ポンプ用タペット

【課題】ポンプ用タペット２１の軽量化に貢献できる回り止めピン２４の構造を持ったポンプ用タペット２１を提供する
【解決手段】回り止めピン２４を、例えば、鋼板の曲げ加工により、中空構造として軽量化した。これにより、ポンプ用タペット２１の往復運動速度を高速化できると共に、燃料圧縮ストローク量の増加や燃料圧縮回数増加による燃料高圧化が可能となるので、直噴エンジンの燃料効率向上に貢献できる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ポンプ用タペットに関するものであり、特に、ころ軸受を備えるポンプ用タペットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車の直噴エンジンでは、シリンダー内に高圧の燃料を噴射するために高圧燃料ポンプが使用される。高圧燃料ポンプは、カム等により駆動され、カムによる回転力をポンププランジャー（ピストン）の往復運動へ効率よく伝達するために、ポンププランジャーとカムとの間にポンプ用タペットが用いられる。
【０００３】
ポンプ用タペットを備える高圧ポンプに関する技術として、ＤＥ１０２００５０４７２３４Ａ１（特許文献１）に開示されたものがある。図１９は、特許文献１の高圧ポンプの一部を示す断面図である。
【０００４】
この特許文献１に示す高圧ポンプは、図１９中の矢印Ａの方向に回転運動を行なうカムシャフト１と、このカムシャフトの外径側に設けられたカム２と、このカム２と当接し、カムシャフト１の回転運動を往復直線運動としてポンププランジャー３（以下、単に「プランジャー」という）に伝達すると共に往復直線運動を行なうタペット４と、タペット４に当接して往復直線運動を行なう棒状部材としてのプランジャー３と、プランジャー３の往復直線運動に応じて燃料を送り込み高圧化させる高圧室（図示せず）と、タペット４と当接し、プランジャー３を内方側に配置するようにして設けられたバネ５と、タペット４、プランジャー３およびバネ５を収容するハウジング６とを備えている。
【０００５】
タペット４、プランジャー３およびバネ５は、ハウジング６に設けられたガイド穴７内に収容されるようにして配置される。タペット４は、ガイド穴７の内径面で、図１７中の上下方向、すなわち、図１９中の矢印XVIIの方向またはその逆の方向に案内される。
【０００６】
上記のように、タペット４は、ガイド穴７に入りカム２によって往復運動するが、ガイド穴７内でタペット４が周方向に回転しないようにタペット４の外径部に回り止めピン９ａが取り付けられている。
【０００７】
回り止めピン９ａは、タペット４のガイド穴７への収容時に、ガイド穴７の内径面に設けた凹溝７ａに収容され、これにより、ガイド穴７内におけるタペット４の周方向への回転を防止している。
【０００８】
例えば、特許文献１や特許文献２に開示された回り止めピン９ａは、例えば、図２０に示すように、円柱形をしており、ケース９の周壁に形成した取付け孔９ｂに圧入固定されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】ＤＥ１０２００５０４７２３４Ａ１（Ｆｉｇ．７）
【特許文献２】特許第３８２３８１９号公報（図２、図４）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、近年、直噴エンジンの燃焼効率向上（燃費向上）のために燃料をより高圧化（による微細化）する方向に進んでおり、燃料ポンプにおいては高圧化のために燃料圧縮のストローク量増加（＝カムのリフト量アップ）や燃料圧縮回数増加（＝カムリフト回数増加）が要求される。カムリフト量アップやカムリフト回数が増加するとポンプ用タペットは、より高速で往復運動するため、ポンプ用タペットに働く慣性力が大きくなり、追従性が悪くなってジャンピングなどの問題が発生する恐れがある。追従性を向上させるためにはポンプ用タペットを軽量化し、慣性力を小さく抑える必要がある。
【００１１】
