JP2009097508A - 燃料ポンプの改良点 - Google Patents

Abstract

【課題】燃料ポンプのタペットとライダー間の摩擦摩耗を低減する。
【解決手段】燃料ポンプは、ポンプチャンバ内の燃料を加圧するためのポンピングプランジャ（２０１）と、駆動力と協働するライダー部材と、駆動力をライダー部材からポンピングプランジャ（２０１）に伝えてプランジャにポンピング行程を実行させるための、プランジャ（２０１）の足部（２２６）又は中間タペットの様なインターフェース部材と、を備えており、インターフェース部材は、ライダー部材と協働する弓形接触面（２４４）を備えている。本発明の概念は、燃料ポンプのポンプチャンバ内の燃料を加圧するためのポンピングプランジャ（２０１）にも及んでおり、ポンピングプランジャ（２０１）は、使用時に燃料ポンプのライダー部材と係合するための弓形接触面（２４４）を有する足部（２２６）を備えている。
【選択図】図３

Description

本発明は、内燃機関のコモンレール式燃料噴射システムで使用するのに適した型式のポンプアッセンブリに関する。具体的には、本発明は、限定するわけではないが、改良型のポンピングプランジャと、エンジン駆動カム又は他の適した駆動装置によって駆動される少なくとも１つのポンピングプランジャを有する改良型の燃料ポンプに関する。

図１は、ラジアルポンプ設計の既知のコモンレール式燃料ポンプの断面図であり、先行技術を説明するために例として以下に説明する。
図１のポンプ１００は、エンジン駆動カム１０４の回りに等角度間隔で配置されている３つのポンピングプランジャ１０２を備えている。各プランジャ１０２は、主ポンプハウジング１０８に設けられているプランジャボア１０６の中に組み込まれている。使用時、カム１０４を駆動すると、プランジャ１０２は、それらのボア１０６内を位相変化しながら周期的に往復運動するようになる。プランジャ１０２が往復運動すると、各プランジャは、組み込まれたプランジャボア１０６の一端に画定されているポンプチャンバ１０９内の燃料を加圧する。ポンプチャンバから共通の高圧供給配管（図示せず）への燃料の送出は、送出弁（図示せず）によって制御される。高圧配管は、コモンレール式燃料システムの下流の噴射器へ送り出すため、燃料を、コモンレール又は他のアキュムレーター容積部に供給する。

カム１０４には、カムリング又はカムライダー１１０が備えられており、それには、プランジャ１０２毎に１つ、複数の平坦部１１２が設けられている。タペット１１４の形態をした中間部材は、カムライダー１１０の各平坦部１１２と協働し、関係付けられているプランジャ１０２に連結されているので、カム１０４が回転してタペット１１４を駆動すると、駆動力はプランジャ１０２に伝えられる。各タペット１１４が半径方向外向きに駆動されると、それぞれのプランジャ１０２は、ポンプチャンバの体積が減るように駆動される。ポンピングサイクルのこの部分は、プランジャ１０２のポンピング行程と呼ばれ、その間に、関係付けられているポンプチャンバ内の燃料は、比較的高圧に加圧される。

ライダー１１０は、カム１０４の上に載っており、駆動力がタペット１１４に軸方向に伝えられると、各タペット１１４の基面は、ライダー１１０の関係付けられた平坦部１１２の協働領域上で側方並進運動を行う。ライダー１１０に対するタペット１１４のこの並進運動は、タペット１１４とライダー１１０の摩擦摩耗を引き起こす。摩擦摩耗は、特にタペット１１４の側縁部に起こる。

図１の既知のコモンレール式燃料ポンプ１００のタペット１１４とライダー１１０の摩擦摩耗は、最終的な構成要素の故障に繋がるだけでなく、作動温度を局所的に上昇させ、それが更に、全体としてのポンプ１００の効率と耐久性に影響を及ぼす。

本発明が改良された燃料ポンプとポンピングプランジャを提供するのは、先行技術の少なくとも１つの問題に取り組み、又はこれを軽減するためである。
第１の態様では、本発明は、内燃機関で使用するための燃料ポンプに幅広く関わっており、この燃料ポンプは、プランジャのポンピング行程の間にポンプチャンバ内の燃料を加圧するためのポンピングプランジャと、駆動力と協働するライダー部材と、駆動力をライダー部材からポンピングプランジャに伝え、プランジャにポンピング行程を実行させるためのインターフェース部材と、を備えている。インターフェース部材は、弓形接触面を有するポンピングプランジャの一体の足部を備えており、弓形接触面は、ライダー部材と協働することができ、使用時は平坦になるように作られている。

