JP2004092621A

JP2004092621A - 駆動軸継手装置

Info

Publication number: JP2004092621A
Application number: JP2002258806A
Authority: JP
Inventors: Masaaki Makino; 牧野　正晃; Katsumi Mori; 森　克己; Katsunori Furuta; 古田　克則
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2002-09-04
Filing date: 2002-09-04
Publication date: 2004-03-25
Anticipated expiration: 2022-09-04
Also published as: JP3960173B2; US20040074468A1; EP1398518B1; US7040276B2; DE60304954D1; EP1398518A2; DE60304954T2; EP1398518A3

Abstract

【課題】サプライポンプのカムシャフトをエンジンに搭載される駆動軸に同軸上に配置して駆動する要求があるが、オルダムカップリングの外部から噴流でオイルをかけても、オルダムカップリングの内部に配置されるオルダム爪の接合摺動部までオイルが入り込まず、激しい摩耗が発生してしまう。
【解決手段】エンジン３を潤滑するオイルの一部をオルダムカップリング５の回転中心部に供給するオイル供給手段１１を設けた。これによって回転中心からオルダムカップリング５の外側にオイルが広がるため、オルダムカップリング５の摩耗を防ぐことができる。また、エンジン３側から供給されたオイルを、オルダムカップリング５の奥方に向けて導く切欠溝１２ａを設けた。これによって、オルダム爪９の全域にオイルが供給されるため、オルダムカップリング５の内部にあるオルダム爪９の摩耗を防ぐことができる。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関に取り付けられ、内燃機関によって回転駆動される被駆動体の連結構造に関する発明であり、特に内燃機関の駆動軸と、被駆動体の被駆動軸とを同軸上に連結する駆動軸継手装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来技術の一例として、コモンレールに高圧燃料を供給するサプライポンプを例に示す。
従来では、図９に示すように、サプライポンプ５０（被駆動体に相当）のカムシャフト５１（被駆動軸に相当）は、プーリやギヤ等の伝達手段５２を介して内燃機関に回転駆動される構造になっていた（特許文献等無し）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
近年、乗用車に搭載されるコモンレール燃料噴射システムでは、サプライポンプの交番圧送化等による駆動ピークトルクの低下およびサプライポンプの小型化が進んでおり、低コスト化の要求がある。
しかるに、サプライポンプが低トルク化、小型化しても、従来の駆動方式（プーリやギヤを介してサプライポンプを駆動する方式）では、コストが高く、また大きな設置スペースが要求される。
【０００４】
そこで、内燃機関に搭載される駆動軸に、サプライポンプのカムシャフトを同軸上に配置して駆動する要求がある。
この場合、内燃機関の駆動軸と、サプライポンプのカムシャフトの軸ズレを、滑りによって吸収するオルダムカップリングを介在させる必要がある。
【０００５】
ここで問題点を説明するために、オルダムカップリングの一例を図１０を参照して説明する。
図１０に示すオルダムカップリング６０は、内燃機関の駆動軸に固定されるユニオン６１と、ユニオン６１に形成された軸方向に対して直交方向に伸びる第１溝６１ａに嵌まり合い、第１溝６１ａに沿って摺動可能な腕部６２ａを備えたカップリングプレート６２と、このカップリングプレート６２に形成された腕部６２ａに対して直交方向に伸びる第２溝６２ｂに嵌まり合い、第２溝６２ｂに沿って摺動可能なオルダム爪６３とからなり、このオルダム爪６３が図１１に示されるように、サプライポンプ５０のカムシャフト５１の端部に形成されるものである。
