JP6218963B2 - 燃料高圧ポンプ及び圧力制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、燃料に圧力を加える燃料高圧ポンプに関し、例えばエンジンバルブ又は燃料高圧ポンプ等の媒体内の圧力を制御する圧力制御装置に関する。

エンジンバルブの場合でも、例えば燃料圧送用の燃料高圧ポンプとして使用されるピストンポンプの場合でも、タペットによって駆動されるロッドが設けられていることが多い。タペット自体は、例えば燃料高圧ポンプとしてのピストンポンプの場合には、内燃機関のカムシャフトによって駆動される。

図１２には、タペット１０によって駆動されるロッド１２の原理図が示されている。図１２に示すユニットは、例えば燃料高圧ポンプ１６としてピストンポンプ１４に使用してもよいし、エンジンバルブ１８に使用してもよい。燃料高圧ポンプ１６とエンジンバルブ１８の両方のケースにおいて、ピストンポンプ１４の場合にはピストン２０を成すロッド１２の運動によって、図１２ではピストン２０の上側に配置された、ロッド１２の第１の端部領域２２に接する空間（図示せず）内の圧力が制御されるようになっている。

ピストンポンプ１４の場合は、ピストン軸線２４に沿ったピストン２０の運動によって燃料に圧力が加えられる。

エンジンバルブ１８の場合は、ロッド軸線２６に沿ったロッド１２の運動によりエンジンバルブ１８が開閉され、エンジンバルブ１８の開放時には圧力が放出され、又は閉鎖時には圧力が上昇させられ。

よって、全体として図１２に示したユニットは、ピストンポンプ１４に使用した場合でも、エンジンバルブ１８に使用した場合でも、圧力制御装置２８を成すことになる。

図１２に示した圧力制御装置２８は、ロッド１２をガイドするためのロッドガイド３０と、タペット１０をガイドするためのタペットガイド３２とを有している。タペット１０は、タペットシェル３４とトラバース（横木）３６とから構成されており、トラバース３６は、タペットシェル３４を介してロール３８と接触している。カムシャフトがロール３８を、図１２ではロッドガイド軸線５２と合致するタペットガイド軸線５０に沿って昇降運動させ、ロール３８がこの昇降運動をトラバース３６に伝達する。トラバース３６もやはり、ロッド１２の第２の端部領域４２においてロッド１２と接触しており、上記昇降運動を更にロッド１２に伝達するので、ロッド１２はその第１の端部領域２２で以て、ロッド１２の第１の端部領域２２の上側に配置された空間（図示せず）内の圧力を制御することができるようになっている。

図１２には更に、圧力制御装置２８を例えばクランクケースに取り付けることのできるフランジ４４も概略的に示されている。

一般に、例えばエンジンバルブ１８又はピストンポンプ１４に設けられた、タペット１０によって駆動されるロッド１２において、ロッド１２の第２の端部領域４２のロッド端部４８と、タペット１０のトラバース３６との間の接点４６には、かなりの接触力が生じる。これは、一方では軸方向荷重Ｆ_ａによって引き起こされるが、他方では圧力制御装置２８の個々の構成部材の幾何学的な製造誤差や、圧力制御装置２８内の個々の要素のその時々の遊びによっても引き起こされる。

詳細には、以下の力が作用する。
−互いに接触状態にある各面の扁平化を生ぜしめ、その結果、理想的な点状接触の代わりに、接触面積が拡大された接触面が生じる、軸方向力Ｆ_ａによるヘルツの接触応力（Ｆ_ａ、図１２参照）。
−タペットガイド軸線５０とロッド軸線２６との間の角度誤差αに基づいて生じる横方向力（図１３参照）。
−ロッド軸線２６と、ロッド１２に対するトラバース３６の接点における垂線との間の接触角度β_１に基づく横方向力（図１３参照）。
−タペット軸線４０と、タペット１０に対するトラバース３６の接点における垂線との間の接触角度β_２に基づく横方向力（図１３参照）。
−トラバース３６とロッド１２との接点Ｋの、タペットガイド軸線５０又はロッドガイド軸線５２までの距離ａ_１又はａ_２と、軸方向荷重Ｆ_ａとの積としての接触モーメント（図１３参照）。これらの接触モーメントは、接触角度β_１，β_２、両ガイド軸線５０，５２の同軸度誤差、即ち角度誤差α、及びタペットガイド軸線５０と、フランジ４４のフランジ面５４のロッドガイド軸線５２との交点Ｓとの間の間隔によって引き起こされる。

これらの力は全て、タペットガイド３２とロッドガイド３０の両方にかなりの支持反力を生ぜしめ、これらの支持反力はリニアガイド又は滑りガイドの摩耗につながり、最終的には焼付きを招く恐れがある。ガイド５０，５２における最大許容支持反力が、系全体の最大許容誤差を決定する。

