DE112016002964B4

DE112016002964B4 - Hochdruckpumpe

Info

Publication number: DE112016002964B4
Application number: DE112016002964.0T
Authority: DE
Inventors: Teppei MATSUMOTO
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2015-06-30
Filing date: 2016-05-13
Publication date: 2022-06-23
Anticipated expiration: 2036-05-14
Also published as: DE112016002964T5; US20180187637A1; JP2017014957A; CN107850025A; WO2017002297A1; CN107850025B; US10690098B2; JP6350416B2

Abstract

Eine Hochdruckpumpe (1) zur Druckbeaufschlagung und Zufuhr eines Kraftstoffs zu einer Verbrennungsmaschine (9), aufweisend:einen Zylinder (13), der einen zylindrischen Zylinderabschnitt (131) mit einer zylindrischen Form umfasst;einen Tauchkolben (20), der eine Stabform aufweist und von dem ein Ende innerhalb des zylindrischen Zylinderabschnitts hin und her bewegbar angeordnet ist, wobei der Tauchkolben eine Druckbeaufschlagungskammer (103) zur Druckbeaufschlagung des Kraftstoffs zwischen einer Außenwand des einen Endes des Tauchkolbens und einer Innenwand des Zylinders eingrenzt; undeine Schraubenfeder (90), die aus einem Draht (91) ausgebildet ist, der in einer Spiralform gewickelt ist und radial außerhalb des anderen Endes des Tauchkolbens angeordnet ist, wobei die Schraubenfeder das andere Ende des Tauchkolbens von der Druckbeaufschlagungskammer hinweg beaufschlagt und das andere Ende des Tauchkolbens gegen einen Nocken (19) einer angetriebenen Welle (5) der Verbrennungsmaschine drücken kann, wobeiein Belastungsmittelpunkt in einer virtuellen Ebene, die eine Endfläche (901) der Schraubenfeder, die der Druckbeaufschlagungskammer in einer Axialrichtung (Axl) zugewandt ist, umfasst, als ein oberer Belastungsmittelpunkt (C1) definiert ist, und ein Belastungsmittelpunkt in einer virtuellen Ebene, die eine Endfläche (902) der Schraubenfeder, die dem Nocken in der Axialrichtung zugewandt ist, umfasst, als ein unterer Belastungsmittelpunkt (C2) definiert ist; unddie Schraubenfeder derart ausgestaltet ist, dass bei Betrachtung in der Axialrichtung sich bei einer Bewegung des Tauchkolbens zu der Druckbeaufschlagungskammer durch eine Drehung des Nocken, der obere Belastungsmittelpunkt in einer Richtung entlang eines Umfangs der Schraubenfeder bewegt, während sich der untere Belastungsmittelpunkt in der entgegengesetzten Richtung entlang des Umfangs der Schraubenfeder bewegt, und sich der untere Belastungsmittelpunkt im Wesentlichen mit dem oberen Belastungsmittelpunkt deckt, und sich anschließend in der entgegengesetzten Richtung weiterbewegt.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Hochdruckpumpe nach dem Patentanspruch 1, die einen Kraftstoff unter Druck setzt und ausstößt.
Hintergrund der Erfindung
Herkömmlicherweise ist eine Hochdruckpumpe bekannt, die in einem Fahrzeug angebracht ist und Kraftstoff unter Druck setzt und einer Verbrennungsmaschine zuführt. Die Hochdruckpumpe, die in der Patentliteratur 1 offenbart ist, umfasst einen zylindrischen Zylinder mit Boden, einen Tauchkolben und eine Schraubenfeder. Der Tauchkolben ist derart angeordnet, dass er sich innerhalb des Zylinders hin und her bewegt, und er grenzt zwischen einer Außenwand an einem Ende des Tauchkolbens und einer Innenwand des Zylinders eine Druckbeaufschlagungskammer ein. Die Schraubenfeder ist radial außerhalb des anderen Endes bereitgestellt und kann das andere Ende des Tauchkolbens von der Druckbeaufschlagungskammer hinweg beaufschlagen, und das andere Ende gegen einen Nocken einer angetriebenen Welle der Verbrennungsmaschine drücken.
Bei der Hochdruckpumpe aus der Patentliteratur 1 sind zwischen einer Halterung, die einen Endabschnitt der Schraubenfeder festlegt, und dem anderen Ende des Tauchkolbens sowie zwischen einem Stößel, der zwischen der Halterung und dem Nocken bereitgestellt ist, ein Spalt vorgesehen. Der Spalt verhindert, dass eine radiale Kraft von der Schraubenfeder auf den Tauchkolben wirkt, wenn sich der Tauchkolben hin und her bewegt. Demzufolge wird ein Oberflächendruck einer gleitenden Grenzfläche zwischen der Außenwand des Tauchkolbens und der Innenwand des Zylinders verringert, wodurch eine Last, die auf den Tauchkolben wirkt, verringert wird.
Allerdings kann bei der Hochdruckpumpe aus der Patentliteratur 1 lediglich ein bestimmter Abschnitt der gleitenden Grenzfläche zwischen dem Tauchkolben und dem Zylinder gleiten. In diesem Fall tritt an dem bestimmten Abschnitt ein Abriss eines Ölfilms auf, was eine ungleichmäßige Abnutzung und einen Ausfall des Tauchkolbens und des Zylinders verursachen kann.
Stand der Technik - Literatur
Patentliteratur
Patentliteratur 1: JP 5337824 B2
Kurzfassung der Erfindung
Die vorliegende Offenbarung wurde im Hinblick auf die oben genannten Punkte gemacht und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung eine Hockdruckpumpe zu schaffen, die eine ungleichmäßige Abnutzung und eine durch Reibungshitze bedingte Beschädigung zwischen einem Tauchkolben und einem Zylinder mit einem einfachen Aufbau verringern kann.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung setzt eine Hochdruckpumpe einen Kraftstoff unter Druck und führt ihn einer Verbrennungsmaschine zu, und umfasst einen Zylinder, einen Tauchkolben und eine Schraubenfeder. Der Zylinder umfasst einen zylindrischen Zylinderabschnitt mit einer zylindrischen Form. Der Tauchkolben weist eine Stabform auf und ein Ende ist innerhalb des zylindrischen Zylinderabschnitts hin und her zu bewegbar angeordnet. Der Tauchkolben grenzt eine Druckbeaufschlagungskammer zur Druckbeaufschlagung des Kraftstoffs zwischen einer Außenwand des einen Endes und einer Innenwand des Zylinders ein. Die Schraubenfeder ist aus einem Draht ausgebildet, der in einer Spiralform gewickelt ist und radial außerhalb des anderen Endes des Tauchkolbens angeordnet ist. Die Schraubenfeder beaufschlagt das andere Ende des Tauchkolbens hinweg von der Druckbeaufschlagungskammer und kann das andere Ende des Tauchkolbens gegen einen Nocken einer angetriebenen Welle der Verbrennungsmaschine drücken.
Bei dem oben genannten Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist der Mittelpunkt der Belastung in der virtuellen Ebene, welche die Endfläche der Schraubenfeder, die der Druckbeaufschlagungskammer in der axialen Richtung zugewandt ist, umfasst, als der obere Belastungsmittelpunkt definiert, und der Mittelpunkt der Belastung in der virtuellen Ebene, welche die Endfläche der Schraubenfeder, die dem Nocken in der axialen Richtung zugewandt ist, umfasst, ist als der untere Belastungsmittelpunkt definiert. Aus Sicht der Axialrichtung bewegt sich bei einer Bewegung des Tauchkolbens zu der Druckbeaufschlagungskammer durch die Drehung des Nockens, der obere Belastungsmittelpunkt in eine Richtung entlang des Umfangs der Schraubenfeder, während sich der untere Belastungsmittelpunkt in die entgegengesetzte Richtung entlang der Umfangsrichtung der Schraubenfeder bewegt, und sich der untere Belastungsmittelpunkt im Wesentlichen mit dem oberen Belastungsmittelpunkt deckt, und sich anschließend in der entgegengesetzten Richtung weiterbewegt. Wenn sich der Tauchkolben von einem unteren Totpunkt zu der Druckbeaufschlagungskammer bewegt, kehrt sich aus diesem Grund eine Kraft um, die von der Schraubenfeder in radialer Richtung auf den Tauchkolben wirkt, sobald sie einmal Null erreicht. Demzufolge bewegt sich der Tauchkolben mit einer Neigung von dessen Achse zu der Druckbeaufschlagungskammer.
Bei dem oben genannten Aufbau kehrt sich ebenso die Kraft um, die von der Schraubenfeder in der radialen Richtung auf den Tauchkolben wirkt, nachdem sie einmal Null erreicht, wenn sich der Tauchkolben von dem oberen Totpunkt zu dem Nocken bewegt. Aus diesem Grund bewegt sich der Tauchkolben mit einer Neigung seiner Achse zu dem Nocken. Mit anderen Worten schwingt der Tauchkolben gemäß der vorliegenden Offenbarung, so dass sich dessen Achse neigt, wenn sich der Tauchkolben innerhalb des zylindrischen Zylinderabschnitts hin und her bewegt. Demzufolge ist es möglich, ein Gleiten eines bestimmten Abschnitts der Außenwand des Tauchkolbens auf einem bestimmten Abschnitt der Innenwand des zylindrischen Zylinderabschnitts zu vermeiden. Ferner ändert sich eine Größe eines Spalts zwischen der Außenwand des Tauchkolbens und der Innenwand des zylindrischen Zylinderabschnitts kontinuierlich, und es wird stets ein Ölfilm in dem Spalt gebildet. Dadurch kann eine ungleichmäßige Abnutzung und ein Hitzeschaden zwischen dem Tauchkolben und dem Zylinder verringert werden.
Figurenliste

1 ist ein schematisches Diagramm, das eine Hochdruckpumpe gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt.
2 ist eine Querschnittsansicht, welche die Hochdruckpumpe gemäß der Ausführungsform zeigt.
3 stellt Ansichten dar, die einen Zustand zeigen, in dem eine Schraubenfeder der Hochdruckpumpe gemäß der Ausführungsform eine freie Länge einnimmt, (A) ist eine Ansicht von oben auf die Schraubenfeder, (B) ist eine Frontansicht der Schraubenfeder, (C) ist eine Ansicht auf eine untere Oberfläche der Schraubenfeder aus einer Ansicht von einer oberen Oberfläche, und (D) ist eine Ansicht, bei der (B) aus einer Richtung eines Pfeils D betrachtet wird, (E) ist eine Ansicht, wenn (D) aus einer Richtung eines Pfeils E betrachtet wird, und (F) ist eine Ansicht, wenn (E) aus einer Richtung eines Pfeils F betrachtet wird.
4 stellt Diagramme dar, welche die Schraubenfeder der Hochdruckpumpe gemäß der Ausführungsform zeigen, (A) ist eine obere Ansicht der Schraubenfeder, wenn sich der Tauchkolben am unteren Totpunkt befindet, (B) ist eine Frontansicht der Schraubenfeder, wenn sich der Tauchkolben am unteren Totpunkt befindet, (C) ist eine Ansicht einer unteren Oberfläche der Schraubenfeder, wenn diese von einer oberen Oberfläche betrachtet wird, wenn der Tauchkolben an dem unteren Totpunkt positioniert ist, (D) ist eine obere Ansicht der Schraubenfeder, wenn sich der Tauchkolben an einer Zwischenposition zwischen dem unteren Totpunkt und dem oberen Totpunkt befindet, (E) ist eine Frontansicht der Schraubenfeder, wenn sich der Tauchkolben an der Zwischenposition zwischen dem unteren Totpunkt und dem oberen Totpunkt befindet, (F) ist ein Diagramm der unteren Oberfläche der Schraubenfeder, wenn diese von der oberen Oberflächenseite betrachtet wird, wenn sich der Tauchkolben an der Zwischenposition zwischen dem unteren Totpunkt und dem oberen Totpunkt befindet, (G) ist eine obere Ansicht der Schraubenfeder, wenn sich der Tauchkolben an dem oberen Totpunkt befindet, (H) ist eine Frontansicht der Schraubenfeder, wenn sich der Tauchkolben an dem oberen Totpunkt befindet, und (1) ist eine Ansicht der unteren Oberfläche der Schraubenfeder, wenn diese von der oberen Oberflächenseite betrachtet wird, wenn sich der Tauchkolben an dem oberen Totpunkt befindet.
5A ist ein schematisches Diagramm, das den Tauchkolben und dessen Umgebung zeigt, wenn sich der Tauchkolben der Hochdruckpumpe gemäß der Ausführungsform an dem unteren Totpunkt befindet.
5B ist ein schematisches Diagramm, das den Tauchkolben und dessen Umgebung zeigt, wenn sich der Tauchkolben der Hochdruckpumpe gemäß der Ausführungsform an der Zwischenposition zwischen dem unteren Totpunkt und dem oberen Totpunkt befindet.
5C ist ein schematisches Diagramm, das den Tauchkolben und dessen Umgebung zeigt, wenn sich der Tauchkolben der Hochdruckpumpe gemäß der Ausführungsform an dem oberen Totpunkt befindet.
6A ist ein Diagramm, das ein Verhältnis zwischen einer Länge der Schraubenfeder der Hochdruckpumpe, wenn die Schraubenfeder komprimiert ist, einer lateralen Kraft, die auf den Tauchkolben wirkt, und einer vertikalen Last, die auf einen Endabschnitt des Tauchkolbens benachbart zu einem Nocken wirkt, gemäß der Ausführungsform zeigt.
6B ist ein Diagramm, das ein Verhältnis zwischen der Länge der Schraubenfeder der Hochdruckpumpe, wenn die Schraubenfeder komprimiert ist, einen Winkel eines oberen Belastungsmittelpunkts in Bezug zu einer Referenzwinkelposition, und einen Winkel eines unteren Belastungsmittelpunkts in Bezug zu der Referenzwinkelposition gemäß der Ausführungsform zeigt.