そこで、この発明の課題は、タペットの軽量化に貢献できる回り止めピン構造を持ったポンプ用タペットを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記の課題を解決するために、この発明は、シャフトおよびころ軸受を収容するケースの外面に、ハウジングのガイド穴の内径面に形成した凹溝に収容される回り止めピンを備え、この回り止めピンの取付け孔を前記ケースの周壁に設けたポンプ用タペットにおいて、回り止めピンを中空構造にすることにより、軽量化を図ったものである。
【００１３】
回り止めピンは、例えば、鋼板を曲げ加工することによって中空構造にしている。
【００１４】
回り止めピンは、ガイド穴の内径面に形成した凹溝に収容される半円筒部と、ケースの取付け孔に圧入される取付け脚部とからなり、取付け脚部の先端に、カエリを設けてもよい。カエリを設けることで、より確実に回り止めピンの抜けを防止することができる。
【００１５】
さらに、回り止めピンの外周面にクラウニング加工を施してもよい。ポンプ用タペットがガイド穴内で傾くと、回り止めピンもガイド穴の溝に対して傾くため、回り止めピンの端部（角部）がガイド穴の凹溝と接触し、ガイド穴溝を摩耗させる懸念がある。このため、回り止めピンの外周面にクラウニングを設けることにより、ポンプ用タペットが傾いた際にも、ガイド穴の凹溝と回り止めの端部（角部）が接触することを抑制し、ガイド穴溝の摩耗を防止することができる。
【００１６】
クラウニングは、プレス加工時に同時に設けてもよいし、機械加工等の後加工で設けてもよい。
【発明の効果】
【００１７】
この発明は、以上のように、回り止めピンを中空構造にして軽量化しているので、ポンプ用タペットの往復運動速度を高速化できると共に、燃料圧縮ストローク量の増加や燃料圧縮回数増加による燃料高圧化（微細化）が可能となるため、直噴エンジンの燃料効率向上に貢献できる（燃費の向上につながる）。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】この発明の一実施形態に係るタペットを含む高圧ポンプの一部を示す断面図である。
【図２】図１に示す高圧ポンプに含まれるタペットの縦断正面図である。
【図３】図１に示す高圧ポンプに含まれるタペットの縦断側面図である。
【図４】図２および図３に示すタペットの斜視図である。
【図５】図４に示すタペットを、図４中の矢印Vの方向から見た図である。
【図６】図４に示すタペットを、図４中の矢印VIの方向から見た図である。
【図７】図４に示すタペットを、図４中の矢印VIIの方向から見た図である。
【図８】図４に示すタペットを、図４中の矢印VIIIの方向から見た横断面図である。
【図９】回り止めピンの一例を示す拡大縦断横断面図である。
【図１０】回り止めピンの他の例を示す拡大縦断横断面図である。
【図１１】この発明のタペットのガイド穴との関係を示す部分縦断側面図である。
【図１２】回り止めピンの他の例とガイド穴のガイド溝との関係を示す部分縦断側面図である。
【図１３】回り止めピンの他の例とガイド穴のガイド溝との関係を示す部分縦断側面図である。
【図１４】図２に示すタペットのXIVで示す部分の拡大図である。
【図１５】図２に示すタペットに含まれるころ軸受の一部を、図１４中の矢印XVの方向から見た図である。
【図１６】図２に示すタペットに含まれるころ軸受の一部の断面図であり、図９中のXVI−XVIで切断した断面図である。
【図１７】この発明に係るタペットの他の実施形態を示す縦断正面図である。
【図１８】この発明に係るタペットの他の実施形態を示す縦断側面図である。
【図１９】従来のタペットを含む高圧ポンプの一部を示す断面図である。
【図２０】従来の回り止めピンとタペットの取付け孔との関係を示す拡大斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
