JP3973698B2 - 燃料を高圧供給するためのラジアルピストンポンプ - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の燃料噴射システム、特にコモンレ−ル噴射システムにおいて燃料を高圧供給するためのラジアルピストンポンプであって、ポンプケ−シングに支承された駆動軸が設けられており、該駆動軸が偏心的に形成されているか、又は周方向に複数のカム状の***部を有しており、また、有利には駆動軸に関して半径方向で各シリンダ室に配置された複数のピストンが設けられており、該ピストンが、駆動軸の回転時にシリンダ室内において半径方向で往復運動可能であり、更に、逆止弁が吸込み側と高圧側とにそれぞれ設けられており、各ピストンのためにそれぞれシリンダ室を形成する金属のケ−シング部分に、燃料供給開口と燃料燃料導出開口とが設けられている形式のものに関する。
このような形式のラジアルピストンポンプでは、ケ−シング部分は所定の数のエラストマ性のシ−ルエレメントを介して、別のケ−シング領域に対して支持され且つシ−ルされている。このことは、ポンプの構成部材の規定されない配置形式を生ぜしめる。
この点から出発する本発明の課題は、高圧負荷される構成部材、及びそのシ−ル箇所それぞれが互いに分離されていて、組込み状態で静的に正確に規定されている、２０００ｂａｒまで高圧シ−ルする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、冒頭で述べた形式のラジアルピストンポンプの場合、本発明では、ケ−シング部分が駆動軸に関して半径方向外側から平らな接触面を以て、金属のケ−シング基体の平らな接触面に対して当接し、前記ケ−シング部分の、シリンダ室に対して同心的な、駆動軸に面して突出する区分が、ケ−シング基体の半径方向の開口を貫通して駆動軸に向かって延びており、ケーシング部分の平らな前記接触面に燃料燃料導出開口が開口し、且つケ−シング基体に設けられた別の燃料導出開口と整合しており、更に、ケ−シング部分に設けられた燃料燃料導出開口及び／又はこれに整合する、ケ−シング基体に設けられた別の燃料導出開口の拡径された開口領域に、金属の高圧シ−ルエレメントが設けられており、該高圧シ−ルエレメントの緊締により高圧側のシ−ルが達成されるように、ケ−シング部分が前記金属の高圧シ−ルエレメントの介在下で、ねじを介してケ−シング基体に対して締め付けられていることにより解決される。
公知のラジアルピストンポンプの場合は、高圧シ−ルも中間配置されたエラストマ性のシ−ルエレメントを介して達成され、高圧側を制限するコンポ−ネントが、冒頭で述べたように静的な不確実性を生ぜしめる、複数のコンポ−ネントにわたる力の伝達経路を有するように組み込まれていたのに対して、半径方向外側の各ケ−シング部分とケ−シング基体との平らな金属の接触面を相互に締め付けることによって、高圧シ−ルエレメントを介してシ−ルを生ぜしめることが、本発明により提案される。ケ−シング部分は、静的に正確に規定されて、平らな接触面を介してケ−シング基体に当接することができる。ケ−シング部分をケ−シング基体に対して締め付ける際には、ケ−シング部分に設けられた燃料導出開口とケ−シング基体に設けられた別の燃料導出開口とを、貫流可能且つ外側に向かってシ−ルするように互いに接続する金属の高圧シ−ルエレメントにより、高圧側の「ハ−ドシ−ル」（ｈａｒｔｅ Ａｂｄｉｃｈｔｕｎｇ）が行われる。
