JP2016125460A - 高圧燃料ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】各部品の仕様を変更することなく、メーカ毎で異なるポンプ取付け高さに合わせて使用できる高圧燃料ポンプ１を提供する。
【解決手段】高圧燃料ポンプ１は、エンジンを製造する各メーカによってポンプ取付け面４ａからシャフト１２の回転中心までの軸方向距離（ポンプ取付け高さ）が異なる場合に、スプリング１４の仕様が同一となるようにスプリング１４のセット長を調整する調整部材１６を備えている。この調整部材１６は、例えば、ポンプハウジング３に形成されるガイド孔３ｃの底面とスプリング１４の一端側端面との間に配置され、標準となるポンプ取付け高さＬ１と高圧燃料ポンプ１を搭載するエンジンのポンプ取付け高さＬ２との寸法差（Ｌ２−Ｌ１）に合わせて軸方向寸法が調整される。
【選択図】図２

Description

本発明は、エンジンに直接搭載するタイプの高圧燃料ポンプに関する。

従来技術として特許文献１に開示される高圧燃料ポンプがある。
この高圧燃料ポンプは、エンジン側のシャフト（例えば、クランクシャフト、カムシャフト等）に設けられるカムによってプランジャを直接駆動するタイプであり、シリンダ内にプランジャを収容するポンプハウジングがエンジンブロック等のポンプ取付け面に支持されている。
プランジャは、シャフトの回転によりカムに駆動されてシリンダ内を往復動することで燃料の吸入および加圧を行う。このプランジャは、シリンダよりカム側へ突き出る一方の端部にロアシートが固定され、そのロアシートとポンプハウジングと間に配設されるスプリングの反力によってカム側へ付勢されている。

特開２００６−３２９１８０号公報

ところで、ポンプ取付け面からシャフトの回転中心までの距離（以下、ポンプ取付け高さと呼ぶ）は、エンジンを製造するメーカ側で設定される。このため、各メーカ毎にポンプ取付け高さが異なる場合は、そのポンプ取付け高さに合わせて高圧燃料ポンプの仕様を変更する必要が生じる。しかし、高圧燃料ポンプは、例えば２５０〜３００ＭＰａまで燃料を加圧するため、プランジャやスプリング等の強度設計が極めて重要であり、これらの部品寸法を各メーカ毎のポンプ取付け高さに合わせて変更することは容易ではない。また、プランジャやスプリング等の部品を共通化するために、スプリングの反ロアシート側の端部を受けるポンプハウジングの座の位置を変更することも考えられるが、この場合、ポンプハウジングのバリエーションが増加するためコスト増の要因となる。
本発明は、上記の課題を解決するために成されたものであり、その目的は、各部品の仕様を変更することなく、メーカ毎で異なるポンプ取付け高さに合わせて使用できる高圧燃料ポンプを提供することにある。

本発明は、エンジン側のポンプ取付け面に支持されるポンプハウジングと、このポンプハウジングのポンプ取付け面と直交する方向（以下、軸方向と呼ぶ）に延びて形成され、その軸方向の一端側に加圧室を構成する円筒孔と、エンジンに設けられて軸上にカムを有するシャフトの回転により、カムに駆動されて円筒孔内を往復動するプランジャと、ポンプハウジングに対してプランジャをカム側へ付勢するスプリングとを備え、プランジャが円筒孔内を他端側へ移動する際に加圧室に燃料を吸入し、その吸入した燃料をプランジャが円筒孔内を一端側へ移動する際に加圧して加圧室より吐出する高圧燃料ポンプであって、エンジンの機種によってポンプ取付け面からシャフトの回転中心までの軸方向距離が異なる場合に、スプリングの仕様が同一となるようにスプリングのセット長を調整する調整部材を備えることを特徴とする。

