| 【発明の名称】 |
燃料噴射ポンプ |
| 【発明者】 |
【氏名】田中 文朗
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| 【要約】 |
【課題】十字スライド継手の２種類の打音発生（軸方向のカップリング異音、回転方向のラジアルクリアランスでの音）の中でも、特に回転方向の打音発生を良好に抑制する燃料噴射ポンプを提供する。
【解決手段】十字スライド継手部のカップリング２７の周面に締結部材５２により固定された板バネ５１を設け、板バネの一端６１ａがドライブシャフト５の爪４１、４３をカップリング２７の溝４５ａ、４５ｃの回転方向側端面２７ａ、２７ｃに押圧する。押圧力は、カップリング２７の外周部に切欠き５３を設け、前記締結部材５２を切欠き内部方向へねじ込むことにより板バネ５１の端部６１ａの押圧力を設定する。さらに、他端６１ｂは、フェイスカム９の爪４２、４４を溝４５ｂ、４５ｄの反回転方向側端面２７ｂ、２７ｄに接触させる。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 外部より回転力が伝達される駆動軸と、該駆動軸と共に回転しかつ軸方向に往復運動するポンプ分配部材と、上記駆動軸とポンプ分配部材とを、上記軸方向に近接離間可能に、かつ上記軸回りに一体に回転可能に結合するカップリングと、を備え、上記駆動軸の爪部が上記カップリングの第１の溝と係合するとともに、上記ポンプ分配部材の爪部が上記カップリングの第２の溝と係合する燃料噴射ポンプにおいて、上記カップリングに前記駆動軸の爪部を１方向に押す押圧部材を少なくとも１つ設けて、前記押圧部材の一端は前記駆動軸の爪部を押して該爪部を前記カップリングの第１の溝部の駆動軸回転方向側端面へ接触させるように配置すると共に、前記押圧部材の他端は前記ポンプ分配部材の爪部を前記カップリングの第２の溝部の駆動軸反回転方向側端面へ接触させるように配置したことを特徴とする燃料噴射ポンプ。
【請求項２】 上記押圧部材は、一端が上記カップリングに付勢し、他端が上記駆動軸の爪部を回転方向に付勢する弾性部材であることを特徴とする請求項１記載の燃料噴射ポンプ。
【請求項３】 上記弾性部材は、締結部材により上記カップリングに固定されており、前記カップリングは、締結部材により前記弾性部材の押圧力を可変に調整可能にする切欠き部を備えていることを特徴とする請求項２記載の燃料噴射ポンプ。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ディーゼル機関等に用いられる分配型の燃料噴射ポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、ディーゼルエンジンの燃料噴射ポンプとしては、図６に例示するように、ドライブシャフトＰ１と、ドライブシャフトＰ１と一緒に回転しかつ軸方向に往復運動するフェイスカムＰ２と、ドライブシャフトＰ１をフェイスカムＰ２に結合する十字形のカップリングＰ３とを備えた分配型の燃料噴射ポンプが知られている。
【０００３】ドライブシャフトＰ１の出力側に一対の爪Ｐ５ａ、Ｐ５ｂと、フェイスカムＰ２の入力側には一対の爪Ｐ５ｃ、Ｐ５ｄとがお互いに向き合って形成されており、これらの爪Ｐ５ａ〜Ｐ５ｄの間に前記カップリングＰ３が設けられている。つまり、駆動トルクをドライブシャフトＰ１の爪Ｐ５ａ、Ｐ５ｂからフェイスカムＰ２の爪Ｐ５ｃ、Ｐ５ｄへ伝達するカップリングＰ３の十字片Ｐ６ａ〜Ｐ６ｄが、軸方向に運動自在に爪Ｐ５ａ、Ｐ５ｂと爪Ｐ５ｃ、Ｐ５ｄとの間に配置されている。
