JP4894802B2

JP4894802B2 - 燃料噴射ポンプ

Info

Publication number: JP4894802B2
Application number: JP2008083948A
Authority: JP
Inventors: 幹雄太田
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2008-03-27
Filing date: 2008-03-27
Publication date: 2012-03-14
Anticipated expiration: 2028-03-27
Also published as: JP2009236033A

Description

本発明は内燃機関（エンジン）に高圧の燃料を供給する燃料噴射ポンプに関するもので、コモンレール式燃料噴射装置に使用する燃料噴射ポンプに好適である。

従来、例えばディーゼルエンジン用燃料噴射ポンプとして下記特許文献１に記載されているように、ハウジング内の回転する駆動軸に取付けられたカムの回転によりプランジャを往復移動させ、このプランジャの往復移動により加圧室の燃料を燃料噴射装置のインジェクタへ圧送する構造である。そして回転するカムと往復移動するプランジャとの間に、カムの回転運動をプランジャの往復移動に変換する作動をスムースにするためのタペット機構部が介在させてある。

タペット機構部はタペットボデー（支持部）、タペットボデーに取付けられたローラピン、ローラピンの外周に装着されたローラ、ローラピンとローラとの間に配設されたブッシュ等の部材で構成されており、タペット機構部はその構成部材間、また、カムとの間で回転摺動する。そのためタペット機構部、カムのような回転摺動部に潤滑油を供給し作動を良好にすると共に摩耗を防止している。

近年、燃料噴射ポンプにおいては、燃料噴射ポンプの高圧化、エンジン回転数の高速回転化の要求が高くなってきており、そのため上記ハウジング内の回転摺動部の潤滑も良好にしなければならない。タペット機構部の回転摺動部への潤滑油の供給は外部からポンプ等で強制的に行い、タペット機構部の構成部材間及びカムを潤滑しハウジングの底部に溜め、ほぼタペット機構部の下部近傍に達する位置から外部へ吸引され、潤滑油は強制循環されて潤滑作用を行う。また、潤滑油には粘性があるため駆動軸やカムに付着し、カムの回転に伴いカムと接触するタペット機構部に供給されて上記ハウジング内の回転摺動部の潤滑も行う。

しかしながら、発明者はエンジンの高回転すなわち駆動軸が高回転すると強制循環された潤滑油、駆動軸やカムに付着した潤滑油は遠心力により駆動軸を収納しているハウジングの壁面に飛散し、上記ハウジング内の回転摺動部すなわちカムとタペット機構部との摺動部に効率よく供給されないという現象を確認した。
特許第３８２３８１９号公報

本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、駆動軸に潤滑油を掬い摺動部分方向に掛ける潤滑油補給手段を設けることにより、エンジンの高回転時でも確実に潤滑油をカムとタペット機構部との摺動部に充分供給し摺動部分の焼付きを抑止し摺動作動を良好にすることにある。

請求項１に係る発明では、ハウジングと、前記ハウジング内に回転自在にして装着され駆動源によって回転する駆動軸と、前記駆動軸に設けられたカムと、
前記カムのカム作用により往復移動し前記ハウジング内の圧力室の燃料を加圧するプランジャと、前記カムと前記プランジャとの間に配設され前記カムの回転運動を前記プランジャの往復移動に変換するタペット機構部とを備えた燃料噴射ポンプであって、前記駆動軸に、前記ハウジング内に溜まった潤滑油を掬い前記カム、タペット機構部の摺動部方向に掛ける潤滑油補給手段が設けられ、前記潤滑油補給手段は前記駆動軸に設けた板状部材と、当該板状部材の端面に形成され潤滑油を掬う溝部とを備えていることを特徴とする。

上記構成によれば、前記潤滑油補給手段により前記ハウジング内に溜まった潤滑油を掬い前記カム、タペット機構部の摺動部分に潤滑油を補給するようにしており、前記溝部で潤滑油を掬い前記駆動軸の回転で潤滑油をカムとタペット機構部との摺動部分に掛けているから、潤滑油を確実に補給され、エンジンが高回転時でも確実に潤滑油をカムとタペットとの摺動部分に充分供給でき、ひいては摺動部分の焼付きを抑止し燃料噴射ポンプの作動を良好に維持することができる。

請求項２に係る発明では、前記溝部を前記板状部材の端面において前記駆動軸の回転中心からほぼ半径方向に延び、少なくともその先端側が開放した構造としていることを特徴とする。

