高圧燃料供給ポンプ
【課題】カムの回転をタペット，リテーナを介して往復動プランジャに伝達する高圧燃料供給ポンプで、プランジャに作用する径方向の力の低減を図る。
【解決手段】プランジャに取り付けられたリテーナと、リテーナに前記タペット方向へ付勢力を与える戻しばねと、プランジャの先端と、それに対面するタペットの底面との隙間が、リテーナの底面と、それに対面するタペットの底面との隙間よりも大きくし、リテーナの外径部と、それに対面するタペットの内壁との隙間よりも、リテーナの内径部と、それに対面するプランジャの周面部との隙間の方が大きくなる構成とする。これにより、ばねのたわみ変形やせん断変形に伴うプランジャの径方向の力がプランジャに伝わりにくくなる。その結果プランジャがシリンダ内壁にかじりつく故障を低減できた。
【解決手段】プランジャに取り付けられたリテーナと、リテーナに前記タペット方向へ付勢力を与える戻しばねと、プランジャの先端と、それに対面するタペットの底面との隙間が、リテーナの底面と、それに対面するタペットの底面との隙間よりも大きくし、リテーナの外径部と、それに対面するタペットの内壁との隙間よりも、リテーナの内径部と、それに対面するプランジャの周面部との隙間の方が大きくなる構成とする。これにより、ばねのたわみ変形やせん断変形に伴うプランジャの径方向の力がプランジャに伝わりにくくなる。その結果プランジャがシリンダ内壁にかじりつく故障を低減できた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は内燃機関のインジェクタに高圧燃料を供給するための高圧燃料供給ポンプにし、殊に当該ポンプのシリンダに滑合して往復動するプランジャの駆動機構に関する。
【０００２】
具体的には、カムの回転をプランジャの往復運動に変換するための駆動機構が、一面にカムの表面が当接し、他面にプランジャの下端が当接するタペットを備えており、またプランジャを上死点位置から下死点位置に向かって押し戻すばねを備え、ばねの力がリテーナを介してプランジャに伝達されるように構成されるものに関する。
【背景技術】
【０００３】
特表２００５−５１４５５７号公報や特開２００１−２９５７５４号公報などに記載された高圧燃料供給ポンプのプランジャの駆動機構はプランジャの下死点位置において、戻しばねの力がリテーナを介してプランジャをタペットの表面に押し付けるよう構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２００５−５１４５５７号公報
【特許文献２】特開２００１−２９５７５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記従来の駆動機構においては、カムの回転運動をプランジャの往復運動に変換する際に、プランジャの往復動軸線に対して交差する方向（プランジャの径方向）の力がプランジャに作用して、プランジャがシリンダに対して傾いた状態で摺動して両者がかじりつく可能性がある。プランジャの往復動軸線に対して交差する方向（プランジャの径方向）の力としては戻しばねの圧縮時に戻しばねが径方向に変形することによるもの、カムの回転力がタペットを介してプランジャやリテーナに径方向に作用することによるものが考えられる。
【０００６】
本発明の目的はプランジャの往復動軸線に対して交差する方向（プランジャの径方向）に作用する力が小さい駆動機構を備えた高圧燃料供給ポンプを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
カムの位置が最も低い状態、即ちプランジャが下死点位置にあって、ばねを受けるリテーナの底面と、それに対面するタペットの底面とが当接した状態において、プランジャのタペット側先端とそれに対面するタペットの底面との間の領域では、プランジャが戻しばねおよびカムの作用力から開放されるように、リテーナとプランジャとの係止部に軸方向および径方向の遊びを設けた。
【０００８】
好適には、係止部がプランジャのタッペト側端部周囲に形成された環状の括れ部にリテーナの内周部を係止することで形成されている。
【０００９】
好適には、係止部がプランジャの外周に固定された環状の中間子とリテーナとの間に形成され、環状の中間子の外径がリテーナの内径より小さく構成されていて、環状の中間子とリテーナは径方向にラップしており、中間子とリテーナとの係止部に軸方向および径方向の遊びを設けた。
【００１０】
好適には、リテーナの外径部が対面するタペットの筒状内壁面との間の隙間よりも、リテーナの内径部が対面するプランジャの周面部との間の隙間の方が大きく構成されている。
【００１１】
また好適には、プランジャが、シリンダと滑合する大径部とプランジャシールが装着される小径部を有する、所謂段付きプランジャで構成され、プランジャの小径部の外周に固定された環状の中間子とリテーナとの間に係止部が形成され、環状の中間子の外径がリテーナの内径より小さく構成されていて、環状の中間子とリテーナは径方向にラップしており、中間子とリテーナとの係止部に軸方向および径方向の遊びが設けられており、プランジャシールは中間子とシリンダの端部との間に位置しており、戻しばねが自然長となる前に、大径部がプランジャシールとシリンダとの間に設けられたストッパに接触するよう構成されている。
【発明の効果】
【００１２】
以上のように構成した本発明によれば、以下の効果を奏する。
【００１３】
