JP2010533818A - ローラタペットを有する燃料高圧ポンプ - Google Patents

Abstract

本発明は、耐用年数を高めた、ローラタペットを備えたラジアルピストンポンプに関する。これは本発明によれば、タペット（２３）とローラ（２８）とガイド体（２９）との間の接触箇所が、強制的に燃料で潤滑されるようにしたことによって、解決された。

Description

本発明は、内燃機関の燃料噴射システム特にコモンレール燃料噴射システムにおいて燃料高圧を発生させるためのラジアルピストンポンプであって、ポンプケーシングに支承された駆動軸が設けられており、該駆動軸は、この駆動軸に関連して半径方向でそれぞれ１つの部材孔内に配置された少なくとも１つのピストンを支持しており、これらのピストンは、前記駆動軸を回転させることによって前記部材孔内で半径方向に往復移動せしめられるようになっており、前記ピストンと前記駆動軸との間に配置され、かつ前記ポンプケーシング内でガイドされたタペットが設けられている形式のものに関する。

このようなラジアルピストンポンプは、例えばドイツ連邦共和国特許第１０３５６２６２号明細書により公知である。この公知のラジアルピストンポンプにおいては、タペットとポンプケーシングとによってそれぞれ１つのタペット室が画成されており、該タペット室内にそれぞれ１つのばねが配置されており、該ばねがタペットを駆動軸又はカムシャフトに当接させて保持させるようになっている。タペットは、ラジアルピストンポンプのピストンの往復運動と共に往復運動せしめられるようになっているので、タペット室の容積は周期的に変化する。

タペットと駆動軸との間の摩擦を減少させるために、ローラがタペットに滑動支承されており、この場合、ローラは駆動軸のカムの転動面に沿って転動するようになっている。

本発明の課題は、このような形式のラジアルピストンポンプをその耐用年数、確実性、摩耗及び効率に関連して改善することである。

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特にコモンレール燃料噴射システムにおいて燃料高圧を発生させるためのラジアルピストンポンプであって、ポンプケーシングに支承された駆動軸と、前記駆動軸に関連して半径方向でそれぞれ１つの部材孔内に配置された少なくとも１つのピストンとが設けられており、該少なくとも１つのピストンが前記駆動軸を回転させることによって前記部材孔内で半径方向に往復移動せしめられるようになっており、前記ピストンと前記駆動軸との間に配置され、前記ポンプケーシング内でガイドされたタペットと、該タペットと前記ポンプケーシングとによって画成されたそれぞれ１つのタペット室とが設けられており、前記タペット室が流体接続部を介して駆動装置室に流体接続しており、前記タペットの、前記駆動軸に面した側の端部に、ローラを収容するための凹部が設けられている形式のものにおいて、前記タペット室と前記駆動装置室との間の流体接続部の少なくとも一部が前記凹部内に開口していることによって解決された。

本発明に従って、タペット室と駆動装置室との間に設けられた、凹部内に開口する流体接続部によって、タペットのそれぞれのストローク運動に伴って、燃料が、タペットとローラとの間の接触面に供給される。これによって、冷却作用を有する潤滑剤流が形成され、この潤滑剤流は、ローラ、タペット・ガイド体及びガイド孔の摩擦学的な条件を改善する。このような潤滑剤流は、回転数に関連しているので、高回転数の燃料高圧ポンプにおける、ローラとタペットとの間の摩耗が特に効果的に避けられる。それでも摩耗が生じた場合、摩耗に伴って発生した粒子は、タペットの往復運動によって供給された燃料によって摩耗箇所から洗い流される。これによって、ローラとガイド体との間の接触箇所における摩耗に基づく、燃料高圧ポンプの機能的な妨害を恐れる必要はない。

タペット室と駆動装置室との間の付加的な流体接続部によって、駆動装置室内の圧力脈動は減少される。これは同様に燃料高圧ポンプの運転特性に有利に働く。

しかもガイド孔内におけるタペットの流体抵抗は、付加的な流体接続部によって減少される。これによって、タペット運動による散逸損失も減少される。従って、燃料が過大に加熱されることはなく、ポンプの効率は高められる。

駆動装置室とタペット室との間の本発明による流体接続部の別の利点は、製造コストが安価であって、しかも、大量生産で製造された燃料高圧ポンプに後から追加して取り付けることができる、という点にある。このためには、タペットの構成を変えるだけでよい。その他のすべての構成部分は、変更を加えることなしにそのまま使用することができる。