相互に締め付けられた金属の構成部材の高圧負荷されるシ−ル箇所は、付加的な高圧シ−ルエレメントを介在させることなしに形成されていてもよい。このためには、所望の平滑性と表面粗さとを得るために、シ−ル作用を以て互いに当接する金属の構成部材の表面を加工、特に研磨することができる。構成部材相互を締め付けることにより、やはりハ−ドシ−ル（メタル・オン・メタル）が達成される。一方の当該構成部材が突出しているピン等を有しているために研磨が困難であるか、又は全く実施不可能な場合、又は研磨の加工ステップを省略したい場合には、ハ−ドシ−ルを形成するために十分な表面特性を、焼入れ旋削加工（Ｈａｒｔｄｒｅｈｅｎ）、つまり熱硬化後の切削加工によっても得ることができる。しかし、本発明に従って金属の高圧シ−ルエレメントを説明した形式で使用する場合には、加工手間がより一層かからなくなり、従ってポンプがより廉価で製作可能である。更に、ケ−シング部分とケ−シング基体とにおけるより大きな製造誤差が、不密性を生ぜしめることなく可能となる。
本発明の有利な構成では、高圧シ−ルエレメントはダブルコ−ンシ−ルエレメントである。このダブルコ−ンシ−ルエレメントは、有利には、各燃料導出開口の周縁部がダブルコ−ンシ−ルエレメントの円錐形の面に対してシ−ル作用を以て当接するように、ケ−シング部分及び／又はケ−シング基体に設けられた燃料燃料導出開口の拡径された開口領域内に収容されている。
拡径された開口領域は、例えば段付けされた孔の形でケ−シング基体又はケ−シング部分に設けることができる。このような場合、有利には直角の段部が、円錐形のシ−ル面に対して当接可能な、上で述べた円形のエッジを形成する。
本発明の別の実施例によれば、高圧シ−ルエレメントは環状に形成されていてよく、且つシ−ルフ−ドを形成することができる。
更に、高圧シ−ルエレメントがほぼブシュ状に形成されており、その端面を以て、高圧をガイドする開口を取り囲むようにハ−ドシ−ルを生ぜしめると有利であることが判った。
上で述べた本発明の特に有利な構成では、ブシュ状の高圧シ−ルエレメントが軸方向で可撓に形成されている。このことは有利な形式では、ブシュ状の高圧シ−ルエレメントの内側及び／又は外側の面が半径方向、並びに周方向で延在する複数の切欠きを有することにより達成され得る。
高圧シ−ルエレメントの端面にエッジ形又はエンボス形の環状の***部が形成されていると、確実に作動する特に良好なシ−ルが得られる。このことは、例えばブシュ状の高圧シ−ルエレメントにおける、長手方向に対して僅かに傾斜させられた、つまり円錐状に延びる端面によって達成され得る。
正しい組込み位置を保証するためには、ケ−シング部分の、駆動軸に面して突出している区分がセンタリングカラ−を形成し、このセンタリングカラ−によりケ−シング部分が、ケ−シング基体の半径方向の開口内で位置決め可能であることが有利であることが判った。
ポンプピストンの圧縮行程の際に利用できない無駄スペ−スをできるだけ小さく保ち、これによりラジアルピストンポンプの効率を高めるためには、吸込み側の逆止弁と高圧側の逆止弁とが、シリンダ室を形成する各ケ−シング部分に組み込まれていると有利である。
シリンダ室は、ケ−シング部分に設けられた、半径方向外側に向かって延びる止り穴によって形成されていてよい。シリンダ室の壁を適当な形式で加工、例えば研磨できるようにするためには、ケ−シング部分が、シリンダ室を形成するように駆動軸に対して半径方向で延びる貫通開口を有しており、この貫通開口が半径方向外側で、該貫通開口にねじ込まれている金属の閉鎖エレメントにより閉鎖されていると有利である。
この金属の閉鎖エレメントにより前記貫通開口をシ−ルするためには、高圧をシ−ルするシ−ルが達成されるように、前記閉鎖エレメントが有利な形式で、その端面を以て貫通開口に設けられた軸方向の段部に対して締め付けられる。
本発明の更に別の構成では、閉鎖エレメントの端面に、エッジ形又はエンボス形の環状の***部が形成されており、この***部は、構成部材相互を締め付ける際に、シ−ル作用を伴う塑性変形を該***部に沿って生ぜしめる。但し、この***部自体は変形されず、平らな面のハ−ドシ−ルを形成するだけである。
