JPH05126008A - インナカム式分配型燃料噴射ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 摩耗、焼付などが生じにくく、特に高速回転
域での燃料吸入効率を良好にする小型のインナカム式分
配型燃料噴射ポンプを提供する。 【構成】 プランジャ３６の往復摺動によって燃料加圧
室の燃料を加圧し、この燃料を、スピル電磁弁によって
調量し、ロータの分配部を経由して燃料噴射弁に圧送す
る。ロータの加圧部を囲む位置に設けられるインナカム
のカム面に当接するローラ３９は、ローラシュー３８に
回転自在に支持される。ローラシュー３８は、前記ロー
タの加圧部の径方向に形成される貫通孔内を往復摺動す
るプランジャ３６と連結部材６２によって連結される。
これにより、プランジャ３６、ローラシュー３８および
ローラ３９が挙動を共にし、ロータの回転にともないプ
ランジャ３６に作用する遠心力が増大するため、プラン
ジャ３６のカムリフト量つまりインナカムのカム面から
のローラ３９のジャンピング量が低減され、燃料の吸入
不良が改善される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】 本発明は、ディーゼル機関等に
燃料を圧送供給するインナカム式分配型燃料噴射ポンプ
に関するもので、詳細には、燃料吸入効率を向上させる
機構を有する燃料噴射ポンプに係る。

【０００２】

【従来の技術】インナカム式分配型燃料噴射ポンプは、
シリンダ内を摺接回転するロータの燃料ポートがシリン
ダの吐出ポートに連通したとき、プランジャのカムリフ
トにより加圧されたプランジャ室の燃料をロータの燃料
ポートからシリンダの吐出ポート、燃料通路等を経てデ
リバリバルブよりディーゼル機関に供給する。

【０００３】そして、分配型燃料噴射ポンプの圧送機構
は、例えば図１１に示すように、インナカム４０の径方
向内側に設けられ、燃料を分配するロータ１３と、ロー
タ径方向に開口される貫通孔３５と、貫通孔３５に摺動
自在に嵌合されるプランジャ３６と、これらのプランジ
ャ３６の内端面で画成されるプランジャ室１４と、プラ
ンジャ３６の他端面に当接するローラシュー３８と、ロ
ーラシュー３８のローラ案内溝３８ａに回転自在に設け
られ、かつインナカム４０に当接するローラ３９等から
構成されている。

【０００４】ロータ１３の回転に伴いインナカム４０の
内周カム形状に応じてローラ３９がローラシュー３８を
介してプランジャ３６を往復摺動させ、プランジャ３６
の往復動によりプランジャ室１４に燃料を吸入し圧送す
るようにしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】近年、ディーゼル機関
の高速化が求められるのに伴い燃料噴射ポンプについて
も高速化が要求されている。このような燃料噴射ポンプ
の高速化を図るときに生じる一つの問題として、高速回
転時に燃料吸入が不十分になりやすいという問題があ
る。この燃料の吸入不良が生じる原因としては、燃料吸
入時における燃料流速が大きくなるため吸入通路の管路
損失が大きくなり、かつ吸入期間はロータの回転角度的
に一定なため回転速度の上昇に比例して時間的に短くな
ることがあげられる。

【０００６】この問題を解決する技術的な手段として
は、 吸入通路を拡大することが考えられるが、これ
によるとポンプ圧送系のデッドボリュームを増大させる
結果、噴射圧の低下等を生ずるという弊害を招き、また
フィードポンプ吐出量を増大することが考えられる
が、これによるとポンプの大型化を招くという弊害があ
る。

【０００７】さらに燃料の吸入不良の問題を解決するた
めの手段として、特開平２−１８８６６５号公報に示さ
れるものがある。このものは、インナカムのカム面にロ
ーラをスプリングの付勢力により付勢し、ローラのジャ
ンピング量を低減しようとするものであるが、しかしス
プリングによる付勢力によると、インナカムのカム面に
対するローラの摩擦接触圧が大きくなること等が原因し
てローラがころがりにくくなり、摩耗、焼付が生じやす
いという問題がある。

