JP3387506B2 - Low leakage plunger and barrel assembly for high pressure fluid systems - Google Patents

Low leakage plunger and barrel assembly for high pressure fluid systems

Info

Publication number
JP3387506B2
JP3387506B2 JP54569898A JP54569898A JP3387506B2 JP 3387506 B2 JP3387506 B2 JP 3387506B2 JP 54569898 A JP54569898 A JP 54569898A JP 54569898 A JP54569898 A JP 54569898A JP 3387506 B2 JP3387506 B2 JP 3387506B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
sealing sleeve
plunger
fuel
cavity
barrel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP54569898A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2000513782A (en
Inventor
ユル ジェー. ター、
ジョン ティー.ザ サード キャロル、
ドナルド ジェー. ベンソン、
Original Assignee
カミンス エンジン カンパニー、インコーポレイテッド
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by カミンス エンジン カンパニー、インコーポレイテッド filed Critical カミンス エンジン カンパニー、インコーポレイテッド
Priority claimed from PCT/US1998/003376 external-priority patent/WO1999045299A1/en
Publication of JP2000513782A publication Critical patent/JP2000513782A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3387506B2 publication Critical patent/JP3387506B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M59/00Pumps specially adapted for fuel-injection and not provided for in groups F02M39/00 -F02M57/00, e.g. rotary cylinder-block type of pumps
    • F02M59/02Pumps specially adapted for fuel-injection and not provided for in groups F02M39/00 -F02M57/00, e.g. rotary cylinder-block type of pumps of reciprocating-piston or reciprocating-cylinder type
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M59/00Pumps specially adapted for fuel-injection and not provided for in groups F02M39/00 -F02M57/00, e.g. rotary cylinder-block type of pumps
    • F02M59/44Details, components parts, or accessories not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M59/02 - F02M59/42; Pumps having transducers, e.g. to measure displacement of pump rack or piston
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B53/00Component parts, details or accessories not provided for in, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B23/00 or F04B39/00 - F04B47/00
    • F04B53/02Packing the free space between cylinders and pistons
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16JPISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00Sealings
    • F16J15/16Sealings between relatively-moving surfaces
    • F16J15/18Sealings between relatively-moving surfaces with stuffing-boxes for elastic or plastic packings
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16KVALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K25/00Details relating to contact between valve members and seats

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、プランジャとバレル組立体とのクリアラン
スからの漏れを効果的に最小化する流体システム用のプ
ランジャおよびバレル組立体に関する。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a plunger and barrel assembly for a fluid system that effectively minimizes leakage from the clearance between the plunger and barrel assembly.

発明の背景 エンジン設計者は、エンジン効率を改善するエンジン
設計の改良を絶えず追及している。エンジン効率を改善
する1つの方法は、流体システムの動作効率を改善する
ことである。特に、流体システム内の高圧燃料の漏れ
は、エンジン効率を低下させるおそれのあるエネルギ損
失を意味する。燃料経済を改善すると共に、最近および
近く制定される法律の要求に従って排気ガスを減少しよ
うとして、噴射圧力レベルを高くするにつれて、高圧燃
料の損失は最近ますます大きな問題になってきている。
BACKGROUND OF THE INVENTION Engine designers are constantly pursuing improvements in engine design that improve engine efficiency. One way to improve engine efficiency is to improve the operating efficiency of fluid systems. In particular, leakage of high pressure fuel in the fluid system represents energy loss that can reduce engine efficiency. High pressure fuel loss has become an ever-increasing problem as higher injection pressure levels have been attempted to improve fuel economy and reduce exhaust emissions in accordance with the requirements of recent and forthcoming legislation.

望ましくない燃料の漏れは、本体に形成されたボア
(bore)中に往復運動するように装着されると共に本体
の内表面とすべり嵌め合い(close sliding fit)を形
成する大きさに形成されて隣接する表面間に部分流体密
封を形成する、弁要素または燃料プランジャなどの部材
を有する燃料システムの構成部品でしばしば発生する。
燃料の圧力が増加すると、シールの長さ方向に沿って、
すなわち前記部材とボアを形成する相対する壁とのクリ
アランスに沿って、圧力勾配が生じる。前記クリアラン
スからの漏れ流量は、主に圧力勾配の大きさ、係合の長
さ、作動クリアランス(operating clearance)の大き
さ、および流体の粘度に依存する。前記動作クリアラン
スの大きさは、前記ボアを形成する前記本体の燃圧誘導
膨張または変形の量によって影響される。漏れを低減す
る1つの方法は、前記プランジャと前記バレルとのクリ
アランスをより小さくするように構成部品を設計するこ
とである。しかし、公差をより小さくしようとすると、
製造コストが増加する。漏れを低減する別の方法は、ボ
アを形成する本体またはハウジングの大きさおよび/ま
たは強度を増大することによって圧力誘導膨張に対抗す
るように、本体を設計することである。しかし、この方
法は構成部品およびひいては燃料システムの大きさおよ
び重量を増大するので望ましくない。
The undesired fuel leak is sized to fit reciprocally into a bore formed in the body and sized to form a close sliding fit with the inner surface of the body. It often occurs in fuel system components that have members, such as valve elements or fuel plungers, that form a partial fluid tight seal between the surfaces to be sewn.
As the fuel pressure increases, along the length of the seal,
That is, a pressure gradient is created along the clearance between the member and the opposing wall forming the bore. The leakage flow rate from the clearance depends mainly on the magnitude of the pressure gradient, the length of engagement, the magnitude of the operating clearance, and the viscosity of the fluid. The magnitude of the operational clearance is affected by the amount of fuel pressure induced expansion or deformation of the body forming the bore. One way to reduce leakage is to design the component to have a smaller clearance between the plunger and the barrel. However, if you try to make the tolerances smaller,
Manufacturing costs increase. Another way to reduce leakage is to design the body to counter pressure-induced expansion by increasing the size and / or strength of the body or housing forming the bore. However, this method is undesirable because it increases the size and weight of the components and thus the fuel system.

現代のエンジンに使用されている多くの燃料システム
は、例えば、米国特許第5,072,709号に開示されている
ような単体燃料噴射器、または米国特許第4,530,335号
に開示されているような燃料ポンプ組立体に、組み込ま
れ往復運動するように装着された燃料加圧プランジャを
備えている。各プランジャは一般的に機械的または油圧
的に作動して、圧力チャンバの燃料を加圧してエンジン
シリンダに噴射させる。例えば、米国特許第5,096,121
号および第5,441,027号は油圧作動する圧力増強プラン
ジャ組立体を開示している。しかし、これらの参考文献
は、プランジャと隣接するボア壁との間の漏れの低減を
示唆しておらず、したがって上述の不利益を免れない。
Many fuel systems used in modern engines include, for example, unitary fuel injectors such as those disclosed in U.S. Pat.No. 5,072,709, or fuel pump assemblies such as those disclosed in U.S. Pat. And a fuel pressurizing plunger incorporated for reciprocating movement. Each plunger typically operates mechanically or hydraulically to pressurize the fuel in the pressure chamber and inject it into the engine cylinder. For example, U.S. Pat.
And 5,441,027 disclose hydraulically actuated pressure intensifying plunger assemblies. However, these references do not suggest a reduction in leakage between the plunger and the adjacent bore wall and are therefore subject to the above-mentioned disadvantages.

Loegel,Sr.らの米国特許第4,991,495号は、ボアに装
着されたプランジャ、および前記プランジャとそのハウ
ジングとの間の空間をシールするために前記プランジャ
に沿って直列に配置された複数のインサートを含むポン
ピング機構を開示している。インサートは、隣接するイ
ンサートによって与えられる軸方向の流体誘導力に応答
して半径方向に変形および膨張するスラストおよびシー
ルリングを含む。しかし、このシーリング組立体は、費
用がかかり維持しにくい複雑かつ高価な装置から成る余
分なディスクおよびその他の部品を必要とする。さら
に、この装置は、プランジャの各ポンピング行程中にイ
ンサートの両側に各1つ、計2つの間隙を再シールし、
こうして最小限度以下の漏れの可能性を高める必要があ
るので、望ましくない。
Loegel, Sr. et al., U.S. Pat.No. 4,991,495, discloses a plunger mounted in a bore and a plurality of inserts arranged in series along the plunger to seal the space between the plunger and its housing. A pumping mechanism including is disclosed. The insert includes thrust and sealing rings that deform and expand radially in response to axial fluid-induced forces provided by adjacent inserts. However, this sealing assembly requires extra disks and other components that are complicated and expensive equipment that is costly and difficult to maintain. In addition, the device reseals two gaps, one on each side of the insert, during each pumping stroke of the plunger,
This is desirable because it increases the likelihood of subminimum leakage.