インターフェース部材は、ポンピングプランジャと一体なので、タペットの様な中間部材は不要である。その結果、燃料ポンプの構造は簡単になり、製造コストが下がる。
弓形接触面は、インターフェース部材とライダー部材の間の、特に使用時にインターフェース部材がライダー部材上を並進運動する際の、運動の自由度を改良できるようにすることにより、インターフェース部材とライダー部材の間の摩擦摩耗を減らす。更に、弓形面の、潤滑剤を広げる働きをする流体力学的性質により、摩擦を更に減らすことができる。

弓形接触面は、運動の自由度を改良し、摩擦摩耗を大幅に減らす。弓形接触面は、使用時には圧力を受けると平坦になるよう好都合に作られている。弓形面が平坦になると、摩擦低減能力に悪影響を及ぼすが、一方では、荷重分布が良好になり、高い圧縮応力を回避するように作用する。摩擦を軽減するという利点と、高い圧縮応力を回避又は低減するという利点の間で均衡を取るのが有益である。

運動の自由度を特に大きくするには、弓形接触面を凸面にすると好都合である。
インターフェース部材は、ライダー部材と協働する更なる弓形接触面を備えていて、弓形接触面同士が一緒になって、変化する曲率半径を有する組み合わせ弓形接触面を画定しているのが望ましい。更に、インターフェース部材は、ライダー部材と協働する実質的に平坦な接触面を備えていて、この実質的に平坦な表面が組み合わせ弓形接触面と隣接しているのが好都合である。実質的に平坦な接触面は、インターフェース部材の環状面取り部によって画定されているのが好都合である。

組み合わせ弓形接触面と実質的に平坦な接触面の間を角の無い移行部とし易くするために、組み合わせ弓形面は、実質的に平坦な面との境界線の第１のポイントに第１の比較的小さい曲率半径を、そして第２のポイントに第２の比較的大きい曲率半径を備えている。随意的に、組み合わせ弓形面の曲率半径は、実質的に平坦な面との境界線からの距離が増すにつれて大きくなってもよい。

潤滑剤の広がりを助ける流体力学的特性を最大化し易くするために、弓形接触面は、部分的に球形であるのが望ましい。摩擦の低減と使用時の高い圧縮応力の回避との間の均衡を良好に取るためには、部分的に球形の弓形面は、曲率半径が６５０ｍｍから９００ｍｍの範囲にあるのが望ましい。摩擦の低減と使用時の高い圧縮応力の回避との間の均衡を良好に取るためには、弓形面は、曲率半径が７００ｍｍから８００ｍｍの範囲にあるのが最も望ましい。何れかの範囲内の半径を、弓形面の最大直径が１５．２ｍｍから１６．２ｍｍの範囲にある区画と組み合わせると好都合である。

しかしながら、本発明の第１態様は、中間部材を備えた燃料ポンプにも伸張している。従って、代わりに、インターフェース部材が中間タペットを備えていてもよい。
ライダー部材は、インターフェース部材と協働するための平坦部を備えているのが望ましい。更に、又は代わりに、インターフェース部材とライダー部材は、ライダー部材がライダー部材軸の回りに回転できるだけの回転公差を提供できるように作られているのが好都合である。回転公差は、インターフェース部材の弓形面によって画定されるのが望ましい。

回転公差を設けると、使用時にインターフェース部材がライダー部材に対して側方並進運動する間にライダー部材とポンピングプランジャの間に作り出される変動する回転モーメントに起因する摩擦摩耗を減らすのに役立つ。

摩擦摩耗を大幅に低減するには、インターフェース部材の運動の中心軸とライダー部材の半径方向駆動力の軸との間の最大回転公差は、少なくとも１度であれば好都合である。
材料については、弓形接触面は、炭素鋼（例えば、１６ＭｎＣｒ５）、合金鋼（例えば、ＥＮＩＳＯ６８３−１７ １００Ｃｒ６＋ＡＣ）、及び高速度鋼（例えば、Ｍ５０、Ｍ２）から成るグループから選択された１つ又は複数の材料で構成されたインターフェース部材の基板によって画定されているのが望ましい。更に、又は代わりに、基板は、もっと摩耗し難く、摩擦ももっと少なくなるように、ダイヤモンド様炭素（ＤＬＣ）コーティングで被覆されていれば好都合である。

