JP2018504546A - 成形されたピストン前面を備えたピストンを有するピストンポンプ - Google Patents

Abstract

圧縮室と、ピストンと、流入弁と、流出弁とを有する、特に自動二輪車および／または自動三輪車用の噴射システムに用いられるピストンポンプであって、流体が、流入弁を介して圧縮室内に流入することができ、かつ流体が流出弁を介して圧縮室から流出することができ、通路は、流出弁に流体的に特に直接にその上流側に配置された領域であり、該領域は、圧縮室の、流出弁から離間した領域に比べて減じられた横断面を有している、ピストンポンプにおいて、ピストンの、通路に面した端面が、通路内に進入可能である領域を有していることを特徴とする。

Description

先行技術
本発明は、独立請求項の上位概念部に記載の形式のピストンポンプを起点とする。

今日知られているピストンポンプは、以下の原理に従って機能する。すなわち、シリンダ内に配置された可動のピストンが、たとえば電磁コイルにより生ぜしめられた磁界を介して、シリンダ背面側に配置されたアーマチュアプレートの方向に動かされる。この過程中に、流入弁を通じて流体、たとえば燃料が、シリンダ底部の流入弁とピストンとの間に配置された圧縮室内に吸い込まれる。磁界が消滅すると、たとえばピストンとアーマチュアプレートとの間に配置されたばねが、ピストンを出発位置の方向に戻るように押し動かし、この場合に流体を圧縮し、この流体を圧縮して、流体を流出弁を介して圧縮室から押し出す。

本発明の利点／発明の開示
ピストンポンプの多くの態様、特に同一の側の流入部および流出部を備えたピストンポンプでは、圧縮室自体のなかに、または圧縮室に直接に接続して、内部に位置する流体がピストン運動により圧縮されないか、もしくは十分に圧縮されない、もしくは押し出され得ない容積領域があるという問題が生じる。このような容積領域は、死容積と呼ばれる。死容積の大きさは、ピストンポンプの効率に影響する。

独立請求項の特徴部に記載の特徴を備えた本発明に係るピストンポンプは、死容積を減じ、ひいてはピストンポンプの効率を高めるために調整されている。

このためには、本発明によれば、ピストンが、通路に面した側に、通路内に進入可能である領域を有していることが規定されている。特にこの領域は、圧送サイクル中に少なくとも一時的に通路内に進入する。典型的には、通路は、特にピストンポンプの流出弁と流入弁とが互いに対して同軸的に配置されている場合に、流体的に圧縮室と流出弁との間に配置されている。通路は、特に直接に流出弁にその上流側に配置されており、典型的には、流出弁から離間した圧縮領域よりも小さな直径を有している。この領域により、ピストンは、特に圧送サイクルの圧縮段階もしくは押出段階中に通路内に進入し、この通路内にある流体を圧縮もしくは押し出すために形成されている区分を有している。これにより、ピストンポンプの死容積は減じられ、ピストンポンプの効率が高められる。

本発明の有利な態様は従属請求項に記載されている。

有利な態様では、流出弁と、通路と、領域を備えたピストンとが、１つの共通の軸線に沿って配置されていることが規定されている。この軸線は、好適にはピストンの運動方向で位置している。これにより、特に高い効率を有するピストンポンプが達成される。流体が流出弁を通じて圧縮室を出る圧縮段階中に、流体は、ピストンが運動する方向と同一の方向へと流れることができ、これにより圧縮室を出ることができるからである。

領域が、突出部として、ピストンの、通路に面した端面に形成されていると有利であることが判った。ピストン自体が、圧縮室の幾何学形状に適合され、特に最適化された幾何学形状を有することができる一方で、領域もしくは突出部は、通路の幾何学形状に適合され、もしくは最適化されていて、特に同一の幾何学形状、たとえば横断面および／または長さおよび／または直径を有することができる。この脈絡で「最適化された」とは、ピストンが、圧縮室に関連して、ピストンポンプが一方では高効率の作用横断面を有し、他方ではピストンが、たとえば圧縮室の側壁との摩擦により引き起こされる小さな摩耗、ひいては長い寿命を有しているように構成されていることを意味している。

たとえば、領域もしくは突出部が、シリンダ状、円錐状または立方体状の幾何学形状を有していてもよい。好適には突出部は、環状の段部としてピストンの端面側に形成されている。

好適な態様では、領域もしくは突出部が、通路の長さＬの５％以上、特に通路の長さの２５％以上および／または通路の長さＬの９５％以下の長さＭを有している。領域もしくは突出部の長さＭは、ピストンの、領域もしくは突出部が配置されている端面から垂直方向で、領域もしくは突出部の、通路に面した端面までの間隔である。これにより、領域が十分に大きな長さＭを有していて、これにより通路内の死容積を効果的に減じることが達成される。

