(57)【要約】本発明は、高圧シリンダ内に案内された吐出プランジャ１４を備えた高圧供給ポンプに関する。前記吐出プランジャは、駆動軸２８によって、凸面状の回転リング４０が回転可能に支持された偏心輪３６を介して駆動される。例えばバケットタペット４６の底部によって形成されるプレート状のばね要素６２が回転リング４０と吐出プランジャ１４との間に配置されている。吐出プランジャ１４は、その前端部５０に凹面状部分を有し、これにより、ばね要素６２は、吐出プランジャ１４上の荷重に従って、凹部６４内へ撓むことができる。これにより、ばね要素６２の回転リング４０との接触表面５４及びばね要素６２が吐出プランジャ１４に当接する環状表面６６が増大する。その結果、面圧は、非常に高い作動圧力においても、許容できる程度に制限される。
2004537005.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧シリンダ（１２）と、この中で案内される吐出ピストン（１４）と、駆動軸（２８）上に配置された偏心輪（３６）と、キャンバが付けられた外周面（４２）を有し、前記吐出ピストン（１４）を駆動するために前記偏心輪（３６）に回転可能に取付けられた回転リング（４０）とを備え、
前記吐出ピストン（１４）と前記回転リング（４０）との間に、プレート状のばね要素（６２）が配置され、該プレート状のばね要素（６２）は、一側が前記回転リング（４０）の外周面（４２）に接触表面（５４）を介して当接し、他側が前記吐出ピストン（１４）の前端部（５０）に環状表面（６６）を介して当接することを特徴とする高圧供給ポンプ。
【請求項２】
前記吐出ピストン（１４）の前端部（５０）は、凹面状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の高圧供給ポンプ。
【請求項３】
前記ばね要素（６２）の前記吐出ピストン（１４）に面した側は、凹面状に形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の高圧供給ポンプ。
【請求項４】
前記吐出ピストン（１４）は、その前記ばね要素（６２）に面した端部領域に、きのこ状又はプレート状の延長部（５２）を有していることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の高圧供給ポンプ。
【請求項５】
前記延長部（５２）は、前記吐出ピストン（１４）のシャフト（６８）に可動取付けされたアダプタ（７０）によって形成されていることを特徴とする請求項３に記載の高圧供給ポンプ。
【請求項６】
前記ばね要素（６２）は、円筒状の円周表面（５８）が前記吐出ピストン（１４）の運動方向に案内されるバケットタペット（４６）の底部（４８）によって形成されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の高圧供給ポンプ。
【請求項７】
最高圧力がかかったとき、前記ばね要素（６２）の前記接触表面（５４）とは反対側の領域が、前記吐出ピストン（１４）の前端部（５０）を均一に押圧することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の高圧供給ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特許請求の範囲における請求項１の前文の特徴を有する高圧供給ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
ピストンの往復運動によって作動するこのタイプの高圧供給ポンプは、特に、燃料噴射システム、例えばコモンレールシステムにおける噴射圧力を発生させるために使用される。一般的なタイプの高圧供給ポンプは、特許文献１に開示されている。
【特許文献１】
欧州特許出願公開第1058001号明細書
【０００３】
一般的なタイプの高圧供給ポンプは、高圧シリンダすなわちプランジャシリンダ、及び、その内部で移動可能な円筒状の吐出ピストンすなわちプランジャピストンを有し、プランジャピストンの往復運動によって、高圧シリンダ内の吐出室の容積が変化する。プランジャピストンの充填ストローク中、吐出室は、満油弁を介して、吐出媒体のリザーバ室に連通され、これによって、吐出媒体で往復運動容積が増大する吐出室に吐出媒体が充填される。その後の吐出ストローク中、満油弁が閉じられて、圧力弁が開き、その結果として、吐出室が高圧室、例えばコモンレールに連通されるまで、吐出室の圧力が上昇する。
【０００４】
プランジャピストンは、偏心軸に取付けられ、回転リングが回転可能に取付けられた偏心輪を有する偏心ドライブによって駆動される。回転リングは、その慣性モーメントを減少させるため、キャンバが付けられた外周面を有している。偏心輪の回転中、吐出ピストンは、偏心軸に向ってプリテンションがかけられ、吐出ピストンの端部に設けられたプレート状の延長部を回転リングに押付ける。作動中、回転リングは、そこで前後に回転して、偏心軸の回転毎に回転方向が２回変化する。このような高圧ポンプの構造及び機能は、特許文献１に説明されており、その開示内容は、この引用によって本出願の内容に明確に含まれる。
【０００５】
