JP2001510531A - 燃料高圧供給のためのラジアルピストンポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、内燃機関の燃料噴射システム、特にコモンレール式噴射システムにおける燃料高圧供給のためのラジアルピストンポンプであって、ポンプハウジング（２）内に支承された駆動軸（４）が設けられていて、該駆動軸（４）が、偏心的に形成されているか、または周方向にカム状の***部を有しており、さらに駆動軸（４）に関して半径方向で各シリンダ室（１８）内に配置された、有利には複数のピストン（１２）が設けられていて、該ピストン（１２）が、駆動軸（４）の回転によって各シリンダ室（１８）内で半径方向に往復運動可能である形式のものに関する。本発明の枠内では、駆動軸（４）と接触するピストン基部が運転中に損傷されてしまうことが判った。したがって、本発明の課題は、ピストン基部の損傷が阻止されるようなラジアルピストンポンプを提供することである。この課題は、ピストン（１２）と駆動軸（４）との間にそれぞれ１つの横方向力吸収装置（９）が配置されていることにより解決される。このような構成には、長手方向における力だけがピストンに加えられるようになるという利点がある。すなわち、ピストンには実質的にモーメントが作用しなくなる。

Description

【発明の詳細な説明】 燃料高圧供給のためのラジアルピストンポンプ 背景技術 本発明は、内燃機関の燃料噴射システム、特にコモンレール式噴射システムに おける燃料高圧供給のためのラジアルピストンポンプであって、ポンプハウジン グ内に支承された駆動軸が設けられていて、該駆動軸が、偏心的に形成されてい るか、または周方向にカム状の***部を有しており、さらに駆動軸に関して半径 方向で各シリンダ室内に配置された、有利には複数のピストンが設けられていて 、該ピストンが、駆動軸の回転によって各シリンダ室内で半径方向に往復運動可 能である形式のものに関する。 しかし念のため付言しておくと、本発明は単にラジアルピストンポンプにおい てのみ使用されるのではなく、特に所要量制御装置を備えた高圧ポンプにおいて も使用され得る。 このような形式の、内部支持されたラジアルピストンポンプでは、それぞれピ ストンの基部が駆動軸と接触している。ピストンは偏心的に形成された駆動軸ま たは駆動軸に設けられたカム状の***部によって順次に往復運動させられる。そ の場合、回転する駆動軸からピストンに対しては、駆動軸に関して半径方向にお ける力、つまりピストンの長手方向における力が加えられるだけでなく、ピスト ンに対して直交する横方向における力も加えられてしまう。このような横方向力 は各ピストンにモーメントを生ぜしめる。 本発明の枠内では、駆動軸と接触するか、または駆動軸とピストン基部との間 に配置されたリングと接触するようなピストン基部は、運転中に損傷されてしま うことが判った。このことは、特に基部がプレートによって形成されるようなピ ストンにおいて云える。このプレートはケージによってピストンに固定されてい て、ばねによってリングに押圧される。このような特別なピストンでは、しばし ばケージ破損が生じる。ピストン基部の損傷はシリンダ室の部分充填時に多く発 生する。ピストン基部の損傷は不都合である。なぜならば、ピストン基部または 特にケージが破損すると、ラジアルピストンポンプの申し分のない運転がもはや 保証されなくなるからである。 したがって、本発明の課題は、上述した欠点を有しないラジアルピストンポン プを提供することにある。特に、ケージ破損のようなピストン基部の損傷が阻止 されて、部分充填時においてもラジアルピストンポンプの申し分のない運転が保 証されることが望まれる。本発明によるラジアルピストンポンプは最大２０００ バールまでのポンプ圧に耐えられることが望まれる。 この課題は、請求項１に開示されたラジアルピスト ンポンプにより解決される。本発明の特別な構成は請求項２以下に開示されてい る。 上記課題は、内燃機関の燃料噴射システム、特にコモンレール式噴射システム における燃料高圧供給のためのラジアルピストンポンプであって、ポンプハウジ ング内に支承された駆動軸が設けられていて、該駆動軸が、偏心的に形成されて いるか、または周方向にカム状の***部を有しており、さらに駆動軸に関して半 径方向で各シリンダ室内に配置された、有利には複数のピストンが設けられてい て、該ピストンが、駆動軸の回転によって各シリンダ室内で半径方向に往復運動 可能である形式のものにおいて、ピストンと駆動軸との間にそれぞれ１つの横方 向力吸収装置が配置されていることにより解決される。