(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両用の高圧燃料ポンプ用のポンプヘッド（１０２）において使用するためのプランジャアセンブリ（１０６）であって、前記ポンプヘッド（１０２）は、ボア(１０８)を備えたポンプハウジング（１０４）を備え、前記ボア（１０８）内には、前記プランジャアセンブリ（１０６）が、それによってチャンバー（１４２）に隣接した前記プランジャアセンブリ（１０６）の第１の端部（１６０）から、前記プランジャアセンブリ（１０６）の下側端部に向かう圧力を低減する圧力低減機構（１２６）の第１のエッジ（１９６）まで前記プランジャアセンブリ（１０６）を横切る圧力差を発生させる往復動作のために配置されており、
前記プランジャアセンブリ（１０６）は、前記チャンバー（１４２）に隣接する少なくとも第１のセクション（１１０）と、前記チャンバー（１４２）から離れた第２のセクション（１２０）とを備え、
前記ポンプヘッド（１０２）の使用時に、前記第１のセクションの外壁（１９０）は、前記チャンバー（１４２）から離れるように移動するにつれて減少する圧力にさらされ、かつ、前記プランジャアセンブリ（１０６）の内部部分はポンピング燃料圧力にさらされ、
前記第１のセクション（１１０）は前記ハウジング（１０４）の前記ボア（１０８）に向かって外向きに変形させられ、これによって、前記第１のセクション（１１０）の前記外壁（１９０）と前記ボア（１０８）との間の減少させられたクリアランスの領域が前記プランジャアセンブリ（１０６）の前記第１の端部（１６０）と前記圧力低減機構（１２６）の前記第１のエッジ（１９６）との間にシーリングを提供するように、前記第１のセクション（１１０）の前記外壁と前記ボア（１０８）との間のクリアランスを減少させ、
前記第１のセクション（１１０）は拡張ゾーン（１３４）を備え、前記ポンプヘッド（１０２）の使用中、前記拡張ゾーン（１３４）は、前記第１のセクション（１１０）に設けられたリセス（１１２）のベース（１５０）と、前記第２のセクション（１２０）の延長セクション（１２０）の端部（１２４）との間のクリアランス（１４０）内の燃料圧力によって拡張させられ、これによって前記第１のセクション（１１０）と前記ボア（１０８）との間に最小クリアランスのゾーン（１９２）を形成する、プランジャアセンブリ（１０６）。
【請求項２】
ポンピング燃料圧力にさらされる前記プランジャアセンブリ（１０６）の前記内部部分は、内部穿孔（１１６）と、前記第１のセクション（１１０）と前記第２のセクション（１２０）との間の前記クリアランス（１４０）と、を備え、前記内部穿孔（１６０）は、前記プランジャアセンブリ（１０６）の前記第２のセクション（１２０）から離れた第１の端部において前記チャンバー（１４２）に開口し、かつ、第２の端部（１５４）において前記クリアランス（１４０）に開口する、請求項１に記載のプランジャアセンブリ（１０６）。
【請求項３】
前記圧力低減機構は、前記プランジャアセンブリ（１０６）の前記第１のセクション（１１０）および前記第２のセクション（１２０）の外径の一部分にわたって延在すると共に前記ポンプヘッド（１０２）の使用中に燃料供給物、カムボックスまたはリターンライン燃料圧力にさらされる半径方向リセス（１２６）を備える、請求項１または請求項２に記載のプランジャアセンブリ（１０６）。
【請求項４】
前記圧力低減機構は軸方向溝を備える、請求項１または請求項２に記載のプランジャアセンブリ（１０６）。
【請求項５】
