JPH045466A - 分配型燃料噴射ポンプ用カム - 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］ この発明は、分配型燃料噴射ポンプのプランジャを往復
動させるのに用いられるカムに関するものである。

［従来の技術］ 一般に、分配型燃料噴射ポンプに用いられるカムは、そ
の一端面に燃料加圧用プランジャが一体的に設けられる
とともに、他端面に複数（通常４つ）のカム山が形成さ
れている。そして、カム山が形成された端面をローラに
接触させつつ回転駆動せしめられることにより、それ自
体が回転往復動じ、ひいてはプランジャを回転往復動さ
せるようになっている。

ところで、分配型燃料噴射用カムのカム山は、リフト量
が零である前端からリフト量が最大になる頂部までの間
の部分（以下、この部分をリフト部という。）が、高圧
噴射の確保と、■カム山の幅（回転角度）、■最大リフ
ト量、■カム面の寿命および■カムのジャンプ防止とい
う４つの制限との両者の兼合いから、第６図に示すよう
な特性に形成されていた。第６図は、カムのリフト部に
おけるリフト速度線図を表すものであり、カム山のリフ
ト部は、リフト速度か角度θ、をもってほぼ直線的に急
増する第１カム部ａと、リフト速度が角度θ、をもって
ほぼ直線的に漸減する第２カム部すと、リフト速度が角
度θ、をもってほぼ直線的に急減する第３カム部Ｃとか
ら構成されている。

［発明が解決しようとする課題］ 上記従来のカムにおいては、それが用いられる分配型燃
料噴射ポンプの噴射圧力をさらに高圧化しようとすると
、４つの制限のいずれかを満足させることができなくな
り、このため高圧噴射を得ることが困難であった。

すなわち、分配型燃料噴射ポンプにおいては、高圧バイ
ブを介して燃料噴射ノズルに燃料を圧送するようになっ
ているため、特に燃料噴射ノズルとしてホール型燃料噴
射ノズルを用いる場合には、プランジャの燃料加圧時に
発生する圧力波の反射波が噴射率に大きく影響し、高圧
噴射を得ようとする場合には、リフト線図においてリフ
ト速度が最大になる点（第６図のＡ点）をリフト部の前
側（カムアングルが小さい側）に位置させる必要かある
。

そのための１つの方法としては、角度θ、を小さ（する
ことが考えられる。ところか、角度θ１を小さくすると
、第１カム部ａをなすカム面の曲率半径が小さくなるた
め、それに対応してローラの半径を小さくしなければな
らない。ローラの半径を小さくすると、カム面との接触
面積（理論上、カム面とローラとは点または線接触する
が、カム面およびローラの弾性変形により、両者は面接
触する。）が小さくなる。この場合、第１カム部ａをな
すカム面は、リフト速度が増大する関係上、凹曲面にな
る。したがって、ローラとの接触面積が比較的大きくな
る。しかるに、第２カム部すおよび第３カム部Ｃをそれ
ぞれ構成するカム面は、凸曲面になる。したがって、ロ
ーラの半径が小さくなると、接触面積が極端に小さくな
り、接触面の圧力（以下、面圧という。）が過大になる
。特に、第２カム部すにおいては、カム面をローラに押
圧接触させる力として、プランジャスプリングの付勢力
のみならず、燃料による押圧力が作用するため、面圧か
特に大きくなる。この結果、早期に損傷するおそれがあ
る。

このような点から角度θ１の大きさについては、それを
小さくするにも限界かあり、実用に供されているカムの
角度θ１はほぼ限界に達している。

したがって、角度θ１をそれ以上小さくすることはほと
んど不可能である。

また、第６図において破線で示すように、第１カム部ａ
を点Ａ、まで高リフト速度側へ延ばすことが考えられる
。なお、第２カム部すについては、点Ａ１まで高リフト
速度側へ平行移動させて第２カム部ｂ１とされたものと
する。

ところが、この場合には、第２カム部す、ｂ。

によって囲まれる部分（ハツチングを施した部分）の面
積分だけリフト量が増加してしまい、リフト量の制限を
越えてしまう。

そこで、第６図において想像線で示すように、第２カム
部ｂ１に代え、それより大きな角度θ４でリフト速度が
減少する第２カム部す、を形成し５第１力ム部ａを点Ａ
１まで延ばしたことに伴うリフト量の増大を第２カム部
ｂ！によって相殺することが考えられる。