ピストン基部における損 傷はピストンに作用するモーメントにより生ぜしめられる。横方向力吸収装置は ピストンに対して直交する横方向で作用する力を吸収する。このことには、長手 方向における力だけがピストンに加えられるようになるという利点がある。すな わち、ピストンには事実上モーメントが全く作用しなくなるわけである。これに より、駆動軸からピストンに加えられる負荷は著しく減じられる。したがって、 最大２０００バールまでのピーク圧力においても、ピストンの高い耐用寿命が保 証されている。 本発明の有利な構成では、横方向力吸収装置が、そ れぞれ所属のピストンと同じ方向で往復運動可能である。このことにより、駆動 軸から半径方向における力、つまりピストンの長手方向における力を横方向力吸 収装置を介してピストンへ伝達することができることが保証されている。これに よって、ラジアルピストンポンプのピストンの、ポンプの運転のために必要とな る往復運動が保証されている。 本発明の別の有利な構成では、横方向力吸収装置が、それぞれハウジングに設 けられた孔内に案内されており、該孔が、それぞれ所属のシリンダ室と同じ方向 に延びている。このような案内は、高いポンプ圧や迅速な負荷交番においても、 横方向力吸収装置の往復運動を可能にする。特に、シリンダ室内での横方向力吸 収装置のひっかかりが回避される。 本発明のさらに別の有利な構成では、横方向力吸収装置が、バケット形の本体 、つまりバケット体を備えたバケット形タペットである。本発明の枠内では、横 方向力の吸収のためにバケット形タペットが特に好適であるが判った。同じ機能 を満たす、別の形状も同じく可能である。 本発明のさらに別の有利な構成では、バケット形タペットの底部が力吸収プレ ートによって形成されている。力吸収プレートは駆動軸と接触していて、負荷に 応じて種々異なる厚さを有していてよい。力吸収プレートの表面は、高い耐摩耗 性を保証するために特別に 処理されていてよい。 本発明のさらに別の有利な構成では、力吸収プレートが、バケット体によって 案内リングに結合されている。この案内リングはシリンダ室内を滑動する。シリ ンダ室と接触している面は、摩擦力を最小にするために特別に処理されていてよ い。この案内リングは、横方向力吸収装置がシリンダ室内にひっかからないよう にするために働く。案内リングの寸法はポンプ圧と、単位時間当たりの負荷交番 の数とに関連している。 本発明のさらに別の有利な構成では、バケット体に複数の開口が設けられてい る。これらの開口は圧力補償のために働く。これらの開口は、全行程が利用され る場合でも、駆動軸を取り囲む室と各シリンダ室との間に最小限の圧力差しか生 ぜしめられないことを保証する。これにより、有効行程におけるヘルツ応力の増 大が小さく維持され、吸込行程ではエレメントのフル充填もしくは完全充填が保 証されている。 本発明のさらに別の有利な構成では、ピストンが、それぞればねによって、バ ケット形タペットに設けられたそれぞれ所属の力吸収プレートに押圧されている 。ばねの力によってピストンは駆動軸へ向かって運動させられるので、燃料が吸 い込まれる。また、バケット形タペットの力吸収プレートをはねによって駆動軸 に押圧することも可能である。しかしこの場合には、燃料の吸込を保証するため に力吸収プレートがピスト ンに結合されていることが必要となる。ピストンが直接にばね力で負荷される場 合には、このような、力吸収プレートとピストンとの間の結合を不要にすること ができる。このような変化形には、このように形成されたラジアルピストンポン プが簡単かつ廉価に製作され得るという利点がある。さらに、この変化形では、 本発明を公知のラジアルピストンポンプに容易に適用することが可能となる。 本発明のさらに別の有利な構成では、力吸収プレートが、駆動軸に向けられた 側で軽度に球面状に、つまりクラウニング状に形成されている。力吸収プレート を凸面状に形成することは、駆動軸と力吸収プレートとの間の接触面を減小させ るために役立つ。これにより、駆動軸からバケット形タペットに加えられるモー メントが有利に減じられる。力吸収プレートの設計時には、バケット形タペット の弾性変形が考慮されなければならない。 本発明のさらに別の有利な構成では、駆動軸とバケット形タペットとの間にリ ングが配置されている。このリングは駆動軸から力吸収プレートへの力の伝達の ために役立つ。このリングは駆動軸に被さってスライド式に支承されていると有 利である。その場合、リングは円筒状に形成されているか、または多角形状に形 成されていてもよい。 全体的に本発明は、簡単かつ廉価に実現することが できるという利点を有している。さらに、本発明の基本思想を既存のラジアルピ ストンポンプに簡単に適用することができる。この場合、たとえばピストンに設 けられたタペットプレートがバケット形タペットによって代えられる。その上、 特に吸込行程におけるゼロ圧送時の構成部分強度が高められる。 本発明のさらに別の利点、特徴および詳細は、請求項２以下ならびに以下に図 面につき詳しく説明する実施例において記載されている。その場合、請求の範囲 および明細書において記載した特徴は、それぞれそれ自体個々に使用されるか、 または任意の組合せで使用される。以下に、請求の範囲に記載の本発明を実施す るための形態を図面につき詳しく説明する。 第１図は本発明によるラジアルピストンポンプの断面図であり、 第２図は第１図に示したラジアルピストンポンプをＡ−Ｂ線に沿って断面した 図であり、 第３図は本発明によるバケット形タペットを下から見た図であり、 第４図は第３図に示したバケット形タペットをＢ−Ｃ線に沿って断面した図で あり、 第５図は本発明によるラジアルピストンポンプの別の実施例を示す断面図であ り、 第６図は第５図に示したラジアルピストンポンプをＡ−Ｂ線に沿って断面した 図である。 第１図および第２図には内燃機関の燃料噴射システムにおける燃料高圧供給の ためのラジアルピストンポンプが示されている。このラジアルピストンポンプは 組み込まれた所要量制御装置を備えている。燃料供給および計量は調量ユニット （図示しない）を介して行われる。 本発明によるラジアルピストンポンプは特にコモンレール式噴射システムにお いてディーセル機関への燃料供給のために使用される。「コモンレール」とは「 共通の管路」または「共通のレール」と同意義である。慣用の高圧噴射システム 、つまり燃料が複数の別個の管路を介して個々の燃焼室へ圧送されるような高圧 噴射システムとは異なり、コモンレール式噴射システムでは、複数の噴射ノズル に１つの共通の管路から燃料が供給される。 第１図および第２図に示されたラジアルピストンポンプは、ポンプハウジング ２内に支承された駆動軸４を有しており、この駆動軸４は偏心的に形成された軸 区分６を備えている。この偏心的な軸区分６にはリング８が設けられており、こ のリング８に対して軸区分６は回転可能である。リング８は、それぞれ１２０° だけ互いにずらされた３つの平らな面取り部１０を有しており、これらの平らな 面取り部１０には、それぞれ１つのピストン１２が支持されている。ピストン１ ２はそれぞれ１つのシリンダ室１８で駆動軸４に対し て半径方向に往復運動可能に収容されている。 ピストン１２の、駆動軸４へ向けられた端部には、それぞれ１つのばね受け１ ３が固定されており、このばね受け１３に対してばね１４がプレロードもしくは 予負荷をかけられている。ばね１４はピストン１２を力吸収プレート１５に押圧 している。この力吸収プレート１５はバケット形タペット９に所属しており、こ のバケット形タペット９は第３図および第４図に２：１の尺度で拡大されて示さ れている。 第３図に示された、下から見た図から判るように、力吸収プレート１５は円形 のディスクの形状を有しており、このディスクの周面には方形の４つの切欠き１ ６が均一に分配されている。第４図から良く判るように、力吸収プレート１５は バケット体１７によって案内リング１９に結合されている。それぞれ力吸収プレ ート１５からバケット体１７へは、開口１６が延びている。これらの開口１６の 大きさは、バケット形タペット９の往復運動時に、リング８が配置されている室 と、ばね１４が配置されている室との間で圧力補償が行われるように設定されて いる。開口１６は、前記２つの室の間の圧力差がすべての運転状態において最小 となることを保証する。これにより、ピストン１２の有効行程におけるヘルツ応 力（Ｈｅｒｔｚｓｃｈ．Ｐｒｅｓｓｕｎｇ）の増大は小さく維持され、吸込行程 においては、ばね１４が適宜に設計されている場合に 各シリンダ室１８の完全な充填が保証されている。開口１６が設けられていなけ れば、バケット形タペットの往復運動は困難となるか、または全く不可能となる 。 第１図には、力吸収プレート１５がリング８の平らな面取り部１０と接触して いる状態が示されている。リング８は駆動軸４にスライド式に支承されていて、 駆動軸４の回転時に、偏心的に形成された軸区分６によって運動させられる。し かし、この運動は、ピストン行程のために必要とされる、駆動軸４に関して半径 方向の分力もしくは力成分だけでなく、駆動軸４の周方向における力成分、つま りピストン１２に対して直交する横方向の力成分をも有している。すでに述べた 横方向力に相当するこの力成分は望ましくない。なぜならば、このような力成分 はピストンにモーメントを生ぜしめるからである。 本発明によるバケット形タペットは、リング８の周方向における力を吸収する 。バケット形タペット９は第１図および第２図に示されているように、案内リン グ１９にによってハウジング２内の孔２４内に案内されている。孔２４はそれぞ れ所属のシリンダ室１８と同じ方向に延びている。このようにバケット形タペッ ト９がハウジング２に支持されることに基づき、横横方向力はリング８から力吸 収プレート１５と、バケット体１７と、案内リング１９とを介してハウジング２ へ導入される。その結果、ピストン１２には、ピストン１２の各長手方向におけ る力しか加えられなくなる。これにより、ピストン１２の負荷および摩耗は著し く減じられる。 第５図および第６図に図示したラジアルピストンポンプは、第１図および第２ 図に示した実施形にほぼ相当しているので、第１図および第２図に示したラジア ルピストンポンプにおいても、第５図および第６図に示したラジアルピストンポ ンプにおいても使用される構成部分に関しては、同じ符号が使用されている。繰 り返しを避けるために、第５図および第６図においてはこれらの構成部分の説明 を省略する。 第１図および第２図の実施形に対する第５図および第６図の実施形の主相違点 は、第５図および第６図に示したラジアルピストンポンプではリング８が多角形 の形状を有しておらず、円筒状に形成されている点にある。バケット形タペット ９は両実施例において同一のものであって、第３図および第４図に拡大して示し たバケット形タペット９に相当している。

───────────────────────────────────────────────────── 【要約の続き】 ち、ピストンには実質的にモーメントが作用しなくな る。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．内燃機関の燃料噴射システム、特にコモンレール式噴射システムにおける 燃料高圧供給のためのラジアルピストンポンプであって、ポンプハウジング（２ ）内に支承された駆動軸（４）が設けられていて、該駆動軸（４）が、偏心的に 形成されているか、または周方向にカム状の***部を有しており、さらに駆動軸 （４）に関して半径方向で各シリンダ室（１８）内に配置された、有利には複数 のピストン（１２）が設けられていて、該ピストン（１２）が、駆動軸（４）の 回転によって各シリンダ室（１８）内で半径方向に往復運動可能である形式のも のにおいて、ピストン（１２）と駆動軸（４）との間にそれぞれ１つの横方向力 吸収装置（９）が配置されていることを特徴とする、燃料高圧供給のためのラジ アルピストンポンプ。 ２．横方向力吸収装置（９）が、それぞれ所属のピストン（１２）と同じ方向 で往復運動可能である、請求項１記載のラジアルピストンポンプ。 ３．横方向力吸収装置（９）が、それぞれハウジング（２）に設けられた孔（ ２４）内に案内されており、該孔（２４）が、それぞれ所属のシリンダ室（１８ ）と同じ方向に延びている、請求項２記載のラジアルピストンポンプ。 ４．横方向力吸収装置（９）が、バケット体（１７ ）を備えたバケット形タペットである、請求項１から３までのいずれか１項記載 のラジアルピストンポンプ。 ５．バケット形タペット（９）の底部が力吸収プレート（１５）によって形成 されている、請求項４記載のラジアルピストンポンプ。 ６．力吸収プレート（１５）が、バケット体（１７）によって案内リング（１ ９）に結合されている、請求項５記載のラジアルピストンポンプ。 ７．バケット体（１７）に複数の開口（１６）が設けられている、請求項４か ら６までのいずれか１項記載のラジアルピストンポンプ。 ８．ピストン（１２）が、それぞればね（１４）によって、バケット形タペッ ト（９）に設けられたそれぞれ所属の力吸収プレート（１５）に押圧されている 、請求項５から７までのいずれか１項記載のラジアルピストンポンプ。 ９．力吸収プレート（１５）が、駆動軸（４）に向けられた側で軽度にクラウ ニング状に形成されている、請求項５から８までのいずれか１項記載のラジアル ピストンポンプ。 １０．駆動軸（４）とバケット形タペット（９）との間にリング（８）が配置 されている、請求項１から９までのいずれか１項記載のラジアルピストンポンプ 。