JP2022543692A - 燃料高圧ポンプ - Google Patents
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Abstract
燃料高圧ポンプ(28)は、ポンプハウジング(46)と、このポンプハウジング(46)に存在する収容室(52)と、この収容室(52)内に配置された、2つのダイヤフラム(58a,58b)を備えるダイヤフラムセル(56)の形態の圧力脈動ダンパ(44)と、ダイヤフラムセル(56)を収容室(52)内に保持するための保持装置(62)とを備えている。保持装置(62)が、結合部(66)を備えており、この結合部(66)が、ポンプハウジング(46)に軸線方向(70)でも半径方向(72)でも固く結合されていて、特に収容室(52)を画定する内側の周壁面(92)に軸線方向(70)でも半径方向(72)でも固定されていることが提案される。
Description
本発明は、請求項1の前提部に記載の燃料高圧ポンプに関する。
独国特許出願公開第102015219537号明細書には、内燃機関の燃料システムに使用される燃料高圧ポンプが記載されている。この燃料高圧ポンプによって、燃料が、極めて高い圧力へと圧縮され、それからインジェクタによって、内燃機関の燃焼室内に直接噴射される。公知の燃料高圧ポンプはピストンポンプであり、その圧送量には、入口側の量制御弁によって影響が与えられ得る。これにより、入口側の低圧領域に圧力脈動が生じ、この圧力脈動は、低圧領域に配置された圧力脈動ダンパによって低減される。この圧力脈動ダンパは、例えば実質的に互いにほぼ平行に配置された2つのダイヤフラムを備えたダイヤフラムセルを備えており、2つのダイヤフラムは、縁部側で互いに溶接されている。ポンプハウジングの収容室内には、ダイヤフラムセルが、保持リングとばねとの間に緊締される。
発明の開示
本発明の根底にある問題は、請求項1の特徴を有する燃料高圧ポンプにより解決される。本発明の有利な発展形態は、従属請求項に記載されている。
本発明の根底にある問題は、請求項1の特徴を有する燃料高圧ポンプにより解決される。本発明の有利な発展形態は、従属請求項に記載されている。
本発明に係る燃料高圧ポンプは、低圧領域と、低圧領域に配置された圧力脈動ダンパとを備えている。「低圧領域」という用語は、燃料の圧縮前の入口側の領域に該当する。圧力脈動ダンパは、少なくとも1つのダイヤフラムセルを備えていて、収容室内に配置されている。収容室は、例えば燃料高圧ポンプのハウジングカバーによって画定される。
ダイヤフラムセルは、好ましくは2つのダイヤフラムを有する。これら2つのダイヤフラムは、例えば互いに鏡像対称に配置されていてもよく、ダイヤフラム同士の間には、これらのダイヤフラムによって画定される圧力脈動ダンパの内室が形成されている。この内室は、例えば圧縮可能なガス状の流体(例えば空気または窒素)によって満たされていてもよく、それにより、特定の外部条件の場合、内室内に特定の圧力が形成される。
収容室内にダイヤフラムセルを保持するために、保持装置が設けられている。この保持装置は、本発明によれば、結合部を備える。この結合部は、ポンプハウジングに軸線方向でも半径方向でも固く結合されていて、特に収容室を画定する内側の周壁面に軸線方向でも半径方向でも固定されている。つまり、本発明に係る燃料高圧ポンプでは、従来存在していた保持リング、および従来存在していたばねが省かれる。その代わりに、ダイヤフラムセルが、保持装置およびその結合部を介して軸線方向でも半径方向でもポンプハウジングに固定されている。本発明では、軸線方向および半径方向という語を用いることができる。なぜなら、ダイヤフラムセルは、通常、少なくとも部分的にかつ少なくとも実質的に回転対称の部材であるからである。
本発明に基づき、従来の構成部材である保持リングおよびばねを省くことができる。これにより、費用が節減され、必要な軸線方向の延在長さ(構造高さ)が低減される。ばねの不一致(Federvarianz)も排除され、更なる接合面構成要素の可能な省略により、費用がさらに低減される。例えば、収容室を画定するハウジングカバーにもはやばねが支持される必要がないため、これに関連する仕様は省略される。これにより、カバーもより簡単に形成され、ひいてはより安価になり得る。類似のことが、従来では保持リングを支持する必要があったハウジング面の構成に当てはまる。
