(57)【要約】  内燃機関で使用するための燃料ポンプ組立体が提供される。燃料ポンプ組立体は、プランジャ圧送行程中に圧送室（３２）内の燃料を加圧するための圧送プランジャ（１６）と、この圧送プランジャ（１６）と協働するカム従動子部材（１８）を含む圧送プランジャ（１６）に駆動力を与えるためのカム従動子装置（１８、２０）とを備える。カム従動子装置（１８、２０）は、カム駆動装置（２２、２６）と係合するように付勢されるが、カム従動子部材（１８）と圧送プランジャ（１６）との間に、プランジャ軸に沿ったある程度の相対運動が許容される。圧送プランジャ（１６）およびカム従動子部材（１８）のうちの少なくとも一方は、使用に際して圧送プランジャ（１６）とカム従動子部材（１８）とが互いに接触するときに緩衝効果をもたらすように流体を受け入れるための緩衝容積（４４）を圧送プランジャ（１６）およびカム従動子部材（１８）のうちの他方の対向する表面と一緒にそれらの間に画定する特徴を備えた表面を含む。この特徴は、平坦中央部分（４０）と、円錐の形状でかつ対向する表面に対して角度を付けられた環状領域（４２）とを含む。【選択図】図２
2015507130.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関で使用するための燃料ポンプ組立体であって、前記燃料ポンプ組立体が、
プランジャ圧送行程中に圧送室（３２）内の燃料を加圧するための圧送プランジャ（１６）と、
前記圧送プランジャ（１６）と協働するカム従動子部材（１８）を含む、前記圧送プランジャ（１６）に駆動力を与えるためのカム従動子装置（１８、２０）であって、カム駆動装置（２２、２６）と係合するように付勢されており、且つ、前記カム従動子部材（１８）と前記圧送プランジャ（１６）との間にプランジャ軸に沿ったある程度の相対運動が許容されている、カム従動子装置（１８、２０）と、を備える燃料ポンプ組立体において、
前記圧送プランジャ（１６）および前記カム従動子部材（１８）のうちの少なくとも一方が、前記圧送プランジャ（１６）および前記カム従動子部材（１８）のうちの他方の対向する表面と一緒に緩衝容積（４４）を画定する特徴を備えた表面を含み、前記緩衝容積（４４）は、使用に際して前記圧送プランジャ（１６）と前記カム従動子部材（１８）とが互いに接触するときに緩衝効果をもたらすように流体を受け入れるように、前記圧送プランジャ（１６）および前記カム従動子部材（１８）のうちの少なくとも一方の前記表面と前記対抗する表面との間に画定され、前記特徴が、平坦中央部分（４０）と、円錐の形状でかつ前記対向する表面に対して角度を付けられた環状領域（４２）とを含むことを特徴とする、
燃料ポンプ組立体。
【請求項２】
前記圧送プランジャ（１６）のみが前記特徴を含んで、前記カム従動子部材（１８）と一緒に前記緩衝容積（４４）を画定する、請求項１に記載の燃料ポンプ組立体。
【請求項３】
前記圧送プランジャ（１６）の端面が、前記平坦中央部分（４０）および前記環状領域（４２）を含む、請求項２に記載の燃料ポンプ組立体。
【請求項４】
前記環状領域が、前記カム従動子部材の表面に対して角度を付けられている、請求項３に記載の燃料ポンプ組立体。
【請求項５】
前記圧送プランジャ（１６）の前記環状領域（４２）および前記カム従動子部材（１８）の前記表面（１８ａ）が、前記環状領域（４２）および前記表面（１８ａ）の間に０．１度から１．５度の間の夾角を画定する、請求項４に記載の燃料ポンプ組立体。
【請求項６】
前記夾角が、０．２５度から１．２５度の間である、請求項５に記載の燃料ポンプ組立体。
【請求項７】
前記カム従動子部材（１８）のみが前記特徴を含んで、前記圧送プランジャ（１６）の前記対向する表面と一緒に前記緩衝容積（４４）を画定する、請求項１に記載の燃料ポンプ組立体。
【請求項８】
前記カム従動子部材（１８）の前記表面が、前記圧送プランジャ（１６）の平坦面に対して角度を付けられた環状領域を含んで、前記平坦面および前記環状領域の間に０．１度から１．５度の間の夾角を画定する、請求項７に記載の燃料ポンプ組立体。
