JP6819555B2 - 高圧燃料ポンプ - Google Patents

Description

この発明は高圧燃料ポンプに関するものである。

特許文献１には、プランジャを駆動する駆動カムとプランジャとの間にリフタが配設されており、同リフタを収容して同リフタの往復動をガイドするリフタガイドを備えた高圧燃料ポンプが開示されている。この高圧燃料ポンプでは、リフタとリフタガイドとの焼き付きを抑制するために、リフタガイド内で往復動するリフタに向かってリフタガイドの下方から潤滑油が噴射されている。

特開２０１３−１６４０１４号公報

ところで、リフタ及びリフタガイドを備える高圧燃料ポンプでは、リフタガイドとリフタとの衝突による衝突音の発生を抑制するために、リフタとリフタガイドとの摺動面により多くの潤滑油を供給し、衝撃を緩和する油膜を保持することが望まれている。

以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
上記課題を解決するための高圧燃料ポンプは、駆動カムの作用を利用して往復動するプランジャと、前記プランジャと前記駆動カムとの間に配設されるリフタと、収容孔に前記リフタを収容して同リフタの往復動をガイドするリフタガイドと、を備えている。この高圧燃料ポンプでは、前記リフタガイドにおける前記収容孔の内壁の一部に、同収容孔の全長に亘って、前記リフタとの隙間が広がるように窪んだ窪みが設けられている。

上記構成によれば、窪みが設けられていることにより、リフタガイドの内壁における窪みが設けられている部分では、リフタとの隙間が大きくなっている。そのため、下方からリフタに向かって噴射された潤滑油がこの部分の隙間を通過してリフタの上方にまで到達するようになる。そして、リフタよりも上方において壁面に付着した潤滑油が下方に位置するリフタに滴り落ち、リフタガイドとリフタとの摺動面の潤滑に供されるようになる。また、窪みに進入した潤滑油の一部は、収容孔の内壁やリフタに付着して窪みと隣接している摺動面に広がり、潤滑に供される。

したがって、上記構成によれば、窪みを設けていない構成と比較して、摺動面への潤滑油の供給を促進することができる。そのため、リフタとリフタガイドとの衝突による衝撃を緩和する油膜が保持されやすくなる。

高圧燃料ポンプの一実施形態についてその概略構成を示す図。 高圧燃料ポンプにおけるリフタガイド及びリフタの上面図。 図２におけるリフタガイドの３−３線矢視断面図。

以下、高圧燃料ポンプの一実施形態について説明する。この実施形態の高圧燃料ポンプは、筒内燃料噴射弁を備えた内燃機関に搭載され、フィードポンプが燃料タンクから汲み上げた燃料を加圧してデリバリパイプに向けて吐出する。

図１に示されているように、高圧燃料ポンプ１００は、カムシャフト２００とプランジャ１１との間に配設されるリフタ２０を備えている。なお、カムシャフト２００は、内燃機関の排気カムシャフトであり、カムシャフト２００にはリフタ２０及びプランジャ１１を往復動させる駆動カム２１０が設けられている。

リフタ２０は、駆動カム２１０と当接する部分がローラ２３になっているローラリフタである。高圧燃料ポンプ１００は、駆動カム２１０の作用によるリフタ２０の往復動をガイドするリフタガイド３０を備えている。リフタガイド３０には、リフタ２０を収容する収容孔３１が設けられている。そして、リフタ２０は、この収容孔３１に収容されている。

リフタ２０の上部は円筒状であり、この部分がリフタガイド３０の収容孔３１の内壁と摺動する摺動部２１になっている。そして、この摺動部２１内にプランジャを付勢しているスプリングの先端及びプランジャ１１の先端が収容されている。

リフタ２０における摺動部２１の下方にはローラ２３を保持するローラ保持部２２が設けられている。ローラ保持部２２には支持軸２４が固定されており、この支持軸２４によってローラ２３が回動自在に支持されている。なお、ローラ２３は、ニードルベアリングを介して支持軸２４に支持されている。

