JP3693992B2 - 高圧燃料ポンプ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、内燃機関に高圧燃料を供給する高圧燃料ポンプに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来の高圧燃料ポンプでは、ハウジング゛に包含されたタペットは、ピストンと同軸線上においてハウジングの内壁面との摺動抵抗に抗しながらカムとの当接により上下運動を繰返し、タペットは基本的にはその軸線を中心とした自転をせずカムとの当接は常に同一箇所で行なわれていたため、タペットの摩耗はカムとの線接触箇所においてのみ集中的に進行する。この場合、長時間の使用に伴いタペットの局所的摩耗とそれに伴うカム表面の摩耗が発生し、カムプロフィルが有するリフトが損なわれると、ピストンによる燃料加圧が不可能となり高圧燃料ポンプが運転不能に至る場合がある。
【0003】
このような不都合を解決するために、例えば、タペットの外周面に特殊形状を施しハウジングの内壁面との摺動抵抗を低減させタペットの偶発的な自転を容易にする方法(特許文献1)、あるいはカム形状の工夫によりカム及びタペットの当接位置をタペット軸心から離すことにより、カム回転時の当接摩擦力からタペットの自転回転力を得る方法が知られている(特許文献2)。
【0004】
【特許文献1】
特開2000−145572号公報
【特許文献2】
特開2002−31017号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
上記構成の高圧燃料ポンプでは、上記特許文献1では複雑なタペットの外周面形状の加工が困難であるという問題点があった。
また、上記特許文献2ではカムとピストンとの偏心に起因してピストンの径方向に作用する力が生じ、その力によりピストンの焼付きが生じるという問題点があった。
【0006】
この発明は、上記のような問題点を解決することを課題とするものであって、簡単な構成で、ピストンの焼付きを起こすことなくカムとの当接位置を分散させてタペットの耐久性を向上させることができる高圧燃料ポンプを得ることを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る高圧燃料ポンプは、ハウジングと、このハウジング内に設けられたシリンダと、このシリンダ内に往復摺動可能に設けられシリンダ内に燃料を吸入、加圧するピストンと、前記ハウジングの端部内を往復動可能に設けられ前記内燃機関のカムシャフトとともに回転するカムと接触し前記内燃機関の駆動力を前記ピストンに伝達するタペットと、このタペットと前記ハウジングとの間に少なくともタペットの外周面およびハウジングの内周面の一方に対してすき間ばめで設けられているスリーブとを備え、前記カムとこのカムと常に当接する前記タペットとの間に生じる摩擦力で前記タペットが自転するようになっており、前記タペットの外周面には周方向に延びた幅広の溝が形成されており、この溝にC形状の前記スリーブが嵌着されている。
【0008】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について説明するが、各図において同一、または同等部材、部位については同一符号を付して説明する。
実施の形態1.
図1は高圧燃料供給装置1を含む油圧回路図である。
この高圧燃料供給装置1は、低圧燃料吸入通路2に設けられ低圧燃料の脈動を吸収する低圧ダンパ3と、低圧ダンパ3からの低圧燃料を加圧して高圧燃料吐出通路4に吐出する高圧燃料ポンプ5と、高圧燃料ポンプ5の吸入側と加圧室との間を接続したリリーフ通路6と、リリーフ通路6に設けられ、開弁することにより高圧燃料ポンプ5の吐出量を調整する電磁弁7とを備えている。高圧燃料ポンプ5は、吸入弁8および吐出弁9を有している。
【0009】
高圧燃料供給装置1の周辺には、燃料タンク10、燃料タンク10内の低圧燃料ポンプ11、低圧燃料吸入通路2から分岐して設けられ低圧燃料を定圧化する低圧レギュレータ12、高圧燃料吐出通路4から分岐部13で分岐されたドレイン配管14に設けられたリリーフバルブ15、高圧燃料吐出通路4に接続したデリバリパイプ16、デリバリパイプ16に接続された噴射弁17および低圧燃料ポンプ11等に接続されたフィルタ18がそれぞれ配設されている。
【0010】
図2は図1の高圧燃料供給装置1の断面図である。
高圧燃料供給装置1の高圧燃料ポンプ5は、低圧燃料吸入通路2と連通する燃料吸入口22および高圧燃料吐出通路4と連通する燃料吐出口23が形成されたプレート21と、円筒形状のシリンダ24と、このシリンダ24の上端面とプレート21とに挟まれ吸入弁8を有する弁体25と、高圧燃料吐出通路4に設けられた吐出弁9と、シリンダ24内に摺動可能に挿入されシリンダ24と協同して燃料加圧室27を形成するとともに燃料加圧室27内に流入した燃料を加圧するピストン26と、受け部28とブラケット30との間に縮設され燃料加圧室27の体積を拡大する方向にピストン26を付勢したスプリング29とを備えている。
【0011】
