JP6042809B2 - 高圧ポンプ - Google Patents

Description

本発明は、高圧ポンプ、特に、ラジアルプランジャポンプ又はインラインプランジャポンプに関する。特に、本発明は、空気圧縮型自己着火内燃機関の燃料噴射装置のための燃料ポンプ分野に関する。

独国特許出願公開第１０２００５０４６６７０号明細書には、内燃機関の燃料噴射のための高圧ポンプが開示されている。この公知の高圧ポンプは、ポンプハウジングを有し、ポンプハウジング内には、駆動軸によりストローク運動で駆動されるポンププランジャを備えるポンプ素子が配置される。ポンププランジャは、ポンプハウジングの構成要素のシリンダボア内に摺動自在に案内され、当該シリンダボア内でポンプ作業室を画定する。ポンププランジャは、中空円筒形状のタペットを介して間接的に駆動軸上で支えられ、タペットは、ポンプハウジングの構成要素のボア内に、ポンププランジャの縦軸の方向に摺動自在に案内される。タペットの、駆動軸の方を向いた末端領域には支持素子が挿入され、支持素子内では、駆動軸のカム上を転動するローラが回転自在に保持される。ローラの回転軸は、駆動軸の回転軸に対して少なくとも近似的に並行している。支持素子は、駆動軸の方を向いた側に、ローラがその内部で保持される窪み部を有する。タペット又はポンププランジャに対して、予圧が掛かった戻しばねであって、ポンプハウジング部で支さえられる上記戻しばねが作用する。この戻しばねによって、ポンププランジャ及びタペットに対して、駆動軸のカムへと力が加えられ、従って、吸入ポンププランジャが駆動軸の方に向かって移動する際にも、及び、駆動軸の回転数が高い際にも、カムへのローラの接触が保障される。ポンププランジャは、少なくともタペットの縦軸の方向に、タペットと連結可能である。代替的に、ポンププランジャはタペットと接続可能ではなくてもよく、その場合に、戻しばねによって、タペットへのポンププランジャの接触も保障される。戻りばねは、例えばばね座を介して、ポンププランジャの直径が拡大したプランジャ脚部に対して作用し、これにより、プランジャ脚部は、タペットのカバー部から内部へと突出したフランジと連結した状態に保たれ、このフランジ自身は支持素子と接触した状態に保たれ、従って、ポンププランジャと、タペットと、ローラを備える支持素子と、から成る全結合体に、駆動軸のカムの方へと力が加えられる。

独国特許出願公開第１０２００５０４６６７０号明細書で公知の高圧ポンプには、ローラシューとして機能する支持素子と、ポンププランジャのプランジャ脚部と、の間に遊びが生じうるという欠点がある。高圧ポンプの駆動時にこの遊びが進行し、プランジャ脚部がローラシューにぶつかる。これにより、望まれぬ騒音が発生する。

請求項１に記載の特徴を備える本発明にかかる高圧ポンプは、望まれぬ騒音が防止又は低減されるという利点を有する。特に、ローラシューとポンププランジャとの間の遊びが予防又は少なくとも回避されうる。

従属請求項に記載された措置によって、請求項１で示した高圧ポンプの好適な発展形態が可能である。

有利に、伝動素子は、ポンプブランジャが貫通する中央の貫通孔を有し、ポンププランジャは鍔部を有し、ポンププランジャの鍔部は、伝動素子とローラシューの表面との間に配置され、伝動素子は、中央の貫通孔の隣に配置される少なくとも１つの穴を有する。更に有利に、中央の貫通孔の隣に配置される孔はスリット状の穴として形成され、このスリット状の穴は、少なくとも近似的に円周方向に伸びている。これにより、合目的的に、伝動素子の弾性的な変形可能性（ｅｌａｓｔｉｓｃｈｅ Ｖｅｒｆｏｒｍｂａｒｋｅｉｔ）が予め設定されうる。これにより、ポンププランジャの伝動性が改善される。場合によっては、初期状態において、ローラシューに対して伝動素子がそれによりポンププランジャに力を加える或る程度の予圧が予め設定可能である。

その際更に有利に、伝動素子は、半径方向に中央の貫通孔の周りに分散して配置された複数の穴を有し、当該複数の穴の間には、弾性的に変形可能なブリッジが形成される。従って、弾性的な変形可能性が特にブリッジの領域内で実現されうる。他の領域内では、合目的的に、隆起部へのポンププランジャの接触のため、又は、タペットばね等の接触のための構成が行われうる。従って、伝動素子の構成は、発生する様々な要件に関して最適化されうる。

