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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2024-07-26
(54)【発明の名称】燃料高圧ポンプ
(51)【国際特許分類】
F02M 55/00 20060101AFI20240719BHJP
F02M 59/44 20060101ALI20240719BHJP
【ＦＩ】
F02M55/00 D
F02M55/00 B
F02M55/00 E
F02M59/44 P
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2024505202
(86)(22)【出願日】2022-06-08
(85)【翻訳文提出日】2024-03-14
(86)【国際出願番号】 EP2022065458
(87)【国際公開番号】W WO2023006285
(87)【国際公開日】2023-02-02
(31)【優先権主張番号】102021208052.9
(32)【優先日】2021-07-27
(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】390023711
【氏名又は名称】ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング
【氏名又は名称原語表記】ＲＯＢＥＲＴ ＢＯＳＣＨ ＧＭＢＨ
【住所又は居所原語表記】Ｓｔｕｔｔｇａｒｔ， Ｇｅｒｍａｎｙ
(74)【代理人】
【識別番号】100114890
【弁理士】
【氏名又は名称】アインゼル・フェリックス＝ラインハルト
(74)【代理人】
【識別番号】100098501
【弁理士】
【氏名又は名称】森田 拓
(74)【代理人】
【識別番号】100116403
【弁理士】
【氏名又は名称】前川 純一
(74)【代理人】
【識別番号】100134315
【弁理士】
【氏名又は名称】永島 秀郎
(74)【代理人】
【識別番号】100162880
【弁理士】
【氏名又は名称】上島 類
(72)【発明者】
【氏名】トーマス フロイホーファー
(72)【発明者】
【氏名】ライナー コルンハース
(72)【発明者】
【氏名】グイド ブレデンフェルド
(72)【発明者】
【氏名】シュテファン ヴェーア
【テーマコード（参考）】
3G066
【Ｆターム（参考）】
3G066BA22
3G066BA49
3G066CA31
3G066CA34
3G066CA39S
(57)【要約】
燃料高圧ポンプ（１０）は、入口弁（１４）と、高圧領域（２９）を入口弁領域（２８ｃ）に流体的に接続する圧力制限弁（２２）とを有していて、この入口弁領域は、幾何学的に入口弁（１４）と、燃料高圧ポンプ（１０）の、プランジャ（３１）を介して入口弁（１４）を負荷する電磁的なアクチュエータ（３０）との間に位置している。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
内燃機関のための燃料システム用の燃料高圧ポンプ（１０）であって、燃料を供給するための入口（１１）と、
圧縮された燃料を放出するための出口（３４）と、
ポンプケーシング（１２）と、
前記ポンプケーシング（１２）内に配置された圧送室（１６）と、
前記圧送室（１６）を画定し、前記ポンプケーシング（１２）内で長手方向（ＬＡ）に沿って摺動可能なポンプピストン（１８）と、
前記入口（１１）と前記圧送室（１６）との間に配置された、前記圧送室（１６）に向かって開く入口弁（１４）と、
前記圧送室（１６）と前記出口（３４）との間に配置された、前記圧送室（１６）から離れる方向に開く出口弁（３７）と、
流体的に前記出口弁（３７）と前記出口（３４）との間に延在する高圧領域（２９）と、
流体的に前記入口（１１）と前記入口弁（１４）との間に延在する低圧領域（２８）と、
前記高圧領域（２９）内の燃料と前記低圧領域（２８）内の燃料との間の差圧が開放圧を超過した際に前記高圧領域（２９）を前記低圧領域（２８）に流体的に接続し前記低圧領域（２８）に向かって開いて前記高圧領域（２９）から前記低圧領域（２８）へと燃料を流出させる圧力制限弁（２２）と、
を備え、
前記圧力制限弁（２２）は、前記高圧領域（２９）内の燃料と前記低圧領域（２８）内の燃料との間の差圧が開放圧を超過した際に、前記高圧領域（２９）を前記低圧領域（２８）の入口弁領域（２８ｃ）に流体的に接続し前記入口弁領域（２８ｃ）に向かって開いて、前記高圧領域（２９）から前記入口弁領域（２８ｃ）へと燃料を流出させ、前記低圧領域（２８）の前記入口弁領域（２８ｃ）は、幾何学的に、前記入口弁（１４）と、前記燃料高圧ポンプ（１０）の、プランジャ（３１）を介して前記入口弁（１４）を負荷する電磁的なアクチュエータ（３０）との間に位置している、燃料高圧ポンプ（１０）。
【請求項2】
前記電磁的なアクチュエータ（３０）は、前記ポンプケーシング（１２）に固定された、特に前記ポンプケーシング（１２）にねじ固定、圧入、または溶接されたアクチュエータケーシング（３０ａ）と、電気コイル（３０ｂ）と、前記電気コイルに接続された電気端子（３０ｃ）と、前記入口弁（１４）を開閉するために前記長手方向（ＬＡ）に対して垂直方向に摺動することができる前記プランジャ（３１）とを有している、請求項１記載の燃料高圧ポンプ（１０）。
【請求項3】
前記出口弁（３７）は、前記ポンプケーシング（１２）の出口弁孔（３７ａ）内に固定されており、前記圧力制限弁（２２）は、前記ポンプケーシング（１２）の圧力制限弁孔（２２ａ）内に固定されている、請求項１または２記載の燃料高圧ポンプ（１０）。