Kabaiらの米国特許第5,038,826号は、弁体に摺動可能
に配置されたピストンを含む三方弁を開示している。高
圧燃料は、前記弁体および前記ピストンに形成された整
列ポートを介して前記弁に送り込まれる。ピストンまた
は弁体の一体部(integral portion)は供給燃料圧力に
よって作動して、ピストンと弁体とのクリアランスを減
少し、それによって構成部品間の漏れを低減する。一体
部の変形はクリアランスを詰めて漏れを減少する傾向に
あるが、その結果生じる小さい許容誤差は、弁体または
ピストンの摩耗またはおそらく摩耗による掻き傷(scuf
fing)の増大を引き起こし、時間の経過につれて過剰な
クリアランスが生じる可能性がある。Kabaiらの設計の
場合、過剰な摩耗は最終的に、ピストンおよび/または
弁体全体の交換を必要とし、費用が余計に増大する。ま
た、一体部はシール長の限られた局所化された部分だけ
の圧力勾配を低下するだけであり、したがって漏れを最
適に最小化することはできないので、不利である。さら
に、一体部は、弁体またはピストンに内部流路を機械加
工することによって形成するので、製造時間および費用
が増加する。
US Pat. No. 5,038,826 to Kabai et al. Discloses a three-way valve that includes a piston slidably disposed on a valve body. High-pressure fuel is fed into the valve through an alignment port formed in the valve body and the piston. The integral portion of the piston or valve body is activated by the fuel pressure supplied to reduce the clearance between the piston and the valve body, thereby reducing leakage between components. Deformation of the integral part tends to close the clearance and reduce leakage, but the resulting small tolerances result in wear of the valve body or piston or possibly scuffing due to wear.
fing) and excessive clearance may occur over time. In the case of the Kabai et al. Design, excessive wear ultimately requires replacement of the entire piston and / or valve disc, adding extra cost. Also, the integral part is disadvantageous because it only reduces the pressure gradient only in the localized part of the seal length which is not optimally minimized. Furthermore, the integral part is formed by machining the internal flow passage in the valve body or the piston, which increases the manufacturing time and cost.

したがって、組立体の費用および大きさを最小化しな
がら、プランジャとバレルとのクリアランスからの流体
の漏れを効果的かつ最適に最小化する、改善されたプラ
ンジャおよびバレル組立体のニーズがある。
Therefore, there is a need for an improved plunger and barrel assembly that effectively and optimally minimizes leakage of fluid from the plunger-barrel clearance while minimizing assembly cost and size.

発明の概要 したがって、本発明の目的は、先行技術の欠点を克服
し、プランジャとバレルの間の燃料漏れを最適に最小化
し、したがって効率を増大することのできる、改善され
たプランジャおよびバレル組立体を提供することであ
る。
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide an improved plunger and barrel assembly that overcomes the deficiencies of the prior art and allows for optimally minimizing fuel leakage between the plunger and barrel, thus increasing efficiency. Is to provide.

本発明の別の目的は、弁またはポンプのどちらにでも
適用することができ、ポンプまたは弁部材とボアを形成
するその本体との間の流体漏れを効果的に減少する、改
善されたプランジャおよびバレル組立体を提供すること
である。
Another object of the present invention is applicable to either a valve or a pump, which effectively reduces fluid leakage between the pump or valve member and its body forming the bore, and an improved plunger and It is to provide a barrel assembly.

本発明のさらに別の目的は、高圧燃料システムにおけ
る単体燃料噴射器および燃料噴射器の上流に配置された
往復プランジャ型ポンプを含む燃料ポンプに適用でき
る、改善されたプランジャおよびバレル組立体を提供す
ることである。
Yet another object of the present invention is to provide an improved plunger and barrel assembly applicable to a fuel pump including a unitary fuel injector and a reciprocating plunger type pump located upstream of the fuel injector in a high pressure fuel system. That is.

本発明のさらに別の目的は、燃圧が高くなるにつれて
プランジャとバレルの間の作動クリアランスが減少す
る、改善されたプランジャおよびバレル組立体を提供す
ることである。
Yet another object of the present invention is to provide an improved plunger and barrel assembly in which the working clearance between the plunger and barrel decreases as fuel pressure increases.

本発明のさらに別の目的は、構成部品の潤滑および構
造上の要求事項を満たすために弾性部の材料をバレルと
は独立して選択することができる弾性部を含む、改善さ
れたプランジャおよびバレル組立体を提供することであ
る。
Yet another object of the present invention is an improved plunger and barrel that includes an elastic section that allows the material of the elastic section to be selected independently of the barrel to meet component lubrication and structural requirements. It is to provide an assembly.

本発明のさらに別の目的は、バレルに形成されるブラ
インドボア(blind bore)を製造する費用を最小化す
る、改善されたプランジャおよびバレル組立体を提供す
ることである。
Yet another object of the present invention is to provide an improved plunger and barrel assembly which minimizes the cost of manufacturing a blind bore formed in the barrel.

本発明のさらに別の目的は、プランジャボア(plunge
r bore)が組立体に対する締付け負荷または取付け負荷
のひずみ効果に実質的に影響されない、改善されたプラ
ンジャおよびバレル組立体を提供することである。
Yet another object of the present invention is to provide a plunger bore.
It is an object of the present invention to provide an improved plunger and barrel assembly in which the r bore) is substantially unaffected by the strain effects of tightening or mounting loads on the assembly.

本発明のさらに別の目的は、バレルを交換せずに新し
いボア形成表面を得られて容易かつ安価に改修できる、
改善されたプランジャおよびバレル組立体を提供するこ
とである。
Yet another object of the present invention is to obtain a new bore-forming surface without replacing the barrel for easy and inexpensive refurbishment,
An object is to provide an improved plunger and barrel assembly.

本発明のさらに別の目的は、バレルから流体密閉機能
を除去する弾性シーリングスリーブを含む、改善された
プランジャおよびバレル組立体を提供することである。
Yet another object of the present invention is to provide an improved plunger and barrel assembly that includes a resilient sealing sleeve that removes the fluid tight feature from the barrel.

本発明のさらに別の目的は、容易に交換可能な弾性シ
ーリングスリーブを含む、改善されたプランジャおよび
バレル組立体を提供することである。
Yet another object of the present invention is to provide an improved plunger and barrel assembly that includes an easily replaceable elastic sealing sleeve.

本発明のさらに別の目的は、動作応力を制限するよう
にバレルを設計しその大きさを決定することができ、か
つ半径方向の膨張を制限するような大きさにする代わり
にバレルの半径方向の膨張の増大を可能にする弾性シー
リングスリーブを含む、改善されたプランジャおよびバ
レル組立体を提供することである。
Yet another object of the present invention is to allow the barrel to be designed and sized to limit operating stress, and instead of being sized to limit radial expansion, the radial direction of the barrel To provide an improved plunger and barrel assembly that includes an elastic sealing sleeve that allows for increased expansion of the.

本発明のさらに別の目的は、燃料システムの効率を向
上させ、必要とするポンプ吐出量を最小化する燃料ポン
プ用の改善されたプランジャおよびバレル組立体を提供
することである。
Yet another object of the present invention is to provide an improved plunger and barrel assembly for a fuel pump that improves the efficiency of the fuel system and minimizes the required pump displacement.

