JP5533740B2 - 高圧燃料ポンプ - Google Patents

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Description

本発明は、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、カムシャフトの回転に伴ってプランジャを往復移動させて燃料を加圧して高圧化する高圧燃料ポンプに係わる。
[従来の技術]
従来より、ディーゼルエンジン等の内燃機関(エンジン)に高圧燃料を供給する高圧燃料ポンプとして、図15および図16に示したように、ポンプハウジングのカム室の周方向に放射状に配設された複数のプランジャと、これらのプランジャをその軸線方向に往復駆動するカム101、およびこのカム101の回転軸方向の両側に設けられる2つのジャーナル102、103を有するカムシャフトと、カム101の回転運動を複数のプランジャの往復運動に変換するカムリングと、2つのジャーナル102、103の周囲を取り囲む軸受けスリーブを有するハウジング104、105とを備えたサプライポンプが公知である(例えば、特許文献1〜3参照)。なお、カム101は、カムシャフトの回転軸に対して偏心して一体的に形成されている。
このようなサプライポンプは、カムシャフトの回転(カム101の偏心動作)に伴ってカム101の周りを公転するカムリングが、複数のシリンダのシリンダ孔内に嵌挿された各プランジャを往復駆動し、各プランジャが加圧室内の燃料を加圧して高圧化し、エンジン側に圧送供給するように構成されている。
また、カムシャフトが高速で回転すると、カムシャフトのカム101とカムリングとが焼き付く可能性があるので、カムシャフトのカム101とカムリングとの間にメタルブッシュ111が設置されている。なお、カムシャフトのカム101とメタルブッシュ111との間に燃料の一部を潤滑油として供給し、カム101とメタルブッシュ111との間に形成される油膜によって焼き付きを抑制している。
また、カムシャフトが高速で回転すると、カムシャフトの各ジャーナル102、103とハウジング104、105の各軸受けスリーブとが焼き付く可能性があるので、カムシャフトの各ジャーナル102、103とハウジング104、105の各軸受けスリーブとの間にメタルブッシュ112、113が設置されている。なお、カムシャフトの各ジャーナル102、103と各メタルブッシュ112、113との間に燃料の一部を潤滑油として供給し、各ジャーナル102、103と各メタルブッシュ112、113との間に形成される油膜によって焼き付きを抑制している。
ところで、カムシャフトのカム101の偏心動作に伴ってプランジャを往復駆動して燃料を加圧圧送するサプライポンプの場合、図15(a)に示したように、プランジャの加圧圧送に伴う一定値以上の負荷(プランジャの駆動力および駆動反力)がカムシャフトのカム101に集中荷重として作用し、カムシャフトが弓形(ゆみなり)状に曲がり変形する可能性がある。
この場合には、カムシャフトのカム101から応力(ラジアル荷重)を受けるメタルブッシュ111のカム当接部に過大な面圧(高面圧F)が作用する。なお、各メタルブッシュ111においては、集中荷重が作用するカム101の中央部に対向する部位に高面圧Fが加わる。
また、図15(b)、(c)に示したように、カムシャフトの各ジャーナル102、103から応力(ラジアル荷重)を受ける各メタルブッシュ112、113のジャーナル当接部に過大な面圧(高面圧)Fが作用する。なお、各メタルブッシュ112、113においては、カム101からの距離が近い側の部位に高面圧Fが加わる。
ここで、一定値以上の負荷で使用される、つまり各プランジャの加圧圧送に伴う集中荷重を受けた状態で使用されるサプライポンプの場合、カムシャフトのカム101の外周の曲率半径とメタルブッシュ111の内周の曲率半径とは、初期状態では異なるが、使用している間に、カム101の外周の曲率半径とメタルブッシュ111の内周の曲率半径とが徐々に近づく、これを「初期なじみ過程」と称する。このとき、メタルブッシュ111の内周部は、カム101の曲率半径と同程度の曲率半径となるように削られる。
また、サプライポンプの場合、カムシャフトの各ジャーナル102、103の外周の曲率半径と各メタルブッシュ112、113の内周の曲率半径とは、図16(a)に示した初期状態では異なるが、使用している間に、各ジャーナル102、103の外周の曲率半径と各メタルブッシュ112、113の内周の曲率半径とが徐々に近づく、これを「初期なじみ過程」と称する。このとき、各メタルブッシュ112、113の内周部は、各ジャーナル102、103の曲率半径と同程度の曲率半径となるように削られる。
以上のように、一定値以上の負荷で使用されるサプライポンプの場合、初期なじみ過程において、焼き付きを防ぐ目的で、カムシャフトのカム101とメタルブッシュ111との間に燃料を供給し、カム101とメタルブッシュ111との間に油膜を形成したり、あるいはカムシャフトの各ジャーナル102、103と各メタルブッシュ112、113との間に燃料を供給し、各ジャーナル102、103と各メタルブッシュ112、113との間に油膜を形成したりしても、初期なじみ過程において、メタルブッシュ111のカム当接部およびメタルブッシュ112、113の各ジャーナル当接部に過大な面圧(高面圧)Fが作用する。これにより、カムシャフトのカム101とメタルブッシュ111との間に形成される油膜、あるいはカムシャフトの各ジャーナル102、103と各メタルブッシュ112、113との間に形成される油膜が切れ、各メタルブッシュ111〜113の摩耗量が非常に多くなる(図16(b)参照)。
ここで、カムシャフトのカム101とメタルブッシュ111との間に形成される油膜が切れると、カム101の凸曲面とメタルブッシュ111の凹曲面とが曲面接触となる。また、カムシャフトの各ジャーナル102、103と各メタルブッシュ112、113との間に形成される油膜が切れると、各ジャーナル102、103の凸曲面と各メタルブッシュ112、113の凹曲面とが曲面接触となる。
これにより、カムシャフトのカム101からラジアル荷重を受けるメタルブッシュ111のカム当接部の受圧面積、カムシャフトの各ジャーナル102、103からラジアル荷重を受ける各メタルブッシュ112、113のカム当接部の受圧面積が増加するので、カムシャフトのカム101とメタルブッシュ111との接触面圧、カムシャフトの各ジャーナル102、103と各メタルブッシュ112、113との接触面圧が下がる。
その結果、カムシャフトのカム101とメタルブッシュ111との摺動部分、カムシャフトの各ジャーナル102、103と各メタルブッシュ112、113との摺動部分に潤滑油としての燃料が入り込み易くなるので、カム101とメタルブッシュ111との摺動部分、カムシャフトの各ジャーナル102、103と各メタルブッシュ112、113との摺動部分に油膜が形成される。
[従来の技術の不具合]
ところで、近年、エンジンの出力向上、並びにエンジンから排出されるNOxや黒煙等の排出量の低減を図るという目的で、燃料の噴射圧力の更なる高圧化が要求されている。 しかし、燃料の噴射圧力を高めるためには、高圧燃料ポンプによる燃料の加圧圧力を高め、高圧燃料ポンプより吐出される燃料の高圧化を図る必要がある。
燃料の高圧化を図ると、各プランジャの加圧圧送に伴う負荷が過大となり、特にカムシャフトのカム101とメタルブッシュ111との摺動部分、カムシャフトの各ジャーナル102、103と各メタルブッシュ112、113との摺動部分に大きな面圧(F)が発生することになる。
以上のように、一定値以上の高負荷でサプライポンプが使用される場合、初期なじみ過程で生じるメタルブッシュ111〜113の摩耗量が非常に多くなるので、メタルブッシュ111〜113が凝着摩耗に至る可能性が高くなるという問題が発生する。
また、カムシャフトのカム101とメタルブッシュ111との摺動部分、カムシャフトの各ジャーナル102、103と各メタルブッシュ112、113との摺動部分の焼き付きが発生し易くなるという問題が発生する。
特開2008−184953号公報 特開2010−223177号公報 特開2010−223181号公報
本発明の目的は、カムシャフトと軸受け部材との摺動部分の摩耗および焼き付きを防止することのできる高圧燃料ポンプを提供することにある。また、軸受け部材の摩耗量を減少することのできる高圧燃料ポンプを提供することにある。また、軸受け部材の凝着摩耗を防止することのできる高圧燃料ポンプを提供することにある。さらに、カムシャフトと軸受け部材との摺動部分の耐焼き付き性を向上させることのできる高圧燃料ポンプを提供することにある。
請求項1に記載の発明(高圧燃料ポンプ)は、シリンダ孔内を往復移動して燃料を加圧圧送するピストン(1〜3)と、このピストン(1〜3)をその移動方向に(往復)駆動するカムシャフト(4〜6)と、このカムシャフト(4〜6)を回転方向に移動可能に収容する収容孔を有するブロック(11〜13)と、このブロック(11〜13)の収容孔壁面に固定されて、カムシャフト(4〜6)を回転方向に摺動可能に支持する筒状の軸受け部材(7〜9)とを備えている。
これにより、軸受け部材は、カムシャフト(4〜6)から荷重(ピストンの駆動力または駆動反力)を受けると、そのカムシャフト(4〜6)との当接部分に過大な面圧(高面圧)が発生する。
そこで、ブロック(11〜13)と軸受け部材(7〜9)との間には、カムシャフト(4〜6)から荷重を受けて高面圧が発生する方向への、軸受け部材(7〜9)の変形を許容するための変形逃げ部が設けられている。
特に、請求項1に記載の発明によれば、カムシャフト(4〜6)から荷重を受けて高面圧(過大な面圧)が発生する方向への、軸受け部材(7〜9)の変形を許容するための変形逃げ部をブロック(11〜13)と軸受け部材(7〜9)との間に隙間(S1〜S3)を形成することで設けたことにより、軸受け部材(7〜9)の変形代を確保することが可能となるので、軸受け部材(7〜9)の変形がし易くなる。つまりカムシャフト(4〜6)から荷重を受けて高面圧が発生する方向へ、軸受け部材(7〜9)が容易に変形することが可能となる。
