(57)【要約】  特に直接噴射装置を備えた内燃機関に燃料を高圧で供給するためのピストンポンプであって、ポンプハウジング（２）と、単数又は複数のポンプタペット（５）を操作するための駆動軸（３ａ〜３ｉ）を備えており、これらのポンプタペット（５）はポンプハウジング（２）内で前記駆動軸（３ａ〜３ｉ）に関連して半径方向に整列されている。前記駆動軸（３ａ〜３ｉ）は、単数又は複数の軸受箇所（１１，３１，４９）に回転可能に支承されていて、これらの軸受箇所（１１，３１，４９）はポンプハウジング（２）の軸入口開口（１５）と、該軸入口開口（１５）とは反対側のハウジング後壁（２０）との間に延びている。この場合、前記軸受箇所のうちの１つの軸受箇所（１１）が、駆動軸（３ａ〜３ｉ）の中空円筒形の区分（１０）の内周面（１７）と、前記ハウジング後壁（２０）から前記中空円筒形の区分（１０）まで延びるジャーナル（１９）との間に延在している。
2009541648.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
殊に内燃機関に高圧燃料を供給するためのピストンポンプであって、ポンプハウジング（２）と、単数又は複数のポンプタペット（５）を操作するための駆動軸（３ａ〜３ｉ）とを備えており、前記ポンプタペット（５）はポンプハウジング（２）内で前記駆動軸（３ａ〜３ｉ）に関連して半径方向に整列されており、前記駆動軸（３ａ〜３ｉ）が単数又は複数の軸受箇所（１１，３１，４９）に回転可能に支承されていて、これらの軸受箇所（１１，３１，４９）はポンプハウジング（２）の軸入口開口（１５）と、該軸入口開口（１５）とは反対側のハウジング後壁（２０）との間に延びている形式のものにおいて、
前記複数の軸受箇所のうちの１つの軸受箇所（１１）が、駆動軸（３ａ〜３ｉ）の中空円筒形の区分（１０）の内周面（１７）と、前記ハウジング後壁（２０）から前記中空円筒形の区分（１０）内まで延びるジャーナル（１９）との間に延在していることを特徴とする、ピストンポンプ。
【請求項２】
前記１つの軸受箇所（１１）とポンプタペット（５）とが、前記軸受箇所（１１）によって支えられた、少なくとも１つのポンプタペット（５）の半径方向力（３５）がレバーアームなしで、前記１つの軸受箇所（１１）が延在する長手方向内に延びるように、駆動軸（３ａ〜３ｉ）の軸方向で互いに位置決めされている、請求項１記載のピストンポンプ。
【請求項３】
前記ジャーナル（１９）が前記ポンプハウジング（２）と一体的に構成されている、請求項１記載のピストンポンプ。
【請求項４】
前記駆動軸（３ａ〜３ｉ）が、内燃機関の吸気弁及び／又は排気弁を操作するために用いられるカム軸（１４ａ，１４ｂ，１４ｃ）と、同軸的に一緒に回転するように結合されている、請求項１記載のピストンポンプ。
【請求項５】
前記駆動軸（３ａ，３ｂ，３ｆ）が、貫通する長孔（９）を有しており、該長孔（９）内に中空円筒形の区分（１０）と、この区分（１０）に隣接する長手方向の内歯列（１２）とが延在しており、該長手方向の内歯列（１２）が、カム軸（１４ａ）の、前記ピストンポンプ（１ａ，１ｂ，１ｆ）に対面する端部区分に設けられた長手方向の外歯列（１３）と噛み合う、請求項４記載のピストンポンプ。
【請求項６】
前記駆動軸（３ｄ，３ｅ）と前記カム軸（１４ｂ，１４ｅ）とが、堅固に結合された１つの構造ユニットに統合されている、請求項４記載のピストンポンプ。
【請求項７】
前記１つの軸受箇所（１１）が少なくとも１つのラジアルニードル軸受（２４）を有しており、該ラジアルニードル軸受（２４）が、保持器（２６）を備えた環状ニードル（２５）と前記保持器（２６）内でガイドされたニードル（２７）とから成っている、請求項１記載のピストンポンプ。
【請求項８】
駆動軸（３ｂ，３ｃ，３ｆ，３ｇ，３ｈ）の中空円筒形の区分（１０）の内周面（１７）がニードル（２７）のための外側の走行軌道として用いられる、請求項７記載のピストンポンプ。
【請求項９】
外側の走行軌道はその一方側若しくは両側が、半径方向内方に延在し、かつ前記駆動軸（３ｂ，３ｃ）と一体的に構成された、前記ニードル（２７）のための軸方向のしゅう動面として用いられる１つ又は２つのショルダ（３６）によって画定されている、請求項８記載のピストンポンプ。
【請求項１０】
ラジアルニードル軸受（２４）が、駆動軸（３ａ，３ｄ）の中空円筒形の区分（１０）の内周面（１７）に挿入された薄壁状の外輪（２８）を備えたニードルスリーブ（２３）として構成されており、前記外輪（２８）が、前記ニードル（２７）のための外側の走行軌道として用いられる内周面（３４）と、半径方向内方に延在し、かつ前記保持器（２６）のための軸方向のしゅう動面として用いられる２つのショルダ（２９）とを有している、請求項７記載のピストンポンプ。
【請求項１１】
ニードル（２７）のための内側の走行軌道が、ジャーナル（１９）の外周面（１８）に被せ嵌められた内輪（２２ａ〜２２ｆ）によって形成されている、請求項７記載のピストンポンプ。
【請求項１２】
ニードルスリーブ（２３）の外輪（２８）が、半径方向外方に延び、かつ内輪（２２ｂ）と一体的に構成された２つのショルダ（４７）によって軸方向で縁囲いされていることによって、ニードルスリーブ（２３）と薄壁状に構成された内輪（２２ｂ）とが、１つの構造ユニットを形成している、請求項１１記載のピストンポンプ。
【請求項１３】
内輪（２２ｃ）が薄壁状に構成されていて、半径方向外方に延びる、保持器（２６）のための軸方向のしゅう動面として用いられる２つのショルダ（４８）を有している、請求項１１記載のピストンポンプ。
【請求項１４】
