(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧燃料噴射システムにおいて燃料を加圧するための燃料ポンプ（１）であって、
加圧されるべき燃料を受け入れるように構成された圧送チャンバ（７ａ）を持つポンプヘッド（７）と、
駆動エレメント（１０）の運動に応じて往復動するように構成された圧送エレメント（８）とを備え、
該圧送エレメント（８）は、前記圧送チャンバ（７ａ）を部分的に形成しており、使用時に、前記圧送エレメント（８）が往復動するとき、前記駆動エレメント（１０）から伝達された力が、前記圧送チャンバ（７ａ）内の燃料に加えられて燃料を加圧でき、
前記燃料ポンプ（１）は、また、
前記駆動エレメント（１０）及び前記ポンプヘッド（７）を支持するように構成されたフレーム（１２）と、
流体を収容するための内部容積部（５）を形成するケーシング（３）とを備え、
前記フレーム（１２）の少なくとも一部、前記駆動エレメント（１０）の少なくとも一部、及び前記圧送エレメント（８）の少なくとも一部が前記ケーシング（３）に受け入れられている、燃料ポンプ（１）。
【請求項２】
請求項１に記載の燃料ポンプ（１）において、
前記フレーム（１２）は、前記駆動エレメント（１０）から前記ポンプヘッド（７）への力の伝達を支持するため、前記ポンプヘッド（７）及び前記駆動エレメント（１０）を互いに対して固定位置に保持するように構成されている、燃料ポンプ（１）。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の燃料ポンプ（１）において、
前記フレーム（１２）は、前記ケーシング（３）を形成する材料よりも高強度の材料で形成されている、燃料ポンプ（１）。
【請求項４】
請求項１乃至３のうちのいずれか一項に記載の燃料ポンプ（１）において、
前記フレーム（１２）は、一部品で形成されている、燃料ポンプ（１）。
【請求項５】
請求項４に記載の燃料ポンプ（１）において、
前記フレーム（１２）は、押し出しプロセスによって一部品で形成されている、燃料ポンプ（１）。
【請求項６】
請求項１乃至５のうちのいずれか一項に記載の燃料ポンプ（１）において、
前記ケーシング（３）は、プラスチックをベースとした材料で形成されている、燃料ポンプ（１）。
【請求項７】
請求項１乃至６のうちのいずれか一項に記載の燃料ポンプ（１）において、
前記フレーム（１２）は、前記燃料ポンプ（１）をエンジンの構成要素に取り付けるように構成されている、燃料ポンプ（１）。
【請求項８】
請求項７に記載の燃料ポンプ（１）において、更に、
前記燃料ポンプ（１）の前記フレーム（１２）を前記エンジンの構成要素に連結するための取り付け装置（１４）を備えている、燃料ポンプ（１）。
【請求項９】
請求項８に記載の燃料ポンプ（１）において、
前記ケーシング（３、１２）及び前記取り付け装置（１４）の各々は、前記取り付け装置（１４）が前記ケーシング（３、１２）に関して回転しないように構成された相補的な干渉構造体（３ｍ、１４ｋ）を備えている、燃料ポンプ（１）。
【請求項１０】
請求項９に記載の燃料ポンプ（１）において、
前記相補的な干渉構造体の一方は突出部（３ｍ）を含み、他方の相補的な干渉構造体は凹所（１４ｋ）を備えている、燃料ポンプ（１）。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のうちのいずれか一項に記載の燃料ポンプ（１）において、
前記ケーシング（３）は、一つ又はそれ以上の一体の構成要素（２、６）を備え、
前記一体の構成要素（２、６）は、流体の再循環を補助するための一つ又はそれ以上のバックリークデバイス（６）と、燃料を前記燃料ポンプ（１）に送出するための燃料入口（２）とを含む、燃料ポンプ（１）。
【請求項１２】
請求項１乃至１１のうちのいずれか一項に記載の燃料ポンプ（１）において、
前記駆動エレメント（１０）は、シャフト部分（１０ａ）とカム部分（１０ｂ）とを含む複数の部品から形成されている、燃料ポンプ（１）。
【請求項１３】
請求項１２に記載の燃料ポンプ（１）において、
前記カム部分（１０ｂ）は、前記シャフト部分（１０ａ）よりも高強度の材料で形成されている、燃料ポンプ（１）。
【請求項１４】
請求項１乃至１３のうちのいずれか一項に記載の燃料ポンプ（１）において、
前記ポンプヘッド（７）は、前記ケーシング（３）内に受け入れられる、燃料ポンプ（１）。
【請求項１５】
請求項１乃至１４のうちのいずれか一項に記載の燃料ポンプ（１）において、
前記フレームは、少なくとも一つのベアリング（１２ｃ、１２ｄ、１３ａ、１３ｂ）を備えており、
前記ベアリングは、該ベアリング（１２ｃ、１２ｄ、１３ａ、１３ｂ）に関して回転移動可能に前記駆動エレメント（１０）を支持するように構成されている、燃料ポンプ（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料ポンプの分野に関する。詳細には、本発明は、燃料インジェクタに高圧燃料を供給するための高圧燃料ポンプに関する。更に詳細には、本発明は、このようなポンプ用のハウジングに関するが、これに限定されない。
【背景技術】
【０００２】
最新式内燃エンジン、特に圧縮点火を使用するエンジン用の燃料噴射システムは、燃焼のため、噴霧により小粒子にした燃料を夫々の燃焼室に送出するように構成された複数の燃料インジェクタを含む。
【０００３】
圧縮点火を使用するエンジン内での燃料の噴霧を改善するため、燃料をできるだけ小粒子に噴霧するのが好ましい。燃料を更に小粒子に噴霧することにより、燃焼プロセスの効率を改善し、これにより燃料効率を改善し、燃焼によって発生する一酸化炭素等の有害なエミッションを低減する。小粒子への噴霧を改善するための最も一般的な方法は、噴射されるべき燃料の圧力を増大することである。このように、燃料を更に高い圧力まで加圧できるポンプを製造することが望まれてきた。
