JP6516801B2 - 内燃機関の燃料系用の高圧ポンプの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の上位概念に記載されている高圧ポンプ、並びに請求項６に記載されているフランジ部材に関する。

市場においては、特に燃料高圧ポンプを有している、内燃機関の燃料系、例えばガソリン直噴（ＧＤＩ）用の燃料系が公知である。この燃料系によって、その都度の所要量の燃料を、その都度の所望圧力で燃料アキュムレータ又は燃料分配装置に搬送することができる。例えば、その種の燃料高圧ポンプはプラグインポンプとして実施されている。その場合、燃料高圧ポンプのハウジングは、フランジ（「ポンプフランジ」）を介して、内燃機関のシリンダヘッドにねじ止めされる。その構造が原因となって、フランジとハウジングとの間の結合部は、圧力、振動及びねじの締付力に起因する強い機械的な負荷に晒されている。

本発明が基礎とする課題は、請求項１に記載されている高圧ポンプによって、並びに、請求項６に記載されているフランジ部材によって解決される。有利な発展形態は従属請求項に記載されている。更に、本発明に関する重要な特徴は図面及び下記に記載されている。それらの特徴は単独でも本発明にとって重要であり、また種々の組み合わせにおいても、それらの組み合わせを改めて明示的に示さなくとも、やはり本発明にとって重要である。

本発明は、かしめによる形状結合でもって、又は、圧入による力結合でもって、それぞれ素材結合に代わって、フランジを燃料高圧ポンプ（「高圧ポンプ」）のハウジングに配置することができるという利点を有している。フランジとハウジングとの間の溶接結合は不要である。溶接が省略されることによって、熱的なエネルギは供給されず、またそのような熱的なエネルギが供給された場合に生じる、溶接相手の材料における構造変化も生じない。これによって、構造変化に起因するフランジ又はハウジングの不所望な変形も減少する。更には、高圧ポンプを作製する際の一連の組み立てステップをフレキシブルに構成することができ、それによって、作製を簡単に行うことができ、またコストを削減することができる。また、フランジ部材が本発明に即して高圧ポンプのハウジングにかしめられるか、又は圧入されることによって、例えば溶接工程の際のスパッタ及び煙に起因すると考えられる、汚れの発生が回避される。その上、やはりフランジの溶接結合が省略されることによって、フランジを特殊鋼に代わる別の材料から、廉価に且つ少量の材料で作製することができる。

更に、本発明による少なくとも二つの部材から成るフランジは、一つの部材から形成する場合よりも、打ち抜きによるフランジ部材の作製時の材料の切り屑を少なくすることができるという利点を有している。このことは、本発明による少なくとも二つの部材から成るフランジにおいて、各フランジ部材が例えば半円状の凹部を有しているということだけで実現される。これによって、打ち抜きを行う際の材料帯上のフランジ輪郭の最適な配置が実現される。更に、高圧ポンプのハウジングにフランジ部材を配置するための付加的な結合エレメントは不要である。その種の結合エレメントとして例えばピンが考えられる。従って、そのようなピンを圧入するための孔を相互に位置合わせする必要がないので、フランジ部材と高圧ポンプのハウジングとの間の所要位置決め精度は比較的低くて済む。また、ハウジングにおけるピンを圧入するための付加的な孔を省略することができる。別の利点は、フランジ部材を、ハウジングにかしめる前に、遊びを持たせてあてがえることであり、それによって、場合によっては生じる構成部材の公差を調整することができる。

本発明は、ハウジングと、ハウジングに固定的に配置されているフランジとを有している、内燃機関の燃料系用の高圧ポンプ、特にプラグインポンプに関する。本発明によれば、フランジは、少なくとも二つの部材から形成されており、高圧ポンプは、溝状の収容領域（「溝」）を有しており、その収容領域に、フランジ部材の半径方向に内向きの領域が収容されている。フランジ部材は、かしめ結合及び／又はプレス結合によって、ハウジングに保持されている。特に、ハウジングにフランジ部材を配置するための溶接結合は省略されるので、溶接結合特有の欠点も生じない。