ジャーナル（１９）上に内輪（２２ａ，２２ｃ，２２ｅ，２２ｆ）を軸方向で固定するために、ジャーナル（１９）の端面側及び半径方向外方に向けられたかしめ成形部（３７）が設けられており、該かしめ成形部（３７）が前記内輪（２２ａ，２２ｃ，２２ｅ，２２ｆ）を少なくとも部分的に半径方向で覆う、請求項１１記載のピストンポンプ。
【請求項１５】
前記軸受箇所（１１）が、環状ニードル（２５）と、該環状ニードル（２５）に隣接して配置された、有利にはアンギュラ玉軸受として構成されたアキシャル転がり軸受（３３ｅ）とを備えたラジアル・アキシャル軸受（５９ｂ）を有しており、該ラジアル・アキシャル軸受（５９ｂ）が、駆動軸（３ｉ）及びジャーナル（１９）とは別個に製作された１つの構造ユニット（６０）に組み合わされている、請求項７記載のピストンポンプ。
【請求項１６】
前記軸受箇所（１１）が、環状ニードル（２５）と、該環状ニードル（２５）に隣接して配置された、有利にはアンギュラ玉軸受として構成されたアキシャル転がり軸受（３３ｄ）とを備えたラジアル・アキシャル軸受（５９ａ）を有しており、前記駆動軸（３ｈ）の中空円筒形の区分（１０）の内周面（１７）が、玉（３８）のための外側の走行軌道として、及びニードル（２７）のための外側の走行軌道として用いられる、請求項７記載のピストンポンプ。
【請求項１７】
少なくとも２つの軸受箇所（１１，３１）が駆動軸（３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｆ）のために設けられており、この場合、第２の軸受箇所（３１）がアキシャル転がり軸受（３３ａ〜３３ｃ）を有している、請求項１記載のピストンポンプ。
【請求項１８】
アキシャル転がり軸受（３３ｂ）が、ポンプハウジング（２）の軸入口開口（１５）内に配置されたボールベアリングとして構成されており、玉（３８）のための内側の走行軌道が、軸入口開口（１５）内に延びる、駆動軸（３ｂ，３ｆ）の外周壁区分（３９）に設けられた周方向溝（４０ａ）によって形成されている、請求項１７記載のピストンポンプ。
【請求項１９】
アキシャル転がり軸受（３３ｃ）が、保持器（４３）と、該保持器内でガイドされたニードル（４４）とから成るアキシャルニードル軸受（４２）として構成されていて、ハウジング後壁（２０）と、このハウジング後壁（２０）に面した、駆動軸（３ｃ）の環状端面（４１）との間に配置されている、請求項１７記載のピストンポンプ。
【請求項２０】
軸入口開口（１５）を画定する、ポンプハウジング（２）の内壁区分（５１）と、該内壁区分（５１）に面した、前記駆動軸（３ｇ）の環状端面（５２）との間に、別のアキシャルニードル軸受（５０）が配置されている、請求項１９記載のピストンポンプ。
【請求項２１】
内輪（２２ｄ）が薄壁状に構成されており、該内輪（２２ｄ）の直径が、ラジアルニードル軸受（２４）のニードル（２７）のための内側の走行軌道から出発して、ハウジング後壁（２０）に向かって段階的に大きくなっていて、内側の走行軌道がショルダ（５４）に移行し、該ショルダ（５４）の、前記ハウジング後壁（２０）と反対側のラジアルニードル軸受（２４）の保持器（２６）のための軸方向のしゅう動面として用いられ、前記内輪（２２ｄ）がその外周面（５６）で以てアキシャルニードル軸受（４２）の保持器（４３）をセンタリングするようになっており、前記ショルダ（５４）が。ハウジング後壁（２０）と駆動軸（３ｇ）の環状端面（４１）との間で半径方向外方に延びるフランジ（５７）に移行しており、該フランジ（５７）が、アキシャルニードル軸受（４２）のニードル（４４）のためのハウジング側の走行軌道として用いられるようになっている、請求項１９記載のピストンポンプ。
【請求項２２】
内輪（２２ｄ）が、前記フランジ（５７）とは反対側の端部に、半径方向内方に延在し、かつジャーナル（１９）の端面側に被さるつば（５８）を有している、請求項２１記載のピストンポンプ。
【請求項２３】
駆動軸（３ａ〜３ｉ）が、種類Ｃ１６，Ｃ１６ＭｎＣｒ５，Ｃｆ５３，Ｃ８０又は１００Ｃｒ６の焼入れされた転がり軸受鋼より成っている、請求項１記載のピストンポンプ。
【請求項２４】
少なくとも１つの駆動軸（３ａ〜３ｉ）を横方向に貫通する孔（３０）が設けられており、該孔（３０）が１つの軸受箇所（１１）の領域で開口していて、潤滑剤通路として用いられる、請求項１記載のピストンポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に内燃機関に燃料を高圧で供給するためのピストンポンプであって、ポンプハウジングと、単数又は複数のポンプタペットを操作するための駆動軸を備えており、これらのポンプタペットはポンプハウジング内で前記駆動軸に関連して半径方向に整列されており、前記駆動軸が単数又は複数の軸受箇所に回転可能に支承されていて、これらの軸受箇所はポンプハウジングの軸入口開口と、該軸入口開口とは反対側のハウジング後壁との間に延びている形式のものに関する。
【０００２】
背景技術
このような形式のピストンポンプは、様々な構成のものが従来技術により公知である。例えば、ドイツ連邦共和国特許公開第１０２０８５７４号明細書によれば、ポンプタペットのための駆動部材として、駆動軸の偏心的な区分に配置されたカムリングを有しているラジアルピストンポンプが公知である。駆動軸は、ポンプハウジング内において、軸入口開口内に配置されたボールベアリングを介して、ハウジング後壁の領域の滑り軸受に回転可能に支承されている。
【０００３】
米国特許公告第２００３／０１４５８３５号明細書には同様に、駆動軸の偏心的な区分に配置されたカムリングを備えたラジアルピストンポンプについて開示されているが、この場合、駆動軸は、ハウジング後壁の領域内に配置されたニードル軸受を介して回転可能にポンプハウジング内に支承されている。
【０００４】
