JP2001515566A

JP2001515566A - エンジンに装着された駆動軸受を有する液圧ポンプ

Info

Publication number: JP2001515566A
Application number: JP53713899A
Authority: JP
Inventors: ダブリュケリー，ウィリアム; ジョルジェヴィク，イリジャ
Original assignee: スタナダインオートモーティヴコーポレイション
Priority date: 1998-01-15
Filing date: 1998-01-15
Publication date: 2001-09-18
Also published as: WO1999036686A1; EP0966597A1

Abstract

(57)【要約】内燃エンジンにしてその内部にあるエンジン軸受によって少なくとも一つのエンジンシャフトが回転するよう支持されているエンジンを含む駆動列を有する車輌において、改良点は、高圧力液圧ポンプ組立体のための駆動部材がエンジンの軸受から片持支持されたシャフトの伸長部を含み、ポンプが駆動列へ固定的に接続されていることを含む。ディーゼルエンジンのための回転式燃料噴射ポンプの好ましい場合においては、ポンプは、カムシャフトの片持ち支持された端にてエンジンに装着することができ、カムシャフトにかかる負荷について、ポンプ作動による負荷が生成されるタイミングは、エンジンの弁の作動中において、軸受に弁作動によりかせられる如何なる負荷もかかっていない間に最大のポンプ負荷が軸受にかかるように調整することができる。

Description

【発明の詳細な説明】エンジンに装着された駆動軸受を有する液圧ポンプ発明の背景本発明は、内燃エンジンに関連した液圧ポンプに係り、より詳細には、高圧燃料噴射システムへディーゼル燃料を供給するための回転式ポンプに係る。慣用のディーゼル燃料噴射システムは、６９Ｐａ（１０，０００ｐｓｉ）以下の噴射圧力で作動する。更に一層厳しくなるエンジンの排気制限を満たす必要性から主として起因する理由により、１３８Ｐａ（２０，０００ｐｓｉ）以上の圧力で作動可能な噴射システムを開発する努力が進められている。これらの努力の多くは、所謂「コモン・レール」構造に基づいており、この場合、加圧サブシステムがアキュムレータ内にて１３８Ｐａ（２０，０００ｐｓｉ）以上の燃料圧力を生成し且維持し、配給サブシステムがアキュムレータから各々のエンジンシリンダーへ加圧された燃料を分配し噴射する。商業的に成功する高圧燃料システムの開発は、多くの困難により阻まれている。特に困難な問題の一つは、慣用のポンプの全体的な外寸法、又は「エンベロープ」を大きくすることなく、慣用の回転式ポンプの二、三倍の圧力の生成することのできる回転式ポンプを構成することである。慣用の回転式ポンプは、ポンプチャンバ内にて往復動するプランジャを有している。入口圧力にある燃料は、入口通路を通ってポンプチャンバ内へ供給され、出口圧力にある燃料は、吐出通路を通ってポンプチャンバから吐出される。放射方向外方に加圧するプランジャを有するポンプの場合では、回転するアクチュエータが各々のプランジャの放射方向内側端に対して周期的に摺動し、プランジャ及びチャンバ内の燃料チャージを周期的に外方へ押す。これと逆の構成は放射方向内方に加圧するプランジャを有するポンプに見られる。より高い圧力を達成するべくポンプを構成する上で主として困難となることは、高いトルク負荷とプランジャに対する回転式アクチュエータの摺動によって生ずる高い摩擦に起因する。もう一つの困難な問題は、出口における燃料を吐出することなく通路及びチャンバを通して幾分かの量の燃料を移動するのに動力が浪費されることによる効率の損失（即ち、「デッド体積」問題）である。トルクは、（ａ）アクチュエータの回転軸線と摺動接触表面との間の距離（即ち、摩擦半径）と、（ｂ）ポンプチャンバ内の圧力と、（ｃ）ポンププランジャの断面積との関数である。必要とされる潤滑性の条件は、主として摩擦係数によって決−され、摩擦係数は、変数（ａ）及び（ｂ）に大きく依存している。変数（ａ）については、外方に加圧する形式のポンプの方が内方へ加圧するポンプよりも有利な点を有していることは容易に理解される。しかしながら、発明者にとって知られている全ての外方へ加圧するポンプにおいては、燃料自身が摺動表面において潤滑媒体として機能しており、このことは、重大な欠点となっている。なぜならば、燃料は、エンジン潤滑油よりも少なくとも１０倍ほど潤滑性が低いからである。従って、慣用的な偏心して作動され連続的に外方に加圧する複数のプランジャを有するポンプにおいては、摩擦半径が短いにもかかわらず、バランスのとれていない反作用力を支持するブッシュが燃料により潤滑されているので、そのブッシュの負荷の許容能によって最大可能圧力が制限される。しかしながら、かかる偏心して作動されるポンプは、作動が静かであり、ポンプ作動が重複することにより駆動トルクが低く一様であるという利点を有している。かくして、軸受上の許容可能なトルク負荷と静かな作動を維持しながら、非常に高い圧力を得るという望ましい組合せを達成することは困難である。慣用のポンプに比べて、ポンプ自身の大きさを一定に保ちつつ又は小さくしながら、出力圧力を増大すると、同時にトルク負荷が増大し、この場合、比較的小さいポンプ本体に装着され寸法を小さくされた軸受で増大されたトルクを取扱うことに起因して有害な結果を生ずるということは、容易に予想される。発明の概要従って、本発明の目的は、比較的高い液圧を供給することのできる回転式ポンプであって、該ポンプにかかるトルクが比較的低くなっているポンプを提供することである。