更に有利に、ポンププランジャは鍔部を有し、ポンププランジャの鍔部は、伝動素子とローラシューの表面との間に配置され、伝動素子の隆起部は貫通孔の隣に設けられ、ポンププランジャの鍔部は隆起部に当接する。その際更に有利に、貫通孔の隣に設けられた隆起部は、少なくとも部分的に環状に形成される。貫通孔の隣に設けられた隆起部は、貫通孔を環状に包囲することも可能である。従って、貫通孔の領域内では、鍔部を備えるポンププランジャの、伝動素子への好適な接触が可能となる。半径方向に少しだけ外側の領域内には、伝動素子の所望のしなやかさ（Ｆｌｅｘｉｂｉｌｉｔａｅｔ）を可能にする貫通孔を設けることが可能である。半径方向に外側の領域内には、好適に、例えばタペットばねを支持するために、支え面を更に形成することが可能である。

更に有利に、伝動素子の隆起部は、ポンププランジャの鍔部が当接する接触面を有し、伝動素子は、隆起部の接触面とは反対側の端面を有し、この端面は、少なくとも基本的に平坦な端面として形成される。更に有利に、隆起部の接触面と伝動素子の端面と間の間隔は、０．２ｍｍよりも小さくない。従って、一方では、隆起部への好適な接触が保障され、当該接触によって、ポンププランジャが確実にローラシュー上で保持される。他方では、所望の弾性を保障するために、伝動素子は比較的薄く設計されうる。加えて、伝動素子はこれにより比較的軽量に設計され、このことは、駆動中に加速されるポンプアセンブリの全質量（Ｇｅｓａｍｔｍａｓｓｅ）に好都合に作用する。従って、隆起部は好適に、ポンププランジャの鍔部がローラシューの表面と接触した状態に保たれるように形成される。伝動素子の部分的に弾性を有した構成により、ある程度の予圧（Ｖｏｒｓｐａｎｎｕｎｇ）も加えられる。

更に有利に、タペットばねが設けられ、伝動素子が、ローラシューとは反対側の端面上に、少なくとも近似的に環状の支え面を有し、タペットばねが、この環状の支え面上で支えられる。一方では、ポンププランジャの確実な連結が達成可能であり、その際に、ローラシューとのポンププランジャの接触が保障される。他方では、他の構成要素、特にローラシューと一緒にタペット本体を位置変更するために、タペットばねの好適な支持が保障されうる。これにより、タペット本体の構成も簡素化される。

有利に、ローラシューと、当該ローラシューがその内部に挿入されるタペット本体と、は、２つの構成要素から形成される。しかしながら、ローラシューとタペット本体が一体に形成され、１つの構成要素を形成することも可能である。

有利に、貫通孔は円形の貫通孔として形成される。しかしながら、貫通孔は、スロット形状の貫通孔としても形成されうる。貫通孔は更に、長孔形状の貫通孔として形成されうる。

本発明の好適な実施例が、以下の記載において、添付の図面を用いてより詳細に記載される。添付の図面では、対応する構成要素に同じ符号を付す。
本発明の一実施例に対応する高圧ポンプの抜粋部分の概略的な断面図を示す。 本発明の同実施例に対応する図１に示した高圧ポンプの抜粋部分の概略的な断面図を示す。 図２に示した伝動素子の空間図を示す。

図１は、本発明の一実施例に対応する高圧ポンプ１の抜粋部分の概略的な断面図を示す。高圧ポンプ１は、特にラジアルプランジャポンプ又はインラインプランジャポンプとして形成されうる。特に、高圧ポンプ１は、空気圧縮型自己着火内燃機関（ｌｕｆｔｖｅｒｄｉｃｈｔｅｎｄｅ ｓｅｌｂｓｔｚｕｅｎｄｅｎｄｅ Ｂｒｅｎｎｋｒａｆｔｍａｓｃｈｉｎｅ）の燃料噴射装置のための燃料ポンプとして適している。高圧ポンプ１は好適に、燃料配給管、即ち、ディーゼル燃料を高圧下で蓄える所謂コモンレール（Ｃｏｍｍｏｎ Ｒａｉｌ）を備えた燃料噴射装置で利用される。しかしながら、本発明に係る高圧ポンプ１は、他の用途の場合にも適している。

