JP2010505058A - 高圧ポンプのためのタペットアセンブリ、および少なくとも1つのタペットアセンブリを備えた高圧ポンプ - Google Patents

高圧ポンプのためのタペットアセンブリ、および少なくとも1つのタペットアセンブリを備えた高圧ポンプ Download PDF

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Abstract

特に燃料供給用の高圧ポンプのためのタペットアセンブリ、ならびに該タペットアセンブリを備えた高圧ポンプであって、タペットアセンブリは、中空円筒状のタペットボディ(52)を備えており、タペットボディ(52)内に、タペットボディ(52)の長手軸線(53)方向でローラシュー(56)が挿入されており、ローラシュー(56)内でローラ(60)が回動可能に支承されている。ローラシュー(56)は、ローラ(60)の回転軸線(61)に対して垂直方向に、僅かな遊びを有するかまたは遊び無しに、タペットボディ(52)内で配置されていて、かつローラ(60)の前記回転軸線(61)方向で、ローラ(60)の回転軸線(61)に対して垂直方向よりも大きな遊びを有して、タペットボディ(52)内に配置されている。これによって、ローラシュー(56)は、タペットボディ(52)内で制限された程度に傾動を行うことができ、これによって、タペットアセンブリ(50)を往復運動で駆動する駆動軸(12)の回転軸線(13)に対する、ローラ(60)の回転軸線(61)の方向調整が実現され、駆動軸(12)のカム(26)または偏心体に対するローラ(60)の片当たりが回避される。

Description

本発明は、請求項1、8もしくは9の上位概念に記載の形式の、高圧ポンプのためのタペットアセンブリ、および少なくとも1つのタペットアセンブリを備えた高圧ポンプから出発する。
背景技術
そのようなタペットアセンブリおよび高圧ポンプは、ドイツ連邦共和国特許出願公開第10345061号明細書によって公知である。この高圧ポンプは、少なくとも1つのタペットアセンブリを備えており、このタペットアセンブリは、中空円筒状のタペットボディと、タペットボディの軸方向でタペットボディ内に挿入されたローラシューとを有しており、このローラシューに、ローラが回動可能に支承されている。高圧ポンプは、少なくとも1つのポンプエレメントを有しており、このポンプエレメントは、ポンプピストンを備えており、このポンプピストンによってポンプ作業室が制限される。タペットアセンブリは、ポンプピストンと、高圧ポンプの、回転駆動される駆動軸との間に配置されており、この場合、駆動軸は、少なくとも1つのカムまたは偏心体を有しており、このカムまたは偏心体に沿って、ローラが転動する。タペットボディは、高圧ポンプのハウジング部の孔内で、摺動可能に案内されている。タペットアセンブリは、駆動軸の回転運動をポンプピストンの往復運動に変換する機能を有しており、この場合、タペットアセンブリによって、少なくともここで生じる側方力が概ね吸収される、ということが望ましいので、この側方力は、ポンプピストンに作用することはない。ローラの回転軸線は、駆動軸の回転軸線に対して、可能な限り正確に平行に方向調整する必要がある。というのも、この方向調整が為されなければ、ローラの回転軸線が駆動軸の回転軸線に対して傾いて延びていて、ローラが片方の端部しかカムまたは偏心体に接しない場合に、いわゆる片当たりが生じ得るからである。また、タペットアセンブリによって、とりわけローラの回転軸線および駆動軸の回転軸線に対して垂直に作用する側方力を確実に吸収する必要があり、これによって、この側方力は、ポンプピストンには作用しない。ローラの回転軸線および駆動軸の回転軸線の正確で平行な延在を達成するためには、公知の高圧ポンプの場合、構成部材全体を、極めて僅かな製造誤差で形成する必要があり、このことは製造コストを相応に高めてしまう。
発明の開示
発明の利点