【０００４】このため、このカップリングＰ３によれば、ドライブシャフトＰ１とフェイスカムＰ２とを、軸方向に近接離間可能に、かつ軸回りに一体に回転可能に結合することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上述した燃料噴射ポンプは良好に作動しかつ騒音は少ないが、近年燃費の改善や出力の向上等の点で注目されている直接噴射方式に採用する場合には、下記のような問題があり、その改善が望まれていたつまり、直接噴射方式の場合、噴射圧が高いために著しく負荷が大きくなるので、高速側の回転数範囲で聞こえる程のカップリング異音（ラッセル音）を生じる。このラッセル音発生の原因は、フェイスカムＰ２の圧送時に十字片Ｐ６ａ〜Ｐ６ｄがフェイスカムＰ２の爪Ｐ５ｃ、Ｐ５ｄによって軸方向に連行され、圧送終了時にその慣性のためにフェイスカムＰ２の爪Ｐ５ｃ、Ｐ５ｄに対して余分に運動して、ドライブシャフトＰ１の出力側の端面に繰り返し衝突するすることにある。
【０００６】また、車両の品質の向上に伴い静粛性に対する要求も高まってきていることから、上記の異音の対策として、ドライブシャフトＰ１にカップリングＰ３の衝突の際の衝撃を緩和する圧縮コイルバネＰ８を設けた方法が提案されている（特公平６−１０６５号公報、特開平８−３１２４８６号公報）。
【０００７】しかしながら、圧縮コイルバネの設計条件により、圧縮コイルバネＰ８のドライブシャフトＰ１の出力側の端面からの突出長を比較的大きくすることができないため、カップリングＰ３がドライブシャフトＰ１の出力側の端面に衝突するときのエネルギを減衰することはできても衝突そのものを回避することはできない。
【０００８】つまり、この従来技術では、カップリングの着座音が発生することを前提にしており、カップリングＰ３がドライブシャフトＰ１の出力側の端面に衝突するときのエネルギを減衰することによる着座音低減を目的にしているにすぎない。
【０００９】このため、フェイスカムＰ２の圧送時に十字片Ｐ６ａ〜Ｐ６ｄがフェイスカムＰ２の爪Ｐ５ｃ、Ｐ５ｄによって連行される移動量により着座音低減量も左右されると考える。移動量の大小を左右する因子の１つとして十字片Ｐ６ａ〜Ｐ６ｄとフェイスカムＰ２の爪Ｐ５ｃ、Ｐ５ｄと間の摩擦係数があり、この摩擦係数は燃料性状により変わることが一般に知られている。燃料事情は世界各国異なり、地域によっては使用する燃料性状の影響により異音低減効果が低いという問題が発生することもある。
【００１０】さらに、直接噴射方式を採用すると上述のように噴射圧が高いので著しく負荷が大きくなるため、噴射毎に発生する駆動トルク変動も大きくなる。このため、噴射終了時噴射圧急低下と共に発生する負の駆動トルクによりドライブシャフトＰ１に回転方向とは逆の加速度が加わり、十字片Ｐ６ａ〜Ｐ６ｄとドライブシャフトＰ１の爪Ｐ５ａ、Ｐ５ｂとの反回転方向に接する端面間でラジアル方向に繰り返し衝突することによる騒音も問題となっている。
【００１１】ここで、上記２種類の騒音において、第１の騒音である、カップリングＰ３の十字片Ｐ６ａ〜Ｐ６ｄとドライブシャフトＰ１の爪Ｐ５ａ、Ｐ５ｂとの反回転方向に接する端面間でラジアル方向に繰り返し衝突することにより発生する騒音は、以下 回転方向の本体騒音（第１の騒音）と呼ぶ。また、第２の騒音である、カップリングＰ３がフェイスカムＰ２の軸方向移動に連行されてドライブシャフトＰ１出力側の端面との軸方向衝突により発生する騒音は、以下軸方向のカップリング異音（第２の騒音）と呼ぶところが、上記従来技術では、カップリングＰ３のラジアル方向はフリーであるため、噴射圧増加に伴うラジアル方向のポンプ本体騒音（第１の騒音）の抑制手段にはならない。
【００１２】さらに、直接噴射方式を採用することにより、ラジアル方向の本体騒音は、軸方向のカップリング異音よりも悪化度合が大きく、その改善が望まれている。