前記プランジャアセンブリ（１０６）の前記第２のセクション（１２０）の前記延長セクション（１２２）は、前記第１のセクションに設けられた前記リセス（１１２）内で、前記延長セクション（１２２）と前記リセス（１１２）を円周方向に画定する環状壁セクション（１１４）との間の干渉ゾーン（１３０）に沿った締まり嵌めによって保持される、請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のプランジャアセンブリ（１０６）。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載のプランジャアセンブリ（１０６）を備える、車両用高圧燃料ポンプ用のポンプヘッド（１０２）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は内燃機関用の燃料ポンプに関し、特に、ディーゼル燃料噴射システムのような高圧燃料噴射システム用ポンプヘッド用のプランジャアセンブリに関する。
【背景技術】
【０００２】
コモンレールディーゼル用途のような高圧燃料噴射システム用の公知の燃料ポンプは、典型的には、ポンプヘッドと、それによって圧力差を発生させるためにボア内で往復運動可能なプランジャとを備える。必要な圧力差が発生させられることを確実にするために、プランジャとボアとの間に最小クリアランスを含むシーリング長が設けられる。このシーリング長およびプランジャとボアとの間のクリアランスは、ポンプの容積効率（ＶＥ）を規定する二つの要因である。
【０００３】
ＯＥＭがＣＯ２の効率目標を達成できるように、燃料噴射システムはより高い圧力で作動している。高められた圧力で作動するポンプヘッドの既知の問題はポンプヘッドのＶＥの減少である。
【０００４】
既知の油圧ポンプヘッドの例が図１に示されている。ポンプヘッド２は、タレット部分１０を含むポンプハウジング４と、入口弁機構７０と、出口弁機構８０とを備える。ハウジング４内に設けられたボア８内で往復運動するようにプランジャ６が配置される。
【０００５】
図１に示すポンプヘッド２は、２０００bar以上の高圧用途に適した現在のポンプヘッド設計を表している。
【０００６】
従来技術のポンプ２の出口ポート８０の構成によって、プランジャ案内長さの上方に開口するチャンバーまたは環４２が設けられている。環４２は、プランジャによって圧送された燃料が制限されないことを保証する。
【０００７】
現在の油圧ポンプヘッド設計は、以下のような、いくつかの要因によって制約を受けている。
・ポンプ高の制限による漏れ長さの制限などの外的パッケージング制約
・タレット外径の制限によるタレット剛性の制限などの内的ポンプパッケージング制約
・プランジャおよびボアの製造能力によって規定されるプランジャボアクリアランス
【０００８】
上述した従来技術のポンプヘッドの設計は、より高い圧力でＶＥの低下を示す。高められた圧力で作動している間のプランジャとボアとの間のクリアランスの増大は漏れの増加につながる。
【０００９】
ヘビーデューティー用途での使用に適した別の公知のポンプヘッド設計が図２に部分的に示されている。ヘッドプランジャアセンブリのこの実施形態は、漏れを低減するために特定のクリアランスを有する長い漏れ長さに依存しない。むしろ、それは短い長さの非常にタイトなクリアランスを利用する。
【００１０】
バレル２６６内で往復動可能なプランジャ２０６には、内部中央穿孔２４８が設けられている。プランジャ２０６には、このプランジャ２０６の上端に全直径セクション２６８を残して、リセス２６４が設けられているが、これはボア２０８とのタイトなクリアランスを有する。シーリングは、このタイトなクリアランスによって提供される。シーリングは、２ｍｍといった比較的短い長さにわたっていてもよい。比較的短いシーリング長さは、穿孔２４８の必要な深さを減少させ、それによってデッドボリュームを減少させる。
【００１１】
図２の公知のポンプヘッドは以下のように作動する。
・燃料圧力はプランジャ２０６の動作によって増大させられる。
・中央穿孔２４８は高圧にさらされ、一方、全直径セクション２６８とボア２０８との間のクリアランスは、（図２の向きで）頂部の最高圧力からリセス２６４のカムボックスまたはリターンライン圧力まで減少する圧力勾配にさらされる。
・生じる圧力差の影響によりプランジャ２０６の先端が広がる。
・シーリングランドとバレル２６６との間のクリアランスが減少する。