プランジャとリテーナとの係止部においてリテーナとプランジャとが軸方向にも径方向にも離間可能であるため、戻しばねによる径方向のばね力が直接プランジャに伝達されない。これにより、プランジャとシリンダとの摺動部の面圧を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施例１から実施例４を実施するシステムの全体構成を示す。
【図２】本発明の実施例１に係る駆動機構の（吸入工程時の）断面図を示す。
【図３】本発明の実施例１に係る駆動機構の（圧縮工程時の）断面図を示す。
【図４】本発明の実施例２に係る駆動機構の（吸入工程時の）断面図を示す。
【図５】実施例１および２に係る駆動機構のＣ型形状リテーナの組み付け図を示す。
【図６】本発明の実施例３に係る駆動機構の（吸入工程時の）断面図を示す。
【図７】本発明の実施例４に係る駆動機構の（吸入工程時の）断面図を示す。
【図８】本発明の実施例５に係る駆動機構の（吸入工程時の）断面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図を参照して、本発明の実施形態について説明する。
【実施例１】
【００１６】
図１は内燃機関の燃料供給システムの全体構成を示す。当該燃料供給システムに用いられる高圧燃料供給ポンプには本発明の実施例になる駆動機構を備えた高圧燃料供給ポンプが用いられる。
【００１７】
高圧燃料供給ポンプにはポンプハウジング１が内燃機関のシリンダヘッド２０に設けた取り付け穴に挿入嵌合され、図示しないボルトによりシリンダヘッドに固定される。
【００１８】
ポンプハウジング１には、燃料吸入通路１０，加圧室１１，燃料吐出通路１２が形成されている。燃料吸入通路１０及び燃料吐出通路１２には、電磁弁５，吐出弁８が設けられており、吐出弁８は燃料の流通方向を制限する逆止弁となっている。
【００１９】
プランジャ２には駆動機構を構成するリテーナ３が取り付けられており、リテーナ３には駆動機構を構成する戻しばね４の付勢力が図１の下方向に作用している。プランジャ２は、内燃機関のカム７の回転により図１の上下方向に往復動する。具体的にはカム７に接触するローラ６Ａがカム７の軌跡に沿って上下するとローラ６Ａを支持するタペット６が同期して上下に変位する。タペット６の底面に当接するプランジャ２はシリンダ２Ａに支持されてシリンダ内を摺動し、加圧室１１の中に入ったり加圧室１１から退去したりして、加圧室１１の容積を変化させる。カム７が回転中心から最も距離の大きい位置に回転してプランジャ２が押し上げられたときプランジャは上死点を迎える。この状態からカムが回転して回転中心から最も距離が短い位置に回転するまで、戻しばね４の力でリテーナ３を介してプランジャ２はタペット６と共に図面下方へ押し下げられる。この間吸入弁を構成する弁体５０１から加圧室に燃料が吸入される。カム７が回転中心から最も距離が短い位置に回転したとき、プランジャは下死点を迎える。カム７が次の山に向かって回転するときタペット６を介してプランジャ２は戻しばね４を圧縮しながら上死点に向かって押し上げられ、このとき弁体５０１が閉弁すれば加圧室の圧力が上昇し、吐出弁８が開いて加圧燃料がコモンレール５３に供給される。かくして、プランジャ２が上下動することでポンプ動作が繰り返される。ここで、本明細書で駆動機構とは、ポンプに一体に組み込まれる少なくともリテーナ３と戻しばね４を含めた機構を指す。カム７，ローラ６Ａ，タペット６はエンジン側の駆動機構として、本明細書では区別するが、タペット６を含めてポンプ側の駆動機構と呼ぶことを妨げない。
【００２０】
電磁弁５はポンプハウジング１に保持されており、電磁コイル５００，アンカー５０３，ばね５０２が配されている。弁体５０１には、ばね５０２により閉弁する方向に付勢力がかけられている。このため、電磁コイル５００がＯＦＦ（無通電）時、弁体５０１は閉弁状態となっている。この電磁弁方式を、電磁コイルがＯＦＦの状態で閉弁状態，ＯＮの状態で開弁状態となることからノーマルクローズ方式と称する。以降では、吸入弁としてノーマルクローズ方式電磁弁を用いたシステムを前提に説明を進める。電磁コイル５００がＯＦＦ（無通電）時、弁体５０１が開弁状態となるノーマルオープン方式と称する電磁弁方式を用いたシステムを用いる場合にも本発明は実施できる。さらに、以降では弁体５０１とアンカー５０３が一体ものとして形成されるタイプについて説明を進めるが、両者が別体のタイプの電磁弁でも、同様に本発明は実施できる。
【００２１】
コモンレール５３には、インジェクタ５４，圧力センサ５６が装着されている。インジェクタ５４は、エンジンの気筒毎に１個若しくは２個設けられている。インジェクタ５４はエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）４０の信号にて気筒毎に燃料噴射量が制御される。
【００２２】
以上の構成による燃料噴射システムの動作を以下さらに詳細に説明する。
【００２３】
内燃機関のカム７の回転により、プランジャ２が図１の下方向に変位している状態を吸入工程、上方向に変位している状態を圧縮工程と称する。吸入工程では、加圧室１１の容積は増加し、その中の燃料圧力は低下する。この工程において、加圧室１１内の燃料圧力が燃料吸入通路１０の圧力よりも低くなると、弁体５０１には燃料の流体差圧による開弁方向の力が作用する。これにより、弁体５０１は、ばね５０２の付勢力に打ち勝って開弁し、燃料が加圧室内に吸入される。この状態で電磁コイル５００に通電を行えば、プランジャ２が吸入工程から圧縮工程へと移行しても、電磁コイル５００への通電状態が維持されているので、磁気吸引力が維持されて弁体５０１は依然として開弁した状態を維持する。従って、圧縮工程時においても、加圧室１１の圧力は燃料吸入通路１０とほぼ同等の低圧状態を保つため、吐出弁８を開弁することができず、加圧室１１の容積減少分の燃料は、電磁弁５を通り燃料吸入通路１０側へ戻される。なお、この工程を戻し工程と呼ぶ。
