JP6570309B2 - 燃料供給ポンプ - Google Patents

Description

本発明は、燃料を加圧してインジェクタに圧送する燃料供給ポンプに関する。

ディーゼルエンジン等の内燃機関に燃料を供給する装置として、複数のインジェクタが接続されるとともに高圧の燃料を貯留することができるコモンレールを備え、燃料供給ポンプにより常時燃料を加圧供給することでコモンレール内の燃料を高圧に維持し、エンジンの各気筒に取り付けたインジェクタから各気筒内へ高圧の燃料を緻密に噴射制御することを可能にした蓄圧式燃料供給装置（コモンレールシステム）が公知である。
コモンレールシステムの燃料供給ポンプは、ポンプハウジングに取り付けられているフランジを介してエンジンに取り付けられており、エンジンの駆動軸からの駆動力がフランジに挿入されたカムシャフトに伝達されることにより、燃料を加圧する。
この場合、エンジンの駆動軸と、燃料供給ポンプのカムシャフトとは、連結装置を介在させて互いに連結されている。この連結装置は、エンジンの運転中に繰り返し負荷がかかるため、潤滑が不十分な場合には部品の摩耗が生じてしまう。

連結装置の十分な潤滑を確保して摩耗を抑制するために、エンジンのハウジング内部に、連結装置に潤滑油を供給するための潤滑オイル溜りを形成した構造が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
また、エンジンの駆動軸のほぼ中心に、エンジンのオイルポンプが吐出したオイルの一部を連結装置に供給するオイル供給通路を形成した構造が提案されている（例えば、特許文献２参照）。

実開平６−４３６５号公報 特開２００４−９２６２１号公報

しかし、特許文献１，２のいずれにおいても、連結装置を潤滑するための構造は、エンジンに設けられているため、連結装置の潤滑はエンジンの構造に依存する。そのため、エンジンの構造によっては、連結装置を十分に潤滑することができない場合があり、さらなる改良の余地があった。

そこで、本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、エンジンの構造に依存することなく、燃料供給ポンプ側から連結装置へ潤滑油を供給することができる燃料供給ポンプを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、燃料を加圧してインジェクタに圧送する燃料供給ポンプであって、エンジンの駆動軸からの駆動力により回転して、燃料を加圧する動力となる回転軸と、前記回転軸が挿入される軸孔を有し、前記エンジンに取り付けられるフランジと、を備え、前記回転軸は、連結装置を介して前記駆動軸に連結されており、前記フランジに形成され、前記エンジンから潤滑油を注入する注入口と、前記注入口から注入された潤滑油を前記連結装置に向けて排出する排出口とを有する供給路を備えることを特徴とする。

また、前記注入口は、前記エンジンの油供給装置に接続されていることが好ましい。

また、前記排出口は、前記連結装置の上方に形成されていることが好ましい。

また、前記排出口は、前記フランジにおける前記エンジンと対向する位置に形成されていることが好ましい。

また、前記注入口は、前記排出口よりも高い位置に形成されていることが好ましい。

本発明によれば、エンジンの構造に依存することなく、燃料供給ポンプ側から連結装置へ潤滑油を供給することができる。

一部を断面視した燃料供給ポンプの斜視図である。 図１に示した燃料供給ポンプのフランジと、カムシャフト及びエンジンの駆動軸の連結装置とを部分的に拡大して示す拡大断面図である。 連結装置の潤滑構造を示す概略図である。

本発明の好ましい実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下に示す実施形態は一つの例示であり、本発明の範囲において、種々の実施形態をとり得る。

＜燃料供給ポンプ＞
図１は、燃料供給ポンプの一部を断面視した斜視図である。図２は、図１に示した燃料供給ポンプのフランジと、カムシャフト及びエンジンの駆動軸を連結する、概略的に示す連結装置とを部分的に拡大して示す拡大断面図である。図３は、連結装置の潤滑構造を示す概略図である。
図１に示すように、燃料供給ポンプ１００は、燃料タンクＴ（図３参照）からフィードポンプ１によって燃料加圧室９１内に供給された燃料をプランジャ８の運動によって加圧し、燃料吐出弁１２を介してコモンレールに送る、車両用、特に小型車又は商用車用のポンプである。コモンレールに圧送された高圧燃料は、インジェクタに所定量分配される。ここで、図１に示す燃料供給ポンプ１００は、プランジャ８が１本のポンプであるが、プランジャ８の数量を限定する必要はなく、複数の燃料加圧室９１及び複数のプランジャ８が並列に配置された、いわゆる列型のポンプであってもよい。
燃料供給ポンプ１００は、燃料タンクＴから燃料を汲み上げるフィードポンプ１と、フィードポンプ１から送られてくる燃料を加圧し、高圧をかけた状態の燃料をコモンレールに送るポンプ本体部２と、燃料加圧室９１に送る燃料の流量を調整する調量弁（図示略）と、を備えている。

