JP6467501B2 - ピストンポンプ - Google Patents

Description

本発明は、ローラタペットを備えたピストンポンプに関する。

この種のピストンポンプが、特許文献１から知られている。この公知のピストンポンプは、ローラタペットと、このローラタペットと作動結合したポンプピストンとを包含し、ここで、ローラタペットが、ローラサポートとローラとピンを具備する。ローラサポートの中に第１のベアリングアイと第２のベアリングアイが形作られており、ここで、ピンが第１のベアリングアイと第２のベアリングアイにおいて軸受けされており、ローラが回転自在にピン上に配置されている。

この公知のピストンポンプのローラタペットは、温度負荷の下で熱応力にさらされており、これがピストンポンプの寿命の短縮、動作円滑性の低減および効率の低下につながる可能性がある。

独国公開第１０２０１１０７６０２２Ａ１号公報

これと比べて、本発明によるピストンポンプは、温度負荷に抗して堅牢なローラタペットを具備する。従って、このピストンポンプの寿命と効率は温度負荷によって縮減されず、ピストンポンプのより高い動作円滑性が得られる。

加えて、ピストンポンプは、ローラタペットと、このローラタペットと作動結合したポンプピストンとを具備する。ローラタペットは、ローラサポートとローラとピンを包含する。ローラサポートの中に第１のベアリングアイと第２のベアリングアイが形作られており、ここで、ピンが第１のベアリングアイと第２のベアリングアイにおいて軸受けされている。ローラは回転自在にピン上に配置されている。本発明によれば、ピンは、第１のベアリングアイにおいて、第２のベアリングアイにおけるより高い弾性をもって軸受けされている。

第１のベアリングアイにおける弾性が比較的高く、第１のベアリングアイとピンの間の継手の剛性が比較的低いことから、ピンとローラサポートは異なる縦伸びを呈し、そこで過大な応力を部材に引き込むことがない。部材が特に温度負荷の下でこうむる応力は、これで大きく減じられるので、その分、ピストンポンプ全体の寿命は延びることになる。更に、これにより、ピストンポンプの動作円滑性と効率は高まることになる。

更に進んだ有利な一形態では、ローラサポートがタペットハウジングの中に配置されている。これにより、ローラの回転運動がポンプピストンの並進運動に転換される時に生じる公差を相殺することができる。ローラタペットは、これで、タペットハウジングの中で自ら直立でき、これにより、軸受条件下で生じる応力が阻止されることになる。

本発明の有利な一形態では、第１のベアリングアイが第１の幅を有し、第２のベアリングアイが第２の幅を有し、ここで、第１の幅が第２の幅より小さい。これにより、低コストの作りにおいて、第１のベアリングアイとピンの間の継手は、第２のベアリングアイとピンの間の継手より低い剛性で作られている。更に、これにより、第１のベアリングアイ自体も、第２のベアリングアイより低い剛性で作られている。これで、ピンとローラサポートが異なる縦伸びを呈した時、これを第２のベアリングアイとピンの間の継手における弾性で相殺することができる。

更に進んだ有利な一形態では、第１のベアリングアイの中に凹部が形作られている。この凹部により、第１のベアリングアイの剛性は減じられ、従ってまた、第１のベアリングアイとピンの間の継手の剛性も減じられる。これにより、ピンとローラサポートの異なる長さ変化が相殺できる。凹部は、補助的に更なる機能の一体化、例えば第１のベアリングアイへの潤滑剤注入にも役立つ。

有利な一形態では、凹部が第１のベアリングアイの壁厚を減じた形である。これにより、第１のベアリングアイの剛性は極めて単純な仕方で減じられる。特に、ローラサポートが鋳造法で作られている場合、これは極めて低コストの解決策である。

有利なことに、第１のベアリングアイは弾力的に拡幅可能である。これにより、ピンに接触圧が加わった途端、凹部を通して第１のベアリングアイの直径が比較的大きく増すことになる。

有利な一形態では、凹部が貫通スリットであり、これで、第１のベアリングアイは、片側で互いに分かれた２つのベアリング脚を包含する。貫通スリットを持つことから、第１のベアリングアイはもはやその周囲全体にわたって閉じられてはいない。その結果、第１のベアリングアイの剛性は極めて大きく減じられる。これにより、極めて大きい温度勾配のある時でも、ローラサポートとピンの異なる縦伸びを相殺することができる。

本発明の有利な形態では、ピンが第１のベアリングアイの中に挟み込まれ、第２のベアリングアイの中に圧し込まれている。これは、第１のベアリングアイとピンの間の面圧力が、第２のベアリングアイとピンの間の面圧力より明らかに小さいことを意味する。従って、ピストンポンプ運転時、第１のベアリングアイの中でピンはローラサポートとの間で相対摺動を実行できる。

