JP2022543692A - 燃料高圧ポンプ - Google Patents

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。

燃料高圧ポンプを備えた内燃機関の燃料システムの概略図である。 第１の実施形態における図１の燃料高圧ポンプの領域の部分的な縦断面図である。 図２のＩＩＩの詳細図である。 第２の実施形態における燃料高圧ポンプを図３に類似させて示す図である。 図４の燃料高圧ポンプの、変形させた実施形態における領域を示す図である。 さらに変形させた実施形態を図５に類似させて示す図である。

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)

1. 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）。
2. 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）。
3. 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）。
4. 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）。
5. 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）。
6. 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）。
7. 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）。
8. 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）。
9. 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）。
10. 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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