JP2016536525A

JP2016536525A - 燃料、好ましくはディーゼル燃料を貯蔵タンクから内燃機関に供給するためのポンプユニット

Info

Publication number: JP2016536525A
Application number: JP2016544773A
Authority: JP
Inventors: フィカレッラ，ジュゼッペ; メドーロ，ネッロ
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2013-11-20
Filing date: 2014-11-05
Publication date: 2016-11-24
Anticipated expiration: 2034-11-05
Also published as: EP3071833B1; US10190553B2; WO2015074878A1; JP6258509B2; EP3071833A1; ITMI20131923A1; US20160281661A1

Abstract

燃料貯蔵タンク（２）と、燃料を内燃機関（３）に供給するためのピストンポンプ（６）と、前記燃料を前記貯蔵タンク（２）から前記ピストンポンプ（６）に供給するためのギアポンプ（７）と、前記貯蔵タンク（２）と前記内燃機関（３）とを互いに接続するための油圧回路（４６）とを備えたポンプユニットであり、前記油圧回路が、前記ピストンポンプ（６）の作動シャフト（３６）を潤滑させるために前記ピストンポンプ（６）のポンプ本体（８）を通って延在し、且つ、前記作動シャフト（３６）を潤滑させた結果の漏出燃料を回収するための回収分岐路（５５）を有する。前記回収分岐路（５５）は、前記ギアポンプ（７）の吸入部（３７ａ）に、前記回収分岐路（５５）からの燃料を用いて前記ギアポンプ（７）の作動シャフト（４２）を潤滑させるために接続されている。【選択図】図１

Description

本発明は、燃料、好ましくはディーゼル燃料を、貯蔵タンクから内燃機関に供給するためのポンプユニットに関する。

詳細には、本発明は、燃料貯蔵タンクと、燃料を内燃機関に供給するための高圧ポンプ（本件の場合、ピストンポンプ）と、燃料を前記貯蔵タンクから前記ピストンポンプに供給するためのプレフィードポンプ（本件の場合、ギヤポンプ）と、前記貯蔵タンクと前記内燃機関とを互いに接続するための油圧回路とを備えたタイプのポンプユニットに関する。

ギヤポンプ及びピストンポンプの動作は伝動シャフトにより作動され、伝動シャフトは、ピストンポンプのポンプ本体を通って延在する第１の部分と、ギヤポンプのポンプ体を通って延在する第２の部分とを含む。

油圧回路が、貯蔵タンクとギヤポンプとを互いに接続するための第１の分岐路と、ギヤポンプとピストンポンプとを互いに接続するための第２の分岐路とを含み、第２分岐路は、伝動シャフトの第１部分を潤滑させるようにピストンポンプのポンプ本体を通って延在する。油圧回路は、さらに、ピストンポンプと内燃機関とを互いに接続するための第３の分岐路を含む。

油圧回路は、さらに、ピストンポンプのポンプ本体に供給される燃料を濾過するために、前記第２分岐路に沿って取り付けられた濾過装置を含む。

伝動シャフトの第１部分を潤滑させた結果の漏出燃料が、油圧回路の第４の分岐路を通して貯蔵タンク内に排出される。

第４分岐路はギヤポンプのデリバリ部に接続されており、且つ、伝動シャフトの前記第１部分と関連する支持ベアリングとの間を少しずつ流れる燃料が、ギヤポンプのデリバリ部における燃料の圧力よりも低い圧力を有するように構成されている。こうして、伝動シャフトの第２部分が、ギヤポンプのデリバリ部から供給される燃料流により、すなわち、ギヤポンプのデリバリ部から第４分岐路に向けられる燃料により潤滑される。

上記のタイプの公知のポンプユニットは多数の欠点を有する。これらの欠点は、主に、伝動シャフトの第２部分が、ギヤポンプのデリバリ部からの燃料、すなわち、油圧回路の、濾過装置より前に位置する第２分岐部から引き出された燃料（従って、まだ濾過されていない）により潤滑されるという事実により生じる。

この結果、伝動シャフトの第２部分を潤滑させるために使用される燃料中に存在する何らかの固体粒子が、ギヤポンプのポンプ体と伝動シャフトの第２部分との間に侵入して、これらの部品を研磨して摩損させることになる。

本発明の目的は、燃料、好ましくはディーゼル燃料を、貯蔵タンクから内燃機関に供給するための、上記の欠点を有さず、且つ、簡単で低コストに製造できるポンプユニットを提供することにある。