【００２４】
戻し工程において電磁コイル５００への通電を断つと、アンカー５０３に働いていた磁気吸引力が消え、弁体５０１に常時働いているばね３０２の付勢力および戻り燃料の流体差圧力により、弁体５０１は閉弁する。すると、この直後から加圧室１１内の燃料圧力は、プランジャ２の上昇と共に上昇する。これにより吐出弁８が自動的に開弁し、燃料をコモンレール５３に圧送する。
【００２５】
上記のような動作をする電磁弁５を用いれば、電磁コイル５００をＯＦＦ状態とするタイミングを調節することで、ポンプが吐出する流量を制御することができる。
【００２６】
図２は、本発明の実施例１に係る駆動機構（リテーナ周辺部材）の吸入工程時における断面を示す。図２において、２はプランジャ、２Ａはシリンダ、４は戻しばね、３はリテーナ、６はタペットをそれぞれ表している。プランジャ２は図示しないポンプハウジング１内に取り付けられたシリンダ２Ａに挿入されており、摺動部１２０にて支持されている。リテーナ３はプランジャ２の駆動機構側端部の外周に形成された括れ部２００によって構成されるプランジャ側係止部２０２に係止されており、リテーナ３のリテーナ側係止部３０４からリテーナ底面３０１までの寸法Ａが、プランジャ側係止部２０２からプランジャ先端２０１までの寸法Ｂよりも大きくなるよう設定されている。つまり、プランジャ側係止部２０２とリテーナ側係止部３０４との間に軸方向の遊びが設けられている。これにより、プランジャ先端２０１と、それに対面するタペット底面６０１との間の隙間は、リテーナ底面３０１と、それに対面するタペット底面６０２との隙間よりも大きくなる構造となっている。こうすることで、プランジャ先端２０１とタペット底面６０１の間には隙間Ａ−Ｂが形成され、戻しばね４の付勢力はリテーナ３を介して直接タペット６に作用し、タペット６は図示しないカム７に付勢されながら下降していく。結果的に、戻しばね４の付勢力はプランジャ２を経由しなくなるため、プランジャ２に作用する径方向のばね力を低減することができ、摺動部１２０の面圧を低減することができる。一方で、プランジャ２はプランジャ側係止部２０２によりリテーナ３に係止されているため、リテーナ３の下降動作に追従する。
【００２７】
図３は、本発明の実施例１に係る駆動機構（リテーナ周辺部材）の圧縮工程時における断面を示す。圧縮工程においては、プランジャ上面２０７に図示しない加圧室１１の圧力が作用するため、プランジャ２は図３の下方向に力を受け、プランジャ側係止部２０２はリテーナ３から離間する。そして、プランジャ先端２０１がタペット底面６０１に接触する。この状態でタペット６が図示しないカム７により押し上げられると、プランジャ２もこの動作に追従して上昇する。以上のように、圧縮工程ではプランジャ側係止部２０２とリテーナ側係止部３０４の遊びにより、プランジャ２とリテーナ３が離間するため、プランジャ２に作用する径方向のばね力を低減することができる。またプランジャ２の首ｒｒ部２００の外径よりもリテーナの内径の方が大きく構成されているので、プランジャ側係止部２０２とリテーナ側係止部３０４によって構成される係止部において径方向にも遊びが設けられており、リテーナ３の径方向の変位がプランジャ２に伝わりにくくなっている。
【００２８】
以上をまとめると、本実施例により、吸入工程と圧縮工程の両方で、プランジャ２に伝わる径方向のばね力を低減し、摺動部１２０の面圧を低減することができる。
【００２９】
また、高圧燃料供給ポンプは図示しないシリンダヘッド２０に複数本のボルトで締結される場合がある。この際、複数のボルトを均衡に締め付けていかないと、高圧燃料供給ポンプが傾きながら締め付けられていくことになり、プランジャ先端２０１がタペット底面６０１に付勢されていると、両者間の摩擦によりプランジャ２に径方向の力が作用し、それが残留した状態で取り付けられてしまう可能性がある。さらに、このような状態ではシリンダ２Ａの中心軸と、プランジャ２がタペット６から受ける軸力の作用点がずれている可能性が高く、プランジャの軸方向に大きな力が作用する圧縮工程では摺動部１２０に過大な面圧が発生することが想定される。
【００３０】
本実施例では、戻しばね４の付勢力がプランジャ２を経由しておらず、高圧燃料供給ポンプを取り付ける際にプランジャ先端２０１とタペット底面６０１に発生する摩擦力が小さいため、前述したプランジャ径方向の力が残留しづらい。さらに、吸入工程の終端の下死点位置ではプランジャ先端２０１とタペット底面６０１が離間するため、前述したプランジャ径方向の力は解放されるとともに、プランジャ２はシリンダ２Ａに習うため、前述した軸力の作用点がシリンダ２Ａの中心軸に近づく。
【００３１】
以上より、本発明は高圧燃料供給ポンプの取り付けにより発生するプランジャ径方向の力を低減する観点からも有利である。
【実施例２】
【００３２】
図４は、本発明の実施例２に係る駆動機構（リテーナ周辺部材）の吸入工程時における断面を示す。図４において、２はプランジャ、２Ａはシリンダ、４は戻しばね、３はリテーナ、６はタペットをそれぞれ表している。実施例１では、戻しばね４によるプランジャ径方向の力が発生した際、リテーナ３がプランジャ径方向に滑り、リテーナ内径部３０２とそれに対面するプランジャ周面部２０３が接触して、プランジャ２に径方向の力が作用してしまう可能性がある。これに対して実施例２では、リテーナ外径部３０３とそれに対面するタペット内壁６０３との距離Ｃよりも、リテーナ内径部３０２とそれに対面するプランジャ周面部２０３との距離Ｄの方が大きくなる構造とする。これにより、リテーナ３がプランジャ径方向に移動した際にも、タペット内壁６０３により拘束を受けるため、プランジャ２に接触することはなく、プランジャ径方向の力が作用することをより確実に防ぐことができる。以上では、吸入工程に関する説明を行ったが、圧縮工程に関しても同様の効果を得ることができる。
