DE112019004550T5

DE112019004550T5 - Hochdruckkraftstoffpumpe

Info

Publication number: DE112019004550T5
Application number: DE112019004550.4T
Authority: DE
Inventors: Shingo Tamura; Hiroyuki Yamada; Kiyotaka Ogura
Original assignee: Hitachi Astemo Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2018-10-19
Filing date: 2019-09-13
Publication date: 2021-06-17
Also published as: JP7139442B2; CN112840119B; CN112840119A; JPWO2020080005A1; WO2020080005A1

Abstract

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, eine Hochdruckkraftstoffpumpe zu schaffen, die jegliche der oben beschriebenen Probleme, die mit einer Verringerung der axialen Größe einer Dichtungsstruktur in Beziehung stehen, löst und die Verringerung der axialen Größe der Dichtungsstruktur realisiert. Deshalb enthält eine Hochdruckkraftstoffpumpe 100 Folgendes: einen Tauchkolben 2, der ein Volumen einer Druckkammer ändert; eine Tauchkolbendichtung 13, die einen Abschnitt zwischen einem Außenraum und außenumfangsseitigen Räumen 7s1 und 7s2, die auf einer Außenumfangsseite des Tauchkolbens 2 auf der der Druckkammer gegenüberliegenden Seite gebildet sind, abdichtet; und ein Metallelement 16, das eine Dichtungsstirnfläche 16b1, die einer Stirnfläche der Tauchkolbendichtung 13 auf der Druckkammerseite zugewandt ist, besitzt und auf der Außenumfangsseite des Tauchkolbens 2 angeordnet ist. Ein Durchgangsloch 16f, durch das der außenumfangsseitige Raum 7s1 auf der Druckkammerseite in Bezug auf die Dichtungsstirnfläche 16b1 und der außenumfangsseitige Raum 7s2 auf der der Druckkammer gegenüberliegenden Seite in Bezug auf die Dichtungsstirnfläche 16b1 miteinander kommunizieren, ist auf der radialen Außenseite eines Innenumfangsabschnitts der Dichtungsstirnfläche 16b1 des Metallelements 16 gebildet.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Hochdruckkraftstoffpumpe, die ein Dichtungsabschnitthaltematerial enthält.
Technischer Hintergrund
Als technischer Hintergrund auf diesem technischen Gebiet ist z. B. eine Hochdruckkraftstoffpumpe, die in JP. 2018-514702 A (PTL 1) beschrieben ist, bekannt. Die Hochdruckkraftstoffpumpe von PTL 1 enthält eine Abdichtvorrichtung (eine Kolbendichtung oder eine Niederdruckdichtung), die am Außenumfang eines Kolbens vorgesehen ist und einen Raumbereich auf einer Kraftstoffseite und einen Raumbereich auf einer Ölseite abteilt. Die Abdichtvorrichtung umgibt einen unteren Abschnitt des Kolbens (den Abschnitt, der einem Antrieb zugewandt ist) in der Radialrichtung und die Abdichtvorrichtung und der Kolben sind konfiguriert, relativ verschiebbar zu sein. Die Abdichtvorrichtung ist auf einer radialen Innenseite eines pfostenförmigen Dichtungsträgers (der im Folgenden als ein erster Dichtungsträger bezeichnet wird), der ein Ende (das obere Ende) einer Kolbenfeder trägt, angeordnet und wird durch ein hutförmiges Halteelement (das im Folgenden als ein zweiter Dichtungsträger bezeichnet wird), das über dem ersten Dichtungsträger (auf einer Einlassseite in einer Einsetzrichtung der Abdichtvorrichtung) angeordnet ist, axial gestützt (siehe Absätze 0023 bis 0025 und 2). In diesem Fall ändert sich ein Innendurchmesser des ersten Dichtungsträgers in der Axialrichtung, ist ein Stufenabschnitt zwischen einem oberen Abschnitt mit großem Durchmesser und einem unteren Abschnitt mit kleinem Durchmesser gebildet und ist die Abdichtvorrichtung derart angeordnet, dass sie mit einer Innenumfangsfläche des unteren Abschnitts mit kleinem Durchmesser in Kontakt gelangt. Andererseits ist der zweite Dichtungsträger derart angeordnet, dass er mit der Innenumfangsfläche des oberen Abschnitts mit großem Durchmesser in Kontakt gelangt. Ferner besitzt der zweite Dichtungsträger einen abgekanteten Abschnitt, der nach oben abgekantet ist und bei einem unteren Ende gebildet ist, und der abgekantete Abschnitt ist dem Kolben auf der radialen Innenseite zugewandt (siehe 2).
Entgegenhaltungsliste
Patentliteratur
PTL 1: JP 2018-514702 A
Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
In der Hochdruckkraftstoffpumpe von PTL 1 ist der Stufenabschnitt zwischen dem unteren Abschnitt mit kleinem Durchmesser in Kontakt mit der Abdichtvorrichtung und dem oberen Abschnitt mit großem Durchmesser in Kontakt mit dem zweiten Dichtungsträger vorgesehen und dieser Stufenabschnitt erfordert eine endliche Länge in der Axialrichtung. Deshalb besteht die Möglichkeit, dass der Stufenabschnitt ein Hindernis (ein Problem) zur Verringerung der axialen Größe einer Dichtungsstruktur wird.
Ferner gleitet der Kolben in Bezug auf die Abdichtvorrichtung in der Hochdruckkraftstoffpumpe derart, dass in einem Gleitabschnitt Reibungswärme erzeugt wird. Diese Reibungswärme kann durch Zirkulieren eines Kraftstoffs in der Abdichtvorrichtung gekühlt werden. In der Hochdruckkraftstoffpumpe von PTL 1 zirkuliert der Kraftstoff durch einen Abschnitt auf der radialen Innenseite des abgekanteten Abschnitts, der am unteren Ende des zweiten Dichtungsträgers vorgesehen ist. In diesem Fall wird die Kraftstoffzirkulation behindert, wenn ein Intervall zwischen dem zweiten Dichtungsträger und der Abdichtvorrichtung in der Axialrichtung beschränkt wird. Deshalb besteht die Möglichkeit, dass eine Kraftstoffzirkulationsstruktur, die im zweiten Dichtungsträger konfiguriert ist, ein Hindernis (ein Problem) für die Verringerung der axialen Größe der Dichtungsstruktur wird.
In der obigen Beschreibung werden für Namen der jeweiligen Konfigurationen und Elemente Namen von PTL 1 als Grundlage verwendet. Im Folgenden wird eine Beschreibung unter Bezugnahme auf den Kolben als ein Tauchkolben, die Abdichtvorrichtung (die Kolbendichtung oder die Niederdruckdichtung) als eine Tauchkolbendichtung (ein Dichtungselement), einen Dichtungsträger (einen ersten Dichtungsträger) als ein Dichtungshalteelement oder ein erstes Dichtungsträgerelement und das Halteelement (den zweiten Dichtungsträger) als ein Metallelement (ein zweites Dichtungsträgerelement) gegeben.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, eine Hochdruckkraftstoffpumpe zu schaffen, die jegliche der oben beschriebenen Probleme, die mit der Verringerung der axialen Größe einer Dichtungsstruktur in Beziehung stehen, löst und die Verringerung der axialen Größe der Dichtungsstruktur realisiert.
Lösung des Problems
Um die oben genannten Probleme zu lösen, ist die vorliegende Erfindung derart konfiguriert, dass ein Durchgangsloch in einem Metallelement, das einer Tauchkolbendichtung zugewandt ist, derart gebildet ist, dass ein Kraftstoff in einem Raum unter dem Metallelement zirkuliert wird. Als Ergebnis kann der Kraftstoff im Raum unter dem Metallelement zirkuliert werden, selbst wenn das Metallelement in der Nähe der Tauchkolbendichtung angeordnet ist. Alternativ ist ein Dichtungshalteelement mit einem eingepressten Abschnitt, in den das Metallelement eingepresst ist, an derselben Oberfläche wie eine Innenumfangsfläche des Dichtungshalteelements, das einen Außenumfangsabschnitt der Tauchkolbendichtung hält, versehen. Als Ergebnis besteht kein Bedarf, eine Mündung an der Innenumfangsfläche des Dichtungshalteelements zwischen einem Kontaktabschnitt der Tauchkolbendichtung und dem eingepressten Abschnitt des Metallelements zu schaffen.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, die Hochdruckkraftstoffpumpe zu schaffen, die die Größenverringerung in der Axialrichtung der Dichtungsstruktur realisiert. Weitere Konfigurationen, Operationen und Wirkungen der vorliegenden Erfindung werden in den folgenden Ausführungsformen genau beschrieben.
Figurenliste

1 ist ein Gesamtkonfigurationsdiagramm eines Kraftmaschinensystems, auf das eine Hochdruckkraftstoffpumpe gemäß der vorliegenden Erfindung angewendet wird.
2 ist eine Querschnittansicht, die einen vertikalen Querschnitt (einen Querschnitt parallel zu einer Axialrichtung eines Tauchkolbens) der Hochdruckkraftstoffpumpe als Voraussetzung zum Anwenden der vorliegenden Erfindung darstellt.
3 ist eine Querschnittansicht, die einen horizontalen Querschnitt (einen Querschnitt senkrecht zur Axialrichtung des Tauchkolbens) darstellt, wenn die Hochdruckkraftstoffpumpe von 2 von oben betrachtet wird.
4 ist eine Querschnittansicht, die einen vertikalen Querschnitt (einen Querschnitt parallel zur Axialrichtung des Tauchkolbens) darstellt, wenn die Hochdruckkraftstoffpumpe von 2 aus einer von der von 2 verschiedenen Richtung betrachtet wird.
5 ist eine Querschnittansicht, die einen vertikalen Querschnitt (einen Querschnitt parallel zur Axialrichtung des Tauchkolbens) hinsichtlich einer ersten Ausführungsform (Ausführungsform 1) einer Dichtungsstruktur der vorliegenden Erfindung darstellt.
6 ist eine vergrößerte Querschnittansicht, die die Umgebung einer Tauchkolbendichtung, eines ersten Dichtungsträgerelements und eines Metallelements (eines zweiten Dichtungsträgerelements) von 5 in einer vergrößerten Weise veranschau licht.
. 7 ist eine Querschnittansicht, die entlang der Linie VII-VII genommen wurde und einen Abschnitt auf einer radialen Innenseite des zweiten Dichtungsträgerelements von 6 veranschaulicht.
8 ist eine Ansicht, die die Beziehung zwischen dem Tauchkolben und dem Metallelement (dem zweiten Dichtungsträgerelement) darstellt, bevor (a) und nachdem ((b) und (c)) die Hochdruckkraftstoffpumpe an einer Kraftmaschine angebracht wurde.
9 ist ein vergrößerte Querschnittansicht ähnlich der von 6, die die Umgebung einer Tauchkolbendichtung, eines ersten Dichtungsträgerelements und eines Metallelements (eines zweiten Dichtungsträgerelements) in einer vergrößerten Weise hinsichtlich einer zweiten Ausführungsform (der Ausführungsform 2) der Dichtungsstruktur der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
10 ist eine perspektivische Querschnittansicht des Metallelements (des zweiten Dichtungsträgerelements) der zweiten Ausführungsform.

Beschreibung der Ausführungsformen
Im Folgenden werden Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben.
