JP2019190391A - プロテクタ - Google Patents

Abstract

【課題】具備すべき強度の水準を高めてしまうことを抑制しながら強度を向上させることができ、樹脂製にすることによる軽量化の効果を十分に享受することができるプロテクタを提供する。【解決手段】樹脂製のプロテクタ１６０は、遮蔽壁１６６を有し、車載内燃機関の機関本体の外側に高圧燃料ポンプとともに取り付けられて遮蔽壁１６６によって高圧燃料ポンプを保護する。このプロテクタ１６０では、遮蔽壁１６６は、正面１６６ａにおける幅が、底板と接続している下端部において広がっており、下端部における幅Ｗ２が、下端部よりも上方における幅Ｗ１よりも広くなっている。【選択図】図６

Description

この発明は車載内燃機関の機関本体に、高圧燃料ポンプとともに取り付けられ、高圧燃料ポンプを保護するプロテクタに関するものである。

車両が衝突した際には、エンジンルームの変形に伴って車両に搭載されている内燃機関も移動する。プロテクタはその際に、高圧燃料ポンプの周囲に存在する車両構成部品に当接し、高圧燃料ポンプと車両構成部品との衝突を抑制する。

特許文献１には、高圧燃料ポンプを備える車載内燃機関に取り付けられ、高圧燃料ポンプを保護するプロテクタが開示されている。このプロテクタは、高圧燃料ポンプを取り囲む鐙形の遮蔽壁を備える部材である。特許文献１には、プロテクタが、鋼や、アルミニウム又は炭素繊維強化樹脂のような繊維結合材からなっていてもよいことが記載されている。

特開２００８−３２００４号公報

ところで、金属で構成していたプロテクタを、軽量化のために樹脂製のプロテクタに変更する場合には、材質の変更に伴う剛性の低下の懸念があり、プロテクタとして必要な強度を確保するための設計変更が必要になる。

以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
上記課題を解決するためのプロテクタは、底板及び同底板から立ち上がっている遮蔽壁を有し、車載内燃機関の機関本体の外側に高圧燃料ポンプとともに取り付けられて前記遮蔽壁によって前記高圧燃料ポンプを保護する樹脂製のプロテクタである。このプロテクタでは、前記遮蔽壁は、同遮蔽壁の正面における幅が、前記底板と接続している下端部において広がっており、前記下端部における幅が前記下端部よりも上方における幅よりも広くなっている。

遮蔽壁の幅を広くすれば、車両構成部品との衝突による応力が分散しやすくなるため、プロテクタの強度の向上を図ることができる。しかし、遮蔽壁の幅を広げることによって、遮蔽壁が拡大すると、衝突時に荷重を受ける範囲が広がるため、プロテクタ全体として受ける荷重が大きくなってしまうこともある。つまり、プロテクタとして具備すべき強度の水準が高くなってしまい、さらなる補強が必要になり、結果として、樹脂を用いてプロテクタを構成することによる軽量化の効果を十分に享受できない虞がある。

これに対して、上記構成では、底板と接続している下端部において遮蔽壁の幅を広げ、下端部における幅を下端部よりも上方における幅よりも広くしている。すなわち、遮蔽壁に荷重が作用した際に応力が生じやすい下端部の幅を選択的に広げている。そのため、遮蔽壁の全体の幅を広くする場合と比較して車両構成部品が当接する部分を拡大させずに強度を向上させることができる。したがって、荷重を受ける範囲を広げて具備すべき強度の水準を高めてしまうことを抑制しながら強度を向上させることができるため、樹脂製にすることによる軽量化の効果を十分に享受することができるようになる。

内燃機関における高圧燃料ポンプ及びプロテクタの搭載位置を示す模式図。 高圧燃料ポンプ及びプロテクタの上面図。 図２における３−３線矢視断面図。 プロテクタの上面図。 図２における白抜き矢印の方向から見た高圧燃料ポンプ及びプロテクタの側面図。 プロテクタの正面図。 比較例のプロテクタの上面図。 比較例のプロテクタの正面図。

