JP5166198B2 - ポンプアッセンブリ及びこのポンプアッセンブリ用のタペット - Google Patents

Description

本発明は、ポンプアッセンブリ及びこのようなポンプアッセンブリ用のタペットに関する。

公知のポンプアッセンブリでは、タペットの形態の中間駆動部材がカム機構からポンピングプランジャーに駆動力を伝達する。これは、ポンピングチャンバ内の流体を加圧し、例えばディーゼルエンジンの燃料噴射システムのコモンレールに送出するために行われる。タペットは、ポンピングプランジャーがタペットによってその長さ方向軸線に沿って駆動されるように、ポンピングプランジャーに加わる横方向力を減少する。公知のタペットは、全体にカップ状であり、円筒形側壁部分及びベース端部分を有する。側壁部分には、潤滑流体をカム機構の周囲の領域からタペット内の領域に流入できるベントが設けられている。その結果、タペットボア内でのタペットの自由移動が液圧力により妨げられることがない。

しかしながら、側壁部分のこのようなベントの縁部は、タペットとタペットボアとの間の接触が縁部のところで強くなるため、過度の磨耗を被り易い。このような磨耗を緩和するため、縁部に面取りを設けてもよいが、このような面取りは製造費を押し上げてしまう。第２に、タペットは、ポンピングプランジャーの軸線及びベントの縁部に関し、比較的小さいけれども、傾く。タペットが傾いたとき、面取り等により、ボア内でのタペットの自由回転が妨げられる。タペットの下面とカム機構の表面との間で負荷及び磨耗を分配するため、自由回転が望ましい。第３に、ベントは、使用時にボア内で部分的に塞がってしまう場合がある。これは、特に、タペットがボア内での最大移動範囲に向かって配置された場合に生じる。ベントが塞がってしまうと、ベントを通る流体流れが制限される。

この背景技術に対し、本発明は、ポンプアッセンブリにおいて、軸線方向に延びる開口部、及びこの軸線方向に延びる開口部から全体に半径方向に延びる少なくとも一つのボアを持つポンプハウジングと、前記ボア内に往復摺動運動を行うように受け入れられており、ポンピングプランジャーを受け入れるための内部チャンバを有するタペットと、前記内部チャンバ内に受け入れられ、使用時に前記タペットによって駆動され、前記タペットが前記ボア内で往復動するとき、ポンピングチャンバ内の流体を加圧するポンピングプランジャーと、前記軸線方向に延びる開口部内に受け入れられ、カム駆動シャフトと協働できる内面及び前記タペットと協働できる外面を有するカムライダーであって、前記駆動シャフトの回転により前記タペットを前記ボア内で往復摺動運動で駆動するカムライダーとを含むポンプアッセンブリを提供する。タペットは、本明細書中、中間駆動部材とも呼ばれ、タペットの内部チャンバを形成する側壁部分及び端面を有する。端面は、駆動面と、内部チャンバとタペットの外側領域との間で流体を流すことができる、前記端面を通る複数のベントとを含む。複数の長さ方向溝が前記側壁部分の内面に形成されており、前記溝は前記ベントの夫々と連通し、流体を内部チャンバに流入するための流路を形成する。

端面は、前記カムライダーの前記外面から間隔が隔てられた第１端面と、前記駆動面を形成する第２端面とを含み、前記ベントは前記第１端面を貫通している。

戻しストロークを行うために前記タペット及び前記プランジャーを半径方向内方に押圧するため、戻しばねが前記内部チャンバに配置されていてもよく、前記戻しばねを着座するため、ばね座が、前記内部チャンバに、前記タペットの前記端面のところに配置されていてもよい。

前記側壁部分の内面に形成された複数の長さ方向溝は、前記ベントの夫々と連通し、前記内部チャンバと前記軸線方向に延びる開口部との間で前記ばね座の周囲に流体流路を形成する。

追加として、又は別の態様として、ばね座は、前記端面の前記ベントのうちの一つ又はそれ以上と流体連通し、前記ばね座を通して前記内部チャンバと前記軸線方向に延びる開口部との間に流体経路を形成する複数のベントを備えていてもよい。

更に、タペットには、直立突出部を形成する環状レリーフが設けられていてもよい。これは、ばね座とともに、第１端面のベントとばね座のベントとの間に別の流体流路を形成する。