これに対して、請求項1の特徴部に記載の構成を有する、本発明によるタペットアセンブリの有する利点によれば、ローラシューが、タペットボディの内側で、規定された程度に傾動を行い、かつ次のように方向調整されていて、つまり、ローラの回転軸線が駆動軸の回転軸線に対して平行に延びるように方向調整されており、したがって、片当たりが回避されている。またこれに対して、ローラの回転軸線および駆動軸の回転軸線に対して垂直方向で作用する側方力は、僅かな遊びによって吸収される。相応の利点が、請求項8に記載の高圧ポンプに関して得られる。請求項9の特徴部に記載の構成を有する高圧ポンプでは、ポンプハウジング部の孔内でのタペットボディの傾動は、ローラの回転軸線が駆動軸の回転軸線に対して平行に方向調整されるように実現され、したがって片当たりが避けられている。
従属請求項には、本発明によるタペットアセンブリもしくは高圧ポンプの有利な構成および改良形を記載した。請求項2および請求項3ならびに請求項10および請求項11に記載の構成によって、ローラの回転軸線方向もしくは駆動軸の回転軸線方向で要求される比較的大きな遊びと、ローラの回転軸線方向もしくは駆動軸の回転軸線に対して垂直方向で要求される比較的僅かな遊びが簡単に達成される。
以下に、本発明の複数の実施例を図示し、詳説する。
高圧ポンプを示す縦断図である。 図1に示した高圧ポンプを図1のII−II線に沿って示す横断図である。 図1においてIIIで示した部分で、高圧ポンプのタペットアセンブリを拡大して示す図である。 図3のIV―IV線に沿って、タペットアセンブリの第1実施例を示す横断図である。 タペットアセンブリの第2実施例を示す横断図である。 タペットアセンブリの第3実施例を示す縦断図である。 図6の矢印VII方向から見た、ローラシューを示す図である。 タペットアセンブリの第4実施例を示す縦断図である。
実施例の説明
図1から図8までに、内燃機関の燃料噴射装置のための高圧ポンプを示した。高圧ポンプは、ハウジング10を有しており、ハウジング10は、複数部分から形成されており、ハウジング10内で、回転駆動される駆動軸12が配置されている。駆動軸12は、ハウジング10内で、駆動軸12の回転軸線13方向で見て相互間隔を有する2つの軸受箇所を介して回動可能に支承されている。軸受箇所は、ハウジング10の別々の部分14、16に配置することができる。
両軸受箇所の間に存在する領域で、駆動軸12は、少なくとも1つのカム26または偏心体を備えており、この場合、カム26は、多重カムとして形成することもできる。高圧ポンプは、それぞれ1つのハウジング部18に配置された、それぞれ1つのポンプピストン34を備えた、少なくとも単数または複数のポンプエレメント32を有しており、ポンプピストン34は、駆動軸12のカム26によって、間接的に、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に往復運動で駆動される。ポンプピストン34は、ハウジング部18に設けられた円筒孔36内で密に摺動可能に案内されていて、かつ駆動軸12とは反対側の端面で、円筒孔36内でポンプ作業室38を制限する。ポンプ作業室38は、ハウジング10内で延びる燃料流入通路40を介して、燃料供給部、たとえば圧送ポンプと接続されている。ポンプ作業室38への燃料流入通路40の開口部に、ポンプ作業室38に開放する入口弁42が配置されており、この入口弁42は、ばね負荷された弁部材43を備えている。さらにポンプ作業室38は、ハウジング部18内で延びる燃料流出通路44を介して出口と接続されており、この出口は、たとえば高圧アキュムレータ110と接続されている。高圧アキュムレータ110と、内燃機関のシリンダに配置された単数または複数のインジェクタ120とが接続されており、このインジェクタによって、燃料が内燃機関のシリンダ内へ噴射される。ポンプ作業室38への燃料流出通路44の開口部に、ポンプ作業室38から開放する出口弁46が配置されており、この出口弁も同様に、ばね負荷された弁部材47を備えている。
ポンプエレメント32にタペットアセンブリ50が配設されており、タペットアセンブリ50を介して、ポンプピストンは、駆動軸12のカム26に支持されている。タペットアセンブリ50は、中空円筒状のタペットボディ52を有しており、このタペットボディ52は、高圧ポンプのハウジング10の別々の部分14の孔54内で摺動可能に案内されている。ポンプピストン34は、タペットボディ52よりも小さな直径を有していて、かつポンプ作業室38とは反対側の端部領域で、円筒孔36から突出していて、タペットボディ52内に突入している。ポンプ作業室38とは反対側の端部で、ポンプピストン34は、ポンプピストン34の残りの部分と比較して拡径されたピストン脚部35を有することができる。
