JPH0237165A - インナカム式分配型燃料噴射ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、電磁弁によって燃料噴射量を制御する電磁ス
ピル式燃料噴射ポンプに関するもので、例えばディーゼ
ルエンジン等に燃料を供給する分配型燃料噴射ポンプに
適用される。

（従来の技術） 電磁スピル式分配型燃料噴射ポンプは、スピルリングの
位置に応じてスピルポートを開口して燃噴射終了時期す
なわち燃料噴射量を制御する機械式分配型燃料噴射ポン
プのスピルリングに代えて電磁弁を用いるものである。

この電磁弁（スピル電磁弁）の開弁時期は、ロータに固
定されたバルサの回転速度を回転センサにより検出し、
この回転速度信号とエンジン運転状態を示す信号とから
演算される目標開弁時期を開弁時刻に時間変換し制御さ
れる（特開昭６０−１２５７５６号）。

この場合のロータは、エンジンの駆動力によっで回転さ
れるドライブシャフトに対し偏心自在に半径方向に慴動
されるカップリングを介して駆動力を享受している。こ
れは、ドライブシャフトの回転軸心とロータの回転軸心
とを完全に一致させるのが部品精度１組付は精度等の点
から困難であるので、ドライブシャフトとロータの中間
にカップリングを配置することにより、これらの軸心の
ズレを吸収するためである。

（発明が解決しようとする課題） しかし、従来のインナカム式分配型燃料噴射ポンプは、
ドライブシャフト、カップリングおよびロータのそれぞ
れが連結部の各軸心ズレを吸収するための嵌合面で互い
に慴動できるように数ミクロンないし数１０ミクロンの
隙間を有しているため、この隙間でのガタッキによりド
ライブシャフトからカップリングを介してロータに伝達
される回転運動に速度変動が生じるので、ロータと一体
的に回転するバルサの回転速度を検出する回転センサの
検出回転信号に誤差が生じ、この回転信号に基いて制御
装置によって制御される電磁スピル弁の開弁時期がバラ
ライて、燃料噴射量に誤差を生じてしまうという問題が
ある。

この問題点が生じる原因について詳述すると、まず第６
図（Ａ）に示すように、インナカム４０の内周面に当接
するローラ３９がカム山４０ａを昇るときには、ローラ
３９がロータ１３を反駆動方向に付勢するため、ドライ
ブシャフト７の回転位置に対しカップリンタ８を挟んで
ロータ１３の回転位置が反駆動方向に遅れる。逆にロー
ラ３９がカム山４０ａを降りるときには、第６図（Ｂ）
ように、ローラ３９がロータ１３を駆動方向に付勢する
ため、ドライブシャフト７の回転位置に対しカップリン
タ８を挟んでロータ１３の回転位置が駆動方向に速めら
れる。

すなわち、ローラ３９がカム山４０ａの頂面を乗り越え
る途中でロータ１３は駆動方向に第６図（Ａ）（Ｂ）で
右方向に急速に回転し、すなわちロータ１３の回転速度
が速められる。そして次のカム山の下りから上りに切替
わる途中では、ロータ１３が第６図（Ｂ）から第６図（
Ａ）の状態に切替わって図で左側に再び押し戻され、こ
のときは逆にロータ１３の回転速度は遅くなる。

したがって、ロータ１３の回転速度が第７図に示すよう
に変動するため、ロータの回転速度をバルサな介して回
転センサで検出される回転速度が変動するので、検出回
転信号に誤差を生じ、この検出回転信号を電磁スピル弁
の開弁時刻の演算基準とする燃料噴射量制御に燃料噴射
量のバラツキが発生するという問題を生じる。

さらには、ドライブシャフト、カップリングおよびロー
タの相対的な挙動は、打音を発生させる原因となり、騒
音を増大させるという問題を生じる。

本発明は、このような問題点に鑑みなされたもので、ド
ライブシャフト、カップリングおよびロータが互いに嵌
合する隙間内の挙動を規制することにより、ロータの回
転速度変動を抑制し、電磁スピル制御における燃料噴射
量のバラツキを低減させるとともに、騒音を抑制するこ
とを目的とする。