【請求項4】
前記出口弁孔（３７ａ）と前記圧力制限弁孔（２２ａ）とは互いに幾何学的に平行に向けられている、請求項３記載の燃料高圧ポンプ（１０）。
【請求項5】
前記出口（３４）は、前記ポンプケーシング（１２）に固定された出口管片（３５）として形成されていて、前記ポンプケーシング（１２）と前記出口管片（３５）との間には、出口管片室（３５ａ）が形成されており、前記出口弁孔（３７ａ）と前記圧力制限弁孔（２２ａ）とは両方とも、前記出口管片室（３５ａ）を起点としている、請求項３または４記載の燃料高圧ポンプ（１０）。
【請求項6】
前記出口（３４）は、前記ポンプケーシング（１２）に固定された出口管片（３５）として形成されていて、前記ポンプケーシング（１２）と前記出口管片（３５）との間には、出口管片室（３５ａ）が形成されており、前記出口弁孔（３７ａ）は前記出口管片室（３５ａ）を起点としていて、前記圧力制限弁孔（２２ａ）は前記出口管片室（３５ａ）を起点としておらず、前記圧力制限弁孔（２２ａ）は、その起点（２２ａａ）の側で、ボール（５６）または栓体（５７）によって閉鎖されており、前記出口弁孔（３７ａ）は、前記高圧領域（２９）内に位置する高圧接続孔（２９ａ）によって前記圧力制限弁孔（２２ａ）に接続されている、請求項３または４記載の燃料高圧ポンプ（１０）。
【請求項7】
前記ポンプケーシング（１２）は、互いに接続されているポンプ本体（１２ａ）とポンプカバー（１２ｂ）とを有しており、前記ポンプ本体（１２ａ）と前記ポンプカバー（１２ｂ）とによって、前記低圧領域（２８）に所属の減衰領域（２８ａ）が画定されていて、前記減衰領域内には少なくとも１つのダイヤフラムダンパ（５５）が配置されており、前記高圧接続孔（２９ａ）は、前記減衰領域（２８ａ）を起点としていて、その起点側（２９ａａ）で、ボール（５６）または栓体（５７）によって閉鎖されている、請求項６記載の燃料高圧ポンプ（１０）。
【請求項8】
前記圧力制限弁孔（２２ａ）は、前記低圧領域（２８）に位置する低圧接続孔（２８ｂ）によって、前記入口弁領域（２８ｃ）に接続されている、請求項１から７までのいずれか１項記載の燃料高圧ポンプ（１０）。
【請求項9】
前記低圧接続孔（２８ｂ）の横断面は、前記圧力制限弁孔（２２ａ）の横断面よりも小さい、請求項８記載の燃料高圧ポンプ（１０）。
【請求項10】
前記低圧接続孔（２８ｂ）と前記圧力制限弁孔（２２ａ）とが、前記長手方向（ＬＡ）に沿った投影図で、互いに０°ではない角度を成して屈曲されている、請求項８または９記載の燃料高圧ポンプ（１０）。
【請求項11】
前記低圧接続孔（２８ｂ）と前記圧力制限弁孔（２２ａ）とが、前記長手方向（ＬＡ）に対して垂直方向の少なくとも１つの投影図で、互いに０°ではない角度を成して屈曲されている、請求項８から１０までのいずれか１項記載の燃料高圧ポンプ（１０）。
【請求項12】
前記低圧接続孔（２８ｂ）は、前記長手方向（ＬＡ）に対して垂直方向の前記少なくとも１つの投影図で、前記低圧接続孔（２８ｂ）が、前記長手方向（ＬＡ）に関して、かつ前記圧力制限弁孔（２２ａ）から前記入口弁領域（２８ｃ）に向かう方向に関して、前記入口弁（１４）に向けられるように、前記圧力制限弁孔（２２ａ）に対して０°ではない角度を成して屈曲されている、請求項１１記載の燃料高圧ポンプ（１０）。
【請求項13】
前記低圧接続孔（２８ｂ）と前記圧力制限弁孔（２２ａ）とは互いに同軸である、請求項８または９記載の燃料高圧ポンプ（１０）。
【請求項14】
前記圧力制限弁（２２）は、前記圧力制限弁孔（２２ａ）内に、または前記圧力制限弁（２２）のケーシング内に圧入された弁座体（３８）を有していて、前記弁座体には、円錐状の弁座（４２）が形成されており、前記圧力制限弁（２２）は、ボールの形状を有し、前記弁座（４２）に密に当接する弁エレメント（４４）を有しており、前記弁エレメント（４４）は、保持エレメント（４６）によって閉鎖方向に押され、前記保持エレメント（４６）は、コイルばね（５２）によって閉鎖方向に押され、前記コイルばね（５２）は、前記圧力制限弁（２２）のケーシングにまたはポンプケーシング（１２）に支持されており、前記コイルばね（５２）は、前記保持エレメント（４６）の半径方向外側の領域（４６４）に当接しており、前記コイルばね（５２）は、前記保持エレメント（４６）の半径方向内側の領域（４６５）を収容している、請求項１から１３までのいずれか１項記載の燃料高圧ポンプ（１０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
背景技術
従来技術、例えば本出願人の欧州特許第２３４４７４９号明細書に基づき、燃料高圧ポンプであって、燃料を供給するための入口、圧縮された燃料を放出するための出口、ポンプケーシング、ポンプケーシング内に配置された圧送室、この圧送室を画定し、ポンプケーシング内で長手方向に沿って摺動可能なポンプピストン、入口と圧送室との間に配置された、圧送室に向かって開く入口弁、圧送室と出口との間に配置された、圧送室から離れる方向に開く出口弁、流体的に出口弁と出口との間に延在する高圧領域、流体的に入口と入口弁との間に延在する低圧領域、および高圧領域内の燃料と低圧領域内の燃料との間の差圧が開放圧を超過した際に高圧領域を低圧領域に流体的に接続し低圧領域に向かって開いて高圧領域から低圧領域へと燃料を流出させる圧力制限弁を備えた燃料高圧ポンプが既に公知である。
