JP2001214829A - 燃料噴射ポンプ - Google Patents

燃料噴射ポンプ

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JP2001214829A JP2000022339A JP2000022339A JP2001214829A JP 2001214829 A JP2001214829 A JP 2001214829A JP 2000022339 A JP2000022339 A JP 2000022339A JP 2000022339 A JP2000022339 A JP 2000022339A JP 2001214829 A JP2001214829 A JP 2001214829A
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fuel
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 カムシャフトの軸方向を規制する機能をポン
プに組み付けられる既存の部材によって代用し、軸受け
の耐久性からくる軸方向のギャップ調節を不要にして組
付けの容易化、部品点数の削減、噴射ポンプの小型化を
図る。 【解決手段】 プランジャ４を駆動するカムシャフト７
を有し、プランジャ４によって加圧される燃料を供給す
るためのフィードポンプ３が組み付けられている燃料噴
射ポンプにおいて、カムシャフト７に径方向に突出する
鍔部５２を設け、このカムシャフト７の被駆動側の端部
と反対側の端部にフィードポンプ３に動力を伝達する内
歯歯車４１を設け、ラジアル軸受１２を介してカムシャ
フト７を回転自在に支持するハウジング部材８ｃを鍔部
５２と内歯歯車４１とで挟み込んでカムシャフト７の軸
方向を規制する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、内燃機関に燃料
を供給する燃料噴射ポンプ、特に、プランジャと、ラジ
アル軸受を介して回転自在に支持されてプランジャを駆
動させるカムシャフトとを有し、プランジャによって加
圧される燃料を供給するためのフィードポンプが組み付
けられている燃料噴射ポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の燃料噴射ポンプのカムシャフト
は、ポンプハウジングに固定された軸受ハウジングに転
動体として円錐ころを用いた円錐ころ軸受などを利用し
て支承し、軸方向のクリアランスを決定するために厳密
なシム調整を行うようにしている。通常において、ハウ
ジングは軽量化を図るためにアルミ合金によって形成さ
れ、カムシャフトは耐磨耗性の要求から鋼鉄によって形
成されている。このため、カムシャフトやハウジングが
加熱されると、それぞれの熱膨張係数の相違によってカ
ムシャフトの軸方向のクリアランスが増大し、軸方向の
力に対してカムシャフトのがたつきが生じ、引いては、
正確な噴射特性が得られなかったり、騒音の原因とな
る。このような欠点を解消するため、従来においては、
特開昭６２−２６３７２号公報や特開平２−４２１７３
号公報などのカムシャフトの支承構造が提案されてい
る。
【０００３】前者は、カムシャフトのスラスト軸受が両
軸線方向で作用する固定軸受として形成され、ラジアル
軸受が可動軸受として形成されているもので、具体的に
は、径方向の軸受をカムシャフトの軸線方向の遊びを許
容するよう軸受カバー内に円筒ころ軸受を配置すること
によって構成し、軸方向の軸受をカムシャフトに形成さ
れたリング溝内に軸受板の内周縁を係合させると共にこ
の軸受板をねじによって軸受カバーと共にポンプハウジ
ングに緊足することによって構成するものや、径方向の
軸受を同様に軸受カバー内に配置された円筒ころ軸受に
よって構成し、軸方向の軸受をカムシャフトの端面とこ
れに螺合するナットとの間によって形成されるリング溝
に軸受カバーを軸受板を介して係合させることによって
構成するものなどが提案されている。
【０００４】このような構成とすることで、カムシャフ
