| 【発明の名称】 |
燃料噴射ポンプ |
| 【発明者】 |
【氏名】石本 省寄
|
| 【要約】 |
【課題】カムシャフトの軸方向を規制する機能をポンプに組み付けられる既存の部材によって代用し、軸受けの耐久性からくる軸方向のギャップ調節を不要にして組付けの容易化、部品点数の削減、噴射ポンプの小型化を図る。
【解決手段】プランジャ４を駆動するカムシャフト７を有し、プランジャ４によって加圧される燃料を供給するためのフィードポンプ３が組み付けられている燃料噴射ポンプにおいて、カムシャフト７に径方向に突出する鍔部５２を設け、このカムシャフト７の被駆動側の端部と反対側の端部にフィードポンプ３に動力を伝達する内歯歯車４１を設け、ラジアル軸受１２を介してカムシャフト７を回転自在に支持するハウジング部材８ｃを鍔部５２と内歯歯車４１とで挟み込んでカムシャフト７の軸方向を規制する。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 プランジャと、径方向がラジアル軸受を介して回転自在に支持されると共に前記プランジャを駆動させるカムシャフトとを有し、前記プランジャによって加圧される燃料を供給するためのフィードポンプが組み付けられて構成されている燃料噴射ポンプにおいて、前記カムシャフトに径方向に突出する鍔部を設けると共に、このカムシャフトの被駆動側の端部と反対側の端部に前記フィードポンプに動力を伝達する動力伝達部材を設け、前記ラジアル軸受を介して前記カムシャフトを回転自在に支持する部分を前記鍔部と前記動力伝達部材とで挟み込むことによって前記カムシャフトの軸方向を位置決めするようにしたことを特徴とする燃料噴射ポンプ。
【請求項２】 前記ラジアル軸受は、プレーンベアリング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】 前記カムシャフトを前記ラジアル軸受を介して回転自在に支持する部分は、前記カムシャフトを支持するために別部材をもって構成されたポンプハウジングの一部を成すハウジング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。
|
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、内燃機関に燃料を供給する燃料噴射ポンプ、特に、プランジャと、ラジアル軸受を介して回転自在に支持されてプランジャを駆動させるカムシャフトとを有し、プランジャによって加圧される燃料を供給するためのフィードポンプが組み付けられている燃料噴射ポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の燃料噴射ポンプのカムシャフトは、ポンプハウジングに固定された軸受ハウジングに転動体として円錐ころを用いた円錐ころ軸受などを利用して支承し、軸方向のクリアランスを決定するために厳密なシム調整を行うようにしている。通常において、ハウジングは軽量化を図るためにアルミ合金によって形成され、カムシャフトは耐磨耗性の要求から鋼鉄によって形成されている。このため、カムシャフトやハウジングが加熱されると、それぞれの熱膨張係数の相違によってカムシャフトの軸方向のクリアランスが増大し、軸方向の力に対してカムシャフトのがたつきが生じ、引いては、正確な噴射特性が得られなかったり、騒音の原因となる。このような欠点を解消するため、従来においては、特開昭６２−２６３７２号公報や特開平２−４２１７３号公報などのカムシャフトの支承構造が提案されている。
【０００３】前者は、カムシャフトのスラスト軸受が両軸線方向で作用する固定軸受として形成され、ラジアル軸受が可動軸受として形成されているもので、具体的には、径方向の軸受をカムシャフトの軸線方向の遊びを許容するよう軸受カバー内に円筒ころ軸受を配置することによって構成し、軸方向の軸受をカムシャフトに形成されたリング溝内に軸受板の内周縁を係合させると共にこの軸受板をねじによって軸受カバーと共にポンプハウジングに緊足することによって構成するものや、径方向の軸受を同様に軸受カバー内に配置された円筒ころ軸受によって構成し、軸方向の軸受をカムシャフトの端面とこれに螺合するナットとの間によって形成されるリング溝に軸受カバーを軸受板を介して係合させることによって構成するものなどが提案されている。
【０００４】このような構成とすることで、カムシャフトの軸方向の支承と径方向の支承とを分離することができ、円錐ころ軸受けの使用を避けることができるようになっている。