タペットボディ52の、駆動軸12に向いた側から、タペットボディ52の長手軸線53方向で、タペットボディ52にローラシュー56が挿入されている。ローラシュー56において、円筒区分状の収容部58に、ローラシュー56の、駆動軸12のカム26に向いた側で、円筒状のローラ60が回動可能に支承されている。ローラ60の回転軸線は符号61で示した。ローラシュー56は、タペットボディ52内で長手軸線53方向でストッパ62に当接しており、ストッパ62は、たとえばタペットボディ52から半径方向内向きに突出するリングウェブによって形成されている。ローラシュー56は、図4および図5に示したように、単数または有利には複数の開口57を有しており、開口57は、タペットアセンブリ50の往復運動の際に、燃料の通流を実現する。
タペットアセンブリ50およびポンプピストン34は、プリロード、すなわち予荷重の掛けられたばね64によって、駆動軸12のカム26に向かって押圧されている。ばね64は、ポンプピストン34を取り囲んでいて、かつタペットボディ52内へ突入している圧縮コイルばねとして形成されている。ばね64は、一方ではポンプハウジング部18に、他方ではばねプレート65に支持されている。ばねプレート65は、ポンプピストン34と結合されていて、かつリングウェブ62の、ローラシュー56とは反対側の面で、リングウェブ62に当接している。したがってばね64は、ばねプレート65を介して、ポンプピストン34だけでなくタペットボディ52にも作用する。
本発明の第1実施例によれば、ローラシュー56は、タペットボディ52内に次のように配置されており、つまり、ローラシュー56は、タペットボディ52内で、ローラ60の回転軸線61方向で、ローラ60の回転軸線61に対して垂直方向よりも大きな遊びを有するように配置されている。ローラシュー56は、タペットボディ52内に特に圧入されており、この場合、ローラ60の回転軸線61に対して垂直方向で圧入が行われるので、この方向では、ローラシュー56とタペットボディ52との間には遊びが存在しない。したがって、ローラシュー56は、図2の図平面上では、タペットボディ52内で遊び無しに配置されている。ローラ60の回転軸線61方向では、ローラシュー56とタペットボディ52との間に遊びが存在する。ローラシュー56は、図1の図平面上ではタペットボディ52内で遊びを有して配置されている。したがってローラシュー56は、タペットボディ52内で、(ローラ60の回転軸線61に対して垂直で、かつタペットボディ52の長手軸線53に対して垂直に、これらの2つの軸線と交差して延びる)仮想の傾動軸線を中心として、制限された傾動を行うことができ、これによってローラ60の回転軸線61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方向調整することができる。ローラシュー56の傾動は、図3、図6および図8において矢印Kで示した。
有利には、タペットボディ52は、少なくともローラシュー56を圧入する前に、一定の内径を有している。タペットボディ52内でのローラシュー56の上述した傾動は、図4に示した第1実施例によれば、ローラシュー56がタペットボディ52の長手軸線53に対して垂直方向の横断面で、ローラ60の回転軸線61に対して垂直方向で、dで示した、ローラ60の回転軸線61方向での直径よりも大きな直径Dを有することによって達成される。この場合、直径Dを有するローラシュー56の領域は、タペットボディ52の長手軸線53と交差する、ローラシュー56の中心平面55の両側で延在しており、直径dを有する領域は、ローラ60の回転軸線61を含む、ローラシュー56の中心平面の両側で延在している。比較的大きな直径Dを有する領域と比較的小さな直径dを有する領域との間の移行部分は、たとえば大体において正弦状に丸み付けすることができる。比較的大きな直径Dを有する領域および比較的小さな直径dを有する領域は、一定の直径Dもしくは直径dを有して、それぞれ円筒状に形成されている。図4では、直径Dと直径dとの差は、理解を容易にするために大幅に誇張して示している。直径Dと直径dとの差は、たとえば使用例に応じて約10μmから100μmまでであってよい。ローラシュー56は、たとえば硬化鋼から製作されており、この場合、異なった直径Dおよび直径dを有する領域は、ローラシュー56の硬化処理の前後で、たとえばローラシュー56の研削加工によって、ローラシュー56に形成することができる。