上記の構成によれば、調整部材を用いることでスプリングの仕様を変更することなくスプリングのセット長を調整できるので、ポンプハウジング、プランジャ、スプリング等の各部品を共通化できる。例えば、ポンプ取付け面からシャフトの回転中心までの軸方向距離（以下、ポンプ取付け高さと言う）の標準寸法を予め決めておき、ポンプ取付け高さが標準寸法より大きい場合に、その寸法差を調整部材により埋めることでスプリングの仕様を変えることなくセット長を調整できる。
この調整部材は、スプリングに対して軸方向の一端側と他端側の少なくとも一方に配置することができる。

実施例１に係る高圧燃料ポンプの断面図である。 （ａ）標準ポンプのエンジン搭載例を示す断面図、（ｂ）実施ポンプのエンジン搭載例を示す断面図である。 実施例２に係る高圧燃料ポンプの断面図である。 実施例３に係る高圧燃料ポンプの断面図である。 実施例４に係る高圧燃料ポンプの断面図である。 実施例５に係る高圧燃料ポンプの断面図である。

本発明を実施するための形態を以下の実施例により詳細に説明する。

〔実施例１〕
高圧燃料ポンプ１は、図１に示すように、内部にプランジャ２を組み込んだポンプハウジング３を備え、このポンプハウジング３に設けられるフランジ面３ａがエンジン側のポンプ取付け面４ａに支持されている。ポンプ取付け面４ａは、例えばエンジンブロック４に形成される。ポンプ取付け面４ａの内周側には、ポンプ取付け孔４ｂが円筒状に開口している。
ポンプハウジング３は、フランジ面３ａの内周縁より図示下方へ延びるハウジング筒部３ｂを有し、このハウジング筒部３ｂがシール部材（図示せず）を介してポンプ取付け孔４ｂの内周に液密に嵌合している。このポンプハウジング３には、フランジ面３ａと直交する方向（図示上下方向）に延びるシリンダ５が形成される。以下、図１に示す上下方向を軸方向と呼び、軸方向の図示上側を一端側、軸方向の図示下側を他端側と呼ぶ。

シリンダ５は、一端側に加圧室６を構成し、他端側がハウジング筒部３ｂの他端面に開口している。加圧室６には、吸入弁７によって開閉される吸入通路８と、吐出弁９によって開閉される吐出通路１０とが接続される。
吸入弁７は、例えばソレノイドの無通電時に開弁して吸入通路８を開き、ソレノイドの通電時に閉弁して吸入通路８を閉じる電磁弁によって構成される。
吐出弁９は、吐出通路１０に設けられる円錐状のシート面１０ａに着座した状態で吐出通路１０を閉じる弁体９ａと、この弁体９ａをシート面１０ａへ向けて付勢するスプリング９ｂとで構成され、加圧室６の燃料圧力が所定圧以上になると、スプリング９ｂの付勢力に抗して弁体９ａがシート面１０ａからリフトして吐出通路１０を開く。
シリンダ５内には、上記のプランジャ２が軸方向へ往復動可能に挿入される。

プランジャ２は、後述するタペット１１を介してエンジン側のシャフト１２に設けられるカム１３に駆動される。エンジン側のシャフト１２とは、軸上にカム１３を有するクランクシャフトあるいはバルブカムシャフト等である。
ハウジング筒部３ｂの他端面よりカム１３側へ突き出るプランジャ２の端部には、スプリング１４の座面を形成するロアシート１５が固定される。
スプリング１４は、圧縮コイルスプリングであり、ポンプハウジング３に形成されるガイド孔３ｃに一端側が収容されて、その一端側のスプリング端面が調整部材１６（後述する）に支持され、他端側のスプリング端面がロアシート１５に支持されている。
ガイド孔３ｃは、シリンダ５と同心状に形成され、ハウジング筒部３ｂの他端面から一端側へ軸方向に穿設されている。ガイド孔３ｃの内径側には、プランジャ２の外周を摺動自在に支持すると共に、プランジャ２とポンプハウジング３との間を液密にシールするシール部材１７が配置される。

