JP3829824B2 - 燃料噴射ポンプ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディーゼルエンジン等の内燃機関の各気筒へ燃料を噴射供給する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、ディーゼルエンジン等の内燃機関の各気筒へ燃料を噴射供給する燃料噴射ポンプでは、加圧室に供給された燃料が、カムなどによって駆動されるプランジャにより高圧化されて、各気筒へ噴射供給される。このような燃料噴射ポンプの加圧室へ燃料を送り込むフィードポンプ１００は、図１１に示すごとく、ポンプ駆動軸１０１の一端部に連結されて、ポンプ駆動軸１０１と一体的に回転することにより燃料タンクから燃料を汲み上げ加圧室へ送り込む回転体１０２と、この回転体１０２を回転自在に収容するケーシング１０３とを有している。
【０００３】
フィードポンプ１００には、構造が簡単であることや噛み合い音が小さいことなどの利点から、トロコイドポンプが用いられている。トロコイドポンプとは、回転体が、外歯を有するインナロータと内歯を有するアウタロータとから構成され、外歯と内歯とが共にトロコイド曲線状に形成されたポンプである。トロコイドポンプでは、外歯の歯数が内歯の歯数よりも１つ少なくなっており、インナロータとアウタロータとは互いに偏心してケーシングに収容されている。そして、インナロータが回転駆動されることによりアウタロータも同一方向に回転する。これにより、インナロータとアウタロータとの歯数差分により形成される空間が容積変化を起こして、ポンプ作用が行われる。
【０００４】
トロコイドポンプが用いられるフィードポンプ１００の回転体１０２は、インナロータ１０４とアウタロータ１０５とで構成されている。一方、ケーシング１０３は、インナロータ１０４およびアウタロータ１０５の一端面１０６と対向配置される側壁部１０７を具備している。そして、インナロータ１０４およびアウタロータ１０５は、一端面１０６と側壁部１０７との間に所定の軸方向クリアランス（以後、サイドクリアランスと呼ぶ）δ１を隔ててケーシング１０３に収容されている。インナロータ１０４の外歯とアウタロータ１０５の内歯とは、所定の歯先クリアランスδ２を隔てて噛み合っている。また、インナロータ１０４は、一端面１０６と他端面とを連通するように軸方向に貫通した挿入穴１０８を有する。この挿入穴１０８に、ポンプ駆動軸１０１の一端部に形成された挿入部１０９が、所定の径方向クリアランスδ３を隔てて隙間嵌めされている。そして、ポンプ駆動軸１０１の外周に設けられたキーが挿入穴１０８の内周に設けられたキー溝に嵌合されることにより、インナロータ１０４は、ポンプ駆動軸１０１と一体となって回転する。
【０００５】
このようなフィードポンプ１００では、サイドクリアランスδ１および歯先クリアランスδ２からの燃料の漏れを低減して吐出効率を高めるため、サイドクリアランスδ１および歯先クリアランスδ２はできるだけ小さい方が好ましい。また、径方向クリアランスδ３も、大きいほど、インナロータ１０４の片寄りによる歯先クリアランスδ２の増加量が大きくなるため、一般的に３〜１００μｍのように小さく管理されている。しかし、各クリアランスδ１〜δ３を小さくしすぎると、図１２に示すごとく、ポンプ圧送荷重により生じるポンプ駆動軸１０１の傾きや、組付時のポンプ駆動軸１０１の傾きを吸収できない。このため、クリアランス（特にサイドクリアランスδ１）がなくなって回転体１０２の焼き付きなどの不具合が生じる。そこで、回転体１０２の一端面１０６とケーシング１０３の側壁部１０７との間に揺動部材を配置し、この揺動部材の回転体側端面と一端面１０６との間にサイドクリアランスδ１を確保する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００２−３６４４７９公報（第３−４頁、図１）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特許文献１記載の発明では、ポンプ圧送荷重により生じるポンプ駆動軸１０１の傾きや、組付時のポンプ駆動軸１０１の傾きを吸収できるが、新たに揺動部材を追加して配置する必要があり、部品点数が多くなる。また、フィードポンプ１００の体格も大きくなってしまう。
【０００８】
【発明の目的】
本発明の目的は、部品点数を増やすことなく、ポンプ圧送荷重により生じるポンプ駆動軸の傾きや、組付時のポンプ駆動軸の傾きを吸収でき、フィードポンプの体格も大きくならない燃料噴射ポンプを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
〔請求項１の手段〕
請求項１に記載の発明によれば、フィードポンプは、回転体を回転自在に収容すると共に少なくとも回転体の一端面に対向配置される側壁部を具備したケーシングを有する。回転体の内部には、回転体の一端面と他端面とを連通するように軸方向に貫通した挿入穴が設けられており、ポンプ駆動軸の一端部には、回転体に径方向クリアランスを隔てて回転体の挿入穴内に隙間嵌めされる挿入部が設けられている。
そして、径方向クリアランスは、ポンプ駆動軸の挿入部の一端側と回転体の挿入穴の一端側との間に形成される第１径方向クリアランス、およびポンプ駆動軸の挿入部の他端側と回転体の挿入穴の他端側との間に形成される第２径方向クリアランスのうちのいずれか一方または両方を、第１径方向クリアランスと第２径方向クリアランスとを除くポンプ駆動軸の挿入部と回転体の挿入穴との間に形成されるクリアランスに比べ、大きく設定している。
【００１０】
これにより、径方向クリアランスが挿入部の軸方向において全て一定である場合に比べ、ポンプ圧送荷重により生じるポンプ駆動軸の傾きや、組付時のポンプ駆動軸の傾きを多く吸収できる。また揺動部材などを配置する必要がないので、フィードポンプの体格が大型化することもない。
【００１１】
〔請求項２の手段〕
請求項２に記載の発明によれば、ポンプ駆動軸の挿入部の一端側には、ポンプ駆動軸の一端部に向かうほど、ポンプ駆動軸の挿入部の外径が小さくなる軸逃がし部が設けられている。