本発明のこれらおよびその他の目的は、空胴(cavit
y)および高圧流回路を含む装置本体と、空胴内で往復
運動するように配置されたプランジャと、流体回路から
の流体の漏れ流量を減少させるために空胴内に配置され
た漏れ流量減少装置とで構成される、高圧流体システム
用の流体制御装置を提供することによって達成される。
漏れ流量減少装置は、空胴内のプランジャと装置本体と
の間に取外し可能に取り付けられ、プランジャを摺動可
能に受容するためのボアを含み、プランジャとボアの間
に環状隙間を形成するシーリングスリーブを含む。シー
リングスリーブは、流体圧力に対して弾性的に撓んで環
状隙間を減少し、環状隙間からの流体の漏れを最小化す
るように設計される。シーリングスリーブは、流体圧力
が直接作用してシーリングスリーブを半径方向に内向き
に撓ませて環状隙間を減少させる外側環状表面を含むこ
とができる。シーリングスリーブはまた、内側可撓部と
装置本体にしっかりと取り付けられた外側部とを含むこ
ともできる。外側部は、装置本体に形成された環状ラン
ドと密閉状態に隣接するための環状ステップを含むこと
ができる。外側部に作用する軸方向の締付け力を使用し
て、シーリングスリーブを環状ランドに押しつけるよう
に所定位置にしっかりと保持することができる。シーリ
ングスリーブは、装置本体に押しつけるように空胴内に
圧入することができる。シーリングスリーブの内側端部
に作用する流体の圧力により、スリーブが環状ランドに
対し隣接して密封するように偏りやすくして、シーリン
グスリーブの内側端部は、空胴の内側端部から間隔を置
いて配置される。したがって、空胴を1つの部品で構成
された装置本体に形成し、シーリングスリーブを軸方向
締付け力により空胴内に保持することができるようにす
るか、あるいは代替的に、装置本体を2つの部分で構成
し、それらが1つに接続されたときにシーリングスリー
ブを固定する空胴が形成されるようにすることができ
る。
These and other objects of the invention are directed to cavities.
y) and the device body including the high pressure flow circuit, the plunger arranged to reciprocate in the cavity, and the leakage flow reduction arranged in the cavity to reduce the leakage flow of fluid from the fluid circuit. And a fluid control device for a high-pressure fluid system.
The leak rate reducer is removably mounted between the plunger in the cavity and the body of the device, includes a bore for slidably receiving the plunger, and forms a ring-shaped gap between the plunger and the bore. Including sleeve. The sealing sleeve is designed to flex elastically against fluid pressure to reduce the annular gap and to minimize fluid leakage through the annular gap. The sealing sleeve may include an outer annular surface that is directly acted upon by fluid pressure to cause the sealing sleeve to flex radially inwardly to reduce the annular clearance. The sealing sleeve can also include an inner flexible portion and an outer portion that is rigidly attached to the device body. The outer portion may include an annular step for sealingly adjoining an annular land formed on the apparatus body. Axial clamping forces acting on the outer side can be used to hold the sealing sleeve firmly in place to press it against the annular land. The sealing sleeve can be press fit into the cavity to press it against the body of the device. The pressure of the fluid acting on the inner end of the sealing sleeve tends to bias the sleeve into abutting and tight sealing against the annular land such that the inner end of the sealing sleeve is spaced from the inner end of the cavity. Are arranged. Thus, the cavity can be formed in a one-piece device body and the sealing sleeve can be retained in the cavity by an axial clamping force, or alternatively, the device body can be divided into two parts. It can be made up of parts, so that when they are connected together, a cavity is formed which secures the sealing sleeve.

本発明は、プランジャが周期的なポンピングストロー
クで運動し、空胴の内側端部に形成された高圧燃料室内
で燃料を加圧するように作動できるようストローク高圧
燃料システム用の燃料ポンプに組み込まれることが望ま
しい。
The present invention is incorporated into a fuel pump for a stroke high pressure fuel system such that the plunger moves in a periodic pumping stroke and is operable to pressurize fuel in a high pressure fuel chamber formed at the inner end of the cavity. Is desirable.

図面の簡単な説明 第1図は、先行技術の燃料ポンプに使用される従来の
プランジャおよびバレル組立体の部分断面図である。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a partial cross-sectional view of a conventional plunger and barrel assembly used in prior art fuel pumps.

第2図は、本発明の好適な実施例に従って設計された
プランジャおよびバレル組立体の部分断面図である。
FIG. 2 is a partial cross-sectional view of a plunger and barrel assembly designed in accordance with the preferred embodiment of the present invention.

第3図は、本発明のプランジャおよびバレル組立体の
第2実施例の部分断面図である。
FIG. 3 is a partial cross-sectional view of a second embodiment of the plunger and barrel assembly of the present invention.

第4図は、第1図に開示するような従来の組立体と比
較した本発明の漏れ低減効果を示すグラフである。
FIG. 4 is a graph showing the leakage reduction effect of the present invention as compared to the conventional assembly as disclosed in FIG.

第5図は、本発明のプランジャおよびバレル組立体の
プランジャとバレルの半径方向の変位とシーリングスリ
ーブの長さに沿った隙間の半径方向のクリアランスを表
わすグラフである。
FIG. 5 is a graph illustrating the radial displacement of the plunger and barrel of the plunger and barrel assembly of the present invention as well as the radial clearance of the gap along the length of the sealing sleeve.

第6図は、本発明のシーリングスリーブの長さに沿っ
た環状隙間内の圧力を示すグラフである。
FIG. 6 is a graph showing the pressure in the annular gap along the length of the sealing sleeve of the present invention.

好適な実施の形態の説明 第1図は、従来のプランジャおよびバレル組立体を使
用する他の燃料ポンプに対し、本発明のプランジャおよ
びバレル組立体を燃料ポンプに組み込んだ場合の利点を
明確に示すために呈示される。第1図は、プランジャボ
ア14を含むバレル12と、ボア14内で往復運動するように
取り付けられたプランジャ16とを含む、符号10で示され
た先行技術のプランジャおよびバレル組立体を表わす。
プランジャ16は、前進および後退の行程で運動して、ボ
ア14の一端に形成された高圧室18内で流体すなわち燃料
を周期的に加圧するように作動する。高圧室18の高圧燃
料は、高圧流回路20を介してエンジンへ送り込まれる。
プランジャ16およびボア14は相互に、プランジャ16がボ
ア14を形成するバレル12の内側表面とすべり嵌め合いを
形成し、隣接する表面間に形成される環状隙間に部分流
体密閉を形成するような大きさに形成される。プランジ
ャ16の往復運動中に、環状間隙の係合またはシーリング
の長さに沿って軸方向に圧力勾配が形成され、高圧室18
から外側に向かって漏れ流量が生じる。また、高圧室18
内の燃圧が増加するにつれて、漏れ流量は増大する。高
圧室18の圧力はしばしば、バレル12を膨張させる、すな
わち弾性的に半径方向に外向きに変形させるのに充分に
高くなり、環状隙間の大きさが増加し、したがって望ま
しくないことに、漏れ流量が増大する。この漏れ流量が
プランジャ16を潤滑するように機能することは望ましい
ことであるが、漏れ流量は燃料システムの効率を低下さ
せると共に組立体の必要ポンプ吐出し量を増大させるエ
ネルギの損失をも意味する。
Description of the Preferred Embodiments FIG. 1 clearly illustrates the advantages of incorporating the plunger and barrel assembly of the present invention into a fuel pump over other fuel pumps that use conventional plunger and barrel assemblies. To be presented for. FIG. 1 illustrates a prior art plunger and barrel assembly, generally designated 10, including a barrel 12 that includes a plunger bore 14 and a plunger 16 mounted for reciprocal movement within the bore 14.
The plunger 16 moves in forward and reverse strokes to operate to periodically pressurize a fluid or fuel within a high pressure chamber 18 formed at one end of the bore 14. The high-pressure fuel in the high-pressure chamber 18 is sent to the engine via the high-pressure flow circuit 20.
The plunger 16 and the bore 14 are sized relative to each other such that the plunger 16 forms a slip fit with the inner surface of the barrel 12 forming the bore 14 and forms a partial fluid seal in the annular gap formed between adjacent surfaces. Is formed. During the reciprocating movement of the plunger 16, an axial pressure gradient is created along the length of the engagement or sealing of the annular gap, and the high pressure chamber 18
There is a leakage flow from the outside. In addition, the high pressure chamber 18
As the fuel pressure within increases, the leakage flow rate increases. The pressure in the high pressure chamber 18 is often high enough to cause the barrel 12 to expand, i.e., elastically radially outwardly deform, increasing the size of the annular gap, and thus undesirably, causing leakage flow. Will increase. While it is desirable for this leak rate to function to lubricate the plunger 16, the leak rate also means a loss of energy that reduces the efficiency of the fuel system and increases the required pump delivery of the assembly. .