【００１３】そこで、本発明は、上記問題に鑑み、カップリングの２種類の騒音発生（軸方向のカップリング異音、回転方向のラジアルクリアランスでの騒音）の中でも、特に回転方向の騒音の発生を良好に抑制する燃料噴射ポンプを提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項１記載の燃料噴射ポンプによると、一端が駆動軸の爪部を、１方向に押圧して駆動軸と一体に回転可能にするカップリングの溝部の駆動軸回転方向側端面へ接触させ、他端はポンプ分配部材の爪部を、このポンプ分配部材と一体に回転可能にするカップリンングの溝部の駆動軸反回転方向側端面へ接触させる押圧部材をカプリングに配置するので、軸回りに回転可能に配置されたカップリングの溝部と駆動軸の爪部とのラジアルクリアランスがなくなる。このため、ラジアル方向の遊びがなくなり、カップリングの溝部と駆動軸の爪部とがラジアル方向に衝突するのを防止することができる。したがって、噴射毎の駆動トルク変動により発生するラジアル方向の騒音のポンプ本体騒音（第１の騒音）の発生を抑制することができる。
【００１５】また、カップリングの溝部と駆動軸の爪部に押圧力が加わる一方、ポンプ分配部材の爪部には押圧力は加わらないので、カップリングを軸方向に連行させる要因であるフェイスカムの爪部とカップリング溝部との摺動抵抗が、駆動軸の爪部とカップリング溝部との摺動抵抗より小さくすることができ、フェイスカム圧送時にカップリングの溝部がフェイスカム爪部によって軸方向に連行されることを抑制できる。このため、フェイスカム戻り工程時に駆動軸出力側の端面にカップリングが衝突するのを防止できるので、軸方向のカップリング着座音であるカップリング異音（第２の騒音）を抑制することができる。
【００１６】本発明の請求項２記載の燃料噴射ポンプによると、駆動軸の爪部を押圧する部材として弾性部材をカップリングに配置するので、負の駆動トルクにより駆動軸に反回転方向の加速度が加わっても、駆動軸の爪部に回転方向に付勢する弾性部材の弾性係数に応じた押圧力をさらに加えることができる。
【００１７】本発明の請求項３記載の燃料噴射ポンプによると、押圧部材としての弾性部材が押圧力を締結部材により調整可能で、該押圧力を調整するための切欠き部をカップリングに備えるので、前記押圧力をカップリングの調芯機能を阻害しない程度の強さに調整できる。このため、駆動軸の回転軸とポンプ分配部材の回転軸とが多少ずれても、駆動軸に伝達された回転力を良好にポンプ部材に伝達することができる。
【００１８】また、カップリングに固定する弾性部材と締結部材をカップリング内に設けた切欠き部を利用して配置することにより、カップリングコンポーネントの外径サイズを押さえることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態である燃料噴射ポンプを説明する。
【００２０】（第１の実施形態）図１は、本発明の第１の実施形態を表す分配型燃料噴射ポンプの概略構成を示している。第１の実施形態の燃料噴射ポンプは、ローラと接触しているフェイスカムが回転するときに、その表面のカムの波形によってプランジャに往復運動を与えて、燃料を噴射ノズルに分配して供給する形式のものである。
【００２１】図１に示すように、燃料噴射ポンプ１は、フィードポンプ７２により燃料タンクからポンプ低圧側通路に汲み上げた燃料をポンプ高圧側通路を経てギャラリ７３に取り込み、噴射時期と噴射量を後述するように調節した高圧燃料をデリバリバルブ７７からディーゼル機関の噴射ノズルに圧送する。
【００２２】燃料噴射ポンプ１のケーシング３内には、駆動軸としてのドライブシャフト５が回転自在に支承されており、ドライブシャフト５は、十字スライド継手７を介して、ポンプ分配部材としてのディスク状のフェイスカム９に連結されている。このフェイスカム９は、シリンダ１１内に滑動可能に案内されたプランジャ１３に結合されることにより、プランジャ１３と共に移動するように１ユニットを形成している。よって、フェイスカム９およびプランジャ１３は、一体となって回転しかつ往復運動する。
【００２３】また、前記フェイスカム９は、機関の気筒数に相当する数のカム１５を備えた走行面１７を有しており、走行面１７は、ケーシング３に固定されたローラリング１９内に保持されたローラ２１に接している。このフェイスカム９は、ヨーク２３を介して圧縮コイルバネ２５によって矢印Ｂ方向に付勢されて、ローラ２１に圧着されている。また、プランジャ１３には、燃料噴射量の制御のための制御スライド２６がプランジャ１３を取囲んで摺動可能に取り付けられており、この制御スライド２６には調整部材２９が係合している。
