JP6029776B2

JP6029776B2 - 高圧ポンプ

Info

Publication number: JP6029776B2
Application number: JP2015559525A
Authority: JP
Inventors: バットウダイ; ヴーンゴク−タム; クマールマガディビレデヴァルテジェシュ; オリクマルツィン
Original assignee: Continental Automotive GmbH
Current assignee: Continental Automotive GmbH
Priority date: 2013-09-04
Filing date: 2014-07-31
Publication date: 2016-11-24
Anticipated expiration: 2034-07-31
Also published as: CN105008718A; EP2941562B1; WO2015032558A1; JP2016508577A; US20160186742A1; US10047743B2; EP2941562A1; CN105008718B; KR101815796B1; KR20160042454A

Description

本発明は、流体の送出のための高圧ポンプに関する。

今日の自動車エンジンシステムにおいては、信頼性の高い低コストの直接噴射の要求が高まっている。コモンレール噴射システムにおいて、燃料は高圧ポンプによって燃料タンクから燃料レールへ送出され、燃料レールは燃料のための貯蔵リザーバとして機能する。燃料は、燃料レール若しくはコモンレールにおいて高圧下にあり、レールに接続された噴射弁を通じてシリンダ内へ直接噴射することができる。

本発明の課題は、信頼性の高い低コストの高圧ポンプを提供することである。

この課題は、独立請求項の特徴によって達成される。本発明の有利な実施の形態は、従属請求項に示される。

１つの態様によれば、本発明は、流体の送出のための高圧ポンプによって区別される。高圧ポンプは、長手方向軸線及びハウジングキャビティを備えたポンプハウジングを有する。高圧ポンプはピストンを有する。ピストンは、ハウジングキャビティに部分的に配置されており、ハウジングキャビティ内で軸方向に可動であり、高圧ポンプの駆動側とは反対側の軸方向端部を有する。高圧ポンプは、シーリングボディを備えたシーリングユニットを有する。シーリングボディは、ピストンの半径方向外側に配置されており、ハウジングキャビティの第１の部分は、ハウジングキャビティの第２の部分に対して、流体が漏れないようにシールされている。シーリングボディは、内径を備えたネックを有する。この内径は、シーリングボディのネックとピストンの軸方向端部との間に配置されたピストンの部分の第１の直径よりも小さい。ピストンは、シーリングボディのネックが配置されている軸方向領域において第２の直径を有する。この第２の直径は、ピストンの第１の直径よりも小さい。

この場合、シーリングユニットは少なくとも２つの機能を有する。第１に、シーリングユニットは、ハウジングキャビティの第１の部分をハウジングキャビティの第２の部分に対して、流体が漏れないようにシールしており、これにより、第１の部分における流体、例えば燃料は、第２の部分における別の流体、例えばオイルと接触することはない。第２に、ネックにより、ピストンは、搬送中、ハウジングキャビティにロックされる。これらの２つの機能は、特に一体的に形成されたシーリングボディを備えた１つのシーリングユニットを備えた簡単な構成によって達成される。つまり、これらの２つの機能のために複雑な構成は不要である。これにより、信頼性の高い低コストの高圧ポンプが提供される。

有利な実施の形態によれば、シーリングボディは、ハウジングキャビティよりも駆動側へ軸方向に突出しており、シーリングボディのネックは、シーリングボディがハウジングキャビティよりも突出している領域に配置されている。

オイルがピストンに跳ねると、オイルがハウジングキャビティの第２の部分へ漏れるために、高圧ポンプの故障が生じ得る。シーリングボディのネックは、駆動側におけるピストンへのオイル跳ねを回避することに寄与する。したがって、シーリングユニットはこの場合容易かつ低コストの形式でさらなる機能を提供する。これにより、信頼性の高い低コストの高圧ポンプが提供される。

別の有利な実施の形態によれば、シーリングボディは、駆動側に面した第１の軸方向端部領域を有しており、シーリングボディのネックは、シーリングボディの第１の軸方向端部領域に配置されている。

