JP2012072704A - Pump tappet - Google Patents
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- F01L2307/00—Preventing the rotation of tappets
Abstract
Description
この発明は、ポンプ用タペットに関するものであり、特に、ころ軸受を備えるポンプ用タペットに関するものである。 The present invention relates to a pump tappet, and more particularly to a pump tappet provided with a roller bearing.
自動車の直噴エンジンでは、シリンダー内に高圧の燃料を噴射するために高圧燃料ポンプが使用される。高圧燃料ポンプは、カム等により駆動され、カムによる回転力をポンププランジャー(ピストン)の往復運動へ効率よく伝達するために、ポンププランジャーとカムとの間にポンプ用タペットが用いられる。 In an automobile direct injection engine, a high pressure fuel pump is used to inject high pressure fuel into a cylinder. The high-pressure fuel pump is driven by a cam or the like, and a pump tappet is used between the pump plunger and the cam in order to efficiently transmit the rotational force of the cam to the reciprocating motion of the pump plunger (piston).
ポンプ用タペットを備える高圧ポンプに関する技術として、DE 10 2005 047 234 A1(特許文献1)に開示されたものがある。図19は、特許文献1の高圧ポンプの一部を示す断面図である。
A technique related to a high-pressure pump including a tappet for a pump is disclosed in
この特許文献1に示す高圧ポンプは、図19中の矢印Aの方向に回転運動を行なうカムシャフト1と、このカムシャフトの外径側に設けられたカム2と、このカム2と当接し、カムシャフト1の回転運動を往復直線運動としてポンププランジャー3(以下、単に「プランジャー」という)に伝達すると共に往復直線運動を行なうタペット4と、タペット4に当接して往復直線運動を行なう棒状部材としてのプランジャー3と、プランジャー3の往復直線運動に応じて燃料を送り込み高圧化させる高圧室(図示せず)と、タペット4と当接し、プランジャー3を内方側に配置するようにして設けられたバネ5と、タペット4、プランジャー3およびバネ5を収容するハウジング6とを備えている。
The high-pressure pump shown in Patent Document 1 is in contact with a camshaft 1 that rotates in the direction of arrow A in FIG. 19, a
タペット4、プランジャー3およびバネ5は、ハウジング6に設けられたガイド穴7内に収容されるようにして配置される。タペット4は、ガイド穴7の内径面で、図17中の上下方向、すなわち、図19中の矢印XVIIの方向またはその逆の方向に案内される。
The tappet 4, the
上記のように、タペット4は、ガイド穴7に入りカム2によって往復運動するが、ガイド穴7内でタペット4が周方向に回転しないようにタペット4の外径部に回り止めピン9aが取り付けられている。
As described above, the tappet 4 enters the
回り止めピン9aは、タペット4のガイド穴7への収容時に、ガイド穴7の内径面に設けた凹溝7aに収容され、これにより、ガイド穴7内におけるタペット4の周方向への回転を防止している。
When the tappet 4 is accommodated in the
例えば、特許文献1や特許文献2に開示された回り止めピン9aは、例えば、図20に示すように、円柱形をしており、ケース9の周壁に形成した取付け孔9bに圧入固定されている。
For example, the
ところで、近年、直噴エンジンの燃焼効率向上(燃費向上)のために燃料をより高圧化(による微細化)する方向に進んでおり、燃料ポンプにおいては高圧化のために燃料圧縮のストローク量増加(=カムのリフト量アップ)や燃料圧縮回数増加(=カムリフト回数増加)が要求される。カムリフト量アップやカムリフト回数が増加するとポンプ用タペットは、より高速で往復運動するため、ポンプ用タペットに働く慣性力が大きくなり、追従性が悪くなってジャンピングなどの問題が発生する恐れがある。追従性を向上させるためにはポンプ用タペットを軽量化し、慣性力を小さく抑える必要がある。 By the way, in recent years, in order to improve the combustion efficiency (improving fuel efficiency) of a direct injection engine, the fuel has been advanced to a higher pressure (and miniaturized), and in a fuel pump, the amount of fuel compression stroke has increased for higher pressure. (= Cam lift amount increase) and fuel compression frequency increase (= cam lift frequency increase) are required. When the cam lift amount is increased or the number of cam lifts is increased, the pump tappet reciprocates at a higher speed, so that the inertial force acting on the pump tappet is increased, the followability is deteriorated, and problems such as jumping may occur. In order to improve the followability, it is necessary to reduce the weight of the tap tappet and to keep the inertial force small.
