特許 6041646 燃料噴射ポンプ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6041646

(24)【登録日】2016年11月18日

(45)【発行日】2016年12月14日

(54)【発明の名称】燃料噴射ポンプ

(51)【国際特許分類】

   F02M 59/26 20060101AFI20161206BHJP

   F02M 59/44 20060101ALI20161206BHJP

【ＦＩ】

   F02M59/26 330H

   F02M59/26 330J

   F02M59/44 B

   F02M59/26 310Z

【請求項の数】2

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2012-263728(P2012-263728)

(22)【出願日】2012年11月30日

(65)【公開番号】特開2014-109222(P2014-109222A)

(43)【公開日】2014年6月12日

【審査請求日】2015年2月23日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006781

【氏名又は名称】ヤンマー株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100080621

【弁理士】

【氏名又は名称】矢野 寿一郎

(72)【発明者】

【氏名】岡本 良輔

(72)【発明者】

【氏名】芝 裕二

(72)【発明者】

【氏名】廣谷 賢

【審査官】 田村 耕作

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−２３１７２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−１１７８２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実公昭４６−０３０８０５（ＪＰ，Ｙ１）

【文献】 特表平０７−５０２５８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−３２４５３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平０３−１１６７６３（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２００７−００２７７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−２６６２３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５０−１２４０１６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０２Ｍ ５９／００−５９／２８

Ｆ０２Ｍ ５９／４４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

リードが形成されたプランジャと、前記プランジャを摺動自在に収容するプランジャバレルと、を具備し、前記プランジャの摺動運動によって燃料を圧送する燃料噴射ポンプにおいて、
前記リードは、前記プランジャの中心軸を中心として環状に設けられたリング部を有し、
前記プランジャは、前記リング部よりも上側の部分と下側の部分の外径が等しくなるように加工された後にコーティング処理が施され、前記リング部よりも上側の部分と下側の部分でコーティング皮膜の厚さが異なり、
前記リードは、前記プランジャの中心軸に沿うように直線状に設けられたストレート部を有し、
前記リング部よりも上側の部分では、前記ストレート部の互いに対向する側壁面と前記プランジャの外周面によって構成される角部に面取加工が施され、
前記リング部よりも上側の部分では、前記ストレート部の近傍にのみコーティング処理が施される、
ことを特徴とする燃料噴射ポンプ。

【請求項2】

リードが形成されたプランジャと、前記プランジャを摺動自在に収容するプランジャバレルと、を具備し、前記プランジャの摺動運動によって燃料を圧送する燃料噴射ポンプにおいて、
前記リードは、前記プランジャの中心軸を中心として環状に設けられたリング部を有し、
前記プランジャは、前記リング部よりも上側の部分と下側の部分の外径が異なるように加工された後にコーティング処理が施され、前記リング部よりも上側の部分と下側の部分でコーティング皮膜の厚さが等しく、
前記リードは、前記プランジャの中心軸に沿うように直線状に設けられたストレート部を有し、
前記リング部よりも上側の部分では、前記ストレート部の互いに対向する側壁面と前記プランジャの外周面によって構成される角部に面取加工が施され、
前記リング部よりも上側の部分では、前記ストレート部の近傍にのみコーティング処理が施される、
ことを特徴とする燃料噴射ポンプ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、燃料噴射ポンプの技術に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、リードが形成されたプランジャと、プランジャを摺動自在に収容するプランジャバレルと、を具備し、プランジャの摺動運動によって燃料を圧送する燃料噴射ポンプが公知となっている。

【0003】

特許文献１に記載の燃料噴射ポンプでは、プランジャの外周全体にコーティング処理が施されている。これにより、プランジャとプランジャバレルの摩擦抵抗を低減させ、摩耗や焼付きを抑制しているのである。しかし、上記の技術を従前の燃料噴射ポンプにそのまま適用した場合、コーティング皮膜の厚さによってプランジャの外径が大きくなるので、プランジャとプランジャバレルのクリアランス（隙間）が狭くなる。すると、プランジャの摺動運動によって燃料を圧送する際に、溢流する燃料量が少なくなり、圧送特性が変わってしまうという問題があった。

