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技術 内燃機関の燃料系用の高圧ポンプの製造方法

出願人 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
発明者 シアメンドフローシュテファンプフールタミムラティフペーターアンドレツキー
出願日 2017年8月1日 (3年3ヶ月経過) 出願番号 2017-148867
公開日 2017年12月21日 (2年11ヶ月経過) 公開番号 2017-223233
状態 特許登録済
技術分野 燃料噴射装置
主要キーワード 溶接相手 プレス結合 材料帯 素材結合 ポンプフランジ 燃料分配装置 エタノール含有燃料 プレスゾーン
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2017年12月21日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (6)

課題

解決手段

本発明は、ハウジング(14)と、ハウジング(14)に固定的に配置されているフランジ(16)とを有している、内燃機関の燃料系用の高圧ポンプ(10)、特にプラグインポンプに関する。フランジ(16)は少なくとも二つの部材から形成されている。高圧ポンプ(10)は、溝状の収容領域を有しており、その収容領域に、フランジ部材(16a,16b)の半径方向に内向きの領域が収容されており、フランジ部材(16a,16b)は、かしめ結合及び/又はプレス結合によって、ハウジング(14)に保持されている。

概要

背景

市場においては、特に燃料高圧ポンプを有している、内燃機関燃料系、例えばガソリン直噴(GDI)用の燃料系が公知である。この燃料系によって、その都度の所要量燃料を、その都度の所望圧力燃料アキュムレータ又は燃料分配装置に搬送することができる。例えば、その種の燃料高圧ポンプはプラグインポンプとして実施されている。その場合、燃料高圧ポンプのハウジングは、フランジ(「ポンプフランジ」)を介して、内燃機関のシリンダヘッドにねじ止めされる。その構造が原因となって、フランジとハウジングとの間の結合部は、圧力、振動及びねじの締付力に起因する強い機械的な負荷に晒されている。

概要

内燃機関の燃料系用の高圧ポンプ取り付け構造を提供する。本発明は、ハウジング(14)と、ハウジング(14)に固定的に配置されているフランジ(16)とを有している、内燃機関の燃料系用の高圧ポンプ(10)、特にプラグインポンプに関する。フランジ(16)は少なくとも二つの部材から形成されている。高圧ポンプ(10)は、溝状の収容領域を有しており、その収容領域に、フランジ部材(16a,16b)の半径方向に内向きの領域が収容されており、フランジ部材(16a,16b)は、かしめ結合及び/又はプレス結合によって、ハウジング(14)に保持されている。A

目的

効果

実績

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請求項1

ハウジング(14)と、該ハウジング(14)に固定的に配置されているフランジ(16)とを備える、内燃機関燃料系用の高圧ポンプ(10)、特にプラグインポンプであって、前記フランジ(16)は、少なくとも二つの部材から形成されており、前記高圧ポンプ(10)は、溝状の収容領域(18)を有しており、該収容領域(18)に、フランジ部材(16a,16b)の半径方向に内向きの領域が収容されており、前記フランジ部材(16a,16b)は、かしめ結合及び/又はプレス結合によって、前記ハウジング(14)に保持されていることを特徴とする、高圧ポンプ(10)。

請求項2

前記フランジ部材(16a,16b)は、空所(20)を有しており、前記フランジ部材(16a,16b)の前記空所(20)は、取り付け位置において溝(18)によって部分的に覆われるように、前記空所(20)は前記フランジ部材(16a,16b)に配置されており、前記ハウジング(14)の材料は前記空所(20)にかしめられている、請求項1に記載の高圧ポンプ(10)。

請求項3

前記空所(20)は円形の孔として形成されている、請求項2に記載の高圧ポンプ(10)。

請求項4

前記フランジ部材(16a,16b)の前記半径方向に内向きの領域は複数の部分(26)を有しており、該部分(26)は、側方に位置する領域よりも大きい材料厚さ及び/又は側方に位置する領域とは異なる型押し部を有しており、前記部分(26)を用いて、前記フランジ部材(16a,16b)は前記溝(18)に圧入されている、請求項1に記載の高圧ポンプ(10)。

