JP2002310039A - 燃料噴射ポンプ - Google Patents

燃料噴射ポンプ

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JP2002310039A JP2002009956A JP2002009956A JP2002310039A JP 2002310039 A JP2002310039 A JP 2002310039A JP 2002009956 A JP2002009956 A JP 2002009956A JP 2002009956 A JP2002009956 A JP 2002009956A JP 2002310039 A JP2002310039 A JP 2002310039A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 カムとカムリングの相対回転による摩耗を低
減し焼き付きを防止する燃料噴射ポンプを提供する。 【解決手段】 カムシャフト２０と、カムシャフト２０
とともに回転するカム２１と、カム２１の外周にカム２
１に対して回転可能に組付けられカムシャフト２０の中
心軸周りを公転するカムリング１８と、カム２１を収容
し燃料加圧室５０を有するハウジング１１、１２と、カ
ムリング１８の公転に追従して往復移動することより燃
料加圧室５０に吸入した燃料を加圧し圧送するプランジ
ャ３０とを備え、燃料圧送による反力が作用しない領域
のカム２１の外周壁に溝２２を形成する。この溝２２が
カム２１とメタルブッシュ１９との間に潤滑液を導く。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は内燃機関用の燃料噴
射ポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、カムシャフトに対しカムが偏心し
て組み付けられ、駆動軸の回転に伴い公転するカムリン
グがプランジャを往復駆動し、加圧室の燃料をプランジ
ャが加圧し圧送する燃料噴射ポンプが知られている。こ
のような燃料噴射ポンプにおいては、カムリングがカム
に対して回転するためカムリングとカムとの摺動部分で
の摩耗及び焼き付きを防止する必要がある。例えばカム
リングとカムとの間に環状のメタルブッシュを設け、カ
ム及びメタルブッシュの材質を変更したり、カム及びメ
タルブッシュのカムシャフト中心軸方向の幅を広くして
面圧を下げたりする対策が必要である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、カムリングと
カムとの摺動部分での摩耗及び焼き付きの防止のために
メタルブッシュ等の材質を変更することは製造コストの
増大を招く。また、面圧を下げることはカム等の部材を
大型化することになるため燃料噴射ポンプの小型化の要
請に反することとなる。
【０００４】ところで、内燃機関のクランクシャフト等
と摺接するメタルブッシュの内壁に溝を形成し、この溝
からクランクシャフトとメタルブッシュとの間に潤滑油
を導き油膜を形成することにより、クランクシャフト、
メタルブッシュ等の摩耗及び焼き付きを防止する技術が
知られている。しかし、１つのカムの回転で複数気筒分
のプランジャを駆動する燃料噴射ポンプにおいて、カム
に摺接するメタルブッシュにこの技術をそのまま流用す
ることはできない。なぜならば、プランジャが燃料を圧
送する反力がカムの外壁及びこれに摺接するメタルブッ
シュの内壁に作用し、メタルブッシュの内壁に溝を形成
した場合、溝の縁部分におけるエッジに反力が集中する
ためエッジでの摩耗及び焼き付きの危険がかえって増大
するからである。その上、１つのカムの回転で複数気筒
分のプランジャを駆動するため、プランジャが燃料を圧
送する反力が作用しない領域がメタルブッシュの内壁に
存在せず、溝を形成すべき領域がメタルブッシュの内壁
に存在しないからである。
【０００５】本発明は、カムとカムリングの相対回転に
よる摩耗を低減し焼き付きを防止する燃料噴射ポンプを
提供することを目的とする。さらに本発明は、カムとカ
ムリングとの相対回転による焼き付きを防止し、かつ潤
滑性の向上した燃料噴射ポンプを提供することを目的と
する。
【０００６】
【課題を解決するための手段】請求項１に係る燃料噴射
ポンプによると、燃料圧送による反力が作用しない領域
のカムの外周壁に凹部が形成され、この凹部がカムとカ
ムリングとの間に潤滑液を導く。カムは回転中心軸から
輪郭までの距離がカム回転方向遅角側で長くなる領域の
外周壁でカムリングの内壁を直接又は間接に押圧しカム
リングを公転させる。燃料圧送による反力が作用しない
