JP6206321B2

JP6206321B2 - ポンプ

Info

Publication number: JP6206321B2
Application number: JP2014100693A
Authority: JP
Inventors: 俊治羽生
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2014-05-14
Filing date: 2014-05-14
Publication date: 2017-10-04
Anticipated expiration: 2034-05-14
Also published as: JP2015218594A; DE102015105068A1; DE102015105068B4

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、ハウジングに形成された孔（１１１）内で且つタペット部の外周側に配置されて、カムリングとタペット部が摺動する方向への移動範囲がハウジングにより規制される筒状のガイド（３０）とを備え、ガイドは、内側に向かって突出する複数のガイド突起部（３０２、３０６）を備え、ガイド突起部がタペット部と接触してい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、ガイドおよびタペット部の移動範囲がハウジング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。第１実施形態に係るポンプにおけるプランジャおよびガイドの斜視図である。第１実施形態の第１変形例を示すガイドの斜視図である。本発明の第２実施形態に係るポンプにおけるガイドの斜視図である。第２実施形態の第１変形例を示すガイドの斜視図である。第２実施形態の第２変形例を示すガイドの斜視図である。本発明の第３実施形態に係るポンプにおけるガイドの斜視図である。図７のガイドを軸方向に沿って見たときの形状を示す図である。第３実施形態の第１変形例を示すガイドの斜視図である。

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が形成されている。

ハウジング本体１１の両端には、円柱状空間であるハウジング孔１１１が形成されており、このハウジング孔１１１にシリンダヘッド１２の一部が挿入されてカム室１３が閉塞されている。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Ａ（図１の紙面左右方向。以下、この方向Ａ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、ハウジング孔１１１内で、且つタペット部１７２およびタペットスプリング１８の外周側に、円筒状のガイド３０が配置されている。このガイド３０は、金属製の円筒管を切断、若しくは金属製の丸棒を切削して、形成することができる。

ガイド３０とタペット部１７２は、圧入にて結合されており、一体的に動くようになっている。そして、プランジャ１７が下死点に移動したときでも、ガイド３０の少なくとも一部がハウジング孔１１１内に位置するように、ガイド３０の軸方向寸法が設定されている。

また、ガイド３０の外径はハウジング孔１１１の径よりも小さく設定されており、ハウジング本体１１におけるハウジング孔１１１を形成するハウジング孔内壁面１１２とガイド３０との間に隙間が形成されるようになっている。さらに、ガイド３０の内径はタペットスプリング１８の外径よりも大きく設定されており、ガイド３０とタペットスプリング１８との間に隙間が形成されるようになっている。

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Ａへ移動しようとすると、ガイド３０がハウジング孔内壁面１１２に当接して、ガイド３０およびタペット部１７２の摺動方向Ａ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。

なお、本実施形態では、金属製の円筒管を切断、若しくは金属製の丸棒を切削して、ガイド３０を形成したが、図３に示す第１実施形態の第１変形例のように、ガイド３０は、金属製の板材を曲げて円筒状に形成してもよい。これによると、円筒管を切断若しくは丸棒を切削してガイド３０を形成するよりも、ガイド３０の製作が容易である。

（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、第１実施形態におけるガイド３０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、本実施形態のガイド３０は、金属製の板材を曲げて円筒状に形成されている。また、ガイド３０には、ガイド３０の壁面を貫通するガイド貫通孔３０１が形成されている。

このガイド貫通孔３０１は、ガイド３０の軸方向中央部付近に位置するとともに、ガイド３０の周方向に沿って複数個形成されている。また、ガイド貫通孔３０１は、板材を曲げる前にプレス加工により形成される。

そして、ポンプの作動時には、カム室１３に流入した燃料がガイド貫通孔３０１を介してガイド３０の内部から外部へ、若しくはガイド３０の外部から内部へ、流通する。

本実施形態によると、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。また、ガイド３０の製作が容易である。さらに、ガイド貫通孔３０１を設けることにより、ガイド３０付近での燃料の流れを良好にすることができる。

なお、本実施形態ではガイド貫通孔３０１をガイド３０の軸方向中央部付近に配置したが、図５に示す第２実施形態の第１変形例のように、ガイド３０の軸方向両端部付近にそれぞれガイド貫通孔３０１を設けてもよいし、また、図６に示す第２実施形態の第２変形例のように、ガイド３０の軸方向中央部付近および軸方向両端部付近にそれぞれガイド貫通孔３０１を設けてもよい。

（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、第１実施形態におけるガイド３０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７、図８に示すように、本実施形態のガイド３０は、金属製素材を例えば絞り加工して筒状に形成されている。

より詳細には、このガイド３０は、ガイド３０の軸方向に沿って見たときに、星形多角形になっている。換言すると、ガイド３０は、内側に向かって突出する複数の内側ガイド突起部３０２と、外側に向かって突出する複数の外側ガイド突起部３０３とを備えている。また、内側ガイド突起部３０２と外側ガイド突起部３０３は、ガイド３０の周方向に沿って交互に配置されている。

そして、ガイド３０にタペット部１７２（図１参照）が圧入され、内側ガイド突起部３０２のそれぞれの先端部３０４がタペット部１７２と接触する。すなわち、ガイド３０とタペット部１７２は、ガイド３０の周方向に沿って複数箇所で接触する。

また、ガイド３０にタペット部１７２が圧入された状態において、ガイド３０の内周面とタペット部１７２の外周面との間に形成される空間は、カム室１３に流入した燃料が流通する流路として機能するようになっている。これにより、ガイド３０付近での燃料の流れを良好にすることができる。

本実施形態によると、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。また、ガイド３０は星形多角形であるため、円筒状のガイド３０よりも高い剛性を得ることができる。さらに、ガイド３０とタペット部１７２は点接触若しくは線接触になるため、圧入荷重が小さくなり、圧入作業を容易に行うことができる。また、ガイド３０の内周面とタペット部１７２の外周面との間に形成される空間は、燃料が流通する流路として機能するため、ガイド３０付近での燃料の流れを良好にすることができる。

なお、本実施形態では、ガイド３０を星形多角形にしたが、図９に示す第３実施形態の第１変形例のように、ガイド３０は、円筒状のガイド本体部３０５に、内側に向かって突出する複数のガイド突起部３０６を設けてもよい。

（他の実施形態）
上記各実施形態では、ガイド３０とタペット部１７２を圧入にて結合したが、ガイド３０とタペット部１７２は圧入以外の方法で結合してもよい。

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ガイド
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

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、
前記ハウジングに形成された孔（１１１）内で且つ前記タペット部の外周側に配置されて、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が前記ハウジングにより規制される筒状のガイド（３０）とを備え、
前記ガイドは、内側に向かって突出する複数のガイド突起部（３０２、３０６）を備え、前記ガイド突起部が前記タペット部と接触していることを特徴とするポンプ。
前記タペット部と前記ガイドは、圧入にて結合されていることを特徴とする請求項１に記載のポンプ。