【００３３】
図５には、一例としてリテーナ３をＣ型形状の部材で形成した場合の組み付け図を示す。プランジャ２に形成されたプランジャ側係止部２０２に、プランジャ径方向からリテーナ３を挿入して組み付ける。こうすることで、リテーナ３の組み付け性が向上し、構造も簡便なため、例えばリテーナ３をプレスにより一体成型すれば、加工の容易性も向上させることができる。
【実施例３】
【００３４】
図６は、本発明の実施例３に係る駆動機構（リテーナ周辺部材）の吸入工程時における断面を示す。図６において、２はプランジャ、２Ａはシリンダ、４は戻しばね、３はリテーナ、６はタペットをそれぞれ表している。プランジャ２には大径部２０４と小径部２０５が形成されており、高圧燃料供給ポンプが図示しないシリンダヘッド２０から取り外されて単体の状態にて、戻しばね４の付勢力のままにプランジャが下降していくと、戻しばね４が自然長となる前に、大径部２０４と小径部２０５の間に形成される段付き部２０６がストッパ９に接触する構造となっている。リテーナ３は戻しばね４の座面を受けるリテーナ３と、プランジャ２に圧入などにより一体形成され、リテーナ３を係止する中間子３Ａから構成される。実施例１と同様に、リテーナ３の中間子係止部３４ａからリテーナ底面３１ａまでの寸法Ａが、中間子３Ａに形成されたリテーナ係止部３１ｂからプランジャ先端２０１までの寸法Ｂよりも大きくなるよう設定されている。これにより、プランジャ先端２０１と、それに対面するタペット底面６０１との間の隙間は、リテーナ底面３１ａと、それに対面するタペット底面６０２との隙間より大きくなる構造となっている。こうすることで、プランジャ先端２０１とタペット底面６０１の間には隙間Ａ−Ｂが形成され、戻しばね４の付勢力はリテーナ３を介して直接タペット６に作用し、タペット６は図示しないカム７に付勢されながら下降していく。結果的に、戻しばね４の付勢力はプランジャ２を経由しなくなるため、プランジャ２に作用する径方向のばね力を低減することができ、摺動部１２０の面圧を低減することができる。一方で、プランジャ２は中間子３Ａを介してリテーナ３に係止されているため、リテーナ３の下降動作に追従する。また、実施例２と同様にリテーナ外径部３３ａとそれに対面するタペット内壁６０３との距離Ｃよりも、リテーナ内径部３２ａとそれに対面するプランジャ周面部２０３との距離Ｄの方が大きくなる構造とする。これにより、リテーナ３がプランジャ径方向に移動した際にも、タペット内壁６０３により拘束を受けるため、プランジャ２に接触することはなく、プランジャ径方向の力が作用することをより確実に防ぐことができる。以上では、吸入工程に関する説明を行ったが、圧縮工程に関しても同様の効果を得ることができる。
【００３５】
さらに、プランジャ２の全長が長くなると、シリンダ２Ａの下端部からプランジャ先端２０１までの距離、すなわちオーバーハング長が長くなり、てこの原理から、摺動部１２０に発生する面圧が増加する。これを避けるため、プランジャ２の全長をできるだけ短くしようとすると、ストッパ９に段付き部２０６が接触するまでプランジャを引き下げても、プランジャ先端２０１の方が、戻しばね４の自然長における端部より奥に配置されてしまう。このため、リテーナ３は戻しばね４をある程度圧縮した状態で組み付ける必要があり、組み付け性が悪化する。このように、段付き部２０６を持つプランジャ２にリテーナ３を組み付ける場合、組み付け性の観点から新たな課題が発生する。
【００３６】
本実施例では、例えばプレスにより成型したリテーナ３をプランジャ２に挿入し、続けて中間子３Ａを圧入によりプランジャに結合すれば、ばねの圧縮を兼ねてリテーナ３をプランジャ２に組み付けることができ、簡便な構造で組み付け性を向上させることができる。
【実施例４】
【００３７】
図７は、本発明の実施例４に係る駆動機構（リテーナ周辺部材）の吸入工程時における断面を示す。図７において、２はプランジャ、２Ａはシリンダ、４は戻しばね、３はリテーナ、６はタペットをそれぞれ表している。実施例３と同様に、プランジャ２には大径部２０４と小径部２０５が形成されており、高圧燃料供給ポンプが図示しないシリンダヘッド２０から取り外されて単体の状態にて、戻しばね４の付勢力のままにプランジャが下降していくと、戻しばね４が自然長となる前に、大径部２０４と小径部２０５の間に形成される段付き部２０６がストッパ９に接触する構造となっている。リテーナ３は戻しばね４の座面を受けるリテーナ３と、プランジャ２に圧入などにより一体形成され、リテーナ３を係止する中間子３Ａから構成される。タペット６の底面にはテーパ部６０５を持つ凸部６０４が形成されており、中間子係止部３４ａからタペット底面６０１までの寸法Ｅが、リテーナ係止部３１ｂからプランジャ先端２０１までの寸法Ｆよりも大きくなるよう設定されている。これにより、プランジャ先端２０１と、それに対面するタペット底面６０１とのプランジャ軸方向隙間は、リテーナ凹部３６ａの内周部３５ａと、それに対面するテーパ部６０５との接触部６０６におけるプランジャ軸方向隙間よりも大きくなる構造となっている。こうすることで、プランジャ先端２０１とタペット底面６０１の間には隙間Ｅ−Ｆが形成され、戻しばね４の付勢力はリテーナ３を介して直接タペット６に作用し、タペット６は図示しないカム７に付勢されながら下降していく。結果的に、戻しばね４の付勢力はプランジャ２を経由しなくなるため、プランジャ２に作用する径方向のばね力を低減することができ、摺動部１２０の面圧を低減することができる。一方で、プランジャ２は中間子３ａを介してリテーナ３ｂに係止されているため、リテーナ３ｂの下降動作に追従する。