ピストンポンプの別の実施例は、ドイツ連邦共和国特許公開第１９８２７９２６号明細書に開示されている。この場合、駆動軸に偏心的に支承されたカムリングの代わりに、駆動軸と一緒に循環運動する、ポンプタペットを操作するための多重カムが設けられており、駆動軸は、ハウジング後壁に配置されたボールベアリングを介して回転可能にポンプハウジング内に支承されている。
【０００５】
例示された上記ピストンポンプの実施例に共通する特徴は、それぞれハウジング後壁の領域に配置された軸受箇所が、駆動軸の端部側のジャーナルを必要とするという点にある。このジャーナルは、偏心的に支承されたカムリング又はカムの形状の本来の駆動部材に接続されている。しかしながら、ジャーナルによって必要とされる、ポンプ長さに関連した軸方向の構造スペースは、特にピストンポンプが直接噴射式内燃機関の燃料を高圧で供給するために用いられ、内燃機関のシリンダヘッド領域内に配置されている場合に、問題である。何故ならば、内燃機関をできるだけコンパクトに、かつスペースを節約した構成にする、という一般的な課題があり、またその他に、現在では、より強化された歩行者保護規定を満たすために必要な、自動車のボンネットと自動車に組み込まれた内燃機関（取り付け部品も含む）との間のフリースペースを必ず維持しなければならないからである。このような規定を守ることは特に、シリンダヘッドの延長部に配置された従来構造のピストンポンプを有する内燃機関が自動車に縦置きで設けられている場合に、困難である。このようなピストンポンプは、その構造長さに基づいて、自動車のボンネットの下の前記フリースペース内に侵入する。
【０００６】
ドイツ連邦共和国特許公開第１９６５０２４６号明細書で提案されているように、ピストンポンプの構造長さは、ハウジング後壁の領域内の軸受箇所を省くことによって短縮することができる。しかしながら、駆動部材のこのような形式の片持ち式の支承部は、基本的に運動安定性が悪く、十分な安定性を得るために駆動軸の支承部において十分な手段が要求される。それに応じて、この公知のピストンポンプにおいては、場合によっては、内燃機関に既に支承されている十分頑丈な、延長されたカム軸に接続して使用され得る固有の駆動軸を有していない構成も対象となっている。
【０００７】
発明の課題
本発明の課題は、冒頭に述べた形式のピストンポンプを改良して、できるだけ短い構造長さ、駆動軸の延長部の最良の形状安定性および重量の削減が得られ、しかも、前記のような欠点若しくは構造的な制限を簡単な手段で避けることができるようにすることである。
【０００８】
発明の要約
この課題を解決した本発明によれば、１つの軸受箇所が、駆動軸の中空円筒形の区分の内周面と、ハウジング後壁から前記中空円筒形の区分内に延びるジャーナルの外周面との間に延在している。従って、ハウジング後壁の領域に配置された軸受箇所が駆動軸の中空円筒形の区分内にずらされ、それによって、ピストンポンプの構造長さに決定的な影響を及ぼす、一般的に設けられたジャーナルが、軸受箇所のための接続箇所を含めて省かれることによって、ピストンポンプの構造長さが著しく短縮され、それと同時に重量の減少が得られる。このような軸受箇所の配置においては同時に、ポンプハウジング内における駆動軸の支承部の品質が、従来の支承部に対して少なくとも維持されるか、又は以下に説明されているように、著しく改善される。
【０００９】
この改善は、本発明の有利な実施態様に従って、軸受箇所で支えられた、少なくとも１つのポンプタペットの半径方向力が１つの軸受箇所の長手方向延長部内でレバーアームなしで延在するように、１つの軸受箇所とポンプタペットとが駆動軸の軸方向で互いに位置決めされることによって得られる。例えば、駆動軸に対して同じ横方向平面に配置された単数又は複数のポンプタペットの反応合力が、駆動軸の中空円筒形の区分にずらされた軸受箇所の正確に中央を通って延在するように構成されている。駆動軸に作用する半径方向力を、前記のようにレバーアームなしで又は直接的に支承することによって、軸受遊びによっても、また構成部分の弾性によっても生ぜしめられる駆動軸の不均一な傾きが避けられる。ポンプタペットによって生ぜしめられたすべての半径方向負荷が、中空円筒形の区分内に延びる軸受箇所によって支えられる場合、駆動軸のための別の軸受箇所を特に小型に構成することができる。何故ならば、この別の軸受箇所は、比較的小さい軸方向力だけを支持するために使用されるからである。
【００１０】
本発明の別の実施態様によれば、ジャーナルはポンプハウジングと一体的に構成されている。これによってピストンポンプの構造長さをさらに減少させることができると共に、選択的に、ジャーナルを別個の、例えば中空円筒形の構成部分としてハウジング後壁に固定することもできる。このような固定は、公知の接続技術、例えば押し込み、ねじ込み又はねじ固定、溶接、接着、はんだ付け、リベット固定その他によって、場合によってはポンプハウジングから潤滑剤が漏れ出ないようにするためのシール手段を介在して、行われる。
【００１１】
特別な使用例によれば、駆動軸は、内燃機関の吸気弁及び／又は排気弁を操作するために用いられるカム軸に同軸的に相対回動不能に（一緒に回転するように）結合されるべきである。ピストンポンプのこのような配置は特に、コモンレール噴射システムと組み合わせたガソリン直噴装置を備えた内燃機関によって公知であって、高圧燃料ポンプのボンネットに近い位置に基づいて、特に冒頭に述べたような構造スペース的な制限がある。本発明によるピストンポンプのための特に適したその他の使用例は、例えば駆動されるカム軸に対して駆動軸が平行に配置されている場合である。このような配置は、ディーゼルエンジンの負荷切換（Ladungswechsel）のためにもあてはまる。
【００１２】