[Ausführungsform 1]
1 ist ein Gesamtkonfigurationsdiagramm eines Kraftmaschinensystems, auf das eine Hochdruckkraftstoffpumpe gemäß der vorliegenden Erfindung angewendet wird. Ein Abschnitt, der durch eine gestrichelte Linie umgeben ist, gibt einen Hauptkörper einer Hochdruckkraftstoffpumpe 100 und Mechanismen an, und Teile, die in dieser gestrichelten Linie veranschaulicht sind, sind einteilig in ein Pumpengehäuse 1 aufgenommen. Im Übrigen ist 1 die Zeichnung, die einen Betrieb des Kraftmaschinensystems schematisch veranschaulicht, und eine genaue Konfiguration der Hochdruckkraftstoffpumpe ist von einer Konfiguration der Hochdruckkraftstoffpumpe in 2 und den nachfolgenden Zeichnungen verschieden.
Obwohl in der folgenden Beschreibung eine Beschreibung manchmal durch Festlegen einer vertikalen Richtung gegeben ist, verwendet diese vertikale Richtung jede Zeichnung als Grundlage und stimmt nicht notwendigerweise mit einer vertikale Richtung überein, wenn die Hochdruckkraftstoffpumpe 100 an einer Kraftmaschine montiert ist. Ferner wird in der folgenden Beschreibung eine Axialrichtung durch eine Mittelachse 2A (eine Längsrichtung) eines Tauchkolbens 2 (siehe 5) definiert, und diese Axialrichtung ist parallel zur Mittelachse 2A des Tauchkolbens 2.
Kraftstoff in einem Kraftstofftank 20 wird durch eine Speisepumpe 21 auf der Grundlage eines Signals von einer Kraftmaschinensteuereinheit 27 (die im Folgenden als die ECU bezeichnet wird) abgepumpt. Dieser Kraftstoff wird zu einem geeigneten Speisedruck druckbeaufschlagt und durch ein Saugrohr 28 zu einer Niederdruckkraftstoffeinlassöffnung 10a der Hochdruckkraftstoffpumpe 100 geschickt. Die Niederdruckkraftstoffeinlassöffnung 10a ist unter Verwendung eines Einlassverbinders 51 konfiguriert, wie in 3 und 4 veranschaulicht ist.
Der Kraftstoff, der durch die Niederdruckkraftstoffeinlassöffnung 10a verlaufen ist, erreicht eine Saugöffnung 31b eines elektromagnetischen Ventilmechanismus 300, der einen Mechanismus mit variabler Kapazität bildet, über eine Dämpferkammer (10b, 10c), in der ein Druckpulsationsverringerungsmechanismus 9 angeordnet ist. Speziell bildet der elektromagnetische Ventilmechanismus 300 einen elektromagnetischen Einlassventilmechanismus.
Der Kraftstoff, der in den elektromagnetischen Ventilmechanismus 300 strömt, durchläuft die durch das Einlassventil 30 zu öffnende und schließende Einlassöffnung und strömt in eine Druckkammer 11. Ein Nockenmechanismus 93 (siehe 3 und 4) einer Kraftmaschine bringt eine Antriebsleistung für eine Wechselbewegung auf einen Tauchkolben 2 auf. Aufgrund der Wechselbewegung des Tauchkolbens 2 wird Kraftstoff in einem Abwärtshub des Tauchkolbens 2 aus der Einlassöffnung, die durch das Einlassventil 30 geöffnet und geschlossen wird, gesaugt und wird in einem Aufwärtshub der Kraftstoff in der Druckkammer 11 druckbeaufschlagt. Der druckbeaufschlagte Kraftstoff wird durch einen Auslassventilmechanismus 8 zu einer Verteilerleitung 23 gepumpt, an der ein Drucksensor 26 montiert ist. Dann spritzt ein Injektor 24 den Kraftstoff auf der Grundlage eines Signals von der ECU 27 in die Kraftmaschine ein. Die vorliegende Ausführungsform bezieht sich auf die Hochdruckkraftstoffpumpe, die auf ein sogenanntes Brennkraftmaschinensystem mit Direkteinspritzung, in dem der Injektor 24 Kraftstoff direkt in eine Laufbuchse der Kraftmaschine einspritzt, angewendet wird. In der Hochdruckkraftstoffpumpe 100 wird der elektromagnetische Ventilmechanismus 300 durch das Signal gesteuert, das von der ECU 27 zum elektromagnetische Ventilmechanismus 300 gesendet wurde, und eine gewünschte Kraftstoffdurchflussmenge wird durch die Kraftstoffauslassöffnung 12 ausgestoßen.
2 ist eine Querschnittansicht, die einen vertikalen Querschnitt (einen Querschnitt parallel zur Axialrichtung des Tauchkolbens) der Hochdruckkraftstoffpumpe, auf die die vorliegende Erfindung angewendet wird, darstellt. 3 ist eine Querschnittansicht, die einen horizontalen Querschnitt (einen Querschnitt senkrecht zur Axialrichtung des Tauchkolbens) darstellt, wenn die Hochdruckkraftstoffpumpe von 2 von oben betrachtet wird. 4 ist eine Querschnittansicht, die einen vertikalen Querschnitt (einen Querschnitt parallel zur Axialrichtung des Tauchkolbens) darstellt, wenn die Hochdruckkraftstoffpumpe von 2 aus einer von der von 2 verschiedenen Richtung betrachtet wird.
Wie in 2 und 3 veranschaulicht ist, ist die Hochdruckkraftstoffpumpe 100 der vorliegenden Ausführungsform in engem Kontakt mit einem Hochdruckkraftstoffpumpenmontageabschnitt 90 einer Brennkraftmaschine befestigt. Speziell sind Schraubenlöcher 1b in Befestigungsflanschen 1a, die am Pumpengehäuse 1 vorgesehen sind, gebildet und sind mehrere Bolzen (die nicht veranschaulicht sind) in die Schraubenlöcher 1b eingesetzt, wie in 3 veranschaulicht ist. Als Ergebnis wird der Befestigungsflansch 1a in engen Kontakt mit dem Hochdruckkraftstoffpumpenmontageabschnitt 90 der Brennkraftmaschine gebracht und an ihm befestigt. Um zwischen dem Hochdruckkraftstoffpumpenmontageabschnitt 90 und dem Pumpengehäuse 1 abzudichten, werden O-Ringe 61 in Nuten 1c des Pumpengehäuses 1 eingesetzt, um zu verhindern, dass Motoröl nach außen austritt.
Wie in 2 und 4 veranschaulicht ist, ist ein Zylinder 6, der die Wechselbewegung des Tauchkolbens 2 leitet und gemeinsam mit dem Pumpengehäuse 1 die Druckkammer 11 bildet, am Pumpengehäuse 1 angebracht. Das heißt, der Tauchkolben 2 bewegt sich im Zylinder 6 hin und her, um das Volumen der Druckkammer 11 zu ändern. Ferner sind der elektromagnetische Ventilmechanismus 300, der konfiguriert ist, einen Kraftstoff zur Druckkammer 11 zu liefern, und der Auslassventilmechanismus 8, der konfiguriert ist, den Kraftstoff aus der Druckkammer 11 zu einem Auslasskanal auszustoßen, vorgesehen.
Der Zylinder 6 ist in das Pumpengehäuse 1 an seiner Außenumfangsseite eingepresst. Das Pumpengehäuse 1 ist mit einem Einsetzloch zum Einsetzen des Zylinders 6 von der Unterseite und einem konvexen Innenumfangsabschnitt 1d, der zur Innenumfangsseite derart verformt ist, dass er mit einer Unterseite eines festen Abschnitts 6a des Zylinders 6 in Kontakt gelangt, gebildet. Eine Oberseite des konvexen Innenumfangsabschnitts 1d des Pumpengehäuses 1 drückt den festen Abschnitt 6a des Zylinders 6 in der Zeichnung nach oben und der Zylinder 6 ist an einer oberen Stirnfläche derart versiegelt, dass der Kraftstoff, der in der Druckkammer 11 druckbeaufschlagt wird, nicht zu einer Niederdruckseite austritt.
Ein Stößel 92, der eine Drehbewegung eines Nockens 93, der an einer Nockenwelle der Brennkraftmaschine angebracht ist, in eine Auf- und Ab-Bewegung umwandelt und die umgewandelte Bewegung zum Tauchkolben 2 überträgt, ist bei einem unteren Ende des Tauchkolbens 2 vorgesehen. Der Tauchkolben 2 wird durch eine Tauchkolbenvorbelastungsfeder 4 über einen Halter 15 zum Stößel 92 gequetscht. Als Ergebnis kann sich der Tauchkolben 2 gemeinsam mit der Drehbewegung des Nockens 93 auf- und ab-bewegen.
Die Tauchkolbendichtung 13 wird bei einem unteren Ende eines Innenumfangs eines Dichtungshalteelements 7 gehalten und ist in einem Zustand installiert, in dem sie bei einem unteren Abschnitt des Zylinders 6 in der Zeichnung in gleitendem Kontakt mit einem Außenumfang des Tauchkolbens 2 ist. Wenn der Tauchkolben 2 gleitet, wird ein Kraftstoff in einer Hilfskammer 7s1 durch die Tauchkolbendichtung 13 versiegelt, um zu verhindern, dass er in die Brennkraftmaschine strömt. Gleichzeitig verhindert die Tauchkolbendichtung 13, dass Schmieröl (einschließlich Motoröl), das den Gleitabschnitt in der Brennkraftmaschine schmiert, ins Innere des Pumpengehäuses 1 strömt.
Ein Steuerelement 16, das verhindert, dass der Tauchkolben 2 in einem Zustand, in dem die Hochdruckkraftstoffpumpe 100 nicht an der Kraftmaschine angebracht ist, herabfällt, ist an einem oberen Abschnitt der Tauchkolbendichtung 13 angebracht.
Das Dichtungshalteelement 7 ist ein Element, das die Tauchkolbendichtung 13 von der radialen Außenseite und einer axialen Stirnseite (der Unterseite) trägt, und das Steuerelement 16 ist ein Element, das die Tauchkolbendichtung 13 von der weiteren axialen Stirnseite (der Oberseite) trägt. Deshalb wird im Folgenden eine Beschreibung unter Bezugnahme auf das Dichtungshalteelement 7 als ein erstes Dichtungsträgerelement und das Steuerelement 16 als ein zweites Dichtungsträgerelement gegeben. Es ist auch ein Fall vorhanden, in dem das erste Dichtungsträgerelement 7 als ein äußeres Dichtungsträgerelement bezeichnet wird und das zweite Dichtungsträgerelement 16 als ein inneres Dichtungsträgerelement bezeichnet wird, da das zweite Dichtungsträgerelement 16 auf der Innenseite des ersten Dichtungsträgerelements 7 angeordnet ist. Ferner ist das zweite Dichtungsträgerelement (das Steuerelement) 16 ein ringförmiges Element, das aus Metall hergestellt ist, und wird manchmal als ein Metallelement oder ein ringförmiges Element bezeichnet.
Das Steuerelement 16 ist aus einem Metallelement hergestellt und ist in die radiale Innenseite des ersten Dichtungsträgerelements 7 eingepresst und an ihr befestigt. In dem Zustand, in dem die Hochdruckkraftstoffpumpe nicht an der Kraftmaschine angebracht ist, bewegt sich der Tauchkolben 2 aufgrund der Schwerkraft nach unten, jedoch gelangt ein Außenumfangsabschnitt eines Abschnitts mit großem Durchmesser 2a des Tauchkolbens 2 derart in Kontakt mit einer Bodenfläche des Steuerelements 16, dass der Tauchkolben 2 durch das Pumpengehäuse 1 gehalten wird, ohne vom Pumpengehäuse 1 abzufallen.
Wie in 3 und 4 veranschaulicht ist, ist der Einlassverbinder 51 an einem Seitenflächenabschnitt des Pumpengehäuses 1 der Hochdruckkraftstoffpumpe 100 angebracht. Das Einlassverbinder 51 ist mit einer Niederdruckleitung verbunden, die einen Kraftstoff vom Kraftstofftank 20 zur Hochdruckkraftstoffpumpe 100 liefert, und der Kraftstoff wird vom Einlassverbinder 51 zur Innenseite der Hochdruckkraftstoffpumpe 100 geliefert. Ein Einlassfilter 52 verhindert, dass Fremdkörper, die zwischen dem Kraftstofftank 20 und der Niederdruckkraftstoffeinlassöffnung 10a vorhanden sind, durch den Strom des Kraftstoffs in der Hochdruckkraftstoffpumpe 100 absorbiert werden.