トの軸方向の支承と径方向の支承とを分離することがで
き、円錐ころ軸受けの使用を避けることができるように
なっている。
【０００５】また、後者は、気筒数の多いポンプにおい
ては、カムシャフトの長さが大きくなることから、軸受
けの磨耗を減少しつつ正確な支承を行うために、ハウジ
ングに固定されたスラスト軸受けを２つのカムの間に配
置するようにしたものである。このような構成において
も、カムシャフトの軸方向の支承と径方向の支承とを分
離することができる効果を備えている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、カムシ
ャフトの軸方向の規制は、上述した前者の構造にあって
は、スラスト軸受けのレース部材を一方でカムシャフト
のリング溝内に係合し、他方でポンプハウジングに不動
に結合することによりこの調整を行うものであり、後者
の構造にあっては、ハウジングに固定されたスラスト滑
り軸受けによってこれを実現しようとするものであり、
いずれの構成においても、カムシャフトの軸方向を別部
材からなる滑り軸受を介在させて規制するようにしてい
るので、部品点数も多くなり、また、スラスト軸受けの
耐久性からくる軸方向のクリアランスの調整が必要にな
ってくる。また、別部材からなる滑り軸受をカムシャフ
トの軸方向に介在させなければならないことから、軸方
向の短縮を図りづらくなっており、引いては、噴射ポン
プの小型化を妨げる不都合がある。
【０００７】そこで、この発明においては、カムシャフ
トの軸方向の規制を別体の軸受け部材を用いて行うので
はなく、ポンプに組み付けられている既存の部材によっ
てその機能を代用させ、軸受けの耐久性からくる軸方向
のギャップ調節を不要にして組付けの容易化を図ると共
に部品点数の削減、引いては小型化を図ることができる
燃料噴射ポンプを提供することを課題としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、通常の燃料噴
射ポンプが、プランジャによって加圧される燃料を供給
するためのフィードポンプを一体に組み付けて構成さ
れ、このフィードポンプがカムシャフトによって駆動さ
れる構成となっていることから、この既存の構成部材を
利用してカムシャフトの軸方向を規制することができれ
ば、別部材からなる軸方向の軸受を不要にできることに
鑑み、発明者による研究開発の結果、実用化されるに至
ったものである。
【０００９】即ち、この発明に係る燃料噴射ポンプは、
プランジャと、径方向がラジアル軸受を介して回転自在
に支持されると共に前記プランジャを駆動させるカムシ
ャフトとを有し、前記プランジャによって加圧される燃
料を供給するためのフィードポンプが組み付けられてお
り、前記カムシャフトに径方向に突出する鍔部を設ける
と共に、このカムシャフトの被駆動側の端部と反対側の
端部に前記フィードポンプに動力を伝達する動力伝達部
材を設け、前記ラジアル軸受を介して前記カムシャフト
を回転自在に支持する部分を前記鍔部と前記動力伝達部
材とで挟み込むことによって前記カムシャフトの軸方向
を位置決めするようにしたことを特徴としている（請求
項１）。
【００１０】したがって、カムシャフトに形成された鍔
部と被駆動側の端部と反対側の端部に設けられたフィー
ドポンプに動力を伝達する動力伝達部材とによってカム
シャフトを径方向で支持している部分を挟み込み、これ
によってカムシャフトの軸方向の位置決めを行うように
したので、軸方向を規制するために別部材を設ける必要
がなくなる。このため、軸方向の規制がスラスト軸受に
依存されなくなることから、スラスト軸受の耐久性から
くるクリアランスの調整が不要になると共に、カムシャ
フトがこの挟み込んだ部分を基準として軸方向が規制さ
れるので、温度変化に関わりなく常に軸方向の正確な支
承が可能となる。また、軸方向の規制を別部材を設ける
のではなく、フィードポンプを駆動させる既存の部材を
利用して行うようにしたので、軸方向に別部材を介在さ
せる必要がなくなり、別部材の介在が不要になった分、
軸方向の寸法を削減することができる。
