(57)【要約】  内燃機関のための燃料噴射ポンプであって、該燃料噴射ポンプが、この燃料噴射ポンプを駆動するための駆動部材に、カップリングユニット（１）を介してトルクを伝達するように接続されており、前記カップリングユニット（１）が、軸方向で不動、しかしながら回転駆動される、前記駆動部材に配置されたキーボス（１０）を有しており、回転運動が、往復運動及び回転運動可能なポンプ部材（１１）に伝達可能であって、前記キーボス（１０）並びに前記ポンプ部材（１１）が、それぞれ互いに向き合うキー（１２，１３）を有しており、これらのキー（１２，１３）が側方でキー面（１５）を有していて、これらのキー面（１５）間に、星形及び／又は溝付きキー形の伝達体（１４）が配置されており、該伝達体（１４）は、トルクを伝達するために前記各キー面（１５）に隣接している形式のものに関する。この場合、前記伝達体（１４）からキー面（１５）への力の導入が、少なくとも１つの規定された領域で実施されるようにするために、前記キー面（１５）が外方に湾曲された球状の表面を備えており、それによって、力の伝達によってキー（１２，１３）内に発生した応力が減少されるようになっている。これによって、耐用年数が長く、しかも高いトルクを伝達することができると同時に構造的に簡単な構成を有する、クラッチユニット（１）を備えた内燃機関のための燃料噴射ポンプが提供された。
2010500498.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関のための燃料噴射ポンプであって、該燃料噴射ポンプが、この燃料噴射ポンプを駆動するための駆動部材に、カップリングユニット（１）を介してトルクを伝達するように接続されており、前記カップリングユニット（１）が、軸方向で不動、しかしながら回転駆動される、前記駆動部材に配置されたキーボス（１０）を有しており、回転運動が、往復運動及び回転運動可能なポンプ部材（１１）に伝達可能であって、前記キーボス（１０）並びに前記ポンプ部材（１１）が、それぞれ互いに向き合うキー（１２，１３）を有しており、これらのキー（１２，１３）が側方でキー面（１５）を有していて、これらのキー面（１５）間に、星形及び／又は溝付きキー形の伝達体（１４）が配置されており、該伝達体（１４）は、トルクを伝達するために前記各キー面（１５）に隣接している形式のものにおいて、
前記伝達体（１４）からキー面（１５）への力の導入が、少なくとも１つの規定された領域で実施されるようにするために、前記キー面（１５）が外方に湾曲された球状の表面を備えており、それによって、力の伝達によってキー（１２，１３）内に発生した応力が減少されるようになっていることを特徴とする、内燃機関のための燃料噴射ポンプ。
【請求項２】
前記伝達体（１４）が十字円板として構成されていて、前記カップリングユニット（１）が十字円板カップリングである、請求項１記載の燃料噴射ポンプ。
【請求項３】
前記伝達体（１４）がキー円板として構成されていて、前記カップリングユニット（１）がオルダム継手である、請求項１記載の燃料噴射ポンプ。
【請求項４】
キー面（１５）の、外方に湾曲された球状の表面が、円筒形外周面の一区分に相当し、キー面（１５）と伝達体（１４）との間に線接触が形成されている、請求項１から３までのいずれか１項記載の燃料噴射ポンプ。
【請求項５】
キー面（１５）の球状の表面が、５０ｍｍ〜１５０ｍｍ、有利には７５ｍｍから１２５ｍｍ、特に有利には１００ｍｍの曲率半径（Ｒ）を有している、請求項１から４までのいずれか１項記載の燃料噴射ポンプ。
【請求項６】
前記キー（１２，１３）が、キーボス（１０）のベース体及びポンプ部材（１１）への移行部において縦溝（１７）を有しており、前記キー面（１５）の外方に湾曲する前記球状の表面が、前記縦溝（１７）を基点として前記キー（１２，１３）の高さを越えて延在している、請求項１から５までのいずれか１項記載の燃料噴射ポンプ。
【請求項７】
カップリングユニット（１）のポンプ部材並びにキーボス（１０）が、それぞれ２つのキー（１２，１３）を有している、請求項１から６までのいずれか１項記載の燃料噴射ポンプ。
【請求項８】
カップリングユニット（１）のポンプ部材（１１）並びにキーボス（１０）が、材料１６ＭｎＣｒ５を含む鋼材料を有している、請求項１から７までのいずれか１項記載の燃料噴射ポンプ。
【請求項９】
カップリングユニット（１）の伝達体（１４）が、材料１００Ｃｒ６を含む鋼材料を有している、請求項１から８までのいずれか１項記載の燃料噴射ポンプ。