ネックの配置が軸方向でさらに離れるほど、オイル跳ねの回避が良くなる。すなわち、ネックがシーリングボディの軸方向端部領域に配置されていると、オイル跳ねを極めて有効に回避することができる。

別の有利な実施の形態によれば、シーリングボディは、ピストンに面した内面を有する。内面は、ピストンに向かって突出した少なくとも１つのシーリングバルジを有する。

シーリングバルジは、オイル跳ねを極めて有効な形式で防止する。さらに、シーリングバルジは、ピストンにおける極めて薄い油膜のみを許容する。すなわち、燃料へのオイルの漏れを極めて有効に回避することができ、これにより、信頼性の極めて高い高圧ポンプが提供される。

別の有利な実施の形態によれば、それぞれのシーリングバルジの内径は、それぞれのシーリングバルジが配置されているピストンの軸方向領域におけるピストンのそれぞれの直径にほぼ対応している。

この場合、それぞれのシーリングバルジは、ワイパブレードのように作用し、これにより、燃料へのオイル漏れを極めて有効に回避することができる。

別の有利な実施の形態によれば、それぞれのシーリングバルジは三角形である。

この場合、ピストンにおける油膜のためのオイルポケットが形成され、ひいては燃料へのオイル漏れを極めて良く回避することができる。

別の有利な実施の形態によれば、シーリングユニットは、流体をシールするための第１のシールを有する。シーリングボディは、高圧ポンプの駆動側とは反対側の第２の軸方向端部領域を有する。シーリングボディの第２の軸方向端部領域は、半径方向で第１のシールと重なり合っている。

高圧ポンプの作動モードにおいて、流体はシーリングユニットの第２の軸方向端部領域へ漏れる可能性がある。この流体は、高圧又は高いピストン速度により、極めて高温となるか又は蒸発する可能性もある。高温流体又は蒸気が第１のシールと接触すると、シールが流体又は蒸気の高温によって損傷される可能性があるため、シールの寿命が短縮される可能性がある。シーリングボディの半径方向の重なり合いにより、流体は、シール又は少なくともシールの大きな表面と直接接触することができない。これにより、シールは燃料によって損傷されないため、シールの寿命を長くすることができる。したがって、シーリングユニットはこの場合容易かつ低コストの形式でさらなる機能を提供する。これにより、信頼性の高い低コストの高圧ポンプが提供される。

別の有利な実施の形態によれば、シーリングボディは、ポンプハウジングに面した外面を有する。シーリングボディの外面は、保持バルジを有する。保持バルジの外径は、保持バルジが配置されているポンプハウジングの軸方向領域におけるポンプハウジングの内径よりも大きい。

この場合、シーリングボディの軸方向移動が防止される。したがって、シーリングユニットはこの場合容易かつ低コストの形式でさらなる機能を提供する。これにより、信頼性の高い低コストの高圧ポンプが提供される。

別の実施の形態によれば、高圧ポンプは、ポンプハウジングの所定の凹部に配置された保持リングを有する。シーリングボディの保持バルジは、保持リングに当接している。

この場合、駆動側への方向及びその反対方向でのシーリングボディの軸方向移動が防止される。

別の態様によれば、本発明は、流体の送出のための高圧ポンプによって区別される。高圧ポンプは、長手方向軸線及びハウジングキャビティを備えたポンプハウジングを有する。高圧ポンプはピストンを有する。ピストンは、ハウジングキャビティに部分的に配置されており、ハウジングキャビティ内で軸方向に可動である。高圧ポンプは、シーリングボディを備えたシーリングユニットを有する。シーリングボディは、ピストンの半径方向外側に配置されており、ハウジングキャビティの第１の部分は、ハウジングキャビティの第２の部分に対して、流体が漏れないようにシールされている。シーリングユニットは、流体をシールするための第１のシールを有する。シーリングボディは、高圧ポンプの駆動側とは反対側の軸方向端部領域を有する。シーリングボディの軸方向端部領域は、半径方向で第１のシールと重なり合っている。