本発明の更なる目的は、ディーゼル燃料噴射システムに関連される慣用の回転式ポンプより外寸法が大きくなく、１３８Ｐａ（２０，０００ｐｓｉ）以上の圧力でディーゼル燃料を効率的に供給することのできる上記の如き回転式ポンプを提供することである。本発明の更にもう一つの目的は、車輌の駆動列上に容易に装着することができ、係る駆動列の回転シャフトによって駆動される上記の如き回転式ポンプを提供することである。これら及びその他の目的及び利点は、内部軸受手段によって回転するよう支持された少なくとも一つのシャフトを有する内燃エンジンを含む駆動列を有する車輌において達成され、そこにおいて、改良点は、高圧力液圧ポンプ組立体のための駆動部材がエンジンの軸受から片持支持されたシャフトの伸長部を含み、ポンプが駆動列へ固定的に接続されていることを含む。本発明によれば、ポンプは、慣用の駆動列、例えば、カムシャフト又はエンジン内のクランクシャフトに既に存在する動力源からの外部の軸受を利用する。特に、ポンプは、それ自体で負荷を担持する軸受を有している必要はない。本発明が使用されると期待される場合において、駆動されるシャフト及び関連する軸受は、ポンプによって生成される負荷に比べて、著しく重い負荷のために構成されている。従って、かかるシャフトのための既存の軸受は、高圧ポンプの作動に起因する追加的な負荷を収容することができる。ディーゼルエンジンのための回転式燃料噴射ポンプの好ましい場合においては、ポンプは、カムシャフトの片持ち支持された端にてエンジンに装着することができ、カムシャフトにかかる負荷について、ポンプ作動による負荷が生成されるタイミングは、エンジンの弁の作動中において、軸受に弁作動によりかせられる如何なる負荷もかかっていない間に最大のポンプ負荷が軸受にかかるように調整することができる。この実施例は、エンジンの弁の作動を制御するための回転可能なカムシャフトを有するディーゼル燃料内燃エンジンとしてより詳細に具体化され、そこにおいて、カムシャフトは、エンジンのシャフトハウジング内の軸受に支持される。シャフトハウジングには、ポンプ本体が固定的に接続される。複数のポンププランジャが、本体を通る中央軸線に対して放射方向に向けられたそれぞれ対応する複数のプランジャ孔に置かれ、各々の孔においてポンプチャンバが郭定される。プランジャ作動手段がプランジャに周期的に変動する放射方向の力を与え、これにより、プランジャが放射方向に往復動され、各々のポンプチャンバの膨張と収縮が行われる。燃料は、ポンプチャンバが膨張する際にそれらに比較的低い圧力で供給される。燃料吐出手段は、エンジン内へ噴射するべく高圧で燃料を運ぶべく、チャンバが収縮する際に、比較的高い圧力にてポンプチャンバから燃料を運ぶ。カムシャフトは、カムシャフト軸受から片持支持されプランジャ作動手段へ接続されて、それに回転を与えてプランジャを放射方向に変位するようになっている。回転可能なプランジャ作動手段は、ポンプの中央軸線に対して偏心して装着された環状リングの形式にすることができる。別の態様として、プランジャ作動手段は、中央軸線に対して偏心してカムシャフトから突出したシリンダか、不均一な外側のカム輪郭を有する同軸状の突起であって良い。更にもう一つの実施例では、プランジャ作動手段は、中央軸線上に中心を合わせられたリングであって、プランジャに放射方向内方の力を与えるべく不均一な内側輪郭を有するものであってよい。ポンプの構成の特徴に依存して、プランジャは、連続的に又は同時に作動できることとなろう。連続的に作動されるプランジャを有するポンプは、関連する軸受上にアンバランスなトルク負荷を与え、従って、本発明は、連続的に作動されるプランジャを有する回転式ポンプに関連して最も有利に用いられることとなろう。ポンプがエンジン弁ハウジング上に装着される好ましい実施例によれば、二つの理由で、空間を最小化できるという更なる利点が得られる。第一に、ポンプが、カムシャフト軸受に支持されたカムシャフトの自由端に軸方向に整合され且それに実質的に隣接するようにしてハウジング内に装着される。第二に、ポンプのための駆動ギアがカムシャフトのための駆動ギアと一体化される。その結果、弁の作動のためのカムシャフトとポンプの作動のための駆動ギアが、エンジンのクランクシャフトによって直接的に駆動される際に、共通のベルト、鎖又は同様のものによって同時に回転される。かくして、実際上、本発明によるポンプは、エンジンによって直接的に駆動され、ポンプによって生成される負荷は完全にエンジンによって担われる。同様にして、本発明によるポンプは、エンジンによって付勢されるもう一つの回転シャフトによって駆動されながら、エンジン上のどこか又はエンジンに隣接して装着することができるということは理解されるべきである。例えば、ポンプは、エンジンブロックに装着されて、クランクシャフトの前方の伸長部によって貫通されていても良い。本発明のもう一つの利点は、ポンプとエンジン内の駆動されるシャフトの軸受との緊密な空間的な関係に起因し、軸受のための潤滑油を利用することにより、それをポンプ内の主要な摩擦表面のための潤滑油の簡便な供給源とすることができる。プランジャが放射方向内方へ作動される形式のポンプでは特に、作動表面を潤滑するために、プランジャの放射方向外側端においてエンジンの潤滑油のリザーバ及び流路が提供される。図面の簡単な説明本発明の好ましい実施例は、添付の図面を参照して以下に説明される。図１は内燃エンジンの模式図であり、本発明によるポンプの装着できる種々の場所を示している。図２は、エンジン上にコンパクトに装着され弁カムシャフトによって直接駆動されるポンプの一部を示す模式的な斜視図である。図３は、エンジンのカムシャフトによって直接駆動するようエンジンの弁カバーへ装着されているポンプの第一の実施例の長手方向の断面図である。図４は、図３の線４−４に沿ってみた断面図である。図５は、図３に示されている実施例のポンプ弁の構成の拡大図である。