向軸線35に対してほぼ半径方向で延びる溝62が設けられていていることができるか、または複数の、例えば2つの、90°互いにずらされた溝62が設けられていることができる。さらに、少なくとも1つの半径方向の溝62がリング状の溝64に開口するようになっていてもよい。リング状の溝64はその際有利には孔360に対して少なくともほぼ同心的に配置されている。図6に示されているように、複数のリング状の溝64が設けられていてもよく、複数のリング状の溝64はそれぞれ異なる直径上で、少なくともほぼ同心的に孔360の周りに配置されている。
図7には、図3に対して改変された別の構成の高圧ポンプが示されている。この構成では、別個の支持エレメントが省略され、その代わりに、ポンプピストン34が、シリンダ孔36内でガイドされる領域に比べて直径を拡大されたピストンベース70を有している。ピストンベース70はリング50の扁平部52に当付けられている。ピストンベース70の、扁平部52側の面は少なくともほぼ平坦に形成されている。ポンプピストン34を通る縦孔160は、ピストンベース70の、扁平部52側の面で開口している。押付けばね56はケーシング10とピストンベース70との間に挟持されている。図7に示した構成の機能は、図3に示した構成の機能と同じであって、ポンプピストン34を通って延びる管路60を介して燃料がポンプ作業室38から潤滑のために、ピストンベース70をリング50の扁平部52に支持する支持部の領域に導かれる。図4〜図6に示した構成は図7に示した構成でも同様に設けられることができる。
図8には、第2の実施例による高圧ポンプが示されている。第2の実施例では、駆動軸26が少なくとも1つのカム26を有している。ポンプピストン34は駆動軸12のカム26に、支持エレメント72と、支持エレメント72内に回転可能に支承されたローラ74とを介して支持されている。ポンプピストン34は支持エレメント72に、少なくともその長手方向軸線35の方向で結合されている。この場合、第1の実施例のようなジョイント状の結合部は不要である。押付けばね56はケーシング10と支持エレメント72との間に挟持されている。支持エレメント72は、ケーシング10に設けられた孔58の形の収容部内で摺動可能にガイドされていることができる。支持エレメント72は、カム26側の面に、凹面状の凹欠部76を有している。凹欠部76内にはローラ74が回転可能に支承されている。ローラ74は少なくともほぼ円筒形に形成されており、その回転軸線75は駆動軸12の回転軸線13に対して少なくともほぼ平行に延びている。ローラ74はカム26上を転動する。その結果、ローラ74とカム26との間にすべり運動は発生しない。ただし、ローラ74と支持エレメント72との間にはすべり運動が発生する。第1の実施例と同様にポンプピストン34を通って管路60が延びている。管路60は支持エレメント72内を延長され、凹欠部76に開口している。それにより、ローラ74を支持エレメント72内に支承する支承部には管路60を介して燃料がポンプ作業室38から潤滑のために供給される。ローラ74と支持エレメント72との間ではその際、流体潤滑が達成されることができる。
ポンプピストン34を通る縦孔160と支持エレメント72を通る孔360とは、図8に示した構成では、ポンプピストン34の長手方向軸線35に対して少なくともほぼ同軸的に延びており、孔360は、ロール74が支承されている凹欠部76のほぼ中央で開口している。図9には、図8に対して改変された構成の高圧ポンプが示されている。この構成では、ポンプピストン34を通る縦孔160と支持エレメント72を通る孔360とが、ポンプピストン34の長手方向軸線35に関して駆動軸12の回転方向11でずらされて配置されている。ローラ74の回転方向は図9に符号79を付した矢印により示されている。孔360はそれにより凹欠部76の中央ではなく、ローラ74の回転軸線75に関して駆動軸12の回転方向11でずらされて開口している。回転方向79でのローラ74の回転運動時、ローラ74により、孔360から流出する燃料は凹欠部76内に連行される。それにより、ローラ74と支持エレメント72との間の潤滑はさらに改善される。