付加的または択一的には、領域もしくは突出部が、通路内への少なくとも所定の進入深さＴを有していて、該進入深さＴが、通路の長さＬの少なくとも５％、特に通路の長さＬの少なくとも１５％および／または通路の長さＬの９５％以下であることが規定されている。これにより、領域もしくは突出部が、その全長Ｍで通路内に進入することができない場合でも、領域が十分に大きな進入深さＴを有していて、これにより通路内の死容積を効果的に減じることが達成される。

通路は、好適には圧縮室よりも小さな直径を有している。通路の直径は、圧縮室の直径の最小で５％および／または最大で３０％に相当する。

好適な態様では、領域がボス（Ｂｕｔｚｅｎ）であることが規定されている。ボスは、ＤＩＮ６７８５による回転する加工によるピストンの製造時に生じる。通常、ボスは、ピストン端面から取り除かれ、これによりピストンは平らな端面を有している。ボスは、死容積を減じるための手段として適している。さらに、ピストンおよびピストンポンプの製造時に、「ボスをピストンから取り除く」作業ステップを省略することができ、したがってピストンポンプの製造が簡略化されるという効果がさらに生じる。

基本的には、領域または突出部は、好適には一体的に、たとえばボスとして形成されているか、または複数の部分からピストンと一緒に形成されていてもよい。複数の部分から成る構成では、領域は材料接続式に、たとえば溶接によりピストンに結合される。

一体的な構成では、領域とピストンとの間の特別な材料接続式の結合部が不要であるという利点が生じる。基本的には、付加的な結合部は、常に、機械的に負荷を加えられる構成要素における弱点であり得る。

複数の部分から成る構成により、領域がピストンとは関係なしに製造され得るという利点が生じる。ピストンは、使用目的に応じて、かつピストンポンプの構成に応じて、通路および意図的な目的に適合された相応の領域に組み合わせられ得る。

本発明に係るピストンポンプの第１の実施の形態を示す図である。 本発明に係るピストンポンプの第２の実施の形態を示す図である。

図１および図２には、本発明に係るピストンポンプ１の２つの実施の形態が図示されている。両実施の形態は、ピストン６の、通路１５に面した端面側１４に配置された領域２０の詳細な構成により相違している。両図面の部分ａ）には、ピストンポンプ１の概略図がそれぞれ図示されている。この場合、ピストンポンプ１の基本構造は、両方の実施の形態において同一である。両図面の部分ｂ）には、図面の部分ａ）において円で印を付けられた領域Ｘの拡大図がそれぞれ図示されている。

ピストンポンプ１の基本的な構造を以下で説明する。ピストンポンプ１は、ハウジング２、アーマチュアプレート３、たとえば１つのハウジング２内に配置された電磁コイル５もしくは電磁コイルセットを有している。電磁コイル５内には、シリンダ４が配置されている。さらに可動のピストン６がシリンダ４内に配置されている。電磁コイル５により生ぜしめられた磁界はピストン６をアーマチュアプレート３の方向に動かす。アーマチュアプレート３は、ピストン６に面した側にストッパを有している。このストッパには、電磁コイル５への通電時に、つまり磁界が形成されている場合に、ピストン６が衝突する。ピストン６の、アーマチュアプレート３に面した側は、ピストン背面１０と呼ばれる。ピストン背面１０が磁界の形成時にアーマチュアプレート３のストッパに接触する面は、接触面と呼ばれる。ピストン６の、ピストン背面１０とは反対の側に位置する端面１４は、ピストン前面とも呼ばれる。

ピストン６とアーマチュアプレート３との間には、ピストンばね７が配置されている。ピストンばね７の、アーマチュアプレート３に面した側で、ピストンばね７はばねホルダ８により位置固定される。ピストンばね７は、部分的にまたは完全にピストン６の内部に、もしくはピストン６内に配置された中空室内に配置されていてもよい。ピストン背面１０は、開口を有している。この開口を通じて、ピストンばね７がピストン６から突出する。ピストンばね７は、アーマチュアプレート３の方向へのピストン運動に基づいて圧縮される。磁界の消滅後に、ピストンばね７はピストン６を再び反対方向へと押圧する。

さらに、シリンダ４内には流入弁１１および流出弁１２が、特にシリンダ底部に配置されている。シリンダ４は、一方の側ではアーマチュアプレート３により、反対に位置する側ではピストン底部により画定される。シリンダ４の内部には、圧縮室９が配置されている。圧縮室９は、シリンダ壁、流入弁１１およびピストン６により画定される。