【０００４】
既知の高圧ポンプは、鋼製プランジャー等の圧送エレメントを使用する。プランジャーは、ぴったりと嵌まったガイドボア内で往復動する。プランジャーは、駆動シャフトによって駆動される。従って、駆動シャフトは、その回転時に回転力をプランジャーに伝達し、その結果、プランジャーがガイドボア内で往復動する。燃料は、ガイドボアの一端で圧送チャンバに入り、次いで往復動するプランジャーが圧送チャンバに加圧力を加えるときに加圧される。燃料は、次いで、送出バルブを通って、燃料インジェクタによる噴射の準備ができた高圧レールに押し込まれる。ポンプの構成要素は、ハウジングによって支持されている。ＤＥ  １０  ２００８  ００７０２８には、圧送エレメントと駆動エレメントとの間の力を補償するプレート装置を含む燃料ポンプが開示されている。
【０００５】
高圧燃料ポンプが提供できる燃料の圧力を増大するため、プランジャーが燃料に更に大きな力を加えるように、回転する駆動シャフトを通して、より大きなエネルギをシステムに入力しなければならない。従って、ポンプが提供できる圧力が増大するに従って、ポンプ内で使用される物理的エネルギが増大するため、ポンプハウジングの相対的強度が大きくなる。
【０００６】
高圧燃料ポンプに加わる応力に耐えるのに必要な強度を提供するため、高圧燃料ポンプのハウジングを鋳鋼から製造するのが一般的である。より高圧の燃料を発生できるポンプが開発されるに従って、応力の相対的増大に耐えるため、鋼製ハウジングの厚さもまた増大してきた。
【０００７】
鋳鋼製ポンプハウジングの厚さが増大すると、ポンプの重量が大きくなる。このように、ポンプを使用する車輛の燃料効率は、比較的重い構成要素を車輛が搬送しなければならないため、低下する。更に、鋳鋼製ポンプハウジングの厚さが増大すると、ポンプの全体としての大きさが増大する。
【０００８】
軽量で小型の高圧燃料ポンプを提供するのが望ましい。これは、車輛重量を全体として低減することが効率を改善する上で重要であり、これにより、車輛が環境に与える影響を低減する、特に「環境効率」概念の車輛についていえる。更に、小型ポンプは車輛内で占める空間が小さいため、ポンプの小型化が望ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】ＤＥ  １０  ２００８  ００７０２８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
従って、本発明の実施例は、上述の問題点のうちの一つ又はそれ以上を、少なくとも部分的に緩和することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の第１の態様によれば、燃料を加圧するための、高圧燃料噴射システムの燃料ポンプが提供される。燃料ポンプは、加圧されるべき燃料を受け入れるように構成された圧送チャンバを持つポンプヘッドを含む。燃料ポンプは、更に、駆動エレメントの運動に応じて往復動するように構成された圧送エレメントを含む。圧送エレメントは、圧送チャンバを部分的に形成し、使用時に圧送エレメントが往復動するとき、駆動エレメントから伝達された力が、圧送チャンバ内の燃料に加えられ、燃料を加圧する。燃料ポンプは、更に、流体を収容するための内部容積を形成する、駆動エレメント及びケーシングを支持するように構成されたフレームを含む。フレームの少なくとも一部、駆動エレメントの少なくとも一部、及び圧送エレメントの少なくとも一部がケーシングに受け入れられている。従って、この構成は、軽量で小型のポンプを提供する。
【００１２】
フレーム及びケーシングは、ポンプ用ハウジングを互いに形成する。
【００１３】
フレームは、ポンプヘッド及び駆動エレメントを互いに対して固定位置に保持するように構成されていてもよい。このような構成により、燃料ポンプを正しく作動できる。詳細には、ポンプヘッド内の燃料を非常に高い圧力にまで加圧するため、駆動エレメントからポンプヘッドに大きな力が伝達される。従って、フレームは、ポンプが連続的に正しく作動するように、このような力に耐え、ポンプヘッド及び駆動エレメントを互いに対して固定位置に保持する必要がある。
【００１４】
フレームは、ケーシングを形成する材料よりも高強度の材料で形成されていてもよい。ポンプヘッド及び駆動エレメントを支持するため、フレームが設けられており、ケーシングは流体を収容するために形成されている。従って、フレームだけが、駆動エレメントからポンプヘッドに伝達される高い力に耐えればよい。従って、ケーシングは、流体を収容しさえすればよいため、フレームよりも強度が低い材料で形成できる。別の態様では、フレーム及びケーシングを同じ材料で形成してもよく、比較的高い強度を提供するため、フレームをケーシングよりも厚くしてもよい。好ましくは、フレームは、アルミニウム製である。これは、アルミニウムが他の材料と比較して強く、他の材料と比較して密度が低いためである。
【００１５】
フレーム及びケーシング用の材料は、これらの材料の特定の機能について最適化されるように選択されてもよい。フレーム用の材料は、駆動エレメントからポンプヘッドに伝達される力を支持する上で十分に高強度であるように選択されてもよい。ケーシング用の材料は、流体を収容するように選択されてもよい。
【００１６】