Der Kraftstoff, der durch die Niederdruckkraftstoffeinlassöffnung 10a verlaufen ist, durchläuft einen Niederdruckkraftstoffeinlasskanal, der im Pumpengehäuse 1 derart vorgesehen ist, dass er in der vertikalen Richtung verläuft, und strömt zum Druckpulsationsverringerungsmechanismus 9. Der Druckpulsationsverringerungsmechanismus 9 ist im Dämpferkammern 10b und 10c zwischen einer Dämpferabdeckung 14 und einer oberen Stirnfläche des Pumpengehäuses 1 angeordnet und wird von der Unterseite durch ein Halteelement 9a, das an der oberen Stirnfläche des Pumpengehäuses 1 angeordnet ist, gestützt. Speziell ist der Druckpulsationsverringerungsmechanismus 9 ein Metalldämpfer, der durch Überlagern von zwei Metallmembranen konfiguriert ist. Das Innere des Druckpulsationsverringerungsmechanismus 9 wird mit einem Gas im Bereich von 0,3 MPa bis 0,6 MPa gefüllt und ein Außenumfangskantenabschnitt wird durch Schweißen verbunden.
Die Dämpferkammern 10b und 10c, die mit der Niederdruckkraftstoffeinlassöffnung 10a und dem Niederdruckkraftstoffeinlasskanal kommunizieren, sind an Ober- und Unterseiten des Druckpulsationsverringerungsmechanismus 9 gebildet.
Im Übrigen ist das Halteelement 9a mit einem Durchgang gebildet, der mit der Oberseite und der Unterseite des Druckpulsationsverringerungsmechanismus 9 kommuniziert, obwohl er in den Zeichnungen nicht veranschaulicht ist.
Der Kraftstoff, der durch die Dämpferkammern 10b und 10c verlaufen ist, erreicht dann über einen Niederdruckkraftstoffeinlasskanal 10d, der im Pumpengehäuse 1 derart gebildet ist, dass er in der vertikalen Richtung verläuft, die Saugöffnung 31 b des elektromagnetischen Ventilmechanismus 300. Im Übrigen ist die Saugöffnung 31b in einem Einlassventilsitzelement 31, das einen Einlassventilsitz 31a bildet, in der vertikalen Richtung von 3 gebildet, wie in 3 veranschaulicht ist.
Wie in 2 veranschaulicht ist, ist ein Anschluss 46a mit einem Verbinder 46 einteilig geformt und ein unverformtes Ende kann mit der Seite der Kraftmaschinensteuereinheit 27 verbunden werden.
Der elektromagnetische Ventilmechanismus 300 wird unter Bezugnahme auf 3 beschrieben.
Wenn der Tauchkolben 2 sich durch die Drehung des Nockens 93 in Richtung des Nockens 93 bewegt und sich in einem Ansaughubzustand befindet, erhöht sich das Volumen der Druckkammer 11 derart, dass der Kraftstoffdruck in der Druckkammer 11 abnimmt. In diesem Hub wird dann, wenn der Kraftstoffdruck in der Druckkammer 11 niedriger als der Druck der Saugöffnung 31 b wird, das Einlassventil 30 in einen offenen Ventilzustand geschaltet. Wenn das Einlassventil 30 sich in einem Maximalhubzustand befindet, gelangt das Einlassventil 30 in Kontakt mit einem Anschlag 32. Wenn das Einlassventil 30 angehoben wird, wird die Einlassöffnung zwischen dem Einlassventilsitz 31a und dem Einlassventil 30 derart geöffnet, dass der elektromagnetische Ventilmechanismus 300 geöffnet wird. Der Kraftstoff durchläuft die Einlassöffnung zwischen dem Einlassventilsitz 31a und dem Einlassventil 30 und strömt durch ein Loch (einen Kraftstoffdurchgang), das im Pumpengehäuse 1 seitlich gebildet ist, in die Druckkammer 11.
Nachdem der Tauchkolben 2 den Einlasshub abgeschlossen hat, wendet der Tauchkolben 2 zur Aufwärtsbewegung und wechselt zum Aufwärtshub. Hier wird die elektromagnetische Spule 43 in einem nicht erregten Zustand gehalten und keine Magnetvorspannkraft wirkt. Eine Stabvorbelastungsfeder 40 belastet einen konvexen Stababschnitt 35a, der zu einer Außendurchmesserseite eines Stabs 35 konvex ist, vor und wird derart eingestellt, dass sie eine Vorspannkraft besitzt, die nötig und ausreichend ist, das Einlassventil 30 im nicht erregten Zustand offenzuhalten. Obwohl das Volumen der Druckkammer 11 zusammen mit der Aufwärtsbewegung des Tauchkolbens 2 abnimmt, kehrt der Kraftstoff, wenn er in die Druckkammer 11 aufgenommen wurde, durch die Einlassöffnung 30 des Einlassventils 30 im offenen Ventilzustand wieder zurück zum Einlasskanal 10d, der Druck der Druckkammer 11 erhöht sich in diesem Zustand nicht. Dieser Hub wird als ein Rückhub bezeichnet.
In diesem Zustand fließt dann, wenn ein Steuersignal von der ECU 27 an den elektromagnetischen Ventilmechanismus 300 angelegt wird, ein Strom über den Anschluss 46 durch die elektromagnetische Spule 43 (siehe 2). Als Ergebnis wirkt eine magnetische Anziehungskraft zwischen einem Magnetkern 39 und einem Anker 36 derart, dass der Magnetkern 39 und der Anker 36 mit einer magnetischen Anziehungsfläche in Kontakt gebracht werden. Die magnetische Anziehungskraft überwindet die Vorspannkraft der Stabvorbelastungsfeder 40, um den Anker 36 vorzubelasten, und der Anker 36 ist in Eingriff mit dem konvexen Stababschnitt 35a, um den Stab 35 in einer Richtung weg vom Einlassventil 30 zu bewegen.
Zum jetzigen Zeitpunkt wird das Einlassventil 30 durch eine Vorspannkraft einer Einlassventilvorbelastungsfeder 33 und eine Fluidkraft, die durch den Kraftstoff, der in den Einlasskanal 10d strömt, erzeugt wird, geschlossen. Nachdem das Ventil geschlossen worden ist, erhöht sich der Kraftstoffdruck der Druckkammer 11 gemeinsam mit der Aufwärtsbewegung des Tauchkolbens 2 derart, dass er gleich oder höher als der Druck der Kraftstoffauslassöffnung 12 ist, wird der Hochdruckkraftstoff durch den Auslassventilmechanismus 8 ausgestoßen und wird der Hochdruckkraftstoff zur Verteilerleitung 23 geliefert. Dieser Hub wird als ein Auslasshub bezeichnet.
Das heißt, der Aufwärtshub zwischen einem unteren Startpunkt und einem oberen Startpunkt des Tauchkolbens 2 enthält den Rückhub und den Auslasshub. Dann ist es möglich, die Menge des Hochdruckkraftstoffs, die ausgestoßen werden soll, durch Steuern eines Zeitablaufs der Erregung der Spule 43 des elektromagnetischen Ventilmechanismus 300 zu steuern.
Der Tauchkolben 2 besitzt einen Abschnitt mit großem Durchmesser 2a und einen Abschnitt mit kleinem Durchmesser 2b und das Volumen der Hilfskammer 7s1 wird durch die Wechselbewegung des Tauchkolbens 2 erhöht oder verringert. Die Hilfskammer 7s1 kommuniziert mit den Dämpferkammern 10b und 10c über den Kraftstoffdurchgang 10e. Der Kraftstoff strömt aus den Hilfskammern 7s1 zu den Dämpferkammern 10b und 10c und aus den Dämpferkammern 10b und 10c zu den Hilfskammern 7s1, wenn der Tauchkolben 2 absinkt bzw. ansteigt.
Als Ergebnis ist es möglich, eine Kraftstoffdurchflussmenge in die oder aus der Pumpe im Einlasshub oder im Rückhub der Pumpe zu verringern und die Druckpulsation, die in der Hochdruckkraftstoffpumpe 100 auftritt, zu verringern.
Wie in 3 veranschaulicht ist, wird der Auslassventilmechanismus 8, der bei einem Auslass der Druckkammer 11 vorgesehen ist, durch einen Auslassventilsitz 8a, ein Auslassventil 8b, das mit dem Auslassventilsitz 8a in Kontakt gebracht oder von ihm getrennt wird, eine Auslassventilfeder 8c, die das Auslassventil 8b zum Auslassventilsitz 8a vorbelastet, und einen Auslassventilanschlag 8d, der einen Hub (eine Bewegungsentfernung) des Auslassventils 8b definiert, gebildet. Der Auslassventilanschlag 8d und das Pumpengehäuse 1 sind bei einem Widerlagerabschnitt 8e durch Schweißen miteinander verbunden, um einen Strömungsweg, durch den der Kraftstoff von außerhalb strömt, abzusperren.
In einem Zustand, in dem keine Druckdifferenz des Kraftstoffs zwischen der Druckkammer 11 und einer Auslassventilkammer 12a vorhanden ist, wird das Auslassventil 8b durch eine Vorspannkraft, die durch die Auslassventilfeder 8c erzeugt wird, gegen den Auslassventilsitz 8a gedrückt und wird zu einem geschlossenen Ventilzustand geschaltet. Das Auslassventil 8b öffnet sich gegen die Auslassventilfeder 8c, wenn der Kraftstoffdruck in der Druckkammer 11 größer als der Kraftstoffdruck in der Auslassventilkammer 12a wird. Dann wird der Hochdruckkraftstoff in der Druckkammer 11 über die Auslassventilkammer 12a, den Kraftstoffauslasskanal 12b und die Kraftstoffauslassöffnung 12 zur Verteilerleitung 23 ausgestoßen. Beim Öffnen wird das Auslassventil 8b in Kontakt mit dem Auslassventilanschlag 8d gebracht und der Hub ist beschränkt. Deshalb wird der Hub des Auslassventils 8b durch den Auslassventilanschlag 8d geeignet bestimmt. Als Ergebnis ist es möglich, zu verhindern, dass der Kraftstoff, der bei einem hohen Druck in die Auslassventilkammer 12a ausgestoßen wird, wieder in die Druckkammer 11 zurückströmt, weil der Hub zu groß wird und das Auslassventil 8b spät geschlossen wird, und ist es möglich, eine Verschlechterung des Wirkungsgrads der Hochdruckkraftstoffpumpe 100 zu unterbinden.
Die Kraftstoffauslassöffnung 12 ist in einem Auslassverbinder 60 gebildet und der Auslassverbinder 60 ist bei einem Schweißabschnitt 60a an das Pumpengehäuse 1 geschweißt und an ihm befestigt.
Dann wird ein Begrenzungsventilmechanismus 200, der in 2 veranschaulicht ist, beschrieben.
Der Begrenzungsventilmechanismus 200 wird durch einen Begrenzungskörper 201, ein Begrenzungsventil 202, einen Begrenzungsventilhalter 203, eine Begrenzungsfeder 204 und einen Federanschlag 205 gebildet. Der Begrenzungskörper 201 ist mit einem sich verjüngenden Sitzabschnitt versehen. Im Begrenzungsventil 202 wird eine Belastung der Begrenzungsfeder 204 über den Begrenzungsventilhalter 203 aufgebracht, wird gegen den Sitzabschnitt des Begrenzungskörpers 201 gedrückt und sperrt einen Kraftstoff zusammenwirkend mit dem Sitzabschnitt ab.
