JPH0673374U

JPH0673374U - ディーゼルエンジンの燃料噴射ポンプ駆動装置

Info

Publication number: JPH0673374U
Application number: JP1917893U
Authority: JP
Inventors: 章石原; 博杉戸
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 1993-03-23
Filing date: 1993-03-23
Publication date: 1994-10-18
Anticipated expiration: 2008-03-23
Also published as: JP2607565Y2

Abstract

(57)【要約】【目的】ディーゼルエンジンの燃料噴射ポンプの駆動
装置を、駆動軸系が従来と同等の比較的低い剛性のまま
で安全に運転でき、低振動、低騒音化が図れるようにす
る。【構成】ポンプ駆動軸４に固着された撓み継手７と、
噴射ポンプ５の噴射ポンプ軸６との間に２分割または３
分割した慣性体１０を設ける。慣性体１０の一方の慣性
重量を備えた継手１１の一端を撓み継手７のプレート８
にボルト１４で締着し、他端を噴射ポンプ軸６の軸端に
ナット１５で締着する。分割された残りの慣性体である
環状構造体１２を継手１１の外周にゴム等の弾性減衰介
在物１３を介して接合する。その結果、慣性重量にねじ
り振動の動的吸振効果を付与したこととなり、駆動軸系
の共振点を分散し、かつ、共振点での振動伝達トルクを
大幅に低減し、振動、騒音を低減することができる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、ディーゼルエンジンの燃料噴射ポンプ駆動装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

図９は従来のディーゼルエンジンの燃料噴射ポンプ駆動装置の側面図であり、１はエンジンのクランクケース、２はタイミングギヤケース、３は図示しないクランク軸歯車によって図示しないアイドル歯車を介して駆動される噴射ポンプ歯車、４は噴射ポンプ歯車に固着している噴射ポンプ駆動軸である。５は燃料噴射ポンプ、６は噴射ポンプ軸であり、７は噴射ポンプ駆動軸４と噴射ポンプ軸６とを連結する撓み継手（たとえば、ラミネートカップリング）である。撓み継手７は噴射ポンプ駆動軸４と噴射ポンプ軸６とのわずかな偏心等を吸収するために通常用いられている。

【０００３】ところで、燃料噴射ポンプ５の発生トルクは非常に急峻で非定常な変化をする。図１０はその変化を示したグラフであり、縦軸は燃料噴射ポンプ５の発生トルク、横軸は時間を示している。この燃料噴射ポンプ５の発生トルクの特徴は、燃料圧送時の急峻で大きなトルクを発生する部位（Ｄ部）と、緩やかに変化はしているが、負のトルクを発生する部位（Ｅ部）を持つことである。当然この発生トルクは撓み継手７、および駆動軸４を介して駆動歯車３に伝達される。

【０００４】一般に、各歯車のかみあい歯面間にはバックラッシュが設けられている。そのため、特に図１０に示すようなトルク変動を伴う被駆動歯車（図９の噴射ポンプ歯車３）には次のような問題が発生する。すなわち、Ｅ部のような負のトルクが発生すると被駆動歯車から駆動歯車を押すこととなる。ひき続きＤ部のような急峻なトルクが被駆動歯車に加わると被駆動歯車に急ブレーキがかかり、バックラッシュ間で急減速しながら駆動歯車の噛み合い面と衝突することとなり、この衝突時に大きな振動を発生し、騒音を増大させる。この噴射ポンプのトルク変動による駆動歯車の噛み合い面衝突による騒音の増大は、特にエンジンの低回転側で顕著に現れる。