7A ist ein Diagramm, das ein Verhältnis zwischen einer Länge einer Schraubenfeder einer Hochdruckpumpe, wenn die Schraubenfeder komprimiert ist, und einer lateralen Kraft, die auf den Tauchkolben wirkt, gemäß einem Vergleichsbeispiel der vorliegenden Offenbarung zeigt.
7B ist ein Diagramm, das ein Verhältnis zwischen der Länge der Schraubenfeder der Hochdruckpumpe, wenn die Schraubenfeder komprimiert ist, einem Winkel des oberen Belastungsmittelpunkts in Bezug zu einer Referenzwinkelposition, und einem Winkel eines unteren Belastungsmittelpunkts in Bezug zu einer Referenzwinkelposition gemäß dem Vergleichsbeispiel zeigt.

Beschreibung der Ausführungsformen
Nachstehend wird eine Hochdruckpumpe gemäß der Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung in Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
(Ausführungsform)
Eine Hochdruckpumpe gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist in 2 dargestellt.
Eine Hochdruckpumpe 1 ist in einem nicht dargestellten Fahrzeug bereitgestellt. Die Hochdruckpumpe 1 ist eine Pumpe, die einen Kraftstoff, der unter einem hohen Druck steht, einer Maschine 9 zuführt, beispielsweise einer Verbrennungsmaschine. Der Kraftstoff, der durch die Hochdruckpumpe 1 der Maschine 9 zugeführt werden soll, ist zum Beispiel Benzin. Mit anderen Worten ist ein Ziel einer Kraftstoffzuführung durch die Hochdruckpumpe 1 eine benzinbetriebene Maschine.
Wie in 1 dargestellt ist, wird der Kraftstoff, der in einem Kraftstofftank 2 gespeichert ist, durch eine Kraftstoffpumpe 3 mittels einer Leitung 4 der Hochdruckpumpe 1 zugeführt. Die Hochdruckpumpe 1 setzt den von der Kraftstoffpumpe 3 zugeführten Kraftstoff unter Druck und stößt den unter Druck gesetzten Kraftstoff über eine Leitung 6 zu einer Kraftstoffschiene 7 aus. Demzufolge wird der Kraftstoff in der Kraftstoffschiene 7 gesammelt und der Maschine 9 aus den Kraftstoffeinspritzventilen 8, die mit der Kraftstoffschiene 7 verbunden sind, zugeführt.
Wie in 2 gezeigt ist, umfasst die Hochdruckpumpe 1 einen Pumpenkörper 10, eine Abdeckung 15, einen Pulsationsdämpfer 16, einen Tauchkolben 20, eine Schraubenfeder 90, eine Einlassventilvorrichtung 30, einen elektromagnetisch angetriebenen Abschnitt 40, eine Ausstoßventilvorrichtung 50, und dergleichen.
Der Pumpenkörper 10 umfasst ein oberes Gehäuse 11, ein unteres Gehäuse 12, einen Zylinder 13, einen Halteraufnahmeabschnitt 14, einen Anschluss 51, und dergleichen.
Das obere Gehäuse 11 ist in einer wesentlichen rechteckigen, quaderförmigen Blockform ausgebildet und besteht aus einem Metall wie Edelstahl. Das obere Gehäuse 11 umfasst einen Einlasslochabschnitt 111, einen Ausstoßlochabschnitt 112, einen Zylinderlochabschnitt 113, und dergleichen. Der Einlasslochabschnitt 111 ist zu einem Ende des oberen Gehäuses 11 in einer Längsrichtung geöffnet und ist in einer im Wesentlichen zylindrischen Form ausgebildet, so dass er sich in der Längsrichtung erstreckt. Demzufolge ist innerhalb des Einlasslochabschnitts 111 ein Einlassdurchlass 101 ausgebildet. Der Ausstoßlochabschnitt 112 ist zu dem anderen Ende des oberen Gehäuses 11 in der Längsrichtung geöffnet und ist in einer im Wesentlichen zylindrischen Form ausgebildet, so dass er sich in der Längsrichtung erstreckt. Demzufolge ist in dem Ausstoßlochabschnitt 112 ein Ausstoßdurchlass 102 bereitgestellt. In diesem Beispiel sind der Einlasslochabschnitt 111 und der Ausstoßlochabschnitt 112 koaxial zu einander bereitgestellt.
Der Zylinderlochabschnitt 113 ist in einer im Wesentlichen zylindrischen Form zwischen dem Einlasslochabschnitt 111 und dem Ausstoßloch 112 ausgebildet, so dass er zu beiden Endabschnitten des oberen Gehäuses 11 in einer lateralen Richtung geöffnet ist. In diesem Beispiel ist ein Raum innerhalb des Zylinderlochabschnitts 113 zu dem Einlassdurchlass 101 und dem Ausstoßdurchlass 102 verbunden.
Das untere Gehäuse 12 ist in einer Plattenform ausgebildet und besteht aus einem Metall wie Edelstahl. Das untere Gehäuse 12 umfasst einen Zylinderlochabschnitt 124 und einen Lochabschnitt 125. Der Zylinderlochabschnitt 124 ist in einer im Wesentlichen kreisrunden Form ausgebildet, so dass er in einer Plattendickenrichtung den Mittelpunkt des unteren Gehäuses 12 durchdringt. Die mehreren Lochabschnitte 125 sind an der Außenseite des zylindrischen Lochabschnitts 124 in der Radialrichtung bereitgestellt, so dass sie eine Durchdringung in der Plattendickenrichtung aufweisen.
Das untere Gehäuse 12 ist derart bereitgestellt, dass es in Kontakt zu dem oberen Gehäuse 11 steht, so dass der Zylinderlochabschnitt 113 und der Zylinderlochabschnitt 124 koaxial zueinander angeordnet sind.
Der Zylinder 13 ist in einer Zylinderform mit Boden ausgebildet und besteht aus einem Metall wie Edelstahl. Der Zylinder 13 weist einen zylindrischen Zylinderabschnitt 131 auf, der in einer zylindrischen Form ausgebildet ist, und einen zylindrischen Bodenabschnitt 132, der mit dem zylindrischen Zylinderabschnitt 131 integral ausgebildet ist, so dass er ein Ende des zylindrischen Zylinderabschnitts 131 abschließt.
Der zylindrische Zylinderabschnitt 131 weist ein Einlassloch 133 und ein Ausstoßloch 134 auf. Das Einlassloch 133 und das Ausstoßloch 134 sind in der Umgebung des Zylinderbodenabschnitts 132 des Zylinders 13 gegenüberliegend bereitgestellt. Mit anderen Worten ist das Einlassloch 133 und das Ausstoßloch 134 derart bereitgestellt, dass sie sich in der Radialrichtung des zylindrischen Zylinderabschnitts 131 erstrecken, so dass sie eine Achse des zylindrischen Zylinderabschnitts 131 zwischen dem Einlassloch 133 und dem Ausstoßloch 134 aufnehmen. Der Zylinder 13 ist durch den Zylinderlochabschnitt 113 des oberen Gehäuses 11 und den Zylinderlochabschnitt 124 des unteren Gehäuses 12 eingesetzt, so dass das Einlassloch 133 mit dem Einlassdurchlass 101 verbunden ist, und das Ausstoßloch 134 mit dem Ausstoßdurchlass 102 verbunden ist. Eine Außenwand eines Endabschnitts des zylindrischen Zylinderabschnitts 131, die zu dem Zylinderbodenabschnitt 132 benachbart ist, ist an eine Innenwand angepasst, die den Zylinderlochabschnitt 113 des oberen Gehäuses 11 bildet.
Der Halteraufnahmeabschnitt 14 ist in einer im Wesentlichen zylindrischen Form ausgebildet und besteht aus einem Material wie Edelstahl. Ein Ende des Halteraufnahmeabschnitts 14 ist dazu bereitgestellt, eine gegenüberliegende Seite des unteren Gehäuses 12 mit dem oberen Gehäuse 11 zu verbinden, so dass der Halteraufnahmeabschnitt 14 koaxial zu dem Zylinder 13 angeordnet ist. In der vorliegenden Ausführungsform ist der Halteraufnahmeabschnitt 14 integral mit dem unteren Gehäuse 12 ausgebildet (vgl. 2).
Der Anschluss 51 ist in einer im Wesentlichen zylindrischen Form ausgebildet und besteht aus einem Material wie Edelstahl. Der Anschluss 51 ist derart bereitgestellt, dass ein Ende des Anschlusses 51 in den Ausstoßlochabschnitt 112 des oberen Gehäuses 11 eingesetzt ist. In der vorliegenden Ausführungsform weist der Anschluss 51 an der Außenwand an einem Ende ein Gewinde auf, und das obere Gehäuse 11 weist eine Verschraubungsnut bzw. ein Gewinde an der Innenwand des Ausstoßlochabschnitts 112 auf. Der Anschluss 51 ist an dem oberen Gehäuse 11 fixiert, indem er in den Ausstoßlochabschnitt 112 eingeschraubt ist. Der Anschluss 51 bildet den Ausstoßdurchlass 102 an der Innenseite. Das andere Ende des Anschlusses 51, d. h. ein Endabschnitt des Anschlusses 51 auf einer gegenüberliegenden Seite zu dem oberen Gehäuse 11 ist mit dem Ende der Leitung 6 auf der gegenüberliegenden Seite der Kraftstoffschiene 7 verbunden.
Die Abdeckung 15 besteht aus einem Material wie Edelstahl. Die Abdeckung 15 umfasst einen Zylinderabdeckungsabschnitt 151 und einen Bodenabdeckungsabschnitt 152. Der Zylinderabdeckungsabschnitt 151 ist in einer im Wesentlichen achteckigen zylindrischen Form ausgebildet. Daher weist der Zylinderabdeckungsabschnitt 151 eine Außenwand mit 8 Flächen auf. Der Bodenabdeckungsabschnitt 152 ist mit dem Zylinderabdeckungsabschnitt 151 integral ausgebildet, so dass er ein Ende des Zylinderabdeckungsabschnittes 151 abschließt. Die Abdeckung 15 ist in einer zylindrischen Form mit Boden ausgebildet, d. h. in einer Tassenform.
Die Abdeckung 15 nimmt zur Innenseite das obere Gehäuse 11 auf und ist derart bereitgestellt, dass ein Endabschnitt des Zylinderabdeckungsabschnittes 151 auf einer gegenüberliegenden Seite zu dem Bodenabdeckungsabschnitt 152 liegt, d. h. ein geöffnetes Ende ist mit dem Außenkantenabschnitt des unteren Gehäuses 12 verbunden. Mit anderen Worten schließt das untere Gehäuse 12 das offene Ende der Abdeckung 15 ab. Die Abdeckung 15 und das untere Gehäuse 12 sind durch Schweißen über den gesamten Umfang miteinander verbunden. Demzufolge sind die Abdeckung 15 und das untere Gehäuse 12 flüssigkeitsdicht. Eine Kraftstoffkammer 100 ist zwischen der Innenseite der Abdeckung 15 und dem unteren Gehäuse 12 ausgebildet.
Die Abdeckung 15 weist einen Lochabschnitt 154 und einen Lochabschnitt 155 auf. Der Lochabschnitt 154 und der Lochabschnitt 155 sind derart ausgebildet, dass sie eine Innenwand und eine Außenwand des Zylinderabdeckungsabschnitts 151 verbinden.
In der vorliegenden Ausführungsform umfasst die Hochdruckpumpe 1 ferner eine nicht dargestellte Einlassleitung. Die Einlassleitung ist separat zu der Abdeckung 15 ausgebildet und ein Ende der Einlassleitung ist mit einer Außenwand des Zylinderabdeckungsabschnitts 151 verbunden, so dass ein Innenraum der Einlassleitung mit der Kraftstoffkammer 100 in Verbindung steht. Die Leitung 4, die mit der Kraftstoffpumpe 3 zu verbinden ist (1), ist mit der Einlassleitung verbunden. Demzufolge fließt der Kraftstoff aus dem Kraftstofftank 2 in die Innenseite der Abdeckung 15, d. h. durch die Einlassleitung in die Kraftstoffkammer 100.
Der Lochabschnitt 154 und der Lochabschnitt 155 sind an Positionen bereitgestellt, die dem Einlasslochabschnitt 111 und dem Ausstoßlochabschnitt 112 des oberen Gehäuses 11 jeweils entsprechen. In diesem Beispiel ist der Anschluss 51 derart bereitgestellt, dass er durch den Lochabschnitt 155 in der Abdeckung 15 und dem Ausstoßlochabschnitt 112 des oberen Gehäuses 11 eingesetzt wird. Die Außenwand des Anschlusses 51 und der Lochabschnitt 155 der Abdeckung 15 sind über die gesamte Fläche in der Umfangsrichtung zusammengeschweißt. Demzufolge sind der Anschluss 51 und die Abdeckung 15 flüssigkeitsdicht.
Der Pulsationsdämpfer 16 ist zwischen dem Bodenabdeckungsabschnitt 152 der Abdeckung 15 und dem oberen Gehäuse 11 bereitgestellt. Der Pulsationsdämpfer 16 ist beispielsweise ausgebildet, indem zwei Umfangsabschnitte von zwei Membranen gemeinsam verbunden sind, und somit ist Benzin bei einem vorbestimmten Druck innerhalb des Pulsationsdämpfers 16 abgedichtet. In der Umgebung des Bodenabdeckungsabschnitts 152 der Abdeckung 15 ist ein Sperrelement 161 bereitgestellt. Ein Dämpferaufnahmeabschnitt 162 ist auf der Seite des Sperrelements 161 an dem oberen Gehäuse 11 bereitgestellt. Der Dämpferhalterabschnitt 162 nimmt einen Außenkantenabschnitt des Pulsationsdämpfers 16 gemeinsam mit dem Sperrelement 161 zwischen sich auf und ist an das Sperrelement 161 angepasst, um somit den Pulsationsdämpfer 16 aufzunehmen. Der Pulsationsdämpfer 16 kann durch eine elastische Deformation in Abhängigkeit einer Änderung des Kraftstoffdrucks eine Pulsation des Kraftstoffdrucks in der Kraftstoffkammer 100 verringern.
