JP2019508617A - 燃料高圧ポンプおよび燃料噴射システム - Google Patents

Abstract

本発明は、流体接続部（２４）を備える燃料高圧ポンプ（１２）であって、流体接続部（２４）が、ケーシング（１４）に設けられた接続部収容孔（３０）内にねじ込まれており、ねじ込み入力部（４４）が、流体接続部（２４）の内側孔（２６）内に配置されている。本発明はさらに、このような燃料高圧ポンプ（１２）を有する燃料噴射システム（１０）に関する。

Description

本発明は、燃料噴射システム内の燃焼に高圧を加えるための燃料高圧ポンプと、そのような燃料高圧ポンプを有する燃料噴射システムとに関する。

燃料噴射システムにおける燃料高圧ポンプは、燃料に高圧を加えるために使用され、この場合、高圧とは、たとえばガソリン内燃機関では１５０〜６００バールの範囲にあり、ディーゼル内燃機関では１５００〜３０００バールの範囲にある。それぞれの燃料において形成され得る圧力が高ければ高いほど、燃焼室内における燃料の燃焼中に発生するエミッションは小さくなり、このことは特に、エミッションの減少がますます強く望まれる背景のもとでは有利である。

燃料噴射システムでは、燃料が管路を介して、たとえば圧送ポンプを介して燃料高圧ポンプに供給され、次いで燃料高圧ポンプのケーシングの内部で、加圧室内で高圧を加えられる。燃料に加圧室内で高圧が加えられた後に、燃料は再び管路を介して、燃料噴射システムの、燃料高圧ポンプに後置されている構成要素、たとえばいわゆるコモンレールへと導かれる。上述の管路は、それぞれの流体接続部を介して燃料高圧ポンプのケーシングに接続されている。つまり、一方では、燃料を燃料高圧ポンプへと供給する管路と加圧室とを流体接続する低圧接続部を介して、他方では高圧を加えられた燃料を加圧室から導出する、流体的に加圧室に後置された高圧接続部を介して、燃料高圧ポンプのケーシングに接続されている。

システム圧、つまり加圧室内で形成される高圧が高くなればなるほど、ケーシングに固定された流体接続部への要求も大きくなる。したがって、従来一般的であった溶接された流体接続部の代わりに、ねじ締結された流体接続部を使用することが有利である。しかし、ねじ締結された流体接続部は、燃料高圧ポンプの組込み状態において、流体接続部の周りで操作することができないように、いわゆる「誤用」を防止されるべきであるという欠点を有している。したがって、たとえば、さらに接着剤塗布部を有するか、またはかなり高い解除トルクを形成すべく非常に高い締め付けトルクを有する流体接続部を使用することが知られている。これまで使用されてきた両方の解決手段は製造に比較的手間のかかるものであり、したがってコストに結びついている。

したがって、本発明の課題は、上記観点において改善された燃料高圧ポンプを提案することにある。

この課題は、請求項１に記載の特徴の組み合わせを有する燃料高圧ポンプによって解決される。

このような燃料高圧ポンプを有する燃料噴射システムは、並列する独立請求項の対象である。

本発明の有利な構成は、従属請求項の対象である。

燃料噴射システム内の燃料に高圧を加える燃料高圧ポンプは、内部で燃料に高圧が加える加圧室を備えたケーシングと、加圧室に向かって、または加圧室から出るように燃料を導く流体接続部であって、加圧室に流体接続されている内側孔を有している流体接続部とを有している。燃料高圧ポンプはさらに、流体接続部を収容するための、ケーシングに設けられた接続部収容孔を有している。流体接続部は、ねじ結合部により接続収容孔内に固定されている。加えて、ねじ込み入力部が設けられており、このねじ込み入力部を介して、流体接続部を接続部収容孔内へとねじ込むために作用することができ、ねじ込み入力部は、流体接続部の内側孔内に配置されている。