【０００５】上記不具合に対する対策として、図１１に示すように撓み継手７と噴射ポンプ軸６との間に慣性重量４０（フライウェイトまたはダミータイマとも呼ばれる）を挿着する方法が考案された。慣性重量４０を付加すると大きな慣性の効果により被駆動歯車に急ブレーキがかからなくなり、被駆動歯車と駆動歯車との激しい衝突を避けることができる。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、上記のように慣性重量を付加する場合、一般には駆動軸の剛性は従来のままで使用する場合が多い。その場合、慣性重量付加によりねじり振動系の固有振動数は低下する。図１２はその状況を示したグラフで、縦軸は駆動軸の振動伝達トルク、横軸は周波数であり、縦軸、横軸ともに対数スケールである。図の実線は慣性重量が付加された場合、点線は慣性重量が付加されない場合を示す。図から明らかなように、駆動軸の振動伝達トルクがＴからＴ₀に低下するとともに、固有振動数もｆからｆ₀に低下する。

【０００７】燃料噴射ポンプ駆動系のねじり振動の固有振動数が低下すると、エンジンの運転される広い範囲内で共振現象が生じる場合がある。特に、低エンジン回転での歯車のかみあい衝撃騒音をより低減させたいために、慣性重量の慣性モーメントを大きくし過ぎると、固有振動数が一層低下し、噴射ポンプ駆動軸４がねじり振動共振を起こし始める。噴射ポンプ駆動軸４がねじり振動共振を起こすと、その軸端に装着されている噴射ポンプ駆動歯車３も振動を始め、噛み合っている相手歯車の噛み合い面と衝突を繰り返すこととなり、これが大きな騒音を引き起こし、また、最悪の場合には駆動軸や撓み継手を破損させることとなる。

【０００８】近年の傾向として、ディーゼルエンジンの排気ガス特性（排気エミッション）改善の効果的手段の一つに燃料の噴射圧力の高圧化があるが、噴射ポンプの高圧化は一層、図４に示した噴射ポンプの発生トルクのピーク値を高め、急激なトルク変動による駆動歯車の歯打ち衝撃騒音を悪化させる。そのため、益々大きな慣性重量が必要となり、前記の問題点が一層顕著となる。

【０００９】この解決手段として、固有振動数を上げるため駆動軸径を太くする等の剛性向上の方法がある。しかしながら、従来部品との互換性を失い、かつ、燃料噴射ポンプの高圧化によって生じる過大なトルクが噴射ポンプ自身を加振することによって生じる振動、騒音の問題が新たに発生する。

【００１０】本考案は上記の問題点に着目してなされたもので、燃料噴射ポンプが高圧化されても、また、過大な慣性重量が付加されても、駆動軸系が従来と同等の比較的低い剛性のままで安全に運転でき、低振動、低騒音化を図ることのできるディーゼルエンジンの燃料噴射ポンプ駆動装置を経済的に提供することを目的としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】

上記の目的達成のため、本考案に係るディーゼルエンジンの燃料噴射ポンプ駆動装置の第１の考案においては、クランク軸の動力を歯車装置により噴射ポンプ駆動軸に伝達し、噴射ポンプ駆動軸と噴射ポンプ軸との間に撓み継手を挿着した燃料噴射ポンプ駆動装置において、前記撓み継手と前記噴射ポンプ軸との間に、ねじり振動の動的吸振能力を付与された、２分割された慣性体を挿着したことを特徴としており、第２の考案においては、前記２分割された慣性体の一方が慣性重量を備えた慣性体継手であって前記撓み継手と前記噴射ポンプ軸とを連結し、他方が環状構造体であって前記慣性体継手の外周に弾性減衰介在物を介して接合され、前記慣性体継手と、前記環状構造体と、前記弾性減衰介在物とによってねじり振動の動的吸振能力を備えた連結装置を構成したことを特徴としており、第３の考案においては、クランク軸の動力を歯車装置により噴射ポンプ駆動軸に伝達し、噴射ポンプ駆動軸と噴射ポンプ軸との間に撓み継手を装着した燃料噴射ポンプ駆動装置において、前記撓み継手と前記噴射ポンプ軸との間に、ねじり振動の動的吸振能力を付与された、３分割された慣性体を挿着したことを特徴としており、第４の考案においては、前記３分割された慣性体の１つが慣性重量を備えた慣性体継手であって前記撓み継手と前記噴射ポンプ軸とを連結し、残りの２つが環状構造体であって前記慣性体継手の外周にそれぞれ弾性減衰介在物を介して接合され、前記慣性体継手と、前記２つの環状構造体と、その各々を接合した前記弾性減衰介在物とによってねじり振動の動的吸振能力を備えた連結装置を構成したことを特徴としている。