また、高圧燃料ポンプ5は、低圧燃料吸入通路2および高圧燃料吐出通路4を有するケーシング31と、このケーシング31に固着されたハウジング32と、内燃機関のカムシャフト34とともに回転するカム35と接触し内燃機関の駆動力をピストン26に伝達するとともに、ハウジング32の端部内を往復動可能なタペット33と、鋳鉄鋼で構成されたこのタペット33とハウジング32との間に設けられた円筒状のスリーブ50と、燃料と潤滑油とを画成するオイルシール60とを備えている。なお、33aはタペット33の底面において周方向に等分間隔で形成され潤滑油が出入りする孔である。
【0012】
高圧燃料供給装置1の電磁弁7は、軸線に沿って燃料通路40aを有するプランジャ40と、ケーシング31およびハウジング44に嵌着され、かつプランジャ40を摺動可能に収納したボディ41と、プランジャ40の端部が圧接するとともにボディ41に溶接されたバルブシート42と、ハウジング44に固定されているとともにプランジャ40の開弁時のリフトを規制する平断面C形状のストッパ43と、プランジャ40に溶接された磁性体からなるアマチュア45と、アマチュア45と対向したコア46と、このコア46に巻回されたソレノイド47と、コア46内に縮設されプランジャ40をアマチュア45を介してバルブシート42側に付勢したスプリング48とを備えている。
【0013】
図3は図2の要部拡大図、図4は図3の要部拡大図、図5は図3のV−V線に沿った断面図である。
スリーブ50は、タペット33の外周面およびハウジング32の内周面に対してすき間ばめで設けられている。円筒形状のスリーブ50は、内周面および外周面が共に低摩擦処理である研磨処理が施されたステンレス鋼で構成されている。なお、ステンレス鋼の代わりに合金工具鋼であってもよい。
このスリーブ50は、ハウジング32の内径寸法の拡大、あるいはタペット33の外径寸法の縮小化、もしくは両者を適用してスリーブ50の導入空間を設け、この導入空間に導入後に、ハウジング32の先端部32aを内側に折曲することで空間内に収まっている。この先端部32aは、タペット33が脱落するのを防止する機能も有している。
【0014】
上記構成の高圧燃料供給装置1では、内燃機関のカムシャフト34に固定されたカム35の回転により、タペット33を介してピストン26が往復運動する。ピストン26の降下時(燃料吸入行程時)には、燃料加圧室27内の容積が増加し、燃料加圧室27内は減圧される。その結果、吸入弁8が開き、低圧燃料供給通路2内の燃料は燃料吸入口22を通じて燃料加圧室27内に流入する。
ピストン26の上昇時(燃料吐出行程時)には、燃料加圧室27内は増圧される。その結果、吐出弁9が開き、燃料加圧室27内の燃料は燃料吐出口23、高圧燃料吐出通路4を介してデリバリパイプ16に供給され、その後図示しないエンジンの各気筒に燃料を噴射する燃料噴射弁17に供給される。
【0015】
また、ソレノイド47が通電されて、励磁されると、アマチュア45とコア46との間で吸引力が発生し、プランジャ40は、スプリング48の弾性力に抗してストッパ43に当接するまで移動し、バルブシート42から離れ、電磁弁7は開弁する。その結果、プランジャ40の燃料通路40a、連通口37を通じて燃料加圧室27内と連通し、燃料加圧室27内は圧力が低下して吐出弁9は閉じ、燃料噴射弁17への高圧燃料の供給は停止されるとともに、燃料はリリーフ通路6に流れる。
一方、ソレノイド47への通電が無くなると、アマチュア45とコア46との間で吸引力がゼロとなり、プランジャ40は、スプリング48の弾性力によりバルブシート42に圧接し、電磁弁7は閉弁し、リリーフ通路6は閉じる。
この後、ピストン26の上昇時には、前述したように、燃料加圧室27内の燃料は燃料吐出口23、高圧燃料吐出通路4を介してデリバリパイプ16に供給される。
【0016】
ところで、この実施の形態では、スリーブ50の内径面とタペット33の外周面との間、並びにスリーブ50の外径面とハウジング32の内周面との間にそれぞれ僅かなすき間があるので、タペット33は自転が可能であるとともに、何らかの原因でスリーブ50の一方の面との間で周方向の相対移動が不可能になったとしても、他方の面での周方向の相対移動が可能である限り、タペット50の自転は可能である。
このように、このタペット50は、自転が容易となり、カム35との当接位置は常にタペット50の表面上で変化し、特定箇所に負荷集中することなくタペット50表面で時間的に均一な負荷分担状態を得ることができるので、タペット50の耐久性は向上する。
【0017】
また、この実施の形態でのタペット33と、ハウジングの内壁面との摺動抵抗に抗しながらカムとの当接により上下運動を繰り返す従来のタペットとの間で、寿命期間が同じであるとした条件下では、この実施の形態のタペット33は、従来のタペットと比較して高応力で使用することが可能となり、高圧燃料ポンプの高圧化が可能となる。
また、タペット33の自転が容易となることにより、タペット33とハウジング32との摺動部、およびタペット33とカム35との当接摺動部でのそれぞれの散逸トルクが低減し、高圧燃料供給装置の駆動トルクの低減が可能となる。
【0018】
実施の形態2.