従来、ねじ込み入力部は、たとえば流体接続部において六角頭を設けることによって、流体接続部において外側で接触されるように設けることが規定されていた。これに対して今、このような外側にあるねじ込み入力部を内側入力部に置き換え、これにより流体接続部の、通常は加圧室に向かって、または加圧室から出るように燃料を導くという唯１つの機能を有する内側孔に、ねじ込み入力部という別の機能を対応配置させることが提案される。したがって、燃料が貫流している存在するこの内側孔には、別の課題、すなわちねじ込み入力部を提供するという課題が与えられる。このねじ込み入力部を介して、流体接続部を接続部収容孔内にねじ込むことができる。内側孔内の貫流されるねじ込み入力部を使用することにより、燃料高圧ポンプの分解は困難になる。なぜなら、ねじ込み入力部は、組付け状態では覆われており、一目では見えないからである。内側に位置するねじ込み入力部の使用は、加えて、そうでない場合に使用される外側入力部のためのコストを節約することを可能にする。なぜならば、対応する構造空間を、既にこの外側入力部なしに使用することができるからである。流体接続部の外接寸法を減らし、特に構成部材を全体的に短縮することが可能であり、このことは、使用される原料の減少と、これによる最終的な構成部材コストの減少とをもたらす。したがって、燃料高圧ポンプの公知の組付け法は、従来公知であるよりも、頑丈かつ廉価になる。

有利な構成では、流体接続部が、加圧室内で高圧を加えられた燃料を燃料噴射システムの、燃料高圧ポンプに後置されている構成要素へと導くための高圧接続部である。特に燃料高圧ポンプに設けられた高圧接続部には、燃料において形成されるかなり高いシステム圧により、つまりかなりの高圧によって負荷が加えられており、したがって特に高圧接続部が、溶接された高圧接続部の代わりに、ねじ締結された高圧接続部としてケーシングに固定される。この理由から、燃料高圧ポンプのケーシングに高圧接続部をねじ締結するために、高圧接続部が作用されるねじ込み入力部が高圧接続部の内側孔内に配置されていると、特に有利である。

しかし、低圧接続部がねじ結合部を介してケーシングに固定されている場合に、高圧接続部の他に、燃料高圧ポンプのケーシングに設けられた低圧接続部にも、この内側に位置するねじ込み入力部を備えることも可能である。

好適には、流体接続部が、接続部収容孔の壁に接触する接触領域と、燃料を導くための管路を形成する管路領域とを有している。この場合、内側孔は、接触領域において、燃料を集めるための収容容積を形成し、かつ管路領域において管路孔を形成する。この場合、ねじ込み入力部は、管路孔に統合して配置されている。

好適には、接触領域に配置されている集合容積は、加圧室からの高圧を加えられた燃料を収容するために設けられている。

したがって、集合容積内では、流体接続部の内側孔が、管路孔内における径よりも大きな内径を有している。接続する管路孔を備える集合容積を設けることは、流体技術的に特に有利であり、管路孔を燃料高圧ポンプの加圧室に直接に配置するよりも良好に適している。なぜならば、これにより高圧を加えられた燃料が流体的にいくらか減速されて流体接続部の管路領域内へと導かれるからである。この管路領域において、つまり管路孔内にねじ込み入力部が統合されていると特に有利である。なぜならば、これにより燃料高圧ポンプの組付け時に外側から簡単に作用することが可能であるからである。

好適には、流体接続部の外面が、接触領域において、接続部収容孔内に配置された雌ねじ山と協働するための雄ねじ山を有している。この場合、流体接続部は、管路領域において、作用面を有しない平滑な外面を備えて、特に円筒形に形成されている。流体接続部を接続部収容孔内に組み付ける場合に、流体接続部の雄ねじ山が接続部収容孔の雌ねじ山内にねじ込まれ、これにより、組付け後には、外側からはアクセス不能である。ここで、流体接続部が、接続部収容孔を越えて突出している領域において平滑な外壁を有している場合、流体接続部は、外側からの作用に対して保護されている。なぜならば、工具を当て付けることができる作用面が存在していないからである。したがって、外壁が平滑に形成されているだけではなく円筒形であると、特に有利である。

さらに、外壁が、たとえば組付け時にトルクを受けるかまたは補償することができる接着剤塗布部のような、トルクを受けるためのコーティングをさらに有していると有利である。

有利には、ねじ込み入力部が、内側孔内で、角穴、特に六角穴として、またはローブ穴（耳たぶ状曲線穴）、特にヘックスローブ穴として形成されている。流体接続部の存在する内側孔を別の目的のために使用する場合、つまり流体接続部と接続部収容孔との間のねじ結合部にトルクを伝達するために使用する場合、たとえばヘックスローブ穴のような幾何学的に丸み付けされた形状が最適である。このことから生じる利点は、一方では、誤用から保護された、外側からは確認することができないねじ込み入力部であり、他方では、コスト減少をもたらす小さな構造形式である。