【0004】

そこで、特許文献２に記載の燃料噴射ポンプでは、プランジャにリング部を有するリードを形成し、該リング部よりも下側にのみコーティング処理を施している。これにより、リング部よりも上側では、プランジャとプランジャバレルのクリアランス（隙間）が変わらないので、圧送特性に変化が生じることはない。しかし、プランジャの耐久性を改善するには、かかる部分にもコーティング処理を施すことが有効である。そこで、外周全体にコーティング皮膜が形成されていながら、リング部よりも下側にのみコーティング処理を施した仕様と外形が等しいプランジャを備えることで、燃料の圧送特性を維持しつつ耐久性を向上させた燃料噴射ポンプが求められていた。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００７−２７７６号公報

【特許文献2】特開２０１１−２３１７２３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明は、外周全体にコーティング皮膜が形成されていながら、リング部よりも下側にのみコーティング処理を施した仕様と外形が等しいプランジャを備えることで、燃料の圧送特性を維持しつつ、耐久性を向上させた燃料噴射ポンプを提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

【0008】

請求項１においては、リードが形成されたプランジャと、前記プランジャを摺動自在に収容するプランジャバレルと、を具備し、前記プランジャの摺動運動によって燃料を圧送する燃料噴射ポンプにおいて、前記リードは、前記プランジャの中心軸を中心として環状に設けられたリング部を有し、前記プランジャは、前記リング部よりも上側の部分と下側の部分の外径が等しくなるように加工された後にコーティング処理が施され、前記リング部よりも上側の部分と下側の部分でコーティング皮膜の厚さが異なり、前記リードは、前記プランジャの中心軸に沿うように直線状に設けられたストレート部を有し、前記リング部よりも上側の部分では、前記ストレート部の互いに対向する側壁面と前記プランジャの外周面によって構成される角部に面取加工が施され、前記リング部よりも上側の部分では、前記ストレート部の近傍にのみコーティング処理が施されるものである。

【0009】

請求項２においては、リードが形成されたプランジャと、前記プランジャを摺動自在に収容するプランジャバレルと、を具備し、前記プランジャの摺動運動によって燃料を圧送する燃料噴射ポンプにおいて、前記リードは、前記プランジャの中心軸を中心として環状に設けられたリング部を有し、前記プランジャは、前記リング部よりも上側の部分と下側の部分の外径が異なるように加工された後にコーティング処理が施され、前記リング部よりも上側の部分と下側の部分でコーティング皮膜の厚さが等しく、前記リードは、前記プランジャの中心軸に沿うように直線状に設けられたストレート部を有し、前記リング部よりも上側の部分では、前記ストレート部の互いに対向する側壁面と前記プランジャの外周面によって構成される角部に面取加工が施され、前記リング部よりも上側の部分では、前記ストレート部の近傍にのみコーティング処理が施されるものである。

【発明の効果】

【0010】

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

【0011】

本発明によれば、リング部よりも上側の部分では、ストレート部の互いに対向する側壁面とプランジャの外周面によって構成される角部に面取加工が施される。これにより、油膜切れが起こりやすい角部の接触圧力を低減できるので、耐久性を更に向上させることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】燃料噴射ポンプの構成を示す図。