【０００５】また、後者は、気筒数の多いポンプにおいては、カムシャフトの長さが大きくなることから、軸受けの磨耗を減少しつつ正確な支承を行うために、ハウジングに固定されたスラスト軸受けを２つのカムの間に配置するようにしたものである。このような構成においても、カムシャフトの軸方向の支承と径方向の支承とを分離することができる効果を備えている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、カムシャフトの軸方向の規制は、上述した前者の構造にあっては、スラスト軸受けのレース部材を一方でカムシャフトのリング溝内に係合し、他方でポンプハウジングに不動に結合することによりこの調整を行うものであり、後者の構造にあっては、ハウジングに固定されたスラスト滑り軸受けによってこれを実現しようとするものであり、いずれの構成においても、カムシャフトの軸方向を別部材からなる滑り軸受を介在させて規制するようにしているので、部品点数も多くなり、また、スラスト軸受けの耐久性からくる軸方向のクリアランスの調整が必要になってくる。また、別部材からなる滑り軸受をカムシャフトの軸方向に介在させなければならないことから、軸方向の短縮を図りづらくなっており、引いては、噴射ポンプの小型化を妨げる不都合がある。
【０００７】そこで、この発明においては、カムシャフトの軸方向の規制を別体の軸受け部材を用いて行うのではなく、ポンプに組み付けられている既存の部材によってその機能を代用させ、軸受けの耐久性からくる軸方向のギャップ調節を不要にして組付けの容易化を図ると共に部品点数の削減、引いては小型化を図ることができる燃料噴射ポンプを提供することを課題としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、通常の燃料噴射ポンプが、プランジャによって加圧される燃料を供給するためのフィードポンプを一体に組み付けて構成され、このフィードポンプがカムシャフトによって駆動される構成となっていることから、この既存の構成部材を利用してカムシャフトの軸方向を規制することができれば、別部材からなる軸方向の軸受を不要にできることに鑑み、発明者による研究開発の結果、実用化されるに至ったものである。
【０００９】即ち、この発明に係る燃料噴射ポンプは、プランジャと、径方向がラジアル軸受を介して回転自在に支持されると共に前記プランジャを駆動させるカムシャフトとを有し、前記プランジャによって加圧される燃料を供給するためのフィードポンプが組み付けられており、前記カムシャフトに径方向に突出する鍔部を設けると共に、このカムシャフトの被駆動側の端部と反対側の端部に前記フィードポンプに動力を伝達する動力伝達部材を設け、前記ラジアル軸受を介して前記カムシャフトを回転自在に支持する部分を前記鍔部と前記動力伝達部材とで挟み込むことによって前記カムシャフトの軸方向を位置決めするようにしたことを特徴としている（請求項１）。
【００１０】したがって、カムシャフトに形成された鍔部と被駆動側の端部と反対側の端部に設けられたフィードポンプに動力を伝達する動力伝達部材とによってカムシャフトを径方向で支持している部分を挟み込み、これによってカムシャフトの軸方向の位置決めを行うようにしたので、軸方向を規制するために別部材を設ける必要がなくなる。このため、軸方向の規制がスラスト軸受に依存されなくなることから、スラスト軸受の耐久性からくるクリアランスの調整が不要になると共に、カムシャフトがこの挟み込んだ部分を基準として軸方向が規制されるので、温度変化に関わりなく常に軸方向の正確な支承が可能となる。また、軸方向の規制を別部材を設けるのではなく、フィードポンプを駆動させる既存の部材を利用して行うようにしたので、軸方向に別部材を介在させる必要がなくなり、別部材の介在が不要になった分、軸方向の寸法を削減することができる。
【００１１】ここで、カムシャフトのラジアル軸受は、転動体として円筒ころを用いる円筒ころ軸受によって構成してもよいが、プレーンベアリングで構成するようにしてもよい（請求項２）。このような構成とすれば、カムシャフトの径方向の寸法も小さくすることができ、また、カムシャフトの組み付けも容易となり、廉価に噴射ポンプを形成することができる。
【００１２】また、カムシャフトをラジアル軸受を介して回転自在に支持する部分は、通常においては、ポンプハウジングを構成する別体のハウジング部材で構成されることから、このハウジング部材であってもよい（請求項３）。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図面により説明する。図１乃至図３において、燃料噴射ポンプが示され、この燃料噴射ポンプは、サプライポンプ１と、フューエルメータリングユニット（ＦＭＵ）２と、フィードポンプ３とが組み付けられて構成されている。