好適には、ねじ込み入力部内に、平滑な内面、たとえば円筒形の内面を有する挿入体が導入されている。たとえば、この挿入体は、形状結合式に、たとえば上記のヘックスローブ穴に係合するエレメントであってよく、これによりヘックスローブ穴は、燃料高圧ポンプにおける組み付け後に、この付加的な挿入体によって使用不能にされる。

好適には、ケーシングと流体接続部とが、ねじ結合部に固定力を加える少なくとも１つの圧着部によって互いに固定されている。この場合、たとえば圧着部は、特に流体接続部の周囲に３６０°にわたって延びるようにケーシングに配置されている。代替的には、流体接続部の周囲に対称的に分配されて、流体接続部の周囲にそれぞれ１２０°にわたって延びるように配置されている少なくとも３つの圧着部を配置することも可能である。

代替的には、ケーシングと流体接続部とが、ねじ結合部に固定力を加える少なくとも１つのかしめ部によって互いに固定されていることも可能である。この場合、たとえば、流体接続部の周囲に対称的に配置された複数のかしめ部、たとえば１〜６個のかしめ部を設けることも可能である。

したがって、内側入力部に対して追加的にねじ結合部に圧着部またはかしめ部を加工することができるので、流体接続部は回動を防止される。圧着部またはかしめ部をケーシングにおいて使用することにより、流体接続部は燃料高圧ポンプ内で固定され、したがって、たとえば高圧管路から緩める方向にねじを回されないように、回動または解除が防止されている。これにより、接着剤またはコーティングの使用を省略することができ、これにより頑丈かつクリーンな製造プロセスが可能になる。

圧着部またはかしめ部の代わりに溶接部を設けることによって、回動防止部を提供することも可能である。

燃料噴射システム、特にガソリン燃料噴射システムは、上述の燃料高圧ポンプと、燃料噴射システムの燃料を導くための管路とを有している。この場合、管路は、燃料高圧ポンプの流体接続部に接続され、特にねじ締結されているが、この場合、流体接続部を燃料高圧ポンプのケーシングの接続部収容孔内にねじ込むために作用することができるねじ込み入力部が覆われる。

したがって、一見しただけでは、ねじ込み入力部は見えないままであり、誤用に対して保護されている。

以下、本発明の有利な構成を添付の図面に基づき詳しく説明する。

燃料噴射システムの部分領域を、配置された流体接続部および管路を備える燃料高圧ポンプの領域で示す断面図である。 配置された流体接続部を備える図１に示した燃料高圧ポンプの縦断面図である。 第１の実施形態による燃料高圧ポンプのケーシングに設けられた、図２に示した流体接続部の拡大断面図である。 図３に示した流体接続部の第１の実施形態を示す、ＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図である。 図３に示した流体接続部の第２の実施形態を示す、ＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図である。 第２の実施形態による燃料高圧ポンプのケーシングに設けられた、図２に示した流体接続部の断面図である。 第３の実施形態による燃料高圧ポンプのケーシングに設けられた、図２に示した流体接続部の断面図である。

図１は、燃料噴射システム１０の部分領域を示す断面図である。この燃料噴射システム１０により、燃料、たとえばガソリンを内燃機関の燃焼室内に噴射することができる。燃料噴射システム１０の部分領域は、燃料に高圧を加えるための燃料高圧ポンプ１２を有している。この燃料高圧ポンプ１２は、ケーシング１４を有している。ケーシング１４内には、加圧室１６が位置している。加圧室１６内では、ポンプピストン１８が上下運動し、これにより、加圧室１６内に配置された燃料を周期的に圧縮しかつ圧力低減させることができる。

加圧室１６には、低圧領域２０から燃料が供給される。この場合、低圧接続部２２は、流体接続部２４として燃料高圧ポンプ１２のケーシング１４に固定されている。流体接続部２４は、加圧室１６に流体接続している内側孔２６を有している。

流体接続部２４と、燃料高圧ポンプ１２のケーシング１４と間の高圧耐性の接続を実現するために、流体接続部２４とケーシング１４とがねじ結合部２８を介して互いに結合されている。つまり、流体接続部２４は、ケーシング１４に設けられた接続部収容孔３０内に収容されている。流体接続部２４は、外面３２に雄ねじ山３４を有していて、接続部収容孔３２は、雌ねじ山３６を有している。流体接続部２４の組付け時に、雄ねじ山３４が雌ねじ山３６内にねじ込まれる。