【０００６】
上記構造のオルダムカップリング６０は、オルダム爪６３の幅がカムシャフト５１の径で決定されるため、オルダム爪６３の幅が狭い。このようにオルダム爪６３の幅が狭いと、オルダム爪６３のエッジ６３ａ（図１０中、ハッチングで示す部分）がカップリングプレート６２の第２溝６２ｂに対して強く当たる。また、オルダム爪６３は、ユニオン６１の中に配置されるカップリングプレート６２のさらに中に配置される構造であるため、外部から噴流でオイルをかけても、オルダム爪６３の接合摺動部までオイルが入り込まず、潤滑不足が発生する。このため、オルダム爪６３およびカップリングプレート６２の摩耗が激しくなり、オルダム爪６３とカップリングプレート６２との接合部にガタ（隙間）が発生する。
【０００７】
このようにガタが発生すると、オルダム爪６３の根元に衝撃荷重が発生してオルダム爪６３が破損する可能性がある。
また、ガタが発生すると騒音の要因になってしまう。
さらに、摩耗によって発生した摩耗粉が他部品や装置に悪影響を与える懸念がある。つまり、例えば、摩耗粉が混入したオイルがオイルポンプに戻されるため、オイルポンプの故障を招く可能性があるとともに、摩耗粉が混入したオイルがオイル通路を詰まらせる可能性がある。
【０００８】
従来では上記のような不具合が懸念されるため、サプライポンプのカムシャフトを内燃機関の駆動軸と同軸上に配置して駆動することができなかった。
なお、上記では被駆動体の一例としてサプライポンプを例に説明したが、サプライポンプ以外の被駆動体であっても、上記で示した理由によって、被駆動体の被駆動軸を内燃機関の駆動軸と同軸上に配置して駆動する構造を採用できないものが多かった。
【０００９】
【発明の目的】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、被駆動体の被駆動軸を内燃機関の駆動軸と同軸上に配置して駆動する構造を採用しても、駆動軸と被駆動軸との間に介在されるオルダムカップリングの摩耗を抑えることのできる駆動軸継手装置の提供にある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
〔請求項１の手段〕
請求項１の手段の駆動軸継手装置は、内燃機関内を流れるオイルの一部をオイル供給手段によってオルダムカップリングの接合摺動部に供給する。このため、被駆動体の被駆動軸を、内燃機関の駆動軸の同軸上に配置して駆動する構造を採用しても、オルダムカップリングの摩耗を抑えることができる。
この結果、被駆動体の被駆動軸を内燃機関の駆動軸と同軸上に配置して駆動する構造を採用することができる。
【００１１】
〔請求項２の手段〕
請求項２の手段の駆動軸継手装置は、駆動軸の略中心に形成されたオイル供給通路を通ってオルダムカップリングの回転中心部にオイルを供給する。
このように、オルダムカップリングの回転中心部にオイルを供給することによって、オルダムカップリングの回転によってオイルがオルダムカップリングの中心側から外側に広がるため、オルダムカップリングの広い範囲にオイルを供給することができる。
【００１２】
〔請求項３の手段〕
請求項３の手段の駆動軸継手装置は、オイル供給通路にオイル供給量を調整するオリフィスを備える。
このため、流速の速い噴流としてオルダムカップリングにオイルを供給できるため、オルダムカップリングの潤滑性を高めることができる。
【００１３】
〔請求項４の手段〕
請求項４の手段の駆動軸継手装置は、オイル供給手段から供給されたオイルを、オイルの供給側からオルダムカップリングの奥方に向けて導く溝や穴よりなる奥方オイル供給手段を備える。
このように、オルダムカップリングの奥方にオイルが供給されるため、オイル供給側から離れた側におけるオルダムカップリングの接合摺動部までオイルを供給することができ、耐摩耗性をさらに高めることができる。
【００１４】
〔請求項５の手段〕
請求項５の手段の駆動軸継手装置は、潤滑室の下部に重力で落下したオイルを内燃機関内へ戻すリターン通路を備える。これによって、オルダムカップリングに供給されたオイルを円滑に内燃機関内へ戻すことができる。
【００１５】
〔請求項６の手段〕
