JP4288000B2 - 燃料を高圧供給するラジアルピストンポンプ - Google Patents

Description

【０００１】
本発明は、内燃機関の燃料噴射系、特にコモンレール噴射系において燃料を高圧供給するラジアルピストンポンプであって、ポンプケーシング内に支承されている駆動軸が設けられていて、該駆動軸が偏心的に形成されているか又は周方向においてカム状の隆起部を有しており、駆動軸に対して半径方向に各シリンダ室内に配置されている有利には複数のピストンが設けられていて、該ピストンの、駆動軸に向けられた端部に、各１つのプレートが設けられており、ピストンが駆動軸の回転によって各シリンダ室内において半径方向で往復動可能である形式のものに関する。
【０００２】
内側において支持されたラジアルピストンポンプでは、それぞれピストンの端部に取り付けられたプレートは、駆動軸との接触部を有している。ピストンは駆動軸の偏心率によって又は駆動軸におけるカム状の隆起部によって、次々と往復動させられる。この際に回転する駆動軸によってピストンには、シリンダ室に吸い込まれる燃料量に関連して比較的大きな力が加えられ、これによって燃料に圧力を負荷することができる。燃料の吸込み時に、プレートを備えたピストンは通常それぞればねによって駆動軸に向かって押圧される。
【０００３】
本発明の枠内において次のことが、すなわち通常使用されるプレートが運転中に特にその真ん中においてしばしば損傷する、ということが判明した。このような摩耗現象はプレートの破損を惹起することがあり、ゆえに不都合である。そしてラジアルピストンポンプの機能は損傷したプレートによってはもはや保証されない。損傷したプレートの交換は時間がかかる。それというのは、損傷したプレートに接近するためには、ラジアルピストンポンプを分解して駆動軸を取り外さなくてはならないからである。
【０００４】
ゆえに本発明の課題は、上に述べたような欠点を排除したラジアルピストンポンプを提供することである。特にプレートの損傷を回避することが望まれている。プレートは運転中に、つまり高圧時にも、摩耗なしに作動することが望まれている。この場合ラジアルピストンポンプの申し分のない運転が、シリンダ室の部分充填時にも保証されていることが望ましい。本発明によるラジアルピストンポンプは２０００バールまでのポンプ圧に耐えることが望まれている。
【０００５】
この課題は請求項１記載のように構成されたラジアルピストンポンプによって解決される。本発明の別の有利な構成は請求項２以下に記載されている。
【０００６】
すなわち前記課題を解決するために本発明の構成では、内燃機関の燃料噴射系、特にコモンレール噴射系において燃料を高圧供給するラジアルピストンポンプであって、ポンプケーシング内に支承されている駆動軸が設けられていて、該駆動軸が偏心的に形成されているか又は周方向においてカム状の隆起部を有しており、駆動軸に対して半径方向に各シリンダ室内に配置されている有利には複数のピストンが設けられていて、該ピストンの、駆動軸に向けられた端部に、各１つのプレートが設けられており、ピストンが駆動軸の回転によって各シリンダ室内において半径方向で往復動可能である形式のものにおいて、プレートが真ん中において次のように、すなわち運転中に生じる応力がこの箇所において減じられるように、形成されている。
【０００７】
有限要素法を用いた検査によって、プレートの真ん中において運転中に最大応力の生じることが判明した。運転中におけるプレートの損傷はこの応力に基づいて生じる。プレート真ん中における応力を減じることによって、プレートの耐用寿命を有利に延長することができる。これによって２０００バールまでのピーク圧においてもプレートの申し分のない機能が保証される。
【０００８】
本発明の有利な構成では、プレートが真ん中において、外側領域におけるよりも小さな厚さを有している。このように構成されていると、プレートの真ん中における応力が減じられる。力の伝達経路（Kraftfluss）は外側領域へと迂回される。これによって力は、わずかしか負荷されない箇所へと迂回されることになる。そしてプレートの真ん中における臨界的な領域は負荷軽減される。プレートの具体的な形状もしくは構成に大きな意味があるが、この場合、本発明の根本思想を実現するためには種々様々な構成が可能である。プレートの型式に応じて、プレートは、ピストンの端部を受容するために真ん中に凹設部を有することができる。このような場合には、プレート真ん中における本発明による構成は、凹設部の内部に配置されている。
【０００９】
本発明の別の有利な構成では、プレートが真ん中において駆動軸とは反対の側に、円錐形の形の切欠きを有しており、該円錐形の切欠きの先端がプレートの内部に向けられている。真ん中におけるプレートのこのように円錐形に形成することは、例えば旋削可能によって行うことができる。このことには、汎用のプレートを簡単に本発明のように構成することができる、という利点がある。さらに、プレートにおける応力分布を最適化するためには、円錐形状が特に適しているということが判明した。
【００１０】
本発明の別の有利な構成では、プレートが真ん中において駆動軸に向けられた側に、円錐形の形の切欠きを有しており、該円錐形の切欠きの先端がプレートの内部に向けられている。プレートはその上側面においてか又は下側面において円錐形に形成することができる。上側面か下側面かに対する決定は、プレートに対して作用する力に関連している。本発明の枠内において、特に、最大の力が生じる側において、円錐形の切欠きを形成すると有利である、ということが証明された。最大の力が生じる側は、通常、駆動軸が配置されている側である。
【００１１】
本発明の別の有利な構成では、プレートが真ん中において、駆動軸とは反対の側と駆動軸に向けられた側とに、円錐形の形をした各１つの切欠きを有しており、該円錐形の切欠きの先端が互いに向かって方向付けられている。本発明によれば、プレートの上側面と下側面とが共に真ん中において円錐形に形成されていると、最大の効果が得られる。これによって、運転中における最適な応力経過が生ぜしめられる。そしてこのように構成されたプレートの耐摩耗性は有利に高められる。
