(57)【要約】  本発明の第１の態様によれば、車両エンジンのコモンレール燃料噴射システムの燃料ポンプに使用される燃料ポンプハウジングが提供され、燃料ポンプハウジングは、加圧燃料を受けるためのポンプ室と、開口部でポンプ室と交差する穿孔とを備え、ポンプ室が実質的に球形であり、穿孔が、漸進的に増加する直径の移行領域でポンプ室内へ移行し、移行領域および球形ポンプ室は、燃料ポンプハウジングの使用時に、燃料ポンプハウジング内のピーク応力が開口から離間した位置にあるように構成されている。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両エンジンのコモンレール燃料噴射システムの燃料ポンプに使用される燃料ポンプハウジング（３０）であって、前記燃料ポンプハウジングは、加圧燃料を受け取るためのポンプ室（３２）と、開口部（３３）にて前記ポンプ室（３２）と交差する穿孔（３４）とを備え、前記ポンプ室（３２）は、略球形であり、前記穿孔（３４）は、漸進的に増加する直径の移行領域（４８）で前記ポンプ室（３２）へ移行し、かつ前記移行領域（４８）および前記球形ポンプ室（３２）は、前記燃料ポンプハウジング（３０）の使用時に、前記燃料ポンプハウジング（３０）内のピーク応力が、前記開口部（３３）から離れた位置にあるように構成されている、燃料ポンプハウジング（３０）。
【請求項２】
前記移行領域（４８）が前記ポンプ室（３２）に向かって広がる内面を画定して、トランペット形状の表面を画定する、請求項１に記載の燃料ポンプハウジング（３０）。
【請求項３】
前記移行領域（４８）の前記内面、および前記ポンプ室（３２）の球状に湾曲した内面が共に連続する曲面を画定する、請求項２に記載の燃料ポンプハウジング（３０）。
【請求項４】
前記移行領域（４８）の前記湾曲した内面、および前記ポンプ室（３２）の前記球状に湾曲した内面の間の境界が少なくとも環状部の一部によって画定され、前記環状部の前記一部の各点は、前記連続する曲面の変曲点である、請求項３に記載の燃料ポンプハウジング（３０）。
【請求項５】
前記穿孔（３４）がボア直径を有する主ボア（４３）と、前記主ボア（４３）および前記ポンプ室（３２）の間の交差領域（４４）とを備え、前記交差領域（４４）は、前記ボア直径より小さいネック直径を有する領域を画定するネック（４５）備える、請求項１〜４のいずれか一項に記載の燃料ポンプハウジング（３０）。
【請求項６】
前記交差領域（４４）は、漸進的に増加する直径のさらなる移行領域（４９）で前記主ボア（４３）に移行する、請求項５に記載の燃料ポンプハウジング（３０）。
【請求項７】
前記ネック直径は、前記穿孔（３４）の前記ボア直径の約半分である、請求項５または請求項６に記載の燃料ポンプハウジング（３０）。
【請求項８】
前記ネック直径は、前記球形ポンプ室（３２）の直径の約半分である、請求項５〜７のいずれか一項に記載の燃料ポンプハウジング（３０）。
【請求項９】
前記燃料ポンプハウジングがさらなる穿孔（３６）を備え、前記さらなる穿孔（３６）の直径は、前記穿孔（３４）のボア直径と略同じである、請求項１〜８のいずれか一項に記載の燃料ポンプハウジング（３０）。
【請求項１０】
前記さらなる穿孔（３６）は、前記穿孔（３４）に対して略垂直である、請求項９に記載の燃料ポンプハウジング（３０）。
【請求項１１】
前記穿孔（３４）および／または前記さらなる穿孔（３６）は、前記ポンプ室（３２）から半径方向に延在する、請求項９または請求項１０に記載の燃料ポンプハウジング（３０）。
【請求項１２】
前記穿孔（３４）は、前記ポンプ室（３２）の中心点から変位した点で前記ポンプ室（３２）を通過する穿孔軸を画定する、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の燃料ポンプハウジング（３０）。
【請求項１３】
前記ポンプ室（３２）への前記穿孔（３４）の前記開口部（３３）は、前記ポンプ室（３２）の前記球状に湾曲した内面の一部と少なくとも部分的に対向している、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の燃料ポンプハウジング（３０）。
【請求項１４】