本発明の特に有利な構成によれば、タペットが少なくとも１つの溝を有しており、有利には、凹部の両端部に１つの溝を有している。この場合、溝は、タペットのほぼ軸方向に延在している。これによって、簡単な形式で、タペット室と凹部との間に本発明による流体接続部を形成することができる。選択的に、タペット内に孔を設け、この孔が、タペット室と凹部の両端部との間の本発明による流体接続部を形成していてもよい。

凹部の両端部に設けられた前記流体接続部が前記凹部内に開口していれば特に有利である。何故ならば、この場合、タペットによって供給された燃料は摩擦学的に問題のある箇所、つまりガイド体とローラとの間の接触ゾーンに直接供給されるからである。しかもこのような形式で、タペットとローラとの間の摩耗に基づいて発生する粒子は、有利な形式でこの接触箇所から洗い流される。

本発明の別の実施態様によれば、前記ポンプケーシング内に少なくとも１つの接続孔が設けられており、該少なくとも１つの接続孔によって２つのタペット室が流体接続されている。

これによって、タペットによって駆動装置室からタペット室に、及びその逆にタペット室から駆動装置室に搬送される燃料の「送出し容積」を制限することができる。接続孔及び本発明による流体接続部の流体抵抗を適当に規定することによって、本発明に従って液圧式に搬送された燃料量を必要な量に限定することができるので、タペットのポンプ作業を必要な程度に減少させることができる。

この変化実施例においては、接続孔を付加的にポンプケーシング内に形成するだけで、隣接し合う２つのタペット室は互いに流体接続される。このような手段は、これまでも時折、大量生産により製造されたポンプケーシングにおいて行われてきたので、大量生産によって製造されたラジアルピストンポンプに、本発明による流体接続部を形成する孔を後から設けることは、多くのケースにおいて可能である。

付加的に、流体接続部に、潤滑剤供給部を開口させることもできるので、常に新鮮な冷却された燃料が、ローラとガイド体との間の摩擦学的に問題のある接触箇所に供給されるようになっている。

選択的に、２つのタペット室を、外部の接続管路を介して流体接続させることもできる。この変化実施例は、構造的な理由又はその他の理由から、接続孔をポンプケーシングに設けることができない場合に、有利である。

本発明によるラジアルピストンポンプの機能は、いずれにしても駆動軸に設けられている、冷却及び潤滑のための燃料供給部を、２つのタペット室間の流体接続部内に開口させるようにすれば、さらに改善される。何故ならば、この場合、所定量の潤滑剤を、潤滑及び冷却のために、タペット及びタペット室に供給することができるからである。これによって、本発明によるラジアルピストンポンプの負荷容量は、付加的な製造コスト又は作製コストをかけることなしに、高められる。

本発明によるラジアルピストンポンプにおいては、駆動軸は、カムシャフト又は偏心体軸として構成されている。同様に、タペットにローラを設けることもできる。このローラは、カムシャフトに沿って転動するので、タペットとカムシャフトとの間の摩擦力は減少される。

本発明のその他の利点、特徴及び詳細は、図面に示した実施例を用いて以下に詳しく説明されている。この場合、請求項及び実施例に記載した特徴は、それぞれ単独でも、また任意の組合せでも、発明性を有している。

本発明の１実施例によるラジアルピストンポンプの概略的な断面図である。 本発明によるローラタペットの拡大した縦断面図である。 図２ａに示したローラタペットの側面図である。

図１は、内燃機関の燃料噴射システム特にコモンレール燃料噴射システムにおける燃料高圧供給のためのラジアルピストンポンプの概略的な断面図である。図１に示したラジアルピストンポンプは、必要量制御装置を備えている。供給量制御は、低圧側で調量ユニットＺＭＥを介して行われる。

図１に示したラジアルピストンポンプは、ポンプケーシング１内に支承された駆動軸２を有しており、この駆動軸２は、１８０゜ずらして配置された２つのカム３６を備えている。ピストン８は、それぞれ部材孔１１内に半径方向で往復移動可能に収容されている。ピストン８は、互いに約９０゜の角度を保って配置されていて、その駆動軸２とは反対側の端部にフィード室（図示せず）を画成している。

