JP2007533882A - 特に内燃機関用の燃料噴射装置の高圧ポンプのための弁 - Google Patents

Abstract

弁が、弁部材を備えており、弁部材（３５）がケーシング部分（１０）内に形成された弁座（４４）と協働して、接続部（３２）が制御されるようになっており、弁座（４４）が、少なくとも実質的に円錐形の座面（４５）を備えており、座面（４５）が、接続部（３２）の、比較的小さな直径を有する区分（３２ａ）から比較的大きな直径を有する区分（３２ｂ）への移行部に配置されている。座面（４５）に、比較的大きな直径を有する区分（３２ｂ）に向いた側で、少なくとも１つの面（５２；１５２）が続いており、面（５２；１５２）が、接続部（３２）の長手軸線（３３）に関して座面（４５）よりも大きく傾斜付けされており、座面（４５）に、比較的小さな直径を有する区分（３２ａ）に向いた側で、少なくとも１つの面（５４；１５４）が続いており、面（５４；１５４）が、接続部（３２）の長手軸線（３３）に関して座面（４５）よりも小さく傾斜付けされている。

Description

背景技術
本発明は、請求項１の上位概念に記載の形式の、特に内燃機関用の燃料噴射装置の高圧ポンプのための弁から出発する。

そのような形式の弁を有する高圧ポンプは、ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９７４４５７７号明細書から公知である。高圧ポンプはケーシングを備えており、ケーシング内に逆止弁として形成された弁が配置されている。弁は球として形成された弁部材を備えており、弁部材はケーシング部分内に形成された弁座と協働し、これによって燃料出口と高圧ポンプのポンプ作業室との接続が開閉される。弁座は、少なくともほぼ円錐形の座面を有している。弁部材によって弁座の確実なシールを達成するために、座面の形状は、丸みおよび表面平面度に関して極めて正確に製作する必要がある。このためにたとえば研削による座面の手間のかかる加工が必要である。公知の弁では、座面は大きく形成されているので、座面の加工は比較的大きな工具を必要としており、時間のかかるものであり、特に比較的大きな材料損失につながる。高圧ポンプのケーシング部分が硬化されている場合、特にケーシング部分の硬化された表面層が除去され得るので、もはや座面の十分な強さが存在せず、座面は強い磨耗にさらされる。さらに公知の弁の通流は、座面における強い流れ変向およびこれに関連する座面における流れ損失に基づいて不都合なものとなっている。

発明の利点
これに対して本発明の請求項１の特徴部に記載の構成を有する弁の利点によれば、座面は、それぞれ異なる傾斜度を有する、座面に続く面によって、明確に段付形成されており、これによって簡単に加工することができ、かつ比較的小さな延伸度を有しており、しかも比較的僅かな材料損失しか必要としないので、硬化されたケーシング部分では、硬化された表面層は座面に維持される。さらに座面に続く面によって流れの緩やか変向が達成され、これによって流れ損失は低減されている。

従属請求項には、本発明による弁の有利な実施形態および改良形を記載した。請求項２および請求項３記載の実施形態によって、座面サイズの追加的な低減が実現され、ひいては座面の加工の簡略化および流れ損失の追加的な低減が実現される。請求項４に記載の実施形態によっても同様に流れ損失のさらなる低減が実現される。請求項７記載の構成を有する本発明による高圧ポンプの利点によれば、高圧ポンプが簡単に製作可能であり、入口弁および／または出口弁の良好な通流が達成される。

実施例の説明
次に本発明の実施例を図示し、詳しく説明する。

図１〜図６には、内燃機関の燃料噴射装置のための高圧ポンプを示した。高圧ポンプは、図１に示したように、ケーシング１０を備えており、ケーシング１０は複数部分から形成されており、ケーシング１０内に駆動軸１２が配置されている。駆動軸１２は、ケーシング１０内で回動可能に支承されていて、かつ図示していない形式で内燃機関によって回転駆動される。