前記穿孔（３４）は、使用中に、高圧燃料を前記ポンプ室（３２）からポンプ出口へ運ぶための出口通路である、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の燃料ポンプハウジング（３０）。
【請求項１５】
燃料ポンプが請求項１〜１４のいずれか一項に記載の燃料ポンプハウジング（３０）を有する、車両エンジンのコモンレール燃料噴射システムで使用される燃料ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料ポンプハウジングに関する。特に、本発明は、車両用ディーゼルエンジンのコモンレール燃料噴射システムに使用される燃料ポンプハウジングに関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料ポンプハウジングは、典型的には、通路または穿孔によって交差されたポンプ室を備える。燃料は、これらの穿孔を介してポンプ室に出入りする。
【０００３】
図１は、ディーゼルエンジンのコモンレール燃料噴射システムに使用される公知のポンプアセンブリの一部を示す。ポンプアセンブリは、ブラインドボア１２が設けられた燃料ポンプハウジング１０を含み、その中でポンププランジャ（図示せず）は、使用中、駆動装置（図示せず）の影響下で往復運動する。プランジャとそのボア１２は、ポンプハウジング１０を貫通して同軸に延びている。ブラインドボア１２の上部領域は、筒状ポンプ室１４を画定する。入口通路１６と出口通路１８は、それぞれポンプ室１４と交差する。出口通路１８は、開口部１３でポンプ室１４と交差する。
【０００４】
比較的低圧の燃料は、入口逆止弁（図示せず）の制御下で入口通路１６を通って筒状ポンプ室１４に供給される。燃料は、プランジャがボア１２内を往復運動するとポンプ室１４内で加圧され、一旦圧力が所定のレベルに達すると、出口弁（図示せず）を介して出口通路１８に燃料が供給され、出口通路１８は、ボア１２を横切って延在している。出口通路１８は、加圧された燃料を燃料噴射システムの下流コモンレールに供給する。
【０００５】
図１の燃料ポンプのプランジャボア１２、出口通路１８および筒状ポンプ室１４内の高圧流体は、ポンプハウジング１０の壁に作用して、特に、プランジャボア１２、出口通路１８、および筒状ポンプ室１４との交差領域にて高い応力集中を生じる。プランジャがそのボア１２内で往復運動し、燃料がポンプ室１４内で高レベルに加圧されると、ポンプハウジング１０内に脈動引張応力が生じ、これにより亀裂が成長し、交差部分で、または近くで疲労破壊を引き起こす可能性がある。
【０００６】
応力集中は、特に、出口通路１８の中およびその周りで生じることがある。ポンプアセンブリの出口通路１８は、交差領域２０を介してポンプ室１４と交差し、交差領域２０とポンプ室１４との間に急な移行部が存在し、そこでは、交差領域２０の上面２２ａおよび下面２２ｂがポンプ室１４の筒状面と合流する。この移行の鋭さは、交差領域２０における、および開口部１３の周りのフープ応力の集中をもたらす。
【０００７】
さらに、図２に示すように、出口通路１８およびポンプ室１４の筒形状により、２つの筒形状通路の間の開口部１３は、楕円形である。特に、出口通路１８の側部２４の表面は、ポンプ室１４と合流するために上面２２ａおよび下面２２ｂよりもさらに延びている。これは、開口部１３の周りの不均一な応力をもたらし、応力集中領域をもたらす。
【０００８】
燃料ポンプハウジングの応力集中を軽減する試みがなされている。例えば、流体通路間の交差部における応力集中は、１つの通路の端部で交差部を形成して、例えば交差部をＲ面取りすることによって、鋭い部分および材料の薄い領域を除去することによって低減され得ることが以前に示されている。
【０００９】
本出願人の特許文献１には、出口通路が円形断面から略矩形断面へポンプ室に向かって広がっている交差領域を設けることにより、筒形出口通路と筒形ポンプ室との交差部のより洗練された形成が記載されている。フレアとプランジャボアとの間の移行を円滑にするために、フレアに半径が設けられている。特許文献２は、出口通路とポンプ室との間の交差部の一層高度に形成された形状を記載しており、第１に、ポンプ室の高さが実質的に出口通路の直径に縮小され、第２にプランジャボアの軸に垂直な平面内でのみ出口通路が広がり、交差部の上面および下面が実質的に平坦であるようになっている。
