(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の燃料噴射システム、特にコモンレール式噴射システムにおける燃料高圧供給のためのラジアルピストンポンプであって、ポンプハウジング（２）内に支承された駆動軸（４）が設けられていて、該駆動軸（４）が、偏心的に形成されているか、または周方向にカム状の隆起部を有しており、さらに駆動軸（４）に関して半径方向で各シリンダ室（１８）内に配置された、有利には複数のピストン（１２）が設けられていて、該ピストン（１２）が、駆動軸（４）の回転によって各シリンダ室（１８）内で半径方向に往復運動可能である形式のものにおいて、ピストン（１２）と駆動軸（４）との間にそれぞれ１つの横方向力吸収装置（９）が配置されており、該横方向力吸収装置（９）が、バケット体（１７）を備えたバケット形タペットであり、該バケット形タペット（９）の底部が力吸収プレート（１５）によって形成されており、バケット体（１７）に、バケット形タペット（９）の往復運動時に常時自由となる複数の開口（１６）が設けられていて、バケット体（１７）の外部の室が、バケット体（１７）の内部の室に常時接続されており、力吸収プレート（１５）が、バケット体（１７）によって案内リング（１９）に結合されていることを特徴とする、燃料高圧供給のためのラジアルピストンポンプ。
【請求項２】
バケット形タペット（９）が、それぞれ所属のピストン（１２）と同じ方向で往復運動可能である、請求項１記載のラジアルピストンポンプ。
【請求項３】
バケット形タペット（９）が、それぞれハウジング（２）に設けられた孔（２４）内に案内されており、該孔（２４）が、それぞれ所属のシリンダ室（１８）と同じ方向に延びている、請求項２記載のラジアルピストンポンプ。
【請求項４】
ピストン（１２）が、それぞればね（１４）によって、バケット形タペット（９）に設けられたそれぞれ所属の力吸収プレート（１５）に押圧されている、請求項１から３までのいずれか１項記載のラジアルピストンポンプ。
【請求項５】
力吸収プレート（１５）が、駆動軸（４）に向けられた側で軽度にクラウニング状に形成されている、請求項１から４までのいずれか１項記載のラジアルピストンポンプ。
【請求項６】
駆動軸（４）とバケット形タペット（９）との間にリング（８）が配置されている、請求項１から５までのいずれか１項記載のラジアルピストンポンプ。
【発明の詳細な説明】
背景技術
本発明は、内燃機関の燃料噴射システム、特にコモンレール式噴射システムにおける燃料高圧供給のためのラジアルピストンポンプであって、ポンプハウジング内に支承された駆動軸が設けられていて、該駆動軸が、偏心的に形成されているか、または周方向にカム状の隆起部を有しており、さらに駆動軸に関して半径方向で各シリンダ室内に配置された、有利には複数のピストンが設けられていて、該ピストンが、駆動軸の回転によって各シリンダ室内で半径方向に往復運動可能である形式のものに関する。
しかし念のため付言しておくと、本発明は単にラジアルピストンポンプにおいてのみ使用されるのではなく、特に所要量制御装置を備えた高圧ポンプにおいても使用され得る。
このような形式の、内部支持されたラジアルピストンポンプでは、それぞれピストンの基部が駆動軸と接触している。ピストンは偏心的に形成された駆動軸または駆動軸に設けられたカム状の隆起部によって順次に往復運動させられる。その場合、回転する駆動軸からピストンに対しては、駆動軸に関して半径方向における力、つまりピストンの長手方向における力が加えられるだけでなく、ピストンに対して直交する横方向における力も加えられてしまう。このような横方向力は各ピストンにモーメントを生ぜしめる。
本発明の枠内では、駆動軸と接触するか、または駆動軸とピストン基部との間に配置されたリングと接触するようなピストン基部は、運転中に損傷されてしまうことが判った。このことは、特に基部がプレートによって形成されるようなピストンにおいて云える。このプレートはケージによってピストンに固定されていて、ばねによってリングに押圧される。このような特別なピストンでは、しばしばケージ破損が生じる。ピストン基部の損傷はシリンダ室の部分充填時に多く発生する。ピストン基部の損傷は不都合である。なぜならば、ピストン基部または特にケージが破損すると、ラジアルピストンポンプの申し分のない運転がもはや保証されなくなるからである。