一発展形態では、結合部が、内側の周壁面にプレス嵌めにて位置固定されており、かつ/または内側の周壁面に溶接されていることが提案される。これらは、特に簡単かつ高信頼性で高耐久性の結合形態である。ハウジングカバーの内側の周壁面について言えば、ダイヤフラムセルを簡単にハウジングカバー内に予め組み付けることができ、これによってもまた費用が節減される。
一発展形態では、2つのダイヤフラムが、半径方向外側の縁部の領域で、周方向に延在する溶接ラインによって互いに溶接されており、保持装置が、少なくとも2つの緊締部を有し、緊締部同士の間に、2つのダイヤフラムが、溶接ラインから半径方向内方の領域で緊締されていることが提案される。これにより、溶接ラインが負荷軽減され、ひいてはダイヤフラムセルの耐久性が改善される。この負荷軽減は、ダイヤフラムの運動が溶接ラインから遠ざけられる、または少なくとも減じられ、それにより溶接結合部の曲げ負荷が低減されることに基づく。
一発展形態では、緊締部のうちの少なくとも1つの緊締部が、結合部と一体に形成されていることが提案される。このことは、取り扱うべき部材の数を減らし、これにより、組付けが簡略化され、最終的にまた費用が節減される。
一発展形態では、緊締部が、互いに溶接されていることが提案される。こうして、極めて継続的に安定したユニットが提供される。
一発展形態では、緊締部が、互いにクリップ結合されていることが提案される。このことは安価に実現可能である。
一発展形態では、結合部が、ダイヤフラムセルに一体に成形されていることが提案される。こうして、特に安定した、簡単に組み付けられるユニットが提供される。
一発展形態では、2つのダイヤフラムが、これら2つのダイヤフラムのうちの少なくとも一方のダイヤフラムの縁部の領域で、周方向に延在する溶接ラインによって互いに溶接されており、溶接ラインと、2つのダイヤフラムの間に形成された内室との間に、2つのダイヤフラムが少なくとも部分的に摩擦接続的に互いに接触している領域が存在していることが提案される。ダイヤフラムの運動に関する溶接ラインの負荷軽減は、この発展形態では、半径方向内方での緊締によって達成されるのではなく、溶接ラインから「半径方向」内方に存在する、2つのダイヤフラムの間の摩擦接続によって達成される。こうして、2つのダイヤフラムの相対運動が、運転中に溶接ラインから少なくとも実質的に遠ざけられる。
一発展形態では、溶接ラインと、2つのダイヤフラムの間に形成された内室との間に、曲げ部が存在していることが提案される。こうした「曲げ部」とは、2つのダイヤフラムが曲げられている、つまり、軸線方向に延在する一種の共通のカラー状の区分が形成されることと解される。曲げ部は、好ましくは約90°であり、所定の半径でもって形成される。曲げ部の領域で内側のダイヤフラムの半径は、曲げ部の領域で外側のダイヤフラムの半径よりも小さい。こうした曲げ部は、同じく運転中に溶接ラインに作用する曲げ負荷を低減する。
一発展形態では、曲げ部の領域で、一方のダイヤフラムの半径方向内側部分が、他方のダイヤフラムの半径方向外側部分内にプレス嵌めにて取り付けられていることが提案される。つまり、2つのダイヤフラムの間に付加的な円筒状の加圧嵌合部が提供され、この加圧嵌合部により、2つのダイヤフラムの間に強い摩擦接続が達成され、この摩擦接続が、2つのダイヤフラムの相対運動を確実に溶接ラインから遠ざけている。
本発明の実施形態を、以下に、図面を参照しつつ説明する。
以下、機能的に同等の要素および領域には、それぞれ異なる実施形態においても、同じ参照符号が付してある。
図1では、燃料システム全体に参照符号10が付してある。燃料システムは、極めて簡略化された概略図に詳細には示されていない内燃機関用の燃料を提供するために用いられる。