フレームは一部品で形成されてもよい。フレームを一部品で形成することにより、フレームを比較的強くできる。これは、構造的弱点となる接合部がないためである。更に、フレームは、押し出しプロセスによって一部品で形成されてもよい。このような押し出しプロセスは、フレームを一部品で製造するための容易な手段を提供する。更に、このような押し出しプロセスにより、ねじ穴等の追加の特徴をフレーム内に容易に形成できる。
【００１７】
ケーシングは、プラスチックをベースとした材料で形成されていてもよい。このような構成により、軽量で製造が容易なケーシングが得られる。
【００１８】
フレームは、燃料ポンプをエンジンの構成要素に取り付けるように構成されていてもよい。フレームは、燃料ポンプの高応力構成要素を支持する。従って、高強度燃料ポンプフレームを介して燃料ポンプを取り付けるのが望ましい。
【００１９】
燃料ポンプは、更に、燃料ポンプのフレームをエンジン構成要素に連結するための取り付け装置を含んでいてもよい。取り付け装置は、フレームとエンジン構成要素との間に強い連結部を形成するための手段を提供する。
【００２０】
ハウジング及び取り付け装置の各々に、取り付け装置がハウジングに関して回転しないように構成された相補的な干渉構造が設けられていてもよい。例えば、ケーシング及び取り付け装置の各々に、取り付け装置がケーシングに関して回転しないように構成された相補的な干渉構造が設けられていてもよい。燃料ポンプの作動時に、駆動装置とポンプヘッドとの間で大きな力が伝達される。これらの構成要素によって加えられた力により、燃料ポンプのフレームは、これらの力に応じて移動しようとする。従って、フレームと取り付け装置との間の回転を阻止し、これによってポンプを所定位置に固定的に保持する相補的な干渉構造が含まれるのが有利である。
【００２１】
相補的な干渉構造の構成要素の一方は突出部を含んでいてもよく、他方の相補的な干渉構造は、凹所を含んでいてもよい。このような相互的に係止する干渉構造により、フレームと取り付け装置との間を強固に連結する。
【００２２】
ケーシングは、一つ又はそれ以上の一体的な構成要素を含んでいてもよい。一つ又はそれ以上の一体的な構成要素には、流体の再循環を補助するバックリークデバイスが含まれていてもよい。一つ又はそれ以上の一体的な構成要素は、燃料を燃料ポンプに送出するための燃料入口を含んでいてもよい。一つ又はそれ以上の一体的な構成要素は、バックリークデバイス及び燃料入口の両方を含んでいてもよい。これらの構成要素をハウジングと一体に形成することにより、比較的小型で製造が容易な燃料ポンプを提供できる。
【００２３】
駆動エレメントは、シャフト部分及びカム部分を含む複数の部品から形成されていてもよい。このような構成は、一部品で形成されたフレームを使用する場合に有利である。カム部分は、シャフト部分よりも高強度の材料で形成されていてもよい。これは、燃料を加圧するためにポンプヘッドに伝達された荷重（負荷）の大部分をカム部分が支承するためである。このような構成により、駆動エレメントの製造を安価にする。これは、高価な強い材料が、強い材料を必要とする部品にしか使用されないためである。
【００２４】
ポンプヘッドは、ケーシング内に受け入れられていてもよい。ポンプヘッドをケーシング内に設けることにより、ポンプヘッドの冷却を改善する。
【００２５】
本発明の実施例は、従来周知のポンプよりも軽量の高圧燃料ポンプを提供する。カム装置やポンプヘッド等のポンプの高応力部分を支持することによって、圧送荷重を支承するため、高強度フレームが提供される。この場合、ポンプから燃料が漏れないようにポンプをシールする軽量ケーシングが提供される。
【００２６】
本発明の実施例は、既知の燃料ポンプよりも小型の高圧燃料ポンプを提供する。このような実施例は、支持フレーム及び軽量ケーシングを使用する。ケーシングは比較的薄くてもよく、そのため、ハウジングの全体としての厚さが小さくなる。これは、ポンプ全体を包囲する強いハウジングでなく、強いフレーム支持だけが提供されるためである。
【００２７】
本発明の実施例は、新たなポンプの原型（例えば、試作品やモデル）を製作するための費用及び時間を低減する。詳細には、フレームを金属から押し出しによって形成してもよく、型成形したプラスチック製シェルを使用してケーシングを形成してもよい。こうした技術は、鋳鋼製ハウジングを形成するための低速で高価な設備を必要としない。
【００２８】
次に、本発明の実施例を、添付図面を参照して単なる例として説明する。添付図面では、同様の部品について同様の参照番号を使用する。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】図１は、本発明の第１実施例によるポンプの断面図である。
【図２】図２は、図１のポンプの分解図である。
【図３】図３は、図１のポンプのポンプハウジングのフレームを示す図である。
【図４】図４は、図１のポンプのケーシングを示す図である。
【図５】図５は、図１のポンプの固定装置の分解図である。
【図６】図６は、図５の固定装置を別の角度から見た分解図である。
【図７】図７は、図１及び図２に示すカム装置の分解図である。
【図８】図８は、変形例のカム装置の分解図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
先ず最初に、本発明の第１の実施例によるポンプ１の二つの異なる図である図１及び図２を参照する。先ず最初に、ポンプ１を主にその作動に関して説明する。
【００３１】
ポンプ１のケーシング３と一体の燃料入口２を通って、低圧燃料が、ポンプ１に進入する。燃料は、次いで、ケーシング３に取り付けられた入口計量バルブ（ＩＭＶ）装置４のＩＭＶ４ａを通過する。ＩＭＶ装置４は、ポンプ１内への燃料の流量を制御する。ケーシング３は、ポンプハウジングの部分を形成し、ポンプ１の圧送構成要素及び駆動構成要素が配置される内部キャビティ５を形成する。内部キャビティ５は、燃料で充填されている。ＩＭＶ装置４は、部分的に、燃料入口２と内部キャビティ５との間に配置されている。従って、燃料は、燃料入口２からＩＭＶ４ａを通って内部キャビティ５に入る。