第２の態様では、本発明は、燃料ポンプのポンプチャンバ内の燃料を加圧するためのポンピングプランジャに広く関しており、ポンピングプランジャは、燃料ポンプのライダー部材と係合させるための、使用時には平坦になるように作られている弓形接触面を有する足部を備えている。

運動の自由度を特に大きくするには、弓形接触面を凸面にすると好都合である。
足部は、ライダー部材と協働する更なる弓形接触面を備えていて、弓形接触面同士が一緒になって、変化する曲率半径を有する組み合わせ弓形接触面を画定しているのが望ましい。更に、足部は、ライダー部材と協働する実質的に平坦な接触面を備えていて、この実質的に平坦な表面が組み合わせ弓形接触面と隣接しているのが好都合である。実質的に平坦な接触面は、足部の環状面取り面によって画定されているのが好都合である。

組み合わせ弓形接触面と実質的に平坦な接触面の間を角の無い移行部とし易くするために、組み合わせ弓形面は、実質的に平坦な面との境界線の第１のポイントに第１の比較的小さい曲率半径を、そして第２のポイントに第２の比較的大きい曲率半径を備えている。随意的に、組み合わせ弓形面の曲率半径は、実質的に平坦な面との境界線からの距離が増すにつれて大きくなってもよい。

潤滑剤の広がりを助ける流体力学的特性を最大化し易くするために、弓形接触面は、部分的に球形であるのが望ましい。
弓形接触面は、使用時には圧力を受けると平坦になるよう好都合に作られている。弓形面が平坦になると、摩擦低減能力に悪影響を及ぼすが、一方では、荷重分布が良好になり、高い圧縮応力を回避するように作用する。摩擦を軽減するという利点と、高い圧縮応力を回避又は低減するという利点の間で均衡を取るのが有益である。

摩擦の低減と使用時の高い圧縮応力の回避との間の均衡を良好に取るためには、足部の弓形面は、曲率半径が６５０ｍｍから９００ｍｍの範囲にある部分的球形であるのが望ましい。摩擦の低減と使用時の高い圧縮応力の回避との間の均衡を良好に取るためには、弓形面は、曲率半径が７００ｍｍから８００ｍｍの範囲にあるのが最も望ましい。何れかの範囲内の半径を、弓形面の最大直径が１５．２ｍｍから１６．２ｍｍの範囲にある区画と組み合わせると好都合である。

材料については、弓形接触面は、炭素鋼（例えば、１６ＭｎＣｒ５）、合金鋼（例えば、ＥＮＩＳＯ６８３−１７ １００Ｃｒ６＋ＡＣ）、及び高速度鋼（例えば、Ｍ５０、Ｍ２）から成るグループから選択された１つ又は複数の材料で構成された足部の基板によって画定されているのが望ましい。更に、又は代わりに、基板は、もっと摩耗し難く、摩擦ももっと少なくなるように、ダイヤモンド様炭素（ＤＬＣ）コーティングで被覆されていれば好都合である。

ポンピングプランジャは、ステムと、足部とステムを繋ぐ隅肉の付いた足首部と、を備えている。足首部の隅肉半径が３．５ｍｍまでは、隅肉半径が大きくなるにつれてプランジャの強度が増すが、隅肉半径が３．５ｍｍより大きくなっても、一般に大幅な追加の利点には繋がらないという結論になっている。従って、応力への抵抗と空間効率の両方を最大にするには、隅肉半径を２．５から４．５ｍｍに、望ましくは３ｍｍから４ｍｍに、最も望ましくは３．３ｍｍから３．７ｍｍに選択すると好都合である。

第３の態様では、本発明は、本発明の第２の態様によるポンピングプランジャを備えた燃料ポンプに広く関わっている。

以下、本発明について、例を挙げて、添付図面を参照しながら説明する。
図２は、本発明の第１実施形態における、圧縮点火内燃機関の燃料噴射システムで使用するのに適した高圧燃料ポンプ２００を示している。特に、燃料ポンプ２００は、コモンレール式燃料噴射システム（図示せず）のコモンレールへ高圧燃料を送り出すのに使用するのに適している。