第2図および第3図に示す本発明のプランジャおよび
バレル組立体は、プランジャ周辺の漏れ流量を最小化す
るように機能し、したがって燃料システムの効率を高
め、必要ポンプ吐出し量を低下させながら、組立体の大
きさを増大することなく、プランジャの効果的な往復運
動を可能にする。第2図を参照すると、全体を符号30で
示された燃料ポンプに適用された本発明のプランジャお
よびバレル組立体の好適な実施の形態が示されている。
燃料ポンプ30は、空胴34が形成された本体またはバレル
32と、空胴34内で往復運動するように取り付けられたプ
ランジャと、空胴34内のプランジャ36とバレル32の間に
取り付けられた漏れ流量減少装置38とを含む。本発明の
燃料ポンプ30は、単体燃料噴射器に一体化されたもの
や、燃料噴射器の上流に配置された高圧燃料システム内
の燃料ポンプなど、様々な適用例に組み込むことができ
る。プランジャおよびバレル組立体はまた、油圧作動式
圧力増強ポンプ装置に組み込むこともできる。また、本
発明のプランジャおよびバレル組立体は、プランジャ36
が例えばバレルに形成された弁座を係合するための弁体
として機能する高圧燃料弁など、別のタイプの流体制御
装置に組み込むことも可能である。
The plunger and barrel assembly of the present invention shown in FIGS. 2 and 3 functions to minimize leakage flow around the plunger, thus increasing the efficiency of the fuel system and reducing the required pump displacement. , Enables effective reciprocating movement of the plunger without increasing the size of the assembly. Referring to FIG. 2, there is shown a preferred embodiment of the plunger and barrel assembly of the present invention applied to a fuel pump generally indicated at 30.
The fuel pump 30 is a body or barrel having a cavity 34 formed therein.
32, a plunger mounted for reciprocating movement in cavity 34, and a leak rate reducer 38 mounted between plunger 36 in barrel 34 and barrel 32. The fuel pump 30 of the present invention can be incorporated into a variety of applications, such as one integrated with a single fuel injector, or a fuel pump in a high pressure fuel system located upstream of the fuel injector. The plunger and barrel assembly can also be incorporated into a hydraulically actuated pressure boost pump system. The plunger and barrel assembly of the present invention also includes a plunger 36
Can be incorporated into another type of fluid control device, such as a high pressure fuel valve that acts as a valve body for engaging a valve seat formed in the barrel.

漏れ流量減少装置38は、空胴34内に配置されたシーリ
ングスリーブ40を含み、これはプランジャ36を受容する
ためのボア42を含む。シーリングスリーブ40は、バレル
32のボア34の内部に形成された環状ランド48に隣接して
密封するための環状ステップ46を含む外側部44を含む。
シーリングスリーブ40は、環状ステップ46を環状ランド
48と隣接して密封するのを維持するように取付け装置ま
たは締付け装置(図示せず)によって付与される、符号
50で示される軸方向の締付け力によって空胴34内の所定
位置にしっかりと保持される。したがってシーリングス
リーブ40は、空胴34内に取外し可能に配置されるように
設計される。軸方向の締付け力50は、参照によってここ
に組み込まれる米国特許第5,503,128号に示されるよう
な噴射器締付け装置によって提供することができ、この
場合、燃料ポンプ30は噴射器に一体化され、締付け装置
は、エンジンに形成される噴射器取付けボアの所定の位
置に燃料噴射器およびバレル32を保持するのに充分な力
をも提供する。
Leakage reduction device 38 includes a sealing sleeve 40 disposed within cavity 34, which includes a bore 42 for receiving plunger 36. Sealing sleeve 40 is a barrel
An outer portion 44 including an annular step 46 for sealing adjacent an annular land 48 formed within 32 bores 34 is included.
The sealing sleeve 40 includes an annular step 46 and an annular land.
Numeral 48, provided by a mounting or clamping device (not shown) to maintain a seal adjacent to 48
It is held securely in place within the cavity 34 by an axial clamping force indicated by 50. Accordingly, the sealing sleeve 40 is designed to be removably disposed within the cavity 34. The axial clamping force 50 can be provided by an injector clamping device such as shown in U.S. Pat.No. 5,503,128, incorporated herein by reference, in which case the fuel pump 30 is integral to the injector and clamping The device also provides sufficient force to hold the fuel injector and barrel 32 in place in the injector mounting bore formed in the engine.

シーリングスリーブ40はまた、外側部44と一体的に形
成され、空胴34内に内向きに伸長する内側可撓部52をも
含む。内側可撓部52の内側端部54は、空胴34の内側端部
とは間隔を置いて終端する。プランジャ36は、空胴34の
内側端部に高圧流体室56を形成するように、ボア42に往
復運動するように取り付けられる。高圧燃料回路58は供
給燃料を高圧室56内に向かわせ、高圧室56からの高圧燃
料の流量を、例えば燃料噴射器のノズル組立体を介して
エンジンへ噴射させる。
The sealing sleeve 40 also includes an inner flexible portion 52 integrally formed with the outer portion 44 and extending inwardly within the cavity 34. The inner end portion 54 of the inner flexible portion 52 ends at a distance from the inner end portion of the cavity 34. The plunger 36 is reciprocally mounted in the bore 42 to form a high pressure fluid chamber 56 at the inner end of the cavity 34. The high pressure fuel circuit 58 directs the supply fuel into the high pressure chamber 56 and injects a flow of high pressure fuel from the high pressure chamber 56 into the engine, for example, through a nozzle assembly of a fuel injector.

内側可撓部52は一般に円筒形であり、外側環状室60が
形成されるように空胴34の内径より充分に小さい外形を
有する。外側環状室60は、内側可撓部52の内側端部54と
空胴34の内側端部との間に形成された端部間隙61を介し
て、高圧室56と連続流体連絡状態にある。したがって、
外側環状室60の燃圧は、プランジャ36の運動中ずっと、
高圧室56内での燃圧と実質的に同一である。また、プラ
ンジャ36の外形とシーリングスリーブ44の内径は、プラ
ンジャ36の外側表面とシーリングスリーブ40の内側表面
との間に隙間62が形成され、摺動締り嵌めおよび部分流
体密閉が形成されるような大きさになる。その結果、外
側環状室60の燃圧は、環状隙間62の少なくとも一部分に
おける燃圧より高くなり、したがって内側可撓部52は内
側に向かって撓み、隙間62の大きさおよび隙間からの漏
れ流量は減少する。
The inner flexible portion 52 is generally cylindrical and has an outer shape that is sufficiently smaller than the inner diameter of the cavity 34 so that the outer annular chamber 60 is formed. The outer annular chamber 60 is in continuous fluid communication with the high pressure chamber 56 via an end gap 61 formed between the inner end 54 of the inner flexible portion 52 and the inner end of the cavity 34. Therefore,
The fuel pressure in the outer annular chamber 60 is maintained during the movement of the plunger 36,
It is substantially the same as the fuel pressure in the high pressure chamber 56. Also, the outer shape of the plunger 36 and the inner diameter of the sealing sleeve 44 are such that a gap 62 is formed between the outer surface of the plunger 36 and the inner surface of the sealing sleeve 40 to form a sliding interference fit and a partial fluid seal. It becomes big. As a result, the fuel pressure in the outer annular chamber 60 becomes higher than the fuel pressure in at least a part of the annular gap 62, so that the inner flexible portion 52 bends inward, and the size of the gap 62 and the leakage flow rate from the gap decrease. .

