JP2017512938A - 燃料高圧ポンプ - Google Patents

Abstract

本発明は、ケーシング切欠き（１４）を有するケーシング（１２）と、ケーシング切欠き（１４）内に配置された、ポンププランジャ（１６）をガイドするためのガイドスリーブ（１８）とを備え、ガイドスリーブ（１８）は、材料接続式の結合部（３８）を介してケーシング切欠き（１４）に結合されている、燃料高圧ポンプ（１０）に関する。

Description

本発明は、燃料に高圧を加えるポンププランジャがガイドスリーブ内でガイドされる、燃料高圧ポンプに関する。

このような燃料高圧ポンプは、しばしば内燃機関用の燃料噴射装置のために使用される。燃料高圧ポンプは、内燃機関の燃焼室に供給されるべき燃料に高い圧力を加え、かつ大抵の場合にはプランジャポンプとして構成されている。ポンププランジャは、圧力室内に位置している燃料を並進的な往復運動によって圧縮し、これにより燃料に高い圧力を形成する。たとえば、ガソリン内燃機関用の燃料高圧ポンプでは、燃料に２００バールから３００バールの圧力が加えられるのに対して、ディーゼル内燃機関用の燃料には、２０００バールから３０００バールの圧力が加えられる。

高い圧力に基づいて、摩擦学的な観点からは、ポンププランジャがガイドされているプランジャガイドの、耐摩耗性の構成を提供することが合理的である。このために、たとえば、ポンププランジャ用に特別に構成されたガイドスリーブを利用することが知られている。

このような燃料高圧ポンプは、たとえば独国特許発明第１０３２２６０３号明細書（ＤＥ１０３２２６０３Ｂ４）で知られている。

上掲の明細書に記載の高圧ポンプでは、形状接続式の結合が、ポンププランジャのためのガイドスリーブと燃料高圧ポンプのケーシングとの間で、ガイドスリーブの圧入と、ケーシングにおけるつばのかしめとによって達成される。

このような種類の形状接続式の結合は、数キロニュートンの高い所要組付け力をもたらし、かつ複数の構成部材内で応力を形成する。これは、これらの構成部材の変形につながることがある。この場合、たとえば燃料高圧ポンプの弁座またはポンププランジャのガイド自体の変形は、特に重大であると見なされる。なぜならば、この変形は、内部の漏れ経路につながり、最もひどい場合には燃料高圧ポンプの機能喪失につながり得るからである。

加えて、燃料高圧ポンプの運転中に、温度、振動等のような運転条件に基づいて、ガイドスリーブのかしめにおける形状接続部を緩める挙動が生じ、これにより、やはり燃料高圧ポンプの圧力室からの漏れ経路がガイドスリーブの外径にわたって生じる。なぜならば、圧力室に向けられた面におけるガイドスリーブの所要の予負荷がもはや保証されていないからである。

したがって、本発明の課題は、上述の問題を克服した燃料高圧ポンプを提案することである。

上記課題は、請求項１の上位概念部に記載の特徴を有する燃料高圧ポンプにより解決される。

本発明の有利な実施の形態は、従属請求項に記載されている。

燃料高圧ポンプは、ケーシング切欠きを有するケーシングと、ケーシング切欠き内に配置された、燃料高圧ポンプのポンププランジャをガイドするためのガイドスリーブとを備えている。ガイドスリーブは、材料接続式の結合部を介してケーシング切欠きに結合されている。

したがって、形状接続式の結合部の代わりに、燃料高圧ポンプの構成部材、つまりケーシングとガイドスリーブとの材料接続式の結合部が提案される。材料接続式の結合部によって、これらの構成部材における応力および変形を回避することができる、燃料高圧ポンプの故障が減少する。

有利には、ガイドスリーブと、該ガイドスリーブ内でガイドされているポンププランジャとの間に、ガイドギャップが設けられており、このガイドギャップには、運転中に燃料が充填される。これによって、ガイドスリーブ内でのポンププランジャの運動中に燃料が潤滑剤として作用することができる。

材料接続式の結合部が、接着剤を含む接着結合部を有していると有利である。

接着剤は、有利にはケーシング切欠き内またはガイドスリーブに対して簡単に塗布することができるので、ガイドスリーブは、特に簡単な方法によってケーシングに結合することができる。