本発明によれば、燃料、特にはディーゼル燃料を、貯蔵タンクから内燃機関に供給するための、添付の特許請求の範囲に記載されているポンプユニットが提供される。

ここで、本発明を、本発明の実施形態の非限定的な例を示す添付図面を参照しつつ記載する。

本発明によるポンプユニットの好ましい実施形態の油圧回路図である。図１に示したポンプユニットの概略側面図であり、明瞭化のために、一部を断面で、一部を除去して、また、一部を拡大して示した図である。明瞭化のために一部を除去した、図２の詳細の概略正面図である。

図１を参照すると、符号１が、液体燃料、好ましくはディーゼル燃料を貯蔵タンク２から内燃機関３に供給するためのポンプユニットの全体を示している。本件の場合、ディーゼル内燃機関（燃焼エンジン）は、燃料を分配するためのヘッダ４（一般には用語「コモンレール」（common rail）で称される）と、ヘッダ４に接続された複数の噴射器５とを備え、噴射器５は、前記エンジン３の関連する燃焼室（図示せず）内に燃料を噴霧するように設計されている

ポンプユニット１は、エンジン３に燃料を供給するよう設計された高圧ポンプ６（本件の場合、ピストンポンプ）と、タンク２からポンプ６に燃料を供給するよう設計された低圧ポンプ又はプレフィードポンプ７（本件の場合、ギヤポンプ）とを備えている。

図１及び図２に示されている図によれば、ポンプ６は、ポンプ本体８を含み、ポンプ本体８は、長手方向軸１０を有する中央穴９を有し、さらに、本件の場合、２つの側方穴１１を有する。側方穴１１の各々が、軸１０を横断する長手方向軸１２を有し、軸１２は、前記穴９からポンプ本体８の外側に向かって半径方向に延在している。

各穴１１は、管状のエンドピース１３により閉鎖されており、エンドピース１３は穴１１の内部に、軸１２と同軸状に突出し、且つ中央穴１４を有する。中央穴１４は、幅広部分１５及び幅狭部分１６を含んでポンプ６のシリンダ１７を画成している。

部分１５は、燃料をシリンダ１７内部に引き込むための吸入ダクトを画成しており、このダクトの内部に、前記シリンダ１７内部への燃料供給を選択的に制御するように設計された公知のタイプの吸入弁１８が設置されている。

シリンダ１７は、軸１２と同軸状に取り付けられたピストン１９によりスライド可能に係合されており、ピストン１９は、前記シリンダ１７の外側に延在するヘッド２０を有する。

エンドピース１３は、さらに、シリンダ１７と連通しているデリバリダクト２１を有し、
デリバリダクト２１は、軸１２を横断する長手方向軸２２を有し、ダクト２１の内部に、エンジン３への燃料供給を選択的に制御するように設計された公知のタイプのデリバリ弁２３が設置されている。

ピストン１９は、作動装置２４により、関連するシリンダ１７に沿って変位される。これは、燃料をシリンダ１７内に引き込むための吸入ストロークと、前記シリンダ１７内に収容された燃料を圧縮するための圧縮ストロークとを含む往復直線運動により行われる。

装置２４は、各ピストン１９のために、関連する穴１１の内側に軸１２と同軸状にスライド可能に係合されたそれぞれの管状スリーブ２５を備えている。スリーブ２５は、関連するシリンダ１７の周囲に延在し、且つ、内側環状フランジ２６を有する。フランジ２６は、スリーブ２５の内面から半径方向に突出して、前記スリーブ２５を２つの円筒状部分２７，２８に分割している。これらの２つの部分のうち、部分２８が穴９に面している。

装置２４は、さらに、タペット組立体２９を有する。タペット組立体２９は、部分２８の内部に締り嵌め（interference）により保持された、ほぼ円筒状のぴったりと嵌合したブロック３０を含み、ブロック３０はフランジ２６に接触して配置されている。また、装置２４は、ブロック３０から穴９に向かって突出しているタペットローラ３１も有する。タペットローラ３１はブロック３０に、前記ブロック３０に対してタペットローラ３１の長手方向軸３２（軸１２に対してほぼ垂直）を中心に回転可能であるように連結されている。

フランジ２６は、ピストン１９の周囲に延在する環状要素３３を支持している。環状要素３３は、スリーブ２５の部分２７の内側に、軸１２と同軸状に挿入され、且つ、フランジ２６に軸方向において面している外周縁、及び、ヘッド２０に軸方向において面している内周縁を有する。