請求項６の手段の駆動軸継手装置は、被駆動体として、コモンレールに高圧燃料を供給するサプライポンプを採用する。
この結果、サプライポンプのカムシャフトを内燃機関の駆動軸と同軸上に配置して駆動する構造を採用しても、駆動軸とカムシャフトを連結するオルダムカップリングの摩耗が抑えられる。
つまり、サプライポンプのカムシャフトを内燃機関の駆動軸と同軸上に配置して駆動する構造を採用できる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を、複数の実施例と変形例を用いて説明する。
［第１実施例］
本発明をコモンレール式燃料噴射システムのサプライポンプの駆動軸継手装置に適用した実施例を図１〜図４を参照して説明する。まず、第１実施例の駆動軸継手装置の構成を図１を参照して説明する。
【００１７】
駆動軸継手装置は、サプライポンプ１（被駆動体に相当する）のカムシャフト２を、内燃機関（以下、エンジン３）に搭載された駆動軸４に対して同軸上に配置し、その駆動軸４によってカムシャフト２を駆動する構造に適用されるものであり、カムシャフト２と駆動軸４と間には、カムシャフト２と駆動軸４の軸ズレを滑りによって吸収するオルダムカップリング５が介在される。
【００１８】
上述したサプライポンプ１は、燃料タンク（図示しない）から燃料を汲み上げるフィードポンプと、汲み上げられた燃料を高圧圧送してコモンレール（燃料蓄圧室：図示しない）に供給する高圧吐出ポンプとを内蔵するものであり、フィードポンプおよび高圧吐出ポンプを駆動するためのカムシャフト２を備える。
なお、この実施例のサプライポンプ１は、乗用車用コモンレールシステムに搭載されるものであり、高圧吐出ポンプの交番圧送化によってピークトルクが抑えられるとともに、小型・軽量化および低コスト化が図られたものである。
【００１９】
エンジン３は、エンジン３内に搭載されたオイルポンプ（図示しない）の吐出するオイル（所謂、エンジンオイル）によって内部潤滑されるものであり、エンジン３の発生する回転トルクによって回転駆動されてサプライポンプ１の駆動を行う駆動軸４を備える。この駆動軸４は、サプライポンプ１の駆動のためにエンジン３より露出するように設けられており、エンジン３と駆動軸４との間には、オイルシール６が配置されている。
なお、駆動軸４は、エンジンカムシャフト等のように、エンジン３に搭載される既存の回転軸を流用しても良いし、サプライポンプ１の駆動用に新たに設けても良い。
【００２０】
オルダムカップリング５の構造を、図１、図２を参照して説明する。
オルダムカップリング５は、エンジン３の駆動軸４に結合されるユニオン７と、ユニオン７に形成された軸方向に対して直交方向に伸びる第１溝７ａに嵌まり合うとともに、第１溝７ａに沿って摺動可能な腕部８ａを備えたカップリングプレート８と、カップリングプレート８に形成された腕部８ａに対して直交方向に伸びる第２溝８ｂに嵌まり合うとともに、第２溝８ｂに沿って摺動可能なオルダム爪９とからなり、このオルダム爪９がサプライポンプ１のカムシャフト２の端部に形成されている。
【００２１】
［実施例の特徴］
上記構造のオルダムカップリング５は、従来技術の項でも説明したように、オルダム爪９の幅が狭いため、オルダム爪９のエッジがカップリングプレート８の第２溝８ｂの内面に対して強く当たる。また、オルダム爪９は、ユニオン７の中のカップリングプレート８のさらに中にあるため、外部から噴流でオイルをかけても、オルダム爪９の接合摺動部までオイルが入り込み難く、潤滑不足が発生して摩耗する。また、摩耗粉がオルダムカップリング５から排出され難いため、オルダム爪９の摩耗が激しくなってしまう。
【００２２】
そこで、本発明が適用された駆動軸継手装置は、エンジン３のオイルポンプの吐出したオイルの一部をオルダムカップリング５の回転中心部に供給するオイル供給手段１１を設け、オルダムカップリング５の摩耗を防ぐように設けられている。
オイル供給手段１１は、駆動軸４の略中心に形成されたオイル供給通路１１ａ、およびユニオン７の略中心に形成された油路１１ｂを通ってオルダムカップリング５の回転中心部にオイルを供給する。なお、油路１１ｂには、オルダムカップリング５に供給されるオイル量を調整し、且つ噴流としてオイルをオルダムカップリング５の回転中心部に供給できるオリフィス１１ｃが形成されている。