【００１２】

【作用】

上記構成によれば、燃料噴射ポンプ駆動軸と噴射ポンプ軸との間に、ねじり振動の動的吸振能力を備えた慣性体を挿着することにより、噴射ポンプ駆動系の共振周波数を複数に分散でき、かつ、各共振点での振動伝達トルクを低減させることができる。該慣性体は慣性重量を備えた慣性体継手部分と、該慣性体継手の外周部と弾性減衰介在物を介して接合している環状構造体とで構成されているため、ねじり振動の動的吸振能力を保持できる。

【００１３】

【実施例】

以下に、本考案に係るディーゼルエンジンの燃料噴射ポンプ駆動装置の実施例について、図面を参照して説明する。図１は撓み継手７と噴射ポンプ軸６との間に２分割した慣性体を挿着した場合の第１実施例であり、４は噴射ポンプ駆動軸、５は噴射ポンプ、６は噴射ポンプ軸、７は撓み継手である。１０は慣性体で、慣性重量を備えた慣性体継手１１の一端は撓み継手７のプレート８にボルト１７により締着され、他端は噴射ポンプ軸６の軸端にナット１８により締着されている。環状構造体１２は慣性体継手１１の慣性重量部分の側面１４にゴム等の弾性減衰介在物１３を介して接合されており、ねじり振動の動的吸振能力を保持している。

【００１４】次に作用について説明すると、上記構成は慣性重量に動的吸振効果を付与した形となり、したがって、その振動特性は図２のようになる。図２の縦軸は駆動軸の振動伝達トルク、横軸は周波数であり、縦軸、横軸ともに対数スケールである。点線に示す慣性重量のみの場合の固有振動数ｆ₀に比べて、本考案の駆動装置においては、実線に示すように固有振動数はｆ₁とｆ₂とに分散し、駆動軸の振動伝達トルクはＴ₀からＴ₁，Ｔ₂に大幅に低減する。

【００１５】本案の構造の詳細を説明すると、継手１１の慣性モーメントをＩ_A、環状構造体１２の慣性モーメントをＩ_Bとしたとき、Ｉ_AとＩ_Bとは同じ大きさのときが最も効果が大きい。Ｉ_A＋Ｉ_Bの値は従来の慣性重量のみの場合の慣性重量に等しいか、またはそれ以上であってもよい。弾性減衰介在物１３のばね定数Ｋは、０．５ｋ＜Ｋ＜２ｋただしｋ＝｛Ｉ_AＩ_B／（Ｉ_A＋Ｉ_B）｝（２πｆ₀）² の値を満足する場合が最も効果が大きい。また、弾性減衰介在物１３の減衰係数が大きいほど大きな効果が得られる。

【００１６】なお、環状構造体１２は図３に示す第２実施例のように、慣性体継手１１のボス部１５の外周にゴム等の弾性減衰介在物１６によって接合しても良い。

【００１７】図４は撓み継手７と噴射ポンプ軸６との間に３分割された慣性体よりなる慣性体継手を挿着した場合の第１実施例であり、４は噴射ポンプ駆動軸、５は噴射ポンプ、６は噴射ポンプ軸、７は撓み継手である。２０は慣性体で、中央部に慣性重量部２２を備え、両端にボス部２３、２４を設けた慣性体継手２１の一端は撓み継手７のプレート８にボルト１７により締着され、他端は噴射ポンプ軸６の軸端にナット１８により締着されている。第１環状構造体２５は慣性重量部２２の一方の側面に弾性減衰介在物２６により接合され、第２環状構造体２７は慣性重量部２２の他方の側面に弾性減衰介在物２８により接合されてねじり振動の動的吸振能力を保持している。