図１に示されているように、リフタ２０のローラ２３と駆動カム２１０とが接触している部分には、カムハウジング内に設けられたオイルジェット３００から潤滑油が吹き付けられる。オイルジェット３００は図１におけるリフタ２０よりも右側からリフタ２０に向けて上方に潤滑油を噴射する向きで設けられている。

図２及び図３に示されているように、リフタガイド３０は、収容孔３１が形成されている筒状の本体３８と、本体３８から収容孔３１の中心軸Ｃ１に対して垂直な方向に延びている板状のフランジ３４とを備えている。なお、図２は図１における２−２線矢視方向から見たリフタガイド３０及びリフタ２０の上面図である。また、図３は図２における３−３線矢視方向のリフタガイド３０の断面図である。

図２に示されているように、フランジ３４には収容孔３１を挟むように２つのボルト孔３７が設けられている。リフタガイド３０は、これらのボルト孔３７に挿通させたボルトによってカムハウジング内に固定される。

図３に示されているように、本体３８はフランジ３４を挟んで、フランジ３４よりも上方の上部３５と、フランジ３４よりも下方の下部３６とに分けられる。上部３５は、下部３６よりも全体的に肉厚になっている。

また、中心軸Ｃ１に垂直な面における収容孔３１の断面形状は、基本的には図２に二点鎖線で示されている円に沿った形状をなしている。なお、上記の中心軸Ｃ１とは、この二点鎖線で示されている円の中心を通る線のことである。図２に示されているように、リフタ２０は、この収容孔３１内に、摺動を許容するための僅かな隙間を設けた状態で収容されている。

図２及び図３に示されているように、収容孔３１の内壁には、リフタ２０に設けられた突起２５を収容するガイド溝３２が設けられている。ガイド溝３２は、図２に示されているように、上面視矩形の突起２５と僅かな隙間を空けて対向する断面が矩形の溝である。

図３に示されているように、ガイド溝３２は、中心軸Ｃ１の延伸方向に沿って形成されており、収容孔３１の内壁に、収容孔３１の全長に亘って設けられている。すなわち、ガイド溝３２は、中心軸Ｃ１の延伸方向に沿って、収容孔３１の内壁における中心軸Ｃ１の延伸方向における一端から他端に亘って形成されている。こうしたガイド溝３２に突起２５が収容されているため、この高圧燃料ポンプ１００では、中心軸Ｃ１の延伸方向に沿ったリフタ２０の往復動が許容されている一方で、中心軸Ｃ１を中心にしたリフタ２０の回転が規制されている。

なお、図２には、カムシャフト２００が回転しているときの上面視における駆動カム２１０の表面の移動方向を矢印で示している。矢印は図２における下方、すなわち、図２における６時の方向を向いている。そして、ガイド溝３２は、収容孔３１において、図２における１２時の方向に位置している。すなわち、ガイド溝３２は、収容孔３１において、駆動カム２１０の表面の移動方向における前方とは反対側の後方側の部分に位置している。

また、リフタガイド３０の収容孔３１の内壁には、ガイド溝３２の他に、窪み３３が設けられている。窪み３３は、収容孔３１において、図２における右側の部分、すなわち図２における３時の方向に位置している。窪み３３は、図２における中心軸Ｃ１から見て概ね２時の位置から４時の位置に亘って収容孔３１の内壁を二点鎖線で示されている円よりも径方向外側に円弧状に窪ませた部分である。

図３に示されているように、窪み３３は、中心軸Ｃ１の延伸方向に沿って形成されており、収容孔３１の内壁に、収容孔３１の全長に亘って設けられている。すなわち、窪み３３は、中心軸Ｃ１の延伸方向に沿って、収容孔３１の内壁における中心軸Ｃ１の延伸方向における一端から他端に亘って形成されている。

