JP2010196641A

JP2010196641A - 高圧燃料ポンプ

Info

Publication number: JP2010196641A
Application number: JP2009044320A
Authority: JP
Inventors: Koichi Yokoyama; 浩一横山
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2009-02-26
Filing date: 2009-02-26
Publication date: 2010-09-09

Abstract

【課題】シリンダ１に案内されるプランジャ２を、リフタガイド４に案内されるリフタ５を介して、カム１０により駆動する場合に、プランジャ２にかかる横力を低減する。
【解決手段】リフタ５を、リフタガイド４に案内されてプランジャ２に当接する有蓋筒状の案内体６と、この案内体６の筒部６ａ内に嵌入されて、一端部が案内体６の蓋部６ｂに当接し、他端部にカム１０と当接するローラ９を有する駆動体７と、に分割する。ガイドクリアランスＣｇによる案内体６の傾きをθｇ、プランジャクリアランスＣｐによるプランジャ２の傾きをθｐとしたとき、θｇ≦θｐとなるように、これらのクリアランスＣｇ、Ｃｐを設定する。案内体６と駆動体７との間には、ローラ９とカム１０とが線接触できるようなクリアランスＣｄを確保する。また、案内体６と駆動体７との当接部は球面状にし、当該当接部に油孔１４から潤滑油を供給する。
【選択図】図１

Description

本発明は、直噴式内燃機関などに用いられる高圧燃料ポンプに関する。

従来の高圧燃料ポンプは、特許文献１などにより知られているように、シリンダに往復摺動可能に嵌入されたプランジャを、リフタガイドに前記プランジャと同一方向に往復摺動可能に嵌入されたリフタを介して、カムにより駆動することで、前記プランジャによりポンプ室の容積を変化させて吸入・吐出動作を行わせる。

特開２００１−２９５７５４号公報

ところで、前記リフタとして、ローラリフタを使用する場合、すなわち、リフタにローラを回転自在に保持させて、このローラをカムと当接させる場合、ローラとカムとが常に線接触する必要がある。

そのために、リフタのガイドクリアランス（リフタガイドとリフタとの間のクリアランス）を拡大し、リフタがカム面に倣って作動できるようにする。

しかしながら、ローラリフタでは、ローラとカムとの接触面圧が高く、ミスアライメントが発生した場合、ローラが傾き、カムとエッジ接触するなどして、面圧が異常に高くなり、ローラとカムとの接触面にピッチング等の異常摩耗が発生し、信頼性が低下するおそれがある。

リフタのガイドクリアランス（リフタガイドとリフタとの間のクリアランス）を更に拡大すれば、ローラとカムとの接触は正常に保たれるが、リフタが傾きすぎるため、プランジャに過大な横力がかかってしまい、最悪焼付き等の異常をきたすおそれがある。

本発明は、このような実状に鑑み、ローラリフタを使用する場合に、ローラとカムとの接触を正常に保つ一方、プランジャにかかる横力を低減することを課題とする。

上記の課題を解決するために、本発明では、リフタを、リフタガイドに往復摺動可能に嵌入されてプランジャに当接する有蓋筒状の案内体と、この案内体の筒部内に嵌入されて、一端部が案内体の蓋部に当接し、他端部にカムと当接するローラを回転自在に保持する駆動体と、に分割する。

また、リフタガイドと前記案内体との間のクリアランスによる前記案内体の傾きをθｇ、シリンダとプランジャとの間のクリアランスによるプランジャの傾きをθｐとしたとき、θｇ≦θｐとなるように、これらのクリアランスを設定する。

また、前記案内体と前記駆動体との間には、ローラとカムとが線接触できるようなクリアランスを確保する。そして、前記案内体と前記駆動体との当接部は少なくとも一方を球面状にし、当該当接部に潤滑油を供給する構成とする。

本発明によれば、リフタの駆動体については、十分な傾動を可能にして、ローラとカムとの接触を正常に保つことができる一方、リフタの案内体については、傾きを抑えて、プランジャにかかる横力を低減し、プランジャを安定的に動作させることができる。

本発明の一実施形態を示す高圧燃料ポンプの要部断面図本発明の他の実施形態を示す高圧燃料ポンプの要部断面図

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。

図１は本発明の一実施形態を示す高圧燃料ポンプの要部断面図である。

この高圧燃料ポンプは、燃焼室内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁を備える直噴式内燃機関において、前記燃料噴射弁に高圧燃料を供給するために用いられるプランジャポンプである。