【００３２】
内部キャビティ５内の燃料は、燃料ポンプ１の可動部品に対して潤滑剤として作用し、更に、圧送プロセスで発生した熱を吸収することによって、ポンプ１の構成要素を冷却するように作用する。その結果、熱は、ポンプ１の圧送構成要素から除去される。冷却プロセスを補助するため、ベンチュリデバイス等のバックリークデバイス６が設けられている。これにより、燃料を内部キャビティ５から引き出すことができ、低圧ドレン又はエンジンカムボックスに戻すことができ、燃料は再循環される。従って、バックリークデバイス６は、圧送構成要素が発生した熱を燃料ポンプ１から除去するように、燃料の再循環を補助する。
【００３３】
圧送構成要素には、ポンプヘッド７と、プランジャー８の形態の圧送エレメントと、フォロワ装置９、及び駆動シャフト又はカム装置１０を含む駆動装置とが含まれる。圧送プロセスは、ポンプヘッド７内で行われる。従って、ポンプヘッドは、燃料を加圧するために圧送エレメント８によってポンプヘッド７に加えられる大きな力に加え、ポンプヘッド７の圧送チャンバ７ａ内で加圧される高圧燃料に耐えるため、焼入鋼等の強い材料で形成されている。
【００３４】
ポンプヘッド７の圧送チャンバ７ａは、ポンプヘッド７に設けられたプランジャーボア７ｂの一端に配置されている。圧送チャンバ７ａは、ケーシング３が形成する内部キャビティ５から燃料を受け取るための低圧燃料入口と（図示せず）、出口バルブの形態の高圧燃料出口（図示せず）とを含むキャビティである。圧送チャンバ７ａの一部は、プランジャー８の第１端の圧送ヘッドによって形成されている。プランジャー８は、プランジャーの圧送ヘッドが圧送チャンバ７ａの容積を増減するように往復動するように構成されている。圧送チャンバ７ａの容積が減少するとき、圧送チャンバ７ａ内の燃料の圧力が上昇する。圧送チャンバ７ａ内の燃料が所定圧力に達したとき、出口バルブが開放し、高圧燃料を高圧レール（図示せず）内に通すことができる。燃料は、一つ又はそれ以上の燃料インジェクタ（図示せず）によっていつでも噴射できるように高圧レール内に蓄えられる。
【００３５】
圧送チャンバ７ａとは反対側のプランジャー８の第２端には、カム装置１０と協働し、カム装置１０の回転運動をプランジャーボア７ｂ内でのプランジャー８の往復運動に変換するように形成されたフォロワ装置９が配置されている。
【００３６】
カム装置１０にはシャフト部分１０ａが設けられている。シャフト部分１０ａの少なくとも一部は、駆動ギヤ等の駆動源（図示せず）と係合するため、ポンプ１のケーシング３の外側に配置される。カム装置１０は、駆動ギヤが提供する入力に応じて回転する。更に、カム装置１０のシャフト部分１０ａの一部は、ケーシング３の内部キャビティ５内に配置されており、内部キャビティ５内のシャフト１０ａの部分にカム部分１０ｂが連結されている。
【００３７】
フォロワ装置９はローラー９ａを含む。ローラー９ａはカム１０ｂに当接し、ローラー９ａ及びカム１０ｂが伝達連結される。ローラー９ａは、プランジャー８の第２端に連結されたローラーシュー９ｂ内に保持される。カム１０ｂが回転すると、ローラー９ａがローラーシュー９ｂ内で回転する。ローラー９ａ及びローラーシュー９ｂを含む構成は、横方向に向かう運動がカム１０ｂからプランジャー８に伝達しないように制限すると同時に、カム１０ｂの往復運動をプランジャー８に伝達する。プランジャー８及びこれに連結されたローラーシュー９ｂを押圧し、カム１０ｂと接触するため、ポンプヘッド７とプランジャー８に取り付けられたばね座８ａとの間に、ばね１１が設けられている。ばね１１により、フォロワ装置９は、カム１０ｂの往復運動に連続的に従動する。
【００３８】
フォロワ装置９は、更に、シューガイド９ｃを含む。シューガイド９ｃは、ローラーシュー９ｂの運動を案内するため、ローラーシュー９ｂの周面の周囲に設けられている。従って、ガイド９ｃにより、ローラーシュー９ｂはプランジャー８の軸線に沿って移動でき、往復運動を許容するが横方向移動を制限する。カム装置１０の回転により、フォロワ装置９に横方向に向かう力が及ぼされる。そのため、シューガイド９ｃは強い材料で形成されている。これは、横方向に向かう移動に抵抗し、こうした抵抗と関連した応力に耐えるためである。
【００３９】
ローラーを用いた構成として上述のフォロワ装置９を説明したが、任意の適当な従動装置（タペット又は他の中間駆動構成要素）を使用してもよいということは理解されよう。
【００４０】
ポンプハウジングは、ケーシング３の他にフレーム１２を含む。フレーム１２は、様々な圧送構成要素及び駆動構成要素、特に圧送プロセスにより高レベルの応力が加わる圧送構成要素７、９、１０を支持するために設けられている。従って、フレーム１２は、ポンプヘッド７、ローラーシュー９、及びカム装置１０のシャフト１０ａを支持するように構成されている。従って、フレーム１２は、特にカム装置１０からプランジャー８に伝達され、次いでポンプヘッド７内の燃料に伝達される力によるポンプ１内の高い応力レベルに耐えるため、アルミニウム等の比較的強い材料で形成されている。
【００４１】
カム装置１０の回転を補助し、フレーム１２に過度の荷重や磨耗が加わらないようにするため、カム装置１０を支持するフレーム１２の部分にブッシュ１３ａ、１３ｂが設けられる。
【００４２】