更に進んだ有利な一形態では、第２のベアリングアイの中に更なる凹部が形作られている。これにより、第２のベアリングアイも比較的柔軟に作られており、第１のベアリングアイにおいても第２のベアリングアイにおいても、ローラサポートとピンの異なる縦伸びを相殺することができる。

有利なことに、更なる凹部は、第２のベアリングアイの壁厚を減じた形である。これにより、第２のベアリングアイの剛性は極めて単純な仕方で減じられる。特に、ローラサポートが鋳造法で作られている場合、これは低コストの解決策である。

更に進んだ有利な一形態では、ピンが第１のベアリングアイと第２のベアリングアイの中に挟み込まれている。これにより、第１のベアリングアイにおいても第２のベアリングアイにおいても、もはやピンには比較的僅かな接触力しか加わらない。ピンは、第１のベアリングアイの中でも第２のベアリングアイの中でも、ローラサポートとの間で相対摺動を実行し、これに呼応してローラサポートとピンの異なる熱膨張を相殺することができる。

有利な形態において、本発明によるピストンポンプは燃料噴射システムのコンポーネントである。特に燃料噴射システムの高圧ポンプでは、その内部を高い圧力と高い温度が支配する。高圧ポンプとして配備されたピストンポンプのローラタペットは、従って強大な応力にさらされている。そこで、ローラタペットにおいて熱で誘発された応力を減少させ、回避することは、ピストンポンプの寿命を延ばすだけでなく、燃料噴射システム全体の寿命も延ばすことになる。

ローラタペットを備えたピストンポンプを示す。 図１からのローラタペットを側面図で示す。 更なる実施形態におけるローラタペットを示す。

図１は、ポンプハウジング２０を備えたピストンポンプ１を示す。ポンプハウジング２０の中にカムシャフト２１とローラタペット２とポンプピストン１０が配置されている。ローラタペット２は、タペットボディ１５とローラサポート３とローラ４とピン５を包含する。

ローラサポート３は、タペットボディ１５の中に配置されている。代替の実施形態では、タペットボディ１５とローラサポート３がワンピースで形作られていてもよい。ピン５は、ローラサポート３において軸受けされている。加えて、ローラサポート３において、第１の幅ｂ６を有する第１のベアリングアイ６と第２の幅ｂ７を有する第２のベアリングアイ７が形作られており、その中にそれぞれピン５は軸受けされ、圧し込まれている。ローラ４は回転自在にピン５で軸受けされている。

カムシャフト２１に形作られたカム２２がローラ４と協働し、これで、ローラ４は、カムシャフト２１の回転時にカム２２の上を転がる。ローラサポート３は、カム２２と向き合った側でポンプピストン１０と作動結合している。スプリング２５が、ワッシャ２６を間に敷いた上でポンプピストン１０にプリテンションをかけ、これをローラサポート３に圧し付ける。

図２は、図１からのローラタペット２を側面図で示す。この側面図は、ローラサポート３とローラ４とピン５と第１のベアリングアイ６を示す。第１のベアリングアイ６の中に凹部８が形作られている。凹部８は、第１のベアリングアイ６の壁厚全体にわたって貫通スリットの形で走り、これで、第１のベアリングアイ６は、第１のベアリング脚６ａと第２のベアリング脚６ｂとに分割されており、ここで、第１のベアリング脚６ａは、片側で第２のベアリング脚６ｂから分けられている。これで、中にピン５が挟み込まれた、ないしは圧し込まれた第１のベアリングアイ６の内面６ｃが、凹部８に基づいて比較的大きい弾性をもって形作られている。

図３は、更なる実施形態におけるローラタペット２を示す。図２の実施形態と異なり、第１のベアリングアイ６における凹部８は、第１のベアリングアイ８の壁厚全体にわたって貫通する形でなく、かかる領域において第１のベアリングアイ６の壁厚を局部的にのみ減じる形に作られている。これにより、この実施例においても、内面６ｃは弾力的に拡幅可能な形をなしている。すなわち、凹部８の領域において第１のベアリングアイ６は比較的柔軟な形をなしている。

ピストンポンプ１の機能の仕方は下記の通りである。

カムシャフト２１は、図示されていない駆動ユニット、例えば内燃機関と結合したコッグドベルトにより駆動される。これにより、カム２２は回転運動を行い、カム軌道を描く。ローラ４を介してカム２２と作動結合したローラタペット２は、カム軌道に基づいてポンプハウジング２０の中で並進上下運動を行い、その時の運動の方向はカムシャフト２１の軸に対して垂直をなす。ローラタペット２と共にポンプピストン１０も上下運動を行い、これにより、ローラタペット２と向き合った側でフルードが図示されていない圧縮室において圧縮される。こうして、例えば、燃料噴射システムの燃料を高圧下でピストンポンプ１の中に入れることができる。

