(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに偏心的に支承され、噛合い部を共同で形成し、送出作用を生成するために噛合い式に係合する、回転可能に支承された外歯のある歯車（３）と内歯のある環状歯車（２）とを有し、前記噛合い部によって多数の送出空間（１０）が形成され、前記歯車（３）と前記環状歯車（２）が回転したときに前記送出空間（１０）が広くなっていく第１の角度領域（９）に吸込側の流入通路（７）が配置されており、前記歯車（３）と前記環状歯車（２）が回転したときに前記送出空間（１０）が狭まっていく第２の角度領域（１１）に圧力側の流出通路（８）が配置されており、前記流入通路（７）と前記流出通路（８）の間には密閉領域（１２）が構成されており、
前記密閉領域（１２）には、前記歯車（３）と前記環状歯車（２）が回転したときに前記送出空間（１０）が狭まっていく側に開口部（１３）が構成されている、高圧噴射システム（１４）であるコモンレールシステムにおいて流体を送出するための歯車ポンプ（１）を作動させる方法において、
前記歯車ポンプ（１）の圧力側の流出通路（８）から高圧ポンプ（１７）を介して高圧リザーバ（１８）へと通じる第１の液圧経路（Ｑ１）と、前記歯車ポンプ（１）の圧力側の開口部（１３）から吸込弁（１９）および前記高圧ポンプのポンプシリンダ（２０）を介して前記高圧リザーバ（１８）へと通じる第２の液圧経路（Ｑ２）とが設けられており、前記歯車ポンプ（１）が前記高圧ポンプ（１７）への流体の予備送出の機能を果たす標準動作モードでは流体は前記第１の液圧経路（Ｑ１）と前記第２の液圧経路（Ｑ２）とを介して前記高圧リザーバ（１８）に供給され、始動モード（ＩＳＳ）では前記高圧リザーバ（１８）で高圧を一時的に生成するために流体が前記第２の液圧経路（Ｑ２）を介してのみ前記高圧リザーバ（１８）に供給され、それと同時に前記第１の液圧経路（Ｑ１）を介して前記歯車ポンプ（１）から外に出る流体量はバイパス経路（２１）を介して前記歯車ポンプ（１）の前記流入通路（７）へ再び供給されることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記開口部は圧搾圧力軽減開口部として作用することを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記流入通路（７）と前記流出通路（８）のそれぞれの円弧長は１８０°よりも短い角度領域にわたって延びていることを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記密閉領域（１２）は、前記歯車（３）と前記環状歯車（２）が回転したときに前記送出空間（１０）が広がっていく側に配置された第１の角度（α１）にわたって延びる第１の部分領域（１９）を有していることを特徴とする、請求項１から３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記密閉領域（１２）は、前記歯車（３）と前記環状歯車（２）が回転したときに前記送出空間（１０）が狭まっていく側に配置された第２の角度（α２）にわたって延びる第２の部分領域（２０）を有していることを特徴とする、請求項１から４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記開口部（１３）は前記密閉領域（１２）の前記第２の部分領域（２０）の実質的に中央に配置されていることを特徴とする、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記第２の角度領域（１１）にある前記送出空間（１０）は前記歯車（３）と前記環状歯車（２）の間の前記噛合い部により線形接触部を通じて半径方向で密閉されていることを特徴とする、請求項１から６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記歯車ポンプ（１）は前記環状歯車（２）がロータとして作用する内接歯車ポンプであることを特徴とする、請求項１から７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
前記歯車ポンプ（１）は高圧ポンプに組付け可能であることを特徴とする、請求項１から８のいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前文に記載されている歯車ポンプ、および、請求項１０の前文に記載されている歯車ポンプを作動させる方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