図5には、第2実施例に基づくローラシュー56を示した。この場合、ローラシュー56は、タペットボディ52の長手軸線53に対して垂直方向の横断面で、卵形(円がつぶれた形)、たとえば楕円形に形成されている。ローラシュー56は、ローラ60の回転軸線61に対して垂直方向で比較的大きな直径Dを有していて、かつローラ60の回転軸線61方向で比較的小さな直径dを有している。直径Dと直径dとの間で、ローラシュー56の直径は、連続的に変化している。ローラシュー56の卵形の横断面形状は、ローラシュー56の硬化処理の前後で、たとえば出発状態では円形の横断面を有するローラシュー56を研削加工することによって形成することができる。直径Dと直径dとの差は、たとえば使用例に応じて約10μmから100μmまでであってよい。
タペットボディ52は、比較的薄肉に形成することができ、この場合、上述したように形成されたローラシュー56をタペットボディ52内に圧入する際に、タペットボディ52の外形は、ローラシュー56の形状に応じて変化する。タペットボディ52は、ローラシュー56を圧入した後では、ローラ60の回転軸線61に対して垂直方向で、d’で示した、ローラ60の回転軸61方向の外径よりも大きな外径D’を有している。このタペットボディ52の構成によって、タペットボディ52は、ポンプハウジング部14の孔54内で、ローラ60の回転軸線61を駆動軸12の回転軸線13に対して少なくともほぼ平行に方向調整するための、制限された傾動を行うことができる。この場合、タペットボディ52は、孔54内で、ローラ60の回転軸線61に対して垂直方向で、比較的僅かな遊びを有して案内されていて、かつローラ60の回転軸線61方向で、比較的大きな遊びを有して配置されている。タペットボディ52の、回転軸線61に対して垂直方向の遊びと、孔54内でのローラ60の回転軸線61方向の遊びとの差は、使用例に応じてたとえば約10μmから100μmまでであってよい。
図6から図8には、タペットアセンブリ50の異なる実施例を示した。ここでは、タペットボディ52内でのローラシュー56の傾動は、さらに容易になっている。図6および図7に示した第3実施例では、ローラシュー56は、ストッパ62に向いた上面に隆起部68を備えており、この隆起部68は、タペットボディ52の長手軸線53を含み、かつローラ60の回転軸線61に対して垂直に延びる、ローラシュー56の中心平面55の両側でしか存在していないのに対し、ローラ60の回転軸線61方向で中心面55から間隔を有して配置された、ローラシュー56の上面の縁部領域70は、タペットボディ52の長手軸線53方向で凹んで位置している。ローラシュー56の縁部領域70において要求される材料除去は、たとえばフライス加工または研削加工によって行うことができる。上述したローラシュー56によって達成される構成では、ローラシュー56は上面で、隆起部68でのみストッパ62に接触するのに対し、縁部領域70は、ストッパ62から間隔を有して配置されている。これによって、ローラシュー56は、タペットボディ52内で、ストッパ62が邪魔することなく、既に上述した傾動を行うことができる。
図8には、第4実施例に基づくローラシュー56を示した。この場合、ローラシュー56は、ストッパ62に向いた上面で凸状の湾曲部を備えており、この湾曲部によって、ローラシュー56の上面に隆起部72が形成されており、この隆起部72の最も上方に位置する線は、ローラシュー56の中心平面55上に延在している。この場合、ローラシュー56の上面の湾曲部は、単にローラ60の回転軸線61に対して平行の断面で認められるだけなのに対し、ローラシュー56を通る、ローラ60の回転軸線61に対して垂直の断面では、ローラシュー56の上面に沿って真っ直ぐな線が形成される。ローラシュー56の上面の湾曲部は、比較的大きな半径Rで、たとえば輪郭を研削加工することによって形成することができ、この半径の中心点Mは、タペットボディ52の長手軸線53の延長線上に位置している。ローラシュー56の上面の湾曲部によって、ローラシュー56の上面が、ストッパ62に対して線状に接触するだけなので、タペットボディ52内で、ローラシュー56は、ストッパ62が邪魔することなく、既に上述した傾動を行うことができる。さらに、ポンプピストン34のピストン脚部35に関しても同様に、ローラシュー56の上面が、線状に接触し、これによって、ポンプピストン34に関するローラシュー56の傾動が容易になる。ポンプピストン34は、図8には、図面を判りやすくするために示していない。