従来、系を改良するためには、高い製造コストをかけて許容誤差を狭くしたり、又はガイド長さを増大させたりすることが行われた。この場合、個々の力は以下のように制御される。
−ヘルツの接触応力と、各ガイド軸線５０，５２間の角度誤差αとを相殺することができるようにするために、球状の、特に球冠状のロッド端部４８が使用される。この場合の「球冠」には、ドーム形ボデーの全セグメントが含まれる。球冠状のロッド端部４８は、図１３に示すように、平らなトラバース３６上に載置される。トラバース３６の平坦性は、凸面と凹面の両方を可能にし、このことはヘルツの接触応力のかなりの変動幅を生ぜしめる。したがって、許容し得るヘルツの応力を得るためには、平坦性の許容誤差及び／又は球冠状のロッド端部４８の形状の許容誤差を少なくする必要があり、これには製造コストの増大が伴う。更に、球冠状のロッド端部４８の半径を拡大することも可能であるが、こうすると接触モーメントが増大することになる。よって、相殺するにはやはり、製造誤差を制限せねばならず、これもやはり、製造コストの増大を招くことになる。
−角度誤差αに基づく横方向力は、製造誤差の制限によってのみ減少可能であり、これにはより高い製造コストが伴う。角度誤差αの結果として生じる横方向力は、ロッド１２のより小さな剛性又は横方向のばね定数によっても減少させることができるが、このことは軸方向荷重Ｆ_ａと、構成部材の所要強度とに基づいて、大抵は達成困難でしかない。
−全体としての角度誤差は、各ガイド軸線５０，５２間の角度誤差αと、ガイド遊び（即ちタペットガイド３２内のタペット１０又はロッドガイド３０内のロッド１２の傾き）と、トラバース３６の直角度γ、即ちタペット１０、つまりタペットシェル３４のガイド直径に対するトラバース３６の角度誤差との和である。これらの角度誤差の和が、接触角度β_１，β_２である。その結果ロッド１２に生じる横方向力は、項ｓｉｎβ_１×Ｆ_ａによって算出される。タペット１０に結果的に生じる横方向力は、項ｓｉｎβ_２×（Ｆ_ａ×１／ｃｏｓα）によって算出される。これらの横方向力は、製造誤差の低減及び／又は限定された寸法でガイド長さを増大させることによってしか、減少させることができない。しかしながらこれらは両方とも、製造コストを増大させる。
−各ガイド軸線５０，５２に対するてこ腕ａ_１，ａ_２は、各ガイド５０，５２相互の同軸度誤差と接触角度β_１又はβ_２とから生じ、接触角度β_１，β_２は_、角度誤差α，γと球冠状のロッド端部４８の半径とから生じる。このことは接点Ｋを半径方向に移動させて、てこ腕ａ_１，ａ_２を生ぜしめる。てこ腕ａ_１，ａ_２を減少させるために、同軸度誤差又は球冠状のロッド端部４８の半径の許容誤差を制限することがある。但しこのことは、大きな改善にはつながらないにもかかわらず、製造コストの増大をもたらす。代替的に、球冠状のロッド端部４８の半径の定格値を縮小することもできるが、これは大抵、ヘルツの接触応力に基づいて困難でしかない。

よって全体として、図１２及び図１３に示した従来技術による構成の、球冠状のロッド端部４８と平らなトラバース３６との接触部において生じるかなりの接触力は、製造コストを著しく増大させると共に不満足にしか緩和され得ない。

よって、本発明の課題は、この点に関して改良された圧力制御装置又は燃料高圧ポンプを提供することにある。

この課題は、請求項１及び２記載の特徴を有する燃料高圧ポンプ又は圧力制御装置によって解決される。

本発明の有利な構成は、各従属請求項に記載されている。

燃料に圧力を加える燃料高圧ポンプは、第１の上死点と第２の下死点との間でピストン軸線に沿って可動に配置されたピストンと、タペット駆動装置からピストンに対し、トラバース上面とピストン端部領域との接触領域で運動エネルギを伝達する、タペット軸線に対して実質的に垂直に配置されたトラバースを備えたタペットと、を有している。上記接触領域に、ピストンは球冠状の端部領域を有しており、トラバースもやはり球冠状の湾曲凹部を有している。

「上死点」とは、ロッドの所定の位置を意味するものであり、この上死点において、ロッドは、駆動装置、例えばカムシャフトによって、ロッドの最高変位点においてロッド軸線に沿って、例えばカムシャフトの軸線に対して相対的に押圧されている。同様に「下死点」とは、ロッドが例えばカムシャフトの軸線の最も近くに位置する点を意味するものである。

これに相応して、媒体内の圧力を制御する圧力制御装置は、媒体を有する空間を画定するための第１の端部領域を備えたロッドを有しており、ロッドはロッド軸線に沿って第１の上死点と第２の下死点との間で可動に配置されている。更に、タペット駆動装置からロッドに対し、トラバース上面と、上記第１の端部領域とは反対の側に配置されたロッドの第２の端部領域との接触領域内で運動エネルギを伝達する、タペット軸線に対して実質的に垂直に配置されたトラバースを備えたタペットが設けられている。上記接触領域に、ロッドは球冠状の端部領域を有しており、トラバースもやはり球冠状の湾曲凹部を有している。