ピストン８の、駆動軸２に面した側の端部において、ピストン８はタペット２３の底部２０に支持されている。タペット２３の底部２０とピストン８との間における力の伝達を改善するために、ピストン８にディスク１４が設けられている。このディスク１４は、ピストン８と一体的に構成されているか、又は取り外し可能にピストン８に固定されている。ディスク１４はばね１７によってプリロード（予備荷重）をかけられている。つまりディスク１４はばね１７によって付勢されている。タペット２３の底部２０から、円筒形のガイド体２６が、図示していない自由室に向かって延在している。ガイド体２６は、タペット２３の一部であって、ガイド孔２９内におけるタペット２３の傾きを阻止する。タペット２３はポンプケーシング１内でしゅう動可能である。

タペット２３の底部２０に半円形の凹部２７が設けられており、この半円形の凹部２７は、ローラ２８を支承するために用いられる。凹部２７とローラ２８とは滑り軸受を形成しており、ローラ２８は駆動軸２のカム３６のカム面に沿って転動するようになっている。ローラ２８は側方でガイド体２６に固定されている。この場合、ローラ２８の端面側とガイド体２６との間で、摩耗を引き起こす相対運動が行われる。

図１に示したラジアルピストンポンプは、タンクからプレフィードポンプによって供給される燃料を高圧で負荷するために用いられる。ピストン８は、フィード行程において駆動軸２のカム３６の偏心運動に基づいて、駆動軸の回転軸線つまりカムシャフト２から離れる方向に移動せしめられる。吸込み行程において、ピストン８はカムシャフト２の軸線に向かって半径方向に移動し、それによって図示していないフィード室内に燃料を吸い込むようになっている。

図２ａにはタペット２３の縦断面図が示されていて、図２ｂにはタペットの側面図が示されている。縦断面図（図２ａ）から分かるように、図示の実施例において底部２０はガイド体２６内に挿入されている。底部２０とガイド体２６との間の形状結合（形状による束縛）式の接続を得るために、ゼーゲルリング（保持器）３０が設けられている。

図２ａの縦断面図により分かるように、ローラ２８はその端面側が丸味を付けられていて、側方でガイド体２６によって固着保持されている。ガイド孔２９内におけるタペット２３の往復運動に基づいてローラ２８の端面側はガイド体２６の内側に沿って回転する。この場合に発生する摩耗を減少させるために、本発明によれば、タペット室３２，３３と凹部２８との間に流体接続部が設けられている。本発明による流体接続部は、ローラ２８とタペット２３との間の摩擦学的な関係を改善する。

図２ａには、本発明による接続部の２つの変化実施例が示されている。図２ａの右側には、ローラ２８とガイド体２６との間の接触箇所に燃料を供給するための溝５３が示されている。図２ａの左側には、孔５５として構成された本発明による流体接続部の選択的な構成が示されており、この孔５５は、ローラ２８とガイド体２６との間の接触箇所に燃料を供給する。通常は、タペット２３の両側は同じ構成である。溝５３及び孔５５は本発明の選択的な実施例の構成である。これら２つの選択的な実施例のうちのどちらを使用するかは、個々の具体的なケースの事情に基づいている。

タペット２３が駆動軸のカム３６によって駆動されると、図２ａに二重矢印で示された往復運動を実施する。タペット室３２，３３内にも、駆動装置室３５内にも燃料が存在するので、ピストンが図２ａで見て上から下へ移動すると、タペット２３の往復運動によって、燃料が駆動装置室３５からタペット室３２及び３３へ供給される。タペット２３が下から上へ移動すると、流れ方向が逆転され、燃料はタペット室３２，３３から駆動装置室３５内へ供給される。本発明による流体接続部によって、このような強制的に行われる作用が得られる。本発明による流体接続部は、溝５３及び孔５５を利用して、燃料がローラ２８とガイド体２６との間の接触箇所に供給されるようにしたものである。本発明の流体接続部によって、摩耗が著しく減少される。何故ならば、摩擦学的に問題のある箇所は燃料によって潤滑されるからである。また、摩耗が発生した場合、この際に生じる摩耗粒子がローラ２８とガイド体２６との間の接触領域から直ちに洗い流されるので、それ以上の損傷を引き起こすことはない。