この場合、シーリングユニットは少なくとも２つの機能を提供する。第１に、シールユニットは、ハウジングキャビティの第１の部分をハウジングキャビティの第２の部分に対して、流体が漏れないようにシールしており、これにより、第１の部分における流体、例えば燃料は、第２の部分における別の流体、例えばオイルと接触することはない。第２に、高圧ポンプの作動モードにおいて、流体はシーリングユニットの第２の軸方向端部領域へ漏れる可能性がある。この流体は、高圧又は高いピストン速度により、極めて高温となるか又は蒸発する可能性もある。高温流体又は蒸気が第１のシールと接触すると、シールが流体又は蒸気の高温によって損傷される可能性があるため、シールの寿命が短縮される可能性がある。シーリングボディの半径方向の重なり合いにより、流体は、シール又は少なくともシールの大きな表面と直接接触することができない。これにより、シールは燃料によって損傷されないため、シールの寿命を長くすることができる。したがって、シーリングユニットはこの場合容易かつ低コストの形式で少なくとも２つの機能を提供する。これにより、信頼性の高い低コストの高圧ポンプが提供される。

別の態様によれば、本発明は、流体の送出のための高圧ポンプによって区別される。高圧ポンプは、長手方向軸線及びハウジングキャビティを備えたポンプハウジングを有する。高圧ポンプはピストンを有する。ピストンは、ハウジングキャビティに部分的に配置されており、ハウジングキャビティ内で軸方向に可動である。高圧ポンプは、シーリングボディを備えたシーリングユニットを有する。シーリングボディは、ピストンの半径方向外側に配置されており、ハウジングキャビティの第１の部分は、ハウジングキャビティの第２の部分に対して、流体が漏れないようにシールされている。シーリングボディは、ポンプハウジングに面した外面を有する。シーリングボディの外面は、保持バルジを有する。保持バルジの外径は、保持バルジが配置されている軸方向領域におけるポンプハウジングの内径よりも大きい。

この場合、シーリングユニットは少なくとも２つの機能を提供する。第１に、シールユニットは、ハウジングキャビティの第１の部分をハウジングキャビティの第２の部分に対して、流体が漏れないようにシールしており、これにより、第１の部分における流体、例えば燃料は、第２の部分における別の流体、例えばオイルと接触することはない。第２に、シーリングボディの軸方向移動が防止される。したがって、シーリングユニットはこの場合容易かつ低コストの形式で少なくとも２つの機能を提供する。これにより、信頼性の高い低コストの高圧ポンプが提供される。

本発明の典型的な実施の形態は、概略的な図面を用いて以下に説明される。

シーリングユニットを備えた高圧ポンプを示している。シーリングユニットの別の実施の形態を備えた高圧ポンプを示している。シーリングユニットのシーリングボディを示している。シーリングボディの別の実施の形態を示している。

同じ要素、同じタイプの要素及び同じ効果を有する要素には、図面において同じ符号が提供されている。

図１及び図２は、ポンプハウジング５及び後述するシーリングユニット１５を備えた高圧ポンプ１を示している。高圧ポンプ１は、例えば、車両における流体、例えば燃料又はディーゼルの送出のための高圧ポンプ１である。高圧ポンプ１は、例えば、燃料のための２００ｂａｒまでの圧力を生ぜしめるように及び／又はディーゼルのための２５００ｂａｒ以上の圧力を生ぜしめるように設計されている。

ポンプハウジング５は、ハウジングキャビティ７を有する。ピストン１０は、ハウジングキャビティ７に配置されている。ピストン１０は、高圧ポンプ１の長手方向軸線９に関してハウジングキャビティ７内で軸方向に可動である。

ピストン１０は、例えば高圧ポンプ１の駆動側８において駆動軸７０、例えばカムシャフトと接続されている。駆動軸７０の使用により、ピストン１０を軸方向に移動させることができる。

ピストン１０は、高圧ポンプ１の駆動側８とは反対側の軸方向端部（図示せず）を有する。

シーリングユニット１５は、ピストン１０の半径方向外側に配置されている。シーリングユニット１５は、ハウジングキャビティ７の第１の部分２１がハウジングキャビティ７の第２の部分２３に対して、流体が漏れないようにシールされるように配置されている。