図10には、図8に示した構成に対して支持エレメント72に関して改変された構成の高圧ポンプが示されている。支持エレメント72は高圧ポンプのケーシング10の孔58内で摺動可能にガイドされている。支持エレメント72は孔360に対して付加的に、孔360に接続され、孔58内にある支持エレメント72の周面で開口する少なくとも1つの分岐管路を横孔80の形で有している。有利には、図10に示されているように、少なくとも1つの一貫した横孔80が支持エレメント72に設けられている。横孔80は駆動軸12の回転軸線13に対して少なくともほぼ垂直に延びている。支持エレメント72に設けられた少なくとも1つの横孔80により、孔58内での支持エレメント72のガイドの潤滑は改善される。少なくとも1つの横孔80は、図1〜図9に示した構成の高圧ポンプの構成でも、孔58内での支持エレメント54またはピストンベース70のガイドの潤滑を改善するために設けられることができる。
図11には、図8に示した第2の実施例に対して改変された構成の高圧ポンプが示されている。この構成では、別個の支持エレメントが省略されており、ローラ74が直接、ポンプピストン34の、シリンダ孔36内でガイドされる領域に対して直径を拡大されたピストンベース78に設けられた凹欠部76内で回転可能に支承されている。ポンプピストン34を通る管路60は凹欠部76に開口し、それによりローラ74の支承部の潤滑を可能にする。押付けばね56はケーシング10とピストンベース78との間に挟持されている。ピストンベース78には、図10に示した構成と同様に、ケーシング10の孔58内でのピストンベース78のガイドの潤滑を改善するために、付加的に少なくとも1つの横孔80が設けられていることができる。
駆動軸12の回転運動時、ポンプピストン34は昇降駆動される。ポンプピストン34が半径方向内方に運動させられる吸込み行程時、ポンプ作業室38は燃料供給通路40を通してインレット弁42の開弁時燃料で満たされる。その際、アウトレット弁46は閉鎖されている。ポンプピストン34が半径方向外方に運動させられる吐出し行程時、ポンプピストン34により燃料が高圧下で燃料排出通路44を通してアウトレット弁46の開弁時高圧アキュムレータ110に向かって圧送される。その際、インレット弁42は閉鎖されている。ポンプピストン34の吐出し行程時、最高の負荷はリング50と支持エレメント54またはピストンベース70との間もしくはローラ74と支持エレメント72またはピストンベース78との間で発生する。その際、ポンプ作業室38から管路60を介して供給される燃料によりこの領域で十分な潤滑が保証されている。
内燃機関の燃料噴射装置のための高圧ポンプの縦断面図である。 高圧ポンプの、図1に示した線II−IIに沿った横断面図である。 第1の実施例による高圧ポンプの、図2にIIIで示した部分の抜粋拡大図である。 図3に対して改変された構成を有する高圧ポンプの抜粋図IIIである。 図3に対して改変された構成を有する高圧ポンプの抜粋図IIIである。 図3に対して改変された構成を有する高圧ポンプの抜粋図IIIである。 図3に対して改変された構成を有する高圧ポンプの抜粋図IIIである。 第2の実施例による高圧ポンプの抜粋図IIIである。 図8に対して改変された構成を有する高圧ポンプの抜粋図IIIである。 図8に対して改変された構成を有する高圧ポンプの抜粋図IIIである。 図8に対して改変された構成を有する高圧ポンプの抜粋図IIIである。

Claims (15)

  1. 内燃機関の燃料噴射装置のための高圧ポンプであって、回転駆動される1つの駆動軸(12)と、駆動軸(12)により少なくとも間接的に昇降駆動される1つのポンプピストン(34)を備えた少なくとも1つのポンプエレメント(32)とが設けられており、ポンプピストン(34)がシリンダ孔(36)内でガイドされており、駆動軸(12)とは反対側の端部でもってポンプ作業室(38)を画定しており、かつ少なくとも間接的に駆動軸(12)に支持されている形式のものにおいて、ポンプピストン(34)を通して少なくとも1つの管路(60)が延びており、該管路(60)がシリンダ孔(36)内のポンプピストン(34)の周面で、ポンプピストン(34)の、ポンプ作業室(38)を画定する端部から間隔を置いて開口しており、かつポンプピストン(34)を駆動軸(12)に支持する支持部の領域に通じていることを特徴とする、内燃機関の燃料噴射装置のための高圧ポンプ。
