JP2009150255A

JP2009150255A - ポンプ

Info

Publication number: JP2009150255A
Application number: JP2007327156A
Authority: JP
Inventors: shunji Hanyu; 俊治羽生
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2007-12-19
Filing date: 2007-12-19
Publication date: 2009-07-09
Anticipated expiration: 2027-12-19
Also published as: JP4840348B2; DE102008054734A1

Abstract

【課題】カム軸の回転に伴って流体を圧送するポンプにおいて、カム軸を回転自在に支持するブッシュの軸受け面のうち、周方向位置が切り欠き部と一致する部位の軸受け面の摩耗を抑制する。
【解決手段】ブッシュ１５の軸方向端部に面取り部１５１、１５２を形成し、ブッシュ１５の軸方向端部において周方向の所定位置に切り欠き部１５５を形成し、この切り欠き部１５５を面取り部１５１、１５２が形成された範囲内に設けることにより、軸受け面１５３、１５４の軸方向長さを周方向の位置に拘らず等しくする。
【選択図】図４

Description

本発明は、板材を円筒状に形成したブッシュによりカム軸を回転自在に支持するポンプに関する。

燃料を加圧して内燃機関に供給する従来の燃料噴射ポンプは、カムリングがカム軸の周りを自転することなく公転し、タペットがカムリングと摺動しつつ往復移動し、さらにプランジャがタペットとともに往復移動して燃料を圧送するようになっている。また、板材を円筒状に形成したブッシュがポンプのハウジングやカムリングに圧入して固定され、このブッシュにカム軸が回転自在に挿入されている（特許文献１参照）。

このような燃料噴射ポンプにおいては、ブッシュは周方向の位置により面圧が高くなる部位（以下、高面圧部という）と面圧が低くなる部位がある。また、板材を円筒状に形成したブッシュには突き合わせ部（すなわち、板材の周方向両端が対向する部位）があり、その突き合わせ部はブッシュ性能が他の部分より劣る。そのため、その突き合わせ部が高面圧部に来ないようにすることにより、ポンプとしての耐圧性を確保するようにしている。

具体的には、ブッシュの軸方向端部において周方向の所定位置に切り欠き部を形成し、この切り欠き部により突き合わせ部の周方向位置を検知可能にし、切り欠き部を利用してハウジングやカムリングに対するブッシュの周方向の位置決めをすることにより、突き合わせ部が高面圧部に来ないようにしている。
特開２０００−２４０５３１号公報

ところで、ブッシュは、軸方向端部に面取り部が形成されているため、内周面および外周面において面取り部を除いた部位（以下、この部位を軸受け面という）が、カム軸、ハウジング、カムリングと接触し、この軸受け面に面圧が掛かる。

しかしながら、従来のポンプは切り欠き部が軸受け面にまで入り込んでいるため、軸受け面の軸方向長さが周方向位置によって異なり、より詳細には、周方向位置が切り欠き部と一致する部位では他の部位よりも短くなる。したがって、周方向位置が切り欠き部と一致する部位の軸受け面は、面圧が上がり、他の部位よりも摩耗しやすいという問題があった。

本発明は上記点に鑑みて、周方向位置が切り欠き部と一致する部位の軸受け面の摩耗を抑制することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、板材を円筒状に形成し、軸方向端部に面取り部（１５１、１５２）を形成し、さらに軸方向端部において周方向の所定位置に切り欠き部（１５５）を形成したブッシュ（１５、１８ｂ）と、このブッシュ（１５、１８ｂ）に回転自在に挿入されるカム軸（１４）と、このカム軸（１４）の回転に伴って作動して流体を圧送する圧送部材（２０）とを備え、切り欠き部（１５５）は、面取り部（１５１、１５２）が形成された範囲内に設けられていることを特徴とする。

これによると、軸受け面（１５３、１５４）の軸方向長さが周方向の位置に拘らず等しくなるため、周方向位置が切り欠き部（１５５）と一致する部位の軸受け面（１５３、１５４）の摩耗を抑制することができる。

請求項２に記載の発明では、請求項１に記載のポンプにおいて、ブッシュ（１５、１８ｂ）は、軸方向端部において内周側および外周側の両方に面取り部（１５１、１５２）を備え、切り欠き部（１５５）は、内周側および外周側の両方の面取り部（１５１、１５２）の範囲内に設けられていることを特徴とする。