従来技術、例えば本出願人の欧州特許第２３４４７４９号明細書に基づき、燃料高圧ポンプであって、燃料を供給するための入口、圧縮された燃料を放出するための出口、ポンプケーシング、ポンプケーシング内に配置された圧送室、この圧送室を画定し、ポンプケーシング内で長手方向に沿って摺動可能なポンプピストン、入口と圧送室との間に配置された、圧送室に向かって開く入口弁、圧送室と出口との間に配置された、圧送室から離れる方向に開く出口弁、流体的に出口弁と出口との間に延在する高圧領域、流体的に入口と入口弁との間に延在する低圧領域、および高圧領域内の燃料と低圧領域内の燃料との間の差圧が開放圧を超過した際に高圧領域を低圧領域に流体的に接続し低圧領域に向かって開いて高圧領域から低圧領域へと燃料を流出させる圧力制限弁を備えた燃料高圧ポンプが既に公知である。
【0002】
上述した従来技術によれば、圧力制限弁の出口が、低圧領域に所属の、燃料高圧ポンプの圧力ダンパの収容室に接続されている。
【0003】
発明の開示
本発明は、従来技術により公知の解決手段により、圧力ダンパの潜在的に過剰な機械的負荷が生じるという発明者の考察から出発している。圧力脈動が、高圧領域から圧力制限弁を通って収容室に達し、ここで、本来は単に低圧のために設計された圧力ダンパを負荷することによって、この圧力ダンパにおいて摩耗と望ましくない音波形成とが生じる。さらには、燃料高圧ポンプの低圧領域にその脈動源が存在している圧力脈動を減衰するというこの圧力ダンパの本来の機能が損なわれる。
本発明は、従来技術により公知の解決手段により、圧力ダンパの潜在的に過剰な機械的負荷が生じるという発明者の考察から出発している。圧力脈動が、高圧領域から圧力制限弁を通って収容室に達し、ここで、本来は単に低圧のために設計された圧力ダンパを負荷することによって、この圧力ダンパにおいて摩耗と望ましくない音波形成とが生じる。さらには、燃料高圧ポンプの低圧領域にその脈動源が存在している圧力脈動を減衰するというこの圧力ダンパの本来の機能が損なわれる。
【0004】
したがって燃料高圧ポンプの圧力制限機能に伴う機械的な負荷もしくは摩耗、そしてさらには音波形成を最小限にするために、本発明によれば、圧力制限弁は、高圧領域内の燃料と低圧領域内の燃料との間の差圧が開放圧を超過した際に、高圧領域を低圧領域の入口弁領域に流体的に接続し入口弁領域に向かって開いて、高圧領域から入口弁領域へと燃料を流出させ、この場合、低圧領域の入口弁領域は、幾何学的に、入口弁と、燃料高圧ポンプの、プランジャを介して入口弁を負荷する電磁的なアクチュエータとの間に位置していることが想定されている。
【0005】
燃料高圧ポンプの電磁的なアクチュエータは、ポンプケーシングに固定されている、特に、ポンプケーシングにねじ固定、圧入、または溶接されているアクチュエータケーシングを有している構成要素であってもよい。電磁的なアクチュエータは、ポンプ固定の電気コイルを有していてもよく、この電気コイルに接続された電気端子を有していてもよい。例えば、コイルの通電に応じて摺動可能な可動子が設けられていてもよく、この可動子はプランジャに機械的に連結されている。したがって、プランジャは、特に燃料高圧ポンプの長手方向に対して垂直に、入口弁を開閉するために、電磁的なアクチュエータによって摺動可能である。
【0006】
電磁的なアクチュエータは、例えば、電気コイルが通電されたときにだけ、プランジャを、入口弁を開放させる位置に前進させるように構成されていてもよい。代替的に、電磁的なアクチュエータは、例えば、電気コイルが通電されたときにだけ、プランジャを引き戻すことができ、これにより入口弁を場合によっては閉鎖することができるように構成されていてもよい。
【0007】
出口弁が、ポンプケーシングの出口弁孔内に固定されていて、圧力制限弁がポンプケーシングの圧力制限弁孔内に固定されていることが想定されていてもよい。
【0008】
さらに、出口弁孔と圧力制限弁孔とが互いに幾何学的に平行に向けられているならば、これにより一方では、圧力制限弁孔および出口弁孔の製造のためのポンプケーシングの加工、例えば切削加工が容易になるという利点が得られる。なぜならばこの加工は、同じ方向で行うことができ、ひいては例えば同じ工具でかつ／または例えば同時に行うことさえできるからである。
【0009】
他方では、これにより燃料高圧ポンプの組付けが容易になる。なぜならば、圧力制限弁に所属の孔と出口弁に所属の孔とを同じ方向に向けることができ、したがって、圧力制限弁と出口弁とを簡単に、例えば同じ工具でかつ／または例えば同時に取り付けることができるからである。
【0010】
さらなる構成では、出口は、ポンプケーシングに固定された出口管片として形成されている。出口管片は、特に管状の基本形状を有していて、例えばポンプケーシングに溶接することができ、またはねじ固定することができ、さらには、出口管片自体が、出口管片に高圧管路を密に取り付けることができる手段を、例えばねじ山等を有することができる。
【0011】
さらに、ポンプケーシングと出口管片との間には、出口管片室が形成されていることが想定されていてもよい。出口管片室は、一方では、管片の内室の、ポンプケーシングに面した部分から成っていてもよい、もしくはこの部分を含んでいてもよい。出口管片室は、付加的に、出口管片によってカバーされた、ポンプ本体内の凹部を含んでいてもよく、特にこれらの両部分室から成っていてもよい。代替的に、出口管片室は、出口管片によってカバーされた、ポンプ本体内の凹部から成っていてもよい。
【0012】
さらなる構成では、出口弁孔と圧力制限弁孔とは両方とも、出口管片室を起点としていることが想定されていてもよい。これにより、燃料高圧ポンプを構成する部品数と、燃料高圧ポンプに必要なシール箇所数とが減じられる。
【0013】