Der Tauchkolben 20 ist im Wesentlichen in einer Säulenform ausgebildet und besteht aus einem Material wie Edelstahl. Der Tauchkolben 20 umfasst einen Abschnitt 201 mit einem großen Durchmesser und einen Abschnitt 202 mit kleinem Durchmesser. Der Abschnitt 202 mit kleinem Durchmesser weist einen Außendurchmesser auf, der kleiner als der Außendurchmesser des Abschnitts 201 mit großem Durchmesser ist. Der Abschnitt 201 mit großem Durchmesser und der Abschnitt 202 mit kleinem Durchmesser sind koaxial gemeinsam integriert bzw. einteilig ausgebildet. Der Tauchkolben 20 ist derart bereitgestellt, dass der Abschnitt 201 mit großem Durchmesser in die Innenseite des zylindrischen Zylinderabschnitts 131 des Zylinders 13 eingesetzt wird. Der Außendurchmesser des Abschnitts 201 mit großem Durchmesser des Tauchkolbens 20 ist derart ausgebildet, dass er im Wesentlichen gleich groß wie ein Innendurchmesser des zylindrischen Zylinderabschnitts 131 oder geringfügig kleiner als der Innendurchmesser des zylindrischen Zylinderabschnitts 131 ist. Mit dem oben genannten Aufbau ist der Tauchkolben 20 derart aufgenommen, dass eine Außenwand des Abschnitts 201 mit großem Durchmesser an einer Innenwand des zylindrischen Zylinderabschnitts 131 gleitet und in dem zylindrischen Zylinderabschnitt 131 hin und her bewegbar ist.
Eine Druckbeaufschlagungskammer 103 ist zwischen Innenwänden des zylindrischen Zylinderabschnitts 131 und dem Zylinderbodenabschnitt 132 des Zylinders 13 und einer Außenwand eines Endabschnitts des Tauchkolbens 20 an dem Abschnitt 201 mit großem Durchmesser bereitgestellt. Mit anderen Worten ist der Tauchkolben 20 derart bereitgestellt, dass sich der Tauchkolben 20 innerhalb des zylindrischen Zylinderabschnitts 131 hin und her bewegen kann, und die Druckbeaufschlagungskammer 103 zur Druckbeaufschlagung des Kraftstoffs zwischen der Außenwand des einen Endes und der Innenwand des Zylinders 13 bereitgestellt ist. Ein Volumen der Druckbeaufschlagungskammer 113 ändert sich, wenn sich der Tauchkolben 20 innerhalb des Zylinders 13 hin und her bewegt.
In der folgenden Ausführungsform ist ein Dichtungshalter 21 innerhalb des Halteraufnahmeabschnitts 14 bereitgestellt. Der Dichtungshalter 21 ist in einer zylindrischen Form ausgebildet und besteht aus einem Metall wie Edelstahl. Der Dichtungshalter 21 ist derart bereitgestellt, dass eine Außenwand des Dichtungshalters 21 an eine Innenwand des Halteraufnahmeabschnitts 14 angepasst ist. Der Dichtungshalter 21 ist derart bereitgestellt, dass er einen im Wesentlichen zylindrischen Spalt zwischen der Innenwand eines Endabschnitts des Dichtungshalters 21 gegenüberliegend zu dem Zylinder 13 und der Außenwand des Abschnitts 202 mit kleinem Durchmesser des Tauchkolbens 20 bereitstellt. Eine ringförmige Dichtung 22 ist zwischen der Innenwand des Dichtungshalters 21 und der Außenwand des Abschnitts 202 mit kleinem Durchmesser des Tauchkolbens 20 angeordnet. Die Dichtung 22 umfasst einen Ring, der aus einem fluorhaltigen Harz auf einer radialen Innenseite besteht und einem Ring, der aus einem Gummi auf einer radialen Außenseite besteht. Eine Dicke eines Kraftstoffölfilms um den Abschnitt 202 mit kleinem Durchmesser des Tauchkolbens 20 wird durch die Dichtung 22 angepasst, um zu verhindern, dass Kraftstoff als Leckage in die Maschine 9 eintritt. Eine Öldichtung 23 ist an dem dem Zylinder 13 gegenüberliegenden Endabschnitt des Dichtungshalters 21 bereitgestellt. Die Dicke des Ölfilms um den Abschnitt 202 mit kleinem Durchmesser des Tauchkolbens 20 wird durch die Öldichtung 23 angepasst, und eine Leckage von Öl wird verhindert.
Eine variable Volumenkammer 104, deren Volumen sich ändert, wenn sich der Tauchkolben 20 hin und her bewegt, ist zwischen einer abgestuften Oberfläche zwischen dem Abschnitt 201 mit großem Durchmesser und dem Abschnitt 202 mit kleinem Durchmesser des Tauchkolbens 20 und der Dichtung 22 bereitgestellt. In diesem Beispiel kann der Lochabschnitt 125 des unteren Gehäuses 12 die Kraftstoffkammer 100 mit der variablen Volumenkammer 104 in Verbindung setzten. Demzufolge kann sich der Kraftstoff in der Kraftstoffkammer 100 im Verhältnis zu der variablen Volumenkammer 104 durch den Lochabschnitt 125 vor und zurück bewegen.
Eine im Wesentlichen scheibenförmige Halterung 24 ist an einem Endabschnitt des Abschnitts 202 mit kleinem Durchmesser des Tauchkolbens 20 auf der gegenüberliegenden Seite zu dem Abschnitt 202 mit großem Durchmesser bereitgestellt.
Die Schraubenfeder 90 ist aus einem Draht 91 gebildet, der in einer Spiralform gewickelt ist. Der Draht 91 besteht aus einem Metall wie Edelstahl. Wie in 2 gezeigt ist, ist die Schraubenfeder 90 zwischen dem Dichtungshalter 21 und der Halterung 24 an der radial äußeren Seite des anderen Endes des Tauchkolbens 20 bereitgestellt, d. h. an dem Endabschnitt auf der Seite des Abschnitts 202 mit kleinem Durchmesser.
Ein Endabschnitt der Schraubenfeder 90, welcher der Druckbeaufschlagungskammer 103 in einer Richtung einer Achse A×l zugewandt ist, steht mit dem Dichtungshalter 21 in Kontakt, und ein Endabschnitt der Schraubenfeder 90, der von der Druckbeaufschlagungskammer 103 abgewandt ist, steht mit der Halterung 24 in Kontakt. Die Schraubenfeder 90 kann durch die Halterung 24 den Tauchkolben 20 von der Druckbeaufschlagungskammer 103 hinweg beaufschlagen.
Die Hochdruckpumpe 1 ist an die Maschine 9 in der Weise eingepasst, dass der Abschnitt 202 mit kleinem Durchmesser des Tauchkolbens 20, die Halterung 24, die Schraubenfeder 90 und der Halteraufnahmeabschnitt 14 in einen Maschinenlochabschnitt 106 eingesetzt sind, der in einem Maschinenkopf 105 der Maschine 9 bereitgestellt ist (vgl. 2). In diesem Beispiel ist ein Gummiringdichtungselement 141 zwischen dem Halteraufnahmeabschnitt 14 und dem Maschinenlochabschnitt 106 angeordnet. Demzufolge ist ein Raum zwischen dem Halteraufnahmeabschnitt 14 und dem Maschinenlochabschnitt 106 flüssigkeitsdicht oder luftdicht.
In dieser Ausführungsform ist ein Stößel 17 in einer Zylinderform mit Boden innerhalb des Maschinenlochabschnitts 106 bereitgestellt. Der Stößel 17 kann sich innerhalb des Maschinenlochabschnitts 106 in der axialen Richtung hin und her bewegen. Das andere Ende des Tauchkolbens 20, das ein Endabschnitt des Abschnitts 202 mit kleinem Durchmesser ist und dem Abschnitt 201 mit großem Durchmesser gegenüber liegt, steht mit einem Bodenabschnitt des Stößels 17 in Kontakt, und zwar in einem Zustand, bei dem die Hochdruckpumpe 1 in der Maschine 9 installiert ist (vgl. 2).
Ein Heber 18 und ein Nocken 19 einer angetriebenen Welle 5 sind auf einer dem Tauchkolben 20 gegenüberliegenden Seite des Stößels 17 angeordnet. So kann die Schraubenfeder 90 das andere Ende des Tauchkolbens 20 von der Druckbeaufschlagungskammer 103 hinweg beaufschlagen und das andere Ende des Tauchkolbens 20 gegen den Stößel 17 drücken, d. h. zu dem Nocken 19.
Der Nocken 19 dreht sich zusammen mit der angetriebenen Welle 5, die sich in Verbindung mit einer Antriebswelle der Maschine 9 dreht. Der Heber 18 bewegt sich in der Axialrichtung des Stößels 17 mit der Drehung des Nockens 19 hin und her. Wenn sich die Maschine 9 dreht, wird der Tauchkolben 20 demzufolge zu dem Stößel 17 gedrückt und mit der Drehung des Nockens 19 durch die Schraubenfeder 90 und die Hin- und Her-Bewegung des Hebers 18 beaufschlagt, und bewegt sich innerhalb des zylindrischen Zylinderabschnitts 131 hin und her. So werden die jeweiligen Volumina der Druckbeaufschlagungskammer 103 und der variablen Volumenkammer 104 periodisch verändert. Der Nocken 19 weist vier Nockenerhebungen auf. Aus diesem Grund bewegt sich der Tauchkolben 20 innerhalb des zylindrischen Zylinderabschnitts 131 viermal hin und her, wenn sich der Nocken 19 einmal dreht.
Die Schraubenfeder 90 wird später genauer beschrieben.
Die Einlassventilvorrichtung 30 ist in dem Einlassdurchlass 101 des oberen Gehäuses 11 bereitgestellt. Die Einlassventilvorrichtung 30 umfasst einen Einlassventilsitzabschnitt 31, ein Einlassventilelement 32, einen Stopper 33 und ein Einlassventilbeaufschlagungselement 34 und dergleichen.
Der Einlassventilsitzabschnitt 31 ist in einer zylindrischen Form ausgebildet und besteht aus einem Metall wie Edelstahl. Der Einlassventilsitzabschnitt 31 ist derart bereitgestellt, dass eine Außenwand des Einlassventilsitzabschnitts 31 in einer Innenwand des oberen Gehäuses 11 eingepasst ist, wodurch der Einlasslochabschnitt 111 gebildet wird. Der Einlassventilsitzabschnitt 31 weist einen Einlassventilsitz 311 auf. Der Einlassventilsitz 311 ist ringförmig um ein Loch in dem Mittelpunkt einer Wandoberfläche des Einlassventilsitzabschnitts 31, die der Druckbeaufschlagungskammer 103 zugewandt ist, ausgebildet.
Das Einlassventilelement 32 besteht aus einem Metall wie Edelstahl. Das Einlassventilelement 32 weist beispielsweise einen im Wesentlichen scheibenförmigen Plattenabschnitt auf. Das Einlassventilelement 32 ist derart bereitgestellt, dass ein Plattenabschnitt des Einlassventilelements 32 mit dem Einlassventilsitz 311 in Kontakt steht und sich innerhalb des Einlassdurchlasses 101 hin und her bewegen kann.
Der Stopper 33 ist in einer Zylinderform mit Boden ausgebildet und besteht aus einem Metall wie Edelstahl. Der Stopper 33 ist derart bereitgestellt, dass eine Außenwand des Stoppers 33 in eine Innenwand des oberen Gehäuses 11 eingepasst ist, wodurch der Einlasslochabschnitt 111 gebildet wird.
Das Einlassventilbeaufschlagungselement 34 ist zwischen dem Plattenabschnitt des Einlassventilelements 32 und dem Bodenabschnitt des Stoppers 33 bereitgestellt. Das Einlassventilbeaufschlagungselement 34 beaufschlagt das Einlassventilelement 32 zu dem Einlassventilsitz 311.
In der vorliegenden Ausführungsform durchläuft der Kraftstoff einen Strömungskanal, der in einem Außenkantenabschnitt des Stoppers 33 bereitgestellt ist, wodurch es dem Kraftstoff möglich ist, zwischen dem Einlassventilsitzabschnitt 31 und der Druckbeaufschlagungskammer 103 über den Stopper 33 hinweg zu strömen. Zudem steht der Stopper 33 mit dem Einlassventilelement 32 in Kontakt, wodurch die Bewegung des Einlassventilelements 32 zu der Druckbeaufschlagungskammer 103 ermöglicht wird, d. h., dass die Bewegung in einer Ventilöffnungsrichtung begrenzt ist. Ferner weist der Stopper 33 einen Bodenabschnitt zwischen dem Einlassventilelement 32 und der Druckbeaufschlagungskammer 103 auf, wodurch es möglich ist, zu verhindern, dass Kraftstoff, der aus der Druckbeaufschlagungskammer 103 strömt, mit dem Einlassventilelement 32 kollidiert.
Der elektromagnetische Antriebsabschnitt 40 ist in der Umgebung der Einlassventilvorrichtung 30 bereitgestellt. Der elektromagnetische Antriebsabschnitt 40 umfasst ein Zylinderelement 41, ein nichtmagnetisches Element 42, eine Nadel 35, einen Nadelführungsabschnitt 36, ein Nadelbeaufschlagungselement 37, einen beweglichen Kern 43, einen fixierten Kern 44, eine Spule 45, einen Verbinder 46, Abdeckungselemente 47 und 48, und so weiter.
