JP4069422B2 - ポンプの取付構造 - Google Patents

Description

本発明は、高圧ポンプの取付構造に係り、特に高圧ポンプのカムシャフトに対する傾きを防止する高圧ポンプ取付構造の改良に関する。

内燃機関に燃料を供給する高圧ポンプは、内燃機関の動作に対応して回転するカムシャフトに設けられたカムに当接するリフタを有し、カムの回転に対応したリフタの往復運動によって加圧室内に燃料を吸引し、吸引した燃料を高圧化して分配系に供給するように構成されている。

従来、高圧ポンプは内燃機関の一部に直接取り付けられていた。例えば、特開平８―１４１４０号公報には、高圧ポンプが内燃機関のヘッドカバーの収容孔に収容されるように構成した高圧ポンプの取付構造が開示されている（特許文献１）。このような技術によれば、ヘッドカバーの収容孔が高い精度で形成され、カムシャフトやカムとヘッドカバーとのアライメントが正しく設定されている場合には、高圧ポンプのリフタに正しくカムを当接させることができた。
特開平８−１４１４０号公報（段落番号００２１、図１等）

しかしながら、実際に製造される内燃機関では、カムジャーナルやシリンダヘッド、ヘッドカバー、ポンプ取付面のそれぞれの加工精度はある程度高く設定したとしても、そのずれが累積される結果、ポンプ取付面とカムシャフトとのアライメント公差が大きくなることが多かった。

アライメント公差が大きくなると、高圧ポンプがカムシャフトに対して傾いて取り付けられることになり、カムの当接面と高圧ポンプのリフタの当接面とが平行にならず、カムとリフタとの当接面に局部的に大きな面圧が発生することとなっていた。このため、アライメント公差が大きくなった場合に、カムやリフタが摩耗したり両者の焼き付きを生じたりするという問題が生じていた。

そこで、上記課題に鑑み、本発明はポンプの傾きを阻止するためのポンプの取付構造を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、カムシャフトによって回転駆動されるカムの回転力に基づいて液体を内燃機関に供給するポンプの取付構造であって、カムを間に挟んでカムシャフトのジャーナルを回転自在に保持する少なくとも一対のシャフト軸受部と、一対のシャフト軸受部を連結する連結部と、を備えるシャフト保持部材を有し、連結部はシャフト軸受部と一体成型されて構成されており、連結部はポンプの保持構造を備えており、シャフト保持部材は、ヘッドカバーを取り付け可能な構造（例えばボルト等の締結部材による取付）を備えており、シャフト保持部材とヘッドカバーとの重なり領域に液体の漏洩を阻止するための密封部材が配置されている。

上記構造によれば、シャフト軸受部はカムの両側でそれぞれカムシャフトのジャーナルを回転自在に保持する一方、連結部はシャフト軸受部と一体成型された一部品構造となっているために、カムシャフトの軸芯に対する連結部のアライメント公差は実質的に存在し得ない。この連結部にはポンプの保持構造が設けられポンプが直接的に保持されるために、ポンプが保持された状態におけるポンプとカムシャフトとのアライメント公差も殆ど存在しない。カムはカムシャフトと同芯でアライメント公差が小さく取り付けられる部材であるため、結局、ポンプのリフタ等のカムとの当接部に対しカムが正しく当接し、カムの当接面が平行でなくポンプの一部と当接する、いわゆる片当たりを防止できる。そして、当該構造によれば、密封部材が設けられているため、シャフト保持部材とヘッドカバーとの間で液体が流通することを阻止し、いわゆる油漏れ等を生ずることを防止するできる。

ここで「液体」は、流動性のある媒体であり、例えば内燃機関における燃料である。

また「シャフト軸受部」は、カムシャフトの一部を実質的な芯ぶれなく回転自在に保持できるものであればよく、その構造に限定はない。

また「ポンプの保持構造」は、ポンプを位置変動無く所定の位置に維持できる構造であればよい。例えばポンプの保持構造は、連結部に設けられた開口であってもよい。開口が適切な径に設けられていれば、位置の変動無くポンプを保持可能だからである。

上記構造によれば、シャフト保持部はカムの少なくとも両側でそれぞれシャフトを保持する一方、連結部にて一体構造となっているために、カムシャフトの軸芯に対する連結部のアライメント公差が殆ど存在し得ない。この連結部にはポンプの保持構造が設けられポンプが直接保持されるために、ポンプが保持された状態におけるポンプとカムシャフトとのアライメント公差も殆ど存在しない。カムはカムシャフトと同芯でアライメント公差が小さく取り付けられる部材であるため、結局、ポンプのリフタ等のカムとの当接部に対しカムが正しく当接し、カムの当接面が平行でなくポンプの一部と当接する、いわゆる片当たりを防止できる。そして、密封部材が設けられているため、シャフト保持部材とヘッドカバーとの間で液体が流通することを阻止し、いわゆる油漏れ等を生ずることを防止するできる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１〜図３に本発明に係る実施の形態の高圧ポンプの取付構造を示す。図１はカムシャフトの軸方向に平行な面における断面図、図２はカムシャフトの軸に垂直な面であって高圧ポンプの軸芯付近における断面図（図１のＢ−Ｂ切断面における断面図）、図３はカムシャフトの軸に垂直な面であってカムシャフト軸受付近における断面図（図１のＣ−Ｃ断面図）である。