高圧ポンプの一つの実施の形態においては、フランジ部材が複数の空所を有しており、それらの空所は、組み付け位置において部分的に溝によって覆われ、その際に、ハウジングの材料が空所にかしめられるようにフランジ部材に配置されている。これによって、簡単なやり方で、またそれと同時に廉価なやり方で、かしめによって行われる材料変化のためのスペースが得られる。

空所を円形の孔として形成することができる。円形の孔を打ち抜き工程の過程で非常に簡単且つ廉価に作製することができ、ひいては、高圧ポンプの製造コストを下げることができる。

高圧ポンプの別の実施の形態においては、フランジ部材の半径方向に内向きの領域に、側方に位置する領域よりも大きい材料厚さ及び／又はその側方に位置する領域とは異なる型押し部を有している部分が設けられている。それらの部分を用いて、フランジ部材が溝に圧入されている。またそれらの部分によって、フランジ部材とハウジングとの間の接触面が縮小されるか、又はそれどころか最小化され、更には、フランジ部材はそれらの部分の領域において遙かに弾性となるので、圧入力を大幅に低減することができる。

従って、コストの掛かる仕上げ加工、例えば、研磨を省略することができる。部分の形状、位置及び数を状況に応じて選択することができる。

エタノール含有燃料との接触に関する腐食保護が十分であるという理由から、高圧ポンプのハウジングは一般的に特殊鋼によって形成されている。本発明によれば、溶接結合が行われなくてもフランジとハウジングが結合されるので、従って、フランジを有利には、ハウジングの材料とは異なる材料から作製することができる。

例えば、ハウジングとフランジを異なる特殊鋼から作製することができる。特に、フランジ部材には比較的廉価な特殊鋼を使用することができるので、材料コストを相応に下げることができる。特殊鋼は、溶接が可能であるという特性を必ずしも有している必要ない。

更に、本発明は、上述の本発明による特徴のうちの少なくとも一つを有している、高圧ポンプのためのフランジ部材に関する。相応に、一つ又は複数のフランジ部材は上述の利点を有している。

フランジ部材の一つの実施の形態においては、フランジ部材がアルミニウム又はアルミニウム化合物又は鋼から作製されている。それらは特殊鋼に代わるフランジ部材の材料であり、これによって、高圧ポンプの作製が簡略化され、コストを下げることができる。つまりこのことは、特に、フランジが溶接結合によってハウジングに結合されていないことによって実現される。

更には、フランジ部材を打ち抜き及び／又は型押しによって作製することができる。フランジの従来から公知の実施の形態は、一般的に一つの部材から形成されており、従って、フランジを高圧ポンプのハウジングに接続するために使用される円形の孔を中央に有している。本発明に即してフランジが少なくとも二つの部材から形成されている場合には、各フランジ部材は単に、例えば半円形の凹部を有しているにすぎない。これによって、打ち抜き工程にとって非常に好適となるように材料帯にフランジ部材を配置することができ、ひいては材料の切り屑がより少なくなる。これは相応のコスト削減を実現する。

以下では、添付の図面を参照しながら本発明の実施の形態を例示的に説明する。

下から見た高圧ポンプの第１の実施の形態の平面図。 図１Ａに示した高圧ポンプの第１の実施の形態の断面を側方から見た図。 高圧ポンプの第２の実施の形態のフランジ部材の斜視図。 図２Ａに対応するフランジ部材を備えている高圧ポンプの第２の実施の形態の断面図。 フランジ部材を作製するための材料帯と、そこに配置されている完成したフランジ部材の概略的な平面図。