上記構成によれば、前記溝部に掬われた潤滑油は前記駆動軸の回転で半径方向に飛び出すから潤滑油を確実にカムとタペット機構部との摺動部分に掛けることができる。

請求項３に係る発明では、前記溝部を、前記板状部材の端面において前記駆動軸の回転中心からほぼ半径方向に延び、その先端側を開放し中心側を閉塞した構造としていることを特徴とする。

上記構成によれば、前記溝部はその中心側が閉塞しているから、潤滑油が中心側から洩れず前記溝部でより確実に潤滑油を掬うことができる。

請求項４に係る発明では、前記潤滑油補給手段を前記駆動軸に設けられ前記カムのカム作用タイミングを検出するためのタイミング検出板に設けていることを特徴とする。

上記構成によれば、既設のタイミング検出板を利用して当該タイミング検出板に前記潤滑油補給手段を設けているから、新たに前記潤滑油補給手段を設けるための平板部材を必要とせず、従って軽量、安価である。

以下、図１、２、３により本発明の第１実施形態を説明する。図１は本発明燃料噴射ポンプの縦断面図、図２は図１のＸ−Ｘ線矢視断面図、図３は図２のＹ−Ｙ線矢視断面図（板状部材１５部位の断面）である。

図１、２、３において、本発明の第１実施形態による燃料噴射ポンプ１は、ディーゼルエンジンのコモンレール式の燃料噴射装置に用いられる高圧燃料噴射ポンプに適用される。なお、本例における燃料噴射ポンプ１は２列式のポンプである。各部の構成の説明は１列側について説明する。２列側も１列側構造と同様である。

燃料噴射ポンプ１は図示しない燃料タンクからフィードポンプ（低圧ポンプ）２を経由して吸入された燃料を加圧して図示しないコモンレールへ供給する。燃料噴射ポンプ１はポンプハウジング１０を備えており、ポンプハウジング１０の一方の端部にはカム室１１が形成されている。カム室１１にはエンジンによって駆動され回転される駆動軸１２が一対のベアリング１２ａ、１２ｂを介して収容されている。駆動軸１２には駆動軸１２と一体にカム１３が形成されている。本例では２列式のためカム１３は図示するように２箇所に設けられており、それぞれのカム１３は１２０°等分間隔のカム頂部１３ａを有する構造である。

ポンプハウジング１０の反カム室側にはシリンダボデー２０が取付けられており、このシリンダボデー２０にはシリンダ２１が形成されている。そしてポンプハウジング１０とシリンダボデー２０により本例ではハウジングを構成している。シリンダ２１内にはプランジャ３０が軸方向へ往復摺動可能に支持されている。ポンプハウジング１０の内周側とシリンダボデー２０との間にはタペット室１４が形成されており、タペット室１４の内部にはタペット４０が往復移動可能に収容されている。

プランジャ３０は円柱形状に形成されており、このプランジャ３０の上端面とシリンダ２１の内周面とから燃料を加圧する加圧室３１が形成されている。シリンダボデー２０には導入管２２を介してフィードポンプ２から燃料が供給される燃料溜まり２３が形成されている。燃料溜まり２３は制御弁６０内の燃料供給路６１に連通している。制御弁６０は電磁駆動部６２とこの電磁駆動部６２によって駆動される弁部材６３を有している。弁部材６３は弁座部６４に着座・乖離可能である。すなわち、電磁駆動部６２を制御することにより加圧室３１へ連通する通路が開閉される。また、シリンダボデー２０にはプランジャ３０とシリンダ２１の内周面との僅かな隙間からリーク孔８１を通して洩れたリーク燃料を溜めるリーク燃料溜まり８２が形成されており、リーク燃料吐出管８３から燃料タンクに戻される。

シリンダボデー２０にはプランジャ３０の上端面と対向する位置に制御弁６０の電磁駆動部６２がねじにより固定されている。この電磁駆動部６２は弁部材６３を駆動することにより燃料供給路６１と加圧室３１とを連通・遮断する。電磁駆動部６２への通電タイミングを制御することにより、燃料噴射ポンプ１から図示しないコモンレールへ吐出される燃料の流量が調整される。

シリンダボデー２０には吐出弁２４が設置されており、吐出弁２４は吐出孔２５を介して加圧室３１に連通している。加圧室３１内で加圧された燃料は吐出弁２４の弁部材２４１をスプリング２４２の付勢力及び吐出孔２５内の燃料の圧力に抗して開弁し、加圧された高圧の燃料は吐出孔２５から図示しないコモンレール内へ圧送される。