【請求項９】
前記夾角が０．２５度から１．２５度の間である、請求項８に記載の燃料ポンプ組立体。
【請求項１０】
前記圧送プランジャ（１６）および前記カム従動子部材（１８）の両方の表面が、前記圧送プランジャと前記カム従動子部材との間に前記緩衝容積（４４）を画定するための特徴を含む、請求項１に記載の燃料ポンプ組立体。
【請求項１１】
共通の圧送室（３２）内の燃料を加圧するための、ポンプハウジング（２２）に設けられた共通の孔（１４）内で往復運動する少なくとも第１および第２の向かい合った圧送プランジャ（１６）を備え、各圧送プランジャ（１６）が、関連したカム従動子部材（１８）を有し、前記カム従動子部材（１８）が、関連した圧送プランジャ（１６）と一緒に、使用に際して流体を受け入れるための緩衝容積（４４）を前記カム従動子部材（１８）および前記関連した圧送プランジャ（１６）の間に画定して、前記圧送プランジャ（１６）と前記関連した従動子部材（１８）とが互いに接触するときに緩衝効果がもたらされる、請求項１から１０のいずれかに記載の燃料ポンプ組立体。
【請求項１２】
前記カム従動子装置、または各カム従動子装置が、シュー（１８）またはタペットの形態のカム従動子部材を含む、請求項１から１１のいずれかに記載の燃料ポンプ組立体。
【請求項１３】
前記カム従動子装置（１８、２０）が、戻しばねにより前記カム駆動装置（２２、２６）と係合するように付勢される、請求項１から１２のいずれかに記載の燃料ポンプ組立体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関のコモンレール燃料噴射システムでの使用に適したタイプの燃料ポンプ組立体に関する。詳細には、本発明は、改善されたプランジャ／カム従動子装置を有する燃料ポンプ組立体に関する。
【背景技術】
【０００２】
既知の燃料ポンプ組立体では、機関駆動カムを含むカム駆動装置により、ポンプハウジングに設けられた孔内で圧送プランジャが往復運動される。カム従動子がカムと協働し、次いでプランジャの足部がカム従動子と協働する。圧送室内への燃料の流量を制御する調量入口弁を介して、低圧の燃料供給源から圧送室へ燃料が送達される。プランジャが孔内で往復運動すると、圧送室内の燃料が加圧される。出口弁が、下流のコモンレールへの加圧燃料の送達を制御する。
【０００３】
ユニットポンプ装置の１つのタイプでは、ポンプ組立体は、それ自体の圧送室、入口弁、および出口弁をそれぞれが有する、複数の別個のポンプユニットを含む。ポンプユニットのそれぞれにカム従動子が与えられ、各カム従動子は、他のカムと共通の駆動軸上に支持されたそれぞれのカムと協働可能とされる。
【０００４】
ＥＰ０７７８４１３Ｂに記載されているような他の装置では、プランジャは、向かい合った対として配置され、また、径方向外側のカムリングによって内方に駆動されて圧送行程を行い、この圧送行程中、向かい合ったプランジャ間に配置された圧送室内の燃料が加圧される。各プランジャは、カムリングと協働する関連したカム従動子を有し、各プランジャの対に対して、調量入口弁および出口弁が設けられている。カム従動子がカム表面上を進むにつれて、プランジャの対が内方に駆動されて圧送室の容積を減少させ、したがって、圧送室内の燃料の圧力が高められる。
【０００５】