【００１０】
これら両方のアプローチは、出口通路とプランジャボアとの間の交差部における応力集中を低減する手段として、高圧ポンプ用途にうまく利用されてきた。しかし、コモンレールポンプにおいてますます高い圧力が要求されており、より高い燃料圧力に対応するために応力集中をさらに低減することが望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】欧州特許第０６２５６０５２号明細書
【特許文献２】欧州特許出願公開第２３２００８４号明細書
【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、高圧燃料ポンプハウジング、より一般的には、交差する通路間の応力集中が既知の解決策に比べてさらに低減された高圧流体用途のハウジングを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の第１の態様によれば、車両エンジンのコモンレール燃料噴射システムの燃料ポンプに使用される燃料ポンプハウジングが提供され、燃料ポンプハウジングは、加圧燃料を受けるためのポンプ室と、開口部でポンプ室と交差する穿孔とを備え、ポンプ室が実質的に球形であり、穿孔が、漸進的に増加する直径の移行領域でポンプ室内へ移行し、移行領域および球形ポンプ室は、燃料ポンプハウジングの使用時に、燃料ポンプハウジング内のピーク応力が開口から離間した位置にあるように構成されている。
【００１４】
ポンプ室の球形と移行領域の漸進的に増加する直径との間の相乗的関係は、穿孔における応力の減少をもたらし、特に、ピーク応力が穿孔とポンプ室との間の開口部から離れた位置に生じることになる。ポンプ室の球形により、ポンプ室内のフープ応力が比較的低くなり、また、穿孔に加えられる応力を均等に分散させ、穿孔内の応力が実質的に円周方向に分散されることになる。移行領域の直径が漸進的に大きくなると、穿孔とポンプ室の間の開口部の応力が減少する。これらの効果の組み合わせにより、予期しないことに、穿孔を囲むポンプハウジングのピーク応力が開口部から離れて位置することとなる。その代わりに、ピーク応力は、より容易に調整できる穿孔に沿った場所に位置する。
【００１５】
したがって、燃料ポンプハウジング内のピーク応力は、既知の燃料ポンプハウジング内のピーク応力と比較して、より低く、かつ異なる位置である。ピーク応力が開口部から離れると、ピーク応力は、ポンプ室の幾何形状の影響を受けにくくなり、使用中にポンプ室に誘発される周期的な応力の影響を受けにくくなる。その結果、ピーク応力は、ポンプ室内の周期的な応力による強い変動をあまり受けず、疲労の影響を受けにくくなる。したがって、燃料ポンプハウジングは故障しにくく、燃料圧力を高くすることができる。
【００１６】
本発明は、高圧燃料用の燃料ポンプと共に使用される場合に特に有利である。高圧燃料は、一般に、少なくとも２０００バールに加圧された燃料を意味すると理解され、３０００バールを超える圧力に加圧されてもよい。本発明の構成に起因する応力の低減は、燃料ポンプハウジングをこのような特に高い圧力に対応できるようにするものである。
【００１７】
移行領域は、ポンプ室に向かって広がる内面を画定することができ、トランペット形状の表面を画定する。移行領域の内面とポンプ室の球状に湾曲した内面は、共に、連続する曲面を画定することができる。
【００１８】
連続的に湾曲した内面は、穿孔とポンプ室の間の移行部における応力をさらに低減する。
【００１９】
穿孔とポンプ室との間の移行部における応力を特に効果的に低減するために、移行領域の湾曲した内面とポンプ室球状に湾曲した内面との間の境界は、少なくとも環状部の一部によって画定され、環状部の一部の各点は、連続する曲面の変曲点である。開口部の環状形状はまた、有利には、ポンプ室内のフープ応力を開口部の周囲に分散させ、それによって、移行領域の周囲の特定の点に応力が集中するのを防止する。
【００２０】