図２の燃料ポンプ２００は、多くの態様が知られており、これらの部分については、簡単に述べるに止める。しかしながら、燃料ポンプ２００は、改良型のポンピングプランジャ２０１を備えており、これは、摩擦摩耗を減らし、製造上の利点を伝える役に立つ。

ポンプ２００は、主ポンプハウジング２０２を含んでおり、ハウジングを貫通して、エンジン駆動カム２０４が、紙面に垂直に伸張する中心カム軸Ｃに沿って伸張している。
第１及び第２ポンプヘッド２０８ａ、２０８ｂは、それぞれ、主ポンプハウジング２０２の、カム軸Ｃに関してほぼ反対側の半径方向位置に取り付けられており、カム２０４は、主ポンプハウジング２０２に設けられている中央貫通穴２１０を通って伸張している。各ポンプヘッド２０８ａ、２０８ｂは、それぞれのポンプヘッドハウジング２１２ａ、２１２ｂを含んでいる。

ポンプヘッド２０８ａ、２０８ｂは、互いに実質的に同じである。第１ポンプヘッド２０８ａの構造について述べるが、当業者には理解頂けるように、この説明は、必要な変更を加えると、第２ポンプヘッド２０８ｂにも当てはまる。

第１ポンプヘッド２０８ａは、行き止まりのプランジャボア２１６内で往復運動を行って、ポンピング行程（又は前進行程）とばね支援の戻り行程とを有するポンピングサイクルを実行することのできる、ポンピングプランジャ２０１を含んでいる。プランジャボア２１６は、一部分がポンプヘッドハウジング２１２ａ内に画定されており、一部分が、ポンプヘッドハウジング２１２ａの下面から伸張するプランジャ支持管２１８内に画定されている。ボア２１６の行き止まりの端部は、ポンプヘッドハウジング２１２ａと共に、ポンプチャンバ２２０を画定している。ボア２１６内でプランジャ２０１が往復運動すると、ポンピング行程の間に、ポンプチャンバ２２０内の燃料が加圧される。

次に図３に示すように、第１ポンプヘッド２０８ａのプランジャ２０１は、概括的には、ステム２２２、足首部２２４、及び足部２２６の形をした一体のインターフェース部材を備えている。プランジャ２０１は、炭素鋼（例えば、１６ＭｎＣｒ５）、合金鋼（例えば、ＥＮＩＳＯ６８３−１７ １００Ｃｒ６＋ＡＣ）、又は高速度鋼（例えば、Ｍ５０、Ｍ２）から一体成形されており、より摩耗し難く、摩擦も少なくなるように、ダイヤモンド様炭素（ＤＬＣ）コーティングで被覆されていてもよい。コーティングは常に不可欠ではないが、高圧又は高速のポンプでは特に有用である。ポンプの構造とその用途に依っては、代わりのコーティングを適宜使用してもよい。

プランジャ２０１のステム２２２は、半径が約３．２５ｍｍの略円筒形であり、ポンプチャンバ２２０に面する第１端２２８を備えている。ステム２２２の第２の反対側の端部２３０は、足首部２２４と隣接しこれと合体している。ステム２２２は、プランジャ２０１の中心軸Ａ（図４ａから図４ｃ）に関して半径方向に対称である。

プランジャの足首部２２４は、ステム２２２と足部２２６の間の隅肉付き移行部を形成している。足首部の隅肉半径が３．５ｍｍまでは、隅肉半径が大きくなるにつれてプランジャの強度が増すが、隅肉半径が３．５ｍｍより大きくなっても、一般に大幅な追加の利点には繋がらないという結論になっている。従って、修正したい場合、応力への抵抗と空間効率の両方を最大にするには、隅肉半径を２．５から４．５ｍｍに、望ましくは３ｍｍから４ｍｍに、最も望ましくは３．３ｍｍから３．７ｍｍに選択すると好都合である。しかしながら、本発明は、あらゆる適した隅肉半径を有するプランジャを包含している。

ポンピングプランジャ２０１が、ポンピング行程に続いて戻り行程を実行するのを支援するために、足首部２２４は、螺旋ばね２３４を受けるための段付きばね座２３２を画定しており、螺旋ばねは、図３では分かり易くするために省略しているが、図２に示すように、ばね座２３２とポンプヘッドハウジング２１２ａの間に配置されている。

