JP2010048173A - 燃料ポンプの潤滑オイル供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】潤滑オイルの供給量の増加を抑制することができる燃料ポンプの潤滑オイル供給装置を提供する。
【解決手段】プランジャを往復動させることで燃料を加圧供給する燃料ポンプの潤滑オイル供給装置において、プランジャを往復動させるポンプカムと、ポンプカムに同軸に形成されるスプロケットとを有するカムユニットと、スプロケットに巻き掛けられてクランク軸の回転を伝達する動力伝達部材と、カムユニットを回転自在に支持する軸２１Ｃと、軸２１Ｃの端部に形成されてスプロケットの端面が摺接する摺接部２１Ｂと、軸２１Ｃの外周面とカムユニットの内周面との間に潤滑オイルを供給するように軸２１Ｃに形成されるオイル通路５０と、スプロケットと動力伝達部材との接触位置近傍において、軸２１Ｃとカムユニット２３との間に導かれた潤滑オイルを外部に流出させるように摺接部２１Ｂの摺接端面に形成される流出オイル溝５４Ａと、を備える。
【選択図】図５

Description

本発明は、燃料ポンプに潤滑オイルを供給する潤滑オイル供給装置に関する。

従来から、カム軸に形成されたポンプカムによってプランジャを往復動させることで、燃料を加圧する燃料ポンプが広く知られている。カム軸のスプロケットには、クランク軸からの駆動力が伝達されるように、タイミングチェーンが巻き回される。スプロケットとタイミングチェーンとが接触する部分には、潤滑オイルが供給される。

特許文献１には、タイミングチェーンが巻き回されるスプロケットの端面にオイル溝を形成し、このオイル溝から供給される潤滑オイルによってスプロケットとタイミングチェーンとの潤滑を確保する潤滑装置が開示されている。
特開平９−２０９７３１号公報

しかしながら、特許文献１に記載の潤滑装置のように、回転するスプロケットにオイル溝を形成する場合には、スプロケットとタイミングチェーンとが接触する部分に潤滑オイルを十分に供給するため、複数のオイル溝をスプロケットに形成する必要があり、その結果潤滑オイルの供給量が増加するという問題がある。

そこで、本発明は、このような問題点に着目してなされたものであり、潤滑オイルの供給量の増加を抑制することができる燃料ポンプの潤滑オイル供給装置を提供することを目的とする。

本発明は以下のような解決手段によって前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために本発明の実施形態に対応する符号を付するが、これに限定されるものではない。

本発明は、プランジャ（３１）を往復動させることで燃料を加圧供給する燃料ポンプ（３０）の潤滑オイル供給装置において、プランジャ（３１）を往復動させるポンプカム（２３Ａ）と、ポンプカム（２３Ａ）に同軸に形成されるスプロケット（２３Ｂ）とを有するカムユニット（２３）と、スプロケット（２３Ｂ）に巻き掛けられ、エンジン（１００）のクランク軸（２）の回転を伝達する動力伝達部材（７Ａ）と、カムユニット（２３）を回転自在に支持する軸（２１Ｃ）と、軸（２１Ｃ）の端部に形成され、スプロケット（２３Ｂ）の端面が摺接する摺接部（２１Ｂ）と、軸（２１Ｃ）の外周面とカムユニット（２３）の内周面との間に潤滑オイルを供給するように、軸（２１Ｃ）に形成されるオイル通路（５０）と、スプロケット（２３Ｂ）と動力伝達部材（７Ａ）との接触位置近傍において、軸（２１Ｃ）とカムユニット（２３）との間に導かれた潤滑オイルを外部に流出させるように、摺接部（２１Ｂ）の摺接端面に形成される流出オイル溝（５４Ａ）と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、軸部の摺接部に形成された流出オイル溝からの潤滑オイルによってスプロケットとタイミングチェーンとを潤滑させるので、回転するスプロケットに複数のオイル溝を形成する従来手法と比較して、潤滑オイルの供給量の増加を抑制することが可能となる。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。