［フィードポンプ及び調量弁］
フィードポンプ１は、燃料タンクＴ内に貯留されている燃料を汲み上げて、調量弁に送るものである。フィードポンプ１は、駆動ギアと従動ギアとを有するギアポンプであり、このフィードポンプ１が駆動することにより、燃料タンクＴから燃料が吸い上げられ、調量弁に送られる。
調量弁は、フィードポンプ１から送られてきた燃料をポンプ本体部２の燃料加圧室９１に送る際に、その流量を調整する。調量弁を設けることにより、エンジンＥ（図３参照）の燃料消費量に応じて燃料の流量を調整して燃料加圧室９１に送ることができる。

［ポンプ本体部］
図１に示すように、ポンプ本体部２は、主としてハウジング３と、フランジ４と、カムシャフト５と、シール部材６と、タペット装置７と、プランジャ８と、シリンダヘッド９と、スプリング１０と、燃料吸入弁１１と、燃料吐出弁１２と、を備えている。

（ハウジング）
ハウジング３は、カムシャフト５、タペット装置７、プランジャ８、シリンダヘッド９、スプリング１０、燃料吸入弁１１及び燃料吐出弁１２の各機構を収容するものである。
ハウジング３には、カムシャフト５を収容する第１の収容空間３１と、タペット装置７及びシリンダヘッド９を収容する第２の収容空間３２とが形成されている。
第１の収容空間３１は、カムシャフト５の軸線方向に延びるように形成された空間であり、カムシャフト５が挿入される。第１の収容空間３１は、ハウジング３におけるフィードポンプ１が取り付けられている面から、この面に対向する面に向けて貫通するように形成されている。第１の収容空間３１の、フィードポンプ１が取り付けられている面に対向する面には、フランジ４が取り付けられる。
第２の収容空間３２は、プランジャ８の軸線方向に延び、円柱状に形成されている。第１の収容空間３１及び第２の収容空間３２は、互いに延びる方向がほぼ直交するように形成されており、第２の収容空間３２は、一方が第１の収容空間３１に連通しており、他方が第１の収容空間３１とは異なる面に向けて貫通している。

（フランジ）
フランジ４は、カムシャフト５の軸部５３を回転自在に支持するものであり、ハウジング３の、フィードポンプ１が取り付けられていない側に取り付けられている。また、フランジ４は、燃料供給ポンプ１００とは反対側において、エンジンＥに取り付けられる。
図２に示すように、フランジ４は、カムシャフト５が挿入される軸孔４１と、軸孔４１と同心状に形成されている円筒部４２と、円筒部４２からその径方向外側に突出し、円筒部４２と一体に形成された鍔部４３とを有する。
さらにフランジ４は、エンジンＥからの潤滑油（例えばエンジンオイル）用の供給路４４を有している。供給路４４は、潤滑油を注入する注入口４４ａと、この注入口４４ａから注入された潤滑油を、後述する連結装置１３に向けて排出する排出口４４ｂとを有する。供給路４４は、鍔部４３から円筒部４２にわたって内部を貫通するように形成されている。注入口４４ａは、鍔部４３におけるエンジンＥに対向する面に形成され、排出口４４ｂは、円筒部４２におけるエンジンＥに対向する端面４５に形成されており、注入口４４ａと排出口４４ｂが連通されている。
供給路４４は、鍔部４３内において、注入口４４ａからカムシャフト５の軸線方向に沿ってハウジング３に向かって延び、その途中でカムシャフト５に向かって屈曲されて延び、円筒部４２内において、カムシャフト５に達する前に屈曲されてカムシャフト５の軸線方向に沿ってエンジンＥに向かって延び、排出口４４ｂからフランジ４の外部に連通している。
注入口４４ａは、管路Ｌを介して、エンジンＥのオイルポンプＰのような油供給装置（図３参照）に接続されている。排出口４４ｂは、エンジンＥと燃料供給ポンプ１００とを連結した状態において、潤滑油が排出口４４ｂから連結装置１３に向かって流れ落ちるように、連結装置１３の上方に配置されている。
エンジンＥと燃料供給ポンプ１００との連結状態において、注入口４４ａは、排出口４４ｂよりも高い位置に配置されており、供給路４４内での潤滑油の流れが円滑になるように形成されている。