別の特徴から、本明細書は、上文中に説明し、特許請求の範囲に定義した、ポンプアッセンブリのタペットを提供する。

本発明を添付図面を参照して以下に単なる例として説明する。

公知のタペット構成を備えたポンプアッセンブリを図４、図５、及び図６を参照して説明する。図４を参照すると、ポンプアッセンブリ１０は、軸線方向に延びる開口部１４が設けられた主ポンプハウジング１２を含む。回転軸線１６を持つカム駆動シャフト（図示せず）が、開口部１４に取り付けられた、偏心取り付けされたカム１８を駆動する。主ポンプハウジング１２には、半径方向に延びる第１、第２、及び第３の開口部即ち通穴２０ａ、２０ｂ、及び２０ｃが設けられており、これらの通穴は、各々、その半径方向内端が、ハウジング１２を通って軸線方向に延びる開口部１４と連通している。各開口部２０ａ、２０ｂ、及び２０ｃの半径方向外端は、ポンプへッド２２ａ、２２ｂ、及び２２ｃを夫々受け入れる。各ポンプへッド２２ａ、２２ｂ、及び２２ｃは実質的に同じであり、従って、ポンプへッド２２ａだけを、図４、図５、及び図６を参照して、更に図１、図２、及び図３を参照して以下に詳細に説明する。

ポンプへッド２２ａは、へッド部分２４と、主ポンプハウジング１２の開口部２０ａの半径方向外端内に突出した半径方向内方に延びる延長部２６とを含む。延長部２６にはプランジャーボア２８が設けられており、このボア内にポンピングプランジャー３０が受け入れられる。プランジャーボア２８の閉鎖端が第１ポンプへッド２２ａのへッド部分２４内に配置されている。プランジャーボア２８の閉鎖端は、プランジャー３０の半径方向外端面とともにポンプチャンバ３２を画成し、ここに燃料が比較的低圧で送出される。この燃料は、駆動シャフトの回転時に圧送ストローク行うためにプランジャー３０が駆動されるときに、ポンプチャンバ３２内で、噴射に適した比較的高いレベルまで加圧される。ポンプへッド２４の延長部２６は、プランジャーボア２８に対してシーリング長さを増大し、これにより、高圧の燃料のチャンバ３２からの漏れを低減する。

半径方向に延びる開口部２０ａの半径方向内端は、タペット３４の形態のプランジャー３０用の中間駆動部材を受け入れる。公知のタペットを図５及び図６に更に詳細に示す。タペットは、Ｕ字形状即ちチャンネル状の断面を有し、全体に円筒形の壁部分３６及びベース部分３８を備えている。このようなタペットは、「バケツタペット」と呼ばれる。タペット３４は、開口部２０ａの内面が円筒形壁部分３６と摺動接触し、長さ方向移動を案内するのに役立ち、使用時にタペット３４の横方向移動を拘束するように、開口部２０ａの半径方向内端内に配置される。

バケツタペット３４は、プランジャーとタペットとの間の相対的長さ方向移動が制限されるように、適当な手段によってプランジャー３０に連結される。プレート形態のばね座４０がタペット３４の内部チャンバ５２に受け入れられ、プランジャー３０の下端をプレス嵌めで受け入れるための中央穴を画成する。ばね座４０は、プランジャー戻しばね４２の一端を位置決めし、プランジャー戻しばね４２の他端は第１ポンプへッド２０ａのへッド部分２４に当接し、ばね４２は戻し押圧力をプランジャー３０に、及び従ってタペット３４加えてプランジャーの戻しストロークを駆動するのに役立つ。

図６でわかるように、ばね座４０はベース部分３８から僅かに間隔が隔てられており、その間に１ｍｍ乃至２ｍｍの小さな隙間４１を形成する。ばね座４０がタペット３４と接触していないため、プランジャー３０及びタペット３４は互いに一つの対をなした状態を保持し、プランジャー３０は全ストロークに亘って追従する。

駆動シャフトはカム１８と協働し、カム１８は、このカム１８と同軸に延びる全体にチューブ状のカムライダー部材４４と協働する。カムライダー４４の外面には、フラットと呼ばれる第１、第２、及び第３の平らな表面４６ａ、４６ｂ、４６ｃが設けられている。これらのフラット４６ａ、４６ｂ、４６ｃの各々は、夫々のプランジャー３０用のタペット３４のベース面と協働する。例えば、第１ポンプへッド２２ａのプランジャー３０用のタペット３４は、カムライダー４４の第１フラット４６ａと協働する。タペット３４がプランジャー３０に連結されているため、シャフトの回転によりカム１８の表面でカムライダー４４を押し上げ、これによって駆動力をタペット３４及びプランジャー３０の両方に加える。タペット３４が駆動されるとき、タペットベースの下面とライダー４４の第１フラット４６ａとの間で或る程度の横方向摺動移動が許容される。このような摺動移動を促すため、スリッパー面４８（図５参照）が設けられていてもよい。摩擦による磨耗を制限するため、燃料等の潤滑流体が開口部１４及びボア２０ａに供給される。

