(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
前記緩衝部材は、少なくとも一部が、前記シール部材のシール部の端部と前記軸受の内周面における前記緩衝部材を臨む側の端部とを結ぶ直線に触れる高さに形成されていることを特徴とする請求項1から3までのいずれか一項に記載の燃料供給ポンプ。
【背景技術】
【0002】
ディーゼルエンジン等の内燃機関に燃料を供給する装置として、蓄圧式燃料供給装置(コモンレールシステム)が知られている。コモンレールシステムは、複数のインジェクタが接続されるとともに加圧された燃料を貯留するコモンレールと、このコモンレールに加圧した燃料を供給する燃料供給ポンプとを備えている。燃料供給ポンプは、コモンレールに向けて燃料を供給することでコモンレール内の燃料を高圧に維持し、エンジンの各気筒に取り付けたインジェクタから各気筒内へ高圧の燃料を噴射することができる。
燃料供給ポンプは、フランジを介してエンジンに取り付けられており、エンジンの駆動軸からの駆動力がフランジに挿入されたカムシャフト(回転軸)に伝達される。カムシャフトが回転すると、カムがプランジャを上下方向(軸線方向)に往復運動させ、プランジャの一端によって燃料が加圧される。
【0003】
燃料供給ポンプには、フランジの内周面とカムシャフトの周面との間をシールするシール部材が設けられている。シール部材は、燃料供給ポンプ内の燃料がエンジン側に漏れることを防止するとともに、エンジンの種々のパーツを潤滑するための潤滑油が燃料供給ポンプ内に浸入することを防止している(例えば、特許文献1参照)。
図4に示すように、燃料供給ポンプ300のフランジ400とカムシャフト500との間において、ポンプ内部側には軸受510が設けられており、エンジン側にはシール部材700が設けられている。ポンプ駆動時において、ポンプ内部の加圧された燃料は、カムシャフト500と軸受510との間を流れることで両部材の潤滑油として機能している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかし、
図4に示すような構造の燃料供給ポンプ300においては、フランジ400内に収容されているカムシャフト500の外径は軸線方向に沿って同じである。そのため、ポンプ内部側から流出する加圧された燃料は、カムシャフト500の周面に沿って流れ方向を変えることなく、シール部材700のシール部710に直接当たる(燃料の流れを矢印にて記載)。これにより、カムシャフト500とシール部材700のシール部710との間に、潤滑に必要な量以上の燃料が浸入してシール機能が低下し、エンジン側の潤滑油と混ざってしまうおそれがある。
【0006】
そこで、本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、カムシャフトと軸受との間でポンプ内部側から流出してくる加圧された燃料が、直接シール部材に当たることを抑制することができる燃料供給ポンプを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記目的を達成するために、本発明は、燃料を加圧してコモンレールに供給する燃料供給ポンプであって、エンジンからの駆動力により回転する回転軸と、前記回転軸の周面に設けられ、前記ポンプ内部と前記エンジン側との密封を図るシール部材と、前記シール部材に対して前記エンジンとは反対側に設けられ、前記回転軸を回転自在に支える軸受と、前記シール部材と前記軸受との間で、前記回転軸の周面に設けられ、前記回転軸に設けた際に前記回転軸の周面から径方向外側に突出する緩衝部材と、を備えることを特徴とする。
【0008】
また、前記回転軸の周面に溝が形成されており、該溝に前記緩衝部材が設けられていることが好ましい。
【0009】
また、前記溝は、前記回転軸の軸心を中心とする環状に形成されていることが好ましい。
【0010】
また、前記緩衝部材は、少なくとも一部が、前記シール部材のシール部の端部と前記軸受の内周面における前記緩衝部材を臨む側の端部とを結ぶ直線に触れる高さに形成されていることが好ましい。
【0011】
また、前記緩衝部材は、弾性を有する材料から形成されていることが好ましい。
【0012】
また、前記緩衝部材は、ゴムから形成されていることが好ましい。
【0013】
また、前記緩衝部材は、金属材料から形成されていることが好ましい。
【発明の効果】
【0014】