図１は、燃料ポンプを備えた車両用エンジンの正面図である。

図１に示すように、エンジン１００はＶ型エンジンであって、シリンダブロック１から外側へ突出するクランク軸２を備える。

クランク軸２の突出端には、クランクスプロケット３が設けられる。クランクスプロケット３には、大径スプロケット３Ａと、大径スプロケット３Ａよりも径が小さい小径スプロケットが同軸上に並んで形成される。

シリンダブロック１の上端には、シリンダヘッド４Ａ、４Ｂが固定される。シリンダヘッド４Ａ、４Ｂからは吸気弁を開閉するための吸気カム軸５と排気弁を開閉するための排気カム軸６とが外側にそれぞれ突出する。吸気カム軸５の突出端には、吸気スプロケット５Ａが固定される。排気カム軸６の突出端には、排気スプロケット６Ａが固定される。

大径スプロケット３Ａとシリンダヘッド４Ａ側の吸気スプロケット５Ａ及び排気スプロケット６Ａには、タイミングチェーン７Ａが巻き掛けられる。また、大径スプロケット３Ａとシリンダヘッド４Ｂ側の吸気スプロケット５Ａ及び排気スプロケット６Ａには、タイミングチェーン７Ｂが巻き掛けられる。これらタイミングチェーン７Ａ、７Ｂは、図１の矢印に示すように、エンジン１００を前方から見た状態でそれぞれ時計回りに周回する。

クランクスプロケット３が駆動力を伝達するテンション側のタイミングチェーン７Ａ、７Ｂに臨んで、シリンダブロック１にガイドレール８Ａがそれぞれ設けられる。また、戻り側のタイミングチェーン７Ａ、７Ｂに臨んで、シリンダブロック１に可動式のテンションレール８Ｂがそれぞれ設けられる。テンションレール８Ｂは、チェーンテンショナ９に付勢され、タイミングチェーン７Ａ、７Ｂに側方から圧力を及ぼすことで、タイミングチェーン７Ａ、７Ｂの張力を調整する。

シリンダブロック１の下端には、オイルパン１１が設けられる。オイルパン１１からは、オイルポンプ駆動軸１３が外側へと突出する。オイルポンプ駆動軸１３の突出端には、オイルポンプ用スプロケット１４が固定される。

オイルポンプ用スプロケット１４とクランク軸２の小径スプロケット３Ｂには、タイミングチェーン７Ｃが巻き掛けられる。タイミングチェーン７Ｃは、オイルパン１１の外周面に設置されたテンションレール１２によって張力が調整される。オイルポンプ駆動軸１３は、小径スプロケット３Ｂ、オイルポンプ用スプロケット１４及びタイミングチェーン７Ｃを介して伝達されるクランク軸２からの駆動力によって回転し、オイルパン１１内に収装されたオイルポンプを駆動する。

上記したエンジン１００は、燃料を加圧して供給する燃料ポンプ３０を備える。燃料ポンプ３０は、シリンダヘッド４Ａに設けられたポンプ駆動機構２０によって駆動される。ポンプ駆動機構２０は、２つのシリンダヘッド４Ａ、４Ｂの内側であって、タイミングチェーン７Ａの周回方向に関して吸気スプロケット５Ａの下流側に配置される。

図２は、燃料ポンプ３０の概略構成図である。

図２に示すように、ポンプ駆動機構２０が駆動する燃料ポンプ３０は、いわゆるプランジャ式ポンプであって、ハウジング３２内を往復動するプランジャ３１を備える。

プランジャ３１は、ハウジング３２に形成されたシリンダ３２Ａに摺動可能に収装される。プランジャ３１の下端面には、ポンプ駆動機構２０のポンプカム２３Ａが下側から摺接する。シリンダ３２Ａの上部には燃料室３３が形成され、シリンダ３２Ａ内をプランジャ３１が往復動することによって、燃料室３３が拡縮する。なお、プランジャ３１は、図示しない付勢部材によって、燃料室３３を拡張する方向に付勢される。

