JP5912543B2

JP5912543B2 - コモンレール式燃料噴射装置のサプライポンプ用ビスカスダンパ取付構造

Info

Publication number: JP5912543B2
Application number: JP2012002463A
Authority: JP
Inventors: 鈴木　恭一; 恭一鈴木
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2012-01-10
Filing date: 2012-01-10
Publication date: 2016-04-27
Anticipated expiration: 2032-01-10
Also published as: WO2013105419A1; EP2803849A4; JP2013142317A; US20150059702A1; EP2803849A1

Description

本発明は、コモンレール式燃料噴射装置のサプライポンプに取付けられるダンパー装置の取付構造に関するものである。

自動車に搭載されるディーゼルエンジン（以後「エンジン」と称す）の排気系には、エンジンから排出される排ガスに含まれ、有害物質とされるディーゼル排気微粒子〔以後「ＰＭ（Particulate Matter）」と称す〕及びＮＯｘ（窒素酸化物）が含まれている。
これらの、有害物質の発生を抑えるために、高い燃料噴射圧力により、燃料を微細化させて、燃料を燃焼させる方法として、コモンレール式燃料噴射装置（以後「ＣＲＳ装置」と称す）が広く使用されている。
ＣＲＳ装置のサプライポンプにおいては、従来の列型噴射ポンプに比較して駆動トルクが小さいので、サプライポンプのギヤ駆動騒音は小さいとされていた。

ところが、ＣＲＳ装置のサプライポンプ構造は、２筒―４カム構造（１筒にカムが２個装着されている構造）となっている。サプライポンプの吐出量によるが、クランクシャフトに連結した歯車列によって、４サイクルエンジンの場合エンジンの２回転に対し、サプライポンプは３回転するようになっている。
従って、サプライポンプの吐出回数はエンジン２回転に対し１２回となる。このとき、燃料を突出した直後はサプライポンプに作用していた負荷が急激に減少するため、瞬間的にサプライポンプ軸を増速方向にトルクが発生（ネガティブトルク）し、騒音が大きくなっている。

このように、燃料噴射ポンプの駆動軸の回転変動を抑制する技術が、実開平５-４７４２０号公報（特許文献１）に開示されている。
特許文献１によると、エンジンの回転は適宜な歯車列を介して噴射ポンプギヤに伝達されて、入力部からダンパーカップリングを介して、燃料噴射ポンプの駆動部に伝達され、駆動部が回転する。
そして、ダンパーカップリングの慣性系とバネ系、ダンパー系と特性値を適宜な大きさに設定することにより、燃料噴射ポンプの駆動軸の捩り振動を抑制している。

実開平５-４７４２０号公報

しかし、特許文献１に開示される技術は、燃料噴射ポンプ本体の駆動軸と歯車列に連結（噛合い）した駆動ギヤを軸支した軸との間にダンパーカップリングを介装しており、両方の軸間には相対変位が生起される。
また、現在使用されているコモンレール式燃料噴射装置のサプライポンプの駆動軸にダンパー装置を介装するには、エンジン側の形状変更および、サプライポンプの形状等の変更を余儀なくされ、部品の専用化等も重なり、ダンパーおよび、該ダンパー以外のコストが高くなる不具合を有している。

上記の課題を解決するために、本発明においては、エンジン側の形状変更および、サプライポンプの形状等の変更を最小限に抑制して、サプライポンプの駆動軸にダンパー装置を装着できるようにして、サプライポンプの駆動騒音を低減させることを目的とする。

上記の課題を解決するために本発明においては、ディーゼルエンジンのコモンレール式燃料噴射装置のサプライポンプ用ビスカスダンパ取付構造であって、該コモンレール式燃料噴射装置の蓄圧室に高圧燃料を供給するサプライポンプと、前記ディーゼルエンジンのクランクシャフトと連結した歯車列を介して、前記サプライポンプを駆動するサプライポンプカム軸に締結部材にて固定されたサプライポンプギヤと、前記締結部材から見て前記サプライポンプギヤとは反対側から、前記サプライポンプギヤに対してダンパー用アダプターを介して固定され、前記サプライポンプギヤの回転変動を抑制するビスカスダンパと、を備えることを特徴とする。

かかる発明によれば、ビスカスダンパをサプライポンプギヤに設けることで、クランク軸からの歯車列とサプライポンプギヤとの回転変動を抑制すると共に、ポンプ駆動に伴う発生するネガティブトルク（ポンプ軸を増速させる）をキャンセルさせて、サプライポンプギヤの歯が、歯車列の歯（アイドラギヤ）から離れないようにして、当該部の駆動騒音の低減が図れる。