図６は、図４と同様の図であり、作動リングに向けてプランジャのカムシューを偏倚するための慣用のコイルばねが組み込まれていることを示している。図７は、図３に概ね同様の図であり、ポンプのもう一つの実施例を示し、ポンプは、該ポンプを駆動するためのカムシャフトの偏心した突起を有している。図８は、図７によるカムシャフトと伸長部の斜視図である。図９は、もう一つの実施例の模式図であり、ポンプがクランクシャフトと共働するようエンジン上に装着されている。好ましい実施例の説明図１及び２は、例えば、デイーゼル駆動車輌に組み込むことのできる内燃エンジン１０の模式図である。回転動力は、エンジンのクランクシャフト２０によって、エンジンプレート２２を介してトランスミッション圧力プレート（図示せず）へ、そしてトランスミッションギアを介して車輌の駆動シャフトへ送られる。クランクシャフト２０は、エンジン１０のブロック部分２８内において、クランクシャフト軸受３０ａ、３０ｂとの間で支持される。エンジンブロック内に開けられたシリンダ内のピストンは、燃料吸入及び燃焼排気弁１４と共働して、クランクシャフト２０上に直接的な回転トルクを提供する。エンジンブロック２８の上では、オーバーヘッド弁ハウジング又はカバー３２が弁カムシャフト３４を囲繞し、カムシャフトは、慣用の態様にてエンジンシリンダ弁を作動するローブ３６を有する。カムシャフト３４は、軸受３８ａ、３８ｂの間に支持される。これらの軸受は、偏心したカムローブ３６がエンジンシリンダ弁の抗力を周期的におさえる際にカムローブによってかされるトルク負荷を吸収する。カムシャフト３４は、典型的には、クランクシャフトの駆動ギア４０への直接的な接続を介して駆動される。駆動ギア４０は、エンジンブロック２８のクランクケースから付属のプリー４２の隣まで突出する。プリー４２は、動力をその他の回転装置へ与えるためのものである。駆動ギア４０には、ベルト５０、鎖又は同様のものを介してカムシャフト被駆動ギア４４が接続され、カムシャフト３４がクランクシャフト２０と同期して回転されるようになっている。被駆動ギア４４は、典型的には、弁カバー３２の端部分１６又は張り出した部分に装着される。本発明の一つの実施例によれば、回転式液圧ポンプは、位置１６又は２４にて弁カバー３２へ直接的に接続され、カムシャフト３４の軸方向伸長部によって直接駆動されるようになっている。以下において、より詳細に説明される如く、この構成により、ポンプ自身がそのポンプ自身の作動に関連した負荷を担持する軸受を装備する必要性が排除され、むしろ、これらの負荷は、ポンプの外部において、カムシヤフト軸受３８によって処理される。エンジン上においてポンプを装着できるもう一つの場所であって、ポンプ駆動のためにエンジン軸受を利用する利点を得られるところは、１８によって示されている。図２−５は、コモンレール燃料噴射システムの一部として、内燃ディーゼルエンジン１２に、例えば、１６に、装着された本発明による高圧ポンプ１００の好ましい実施例を示す。この実施例において、ポンプ１００は、エンジン上の吸入弁及び排気弁を作動するカムシャフト３４によって直接的に回転可能に駆動される。ディーゼル燃料の源、例えば燃料タンクからの燃料ポンプ（図示せず）が、液体燃料を低圧にてポンプ１００の入口１１８へ矢印１１６の方向に供給する。高圧ポンプ１００は、矢印１２０の方向に、少なくとも約１３８Ｐａ（２０，０００ｐｓｉ）以上の圧力で燃料をコモンレールシステムのアキュムレータ（図示せず）へ運ぶ。しかしながら、本発明によるポンプは、別の目的のために、高圧で別の種類の液体を配給するべく別の回転駆動源に接続することもできるということは理解されるべきである。ポンプは、本体１２２を有し、本体は、該本体の（任意の）前端１２６及び後端１２８の間を延在する長いハブ部分１２４を有する。本体の前方は、好ましくは、弁ギアカバーを郭定する切取り部分４８を形成するエンジン弁カバーの前方１３０などの強固な支持構造に装着するためのフランジの如きものとして形成される。ハブ１２４は、前方から後方まで、中央軸線１３４に沿って延在する中央孔１３２を有し、中央軸線は、エンジンカムシャフト３４の回転軸線の延長上にある。ハブ１２４は、複数のプランジャ孔１３６を有しており、プランジャ孔は、本体の前端及び後端の間にて軸線周りに均等に隔置され、ハブ部分を通って中央孔まで放射状に延在する。プランジャ孔１３６の中央線は、ポンプ平面１３８として便宜上参照される平面内にある。燃料供給通路１４０が、本体の前端１２６から斜めにハブ部分１２４を通って延在し、ポンプ平面１３８の前方から後方へ横切り、任意の更なる通路１４２を通して中央孔にて終わる。低圧の燃料供給源への接続のために１１８のような適当なフィッティングを燃料供給通路の前方に設けることができる。弁ハウジング１４４は、本体の中央孔１３２内に置かれハブ部分１２４内で密に同軸関係の状態となった長い部分１４６と、ハブ部分の前方においてフランジ部分１４８とを含んでおり、フランジ部分１４８は、本体１２２のフランジ部分１２６に固定的に係合し、これにより、本体１２２に対して弁ハウジング１４４が軸方向及び角度方向の双方について固定する。この目的のために、複数のボルト１５０がフランジ部分１４８を本体１２２の前方へ取り付けるようになっている。本体及び弁ハウジング上のフランジによって、種々の通路が軸方向及び角度方向に整合するように組立がなされ、燃料の漏洩を、特にポンプの前方において防ぐ１８４、１８６のようなシールが装填されるようになっている。弁ハウジングのハブ部分１４６は、ハウジングの後端１５４を通る軸方向の止まり孔によって形成された燃料入口チャンバ１５２を有しており、この孔は、その後、ポンプの製作中において、１５６にて塞がれる。燃料入口チャンバ１５２は、ハウジング内の短い入口接続通路１５８を介して入口通路に流体的に連絡している。