接着剤が、少なくとも１８０℃の温度まで、熱的に安定であると有利である。

燃料高圧ポンプの運転中には、しばしば１５０℃〜１８０℃のピーク温度が生じ得るので、材料が上記温度範囲で軟化せず、ケーシングとガイドスリーブとの間の結合が解除されないと有利である。したがって、接着剤が、少なくとも１８０℃の温度まで熱的に安定であり、軟化しないと有利である。

接着剤が、燃料、特にガソリンおよび／またはディーゼルに対して不溶性であるとさらに有利である。

接着剤が、燃料との接触によって溶解せず、したがってケーシングとガイドスリーブとの間の結合が解除されないと有利である。

たとえば、水ガラスおよび／またはセメントおよび／またはポリウレタンをベースとする接着剤を用意することができる。上述の理由から有利である高い温度耐性と燃料への不溶性とを有するこれらの材料をベースとする接着剤は、商業的に入手可能である。

有利には、ガイドスリーブがケーシング切欠きの凹部内に配置されており、凹部は、燃料高圧ポンプの圧力室に近接して、ポンププランジャの他方の端部に接して配置された室にまで延びている。この場合、凹部は、有利には１つの凹部端面を有しており、凹部端面には、ガイドスリーブのガイドスリーブ端面が配置されており、接着剤は、凹部端面とガイドスリーブ端面との間に配置されている。

ガイドスリーブおよび凹部の各端面に接着剤を有利に配置することによって、ケーシング切欠きとガイドスリーブとの間の、圧力室に向いた接合部のシールが有利なことに自動的に生じる。これによって、有利には、ケーシング切欠きとガイドスリーブとの間の接合部への燃料漏れを阻止することができる。

有利には、凹部は、凹部側面を有しており、凹部側面に、ガイドスリーブ側面が配置されている。この場合、接着剤は、凹部側面とガイドスリーブ側面との間に配置されている。

接着剤が、端面の領域に配置されているだけではなく、有利には側面の領域にも配置されている場合、有利なことに、燃料漏れに対する接合部のシールがさらに改善される。

代替的または付加的に、材料接続式の結合部は、溶接結合部を有していてよい。たとえば溶接結合部は、摩擦溶接結合部であってよく、つまり、有利にはガイドスリーブ表面とケーシング切欠き壁との擦り合わせによってガイドスリーブがケーシング切欠きに結合されている溶接結合部であってよい。

溶接結合部は、特に堅固であり、燃料漏れに対して密であるという利点を有している。

代替的または付加的に、材料接続式の結合部は、ガイドスリーブがケーシング切欠きに対して加硫により結合されている領域を有していてもよい。

有利には、ケーシング切欠きとガイドスリーブとの間に、シール装置が設けられている。

付加的なシール装置は、材料接続式の結合部と相俟って、有利なことに、ケーシング切欠きとガイドスリーブとの間の接合部内への燃料漏れの侵入を阻止する。

有利には、ガイドスリーブは、ケーシングの材料よりも高い硬度を有する材料から形成されている。

これによって、有利なことに、ポンププランジャ／ガイドスリーブの組み合わせの耐摩耗性の構成を実現することができる。同時に、燃料高圧ポンプを比較的廉価に形成することができる。なぜならば、ポンププランジャの運動によって摩耗に曝される領域、つまりガイドスリーブのみが高価な材料から形成されるのに対して、ケーシングは標準的な材料から形成されるからであり、このことはコストに関して有利である。たとえば、ガイドスリーブは、硬化された特殊鋼から製造されていてよいのに対して、ケーシングは、通常の特殊鋼から製造されている。

材料接続式の結合部が、溶接結合部または加硫により結合された領域を有するような場合でも、これらの領域が凹部およびガイドスリーブのそれぞれの端面に位置していると有利であり、これによって、これらの端面で、圧力室の領域において直接に材料接続式の結合部の有利なシール作用をもたらすことができる。

このような種類の材料接続式の結合部、つまり溶接結合部または加硫結合部がガイドスリーブおよび凹部の側面の領域にも配置される場合、結合部のシール性をさらに改善することができる。