代替的に、出口弁孔のみが出口管片室を起点としており、圧力制限弁孔は出口管片室を起点としていないことが想定されていてもよい。これは、出口管片室の貫流横断面を著しく縮小することができ、ひいては出口管片をポンプ本体に取り付けている横断面も縮小することができるという利点を有している。これにより、出口管片をポンプケーシングに取り付けることができる確実性もしくは耐圧性が改善される。なぜならば、出口管片をポンプ本体に取り付けている横断面は、高圧下にある燃料が圧送されるときに管片に作用する力に比例するからである。これに対し、管片をその周に沿ってポンプケーシングに取り付けることができる結合長さは単に、出口管片をポンプ本体に取り付けている横断面の平方根に比例するだけである。すなわち、出口弁孔のみが出口管片室を起点としていて、圧力制限弁孔は出口管片室を起点としていないという措置に伴う、出口管片をポンプ本体に取り付けている横断面の縮小化により、管片をその周に沿ってポンプケーシングに取り付けることができる結合長さと、出口管片をポンプ本体に取り付けている横断面との比は大きくなる。したがって、出口管片の取付け部は、圧送される燃料のより高い圧力に耐えることができる。
【0014】
例えば、これに加えてさらなる構成では、圧力制限弁孔は、その起点の側で、ボールまたは栓体によって閉鎖されており、出口弁孔は、高圧領域内に位置する高圧接続孔によって圧力制限弁孔に接続されていることが想定されていてもよい。出口と圧力制限弁との間の流体連通は、この場合、ポンプケーシング内部の高圧接続孔によってのみ行われる。同時に、ボールまたは栓体による圧力制限弁孔の閉鎖により、簡単かつ確実なシール箇所が実現される。
【0015】
特に、圧力制限弁孔は、低圧領域に位置する低圧接続孔によって入口弁領域に接続されていることが想定されている。
【0016】
低圧接続孔の横断面は、圧力制限弁孔の横断面よりも小さいことが想定されていてもよい。これにより、低圧接続孔は絞りとして機能し、高圧領域からの圧力脈動は、減衰されてしか入口弁領域に到達しない。
【0017】
付加的にまたは代替的に、低圧接続孔と圧力制限弁孔とが、長手方向に沿った投影図で、互いに０°ではない角度を成して屈曲されていることが、かつ／または低圧接続孔と圧力制限弁孔とが、長手方向に対して垂直方向の少なくとも１つの投影図で、互いに０°ではない角度を成して屈曲されていることが想定されていてもよい。この場合、ポンプケーシングもしくはポンプ本体において内側輪郭のために提供されるスペースの効率的な利用が達成される。
【0018】
同様の効果は、さらなる構成によっても得られ、このさらなる構成によれば、低圧接続孔は、長手方向に対して垂直方向の少なくとも１つの投影図で、低圧接続孔が、長手方向に関して、かつ圧力制限弁孔から入口弁領域に向かう方向に関して、入口弁に向けられるように、圧力制限弁孔に対して０°ではない角度を成して屈曲されていることが想定されている。
【0019】
代替的には、低圧接続孔と圧力制限弁孔とが互いに同軸であることが想定されていてもよい。この場合、例えば、複溝段付きドリルによる１回だけの穿孔プロセスによって両孔を形成することができる。
【0020】
本発明の範囲では、孔（特に、出口弁孔、圧力制限弁孔、低圧接続孔、高圧接続孔等）は、特に、回転するスパイラルドリルによって外側から切削加工によりポンプケーシングもしくはポンプ本体内に加工可能な、ポンプケーシングもしくはポンプ本体の内側輪郭であると理解される。したがって、孔は、特に軸方向の対称性を有しており、その対称軸線はスパイラルドリルの回転軸線に相当する。この対称軸線は、この場合、孔が向けられている方向を規定する。この場合、孔は、基本的には、ポンプケーシングもしくはポンプ本体を貫通する貫通孔であってもよい、またはポンプケーシングもしくはポンプ本体内に配置された孔底部で終端する袋孔であってもよい。孔の起点は、本発明の範囲では、ドリルがポンプケーシングもしくはポンプ本体内に進入する際に最初に切削加工により形成される、孔の側である。袋孔の場合、孔の起点は常に、孔底部とは反対の側である。したがって、孔がそこで、ポンプケーシングもしくはポンプ本体の別の内側輪郭に到る場合またはポンプケーシングもしくはポンプ本体から出る場合、孔の開口は、孔の起点とは反対の側である。本発明の孔は、特に、その起点から見てアンダカットを有していない。
【0021】
本発明の範囲では、貫通孔の場合、孔壁とは、貫通孔によって形成される内側輪郭であり；袋孔の場合、孔壁とは、貫通孔によって形成される内側輪郭の、孔底部ではない部分である。
【0022】
本発明の範囲では、高圧領域とは、特に介在する別の弁なしに、単に出口に連通している全ての空間を意味し、これにより、高圧領域には、ポンプ作動時に例えば５００ｂａｒの統一された圧力が生じる。
【0023】
本発明の範囲では、低圧領域とは、特に介在する別の弁なしに、単に入口に連通している全ての空間を意味し、これにより、低圧領域には、ポンプ作動時に、低圧ポンプが入口に接続された状態で、例えば５ｂａｒの統一された圧力が生じる。
【0024】
特に、燃料が貫流する、燃料高圧ポンプの内側輪郭は、結局のところ、低圧領域と、圧送室と、高圧領域とから成る。これらの領域は、入口弁、出口弁、および圧力制限弁によって互いに分離されている。
【0025】
燃料は、例えば、ガソリンのような燃料であってもよい。
【0026】
本発明の範囲では、０°ではない角度に調節される場合には、この角度は、０°とは明らかに異なっている角度、すなわち例えば少なくとも２°または少なくとも５°の角度であってもよい。例えば、この角度は、２°～９０°の角度であってもよい。
【0027】
以下に、本発明の例示的な実施形態を、図面を参照して説明する。
【図面の簡単な説明】