次に、こうした窪み３３が設けられているリフタガイド３０を備えた高圧燃料ポンプ１００の作用について説明する。
図２及び図３に示されているように、この高圧燃料ポンプ１００では、中心軸Ｃ１から窪み３３が設けられている部分における収容孔３１の内壁までの距離Ｄ２が、中心軸Ｃ１から窪み３３が設けられていない部分における収容孔３１の内壁までの距離Ｄ１よりも長くなる。これにより、この高圧燃料ポンプ１００では、窪み３３が設けられていない高圧燃料ポンプと比較して、窪み３３が設けられている部分におけるリフタガイド３０とリフタ２０との隙間が大きくなる。すなわち、この窪み３３は、リフタ２０との隙間が広がるように窪んだ窪みである。そのため、この高圧燃料ポンプ１００では、この窪み３３が設けられている部分におけるリフタ２０との隙間が、突起２５とガイド溝３２との間の隙間を含む他の部分におけるリフタ２０との隙間よりも大きくなる。

これにより、図１に示されているように、オイルジェット３００により下方からリフタ２０に向かって噴射された潤滑油がこの部分の隙間を通過してリフタ２０の上方にまで到達しやすくなる。

次に、こうした作用によってもたらされる本実施形態の効果について説明する。
（１）窪み３３が設けられている部分の隙間を通じてリフタ２０の上方に到達し、リフタ２０よりも上方においてポンプ本体１０の下面などの壁面に付着した潤滑油が下方に位置するリフタ２０に滴り落ち、リフタガイド３０とリフタ２０との摺動面の潤滑に供されるようになる。したがって、窪み３３を設けていない構成と比較して、摺動面への潤滑油の供給を促進することができる。そのため、リフタ２０とリフタガイド３０との衝突による衝撃を緩和する油膜が保持されやすくなる。ひいては、リフタ２０とリフタガイド３０との衝突音を軽減できる。

（２）窪み３３に進入した潤滑油の一部は、収容孔３１の内壁やリフタ２０に付着して窪み３３と隣接している摺動面に広がり、潤滑に供される。したがって、この点においても、窪み３３を設けていない構成と比較して、摺動面への潤滑油の供給を促進する効果が見込める。

（３）オイルジェット３００からより多くの潤滑油を噴射するようにすることによっても潤滑を促進することはできる。しかし、その場合には、オイルポンプの駆動量を増やす必要があるため、内燃機関の燃料消費量が増大してしまう。上記実施形態の構成によれば、オイルジェット３００からの潤滑油の噴射量を増やさなくても摺動面への潤滑油の供給を促進することができるため、こうした燃料消費量の増大を抑制できる。

（４）リフタ２０の上方からも潤滑油を供給できるように、リフタガイド３０の収容孔３１内に潤滑油を直接供給する給油通路などを設けることによっても摺動面への潤滑油の供給を促進することはできる。しかし、こうした給油通路の配設には、周辺の部品の配置などによる制約が存在する。これに対して、上記実施形態の構成によれば、こうした制約によりリフタガイド３０における収容孔３１内に潤滑油を導く給油通路を配設できない場合でも、摺動面に潤滑油を供給することができる。

（５）リフタ２０の摺動部２１の外径と収容孔３１の内径との差を小さくし、全周に亘って隙間を小さくすれば、収容孔３１内での径方向へのリフタ２０の移動量を抑制し、衝突時のリフタ２０の運動エネルギを小さくすることができる。しかし、こうした構成を採用した場合には、摺動時のフリクションが増大し、高圧燃料ポンプ１００の駆動に必要なエネルギが大きくなってしまう。これに対して、上記実施形態の構成によれば、高圧燃料ポンプ１００の駆動に必要なエネルギの増大を招かずに、衝突音を低減することができる。

（６）リフタ２０には、駆動カム２１０との摺動に伴い、駆動カム２１０の表面の進行方向にローラ２３を付勢する力が作用する。この力はリフタ２０を図２における下方、すなわち図２おける６時の方向に付勢する。収容孔３１内の図２における３時の方向や９時の方向にガイド溝３２が設けられている場合には、この力によってリフタ２０が付勢されたときに、ガイド溝３２内に収容されている突起２５が、ガイド溝３２の壁面に押し付けられ、リフタ２０の摺動抵抗を増大させてしまう。これに対して、上記実施形態では、ガイド溝３２が１２時の方向に設けられているため、この力が、ガイド溝３２の壁面と突起２５とを衝突させる方向に作用しにくい。したがって、ガイド溝３２の壁面に突起２５が押し付けられることによるリフタ２０の摺動抵抗の増大を抑制できる。