【図2】第一実施形態に係るプランジャを示す図。

【図3】第二実施形態に係るプランジャを示す図。

【図4】第三実施形態に係るプランジャを示す図。

【図5】第四実施形態に係るプランジャを示す図。

【図6】従前のプランジャを示す図。

【発明を実施するための形態】

【0013】

まず、燃料噴射ポンプ１について簡単に説明する。

【0014】

図１は、燃料噴射ポンプ１の構成を示す図である。なお、図中には、燃料噴射ポンプ１の上下方向を示している。

【0015】

燃料噴射ポンプ１は、燃料噴射ノズルへ燃料を圧送するものである。燃料噴射ポンプ１は、上部構造体２と下部構造体３を上下に組み合わせて構成される。

【0016】

上部構造体２及び下部構造体３は、主に、プランジャ２１と、プランジャバレル２２と、プランジャスプリング２３と、コントロールスリーブ２４と、コントロールラック２５と、デリベリバルブ２６と、で構成されている。

【0017】

プランジャ２１は、プランジャバレル２２に摺動自在に収容されている。プランジャ２１は、プランジャスプリング２３によってカムシャフト４側へ付勢されており、該カムシャフト４の回転によって摺動される。プランジャ２１の上下方向の中途部には、該プランジャ２１と一体となって回転するコントロールスリーブ２４が外嵌されている。そして、コントロールスリーブ２４の外周に設けられたピニオンギヤは、リンク機構を構成するコントロールラック２５のラックギヤと噛合されている。

【0018】

燃料の圧送は、ギャラリーＧからプランジャバレル２２の内部に燃料が供給された後に、プランジャ２１が上方向へ摺動してポート穴Ｐを塞ぐと開始される。詳細には、プランジャ２１が下方向へ摺動すると、ギャラリーＧからポート穴Ｐを介してプランジャバレル２２の内部に燃料が供給される。その後、プランジャ２１が上方向へ摺動してポート穴Ｐを塞ぐと燃料がギャラリーＧへ逃げることができなくなり、燃料室Ｆｃ内の圧力が上昇する。そして、燃料室Ｆｃ内の圧力が所定の値を超えると、デリベリバルブ２６が開弁して燃料の圧送が開始される。

【0019】

また、燃料の圧送は、プランジャ２１に設けられたリードＲとポート穴Ｐが連通することで終了する。詳細には、プランジャ２１が上方向へ摺動してリードＲとポート穴Ｐが連通すると、燃料がポート穴ＰからギャラリーＧへ逃げて燃料室Ｆｃ内の圧力が低下する。そして、燃料室Ｆｃ内の圧力が所定の値よりも下がると、デリベリバルブ２６が閉弁して燃料の圧送が終了する。

【0020】

なお、燃料の圧送量の調節は、「リードＲとポート穴Ｐが連通する時期」を変更することで実現される。リードＲは、プランジャ２１の中心軸Ｌに対して所定の角度となるように斜めに設けられたスロープ溝Ｒａを有している。従って、プランジャ２１を回転させることで「リードＲとポート穴Ｐが連通する時期」を変更できるのである。このように、燃料噴射ポンプ１は、プランジャ２１の摺動運動によって燃料を圧送する際に、プランジャバレル２２の内部からギャラリーＧに逃げる燃料量を調節することができ、燃料の圧送量を変更可能としているのである。

【0021】

次に、第一実施形態に係るプランジャ２１（以降「プランジャ１２１」とする）について詳細に説明する。

【0022】

図２は、第一実施形態に係るプランジャ１２１を示す図である。図２（ａ）は、プランジャ１２１を示す模式図であり、図２（ｂ）は、プランジャバレル２２に収容された状態のプランジャ１２１を示す拡大図である。

【0023】

上述したように、プランジャ１２１には、リードＲが形成されている。リードＲは、該リードＲとポート穴Ｐが連通した際に、燃料室ＦｃからギャラリーＧへの燃料通路となる。つまり、リードＲは、該リードＲとポート穴Ｐが連通した際に、燃料室Ｆｃ内の圧力を低下させ、燃料の圧送を停止させる役割を有する。