また、本発明において好ましくは、前記サプライポンプギヤの前記ダンパー用アダプター側に、内周面が前記締結部材外周部に隙間を有して設けられた環状突起部と、前記ダンパー用アダプターの前記サプライポンプギヤ側に前記環状突起部の内周面と略同等の内周径を有する凹部とで、前記締結部材を収納できるようにするとよい。

かかる発明によれば、サプライポンプギヤの環状突起部と、ダンパー用アダプターの凹部とで、締結部材を収納できるようにしたので、サプライポンプカム軸に装着するダンパー用アダプターの軸線方向の寸法を小さくでき、制限されたスペース内において、ダンパー用アダプターに取付けるビスカスダンパを大きくすることができる。

また、本発明において好ましくは、前記ダンパー用アダプターの前記ビスカスダンパ側に前記ダンパー用アダプターの軸線に沿い且つ、該軸線と同軸線を有する円板状突出部と、前記ビスカスダンパの中央部に前記軸線と同軸線で且つ、前記円板状突出部に嵌入可能な形状の凹部を有し、前記突出部に前記凹部を嵌合させて締結するとよい。

かかる発明によれば、ダンパー用アダプターの円板状突出部と、ビスカスダンパの中央部の凹部とを嵌合させて締結した構造としたので、サプライポンプカム軸に装着するダンパー用アダプターの軸線方向の寸法を小さくでき、制限されたスペース内において、ダンパー用アダプターに取付けるビスカスダンパを大きくすることができる。

また、本発明において好ましくは、前記ダンパー用アダプターはサプライポンプギヤに締結部材を介して直接取付けられるとよい。

かかる発明によれば、ダンパー用アダプターをサプライポンプギヤに取付けて、ダンパー用アダプターを介してビスカスダンパを取付ける構造としたので、スペースの狭い部分にビスカスダンパの取付が可能となった。

また、本発明において好ましくは、前記ダンパー用アダプターは、前記サプライポンプギヤの回転軸線を中心として回転する回転バランス調整が行われているとよい。

かかる発明によれば、ダンパー用アダプターの回転バランスを調整することで、ダンパー用アダプターの安定した回転慣性力が期待でき、ビスカスダンパの回転変動抑制効果が向上する。

ビスカスダンパをサプライポンプギヤに設けることで、クランク軸からの歯車列とサプライポンプギヤとの回転変動を抑制すると共に、ポンプ駆動に伴う発生するネガティブトルク（ポンプ軸を増速させる）をキャンセルさせて、サプライポンプギヤの歯が、歯車列の歯（アイドラギヤ）から離れないようにして、当該部の歯打ち騒音並びに噛合い騒音双方の低減が図れる。
また、サプライポンプギヤの環状突起部とダンパー用アダプターの凹部とで締結部材を収納できるようにし、さらに、ダンパー用アダプターの円板状突出部と、ビスカスダンパの中央部の凹部とを嵌合させて締結した構造としたので、サプライポンプカム軸に装着するダンパー用アダプターの軸線方向の寸法を小さくでき、ダンパー用アダプターに取付けるビスカスダンパを大きくすることが可能となった。

本発明が実施されるコモンレール燃料噴射装置の概略システム図を示す。本発明が実施されるサプライポンプがエンジンに装着されている側面図を示す。図２のＺ矢視を示す。図３のＡ−Ａ断面図を示す。

以下、本発明を図に示した実施例を用いて詳細に説明する。但し、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。

図１は本発明が実施されるコモンレール燃料噴射装置の概略システム図を示し、１はエンジンを示し、該エンジン１の燃焼室（図示省略）に先端部（噴射ノズル部）が臨設した燃料噴射電磁弁１ｂが配設されている。
燃料噴射電磁弁１ｂは蓄圧室３と燃料噴射配管３ｃによって連結され、高圧燃料が供給される。
２は本発明が実施されるサプライポンプで、エンジン１のクランクシャフト（図示省略）に連結した歯車列１ｆ（図４参照）によって駆動され、燃料タンク４から燃料管４ａによって燃料を導入する。導入した燃料は高圧化されて、燃料供給配管３ｂを介して蓄圧室３に蓄圧される。

蓄圧室３には、該蓄圧室３の燃料圧力をチェックする燃料圧力センサ３ａと、該燃料圧力が所定値を超えた場合に、燃料を燃料タンク４に戻す圧力リミッタ３ｄが配設されている。
燃料噴射電磁弁１ｂはエンジンＥＣＵ１ａからの信号により、該燃料噴射電磁弁１ｂ内に収納されている電磁弁を駆動して、エンジン１の燃焼室にエンジン稼働状況に応じて、燃料を噴射するようになっている。３ｅは燃料戻し管で、燃料噴射電磁弁１ｂ、圧力リミッタ３ｄおよび、サプライポンプ２からの余分な燃料を燃料タンク４に戻す配管である。