以下、プロテクタの一実施形態について、図面を参照して説明する。
図１に示されているように、内燃機関１００のシリンダブロック３０の下部には、クランクケース２０が連結されている。クランクケース２０の下端には、オイルパン１０が取り付けられている。また、シリンダブロック３０の上端には、シリンダヘッド４０が取り付けられている。シリンダヘッド４０の上端には、カムハウジング５０が取り付けられている。そして、カムハウジング５０の上端には、シリンダヘッドカバー６０が取り付けられている。これらオイルパン１０、クランクケース２０、シリンダブロック３０、シリンダヘッド４０、カムハウジング５０及びシリンダヘッドカバー６０を組み合わせて機関本体が構成されている。

機関本体の上部には、高圧燃料ポンプ９０がプロテクタ１６０とともに取り付けられている。すなわち、高圧燃料ポンプ９０は、シリンダヘッドカバー６０の上部に位置している。高圧燃料ポンプ９０は燃料供給配管１３０を通じて供給された燃料を圧縮して高圧燃料配管１５０を通じて筒内燃料噴射弁に供給する。

カムハウジング５０内には、吸気カムシャフト１２０と排気カムシャフト１１０が収容されている。高圧燃料ポンプ９０は、排気カムシャフト１１０によって駆動されるプランジャポンプであり、排気カムシャフト１１０の上方に取り付けられている。

図１は、車両に搭載された状態の内燃機関１００の姿勢を示している。なお、図１では図面左側が車両前方であり、図面右側が車両後方である。内燃機関１００は、上方ほど車両後方側に位置するように、上部を車両後方側に傾けた状態で車両に搭載される。車両に搭載された状態において、高圧燃料ポンプ９０の車両後方側には、二点鎖線で示されているように車体を構成する車両構成部品の１つであるカウルトップパネル２００が存在している。

車両が前方から衝突した場合には、衝突による車両前部の変形、すなわち内燃機関１００が収容されているエンジンルームの変形に伴い、内燃機関１００が車両後方側に移動する。プロテクタ１６０はその際にカウルトップパネル２００に当接し、高圧燃料ポンプ９０とカウルトップパネル２００との衝突を抑制する。すなわち、プロテクタ１６０は、高圧燃料ポンプ９０を保護するために設けられている。

図２に示されているように、燃料供給配管１３０は高圧燃料ポンプ９０の手前で高圧燃料ポンプ９０に通じる配管と低圧燃料配管１４０とに分岐しており、高圧燃料ポンプ９０に供給されなかった燃料は低圧燃料配管１４０を通じてポート燃料噴射弁に供給される。

図２〜図５に示されているように、プロテクタ１６０は、底板１６１と底板１６１から立ち上がっている遮蔽壁１６６とを有している。
図４に示されているように、底板１６１には貫通孔１６２が設けられている。そして、図３に示されているように、高圧燃料ポンプ９０のプランジャ９１はこの貫通孔１６２を通じてカムハウジング５０内に挿入されている。

なお、図３に示されているように、カムハウジング５０は、金属製のカムキャップ７０を含んでいる。カムハウジング５０では、排気カムシャフト１１０に上方から被せられたカムキャップ７０によって排気カムシャフト１１０が回転可能に支持されている。

排気カムシャフト１１０には高圧燃料ポンプ９０を駆動するカム１１１が設けられている。カム１１１には高圧燃料ポンプ９０のリフタ９２に設けられたローラ９３が当接している。カムキャップ７０には、リフタ９２を収容し、リフタ９２の上下動をガイドするリフタガイド９４が嵌め込まれている。プランジャ９１の先端はリフタ９２に取り付けられており、プランジャ９１及びリフタ９２はスプリング９５によってカム１１１側に押し下げられている。