【0028】
【0029】
図１には、その他の部分は示されていない内燃機関のための燃料システム１が単純化された概略図で示されている。燃料システム１の作動中、燃料タンク２から、燃料が、吸込管路４を経由して、フィードポンプ６および低圧管路８を介して、ピストンポンプとして形成された燃料高圧ポンプ１０の入口管片２０に供給される。流体的に入口管片２０の後続に、入口弁１４が配置されている。流体的に入口管片２０と入口弁１４との間には、燃料高圧ポンプ１０の低圧領域２８が位置している。入口弁１４の下流には、燃料高圧ポンプ１０の圧送室１６が位置している。低圧領域２８における圧力脈動は、圧力減衰装置によって減衰することができる。入口弁１４は、この場合、電磁的なアクチュエータ３０として形成された操作装置を介して強制的に開放させることができる。操作装置、ひいては入口弁１４は、制御ユニット３２を介して制御可能である。
【0030】
燃料高圧ポンプ１０のポンプピストン１８は、この場合、カムディスクとして形成された駆動装置３６によって、長手方向ＬＡで延在する、ポンプピストン１８の対称軸線を成す長手方向軸線に沿って、図１に両方向矢印４０によって示されているように上下に運動することができる。流体的に燃料高圧ポンプ１０の圧送室１６と出口管片３５との間に、出口管片３５と、さらに下流に位置する高圧アキュムレータ４５（「レール」）とに向かって開くことができる出口弁３７が配置されている。したがって、流体的に出口弁３７と出口管片３５との間には、燃料高圧ポンプ１０の高圧領域２９が延在している。
【0031】
燃料高圧ポンプ１０の高圧領域２９における、もしくは高圧領域に連通している高圧アキュムレータ４５における境界圧が超過されると開放する圧力制限弁２２を介して、高圧領域２９と低圧領域２８とは互いに直接接続されている。圧力制限弁２２は、ばね負荷された逆止弁として形成されていて、燃料高圧ポンプ１０の低圧領域２８に向かって開くことができる。このようにして、燃料高圧ポンプ１０により高圧アキュムレータ４５内に生成可能な圧力が制限されている。
【0032】
図２は、本発明の第１の実施例としての燃料高圧ポンプ１０を示す断面図である。
【0033】
燃料高圧ポンプ１０は、入口管片２０として形成された入口１１を有している。入口１１は、燃料高圧ポンプ１０の全低圧領域２８に、弁を介在することなく連通している。
【0034】
燃料高圧ポンプ１０は、出口管片３５として形成された出口３４を有している。出口３４は、燃料高圧ポンプ１０の全高圧領域２９に、弁を介在することなく連通している。
【0035】
出口管片３５と入口管片２０とは、ポンプケーシング１２に固定されていて、ポンプケーシングには、長手方向ＬＡに沿って摺動可能なポンプピストン１８によって画定される圧送室１６も配置されている。
【0036】
低圧領域２８は、この断面図では見えていない流体接続部を介して入口１１に接続されている減衰室２８ａを含んでおり、この減衰室は、ポンプケーシング１２のポンプ本体１２ａとポンプケーシング１２のポンプカバー１２ｂとの間に形成されている。減衰室２８ａ内には、ダイヤフラムダンパ５５が配置されていて、ダイヤフラムダンパは、２つの金属ダイヤフラムによって形成された、扁平で圧縮可能な缶の形状を有していてもよい。
【0037】
入口１１と減衰室２８ａとの間の見えていない流体接続部は、例えばフィルタ孔を有していてもよく、フィルタ孔には、フィルタ孔を貫流する燃料から、最小サイズを上回る連行された固体粒子を除去するフィルタエレメントが配置されている。
【0038】
図２においてポンプ本体１２ａの下方区分には、シール支持体６０が取り付けられていて、ポンプ本体１２ａとシール支持体６０との間には、段状室２８ｄが形成されている。段状室２８ｄは、この断面図では見えていない貫通孔を介して、ポンプ本体１２ａを貫通して減衰室２８ａと連通していて、したがって段状室は、低圧領域２８の一部である。
【0039】
圧送室１６は、相応の差圧のもとで圧送室１６に向かって開く入口弁１４によって、低圧領域２８に対して画定されている。
【0040】
燃料高圧ポンプ１０の圧送量を制御するために、入口弁１４を、アクチュエータ３０によって駆動されるプランジャ３１により強制的に開放することができる。このために、アクチュエータ３０は、ポンプケーシング１２に固定されたアクチュエータケーシング３０ａを有していて、このアクチュエータケーシング内には電磁コイル３０ｂが配置されていて、この電磁コイルには、外側からアクセス可能な燃料高圧ポンプ１０の電気端子３０ｃを介して給電可能である。
【0041】
ポンプケーシング内では、幾何学的に入口弁１４とアクチュエータ３０との間に、低圧領域２８の入口弁領域２８ｃが形成されている。入口弁領域は、この断面図では見えていない孔２８ｆを介して減衰領域２８ａに連通している。
【0042】
圧送室１６は、高圧領域２９に対して、相応の差圧のもとで圧送室１６から離れるように開く出口弁３７によって画定されている。この例では、出口弁は、ポンプケーシング１２もしくはポンプ本体１２ａの出口弁孔３７ａ内に配置されている。出口弁は、可動の弁エレメント３７．１を有していて、この弁エレメントは、弁エレメント３７．１の上流でポンプ固定に配置されたシール座部３７．２に形成されたシール座３７．４と協働する。ポンプ固定に配置された対応プレート３７．５を介して、弁エレメント３７．１の可動性は下流方向で制限されている。出口弁孔３７ａは、出口管片３５とポンプケーシング１２もしくはポンプ本体１２ａとの間に位置する出口管片室３５ａを起点としている。
【0043】