【００２４】図３に示す十字スライド継手を分解して表す斜視図ように、ドライブシャフト５の端部にはフランジ３１が設けられており、その端部の軸方向に形成された有底穴内には、たとえば、圧縮コイルバネ３５が座着している。圧縮コイルバネ３５は、その一端部の線輪によって有底穴３３の底部に支持されており、その他端部は、ドライブシャフト５側の後述の爪４１、４３の基台の形成する平面から所定長だけ突出している。そして、この圧縮コイルバネ３５には、カップリング２７が圧接されている。また、圧縮コイルバネ３５は、フェイスカム９およびプランジャ１３の往復運動時にカップリング２７が軸方向に往復連行され、続いてカップリング２７がドライブシャフト５の端部へ向かって移動してしまった場合に、緩衝部材としてカップリング２７の運動を制動する。
【００２５】圧縮コイルバネ３５は、ドライブシャフト５側の上記基台の形成する平面から所定長だけ突出しカップリング２７のドライブシャフト側への移動を規制する音低減部材と緩衝部材との構成に換えても、カップリング２７の運動を制動する。
【００２６】さらに、前記十字スライド継手７は、ドライブシャフト５からフェイスカム９およびプランジャ１３への回転駆動力の伝達のために使用されるものであり、図２に示すドライブシャフト軸に対して垂直方向の十字スライド継手の断面図のように、ドライブシャフト５とフェイスカム９との間に配置された十字状のカップリング２７は、その周面に４つの所定幅の溝４５ａ〜４５ｄを備えている。このうち、互いに対向する２つの溝４５ａ、４５ｃ内には、ドライブシャフト５のフランジ３１から軸平行に突起した爪４１、４３が係合する。同様に、９０°ずれた他の２つの溝４５ｂ、４５ｄには、フェイスカム９から軸平行に突起した２つの爪４２、４４が係合している。
【００２７】前記溝４５ａ〜４５ｄと爪４１〜４４との間には若干の間隙が形成されている。駆動軸回転方向が図２に示す矢印方向の場合、ドライブシャフト５の爪４２、４３の回転移動に対して、カップリング２７の前記溝４５ａ、４５ｃは回転方向の側面に接する。逆にポンプ分配部材のフェイスカム９に対して回転駆動力の出力側になるカップリング２７の前記溝４５ｂ、４５ｄは反回転方向の側面に接する。
【００２８】前記カップリング２７は周面にネジ等の締結部材５２により固定された板バネ５１が配置されされており、この板バネ５１の一端６１ａは、ドライブシャフト５の爪４１、４３を溝４５ａ、４５ｃの回転方向側端面２７ａ、２７ｃに押圧している。他端６１ｂは、フェイスカム９の爪４２、４４を溝４５ｂ、４５ｄの反回転方向側端面２７ｂ、２７ｄに接する。
【００２９】さらに、カップリング２７の外周内部に切欠き部５３を設け、前記締結部材５２を切欠き内部方向へねじ込むことにより前記板バネ５１の一端６１ａの押圧力を設定する。
【００３０】前記板バネ５１の端部６１ａ、６１ｂは、ドライブシャフト５の爪４１、４３と溝４５ａ、４５ｃとのラジアルクリアランスおよびフェイスカム９の爪４２、４４と溝４５ｂ、４５ｄとのラジアルクリアランスを弾性力により押さえる。
【００３１】図４に示すように板バネ５１の端部６１ａ、６１ｂのうち、フェイスカムの爪部４２、４４と接する板バネ端部６１ｂは、爪４２、４４をカップリング２７の溝４５ｂ、４５ｄの反回転方向側端面に、ラジアルクリアランスをなくすように当接する。板バネの孔５４とネジ締結部材５２の外径差のよる遊びを使って、たとえば、カプリング２７の外周に溝４５ａ〜４５ｄに垂直な板バネのガイド用案内溝となるガイド５５を設け、そのガイド５５に沿って板バネ５１の端部６１ｂをフェイスカムの爪４２、４４と反回転方向に接するよう調節する。一方、ドライブシャフト５の爪部４１、４３と接する板バネ端部６１ａは、爪４１、４３をカップリング２７の溝４５ａ、４５ｃの回転方向側端面２７ａ、２７ｃに押圧力を加え、締結部材５２をカップリング２７の外周内部に設けた切欠き内部方向にねじ込むことにより所定押圧力を調整できる。