これにより、第１径方向クリアランスが大きくなり、径方向クリアランスが挿入部の軸方向において全て一定である場合よりも、ポンプ駆動軸の傾きを多く吸収できる。
【００１２】
〔請求項３の手段〕
請求項３に記載の発明によれば、回転体の挿入穴の一端側には、回転体の一端面に向かうほど、回転体の挿入穴の内径が大きくなる穴逃がし部が設けられている。
これにより、第１径方向クリアランスが大きくなり、径方向クリアランスが挿入部の軸方向において全て一定である場合よりも、ポンプ駆動軸の傾きを多く吸収できる。また、軸逃がし部および穴逃がし部の両方が設けられると、さらに第１径方向クリアランスが大きくなり、ポンプ駆動軸の傾きをより多く吸収できる。
【００１３】
〔請求項４の手段〕
請求項４に記載の発明によれば、ポンプ駆動軸の挿入部の一端側および他端側には、ポンプ駆動軸の一端部および他端部に向かうほど、ポンプ駆動軸の挿入部の外径が小さくなる第１軸逃がし部および第２軸逃がし部が設けられている。
これにより、第１、第２径方向クリアランスが両方とも大きくなり、第１、第２径方向クリアランスのいずれか一方のみが大きい場合に比べ、ポンプ駆動軸の傾きをより多く吸収できる。
【００１４】
〔請求項５の手段〕
請求項５に記載の発明によれば、回転体の挿入穴の一端側および他端側には、回転体の一端面および他端面に向かうほど、回転体の挿入穴の内径が大きくなる第１穴逃がし部および第２穴逃がし部が設けられている。
これにより、第１、第２径方向クリアランスが両方とも大きくなり、第１、第２径方向クリアランスのいずれか一方のみが大きい場合に比べ、ポンプ駆動軸の傾きをより多く吸収できる。また、第１、第２軸逃がし部および第１、第２穴逃がし部の両方が設けられると、さらに第１、第２径方向クリアランスが大きくなり、ポンプ駆動軸の傾きの吸収量を拡大できる。
【００１５】
〔請求項６の手段〕
請求項６に記載の発明によれば、回転体は、この回転体の一端面と、この一端面に対向配置されるケーシングの側壁部との間にサイドクリアランスを有して、ケーシングに収容されている。
これにより、ポンプ駆動軸の傾きに伴うサイドクリアランスの減少を抑えることができる。
【００１６】
〔請求項７の手段〕
請求項７に記載の発明によれば、燃料噴射ポンプは、ポンプ駆動軸の回転軸心に対し偏心して設けられて、ポンプ駆動軸の回転軸心を中心として公転運動するカムと、このカムの公転運動に伴い所定の円形経路に沿って公転運動を行うカムリングとを備える。また、ポンプハウジングの内部には、カムおよびカムリングを公転自在に収容するカム室が形成されている。そして、カムおよびカムリングを用いて加圧室内の燃料を高圧化することにより、ポンプ駆動軸にポンプ圧送荷重がかかる。
これにより、カムおよびカムリングを用いて加圧室内の燃料を高圧化する燃料噴射ポンプでも、ポンプ圧送荷重により生じるポンプ駆動軸の傾きを多く吸収できる。
【００１７】
〔請求項８の手段〕
請求項８に記載の発明によれば、カム室を有する燃料噴射ポンプのポンプハウジングは、カム室よりも軸方向の一方側に配される第１ハウジングと、この第１ハウジングとは別体であって、カム室よりも軸方向の他方側に配される第２ハウジングとを有し、第１ハウジングは、ポンプ駆動軸の一方側を回転自在に支持する第１軸受けを保持する筒状の第１軸受支持部を具備し、第２ハウジングは、ポンプ駆動軸の他方側を回転自在に支持する第２軸受けを保持する筒状の第２軸受支持部を具備している。
これにより、カム室を挟んで配され互いに別体である第１、第２ハウジング内に軸受支持される燃料噴射ポンプでも、ポンプ駆動軸の傾きを多く吸収できる。すなわち、カム室を有する燃料噴射ポンプでは、第１ハウジングと第２ハウジングとが別体であるため、第１軸受支持部の軸心と第２軸受支持部の軸心とを完全に一致させるのは難しく、ポンプ駆動軸の傾きが生じやすい。しかし、このような燃料噴射ポンプでも、第１径方向クリアランスおよび第２径方向クリアランスのうちの、いずれか一方または両方を大きく設定することにより、ポンプ駆動軸の傾きを多く吸収できる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
〔第１実施形態の構成〕
本発明の第１実施形態を図面に基づいて説明する。本発明の燃料噴射ポンプ１は、燃料タンク（図示せず）から燃料を汲み上げて高圧化し、コモンレール（図示せず）を介してディーゼルエンジン等の内燃機関（図示せず）の各気筒へ噴射供給するサプライポンプである。この燃料噴射ポンプ１は、図１に示すごとく、燃料タンクから燃料を汲み上げ、燃料が高圧化される加圧室３０へ送り込むフィードポンプ２、加圧室３０を形成すると共に、燃料を圧縮して高圧化するプランジャ３、内燃機関によって回転駆動されることによりプランジャ３を駆動するポンプ駆動軸４、プランジャ３およびポンプ駆動軸４などを収容するポンプハウジング１１などから構成されている。
【００１９】
フィードポンプ２は、ポンプ駆動軸４の回転に伴って回転することにより燃料タンクから燃料を汲み上げ加圧室３０へ送り込むポンプ本体２１と、このポンプ本体２１を回転自在に収容するケーシング２２などから構成されている。このフィードポンプ２は、ポンプハウジング１１の一端面側に設けられている。
【００２０】
ポンプ本体２１は、外歯を有するインナロータ２３と内歯を有するアウタロータ２４とから構成され、外歯と内歯とが共にトロコイド曲線状に形成されたトロコイドポンプである。インナロータ２３の外歯の歯数はアウタロータ２４の内歯の歯数よりも１つ少なくなっており、インナロータ２３とアウタロータ２４とは互いに偏心してケーシング２２に収容されている。
【００２１】
ケーシング２２は、図２に示すごとく、ポンプ本体２１の一端面に対向配置される側壁部２５を具備する。そして、ポンプ本体２１の一端面と側壁部２５との間に所定のサイドクリアランス（δ１）を有して、ポンプ本体２１を収容している。また、インナロータ２３の外歯とアウタロータ２４の内歯とは、所定の歯先クリアランス（δ２）を有して噛み合っている。