動作中、プランジャ36が後退すると高圧室56は拡大
し、回路58から供給燃料が高圧室56に流入する。高圧室
56の方向へのプランジャ36の内向きつまり前進行程中の
ある時点で、高圧室56内の燃料はプランジャ36によって
圧縮され、それにより高圧室56および外側環状室60の両
方の燃圧が同様に増加する。したがって、同一圧力の高
圧燃料が、高圧室56に隣接する可撓部52の内側表面およ
び外側環状室60を形成する内側可撓部52の外側環状表面
の両方に作用する。その結果、内側可撓部52の内側端部
は同一圧力を受けて、それにより、高圧室56に隣接して
位置する内側可撓部52の部分の燃圧誘導膨張は回避され
る。さらに、プランジャ36と内側可撓部52との間の環状
隙間62に形成される部分流体密封は、環状隙間62の軸方
向長さに沿った圧力を低下させる絞り効果を生む傾向が
ある。しかし、環状隙間62の反対側に位置する外側環状
室60の燃圧は、高圧室56の圧力に等しい高圧レベルに維
持される。したがって、プランジャ36と重なる、すなわ
ち環状間隙62に隣接して位置する内側可撓部52の部分
は、その外側表面に流体圧力を受け、シーリングスリー
ブ40のその部分が半径方向に内向きに撓む、つまり弾性
的に変形する傾向がある。したがって、シーリングスリ
ーブ40の流体圧力誘導撓みによって環状隙間62は減少
し、その結果、環状隙間62からの漏れ流量は減少する。
外側環状室60内の高圧燃料によりバレル32の燃料誘導膨
張が生じるかもしれないが、その膨張はプランジャ36と
シーリングスリーブ40との間の密封に悪影響を及ぼさな
い。
During operation, when the plunger 36 retracts, the high pressure chamber 56 expands and the supply fuel flows from the circuit 58 into the high pressure chamber 56. High pressure chamber
At some point during the inward or forward stroke of the plunger 36 in the direction of 56, the fuel in the high pressure chamber 56 is compressed by the plunger 36, which similarly increases the fuel pressure in both the high pressure chamber 56 and the outer annular chamber 60. To do. Therefore, the high pressure fuel of the same pressure acts on both the inner surface of the flexible portion 52 adjacent to the high pressure chamber 56 and the outer annular surface of the inner flexible portion 52 forming the outer annular chamber 60. As a result, the inner end of the inner flexible portion 52 receives the same pressure, thereby avoiding fuel pressure induced expansion of the portion of the inner flexible portion 52 located adjacent to the high pressure chamber 56. Further, the partial fluid seal formed in the annular gap 62 between the plunger 36 and the inner flexible portion 52 tends to produce a throttling effect that reduces the pressure along the axial length of the annular gap 62. However, the fuel pressure in the outer annular chamber 60 located on the opposite side of the annular gap 62 is maintained at a high pressure level equal to the pressure in the high pressure chamber 56. Therefore, the portion of the inner flexible portion 52 that overlaps the plunger 36, i.e., located adjacent to the annular gap 62, receives fluid pressure on its outer surface, causing that portion of the sealing sleeve 40 to flex radially inward. That is, it tends to elastically deform. Accordingly, the fluid pressure induced deflection of the sealing sleeve 40 reduces the annular gap 62, which results in a reduced leakage flow rate from the annular gap 62.
High pressure fuel in the outer annular chamber 60 may cause fuel-induced expansion of the barrel 32, but the expansion does not adversely affect the seal between the plunger 36 and the sealing sleeve 40.

第3図は本発明のプランジャおよびバレル組立体の第
2の実施の形態を示し、ここでは漏れ流量減少装置70
は、ツーピースバレル74とプランジャ75との間に配置さ
れた、略円筒形のシーリングスリーブ72を含む。ツーピ
ースバレル74は、各々がそれぞれの空胴80、82を有する
第1ピース76および第2ピース78を含み、第1ピース76
が第2ピース78に対し一直線に隣接して配置されたとき
に、完全な空胴84を形成する。第2バレルピース78は上
部環状ランド86および環状凹所88を含み、スリーブ72を
第2バレルピース78にしっかりと接続するために、シー
リングスリーブ72はその中に圧入される。シーリングス
リーブ72の外側端部は上部環状ランド86に隣接し、シー
リングスリーブ72は空胴84内に軸方向に配置される。シ
ーリングスリーブ72が環状凹所88に圧入された後、第1
バレルピース76は任意の従来の方法で、例えば外側保持
器で第2バレルピース78をねじ込み可能に係合して第1
および第2ピース76、78を圧縮隣接関係に保持すること
によって、第2バレルピース78に接続することができ
る。シーリングスリーブ72は、構造的および機能的に第
2図の前述の例の内側可撓部52と同じ内側可撓部90を含
む。高圧室56の燃圧は内側可撓部80の内側端部54に作用
し、シーリングスリーブ72を上部環状ランド86と隣接す
るように上向きに偏らせ、シーリングスリーブ72と第2
バレルピース78との間の接続の密封を補助する。92に示
す締付け力は燃料ポンプを所定位置に保持するように機
能させ、また第1および第2バレルピース76、78を相互
に隣接した状態に固定するように用いられる。
FIG. 3 illustrates a second embodiment of the plunger and barrel assembly of the present invention, here a leak flow reduction device 70.
Includes a generally cylindrical sealing sleeve 72 disposed between a two-piece barrel 74 and a plunger 75. The two-piece barrel 74 includes a first piece 76 and a second piece 78, each having a respective cavity 80, 82.
Form a complete cavity 84 when they are placed in line adjacent to the second piece 78. The second barrel piece 78 includes an upper annular land 86 and an annular recess 88, and the sealing sleeve 72 is press fit therein for securely connecting the sleeve 72 to the second barrel piece 78. The outer end of the sealing sleeve 72 is adjacent to the upper annular land 86, and the sealing sleeve 72 is axially disposed within the cavity 84. After the sealing sleeve 72 is pressed into the annular recess 88, the first
The barrel piece 76 may be threadedly engaged with the second barrel piece 78 in any conventional manner, such as with an outer retainer to provide a first barrel piece 78.
And by holding the second pieces 76, 78 in compression adjacent relationship, they can be connected to the second barrel piece 78. The sealing sleeve 72 includes an inner flexible portion 90 that is structurally and functionally the same as the inner flexible portion 52 of the previous example of FIG. The fuel pressure in the high pressure chamber 56 acts on the inner end portion 54 of the inner flexible portion 80 to bias the sealing sleeve 72 upward so as to be adjacent to the upper annular land 86, and the sealing sleeve 72 and the second
Helps seal the connection to and from the barrel piece 78. The clamping force shown at 92 serves to hold the fuel pump in place and is used to secure the first and second barrel pieces 76, 78 adjacent to one another.

シーリングスリーブ40、72は、任意の適用例に対し改
善された漏れ流量の減少を達成する最適量の半径方向の
撓みまたは変位を可能にする材料と、内側可撓部厚さで
形成される。スリーブ40、70の望ましい半径方向の変位
は、隙間62の無負荷時の初期半径方向のクリアランスの
大きさおよび高圧室56内での燃圧に依存する。
The sealing sleeves 40, 72 are formed of an inner flexure thickness with a material that allows an optimal amount of radial deflection or displacement to achieve improved leakage flow reduction for any application. The desired radial displacement of the sleeves 40, 70 depends on the magnitude of the initial radial clearance of the gap 62 when unloaded and the fuel pressure within the high pressure chamber 56.