すべての図面において、機能的に等価の構成要素及び機能的に等価の大きさのものには、異なる実施の形態においても同一の参照番号を使用している。

図１Ａ及び図１Ｂには、（図示していない）内燃機関の燃料系用の、プラグインポンプとして実施されている高圧ポンプ１０が第１の視点及び第２の視点で示されている。図１Ａには、高圧ポンプ１０が組み立てられた状態において内燃機関の取り付け構造１２（図１Ｂを参照されたい）に対向する、高圧ポンプ１０の「下面」が図示されている。高圧ポンプ１０は、ハウジング１４と、ここでは同種の二つのフランジ部材１６ａ及び１６ｂとを有している。

フランジ部材１６ａ及び１６ｂは二つ合わせて、ハウジング１４に固定的に配置されている、高圧ポンプ１０のフランジ１６を形成する。このために、高圧ポンプ１０は、溝状の収容領域１８（「溝」）を有している（図１Ｂを参照されたい）。溝状の収容領域１８には、各フランジ部材１６ａ又は１６ｂの半径方向に内向きの領域が収容されている。各フランジ部材１６ａ及び１６ｂは二つの空所２０を有しており、それらの空所２０はこの実施の形態では円形の孔として形成されている。フランジ部材１６ａ及び１６ｂの空所２０は、組み付け位置において部分的に溝によって覆われるように、空所２０はフランジ部材１６ａ及び１６ｂに配置されている。ここでは、ハウジング１４の材料は空所２０にかしめられている（「かしめ結合」）。

図１Ａ及び図１Ｂのフランジ部材１６ａ及び１６ｂは相互に同様に形成されており、しかも、図１Ａ及び図１Ｂには図示していない垂直方向の中心軸について鏡面対称に形成されている。ここではフランジ部材１６ａ及び１６ｂが、打ち抜き及び型押しによって作製されている。図１Ａ及び図１Ｂの左側又は右側の領域において、フランジ部材１６ａ及び１６ｂは縁部部分２２を有しており、それらの縁部部分２２は型押し工程によって、フランジ部材１６ａ及び１６ｂのその他の領域に対して段差が付けられており、従って、フランジ部材１６ａ及び１６ｂの三次元の幾何学形状が実現されている。特に、フランジ部材１６ａ及び１６ｂは縁部部分２２によって補強され、それによって、より高い強度が得られる。ここでは、各フランジ部材１６ａ及び１６ｂが円形の固定孔２４を有している。それらの固定孔２４を用いて、フランジ部材１６ａ及び１６ｂ、従って高圧ポンプ１０を取り付け構造１２にねじ止めすることができる。しかしながら、このために必要とされるねじは、図１Ａ及び図１Ｂには図示していない。

図１Ｂには、図１Ａに示した高圧ポンプ１０の配置構成を９０°傾けたものが部分断面図で示されている。特に、図１Ｂからは、取り付け構造１２並びに溝状の収容領域１８を見て取ることができる。溝状の収容領域１８は、ハウジング１４の半径方向外側の領域において、半径方向に環状に配置されている。

フランジ部材１６ａ及び１６ｂの半径方向に内向きの領域が溝状の収容領域１８にどのように収容されているかが見て取れる。空所２０の領域にある溝状の収容領域１８を含むハウジング１４の材料部分が空所２０にかしめられることによって、フランジ１６又は二つのフランジ部材１６ａ及び１６ｂを、溝状の収容領域１８又はハウジング１４に固く結合させることができる。図１Ａ及び図１Ｂの例とは異なって、空所２０をほぼ任意の数、配置及び形状でフランジ部材１６ａ又は１６ｂに配置できると解される。

図１Ｂにおいて、高圧ポンプ１０のハウジング１４は、フランジ部材１６ａ及び１６ｂの領域にのみ示されている。しかしながらその他の部分に関しては、図１Ａ及び図１Ｂによる高圧ポンプ１０の実施の形態は、ピストンポンプ、特にプラグインポンプとして実施されている燃料高圧ポンプの通常の実施の形態に対応している。