食い込みエッジ技術として説明されたこのシ−ルは、シリンダ室を形成するケ−シング部分に設けられた半径方向の貫通開口の、閉鎖エレメントによるシ−ルに限定されるものではなく、別の挿入部材、特に、例えば逆止弁へのアクセス開口の閉鎖部材、又はねじ込み可能な高圧管片等のねじ込み可能な部材に適用可能である。
以下に、本発明の実施例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１実施例を駆動軸の方向で見た平面図であり；
第２図は、第１図に示したＩＩ−ＩＩ線に沿って長手方向で断面した図であり；
第３図は、第２図に示した矢印ＩＩＩの方向で見た、シリンダ室を形成する半径方向外側のケ−シング部分の平面図であり；
第４図は、第２図の一部を拡大して、高圧シ−ル箇所の詳細な図と共に示した図であり；
第５図、第６図及び第７図は、高圧シ−ル箇所の別の実施例の断面図である。
第１図及び第２図には、内燃機関の燃料噴射システム、特にコモンレ−ルシステムにおいて燃料を高圧供給する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には、所要量調整装置が一体に組み込まれている。調整コンセプトとしては、吸込み絞り調整（Ｓａｕｇｄｒｏｓｓｅｌｒｅｇｅｌｕｎｇ）の原理が用いられる。燃料供給と調量とは、所定の調量ユニット（図示せず）を介して行われる。
このラジアルピストンポンプは、全体的に符号２で示されたポンプケ−シングに支承された、偏心的に形成された軸区分６を有する駆動軸４を備えている。偏心的な軸区分６には、回転ブシュ８が設けられており、この転がり軸受け８に対して軸区分６が相対回動可能である。円筒形又は多角形に形成されていてよい回転ブシュ８の外周面に対して、それぞれ互いに１２０°だけずらされて、半径方向で配置された３つのピストン１０が支持されている。これらのピストン１０は、それぞれシリンダ室１２内に案内されたプランジャ１４を有しており、このプランジャ１４の、駆動軸４に面した側の端部には、皿形の接触区分１６が形成されており、この接触区分１６を介して各ピストン１０が、ばね１８のプレロ−ドに基づき回転ブシュ８の外周面に対して支持されている。各プランジャ１４のシリンダ室１２は、駆動軸４に対して半径方向に延びる貫通開口２０と、この貫通開口２０内で半径方向で可動なポンプピストン１０とによって、半径方向外側のケ−シング部分２２内に形成される。このケ−シング部分２２はほぼブロック形であり、貫通開口２０の長手方向に対して垂直に延びる、駆動軸４に面した接触面２６を有している。ケ−シング部分２２のこの接触面２６は、ケ−シング基体３０の、駆動軸４から半径方向外側に離反した側の、やはり平らな接触面２８に対して当接している。
貫通開口２０の、拡径された半径方向外側の端部区分３１には、締め付けねじとして形成された閉鎖エレメント３２が、シ−ル作用を以てねじ込まれている。この閉鎖エレメント３２の端面３４と、貫通開口２０に設けられた軸方向の段部３６との間には、中央の開口４０と、この中央の開口４０から出発する少なくとも１つの半径方向の開口４２とを備えたディスク形エレメント３８が挿入されている。半径方向の開口４２は、ケ−シング部分２２に設けられた燃料供給開口４４，４６に通じており、この燃料供給開口４６は、ケ−シング部分２２の接触面２６に開口し、且つケ−シング基体３０に設けられた別の供給開口４７と整合している。吸込み側の逆止弁４８は、ディスク形エレメント３８の、ポンプピストンに面した側に設けられている。この逆止弁４８は、内部に圧縮ばねが収納されているポット形の保持装置を有しており、前記圧縮ばねが、ディスク形の弁体に、ディスク形エレメント３８に設けられた中央の開口４０の方に向かってプレロ−ドをかけている。