請求項5

前記ハウジング(14)と前記フランジ(16)は、異なる特殊鋼から作製されている、請求項1乃至4のいずれか一項に記載の高圧ポンプ(10)。

請求項6

請求項1乃至5の少なくとも一項に従い実施されている高圧ポンプ(10)のためのフランジ部材(16a,16b)。

請求項7

アルミニウム又はアルミニウム化合物又は鋼から作製されている、請求項6に記載のフランジ部材(16a,16b)。

請求項8

打ち抜き及び/又は型押しによって作製されている、請求項6又は7に記載のフランジ部材(16a,16b)。

技術分野

0001

本発明は、請求項1の上位概念に記載されている高圧ポンプ、並びに請求項6に記載されているフランジ部材に関する。

背景技術

0002

市場においては、特に燃料高圧ポンプを有している、内燃機関燃料系、例えばガソリン直噴(GDI)用の燃料系が公知である。この燃料系によって、その都度の所要量燃料を、その都度の所望圧力燃料アキュムレータ又は燃料分配装置に搬送することができる。例えば、その種の燃料高圧ポンプはプラグインポンプとして実施されている。その場合、燃料高圧ポンプのハウジングは、フランジ(「ポンプフランジ」)を介して、内燃機関のシリンダヘッドにねじ止めされる。その構造が原因となって、フランジとハウジングとの間の結合部は、圧力、振動及びねじの締付力に起因する強い機械的な負荷に晒されている。

課題を解決するための手段

0003

本発明が基礎とする課題は、請求項1に記載されている高圧ポンプによって、並びに、請求項6に記載されているフランジ部材によって解決される。有利な発展形態従属請求項に記載されている。更に、本発明に関する重要な特徴は図面及び下記に記載されている。それらの特徴は単独でも本発明にとって重要であり、また種々の組み合わせにおいても、それらの組み合わせを改めて明示的に示さなくとも、やはり本発明にとって重要である。

0004

本発明は、かしめによる形状結合でもって、又は、圧入による力結合でもって、それぞれ素材結合に代わって、フランジを燃料高圧ポンプ(「高圧ポンプ」)のハウジングに配置することができるという利点を有している。フランジとハウジングとの間の溶接結合は不要である。溶接が省略されることによって、熱的なエネルギは供給されず、またそのような熱的なエネルギが供給された場合に生じる、溶接相手の材料における構造変化も生じない。これによって、構造変化に起因するフランジ又はハウジングの不所望な変形も減少する。更には、高圧ポンプを作製する際の一連組み立てステップフレキシブルに構成することができ、それによって、作製を簡単に行うことができ、またコストを削減することができる。また、フランジ部材が本発明に即して高圧ポンプのハウジングにかしめられるか、又は圧入されることによって、例えば溶接工程の際のスパッタ及び煙に起因すると考えられる、汚れの発生が回避される。その上、やはりフランジの溶接結合が省略されることによって、フランジを特殊鋼代わる別の材料から、廉価に且つ少量の材料で作製することができる。

0005

更に、本発明による少なくとも二つの部材から成るフランジは、一つの部材から形成する場合よりも、打ち抜きによるフランジ部材の作製時の材料の切り屑を少なくすることができるという利点を有している。このことは、本発明による少なくとも二つの部材から成るフランジにおいて、各フランジ部材が例えば半円状の凹部を有しているということだけで実現される。これによって、打ち抜きを行う際の材料帯上のフランジ輪郭の最適な配置が実現される。更に、高圧ポンプのハウジングにフランジ部材を配置するための付加的な結合エレメントは不要である。その種の結合エレメントとして例えばピンが考えられる。従って、そのようなピンを圧入するための孔を相互に位置合わせする必要がないので、フランジ部材と高圧ポンプのハウジングとの間の所要位置決め精度は比較的低くて済む。また、ハウジングにおけるピンを圧入するための付加的な孔を省略することができる。別の利点は、フランジ部材を、ハウジングにかしめる前に、遊びを持たせてあてがえることであり、それによって、場合によっては生じる構成部材公差を調整することができる。