【請求項１０】
前記伝達体（１４）が星形のウエブを有しており、該ウエブが、５μｍ〜１００μｍ、有利には２５μｍ〜７５μｍ、特に有利には５０μｍの隙間を有する寸法公差を保って前記キー面（１５）に隣接している、請求項１から９までのいずれか１項記載の燃料噴射ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の上位概念部に記載した内燃機関のための燃料噴射ポンプに関する。
【０００２】
このような形式の燃料噴射ポンプは、特に、燃料インジェクタによって内燃機関に、高圧の燃焼燃料を供給するために、このような燃料噴射ポンプが使用される内燃機関において用いられる。
【０００３】
ドイツ連邦共和国特許公開第４１０５３５３号明細書によれば、内燃機関のためのカップリングユニットを備えた、冒頭に述べた形式の燃料噴射ポンプについて開示されており、この場合、伝達体の切欠は、これらの切欠のそれぞれ１つが、互いに隣接し合う、ポンプ部材のキーとキーボスのキーとを同時に受容し、これらのキーが伝達体の切欠に係合するように、構成されている。これによって、キー及び伝達体のための同じ所要スペースで、より大きい駆動モーメントをキーボスからポンプ部材に伝達することができるという利点が得られるが、いわゆる動径移動（Kantentraeger）が発生し、この動径移動によって、キー面の側縁部における応力のピーク及びひいてはカップリングユニットの故障を引き起こされることになる。
【０００４】
ドイツ連邦共和国特許公開第３９４３２９９号明細書には、内燃機関のための、カップリングユニットを備えた別の形式の燃料噴射ポンプについて開示されており、この場合、潤滑油を流出させるための潤滑油開口がキー面内に設けられていて、運転中に潤滑油によってキー面が潤滑されるようになっている。これによって耐用年数の延長が得られるが、耐用年数は、摩滅による損耗に関して延長されるだけである。キーボス若しくはポンプ部材又は伝達体自体の材料の、動径移動によって発生する疲労による損耗は、最適な潤滑によっても減少させることはできない。
【０００５】
ドイツ連邦共和国特許公開第１９５４１６０６号明細書によれば、内燃機関のための、カップリングユニットを備えた燃料噴射ポンプが公知である。この場合、伝達体が十字円板として構成されていて、キーボスのキー面とポンプ部材との間で転がり軸受運動を行う転動体を有している。このような配置構成によって、キー面とポンプ部材との間の当接面の耐摩耗性は高められるが、構造自体の費用がかかる。何故ならば、転動体を十字円板のそれぞれのウエブにおいて支承する必要があるからである。
【０００６】
そこで本発明の課題は、カップリングユニットを備えた、内燃機関のための燃料噴射ポンプを改良して、耐用年数が長く、しかも大きいトルクを伝達することができ、かつ構造が簡単なものを提供することである。
【０００７】
発明の開示
この課題は、請求項１の上位概念部に記載した特徴を有する、内燃機関のための燃料噴射ポンプによって解決された。本発明の有利な変化実施例は、従属請求項に記載されている。
【０００８】
本発明は、伝達体からキー面への力の導入が、少なくとも１つの規定された領域で実施されるようにするために、外方に湾曲された球状の表面を備えたキー面が形成されており、それによって、力の伝達によって発生した、キーにおける応力が減少されるようにする、という技術的な考え方に基づいている。球状のキー面を採用したことによって、キー並びに十字円板はもっぱら曲げ負荷にさらされ、トーション応力（ねじり応力）が最小にされる、という重要な効果が得られる。相応の球状のキー面を備えたキーの幾何学的形状によって、３０％までの応力減少が得られる。付加的に、押圧力、及びひいてはキーと伝達体との間の摩耗も相応に減少され、改良される。何故ならば、動径移動が発生しないからである。動径移動は、形状公差及び位置公差によって発生し得る、境界面における応力ピークである。この応力ピークは、特にキーボス自体若しくはポンプ部材自体とキーとの間の縦溝に発生し、キーが破壊される原因となる。キー面内の球状の表面によって、規定された力の導入が得られるので、材料の降伏点に達してしまうことさえある応力ピークが発生することなしに、発生した応力はキー本体に最適に導入される。
【０００９】