燃料タンク12から、燃料が、吸込み管路14と、大抵は電気的なプレフィードポンプ16と、低圧管路18とを介して、電磁的な操作装置22によって操作可能な量制御弁24の入口20と、燃料高圧ポンプ28の作業室26とに、例えば、プレフィードポンプ16によって提供される4~8bar、特に約6barの予圧で供給される。例えば、量制御弁24は、燃料高圧ポンプ28の、強制的に開放可能な入口弁であってもよい。
燃料高圧ポンプ28のピストン30は、カムディスク32によって、図中の鉛直方向に移動させることができる。液圧的に燃料高圧ポンプ28の作業室26と出口34との間には、ばね荷重が加えられた逆止弁として示された出口弁36と、同じくばね荷重が加えられた逆止弁として示された圧力制限弁38とが配置されている。出口34は、高圧管路40を介して高圧蓄圧器42(「コモンレール」)に接続されている。
燃料システム10の運転中、プレフィードポンプ16は、燃料を燃料タンク12から低圧管路18に圧送する。量制御弁24は、その都度の燃料の需要に応じて開閉することができる。これにより、高圧蓄圧器42に圧送される燃料量に影響が与えられる。燃料高圧ポンプ28の断続的な作動方式に起因して、燃料システム10の複数の区分に、特に作業室26の上流側にも、つまり、燃料高圧ポンプ28あるいは燃料システム10の低圧領域43にも、いわゆる圧力脈動が生じる。この圧力脈動を減衰させるために、低圧領域に圧力脈動ダンパ44が配置されている。
図2から明らかであるように、燃料高圧ポンプ28は、実質的に円筒状あるいは回転対称の形状を有するポンプハウジング46を備えている。図2中のポンプハウジング46の上側の領域に、ポンプハウジング46は、端面48を有しており、この端面48には、フード状のハウジングカバー50が載着されている。ハウジングカバー50は、ポンプハウジング46に流体密に結合されており、例えば溶接されている。端面48とハウジングカバー50との間には、流体室52が形成され、この流体室52は、通路54を介して低圧領域43に接続されている。流体室52には、すでに上述した圧力脈動ダンパ44が配置されていて、この圧力脈動ダンパ44は、図示の構成ではダイヤフラムセル56を備えている。その意味では、流体室52は、収容室と呼ぶこともできる。
ダイヤフラムセル56は、また、図示の構成では、中間の領域で互いに実質的に同一の、かつ鏡像対称に配置された2つのダイヤフラム58a,58bを備えている。これらのダイヤフラム58a,58bは、平面図で実質的に円形の輪郭を有し、かつ回転対称に形成されている。2つのダイヤフラム58a,58bは、図3から明らかであるように、半径方向外側の縁部で、溶接ライン60によって互いに流体密に溶接されている。ダイヤフラムセル56は、保持装置62によって流体室52内に保持されている。保持装置62については、後でさらに詳細に言及する。2つのダイヤフラム58a,58bの間には、内室64が形成されている。つまり、この内室64は、2つのダイヤフラム58a,58bによって画定される。この内室64には、ガス、例えば窒素または空気が、特定の圧力で充填されている。
保持装置62は、結合部66を備えており、この結合部66は、図示の構成では、上側のダイヤフラム58aひいてはダイヤフラムセル56に一体に成形されている。このために、上側のダイヤフラム58aは次のように形成されている(図3も参照)。ダイヤフラム58aの作業領域は、すでに上述した中間の領域68によって形成される。中間の領域68には、周方向に環状に延びる溝状の成形部(符号なし)が存在しており、この成形部が、軸線方向70でのダイヤフラム58aの運動を可能にする。ダイヤフラム58a,58bは、上述したように、実質的に円形の輪郭を有し、かつ回転対称に形成されているので、前述の軸線方向70を定義することができる。これに直交して、相応の半径方向72が明らかとなる。ダイヤフラム58aの中間の領域68およびダイヤフラム58bの相応の中間の領域(符号なし)の既述した運動により、上述した圧力脈動の減衰の機能が達成される。