（課題を解決するための手段） そのために本発明の第１発明のインナカム式分配型燃料
噴射ポンプは、ドライブシャフトとともに回転駆動され
るロータと、このロータを囲む位置に設けられるインナ
カムと、前記ロータの径方向に形成される貫通孔内な前
記インナカムのカム面に応じて往復慴動するプランジャ
と、このプランジャの内側端面とシリンダ内周壁面とで
形成される燃料高圧室と、前記燃料高圧室と燃料低圧室
とを結ぶ燃料通路を連通または遮断する電磁スピル弁と
、前記ロータの回転速度を検出する回転センサと、この
回転センサにより検出された検出信号に基づいて前記電
磁スピル弁の開弁時期を制御する制御装置とを備え、前
記プランジャの慴動によって前記燃料高圧室内の燃料を
加圧するとともに、前記プランジャの加圧工程中に前記
燃料高圧室内の加圧燃料を前記電磁スピル弁によって前
記燃料低圧室に溢流させて噴射量を制御するインナカム
式分配型燃料噴射ポンプにおいて、前記ドライブシャフ
トと前記ロータの中間に前記ドライブシャフトを駆動方
向に付勢し前記ロータを反駆動方向に付勢する付勢手段
を有することを特徴とする。

また、本発明の第２発明は、前記付勢手段は、一端が前
記ドライブシャフトを駆動方向に付勢し他端が前記ロー
タを反駆動方向に付勢する捩りコイルスプリングからな
ることを特徴とする。

さらに、本発明の第３発明は、前記付勢手段は、前記ド
ライブシャフトを駆動方向に付勢し前記カップリングを
反駆動方向に付勢する第１の圧縮コイルスプリングと、
前記カップリングを駆動方向に付勢し前記ロータを反駆
動方向に付勢する第２の圧縮コイルスプリングとからな
ることを特徴とする。

（作用） 本発明の燃料噴射ポンプによると、ドライブシャフトと
カップリングとロータとのそれぞれの嵌合部において前
記付勢手段の付勢力によりドライブシャフトとロータ間
の相対的な回転角位置が規制されるため、ドライブシャ
フトに対するロータの回転速度変動が抑制されるので、
ロータの回転速度から検出される検出回転信号に生じる
誤差が抑えられ、この検出回転信号に基づいてエンジン
運転状態に応じて決定される電磁スピル弁の開弁時期の
変動が抑制され、従って燃料噴射量のバラツキが低減さ
れる。

（実施例） 本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第２図は１本発明の第１の実施例をあられすインナカム
式分配型燃料噴射ポンプの概略構成を示している。

第２図に示すように、インナカム式分配型燃料噴射ポン
プｌは、フィードポンプ２により燃料タンク３から汲み
上げられた燃料を調圧弁５１により調圧してギヤラリ（
燃料低圧室）５２に取り込み、噴射時期と噴射量を後述
するように１１節した高圧燃料をデリバリバルブ６から
デイ−セルエンジンの噴射ノズルに圧送する。

燃料噴射ポンプ１の内部は、ポンプハウジング１１に内
蔵された円筒状のシリンダ１２、このシリンダ１２の内
周面に回動自在に嵌挿されて燃料通路の切換を行なうロ
ータ１３．ロータ１３にカップリング８を介して動力を
伝達するドライブシャフト７、ロータ１３に形成される
プランジャ室１４で加圧された燃料をロータ１３内の燃
料通路から溢流させる電磁スピル弁１６から構成されて
いる。