つまり、ロッドの第２の端部領域は、球冠状の端部領域により形成されている。

この場合、圧力制御装置は、燃料高圧ポンプ又はエンジンバルブであってよい。燃料高圧ポンプの場合、ロッドはピストンにより形成されている。

説明した配置に基づき、今やロッドはその球冠状のロッド端部で以て最早平らなトラバース上で運動するのではなく、球冠状の溝内で運動する、即ち、従来の「球冠−面接触」は、「球冠−球冠接触」により代替される。この場合、従来のトラバースの平らな面に、球冠、特に球状凹部が形成される。これにより、同一のヘルツの接触応力において、ロッドの球冠状の端部領域の、より小さな半径が選択され得る。よって、角度誤差γは完全に無くなる。ロッド軸線と球冠形の中心点との間の僅かな同軸度誤差だけが残る。このことは、横方向力と、横方向力に基づき生じるモーメントとにポジティブに作用する。それというのも、接触角度β_１、β_２と、てこ腕ａ_１，ａ_２とが減少させられるからである。

なぜならば、トラバースの球冠状の湾曲凹部に基づき、トラバースとロッドとの間の接点Ｋが、ロッドの球冠状の端部領域の外縁領域から、ロッド軸線に向かって移動するからである。これにより、接点Ｋとタペットガイド軸線若しくはロッドガイド軸線との間の距離を規定する上記てこ腕ａ_１，ａ_２と、接点Ｋでのトラバースに対する各垂線の、ロッド軸線又はタペット軸線に対する角度を規定する接触角度β_１，β_２とが、大幅に縮小されることになる。

こうすることで、許容誤差及びガイド長さを大きく変更することなく、各要素間に作用する接触力を大幅に減少させることができるので、全体としてタペットからロッドに対する運動エネルギの伝達の改善が達成可能であり、この場合に製造コストが大幅に増大することはない。

好適には、トラバースは、球冠状の湾曲凹部に接する領域に、タペット軸線に対して実質的に垂直に、平らに形成されたトラバース上面を有している。つまりロッドの球冠状の端部領域に接触することになるトラバース上面の領域は、好適には全体が球冠状に形成されているのではなく、更に付加的に平らな部分領域をも有している。このことは、有利にはトラバース全体の補強に寄与する。但し付加的に、トラバースを補強する別の手段が取られると、例えば従来技術によるトラバースに比べ、トラバースがタペット軸線に対して平行な方向により厚く形成されるか、又はより剛性の材料から形成されると、更に有利なことがある。

特に有利には、トラバース上面の球冠状の湾曲凹部は、スタンピングにより平らなトラバース上面に形成されることによって生ぜしめることができる。これにより、有利には、トラバース上面の幾何学形状の廉価な実現が達成され得る。

特に好適な構成では、球冠状の湾曲凹部は、トラバースの長手方向軸線に対して垂直にトラバースを二分する軸線を中心として対称的に配置されている。つまり、球冠状の湾曲凹部は、有利には全体として、ロッドの球冠状の端部領域と接触するトラバースの側面に対称的に配置されている。これにより、有利には、トラバースにおける球冠状の湾曲凹部の中心点の規定された位置が得られ、このこともやはり、トラバースによるロッドの有利に規定されたガイドをもたらす。

特に好適には、トラバースはタペット軸線に対して半径方向に可動に配置されており、トラバースは特に半径方向に固定されずにタペット内に挿入されている。これにより、有利には、同軸度誤差が、半径方向に可動のトラバースを介して相殺され得る。それというのも、同軸度誤差は、有利にはてこ腕ａ_１，ａ_２にごく僅かにしか関与しておらず、好適には球冠形状の静的な位置誤差だからである。よって、タペット軸線に対して半径方向に可動の有利なトラバースの場合、トラバースは好適にはロッドの最初の行程内に位置しており、好適には静的な位置誤差を相殺することができるようになっている。

有利には、トラバースの球冠状の湾曲凹部の湾曲凹部半径は、ロッドの球冠状の端部領域のロッド半径よりも大きくなっている。こうすると、ロッドは有利にはあらゆる運転状態において、その球冠状の端部領域で以てトラバースの球冠状の湾曲凹部内に確実に位置することになる、という利点が得られる。

好適には、ロッドガイドがロッドガイド軸線を備えて設けられており、ロッドの球冠状の端部領域のロッド端部半径は、ロッド軸線においてロッド球冠表面に接する接線から、タペット軸線とロッドガイド軸線との交点までの、ロッドの上死点において生じる距離に比べて小さいか、又は同じ大きさである。

ロッド軸線がロッドの外側表面と交差する点においてロッドの球冠状の端部領域に接する接線と、タペット軸線とロッドガイド軸線の交点との間の距離は、ロッドの作動中に変化する。この距離は、ロッドの上死点では、下死点及び上死点と下死点との間の全ての運転状態におけるよりも小さくなっている。つまり、ロッドの球冠状の端部領域の半径は、好適には各ガイド軸線の交点と、上死点の位置におけるロッド端部の最小突出部との間の最小間隔に比べて小さく、又は同一に選択される。こうすると、接触角度β_１，β_２が、角度誤差αに対して有利には小さく又は等しくなることで、好適には小さな横方向力しか作用しなくなる。