【００１２】
本発明の別の有利な構成では、駆動軸とは反対側における切欠きの高さが、駆動軸に向けられた側における切欠きの高さの約１／１０である。このような構成は、駆動軸に向けられた側において最大の力が発生することに基づいて有利である。このような現象は特に、シリンダ室が完全には満たされていない場合に起こる。プレートの正確な寸法設定は、特にポンプ圧と単位時間当たりの負荷交番の数とに関連して決定される。
【００１３】
本発明の別の有利な構成では、プレートが円形である。方形のプレートを使用することも原理的には可能であるが、しかしながら、駆動軸との共働においてより有利に力を導入するためには、円形形状が有利である。
【００１４】
本発明の別の有利な構成では、プレートが真ん中に円形の凹設部を有している。プレートの真ん中における円形の凹設部は、駆動軸に向けられたピストン端部を受容するために働く。ピストンの端部が凹設部に受容されていると、プレートは実質的にもはや駆動軸に対してずれることができなくなる。
【００１５】
本発明の別の有利な構成では、プレートがカラーを有している。このカラーはケージ、すなわち、ピストンに固定されていてプレートをピストンに保持するために働くケージのためのストッパを形成している。
【００１６】
本発明の別の有利な構成では、駆動軸とプレートとの間にリングが配置されている。このリングは、偏心的に形成された駆動軸からプレートへ力を伝達するために働く。有利にはリングは駆動軸に沿って滑動するように該駆動軸に支承されている。この場合リングは円筒形に形成されていても又は多角形に形成されていてもよい。
【００１７】
本発明の共通の利点としては、本発明の根本思想を簡単な形式で、既に存在するラジアルピストンポンプに適用することが可能である、ということが挙げられる。さらに、構成部材強度、特に吸込み行程における０吐出時における構成部材強度が高められる。
【００１８】
次に図面を参照しながら本発明の実施例を説明する。
【００１９】
図１には、内燃機関の燃料噴射系における、燃料を高圧供給するラジアルピストンポンプが示されている。ラジアルピストンポンプは一体に組み込まれた所要量調整装置（Bedarfsmengenregelung）を備えている。燃料供給及び調量は、図示されていない調量ユニットを介して行われる。
【００２０】
本発明によるラジアルピストンポンプは特に、ディーゼル機関の燃料供給のためのコモンレール噴射系において使用される。この場合「コモンレール（common rail）」は「共通の導管」又は「共通のレール」を意味する。燃料が個別の導管を介して個々の燃焼室に搬送される汎用の高圧噴射系とは異なり、コモンレール噴射系における複数の噴射ノズルには１つの共通の導管から燃料が供給される。
【００２１】
図１に示されたラジアルピストンポンプは、ポンプケーシング２内に支承された駆動軸４を有しており、この駆動軸４は偏心的に形成された軸区分６を備えている。この偏心的な軸区分６には多角形のリング８が設けられており、このリング８に対して軸区分６は回転可能である。リング８は互いにそれぞれ１２０°ずつずらされた３つの面取り部１０を有しており、これらの面取り部１０にはそれぞれピストン１２が支持されている。多角形のリング８の代わりに、円筒形のリングを使用することも可能である。ピストン１２はシリンダ室１８内において駆動軸４に対して半径方向で往復動可能に受容されている。
【００２２】
ピストン１２の、駆動軸４に向けられた端部には、それぞれプレート１４が固定されている。これらのプレート１４はそれぞれケージ１５によって、所属のピストンに保持されている。さらにプレート１４はそれぞればね１６によってリング８に向かって予負荷もしくはプレロード（vorspannen）をかけられている。図１から分かるように、プレート１４はリング８の面取り部１０と接触している。
【００２３】
図２には本発明によるプレート１４だけが示されている。図２に横断面図で示されたプレートは、約１５ｍｍの直径と約５ｍｍの高さとを備えた円筒形の形状を有している。プレート１４の上側面には真ん中に同様に円筒形の凹設部２０が切り欠かれており、この凹設部２０は丸く面取りされた縁部２１を備えている。凹設部２０は１つのピストン１２の一端を受容するために働く。プレート１４にはさらにカラー２２が設けられており、このカラー２２の上縁部２３は斜めに面取りされていて、プレート１４の上側面に移行している。プレート１４の下側面には斜めの面取り部２４が設けられている。
【００２４】
図３には図２のＸで示された領域が２０：１の尺度で示されている。この拡大された図から分かるように、プレート１４は凹設部２０とは反対側の下側面において真ん中に円錐形の切欠き２５を有している。この円錐形の切欠き２５の高さＨは約０.２ｍｍである。また円錐形の切欠き２５の直径は約２.８ｍｍである。
【００２５】
図４には図２のＹで示された領域が２０：１の尺度で示されている。この拡大された図から分かるように、プレート１４は凹設部２０の真ん中に円錐形の切欠き２６を有している。この円錐形の切欠き２６の高さｈは約０.０２ｍｍである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明によるラジアルピストンポンプを断面して示す図である。
【図２】 本発明によるプレートを示す図である。
【図３】 図２のＸで示された領域を２０：１の尺度で示す図である。
【図４】 図２のＹで示された領域を２０：１の尺度で示す図である。
【符号の説明】
２ ポンプケーシング、 ４ 駆動軸、 ６ 軸区分、 ８ リング、 １０ 面取り部、 １２ ピストン、 １４ プレート、 １５ ケージ、 １６ ばね、 ２０ 凹設部、 ２１ 縁部、 ２２ カラー、 ２３ 上縁部、 ２４ 面取り部、 ２５ 切欠き、 ２６ 切欠き