フランジ部材１６ａ及び１６ｂのハウジング１４への取り付けは、例えば、以下のステップによって行われる。第１のステップにおいては、二つのフランジ部材１６ａ及び１６ｂが、溝状の収容領域１８の所定の位置にあてがわれる。第２のステップにおいては、ハウジング１４の材料が円形のかしめによって、そのために設けられている空所２０にかしめられる。ハウジング１４に対するフランジ部材１６ａ又は１６ｂの半径方向のずれ及び／又は接線方向の回動を阻止するために、有利には、フランジ部材１６ａ又は１６ｂ毎に少なくとも二つの空所２０が使用される。ここでは、空所２０は溝状の収容領域１８と部分的にしか重畳していない。これによって、溝状の収容領域１８を、半径方向に比較的浅い深さを有するように形成することができ、ひいては、ハウジング１４の作製に必要な切削加工が容易になる。図１Ａ及び図１Ｂには、実質的に形状結合による、ハウジング１４とフランジ部材１６ａ又は１６ｂとの間の結合部が示されている。

図２Ａ及び図２Ｂには、図１Ａ及び図１Ｂに代わる、フランジ部材１６ａ及び１６ｂ又は高圧ポンプ１０の実施の形態が示されている。図２Ａには、フランジ部材１６ｂが斜視図で示されている。

ここではフランジ部材１６ｂが、半径方向に内向きの領域において、三つの部分２６を有しており、それらの部分は、その側方に位置する領域よりも大きい材料厚さ又はその側方に位置する領域とは異なる型押し部を有している。二つのフランジ部材１６ａ及び１６ｂは、図２Ａ及び図２Ｂにおいても同様に形成されている。

それらの部分２６を用いて、二つのフランジ部材１６ａ及び１６ｂは、半径方向に環状に延びる溝状の収容領域１８に圧入される（「プレス結合」）。従って、フランジ部材１６ａ及び１６ｂをハウジング１４に保持するために用いられる、少なくとも三つの半径方向に内向きの領域がそれぞれ生じる。ハウジング１４にフランジ部材１６ａ及び１６ｂを固定するための溶接結合は、図２Ａ及び図２Ｂにおいて不要であり、また同様に図１Ａ及び図１Ｂにおいても不要である。

図２Ａ及び図２Ｂの例とは異なって、部分２６をほぼ任意の数、配置及び形状でフランジ部１６ａ又は１６ｂに配置できると解される。更に、部分２６に同等な要素を、フランジ部材１６ａ及び１６ではなく、ハウジング１４の溝状の収容領域１８の領域に配置することも可能である。しかしながら、これは図２Ａ及び図２Ｂには図示していない。

ここでは、高圧ポンプ１０のハウジング１４が、比較的高価な特殊鋼から作製されている。そのような特殊鋼によって、エタノール含有燃料による腐食の発生しない、高圧ポンプ１０の運転が実現される。これに対し、二つのフランジ部材１６ａ及び１６ｂは、比較的廉価な異なる特殊鋼から作製されている。択一的に、フランジ部材１６ａ及び１６ｂを、アルミニウム又はアルミニウム化合物又は鋼から作製することも可能である。図１Ａ及び図１Ｂに示したフランジ部材と同様に、図２Ａおよび図２Ｂによるフランジ部材１６ａ及び１６ｂも、打ち抜き及び／又は型押しによって作製されている。

図２Ａ及び図２Ｂによる高圧ポンプ１０の実施の形態に関して、フランジ部材１６ａ及び１６ｂのハウジング１４への取り付けは圧入によって、とりわけ、上述の部分２６の関与の下での圧入によって行われる。このために必要とされる圧入力は比較的小さい。何故ならば、フランジ部材１６ａ及び１６ｂ又は部分２６と、高圧ポンプ１０のハウジング１４との間の全体の接触面（プレスゾーン）も同様に比較的小さいからである。更に、フランジ部材１６ａ及び１６ｂは構造に起因して、部分２６の領域において比較的弾性である。圧入力がそのようにして低減されることによって、例えば研磨による煩雑な事後処理を場合によっては省略することができる。図２Ａ及び図２Ｂには、実質的に力結合による、ハウジング１４とフランジ部材１６ａ又は１６ｂとの間の結合部が示されている。