【0024】

リードＲは、プランジャ１２１の中心軸Ｌに対して所定の角度となるように斜めに設けられたスロープ溝Ｒａを有している。また、リードＲは、スロープ溝Ｒａから中心軸Ｌを中心として環状に設けられたリング部Ｒｂを有している。更に、リードＲは、スロープ溝Ｒａから中心軸Ｌに沿うように直線状に設けられたストレート部Ｒｃを有している。ここで、「リング部Ｒｂよりも上側の部分」とは、リング部Ｒｂで仕切られた上側のステム部分を意味し、かかる部分をリード部２１Ｒと定義する。また、「リング部Ｒｂよりも下側の部分」とは、リング部Ｒｂで仕切られた下側のステム部分を意味し、かかる部分をスカート部２１Ｓと定義する。

【0025】

プランジャ１２１は、リード部２１Ｒとスカート部２１Ｓの外周にコーティング処理が施されている。つまり、プランジャ１２１は、該プランジャ１２１の外周全体にコーティング皮膜２１Ｃが形成されている。本実施形態におけるコーティング皮膜２１Ｃは、高周波プラズマＣＶＤ（化学気相蒸着）やスパッタリングなどの方法によって形成されるＤＬＣ（ダイアモンドライクカーボンの略称）被膜である。但し、固体皮膜潤滑剤であれば良く、これに限定するものではない。例えば、二硫化モリブデンや窒化ホウ素などでコーティング皮膜を形成することが挙げられる。

【0026】

プランジャ１２１は、リング部Ｒｂよりも上側の部分と下側の部分の外径が等しくなるように加工された後に、コーティング処理が施されて完成される。つまり、プランジャ１２１は、リード部２１Ｒの外径ｄ１とスカート部２１Ｓの外径ｄ２が等しくなるように加工された後に、コーティング処理が施されるのである。なお、本実施形態におけるプランジャ１２１は、リード部２１Ｒとスカート部２１Ｓでコーティング皮膜２１Ｃの厚さが異なっている。

【0027】

本プランジャ１２１の特徴は、リード部２１Ｒとスカート部２１Ｓでコーティング皮膜２１Ｃの厚さが異なるようにコーティング処理を施す点にある。具体的に説明すると、リード部２１Ｒの厚さｃ１に対して、スカート部２１Ｓの厚さｃ２のほうが厚くなっている。そして、コーティング処理が施された後のリード部２１Ｒの外径Ｄ１は、コーティング皮膜２１Ｃの厚さｃ１を考慮すれば、従前のプランジャ２１０の寸法と同じとなっている（図６参照）。従って、プランジャ１２１のリード部２１Ｒとプランジャバレル２２のクリアランス（隙間）Ｓ１は、従前と一切変わらない。また、コーティング処理が施された後のスカート部２１Ｓの外径Ｄ２も、コーティング皮膜２１Ｃの厚さｃ２を考慮すれば、従前のプランジャ２１０の寸法と同じとなっている（図６参照）。従って、プランジャ１２１のスカート部２１Ｓとプランジャバレル２２のクリアランス（隙間）Ｓ２も、従前と一切変わらない。以上より、本プランジャ１２１では、以下の数式が成り立つ。
数式：ｄ１＝ｄ２
数式：ｃ１＜ｃ２
数式：Ｄ１＝２ｃ１＋ｄ１
数式：Ｄ２＝２ｃ２＋ｄ２

【0028】

このような構成により、本プランジャ１２１は、外周全体にコーティング皮膜２１Ｃが形成されていながら、リング部Ｒｂよりも下側にのみコーティング処理を施した仕様（従前のプランジャ２１０：図６参照）と外形が等しい。従って、本プランジャ１２１を用いることにより、燃料の圧送特性を維持しつつ耐久性を向上させた燃料噴射ポンプ１を提供することが可能となる。

【0029】

次に、第二実施形態に係るプランジャ２１（以降「プランジャ２２１」とする）について詳細に説明する。

【0030】

図３は、第二実施形態に係るプランジャ２２１を示す図である。図３（ａ）は、プランジャ２２１を示す模式図であり、図３（ｂ）は、プランジャバレル２２に収容された状態のプランジャ２２１を示す拡大図である。