入口チャンバ１５２の前端１６０は、以下において更に完全に説明される理由により、ポンプ平面１３８にできるだけ近くにあるべきである。弁ハウジングは、ハウジングの前端１４８を通る軸方向の止まり孔として形成される吐出チャンバ１６２を有する。これは、例えば、コモンレールシステムのアキュムレータヘ吐出チャンバを流体的に接続するための適当なフィッティング１６４を、前端にて受容するよう適合されている。吐出チャンバの後端又は後壁１６６は、ポンプ平面１３８に近づいている。プランジャ孔１３６の放射方向内側端１６８は、弁ハウジングの外側表面１７４上の各々の窪み１７２に面している。公差は、孔１３６と外側表面１７４との間の流体シールを確立するのに十分なだけ密に維持され、係る表面の窪み部分は、孔１７０についての閉鎖壁１７６として機能する。全ての閉鎖壁１７６は、ポンプ表面１３８に交差する。閉鎖壁１７６は、もし所望であれば、このシールする状態を補強するべく形づくられていて良い。燃料入口チャンバ１５２はポンプ表面１３８に近いので、中央軸線から入口チャンバ１５２を通して閉鎖壁１７６まで放射方向に直線（半径）をひくことができる。閉鎖壁１７６において入口チャンバ１５２と吐出チャンバ１６２を各々のプランジャ孔１３６へ流体的に接続する短い通路１７０、１８４が設けられている。プランジャ孔１３６の各々には、放射方向内側端１８０及び外側端１８２を有するピストン状プランジャ１７８が往復動するように置かれる。プランジャがその放射方向内方限界位置に到達する際に高圧にて吐出チャンバ１６２へ押し込められる燃料の最大体積は、孔の直径と共にプランジャストロークにより定められ、各々の孔の放射方向長さは、かかる所望のプランジャストロークに依存することとなる。各々の入口逆止弁手段が、プランジャ孔１３６の各々に入ロチャンバ１５２を、各々の閉鎖壁１７６を介して流体的に接続し、各々の吐出逆止弁手段が、各々のプランジャ孔１３６を吐出チャンバ１６２に各々の閉鎖壁を介して流体的に接続する。入口逆止弁手段は、部分的に閉鎖壁１７６を介してプランジャ孔１３６へ流体的に接続され部分的にハブ１２４に覆われた入口ポート１９０を郭定する端ぐりされた通路１７０と、燃料入口チャンバ１５２へ向かってテーパのついた弁座１９２と、端ぐりされた通路に置かれたボール要素１９４とを含む。プランジャ１７８が放射方向外方へ動いてプランジャ孔１３６内へ燃料を引き込む際、ボール要素１９４は、入口ポート１９０とプランジャ孔１３６との間の流体的な接続を維持しながら、放射方向外方へ動き、ハブ１２４と接触した状態となる。プランジャが放射方向内方へ動いてプランジャ孔内で燃料を圧縮する際には、ボール要素１９４は放射方向内方へ動き、弁座１９２に接触した状態となり、プランジャ孔１３６から燃料入口チャンバ１５２内に流れが生じないようにする。吐出逆止弁構成は、各々の短い吐出通路１８４に作動的に関連して置かれる。吐出チャンバ１６２は、中央軸線１３４に垂直な後壁１６６を有し、弁座１９６が窪みとして形成され、そこにおいて各々の通路が後壁に貫通する。ボール要素１９８が、それぞれの弁座１９６に対してシール可能となっている。吐出チャンバには、全てのボール要素をそれぞれ対応する弁座に対して同時に偏倚し入口の燃料がプランジャ孔を満たす際に開かないようにする手段が設けられている。プランジャの連続的な作動において、ボール１９８は、非常に高い圧力によりそれらの弁座１９６から連続的に押し出される。好ましくは、案内されたコイルばね２００が吐出チャンバ１６２内に同軸状に置かれ、平坦なディスク２０２又は同様の物を押え、次いでディスクが全てのボール要素１９８を押える。ディスク１０２は、或る一つのボールについて、その他のボールに対してそれらが着座するのに必要な力を維持しながら、一つのボールが弁座からはずれることに適応するべくわずかに枢動できるようになっている。ディスク２０２の開口の動きを制限するために停止部２０４を任意に設けることができる。プランジャ孔１３６、閉鎖壁１７６、入口チャンバ１５２、吐出チャンバ１６２及び弁により接続する関連する通路の構成によって、プランジャの加圧を受けるが吐出チャンバには運ばれない燃料のデッド体積が最小化される。この利点は、プランジャが、加圧ストローク中において中央軸線１３４の近くに近づき内方限界位置にくることを可能にしながら達成される。この助けにより、トルク半径、即ち、中央軸線１３４からプランジャ１７８の放射方向外側端１８２に与えられる作動力までの距離が最小化される。プランジャ１７８の内側端１８０のストローク外方限界位置とプランジャの外側端１８２のストローク内方限界位置との間の或る放射方向位置において、各々のプランジャ孔は、燃料漏洩溝２０６を有する。これらの溝は、燃料がプランジャ１７８と孔１３６との間の密な公差のシール効果を抜けてしまった場合にその燃料を引き出し、漏洩吐出ポート（図示せず）へ本体を介して導く。かくして、ポンプ平面１３８内の全ての燃料は、漏洩溝２０６によって示される半径内に制限される。その結果、潤滑油をプランジャ作動表面の潤滑のために用いることができる。プランジャ１７８は、強固な作動リング２０８によって作動される。作動リングは、プランジャを囲繞し、中央軸線１３４周りに偏心して回転するよう装着される。この偏心性によって、各プランジャは、連続的に、好ましくはカムシュー２１０を介して内方へ駆動される。カムシューは、リング２０８の回転運動をプランジャ１７８の直線運動に変換することを容易にする。この変換によって、過剰なトルク負荷が発生され、トルクは、孔の軸線に対してプランジャの軸線を傾けるよう作用し、作動リングを回転するポンプ駆動シャフト３４上に不均衡な力が発生される。プランジャと軸受３８ａとに伝達されるトルクは、シューと作動リングとの間の摺動接触表面２１４における潤滑を増大することによって低減することができる。