【００３８】
またプランジャ径方向に関しては、内周部３５ａとそれに対面するテーパ部６０５が接触した状態で、リテーナ内径部３２ａと、それに対面するプランジャ周面部２０３との間に隙間が形成されるよう寸法が設定されている。こうすることにより、テーパ部６０５とそれに対面する内周部３５ａとの接触部６０６におけるプランジャ径方向隙間よりも、リテーナ内径部３２ａと、それに対面するプランジャ周面部２０３とのプランジャ径方向隙間の方が大きい構造となる。これにより、リテーナ３がプランジャ径方向に移動しようとした際にも、テーパ部６０５により拘束を受けるため、リテーナ３がプランジャ２に接触することはなく、プランジャ径方向の力が作用することをより確実に防ぐことができる。以上は、吸入工程に関する説明を行ったが、圧縮工程に関しても同様の効果を得ることができる。
【実施例５】
【００３９】
図８に基づき実施例５を説明する。
【００４０】
実施例５では中間子３Ａがリテーナ係止部３１ｂとしてのフランジ部を有し、リテーナ３の中間子係止部３４ａの内径をこのリテーナ係止部３１ｂとしてのフランジ部の外径より小さく構成して、両者が重なるようにすることで係止部を構成している。
【００４１】
リテーナ係止部３１ｂとしてのフランジ部とリテーナ３の中間子係止部３４ａとの間にはＡ−Ｂの遊びが形成されている点は実施例３と同様である。
【００４２】
また、リテーナ３の内径面とこれに対面する中間子３Ａの外周面との間の隙間Ｄがリテーナ３の外径面とこれに対面するタペット６の内周面との間の隙間Ｃよりも大きくなっていて、係止部に径方向の遊びを設けながら、リテーナ３がプランジャ２側へ（内径方向へ）変位しにくくしている点も実施例３と同じである。矢印で示すようにばね力の径方向（プランジャ軸線に対して）の力は、リテーナ３の外径方向に伝達されるが、内側の中間子３Ａ方向には伝達されない。
【００４３】
以上の実施例１−５の本実施例によれば以下に記載する従来技術の問題点を解消することもできる。
【００４４】
昨今、内燃機関の小型・高出力・高効率化が精力的に進められている。これを受け、高圧燃料供給ポンプには内燃機関への搭載性を向上させるボディの小型化、および高出力・高効率化に対応する吐出燃料の大流量・高圧化が強く求められている。これにともない、摺動部にかかる負荷は増大する傾向にあり、信頼性の観点から負荷低減が重要な課題となっている。以上の背景を受け、摺動部材であるプランジャに作用する径方向の力を低減するリテーナを、小型かつ簡便な構造で提供する必要がある。
【００４５】
一般に、高圧燃料供給ポンプの吐出圧力を高圧化するためには、各部の耐圧性を向上させる必要があり、部材の質量が増加してしまう傾向にある。可動部の質量が増加すると、それにともない増加する慣性力に対抗して、戻しばねの付勢力も増加させる必要がある。すると、ばねの軸方向と垂直な方向、すなわち径方向に意図せずに発生してしまうばね力も増加する。
【００４６】
ここで例えば、特許文献１に示したように、リテーナをプランジャに直接結合してばね受けとすると、ばね力は全てプランジャを経由してタペットに伝達されるため、径方向のばね力がプランジャに作用し、摺動部の面圧が増大して好ましくない。また、特許文献２に示したように、リテーナに傾斜環状表面を形成し、それを介してプランジャと係止すれば、リテーナを傾けるモーメントがプランジャに伝わることを防ぐことができるものの、径方向のばね力は、やはりプランジャに作用してしまい課題となる。
【００４７】
また、大径部と小径部が設けられており、プランジャが戻しばねの付勢力に従いタペットの方向に移動した際、戻しばねが自然長となる前に、大径部がストッパに接触するような段付きプランジャを用いる場合、プランジャの全長をできるだけ短くしようとすると、戻しばねを圧縮した状態でリテーナを組み付ける必要があり、組み付け性の観点から新たな課題となる。
【００４８】
本実施例では、プランジャに作用する径方向の力の低減を、小型かつ簡便な構造で実現する駆動機構を搭載した高圧燃料供給ポンプを提供することができる。
【００４９】
また、本実施例では、リテーナがプランジャ径方向に移動した際、タペットによりその動きを拘束されるため、戻しばねによる径方向のばね力がタペットに作用し、プランジャには伝達されない。これにより、プランジャの摺動部面圧をより確実に低減することができる。
【００５０】
また、段付きプランジャを用いる場合、中間子を例えば圧入によりプランジャに結合すれば、戻しばねの圧縮も、圧入作業に兼ねて組み付けることができ、組み付け性を向上させることができる。
【００５１】
本実施例では、カムの回転をタペット，リテーナを介して往復動プランジャに伝達する高圧燃料供給ポンプで、プランジャに作用する径方向の力の低減を図ることができる。
【００５２】
具体的には、プランジャに取り付けられたリテーナと、リテーナに前記タペット方向へ付勢力を与える戻しばねと、プランジャの先端と、それに対面するタペットの底面との隙間が、リテーナの底面と、それに対面するタペットの底面との隙間よりも大きくし、リテーナの外径部と、それに対面するタペットの内壁との隙間よりも、リテーナの内径部と、それに対面するプランジャの周面部との隙間の方が大きくなる構成とする。