本発明の低漏れプランジャおよびバレル組立体は、従
来の高圧流体制御装置より優れた著しい利点を生じる。
第1に本発明の漏れ流量減少装置は、ポンプまたは弁部
材と部材ボアを形成する本体との間の流体の漏れを効果
的に減少し、高圧流体システムの効率を向上させる。燃
料ポンプの適用例では、本発明はさらに、燃料ポンプの
必要ポンプ吐出し量を最小化する機能を果たす。この利
点を第4図ないし第6図に示す。第4図に示すように、
本発明のシーリングスリーブは漏れを、標準的なバレル
およびスリーブに比べて90%減少する。環状隙間62の半
径方向のクリアランスは、圧力に誘導されるスリーブの
半径方向への偏りを可能にするために従来の隙間の半径
方向のクリアランスより大きいことが望ましい。いうま
でもなく、燃圧の増加につれて徐々に偏り、結果的に環
状隙間62が小さくなる本発明のシーリングスリーブの逆
反応とは異なり、標準的な組立体に対してより小さいク
リアランスは、燃圧が増加するにつれて、バレルの燃圧
誘導膨張のために増加する。第5図は、バレルとプラン
ジャの半径方向の変位、およびシーリングスリーブ40の
長さに沿った隙間62の半径方向のクリアランスを示す。
図から分かるように、隙間62の半径方向のクリアランス
は、内側可撓部52の最外部に隣接する領域で著しく減少
する。第6図を参照すると、隙間62の圧力は、半径方向
のクリアランスが最小となる領域で著しく減少すること
が分かる。動作中、隙間の部分流体密封による内側可撓
部52の最外部における圧力の差から、最外部は半径方向
に内向きに変位するか撓み、第4図に示すように隙間の
大きさは減少し、したがって圧力はさらに低下する。い
うまでもなく、内側撓み部52に隣接する位置における環
状隙間62の部分の圧力は、高圧室56から最も遠い位置で
最小になるので、内側撓み部52の変位は最外部で発生す
る。
The low leak plunger and barrel assembly of the present invention provides significant advantages over conventional high pressure fluid control systems.
First, the leak rate reducer of the present invention effectively reduces fluid leakage between the pump or valve member and the body forming the member bore, improving the efficiency of the high pressure fluid system. In fuel pump applications, the present invention further functions to minimize the required pump delivery of the fuel pump. This advantage is shown in FIGS. As shown in FIG.
The sealing sleeve of the present invention reduces leakage by 90% compared to standard barrels and sleeves. The radial clearance of the annular gap 62 is preferably greater than the radial clearance of conventional gaps to allow pressure-induced radial offset of the sleeve. Needless to say, unlike the reverse reaction of the sealing sleeve of the present invention, which gradually diminishes as fuel pressure increases, resulting in an annular gap 62 that is smaller than the standard assembly, the fuel pressure increases. Increases due to fuel pressure induced expansion of the barrel. FIG. 5 shows the radial displacement of the barrel and the plunger and the radial clearance of the gap 62 along the length of the sealing sleeve 40.
As can be seen, the radial clearance of the gap 62 is significantly reduced in the region adjacent the outermost portion of the inner flexible portion 52. With reference to FIG. 6, it can be seen that the pressure in the gap 62 is significantly reduced in the region of minimal radial clearance. During operation, due to the pressure difference at the outermost part of the inner flexible portion 52 due to the partial fluid sealing of the gap, the outermost part is displaced inward in the radial direction or bends, and the size of the gap decreases as shown in FIG. The pressure is therefore reduced further. Needless to say, the pressure in the annular gap 62 at the position adjacent to the inner flexible portion 52 becomes the minimum at the position farthest from the high-pressure chamber 56, so the displacement of the inner flexible portion 52 occurs at the outermost part.

本発明の第2の利点は、本発明のシーリングスリーブ
40、72を容易に取り外して、新しいシーリングスリーブ
と交換することができ、それにより簡単に素早く低コス
トの保守が可能になることである。第3に、内側撓み部
52、80を本体またはバレルとは別個にシーリングスリー
ブの一部として形成することにより、本発明の漏れ流量
減少装置は、シーリングスリーブを、バレルの材料選択
とは独立して、その要求事項すなわち潤滑、耐摩耗性、
および弾力性をよりよく達成することができる材料から
形成することが可能である。したがって、シーリングス
リーブ40、72は、例えば金属、非金属、または複合材料
など、漏れ流量を最適に最小化するために適切な柔軟性
および弾力性もたらす任意の材料から形成することがで
きる。第4に、本発明の漏れ流量減少装置は、より高い
圧力レベルでは隙間が増加する先行技術の装置とは異な
り、燃圧が増加するにつれて、プランジャとバレルとの
間の作動隙間を減少するように機能する。第5に、第1
図と第2図を比較することによって、本発明のスリーブ
40、72は、プランジャ36とその相補的ボアとの間の係合
の長さが増加し、したがって漏れ流量をさらに減少でき
ることが分かる。第6に、本発明は、シーリングスリー
ブに形成するのが貫通ボアであることによって、精密な
直径を有するブラインドボアの形成に伴う高い製造コス
トが回避される。第7に、本発明はまたバレルから密封
機能を取り除くことにより、動作応力を制限するように
バレルを設計しながら、バレルの流体圧力誘導膨張がプ
ランジャのクリアランス密封に影響を及ぼさないように
できるので、有利である。第8に、本発明のプランジャ
およびバレル組立体は、組立体に加えられる締付け負荷
または取付け負荷50、92によってしばしば経験する歪み
効果に実質的に影響されないプランジャボアを形成す
る。内側可撓部52、90はバレルによって直接支持され
ず、高圧燃料によって周囲を囲まれるので、取付け負荷
の歪み効果はシーリングスリーブのこの部分から実質的
に分離される。
A second advantage of the present invention is the sealing sleeve of the present invention.
The 40, 72 can be easily removed and replaced with a new sealing sleeve, which allows for easy, quick and low cost maintenance. Third, the inner flexure
By forming 52, 80 as part of the sealing sleeve separately from the body or barrel, the leak rate reducer of the present invention allows the sealing sleeve to have its requirements or lubrication independent of the material selection of the barrel. , Wear resistance,
And can be made of materials that can better achieve elasticity. Thus, the sealing sleeves 40, 72 can be formed of any material that provides suitable flexibility and resilience to optimally minimize leakage flow, such as, for example, metal, non-metal, or composite materials. Fourth, the leak reduction device of the present invention reduces the working clearance between the plunger and barrel as the fuel pressure increases, unlike prior art devices where clearance increases at higher pressure levels. Function. Fifth, first
The sleeve of the present invention by comparing FIG. 2 with FIG.
It can be seen that the 40, 72 can increase the length of engagement between the plunger 36 and its complementary bore, thus further reducing leakage flow. Sixth, the present invention avoids the high manufacturing costs associated with forming blind bores with precise diameters due to the through bores formed in the sealing sleeve. Seventh, the present invention also removes the sealing function from the barrel so that fluid pressure induced expansion of the barrel does not affect the clearance seal of the plunger while designing the barrel to limit operating stress. , Is advantageous. Eighth, the plunger and barrel assembly of the present invention forms a plunger bore that is substantially unaffected by the strain effects often experienced by the clamping or mounting loads 50, 92 applied to the assembly. Since the inner flexible portions 52, 90 are not directly supported by the barrel and are surrounded by high pressure fuel, the strain effect of the mounting load is substantially isolated from this portion of the sealing sleeve.

産業上の適用可能性 本発明の漏れ流量減少装置を含むプランジャおよびバ
レル組立体は、可動プランジャと対応するボアの間の漏
れ流量を効果的に最小化することが望ましい多くの高圧
流体システムで使用することができる。本発明は、例え
ば自動車や工業用機器の内燃機関の高圧燃料システムに
配置された高圧燃料ポンプに使用するのに特に有利であ
る。
INDUSTRIAL APPLICABILITY The plunger and barrel assembly including the leak rate reducer of the present invention is used in many high pressure fluid systems where it is desirable to effectively minimize the leak rate between the moveable plunger and the corresponding bore. can do. The invention is particularly advantageous for use in high-pressure fuel pumps arranged in high-pressure fuel systems of internal combustion engines, for example in motor vehicles and industrial equipment.