Das Zylinderelement 41 ist in einer im Wesentlichen zylindrischen Form ausgebildet und besteht beispielsweise aus einem magnetischen Material. Das Zylinderelement 41 ist derart bereitgestellt, dass es durch den Lochabschnitt 154 der Abdeckung 15 in den Einlasslochabschnitt 111 des oberen Gehäuses 11 eingesetzt ist. Eine Außenwand von einem Ende des Zylinderelements 41 ist in eine Innenwand des Einlasslochabschnitts 111 des oberen Gehäuses 11 eingepasst. In diesem Beispiel sind der Einlassventilsitzabschnitt 31 und der Stopper 33 zwischen einem Ende des Zylinderelements 41 und der Innenwand, die den Einlasslochabschnitt 111 des oberen Gehäuses 11 bildet, aufgenommen. Ein Endabschnitt des Einlassventilsitzabschnitts 31 auf einer Seite gegenüberliegend zu dem Einlassventilsitz 311 ist innerhalb eines Endes des Zylinderelements 41 positioniert.
Der Einlassventilsitzabschnitt 31 weist einen Lochabschnitt 312 auf, der eine Innenwand und eine Außenwand des Einlassventilsitzes 31 verbindet. Eine Vielzahl der Lochabschnitte 312 ist in regelmäßigen Abständen in einer Umfangsrichtung des Einlassventilsitzabschnitts 31 bereitgestellt. In der folgenden Ausführungsform sind zwei Lochabschnitte 312 bereitgestellt. Mit anderen Worten sind die zwei Lochabschnitte 312 derart bereitgestellt, dass sie sich über eine Achse des Einlassventilsitzabschnitts 31 gegenüber liegen. Ferner weist das Zylinderelement 41 einen Nutabschnitt 411 auf, welcher derart bereitgestellt ist, dass er von einem Ende des Zylinderelements 41 zu der anderen Endseite eingekerbt ist. Zwei Nutabschnitte 411 sind insgesamt an Positionen bereitgestellt, die den Lochabschnitten 312 des Einlassventilsitzabschnitts 31 eins zu eins entsprechen. Ferner weist das obere Gehäuse 11 einen Lochabschnitt 115 auf, der eine Innenwand und eine Außenwand verbindet, die den Einlasslochabschnitt 111 bilden. Zwei Lochabschnitte 115 sind insgesamt an Positionen bereitgestellt, die den Nutabschnitten 411 des Zylinderelements 41 eins zu eins entsprechen. Der Kraftstoff in der Kraftstoffkammer 100 kann durch den Lochabschnitt 115, den Nutabschnitt 411 und den Lochabschnitt 312 zur Innenseite des Einlassventilsitzabschnitts 31 strömen. Der Kraftstoff, der zur Innenseite des Einlassventilsitzabschnitts 31 geströmt ist, kann zu der Druckbeaufschlagungskammer 103 strömen, nachdem er zwischen dem Einlassventilsitz 311 und dem Einlassventilelement 32 und durch den Strömungskanal des Stoppers 33 hindurchgelaufen ist.
Ferner sind die Außenwand des Zylinderelements 41 und der Lochabschnitt 154 der Abdeckung 15 über eine gesamte Fläche in der Umfangsrichtung verschweißt. Demzufolge sind das Zylinderelement 41 und die Abdeckung 15 flüssigkeitsdicht.
Das nichtmagnetische Element 42 ist in einer zylindrischen Form ausgebildet und besteht aus einem nichtmagnetischen Material. Das nichtmagnetische Element 42 ist auf der Seite des Zylinderelements 41 gegenüberliegend zu dem oberen Gehäuse 11 bereitgestellt, so dass es koaxial mit dem Zylinderelement 41 angeordnet ist.
Die Nadel 35 ist in einer Stabform ausgebildet und besteht zum Beispiel aus einem Metall. Die Nadel 35 ist derart bereitgestellt, dass sie sich in der axialen Richtung innerhalb des Zylinderelements 41 hin und her bewegt. Ein Ende der Nadel 35 kann mit dem Einlassventilelement 32 in Kontakt stehen.
Der Nadelführungsabschnitt 36 ist derart bereitgestellt, dass eine Außenwand des Nadelführungsabschnitts 36 an eine Innenwand des Zylinderelements 41 angepasst ist. Der Nadelführungsabschnitt 36 weist einen Führungslochabschnitt 361 in dem Mittelpunkt auf. Der Führungslochabschnitt 361 ist dazu ausgebildet, eine Wandoberfläche des Nadelführungsabschnitts 36, der zu der Druckbeaufschlagungskammer 103 benachbart ist, mit einer Wandoberfläche des Nadelführungsabschnitts 36 auf der gegenüberliegenden Seite der Druckbeaufschlagungskammer 103 zu verbinden. Die Nadel 35 ist durch den Führungslochabschnitt 361 eingesetzt. Ein Innendurchmesser des Führungslochabschnitts 361 ist im Wesentlichen gleich groß wie ein Außendurchmesser der Nadel 35 oder geringfügig größer als der Außendurchmesser der Nadel 35. Die Innenwand des Führungslochabschnitts 361 und die Außenwand der Nadel 35 sind aufeinander gleitfähig. Demzufolge kann der Nadelführungsabschnitt 36 eine Bewegung der Nadel 35 in der Axialrichtung führen.
Das Nadelbeaufschlagungselement 37 ist beispielsweise durch eine Schraubenfeder gebildet, und ist auf der Seite der Druckbeaufschlagungskammer 103 des Nadelführungsabschnitts 36 bereitgestellt. Ein Ende des Nadelbeaufschlagungselements 37 steht mit einem Vorsprungsabschnitt, der sich von der Nadel 35 zu einer radial äußeren Seite ringförmig erstreckt, in Kontakt, und das andere Ende des Nadelbeaufschlagungselements 37 ist derart bereitgestellt, dass es mit dem Nadelführungsabschnitt 36 in Kontakt steht. Das Nadelbeaufschlagungselement 37 beaufschlagt die Nadel 35 zu der Seite der Druckbeaufschlagungskammer 103. Daher kann das Nadelbeaufschlagungselement 37 das Einlassventilelement 32 durch die Nadel 35 zu dem Stopper 33 beaufschlagen.
Der bewegliche Kern 43 ist in einer im Wesentlichen zylindrischen Form ausgebildet und besteht aus einem magnetischen Material und ist in das andere Ende der Nadel 35 mittels Presspassung eingepresst. Demzufolge kann sich der bewegliche Kern 43 in der Axialrichtung gemeinsam mit der Nadel 35 hin und her bewegen.
Der fixierte Kern 44 ist in einer massiven zylindrischen Form ausgebildet und besteht aus einem magnetischen Material und ist auf der Seite des beweglichen Kerns 43 gegenüberliegend zu der Druckbeaufschlagungskammer 103 bereitgestellt. Ein Endabschnitt des fixierten Kerns 44 auf der Seite der Druckbeaufschlagungskammer 103 ist mit dem nichtmagnetischen Element 42 verbunden.
Die Spule 45 ist in einer im Wesentlichen zylindrischen Form ausgebildet und ist auf der radialen Außenseite des fixierten Kerns 44 und des nichtmagnetischen Elements 42 bereitgestellt. Die Umgebung der Spule 45 ist aus einem Kunstharzmaterial gegossen, um den Verbinder 46 auszubilden. Der Verbinder 46 ist mit einem Anschluss 461 umspritzt. Der Anschluss 461 und die Spule 45 sind elektrisch miteinander verbunden.
Die Abdeckungselement 47 und 48 bestehen aus einem magnetischen Material. Das Abdeckungselement 47 ist in einer zylindrischen Form mit Boden ausgebildet und nimmt den fixierten Kern 44 und die Spule 45 in einer Innenseite des Abdeckungselements 47 auf, und ein Bodenabschnitt des Abdeckungselements 47 steht mit dem fixierten Kern 44 in Kontakt. Das Abdeckungselement 48 ist in einer Plattenform ausgebildet und weist ein Loch in dem Mittelpunkt auf. Das Abdeckungselement 48 ist derart bereitgestellt, dass es eine geöffnetes Ende des Abdeckungselements 47 in einem Zustand, in dem das andere Ende des Zylinderelements 41 durch das Loch eingesetzt ist, absperrt. In diesem Beispiel steht das Abdeckungselement 48 mit dem Abdeckungselement 47 und dem Zylinderelement 41 in Kontakt.
Die Spule 45 erzeugt ein magnetisches Feld, in dem es von außen durch den Anschluss 461 mit elektrischer Leistung versorgt wird. Wenn ein magnetisches Feld in der Spule 45 erzeugt wird, wird in dem fixierten Kern 44, dem Abdeckungselement 47, dem Abdeckungselement 48, dem Zylinderelement 41 und dem beweglichen Kern 43 ein Magnetkreis gebildet, und der bewegliche Kern 43 wird gemeinsam mit der Nadel 35 zu der Seite des fixierten Kerns 44 angezogen. Zu dieser Zeit wird der Magnetkreis derart gebildet, dass er das nichtmagnetische Element 42 vermeidet.
Wenn der Spule 45 keine elektrische Leistung zugeführt wird, wird das Einlassventilelement 32 durch eine Beaufschlagungskraft des Nadelbeaufschlagungselements 37 durch die Nadel 35 zu der Seite der Druckbeaufschlagungskammer 103 beaufschlagt, und eine Oberfläche des Einlassventilelements 32 auf der Seite des Stoppers 33 steht mit dem Stopper 33 in Kontakt. Da das Einlassventilelement 32 von dem Einlassventilsitz 311 getrennt ist, wird zu dieser Zeit das Strömen des Kraftstoffs in den Einlassdurchlass 101 und das Einlassloch 133 zugelassen. Wenn der Spule 45 andererseits eine elektrische Leistung zugeführt wird, um den beweglichen Kern 43 und die Nadel 35 zu der Seite des fixierten Kerns 44 anzuziehen, wird das Einlassventilelement 32 durch die Beaufschlagungskraft des Einlassventilbeaufschlagungselements 34 oder dergleichen beaufschlagt, um sich zu der Seite gegenüberliegend von der Druckbeaufschlagungskammer 103 zu bewegen, und gelangt mit dem Einlassventilsitz 311 in Kontakt. Demzufolge wird eine Kraftstoffströmung in dem Einlassdurchlass 101 und dem Einlassloch 133 blockiert.
In der oben beschriebenen Weise kann die Einlassventilvorrichtung 30 durch den Betrieb des elektromagnetischen Antriebabschnitts 40 die Strömung des Kraftstoffs in den Einlassdurchlass 101 und das Einlassloch 133 zulassen oder unterbrechen. In der oben genannten Ausführungsform bildet die Einlassventilvorrichtung 30 zusammen mit dem elektromagnetischen Antriebsabschnitt 40 eine so genannte Ventilvorrichtung vom normal geöffneten Typ.
Wie in 2 gezeigt ist, umfasst die Ausstoßventilvorrichtung 50 einen Ventilsitzabschnitt 60, ein Ausstoßventilelement 70, einen Federhalter 71, eine Feder 72, ein Ablassventilelement 80, einen Federhalter 82, eine Feder 83 und dergleichen.
Der Ventilsitzabschnitt 60 besteht aus einem Metall wie Edelstahl und ist innerhalb des Anschlusses 51 bereitgestellt.
Der Ventilsitzabschnitt 60 umfasst einen Ausstoßventildurchlass 61, einen Ablassventildurchlass 62, einen Ausstoßventilsitz 63, einen Ablassventilsitz 64 und so weiter.
Der Ausstoßventildurchlass 61 ist derart bereitgestellt, dass er eine Seite des Ventilsitzabschnitts 60 zur Druckbeaufschlagungskammer 103 mit einer gegenüberliegenden Seite von der Druckbeaufschlagungskammer 103 verbindet. Der Ablassventildurchlass 62 ist in dem Ventilsitzabschnitt 60 derart bereitgestellt, dass er eine Seite des Ventilsitzabschnittes 60 zu der Druckbeaufschlagungskammer 103 und die gegenüberliegende Seite zu der Druckbeaufschlagungskammer 103 verbindet, und dabei keine Verbindung mit dem Ausstoßventildurchlass 61 herstellt.
Der Ausstoßventilsitz 63 ist ringförmig um eine Öffnung des Ausstoßventildurchlasses 61 des Ventilsitzabschnitts 60 auf einer Seite gegenüberliegend zu der Druckbeaufschlagunskammer 103 ausgebildet. Der Ablassventilsitz 64 ist ringförmig um eine Öffnung des Ablassventildurchlasses 62 des Ventilsitzabschnitts 60 auf der Seite der Druckbeaufschlagungskammer 103 ausgebildet. In diesem Beispiel verjüngt sich der Ablassventilsitz 64, so dass er sich von einer Seite der Druckbeaufschlagungskammer 103 zu der gegenüberliegenden Seite der Druckbeaufschlagungskammer 103 an eine Achse des Ablassventilsitzes 64 annähert.
Das Ausstoßventilelement 70 ist im Wesentlichen in einer Scheibenform ausgebildet und besteht aus einem Metall wie Edelstahl. Das Ausstoßventilelement 70 kann sich in dem Ausstoßdurchlass 102 hin und her bewegen, um einen Kontakt mit dem Ausstoßventilsitz 63 zu ermöglichen, und trennt sich von dem Ausstoßventilsitz 63 oder gelangt mit dem Ausstoßventilsitz 63 in Kontakt, um den Ausstoßventildurchlass 61 zu öffnen oder zu schließen.