・クリアランスを通じた高圧燃料の流れが最小限に抑えられる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明の目的は、高圧ポンプヘッドのための改良されたプランジャアセンブリを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
したがって、本発明は、第１の態様において、請求項１に記載のプランジャアセンブリを提供する。
【００１４】
本発明は、著しいデッドボリュームペナルティの発生を伴わずに、効率的なプランジャ設計を、例えば異なる形態の出口弁を備えた異なる油圧ポンプヘッド設計に統合することを可能にする。
【００１５】
プランジャアセンブリの第１のセクションは拡張ゾーンを含むことができ、ポンプヘッドの使用中、この拡張ゾーンがクリアランス内の燃料圧力によって拡張させられ、これによって第１のセクションとボアとの間に最小クリアランスのゾーンを形成する。
【００１６】
ポンピング燃料圧力にさらされるプランジャアセンブリの内部部分は、内部穿孔と、第１のセクションと第２のセクションとの間のクリアランスとを備えてもよく、内部穿孔は、プランジャアセンブリの第２のセクションから離れた第１の端部においてチャンバーに開口し、かつ、第２の端部においてクリアランスに開口する。
【００１７】
圧力低減機構は、プランジャアセンブリの第１のセクションおよび第２のセクションの外径の一部分にわたって延在する半径方向リセスを備えることができ、それは、ポンプヘッドの使用中、燃料供給物、カムボックスまたはリターンライン燃料圧力にさらされる。
【００１８】
圧力低減機構は、代替的に、軸方向溝を備えていてもよい。
【００１９】
一実施形態では、プランジャアセンブリの第２のセクションの延長セクションは、延長セクションと、リセスを円周方向に画定する環状壁セクションとの間の干渉ゾーンに沿って、締まり嵌めによって、第１のセクションに設けられたリセス内で保持される。
【００２０】
本発明は、上述したプランジャアセンブリを備える、車両用高圧燃料ポンプ用のポンプヘッドをさらに備える。
【００２１】
以下、添付図面を参照して本発明を実施例により説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】２０００bar以上の高圧用途に適した現在のポンプヘッド設計を示す図である。
【図２】ヘビーデューティー用途での使用に適した別の公知のポンプヘッド設計を示す図である。
【図３】本発明に係るポンプヘッドの断面図である。
【図４】本発明に係るプランジャアセンブリの断面図である。
【図５】図４のプランジャアセンブリの部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明の実施形態が図面の向きに関連して以下で説明される。上側、下側、上、下、上端、底のような用語は限定することを意図するものではない。
【００２４】
図３ないし図５を参照すると、本発明に係るポンプヘッド１０２は、ポンプ本体またはポンプハウジング１０４と、（図３に示される）入口弁機構１７０と、（図３に示される）出口弁機構１８０とを備える。ポンプハウジング１０４には、長手方向軸線Ａに沿って延びるボア１０８が設けられている。
【００２５】
プランジャアセンブリ１０６はボア１０８内に配置されている。プランジャアセンブリ１０６の第１の上側端部１６０の上方でボア１０８内にはチャンバーまたは（図３に示す）環１４２が設けられている。
【００２６】
プランジャアセンブリ１０６は、カム機構（図示せず）からプランジャアセンブリ１０６の第２の下側端部１６２に伝達される力によって、ボア１０８内で長手方向軸線Ａに沿って往復動作可能である。
【００２７】
プランジャアセンブリ１０６は、（いずれも図４に示されている）ガイドゾーン１３６，１３８によってボア内で案内される。
【００２８】
