JP3700866B2 - 燃料噴射ポンプの油圧タイマ装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関用の燃料噴射ポンプに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、ディーゼル機関の分配型燃料噴射ポンプとして、プランジャの往復運動と回転運動とにより燃料の分配および圧送を行うフェイスカム式噴射ポンプと、回転運動を行う分配ロータとこの分配ロータの内部に径方向に往復摺動可能なプランジャとを備えて燃料を分配および圧送するインナカム式噴射ポンプとが知られている。これらのフェイスカム式噴射ポンプとインナカム式噴射ポンプの両方の分配型燃料噴射ポンプにおいては、フェイスカムおよびインナカムの回動角度を油圧タイマ装置により調節することにより、燃料の昇圧タイミングとディーゼル機関の対応する気筒への分配タイミングとを適合させることで、燃料噴射時期を調節している。
【０００３】
この分配型噴射ポンプの油圧タイマ装置においては、タイマピストンがハウジングのシリンダボア内をフィード燃料圧とばね力との差により移動することで、タイマピストンに連結されるカム部材の角度位置を変化させ、カム部材のカムプロフィールに応じてカム面を上り下りするプランジャによる燃料の圧送タイミングすなわち燃料噴射時期を制御するようにしている。
【０００４】
このような燃料噴射ポンプの噴射時期を変更する従来の油圧タイマ装置においては、タイマピストンあるいはハウジングの摩耗を防ぐため、ハウジング内に鉄製のシリンダライナを圧入することが知られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
最近の噴射圧力の増加によってタイマピストンに加わる衝撃力は大きくなり、耐摩耗対策からタイマピストンを鉄系の材料とし、タイマピストンが摺動する鉄系材料よりなるシリンダライナをハウジングのシリンダに装着するようになってきた。この場合、アルミニウム製のハウジングと、鉄製のシリンダライナとは線膨張係数の値が倍ほど異なるため、低温時にハウジングが収縮した場合、シリンダライナはハウジングにより外側から締め付けられるため本来の収縮量以上に収縮され、タイマピストンとシリンダライナとの間のクリアランスが小さくなり、極端な場合はタイマピストンが固着状態となり、適正な燃料噴射時期の制御が困難となる欠点があった。このため、タイマ機構のシリンダライナとタイマピストンとの円滑な摺動をいつも確保するため、ハウジングとシリンダライナとが軸方向の両端の圧入部で圧入し、この圧入部間の部位においてシリンダライナとハウジングとの間に第１の空隙を長手方向に延設し、圧入部においてシリンダライナとタイマピストンとの間に半径方向の第２の空隙を位置させるようにした分配型燃料噴射ポンプの油圧タイマ装置が本出願人により特許出願済である。
【０００６】
このような分配型燃料噴射ポンプのハウジングに油圧タイマ装置を組み付けるとき、ハウジングに圧入して固定するシリンダライナの外径は軸方向に均一の同一径で形成されている。このため、ハウジングにシリンダライナを圧入するとき、最初にハウジングに対し圧入されるシリンダライナ前方部分のシール性は良好であるが、後からハウジングに対し圧入されるシリンダライナ後方部分のシール性が損なわれることがあった。
【０００７】
また、ハウジングに対しシリンダライナを組み付けた後、このシリンダライナの内壁に対し往復摺動するタイマピストンの移動方向長さ分だけタイマピストンとカム部材との連結部材の移動を許容する穴部分つまり座ぐり部分をシリンダライナに形成する必要があった。
分配型燃料噴射ポンプの従来の油圧タイマ装置に収容するシリンダライナの比較例を図６、図７および図８に示す。
【０００８】
図６および図７に示す袋穴型のシリンダライナ９１は、一端側に開口端９１１と他端側に袋状の閉塞端９１２を有する。このシリンダライナ９１は軸方向に外径が均一な有底円筒状である。そして軸方向の中央部に座ぐり加工により形成した上部座ぐり穴９１３と下部座ぐり穴９１４がライナの内部と外部とを連通するように形成されている。
【０００９】
図８に示すカバー型のシリンダライナ９２は、円筒状で、両端が開口端９２１、９２２で、軸方向に基本的に均一な外径であり、軸方向中央部の上部に上部座ぐり穴９１３、下部に下部座ぐり穴９１４が形成されている。
しかし、この図６、図７及び図８に示す従来のシリンダライナは中空円筒状の一体品で形成されていることから、従来の油圧タイマ装置は次の問題点(1)、(2)、(3) および(4) が生じていた。