図２でわかるように、取り付け装置１４には、ケーシング３の外側に、取り付けプレート１４ａが設けられている。取り付けプレート１４ａは、ポンプ１をエンジンに連結する。取り付け装置１４は、フレーム１２及び従ってポンプ１に対して堅固な支持体を提供するため、ケーシング３を介してフレーム１２に連結されている。フレーム１２及び取り付け装置１４がケーシング３を介して連結されるため、取り付け装置１４は、燃料がケーシング３を通って漏れないようにするため、複数のシール１４ｂ、１４ｃを含む。
【００４３】
次に、ポンプ１の構成要素の各々を様々な図面を参照して更に詳細に論じる。
【００４４】
フレーム１２の構造を、本発明の第１実施例のポンプのフレーム１２を示す図３を詳細に参照して論じる。
【００４５】
フレーム１２には、二つのカム支持区分１２ａ、１２ｂが設けられている。これらの支持区分には、各々、穴１２ｃ、１２ｄが形成されており、これらの穴を通してカム装置１０（図１及び図２参照）を支持できる。カム１０ｂは、２つのカム支持区分１２ａ、１２ｂ間に配置される。カム支持区分１２ａ、１２ｂに形成された穴１２ｃ、１２ｄは、夫々、カム装置１０のシャフト１０ａの外面と相補的であるように形成されている。従って、この場合、穴１２ｃ、１２ｄは、カム装置１０のシャフト１０ａの円筒形形状と相補的な円形をなしている。このように、カム装置１０の滑らかな回転が可能である。フレーム１２は、カム装置１０のシャフト１０ａの回転を補助するため、各カム支持区分１２ａ、１２ｂに形成された穴１２ｃ、１２ｄにブッシュ１３ａ、１３ｂを配置できるような寸法を有する。ケーシング３の内壁が形成する内部キャビティ５内の燃料は、カム装置１０のシャフト１０ａの滑らかな回転を補助し、磨耗を小さくするため、フレーム１２及びブッシュ１３ａ、１３ｂの潤滑を補助する。カム支持区分１２ａ、１２ｂは、カム装置１０の重量及び応力の大部分を支承する。しかしながら、取り付け装置１４は、この取り付け装置１４と隣接したカム支持区分１２ａに加わった荷重の一部を支承する。
【００４６】
更に、フレーム１２には、ポンプヘッド支持区分１２ｅが設けられている。この区分１２ｅには、ポンプヘッド７を受け入れるための穴１２ｆが設けられている。詳細には、ポンプヘッド７の前面が、この穴１２ｆを通って少なくとも部分的に突出する。ポンプヘッド７の前面には、圧送チャンバ７ａの一部を形成する凹所が形成されている。この凹所にプランジャー８の圧送ヘッドが挿入されることにより、圧送チャンバ７ａを形成する。
【００４７】
フレーム１２のポンプヘッド支持区分１２ｅには、複数のねじ穴１２ｇ（図３に一つだけ示す）が設けられている。これらのねじ穴を通して、ねじ（図示せず）でポンプヘッド７をフレーム１２に連結できる。プランジャー８がポンプヘッド７に推進され、ポンプヘッド７をフレーム１２から押し離す力が加わるとき、ポンプヘッド７がフレーム１２から分離しないようにするため、ポンプヘッド７をフレーム１２に強くクランプする必要がある。別の態様では、ポンプヘッド７をフレーム１２に保持するのに連結ねじに頼らないように、ポンプヘッドの後面に当接する少なくとも一つの支持部材（図示せず）を提供するようにフレーム１２を形成してもよい。
【００４８】
フレーム１２には、更に、シューガイド支持区分１２ｈ（一つだけ示す）が設けられている。シューガイド支持区分１２ｈには、シューガイド９ｃを支持する複数のストラット（図示せず）が設けられている。
【００４９】
カム支持区分１２ａ、１２ｂ、ポンプヘッド支持区分１２ｅ、及びシューガイド支持区分１２ｈは、フレーム１２の主構造によって互いに接合されている。これらの区分１２ａ、１２ｂ、１２ｅ、１２ｈ間、及び詳細にはカム支持区分１２ａ、１２ｂとポンプヘッド支持区分１２ｅとの間で構造的剛性が必要とされている。これは、カム装置１０によって駆動されるプランジャー８のポンプヘッド７内への相対的移動によって燃料の加圧が行われるためである。従って、ポンプ１を正しく作動できるようにするため、カム装置１０に関するポンプヘッド７の位置を一定にしておく必要がある。
【００５０】
高レベルの応力が加わるポンプの構成要素に対してフレーム１２が強固な支持を提供できるように、フレーム１２の相対的強度を減じることなくフレーム１２の重量を低減するため、フレーム１２の主本体に穴即ち切欠き１２ｉが設けられている。
【００５１】
本発明のこの実施例では、カム支持区分１２ａ、１２ｂ、ポンプヘッド支持区分１２ｅ、及びシューガイド支持区分１２ｈは、フレーム１２の主構造によって支持されているが、別の態様では、これらの区分を互いにリンクするため、フレーム１２の各区分間にストラット構造が設けられていてもよいということは理解されよう。フレーム１２の区分間でストラットを使用することにより、フレーム１２の重量を更に低減するのを補助でき、特定の構成では、フレーム１２の大きさを低減できる。
【００５２】
この例では、フレーム１２には、更に、フレーム１２を介してポンプ１を取り付け装置１４に連結するための取り付け穴１２ｊ、１２ｋ、１２ｌ、１２ｍが設けられている。図５及び図６に関して取り付け装置１４を詳細に説明するとき、穴１２ｊ、１２ｋ、１２ｌ、１２ｍ、及び取り付け装置１４に対するこれらの穴の関係を論じる。
【００５３】
フレーム１２は、アルミニウムバーの押し出しによって形成される。押し出しプロセスは、速く且つ安価に行われる。押し出しプロセスでフレーム１２を形成することにより、フレーム１２を一部品で形成できる。即ち、フレーム１２は、一本のバーから押し出されるため、これに接合されるべき部品がない。これとは対照的に、鋳造プロセスでは、二つ又はそれ以上の部品を鋳造し、これらの部品を後に互いに接合する必要がある。これには、これらの部品間の接合部に構造的弱点が形成される危険がある。従って、押し出しプロセスにはこうした問題点がない。
【００５４】