図１では、流体接続部２４が、低圧領域３０へとつながる低圧接続部２２として形成されている。

図２は、燃料高圧ポンプ１２を縦断面図で示している。ここでは、流体接続部２４は、高圧接続部３８として実施されている。この高圧接続部３８を介して、加圧室１６内で高圧を加えられた燃料を、燃料噴射システム１０の、燃料高圧ポンプ１２に流体的に後置されている構成要素へと導くことができる。高圧接続部３８も、ねじ結合部２８を介して、燃料高圧ポンプ１２のケーシング１４に結合されている。

燃料を低圧領域２２に向かって導くか、または高圧接続部３８から導出するために、たとえばねじ締結部によってそれぞれの流体接続部２４に接続される管路４０は、図１にのみ概略的に図示されているが、図２に示した高圧接続部３８においても存在している。この場合、管路４０は、流体接続部２４の、接続部収容孔３０内に収容されていない端部４２が覆われているように、それぞれの流体接続部２４に接続されている。

各流体接続部２４、つまり低圧接続部２２または高圧接続部３８は、それぞれ通常は解除可能なねじ結合部２８を介して燃料高圧ポンプ１２のケーシング１４に結合されており、したがって、燃料高圧ポンプ１２の組込み状態においてこれらのねじ結合部２８の周りで操作されてしまう恐れが生じる。このことを阻止するために、ねじ込み入力部４４が、通常のように流体接続部２４の外面３２に設けられるのではなく、内側孔２６内に設けられる。このねじ込み入力部４４を介して、流体接続部２４に作用し、接続部収容孔３０内へとねじ込むことができる。

このことは、図３の断面図から看取される。ねじ込み入力部４４は、図３のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿って切断した図４に示す断面から見て取れるように、六角穴４６として実施されてもよいし、図５から見て取れるように、ヘックスローブ穴４８として実施されてもよい。

流体接続部２４は、２つの領域、すなわち接触領域５０と、管路領域５４とを有している。この場合、流体接続部２４は、組み込まれた状態では接触領域５０で接続部収容孔３０の壁５２に接触し、かつこの接触領域５０には雄ねじ山３４が配置されている。管路領域５４は、燃料を導くための管路を形成する。接触領域５０の内部では、内側孔２６は、燃料を集めるための集合容積５６を形成するように構成されている。管路領域５４では、内側孔２６は、管路孔５８を形成するように構成されている。流体接続部２４の組付け時に、工具によって外側からねじ込み入力部４４に良好に作用することができるように、ねじ込み入力部４４は、有利には、管路孔５８に配置されている。これにより、管路孔５８は、２つの役割を引き受ける。すなわち、一方では燃料を導き、他方では流体接続部２４を組み付けるためのねじ込み入力部４４を提供する。

図６は、図２に示した流体接続部２４の第２の実施形態を断面で示している。この場合、内側にあるねじ込み入力部４４の他に、流体接続部２４の周囲に延びるように圧着部６０がさらに配置されている。この圧着部６０は、接続部収容孔３０と流体接続部２４との間のねじ結合部２８に固定力を加える。この圧着部６０に対して、代替的に、同様の効果を有するかしめ部６２を設けることも可能である。このような圧着部６０またはかしめ部６２をケーシング１４において使用することにより、流体接続部２４は構造群内で固定され、したがって、管路４０から出るようにねじを回されないために、回動または解除が防止されている。

要求に応じて、流体接続部２４の周囲に３６０°にわたって延びるように配置された１つの圧着部６０を選択することもできるが、圧着部６０を複数の部分セグメントから構成することも可能である。たとえば、流体接続部２４の周囲にそれぞれ１２０°にわたって分配されて配置されている３つの圧着部から構成することも可能である。流体接続部２４の周囲でのより短い圧着部６０の異なる対称的な分配も可能である。かしめ部６２の場合、流体接続部２４の周囲に複数の個別のかしめ部、たとえば１〜６個のかしめ部６２を配置することも同様に可能である。

流体接続部２４の外面３２が、特に、接続部収容孔３０内に収容されていない領域において、同様に誤用を阻止することができるコーティング６４を有していると有利である。

図７は、流体接続部２４の第３の実施形態を断面で示している。この場合、ねじ込み入力部４４内に挿入体６６がさらに導入されている。この挿入体６６は、平滑な内側面６８を有しており、これにより、ねじ込み入力部４４を使用不能にすることができる。挿入体６６は、この場合、形状結合式にねじ込み入力部４４、つまりたとえばヘックスローブ穴４８内に係合するように構成されている。

Claims (10)