図１〜図３に示すように、高圧ポンプ１００が本発明に係る取付構造１を介して被取付部であるシリンダヘッドに取り付けられている。取付構造１は、シャフト保持部材１０を有し、シャフト保持部材１０によって高圧ポンプ１００を保持し、併せてカム７２を挟んでカムシャフト７１を保持することにより、カムシャフト７１とともに回転駆動されるカム７２を高圧ポンプ１００のリフタ３に当接させている。シャフト保持部材１０は、被取付部と高圧ポンプ１００との中継位置合わせ構造として機能している。

当該シャフト保持部材１０は、通常の構造部品の材料、例えばアルミニウムその他の金属合金による鋳造または鍛造して形成されるものである。

具体的に、シャフト保持部材１０は、一対のシャフト軸受部１０１Ａ及び１０１Ｂと連結部１０２とが一体的に成型されて構成されている。シャフト軸受部１０１は、連結部１０２からアーム状にカムシャフト７１側に突き出たトール構造を有しており、その先端に軸受面１０３が設けられており、カムシャフト７１のジャーナルを摺動自在に収容するようになっている。

図１及び図３に示すように、それぞれのシャフト軸受部１０１Ａ及び１０１Ｂは、シリンダヘッドに形成されているシリンダ側軸受部１１Ａ及び１１Ｂと組み合わされてカムシャフト７１のジャーナルを摺動自在に保持している。それぞれのシャフト軸受部１０１Ａ及び１０１Ｂにおいて、カムシャフト軸に垂直な方向であって軸受面１０３を挟んだ位置に締結孔１０４が設けられており、締結部材であるボルト１０８によりシャフト軸受部１０１がシリンダヘッド側軸受部１１にカムシャフト７１を回転自在とした状態で締結されている。このような構造により、図１に示すように、一対のシャフト軸受部１０１Ａ及び１０１Ｂが、カムシャフト７１のジャーナルを、カム７２を挟んだ二箇所において摺動自在に保持するようになっている。

連結部１０２は、一対のシャフト軸受部１０１Ａ及び１０１Ｂを連結する部分になっており、シャフト軸受部と一体的に成型されている。連結部１０２の中程にはポンプ挿通孔１０６が設けられており、高圧ポンプ１００のブラケット２が挿通され保持されるようになっている。

図４に、当該取付構造１を上部から俯瞰した平面図を示す。図４に示すように、連結部１０２において、ポンプ挿通孔１０６は幾何学的中心部分に開口させておくことが機械構造的な強度を均等にできるために好ましい。しかし、高圧ポンプの保持位置や構造はこれに限ることはない。すなわち、カム７２に対して高圧ポンプ１００の取付誤差を生じることのないように、相対位置の変動が生じにくい構造で高圧ポンプ１００を設けられればよい。

図１、図３、及び図４に示すように、平面図上、連結部１０２にはシリンダヘッド側軸受部１１に対する前記締結孔１０４がそれぞれのシャフト軸受部１０１Ａ及びＢの位置に対応して設けられている。また連結部１０２には、ヘッドカバー７０をシャフト保持部材１０に取り付けるためのボルト挿通孔１０７、及び、高圧ポンプ１００を取り付けるためのボルト挿通孔１０９が設けられている。

さらに連結部１０２の上面には、ヘッドカバー７０と当該連結部１０２との重なり部分においてオイル等の液体が漏洩することを防止するためのオイルシール１０５が周設されている。オイルシール構造としては、連結部１０２上面に設けられた溝に沿ってゴムや樹脂等の弾性部材であるパッキン・シール用材料を摺設したものであるが、これ以外の構造であっても構わない。

次に当該取付構造１によって取り付けられる高圧ポンプ１００の構造を簡単に説明する。高圧ポンプ１００は、カム７２に当接しカムの回転に伴って往復運動をするリフタ３、リフタ３を摺動可能に収容するブラケット２、リフタ３の往復運動に伴って往復動作するプランジャ５、プランジャ５を収容しブラケット２の上部に配置されるシリンダ４、シリンダ４を収容するハウジング６を備えている。高圧ポンプ１００がシャフト保持部材１０のポンプ挿通孔１０６に取り付けられた状態では、ブラケット２の下部であってリフタ３の当接面にカム７１が当接するように当該シャフト保持部材１０が寸法調整されている。

ブラケット２のうちリフタ３を収容する部分はリフタガイド２３となっており、その先端に肉厚部２４が設けられている。当該リフタガイド２３がシャフト保持部材１０のポンプ挿通孔１０６に挿通される。リフタ３の端部は肉厚部３１が形成されており、当該肉厚部３１とブラケット２の肉厚部２４とがリフタ３の抜け防止機構として機能している。