駆動軸１２は、回転軸線１３に対して偏心的に形成された軸区分１４を備えており、軸区分１４に、多角形リングの構成をした伝達エレメント１６が回動可能に支承されている。高圧ポンプは、ケーシング１０内に配置された、ポンプピストン２０を有する少なくとも１つ、有利には複数のポンプエレメント１８を備えており、ポンプピストン２０は、多角形リング１６によって、駆動軸１２の回転軸線１３に対して少なくともほぼ半径方向で往復運動式に駆動される。ポンプピストン２０は、ケーシング１０に設けられたシリンダ孔２２内で、またはケーシング１０に設けられたインサート内で密に摺動可能に案内されていて、かつ伝達エレメント１６とは反対側の端面で、シリンダ孔２２においてポンプ作業室２４を制限する。ポンプ作業室２４は、ケーシング１０内で延びる燃料供給通路２６を介して、燃料供給部、たとえば搬送ポンプと接続されている。ポンプ作業室２４への燃料供給通路２６の開口に、ポンプ作業室２４に開放する入口弁２８が配置されており、入口弁２８はばね負荷された弁部材２９を備えている。さらにポンプ作業室２４は、ケーシング１０内で延びる燃料流出通路３２を介して、出口と接続されており、出口は、たとえば貯蔵容器（アキュムレータ）１１０と接続されている。貯蔵容器１１０と単数または複数のインジェクタ１２０とが接続されており、インジェクタ１２０によって内燃機関に燃料が噴射される。ポンプ作業室２４への燃料流出通路３２の開口に、ポンプ作業室２４から開放する出口弁３４が配置されており、出口弁３４もまたばね負荷された弁部材３５を備えている。

ポンプピストン２０は、タペット３８を介して、軸区分１４に支承された多角形リング１６に支持されている。タペット３８は、スリーブ状に形成されていて、かつ閉鎖した端部で多角形リング１６に接触する。タペット３８は、高圧ポンプのケーシング１０の内側で孔４０内に僅かな遊びを有して摺動可能に案内されている。ポンプピストン２０は、プレロード（予荷重）のかけられた戻しばね４２によって、ピストン脚部で、タペット３８の底部の内面に接触保持され、タペット３８は、戻しばね４２によって、底部の外面で、多角形リング１６に接触保持される。駆動軸１２の回動に際して、多角形リング１６は、駆動軸１２と共に運動されず、偏心区分１４に基づいて、駆動軸１２の回転軸線１３に対して垂直方向で運動を行い、この運動は、ポンプピストン２０の往復運動を生じさせる。多角形リング１６は、各ポンプエレメント１８のために、外套面に面取部１７を備えており、面取部１７にタペット３８が接触する。ポンプピストン２０の吸込ストローク（この場合ポンプピストン２０は半径方向内向きに運動する）に際して、ポンプ作業室２４は、燃料供給通路２６を通って、入口弁２８の開放状態で燃料充填され、この場合出口弁３４は閉鎖されている。ポンプピストン２０の搬送ストローク（この場合ポンプピストン２０は半径方向外向きに運動する）に際して、燃料はポンプピストン２０によって高圧下で、出口弁３４の開放状態で貯蔵容器１１０に搬送され、この場合入口弁２８は閉鎖されている。

図２〜図６には、それぞれ高圧ポンプの弁が図示されており、弁は、高圧ポンプの入口弁２８または出口弁３４であってよい。以下に出口弁３４としての弁について詳しく説明する。燃料流出路３２は、高圧ポンプのケーシング１０内で孔として延びており、この場合孔は、比較的小さな直径を有する、ポンプ作業室２４に開口する孔区分３２ａと、比較的大きな直径を有する、ケーシング１０の外側に開口する孔区分３２ｂとを備えている。孔区分３２ｂには、弁３４の、球として形成された弁部材３５が配置されている。弁部材３５の直径は、孔区分３２ｂの直径よりも小さくなっているが、孔区分３２ａの直径よりも大きくなっている。孔区分３２ａと孔区分３２ｂとの間の移行部に、ケーシング１０内で弁座４４が形成されており、弁部材３５は、ポンプ作業室２４に対する燃料流出路３２の開閉のために弁座４４と協働する。弁部材３５は、弁部材３５と、孔区分３２ｂを外向きに閉鎖する閉鎖エレメント４６との間で緊締された閉鎖ばね４８によって、弁座４４に押圧される。ポンプ作業室２４内における、孔区分３２ａを介して弁部材３５に作用する圧力が、弁部材３５に向かって、閉鎖ばね４８の力よりも大きな力を形成すると、弁部材３５は、弁座４４から持ち上げられて、燃料流出路を開放する。孔区分３２ｂに別の孔５０が開口しており、孔５０は管路を介して貯蔵容器１１０と接続されている。