この発明の一実施形態に係るタペットを備える高圧ポンプ１１は、カム１２ａがその外径側に設けられており、図１中の矢印Ａの方向に回転運動を行なうカムシャフト１２と、カム１２ａと当接し、カムシャフト１２の回転運動を往復直線運動としてポンププランジャー１３（以下、単に「プランジャー」という）に伝達すると共に往復直線運動を行なうタペット２１と、タペット２１に当接して往復直線運動を行なう棒状部材としてのプランジャー１３と、プランジャー１３の往復直線運動に応じて燃料を送り込み高圧化させる高圧室（図示省略）と、タペット２１と当接し、プランジャー１３を内方側に配置するようにして設けられたバネ１４と、タペット２１、プランジャー１３およびバネ１４を収容するハウジング１５とを備えている。
【００２０】
タペット２１、プランジャー１３およびバネ１４は、ハウジング１５に設けられたガイド穴１６内に収容されるようにして配置される。タペット２１は、ガイド穴１６の内径面１６ａで、図１中の上下方向、すなわち、図１中の矢印Ｉの方向またはその逆の方向に案内される。
【００２１】
カムシャフト１２とタペット２１とは、カム１２ａの外径面１２ｂと、タペット２１に含まれるころ軸受３１の外輪３２の外径面３２ａとが当接するように配置される。プランジャー１３の一方端部１３ａは、タペット２１に含まれるケース２３に設けられた中間底２３ｃと当接するように配置される。バネ１４は、その一方端部が中間底２３ｃの下方側に設けられたバネ座１７と当接するように配置される。
【００２２】
バネ１４は下方向、すなわち、図１中の矢印Ｉで示す方向と逆の方向に弾性力を有する。タペット２１は、バネ１４の弾性力によりプランジャー１３を介して、上方向、すなわち、図１中の矢印Ｉで示す方向に付勢されている。
【００２３】
カムシャフト１２の回転運動、バネ１４の付勢、およびガイド穴１６の内径面１６ａの案内等により、タペット２１およびプランジャー１３は、上下方向、すなわち、図１中の矢印Ｉの方向またはその逆の方向に往復直線運動を行なう。ここでいう往復直線運動は、図１中の矢印Ｉの方向またはその逆の方向への運動である。カムシャフト１２が高速で回転すると、このタペット２１およびプランジャー１３の往復直線運動の速度も速くなる。
【００２４】
高圧室は、プランジャー１３の図示しない他方端部側に配置される。プランジャー１３の往復直線運動により、高圧室内に供給された燃料の高圧化を図ることができる。
【００２５】
次に、この発明の一実施形態に係るタペット２１の構成について説明する。タペット２１は、シャフト２２と、シャフト２２の外径側に配置され、シャフト２２上に回転可能に支持されたころ軸受３１と、シャフト２２およびころ軸受３１を収容するケース２３とを備える。
【００２６】
ケース２３は、円筒状の周壁２３ａと、上下方向の空間を仕切るように周壁２３ａの内径面２３ｂの途中位置に設けられた中間底２３ｃとを備える。ケース２３のうち、中間底２３ｃの部分が、プランジャー１３と当接する。周壁２３ａおよび中間底２３ｃは、所定の肉厚を有する。
【００２７】
周壁２３ａの一方端側には、図３に示すように、シャフト２２を支持する一対の支持孔２３ｄ、２３ｅが設けられている。この一対の支持孔２３ｄ、２３ｅにシャフト２２を挿入するようにして、シャフト２２を配置する。シャフト２２の外径側には、ころ軸受３１が配置される。このようにして、ケース２３は、中間底２３ｃから周壁２３ａの一方端側に向かう空間２３ｆで、シャフト２２およびころ軸受３１を収容する。
【００２８】
シャフト２２は、中空に形成され、シャフト２２の端面の外周縁部をかしめ固定することにより、前記支持孔２３ｄ、２３ｅに固定されている。符号２２ａは、かしめ部分を示している。シャフト２２を中空にすることにより、中実のシャフトを使用する場合よりも軽量化が図れる。
【００２９】
中間底２３ｃから周壁２３ａの他方端側に向かう空間２３ｇには、プランジャー１３の一部が収容される。具体的には、プランジャー１３の一方端部１３ａが中間底２３ｃの径方向の中央部分に当接するようにして配置され、プランジャー１３の一方端部１３ａが収容される。なお、バネ１４の一方端部についても、空間２３ｇ内に収容される。