【００１０】
(1) シリンダライナに形成する座ぐり部の大きさならびに位置が不適正な場合にはタイマピストンとカム部材とを連結する連結部材とシリンダライナとの干渉が発生することがあった。
(2) シリンダライナに上記座ぐり部を形成することはシリンダライナが鉄系の材料で形成されている場合には加工が困難であり、加工性が悪いという問題がある。
【００１１】
(3) シリンダライナの座ぐり部を切削加工で形成する場合、座ぐり部の穴部分に切粉が発生し、この切粉が残存すると異物となって燃料中に侵入し、精密摺動部品の機能を損なうという問題がある。
(4) ハウジングにシリンダライナを圧入固定する場合、円筒軸方向に長いシリンダライナをハウジングに圧入する必要があることから、大きな圧入荷重が必要となり、例えば図６に示すように圧入荷重軽減領域Ａが発生し、ハウジングの圧入口側の圧入代（圧入方向に対しシリンダライナ後方部分の圧入代）が小さくなり、このハウジングの圧入口部分のシール性が低下するという問題がある。
【００１２】
本発明は、上記(1)、(2)、(3) および(4) の問題を解決するため、油圧タイマ装置のシール性を良好にし、組付製造を容易にし、切粉等の異物の発生に基づく噴射ポンプの噴射不良の発生を防止するようにした分配型燃料噴射ポンプの油圧タイマ装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１〜４記載の燃料噴射ポンプの油圧タイマ装置は、燃料噴射ポンプの油圧タイマ装置であって、ハウジングにシリンダライナを圧入によって固定し、このシリンダライナの内径部を摺動するタイマピストンによって噴射時期を設定するタイマ装置において、ハウジングに圧入するシリンダライナが第１シリンダライナと第２シリンダライナとから構成され、第１シリンダライナと第２シリンダライナとの間にタイマピストンとカム部材とを連結する連結部材の移動を許容する空間部を形成し、第１シリンダライナ及び第２シリンダライナの一方は有底筒状の袋状に形成され、ハウジングは、一端が開口端として形成され、他端が袋状の閉端として形成され、閉端側に一方のシリンダライナが挿入されていることを特徴とする。
【００１４】
本発明の請求項２記載の燃料噴射ポンプの油圧タイマ装置は、請求項１記載において、前記第１シリンダライナの外径と前記第２シリンダライナの外径を異なる外径とし、外径の小さい側のシリンダライナを圧入した後に、外径の大きな側のシリンダライナを圧入固定したことを特徴とする。
本発明の請求項３記載の燃料噴射ポンプの油圧タイマ装置は、請求項１又は２記載において、前記第１シリンダライナまたは前記第２シリンダライナは鉄系材料により形成されていることを特徴とする。
【００１５】
本発明の請求項４記載の燃料噴射ポンプの油圧タイマ装置は、請求項１乃至３のいずれか一項に記載において、前記ハウジングは、アルミニウム製であることを特徴とする。
【００１６】
【作用および発明の効果】
請求項１記載の燃料噴射ポンプの油圧タイマ装置によると、シリンダライナが分割型で、複数部品で構成され、この複数部品間に形成される空隙部分にタイマピストンの移動量をカム部材に伝達する連結部材の移動を許容する空間を設けたため、耐摩耗材料のシリンダライナに座ぐり穴部分を加工形成することなしに、上記連結部材の移動のための許容空間をタイマ組付時に容易に形成でき、シリンダライナが干渉部材にはならないという効果がある。
【００１７】
請求項２記載の燃料噴射ポンプの油圧タイマ装置によると、シリンダライナの外径の小さいシリンダライナを先に圧入し、外径の大きなシリンダライナを後に圧入したため、後の圧入ライナ部材の外周とハウジング内壁との間の圧入代が大となり、この圧力代部分の液密性が良好となり、シール性が向上するという効果が得られ、油圧による噴射時期の適切な制御が行えるという効果がある。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
以下、インナカム圧送式分配型燃料噴射ポンプに本発明を適用した実施例について図１および図２および図３に基づいて説明する。
（第１実施例）
本発明の第１実施例を図１および図２および図３に基づいて説明する。
【００２０】