ポンプピストン１８は、段付きピストンとして形成されている。ポンプピストンは、相対的に大きな直径を有する、圧送室１６に面した第１の区分１８．１と、（第１の区分１８．１の直径に対して相対的に）小さな直径を有する、圧送室から離反する方向に向けられた第２の区分１８．２とを有している。第１の区分１８．１と第２の区分１８．２との間には、図２で垂直に下方に向けられたリング状段部１８．３が形成されている。
【0044】
第１の区分１８．１とポンプケーシング１２との間には高圧シール８０が配置されていて、この高圧シール内で、ポンプピストン１８は摺動可能である。高圧シール８０は、圧送室１６を低圧領域２８からシールして分離している。
【0045】
高圧シール８０は、例えば本出願人の国際公開第１９０１５８６２号に詳細に説明されているように、例えば金属またはプラスチックから成る例えば別個のシールリングであってもよい。他方で、高圧シール８０は、例えば、本出願人の国際公開第０６０６９８１９号に詳細に説明されているように、ポンプピストン１８とブシュとの間、またはポンプピストン１８とポンプケーシング１２との間に、所定の長さにわたって延在する狭い間隙であってもよい。
【0046】
第２の区分１８．２と、既に上述したシール支持体６０との間には、低圧領域２８の段状室２８ｄを、燃料高圧ポンプ１０の外側に位置する空間１００から分離する低圧シール７８が配置されている。ポンプピストン１８は低圧シール７８内で摺動可能である。
【0047】
ポンプピストン１８に固定されたばね受け１９．１と、ばね受け１９．１とシール支持体６０との間に緊締されたポンプばね１９．２とを介して、ポンプピストン１８は、図２で下方に向かう長手方向ＬＡに予荷重をかけられている。
【0048】
本発明による燃料高圧ポンプ１０は、高圧領域２９内の燃料と低圧領域２８内の燃料との間の差圧が開放圧を超過した際に高圧領域２９を低圧領域２８に流体的に接続し低圧領域２８に向かって開いて高圧領域２９から低圧領域２８に燃料を流出させる圧力制限弁２２を有している。本発明による燃料高圧ポンプ１０における圧力制限弁２２の配置について、以下にさらに例示的に説明する。
【0049】
この場合、圧力制限弁２２は、高圧領域２９内の燃料と低圧領域２８内の燃料との間の差圧が開放圧を超過した際に、高圧領域２９を低圧領域２８の入口弁領域２８ｃに流体的に接続し入口弁領域２８ｃに向かって開いて、高圧領域２９から入口弁領域２８ｃへと燃料を流出させ、この場合、低圧領域２８の入口弁領域２８ｃは、幾何学的に、入口弁１４と、燃料高圧ポンプ１０の、プランジャ３１を介して入口弁１４を負荷する電磁的なアクチュエータ３０との間に位置していることが想定されている。
【0050】
入口弁領域２８ｃの延在は、図２に一点鎖線で画定された四角形によって例示的に示されている。例えば、入口弁領域は、（例えば、垂直な円筒を基本とした）円筒状の空間領域であってもよく、この円筒状の空間領域の底面は、長手方向ＬＡに対して平行に向けられており、その大きさは単に、この底面が、入口弁１４の投影図と、ポンプケーシング１２とアクチュエータケーシング３０ａとの間の接続部の投影図とを取り囲む、長手方向軸線に対して垂直な（例えば、図２の水平方向の）投影図が存在するために必要であるような大きさである。この円筒状の空間領域の高さは、この投影図の方向での入口弁１４とアクチュエータ３０との間の間隔によって規定されてもよい。
【0051】
第１の実施例では、圧力制限弁２２は、出口弁孔３７ａに対して幾何学的に平行な、ポンプケーシング１２の圧力制限弁孔２２ａ内に固定されている。
【0052】
第１の実施例によれば、出口３４は、ポンプケーシング１２に固定された出口管片３５として形成されていて、ポンプケーシング１２と出口管片３５との間には、出口管片室３５ａが形成されており、出口弁孔３７ａと圧力制限弁孔２２ａとは両方とも、出口管片室を起点としている。
【0053】
出口管片３５は、特に流れ方向に対して横方向に、圧力制限弁孔２２ａの出口を越えて、かつ出口弁孔３７ａの出口を越えて延在しているので、圧力制限弁孔２２ａと出口弁孔３７ａとは、ポンプケーシング１２と出口管片３５との間に配置された出口管片室３５ａを介して互いに連通している。
【0054】
このような配置において出口管片３５をポンプケーシングに固定している（外）径は、この場合、比較的大きく、例えば、少なくとも圧力制限弁孔２２ａの直径と出口弁孔３７ａの直径との合計以上であり、特に、この合計の少なくとも１．２倍の大きさでさえある。
【0055】
さらに、圧力制限弁孔２２ａは、低圧領域２８に位置する低圧接続孔２８ｂによって、入口弁領域２８ｃに接続されている。この場合、この例では、低圧接続孔２８ｂの横断面は、圧力制限弁孔２２ａの横断面よりも小さい。
【0056】
圧力制限弁孔２２ａの横断面は、出口弁孔３７ａの横断面よりも小さくてもよい。
【0057】
低圧接続孔２８ｂと圧力制限弁孔２２ａとが、長手方向ＬＡに沿った投影図で、互いに０°ではない角度、例えば、少なくとも２０°を成すように屈曲されていることが想定されていてもよい。
【0058】
低圧接続孔２８ｂと圧力制限弁孔２２ａとが、長手方向ＬＡに対して垂直方向の少なくとも１つの投影図で、互いに０°ではない角度、例えば、少なくとも２０°を成すように屈曲されていることが想定されていてもよい。
【0059】
この実施例では、この屈曲は、低圧接続孔２８ｂが、長手方向ＬＡに対して垂直方向の少なくとも１つの投影図で、低圧接続孔２８ｂが、長手方向ＬＡに関して、かつ圧力制限弁孔２２ａから入口弁領域２８ｃに向かう方向に関して、入口弁１４に向けられるように、圧力制限弁孔２２ａに対して０°ではない角度を成すように屈曲されるように行うことができる。