穿孔は、ボア直径を有する主ボアと、主ボアとポンプ室との間の交差領域とを備えることができる。交差領域は、ボア直径よりも小さいネック直径を有する領域を画定するネックを備えることができる。ネックは、ポンプ室との交差領域において穿孔の直径を減少させる。これは、ポンプ室のデッドボリューム（すなわち、プランジャがそのストロークの終わりにプランジャボアの最上部位置にある場合に燃料で満たされるポンプ室の体積）を減少させ、これにより、 ポンプの効率を向上させる。
【００２１】
交差領域と主ボアの間の境界における応力集中を低減するために、交差領域は、漸進的に増加する直径のさらなる移行領域で主ボアに移行することができる。
【００２２】
ネック直径は、穿孔のボア直径の約半分であってもよい。
【００２３】
ネック直径は、球形ポンプ室の直径の約半分であってもよい。有利には、ポンプ室に対するネック直径は、ポンプ室の直径の半分であってもよい。ポンプ室の直径の半分とするネック直径を選択することにより、ポンプハウジングの応力を最小限に抑えることと、ポンプのデッドボリュームを最小限に抑えることとのバランスが特に効果的にとれる。
【００２４】
燃料ポンプハウジングは、さらなる穿孔を備えてもよく、第２の穿孔の直径は、第１の穿孔のボア直径と実質的に同じであってもよい。
【００２５】
さらなる穿孔は、穿孔に対して実質的に垂直であり得る。あるいは、穿孔は、互いに鋭角または鈍角であってもよい。
【００２６】
穿孔および／またはさらなる穿孔は、ポンプ室から半径方向に延在することができる。
【００２７】
あるいは、１つ以上の穿孔は、半径方向でなくてもよく、その結果、穿孔は、ポンプ室の中心点から変位した点でポンプ室を通過する穿孔軸を画定する。
【００２８】
ポンプ室への穿孔の開口部は、ポンプ室の球形に湾曲した内面の一部と少なくとも部分的に対向していてもよい。
【００２９】
穿孔は、使用中に、高圧燃料をポンプ室からポンプ出口に運ぶための出口通路とすることができる。
【００３０】
本発明はまた、車両エンジンのコモンレール燃料噴射システムで使用するための燃料ポンプにも及んでおり、燃料ポンプは、先行する任意の請求項に記載の燃料ポンプハウジングを有する。
本発明は、さらに、燃料ポンプハウジングを備える車両のディーゼルエンジンにも及んでおり、燃料ポンプハウジングは、ポンプ室と、開口部でポンプ室と交差する穿孔とを備え、ポンプ室は、実質的に球形であり、穿孔は、漸進的に増加する直径の移行領域でポンプ室に移行し、移行領域および球形ポンプ室は、燃料ポンプハウジングが使用中の場合に、燃料ポンプハウジング内のピーク応力が、開口部から離れた場所に生じるように構成されている。
【００３１】
本発明の第１の態様の好ましいおよび／または任意の特徴は、単独で、または適切に組み合わせて、本発明の第２の態様に組み込むことができることが理解されよう。
【００３２】
本発明の好ましい実施形態を、添付の図面を参照して、単なる例として以下に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】既に説明した図１は、車両エンジン用のコモンレール噴射システムの燃料ポンプの公知の燃料ポンプアセンブリの一部の断面を示す。
【図２】図１に示すポンプアセンブリの一部の斜視図を示す。
【図３】本発明の第１の実施形態の燃料ポンプハウジングの一部の断面図であり、高圧燃料用出口穿孔と球形ポンプ室との間の交差領域を示す。
【図４】図３の線Ａ−Ａに沿った、ポンプアセンブリの同じ部分の断面を示す。
【図５】図１の燃料ポンプハウジングの出口穿孔とポンプ室との間の交差領域の拡大図を示し、ポンプアセンブリの動作中の交差領域の内面を横切る応力分布を示す応力等高線で覆われている。
【図６】図５の線Ｂ−Ｂに沿った交差領域の同じ部分の断面図である。
【図７】図３の燃料ポンプハウジングの出口穿孔とポンプ室との間の交差領域の拡大図であり、ポンプアセンブリの動作中の交差領域の内面を横切る応力分布を示す応力等高線で覆われている。
【図８】図７の線Ｃ−Ｃに沿った交差領域の同じ部分の断面図である。
【図９】図３および図４に示す交差領域の断面の斜視図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態の燃料ポンプハウジングの一部の断面図であり、高圧燃料用出口穿孔と球形ポンプ室との間の交差領域を示している。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下の説明における「上側」、「下側」および「側部」および暗示された方向を有する他の用語は、限定することを意図するものではなく、添付の図面に示される部品の方向のみを参照するものである。