シリンダヘッドカバー６０は、カムキャップ７０の上面が露出するように開口しており、プロテクタ１６０及び高圧燃料ポンプ９０は、この開口を塞ぐように取り付けられている。なお、シリンダヘッドカバー６０とカムハウジング５０とのシール部には第１オイルシール６１が嵌め込まれており、プロテクタ１６０の底板１６１とシリンダヘッドカバー６０とのシール部には第２オイルシール６２が嵌め込まれている。

プロテクタ１６０は、炭素繊維強化樹脂で構成された樹脂成形部品である。図３及び図４に示されているように、底板１６１には２つの金属製のカラー１６３が埋め込まれている。このプロテクタ１６０では、インサート成形によってこうした構成を実現している。

図３に示されているように、プロテクタ１６０は、カムキャップ７０の上面に嵌め込まれた２つの筒状のリテーナ１７０を２つのカラー１６３に各々挿通させて位置合わせを行った状態でボルト１８０で高圧燃料ポンプ９０とともにカムキャップ７０の取付座面に締結されている。より詳しくは、プロテクタ１６０は、高圧燃料ポンプ９０のカバー９６に設けられているフランジ９７とカムキャップ７０に設けられている取付座面との間に底板１６１を挟み、フランジ９７を底板１６１とともにカムキャップ７０の取付座面にボルト１８０で締結することによって固定されている。これにより、高圧燃料ポンプ９０は、燃料室を取り囲んでいるカバー９６に設けられているフランジ９７とカムキャップ７０との間に樹脂製のプロテクタ１６０を挟んだ状態で、機関本体の外側に締結されている。

なお、図３に示されているようにカラー１６３の直径はボルト１８０の頭部の直径よりも僅かに大きい程度になっている。
図２及び図４に示されているようにプロテクタ１６０の遮蔽壁１６６は、プロテクタ１６０の車両後方側の端部に位置している。遮蔽壁１６６では、カウルトップパネル２００と対向する平坦な面が正面１６６ａになっている。

図４に示されているように、遮蔽壁１６６における正面１６６ａとは反対側の面である背面１６６ｂには、遮蔽壁１６６を支持して補強する第１支持壁１６７及び第２支持壁１６８が繋がっている。第１支持壁１６７及び第２支持壁１６８は、遮蔽壁１６６の両端から車両前方側に延びている。なお、第１支持壁１６７及び第２支持壁１６８も遮蔽壁１６６と同様に下端部が底板１６１に繋がっており、底板１６１から立ち上がっている。

第１支持壁１６７は、遮蔽壁１６６及び底板１６１に対してほぼ垂直になっているが、図１に示されているように、高圧燃料ポンプ９０との干渉を避けるために、車両前方側ほど低くなっている。

図４に示されているように、第２支持壁１６８は、底板１６１に対しては垂直であるが、遮蔽壁１６６に対しては斜めに延びている。より詳しくは、第２支持壁１６８は、車両前方側ほど第１支持壁１６７から離れるように、遮蔽壁１６６に対して斜めに延びている。なお、第２支持壁１６８は、第１支持壁１６７と比較してその厚さが厚くなっている。また、図５に示されているように、第２支持壁１６８は高圧燃料配管１５０との干渉を避けるように、車両前方側において低くなっている。

図６に示されているように、遮蔽壁１６６は、正面１６６ａにおける幅が、底板１６１と接続している下端部において広がっており、下端部における幅Ｗ２が下端部よりも上方における幅Ｗ１よりも広くなっている。なお、図６では、底板１６１の上面の高さを二点鎖線で示している。すなわち、プロテクタ１６０における二点鎖線よりも上方の部分が、遮蔽壁１６６、第１支持壁１６７及び第２支持壁１６８である。

また、ここでは、図４及び図６に示されている正面１６６ａと第１支持壁１６７の外側面１６７ａとが接続する稜線Ｌが湾曲して、上下方向における部位の違いに対する正面１６６ａの幅の変化率が大きくなっている部分、及びその部分よりも底板１６１側の部分を下端部としている。また、第１支持壁１６７の外側面１６７ａは、この稜線Ｌに沿って湾曲した形状をなしている。