カップリングユニットの実施態様によれば、伝達体が十字円板（Kreuzscheibe；クロスディスク）として構成されており、従って前記カップリングユニットが十字円板カップリング（Kreuzscheibenkupplung）として構成されている。選択的に、伝達体がキー円板として構成されていて、カップリングユニットがオルダム継手（Oldham-Kupplung）であってもよい。両型式のカップリングにおいて、伝達体が設けられており、この伝達体は、キーボス若しくはポンプ部材に形成された溝内に係合するキー又はキー部材を有している。キー・溝結合においても、球状の領域が各部材の表面に応力を導入することができるので、キー・溝原理においても動径移動を避けるための作用原理が利用される。
【００１０】
本発明の別の有利な実施態様によれば、キー面の、外方に湾曲された球状の表面が、円筒形外周面の一区分に相当しているので、キー面と伝達体との間に線接触が形成されている。選択的に、キー面の、外方に湾曲された球状の表面が球区分に相当していて、それによって、キー面と伝達体との間に点接触が形成されるようになっていてもよい。キー面と伝達体との間の線接触は、点接触におけるよりも大きい負荷容量が得られるが、点接触は線接触よりも、半径方向でも接線方向でも形状公差及び位置公差の補償が得られる、という利点がある。湾曲された球状の表面の製作は、研削法によって行われ、この場合、付加的に、伝達体内の力の導入面は、これが技術的に可能であれば、同様に球状の研削することができる。仮想円筒形（その外周面がキー面の外方に湾曲された球状の表面を形成する）の中心軸線が、キーボス若しくはポンプ部材の回転軸線と直交する。それによって、伝達体とキー面との間の線接触の延長方向が規定される。
【００１１】
有利な形式で、球状の表面はキー面において、５０ｍｍ乃至１５０ｍｍ有利には７５ｍｍ乃至１２５ｍｍ、特に有利には１００ｍｍの曲率半径Ｒを有している。ポンプユニットのポンプ部材並びにキーボスは、それぞれ２つのキーを有しており、これらのキーは、１８０°互いに向き合っていて、それぞれキー対偶（１対のキー）を形成している。キーボスのキー対偶並びにポンプ部材のキー対偶は、互いに９０°ずらして配置されているので、２つのキー対偶間の、接線方向に延在する中間室は、伝達体によって満たされる。この場合、伝達体は左右対称であるので、各キー対偶間の中間室は同様に同じ寸法を有している。
【００１２】
本発明の有利な実施態様によれば、カップリングユニットのポンプ部材並びにキーボスが、材料１６ＭｎＣｒ５を含む鋼材料を有している。さらにまた、クラッチユニットの伝達体は、有利には材料１００Ｃｒ６を含む鋼材料より成っている。このような転がり軸受材料として一般的に知られている鋼材料は、高純度を有していて、切削加工において有利である。
【００１３】
有利な形式で、伝達体は、星形のウエブを有しており、該ウエブが、前記寸法公差が、５μｍ〜１００μｍ、有利には２５μｍ〜７５μｍ、特に有利には５０μｍの隙間を有する寸法公差を保って前記キー面に隣接している。これによって、伝達体の星型の張り出し部と各キーとの間に小さい隙間が得られるので、キーボスとポンプ部材との間の中心軸線のずれ並びに角度のずれがあっても、緊締若しくは過大な押圧が発生することはない。
【００１４】
本発明の有利な実施例によれば、キーは、キーボス及びポンプ部材のベース体への移行部に縦溝を有しており、この場合、キー面の、外方に湾曲する球状の表面は、縦溝を基点としてキーの全長（全高さ）に亘って延在している。曲率半径Ｒを有する、キー面の湾曲は、縦溝を基点としてキーの外側まで延在しているので、ポンプ部材がキーボスに対して相対的にずれていても、線接触は維持され、この場合、伝達体の支持領域とキーとの間の接触ラインがずれるだけである。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】燃料噴射ポンプのカップリングユニットの斜視図である。
【図２ａ】キー対偶を備えたポンプ部材の斜視図である。
【図２ｂ】対応配置されたキー対偶を備えたキーボスの斜視図である。
【図３ａ】一体成形されたキー対偶を備えたキーボスの等尺図である。
【図３ｂ】図３ａのキー対偶を別の方向から見た図である。
【図３ｃ】図３ａ及び図３ｂのキーボスをさらに別の方向から見た図である。
【図４】図３ｂに示したキーボスを拡大したキーの部分図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の改良された手段が、図面を用いて本発明の有利な実施例と共に以下に説明されている。
【００１７】