駆動軸とカム軸とが一緒に回転するように結合される回転結合（Drehverbindung）は、有利な実施例によれば、形状結合（formschluessig；形状による束縛）式に作用するクラッチとして構成されている。この場合、駆動軸が貫通する長孔を有しており、該長孔内に、中空円筒形の区分と、この区分に隣接する長手方向の内歯列とが延在しており、該長手方向の内歯列が、カム軸の、前記ピストンポンプに対面する端部区分に設けられた長手方向の外歯列と噛み合うようになっている。
【００１３】
カム軸と駆動軸との間に、形状結合式に作用する別のクラッチ例えば"Ｏｌｄｈａｍ"の商品名で公知の、半径方向にしゅう動可能なダブルクラッチとして構成された、別のクラッチを設けてもよい。またこれに対して、本発明の第２の変化実施例によれば、駆動軸とカム軸とは、堅固に結合された１つの構造ユニットに統合されるべきである。この場合、一方では、ピストンポンプの軸方向の構造長さを付加的に減少させるために、負荷の少ないアキシャル軸受として構成された前記別の軸受箇所を省くことができる。何故ならば、カム軸は既に内燃機関において軸方向で支承されているからである。また他方では、カム軸を駆動軸と一緒に、ポンプハウジング内で別の軸受箇所を介して軸方向に支承して、カム軸の本来のアキシャル軸受を省くこともできる。
【００１４】
カム軸及び駆動軸の堅固に結合された構造ユニットとは、駆動軸とカム軸との軸方向及び半径方向で負荷可能な接続を生ぜしめるすべての公知の摩擦結合（摩擦による束縛）、形状結合（形状による束縛）又は素材結合（素材同士の結合）による結合技術で得られる構造のことであるが、カム軸と駆動軸との一体構造のことでもある。従って特に、駆動軸は、カム軸内に押し込まれるか若しくはカム軸に押し付けられるか、又はカム軸にねじ結合される。
【００１５】
潤滑剤供給に関連して比較的要求の多い滑り軸受に対して先駆縦機に、１つの軸受箇所は、構造的に特に簡単で、しかも安価な構成の、少なくとも１つのラジアルニードル軸受を有している。このラジアルニードル軸受は、保持器と、この保持器内でガイドされるニードルとを有する少なくとも環状ニードルより成っている。このような環状ニードル軸受を使用する場合、駆動軸の中空円筒形の区分の内周面は、ニードルのための外側の走行軌道として使用される。この場合、本発明の別の構成によれば、外側の走行軌道は、半径方向内方に延在し、かつ駆動軸と一体的に構成された１つ又は２つのショルダ（ニードルのための軸方向のしゅう動面として使用される）によって、一方側又は両側が画定されている。
【００１６】
前記環状ニードルの拡張部に、駆動軸の中空円筒形の区分の内周面に挿入された薄壁状の外輪を備えたニードルスリーブとして構成されたラジアルニードル軸受が設けられていてもよい。この場合、外輪は、ニードルのための外側の走行軌道として用いられる内周面と、半径方向で内方に延在し、かつ保持器のための軸方向のしゅう動面として用いられる２つのショルダとを有している。この場合、中空円筒形の区分の内周面は、駆動軸の微細加工された、硬化されていない孔として構成されていれば、十分である。
【００１７】
少なくとも環状ニードルより成るラジアルニードル軸受の場合、ニードルのための内側の走行軌道は、ジャーナルの外周面に被せ嵌められた内輪によって形成されているジャーナルの外周面が直接に、ニードルのための内側の走行軌道として設けられていれば、ジャーナルの外周面のために必要な微細加工及び硬化のための安価な選択的実施例が得られる。
【００１８】
また、ニードルスリーブの外輪が、外方に延び、かつ内輪と一体的に構成された２つのショルダによって軸方向で縁囲いされていることによって、ニードルスリーブ及び薄壁状に構成された内輪は１つの構造ユニットを形成している。しかしながら、環状ニードルの場合、半径方向で外方に延びる、薄壁状の２つの内輪は、環状ニードルの保持器のための軸方向のしゅう動面としても用いることができる。
【００１９】
ジャーナルに内輪を特に安価に軸方向で固定することは、ジャーナルの端面側及び半径方向外方に向けられた、内輪を少なくとも部分的に半径方向で覆っているかしめ成形部によって得られる。かしめ成形時に生ぜしめられる、ジャーナルの端面側の材料隆起部は、局所的に、点状に又はセグメント状に構成するか、或いは環状に構成することができる。
【００２０】
本発明の実施態様によれば、軸受箇所は、環状ニードル及び、この環状ニードルに隣接して配置された、有利にはアンギュラ玉軸受として構成されたアキシャル軸受を備えたラジアル・アキシャル軸受を有しており、この場合、ラジアル・アキシャル軸受は、駆動軸及びジャーナルとは別個に製造された１つの構造ユニットに組み合わされている。このような形式の一体的な構造ユニットによって、駆動軸を、１つの軸受箇所だけで、半径方向にもまた、軸方向にも軸受けすることができる。駆動軸の軸方向負荷に応じて、この特に構造スペースを節約した構造ユニットは、軸方向力を一方向だけで吸収するようにも、また両方向で吸収するように構成することもできる。
【００２１】
前記構造ユニットに対して選択的に、ラジアル・アキシャル軸受けを、駆動軸の中空円筒形の区分が、玉のための外側の走行軌道として、及びニードルのための外側の走行軌道として用いられるように、構成することも可能である。このような解決策においては、組み合わせられた構造ユニットの外輪がもはや必要ないことに基づいて半径方向の構造スペースが減少されるので、組立費用がより高価になることはない、という利点が得られる。
【００２２】
本発明の別の実施態様によれば、駆動軸のための２つの軸受箇所が設けられており、第２の軸受箇所がアキシャル転がり軸受を有している。この場合、アキシャル転がり軸受が、ポンプハウジングの軸入口開口内に配置されたボールベアリングとして構成されており、玉のための内側の走行軌道が、軸入口開口内に延びる、駆動軸の外周壁区分に設けられた周方向溝によって形成されている。第２の変化実施例によれば、アキシャル転がり軸受けは、少なくとも１つの保持器と、この保持器内でガイドされたニードルとから構成されていて、ハウジング後壁と、このハウジング後壁に対面する、駆動軸の環状面との間に配置されている。