プランジャの足部２２６は、平面図では円盤形であり、半径は約１０．７ｍｍである。半径は、ばね２３４の形状によって決まるが、ライダー２０６に対する安定性を最大にするように最適化されており、ばねは、ばね座２３２にオーバーハング無しに支持されている。しかしながら、当業者には理解頂けるように、ばねの形状と足部２２６の半径は必要に応じて修正してもよい。

足部２２６は、足首部２２４と隣接する遠位側２３５と、エンジン駆動カム２０４に担持されているカムライダー２０６の第１平坦部２０６ａと係合するための接触領域２３８を有する近位側２３６とを備えている。カムライダー２０６とプランジャ２０１の足部２２６が協働すると、カム２０４からの駆動力がプランジャ２０１に伝わり、ポンピング行程が行われることになる。

プランジャ２０１の足部２２６の接触領域２３８では、環状面取り部が、プランジャ２０１の中心軸Ａに対して約７０度の角度で設けられており、近位方向に狭まり、第１の、実質的な平坦な円錐台形の接触面２４０を画定している。第１接触面は、３．１ｍｍの曲率半径を有する第２の凸面弓形の環状接触面２４２を取り囲んでおり、それと近位方向に合流し、この第２接触面は、今度は、第３の凸面弓形の、部分的球形である接触面２４４と近位方向に合流しており、この第３接触面は、曲率半径が７５０ｍｍで、直径が１５．２ｍｍである。この様に、第３接触面２４４は、ドーム型に形成されており、プランジャ２０１の中心軸Ａ上に近位の方向の頂点がある。しかしながら、弓形の第３接触面２４４は、曲率半径が比較的大きく、７５０ｍｍもあるので、図３の様に比較的小さな縮尺では、実質的に平坦に見える。

第２接触面２４２は、実質的に平坦な第１接触面２４０と、弓形の第３接触面２４４の間に角の無い移行部を作り出す役割を果たしており、従って、環状幅は比較的小さい。つまり、第３及び第２の接触面は、一体となって、変化する曲率半径を有する組み合わせ弓形接触面２４２、２４４を画定している。

図２及び図４ａから４ｃの一連の図に示すように、カムライダー２０６がエンジン駆動カム２０４に載せられると、軸方向駆動力Ｄが、第１ポンプヘッド２０８ａのプランジャ２０１の足部２２６に伝えられ、プランジャ２０１に、プランジャボア２１６内で往復運動を行わせる。ポンピング行程の間は、プランジャ２０１はシャフトから半径方向外向きに駆動され、ポンプチャンバ２２０の容積を減じる。螺旋ばね２３４が作り出すプランジャの戻り行程の間は、プランジャ２０１は半径方向内向きに押され、ポンプチャンバ２２０の容積を増やす。

プランジャ２０１の足部２２６が半径方向外向きに駆動されると、プランジャ２０１はその中心軸Ａに沿って動くことになり、足部２２６の接触領域２３８は、ライダー２０６の関係付けられている平坦部２０６ａを横切って、前後する様に、或る程度の側方滑動運動をする。この運動は、先行技術では周知であり、カムライダー２０６を担持しているカム２０４が運動する結果生じる。足部２２６の接触領域２３８は、戻り行程中にも、同様に平坦部２０６ａを横切って滑動する。

特に図４ａから４ｃに示すように、ポンピング行程の間、プランジャ２０１の足部２２６に加えられる駆動力の軸Ｄは、ほぼ、カム２０４とカムライダー２０６の中心軸Ｃを通っている。ライダー２０６を横切る足部２２６の側方又は滑動運動（又は並進運動）は、一般に、駆動力の軸Ｄの、プランジャ２０１の中心軸Ａに対する整列不良に繋がる。この整列不良は、ポンピングサイクルを通して正弦曲線を描いて変化するので、ライダー２０６とプランジャ２０１の足部２２６の間に変動する回転モーメント（トルク）が加えられことになる。