設計技術的な理由から、例えばロッドの球冠状の端部領域のロッド端部半径を、上死点における上記最小間隔よりも小さく形成することが不可能な場合には、球冠状の湾曲凹部の湾曲凹部半径が、球冠状の端部領域の半径よりも著しく大きくなっていると有利である。この場合、有利には、ロッドガイドがロッドガイド軸線を備えて設けられており、ロッドの球冠状の端部領域のロッド端部半径は、ロッド軸線においてロッド球冠表面に接する接線から、タペット軸線とロッドガイド軸線との交点までの、ロッドの上死点において生じる距離よりも大きくなっており、しかも、トラバースの球冠状の湾曲凹部の湾曲凹部半径は、ロッドの球冠状の端部領域のロッド端部半径よりも大幅に大きくなっており、したがって、同じ材料が使用されている場合には、扁平なトラバース上面とロッドの球冠状の端部領域とが接触する領域に、ヘルツの接触応力が生じることになる。

つまり、ロッドの球冠状の端部領域の半径が、例えばこの端部領域の半径が極めて小さいことから極度に高められたヘルツの接触応力の値に基づいて実現不可能な場合には、有利にはヘルツの接触応力の値を、球冠状の湾曲凹部のより大きな半径を介して好適に相殺することが望ましい。それというのも、有利にはトラバースの球冠状の湾曲凹部の半径が大きいほど、ヘルツの接触応力に基づき生ぜしめられるロッドの端部領域とトラバース上面との間の接触面積は小さくなるからである。トラバースに球冠状の凹部が全く設けられていないユニットと比較して、ヘルツの接触応力に関して有利には少なくとも類似の値が実現されることが望ましい。

圧力制御装置は、有利には燃料高圧ポンプであってよいが、代替的にエンジンバルブであってもよい。

以下に、本発明の有利な構成を、添付の図面に基づきより詳しく説明する。

圧力制御装置を備える内燃機関の一部を示す図であり、圧力制御装置は、フランジを用いて内燃機関に取り付けられた燃料高圧ポンプである。 フランジ取付け部無しの圧力制御装置を備えた内燃機関の一部を示す図である。 タペットのトラバースに球冠状の湾曲凹部を備える、図１及び図２に図示した圧力制御装置を示す図である。 複数の角度誤差位置を有する、図３に図示した圧力制御装置を示す図である。 トラバースは球冠状の湾曲凹部を有していない、図１及び図２に図示した圧力制御装置を示す図である。 トラバースが球冠状の湾曲凹部を有する、図１及び図２に図示した圧力制御装置を示す図である。 接触角度及びてこ腕を示す、図５に図示した圧力制御装置の幾何学的な概略図である。 生じた接触角度及びてこ腕を示す、図６に図示した圧力制御装置の幾何学的な概略図である。 球冠状の湾曲凹部とロッドの球冠状の端部領域との理想的な半径比を示す、図６に図示した圧力制御装置の幾何学的な概略図である。 球冠状の湾曲凹部と球冠状の端部領域との理想的な半径比を示す、図６に図示した圧力制御装置の別の幾何学的な概略図である。 圧力制御装置の様々な幾何学的な配置において生じる半径方向力を、ロッド軸線に作用する力に関連して示す線図である。 幾何学的な誤差のない、従来技術による圧力制御装置を示す図である。 幾何学的な誤差を有する、従来技術による圧力制御装置を示す図である。

以下に記載する「ロッド」と「ピストン」とは互いに同義語である。同じことが、「圧力制御装置」と「エンジンバルブ」と「燃料高圧ポンプ」とについても当てはまる。

図１に示す内燃機関５６には、フランジ４４を介して圧力制御装置２８が燃料高圧ポンプ１６の形態で取り付けられている。圧力制御装置２８は、タペットガイド３２と、タペットシェル３４と、トラバース３６とを備えるタペット１０を有している。更に圧力制御装置２８は、ピストン２０及びロッドガイド３０の形態のロッド１２を有している。

図２には、タペット１０と、タペットガイド３２と、タペットシェル３４と、ロッドガイド３０と、ロッド１２とを有する圧力制御装置２８が示されている。図２に示した内燃機関５６には、フランジ４４が設けられていない。

図３には、フランジ平面５８を形成するフランジ４４を備えた、図１に示した圧力制御装置が概略的に図示されている。燃料高圧ポンプ１６の形態の圧力制御装置２８は、タペットガイド３２と、タペットシェル３４と、トラバース３６とを備えるタペット１０と、ロッドガイド３０を備えるロッド１２とを有している。ロッド１２はトラバース３６により、第１の上死点６０と、第２の下死点６２との間でロッド軸線２６に沿って駆動される、即ち昇降運動させられる。トラバース３６もやはり、このトラバース３６の下側に配置されたロール３８を介してタペット軸線４０に沿って駆動される。タペット軸線４０は、図３に示した理想化された圧力制御装置２８の図面では、ロッド軸線２６と合致している。ロール３８は、内燃機関５６のカムシャフト６５を介して駆動される。