【００１４】サプライポンプ１は、プランジャ４、プランジャバレル５、タペット６、カムシャフト７を有して構成されているもので、カムシャフト７は、ポンプハウジング８に支承され、一端がポンプハウジング８から外部に突出して図示しない機関からの駆動トルクを受け、この機関と同期して回転するようになっている。
【００１５】ポンプハウジング８は、プランジャバレル５が装着される縦孔１０を備えたハウジング部材８ａと、このハウジング部材８ａにボルトなどによって固定されてカムシャフト７の両端近傍を回転自在に保持するハウジング部材８ｂ，８ｃとを有して構成されている。
【００１６】この例においては、ハウジング部材８ａに形成される縦孔１０は２つ形成されており、それぞれの縦孔内でプランジャバレル５がハウジング部材８ａに固定され、このプランジャバレル５にプランジャ４が往復動自在に挿入されている。
【００１７】また、カムシャフト７は、その両端近傍がラジアル軸受１１，１２を介して軸方向の遊びが許容されるよう前記ハウジング部材８ｂ，８ｃに支承されており、このカムシャフト７には、これら軸受間においてプランジャ毎に設けられた２つの駆動カム１３，１４が位相をずらして形成されている。
【００１８】それぞれのプランジャ４の下端は、カムシャフト７に形成された駆動カム１３、１４にタペット６を介して当接され、また、ハウジング部材８ａに設けられたばね受け１５とプランジャ４の下部に設けられたばね受け１６との間にスプリング１７が弾装されており、カムシャフト７が回転すると、このスプリング１７と協動してプランジャ４を駆動カム１３，１４の輪郭に沿って往復動させるようになっている。
【００１９】各プランジャバレル５の上部には、デリバリバルブホルダ１９との間に組み付けられたＩＯバルブ（インレット・アウトレットバルブ）２０が設けられている。このＩＯバルブ２０とプランジャ４との間には、プランジャ室２１が形成され、ＩＯバルブ２０の上方には、デリバリバルブホルダ１９に形成された燃料出口２２が設けられている。
【００２０】ここで、ＩＯバルブ２０は、後述するフューエルメータリングユニット（ＦＭＵ）２から送られてきた燃料油をプランジャ室２１に供給し、プランジャ４によって圧縮された燃料油をＦＭＵ２に逆流しないように燃料出口２２から送出する機能を有するもので、プランジャバレル５の上部に取り付けられたバルブボディ２３と、一端がＦＭＵ２に連通し、他端がプランジャ室２１に連通するバルブボディ２３に形成された燃料通路２４を開閉し、ＦＭＵ２からの燃料圧に抗した付勢力により燃料通路２４を閉方向に常時付勢しているインレットバルブ２５と、一端がプランジャ室２１に連通し、他端が燃料出口２２に連通する燃料通路２６を開閉し、プランジャ室２１からの燃料圧に抗した付勢力により燃料通路２６を閉方向に常時付勢しているアウトレットバルブ２７とを有して構成され、プランジャ４が下降工程に入ると、アウトレットバルブ２７が閉じてＦＭＵ２からの燃料油によりインレットバルブ２５が押し上げられ、プランジャ室２１に燃料油が流入し、プランジャ４が上昇工程に入ると、加圧された燃料油により、インレットバルブ２５が閉じてアウトレットバルブ２７が押し上げられ、燃料出口２２から燃料油が圧送されるようになっている。
【００２１】フューエルメータリングユニット（ＦＭＵ）２は、後述するフィードポンプ３から送られてきた燃料油をエンジンの要求する燃料圧力となるように燃料油量の調節を行なった上で前記ＩＯバルブ２０に送り込む機能を有しているもので、フィードポンプ３から送られてきた燃料を燃料入口３０から各プランジャ毎に設けられたＩＯバルブ２０へ導くそれぞれの燃料通路３１の途中にスロットルバルブ３２を設け、このスロットルバルブ３２の一端に設けられた圧力室３３にオリフィス３４を介してフィードポンプ３から送られてきた燃料油を供給し、圧力室３３の圧力とスロットルバルブ３２の他端に設けられたスプリング３５のばね力とが釣り合った位置にこのスロットルバルブ３２を停止させ、圧力室３３の圧力を図示しない電子式コントロールユニット（ＥＣＵ）で制御される電磁弁３６によって調節し、これにより燃料通路３１の絞りを制御してＩＯバルブ２０へ供給される燃料油量を調節するようになっている。