本発明によれば、カムシャフトと軸受との間でポンプ内部側から流出してくる加圧された燃料が、直接シール部材に当たることを抑制できる。
【発明を実施するための形態】
【0016】
本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下に示す実施の形態は一つの例示であり、本発明の範囲において、種々の形態をとり得る。
【0017】
<燃料供給ポンプ>
図1は、燃料供給ポンプ100の一部を断面視した斜視図である。
図2は、
図1に示した燃料供給ポンプ100の、エンジン側のフランジ4及びカムシャフト5の一部を拡大して示す断面図である。
図3(a)及び
図3(b)は、カムシャフト5に設けられる緩衝部材6の高さについて説明する概略図である。
燃料供給ポンプ100は、燃料タンク(図示略)から燃料加圧室101内に供給された燃料をプランジャ9の運動によって加圧し、燃料吐出弁13を介してコモンレールに送るものであり、車両、特に小型車又は商用車に用いられる。コモンレールに送られた高圧の燃料は、インジェクタに所定量ずつ分配される。
図1に示す燃料供給ポンプ100は、プランジャ9が1本のポンプであるが、本発明においては、プランジャ9の数量を限定する必要はなく、複数の加圧室及び複数のプランジャ9が並列に配置された、いわゆる列型のポンプであってもよい。
燃料供給ポンプ100は、燃料タンクから燃料を汲み上げるフィードポンプ1と、フィードポンプ1から送られてくる燃料を加圧し、加圧された状態の燃料をコモンレールに送るポンプ本体部2と、燃料加圧室101に送る燃料の流量を調整する調量弁(図示略)等を備えている。
【0018】
[フィードポンプ及び調量弁]
フィードポンプ1は、燃料タンク内に貯留されている燃料を汲み上げて、調量弁に送るものである。フィードポンプ1は、駆動ギアと従動ギアとを有するギアポンプである。フィードポンプ1が駆動することにより、燃料タンクから燃料が吸い上げられ、調量弁に送られる。
調量弁は、フィードポンプ1から送られてきた燃料をポンプ本体部2の燃料加圧室101に送る際に、その流量を調整する。調量弁を設けることにより、調量弁がインジェクタの噴射量に応じて燃料の流量を調整し、燃料を燃料加圧室101に送ることができる。
【0019】
[ポンプ本体部]
図1に示すように、ポンプ本体部2は、主としてハウジング3と、フランジ4と、カムシャフト5と、緩衝部材6と、シール部材7と、タペット装置8と、プランジャ9と、シリンダヘッド10と、スプリング11と、燃料吸入弁12と、燃料吐出弁13と、を備えている。
【0020】
(ハウジング)
ハウジング3は、フランジ4、カムシャフト5、タペット装置8、プランジャ9、シリンダヘッド10、スプリング11、燃料吸入弁12及び燃料吐出弁13の各機構を収容するものである。
図1に示すように、ハウジング3には、カムシャフト5を収容する第1の収容空間31と、タペット装置8及びシリンダヘッド10を収容する第2の収容空間32とが形成されている。
第1の収容空間31は、カムシャフト5の軸線方向に延びるように形成された空間であり、カムシャフト5が挿入される。第1の収容空間31は、ハウジング3におけるフィードポンプ1が取り付けられている面から、この面に対向する面に向けて貫通するように形成されている。第1の収容空間31は、カムシャフト5のフィードポンプ1が取り付けられている側の軸部51を、軸受54を介して回転自在に支持し、かつカム部52を収容する。第1の収容空間31の、フィードポンプ1が取り付けられている面に対向する面には、フランジ4が取り付けられる。
第2の収容空間32は、プランジャ9の軸線方向に延び、円柱状に形成されている。第1の収容空間31及び第2の収容空間32は、互いに延びる方向がほぼ直交するように形成されている。第2の収容空間32は、一方が第1の収容空間31に連通しており、他方が第1の収容空間31とは異なる面に向けて貫通している。
【0021】
(フランジ)
図1に示すように、フランジ4は、カムシャフト5の、カム部52に対して軸部51とは反対側(エンジン側)の軸部53を回転自在に支持するものであり、ハウジング3の、フィードポンプ1が取り付けられていない側(エンジン側)に取り付けられている。また、フランジ4は、燃料供給ポンプ100とは反対側において、エンジン(図示せず)に隣接している。
図2に示すように、フランジ4の内部には、カムシャフト5が挿入される軸孔41が形成されている。具体的には、