高圧ポンプ１は、ハウジング部２を備え複数の構成要素から成るポンプハウジングを有する。このハウジング部２内には駆動軸３が配置され、駆動軸３は、ポンプハウジング内で適切な形態で保持される。ここでは、駆動軸３は、回転しながら内燃機関により駆動され、従って、この駆動軸３は回転軸４の周りを回転する。駆動軸３上には、カム５が設けられる。ここでは、カム５は、シングルカム又はマルチカムとして構成されうる。更に、カム５はまた、駆動軸３の偏心部分によって形成されてもよい。カム５は、高圧ポンプ１のポンプアセンブリ６に割り当てられる。

高圧ポンプ１は、ハウジング部２と連結されたシリンダヘッド７を有する。シリンダヘッド７は、ハウジング部２のタペットボア９内へと突出する突出部８を有する。突起部８は、円筒形状の孔１０を有する。

ポンプアセンブリ６はポンププランジャ１１を有し、このポンププランジャ１１は、部分的に孔１０内に配置され、及び、孔１０内では、当該孔１０の縦軸１２に沿って案内される。その際に、縦軸１２は、少なくとも近似的に駆動軸３の回転軸４に対して方向付けられる。ここでは、ポンププランジャ１１は、作動方向１３に、及び、作動方向１３と逆方向に位置変更が可能である。

ポンププランジャ１１の端面１４は、円筒形状の孔１０内でポンプ作業室１５を画定する。最初に、低圧下の燃料をポンプ作業室１５へと案内し、その後、ポンププランジャ１１により加圧された高圧下の燃料を、導管１８を通じて燃料配給管等へと圧送するために、ここでは、吸込弁１６と吐出弁１７とが設けられる。

タペットボア９内には、少なくとも基本的に中空円筒形状のタペット本体２０が配置される。ここでは、タペット本体２０は、タペットボア９内の縦軸１２に沿って案内される。タペット本体２０は、半径方向に内部の方を向いた突出部２１を有する。タペット本体２０には、ローラシュー２２が挿入され、このローラシュー２２は、タペット本体２０の突出部２１で支えられる。

ローラシュー２２は、駆動軸３が回転軸４の周りを回転する場合に滑走面２４上を滑走するローラ２３を収容する役割を果たす。従って、カム５のストローク運動に対応して、作動力が、ローラ２３を介してローラシュー２２へと伝達される。

タペット本体２０には、部分的に皿形状の伝動素子２５が組み込まれる。その際に、伝動素子２５は、ローラシュー２２の方を向いた側２６が突出部２１に当接する。

ポンププランジャ１１はプランジャ脚部２７を有し、このプランジャ脚部２７に接して、末端側の鍔部２８が設けられる。ポンププランジャ１１の鍔部２８の端面２９は、ローラシュー２２の表面３０に当接する。その際に、伝動素子２５は、タペットばね３１により力が加えられる。タペットばね３１はタペットボア９内に配置され、その際、タペットばね３１は、シリンダヘッド７の突出部８を部分的に包囲する。

伝動素子２５は、伝動素子２５の上記側２６とは反対の側に、環状の支え面３５を有する。タペットばね３１は、一方では、伝動素子２５の環状の支え面３５で支えられる。他方では、タペットばね３１はシリンダヘッド７の下側３６で支えられる。

従って、カム５からローラ２３を介してローラシュー２２へと伝達された作動力は、ローラシュー２２から更にポンププランジャ１１へと伝達される。これにより、燃料が、ポンプ作業室１５から吐出弁１７を介して圧送される。続いて、タペットばね３１の力によって、作動方向１３と逆方向のタペット本体２０の戻り運動が達成される。その際に、タペットばね３１は、伝動素子２５を介してタペット本体２０に力を加える。従って、ローラシュー２２と、ローラシュー２２に挿入されたローラ２３と、にも、カム５の方向に力が加えられ、ローラ２３と、カム５の滑走面２４と、の接触が常に保障される。

上死点及び下死点を超えた際に特に、方向変換及び変化する力関係に基づいて、公差、及び、発生しうる遊びが、急激な位置変更運動（Ｖｅｒｓｔｅｌｌｂｅｗｅｇｕｎｇ）の最中のカム５とポンププランジャ１１との間の機能連鎖において影響を及ぼしうるという問題が発生する。このことは特に、ローラシュー２２の表面３０への、ポンププランジャ１１のプランジャ脚部２７の接触に関係している。