ハウジング３２には、燃料室３３に臨んで燃料吸込通路３４と燃料吐出通路３５とが形成される。燃料吸込通路３４は、燃料室３３の拡大時にのみ燃料室３３に連通する位置に開口する。燃料吐出通路３５は、常時燃料室３３に連通する位置に開口する。燃料吐出通路３５には、逆止弁３６が設けられる。逆止弁３６は、燃料室３３からの燃料の吐出を許容する一方、燃料の逆向きの流れを阻止するバルブである。

上記のように構成される燃料ポンプ３０では、プランジャ３１が下降して燃料室３３が拡張すると、逆止弁３６が燃料吐出通路３５の逆流を阻止するので、燃料室３３内が負圧化する。その結果、摺動するプランジャ３１が燃料吸込通路３４を開口した時点で、燃料吸込通路３４から燃料が燃料室３３に吸入される。

その後、プランジャ３１が上昇して燃料室３３が収縮すると、燃料吸込通路３４が閉鎖された後に、燃料室３３の容積減少に応じて燃料室３３の燃料圧力が上昇する。圧力が上昇した燃料室３３内の燃料は、逆止弁３６を押し開いて燃料吐出通路３５へと流出し、図示しない燃料噴射弁に供給される。

次に、燃料ポンプ３０を駆動するポンプ駆動機構２０について、図３を参照して説明する。

図３に示すように、ポンプ駆動機構２０は、軸部２１と、ベアリング２２と、カムユニット２３と、スペーサ２４と、ブラケット２５とを備える。

軸部２１は、シリンダヘッド４Ａの外周面に固定されるフランジ２１Ａと、フランジ２１Ａに設けられてカムユニット端面と摺接する摺接部２１Ｂと、摺接部２１Ｂから突出する円柱状の軸２１Ｃとを有する。軸２１Ｃには、ベアリング２２を介して回転自在にカムユニット２３が挿通される。

ベアリング２２は、ニードルベアリングであって、円筒状の保持器２２Ａと、この保持器２２Ａに保持される複数のローラ２２Ｂとから構成される。保持器２２Ａの側面には軸方向に延びる貫通孔が周方向に複数形成され、これら貫通孔にローラ２２Ｂが回転自在に保持される。

カムユニット２３は、ベアリング２２を挿通する円筒状部材であって、ポンプカム２３Ａと、ポンプカム駆動用のカムスプロケット２３Ｂとを同軸に一体形成する。ポンプカム２３Ａは、燃料ポンプ３０のプランジャ３１の下端面に摺接する。プランジャ３１の往復動のストローク距離はポンプカム２３Ａのカムプロフィールに依存し、本実施形態ではポンプカム２３Ａが一回転する間にプランジャ３１が２度往復動するようにカムプロフィールが楕円形に設定される。カムスプロケット２３Ｂには、タイミングチェーン７Ａが巻き掛けられる。

スペーサ２４は、ボルト２６により軸２１Ｃの先端面に固定される。スペーサ２４は、円盤部２４Ａと、円盤部２４Ａから突出するスペーサ軸２４Ｂとを形成する。スペーサ２４の円盤部２４Ａと軸部２１の摺接部２１Ｂとによって、カムユニット２３は軸２１Ｃ上の所定の軸方向位置に保持される。スペーサ２４のスペーサ軸２４Ｂは、ブラケット２５の孔部２５Ａに挿通する。ブラケット２５は、スペーサ２４を介して、軸２１Ｃの横断方向の変位を規制する。

図４は、シリンダヘッド４Ａに組み付けられたポンプ駆動機構２０を示す図である。

図４に示すように、軸部２１の軸２１Ｃは、フランジ２１Ａを介してシリンダヘッド４Ａに固定される。軸２１Ｃの先端は、スペーサ２４とブラケット２５とを介してチェーンケース４０に支持される。このように軸２１Ｃの両端を支持することで、軸２１Ｃはカムユニット２３のポンプカム２３Ａ及びカムスプロケット２３Ｂに加わる径方向の荷重を安定的に支持することができる。