図３に示されている実施例によれば、エンジンオイル又はその他の潤滑油は、ディーゼルエンジンよりもはるかに大きな粘性を有し、摺動接触表面２１４に容易に提供することができる。潤滑油は、本体１２２や弁ハウジング１４４の後端１２８、１５４において、又は作動リング２１０の外側周囲に供給される。潤滑油は、作動リングと作動リングのための支持構造２１８との間の比較的広い軸方向公差又はギャップ２１６を通る。図４を参照して理解されるように、潤滑油は、ポンプ平面上で漏洩溝の放射方向外側にてプランジャ作動手段へ与えることができる。シュー内の開口２２８は、プランジャの捕捉された端１８２へ潤滑油を提供する。支持構造２１８は、好ましくは、（図１及び２に示されているように）エンジンクランクシャフト２０から駆動ギア４０を介して動力を得て弁カムシャフト３４を回転するために既に存在している被駆動又はカムギア４４の形態をとる（又はカムギア４４と一体とすることもでき、場合によっては実質的にカムギア４４を囲繞するようにすることもできる。）。支持構造２１８の外歯は、４４において、ベルト又は鎖５０に係合し、次いで、ベルト又は鎖が、クランクシャフト（図示せず）によって駆動されるギア４０上の歯に係合するよう示されている。環状カラー２２２が、ボルト２２４又は同様のものを介して、カムギア２１８と同軸関係になるようカムギアの前面へ固定的に接続されている。作動リング２１４は、シュー２１０に関係するようカムギア軸線に対して偏心してカラー２２２内にて固定的に装着される。カムシュー２１０が作動リング２１４の内側表面及びプランジャ１７８の各々の外側端１８２に接触した状態で、各々のプランジャは、それぞれのプランジャ孔を通って放射方向内方限界位置まで駆動され、その後、各々のプランジャは、カムギア２１８が回転される際に放射方向外方限界位置まで移動できるようになっていなければならない。かくして、燃料は、周期的に、各プランジャがその放射方向外方限界位置まで移動する際に比較的低い圧力にて入口チャンバ１５２からそれぞれの入口逆止弁を介して各々のプランジャ孔１３６へ引き込まれ、各プランジャがその放射方向内方限界位置まで移動する際に比較的高い圧力にて各プランジャ孔からそれぞれの吐出逆止弁を通って吐出チャンバ１６２へ運ばれる。各プランジャ１７８がその放射方向外方限界位置まで移動することを確実にするために、プランジャを外方へ偏倚するための付勢手段を設けることができる。プランジャの外側端１８２がシュー２１０内のスイベルに捕捉されている典型的な構成においては、かかる偏倚手段は、シュー上に作用できるようになっている。好ましくは、図４に示されているように、付勢手段は、予め圧縮する方に負荷をかけられている弾性リング２２６の形態である。弾性付勢リング２２６は、ポンプ平面１３８上にて弁ハウジング部分１２４を囲繞し、全ての摺動シューの内側に対して放射方向外方へ向けられた偏倚を維持する。リングは、好ましくは、ばね鋼又はベスペル（Ｖｅｓｐｅｌ：デュポン社から入手可能）などの材料から形成される。図３の実施例において、本体のフランジ部分１２６は、車輌へ、例えば１３０にて、固定的に装着され、本体１２２及びそれに接続されたポンプ弁ハウジング１４４のための唯一の支持を提供する。作動リング２０８、カラー２２２及びカムギア２１８の軸方向の位置は、カムシャフト３４の端２３４へのカムギア２１８の固定的な係合２３２によって決定される。カムシャフトは、カムシャフト軸受３８ａの一つから片持ち支持されている。軸受３８ａは、弁カバー３２又はハウジング内にて固定的に支持される。弁ギアカバーは、本体１２２のための便利な装着位置として機能する。カムギア手段２１８は、これにより、本体１２２及びポンプ弁ハウジング１４４へ、作動リング２０８とカムシュー２１０との間の２２８における接触によってのみ作動的に接続される。かくして、本体１２２、弁ハウジング１４４、プランジャ１７８、シュー２１０及びシュー偏倚手段２２６を含む小組立体は、カムギア２１８、カラー２２２及び作動リング２０８を含む小組立体の軸方向の固定とは独立して軸方向に固定される。この態様において、作動リングの内側周囲と本体のハブ部分の外側表面にて潤滑油の流れ道が空間２１６又はギャップによって提供されることが保証され、潤滑油の流れは、プランジャの放射方向外側部分の潤滑を助ける。作動リングとシューとの双方の軸方向の側上におけるギャップの形式の望ましい潤滑油の流路は、本体フランジ１２６とカムギヤ２１８との間の空間の軸方向幅よりも作動リング及びシューについての軸方向幅を小さくすることによって得ることができる。図２は、弁カバー３２内の弁カムシャフトの伸長部２３４へ同芯状に接続された被駆動ギア４４としてカム作動ギア２１８を示している。カムシャフト３４と共にギア２１８は、ベルト５０と駆動ギア４０によって駆動され、駆動ギア４０は、エンジンブロック２８の前方にてクランクシャフト２０によって回転される。少なくとも１３８Ｐａ（２０，０００ｐｓｉ）の高圧出力が、約４８Ｐａ(７０００ｐｓｉ)の吐出圧力にて作動する慣用の液圧供給ポンプよりも大きくなく、その約半分の大きさで容易につくることのできるポンプエンベロープ内において達成される。これは、デッド体積が最小化され、浪費されるノーズ体積の逃しが無いことにより効率が高くなるためである。単一の燃料入口チャンバ１５２と単一の燃料吐出チャンバ１６２とは、比較的短い通路によって個々のプランジャ孔１３６へ接続される。これらのチャンバと通路、及び関連する弁の全てが小さい直径の弁ハウジング１４４内、即ち、プランジャ１７８の内方限界位置の放射方向内側に置かれ、「デッド空間」が非常に小さくなる。更に、これらの重要な利点は、連続作動による滑らかなトルク及び静かな作動を提供する構成に達成されている。偏心作動リング２０８の直径の最小化は、好ましい実施例においては、円形の付勢リング２２６によって容易になされている。