図２および図３には、第１実施例に基づく弁３４を示した。図２では、高圧ポンプのケーシング１０は、前加工状態で示した。ここでは弁座４４は、孔区分３２ａ，３２ｂの長手軸線３３に関してそれぞれ異なる程度に傾斜付けされた２つの面５２，５４を備えており、面５２，５４はそれぞれ実質的に円錐形に形成されている。孔区分３２ｂに、先ず長手軸線３３に関して比較的大きく傾斜付けされた面５２が続いており、面５２に、孔区分３２ａに向かって、長手軸線３３に関して比較的小さく傾斜付けされた面５４が続いている。孔区分３２ａ，３２ｂならびに面５２，５４は、穿孔および／またはフライス加工を用いたケーシング１０の切削加工によって形成される。このような前加工状態で、ケーシング１０は硬化され、次いで研削工具および／または研磨工具および／または切削工具によって、面５２と面５４との間の移行部で、少なくとも実質的に円錐形の座面４５が製作されるので、図３に示した加工済状態が形成される。座面４５を製作するために、長手軸線３３の方向でみて短い工具しか必要でなく、ケーシング１０において僅かに材料除去する必要しかないので、ケーシング１０の硬化された表面層は維持される。座面４５は、研削加工および／または研磨加工および／または切削加工によって、長手軸線３３に関する必要な丸みと必要な表面粗さとを有しており、これによって座面４５に弁部材３５が接触した状態で燃料流出路３２の確実なシールが達成される。座面４５は、長手軸線３３の方向で僅かな延伸度しか有していない。座面４５は、長手軸線３３に関して、たとえば約３５°〜４５°の角度αで傾斜付けされているので、約７０°〜９０°の円錐角が形成される。面５２は、長手軸線３３に関して、角度αよりも大きな角度βで傾斜付けされており、面５４は、長手軸線３３に関して、角度αより小さな角度γで傾斜付けされている。燃料流出路３２を制御するために、弁部材３５は座面４５と協働する。面５２，５４は、両側で座面４５に続いていて、かつ流出する燃料のための入口および出口領域を形成する。

図４には、第２実施例による弁３４を示した。ここでは第１実施例とは異なって、図４に示した前加工状態で、既に少なくともほぼ円錐形の座面４５が設けられており、座面４５に、両側で、同様に少なくともほぼ円錐形の面５２，５４が続いている。図４に示した前加工状態で、高圧ポンプのケーシング１０は硬化される。次いで座面４５は研削工具および／または研磨工具を用いて加工されるので、座面４５は要求される形状を有する。座面４５は、研削工具および／または研磨工具および／または切削工具によって、長手軸線３３に関して要求される丸みと、要求される表面粗さとを有し、これによって座面４５に接触する弁部材３５の傍で燃料流出路３２の確実なシールが達成される。

図５には、第３実施例による弁３４を示しており、ここでは弁３４は、第２実施例の弁と実質的に同形に形成されているが、座面４５に続く面５２および／または面５４に、それぞれ少なくともほぼ円錐形の少なくとも１つの別の面５３もしくは５５が続いている。この場合座面４５とは反対側で面５２に続く面５３は、長手軸線３３に関して面５２よりも大きく傾斜付けされている。座面４５とは反対側で面５４に続く面５５は、長手軸線に関して面５４よりも小さく傾斜付けされている。面５３，５５に別の面が続いており、この場合面５３に続く面は、長手軸線３３に関して漸次大きく傾斜付けされており、面５５に続く面は、長手軸線３３に関して漸次小さく傾斜付けされている。

図６には、第４実施例による弁３４を示しており、ここでは座面４５に両側で、それぞれ長手軸線３３に向かって凸状に湾曲した面１５２，１５４が続いている。長手軸線３３に関する面１５２の傾斜は、長手軸線３３の方向で座面４５から離間するにつれ漸次増加し、これに対して面１５４の傾斜は、長手軸線３３の方向で座面４５から離間するにつれ漸次減少する。したがって全体として孔区分３２ａから孔区分３２ｂへの移行部のラッパ形ホッパ状の経過が生じ、移行部に、少なくともほぼ円錐形の座面４５が配置されている。前加工状態で、両面１５２，１５４は互いに連続的に続いており、次いで少なくともほぼ円錐形の座面４５が、前述の実施例のように、研削工具および／または研磨工具および／または切削工具によって形成される。座面４５は、研削工具および／または研磨工具および／または切削工具によって、長手軸線３３に関して要求される丸みと、要求される表面粗さとを有し、これによって座面４５に接触する弁部材３５の傍で燃料流出路３２の確実なシールが達成される。面１５２，１５４のラッパ形ホッパ状の構造では、比較的小さな流れ損失を有する燃料流出路３２の特に有利な通流が達成される。