シリンダ室１２からは、高圧側の逆止弁６２が収納されている燃料燃料導出開口６０が通じており、この燃料燃料導出開口６０は、別の燃料燃料導出開口６１に通じている。この燃料燃料導出開口６１は、やはりケ−シング部分２２の接触面２６に開口し、且つ高圧管片６４に通じる更に別の燃料導出開口６５と整合している。この燃料導出開口６５は、ケ−シング基体３０内で段付けされた孔の形の、拡径された開口領域１００を有している。従って燃料導出開口６５は、軸方向の段部１０４の環状のエッジ１０２によって取り囲まれている。拡径された開口領域１００には、ダブルコ−ンシ−ルエレメント１０８の形の高圧シ−ルエレメント１０６が挿入されている。このダブルコ−ンシ−ルエレメント１０８は、円錐状に延びる２つのシ−ル面１１０を有しており、これらのシ−ル面１１０に対して、環状のエッジ１０２と、接触面２６内の燃料燃料導出開口６１を取り囲む環状のエッジ１１２とが当接している。ケ−シング部分２２は、環状のエッジ１０２，１１２がダブルコ−ンシ−ルエレメント１０８の円錐状のシ−ル面１１０に係合し、これにより高圧シ−ルが生ぜしめられるように、ねじ６９（第３図）を介してケ−シング基体３０に対して締め付けられている。
ケ−シング部分２２は、駆動軸４に対して突出し、且つシリンダ室１２に対して同心的な区分６６を有しており、この区分６６は、ケ−シング基体３０に設けられた半径方向の開口６７に係合している。接触面２６から前記区分６６に至る移行部には、センタリングカラ−６８が設けられており、このセンタリングカラ−６８によりケ−シング部分２２が、半径方向の開口６７内で位置決めされている。ケ−シング部分２２は、上で述べたように、このケ−シング部分２２の接触面２６と、ケ−シング基体３０の接触面２８とが互いに平面的に当接し、且つ互いに整合する燃料供給開口４６，４７のシ−ルが生ぜしめられるように、ケ−シング基体３０に対して締め付けられている。このようにして、ラジアルピストンポンプの組込み状態において、ケ−シング基体３０におけるケ−シング部分２２の静的に正確に規定された位置が得られ、これにより全ての高圧シ−ル箇所が互いに分離されている。逆止弁４８，６２は半径方向外側のケ−シング部分２２に収納されているので、このケ−シング部分２２は構造ユニットとして予め組み込むことができ、且つ別個に圧力テスト可能である。
貫通開口２０の、拡径された半径方向外側の端部区分３１のシ−ルは、ねじ込まれた閉鎖エレメント３２により、この閉鎖エレメント３２の端面３４に、ディスク形エレメント３８に設けられた中央の開口４０の周囲を取り囲むエンボス形の***部７０、即ち、閉鎖エレメント３２を締め付ける際にディスク形エレメント３８の金属に食い込む「食い込みエッジ」が設けられていることによって行われる。これにより、ディスク形エレメント３８の対向位置する側が、この側においても高圧シ−ルを得られるように焼入れ旋削加工された軸方向の段部３６の方へ押圧される。
高圧管片６４の端面７２にも、適当な形式で食い込みエッジ７４が形成されている。また、組込み開口及び高圧側の逆止弁６２へのアクセス開口を閉鎖する締め付けねじ７６も、所定の食い込みエッジを以て段部に対して締め付けられている。
第２図に示した位置から駆動軸４が回転する場合は、ピストン１０が圧縮ばね１８の作用を受けてシリンダ室１２から脱出運動させられる。これによりシリンダ室１２内の圧力が低下し、開放圧力を下回ると同時に吸込み側の逆止弁４８が開放されるので、燃料が燃料供給開口４６，４４，４２，４０を介してシリンダ室１２に吸い込まれる。引き続く圧縮行程において逆止弁４８が閉じて、高圧側の逆止弁６２が開くので、高圧下にある燃料は、燃料燃料導出開口６０，６１，６５を介して高圧管片６４に圧送され得る。