典型的には、調量入口弁は、圧送室内への燃料の流れを制御する可変開口部の形態を取る。プランジャ行程毎に加圧される燃料の量は、通常、関連した圧送室の最大行程容積未満になる。特に、各プランジャとそのカム従動子との間にある程度の相対運動が許容されるポンプ装置では、この相対運動は、圧送行程中に各プランジャの足部とそのカム従動子とが接触するときにそれらの間に衝撃荷重を生じさせる可能性がある。衝撃荷重は、プランジャとそのカム従動子との間の接触面における摩耗をもたらす可能性があり、また、機械騒音や他の望ましくない副次的問題を生じさせる場合もある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述の問題に対処することまたは上述の問題を軽減することを目的として、本発明は、改善された燃料ポンプ組立体およびプランジャ／カム従動子装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の態様によれば、内燃機関で使用するための燃料ポンプ組立体が提供される。燃料ポンプ組立体は、プランジャ圧送行程中に圧送室内の燃料を加圧するための圧送プランジャと、圧送プランジャに駆動力を与えるためのカム従動子装置とを含む。カム装置は、圧送プランジャと協働するカム従動子部材を含む。カム従動子装置は、カム駆動装置と係合するように付勢されるが、カム従動子部材と圧送プランジャとの間に、プランジャ軸に沿ったある程度の相対運動が許容される。圧送プランジャおよびカム従動子部材のうちの少なくとも一方は、使用に際して圧送プランジャ（１６）とカム従動子部材（１８）とが互いに接触するときに緩衝効果をもたらすように流体を受け入れる緩衝容積を圧送プランジャおよびカム従動子部材のうちの他方の対向する表面と一緒にそれらの間に画定する特徴を備えた表面を含む。この特徴は、平坦中央部分と、円錐の形状でかつ対向する表面に対して角度を付けられた環状領域とを含む。環状領域は、平坦中央部分を取り囲むことができる（すなわち、平坦中央部分は、環状領域によって完全に境界される）。
【０００８】
カム従動子部材は、典型的には、圧送プランジャに駆動力を与えるシューまたはタペットである。
【０００９】
本発明の利点は、圧送プランジャとカム従動子部材とが互いに接触するときに、それらの部品間の接触面に存在する流体のための緩衝容積により、圧送プランジャとカム従動子部材との間の衝撃荷重が軽減されることである。衝撃荷重は特に、圧送室が部分的にしか満たされていないときに生じる。カム従動子部材およびプランジャは、プランジャの戻り行程中に分離されてから、圧送行程の途中で再び接触する。
【００１０】
１つの実施形態では、圧送プランジャのみが特徴を含んで、カム従動子部材と一緒に緩衝容積を画定する。
【００１１】
例えば、圧送プランジャの端面が、平坦中央部分および環状領域を含みうる。この場合、環状領域は、カム従動子部材の対向する表面に対して角度を付けられうる。
【００１２】
圧送プランジャの角度付き面およびカム従動子部材は、好ましくはそれらの間に、０．１度から１．５度の間の夾角を画定しうる。より好ましい実施形態では、夾角は０．２５度から１．２５度の間である。
【００１３】
最適な角度は、用途によって異なり、また特に、使用される潤滑剤ならびにプランジャおよびカム従動子部材の最大衝撃速度に左右される。
【００１４】
別の実施形態では、圧送プランジャの表面は平坦であり、カム従動子部材のみが特徴を含んで、圧送プランジャと一緒に緩衝容積を画定する。
【００１５】
例えば、この実施形態では、カム従動子部材の表面が、圧送プランジャの対向する表面に対して角度を付けられて、それらの間に０．１度から１．５度の間の、より好ましくは０．２５度から１．２５度の間の夾角を画定しうる。
【００１６】
さらなる実施形態では、圧送プランジャおよびカム従動子部材の両方の表面が特徴を含んで、それらの間に緩衝容積を画定しうる。
【００１７】
例として、緩衝容積は、環状の形状でありうる。
【００１８】
特定の一実施形態では、燃料ポンプ組立体は、共通の圧送室内の燃料を加圧するための、ポンプハウジングに設けられた共通の孔内で往復運動する少なくとも第１および第２の向かい合った圧送プランジャを含むことができ、各圧送プランジャは、関連したカム従動子部材を有し、このカム従動子部材は、関連した圧送プランジャと一緒に、使用に際して流体を受け入れるための緩衝容積をそれらの間に画定して、圧送プランジャと前述の関連した従動子部材とが互いに接触するときに緩衝効果がもたらされる。