シーリングユニット１５は、例えば一体的に形成されたシーリングボディ２０を有する。図３及び図４は、シーリングボディ２０の２つの実施の形態を示している。

シーリングボディ２０は、内径D_Sを備えたネック２２を有する。内径D_Sは、シーリングボディ２０のネック２２とピストン１０の軸方向端部との間に配置されたピストン１０の部分の第１の直径D_P1よりも小さい。

ピストン１０は、シーリングボディ２０のネック２２が配置されている軸方向領域において第２の直径D_P2を有する。ピストン１０の第２の直径D_P2は、ピストン１０の第１の直径D_P1よりも小さい。

例えば、シーリングボディ２０は、駆動側８の方向へハウジングキャビティ７よりも軸方向に突出している。

シーリングボディ２０は、例えば、駆動側８に面した第１の軸方向端部領域２５を有する。

シーリングボディ２０のネック２２は、例えば、シーリングボディ２０がハウジングキャビティ７よりも突出している領域、及び／又は、特にシーリングボディ２０の第１の軸方向端部領域２５に配置されている。

シーリングボディ２０は、例えば、ピストン１０に面した内面２４を有する。内面２４は、例えば、ピストン１０に向かって突出した少なくとも１つのシーリングバルジ２７（図３）を有する。

それぞれのシーリングバルジ２７の内径D_SBは、それぞれのシーリングバルジ２７が配置されているピストン１０の軸方向領域におけるピストン１０のそれぞれの直径、例えばピストン１０の第１の直径D_P1にほぼ対応している。

それぞれのシーリングバルジ２７は、例えば、三角形である。

シーリングユニット１５は、例えば流体をシールするための第１のシール４０を有する。第１のシール４０は、例えば、Ｏリング４１と、ピストン１０と接触したリップ４３とを有する。

シーリングユニット１５は、例えば別の流体、例えば駆動軸７０のオイルをシールするための第２のシール５０を有する。第２のシール５０は、例えば、別のＯリング５１と、ピストン１０と接触した別のリップ５３とを有する。

シーリングユニット１５は、例えばシーリングボディ２０の外面２８を、流体が漏れないようにシールする別のＯリングである外側シール６０を有する。シーリングボディ２０の外面２８は、ポンプハウジング５に面している。

シーリングボディ２０は、例えば、高圧ポンプ１の駆動側８とは反対側の第２の軸方向端部領域２６を有する。例えば、第２の軸方向端部領域２６は、半径方向で第１のシール４０と重なり合っている。

例えば、シーリングボディ２０の外面２８は、保持バルジ２９を有する。保持バルジ２９の外径D_Rは、例えば、保持バルジ２９が配置されているポンプハウジング５の軸方向領域におけるポンプハウジング５の内径D_Bよりも大きい。

図１に示された高圧ポンプ１において、シーリングボディ２０の保持バルジ２９は、ポンプハウジング５の所定の凹部に配置された高圧ポンプ１の保持リング３１に当接する。

図２に示された高圧ポンプ１において、シーリングボディ２０は圧入によりポンプハウジング５と結合されている。

以下に、高圧ポンプ１の機能を簡単に説明する。

駆動軸７０の回転運動により、ピストン１０は上死点から下死点まで移動させられる。その際、流体が、図示されていない高圧チャンバへ流入する。駆動軸７０のさらなる回転運動により、ピストン１０はストローク運動において下死点から上死点まで移動させられる。ストローク運動により、高圧チャンバ内の流体が圧縮される。ストローク運動の後、高圧チャンバ内の圧縮された流体を、出口弁を通じて放出することができる。

高圧により、圧縮された流体の一部は、ストローク運動の間、高圧チャンバから、シーリングボディ２０の第２の軸方向端部領域２６が配置されているハウジングキャビティ７の第１の部分２１内へ漏れる可能性がある。シーリングユニット１５の機能により、この流体は、別の流体、例えば駆動軸７０のオイルと接触することはない。