【００２３】
特に、ポンプタペットによって生ぜしめられた全半径方向負荷は、駆動軸の中空円筒形の区分とジャーナルの外周面との間の１つの軸受箇所によって支えられている場合、第２の軸受箇所に配置されたアキシャル転がり軸受は、駆動軸に作用する軸方向力が比較的小さいことに基づいて、著しく細く構成され、重量を節減して、安価に構成される。従って、ボールベアリングとしての実施例において、ボールベアリングは、小さいが十分な定格荷重において、３つの玉だけを有していればよい。
【００２４】
アキシャルニードル軸受けとしての実施例において、及び駆動軸の両側に軸方向力が発生する場合、別のアキシャル軸受けを、ポンプハウジングの、軸入口開口を画定する内壁区分と、該内壁区分に対面する、駆動軸の環状端面との間に配置してもよい。
【００２５】
別個のラジアルニードル軸受け及びアキシャルニードル軸受けを介して、駆動軸を特に安価に、かつ構造スペースを節約して支承することは、ジャーナルに被せ嵌められた内輪の形状によって得られる。この場合、内輪は薄壁状に構成されていて、ラジアルニードル軸受のニードルのための内側の走行軌道から、ハウジング後壁に向かって段階的に大きくなる直径を有している。この場合、内側の走行軌道はショルダに移行しており、このショルダは、ハウジング後壁とは反対側の環状端面が、ラジアルニードル軸受の保持器のための軸方向のしゅう動面として使用され、ショルダの外周面がアキシャルニードル軸受の保持器をセンタリングするようになっている。しかも、ショルダは駆動軸の環状端面とハウジング後壁との間で、半径方向外方に延在するフランジに移行しており、このフランジは、アキシャルニードル軸受のニードルのためのハウジング側の走行軌道として使用される。
【００２６】
内輪は、フランジとは反対側の端面側で、半径方向内方に延び、かつジャーナルを端面側でブリッジするつばを有している。このようなつばは、組立工具のための対抗面として使用され、ジャーナルに内輪を被せ嵌める作業を容易にする。
【００２７】
本発明の実施態様によれば、駆動軸は、種類Ｃ１６，Ｃ１６ＭｎＣｒ５，Ｃｆ５３，Ｃ８０又は１００Ｃｒ６の焼入れされた転がり軸受鋼より成っている。これによって、カムとポンプタペットとの接触箇所の必要な耐摩耗性が得られるだけではなく、前記材料が、場合によっては駆動軸に直接配置された転動体走行軌道のために特に適している。
【００２８】
一方の軸受箇所の十分な潤滑剤供給のために、駆動軸を横方向で貫通する少なくとも１つの孔が設けられており、この孔は、軸受箇所の領域に開口していて、潤滑剤通路として用いられる。１つ又は複数のこのような孔が基本的に、滑り軸受の潤滑剤供給のためにも適しているのに対して、このような孔は、前記転がり軸受に無圧の噴霧油又は噴霧潤滑油を供給するための特に効果的、かつ安価な可能性を提供する。ポンプタペットの潤滑のために甘楽図必要とされる潤滑剤は、潤滑剤孔の比較的短い長さに亘って、転がり軸受の、摩擦学的に強い負荷を受ける領域に達する。
【００２９】
図面の簡単な説明
本発明のその他の特徴は、ピストンポンプの駆動領域の、本発明を図面で説明するために必要な部分の種々異なる変化実施例が示されている以下の説明及び図面に記載されている。ピストンポンプは、直接噴射装置を備えた図示していない内燃機関に燃料を高圧で供給のためのすべての変化実施例において使用され、内燃機関の吸気弁及び／又は排気弁を操作するための、カム軸の延長部において、シリンダヘッドにフランジ結合されている。
【００３０】
ピストンポンプと一緒に回転するように支承された駆動軸を、カム軸に連結することとは無関係に、ポンプハウジング内で長手方向に可動に支承された１つ又は複数のポンプタペットのストローク操作が、駆動軸の外周面に設けられた１つ又は複数のカム隆起部を介して行われる。冒頭に述べたように、複数のポンプタペットの場合、構造的な自由スペースが広範囲に存在し、従って、ポンプタペットは、ピストンポンプの使用例に応じて、軸方向に並んで、半径方向で一平面内に、又は軸方向でも半径方向でもずらして配置することができる。ポンプタペットを半径方向にずらして配置する実施例として、例えばピストンポンプが、軸方向に相前後して位置するポンプカムによって操作される、Ｖ字形に配置されたポンプタペットを有するピストンポンプと称呼される。
【００３１】
特に記載が無ければ、ピストンポンプの機能的に同じ構成部分又は特徴には同じ符号が付けられている。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の第１実施例によるピストンポンプの縦断面図である。
【図２】本発明の第２実施例によるピストンポンプの縦断面図である。
【図３】本発明の第３実施例によるピストンポンプの縦断面図である。
【図４】本発明の第４実施例によるピストンポンプの縦断面図である。
【図５】本発明の第５及び第６実施例によるピストンポンプ半部の縦断面図である。
【図６】本発明の第７実施例によるピストンポンプの縦断面図である。
【図７】本発明の第８及び第９実施例によるピストンポンプ半部の縦断面図である。
【００３３】
図示の実施例の詳しい説明