【００３５】
図３および図４を参照すると、車両のディーゼルエンジンにおけるコモンレール燃料噴射システムに使用される燃料ポンプは、ポンプヘッドの形態の燃料ポンプハウジング３０を含む。燃料ポンプハウジング３０には、第１、第２および第３の穿孔３４，３６，４１が交差するポンプ室３２が設けられている。
【００３６】
第１の穿孔は、ポンプ室３２内で加圧された燃料を下流のコモンレール燃料噴射システム（図示せず）とさらに連通するポンプ出口（図示せず）に運ぶための出口穿孔３４を画定する。
【００３７】
第２の穿孔は、ポンプアセンブリのプランジャ（図示せず）を受け入れるためのプランジャボア３６を画定する。プランジャは、当業者によく知られているように、駆動装置（図示せず）の影響下で、プランジャボア３６内で使用中、往復運動するように構成される。
【００３８】
第３の穿孔は、ポンプ室３２に隣接する円錐領域４０を含む入口穿孔４１である。円錐領域４０の内面は、入口バルブ（図示せず）用の弁座を画定する。入口穿孔４２の形の第４の穿孔は、ポンプ室３２の上で第３の穿孔と交差する。
【００３９】
ポンプの使用時に、燃料は入口穿孔４１を介してポンプ室３２に供給され、プランジャボア３６内のプランジャによってポンプ室３２内で加圧される。プランジャは、プランジャボア３６内の最下部位置（ストロークの底部）からプランジャボア３６内の最上部位置（ストロークの頂部）に移動するポンピングストロークを行い、これによりポンプ室内で燃料を加圧する。燃料は、出口穿孔３４を介してポンプ室を出る。
【００４０】
特にポンプ室３２を考察すると、ポンプ室３２は、実質的に球形の構造である。すなわち、ポンプ室３２は、ポンプ室３２が穿孔３４，３６，４１と交差するところで切断される球を画定する。このようにして、ポンプ室は、球状に湾曲し、球状に湾曲した内面を画定する。球形ポンプ室３２は、直径Ｄを有する。
【００４１】
出口穿孔３４に移ると、出口穿孔３４は、実質的に円形の断面を有する。このようにして、出口穿孔３４は、球形のポンプ室３２と合流して、円形の開口部３３を画定する。円形開口部３３の少なくとも一部は、球形ポンプ室３２の球状に湾曲した内面の一部に対向して位置する。出口穿孔は、ポンプ室３２によって画定された球の中心に対して半径方向に延びる。
【００４２】
出口穿孔３４は、ボア直径ｄ１ａを有する主ボア４３と、主ボア４３とポンプ室３２との間の交差領域４４とを含む。交差領域４４は、縮径領域４６を画定するネック４５を備える。縮径領域は、ボア直径ｄ１ａよりも小さいネック直径ｄ１ｂを有する。特に、ネック直径ｄ１ｂは、ポンプ室３２の直径Ｄの約半分である。ネック４５と主ボア４３との間には出口バルブ（図示せず）がある。
【００４３】
ポンプ室３２に最も近い交差領域４４の端部において、出口穿孔３４は、第１の移行領域４８でポンプ室３２に滑らかに移行する。第１の移行領域４８は、縮径領域４６からポンプ室３２に向かって漸進的に増加する直径を有する。
【００４４】
特に、第１の移行領域４８は、トランペット形状の表面を画定するよう、ポンプ室３２に向かって広がっている。第１の移行領域４８からポンプ室３２への移行は連続的であり、その結果、第１の移行領域４８とポンプ室３２は共に連続した内面を画定する。移行領域４８のトランペット形状の表面とポンプ室３２の球状に湾曲した面とは、接線方向で互いに接触する。このようにして、移行領域４８のトランペット形状の表面とポンプ室３２の球状に湾曲した面との間の境界は、環状部によって画定され、その環状部の周りの各点は、内面の湾曲の屈曲点を画定する。
【００４５】
主ボア４３に最も近い交差領域４４の端部において、交差領域４４は、第２の移行領域４９で主ボア４３に移行する。第２の移行領域４９は、縮径領域４６から主ボア４３に向かって漸進的に増加する直径を有する。特に、第２の移行領域４９は、実質的に円錐面を画定する。
【００４６】