図２は本発明が実施されるサプライポンプがエンジンに装着されている側面図を示す。
サプライポンプ２はエンジン１の後端部に装着され、歯車列１ｆが収納されているギヤケース１ｇの前側に位置している。
ギヤケース１ｇの後方にはエンジン１のフライホイールが収納されているフライホイールハウジング８が締結部材であるボルト（図示省略）等によって締結されている。
さらに、エンジン１の動力を断・接するクラッチ装置を収納したクラッチハウジング８１が接続されている。
図３は図２のＺ矢視を示し、フライホイールハウジング８の８１ａ凹部にビスカスダンパ５が収納されている。

また、図４に示すように、サプライポンプ２は、燃料を高圧にして送出するポンプ部（図示省略）を駆動するサプライポンプカム軸２１が後方（フライホイールハウジング８側）に延出している。該サプライポンプカム軸２１の後端部は後端に向け縮径したテーパ部２１ａと、該テーパ部２１ａの更に端部に位置する部分に螺子部２１ｃが形成されている。
テーパ部２１ａにはサプライポンプギヤ２２がキー２１ｂを介して外嵌している。サプライポンプギヤ２２は、螺子部２１ｃに螺合したナット２４によってサプライポンプカム軸２１の軸線ＣＬ方向に締付けられ、サプライポンプギヤ２２とサプライポンプカム軸２１の相対変位が生じないように固定される。

ギヤケース１ｇの内部にはエンジンのクランクシャフト（図示省略）に連結した歯車列１ｆが収納されている。
そして、サプライポンプギヤ２２は、歯車列１ｆに噛合して、エンジン１の駆動力によって駆動されるようになっている。
サプライポンプギヤ２２のフライホイールハウジング８側面には、内周面２２ｃが締結部材であるナット２４の外周と隙間を有する環状突起部２２ａが形成され、該環状突起部２２ａに後述するダンパー用アダプター６を取付けるための雌ネジ２２ｂがサプライポンプギヤ２２の軸線方向に沿って複数形成されている。

ビスカスダンパ５をサプライポンプギヤ２２に取付けるために、ビスカスダンパ５とサプライポンプギヤ２２との間にダンパー用アダプター６が介装される。
ダンパー用アダプター６は、一端側であるサプライポンプギヤ２２側に、環状突起部２２ａの内周面２２ｃと略同径で、ナット２４および、サプライポンプカム軸２１の螺子部２１が嵌入可能な凹部６１を有している。
凹部６１の中心軸線ＣＬはサプライポンプカム軸２１の軸線と一致するように形成されている。
一方、ダンパー用アダプター６の他端側であるサプライポンプギヤ２２と反対側の面には、円板状突出部６３が形成されている。
該突出部６３には凹部６１の中心軸線ＣＬ方向に沿って、ビスカスダンパ５を取付けるための雌ネジ６５が形成されている。
尚、ダンパー用アダプター６は中心軸線ＣＬを中心にして回転させた時の回転バランス調整をおこなってある。
これにより、ダンパー用アダプター６の慣性力により、サプライポンプギヤ２２の回転変動抑制効果が期待できる。

ダンパー用アダプター６の他端側にはビスカスダンパ５がボルト２６にて締結されている。
ビスカスダンパ５は、全体形状が円筒状を成し、該円筒状の軸線ＣＬ（サプライポンプカム軸の軸線ＣＬと同じになっている）に沿って、両端部から軸線ＣＬ方向中央部に向かってＡ凹部５１，Ｂ凹部５２が形成されている。
そして、Ａ凹部５１とＢ凹部５２との仕切壁５４が形成される。
そのＡ凹部５１および、Ｂ凹部５２の外周部に形成されている環状の筒部に慣性マス５５と粘性オイル５７が密閉した状態で封入されている。
そして、Ｂ凹部５２にダンパー用アダプター６の円板状突出部６３が嵌入し、該円板突起部６３と仕切壁５４とを締結ボルト２６にて雌ネジ６５に螺合することにより、ビスカスダンパ６を締結する。

このような構造にすることにより、サプライポンプギヤ２２の環状突起部２２ａとダンパー用アダプター６の凹部６１によって、サプライポンプカム軸２１の端部を収納するようにして、ダンパー用アダプター６の軸線ＣＬ方向の寸法を小さくした。
さらに、ダンパー用アダプター６の他端側の円盤状突出部６３をビスカスダンパ６のＢ凹部５２に嵌入して取付けるようにすることで、円板状突出部６３における雌ネジ深さ（当該部の強度確保）を確保するとともに、ダンパー用アダプター６の軸線ＣＬ方向の寸法を更に小さくすることが可能になる。