これによって、軸受け部材(7〜9)がカムシャフト(4〜6)から荷重を受けて、カムシャフト(4〜6)と軸受け部材(7〜9)との間の面圧が局部的に高くなっても、軸受け部材(7〜9)の変形により軸受け部材(7〜9)の受圧面積を増加させることが可能となるので、カムシャフト(4〜6)と軸受け部材(7〜9)との間の面圧を低減することができる。
この結果、カムシャフト(4〜6)と軸受け部材(7〜9)との摺動部分の摩耗および焼き付きを防止することができる。また、軸受け部材(7〜9)の摩耗量を大幅に減少させることができる。また、軸受け部材(7〜9)の凝着摩耗を低減することができる。また、カムシャフト(4〜6)と軸受け部材(7〜9)との摺動部分の耐焼き付き性を向上できるので、高圧燃料ポンプの耐久性を向上することができる。
請求項2に記載の発明によれば、カムシャフト(4〜6)から荷重を受けて高面圧が発生する方向の、軸受け部材(7〜9)の外面をカムシャフト側に凹ませることで、軸受け部材(7〜9)の変形を許容する隙間(S1〜S3)が設けられる。
請求項3に記載の発明によれば、カムシャフト(4〜6)から荷重を受けて高面圧が発生する方向の、軸受け部材(7〜9)の外面に変形逃げ溝(64〜66)を形成することで、軸受け部材(7〜9)の変形を許容する隙間(S1〜S3)が設けられる。
なお、カムシャフト(4〜6)から荷重を受けて高面圧が発生する方向とは、ピストン(1〜3)の加圧圧送に伴う負荷(ピストンの駆動力または駆動反力)が、カムシャフト(4〜6)に荷重(応力)として作用する方向、あるいはこの方向とは180°逆方向(反対方向)のことである。
請求項4に記載の発明によれば、軸受け部材(7〜9)の周方向に、変形逃げ溝(64〜66)と軸受け部材(7〜9)の外面との交差稜線を2つ有している。2つの交差稜線間には、平坦な平面形状の底面が形成されている。
なお、軸受け部材(7〜9)の外面には、一般的に、所定の曲率半径を有する凸曲面形状の外周面が形成されている。そこで、軸受け部材(7〜9)の凸曲面形状の外周面の一部を切り欠いて(削って)、軸受け部材(7〜9)の中心軸線の垂直面に対して垂直な方向に延びる平面状の底面を形成するようにしても良い。
請求項5に記載の発明によれば、軸受け部材(7〜9)の周方向に、変形逃げ溝(64〜66)と軸受け部材(7〜9)の外面との交差稜線を2つ有している。2つの交差稜線間には、湾曲した曲面形状の底面が形成されている。この場合、変形逃げ溝(64〜66)の底面が平面のみで形成されるものと比べて、カムシャフト(4〜6)と軸受け部材(7〜9)との間の接触面圧を均一に逃がすことが可能となる。
なお、軸受け部材(7〜9)の凸曲面形状の外周面の一部に、その軸受け部材(7〜9)の凸曲面の曲率半径よりも大きい曲率半径を有する凸曲面、つまり緩やかな凸曲面状の底面を形成するようにしても良い。また、変形逃げ溝(64〜66)の底面に平面と曲面とを設けても良い。
請求項6に記載の発明によれば、変形逃げ溝(64〜66)の底面が、軸受け部材(7〜9)の軸線方向(カムシャフトの回転軸方向と同一方向)の一端から他端または中央へ向かって上り勾配となるように、軸受け部材(7〜9)の軸線方向に対して傾斜している。
請求項7に記載の発明によれば、変形逃げ溝(64〜66)の底面が、軸受け部材(7〜9)の軸線方向(カムシャフトの回転軸方向と同一方向)の両端から中央へ向かって上り勾配となるように、軸受け部材(7〜9)の軸線方向に対して傾斜している。この場合、ブロック(11〜13)に対する軸受け部材(7〜9)の向きの区別が不要であり、ブロック(11〜13)の収容孔壁面に軸受け部材(7〜9)を組み付ける際の作業性(組み付け作業性)を向上することができる。
請求項8に記載の発明によれば、カムシャフト(4〜6)から荷重を受けて高面圧が発生する方向の、ブロック(11〜13)の収容孔壁面をカムシャフト側に対して反対側に凹ませることで、軸受け部材(7〜9)の変形を許容する隙間(S1〜S3)が設けられる。
請求項9に記載の発明によれば、カムシャフト(4〜6)から荷重を受けず高面圧が発生しない方向の、ブロック(11〜13)と軸受け部材(7〜9)との間にのみ、前記軸受け部材(7〜9)のブロック側への変形を規制するための規制部品(81〜83)を挟み込むことで、軸受け部材(7〜9)の変形を許容する隙間(S1〜S3)が設けられる。
請求項10および請求項11に記載の発明によれば、軸受け部材(7〜9)に、カムシャフト(4〜6)から荷重を受け(て高面圧が生じ)る高面圧発生部(61〜63)を設けている。また、軸受け部材(7〜9)の高面圧発生部(61〜63)の背面側にのみ、軸受け部材(7〜9)の変形を許容する変形逃げ部を設けている。
請求項12に記載の発明によれば、断面円形状のカム(4)が、カムシャフト(5、6)に設けられている。このカム(4)は、カムシャフト(5、6)の回転軸方向に対して偏心するように、カムシャフト(5、6)に設けられている。
請求項13に記載の発明によれば、ブロックとは、カム(4)の周りを公転するカムリング(11)のことである。また、収容孔とは、カム(4)を回転自在に収容するカム収容孔のことである。
請求項14に記載の発明によれば、ピストンとは、カムリング(11)の外面に接触してカムリング(11)の公転に追従して往復移動するプランジャ(1〜3)のことである。
請求項15に記載の発明によれば、カムシャフトのカム(4)の回転軸方向の両側に2つのジャーナル(5、6)を設けている。
請求項16に記載の発明によれば、ブロックとは、内部にカム室(20)が形成されたハウジング(12、13)のことである。
また、収容孔とは、2つのジャーナル(5、6)のうちの少なくとも一方のジャーナル(5、6)を回転自在に収容するジャーナル収容孔のことである。
なお、ハウジング(12、13)のカム室(20)を中心にして放射状に(しかもカム室の周方向に所定の角度間隔で)シリンダとプランジャ(ピストン)が複数設置されている。また、シリンダとプランジャ(ピストン)によって高圧燃料ポンプ本体(ポンプエレメント)が構成される。
請求項17に記載の発明によれば、ブロック(11〜13)と軸受け部材(7〜9)との間に弾性体を挟み込むことで、軸受け部材(7〜9)の変形を許容する変形逃げ部が設けられる。
請求項18に記載の発明によれば、カムシャフト(4〜6)と軸受け部材(7〜9)との摺動部分に潤滑油を供給する潤滑油供給手段(潤滑油供給流路等)を備えている。 これにより、カムシャフト(4〜6)と軸受け部材(7〜9)との摺動部分に潤滑油が入り込み易くなるので、カムシャフト(4〜6)と軸受け部材(7〜9)との摺動部分に効率良く油膜が形成されるため、カムシャフト(4〜6)と軸受け部材(7〜9)との摺動部分の潤滑が図られる。
この結果、カムシャフト(4〜6)と軸受け部材(7〜9)との摺動部分の耐摩耗性および耐焼き付き性を向上できるので、高圧燃料ポンプの耐久性を向上することができる。
高圧燃料ポンプのカムシャフト軸受構造を示した断面図である(実施例1)。 高圧燃料ポンプのカムシャフト軸受構造を示した断面図である(実施例1)。 (a)はカムシャフトのカム軸受構造を示した断面図で、(b)はカムシャフトのジャーナル軸受構造を示した断面図である(実施例1)。 (a)〜(c)はメタルブッシュの変形例を示した縦断面図である(実施例1)。 (a)はメタルブッシュの変形例を示した縦断面図で、(b)は(a)のA−A断面図(横断面図)である(実施例1)。 (a)はメタルブッシュの変形例を示した縦断面図で、(b)〜(d)は(a)のB−B断面図(横断面図)である(実施例1)。 (a)はメタルブッシュの変形例を示した縦断面図で、(b)〜(d)は(a)のC−C断面図(横断面図)である(実施例1)。 (a)はカムシャフトのカム軸受構造を示した断面図で、(b)はカムシャフトのジャーナル軸受構造を示した断面図である(実施例2)。 (a)はカムシャフトのカム軸受構造を示した断面図で、(b)はカムシャフトのジャーナル軸受構造を示した断面図である(実施例3)。 高圧燃料ポンプのカムシャフト軸受構造を示した断面図である(実施例4)。 図10のD−D断面図である(実施例4)。 (a)はカムシャフトのカム軸受構造を示した断面図で、(b)はカムシャフトのジャーナル軸受構造を示した断面図である(実施例4)。 (a)はカムシャフトのカム軸受構造を示した断面図で、(b)はカムシャフトのジャーナル軸受構造を示した断面図である(実施例5)。 (a)はカムシャフトのカム軸受構造を示した断面図で、(b)はカムシャフトのジャーナル軸受構造を示した断面図である(実施例6)。 (a)はメタルブッシュにおいてラジアル荷重が作用する部位に過大な面圧(高面圧)が発生するのを説明した模式図で、(b)、(c)はメタルブッシュに作用する面圧分布を示した図である(従来の技術)。 (a)、(b)は初期なじみ過程において、曲率半径を合わせるためにメタルブッシュが摩耗するのを説明した模式図である(従来の技術)。
以下、本発明の実施の形態を、図面に基づいて詳細に説明する。
本発明は、カムシャフトと軸受け部材との摺動部分の摩耗および焼き付きを防止するという目的、また、軸受け部材の摩耗量を減少し、軸受け部材の凝着摩耗を防止することで、カムシャフトと軸受け部材との摺動部分の耐焼き付き性を向上させるという目的を、ブロックと軸受け部材との間に、カムシャフトから荷重(応力)を受けて高面圧が発生する方向への、軸受け部材の変形を許容するための変形逃げ部を設けたことで実現した。
特に、変形逃げ部は、ブロックと軸受け部材との間に隙間を形成することで設けられる。また、変形逃げ部は、ブロックと軸受け部材との間に弾性体を挟み込むことで設けられる。
ここで、カムシャフトと軸受け部材との摺動部分に潤滑油としての燃料を供給する潤滑油供給流路等の潤滑油供給手段を備えている。これにより、カムシャフトと軸受け部材との摺動部分に潤滑油が入り込み易くなるので、カムシャフトと軸受け部材との摺動部分に効率良く油膜が形成され、カムシャフトと軸受け部材との摺動部分の耐摩耗性および耐焼き付き性がより向上する。
[実施例1の構成]
図1ないし図7は本発明の実施例1を示したもので、図1および図2は高圧燃料ポンプのカムシャフト軸受け構造を示した図である。