ドライブシャフト７は、第３図に示すように、円盤状フ
ランジ部７ａの円盤部にロータ側に突出する２個の凸部
７ｂが設けられる。カップリング８は、円板状であり、
その外周面に前記凸部７ｂに嵌合する２個の凹部８ｂが
形成され、これらの凹部８ｂの中間のカップリング外周
面に２個の凹部８ｃが形成される。ロータ１３の段付大
径部１３ｂの端面には、ドライブシャフト側に突出する
２個の凸部１３ｃが設けられ、これらの凸部１３Ｃは、
前述したカップリング８の凹部８ｃにそれぞれ嵌合する
。これにより、ドライブシャフト７の軸心とロータ１３
の軸心とが若干ズしていても、その軸心のズレは凸部７
ｂおよび１３ｃに慴動自在に嵌合する凹部８ｂおよび８
Ｃをもつカップリング８を介してドライブシャフト７か
らロータ１３に円滑に回転動力が伝達される。

カップリング８の外周には、第１図および第４図に示す
ように、捩りコイルスプリング２５が設けられ、スプリ
ングの一端２５ａは、フランジ７ａに形成される凹溝７
０に係止され、スプリングの他端２５ｂは、ロータ１３
の段付大径部＋３ｂの外周に形成される凹溝１３ｄに係
止される。この捩りコイルスプリング２５は、ドライブ
シャフト７を回転駆動方向に付勢するとともにロータ１
３を反回転駆動方向に付勢する。

ロータ１３の段付大径部１３ａの外周には、環状のバル
サ２６が固定される。このバルサ２６に対向する位置に
回転センサ２８がハウジング２７に固定され、この回転
センサ２８の検出したバルサ回転速度信号は制御装置６
０に入力される。

制御装置６０は、各種センサ信号に基づいてエンジン運
転状態から求められる電磁スピル開弁時期を算出し、こ
の量弁時刻を時間変換して電磁スピル弁１６に開弁信号
を送る。

シリンダ１２の内部には、ギヤラリ５２から連通路３４
を介してプランジャ室１４に燃料を供給するための吸入
通路２１、プランジャ室１４で加圧された燃料なデリバ
リバルブ６に圧送するための吐出通路２２、燃料噴射量
を調節するためにプランジャ室（燃料高圧室）１４から
ギヤラリ５２に燃料を逃がす溢流通路２３がそれぞれ設
けられ、これらの通路２１．２２．２３は、シリンダ内
周壁面１２ａにて慴動するロータ段付小径部１３ａの外
周面にそれぞれ開口されている。

ロータ段付小径部１３ａには、プランジャ室１４に供給
される燃料を吸入通路２１から導入する吸入ボート３１
、プランジャ室１４で加圧された高圧燃料を吐出通路２
２に吐出する吐出ボート３２、燃料噴射量の調節のため
に溢流通路２３に燃料を排出する溢流ポート３３、これ
らの各ボート３１．３２．３３に一端が連通し他端がプ
ランジャ室１４に連通ずる連通路３４がそれぞれ設けら
れている。ロータ段付小径部１３ａより外径が大きく形
成されたロータ段付大径部１３ｂには、径方向に貫通孔
３５が開口され、この貫通孔３５には２個のプランジャ
３６が径方向に慴動自在に嵌合され、これらのプランジ
ャ３６の内端面間にプランジャ室１４が形成される。

プランジャ３６の半径外方向の外端面には、ローラ３９
を回転自在に保持するローラシュー３８が配設されてい
る。ローラ３９の半径外方向には、インナカム（カムリ
ング）４０の内周面が対面し、その内周面の円周方向に
にカム山が形成されている。プランジャ３６は燃料の圧
力および遠心力により半径外方向に付勢されているので
、プランジャ３６の一端によってローラシュー３８を介
して押圧されるローラ３９は、インナカム４０の内周面
に形成されたカム面に当接している。

デイ−セルエンジンの駆動力によりドライブシャフト７
からカップリング８を経てロータ１３が回転されると、
ローラ３９がインナカム４０の内周面に形成されたカム
プロフィールに沿って移動し、ローラ３９はカム面に基
づき半径方向に往復運動を行ない、このローラ運動がロ
ーラシュー３８を介してプランジャ３６に伝達される。

