JP6160524B2 - ポンプ - Google Patents

Description

本発明は、カムリングの公転に伴ってプランジャを往復動させて流体を圧送するポンプに関する。

従来、この種のポンプとして、例えば特許文献１に記載されたものがある。この特許文献１に記載されたポンプは、板状のタペット部と円柱状のプランジャ本体部とからなるプランジャを備え、カムリングがカム軸の周りを自転することなく公転し、タペット部がカムリング摺動面を摺動しつつプランジャが往復移動してプランジャ本体部が燃料を圧送するようになっている。

特開２００５−１１３８０７号公報

しかしながら、誤って燃料中に水等が入った場合、プランジャが貧潤滑になって焼き付いてしまう。その結果、カムリングに過大なスラスト力が作用してプランジャが折損し、更に、その破片であるプランジャのタペット部がハウジングとカムリングの隙間に侵入して挟み込まれ、ハウジングが破損する可能性があった。

本発明は上記点に鑑みて、プランジャの折損によるハウジングの破損を防止することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、回転するカム軸（１４）と、カム軸に対して偏心して配置されてカム軸とともに一体に回転するカム（１５）と、カムリング摺動面（１６３）を有するとともに、カムの外周側に配置されてカム軸の周りを自転することなく公転するカムリング（１６）と、カムリングの公転に伴ってカムリング摺動面と摺動するタペット摺動面（１７３）を有するとともに、カムリングの公転に伴ってカムリング摺動面に対して垂直方向に往復動する板状のタペット部（１７２）と、タペット部と一体に形成され、タペット部とともに往復動して流体を圧送する円柱状のプランジャ本体部（１７１）と、カムリングおよびタペット部を囲むハウジング（１１、１２）と、カムリングとタペット部が摺動する方向へのタペット部の移動範囲を規制する移動規制手段（３０〜３３）とを備え、前記移動規制手段は、正常運転時には前記タペット部が当接しない位置に配置されており、前記プランジャ本体部と前記タペット部を備えるプランジャ（１７）が折損すると、前記タペット部は前記移動規制手段に当接して移動範囲が規制されることを特徴とする。

これによると、プランジャが折損した場合に、タペット部の移動範囲が移動規制手段により規制されるため、ハウジングとカムリングの隙間へのタペット部の侵入が防止され、ひいてはハウジングの破損が防止される。

なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

本発明の第１実施形態に係るポンプの正面断面図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 （ａ）は本発明の第２実施形態に係るポンプにおける要部の正面断面図、（ｂ）は（ａ）の平面図である。 （ａ）は本発明の第３実施形態に係るポンプにおける要部の正面断面図、（ｂ）は（ａ）の平面図である。 本発明の第４実施形態に係るポンプにおける要部の正面断面図である。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について説明する。

本実施形態のポンプは、内燃機関（より詳細には圧縮着火式内燃機関）用の蓄圧式燃料噴射装置に用いられ、高圧燃料を蓄えるコモンレールに燃料を加圧して供給するものである。

図１に示すように、ポンプのハウジングは、アルミ製のハウジング本体１１と鉄系金属製の一対のシリンダヘッド１２とからなる。ハウジング本体１１内には、図示しないフィードポンプから燃料が供給されるカム室１３が形成されており、このカム室１３の両端はシリンダヘッド１２によって閉塞されている。また、カム室１３は図示しない燃料タンクに接続されている。

カム軸１４は、鉄系金属製で、ハウジング本体１１に回転自在に支持され、図示しない内燃機関に駆動されて回転する。カム軸１４には、断面円形状のカム１５がカム軸１４に対して偏心して一体に形成されている。

カム１５の外周には、カム軸１４の周りを公転するカムリング１６が嵌合されている。このカムリング１６は、カムリング本体１６１と、このカムリング本体１６１に一体化されたブッシュ１６２とからなる。より詳細には、カムリング本体１６１は、鉄系金属製よりなり、外形が四角柱形状で、円形状の貫通穴が形成されている。ブッシュ１６２は、金属（銅、アルミ、鉄系等）または樹脂にて円筒状に形成され、カムリング本体１６１の貫通穴に圧入されており、カム１５と摺動自在になっている。カムリング本体１６１の外周面には、後述するプランジャ１７と摺動するカムリング摺動面１６３が２つ形成されている。