内燃機関の燃料噴射装置のための高圧ポンプを示す概略図である。 前加工状態で高圧ポンプの弁の第１実施例を示す拡大図である。 完成状態の弁を示す拡大図である。 前加工状態で高圧ポンプの弁の第２実施例を示す拡大図である。 完成状態で高圧ポンプの弁の第３実施例を示す拡大図である。 完成状態で高圧ポンプの弁の第４実施例を示す拡大図である。

符号の説明

１０ ケーシング、 １２ 駆動軸、 １３ 回転軸線、 １４ 軸区分、 １６ 伝達エレメント、 １７ 面取部、 １８ ポンプエレメント、 ２０ ポンプピストン、 ２２ シリンダ孔、 ２４ ポンプ作業室、 ２６ 燃料流入通路、 ２８ 入口弁、 ２９ 弁部材、 ３２ 燃料流出通路、 ３２ａ，３２ｂ 孔区分、 ３３ 長手軸線、 ３４ 出口弁、 ３５ 弁部材、 ３８ タペット、 ４０ 孔、 ４２ 戻しばね、 ４４ 弁座、 ４５ 座面、 ４６ 閉鎖エレメント、 ４８ 閉鎖ばね、 ５２，５３，５４，５５ 面、 １１０ 容器、 １２０ インジェクタ、 １５２，１５４ 面

Claims (7)

1. 特に内燃機関用の燃料噴射装置の高圧ポンプのための弁であって、
   弁部材（３５）が設けられており、該弁部材（３５）がケーシング部分（１０）内に形成された弁座（４４）と協働して、接続部（３２）が制御されるようになっており、弁座（４４）が、少なくとも実質的に円錐形の座面（４５）を備えており、該座面（４５）が、接続部（３２）の、比較的小さな直径を有する区分（３２ａ）から比較的大きな直径を有する区分（３２ｂ）への移行部に配置されている形式のものにおいて、
   座面（４５）に、比較的大きな直径を有する区分（３２ｂ）に向いた側で、少なくとも１つの面（５２；１５２）が続いており、該面（５２；１５２）が、接続部（３２）の長手軸線（３３）に関して座面（４５）よりも大きく傾斜付けされており、
   座面（４５）に、比較的小さな直径を有する区分（３２ａ）に向いた側で、少なくとも１つの面（５４；１５４）が続いており、該面（５４；１５４）が、接続部（３２）の長手軸線（３３）に関して座面（４５）よりも小さく傾斜付けされていることを特徴とする、特に内燃機関用の燃料噴射装置の高圧ポンプのための弁。
2. 結合部（３２）の、比較的大きな直径を有する区分（３２ｂ）に向かって座面（４５）に続く面（５２）に、結合部（３２）の長手軸線（３３）に関して比較的大きく傾斜付けされた別の面（５３）が続いている、請求項１記載の弁。
3. 結合部（３２）の、比較的小さな直径を有する区分（３２ａ）に向かって座面（４５）に続く面（５４）に、結合部（３２）の長手軸線（３３）に関して比較的小さく傾斜付けされた別の面（５５）が続いている、請求項１記載の弁。
4. 座面（４５）に続く面（１５２；１５４）が、接続部（３２）の長手軸線（３３）に向かって凸状に湾曲して形成されている、請求項１記載の弁。
5. 座面（４５）が、接続部（３２）の、比較的大きな直径を有する区分（３２ｂ）の側から加工されており、特に研削および／または研磨および／または切削によって加工されている、請求項１から４までのいずれか１項記載の弁。
6. ケーシング部分（１０）が、少なくとも座面（４５）の領域で硬化されている、請求項１から５までのいずれか１項記載の弁。
7. 特に内燃機関の燃料噴射装置のための高圧ポンプであって、
   ポンプケーシング（１０）が設けられており、該ポンプケーシング（１０）内に、少なくとも１つのポンプエレメント（１８）が配置されており、該ポンプエレメント（１８）が、駆動軸（１２）によって、往復運動で駆動されるポンプピストン（２０）を備えており、該ポンプピストン（２０）が、ポンプ作業室（２４）を制限しており、該ポンプ作業室（２４）が、入口弁（２８）を介して供給部（２６）と接続されていて、かつ出口弁（３４）を介して流出部（３２）と接続されている形式のものにおいて、
   入口弁（２８）および／または出口弁（３４）が、請求項１から６までのいずれか１項記載の形式で形成されていることを特徴とする、特に内燃機関の燃料噴射装置のための高圧ポンプ。

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