つまり、ロール３８とカムシャフト６５とは、共に１つのタペット駆動装置６６を形成している。

図３の理想化された図面では、タペット軸線４０とロッド軸線２６とが合致しているだけでなく、タペットガイド軸線５０、即ちタペットガイド３２の軸線と、ロッドガイド軸線５２、即ちロッドガイド３０の軸線も合致している。

図３に更に見られるように、ロッド１２又はピストン２０は、タペット１０がタペットガイド３２内に遊びを有しているのと同様に、ロッドガイド３０内に遊びを有している。付加的に、トラバース３６はタペットシェル３４内で可動に支持されており、このことは矢印Ｐで示唆されており、タペット軸線４０に対して半径方向に、あらゆる方向に可動である。

圧力制御装置２８の理想的な構成では、トラバース３６とロッド１２とは、トラバース上面７０と、ロッド１２の第１の端部領域２２とは反対の側に位置する第２の端部領域４２との接触領域６８で、点状に接触する。接触領域６８において、トラバース３６は球冠状の湾曲凹部７２を有しており、ロッド１２は球冠状の端部領域７４を有している。球冠状の湾曲凹部７２は、トラバース上面７０全体にわたって設けられているのではなく、トラバース３６は球冠状の湾曲凹部７２に隣接して、タペット軸線４０に対して垂直に平らに形成されたトラバース上面を有している。球冠状の湾曲凹部７２は、例えばスタンピングによってトラバース上面７０に形成されてよい。球冠状の湾曲凹部７２は、トラバース上面７０に対称的に配置されているので、球冠状の湾曲凹部７２の最下点は、トラバース３６の長手方向軸線７６に対して垂直に延びるタペット軸線４０と交差することになる。

図３には圧力制御装置２８の理想化された図面のみが示されているのに対し、図４には実際に生じた状況が誇張されて図示されている。現実には、タペットガイド軸線５０とロッドガイド軸線５２、若しくはタペット軸線４０とロッド軸線２６とは合致していないので、ロッド１２に鉛直方向に作用する軸方向力Ｆ_ａに加えて、横方向力が作用することになる。これらの横方向力は、トラバース上面７０の球冠状の湾曲凹部７２と、ロッド１２の第２の端部領域４２の球冠状の端部領域７４とを組み合わせることにより、最小限に抑えることができる。

このことを明らかにするのが、図５に示した従来技術による圧力制御装置２８と、図６に示した本願に基づき提案する圧力制御装置２８との比較である。図５及び図６の両図面を比較すると分かるのは、タペットガイド軸線５０を中心としたロッド軸線２６の傾きが同じ場合、図５に示す圧力制御装置２８では、球冠状の端部領域７４とトラバース３６との間の接点Ｋが、図６に示す圧力制御装置２８におけるよりも大幅にロッド軸線２６から離れている、という点である。このように、比較的大きな間隔が開くことによって、接触角度β_１，β_２もより一層大きくなると共に、作用する横方向力も増大することになる。

図７は、図５に示した圧力制御装置２８の状態を幾何学的な配置図で概略的に表したものである。より分かりやすくするために、ガイド３０，３２内の遊び、及びロッド軸線２６とタペット軸線４０との間の交点Ｓにおける同軸度誤差は図示しない。それというのも、このような誤差は図示される誤差に比べると、一般に極小さなものであるからである。

図７に見られるように、トラバース３６は角度誤差γを、＋の方向にも−の方向にも有している。

更に、ロッド１２がタペット軸線４０から離れて傾くことにより、角度誤差αが生じている。接触角度β_１，β_２は、それぞれαとγとを足したものである。

つまり、角度誤差γは、以下「ベストケース」と云う有利な状態において、角度誤差αを符号に応じて相殺することができる。但し角度誤差γは、角度誤差αをなお一層増大させることもあり、このことは以下「ワーストケース」と云う。

αとγとの和に基づき、図７に示す各接点が、「ワーストケース」（接点７８）、「ニュートラルケース」（接点８０）及び「ベストケース」（接点８２）に関して生ぜしめられる。接点７８の場合について、比較的大きな接触角度β_１，β_２が書き込まれている。更に書き込まれているのは、ロッド軸線２６に作用する軸方向力Ｆ_ａ、並びにタペット軸線４０又はロッド軸線２６からの各接点７８，８０，８２の距離を表すてこ腕ａ_１，ａ_２である。接触角度β_１，β_２、延いてはてこ腕ａ_１；ａ_２が大きいほど、圧力制御装置２８に作用する横方向力も大きくなる。