このとき、板バネ形状より、板バネ５１の端部６１ｂは、締結部材５２をネジ込むと、カプリングの半径方向には位置変化するが、周方向には、位置変化は小さい図１に示すようにシリンダ１１の内部には、ギャラリ７５から連通路７４を介して加圧室７３に燃料を供給するための吸入ポート８３、加圧室７３で加圧された燃料を分配通路８４を経由してデリバリバルブ７７に圧送するための吐出通路８２、燃料噴射量を調節するために加圧室７３からギャラリ７５に燃料を逃がす溢流通路８５がそれぞれ設けられ、これらの通路８２、８５は、シリンダ内周壁面９０にて摺動するプランジャ１３の外周面にそれぞれ開口されている。
【００３２】燃料を分配するプランジャ１３には、加圧室７３に供給される燃料を各デリバリバルブ７７に対応する吐出通路８２に分配する分配ポート８４、加圧室７３で加圧された高圧燃料を分配ポート８４、加圧室７３で加圧された高圧燃料を分配ポート８４から吐出通路８２に吐出する吐出ポート９２がそれぞれ設けられている。
【００３３】制御スライド２６の内周壁面を摺動プランジャ１３の外周面に溢流ポート８５が備えられている。この溢流ポート８５は、フェイスカム圧送途中で、カム波形に対応するプランジャの動きにより制御スライド２６との相対位置関係によりギャラリ７５に開口する。制御スライド２６に係合する調整部材２９は、アクセルペダルと連動し所望の噴射量となるように制御スライド２６を位置制御する。
【００３４】次に、上記のように構成された第１の実施形態の燃料噴射ポンプ１の作動について説明する。
【００３５】ディーゼル機関の回転によってドライブシャフト５が回転されると、プランジャ１３がフェイスカム９の走行面１７に沿って軸方向に往復動し、これに伴いギャラリ７５から吸入通路７４、吸入ポート８３を経由して加圧室７３に燃料を吸入する吸入工程と、加圧室７３から分配ポート８４、吐出ポート９２、吐出通路８２を経由してデリバリバルブ７７から高圧燃料をノズルに送出する圧送工程とを繰り返す。これに同期して、調整部材２９により位置制御された制御スライド２６との位置関係による溢流ポート８５の開口により加圧室７３からギャラリ７５へ溢流する燃料の溢流時期の調整、すなわち、燃料噴射量の制御がなされる。
【００３６】第１の実施形態の燃料噴射ポンプでは、十字スライド継手７のラジアルクリアランスとなるドライブシャフト５の爪４１、４３と溝４５ａ、４５ｃとのラジアルクリアランスおよびフェイスカム９の爪４２、４４と溝４５ｂ、４５ｄとのラジアルクリアランスを、弾性体である板バネ５１の端部６１ａ、６１ｂによりなくし、ラジアル方向の遊びが発生することを防止する。このため、カップリング２７の十字片Ｐ６ａ〜Ｐ６ｄとドライブシャフォトおよびフェイスカムの爪４１〜４３とがラジアル方向に衝突するのを防止することができる。したがって、高圧燃料をノズルに送出する圧送工程中、制御スライド２６と溢流ポート８５が開口することにより発生する噴射毎の駆動トルク変動に対して、この駆動トルク変動に起因する十字スライド継手７のラジアル方向の騒音のポンプ本体騒音（第１の騒音）の発生を抑制することができる。
【００３７】また、板バネ５１の端部６１ａ、６１ｂのうち、ドライブシャフォト５の爪４１、４３と接する板バネ一端６１ａは、爪４１、４３をカップリング２７の溝４５ａ、４５ｃの回転方向側端面に押圧力を加えるので、ドライブシャフト５の爪４１、４３と溝４５ａ、４５ｃとの間で発生する摺動摩擦抵抗がフェイスカム９の爪４２、４４と溝４５ｂ、４５ｄとの間で発生する摺動抵抗より大きくなる。このため、フェイスカム圧送におけるフェイスカム９の軸方向移動時にカップリング２７の十字片Ｐ６ａ〜Ｐ６ｄがフェイスカム９の爪４２、４４によって連行されることを抑制できる。したがって、フェイスカム戻り工程時にドライブシャフト出力側の端面（爪４１、４３の基台）にカップリング２７が衝突するのを防止ができ、この衝突時の軸方向のカップリング着座音であるカップリング異音（第２の騒音）を抑制することができる。