本実施例の内燃機関の燃料供給装置は、自動車等の車両のエンジンルームに搭載されるもので、例えば複数の気筒を有するディーゼルエンジン等の内燃機関(エンジン)用の燃料噴射システムとして知られるコモンレール式燃料噴射システム(蓄圧式燃料噴射装置)によって構成されている。このコモンレール式燃料噴射システムは、高圧燃料を蓄圧するコモンレールと、このコモンレール内に蓄圧された高圧燃料をエンジンの各気筒毎の燃焼室内に噴射供給する複数のインジェクタ(ソレノイドインジェクタまたはピエゾインジェクタ)と、燃料を加圧して高圧化する高圧燃料ポンプとを備えている。
ここで、複数のインジェクタの各ニードルバルブを開閉動作させるアクチュエータへの供給電力は、エンジン制御ユニット(ECU)によって制御されるように構成されている。
高圧燃料ポンプは、軸線方向に往復移動して燃料を加圧圧送する複数(3つ)のプランジャ1〜3と、このプランジャ1〜3をその往復移動方向に駆動するカムシャフト(エキセンカム4、ジャーナル5、6)と、カムシャフトのカム4の周囲を円周方向に取り囲むように設置された円筒状のメタルブッシュ7と、カムシャフトの各ジャーナル5、6の周囲を円周方向に取り囲むように設置された円筒状のメタルブッシュ8、9およびオイルシール10と、メタルブッシュ7〜9の周囲をそれぞれ円周方向に取り囲む軸受けスリーブを有するブロック(カムリング11、ハウジング12、13)と、プランジャ1〜3をカムリング11の各座面にそれぞれ押圧する荷重(押圧荷重)を発生するコイルスプリング14〜16と、プランジャ1〜3をその往復移動方向に摺動可能に支持する円筒状のシリンダを有するシリンダボディ17〜19と、潤滑油供給手段であるフィードポンプから潤滑油供給流路を経由して潤滑油としての燃料が供給されるカム室20とを備えている。
ここで、オイルシール10は、カムシャフトのジャーナル6の外周とハウジング13の軸受けスリーブの内周との間の環状隙間をシールしている。
高圧燃料ポンプは、ハウジング12、13の内部に形成されるカム室20を中心にして放射状に、複数(3つ)のポンプエレメント(プランジャ1〜3とシリンダボディ17〜19とで構成される高圧燃料ポンプ本体)を配設している。これらのポンプエレメントは、カム室20の周方向に所定の角度間隔(例えば120°等間隔)で設置されている。
ここで、カムリング11の軸受けスリーブとは、内部にカムシャフトのカム4を回転方向に移動可能(回転可能)に収容する円筒状の軸受けホルダのことである。
また、ハウジング12、13の各軸受けスリーブとは、内部に各ジャーナル5、6を回転方向に移動可能(回転可能)に収容する円筒状の軸受けホルダのことである。また、ハウジング12に取り付けられるポンプカバー21の内部には、フィードポンプのインナロータ22およびアウタロータ23等が収容されている。
カムシャフトは、その回転軸方向の中間部にカム4を有し、且つこのカム4の回転軸方向の両側にそれぞれジャーナル5、6を有している。このカムシャフトの各ジャーナル5、6は、メタルブッシュ8、9を介して、ハウジング12、13の各軸受けホルダに回転可能に支持されている。
カムシャフトの回転軸方向の一端(先端)外周には、エンジンのクランクシャフトに結合されるクランクプーリによりベルト駆動されるドライブプーリ(図示せず)が取り付けられている。これにより、カムシャフトは、エンジンのクランクシャフトによって回転駆動される。
カムシャフトの回転軸方向の他端(後端)外周には、フィードポンプのインナロータ22が取り付けられている。フィードポンプは、燃料系の低圧側である燃料タンクから低圧燃料を汲み上げる低圧燃料ポンプである。
ハウジング12、13に締結ボルト等を用いて締め付け固定(締結固定)される各シリンダボディ17〜19には、プランジャ1〜3をその往復移動方向に摺動可能に支持する円筒状のシリンダが一体的に設けられている。このシリンダの内部には、プランジャ1〜3の摺動面が往復摺動可能なシリンダ孔27〜29が形成されている。
各シリンダ孔27〜29の軸線方向の一方側には、プランジャ1〜3の往復運動により燃料を加圧する燃料加圧室31〜33が形成されている。また、複数のシリンダボディ17〜19には、燃料供給流路を開閉する燃料吸入弁34〜36、燃料吐出流路を開閉する燃料吐出弁37〜39、内部に吐出ポート(燃料孔)が形成されたアウトレット41〜43がそれぞれ設置されている。
ここで、フィードポンプから各燃料吸入弁34〜36に至る燃料供給流路の途中には、吸入燃料量を調量する1個の電磁式燃料調量弁(電磁弁)が取り付けられている。この電磁式燃料調量弁への供給電力は、ECUによって制御されるように構成されている。これにより、高圧燃料ポンプのアウトレット41〜43より吐出される燃料吐出量が制御される。
燃料吸入弁34〜36は、電磁式燃料調量弁から各燃料加圧室31〜33へ燃料を供給するための燃料供給流路を開閉するバルブ、このバルブを閉弁方向に付勢するリターンスプリング、各シリンダボディ17〜19の開口部を気密的に閉塞するプラグ、各シリンダボディ17〜19と各プラグとの間に挟み込まれたバルブボディ等によって構成されている。
燃料吐出弁37〜39は、各燃料加圧室31〜33から高圧燃料をコモンレール側へ圧送(吐出)するための燃料吐出流路を開閉するバルブ、このバルブを閉弁方向に付勢するリターンスプリング、およびこのリターンスプリングの荷重を受け止めるスプリング座等によって構成されている。
ここで、フィードポンプから電磁式燃料調量弁および各燃料吸入弁34〜36を経由して各燃料加圧室31〜33内に燃料を吸入させるための燃料供給流路は、ハウジング13、シリンダボディ17〜19、燃料吸入弁34〜36の各バルブボディ内部に形成される燃料孔等よりなる各燃料流路によって構成される。
また、プランジャ1〜3の往復移動に伴って各燃料加圧室31〜33の内容積が拡縮することで加圧された高圧燃料は、シリンダボディ17〜19、燃料吐出弁37〜39のスプリング座、アウトレット41〜43内部に形成される燃料孔等よりなる各燃料流路によって構成される。
プランジャ1〜3は、シリンダボディ17〜19の各シリンダ孔27〜29の軸線方向に延びる円柱状のピストンであって、シリンダボディ17〜19の各シリンダ孔27〜29内に往復摺動可能に挿入されている。各プランジャ1〜3は、カムリング11の偏心動作に伴い、カムリング11の公転に追従して、上死点と下死点との間を往復直線運動する。これにより、プランジャ1〜3が下降して燃料加圧室31〜33内の燃料圧力が低下すると、燃料吐出弁37〜39が閉弁すると共に、燃料吸入弁34〜36が開弁して電磁式燃料調量弁で調量された燃料が各燃料加圧室31〜33に吸入される。
逆に、プランジャ1〜3が上昇して燃料加圧室31〜33内の燃料圧力が所定の圧力に達すると、燃料吐出弁37〜39が開弁して燃料加圧室31〜33内で加圧された高圧燃料が燃料吐出流路(燃料孔)、燃料配管を介してコモンレールへ圧送供給される。
ここで、ハウジング12、13の内部には、フィードポンプから潤滑油としての燃料が供給されるカム室20が形成されている。このカム室20の両端は、各シリンダボディ17〜19によってそれぞれ閉塞されている。なお、カム室20の内部には、カムシャフトのカム4、カムリング11、メタルブッシュ7およびコイルスプリング14〜16が収容されている。
各プランジャ1〜3の軸線方向のカム室側端部には、カム4の周囲を周方向に取り囲むように配設されたカムリング11の外面(直線状に形成される平面)に対して対向して配置されるタペット44〜46が一体的に設けられている。これらのタペット44〜46は、シリンダボディ17〜19の各シリンダ孔27〜29よりカム室20内に突出している。また、タペット44〜46は、プランジャ1〜3の中で最も外径の大きい最大外径部である。
ここで、カムシャフトの回転軸方向の中間部には、カムシャフトのジャーナル5、6の回転軸方向に垂直な断面が円形状のカム4が、カムシャフトの回転軸方向に対して偏心して一体的に形成されている。
カムリング11は、カムシャフトのカム4の周りを公転する。このカムリング11は、カム4の外周にメタルブッシュ7を介して摺動自在に保持されている。また、カムリング11の両側(図示上下)には、カムリング11の公転に追従して往復移動するプランジャ1〜3が配置されている。
カムリング11の内周部には、カムシャフトのカム4の周囲を周方向に取り囲む軸受けホルダが一体的に形成されている。この軸受けホルダの内部には、カム4の回転軸方向に延びるカム収容孔47が形成されている。このカム収容孔47は、カムシャフトのカム4を回転自在に収容するシャフト収容孔である。
ここで、高圧燃料ポンプのハウジング部材は、ハウジング12、13およびシリンダボディ17〜19等によって構成されている。
ハウジング12は、メタルブッシュ8を介して、カムシャフトのジャーナル5を回転可能に支持するポンプハウジング(ハウジング本体)である。
ハウジング13は、メタルブッシュ9を介して、カムシャフトのジャーナル6を回転可能に支持する軸受けカバー(ベアリングカバー)である。
ハウジング12、13には、カムシャフトの各ジャーナル5、6の周囲を周方向に取り囲む軸受けホルダがそれぞれ一体的に形成されている。これらの軸受けホルダの内部には、各ジャーナル5、6の回転軸方向に延びるジャーナル収容孔48、49が形成されている。これらのジャーナル収容孔48、49は、カムシャフトの各ジャーナル5、6をそれぞれ回転自在に収容するシャフト収容孔である。
ここで、カムリング11の外周面には、プランジャ1〜3から駆動反力(燃料加圧荷重)を受け止める平面形状の座面51〜53が設けられている。これらの座面51〜53は、コイルスプリング14〜16の反力(押圧荷重)を受け止めるスプリング座部としての機能も備えている。
コイルスプリング14〜16は、プランジャ1〜3の各タペット44〜46を、カムリング11の外面に押し付ける方向に付勢している。つまり、各タペット44〜46は、コイルスプリング14〜16の付勢力(押圧荷重)によりカムリング11の座面51〜53に押し付けられている。
また、プランジャ1〜3の各タペット44〜46は、カムリング11の座面51〜53との当接面が平面形状に形成されている。これにより、カムリング11の自転が阻止されるため、カム4の回転に伴いカムリング11は、プランジャ1〜3の各タペット44〜46と摺動しながら自転することなく公転する。
