JP2011521159A - 燃料高圧ポンプ - Google Patents

Abstract

本発明は、内燃機関の燃料噴射システムのための燃料高圧ポンプであって、ポンプケーシング（２）を備え、少なくとも１つのポンプエレメント（３）を備え、ポンプエレメント（３）はピストン（８）を有し、ピストン（８）はカム（１８）により駆動されており、カム（１８）はローラ（１５）と協働し、ローラ（１５）の端部（３１，３２）は２つの側方衝突面によって画成されており、２つの側方衝突面は燃料高圧ポンプ（１）の運転中に対応面に接触する、内燃機関の燃料噴射システムのための燃料高圧ポンプに関する。廉価に製造可能でかつ長寿命を有する燃料高圧ポンプを提供するために、側方衝突面は環状円板面（４０；５０）として構成されており、かつ、中央の内側領域において対応面と接触しない。

Description

本発明は、内燃機関の燃料噴射システムのための燃料高圧ポンプであって、ポンプケーシングを備え、ピストンを有する少なくとも１つのポンプエレメントを備え、ピストンはカムにより駆動されており、カムはローラと協働し、ローラの端部は２つの側方衝突面によって画成されており、２つの側方衝突面は燃料高圧ポンプの運転中に対応面に接触する、内燃機関の燃料噴射システムのための燃料高圧ポンプに関する。

対応面は、例えばプランジャボディに設けることができ、ローラの運動を軸線方向において制限する。

発明の開示
本発明の目的は、請求項１の上位概念部に記載の燃料高圧ポンプを改良して、廉価に製造可能で長寿命を有する燃料高圧ポンプを提供することである。

上記目的は、内燃機関の燃料噴射システムのための燃料高圧ポンプにおいて、ポンプケーシングを備え、ピストンを有する少なくとも１つのポンプエレメントを備え、ピストンはカムにより駆動されており、カムはローラと協働し、ローラの端部は２つの側方衝突面によって画成されており、２つの側方衝突面は燃料高圧ポンプの運転中に対応面と接触する、内燃機関の燃料噴射システムのための燃料高圧ポンプにおいて、側方衝突面が環状円板面として構成されており、中央の内側領域において対応面との接触から解放されていることにより達成される。

燃料高圧ポンプの有利な構成は、環状円板面が同軸的な外側領域において対応面との接触から解放されていることを特徴とする。適切に接触しないようにすることにより、燃料高圧ポンプの運転中のローラの側方衝突により、対応する対応面にもたらされる磨耗を著しく減じることができる。環状円板面として、同心的若しくは同軸的な２つの円によって画成される面がある。円環状面は平らに又は湾曲されて構成されていてよい。

燃料高圧ポンプのさらに別の有利な構成は、環状円板面が、ローラを縦断面において見て、夫々凸状に湾曲されていることを特徴とする。曲率半径は、従来のローラにおいては、丸味を帯びた凸部の曲率（Kuppenradius）とも称呼される。本発明に係るローラにおいては、従来の丸味を帯びた凸部の形態は非接触部により変更されている。凸状に湾曲された環状円板面は、球帯の形状を有している。球が２つの平行な平面によって切断された場合にもたらされる球層（Kugelschicht）の球面に設けられている部分が球帯と称呼される。

燃料高圧ポンプのさらに有利な構成は、中央の内側領域が夫々、ローラの長手方向軸線に対して垂直に配置されている平坦部を有していることを特徴とする。平坦部は実質的に円板の形状を有している。

燃料高圧ポンプのさらに別の有利な構成は、中央の内側領域が夫々、凹部を有していることを特徴とする。凹部により、中央の内側領域が対応する対応面と接触することは確実に防がれる。

燃料高圧ポンプのさらに別の有利な構成は、環状円板面が関連する同軸的な外側領域に対して隆起させられていることを特徴とする。隆起部又は突出部により、同軸的な外側領域が対応する対応面と接触することは確実に防がれる。

燃料高圧ポンプのさらに別の有利な構成は、同軸的な外側領域が、ローラを縦断面において見て、円錐台形に先細りしていることを特徴とする。有利には円錐角は、同軸的な外側領域が環状円板面よりも大きな勾配を持って外方に傾斜するように選択されている。

燃料高圧ポンプのさらに別の有利な構成は、中央の内側領域と、中央の内側領域に関連する環状円板面との間の移行部、及び環状円板面と、環状円板面に関連する同軸的な外側領域との間の移行部、及び同軸的な外側領域とローラのシリンダボディとの間の移行部が丸味付けされていることを特徴とする。丸味付けにより緩やかな移行部がもたらされる。

本発明のさらなる利点、特徴及び個々の構成は、図面に基づいて異なる構成を詳細に記載した以下の説明から明らかになる。

ポンプエレメントの縦断面図において、一実施の形態に係る燃料高圧ポンプの一区分を示す図である。 図１の区分ＩＩをローラと共に拡大した図である。 図２のローラだけを示す平面図である。 第１の実施の形態の縦断面図において、図３の区分ＩＶの拡大した区分を示す図である。 第２の実施の形態の図４と同じ区分を示す図である。