なお、ポンプ本体２１の他端面には、燃料タンクからの燃料を吸入する吸入口、および加圧室３０へ燃料を吐出する吐出口を有するポンププレート１２が対向配置されている。
【００２２】
インナロータ２３は、ポンプ駆動軸４と一体的に回転する回転体である。このインナロータ２３は、その内部にインナロータ２３自身の一端面と他端面とを連通するように軸方向に貫通した円筒状の挿入穴２６を具備している。この挿入穴２６に、ポンプ駆動軸４の一端部に設けられた挿入部４１が、所定の径方向クリアランスを隔てて隙間嵌めされている。また、ポンプ駆動軸４の挿入部４１において径方向に突出して設けられたキー４２が、インナロータ２３に設けられたキー溝２７に嵌合されている。これにより、ポンプ駆動軸４の一端側がインナロータ２３に係止され、ポンプ駆動軸４とインナロータ２３とが一体的に回転する。
【００２３】
アウタロータ２４は、インナロータ２３の回転に伴って、インナロータ２３と同一方向に回転する回転体である。そして、インナロータ２３と同一方向に回転することにより、インナロータ２３とアウタロータ２４との歯数差分により形成される空間が容積変化を起こして、ポンプ作用が行われる。これにより、燃料タンクから燃料が汲み上げられ、燃料吸入経路３１を介して加圧室３０内に送り込まれる。
【００２４】
径方向クリアランスは、ポンプ駆動軸４の挿入部４１の一端側とポンプ本体２１の挿入穴２６の一端側との間に形成される第１径方向クリアランス、挿入部４１の他端側と挿入穴２６の他端側との間に形成される第２径方向クリアランス、第１径方向クリアランスと第２径方向クリアランスとを除く挿入部４１と挿入穴２６との間に形成されるクリアランス（以降、中間部クリアランスと呼ぶ）に分けて設定される。
【００２５】
第１実施形態の第１径方向クリアランスは、図２に示すごとく、ポンプ駆動軸４の挿入部４１の一端側に逃がし部５が設けられることにより、中間部クリアランスの値（δ３）よりも大きく設定されている。一方、第２径方向クリアランスは、中間部クリアランスと同じ値（δ３）に設定されている。すなわち、径方向クリアランスは、挿入部４１および挿入穴２６の軸方向の一端側を除く位置で一定値（δ３）であり、一端側でこの一定値（δ３）よりも大きくなっている。
【００２６】
逃がし部５は、径方向クリアランスを大きくすることによって、ポンプ圧送荷重により生じるポンプ駆動軸４の傾きや、組付時のポンプ駆動軸４の傾きを吸収する部分である。第１実施形態の逃がし部５は、ポンプ駆動軸４に設けられる軸逃がし部である。この軸逃がし部は、ポンプ駆動軸４の外径がポンプ駆動軸４の一端部に向かうほど小さくなるテーパ部５１である。
【００２７】
プランジャ３は、ポンプハウジング１１の一部を構成するシリンダヘッド１３に形成されたシリンダ１４内に往復動自在に内蔵されている。プランジャ３の一端面は、シリンダ１４の内周面と流入側逆止弁３２の端面とで加圧室３０を形成している。また、プランジャ３の他端側には、ポンプ駆動軸４側の摺動部と摺接するプランジャヘッド３３が備えられている。このプランジャヘッド３３には、スプリング３４が接続されポンプ駆動軸４の方向に、常時付勢されている。
【００２８】
加圧室３０を形成する流入側逆止弁３２は、プランジャ３と対向して配置されている。そして、フィードポンプ２から調量弁（図示せず）および燃料吸入経路３１を経て加圧室３０へ送り込まれた燃料が、燃料吸入経路３１へ逆流するのを防止している。
【００２９】
ポンプ駆動軸４は、断面円形状のカム４３を有し、このカム４３と一体的に回転するカムシャフトである（以後、ポンプ駆動軸４をカムシャフト４と呼ぶ）。カムシャフト４は、このカム４３の軸方向の両側でポンプハウジング１１に回動自在に軸受支持されている。
【００３０】
カムシャフト４の一端部は、ポンプハウジング１１の一端面から突出して、フィードポンプ２のインナロータ２３の挿入穴２６に差し込まれる挿入部４１をなしている。これにより、カムシャフト４の一端部はフィードポンプ２と連結され、カムシャフト４の回転に伴ってフィードポンプ２が駆動される。一方、カムシャフト４の他端部は、ポンプハウジング１１の他端面から突出して、内燃機関のクランクシャフト（図示せず）から駆動力を伝達される歯車やプーリが取り付けられる駆動部をなしている。これにより、カムシャフト４の他端部は内燃機関から駆動力を伝達され、カムシャフト４全体が回転駆動される。
【００３１】
カム４３は、カムシャフト４の回転軸心に対し偏心して、かつカムシャフト４と一体的に設けられている。そして、カムシャフト４が回転駆動されることにより、カムシャフト４の回転軸心を中心として公転運動する。カム４３は、ブッシュ４４を介してカムリング４５に内蔵されている。
【００３２】
カムリング４５は、プランジャヘッド３３と摺接するカムシャフト４側の摺動部をなす平坦面４６を、プランジャ３と同数だけ外周に有している。カムリング４５は、カム４３およびブッシュ４４とともに、ポンプハウジング１１の内部に形成されたカム室１５内に公転自在に収容されている。そして、カム４３の公転運動に伴い所定の円形経路に沿って公転運動を行う。
【００３３】
より具体的には、カムシャフト４の回転に伴いカム４３がカムシャフト４の回転軸心を中心として公転運動すると、カム４３を内蔵するカムリング４５も、カムシャフト４の回転軸心を中心として公転運動する。なお、カムリング４５の平坦面４６には、スプリング３４によりカムシャフト４の方向に付勢されたプランジャヘッド３３が摺接される。これにより、カムリング４５は平坦面４６の面方向を変えることなく公転運動する。このため、プランジャヘッド３３は、カムリング４５の平坦面上を相対的に往復摺動し、プランジャ３は、図１の上下方向にシリンダ１４内を往復摺動する。また、カム４３の外周面は、ブッシュ４４の内周面に対して相対的に回転摺動する。
【００３４】
このような摺動に伴う発熱や焼き付き等を防止するため、カム室１５内には、フィードポンプ２から吐出された燃料の一部が、潤滑燃料として供給されている。また、カム４３およびカムリング４５の図１左右方向の側面には、ポンプハウジング１１との間に、ワッシャ４７が摺動部材として配置されている。