また、カムシャフトが高速で回転すると、カム4とカムリング11とが焼き付く恐れがあるので、カムシャフトのカム4とカムリング11の軸受けスリーブとの間には、円筒状のメタルブッシュ7が設置されている。
また、カムシャフトが高速で回転すると、カムシャフトの各ジャーナル5、6とハウジング12、13とが焼き付く恐れがあるので、カムシャフトの各ジャーナル5、6とハウジング12、13の各軸受けスリーブとの間には、円筒状のメタルブッシュ8、9が設置されている。
なお、カムシャフトのカム4とメタルブッシュ7との間には、カム室20内の燃料が潤滑油として供給されるように構成されている。これにより、カム4の摺動面とメタルブッシュ7の摺動面との間に、カム4とメタルブッシュ7との摺動部分の焼き付きを抑制するための油膜が形成される。また、カムシャフトの各ジャーナル5、6と各メタルブッシュ8、9との間には、例えばカム室20またはフィードポンプから燃料が潤滑油として供給されるように構成されている。これにより、カムシャフトの各ジャーナル5、6の摺動面と各メタルブッシュ8、9の摺動面との間に、各ジャーナル5、6と各メタルブッシュ8、9との摺動部分の焼き付きを抑制するための油膜が形成される。
メタルブッシュ7は、例えば銅や鉄等の金属を焼結した焼結部品(軸受け部材、ベアリング)であって、円筒形状に形成されている。このメタルブッシュ7は、カムリング11の軸受けホルダの内周面(カム収容孔47の孔壁面)に圧入固定されている。また、メタルブッシュ7の内部には、カムシャフトのカム4を回転方向に摺動自在に軸支する摺動孔54が形成されている。そして、カムシャフトのカム4の外周面(摺動面)とメタルブッシュ7の摺動孔54の孔壁面(摺動面、内周面)との間には、カム4をメタルブッシュ7の内部で円滑に回転させるための摺動クリアランスが形成されている。
メタルブッシュ8は、メタルブッシュ7と同様に、例えば銅や鉄等の金属を焼結した焼結部品(軸受け部材、ベアリング)であって、円筒形状に形成されている。このメタルブッシュ8は、ハウジング12の軸受けホルダの内周面(ジャーナル収容孔48の孔壁面)に圧入固定されている。また、メタルブッシュ8の内部には、カムシャフトのジャーナル5を回転方向に摺動自在に軸支する摺動孔55が形成されている。そして、カムシャフトのジャーナル5の外周面(摺動面)とメタルブッシュ8の摺動孔55の孔壁面(摺動面、内周面)との間には、ジャーナル5をメタルブッシュ8の内部で円滑に回転させるための摺動クリアランスが形成されている。
メタルブッシュ9は、メタルブッシュ7、8と同様に、例えば銅や鉄等の金属を焼結した焼結部品(軸受け部材、ベアリング)であって、円筒形状に形成されている。このメタルブッシュ9は、メタルブッシュ8と同様に、ハウジング13の軸受けホルダの内周面(ジャーナル収容孔49の孔壁面)に圧入固定されている。また、メタルブッシュ9の内部には、カムシャフトのジャーナル6を回転方向に摺動自在に軸支する摺動孔56が形成されている。そして、カムシャフトのジャーナル6の外周面(摺動面)とメタルブッシュ9の摺動孔56の孔壁面(摺動面、内周面)との間には、ジャーナル6をメタルブッシュ9の内部で円滑に回転させるための摺動クリアランスが形成されている。
ここで、メタルブッシュ7〜9は、図3に示したように、カムシャフトのカム4および各ジャーナル5、6との摺動部分(摺接面側)に、カムシャフトのカム4および各ジャーナル5、6からラジアル荷重(プランジャ1〜3の駆動力および駆動反力、集中荷重)を受けて過大な面圧(高面圧F)が発生する高面圧発生部61〜63を備えている。
そして、本実施例の高圧燃料ポンプにおいては、カムシャフトのカム4および各ジャーナル5、6とメタルブッシュ7〜9との摺動部分の摩耗および焼き付きを防止するという目的で、カムリング11および各ハウジング12、13とメタルブッシュ7〜9との間に、カムシャフトのカム4および各ジャーナル5、6からラジアル荷重を受けて高面圧Fが発生する方向への、メタルブッシュ7〜9の変形を許容するための変形逃げ部を備えている。
メタルブッシュ7〜9の変形逃げ部は、カムリング11、各ハウジング12、13とメタルブッシュ7〜9との間に複数(3つ)の隙間S1〜S3を形成することで設けられる。
複数の隙間S1〜S3は、カムシャフトのカム4、各ジャーナル5、6からラジアル荷重を受けて高面圧Fが発生する方向のメタルブッシュ7〜9の外周面、つまり高面圧発生部61〜63の背面をカムシャフト側に凹ませることで設けられる。具体的には、高面圧発生部61〜63の背面側に変形逃げ溝(凹部)64〜66を形成することで、複数の隙間S1〜S3が設けられる。
変形逃げ溝64〜66の溝幅方向の両側には、変形逃げ溝64〜66の底面とメタルブッシュ7〜9の外周面(凸曲面67〜69)との交差稜線EL1、EL2がそれぞれ設けられている。2つの交差稜線EL1、EL2は、メタルブッシュ7の円周方向に等間隔で設けられている。
また、変形逃げ溝64〜66の各底面は、平坦な平面形状の底面であって、2つの交差稜線EL1、EL2間に形成される平面形状の端面(外面)である。
ここで、メタルブッシュ7〜9の外周面には、所定の曲率半径を有する凸曲面形状の外周面(凸曲面67〜69)が形成されている。そこで、メタルブッシュ7〜9の凸曲面形状の外周面の一部(高面圧発生部61〜63の背面部分)を切り欠いて(平面切削して)、メタルブッシュ7〜9の中心軸線の垂直面に対して垂直な方向に延びる平面状の底面を形成する。
なお、メタルブッシュ7〜9の各凸曲面67は、メタルブッシュ7〜9における最大外径部であり、カムリング11の収容孔壁面およびハウジング12、13の収容孔壁面に圧入嵌合される圧入面である。
[実施例1の作用]
次に、本実施例の高圧燃料ポンプ(サプライポンプ)の動作を図1ないし図5に基づいて簡単に説明する。
サプライポンプのカムシャフトがエンジンのクランクシャフトによりベルト駆動されて回転すると、複数のプランジャ1〜3がシリンダボディ17〜19の各シリンダ孔27〜29内を往復摺動する。
そして、例えば上死点に位置する第1のプランジャ1が下降すると、燃料加圧室31内の燃料圧力が低下していく。そして、燃料供給流路(燃料孔等)内の燃料圧力が、燃料吸入弁34のリターンスプリングの付勢力と燃料加圧室31内の燃料圧力との合力よりも大きくなると、燃料吸入弁34のバルブが開弁する。すなわち、バルブがバルブボディのバルブシート面より離脱して燃料供給流路が開放される。これにより、フィードポンプより送り出された燃料は、電磁式燃料調量弁から燃料供給流路を経て燃料加圧室31内に吸入される。
そして、プランジャ1が下死点に達した後に、再び上昇を開始すると、燃料加圧室31内の燃料圧力が昇圧され、燃料供給流路(燃料孔等)内の燃料圧力が、燃料吸入弁34のリターンスプリングの付勢力と燃料加圧室31内の燃料圧力との合力よりも低くなると、燃料吸入弁34のバルブが閉弁する。すなわち、バルブがバルブボディのバルブシート面に着座して燃料供給流路が閉鎖されると同時に、燃料加圧室31内の燃料圧力が更に上昇する。このとき、燃料加圧室31内で燃料が高圧に加圧圧縮される。
そして、燃料加圧室31内の燃料圧力が吐出弁の開弁圧以上に上昇すると、燃料吐出弁37のバルブが開弁して、燃料加圧室31から燃料孔→吐出ポートおよび高圧ポンプ配管(燃料配管)を経てコモンレール内に高圧燃料が圧送供給される。
残りの第2、第3のプランジャ2、3も、上記のプランジャ1と同様に上死点と下死点との間を往復摺動することにより、他の燃料加圧室32、33内の燃料は、燃料吐出弁38、39、高圧ポンプ配管(燃料配管)を経てコモンレール内に圧送供給される。このように、サプライポンプは、カムシャフトの1回転につき、吸入行程、吐出行程が3サイクル行われるように構成されている。
そして、コモンレールの内部に蓄圧された高圧燃料は、インジェクタの電磁弁等のアクチュエータを任意の噴射時期に駆動することで、所定のタイミングで、エンジンの各気筒の燃焼室内へ噴射供給することができる。
[実施例1の特徴]
次に、本実施例の高圧燃料ポンプ(サプライポンプ)の特徴を図1ないし図7に基づいて説明する。
先ず、カムシャフトのカム4の周囲を円周方向に取り囲むメタルブッシュ7には、図3(a)に示したように、各プランジャ1〜3の加圧圧送に伴ってカム4からラジアル荷重を受けて過大な面圧(高面圧F)が発生する高面圧発生部61が形成される。
一方、カムシャフトの各ジャーナル5、6の周囲を円周方向に取り囲むメタルブッシュ8、9には、図3(b)に示したように、各プランジャ1〜3の加圧圧送に伴ってカム4からラジアル荷重を受けて過大な面圧(高面圧F)が発生する高面圧発生部62、63が形成される。
なお、本実施例の高圧燃料ポンプでは、複数のプランジャ1〜3が、カム室20の周方向に所定の角度間隔(例えば120°等間隔)で設置されているので、複数の高面圧発生部61〜63もメタルブッシュ7〜9の内周方向に所定の角度間隔(例えば120°等間隔)で形成される。
ここで、高面圧発生部61〜63が受けるラジアル荷重とは、プランジャ1〜3の駆動力または駆動反力およびコイルスプリング14〜16の押圧荷重(集中荷重)によって、メタルブッシュ7〜9の各高面圧発生部61〜63に作用する一定値以上の負荷(プランジャ1の加圧圧送に伴う負荷)によって形成される荷重である。
また、メタルブッシュ8、9の高面圧発生部62、63において高面圧Fが発生する方向は、メタルブッシュ7の高面圧発生部61において高面圧Fが発生する方向に対して180°反転した方向となる。
そして、従来の高圧燃料ポンプにおいては、カムシャフトのカム4とメタルブッシュ7との摺動部分の焼き付きを抑制するという目的で、カム4の摺動面とメタルブッシュ7の摺動面との間に潤滑油としての燃料を供給しているが、高面圧発生部61〜63が受ける高面圧Fにより油膜が切れ易いという問題がある。
なお、従来の高圧燃料ポンプにおいては、メタルブッシュ7〜9の周囲を円周方向に取り囲む軸受けホルダを有するカムリング11やハウジング12、13の各軸受けホルダが金属ブロック等の剛体で形成されている。これにより、メタルブッシュ7〜9の高面圧発生部61〜63の背面側が、仮にカム4や各ジャーナル5、6からラジアル荷重を受けて高面圧Fが発生する方向へ曲がり変形しようとしても、軸受けホルダにより高面圧発生部61〜63の背面側の変形が規制されているので、カム4や各ジャーナル5、6により高面圧発生部61〜63が抉られるように摩耗する。
