JP5976239B2 - 弁アッセンブリ - Google Patents

Description

本発明は、弁アッセンブリ、特にコモンレールシステムのための高圧ポンプに用いられる弁アッセンブリに関する。

内燃機関、特にディーゼルエンジンの燃焼室内に燃料を噴射するためのコモンレールシステムとして公知の噴射装置は、加圧される燃料蓄え器、つまり、コモンレールを有している。このコモンレールに燃料を連続的に供給するためには、高圧ポンプが必要となる。

高圧ポンプは、偏心体を介して駆動されるピストンのほかに、能動的なまたは受動的な弁を備えた弁アッセンブリも有している。この弁アッセンブリは、通常、サンドイッチ構造の形態の高い組込み度によってポンプ内に直に組み込まれている。このことは、たとえばプレス・溶接工程ならびに付随した調整プロセスによって行われる。しかしながら、このような製造では、弁アッセンブリをポンプ内で直に検査することしかできないので、弁の故障の際には、ポンプ全体が不良品となってしまう。

国際公開第２０１３／０７９６９３号に基づき、弁を中心ねじ山によって高圧ポンプに取外し可能に取り付けることが公知である。弁ハウジングへの中心ねじ山の配置と、弁ハウジングに対する複数のシールリングの使用の必要性とによって、これらのシールリングが組付けの間に回転・並進運動させられ、その際、引っ掛かってしまうかまたは損傷してしまう。

したがって、本発明の課題は、ポンプへの可能な限り確実な、更には、取外し可能な固定が可能となると同時に、組付けに起因したシールリングの損傷が阻止され、それにもかかわらず、可能な限りコンパクトな構造を有する、ポンプに用いられる弁アッセンブリを提案することである。

この課題は、独立請求項１の特徴を備えた弁アッセンブリによって解決される。有利な改良態様および態様は、従属請求項および以下の記述から認めることができる。

高圧ポンプに用いられる弁アッセンブリが提案される。この弁アッセンブリは、凹部を備えたポンプハウジングと、このポンプハウジングに設けられた凹部に対応して形成されていて、この凹部内に挿入可能である弁ハウジングと、緊締ディスクとを有している。弁ハウジングは、第１の軸方向の制限面と、この第１の軸方向の制限面と反対の側に配置された第２の軸方向の制限面とを備えた少なくとも１つの半径方向の凸部を有している。緊締ディスクは、弁ハウジングの半径方向の凸部にわたって半径方向に延びていて、弁ハウジングの第２の軸方向の制限面に面一に載置する第３の軸方向の制限面を有している。緊締ディスクは、周面側にねじ山を有しており、このねじ山は、凹部の内面に設けられたねじ山に螺入可能であり、これによって、弁ハウジングが、緊締ディスクを介して第１の軸方向の制限面でもってポンプハウジング内に緊締されるようになっている。

弁ハウジングは、対応する構成によって、ポンプハウジングの凹部内に差込み可能にもしくは押込み可能に形成されている。弁ハウジングとポンプハウジングとの間の境界面は、従来のシールリングまたはこれに類するものを備えて形成されてよい。このようなシール部材は、弁ハウジングの螺合の省略に基づき、ポンプハウジング内で回転運動させられない。したがって、このような組付けによって、シールリングのシール作用の確実性に影響が与えられないようになっている。

弁ハウジングの半径方向の凸部は、ポンプハウジング内に螺入可能な緊締ディスクを介して、ポンプハウジングへの弁ハウジングの緊締を実施するために適している。高圧ポンプ内の３５０ｂａｒ以上の高い運転圧に基づき、弁には、比較的大きな軸方向の力が作用する。この力は、弁ハウジングの取付け部によって受け止められなければならない。周面側にねじ山を配置して、弁ハウジングをポンプハウジングに緊締することによって、このような軸方向の力が十分に好適に受け止められ、さらに、ねじ山を半径方向外側に変位させたことによって、ねじ山を十分に少なく寸法設定することが必要となり、これによって、弁アッセンブリのコンパクトな構成が可能となる。

有利な態様では、凹部が、段部を有しており、この段部に弁ハウジングの第１の軸方向の制限面が載置している。したがって、当該段部が、弁ハウジングをポンプハウジング内に緊締するための環状の制限面を提供することができる。段部は、好適には、相対的に大きな内径から相対的に小さな内径への段状の移行部である。大きい方の内径は、凹部に設けられたねじ山の内径にほぼ相当していてもよいし、この内径と異なっていてもよい。