フロントページの続き (72)発明者 キャロル、 ジョン ティー.ザ サー ド アメリカ合衆国 47201 インディアナ 州 コロンバス ベイウッド コート 915 (72)発明者 ベンソン、 ドナルド ジェー. アメリカ合衆国 47203 インディアナ 州 コロンバス グリーンブライアー ロード 3954 (56)参考文献 特開 平3−43681(JP,A) 実開 平3−123984(JP,U) 実開 昭58−161177(JP,U) 実開 昭60−84775(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F04B 53/02 F02M 59/44 Continued Front Page (72) Inventor Carol, John Tee. The Sard United States 47201 Columbus Baywood Court, Indiana 915 (72) Inventor Benson, Donald J. United States 47203 Columbus Greenbrier Road, Indiana 3954 (56) Reference JP-A-3-43681 (JP, A) Jitsukaihei 3 -123984 (JP, U) Actually opened 58-161177 (JP, U) Actually opened 60-84775 (JP, U) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) F04B 53/02 F02M 59/44

Claims (13)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】空胴および高圧流回路を含む装置本体と、 ある直径範囲を有し、前記空胴内で往復運動するように
配置されたプランジャと、 前記流体回路からの流体漏れ流量を減少するために前記
空胴内に配置された漏れ流量減少手段であって、前記漏
れ流量減少手段は前記プランジャと前記装置本体との間
に取外し可能に前記空胴内に取り付けられたシーリング
スリーブを含み、前記シーリングスリーブは前記プラン
ジャを摺動可能に受容するボアを画定する内部環状表面
を含み、前記ボアは前記プランジャの直径範囲より大き
い直径範囲を有し、前記プランジャと前記内部環状表面
との間に環状隙間を形成し、前記シーリングスリーブは
流体圧力に応答して弾性的に撓んで前記環状隙間を通る
流体漏れ流量を最小化するように前記環状隙間を減少さ
せるが前記環状隙間を維持し、前記シーリングスリーブ
は外側環状表面を含み、前記流体圧力は前記外側環状表
面に直接作用して前記シーリングスリーブを半径方向に
内向きに撓ませ、前記シーリングスリーブは内側可撓部
および前記装置本体にしっかりと取り付けられた外側部
とを含み、前記外側環状表面は前記内側可撓部に形成さ
れ、さらに前記外側環状表面に隣接して形成された外側
環状室を含み、前記外側部は、前記外側環状室の一端を
流体密封するように、前記装置本体に形成された環状ラ
ンドと当接して密封するための環状ステップを含み、前
記シーリングスリーブは前記外側部に作用する軸方向の
締付け力によって前記環状ランドに対し密封位置にしっ
かりと保持され、前記内側可撓部の自由端内側には、高
圧流体室が形成されることを特徴とする漏れ流量減少手
段と、 によって構成される高圧流体システムに使用される流体
制御装置。
1. A device body including a cavity and a high pressure flow circuit, a plunger having a diameter range and arranged to reciprocate in the cavity, and a fluid leakage flow rate from the fluid circuit. A leakage flow reducing means disposed in the cavity for providing a leakage flow reducing means between the plunger and the device body, the sealing sleeve being removably mounted in the cavity. , The sealing sleeve includes an inner annular surface defining a bore for slidably receiving the plunger, the bore having a diameter range greater than a diameter range of the plunger, between the plunger and the inner annular surface. An annular gap is formed in the annular gap, and the sealing sleeve elastically flexes in response to fluid pressure to minimize the fluid leakage flow rate through the annular gap. Reducing, but maintaining the annular gap, the sealing sleeve including an outer annular surface, the fluid pressure acting directly on the outer annular surface to deflect the sealing sleeve radially inwardly, Includes an inner flexible portion and an outer portion fixedly attached to the apparatus body, the outer annular surface being formed in the inner flexible portion, and further being formed adjacent to the outer annular surface. The outer portion includes an annular step for abutting and sealing an annular land formed in the apparatus body so as to fluid-tightly seal one end of the outer annular chamber, and the sealing sleeve includes the outer portion. Is firmly held in a sealed position with respect to the annular land by the axial tightening force acting on the high pressure fluid chamber inside the free end of the inner flexible portion. A fluid control device for use in a high-pressure fluid system, comprising:
【請求項2】前記シーリングスリーブが前記装置本体に
押しつけるように前記空胴内に圧入され、前記シーリン
グスリーブの内側端部に作用する流体圧力が前記スリー
ブを前記環状ランドと密封隣接状態に変位させることを
特徴とする請求項1記載の流体制御装置。
2. The sealing sleeve is press-fitted into the cavity so as to press it against the apparatus body, and fluid pressure acting on an inner end of the sealing sleeve displaces the sleeve in a sealingly adjacent state with the annular land. The fluid control device according to claim 1, wherein:
【請求項3】前記スリーブが前記装置本体を形成する材
料より高い弾力性を有する材料で形成されることを特徴
とする請求項1記載の流体制御装置。
3. The fluid control device according to claim 1, wherein the sleeve is formed of a material having elasticity higher than that of a material forming the device main body.
【請求項4】前記装置本体が第1部分および前記第1部
分と当接している第2部分とを含み、前記空胴が前記第
1および前記第2部分の両方に形成され、前記シーリン
グスリーブが前記第1部分に圧入されて前記空胴に沿っ
て前記本体の前記第2部分と間隔を置いて伸長して前記
外側環状室を形成することを特徴とする請求項2記載の
流体制御装置。
4. The apparatus body includes a first portion and a second portion abutting the first portion, the cavity being formed in both the first and second portions, and the sealing sleeve. 3. The fluid control device of claim 2, wherein is press-fitted into the first portion and extends along the cavity at a distance from the second portion of the body to form the outer annular chamber. .
【請求項5】空胴および高圧燃料回路を含むバレルと、 前記空胴内に配置された高圧燃料室と、 前記空胴内で往復運動するように配置され、前記高圧燃
料室内の燃料を加圧するために周期的ポンピング行程で
運動するように作動するプランジャと、 前記高圧燃料室からの流体漏れ流量を減少すために前記
空胴内に配置された漏れ流量減少手段であって、前記漏
れ流量減少手段は前記プランジャと前記バレルの間に取
外し可能に前記空胴内に取り付けられたシーリングスリ
ーブを含み、前記シーリングスリーブは外側環状表面お
よび前記プランジャを摺動可能に受容するボアを含み、
前記プランジャと前記ボアの間に環状隙間を形成し、前
記シーリングスリーブは前記外側環状表面に作用する燃
圧誘導力に応答して前記環状隙間内の流体漏れ流量を最
小化するように、弾性的に撓んで前記環状隙間を減少さ
せ、前記シーリングスリーブは内側可撓部および前記バ
レルにしっかりと取り付けられた外側部とを含み、前記
内側可撓部は前記バレルとの軸方向の当接から自由な遠
端を含み燃料流動隙間を画定し、前記内側可撓部の自由
端内側には前記高圧燃料室が形成されることを特徴とす
る漏れ流量減少手段と、 によって構成される高圧流体システム用の燃料ポンプ。
5. A barrel including a cavity and a high-pressure fuel circuit, a high-pressure fuel chamber arranged in the cavity, a reciprocating movement in the cavity, and adding fuel in the high-pressure fuel chamber. A plunger operative to move in a periodic pumping stroke to pressurize; a leak flow reducing means disposed in the cavity to reduce a fluid leak flow from the high pressure fuel chamber, the leak flow rate The reducing means includes a sealing sleeve removably mounted within the cavity between the plunger and the barrel, the sealing sleeve including an outer annular surface and a bore slidably receiving the plunger;
An annular gap is formed between the plunger and the bore and the sealing sleeve is elastically responsive to a fuel pressure inducing force acting on the outer annular surface to minimize fluid leakage flow within the annular gap. Flexing to reduce the annular gap, the sealing sleeve includes an inner flexible portion and an outer portion rigidly attached to the barrel, the inner flexible portion free of axial abutment with the barrel. A leak flow reducing means including a distal end and defining a fuel flow gap, wherein the high pressure fuel chamber is formed inside a free end of the inner flexible portion; Fuel pump.
【請求項6】前記燃料圧力が前記外側環状表面に直接作
用して前記シーリングスリーブを半径方向に内向きに撓
ませることを特徴とする請求項5記載の燃料ポンプ。
6. The fuel pump of claim 5, wherein the fuel pressure acts directly on the outer annular surface to deflect the sealing sleeve radially inward.
【請求項7】前記外側部が前記バレルに形成された環状
ランドと当接して密封するように環状ステップを含むこ
とを特徴とする請求項6記載の燃料ポンプ。
7. The fuel pump according to claim 6, wherein the outer portion includes an annular step for abutting and sealing an annular land formed on the barrel.
【請求項8】前記シーリングスリーブが前記外側部に作
用する軸方向の締付け力によって前記環状ランドに対し
押しつけるように所定位置にしっかりと保持されること
を特徴とする請求項7記載の燃料ポンプ。
8. The fuel pump according to claim 7, wherein the sealing sleeve is firmly held in place so as to be pressed against the annular land by an axial tightening force acting on the outer portion.
【請求項9】前記シーリングスリーブが前記バレルに押
しつけるように前記空胴内に圧入され、前記シーリング
スリーブの内側端部に作用する燃料圧力が前記スリーブ
を前記環状ランドと密封当接状態に変位させることを特
徴とする請求項7記載の燃料ポンプ。
9. The sealing sleeve is press-fitted into the cavity so as to press it against the barrel, and fuel pressure acting on an inner end of the sealing sleeve displaces the sleeve into a sealing contact with the annular land. The fuel pump according to claim 7, wherein:
【請求項10】前記スリーブが前記バレルを形成する材
料より高い弾力性を有する材料で形成されることを特徴
とする請求項5記載の燃料ポンプ。
10. The fuel pump according to claim 5, wherein the sleeve is formed of a material having a higher elasticity than the material forming the barrel.
【請求項11】前記バレルが第1部分および前記第1部
分と当接している第2部分とを含み、前記空胴が前記第
1および第2部分の両方に形成され、前記シーリングス
リーブが前記第1部分に圧入されて前記空胴に沿って前
記本体の前記第2部分と間隔を置いて伸長して環状高圧
室を形成することを特徴とする請求項9記載の燃料ポン
プ。
11. The barrel includes a first portion and a second portion abutting the first portion, the cavity being formed in both the first and second portions, and the sealing sleeve being formed in the sealing sleeve. The fuel pump of claim 9, wherein the fuel pump is press-fitted into the first portion and extends along the cavity at a distance from the second portion of the body to form an annular high pressure chamber.
【請求項12】空胴を含むバレルと、前記空胴内に配置
された高圧燃料室と、高圧燃料室へ/からの流動を与え
る高圧燃料回路と、前記空胴内で往復運動をするように
配置され、高圧燃料室内の燃料を加圧するように周期的
ポンピング行程で運動するように作動するプランジャと
を含む高圧燃料ポンプに使用される漏れ流量減少装置に
おいて、 高圧燃料室からの燃料漏れ流量を減少するためにプラン
ジャとバレルとの間に空胴内に取外し可能に取り付けら
れた交換可能なシーリングスリーブであって、前記交換
可能なシーリングスリーブは外側環状表面とプランジャ
を摺動可能に受容するボアとを含み、プランジャと前記
ボアとの間に環状隙間を形成し、前記高圧燃料室からの
高圧燃料が前記外側環状表面に作用して、前記環状隙間
を通る燃料漏れ流量の増加を防止するように、前記交換
可能なシーリングスリーブの膨張を防止し、前記交換可
能なシーリングスリーブは遠端部の外周全体にわたって
半径方向に非支持状態にするようにバレルに取付け可能
な前記遠端部を含む内部撓み部を有し、該内部撓み部の
自由端内側には前記高圧燃料室が形成されることを特徴
とする交換可能なシーリングスリーブによって構成され
る漏れ流量減少装置。
12. A barrel including a cavity, a high pressure fuel chamber disposed within the cavity, a high pressure fuel circuit for providing flow to and from the high pressure fuel chamber, and reciprocating motion within the cavity. A leak flow reducing device used in a high pressure fuel pump including a plunger arranged to move in a periodic pumping stroke to pressurize fuel in the high pressure fuel chamber, and a fuel leak flow rate from the high pressure fuel chamber. A replaceable sealing sleeve removably mounted in the cavity between the plunger and the barrel to reduce the load, the replaceable sealing sleeve slidably receiving the outer annular surface and the plunger. A high-pressure fuel from the high-pressure fuel chamber acts on the outer annular surface to form a ring-shaped gap between the plunger and the bore, the fuel passing through the ring-shaped gap. Mounted on the barrel to prevent expansion of the replaceable sealing sleeve so as to prevent an increase in leak rate and to be radially unsupported over the entire circumference of the distal end. Leakage flow reduction constituted by a replaceable sealing sleeve, characterized in that it has an internal flexure including the possible distal end, the high pressure fuel chamber being formed inside the free end of the internal flexure. apparatus.
【請求項13】前記交換可能なシーリングスリーブが前
記外側環状表面に作用する燃圧誘導力に応答して弾性的
に撓んで前記環状隙間を減少させ、それによって前記環
状隙間内の燃料漏れ流量を低下させることを特徴とする
請求項12記載の漏れ流量減少装置。
13. The replaceable sealing sleeve elastically flexes in response to a fuel pressure inducing force acting on the outer annular surface to reduce the annular gap, thereby reducing fuel leakage flow in the annular gap. 13. The leakage flow reduction device according to claim 12, wherein the leakage flow reduction device is provided.
JP54569898A 1998-03-02 1998-03-02 Low leakage plunger and barrel assembly for high pressure fluid systems Expired - Fee Related JP3387506B2 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/US1998/003376 WO1999045299A1 (en) 1996-12-18 1998-03-02 Low leakage plunger and barrel assembly for high pressure fluid system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2000513782A JP2000513782A (en) 2000-10-17
JP3387506B2 true JP3387506B2 (en) 2003-03-17