ところが、上記のように、リフト速度がカムアングルの
増大に伴って減少する第２カム部す、においては、それ
を構成する実際のカム面か凸曲面になり、しかもリフト
速度が急減する場合には、そのカム面の曲率半径が小さ
くなる。このため、カム面とローラとの接触面積が小さ
くなり、面圧が大きくなる。特に、第２カム部す、の後
端側（カムアングル大側）においては、プランジャスプ
リングによる押圧力に加えて、プランジャのリフトに伴
って増大する燃料の圧力がカム面をローラに押し付ける
押圧力として作用するため、曲率半径が小さいことと相
俟って面圧を増大させる。このため、第２カム部す、の
後端側の寿命が極端に低下してしまう。

なお、第３カム部Ｃをなすカム面が凸曲面になり、しか
もその曲率半径が小さくなるが、第３カム部Ｃには燃料
による押圧力が全く作用しないので、カム面が早期損傷
することはない。

いずれにしても分配型燃料噴射ポンプに用いられる従来
のカムにおいては、各種の制限をクリアした状態で最大
リフト速度が得られる点Ａをさらに高リフト速度にする
ことが困難であり、このため高圧噴射が得られないとい
う問題があったのである。

この発明は、上記の事情を考慮してなされたもので、各
種の制限を満たしつつ、最大リフト速度をより高速にす
ることができ、これによって高圧噴射を可能ならしめる
分配型燃料噴射ポンプ用カムを提供することを目的とす
る。

［課題を解決するための手段］ この発明は、第６図に示すリフト速度線図とプランジャ
のリフトに伴う燃料の圧力上昇線図とを比較検討してな
されたものである。すなわち、同図から明らかなように
、第２カム部すの前半においては燃料の圧力が低い。し
たがって、第２カム部すの前半部分をなすカム面とロー
ラとの接触面積を小さくしたとしても、つまり第２カム
部すの前半のリフト速度減少割合を太き（して、そのカ
ム面を構成する凸曲面の曲率半径を小さくしたとしても
、面圧が過大になることがない。

このような知見に基づき、この発明は、一端面をローラ
に接触した状態で回転せしめられ、ローラに接触する一
端面には、リフト速度線図において、リフト速度が零の
状態から急増する第１カム部と、この第１カム部の後端
に続いて形成され、後端のリフト速度が第１カム部の後
端におけるリフト速度より遅い第２カム部と、この第２
カム部の後端に続いて形成され、リフト速度が急減して
零になる第３カム部とを有するカム山が形成された分配
型燃料噴射ポンプ用カムにおいて、前記第２カム部の前
部にリフト速度が急減する急減部を形成するとともに、
前記第２カム部の後部にソフト速度が一定若しくは漸減
する漸減部を形成したことを特徴としている。

［作用］ 急減部を形成したことにより、第２カム部によるリフト
量が減少する。この減少分だけ第１カム部の後端におけ
るリフト速度を太き（することかできる。

［実施例〕 以下、この発明の一実施例について第１図ないし第４図
を参照して説明する。

第２図はこの発明に係るカムを備えた分配型燃料噴射ポ
ンプを示すものである。この燃料噴射ポンプ自体は、従
来のものと同様であるのでその構成を簡単に説明すると
、ポンプハウジング１の内部のポンプ室２には、駆動軸
３に回転不能にかつ軸線方向へ移動自在に連結されたカ
ム４が配置されている。このカム４は、その一端面に複
数（この場合、４個）のカム山４１（第３図参照）が形
成されており、カム山４１が形成された端面がローラホ
ルダ５のローラ５ａにプランジャスプリング６によって
押圧接触せしめられている。したがって、カム４は、駆
動軸３が回転すると、回転往復動することになる。

上記カム４の他端面には、プランジャ７が一体的に設け
られている。このプランジャ７は、カム４とともに回転
往復動じて燃料加圧室８内の燃料を加圧するものであり
、往動（第２図において右方への移動）時にインレット
スリット７ａがインレットポート９から離間すると、実
質的な燃料の加圧が開始する。加圧された燃料は、縦孔
７ｂ、Ｉ孔７ｃ、アウトレットスリット７ｄ、アウトレ
ットボート１０、吐出通路１１およびデリバリバルブ１
２を介してホールノズル等の燃料噴射ノズル（図示せず
）に圧送される。

プランジャ７がさらに往動し、そのカットオフポート７
ｅがコントロールスリーブ１３がら露出すると、加圧さ
れた燃料は、縦孔７ｂおよびカットオフボート７ｅを介
してポンプ室２へ流出することになり、実質的な燃料加
圧が終了する。なお、コントロールスリーブ１３の位置
は、ガバナ１４およびコントロールレバー１５によりガ
バナアセンブリ１６を介して操作されるようになってい
る。