シリンダ１に往復摺動可能にプランジャ２が嵌入され、プランジャ２によりポンプ室３の容積を変化させて吸入・吐出動作を行わせる。

詳しくは、プランジャ２の往復摺動によりポンプ室３の容積を変化させ、プランジャ２が下降する吸入行程にて、燃料吸入通路（低圧燃料ポンプ側；図示せず）から吸入側一方向弁（図示せず）を介してポンプ３室に燃料を吸入し、プランジャ２が上昇する吐出行程にて、ポンプ室３の燃料を吐出側一方向弁（図示せず）を介して燃料噴射弁への燃料吐出通路（図示せず）へ吐出する。

また、前記吸入側一方向弁に対しては、通電により発生する電磁力によりポンプ室３内の圧力にかかわらず、前記吸入側一方向弁を開弁状態に保持することができるソレノイド（図示せず）を備え、プランジャ２の吐出行程の任意の時期まで前記ソレノイドに通電して、前記吸入側一方向弁を開弁状態に保持し、前記ソレノイドへの通電終了後に前記吸入側一方向弁を閉弁させて、吐出動作を開始させるようにし、前記ソレノイドの通電終了時期の制御により、前記吸入側一方向弁の閉弁時期を制御することで、プランジャ２の吐出量を制御するようにしている。

プランジャ２は、リフタガイド４にプランジャ２と同一方向に往復摺動可能に嵌入されたリフタ５を介して、カム１０により駆動される。

リフタ５は、案内体６と駆動体７とに分割されて構成される。

案内体６は、有蓋円筒状で、その筒部６ａの外周がリフタガイド４に往復摺動可能に嵌入されている。そして、蓋部６ｂの外側端面がプランジャ２の基端部に当接している。

駆動体７は、円柱状で、案内体６の筒部６ａ内に摺動可能に嵌入されていて、一端部（上端部）が案内体６の筒部６ａ内の蓋部６ｂの内側端面に当接するようになっている。

ここで、案内体６の筒部６ａ内の蓋部６ｂの内側端面は、凹状の球面６ｃをなし、これに当接する駆動体７の一端部は、凸状の球面７ａをなし、駆動体７の球面７ａの方が曲率半径が小となっていて、中心部で点接触するようになっている。但し、曲率を同じにして、球面接触するようにしてもよい。

そして、駆動体７の他端部（下端部）には、ピン８によって、ローラ９が回転自在に保持され、このローラ９は、カム１０に線接触状態で当接している。

また、駆動体７には、案内体６の筒部６ａ外に露出している部位から側方に回り止め用のピン１１を突設し、リフタガイド４に軸線方向に設けた案内溝１２に突入させている。これにより、駆動体７の回り止めがなされる。

カム１０は、エンジンのカムシャフトに吸排気弁駆動用のカムと並べて形成したもので、その外周のカム面には、カムシャフト１回転でプランジャが２回往復動するように、２つのカムノーズが１８０°間隔で形成されている。

従って、カム１０の回転によって、カムノーズがローラ９を介してリフタ５の駆動体７を押し上げると、更に案内体６を押し上げ、これによりプランジャ２を押し上げて、吐出行程となる。また、更なるカム１０の回転によってカムノーズがローラ９から離れると、リターンスプリング（図示せず）によって、案内体６と駆動体７とが押し戻されると同時に、プランジャ２が下降して、吸入行程となる。

また、かかる高圧燃料ポンプの周囲には、各部の潤滑に用いられる潤滑油が多量に存在しているが、特にリフタガイド４とリフタ５の案内体６との摺動面の潤滑のため、リフタガイド４の内周面に環状の潤滑油溝１３を形成してある。

また、案内体６の蓋部６ｂには、プランジャ２との当接面を避けて斜めに油孔１４が設けられ，この油孔１４を通じて、案内体６と駆動体７との当接部（球面６ｃ、７ａ間）に潤滑油を供給する構成としてある。

ここにおいて、リフタガイド４と案内体６との間のクリアランス（ガイドクリアランス）Ｃｇによる案内体６の傾きをθｇ、シリンダ１とプランジャ２との間のクリアランス（プランジャクリアランス）Ｃｐによるプランジャ２の傾きをθｐとしたとき、θｇ≦θｐとなるように、これらのクリアランスＣｇ、Ｃｐを設定する。実質的には、ガイドクリアランスＣｇをプランジャクリアランスＣｐより小さくする。

また、案内体６と駆動体７との間には、ローラ９とカム１０とが線接触できるようなクリアランス（駆動部クリアランス）Ｃｄを確保する。

また、３つのクリアランスの関係について述べれば、リフタガイド４と案内体６との間のクリアランス（ガイドクリアランス）Ｃｇによる案内体６の傾きをθｇ、シリンダ１とプランジャ２との間のクリアランス（プランジャクリアランス）Ｃｐによるプランジャ２の傾きをθｐ、案内体６と駆動体７との間のクリアランス（駆動部クリアランス）Ｃｄによる駆動体７の傾きをθｄとしたとき、θｇ≦θｐ≦θｄとなるように、これらのクリアランスＣｇ、Ｃｐ、Ｃｄを設定する。