ポンプハウジング内での弁ハウジングのセンタリングを改善するためには、凹部が、別の段部を有していてよい。この別の段部は、凹部の内部に位置する区分の盲穴状の構造に繋がっている。この区分には、弁ハウジングの円筒状の区分を容易に導入することができる。弁ハウジングは、凹部内に容易に導入可能であることが望ましい。以下、凹部の内部に位置する当該区分を「シール区分」と呼ぶ。

特に好適には、シール区分が、シールリングを介した密封のために適した嵌合部を備えて形成されている。弁ハウジングは、対応する円筒状の区分に、全周にわたって配置された環状のリング用溝を有しており、このリング用溝内にシールリングが配置されている。シール区分への弁ハウジングの押込み時には、シールリングの押潰しひいてはシール区分と弁ハウジングとの間の密封が行われる。前述したように、押込みによって、組付け時のシールリングの連続的な回転は回避される。これによって、組付けに起因してシール作用が損なわれることをほぼ排除することができる。

さらに有利には、リング用溝内にバックアップリングが配置されていてよい。このバックアップリングは、リング用溝と凹部との間に形成されるシールギャップ内にシールリングがはみ出すことを阻止する。

有利な態様では、弁ハウジングの、緊締ディスクに向けられた第２の軸方向の制限面が、緊締ディスクに向かって軸方向に延びる段部を有している。したがって、緊締ディスクに設けられた第３の軸方向の制限面も、弁ハウジングの第２の制限面に設けられた段部に対応する段部を有することができる。これによって、付加的にセンタリング作用を得ることができる。このセンタリング作用によって、ポンプハウジングへの緊締ディスクの螺合時に、弁ハウジングの特に正確な位置決めが行われかつ／または維持される。

別の態様として、特に簡単に製作することができる制限面の平らな載置も可能である。

特に好適な態様では、緊締ディスクが、第３の軸方向の制限面と反対の側に配置された第４の軸方向の制限面を有しており、この第４の軸方向の制限面が、工具のための取付け異形部を備えている。弁構成要素は、緊締ディスクを通して軸方向でポンプハウジングにわたって延びていてよく、さらに、緊締ディスクが、ほぼ完全にポンプハウジング内に沈み込んでいることもあるので、緊締ディスクを螺合するための相応の工具を緊締ディスクに解離可能に配置することができると特に有利である。このことは、工具を取り付けるための上述のような異形部によって達成される。この異形部は、全く異なる形状を有していてよい。回転軸線から間隔を置いて配置されていて、相互間に一種のクローフットレンチを配置することができる複数の孔のほかに、一貫して延びる規則的な異形部、たとえば、放射状の切欠きも可能である。

さらに、好適には、弁ハウジングと緊締ディスクとが、それぞれ１つの孔を有しており、両孔の直径が、互いに対応している。体積流量制御弁のアクチュエータのアクチュエータハウジングは、たとえば対応する両孔を通して弁ハウジング内に差し込まれるかもしくは弁ハウジングによってクランプされてよい。アクチュエータハウジングを取り囲むように、制御電磁石のコイルが配置されていてよい。さらに、電磁石を取り囲む別のハウジングが緊締ディスクに螺合されてもよい。

本発明は、さらに、このような弁アッセンブリを備えた高圧ポンプに関する。この高圧ポンプは、特にコモンレールシステムの高圧ポンプである。

上述した態様および改良態様は、互いに任意に組み合わされてよい。

本発明の更なる可能な態様、改良態様および実行態様には、本発明の前述した特徴または以下に実施の形態を参照しながら説明する特徴の、明示的には記載していない組合せも含まれている。

添付の図面によって、本発明の実施の形態が一層理解しやすくなっているはずである。添付の図面は実施の形態を示していて、明細書に関連して、本発明のコンセプトの説明に役立っている。

別の実施の形態および多数の上述した利点は、図面に関連して明らかである。図示のエレメントは、必ずしも互いに寸法通りに示してはいない。

弁アッセンブリの断面図である。 種々異なる形態で形成された緊締ディスクを示す図であり、図２ａ）には、工具を取り付けるための第１の形態の取付け異形部を備えた緊締ディスクが示してあり、図２ｂ）には、第２の形態の取付け異形部を備えた緊締ディスクが示してあり、図２ｃ）には、第３の形態の取付け異形部を備えた緊締ディスクが示してある。