領域は、回転中心軸から輪郭までの距離がカム回転方向
遅角側で短くなる領域に対し、厳密には、一般にややカ
ム回転方向遅角側に位置する。１つのカムの回転で複数
気筒分のプランジャを駆動する燃料噴射ポンプにおいて
も、カムの外周壁には燃料圧送による反力が作用しない
上記領域が存在する。このため、凹部を形成するカムの
外周壁の領域を請求項１記載の領域に設定することによ
り、凹部の縁部分のエッジに集中する反力によるエッジ
での摩耗及び焼き付きの危険の増大を防止できる。した
がって、請求項１に係る燃料噴射ポンプによると、凹部
でカムとカムリングとの間に潤滑液を導くことによりカ
ムとカムリングの相対回転による摩耗を低減し焼き付き
を防止することができる。
【０００７】請求項２に係る燃料噴射ポンプのように、
凹部はカムの回転軸方向一端からカムの回転軸方向他端
まで延びる溝であることが望ましい。カムの周囲から溝
に潤滑液が滞りなく出入りできるようにすることで潤滑
液による潤滑効果を向上させるためである。
【０００８】請求項３に係る燃料噴射ポンプのように、
溝はその延びる方向がカムの回転軸と非平行であること
が望ましい。溝内の潤滑液がカムの回転により強制的に
流動させることで潤滑液による潤滑効果を向上させるた
めである。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を示す
一実施例を図に基づいて説明する。本発明の第１実施例
による燃料噴射ポンプを図１及び図２に示す。また、こ
のポンプのカムシャフト２０の斜視図を図３に示す。燃
料噴射ポンプ１０は、カムシャフト２０の外周に１２０
°間隔でプランジャ３０が配置されている。図１は一つ
のプランジャ３０の軸断面を見る方向から見た燃料噴射
ポンプ１０の構成を示している。
【００１０】図１に示すように、燃料噴射ポンプ１０の
ポンプハウジングは、ハウジング本体１１、シリンダヘ
ッド１２、軸受けカバー１４等から構成される。シリン
ダヘッド１２はプランジャ３０を往復移動自在に支持し
ている。シリンダヘッド１２の内面と、逆止弁３５の逆
止弁部材３６の端面と、プランジャ３０の端面とにより
燃料加圧室５０が形成されている。
【００１１】軸受カバー１４は、ボルト２９でハウジン
グ本体１１に固定されており、カムシャフト２０の軸受
けであるメタルブッシュ１５、１６を収容している。カ
ムシャフト２０のもう１つの軸受けであるメタルブッシ
ュ１７はハウジング本体１１に収容されている。軸受カ
バー１４とカムシャフト２０との間はオイルシール１３
によりシールされている。
【００１２】カムシャフト２０はハウジング本体１１お
よび軸受カバー１４に収容され、メタルブッシュ１５、
１６、１７に回転自在に支持されている。図２に示すよ
うにカムシャフト２０には、カム輪郭が円形で、かつカ
ムシャフト２０の中心軸に対し偏心するカム２１が形成
されている。ハウジング本体１１及び軸受けカバー１４
の内壁にはそれぞれカム２１の軸方向端面に摺接する環
状の摺動プレート２３、２４が設けられている。カムシ
ャフト２０の周囲には１２０°間隔でプランジャ３０が
配置されている。カムリング１８は外側輪郭が直線と円
弧曲線とからなる特殊な６角形状に形成され内側輪郭が
円形に形成されている。カムリング１８の内周壁にカム
２１と摺動自在に環状のメタルブッシュ１９が設けられ
ている。メタルブッシュ１９はカムリング１８の内周壁
に圧入固定され、特許請求の範囲に記載されたカムリン
グの一部を構成する。これらカムリング１８及びメタル
ブッシュ１９は、カム２１に回転可能に嵌め込まれてい
る。プランジャ３０と対向するカムリング１８の外周面
とプランジャヘッド３０ａの端面とは平面状に形成され
互いに平面で接触している。カムリング１８およびプラ
ンジャ３０のそれぞれの接触面が平面状に形成されてい
るので、カムリング１８とプランジャ３０との面圧が低
下する。このようなカムシャフト２０、カム２１、メタ
ルブッシュ１９及びカムリング１８の構成により、カム
シャフト２０の回転によるカム２１の動きに従ってカム
リング１８はカムシャフト２０の中心軸の周りを軌道運
動、すなわち公転する。さらに、カム２１に対してカム
リング１８は相対的に回転できるが、プランジャ３０に
押さえつけられることでカムリング１８自体は回転せ
ず、カム２１がカムリング１８内で回る。
【００１３】プランジャ３０は、スプリング３１により
カムリング１８側に付勢されているため、カムリング１
８の公転に追従し、燃料流入通路５１から逆止弁３５を
通り燃料加圧室５０に吸入した燃料を加圧する。逆止弁
３５は燃料加圧室５０から燃料流入通路５１に燃料が逆