本体のハブ１２４の断面は、各プランジャ１７８が出る外部の平坦な領域２３６を除いて実質的に円形である。三つのプランジャが示されているが、更に多数、即ち、六つ又は八つの場合も本仕様により容易に達成される。付勢リング２２６の軸方向幅は、好ましくは、シュー２１０の幅に概ね等しくなっている。付勢リングは、穴又はスロットを有し、それらは、プランジャの外側端１８２によって貫通されており、スプロケットがテープ又は紙供給器構成の会合穴に係合する如く、付勢リングに係合し、それを捕捉するようになっている。付勢リング２２６は、全てのシュー２１０に同時に接触する。したがって、一つのシューの力学的状態は、他の全てのシューの力学的状態に影響し、この態様において、より慣用的なシュー付勢スキームを組みこむことに比べると、作動リングの最大外側位置における動的な半径を比較的小さくすることができる。図６は、付勢構成３００の一つの実施例を示し、図４と機能的には同様であるが、カムシュー３０２のための付勢手段が慣用のコイル戻しばね３０４を組みこんでいる。これらのばねは案内されていなければならないので、シュー及びハブ３０６の双方が、互いに向かって放射方向に延在した突起３０８及び３１０を有している。この場合、図４に示されている実施例に比べて作動リング２２６’の全体的な半径が増大される。図７及び８は、別の実施例を示しており、放射方向外方へ作動されるプランジャを有するポンプ構成４００において、主要な軸受がポンプ自体の外部にある基本的な態様が実施されている。ポンプ４００は、ポンプ本体４０４を囲繞するカバー４０２を含んでいる。本体４０４は、前端４０６と後端４０８を有しており、後端は、好ましくはポンプハウジング４０２によってエンジン弁カバー３２の端部分１３０へ取り付けられている。ポンプ本体４０４内には、ポンプ組立体４０８が置かれ、該ポンプ組立体は、複数の放射方向に延在するプランジャ４１２が弁カムシャフト３４の偏心した伸張部の形態の回転作動手段（アクチュエータ）４１４によって作動されるように支持されている。アクチュエータ４１４は、連続的に各々のプランジャを外方へ押し、例えば、エンジンへ噴射するため又は駆動列又は車輌に関連したいくつかのその他の目的のために高圧にて流体を運ぶべくプランジャチャンバ内にて流体を圧縮する。ディーゼル燃料などの流体を如何にしてポンプ４００へ供給し該ポンプから吐出するかの詳細は、本発明の一部を構成するわけではないが、図７を参照して理解できることであり、例えば、米国特許第５，３５４，１８３号に記載されているポンプと機能において同様の現在市販されているポンプにより理解される。前記の実施例にあるように、プランジャ作動手段４１４は、カムシャフト軸受３８によって片持ち支持されたカムシャフト３４の部分４２０の伸張部である。カムシャフトの部分４２０は、ポンプ本体４０４の後端４０８にて装着されたリップシールハウジング４１８を介してスリップするようになっている。図１に示されているように、ポンプ４００は、もしカムシャフト３４の反対側の位置２４にて装着されているとしても、ギア４４を介して駆動されることとなる。従って、図１に示されている如きベルト５０が、一方でカムローブ３６へ、他方でプランジャ作動部材４１４へ回転駆動力を提供する。また、図８は、この実施例におけるプランジャ作動手段４１４がカムシャフト３４の中央線４２４からオフセットされた中央線４２２を有する円筒の形態を成していることを示す。理解されるべきことは、上記の二つの実施例において共通の特徴は、プランジャを作動するための回転可能な部材を支持するための軸受がポンプ自体の外部にあり、更に、内燃エンジンの作動のために通常設けられている軸受であるということである。関連する技術に知識を有する者にとって、上記の説明から、ポンプ１００（図３）及び４００（図７）が位置１６（図１）とは別に位置２４へ容易に装着できると言うことは容易に理解できることであろう。クランクシャフト２０（図１）に関連した位置１８は、クランクシャフトと関連する軸受３０の強度が元々大きいことから、そして、クランクシャフト２０は、典型的にはカムシャフト３４の二倍の速度で回転するということから、望ましい別の態様となる。図９は、クランクシャフト２０によって直接作動されるようエンジンブロック２８へ装着されたポンプ５００を示し、ポンプのトルク負荷がクランクシャフト軸受３０ａによって吸収される。これは、装着位置が図１の位置１８になっていることに対応する。クランクシャフトは、低減した直径の伸長部分５０２を有し、そこにおいて、例えば複数の凸型ローブを郭定する外部輪郭５０６を有するカムリング５０４が固定的に担持される。シャフトの伸長部５０２とカムリング５０４は、クランクシャフト２０の回転軸線５１４の周りで同芯状である。ポンプ５００の種々の基本的な特徴は、５０４の如き中央に配置され回転するカムによって作動される公知のポンプに基づいて種々の形式を取る。特に、例示されているような一般的なポンプ５００は、ポンププランジャを放射方向外方へ作動するべく、例えば、ローブ５０６のクラウンにおけるカムの領域に関連してピーク加圧するべく全ての又は複数のプランジャを同時に作動するよう適合されることとなろう。当業者にとって種々の実施態様が可能であるが、本発明の重要な局面は、ポンプ５００をエンジンクランクケース２８とクランクシャフト伸長部５０２の自由端５１６にある付属の駆動プリー４２との間に装着するということである。図９に示されている実施例において、潤滑油は、軸受３０ａを介してカムリング５０４の外表面へ強制的に与えられ、関連するプランジャとローラシュー（図示せず）との接触表面を潤滑する。漏洩穴（図示せず）が、定常的な潤滑油の質を維持するために設けられる。