スペーサ２４のスペーサ軸２４Ｂは、ブラケット２５の孔部２５Ａに挿通される。スペーサ軸２４Ｂは、ブラケット２５に対して軸方向に摺動可能に支持される。チェーンケース４０とポンプ駆動機構２０の熱膨張により、これらの寸法に誤差が生じても、スペーサ２４とブラケット２５とが軸方向に相対変位することで誤差が吸収される。

ベアリングを介して軸２１Ｃに配置されるカムユニット２３のカムスプロケット２３Ｂには、タイミングチェーン７Ａが巻き掛けられる。クランク軸２の駆動力は、タイミングチェーン７Ａを介してカムスプロケット２３Ｂに伝達される。これによりカムスプロケット２３Ｂが回転すると、カムスプロケット２３Ｂの回転に応じてポンプカム２３Ａも回転する。このポンプカム２３Ａが回転によって、燃料ポンプ３０のプランジャ３１がシリンダ３２Ａ内を往復動する。

ポンプ駆動機構２０では、カムユニット２３のカムスプロケット２３Ｂが吸気カム軸５及び排気カム軸６から離れた位置でタイミングチェーン７Ａに係合するので、ポンプカム２３Ａが吸気スプロケット５Ａや排気スプロケット６Ａと干渉することがない。したがって、ポンプ駆動機構２０は、レイアウトの自由度が高く、カムスプロケット２３Ｂの寸法に関しても自由度が高い。

また、ポンプ駆動機構２０は、タイミングチェーン７Ａの周回方向に関して吸気スプロケット５Ａの下流に配置されている。タイミングチェーン７Ａの弛みは、その周回方向に関してクランク軸２を基準に下流から上流に向かって大きくなる。言い換えれば、ガイドレール８Ａに臨む位置より、テンションレール８Ｂに臨む位置の方がチェーンの弛みは大きい。タイミングチェーン７Ａの弛みが大きいと、クランク軸２と燃料ポンプ３０とのタイミングの位相ずれが生じる。ポンプ駆動機構２０を吸気スプロケット５Ａの下流に配置することは位相ずれを減らす上で好ましい。

上記したポンプ駆動機構２０においては、ベアリング２２や、カムスプロケット２３Ｂとタイミングチェーン７Ａとの接触部分に潤滑オイルが供給される。

図５（Ａ）は、燃料ポンプにおける潤滑オイルの供給について説明する図である。図５（Ｂ）は、図５（Ａ）におけるＢ−Ｂ断面を示す図である。

図５（Ａ）に示すように、ポンプ駆動機構２０の軸部２１には、オイル通路５０と、オイル溝５４とが形成される。

オイル通路５０は、第１オイル通路５１と、第２オイル通路５２とから構成される。

第１オイル通路５１は、軸部２１の軸２１Ｃの軸心に、軸方向に延びる貫通孔として形成される。第１オイル通路５１の先端側の開口部は、ボルト２６により閉止される。第１オイル通路５１の基端側には、オイルポンプからの潤滑オイルが供給される。

第２オイル通路５２は、図５（Ｂ）に示すように、第１オイル通路５１から径方向へ屈折して形成される。第２オイル通路５２は、軸２１Ｃの円周側面に開口する。第２オイル通路５２の開口部には、軸２１Ｃの円周側面の一部を切り欠いた切欠５３が形成される。

また、図５（Ａ）に示すように、軸部２１の摺接部２１Ｂの端面には、オイル溝５４として上側オイル溝５４Ａと下側オイル溝５４Ｂとが形成される。上側オイル溝５４Ａ及び下側オイル溝５４Ｂについて、図６を参照して説明する。

図６は、ポンプ駆動機構２０の軸部２１の正面図であって、図５（Ａ）のＶＩ方向から見た図である。図６は軸部２１の軸２１Ｃにベアリング２２のみが配置された状態を示し、図６において破線で描いた円Ｃはカムユニット２３の内周円を示す。

