JP3609693B2 - 高圧吐出ポンプ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、高圧用吐出ポンプと、特に往復プランジャの原理によって作動する吐出ポンプの駆動装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
高圧吐出ポンプは、プランジャの径に関して相対的に長いプランジャ行程を有し、ゆえに、高圧を発生するのに適している。そのような高圧吐出ポンプは、例えば、内燃機関用の燃料噴射系(例えばコモンレール)の噴射圧を発生するために用いられている。一般的な形式の高圧吐出ポンプは、EP−A−881 380
A1に開示されている。
【0003】
一般的な形式の高圧吐出ポンプは、高圧シリンダあるいはプランジャシリンダと、その中で往復の動作で動くことができる円筒形のプランジャとを有し、上記高圧シリンダ内部の吐出空間の体積が、上記プランジャの行程動作によって変動される。上記プランジャの注入行程の間、押し除け量を増やしながら上記吐出空間を流れ媒体で満たすために、吐出空間が、流れ媒体用の供給空間に、注入バルブを介して接続される。次に続く吐出行程の間、上記注入バルブが閉じて、上記吐出空間の圧力が、圧力バルブが開くまで上昇して、その結果、吐出空間が高圧の空間に接続する。高圧ポンプの詳細の構造が、上述したEP−A−0 881 380 A1に述べられていて、これを参照すると、その開示内容によって本出願の内容が明白になる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
プランジャは偏心駆動装置によって駆動されて、この偏心駆動装置は、偏心シャフトに搭載された偏心器を備え、上記偏心シャフトには回転リングが回転可能に取り付けられている。上記偏心器が回転する間、予め荷重を負ったプランジャが、その一端に設けられた円盤様の拡大部分によって、上記回転リングを押圧する。上死点と下死点を通過するときの力の割合によって、その過程で回転リングは前後に回転して、上記偏心シャフトが1回転する間に回転の方向を2度変える。これは、駆動シャフトが高い速度で回転すると、上記偏心駆動装置に損害を与える結果に導くことがある。
【0005】
ゆえに、本発明の目的は、高回転速度においても、問題の無い挙動で動作する高圧吐出ポンプを提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
この目的は、請求項1の特徴を有する高圧吐出ポンプによって達成される。
【0007】
本発明によれば、回転リングは少なくとも1つの凹み、または除去部分を有し、そのため、回転軸周りの回転リングの慣性モーメントが減少する。この慣性モーメントの減少によって、回転方向の変化の間における回転リングの加速度モーメントもまた減少して、その結果、偏心駆動装置の、特に回転リングとプランジャとの間の接触面の領域での損傷が回避される。
【0008】
その結果、回転リングとプランジャ底部との間の滑動動作が不都合な結果を引き起こすことなく、一般的な形式の高圧吐出ポンプを、従来よりも高い回転速度で作動させることが可能になる。そのうえ、慣性モーメントの減少と、そのような回転リング全体の質量の減少によって、偏心駆動装置にかかる負荷が和げられる。なぜならば、駆動シャフトの軸受もまた、より少ない負荷にさらされるからである。
【0009】
本発明の有利な実施形態は、明細書本文と図、従属クレームに述べられる。
【0010】
第1の実施形態において、上記凹み、または除去部分は、回転リングの外周面に形成されている。その結果、慣性モーメントを減らすことができると同時に、上記回転リングの安定性が弱まらない。
【0011】
本発明のさらなる着想において、上記回転リングは、その外周かつ接触面の領域の軸方向外側に、一周する少なくとも1つの凹みを有する。この実施形態において、回転リングは接触面の領域の外側が、対称に陥没していて、その結果、安定性が減少することがなく、回転方向が変わるときの慣性モーメントと、そしてその結果、加速度モーメントとが減少する。
【0012】