内接歯車ポンプ、いわゆるジロータポンプは、流体を送出するために利用されており、たとえば、内燃機関の燃料噴射装置で燃料を送出するために利用されている。
【０００３】
ジロータポンプでは、内歯のある環状歯車と外歯のある歯車とが互いに偏心的に支承されている。このとき、送出されるべき流体の流入と流出は流動通路を介して行われ、ないしは、従来技術では支承個所の偏心性に対して基本的に対称に配置される、いわゆる腎臓形の流入・流出部を介して行われる。
【０００４】
内燃機関で燃料を送出するための内接歯車ポンプは、たとえば特許文献１に記載されている。同文献の内接歯車ポンプは、内歯のある環状歯車と、ポンプ作用を生成するために内歯のある環状歯車と協働作用する、外歯のあるピニオンないし歯車とを有している。
【０００５】
特許文献２には、電動モータに組み込まれた送出ポンプが記載されている。この送出ポンプは、第１の歯車と第２の歯車とを含んでいる。両方の歯車の間に送出空間が形成される。第２の歯車は中心部で心棒に支承されている。第１の歯車は外歯車であり、ロータを形成しており、第２の歯車は、第１の歯車の偏心的な中心で連結されて連行される内歯車である。
【０００６】
内燃機関の始動時には、特に迅速な始動が望まれる場合に、一時的な高圧生成が必要である。
【０００７】
特許文献３には、内燃機関の燃料供給システム、および内燃機関を始動させる方法が記載されており、これにより、最低圧力すなわちエンジンの始動時の最初の噴射プロセスのために必要である圧力が、内燃機関の始動操作の開始と、最初の噴射プロセスのリリースとの間の時間幅についての最低時間に応じて規定される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】ドイツ特許出願公開第１００３５９００Ａ１号明細書
【特許文献２】ドイツ特許出願公開第１０２００６００７５５４Ａ１号明細書
【特許文献３】ドイツ特許出願公開第１０２００７０５８２３１Ａ１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、コモンレールシステムの内燃機関を始動させる公知の方法では、非常に高いコストのかかる構成および／または制御によってしか、迅速な始動を実現できないことが欠点である。迅速な始動は、特に、自動停止装置（アイドルスタートストップ「ＩＳＳ」）を備えるディーゼルエンジンの場合に重要である。
【００１０】
したがって、始動時の一時的な高圧生成を簡単かつ低コストな仕方で具体化することが望まれる。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明によると、互いに偏心的に支承され、噛合い部を共同で形成し、送出作用を生成するために噛合い式に係合する、回転可能に支承された外歯のある歯車と内歯のある環状歯車とを有する、流体を送出するための歯車ポンプが提供され、噛合い部によって多数の送出空間が形成され、歯車と環状歯車が回転したときに送出空間が広くなっていく第１の角度領域に吸込側の流入通路が配置されており、歯車と環状歯車が回転したときに送出空間が狭まっていく第２の角度領域に圧力側の流出通路が配置されており、流入通路と流出通路の間には密閉領域が構成されており、密閉領域には、歯車と環状歯車が回転したときに送出空間が狭まっていく側に開口部が構成されている。
【００１２】
本発明の構成により、燃料の予備送出を主機能として有する低コストな電動歯車ポンプによって、およそ１２０バールの高圧を一時的に提供することができる。開口部は、歯車ポンプの作動時に狭まっていく送出空間も存在する第２の角度領域にあり、この送出空間では、環状歯車と歯車が回転したときに、たとえばディーゼル燃料のような送出されるべき流体で、非常に高い圧搾圧力が生成される。こうした高い圧搾圧力が本発明の構成によって活用され、それは、送出されるべき流体が始動時に流出通路から高圧ポンプへ供給されるのではなく、内燃機関の始動時に、歯車ポンプの第２の角度領域にある追加の開口部から一時的に出力されることによる。
【００１３】
１つの好ましい実施形態では、開口部は圧搾圧力軽減開口部として作用する。このとき、開口部は非常に小さく製作されていると特別に好ましい。それにより、一時的な高圧の提供を支援することができるという利点がある。
【００１４】
別の好ましい実施形態では、流入通路と流出通路のそれぞれの円弧長は１８０°よりも短い。
【００１５】
さらに別の好ましい実施形態では、密閉領域は、歯車と環状歯車が回転したときに送出空間が広がっていく側に配置された第１の部分領域を有している。
【００１６】
さらに別の好ましい実施形態では、密閉領域は、歯車と環状歯車が回転したときに送出空間が狭まっていく側に配置された第２の部分領域を有している。