図6はこの発明の実施の形態2の高圧燃料ポンプの要部断面図、図7は図6の要部拡大図、図8は図6のVIII−VIII線に沿った断面図である。
この実施の形態では、スリーブ51は撓み変形可能なC形状である点、タペット53の外周面上に中心軸線方向に幅広の溝53aが形成されている点、スリーブ51およびタペット53の脱落防止のためにハウジング32の端部とタペット53との間にリング54が設けられている点が実施の形態1と異なる。
このスリーブ51は、タペット53の軸線方向から挿入された後、溝53aにおいて曲率半径を小さくする方向に僅かに変形させることにより、タペット53の溝53aに係止される。
このものの場合には、タペットの外周面に複雑な加工を施した特許文献1のものと比較して容易にハウジング32に対する低摩擦摺動面を得ることができる。
【0019】
実施の形態3.
図9はこの発明の実施の形態3の高圧燃料ポンプの要部断面図、図10は図9の要部拡大図、図11は図9のXI−XI線に沿った断面図である。
この実施の形態では、ピストン26の中心軸線A上にタペット33と接触するカム35の接触中心点があり、この中心軸線Aに対してタペットの中心軸線Bはδだけ離れている。スリーブ52は、スリーブ52の厚み寸法が周方向に沿って漸次異なるように構成されており、スリーブ52の外径中心点と内径中心点とは不一致である。
【0020】
この実施の形態によれば、カム35の接触中心点とタペット33の中心軸線Bとはδだけ離れているので、カム35の回転によるタペット33に対する当接摩擦力がタペット33をその中心軸線Bを中心に回転させる回転力として寄与するものの、カム35の接触中心点がピストン26の中心軸線A上にあるので、ピストン26の焼き付きの原因となるピストン26の径方向に作用する荷重は生じない。
【0021】
なお、上記各実施の形態では、タペット33とハウジング32との間にタペット33の外周面およびハウジング32の内周面の両面に対してすき間ばめでスリーブ50,51,52が設けられているが、いずれか一方の面に対してのみ僅かにすき間があるようにしてもよい。
【0022】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明に係る高圧燃料ポンプによれば、ハウジングと、このハウジング内に設けられたシリンダと、このシリンダ内に往復摺動可能に設けられシリンダ内に燃料を吸入、加圧するピストンと、前記ハウジングの端部内を往復動可能に設けられ前記内燃機関のカムシャフトとともに回転するカムと接触し前記内燃機関の駆動力を前記ピストンに伝達するタペットと、このタペットと前記ハウジングとの間に少なくともタペットの外周面およびハウジングの内周面の一方に対してすき間ばめで設けられているスリーブとを備え、前記カムとこのカムと常に当接する前記タペットとの間に生じる摩擦力で前記タペットが自転するようになっているので、簡単な構成でタペットに対するカムの当接位置を分散させることができ、タペットの耐久性が向上する。
また、前記タペットの外周面には周方向に延びた幅広の溝が形成されており、この溝にC形状の前記スリーブが嵌着されているので、容易にハウジングに対する低摩擦摺動面を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 高圧燃料供給装置の回路図である。
【図2】 この発明の実施の形態1の高圧燃料ポンプが組み込まれた高圧燃料供給装置の断面図である。
【図3】 図2の要部拡大図である。
【図4】 図3の要部拡大図である。
【図5】 図3のV−V線に沿った断面図である。
【図6】 この発明の実施の形態2の高圧燃料ポンプの要部拡大図である。
【図7】 図6の要部拡大図である。
【図8】 図6のVIII−VIII線に沿った断面図である。
【図9】 この発明の実施の形態3の高圧燃料ポンプの要部拡大図である。
【図10】 図9の要部拡大図である。
【図11】 図9のXI−XI線に沿った断面図である。
【符号の説明】
26 ピストン、32 ハウジング、33,53 タペット、34 カムシャフト、35 カム、50,51,52 スリーブ。
Claims (3)
- 内燃機関に高圧燃料を供給する高圧燃料ポンプであって、
ハウジングと、
このハウジング内に設けられたシリンダと、
このシリンダ内に往復摺動可能に設けられシリンダ内に燃料を吸入、加圧するピストンと、
前記ハウジングの端部内を往復動可能に設けられ前記内燃機関のカムシャフトとともに回転するカムと接触し前記内燃機関の駆動力を前記ピストンに伝達するタペットと、
このタペットと前記ハウジングとの間に少なくともタペットの外周面およびハウジングの内周面の一方に対してすき間ばめで設けられているスリーブとを備え、
前記カムとこのカムと常に当接する前記タペットとの間に生じる摩擦力で前記タペットが自転するようになっており、
前記タペットの外周面には周方向に延びた幅広の溝が形成されており、この溝にC形状の前記スリーブが嵌着されている高圧燃料ポンプ。 - 前記ピストンの中心軸線上に前記タペットと接触する前記カムの接触中心点があり、この中心軸線に対して前記タペットの中心軸線は離れている請求項1に記載の高圧燃料ポンプ。
- 前記スリーブの厚み寸法が周方向に沿って漸次異なるように構成されている請求項2に記載の高圧燃料ポンプ。
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