【００３５】
ポンプハウジング１１は、シリンダヘッド１３、第１ハウジングとしてのハウジング本体１６、および第２ハウジングとしての軸受カバー１７から構成されている。
【００３６】
シリンダヘッド１３は、上記のごとくシリンダ１４が設けられて、このシリンダ１４内にプランジャ３を往復動自在に保持する。そして、プランジャ３の一端面、シリンダ１４の内周面、および流入側逆止弁３２の端面とで、加圧室３０が形成されている。シリンダヘッド１３には、接続部材３５が吐出側逆止弁３６を介して接続されている。接続部材３５は加圧室３０から吐出された高圧の燃料が通過する燃料吐出通路３７を有し、この燃料吐出通路３７はコモンレールへ向かう高圧燃料配管３８の高圧燃料通路３９と連通している。吐出側逆止弁３６は、燃料吐出通路３７から加圧室３０へ燃料が逆流するのを防止している。
【００３７】
第１ハウジングとしてのハウジング本体１６は、図１に示すごとくカム室１５よりもカムシャフト４の軸方向の一方側、すなわちフィードポンプ２側に配されている。ハウジング本体１６は、カム室１５とハウジング本体１６の一端面（ポンプハウジン１１の一端面）とを連通するようにカムシャフト４の軸方向に貫通した筒状の第１軸受支持部を有している。この第１軸受支持部に、カムシャフト４のフィードポンプ２側を回転自在に支持する第１軸受としての第１ジャーナル１８が保持されている。
【００３８】
また、ハウジング本体１６の内部には、フィードポンプ２に向かう燃料が通過する燃料導入経路４８と、フィードポンプ２から吐出された燃料が通過する燃料導出経路４９とが形成されている。フィードポンプ２は、この燃料導入経路４８、およびポンププレート１２の吸入口を経由して、燃料タンクから燃料を汲み上げる。そして、ポンププレート１２の吐出口、燃料導出経路４９、および調量弁を経由して、加圧室３０へと燃料を送り込む。
【００３９】
第２ハウジングとしての軸受カバー１７は、図１に示すごとくカム室１５よりもカムシャフト４の軸方向の他方側、すなわち内燃機関から駆動力を伝達される側に配されている。軸受カバー１７は、カム室１５と軸受カバー１７の他端面（ポンプハウジン１１の他端面）とを連通するようにカムシャフト４の軸方向に貫通した筒状の第２軸受支持部を有している。この第２軸受支持部に、カムシャフト４の内燃機関から駆動力を伝達される側（以後、カムシャフト４の内燃機関側、と呼ぶ）を回転自在に支持する第２軸受としての第２ジャーナル１９が保持されている。
【００４０】
この軸受カバー１７は、図１に示すごとくハウジング本体１６に隙間嵌めされ、ボルトなどにより締め付け固定される。カムシャフト４のフィードポンプ２側の外周と第１ジャーナル１８の内周との間、およびカムシャフト４の内燃機関側の外周と第２ジャーナル１９の内周との間には、所定の軸受クリアランスδ４が存在するように設計されている。また、カムシャフト４のフィードポンプ２側と内燃機関側とで軸受荷重の分布が等しくなるように、軸受クリアランスδ４は、カムシャフト４のフィードポンプ２側と内燃機関側とで同じ値になっている。なお、カムシャフト４の外周と、第１、第２ジャーナル１８、１９の内周との摺動に伴う発熱や焼き付き等を防止するため、第１、第２軸受支持部には、フィードポンプ２から吐出された燃料の一部が、潤滑燃料として供給されている。
【００４１】
〔第１実施形態の作用〕
以上のような構成を有する燃料噴射ポンプ１では、燃料タンク内の燃料が、フィードポンプ２により汲み上げられて、ハウジング本体１６内の燃料導入経路４８を経て、フィードポンプ２内のインナロータ２３とアウタロータ２４の間に形成される空間に導入される。そして、この空間が容積変化を起こすことにより、フィードポンプ２内から燃料が導出される。
【００４２】
フィードポンプ２から導出された燃料は、ハウジング本体１６内の燃料導出経路４９、調量弁、燃料吸入経路３１、および流入側逆止弁３２を経て、加圧室３０内へ送り込まれる。そして、プランジャ３の往復動により燃料が高圧化されて高圧燃料となり、吐出側逆止弁３６から吐出される。
【００４３】
吐出された高圧燃料は、接続部材３５内の燃料吐出通路３７を通過して、高圧燃料配管３８の高圧燃料通路３９へ流入しコモンレールへ向かう。コモンレール内では高圧燃料が、所定の噴射圧力に蓄圧されており、内燃機関の各気筒へ噴射供給される。
【００４４】
〔第１実施形態の特徴〕
第１実施形態では、図２に示すごとく、カムシャフト４の挿入部４１の一端側に、逃がし部５としてのテーパ部５１が設けられている。これにより、挿入穴２６の軸方向に対するカムシャフト４の傾き可能角度θは、図３（ａ）に示す従来例の値よりも、図３（ｂ）に示す第１実施形態の値の方が大きい。このため、図１２に示す従来例よりも図４に示す第１実施形態の方が、水平方向（図４および図１２の左右方向）に対するポンプ本体２１の傾き角度が小さくなる。従って、従来例よりも第１実施形態の方が、サイドクリアランス（δ１）の変化量（サイドクリアランスの減少量）も小さくなる。以下、これを図２、図４、図１１および図１２に基づいて説明する。
【００４５】
先ず、図１１および図１２に基づいて、従来例におけるサイドクリアランス変化量の値δｓを算出する。ここで、図１１に示すごとく、ポンプ本体２１に相当する回転体１０２の外径をｄ１、カムシャフト４に相当するポンプ駆動軸１０１の外径をｄ２、ハウジング本体１６に相当するハウジング部分（以後、ハウジング本体１６相当部と呼ぶ。）の軸受長さをＬ１、ハウジング本体１６相当部のカム室側端面から回転体１０２の一端面までの距離をＬ２、回転体１０２の軸方向幅をＬ３、サイドクリアランスをδ１、径方向クリアランスをδ３、軸受クリアランスをδ４とする。
【００４６】
ポンプ圧送荷重によりポンプ駆動軸１０１に傾きが発生する場合、まずハウジング本体１６相当部内のジャーナル内において発生する。このため、水平方向（図１１および図１２の左右方向）に対するポンプ駆動軸１０１の傾き角度θ１は、下記の数１により算出される。
【数１】