このように、オルダムカップリング５の回転中心部であるオルダム爪９の回転中心にオイルが供給されるため、オルダムカップリング５の回転によってオイルがオルダムカップリング５の中心側から外側に広がる。
【００２３】
また、オルダムカップリング５は、オイル供給手段１１から供給されたオイルを、オイルの供給側からオルダムカップリング５の奥方に向けて導く奥方オイル供給手段１２を備える。
この第１実施例の奥方オイル供給手段１２は、図３、図４に示されるように、オルダム爪９の中心部分に形成された切欠溝１２ａであり、オイル供給手段１１から供給されたオイルは、奥方オイル供給手段１２（切欠溝１２ａ）によってオルダム爪９の奥方まで届く。
このように、オルダム爪９の奥方までオイルが供給されるため、オイル供給側から離れた側の接合摺動部（特に、オイル供給側から離れたオルダム爪９のエッジ）まで確実にオイルを供給することができ、高い耐摩耗性を実現できる。
【００２４】
また、駆動軸継手装置は、オルダムカップリング５の周囲を覆って潤滑室１３ａを形成するカバー１３を備え、このカバー１３にサプライポンプ１が固定される構造を採用している。
カバー１３は、オルダムカップリング５を覆う略容器形状を呈するものであり、ボルト１４によってエンジン３に固定されるものである。また、サプライポンプ１は、ボルト１５によってカバー１３の端部に固定されるものである。
なお、カバー１３とエンジン３との間、およびカバー１３とサプライポンプ１の間にはＯリング１６、１７が配置されて、潤滑室１３ａのオイルが外部に漏れないようになっている。
【００２５】
エンジン３には、潤滑室１３ａの下部に導かれたオイルをエンジン３内へ戻すリターン通路１８が形成されている。これによって、オイル供給手段１１から供給され、オルダムカップリング５を潤滑した後に潤滑室１３ａの下部へ重力で落下したオイルを円滑にエンジン３内へ戻すことができる。
【００２６】
上述したように、この実施例では、サプライポンプ１のカムシャフト２を、エンジン３の駆動軸４と同軸上に配置して駆動しても、オルダムカップリング５の摩耗を抑えることができる。特に、奥方オイル供給手段１２（切欠溝１２ａ）によってオイル供給側から離れたオルダム爪９のエッジまで確実にオイルを供給することができる。
このため、カムシャフト２の端部に形成されたオルダム爪９の幅が狭く、オルダム爪９のエッジがカップリングプレート８に対して強く当たる構造であっても、オルダム爪９の摩耗を防ぐことができる。もちろん、オルダム爪９の周囲にあるカップリングプレート８およびユニオン７の各接合摺動部へもオイルを遠心力で確実に供給できるため、オルダムカップリング５における各接合摺動部の摩耗を防ぐことができる。
【００２７】
このように、オルダムカップリング５の摩耗が防がれるため、オルダムカップリング５にガタが発生する不具合を回避できる。
この結果、ガタの発生により、オルダム爪９の根元に衝撃荷重が発生してオルダム爪９が破損する不具合がない。
また、ガタの発生により騒音が発生する不具合がない。
さらに、摩耗が抑えられるため、摩耗粉の発生が抑えられる。このため、摩耗によって発生した摩耗粉が他部品や装置に悪影響を与える懸念がない。つまり、例えば、摩耗粉が混入したオイルによってオイルポンプが故障する不具合がなく、また摩耗粉が混入したオイルによってエンジン３内のオイル通路に詰まりが発生する不具合も回避できる。
【００２８】
［第２実施例］
第２実施例を図５、図６を参照して説明する。なお、この第２実施例は、奥方オイル供給手段１２を変更したものである。
第２実施例で示す奥方オイル供給手段１２は、オルダム爪９に形成された第１、第２孔１２ｂ、１２ｃによって構成される。
第１孔１２ｂは、オルダム爪９の端面の中心から軸方向に向けて形成された孔であり、オイル供給手段１１によって供給されたオイルが内部に供給される。
第２孔１２ｃは、オルダム爪９の平面部の略中央（あるいはオルダム爪９の奥部）を貫通する孔であり、オルダム爪９の内部で第１孔１２ｂと連通し、オイル供給手段１１→第１孔１２ｂを介して供給されたオイルをオイル供給側から離れた側のオルダム爪９の表面に導く。