カムリング１６の両側には、カムリング１６の公転に追従して往復動する鉄系金属製のプランジャ１７が配置されている。このプランジャ１７は、シリンダヘッド１２に形成されたシリンダ内に往復動自在に挿入された円柱状のプランジャ本体部１７１と、プランジャ本体部１７１の一端側に形成された円板状のタペット部１７２とを備えている。タペット部１７２は、その一端面のタペット摺動面１７３がカムリング摺動面１６３に当接して、タペット摺動面１７３とカムリング摺動面１６３が摺動するようになっている。

なお、カム１５、カムリング１６、およびタペット部１７２は、ハウジング本体１１に囲まれた状態でカム室１３に収容されている。

プランジャ１７は、カム室１３に配置されたタペットスプリング１８によりカムリング１６側に付勢され、タペット部１７２がカムリング１６に押し付けられている。そして、タペット摺動面１７３とカムリング摺動面１６３との当接によりカムリング１６の自転が阻止されるため、カム１５の回転に伴いカムリング１６はタペット部１７２と摺動しながら自転することなく公転する。

カムリング１６とプランジャ１７は、カムリング１６の公転に伴って、タペット摺動面１７３およびカムリング摺動面１６３に対して平行で、且つカム軸１４の軸線に対して垂直な方向Ｂ（図１の紙面左右方向。以下、この方向Ｂを摺動方向という）に、相対移動する。

また、プランジャ１７は、カムリング１６の公転に伴って、タペット摺動面１７３およびカムリング摺動面１６３に対して垂直な方向（図１の紙面上下方向）に、往復動する。

シリンダヘッド１２内には、プランジャ本体部１７１の一端側（反タペット部側）に、フィードポンプから燃料が供給される燃料加圧室１９が形成されている。また、シリンダヘッド１２内には、フィードポンプから燃料加圧室１９への燃料の流れのみを許容する入口側逆止弁２０、および、燃料加圧室１９から図示しないコモンレールへの燃料の流れのみを許容する出口側逆止弁２１が配置されている。

図１、図２に示すように、カムリング本体１６１には、カムリング摺動面１６３から突出する移動規制手段としての突起部３０が、切削加工等により一体に形成されている。突起部３０は、タペット部１７２を囲むようにして、カムリング１６における摺動方向Ｂの両側に４個配置されている。また、突起部３０は、正常運転時にはタペット部１７２が当接しない位置に配置されている。

次に、ポンプの作動について説明する。カム軸１４が内燃機関に駆動されて回転すると、カム軸１４の回転動作によってフィードポンプが駆動され、フィードポンプは燃料タンクから燃料を吸入し加圧して吐出する。また、カム軸１４の回転に伴いカム１５が回転し、カム１５の回転に伴いカムリング１６が自転することなく公転し、カムリング１６の公転に伴いプランジャ１７が往復動する。

カムリング１６の公転に伴い上死点にあるプランジャ１７が下死点に向けて移動すると、フィードポンプから吐出された燃料が入口側逆止弁２０を介して燃料加圧室１９に流入する。下死点に達したプランジャ１７が再び上死点に向けて移動すると、入口側逆止弁２０が閉じ、燃料加圧室１９の燃料圧力が上昇する。燃料加圧室１９の燃料圧力が上昇すると、出口側逆止弁２１が開弁して、高圧の燃料がコモンレールに供給される。

一方、フィードポンプから吐出された燃料の一部は、カム室１３に流入し、その燃料により、カム１５とブッシュ１６２の摺動部や、カムリング本体１６１とタペット部１７２の摺動部（すなわち、カムリング摺動面１６３およびタペット摺動面１７３）が潤滑される。

ここで、プランジャ１７が折損し、その破片であるタペット部１７２が摺動方向Ｂへ移動しようとすると、タペット部１７２は突起部３０に当接して摺動方向Ｂへの移動範囲が規制される。したがって、ハウジング本体１１とカムリング１６の隙間へのタペット部１７２の侵入が防止され、ひいてはハウジング本体１１の破損が防止され、カム室１３の燃料洩れが防止される。

本実施形態によると、プランジャ１７が折損した場合でも、ハウジング本体１１の破損を防止することができる。

また、突起部３０をカムリング本体１６１に一体に形成しているため、部品点数を増加させることなく実施することができる。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態は、移動規制手段の具体的構成を変更したものであり、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