Wenn der Druck der Kraftstoffauslassöffnung 12 aufgrund eines Fehlers des elektromagnetischen Ventilmechanismus 300 der Hochdruckkraftstoffpumpe 100 anomal hoch wird und einen Solldruck des Begrenzungsventilmechanismus 200 überschreitet, wird der anomale Hochdruckkraftstoff zur Dämpferkammer 10c auf der Niederdruckseite durch einen Begrenzungskanal 213 entlastet. Ein Begrenzungsziel des Begrenzungsventilmechanismus 200 in der vorliegenden Ausführungsform ist die Dämpferkammer 10c, jedoch kann es die Druckkammer 11 sein.
Dann wird eine Konfiguration (eine Dichtungsstruktur) um einen Dichtungsabschnitt (eine Tauchkolbendichtung) der vorliegenden Ausführungsform unter Bezugnahme auf 5, 6 und 7 beschrieben.
5 ist eine Querschnittansicht, die einen vertikalen Querschnitt (einen Querschnitt parallel zur Axialrichtung des Tauchkolbens) hinsichtlich der ersten Ausführungsform (der Ausführungsform 1) der Dichtungsstruktur der vorliegenden Erfindung darstellt.
Eine Dichtungsstruktur SC der vorliegenden Ausführungsform ist unter Verwendung der Tauchkolbendichtung 13, des ersten Dichtungsträgerelements und des Steuerelements (des zweiten Dichtungsträgerelements) konfiguriert.
Die Tauchkolbendichtung 13 verhindert, dass der Kraftstoff in der Hochdruckkraftstoffpumpe 100 in die Kraftmaschine strömt, oder verhindert, dass das Öl in der Kraftmaschine in die Hochdruckkraftstoffpumpe 100 strömt. Die Tauchkolbendichtung 13 besitzt eine Feder13a1, deren oberer Abschnitt in der Radialrichtung verläuft, und eine Feder13a2, deren unterer Abschnitt in der Radialrichtung verläuft. Als Ergebnis wird die Tauchkolbendichtung 13 zwischen der Tauchkolbendichtung 13 und dem zweiten Dichtungsträgerelement 7 durch eine Spannung, die durch die Federn 13a1 und 13a2 erzeugt wird, gehalten.
Die Tauchkolbendichtung 13 besitzt eine Aussparung 13b1, die von einer Stirnfläche (einer Oberseite), die der Hilfskammer 7s1 zugewandt ist, zur der Seite der Hilfskammer 7s1 gegenüberliegenden Seite (der Unterseite) versenkt ist und über den gesamten Umfang auf der radialen Außenseite des Abschnitts mit kleinem Durchmesser 2b gebildet ist. Die Feder 13a1 ist in der Aussparung 13b1 angeordnet. Ferner besitzt die Tauchkolbendichtung 13 eine Aussparung 13b2, die über den gesamten Umfang auf der radialen Außenseite des Abschnitts mit kleinem Durchmesser 2b bei einer Stirnfläche (einer Unterseite) auf der der Stirnfläche (der Oberseite), die der Hilfskammer 7s1 zugewandt ist, gegenüberliegenden Seite gebildet ist und von der Stirnfläche zur Seite der Hilfskammer 7s1 (der Oberseite) versenkt ist. Die Feder 13a2 ist in der Aussparung 13b2 angeordnet.
Die Tauchkolbendichtung 13 ist auf der Innenseite des ersten Dichtungsträgerelements 7 angeordnet. In diesem Fall ist die Tauchkolbendichtung 13 auf der Innenseite des ersten Dichtungsträgerelements 7 in der Radialrichtung und der Axialrichtung angeordnet. Das erste Dichtungsträgerelement 7 besitzt einen innenumfangsseitigen zylindrischen Abschnitt 7a, der die Tauchkolbendichtung 13 aufnimmt. Der innenumfangsseitige zylindrische Abschnitt 7a enthält einen Abschnitt mit großem Durchmesser 7a1, der im oberen Abschnitt gebildet ist, einen Abschnitt mit kleinem Durchmesser 7a2, der im unteren Abschnitt gebildet ist, und einen Verjüngungsabschnitt 7a3, der zwischen dem Abschnitt mit großem Durchmesser 7a1 und dem Abschnitt mit kleinem Durchmesser 7a2 gebildet ist. Auf der radialen Innenseite ist bei einem oberen Ende des Abschnitts mit großem Durchmesser 7a eine Öffnung 7b gebildet. Ferner ist ein Flanschabschnitt 7c, der zur radialen Außenseite verläuft, am oberen Ende des Abschnitts mit großem Durchmesser 7a gebildet und ist ein außenumfangsseitiger zylindrischer Abschnitt 7d derart gebildet, dass er von einem Außenumfangsende des Flanschabschnitts 7c nach unten abgekantet ist.
Das Pumpengehäuse 1 ist mit einem konkaven Abschnitt 1e zum Montieren des ersten Dichtungsträgerelements 7 gebildet und das erste Dichtungsträgerelement 7 wird befestigt, während ein unteres Ende 7d1 des außenumfangsseitigen zylindrischen Abschnitts 7d des ersten Dichtungsträgerelements 7 in ein unteres Ende 1e1 einer Innenumfangsfläche des konkaven Abschnitts 1e eingepresst wird. Deshalb ist ein oberes Ende des ersten Dichtungsträgerelements 7 in den konkaven Abschnitt 1e eingesetzt.
Der Flanschabschnitt 7c bildet einen Trägerabschnitt (einen Federteller), der ein oberes Ende (ein Ende auf der Seite der Druckkammer 11) der Tauchkolbenvorbelastungsfeder 4 trägt. Deshalb ist die Tauchkolbenvorbelastungsfeder 4 zwischen einem inneren zylindrischen Abschnitt 7a und dem außenumfangsseitigen zylindrischen Abschnitt 7d in der Radialrichtung angeordnet. Ein unteres Ende der Tauchkolbenvorbelastungsfeder 4 wird durch den Halter 15 getragen und der Halter 15 bildet einen Federteller am unteren Ende der Tauchkolbenvorbelastungsfeder 4.
Das zweite Dichtungsträgerelement 16 ist auf der Innenseite des ersten Dichtungsträgerelements 7 über der Tauchkolbendichtung 13 (auf der Seite der Öffnung 7b) angeordnet. Die Tauchkolbendichtung 13 ist von der Öffnung 7b in den Innenraum des ersten Dichtungsträgerelements 7 eingesetzt. Ein Bodenabschnitt 7e, der durch Biegen zur radialen Innenseite gebildet ist, ist bei einem unteren Ende des Abschnitts mit kleinem Durchmesser 7a2 des ersten Dichtungsträgerelements 7 vorgesehen und eine Axialposition der Tauchkolbendichtung 13 ist zwischen dem Bodenabschnitt 7e und dem zweiten Dichtungsträgerelement 16 eingeschränkt. Ferner ist eine Radialposition der Tauchkolbendichtung 13 durch das erste Dichtungsträgerelement 7 und den Abschnitt mit kleinem Durchmesser 2b des Tauchkolbens 2 eingeschränkt.
Ein Durchgangsloch 7f, das in der Axialrichtung durchdringt, ist beim Zentrum des Bodenabschnitts 7e des ersten Dichtungsträgerelements 7 vorgesehen und das untere Ende des Abschnitts mit kleinem Durchmesser 2b des Tauchkolbens 2 ist durch das Durchgangsloch 7f eingesetzt und steht zur Außenseite des ersten Dichtungsträgerelements 7 vor.
Die Dichtungsstruktur SC wird unter Bezugnahme auf 6 genauer beschrieben. 6 ist eine vergrößerte Querschnittansicht, die die Umgebung der Tauchkolbendichtung, das erste Dichtungsträgerelement und das Metallelement (das zweite Dichtungsträgerelement) von 5 in einer vergrößerten Weise veranschaulicht. 6 veranschaulicht die Beziehung zwischen dem Tauchkolben 2, dem Steuerelement (dem zweiten Dichtungsträgerelement) und der Tauchkolbendichtung 13, nachdem die Hochdruckkraftstoffpumpe 100 an der Kraftmaschine angebracht worden ist, spezialisiert auf die Dichtungsstruktur SC.
Die Tauchkolbendichtung 13 und das zweite Dichtungsträgerelement 16 sind auf der Innenseite des Abschnitts mit kleinem Durchmesser 7a2 des innenumfangsseitigen zylindrischen Abschnitts 7a des ersten Dichtungsträgerelements 7 vorgesehen. Die Tauchkolbendichtung 13 ist zwischen einem unteren Innenumfangsflächenabschnitt 7a2-2 des Abschnitts mit kleinem Durchmesser 7a2 und einer Außenumfangsoberfläche des Abschnitts mit kleinem Durchmesser 2b des Tauchkolbens 2 eingeklemmt und ist in Kontakt mit dem unteren Innenumfangsflächenabschnitt 7a2-2. Das zweite Dichtungsträgerelement 16 ist in einen oberen Innenumfangsflächenabschnitt 7a2-1 des Abschnitts mit kleinem Durchmesser 7a2 eingepresst und an ihm befestigt. Das heißt, das erste Dichtungsträgerelement (das Dichtungshalteelement) 7 weist den eingepressten Abschnitt 7a2-1, in den das zweite Dichtungsträgerelement (das Metallelement) 16 eingepresst ist, an derselben Oberfläche wie die Innenumfangsfläche 7a2-2 des ersten Dichtungsträgerelements (des Dichtungshalteelements) 7, das einen Außenumfangsabschnitt der Tauchkolbendichtung 13 hält, auf.
Hier ist dieselbe Oberfläche eine zylindrische Innenumfangsfläche, die denselben Innendurchmesser besitzt, und ist in der Axialrichtung kontinuierlich oder eine axial kontinuierliche Oberfläche mit verringertem Durchmesser oder eine Oberfläche mit vergrößertem Durchmesser, deren Innendurchmesser sich mit einer konstanten Rate in der Axialrichtung verringert oder vergrößert. In diesem Fall bedeutet dieselbe Oberfläche nicht, dass ein Abschnitt in Kontakt mit der Tauchkolbendichtung 13 und ein Abschnitt, in den das zweite Dichtungsträgerelement 16 eingepresst ist, sich bei derselbe Position in der Axialrichtung befinden, bedeutet jedoch, dass der Kontaktabschnitt der Tauchkolbendichtung 13, der in der Axialrichtung getrennt ist, und der eingepresste Abschnitt des zweiten Dichtungsträgerelements 16 an einer Oberfläche, die in der Axialrichtung kontinuierlich ist, vorhanden sind.
Das zweite Dichtungsträgerelement 16 besitzt einen außenumfangsseitigen zylindrischen Abschnitt (einen eingepressten zylindrischen Abschnitt) 16a, einen radial verlaufenden Abschnitt 16b, einen abgekanteten Abschnitt (einen innenumfangsseitigen zylindrischen Abschnitt) 16c und einen Abschnitt mit vergrößertem Durchmesser (einen Verjüngungsabschnitt) 16d. Der außenumfangsseitige zylindrische Abschnitt 16a ist in den Abschnitt mit kleinem Durchmesser 7a2 des ersten Dichtungsträgerelements 7 eingepresst und gelangt in Kontakt mit dem oberen Innenumfangsflächenabschnitt 7a2-1. Der radial verlaufende Abschnitt 16b verläuft von einem unteren Ende des außenumfangsseitigen zylindrischen Abschnitts 16a zur radialen Innenseite. Der radial verlaufende Abschnitt 16b ist mit einem Durchgangsloch 16f versehen, das in der Axialrichtung durchdringt. Der abgekantete Abschnitt 16c ist derart gebildet, dass er von einem Innenumfangsende des radial verlaufenden Abschnitts 16b nach oben (zur Öffnung 7b des ersten Dichtungsträgerelements 7) abgekantet ist. Der Abschnitt mit vergrößertem Durchmesser 16d ist derart geweitet, dass sich der Durchmesser von einem oberen Ende des zylindrischen Abschnitts 16a nach oben vergrößert.