そのため、図４に示されているように、第１支持壁１６７は、下端部において外側に広がっており、下端部における厚さＴｈ２が、上端部における厚さＴｈ１よりも厚くなっている。

なお、第２支持壁１６８の厚さＴｈ３は、第１支持壁１６７の下端部における厚さＴｈ２よりもさらに厚くなっている。
図２に示されているように、プロテクタ１６０は、上記のように構成されている遮蔽壁１６６、第１支持壁１６７及び第２支持壁１６８により、高圧燃料ポンプ９０のカバー９６を取り囲んでいる。プロテクタ１６０では、第１支持壁１６７及び第２支持壁１６８が設けられていることにより、遮蔽壁１６６の車両前後方向への変形が抑制されており、強度が高められている。

本実施形態の作用について説明する。
車両が前方から衝突し、車両前部が車両後方に向かって変形した場合、車両前部の変形に伴って内燃機関１００が車両後方に移動する。内燃機関１００では、高圧燃料ポンプ９０の車両後方側にプロテクタ１６０の遮蔽壁１６６が設けられている。そのため、内燃機関１００が車両後方に移動した際には、遮蔽壁１６６がカウルトップパネル２００に当接し、高圧燃料ポンプ９０とカウルトップパネル２００が衝突することを防ぐ。すなわち、高圧燃料ポンプ９０はプロテクタ１６０によって保護され、高圧燃料ポンプ９０が直接カウルトップパネル２００に衝突してしまうことが抑制される。

ここで、比較例として鋳鉄製のプロテクタと比較しながら、この実施形態のプロテクタ１６０の作用についてさらに詳しく説明する。
図７に示されているように、鋳鉄製のプロテクタ２６０も、プロテクタ１６０と同様に底板２６１と底板２６１から立ち上がっている遮蔽壁２６６とを有している。底板２６１には高圧燃料ポンプ９０のプランジャ９１が挿通する貫通孔２６２が設けられている。

プロテクタ２６０の遮蔽壁２６６は、プロテクタ２６０の車両後方側の端部に位置している。遮蔽壁２６６では、カウルトップパネル２００と対向する平坦な面が正面２６６ａになっている。遮蔽壁２６６における背面２６６ｂには、遮蔽壁２６６を支持して補強する第１支持壁２６７及び第２支持壁２６８が繋がっている。第１支持壁２６７及び第２支持壁２６８は、遮蔽壁２６６の両端から車両前方側に延びている。なお、第１支持壁２６７及び第２支持壁２６８も遮蔽壁２６６と同様に下端部が底板２６１に繋がっている。

このプロテクタ２６０では、プロテクタ１６０とは異なり、第１支持壁２６７と第２支持壁２６８とが対称な形状をなしている。つまり、第１支持壁２６７及び第２支持壁２６８は、いずれも、遮蔽壁２６６及び底板２６１に対してほぼ垂直になっている。そして、第１支持壁２６７及び第２支持壁２６８は、いずれも、高圧燃料ポンプ９０との干渉を避けるために、車両前方側ほど低くなっている。また、第１支持壁２６７の厚さと第２支持壁２６８の厚さは、いずれも厚さＴｈ４であり、プロテクタ１６０における第１支持壁１６７の厚さＴｈ１とほぼ等しくなっている。

図８に示されているように、遮蔽壁２６６は、正面２６６ａにおける幅が、いずれの部分においても一定であり、その幅は、プロテクタ１６０における遮蔽壁１６６の正面１６６ａにおける幅Ｗ１と等しくなっている。なお、図８では、底板２６１の上面の高さを二点鎖線で示している。すなわち、プロテクタ２６０における二点鎖線よりも上方の部分が、遮蔽壁２６６、第１支持壁２６７及び第２支持壁２６８である。