（７）収容孔３１において、窪み３３が図２における３時の方向に設けられている。この方向は、図１における右側であり、オイルジェット３００が設けられている方向である。すなわち、窪み３３は、収容孔３１において、オイルジェット３００に最も近い方向に設けられている。そのため、オイルジェット３００から噴射され、リフタ２０に衝突した潤滑油の噴霧が、窪み３３に入り込みやすくなっている。この点においても、上記の実施形態は、摺動面への潤滑油の供給を促進する上で有利な構成になっている。

本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・窪み３３は収容孔３１の全長に亘って延びており、リフタ２０との隙間が広がるように窪んだものであればよく、その形状は適宜変更してもよい。例えば、窪み３３は中心軸Ｃ１の延伸方向に沿ってまっすぐに延びているものでなくてもよい。例えば、中心軸Ｃ１の延伸方向に対して傾いて延びていたり、途中で湾曲していてもよい。こうした形状であっても、窪み３３に進入した潤滑油が隙間を通じてリフタ２０の上方に到達するようになっていればよい。また、窪み３３の断面形状は湾曲面でなくてもよい。例えば、断面形状が矩形の窪み３３を設けるようにしてもよい。

・リフタ２０として、ローラ２３を備えたローラリフタを例示したが、リフタ２０は、ローラ２３を備えたローラリフタでなくてもよい。
・駆動カム２１０を備えたカムシャフト２００が排気カムシャフトである例を示したが、駆動カム２１０を備えたカムシャフト２００は吸気カムシャフトでもよい。また、駆動カム２１０を備えたカムシャフト２００が吸気カムシャフトや排気カムシャフトとは別のカムシャフトであってもよい。

・窪み３３を、収容孔３１の内壁におけるオイルジェット３００側の位置に設けた例を示したが、オイルジェット３００から噴射された潤滑油の噴霧が窪み３３に進入するのであれば、窪み３３の位置は、変更してもよい。

・中心軸Ｃ１を中心にしたリフタ２０の回転を抑制するために、ガイド溝３２と突起２５とを設けた構成を示したが、こうしたガイド溝３２及び突起２５を備えていなくてもよい。

・収容孔３１の断面形状が概ね円形である例を示したが、収容孔３１の断面形状は円形に限らない。例えば矩形の収容孔３１に、矩形のリフタ２０を収容する高圧燃料ポンプ１００においても上記実施形態と同様に窪み３３を設けることによって潤滑油の供給を促進することができる。

・窪み３３は、二つ以上設けられていてもよい。ただし、窪み３３を複数設けることによって収容孔３１内でのリフタ２０のがたつきが生じやすくなると、かえって収容孔３１の内壁とリフタ２０との衝突を助長してしまう虞がある。したがって、窪み３３の形状や寸法、個数については、この点を考慮して設計する必要がある。

１０…ポンプ本体、１１…プランジャ、２０…リフタ、２１…摺動部、２２…ローラ保持部、２３…ローラ、２４…支持軸、２５…突起、３０…リフタガイド、３１…収容孔、３２…ガイド溝、３３…窪み、３４…フランジ、３５…上部、３６…下部、３７…ボルト孔、３８…本体、１００…高圧燃料ポンプ、２００…カムシャフト、２１０…駆動カム、３００…オイルジェット。

Claims (1)

1. 駆動カムの作用を利用して往復動するプランジャと、
   前記プランジャと前記駆動カムとの間に配設されるリフタと、
   収容孔に前記リフタを収容して同リフタの往復動をガイドするリフタガイドと、を備える高圧燃料ポンプであって、
   前記リフタガイドにおける前記収容孔の内壁の一部に、同収容孔の全長に亘って、前記リフタとの隙間が広がるように窪んだ窪みが設けられており、
   前記窪みは、前記収容孔の中心軸に直交する断面において前記中心軸から視て、前記リフタに向けて潤滑油を噴射するオイルジェットと同じ方向に設けられている
   高圧燃料ポンプ。