プランジャアセンブリ１０６は、二つの部分、すなわち第１の上側セクション１１０と、第２の下側セクション１２０とを含む。第２の下側セクション１２０の延長セクション１２２は、第１の上側セクション１１０に設けられかつ環状壁セクション１１４によって周方向に画定される（図４および図５に示す）リセス１１２内へと延在する。以下でさらに詳しく説明するように、環状壁セクション１１４は、（図５に示す）拡張ゾーン１３４と、干渉ゾーン１３０（図４および図５）とを備える。
【００２９】
第１の上側セクション１１０および第２の下側セクション１２０は保持手段によって一つに保持されるが、これは、図３および図４に示す実施形態では、延長セクション１２２と、円周方向にリセス１１２を画定する環状壁セクション１１４との間の干渉ゾーン１３０に沿った締まり嵌めからなる。
【００３０】
プランジャアセンブリ１０６の第２の下側セクション１２０の延長セクション１２２の（図５に示される）端部１２４と、プランジャアセンブリ１０６の第１の上側セクション１１０のリセス１１２の（図４および図５に示される）ベース１５０との間には（図５に示される）クリアランス１４０が存在する。
【００３１】
中央穿孔１１６が、プランジャアセンブリ１０６の第１の上側セクション１１０に、プランジャアセンブリ１０６の長手方向軸線Ａに沿って軸方向に設けられている。軸方向穿孔１１６は、（プランジャアセンブリ１０６の第２のセクション１２０から離れた）第１の上側端部１５２において、ハウジング１０４のボア１０８内に設けられた環１４２に開口している。環１４２は、圧送された燃料が制限されないことを保証する。
【００３２】
中央穿孔１１６は、（第１の端部１５２から離れた）第２の下側端部１５４において、第１のセクション１１０のリセス１１２のベース１５０と、第２のセクション１２０の延長セクション１２２の端部１２４との間のクリアランス１４０へと開口する。
【００３３】
本実施形態では、圧力低減機構はプランジャアセンブリ１０６の外径に（図４に示されている）半径方向リセス１２６を備える。半径方向リセス１２６は、説明のために図４では誇張されている。半径方向リセス１２６は、プランジャアセンブリ１０６の第１のセクション１１０の外径の一部に沿って、かつ、プランジャアセンブリ１０６の第２のセクション１２０の外径の一部に沿って延びており、ポンプヘッド１０２の使用中、燃料供給物、カムボックスまたはリターンライン圧力にさらされる。
【００３４】
ポンプヘッド１０２の使用中、環１４２はポンピング圧力にさらされ、したがって、第１のセクション１１０の内部穿孔１１６を含むプランジャアセンブリ１０６の内部空間、および第１のセクション１１０と第２のセクション１２０との間のクリアランス１４０もまた、ポンピング圧力に対して開放されている。
【００３５】
図４および図５に矢印Ｐで示す圧力勾配が、プランジャアセンブリ１０６の第１のセクション１１０の外壁１９０に沿って発生する。すなわち、圧力は、第１のセクション１１０の外壁１９０の上端において、その最大値であり、かつ、（ポンプヘッド１０２の使用中に燃料供給物、カムボックスまたはリターンライン圧力を受ける）半径方向リセス１２６の（図４および図５に示される）第１の上側エッジ１９６に向かって環状１４２から離れるように（すなわち図の向きに関して下方に）移動するにつれて減少する。
【００３６】
圧力勾配Ｐによって、半径方向リセス１２６の第１の上側エッジ１９６の上で、プランジャアセンブリ１０６の第１のセクション１１０には半径方向内向きの力が加えられる。内向きの力は、圧力勾配が半径方向リセス１２６の上側エッジ１９６に向かって移動するにつれて減少する。
【００３７】
クリアランス１４０内の高い燃料圧力によって、半径方向外向きの力が干渉ゾーン１３０の上方の環状壁セクション１１４の一部に加えられる。
【００３８】
第１のセクション１１０に加えられる半径方向内向きおよび外向きの力の結果として、第１のセクション１１０の変形は外壁１９０に沿って変化する。したがって、第１のセクション１１０の外壁１９０とボア１０８との間のクリアランスは変化し、図の方向に関して下方に移動するにつれて概して減少する。特に、壁セクション１１４の拡張ゾーン１３４は、そこで第１のセクション１１０とボア１０８との間のクリアランスが最小値となる（図４および図５に大まかに示される）最小クリアランスゾーン１９２を形成する。