【0060】
これに対して代替的に、図２に示されているように、低圧接続孔２８ｂと圧力制限弁孔２２ａとが互いに同軸であることが想定されていてもよい。両孔２２ａ，２８ｂの全体は、相対的に大きな直径を有する部分が、圧力制限弁孔２２ａにより形成され、相対的に小さな直径を有する部分が、低圧接続孔２８ｂにより形成される段付き孔として理解されてもよい。
【0061】
図２の圧力制限弁２２（これは同時に図４に示された圧力制限弁２２でもあり得る）は、図３で拡大されて例示されている。この圧力制限弁は、圧力制限弁孔２２ａ内にまたは圧力制限弁２２のケーシング内に圧入された弁座体３８を有しており、この弁座体には円錐状の弁座４２が形成されている。圧力制限弁２２は、さらにボールの形状を有した弁エレメント４４を有しており、この弁エレメントは、弁座４２に密に当接する。弁エレメント４４は、保持エレメント４６によって閉鎖方向に押され、保持エレメント４６は、コイルばね５２によって閉鎖方向に押される。コイルばね５２は、圧力制限弁２２のケーシングに、またはポンプケーシング１２に直接支持されている。この場合、コイルばね５２は、保持エレメント４６の半径方向外側の領域４６４に当接する。保持エレメント４６の半径方向内側の領域４６５は、コイルばね５２によって収容される。コイルばね５２の剛性を介して、および圧力制限弁に作用する面積を介して、圧力制限弁２２の開放圧が規定され、ひいては同時に、燃料高圧ポンプ１０が入口１１と出口３４との間に生成することができる最大の差圧が規定される。
【0062】
再び、第１の実施例に関して、および低圧接続孔２８ｂと圧力制限弁孔２２ａの同軸的な配置（図２参照）に関して、コイルばね５２が、低圧接続孔２８ｂと圧力制限弁孔２２ａとの間に形成された、圧力制限弁孔２２ａ側のリング状段部２２．２に支持されていることが想定されていてもよい。
【0063】
第２の実施例が、図４に部分的に断面図で示されている。第２の実施例は、出口弁孔３７ａのみが出口管片室３５ａを起点としているが、圧力制限弁孔２２ａは出口管片室３５ａを起点としていない点で第１の実施例とは異なっている。その代わりに、この実施例では、圧力制限弁孔２２ａが、その出口２２ａａの側で、特に圧力制限弁孔２２ａ内に圧入されたボール５６、または特に圧力制限弁孔２２ａ内に圧入された栓体５７によって閉鎖されており、出口弁孔３７ａは、高圧領域２９内に位置する高圧接続孔２９ａによって圧力制限弁孔２２ａに接続されている。
【0064】
この場合、高圧接続孔２９ａは、減衰領域２８ａを起点としており、その起点側２９ａａで、この高圧接続孔内に圧入されたボール５６または、高圧接続孔内に圧入された栓体５７によって閉鎖されていることが想定されていてもよい。
【0065】
出口管片３４は、第１の実施例よりも小さく形成されていてもよく、例えば、このような配置において出口管片３５をポンプケーシング１２に固定している（外）径は、圧力制限弁孔２２ａの直径と出口弁孔３７ａの直径との合計よりも小さくてもよく、特にこの合計の０．９倍未満でさえあってもよい。ポンプケーシング１２における出口管片３５の結合部の堅牢性は、これにより高められる。なぜならば、出口管片３５に作用する液圧力は、出口管片によって覆われる横断面積に比例するのに対して、出口管片３５をポンプケーシング１２に固定している結合長さは、出口管片によって覆われる横断面の周囲に比例するのみであり、すなわち、出口管片によって覆われる横断面積の平方根に比例するのみであるからである。
【0066】
第１の実施例において、圧力制限弁孔２２ａ、出口弁孔３７ａ、および低圧接続孔２８ｂ、およびこれらの孔間の関係に関して上述したことは、この第２の実施例にも当てはまる。
【0067】
高圧接続孔２９ａは、圧力制限弁孔２２ａ、出口弁孔３７ａ、および低圧接続孔２８ｂの各横断面よりも小さい、例えばそれぞれ最大でも半分の大きさの横断面を有していてもよい。
【0068】
代替的に、高圧接続孔２９ａは、圧力制限弁孔２２ａ、出口弁孔３７ａの各横断面よりも小さいが、低圧接続孔２８ｂの横断面よりは大きい横断面を有していてもよい。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【手続補正書】
【提出日】2024-03-14
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
内燃機関のための燃料システム用の燃料高圧ポンプ（１０）であって、燃料を供給するための入口（１１）と、
圧縮された燃料を放出するための出口（３４）と、
ポンプケーシング（１２）と、
前記ポンプケーシング（１２）内に配置された圧送室（１６）と、
前記圧送室（１６）を画定し、前記ポンプケーシング（１２）内で長手方向（ＬＡ）に沿って摺動可能なポンプピストン（１８）と、
前記入口（１１）と前記圧送室（１６）との間に配置された、前記圧送室（１６）に向かって開く入口弁（１４）と、
前記圧送室（１６）と前記出口（３４）との間に配置された、前記圧送室（１６）から離れる方向に開く出口弁（３７）と、
流体的に前記出口弁（３７）と前記出口（３４）との間に延在する高圧領域（２９）と、
流体的に前記入口（１１）と前記入口弁（１４）との間に延在する低圧領域（２８）と、
前記高圧領域（２９）内の燃料と前記低圧領域（２８）内の燃料との間の差圧が開放圧を超過した際に前記高圧領域（２９）を前記低圧領域（２８）に流体的に接続し前記低圧領域（２８）に向かって開いて前記高圧領域（２９）から前記低圧領域（２８）へと燃料を流出させる圧力制限弁（２２）と、
を備え、