図１に示したカップリングユニット１は、内燃機関の燃料噴射ポンプの駆動装置の伝達部材として構成されている。カップリングユニット１は、キーボス１０を有しており、該キーボス１０に、エンジン側の駆動トルクが導入される。回転運動は、例えば内燃機関の被駆動部からもたらされる。キーボス１０は、互いに向き合う２つのキーより成るキー対偶を有している。この場合、キー１２はキーボス１０の外側に一体成形されている。駆動部の回転軸をキーボス１０に結合するために、キーボス１０のベース体は、中央に孔を有しており、この孔内に、駆動部の軸が嵌め込まれており、これによって駆動部の軸は、キーボス１０に軸方向で不動に、かつ相対回動不能に結合されている。キーボス１０に向き合ってポンプ部材１１が配置されており、このポンプ部材１１は、燃料噴射ポンプの可動な構成部分に作用接続している。ポンプ部材１１も、２つのキー１３より形成されたキー対偶を有しており、このキー対偶は、キーボス１０の方向に延在している。それぞれキー対偶を形成するキー１２及び１３は、互いに１８０゜の角度を保って向き合って配置されている。２つのキー対偶は、互いに９０゜ずらして配置され、各キーの間に伝達体１４が配置されており、この伝達体１４は、図示の実施例では十字形円板（Kreuzscheibe；クロスディスク）として構成されている。十字円板は、４つの３角形セグメントを有しており、これらのセグメントは、キー１２と１３との間に正確に嵌め込まれるようになっている。これによって、キーボス１０に導入された回転運動は、伝達体１４の３角形セグメントを介してポンプ部材１１に伝達される。この場合、キーボス１０の回転軸線とポンプ部材１１の回転軸線とは、三次元的に互いにずらして配置されており、この場合、互いに、キーボス１０、ポンプ部材１１並びに伝達体１４の配置によって補償することができる角度のずれを有している。
【００１８】
図２ａ及び図２ｂは、それぞれポンプ部材１１並びにキーボス１０の詳細の斜視図を示す。ポンプ部材１１には、互いに１８０゜ずらして配置された２つのキー１３が配置されている。各キー１３は、第１及び第２のキー面１５を有しており、これらのキー面は、伝達体（図１参照）に隣接する、キー本体の面によって形成されている。これらのキー面１５は、各キー１２，１３の横に隣接し、かつ向き合って位置している。
【００１９】
キー１２をキー面１５のそれぞれの構成と共に正確に示すために、図３ａ乃至図３ｃ並びに図４に、例えばキーボス１０の１対のキー１２より形成されたキー対偶が示されている。キーボス１０は等尺で示されており、この場合、図３ａは平面図、図３ｂは第１の側面図、図３ｃは第２の側面図を示している。キー１２のキー面１５は、それぞれ、キー１２を側方を画定する湾曲面として設けられている。この湾曲面は、キー１２の高さ全体に亘って延在していて、キーの外側からキーボス１０のベース体まで延在している。線接触１６は、キー面１５と伝達体（ここでは図示されていない）との間の接触ラインの延長方向を示す。線接触１６は、各キー面１５においてキーボス１０の中心線に対して平行に整列されている。キー面１５は、キーボス１０若しくはポンプ部材１１のベース体への移行部において縦溝１７を有しており、この場合、キー面１５は、縦溝１７を基点としてキー１２，１３の外側端部まで延在している。
【００２０】
図４は、各キー面１５の曲率半径Ｒを示している。図４は、図３ｂのIVで示したキー１２の拡大図を示している。キー１２は、キー面１５によって上側も下側の画定されており、キー面１５は曲率半径Ｒを有していて、このキー面１５は、図面の制限により縮尺通りではない、キー面１５の外側に湾曲する球状の表面を描いている。この場合、曲率半径Ｒを形成する中心点は、図４の鉛直な一点鎖線に位置している。これに対して、図４の水平な一点鎖線は、キー１２の幾何学的な中心を示す。
【００２１】
本発明は図示の実施例だけに限定されるものではない。むしろ、基本的に別の構成においても上記解決策が用いられる複数の変化実施例が考えられる。
【図１】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図３ｃ】
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【図４】
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【国際調査報告】
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