図2に示すように、軸孔41は、カムシャフト5の軸部53を、軸受55を介して支持する第1の孔部42と、第1の孔部42に同心でかつ第1の孔部42よりも径が大きい第2の孔部43とを有している。第2の孔部43において、緩衝部材6及びシール部材7が、カムシャフト5の軸部53に同心に配置されている。
【0022】
(カムシャフト)
図1に示すように、カムシャフト5は、エンジンの駆動軸に連結機構(図示せず)を介して連結されており、駆動軸からの駆動力によって自身が回転し、タペット装置8を介してプランジャ9を往復直線運動させる回転軸である。
図1に示すように、カムシャフト5は、フィードポンプ1側から順に、軸線回りに回転する軸部51、カム部52、及び軸部53を備えている。軸部51,53は、円柱状に形成され、エンジンからの駆動力によって回転する。具体的には、カムシャフト5は、軸部51において軸受54を介してハウジング3に回転自在に支持されていて、軸部53において軸受55を介してフランジ4に回転自在に支持されている。
軸受54は、ハウジング3の第1の収容空間31において、カムシャフト5の軸部51に同心に設けられている。軸受55は、フランジ4の第1の孔部41において、カムシャフト5の軸部53に同心に設けられている。各軸受54,55は、軸部51,53の周面との間に油膜が形成されるようにカムシャフト5上に設けられている。
【0023】
図2に示すように、カムシャフト5の、第2の孔部43に収容されている軸部53の周面には、軸部53の軸心を中心とする環状の溝56が形成されている。環状の溝56は、軸受55とシール部材7との間で、軸受55及びシール部材7の双方から所定の間隔をおいた位置において軸部53の周面に形成されている。この溝56には、緩衝部材6の一部が嵌め込まれている。
カム部52は、1つ又は複数のカム山を有し、軸部51,53に固定されており、軸部51,53の回転とともに軸部51,53の軸線回りに回転する。カム部52における軸線方向の両端面は、軸線に対して直交する方向に延在する平面上の端面である。
カムシャフト5は、カム部52が第2の収容空間32の下方に位置するように、第1の収容空間31内に配置されている。
なお、カム部52は、軸部51,53と一体に形成されていてもよい。
【0024】
(緩衝部材)
図2に示すように、緩衝部材6は、カムシャフト5の軸部53の周面と軸受55との間のわずかな隙間から流出する加圧された燃料がシール部材7に直接衝突することを防止するものである。緩衝部材6は、弾性を有する材料として、例えば、ゴムから形成されている。緩衝部材6は、周方向に端部を持たずに無端状、つまり軸線に対する横断面が円形状(リング状)に形成されている。また、
図3(a)に示すように、緩衝部材6の軸線に沿った断面形状は、矩形状に形成されている。
緩衝部材6は、カムシャフト5の軸部53に形成された溝56に着脱自在に嵌め込まれている。緩衝部材6は、フランジ4の第2の孔部43内において、軸線方向において軸受55とシール部材7との間でカムシャフト5の軸部53に同心に設けられている。
【0025】
緩衝部材6は、溝56に取り付けられた状態において、溝56が形成されていないカムシャフト5の軸部53の周面から、カムシャフト5の径方向外側に突出している。すなわち、緩衝部材6の肉厚は、溝56の深さよりも大きくなるように形成されている。
緩衝部材6における軸線方向の両端面は、当該軸線に対して直交する方向に延在する平面状の端面である。この端面のうち、軸受55側(ポンプ内部側)を向く端面に、ポンプ内部側から軸部53と軸受55との間を通って流出してきた高圧の燃料が衝突するようになっている。
即ち、緩衝部材6は、ポンプ内部側から流出してきた燃料の流れを径方向外側に変向して緩衝部材6を迂回させ、シール部材7に到達する前に加圧された燃料の勢い(圧力波)を減じさせるダンパーとしての機能を発揮する(矢印で示す)。
【0026】
図3(a)に示すように、緩衝部材6は、少なくとも一部が、シール部材7のシール部71の端部71aと軸受55の内周面における緩衝部材6を臨む側の端部55aとを結ぶ仮想直線Vに触れる高さに形成されている。具体的には、緩衝部材6が、カムシャフト5の軸線方向において仮想直線Vを遮る位置に配置されている。
【0027】
(シール部材)
シール部材7は、例えば、エラストマ製であり、
図2に示すように、フランジ4の第2の孔部43の内周面44とカムシャフト5の軸部53の周面との間をシールして、ポンプ内部とエンジン側との密封を図るものである。