リフタ３内には、リテーナ３２が設けられ、リテーナ３２はシリンダ４に設けられたスプリング３３でカム方向に付勢されている。リテーナ３２中央部にはプランジャ５の端部が把持されている。

シリンダ４には孔４２が設けられ、プランジャ５が摺動自在に収容されており、プランジャ５の他の端部が往復動作する領域に、孔４２に続く加圧室４１が設けられている。シリンダ４上部には燃料供給路４４が設けられ、加圧室４１への入口に電磁スピル弁４３が設けられている。電磁スピル弁４３がプランジャ５の往復動作に対応して開閉される。電磁スピル弁４３は、プランジャ５が加圧室４１の容積を増大させる方向に移動するときに開き、燃料を加圧室４１内に導くようになっている。また電磁スピル弁４３は、プランジャ５が加圧室４１の容積を減少させる方向に移動するときに閉じ、加圧室４１内の加圧された燃料が高圧燃料通路６１を介して燃料分配系統に供給されるようになっている。

上記構成において、高圧ポンプ１００とシャフト保持部材１０とは、高圧ポンプのブラケット２に設けられたボルト挿通孔２２とシャフト保持部材１０のボルト挿通孔１０９とを通してボルト２１で締結されるようになっている。また、ヘッドカバー７０とシャフト保持部材１０とは、ヘッドカバー７０のボルト挿通孔７４とシャフト保持部材１０のボルト挿通孔１０７とを通してボルト７３で締結されるようになっている。

なお、ポンプ挿通孔１０６の孔加工は以下のようにして行われる。まずポンプ挿通孔１０６を開口させていないシャフト保持部材１０を用意する。そして、シャフト保持部材１０締結孔１０４からボルト１０８を挿通して、このシャフト保持部材１０をシリンダヘッド側締結部材１１に締結する。

次いでシリンダヘッドにバルブリフタ用のガイド孔を加工するが、この加工時にポンプ挿通孔１０６をガイド孔とともに同時加工する。このようにポンプ挿通孔１０６が加工されるので、ポンプ挿通孔１０６はガイド孔と同等の高い精度で加工することができる。

以上のように本実施形態の取付構造によれば、一対のシャフト軸受部１０１Ａ及び１０１Ｂによってカムシャフト７１のジャーナルを保持する一方、連結部１０２は一対のシャフト軸受部１０１Ａ及び１０１Ｂと一体成型されているため、カムシャフト７１の軸芯に対する連結部１０２のアライメント公差が殆ど存在し得ない。

また本実施形態によれば、ポンプ挿通孔１０６がバルブリフタ用のガイド孔と同時加工により形成されるため、ポンプ挿通孔１０６の加工精度もガイド孔と同等の高い精度となる。カム７２はカムシャフト７１と同心に形成されておりアライメント公差が小さく取り付けられる部材であるため、結局、高圧ポンプ１００のリフタ３のカム７２との当接面に対しカム７２が正しく当接し、片当たりを防止できる。

実施形態のポンプの取付構造であり、カムシャフトに平行な面の断面図。 実施形態のポンプの取付構造であり、図１のＢ−Ｂ断面図。 実施形態１のポンプの取付構造であり、図１のＣ−Ｃ断面図。 実施形態のポンプの取付構造であり、連結部品の平面図。

符号の説明

１…取付構造、１０…シャフト保持部材、１００…高圧ポンプ、１０１…シャフト軸受部、１０２…連結部、１０３…シャフト軸受面、１０４…締結孔、１０５…オイルシール、１０６…ポンプ挿通孔、１１…シリンダヘッド側軸受、１１０…シャフト軸受面、２…ブラケット、２２、７４、１０７、１０９…ボルト挿通孔、２３…リフタガイド、２４…肉厚部、２１、７３、１０８…ボルト（締結部材）、３…リフタ、３１…肉厚部、３２…リテーナ、４…シリンダ、４１…加圧室、４２…孔、４３…電磁スピル弁、４４…燃料供給路、５…プランジャ、６…ハウジング、６１…高圧燃料通路、７０…ヘッドカバー、７１…カムシャフト、７２…カム

Claims (2)

1. カムシャフトによって回転駆動されるカムの回転力に基づいて液体を内燃機関に供給するポンプの取付構造であって、
   前記カムを間に挟んで前記カムシャフトのジャーナルを回転自在に保持する少なくとも一対のシャフト軸受部と、
   一対の前記シャフト軸受部を連結する連結部と、を備えるシャフト保持部材を有し、
   前記連結部は前記シャフト軸受部と一体成型されて構成されており、
   前記連結部は前記ポンプの保持構造を備えており、
   前記シャフト保持部材は、ヘッドカバーを取り付け可能な構造を備えており、
   前記シャフト保持部材と前記ヘッドカバーとの重なり領域に液体の漏洩を阻止するための密封部材が配置されていることを特徴とするポンプの取付構造。
2. 前記ポンプの保持構造は、前記連結部に設けられた開口である、請求項１に記載のポンプの取付構造。

Images