この第２実施例のように奥方オイル供給手段１２（第１、第２孔１２ｂ、１２ｃ）を設けても、オルダム爪９の奥方までオイルが供給されるため、第１実施例と同様の効果を得ることができる。
【００２９】
［第３実施例］
第３実施例を図７、図８を参照して説明する。なお、この第３実施例も、奥方オイル供給手段１２を変更したものである。
第３実施例で示す奥方オイル供給手段１２は、オルダム爪９の両平面部に形成されたテーパ溝１２ｄによって構成される。
この２つのテーパ溝１２ｄは、オイル供給手段１１からオルダム爪９の端面の中央に供給されたオイルをオルダム爪９の平面部の略中央部（あるいはオルダム爪９の奥部）まで導くテーパ状に形成された溝である。
この第３実施例のように奥方オイル供給手段１２（テーパ溝１２ｄ）を設けても、オルダム爪９の奥方までオイルが供給されるため、第１実施例と同様の効果を得ることができる。
【００３０】
［変形例］
上記の実施例では、駆動体の一例としてサプライポンプ１を例に示したが、エンジン３によって駆動される他の駆動体（オルタネータ、エアコンのコンプレッサ等の補機類）に本発明を適用しても良い。
また、上記実施例で示すオルダムカップリング５の構造は一例であって、他の構造のオルダムカップリングに本発明を適用しても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】駆動軸継手装置の概略断面図である（第１実施例）。
【図２】オルダムカップリングの分解斜視図である（第１実施例）。
【図３】オルダム爪の斜視図である（第１実施例）。
【図４】オルダム爪の正面図および側面図である（第１実施例）。
【図５】オルダム爪の斜視図である（第２実施例）。
【図６】オルダム爪の側面図および断面図である（第２実施例）。
【図７】オルダム爪の斜視図である（第３実施例）。
【図８】オルダム爪の側面図である（第３実施例）。
【図９】サプライポンプの駆動部を示す側面図である（従来例）。
【図１０】オルダムカップリングの斜視図である（参考図）。
【図１１】サプライポンプのカムシャフトに形成されたオルダム爪の説明図である（参考図）。
【符号の説明】
１　　サプライポンプ（被駆動体）
２　　カムシャフト（被駆動軸）
３　　エンジン（内燃機関）
４　　駆動軸
５　　オルダムカップリング
１１　　オイル供給手段
１１ａ　オイル供給通路
１２　　奥方オイル供給手段
１３　　カバー
１３ａ　潤滑室
１８　　リターン通路

Claims

（ａ）内部がオイルによって潤滑される内燃機関に搭載され、この内燃機関の発生する回転トルクによって回転駆動される駆動軸と、
（ｂ）前記内燃機関に取り付けられ、前記駆動軸と同軸上に配置され、前記駆動軸によって駆動される被駆動軸を搭載する被駆動体と、
（ｃ）前記駆動軸と前記被駆動軸との間に介在され、前記駆動軸と前記被駆動軸の軸ズレを滑りによって吸収するオルダムカップリングと、
（ｄ）前記内燃機関内を流れるオイルの一部を前記オルダムカップリングの接合摺動部に供給するオイル供給手段と、
を備える駆動軸継手装置。
請求項１に記載の駆動軸継手装置において、
前記オイル供給手段は、前記駆動軸の略中心に形成されたオイル供給通路を通って前記オルダムカップリングの回転中心部にオイルを供給することを特徴とする駆動軸継手装置。
請求項２に記載の駆動軸継手装置において、
前記オイル供給通路には、オイル供給量を調整するオリフィスを備えることを特徴とする駆動軸継手装置。
請求項１〜請求項３のいずれかに記載の駆動軸継手装置において、
前記オルダムカップリングは、前記オイル供給手段から供給されたオイルを、オイルの供給側から前記オルダムカップリングの奥方に向けて導く溝や穴よりなる奥方オイル供給手段を備えることを特徴とする駆動軸継手装置。
請求項１〜請求項４のいずれかに記載の駆動軸継手装置において、
前記オルダムカップリングの周囲を覆って該オルダムカップリングが配置される潤滑室を形成するカバーを備え、
前記内燃機関は、前記潤滑室の下部に導かれたオイルを前記内燃機関内へ戻すリターン通路を備えることを特徴とする駆動軸継手装置。
請求項１〜請求項５のいずれかに記載の駆動軸継手装置において、
前記被駆動体は、コモンレールに高圧燃料を供給するサプライポンプであることを特徴とする駆動軸継手装置。