JP5812020B2 - 燃料供給ポンプ - Google Patents
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Description
そこで、摺接面を、摺接弧に対応する中心角が180°よりも大きくなるように設け、ローラの回転軸の下側でもローラを回転自在に支持するようにしてローラの脱落を防止している。
すなわち、シュー100は、摺接面101を低コストで高精度に仕上げる必要性から、図12(a)、(b)に示すようにして設けると考えられる。つまり、シュー100の素材102に、ローラが嵌る円筒の内周面103を高精度で設け、その後に素材102を切断等して2つの部分102a、102bに分割する。
以上のように素材102の切断部位を変更することで、素材102を無駄にすることなくコストを低減する要求が高まっている。
まず、プランジャは、燃料の加圧室を形成するとともに、加圧室を縮小または拡張するように上下に往復駆動されるものである。次に、タペットは、プランジャの下側に配置されるカムの回転を直線的な往復動に変換してプランジャに伝達する機構である。そして、タペットは、カムの周面に当接するとともにカムの周面上を相対的に転がりながら上下に往復動する円筒状のローラ、および、ローラを回転自在に支持しながら上下に往復動するシューを有する。
すなわち、第2関係は、シューが上死点で停止した仮想状態において、ローラがシューから下方に脱落して部分円筒面から離れた後、下死点に達し、さらに、カムに突き上げられて上昇することでシューに当接した再当接状態における配置の関係である。そして、第2関係によれば、カムとローラとの当接点(α)、ローラとシューとの当接点(β)、当接点(α)と当接点(β)とを結ぶ線分(L)、ローラの回転軸を含み上下方向に垂直な平面(A)、平面(A)と線分(L)との交点(γ)、部分円筒面の中心軸に直交するとともに上下方向に平行な直線(M)、平面(A)と直線(M)との交点(δ)に関し、平面(A)上で交点(γ)と交点(δ)との間にローラの回転軸が存在する。
すなわち、第3関係は、再当接状態における配置の関係である。そして、第3関係によれば、当接点(α)における円筒面に対する法線方向と上下方向とにより形成される角度(θ)、当接点(β)における円筒面に対する法線方向と上下方向とにより形成される角度(φ)、当接点(β)における動摩擦係数(μ)に関し、不等式:sin(φ−θ)・(cosφ+μ・sinφ)/cosθ>μが成立する。
すなわち、非摺接面は、シューに設けられて部分円筒面の下側に連続して下側に広がる面であり、円筒面に摺接せず、ローラの回転軸に垂直な断面において回転軸の上側に存在する曲線または直線として見える。
これにより、嵌合空間の開口縁は円筒面に摺接しなくなる。このため、ローラの回転軸と部分円筒面の軸心との間に軸ズレが存在しても、ローラは、嵌合空間の開口縁に引っ掛からずに回転することができる。
実施例1の燃料供給ポンプ1の構成を、図面に基づいて説明する。
燃料供給ポンプ1は、100MPaを超える高圧に燃料を加圧して吐出するものであり、例えば、燃料を高圧状態で蓄圧する蓄圧容器(コモンレール)を介して内燃機関(図示せず。)に供給する燃料供給装置に適用され、電子制御ユニット(ECU:図示せず。)により動作を制御される。
プランジャ2は、燃料の加圧室7を形成するとともに、加圧室7を縮小または拡張するように上下に往復駆動されるものである。また、プランジャ2は、シリンダボディ8に設けられたシリンダ9に自身の軸方向と上下方向とが一致するように収容され、さらに、シリンダ9の内周面に摺接して上下方向に摺動自在に支持されている。そして、加圧室7は、シリンダ9内にプランジャ2を収容することで下側を画され、プランジャ2が上方に移動することで縮小し、プランジャ2が下方に移動することで拡張する。
