JP2013501876A - 高圧ポンプ - Google Patents

Abstract

本発明は、少なくとも１つの圧送素子を備えた内燃機関の燃料噴射装置のための高圧ポンプであって、圧送素子は、駆動軸のカム（２）又は偏心輪を介してストローク運動で駆動可能なポンププランジャ（１）を有し、ポンププランジャ（１）は、タペット（３）と、駆動軸のカム（２）又は偏心輪上のローラ（４）を介して間接的に支えられる、上記高圧ポンプに関する。本発明によれば、ローラ（４）は、少なくとも１つの中心孔（５）を有し、中心孔（５）は、ローラ（４）の縦軸（Ａ）に沿って伸張し、内部輪郭を形成するための少なくとも１つの円錐形状、部分的に球形状、及び／又は、部分的に楕円形状の部分（ａ）を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、請求項１の上位概念の特徴を有する内燃機関の燃料噴射装置のための高圧ポンプに関する。

このような高圧ポンプは、例えば独国特許公開第１０２００６０４１６７３号明細書に示されている。ここで記載される高圧ポンプは、少なくとも１つのカム又は偏心輪と、少なくとも１つの圧送素子と、を備えた駆動軸を有し、この圧送素子は、駆動軸のカム又は偏心輪によってストローク運動において駆動されるポンププランジャを有する。その際に、ポンププランジャは、支持素子と、当該支持素子内に回転可能に保持されるローラと、を介して、駆動軸のカム上又は偏心輪上で支持される。支持素子及びローラは共に、支持のためのバケットタペット内に収容され、その際に、ローラと、バケットタペット及び／又は保持素子と、の間の接触領域が形成される。ローラの回転運動により、この接触領域は、増大した磨耗に晒されるため、上記明細書では、各接触領域に、高い耐摩擦性を有する表面を設けることが提案されている。

ローラとローラ収容部との間の接触領域のみならず、ローラと駆動軸のカム又は偏心輪との間の接触領域にも、ポンプの駆動中に動的な負荷が掛かる。従って、この接触領域は増大した磨耗に晒される。特に、カム上又は偏心輪上の滑走面にローラが食い込むことが起こりうる。

独国特許出願公開第２７３１４７４号明細書には、ローラプランジャにより油圧的なトルク伝達が行われるラジアルプランジャ・置換機械（Ｒａｄｉａｌｋｏｌｂｅｎ−Ｖｅｒｄｒａｅｎｇｅｒｍａｓｃｈｉｎｅ）が開示されており、ここでは、ローラは中空円筒形状の孔を有する。この孔は、置換機械の駆動中に液状媒体によって満たされるため、内圧により、ローラは持続的な厚さ（ｓｅｌｂｓｔｔｒａｇｅｎｄｅ Ｄｉｃｋｅ）を有さなくてもよい。従って、内圧は、ローラの十分な寸法安定性（Ｆｏｒｍｓｔｅｉｆｉｇｋｅｉｔ）を保障すると共に、カム板との接触領域でローラを局所的に一段と密着させることを可能とする。これにより、ヘルツ圧力の低減、及び、圧縮強度の向上が達成される。

公知の従来技術に基づき、本発明の根底には、冒頭に挙げた形態の高圧ポンプを、その耐摩擦性に関して改善するという課題がある。特に、ローラと、駆動軸のカム又は偏心輪との接触領域、及び／又は、ローラと当該ローラを収容する支持素子との接触領域における磨耗が低減されるべきである。

本課題を解決するために、請求項１に記載の特徴を備えた内燃機関の燃料噴射装置のための高圧ポンプが提案される。高圧ポンプの好適な発展形態は従属請求項に示される。

提案される高圧ポンプは、少なくとも１つの圧送素子を有し、この圧送素子は、駆動軸のカム又は偏心輪を介してストローク運動で駆動可能なポンププランジャを有し、ポンププランジャは、タペットと、駆動軸のカム上又は偏心輪上のローラと、を介して間接的に支えられる。本発明によれば、ローラは、少なくとも１つの中心孔を有し、中心孔は、ローラの縦軸Ａに沿って伸張し、少なくとも部分領域において縦軸Ａに対して斜めに延びる内部輪郭を形成するための少なくとも１つの円錐形状、部分的に球形状、及び／又は、部分的に楕円形状の部分を有する。駆動軸のカム上又は偏心輪上でポンププランジャを支持するための、この種の形態で実現されたローラは、少なくとも１つの中心孔の内部輪郭を介してローラの剛性を調整しうるという利点を有する。なぜならば、基本的に中空円筒形状に形成された部分において、ローラは、中心孔を有さない部分領域内よりも低い剛性を有するからである。しかしながら、中心孔は、ローラ本体全体を通って延びていてもよく、その際に、円錐形状、又は、部分的に球形状、及び／又は、部分的に楕円形状部分が並べられることにより、ローラの剛性の最適化をもたらす内部輪郭が定められうる。一方では、カム又は偏心輪に対してポンププランジャを護るために、ローラの剛性は十分高く選択される必要があり、他方では、ローラの剛性は、疲労なしでエラーが補正される程度に低くあるべきであろう。さらに、中心孔によってローラの重量が明らかに軽減されうるが、このことは特に、中心孔がローラ本体全体を通って伸張している場合に該当する。