図３は、インナカム圧送式分配型燃料噴射ポンプの一般的な全体構成を示しており、ドライブシャフト１０は図示しないエンジンによって駆動され、エンジン回転数の２分の１の回転数に同期して回転運動を行う。またドライブシャフト１０には、燃料フィードポンプであるベーン式ポンプ１２が取り付けられ、シグナルロータ１４がこのドライブシャフト１０と同軸的に固定されている。図３では、ベーン式ポンプ１２の部分を実際の組付方向から９０度展開した説明の分かり易い展開図として示されている。
【００２１】
ドライブシャフト１０は、図示しないカップリングを介して分配ロータ１６に連結される。分配ロータ１６の内部に半径方向に形成された複数個のシリンダには、それぞれプランジャ１８が半径方向に摺動可能に挿入されている。そして分配ロータ１６がドライブシャフト１０によって駆動されて回転するとき、プランジャ１８、ローラ受け２０、およびローラ２２は遠心力を受けてカムリング２４の内周カム面に対して押圧されるように、それらの部分が構成される。したがって、ローラ２２とカムリング２４のカム山との結合状態がドライブシャフト１０の回転により変化し、プランジャ１８は１回転中に気筒数と等しい回転数だけ、圧力室２６に対して往復運動する。
【００２２】
回転数センサ３０はシグナルロータ１４の周面に対向するように取り付けられている。シグナルロータ１４には、所定角（例えば、５度）に凸状歯が複数個配置される。分配ロータ１６の外周にには１個の分配ポート３２とエンジン気筒数と同数の吸入グルーブ３４とが形成されている。
シリンダ３６には、燃料室４０とシリンダボア４２とを連通する吸入通路４４が形成されており、シリンダ３６およびハウジング４６には外部の各気筒の噴射弁４８をシリンダボア４２に吐出弁４９を介して導通可能な分配通路５０が形成されている。燃料ポンプのハウジング４６には、圧力室２６の圧力を制御するスピル弁５２が設けられており、このスピル弁５２により燃料噴射ポンプの噴射開始時期、噴射量、噴射率が制御される。
【００２３】
次に、タイマ装置５４（９０度展開図）は、アルミニウム鋳物製のタイマハウジング５６内に設置されており、カムリング２４と連結部材としてのスライドピン５８を介して接続されたアルミニウム製のタイマピストン６０、それを受け入れるシリンダライナ６２、およびタイマピストン６０を図中右方向に押圧付勢する圧縮コイルスプリング６４から構成される。カムリング２４の外周面２４ａは円筒状をなし、ハウジング４６に対し、ドライブシャフト１０を中心に回転方向に摺動し、燃料室４０内の高圧燃料が導入されるタイマ高圧室６６の燃料圧によりタイマピストン６０を位置決めすることによって、カムリング２４の回転角度位置を決定し、燃料噴射時期を調節する。
【００２４】
またタイマ高圧室６６へは高圧用絞り７０、逆止弁７２を介して燃料が供給される。一方、燃料室４０とタイマ低圧室７４との連通通路７６には油圧制御弁７８が設けられ、さらに低圧用絞り８０がタイマ低圧室７４とベーンポンプ１２の吸込側の間の連通路８２の途中に設けられている。油圧制御弁７８は電子式制御装置８４によって開閉制御され、タイマ低圧室７４内の油圧を調節し、噴射時期を調節する。
【００２５】
図１に示すように、タイマハウジング５６の低圧室側のライナ挿入穴の開口端にはスペーサ６８を介してスプリングカバー６９が取付ボルト７３により締め付け固定されている。またスプリングカバー６９、スペーサ６８、タイマハウジング５６の内壁ならびにタイマピストン６０の一端面とで区画形成されるタイマ低圧室７４は、Ｏリング９５、９６により外部と液密にシールされている。
【００２６】
そして、タイマハウジング５６に収容固定されるシリンダライナ６１は、二分割型で、第１シリンダライナ６２とこの第１シリンダライナ６２から分離された第２シリンダライナ６３とからなる。
以下、このタイマハウジング５６とシリンダライナ６１の形状および構造について詳述する。
【００２７】
(1) タイマハウジング５６
タイマハウジング５６は、ポンプ本体側のハウジングに一体に形成されるタイマ機構部分で一端５６１が開口端として形成され、他端が袋状に閉穴状の閉端５６２として形成されている。タイマハウジング５６に形成されるシリンダライナ挿入用の穴は段付穴に形成され、この段付穴の内径は、第１シリンダライナ６２を挿入する部分の内径が、第２シリンダライナ６３を挿入する部分の内径よりも若干大径（例えば約１ｍｍ大径）に形成されている（外径差δ）。そして、圧入時、タイマハウジング５６の一端５６１の穴部分側から第２シリンダライナ６３を挿入し、図１に示す部分に圧入固定し、次いで一端５６１の穴部分から第１シリンダライナ６２を圧入し固定する。
【００２８】
(2) シリンダライナ６１