さらに、ケーシング切欠きとガイドスリーブとの間にシール装置を配置することも可能である。

本発明の有利な態様は、添付の図面に基づき以下に詳しく説明される。

ガイドスリーブとケーシング切欠きとの間の材料接続式の結合部を有する燃料高圧ポンプの第１の実施の形態を示す縦断面図である。 ガイドスリーブとケーシング切欠きとの間の材料接続式の結合部を有する燃料高圧ポンプの第２の実施の形態を示す縦断面図である。 １つの付加的なシール装置が設けられた、ガイドスリーブとケーシング切欠きとの間の材料接続式の結合部を有する燃料高圧ポンプの第３の実施の形態を示す縦断面図である。

図１は、燃料高圧ポンプ１０の縦断面を示す。燃料高圧ポンプ１０は、ケーシング切欠き１４を有するケーシング１２を備えている。ケーシング切欠き１４内には、ポンププランジャ１６と、ポンププランジャ１６をガイドするためのガイドスリーブ１８とが配置されている。

ガイドスリーブ１８は、ケーシング１２よりも硬い材料から形成されているので、ポンププランジャ１６／ガイドスリーブ１８の組み合わせの領域では、燃料高圧ポンプ１０の耐摩耗性の構成を実現することができる。

ケーシング切欠き１４は、凹部２０を有している。凹部２０内には、ガイドスリーブ１８が配置されている。

ケーシング切欠き１４の上側領域には、圧力室２２が形成されている。圧力室２２内には、弁２４を介して燃料２６を導入することができる。

ポンププランジャ１６は、長手方向軸線２８に沿って可動にガイドスリーブ１８内でガイドされている。ガイドスリーブ１８とポンププランジャ１６との間には、ガイドギャップ３０が形成されている。このガイドギャップ３０には、運転中に潤滑剤としての燃料２６が充填されるので、ガイドスリーブ１８は運転中に力が作用することなしにケーシング切欠き１４内に配置される。

長手方向軸線２８に沿ったポンププランジャ１６の並進運動によって、圧力室２２内に位置する燃料２６は、圧縮されて、高い圧力を加えられる。圧力を加えられた燃料２６は、次いで別の弁３２を介して圧力室２２から導出されて、内燃機関の燃焼室（図示せず）に供給される。

凹部２０は、圧力室２２とは反対の側で、ポンププランジャ１６の下端部に接して配置された室３４に向かって開放している。

ガイドスリーブ１８は、凹部２０内に材料接続式の結合部３８を介して取り付けられている。

この場合、材料接続式の結合部３８は、接着剤４０により形成されていてよく、したがって接着結合部４１を形成することができる。しかし、材料接続式の結合部３８は、たとえば摩擦溶接結合のような溶接結合部４２であるか、または加硫により結合された領域４４であってもよい。

図１に示した実施の形態では、材料接続式の結合部３８が、凹部端面４６と、ガイドスリーブ端面４８との間に形成されている。凹部端面４６およびガイドスリーブ端面４８は、ケーシング１２内の圧力室２２の近傍に配置されている。

材料接続式の結合部３８が、燃料２６の影響に対して耐性であると有利である。つまりたとえば接着剤４０を利用した実施の形態では、この接着剤４０が燃料２６に可溶性でないと有利である。

さらに、材料接続式の結合部３８、特に接着剤４０が、１８０℃までの温度領域に耐えることができ、かつ熱的に安定であると、つまり上記温度範囲で溶解しないと有利である。

図１に示した実施の形態では、材料接続式の結合部３８が、ケーシング切欠き１４とガイドスリーブ１８との結合だけではなく、同時にシール装置５０としても役立つ。シール装置５０は、圧力室２２から室３４への燃料漏れを阻止する。

図２に縦断面で示されている第２の実施の形態では、材料接続式の結合部３８が、凹部端面４６またはガイドスリーブ端面４８に配置されているだけではなく、凹部側面５２またはガイドスリーブ側面５４にも配置されている。これによって、ケーシング切欠き１４内におけるガイドスリーブ１８の取付けがより改善され、かつ全体的にはシール装置５０として作用する材料接続式の結合部３８のシール作用も改善することができる。

図３は、燃料高圧ポンプ１０の第３の実施の形態の縦断面を示している。第３の実施の形態では、凹部端面４６またはガイドスリーブ端面４８の領域の材料接続式の結合部３８に対して、別のシール装置５０、たとえばＯリング５６が、ケーシング切欠き１４とガイドスリーブ１８との間の接合部５８を燃料漏れに対してシールするために、付加的に設けられている。したがって、燃料高圧ポンプ１０は、互いに異なる性質の第１のシール装置５０および第２のシール装置５０を有している。