ここで、プランジャ３６がロータ１３の半径外方向に向
かうと、燃料がギヤラリ５２、吸入通路２１．吸入ボー
ト３１．連通路３４を経てプランジャ室１４に吸入され
、逆に半径内方向に向かうと、燃料がプランジャ室１４
から連通路３４、吐出ポート３２または溢流ボート３３
に吐出される。

次に、燃料の流れに沿って各部の構成とその働きについ
て説明する。

燃料タンク３から汲み出された燃料は、フィードポンプ
２により加圧され、さらに、圧力調整弁５１により調圧
されて、ポンプハウジング１１のギヤラリ５２に供給さ
れる。ギヤラリ５２の燃料は、シリンダ１２内の吸入通
路２１．ロータ１３内の吸入ボート３１、連通路３４を
介してプランジャ室１４に導入される。

シリンダ１２内の吸入通路２１とロータ１３内の吸入ボ
ート３１との円周方向の位置関係は、ロータ】３の回転
によりプランジャ３６の半径外方向への移動時の燃料の
吸入行程において吸入通路２１と吸入ポート３１とが連
通し、圧縮行程においては吸入通路２１と吸入ポー）３
１が閉じるように配置されている。さらに、ロータ１３
の吐出ポート３２は、吐出行程時においてシリンダ１２
の吐出通路２２と連通される。

さらに、シリンダ１２の溢流通路２３の下流の燃料通路
には、電磁スピル弁１６が配置され、この電磁スピル弁
により１６溢流通路２３とギヤラリ５２との連通または
遮断が行なわれる。電磁スピル弁１６は、ディーゼルエ
ンジンの運転状態を示す信号、例えばアクセル開度セン
サ５４からの信号、回転センサ２８からの信号等を基に
して制御装置６０の指令により駆動される。

シリンダ１２内の吐出通路２２は、ポンプハウジング１
１内の通路５７を介してデリバリバルブ６に連通される
。デリバリバルブ６は図示しないバイブが接続され、こ
のバイブの他端はディーゼルエンジンに搭載されている
噴射ノズルに接続される。

ディーゼルエンジンの回転によってロータ１３が回転さ
れると、プランジャ３６がインナカム４０のカムプロフ
ィールに沿って径方向に往復動じ、プランジャ室１４に
ギヤラリ５２から燃料を吸入する吸入行程とプランジャ
室１４からデリバリバルブ５８を経て高圧燃料をノズル
５に送出する圧送行程とを繰り返し、これに同期して電
磁スピル弁１６により溢流時期の調整、すなわち、燃料
噴射量の制御がなされる。

次に、噴射ポンプの動作についてプランジャ室１４への
燃料の吸入が完了し、プランジャ室１４から燃料の圧送
が開始される状態から説明する。

まず、カムプロフィールに従ってプランジャ３６がロー
タ半径内方向に移動を開始すると、プランジャ室１４は
、ロータ１３の吸入ポート３１とシリンダ１２の吸入通
路２１との遮断により、ギヤラリ５２との連通を断たれ
る。

さらに、ロータ１３が回転してプランジャ３６が半径内
方向へ移動し、プランジャ室１４の燃料圧力が高められ
た状態て、吐出ポート３２が吐出通路２２に連通される
と、通路５７を経てデリバリバルブ６から燃料が噴射ノ
ズルに圧送され、噴射ノズルの開弁圧力に至った時点で
噴射ノズルから燃料噴射が開始される。

その後、電磁スピル弁１６を開弁すると、連通路３４か
ら溢流ボート３３、溢流通路２３を経てギヤラリ５２に
高圧燃料が溢流し、プランジャ室１４の燃料圧力が低下
する。この結果、燃料噴射が終了する。

次いで、プランジャ３６がインナカム４０のカム山頂面
（上死点）を通り過ぎてロータ半径外方向に移動すると
、プランジャ室１４への燃料の吸入が開始される。すな
わち、ロータ１３の回転により吸入ボート２１と吸入通
路３１が連通されると、燃料がギヤラリ５２から連通路
３４を経てプランジャ室１４に吸入される。その後、吸
入ボート３１は閉じられ、燃料はギヤラリ５２から供給
されなくなり、プランジャ室１４への燃料の吸入行程が
完了する。