ピストンポンプ１は、運転時に温度変化にさらされており、これが結果的にコンポーネントの長さ変化をもたらす。本発明によれば、今や、ピン５と第１のベアリングアイ６の間の継手は、ピン５と第２のベアリングアイ７の間の継手より弾力的ないしは柔軟に形作られている。これにより、ピン５は、熱負荷の下で自らの軸方向において第１のベアリングアイ６に対して相対運動を行うことができる。これで、ピン５とローラサポート３における熱応力が減じられ、あるいは回避されもする。

両方のベアリングアイ６、７において剛性の異なる継手は、例えば下記の通り形作ることができる。
−ピン５と両方のベアリングアイ６、７の間の両方のプレスばめのオーバサイズが第１のベアリングアイ６において第２のベアリングアイ７におけるより小さくなるようにする。
−例えば第１の幅ｂ６を第２の幅ｂ７より小さくすることで、ピン５と第１のベアリングアイ６の間のプレスばめの摩擦力がピン５と第２のベアリングアイ７の間のプレスばめの摩擦力より小さくなるようにする。
−例えば凹部８を設けることにより、第１のベアリングアイ６が第２のベアリングアイ７より柔軟になるようにする。

１ ピストンポンプ
２ ローラタペット
３ ローラサポート
４ ローラ
５ ピン
６ 第１のベアリングアイ
６ａ 第１のベアリング脚
６ｂ 第２のベアリング脚
７ 第２のベアリングアイ
８ 凹部
１０ ポンプピストン
１５ タペットボディないしはタペットハウジング
２０ ポンプハウジング
２１ カムシャフト
２２ カム
ｂ６ 第１のベアリングアイの第１の幅
ｂ７ 第２のベアリングアイの第２の幅

Claims (8)

1. ローラタペット（２）と、このローラタペット（２）と作動結合したポンプピストン（１０）とを包含し、ここで、ローラタペット（２）が、ローラサポート（３）とローラ（４）とピン（５）を具備し、ここで、ローラサポート（３）の中に第１のベアリングアイ（６）と第２のベアリングアイ（７）が形作られており、ここで、ピン（５）が第１のベアリングアイ（６）と第２のベアリングアイ（７）において軸受けされており、ローラ（４）が回転自在にピン（５）の上に配置されているピストンポンプ（１）であって、
   前記ピン（５）が前記第１のベアリングアイ（６）において、前記第２のベアリングアイ（７）におけるより高い弾性をもって軸受けされていて、
   前記第１のベアリングアイ（６）の中に凹部（８）が形作られ、
   前記凹部（８）が貫通スリットであり、これで、前記第１のベアリングアイ（６）が、片側で互いに分かれた２つのベアリング脚を包含し、
   前記ピン（５）が前記第１のベアリングアイ（６）の中に挟み込まれ、前記第２のベアリングアイ（７）の中に圧し込まれていて、
   前記凹部（８）が、前記ピストンポンプ（１）の運転時に、前記第１のベアリングアイ（６）の中における、前記ピン（５）と前記ローラサポート（３）との間の相対摺動を可能にしていることを特徴とするピストンポンプ（１）。
2. 前記ローラサポート（３）がタペットハウジング（１５）の中に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のピストンポンプ（１）。
3. 前記第１のベアリングアイ（６）が第１の幅（ｂ６）を有し、前記第２のベアリングアイ（７）が第２の幅（ｂ７）を有し、ここで、前記第１の幅（ｂ６）が前記第２の幅（ｂ７）より小さいことを特徴とする請求項１又は２に記載のピストンポンプ（１）。
4. 前記第１のベアリングアイ（６）が弾力的に拡幅可能であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のピストンポンプ（１）。
5. 前記第２のベアリングアイ（７）の中に更なる凹部が形作られていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のピストンポンプ（１）。
6. 前記更なる凹部が前記第２のベアリングアイ（７）の壁厚を減じた形であることを特徴とする請求項５に記載のピストンポンプ（１）。
7. 前記ピン（５）が前記第１のベアリングアイ（６）と前記第２のベアリングアイ（７）の中に挟み込まれていることを特徴とする請求項５又は６に記載のピストンポンプ（１）。
8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載のピストンポンプ（１）を備えた燃料噴射システム。

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