カム１８が駆動されるとき、タペット３４は開口部２０ａ内で往復動し、プランジャー３０をプランジャーボア２８内で往復動させる。従って、タペット３４及びポンピングプランジャー３０を一緒に駆動し、プランジャー３０でポンピングサイクルを実行する。ポンピングサイクルにはポンピングストロークが含まれ、このストローク中、タペット３４及びプランジャー３０をシャフトから半径方向外方（即ち、第１ポンプへッド２２ａについては、図４で垂直方向上方）に駆動し、ポンプチャンバ３２の容積を減少させる。このポンピングストローク中、ポンププランジャー３０をそのプランジャーボア２８内で内方に駆動し、ポンプチャンバ３２内の燃料を、当該技術分野の当業者に一般的な方法で比較的高いレベルにまで加圧する。

続いて行われるプランジャー戻しストローク中、タペット３４及びプランジャー３０を半径方向内方（即ち、第１ポンプへッド２２ａについては、図４で垂直方向下方）に押圧し、ポンプチャンバ３２の容積を増大する。プランジャー３０及びそのタペット３４の戻しストローク中、プランジャー３０は、プランジャーボア２８から外方に押圧され、比較的低圧の燃料が関連したポンプチャンバ３２を充填する。

プランジャー戻しばね４２は、プランジャー３０が戻しストロークを行うようにこのプランジャーを押圧するのに役立ち、更に、ポンピングサイクルに亘り、タペット３４とライダー４４のフラット４６ａとの間に接触を常に維持する。タペット３４及びプランジャー３０は、繰り返し正弦波運動を実行し、約１２０Ｈｚの最大周波数で駆動されるが、この周波数は単なる例示であるということは理解されるべきである。タペット３４は、代表的には、下死点と上死点との間に約１０ｍｍの所定の移動範囲を有する。

タペット内のチャンバ５２とポンプハウジング１２の開口部１４との間で燃料を流すことを許容する手段を提供するために、タペット３４の円筒形壁部分３６には、ベント即ち側壁開口部５０が形成されている。これらのベント５０は、チャンバ５２と開口部１４との間の圧力差を低減し、及び従って、往復動中にタペットに過度の液圧力が加わらないようにする。タペット３４及びプランジャー３０がポンピングストロークに亘って駆動されるとき、燃料がチャンバ５２からベント５０を通って放出される。タペット３４及びプランジャー３０が戻しストロークを実行するとき、燃料がベント５０を通ってチャンバ５２に引き込まれる。

ベント５０は、その形状のため、「教会窓(church window)」 とも呼ばれる。このようなベントには上文中に論じた欠点があり、こうした欠点の一つ又は全てを改善する又は少なくとも緩和する構成を提供するため、図４、図５、及び図６に示す構成の代わりに、図１、図２、及び図３を参照して説明するタペット構成を使用してもよい。図１、図２、及び図３では、図４に示すのと同様の構成を示すのに同様の参照番号を使用する。

図１及び図２を参照すると、タペット６０は、全体に円筒形の側壁部分６２と、この側壁部分６２の一端に亘って延びる端面６４とを含む。側壁部分６２は、ポンプハウジング１２のボア２０ａと協働し、このようなボア内での往復摺動運動を案内するような形状及び大きさを備えている。図１では、側壁部分６２は円筒形である。この形状は、これによりタペット６０がボア２０ａ内で自由に回転でき、かくしてタペット面及びボア２０ａ内でのタペット側壁の磨耗を減少するため、有利である。

駆動シャフトの回転によりカムライダー４４でタペット６０をボア２０ａ内で往復摺動運動で駆動するように、端面６４はフラット４６ａと協働するための駆動面６６を有する。

ポンプハウジング１２の開口部１４とタペット６０の内部チャンバ７０との間で流体を流通できるように、複数のベント６８が端面６４を通して設けられている。端面６４は、カムライダー４４の外面即ちフラット４６ａから間隔が隔てられた第１端面７２と、駆動面６６を形成する第２端面とを含む。