【００５３】
これにより、ばねのたわみ変形やせん断変形に伴うプランジャの径方向の力がプランジャに伝わりにくくなる。
【００５４】
その結果プランジャがシリンダ内壁にかじりつく故障を低減できた。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明は、内燃機関の高圧燃料供給ポンプに限らず、各種の高圧ポンプに広く利用可能である。
【符号の説明】
【００５６】
１ ポンプハウジング
２ プランジャ
２Ａ シリンダ
３ リテーナ
４ 戻しばね
５ 電磁弁
６ タペット
７ カム
８ 吐出弁
９ ストッパ
１０ 燃料吸入通路
１１ 加圧室
１２ 燃料吐出通路
５０ 燃料タンク
５３ コモンレール
５４ インジェクタ
５６ 圧力センサ
【技術分野】
【０００１】
本発明は内燃機関のインジェクタに高圧燃料を供給するための高圧燃料供給ポンプにし、殊に当該ポンプのシリンダに滑合して往復動するプランジャの駆動機構に関する。
【０００２】
具体的には、カムの回転をプランジャの往復運動に変換するための駆動機構が、一面にカムの表面が当接し、他面にプランジャの下端が当接するタペットを備えており、またプランジャを上死点位置から下死点位置に向かって押し戻すばねを備え、ばねの力がリテーナを介してプランジャに伝達されるように構成されるものに関する。
【背景技術】
【０００３】
特表２００５−５１４５５７号公報や特開２００１−２９５７５４号公報などに記載された高圧燃料供給ポンプのプランジャの駆動機構はプランジャの下死点位置において、戻しばねの力がリテーナを介してプランジャをタペットの表面に押し付けるよう構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２００５−５１４５５７号公報
【特許文献２】特開２００１−２９５７５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記従来の駆動機構においては、カムの回転運動をプランジャの往復運動に変換する際に、プランジャの往復動軸線に対して交差する方向（プランジャの径方向）の力がプランジャに作用して、プランジャがシリンダに対して傾いた状態で摺動して両者がかじりつく可能性がある。プランジャの往復動軸線に対して交差する方向（プランジャの径方向）の力としては戻しばねの圧縮時に戻しばねが径方向に変形することによるもの、カムの回転力がタペットを介してプランジャやリテーナに径方向に作用することによるものが考えられる。
【０００６】
本発明の目的はプランジャの往復動軸線に対して交差する方向（プランジャの径方向）に作用する力が小さい駆動機構を備えた高圧燃料供給ポンプを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
カムの位置が最も低い状態、即ちプランジャが下死点位置にあって、ばねを受けるリテーナの底面と、それに対面するタペットの底面とが当接した状態において、プランジャのタペット側先端とそれに対面するタペットの底面との間の領域では、プランジャが戻しばねおよびカムの作用力から開放されるように、リテーナとプランジャとの係止部に軸方向および径方向の遊びを設けた。
【０００８】
好適には、係止部がプランジャのタッペト側端部周囲に形成された環状の括れ部にリテーナの内周部を係止することで形成されている。
【０００９】
好適には、係止部がプランジャの外周に固定された環状の中間子とリテーナとの間に形成され、環状の中間子の外径がリテーナの内径より小さく構成されていて、環状の中間子とリテーナは径方向にラップしており、中間子とリテーナとの係止部に軸方向および径方向の遊びを設けた。
【００１０】
好適には、リテーナの外径部が対面するタペットの筒状内壁面との間の隙間よりも、リテーナの内径部が対面するプランジャの周面部との間の隙間の方が大きく構成されている。
【００１１】
また好適には、プランジャが、シリンダと滑合する大径部とプランジャシールが装着される小径部を有する、所謂段付きプランジャで構成され、プランジャの小径部の外周に固定された環状の中間子とリテーナとの間に係止部が形成され、環状の中間子の外径がリテーナの内径より小さく構成されていて、環状の中間子とリテーナは径方向にラップしており、中間子とリテーナとの係止部に軸方向および径方向の遊びが設けられており、プランジャシールは中間子とシリンダの端部との間に位置しており、戻しばねが自然長となる前に、大径部がプランジャシールとシリンダとの間に設けられたストッパに接触するよう構成されている。
【発明の効果】
【００１２】
以上のように構成した本発明によれば、以下の効果を奏する。
【００１３】
プランジャとリテーナとの係止部においてリテーナとプランジャとが軸方向にも径方向にも離間可能であるため、戻しばねによる径方向のばね力が直接プランジャに伝達されない。これにより、プランジャとシリンダとの摺動部の面圧を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施例１から実施例４を実施するシステムの全体構成を示す。
【図２】本発明の実施例１に係る駆動機構の（吸入工程時の）断面図を示す。
【図３】本発明の実施例１に係る駆動機構の（圧縮工程時の）断面図を示す。
【図４】本発明の実施例２に係る駆動機構の（吸入工程時の）断面図を示す。
【図５】実施例１および２に係る駆動機構のＣ型形状リテーナの組み付け図を示す。
【図６】本発明の実施例３に係る駆動機構の（吸入工程時の）断面図を示す。
【図７】本発明の実施例４に係る駆動機構の（吸入工程時の）断面図を示す。