【００３８】また、第１の実施形態では、ドライブシャフォト５の爪４１、４３をカップリング２７の溝４５ａ、４５ｃの回転方向側に押圧力を加える押圧部材として、弾性体である板バネ５１の弾発力を利用するので、噴射毎に発生する駆動トルク変動において負の駆動トルクが発生したとき、負の駆動力が加わるドライブシャフト５の爪４１、４３がカップリングの溝４５ａ、４５ｃの反回転方向側端面に衝突しようとするのを初期押圧力と板バネの弾性係数に応じた押圧力を得ることができる。したがって、ラジアル方向の騒音のポンプ本体騒音（第１の騒音）の発生をさらに抑制することができる。
【００３９】さらに、第１の実施形態では、板バネ５１の端部６１ａ、６１ｂのうち、フェイスカムの爪部４２、４４と接する板バネ端部６１ｂは、爪４２、４４をカップリング２７の溝４５ｂ、４５ｄの反回転方向側端面２７ｂ、２７ｄに押圧する初期力はなく、ラジアルクリアランスのみ押さえるだけで、一方、、ドライブシャフォト５の爪４１、４３と接する板バネ端部６１ａは、爪４１、４３をカップリング２７の溝４５ａ、４５ｃの回転方向側端面２７ａ、２７ｃに押圧力を加え、締結部材５２をカップリング２７の外周内部に設けた切欠き内部方向にねじ込むことにより所定押圧力を設定できるので、押圧力はカプリングの調芯機能を阻害しない程度の強さに設定できる。このため、ドライブシャフト５とフェイスカム９との回転軸が多少ずれていても、上記回転駆動力の伝達を支障なく行うことができる。
【００４０】（第２の実施形態）本発明の第２の実施形態を図５に示す。第２の実施形態は、カップリング１２７に配設する板バネ１５１の端部１６１ａ、１６１ｂのうち、ライブシャフォト５の爪４１、４３と接する板バネ一端１６１ａが、カップリング２７の溝１４５ａ、１４５ｃの反回転方向側端面と爪４１、４３との間に挿入され、爪４１、４３を回転方向に押圧する。この端部１６１ａが爪４１、４３と接する面には孔１５６を設け、たとえば、図５に示す長孔形状を有して、この孔１５６は爪４１、４３と端部１６１ａとの接触面の潤滑作用をする。その他の構成は第１の実施形態と同一である。
【００４１】第２の実施形態では、ドライブシャフォト５の爪部４１、４３をカップリング２７の溝１４５ａ、１４５ｃの回転方向側端面１２７ａ，１２７ｃに押す押圧力の設定するための組付け調整工数を低減するため、カップリング２７の溝１４５ａ、１４５ｃの反回転方向側端面１２７ｂ、１２７ｄと爪４１、４３との間に挿入される端部１６１ａの形状で押圧力を決定できるものにして、対向する爪４１と爪４３とにそれぞれ作用する押圧力の組付け誤差を小さくすることにより、カップリングの調芯機能と騒音発生の抑制をより効果的に行うことができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００４２６０
【氏名又は名称】株式会社デンソー
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| 【出願日】 |
平成１１年８月３０日（１９９９．８．３０） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００９６９９８
【弁理士】
【氏名又は名称】碓氷 裕彦
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| 【公開番号】 |
特開２００１−６５４２２（Ｐ２００１−６５４２２Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年３月１６日（２００１．３．１６） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−２４３３９０ |
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