【００１９】
そのカム従動子装置、またはそれぞれのカム従動子装置は、典型的には、シューまたはタペットの形態のカム従動子部材を含みうる。
【００２０】
カム従動子装置は、戻しばねによりカム駆動装置と係合するように付勢されることが好ましい。プランジャはカム駆動装置の方へ付勢されないので、プランジャ軸に沿って、プランジャとカム従動子装置との間にある程度の相対運動が許容される。
【００２１】
次いで、単なる一例として、以下の図面を参照しながら本発明を説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】従来技術で知られている、本発明を適用することができる燃料ポンプ組立体の断面図である。
【図２】図１の燃料ポンプ組立体に組み込むことができる、本発明の一実施形態のポンプユニットの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
図１は、従来技術で知られておりまた本発明を適用して有益な効果を得ることができる燃料ポンプ組立体１０を示す。燃料ポンプ組立体１０は、３つの貫通孔１４（示された断面ではそのうちの１つのみが見られる）が設けられた中央のポンプ本体１２を有する。３つの孔１４は、互いに軸方向に離間され、また、各孔内には２つのプランジャ１６が同軸上に配置される。対の各プランジャは、関連したカム従動子装置の影響を受けて、その貫通孔１４内で共通の軸に沿って往復運動する。
【００２４】
各カム従動子装置は、シュー１８の形態のカム従動子と、関連したローラ２０とを含む。各プランジャ１６の外側端部は、シュー１８と係合するように配置され、したがってシュー１８は、以下でさらに詳細に説明されるように、プランジャ１６と直接協働する。関連したローラ２０は、軸受（図示せず）により外側ハウジング２３内に支持された回転カムリング２２と、直接協働する。等角度に離間された６つの溝２４が、ポンプ本体１２内に設けられ、各溝２４が、シューおよびローラ装置１８、２０のそれぞれ１つを受け入れる。溝２４を提供することで、シューおよびローラ装置１８、２０の位置合わせが維持され、また、ローラ装置１８、２０の角運動が制限される一方で、それぞれのプランジャ軸の方向に沿った軸方向運動が許容される。
【００２５】
シューおよびローラ装置１８、２０のそれぞれは、関連した戻しばね（図１には図示せず）により、カムリング２２の表面と係合するように付勢される。やはり図１では見られないが、カムリング２２の内面は、等角度に離間された４つのカムローブ２６を含む。カムリング２２は、駆動軸に接続され、この駆動軸は、機関回転速度に関連した速度で駆動されるように配置される。
【００２６】
貫通孔１６のそれぞれは、それぞれの入口逆止弁２８を通じて入口穴（図示せず）に接続されて、供給ポンプ（やはり図示せず）から比較的低圧で燃料を受け取る。各貫通孔１６はまた、ポンプ組立体の出口穴（図示せず）と接続するそれぞれの出口弁３０に接続される。出口穴は、加圧燃料を受け入れるためのコモンレールまたは他のアキュムレータ容積への通路と接続し、そのコモンレールまたは他のアキュムレータ容積から、機関の下流の燃料噴射器へ燃料が送達される。
【００２７】
各貫通孔１６は、その関連した向かい合ったプランジャ対の端部と一緒に圧送室３２を画定し、圧送室３２内には、入口逆止弁２８を通じて比較的低圧の燃料が送達され、またそこから出口弁３０を通じて、加圧された燃料が送達される。入口弁２８は、油圧で動作可能であり、また通常、入口弁ばね２９によって閉位置へばね付勢される。入口弁が閉位置にあるときには、関連した圧送室３２内への燃料の流れは妨げられる。
【００２８】
以下の説明は、１対の圧送プランジャの圧送サイクルに関する。各プランジャの運動のサイクルは一般に、圧送行程および戻り行程から成ると見なすことができ、圧送行程では、プランジャは、プランジャ孔内で内方に駆動されて圧送室の容積を減少させ、また、この段階の間、加圧された燃料が出口弁を通じてコモンレールへ送達され、戻り行程では、プランジャは、プランジャ孔内で外方に駆動されて圧送室の容積を増大させ、また、この段階の間、燃料が入口弁を通じて圧送室を満たす。