更に、フレーム１２が押し出し形成されるため、フレームに切削や穿孔を施す量が最小である。詳細には、押し出しプロセスにより、押し出しプロセス中に、穴等のフレーム１２の特定の特徴的な構造を形成できる。これとは対照的に、鋳造技術では、鋳造後に全ての特徴的な構造を追加する必要があり、従って、構造的弱点が更に増える。
【００５５】
フレーム１２をアルミニウム製であると説明したが、任意の適当な強い材料を使用してもよいということは理解されよう。詳細には、任意の適当な金属を使用してもよく、複合プラスチック又は焼結金属に封埋した複合プラスチック等の他の材料を使用してもよい。フレーム１２の形成に押し出しプロセスが好ましいが、鋳造等の他の形成プロセスを使用してもよいということに着目されたい。
【００５６】
内部キャビティ５を形成するケーシング３は、フレーム１２と、このフレーム１２が支持する圧送構成要素及び駆動構成要素とを包囲するように構成されている。換言すると、圧送構成要素及び駆動構成要素は、少なくとも部分的に、フレーム１２が形成する内部キャビティ内に配置されている。従って、ケーシング３は、燃料が内部キャビティから漏れないように、圧送構成要素の周囲に流体密シェルを形成する。
【００５７】
図１では、ケーシング３はポンプ１の圧送構成要素及び駆動構成要素を全て包囲するように示してあるが、ケーシング３は、冷却及び潤滑の目的で燃料が入った内部キャビティを形成するように構成されているということは理解されよう。従って、プランジャー８、フォロワ装置９、及びカム装置１０等のポンプ１の移動する駆動部品及び圧送部品は、このような潤滑及び冷却を必要とする。ポンプヘッド７の全体がケーシング３内に包囲されている必要はないということは理解されよう。ケーシング３は、ポンプヘッド７の周面又はポンプヘッド７の前面を接合するように形成されていてもよい。こうした場合には、ポンプヘッド７の前面が、内部キャビティ５内の燃料と流体連通し、ポンプヘッド７の側部分の少なくとも一部及び後部分の全部がケーシング３の外にある。ポンプヘッドを通る燃料の流れが一定であるため、ポンプ内で発生した熱の少なくとも一部が加圧燃料によって放出され、従って、ポンプヘッドの冷却は、圧送プロセスの移動する構成要素の冷却程重要ではないということに着目されたい。
【００５８】
ケーシング３は、図２に示すように、二つの部品３ａ、３ｂで形成されている。これらの部品３ａ、３ｂは、フレーム１２に取り付けられ及びフレーム１２内に取り付けられた構成要素の周囲に装着されるように構成されている。次いで、二部品ケーシング３が流体をその内部にシールするように、プラスチックケーシングのこれらの二つの部品３ａ、３ｂを互いに接合できる。二つの部品は、流体密結合部を提供できる任意の方法によって接合できる。
【００５９】
図４は、ケーシング３の一方の半部３ａを示す。図４では、ケーシング３に複数の内部支持ストラット３ｓが設けられていることがわかる。これらの支持ストラット３ｓは、ケーシング３を補剛し、ケーシング３の強度を向上する。これにより、ケーシング３を薄くすると同時に十分な強度を提供できる。更に、ストラット３ｓは、フレーム１２の周囲にケーシング３がぴったりと形成されるように、フレーム１２の外面に当接するように形成されていてもよい。
【００６０】
本発明のこの実施例では、フレーム１２は、取り付け装置１４だけでケーシング３に接合されている。しかしながら、ケーシング３からの漏洩を阻止するのに適したシールを持つ一つ又はそれ以上の連結ねじを使用すること等の様々な方法で、ケーシング３をフレーム１２に連結してもよいということは理解されよう。
【００６１】
二つのケーシング部品３ａ、３ｂは、射出成形技術を使用してプラスチックから形成される。このように、高周波溶接により、二つの部品３ａ、３ｂ間に適当な結合部を形成する。しかしながら、金属等の他の材料をケーシング３に使用してもよい。例えば、アルミニウム製のフレーム１２及びケーシング３を提供してもよい。ケーシング３は、流体密を提供しさえすればよいため、フレーム１２よりも遥かに薄く作ることができる。更に、金属の強度がプラスチックと比べて相対的に高いため、金属製ケーシング３は、プラスチック製ケーシング３よりも遥かに薄く作ることができる。金属製ケーシング３は、その熱伝導性のため、内部キャビティ内の燃料からの熱の除去を補助できる。
【００６２】
図１及び図２に関して論じた本発明の実施例では、ケーシング３が形成する内部キャビティ５は燃料で充填されているが、内部キャビティ５内にこの他の流体が入れてあってもよいということは理解されよう。例えば、特定の冷却／潤滑流体が内部キャビティに入っていてもよい。このような場合には、ＩＭＶ装置４は、燃料入口２からポンプヘッド７に直接的に又はチャンネルを介して連結される。このような構成では、冷却流体入口（図示せず）が設けられていてもよく、バックリークデバイス６により冷却流体の再循環を補助する。
【００６３】
ケーシング３は、内部キャビティ５を形成する他、以下に論じるように、燃料ポンプ１の様々な特徴的な構造を形成する。
【００６４】
ケーシング３は、ＩＭＶ装置４のシェルをポンプ１に連結できるように構成されたＩＭＶ連結部分３ｂを含む。ＩＭＶ連結部分３ｂには、ＩＭＶ４ａを燃料入口２に連結できるようにＩＭＶ装置４の一部を位置決めできる穴３ｃが形成されている。ＩＭＶ装置４がポンプ１の所定の場所に保持されるように、ＩＭＶ装置４をケーシング３に取り付けることができる一つ又はそれ以上の連結穴３ｄが、ケーシング３に設けられていてもよい。
【００６５】