ここで、ａｒｃｔａｎ（Ｘ）は、Ｘの逆正接関数を表す。
【００４７】
このポンプ駆動軸１０１の傾きにより、ポンプ駆動軸１０１は軸径方向（図１１および図１２の上下方向）に変位する。回転体１０２の他端面に対応する位置では、変位量υａは下記の数２により算出される。
【数２】

また、回転体１０２の一端面に対応する位置では、変位量υｂは下記の数３により算出される。
【数３】

【００４８】
ここで、下記の数４の関係を満たせば、回転体１０２の傾きは発生しない。
【数４】

この数４に、数２および数３の関係を代入して、δ３について解くと下記の数５の関係が得られる。
【数５】

従って、下記の数６の関係を満たせば、回転体１０２の傾きが発生する。
【数６】

【００４９】
回転体１０２に傾きが発生する場合、挿入穴１０８の軸方向に対するポンプ駆動軸１０１の傾き可能角度θ２は、下記の数７により算出される。
【数７】

【００５０】
よって、水平方向に対する回転体１０２の傾き角度θ３は、下記の数８により算出される。
【数８】

この数８に、数１および数７の関係を代入すると下記の数９の関係が得られる。
【数９】

ただし、θ３は数１０の関係を満たす。
【数１０】

【００５１】
以上により、サイドクリアランス変化量（減少量）δｓは下記の数１１によって算出される。
【数１１】

【００５２】
次に、図２および図４に基づいて、第１実施形態におけるサイドクリアランス変化量δｓ′を算出する。ここで、図２に示すごとく、ポンプ本体２１の外径をｄ１、カムシャフト４の外径をｄ２、カムシャフト４の一端面であって径小となっているテーパ部５１の一端部の直径をｄ２′、ハウジング本体１６の軸受長さをＬ１、ハウジング本体１６のカム室１５側端面からポンプ本体２１の一端面までの距離をＬ２、ハウジング本体１６のカム室１５側端面からテーパ部５１の他端までの距離をＬ２′、ポンプ本体２１の軸方向幅をＬ３、サイドクリアランスをδ１、中間部クリアランスおよび第２径方向クリアランスをδ３、軸受クリアランスをδ４とする。
【００５３】
ポンプ圧送荷重によりカムシャフト４に傾きが発生する場合、まずハウジング本体１６内の第１ジャーナル１８内において発生する。このため、水平方向（図２および図４の左右方向）に対するカムシャフト４の傾き角度θ１は、従来例と同様に数１により算出される。
【００５４】
このカムシャフト４の傾きにより、カムシャフト４は軸径方向（図２および図４の上下方向）に変位する。ポンプ本体２１の他端面に対応する位置では、変位量υａは従来例と同様に数２により算出される。一方、テーパ部５１の他端位置では、変位量υｂ′は下記の数１２により算出される。
【数１２】