【００２９】
供給ポンプからの適切な量の燃料が、ポンプ本体１２の入口穴を通じて圧送室３２へ供給される。プランジャ１６が孔１４内でその最も内側位置にある状態では、シュー１８およびローラ２０が戻しばねによって外方に付勢されているので、カムリング２２が回転することにより、それらのプランジャ１６に関連付けられたローラ２０は、カムローブ２６の後方（trailing）側面を下って行くことになる。入口穴を通じて供給される燃料により、入口弁２８に作用する燃料の圧力が、ばねの力に逆らって入口弁２８を開かせることになる。開いた入口弁２８を通じて燃料が圧送室３２に入るにつれて、向かい合ったプランジャ１６は、それらに関連したシュー１８と一緒に押し離される（すなわち、貫通孔内で外方に押される）。圧送室３２が部分的にしか満たされていない場合、つまり、燃料の最大充填容積のうちの一部しか入口弁２８を通じて送達されていない場合、プランジャ１６は、孔１４から最大限の範囲まで外方に移動されることはない。しかし、シュー１８はカムリング２２と係合するように付勢されているので、圧送室３２が完全には充填されておらずまたプランジャ１６が貫通孔１４内で完全には外方に付勢されていない状況では、各プランジャ１６とそのシュー１８との間にある程度の離間距離が広がる。
【００３０】
カムリング２２の継続回転により、次のカムローブがシューおよびローラ装置１８、２０と係合されてシューおよびローラ装置を内方に押し、圧送行程が開始される。シュー１８とその関連したプランジャ１６との間の離間距離のため、各部品は、圧送行程の途中のある時点でのみ接触する。これにより、各シュー１８とそのプランジャ１６とが接触するときに、それらの部品の間に衝撃荷重がもたらされる。幾つかのポンプ装置のようにプランジャがばねによりそのそれぞれのシューおよびローラ装置に連結されておらず、したがってプランジャ１６とシューおよびローラ装置１８、２０との間にある程度の遊びが許容されるため、上記のことは図１に示されたタイプの燃料ポンプにおける特有の問題である。さらに、シューが内方に移動してプランジャ１６と接触するときに、プランジャ１６は比較的高速度で移動しており、また、衝撃荷重の結果として、協働する部品１６、１８間の摩耗が増大し、それに加えて望ましくない機械騒音も生じる。
【００３１】
シュー１８がその関連したプランジャ１６と接触すると、それに続いてシューおよびローラ装置１８、２０によって駆動されるプランジャ１６の内方運動が、圧送室３２内の燃料を加圧して、その結果、入口弁２８が閉じられる（入口弁をまたがる圧力差が、ばねの力と相まって、弁を閉じるのに十分なものとなる）。圧送室３２内の燃料は加圧され、加圧された燃料は、出口弁３０を開かせるのに十分な水準に圧力が達した時点で、出口弁３０から圧送される。
【００３２】
プランジャ１６の他の対は、上記したことと同様の方式で機能するが、上記のプランジャとは位相がずれており、その結果、カムリングが完全に１回転するのにつき、コモンレールへの出口穴に供給される燃料の拍動が１２回存在する。
【００３３】
図１は、ポンプ組立体の一例であり、この例では、シュー１８はカムリング２２と係合するように付勢されるが、プランジャ１６はシュー１８と係合するように付勢されないため、各プランジャ１６およびそのカム従動子１８は、プランジャ軸に沿って互いに対して相対的に移動することが許容されている。図２は、図１を参照して説明された特徴に類似した特徴を有する燃料ポンプ組立体のポンプユニットの概略図であり、この場合も同様に、プランジャ１６およびカム従動子１８は、プランジャ軸に沿って互いに対して相対的に移動することができる。先に説明したように、圧送室３２は、圧送室３２への流入および圧送室３２からの流出をそれぞれ制御するための、入口弁２８および出口弁３０を有する。図１のポンプ組立体と図２のポンプ組立体との１つの違いは、図２における圧送室３２が、図１におけるような向かい合ったプランジャの対ではなく、単一の圧送プランジャ要素１６のみに関連付けられていることである。