これによると、ブッシュ（１５、１８ｂ）の内周側および外周側の両方とも、周方向位置が切り欠き部（１５５）と一致する部位の軸受け面（１５３、１５４）の摩耗を抑制することができる。

請求項５に記載の発明では、請求項１ないし３のいずれか１つに記載のポンプにおいて、切り欠き部（１５５）は、三角形状であることを特徴とする。これによると、切り欠き部（１５５）が例えばプレス加工によって形成される場合、切り欠き部（１５５）が円弧形状である場合よりも加工が容易である。

なお、特許請求の範囲およびこの欄で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について説明する。図１は本発明の第１実施形態に係るポンプの断面図、図２は図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。

本実施形態のポンプは、内燃機関（より詳細にはディーゼル機関）用の蓄圧式燃料噴射装置に用いられ、高圧燃料を蓄圧するコモンレールに燃料を加圧して供給するものである。

図１および図２に示すように、ポンプのハウジングは、アルミニウム合金製のハウジング本体１１と鉄系金属製の一対のシリンダヘッド１２とからなる。ハウジング本体１１内には、後述するフィードポンプから燃料が供給されるカム室１３が形成されており、このカム室１３の両端はシリンダヘッド１２によって閉塞されている。また、カム室１３は図示しない燃料タンクに接続されている。

カム軸１４は、鉄系金属製で、図示しないディーゼル機関に駆動されて回転する。カム軸１４は、２つのブッシュ１５を介してハウジング本体１１に回転可能に支持されている。ブッシュ１５は、円筒状であり、ハウジング本体１１に圧入して固定されている。カム軸１４とハウジング本体１１との間はオイルシール１６によりシールされている。カム軸１４における軸方向中間部には、断面円形状のカム１７がカム軸１４に対して偏心して一体に形成されている。

カム１７の外周には、カム軸１４の周りを公転するカムリング１８が嵌合されている。このカムリング１８は、カムリング本体１８ａと、このカムリング本体１８ａに一体化されたブッシュ１８ｂとからなる。より詳細には、カムリング本体１８ａは、鉄系金属よりなり、外形が四角柱形状で、円形状の貫通穴が形成されている。また、ブッシュ１８ｂは、円筒状に形成され、カムリング本体１８ａの貫通穴に圧入されており、カム１７と摺動自在になっている。なお、カム１７およびカムリング１８は、カム室１３に収容されている。

カムリング１８の両側には、カムリング１８の公転に追従して往復移動する鉄系金属製のプランジャ２０が配置されている。このプランジャ２０は、シリンダヘッド１２内に往復移動自在に挿入された円柱部２０ａと、カム室１３に配置されてカムリング１８と対向配置された鍔状のプランジャヘッド２０ｂとを備えている。なお、プランジャ２０は、本発明の圧送部材に相当する。

カム室１３に配置されたスプリング２１により、プランジャ２０がカムリング１８側に付勢されて、プランジャヘッド２０ｂがカムリング１８に押し付けられている。カムリング１８とプランジャヘッド２０ｂの当接面は平面状に形成されており、これによりカムリング１８の自転が阻止されるため、カム１７の回転に伴いカムリング１８はプランジャヘッド２０ｂと摺動しながら自転することなく公転する。

シリンダヘッド１２内には、プランジャ２０の円柱部２０ａの一端側（反プランジャヘッド２０ｂ側）に、フィードポンプ２５から燃料が供給される燃料加圧室２２が形成されている。また、シリンダヘッド１２内には、フィードポンプ２５から燃料加圧室２２への燃料の流れのみを許容する入口側逆止弁２３、および、燃料加圧室２２からコモンレールへの燃料の流れのみを許容する出口側逆止弁２４が設けられている。

カム軸１４の一端側には、インナギア式のフィードポンプ２５が結合されている。このフィードポンプ２５は、ポンプカバー２６内に回転自在に収納されている。フィードポンプ２５は、カム軸１４に回転駆動されることにより、燃料タンクから吸入した燃料を加圧して吐出する。