【００５５】
ここで、下記の数１３の関係を満たせば、ポンプ本体２１の傾きは発生しない。
【数１３】

この数１３に、数２および数１２の関係を代入して、δ３について解くと下記の数１４の関係が得られる。
【数１４】

従って、下記の数１５の関係を満たせば、ポンプ本体２１の傾きが発生する。
【数１５】

【００５６】
ポンプ本体２１に傾きが発生する場合、挿入穴２６の軸方向に対するカムシャフト４の傾き可能角度θ２′は、下記の数１６により算出される。
【数１６】

【００５７】
よって、水平方向に対するポンプ本体２１の傾き角度θ３′は、下記の数１７により算出される。
【数１７】

この数１７に、数１および数１６の関係を代入すると下記の数１８の関係が得られる。
【数１８】

ただし、θ３′は数１９の関係を満たす。
【数１９】

【００５８】
以上により、サイドクリアランス変化量（減少量）δｓ′は下記の数２０によって算出される。
【数２０】

【００５９】
したがって、δｓ−δｓ′だけ、サイドクリアランス変化量を低減することができる。例えば、Ｌ１を１０ｍｍ、Ｌ２を３４ｍｍ、Ｌ２′を２６ｍｍ、Ｌ３を１０ｍｍ、δ３を２０μｍ、δ４を５０μｍとすると、従来例では、θ３は０．０２８６°となり、δｓは０．０２２ｍｍとなる。一方、第１実施形態では、θ３′は−０．４３０°と算出されるが数１９の関係より０となる。よって、δｓ′も０となる。
【００６０】
〔第１実施形態の効果〕
第１実施形態の燃料噴射ポンプ１のフィードポンプ２では、ポンプ本体２１を構成するインナロータ２３の挿入穴２６に、ポンプハウジング１１の一端面から突出したカムシャフト４の一端側に設けられた挿入部４１が、径方向クリアランスを隔てて隙間嵌めされている。また、カムシャフト４の挿入部４１の一端側には、カムシャフト４の一端部に向かうほど外径が小さくなるテーパ部５１が、逃がし部５として設けられている。このため、第１径方向クリアランスの値は、中間部クリアランスおよび第２径方向クリアランスの値（δ３）よりも大きくなっている。また、ポンプ本体２１は、ポンプ本体２１の一端面と、この一端面に対向配置されるケーシング２２の側壁部２５との間にサイドクリアランスδ１を有して、ケーシング２２に収容されている。
【００６１】
これにより、径方向クリアランスが挿入部４１の軸方向において全て一定値（δ３）である場合に比べ、ポンプ圧送荷重により生じるカムシャフト４の傾きや、組付時のカムシャフト４の傾きを多く吸収でき、サイドクリアランスδ１の変化量を低減できる。よって、ポンプ本体２１の一端面側に揺動部材を配置しなくても、ポンプ本体２１の焼き付きなどの不具合を防止できる。
【００６２】
また、第１実施形態の燃料噴射ポンプ１には、カムシャフト４の回転運動を、プランジャ３の往復動に変換して伝達するカム４３およびカムリング４５が備えられている。ポンプハウジング１１の内部には、このカム４３およびカムリング４５を公転自在に収容するカム室１５が形成されている。そして、カム４３、カムリング４５およびプランジャ２を用いて加圧室３０内の燃料を高圧化することにより、カムシャフト４にポンプ圧送荷重がかかる。
【００６３】
また、ポンプハウジング１１は、主として、カム室１５よりも軸方向の一方側に配されるハウジング本体１６と、カム室１５よりも軸方向の他方側に配される軸受カバー１７とで構成される。そして、カムシャフト４のフィードポンプ２側は、ハウジング本体１６の第１軸受支持部内の第１ジャーナル１８に、内燃機関側は、軸受カバー１７の第２軸受支持部内の第２ジャーナル１９に軸受支持されている。このような燃料噴射ポンプ１では、ハウジング本体１６と軸受カバー１７とが別体であるため、第１軸受支持部の軸心と第２軸受支持部の軸心とを完全に一致させるのは難しく、カムシャフト４の傾きが生じやすい。
【００６４】
このような、ポンプ圧送荷重や、第１、第２軸受支持部の軸心の不一致などによりカムシャフト４の傾きが生じやすい燃料噴射ポンプ１においても、カムシャフト４の傾きを多く吸収できる。
【００６５】
〔第２実施形態の構成〕
第２実施形態では、図５に示すごとく、インナロータ２３の挿入穴２６の一端側に逃がし部５が設けられることにより、第１径方向クリアランスが中間部クリアランス（δ３）よりも大きく設定されている。一方、第２径方向クリアランスは、中間部クリアランスと同じ値（δ３）に設定されている。第２実施形態の逃がし部５は、挿入穴２６に設けられる穴逃がし部である。この穴逃がし部は、挿入穴２６の内径がインナロータ２３の一端面に向かうほど大きくなるテーパ部５２である。なお、カムシャフト４の挿入部４１は、軸方向において外径が一定の円筒状をなしている。
これにより、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００６６】
〔第３実施形態の構成〕
第３実施形態では、図６に示すごとく、インナロータ２３の挿入穴２６の他端側に逃がし部５が設けられることにより、第２径方向クリアランスが中間部クリアランス（δ３）よりも大きく設定されている。一方、第１径方向クリアランスは、中間部クリアランスと同じ値（δ３）に設定されている。第３実施形態の逃がし部５は、挿入穴２６に設けられる穴逃がし部である。この穴逃がし部は、挿入穴２６の内径がインナロータ２３の他端面に向かうほど大きくなるテーパ部５３である。なお、カムシャフト４の挿入部４１は、軸方向において外径が一定の円筒状をなしている。
これにより、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００６７】
〔第４実施形態の構成〕