【００３４】
入口弁２８上のシム３６が、入口弁が開くときの圧力がシム３６のサイズに応じて変更されうるように、弁ばね２９の付勢力を定める。
【００３５】
図１における特徴と比較した図２におけるポンプユニットの追加的な特徴は、プランジャ１６が、圧送室３２から遠い方のその端部に、４０として識別される中央平坦ゾーンまたは平坦中央部分と中央平坦ゾーン４０から圧送プランジャ１６の外周に向かって延在する環状ゾーンまたは環状領域４２とを有する表面を備えることである。環状領域４２は、平坦中央部分４０を取り囲み、かつ、実質的に円錐形状を有する。この構成において、シュー１８の表面１８ａは、対向する表面として作用する。表面１８ａは平坦であり、また、プランジャ１６の環状ゾーン４２は、平坦なシュー表面１８ａと一緒に０．２５度から１．２５度の間の夾角Ａを画定するように、平坦なシュー表面１８ａに対して角度を付けられている。この夾角Ａは、圧送プランジャ１６の全周にわたって延在し、また、平坦なシュー表面１８ａと一緒に、プランジャ／シュー接触面に環状の緩衝容積４４を画定する。
【００３６】
使用に際して、緩衝容積４４内の潤滑油または燃料が、圧送行程の開始時にシュー１８が内方に動かされて圧送プランジャ１６と接触するときに、シュー１８の衝撃を和らげる働きをする。この緩衝効果は、協働する部品１６、１８の摩耗が軽減され、さらに各部品が衝突するときに生じる望ましくない騒音効果も軽減されるという恩恵をもたらす。
【００３７】
一代替実施形態（図示せず）では、緩衝容積が図２に示されたのと同じ形状を取る形で、プランジャ１６にではなくシューの表面１８ａに形状特徴が適用されうる。この構成では、プランジャ１６は、実質的に平坦な対向する表面を含む。カム従動子表面の中央部分は平坦であり、中央部分の径方向外方に実質的に円錐形状の環状表面を含む。この円錐面は、プランジャの平坦面とともに０．２５度から１．２５度の範囲の夾角を画定するように角度を付けられている。この場合も同様に、２つの部品１６、１８の間に画定された緩衝容積は、圧送行程中に部品１６、１８が接触するときに緩衝効果をもたらす働きをする。これは、圧送室３２が部分的にしか満たされていないときに特に懸念されることである。
【００３８】
さらなる代替実施形態では、形状特徴は、プランジャ１６およびシュー１８の両方に適用されて、緩衝容積を画定しうる。
【００３９】
プランジャ１６の形状および／またはシュー１８の表面１８ａの形状は、先に説明された形状の緩衝容積を画定するようでなくてもよいことが、理解されるであろう。例えば、部品１６、１８の各表面は、使用に際してプランジャ１６とカム従動子１８とが接触するときに適切な緩衝効果を提供するために潤滑剤のための十分な容積を画定しながらも、湾曲した形で成形されてもよい。
【００４０】
本発明が、使用時の縁部損傷を最小限に抑えるためにプランジャの外周に丸み(radius)形状を有するようにプランジャを成形する既知の原理とは異なることが、さらに理解されるであろう。そのような丸み形状は、プランジャ／従動子接触面に緩衝効果をもたらして摩耗の問題を軽減するに足るほどの燃料または潤滑油のための緩衝容積を提供しない。
【００４１】
添付の特許請求の範囲に記載された本発明の範囲から逸脱することなしに、明確には上述されていない幾つかのさらなる変形および修正も可能である。
【図１】
2015507130.tif 000003
【図２】
2015507130.tif 000004
【国際調査報告】
2015507130.tif 000005
2015507130.tif 000006
2015507130.tif 000007