【０００８】本発明は、前記問題点に着目してなされた
もので、ポンプ圧送系のデッドボリュームの増大、ポン
プ体格の大型化を招くことなしに、摩耗、焼付などが生
じにくく、低速回転から高速回転に至るまで燃料吸入効
率を上昇させて燃料吸入を良好にする機構をもつインナ
カム式分配型燃料噴射ポンプを提供することを目的とす
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の本発明によるインナカム式分配型燃料噴射ポンプは、
プランジャの往復摺動によって燃料加圧室の燃料を加圧
し、加圧した燃料を調量部材によって調量し、この調量
した燃料をロータの分配部を経由して圧送するインナカ
ム式分配型燃料噴射ポンプであって、シリンダ内を摺接
回転し、燃料を分配する分配部を有するロータと、この
ロータの加圧部を取り囲む位置に設けられるインナカム
と、このインナカムのカム面に当接するローラと、この
ローラを回転自在に支持するローラ案内溝を有するロー
ラシューと、前記ロータの加圧部の径方向に形成される
貫通孔内を往復摺動するプランジャと、前記プランジャ
の径方向外端に設けられ、前記ローラシューと前記プラ
ンジャとを連結する連結部と、前記プランジャの内端面
と前記貫通孔内壁面とで画成される燃料加圧室とを備え
たことを特徴とする。

【００１０】

【作用】本発明の分配型燃料噴射ポンプによると、プラ
ンジャとローラシューとは連結部によって連結される構
成であるから、プランジャ、ローラシューおよびローラ
が挙動を共にし、ロータの回転にともないプランジャに
作用する遠心力が増大するので、例えば図５に示すよう
に、プランジャのカムリフト量つまりインナカムのカム
面からのローラのジャンピング量が低減され、燃料の吸
入不良が解消される。

【００１１】

【実施例】以下本発明の実施例を図面にもとづいて説明
する。図３および図４は、本発明の第１の実施例を表わ
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。分配型燃料噴射ポンプ１は、フィードポンプ２
により燃料タンク３からポンプ低圧側通路６に汲み上げ
た燃料をポンプ高圧側通路４を経てギャラリ（燃料低圧
室）５に取り込み、噴射時期と噴射量を調節した高圧燃
料をデリバリバルブ７からディーゼル機関の噴射ノズル
に圧送する。

【００１２】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、シリンダ
１２の内周面に回動自在に嵌装されて燃料通路の切替を
行なうロータ１３、ロータ１３に形成されるプランジャ
室（燃料加圧室）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、ロータ１
３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１７等から構成されている。

【００１３】シリンダ１２の内部には、ギャラリ５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
料をデリバリバルブ７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（燃料加圧
室）１４からギャラリ５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にて摺動するロータ小径部１３
ａの外周面にそれぞれ開口されている。

【００１４】燃料を分配するロータ小径部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
導入する吸入ポート３１、プランジャ室１４で加圧され
た高圧燃料を吐出通路２２に吐出する吐出ポート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、これらの各ポート３１、３２、３３
に一端が連通し他端がプランジャ室１４に連通する連通
路３４がそれぞれ設けられている。

【００１５】ロータ小径部１３ａより外径が大きく形成
された燃料加圧部としてのロータ大径部１３ｂには、径
方向に直交する２本の貫通孔３５が開口され、それぞれ
の貫通孔３５に２個のプランジャ３６が径方向に摺動自
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の径外方
向の外端面には、図４に示すように、ローラ３９を回転
自在に保持するローラシュー３８がシュー案内溝８１に
径方向に摺動自在に配設されている。ローラ３９の径外
方向には、インナカム４０の内周面４０ａが対面し、そ
の内周面の円周方向にカム山が形成されている。プラン
ジャ室１４の燃料圧力および遠心力により径外方向に付
勢されるプランジャ３６は、その一端によってローラシ
ュー３８を介してローラ３９をインナカム内周面４０ａ
に形成されたカム面に押圧接触している。

【００１６】ここでプランジャ３６とシュー３８の連結
構造について図１および図２を用いて詳述する。プラン
ジャ３６の径外方向端面に円柱３６ａが形成され、この
円柱３６ａの頂部に円柱３６ａよりも大径の円板３６ｂ
が形成される。一方、ローラシュー３８の底面には断面
が逆Ｔ字状の突起３８ａが形成され、その付け根部に凹
溝３８ｂ、３８ｃがローラ軸方向に形成される。そし
て、薄板状の弾性体からなる連結部材６２は、前記円柱
３６ａに嵌合可能な切欠き溝６２ａと、前記凹溝３８
ｂ、３８ｃに係止可能な端部６２ｂ、６２ｃを有してい
る。図２は、プランジャ３６とローラシュー３８を連結
部材６２によって連結した状態を示している。

【００１７】さらに、図３に示すように、ロータ１３の
回転に応じてプランジャ３６が径外方向へ移動する燃料
吸入行程においては吸入通路２１と吸入ポート３１とが
連通し、プランジャ３６が径内方向へ移動する圧縮行程
においては吸入通路２１と吸入ポート３１が遮断する。
ロータ１３の吐出ポート３２は、吐出行程においてシリ
ンダ１２の吐出通路２２と連通する。吐出通路２２は、
ポンプハウジング１１内の通路５７を介してデリバリバ
ルブ７に連通する。デリバリバルブ７は図示しないパイ
プが接続され、このパイプの他端は、ディーゼル機関に
搭載される噴射ノズルに接続される。