プランジャ３０の反加圧室側の端部にはプランジャヘッド部３２が形成されており、このプランジャヘッド部３２はロアシート３３と連結されている。ロアシート３３にはスプリング３４が当接しており、プランジャ３０はロアシート３３を介してスプリング３４の付勢力によりタペット４０に押し付けられている。スプリング３４の他方の端部はアッパシート３５に当接しており、スプリング３４の加圧室３１側への移動が拘束されている。

ローラ部５０はローラ５１及びローラピン５２を有している。ローラ５１はカム１３と当接し、ローラピン５２を軸として回転可能である。また、ローラ５１とローラピン５２との間にはブッシュ５３が配設されている。ローラ５１は円環状に形成されており、内周側にブッシュ５３を介してローラピン５２が貫挿されている。ローラピン５２は中実の円柱形状に形成されている。ローラ部５０はタペット４０の駆動軸１２側に設置されており、ローラ５１はタペット４０に形成されているローラ収容部４１に回転可能に収容されている。ローラピン５２はタペット４０の支持部４２に支持されている。ローラピン５２はタペット４０の支持部４２に回転可能に支持されている。

タペット４０は概ね中空筒状に形成されており、軸方向の中央部付近に仕切り部４３を有しタペット４０の内周側を二つの空間に仕切っている。仕切り部４３で仕切られた空間のうち、一方の空間はプランジャ３０が収容されるプランジャ収容部４４であり、他方の空間はローラ５１が収容されるローラ収容部４１である。ローラ収容部４１のローラ５１の軸方向両端部にはローラピン５２を支持する支持部４２が設けられている。そしてプランジャ収容部４４にはプランジャ３０が収容されており、仕切り部４３の加圧室３１側の端面にはプランジャ３０が当接している。

仕切り部４３にはプランジャ収容部４４とローラ収容部４１とを連通する通孔４５が形成されており、タペット室１４を満たしている潤滑油の一部はプランジャ収容部４４から通孔４５を経由してローラ収容部４１へ供給される。ローラ収容部４１に供給された潤滑油により、ローラ５１とカム１３との間並びにローラ５１の軸方向の両端部とローラ収容部４１の内壁との間の潤滑が行われる。潤滑油はポンプハウジング１０に設けられた潤滑油供給口７０から潤滑孔７１を通り上記のようにタペット４０、ローラ５１、カム１３、ローラ５１の軸方向の両端部とローラ収容部４１の内壁との間の潤滑し、ポンプハウジング１０の底部に滴下して溜まり、潤滑油吸出口７２から吸出される。そしてポンプハウジング１０の底部に溜まった潤滑油は駆動軸１２、カム１３が埋没するレベル（深さ）に達する。なお、本発明においては、上記タペット４０、ローラ部５０をなすローラ５１、ブッシュ５１、ローラピン５２をタペット機構部と称し、当該タペット機構部の各部材間及び当該タペット機後部とカム１３とが当接する部分を摺動部と称する。

駆動軸１２のほぼ中央部で２枚のカム１３の真中に、駆動軸１２と一体で半径方向に延びる円形の板状部材１５が形成されており、その外周部にパルス読取り溝１６が形成されている。このパルス読取り溝１６は図示しないパルス読取り装置で回転しているカム１３のタイミング位置を読取り、図示しない燃料噴射弁の噴射時期とのタイミングを取るためのものである。

板状部材１５の両端面にはそれぞれ溝部１７が形成されている。この溝部１７は図示するように板状部材１５すなわち駆動軸１２の回転中心から半径方向に放射状に延びて形成され、円周方向に等間隔角度４５°で８箇所設けられている。この溝部１７は板状部材１５の未加工状態から削り取って形成され、削り取られなかった部分は溝部１７の壁部１８となる。従って壁部１８も半径方向に放射状に延び円周方向に等間隔角度４５°で８箇所設けられており、壁部１８の高さまでの長さは板状部材１５の未加工状態の厚みである。

また、溝部１７はその先端側及び中心側は開放状態となっており、潤滑油が開放した部分からも流入しやすいようになっている。なお、溝部１７は削り取って形成された状態であるが、予め板状部材１５の厚みを薄く（溝部１７を削り取った後の厚み）しておき、壁部１８部分を板状部材１５に固定してもよい。また、本発明では駆動軸１２に設けられた板状部材１５及びこの板状部材１５に形成された溝部１７で潤滑油補給手段を構成している。