【００２２】フィードポンプ３は、燃料油を燃料タンク４０から吸い上げて前記フューエルメータリングユニット（ＦＭＵ）２へ供給するもので、ポンプハウジング８のハウジング部材８ｃの開口部を閉塞するようにボルトなどによって取り付けられている。このフィードポンプは、図４にも示されるように、外接歯車型のもので、カムシャフト７の被駆動側の端部と反対側の端部に固定されてカムシャフト７と共に回転する内歯歯車４１から動力を伝達されるようになっている。即ち、フィードポンプ３は、この内歯歯車４１に噛合する駆動ギア４２と、この駆動ギア４２とシャフト４３によって連結された主動ギア４４と、この主動ギアに噛合する従動ギア４５とを有して構成され、カムシャフト７の回転によって主動ギア４４と従動ギア４５とを回転させ、これら主動ギア４４と従動ギア４５とで構成されるギアポンプによって燃料油を燃料タンク４０から吸い込み、燃料フィルタ（４６：図５において示す）を介して前記フューエルメータリングユニット（ＦＭＵ）２に供給するようになっている。
【００２３】したがって、上述した燃料噴射ポンプの全体構成は、図５に示されるように、燃料タンク４０からフィードポンプ３によって燃料油がフューエルメータリングユニット（ＦＭＵ）２に供給され、このＦＭＵ２によってサプライポンプ１の各プランジャ室２１へ供給される燃料油量の調整が行われ、しかる後にＩＯバルブを介して燃料油をプランジャ室２１へ供給し、２つのプランジャ４によって交互に加圧された燃料油を燃料出口２２から圧送する構成となっている。
【００２４】このような燃料噴射ポンプにおいて、前記カムシャフトの径方向は、前記ラジアル軸受１１，１２によって規制されており、この実施例においては、ラジアル軸受１１，１２がカムシャフト７に摺動可能に外嵌する円筒状のプレーンベアリングとして構成され、このプレーンベアリングが設けられる範囲に亘ってカムシャフト７の周面には、プレーンベアリングを受ける軸受面５０、５１が形成されている。そして、カムシャフト７の軸方向は、以下述べる軸方向規制手段によって規制されている。
【００２５】軸方向規制手段は、カムシャフト７の被駆動側と反対側に形成された軸受面５１の手前、即ち、軸受面５１と駆動カム１４との間に径方向に突設された鍔部５２を設け、この鍔部５２と、軸受面５１よりも端部側、即ち、カムシャフト７の被駆動側と反対側の端部に固定された前記内歯歯車４１とによって、ラジアル軸受１２を介してカムシャフト７を支承しているハウジング部材８ｃをカムシャフトの回転に支障をきたさないクリアランスを確保して挟み込むことによって実現されている。
【００２６】ここで、挟み込むハウジング部材８ｃの軸方向の幅は、軸受面５１の軸方向幅にほぼ一致しており、したがって、ラジアル軸受１２の軸方向の幅と同程度の幅であり、この幅は、カムシャフト７の全長に対して僅かなものであるため、熱膨張による影響が殆どない幅である。また、この例では、鍔部５２は、カムシャフト７の外周面に一体に形成されて全周に亘って形成されているもので、ハウジング部材８ｃと当接する端面５２ａがカムシャフト７の軸心に対して垂直に形成されている。これに対して、フィードポンプ３に動力を伝達するためにカムシャフト７に固定された内歯歯車４１は、有底の円筒状に形成されているもので、開口側をフィードポンプ側に向けて歯先曲面が歯底曲面の内側にくるように円筒部４１ａの内面に周方向に歯が形成され、底部４１ｂがボルト５３によってカムシャフト７の被駆動側と反対側の端面に緊足され、底部４１ｂのハウジング部材８ｃと当接する端面４１ｃがカムシャフト７の軸心に対して垂直に形成されている。
【００２７】つまり、この軸方向規制手段は、カムシャフト７のスラスト方向を滑り軸受などの従来のスラスト軸受をハウジングとの間に介在させて規制するのではなく、カムシャフト７に形成された鍔部５２の端面５２ａとフィードポンプ３に動力を伝達する動力伝達部材（内歯歯車４１）の端面４１ｃとによってハウジング部材８ｃを摺動可能に挟み込むことによって規制し、従来のスラスト軸受けを不要にした点に特徴がある。
【００２８】このような構成としたことで、カムシャフト７は、被駆動側の端部と反対側の端部によって軸方向が支承され、この支承された端部を基準として軸方向の位置決めがなされることから、カムシャフトの軸方向のがたつきを抑えることができる。つまり、カムシャフト７やポンプハウジング８が加熱されると、それぞれの熱膨張係数の相違によってカムシャフト７の軸方向でポンプハウジング８とカムシャフト７との間に膨張差が生じるが、カムシャフト７は、被駆動側と反対側の端部においてハウジング部材８ｃを挟み込んで支承されているので、膨張差に伴うハウジングとカムシャフト７との相対的な位置ずれは、カムシャフト７の被駆動側に設けられたラジアル軸受１１がカムシャフト７の軸方向の遊びを許容することから、このラジアル軸受１１によって吸収される。また、カムシャフト自体は、ラジアル軸受１２を介して径方向を支持する部分、即ち、ハウジング部材８ｃを挟み込むことによって軸方向が規制されているので、この支承構造は熱によって殆ど影響されないことから、軸方向のがたつきが誘発されることがなくなる。