【００３０】
中間底２３ｃには、その厚み方向に貫通する４つの油孔２５が設けられている（図７参照）。４つの油孔２５は、プランジャー１３の一方端部１３ａと中間底２３ｃとの当接部分を避けるようにして設けられている。この油孔２５を利用して、空間２３ｆおよび空間２３ｇ間において、タペット２１に供給される潤滑油を通油させることができる。
【００３１】
ケース２３には、図２に示すように、周壁２３ａの外径面２３ｈから内径面２３ｂまで貫通する凹部としての取付け孔２３ｉが設けられている。この取付け孔２３ｉには、その一部が外径面２３ｈから突出するように回り止めピン２４が嵌合されている。回り止めピン２４は、ガイド穴１６内に配置されたタペット２１の位置決めを行なう。すなわち、タペット２１は、ケース２３の位置決めを行なう回り止めピン２４を備える。
【００３２】
回り止めピン２４は、中空構造で、ガイド穴１６の内径面に形成した凹溝１６ｂに収容される半円筒部２４ｂと、ケース２３の取付け孔２３ｉに圧入される取付け脚部２４ａとからなり、鋼板を曲げ加工して形成している。
【００３３】
上記半円筒部２４ｂの付け根部分は、対向する取付け脚部２４ａ間の幅よりも広く鍔形状に形成され、回り止めピン２４がケース２３の取付け孔２３ｉ内に落ち込まないようにしている。
【００３４】
また、回り止めピン２４の取付け脚部２４ａは、取付け孔２３ｉに圧入されているが、より確実に回り止めピン２４の脱落を防止するために、取付け脚部２４ａの先端に図１０に示すようにカエリ２４ｃを設けることが好ましい。
【００３５】
ハウジング１５のガイド穴１６の内径面１６ａには、内径面１６ａから凹むように図１中の矢印Ｉの方向に延びる凹溝１６ｂが設けられている。タペット２１のガイド穴１６への収容時には、回り止めピン２４の突出した半円筒部２４ｂを、この凹溝１６ｂに嵌合させる。これにより、ガイド穴１６内におけるケース２３、引いてはタペット２１の周方向の位置決めを行なう。これにより、ガイド穴１６内におけるタペット２１の周方向への回転を防止している。
【００３６】
タペット２１は、回り止めピン２４がガイド穴１６の凹溝１６ｂに収容されて、上下動するが、上下動する際に、図１１に示すように、タペット２１がガイド穴１６内で傾くことがある。
【００３７】
そうすると、回り止めピン２４もガイド穴１６の凹溝１６ｂに対して傾くため、
回り止めピン２４の端部（角部）がガイド穴１６の凹溝１６と接触し、ガイド穴１６の凹溝１６ｂを摩耗させる懸念がある。
【００３８】
このため、図１２、図１３に示すように、回り止めピン２４の外周面にクラウニングを設けることにより、タペット２１が傾いた際にも、ガイド穴１６の凹溝１６ｂと回り止めの端部（角部）が接触することを抑制し、ガイド穴１６の凹溝１６ｂの摩耗を防止することができる。
【００３９】
図１２は、回り止めピン２４の外周面の中央部にストレート部を残して両端だけをクラウニング加工した例であり、図１３は、外周面の全体をクラウニング加工した例である。
【００４０】
クラウニング加工は、プレス加工時に同時に設けてもよいし、機械加工等の後加工で設けてもよい。
【００４１】
次に、タペット２１に含まれるころ軸受３１の構成について説明する。図１４は、図２中の二点鎖線のXIVで示す部分の拡大図である。図１4中の一点鎖線で、ころピッチ円３１ａを示している。図１５は、図１４に示す矢印XVの方向からころ軸受３１の一部を見た図である。図１６は、ころ軸受３１の一部を示す断面図であり、図１４中のXVI−XVI断面である。ころ軸受３１は、外輪３２と、外輪３２とシャフト２２との間に配置される複数のころ３３と、複数のころ３３を保持する保持器３４とを備える。
【００４２】
保持器３４は、一対の環状部３４ａ、３４ｂと、ころ３３を収容するポケット３４ｃを形成するように一対の環状部３４ａ、３４ｂを連結する複数の柱部３４ｄとを含む。柱部３４ｄは、軸方向、すなわち、図１５で示す断面において、紙面表裏方向に真直ぐに延びる形状である。
【００４３】