第５図には、ブシュ形の高圧シ−ルエレメント１１４の別の実施例が示されている。この高圧シ−ルエレメント１１４は、軸方向１１６において制限された範囲内で可撓に、つまり変形可能に形成されている。この高圧シ−ルエレメント１１４は、外側のシ−ルスリ−ブ１１７と内側のシ−ルスリ−ブ１２２とを有している。外側のシ−ルスリ−ブ１１７の内面と外面には、半径方向並びに周方向で延在する切欠き１１８；１２０が設けられている。内側のシ−ルスリ−ブ１２２の軸方向の端面１２４は、一方ではケ−シング部分２２の接触面２６に対して支持されており、また他方では拡径された開口領域１００の軸方向の段部１０４に対して支持されている。ケ−シング部分２２をケ−シング基体３０に対して締め付ける際には、高圧シ−ルエレメント１１４の内側のスリ−ブ１２２と外側のスリ−ブ１１７とが軸方向で変形される。これにより、燃料燃料導出開口６１，６５の金属的なハードシ−ルが、外部に向かって生ぜしめられる。
第６図には、リング形の高圧シ−ルエレメント１２６が示されており、この高圧シ−ルエレメント１２６は横断面が多角形に形成されていて、シャ−プな円形のシ−ルエッジ１２８を有している。
第７図には、ブシュ形の高圧シ−ルエレメント１３０，１３１，１３２，１３３、並びにディスク形の高圧シ−ルエレメント１３４の別の実施例が示されている。ディスク形の高圧シ−ルエレメント１３４は、シ−ルすべき開口を円形に取り囲む環状のエンボス形の***部１３６と協働する。

Claims (16)

1. 内燃機関の燃料噴射システム、特にコモンレ−ル噴射システムにおいて燃料を高圧供給するためのラジアルピストンポンプであって、ポンプケ−シング（２）に支承された駆動軸（４）が設けられており、該駆動軸が偏心的に形成されているか、又は周方向に複数のカム状の***部を有しており、また、有利には駆動軸に関して半径方向で各シリンダ室（１２）に配置された複数のピストン（１０）が設けられており、該ピストンが、駆動軸（４）の回転時にシリンダ室内において半径方向で往復運動可能であり、更に、逆止弁（４８，６２）が吸込み側と高圧側とにそれぞれ設けられており、各ピストン（１０）のためにそれぞれシリンダ室（１２）を形成する金属のケ−シング部分（２２）に、燃料吸込み開口（４４，４６）と燃料燃料導出開口（６０，６１）とが設けられている形式のものにおいて、
   ケーシング部分（２２）が、駆動軸（４）に関して半径方向外側から平らな接触面（２６）を以て、金属のケーシング基体（３０）の接触面（２８）に対して当接しており、ケーシング部分（２２）の、シリンダ室（１２）に対して同心的な、駆動軸に面して突出している区分（６６）が、ケーシング基体（３０）の半径方向の開口（６７）を貫通して駆動軸（４）に向かって延びており、ケーシング部分（２２）の平らな前記接触面（２６）に燃料燃料導出開口（６１）が開口し、且つケーシング基体（３０）に設けられた別の燃料導出開口（６５）と整合しており、ケーシング部分（２２）に設けられた燃料燃料導出開口（６１）及び／又はこれに整合する、ケーシング基体（３０）に設けられた別の燃料導出開口（６５）の拡径された開口領域に、金属の高圧シールエレメント（１０６，１１４，１２６，１３０，１３１，１３２，１３３，１３４）が設けられており、ケーシング部分（２２）が、前記金属の高圧シールエレメントの介在下でねじ（６８）を介して、高圧シールエレメントの緊締により高圧側のシールが達成されるようにケーシング基体（３０）に対して締め付けられている、燃料を高圧供給するためのラジアルピストンポンプ。
2. 高圧シールエレメント（１０６）がダブルコーンシールエレメント（１０８）である、請求項１記載のラジアルピストンポンプ。