このように、リフタ５を案内体６と駆動体７とに分割し、駆動体７については、カム１０による揺動に対し、十分な傾動を可能にすることで、ローラ９とカム１０との接触を正常に保つことができる。従って、ローラ９とカム１０との接触面にピッチング等の異常摩耗が発生するのを回避でき、信頼性及び耐久性を向上させることができる。

また、案内体６と駆動体７との当接部は少なくとも一方を球面状にし、当該当接部に潤滑油を供給する構成とすることにより、カム１０により揺動される駆動体７の動きが案内体６に影響するのを極力防止できる。

一方、案内体６については、ガイドクリアランスＣｇを小さくして、傾きを抑えることにより、詳しくは、案内体６の傾きをプランジャ２の傾き以下に抑えることにより、プランジャ２にかかる横力（外力）を低減し、耐久性を向上させることができる。もちろん、焼付きを防止することができる。

また、リフタ５（案内体６）が大きく傾くと、リフタガイド４に接触したときの打音が大きくなり、商品性を低下させるが、リフタ５（案内体６）の傾きを抑えることができるので、リフタ５（案内体６）とリフタガイド４との間での打音も抑制でき、商品性も向上させることができる。

次に本発明の他の実施形態について、図２により説明する。尚、図１の実施形態と同一要素には同一符号を付して説明を省略し、異なる要素について説明する。

本実施形態においては、リフタ５の案内体６の筒部６ａ内の蓋部６ｂの内側端面（球面６ｃ）と、筒部６ａ内に嵌入される駆動部７の一端部（球面７ａ）との間に、オイル溜まり２１を形成する。

そして、このオイル溜まり２１に潤滑油が確保されるように、駆動体７の外周に環状溝を形成し、この環状溝にオイルシール２２を装着して、案内体６の筒部６ａ内周面に密着させる。

また、案内体６の蓋部６ｂには、その中央部に油孔２３を設け、案内体６の下動時に油孔２３からオイル溜まり２１に潤滑油が導入され、案内体６の上動時には油孔２３がプランジャ２により閉止されて潤滑油の流出が阻止されるようにしてある。

このように、リフタ５の案内体６と駆動体７との間にオイル溜まり２１を設け、案内体６と駆動体７とがオイル溜まり２１を介して当接する構成とすることにより、オイル溜まり２１がクッション材となって、プランジャ２が燃料を昇圧する速度を低下させることで、ポンプ室３のピーク燃圧を低減できる。これにより、ローラ９とカム１０との接触圧力を低く抑え、所定の圧力以下で安定させることができる。

１シリンダ
２プランジャ
３ポンプ室
４リフタガイド
５リフタ
６案内体
６ａ筒部
６ｂ蓋部
６ｃ球面
７駆動体
７ａ球面
８ピン
９ローラ
１０カム
１１回り止め用のピン
１２案内溝
１３潤滑油溝
１４油孔
２１オイル溜まり
２２オイルシール
２３油孔

Claims

シリンダに往復摺動可能に嵌入されたプランジャを、リフタガイドに前記プランジャと同一方向に往復摺動可能に嵌入されたリフタを介して、カムにより駆動することで、前記プランジャによりポンプ室の容積を変化させて吸入・吐出動作を行わせる高圧燃料ポンプにおいて、
前記リフタを、前記リフタガイドに往復摺動可能に嵌入されて前記プランジャに当接する有蓋筒状の案内体と、この案内体の筒部内に嵌入されて、一端部が案内体の蓋部に当接し、他端部に前記カムと当接するローラを回転自在に保持する駆動体と、に分割し、
前記リフタガイドと前記案内体との間のクリアランスによる前記案内体の傾きをθｇ、前記シリンダと前記プランジャとの間のクリアランスによる前記プランジャの傾きをθｐとしたとき、θｇ≦θｐとなるように、これらのクリアランスを設定し、
前記案内体と前記駆動体との間には、前記ローラと前記カムとが線接触できるようなクリアランスを確保し、
前記案内体と前記駆動体との当接部は少なくとも一方を球面状にし、当該当接部に潤滑油を供給する構成としたことを特徴とする高圧燃料ポンプ。
前記案内体と前記駆動体との間にオイル溜まりを設け、前記案内体と前記駆動体とが前記オイル溜まりを介して当接する構成としたことを特徴とする請求項１記載の高圧燃料ポンプ。