第４実施形態では、図７に示すごとく、カムシャフト４の挿入部４１の外周面全体が凸曲面状に加工された曲面部５４をなしている。これにより、カムシャフト４の挿入部４１の一端側および他端側の両方に逃がし部５が設けられることになる。なお、第４実施形態の逃がし部５は、カムシャフト４の一端部および他端部に向かうほど、挿入部４１の外径が小さくなる第１軸逃がし部および第２軸逃がし部である。また、インナロータ２３の挿入穴２６は、軸方向において内径が一定の円筒状をなしている。
これにより、第１、第２径方向クリアランスが、両方とも中間部クリアランスよりも大きくなり、第１、第２径方向クリアランスのいずれか一方のみが大きい場合に比べ、カムシャフト４の傾きをより多く吸収できる。
【００６８】
〔第５実施形態の構成〕
第５実施形態では、図８に示すごとく、インナロータ２３の挿入穴２６の内周面全体が凸曲面状に加工された曲面部５５をなしている。これにより、インナロータ２３の挿入穴２６の一端側および他端側の両方に逃がし部５が設けられることになる。なお、第５実施形態の逃がし部５は、インナロータ２３の一端面および他端面に向かうほど、挿入穴２６の内径が大きくなる第１穴逃がし部および第２穴逃がし部である。また、カムシャフト４の挿入部４１は、軸方向において外径が一定の円筒状をなしている。
これにより、第４実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００６９】
〔第６実施形態の構成〕
第６実施形態では、図９に示すごとく、カムシャフト４の挿入部４１の一端側およびインナロータ２３の挿入穴２６の一端側に逃がし部５が設けられることにより、第１径方向クリアランスが中間部クリアランス（δ３）よりも大きく設定されている。一方、第２径方向クリアランスは、中間部クリアランスと同じ値（δ３）に設定されている。第６実施形態の逃がし部５は、カムシャフト４に設けられる軸逃がし部と挿入穴２６に設けられる穴逃がし部とからなる。この穴逃がし部は、挿入穴２６の内径がインナロータ２３の一端面に向かうほど大きくなるテーパ部５２である。また、軸逃がし部は、カムシャフト４の外径がカムシャフト４の一端部に向かうほど小さくなるテーパ部５１である。
これにより、軸逃がし部のみが設けられている場合に比べて、第１径方向クリアランスが大きくなり、カムシャフト４の傾きをより多く吸収できる。
【００７０】
〔第７実施形態の構成〕
第７実施形態では、図１０に示すごとく、カムシャフト４の挿入部４１の外周面全体が、凸曲面状に加工された曲面部５４をなしている。また、インナロータ２３の挿入穴２６の内周面全体が、凸曲面状に加工された曲面部５５をなしている。なお、第７実施形態の逃がし部５は、カムシャフト４の挿入部４１の一端側および他端側にある第１、第２軸逃がし部と、インナロータ２３の挿入穴２６の一端側および他端側にある第１、第２穴逃がし部とからなる。
これにより、第４実施形態および第６実施形態の両方の効果を得ることができる。
【００７１】
〔他の実施形態〕
本実施形態では、フィードポンプ２としてトロコイドポンプを用いたが、内歯および外歯の形状がトロコイド曲線状ではない内歯歯車ポンプを用いてもよく、外歯の回転のみにより燃料の汲み上げ、吐出を行う外歯歯車ポンプを用いてもよい。
本実施形態の燃料噴射ポンプ１は、燃料噴射ポンプ１から吐出された高圧燃料が、一旦、コモンレールで蓄圧された後、内燃機関の各気筒へ噴射供給される蓄圧式燃料噴射装置に適用されていたが、コモンレールを介さずに直接、内燃機関の各気筒へ噴射供給されるジャーク式燃料噴射装置に適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態の燃料噴射ポンプの側面断面図である。
【図２】第１実施形態におけるフィードポンプへのカムシャフトの挿入状態を示す説明図である。
【図３】（ａ）は従来例のカムシャフトの傾き可能角度を示す説明図であり、（ｂ）は第１実施形態のカムシャフトの傾き可能角度を示す説明図である。
【図４】第１実施形態におけるポンプ圧送荷重によりポンプ駆動軸が傾いた状態を示す説明図である。
【図５】第２実施形態におけるフィードポンプへのカムシャフトの挿入状態を示す説明図である。
【図６】第３実施形態におけるフィードポンプへのカムシャフトの挿入状態を示す説明図である。
【図７】第４実施形態におけるフィードポンプへのカムシャフトの挿入状態を示す説明図である。
【図８】第５実施形態におけるフィードポンプへのカムシャフトの挿入状態を示す説明図である。
【図９】第６実施形態におけるフィードポンプへのカムシャフトの挿入状態を示す説明図である。
【図１０】第７実施形態におけるフィードポンプへのカムシャフトの挿入状態を示す説明図である。
【図１１】従来例におけるフィードポンプへのカムシャフトの挿入状態を示す説明図である。
【図１２】従来例におけるポンプ圧送荷重によりカムシャフトが傾いた状態を示す説明図である。
【符号の説明】
１ 燃料噴射ポンプ
１１ ポンプハウジング
１３ シリンダヘッド
１５ カム室
１６ ハウジング本体（第１ハウジング）
１７ 軸受カバー（第２ハウジング）
１８ 第１ジャーナル（第１軸受け）
１９ 第２ジャーナル（第２軸受け）
２ フィードポンプ
２１ ポンプ本体（回転体）
２２ ケーシング
２３ インナロータ
２４ アウタロータ
２５ 側壁部
２６ 挿入穴
３ プランジャ
３０ 加圧室
３１ 燃料吸入経路
４ カムシャフト（ポンプ駆動軸）
４１ 挿入部
４３ カム
４５ カムリング
５ 逃がし部（軸逃がし部、穴逃がし部、第１軸逃がし部、第２軸逃がし部、第１穴逃がし部、第２穴逃がし部）
５１、５２、５３ テーパ部
５４、５５ 曲面部