Der Federhalter 71 ist in einer zylindrischen Form mit Boden ausgebildet, und besteht aus einem Metall wie Edelstahl und ist innerhalb des Anschlusses 51 angeordnet. Der Federhalter 71 ist derart bereitgestellt, dass eine Innenwand eines Endabschnitts des Federhalters 71 auf einer Seite gegenüberliegend zu dem Bodenabschnitt in einer Außenwand eines Endabschnitts des Ventilsitzabschnitts 60 auf der Seite des Ausstoßventilsitzes 63 eingepasst ist. Demzufolge kann sich der Federhalter 71 im Bezug zu dem Ventilsitzabschnitt 60 nicht bewegen. Der Federhalter 71 weist eine Mehrzahl von Löchern auf, um eine Innenwand und die Außenwand des Federhalters 71 zu verbinden.
Die Feder 72 ist beispielsweise eine Schraubenfeder und sie ist auf einer Seite des Ausstoßventilelements 70 bereitgestellt, die dem Ventilsitzabschnitt 60 gegenüberliegt.
Die Feder 72 ist innerhalb des Federhalters 71 derart angeordnet, dass ein Ende der Feder 72 mit dem Ausstoßventilelement 70 in Kontakt steht und das andere Ende steht mit dem Bodenabschnitt des Federhalters 71 in Kontakt. Die Feder 72 beaufschlagt das Ausstoßventilelement 70 zu der Seite des Ausstoßventilsitzes 63. Demzufolge wird das Ausstoßventilelement 70 gegen den Ausstoßventilsitz 63 gedrückt. Das Ausstoßventilelement 70 ist derart bereitgestellt, dass es sich innerhalb des Federhalters 71 in der Axialrichtung hin und her bewegt.
Das Ablassventilelement 80 besteht aus einem Metall wie Edelstahl und ist in einer sphärischen Form ausgebildet. Das Ablassventilelement 80 kann sich in dem Ausstoßdurchlass 102 hin und her bewegen, so dass es mit dem Ablassventilsitz 64 in Kontakt gelangen kann und es trennt sich von dem Ablassventilsitz 64 oder gelangt mit dem Ablassventilsitz 64 in Kontakt, um den Ablassventildurchlass 62 zu öffnen oder zu schließen.
Ein Ventilelementhalter 81 ist auf der Seite der Druckbeaufschlagungskammer 103 des Ablassventilelements 80 angeordnet. Der Ventilelementhalter 81 ist ringförmig ausgebildet und besteht aus einem Metall wie Edelstahl. Der Ventilelementhalter 81 steht mit der Seite der Druckbeaufschlagungskammer 103 des Ablassventilelements 80 in Kontakt und kann sich in dem Ausstoßdurchlass 102 zusammen mit dem Ablassventilelement 80 hin und her bewegen.
Der Federhalter 82 ist in einer zylindrischen Form mit Boden ausgebildet und besteht aus einem Material wie Edelstahl, und ist innerhalb des Anschlusses 51 und des Ventilsitzabschnitts 60 angeordnet. Der Federhalter 82 ist derart bereitgestellt, dass eine Außenwand eines Endabschnitts des Federhalters 82 auf einer gegenüberliegenden Seite des Bodenabschnitts an einer Innenwand eines Endabschnitts des Ventilsitzabschnitts 60 auf der Seite der Druckbeaufschlagungskammer 103 eingepasst ist. Demzufolge kann sich der Federhalter 82 in Bezug zu dem Ventilsitzabschnitt 60 nicht bewegen. Der Federhalter 82 weist eine Mehrzahl von Löchern zum Verbinden der Innenwand und der Außenwand des Federhalters 82 auf.
Die Feder 83 ist beispielsweise eine Schraubenfeder und ist auf einer Seite des Ventilelementhalters 81 gegenüberliegend zu dem Ablassventilelement 80 bereitgestellt. Die Feder 83 ist innerhalb des Federhalters 82 derart angeordnet, dass ein Ende der Feder 83 mit dem Ventilelementhalter 81 in Kontakt steht, und das andere Ende steht mit dem Bodenabschnitt des Federhalters 82 in Kontakt. Die Feder 83 beaufschlagt das Ablassventilelement 80 durch den Ventilelementhalter 81 zu dem Ablassventilsitz 64. Demzufolge wird das Ablassventilelement 80 gegen den Ablassventilsitz 64 gedrückt. Das Ablassventilelement 80 ist derart bereitgestellt, dass es sich innerhalb des Federhalters 82 hin und her bewegen kann.
Wenn ein Druck des Kraftstoffs in einem Raum des Ausstoßdurchlasses 102 auf der Seite der Druckbeaufschlagungskammer 103 des Ventilsitzabschnitts 60 höher als ein Gesamtbetrag eines Druckes des Kraftstoffs in einem Raum auf einer gegenüberliegenden Seite zu der Druckbeaufschlagungskammer 103 und einer Beaufschlagungskraft der Feder 72 wird (ein Ventilöffnungsdruck des Ausstoßventilelements 70), wird das Ausstoßventilelement 70 von dem Ausstoßventilsitz 63 getrennt und öffnet. Demzufolge wird der Kraftstoff auf der Seite der Druckbeaufschlagungskammer 103 durch den Ausstoßventildurchlass 61 und den Ausstoßventilsitz 63 zu der Leitung 6 ausgestoßen. Der Ventilöffnungsdruck des Ausstoßventilelements 70 kann durch Anpassen der Beaufschlagungskraft der Feder 72 eingestellt werden.
Wenn andererseits ein Druck des Kraftstoffs in dem Raum des Ausstoßdurchlasses 102 auf der gegenüberliegenden Seite des Ventilsitzabschnitts 60 zu der Druckbeaufschlagungskammer 103 höher als ein Gesamtbetrag eines Drucks des Kraftstoffs in dem Raum an der Druckbeaufschlagungskammer 103 und der Beaufschlagungskraft der Feder 83 wird (ein Ventilöffnungsdruck des Ablassventilelements 80), wird das Ablassventilelement 80 von dem Ablassventilsitz 64 getrennt und öffnet. Demzufolge kehrt der Kraftstoff auf der Seite der Leitung 6 durch den Ablassventildurchlass 62 und den Ablassventilsitz 64 zu der Druckbeaufschlagungskammer 103 zurück. Demzufolge kann verhindert werden, dass der Druck des Kraftstoffs in dem Raum des Ausstoßdurchlasses 102 auf der Seite des Ventilsitzabschnitts 60 gegenüberliegend zu der Druckbeaufschlagungskammer 103 anormal ansteigt. Der Ventilöffnungsdruck des Ablassventilelements 80 kann durch Anpassen der Beaufschlagungskraft der Feder 83 eingestellt werden.
Wie obenstehend beschrieben ist, ist die Ausstoßventilvorrichtung 50 gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine Ausstoßventilvorrichtung mit integriertem Ablassventil, das sowohl eine Funktion des Ausstoßventils als auch eine Funktion des Ablassventils aufweist.
Als nächstes wird die Schraubenfeder 90 genauer beschrieben.
Wie in 3 gezeigt ist, ist die Schraubenfeder 90 aus dem Draht 91 gebildet. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Schraubenfeder 90 durch eine Wicklung des Drahtes 91 in einer Spulenform beispielsweise durch etwa 6,3 Windungen gebildet. Die Spulenfeder 90 weist eine ebene Endfläche 901 an einem Ende in der Richtung der Achse A×l und eine ebene Endfläche 902 an dem anderen Ende auf. Die Endfläche 901 ist die Endfläche der Schraubenfeder 90, die der Druckbeaufschlagungskammer 103 in der Richtung der Achse A×l zugewandt ist, und mit dem Dichtungshalter 21 in Kontakt steht. Die Endfläche 902 ist die Endfläche der Schraubenfeder 90, die dem Nocken 19 in der Richtung der Achse A×l zugewandt ist und mit der Halterung 24 in Kontakt steht.
Wie in den 3 (B) und 3 (D) gezeigt ist, ist der Draht 91 derart ausgebildet, dass ein Endabschnitt 911 des Drahtes 91, welcher der Druckbeauftragungskammer 103 zugewandt ist, mit einem benachbarten Abschnitt des Drahtes 91 der Schraubenfeder 90 in der Richtung der Achse A×l in einer freien Länge in Kontakt steht. Wie in den 3 (B) und 3 (F) gezeigt ist, ist der Draht 91 derart ausgebildet, dass der Endabschnitt 912 des Drahtes 91, welcher dem Nocken 19 zugewandt ist, mit einem benachbarten Abschnitt des Drahtes 91 der Schraubenfeder 90 in der Richtung der Achse A×l in einer freien Länge in Kontakt steht.
Die 4 (A), 4 (B) und 4 (C) zeigen einen Zustand der Schraubenfeder 90, bei dem die Hochdruckpumpe 1 an die Maschine 9 angefügt ist und der Tauchkolben 20 sich an dem unteren Totpunkt befindet (vgl. 2). In anderen Worten ist die Schraubenfeder 90, die in den 4 (A), 4 (B) und 4 (C) gezeigt ist, in der Richtung der Achse A×l zu der freien Länge komprimiert, und die Federlänge ist kürzer als die freie Länge.
In diesem Beispiel ist der Mittelpunkt der Belastung in einer virtuellen Ebene, welche die Endfläche 901 der Schraubenfeder 90, die der Druckbeaufschlagungskammer 103 zugewandt ist, in der Richtung der Achse A×l als ein oberer Belastungsmittelpunkt C1 definiert (vgl. 4 (A)) und der Mittelpunkt der Belastung in einer virtuellen Ebene, welche die Endfläche 902 der Schraubenfeder 90 umfasst, die dem Nocken 19 in der Richtung der Achse A×l zugewandt ist, ist als ein unterer Belastungsmittelpunkt C2 definiert (vgl. Fig. (C)). Wenn die Schraubenfeder 90 aus der Richtung der Achse A×l betrachtet wird (vgl. 4 (A) und 4 (C)), überschneiden sich der obere Belastungsmittelpunkt C1 und der untere Belastungsmittelpunkt C2 nicht miteinander.
So wirkt eine Last F1 in einer Richtung, die in Bezug zu der Endfläche 901 geneigt ist, von der Endfläche 901 der Schraubenfeder 90 auf den Dichtungshalter 21. Mit anderen Worten wirkt eine vertikale Last F2, die eine Last in eine Richtung senkrecht zu der Endfläche 901 ist, und eine horizontale Last F3, die eine Last in einer Richtung parallel zu der Endfläche 901 ist, von der Endfläche 901 der Schraubenfeder 90 auf den Dichtungshalter 21 (vgl. 4 (B)).
Zudem wirkt so eine Last F4 in einer Richtung, die in Bezug zu der Endfläche 902 geneigt ist, von der Endfläche 902 der Schraubenfeder 90 auf die Halterung 24. Mit anderen Worten wirken eine vertikale Last F5, die eine Last in einer Richtung senkrecht zu der Endfläche 902 ist, und eine horizontale Last F6, die eine Last in eine Richtung parallel zu der Endfläche 902 ist, von der Endfläche 902 der Schraubenfeder 90 auf die Halterung 24 (vgl. 4 (B)).
Zudem ist ein Umfangsbereich des Drahtes 91, in dem der Endabschnitt 911 des Drahtes 91, welcher der Druckbeaufschlagungskammer 103 zugewandt ist, in engem Kontakt mit einem benachbarten Abschnitt des Drahtes 91 der Schraubenfeder 90 in der Richtung der Achse Ax 1 steht und der Drahtspalt dazwischen Null ist, als ein oberer enger Kontaktbereich S1 definiert (vgl. 4 (A)), und ein Umfangsbereich des Drahtes 91, in dem der Endabschnitt 912 des Drahtes 91, welcher dem Nocken 19 zugewandt ist, in engem Kontakt mit einem benachbarten Abschnitt des Drahtes 91 der Schraubenfeder 90 in der Richtung der Achse A×l steht und der Drahtspalt zwischen diesen Null ist, als ein unterer enger Kontaktbereich S2 definiert (vgl. 4 (C)). Der obere Belastungsmittelpunkt C1 ist auf einer virtuellen geraden Linie positioniert, welche die Achse A×l und den Mittelpunkt des oberen engen Kontaktbereichs S1 verbindet (vgl. 4 (A)). Ferner ist der untere Belastungsmittelpunkt C2 auf einer virtuellen geraden Linie positioniert, welche die Achse A×l und den Mittelpunkt des unteren engen Kontaktbereichs S2 verbindet (vgl. 4 (C)).
Die 4 (D), 4 (E) und 4 (F) zeigen einen Zustand der Schraubenfeder 90, bei dem der Tauchkolben 20 an einer im Wesentlichen mittleren Position zwischen dem unteren Totpunkt und dem oberen Totpunkt positioniert ist. Mit anderen Worten ist die Schraubenfeder 90, die in den 4 (D), 4 (E) und 4 (F) gezeigt ist, in der Richtung der Achse A×l aus einem Zustand, der in den 4 (A), 4 (B) und 4 (C) gezeigt ist, weiter komprimiert, und die Federlänge ist kürzer.
Wenn in diesem Beispiel die Schraubenfeder 90 aus einer Richtung der Achse A×l betrachtet wird (vgl. 4 (D) und 4 (F)), bewegt sich der obere Belastungsmittelpunkt C1 in einer Richtung von einer Position, die in 4 (A) gezeigt ist, entlang einem Umfang der Schraubenfeder 90. Der untere Belastungsmittelpunkt C2 bewegt sich von einer Position, die in 4 (C) gezeigt ist, in einer entgegengesetzten Richtung entlang des Umfangs der Schraubenfeder 90 und deckt sich mit dem oberen Belastungsmittelpunkt Cl. Mit anderen Worten decken sich zu dieser Zeit der obere Belastungsmittelpunkt C1 und der untere Belastungsmittelpunkt C2 bzw. fallen zusammen.