  2. ポンプピストン(34)が、シリンダ孔(36)内でガイドされる領域に比べて横断面を拡大されたピストンベース(70)を介して、少なくとも間接的に駆動軸(12)に支持されており、少なくとも1つの管路(60)が、ピストンベース(70)の、駆動軸(12)側の面で開口している、請求項1記載の高圧ポンプ。
  3. ポンプピストン(34)が支持エレメント(54)を介して少なくとも間接的に駆動軸(12)に支持されており、少なくとも1つの管路(60)が支持エレメント(54)内を延長されており、支持エレメント(54)の、駆動軸(12)側の面で開口している、請求項1記載の高圧ポンプ。
  4. ポンプピストン(34)と支持エレメント(54)とがジョイント状に互いに結合されている、請求項3記載の高圧ポンプ。
  5. 駆動軸(12)が、その回転軸線(13)に対して偏心的な区分(26)を有しており、該偏心的な区分(26)にリング(50)が回転可能に支承されており、該リング(50)にポンプピストン(34)がそのピストンベース(70)でもってまたは支持エレメント(54)を介して支持されている、請求項2から4までのいずれか1項記載の高圧ポンプ。
  6. 管路(60)の、リング(50)側の開口領域における横断面が、管路(60)のその他の横断面に比べて拡大されている、請求項5記載の高圧ポンプ。
  7. ピストンベース(70)または支持エレメント(54)の、リング(50)側の端面に、管路(60)に接続された少なくとも1つの溝(62;64)が配置されている、請求項5記載の高圧ポンプ。
  8. リング(50)が、ピストンベース(70)または支持エレメント(54)と当接する領域に、少なくとも実質的に平坦な面(52)を有している、請求項5から7までのいずれか1項記載の高圧ポンプ。
  9. ポンプピストン(34)が、駆動軸(12)のカム(26)上を転動する、回転可能に支承されたローラ(74)を介して支持されており、少なくとも1つの管路(60)がローラ(74)の支承部(76)の領域で開口している、請求項1記載の高圧ポンプ。
  10. ローラ(74)が支持エレメント(72)内で回転可能に支承されており、該支持エレメント(72)に、ポンプピストン(34)が、駆動軸(12)側の端部でもって支持されている、請求項9記載の高圧ポンプ。
  11. ローラ(74)が、ポンプピストン(34)の、駆動軸(12)側のピストンベース(78)内で回転可能に支承されている、請求項9記載の高圧ポンプ。
  12. 管路(60)の、ローラ(74)の支承部(76)への開口部が、ローラ(74)の回転軸線(35)に対して駆動軸(12)の回転方向(11)でずらされて配置されている、請求項9から11までのいずれか1項記載の高圧ポンプ。
  13. ピストンベース(70;78)が収容部(58)内で摺動可能にガイドされており、管路(60)から、収容部(58)内のピストンベース(70;78)の周面で開口する少なくとも1つの分岐管路(80)が導き出されている、請求項2または11記載の高圧ポンプ。
  14. 支持エレメント(54;72)が収容部(58)内で摺動可能にガイドされており、管路(60)から、収容部(58)内の支持エレメント(54;72)の周面で開口する少なくとも1つの分岐管路(80)が導き出されている、請求項3または10記載の高圧ポンプ。
  15. 少なくとも1つの管路(60)が、少なくとも1つの縦孔(160)と、ポンプピストン(34)の周面で開口する少なくとも1つの横孔(260)とをポンプピストン(34)内に有している、請求項1から14までのいずれか1項記載の高圧ポンプ。
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