【００１１】ここで、カムシャフトのラジアル軸受は、
転動体として円筒ころを用いる円筒ころ軸受によって構
成してもよいが、プレーンベアリングで構成するように
してもよい（請求項２）。このような構成とすれば、カ
ムシャフトの径方向の寸法も小さくすることができ、ま
た、カムシャフトの組み付けも容易となり、廉価に噴射
ポンプを形成することができる。
【００１２】また、カムシャフトをラジアル軸受を介し
て回転自在に支持する部分は、通常においては、ポンプ
ハウジングを構成する別体のハウジング部材で構成され
ることから、このハウジング部材であってもよい（請求
項３）。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
面により説明する。図１乃至図３において、燃料噴射ポ
ンプが示され、この燃料噴射ポンプは、サプライポンプ
１と、フューエルメータリングユニット（ＦＭＵ）２
と、フィードポンプ３とが組み付けられて構成されてい
る。
【００１４】サプライポンプ１は、プランジャ４、プラ
ンジャバレル５、タペット６、カムシャフト７を有して
構成されているもので、カムシャフト７は、ポンプハウ
ジング８に支承され、一端がポンプハウジング８から外
部に突出して図示しない機関からの駆動トルクを受け、
この機関と同期して回転するようになっている。
【００１５】ポンプハウジング８は、プランジャバレル
５が装着される縦孔１０を備えたハウジング部材８ａ
と、このハウジング部材８ａにボルトなどによって固定
されてカムシャフト７の両端近傍を回転自在に保持する
ハウジング部材８ｂ，８ｃとを有して構成されている。
【００１６】この例においては、ハウジング部材８ａに
形成される縦孔１０は２つ形成されており、それぞれの
縦孔内でプランジャバレル５がハウジング部材８ａに固
定され、このプランジャバレル５にプランジャ４が往復
動自在に挿入されている。
【００１７】また、カムシャフト７は、その両端近傍が
ラジアル軸受１１，１２を介して軸方向の遊びが許容さ
れるよう前記ハウジング部材８ｂ，８ｃに支承されてお
り、このカムシャフト７には、これら軸受間においてプ
ランジャ毎に設けられた２つの駆動カム１３，１４が位
相をずらして形成されている。
【００１８】それぞれのプランジャ４の下端は、カムシ
ャフト７に形成された駆動カム１３、１４にタペット６
を介して当接され、また、ハウジング部材８ａに設けら
れたばね受け１５とプランジャ４の下部に設けられたば
ね受け１６との間にスプリング１７が弾装されており、
カムシャフト７が回転すると、このスプリング１７と協
動してプランジャ４を駆動カム１３，１４の輪郭に沿っ
て往復動させるようになっている。
【００１９】各プランジャバレル５の上部には、デリバ
リバルブホルダ１９との間に組み付けられたＩＯバルブ
（インレット・アウトレットバルブ）２０が設けられて
いる。このＩＯバルブ２０とプランジャ４との間には、
プランジャ室２１が形成され、ＩＯバルブ２０の上方に
は、デリバリバルブホルダ１９に形成された燃料出口２
２が設けられている。
【００２０】ここで、ＩＯバルブ２０は、後述するフュ
ーエルメータリングユニット（ＦＭＵ）２から送られて
きた燃料油をプランジャ室２１に供給し、プランジャ４
によって圧縮された燃料油をＦＭＵ２に逆流しないよう
に燃料出口２２から送出する機能を有するもので、プラ
ンジャバレル５の上部に取り付けられたバルブボディ２
３と、一端がＦＭＵ２に連通し、他端がプランジャ室２
１に連通するバルブボディ２３に形成された燃料通路２
４を開閉し、ＦＭＵ２からの燃料圧に抗した付勢力によ
り燃料通路２４を閉方向に常時付勢しているインレット
バルブ２５と、一端がプランジャ室２１に連通し、他端
が燃料出口２２に連通する燃料通路２６を開閉し、プラ
ンジャ室２１からの燃料圧に抗した付勢力により燃料通
路２６を閉方向に常時付勢しているアウトレットバルブ
２７とを有して構成され、プランジャ４が下降工程に入
ると、アウトレットバルブ２７が閉じてＦＭＵ２からの
燃料油によりインレットバルブ２５が押し上げられ、プ
ランジャ室２１に燃料油が流入し、プランジャ４が上昇