そこで、この発明の課題は、タペットの軽量化に貢献できる回り止めピン構造を持ったポンプ用タペットを提供することである。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a tappet for a pump having a detent pin structure that can contribute to weight reduction of the tappet.
前記の課題を解決するために、この発明は、シャフトおよびころ軸受を収容するケースの外面に、ハウジングのガイド穴の内径面に形成した凹溝に収容される回り止めピンを備え、この回り止めピンの取付け孔を前記ケースの周壁に設けたポンプ用タペットにおいて、回り止めピンを中空構造にすることにより、軽量化を図ったものである。 In order to solve the above-mentioned problems, the present invention is provided with a rotation prevention pin accommodated in a concave groove formed in an inner diameter surface of a guide hole of a housing on the outer surface of a case accommodating a shaft and a roller bearing. In the pump tappet in which the pin mounting hole is provided in the peripheral wall of the case, the rotation prevention pin has a hollow structure to reduce the weight.
回り止めピンは、例えば、鋼板を曲げ加工することによって中空構造にしている。 The anti-rotation pin has a hollow structure, for example, by bending a steel plate.
回り止めピンは、ガイド穴の内径面に形成した凹溝に収容される半円筒部と、ケースの取付け孔に圧入される取付け脚部とからなり、取付け脚部の先端に、カエリを設けてもよい。カエリを設けることで、より確実に回り止めピンの抜けを防止することができる。 The non-rotating pin consists of a semi-cylindrical part that is housed in a concave groove formed in the inner diameter surface of the guide hole, and a mounting leg that is press-fitted into the mounting hole of the case. Also good. By providing the burrs, it is possible to more reliably prevent the rotation prevention pins from coming off.
さらに、回り止めピンの外周面にクラウニング加工を施してもよい。ポンプ用タペットがガイド穴内で傾くと、回り止めピンもガイド穴の溝に対して傾くため、回り止めピンの端部(角部)がガイド穴の凹溝と接触し、ガイド穴溝を摩耗させる懸念がある。このため、回り止めピンの外周面にクラウニングを設けることにより、ポンプ用タペットが傾いた際にも、ガイド穴の凹溝と回り止めの端部(角部)が接触することを抑制し、ガイド穴溝の摩耗を防止することができる。 Furthermore, you may perform a crowning process on the outer peripheral surface of a rotation prevention pin. When the pump tappet is tilted in the guide hole, the locking pin also tilts with respect to the groove in the guide hole. Therefore, the end (corner) of the locking pin comes into contact with the groove in the guide hole and wears the guide hole groove. There are concerns. For this reason, by providing a crowning on the outer peripheral surface of the non-rotating pin, even when the tappet for the pump is tilted, it is possible to prevent the concave groove of the guide hole from contacting the end (corner) of the non-rotating pin. The wear of the hole groove can be prevented.
クラウニングは、プレス加工時に同時に設けてもよいし、機械加工等の後加工で設けてもよい。 The crowning may be provided at the same time as pressing, or may be provided by post-processing such as machining.
この発明は、以上のように、回り止めピンを中空構造にして軽量化しているので、ポンプ用タペットの往復運動速度を高速化できると共に、燃料圧縮ストローク量の増加や燃料圧縮回数増加による燃料高圧化(微細化)が可能となるため、直噴エンジンの燃料効率向上に貢献できる(燃費の向上につながる)。 As described above, the present invention reduces the weight by making the non-rotating pin into a hollow structure, so that the reciprocating speed of the pump tappet can be increased, and the fuel high pressure is increased by increasing the amount of fuel compression stroke and increasing the number of times of fuel compression. Can contribute to improving fuel efficiency of direct injection engines (leading to improved fuel efficiency).