図３に示すように、移動規制手段としてのストッパ片３１は、カムリング本体１６１とは別部品である。ストッパ片３１は、金属または樹脂にてコの字状に形成され、カムリング１６における摺動方向Ｂの両側に圧入等により結合されている。

そして、プランジャ１７が折損し、その破片であるタペット部１７２が摺動方向Ｂへ移動しようとすると、タペット部１７２はストッパ片３１に当接して摺動方向Ｂへの移動範囲が規制される。したがって、プランジャ１７が折損した場合でも、ハウジング本体１１の破損を防止することができる。

（第３実施形態）
本発明の第３実施形態について説明する。本実施形態は、移動規制手段の具体的構成を変更したものであり、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

図４に示すように、移動規制手段としてのピン３２は、金属または樹脂にて二股状に形成され、対向する２つの脚部３２１間にタペット部１７２を弾性変形により保持するようにして、タペット部１７２に結合されている。

また、ピン３２は、正常運転時にはハウジング本体１１に当接しない大きさになっていて、タペット部１７２と一体になって移動する。

そして、プランジャ１７が折損し、その破片であるタペット部１７２が摺動方向Ｂへ移動しようとすると、ピン３２における摺動方向Ｂの端部がハウジング本体１１に当接して、ピン３２およびタペット部１７２の摺動方向Ｂへの移動範囲が規制される。したがって、プランジャ１７が折損した場合でも、ハウジング本体１１の破損を防止することができる。

（第４実施形態）
本発明の第４実施形態について説明する。本実施形態は、移動規制手段の具体的構成を変更したものであり、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

図５に示すように、移動規制手段としての位置決めスプリング３３は、コイルスプリングであり、一端側がシリンダヘッド１２に固定され、他端側がタペット部１７２に圧入にて結合されている。

そして、プランジャ１７が折損し、その破片であるタペット部１７２が摺動方向Ｂへ移動しようとしても、位置決めスプリング３３によりタペット部１７２の摺動方向Ｂへの移動が阻止ないしは移動範囲が規制される。したがって、プランジャ１７が折損した場合でも、ハウジング本体１１の破損を防止することができる。

（他の実施形態）
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。

また、上記各実施形態は、互いに無関係なものではなく、組み合わせが明らかに不可な場合を除き、適宜組み合わせが可能である。

また、上記各実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。

また、上記各実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではない。

また、上記各実施形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その形状、位置関係等に限定されるものではない。

１１ ハウジング本体（ハウジング）
１２ シリンダヘッド（ハウジング）
１４ カム軸
１５ カム
１６ カムリング
３０ 突起部（移動規制手段）
３１ ストッパ片（移動規制手段）
３２ ピン（移動規制手段）
３３ 位置決めスプリング（移動規制手段）
１６３ カムリング摺動面
１７１ プランジャ本体部
１７２ タペット部
１７３ タペット摺動面

Claims (3)

1. 回転するカム軸（１４）と、
   前記カム軸に対して偏心して配置されて前記カム軸とともに一体に回転するカム（１５）と、
   カムリング摺動面（１６３）を有するとともに、前記カムの外周側に配置されて前記カム軸の周りを自転することなく公転するカムリング（１６）と、
   前記カムリングの公転に伴って前記カムリング摺動面と摺動するタペット摺動面（１７３）を有するとともに、前記カムリングの公転に伴って前記カムリング摺動面に対して垂直方向に往復動する板状のタペット部（１７２）と、
   前記タペット部と一体に形成され、前記タペット部とともに往復動して流体を圧送する円柱状のプランジャ本体部（１７１）と、
   前記カムリングおよび前記タペット部を囲むハウジング（１１、１２）と、
   前記カムリングと前記タペット部が摺動する方向への前記タペット部の移動範囲を規制する移動規制手段（３０〜３３）とを備え、
   前記移動規制手段は、正常運転時には前記タペット部が当接しない位置に配置されており、
   前記プランジャ本体部と前記タペット部を備えるプランジャ（１７）が折損すると、前記タペット部は前記移動規制手段に当接して移動範囲が規制されることを特徴とするポンプ。
2. 前記移動規制手段（３０、３１）は、前記カムリング摺動面から突出するとともに、前記カムリングにおける前記カムリングと前記タペット部が摺動する方向に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のポンプ。
3. 前記移動規制手段（３２、３３）は、前記タペット部に結合されて前記カムリングと前記タペット部が摺動する方向への移動範囲を規制する構成であることを特徴とする請求項１に記載のポンプ。

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