【図８】本発明の実施例５に係る駆動機構の（吸入工程時の）断面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図を参照して、本発明の実施形態について説明する。
【実施例１】
【００１６】
図１は内燃機関の燃料供給システムの全体構成を示す。当該燃料供給システムに用いられる高圧燃料供給ポンプには本発明の実施例になる駆動機構を備えた高圧燃料供給ポンプが用いられる。
【００１７】
高圧燃料供給ポンプにはポンプハウジング１が内燃機関のシリンダヘッド２０に設けた取り付け穴に挿入嵌合され、図示しないボルトによりシリンダヘッドに固定される。
【００１８】
ポンプハウジング１には、燃料吸入通路１０，加圧室１１，燃料吐出通路１２が形成されている。燃料吸入通路１０及び燃料吐出通路１２には、電磁弁５，吐出弁８が設けられており、吐出弁８は燃料の流通方向を制限する逆止弁となっている。
【００１９】
プランジャ２には駆動機構を構成するリテーナ３が取り付けられており、リテーナ３には駆動機構を構成する戻しばね４の付勢力が図１の下方向に作用している。プランジャ２は、内燃機関のカム７の回転により図１の上下方向に往復動する。具体的にはカム７に接触するローラ６Ａがカム７の軌跡に沿って上下するとローラ６Ａを支持するタペット６が同期して上下に変位する。タペット６の底面に当接するプランジャ２はシリンダ２Ａに支持されてシリンダ内を摺動し、加圧室１１の中に入ったり加圧室１１から退去したりして、加圧室１１の容積を変化させる。カム７が回転中心から最も距離の大きい位置に回転してプランジャ２が押し上げられたときプランジャは上死点を迎える。この状態からカムが回転して回転中心から最も距離が短い位置に回転するまで、戻しばね４の力でリテーナ３を介してプランジャ２はタペット６と共に図面下方へ押し下げられる。この間吸入弁を構成する弁体５０１から加圧室に燃料が吸入される。カム７が回転中心から最も距離が短い位置に回転したとき、プランジャは下死点を迎える。カム７が次の山に向かって回転するときタペット６を介してプランジャ２は戻しばね４を圧縮しながら上死点に向かって押し上げられ、このとき弁体５０１が閉弁すれば加圧室の圧力が上昇し、吐出弁８が開いて加圧燃料がコモンレール５３に供給される。かくして、プランジャ２が上下動することでポンプ動作が繰り返される。ここで、本明細書で駆動機構とは、ポンプに一体に組み込まれる少なくともリテーナ３と戻しばね４を含めた機構を指す。カム７，ローラ６Ａ，タペット６はエンジン側の駆動機構として、本明細書では区別するが、タペット６を含めてポンプ側の駆動機構と呼ぶことを妨げない。
【００２０】
電磁弁５はポンプハウジング１に保持されており、電磁コイル５００，アンカー５０３，ばね５０２が配されている。弁体５０１には、ばね５０２により閉弁する方向に付勢力がかけられている。このため、電磁コイル５００がＯＦＦ（無通電）時、弁体５０１は閉弁状態となっている。この電磁弁方式を、電磁コイルがＯＦＦの状態で閉弁状態，ＯＮの状態で開弁状態となることからノーマルクローズ方式と称する。以降では、吸入弁としてノーマルクローズ方式電磁弁を用いたシステムを前提に説明を進める。電磁コイル５００がＯＦＦ（無通電）時、弁体５０１が開弁状態となるノーマルオープン方式と称する電磁弁方式を用いたシステムを用いる場合にも本発明は実施できる。さらに、以降では弁体５０１とアンカー５０３が一体ものとして形成されるタイプについて説明を進めるが、両者が別体のタイプの電磁弁でも、同様に本発明は実施できる。
【００２１】
コモンレール５３には、インジェクタ５４，圧力センサ５６が装着されている。インジェクタ５４は、エンジンの気筒毎に１個若しくは２個設けられている。インジェクタ５４はエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）４０の信号にて気筒毎に燃料噴射量が制御される。
【００２２】
以上の構成による燃料噴射システムの動作を以下さらに詳細に説明する。
【００２３】
内燃機関のカム７の回転により、プランジャ２が図１の下方向に変位している状態を吸入工程、上方向に変位している状態を圧縮工程と称する。吸入工程では、加圧室１１の容積は増加し、その中の燃料圧力は低下する。この工程において、加圧室１１内の燃料圧力が燃料吸入通路１０の圧力よりも低くなると、弁体５０１には燃料の流体差圧による開弁方向の力が作用する。これにより、弁体５０１は、ばね５０２の付勢力に打ち勝って開弁し、燃料が加圧室内に吸入される。この状態で電磁コイル５００に通電を行えば、プランジャ２が吸入工程から圧縮工程へと移行しても、電磁コイル５００への通電状態が維持されているので、磁気吸引力が維持されて弁体５０１は依然として開弁した状態を維持する。従って、圧縮工程時においても、加圧室１１の圧力は燃料吸入通路１０とほぼ同等の低圧状態を保つため、吐出弁８を開弁することができず、加圧室１１の容積減少分の燃料は、電磁弁５を通り燃料吸入通路１０側へ戻される。なお、この工程を戻し工程と呼ぶ。
【００２４】
戻し工程において電磁コイル５００への通電を断つと、アンカー５０３に働いていた磁気吸引力が消え、弁体５０１に常時働いているばね３０２の付勢力および戻り燃料の流体差圧力により、弁体５０１は閉弁する。すると、この直後から加圧室１１内の燃料圧力は、プランジャ２の上昇と共に上昇する。これにより吐出弁８が自動的に開弁し、燃料をコモンレール５３に圧送する。
【００２５】
上記のような動作をする電磁弁５を用いれば、電磁コイル５００をＯＦＦ状態とするタイミングを調節することで、ポンプが吐出する流量を制御することができる。