以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
この発明の一実施形態に係るタペットを備える高圧ポンプ11は、カム12aがその外径側に設けられており、図1中の矢印Aの方向に回転運動を行なうカムシャフト12と、カム12aと当接し、カムシャフト12の回転運動を往復直線運動としてポンププランジャー13(以下、単に「プランジャー」という)に伝達すると共に往復直線運動を行なうタペット21と、タペット21に当接して往復直線運動を行なう棒状部材としてのプランジャー13と、プランジャー13の往復直線運動に応じて燃料を送り込み高圧化させる高圧室(図示省略)と、タペット21と当接し、プランジャー13を内方側に配置するようにして設けられたバネ14と、タペット21、プランジャー13およびバネ14を収容するハウジング15とを備えている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
A
タペット21、プランジャー13およびバネ14は、ハウジング15に設けられたガイド穴16内に収容されるようにして配置される。タペット21は、ガイド穴16の内径面16aで、図1中の上下方向、すなわち、図1中の矢印Iの方向またはその逆の方向に案内される。
The
カムシャフト12とタペット21とは、カム12aの外径面12bと、タペット21に含まれるころ軸受31の外輪32の外径面32aとが当接するように配置される。プランジャー13の一方端部13aは、タペット21に含まれるケース23に設けられた中間底23cと当接するように配置される。バネ14は、その一方端部が中間底23cの下方側に設けられたバネ座17と当接するように配置される。
The camshaft 12 and the
バネ14は下方向、すなわち、図1中の矢印Iで示す方向と逆の方向に弾性力を有する。タペット21は、バネ14の弾性力によりプランジャー13を介して、上方向、すなわち、図1中の矢印Iで示す方向に付勢されている。
The
カムシャフト12の回転運動、バネ14の付勢、およびガイド穴16の内径面16aの案内等により、タペット21およびプランジャー13は、上下方向、すなわち、図1中の矢印Iの方向またはその逆の方向に往復直線運動を行なう。ここでいう往復直線運動は、図1中の矢印Iの方向またはその逆の方向への運動である。カムシャフト12が高速で回転すると、このタペット21およびプランジャー13の往復直線運動の速度も速くなる。
The
高圧室は、プランジャー13の図示しない他方端部側に配置される。プランジャー13の往復直線運動により、高圧室内に供給された燃料の高圧化を図ることができる。
The high pressure chamber is disposed on the other end side (not shown) of the
次に、この発明の一実施形態に係るタペット21の構成について説明する。タペット21は、シャフト22と、シャフト22の外径側に配置され、シャフト22上に回転可能に支持されたころ軸受31と、シャフト22およびころ軸受31を収容するケース23とを備える。
Next, the configuration of the
ケース23は、円筒状の周壁23aと、上下方向の空間を仕切るように周壁23aの内径面23bの途中位置に設けられた中間底23cとを備える。ケース23のうち、中間底23cの部分が、プランジャー13と当接する。周壁23aおよび中間底23cは、所定の肉厚を有する。
The
周壁23aの一方端側には、図3に示すように、シャフト22を支持する一対の支持孔23d、23eが設けられている。この一対の支持孔23d、23eにシャフト22を挿入するようにして、シャフト22を配置する。シャフト22の外径側には、ころ軸受31が配置される。このようにして、ケース23は、中間底23cから周壁23aの一方端側に向かう空間23fで、シャフト22およびころ軸受31を収容する。
As shown in FIG. 3, a pair of support holes 23 d and 23 e that support the
シャフト22は、中空に形成され、シャフト22の端面の外周縁部をかしめ固定することにより、前記支持孔23d、23eに固定されている。符号22aは、かしめ部分を示している。シャフト22を中空にすることにより、中実のシャフトを使用する場合よりも軽量化が図れる。
The