図６に示すように、上側オイル溝５４Ａは、摺接部２１Ｂの上側端面に窪んで径方向に延びるように形成される。上側オイル溝５４Ａは、カムユニット２３のカムスプロケット２３Ｂとタイミングチェーン７Ａとが接触する位置近傍に設けられる。上側オイル溝５４Ａは、軸部２１の軸２１Ｃにベアリング２２とカムユニット２３が配置された状態において、摺接部２１Ｂの円周側面に開口するとともに、カムユニット２３の内周円Ｃとベアリング２２の保持器２２Ａの外周円との間に開口する。

下側オイル溝５４Ｂは、摺接部２１Ｂの下側端面に窪んで径方向に延びるように形成される。下側オイル溝５４Ｂは、上側オイル溝５４Ａの逆側に設けられる。下側オイル溝５４Ｂは、軸部２１の軸２１Ｃにベアリング２２とカムユニット２３が配置された状態において、摺接部２１Ｂの円周側面に開口するとともに、カムユニット２３の内周円Ｃとベアリング２２の保持器２２Ａの外周円との間に開口する。

ポンプ駆動機構２０における潤滑オイルは、オイル通路５０及びオイル溝５４を介して、ベアリング２２や、カムスプロケット２３Ｂとタイミングチェーン７Ａとの接触部分に潤滑オイルが供給される。

オイルポンプから圧送される潤滑オイルは、第１オイル通路５１の基端側に流入し、第１オイル通路５１を流れ、第２オイル通路５２から切欠５３へと導かれる。切欠５３に導かれた潤滑オイルは、切欠５３で貯留され、軸２１Ｃの外周側とカムユニット２３の内周側との隙間に供給されてベアリング２２を潤滑する。

軸２１Ｃとカムユニット２３との間を流れた潤滑オイルは、軸２１Ｃの基端側に流れ、摺接部２１Ｂとカムユニット２３の摺接端面を潤滑する。また、潤滑オイルの一部は、上側オイル溝５４Ａ及び下側オイル溝５４Ｂから外部に流出する。上側オイル溝５４Ａからの潤滑オイルは、カムユニット２３のカムスプロケット２３Ｂに向かって流出し、カムスプロケット２３Ｂとタイミングチェーン７Ａとの接触部分を潤滑する。また、下側オイル溝５４Ｂからの潤滑オイルは、そのまま流下してオイルパン内に戻る。

以上により、本実施形態における燃料ポンプの潤滑オイル供給装置では、下記の効果を得ることができる。

ポンプ駆動機構２０では、軸部２１の軸２１Ｃの内部に第１オイル通路５１及び第２オイル通路５２を形成するので、軸２１Ｃとカムユニット２３との間に潤滑オイルを供給でき、ベアリング２２を潤滑することができる。また、ベアリング２２は潤滑オイルによって冷却されるので、ベアリング２２の焼き付きが抑制される。

ポンプ駆動機構２０では、シリンダヘッド４Ａに固定される軸部２１の摺接部２１Ｂに形成された上側オイル溝５４Ａからの潤滑オイルによって、カムスプロケット２３Ｂとタイミングチェーン７Ａとを潤滑させるので、スプロケットに複数のオイル溝を形成する従来手法よりも潤滑オイルの供給量の増加を抑制できる。

軸２１Ｃとカムユニット２３との間を流れる潤滑オイルでは、潤滑オイル内の異物等は下側に溜まりやすいが、摺接部２１Ｂの下側に下側オイル溝５４Ｂを形成するので、異物を含む潤滑オイルを外部に逃すことができる。したがって、異物を含む潤滑オイルがカムスプロケット２３Ｂとタイミングチェーン７Ａとに供給されることがない。

エンジン始動時に軸２１Ｃとカムユニット２３との間に潤滑オイルがあると、潤滑オイルの粘度によっては潤滑オイル自体がフリクションとなり、カムユニット２３の回転を阻害する。ポンプ駆動機構２０では、軸２１Ｃとカムユニット２３との間の潤滑オイルはエンジン停止時に下側オイル溝５４Ｂから排出されるので、カムユニット２３の回転が阻害されることがない。エンジン始動時に潤滑オイルが少なくても、カムユニット２３はベアリング２２の作用によって滑らかに回転する。