【００１７】
開口部は、密閉領域の第２の部分領域の実質的に中央に配置されているのが好ましい。
【００１８】
これに加えて、第２の角度領域にある送出空間は、歯車と環状歯車の間の噛合い部により線形接触部を通じて半径方向で密閉されていると好ましい。
【００１９】
さらに別の好ましい実施形態では、歯車ポンプは、内歯のある環状歯車がロータとして作用する内接歯車ポンプである。
【００２０】
歯車ポンプは高圧ポンプに組付け可能であるのが好ましい。
【００２１】
さらに本発明によると、高圧噴射システムで、特にコモンレールシステムで、流体を送出するための歯車ポンプを作動させる方法が提供され、歯車ポンプの圧力側の流出通路から高圧ポンプを介して高圧リザーバへと通じる第１の液圧経路と、歯車ポンプの圧力側の圧搾圧力軽減開口部から吸込弁および高圧ポンプのポンプシリンダを介して高圧リザーバへと通じる第２の液圧経路とが設けられており、歯車ポンプが高圧ポンプへの流体の予備送出の機能を有している標準動作モードでは流体は第１の液圧経路と第２の液圧経路とを介して高圧リザーバに供給され、始動モードでは高圧リザーバで高圧を一時的に生成するために流体が第２の液圧経路を介してのみ高圧リザーバに供給され、それと同時に第１の液圧経路を介して歯車ポンプから外に出る流体量はバイパス経路を介して歯車ポンプの流入通路へ再び供給される。本発明の方法により、低コストな電動歯車ポンプを用いて、すでに高圧が印加された燃料を始動のために高圧ポンプへ一時的に簡単な仕方で供給することができる。
【００２２】
次に、添付の図面を参照しながら、本発明の実施例について詳しく説明する。図面は次のものを示している：
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】従来技術に基づく電動歯車ポンプを示す断面図である。
【図２】図１に示す従来技術の電動歯車ポンプの流入通路と流出通路の配置を示す模式的な図である。
【図３】１つの実施形態に基づく流入通路と流出通路の配置を示す模式的な図である。
【図４】１つの実施形態に基づく高圧噴射システムの液圧回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
図１は、従来技術に基づく電動歯車ポンプ１の模式図を示している。この歯車ポンプ１は、ロータとして作用する内歯のある環状歯車２と、外歯のある歯車３ないしピニオンとで構成される歯車対を含んでいる。外歯のある歯車３は、内歯のある環状歯車２に対して偏心的に回転可能なように軸受ピン４に配置されている。外歯のある歯車３が回転運動をすると、外歯のある歯車３の外歯が環状歯車２の内歯と噛み合い、噛合いがその中で進行する流体の送出容積流を生成する。ロータとして作用する内歯のある環状歯車２の回転方向は、符号５が付された矢印で図示されており、すなわち、ここでは時計と反対回りである。内歯のある環状歯車２と外歯のある歯車３は滑り支承されるとともに、それぞれのベアリングクリアランスを有している。さらに環状歯車２と歯車３の間には、多数の送出空間１０が形成されている。
【００２５】
さらに、内歯のある環状歯車２と外歯のある歯車３からなる歯車対は、ハウジング（ここには図示せず）の中に配置されている。さらに、内歯のある環状歯車２と外歯のある歯車３は、すでに上で述べたとおり、互いに偏心的に支承されており、偏心度は符号６によって図示されている。
【００２６】
これに加えて電動歯車ポンプ１は、破線で図示しているように、歯車ポンプ１の内部へ流体を導入するための吸込側の流入通路７と、送出されるべき流体を歯車ポンプ１から導出するための流出通路８とを有している。流入通路７と流出通路８は、ここでは互いに１８０°だけオフセットされて配置されるとともに、腎臓形流入部ないし腎臓形流出部として構成されている（図２参照）。流入通路７と流出通路８は、歯車ポンプ１のここには図示しないハウジングまたはカバーの中に構成されており、その長さは、吸込側と圧力側との間の内部的な密閉に基づき、約１８０°を若干下回る角度にわたって延びている。ここでは流入通路７は、環状歯車２と歯車３が時計と反対回りの回転方向５へ回転したときに送出空間１０が広くなっていく第１の角度領域９にある。それに対して流出通路８は、環状歯車２と歯車３が回転方向５へ回転したときに送出空間１０が狭まっていく第２の角度領域１１にある。
【００２７】