【００１８】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１６により
溢流通路２３とギャラリ５との連通または遮断が行なわ
れる。電磁スピル弁１６は、ディーゼル機関の運転状態
を示す信号、例えばアクセル開度センサ６３からの信
号、回転センサ２８からの信号等を基にして駆動制御さ
れる。

【００１９】ロータ大径部１３ｂに設けられるパルサ２
６に対向する位置に設けられる回転センサ２８の検出し
た回転速度信号は制御装置６０に入力され、この制御装
置６０は、各種センサ信号に基づいて機関運転状態から
求められる電磁スピル開弁時期を算出し、この開弁時刻
を時間変換して電磁スピル弁１６に開弁信号を送る。デ
ィーゼル機関の回転力はドライブシャフト１７に伝達さ
れ、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
しプランジャ室１４にギャラリ５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７を経て
高圧燃料をノズル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。

【００２０】次に、前記実施例のプランジャ３６に作用
する遠心力と従来の比較例によるプランジャに作用する
遠心力とを比較すると次のとおりである。この遠心力が
作用する慣性質量の「有効回転半径」ｒについては、従
来のものはプランジャの重心位置で決まる有効半径であ
るのに対し、前記実施例ではプランジャ３６、ローラシ
ュー３８およびローラ３９の３個の部品の重心位置で決
まる有効半径であるので、本実施例の場合は従来例の場
合に比べ前記遠心力が作用する慣性質量の有効半径が約
２倍大きくなる。また、前記遠心力が作用する「有効質
量」ｍについては、従来のプランジャの質量に対し、本
実施例ではプランジャ、シューおよびローラの合計質量
となるから、約２倍ないし３倍に増大する。このため、
プランジャ３６に作用する遠心力Ｆ（Ｆ＝ｍｒω² 、
ω：角速度）は従来のものに比べ約４倍ないし約６倍ほ
ど大きくなる。

【００２１】したがって、例えば図５に示すように、従
来の比較例では、燃料吸入時に前述のようにプランジャ
に作用する遠心力が相対的に小さいことからプランジャ
およびローラシューおよびローラがカム面からジャンピ
ングし、プランジャのカム面からのリフト量が過度に増
大し、燃料吸入時に十分な燃料吸入が行われず、燃料吸
入効率が低下する。これに対し前記実施例では、プラン
ジャの径外方向への移動時に作用する遠心力が大きいこ
とから、プランジャ、ローラシューおよびローラのカム
面からのジャンピング量が小さくなるため、燃料吸入時
のプランジャによる燃料吸入力が大きくなり、燃料吸入
効率が向上される。

【００２２】次に、前記実施例において、ローラシュー
３８の存在理由つまりローラシュー３８を廃止できない
理由は次のとおりである。 ローラシュー３８を廃止してプランジャ３６を直接
ローラ３９に当接すると仮定すると、図６に示すよう
に、ローラ３９にプランジャ３６が当接することによる
ローラ３９の受圧面積は、図６（Ａ）に示す斜線領域部
分となり、この斜線領域部分は、ローラ３９を保持する
ローラシュー３８がある場合に比べ斜線領域部分の面積
が小さくなるため、ローラ３９とプランジャ３６の当た
り面圧が大きくなるので、ローラの焼付が生じやすくな
って安全率が低下してしまうからである。

【００２３】 ローラシュー３８を廃止してローラシ
ュー３８とプランジャ３６を一体化した形態にする場合
は、次のような問題がある。すなわち、図７に示すよう
に、インナカム４０はハウジング７に組み込まれるとと
もにプランジャ３６はロータ１３に組み込まれているた
め、ハウジング７の軸線とロータ１３の軸線との不一致
が生じた場合、インナカム４０とローラ３９の軸線が一
致しないことになるので、このような場合にはプランジ
ャ３６に偏荷重が作用し、摩擦抵抗が大きくなって駆動
損失、耐久性劣化等が生じるという問題がある。

【００２４】前記、の理由によってローラシューを
廃止することは困難である。次に本発明の第２実施例に
よるプランジャとローラシューの連結機構を図８および
図９に示す。第２実施例は、プランジャ３６とローラシ
ュー３８を連結する連結部材を、プランジャおよびロー
ラシューに連結部として一体形成した例である。プラン
ジャ３６の形状は、第１実施例のものと同様であるの
で、実質的に同一の構成部分に同一符号を付し、説明を
省略する。ローラシュー３８の底面には、断面Ｔ字状の
凹溝３８ｄ、凹溝３８ｅが形成される。凹溝３８ｄ、３
８ｅは、プランジャ３６の円板３６ｂを側方からスライ
ドさせて嵌合可能になっている。