工程に入ると、加圧された燃料油により、インレットバ
ルブ２５が閉じてアウトレットバルブ２７が押し上げら
れ、燃料出口２２から燃料油が圧送されるようになって
いる。
【００２１】フューエルメータリングユニット（ＦＭ
Ｕ）２は、後述するフィードポンプ３から送られてきた
燃料油をエンジンの要求する燃料圧力となるように燃料
油量の調節を行なった上で前記ＩＯバルブ２０に送り込
む機能を有しているもので、フィードポンプ３から送ら
れてきた燃料を燃料入口３０から各プランジャ毎に設け
られたＩＯバルブ２０へ導くそれぞれの燃料通路３１の
途中にスロットルバルブ３２を設け、このスロットルバ
ルブ３２の一端に設けられた圧力室３３にオリフィス３
４を介してフィードポンプ３から送られてきた燃料油を
供給し、圧力室３３の圧力とスロットルバルブ３２の他
端に設けられたスプリング３５のばね力とが釣り合った
位置にこのスロットルバルブ３２を停止させ、圧力室３
３の圧力を図示しない電子式コントロールユニット（Ｅ
ＣＵ）で制御される電磁弁３６によって調節し、これに
より燃料通路３１の絞りを制御してＩＯバルブ２０へ供
給される燃料油量を調節するようになっている。
【００２２】フィードポンプ３は、燃料油を燃料タンク
４０から吸い上げて前記フューエルメータリングユニッ
ト（ＦＭＵ）２へ供給するもので、ポンプハウジング８
のハウジング部材８ｃの開口部を閉塞するようにボルト
などによって取り付けられている。このフィードポンプ
は、図４にも示されるように、外接歯車型のもので、カ
ムシャフト７の被駆動側の端部と反対側の端部に固定さ
れてカムシャフト７と共に回転する内歯歯車４１から動
力を伝達されるようになっている。即ち、フィードポン
プ３は、この内歯歯車４１に噛合する駆動ギア４２と、
この駆動ギア４２とシャフト４３によって連結された主
動ギア４４と、この主動ギアに噛合する従動ギア４５と
を有して構成され、カムシャフト７の回転によって主動
ギア４４と従動ギア４５とを回転させ、これら主動ギア
４４と従動ギア４５とで構成されるギアポンプによって
燃料油を燃料タンク４０から吸い込み、燃料フィルタ
（４６：図５において示す）を介して前記フューエルメ
ータリングユニット（ＦＭＵ）２に供給するようになっ
ている。
【００２３】したがって、上述した燃料噴射ポンプの全
体構成は、図５に示されるように、燃料タンク４０から
フィードポンプ３によって燃料油がフューエルメータリ
ングユニット（ＦＭＵ）２に供給され、このＦＭＵ２に
よってサプライポンプ１の各プランジャ室２１へ供給さ
れる燃料油量の調整が行われ、しかる後にＩＯバルブを
介して燃料油をプランジャ室２１へ供給し、２つのプラ
ンジャ４によって交互に加圧された燃料油を燃料出口２
２から圧送する構成となっている。
【００２４】このような燃料噴射ポンプにおいて、前記
カムシャフトの径方向は、前記ラジアル軸受１１，１２
によって規制されており、この実施例においては、ラジ
アル軸受１１，１２がカムシャフト７に摺動可能に外嵌
する円筒状のプレーンベアリングとして構成され、この
プレーンベアリングが設けられる範囲に亘ってカムシャ
フト７の周面には、プレーンベアリングを受ける軸受面
５０、５１が形成されている。そして、カムシャフト７
の軸方向は、以下述べる軸方向規制手段によって規制さ
れている。
【００２５】軸方向規制手段は、カムシャフト７の被駆
動側と反対側に形成された軸受面５１の手前、即ち、軸
受面５１と駆動カム１４との間に径方向に突設された鍔
部５２を設け、この鍔部５２と、軸受面５１よりも端部
側、即ち、カムシャフト７の被駆動側と反対側の端部に
固定された前記内歯歯車４１とによって、ラジアル軸受
１２を介してカムシャフト７を支承しているハウジング
部材８ｃをカムシャフトの回転に支障をきたさないクリ
アランスを確保して挟み込むことによって実現されてい
る。
【００２６】ここで、挟み込むハウジング部材８ｃの軸
方向の幅は、軸受面５１の軸方向幅にほぼ一致してお
り、したがって、ラジアル軸受１２の軸方向の幅と同程
度の幅であり、この幅は、カムシャフト７の全長に対し