カム伸長部５０２は、カムリング５０４の外方に配置されたカラー５０８を有しており、カラーは、ポンプ５００内の５１２にて着座されたシールリング５１０に対する回転するシール表面として機能する。理解されるべきことは、潤滑油は、比較的低圧であり、従って、噴射のために、例えば、１３８ＭＰａ（２０，０００ｐｓｉ）にてアキュムレータへ汲み出されるべき燃料の如き高圧流体が、この分野で知られている専用の高圧逆止弁又はその他のシールによりポンプ５００の放射方向外方部分内に維持することができる一方で、潤滑油をポンプ５００の放射方向内方部分内に容易に閉じ込めておくことができるということである。前記の実施例のように、プランジャの作動は、クランクシャフトの伸長部５０２によって固定的に支持され回転駆動されるカムリング５０４の回転によって、該プランジャ上に周期的に変動する放射方向の力を与えるようにして達成される。プランジャを作動するための手段５０２、５０４、５０６は、回転可能な駆動部材５０２、５０４とカム輪郭を成す部分５０６と考えてもよい。カム手段は、クランクシャフト２０と一体化されていてもよい。別の態様として、駆動部材がクランクシャフトに一体化され、カム輪郭を成す部分が固定的に駆動部材に接続されるようになっていてもよい。更なる選択されうる態様として、駆動部材がクランクシャフトへ固定的に接続され、カム輪郭を成す部分５０６が駆動部材と一体化されていても固定的に接続されていてもよい。クランクシャフト伸長部５０２は、軸受３０Ａから片持ち支持され、ポンプに関連したトルク負荷は、その軸受によって吸収される。シール５１０とカラー５０８との相互作用は、軸受の機能は果たさず、従って、ポンプ５００の本体へ負荷は伝達しない。ポンプ５００を図９に示されている位置に装着することは、そこにおいて、ポンプのための駆動シャフト２０、５０２と関連する軸受３０ａが、慣用の燃料噴射ポンプによるエンジンの速度の半分ではなく、エンジン速度そのものにおけるシャフトの回転に関して非常に頑強であるので、設計者は、ポンプ５００を驚くほどコンパクトにする機会が与えられる。そのようにコンパクトで丈夫な構成は、いわゆるコモンレール燃料噴射システム、即ち、低圧の燃料が燃料タンク５１８からポンプ５００へ供給され、そして、燃料がポンプ５００から単一の吐出ポートと関連するライン５２０を通して吐出され、これにより、燃料が比較的高い圧力でポンプチャンバからコモンレール燃料噴射アキュムレータ５２２へ運ばれるというシステムに関連して用いられるのに特に適している。個々の燃料噴射器５２４は、この分野に知られた態様にて作動され、特定量の燃料をエンジンのシリンダブロック内の燃焼チャンバへ、５２２におけるコモンレール圧力で又は実質的にそれに近い圧力で供給する。加圧された燃料は、ポンプ５００からライン５２０を通してアキュムレータ５２２へ、燃料噴射器の作動によってアキュムレータから引き抜かれる燃料量に対応する速度で吐出される。しかしながら、理解されるべきことは、図９に示されている実施例は、吐出ライン５２０に関連した単一の吐出ポートしか有していないが、複数のアキュムレータへ、又は、複数の燃料噴射器へ直接的に加圧された燃料を供給するべく、複数の吐出ポートが、関連する複数のラインに設けることもできるであろうということである。また、図７に示されている形式のポンプ４００は、図１に示されているように位置１８にてエンジンブロック２８へ固定することができ、従って、図９の実施例によるように、クランクシャフトの伸長部がポンプを貫通する必要はないということも理解されるべきである。

Claims

【特許請求の範囲】１．内燃エンジンにしてその内部にあるエンジン軸受によって少なくとも一つのエンジンシャフトが回転するよう支持されているエンジンを含む駆動列を有する車輛であって、高圧燃料供給ポンプ組立体が前記駆動列に取りはずし可能に装着され、前記ポンプが前記軸受のうちの一つから片持支持された伸長部から成る軸受の無いポンプ駆動シャフトの回転によって作動されるよう改良された車輌。２．請求の範囲第１項の車輌であって、前記ポンプの作動によりポンプトルク負荷が生成され、実質的に全てのポンプトルク負荷が前記一つの軸受によって吸収される車輌。３．請求の範囲第１項の車輌であって、前記一つの軸受がエンジン潤滑油で潤滑され、前記一つの軸受からの前記潤滑油が前記ポンプへ流入するよう前記ポンプが前記エンジンに装着されている車輌。４．請求の範囲第１項の車輌であって、前記ポンプがコモン・レール燃料噴射システムのアキュムレータへ高圧にてディーゼル燃料を供給するためのディーゼル燃料ポンプである車輌。５．請求の範囲第１項の車輌であって、前記ポンプが、前記シャフトの前記伸長部の回転によって作動される複数の放射方向に向けられたポンププランジャを有する車輌。６．請求の範囲第５項の車輌であって、前記プランジャが連続的に作動される車輌。７．請求の範囲第５項の車輌であって、前記プランジャが同時に作動される車輌。８．請求の範囲第１項の車輌であって、前記エンジンがエンジンブロックに装着された軸受の間で支持された回転可能なクランクシャフトと、該エンジンのシャフトハウジング内にて支持されエンジン弁の作動を制御する回転可能なカムシャフトと、前記クランクシャフトの一方の端と前記カムシャフトの一方の端との間に接続され前記カムシャフトを前記クランクシャフトと同期して回転するための手段とを含み、前記片持支持された伸長部が前記クランクシャフトまたはカムシャフトのうちの一方のものである車輌。９．請求の範囲第８項の車輌であって、前記片持支持された伸長部が前記カムシャフトの前記一方の端にある車輌。１０．請求の範囲第８項の車輌であって、前記片持支持された伸長部が前記カムシャフトの前記第一の端と反対側の前記カムシャフトの第二の端にある車輌。１１．