1. 内部で燃料に高圧が加えられる加圧室（１６）を備えたケーシング（１４）と、
   前記加圧室（１６）に向かって、または前記加圧室（１６）から出るように燃料を導く流体接続部（２４）であって、前記加圧室（１６）に流体接続されている内側孔（２６）を有している、流体接続部（２４）と、
   前記流体接続部（２４）を収容するための、前記ケーシング（１４）に設けられた接続部収容孔（３０）であって、前記流体接続部（２４）がねじ結合部（２８）によって固定されている、接続部収容孔（３０）と、
   ねじ込み入力部（４４）であって、該ねじ込み入力部（４４）を介して、前記流体接続部（２４）を前記接続部収容孔（３０）内へとねじ込むために作用することができ、前記流体接続部（２４）の前記内側孔（２６）内に配置されている、ねじ込み入力部（４４）と、
   を備える、燃料噴射システム（１０）内の燃料に高圧を加えるための燃料高圧ポンプ（１２）。
2. 前記流体接続部（２４）が、前記加圧室（１６）内で高圧を加えられた燃料を、前記燃料噴射システム（１０）の、前記燃料高圧ポンプに後置されている構成要素へと導くための高圧接続部（３８）である、請求項１記載の燃料高圧ポンプ（１２）。
3. 前記流体接続部（２４）が、前記接続部収容孔（３０）の壁（５２）に接触する接触領域（５０）と、燃料を導くための管路を形成する管路領域（５４）とを有しており、前記内側孔（２６）が、前記接触領域（５０）において、燃料、特に加圧室（１６）からの高圧を加えられた燃料を集合させるための集合容積（５６）を形成しており、前記内側孔（２６）が、前記管路領域（５４）において、管路孔（５８）を形成し、前記ねじ込み入力部（４４）が、前記管路孔（５８）内に統合されて配置されている、請求項１または２記載の燃料高圧ポンプ（１２）。
4. 前記流体接続部（２４）の外面（３２）が、前記接触領域（５０）において、前記接続部収容孔（３０）内に配置された雌ねじ山（３６）と協働するための雄ねじ山（３４）を有しており、前記流体接続部（２４）が、前記管路領域（５４）において、作用面を有しない平滑な外壁を備えており、特に円筒形に形成されている、請求項３記載の燃料高圧ポンプ（１２）。
5. 前記外壁が、トルクを受けるためのコーティング（６４）を有している、請求項４記載の燃料高圧ポンプ（１２）。
6. 前記ねじ込み入力部（４４）が、前記内側孔（２６）内で、角穴、特に六角穴（４６）として、またはローブ穴、特にヘックスローブ穴（４８）として形成されている、請求項１から５までのいずれか１項記載の燃料高圧ポンプ（１２）。
7. 平滑な内面（６８）を有する挿入体（６６）が、前記ねじ込み入力部（４４）内に導入されている、請求項６記載の燃料高圧ポンプ（１２）。
8. 前記ケーシング（１４）と前記流体接続部（２４）とが、前記ねじ結合部（２８）に固定力を加える少なくとも１つの圧着部（６０）によって互いに固定されており、該少なくとも１つの圧着部（６０）が、特に前記流体接続部（２４）の周囲に３６０°にわたって延びるように前記ケーシング（１４）に配置されているか、または特に前記流体接続部（２４）の周囲に対称的に分配されて、前記流体接続部（２４）の周囲にそれぞれ１２０°にわたって延びるように配置されている少なくとも３つの圧着部（６０）が配置されている、請求項１から７までのいずれか１項記載の燃料高圧ポンプ（１２）。
9. 前記ケーシング（１４）と前記流体接続部（２４）とが、前記ねじ結合部（２８）に固定力を加える少なくとも１つのかしめ部（６２）によって互いに固定されており、特に前記流体接続部（２４）の周囲に対称的に配置された複数のかしめ部（６２）が設けられている、請求項１から７までのいずれか１項記載の燃料高圧ポンプ。
10. 請求項１から９までのいずれか１項記載の燃料高圧ポンプ（１２）と、燃料噴射システム（１０）内で燃料を導くための管路（４０）とを備える燃料噴射システム（１０）、特にガソリン燃料噴射システムであって、
    前記管路（４０）が、前記燃料高圧ポンプ（１２）の流体接続部（２４）に接続、特にねじ締結されており、前記燃料高圧ポンプ（１２）のケーシング（１４）に設けられた接続部収容孔（３０）内にねじ込むために前記流体接続部（２４）に作用することができるねじ込み入力部（４４）が覆われている、燃料噴射システム（１０）。

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