て僅かなものであるため、熱膨張による影響が殆どない
幅である。また、この例では、鍔部５２は、カムシャフ
ト７の外周面に一体に形成されて全周に亘って形成され
ているもので、ハウジング部材８ｃと当接する端面５２
ａがカムシャフト７の軸心に対して垂直に形成されてい
る。これに対して、フィードポンプ３に動力を伝達する
ためにカムシャフト７に固定された内歯歯車４１は、有
底の円筒状に形成されているもので、開口側をフィード
ポンプ側に向けて歯先曲面が歯底曲面の内側にくるよう
に円筒部４１ａの内面に周方向に歯が形成され、底部４
１ｂがボルト５３によってカムシャフト７の被駆動側と
反対側の端面に緊足され、底部４１ｂのハウジング部材
８ｃと当接する端面４１ｃがカムシャフト７の軸心に対
して垂直に形成されている。
【００２７】つまり、この軸方向規制手段は、カムシャ
フト７のスラスト方向を滑り軸受などの従来のスラスト
軸受をハウジングとの間に介在させて規制するのではな
く、カムシャフト７に形成された鍔部５２の端面５２ａ
とフィードポンプ３に動力を伝達する動力伝達部材（内
歯歯車４１）の端面４１ｃとによってハウジング部材８
ｃを摺動可能に挟み込むことによって規制し、従来のス
ラスト軸受けを不要にした点に特徴がある。
【００２８】このような構成としたことで、カムシャフ
ト７は、被駆動側の端部と反対側の端部によって軸方向
が支承され、この支承された端部を基準として軸方向の
位置決めがなされることから、カムシャフトの軸方向の
がたつきを抑えることができる。つまり、カムシャフト
７やポンプハウジング８が加熱されると、それぞれの熱
膨張係数の相違によってカムシャフト７の軸方向でポン
プハウジング８とカムシャフト７との間に膨張差が生じ
るが、カムシャフト７は、被駆動側と反対側の端部にお
いてハウジング部材８ｃを挟み込んで支承されているの
で、膨張差に伴うハウジングとカムシャフト７との相対
的な位置ずれは、カムシャフト７の被駆動側に設けられ
たラジアル軸受１１がカムシャフト７の軸方向の遊びを
許容することから、このラジアル軸受１１によって吸収
される。また、カムシャフト自体は、ラジアル軸受１２
を介して径方向を支持する部分、即ち、ハウジング部材
８ｃを挟み込むことによって軸方向が規制されているの
で、この支承構造は熱によって殆ど影響されないことか
ら、軸方向のがたつきが誘発されることがなくなる。
【００２９】このため、熱の影響によってカムシャフト
７の軸方向でがたつきが生じ、これにより正確な噴射特
性が得られなくなったり、騒音が生じるようなことがな
くなり、また、内歯歯車４１と駆動ギア４２との精度の
いい噛み合わせが常時確保されることとなる。また、従
来のスラスト軸受けを不要にしたため、スラスト軸受の
耐久性からくる軸方向のギャップ調節が不要になると共
に、噴射ポンプを構成する部品点数を削減することがで
きる。また、スラスト軸受けを不要にした分だけカムシ
ャフト７の軸方向を短くすることができ、噴射ポンプの
小型化の要請に対応することができる。
【００３０】さらに、上述の構成にあっては、カムシャ
フトの径方向を支承するラジアル軸受１１，１２がプレ
ーンベアリングで構成されているので、ポンプハウジン
グへのカムシャフトの組付けが容易になり、また、径方
向の支承構造の寸法を小さくすることができることか
ら、噴射ポンプの小型化を図ることができる。しかも、
カムシャフト７をラジアル軸受１１，１２を介して回転
自在に支持する部材は、通常においてポンプハウジング
８を構成する別体のハウジング部材８ｂ、８ｃで構成さ
れることから、鍔部５２とフィードポンプ３に動力を伝
達する動力伝達部材（内歯歯車４１）とによって挟み込
む部分がこのハウジング部材８ｃとなっている上述の構
成によれば、噴射ポンプの大幅な設計変更も不要とな
る。
【００３１】
【発明の効果】以上述べたように、この発明によれば、
噴射ポンプのカムシャフトに形成された鍔部とカムシャ
フトの被駆動側の端部と反対側の端部に設けられたフィ
ードポンプに動力を伝達する動力伝達部材とによって、