【0031】

プランジャ２２１は、第一実施形態に係るプランジャ１２１とほぼ同様である。ここでは、プランジャ１２１と異なる点について説明する。

【0032】

プランジャ２２１は、リング部Ｒｂよりも上側の部分と下側の部分の外径が異なるように加工された後に、コーティング処理が施されて完成される。つまり、プランジャ２２１は、リード部２１Ｒの外径ｄ１とスカート部２１Ｓの外径ｄ２が異なるように加工された後に、コーティング処理が施されるのである。なお、本実施形態におけるプランジャ２２１は、リード部２１Ｒとスカート部２１Ｓでコーティング皮膜２１Ｃの厚さが等しくなっている。

【0033】

本プランジャ２２１の特徴は、リード部２１Ｒとスカート部２１Ｓの外径が異なるように加工する点にある。具体的に説明すると、リード部２１Ｒの外径ｄ１に対して、スカート部２１Ｓの外径ｄ２のほうが大きくなっている。そして、コーティング処理が施された後のリード部２１Ｒの外径Ｄ１は、コーティング皮膜２１Ｃの厚さｃ１を考慮すれば、従前のプランジャ２１０の寸法と同じとなっている（図６参照）。従って、プランジャ２２１のリード部２１Ｒとプランジャバレル２２のクリアランス（隙間）Ｓ１は、従前と一切変わらない。また、コーティング処理が施された後のスカート部２１Ｓの外径Ｄ２も、コーティング皮膜２１Ｃの厚さｃ２を考慮すれば、従前のプランジャ２１０の寸法と同じとなっている（図６参照）。従って、プランジャ２２１のスカート部２１Ｓとプランジャバレル２２のクリアランス（隙間）Ｓ２も、従前と一切変わらない。以上より、本プランジャ２２１では、以下の数式が成り立つ。
数式：ｄ１＜ｄ２
数式：ｃ１＝ｃ２
数式：Ｄ１＝２ｃ１＋ｄ１
数式：Ｄ２＝２ｃ２＋ｄ２

【0034】

このような構成により、本プランジャ２２１は、外周全体にコーティング皮膜２１Ｃが形成されていながら、リング部Ｒｂよりも下側にのみコーティング処理を施した仕様（従前のプランジャ２１０：図６参照）と外形が等しい。従って、本プランジャ２２１を用いることにより、燃料の圧送特性を維持しつつ耐久性を向上させた燃料噴射ポンプ１を提供することが可能となる。

【0035】

次に、第三実施形態に係るプランジャ２１（以降「プランジャ３２１」とする）について詳細に説明する。

【0036】

図４は、第三実施形態に係るプランジャ３２１を示す図である。図４（ａ）は、プランジャ３２１を示す模式図であり、図４（ｂ）は、プランジャ３２１のリードＲの近傍を示す斜視図である。

【0037】

プランジャ３２１は、上述したプランジャ１２１・２２１とほぼ同様である。ここでは、プランジャ１２１と異なる点について説明する。

【0038】

プランジャ３２１は、リング部Ｒｂよりも上側の部分と下側の部分の外径が等しくなるように加工された後に、コーティング処理が施されて完成される。但し、リング部Ｒｂよりも上側の部分では、ストレート部Ｒｃの近傍にのみコーティング処理が施される。つまり、プランジャ３２１は、リード部２１Ｒの外径ｄ１とスカート部２１Ｓの外径ｄ２が等しくなるように加工された後に、リング部Ｒｂよりも下側の部分とリング部Ｒｂよりも上側の部分におけるストレート部Ｒｃの近傍にコーティング処理が施されるのである。なお、本実施形態におけるプランジャ３２１は、リード部２１Ｒとスカート部２１Ｓでコーティング皮膜２１Ｃの厚さが異なっている。しかし、リード部２１Ｒとスカート部２１Ｓでコーティング皮膜２１Ｃの厚さが等しいとしても良い。