回転リングが、その周りを一周する2つの凹みを有し、この凹みは回転リングの外側端部に夫々設けられて、横方向に接触面を定義するのであれば、特に有利である。これは左右対称の配列に形成されて、慣性モーメントの削減に関して最も効果的である。この実施形態において、回転リングの必須の外径は、接触面の領域に現れるのみである。上記回転リングは、接触面の外側領域において質量が削減されている。
【0013】
【発明の実施の形態】
本発明は、有利な実施形態と添付された図面を参照しながら、純粋に例示として、以下においてさらに詳細に述べられる。
【0014】
図1は、高圧吐出ポンプの軸方向断面を示し、高圧吐出ポンプはハウジング4を有し、その中に高圧シリンダ8を備え、その中にプランジャが、往復動作が可能に設けられている。上記高圧シリンダ8は、基部要素11によってハウジング4の中に押し付けられていて、この基部要素11は、ねじボルト18と18’によって、ハウジング4に、ねじ止めされている。さらに、吸入バルブ12と吐出バルブ13とが、上記基部要素11に設けられていて、上記吐出バルブ13は高圧容器14に通じる通路を開閉する。
【0015】
さらに、偏心駆動装置が高圧吐出ポンプのハウジング4の中に設けられていて、この偏心駆動装置は、回転軸1周りに回転自在に軸受5と5’によって支持された駆動シャフト3を有する。この駆動シャフト3は、軸受地点5,5’の間に偏心ピン6を有し、この偏心ピン6は駆動シャフト3の回転軸1に関して偏心して配置されていて、この偏心ピン6の中心軸2は駆動シャフト3の回転軸1に対して平行に延びている。外周が上反りになっている回転リング7が、偏心ピン6に対して回転可能に、偏心ピン6に設置されている。
【0016】
プランジャ9は、高圧シリンダ8の実質的に円筒形のボア10の中で、滑動動作して変位可能に案内される。上記プランジャ9は、駆動シャフト3に向う端部に、円盤のような拡大部分15を有し、この拡大部分15は回転リング7の上に係止している。この場合、参照番号16は、回転リング7とプランジャ9の拡大端部15との間の接触点、または接触面を示す。上記プランジャ9は、圧縮バネ17によって回転リング7に対する予荷重がかけられていて、この圧縮バネ17は一方を高圧シリンダ8に支えられ、他方を円盤15に支えられている。
【0017】
流れ媒体を圧縮して吐出するために、プランジャ9が偏心駆動装置3,6,7によって上下に動かされる。注入行程においてプランジャ9が下方に動くとき、高圧シリンダ8の吐出空間が、入口バルブ12を経由した流れ媒体によって満たされる。その後に続く吐出行程においてプランジャ9が上方に動くとき、入口バルブ12は閉じていて、出口バルブ13が開いて高圧容器14に吐出空間が連通するまでの間、吐出空間の圧力が上昇する。
【0018】
図2は、図1中のII−II線に沿う断面を示し、この断面に沿って接触面16がハッチングされて示されている。見て分かるように、回転リング7に対するプランジャ9の高圧の負荷がかかる際に生じる接触面16は楕円形で、これは上記回転リング7をわずかに上反りにしているからである。
【0019】
図3と4は、上死点と下死点の間を通過する間における偏心駆動機構の動作の形態と回転リング7の動きを説明している。図3はプランジャ9が上死点に位置している様子を示している。偏心ピン6や駆動シャフト3の回転が、図示された反時計回り方向に進行している間、上記接触面16は図3において左側に動く。その結果、回転リング7が時計回りに回転する。これは以下のことが理由で起こる。すなわち、スプリング17の予荷重と吐出空間での圧力が上死点位置で最大になって、その結果、スプリング17によって発揮される力が、円盤15と回転リング7との間の滑り摩擦力よりも大きいからである。
【0020】
図4は、プランジャ9の下死点位置を示している。偏心ピン6がこの下死点位置の方向になると、接触面16は図において右側に移動する。その結果、回転リング7は反時計回りの回転動作を行う。これもまた、以下の理由で起こる。すなわち、スプリング17によって発揮された力が、下死点位置の領域での円盤15と回転リング7との間の滑り抵抗力よりもまた、大きいからである。
【0021】