Zu dieser Zeit wirkt lediglich die vertikale Last F2, die eine Last in einer Richtung senkrecht zu der Endfläche 901 ist, von der Endfläche 901 zu der Schraubenfeder 90 auf den Dichtungshalter 21 (vgl. 4(E)). Die vertikale Last F2 ist zu dieser Zeit größer als die vertikale Last F2, die in 4(B) gezeigt ist
Zu dieser Zeit wirkt lediglich die vertikale Last F5, die eine Last in einer Richtung senkrecht zu der Endfläche 902 ist, von der Endfläche 902 der Schraubenfeder 90 auf die Halterung 24 (vgl. 4(E)). Die vertikale Last F5 ist zu dieser Zeit größer als die vertikale Last F5, die in 4(B) gezeigt ist.
Ferner ist der obere Lastmittelpunkt C1 auf einer virtuellen geraden Linie positioniert, welche die Achse A×l und den Mittelpunkt des oberen engen Kontaktbereichs S1 verbindet (vgl. 4(D)). Der obere enge Kontaktbereich S1 dehnt sich zu dieser Zeit in eine Richtung entlang des Umfangs der Schraubenfeder 90 im Vergleich zu dem oberen engen Kontaktbereich S1, der in 4(A) gezeigt ist, aus.
Ferner ist der untere Belastungsmittelpunkt C2 auf einer virtuellen Linie positioniert, welche die Achse A×l und den Mittelpunkt des unteren engen Kontaktbereichs S2 verbindet (vgl. 4(F)). Der untere enge Kontaktbereich S2 dehnt sich zu dieser Zeit in der entgegengesetzten Richtung entlang des Umfangs der Schraubenfeder 90 im Vergleich zu dem unteren engen Kontaktbereich S2, der in 4(C) gezeigt ist, aus.
Die 4(G), 4(H) und 4(I) zeigen einen Zustand der Schraubenfeder (90), bei dem der Tauchkolben 20 an dem oberen Totpunkt positioniert ist. Mit anderen Worten ist die Schraubenfeder 90, die in den 4(G), 4(H) und 4(I) gezeigt ist, in Richtung der Achse A×l gegenüber dem Zustand der in den 4(D), 4(E) und 4(F) gezeigt ist, weiter komprimiert und die Federlänge ist noch kürzer.
Wenn in diesem Beispiel die Schraubenfeder 90 aus einer Richtung der Achse A×l betrachtet wird (vgl. die 4G und 4I), bewegt sich der obere Belastungsmittelpunkt C1 in einer Richtung von einer Position die in 4(D) gezeigt ist, entlang eines Umfangs der Schraubenfeder 90. Der untere Belastungsmittelpunkt C2 bewegt sich von einer Position, die in 4(F) gezeigt ist, in einer entgegengesetzten Richtung entlang des Umfangs der Schraubenfeder 90. Mit anderen Worten, decken sich zu dieser Zeit der obere Belastungsmittelpunkt C1 und der untere Belastungsmittelpunkt C2 nicht miteinander bzw. fallen nicht zusammen.
Zu dieser Zeit ist eine Last F1 in eine Richtung, die in Bezug zu der Endfläche 901 geneigt ist, von der Endfläche 901 der Schraubenfeder 90 auf den Dichtungshalter 21. Mit anderen Worten wirken eine vertikale Last F2, die eine Last in eine Richtung senkrecht zu der Endfläche 901 ist und eine vertikale Last F3, die eine Last in eine Richtung parallel zu der Endfläche 901 ist, von der Endfläche 901 der Schraubenfeder 90 auf den Dichtungshalter 21 (vgl. 4(H)). Die vertikale Last F2 ist zu dieser Zeit größer als die vertikale Last F2, die in 4 (E) gezeigt ist. Die horizontale Last F3 verläuft zu dieser Zeit in eine Richtung entgegengesetzten der horizontalen Last F3, die in 4(B) gezeigt ist.
Zudem wirkt zu dieser Zeit eine Last F4 in einer Richtung, die in Bezug zu der Endfläche 902 geneigt ist, von der Endfläche 902 der Schraubenfeder 90 auf die Halterung 24. Mit anderen Worten wirken eine vertikale Last F5, die eine Last in einer Richtung senkrecht zu der Endfläche 902 ist und eine horizontale Last F6, die eine Last in einer Richtung parallel zu der Endfläche 902 ist, von der Endfläche 902 in der Schraubenfeder 90 auf die Halterung 24 (vgl. 4(H)). Die vertikale Last F5 ist zu dieser Zeit größer als die vertikale Last F5, die in 4(E) gezeigt ist. Die horizontale Last F6 verläuft in dieser Zeit in einer Richtung entgegengesetzt zu der horizontalen Last F6, die in 4(B) gezeigt ist.
Ferner ist der obere Belastungsmittelpunkt C1 bei einer virtuellen geraden Linie positioniert, welche die Achse A×l und den Mittelpunkt des oberen engen Kontaktbereichs S1 verbindet (vgl. 4(G)). Der obere enge Kontaktbereich S1 dehnt sich zu dieser Zeit in einer Richtung entlang des Umfangs der Schraubenfeder 90 im Vergleich zu dem oberen Anhaftungsbereich S1, der in 4(D) gezeigt ist, aus.
Ferner ist der untere Belastungsmittelpunkt C2 auf einer virtuellen geraden Linie, welche die Achse A×l und den Mittelpunkt des unteren engen Kontaktbereichs S2 verbindet (vgl. 4(I)). Der untere enge Kontaktbereich S2, dehnt sich zu dieser Zeit in der entgegengesetzten Richtung entlang des Umfangs der Schraubenfeder 90 im Vergleich zu dem unteren engen Kontaktbereich S2, der in 4(F) gezeigt ist, aus.
Wie in den 4(A) bis 4(I) gezeigt ist, bewegt sich bei der Schraubenfeder 90, wenn diese aus der Richtung der Achse A×l betrachtet wird (vgl. 4(A), 4(C), 4(D), 4(F), 4(G) und 4(I), wenn sich der Tauchkolben 20 durch Drehung des Nockens 19 zu der Druckbeauftragungskammer 103 bewegt, der obere Belastungsmittelpunkt C1 in einer Richtung entlang des Umfangs der Schraubenfeder 90, der untere Belastungsmittelpunkt C2 bewegt sich in der entgegengesetzten Richtung entlang des Umfangs der Schraubenfeder 90 und deckt sich mit dem oberen Belastungsmittelpunkt C1 (vgl. 4(D) und 4(F)) und bewegt sich anschließend weiter in der entgegengesetzten Richtung.
Wenn bei dem oben beschriebenen Aufbau der Tauchkolben 20 an dem unteren Totpunkt positioniert ist, wirkt eine Radialkraft (nachstehend ebenso als eine „laterale Kraft“ bezeichnet) Fs1 auf einen Endabschnitt des Abschnitts 201 mit großem Durchmesser des Tauchkolbens 20, welcher dem Abschnitt 202 mit kleinem Durchmesser gegenüberliegt. Zudem wirkt eine laterale Kraft Fs2, die kleiner als die laterale Kraft Fsl ist und der lateralen Kraft Fs1 entgegengesetzt ist, auf den Endabschnitt des Abschnitts 201 mit großem Durchmesser, welcher der Druckbeaufschlagungskammer 103 zugewandt ist. Aus diesem Grund werden bei dem Tauchkolben 20 die Achse Ax2, die im Bezug zu der Achse des zylindrischen Zylinderabschnitts 131 geneigt ist, und der Endabschnitt des Abschnitts 201 mit großem Durchmesser, welcher den Abschnitt 202 mit kleinem Durchmesser zugewandt ist, und der Endabschnitt des Abschnitts mit großem Durchmesser 201, welcher der Druckbeaufschlagungskammer 103 zugewandt ist, gegen die Innenwand des zylindrischen Zylinderabschnitts 131 gedrückt (vgl. 5A). In diesem Beispiel wird der Endabschnitt des Abschnitts 201 mit großem Durchmesser, der dem Abschnitt 202 mit kleinem Durchmesser zugewandt ist, stark gegen die Innenwand des zylindrischen Zylinderabschnitts 131 gedrückt im Vergleich mit einem Endabschnitt des Abschnitts 202 mit großem Durchmesser, welcher der Druckbeaufschlagungskammer 103 zugewandt ist.
Wenn sich der Tauchkolben 20 von dem unteren Totpunkt zu dem oberen Totpunkt mittels Rotation des Nockens 19 bewegt, und im Wesentlichen an einer mittleren Position zwischen dem unteren Totpunkt und dem oberen Totpunkt positioniert ist, wird die laterale Kraft Fs1, die auf den Endabschnitt des Abschnitts 201 mit großem Durchmesser des Tauchkolbens 20 wirkt, welcher den Abschnitt 202 mit kleinem Durchmesser gegenüberliegt und die laterale Kraft Fs2, die auf den Abschnitt 201 mit großem Durchmesser wirkt, welcher der Druckbeauftragungskammer 103 zugewandt ist, im Wesentlichen null. Aus diesem Grund verläuft der Tauchkolben 20 im Wesentlichen koaxial zu dem zylindrischen Zylinderabschnitt 131 (vgl. 5(B)).
Wenn sich der Tauchkolben 20 durch die weitere Drehung des Nockens 19 weiter zu dem oberen Totpunkt bewegt und sich an dem oberen Totpunkt befindet, wirkt die laterale Kraft Fs1 in einer entgegengesetzten Richtung zu derjenigen der Kraft Fs1, die in 5A gezeigt ist, auf den Endabschnitt des Abschnitts 201 mit großem Durchmesser des Tauchkolbens 20, welcher dem Abschnitt 202 mit kleinem Durchmesser zugewandt ist. Ferner wirkt die laterale Kraft Fs2 in einer entgegengesetzten Richtung zu derjenigen der lateralen Kraft S2, die in 5A gezeigt ist, auf den Endabschnitt des Abschnitts 201 mit großem Durchmesser, welcher der Druckbeaufschlagungskammer 103 zugewandt ist. Aus diesem Grund ist an dem Tauchkolben 20 die Achse Ax2 in Bezug zu der Achse des zylindrischen Zylinderabschnitts 131 geneigt, und der Endabschnitt des Abschnitts 201 mit großem Durchmesser, welcher den Abschnitt 202 mit kleinen Durchmesser zugewandt ist, und der Endabschnitt des Abschnitts 201 mit großem Durchmesser, welcher der Druckbeaufschlagungskammer 103 zugewandt ist, werden gegen die Innenwand des zylindrischen Zylinderabschnitts 131 gedrückt (vgl. 5(C)).
Als nächstes werden im Vergleich der vorliegenden Ausführungsform mit dem Vergleichsbeispiel die vorteilhaften Merkmale der vorliegenden Ausführungsform zu dem Vergleichsbeispiel herausgestellt.
In dem Vergleichsbeispiel unterscheidet sich lediglich der Aufbau der Schraubenfeder 90 von demjenigen der vorliegenden Ausführungsform. Die Schraubenfeder 90 in dem Vergleichsbeispiel ist durch den Draht 91 gebildet, der in einer Spiralform mit etwa 5,8 Windungen gewickelt ist.
Ein Verhältnis zwischen einer Länge der komprimierten Schraubenfeder 90 und der lateralen Kraft Fs1, die auf den Endabschnitt des Abschnitts 201 mit dem großen Durchmesser des Tauchkolbens 20 gemäß der vorliegenden Ausführungsform wirkt, ist durch eine durchgezogene Linie L1 in 6A angezeigt, und ein Verhältnis zwischen der Länge der komprimierten Schraubenfeder 90 und der vertikalen Last, die auf den Endabschnitt (die Halterung) des Tauchkolbens 20, welcher dem Nocken 19 gegenüberliegt, gemäß der vorliegenden Ausführungsform wirkt, ist durch eine strichpunktierte Linie L2 in 6A angezeigt.
Ferner ist ein Verhältnis zwischen der Länge der komprimierten Schraubenfeder 90 und einem Winkel des oberen Belastungsmittelpunkts C1 in Bezug zu einer Referenzwinkelposition (der Winkelposition des unteren Belastungsmittelpunkts C2, wenn die Schraubenfeder 90 sich in einer freien Länge befindet) gemäß der vorliegenden Ausführungsform durch eine durchgezogene Linie L3 in 6B angezeigt und ein Verhältnis zwischen der Länge der komprimierten Schraubenfeder 90 und einem Winkel des unteren Belastungsmittelpunkts C2 in Bezug zu der Referenzwinkelposition gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist durch eine strichpunktierte Linie L4 in 6B angezeigt.
In 6B entspricht ein Unterschied zwischen dem Winkel des oberen Belastungsmittelpunkts C1 und dem Winkel des unteren Belastungsmittelpunkts C2 in Bezug auf die Referenzwinkelposition dem Betrag der Abweichung (Belastungsmittelpunktunterschied) zwischen dem oberen Belastungsmittelpunkt C1 und dem unteren Belastungsmittelpunkt C2.
Ein Verhältnis zwischen der Länge der komprimierten Schraubenfeder und der lateralen Kraft (Fs1), die auf den Endabschnitt des Abschnitts 201 mit großem Durchmesser des Tauchkolbens 20, welcher dem Abschnitt 202 mit kleinem Durchmesser zugewandt ist, gemäß dem Vergleichsbeispiel wirkt, ist durch eine durchgezogene Linie L5 in 7A angezeigt.
Ferner ist ein Verhältnis zwischen der Länge der komprimierten Schraubenfeder 90 und einem Winkel des oberen Belastungsmittelpunkts C1 im Bezug zu einer Referenzwinkelposition gemäß dem Vergleichsbeispiel durch eine durchgezogene Linie L7 in 7B angezeigt, und ein Verhältnis zwischen der Länge der komprimierten Schraubenfeder 90 und dem Winkel des unteren Belastungsmittelpunkts C2 in Bezug zu der Referenzwinkelposition gemäß dem Vergleichsbeispiel ist durch eine strichpunktierte Linie L8 in 7B angezeigt.