0006

本発明は、ハウジングと、ハウジングに固定的に配置されているフランジとを有している、内燃機関の燃料系用の高圧ポンプ、特にプラグインポンプに関する。本発明によれば、フランジは、少なくとも二つの部材から形成されており、高圧ポンプは、溝状の収容領域(「溝」)を有しており、その収容領域に、フランジ部材の半径方向に内向きの領域が収容されている。フランジ部材は、かしめ結合及び/又はプレス結合によって、ハウジングに保持されている。特に、ハウジングにフランジ部材を配置するための溶接結合は省略されるので、溶接結合特有の欠点も生じない。

0007

高圧ポンプの一つの実施の形態においては、フランジ部材が複数の空所を有しており、それらの空所は、組み付け位置において部分的に溝によって覆われ、その際に、ハウジングの材料が空所にかしめられるようにフランジ部材に配置されている。これによって、簡単なやり方で、またそれと同時に廉価なやり方で、かしめによって行われる材料変化のためのスペースが得られる。

0008

空所を円形の孔として形成することができる。円形の孔を打ち抜き工程の過程で非常に簡単且つ廉価に作製することができ、ひいては、高圧ポンプの製造コスト下げることができる。

0009

高圧ポンプの別の実施の形態においては、フランジ部材の半径方向に内向きの領域に、側方に位置する領域よりも大きい材料厚さ及び/又はその側方に位置する領域とは異なる型押し部を有している部分が設けられている。それらの部分を用いて、フランジ部材が溝に圧入されている。またそれらの部分によって、フランジ部材とハウジングとの間の接触面が縮小されるか、又はそれどころか最小化され、更には、フランジ部材はそれらの部分の領域において遙かに弾性となるので、圧入力を大幅に低減することができる。

0010

従って、コストの掛かる仕上げ加工、例えば、研磨を省略することができる。部分の形状、位置及び数を状況に応じて選択することができる。

0011

エタノール含有燃料との接触に関する腐食保護が十分であるという理由から、高圧ポンプのハウジングは一般的に特殊鋼によって形成されている。本発明によれば、溶接結合が行われなくてもフランジとハウジングが結合されるので、従って、フランジを有利には、ハウジングの材料とは異なる材料から作製することができる。

0012

例えば、ハウジングとフランジを異なる特殊鋼から作製することができる。特に、フランジ部材には比較的廉価な特殊鋼を使用することができるので、材料コスト相応に下げることができる。特殊鋼は、溶接が可能であるという特性を必ずしも有している必要ない。

0013

更に、本発明は、上述の本発明による特徴のうちの少なくとも一つを有している、高圧ポンプのためのフランジ部材に関する。相応に、一つ又は複数のフランジ部材は上述の利点を有している。

0014

フランジ部材の一つの実施の形態においては、フランジ部材がアルミニウム又はアルミニウム化合物又は鋼から作製されている。それらは特殊鋼に代わるフランジ部材の材料であり、これによって、高圧ポンプの作製が簡略化され、コストを下げることができる。つまりこのことは、特に、フランジが溶接結合によってハウジングに結合されていないことによって実現される。

0015

更には、フランジ部材を打ち抜き及び/又は型押しによって作製することができる。フランジの従来から公知の実施の形態は、一般的に一つの部材から形成されており、従って、フランジを高圧ポンプのハウジングに接続するために使用される円形の孔を中央に有している。本発明に即してフランジが少なくとも二つの部材から形成されている場合には、各フランジ部材は単に、例えば半円形の凹部を有しているにすぎない。これによって、打ち抜き工程にとって非常に好適となるように材料帯にフランジ部材を配置することができ、ひいては材料の切り屑がより少なくなる。これは相応のコスト削減を実現する。

0016

以下では、添付の図面を参照しながら本発明の実施の形態を例示的に説明する。

図面の簡単な説明

0017

下から見た高圧ポンプの第1の実施の形態の平面図。
図1Aに示した高圧ポンプの第1の実施の形態の断面を側方から見た図。
高圧ポンプの第2の実施の形態のフランジ部材の斜視図。
図2Aに対応するフランジ部材を備えている高圧ポンプの第2の実施の形態の断面図。
フランジ部材を作製するための材料帯と、そこに配置されている完成したフランジ部材の概略的な平面図。