図中、同一のまたは同機能のエレメント、構成部材、構成要素または方法ステップには、逆のことを記載しない限り、同じ符号が付してある。

図1には、弁ハウジング４と、緊締ディスク６と、アクチュエータハウジング１０内のアクチュエータ８とを備えた弁アッセンブリ２が示してある。この弁アッセンブリ２の中心構成要素は弁プランジャ１２である。この弁プランジャ１２は、ばね１４を介してストッパ１６に押圧される。アクチュエータ８は、弁プランジャ１２をばね力に抗して軸方向に運動させることができる。制御電流に応じて、アクチュエータ８を介して、弁プランジャ１２と弁座６０との間の開口面積が制御される。これによって、流体入口１８から出口２０への体積流の量が制御される。

弁アッセンブリ２の個々の構成要素をそれぞれ別個に検査しかつ／または交換することができるようにするために、本発明に係る弁アッセンブリ２では、機能が機械的に分離されており、この分離が、図示の構造を招いている。弁ハウジング４は、ポンプハウジング２４に設けられた凹部２２内に差込み可能であるように形成されている。これは、弁ハウジング４が軸方向の運動によって凹部２２内に押込み可能であり、その際、たとえば螺合のための回転が不要であることを意味している。凹部２２は、盲穴のように、平らな底部または円錐形の底部を備えていて、この底部に出口２０が続いている。

凹部２２は出口２０の領域で円筒状に形成されており、弁ハウジング４も同じく円筒状の区分２６を有している。この円筒状の区分２６の外径は、凹部２２の内径に相当している。円筒状の区分２６は、全周にわたって配置されたリング用溝２８を有している。このリング用溝２８は、シールリング３０を支持するバックアップリング６２を備えている。凹部２２内への弁ハウジング４の押込みによって、シールリング３０が僅かに圧縮されて、リング用溝２８内のバックアップリング６２だけでなく、ポンプハウジング２４の、対応するシール面３２にも、面一となるように押圧される。これによって、所望のシール作用が得られる。

ポンプハウジング２４は段部３４を有している。この段部３４の内側の直径は、弁ハウジング４に設けられた凸部３６の外側の直径よりも小さく寸法設定されている。これによって、弁ハウジング４が、凹部２２内への押込み時に、第１の軸方向の制限面５でもって段部３４に当接させられ、これによって、入口１８からの流入通路の幾何学的な位置が、弁ハウジング４に設けられた通流開口３８に対応するようになっている。

弁ハウジング４をポンプハウジング２４に緊締するためには、緊締リング６が使用される。この緊締リング６は、その外周面側にねじ山４０が配置されているように形成されている。このねじ山４０は、ポンプハウジング２４に設けられたねじ山４２に対応している。コモンレールシステムの高い圧力により生じる液圧的な力ＦＨは、緊締リング６により加えられる軸方向の緊締力ＦＳによって打ち消される。

弁ハウジング４は、緊締リング６に向けられた側に第２の軸方向の制限面４４を有している。この第２の軸方向の制限面４４は、緊締リング６の、弁ハウジング４に向けられた側に設けられた第３の軸方向の制限面４６に対応している。したがって、緊締リング６は、螺合時に、第３の軸方向の制限面４６でもって第２の軸方向の制限面４４に載着される。

この第２の軸方向の制限面４４は、緊締リング６と反対の側の環状の平坦部を成す段部４５によって制限されていてよい。この段部４５には、緊締リング６に設けられた段部４７が対応しており、これによって、緊締リング６の緊締時に、弁ハウジング４のセンタリングが自動的に行われる。

第３の制限面４６と反対の側に配置された第４の制限面４８には、工具取付け異形部（図示せず）が設けられている。この工具取付け異形部によって、緊締ディスク６に締付けトルクを加えることが可能となる。緊締ディスク６は、好適には、弁ハウジング４の緊締状態でポンプハウジング２４と面一になっているかまたはポンプハウジング２４内に僅かに沈み込んですらいるように寸法設定されている。

さらに、弁ハウジング４と緊締ディスク６とは、それぞれ１つの中心の孔５０；５２を有している。両孔５０，５２は、互いに等しい直径を有しており、これによって、アクチュエータハウジング１０が、互いに整合した両孔５０，５２内に差込み可能となる。アクチュエータ８の残りの構成部材は、アクチュエータハウジング１０の組付け後、緊締ディスク６に固定することができる。

シールリング３０を介した封止の機能分離と、緊締ディスク６を介した弁ハウジング４の緊締とによって、弁アッセンブリ２を、独立した液圧的なアッセンブリとして大幅に短くかつ十分にコンパクトに形成することができる。このことは、円筒状の区分２６よりも大幅に大きな外径を有する、弁ハウジング４と異なる構成部材へのねじ山の配置転換によって達成される。したがって、同じ緊締力を加えるために、より短いねじ山が必要となる。さらに、弁ハウジング４は差し込まれさえすればよく、この弁ハウジング４の回転は必要なくなる。このことは、シールリング３０のシール作用に有利な影響を与える。