Das zweite Dichtungsträgerelement (das Metallelement) 16 ist lediglich auf der radialen Innenseite und der axialen Innenseite des ersten Dichtungsträgerelements (des Dichtungshalteelements) 7 angeordnet. Als Ergebnis kann der Umfang der Mündung während des Pressens des ersten Dichtungsträgerelements 7 und des zweiten Dichtungsträgerelements 16 niedergehalten werden und im ersten Dichtungsträgerelement 7 und im zweiten Dichtungsträgerelement 16 kann eine stabile Festigkeit erhalten werden.
Die Bereitstellung des Abschnitts mit vergrößertem Durchmessers 16d definiert eine Axialposition des zweiten Dichtungsträgerelements 16 in Bezug auf das erste Dichtungsträgerelement 7. Das heißt dann, wenn das zweite Dichtungsträgerelement 16 während des Einpressens des zweiten Dichtungsträgerelements 16 bis zu einer Position, bei der der Abschnitt mit vergrößertem Durchmesser 16d und der Verjüngungsabschnitt 7a3 des ersten Dichtungsträgerelements 7 einander beeinträchtigen, in das erste Dichtungsträgerelement 7 eingesetzt wird, ist es schwierig, das zweite Dichtungsträgerelement 16 weiter nach unten in das erste Dichtungsträgerelement 7 einzusetzen. Auf diese Weise besitzt der Abschnitt mit vergrößertem Durchmesser 16d eine Funktion des Positionierens des zweiten Dichtungsträgerelements 16 in der Axialrichtung.
Die Tauchkolbendichtung 13 ist in Kontakt mit dem unteren Innenumfangsflächenabschnitt 7a2-2 des Abschnitts mit kleinem Durchmesser 7a2, ist jedoch nicht vollständig am unteren Innenumfangsflächenabschnitt 7a2-2 befestigt. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Axialposition der Tauchkolbendichtung 13 fest, da ein unteres Ende am Bodenabschnitt 7e des ersten Dichtungsträgerelements 7 anliegt und ein oberes Ende am radial verlaufenden Abschnitt 16b des zweiten Dichtungsträgerelements 16 anliegt. Wenn es unnötig ist, die Axialposition der Tauchkolbendichtung 13 vollständig festzuhalten, kann eine Lücke zwischen dem radial verlaufenden Abschnitt 16b des zweiten Dichtungsträgerelements 16 und dem oberen Ende der Tauchkolbendichtung 13 vorgesehen sein.
Aufgrund der radialen Spannung, die durch die Feder 13a1 erzeugt wird, wird eine Reibungskraft zwischen der Tauchkolbendichtung 13 und dem Abschnitt mit kleinem Durchmesser 2b des Tauchkolbens 2 erzeugt. Wenn die Kraftmaschine gestartet wird und die Hochdruckkraftstoffpumpe 100 sich im Ansteuerzustand befindet, wird der Durchschnittsdruck von der Speisepumpe 21 an die Tauchkolbendichtung 13 angelegt und die Tauchkolbendichtung 13 wird in 6 nach unten gedrückt. In diesem Fall kann selbst dann, wenn die Reibungskraft zwischen der Tauchkolbendichtung 13 und dem Abschnitt mit kleinem Durchmesser 2b des Tauchkolbens 2 erzeugt wird, die Tauchkolbendichtung 13 in dem Zustand gehalten werden, in dem sie durch den Durchschnittsdruck der Speisepumpe 21 gegen den Bodenabschnitt 7e des ersten Dichtungsträgerelements 7 gedrückt wird.
In der oben beschriebenen Ausführungsform enthält die Hochdruckkraftstoffpumpe 100 den Tauchkolben 2, der das Volumen der Druckkammer 11 ändert; die Tauchkolbendichtung 13, die einen Abschnitt zwischen einem Außenraum und außenumfangsseitigen Räumen 7s1 und 7s2, die auf der Außenumfangsseite des Tauchkolbens 2 auf der der Druckkammer gegenüberliegenden Seite 11 gebildet sind, abdichtet; das zweite Dichtungsträgerelement (das Metallelement) 16, das eine Dichtungsstirnfläche 16b1, die einer Stirnfläche der Tauchkolbendichtung 13 auf der Seite der Druckkammer 11 zugewandt ist, besitzt und auf der Außenumfangsseite des Tauchkolbens 2 angeordnet ist; und das erste Dichtungsträgerelement (das Dichtungshalteelement) 7, das die Tauchkolbendichtung 13 hält und die außenumfangsseitigen Räume 7s1 und 7s2 und den Außenraum abteilt. Ferner besitzt das erste Dichtungsträgerelement (das Dichtungshalteelement) 7 den eingepressten Abschnitt, in den das zweite Dichtungsträgerelement (das Metallelement) 16 eingepresst ist, an derselben Oberfläche wie die Innenumfangsfläche des ersten Dichtungsträgerelements (des Dichtungshalteelements) 7, das einen Außenumfangsabschnitt der Tauchkolbendichtung 13 hält.
In der vorliegenden Ausführungsform befindet sich der eingepresste Abschnitt des zweiten Dichtungsträgerelements 16 in Bezug auf das erste Dichtungsträgerelement 7 an derselben Oberfläche wie ein Einsetzabschnitt der Tauchkolbendichtung 13 in Bezug auf das erste Dichtungsträgerelement 7. Als Ergebnis ist eine Lücke, die zwischen dem ersten Dichtungsträgerelement 7 und dem zweiten Dichtungsträgerelement 16 gebildet ist, an der Oberfläche, an der das zweite Dichtungsträgerelement 16 der Tauchkolbendichtung 13 zugewandt ist, klein und ist es möglich, zu verhindern, dass die Tauchkolbendichtung 13 in diese Lücke eindringt.
In diesem Fall ist es wünschenswert, dass das zweite Dichtungsträgerelement (das Metallelement) 16 aus Metall, das eine Dicke von 0,6 mm oder weniger besitzt, hergestellt ist. Im zweiten Dichtungsträgerelement 16 ist ein Eckabschnitt, der um etwa 90° gebogen ist, zwischen dem außenumfangsseitigen zylindrischen Abschnitt 16a und dem radial verlaufenden Abschnitt 16b gebildet. Wenn ein Radius dieses Eckabschnitts groß wird, besteht die Möglichkeit, dass eine Lücke zwischen dem ersten Dichtungsträgerelement 7 und dem zweiten Dichtungsträgerelement 16 bei diesem Eckabschnitt gebildet ist und die Tauchkolbendichtung 13 in die Lücke eindringt, selbst wenn der außenumfangsseitige zylindrische Abschnitt 16a in das erste Dichtungsträgerelement 7 eingepresst ist. Deshalb wird der Radius des Eckabschnitts derart eingestellt, dass er klein ist, um durch Bilden des zweiten Dichtungsträgerelements 16 mit dem Metall, das die Dicke von 0,6 mm oder weniger besitzt, zu verhindern, dass die Tauchkolbendichtung 13 in die Lücke eindringt.
Es ist wünschenswert, dass das erste Dichtungsträgerelement (das Dichtungshalteelement) 7 aus einem pressgeformten Produkt hergestellt ist. Ferner ist es wünschenswert, dass das zweite Dichtungsträgerelement (das Metallelement) 16 aus einem pressgeformten Produkt hergestellt ist. Als Ergebnis kann die Hochdruckkraftstoffpumpe100 bei niedrigen Kosten serienmäßig hergestellt werden.
Da sich der eingepresste Abschnitt des zweiten Dichtungsträgerelements 16 und der Einsetzabschnitt der Tauchkolbendichtung 13 auf derselben Oberfläche des ersten Dichtungsträgerelements 7 befinden, ist es unnötig, eine Mündung zwischen dem eingepressten Abschnitts des zweiten Dichtungsträgerelements 16 und dem Einsetzabschnitt der Tauchkolbendichtung 13 zu schaffen, und der Umfang der Mündung des Pressformens kann niedergehalten werden. Als Ergebnis kann die stabile Festigkeit für das erste Dichtungsträgerelement 7 erhalten werden. Darüber hinaus können die Materialkosten niedergehalten werden, da der Umfang der Mündung des Pressformens niedergehalten wird. Ferner kann die Entfernung zwischen einem Drehpunkt und einem Schwerpunkt verkürzt werden und der Tauchkolben kann selbst mit einer dünnen Wand gehalten werden.
In der oben beschriebenen Konfiguration ist der obere Abschnitt der Tauchkolbendichtung 13 zu Kraftstoff freigelegt und ist der untere Abschnitt (außerhalb der Pumpe) zu Öl freigelegt. Da die Tauchkolbendichtung 13 aus einem Harzmaterial besteht, wird eine Abnahme der Festigkeit der Tauchkolbendichtung 13 durch eine Änderung der Kraftstofftemperatur oder der Öltemperatur beeinflusst. Ferner steigt die Temperatur der Tauchkolbendichtung 13 auch aufgrund von Gleitwärme, die erzeugt wird, wenn der Tauchkolben 2 auf und ab gleitet.
Im Wesentlichen ist die Festigkeit umso niedriger, je höher die Temperatur der Tauchkolbendichtung 13 wird.
Um den Umfang der Tauchkolbendichtung 13 zu kühlen, ist es wirksam, einen Kraftstoff, der eine niedrigere Temperatur als Öl besitzt, im oberen Abschnitt (in der Pumpe) der Tauchkolbendichtung 13, die zum Kraftstoff freiliegt, zu zirkulieren. Zu diesem Zweck ist es nötig, einen Raum zum Zirkulieren des Kraftstoffs zwischen dem zweiten Dichtungsträgerelement 16 und der Tauchkolbendichtung 13 zu schaffen. Allerdings bewegt sich dann, wenn die radiale Spannung, die durch die Federn 13a1 und 13a2 zwischen der Tauchkolbendichtung 13 und dem ersten Dichtungsträgerelement 7 erzeugt wird, schwächer als die Spannung mit dem Tauchkolben 2 ist, die Tauchkolbendichtung 13 wiederholt gemäß der vertikalen Bewegung des Tauchkolbens 2 zwischen dem zweiten Dichtungsträgerelement 16 und dem ersten Dichtungsträgerelement 7 und es besteht die Möglichkeit, dass die Haltbarkeit der Tauchkolbendichtung 13 abnimmt. Deshalb ist es bevorzugt, die Bewegung der Tauchkolbendichtung 13 niederzuhalten, indem der Raum (die axiale Lücke), der zwischen dem zweiten Dichtungsträgerelement 16 und der Tauchkolbendichtung 13 gebildet ist, so klein wie möglich gestaltet wird. Ferner verursacht eine Zunahme des Raums (der axialen Lücke), der zwischen dem zweiten Dichtungsträgerelement 16 und der Tauchkolbendichtung 13 gebildet ist, eine Zunahme der axialen Abmessung der Dichtungsstruktur SC und somit ist es wünschenswert, diesen Raum (die axiale Lücke) zu verringern.
Deshalb ist wünschenswert, dass das zweite Dichtungsträgerelement 16 derart in das erste Dichtungsträgerelement 7 eingepresst ist, dass es mit der Tauchkolbendichtung 13 in Kontakt gelangt. In diesem Fall ist die Dichtungsstirnfläche 16b1 des zweiten Dichtungsträgerelements (des Metallelements) 16 konfiguriert, mit der Tauchkolbendichtung 13 in Kontakt zu gelangen.