ここでプランジャボア３６を参照すると、プランジャボア３６は、出口穿孔３４に対して実質的に垂直であり、入口穿孔４１に対向している。プランジャボア３６もまた、ポンプ室３２によって画定された球の中心に対して半径方向である。
【００４７】
プランジャボア３６は、直径ｄ２を有する実質的に筒形である。プランジャボア３６の直径ｄ２は、出口穿孔３４の主ボア４３の直径ｄ１ａと実質的に等しい。
【００４８】
本発明の一態様によれば、ポンプ室３２の球形と第１の移行領域４８の曲線との間の相乗的な関係は、ポンプ室３２内および開口部３３だけでなく、出口穿孔３４の交差領域４４全体でも驚くべき方法で応力分布を変えるように作用する
【００４９】
この相乗的な関係は、既に上述したタイプの公知の燃料ポンプハウジング内の応力分布と、本発明の一態様による燃料ポンプハウジング内の応力分布との比較によって最もよく説明される。
【００５０】
したがって、図５〜図８は、図１および図２に示す従来技術の燃料ポンプハウジング１４の、および図３および図４に示す本発明の一態様による燃料ポンプハウジング３０の交差領域２０，４４内の応力分布の比較例を示す。各交差領域２０，４４は、ポンプアセンブリの動作中の各出口穿孔１８，３４の内面の応力分布を示す応力等高線で覆われている。
【００５１】
図５は、図１の燃料ポンプハウジング１０の交差領域２０の拡大図を示す。図６は、線Ｂ−Ｂに沿った同じ交差領域２０の断面を示している。図５と図６の両方で、交差領域の内面の特定の環状部に沿った対応する参照点にＸとＯが付いている。
【００５２】
図５および図６は、交差領域２０の円周面の所与の環状部内で応力集中が非常に非対称であることを示している。これは、環状部の上部および下部（文字Ｘで表示されている）に等高線が集まり高い応力の領域を示し、環状部の側部（文字Ｏで表示されている）に等高線がなく、低い応力の領域を示していることによって証明される。
【００５３】
交差領域２０の所与の環状部内のこの非対称な応力分布は、交差領域２０の異なる長手方向軸に沿って不均一な応力が誘起されることによって生じる。交差領域２０内のこれらの応力は、以下に説明するように２つの起点を有する。
【００５４】
まず、ポンプ室１４内の応力によって交差領域２０に応力が発生する。燃料が加圧されると、筒状ポンプ室１４内にフープ応力および軸方向応力の不均等分布が生じ、ポンプ室１４内のこれらの不均一なフープ応力および軸方向応力により、交差領域２０の異なる部分に不均一な応力が加わる。
【００５５】
第２に、交差領域２０とポンプ室１４との間の開口部１３の周囲の表面の応力の結果として、交差領域２０によって画定される表面に沿って応力が発生する。交差領域２０とポンプ室１４との間の開口部１３の楕円形状により、開口部１３の周りの不均一な応力分布をもたらし、開口部１３の周りのこの不均一な応力分布により、交差領域２０の異なる部分に異なる応力が加わることになる。
【００５６】
不均一な応力分布は、交差領域２０内の応力が、交差領域２０の上面および下面（図５および図６のＸで示す）においてより大きく、交差領域２０の左右側（図５および図６のＯで示す）でより低くなる傾向がある。
【００５７】
交差領域の特定の環状部内の不均一な応力分布に加えて、図５は、応力が開口部１３に集中する傾向があることも示している。この開口部１３における応力集中は、交差領域２０とポンプ室１４との間の急な移行によって引き起こされる。
【００５８】
第１に、楕円形の開口部１３の周りの不均一な応力とポンプ室１４内の不均一な応力によって交差領域２０に誘発される不均一な応力と、第２に、急な移行による開口部１３の周囲の高い応力集中との組み合わせの結果として、高いピーク応力が交差領域に存在し、それは、楕円形の開口部１３の上下のＹでマークされた点に位置する。一般的な運転条件では、燃料ポンプヘッドの圧力を２８００ｂａｒにすると、燃料ポンプのピーク応力は５２２ＭＰａになる。
【００５９】
図７および図８は、本発明による燃料ポンプハウジング３０の交差領域４４における比較状況を示す。図７は、図１の燃料ポンプハウジング３０の交差領域４４を示す。図６は、Ｃ−Ｃ線に沿った同じ交差領域４４の断面を示す。図７および図８の両方において、交差領域の内面の環状部に沿った対応する基準点は、ＸおよびＯで示されている。
【００６０】