図５は、概略図であるが、プランジャ２０１の第３接触面２４４を、曲率を大いに誇張して示しており、分かり易くするため、第１及び第２の接触面２４２、２４０を省いている。図５から分かる様に、プランジャ２０１がライダー２０６と協働（又は係合）するので、第３接触面２４４の凸面弓形構造は、足部２２６とカムライダー２０６の間の滑動運動、及びその結果生じる変動する回転モーメントに起因する摩擦摩耗を、公差Ｔを設けることによって、軽減する。具体的には、ライダー２０６の、カム２０４の中心軸Ｃの回りの、プランジャ軸Ａに対する小さな回転運動は、第３接触面２４４が弓形状であるため、公差Ｔ内に吸収され、それによって摩擦と、その結果生じる摩耗と熱も減るので好都合である。

プランジャ２０１の接触領域２３８に関する上記説明から理解頂けるように、図５に示していない第２及び第１の接触面２４２、２４０は、必要に応じて、公差Ｔを越える更なる回転運動の公差を提供する。第３接触面２４４と第１接触面２４０の間の第２接触面２４２が提供する角の無い移行部は、その様な更なる公差が必要な場合は、摩擦を更に減らし、つまり、第１接触面２４０と第３接触面２４４の間に角部（又は継目）があると、特に摩耗し易く、圧力を受けるとカムライダー２０６を損傷させる恐れがある。

プランジャ２０１の足部２２６の接触領域２３８の別の利点は、流体力学的に整形されているので、使用時に、燃料の様な潤滑剤が広がるのを助けることである。弓形の接触領域の形状、特に第２及び第３の接触面の弓形は、プランジャとライダーの間を潤滑剤が流れ易いようにして、更に摩擦を減らす。接触面２４０を画定している環状面取り部も、潤滑剤がプランジャ／カムライダーの界面に近づけるようにする際に重要な役割を果たす。

つまり、プランジャ２０１は、その足部２２６の接触領域２３８が弓形であることによって、プランジャ／カムライダー界面の摩擦を大幅に減らすことに成功している。実際、摩擦が大きく減るので、先行技術の教示に反して、タペットの様な中間駆動部材がもはや必要ないことが分かっている。カムライダーの変動する回転モーメントがポンピングプランジャに伝わると、損傷及び／又は燃料漏れに繋がる恐れがあるので、それを防ぐために、従来はタペットを使用する必要があった。しかしながら、本発明の第１の実施形態のポンピングプランジャ２０１の弓形の第３接触面２４４によって、回転モーメントは緩和され、中間タペットは必要なくなる。従って、本発明の第１の実施形態のポンピングプランジャ２０１は、カムライダー２０６と直接接触させることができ、コストが低減され、燃料ポンプ２００が単純になり、好都合である。

タペットは、本発明の第１の実施形態のプランジャ２０１により不要になったが、本発明は、タペットの様な１つ又は複数の中間インターフェース部材を含むポンプアッセンブリを包含している。例えば、第１の実施形態のプランジャの足部に関して述べた様な、弓形面による摩擦の有益な低減を、代わりに又は追加で、タペットに適用してもよい。従って、本発明の第２の実施形態では、圧縮点火内燃機関の燃料噴射システムに使用するのに適した高圧燃料ポンプは、燃料ポンプハウジング、カムライダーを担持しているカムによって駆動される１つ又は複数のプランジャ、及びプランジャとカムライダーの間の中間インターフェース部材として作用する１つ又は複数のタペット、を備えている。本発明の第１の実施形態のプランジャの足部に関して述べた様に、前記又は各タペットは、弓形接触領域を備えており、タペットとカムライダーの間の界面の摩擦を軽減する。

本発明の第１及び第２の実施形態の接触領域には、多くの修正を施せるものと理解されたい。例えば、第３接触面がもたらす初期公差を考えると、第２及び第１の接触面がもたらす追加の回転公差が、全ての用途に必要不可欠なわけではない。従って、第１及び第２の接触面は、潤滑剤が広がるのを支援するのに有用ではあるが、用途次第では省いてもよい。或いは、第１接触面は、存在しているが、カムライダーと接触しない支持機構として働いていてるだけでもよい。

第３接触面の曲率半径と直径の区画を選択する際は、使用時に接触領域に加えられる圧力の量を考えることが重要である。弓形の第３接触面は、カムライダーと接触すると、一般に、高圧を受けると少なくとも部分的には平坦になる。その様な第３接触面の平坦化は、接触領域の摩擦低減能力には悪影響を及ぼすが、荷重分布が良好になり、高い圧縮応力を回避するように作用する。従って、弓形の第３接触面のパラメーターを選択する際には、湾曲した接触面を維持し、角度整列不良と摩擦を軽減するという利点と、接触面を平坦にし、高い圧縮応力を軽減するという利点の間で均衡を取るのが有益である。