装置２４は、さらに、エンドピース１３とスリーブ２５との間に軸１２と同軸状に取り付けられた圧縮ばね３４を備えている。圧縮ばね３４は、エンドピース１３と要素３３との間に、移動するように、そして、通常は要素３３をフランジ２６と接触させておき、且つ、ローラ３１をカム３５に接触させておくように配置されている。

カム３５は、２つのピストン１９に共通の伝動シャフト３６の中間部分の外面上に形成されている。伝動シャフト３６は、ポンプ本体８に対して軸１０を中心に回転するように、穴９を通して取り付けられている。

図２及び図３を参照すると、ポンプ７は、ポンプ本体８に取り付けられたポンプ体３７を含む。ポンプ体３７はカップ状の形態であり、軸１０に対して垂直に取り付けられたカバー３８により閉鎖されている。

ポンプ体３７に、燃料をポンプ７内に引き込むための吸入部３７ａ、及び、燃料をポンプ６に配送するためのデリバリ部３７ｂが設けられている。また、ポンプ体３７は、軸１０に対してほぼ垂直の端壁４０により限界が定められたキャビティ３９を有する。

ポンプ体３７は、穴９とキャビティ３９とを互いに接続するように壁４０を通って延在する管状のブッシュ４１を有し、ブッシュ４１は、伝動シャフト４２により回転可能に係合されている。伝動シャフト４２はシャフト３６に、これらの２つのシャフト間に配置されたカップリング４３を用いて連結されており、且つ、前記シャフト３６の推力（スラスト）により軸１０を中心として回転するように取り付けられている。

変型例（図示せず）として、２つの伝動シャフト３６，４２を省き、その代わりに、ポンプ本体８及びポンプ体３７のそれぞれの内部に設置された２つの部分を含む単一の伝動シャフトを用い得ることが明らかであろう。

ポンプ体３７の内部に１対のギヤ４４が設置されており、これらのギヤの一方がシャフト３７上にキー係合されており、他方が、軸１０に平行なギヤの長手方向軸４５を中心として回転するように取り付けられている。

ポンプユニット１は、さらに、燃料を供給するための油圧回路４６を含む。回路４６は、タンク２とポンプ７とを互いに接続するための第１の分岐路４７、及び、ポンプ６とポンプ７とを互いに接続するための第２の分岐路４８を含む。第２分岐路４８は、シャフト３６を潤滑するようにポンプ本体８を通って延在し、且つ、関連する弁１８を介してシリンダ１７に接続されている。また、回路４６は、第３の分岐路４９も含み、第３分岐路４９はポンプ６とヘッダ４との間に延在し、且つ、関連する弁２３を介してシリンダ１７に接続されている。

第１の分岐路４７は較正穴４７ａを有する。穴４７ａは、吸入部３７ａでの燃料の圧力が、大気圧（及び、従って、タンク２内の燃料の圧力）よりも僅かに低いように調整する。

分岐路４８に、計量電子弁５０が、分岐路４７，４８及び４９に沿った燃料供給方向５１において弁１８より前に取り付けられて設けられている。計量電子弁５０は、分岐路４８の閉鎖位置と開放位置との間を移動可能であり、且つ、シリンダ１７に供給される燃料の瞬間的な流量を、エンジン３の複数の動作パラメータの値に従って選択的に制御するように設計されている。

分岐路４８に、さらに、ろ過装置Ｆが、方向５１においてポンプ本体８より前に取り付けられている。濾過装置Ｆは、ポンプ７からポンプ６に供給される燃料を濾過するためのものである。

回路４６は、さらに、第４の分岐路５２を含む。第４分岐路５２は、タンク２への方向５１において電子弁５０より前で分岐路４８に接続されている。第４分岐路５２にオーバーフロー弁５３が設けられている。オーバーフロー弁５３は、電子弁５０を通して与えられた余剰燃料流の少なくとも一部がタンク２内に排出されることを可能にしている。

また、回路４６は、ヘッダ４と分岐路５２との間に延在する第５の分岐路５４も含む。第５分岐路５４は、噴射装置５のために必要な燃料を超えた余剰燃料流がタンク２内に排出されることを可能にする。また、回路４６は第６の分岐路５５も含む。第６の分岐路５５は、分岐路５２内に（及び、従って、タンク２内に）燃料を排出させる。この燃料は、シャフト３６を潤滑させるために分岐路４８により前記シャフト３６の支持ベアリング５６（図２）を通って少しずつ流れるようにポンプ本体８を通して供給された燃料である。