Claims (8)

1. （ａ）燃料吸入経路を経て内部に吸入した燃料を加圧して高圧化する加圧室を有するポンプハウジングと、
   （ｂ）少なくとも一端部が前記ポンプハウジングの一端面より突出した状態で、前記ポンプハウジングに回動自在に支持されるポンプ駆動軸と、
   （ｃ）このポンプ駆動軸と一体的に回転する回転体を有し、この回転体が回転することにより、燃料タンクより汲み上げた燃料を、前記燃料吸入経路を介して前記加圧室内に送り込むフィードポンプと
   を備え、
   前記フィードポンプは、前記回転体を回転自在に収容すると共に少なくとも前記回転体の一端面に対向配置される側壁部を具備したケーシングを有する燃料噴射ポンプにおいて、
   前記回転体の内部には、前記回転体の一端面と他端面とを連通するように軸方向に貫通した挿入穴が設けられており、
   前記ポンプ駆動軸の一端部には、前記回転体に径方向クリアランスを隔てて前記回転体の挿入穴内に隙間嵌めされる挿入部が設けられており、
   前記径方向クリアランスは、前記ポンプ駆動軸の挿入部の一端側と前記回転体の挿入穴の一端側との間に形成される第１径方向クリアランス、および前記ポンプ駆動軸の挿入部の他端側と前記回転体の挿入穴の他端側との間に形成される第２径方向クリアランスのうちのいずれか一方または両方を、前記第１径方向クリアランスと前記第２径方向クリアランスとを除く前記ポンプ駆動軸の挿入部と前記回転体の挿入穴との間に形成されるクリアランスに比べ、大きく設定していることを特徴とする燃料噴射ポンプ。
2. 請求項１に記載の燃料噴射ポンプにおいて、
   前記ポンプ駆動軸の挿入部の一端側には、前記ポンプ駆動軸の一端部に向かうほど、前記ポンプ駆動軸の挿入部の外径が小さくなる軸逃がし部が設けられていることを特徴とする燃料噴射ポンプ。
3. 請求項１または請求項２に記載の燃料噴射ポンプにおいて、
   前記回転体の挿入穴の一端側には、前記回転体の一端面に向かうほど、前記回転体の挿入穴の内径が大きくなる穴逃がし部が設けられていることを特徴とする燃料噴射ポンプ。
4. 請求項１に記載の燃料噴射ポンプにおいて、
   前記ポンプ駆動軸の挿入部の一端側および他端側には、前記ポンプ駆動軸の一端部および他端部に向かうほど、前記ポンプ駆動軸の挿入部の外径が小さくなる第１軸逃がし部および第２軸逃がし部が設けられていることを特徴とする燃料噴射ポンプ。
5. 請求項１または請求項４に記載の燃料噴射ポンプにおいて、
   前記回転体の挿入穴の一端側および他端側には、前記回転体の一端面および他端面に向かうほど、前記回転体の挿入穴の内径が大きくなる第１穴逃がし部および第２穴逃がし部が設けられていることを特徴とする燃料噴射ポンプ。
6. 請求項１ないし請求項５のうちのいずれか１つに記載の燃料噴射ポンプにおいて、
   前記回転体は、この回転体の一端面と、この一端面に対向配置される前記ケーシングの側壁部との間に軸方向クリアランスを有して、前記ケーシングに収容されていることを特徴とする燃料噴射ポンプ。
7. 請求項１ないし請求項６のうちのいずれか１つに記載の燃料噴射ポンプにおいて、
   前記ポンプ駆動軸の回転軸心に対し偏心して設けられて、前記ポンプ駆動軸の回転軸心を中心として公転運動するカムと、このカムの公転運動に伴い所定の円形経路に沿って公転運動を行うカムリングとを備え、
   前記ポンプハウジングの内部には、前記カムおよび前記カムリングを公転自在に収容するカム室が形成されていることを特徴とする燃料噴射ポンプ。
8. 請求項７に記載の燃料噴射ポンプにおいて、
   前記ポンプハウジングは、前記カム室よりも軸方向の一方側に配される第１ハウジングと、この第１ハウジングとは別体であって、前記カム室よりも軸方向の他方側に配される第２ハウジングとを有し、
   前記第１ハウジングは、前記ポンプ駆動軸の一方側を回転自在に支持する第１軸受けを保持する筒状の第１軸受支持部を具備し、
   前記第２ハウジングは、前記ポンプ駆動軸の他方側を回転自在に支持する第２軸受けを保持する筒状の第２軸受支持部を具備していることを特徴とする燃料噴射ポンプ。

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