この結果、例えば初期なじみ過程で、メタルブッシュ7〜9の摩耗量が多くなるという問題がある。
そこで、本実施例の高圧燃料ポンプにおいては、メタルブッシュ7〜9の摩耗量を減少し、メタルブッシュ7〜9の凝着摩耗を低減して、カム4およびジャーナル5、6とメタルブッシュ7〜9との摺動部分の耐焼き付き性を向上させるという目的で、カムシャフトのカム4、各ジャーナル5、6とメタルブッシュ7〜9との間に、カム4、各ジャーナル5、6からラジアル荷重を受けて高面圧Fが発生する方向への、メタルブッシュ7〜9の各高面圧発生部61〜63の背面側の曲がり変形を許容するための変形逃げ部を設けている。
この変形逃げ部は、カムリング11、ハウジング12、13の収容孔壁面とメタルブッシュ7〜9との間に隙間S1〜S3を形成することで設けられる。これにより、メタルブッシュ7〜9の変形代を確保することが可能となるので、メタルブッシュ7〜9の変形がし易くなる。つまりカムシャフトのカム4、各ジャーナル5、6からラジアル荷重を受けて高面圧Fが発生する方向へ、メタルブッシュ7〜9が容易に変形することが可能となる。
これによって、メタルブッシュ7〜9がカムシャフトのカム4、各ジャーナル5、6からラジアル荷重を受けて、カム4、各ジャーナル5、6とメタルブッシュ7〜9との間の面圧が局部的に高くなっても、メタルブッシュ7〜9の変形によりメタルブッシュ7〜9の各高面圧発生部61〜63における受圧面積を増加させることが可能となるので、カムシャフトのカム4、各ジャーナル5、6とメタルブッシュ7〜9の各高面圧発生部61〜63との間の面圧を低減することができる。
これにより、カムシャフトのカム4、各ジャーナル5、6とメタルブッシュ7〜9の各高面圧発生部61〜63との摺動部分に潤滑油としての燃料が入り込み易くなるので、カムシャフトのカム4、各ジャーナル5、6とメタルブッシュ7〜9の各高面圧発生部61〜63との摺動部分に効率良く油膜が形成されるため、カムシャフトのカム4、各ジャーナル5、6とメタルブッシュ7〜9との摺動部分の潤滑が図られる。
この結果、カムシャフトのカム4、各ジャーナル5、6とメタルブッシュ7〜9との摺動部分の耐摩耗性および耐焼き付き性を向上できるので、高圧燃料ポンプの耐久性を向上することができる。また、カムシャフトのカム4、各ジャーナル5、6とメタルブッシュ7〜9との摺動部分の摩耗および焼き付きを防止することができる。また、メタルブッシュ7〜9の各高面圧発生部61〜63の摩耗量を大幅に減少させることができる。また、メタルブッシュ7〜9の各高面圧発生部61〜63の凝着摩耗を低減することができる。また、カムシャフトのカム4、各ジャーナル5、6とメタルブッシュ7〜9との摺動部分の耐焼き付き性を向上できるので、高圧燃料ポンプの耐久性を向上することができる。
次に、本実施例のメタルブッシュ7〜9の変形例を図4ないし図7に基づいて簡単に説明する。
カムシャフトのカム4および各ジャーナル5、6からラジアル荷重を受けて高面圧Fが発生する方向への、メタルブッシュ7〜9の変形を許容するための変形逃げ部である複数の隙間S1〜S3は、図3に示した例と同様にして、メタルブッシュ7〜9の各高面圧発生部61〜63の背面に変形逃げ溝64〜66を形成することで設けられる。
ここで、図4はメタルブッシュ7〜9の変形例1を示した図である。
先ず、図4(a)に示したメタルブッシュ7〜9の各変形逃げ溝64〜66には、平坦な平面形状の底面(平面FA)が設けられている。また、メタルブッシュ7〜9には、変形逃げ溝64〜66の底面とメタルブッシュ7〜9の外周面(凸曲面67〜69)との交差稜線EL1、EL2がそれぞれ設けられている。変形逃げ溝64〜66の底面は、2つの交差稜線EL1、EL2間に形成されている。そして、変形逃げ溝64〜66の底面は、メタルブッシュ7〜9の凸曲面形状の外周面の一部(高面圧発生部61〜63の背面部分)を切り欠いて(平面切削して)形成される。
次に、図4(b)に示したメタルブッシュ7〜9の各変形逃げ溝64〜66には、凸状に湾曲した凸曲面形状の底面(曲面CA)が形成されている。また、メタルブッシュ7〜9には、変形逃げ溝64〜66の底面とメタルブッシュ7〜9の外周面との交差稜線EL1、EL2がそれぞれ設けられている。変形逃げ溝64〜66の底面は、2つの交差稜線EL1、EL2間に形成されている。そして、メタルブッシュ7〜9の凸曲面形状の外周面の一部に、そのメタルブッシュ7〜9の凸曲面の曲率半径よりも大きい曲率半径を有する凸曲面、つまり緩やかな凸曲面状の底面を形成するようにしても良い。
これによって、変形逃げ溝64〜66の底面が平面FAのみで形成されるものと比べて、カムシャフトのカム4、各ジャーナル5、6とメタルブッシュ7〜9との間の接触面圧を均一に逃がすことが可能となる。
次に、図4(c)に示したメタルブッシュ7〜9の各変形逃げ溝64〜66には、凸状に湾曲した凸曲面形状の底面(曲面CA)が形成されている。また、メタルブッシュ7〜9には、変形逃げ溝64〜66の底面とメタルブッシュ7〜9の外周面(凸曲面67〜69)との交差稜線をR面取りすることで、変形逃げ溝64〜66の底面とメタルブッシュ7〜9の外周面との間に緩やかな凸曲面CA1、CA2を形成している。
これによって、変形逃げ溝64〜66の底面に平面と凸曲面との両方が設けられることで、変形逃げ溝64〜66の底面が曲面CAのみで形成されるものと比べて、メタルブッシュ7〜9の変形代(隙間S1〜S3の断面積)を大きくとれるため、より高面圧Fへの対応が可能となる。
ここで、図5はメタルブッシュ7〜9の変形例2を示した図である。
この図5に示したメタルブッシュ7〜9の各変形逃げ溝64〜66には、メタルブッシュ7〜9の中心軸線方向(カムシャフトの回転軸方向)に真っ直ぐに延びる平面形状の底面(FA)が形成される。これにより、メタルブッシュ7〜9の変形を許容するための変形逃げ部である複数の隙間S1〜S3は、メタルブッシュ7〜9の中心軸線方向(カムシャフトの回転軸方向)全体に渡って一様な断面積を備える。
なお、メタルブッシュ7〜9には、図4に示したメタルブッシュ7〜9と同様に、変形逃げ溝64〜66の底面(平面FA)とメタルブッシュ7〜9の外周面(凸曲面67〜69)との交差稜線EL1、EL2がそれぞれ設けられている。
ここで、図6はメタルブッシュ8、9の変形例3を示した図である。
図6に示したメタルブッシュ8の高面圧発生部62は、メタルブッシュ8の軸線方向の中央よりも一端側(カム4からの距離が近い側、図2において高圧燃料ポンプ(カムシャフト)の回転軸方向のリヤ(Re)側:図示左端側)寄りに設定(形成)される。また、図6に示したメタルブッシュ9の高面圧発生部63は、メタルブッシュ9の軸線方向の中央よりも一端側(カム4からの距離が近い側、図2において高圧燃料ポンプ(カムシャフト)の回転軸方向のフロント(Fr)側:図示左端側)寄りに設定(形成)される。
以上のように、メタルブッシュ8、9を高圧燃料ポンプの側面から見た場合、変形逃げ溝65、66をメタルブッシュ8、9の軸線方向の中央よりも一端側(図6において図示左側)寄りに形成することで、高面圧発生部62、63の背面側にのみ変形逃げ部である隙間S1〜S3を設定することが望ましい。
先ず、図6(b)に示したメタルブッシュ8、9は、変形逃げ溝65、66の底面(平面FA)とメタルブッシュ8、9の外周部(嵌合部70)の外周面(凸曲面(圧入面)68、69)との間に形成される段差71を有している。
なお、凸曲面状の圧入面を有する嵌合部70は、メタルブッシュ8、9の円周方向に延びる円筒状の厚肉部(変形逃げ溝65、66を有する側を薄肉部とした場合、薄肉部と比べて厚肉とされた部位)であり、カムリング11の収容孔壁面およびハウジング12、13の収容孔壁面に圧入嵌合される円環状の部位である。
段差71は、メタルブッシュ8、9の軸線方向の中央付近に設けられている。この段差71は、嵌合部70の回転軸方向の一端側のエッジ(交差稜線ELa)に設けられている。これにより、変形逃げ溝65、66は、メタルブッシュ8、9の段差71よりもメタルブッシュ8の軸線方向の一端側に形成される。そして、隙間S1〜S3は、高面圧発生部62、63の背面側にのみ設けられる。
このようにメタルブッシュ8、9の軸線方向の一端側寄り、つまりカムシャフトのジャーナル5、6からラジアル荷重を受けて高面圧Fが発生する高面圧発生部62、63の背面側にのみ変形逃げ部(隙間S1〜S3)を設けることができるので、ハウジング12、13の収容孔壁面におけるメタルブッシュ8、9の嵌合部70の圧入面(凸曲面68、69)に対する緊迫力(保持力)を維持することができる。
次に、図6(c)に示したメタルブッシュ8、9は、変形逃げ溝65、66の底面が、メタルブッシュ8、9の軸線方向(カムシャフトの回転軸方向と同一方向)の一端から中央付近へ向かって上り勾配となる(次第に浅くなる)ように、メタルブッシュ8、9の軸線方向に対して傾斜している。なお、変形逃げ溝65、66の底面は、図6(c)に示したように、平坦な傾斜面73となっている。
この場合、図6(b)に示したメタルブッシュ8、9と同様に、メタルブッシュ8、9の軸線方向の一端側寄り、つまりカムシャフトのジャーナル5、6からラジアル荷重を受けて高面圧Fが発生する高面圧発生部62、63の背面側にのみ変形逃げ部(隙間S1〜S3)を設定できるので、ハウジング12、13の収容孔壁面におけるメタルブッシュ8、9の嵌合部70の圧入面(凸曲面68、69)に対する緊迫力(保持力)を維持することができる。
なお、変形逃げ溝65、66の底面(傾斜面73)の傾斜角度を、メタルブッシュ8、9の高面圧発生部62、63の面圧分布に対応させるようにしても良い。例えば高面圧発生部62、63の中で面圧が高い部分の背面側に形成される隙間S1〜S3の断面積が、高面圧発生部62、63の中で面圧が低い部分の背面側に形成される隙間S1〜S3の断面積よりも大きくなるように、面圧分布に対応した変形逃げ溝65、66の傾斜面73の傾斜角度を設定する。
この場合、メタルブッシュ8、9の高面圧発生部62、63の軸線方向の位置に対応して変化する面圧分布に応じたメタルブッシュ8、9の変形代を確保することができる。