この実施例によれば、ドライブシャフト７とロータ１３
間の回転方向のガタッキが捩りコイルスプリング２５に
より規制されるため、ドライブシャフト７に対するロー
タ１３の回転速度変動が抑制されるので、ロータ１３の
回転速度から検出される検出回転信号に生じる誤差が抑
えられ、この検出回転信号に基づいてエンジン運転状態
に応じて決定される電磁スピル弁１６の開弁時期の変動
が抑制され、従って燃料噴射量のバラツキが低減される
。

第５図は本発明の第２の実施例を示している。

この第２の実施例では、前述した第１の実施例の捩りコ
イルスプリング２５に代えて圧縮コイルスプリング８１
を設けたものである。

ドライブシャフト７の凸部７ｂの側面に案内溝７ｄを設
け、この案内溝７ｄに圧縮コイルスプリング８１を介装
し、圧縮コイルスプリング８１の一端８］ａが案内溝底
面を押圧し、他端８１ｂがカップリング８の凹部８ｂの
側面を反回転駆動方向に押圧する。つまり、ドライブシ
ャフト７に対し圧縮コイルスプリング８１によりカップ
リング８を反駆動方向に付勢する。

ロータ１３の凸部１３ｃの側面には案内溝１３ｅを設け
、この案内溝１．３　ｅに圧縮コイルスプリング８１を
介装し、一端８１ａが案内溝底面を押圧し、他端８１ｂ
がカップリンタ８の凹部８Ｃの側面を押圧する。つまり
、カップリング８に対し圧縮コイルスプリング８１によ
りロータ１３を反回転駆動方向に付勢する。

この第２の実施例によれば、ドライブシャフト７に対し
カップリング８およびロータ１３をそれぞれ２個ずつの
圧縮コイルスプリング８１により回転軸心を挟んで反対
側の位置で反駆動方向に付勢することにより、ドライブ
シャフト７、カップリング８およびロータ１３間のガタ
ッキを防止している。

本発明の第２図に示す実施例は、プランジャ３６とロー
ラシュー３８を接触させたが１本発明は、プランジャ３
６の半径外端部とローラシュー３８との間にシムを介装
する構成とすることもできる。

第８図は本発明の第３の実施例を示している。

この第３の実施例では、第２の実施例の圧縮コイルスプ
リング８１に代えて板バネを設けたものである。第８図
において第５図と実質的に同一構成部分には同一符号を
付すことにする。

ドライブシャフト７の凸部７ｂの駆動方向側面７ｆをカ
ップリング８の凹部８ｂに当接するとともに、ロータ１
３の凸部１３ｃの反駆動方向側面１３ｆをカップリング
８の凹部８Ｃの側面に当接し、これらの隣合うドライブ
シャフト凸部７ｂとカップリング凸部１３ｃとを板バネ
７０により互いに近付くように付勢する。板バネ７０の
一端７ａはドライブシャフト凸部７ｂに設けた溝に係止
され、他端７０ｂはロータ凸部１３ｃに設けた溝に係止
される。この第３の実施例によれば、板バネ７０Ｑ挟込
む方向の弾性力により、ドライブシャフト回転時のドラ
イブシャフト７とロータ１３との回転角位置の相対的な
ズレが生じるのが防止されている。

第９図は本発明の第４の実施例を示している。

この第４の実施例では、第３の実施例の板バネ７０に代
えてゴム板７２を設けたものである。第９図において第
５図と実質的に同一構成部分には同一符号を付すことに
する。