保持器３４は、ころ３３と同様に、外輪３２とシャフト２２との間に配置される。複数のころ３３は、保持器３４に設けられた各ポケット３４ｃにそれぞれ収容され、保持される。保持器３４は、外径案内、すなわち、保持器３４の外径側に配置される外輪３２の内径面３２ｂと保持器３４の外径面３４ｅとが径方向で接触するよう構成されている。また、保持器３４には、外径面３４ｅからその内方側に凹むように油溝３４ｆが設けられている。油溝３４ｆは、柱部３４ｄの中央に設けられており、周方向に延びる形状である。
【００４４】
カムシャフト１２の回転運動により、ころ軸受３１の構成部材である外輪３２およびころ３３も回転する。カムシャフト１２が高速で回転すると、ころ３３の回転も速くなる。ここで、タペット２１の構成部材であるころ軸受３１において、高速回転時におけるころ軸受３１内でのころ３３の位置を保持器３４によって安定させることができる。そうすると、ころ３３のスキューを抑制して、ころ軸受３１の横走りを防止することができる。したがって、高速回転時におけるころ軸受３１の潤滑不良、およびころ軸受３１の摩耗のおそれを少なくすることができる。すなわち、このようなポンプ用タペットは、安価に製造することができると共に、長寿命化を図ることができる。
【００４５】
また、このような高圧ポンプ１１は、高速回転時におけるころ軸受３１の潤滑不良、およびころ軸受３１の摩耗のおそれを少なくすることができるタペット２１を含むため、安価に製造することができると共に、短時間でより安定して燃料を高圧化することができる。
【００４６】
ここで、保持器３４は、外径案内であって、保持器３４の外径面３４ｅに、その表面から内方側に凹んだ油溝３４ｆが設けられているため、保持器３４と外輪３２とを接触させて、保持器３４の径方向の位置を安定させることができる。また、保持器３４の内径面３４ｇとシャフト２２の外径面２２ａの通油性を向上させると共に保持器３４の外径面３４ｅと外輪３２の内径面３２ｂとの間の潤滑性を向上させ、保持器３４と外輪３２との摩耗を抑制することができる。したがって、保持器３４、ころ３３、外輪３２およびシャフト２２の長寿命化を図ることができる。なお、油溝は、軸方向に傾きを持って延びるように設けてもよいし、湾曲して延びるように設けてもよい。また、油溝は、複数設けられていてもよい。
【００４７】
なお、保持器３４は、内径案内であって、保持器３４の内径面３４ｇに、油溝が設けられるようにしてもよい。こうすることにより、保持器３４とシャフト２２とを接触させて、保持器３４の径方向の位置を安定させることができる。また、保持器３４の外径面３４ｅと外輪３２の内径面３２ｂの通油性を向上させると共に保持器３４の内径面３４ｇとシャフト２２の外径面２２ａとの間の潤滑性を向上させ、保持器３４とシャフト２２との摩耗を抑制することができる。したがって、保持器３４、ころ３３、外輪３２およびシャフト２２の長寿命化を図ることができる。
【００４８】
ころ軸受３１に備えられる保持器３４については、樹脂製にしても良い。こうすることにより、保持器３４自体を軽量にすることができ、総じてタペット２１の重量を軽くすることができる。したがって、往復直線運動に要する力、ここでは、タペット２１の上下方向の動きに要する力を軽減することができる。また、保持器３４を樹脂製とすると、射出成形等により製造することが可能であるため、大量生産が容易となり、安価に製造することができる。保持器３４の材質としては、例えば、ナイロン６６やナイロン４６、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）やポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）等が挙げられる。なお、必要に応じて、樹脂に炭素繊維やガラス繊維、カーボンブラック等を充填することにしてもよい。
【００４９】
なお、図１５において、ポケット３４ｃに収容されたころ３３の転動面３３ａと柱部３４ｄの側壁面３４ｈとのすき間の寸法については、理解を容易にする観点から、誇張して大きく図示している。
