WO2001057388A1

WO2001057388A1 - Pompe d'injection

Info

Publication number: WO2001057388A1
Application number: PCT/JP2001/000600
Authority: WO
Inventors: Masayori Ishimoto
Original assignee: Bosch Automotive Systems Corporation
Priority date: 2000-01-31
Filing date: 2001-01-30
Publication date: 2001-08-09
Also published as: EP1253313A1; KR20020084106A; EP1253313A4; US6769413B2; JP2001214829A; US20030012660A1

Description

明細燃料噴射ポンプ技術分野

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、ブランジャと、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ボンプが組み付けられている燃料噴射ポンプに関する。背景技術

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、それそ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 6 2 - 2 6 3 7 2号公報ゃ特開平 2— 4 2 1 7 3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。

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パ一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一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一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ヅトとの間によつ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。

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つている。

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。

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ょ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。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、弓 I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。発明の開示

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、このフィ一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 o

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ボンプが組み付けられており、前記力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つ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。

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一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ァ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。

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。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。

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。図面の簡単な説明

第 1図は、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り、第 2図は、第 1図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り、第 3図は、第 1図又は第 2図の A— A線で切断した断面図であり、第 4図は、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り、第 5図は、本発明に係る燃料噴射ポンプのシステム作動図である。発明を実施するための最良の形態

以下、この発明の実施の形態を図面により説明する。第 1図乃至第 3 図において、燃料噴射ポンプが示され、この燃料噴射ポンプは、サプラィポンプ 1と、フユ一エルメータリングユニット（F MU ) 2と、フィ —ドポンプ 3とが組み付けられて構成されている。

サプライポンプ 1は、プランジャ 4、プランジャバレル 5、夕ぺヅト 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、ポンプハゥジング 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。

ポンプハゥジング 8は、プランジャバレル 5が装着される縦孔 1 0を備えたハウジング部材 8 aと、このハウジング部材 8 a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 8 b , 8 cとを有して構成されている。

この例においては、ハウジング部材 8 aに形成される縦孔 1 0は 2つ形成されており、それそれの縦孔内でプランジャバレル 5がハゥジング部材 8 a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。

また、カムシャフト 7は、その両端近傍がラジアル軸受 1 1， 1 2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 8 b， 8 c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 1 3 , 1 4が位相をずらして形成されている。

それそれのプランジャ 4の下端は、カムシャフト 7に形成された駆動カム 1 3、 1 4に夕ペット 6を介して当接され、また、ハウジング部材 8 aに設けられたばね受け 1 5とプランジャ 4の下部に設けられたばね受け 1 6との間にスプリング 1 7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 1 7と協動してプランジャ 4を駆動カム 1 3， 1 4の輪郭に沿って往復動させるようになつている。

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 1 9との間に組み付けられた I 0バルブ（インレット 'アウトレヅトバルブ） 2 0 が設けられている。この I 0バルブ 2 0とプランジャ 4との間には、プランジャ室 2 1が形成され、 I 0バルブ 2 0の上方には、デリノリノルブホルダ 1 9に形成された燃料出口 2 2が設けられている。

ここで、 1 0バルブ 2 0は、後述するフユ一エルメ一夕リングュニヅト（F MU ) 2から送られてきた燃料油をプランジャ室 2 1に供給し、プランジャ 4によって圧縮された燃料油を F MU 2に逆流しないように燃料出口 2 2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 F MU 2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 2 3に形成された燃料通路 2 4を開閉し、 F MU 2からの燃料圧に杭した付勢力により燃料通路 2 4を閉方向に常時付勢しているインレツトバルブ 2 5と、一端がプランジャ室 2 1に連通し、他端が燃料出口 2 2に連通する燃料通路 2 6 を開閉し、プランジャ室 2 1からの燃料圧に杭した付勢力により燃料通路 2 6を閉方向に常時付勢しているァゥトレットバルブ 2 7とを有して構成され、プランジャ 4が下降工程に入ると、アウトレヅトバルブ 2 7 が閉じて F MU 2からの燃料油によりインレットバルブ 2 5が押し上げられ、プランジャ室 2 1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 2 5が閉じてァゥトレットバルブ 2 7が押し上げられ、燃料出口 2 2から燃料油が圧送されるようになっている。

フユ一エルメータリングユニット（F MU ) 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 I 0バルブ 2 0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 3 0から各プランジャ毎に設けられた I 0バルブ 2 0へ導くそれぞれの燃料通路 3 1の途中にスロヅトルバルブ 3 2を設け、このスロットルバルブ 3 2の一端に設けられた圧力室 3 3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 3 3の圧力とスロヅトルバルブ 3 2の他端に設けられたスプリング 3 5のばね力とが釣り合った位置にこのスロヅトルバルブ 3 2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 C U ) で制御される電磁弁 3 6によって調節し、これにより燃料通路 3 1の絞りを制御して I 0バルブ 2 0へ供給される燃料油量を調節するようになっている。フィードポンプ 3は、燃料油を燃料タンク 4 0から吸い上げて前記フュ一エルメータリングユニット（F MU) 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 8 c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、第 4図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 4 1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 4 1に嚙合する駆動ギア 4 2と、この駆動ギア 4 2とシャフト 4 3によって連結された主動ギア 4 4と、この主動ギアに嚙合する従動ギア 4 5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 4 4と従動ギア 4 5とを回転させ、これら主動ギア 4 4と従動ギア 4 5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 4 0から吸い込み、燃料フィルタ（4 6 ：第 5図において示す）を介して前記フユ —エルメータリングユニット（F M U ) 2に供給するようになっている c したがって、上述した燃料噴射ポンプの全体構成は、第 5図に示されるように、燃料タンク 4 0からフィードポンプ 3によって燃料油がフユ —エルメ一夕リングュニヅト（F MU ) 2に供給され、この F MU 2によってサプライポンプ 1の各プランジャ室 2 1へ供給される燃料油量の調整が行われ、しかる後に I 0バルブを介して燃料油をプランジャ室 2 1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。

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 1 1， 1 2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 1 1， 1 2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ペ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つてカムシャフト 7の周面には、プレーンベアリングを受ける軸受面 5 0、 5 1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 c 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 5 1の手前、即ち、軸受面 5 1と駆動カム 1 4との間に径方向に突設された鍔部 5 2を設け、この鍔部 5 2と、軸受面 5 1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 4 1とによって、ラジアル軸受 1 2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 8 cをカムシャフ卜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。

ここで、挟み込むハウジング部材 8 cの軸方向の幅は、軸受面 5 1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 1 2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 5 2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つて形成されているもので、ハウジング部材 8 cと当接する端面 5 2 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 4 1は、有底の円筒状に形成されているもので、開口側をフィ一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 4 1 aの内面に周方向に歯が形成され、底部 4 1 bがボルト 5 3 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 4 1 bのハウジング部材 8 cと当接する端面 4 1 c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。

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 5 2の端面 5 2 a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 4 1 ) の端面 4 1 c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つて規制し、従来のスラスト軸受けを不要にした点に特徴がある。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、それそ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 8 c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 1 1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 1 1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 1 2を介して径方向を支持する部分、即ち、ハウジング部材 8 c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。

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 4 1と駆動ギア 4 2との精度のいぃ嚙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。

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 1 1 , 1 2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 1 1 . 1 2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 8 b、 8 cで構成されることから. 鍔部 5 2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 4 1 ) とによって挟み込む部分がこのハウジング部材 8 c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することができる。産業上の利用可能性

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、これによつて力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、力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。

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。

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。

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力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つ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。

Claims

請求の範囲

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イードボ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力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 . 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 . 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。