しかも、ポンピング運動時に燃料がタペット室３２，３３から駆動装置室３５内に戻ることによって生じる散逸損失は、著しく減少されるので、ポンプ効率は改善され、燃料が過大に加熱されることはない。

ピストン８とピストン９との間の角度が９０゜であるので、タペット室３２及び３３内の容積変化は９０゜ずらして行われる。この位相のずれは、タペット３２と３３との間に接続孔３７が設けられていることによって利用され、タペット室の容積が減少されると常に、このタペット室内に存在する燃料が部分的に、隣接するタペット室に送られると同時にこのタペット室の容積が減少するようになっている。燃料のその他の部分は、溝５３若しくは孔５５及び、タペット２３，２４の底部２０に設けられた補償孔４１を通って流れる。

この場合、溝５３若しくは孔５５の液圧的な横断面と、補償孔４１の液圧的な横断面並びに、タペット３２と３３との間の接続孔３７の液圧的な横断面とを適当な寸法に設計することによって、十分に大量の燃料量が溝５３若しくは孔５５を通って流れ、それによって、ローラ２８とガイド体２６との間の接触領域における摩耗が必要な程度に減少される。

図示の実施例において、カムシャフト２及びその支承部（図示せず）の潤滑は、絞り３９を備えた潤滑剤供給部３８を介して行われる。この潤滑剤供給部３８に、内燃機関の図示していない燃料タンクから供給管路４０を介して燃料が直接供給される。この供給管路４０から管路４３が分岐しており、この管路４３は、ラジアルピストンポンプの調量ユニットＺＭＥに燃料を供給する。

Claims (9)

1. 内燃機関の燃料噴射システム殊にコモンレール燃料噴射システムにおいて燃料高圧を発生させるためのラジアルピストンポンプであって、ポンプケーシング（１）に支承された駆動軸（２）と、前記駆動軸に関連して半径方向でそれぞれ１つの部材孔（１１）内に配置された少なくとも１つのピストン（８）とが設けられており、該少なくとも１つのピストン（８）が前記駆動軸（２）を回転させることによって前記部材孔（１１）内で半径方向に往復移動せしめられるようになっており、前記ピストン（８）と前記駆動軸（２）との間に配置され、かつ前記ポンプケーシング（１）内でガイドされたタペット（２３）と、該タペット（２３）と前記ポンプケーシング（１）とによって画成されたそれぞれ１つのタペット室（３２，３３）とが設けられており、前記タペット室（３２，３３）が流体接続部を介して駆動装置室（３５）に流体接続しており、前記タペット（２３）の、前記駆動軸（２）に面した側の端部に、ローラ（２８）を収容するための凹部（２７）が設けられている形式のものにおいて、
   前記タペット室（３２，３３）と前記駆動装置室（３５）との間の流体接続部の少なくとも一部が前記凹部（２７）内に開口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ラジアルピストンポンプ
2. 前記タペット（２３）が少なくとも１つの溝（５３）を有しており、該溝（５３）が前記タペット（２３）のほぼ軸方向に延在している、請求項１記載のラジアルピストンポンプ。
3. 前記タペット（２３）が少なくとも１つの孔（５５）を有しており、該孔（５５）が前記タペット（２３）のほぼ軸方向に延在している、請求項１記載のラジアルピストンポンプ。
4. 前記凹部（２７）が、前記タペット（２３）の底部（２０）に形成されている、請求項１から３までのいずれか１項記載のラジアルピストンポンプ。
5. 前記流体接続部（５３，５５）が、前記凹部（２７）の両端部においてこの凹部（２７）に開口している、請求項１から４までのいずれか１項記載のラジアルピストンポンプ。
6. 前記ポンプケーシング（１）内に少なくとも１つの接続孔（３７）が設けられており、該少なくとも１つの接続孔（３７）が前記２つのタペット室（３２，３３）を流体接続している、請求項１から５までのいずれか１項記載のラジアルピストンポンプ。
7. 潤滑剤供給部（３８）が、２つのタペット室（３２，３３）間の流体接続部（３７）内に開口している、請求項１から６までのいずれか１項記載のラジアルピストンポンプ。
8. 前記タペット（２３）が付加的に補償孔（４１）又は補償溝を有している、請求項１から７までのいずれか１項記載のラジアルピストンポンプ。
9. 前記駆動軸（２）がカムシャフトとして構成されている、請求項１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。

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