中間の領域68の半径方向外側に、ダイヤフラム58aは、半径方向外向きに延在して周方向に環状に延びる平坦な第1の区分74を有する。第1の区分74の半径方向外側の縁部には、曲げ部76が存在しており、この曲げ部76によって、ダイヤフラム58aは、図示の構成では例えば90°下方に曲げられる。曲げ部76は、半径Rを有している。曲げ部76から、軸線方向下向きに、周方向に環状に延びる第2の区分78が、円筒状のカラーの形態で延在している。このカラーには、周方向に環状に延びる第3の区分80が一体成形されていて、しかも図示の構成では例えば約45°の角度で斜め外向きに一体成形されている。第3の区分80には、周方向に均等に分配されて複数の開口82が存在している。運転中、これらの開口82を燃料が通流することができる。第3の区分80には、また、図示の構成では例えば、周方向に環状に延びる第4の区分84が一体成形されている。この第4の区分84は、軸線方向70で真っ直ぐに、かつ図3中で下方に延在しており、その意味では同じく円筒形のカラーの形態で形成されている。
ダイヤフラム58bは、その中間の領域68の半径方向外側に、同じく半径方向外向きに延在して周方向に環状に延びる平坦な第1の区分86を有する。第1の区分86の半径方向外側の縁部には、曲げ部88が存在しており、この曲げ部88によって、ダイヤフラム58bは、図示の構成では例えば90°下方に曲げられる。曲げ部88は、半径rを有している。曲げ部88から、軸線方向下向きに、周方向に環状に延びる第2の区分90が、円筒状のカラーの形態で延在している。こうして、ダイヤフラム58bの第2の区分90は、半径方向内側部分を形成し、ダイヤフラム58aの第2の区分78は、半径方向外側部分を形成する。しかしながら、ダイヤフラム58bの第2の区分90は、軸線方向70で、ダイヤフラム58aの第2の区分78ほど長く延在してはいない。
ダイヤフラム58bの第2の区分90の突出した自由縁部で、ダイヤフラム58bは、すでに上述した溶接ライン60によって、ダイヤフラム58aの第2の区分78に溶接されている。ダイヤフラム58bの第2のかつ半径方向内側部分90は、ダイヤフラム58aの第2のかつ半径方向外側部分78に、プレス嵌めにて取り付けられている。そのうえ、曲げ部76および曲げ部88ならびに第1の区分74および第1の区分86は、これらが摩擦接続的に互いに接触するように接合されている。こうして、2つのダイヤフラム58a,58bの中間の領域68の運動を、溶接ライン60から少なくとも実質的に遠ざけることが達成される。
ダイヤフラム58aの第4の区分84は、ハウジングカバー50の内側の周壁面92にプレス嵌めにて位置固定されている。示していない実施形態では、第4の区分84は、付加的または代替的に、内側の周壁面に溶接されている。こうして、図示の構成では特に、曲げ部76、第2の区分78、第3の区分80、および第4の区分84によって形成された保持装置62の結合部66は、ハウジングカバー50ひいてはポンプハウジング46に、軸線方向70でも半径方向72でも固く結合されている。したがって、ダイヤフラムセル56は、ハウジングカバー50内に不動にかつ失われることなく保持されている。
ここで、保持装置62の代替的な実施形態を図4を参照しつつ説明する。この実施形態では、2つのダイヤフラム58a,58bは、互いに同一に形成されている。ダイヤフラム58aの第1の区分74およびダイヤフラム58bの第2の区分86の突出した縁部に、溶接ライン60が存在する。保持装置62は、互いに近づく方向に予荷重が加えられたばね弾性的な2つの緊締部94,96を有する。緊締部同士の間に、ダイヤフラム58aの第1の区分74およびダイヤフラム58bの第1の区分86が緊締されている。2つのダイヤフラム58a,58bは、その意味では、溶接ライン60から半径方向内方の領域で緊締されている。図4中の上側の緊締部94は、図4中の保持装置62の第2の区分78の上側の縁部に一体成形されており、その意味では、図示の構成ではとりわけ、第2の区分78、第3の区分80、および第4の区分84によって形成された結合部66に一体に形成されている。図4中の下側の緊締部96は、図4中には詳細には図示されていない方式で、第2の区分78に固定されている。