Als Ergebnis kann die Bewegung der Tauchkolbendichtung 13 durch das Metallelement (das zweite Dichtungsträgerelement) 16 niedergehalten werden, selbst wenn die Spannung der Tauchkolbendichtung 13 mit dem Tauchkolben 2 die Spannung mit dem ersten Dichtungsträgerelement 7 überschreitet.
Allerdings besteht dann, wenn die Dichtungsstirnfläche 16b1 des zweiten Dichtungsträgerelements 16 mit der Tauchkolbendichtung 13 in Kontakt gebracht wird oder ein Intervall zwischen der Dichtungsstirnfläche 16b1 und der Tauchkolbendichtung 13 beschränkt ist, die Möglichkeit, dass der Kraftstoff nicht durch den Raum 7s2 auf der Seite der Tauchkolbendichtung 13 zirkuliert wird.
Deshalb ist in der Hochdruckkraftstoffpumpe 100 der vorliegenden Ausführungsform das Durchgangsloch 16f im Metallelement (im zweiten Dichtungsträgerelement) 16 vorgesehen. Speziell enthält die Hochdruckkraftstoffpumpe 100 Folgendes: den Tauchkolben 2, der das Volumen der Druckkammer 11 ändert; die Tauchkolbendichtung 13, die einen Abschnitt zwischen dem Außenraum und den außenumfangsseitigen Räumen 7s1 und 7s2, die auf der Außenumfangsseite des Tauchkolbens 2 auf der der Druckkammer gegenüberliegenden Seite 11 gebildet sind, abdichtet; und das Metallelement 16, das die Dichtungsstirnfläche 16b1 besitzt, die der Stirnfläche der Tauchkolbendichtung 13 auf der Seite der Druckkammer 11 zugewandt ist und auf der Außenumfangsseite des Tauchkolbens 2 angeordnet ist. Darüber hinaus ist die Dichtungsstirnfläche 16b1 des Metallelements 16 mit dem Durchgangsloch 16f, durch das der außenumfangsseitige Raum 7s1 auf der Seite der Druckkammer 11 in Bezug auf die Dichtungsstirnfläche 16b1 und der außenumfangsseitige Raum 7s2 auf der der Druckkammer 11 in Bezug auf die Dichtungsstirnfläche 16b1 gegenüberliegenden Seite miteinander kommunizieren, auf der radialen Außenseite des Innenumfangsabschnitts gebildet.
Insbesondere enthält das zweite Dichtungsträgerelement (das Metallelement) 16 Folgendes: den außenumfangsseitigen zylindrischen Abschnitt 16a, der in den Innenumfangsabschnitt des ersten Dichtungsträgerelements (des Dichtungshalteelements) 7 eingepresst ist; den radial verlaufenden Abschnitt 16b, der vom Ende des außenumfangsseitigen zylindrischen Abschnitts 16a auf der Seite der Tauchkolbendichtung 13 zur radialen Innenseite verläuft; und den innenumfangsseitigen zylindrischen Abschnitt 16c, der derart gebildet ist, dass er vom Innenumfangsende des radial verlaufenden Abschnitts 16b zur gegenüberliegende Seite der Tauchkolbendichtung 13 abgekantet ist. Dann wird das Durchgangsloch 16f im radial verlaufenden Abschnitt 16b gebildet. In diesem Fall wird der innenumfangsseitige zylindrische Abschnitt 16c derart gebogen, dass er vom Bodenabschnitt 16b abgekantet ist, und es ist möglich, die Steifigkeit des innenumfangsseitigen zylindrischen Abschnitts 16c einfach zu verbessern und die Plattendicke, die das zweite Dichtungsträgerelement 16 bildet, zu verringern. Darüber hinaus kann der Radius des Eckabschnitts zwischen dem außenumfangsseitigen zylindrischen Abschnitt 16a und dem radial verlaufenden Abschnitt 16b durch Verringern der Plattendicke des zweiten Dichtungsträgerelements 16 wie oben beschrieben verringert werden.
Das oben beschriebene Durchgangsloch 16f kann einen Kraftstoffzirkulationszustand um die Tauchkolbendichtung 13 verbessern und Hitze, die durch die Reibung zwischen dem Abschnitt mit kleinem Durchmesser 2b des Tauchkolbens 2 und der Tauchkolbendichtung 13 erzeugt wird, kann durch den zirkulierenden Kraftstoff zur Außenseite der Dichtungsstruktur SC freigegeben werden. Insbesondere kann, da die Dichtungsstirnfläche 16b1 des zweiten Dichtungsträgerelements (des Metallelements) 16 auf der radialen Außenseite des Innenumfangsabschnitts mit dem Durchgangsloch 16 versehen ist, der Kraftstoff im unteren Raum 7s2 des zweiten Dichtungsträgerelements 16 wirksam zirkuliert werden und die Kühlwirkung der Tauchkolbendichtung 13 wird verbessert. Als Ergebnis kann die Tauchkolbendichtung 13 ausreichend gekühlt werden und somit ist es möglich, die Hochdruckkraftstoffpumpe 100 zu erhalten, die konfiguriert ist, eine zulässige Temperatur der Tauchkolbendichtung 13 nicht zu überschreiten.
Da die Tauchkolbendichtung 13 durch Schaffen des Durchgangslochs 16f ausreichend gekühlt werden kann, kann das zweite Dichtungsträgerelement 16 in Kontakt mit der Tauchkolbendichtung 13 gebracht oder in der Nähe der Tauchkolbendichtung 13 angeordnet werden. Als Ergebnis kann die axiale Abmessung der Dichtungsstruktur SC verringert werden.
Die Anordnung des Durchgangslochs 16f wird unter Bezugnahme auf 7 beschrieben. 7 ist eine Querschnittansicht, die entlang der Linie VII-VII genommen wurde und einen Abschnitt auf der radialen Innenseite des zweiten Dichtungsträgerelements von 6 veranschaulicht.
Das Durchgangsloch (der Kommunikationsdurchgang) 16f ist durch Öffnen eines Lochs im Bodenabschnitt 16b des zweiten Dichtungsträgerelements 16 gebildet. Ferner ist es wünschenswert, dass das Durchgangsloch 16f aus der Axialrichtung des Tauchkolbens betrachtet direkt über der Aussparung 13b1 der Tauchkolbendichtung 13 gebildet ist. Das Durchgangsloch 16f verursacht, dass ein Kraftstoff sich in der vertikalen Richtung bewegt. Deshalb ist der Kommunikationsdurchgang 16f derart gebildet, dass er mit der Aussparung 13b1 der Tauchkolbendichtung 13 in der Axialrichtung betrachtet überlappt, so dass es möglich ist, die Menge des Kraftstoffs, die sich zwischen dem oberen Raum (der Hilfskammer oder dem außenumfangsseitigen Raum) 7s1 und dem unteren Raum (dem außenumfangsseitigen Raum) 7s2 bewegt, zu erhöhen und die Kühlwirkung der Tauchkolbendichtung 13 weiter zu verbessern.
Wie in 7 veranschaulicht ist, ist der Bodenabschnitt 16b des zweiten Dichtungsträgerelements (des Metallelements) 16 mit mehreren Durchgangslöchern 16f und mehreren Querverbindungsabschnitten 16g versehen. Das heißt, in der vorliegenden Ausführungsform sind die mehreren Durchgangslöcher 16f, die auf der Dichtungsstirnfläche 16b1 des zweiten Dichtungsträgerelements (des Metallelements) 16 gebildet sind, gebildet. Als Ergebnis kann die Menge des Kraftstoffs, der sich zwischen dem oberen Raum 7s1 und dem unteren Raum 7s2 bewegt, erhöht werden, kann der Kraftstoff gleichförmig in der Umfangsrichtung zirkuliert werden und kann eine Vorbelastung der Kühlwirkung in der Umfangsrichtung niedergehalten werden.
Die Durchgangslöcher 16f und die Querverbindungsabschnitte 16g sind in einem Bereich des Bodenabschnitts 16b gebildet, der eine Ringform bildet. Das heißt, die Durchgangslöcher 16f und die Querverbindungsabschnitte 16g sind im Bereich von einem Innenumfangsradius r2 zu einem Außenumfangsradius r1 mit dem Zentrum des zweiten Dichtungsträgerelements 16 gebildet. In diesem Fall ist die Gesamtfläche der Durchgangslöcher 16f größer als die Gesamtfläche der Querverbindungsabschnitte 16g. Das heißt, das zweite Dichtungsträgerelement (das Metallelement) 16 der vorliegenden Ausführungsform besitzt die mehreren Durchgangslöcher 16f in Intervallen in der Umfangsrichtung und besitzt die Querverbindungsabschnitte 16g, die jeweils den außenumfangsseitigen zylindrischen Abschnitt 16a und den innenumfangsseitigen zylindrischen Abschnitt 16c zwischen den zwei benachbarten Durchgangslöchern 16f verbinden. Die Gesamtfläche der Durchgangslöcher 16f, die im radial verlaufenden Abschnitt 16b gebildet sind, ist größer als die Gesamtfläche der Querverbindungsabschnitte 16g, die im radial verlaufenden Abschnitt 16b gebildet sind. Als Ergebnis ist es schwierig, den Strom des Kraftstoffs, der sich zwischen dem oberen Raum 7s1 und dem unteren Raum 7s2 bewegt, zu behindern, und die Menge des Kraftstoffs, der durch die Durchgangslöcher 16f strömt, kann erhöht werden. Deshalb ist es möglich, die Kühlwirkung der Tauchkolbendichtung 13 zu verbessern.
Unter Bezugnahme auf 8 werden Zustände beschrieben, bevor und nachdem die Hochdruckkraftstoffpumpe 100 an der Kraftmaschine angebracht wurde. 8 ist eine Diagrammansicht der Beziehung zwischen dem Tauchkolben und dem Metallelement (dem zweiten Dichtungsträgerelement) bevor (a) und nachdem ((b) und (c)) die Hochdruckkraftstoffpumpe an der Kraftmaschine angebracht wurde. Im Übrigen veranschaulicht (b) einen Zustand, in dem der Tauchkolben sich bei einem unteren Totpunkt befindet, und veranschaulicht (c) einen Zustand, in dem der Tauchkolben sich bei einem oberen Totpunkt befindet.
Bevor die Hochdruckkraftstoffpumpe 100 an einem Motorkopf (8(a)) angebracht wird, wird der Tauchkolben 2 durch die Tauchkolbenvorbelastungsfeder 4 nach unten gedrückt. Zu dieser Zeit besteht die Möglichkeit, dass ein Stufenabschnitt 2c zwischen dem Abschnitt mit großem Durchmesser 2a und dem Abschnitt mit kleinem Durchmesser 2b des Tauchkolbens 2 derart in direkten Kontakt mit der Tauchkolbendichtung 13 gelangt, dass er die Tauchkolbendichtung 13 beschädigt. Deshalb ist das zweite Dichtungsträgerelement (das Steuerelement) 16 als ein Schutzelement für die Tauchkolbendichtung 13 vorgesehen.
Als Ergebnis gelangt der Stufenabschnitt 2c des Tauchkolbens 2 in Kontakt mit einem oberen Ende des innenumfangsseitigen zylindrischen Abschnitts 16c des zweiten Dichtungsträgerelements 16 und eine weitere Bewegung nach unten wird gesteuert. Das heißt, der Tauchkolben 2 besitzt in der Hochdruckkraftstoffpumpe der vorliegenden Ausführungsform den Abschnitt mit großem Durchmesser 2a, den Abschnitt mit kleinem Durchmesser 2b und den Stufenabschnitt 2c zwischen dem Abschnitt mit großem Durchmesser 2a und dem Abschnitt mit kleinem Durchmesser 2b. Das zweite Dichtungsträgerelement (das Metallelement) 16 besitzt den innenumfangsseitigen zylindrischen Abschnitt 16c, der gebildet wird, indem er bei einer Position, die mit dem Stufenabschnitt 2c in der Radialrichtung überlappt, zum Stufenabschnitt 2c gebogen ist.