その結果、偏心軸6の回転動作の間、回転リング7は円盤15に関して前後に動いて、駆動シャフト3が1回転する間に、上記回転リング7は回転方向を2度変える。これは、駆動シャフト3が高い回転速度のとき、回転リング7の回転方向が変化する割合と、これによる回転リング7の加速度モーメントの増加によって、問題に導かれる。最も望ましくない状況では、回転加速度の頂点の間で、円盤15と回転リング7との間に滑りが起こり、これは損傷に至る要素である。
【0022】
高回転速度において接触面16の領域で損傷が起こることを防ぐために、図5の断面図に示すような本発明による回転リング7’が提供される。この回転リング7’は、回転リング7’の外周に2つの凹み、あるいは除去部分20,22が備えられていること以外は、図1から4までの回転リング7と実質的に一致する。上記除去部分20,22は、接触面16の領域の軸方向において外側に位置すると共に、回転リング7’の外側端部に夫々配置されている。周りを一周する2つの除去部分20,22の間に現れる接触面、すなわち、回転リング7’の外周面の突出する部分もまた、僅かに上反りになっている。上記回転リング7’の除去部20,22は、断面で見ると、おおよそ矩形である。
【0023】
【発明の効果】
本発明による回転リングは、より少ない慣性モーメントを有すると共に、それに対応する少ない加速度モーメントを有し、より大きな回転リングの回転方向の変換速度を許容する要素を有し、駆動シャフトのより高い回転速度を有するので、回転加速度の最高点において回転リング7’が円盤15上で滑ることなく高圧ポンプのより高い吐出出力が得られる。したがって、本発明による偏心駆動装置を有する高圧吐出ポンプは、偏心駆動装置の損傷や過剰な摩耗を生じることなく、より高い回転速度で動作できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】偏心駆動装置を備える高圧吐出ポンプの断面を示した図である。
【図2】図1において示したII−II平面に沿う断面図を示し、回転リングとプランジャとの間の接触面を表している。
【図3】プランジャが上死点に位置するときの偏心駆動装置の断面を示す図である。
【図4】プランジャが下死点に位置するときの偏心駆動装置の断面を示す図である。
【図5】本発明による回転リングの断面を示す図である。
【符号の説明】
3 駆動シャフト
6 偏心ピン
7 回転リング
7’ 回転リング
8 高圧リング
9 プランジャ
16 接触面
20 凹み
22 凹み
Claims (6)
- 高圧シリンダと、その中で移動可能なプランジャと、駆動シャフトに配置されたと共に回転リングが回転可能に搭載された偏心器とを備え、上記回転リングは、プランジャ、または、それに連結された部分が押圧する円周の接触面を有する高圧吐出ポンプにおいて、上記回転リングは、2つの一周する凹みを外周面に有し、上記凹みは、この回転リングの軸方向において、この回転リングの外側の端部に設けられ、上記2つの凹みは、この2つの凹みの間に設けられる接触面を側方に定義することを特徴とする高圧吐出ポンプ。
- 請求項1に記載の高圧吐出ポンプにおいて、
上記凹みは、断面における形状が概ね矩形であることを特徴とする高圧吐出ポンプ。 - 請求項1または2に記載の高圧吐出ポンプにおいて、
上記回転リングの接触面の表面は、断面において上反りの形状になっていることを特徴とする高圧吐出ポンプ。 - 請求項1乃至3のいずれか1つに記載の高圧吐出ポンプのための回転リングであって、上記回転リングは、外周面に2つの一周する凹みを有し、上記凹みは、この回転リングの軸方向において、この回転リングの外側の端部に設けられ、上記2つの凹みは、この2つの凹みの間に設けられる円周の接触面を側方に定義することを特徴とする回転リング。
- 請求項4に記載の回転リングにおいて、
上記凹みは、断面における形状が概ね矩形であることを特徴とする回転リング。 - 請求項4または5に記載の回転リングにおいて、
上記円周の接触面の表面は、断面において上反りの形状になっていることを特徴とする回転リング。
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