比較例のプロテクタ２６０は従来から用いられていた鋳鉄製のプロテクタであり、本実施形態のプロテクタ１６０は、内燃機関１００の軽量化を図るために、素材を炭素繊維強化樹脂に変更したものである。すなわち、プロテクタ１６０は、プロテクタ２６０が具備していた強度を確保したまま軽量化を実現するための設計変更を施したプロテクタである。

プロテクタ１６０の設計にあたっては、遮蔽壁１６６の正面１６６ａにおける上部の幅を、プロテクタ２６０における幅Ｗ１と揃えて、遮蔽壁１６６におけるカウルトップパネル２００と当接する部分の幅を拡大させないように配慮している。これは、素材の変更に伴う強度の低下を補うために、カウルトップパネル２００と当接する部分を拡大してしまうと、衝突時に荷重を受ける範囲が広がるため、プロテクタ全体として受ける荷重が大きくなってしまうことを考慮した設計である。つまり、カウルトップパネル２００と当接する部分を拡大してしまうと、プロテクタとして具備すべき強度の水準が高くなってしまい、さらなる補強が必要になる。その結果、炭素繊維強化樹脂を用いてプロテクタを構成することによる軽量化の効果を十分に享受できない虞がある。

そこで、プロテクタ１６０では、底板１６１と接続している下端部において遮蔽壁１６６の幅を広げ、下端部における幅Ｗ２を下端部よりも上方における幅Ｗ１よりも広くしている。すなわち、遮蔽壁１６６に荷重が作用した際に応力が生じやすい下端部の幅を選択的に広げている。これにより、カウルトップパネル２００が当接する部分を拡大させずに強度を向上させている。

また、プロテクタ１６０では、第１支持壁１６７における下端部の厚さＴｈ２を、上端部の厚さＴｈ１よりも厚くしている。これにより、プロテクタ１６０では、第１支持壁１６７における下端部の厚さＴｈ２が、プロテクタ２６０の第１支持壁２６７における厚さＴｈ４よりも厚くなっており、遮蔽壁１６６を支持する第１支持壁１６７の下端部が補強されている。

さらに、プロテクタ１６０では、第２支持壁１６８を、遮蔽壁１６６に対して車両前方側ほど第１支持壁１６７から離れるように斜めに延ばしている。これにより、遮蔽壁１６６の幅の拡大を抑制しながらも、第２支持壁１６８の厚さを厚さＴｈ３まで厚くすることを実現している。

なお、図８に示されているように、第２支持壁２６８が第１支持壁２６７と平行になっている構成を採用したまま、第２支持壁１６８の厚さを厚さＴｈ３まで厚くする場合には、高圧燃料ポンプ９０のカバー９６と第２支持壁１６８との干渉を避けるために、遮蔽壁１６６を図８における上方に延ばし、遮蔽壁１６６の幅を拡大せざるを得なくなる。

本実施形態のプロテクタ１６０の効果について説明する。
（１）遮蔽壁１６６に荷重が作用した際に応力が生じやすい遮蔽壁１６６の下端部の幅を選択的に広げている。そのため、遮蔽壁１６６の全体の幅を広くする場合と比較してカウルトップパネル２００が当接する部分を拡大させずに強度を向上させることができる。したがって、荷重を受ける範囲を広げて具備すべき強度の水準を高めてしまうことを抑制しながら強度を向上させることができるため、樹脂製にすることによる軽量化の効果を十分に享受することができる。

（２）第１支持壁１６７における応力が集中しやすい下端部を選択的に補強して、遮蔽壁１６６を支持する第１支持壁１６７の変形を抑制している。そのため、重量の増大を抑制しながら強度を確保できる。

（３）第２支持壁１６８を、車両前方側ほど第１支持壁１６７から離れるように斜めに配置することにより、高圧燃料ポンプ９０のカバー９６との干渉を避けながら、第２支持壁１６８の厚みの増大を実現している。そのため、遮蔽壁１６６の幅の拡大を抑制しながら、プロテクタ１６０の強度を確保できる。