フィードポンプ２５から吐出された燃料は、図示しない燃料通路および入口側逆止弁２３を介して燃料加圧室２２に供給されるようになっている。なお、その燃料通路の途中には、燃料加圧室２２に供給される燃料量を内燃機関の運転状態に応じて調量する調量弁（図示せず）が設けられている。

また、フィードポンプ２５から吐出された燃料の一部をカム室１３に供給するために、燃料噴射ポンプは以下の構成を備えている。まず、ポンプカバー２６には、フィードポンプ２５から吐出された燃料をカム軸１４の一端側端面に導くための連通路２６ａが形成されている。カム軸１４には、カム軸１４の軸方向に延びる穴形状の軸方向潤滑油経路１４ａが形成されている。この軸方向潤滑油経路１４ａは、カム軸１４の一端側端面に開口して、連通路２６ａに連通している。また、カム軸１４には、カム軸１４の径方向に延びて軸方向潤滑油経路１４ａとカム１７の外周面とを連通させる穴形状の径方向潤滑油経路１４ｂが形成されている。

図３は図１のブッシュ１５の要部の斜視図、図４（ａ）は図１のブッシュ１５における切り欠き部を拡大して示す正面図、図４（ｂ）は図４（ａ）の平面図である。

図３、図４に示すように、ブッシュ１５は、鉄系金属とアルミニウム合金の２層構造になった板材を円筒状に形成したものである。なお、板材の周方向両端が対向する部位を、以下、突き合わせ部１５０という。ブッシュ１５は、軸方向両端部において内周側および外周側の両方に面取り部１５１、１５２が形成されている。なお、ブッシュ１５の内周面および外周面のうち面取り部１５１、１５２を除いた部位、すなわち、カム軸１４やハウジング１１と接触する部位を、以下、軸受け面１５３、１５４という。

ブッシュ１５は、軸方向両端部に円弧形状（より詳細には半月状）の切り欠き部１５５が形成されている。切り欠き部１５５は、周方向の所定位置に１つ設けられており、本実施形態では、切り欠き部１５５の周方向位置と突き合わせ部１５０の周方向位置はオーバーラップしている。切り欠き部１５５は、内周側面取り部１５１および外周側面取り部１５２の範囲内に設けられている。換言すると、切り欠き部１５５は、内周側面軸受け面１５３および外周側軸受け面１５４には設けられていない。ここで、切り欠き部１５５の軸方向寸法をａ、内周側面取り部１５１および外周側面取り部１５２の軸方向寸法をｂとしたとき、ａ／ｂは約０．３〜０．９に設定することができ、望ましくは、ａ／ｂは約０．５〜０．７に設定する。

なお、カムリング１８のブッシュ１８ｂも、ハウジング本体１１に固定されるブッシュ１５と同様の材質、構成になっている。具体的には、カムリング１８のブッシュ１８ｂも、軸方向両端部において内周側および外周側の両方に面取り部が形成され、軸方向両端部に円弧形状の切り欠き部が形成され、この切り欠き部が内周側面取り部および外周側面取り部の範囲内に設けられている。

次に、ポンプの作動について説明する。カム軸１４がディーゼル機関に駆動されて回転すると、カム軸１４の回転動作によってフィードポンプ２５が駆動され、フィードポンプ２５は燃料タンクから燃料を吸入し加圧して吐出する。

また、カム軸１４の回転に伴いカム１７が回転し、カム１７の回転に伴いカムリング１８が自転することなく公転し、カムリング１８の公転に伴いプランジャ２０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２０が下死点に向けて移動すると、フィードポンプ２５から吐出された燃料が入口側逆止弁２３を介して燃料加圧室２２に流入する。

下死点に達したプランジャ２０が再び上死点に向けて移動すると、入口側逆止弁２３が閉じ、燃料加圧室２２の燃料圧力が上昇する。燃料加圧室２２の燃料圧力が上昇すると、出口側逆止弁２４が開弁して、高圧の燃料がコモンレールに供給される。