In 7B entspricht ein Unterschied zwischen dem Winkel des oberen Belastungsmittelpunkts C1 und dem Winkel des unteren Belastungsmittelpunkts C2 in Bezug zu der Referenzwinkelposition dem Abweichungsbetrag (Belastungsmittelpunktunterschied) zwischen dem oberen Belastungsmittelpunkt C1 und dem unteren Belastungsmittelpunkt C2.
Wie in 6B gezeigt ist, decken sich bei der vorliegenden Ausführungsform der obere Belastungsmittelpunkt C1 und der untere Belastungsmittelpunkt C2 miteinander, wenn sich der Tauchkolben 20 von dem unteren Totpunkt zu dem oberen Totpunkt bewegt. Wie in 6A gezeigt ist, wird zu dieser Zeit die laterale Kraft, die auf den Endabschnitt des Abschnitts 201 mit großem Durchmesser des Tauchkolbens 20, welcher dem Abschnitt 202 mit kleinem Durchmesser zugewandt ist, null und kehrt dann zurück. Aus diesem Grund bewegt sich der Tauchkolben 20 zu der Druckbeaufschlagungskammer 103 während die Achse Ax2 geneigt wird. Ebenso decken sich der obere Belastungsmittelpunkt C1 und der untere Belastungsmittelpunkt C2 miteinander, wenn sich der Tauchkolben 20 von dem oberen Totpunkt zu dem unteren Totpunkt bewegt und sich die Schraubenfeder 90 ausdehnt. Somit schwenkt sich der Tauchkolben 20 bei der vorliegenden Ausführungsform, so dass die Achse Ax2 geneigt wird, wenn sich der Tauchkolben innerhalb des zylindrischen Zylinderabschnitts 131 hin- und her bewegt. Demzufolge kann nur ein bestimmter Abschnitt der Außenwand des Tauchkolbens 20 und der Innenwand des zylindrischen Zylinderabschnitts 131 von einem Gleiten abgehalten werden. Ferner ändert sich stets eine Größe eines Spalts zwischen der Außenwand des Tauchkolbens 20 und der Innenwand des zylindrischen Zylinderabschnitt 131, und es wird immer ein Ölfilm in dem Spalt gebildet. Daher kann eine ungleichmäßiger Abnutzung und ein Hitzeschaden zwischen dem Tauchkolben 20 und dem Zylinder 13 verhindert werden.
Zudem ist in der vorliegenden Ausführungsform die Schraubenfeder 90 derart ausgebildet, das der obere Belastungsmittelpunkt C1 und der untere Belastungsmittepunkt C2 sich in der Mitte des Hin- und Her-Bewegungsbereichs des Tauchkolbens 20 decken, d. h. im Wesentlichen in einer mittleren Position zwischen dem unteren Totpunkt und dem oberen Totpunkt (vgl. 6B).
Ferner wird bei der vorliegenden Ausführungsform die laterale Kraft Fs1, die auf den Endabschnitt des Abschnitts 201 mit großem Durchmesser des Tauchkolbens 20, welcher dem Abschnitt 202 mit kleinem Durchmesser zugewandt ist, auf 30N oder weniger in dem Hin- und Herbewegungsbereich des Tauchkolbens 20 verringert (vgl. 6A).
Wenn sich andererseits wie in 7B gezeigt ist, in dem Vergleichsbeispiel der Tauchkolben 20 von dem unteren Totpunkt zu dem oberen Totpunkt bewegt und die Schraubenfeder 90 kontrolliert wird, decken sich der obere Belastungsmittelpunkt C1 und der untere Belastungsmittepunkt C2 nie miteinander. Wie in 7A gezeigt ist, nimmt zu dieser Zeit die laterale Kraft Fs1, die auf den Endabschnitt des Abstands 201 mit großem Durchmesser des Tauchkolbens 20, welcher dem Abschnitt 202 mit kleinem Durchmesser zugewandt ist, in einer Richtung zu. Aus diesem Grund bewegt sich der Tauchkolben 20 zu der Druckbeaufschlagungskammer 103 in einem Zustand, bei dem die Achse Ax2 zu einer Seite geneigt ist. Ebenso decken sich der obere Belastungsmittelpunkt C1 und der untere Belastungsmittelpunkt C2 nie miteinander, wenn sich der Tauchkolben 20 von dem oberen Totpunkt zu dem unteren Totpunkt bewegt und sich die Schraubenfeder 90 ausdehnt. Wenn sich der Tauchkolben 20 in dem Vergleichsbeispiel innerhalb des zylindrischen Zylinderabschnitts 131 hin- und her bewegt, kann die Achse Ax2 daher immer zu einer Seite geneigt sein. In diesem Fall können bestimmte Abschnitte der Außenwand des Tauchkolbens 20 in der Innenwand des zylindrischen Zylinderabschnitts 131 beispielsweise lediglich Kontaktabschnitte zwischen der Außenwand des Endabschnitts des Abschnitts 201 mit großem Durchmesser, welcher dem Abschnitt 202 mit kleinem Durchmesser zugewandt ist, und der Innenwand des zylindrischen Zylinderabschnitts 131 gleiten. Aus diesem Grund kann bei dem Vergleichsbeispiel ein Abriss eines Ölfilms an einem bestimmten Abschnitt auftreten, was zu einer ungleichmäßigen Abnutzung und einem Hitzeschaden des Tauchkolbens 20 und dem Zylinder 13 führen kann.
Wie obenstehend beschrieben ist, ist die vorliegende Ausführungsform im Vergleich zu dem Vergleichsbeispiel insofern vorteilhaft, dass eine ungleichmäßige Abnutzung und ein Hitzeschaden zwischen dem Tauchkolben 20 und dem Zylinder 13 verhindert werden kann.
Als nächstes wird der Betrieb der Hochdruckpumpe 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform mit Bezug auf 2 beschrieben.
„Einlassvorgang“
Wenn die Zuführung einer elektrischen Leistung zu der Spule 45 des elektromagnetischen Antriebsabschnitts gestoppt wird, wird das Einlassventilelement 32 durch das Nadelbeaufschlagungselement 37 und die Nadel 35 zu der Druckbeaufschlagungskammer 103 beaufschlagt. Daher wird das Einlassventilelement 32 von dem Einlassventilsitz 311 getrennt, das heißt geöffnet. In diesem Zustand nimmt ein Volumen der Druckbeaufschlagungskammer 103 zu, wenn sich der Tauchkolben 20 zu dem Nocken 19 bewegt und der Kraftstoff in dem Einlassdurchlass 101 wird in die Druckbeaufschlagungskammer 103 eingesaugt.
„Bemessungsvorgang“
Wenn sich der Tauchkolben 20 von einem Zustand, in dem das Einlassventilelement 32 geöffnet wird, von dem Nocken 19 hinweg bewegt, nimmt das Volumen der Druckbeaufschlagungskammer 103 ab, und der Kraftstoff in der Druckbeaufschlagungskammer 113 strömt in den Einlassdurchlass 101 zu der Seite der Kraftstoffkammer 100. Wenn die elektrische Leistung der Spule 45 während eines Bemessungsvorgangs zugeführt wird, wird der bewegliche Kern 43 zusammen mit der Nadel 35 zu dem fixierten Kern 44 angezogen, und das Einlassventilelement 32 gelangt mit dem Einlassventilsitz 311 in Kontakt und schließt. Wenn sich der Tauchkolben 20 von dem Nocken 19 hinwegbewegt, wird das Einlassventil 32 geschlossen, um einen Raum zwischen der Seite der Druckbeaufschlagungskammer 103 und der Seite der Kraftstoffkammer 100 des Einlassdurchlasses 101 zu blockieren, wodurch die Menge des Kraftstoffs, der von der Druckbeaufschlagungskammer 103 in den Einlassdurchlass 101 zu der Seite des Kraftstoffs 100 zurückkehrt, angepasst wird. Demzufolge wird die Menge des Kraftstoffs, der in der Druckbeaufschlagungskammer 103 unter Druck gesetzt wird, bestimmt. Das Einlassventilelement 32 wird geschlossen, um dadurch den Bemessungsvorgang des zurückkehrenden Kraftstoffs von der Druckbeaufschlagungskammer 103 zu dem Einlassdurchlass 101 zu der Seite der Kraftstoffkammer 100 zu beenden.
„Druckbeaufschlagungsvorgang“
Wenn sich der Tauchkolben 20 in einen Zustand, in dem das Einlassventilelement 32 geschlossen ist, weiter von dem Nocken 19 hinweg bewegt, nimmt das Volumen der Druckbeaufschlagungskammer 103 ab, und der Kraftstoff wird in der Druckbeaufschlagungskammer 103 komprimiert und unter Druck gesetzt. Wenn der Druck des Kraftstoffs in der Druckbeaufschlagungskammer 103 gleich oder höher als ein Ventilöffnungsdruck des Austoßventilelements 70 wird, öffnet das Ausstoßventilelement 70 und der Kraftstoff wird von der Druckbeaufschlagungskammer 103 zu der Leitung 6 ausgestoßen.
Wenn die Zufuhr der Leistung zu der Spule 45 gestoppt wird und sich der Tauchkolben 20 zu dem Nocken 19 bewegt, öffnet sich das Einlassventilelement 32 erneut. Demzufolge ist der Druckbeaufschlagungsvorgang zum Druckbeaufschlagen des Kraftstoffs abgeschlossen und der Einlassvorgang zum Ansaugen des Kraftstoffs von der Seite der Kraftstoffkammer 100 des Einlassdurchlasses 101 zu der Seite der Druckbeaufschlagungskammer 103 wird erneut gestartet.
Mit der Wiederholung des „Einlassvorgangs“ des „Bemessungsvorgangs“ und des „Druckbeaufschlagungsvorgangs“ die obenstehend beschrieben sind, setzt die Hochdruckpumpe 1 den aus dem Kraftstofftank 2 angesaugten Kraftstoff unter Druck und stößt ihn aus und führt den Kraftstoff der Kraftstoffschiene 7 zu. Die Zufuhrmenge des Kraftstoffs aus der Hochdruckpumpe 1 zu der Kraftstoffschiene 7 wird durch eine Steuerung einer Zufuhr einer Zeitvorgabe einer elektrischen Leistung zu der Spule 45 des elektromagnetischen Antriebsabschnitt 40 und dergleichen angepasst.
In der vorliegenden Ausführungsform schwenkt sich der Tauchkolben 20, so dass die Achse Ax2 geneigt ist, wenn sich der Tauchkolben 20 innerhalb des zylindrischen Zylinderabschnitts 131 in einem „Einlassvorgang“, einem „Bemessungsvorgang“ und einem „Druckbeaufschlagungsvorgang“ hin- und her bewegt. Aus diesem Grund kann eine ungleichmäßige Abnutzung und ein Hitzeschaden zwischen dem Tauchkolben 20 und dem Zylinder 13 verhindert werden.
Wie obenstehend beschrieben, ist (1) in der vorliegenden Ausführungsform der Mittelpunkt der Belastung in der virtuellen Ebene, welche die Endfläche 901 der Schraubenfeder 90 gegenüber der Druckbeaufschlagungskammer 103 in der Richtung der Achse A×l zugewandt ist, als der obere Belastungsmittelpunkt C1 eingestellt, und der Mittelpunkt der Belastung an der virtuellen Ebene, welche die Endfläche der Schraubenfeder 90, die dem Nocken 19 in Richtung der Achse A×l zugewandt ist, umfasst, ist als der untere Belastungsmittelpunkt C2 definiert. Wenn die Schraubenfeder 90 aus Sicht der Achse A×l betrachtet wird, bewegt sich während einer Bewegung des Tauchkolbens 20 zu der Druckbeaufaschlagungskammer 103 durch die Drehung des Nockens 19 der obere Belastungsmittelpunkt C1 in der einen Richtung entlang des Umfangs der Schraubenfeder 90 und der untere Belastungsmittelpunkt C2 bewegt sich in einer entgegengesetzten Richtung entlang des Umfangs der Schraubenfeder 90 und der untere Belastungsmittelpunkt C2 deckt sich im Wesentlichen mit dem oberen Belastungsmittelpunkt C1 in einer darauffolgenden weiteren Bewegung in der entgegengesetzten Richtung. Aus diesem Grund kehrt sich die laterale Kraft Fs1, die von der Schraubenfeder 90 auf den Tauchkolben 20 wirkt, um, nachdem sie einmalig Null erreicht hat, wenn sich der Tauchkolben 20 von dem unteren Totpunkt zu der Druckbeaufschlagung 103 bewegt. Demzufolge bewegt sich der Tauchkolben 20 mit der geneigten Achse Ax2 zu der Druckbeaufschlagungskammer 103.
Ebenso kehrt sich bei dem oben genannten Aufbau eine laterale Kraft Fs1, die von der Schraubenfeder 90 auf dem Tauchkolben 20 wirkt, um, nachdem sie einmalig null erreicht hat, wenn sich der Tauchkolben 20 von dem oberen Totpunkt zu dem Nocken 19 bewegt. Aus diesem Grund bewegt sich der Tauchkolben 20 mit geneigter Achse Ax2 zu dem Nocken 19. Mit anderen Worten schwenkt der Tauchkolben 20 bei der vorliegenden Ausführungsform, so dass die Achse Ax2 geneigt wird, wenn sich der Tauchkolben 20 innerhalb des zylindrischen Zylinderabschnitts 131 hin- und her bewegt. Demzufolge kann ein Gleiten eines bestimmten Abschnitts der Außenwand des Tauchkolbens 20 auf einem bestimmten Abschnitt der Innenwand des zylindrischen Zylinderabschnitts 131 verhindert werden. Ferner ändert sich eine Größe eines Spalts zwischen der Außenwand des Tauchkolbens 20 und der Innenwand des zylindrischen Zylinderabschnitts 131 kontinuierlich, und in dem Spalt wird immer ein Ölfilm gebildet. Daher kann eine ungleichmäßige Abnutzung und ein Hitzeschaden zwischen dem Tauchkolben 20 und dem Zylinder 13 verhindert werden.