次に、図6(d)に示したメタルブッシュ8、9は、変形逃げ溝65、66の底面が、メタルブッシュ8、9の軸線方向(カムシャフトの回転軸方向と同一方向)の一端から中央付近へ向かって上り勾配となる(次第に浅くなる)ように、メタルブッシュ8、9の軸線方向に対して傾斜している。なお、変形逃げ溝65、66の底面は、図6(d)に示したように、湾曲した凸曲面75となっている。または変形逃げ溝65、66の底面を凹曲面としても良い。
この場合、図6(b)、(c)に示したメタルブッシュ8、9と同様に、メタルブッシュ8、9の軸線方向の一端側寄り、つまりカムシャフトのジャーナル5、6からラジアル荷重を受けて高面圧Fが発生する高面圧発生部62、63の背面側にのみ変形逃げ部(隙間S1〜S3)を設定できるので、ハウジング12、13の収容孔壁面におけるメタルブッシュ8、9の圧入面(凸曲面67〜69)に対する緊迫力(保持力)を維持することができる。
また、メタルブッシュ8、9の軸線方向の一端側の端面エッジ(交差稜線EL3)に対する応力集中を緩和できるので、カムシャフトのジャーナル5、6とメタルブッシュ8、9との摺動部分の摩耗および焼き付きを防止することができる。
なお、変形逃げ溝65、66の底面(凸曲面75)の傾斜角度を、メタルブッシュ8、9の高面圧発生部62、63の面圧分布に対応させるようにしても良い。例えば高面圧発生部62、63の中で面圧が高い部分の背面側に形成される隙間S1〜S3の断面積が、高面圧発生部62、63の中で面圧が低い部分の背面側に形成される隙間S1〜S3の断面積よりも大きくなるように、面圧分布に対応した変形逃げ溝65、66の凸曲面75の傾斜角度を設定する。
この場合、図6(c)に示したメタルブッシュ8、9と同様に、メタルブッシュ8、9の高面圧発生部62、63の軸線方向の位置に対応して変化する面圧分布に応じたメタルブッシュ8、9の変形代を確保することができる。
ここで、図6に示した態様(変形例)をメタルブッシュ7に適用しても良い。この場合、メタルブッシュ7の中央付近に変形逃げ溝64を設定する。
ここで、図7はメタルブッシュ8、9の変形例4を示した図である。
メタルブッシュ8の場合には、高面圧発生部62、変形逃げ溝65および隙間S1〜S3の形成位置を、メタルブッシュ8の軸線方向の中央よりも一端側(カム4からの距離が近い側、図2において高圧燃料ポンプのRe側)寄りに設定している。また、メタルブッシュ9の場合には、高面圧発生部63、変形逃げ溝66および隙間S1〜S3の形成位置を、メタルブッシュ9の軸線方向の中央よりも一端側(カム4からの距離が近い側、図2において高圧燃料ポンプのFr側)寄りに設定している。
このように、カムシャフトのジャーナル5、6の外周面とハウジング12、13の収容孔壁面との間に設置されるメタルブッシュ8、9は、ハウジング12、13の収容孔壁面に対する圧入方向、組み付け方向が互いに逆向き(180°反対方向)となっている。
よって、各メタルブッシュ8、9の軸線方向の一端側(高面圧発生部形成側)の向きを考慮して、ハウジング12、13の収容孔壁面に圧入固定する必要があり、組み付け性が悪く、コストアップとなるという問題がある。
そこで、先ず、図7(b)に示したメタルブッシュ8、9の軸線方向の中央部には、ハウジング12、13の収容孔壁面に圧入固定される円筒状の嵌合部70が設けられている。この嵌合部70の外周面は、円周方向全体に渡って凸曲面形状の圧入面(凸曲面68、69)となっている。
また、メタルブッシュ8、9の軸線方向の両端側には、高面圧発生部62、63および変形逃げ溝65、66がそれぞれ設定(形成)されている。
また、メタルブッシュ8、9は、図示左側の変形逃げ溝65の底面(平面FA)と嵌合部70の外周面(圧入面68、69)との間に形成される段差71、および図示右側の変形逃げ溝66の底面(平面FA)と嵌合部70の外周面(圧入面68、69)との間に形成される段差72を有している。
段差71、72は、メタルブッシュ8、9の軸線方向の中央付近に設けられている。この段差71は、嵌合部70の回転軸方向の両端側のエッジ(交差稜線ELa、ELb)に設けられている。これにより、変形逃げ溝64〜66は、メタルブッシュ8、9の段差71、72よりもメタルブッシュ8の軸線方向の両端側に形成される。そして、隙間S1〜S3は、両側の高面圧発生部62、63の背面側にのみ設けられる。
このようにメタルブッシュ8、9の軸線方向の両端側寄り、つまりカムシャフトのジャーナル5、6からラジアル荷重を受けて高面圧Fが発生する各高面圧発生部62、63の背面側にのみ変形逃げ部(隙間S1〜S3)を設けることができるので、ハウジング12、13の収容孔壁面におけるメタルブッシュ8、9の圧入面(凸曲面68、69)に対する緊迫力(保持力)を維持することができる。
この場合、高圧燃料ポンプのハウジング12、13の収容孔壁面に対するメタルブッシュ8、9の圧入方向(組み付け方向)の向きの区別が不要となるので、ハウジング12、13の収容孔壁面にメタルブッシュ8、9を組み付ける際の作業性(組み付け作業性)を向上できる。これにより、高圧燃料ポンプの製造コストを低減できる。
次に、図7(c)に示したメタルブッシュ8、9は、両側の変形逃げ溝65、66の底面が、メタルブッシュ8、9の軸線方向(カムシャフトの回転軸方向と同一方向)の両端(一端および他端)から中央付近へ向かって上り勾配となる(次第に浅くなる)ように、メタルブッシュ8、9の軸線方向に対して傾斜している。なお、両側の変形逃げ溝65、66の底面は、図7(c)に示したように、平坦な傾斜面73、74となっている。
この場合、図7(b)に示したメタルブッシュ8、9と同様に、メタルブッシュ8、9の軸線方向の両端側寄り、つまりカムシャフトのジャーナル5、6からラジアル荷重を受けて高面圧Fが発生する高面圧発生部62、63の背面側にのみ変形逃げ部(隙間S1〜S3)を設定できるので、ハウジング12、13の収容孔壁面におけるメタルブッシュ8、9の嵌合部70の圧入面(凸曲面68、69)に対する緊迫力(保持力)を維持することができる。
なお、変形逃げ溝65、66の底面(傾斜面73、74)の傾斜角度を、メタルブッシュ8、9の高面圧発生部62、63の面圧分布に対応させるようにしても良い。この場合、メタルブッシュ8、9の高面圧発生部62、63の軸線方向の位置に対応して変化する面圧分布に応じたメタルブッシュ8、9の変形代を確保することができる。
次に、図7(d)に示したメタルブッシュ8、9は、両側の変形逃げ溝65、66の底面が、メタルブッシュ8、9の軸線方向(カムシャフトの回転軸方向と同一方向)の両端から中央付近へ向かって上り勾配となる(次第に浅くなる)ように、メタルブッシュ8、9の軸線方向に対して傾斜している。なお、変形逃げ溝65、66の底面は、図7(d)に示したように、湾曲した凸曲面75、76となっている。または変形逃げ溝65、66の底面を凹曲面としても良い。
この場合、図7(b)、(c)に示したメタルブッシュ8、9と同様に、メタルブッシュ8、9の軸線方向の両端側寄り、つまりカムシャフトのジャーナル5、6からラジアル荷重を受けて高面圧が発生する高面圧発生部62、63の背面側にのみ変形逃げ部(隙間S1〜S3)を設定できるので、ハウジング12、13の収容孔壁面におけるメタルブッシュ8、9の圧入面(凸曲面68、69)に対する緊迫力(保持力)を維持することができる。
また、メタルブッシュ8、9の軸線方向の一端側の端面エッジ(交差稜線EL3、EL4)に対する応力集中を緩和できるので、カムシャフトのジャーナル5、6とメタルブッシュ8、9との摺動部分の摩耗および焼き付きを防止することができる。
なお、変形逃げ溝65、66の底面(凸曲面75、76)の傾斜角度を、メタルブッシュ8、9の高面圧発生部62、63の面圧分布に対応させるようにしても良い。この場合、図7(c)に示したメタルブッシュ8、9と同様に、メタルブッシュ8、9の高面圧発生部62、63の軸線方向の位置に対応して変化する面圧分布に応じたメタルブッシュ8、9の変形代を確保することができる。
図8は本発明の実施例2を示したもので、図8(a)はカムシャフトのカム軸受構造を示した図で、図8(b)はカムシャフトのジャーナル軸受構造を示した図である。
本実施例の高圧燃料ポンプは、実施例1と同様に、複数(3つ)のプランジャ1〜3とシリンダボディ17〜19とで構成されるポンプエレメントが、ハウジング12、13により形成されるカム室20の周方向に所定の角度間隔(例えば120°等間隔)で設置されている。
ハウジング12、13に回転自在に支持されるカムシャフトには、プランジャ1〜3を往復駆動するカム4およびこのカム4の回転軸方向の両側に設置される2つのジャーナル5、6が一体的に設けられている。
カムシャフトのカム4とカムリング11との間には、カム4の周囲を取り囲むように円筒状のメタルブッシュ7が設置されている。
また、カムシャフトの各ジャーナル5、6とハウジング12、13との間には、各ジャーナル5、6の周囲を取り囲むように円筒状のメタルブッシュ8、9が設置されている。 なお、カムシャフトのカム4とメタルブッシュ7との摺動部分の焼き付きを抑制し、且つ各ジャーナル5、6と各メタルブッシュ8、9との摺動部分の焼き付きを抑制するという目的で、例えばカム室20またはフィードポンプから燃料が潤滑油として供給されるように構成されている。
ここで、本実施例のメタルブッシュ7〜9は、実施例1と同様に、カムシャフトのカム4および各ジャーナル5、6との摺動部分に、カムシャフトのカム4および各ジャーナル5、6からラジアル荷重を受けて過大な面圧(高面圧F)が発生する高面圧発生部61〜63を備えている。
そして、カムリング11および各ハウジング12、13とメタルブッシュ7〜9との間には、カムシャフトのカム4および各ジャーナル5、6からラジアル荷重を受けて高面圧Fが発生する方向への、メタルブッシュ7〜9の変形を許容するための変形逃げ部が設定されている。
メタルブッシュ7〜9の変形逃げ部は、カムリング11、各ハウジング12、13とメタルブッシュ7〜9との間に複数(3つ)の隙間S1〜S3を形成することで設けられる。