さらに、加圧室7は、下流側において逆止弁(図示せず。)を介してコモンレール内と連通し、上流側において制御弁10を介してフィードポンプ(図示せず。)の吐出側と連通している。ここで、フィードポンプは、例えば、後記するカムシャフト(図示せず。)を介して内燃機関により回転駆動されるものであり、燃料タンクから燃料を汲み上げ、制御弁10を経由して加圧室7に吸入させる。
すなわち、プランジャ2が加圧室7を縮小するように上側に移動しているときに、ECUから制御弁10に閉弁指令が出力されると、制御弁10が閉弁して加圧室7の燃料圧が増加し、逆止弁が開弁して加圧室7からコモンレールへの燃料の吐出が始まる。
なお、プランジャ2、シリンダボディ8および制御弁10の一体物は、シリンダボディ8を燃料供給ポンプ1のハウジング11にネジ締結することでハウジング11に一体化している。
ここで、カム13およびカムシャフトは、ハウジング11内で収容孔14の下方に形成されるカム室15に収容され、内燃機関により回転駆動される。
まず、ローラ18は、円筒状に設けられ、円筒面21によりカム13の周面22に当接するとともに周面22上を相対的に転がりながら上下に往復動する。また、シュー19は、ローラ18を回転自在に支持しながら上下に往復動するものである。
そして、燃料供給ポンプ1は、プランジャ2、タペット3およびカム13等からなるポンプ単位がカムシャフトの軸方向に複数並ぶ、いわゆる列型のポンプ装置として設けられている。
なお、部分円筒面4には、ダイヤモンドまたはダイヤモンドライクカーボンからなる皮膜が施されて、円筒面21との摺接に対する動摩擦係数が下げられている。
不等式1:X<r
不等式2:sin(φ−θ)・(cosφ+μ・sinφ)/cosθ>μ
条件式1:sin(φ−θ)・F1>μ・F2
また、再当接状態における上下方向の力の釣り合いから次の条件式2が成立する。
条件式2:F1・cosθ=F2・(cosφ+μ・sinφ)
そして、不等式2は、条件式1、2から当接力F1、当接力F2を消去することで得られる。
実施例の燃料供給ポンプ1によれば、部分円筒面4は、シュー19に設けられて円筒面21に上側から摺接してローラ18を回転自在に支持する摺接面である。そして、摺接弧28はローラ18の回転軸の上側に存在し、摺接弧28に対応する中心角は180°未満である。また、第1関係によれば、不等式1が成立する。
これにより、当接力F1と当接力F2との合力は、ローラ18に対し、嵌合空間27に嵌る方向に作用する。このため、ローラ18は、シュー19から脱落しても、再度、嵌合空間27に嵌ることができるので、より確実にカムシャフトの回転を維持して内燃機関の停止を回避することができる。
これにより、不等式2が成立するように、角度θ、φおよび動摩擦係数μを設定することで、動摩擦係数μを考慮した上で、仮想状態においてもカムシャフトの回転を維持することができる燃料供給ポンプ1を提供することができる。
これにより、非摺接面5の下端が嵌合空間27の開口縁になるので、嵌合空間27の開口縁は円筒面21に摺接しなくなる。このため、部分円筒面4の軸心とローラ18の回転軸との間に軸ズレが存在しても、ローラ18は、嵌合空間27の開口縁に引っ掛からずに回転することができる。
実施例の燃料供給ポンプ1によれば、非摺接面5は、ローラ18の回転軸に垂直な断面において回転軸の上側に存在する直線として見えるものであったが、図4に示すように曲線として見えるものとしてもよい。
また、実施例の燃料供給ポンプ1によれば、非摺接面5の下端に円筒面21を当接させて当接点βを形成していたが、非摺接面5を設けずに、部分円筒面4の下端に円筒面21を当接させて当接点βを形成するようにしてもよい。
Claims (7)
- 燃料の加圧室(7)を形成するとともに、前記加圧室(7)を縮小または拡張するように上下に往復駆動されるプランジャ(2)と、