シーリングボディ２０の半径方向の重なり合いにより、流体は、シール４０又は少なくともシール４０の大きな表面と直接接触することができない。これにより、シール４０は流体によって損傷されないため、シール４０の寿命を長くすることができる。

ネック２２の機能により、ピストン１０は、搬送中、ハウジングキャビティ７にロックされる。

シーリングボディ２０のネック２２が、シーリングボディ２０がハウジングキャビティ７よりも突出している領域、及び／又は、特にシーリングボディ２０の第１の軸方向端部領域２５に配置されていると、シーリングボディ２０のネック２２及び／又は少なくとも１つのシーリングバルジ２７は、駆動側８におけるピストン１０へのオイル跳ねを回避することに寄与する。

シーリングボディ２０の保持バルジ２９の機能により、シーリングボディ２０の軸方向移動は防止される。

１高圧ポンプ
５ポンプハウジング
７ハウジングキャビティ
８駆動側
９長手方向軸線
１０ピストン
１５シーリングユニット
２０シーリングボディ
２１第１の部分
２２ネック
２３第２の部分
２４内面
２５第１の軸方向端部領域
２６第２の軸方向端部領域
２７シーリングバルジ
２８外面
２９保持バルジ
３１保持リング
４０第１のシール
４１Ｏリング
４３リップ
５０第２のシール
５１Ｏリング
５３リップ
６０外側シール
７０駆動軸
D_B （ポンプハウジングの）内径
D_P1 （ピストンの）第１の直径
D_P2 （ピストンの）第２の直径
D_R （保持バルジの）外径
D_S （ネックの）内径
D_SB （シーリングバルジの）内径