ドライブシャフト７の凸部７ｂの反駆動方向側面７ｇと
カップリング８の凹部８ｂの側面との間にゴム、板７２
を設け、このゴム板７２の弾性力によりドライブシャア
ト７の凸部７ｂを駆動方向側に付勢している。また、ロ
ータ１３の凸部１３ｃの駆動方向側面１３ｇとカップリ
ンタ８の凹部８Ｃの側面との間にゴム板７２を設け、こ
のゴム板７２の弾性力によりロータ１３の凸部１３ｃを
反駆動方向に付勢している。これにより、ドライブシャ
フト回転時のドライブシャフトとロータとの回転角位置
の相対的なズレが生じるのが防止されている。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明のインナカム式分配型燃料
噴射ポンプによれば、ドライブシャフトに対するロータ
の相対的な回転位置がスプリングにより規制される構成
となっているため、ロータの回転速度変動が抑制され、
このためロータの回転位置から検出される回転信号に検
出誤差が生じるのを回避し、電磁スピル弁の開弁時期が
適正に設定され１．燃料噴射量にバラツキが生じるのを
防止することができる。したがって、デイ−セルエンジ
ンの排気特性の向上、燃費の低減、出力アップ、振動低
減等を図れるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例の要部を表わす部分断面
図、第２図は本発明の第１の実施例の分配型燃料噴射ポ
ンプを表わす断面図、第３図はカップリング周囲を表わ
す要部斜視図、第４図は捩りコイルスプリングを表わす
斜視図、第５図は本発明の、第２の実施例を表わす要部
断面図、第６図（Ａ）（Ｂ）は従来例の燃料噴射ポンプ
の問題点を説明するための説明図、第７図は従来例に生
じるロータの回転速度変動の様子を表わすグラフ、第８
図は本発明の第３の実施例を表わす要部断面図、第９図
は本発明の第４の実施例を表わす要部断面図である。 ・−燃料噴射ポンプ、 ・・・ドライブシャフト、 ・・・カップリング、 ・・・ポンプハウジング、 ・・・シリンダ、　　　１３ ・・・プランジャ室、 ・・・電磁スピル弁、 ・・・捩りコイルスプリング、 ・・・バルサ、 ・・・回転センサ、 ・・・プランジャ、 −・ローラシュー、３９ ・・・インナカム、 ・・・制御装置。 ・・・ローラ、 ・・・ロータ、

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）ドライブシャフトとともに回転駆動されるロータ
   と、このロータを囲む位置に設けられるインナカムと、
   前記ロータの径方向に形成される貫通孔内を前記インナ
   カムのカム面に応じて往復慴動するプランジャと、この
   プランジャの内側端面とシリンダ内周壁面とで形成され
   る燃料高圧室と、前記燃料高圧室と燃料低圧室とを結ぶ
   燃料通路を連通または遮断する電磁スピル弁と、前記ロ
   ータの回転速度を検出する回転センサと、この回転セン
   サにより検出された検出信号に基づいて前記電磁スピル
   弁の開弁時期を制御する制御装置とを備え、 　前記プランジャの慴動によって前記燃料高圧室内の燃
   料を加圧するとともに、前記プランジャの加圧工程中に
   前記燃料高圧室内の加圧燃料を前記電磁スピル弁によっ
   て前記燃料低圧室に溢流させて噴射量を制御するインナ
   カム式分配型燃料噴射ポンプにおいて、 　前記ドライブシャフトと前記ロータの中間に前記ドラ
   イブシャフトを駆動方向に付勢し前記ロータを反駆動方
   向に付勢する付勢手段を有することを特徴とするインナ
   カム式分配型燃料噴射ポンプ。
2. （２）前記付勢手段は、一端が前記ドライブシャフトを
   駆動方向に付勢し、他端が前記ロータを反駆動方向に付
   勢する捩りコイルスプリングからなることを特徴とする
   請求項１に記載のインナカム式分配型燃料噴射ポンプ。
3. （３）前記付勢手段は、前記ドライブシャフトを駆動方
   向に付勢し前記カップリングを反駆動方向に付勢する第
   １の圧縮コイルスプリングと、前記カップリングを駆動
   方向に付勢し前記ロータを反駆動方向に付勢する第２の
   圧縮コイルスプリングとからなることを特徴とする請求
   項１に記載のインナカム式分配型燃料噴射ポンプ。