中間底23cから周壁23aの他方端側に向かう空間23gには、プランジャー13の一部が収容される。具体的には、プランジャー13の一方端部13aが中間底23cの径方向の中央部分に当接するようにして配置され、プランジャー13の一方端部13aが収容される。なお、バネ14の一方端部についても、空間23g内に収容される。
A part of the
中間底23cには、その厚み方向に貫通する4つの油孔25が設けられている(図7参照)。4つの油孔25は、プランジャー13の一方端部13aと中間底23cとの当接部分を避けるようにして設けられている。この油孔25を利用して、空間23fおよび空間23g間において、タペット21に供給される潤滑油を通油させることができる。
The
ケース23には、図2に示すように、周壁23aの外径面23hから内径面23bまで貫通する凹部としての取付け孔23iが設けられている。この取付け孔23iには、その一部が外径面23hから突出するように回り止めピン24が嵌合されている。回り止めピン24は、ガイド穴16内に配置されたタペット21の位置決めを行なう。すなわち、タペット21は、ケース23の位置決めを行なう回り止めピン24を備える。
As shown in FIG. 2, the
回り止めピン24は、中空構造で、ガイド穴16の内径面に形成した凹溝16bに収容される半円筒部24bと、ケース23の取付け孔23iに圧入される取付け脚部24aとからなり、鋼板を曲げ加工して形成している。
The
上記半円筒部24bの付け根部分は、対向する取付け脚部24a間の幅よりも広く鍔形状に形成され、回り止めピン24がケース23の取付け孔23i内に落ち込まないようにしている。
The base portion of the
また、回り止めピン24の取付け脚部24aは、取付け孔23iに圧入されているが、より確実に回り止めピン24の脱落を防止するために、取付け脚部24aの先端に図10に示すようにカエリ24cを設けることが好ましい。
Further, although the mounting
ハウジング15のガイド穴16の内径面16aには、内径面16aから凹むように図1中の矢印Iの方向に延びる凹溝16bが設けられている。タペット21のガイド穴16への収容時には、回り止めピン24の突出した半円筒部24bを、この凹溝16bに嵌合させる。これにより、ガイド穴16内におけるケース23、引いてはタペット21の周方向の位置決めを行なう。これにより、ガイド穴16内におけるタペット21の周方向への回転を防止している。
A
タペット21は、回り止めピン24がガイド穴16の凹溝16bに収容されて、上下動するが、上下動する際に、図11に示すように、タペット21がガイド穴16内で傾くことがある。
The
そうすると、回り止めピン24もガイド穴16の凹溝16bに対して傾くため、
回り止めピン24の端部(角部)がガイド穴16の凹溝16と接触し、ガイド穴16の凹溝16bを摩耗させる懸念がある。
Then, since the
There is a concern that the end portion (corner portion) of the
このため、図12、図13に示すように、回り止めピン24の外周面にクラウニングを設けることにより、タペット21が傾いた際にも、ガイド穴16の凹溝16bと回り止めの端部(角部)が接触することを抑制し、ガイド穴16の凹溝16bの摩耗を防止することができる。
For this reason, as shown in FIGS. 12 and 13, by providing a crowning on the outer peripheral surface of the
図12は、回り止めピン24の外周面の中央部にストレート部を残して両端だけをクラウニング加工した例であり、図13は、外周面の全体をクラウニング加工した例である。
FIG. 12 is an example in which only the both ends are crowned while leaving a straight portion at the center of the outer peripheral surface of the
クラウニング加工は、プレス加工時に同時に設けてもよいし、機械加工等の後加工で設けてもよい。 The crowning process may be provided at the same time as the pressing process, or may be provided by post-processing such as machining.