【００２５】第２実施例では、連結部材がプランジャ３
６とローラシュー３８に一体化されて形成されるため、
部品点数が第１実施例に比べて低減されるという効果が
ある。本発明の第３実施例によるプランジャとローラシ
ューの連結部を図１０に示す。

【００２６】第３実施例は、プランジャ３６の径方向外
端部に形成する突起３６ｃの頂面を球状に形成した例で
ある。球状部３６ｄがローラシュー３８の凹溝底面３８
ｆに当接する構成であるから、ローラシュー３８の軸と
プランジャ３６の軸との間に軸ズレがある場合にプラン
ジャ３６に作用する偏荷重が解消されるという効果があ
る。

【００２７】なお、本発明のプランジャとローラシュー
との連結部材の構造については、前述した構造に限られ
るものでなく、プランジャあるいはローラシューに連結
部を一体化したもの、あるいは別部材の連結部材を用い
てプランジャとローラシューを連結するもの等の構成に
してもよい。

【００２８】

【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、プランジャ、ロー
ラシュー、ローラを連結部によって一体化する構成とし
たため、これらの部品の慣性質量の重心位置が径方向外
側に従来のものより移動するとともに、各部品が連結部
によって一体化される分それらの部品の合計慣性質量が
増大されるため、高速回転時にプランジャに作用する遠
心力を増大できるので、吸入行程時の燃料吸入効率を向
上し、特に高速回転時の吸入不良を解消することができ
るという効果がある。

【００２９】したがって、高速回転時、毎回の燃料噴射
時期の遅れが解消され、燃料噴射量も精密に制御される
ため、ディーゼル機関の運転性の向上、振動の低減をは
かることができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例によるプランジャ、連結部
およびローラシューを示す組み立て分解構成斜視図であ
る。

【図２】本発明の第１実施例によるプランジャとローラ
シューの連結構造を示す断面図である。

【図３】本発明の第１実施例によるインナカム式分配型
燃料噴射ポンプを示す概略断面図である。

【図４】図３に示すＡ−Ａ線断面図である。

【図５】本発明の第１実施例によるロータ回転角とプラ
ンジャのカムリフト量を示す特性図である。

【図６】ローラシューを廃止した場合のプランジャとロ
ーラの当たり受圧面を説明する説明図である。

【図７】ロータの中心軸線とハウジングの中心軸線がず
れた場合にプランジャに偏荷重が作用する状態を説明す
るための説明図である。

【図８】本発明の第２実施例によるプランジャとローラ
シューの連結構造を示す組み立て分解構成斜視図であ
る。

【図９】本発明の第２実施例を示す図である。

【図１０】本発明の第３実施例を示す図である。

【図１１】従来例によるプランジャ、ローラシューおよ
びローラの挙動を示すための断面図である。

【符号の説明】

１ …燃料噴射ポンプ、 １２ …シリンダ、 １３ …ロータ、 １４ …プランジャ室（燃料加圧室）、 １６ …電磁スピル弁（調量部材）、 ３６ …プランジャ、 ３６ａ …円柱（連結部）、 ３６ｂ …円板（連結部）、 ３８ …ローラシュー、 ３８ａ …断面Ｔ字状突起（連結部）、 ３９ …ローラ、 ４０ …インナカム、 ４０ａ …インナカム内周面（カム面）。 ６２ …連結部材（連結部）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プランジャの往復摺動によって燃料加圧
   室の燃料を加圧し、加圧した燃料を調量部材によって調
   量し、この調量した燃料をロータの分配部を経由して圧
   送するインナカム式分配型燃料噴射ポンプであって、 シリンダ内を摺接回転し、燃料を分配する分配部を有す
   るロータと、 このロータの加圧部を取り囲む位置に設けられるインナ
   カムと、 このインナカムのカム面に当接するローラと、 このローラを回転自在に支持するローラ案内溝を有する
   ローラシューと、 前記ロータの加圧部の径方向に形成される貫通孔内を往
   復摺動するプランジャと、 前記プランジャの径方向外端に設けられ、前記ローラシ
   ューと前記プランジャとを連結する連結部と、 前記プランジャの内端面と前記貫通孔内壁面とで画成さ
   れる燃料加圧室とを備えたことを特徴とするインナカム
   式分配型燃料噴射ポンプ。