図８は、図６に示した圧力制御装置２８の状態を幾何学的に表したものである。

この場合はトラバース３６の球冠状の湾曲凹部７２によって、トラバース３６の角度誤差γは些細なものになる、ということが分かる。つまり、接触角度βの大きさは、角度誤差αと同じでしかあり得ない。その結果、てこ腕もａ_２、即ち、接点Ｋとロッド軸線２６との間の距離しか生じず、てこ腕ａ_１は消滅している。

これにより全体的に、圧力制御装置２８に作用する大幅に小さな横方向力が生じることになり、このことは大幅に小さな荷重と、圧力制御装置２８のより小さな摩耗とにつながる。

ヘルツの接触応力が、製造誤差の制約無しで一定に保たれると、有利である。このことは、球冠状の湾曲凹部７２と球冠状の端部領域７４の半径比を有利に選択することにより、実行可能である。

この場合、２つのケースに区別される。区別の基準は、ヘルツの接触応力が、図５に示したような圧力制御装置２８のユニットと比較して増大されるべきではない、という条件である。このことから、ロッド１２の球冠状の端部領域７４のロッド端部半径８４が、ロッド球冠表面８６に接する接線Ｔと、タペット軸線４０とロッドガイド軸線５２との交点Ｓに対するロッド軸線２６の点との間の、ロッド１２の上死点６０における最小間隔ａ_ｍｉｎに比べて小さく、又は同程度に形成可能であるか否かが決定される。

第１のケースでは、図９に示したように、ロッド端部半径８４を上記間隔ａ_ｍｉｎよりも小さく形成することが可能である。

但し、ヘルツの接触応力が極度に大きくなることに基づき、ロッド端部半径８４を上記間隔ａ_ｍｉｎよりも小さく形成することが不都合なこともある。この状態（第２のケース）は図１０に示されている。

あらゆる運転状態において、トラバース３６の球冠状の湾曲凹部７２の湾曲凹部半径８８が、ロッド端部半径８４よりも大きくなっていると有利である。

よって、トラバース３６の十分な剛性が考慮されると、更に有利である。これにより、接点Ｋが常に軸線５０，５２間に位置することになり、「ワーストケース」の誤差と「ベストケース」の誤差との間の極めて小さな変動幅が実現可能である、ということが達成され得る。

図９は、第１のケースに関してロッド端部半径８４の様々な状態を明示している。ロッド端部４８は、それぞれ３つの異なるロッド端部半径８４で表されている。付加的に、ロッド１２の行程９０が示唆されている。ここに見られるように、最大のロッド端部半径８４を有するロッド１２の接点８２は、ロッド軸線２６から大幅に間隔を開けて位置している。ロッド端部半径が小さくなるほど、この間隔ａ_２も小さくなる。上記間隔ａ_２の減少により、同時に接触角度β延いては圧力制御装置２８に作用する横方向力も減少する。

ここに見られるように、図９ではロッド端部半径８４がａ_ｍｉｎよりも小さい状態が最良である。

しかしながら、ヘルツの接触応力に基づき、ロッド端部半径８４がａ_ｍｉｎよりも大きく選択されている場合が有利なこともある。この状態も、湾曲凹部半径８８が、ロッド端部半径８４よりも大幅に大きな最小半径を有している限りは、図５に示した状態を大幅に改善するものである。

第２のケースの状態は、図１０に２つの異なる湾曲凹部半径８８について図示されている。同様に、それぞれａ_ｍｉｎよりも大きな範囲の異なる端部半径８４を有する２つのロッド１２も図示されている。より大きなロッド端部半径８４に対するより小さな湾曲凹部半径８８の場合には、ロッド軸線２６に対して大幅に間隔を開けられた接点Ｋが生じる、ということが分かる。但し、より大きな湾曲凹部半径８８の場合には、接点Ｋは、より小さなロッド端部半径８４に関しても、より大きなロッド端部半径８４に関しても、比較的ロッド軸線２６の近くに位置している。

図１１に示す線図は、圧力制御装置２８に作用する横方向力を、軸方向力Ｆ_ａに関連して示したものである。

この場合、圧力制御装置２８の４つの異なるユニットに関する力が、それぞれ示されている。線図Ａは、トラバース３６に球冠状の湾曲凹部７２が設けられていない圧力制御装置２８の、図７に接触部８２で示した「ベストケース」状態に関する力関係を示すものである。

これに対して線図Ｃは、球冠状の湾曲凹部７２が設けられていない圧力制御装置２８の、図７に接点７８で示した「ワーストケース」のシナリオに関する状態を示すものである。

線図Ｂは、トラバース３６に球冠状の湾曲凹部７２を有する圧力制御装置２８の力関係を示すものである。線図Ｂでは、トラバース３６はタペット軸線４０に対して半径方向の可動性を有している。

線図Ｄは、トラバース３６が位置固定されていて、タペット軸線４０に対して半径方向に非可動である場合の、球冠状の湾曲凹部７２を有する圧力制御装置２８の状態を示すものである。