Zudem wird (2) bei der vorliegenden Ausführungsform die Schraubenfeder 90 derart gebildet, dass sich der obere Belastungsmittelpunkt C1 und der untere Belastungsmittelpunkt C2 miteinander in dem Mittelpunkt des Hin- und Her-Bewegungsbereichs des Tauchkolbens 20 decken. Aus diesem Grund kann sich die laterale Kraft, die auf den Tauchkolben 20 wirkt, in dem Mittelpunkt des Hin- und Her-Bewegungsbereichs des Tauchkolbens 20 umgekehrt werden, wenn sich der Tauchkolben 20 hin- und her bewegt. Aus diesem Grund kann eine ungleichmäßige Abnutzung und ein Hitzeschaden zwischen dem Tauchkolben 20 und dem Zylinder 13 effektiver verhindert werden.
Zudem ist (3) bei der vorliegenden Ausführungsform ein oberer enger Kontaktbereich S1 definiert, wenn der Umfangsbereich, in dem der Endabschnitt 911 des Drahtes 91, welcher der Druckbeaufschlagungskammer 103 zugewandt ist, in engem Kontakt mit einem benachbarten Abschnitt des Drahtes 31 der Schraubenfeder 90 in der Richtung der Achse A×l steht, und der Drahtspalt dazwischen null ist. Der Umfangsbereich, in dem ein Endabschnitt 912 des Drahtes 91, welcher dem Nocken 19 zugewandt ist, in engem Kontakt mit einem benachbarten Abschnitt des Drahtes 91 der Schraubenfeder 90 in der Richtung der Achse A×l in Kontakt steht und der Drahtspalt dazwischen null ist, ist als der untere enge Kontaktbereich S2 definiert. Wenn sich der Tauchkolben 20 zu der Druckbeaufschlagungskammer 103 bewegt, dehnt sich der obere enge Kontaktbereich S1 der Schraubenfeder 90 in der einen Richtung entlang des Umfangs der Schraubenfeder 90 aus und der untere enge Kontaktabschnitt S2 dehnt sich in der entgegengesetzten Richtung entlang des Umfangs der Schraubenfeder 90 aus. Mit dem oben genannten Aufbau bewegt sich der obere Belastungsmittelpunkt C1 in einer Richtung entlang des Umfangs der Schraubenfeder 90 und der untere Belastungsmittelpunkt C2 bewegt sich in der entgegengesetzten Richtung entlang des Umfangs der Schraubenfeder 90, wenn sich der Tauchkolben 20 durch die Drehung des Nockens 19 zu der Druckbeaufschlagungskammer 103 bewegt.
(Andere Ausführungsform)
Bei der oben beschriebenen Ausführungsform ist die Schraubenfeder derart ausgebildet, dass sich bei der Betrachtung aus der axialen Richtung der obere Belastungsmittelpunkt in der Richtung entlang des Umfangs der Schraubenfeder bewegt, der untere Belastungsmittelpunkt in der entgegengesetzten Richtung entlang der Schraubenfeder bewegt, und der untere Belastungsmittelpunkt sich mit dem oberen Belastungsmittelpunkt deckt, und sie sich anschließend in der entgegengesetzten Richtung weiterbewegen, wenn sich der Tauchkolben durch eine Drehung des Nockens zu der Druckbeaufschlagungskammer bewegt. Demgegenüber ist in einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung die Schraubenfeder derart ausgebildet, dass sich der untere Belastungsmittelpunkt in der entgegengesetzten Richtung entlang des Umfangs der Schraubenfeder sich so bewegt, dass er sich nicht exakt mit dem oberen Belastungsmittelpunkt deckt, jedoch im Wesentlichen mit dem oberen Belastungsmittelpunkt deckt. Selbst bei dem Aufbau, bei dem sich der obere Belastungsmittelpunkt und der untere Belastungsmittelpunkt im Wesentlichen miteinander decken, schwenkt der Tauchkolben, so dass die Achse geneigt wird, wenn sich der Tauchkolben innerhalb des zylindrischen Zylinderabschnitts hin- und her bewegt. Somit kann ein Gleiten eines bestimmten Abschnitts der Außenwand des Tauchkolbens auf einem bestimmten Abschnitt der Innenwand des zylindrischen Zylinderabschnitts verhindert werden.
Zudem wird in der vorliegenden Ausführungsform, wie obenstehend beschrieben ist, die Schraubenfeder derart ausgebildet, dass sich der obere Belastungsmittelpunkt und der untere Belastungsmittelpunkt in dem Mittelpunkt des Hin- und Herbewegungsbereichs des Tauchkolbens miteinander decken. Andererseits ist in einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung die Schraubenfeder in einer beliebigen anderen Weise ausgebildet, so lange sich der untere Belastungsmittelpunkt innerhalb des Hin- und Herbewegungsbereichs des Tauchkolbens mit oder im Wesentlichen mit dem oberen Belastungsmittelpunkt deckt, und sich danach weiterbewegt.
In einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist die Anzahl der Windungen des Drahtes der Schraubenfeder nicht auf 6,3 Windungen begrenzt, und eine beliebige Anzahl von Windungen kann zulässig sein.
In der oben beschriebenen Ausführungsform ist der Draht der Schraubenfeder in der freien Länge derart ausgebildet, dass der Endabschnitt des Drahtes, welcher der Druckbeaufschlagungskammer zugewandt ist, in engem Kontakt mit einem benachbarten Abschnitt des Drahtes der Schraubenfeder in der axialen Richtung steht, und der Endabschnitt, welcher dem Nocken zugewandt ist, mit einem benachbarten Abschnitt des Drahtes in engem Kontakt steht. Andererseits ist in einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung der Draht der Schraubenfeder derart ausgestaltet, dass der Endabschnitt, welcher der Druckbeaufschlagungskammer zugewandt ist, nicht mit dem benachbarten Abschnitt des Drahtes der Schraubenfeder in der axialen Richtung in engem Kontakt steht, und der Endabschnitt, welcher dem Nocken zugewandt ist, nicht mit dem benachbarten Abschnitt des Drahtes in Kontakt steht. Selbst mit dem oben beschriebenen Aufbau kann der Endabschnitt des Drahtes der Schraubenfeder, welcher der Druckbeaufschlagungskammer zugewandt ist, mit dem benachbarten Abschnitt des Drahtes der Schraubenfeder in der axialen Richtung in Kontakt gelangen oder in engen Kontakt gelangen, und der Endabschnitt, welcher dem Nocken zugewandt ist, kann mit dem benachbarten Draht in Kontakt gelangen oder in engen Kontakt gelangen, falls der Tauchkolben in einem Zustand, bei dem die Hochdruckpumpe an der Verbrennungsmaschine angefügt ist, sich an dem unteren Totpunkt befindet. Wenn sich in diesem Fall innerhalb des Hin- und Her-Bewegungsbereichs des Tauchkolbens der Tauchkolben durch die Drehung des Nockens zu der Druckbeaufschlagungskammer bewegt, bewegt sich der obere Belastungsmittelpunkt in der einen Richtung entlang des Umfangs der Schraubenfeder und der untere Belastungsmittelpunkt bewegt sich in der entgegengesetzten Richtung entlang des Umfangs der Schraubenfeder und der untere Belastungsmittelpunkt kann sich mit dem oberen Belastungsmittelpunkt decken und anschließend in der entgegengesetzten Richtung weiterbewegen.
Ferner sind bei der oben beschriebenen Ausführungsform das obere Gehäuse, das untere Gehäuse, der Halteraufnahmeabschnitt, der Zylinder und der Anschluss des Pumpenkörpers separat voneinander ausgebildet. Demgegenüber können in einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zumindest zwei Elemente von dem oberen Gehäuse, dem unteren Gehäuse, dem Halteraufnahmeabschnitt, dem Zylinder und dem Anschluss einteilig ausgebildet sein.
Ferner kann der Zylinderbodenabschnitt separat von dem zylindrischen Zylinderabschnitt ausgebildet sein. Ferner kann der Zylinderbodenabschnitt integral bzw. einteilig mit dem oberen Gehäuse ausgebildet sein. Anderenfalls kann der Zylinder keinen Zylinderbodenabschnitt aufweisen und lediglich den zylindrischen Zylinderabschnitt aufweisen, und ein Ende des zylindrischen Zylinderabschnitts kann durch das obere Gehäuse abgeschlossen sein. In diesem Fall wird die Druckbeaufschlagungskammer durch die Außenwand des einen Endes des Tauchkolbens, die Innenwand des Zylinders und die Innenwand des oberen Gehäuses eingegrenzt.
Ferner kann in einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung die Hochdruckpumpe an einer Verbrennungsmaschine wie einer Dieselmaschine oder einer anderen Maschine angewendet werden. Zudem kann die Hochdruckpumpe als eine Kraftstoffpumpe verwendet werden, die den Kraftstoff zu einer Vorrichtung oder dergleichen ausstößt, die sich von der Maschine des Fahrzeugs unterscheidet.
Wie obenstehend beschrieben ist, ist die vorliegende Offenbarung nicht auf die oben genannten Ausführungsformen beschränkt, sondern kann in verschiedenen Ausgestaltungen umgesetzt werden, ohne von dem Kern der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Während die vorliegende Offenbarung mit Bezug auf die Ausführungsformen derselben beschrieben worden ist, ist es verständlich, dass die Offenbarung nicht auf die Ausführungsformen und Konstruktionen beschränkt ist. Im Gegensatz hierzu ist die vorliegende Offenbarung dazu gedacht, verschiedene Modifikationen und gleichwertige Anordnungen abzudecken. Obwohl die verschiedenen Elemente in verschiedenen Kombinationen und Ausgestaltungen gezeigt sind, die beispielgebend sind, liegen zudem ebenso andere Kombinationen und Ausgestaltungen, die mehr, weniger oder lediglich ein einzelnes Element umfassen, ebenso im Kern und Umfang der vorliegenden Offenbarung.

Claims

Eine Hochdruckpumpe (1) zur Druckbeaufschlagung und Zufuhr eines Kraftstoffs zu einer Verbrennungsmaschine (9), aufweisend: einen Zylinder (13), der einen zylindrischen Zylinderabschnitt (131) mit einer zylindrischen Form umfasst; einen Tauchkolben (20), der eine Stabform aufweist und von dem ein Ende innerhalb des zylindrischen Zylinderabschnitts hin und her bewegbar angeordnet ist, wobei der Tauchkolben eine Druckbeaufschlagungskammer (103) zur Druckbeaufschlagung des Kraftstoffs zwischen einer Außenwand des einen Endes des Tauchkolbens und einer Innenwand des Zylinders eingrenzt; und eine Schraubenfeder (90), die aus einem Draht (91) ausgebildet ist, der in einer Spiralform gewickelt ist und radial außerhalb des anderen Endes des Tauchkolbens angeordnet ist, wobei die Schraubenfeder das andere Ende des Tauchkolbens von der Druckbeaufschlagungskammer hinweg beaufschlagt und das andere Ende des Tauchkolbens gegen einen Nocken (19) einer angetriebenen Welle (5) der Verbrennungsmaschine drücken kann, wobei ein Belastungsmittelpunkt in einer virtuellen Ebene, die eine Endfläche (901) der Schraubenfeder, die der Druckbeaufschlagungskammer in einer Axialrichtung (Axl) zugewandt ist, umfasst, als ein oberer Belastungsmittelpunkt (C1) definiert ist, und ein Belastungsmittelpunkt in einer virtuellen Ebene, die eine Endfläche (902) der Schraubenfeder, die dem Nocken in der Axialrichtung zugewandt ist, umfasst, als ein unterer Belastungsmittelpunkt (C2) definiert ist; und die Schraubenfeder derart ausgestaltet ist, dass bei Betrachtung in der Axialrichtung sich bei einer Bewegung des Tauchkolbens zu der Druckbeaufschlagungskammer durch eine Drehung des Nocken, der obere Belastungsmittelpunkt in einer Richtung entlang eines Umfangs der Schraubenfeder bewegt, während sich der untere Belastungsmittelpunkt in der entgegengesetzten Richtung entlang des Umfangs der Schraubenfeder bewegt, und sich der untere Belastungsmittelpunkt im Wesentlichen mit dem oberen Belastungsmittelpunkt deckt, und sich anschließend in der entgegengesetzten Richtung weiterbewegt.
Hochdruckpumpe nach Anspruch 1, wobei die Schraubenfeder derart ausgestaltet ist, dass sich der obere Belastungsmittelpunkt und der untere Belastungsmittelpunkt in einen Mittelpunkt des Hin- und Her-Bewegungsbereichs des Tauchkolbens im Wesentlichen miteinander decken.
Hochdruckpumpe nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein Umfangsbereich des Drahtes, in dem ein Endabschnitt (911) des Drahtes, welcher der Druckbeaufschlagungskammer zugewandt ist, in engem Kontakt mit einem benachbarten Abschnitt des Drahtes in der axialen Richtung der Schraubenfeder steht und ein Drahtspalt dazwischen Null ist, als ein oberer enger Kontaktbereich (S1) definiert ist, und ein Umfangsbereich des Drahtes, in dem ein Endabschnitt (912) des Drahtes, welcher dem Nocken zugewandt ist, in engem Kontakt mit einem benachbarten Abschnitt des Drahtes in der Axialrichtung der Schraubenfeder steht und ein Drahtspalt dazwischen Null ist, als ein unterer enger Kontaktbereich (S2) definiert ist; und die Schraubenfeder derart ausgestaltet ist, dass sich der obere enge Kontaktbereich der Schraubenfeder in der einen Richtung entlang des Umfangs der Schraubenfeder ausdehnt, und sich der untere enge Kontaktbereich in der entgegengesetzten Richtung entlang des Umfangs der Schraubenfeder ausdehnt, wenn sich der Tauchkolben zu der Druckbeaufschlagungskammer bewegt.