小さな重量、及び、最適化されたローラの剛性によって、カム上又は偏心輪上のローラの接触圧力動作（Ａｎｄｒｕｃｋｖｅｒｈａｌｔｅｎ）が改善され、従って、ローラとカム又は偏心輪との接触領域においてより小さな動的負荷が掛かる。従って、この接触領域で磨耗現象がより少なく発生する。従って、本発明にかかる高圧ポンプは、長い寿命により優れている。

好適な実施形態によれば、少なくとも１つの中心孔は、ローラの端面から内部へと伸張する止り穴である。好適に、ローラの安定した滑走を保障するために、ローラの２つの端面に、このような止り穴が中心孔として設けられる。その際、２つの止り穴は好適に、縦軸Ａに対する垂直二等分線に関して鏡像対称性を有して（ｓｐｉｅｇｅｌｓｙｍｍｅｔｒｉｓｃｈ）構成され、即ち、２つの止り穴は、同じ長さの軸方向の部分ａに渡って伸張し、鏡像のように左右対称な（ｇｅｓｐｉｅｇｅｌｔ）内部輪郭を有する。内部輪郭を形成するために、２つの止り穴は、例えば、円錐形状、部分的に球形状、及び／又は、部分的に楕円形状に形成されうる。鏡像のように左右対称な２つの止り穴の実現はまた、カム上又は偏心輪上でのローラの安定した滑走に寄与し、従って好ましい。２つの止り穴の軸方向の伸張の程度は要請に応じて選択される。端面側に配置された２つの止り穴によって、ローラが自身の２つの端面の領域においてより低い剛性を有し、従って、当該領域におけるローラの接触圧力が低減され、カム上又は偏心輪上の滑走面は、より小さな負荷に基づいて、より少ない滑走軌道を有する。これにより更に、ローラの端部領域における端部圧力が下がるため、ローラもより小さな磨耗に晒される。

好適に、２つの止り穴、又は、１つの貫通した中心孔は、直径が内部から外部へと、即ち、少なくとも１つの端面に向かって大きくなるように形成される。即ち、ローラの剛性が端面に向かって低下する。このことは、ローラ上の端部圧力に対して好都合に作用するだけならず、このようなローラの製造を容易にする。なぜならば、中心孔の直径が端面に向かって減少することで、中心孔はアンダーカット（Ｈｉｎｔｅｒｓｃｈｎｅｉｄｕｎｇ）を有さないからである。従って、中心孔は、外部から、端面から設定されうる。代替的に、少なくとも１つの中心孔は、作業工程においてもローラと一緒に、例えば閉じた鋳型（ｇｅｓｃｈｌｏｓｓｅｎｅ Ｆｏｒｍ）を用いて製造されうる。なぜならば、アンダーカットが無いため、型からの取り出しに問題がないからである。さらに、他の製造方法も可能である。

更に有利に、中心孔は、ローラの縦軸Ａに関して回転対称性を有して形成される。即ち、ローラは、横断面において、中心孔の領域において環状に（ｕｍｌａｕｆｅｎｄ）同一の内壁強度を有する。これにより、ローラが駆動軸のカム上又は偏心輪上を安定して滑走することが保障される。従って、ローラの寸法安定性は、その軸方向の伸張に沿って変化する。

円錐形状、部分的な球形状、及び／又は、部分的な楕円形状の部分ａの他に、ローラの中心孔は、円筒形状の部分ｂも有しうる。この部分において、ローラは、一定の寸法安定性を有するため、当該部分は好適にローラの中央部分を形成する。円筒形状の部分ｂは、例えば、ローラの１の端面から他の端面へと伸張する貫通した中心孔を有しうる。円筒形状の部分ｂは好適に、当該部分ｂに連結する部分ａよりも小さな直径を有する。このようにして、内部輪郭がアンダーカットを有さないということが保障される。従って、円筒形状の部分は特に容易に製造される。

更に好適に、ローラの端面が、少なくとも部分領域に渡って、凸状に湾曲して及び／又は円錐形状に延びて形成される。端面が中心孔を有する場合に、少なくとも部分的に凸状に湾曲した及び／又は円錐形状に延びた端面は、中央の凹部を有する。端面は、中央孔への移行部において丸みを帯びて（ｇｅｒｕｎｄｅｔ）形成されうる。ローラが、両端面のそれぞれに中心孔を有する場合に、各孔を包囲する端面の残りの端部領域は、ローラとタペットとの間の接触領域を形成する。