したがって、本発明の課題は、上述した欠点を有しないラジアルピストンポンプを提供することにある。特に、ケージ破損のようなピストン基部の損傷が阻止されて、部分充填時においてもラジアルピストンポンプの申し分のない運転が保証されることが望まれる。本発明によるラジアルピストンポンプは最大２０００バールまでのポンプ圧に耐えられることが望まれる。
この課題は、請求項１に開示されたラジアルピストンポンプにより解決される。本発明の特別な構成は請求項２以下に開示されている。
上記課題は、内燃機関の燃料噴射システム、特にコモンレール式噴射システムにおける燃料高圧供給のためのラジアルピストンポンプであって、ポンプハウジング内に支承された駆動軸が設けられていて、該駆動軸が、偏心的に形成されているか、または周方向にカム状の隆起部を有しており、さらに駆動軸に関して半径方向で各シリンダ室内に配置された、有利には複数のピストンが設けられていて、該ピストンが、駆動軸の回転によって各シリンダ室内で半径方向に往復運動可能である形式のものにおいて、ピストンと駆動軸との間にそれぞれ１つの横方向力吸収装置が配置されていることにより解決される。ピストン基部における損傷はピストンに作用するモーメントにより生ぜしめられる。横方向力吸収装置はピストンに対して直交する横方向で作用する力を吸収する。このことには、長手方向における力だけがピストンに加えられるようになるという利点がある。すなわち、ピストンには事実上モーメントが全く作用しなくなるわけである。これにより、駆動軸からピストンに加えられる負荷は著しく減じられる。したがって、最大２０００バールまでのピーク圧力においても、ピストンの高い耐用寿命が保証されている。
本発明の有利な構成では、横方向力吸収装置が、それぞれ所属のピストンと同じ方向で往復運動可能である。このことにより、駆動軸から半径方向における力、つまりピストンの長手方向における力を横方向力吸収装置を介してピストンへ伝達することができることが保証されている。これによって、ラジアルピストンポンプのピストンの、ポンプの運転のために必要となる往復運動が保証されている。
本発明の別の有利な構成では、横方向力吸収装置が、それぞれハウジングに設けられた孔内に案内されており、該孔が、それぞれ所属のシリンダ室と同じ方向に延びている。このような案内は、高いポンプ圧や迅速な負荷交番においても、横方向力吸収装置の往復運動を可能にする。特に、シリンダ室内での横方向力吸収装置のひっかかりが回避される。
本発明のさらに別の有利な構成では、横方向力吸収装置が、バケット形の本体、つまりバケット体を備えたバケット形タペットである。本発明の枠内では、横方向力の吸収のためにバケット形タペットが特に好適であるが判った。同じ機能を満たす、別の形状も同じく可能である。
本発明のさらに別の有利な構成では、バケット形タペットの底部が力吸収プレートによって形成されている。力吸収プレートは駆動軸と接触していて、負荷に応じて種々異なる厚さを有していてよい。力吸収プレートの表面は、高い耐摩耗性を保証するために特別に処理されていてよい。
本発明のさらに別の有利な構成では、力吸収プレートが、バケット体によって案内リングに結合されている。この案内リングはシリンダ室内を滑動する。シリンダ室と接触している面は、摩擦力を最小にするために特別に処理されていてよい。この案内リングは、横方向力吸収装置がシリンダ室内にひっかからないようにするために働く。案内リングの寸法はポンプ圧と、単位時間当たりの負荷交番の数とに関連している。
本発明のさらに別の有利な構成では、バケット体に複数の開口が設けられている。これらの開口は圧力補償のために働く。これらの開口は、全行程が利用される場合でも、駆動軸を取り囲む室と各シリンダ室との間に最小限の圧力差しか生ぜしめられないことを保証する。これにより、有効行程におけるヘルツ応力の増大が小さく維持され、吸込行程ではエレメントのフル充填もしくは完全充填が保証されている。