ここで、「密封を図る」とは、燃料供給ポンプ100内部において加圧された燃料がエンジン側に流出するのを防ぐとともに、エンジン内部の潤滑油がポンプ内部に浸入することを防ぐことをいう。したがって、シール部材7は、フランジ4とカムシャフト5の軸部53との間をシールして、燃料供給ポンプ100内における潤滑油として機能する燃料が燃料供給ポンプ100外部へ漏出することを防止するとともに、エンジンの各構成要素の潤滑油が、燃料供給ポンプ100内へ漏出することを防止する機能を発揮する。つまり、シール部材7により、燃料供給ポンプ100内の燃料とエンジン内の潤滑油との混合が防止されている。さらに、シール部材7は、カムシャフト5とシール部材7との摺動面の潤滑のために、潤滑油がエンジン側に漏出しない程度に潤滑油の量を調整しつつ、潤滑油をカムシャフト5とシール部材7との摺動面に供給することを許容している。
【0028】
シール部材7は、フランジ4とカムシャフト5との間に設けられている。具体的には、シール部材7は、フランジ4の内周面44と、カムシャフト5の軸部53の、第2の孔部43における周面との間に、カムシャフト5が摺動可能であるように、カムシャフト5の軸部53に同心に設けられている。シール部材7は、第2の孔部43において、緩衝部材6に対して軸受55とは反対側に、つまり、エンジン側に設けられている。
シール部材7は、カムシャフト5に摺動自在に接するシール部71と、フランジ4の内周面44に接してシール部材7をフランジ4の第2の孔部43に取り付ける嵌合部72と、シール部71及び嵌合部72を連結する連結部73とを有している。シール部71及び嵌合部72は連結部73からカムシャフト5の軸線方向に沿って軸受55(ポンプ内部)に向かって延在している。
シール部71は、緩衝部材6を臨む先端側で、
図3(a)に示すように、径方向外側に端部71aを有している。換言すると、端部71aは、シール部71の軸線方向において緩衝部材6側に位置するとともに、径方向において嵌合部72側に位置する周縁部である。
シール部71の径方向外側の周面には、カムシャフト5に対する緊締力を付与するスプリング74が上記のシール部71に接するようにして設けられている。
シール部71とカムシャフト5の軸部53との間には油膜が形成される。
【0029】
(タペット装置)
タペット装置8は、カム部52の回転運動をプランジャ9の往復直線運動に変換するものであり、
図1に示すように、プランジャ9とカム部52との間に介在し、第2の収容空間32内に配置されている。タペット装置8は、ローラ81とタペット本体部82とから構成されている。タペット本体部82は、ローラ81を摺動保持するローラ保持部と第2の収容空間32の内周面と摺動する円筒部とを備えている。
【0030】
(プランジャ)
プランジャ9は、シリンダヘッド10内の燃料加圧室101の一部を構成し、シリンダヘッド10に形成された空間102に摺動自在に保持されている。この空間102は、シリンダヘッド10の上方と側方に開口している。プランジャ9は、ハウジング3内でのタペット装置8の往復直線運動とともに往復直線運動し、燃料加圧室101内の燃料に高い圧力をかけるものである。プランジャ9の上端部は、燃料加圧室101の壁面の一部を構成し、その下端部は、スプリング11のスプリングシート110に係止されている。このスプリングシート110との係止により、プランジャ9はタペット装置8側に引き下げられる。
【0031】
(シリンダヘッド)
シリンダヘッド10は、その一部がハウジング3の第2の収容空間32内に収容されている。この被収容部103内に形成された空間102内にプランジャ9が挿入されている。プランジャ9は、空間102内でその軸線方向に沿って摺動自在である。この空間102は、プランジャ9及び燃料吸入弁12とともに燃料に高い圧力をかけるための燃料加圧室101を形成している。
燃料加圧室101は、燃料吸入弁12を介して取り込んだ燃料をプランジャ9が高速で往復直線運動することにより、効率的に加圧することができるようになっている。プランジャ9の往復直線運動によって加圧された燃料は、燃料吐出弁13を介してコモンレールに圧送される。
【0032】
(スプリング)
スプリング11は、自身の弾性から生まれる付勢力によりプランジャ9を下方に付勢する。スプリング11は、ハウジング3の第2の収容空間32内に配置されており、一端がシリンダヘッド10に当接し、他端がスプリングシート110に接続されている。
【0033】