カムシャフトの径方向を支持している部分を挟み込み、
これによってカムシャフトの軸方向の位置を規制するよ
うにしたので、軸方向を規制するために別部材を設ける
必要がなくなり、スラスト軸受の耐久性からくるクリア
ランスの調整を不要にすることができるようになる。こ
のため、カムシャフトの軸方向の位置決め作業が不要に
なる分、組付け作業の簡易化を図ることができ、作業コ
ストを低減することができる。
【００３２】また、軸方向の軸受に依存せずにカムシャ
フトの軸方向を鍔部と動力伝達部材とによって挟み込ん
だ部分を基準として位置決めすることができるので、軸
方向の支承が熱によって影響されにくくなり、軸方向の
正確な支承が可能となる。さらに、軸方向の規制を別部
材を設けるのではなく、フィードポンプに動力を伝達す
る既存の部材を利用して行うようにしたので、軸方向に
別部材を介在される必要がなくなり、その分、軸方向の
寸法を削減することができ、もって、噴射ポンプの小型
化を図ることができる。
【００３３】さらにまた、カムシャフトのラジアル軸受
をプレーンベアリングで構成すれば、径方向においても
支承構造の寸法を小さくすることができ、噴射ポンプの
小型化を図ることができる。また、ラジアル軸受をプレ
ーンベアリングとすれば、カムシャフトの組み付けも容
易となり、廉価に噴射ポンプを構築することができる。
【００３４】尚、カムシャフトをラジアル軸受を介して
回転自在に支持する部分は、通常においてポンプハウジ
ングを構成する別体のハウジング部材で構成されること
から、このハウジング部材をカムシャフトに形成された
鍔部とフィードポンプに動力を伝達する動力伝達部材と
によって挟み込むようにしてもよく、このような構成と
すれば、既存の構成に対する大きな設計変更を伴うこと
がなくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、この発明に係る燃料噴射ポンプを示す
一部分を切り欠いた断面図である。
【図２】図２は、図１に示す燃料噴射ポンプのカムシャ
フトとフィードポンプの部分を拡大した図である。
【図３】図３は、図１又は図２のＡ−Ａ線で切断した断
面図である。
【図４】図４は、この発明に係る燃料噴射ポンプに用い
られるカムシャフトとフィードポンプを抜き出して描い
た斜視図である。
【図５】図５は、本発明に係る燃料噴射ポンプのシステ
ム作動図である。
【符号の説明】
３ フィードポンプ ４ プランジャ ７ カムシャフト ８ ポンプハウジング ８ａ、８ｂ、８ｃ ハウジング部材 １１、１２ ラジアル軸受 ４１ 内歯歯車 ５２ 鍔部

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 プランジャと、径方向がラジアル軸受を
    介して回転自在に支持されると共に前記プランジャを駆
    動させるカムシャフトとを有し、前記プランジャによっ
    て加圧される燃料を供給するためのフィードポンプが組
    み付けられて構成されている燃料噴射ポンプにおいて、 前記カムシャフトに径方向に突出する鍔部を設けると共
    に、このカムシャフトの被駆動側の端部と反対側の端部
    に前記フィードポンプに動力を伝達する動力伝達部材を
    設け、前記ラジアル軸受を介して前記カムシャフトを回
    転自在に支持する部分を前記鍔部と前記動力伝達部材と
    で挟み込むことによって前記カムシャフトの軸方向を位
    置決めするようにしたことを特徴とする燃料噴射ポン
    プ。
  2. 【請求項２】 前記ラジアル軸受は、プレーンベアリン
    グであることを特徴とする請求項１記載の燃料噴射ポン
    プ。
  3. 【請求項３】 前記カムシャフトを前記ラジアル軸受を
    介して回転自在に支持する部分は、前記カムシャフトを
    支持するために別部材をもって構成されたポンプハウジ
    ングの一部を成すハウジング部材であることを特徴とす
    る請求項１記載の燃料噴射ポンプ。
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