球冠状の湾曲凹部７２と可動のトラバース３６とを備えたユニットが、球冠状の湾曲凹部７２無しの圧力制御装置２８の「ワーストケース」のシナリオよりも大幅に良好な力関係をもたらす、ということが明白である。「ワーストケース」及び「ベストケース」の達成は制御不能であり、線図Ｂの力特性線が「ベストケース」の場合に接近していることから、より良好に制御可能な力関係は、球冠状の湾曲凹部７２を備えた圧力制御装置２８に生じていることになる。同時に線図Ｂと線図Ｄとの差は、半径方向に可動のトラバース３６の方が明らかに有利であることを示している。

つまり全体として、球冠状の湾曲凹部７２は、従来技術による圧力制御装置２８の「ベストケース」と「ワーストケース」との間の低いレベルの横方向力を向きに関係なく生ぜしめる。このことは、生じる横方向力の全般的な減少に相当する。

全体としては、各構成部材の幾何学的不連続に基づく軸方向力Ｆ_ａに由来する横方向力を、従来技術の「ワーストケース」の状態に比べて最大４０％減少させることができる。接触角度β_１，β_２に基づく横方向力の悪影響の大部分を取り除くことができ、このことは横方向力の減少を招く。同時にタペット軸線４０に対するトラバース３６の直角度はほぼ重要でなくなり、このことは製造コストの低下につながる。トラバース３６の球冠状の湾曲凹部７２は、簡単なスタンピングによって形成することができ、このことは特に廉価である。全体として、角度誤差γは完全に取り除かれ、角度誤差β_１又はβ_２全体の変動幅及び大きさが大幅に減少されるので、設計にあたり、ほぼ一定の荷重を考慮することができ、「ベストケース」又は「ワーストケース」は、有利には互いに近接して位置することになる。それどころか付加的に、ロッド半径８４と湾曲凹部半径８８とを的確に対にした場合には、β_１又はβ_２を、各ガイドの軸線５０，５２間の不可避の角度誤差αよりも小さく保つことができる。これらの利点は、軸方向荷重Ｆ_ａを全体的に増大させるため、ガイド３０，３２の寿命を改善する、即ち頑健性を向上させるため、所要ガイド長さを減少させ、これに伴ってコストを低下させ且つ構成空間を縮小するため、及び全体的に各構成部材の製造誤差を拡大して、やはり製造プロセスにおけるコスト低下に寄与するため、に利用される。

説明したユニットに対して代替的に、球冠状の湾曲凹部７２はもちろん、タペット１０内に配置された別個の滑りシューに設けられていてもよい。

１０ タペット
１２ ロッド
１４ ピストンポンプ
１６ 燃料高圧ポンプ
１８ エンジンバルブ
２０ ピストン
２２ 第１の端部領域
２４ ピストン軸線
２６ ロッド軸線
２８ 圧力制御装置
３０ ロッドガイド
３２ タペットガイド
３４ タペットシェル
３６ トラバース
３８ ロール
４０ タペット軸線
４２ 第２の端部領域
４４ フランジ
４６ 接点
４８ ロッド端部
５０ タペットガイド軸線
５２ ロッドガイド軸線
５４ フランジ面
５６ 内燃機関
５８ フランジ平面
６０ 第１の上死点
６２ 第２の下死点
６５ カムシャフト
６６ タペットユーケー道装置
６８ 接触領域
７０ トラバース上面
７２ 球冠状の湾曲凹部
７４ 球冠状の端部領域
７６ トラバースの長手方向軸線
７８ 「ワーストケース」の接点
８０ 「ニュートラルケース」の接点
８２ 「ベストケース」の接点
８４ ロッド端部半径
８６ ロッド球冠表面
８８ 湾曲凹部半径
９０ 行程
α 角度誤差（タペットガイド軸線−ロッド軸線）
β_１ 接触角度（ロッド軸線−接点におけるトラバースに対する接点）
β_２ 接触角度（タペットガイド軸線／タペット接点でのトラバースに対する接点）
γ トラバースの角度誤差（タペットガイドに対するトラバースの角度）
Ａ 球冠状の湾曲凹部無しの「ベストケース」
Ｂ 球冠状の湾曲凹部を備える可動のトラバース
Ｃ 球冠状の湾曲凹部無しの「ワーストケース」
Ｄ 球冠状の湾曲凹部を備える位置固定されたトラバース
Ｋ ロッドとトラバースとの接点
Ｐ 矢印
Ｓ タペット軸線とロッド軸線との交点
Ｔ 接線
Ｆ_ａ 軸方向荷重／ヘルツの接触応力／軸方向力
ａ_１ タペットガイド軸線／タペット軸線に対する接点の距離
ａ_２ ロッドガイド軸線／ロッド軸線に対する接点の距離
ａ_ｍｉｎ タペット軸線とロッド軸線との交点に対する、ロッド球冠表面の接線の距離

Claims (8)