シリンダライナ６１は、図２に示すように、二個のライナ部品からなり、第１シリンダ６２とこれと分離される第２シリンダライナ６３とからなる。第１シリンダライナ６２は、両側開口の円筒状で、その外径が第２シリンダライナ６３の外径よりもδ＝約１ｍｍ程度大きい。第２シリンダライナ６３は、一端が袋状の有底円筒状であり、その外径が第１シリンダライナ６２の外径よりも約１ｍｍ程度小さい。第２シリンダライナ６３を袋形状としたのは、タイマピストン６０がアルミニウム製のハウジング４６を侵食するのを防止するのに効果的であるためである。これら第１シリンダライナ６２と第２シリンダライナ６３は、第２シリンダライナ６３、第１シリンダライナ６２の順にタイマハウジング５６の一端５６１の開口穴部分から圧入し図１に示す位置に固定される。
【００２９】
(3) 空隙
圧入固定時、図１に示すように、第１シリンダライナ６２の一端６２１と第２シリンダライナ６３の一端６３１との間に環状に形成される空隙６５は、タイマピストン６０とカムリング２４とを連結するスライドピン５８のピストン軸方向移動を許容する空間を形成する程度の円筒軸方向間隔をもっている。第２シリンダライナ６３は、円筒状のライナ部６３２とこの円筒状ライナ部の一端を閉塞するプレート部６３３とから構成されており一体に鉄系材料により形成されている。第１シリンダライナ６２と第２シリンダライナ６３の内壁にタイマピストン６０が摺動可能に挿入されたときには、タイマ高圧室６６が第２シリンダライナ６３の内壁とタイマピストン６０の一端面とで区画形成される。
【００３０】
この第１実施例によると、二分割のシリンダライナ６２と６３との間に空隙６５が形成されるため、タイマピストン６０を駆動するスライドピン５８と第１シリンダライナ６２および第２シリンダライナ６３との干渉がない。したがって、油圧位置制御されるタイマピストン６０によりカムリング２４の回転角位置を所望の噴射時期設定位置に設定することを妨げない。
【００３１】
また、第１シリンダライナ６２と第２シリンダライナ６３との各位置への圧入固定をすることで空隙６５を形成できるから、耐摩耗材料からなる難加工材のシリンダライナに従来のような座ぐり部を形成する切削加工等の難加工作業が不要となる。さらに、切削加工が不要となることから切屑等の異物が発生することがないので、精密摺動部品であるプランジャ部分に異物の噛み込みなどが発生する心配がない。さらにはまた、タイマハウジング５６の一端５６１の開口穴に第１シリンダライナ６２および第２シリンダライナ６３を挿入するとき、各ライナ部品の軸長が一体型のライナ品に比べ相対的に短いことから圧入荷重が小さくてすむので、圧入固定時のシリンダライナ６２、６３とタイマハウジング５６の内壁面との圧入代が相対的に大きくとれるためシール性が向上する。したがって油圧精密制御が行えることで、噴射時期の適切な調節が行える。
【００３２】
（第２実施例）
本発明の第２実施例を図４および図５に示す。
図４および図５に示す第２実施例は、シリンダライナ８１を、両端開口の２個の円筒状の第１シリンダライナ８２と第２シリンダライナ８３とから形成した例である。タイマ機構を構成する部分は、タイマハウジング８６とタイマカバー８７とから構成され、タイマハウジングおよびタイマカバーで形成されるシリンダライナ挿入穴８６１部分に第１シリンダライナ８２と第２シリンダライナ８３が挿入されている。以下、これらの構成要素を詳述する。
【００３３】
(1) タイマハウジング８６
タイマハウジング８６は、ポンプ側のハウジング４６と一体に形成され、両端が開口するシリンダライナ挿入用穴８６１を有している。そして圧縮コイルスプリング６４を設ける低圧側と反対側のタイマ高圧室６６側を形成する部分にタイマカバー８７の円状凸部８７１を挿入固定できるようにしている。
【００３４】
(2) タイマカバー８７
タイマカバー８７は、タイマハウジング８６のシリンダライナ挿入用穴８６１の一端側開口部に装入可能な円状凸部８７１と、この開口部を閉塞するように取付けるフランジ部８７２を有する。このフランジ部８７２がタイマハウジング８６の一端に当接し、外部からボルト８９、９０が締め付け固定されることにより、Ｏリング９４の内外が液密に保持される。タイマ高圧室６６は、タイマピストン６０の一端面と第２シリンダライナ８３内壁とタイマハウジング８６の内周壁とタイマカバー８７の凸部端面とで区画形成される。タイマカバー８７を取り付ける前、第２シリンダライナ８３については、シリンダライナ用挿入穴８６１の他端側の穴からも圧入固定することができる。