上記考察に鑑み、第１及び第２の実施形態の第３接触面の曲率半径は、６５０ｍｍから９００ｍｍの範囲内（７００ｍｍから８００ｍｍが最も望ましい）で変化させて、燃料ポンプの作動状態での、摩擦の低減と高い圧縮応力の回避の間の良好な均衡を維持することができる。本発明は、これらの範囲に限定されているわけではないが、それらの範囲は、第３接触面の適した部分平坦化を許容しながら、同時に、図５に関して論じた様に、特に炭素鋼、合金鋼、又は高速度鋼を使用している場合には、適した程度の角度公差を維持することができる。同様に、第３接触面の最大直径の区画は、限定するわけではないが、１５．２ｍｍから１６．２ｍｍの好適な範囲内で変動させることができる。

材料の選択及び接触領域の具体的な形状又は大きさに関係なく、摩擦摩耗は、プランジャ（又はタペット）の中心軸Ａとライダーの駆動軸Ｄの間の（エッジ接触前）最大回転公差が少なくとも約１度であるときに、特に良く軽減される。

ラジアルポンプ設計の既知のコモンレール式燃料ポンプの断面図である。 本発明の第１実施形態による燃料ポンプの断面図である。 図２の燃料ポンプのポンピングプランジャの側面図である。 図４ａ、４ｂ、４ｃは、図２の燃料ポンプの一連の部分断面図であり、使用時のプランジャの運動を示している。 図２のポンピングプランジャとカムライダーの概略断面図である。

符号の説明

２００ 燃料ポンプ
２０１ ポンピングプランジャ
２０６ ライダー部材
２０６ａ、２０６ｂ 平坦部
２２６ インターフェース部材
２４０ 実質的に平坦な接触面
２４２、２４４ 弓形接触面
Ａ プランジャの中心軸
Ｃ ライダー部材の軸
Ｄ 駆動軸
Ｔ 回転公差

Claims (28)