カムライダー４４のフラット４６ａと端面６４との間に空間が形成され、流体をベント６８の通過前後に端面６４とフラット４６ａとの間で流すことができるように、ベント６８は第１端面７２を貫通している。駆動面６６は、図１に示すように、端面６４とフラット４６ａとの間で適当な流体流れを得るのに十分な所定距離だけ、第１面７２から半径方向内方に延びる中央段差部分によって形成される。好ましくは、段の深さは、ベント６８が提供する流れ領域とほぼ同じ流れ領域を持つように大きさが定められるが、図示の実施例では、この領域での適当な距離は、約１ｍｍ乃至５ｍｍである。

戻しばね４２は、戻しストロークを行うためにタペット６０及びプランジャー３０を半径方向内方に押圧するため、内部チャンバ７０内に配置されている。戻しばね４２を着座するため、ばね座７４が、内部チャンバ７０内に、端面６４と隣接して、しかしこの端面６４から僅かに間隔が隔てられて配置されている。ばね座７４は中央穴７５を画成し、その中にプランジャー３０の下端がプレス嵌めで受け入れられ、かくしてプランジャー３０とばね座７４とを連結する。その結果、ばね４２がプランジャー３０をばね座７４を介して押圧する。ばね座７４は、タペット６０の内側で横方向に延びており、ベント６８と内部チャンバ７０との間で流体を流すことができるように複数の長さ方向溝７６が側壁部分６２の内面に形成されている。これは、ばね座７４をバイパスするためである。溝７６は、夫々のベント６８と連通しており、内部チャンバ７０とポンプハウジングの開口部１４との間でばね座７４の周囲に流体を流すための流路を形成する。図１及び図２に示すように、ベント６８は、このような溝７６を形成するため、側壁部分６２と部分的に交差するように形成されていてもよい。

ばね座７４は複数のベント７８を有し、これらのベントは、一つ又はそれ以上のベント６８と連通し、内部チャンバ７０と開口部１４との間にばね座を通る流路を形成する。図１及び図２の実施例では、ベント７８は円形の穴の形態をなしている。タペット６０には環状のレリーフ８０が設けられており、かくして直立した中央突出部８１を形成する。この中央突出部８１は、ばね座７４とともに、流体流れをベント６８とベント７８との間で案内するための深さが１ｍｍ乃至３ｍｍ、好ましくは２ｍｍの流体流路を形成する。

ベント６８の円の数、大きさ、及びピッチは、タペット６０の内部チャンバ７０とポンプハウジングの開口部１４との間で所望の流体流れが得られるように選択される。図１及び図２に示すように、ベント６８は、タペット６０の端面を通る全体に円筒形のボアを形成する。しかしながらこのようなベントは、任意の適当な形状及び大きさであってもよい。図３は、端面６４を通るベント８２が環状の円弧状のスロットである変形例のタペット６０を示す。

軸線方向に延びるベントが設けられたタペット６０では、側壁部分６２は、タペットボア２０ａ内でのタペットの移動を案内するため、滑らかで連続したガイド面を提供する。従って、使用中のタペットの磨耗は、側壁部分６２の表面全体にほぼ均等に分配される。更に、タペットがボア内で比較的小さく傾いたとき、タペットの回転は、側壁部分６２に設けられたベント等の何らかの工作物によって制限されることがない。更に、ベント６８、８２は、タペットの全移動範囲に亘り、これらのベントがボア２０ａによって塞がれることがないようにタペット６０の端面６４に形成されている。

以上説明した実施例には、特許請求の範囲に定義された本発明の概念から逸脱することなく、様々な変更を行ってもよいということは理解されよう。例えば、三つのポンピングチャンバ２０ａ、２０ｂ、２０ｃを持つポンプ１０を参照して本発明を説明したが、必ずしもこの態様でなくてもよく、本発明は、ポンピングチャンバ及び関連したポンピングプランジャーが一つの又は二つ以上のポンプにも適用できる。

図１は、本発明の一実施例による中間駆動部材の斜視図である。 図２は、ポンプアッセンブリ内に配置した中間駆動部材の斜視図である。 図３は、変形例の中間駆動部材の斜視図である。 図４は、ポンプアッセンブリの断面図である。 図５は、図４の中間駆動部材の詳細斜視図である。 図６は、図４のポンプアッセンブリ内に配置した図５の中間駆動部材の斜視図である。

Claims (7)