【0039】

本プランジャ３２１の特徴は、リング部Ｒｂよりも上側の部分ではストレート部Ｒｃの近傍にのみコーティング処理が施される点にある。具体的に説明すると、リング部Ｒｂよりも上側の部分ではストレート部Ｒｃの近傍であって該ストレート部Ｒｃに沿うようにコーティング処理が施されている。本プランジャ３２１では、ストレート部Ｒｃの右側に該ストレート部Ｒｃに沿ってコーティング処理が施されているが、ストレート部Ｒｃの左側若しくは両側にコーティング処理が施されていても良い。そして、リード部２１Ｒの外径Ｄ１は、コーティング皮膜２１Ｃが形成されている部分を除き、従前のプランジャ２１０の寸法と同じとなっている（図６参照）。従って、プランジャ３２１のリード部２１Ｒとプランジャバレル２２のクリアランス（隙間）Ｓ１は、一部分を除いて変わらない。また、コーティング処理が施された後のスカート部２１Ｓの外径Ｄ２も、コーティング皮膜２１Ｃの厚さｃ２を考慮すれば、従前のプランジャ２１０の寸法と同じとなっている（図６参照）。従って、プランジャ３２１のスカート部２１Ｓとプランジャバレル２２のクリアランス（隙間）Ｓ２も、従前と一切変わらない。以上より、本プランジャ３２１では、以下の数式が成り立つ。
数式：ｄ１＝ｄ２
数式：ｃ１＜ｃ２
数式：Ｄ１＝ｄ１
数式：Ｄ２＝２ｃ２＋ｄ２

【0040】

このような構成により、本プランジャ３２１は、リング部Ｒｂよりも下側にのみコーティング処理を施した仕様（従前のプランジャ２１０：図６参照）に対して変更点が少なく、信頼性を確保することが可能となる。

【0041】

次に、第四実施形態に係るプランジャ２１（以降「プランジャ４２１」とする）について詳細に説明する。

【0042】

図５は、第四実施形態に係るプランジャ４２１を示す図である。図５（ａ）は、プランジャ４２１を示す模式図であり、図５（ｂ）は、プランジャ４２１のリードＲの近傍を示す斜視図である。

【0043】

プランジャ４２１は、上述したプランジャ１２１・２２１・３２１とほぼ同様である。ここでは、プランジャ３２１と異なる点について説明する。

【0044】

本プランジャ４２１の特徴は、ストレート部Ｒｃの側壁面とプランジャ４２１の外周面によって構成される角部Ｅに面取加工が施される点にある。本プランジャ４２１では、互いに対向する側壁面とプランジャ４２１の外周面によって構成される二つの角部Ｅに面取加工が施されているが、更にスロープ溝Ｒａの側壁面とプランジャ４２１の外周面によって構成される角部に面取加工が施されていても良い。

【0045】

このような構成により、本プランジャ４２１は、油膜切れが起こりやすい角部の接触圧力を低減できるので、耐久性を更に向上させることが可能となる。

【符号の説明】

【0046】

１ 燃料噴射ポンプ
２１ プランジャ
１２１ プランジャ
２１Ｒ リード部
２１Ｓ スカート部
２１Ｃ コーティング皮膜
Ｒ リード
Ｒａ スロープ溝
Ｒｂ リング部
Ｒｃ ストレート部
ｄ１ リード部の外径
ｄ２ スカート部の外径
Ｄ１ コーティング処理が施された後のリード部の外径
Ｄ２ コーティング処理が施された後のスカート部の外径
Ｓ１ リード部とプランジャバレルのクリアランス
Ｓ２ スカート部とプランジャバレルのクリアランス
Ｌ 中心軸

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】