分岐路５５は、支持ベアリング５６を通って少しずつ流れる燃料が、大気圧（及び、従って、タンク２内の圧力）よりもわずかに高い圧力を有するように構成されている。

分岐路５５は、ポンプ本体８を通って延在し、穴９に連通し、且つ、ポンプ７の吸入部３７ａに油圧ダクト５８を介して接続されている。

ダクト５８は、ポンプ体３７を通るように形成されて、本件の場合、管状ブッシュ４１を通るように形成された穴５９、及び、壁４０内に形成された溝６０を含む。そして、溝６０は、シャフト４２上に取り付けられたギヤ４４のベース周囲から突出している。

本件の場合、穴５９と溝６０とは軸１０を横切る方向に延在し、尚且つ、互いに対して半径方向において位置合わせされている。

分岐路５５内での燃料の圧力が、ポンプ７の吸入部３７ａにおける燃料の圧力よりも大きいため、シャフト４２は、管状ブッシュ４１に沿って、分岐路５５からの燃料により（すなわち、分岐路５５から吸入部３７ａに向けられた燃料流により）潤滑される。

穴５９（及び、従って、ダクト５８）を閉鎖することで、前記シャフト４２が、デリバリ部３７ｂと吸入部３７ａとの圧力差によって前記シャフト４２上で発生する力Ｓにより撓むことを防止するために、穴５９は、前記力Ｓの方向に対して角度αを有して配置された長手方向軸６１を有する。角度αは、５０度〜１３０度、好ましくは９０度〜１３０度、特には、９０度〜１２３度の範囲である。

分岐路５５を吸入部３７ａに接続することにより、シャフト４２の、濾過装置Ｆにより濾過された燃料による、管状ブッシュ４１に沿った潤滑が可能になる。このように濾過された燃料中には、管状ブッシュ４１及び／又はシャフト４２を研磨して摩損させるような固体粒子が存在しない。

１ポンプユニット
２貯蔵タンク
３内燃機関
４ヘッダ
５噴射器
６高圧ポンプ
７プレフィードポンプ
８ポンプ本体
９中央穴
１０軸
１１側方穴
１２長手方向軸
１３エンドピース
１４中央穴
１７シリンダ
１９ピストン
２１デリバリダクト
２３デリバリ弁
２５スリーブ
２６フランジ
３４圧縮ばね
３６伝動シャフト
３７ポンプ体
３７ａ吸入部
３７ｂデリバリ部
４１管状ブッシュ
４２伝動シャフト
４４ギヤ
４５長手方向軸
４６油圧回路
４７第１分岐路
４８第２分岐路
４９第３分岐路
５０計量電子弁
５２第４分岐路
５３オーバーフロー弁
５４第５分岐路
５５第６分岐路
５６支持ベアリング
Ｆ濾過装置