1. 媒体内の圧力を制御する圧力制御装置（２８）であって、
   媒体を有する空間を画定するための第１の端部領域（２２）を備えたロッド（１２）を有しており、該ロッド（１２）は、該ロッド（１２）自体のロッド軸線（２６）に沿って第１の上死点（６０）と第２の下死点（６２）との間で可動に配置されており、
   タペット駆動装置（６６）から前記ロッド（１２）に運動エネルギを、トラバース上面（７０）と、前記第１の端部領域（２２）とは反対の側に配置された前記ロッド（１２）の第２の端部領域（４２）との接触領域（６８）で伝達する、タペット軸線（４０）に対して実質的に垂直に配置されたトラバース（３６）を備えたタペット（１０）を有している圧力制御装置（２８）において、
   前記ロッド（１２）は、前記接触領域（６８）に球冠状の端部領域（７４）を有しており、前記トラバース（３６）は、前記接触領域（６８）に球冠状の湾曲凹部（７２）を有しており、
   前記ロッド（１２）はロッドガイド（３０）によりガイドされており、前記ロッドガイド（３０）が、前記ロッドガイド（３０）自体のロッドガイド軸線（５２）を備えて設けられており、前記ロッド（１２）の前記球冠状の端部領域（７４）のロッド端部半径（８４）は、前記ロッド軸線（２６）においてロッド球冠表面（８６）に接する接線（Ｔ）から、前記タペット軸線（４０）と前記ロッドガイド軸線（５２）との交点（Ｓ）までの、前記ロッド（１２）の前記上死点（６０）において生じる距離（ａ _ｍｉｎ ）に比べて小さいか、又は同じ大きさであることを特徴とする、媒体内の圧力を制御する圧力制御装置（２８）。
2. 媒体内の圧力を制御する圧力制御装置（２８）であって、
   媒体を有する空間を画定するための第１の端部領域（２２）を備えたロッド（１２）を有しており、該ロッド（１２）は、該ロッド（１２）自体のロッド軸線（２６）に沿って第１の上死点（６０）と第２の下死点（６２）との間で可動に配置されており、
   タペット駆動装置（６６）から前記ロッド（１２）に運動エネルギを、トラバース上面（７０）と、前記第１の端部領域（２２）とは反対の側に配置された前記ロッド（１２）の第２の端部領域（４２）との接触領域（６８）で伝達する、タペット軸線（４０）に対して実質的に垂直に配置されたトラバース（３６）を備えたタペット（１０）を有している圧力制御装置（２８）において、
   前記ロッド（１２）は、前記接触領域（６８）に球冠状の端部領域（７４）を有しており、前記トラバース（３６）は、前記接触領域（６８）に球冠状の湾曲凹部（７２）を有しており、
   前記ロッド（１２）はロッドガイド（３０）によりガイドされており、前記ロッドガイド（３０）が、前記ロッドガイド（３０）自体のロッドガイド軸線（５２）を備えて設けられており、前記ロッド（１２）の前記球冠状の端部領域（７４）の前記ロッド端部半径（８４）は、前記ロッド軸線（２６）においてロッド球冠表面（８６）に接する接線（Ｔ）から、前記タペット軸線（４０）と前記ロッドガイド軸線（５２）との交点（Ｓ）までの、前記ロッド（１２）の前記上死点（６０）において生じる距離（ａ _ｍｉｎ ）よりも大きくなっており、前記トラバース（３６）の前記球冠状の湾曲凹部（７２）の前記湾曲凹部半径（８８）は、前記ロッド（１２）の前記球冠状の端部領域（７４）の前記ロッド端部半径（８４）よりも大きくなっていることを特徴とする、媒体内の圧力を制御する圧力制御装置（２８）。
3. 前記トラバース（３６）は、前記球冠状の湾曲凹部（７２）に接する領域に、前記タペット軸線（４０）に対して実質的に垂直に、平らに形成されたトラバース上面（７０）を有している、請求項１又は２記載の圧力制御装置（２８）。
4. 前記球冠状の湾曲凹部（７２）は、スタンピングにより前記トラバース上面（７０）に形成されている、請求項１から３までのいずれか１項記載の圧力制御装置（２８）。
5. 前記球冠状の湾曲凹部（７２）は、前記トラバース（３６）の長手方向軸線（７６）に対して垂直に該トラバース（３６）を二分する軸線を中心として対称的に配置されている、請求項１から４までのいずれか１項記載の圧力制御装置（２８）。
6. 前記トラバース（３６）は、タペット軸線（４０）に対して半径方向に可動に配置されており、前記トラバース（３６）は、半径方向に固定されずに前記タペット（１０）内に挿入されている、請求項１から５までのいずれか１項記載の圧力制御装置（２８）。
7. 前記トラバース（３６）の前記球冠状の湾曲凹部（７２）の湾曲凹部半径（８８）は、前記ロッド（１２）の前記球冠状の端部領域（７４）のロッド半径（８４）よりも大きくなっている、請求項１から６までのいずれか１項記載の圧力制御装置（２８）。
8. 当該圧力制御装置（２８）は、燃料高圧ポンプ（１６）又はエンジンバルブ（１８）である、請求項１から７までのいずれか１項記載の圧力制御装置（２８）。

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