【００５０】
なお、前記したタペットを構成するころおよびシャフトは、鋼製部材、例えば、ＳＵＪ２やＳＣＭ４２０（いずれもＪＩＳ規格）等を鍛造、切削等することにより製造される。
【００５１】
ここで、前記の実施の形態においては、回り止めピンを嵌合する取付け孔２３ｉは、ケース２３の内径面から外径面まで貫通する取付け孔とすることとしたが、これに限らず、取付け孔２３ｉは、ケース２３の内径面から外径面まで貫通していなくともよい。
【００５２】
なお、前記の実施の形態においては、保持器は、一対の環状部と、複数の柱部とを含むこととしたが、これに限らず、一体型ではなく複数の部材に分割されており、ころの間に配置される間座型の保持器であってもよい。
【００５３】
また、前記の実施の形態において、柱部は、軸方向に真直ぐに延びる形状としたが、これに限らず、柱部が径方向に折曲げられていてもよく、例えば、Ｖ型保持器やＭ型保持器のような形状であってもよい。さらに、柱部の側壁面に、ころの径方向の脱落を防止するころ止め部を設けることとしてもよい。
【００５４】
なお、前記の実施の形態においては、ころ軸受は、複数のころを保持する保持器を備える構成としたが、これに限らず、ころ軸受が保持器を備えない構成、すなわち、総ころ形式のころ軸受についても適用される。
【００５５】
以上の実施形態は、シャフト２２の外径側にころ軸受３１を設けたタペット２１であるが、図１７及び図１８に示す実施形態は、転動体を省略し、シャフト２２の外径側に外輪３２ａを回転可能に直接設けたタペット２１の例であり、前記の実施形態と共通する部分は同一符号を付して説明を省略する。
【００５６】
以上、図面を参照してこの発明の実施形態を説明したが、この発明は、図示した実施形態のものに限定されない。図示した実施形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
この発明に係るタペットは、自動車等のエンジンに燃料を供給する高圧ポンプに含まれ、自動車用部品として、有効に利用される。
【符号の説明】
【００５８】
１１高圧ポンプ
１２カムシャフト
１２ａカム
１３プランジャー
１３ａ一方端部
１５ハウジング
１６ガイド穴
１６ａ内径面
１６ｂ凹溝
２１タペット
２２シャフト
２３ケース
２３ａ周壁
２３ｃ中間底
２３ｉ取付け孔
２４回り止めピン
２４ａ取付け脚部
２４ｂ半円筒部
２４ｃカエリ
３１ころ軸受
３２外輪
３３ころ

【特許請求の範囲】
【請求項１】
カムが設けられたカムシャフトの回転運動を往復直線運動としてポンププランジャーに伝達し、前記ポンププランジャーと共に、ハウジングのガイド穴内で往復直線運動を行なうポンプ用タペットであって、
シャフトと、シャフトの外径側に配置され、シャフト上に回転可能に支持されたころ軸受と、シャフトおよびころ軸受を収容するケースとを備え、前記ケースの外面に、前記ハウジングのガイド穴の内径面に形成した凹溝に収容される回り止めピンを備え、この回り止めピンの取付け孔を前記ケースの周壁に設け、前記回り止めピンを中空構造にしたことを特徴とするポンプ用タペット。
【請求項２】
前記中空構造の回り止めピンを、鋼板の曲げ加工により形成したことを特徴とする請求項１に記載のポンプ用タペット。
【請求項３】
前記回り止めピンが、中空構造で、ガイド穴の内径面に形成した凹溝に収容される半円筒部２と、ケースの取付け孔に圧入される取付け脚部とからなる請求項１または２に記載のポンプ用タペット。
【請求項４】
前記取付け脚部の先端に脱落防止用のカエリが設けられていること特徴とする請求項３に記載のポンプ用タペット。
【請求項５】
前記回り止めピンの外周面にクラウニングを設けたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のポンプ用タペット。
【請求項６】
前記請求項１〜５のいずれかに記載のポンプ用タペットを用いたことを特徴とする高圧燃料ポンプ。
【請求項７】
前記請求項６の高圧燃料ポンプを用いた自動車または二輪車。

【図１】