図３には、フランジ部材１６ａ及び１６ｂを作製するための材料帯２８、及び、その材料帯２８に配置されている、打ち抜き及び型押しにより完成したフランジ部材１６ａ又は１６ｂの一部が概略的に示されている。材料帯２８から、打ち抜き又は型押しによって、フランジ部材１６ａ及び１６ｂを連続的に作製することができる。ここでは、二つのフランジ部材１６ａ及び１６ｂが完全に図示されている。

フランジ部材１６ａ及び１６ｂが連続的に材料帯２８に配置されており、この配置が特に最適であることが見て取れる。特に、各フランジ部材１６ａ又は１６ｂの縁部部分２２を、材料帯２８において隣接して配置されているフランジ部材１６ｂ又は１６ａの半円形の凹部３０に対して、比較的密に隣接させることができる。これによって、材料の切り屑を非常に少なくすることができ、ひいては、フランジ部材１６ａ及び１６ｂ又は高圧ポンプ１０の製造コストを低減することができる。

Claims (8)

1. ハウジング（１４）と、該ハウジング（１４）に固定的に配置されているフランジ（１６）とを備える、内燃機関の燃料系用の高圧ポンプ（１０）の製造方法であって、
   少なくとも二つのフランジ部材（１６ａ，１６ｂ）から形成されているフランジ（１６）を準備する工程と、
   前記高圧ポンプ（１０）の溝状の収容領域（１８）に、前記フランジ部材（１６ａ，１６ｂ）の半径方向に内向きの領域を収容する工程と、
   前記フランジ部材（１６ａ，１６ｂ）を、圧入によって、前記ハウジング（１４）に保持する工程と、
   を備えることを特徴とする、高圧ポンプ（１０）の製造方法。
2. 前記フランジ部材（１６ａ，１６ｂ）は、空所（２０）を有しており、
   前記フランジ部材（１６ａ，１６ｂ）の前記空所（２０）は、取り付け位置において前記溝状の収容領域（１８）によって部分的に覆われるように、前記空所（２０）は前記フランジ部材（１６ａ，１６ｂ）に配置されており、
   前記ハウジング（１４）の材料を前記空所（２０）にかしめる、請求項１に記載の高圧ポンプ（１０）の製造方法。
3. 前記空所（２０）は円形の孔として形成されている、請求項２に記載の高圧ポンプ（１０）の製造方法。
4. 前記フランジ部材（１６ａ，１６ｂ）の前記半径方向に内向きの領域は複数の部分（２６）を有しており、該部分（２６）は、側方に位置する領域よりも大きい材料厚さ及び／又は側方に位置する領域とは異なる型押し部を有しており、
   前記部分（２６）を用いて、前記フランジ部材（１６ａ，１６ｂ）を前記溝状の収容領域（１８）に圧入する、請求項１に記載の高圧ポンプ（１０）の製造方法。
5. 前記ハウジング（１４）と前記フランジ（１６）は、異なる特殊鋼から作製されている、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の高圧ポンプ（１０）の製造方法。
6. 前記高圧ポンプ（１０）は、プラグインポンプである、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の高圧ポンプ（１０）の製造方法。
7. 前記フランジ部材（１６ａ，１６ｂ）は、アルミニウム又はアルミニウム化合物又は鋼から作製されている、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の高圧ポンプ（１０）の製造方法。
8. 前記フランジ（１６）を準備する工程は、打ち抜き及び／又は型押しによって前記フランジ部材（１６ａ，１６ｂ）を作製する工程を含む、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の高圧ポンプ（１０）の製造方法。

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