好適な実施形態によれば、ローラは少なくとも部分的にタペット内に収容され、その際に好適に、タペットがローラ収容部の領域において中空円筒形状に形成され、従って、ローラの端面が少なくとも部分的にタペットの内周面に当接する。更なる別の支持のために、さらに、ローラ止めがバケットタペット内に配置されうる。ローラ止めも、ローラとの接触領域において動的な負荷を経験するため、ローラとローラ止めとの接触領域においても上記の効果が発揮される。

本発明は、以下では、添付の図面を用いてより詳細に記載される。
第１の実施形態にかかる、本発明にかかる高圧ポンプの圧送素子の縦断面の一部を示す。 代替的な実施形態にかかるローラの縦断面を示す。

図１に部分的に示される本発明にかかる高圧ポンプの圧送素子は、ポンププランジャ１を有し、このポンププランジャ１は、駆動軸（図示せず）のカム２上のローラ４を介して間接的に支持される。ローラ４は少なくとも部分的に、鍋形状の末端を有するタペット３内に収容される。ローラ４の更なる支持のために、更に、タペット３とローラ４との間に配置されるローラ止め９が設けられる。駆動軸の回転は、カム２を介して、当該カム２上をその外周側が滑走するローラ４上へと伝達される。従って、カム２の外周側は滑走面８を形成する。駆動軸の縦軸に対するカム２の偏心性のために、駆動軸の回転運動が、タペット３内に保持されたローラ４を介してポンププランジャ１の直線運動へと伝達される。この場合に特に、タペット３に対するローラ４の接触領域、及び、カム２の滑走面８に対するローラ４の接触領域には動的な負荷が掛かる。従って、これらの接触領域は、増大した磨耗に晒される。この接触領域には、一方では、タペット３の鍋形状の末端の内周面７に当接する端面６及び６’が挙げられる。従って、当接する端面６及び６’の領域においては、タペット３の内周面７にも強い負荷が掛かる。他方では、ローラ４の外周面１０は、カム２の滑走面８との接触領域を形成する。従って、これらの面にも強い負荷が掛かる。ローラ４の外周面１０上での摩擦、及び、カム２の滑走面８上での摩擦を特に低減するために、ローラ４は、１の端面６から他の端面６’へと当該ローラ４の縦軸Ａに添って伸張する中心孔５を有することで、中空形状に形成される。孔５は様々な部分を有し、その際、部分ａは円錐形状に形成され、部分ｂは円筒形状に形成される。従って、中心孔５は、刻み目が入った（ｐｒｏｆｉｌｉｅｒｔ）内部輪郭を有し、当該内部輪郭によって、ローラの剛性（Ｒｏｌｌｅｎｓｔｅｉｆｉｇｋｅｉｔ）の最適化が可能となる。中心孔５の円筒形状の部分ｂは中央に配置される。部分ｂの両側にはそれぞれ、円錐状に延びる部分ａが連結し、その際に、中心孔５は内部から外部へと端面６及び６’に向かって大きくなる。従って、基本的に中空円筒形状に形成されたローラ４は、端面６及び６’の領域においてより低い強度を有する。内壁の強度が下がるにつれてローラの剛性も低下するので、当該ローラの剛性は端面６及び６’の領域において最も低い。従って、ローラの剛性は、中心孔５の内部輪郭を介して、部分ａの領域内のカム２の滑走面８上のローラ４の接触圧力が部分ｂの領域におけるよりも低いように、調整されうる。従って、カム２上をローラ４が滑走する際には、ローラ４の端部圧力が低くなるだけではなく、ローラ４が、カム２の滑走面８にめり込み危険性も低減する。

図１に示される、第１の円錐形状に延びる部分ａと、円筒形状の部分ｂと、第２の円錐形状に延びる部分ａと、からその内部輪郭が構成される中心孔５の実現は、例示的に選択されたものである。中心孔５の内部輪郭は、さらに部分的に球形状又は部分的に楕円形状に形成されうる２つ又は３つ以上の部分から構成されてもよい。さらに、これら部分の移行部は、平らに又は丸みを帯びて形成されうる。同様のことが、端面６及び６’のうちの１つへの中心孔５の移行部についても当てはまる。これら移行部も平らに又は丸みを帯びて形成されうる。

カム２の滑走面８上でのローラ４の安定した滑走を可能とするために、中心孔５は、各選択された内部輪郭に依存せずに、縦軸Ａに関して回転対称性を有して（ｒｏｔａｔｉｏｎｓｙｍｍｅｔｒｉｓｃｈ）実現される。即ち、横断面において、ローラ４は、中心孔５の領域において環状に同一の内壁強度を有する。安定した滑走は、中心孔５が軸線に関して、縦軸Ａに対して垂直に鏡像対称性を有して実現されることによっても保障される。