In 8(a) ist ein Intervall δ1 zwischen dem Stufenabschnitt 2c des Tauchkolbens 2 und dem oberen Ende des innenumfangsseitigen zylindrischen Abschnitts 16c null und das untere Ende des Tauchkolbens 2 befindet sich bei Pa. Zum jetzigen Zeitpunkt ist der Stufenabschnitt 2c nicht in Kontakt mit der Tauchkolbendichtung 13 und die Tauchkolbendichtung 13 kann geschützt werden.
Auf diese Weise besitzt das zweite Dichtungsträgerelement 16 eine Funktion als Steuerelement für die axiale Bewegung der Tauchkolbendichtung 13 und eine Funktion als Steuerelement für die axiale Bewegung des Tauchkolbens 2.
Es ist festzuhalten, dass 8(b) den Zustand veranschaulicht, in dem der Tauchkolben 2 sich beim unteren Totpunkt befindet, wobei die Hochdruckkraftstoffpumpe 100 am Motorkopf angebracht ist. Selbst in diesem Zustand befindet sich das untere Ende des Tauchkolbens 2 bei einer Position Pb, die höher als die Position Pa in 8(a) ist, und ein Intervall 52 zwischen dem Stufenabschnitt 2c des Tauchkolbens 2 und dem oberen Ende des innenumfangsseitigen zylindrischen Abschnitts 16c besitzt einen Wert größer null. 8(c) veranschaulicht den Zustand, in dem der Tauchkolben 2 sich beim oberen Totpunkt befindet, wobei die Hochdruckkraftstoffpumpe 100 am Motorkopf angebracht ist. In diesem Zustand befindet sich das untere Ende des Tauchkolbens 2 bei einer Position Pc, die höher als die Position Pb in 8(b) ist, und ein Intervall δ3 zwischen dem Stufenabschnitt 2c des Tauchkolbens 2 und dem oberen Ende des innenumfangsseitigen zylindrischen Abschnitts 16c besitzt einen Wert größer als 52.
[Zweite Ausführungsform]
Eine Hochdruckkraftstoffpumpe gemäß einer zweiten Ausführungsform (Ausführungsform 2) wird unter Bezugnahme auf 9 und 10 beschrieben. 9 ist eine vergrößerte Querschnittansicht ähnlich der von 6, die die Umgebung einer Tauchkolbendichtung, ein erstes Dichtungsträgerelement und ein Metallelement (ein zweites Dichtungsträgerelement) in einer vergrößerten Weise hinsichtlich der zweiten Ausführungsform (Ausführungsform 2) der Dichtungsstruktur der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. 10 ist eine perspektivische Querschnittansicht des Metallelements (des zweiten Dichtungsträgerelements) der zweiten Ausführungsform. Im Folgenden werden lediglich Teile beschrieben, die von denen in der ersten Ausführungsform verschieden sind. Dieselben Konfigurationen wie in der ersten Ausführungsform werden durch dieselben Bezugszeichen wie in der ersten Ausführungsform bezeichnet und ihre Beschreibung wird unterlassen.
In der vorliegenden Ausführungsform wird ein Teil der Konfiguration des zweiten Dichtungsträgerelements 16 von der der ersten Ausführungsform geändert. Speziell ist das zweite Dichtungsträgerelement 16 nicht mit dem abgekanteten Abschnitt (dem innenumfangsseitigen zylindrischen Abschnitt) 16c und dem Abschnitt mit vergrößertem Durchmesser 16d versehen. Da der Abschnitt mit vergrößertem Durchmesser 16d in der vorliegenden Ausführungsform nicht vorgesehen ist, ist das zweite Dichtungsträgerelement (das Metallelement) 16 lediglich auf der radialen Innenseite in Bezug auf die Innenumfangsfläche 7a2-2 des ersten Dichtungsträgerelements (des Dichtungshalteelements) 7, das einen Außenumfangsabschnitt der Tauchkolbendichtung 13 hält, angeordnet. Als Ergebnis kann der Umfang der Mündung während des Pressens des zweiten Dichtungsträgerelements 16 niedergehalten werden und im zweiten Dichtungsträgerelement 16 kann eine stabile Festigkeit erhalten werden.
In der vorliegenden Ausführungsform ist das zweite Dichtungsträgerelement 16 lediglich auf der radialen Innenseite und auf der axialen Innenseite in Bezug auf den Abschnitt mit kleinem Durchmesser 7a2 des ersten Dichtungsträgerelements 7 angeordnet. Allerdings kann ein oberes Ende des zweiten Dichtungsträgerelements 16 von einem oberen Ende des Abschnitts mit kleinem Durchmesser 7a2 des ersten Dichtungsträgerelements 7 zu der axialen Außenseite (der Oberseite) vorstehen. Allerdings kann, da das zweite Dichtungsträgerelement 16 lediglich auf der axialen Innenseite in Bezug auf den Abschnitt mit kleinem Durchmesser 7a2 des ersten Dichtungsträgerelements 7 angeordnet ist, die axiale Länge des zweiten Dichtungsträgerelements16 kürzer gestaltet werden und der Umfang der Mündung während des Pressens des zweiten Dichtungsträgerelements 16 kann niedergehalten werden.
In der vorliegenden Ausführungsform gelangt der Stufenabschnitt 2c des Tauchkolbens 2 in Kontakt mit einer Bodenfläche 16h des zweiten Dichtungsträgerelements (des Steuerelements) 16 und eine weitere Bewegung des Tauchkolbens 2 nach unten wird gesteuert. Auf diese Weise ist ein Abschnitt des zweiten Dichtungsträgerelements 16, an dem der Stufenabschnitt 2c des Tauchkolbens 2 anliegt, aufgrund einer Differenz einer Form des zweiten Dichtungsträgerelements 16 verschieden. Die weiteren Konfigurationen sind dieselben wie die in der ersten Ausführungsform und die gleichen Wirkungen wie in der ersten Ausführungsform können für die gleichen Konfigurationen wie in der ersten Ausführungsform erhalten werden. Im Übrigen ist der Abschnitt (die Oberfläche) 16h des zweiten Dichtungsträgerelements 16, an dem der Stufenabschnitt 2c des Tauchkolbens 2 anliegt, von dem der ersten Ausführungsform verschieden, jedoch ist die Wirkung, die mit der Bewegungssteuerung des Tauchkolbens 2 in Beziehung steht, die gleiche wie die der ersten Ausführungsform.
In der vorliegenden Ausführungsform ist der Kontaktabschnitt 16h des zweiten Dichtungsträgerelements 16, der mit dem Stufenabschnitt 2c des Tauchkolbens 2 in Kontakt ist, durch eine Ebene senkrecht zur Axialrichtung des Tauchkolbens 2 gebildet.
Das heißt, in der vorliegenden Ausführungsform besitzt der Tauchkolben 2 den Abschnitt mit großem Durchmesser 2a, den Abschnitt mit kleinem Durchmesser 2b und den Stufenabschnitt 2c zwischen dem Abschnitt mit großem Durchmesser 2a und dem Abschnitt mit kleinem Durchmesser 2b und besitzt das zweite Dichtungsträgerelement (das Metallelement) 16 eine Stufenabschnittstirnfläche 16h, die dem Stufenabschnitt 2c zugewandt ist, auf der der Dichtungsstirnfläche 16b1 gegenüberliegenden Seite. Die Stufenabschnittstirnfläche 16h ist dem Stufenabschnitt 2c zugewandt, um die Bewegung des Tauchkolbens 2 zur der Druckkammer gegenüberliegenden Seite 11 vor dem Anbau der Hochdruckkraftstoffpumpe 100 zu steuern.
Gemäß dieser Konfiguration kann eine ausreichende Kontaktfläche zwischen dem Stufenabschnitt 2c des zweiten Dichtungsträgerelements 16 und dem Kontaktabschnitt (der Kontaktfläche) 16h des zweiten Dichtungsträgerelements 16 in der Ebene ausreichend sichergestellt werden. Deshalb wird eine Kontaktkraft über eine große Fläche verteilt und die Beanspruchungskonzentration kann derart gemildert werden, dass die Zuverlässigkeit verbessert wird. Ferner kann dann, wenn es unnötig ist, zu bewirken, dass das zweite Dichtungsträgerelement 16 an der Tauchkolbendichtung 13 anliegt, um die Bewegung der Tauchkolbendichtung 13 zu steuern, eine axiale Abmessung des zweiten Dichtungsträgerelements 16 verringert werden, da es unnötig ist, den innenumfangsseitigen zylindrischen Abschnitt 16c der ersten Ausführungsform zu schaffen. Deshalb ist es einfacher, sowohl eine Schutzfunktion des Dichtungsabschnitts 13, bevor die Hochdruckkraftstoffpumpe 100 an der Kraftmaschine montiert wird, als auch eine Kühlwirkung während des Ansteuerns zu erreichen.
Im Übrigen ist wünschenswert, dass das erste Dichtungsträgerelement (das Dichtungshalteelement) 7 und das zweite Dichtungsträgerelement (das Steuerelement) 16 aus Metallelementen hergestellt werden und unter Verwendung pressgeformter Produkte hergestellt werden. Als Ergebnis kann die Hochdruckkraftstoffpumpe100 bei niedrigen Kosten serienmäßig hergestellt werden.
Die Konfiguration der ersten Ausführungsform kann mit der Konfiguration der vorliegenden Ausführungsform kombiniert werden. Zum Beispiel kann die Konfiguration, in der der Stufenabschnitt 2c des Tauchkolbens 2 mit der Bodenfläche 16c des zweiten Dichtungsträgerelements (des Steuerelements) 16 in Kontakt gebracht wird, auf die erste Ausführungsform angewendet werden und kann das zweite Dichtungsträgerelement 16 der ersten Ausführungsform derart konfiguriert sein, dass es den innenumfangsseitigen zylindrischen Abschnitt 16c nicht enthält. Alternativ kann der Abschnitt mit vergrößertem Durchmesser 16d des zweiten Dichtungsträgerelements 16 in der ersten Ausführungsform auf das zweite Dichtungsträgerelement 16 in der zweiten Ausführungsform angewendet werden.
Die bisher beschriebenen Ausführungsformen zusammenfassend besitzt die Hochdruckkraftstoffpumpe 100 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die folgende Konfiguration.
Die Hochdruckkraftstoffpumpe 100 enthält Folgendes: den Tauchkolben 2, der das Volumen der Druckkammer 11 ändert; die Tauchkolbendichtung 13 in gleitendem Kontakt mit der Außenumfangsoberfläche des Tauchkolbens 2; das erste Dichtungsträgerelement 7, das die Tauchkolbendichtung 13 von der radialen Außenseite und der einen axialen Stirnseite trägt; und das zweite Dichtungsträgerelement 16, das die Tauchkolbendichtung 13 von der weiteren axialen Stirnseite trägt. Das erste Dichtungsträgerelement 7 enthält Folgendes: die Einsetzöffnung 7b, die auf der einen axialen Stirnseite vorgesehen ist, um ein Einsetzen der Tauchkolbendichtung 13 und des zweiten Dichtungsträgerelements 16 in das erste Dichtungsträgerelement 7 zu ermöglichen; den Bodenabschnitt 7e, der auf der weiteren axialen Stirnseite vorgesehen ist und das Durchgangsloch 7f, durch das der Tauchkolben 2 eingesetzt ist, aufweist; und die Innenumfangsflächen 7a2-1 und 7a2-2, die denselben Innendurchmesser besitzen und in einem vorgegebenen Bereich zwischen der Einsetzöffnung 7f und dem Bodenabschnitt 7e gebildet sind. Die Tauchkolbendichtung 13 ist zwischen den Innenumfangsflächen 7a2-1 und 7a2-2 und dem Tauchkolben 2 des ersten Dichtungsträgerelements 7 derart eingeklemmt, dass sie sich auf der Seite des Bodenabschnitts 7e in Bezug auf das zweite Dichtungsträgerelement 16 befindet, und das zweite Dichtungsträgerelement 16 ist in die Innenumfangsfläche 7a2-1 des ersten Dichtungsträgerelements 7 derart eingepresst, dass es sich auf der Seite der Einsetzöffnung 7b in Bezug auf die Tauchkolbendichtung 13 befindet.