図１には、ポンプハウジング２と、該ポンプハウジング２内に回転可能に支承された駆動軸３ａと、前記ポンプハウジング２のタペットガイド４内で長手方向移動可能に支承されたポンプタペット５とを有するピストンポンプ１ａが示されており、前記ポンプタペット５は、ポンプハウジング２内で駆動軸３ａに関連して半径方向に向けられている。ポンプタペット５は、ポンプカム７のための摩擦しにくい取り出しエレメントとしての転がり軸受けされたカムローラ６を有しており、ポンプカム７の隆起部は破線で示されたカム基礎円８から隆起している。駆動軸３ａは、半径方向の軸受箇所１１を受容するための中空円筒形の区分１０と、この区分１０に隣接する長手方向の内歯列１２とを有している。この内歯列１２に対応する長手方向の外歯列１３は、駆動軸３ａに対して同軸的に配置されたカム軸１４ａの、ピストンポンプ１ａに対面する区分に配置されており、前記カム軸１４ａは、駆動軸３ａを、形状結合（形状による束縛）式に互いに噛み合う歯列１２及び１３を介して駆動する。ポンプハウジング２の軸入口開口１５を巡って設けられたシールリング１６は、シリンダヘッドの端面側に対してピストンポンプ１ａをシールするために用いられる。
【００３４】
半径方向の軸受箇所１１は、駆動軸３ａの中空円筒形の区分１０の内周面１７とジャーナル１９の外周面１８との間に配置されており、前記ジャーナル１９は、ハウジング後壁２０から突き出していて、ポンプハウジング２と一体的に構成されている。軸受箇所１１は、ジャーナル１９の外周面１８に被せ嵌められ、かつハウジング側の固定リング２１ａによって固定された内輪２２ａと、ニードルスリーブ２３として構成されたラジアルニードル軸受２４（保持器２６を備えた環状ニードル２５と、この環状ニードル２５内でガイドされたニードル２７とから成っている）と、保持器２６のための軸方向のしゅう動面として用いられる、半径方向内方に向けられた２つのショルダ２９を備えた薄壁状の外輪２８とを有している。ラジアルニードル軸受２４に潤滑剤を供給するために、駆動軸３ａを横方向に貫通する孔３０が用いられる。この孔３０は、軸受箇所１１の領域で開口していて、タペットガイド４内に落下する潤滑剤をラジアルニードル軸受２４内にガイドする。
【００３５】
駆動軸３ａに場合によっては発生する軸方向力を支えるために、図示の実施例では軸方向の２つの軸受箇所３１が設けられており、これらの軸受箇所３１は、軸側の固定リング２１ｂとハウジング側の段部３２ａとの間の軸入口開口１５内に支えられ、かつ溝付きボールベアリングとして構成されたアキシャル転がり軸受３３ａを有している。
【００３６】
駆動軸３ａの中空円筒形の区分内に挿入された外輪２８の内周面３４は、ニードル２７のための外側の走行軌道として使用され、それと同時に溝付きボールベアリングが市販の構造ユニットとして構成されていることによって、駆動軸３ａの表面硬化は、ポンプカム７に限定され、例えば誘導法で行われる。
【００３７】
本発明に従って駆動軸３ａをジャーナル１９に支承することによって、符号３５で記された半径方向力（ポンプタペット５のストローク操作時における反応力として生ぜしめられ、軸受箇所１１によって支えられる）が、てこ腕なしで、図示の実施例では軸受箇所１１の長手方向中央に延びるように、半径方向の軸受箇所１１及びポンプタペット５を駆動軸３ａの軸方向で互いに位置決めすることができる。このような軸受配置によって、軸方向の構造スペースを節約すると共に、軸支承部の剛性を著しく高めることができ、また溝付きボールベアリングを著しく負荷軽減することができる。従って、溝付きボールベアリングは、場合によっては生じる小さい軸方向力を支えるだけでよく、また必要な定格荷重が小さいので相応に細く構成することができる。
【００３８】
ジャーナル１９は、この実施例においても、また後述する実施例においても、ポンプハウジング２と一体的に構成されている。この場合、ジャーナル１９を製造するために、ジャーナル１９の、軸受箇所１１のための機能面を、軸入口開口１５を通って挿入される機械加工工具（Zerspanwerkzeug）によって完成させることができる。
【００３９】
図２乃至図８の実施例は、本発明によるピストンポンプのその他の実施可能な構成に関する幾つかの異なる方向から見た図を示しており、この場合、特に指摘がなければ、以下の説明は駆動軸支承部の変化実施例に限定されている。この場合、各実施例の構造的な特徴は、特に複数のポンプタペットの数及び配置に応じて、適当な形式で専門技術的に自由に変更し、互いに組み合わせ又は省くことができることは明らかである。
【００４０】
図２に示したピストンポンプ１ｂにおいては、ラジアル軸受２４は、ジャーナル１９と駆動軸３ｂとの間に配置された環状ニードル２５のラジアルニードル軸受２４に限定されおり、従って、中空円筒形の区分１０の内周面１７は、直接的にニードル２７のための外側の走行軌道を形成している。この場合、ニードル２７のための軸方向走行として、半径方向で内方に延在し、かつ駆動軸３ｂと一体的に構成された２つのショルダ３６が用いられる。この場合、ジャーナル１９の外周面１８に取り付けられた内輪２２ａを軸方向で固定するために、ジャーナル１９の半径方向で外方に向けられた端面側のかしめ成形部３７が設けられている。この場合に生ぜしめられた、内輪２２ａの端面側を半径方向で被覆する材料隆起部は、円環状に構成されている。
【００４１】
ポンプハウジング２の軸入口開口１５内に配置された第２の軸受箇所３１は、ボールベアリングとして構成されたアキシャル転がり軸受３３ｂを有しており、このアキシャル転がり軸受３３ｂは、支持のために場合によっては生じる軸方向力だけでなく、駆動軸３ｂ若しくは３ａに対してポンプハウジングをセンタリングするためにも用いられる。ここでは、アキシャル転がり軸受３３ｂは、ボール３８のための内側の走行軌道が、駆動軸３ｂの外周面区分３９上に延在する周方向溝４０ａによって形成されていることによって、１つの構造ユニットに統合されている。駆動軸３ｂが、ポンプカム７においてだけではなく、ニードル２７のための外側の走行軌道（内周面１７）においても、またボール３８のための内側の走行軌道（周方向溝４０ａ）においても、摩擦学的に要求されていることによって、駆動軸３ｂを、冒頭に述べた形式の表面硬化された又は焼入れされた転がり軸受鋼より製作すれば有利である。