次に、タペット21に含まれるころ軸受31の構成について説明する。図14は、図2中の二点鎖線のXIVで示す部分の拡大図である。図14中の一点鎖線で、ころピッチ円31aを示している。図15は、図14に示す矢印XVの方向からころ軸受31の一部を見た図である。図16は、ころ軸受31の一部を示す断面図であり、図14中のXVI−XVI断面である。ころ軸受31は、外輪32と、外輪32とシャフト22との間に配置される複数のころ33と、複数のころ33を保持する保持器34とを備える。
Next, the configuration of the
保持器34は、一対の環状部34a、34bと、ころ33を収容するポケット34cを形成するように一対の環状部34a、34bを連結する複数の柱部34dとを含む。柱部34dは、軸方向、すなわち、図15で示す断面において、紙面表裏方向に真直ぐに延びる形状である。
The
保持器34は、ころ33と同様に、外輪32とシャフト22との間に配置される。複数のころ33は、保持器34に設けられた各ポケット34cにそれぞれ収容され、保持される。保持器34は、外径案内、すなわち、保持器34の外径側に配置される外輪32の内径面32bと保持器34の外径面34eとが径方向で接触するよう構成されている。また、保持器34には、外径面34eからその内方側に凹むように油溝34fが設けられている。油溝34fは、柱部34dの中央に設けられており、周方向に延びる形状である。
Similar to the
カムシャフト12の回転運動により、ころ軸受31の構成部材である外輪32およびころ33も回転する。カムシャフト12が高速で回転すると、ころ33の回転も速くなる。ここで、タペット21の構成部材であるころ軸受31において、高速回転時におけるころ軸受31内でのころ33の位置を保持器34によって安定させることができる。そうすると、ころ33のスキューを抑制して、ころ軸受31の横走りを防止することができる。したがって、高速回転時におけるころ軸受31の潤滑不良、およびころ軸受31の摩耗のおそれを少なくすることができる。すなわち、このようなポンプ用タペットは、安価に製造することができると共に、長寿命化を図ることができる。
Due to the rotational movement of the camshaft 12, the
また、このような高圧ポンプ11は、高速回転時におけるころ軸受31の潤滑不良、およびころ軸受31の摩耗のおそれを少なくすることができるタペット21を含むため、安価に製造することができると共に、短時間でより安定して燃料を高圧化することができる。
Moreover, since such a high-
ここで、保持器34は、外径案内であって、保持器34の外径面34eに、その表面から内方側に凹んだ油溝34fが設けられているため、保持器34と外輪32とを接触させて、保持器34の径方向の位置を安定させることができる。また、保持器34の内径面34gとシャフト22の外径面22aの通油性を向上させると共に保持器34の外径面34eと外輪32の内径面32bとの間の潤滑性を向上させ、保持器34と外輪32との摩耗を抑制することができる。したがって、保持器34、ころ33、外輪32およびシャフト22の長寿命化を図ることができる。なお、油溝は、軸方向に傾きを持って延びるように設けてもよいし、湾曲して延びるように設けてもよい。また、油溝は、複数設けられていてもよい。
Here, the
なお、保持器34は、内径案内であって、保持器34の内径面34gに、油溝が設けられるようにしてもよい。こうすることにより、保持器34とシャフト22とを接触させて、保持器34の径方向の位置を安定させることができる。また、保持器34の外径面34eと外輪32の内径面32bの通油性を向上させると共に保持器34の内径面34gとシャフト22の外径面22aとの間の潤滑性を向上させ、保持器34とシャフト22との摩耗を抑制することができる。したがって、保持器34、ころ33、外輪32およびシャフト22の長寿命化を図ることができる。
The
ころ軸受31に備えられる保持器34については、樹脂製にしても良い。こうすることにより、保持器34自体を軽量にすることができ、総じてタペット21の重量を軽くすることができる。したがって、往復直線運動に要する力、ここでは、タペット21の上下方向の動きに要する力を軽減することができる。また、保持器34を樹脂製とすると、射出成形等により製造することが可能であるため、大量生産が容易となり、安価に製造することができる。保持器34の材質としては、例えば、ナイロン66やナイロン46、ポリフェニレンスルフィド(PPS)やポリエーテルエーテルケトン(PEEK)等が挙げられる。なお、必要に応じて、樹脂に炭素繊維やガラス繊維、カーボンブラック等を充填することにしてもよい。
The
なお、図15において、ポケット34cに収容されたころ33の転動面33aと柱部34dの側壁面34hとのすき間の寸法については、理解を容易にする観点から、誇張して大きく図示している。
In FIG. 15, the dimension of the clearance between the rolling
なお、前記したタペットを構成するころおよびシャフトは、鋼製部材、例えば、SUJ2やSCM420(いずれもJIS規格)等を鍛造、切削等することにより製造される。 In addition, the roller and shaft which comprise the above-mentioned tappet are manufactured by forging, cutting, etc. of steel members, for example, SUJ2 and SCM420 (all are JIS standards).