上側オイル溝５４Ａ及び下側オイル溝５４Ｂは、カムユニット２３の内周とベアリング２２の保持器２２Ａの外周との間に開口するので、保持器２２Ａの端部が上側オイル溝５４Ａ及び下側オイル溝５４Ｂと重なることがない。したがって、保持器２２Ａの端部と上側オイル溝５４Ａ及び下側オイル溝５４Ｂとが接触して接触位置における圧力が過大となることがないので、保持器２２Ａの焼き付きが抑制される。

本発明は上記した実施形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。

燃料ポンプを備えた車両用エンジンの正面図である。 プランジャ式燃料ポンプの概略構成図である。 燃料ポンプを駆動するポンプ駆動機構の概略構成図である。 シリンダヘッドに組み付けられたポンプ駆動機構を示す図である。 燃料ポンプにおける潤滑オイルの供給について説明する図である。 ポンプ駆動機構の軸部の正面図である。

符号の説明

１００ エンジン
２０ ポンプ駆動機構
３０ 燃料ポンプ
１ シリンダブロック
２ クランク軸
３ クランクスプロケット
４Ａ シリンダヘッド
５Ａ 吸気スプロケット
６Ａ 排気スプロケット
７Ａ タイミングチェーン（動力伝達部材）
２１ 軸部
２１Ａ フランジ
２１Ｂ 摺接部
２１Ｃ 軸
２２ ベアリング
２２Ａ 保持器
２２Ｂ ローラ
２３ カムユニット
２３Ａ ポンプカム
２３Ｂ カムスプロケット
２４ スペーサ
２５ ブラケット
３１ プランジャ
３３ 燃料室
５０ オイル通路
５１ 第１オイル通路
５２ 第２オイル通路
５３ 切欠
５４Ａ 上側オイル溝（流出オイル溝）
５４Ｂ 下側オイル溝（流下オイル溝）

Claims (6)

1. プランジャを往復動させることで燃料を加圧供給する燃料ポンプの潤滑オイル供給装置において、
   前記プランジャを往復動させるポンプカムと、ポンプカムに同軸に形成されるスプロケットとを有するカムユニットと、
   前記スプロケットに巻き掛けられ、エンジンのクランク軸の回転を伝達する動力伝達部材と、
   前記カムユニットを回転自在に支持する軸と、
   前記軸の端部に形成され、前記スプロケットの端面が摺接する摺接部と、
   前記軸の外周面と前記カムユニットの内周面との間に潤滑オイルを供給するように、前記軸に形成されるオイル通路と、
   前記スプロケットと前記動力伝達部材との接触位置近傍において、前記軸と前記カムユニットとの間に導かれた前記潤滑オイルを外部に流出させるように、前記摺接部の摺接端面に形成される流出オイル溝と、
   を備えることを特徴とする燃料ポンプの潤滑オイル供給装置。
2. 前記摺接部は、下側摺接端面に、前記軸と前記カムユニットとの間に導かれた前記潤滑オイルを外部に流下させる流下オイル溝をさらに形成する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の燃料ポンプの潤滑オイル供給装置。
3. 前記カムユニットは、ベアリングを介して前記軸に回転自在に配置される、
   ことを特徴とする請求項２に記載の燃料ポンプの潤滑オイル供給装置。
4. 前記ベアリングは、円筒状の保持器と、その保持器に保持されるローラとから構成されるニードルベアリングである、
   ことを特徴とする請求項３に記載の燃料ポンプの潤滑オイル供給装置。
5. 前記流出オイル溝及び前記流下オイル溝は、前記摺接部の側面に開口するとともに、前記カムユニットの内周面と前記保持器の外周面との間に開口するように形成される、
   ことを特徴とする請求項４に記載の燃料ポンプの潤滑オイル供給装置。
6. 前記オイル通路は、前記軸の内部であって、前記軸の軸心に形成される第１オイル通路と、その第１オイル通路から前記軸の外周面に開口するように形成される第２オイル通路とを備える、
   ことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１つに記載の燃料ポンプの潤滑オイル供給装置。

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