実施例

0018

すべての図面において、機能的に等価の構成要素及び機能的に等価の大きさのものには、異なる実施の形態においても同一の参照番号を使用している。

0019

図1A及び図1Bには、(図示していない)内燃機関の燃料系用の、プラグインポンプとして実施されている高圧ポンプ10が第1の視点及び第2の視点で示されている。図1Aには、高圧ポンプ10が組み立てられた状態において内燃機関の取り付け構造12(図1Bを参照されたい)に対向する、高圧ポンプ10の「下面」が図示されている。高圧ポンプ10は、ハウジング14と、ここでは同種の二つのフランジ部材16a及び16bとを有している。

0020

フランジ部材16a及び16bは二つ合わせて、ハウジング14に固定的に配置されている、高圧ポンプ10のフランジ16を形成する。このために、高圧ポンプ10は、溝状の収容領域18(「溝」)を有している(図1Bを参照されたい)。溝状の収容領域18には、各フランジ部材16a又は16bの半径方向に内向きの領域が収容されている。各フランジ部材16a及び16bは二つの空所20を有しており、それらの空所20はこの実施の形態では円形の孔として形成されている。フランジ部材16a及び16bの空所20は、組み付け位置において部分的に溝によって覆われるように、空所20はフランジ部材16a及び16bに配置されている。ここでは、ハウジング14の材料は空所20にかしめられている(「かしめ結合」)。

0021

図1A及び図1Bのフランジ部材16a及び16bは相互に同様に形成されており、しかも、図1A及び図1Bには図示していない垂直方向中心軸について鏡面対称に形成されている。ここではフランジ部材16a及び16bが、打ち抜き及び型押しによって作製されている。図1A及び図1Bの左側又は右側の領域において、フランジ部材16a及び16bは縁部部分22を有しており、それらの縁部部分22は型押し工程によって、フランジ部材16a及び16bのその他の領域に対して段差が付けられており、従って、フランジ部材16a及び16bの三次元幾何学形状が実現されている。特に、フランジ部材16a及び16bは縁部部分22によって補強され、それによって、より高い強度が得られる。ここでは、各フランジ部材16a及び16bが円形の固定孔24を有している。それらの固定孔24を用いて、フランジ部材16a及び16b、従って高圧ポンプ10を取り付け構造12にねじ止めすることができる。しかしながら、このために必要とされるねじは、図1A及び図1Bには図示していない。

0022

図1Bには、図1Aに示した高圧ポンプ10の配置構成を90°傾けたものが部分断面図で示されている。特に、図1Bからは、取り付け構造12並びに溝状の収容領域18を見て取ることができる。溝状の収容領域18は、ハウジング14の半径方向外側の領域において、半径方向に環状に配置されている。

0023

フランジ部材16a及び16bの半径方向に内向きの領域が溝状の収容領域18にどのように収容されているかが見て取れる。空所20の領域にある溝状の収容領域18を含むハウジング14の材料部分が空所20にかしめられることによって、フランジ16又は二つのフランジ部材16a及び16bを、溝状の収容領域18又はハウジング14に固く結合させることができる。図1A及び図1Bの例とは異なって、空所20をほぼ任意の数、配置及び形状でフランジ部材16a又は16bに配置できると解される。

0024

図1Bにおいて、高圧ポンプ10のハウジング14は、フランジ部材16a及び16bの領域にのみ示されている。しかしながらその他の部分に関しては、図1A及び図1Bによる高圧ポンプ10の実施の形態は、ピストンポンプ、特にプラグインポンプとして実施されている燃料高圧ポンプの通常の実施の形態に対応している。

0025

フランジ部材16a及び16bのハウジング14への取り付けは、例えば、以下のステップによって行われる。第1のステップにおいては、二つのフランジ部材16a及び16bが、溝状の収容領域18の所定の位置にあてがわれる。第2のステップにおいては、ハウジング14の材料が円形のかしめによって、そのために設けられている空所20にかしめられる。ハウジング14に対するフランジ部材16a又は16bの半径方向のずれ及び/又は接線方向の回動を阻止するために、有利には、フランジ部材16a又は16b毎に少なくとも二つの空所20が使用される。ここでは、空所20は溝状の収容領域18と部分的にしか重畳していない。これによって、溝状の収容領域18を、半径方向に比較的浅い深さを有するように形成することができ、ひいては、ハウジング14の作製に必要な切削加工が容易になる。図1A及び図1Bには、実質的に形状結合による、ハウジング14とフランジ部材16a又は16bとの間の結合部が示されている。