一方、プランジャ７の復動（第２図において左方への移
動）時には、ポンプ室２内の燃料が吸入通路１７および
インレットポート９を介して燃料加圧室８内に吸引導入
される。

上記ポンプハウジング１の下端部には、ポンプ室２内の
圧力によって動作するタイマ１８が設けられており、こ
のタイマ１８によりローラホルダ５かポンプ室２内の圧
力に応じて正逆方向へ回動せしめられ、これによって燃
料噴射時期が調整されるようになっている。

上記カム４のカム山４１は、第３図に示すように、カム
４の回転方向（第３図（Ａ）の矢印方向）の前端４１ａ
から頂部４１ｂへ向かって上り勾配となるリフト部４１
ｃと、頂部４１ｂから後端４１ｄへ向かって下り勾配と
なる降下部４１ｅとから構成されている。

この発明において問題とするのはリフト部４１Ｃであり
、リフト部４１ｃは、リフト線図で表すと第１図に示す
ように、リフト速度が角度ｙ、をもって直線的に急増す
る第１カム部４１１と、この第１カム部４１１のリフト
速度が最大になる後端Ａに続いて形成され、リフト速度
が減少する第２カム部４１２と、この第２カム部４１２
の後端Ｂに続いて形成され、リフト速度が角度α、をも
って直線的に急減する第３カム部４１３とから構成され
ている。

第２カム部４１２は、リフト速度か角度α３をもって直
線的に急減する前側（第１カム部４１１側）の急減部４
１４と、リフト速度か角度α４をもって直線的に漸減す
る後側（第３カム部４１３側）の漸減部４１５とから構
成されている。

ここで、比較対象とな７る従来のカムが、第１図におい
て破線で示すようなリフト速度が角度α５をもって直線
的に漸減する第２カム部４１２′を有していたものとす
る。このような第２カム部４１２′とこの発明に係る第
２カム部４１２の急減部４１４および漸減部４１５とを
比較すると、α３）α６ α　４′：　α　Ｓ になっている。しかも、急減部４１４の最大リフト速度
（点Ａにおけるリフト速度）は、第２カム部４１２′の
最大リフト速度（点Ａ′におけるリフト速度）より大き
くなされている。その一方、漸減部４１５のリフト速度
は、第２カム部４１２’のリフト速度より小さくなされ
ている。この結果、カム４の全リフト量は、比較対象と
なるカムの全リフト量と同一になっている。

上記構成のカム４においては、第２カム部４１２にリフ
ト速度が急減する急減部４１４を形成しているので、全
リフト量を比較対象たるカムと同一にしたとしても、急
減部４１４の分だけ第１カム部４１１の最大リフト速度
を増大することができる。したがって、カム４を分配型
燃料噴射ポンプに用いことにより、その噴射圧力を高圧
化することができる。

第４図はそのような効果を確認するために行った実験結
果を示すものである。その実験においては、この発明に
係るカムと比較対象たる従来のカムとで、第２カム部の
形状だけ異なるものとし、その他の形状を同一とした。

また、両者については、数種のリフト量を有するものそ
れぞれ準備した。そして、各カムを同一の分配型燃料噴
射ポンプに装備して実際に燃料を加圧させたところ、こ
の発明に係るカムを用いた場合には、従来のカムを用い
た場合に比して、同一有効ストロークにおいて高圧噴射
が得られた。

また、急減部４１４においては、リフト速度か急激に減
少するため、急激部４１４に対応する実際のカム面が曲
率半径の小さい凸曲面になる。このため、カム面とロー
ラ５ａとの接触面積か小さ（なる。ところが、急減部４
１４を第２カム部４１２の前側に形成しているので、急
減部４１４に対応するカム面かローラ５ａと接触してい
るときの燃料の圧力は比較的低くなっている。したかっ
て、接触面積か小さくとも面圧が過度に高くなることが
ない。よって、カム４のカム面が早期に損傷することが
なく、カム４の寿命が低下することがない。

また、急減部４１４を形成すると、カム４がローラ５ａ
から離間するという、いわゆるジャンプが点Ａにおいて
発生することが懸念される。しかし、点Ａにおけるカム
アングルでは、既に燃料加圧が開始しており、燃料によ
る押圧力がプランジヤスプリング６と共にカム４に作用
し、カム４をローラ５ａに押圧接触させる。勿論、上述
もしたように、このときの燃料の圧力は低いものである
か、カム４のジャンプを防止するには十分であり、ジャ
ンプが全く発生しないことを実験で確認することができ
た。