本実施形態のポンプでは、ハウジング本体１１に固定されるブッシュ１５の切り欠き部１５５を、内周側面取り部１５１および外周側面取り部１５２の範囲内に設けているため、軸受け面１５３、１５４の軸方向長さが周方向の位置に拘らず等しくなり、したがって、周方向位置が切り欠き部５５と一致する部位の軸受け面１５３、１５４の摩耗を抑制することができる。また、カムリング１８のブッシュ１８ｂも、ハウジング本体１１に固定されるブッシュ１５と同様の効果を得ることができる。

（他の実施形態）
上記実施形態では、ブッシュ１５の切り欠き部１５５を、内周側面取り部１５１および外周側面取り部１５２の範囲内に設けたが、切り欠き部１５５を、内周側面取り部１５１および外周側面取り部１５２の面取り部のうちいずれか一方の面取り部範囲内に設けてもよい。すなわち、図５に示す第１変形例のように、内周側面取り部１５１と外周側面取り部１５２の大きさを異ならせた場合、切り欠き部１５５は、内周側面取り部１５１の範囲内に収まり、外周側面取り部１５２の範囲外まで設けられるようにしてもよい。あるいは、図６に示す第２変形例のように、内周側面取り部１５１と外周側面取り部１５２の大きさを異ならせた場合、切り欠き部１５５は、内周側面取り部１５１の範囲外まで設けられ、外周側面取り部１５２の範囲内に収まるようにしてもよい。

また、上記実施形態では、切り欠き部１５５の周方向位置と突き合わせ部１５０の周方向位置をオーバーラップさせたが、図７に示す第３変形例のように、切り欠き部１５５の周方向位置を、突き合わせ部１５０とオーバーラップしない位置まで所定角度ずらしてもよい。

また、上記実施形態では、切り欠き部１５５を円弧形状にしたが、切り欠き部１５５は三角形状であってもよい。切り欠き部１５５を三角形状にすると、切り欠き部１５５がプレス加工によって形成される場合、切り欠き部１５５が円弧形状である場合よりも加工が容易である。

また、上記実施形態では、ブッシュ１５の素材として、鉄系金属とアルミニウム合金の２層構造になった板材を用いたが、鉄系金属と銅合金の２層構造になった板材を用いてもよいし、あるいは、鉄系金属と銅合金の２層構造で銅合金側の表面にテフロン（登録商標）をコーティングした板材を用いてもよい。

本発明の第１実施形態に係るポンプの断面図である。図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。図１のブッシュ１５の要部の斜視図である。（ａ）は図１のブッシュ１５における切り欠き部を拡大して示す正面図、（ｂ）は（ａ）の平面図である。第１変形例に係るポンプにおけるブッシュ１５の切り欠き部を示す図である。第２変形例に係るポンプにおけるブッシュ１５の切り欠き部を示す図である。第３変形例に係るポンプにおけるブッシュ１５の要部の斜視図である。

符号の説明

１４カム軸
１５ブッシュ
１８ブッシュ
２０圧送部材
１５１面取り部
１５２面取り部
１５５切り欠き部

Claims

板材を円筒状に形成し、軸方向端部に面取り部（１５１、１５２）を形成し、さらに軸方向端部において周方向の所定位置に切り欠き部（１５５）を形成したブッシュ（１５、１８ｂ）と、このブッシュ（１５、１８ｂ）に回転自在に挿入されるカム軸（１４）と、このカム軸（１４）の回転に伴って作動して流体を圧送する圧送部材（２０）とを備え、
前記切り欠き部（１５５）は、前記面取り部（１５１、１５２）が形成された範囲内に設けられていることを特徴とするポンプ。
前記ブッシュ（１５、１８ｂ）は、軸方向端部において内周側および外周側の両方に前記面取り部（１５１、１５２）を備え、
前記切り欠き部（１５５）は、前記内周側および外周側の両方の面取り部（１５１、１５２）の範囲内に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のポンプ。
前記ブッシュ（１５、１８ｂ）は、軸方向端部において内周側および外周側の両方に前記面取り部（１５１、１５２）を備え、
前記切り欠き部（１５５）は、前記内周側および外周側の両方の面取り部（１５１、１５２）のうちいずれか一方の面取り部の範囲内に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のポンプ。
前記切り欠き部（１５５）は、円弧形状であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載のポンプ。
前記切り欠き部（１５５）は、三角形状であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載のポンプ。