Claims (8)

1. 内燃機関の燃料噴射系、特にコモンレール噴射系において燃料を高圧供給するラジアルピストンポンプであって、ポンプケーシング（２）内に支承されている駆動軸（４）が設けられていて、該駆動軸（４）が偏心的に形成されているか又は周方向においてカム状の隆起部を有しており、駆動軸（４）に対して半径方向に各シリンダ室（１８）内に配置されている有利には複数のピストンが設けられていて、該ピストンの、駆動軸（４）に向けられた端部に、各１つのプレート（１４）が設けられており、ピストン（１２）が駆動軸（４）の回転によって各シリンダ室（１８）内において半径方向で往復動可能である形式のものにおいて、
   プレート（１４）の真ん中において運転中に生じる応力を減じることを目的として、プレート（１４）が真ん中において駆動軸（４）とは反対の側に、円錐形の形の切欠き（２６）を有しており、該円錐形の切欠き（２６）の先端がプレート（１４）の内部に向けられていることを特徴とする、燃料を高圧供給するラジアルピストンポンプ。
2. 内燃機関の燃料噴射系、特にコモンレール噴射系において燃料を高圧供給するラジアルピストンポンプであって、ポンプケーシング（２）内に支承されている駆動軸（４）が設けられていて、該駆動軸（４）が偏心的に形成されているか又は周方向においてカム状の隆起部を有しており、駆動軸（４）に対して半径方向に各シリンダ室（１８）内に配置されている有利には複数のピストンが設けられていて、該ピストンの、駆動軸（４）に向けられた端部に、各１つのプレート（１４）が設けられており、ピストン（１２）が駆動軸（４）の回転によって各シリンダ室（１８）内において半径方向で往復動可能である形式のものにおいて、プレート（１４）が真ん中において駆動軸（４）に向けられた側に、円錐形の形の切欠き（２５）を有しており、該円錐形の切欠き（２５）の先端がプレート（１４）の内部に向けられていることを特徴とする、燃料を高圧供給するラジアルピストンポンプ。
3. 内燃機関の燃料噴射系、特にコモンレール噴射系において燃料を高圧供給するラジアルピストンポンプであって、ポンプケーシング（２）内に支承されている駆動軸（４）が設けられていて、該駆動軸（４）が偏心的に形成されているか又は周方向においてカム状の隆起部を有しており、駆動軸（４）に対して半径方向に各シリンダ室（１８）内に配置されている有利には複数のピストンが設けられていて、該ピストンの、駆動軸（４）に向けられた端部に、各１つのプレート（１４）が設けられており、ピストン（１２）が駆動軸（４）の回転によって各シリンダ室（１８）内において半径方向で往復動可能である形式のものにおいて、プレート（１４）が真ん中において、駆動軸（４）とは反対の側と駆動軸（４）に向けられた側とに、円錐形の形をした各１つの切欠き（２５，２６）を有しており、該円錐形の切欠き（２５，２６）の先端が互いに向かって方向付けられていることを特徴とする、燃料を高圧供給するラジアルピストンポンプ。
4. 駆動軸（４）とは反対側における切欠き（２６）の高さが、駆動軸（４）に向けられた側における切欠き（２５）の高さの約１／１０である、請求項３記載のラジアルピストンポンプ。
5. プレート（１４）が円形である、請求項１から４までのいずれか１項記載のラジアルピストンポンプ。
6. プレート（１４）が真ん中に円形の凹設部（２０）を有している、請求項１から５までのいずれか１項記載のラジアルピストンポンプ。
7. プレート（１４）がカラー（２２）を有している、請求項１から６までのいずれか１項記載のラジアルピストンポンプ。
8. 駆動軸（４）とプレート（１４）との間にリング（８）が配置されている、請求項１から７までのいずれか１項記載のラジアルピストンポンプ。

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