複数の隙間S1〜S3は、カムシャフトのカム4、各ジャーナル5、6からラジアル荷重を受けて高面圧Fが発生する方向のカムリング11、ハウジング12、13の収容孔壁面、つまり高面圧発生部61〜63の背面をカムシャフト側に対して反対側(カムシャフトの径方向の外側)に凹ませることで設けられる。具体的には、高面圧発生部61〜63の背面に対向した対向面(カムリング11、ハウジング12、13の収容孔壁面)に変形逃げ溝(凹部)64〜66を形成することで、複数の隙間S1〜S3が設けられる。
以上のように、本実施例の高圧燃料ポンプにおいては、メタルブッシュ7〜9の変形を許容するための隙間S1〜S3をカムリング11、各ハウジング12、13とメタルブッシュ7〜9との間に備えているので、ハウジング12、13の収容孔壁面におけるメタルブッシュ8、9の圧入面(凸曲面67〜69)に対する緊迫力(保持力)を維持できるとと共に、実施例1と同様な効果を達成することができる。
図9は本発明の実施例3を示したもので、図9(a)はカムシャフトのカム軸受構造を示した図で、図9(b)はカムシャフトのジャーナル軸受構造を示した図である。
本実施例のメタルブッシュ7〜9は、実施例1及び2と同様に、カムシャフトのカム4および各ジャーナル5、6との摺動部分に、カムシャフトのカム4および各ジャーナル5、6からラジアル荷重を受けて過大な面圧(高面圧F)が発生する高面圧発生部61〜63を備えている。
そして、カムリング11および各ハウジング12、13とメタルブッシュ7〜9との間には、カムシャフトのカム4および各ジャーナル5、6からラジアル荷重を受けて高面圧Fが発生する方向への、メタルブッシュ7〜9の変形を許容するための変形逃げ部が設定されている。
メタルブッシュ7〜9の変形逃げ部は、カムリング11、各ハウジング12、13とメタルブッシュ7〜9との間に複数(3つ)の隙間S1〜S3を形成することで設けられる。
複数の隙間S1〜S3は、カムシャフトのカム4、各ジャーナル5、6からラジアル荷重を受けず高面圧Fが発生しない方向の、カムリング11および各ハウジング12、13とメタルブッシュ7〜9との間にのみ、メタルブッシュ7〜9のカムリング側、ハウジング側への変形を規制するための断面円弧状の規制部品81を挟み込むことで設けられる。なお、規制部品81〜83は、メタルブッシュ7〜9およびカムリング11および各ハウジング12、13に対して別途設けられた別体部品であって、少なくともメタルブッシュ7〜9よりも硬い材質の剛体(金属製品)を使用することが望ましい。
以上のように、本実施例の高圧燃料ポンプにおいては、高面圧発生部61〜63の背面側である、カムシャフトのカム4および各ジャーナル5、6からラジアル荷重を受けて高面圧Fが発生する方向にのみ、メタルブッシュ7〜9の変形を許容するための隙間S1〜S3を設けているので、ハウジング12、13の収容孔壁面におけるメタルブッシュ8、9の圧入面(凸曲面68、69)に対する緊迫力(保持力)を維持できるとと共に、実施例1と同様な効果を達成することができる。
図10ないし図12は本発明の実施例4を示したもので、図10および図11は高圧燃料ポンプのカムシャフト軸受構造を示した図で、図12(a)はカムシャフトのカム軸受構造を示した図で、図12(b)はカムシャフトのジャーナル軸受構造を示した図である。
本実施例の高圧燃料ポンプは、軸線方向に往復移動して燃料を加圧圧送する複数(2つ)のプランジャ1、2と、これらのプランジャ1、2をその往復移動方向に駆動するカムシャフトと、このカムシャフトの周囲を円周方向に取り囲むように設置された円筒状のメタルブッシュ7〜9およびオイルスール10と、これらのメタルブッシュ7〜9の周囲をそれぞれ円周方向に取り囲む軸受けスリーブを有するカムリング11、ハウジング12、13と、プランジャ1、2をカムリング11の各座面にそれぞれ押圧する荷重(押圧荷重)を発生するコイルスプリング14〜16と、プランジャ1、2をその往復移動方向に摺動可能に支持する円筒状のシリンダを有するシリンダボディ17、18と、潤滑油供給手段であるフィードポンプから潤滑油供給流路を経由して潤滑油としての燃料が供給されるカム室20とを備えている。
高圧燃料ポンプは、実施例1〜3と異なり、複数(2つ)のプランジャ1、2とシリンダボディ17、18とで構成されるポンプエレメントが、ハウジング12、13により形成されるカム室20の周方向に所定の角度間隔(例えば180°等間隔)で設置されている。
ハウジング12、13に回転自在に支持されるカムシャフトには、プランジャ1、2を往復駆動するカム4およびこのカム4の回転軸方向の両側に設置される2つのジャーナル5、6が一体的に設けられている。
また、カムシャフトのカム4とカムリング11との間には、カム4の周囲を取り囲むように円筒状のメタルブッシュ7が設置されている。
ここで、カムリング11は、その外形形状が四角柱形状となっている。カムリング11の外周面には、プランジャ1、2からの駆動反力(燃料加圧荷重)およびコイルスプリング14、15からの押圧荷重を受け止める平面形状の座面51、52が設けられている。 また、カムシャフトの各ジャーナル5、6とハウジング12、13との間には、各ジャーナル5、6の周囲を取り囲むように円筒状のメタルブッシュ8、9が設置されている。 なお、カムシャフトのカム4とメタルブッシュ7との摺動部分の焼き付きを抑制し、且つ各ジャーナル5、6と各メタルブッシュ8、9との摺動部分の焼き付きを抑制するという目的で、例えばカム室20またはフィードポンプから燃料が潤滑油として供給されるように構成されている。
ここで、本実施例のメタルブッシュ7〜9は、カムシャフトのカム4および各ジャーナル5、6との摺動部分に、カムシャフトのカム4および各ジャーナル5、6からラジアル荷重を受けて高面圧Fが発生する高面圧発生部61〜63を備えている。
なお、本実施例の高圧燃料ポンプでは、複数のプランジャ1、2が、カム室20の周方向に所定の角度間隔(例えば180°等間隔)で設置されているので、複数の高面圧発生部61〜63もメタルブッシュ7〜9の内周方向に所定の角度間隔(例えば180°等間隔)で形成される。
カムリング11および各ハウジング12、13とメタルブッシュ7〜9との間には、カムシャフトのカム4および各ジャーナル5、6からラジアル荷重を受けて高面圧Fが発生する方向への、メタルブッシュ7〜9の変形を許容するための変形逃げ部が設定されている。メタルブッシュ7〜9の変形逃げ部は、カムリング11、各ハウジング12、13とメタルブッシュ7〜9との間に複数(2つ)の隙間S1、S2を形成することで設けられる。
複数の隙間S1、S2は、カムシャフトのカム4、各ジャーナル5、6からラジアル荷重を受けて高面圧Fが発生する方向のメタルブッシュ7〜9の外周面、つまり高面圧発生部61〜63の背面をカムシャフト側に凹ませることで設けられる。具体的には、高面圧発生部61〜63の背面に変形逃げ溝(凹部)64〜66を形成することで、複数の隙間S1、S2が設けられる。
以上のように、本実施例の高圧燃料ポンプにおいては、メタルブッシュ7〜9の変形を許容するための隙間S1、S2をカムリング11、各ハウジング12、13とメタルブッシュ7〜9との間に備えているので、ハウジング12、13の収容孔壁面におけるメタルブッシュ8、9の圧入面(凸曲面68、69)に対する緊迫力(保持力)を維持できるとと共に、実施例1〜3と同様な効果を達成することができる。
図13は本発明の実施例5を示したもので、図13(a)はカムシャフトのカム軸受構造を示した図で、図13(b)はカムシャフトのジャーナル軸受構造を示した図である。
本実施例のメタルブッシュ7〜9は、実施例1と同様に、カムシャフトのカム4および各ジャーナル5、6との摺動部分に、カムシャフトのカム4および各ジャーナル5、6からラジアル荷重を受けて高面圧Fが発生する高面圧発生部61〜63を備えている。
そして、カムリング11および各ハウジング12、13とメタルブッシュ7〜9との間には、カムシャフトのカム4および各ジャーナル5、6からラジアル荷重を受けて高面圧Fが発生する方向への、メタルブッシュ7〜9の変形を許容するための変形逃げ部が設定されている。
メタルブッシュ7〜9の変形逃げ部は、カムリング11、各ハウジング12、13とメタルブッシュ7〜9との間に複数(2つ)の隙間S1、S2を形成することで設けられる。
複数の隙間S1、S2は、カムシャフトのカム4、各ジャーナル5、6からラジアル荷重を受けて高面圧Fが発生する方向のカムリング11、ハウジング12、13の収容孔壁面、つまり高面圧発生部61〜63の背面をカムシャフト側に対して反対側(カムシャフトの径方向の外側)に凹ませることで設けられる。具体的には、高面圧発生部61〜63の背面に対向した対向面(カムリング11、ハウジング12、13の収容孔壁面)に変形逃げ溝(凹部)64〜66を形成することで、複数の隙間S1、S2が設けられる。
以上のように、本実施例の高圧燃料ポンプにおいては、実施例4と同様な効果を達成することができる。
図14は本発明の実施例6を示したもので、図14(a)はカムシャフトのカム軸受構造を示した図で、図14(b)はカムシャフトのジャーナル軸受構造を示した図である。
本実施例のメタルブッシュ7〜9は、実施例1及び2と同様に、カムシャフトのカム4および各ジャーナル5、6との摺動部分に、カムシャフトのカム4および各ジャーナル5、6からラジアル荷重を受けて高面圧Fが発生する高面圧発生部61〜63を備えている。
そして、カムリング11および各ハウジング12、13とメタルブッシュ7〜9との間には、カムシャフトのカム4および各ジャーナル5、6からラジアル荷重を受けて高面圧Fが発生する方向への、メタルブッシュ7〜9の変形を許容するための変形逃げ部が設定されている。
メタルブッシュ7〜9の変形逃げ部は、カムリング11、各ハウジング12、13とメタルブッシュ7〜9との間に複数(3つ)の隙間S1、S2を形成することで設けられる。
複数の隙間S1、S2は、カムシャフトのカム4、各ジャーナル5、6からラジアル荷重を受けず高面圧Fが発生しない方向の、カムリング11および各ハウジング12、13とメタルブッシュ7〜9との間にのみ、メタルブッシュ7〜9のカムリング側、ハウジング側への変形を規制するための断面円弧状の規制部品81〜83を挟み込むことで設けられる。なお、規制部品81〜83は、メタルブッシュ7〜9およびカムリング11および各ハウジング12、13に対して別途設けられた別体部品であって、少なくともメタルブッシュ7〜9よりも硬い材質の剛体(金属製品)を使用することが望ましい。