Family

ID=22266433

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP54569898A Expired - Fee Related JP3387506B2 (en) 1998-03-02 1998-03-02 Low leakage plunger and barrel assembly for high pressure fluid systems

Country Status (4)

Country Link
JP (1) JP3387506B2 (en)
AU (1) AU6179198A (en)
DE (1) DE19880471T1 (en)
GB (1) GB2340191B (en)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4614564B2 (en) * 2000-10-24 2011-01-19 ノイベルク有限会社 Liquid ejection device
DE10210317A1 (en) * 2002-03-08 2003-09-25 Bosch Gmbh Robert High pressure element for injection systems with reduced leakage
JP4922794B2 (en) * 2007-03-12 2012-04-25 日立オートモティブシステムズ株式会社 Fluid pump and high-pressure fuel supply pump
JP5187254B2 (en) * 2009-03-27 2013-04-24 株式会社デンソー High pressure pump
JP2014047664A (en) * 2012-08-30 2014-03-17 Shimadzu Corp Plunger pump
DE102017212501A1 (en) 2017-07-20 2019-01-24 Robert Bosch Gmbh Piston pump, in particular high-pressure fuel pump for an internal combustion engine

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1621858A (en) * 1921-01-19 1927-03-22 Sherwood Charles Frederic Reciprocating pump
NL6918558A (en) * 1969-11-11 1971-05-13

Also Published As

Publication number Publication date
DE19880471T1 (en) 2000-01-13
JP2000513782A (en) 2000-10-17
AU6179198A (en) 1999-09-20
GB2340191A8 (en) 2000-03-17
GB2340191B (en) 2002-07-24
GB9902662D0 (en) 1999-03-31
GB2340191A (en) 2000-02-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5899136A (en) Low leakage plunger and barrel assembly for high pressure fluid system
EP2129869B1 (en) Low leakage plunger assembly for a high pressure fluid system
JP4453028B2 (en) High pressure fuel pump
US5775203A (en) High pressure fuel pump assembly
US7775192B2 (en) Radial piston pump for fuel injection system having improved high-pressure resistance
JP3693992B2 (en) High pressure fuel pump
KR20240058173A (en) high pressure fuel pump
EP1323919B1 (en) Fuel pump
JP3387506B2 (en) Low leakage plunger and barrel assembly for high pressure fluid systems
EP2278163A1 (en) Pump assembly
CN111448388B (en) Connector with a locking member
US6254103B1 (en) Seal
JP2023519559A (en) fuel high pressure pump
US11168677B2 (en) Piston pump, particularly a high-pressure fuel pump for an internal combustion engine
JP6714649B2 (en) connector
JP2003328896A (en) Fuel pump for internal combustion engine
WO2016117297A1 (en) High-pressure pump and method for manufacturing same
US7070163B2 (en) Electromagnetic valve
CA2238916A1 (en) High pressure feed pump
US6463903B1 (en) Piston assembly for free piston internal combustion engine
US5979789A (en) Fuel injector with internal component load protection
WO2019097990A1 (en) Relief valve mechanism and fuel supply pump comprising same
US6260471B1 (en) Fuel feed pump
EP2184491A1 (en) Pump head for fuel pump assembly
JP6886483B2 (en) connector

Legal Events

Date Code Title Description
R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090110

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090110

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100110

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110110

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120110

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130110

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130110

Year of fee payment: 10

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees