JP2013524095A - 高圧ポンプ - Google Patents

Abstract

特に空気圧縮型自己着火内燃機関の燃料噴射装置のためのラジアルプランジャポンプ又はインラインプランジャポンプとして機能する高圧ポンプ（１）は、ポンプアセンブリ（１５）と、当該ポンプアセンブリ（１５）に割り当てられたカム（７）を備えた駆動軸（６）と、を備える。ポンプアセンブリ（１５）は、ローラシュー（３０）と、当該ローラシュー（３０）内で保持されるローラ（３１）と、を有する。ローラ（３１）は、カム（７）の滑走面（３４）上を滑走する。カム（７）は、その滑走面（３４）上に緩斜面（４０、４１）を有する。緩斜面（４０、４１）によって、滑走面（３４）上でのローラの有利な案内が保障される。緩斜面（４０、４１）は、片当たりを回避するために必要である。緩斜面が、ローラ上ではなくカム軸上に存在することにより、ローラ（３１）とローラシュー（３１）との間の流体力学的な特性が完璧なものとなる。
【選択図】図２

Description

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

独国特許出願公開第１０２００５０４６６７０号明細書には、内燃機関の燃料噴射装置のための高圧ポンプが開示されている。公知の高圧ポンプはポンプハウジングを有し、ポンプハウジング内には、駆動軸によりストローク運動で駆動されるポンププランジャを含むポンプエレメントが配置されている。ポンププランジャは、ポンプハウジングの或る構成要素のシリンダボア内へと摺動自在に案内され、当該シリンダボア内でポンプ加圧室を画定する。ポンププランジャは、間接的に中空円筒形状のタペットを介して駆動軸上で支持され、その際に、タペットは、ポンププランジャの縦軸の方向に、ポンプハウジングの或る構成要素の孔内へと摺動自在に案内される。タペットの縦軸は、基本的にはポンププランジャの縦軸と同じである。タペット内では、駆動軸の方を向いた末端領域に、支持エレメントが挿入され、当該支持エレメント内で、駆動軸のカム上を転動するローラが回転自在に保持される。ローラの回転軸は、駆動軸の回転軸に対して少なくとも近似的に平行である。支持エレメントは、駆動軸の方を向いた側に、ローラがその中で保持される凹部を有する。

独国特許出願公開第１０２００５０４６６７０号明細書により公知の高圧ポンプは、ローラがタペット内の狭い空間にぎりぎりで案内されるため、ローラの不利な滑走動作が生じ、摩擦力及び摩耗が発生するという欠点がある。

ローラの滑走動作を改善するために、その回転軸に沿ってローラが或る程度摺動しうることを可能とし、更に、円筒形状とは異なる形状でのローラの構成を選択することが構想可能である。これにより、ローラシュー上又は駆動軸のカム上での、負荷が掛かった状態でのローラの縁端の滑走（Ｋａｎｔｅｎｌａｕｆ）が予防されうる。しかしこれにより、円筒形の形状とは異なる形状でのローラの構成のために、ローラとローラシューとの間の摩擦が増大するという欠点が発生する。というのは、ローラとローラシューとの間のより大きな間隙のために、流体力学的な特性が悪化するからである。これにより、ローラの滑走はより滑りが悪くなり、場合によっては駆動機構の損傷に繋がる可能性もある。

請求項１の特徴を備えた本発明に係る高圧ポンプは、カムの滑走面上でのローラの滑走動作を改善するという利点を有する。特に、ローラとローラシューとの間の流体力学的な特性が改善されると共に、カムの滑走面上でのローラの有利な滑走動作が獲得される。

従属請求項に記載される措置によって、請求項１で請求された高圧ポンプの有利な発展形態が可能である。

有利に、滑走面の緩斜面（Ａｂｓｃｈｌａｐｐｕｎｇ）とローラとは、当該ローラが中央に位置する基本ポジションにおいてローラの縁端と滑走面との間に間隙が形成されるように、構成される。その際に更に有利に、滑走面は緩斜面の領域では凸面状に形成される。更に有利に、滑走面の緩斜面は、ローラが中央から外れたポジションでもローラの縁端と滑走面との間に間隙が形成されるように、構成される。これにより、ローラがその中で保持されるローラシュー等に対して、一定の小さな間隙が保障されうる。これにより、カム軸上の緩斜面によって、ローラはその軌道において中央に置かれる。ローラと駆動軸のカムとの間の角度エラーが発生した際には、与圧に基づく押圧力によって、ローラがカムの周囲で傾くことによって、ローラは、緩斜面を通るように案内される。従って、緩斜面によって、傾いた状態でカムがローラを上下に動かすこと（Ｎｏｃｋｅｎｈｏｃｈｌａｕｆ ｄｅｒ Ｒｏｌｌｅ）に対して対処される。特に、ローラの縁端での滑走が予防され、又は少なくとも回避される。

更に有利に、中央の基本ポジションから滑走面の緩斜面の方向へとローラの位置がずれている中央から外れたポジションに、ローラがある際に、ローラの縁端と滑走面との間に形成される間隙は、中央の基本ポジションにある際と近似的に同一の大きさに形成される。これにより、ローラシューとカムとの間の所与の角度エラーの際に常に、中央の基本ポジションへとローラを戻す復元力がローラに対して作用する。その際に更に有利に、滑走面の緩斜面は、カムの端面に至るまで形成される。

更に有利に、滑走面は、少なくとも近似的に円柱側面状に（ｚｙｌｉｎｄｅｒｍａｎｔｅｌｆｏｅｒｍｉｇ）形成された中央の滑走帯を有し、緩斜面はこの中央の滑走帯に隣接する。これにより、中央の基本ポジションにおいて、ローラとカムとの間の有利な滑走動作が獲得される。更に有利に、ローラがその中で保持されるローラシューが設けられ、ローラシューは、滑走面上でローラの滑走方向に対して垂直にローラが摺動しうることを可能とする。その際に、ローラは、好適に基本的に円筒形状のローラとして構成される。これにより、滑走方向に対して直角にローラが摺動する際にも、ローラシューとローラとの間に一定の小さな間隙が保障されうる。これにより、ローラとローラシューとの間の流体力学的な特性の改善が得られる。従って、全体として、ローラの有利な滑走動作が獲得される。

有利に、カムは、その滑走面上に更なる別の緩斜面を有し、緩斜面と更なる別の緩斜面とは、ローラの中央の基本ポジションに対して対称的に形成される。その際に更に有利に、緩斜面と更なる別の緩斜面とは、ローラが中央の基本ポジションへと案内されるように形成される。従って、カム上の緩斜面によって、ローラはその軌道上で中央に位置付けられる。従って、傾いた状態でカムがローラを上下に動かすことに対して対処される。特に、両側での、カムローラの縁端での滑走が予防され、又は少なくとも回避される。

本発明の好適な実施例が、以下の明細書の記載において、添付の図面を用いて記載される。図面では、対応する構成要素に同じ符号が付される。
本発明の一実施例に対応する高圧ポンプの概略的な軸方向の断面図を示す。 本発明の同実施形態の高圧ポンプの、符号ＩＩにより示される部分を示す。

図１は、本発明の一実施形態に対応する高圧ポンプ１の概略的な軸方向の断面図を示す。高圧ポンプ１は、特にラジアルプランジャポンプ又はインラインプランジャポンプとして構成されうる。特に、高圧ポンプ１は、空気圧縮型自己着火内燃機関の燃料噴射装置のための燃料ポンプとして適している。高圧ポンプ１は、好適に、燃料配給部、即ち、ディーゼル燃料を高圧下で蓄える所謂コモンレール（Ｃｏｍｍｏｎ−Ｒａｉｌ）を備えた燃料噴射装置のために使用される。しかしながら、本発明に係る高圧ポンプ１は、他の用途の場合にも適している。

高圧ポンプ１は、複数の部分から成るポンプハウジング２を有する。本実施例では、ポンプハウジング２は、ハウジング部分３と、当該ハウジング部分３と接合されたフランジ４と、を備える。更に、ハウジング部分３と接合されたシリンダヘッド５が設けられる。

ポンプハウジング２内には駆動軸６が配置される。駆動軸６はカム７を含む。カム７は、マルチカム（Ｍｅｈｒｆａｃｈｎｏｃｋｅｎ）としても構成されうる。更に、カム７は、駆動軸６の偏心部としても構成されうる。ハウジング３内には、軸受箇所８が形成される。更に、フランジ４上に、更なる別の軸受箇所９が設けられる。駆動軸６は、軸受箇所８、９上で保持される。

高圧ポンプ１の駆動中に、駆動軸６はその回転軸１０の周りを回転する。軸受箇所８、９は、回転軸１０に対して互いに間隔が置かれ、カム７に対して別々の側に配置される。

高圧ポンプ１は、ポンプアセンブリ１５を有する。高圧ポンプ１は、複数のポンプアセンブリを有してもよい。ポンプアセンブリ１５は、駆動軸６のカム７によって駆動されうる。高圧ポンプ１が更なる別のポンプアセンブリを有する限りにおいて、当該更なる別のポンプアセンブリは、ポンプアセンブリ１５と共に、カム７によって駆動されうる。少なくとも１つのポンプアセンブリを駆動する役割を果たすカム７に対応して、少なくとも１つの更なる別のカムを、駆動軸６上に設けることも可能である。これにより、構成に従って、ラジアルプランジャポンプ又はインラインプランジャポンプが実現されうる。

ポンプハウジング２のハウジング部分３は孔１６を有する。シリンダヘッド５上には、ハウジング部３の孔１６内へと突き出た突出部１７が形成される。ポンプアセンブリ１５は、突起部７及び孔１６の領域内に設けられる。このために、突起部１７は、シリンダボア１８を有し、このシリンダボア１８内に、ポンププランジャ１９が案内される。その際に、ポンププランジャ１９は、シリンダボア１８内でポンプ加圧室２０を画定する。燃料は、吸込み弁２１を介してポンプ加圧室２０内に達する。更に、出口弁２２が設けられ、この出口弁２２を介して、燃料が接続管路２３内へと圧送されうる。接続管路２３は、例えばコモンレールに繋がっている。

シリンダボア１８は、少なくとも近似的に回転軸１０に向かって回転軸１０に対して直角に方向づけられる軸２４を有する。ポンププランジャ１９は、両矢印２５により示されるように、軸２４に沿って摺動可能である。

更に、ポンプアセンブリ１５は、孔１６内に案内された中空円筒形状のタペット本体２６を有する。タペット本体２６内に挿入された連行エレメント（Ｍｉｔｎａｈｍｅｅｌｅｍｅｎｔ）２７が、ポンププランジャ１９の鍔（Ｂｕｎｄ）２８に奥から係合する。その際に、連行エレメントには、タペットばね２９によって力がカム７の方向に加えられる。従って、タペット本体２６の移動の際には、ポンププランジャ１９が一緒に運ばれる。

更に、タペット本体２６内にはローラシュー３０が挿設される。ポンププランジャ１９の鍔２８は、ローラシュー３０に当接する。ローラシュー３０内には、カムローラ３１として構成されたローラ３１が保持される。その際に、ローラ３１は、少なくとも基本的に円筒形状に形成される。これにより、ローラ３１がローラシュー３０内へ有利に案内される。特に、ローラ３１とローラシュー３０との間の有利な流体力学的な特性が得られる。即ち、ローラ３１とローラシュー３０との間の一定の小さな間隙を有する大きな領域が発生する。従って、ローラシュー３０内でのローラ３１の有利な保持が保障される。

カム７は、軸受箇所９の方を向いた端面３２と、軸受箇所８の方を向いた更なる別の端面３３と、を有する。端面３２、３３は互いに反対側を向いている。更に、カム７は滑走面３４を有する。駆動中に、ローラ３１は、例えば滑走方向３５に向かって滑走面３４に沿って滑走する。その際に、滑走面３４は中央の滑走帯３６を有し、この中央の滑走帯３６では、滑走面３４が少なくとも近似的に円柱側面状に形成されている。これにより、図１に示される、滑走面３４上でのローラ３１の中央の基本ポジションが与えられる。その際に、ローラ３１は、自身の軸３７の周りを回転する。

駆動軸６がその回転軸１０の周りを回転する場合には、ローラ３１は滑走面３４に沿って滑走し、従って、カム７のカムストロークに対応して、ポンプアセンンブリ１５のポンププランジャ１９の作動が行われる。これにより、燃料が交互に燃料加圧室２０内へと吸引され、引き続いて、高圧下で接続管路２３を介して圧送される。

高圧ポンプ１の構成が、以下で図２も参照しながらより詳細に記載される。

図２は、同実施形態の高圧ポンプ１の、符号ＩＩにより示される部分を示し、ローラシュー３０、ローラ３１、及び、カム７の一部が示されている。カム７は、その滑走面３４上に、１の緩斜面４０と、他の緩斜面４１と、を有する。その際に、緩斜面４０は端面３２に至るまで広がっている。他方の緩斜面４１は他方の端面３３に至るまで広がっている。更に、緩斜面４０、４１が両方の側から滑走面３４の中央の滑走帯３６に隣接する。従って、本実施例では、中央の滑走帯３６は、上記２つの緩斜面４０、４１と共に、カム７の全滑走面３４に渡って伸びている。

緩斜面４０、４１は、凸面状の緩斜面４０、４１として形成される。少なくとも近似的に円筒形状に形成されたローラ３１に関して、緩斜面４０、４１によって、ローラ３１と滑走面３４との間に小さな間隙４２、４３が形成される。その際に、間隙４２はローラ３１の縁端４４に対応し、間隙４３は更なる別の縁端４５に対応している。これに対して、ローラ３１の中央部４６は、中央の滑走帯３６に当接する。

従って、図１及び図２で示されるローラ３１の中央の基本ポジションにおいて、滑走面３４の中央の滑走帯３６上でのローラ３１の有利な転動が保障される。

高圧ポンプ１の駆動中に、角度４７による角度エラーが発生する可能性がある。角度エラーが発生した場合には、ローラ３１を有するローラシュー３０と、カム７又は軸２４と、の間に、僅かではない角度（ｎｉｃｈｔ ｖｅｒｓｃｈｗｉｎｄｅｎｄｅｒ Ｗｉｎｋｅｌ）４７が生じる。高圧ポンプ１の確実な駆動のために、このような遊びも必要となることもある。

緩斜面４０、４１を有するカム７の構成によって、基本ポジションへとシステムを戻すことが保障される。僅かではない角度４７が生じた際には、与圧に基づく押圧力によって、ローラ３１がカム７の周囲で傾くことによって、ローラ３１は、緩斜面４０、４１を通るように案内される。従って、傾いた状態でカムがローラ３１を上下に動かす際には、緩斜面４０、４１によって、復元力が、ローラ３１に対して、従ってローラシュー３０に対しても作用する。これにより、傾いた状態でカムがローラ３１を上下に動かすことに対して対処される。このことによって、高圧ポンプ１の構成に従って、起こり得るローラ３１の縁端での滑走にも対処される。

上記構成においてローラシュー３１内へのローラ３１の有利な案内が保障されるため、滑走面３４上でのローラ３１の有利な案内と共に、駆動中のローラ３１の最適化された滑走動作が獲得される。