また、この発明に係るカム４においては、第２カム部４
１２の後端Ｂが比較対象たるカムの第２カム部４１２′
の後端Ｂ′よりカムアングルが大きい側に位置する。し
たがって、有効ストロークを長くすることができる。

なお、この発明は上記の実施例に限定されるものでなく
、その要旨を逸脱しない範囲において適宜変形可能であ
る。

例えば、上記の実施例においては、漸減部４１５を比較
対象たるカムの第２カム部４１２′と平行に形成してい
るが、平行でなくともよく、漸減部４１５をリフト速度
が一定になるようにしてもよい。ただし、漸減部４１５
をリフト速度がカムアングルの増大に伴って増大させる
ようにしてはならない。これは、仮に漸減部４１５をリ
フト速度が増大するように形成したとしても、燃料の最
大圧力をほとんど増大させることができないにも拘わら
ず、漸減部４１５と第３カム部４１３との交点Ｂにおい
てカム４がジャンプする危険性が増大し、さらにリフト
量が制限される最大リフト量を越えてしまうおそれがあ
るからである。

また、急減部４１４に代えて、第５図に示すような急減
部４１６を形成してもよい。この急減部４１６は、リフ
ト速度が曲線的に減少するように形成されたものであり
、リフト速度の減少率かカムアングルの増大に伴って減
少するようになっている。しかも、この場合には、急減
部４１６か漸減部４１４に滑らかに連なっている。

上記のような急減部４１６を形成すると、急減部４１６
を構成するカム面（凸曲面）の曲率半径かカムアングル
の増大に伴って増大し、ローラ５ａとの接触面積が漸次
大きくなる。したがって、燃料の圧力上昇に伴う面圧の
増大を接触面積の増大によって減殺することができる。

特に、燃料の圧力上昇分に対応するように接触面積を増
大させれば、急減部４１６における面圧をその全体に亙
って一様にすることかできる。

また、第１カム部４１１、第３カム部４１３および漸減
部４１４については、それぞれのリフト速度が直線的に
変化することなく、意図的に、あるいは製造上の誤差等
により若干の凸若しくは凹曲線的に変化するようにして
もよい。

さらに、第５図に示す実施例からも明らかなように、第
１図に示す実施例において、その急減部４１４と漸減部
４１５との間に、リフト速度が急減部４１４より小さく
減少し、漸減部４１５より大きく減少する部分を形成し
てもよい。

［発明の効果］ 以上説明したように、この発明の分配型燃料噴射ポンプ
用カムによれば、第２カム部の前側部分にリフト速度が
急減する急減部を形成し、後側部分にリフト速度が一定
または漸減する漸減部を形成したものであるから、カム
に課せられる各種の制限を満足した状態で、燃料の最大
圧力を高圧化することができ、また有効ストロークを長
くすることができる等の効果か得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図はこの発明の一実施例を示すもので
、第１図はリフト速度と燃料の圧力とをそれぞれ示す線
図、第２図は分配型燃料噴射ポンプを示す断面図、第３
図はカムを示すもので、第３図（Ａ）はその正面図、第
３図（Ｂ）はその側面図、第４図は分配型燃料噴射ポン
プにこの発明に係るカムと従来のカムとをそれぞれ用い
た場合に得られる燃料の最大圧力を示す図、第５図はこ
の発明の他の実施例のカムのリフト速度を示す線図、第
６図は従来のカムのリフト速度を示す線図である。 ４・・・カム、４ａ・・・カム山、４１・・・リフト部
、４１１・・・第１カム部、４１２・・・第２カム部、
４１３・・・第３カム部、４１４，４１６・・・急減部
、４１５・・・漸減部、５ａ・・・ローラ、６・・・プ
ランジャスプリング、７・・・プランジャ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　一端面をローラに接触した状態で回転せしめられ、ロ
   ーラに接触する一端面には、リフト速度線図において、
   リフト速度が零の状態から急増する第１カム部と、この
   第１カム部の後端に続いて形成され、後端のリフト速度
   が第１カム部の後端におけるリフト速度より遅い第２カ
   ム部と、この第２カム部の後端に続いて形成され、リフ
   ト速度が急減して零になる第３カム部とを有するカム山
   が形成された分配型燃料噴射ポンプ用カムにおいて、前
   記第２カム部の前部にリフト速度が急減する急減部を形
   成するとともに、前記第２カム部の後部にリフト速度が
   一定若しくは漸減する漸減部を形成したことを特徴とす
   る分配型燃料噴射ポンプ用カム。