【００２９】このため、熱の影響によってカムシャフト７の軸方向でがたつきが生じ、これにより正確な噴射特性が得られなくなったり、騒音が生じるようなことがなくなり、また、内歯歯車４１と駆動ギア４２との精度のいい噛み合わせが常時確保されることとなる。また、従来のスラスト軸受けを不要にしたため、スラスト軸受の耐久性からくる軸方向のギャップ調節が不要になると共に、噴射ポンプを構成する部品点数を削減することができる。また、スラスト軸受けを不要にした分だけカムシャフト７の軸方向を短くすることができ、噴射ポンプの小型化の要請に対応することができる。
【００３０】さらに、上述の構成にあっては、カムシャフトの径方向を支承するラジアル軸受１１，１２がプレーンベアリングで構成されているので、ポンプハウジングへのカムシャフトの組付けが容易になり、また、径方向の支承構造の寸法を小さくすることができることから、噴射ポンプの小型化を図ることができる。しかも、カムシャフト７をラジアル軸受１１，１２を介して回転自在に支持する部材は、通常においてポンプハウジング８を構成する別体のハウジング部材８ｂ、８ｃで構成されることから、鍔部５２とフィードポンプ３に動力を伝達する動力伝達部材（内歯歯車４１）とによって挟み込む部分がこのハウジング部材８ｃとなっている上述の構成によれば、噴射ポンプの大幅な設計変更も不要となる。
【００３１】
【発明の効果】以上述べたように、この発明によれば、噴射ポンプのカムシャフトに形成された鍔部とカムシャフトの被駆動側の端部と反対側の端部に設けられたフィードポンプに動力を伝達する動力伝達部材とによって、カムシャフトの径方向を支持している部分を挟み込み、これによってカムシャフトの軸方向の位置を規制するようにしたので、軸方向を規制するために別部材を設ける必要がなくなり、スラスト軸受の耐久性からくるクリアランスの調整を不要にすることができるようになる。このため、カムシャフトの軸方向の位置決め作業が不要になる分、組付け作業の簡易化を図ることができ、作業コストを低減することができる。
【００３２】また、軸方向の軸受に依存せずにカムシャフトの軸方向を鍔部と動力伝達部材とによって挟み込んだ部分を基準として位置決めすることができるので、軸方向の支承が熱によって影響されにくくなり、軸方向の正確な支承が可能となる。さらに、軸方向の規制を別部材を設けるのではなく、フィードポンプに動力を伝達する既存の部材を利用して行うようにしたので、軸方向に別部材を介在される必要がなくなり、その分、軸方向の寸法を削減することができ、もって、噴射ポンプの小型化を図ることができる。
【００３３】さらにまた、カムシャフトのラジアル軸受をプレーンベアリングで構成すれば、径方向においても支承構造の寸法を小さくすることができ、噴射ポンプの小型化を図ることができる。また、ラジアル軸受をプレーンベアリングとすれば、カムシャフトの組み付けも容易となり、廉価に噴射ポンプを構築することができる。
【００３４】尚、カムシャフトをラジアル軸受を介して回転自在に支持する部分は、通常においてポンプハウジングを構成する別体のハウジング部材で構成されることから、このハウジング部材をカムシャフトに形成された鍔部とフィードポンプに動力を伝達する動力伝達部材とによって挟み込むようにしてもよく、このような構成とすれば、既存の構成に対する大きな設計変更を伴うことがなくなる。
|
| 【出願人】 |
【識別番号】０００００３３３３
【氏名又は名称】株式会社ボッシュオートモーティブシステム
|
| 【出願日】 |
平成１２年１月３１日（２０００．１．３１） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００６９０７３
【弁理士】
【氏名又は名称】大貫 和保 （外１名）
|
| 【公開番号】 |
特開２００１−２１４８２９（Ｐ２００１−２１４８２９Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年８月１０日（２００１．８．１０） |
| 【出願番号】 |
特願２０００−２２３３９（Ｐ２０００−２２３３９） |
|