上述のタイプの高圧供給ポンプにおいて、特に、これらがディーゼル燃料噴射システムに使用されるとき、材料への荷重は、回転リングと吐出ピストンとの間で互いに接触するこれらの部品において増大する。その結果として、そのようなポンプによって達成可能な吐出圧力が制限され、また、関連する要素は、大きな寸法に設計される必要がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このため、本発明の目的は、上述の問題を解消する高圧吐出ポンプを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この目的は、請求項１の前文の特徴を有する一般的なタイプの高圧供給ポンプによって達成される。
【０００８】
本発明に従った高圧吐出ポンプにおいて、回転リングと吐出ピストン（プランジャ）との間のヘルツ表面応力は、公知の高圧供給ポンプに比して相当に減少される。これは、プレート状のばね要素によって、回転リングのキャンバへの荷重依存の適応性が生じるためであり、回転リングと吐出ピストンによって移動するばね要素との間の接触表面は、荷重が大きくなったとき、大きくなって、回転リングとばね要素との間、及び、後者と吐出ピストンとの間でも、非常に高圧な吐出圧力でさえ、ヘルツ表面応力を許容限度内に保つ。
【０００９】
本発明に従った高圧供給ポンプの好ましい実施形態は、特許請求の範囲の従属項において与えられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明は、図示された実施形態を用いて、更に詳細に説明される。
【００１１】
図１及び図２は、吐出ピストン１４（プランジャピストンともいう）が縦軸１４´の方向に往復運動する高圧シリンダ１２（プランジャシリンダともいう）が収容されたハウジング１０を有する高圧供給ポンプの縦断面を示す。高圧シリンダ１２は、ハウジング１０とバルブハウジング１６との間のフランジ状延長部でクランプされている。バルブハウジング１６は、ねじ付ボルト１７によって、ハウジング１０にねじ止めされている。バルブハウジング１６に、入口バルブ１８及び出口バルブ２０が設けられている。入口バルブ１８は、吐出される媒体の貯留容器への通路２２を開閉し、出口バルブ２０は、高圧容器への通路２４を開閉する。内燃機関用高圧燃料噴射システムの場合、ディーゼル又はガソリン等の燃料は、貯留容器内にあり、高圧容器は、例えばコモンレールである。
【００１２】
更に、吐出ピストン１４の偏心ドライブ２６は、高圧供給ポンプのハウジング１０に配置されている。この偏心ドライブ２６は、駆動軸２８を有しており、この駆動軸は、矢印の方向に連続的に駆動され、また、一般的に公知の方法で、ハウジング１０及び後部を閉じるカバー３２に、ベアリング（図示せず）によって取付けられて、回転軸３０について自由に回転することができる。支点３４、３４´間で駆動軸２８は、偏心ジャーナル３６を支持し、この偏心ジャーナル３６は、駆動軸２８の回転軸３０に対して偏心して配置されて、その中心軸３８が回転軸３０に平行に延びている。回転リング４０は、偏心ジャーナル３６に、これに対して回転可能に取付けられている。回転リング４０の半径方向外側表面４２は、キャンバが付けられており、換言すると、凸面形状となっている。
【００１３】
高圧シリンダ１２の円筒形状の貫通孔４４に、吐出ピストン１４が摺動シールによって変位可能に案内されている。駆動軸２８に面したその端部領域は、バケットタペット４６に係合し、このバケットタペット４６の底部４８が、きのこ状又はプレート状の延長部５２の前端部５０に当接する。バケットタペット４６の底部４８は、他端部で回転リング４０に当接する。ここで、参照符号５４は、回転リング４０とバケットタペット４６との間の接触点すなわち接触面積を示す。吐出ピストン１４は、圧縮スプリング５６によって、回転リング４０に向かう方向にプリテンションがかけられており、圧縮スプリング５６は、一端部が高圧シリンダ１２に支持され、他端部が延長部５２に支持されている。
【００１４】
バケットタペット４６の外側表面５８は、ハウジング１０に、長手方向、したがって吐出ピストン１４の移動方向に、摺動可能に案内されている。駆動軸２８及び回転リング４０からバケットタペット４６にかかる横力は、このバケットタペット４６によって減衰されて、吐出ピストン１４に伝達されないか、ほんの僅かな程度だけ伝達される。
【００１５】
吐出媒体を圧縮して吐出するため、吐出ピストン１４は、偏心ドライブ２６及び圧縮スプリング５６によって上下に移動される。吐出ピストン１４が充填ストローク中に下方へ移動したとき、吐出室６０は、入口バルブ１８を通った吐出媒体で満たされる。その後の吐出ストローク中に、吐出ピストン１４が上方に移動されたとき、入口バルブ１８が閉じて、吐出室６０の圧力が上昇して、出口バルブ２０が開き、その結果、吐出室６０が高圧容器（コモンレール）に連通する。この過程で、吐出媒体は、高圧容器に供給される。
【００１６】
図３は、図１及び図２を拡大して、吐出ピストン１４、圧縮スプリング５６、バケットタペット４６、回転リング４０、及び、偏心ジャーナル３６を有して矢印の方向に駆動される駆動軸２８の部分を示している。
【００１７】