実施の形態の説明
図１，２には、ポンプエレメント３の縦断面において、ポンプケーシング２を備えた燃料高圧ポンプの一区分が示されている。燃料高圧ポンプ１は自動車の燃料噴射システムの一部分であり、有利にはフィードポンプによって燃料タンクから燃料高圧ポンプ１へ圧送される燃料を高圧で負荷するために働く。高圧で負荷された燃料は、次いで中央の燃料高圧リザーバに供給される。燃料高圧リザーバはコモンレールとも称呼される。中央の燃料高圧リザーバに、インジェクタとも称呼される燃料噴射弁が接続されている。燃料噴射弁を介して高圧負荷された燃料は内燃機関の燃焼室内に噴射される。

各ポンプエレメント３はエレメント孔４を有している。エレメント孔４内にシリンダヘッド（図示せず）から出発するエレメントボディ６が突入している。エレメントボディ６内に、高圧ピストン８が往復運動可能に案内されている。高圧ピストン８は長手方向軸線９を備えた真っ直ぐな円形シリンダの形態を実質的に有している。双方向矢印１０により、高圧ピストン８がエレメントボディ６において長手方向軸線９に沿って往復運動可能に案内されていることが示されている。

高圧ピストン８の一方の端部がシリンダヘッドにおいて圧力室を画成する。圧力室は吸込み弁を介してフィードポンプと接続している。さらに、圧力室は圧力弁を介して中央の燃料高圧リザーバに接続している。ピストン８が圧力室から外に運動すると、燃料は圧力室内に吸い込まれる。ピストン８が圧力室内に運動すると、圧力室内に存在する燃料は高圧で負荷される。

圧力室とは反対の端部においてピストン８はピストン基部１２を有している。ピストン基部１２は実質的に円板の形態を有しており、ピストン８に一体に結合されている。ピストン８とは反対のピストン基部１２の端面は、ローラシュー１４に接触している。ローラシュー１４においてローラ１５は、ローラ１５の長手方向軸線１６を中心に回動可能に案内されている。ローラ１５の長手方向軸線１６は、ピストン８の長手方向軸線９に対して横方向に延在している。ローラ１５は駆動軸２０のカム１８と協働する。駆動軸２０によりピストン８は駆動される。駆動軸２０は回動軸線２１を中心に回動可能である。

エレメント孔４内において、プランジャ２２はピストン８の長手方向軸線９の方向に往復運動可能に収容されている。プランジャ２２は実質的に中空の円筒の形態を有しており、半径方向内側にウェブ２４を有している。ウェブ２４によってプランジャ２２はローラシュー１４において支持される。ローラシュー１４とは反対のウェブ２４の表側に、ばね受２５が載置されている。ばね受２５は中央の貫通孔を有している。貫通孔を通ってピストン８が貫通して延びている。ピストン８のピストン基部１２は、軸線方向でばね受２５とローラシュー１４との間に配置されている。

ピストン８のための戻しばね２６は、ばね受２５とシリンダヘッドとの間において緊締されている。戻しばね２６の予負荷力により、ピストン基部１２がローラシュー１４に接触させられているか、若しくはローラシュー１４がローラ１５に接触させられているか、若しくはローラ１５が駆動軸２０のカム１８に接触させられている。矢印２８により、カム１８を備えた駆動軸２０が燃料高圧ポンプ１の運転中に回動軸線２１を中心に回動することが示されている。

図３には、ローラ１５だけが平面図で示されている。ローラ１５は、丸味を帯びた凸部状の隆起部を備えた真っ直ぐな円筒の形態を実質的に有している。ローラ１５は燃料高圧ポンプにおいて、駆動軸、特にカム軸の回転運動を往復運動（oszillierende Bewegung）に変更すための伝達部材として働く。

燃料高圧ポンプの運転中に、ローラ１５には、ローラ１５の機能に影響を与えることがある力が半径方向及び軸線方向において発生する。この力を制御できるように若しくは緩和するために、ローラは半径方向及び軸線方向に案内されている。

図１，２に示されている実施の形態においては、ローラ１５は半径方向でローラシュー１４において案内されている。ローラシューは、ローラ１５を転動過程中に駆動軸の対応走行面において位置保持し、半径方向の運動を吸収する。軸線方向の力はローラ１５の端部３１，３２において形成されている丸味を帯びた凸部を介してプランジャ２２に伝達される。

ローラ１５の軸線方向の運動を横方向において制限することにより、ローラ１５がローラ１５に対して相対的に停止しているプランジャ２２に衝突する衝突状態がもたらされる。この衝突プロセスにおいては、１つの接触点又は複数の接触点に磨耗が発生する。磨耗は構成部材の故障に繋がることがある。本発明の本質的な態様によれば、ローラ１５の端部３１，３２は構成部材の磨耗の減少及び構成部材の寿命の向上のために幾何学的に最適化される。