1. 内燃機関で使用するための燃料ポンプ（２００）において、
   プランジャのポンピング行程の間にポンプチャンバ（２２０）内の燃料を加圧するためのポンピングプランジャ（２０１）と、
   駆動力と協働するライダー部材（２０６）と、
   駆動力を前記ライダー部材（２０６）から前記ポンピングプランジャ（２０１）に伝えて前記プランジャにポンピング行程を実行させるためのインターフェース部材（２２６）であって、前記インターフェース部材は、弓形接触面（２４４）を有する前記ポンピングプランジャ（２０１）の一体の足部を供えており、前記弓形接触面（２４４）は、前記ライダー部材（２０６）と協働し、使用時は平坦になるように作られている、インターフェース部材（２２６）と、を備えている燃料ポンプ。
2. 前記弓形接触面（２４４）は凸面である、請求項１に記載の燃料ポンプ。
3. 前記インターフェース部材（２２６）は、前記ライダー部材（２０６）と協働する更なる弓形接触面（２４２）を備えていて、前記弓形接触面（２４２、２４４）同士が一緒になって、変化する曲率半径を有する組み合わせ弓形接触面（２４２、２４４）を画定している、請求項１又は２に記載の燃料ポンプ。
4. 前記インターフェース部材（２２６）は、更に、前記ライダー部材（２０６）と協働する実質的に平坦な接触面（２４０）を備えており、前記実質的に平坦な表面（２４０）は前記組み合わせ弓形接触面（２４２、２４４）と隣接している、請求項３に記載の燃料ポンプ。
5. 前記実質的に平坦な接触面（２４０）は、前記インターフェース部材（２２６）の環状面取り部によって画定されている、請求項４に記載の燃料ポンプ。
6. 前記組み合わせ弓形接触面（２４２、２４４）は、前記実質的に平坦な接触面（２４０）との境界線の第１のポイントに第１の比較的小さい曲率半径を、第２のポイントに比較的大きい第２の曲率半径を備えている、請求項４又は５に記載の燃料ポンプ。
7. 前記組み合わせ弓形接触面（２４２、２４４）の曲率半径は、前記実質的に平坦な接触面（２４０）との境界線からの距離が増すにつれて大きくなる、請求項６に記載の燃料ポンプ。
8. 前記弓形接触面（２４４）は、部分的球形である、請求項１から７の何れかに記載の燃料ポンプ。
9. 前記弓形接触面（２４４）は、曲率半径が６５０ｍｍから９００ｍｍの範囲内にある、請求項８に記載の燃料ポンプ。
10. 前記弓形接触面（２４４）は、曲率半径が７００ｍｍから８００ｍｍの範囲内にある、請求項９に記載の燃料ポンプ。
11. 前記弓形接触面（２４４）は、最大直径区画が１５．２ｍｍから１６．２ｍｍの範囲内にある、請求項９又は１０に記載の燃料ポンプ。
12. 前記インターフェース部材は、中間タペットを更に備えている、請求項１から１１の何れかに記載の燃料ポンプ。
13. 前記ライダー部材（２０６）は、前記インターフェース部材（２２６）と協働するための平坦部（２０６ａ、２０６ｂ）を備えている、請求項１から１２の何れかに記載の燃料ポンプ。
14. 前記インターフェース部材（２２６）と前記ライダー部材（２０６）は、前記ライダー部材（２０６）がライダー部材軸（Ｃ）の回りに回転運動できるだけの回転公差（Ｔ）を提供するように作られている、請求項１から１３の何れかに記載の燃料ポンプ。
15. 前記回転公差（Ｔ）は、前記インターフェース部材（２２６）の前記弓形接触面（２４４）によって画定される、請求項１４に記載の燃料ポンプ。
16. 前記インターフェース部材の運動の軸（Ａ）と前記ライダー部材（２０６）の半径方向駆動力の軸（Ｄ）の間の最大回転公差（Ｔ）は、少なくとも１度である、請求項１４又は１５に記載の燃料ポンプ。
17. 燃料ポンプのポンプチャンバ内の燃料を加圧するためのポンピングプランジャ（２０１）において、前記燃料ポンプのライダー部材と係合し、使用時に平坦になるように作られている弓形接触面（２４４）を有する一体の足部（２２６）を備えている、ポンピングプランジャ。
18. 前記弓形接触面（２４４）は凸面である、請求項１７に記載のポンピングプランジャ。
19. 使用時に前記ライダー部材と係合するための更なる弓形接触面（２４２）を更に備えており、前記弓形接触面（２４２、２４４）同士が一緒になって、変化する曲率半径を有する組み合わせ弓形接触面（２４２、２４４）を画定している、請求項１７又は１８に記載のポンピングプランジャ。
20. 使用時に前記ライダー部材と係合するための、実質的に平坦な接触面（２４０）を更に備えており、前記実質的に平坦な接触面は、前記組み合わせ弓形接触面（２４２、２４４）に隣接している、請求項１９に記載のポンピングプランジャ。
21. 前記実質的に平坦な接触面（２４０）は、前記ポンピングプランジャ（２０１）の環状面取り部によって画定されている、請求項２０に記載のポンピングプランジャ。
22. 前記組み合わせ弓形接触面（２４２、２４４）は、前記実質的に平坦な接触面（２４０）との境界線の第１のポイントに第１の比較的小さい曲率半径を、第２のポイントに比較的大きい第２の曲率半径を備えている、請求項２０又は２１に記載のポンピングプランジャ。
23. 前記弓形接触面（２４４）は部分的球形である、請求項１７から２２の何れかに記載のポンピングプランジャ。
24. 前記弓形接触面（２４４）は、曲率半径が６５０ｍｍから９００ｍｍの範囲内にある、請求項２３に記載のポンピングプランジャ。
25. 前記弓形接触面（２４４）は、曲率半径が７００ｍｍから８００ｍｍの範囲内にある、請求項２４に記載のポンピングプランジャ。
26. 前記弓形接触面（２４４）は、最大直径区画が１５．２ｍｍから１６．２ｍｍの範囲内にある、請求項２４又は２５に記載のポンピングプランジャ。
27. ステム（２２２）と、前記足部（２２６）と前記ステム（２２２）を繋いでいる隅肉足首部（２２４）を更に備えており、前記足首部（２２４）は、隅肉半径が、２．５から４．５ｍｍの範囲にある、請求項１７から２６の何れかに記載のポンピングプランジャ。
28. 請求項１７から２７の何れかによるポンピングプランジャ（２０１）を備えている燃料ポンプ（２００）。

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