また、ビスカスダンパ６のダンパー用アダプター６への取付面を円板状突出部６３の頂面と仕切壁５４とすることで、筒状部の軸線ＣＬ方向長さを大きくすることができ、その分（円板状突出部６３の突出量相当分）慣性マス５５を大きくできる。
これらを、総合すると、サプライポンプカム軸２１の軸線ＣＬ方向の長さを凹部、突出部を利用して短くして且つ、慣性マスのビスカスダンパ軸線ＣＬ方向の長さを確保することにより、外形を小さくしても必要量のダンパー機能を得ることが可能となった。
その結果、フライホイールハウジング８を変更しないで、ビスカスダンパを装着することが可能となった。
また、本実施形態では、サプライポンプカム軸２１にビスカスダンパ５を装着したので、ポンプ負荷が減少した際に、サプライポンプカム軸２１に増速のトルクが発生するが、ビスカスダンパ５の粘性抵抗により増速を抑制し、サプライポンプギヤ２２の歯面が歯車列１ｆの歯面から放れないようにして、サプライポンプギヤ２２の歯打ち騒音並びに噛合い騒音双方を減少させる効果が得られた。

本発明は、コモンレール式燃料噴射装置のサプライポンプに取付けられるダンパー装置の騒音低減に利用できる。

１エンジン
２サプライポンプ
３蓄圧室
５ビスカスダンパ
６ダンパー用アダプター
８フライホールハウジング
２１サプライポンプカム軸
２２サプライポンプギヤ
２２ａ環状突起
２４ナット（締結部材）
５２Ｂ凹部
６１凹部
６３円盤状突出部６３

Claims

ディーゼルエンジンのコモンレール式燃料噴射装置のサプライポンプ用ビスカスダンパ取付構造であって、
前記コモンレール式燃料噴射装置の蓄圧室に高圧燃料を供給するサプライポンプと、
前記ディーゼルエンジンのクランクシャフトと連結した歯車列を介して、前記サプライポンプを駆動するサプライポンプカム軸に締結部材によって固定されたサプライポンプギヤと、
前記締結部材から見て前記サプライポンプギヤとは反対側から、前記サプライポンプギヤに対してダンパー用アダプターを介して固定され、前記サプライポンプギヤの回転変動を抑制するビスカスダンパと、
を備えることを特徴とするコモンレール式燃料噴射装置のサプライポンプ用ビスカスダンパ取付構造。
前記サプライポンプギヤの前記ダンパー用アダプター側に、内周面が前記締結部材外周部に隙間を有して設けられた環状突起部と、前記ダンパー用アダプターの前記サプライポンプギヤ側に前記環状突起部の内周面と略同等の内周径を有する凹部とで、前記締結部材を収容できるようにしたことを特徴とする請求項１記載のコモンレール式燃料噴射装置のサプライポンプ用ビスカスダンパ取付構造。
前記ダンパー用アダプターの前記ビスカスダンパ側に前記ダンパー用アダプターの軸線に沿い且つ、該軸線と同軸線を有する円板状突出部と、前記ビスカスダンパの中央部に前記軸線と同軸線で且つ、前記円板状突出部が嵌入可能な形状の凹部を有し、前記突出部に前記凹部を嵌合させて締結したことを特徴とする請求項１又は２のいずれか１項記載のコモンレール式燃料噴射装置のサプライポンプ用ビスカスダンパ取付構造。
前記ダンパー用アダプターはサプライポンプギヤに締結部材を介して直接取付けられていることを特徴とする請求項１記載のコモンレール式燃料噴射装置のサプライポンプ用ビスカスダンパ取付構造。
前記ダンパー用アダプターは、前記サプライポンプギヤの回転軸線を中心として回転する回転バランス調整が行われていることを特徴とする請求項１又は２のいずれか１項記載のコモンレール式燃料噴射装置のサプライポンプ用ビスカスダンパ取付構造。
ディーゼルエンジンのコモンレール式燃料噴射装置のサプライポンプ用ビスカスダンパ取付構造であって、
該コモンレール式燃料噴射装置の蓄圧室に高圧燃料を供給するサプライポンプと、
前記ディーゼルエンジンのクランクシャフトと連結した歯車列を介して、前記サプライポンプを駆動するサプライポンプカム軸に締結部材によて固定されたサプライポンプギヤと、
該サプライポンプギヤの回転変動を抑制するビスカスダンパと、
該ビスカスダンパと前記サプライポンプギヤとの間にダンパー用アダプターを介装し、
前記サプライポンプギヤの前記ダンパー用アダプター側に、内周面が前記締結部材外周部に隙間を有して設けられた環状突起部と、前記ダンパー用アダプターの前記サプライポンプギヤ側に前記環状突起部の内周面と略同等の内周径を有する凹部とで、前記締結部材を収容できるようにしたことを特徴とするコモンレール式燃料噴射装置のサプライポンプ用ビスカスダンパ取付構造。