上述の実施の形態において説明した、燃料高圧ポンプ１０の構成は、２つの重要な利点を有している。第１には、材料接続式の結合部３８が、構成部材、つまりガイドスリーブ１８およびケーシング１２の圧入およびかしめによる形状接続式の結合部を代替し、これによって高い所要組付け力を上回る応力の発生、ひいては構成部材における同時的な変形を阻止する。

第２には、材料接続式の結合部３８が、圧力室２２からの燃料漏れに対するシールとして作用するので、原理的には、別のシール装置５０を省略することができる。

１０ 燃料高圧ポンプ
１２ ケーシング
１４ ケーシング切欠き
１６ ポンププランジャ
１８ ガイドスリーブ
２０ 凹部
２２ 圧力室
２４ 弁
２６ 燃料
２８ 長手方向軸線
３０ ガイドギャップ
３２ 弁
３４ 室
３６ タペット
３８ 材料接続式の結合部
４０ 接着剤
４１ 接着結合部
４２ 溶接結合部
４４ 加硫により結合された領域
４６ 凹部端面
４８ ガイドスリーブ端面
５０ シール装置
５２ 凹部側面
５４ ガイドスリーブ側面
５６ Ｏリング
５８ 接合部

Claims (10)

1. 燃料高圧ポンプ（１０）であって、
   ケーシング切欠き（１４）を有するケーシング（１２）と、
   前記燃料高圧ポンプ（１０）のポンププランジャ（１６）をガイドするための、前記ケーシング切欠き（１４）内に配置されたガイドスリーブ（１８）と、
   を備え、
   前記ガイドスリーブ（１８）は、材料接続式の結合部（３８）を介して前記ケーシング切欠き（１４）に結合されていることを特徴とする、燃料高圧ポンプ（１０）。
2. 前記材料接続式の結合部（３８）は、接着剤（４０）を含む接着結合部（４１）を有していることを特徴とする、請求項１記載の燃料高圧ポンプ（１０）。
3. 前記接着剤（４０）は、少なくとも１８０℃の温度まで熱的に安定であることを特徴とする、請求項２記載の燃料高圧ポンプ（１０）。
4. 前記接着剤（４０）は、燃料（２６）、特にガソリンおよび／またはディーゼルに対して不溶性であることを特徴とする、請求項２または３記載の燃料高圧ポンプ（１０）。
5. 前記ガイドスリーブ（１８）は、前記ケーシング切欠き（１４）の凹部（２０）内に配置されており、該凹部（２０）は、前記燃料高圧ポンプ（１０）の圧力室（２２）に近接し、前記ポンププランジャ（１６）の、前記圧力室（２２）とは反対の側に位置する端部に配置された室（３４）にまで延びており、前記凹部（２０）は、凹部端面（４６）を有しており、該凹部端面（４６）には、前記ガイドスリーブ（１８）のガイドスリーブ端面（４８）が配置されており、前記接着剤（４０）は、前記凹部端面（４６）とガイドスリーブ端面（４８）との間に配置されていることを特徴とする、請求項２から４までのいずれか１項記載の燃料高圧ポンプ（１０）。
6. 前記凹部（２０）は、凹部側面（５２）を有しており、該凹部側面（５２）には、ガイドスリーブ側面（５４）が配置されており、前記接着剤（４０）は、前記凹部側面（５２）と前記ガイドスリーブ側面（５４）との間に配置されていることを特徴とする、請求項５記載の燃料高圧ポンプ（１０）。
7. 前記材料接続式の結合部（３８）は、溶接結合部（４２）、特に摩擦溶接結合部を有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１項記載の燃料高圧ポンプ（１０）。
8. 前記材料接続式の結合部（３８）は、前記ガイドスリーブ（１８）が前記ケーシング切欠き（１４）に加硫により結合されている領域を有し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１項記載の燃料高圧ポンプ（１０）。
9. 前記ケーシング切欠き（１４）と前記ガイドスリーブ（１８）との間にシール装置（５０）が配置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１項記載の燃料高圧ポンプ（１０）。
10. 前記ガイドスリーブ（１８）は、前記ケーシング（１２）の材料よりも高い硬度を有する材料から形成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１項記載の燃料高圧ポンプ（１０）。

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