【００１８】つぎに本案の構造の詳細を説明すると、第１環状構造体２５の慣性重量をＡ、第２環状構造体２７の慣性重量をＢ、慣性重量部２２の慣性重量をＣとすると、それぞれの慣性モーメントの選び方は次のようである。慣性重量Ａの慣性モーメント：Ｉ_A 慣性重量Ｂの慣性モーメント：Ｉ_B 慣性重量Ｃの慣性モーメント：Ｉ_C とすると、Ｉ_A＝Ｉ_B＋Ｉ_C またＩ_B＝Ｉ_C (1) (1) の条件が望ましいが、不可の場合でも可能な限り(1) に近づけた方が効果が大きい。

【００１９】つぎに、弾性減衰介在物２６、２８のねじりばね定数の選び方を示す。慣性重量Ａを支える弾性減衰介在物２６のねじりばね定数ｋ_Mの選び方は、図５に示す燃料噴射ポンプ駆動系において、歯車を完全に固定した場合の固有振動数ｆ_x( H _Z) より、Ｋ_M＝(2πfx)²ＩただしＩ＝Ｉ_A＋Ｉ_B＋Ｉ_C 0.5 Ｋ_M＜ｋ_M＜２Ｋ_M (2) を満足させること，慣性重量Ｂを支える弾性減衰介在物２８のねじりばね定数ｋ_Nの選び方は、図５の駆動系で歯車を無拘束の自由状態にしたときの固有振動数ｆ_y(H_Z) より、Ｋ_N＝(2πfy)²｛I _B・ I _C/(I _B＋I _C) ｝ 0.5 Ｋ_N＜ｋ_N＜２ｋ_N (3) を満足させることで効果が最も発揮される。

【００２０】弾性減衰介在物２６、２８の減衰特性の選び方としては、一般にゴムのような弾性減衰介在物は大なり少なり減衰物性を持っており、本提案に使用する弾性減衰介在物の減衰係数は大きい程効果も大きいことから可能な限り大きいものを選定するのが良い。

【００２１】図７は本案の振動特性を示したグラフで、縦軸は駆動軸の振動伝達トルク、横軸は周波数であり、縦軸、横軸ともに対数スケールである。点線に示す慣性重量のみの場合の固有振動数ｆ₀に比べて、本案のものは実線に示すようにｆ₁₁、ｆ ₁₂ 、ｆ₁₃に分散され、駆動軸の振動伝達トルクはＴ₀からＴ₁₁、Ｔ₁₂、Ｔ₁₃に大幅に低減する。

【００２２】なお、環状構造体２５、２７は図８の第２実施例に示すように、慣性体継手２１のボス部２３、２４の外周に、弾性減衰介在物３０、３１によって接合してもよい。

【００２３】

【考案の効果】

以上説明したごとく、本考案は歯車駆動式のディーゼルエンジンの燃料噴射ポンプの、噴射ポンプ駆動軸と噴射ポンプ軸とを連結する撓み継手と噴射ポンプ軸との間に２分割または３分割された慣性体を挿着し、慣性体の一方の慣性重量を備えた継手によって撓み継手と噴射ポンプ軸とを連結し、残りの慣性体の環状構造体を継手の外周に弾性減衰介在物を介して接合した。そのため、慣性重量に動的吸振効果を付与した形となり、ねじり振動系の固有振動数が変化し、共振点が分散するとともに、駆動軸振動伝達トルクが大幅に低下し、以下のごとき効果を奏する。（１）燃料噴射ポンプの急激なトルク変動により生じる噴射ポンプ駆動歯車の歯面衝突騒音が低減する。（２）駆動軸や撓み継手に過大トルクが発生することを防止できるため、駆動軸や撓み継手等は補強の必要はなく、従来のものがそのまま使用できる。（３）駆動軸系の弾性変形を利用しているため、噴射ポンプ歯車や燃料噴射ポンプに加わるトルクが滑らかになり、振動や騒音が低減する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の２分割された慣性体を有する燃料噴射
ポンプ駆動装置の第１実施例の側面図である。