ケーシング３には、更に、一体のバックリークデバイス６と、一体の燃料入口２とが設けられている。これらの構成要素をケーシング３に一体に形成することは、ケーシングが射出成形法を使用してプラスチックで形成される場合に有利である。これは、これらの構成要素が、型成形プロセスでケーシング３の部分として形成されるためである。更に、ケーシング３にこれらの構成要素を一体に形成することにより、ポンプ１の製造プロセス全体を簡単にし、燃料ポンプ１の大きさを減少する。
【００６６】
フレーム１２及びケーシング３を含むハウジングは、既知のハウジングよりも遥かに小さい。これは、必要とされる最小の構造的支持が、フレーム１２によって提供されるためである。その場合、ポンプ１に流体密シールを提供するために、比較的薄く且つ軽量のケーシング３を提供できる。全体として、これにより、ハウジング及び従ってポンプ１の全体としての大きさを減少できる。更に、フレーム１２及びケーシング３に使用された材料を、夫々の機能に最適であるように選択でき、これによりハウジング及び従ってポンプ１の重量を減少できる。
【００６７】
このようなハウジング構造の別の利点は、ＩＭＶ装置４を、鋳鋼製ハウジングを使用する燃料ポンプで可能であるよりもポンプヘッド７に遥かに近付けて配置できるということである。これは、支持が必要な部分にだけフレーム１２を設けることができ、このフレーム１２をぴったりと取り囲むようにケーシング３を配置でき、ＩＭＶ装置４をポンプヘッド７に近付けて位置決めできるためである。このように、ポンプヘッド７全体を更に小型化できる。
【００６８】
以上、ケーシング３内に配置されるものとしてフレーム１２を説明したが、フレーム１２の一部だけがケーシング３内にあるようにフレーム１２を形成してもよいということは理解されよう。例えば、フレーム１２の主構造をケーシング３の外側に形成し、ポンプ１の高応力構成要素を支持するため、支持アームがケーシング３を通って延びていてもよい。このような場合には、取り付け装置１４をフレーム１２に容易に連結でき、場合によってはフレーム１２と一体成形できる。
【００６９】
次に、図２に示す取り付け装置１４を、図５及び図６を参照して更に詳細に説明する。
【００７０】
取り付け装置１４は、取り付けプレート１４ａを含む。この取り付けプレート１４ａは、ポンプ１を固定し、安定化するため、エンジンの構成要素に連結されるように構成されている。取り付けプレート１４ａは実質的に平らな構造であり、このプレート１４ａの重量を低減するため、複数の穴又は切欠きが形成されている。取り付けプレート１４ａには、ねじ（図示せず）により、取り付けプレート１４ａをエンジンに連結するため、複数のねじ穴１４ｄ、１４ｅ、１４ｆが設けられている。別のねじ穴１４ｇ、１４ｈ、１４ｉ、１４ｊが設けられており、これらのねじ穴により、ケーシング３の穴に通したねじで、取り付けプレート１４ａをフレーム１２に連結できる。このように、取り付けプレート１４ａの一方の面は、ケーシング３と面一に装着され、ケーシング３を通してフレーム１２に連結されるように構成されている。その結果、ケーシング３は、取り付けプレート１４ａとフレーム１２との間に保持される。
【００７１】
取り付けプレート１４ａをフレーム１２に連結するためのねじが、ケーシング３を通過するため、取り付け装置シール手段を提供する必要がある。これは、取り付けプレート１４ａとケーシング３との間の隙間及び取り付けプレート１４ａの外面上の隙間をシールする第１及び第２のシール１４ｂ、１４ｃを提供することによって達成される。
【００７２】
第１シール１４ｂは、取り付けプレート１４ａとケーシング３との間に位置決めされたガスケットの形態をとる。ガスケット１４ｂは、ケーシング３の全てのねじ穴及び取り付けプレート１４ａのねじ穴１４ｇ、１４ｈ、１４ｉ、１４ｊを取り囲むことによって、取り付けプレート１４ａとケーシング３との間に流体用の内部キャビティを形成するように構成されている。ガスケット１４ｂは、フレーム１２及び取り付けプレート１４ａを互いにクランプするねじにより、取り付けプレート１４ａとケーシング３との間にクランプされる。従って、ガスケット１４ｂは、ケーシング３と取り付けプレート１４ａとの間に流体密シールを提供する。別の態様では、個々のねじ穴の周囲に設けられた複数のガスケットによって、第１シールを形成してもよい。
【００７３】
第２シール１４ｃは、ゴム製Ｏ−ガスケットの形態をとり、取り付けプレート１４ａの外面に配置される。Ｏ−ガスケット１４ｃは、取り付けプレート１４ａに通したねじのヘッドの周囲から燃料が漏れないようにする。
【００７４】
ハウジングが取り付けプレート１４ａに関して回転しないようにするため、ケーシング３には、複数の突出部３ｍが設けられている。これらの突出部は、取り付けプレート１４ａに設けられた相補的凹所１４ｋと係合するように構成されている。使用では、ケーシング３が取り付けプレート１４ａとこのように係合することにより、取り付けプレート１４ａがケーシング３に関して回転しないようにする。従って、取り付け装置１４のこの特徴的な構成は、取り付け装置１４が回転しないようにするため、カム装置１０のシャフト１０ａに関して半径方向で干渉する。
【００７５】
ケーシング３と取り付けプレート１４ａとの間に設けられた半径方向の干渉的な構造には、更に、ケーシング３の突出部３ｍの後部内に突出した、フレーム１２に設けられた別の突出部が含まれていてもよいということは理解されよう。これにより、フレーム１２は突出部３ｍを支持し、これによって、ハウジング及び取り付けプレート１４ａの相対的回転に対して追加の抵抗を提供する。
【００７６】
取り付けプレート１４ａは、アルミニウムバーから押し出し成型されていてもよい。このような製造プロセスは、安価であり且つ手早く行うことができる。しかしながら、任意の適当な材料又は製造プロセスを使用できる。
【００７７】
次に、図１及び図２に示すカム装置１０の構造を、図７を参照して詳細に考慮する。