【００３５】
(3) シリンダライナ８１
シリンダライナ８１は、図５に示すように、第１シリンダライナ８２とこれとは別体の第２シリンダライナ８３とからなる。第１シリンダライナ８１と第２シリンダライナ８３は、外径が同径の円筒状で、内径も相互に同径である。第１シリンダライナ８２と第２シリンダライナ８３は、タイマハウジング８６に形成されるライナ挿入用穴８６１の一方の側あるいはぞれぞれ別個の穴から圧入固定することができる。
【００３６】
この第２実施例によると、第１シリンダライナ８２と第２シリンダライナ８３との外径および内径が互いに同径であることから、基本形状を同様にできるのでシリンダライナの製造コストを低減できるという効果がある。
第２実施例においては、第１実施例と同様にタイマスライドピン５８の移動時の干渉防止効果があることはもちろん、シリンダライナに座ぐり穴加工を不要とし、座ぐり切削加工が不要となることから切粉等の異物の発生がないし、第１シリンダライナ８２および第２シリンダライナ８３の軸長が短いことから圧入荷重を低下でき、シリンダライナ８２、８３の外周とタイマハウジング８６との圧入代を十分の大きくとれるから、シール性が向上するという効果もある。
【００３７】
本発明のさらに他の実施例としては、図２に示す第１シリンダライナ６３のライナ部６３２に相当するライナ部分とプレート部６３３に相当するプレート部とを別体とすることもできる。この場合には、プレート部分の形状とライナ部分の形状が袋状でなく単純な形状であるからライナ部に相当する部分の製造コストが低減できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例のタイマ部分を示す断面図である。
【図２】本発明の第１実施例のシリンダライナを示す断面図である。
【図３】本発明を適用した第１実施例の分配型燃料噴射ポンプの構成図である。
【図４】本発明の第２実施例のタイマ部分を示す断面図である。
【図５】本発明の第２実施例のシリンダライナを示す断面図である。
【図６】従来の袋状型のシリンダライナを示す側面図である。
【図７】図６に示すシリンダライナの断面図である。
【図８】従来のカバー型のシリンダライナを示す断面図である。
【符号の説明】
２４ カムリング（カム部材）
４６ ハウジング
５４ タイマ装置
５６ タイマハウジング（ハウジング）
５８ スライドピン（連結部材）
６０ タイマピストン
６１ シリンダライナ
６２ 第１シリンダライナ（シリンダライナ部材）
６３ 第２シリンダライナ（シリンダライナ部材）
６４ 圧縮コイルスプリング
６５ 空隙（空間部）
６６ タイマ高圧室
７４ タイマ低圧室
８１ シリンダライナ
８２ 第１シリンダライナ
８３ 第２シリンダライナ
８６ タイマハウジング（ハウジング）
８７ タイマカバー
５６１ 一端
５６２ 閉端
８６１ シリンダライナ挿入穴
８７１ 円状凸部
８７２ フランジ部

Claims (4)

1. 燃料噴射ポンプの油圧タイマ装置であって、ハウジングにシリンダライナを圧入によって固定し、このシリンダライナの内径部を摺動するタイマピストンによって噴射時期を設定するタイマ装置において、
   ハウジングに圧入するシリンダライナが第１シリンダライナと第２シリンダライナとから構成され、前記第１シリンダライナと前記第２シリンダライナとの間にタイマピストンとカム部材とを連結する連結部材の移動を許容する空間部を形成し、
   前記第１シリンダライナ及び前記第２シリンダライナの一方は有底筒状の袋状に形成され、
   前記ハウジングは、一端が開口端として形成され、他端が袋状の閉端として形成され、前記閉端側に前記一方のシリンダライナが挿入されていることを特徴とする燃料噴射ポンプの油圧タイマ装置。
2. 前記第１シリンダライナの外径と前記第２シリンダライナの外径を異なる外径とし、外径の小さい側のシリンダライナを圧入した後に、外径の大きな側のシリンダライナを圧入固定したことを特徴とする請求項１記載の燃料噴射ポンプの油圧タイマ装置。
3. 前記第１シリンダライナまたは前記第２シリンダライナは鉄系材料により形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の燃料噴射ポンプの油圧タイマ装置。
4. 前記ハウジングは、アルミニウム製であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の燃料噴射ポンプの油圧タイマ装置。

Images