ポンプアセンブリ６の伝動素子２５は、当該伝動素子２５の上記側２６に、ローラシュー２２の方を向いた隆起部３７を有する。プランジャ脚部２７の鍔部２８は、伝動素子２５の隆起部３７で支えられる。更に、伝動素子２５は、部分的に弾性を有して形成される。これにより、プランジャ脚部２７と、ローラシュー２２の表面３０と、の間の遊びが回避され、又は少なくとも低減される。従って、高圧ポンプ１の回転数が高い際に、望まれぬ騒音の発生が防止される。少なくとも、特に上死点又は下死点を超えた際にプランジャ脚部２７がローラシュー２２の表面３０にぶつかることで生じうる騒音が低減される。ここでは、特に、プランジャ脚部２７の経路を、ローラシュー２２に比べて著しく短縮することが可能である。プランジャ戻しばねとして機能するタペットばね３１のための作用面である環状の支え面３５と、隆起部３７により形成される、鍔部２８のための支え面であって、ポンププランジャ１１への伝動のための作用面である上記支え面と、の間隔は、隆起部３７によって所望の値に設定することが可能であり、この所望の値は、好適に少なくとも０．２ｍｍでありうる。

伝動素子２５は、本実施例では、好適に中央の貫通孔４０を有し、この貫通孔４０を、ポンププランジャ１１が貫通している。しかしながら、貫通孔４０の他の実施形態も可能である。ポンププランジャ１１の鍔部２８は、伝動素子２５と、当該伝動素子２５の方を向いたローラシュー２２の表面３０と、の間に配置される。伝動素子２５の隆起部３７は貫通孔４０の隣に設けられ、ポンププランジャ１１の鍔部２８は隆起部３７に当接する。

以下では、伝動素子２５の構成が図２及び図３を用いて更に記載される。

図２は、図１に示した高圧ポンプ１の伝動素子２５の側面図を示す。環状の支え面３５は、伝動素子２５の端面３８上に形成される。その際に、環状の支え面３５は、タペットばね３１のための有利な接触面を形成する。端面３８は、初期状態において、好適に基本的に平坦に形成される。端面３８とは反対側の隆起部３７上には、接触面３９が形成される。接触面３９と、端面３８の環状の支え面３５と、は互いに反対を向いている。取り付けられた状態において、プランジャ脚部２７は、その鍔部２８により接触面３９で支えられる。その際に、プランジャ脚部２７の鍔部２８は、隆起部３７の接触面３９に、少なくとも部分的に下から係合する（ｈｉｎｔｅｒｇｒｅｉｆｅｎ）。端面３８の環状の支え面３５と接触面との間には所定の間隔３２が実現される。間隔３２は、各適用ケースについて予め設定される。

図３は、図２で示した伝動素子２５の空間図を示す。

伝動素子２５は中央の貫通孔４０を有する。取り付けられた状態において、ポンププランジャ１１のプランジャ脚部２７は、中央の貫通孔４０を貫通する。その場合に、ポンププランジャ１１の鍔部２８は、伝動素子２５と、ローラシュー２２の表面３０と、の間に存在する。隆起部３７は、本実施例では、環状の隆起部３７として形成される。これにより、接触面３９の環状の構成が獲得される。

隆起部３７は、複数のスリット状の（ｓｃｈｌｉｔｚｆｏｅｒｍｉｇ）穴４１、４２、４３に囲まれている。従って、上記穴４１〜４３は、中央の貫通孔４０の隣に配置される。スリット状の穴４１〜４３は、円周方向に中央の貫通孔４０の周りに伸びている。スリット状の穴４１〜４３の間には、弾性的に変形可能なブリッジ４４、４５、４６が形成される。更に、伝動素子２５は、外側の環状部４７を有し、この外側の環状部４７上に、タペットばね３１を支持するための環状の支え面３５が形成される。外側の環状部４７は、ブリッジ４４〜４６を介して内側の環状部４８と接続する。その際、内側の環状部４８は隆起部３７を有する。

ブリッジ４４〜４６のしなやかな構成によって、外側の環状部４７と内側の環状部４８との間の或る程度の弾性運動が可能となる。この弾性運動は、作動方向１３に、又は、作動方向１３と逆方向に起こりうる。

高圧ポンプ１が取り付けられた状態において、伝動素子２５を介して、ある程度の予圧がプランジャ脚部２７に対して加えられ、従って、プランジャ脚部２７は、予圧力により、ローラシュー２２に抗して押し付けられる。その際に、駆動中に発生する衝撃力等は、好適に、伝動素子２５の弾性的構成及び／又はタペットばね３１を介して吸収されうる。従って、発生しうる騒音を防止し又は少なくとも低減する、高圧ポンプ２の堅牢な構成が獲得される。