Claims

燃料、好ましくはディーゼル燃料を貯蔵タンク（２）から内燃機関（３）に供給するためのポンプユニットであって、
前記燃料を前記内燃機関（３）に供給するための高圧ポンプ（６）と、前記燃料を前記貯蔵タンク（２）から前記高圧ポンプ（６）に供給するためのプレフィードポンプ（７）と、前記高圧ポンプ（６）及び前記プレフィードポンプ（７）の動作を作動させるための伝動シャフト（３６，４２）とを備え、前記伝動シャフト（３６，４２）が、前記高圧ポンプ（６）のポンプ本体（８）を通って延在する第１の部分（３６）と、前記プレフィードポンプ（７）のポンプ体（３７）を通って延在する第２の部分（４２）とを含み、前記ポンプユニットが、さらに、前記貯蔵タンク（２）と前記内燃機関（３）とを互いに接続するための油圧回路（４６）を備え、前記油圧回路（４６）が、前記貯蔵タンク（２）と前記プレフィードポンプ（７）とを互いに接続するための第１の分岐路（４７）と、前記プレフィードポンプ（７）と前記高圧ポンプ（６）とを互いに接続するための第２の分岐路（４８）とを含み、前記第２分岐路（４８）が、前記伝動シャフト（３６，４２）の前記第１部分（３６）を潤滑させるように前記高圧ポンプ（６）の前記ポンプ本体（８）を通って延在し、前記油圧回路（４６）が、さらに、前記高圧ポンプ（６）と前記内燃機関（３）とを互いに接続するための第３の分岐路（４９）と、前記伝動シャフト（３６，４２）の前記第１部分（３６）の潤滑の結果としての漏出燃料を前記貯蔵タンク（２）内に排出するための第４の分岐路（５５）とを含む前記ポンプユニットにおいて、
前記第４分岐路（５５）が、前記伝動シャフト（３６，４２）の前記第２部分（４２）を前記第４分岐路（５５）の燃料により潤滑させるために前記プレフィードポンプ（７）の吸入部（３７ａ）にも接続されていることを特徴とする、ポンプユニット。
前記高圧ポンプ（６）の前記ポンプ本体（８）に供給される燃料を濾過するために、前記第２分岐路（４８）に沿って取り付けられた濾過装置（Ｆ）をさらに備えた、請求項１に記載のポンプユニット。
前記第４分岐路（５５）内での前記燃料の圧力が前記プレフィードポンプ（７）の前記吸入部（３７ａ）における燃料の圧力よりも大きい、請求項１又は２に記載のポンプユニット。
前記第１分岐路（４７）に、少なくとも第１の狭窄部（４７ａ）が、前記プレフィードポンプ（７）の前記吸入部（３７ａ）での燃料の圧力が大気圧よりもわずかに低くなるように設けられており、且つ、前記第４分岐路（５５）が、前記第４分岐路（５５）内での前記燃料の圧力が大気圧よりもわずかに高くなるように構成されている、請求項１〜３のいずれか一項に記載のポンプユニット。
前記プレフィードポンプ（７）の前記ポンプ体（３７）が、前記伝動シャフト（３６，４２）の前記第２部分（４２）により回転可能に係合された管状の支持ブッシュ（４１）を含み、前記第４分岐路（５５）が、前記管状支持ブッシュ（４１）に接続されるように前記高圧ポンプ（６）の前記ポンプ本体（８）を通って延在している、請求項１〜４のいずれか一項に記載のポンプユニット。
さらに、少なくとも１つの油圧ダクト（５８）を備え、前記油圧ダクト（５８）が、前記プレフィードポンプ（７）の前記ポンプ体（３７）を通るように形成され、且つ、前記管状支持ブッシュ（４１）及び、前記プレフィードポンプ（７）の前記吸入部（３７ａ）に接続されている、請求項５に記載のポンプユニット。
前記プレフィードポンプ（７）が、前記伝動シャフト（３６，４２）の前記第２部分（４２）上に取り付けられ且つキャビティ（３９）内部に設置されたギヤ（４４）を含むギヤポンプであり、前記キャビティが、前記プレフィードポンプ（７）の前記ポンプ体（３７）内に形成され且つ端壁（４０）により限界が定められており、前記油圧ダクト（５８）の少なくとも一部が前記端壁（４０）上に形成されている、請求項６に記載のポンプユニット。
前記油圧ダクト（５８）が、前記管状支持ブッシュ（４１）を通って形成された少なくとも１つの供給穴（５９）と、前記端壁（４０）内に形成された溝（６０）とを含む、請求項７に記載のポンプユニット。
前記溝（６０）が前記ギヤ（４４）のベース周囲から突出している、請求項８に記載のポンプユニット。
前記プレフィードポンプ（７）が、さらに、燃料を前記高圧ポンプ（６）に配送するためのデリバリ部（３７ｂ）を含み、前記供給穴（５９）が長手方向軸（６１）を有し、前記長手方向軸（６１）が、前記プレフィードポンプ（７）のデリバリ部（３７ｂ）と吸入部（３７ａ）との間の圧力差により前記ギヤ（４４）に作用する力（Ｓ）の方向に対して、５０度〜１３０度、好ましくは９０度〜１３０度、特には、９０度〜１２３度の範囲の角度αを有して配置されている、請求項８又は９に記載のポンプユニット。
前記高圧ポンプ（６）が少なくとも１つのシリンダ（１７）を含み、前記シリンダ（１７）が、関連する前記ポンプ本体（８）内に形成され、且つピストン（１９）によりスライド可能に係合されており、前記第２分岐路（４８）が、前記プレフィードポンプ（７）から前記高圧ポンプ（６）の前記ポンプ本体（８）まで延在する第１のセクションと、前記高圧ポンプ（６）の前記ポンプ本体（８）から前記シリンダ（１７）まで延在する第２のセクションとを含む、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のポンプユニット。