0026

図2A及び図2Bには、図1A及び図1Bに代わる、フランジ部材16a及び16b又は高圧ポンプ10の実施の形態が示されている。図2Aには、フランジ部材16bが斜視図で示されている。

0027

ここではフランジ部材16bが、半径方向に内向きの領域において、三つの部分26を有しており、それらの部分は、その側方に位置する領域よりも大きい材料厚さ又はその側方に位置する領域とは異なる型押し部を有している。二つのフランジ部材16a及び16bは、図2A及び図2Bにおいても同様に形成されている。

0028

それらの部分26を用いて、二つのフランジ部材16a及び16bは、半径方向に環状に延びる溝状の収容領域18に圧入される(「プレス結合」)。従って、フランジ部材16a及び16bをハウジング14に保持するために用いられる、少なくとも三つの半径方向に内向きの領域がそれぞれ生じる。ハウジング14にフランジ部材16a及び16bを固定するための溶接結合は、図2A及び図2Bにおいて不要であり、また同様に図1A及び図1Bにおいても不要である。

0029

図2A及び図2Bの例とは異なって、部分26をほぼ任意の数、配置及び形状でフランジ部16a又は16bに配置できると解される。更に、部分26に同等な要素を、フランジ部材16a及び16ではなく、ハウジング14の溝状の収容領域18の領域に配置することも可能である。しかしながら、これは図2A及び図2Bには図示していない。

0030

ここでは、高圧ポンプ10のハウジング14が、比較的高価な特殊鋼から作製されている。そのような特殊鋼によって、エタノール含有燃料による腐食の発生しない、高圧ポンプ10の運転が実現される。これに対し、二つのフランジ部材16a及び16bは、比較的廉価な異なる特殊鋼から作製されている。択一的に、フランジ部材16a及び16bを、アルミニウム又はアルミニウム化合物又は鋼から作製することも可能である。図1A及び図1Bに示したフランジ部材と同様に、図2Aおよび図2Bによるフランジ部材16a及び16bも、打ち抜き及び/又は型押しによって作製されている。

0031

図2A及び図2Bによる高圧ポンプ10の実施の形態に関して、フランジ部材16a及び16bのハウジング14への取り付けは圧入によって、とりわけ、上述の部分26の関与の下での圧入によって行われる。このために必要とされる圧入力は比較的小さい。何故ならば、フランジ部材16a及び16b又は部分26と、高圧ポンプ10のハウジング14との間の全体の接触面(プレスゾーン)も同様に比較的小さいからである。更に、フランジ部材16a及び16bは構造に起因して、部分26の領域において比較的弾性である。圧入力がそのようにして低減されることによって、例えば研磨による煩雑な事後処理を場合によっては省略することができる。図2A及び図2Bには、実質的に力結合による、ハウジング14とフランジ部材16a又は16bとの間の結合部が示されている。

0032

図3には、フランジ部材16a及び16bを作製するための材料帯28、及び、その材料帯28に配置されている、打ち抜き及び型押しにより完成したフランジ部材16a又は16bの一部が概略的に示されている。材料帯28から、打ち抜き又は型押しによって、フランジ部材16a及び16bを連続的に作製することができる。ここでは、二つのフランジ部材16a及び16bが完全に図示されている。

0033

フランジ部材16a及び16bが連続的に材料帯28に配置されており、この配置が特に最適であることが見て取れる。特に、各フランジ部材16a又は16bの縁部部分22を、材料帯28において隣接して配置されているフランジ部材16b又は16aの半円形の凹部30に対して、比較的密に隣接させることができる。これによって、材料の切り屑を非常に少なくすることができ、ひいては、フランジ部材16a及び16b又は高圧ポンプ10の製造コストを低減することができる。

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