タペット１１は、カム１３の外周面に当接するタペットローラ１１ａと、このタペットローラ１１ａを回転自在に支持するタペット軸１１ｂと、このタペット軸１１ｂの両端を支持する筒状のタペットボディ１１ｃより構成され、スプリング１４の反力を受けるロアシート１５がタペットボディ１１ｃに形成される段差面１１ｄに押し付けられている。このタペット１１は、カム１３の回転運動に追従してタペットローラ１１ａが回転しながら軸方向に移動することで、カム１３の回転運動を直線運動に変換してプランジャ２に伝達する働きを有する。
上述の調整部材１６は、エンジンを製造する各メーカあるいはエンジンの機種によってポンプ取付け面４ａからシャフト１２の回転中心までの軸方向距離（ポンプ取付け高さ）が異なる場合に、スプリング１４の仕様が同一となるようにスプリング１４のセット長を調整するための部材である。実施例１では、図１に示すように、ポンプハウジング３に形成されるガイド孔３ｃの底面（一端側の端面）とスプリング１４の一端側端面との間に調整部材１６を配置している。この調整部材１６は、例えば鉄製であり、所要の板厚（軸方向寸法）を有する鉄板を円環状にプレス成形することで容易に製造できる。

続いて、高圧燃料ポンプ１の作動を説明する。
なお、カム１３の回転運動に伴いプランジャ２がシリンダ５内を一端側へ移動した時の最大移動位置を上死点と呼び、シリンダ５内を他端側へ移動した時の最大移動位置を下死点と呼ぶ。
１）燃料の吸入行程
ソレノイドへの通電が停止している状態、つまり吸入弁７が開弁している状態でプランジャ２がシリンダ５内を上死点から下死点へ向かって移動すると、加圧室６の圧力低下に伴い、図示しない低圧ポンプより供給される燃料が吸入通路８を通って加圧室６に吸入される。

２）燃料の吐出行程
プランジャ２がシリンダ５内を下死点から上死点へ向かって移動する際、必要吐出量に応じてソレノイドに通電される。これにより、吸入弁７が閉弁して加圧室６内の燃料量が調整され、プランジャ２の移動に伴い加圧室６内の燃料が加圧されて燃料圧力が上昇する。加圧室６の燃料圧力が所定の圧力以上まで上昇して吐出弁９が開弁すると、加圧室６の燃料が吐出通路１０を通って吐出される。
高圧燃料ポンプ１より吐出される燃料は、例えばコモンレールに蓄圧され、そのコモンレールよりエンジンの各気筒に設けられるインジェクタへ供給される。

〔実施例１の作用および効果〕
実施例１の高圧燃料ポンプ１は、ポンプハウジング３に形成されるガイド孔３ｃの底面とスプリング１４の一端側端面との間に調整部材１６を配置しているので、エンジンを製造するメーカ毎にポンプ取付け高さが異なる場合でも、ポンプハウジング３を含む各部品の仕様を変更する必要はなく、部品の共通化を図ることができる。すなわち、実施例1の高圧燃料ポンプ１は、図２に示すように、標準となるポンプ取付け高さＬ１と比較して、適用されるエンジンのポンプ取付け高さＬ２が大きい場合に、その寸法差（Ｌ２−Ｌ１）を調整部材１６によって埋めることができる。なお、標準となるポンプ取付け高さＬ１とは、予め設定される最小のポンプ取付け高さを言う。よって、本発明は、各メーカのポンプ取付け高さＬ２が標準となるポンプ取付け高さＬ１より大きい場合に適用できる。

調整部材１６を用いて（Ｌ２−Ｌ１）の寸法差を埋めることにより、図２（ａ）に示す高圧燃料ポンプ（以下、標準ポンプ１Ａと呼ぶ）と、同図（ｂ）に示す高圧燃料ポンプ（以下、実施ポンプ１と呼ぶ）とで、互いのスプリング１４の仕様を変更することなく、セット長を同一に設定できる。また、スプリング１４のセット長を同一にできるので、ポンプハウジング３に形成されるガイド孔３ｃの深さを変える必要もない。これにより、標準ポンプ１Ａと実施ポンプ１とで、両者のポンプハウジング３を共通化できる。
また、実施ポンプ１は、標準ポンプ１Ａと比較して、ポンプハウジング３に形成されるガイド孔３ｃの深さが同一であり、且つスプリング１４のセット長も同一であるため、フランジ面３ａを基準として見た場合に、ロアシート１５の位置が調整部材１６の軸方向寸法分だけカム１３側へ移動している。よって、メーカ毎にポンプ取付け高さが異なる場合でも、ロアシート１５およびタペット１１の仕様を変更する必要はない。