本発明にかかる更なる別の高圧ポンプの圧送素子のローラ４の代替的な実施形態が、図２に示されている。貫通した中心孔５の代わりに、ローラ４は２つの止り穴５を有し、ここの止り穴５はそれぞれ、端面６又は６’から内部へと延びている。これら止まる穴も、縦軸Ａに関して回転対称性を有して配置され、鏡像のように左右対称の内部輪郭を有する。記載される実施形態は、内部輪郭が楕円形状に延びた２つの止り穴を示している。端面６又は６’への孔５の移行部はそれぞれ丸みを帯びて実現される。ローラ４の端面６及び６’の止り穴５によって、ローラ４は部分ａにおいてより低い剛性を有する。従って、ローラの剛性は、２つの止り穴の形成によっても最適化されうる。ローラの剛性は、孔５の各内部輪郭を介して定められ、即ち、特にその長さ及び各直径比が決定される。従って、ローラ４の外周面１０上、及び、カム２の滑走面８上での磨耗現象が低減される。

高圧ポンプが１より多い圧送素子を有する場合に、各圧送素子は、ローラの剛性を定める内部輪郭を有する少なくとも１つの中心孔５を備えたローラ４を有する。内部輪郭の設計の際に、好適に、ローラ素材も考慮される。

磨耗を低減させる効果は、場合によっては設けられローラ４を追加的に支持しうるローラ止め９に関しても、提案されたローラ構成を有する。しかしながら、ローラ止め９は必ずしも設けられる必要はない。ローラ４は、更なる別の支持素子を介しても追加的にタペット３上で支えられうる。

好適に、２つの止り穴、又は、１つの貫通した中心孔は、直径が内部から外部へと、即ち、少なくとも１つの端面に向かって大きくなるように形成される。即ち、ローラの剛性が端面に向かって低下する。このことは、ローラ上の端部圧力に対して好都合に作用するだけならず、このようなローラの製造を容易にする。なぜならば、中心孔の直径が端面に向かって増大することで、中心孔はアンダーカット（Ｈｉｎｔｅｒｓｃｈｎｅｉｄｕｎｇ）を有さないからである。従って、中心孔は、外部から、端面から設定されうる。代替的に、少なくとも１つの中心孔は、作業工程においてもローラと一緒に、例えば閉じた鋳型（ｇｅｓｃｈｌｏｓｓｅｎｅ Ｆｏｒｍ）を用いて製造されうる。なぜならば、アンダーカットが無いため、型からの取り出しに問題がないからである。さらに、他の製造方法も可能である。

Claims (7)

1. 少なくとも１つの圧送素子を備えた、内燃機関の燃料噴射装置のための高圧ポンプであって、前記圧送素子は、駆動軸のカム（２）又は偏心輪を介してストローク運動で駆動可能なポンププランジャ（１）を有し、前記ポンププランジャ（１）は、タペット（３）と、前記駆動軸の前記カム（２）上又は前記偏心輪上のローラ（４）と、を介して間接的に支持される、前記高圧ポンプにおいて、
   前記ローラ（４）は、少なくとも１つの中心孔（５）を有し、前記中心孔（５）は、前記ローラ（４）の縦軸（Ａ）に沿って伸張し、内部輪郭を形成するための少なくとも１つの円錐形状、部分的に球形状、及び／又は、部分的に楕円形状の部分（ａ）を有することを特徴とする、高圧ポンプ。
2. 前記中心孔（５）は、前記ローラ（４）の端面（６、６’）から内部へと伸張する止り穴であることを特徴とする、請求項１に記載の高圧ポンプ。
3. 前記中心孔（５）の直径は内部から外部へと大きくなるため、前記ローラ（４）の剛性は、端面（６、６’）に向かって下がることを特徴とする、請求項１又は２に記載の高圧ポンプ。
4. 前記中心孔（５）は、前記ローラ（４）の縦軸（Ａ）に関して回転対称性を有して形成されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の高圧ポンプ。
5. 前記中心孔（５）は、円筒形状の部分（ｂ）を有することを特徴とする、請求項１〜４に記載の高圧ポンプ。
6. 前記端面（６、６’）は、少なくとも部分領域に渡って、凸状に湾曲して及び／又は円錐形状に延びて形成される、請求項１〜５のいずれか１項に記載の高圧ポンプ。
7. 前記ローラ（４）は少なくとも部分的に前記タペット（３）内に収容され、好適に、前記タペット（３）は、前記ローラ収容部の領域において中空円筒形状に形成されるため、前記ローラ（４）の前記端面（６、６’）は、少なくとも部分的に前記タペット（３）の内周面（７）に当接することを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の高圧ポンプ。
   

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