1. 流体ポンプで使用するのに適したタペットにおいて、
   前記タペット（６０）は、前記タペット（６０）の内部チャンバを形成する側壁部分（６２）及び端面（６４；６６；７２）を有し、
   前記端面（６４；６６；７２）は、使用時に駆動機構と協働するための駆動面（６６）と、前記内部チャンバ（７０）と前記タペット（６０）の外側の領域との間で流体を流すことができる、前記端面（６４；６６；７２）を通る複数のベント（６８）とを含み、
   複数の長さ方向溝（７６）が前記側壁部分（６２）の内面に形成されており、
   前記溝（７６）は前記ベント（６８）の夫々と連通し、流体を前記内部チャンバ（７０）に流入するための流路を形成しており、
   前記溝（７６）と前記ベント（６８）は隣接して一体的に形成されており、
   前記端面（６４；６６；７２）は第１端面（７２）を含み、この第１端面（７２）は、使用時に駆動機構と協働するための駆動面を形成する第２端面（６６）から間隔が隔てられており、前記駆動面は、前記端面の中央段差部分によって形成されており、前記ベント（６８）は前記第１端面（７２）を貫通する、タペット。
2. 請求項１に記載のタペットにおいて、
   前記タペットは、前記端面（６４；６６；７２）と隣接して前記内部チャンバ（７０）内に配置されたばね座（７４）を含み、前記ばね座（７４）は、前記端面（６４；６６；７２）に設けられた前記ベント（６８）のうちの一つ又はそれ以上と流体連通し、流体を前記ばね座（７４）に通すための流路を形成する複数のベント（７８）を含み、
   前記溝（７６）は前記ばね座（７４）の周囲に流路を形成する、タペット。
3. 請求項２に記載のタペットにおいて、
   前記タペットには、直立突出部（８１）を形成する環状レリーフ（８０）が設けられ、前記環状レリーフ（８０）は、前記ばね座（７４）とともに、前記第１端面の前記ベント（６８）と前記ばね座（７４）のベント（７８）との間で流れを案内する流体流路を形成する、タペット。
4. 請求項１乃至３のうちのいずれか一項に記載のタペットにおいて、
   前記第１端面（７２）の前記ベント（６８）は、円弧状のスロットである、タペット。
5. ポンプアッセンブリにおいて、
   軸線方向に延びる開口部（１４）及びこの軸線方向に延びる開口部（１４）から全体に半径方向に延びる少なくとも一つのボア（２０ａ、２０ｂ、２０ｃ）を持つポンプハウジング（１２）と、
   前記ボア（２０ａ、２０ｂ、２０ｃ）内に往復摺動運動するように受け入れられた、請求項１乃至４のうちのいずれか一項に記載のタペット（６０）と、
   前記タペットの前記内部チャンバ（７０）に受け入れられたポンピングプランジャー（３０）であって、使用時に前記タペット（６０）によって駆動され、前記タペット（６０）が前記ボア（２０ａ、２０ｂ、２０ｃ）内で往復動するとき、前記ポンピングプランジャー（３０）内の流体を加圧するポンピングプランジャー（３０）と、
   前記軸線方向に延びる開口部（１４）内に受け入れられたカムライダー（４４）であって、内面がカム駆動シャフトと協働し、外面が前記タペット（６０）と協働し、前記駆動シャフトの回転により前記タペット（６０）を前記ボア（２０ａ、２０ｂ、２０ｃ）内で往復摺動運動するカムライダー（４４）とを有し、
   前記タペット（６０）の前記側壁部分（６２）は前記ボア（２０ａ、２０ｂ、２０ｃ）と協働して前記往復摺動運動を案内し、
   前記ベント（６８）及び前記長さ方向溝（７６）は、前記軸線方向ボア（１４）から前記タペット（６０）の前記内部チャンバまでの流体流路を形成する、ポンプアッセンブリ。
6. 請求項５に記載のポンプアッセンブリにおいて、
   戻しストロークを行うために前記タペット（６０）及び前記プランジャー（３０）を半径方向内方に押圧するため、前記内部チャンバ（７０）内に配置された戻しばね（４２）と、前記戻しばね（４２）を着座するため、前記タペット（６０）の前記端面（６４；６６；７２）と隣接して前記内部チャンバ（７０）内に配置されたばね座（７４）とを含む、ポンプアッセンブリ。
7. 請求項６に記載のポンプアッセンブリにおいて、
   前記端面（６４；６６；７２）は前記カムライダー（４４）の外面から間隔が隔てられている、ポンプアッセンブリ。

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