さらに、プランジャ２は、ロアシート１５の位置がカム１３側へ移動する分、上死点および下死点の位置が同じくカム１３側へ移動するだけであり、プランジャ２の長さを変更する必要はない。
上記のように、標準となるポンプ取付け高さＬ１と、実施ポンプ１を搭載するエンジンのポンプ取付け高さＬ２とが異なる（Ｌ２＞Ｌ１）場合でも、その寸法差（Ｌ２−Ｌ１）を調整部材１６によって埋めることができるので、ポンプハウジング３を含む各部品（スプリング１４、プランジャ２、ロアシート１５、タペット１１等）の共通化を図ることができる。
また、調整部材１６は、例えば鉄板をプレス成形して容易に製造できるので、各メーカによって寸法差（Ｌ２−Ｌ１）が異なる場合でも、その寸法差に合わせて調整部材１６の軸方向寸法（鉄板の板厚）を適宜かつ容易に変更できる。

以下、本発明に係る他の実施例について説明する。
なお、実施例１と共通する部品および構成を示すものは、実施例１と同一の符号を付与して詳細な説明は省略する。
〔実施例２〕
実施例２は、図３に示すように、ポンプハウジング３のガイド孔３ｃに挿入されてスプリング１４の一端側端面を受けるアッパシート１８を有し、このアッパシート１８に調整部材１６の機能を持たせた事例である。この場合、アッパシート１８の軸方向厚さを、標準となるポンプ取付け高さＬ１と実施ポンプ１を搭載するエンジンのポンプ取付け高さＬ２との寸法差（Ｌ２−Ｌ１）に合わせて調整することにより、実施例１と同様の効果を得ることができる。

また、アッパシート１８は、スプリング１４の外径側を覆って軸方向に延びる円筒のガイド部１８ａを有し、このガイド部１８ａがポンプハウジング３のフランジ面３ａより図示下方へ延びて設けられる。これにより、高圧燃料ポンプ１をエンジンに搭載する際に、アッパシート１８のガイド部１８ａをポンプ取付け孔４ｂに嵌合してエンジンブロック４に取り付けることができる。この構成によれば、実施例１に記載したハウジング筒部３ｂ（図１参照）のガイド孔３ｃより外側部分（ポンプ取付け孔４ｂに嵌合する部分）を無くすことができるので、ガイド孔３ｃの加工を容易にできる利点もある。

〔実施例３〕
実施例３は、図４に示すように、アッパシート１８とスプリング１４の一端側端面との間に調整部材１６を配置した事例である。この場合、標準となるポンプ取付け高さＬ１と実施ポンプ１を搭載するエンジンのポンプ取付け高さＬ２との寸法差（Ｌ２−Ｌ１）に合わせて調整部材１６の軸方向寸法を調整することにより、実施例１と同様の効果を得ることができる。
また、アッパシート１８と調整部材１６とが別部品であり、アッパシート１８に調整部材１６の機能を持たせることはないので、アッパシート１８の仕様を共通化できる。

〔実施例４〕
実施例４は、図５に示すように、スプリング１４の他端側端面とロアシート１５との間に調整部材１６を配置した事例である。この事例では、スプリング１４に対する調整部材１６の位置が実施例１の構成と異なるだけであり、実施例１と同様の効果を得ることができる。

〔実施例５〕
実施例５は、図６に示すように、ロアシート１５とタペットボディ１１ｃの段差面１１ｄとの間に調整部材１６を配置した事例である。この事例も、実施例４と同じく、調整部材１６の位置が実施例１の構成と異なるだけであり、実施例１と同様の効果を得ることができる。