エンジンによって駆動される駆動軸１２の回転によりカム１３が回転し、そのカム押上げ作用により上記タペット４０、ローラ５１、ブッシュ５１、ローラピン５２のタペット機構部がスプリング３４に抗して上方へ移動しプランジャ３０を押上げる。プランジャ３０の上方への移動により圧力室３１内に吸入された燃料が加圧され、所定の圧力で吐出孔２５を通り吐出弁２４から図示しないコモンレールへ圧送される。

さらに駆動軸１２が回転するとカム１３のカム不作用とスプリング３４の付勢力によりプランジャ３０は下降し、圧力室３１内には電磁駆動部６２の制御により弁部材６３が弁座部６４から乖離して燃料が吸入され、上記の作動を繰り返す。本例では１列で駆動軸１２の１回転でカム作用が３回行われるため、プランジャ３０は圧力室３１の加圧を３回行う。

また、潤滑作用においては、潤滑油供給口７０から潤滑油が供給されて上記タペット機構部やカムの摺動部を潤滑し、また、駆動軸１２、カム１３によりポンプハウジング１０の低部に溜まった潤滑油による上記タペット機構部やカムの摺動部の潤滑が行われるものの、駆動軸１２が高速回転する状態になると、従来の不具合現象で説明したように、潤滑油がポンプハウジング１０の壁面へ飛散し上記タペット機構部やカムの摺動部に充分供給されず、潤滑作用が不充分となる。

しかしながら、本例では駆動軸１２に潤滑油補給手段をなす板状部材１５と溝部１７を形成しているので、板状部材１５の回転によりポンプハウジング１０の底部に溜まっている潤滑油を溝部１７で掬い、遠心力で溝部１７の先端側の開放された領域から潤滑油は放出され、潤滑油を上記タペット機構部やカムの摺動部に掛け当該部分を潤滑する。本発明ではエンジンが高速回転すればするほど板状部材１５と溝部１７も高速回転して遠心力も大きくなり、上記タペット機構部やカムの摺動部に潤滑油を多く安定して確実に掛けることができる。また、本例では溝部１７の先端側及び中心側は開放状態になっているから、高速回転時においても潤滑油は確実に溝部１７内に流入し、潤滑油を掬うことができる。

次に図４、５、６により本発明の第２実施形態を説明する。図４は本発明の他の燃料噴射ポンプの縦断面図、図５は図４のＷ−Ｗ線矢視断面図、図６は図５のＺ−Ｚ矢視断面図（板状部材１５部位の断面）である。

本発明の第２実施形態は上記の第１実施形態に対して本発明の要部である上記潤滑油補給手段の具体的構造のみが相違（潤滑油補給手段の他の例）し、他の全体構成部は第１実施形態と同様であるから、相違点のみ説明し他の部分は省略する。

第２実施形態では、板状部材１５の両端面にそれぞれ溝部１９が形成されている。この溝部１９は図示するように板状部材１５すなわち駆動軸１２の回転中心から半径方向に放射状に延びて形成され、円周方向に等間隔角度４５°で８箇所設けられている。この溝部１９は板状部材１５の未加工状態から削り取って形成され、削り取られなかった部分は溝部１９の壁部１８ａとなる。従って壁部１８ａも半径方向に放射状に延び円周方向に等間隔角度で８箇所設けられており、壁部１８ａの高さまでの長さは板状部材１５の未加工状態の厚みである。

また、溝部１９は先端側は開放状態、中心側は閉塞部１８ｂとなっており、溝部１９に流入した潤滑油が閉塞部１８ｂで保持されるようになっている。なお、溝部１は削り取って形成された状態であるが、予め板状部材１５の厚みを薄く（溝部１９を削り取った後の厚み）しておき、連なった８つの壁部１８ａと閉塞部１８ｂの部分（星型部分）を例えば２分割して作製し、駆動軸１２の外周から板状部材１５に固定してもよい。また、本発明では駆動軸１２に設けられた板状部材１５及びこの板状部材１５に形成された溝部１９で潤滑油補給手段を構成している。