図２ａ〜図２ｃには、緊締ディスク６に設けられた、工具を取り付けるために形成された種々異なる取付け異形部５４，５６，５８が示してある。図２ａには、孔５２に設けられた半径方向外向きに延びる４つの切欠き５４が示してあるのに対して、図２ｂでは、孔５２から半径方向に間隔を置いて配置された複数の別個の孔５６を使用することが提案される。図２ｃには、孔５２に全周にわたって配置された一連の三角形の切欠き５８が示してある。これらの切欠き５８は孔５２を拡張して、歯形を形成している。当然ながら、本発明の要旨を逸脱することなしに、異なる取付け異形部も可能である。ただし、全ての取付け異形部には、工具を中心の孔５２以外に導入することを可能にするために、緊締ディスク６の回転軸線に対して所定の間隔が維持され、少なくとも２つの切欠きが存在していることが共通していなければならない。

本発明を複数の好適な実施の形態に基づき前述したにもかかわらず、本発明は、これらの実施の形態に限定されるものではなく、多種多様に変更可能である。特に本発明は、その要旨から逸脱することなしに、多種多様に変化させられてもよいし、変更されてもよい。

Claims (8)

1. 高圧ポンプに用いられる弁アッセンブリ（２）において、該弁アッセンブリ（２）が、
   凹部（２２）を備えたポンプハウジング（２４）と、
   該ポンプハウジング（２４）に設けられた凹部（２２）に対応して形成されていて、該凹部（２２）内に挿入可能である弁ハウジング（４）と、
   緊締ディスク（６）と
   を有しており、
   弁ハウジング（４）が、第１の軸方向の制限面（５）と、該第１の軸方向の制限面（５）と反対の側に配置された第２の軸方向の制限面（４４）とを備えた少なくとも１つの半径方向の凸部（３６）を有しており、
   緊締ディスク（６）が、弁ハウジング（４）の半径方向の凸部（３６）にわたって半径方向に延びていて、弁ハウジング（４）の第２の軸方向の制限面（４４）に面一に載置する第３の軸方向の制限面（４６）を有しており、
   緊締ディスク（６）が、周面側にねじ山（４０）を有しており、該ねじ山（４０）が、凹部（２２）の内面に設けられたねじ山（４２）に螺入可能であり、これによって、弁ハウジング（４）が、緊締ディスク（６）を介してポンプハウジング（２４）内に緊締されるようになっており、
   弁ハウジング（４）と緊締ディスク（６）とが、それぞれ１つの孔（５０，５２）を有しており、両孔（５０，５２）が、互いに移行し合っており、直径が、互いに対応している、
   ことを特徴とする、高圧ポンプに用いられる弁アッセンブリ。
2. 凹部（２２）が、段部（３４）を有しており、該段部（３４）に弁ハウジング（４）の第１の軸方向の制限面（５）が載置している、請求項１記載の弁アッセンブリ。
3. ポンプハウジング（２４）に設けられた凹部（２２）が、弁ハウジング（４）の円筒状の区分（２６）を収容するための別の段部（３５）を有している、請求項１または２記載の弁アッセンブリ。
4. 弁ハウジング（４）が、円筒状の区分（２６）に、全周にわたって配置された環状のリング用溝（２８）を有しており、該リング用溝（２８）内にシールリング（３０）が配置されている、請求項１から３までのいずれか１項記載の弁アッセンブリ。
5. リング用溝（２８）内に、さらに、バックアップリング（６２）が配置されている、請求項４記載の弁アッセンブリ。
6. 弁ハウジング（４）の、緊締ディスク（６）に向けられた第２の軸方向の制限面（４４）が、緊締ディスク（６）に向かって軸方向に延びる段部（４５）を有しており、該段部（４５）が、緊締ディスク（６）の第３の軸方向の制限面（４６）に設けられた段部（４７）に対応しており、これによって、弁ハウジング（４）が、緊締ディスク（６）にセンタリングされるようになっている、請求項１から５までのいずれか１項記載の弁アッセンブリ。
7. 緊締ディスク（６）が、第３の軸方向の制限面（４６）と反対の側に配置された第４の軸方向の制限面（４８）を有しており、該第４の軸方向の制限面（４８）が、工具のための取付け異形部（５４，５６，５８）を備えている、請求項１から６までのいずれか１項記載の弁アッセンブリ。
8. コモンレールシステムに用いられる、請求項１から７までのいずれか１項記載の弁アッセンブリ（２）を備えた高圧ポンプ。

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