〔変形例〕
本発明の調整部材１６は、スプリング１４に対して軸方向の一端側と他端側の両方に分けて配置することもできる。

１ 高圧燃料ポンプ
２ プランジャ
３ ポンプハウジング
４ａ ポンプ取付け面
５ シリンダ（円筒孔）
６ 加圧室
１１ タペット
１２ シャフト
１３ カム
１４ スプリング
１５ ロアシート
１６ 調整部材
１８ アッパシート

Claims (7)

1. エンジン側のポンプ取付け面（４ａ）に支持されるポンプハウジング（３）と、
   このポンプハウジング（３）の前記ポンプ取付け面（４ａ）と直交する方向（以下、軸方向と呼ぶ）に延びて形成され、その軸方向の一端側に加圧室（６）を構成する円筒孔（５）と、
   前記エンジンに設けられて軸上にカム（１３）を有するシャフト（１２）の回転により、前記カム（１３）に駆動されて前記円筒孔（５）内を往復動するプランジャ（２）と、
   前記ポンプハウジング（３）に対して前記プランジャ（２）を前記カム（１３）側へ付勢するスプリング（１４）とを備え、
   前記プランジャ（２）が前記円筒孔（５）内を他端側へ移動する際に前記加圧室（６）に燃料を吸入し、その吸入した燃料を前記プランジャ（２）が前記円筒孔（５）内を一端側へ移動する際に加圧して前記加圧室（６）より吐出する高圧燃料ポンプ（１）であって、
   前記エンジンの機種によって前記ポンプ取付け面（４ａ）から前記シャフト（１２）の回転中心までの軸方向距離が異なる場合に、前記スプリング（１４）の仕様が同一となるように前記スプリング（１４）のセット長を調整する調整部材（１６）を備えることを特徴とする高圧燃料ポンプ。
2. 請求項１に記載した高圧燃料ポンプ（１）において、
   前記調整部材（１６）は、前記スプリング（１４）に対して軸方向の一端側と他端側の少なくとも一方に配置されることを特徴とする高圧燃料ポンプ。
3. 請求項１または２に記載した高圧燃料ポンプ（１）において、
   前記ポンプハウジング（３）と前記スプリング（１４）の一端側端面との間に前記調整部材（１６）が配置されることを特徴とする高圧燃料ポンプ。
4. 請求項３に記載した高圧燃料ポンプ（１）において、
   前記調整部材（１６）は、前記スプリング（１４）の一端側端面を受けるアッパシート（１８）によって形成されることを特徴とする高圧燃料ポンプ。
5. 請求項１または２に記載した高圧燃料ポンプ（１）において、
   前記ポンプハウジング（３）を背にして前記スプリング（１４）の一端側端面を受けるアッパシート（１８）を有し、このアッパシート（１８）と前記スプリング（１４）の一端側端面との間に前記調整部材（１６）が配置されることを特徴とする高圧燃料ポンプ。
6. 請求項１または２に記載した高圧燃料ポンプ（１）において、
   前記円筒孔（５）より軸方向の他端側へ突き出る前記プランジャ（２）の端部に固定されて前記スプリング（１４）の他端側端面を受けるロアシート（１５）を有し、このロアシート（１５）と前記スプリング（１４）の他端側端面との間に前記調整部材（１６）が配置されることを特徴とする高圧燃料ポンプ。
7. 請求項１または２に記載した高圧燃料ポンプ（１）において、
   前記円筒孔（５）より軸方向の他端側へ突き出る前記プランジャ（２）の端部に固定されて前記スプリング（１４）の他端側端面を受けるロアシート（１５）と、
   前記カム（１３）の回転運動を直線運動に変換して前記プランジャ（２）に伝達するタペット（１１）とを有し、
   このタペット（１１）は、前記カム（１３）に当接するタペットローラ（１１ａ）と、このタペットローラ（１１ａ）を回転自在に支持するタペットボディ（１１ｃ）とを有し、このタペットボディ（１１ｃ）と前記ロアシート（１５）との間に前記調整部材（１６）が配置されることを特徴とする高圧燃料ポンプ。

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