【図２】本考案の２分割された慣性体を有する燃料噴射
ポンプ駆動装置の効果を説明するグラフである。

【図３】本考案の２分割された慣性体を有する燃料噴射
ポンプ駆動装置の第２実施例の側面図である。

【図４】本考案の３分割された慣性体を有する燃料噴射
ポンプ駆動装置の第１実施例の側面図である。

【図５】本考案の３分割された慣性体を有する燃料噴射
ポンプ駆動系の構成図である。

【図６】本考案の３分割された慣性体を有する燃料噴射
ポンプ駆動装置の効果を説明するグラフである。

【図７】本考案の３分割された慣性体を有する燃料噴射
ポンプ駆動装置の第２実施例の側面図である。

【図８】従来の噴射ポンプ駆動装置の側面図である。

【図９】燃料噴射ポンプの発生トルクのグラフである。

【図１０】従来の慣性重量を備えた燃料噴射ポンプ駆動
装置の側面図である。

【図１１】従来の慣性重量の効果を説明するグラフであ
る。

【符号の説明】

３噴射ポンプ歯車４噴射ポンプ駆動軸５燃料噴射ポンプ６噴射ポンプ軸７撓み継手８プレート１０、２０慣性体１１、２１慣性体継手１２、２５、２７環状構造体１３、１６、２６、２８、３０、３１弾性減衰介在物１５、２３、２４ボス１７ボルト１８ナット

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】クランク軸の動力を歯車装置により噴射
ポンプ駆動軸に伝達し、噴射ポンプ駆動軸と噴射ポンプ
軸との間に撓み継手を挿着した燃料噴射ポンプ駆動装置
において、前記撓み継手と前記噴射ポンプ軸との間に、
ねじり振動の動的吸振能力を付与された、２分割された
慣性体を挿着したことを特徴とするディーゼルエンジン
の燃料噴射ポンプ駆動装置。
【請求項２】前記２分割された慣性体の一方が慣性重
量を備えた慣性体継手であって前記撓み継手と前記噴射
ポンプ軸とを連結し、他方が環状構造体であって前記慣
性体継手の外周に弾性減衰介在物を介して接合され、前
記慣性体継手と、前記環状構造体と、前記弾性減衰介在
物とによってねじり振動の動的吸振能力を備えた連結装
置を構成したことを特徴とする請求項１のディーゼルエ
ンジンの燃料噴射ポンプ駆動装置。
【請求項３】クランク軸の動力を歯車装置により噴射
ポンプ駆動軸に伝達し、噴射ポンプ駆動軸と噴射ポンプ
軸との間に撓み継手を装着した燃料噴射ポンプ駆動装置
において、前記撓み継手と前記噴射ポンプ軸との間に、
ねじり振動の動的吸振能力を付与された、３分割された
慣性体を挿着したことを特徴とするディーゼルエンジン
の燃料噴射ポンプの駆動装置。
【請求項４】前記３分割された慣性体の１つが慣性重
量を備えた慣性体継手であって前記撓み継手と前記噴射
ポンプ軸とを連結し、残りの２つが環状構造体であって
前記慣性体継手の外周にそれぞれ弾性減衰介在物を介し
て接合され、前記慣性体継手と、前記２つの環状構造体
と、その各々を接合した前記弾性減衰介在物とによって
ねじり振動の動的吸振能力を備えた連結装置を構成した
ことを特徴とするディーゼルエンジンの燃料噴射ポンプ
の駆動装置。