第2の区分78への下側の緊締部96の固定は、図5から明らかであるように、係止式のクリップ結合を介して達成することができる。このために、第2の区分78には複数の開口98が存在しており、これらの開口98には、下側の緊締部96のばね弾性的な係止突起100が係止可能である。代替的に、下側の緊締部96は、図6から明らかであるように、単純に第2の区分78に溶接することもできる(溶接ライン102)。両方の事例において、2つの緊締部94,96には、互いに相対的に軸線方向で予荷重が加えられていて、これにより、ダイヤフラム58a,58bの第1の区分74,86に十分に強い緊締力が加えられることに留意されたい。
Claims (10)
- 燃料高圧ポンプ(28)であって、
ポンプハウジング(46)と、
前記ポンプハウジング(46)に存在する収容室(52)と、
前記収容室(52)内に配置された、2つのダイヤフラム(58a,58b)を備えるダイヤフラムセル(56)の形態の圧力脈動ダンパ(44)と、
前記ダイヤフラムセル(56)を前記収容室(52)内に保持するための保持装置(62)と、
を備える、燃料高圧ポンプ(28)において、
前記保持装置(62)は、結合部(66)を備え、該結合部(66)は、前記ポンプハウジング(46)に軸線方向(70)でも半径方向(72)でも固く結合されていて、特に前記収容室(52)を画定する内側の周壁面(92)に軸線方向(70)でも半径方向(72)でも固定されていることを特徴とする、燃料高圧ポンプ(28)。 - 前記結合部(66)は、前記内側の周壁面(92)にプレス嵌めにて位置固定されており、かつ/または前記内側の周壁面(92)に溶接されていることを特徴とする、請求項1記載の燃料高圧ポンプ(28)。
- 前記2つのダイヤフラム(58a,58b)は、半径方向外側の縁部の領域で、周方向に延在する溶接ライン(60)によって互いに溶接されており、前記保持装置(62)は、少なくとも2つの緊締部(94,96)を有し、該緊締部(94,96)同士の間に、前記2つのダイヤフラム(58a,58b)は、前記溶接ライン(60)から半径方向内方の領域で緊締されていることを特徴とする、請求項1から2までの少なくとも1項記載の燃料高圧ポンプ(28)。
- 前記緊締部(94,96)のうちの少なくとも1つの緊締部は、前記結合部(66)と一体に形成されていることを特徴とする、請求項3記載の燃料高圧ポンプ(28)。
- 前記緊締部(94,96)は、互いに溶接されている(102)ことを特徴とする、請求項3または4の少なくとも1項記載の燃料高圧ポンプ(28)。
- 前記緊締部(94,96)は、互いにクリップ結合されている(98,100)ことを特徴とする、請求項3から5までの少なくとも1項記載の燃料高圧ポンプ(28)。
- 前記結合部(66)は、前記ダイヤフラムセル(56)に一体に成形されていることを特徴とする、請求項1から2までの少なくとも1項記載の燃料高圧ポンプ(28)。
- 前記2つのダイヤフラム(58a,58b)は、該2つのダイヤフラム(58a,58b)のうちの少なくとも一方のダイヤフラムの縁部の領域で、周方向に延在する溶接ライン(60)によって互いに溶接されており、該溶接ライン(60)と、前記2つのダイヤフラム(58a,58b)の間に形成された内室(64)との間に、前記2つのダイヤフラム(58a,58b)が少なくとも部分的に摩擦接続的に互いに接触している領域が存在していることを特徴とする、請求項1から7までの少なくとも1項記載の燃料高圧ポンプ(28)。
- 前記溶接ラインと、前記2つのダイヤフラム(58a,58b)の間に形成された前記内室との間に、曲げ部(76,88)が存在していることを特徴とする、請求項8記載の燃料高圧ポンプ(28)。
- 前記曲げ部(76,88)の領域では、一方の前記ダイヤフラム(58b)の半径方向内側部分(90)が、他方の前記ダイヤフラム(58a)の半径方向外側部分(78)内にプレス嵌めにて取り付けられていることを特徴とする、請求項9記載の燃料高圧ポンプ(28)。
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