【００７８】
一般的には、既知の駆動シャフトは、単一の金属製部品で形成され、駆動シャフトの周囲に形成された鋳鋼製二部品ハウジングによって支持される。しかしながら、押し出し成型されたアルミニウム製フレーム又は任意の固定フレーム構造とともに使用する場合、標準的な駆動シャフトを使用することはできない。
【００７９】
図１及び図２に示す本発明の実施例では、多部品カム装置１０が提供される。このカム装置１０は、三つの部分、即ち、シャフト１０ａ、カム１０ｂ、及び後ベアリングジャーナル１０ｃを含む。シャフト１０ａは、カム装置１０の長さに沿って延び、カム１０ｂ及び後ベアリングジャーナル１０ｃは、カム装置１０を固定フレーム１２内に形成できるようにシャフト１０ａに取り付けられる。
【００８０】
シャフト１０ａは、段をなした円筒形形態の細長い構造であり、シャフト１０ａの一端に向かって直径が減少する複数の円筒形部分を含む。シャフト１０ａは、カム１０ｂがプレス嵌めされる第１縮径区分１０ａａと、これと隣接した、後ベアリングジャーナル１０ｃがプレス嵌めされる、シャフト１０ａの端部の第２縮径区分１０ａｂとを含む。第２縮径区分１０ａｂは、第１縮径区分１０ａａよりも小径である。
【００８１】
フレーム１２内でカム装置１０を組み立てるため、先ず最初に、図３の二つのカム支持区分１２ａ、１２ｂ間の隙間にカム１０ｂを挿入する必要がある。次いで、フレーム１２の第１カム支持区分１２ａを通して、また、カム１０ｂを通して、後ベアリングジャーナル１０ｃにシャフト１０ａを挿入する。後ベアリングジャーナル１０ｃは、シャフト１０ａをフレーム１２の第２カム支持区分１２ｂ内に支持するように構成されている。
【００８２】
図８は、キー干渉接合部（key interference join） を使用する変形例のカム装置１００を示す。本発明のこの実施例では、カム装置１００は、シャフト１００ａと、カム１００ｂと、後ベアリングジャーナル１００ｃと、二つの係合エレメント（即ちキー）１００ｄ、１００ｅとを含む。シャフト１００ａ及びカム１００ｂには、係合エレメント１００ｄ、１００ｅが係合する凹所部分１００ａａ、１００ｂａ、１００ｂｂ（即ちキー路）が形成されている。従って、係合エレメント１００ｄ、１００ｅは、カム装置１００の部品が互いに関してずれないようにするため、シャフト１００ａとカム１００ｂとの間に接合部即ちブリッジを提供する中間連結部品として作用する。従って、図８の装置１００は、部品のプレス嵌めを用いる上述の装置１０よりも強い駆動シャフト装置１００を提供する。
【００８３】
プレス嵌め構成及びキー干渉嵌着構成を説明したが、連続干渉、熱膨張干渉、スプライン干渉、又はハイドロフォーミング等の任意の適当な手段によってカム装置の部品を連結してもよいということは理解されよう。
【００８４】
カム装置１０、１００を多数の部品から形成することにより、単一の部品から形成された駆動シャフトと比較して安価なカム装置を形成できる。特に、カム１０ｂ、１００ｂを高抗張力鋼から形成できる。これは、カムが応力の大部分を支持するためである。その場合、シャフト及び後ベアリングジャーナルを比較的低等級の鋼で形成してもよい。
【００８５】
例示の実施例のカム装置１０は、ポンプヘッド内の燃料を加圧するため、圧送エレメントに駆動力を伝達するためのポンプの駆動エレメントとして役立つ。この他の駆動エレメントが考えられるということは理解されよう。
【００８６】
例えば、多数の部品で形成されたカム装置１０を持つ固定フレーム１２を使用することを上文中に説明したが、特定の場合には、一部品駆動シャフトを含む駆動エレメント及び多数の部品で形成されたフレームを使用するのが好ましいということは理解されよう。
【００８７】
カム１０ｂ、１００ｂが細長いプランジャー８を圧送チャンバ７ａ内に駆動する線型圧送装置の使用と関連して本発明を説明した。しかしながら、別の圧送装置を使用してもよいということは理解されよう。例えば、ロッカアーム形圧送アームを含む駆動エレメントを使用してもよい。このような場合には、ロッカ装置の駆動部材を、図１に示すカム装置と同様に、フレームによって支持してもよい。
【００８８】
本発明の上述の実施例は、単一のポンプヘッド７及び単一のカム装置１０を持つ単一のポンプ１を参照して説明したものである。しかしながら、本発明の原理は、一つ又はそれ以上の駆動シャフトを持つ多数の圧送ヘッドを含む圧送システムにも等しく適用されるということは理解されよう。
【００８９】
この他の変形及び変更は、添付の特許請求の範囲に定義された本発明の範囲から逸脱することなく、当業者に明らかであろう。例えば、上述の実施例は、燃料潤滑式燃料ポンプに関するが、本発明は、オイル潤滑式ポンプにも適用できるということは理解されよう。
【符号の説明】
【００９０】
１  ポンプ
２  燃料入口
３  ケーシング
４  入口計量バルブ（ＩＭＶ）装置
４ａ  ＩＭＶ
５  内部キャビティ
６  バックリークデバイス
７  ポンプヘッド
７ａ  圧送チャンバ
７ｂ  プランジャーボア
８  プランジャー
９  フォロワ装置
９ａ  ローラー
９ｂ  ローラーシュー
１０  カム装置
１０ａ  シャフト部分
１０ｂ  カム部分
【図１】
0005863969.tif 000002
【図２】
0005863969.tif 000003
【図３】
0005863969.tif 000004
【図４】
0005863969.tif 000005
【図５】
0005863969.tif 000006
【図６】
0005863969.tif 000007
【図７】
0005863969.tif 000008
【図８】
0005863969.tif 000009