本発明のさらに別の有利な構成では、ピストンが、それぞればねによって、バケット形タペットに設けられたそれぞれ所属の力吸収プレートに押圧されている。ばねの力によってピストンは駆動軸へ向かって運動させられるので、燃料が吸い込まれる。また、バケット形タペットの力吸収プレートをはねによって駆動軸に押圧することも可能である。しかしこの場合には、燃料の吸込を保証するために力吸収プレートがピストンに結合されていることが必要となる。ピストンが直接にばね力で負荷される場合には、このような、力吸収プレートとピストンとの間の結合を不要にすることができる。このような変化形には、このように形成されたラジアルピストンポンプが簡単かつ廉価に製作され得るという利点がある。さらに、この変化形では、本発明を公知のラジアルピストンポンプに容易に適用することが可能となる。
本発明のさらに別の有利な構成では、力吸収プレートが、駆動軸に向けられた側で軽度に球面状に、つまりクラウニング状に形成されている。力吸収プレートを凸面状に形成することは、駆動軸と力吸収プレートとの間の接触面を減小させるために役立つ。これにより、駆動軸からバケット形タペットに加えられるモーメントが有利に減じられる。力吸収プレートの設計時には、バケット形タペットの弾性変形が考慮されなければならない。
本発明のさらに別の有利な構成では、駆動軸とバケット形タペットとの間にリングが配置されている。このリングは駆動軸から力吸収プレートへの力の伝達のために役立つ。このリングは駆動軸に被さってスライド式に支承されていると有利である。その場合、リングは円筒状に形成されているか、または多角形状に形成されていてもよい。
全体的に本発明は、簡単かつ廉価に実現することができるという利点を有している。さらに、本発明の基本思想を既存のラジアルピストンポンプに簡単に適用することができる。この場合、たとえばピストンに設けられたタペットプレートがバケット形タペットによって代えられる。その上、特に吸込行程におけるゼロ圧送時の構成部分強度が高められる。
本発明のさらに別の利点、特徴および詳細は、請求項２以下ならびに以下に図面につき詳しく説明する実施例において記載されている。その場合、請求の範囲および明細書において記載した特徴は、それぞれそれ自体個々に使用されるか、または任意の組合せで使用される。以下に、請求の範囲に記載の本発明を実施するための形態を図面につき詳しく説明する。
第１図は本発明によるラジアルピストンポンプの断面図であり、
第２図は第１図に示したラジアルピストンポンプをＡ−Ｂ線に沿って断面した図であり、
第３図は本発明によるバケット形タペットを下から見た図であり、
第４図は第３図に示したバケット形タペットをＢ−Ｃ線に沿って断面した図であり、
第５図は本発明によるラジアルピストンポンプの別の実施例を示す断面図であり、
第６図は第５図に示したラジアルピストンポンプをＡ−Ｂ線に沿って断面した図である。
第１図および第２図には内燃機関の燃料噴射システムにおける燃料高圧供給のためのラジアルピストンポンプが示されている。このラジアルピストンポンプは組み込まれた所要量制御装置を備えている。燃料供給および計量は調量ユニット（図示しない）を介して行われる。
本発明によるラジアルピストンポンプは特にコモンレール式噴射システムにおいてディーセル機関への燃料供給のために使用される。「コモンレール」とは「共通の管路」または「共通のレール」と同意義である。慣用の高圧噴射システム、つまり燃料が複数の別個の管路を介して個々の燃焼室へ圧送されるような高圧噴射システムとは異なり、コモンレール式噴射システムでは、複数の噴射ノズルに１つの共通の管路から燃料が供給される。
第１図および第２図に示されたラジアルピストンポンプは、ポンプハウジング２内に支承された駆動軸４を有しており、この駆動軸４は偏心的に形成された軸区分６を備えている。この偏心的な軸区分６にはリング８が設けられており、このリング８に対して軸区分６は回転可能である。リング８は、それぞれ１２０°だけ互いにずらされた３つの平らな面取り部１０を有しており、これらの平らな面取り部１０には、それぞれ１つのピストン１２が支持されている。ピストン１２はそれぞれ１つのシリンダ室１８で駆動軸４に対して半径方向に往復運動可能に収容されている。