以上のように、本実施例の高圧燃料ポンプにおいては、実施例4及び5と同様な効果を達成することができる。
[変形例]
本実施例では、内燃機関(エンジン)として、複数の気筒を有するディーゼルエンジンを採用しているが、内燃機関(エンジン)として、複数の気筒を有するガソリンエンジンを採用していても良い。
本実施例では、2噴射1圧送タイプのコモンレール式燃料噴射システムを採用しているが、1噴射1圧送タイプのコモンレール式燃料噴射システムを採用しても良い。また、ポンプエレメントの個数は、2個または3個の他に、1個でも4個以上でも構わない。
本実施例では、内燃機関(エンジン)によって回転駆動されるカムシャフトを採用しているが、他の駆動装置(例えばモータを有する電動アクチュエータ等)によって回転駆動されるカムシャフトを採用しても良い。
また、本発明の高圧燃料ポンプを、フィードポンプと高圧燃料ポンプとが分離した燃料供給装置に適用しても良い。例えばフィードポンプを電動アクチュエータで回転駆動し、高圧燃料ポンプを内燃機関で回転駆動しても良い。また、逆でも良い。
本実施例では、カムシャフトに断面円形状のカム4を一体的に設け、このカム4の外周にカムリング11を装着し、このカムリング11の外周面にプランジャ1〜3のタペット44〜46からの荷重を受け止める平面形状の座面51〜53を設けたカム機構を備えた高圧燃料ポンプを採用しているが、カムシャフトに複数のカム山を有するカムを一体的に設け、このカム山を摺動するローラを介してタペットおよびプランジャを往復移動させるカム機構を備えた高圧燃料ポンプを採用しても良い。
複数のメタルブッシュ7〜9のうち少なくとも1つのメタルブッシュ(軸受け部材)とブロックとの間に隙間S1〜S3等の変形逃げ部を設けるようにしても良い。
1 プランジャ(ピストン)
2 プランジャ(ピストン)
3 プランジャ(ピストン)
4 カムシャフトのカム
5 カムシャフトのジャーナル
6 カムシャフトのジャーナル
7 メタルブッシュ(軸受け部材)
8 メタルブッシュ(軸受け部材)
9 メタルブッシュ(軸受け部材)
11 カムリング(ブロック)
12 ハウジング(ブロック、軸受けカバー)
13 ハウジング(ブロック、ハウジング本体)
14 コイルスプリング
15 コイルスプリング
16 コイルスプリング
17 シリンダボディ
18 シリンダボディ
19 シリンダボディ
20 カム室
61 高面圧発生部
62 高面圧発生部
63 高面圧発生部
64 変形逃げ溝(変形逃げ部、凹部)
65 変形逃げ溝(変形逃げ部、凹部)
66 変形逃げ溝(変形逃げ部、凹部)
81 規制部品
82 規制部品
83 規制部品
S1 隙間(変形逃げ部)
S2 隙間(変形逃げ部)
S3 隙間(変形逃げ部)

Claims (18)

  1. (a)シリンダ孔内を往復移動して燃料を加圧圧送するピストン(1〜3)と、
    (b)このピストン(1〜3)をその移動方向に駆動するカムシャフト(4〜6)と、
    (c)このカムシャフト(4〜6)を回転方向に移動可能に収容する収容孔を有するブロック(11〜13)と、
    (d)このブロック(11〜13)の収容孔壁面に固定されて、前記カムシャフト(4〜6)を回転方向に摺動可能に支持する筒状の軸受け部材(7〜9)と、
    (e)前記ブロック(11〜13)と前記軸受け部材(7〜9)との間に設けられて、前記カムシャフト(4〜6)から荷重を受けて高面圧が発生する方向への、前記軸受け部材(7〜9)の変形を許容するための変形逃げ部と
    備え、
    前記変形逃げ部は、
    前記ブロック(11〜13)と前記軸受け部材(7〜9)との間に隙間(S1〜S3)を形成することで設けられることを特徴とする高圧燃料ポンプ。
  2. 請求項1に記載の高圧燃料ポンプにおいて、
    前記隙間(S1〜S3)は、
    前記カムシャフト(4〜6)から荷重を受けて高面圧が発生する方向の、前記軸受け部材(7〜9)の外面を前記カムシャフト側に凹ませることで設けられることを特徴とする高圧燃料ポンプ。
  3. 請求項1または請求項2に記載の高圧燃料ポンプにおいて、
    前記隙間(S1〜S3)は、
    前記カムシャフト(4〜6)から荷重を受けて高面圧が発生する方向の、前記軸受け部材(7〜9)の外面に変形逃げ溝(64〜66)を形成することで設けられることを特徴とする高圧燃料ポンプ。
  4. 請求項3に記載の高圧燃料ポンプにおいて、
    前記変形逃げ溝(64〜66)は、前記軸受け部材(7〜9)の周方向に2つ設けられて、前記軸受け部材(7〜9)の外面との交差稜線、および2つの交差稜線間に形成される平面形状の底面を有していることを特徴とする高圧燃料ポンプ。
  5. 請求項3または請求項4に記載の高圧燃料ポンプにおいて、
    前記変形逃げ溝(64〜66)は、前記軸受け部材(7〜9)の周方向に2つ設けられて、前記軸受け部材(7〜9)の外面との交差稜線、および2つの交差稜線間に形成される曲面形状の底面を有していることを特徴とする高圧燃料ポンプ。
  6. 請求項3ないし請求項5のうちのいずれか1つに記載の高圧燃料ポンプにおいて、
    前記変形逃げ溝(64〜66)の底面は、
    前記軸受け部材(7〜9)の軸線方向の一端から他端または中央へ向かって上り勾配となるように、前記軸受け部材(7〜9)の軸線方向に対して傾斜していることを特徴とする高圧燃料ポンプ。
  7. 請求項3ないし請求項5のうちのいずれか1つに記載の高圧燃料ポンプにおいて、
    前記変形逃げ溝(64〜66)の底面は、
    前記軸受け部材(7〜9)の軸線方向の両端から中央へ向かって上り勾配となるように、前記軸受け部材(7〜9)の軸線方向に対して傾斜していることを特徴とする高圧燃料ポンプ。
  8. 請求項1に記載の高圧燃料ポンプにおいて、
    前記隙間(S1〜S3)は、
    前記カムシャフト(4〜6)から荷重を受けて高面圧が発生する方向の、前記ブロック(11〜13)の収容孔壁面を前記カムシャフト側に対して反対側に凹ませることで設けられることを特徴とする高圧燃料ポンプ。
  9. 請求項1に記載の高圧燃料ポンプにおいて、
    前記隙間(S1〜S3)は、
    前記カムシャフト(4〜6)から荷重を受けず高面圧が発生しない方向の、前記ブロック(11〜13)と前記軸受け部材(7〜9)との間にのみ、前記軸受け部材(7〜9)の前記ブロック側への変形を規制するための規制部品(81〜83)を挟み込むことで設けられることを特徴とする高圧燃料ポンプ。
  10. 請求項1ないし請求項9のうちのいずれか1つに記載の高圧燃料ポンプにおいて、
    前記軸受け部材(7〜9)は、前記カムシャフト(4〜6)から荷重を受ける高面圧発生部(61〜63)を有し、
    前記変形逃げ部は、前記高面圧発生部(61〜63)の背面側にのみ設けられていることを特徴とする高圧燃料ポンプ。
  11. (a)シリンダ孔内を往復移動して燃料を加圧圧送するピストン(1〜3)と、
    (b)このピストン(1〜3)をその移動方向に駆動するカムシャフト(4〜6)と、
    (c)このカムシャフト(4〜6)を回転方向に移動可能に収容する収容孔を有するブロック(11〜13)と、
    (d)このブロック(11〜13)の収容孔壁面に固定されて、前記カムシャフト(4〜6)を回転方向に摺動可能に支持する筒状の軸受け部材(7〜9)と、
    (e)前記ブロック(11〜13)と前記軸受け部材(7〜9)との間に設けられて、前記カムシャフト(4〜6)から荷重を受けて高面圧が発生する方向への、前記軸受け部材(7〜9)の変形を許容するための変形逃げ部と
    を備え、
    前記軸受け部材(7〜9)は、前記カムシャフト(4〜6)から荷重を受ける高面圧発生部(61〜63)を有し、
    前記変形逃げ部は、前記高面圧発生部(61〜63)の背面側にのみ設けられていることを特徴とする高圧燃料ポンプ。
  12. 請求項1ないし請求項11のうちのいずれか1つに記載の高圧燃料ポンプにおいて、
    前記カムシャフトは、その回転軸方向に垂直な断面が円形状のカム(4)を有し、
    前記カム(4)は、前記カムシャフト(5、6)の回転軸方向に対して偏心するように、前記カムシャフト(5、6)に設けられていることを特徴とする高圧燃料ポンプ。
  13. 請求項12に記載の高圧燃料ポンプにおいて、
    前記ブロックとは、前記カム(4)の周りを公転するカムリング(11)のことであって、
    前記収容孔とは、前記カム(4)を回転自在に収容するカム収容孔のことであることを特徴とする高圧燃料ポンプ。
  14. 請求項13に記載の高圧燃料ポンプにおいて、
    前記ピストンとは、
    前記カムリング(11)の外面に摺動接触して前記カムリング(11)の公転に追従して往復移動するプランジャ(1〜3)のことであることを特徴とする高圧燃料ポンプ。
  15. 請求項12に記載の高圧燃料ポンプにおいて、
    前記カムシャフトは、2つのジャーナル(5、6)を有し、
    前記2つのジャーナル(5、6)は、前記カム(4)の回転軸方向の両側に設けられていることを特徴とする高圧燃料ポンプ。
  16. 請求項15に記載の高圧燃料ポンプにおいて、
    前記ブロックとは、内部にカム室(20)が形成されたハウジング(12、13)のことであって、
    前記収容孔とは、前記2つのジャーナル(5、6)のうちの少なくとも一方のジャーナル(5、6)を回転自在に収容するジャーナル収容孔のことであることを特徴とする高圧燃料ポンプ。
  17. 請求項1ないし請求項16のうちのいずれか1つに記載の高圧燃料ポンプにおいて、
    前記変形逃げ部は、
    前記ブロック(11〜13)と前記軸受け部材(7〜9)との間に弾性体を挟み込むことで設けられることを特徴とする高圧燃料ポンプ。
  18. 請求項1ないし請求項17のうちのいずれか1つに記載の高圧燃料ポンプにおいて、
    前記カムシャフト(4〜6)と前記軸受け部材(7〜9)との摺動部分に潤滑油を供給する潤滑油供給手段を備えたことを特徴とする高圧燃料ポンプ。
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