本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・プロテクタ１６０は必ずしもカウルトップパネル２００との衝突から高圧燃料ポンプ９０を保護するものに限らない。車両における部品のレイアウトによって高圧燃料ポンプ９０に衝突する可能性のある部品は異なるため、プロテクタ１６０は衝突する可能性のある部品との間に遮蔽壁１６６を備えたものであればよい。

・第１支持壁１６７や第２支持壁１６８の形状は必ずしも上記の例と同じでなくてもよい。少なくとも、遮蔽壁１６６の正面における幅が、下端部において広がっており、下端部における幅が下端部よりも上方における幅よりも広くなっている構成を採用すれば、荷重を受ける範囲を広げて具備すべき強度の水準を高めてしまうことを抑制しながら遮蔽壁１６６の強度を向上させることができる。例えば、第２支持壁１６８を設けずに遮蔽壁１６６を第１支持壁１６７のみによって支持するようにしてもよい。さらには、第１支持壁１６７も設けない構成にしてもよい。

・高圧燃料ポンプ９０が排気カムシャフト１１０によって駆動されるプランジャポンプである例を示したが、プランジャポンプに限らない。また、高圧燃料ポンプ９０は吸気カムシャフト１２０によって駆動されるものであってもよい。また、高圧燃料ポンプ９０は、カムシャフトによって駆動されるものに限らず、クランクシャフトに連結され、クランクシャフトによって駆動されるものであってもよい。また、高圧燃料ポンプ９０は、プランジャ９１を駆動する電動のアクチュエータを内蔵した電動ポンプであってもよい。すなわち、高圧燃料ポンプ９０は電動のポンプであってもよい。この場合には、プロテクタ１６０にプランジャ９１を挿通させる貫通孔を設ける必要はなくなる。この場合には、高圧燃料ポンプ９０を取り付ける位置の自由度が高まるため、例えば、シリンダブロック３０に高圧燃料ポンプ９０を取り付けることもできる。

・プロテクタ１６０は、炭素繊維強化樹脂で構成されていなくてもよい。例えば、ガラス繊維によって強化されたガラス繊維強化樹脂で構成されていてもよい。また、必ずしも繊維強化樹脂で構成されていなくてもよい。

・金属製のカラー１６３を設けずに、プロテクタ１６０を構成するようにしてもよい。

１０…オイルパン、２０…クランクケース、３０…シリンダブロック、４０…シリンダヘッド、５０…カムハウジング、６０…シリンダヘッドカバー、６１…第１オイルシール、６２…第２オイルシール、７０…カムキャップ、９０…高圧燃料ポンプ、９１…プランジャ、９２…リフタ、９３…ローラ、９４…リフタガイド、９５…スプリング、９６…カバー、９７…フランジ、１００…内燃機関、１１０…排気カムシャフト、１１１…カム、１２０…吸気カムシャフト、１３０…燃料供給配管、１４０…低圧燃料配管、１５０…高圧燃料配管、１６０…プロテクタ、１６１…底板、１６２…貫通孔、１６３…カラー、１６６…遮蔽壁、１６６ａ…正面、１６６ｂ…背面、１６７…第１支持壁、１６７ａ…外側面、１６８…第２支持壁、１７０…リテーナ、１８０…ボルト、２００…カウルトップパネル、２６０…プロテクタ、２６１…底板、２６２…貫通孔、２６６…遮蔽壁、２６６ａ…正面、２６６ｂ…背面、２６７…第１支持壁、２６８…第２支持壁。

Claims (1)

1. 底板及び同底板から立ち上がっている遮蔽壁を有し、車載内燃機関の機関本体の外側に高圧燃料ポンプとともに取り付けられて前記遮蔽壁によって前記高圧燃料ポンプを保護する樹脂製のプロテクタであり、
   前記遮蔽壁は、同遮蔽壁の正面における幅が、前記底板と接続している下端部において広がっており、前記下端部における幅が前記下端部よりも上方における幅よりも広くなっている
   ことを特徴とするプロテクタ。