ここで、前記の実施の形態においては、回り止めピンを嵌合する取付け孔23iは、ケース23の内径面から外径面まで貫通する取付け孔とすることとしたが、これに限らず、取付け孔23iは、ケース23の内径面から外径面まで貫通していなくともよい。
Here, in the above-described embodiment, the mounting
なお、前記の実施の形態においては、保持器は、一対の環状部と、複数の柱部とを含むこととしたが、これに限らず、一体型ではなく複数の部材に分割されており、ころの間に配置される間座型の保持器であってもよい。 In the above-described embodiment, the cage includes a pair of annular portions and a plurality of pillar portions, but is not limited thereto, and is divided into a plurality of members instead of an integrated type, A spacer-type cage disposed between the rollers may be used.
また、前記の実施の形態において、柱部は、軸方向に真直ぐに延びる形状としたが、これに限らず、柱部が径方向に折曲げられていてもよく、例えば、V型保持器やM型保持器のような形状であってもよい。さらに、柱部の側壁面に、ころの径方向の脱落を防止するころ止め部を設けることとしてもよい。 Moreover, in the said embodiment, although the pillar part was made into the shape extended straightly to an axial direction, it is not restricted to this, For example, the pillar part may be bent by radial direction, for example, a V-type holder, It may be shaped like an M-type cage. Furthermore, it is good also as providing the roller stop part which prevents the fall-off | omission of the roller of the radial direction on the side wall surface of a pillar part.
なお、前記の実施の形態においては、ころ軸受は、複数のころを保持する保持器を備える構成としたが、これに限らず、ころ軸受が保持器を備えない構成、すなわち、総ころ形式のころ軸受についても適用される。 In the above-described embodiment, the roller bearing is configured to include a cage that holds a plurality of rollers. However, the configuration is not limited thereto, that is, a configuration in which the roller bearing does not include a cage, that is, a full-roller type. The same applies to roller bearings.
以上の実施形態は、シャフト22の外径側にころ軸受31を設けたタペット21であるが、図17及び図18に示す実施形態は、転動体を省略し、シャフト22の外径側に外輪32aを回転可能に直接設けたタペット21の例であり、前記の実施形態と共通する部分は同一符号を付して説明を省略する。
The above embodiment is the
以上、図面を参照してこの発明の実施形態を説明したが、この発明は、図示した実施形態のものに限定されない。図示した実施形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described with reference to drawings, this invention is not limited to the thing of embodiment shown in figure. Various modifications and variations can be made to the illustrated embodiment within the same range or equivalent range as the present invention.
この発明に係るタペットは、自動車等のエンジンに燃料を供給する高圧ポンプに含まれ、自動車用部品として、有効に利用される。 The tappet according to the present invention is included in a high-pressure pump that supplies fuel to an engine such as an automobile, and is effectively used as a part for an automobile.
11 高圧ポンプ
12 カムシャフト
12a カム
13 プランジャー
13a 一方端部
15 ハウジング
16 ガイド穴
16a 内径面
16b 凹溝
21 タペット
22 シャフト
23 ケース
23a 周壁
23c 中間底
23i 取付け孔
24 回り止めピン
24a 取付け脚部
24b 半円筒部
24c カエリ
31 ころ軸受
32 外輪
33 ころ
11 High Pressure Pump 12
Claims (7)
シャフトと、シャフトの外径側に配置され、シャフト上に回転可能に支持されたころ軸受と、シャフトおよびころ軸受を収容するケースとを備え、前記ケースの外面に、前記ハウジングのガイド穴の内径面に形成した凹溝に収容される回り止めピンを備え、この回り止めピンの取付け孔を前記ケースの周壁に設け、前記回り止めピンを中空構造にしたことを特徴とするポンプ用タペット。 A tappet for a pump that transmits a rotary motion of a camshaft provided with a cam to a pump plunger as a reciprocating linear motion, and performs a reciprocating linear motion in a guide hole of a housing together with the pump plunger,
A shaft, a roller bearing disposed on the outer diameter side of the shaft, and rotatably supported on the shaft; and a case that accommodates the shaft and the roller bearing; and an inner diameter of a guide hole of the housing on the outer surface of the case A pump tappet characterized by comprising a detent pin housed in a concave groove formed on the surface, a mounting hole for the detent pin being provided in the peripheral wall of the case, and the detent pin having a hollow structure.
An automobile or a motorcycle using the high-pressure fuel pump according to claim 6.
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