タペットばね３１が設けられ、伝動素子２５が、ローラシュー２２とは反対側の端面３８を有し、端面３８が、タペットばね３１を支持する少なくとも近似的に環状の支え面３５を有することは有利である。

本発明は、記載された実施例に限定されない。

Claims (9)

1. 高圧ポンプ（１）であって、少なくとも、ポンプアセンブリ（６）と、前記ポンプアセンブリ（６）に割り当てられた少なくとも１つのカム（５）を有する駆動軸（３）と、を備え、前記ポンプアセンブリ（６）は、前記カム（５）の滑走面（２４）上を滑走するローラ（２３）と、前記ローラ（２３）を収容するローラシュー（２２）と、前記ローラ（２３）及び前記ローラシュー（２２）を用いて前記カム（５）により作動方向（１３）に作動されうるポンププランジャ（１１）と、前記作動方向（１３）と逆方向にタペットばね（３１）の力を受けて前記ポンププランジャ（１１）を導くとともに、前記ポンププランジャ（１１）を前記ローラシュー（２２）に当接させる伝動素子（２５）と、を有する、前記高圧ポンプ（１）において、
   前記伝動素子（２５）は部分的に、弾性的に変形可能な伝動素子（２５）として構成され、前記伝動素子（２５）は少なくとも、前記ローラシュー（２２）の方を向いた隆起部（３７）を有し、前記隆起部（３７）上で前記ポンププランジャ（１１）が支えられ、前記伝動素子（２５）は、半径方向に配置された複数の穴（４１〜４３）を有し、前記複数の穴（４１〜４３）の間には、弾性的に変形可能なブリッジ（４４〜４６）が形成されることを特徴とする、高圧ポンプ（１）。
2. 前記穴（４１〜４３）は、スリット状の穴（４１〜４３）として形成され、前記スリット状の穴（４１〜４３）は、少なくとも円周方向に伸びていることを特徴とする、請求項１に記載の高圧ポンプ。
3. 前記ポンププランジャ（１１）は、前記伝動素子（２５）の貫通孔（４０）を貫通し、前記ポンププランジャ（１１）は鍔部（２８）を有し、前記ポンププランジャ（１１）の前記鍔部（２８）は、前記伝動素子（２５）と、前記伝動素子（２５）の方を向いた前記ローラシュー（２２）の表面（３０）と、の間に配置され、前記伝動素子（２５）の前記隆起部（３７）は、前記貫通孔（４０）の隣に設けられ、前記ポンププランジャ（１１）の前記鍔部（２８）は、前記隆起部（３７）に当接することを特徴とする、請求項１又は２に記載の高圧ポンプ。
4. 前記貫通孔（４０）の隣に設けられた前記隆起部（３７）は、少なくとも部分的に環状に形成され、
   及び／又は、
   前記貫通孔（４０）の隣に設けられた前記隆起部（３７）は、前記貫通孔（４０）を環状に包囲する、
   ことを特徴とする、請求項３に記載の高圧ポンプ。
5. 前記伝動素子（２５）の前記隆起部（３７）は、前記ポンププランジャ（１１）の鍔部（２８）が当接する接触面（３９）を有し、前記伝動素子（２５）は、前記隆起部（３７）の前記接触面（３９）とは反対側の端面（３８）を有し、前記端面（３８）は、少なくとも平坦な端面（３８）として形成されることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の高圧ポンプ。
6. 前記隆起部（３７）の前記接触面（３９）と、前記伝動素子（２５）の前記端面（３８）と、の間の間隔は、０．２ｍｍより小さくもないことを特徴とする、請求項５に記載の高圧ポンプ。
7. 前記伝動素子（２５）の前記隆起部（３７）は、前記ポンププランジャ（１１）の前記鍔部（２８）が前記ローラシュー（２２）の表面（３０）と接触した状態に保たれるように形成されることを特徴とする、請求項３〜６のいずれか１項に記載の高圧ポンプ。
8. 空気圧縮型自己着火内燃機関の燃料噴射装置のためのラジアルプランジャポンプ又はインラインプランジャポンプであることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載の高圧ポンプ。
9. 前記複数の穴（４１〜４３）は、中央の貫通孔（４０）の周りに分散して配置されたことを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載の高圧ポンプ。

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