(燃料吸入弁)
燃料吸入弁12は、調量弁を介して送られてくる燃料を燃料加圧室101に供給するための弁であり、シリンダヘッド10の空間102における上方の開口部近傍に配置されている。
【0034】
(燃料吐出弁)
燃料吐出弁13は、加圧された燃料をコモンレールに送るための弁であり、シリンダヘッド10の空間102における側方の開口部付近に配置されている。
【0035】
<作用、効果>
以上のような構成を有する燃料供給ポンプ100によれば、緩衝部材6が、シール部材7と軸受55との間で、カムシャフト5の軸部53に、その周面から径方向外側に突出して設けられている。これにより、燃料供給ポンプ100の駆動時に、カムシャフト5の軸部53と軸受55との間から、軸線方向にカムシャフト5の周面に沿って流出してきた高圧の燃料が、直接シール部材7に当たることを抑制することができる。つまり、流出してきた高圧の燃料は、シール部材7に到達する前に、緩衝部材6の軸受55を臨む端面に当たり、その勢いを減じられる。これにより、燃料がシール部材7からエンジン側に流出、または、エンジンの潤滑油がシール部材7からポンプ内部に流入して、燃料と潤滑油とが混ざることを効果的に抑制することができる。
【0036】
また、緩衝部材6が、カムシャフト5の軸部53に形成されている溝56に嵌め込まれているので、緩衝部材6に加圧された燃料が当たったとしても、緩衝部材6は、カムシャフト5の軸線方向において常に初期位置を維持することができる。これにより、緩衝部材6は、加圧された燃料の勢いを減じるという役割をより効果的に果たすことができる。
また、緩衝部材6は、弾性を有するゴムから形成されているので、加圧された燃料の勢い(圧力波)を軽減するダンパーとしての機能を発揮することができる。
【0037】
さらに、
図3(a)に示すように、緩衝部材6は、シール部材7のシール部71の緩衝部材6を臨む側における端部71aと、軸受55の緩衝部材6を臨む側で軸部53に隣接する、径方向内側の周縁部としての端部55aとの間を結んだ仮想直線Vを遮るように設けられている。
これにより、ポンプ内部側からの加圧された燃料が、端部55aからどの方向に向けて吐出されたとしても、燃料が直接シール部材7、特にシール部71に当たることをより効果的に回避することができ、エンジン側への燃料の漏出をより効果的に抑制することができる。
【0038】
なお、
図3(b)に示すように、仮に、緩衝部材6が、仮想直線Vを遮らない構成の場合には、ポンプ内部から流出した高圧の燃料が、緩衝部材6の外周面と仮想直線Vとの間を抜けて、まっすぐに飛散し、燃料の勢いが減じられることなくシール部71に直接当たる。その結果、シール部71の捲れ、振動等により、シール部71の機能が低下し、エンジン側から潤滑油が流入して燃料と混ざってしまうおそれがある。
【0039】
<その他>
なお、本発明は上記の実施の形態に限られるものではなく、緩衝部材6は、周方向に2つの端部を持つ断面が略C形状に形成されていてもよい。
また、第2の孔部43に位置する軸部53の周面を、第1の孔部42に位置する軸部53の周面よりも径方向内側に位置するようにして、カムシャフト5に段部を形成してもよい。つまり、第2の孔部43における軸部53の外径を、第1の孔部42における軸部53の外径よりも小さくしてもよい。このとき、シール部材7のシール部71の端部71aは、カムシャフト5に形成される段部の高さの範囲内に位置するように構成する。これにより、ポンプ内部側からの加圧された燃料が、直接シール部71に当たることを回避することができる。また、カムシャフト5の加工の手間が増えるものの、緩衝部材6をカムシャフト5に設ける必要がなくなる。
また、ポンプ内部からエンジンへの燃料の流出を防ぐシール部材とエンジンからポンプ内部への潤滑油の流入を防ぐシール部材をそれぞれ設け、各シール部材に対応する緩衝部材6を設けてもよい。
また、緩衝部材6は、ゴムだけでなく、金属材料で形成されていてもよい。金属材料は、ゴムほどのダンパー効果は発揮できないものの、剛性が高いため、耐久性の高い緩衝部材6を形成することができ、交換サイクルを延ばすことができる。
また、緩衝部材6の軸線に沿った断面形状は、矩形状に限定されず、例えば円形状や三角形状、その他種々の形状が可能である。
また、シール部材7は、シール部材7に要求されるシール機能を発揮すればその断面形状は限定されない。また、シール部材7は、スプリング74で緊締力を付与するタイプのものに限定されない。