本例では駆動軸１２に潤滑油補給手段をなす板状部材１５と溝部１９を形成しているので、板状部材１５の回転によりポンプハウジング１０の底部に溜まっている潤滑油を溝部１９で掬い、遠心力で溝部１７の先端側の開放された領域から潤滑油は放出され、潤滑油を上記タペット機構部やカムの摺動部に掛け当該部分を潤滑する。本発明ではエンジンが高速回転すればするほど板状部材１５と溝部１９も高速回転して遠心力も大きくなり、上記タペット機構部やカムの摺動部に潤滑油を多く安定して確実に掛けることができる。また、本例では溝部１９の中心側は閉塞状態になっているから、高速回転時においても溝部１９へ流入した潤滑油をその閉塞部（中心壁部１８ａ）で保持することができ潤滑油を掬うことができる。なお、ポンプハウジング１０の底部の溜まっている潤滑油の高さレベルは潤滑油吸出口７２の高さになっていなくてもよく、駆動軸１２の回転中心線のレベルであっても充分潤滑油を回転により駆動軸１２の回転中心線以下に位置してくる溝部１７、１９で掬うことができ、上記のように潤滑を施すことができる。

なお、上記第１、第２実施形態においては、溝部１７、１９が形成された板状部材１５は、予め設けられパルス読取り具１６を取り付けるための板状部材を利用した例であったが、新規に設けてもよい。また、第１実施形態における溝部１７は先端側、中心側とも開放状態、第２実施形態における溝部１９は先端側が開放状態、中心側は閉塞状態であったが、潤滑油を遠心力で飛流させるために少なくとも先端側が開放状態であればよい。また、溝部１７、１９は放射状に直線的に半径方向に延びた形状であったが、曲線状に形成してもよく、駆動軸１２上の板状部材１５と上記タペット機構部やカムの摺動部との位置関係、距離等を考慮し種々の形状に設定すればよく、溝部１７、１９で潤滑油を掬い上記タペット機構部やカムの摺動部に掛けることができる形状であればよい。

また、上記第１、第２実施形態においては、潤滑油補給手段として潤滑油を掬う溝部１７、１９を板状部材１５に形成していたが、駆動軸１２の外周に直接半径方向に放射状に延びる潤滑油引掛け板例えば歯車の歯のように形成してもよい。

本発明燃料噴射ポンプの第１実施形態を示す縦断面図である図１のＸ−Ｘ線矢視断面図である。図２のＹ−Ｙ線矢視断面図（板状部材１５部位）である。本発明燃料噴射ポンプの第２実施形態を示す縦断面図である。図４のＷ−Ｗ線矢視断面図である。図５のＺ−Ｚ線矢視断面図（板状部材１５部位）である。

符号の説明

１燃料噴射ポンプ
１０、２０ハウジングをなすポンプハウジング、シリンダボデー
１２駆動軸
１３カム
１５、１７、１９潤滑油補給手段をなす板状部材、溝部、溝部
１８、１８ａ壁部
１８ｂ閉塞部
３０プランジャ
３１圧力室
４０、５０タペット機構部をなすタペット、ローラ部

Claims

ハウジングと、
前記ハウジング内に回転自在にして装着され駆動源によって回転する駆動軸と、
前記駆動軸に設けられたカムと、
前記カムのカム作用により往復移動し前記ハウジング内の圧力室の燃料を加圧するプランジャと、
前記カムと前記プランジャとの間に配設され前記カムの回転運動を前記プランジャの往復移動に変換するタペット機構部とを備えた燃料噴射ポンプであって、
前記駆動軸に、前記ハウジング内に溜まった潤滑油を掬い前記カム、タペット機構部の摺動部方向に掛ける潤滑油補給手段が設けられ、
前記潤滑油補給手段は前記駆動軸に設けた板状部材と、当該板状部材の端面に形成され潤滑油を掬う溝部とを備えていることを特徴とする燃料噴射ポンプ。
前記溝部は前記板状部材の端面において前記駆動軸の回転中心からほぼ半径方向に延びており、少なくともその先端側は開放されていることを特徴とする請求項１記載の燃料噴射ポンプ。
前記溝部は前記板状部材の端面において前記駆動軸の回転中心からほぼ半径方向に延びており、その先端側は開放され中心側は閉塞されていることを特徴とする請求項１記載の燃料噴射ポンプ。
前記潤滑油補給手段は前記駆動軸に設けられ前記カムのカム作用タイミングを検出するためのタイミング検出板に設けられていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一つに記載の燃料噴射ポンプ。