内燃エンジンと該エンジン内の軸受手段によって回転するよう支持されたシャフトとを有する車輌における組合せであって、前記エンジンへ固定的に接続されたポンプ組立体と、複数のポンププランジャにして、前記ポンプ組立体を通る中央軸線に対して放射方向に向けられた複数のプランジャ孔のそれぞれ対応するものに置かれ各々のプランジャ孔においてポンプチャンバを郭定するプランジャと、回転可能な駆動部材を含むプランジャ作動手段にして、前記プランジャに周期的に変動する放射方向の力を与え、前記プランジャが前記プランジャ孔内にて放射方向に往復動され、各々のポンプチャンバの膨張及び収縮が行われるようにするためのプランジャ作動手段と、前記ポンプチャンバが膨張する際に該ポンプチャンバへ比較的低圧で燃料を供給するための低圧燃料供給手段と、前記ポンプチャンバから前記ポンプの少なくとも一つの吐出ポートへ比較的高圧にて燃料を運ぶための高圧燃料吐出手段と、を含み、前記駆動部材が前記軸受手段から片持支持された前記シャフトの伸長部を含んでいる組合せ。１２．請求の範囲第１１項の組合せであって、前記シャフトがエンジン弁を制御するためのカムシャフトである組合せ。１３．請求の範囲第１２項の組合せであって、前記エンジン弁がカムシャフトハウジング内に梱包され、前記ポンプ組立体が固定的に前記カムシャフトハウジングへ接続されている組合せ。１４．請求の範囲第１１項の組合せであって、前記シャフトが前記車輌へ動力を供給するためのエンジンクランクシャフトである組合せ。１５．請求の範囲第１４項の組合せであって、前記クランクシャフトがエンジンブロック内の軸受手段によって支持され、前記ポンプ組立体が前記エンジンブロックへ固定的に接続され、前記クランクシャフトの前記片持支持された伸長部が前記ポンプ組立体を貫通し該ポンプ組立体の外部に自由端を提供し、前記自由端へそれと共に回転するよう付属装置駆動プリーが接続されている組合せ。１６．ディーゼル燃料内燃エンジンにして、該エンジンのエンジンブロック内に装着された軸受の間に支持された回転可能なクランクシャフトを有するエンジンにおける組合せであって、前記エンジンブロックへ固定的に接続されたポンプ本体と、複数のポンププランジャにして、前記本体を通る中央軸線に対して放射方向に向けられた複数のプランジャ孔のそれぞれ対応するものに置かれ各々のプランジャ孔においてポンプチャンバを郭定するプランジャと、前記プランジャに周期的に変動する放射方向の力を与え、前記プランジャが前記プランジャ孔内にて放射方向に往復動され、各々のポンプチャンバの膨張及び収縮が行われるようにするための回転可能なカム手段と、前記ポンプチャンバが膨張する際に該ポンプチャンバへ比較的低圧で燃料を供給するための低圧燃料供給手段と、前記ポンプチャンバが収縮する際に該ポンプチャンバから前記エンジンへ噴射するべく比較的高圧にて燃料を運ぶための高圧燃料吐出手段と、を含み、前記クランクシャフトが前記軸受の一方から片持支持され前記エンジンブロックから突出し前記カム手段へ回転を与えるべく該カム手段を固定的に支持する部分を含んでいる組合せ。１７．請求の範囲第１６項の組合せであって、前記カム手段が前記中央軸線周りに回転し、前記プランジャ上に放射方向外方の力を与えるための外側カム輪郭を有している組合せ。１８．ディーゼル内燃エンジンにしてエンジン弁の作動を制御するための回転可能なカムシャフトを有し、該カムシャフトが前記エンジンのシャフトハウジング内の軸受に支持されているエンジンにおける組合せであって、前記シャフトハウジングへ固定的に接続されたポンプ本体と、複数のポンププランジャにして、前記本体を通る中央軸線に対して放射方向に向けられた複数のプランジャ孔のそれぞれ対応するものに置かれ各々のプランジャ孔においてポンプチャンバを郭定するプランジャと、前記プランジャに周期的に変動する放射方向の力を与え、前記プランジャが前記プランジャ孔内にて放射方向に往復動され、各々のポンプチャンバの膨張及び収縮が行われるようにするための回転可能なカム手段と、前記ポンプチャンバが膨張する際に該ポンプチャンバへ比較的低圧で燃料を供給するための低圧燃料供給手段と、前記ポンプチャンバが収縮する際に該ポンプチャンバから前記エンジンへ噴射するべく比較的高圧にて燃料を運ぶための高圧燃料吐出手段と、を含み、前記カムシャフトが前記軸受から片持支持され前記カム手段へ回転を与えるべく該カム手段を固定的に支持する部分を含んでいる組合せ。１９．請求の範囲第１８項の組合せであって、前記カム手段が前記中央軸線に対して偏心して装着された環状リングを含む組合せ。２０．請求の範囲第１８項の組合せであって、前記カム手段が前記カムシャフトの前記片持支持された部分から前記中央軸線に対して偏心して長手方向に突出する円筒体を含んでいる組合せ。２１．請求の範囲第１８項の組合せであって、前記カム手段が前記中央軸線上に中心を合わせられ前記プランジャ上へ放射方向内方の力を与えるための不均一な内側輪郭を有しているリングを含んでいる組合せ。２２．請求の範囲第１８項の組合せであって、前記カム手段が前記中央軸線から同軸状に突出し、不均一な外側カム輪郭を有している組合せ。２３．請求の範囲第１８項の組合せであって、前記カム手段が前記シャフトの前記片持支持された部分へ取りつけられた小組立体である組合せ。２４．請求の範囲第１８項の組合せであって、前記カム手段が前記シャフトの前記片持支持された部分と一体になっている組合せ。２５．請求の範囲第１８項の組合せであって、前記カムシャフトが前記エンジン弁上にピーク作動力を周期的に与えるためのカムローブを含む主要部分を有し、前記回転可能なカム手段が各々のプランジャ上にピーク放射方向力を周期的に与え、前記エンジン弁上に前記ピーク作動力が与えられる時以外の時点に前記ポンプの作動により生成される各々のプランジャ上のピーク放射方向力が生ずるように前記回転可能なカム手段が前記ローブに対して角度方向について方向付けられている組合せ。