流入弁１１および／または流出弁１２は、ダイヤフラムばねとして形成されていてもよい。流入弁１１および流出弁１２、ひいては流入部および流出部も、シリンダ４もしくは圧縮室９の同一の側に配置されている。圧縮室９は、流体的に流入弁１１と流出弁１２との間に配置されている。流入弁１１と流出弁１２との間には、弁ボディ１３が配置されている。通路１５が弁ボディ１３内に形成されている。典型的には、通路１５の長さは弁ボディ１３の長さに相当する。流出弁１２は、通路１５により圧縮室９に接続されていて、これにより流体は通路１５を介して圧縮室９から流出弁１２に向かって流れることができる。

図示されていない燃料管路を介して、燃料がタンクから流入弁１１を通じてシリンダ４内の圧縮室９内へと負圧に基づいて吸い込まれる。シリンダ４内もしくは圧縮室９内の負圧は、アーマチュアプレート３の方向へのピストン６の運動により生じる。別の燃料管路および流出弁１２を介して、燃料はピストン６により噴射弁に向かって押圧される。

図１に図示された第１の実施の形態では、領域２０がシリンダ状の突出部（Vorsatz）として形成されている。領域２０は、通路１５の長さＬの９３％の長さＭを有している。通路１５内への領域２０の進入深さＴは、通路１５の長さＬの９０％である。領域２０の直径が通路１５の直径に適合されていることにより、つまり領域２０と通路１５の両直径の差が通路１５の直径の１０％未満であることにより、通路１５内の死容積が効果的に最小限にされると同時に、領域と通路壁との間でできるだけ小さな摩擦が生じることが確実にされる。

図２に図示された第２の実施の形態では、領域がボス（Ｂｕｔｚｅｎ）として形成されている。ボスは、通路の長さＬの１５％の長さＭを有していて、通路の長さＬの１１．５％の進入深さＴを有している。

Claims (9)

1. 圧縮室（９）と、ピストン（６）と、流入弁（１１）と、流出弁（１２）とを有する、特に自動二輪車および／または自動三輪車用の噴射システムに用いられるピストンポンプ（１）であって、流体が、前記流入弁（１１）を介して前記圧縮室（９）内に流入することができ、かつ前記流体が前記流出弁（１２）を介して前記圧縮室（９）から流出することができ、通路（１５）は、前記流出弁（１２）に流体的に特に直接にその上流側に配置された領域であり、該領域は、前記圧縮室（９）の、前記流出弁（１２）から離間した領域に比べて減じられた横断面を有している、ピストンポンプ（１）において、
   前記ピストン（６）の、前記通路（１５）に面した端面（１４）が、前記通路（１５）内に進入可能である領域（２０）を有していることを特徴とする、噴射システムに用いられるピストンポンプ（１）。
2. 前記領域（２０）は、前記ピストン（６）の、前記通路（１５）に面した前記端面（１４）に設けられた突出部である、請求項１記載のピストンポンプ（１）。
3. 前記領域（２０）は、シリンダ状、円錐状または立方体状の幾何学形状を有している、請求項１または２記載のピストンポンプ（１）。
4. 前記領域（２０）は、前記通路（１５）の長さＬの１０％以上の長さＭを有しており、前記領域（２０）の長さＭは、前記ピストン（６）の、前記領域（２０）が配置されている前記端面（１４）から垂直方向で前記領域（２０）の、前記通路（１５）に面した端面までの間隔である、請求項１から３までのいずれか１項記載のピストンポンプ（１）。
5. 前記領域（２０）は、少なくとも前記通路（１５）内への進入深さＴを有していて、該進入深さＴは、前記通路（１５）の長さＬの少なくとも５％、特に前記通路（１５）の長さＬの少なくとも１５％である、請求項１から４までのいずれか１項記載のピストンポンプ（１）。
6. 前記領域（２０）は、前記通路（１５）と同一の幾何学的な形状を有している、請求項１から５までのいずれか１項記載のピストンポンプ（１）。
7. 前記領域（２０）はボスである、請求項１から５までのいずれか１項記載のピストンポンプ（１）。
8. 前記領域（２０）は、前記ピストン（６）に一体的に形成されている、請求項１から７までのいずれか１項記載のピストンポンプ（１）。
9. 前記領域（２０）は、材料接続式に、特に溶接により前記ピストン（６）に結合されている、請求項１から７までのいずれか１項記載のピストンポンプ（１）。

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