Claims

流体の送出のための高圧ポンプ（１）であって、
長手方向軸線（９）及びハウジングキャビティ（７）を備えたポンプハウジング（５）と、
前記ハウジングキャビティ（７）に部分的に配置され、かつ該ハウジングキャビティ（７）内で軸方向に可動であり、さらに前記高圧ポンプ（１）の駆動側（８）とは反対方向の軸方向端部を有するピストン（１０）と、
該ピストン（１０）の半径方向外側に配置されたシーリングボディ（２０）を備えるシーリングユニット（１５）と、を備え、
前記ハウジングキャビティ（７）の第１の部分（２１）は、前記ハウジングキャビティ（７）の第２の部分（２３）に対して、流体が漏れないようにシールされており、
前記シーリングボディ（２０）は、ネック（２２）を有し、該ネックは、前記シーリングボディ（２０）の前記ネック（２２）と前記ピストン（１０）の前記軸方向端部との間に配置された前記ピストン（１０）の部分の第１の直径（D_P1）よりも小さな内径（D_S）を備え、
前記ピストン（１０）は、前記シーリングボディ（２０）の前記ネック（２２）が配置されている軸方向領域において第２の直径（D_P2）を有し、該第２の直径（D_P2）は、前記ピストン（１０）の前記第１の直径（D_P1）よりも小さく、
前記シーリングボディ（２０）は、前記ピストン（１０）に面した内面（２４）を有し、該内面（２４）は、前記ピストン（１０）に向かって突出した少なくとも１つのシーリングバルジ（２７）を有し、該シーリングバルジ（２７）は、前記第１の直径（D_P1）を有する前記ピストン（１０）の部分に対向して配置されていることを特徴とする、流体の送出のための高圧ポンプ（１）。
前記シーリングボディ（２０）は、前記ハウジングキャビティ（７）よりも駆動側（８）へ軸方向に突出しており、前記シーリングボディ（２０）の前記ネック（２２）は、前記シーリングボディ（２０）が前記ハウジングキャビティ（７）よりも突出している領域に配置されている、請求項１記載の高圧ポンプ（１）。
前記シーリングボディ（２０）は、前記駆動側（８）に面した第１の軸方向端部領域（２５）を有しており、前記シーリングボディ（２０）の前記ネック（２２）は、前記シーリングボディ（２０）の前記第１の軸方向端部領域（２５）に配置されている、請求項１又は２記載の高圧ポンプ（１）。
それぞれの前記シーリングバルジ（２７）の内径（D_SB）は、それぞれの前記シーリングバルジ（２７）が配置されている前記ピストン（１０）の軸方向領域における前記ピストン（１０）のそれぞれの前記第１の直径（D_P1）にほぼ対応している、請求項１から３までのいずれか１項記載の高圧ポンプ（１）。
それぞれの前記シーリングバルジ（２７）は、三角形である、請求項１から４までのいずれか１項記載の高圧ポンプ（１）。
前記シーリングユニット（１５）は、流体をシールするための第１のシール（４０）を有し、
前記シーリングボディ（２０）は、前記高圧ポンプ（１）の前記駆動側（８）と正反対の第２の軸方向端部領域（２６）を有し、前記シーリングボディ（２０）の前記第２の軸方向端部領域（２６）は、半径方向で前記第１のシール（４０）と重なり合っている、請求項１から５までのいずれか１項記載の高圧ポンプ（１）。
前記シーリングボディ（２０）は、前記ポンプハウジング（５）に面した外面（２８）を有し、前記シーリングボディ（２０）の前記外面（２８）は、保持バルジ（２９）を有し、該保持バルジ（２９）の外径（D_R）は、該保持バルジ（２９）が配置されている前記ポンプハウジング（５）の軸方向領域における前記ポンプハウジング（５）の内径（D_B）よりも大きい、請求項１から６までのいずれか１項記載の高圧ポンプ（１）。
前記ポンプハウジング（５）の所定の凹部に配置された保持リング（３１）を備え、前記シーリングボディ（２０）の前記保持バルジ（２９）は、前記保持リング（３１）に当接する、請求項７記載の高圧ポンプ（１）。
流体の送出のための高圧ポンプ（１）であって、
長手方向軸線（９）及びハウジングキャビティ（７）を備えたポンプハウジング（５）と、
前記ハウジングキャビティ（７）に部分的に配置され、かつ前記ハウジングキャビティ（７）内で軸方向に可動なピストン（１０）と、
該ピストン（１０）の半径方向外側に配置されたシーリングボディ（２０）を備えたシーリングユニット（１５）と、を備え、
前記ハウジングキャビティ（７）の第１の部分（２１）は、前記ハウジングキャビティ（７）の第２の部分（２３）に対して、流体が漏れないようにシールされており、
前記シーリングユニット（１５）は、前記ピストン（１０）と接触して流体をシールするための第１のシール（４０）を有し、前記シーリングボディ（２０）は、前記高圧ポンプ（１）の駆動側（８）と正反対の第２の軸方向端部領域（２６）を有し、前記シーリングボディ（２０）の前記第２の軸方向端部領域（２６）は、半径方向で前記第１のシール（４０）と重なり合っていることを特徴とする、流体の送出のための高圧ポンプ（１）。
流体の送出のための高圧ポンプ（１）であって、
長手方向軸線（９）及びハウジングキャビティ（７）を備えたポンプハウジング（５）と、
前記ハウジングキャビティ（７）に部分的に配置され、かつ前記ハウジングキャビティ（７）内で軸方向に可動なピストン（１０）と、
該ピストン（１０）の半径方向外側に配置されたシーリングボディ（２０）を備えたシーリングユニット（１５）と、を備え、
前記ハウジングキャビティ（７）の第１の部分は、前記ハウジングキャビティ（７）の第２の部分（２３）に対して、流体が漏れないようにシールされており、
前記シーリングボディ（２０）は、前記ポンプハウジング（５）に面した外面（２８）を有し、前記シーリングボディ（２０）の前記外面（２８）は、保持バルジ（２９）を有し、該保持バルジ（２９）の外径（D_R）は、前記保持バルジ（２９）が配置されている前記ポンプハウジング（５）の軸方向領域における前記ポンプハウジング（５）の内径（D_B）よりも大きいことを特徴とする、流体の送出のための高圧ポンプ（１）。