流することを防止する。
【００１４】シリンダヘッド１２にそれぞれ配管接続用
の接続部材４１が接続されている。シリンダヘッド１２
および接続部材４１により燃料吐出通路５２が形成され
ている。燃料吐出通路５２の途中に逆止弁部材３８を有
する逆止弁が構成されている。この逆止弁は燃料吐出通
路５２から燃料加圧室５０に燃料が逆流することを防止
する。各燃料加圧室５０で加圧された燃料は、接続部材
４１から燃料配管を介し図示しないコモンレールに供給
される。
【００１５】ここでカム２１とメタルブッシュ１９との
摺動について詳細に説明する。カム２１及びメタルブッ
シュ１９は前述したように相手部材に対して回転可能に
組み付けられている。これらの部材間の潤滑性を確保す
るため、図１、３に示す如く、本実施例ではカム２１の
外周壁に溝２２を形成している。カム２１等はハウジン
グ本体１１の内部空間に満たされた潤滑液としての燃料
に浸っている。このため、溝２２には燃料が満たされ、
溝２２内の燃料がカム２１の外壁面とメタルブッシュ１
９の内壁面との間に燃料膜を形成する。この燃料により
カム２１とメタルブッシュ１９の潤滑性が確保される。
【００１６】溝２２はカム２１の回転軸方向一端からカ
ム２１の回転軸方向他端に到るように形成し、溝２２内
の燃料を流通させることが望ましい。溝２２内の燃料を
流通させることは、金属粉等の異物が溝２２内に滞留す
ることを防止し潤滑性を向上させるためである。また、
溝２２はカム２１の回転軸と平行でないことが望まし
い。カム２１の回転速度の変動に伴い生ずる慣性力によ
り溝２２内の燃料を強制的に流通させることができるた
め、溝２２内の燃料の流通量を増大させ潤滑性を向上さ
せることができるためである。溝２２の断面積は潤滑性
を確保するために必要な大きさとすればよい。断面積を
ある程度大きく設定すれば溝２２は１本で足りる。ま
た、断面積を小さく設定し溝２２を複数本形成しても良
い。
【００１７】溝２２を形成することで溝２２の縁部には
エッジが形成されるため、エッジ部分でカム２１とメタ
ルブッシュ１９の潤滑性が低下しないように溝２２を形
成する領域を設定する。すなわち、カム２１の外周壁の
うち他の領域に比べてメタルブッシュ１９から受ける圧
力が低い領域に溝２２を形成する。また、溝２２の縁部
にＲ加工する等してエッジを目立たなくすることも有効
である。図４はカム２１の外周壁におけるＡ〜Ｆの各領
域についてメタルブッシュ１９から受ける圧力を説明す
るための図である。図５は１つのプランジャについてみ
たときカム２１の回転角度とプランジャの変位とカム２
１がメタルブッシュ１９から受ける力との関係を示す図
である。領域Ｃの真上にプランジャ３０があるとき、カ
ム２１はカムリング１８とともにプランジャ３０を上昇
させる。領域Ｂの真上にプランジャ３０があるとき、プ
ランジャ３０はカムリング１８に追従して下降する。領
域Ｄの真上にプランジャ３０があるとき、燃料加圧室５
０内の燃料圧力によって、プランジャ３０が領域Ａの真
上にあるときよりメタルブッシュ１９から高い圧力を受
ける。プランジャ３０が領域Ａの真上にあるとき、メタ
ルブッシュ１９からカム２１に作用する燃料圧送による
反力は実質的に生じない。領域Ｄが領域Ｃよりカム２１
の回転方向の遅角側にあり、領域Ａが領域Ｂよりカム２
１の回転方向の遅角側にあるのはプランジャ３０の上昇
行程の初期段階では逆止弁３５の閉弁遅れ等により燃料
が圧送されず、また、プランジャ３０の下降行程の初期
段階では燃料加圧室５０内の燃料圧力が十分に低下して
いないからである。
【００１８】特許請求の範囲でいう「燃料圧送による反
力が作用しない領域」とは、本実施例では領域Ａに相当
する。尚、領域Ａにおいてカム２１がメタルブッシュ１
９から受ける圧力は均一ではないため、領域Ｇの中央付
近に溝２２を形成することが望ましい。より具体的に
は、領域Ｃの最進角位置（図４のＨ）を基準として遅角
側に２７０°から２９０°程度の領域に溝２２をカム２
１の中心軸に対して傾斜させて形成することが望まし
い。
【００１９】次に、燃料噴射ポンプ１０の作動について
説明する。カムシャフト２０の回転に伴いカム２１が回
転し、カム２１の回転に伴いカムリング１８が公転す
る。このカムリング１８の公転に追従しプランジャ３０
が往復移動する。カムリング１８の公転に伴い上死点に
あるプランジャ３０が下降すると、図示しないフィード
ポンプからの吐出燃料が図示しない調量弁によって調整
され、その調整された燃料が燃料流入通路５１から逆止
弁３５を経て燃料加圧室５０に流入する。下死点に達し
たプランジャ３０が再び上死点に向けて上昇すると逆止