Im Übrigen ist die vorliegende Erfindung nicht auf die jeweiligen Ausführungsformen, die oben beschrieben sind, beschränkt und enthält verschiedene Änderungen. Zum Beispiel wurden die oben beschriebenen Ausführungsformen genau beschrieben, um die vorliegende Erfindung in einer einfach verständlichen Weise zu beschreiben, und sind nicht notwendigerweise auf eine beschränkt, die ihre Gesamtkonfiguration enthält. Ferner können einige Konfigurationen einer bestimmte Ausführungsform durch Konfigurationen einer weitere Ausführungsform ersetzt werden und ferner kann auch eine Konfiguration einer weiteren Ausführungsform zu einer Konfiguration einer bestimmten Ausführungsform hinzugefügt werden. Ferner kann ein Hinzufügen, ein Entfernen oder ein Ersetzen weiterer Konfigurationen in Bezug auf einige Konfigurationen jeder Ausführungsform vorgenommen werden.
Bezugszeichenliste

2: Tauchkolben
2a: Abschnitt mit großem Durchmesser des Tauchkolbens 2
2b: Abschnitt mit kleinem Durchmesser des Tauchkolbens 2
2c: Stufenabschnitt des Tauchkolbens 2
7: erstes Dichtungsträgerelement (Dichtungshalteelement)
7a2-1: Innenumfangsfläche des ersten Dichtungsträgerelements 7, in das das zweite Dichtungsträgerelement 16 eingepresst wird
7a2-2: Innenumfangsfläche des ersten Dichtungsträgerelements 7, das den Außenumfangsabschnitt der Tauchkolbendichtung 13 hält
7b: Einsetzöffnung, die im ersten Dichtungsträgerelement 7 konfiguriert ist
7e: Bodenabschnitt des ersten Dichtungsträgerelements 7
7s1,7s2: außenumfangsseitiger Raum
11: Druckkammer
13: Tauchkolbendichtung
16: zweites Dichtungsträgerelement (das Metallelement)
16a: außenumfangsseitiger zylindrischer Abschnitt des zweiten Dichtungsträgerelements 16
16b: radial verlaufender Abschnitt des zweiten Dichtungsträgerelements 16
16b1: Dichtungsstirnfläche des zweiten Dichtungsträgerelements
16c: innenumfangsseitiger zylindrischer Abschnitt des zweiten Dichtungsträgerelements 16
16f: Durchgangsloch
16h: Stufenabschnittstirnfläche, die dem Stufenabschnitt 2c des zweiten Dichtungsträgerelements 16 zugewandt ist
16g: Querverbindungsabschnitt, der den außenumfangsseitigen zylindrischen Abschnitt 16a und den innenumfangsseitigen zylindrischen Abschnitt 16c verbindet
100: Hochdruckkraftstoffpumpe

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2018514702 A [0002, 0003]

Claims

Hochdruckkraftstoffpumpe, die Folgendes umfasst: einen Tauchkolben, der ein Volumen einer Druckkammer ändert; eine Tauchkolbendichtung, die einen Abschnitt zwischen einem Außenraum und einem außenumfangsseitigen Raum, der auf einer Außenumfangsseite des Tauchkolbens auf einer der Druckkammer gegenüberliegenden Seite gebildet ist, abdichtet; und ein Metallelement, das eine Dichtungsstirnfläche, die einer Stirnfläche der Tauchkolbendichtung auf einer Seite der Druckkammer in einer Axialrichtung zugewandt ist, besitzt und auf der Außenumfangsseite des Tauchkolbens angeordnet ist, wobei ein Durchgangsloch, durch das ein außenumfangsseitiger Raum auf der Seite der Druckkammer in Bezug auf die Dichtungsstirnfläche und ein außenumfangsseitiger Raum auf einer der Druckkammer gegenüberliegenden Seite in Bezug auf die Dichtungsstirnfläche miteinander kommunizieren, auf einer radialen Außenseite eines Innenumfangsabschnitts der Dichtungsstirnfläche des Metallelements gebildet ist.
Hochdruckkraftstoffpumpe, die Folgendes umfasst: einen Tauchkolben, der ein Volumen einer Druckkammer ändert; eine Tauchkolbendichtung, die einen Abschnitt zwischen einem Außenraum und einem außenumfangsseitigen Raum, der auf einer Außenumfangsseite des Tauchkolbens auf der der Druckkammer gegenüberliegenden Seite gebildet ist, abdichtet; ein Metallelement, das eine Dichtungsstirnfläche, die einer Stirnfläche der Tauchkolbendichtung auf einer Seite der Druckkammer zugewandt ist, besitzt und auf einer Außenumfangsseite des Tauchkolbens angeordnet ist; und ein Dichtungshalteelement, das die Tauchkolbendichtung hält und den außenumfangsseitigen Raum und den Außenraum unterteilt, wobei das Dichtungshalteelement einen eingepressten Abschnitt, in den das Metallelement eingepresst ist, an derselben Oberfläche wie eine Innenumfangsfläche des Dichtungshalteelements, das einen Außenumfangsabschnitt der Tauchkolbendichtung hält, besitzt.
Hochdruckkraftstoffpumpe nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Tauchkolben einen Abschnitt mit großem Durchmesser, einen Abschnitt mit kleinem Durchmesser und einen Stufenabschnitt zwischen dem Abschnitt mit großem Durchmesser und dem Abschnitt mit kleinem Durchmesser besitzt, das Metallelement eine Stufenabschnittstirnfläche, die dem Stufenabschnitt auf einer der Dichtungsstirnfläche gegenüberliegenden Seite zugewandt ist, besitzt, und die Stufenabschnittstirnfläche dem Stufenabschnitt zugewandt ist, um die Bewegung des Tauchkolbens zu der der Druckkammer gegenüberliegenden Seite vor dem Befestigen der Hochdruckkraftstoffpumpe zu steuern.
Hochdruckkraftstoffpumpe nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Tauchkolben einen Abschnitt mit großem Durchmesser, einen Abschnitt mit kleinem Durchmesser und einen Stufenabschnitt zwischen dem Abschnitt mit großem Durchmesser und dem Abschnitt mit kleinem Durchmesser besitzt und das Metallelement einen innenumfangsseitigen zylindrischen Abschnitt besitzt, der gebildet ist, indem er bei einer Position, die mit dem Stufenabschnitt in einer Radialrichtung überlappt, zum Stufenabschnitt gebogen ist.
Hochdruckkraftstoffpumpe nach Anspruch 1, wobei mehrere der Durchgangslöcher, die an der Dichtungsstirnfläche des Metallelements gebildet sind, gebildet sind.
Hochdruckkraftstoffpumpe nach Anspruch 2, wobei das Metallelement lediglich auf einer radialen Innenseite und einer axialen Innenseite des Dichtungshalteelements angeordnet ist.
Hochdruckkraftstoffpumpe nach Anspruch 2, wobei das Metallelement lediglich auf einer radialen Innenseite in Bezug auf die Innenumfangsfläche des Dichtungshalteelements, das den Außenumfangsabschnitt der Tauchkolbendichtung hält, angeordnet ist.
Hochdruckkraftstoffpumpe nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Dichtungsstirnfläche des Metallelements konfiguriert ist, mit der Tauchkolbendichtung in Kontakt zu sein.
Hochdruckkraftstoffpumpe nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Metallelement aus Metall, das eine Dicke von 0,6 mm oder weniger besitzt, hergestellt ist.
Hochdruckkraftstoffpumpe nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Metallelement aus einem pressgeformten Produkt hergestellt ist.
Hochdruckkraftstoffpumpe nach Anspruch 2, wobei das Dichtungshalteelement aus einem pressgeformten Produkt hergestellt ist.
Hochdruckkraftstoffpumpe nach Anspruch 1, die ferner Folgendes umfasst: ein Dichtungshalteelement, das die Tauchkolbendichtung hält, wobei das Metallelement Folgendes enthält: einen außenumfangsseitigen zylindrischen Abschnitt, der in den Innenumfangsabschnitt des Dichtungshalteelements eingepresst ist; einen radial verlaufenden Abschnitt, der von einem Ende des außenumfangsseitigen zylindrischen Abschnitts auf einer Seite der Tauchkolbendichtung zu einer radialen Innenseite verläuft; und einen innenumfangsseitigen zylindrischen Abschnitt, der derart gebildet ist, dass er von einem Innenumfangsende des radial verlaufenden Abschnitts zu einer der Tauchkolbendichtung gegenüberliegenden Seite abgekantet ist, und das Durchgangsloch im radial verlaufenden Abschnitt gebildet ist.
Hochdruckkraftstoffpumpe nach Anspruch 12, wobei das Metallelement mehrere Durchgangslöcher in einem Intervall in einer Umfangsrichtung besitzt und außerdem Querverbindungsabschnitte besitzt, die jeweils den außenumfangsseitigen zylindrischen Abschnitt und den innenumfangsseitigen zylindrischen Abschnitt zwischen zwei benachbarten Durchgangslöchern verbinden, und eine Gesamtfläche der Durchgangslöcher, die im radial verlaufenden Abschnitt gebildet sind, größer als eine Gesamtfläche der Querverbindungsabschnitte, die im radial verlaufenden Abschnitt gebildet sind, ist.
Hochdruckkraftstoffpumpe, die Folgendes umfasst: einen Tauchkolben, der ein Volumen einer Druckkammer ändert; eine Tauchkolbendichtung in gleitendem Kontakt mit einer Außenumfangsoberfläche des Tauchkolbens; ein erstes Dichtungsträgerelement, das die Tauchkolbendichtung von einer radialen Außenseite und einer axialen Stirnseite trägt; und ein zweites Dichtungsträgerelement, das die Tauchkolbendichtung von einer weiteren axialen Stirnseite trägt, wobei das erste Dichtungsträgerelement Folgendes enthält: eine Einsetzöffnung, die auf der einen axialen Stirnseite vorgesehen ist, um das Einsetzen der Tauchkolbendichtung und des zweiten Dichtungsträgerelements in eine Innenseite des ersten Dichtungsträgerelements zu ermöglichen; einen Bodenabschnitt, der auf der weiteren axialen Stirnseite vorgesehen ist und ein Durchgangsloch besitzt, durch das der Tauchkolben eingesetzt ist; und eine Innenumfangsfläche, die den gleichen Innendurchmesser besitzt und in einem vorgegebenen Bereich zwischen der Einsetzöffnung und dem Bodenabschnitt gebildet ist, die Tauchkolbendichtung zwischen der Innenumfangsfläche des ersten Dichtungsträgerelements und dem Tauchkolben derart eingeklemmt ist, dass sie sich auf einer Seite des Bodenabschnitts des zweiten Dichtungsträgerelements befindet, und das zweite Dichtungsträgerelement in die Innenumfangsfläche des ersten Dichtungsträgerelements derart eingepresst ist, dass es sich auf einer Seite der Einsetzöffnung in Bezug auf die Tauchkolbendichtung befindet.