【００３９】
プランジャアセンブリ１０６を横切るシーリングは、プランジャアセンブリ１０６の第１のセクション１１０とボア１０８との間のクリアランスの減少によってもたらされる。シーリングは、プランジャアセンブリの第１の上端部１６０と半径方向プランジャリセス１２６の第１の上側エッジ１９６との間の必要な圧力差を維持する。
【００４０】
プランジャの第１のセクションの拡張ゾーン１３４の剛性は、必要に応じて、異なるポンプヘッド圧力でシールするように最適化することができる。
【００４１】
さらに、拡張ゾーン１３４の位置は、案内ゾーン１３６，１３８がポンプヘッド１０４の使用中に遭遇する半径方向側方負荷を支持するのに十分な長さであることを保証するように選択することができる。
【００４２】
図２の従来技術のプランジャの内部穿孔が図１に示すような油圧ポンプヘッドに組み合わされる場合、プランジャ内の内部穿孔の必要深さのために大きなデッドボリュームペナルティが発生するであろう。それを拡張させると共に作動クリアランスを、したがって漏れを低減するためにプランジャ壁を横切る十分に大きな圧力差を保証するために内部穿孔はシール長よりも深い必要があり、そしてまた、出口ポートおよび環の形態および位置のために著しく深い必要があるであろう。本発明は、図２の従来技術の実施形態の内部穿孔を、大きなデッドボリュームペナルティを招くことなく、図１に示すような油圧ポンプヘッドに統合することを可能にする。
【００４３】
第１のセクション１１０におけるリセス１１２の深さ、したがって第２のセクション１２０の延長セクション１２２の長さは製造要件に適合するように増大させることができ、例えば、より深いリセス１１２は内部穿孔１１６の形成を容易にするであろう。
【００４４】
さらに、第２のセクション１２０の延長セクション１２２の形状および第１のセクション１１０のリセス１１２の形状は、図に示されたものと異なっていてもよい。
【００４５】
上述した実施形態では、圧力低減機構は半径方向リセス１２６を備えるが、代替実施形態では、軸方向溝、または環１４２から離れた、プランジャアセンブリ１０６の下端部に向かう圧力を減少させるその他の機構といった、代替圧力低減機構を設けることができる。
【符号の説明】
【００４６】
２  ポンプヘッド
４  ポンプハウジング
６  プランジャ
８  ボア
１０  タレット部分
４２  環
７０  入口弁機構
８０  出口弁機構
２０６  プランジャ
２０８  ボア
２４８  中央穿孔
２６４  リセス
２６６  バレル
２６８  全直径セクション
１０２  ポンプヘッド
１０４  ポンプハウジング
１０６  プランジャアセンブリ
１０８  ボア
１１０  プランジャ第１の上側セクション
１１２  プランジャ第１のセクションリセス
１１４  第１のセクション環状壁セクション
１１６  第１のセクション中央穿孔
１２０  プランジャ第２の下側セクション
１２２  プランジャ第２のセクション延長セクション
１２４  延長セクション端部
１２６  プランジャ半径方向リセス
１３０  干渉ゾーン
１３４  （第１のセクションの）フレキシブル部分
１３６，１３８  案内ゾーン
１４０  クリアランス
１４２  ボア環／ポンピングチャンバー
１５０  第１のセクションリセスベース
１５２  軸方向穿孔第１の上側端部
１５４  軸方向穿孔第２の下側端部
１６０  プランジャ第１の上側端部
１６２  プランジャ第２の下側端部
１７０  入口弁機構
１８０  出口弁機構
１９０  第１のセクション外壁
１９２  最小クリアランスゾーン
１９６  半径方向リセスの第１の上側リセス
Ａ  長手方向軸線
Ｐ  圧力勾配
【図１】
0006721188.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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