【００４２】
本発明によるピストンポンプ１ｃの別の実施例は図３に示されている。ピストンポンプ１ｃの駆動軸３ｃは、前記実施例におけるのと同様に、２つの軸受箇所１１及び３１に回転可能に支承されており、この場合、第２の軸方向の軸受箇所３１は、この場合、ハウジング後壁２０と、このハウジング後壁２０に向いた側の駆動軸３ｃの環状端面４１との間に配置されている。軸受箇所３１は、アキシャル・環状ニードルとも称呼されている、短く構成されたアキシャルニードル軸受４２として構成されたアキシャル転がり軸受３３ｃと、ハウジング後壁２０に当接する、ニードル４４のためのハウジング側の走行軌道としてのしゅう動ディスク４５とを有しており、前記アキシャル転がり軸受３３ｃは、内輪２２ａとによってセンタリングされた保持器４３と、この保持器４３内でガイドされたニードル４４とを有している。
【００４３】
さらにまた、この場合、駆動軸３ｃは、長手方向の内歯列を介してではなく、端面側に延在する、二方向クラッチ（Zweiflach-Kupplung）を受容するための長方形切欠４６を介して駆動される。二方向クラッチは、構成部分公差及び弾性的な変形による、カム軸と駆動軸３ｃとの間の半径方向のずれを補償する。
【００４４】
本発明によるピストンポンプ１ｄの、図４に示した実施例では、ピストンポンプ１ｄの駆動軸３ｄがカム軸１４ｂと一体的に構成されている。カム軸１４ｂの軸方向位置は公知の形式で、内燃機関のシリンダヘッドに配置されたアキシャル軸受を介して固定されているので、ポンプハウジング２内で駆動軸３ｄを支承するために、図１より公知のニードルスリーブ２３の形状の半径方向の軸受箇所１１だけが、中空円筒形の区分１０とジャーナル１９との間に設けられている。
【００４５】
図５の下部に示した半断面図から、本発明によるピストンポンプ１ｅ，１ｆのための２つの別の実施例が示されている。図５の下部に示した半断面図には、新たに、カム軸１４ｃと一体的に構成された駆動軸３ｅが示されており、この駆動軸３ｅは同様に、半径方向の軸受箇所１１だけを介してポンプハウジング２内に支承されている。しかしながらニードルスリーブ２３の外輪２８は、半径方向で外方に延在する、薄い壁状の内輪２２ｂと一体的に構成された２つのショルダ４７によって軸方向で取り囲まれているので、ニードルスリーブ２３と内輪２２ｂとは、構造ユニットとして組み付けられたラジアルニードル軸受２４に統合されている。ピストンポンプ１ｅを組み立てるために、まずこの構造ユニットを中空円筒形の区分１０内に嵌め込み、次いで駆動軸３ｅ若しくはカム軸１４ｃと共に、軽く滑り嵌めすることによってジャーナル１９に被せ嵌められる。
【００４６】
図５の上部の半部には、図１に示した長手方向の内歯列１２を備えた、カム軸とは別個の駆動軸３ｆと、軸入口開口１５内に配置された図２に示したボールベアリングとが示されている。この場合、薄い壁状に構成され、ジャーナル１９に被せ嵌められ、かしめ成形部３７によって軸方向で固定された内輪２２ｃは、半径方向で外方に延びる、環状ニードル２５の保持器２６のための軸方向のしゅう動面として用いられるショルダ４８を有している。ニードルのための外側の走行軌道としても用いられる、中空円筒形の区分１０の内周面１７は、図２に示したショルダ３６を有していない連続的な円筒形に構成されており、それによって駆動軸３ｆの加工が簡単に行われる。
【００４７】
図６には、３つの軸受箇所１１，３１及び４９に回転可能に支承された、ピストンポンプ１ｇの駆動軸３ｇが示されている。駆動軸３ｇは、図３の実施例と同様に、長方形切欠４６内に係合する２方向クラッチを介してカム軸によって駆動され、この場合、両方向に作用する軸方向力を支持するために２つのアキシャルニードル軸受４２及び５０が設けられている。第１のアキシャルニードル軸受４２は、ハウジング後壁２０と、このハウジング後壁２０に対面する、駆動軸３ｇの環状面４１との間に配置されており、これに対して、第２のアキシャルニードル軸受５０は、軸入口開口１５を画定する、ポンプハウジング２の内壁区分５１と、この内壁区分５１に対面する、駆動軸３ｇの環状他面５２との間に配置されている。この場合、２つのアキシャルニードル軸受４２及び５０のニードル４４のための軸側の走行軌道は、環状端面４１及び５２によって直接形成されている。軸入口開口１５に配置されたアキシャルニードル軸受５０の、ハウジング側の走行軌道として、ポンプハウジング２の内壁区分５１内に挿入されたしゅう動ディスク４５が用いられる。しゅう動ディスク４５を組み立てるために、ポンプハウジング２は２つの部分より構成されていて、軸入口開口１５を画定するフランジ５３を有している。このようなフランジは、別の実施例においても、特に軸入口開口１５の大きさがポンプカム７を貫通させることができない程度の大きさである実施例においても、設けることができる。
【００４８】
ハウジング後壁２０に配置されたニードル軸受４２のためのハウジング側の走行軌道は、ジャーナル１９に被せ嵌められた、特別に成形された、薄壁状の内輪２２ｄによって形成されている。内輪２２ｄは、環状ニードル２５として構成されたラジアルニードル軸受２４の、ニードル２７のための内側の走行軌道を基点として、ハウジング後壁２０に向かって段階的に拡大された直径を有している。この場合、内側の走行軌道はショルダ５４に移行しており、このショルダ５４は、そのハウジング後壁２０とは反対側の環状端面５５が、が、環状ニードル２５の保持器２６のための軸方向のしゅう動面として用いられ、その外周面５６がアキシャルニードル軸受４２の保持器４３をセンタリングする。さらにまた、ショルダ５４が、駆動軸３ｇの環状端面４１とハウジング後壁２０との間で、半径方向外方に延在するフランジ５７に移行しており、このフランジ５７でアキシャルニードル軸受４２のニードル４４が転動する。しかも、内輪３３ｄは、前記フランジ５７とは反対側の端面側で、半径方向内方に延びるつば５８を有しており、このつば５８は、ジャーナル１９を端面側でブリッジし、内輪２２ｄをジャーナル１９に被せ嵌める組立工具のための係合面として用いられる。