前記圧力制限弁（２２）は、前記高圧領域（２９）内の燃料と前記低圧領域（２８）内の燃料との間の差圧が開放圧を超過した際に、前記高圧領域（２９）を前記低圧領域（２８）の入口弁領域（２８ｃ）に流体的に接続し前記入口弁領域（２８ｃ）に向かって開いて、前記高圧領域（２９）から前記入口弁領域（２８ｃ）へと燃料を流出させ、前記低圧領域（２８）の前記入口弁領域（２８ｃ）は、幾何学的に、前記入口弁（１４）と、前記燃料高圧ポンプ（１０）の、プランジャ（３１）を介して前記入口弁（１４）を負荷する電磁的なアクチュエータ（３０）との間に位置している、燃料高圧ポンプ（１０）。
【請求項2】
前記電磁的なアクチュエータ（３０）は、前記ポンプケーシング（１２）に固定された、特に前記ポンプケーシング（１２）にねじ固定、圧入、または溶接されたアクチュエータケーシング（３０ａ）と、電気コイル（３０ｂ）と、前記電気コイルに接続された電気端子（３０ｃ）と、前記入口弁（１４）を開閉するために前記長手方向（ＬＡ）に対して垂直方向に摺動することができる前記プランジャ（３１）とを有している、請求項１記載の燃料高圧ポンプ（１０）。
【請求項3】
前記出口弁（３７）は、前記ポンプケーシング（１２）の出口弁孔（３７ａ）内に固定されており、前記圧力制限弁（２２）は、前記ポンプケーシング（１２）の圧力制限弁孔（２２ａ）内に固定されている、請求項１または２記載の燃料高圧ポンプ（１０）。
【請求項4】
前記出口弁孔（３７ａ）と前記圧力制限弁孔（２２ａ）とは互いに幾何学的に平行に向けられている、請求項３記載の燃料高圧ポンプ（１０）。
【請求項5】
前記出口（３４）は、前記ポンプケーシング（１２）に固定された出口管片（３５）として形成されていて、前記ポンプケーシング（１２）と前記出口管片（３５）との間には、出口管片室（３５ａ）が形成されており、前記出口弁孔（３７ａ）と前記圧力制限弁孔（２２ａ）とは両方とも、前記出口管片室（３５ａ）を起点としている、請求項３記載の燃料高圧ポンプ（１０）。
【請求項6】
前記出口（３４）は、前記ポンプケーシング（１２）に固定された出口管片（３５）として形成されていて、前記ポンプケーシング（１２）と前記出口管片（３５）との間には、出口管片室（３５ａ）が形成されており、前記出口弁孔（３７ａ）は前記出口管片室（３５ａ）を起点としていて、前記圧力制限弁孔（２２ａ）は前記出口管片室（３５ａ）を起点としておらず、前記圧力制限弁孔（２２ａ）は、その起点（２２ａａ）の側で、ボール（５６）または栓体（５７）によって閉鎖されており、前記出口弁孔（３７ａ）は、前記高圧領域（２９）内に位置する高圧接続孔（２９ａ）によって前記圧力制限弁孔（２２ａ）に接続されている、請求項３記載の燃料高圧ポンプ（１０）。
【請求項7】
前記ポンプケーシング（１２）は、互いに接続されているポンプ本体（１２ａ）とポンプカバー（１２ｂ）とを有しており、前記ポンプ本体（１２ａ）と前記ポンプカバー（１２ｂ）とによって、前記低圧領域（２８）に所属の減衰領域（２８ａ）が画定されていて、前記減衰領域内には少なくとも１つのダイヤフラムダンパ（５５）が配置されており、前記高圧接続孔（２９ａ）は、前記減衰領域（２８ａ）を起点としていて、その起点側（２９ａａ）で、ボール（５６）または栓体（５７）によって閉鎖されている、請求項６記載の燃料高圧ポンプ（１０）。
【請求項8】
前記圧力制限弁孔（２２ａ）は、前記低圧領域（２８）に位置する低圧接続孔（２８ｂ）によって、前記入口弁領域（２８ｃ）に接続されている、請求項３記載の燃料高圧ポンプ（１０）。
【請求項9】
前記低圧接続孔（２８ｂ）の横断面は、前記圧力制限弁孔（２２ａ）の横断面よりも小さい、請求項８記載の燃料高圧ポンプ（１０）。
【請求項10】
前記低圧接続孔（２８ｂ）と前記圧力制限弁孔（２２ａ）とが、前記長手方向（ＬＡ）に沿った投影図で、互いに０°ではない角度を成して屈曲されている、請求項８記載の燃料高圧ポンプ（１０）。
【請求項11】
前記低圧接続孔（２８ｂ）と前記圧力制限弁孔（２２ａ）とが、前記長手方向（ＬＡ）に対して垂直方向の少なくとも１つの投影図で、互いに０°ではない角度を成して屈曲されている、請求項８記載の燃料高圧ポンプ（１０）。
【請求項12】
前記低圧接続孔（２８ｂ）は、前記長手方向（ＬＡ）に対して垂直方向の前記少なくとも１つの投影図で、前記低圧接続孔（２８ｂ）が、前記長手方向（ＬＡ）に関して、かつ前記圧力制限弁孔（２２ａ）から前記入口弁領域（２８ｃ）に向かう方向に関して、前記入口弁（１４）に向けられるように、前記圧力制限弁孔（２２ａ）に対して０°ではない角度を成して屈曲されている、請求項１１記載の燃料高圧ポンプ（１０）。
【請求項13】
前記低圧接続孔（２８ｂ）と前記圧力制限弁孔（２２ａ）とは互いに同軸である、請求項８記載の燃料高圧ポンプ（１０）。
【請求項14】
前記圧力制限弁（２２）は、前記圧力制限弁孔（２２ａ）内に、または前記圧力制限弁（２２）のケーシング内に圧入された弁座体（３８）を有していて、前記弁座体には、円錐状の弁座（４２）が形成されており、前記圧力制限弁（２２）は、ボールの形状を有し、前記弁座（４２）に密に当接する弁エレメント（４４）を有しており、前記弁エレメント（４４）は、保持エレメント（４６）によって閉鎖方向に押され、前記保持エレメント（４６）は、コイルばね（５２）によって閉鎖方向に押され、前記コイルばね（５２）は、前記圧力制限弁（２２）のケーシングにまたはポンプケーシング（１２）に支持されており、前記コイルばね（５２）は、前記保持エレメント（４６）の半径方向外側の領域（４６４）に当接しており、前記コイルばね（５２）は、前記保持エレメント（４６）の半径方向内側の領域（４６５）を収容している、請求項３記載の燃料高圧ポンプ（１０）。
【国際調査報告】