高圧ポンプの選択的な構成では、ローラシュー56は、タペットボディ52内で不動に配置されており、たとえばローラシュー56は、タペットボディ52内に圧入されているか、またはローラシュー56は、タペットボディ52と一体的に形成されていて、タペットボディ内でのローラシュー56の傾動は不可能になっている。この場合、タペットボディ52は、ポンプハウジング部14の孔54内で配置されており、タペットボディ52は、孔54内で、ローラ60の回転軸線61に対して垂直方向で、ローラ60の回転軸線61方向よりも少ない遊びを有して案内されている。この場合、ポンプハウジング部14内に設けられた孔54は、一定の直径を有している。ここでは、タペットボディ52は、ローラシュー56に関して、上述したように形成されていてよく、したがってタペットボディ52は、ローラ60の回転軸線61に対して垂直方向で、ローラ60の回転軸線61方向で有する外径d’よりも大きな外径D’を有している。タペットボディ52は、横断面で見て、図4に示したローラシュー56の構成と同様に、比較的大きな外径D’を有する領域と比較的小さな外径d’を有する領域とを備えるか、またはタペットボディ52は、図5に示したローラシュー56の構成と同様に、横断面で見て、卵形に形成することができる。タペットボディ52の、孔54における、回転軸線61に対しての垂直方向の遊びと、ローラ60の回転軸線61方向の遊びとの差は、使用例に応じて、たとえば約10μmから100μmまでであってよい。
プリロードの掛けられた戻しばね56によって、タペットアセンブリ50は、ローラ60を介して、駆動軸12のカム26との接触状態で維持される。駆動軸12の回転運動の際に、タペットアセンブリ50は、往復運動で駆動される。ポンプピストン34が半径方向内向きに運動する、ポンプピストン34の吸入ストロークの際に、ポンプ作業室38に、入口弁42の開放状態で、燃料流入通路40を通って燃料が充填され、この場合、出口弁46は閉じられている。ポンプピストン34が半径方向内向きに運動する、ポンプピストン34の圧送ストロークの際に、ポンプピストン34によって、燃料が、高圧下で、出口弁46の開放状態で、燃料流出通路44を通って高圧アキュムレータ110に向かって圧送され、この場合、入口弁42は閉じられている。

Claims (11)

  1. 特に燃料供給用の高圧ポンプのためのタペットアセンブリであって、中空円筒状のタペットボディ(52)を備えており、該タペットボディ(52)内に、該タペットボディ(52)の長手軸線(53)方向でローラシュー(56)が挿入されており、該ローラシュー(56)内でローラ(60)が回動可能に支承されている形式のものにおいて、
    前記ローラシュー(56)は、前記ローラ(60)の回転軸線(61)に対して垂直方向で僅かな遊びを有しているか、または遊び無しに、前記タペットボディ(52)内で配置されていて、かつ前記ローラ(60)の前記回転軸線(61)方向で、前記ローラ(60)の前記回転軸線(61)に対して垂直方向よりも大きな遊びを有して、前記タペットボディ(52)内に配置されていることを特徴とする、タペットアセンブリ。
  2. 前記ローラシュー(56)は、前記タペットボディ(52)内に圧入されており、前記ローラ(60)の前記回転軸線(61)に対して垂直方向で、前記ローラシュー(56)と前記タペットボディ(52)との間にプレス嵌めが存在することを特徴とする、請求項1記載のタペットアセンブリ。
  3. 前記ローラシュー(56)は、前記タペットボディ(52)の前記長手軸線(53)に対して垂直方向の横断面で、前記ローラ(60)の前記回転軸線(61)方向で前記ローラシュー(56)の有する直径(d)よりも大きな直径(D)を有していることを特徴とする、請求項1または2記載のタペットアセンブリ。