（カムシャフト）
図１、図２に示すように、カムシャフト５は、エンジンＥの駆動軸Ｄからの駆動力による自身の回転に伴い、タペット装置７を介してプランジャ８を往復直線運動させる回転軸
である。カムシャフト５は、軸受５１を介してハウジング３に、軸受５２を介してフランジ４にそれぞれ回転自在に支持されている。
図１に示すように、カムシャフト５は、軸線回りに回転する軸部５３と、軸部５３に設けられたカム部５４とを備えている。
軸部５３は、略円柱状に形成され、エンジンＥからの駆動力によって回転する。より具体的には、軸部５３の先端は、フランジ４から突出しており、エンジンＥの駆動軸Ｄに連結装置１３を介して連結されている。
カム部５４は、１つ又は複数のカム山を有し、軸部５３に固定されており、軸部５３の回転とともに軸部５３の軸線回りに回転する。カム部５４における軸線方向の両端部は、軸線に対して直交する方向に延在する平面上の端面を有している。
カムシャフト５は、カム部５４が第２の収容空間３２の下方に位置するように、第１の収容空間３１内に配置されている。

（シール部材）
シール部材６は、図１に示すように、フランジ４とカムシャフト５との間に設けられている。具体的にはシール部材６は、フランジ４の内周面と、カムシャフト５の外周面との間に、カムシャフト５の軸線方向に互いに間隔をあけて、カムシャフト５が摺動可能であるように、例えば、２つ設けられている。
一方のシール部材６は、燃料供給ポンプ１００の内部の圧送される燃料の漏出を防ぎ、他方のシール部材６は、エンジンＥの内部からの潤滑油の漏出を防ぎ、燃料供給ポンプ１００内の燃料と、エンジンＥ内の潤滑油の混合を防ぐ。なお、図１、図２においては、２つのシール部材６が設けられているが、シール部材６の個数は２つに限定されず、１つであってもよい。

（タペット装置）
タペット装置７は、カム部５４の回転運動をプランジャ８の往復直線運動に変換するものであり、図１に示すように、プランジャ８とカム部５４との間に介在し、第２の収容空間３２内に配置されている。タペット装置７は、ローラ７１とタペット本体部７２とから構成され、タペット本体部７２は、ローラ７１を摺動保持するローラ保持部と第２の収容空間３２の内周面と摺動する円筒部を備えている。

（プランジャ）
プランジャ８は、シリンダヘッド９内の燃料加圧室９１の一部を構成し、シリンダヘッド９に形成された空間９２に摺動自在に保持されている。この空間９２は、シリンダヘッド９の上方と側方に開口している。プランジャ８は、ハウジング３内でのタペット装置７の往復直線運動とともに往復直線運動し、燃料加圧室９１内の燃料に高い圧力をかけるものである。プランジャ８の上端部は、燃料加圧室９１の壁面の一部を構成し、その下端部は、スプリング１０のスプリングシート１０１に係止されている。このスプリングシート１０１との係止により、プランジャ８はタペット装置７側に引き下げられている。

（シリンダヘッド）
シリンダヘッド９は、その一部がハウジング３の第２の収容空間３２内に収容されている。この被収容部９３内に形成された空間９２内にプランジャ８が挿入されている。プランジャ８は、空間９２内でその軸線方向に沿って摺動自在である。この空間９２は、プランジャ８及び燃料吸入弁１１とともに燃料に高い圧力をかけるための燃料加圧室９１を形成している。
燃料加圧室９１は、燃料吸入弁１１を介して取り込んだ燃料をプランジャ８が高速で往復直線運動することにより、効率的に加圧することができるようになっている。プランジャ８の往復直線運動によって加圧された燃料は、燃料吐出弁１２を介してコモンレールに圧送される。

（スプリング）
スプリング１０は、自身の弾性から生まれる付勢力によりプランジャ８を下方に付勢する。スプリング１０は、ハウジング３の第２の収容空間３２内に配置されており、一端がシリンダヘッド９に当接し、他端がスプリングシート１０１に接続されている。

（燃料吸入弁）
燃料吸入弁１１は、調量弁を介して送られてくる燃料を燃料加圧室９１に供給するための弁であり、シリンダヘッド９の空間９２における上方の開口部近傍に配置されている。

（燃料吐出弁）
燃料吐出弁１２は、高圧の燃料をコモンレールに送るための弁であり、シリンダヘッド９の空間９２における側方の開口部付近に配置されている。

＜カムシャフトとエンジンの駆動軸との連結構造＞
図１及び図２に示すように、カムシャフト５の軸部５３と、エンジンＥの駆動軸Ｄとは、連結装置１３を介して連結される。つまり、連結装置１３は、エンジンＥと燃料供給ポンプ１００との間に配置されていて、エンジンＥからの回転駆動力を、燃料供給ポンプ１００のカムシャフト５に伝達する。
連結装置１３の具体的な態様は、駆動軸Ｄからの駆動力をカムシャフト５に伝達可能にするものであれば特に限定する必要はなく、公知のカップリングを使用することができる。