3. 前記各燃料燃料導出開口（６１，６５）又は開口区分を取り囲むエッジ（１０２，１１２）が、シール作用を以て、ダブルコーンシールエレメント（１０８）の円錐形の面（１１０）に対して当接している、請求項２記載のラジアルピストンポンプ。
4. 高圧シールエレメント（１２６）が環状に形成され且つシールエッジ（１２８）を有している、請求項１記載のラジアルピストンポンプ。
5. 高圧シールエレメント（１１４，１３０，１３１，１３２，１３３）が、ほぼブシュ状に形成され、且つ端面（１２４）を以て開口（６１，６５）を取り囲むようにハードシールを生ぜしめる、請求項１記載のラジアルピストンポンプ。
6. 高圧シールエレメント（１１４）が、内側スリーブ（１２２）と外側スリーブ（１１７）とを有している、請求項５記載のラジアルピストンポンプ。
7. ブシュ状の高圧シールエレメント（１１４，１３１，１３２）が、軸方向において可撓に形成されている、請求項５又は６記載のラジアルピストンポンプ。
8. ブシュ状の高圧シールエレメント（１１４，１３１，１３２）が、半径方向及び周方向で延在する切欠き（１１８，１２０）を有している、請求項７記載のラジアルピストンポンプ。
9. ブシュ状の高圧シールエレメント（１１４，１３０，１３１，１３２）の端面に、それぞれシールエッジ又はエンボス形の環状の***部が形成されており、該***部が、構成部材相互を締め付ける際に、高圧シールを生ぜしめる、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. 高圧負荷される全てのシール箇所が、相互に締め付けられる金属の構成部材（２２，３０；３２，３８；６４）により、エラストマ性のシールエレメントを介在させることなく形成されている、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。
11. ケーシング部分（２２）の、駆動軸に面して突出している区分（６６）が、センタリングカラー（６８）を形成しており、該センタリングカラーによってケーシング部分（２２）が、ケーシング基体（３０）の半径方向の開口（６７）内で位置決め可能である、請求項１から１０までのいずれか１項記載のラジアルピストンポンプ。
12. 吸込み側の逆止弁（４８）と、高圧側の逆止弁（６２）とが、ケーシング部分（２２）に組み込まれている、請求項１から１１までのいずれか１項記載のラジアルピストンポンプ。
13. ケーシング部分（２２）が、シリンダ室（１２）を形成する、駆動軸（４）に対して半径方向で延びる貫通開口（２０）を有しており、該貫通開口が半径方向外側で、この貫通開口（２０）にねじ込まれている金属の閉鎖エレメント（３２）によって閉鎖されている、請求項１から１２までのいずれか１項記載のラジアルピストンポンプ。
14. 金属の閉鎖エレメント（３２）の端面（３４）が、貫通開口（２０）に設けられた軸方向の段部（３６）に対して、高圧密なシールを生ぜしめるように締め付けられている、請求項１３記載のラジアルピストンポンプ。
15. 閉鎖エレメント（３２）の端面（３４）に、エッジ形又はエンボス形の環状の***部（７０）が形成されており、該***部が、構成部材相互の締付け時に高圧シールを生ぜしめる、請求項１４記載のラジアルピストンポンプ。
16. 金属の構成部材（３２，３８，２２；６４，３０；７６，２２）の、互いに当接するシール面の一方に、エッジ形又はエンボス形の***部（７０，７４）が形成されており、該***部が、構成部材相互の締付け時に高圧シールを生ぜしめる、請求項１から１５までのいずれか１項記載のラジアルピストンポンプ。

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