弁３５が閉じ、燃料加圧室５０の燃料圧力が上昇する。
燃料加圧室５０の燃料圧力が逆止弁部材３８の下流側の
燃料圧力よりも上昇するとプランジャ３０ごとに設けら
れた各逆止弁部材３８が交互に開弁する。接続部材４１
から燃料配管を通りコモンレールに供給された燃料はコ
モンレールで畜圧され一定圧に保持される。そして、コ
モンレールから図示しないインジェクタに高圧燃料が供
給される。
【００２０】カム２１に形成されている溝２２をカム２
１の回転軸方向一端からカム２１の回転軸方向他端まで
形成し溝２２をカム２１の回転軸方向両端で開口させる
ことにより、カム２１の回転軸方向の端部から溝２２に
燃料を流入させることができる。溝２２内の燃料はメタ
ルブッシュ１９の内壁面とカム２１の外壁面の間に漏れ
だし、メタルブッシュ１９の内壁面とカム２１の外壁面
の間に燃料膜が形成される。燃料は潤滑液として機能す
るため、メタルブッシュ１９とカム２１との潤滑性が向
上する。これにより、カム２１とカムリング１８の相対
回転によるメタルブッシュ１９及びカム２１の摩耗を低
減し焼き付きが防止される。
【００２１】また、溝２２をカム２１の回転軸方向両端
で開口させることにより、溝２２内に十分な燃料を満た
すことができ、さらにその燃料を入れ替えることができ
るためメタルブッシュ１９とカムリング１８の摩擦によ
り溝２２内にスラッジが堆積することがなく、メタルブ
ッシュ１９とカムリング１８の摩擦により生ずるスラッ
ジをメタルブッシュ１９とカムリング１８の間から排出
することができる。
【００２２】さらに、溝２２をカム２１の回転軸と平行
にならないように形成することにより、カム２１の回転
速度の変動による慣性力で溝２２内の燃料を強制的に流
動させることができる。これにより、燃料による潤滑効
果をさらに向上させることができる。
【００２３】尚、カムシャフト２０の外周壁に溝を形成
することによりカムシャフト２０の外周壁面とメタルブ
ッシュ１５、１６、１７の内周壁面との間に燃料を供給
し、カムシャフト２０の外周壁面とメタルブッシュ１
５、１６、１７の内周壁面との間に燃料膜を形成する構
成を採用しても良い。これにより、カムシャフト２０と
メタルブッシュ１５、１６、１７との潤滑性を向上させ
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例による燃料噴射ポンプを示す
縦断面図である。
【図２】本発明の一実施例による燃料噴射ポンプを示す
横断面図である。
【図３】本発明の一実施例によるカムシャフトの斜視図
である。
【図４】本発明の一実施例によるカム及びカムシャフト
を示す平面図である。
【図５】本発明の一実施例によるカムの回転角度とプラ
ンジャの変位との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１０ 燃料噴射ポンプ １１ ハウジング本体（ハウジング） １２ シリンダヘッド（ハウジング） １４ 軸受カバー（ハウジング） １８ カムリング １９ メタルブッシュ（カムリング） ２０ カムシャフト ２１ カム ２２ 溝 ３０ プランジャ ３１ スプリング ５０ 燃料加圧室 ５１ 燃料流入通路 ５２ 燃料吐出通路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3G066 AB02 BA49 CA01S CD06 CE03

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 カムシャフトと、 前記カムシャフトとともに回転するカムと、 前記カムの外周に前記カムに対して回転可能に組付けら
    れ前記カムシャフトの中心軸周りを公転するカムリング
    と、 前記カムを収容し燃料加圧室を有するハウジングと、 前記カムリングの公転に追従して往復移動することより
    前記燃料加圧室に吸入した燃料を加圧し圧送するプラン
    ジャとを備え、 燃料圧送による反力が作用しない領域の前記カムの外周
    壁に形成され前記カムと前記カムリングとの間に潤滑液
    を導く凹部を有することを特徴とする燃料噴射ポンプ。
  2. 【請求項２】 前記凹部は、前記カムの回転軸方向一端
    から前記カムの回転軸方向他端まで延びる溝であること
    を特徴とする請求項１記載の燃料噴射ポンプ。
  3. 【請求項３】 前記溝は、その延びる方向が前記カムの
    回転軸と非平行であることを特徴とする請求項２記載の
    燃料噴射ポンプ。
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