端部３１，３２の幾何学的に適合された丸味を帯びた凸部の幾何学形状により、ローラ１５とプランジャ２２との間の接触領域は、運転中に発生する磨耗を考慮して最適化され、端部３１，３２に設けられている丸味を帯びた凸部の中央及び縁領域は接触しない。これにより、通常最大の磨耗が発生する端部３１，３２に設けられている丸味を帯びた凸部は主に係合せず、発生する摩擦力は、この摩擦力を良好に吸収できる比較的大きな領域に分散される。これにより、側方衝突特性は著しく改善される。

図４において、図３の区分ＩＶが拡大されて縦断面図に示されている。本発明の実質的な態様により、ローラ１５の側方衝突面は環状円板面４０として構成されている。環状円板面４０は球帯の形態を有しており、凸状に湾曲されている。環状円板面４０は円錐台区分の形態を有していてもよい。環状円板面４０はローラ１５の長手方向軸線１６を中心に延在している。

半径方向内側に環状円板面４０は内径４１を有しており、半径方向外側に外径４２を有している。内径４１の内側の領域は、平坦部４４として平らに構成されている。外径４２の半径方向外側には、同軸的な外側領域４６が延在している。外側領域４６は円錐台区分の形態を有している。

本発明の本質的な態様によれば、ローラ１５の側方衝突部の接触を、内径４１と外径４２との間における環状円板面４０に限定するために、ローラの丸味を帯びた凸部は内径４１の内側及び外径４２の外側においては接触しない。図４から判るように、この接触しない形態は、環状円板面４０と同軸的な外側領域４６との間の移行部における角度変更及び／又は平坦部４１により実現することができる。

図５には、環状円板面５０を備えた端部３１が示されている。環状円板面５０は内径５１と外径５２との間に延在している。環状円板面５０は図４に示した環状円板面４０と実質的に同一に構成されている。上記実施の形態との相違点は、図５において内径５１の内側に凹部５４が設けられている。凹部５４の深さ及び高さは符号５５で示されている。

さらに、外径４２の半径方向外側に延在している同軸的な外側領域５６は、環状円板面４０が同軸的な外側領域に対して隆起しているか又は高められているように、環状円板面から段付けされている。隆起部の高さは同様に符号５５で示されている。寸法４１；５１，４２；５２，５５の設定は、運転の基本条件に基づいて行われる。

Claims (10)

1. 内燃機関の燃料噴射システムのための燃料高圧ポンプであって、ポンプケーシング（２）を備え、ピストン（８）を有する少なくとも１つのポンプエレメント（３）を備え、ピストン（８）はカム（１８）により駆動されており、該カム（１８）はローラ（１５）と協働し、該ローラ（１５）の端部（３１，３２）が２つの側方衝突面によって画成されており、該２つの側方衝突面は燃料高圧ポンプ（１）の運転中に対応面に接触する、内燃機関の燃料噴射システムのための燃料高圧ポンプにおいて、
   前記側方衝突面は環状円板面（４０；５０）として構成されており、かつ、中央の内側領域において前記対応面と接触しないことを特徴とする、内燃機関の燃料噴射システムのための燃料高圧ポンプ。
2. 環状円板面（４０；５０）と同軸的な外側領域（４６；５６）は、前記対応面と接触しないことを特徴とする、請求項１記載の燃料高圧ポンプ。
3. 環状円板面（４０；５０）は、ローラ（１５）を縦断面において見て、夫々凸状に湾曲されていることを特徴とする、請求項１又は２記載の燃料高圧ポンプ。
4. 前記中央の内側領域は夫々、平坦部（４４）を有しており、該平坦部（４４）はローラ（１５）の長手方向軸線（１６）に対して垂直に配置されていることを特徴とする、請求項１から３までのいずれか一項記載の燃料高圧ポンプ。
5. 前記中央の内側領域は夫々、凹部（５４）を有していることを特徴とする、請求項１から４までのいずれか一項記載の燃料高圧ポンプ。
6. 環状円板面（５０）は関連する同軸的な外側領域（５６）に対して隆起していることを特徴とする、請求項１から５までのいずれか一項記載の燃料高圧ポンプ。
7. 同軸的な外側領域（４６）は、ローラ（１５）を縦断面において見て、円錐台状に先細りしていることを特徴とする、請求項１から６までのいずれか一項記載の燃料高圧ポンプ。
8. 前記中央の内側領域と、該中央の内側領域に関連する環状円板面（４０；５０）との間の移行部が丸味付けされていることを特徴とする、請求項１から７までのいずれか一項記載の燃料高圧ポンプ。
9. 環状円板面（４０；５０）と、該環状円板面（４０；５０）に関連する同軸的な外側領域（４６；５６）との間の移行部が丸味付けされていることを特徴とする、請求項１から８までのいずれか一項記載の燃料高圧ポンプ。
10. 同軸的な外側領域（４６；５６）と前記ローラの円筒体との間の移行部が丸味付けされていることを特徴とする、請求項１から９までのいずれか一項記載の燃料高圧ポンプ。

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