ローラ３１上に緩斜面が設けられる構想可能な構成とは異なって、ローラシュー３０とローラ３１との間の間隙が回避される。従って、本実施例の構成では、ローラシュー３０とローラ３１との間の流体力学的な特性が維持されている。滑りが悪いカムローラ３１が初めから回避されるため、駆動機構の損傷等を予防することが可能である。その際に、負荷が掛かった状態での、ローラシュー３０又はカム７に関する片当たり（Ｋａｎｔｅｎｔｒａｅｇｅｒ）が回避される。

緩斜面４０、４１は、片当たりを回避するために必要である。緩斜面がローラ３１上ではなくカム軸上に存在することにより、ローラ３１とローラシュー３０との間の流体力学的な特性が完璧なものとなりうる。

本発明は、記載される実施例に限定されない。

Claims (10)

1. 高圧ポンプ（１）、特に、空気圧縮型自己着火内燃機関の燃料噴射装置のためのラジアルプランジャポンプ又はインラインプランジャポンプであって、少なくとも１つのポンプアセンブリ（１５）と、前記ポンプアセンブリ（１５）に割り当てられた少なくとも１つのカム（７）を有する駆動軸（６）と、を備え、前記ポンプアセンブリ（１５）は、前記カム（７）の滑走面（３４）上を滑走するローラ（３１）を有する、前記高圧ポンプ（１）において、前記カム（７）は、その滑走面（３４）上に少なくとも１つの緩斜面（４０）を有することを特徴とする、高圧ポンプ（１）。
2. 前記滑走面（３４）の前記緩斜面（４０）と前記ローラ（３１）とは、前記ローラ（３１）が中央に位置する基本ポジションにおいて前記ローラ（３１）の縁端（４４）と前記滑走面（３４）との間に間隙（４２）が形成されるように、構成されることを特徴とする、請求項１に記載の高圧ポンプ。
3. 前記滑走面（３４）は、前記緩斜面（４０）の領域では凸面状に形成されることを特徴とする、請求項２に記載の高圧ポンプ。
4. 前記滑走面（３４）の前記緩斜面（４０）は、前記ローラ（３１）が中央から外れたポジションでも前記ローラ（３１）の縁端（４４）と前記滑走面（３４）との間に間隙（４２）が形成されるように、構成されることを特徴とする、請求項２又は３に記載の高圧ポンプ。
5. 前記中央の基本ポジションから前記滑走面（３４）の前記緩斜面（４０）の方向へと前記ローラ（３１）の位置がずれている中央から外れたポジションに、前記ローラ（３１）がある際に、前記ローラ（３１）の前記縁端（４４）と前記滑走面（３４）との間に形成される前記間隙（４２）は、前記中央の基本ポジションにある際と近似的に同一の大きさに形成されることを特徴とする、請求項４に記載の高圧ポンプ。
6. 前記滑走面（３４）の前記緩斜面（４０）は、前記カム（７）の端面（３２）に至るまで形成されることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の高圧ポンプ。
7. 前記滑走面（３４）は、少なくとも近似的に円柱側面状に形成された中央の滑走帯（３６）を有し、前記緩斜面（４０）は前記中央の滑走帯（３６）に隣接することを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の高圧ポンプ。
8. 前記ローラ（３１）を内部に保持するローラシュー（３０）が設けられ、前記ローラシュー（３０）は、前記滑走面（３４）上で前記ローラ（３１）の滑走方向（３５）に対して垂直に前記ローラ（３１）が摺動しうることを可能とすることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載の高圧ポンプ。
9. 前記カム（７）は、その滑走面（３４）上に更なる別の緩斜面（４１）を有し、前記緩斜面（４０）と前記更なる別の緩斜面（４１）とは、前記ローラの中央の基本ポジションに対して対称的に形成されることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載の高圧ポンプ。
10. 前記緩斜面（４０）と前記更なる別の緩斜面（４１）とは、前記ローラ（３１）が中央の基本ポジションへと案内されるように形成されることを特徴とする、請求項９に記載の高圧ポンプ。
    

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