【００４９】
図７には、駆動軸３ｈ及び３ｉ及び所属の軸受箇所１１を備えた、本発明によるピストンポンプ１ｈ及び１ｉの別の実施例が、それぞれ上部及び下部の半部で示されている。角駆動軸３ｈ及び３ｉは、貫通する長孔９と、直径方向で互いに向き合う、前記二方向クラッチを受容するための２つの長方形切欠４６とを有している。２つの実施理恵において、中空円筒形の区分１０とジャーナル１９との間に配置された軸受箇所１１が、ラジアル・アキシャル軸受５９ａ若しくは５９ｂを有しており、それぞれ、環状ニードル２５とアンギュラ玉軸受として構成された、両側に作用する軸方向力を支持するためのアキシャル転がり軸受３３ｄ若しくは３３ｅとから成っている。上部の半部に示したラジアル・アキシャル軸受５９ａにおいて、ジャーナル１９に被せ嵌められ、かつかしめ加工された内輪２２ｅと設けられている。内輪２２ｅとハウジング後壁２０との間に挿入されたしゅう動ディスク４５は、環状ニードル２５の保持器２６のための軸方向のしゅう動面として用いられ、この場合、ニードル２７は、中空円筒形の区分１０の内周面１７に沿って直接転動する。アンギャラー玉軸受の玉３８のための内側の走行軌道は、内輪２２ｅの周方向溝４０ｂによって形成されており、これに対して外側の走行軌道は、同様に中空円筒形の区分１０の内周面１７に沿って延在している。
【００５０】
これに対して、下部の半部に示されたアキシャル軸受５９ｂは、駆動軸３ｉ及びジャーナル１９とは別個に製作された構造ユニット６０に組み合わされている。このような、組み合わされたニードル軸受とも称呼される構造ユニット６０は、中空円筒形の区分１０の内周面１７内に挿入された、環状ニードル２５のニードル２７のための外側の走行軌道を形成する外輪６１と、アンギュラ玉軸受の玉３８とを有している。ニードル２７及び玉３８のための内側の走行軌道を形成する内輪２２ｆは、両方向に作用する軸方向力を支持するために、幅の広い区分６２と幅の狭い区分６３とに２分割されて構成されている。構造ユニット６０は、ハウジングハウジング側で、ジャーナル１９の段部３２ｂ並びに端面側のかしめ成形部３７によって、及び軸側で段部３２ｃによって、また軸側の固定リング２１によって固定されている。
【００５１】
ジャーナルを構成及び寸法設計するためのその他の情報及び提案は、関連する軸受カタログ、例えば「Katalog " Waelzlager " der Firma Schaeffler KG, Ausgabe Janur 2006（２００６年１月発行のシェフラーＫＧ社によるカタログ"転がり軸受"）」に記載されている。ラジアルニードル軸受は半径方向力の大きさに応じて、環状ニードルの代わりに、定格荷重を高めるために、保持器なしのフルタイプ型（vollrollig）に構成することもできる。
【符号の説明】
【００５２】
１ａ−ｉ  ピストンポンプ、  ２  ポンプハウジング、  ３ａ−ｉ  駆動軸、  ４  タペットガイド、  ５  ポンプタペット、  ６  カムローラ、  ７  ポンプカム、  ８  カム基礎円、  ９  長孔、  １０  中空円筒形の区分、  １１  軸受箇所、  １２  長手方向の内歯列、  １３  長手方向の外歯列、  １４ａ−ｃ  カム軸、  １５  軸入口開口、  １６  シールリング、  １７  中空円筒形の区分の内周面、  １８  ジャーナルの外周面、  １９  ジャーナル、  ２０  ハウジング後壁、  ２１ａ，ｂ  固定リング、  ２２ａ−ｆ  内輪、  ２３  ニードルスリーブ、  ２４  ラジアルニードル軸受、  ２５  環状ニードル、  ２６  ２５の保持器、  ２７  ２５のニードル、  ２８  外輪、  ２９  ショルダ、  ３０  孔、  ３１  軸受箇所、  ３２ａ−ｃ  段部、  ３３ａ−ｅ  アキシャル転がり軸受（溝付きボールベアリング）、  ３４  外輪の内周面、  ３５  半径方向力、  ３６  ショルダ、  ３７  かしめ成形部、  ３８  玉、  ３９  駆動軸の外周壁区分、  ４０ａ，ｂ  周方向溝、  ４１  駆動軸の環状端面、  ４２  アキシャルニードル軸受、  ４３  ４２の環状端面、  ４４  アキシャルニードル軸受のニードル、  ４５  しゅう動ディスク、  ４６  長方形切欠、  ４７，４８  ショルダ、  ５０  アキシャルニードル軸受、  ５１  ポンプハウジングの内壁区分、  ５２  駆動軸の環状端面、  ５３  フランジ、  ５４  ショルダ、  ５５  内輪の環状端面、  ５６  ショルダの外周面、  ５７  フランジ、  ５８  つば、  ５９ａ，ｂ  ラジアル・アキシャル軸受、  ６０  構造ユニット、  ６１  外輪、  ６２  幅の広い区分、  ６３  幅の狭い区分、
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2009541648.tif 000009
【国際調査報告】
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2009541648.tif 000012
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