ピストン１２の、駆動軸４へ向けられた端部には、それぞれ１つのばね受け１３が固定されており、このばね受け１３に対してばね１４がプレロードもしくは予負荷をかけられている。ばね１４はピストン１２を力吸収プレート１５に押圧している。この力吸収プレート１５はバケット形タペット９に所属しており、このバケット形タペット９は第３図および第４図に２：１の尺度で拡大されて示されている。
第３図に示された、下から見た図から判るように、力吸収プレート１５は円形のディスクの形状を有しており、このディスクの周面には方形の４つの切欠き１６が均一に分配されている。第４図から良く判るように、力吸収プレート１５はバケット体１７によって案内リング１９に結合されている。それぞれ力吸収プレート１５からバケット体１７へは、開口１６が延びている。これらの開口１６の大きさは、バケット形タペット９の往復運動時に、リング８が配置されている室と、ばね１４が配置されている室との間で圧力補償が行われるように設定されている。開口１６は、前記２つの室の間の圧力差がすべての運転状態において最小となることを保証する。これにより、ピストン１２の有効行程におけるヘルツ応力（Ｈｅｒｔｚｓｃｈ．Ｐｒｅｓｓｕｎｇ）の増大は小さく維持され、吸込行程においては、ばね１４が適宜に設計されている場合に各シリンダ室１８の完全な充填が保証されている。開口１６が設けられていなければ、バケット形タペットの往復運動は困難となるか、または全く不可能となる。
第１図には、力吸収プレート１５がリング８の平らな面取り部１０と接触している状態が示されている。リング８は駆動軸４にスライド式に支承されていて、駆動軸４の回転時に、偏心的に形成された軸区分６によって運動させられる。しかし、この運動は、ピストン行程のために必要とされる、駆動軸４に関して半径方向の分力もしくは力成分だけでなく、駆動軸４の周方向における力成分、つまりピストン１２に対して直交する横方向の力成分をも有している。すでに述べた横方向力に相当するこの力成分は望ましくない。なぜならば、このような力成分はピストンにモーメントを生ぜしめるからである。
本発明によるバケット形タペットは、リング８の周方向における力を吸収する。バケット形タペット９は第１図および第２図に示されているように、案内リング１９にによってハウジング２内の孔２４内に案内されている。孔２４はそれぞれ所属のシリンダ室１８と同じ方向に延びている。このようにバケット形タペット９がハウジング２に支持されることに基づき、横横方向力はリング８から力吸収プレート１５と、バケット体１７と、案内リング１９とを介してハウジング２へ導入される。その結果、ピストン１２には、ピストン１２の各長手方向における力しか加えられなくなる。これにより、ピストン１２の負荷および摩耗は著しく減じられる。
第５図および第６図に図示したラジアルピストンポンプは、第１図および第２図に示した実施形にほぼ相当しているので、第１図および第２図に示したラジアルピストンポンプにおいても、第５図および第６図に示したラジアルピストンポンプにおいても使用される構成部分に関しては、同じ符号が使用されている。繰り返しを避けるために、第５図および第６図においてはこれらの構成部分の説明を省略する。
第１図および第２図の実施形に対する第５図および第６図の実施形の主相違点は、第５図および第６図に示したラジアルピストンポンプではリング８が多角形の形状を有しておらず、円筒状に形成されている点にある。バケット形タペット９は両実施例において同一のものであって、第３図および第４図に拡大して示したバケット形タペット９に相当している。
【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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