図２は、従来技術に基づく図１に示す電動歯車ポンプ１の流入通路７と流出通路８の配置の模式的な図面を示している。流入通路７と流出通路８はそれぞれ腎臓形流出部として構成されており、１８０°よりも小さい角度領域にわたる長さをそれぞれ有しており、それにより、電動歯車ポンプ１の吸込側と圧力側の間に、ないしは流入通路７と流出通路８の間に、密閉領域１２が生じている。ここでは密閉領域１２は、歯車３と環状歯車２が回転したときに送出空間１０が広がっていく側に配置された第１の角度α１に相当する第１の部分領域１９と、歯車３と環状歯車２が回転したときに送出空間１０が狭まっていく側に配置された第２の角度α２に相当する第２の部分領域２０とを含んでいる。
【００２８】
図３は、１つの実施形態に基づく流入通路７と流出通路８の配置の模式図である。ここに見られるとおり、図２に示す実施形態とは異なり、第２の角度α２に相当する密閉領域１２の第２の部分領域２０には、追加の開口部１３が部分領域２０のほぼ中央に設けられている。第２の角度α２にわたって延び、それに応じて、歯車３と環状歯車２が符号５で示す方向へ回転したときに狭まっていく送出空間１０の側にある、流入通路７と流出通路８の間の密閉領域１２の領域では、その上で動いていく送出空間１０（図１参照）が、特定の回転角にわたって全面的に取り囲まれる。送出空間１０（図１参照）はこの領域で回転時に狭まっていき、密閉領域１２の第２の部分領域２０（α２）の送出空間１０は半径方向で、環状歯車２と歯車３との間の歯の係合により線形接触部を通じて密閉されており、軸方向のベアリングクリアランス（ハウジンとカバーに対するジロータ）を非常に小さく選択することができるので、特に高い回転数で回転したときに、ここで非常に高い「圧搾圧力」が発生する。可能な限り小さく、いわゆる圧搾軽減開口部として作用する、第２の部分領域２０（α２）のほぼ中央に設けられた追加の開口部１３により、圧搾された媒体が外へ逃げることができ、たとえば始動時に高圧リザーバ１８（図４参照）へ一時的に供給される。
【００２９】
図４には、１つの実施形態に基づく高圧噴射システム１４の液圧回路図が示されている。ここに図示したように、燃料タンク１５の中にあるたとえばディーゼルのような燃料１６が、電動歯車ポンプ１によって送出されて、あとでまた詳しく説明するように、高圧ポンプ１７を介して高圧リザーバ１８に供給される。標準動作モードでは、すなわち内燃機関の始動後には、歯車ポンプ１により送出される燃料１６は、第１の経路Ｑ１および第２の経路Ｑ２の両方を介して高圧リザーバ１８へ供給される。このとき、第２の経路Ｑ２を介して高圧リザーバ１８に供給される送出量は、第１の経路Ｑ１を介して供給される送出量に比べて少なくなっており、図面の左下側のグラフにも見られるとおり、回転数が高いときでもこれ以上明らかに増えることはない。
【００３０】
標準動作モードでは、高圧ポンプ１７は送出される燃料１６に高圧を印加し、これを高圧リザーバ１８へと運び、そこから燃料は、ここには詳しくは図示しない噴射弁を介して、内燃機関の燃焼室に噴射される。
【００３１】
ただし高圧ポンプ１７に組み付けられた電動歯車ポンプ１は、ここに図示する液圧配管では、内燃機関の始動時に高圧（約１２０バール）を一定の燃料量に一時的に提供することができる。およそ１２０バールの始動圧力が電動歯車ポンプ１によって生成されるべきである「ＩＳＳ」（アイドルスタートストップ）の動作ケースでは、第２の燃料経路Ｑ２だけが、吸込弁１９および高圧ポンプ１７の高圧ポンプシリンダ２０を介して高圧リザーバ１８に接続され、そこで内燃機関の始動時に希望される圧力を一時的に生成する。このとき希望される始動圧力を実現するために、図３との関連で説明した構成が利用され、第２の角度領域１１にある送出空間１０ですでに上述した仕方により発生する高い圧力のもとにある燃料が、密閉領域１２の第２の部分領域２０（α２）にある追加の開口部１３を介して外に逃げて、第２の経路Ｑ２を介して高圧リザーバ１８へと供給される。電動歯車ポンプ１の全体の所要トルクを小さく抑えるために、このような動作モード「ＩＳＳ」では、標準動作モードのときに符号Ｑ１で示す経路を介して高圧ポンプ１７に供給される標準送出量を、バイパス経路２１を介して電動歯車ポンプ１の吸込側へと帰還させることが必要である。
【００３２】
本発明に基づく構成により、特にコモンレールシステムについて、内燃機関の始動時に高圧を一時的に生成するために低コストな電動歯車ポンプ１を利用することができる。
【符号の説明】
【００３３】
１  歯車ポンプ
２  内歯のある環状歯車
３  外歯のある歯車
７  流入通路
８  流出通路
９  第１の角度領域
１０  送出空間
１１  第２の角度領域
１２  密閉領域
１３  開口部
【図１】
0005759628.tif 000002
【図２】
0005759628.tif 000003
【図３】
0005759628.tif 000004
【図４】
0005759628.tif 000005