＜連結装置の潤滑＞
図３は、エンジンＥから燃料供給ポンプ１００への潤滑油の流れを概略的に示す図である。エンジンＥにフランジ４を介して燃料供給ポンプ１００が取り付けられており、エンジンＥのオイルポンプＰと、燃料供給ポンプ１００とが管路Ｌを介して接続される。

供給路４４を流れる潤滑油は、エンジンＥ内に搭載されたオイルポンプＰが吐出する油、例えば、エンジンオイルである。オイルポンプＰは、オイルパンＯの油をエンジンＥの各パーツを潤滑するために供給する。
エンジンＥの運転時には、オイルポンプＰによりオイルパンＯから汲み上げられた油が、管路Ｌを介して燃料供給ポンプ１００のフランジ４に向かって圧送され、注入口４４ａから注入されて、フランジ４の連結装置１３に面している端面４５に開口している排出口４４ｂから連結装置１３に排出される。これにより、燃料供給ポンプ１００側から連結装置１３は潤滑され、駆動軸Ｄ及びカムシャフト５と、連結装置１３との間を潤滑することができる。
また、エンジンＥが、エンジンＥ側から連結装置１３に向かって潤滑油を供給する構成を有している場合、連結装置１３は、燃料供給ポンプ１００及びエンジンＥの両側から潤滑されるので、連結装置１３を構成する各部品の摩耗をより抑制することができる。
なお、オイルポンプＰによる燃料供給ポンプ１００への油の圧送圧及び圧送量は、オイルポンプＰにおいて任意に設定することができる。オイルポンプＰは、エンジンＥの各部の潤滑に用いているものを利用してもよいし、連結装置１３の潤滑用に別個設けてもよい。
＜作用、効果＞

以上のような構成を有する燃料供給ポンプ１００によれば、フランジ４に、連結装置１３に潤滑油を注入する注入口４４ａと、連結装置１３に向けて潤滑油を排出する排出口４４ｂとを有する供給路４４が形成されているので、燃料供給ポンプ１００側から、エンジンＥの構成に関係なく、連結装置１３を潤滑することができ、連結装置１３とカムシャフ
ト５及び駆動軸Ｄとの摩耗を抑制し、連結装置１３の耐用年数を向上させることができる。
また、注入口４４ａがエンジンＥのオイルポンプＰに接続されていることにより、エンジンＥの駆動時に、連結装置１３に確実に潤滑油を供給することができる。
また、排出口４４ｂは、連結装置１３の上方に形成されていることにより、連結装置１３への潤滑油を容易に供給することができる。
また、排出口４４ｂは、フランジ４においてエンジンＥと対向する位置に形成されていることにより、連結装置１３への潤滑油を容易に供給することができる。
また、注入口４４ａが、排出口４４ｂよりも高い位置に形成されていることにより、潤滑油にかかる自重を利用して、連結装置１３への潤滑油の供給を効果的に促進することができる。
＜その他＞

なお、本発明は上記の実施形態に限られるものではなく、フランジ４における供給路４４の排出口４４ｂの形成箇所は、フランジ４の円筒部４２にあってもよい。
また、フランジ４内に形成された供給路４４の経路は、上記の実施形態に限られるものではなく、排出口４４ｂから潤滑油が連結装置１３に供給できる構成であれば、自由に変更可能である。

４ フランジ
５ カムシャフト（回転軸）
１３ 連結装置
４１ 軸孔
４４ 供給路
４４ａ 注入口
４４ｂ 排出口
１００ 燃料供給ポンプ
Ｄ 駆動軸
Ｅ エンジン
Ｌ 管路
Ｐ 油供給装置

Claims (5)

1. 燃料を加圧してインジェクタに圧送する燃料供給ポンプであって、
   エンジンの駆動軸からの駆動力により回転して、燃料を加圧する動力となる回転軸と、
   前記回転軸が挿入される軸孔と前記軸孔と同心状に形成されている円筒部と前記円筒部からその径方向外側に突出し前記円筒部と一体に形成された鍔部とを有し、前記エンジンに取り付けられるフランジと、
   を備え、
   前記回転軸は、連結装置を介して前記駆動軸に連結されており、
   前記フランジの前記鍔部における前記エンジンに対向する面に形成され、前記エンジンから潤滑油を注入する注入口と、前記注入口から注入された潤滑油を前記連結装置に向けて排出する排出口とを有する供給路を備えることを特徴とする燃料供給ポンプ。
2. 前記注入口は、前記エンジンの油供給装置に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の燃料供給ポンプ。
3. 前記排出口は、前記連結装置の上方に形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の燃料供給ポンプ。
4. 前記排出口は、前記フランジにおける前記エンジンと対向する位置に形成されていることを特徴とする請求項１から３までのいずれか一項に記載の燃料供給ポンプ。
5. 前記注入口は、前記排出口よりも高い位置に形成されていることを特徴とする請求項１から４までのいずれか一項に記載の燃料供給ポンプ。

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