図７および図８の応力等高線は、本発明による燃料ポンプハウジング３０の交差領域４４における応力分布が、図５および図６の公知の燃料ポンプの燃料ポンプハウジング内の応力分布とは著しく予想外に異なっていることを示している。
【００６１】
第１に、応力は、交差領域４４の所与の環状部の周りに実質的に均一に分散されている。つまり、わずかな応力の変動が存在することはあるが、図５と図６の分布よりもかなり均一な分布である。第２に、ピーク応力の大きさが減少している。第３に、特に驚くべきことに、文字Ｙによって示されるピーク応力の位置が、開口部３３の上下の表面の領域からネック４５を取り囲む表面の領域に移動している。
【００６２】
この予想外の応力分布は、以下に説明するように、ポンプ室３２の球形と第１の移行領域４８の形状との間の相乗関係の結果として達成される。
【００６３】
第１にポンプ室３２を考慮すると、ポンプ室３２の球形は、第１にポンプ室内の全体的な応力を減少させ、第２にフープ応力をポンプ室３２の周りに均等に分配するよう作用する。ポンプ室３２は球形構造であるため、応力に対する軸方向成分はない。軸方向成分を除去することは、応力がポンプ室３２内に実質的に均等に分布することを意味する。ポンプ室３２内の応力は、出口穿孔３４に応力を及ぼし、ポンプ室３２内の応力は、従来技術のポンプ室内の応力よりも低く、実質的に均等に分布するため、出口穿孔３４に及ぼされる応力は、対応してより低く、実質的に均等に分配される。
【００６４】
出口穿孔３４とポンプ室３２との間の開口部３３の形状に関しては、開口部３３は、ポンプ室３２の球形状のために円形である。従来技術の楕円形の開口部ではなく、円形の開口部３３により、フープ応力は、円形開口部３３の周りで実質的に一定である。開口部３３におけるフープ応力も出口穿孔３４における応力に寄与する。なぜなら、フープ応力が開口部３３の周りに均等に分配されるため、出口穿孔３４における結果として生じる応力もほぼ均一に分布するからである。
【００６５】
従って、ポンプ室の球形は、出口穿孔３４を取り囲む本体に実質的に均等に応力を加えることになる。特に、出口穿孔３４の上面および底面（記号Ｘで示す）に加わる応力は、出口穿孔の側面（記号Ｏで示す）に加わる応力と実質的に同じである。その結果、出口穿孔を取り囲む本体の応力は、出口穿孔３４の任意の特定の環状部の周りに実質的に均等に分布し、均一な分布は、交差領域４４を通って後方に延びる。
【００６６】
第１の移行領域４８の形状を考慮すると、第１の移行領域４８の滑らかな曲線により、出口穿孔３４とポンプ室３２との間の開口部３３の近傍においてより低い応力を生じる。驚くべきことに、移行領域４８の形状は、開口部付近の応力を低減するだけでなく、交差領域４４全体の応力の全体的な大きさをも低減する。これは、開口部３３に加えられる応力が、交差領域４４を取り囲む表面の応力を誘発し、開口部３３における応力の減少が、交差領域４４に加えられる応力の対応する減少をもたらすためである。
【００６７】
したがって、第１の移行領域４８の形状およびポンプ室３２の形状を組み合わせることにより、交差領域４４全体における応力の大きさが著しく減少する。
【００６８】
さらに驚くべきことに、ポンプ室３２の球形によって引き起こされる低減され均一に分布した応力と、移行領域４８の形状によって引き起こされる応力の減少との組合せは、応力分布の周方向の平滑化だけでなく、ピーク応力の低下をもたらすだけでなく、開口部３３からのピーク応力の変位を完全に排除する。
【００６９】
図７に見られるように、Ｙで示されたピーク応力の領域は、交差領域４４のネック４５にあり、従来技術のように開口部３３にはない。実際には、開口部３３の周りの領域は、交差領域４４全体の最も低い応力を受けている。上述したのと同じ典型的な運転条件の下で、燃料ポンプヘッドにおける２８００バールの圧力で、ネック４５のピーク応力は４１６ＭＰａであり、図１および図２の既知の燃料ポンプハウジングと比較してピーク応力が２０％減少している。開口部３３の応力は、図１および図２の既知の燃料ポンプハウジングと比較して、開口部３３における応力が３００ＭＰａよりも低く低減され、４０％を超える減少を示す。
【００７０】