このプランジャ(2)の下側に配置されるカム(13)の回転を直線的な往復動に変換して前記プランジャ(2)に伝達する機構であり、前記カム(13)の周面(22)に当接するとともに前記カム(13)の周面(22)上を相対的に転がりながら上下に往復動する円筒状のローラ(18)、および、このローラ(18)を回転自在に支持しながら上下に往復動するシュー(19)を有するタペット(3)と、
前記シュー(19)に設けられて前記ローラ(18)の円筒面(21)に上側から摺接して前記ローラ(18)を回転自在に支持する摺接面であり、前記ローラ(18)の回転軸に垂直な断面において、前記ローラ(18)の半径と同径であって前記ローラ(18)の回転軸を中心とする円弧(28)として見え、さらに、この円弧(28)が前記ローラ(18)の回転軸の上側に存在する部分円筒面(4)と、
前記プランジャ(2)の上下の往復距離(X)および前記ローラ(18)の半径(r)に関し、不等式:X<rが成立する第1関係とを備える燃料供給ポンプ(1)。 - 請求項1に記載の燃料供給ポンプ(1)において、
前記シュー(19)が上死点で停止した仮想状態において、前記ローラ(18)が前記シュー(19)から下方に脱落して前記部分円筒面(4)から離れた後、下死点に達し、さらに、前記カム(13)に突き上げられて上昇することで前記シュー(19)に当接した再当接状態における配置の関係であり、前記カム(13)と前記ローラ(18)との当接点(α)、前記ローラ(18)と前記シュー(19)との当接点(β)、前記当接点(α)と前記当接点(β)とを結ぶ線分(L)、前記ローラ(18)の回転軸を含み上下方向に垂直な平面(A)、この平面(A)と前記線分(L)との交点(γ)、前記部分円筒面(4)の中心軸に直交するとともに上下方向に平行な直線(M)、前記平面(A)と前記直線(M)との交点(δ)に関し、前記平面(A)上で前記交点(γ)と前記交点(δ)との間に前記ローラ(18)の回転軸が存在する第2関係を備える燃料供給ポンプ(1)。 - 請求項2に記載の燃料供給ポンプ(1)において、
前記再当接状態における配置の関係であり、前記当接点(α)における前記円筒面(21)に対する法線方向と上下方向とにより形成される角度(θ)、前記当接点(β)における前記円筒面(21)に対する法線方向と上下方向とにより形成される角度(φ)、前記当接点(β)における動摩擦係数(μ)に関し、不等式:sin(φ−θ)・(cosφ+μ・sinφ)/cosθ>μが成立する第3関係を備える燃料供給ポンプ(1)。 - 請求項1ないし請求項3の内のいずれか1つに記載の燃料供給ポンプ(1)において、
前記シュー(19)に設けられて前記部分円筒面(4)の下側に連続して下側に広がる面であり、前記円筒面(21)に摺接せず、前記ローラ(18)の回転軸に垂直な断面において前記回転軸の上側に存在する曲線または直線として見える非摺接面を備える燃料供給ポンプ(1)。 - 請求項1ないし請求項4の内のいずれか1つに記載の燃料供給ポンプ(1)において、
前記部分円筒面(4)には、動摩擦係数を下げる皮膜が施されていることを特徴とする燃料供給ポンプ(1)。 - 請求項5に記載の燃料供給ポンプ(1)において、
前記皮膜は、ダイヤモンドまたはダイヤモンドライクカーボンからなることを特徴とする燃料供給ポンプ(1)。 - 請求項1ないし請求項6に記載の燃料供給ポンプ(1)において、
前記タペット(3)および前記カム(13)を収容するハウジング(11)を備え、
前記タペット(3)は、前記ハウジング(11)にガイドされて上下動するタペットボディ(20)を有し、このタペットボディ(20)に前記シュー(19)が圧入されていることを特徴とする燃料供給ポンプ(1)。
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