  4. 前記ローラシュー(56)は、前記タペットボディ(52)の前記長手軸線(53)に対して垂直方向の横断面で、卵形に形成されていることを特徴とする、請求項3記載のタペットアセンブリ。
  5. 前記ローラシュー(56)は、前記タペットボディ(52)の前記長手軸線(53)方向でストッパ(62)に当接しており、前記ローラシュー(56)は、少なくとも概ね、前記ローラ(60)の前記回転軸線(61)に対して垂直に前記ローラシュー(56)を通って延在する中心平面(55)の付近でのみ、前記ストッパ(62)に当接していることを特徴とする、請求項1から4までのいずれか1項記載のタペットアセンブリ。
  6. 前記ローラシュー(56)は、前記ストッパ(62)に向いた側の面で、前記中心平面(55)の付近で隆起部(68)を有しており、該隆起部(68)によって、前記ローラシュー(56)は、前記ストッパ(62)に当接していることを特徴とする、請求項5記載のタペットアセンブリ。
  7. 前記タペットボディ(52)は、前記ローラシュー(56)の圧入の際に、前記タペットボディ(52)が、前記ローラ(60)の前記回転軸線(61)に対して垂直方向で、前記タペットボディ(52)の、前記ローラ(60)の前記回転軸線(61)方向で有する外径(d’)よりも大きな外径(D’)を有するように、変形するようになっていることを特徴とする、請求項2から6までのいずれか1項記載のタペットアセンブリ。
  8. 特に内燃機関の燃料噴射装置のための、燃料高圧搬送用の高圧ポンプであって、少なくとも1つのカム(26)または偏心体を有する駆動軸(12)と、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)とを備えており、前記ポンプピストン(34)は、タペットアセンブリ(50)を介して前記駆動軸(12)の前記カム(26)または前記偏心体に支持されていて、前記駆動軸(12)によって往復運動で駆動されるようになっている形式のものにおいて、
    前記タペットアセンブリ(50)は、請求項1から7までのいずれか1項記載の構成に従って形成されていることを特徴とする、高圧ポンプ。
  9. 特に内燃機関の燃料噴射装置のための、燃料高圧搬送用の高圧ポンプであって、少なくとも1つのカム(26)または偏心体を有する駆動軸(12)と、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)とを備えており、前記ポンプピストン(34)は、タペットアセンブリ(50)を介して前記駆動軸(12)の前記カム(26)または前記偏心体に支持されていて、前記駆動軸(12)によって往復運動で駆動されるようになっており、前記タペットアセンブリ(50)は、タペットボディ(52)を有しており、該タペットボディ(52)は、当該高圧ポンプのハウジング部(10)の孔(54)内で摺動可能に案内されており、前記タペットアセンブリ(50)は、ローラシュー(56)を有しており、該ローラシュー(56)内でローラ(60)が回動可能に支承されており、該ローラ(60)は、前記駆動軸(12)の前記カム(26)または前記偏心体に沿って転動するようになっている形式のものにおいて、
    前記タペットボディ(52)は、前記ポンプハウジング部(10)の前記孔(54)内で、前記ローラ(60)の回転軸線(61)に対して垂直方向で、比較的僅かな遊びを有して配置されていて、かつ前記ローラ(60)の前記回転軸線(61)方向で、比較的大きな遊びを有して配置されていることを特徴とする、高圧ポンプ。
  10. 前記タペットボディ(52)は、前記ローラ(60)の前記回転軸線(61)に対して垂直方向で、前記ローラ(60)の前記回転軸線(61)方向で前記タペットボディ(52)の有する外径(d’)よりも大きな外径(D’)を有していることを特徴とする、請求項9記載の高圧ポンプ。
  11. 前記タペットボディ(52)は、該タペットボディ(52)の長手軸線(53)に対して垂直方向の横断面で、卵形に形成されていることを特徴とする、請求項10記載の高圧ポンプ。
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