したがって、ピーク応力はより低く、出口穿孔３４のネック４５に位置し、出口穿孔３４とポンプ室３２との間の開口部には位置しない。これは、ネック４５の領域の応力が、開口部３３の応力よりもポンプ室３２内の幾何学的形状の変化に対して敏感ではないため、特に有利である。ネック４５は、ポンプ室３２内のフープ応力の影響をあまり受けないので、ポンプ室３２内の周期的な応力に起因するピーク応力の周期的な変動が少なく、ポンプハウジング３０は、疲労不良を起こしにくくなる。
【００７１】
交差領域４４のネック４５も有利な効果をもたらす。
【００７２】
ポンプ室３２の直径Ｄに等しい主ボア直径ｄ１ａを選択することによって、ポンプ室３２および出口穿孔３４における応力を低減することができる。しかし、穿孔の直径ｄ１ａを大きくすると、開口部３３のサイズも大きくなり、全体的なフープ応力が増加する。さらに、穿孔の直径を大きくすると、ポンプ室のデッドボリューム（すなわち、プランジャがそのストロークの終わりにプランジャボアの最上部位置にある場合に燃料で満たされたポンプ室３２の体積）が大きくなり、これはポンプの効率を低下させる。これは相反する要件につながる。ポンプ室３２の直径に等しくなるのに十分な大きさのボア径は、一定の応力を最小限に抑えるが、より小さいボア直径はポンプの効率を高める。
【００７３】
必要なバランスは、逆止弁（図示せず）を介してポンプ室３２を主ボア４３に接続するネック４５によって達成することができる。ネック４５は、出口穿孔３４の直径が開口部３３の近傍のネック直径ｄ１ｂまで縮小されることを可能にし、それによってポンプ室のデッドボリュームを減少させ、ポンプの効率を増加させるが、主ボア４３の直径ｄ１ａがポンプ室３２の直径Ｄと一致するような、主ボア４３の大きい直径ｄ１ａを可能にする。本発明者らは、ネック直径ｄ１ｂが主ボア直径ｄ１ａの約半分である場合に、ポンプ効率と開口部３３での応力の要件の特に有利なバランスが達成されることを見出した。
【００７４】
図９を参照すると、プランジャボア３６、出口穿孔３４および入口穿孔４１（図９には見えないが、図３に見られる）は、それぞれ球形ポンプ室３２の中心点から半径方向に延び、出口穿孔３４は、プランジャボア３６および入口穿孔４１に対して垂直に配置される。しかし、穿孔間の角度は９０°である必要はなく、任意の適切な角度にすることができる。
【００７５】
さらに、穿孔は、ポンプ室によって画成された球に対して半径方向に延びる必要はない。例えば、図１０は、出口穿孔がポンプ室に対して非半径方向である代替の実施形態を示している。特に、出口穿孔３４によって画定される長手方向軸線は、ポンプ室３２の中心点から変位した点でポンプ室３２を通過する。
【００７６】
ポンプ室３２の球形状により、穿孔間の角度を変えること、または穿孔をポンプ室３２の中心点に対して非半径方向の配置に配置することによって、交差領域４４内の応力集中が著しく増加することはない。したがって、ポンプ室３２のピーク応力に有害な影響を及ぼさず、ひいてはポンプの寿命に有害な影響を与えることなく、複雑な穿孔形状に適応することができる。
【００７７】
上述した本発明の実施形態では、ポンプ室３２の直径Ｄは、出口穿孔３４の主ボア４３の直径ｄ１ａと実質的に同じであり、プランジャボア３６の直径ｄ２と実質的に同じである。実際には、本発明者らは、出口穿孔３４とプランジャボア３６とが同じ直径を有する場合に最も低い応力が生じることを見出した。しかし、他の実施形態（図示せず）では、これらの直径ｄ１ａ、ｄ２およびＤは同じである必要はない。
【００７８】
添付の特許請求の範囲から逸脱することなく、本発明が多くの代替形態をとるように修正され得ることは、当業者には理解されるであろう。
【符号の説明】
【００７９】
３０  燃料ポンプハウジング
３２  ポンプ室
３３  開口部
３４  出口穿孔
３６  プランジャボア
４０  円錐領域
４１  入口穿孔
４２  入口穿孔
４３  主ボア
４４  交差領域
４５  ネック
４６  縮径領域
４８  第１の移行領域
４９  第２の移行領域
ｄ１ａ  ボア直径
ｄ１ｂ  ネック直径
Ｄ  ポンプ室の直径
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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