バケットタペット４６は、好ましくは、硬化ローラベアリング鋼で製造される。バケットタペット４６のプレート状の底部４８は、無荷重状態では平坦で、ばね性を有しており、一側で回転リング４０のキャンバが付けられた外側表面４２と相互作用し、他側で吐出ピストン１４の凹面状に形成された前端部５０と相互作用するばね要素６２として機能する。吐出ピストン１４の端部にある凹所６４は、例えば、球面状カップ又は円環面の周方向表面の一部のように形成することができる。吐出ピストン１４の前端部５０は、凹所６４の周囲に平坦な環状表面６６を有しており、この環状表面６６は、無荷重又は軽荷重状態において底部４８に当接し、また、凹所６４の形状に応じて、円形リング、楕円又は他の形状に形成することができる。
【００１８】
吐出ピストン１４の縦軸１４´は、凹所６４すなわち環状表面６６に対して、及び、バケットタペット４６に対して、中心を通るようにすべきである。更に、軸１４´は、好ましくは、駆動軸２８の回転軸３０に垂直に広がる平面内を通り、該平面は、接触面積５４の中心を通って広がっている。
【００１９】
ばね要素として作用するバケットタペット４６の底部４８は、荷重がより大きくなったとき、先ず、底部４８と回転リング４０との間の接触面積５４が拡大され、次いで、底部４８が吐出ピストン１４に当接する面積が拡大されるように、吐出ピストン１４の荷重に関係して、凹所６４へ撓み込む。その結果、関係する部品のヘルツ表面応力が、高圧供給ポンプの長期の耐用年数を可能にする限度以内に保たれる。底部４８は、好ましくは、規定の荷重で吐出ピストン１４の凹所６４に全面積が当接するような寸法とされる。
【００２０】
図４及び図５に示される実施形態では、図１乃至図３に示される実施形態と比して吐出ピストン１４のみが異なる。作用は、上記と同様である。このため、吐出ピストン１４の詳細のみが説明されている。
【００２１】
図４及び図５に示される吐出ピストン１４は、その端部領域が半球状に形成されて、回転リング４０に対向し、略円筒状のアダプタ７０が着座するシャフト６８を有する。バケットタペット４６の底部４８と相互作用するアダプタ７０の前端部５０は、図３に従った吐出ピストン１４の場合と同様に形成されている。シャフト６８の端部領域を収容するための凹部７２は、前記端部領域と反対形状に形成され、球状表面に隣接する円筒状部分に周方向溝７４を有している。シャフト６８には、対応する周方向溝７６が設けられている。特に図５に見られるように、溝７４及び周方向溝７６によって形成される環状室の円形中心線に、その軸が接する直線状の貫通孔７８がアダプタ７０に貫通されている。ばね鋼ワイヤ８０から形成された緊締要素の一部分が貫通孔７８に挿通され、この緊締要素の他の部分がアダプタ７０の周りに延びて、これを緊締する。この方法では、アダプタ７０は、球面によって制限された可動性をもってシャフト６８に取付けられる。これは、吐出ピストン１４に軸力のみを作用させ、曲げ力を作用させないようにすることを可能にする。
【００２２】
圧縮スプリング５６は、２つの半フランジ８４の周りに係合して、その部分が後方で支持されたフランジリング８２に支持されている。半フランジ８４のビード８６は、シャフト６８の周方向溝に係合し、これらの半フランジ８４は、これによって前記シャフト６８に軸方向に取付けられている。
【００２３】
本発明に従った高圧供給ポンプの図６に示される実施形態は、図３に従ったものと非常に似ており、バルブボディ１４（吐出ピストン）の前端部５０が平坦に形成され、バケットタペット４６の底部４８が凹面状に形成され、その結果、吐出ピストン１４に面した側に凹部６４´が形成されている。ここでも、吐出ピストン１４は、無荷重状態及び軽荷重状態で、底部４８に環状表面６６で当接し、バケットタペット４６のばね要素６２として作用する。作動方法は、他の実施形態に関する以上の説明と同様である。
【００２４】
図６に示す実施形態では、吐出ピストン１４は、図３又は図４に示されるのと同様に形成することができる。
【００２５】
環状表面６６と凹所６４´との間の変化は、ばね要素６２のばね特性に応じて、それ自身の望ましい形状となって、荷重が増大したとき、ばね要素が吐出ピストンに当接する面積が連続的に拡大される。
【００２６】
凹所６４´は、少なくともばね要素６２のほぼ全面積が凹所６４´に当接したとき、ばね要素６２が回転リング４０に、少なくとも回転リング４０のほぼ全幅にわたって当接するように、回転リング４０のキャンバに合致することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明に従った高圧供給ポンプを示す図２のI-I線に沿った縦断面図である。
【図２】図１に示される高圧供給ポンプを示す図１のII-II線に沿った縦断面図である。
【図３】前端が凹面状に形成されてバケットタペットに当接する吐出ピストンを有し、バケットタペットの他端部が駆動軸の回転リングと相互作用する図１及び図２に示される高圧供給ポンプの一部の部分断面を示す図である。
【図４】吐出ピストンのシャフトに移動可能に取付けられたアダプタヘッドを有する本発明に従った高圧供給ポンプの他の実施形態を図３と同様に示す図である。
【図５】図４に示される実施形態のV-V線に沿った横断面を示す図である。
【図６】吐出ピストンの前端部が平坦な形状でバケットタペットが凹面状の凹部を有する更なる実施形態を図３と同様に示す図である。
【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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