【００２６】
図２は、本発明の実施例１に係る駆動機構（リテーナ周辺部材）の吸入工程時における断面を示す。図２において、２はプランジャ、２Ａはシリンダ、４は戻しばね、３はリテーナ、６はタペットをそれぞれ表している。プランジャ２は図示しないポンプハウジング１内に取り付けられたシリンダ２Ａに挿入されており、摺動部１２０にて支持されている。リテーナ３はプランジャ２の駆動機構側端部の外周に形成された括れ部２００によって構成されるプランジャ側係止部２０２に係止されており、リテーナ３のリテーナ側係止部３０４からリテーナ底面３０１までの寸法Ａが、プランジャ側係止部２０２からプランジャ先端２０１までの寸法Ｂよりも大きくなるよう設定されている。つまり、プランジャ側係止部２０２とリテーナ側係止部３０４との間に軸方向の遊びが設けられている。これにより、プランジャ先端２０１と、それに対面するタペット底面６０１との間の隙間は、リテーナ底面３０１と、それに対面するタペット底面６０２との隙間よりも大きくなる構造となっている。こうすることで、プランジャ先端２０１とタペット底面６０１の間には隙間Ａ−Ｂが形成され、戻しばね４の付勢力はリテーナ３を介して直接タペット６に作用し、タペット６は図示しないカム７に付勢されながら下降していく。結果的に、戻しばね４の付勢力はプランジャ２を経由しなくなるため、プランジャ２に作用する径方向のばね力を低減することができ、摺動部１２０の面圧を低減することができる。一方で、プランジャ２はプランジャ側係止部２０２によりリテーナ３に係止されているため、リテーナ３の下降動作に追従する。
【００２７】
図３は、本発明の実施例１に係る駆動機構（リテーナ周辺部材）の圧縮工程時における断面を示す。圧縮工程においては、プランジャ上面２０７に図示しない加圧室１１の圧力が作用するため、プランジャ２は図３の下方向に力を受け、プランジャ側係止部２０２はリテーナ３から離間する。そして、プランジャ先端２０１がタペット底面６０１に接触する。この状態でタペット６が図示しないカム７により押し上げられると、プランジャ２もこの動作に追従して上昇する。以上のように、圧縮工程ではプランジャ側係止部２０２とリテーナ側係止部３０４の遊びにより、プランジャ２とリテーナ３が離間するため、プランジャ２に作用する径方向のばね力を低減することができる。またプランジャ２の首ｒｒ部２００の外径よりもリテーナの内径の方が大きく構成されているので、プランジャ側係止部２０２とリテーナ側係止部３０４によって構成される係止部において径方向にも遊びが設けられており、リテーナ３の径方向の変位がプランジャ２に伝わりにくくなっている。
【００２８】
以上をまとめると、本実施例により、吸入工程と圧縮工程の両方で、プランジャ２に伝わる径方向のばね力を低減し、摺動部１２０の面圧を低減することができる。
【００２９】
また、高圧燃料供給ポンプは図示しないシリンダヘッド２０に複数本のボルトで締結される場合がある。この際、複数のボルトを均衡に締め付けていかないと、高圧燃料供給ポンプが傾きながら締め付けられていくことになり、プランジャ先端２０１がタペット底面６０１に付勢されていると、両者間の摩擦によりプランジャ２に径方向の力が作用し、それが残留した状態で取り付けられてしまう可能性がある。さらに、このような状態ではシリンダ２Ａの中心軸と、プランジャ２がタペット６から受ける軸力の作用点がずれている可能性が高く、プランジャの軸方向に大きな力が作用する圧縮工程では摺動部１２０に過大な面圧が発生することが想定される。
【００３０】
本実施例では、戻しばね４の付勢力がプランジャ２を経由しておらず、高圧燃料供給ポンプを取り付ける際にプランジャ先端２０１とタペット底面６０１に発生する摩擦力が小さいため、前述したプランジャ径方向の力が残留しづらい。さらに、吸入工程の終端の下死点位置ではプランジャ先端２０１とタペット底面６０１が離間するため、前述したプランジャ径方向の力は解放されるとともに、プランジャ２はシリンダ２Ａに習うため、前述した軸力の作用点がシリンダ２Ａの中心軸に近づく。
【００３１】
以上より、本発明は高圧燃料供給ポンプの取り付けにより発生するプランジャ径方向の力を低減する観点からも有利である。
【実施例２】
【００３２】
図４は、本発明の実施例２に係る駆動機構（リテーナ周辺部材）の吸入工程時における断面を示す。図４において、２はプランジャ、２Ａはシリンダ、４は戻しばね、３はリテーナ、６はタペットをそれぞれ表している。実施例１では、戻しばね４によるプランジャ径方向の力が発生した際、リテーナ３がプランジャ径方向に滑り、リテーナ内径部３０２とそれに対面するプランジャ周面部２０３が接触して、プランジャ２に径方向の力が作用してしまう可能性がある。これに対して実施例２では、リテーナ外径部３０３とそれに対面するタペット内壁６０３との距離Ｃよりも、リテーナ内径部３０２とそれに対面するプランジャ周面部２０３との距離Ｄの方が大きくなる構造とする。これにより、リテーナ３がプランジャ径方向に移動した際にも、タペット内壁６０３により拘束を受けるため、プランジャ２に接触することはなく、プランジャ径方向の力が作用することをより確実に防ぐことができる。以上では、吸入工程に関する説明を行ったが、圧縮工程に関しても同様の効果を得ることができる。
【００３３】
図５には、一例としてリテーナ３をＣ型形状の部材で形成した場合の組み付け図を示す。プランジャ２に形成されたプランジャ側係止部２０２に、プランジャ径方向からリテーナ３を挿入して組み付ける。こうすることで、リテーナ３の組み付け性が向上し、構造も簡便なため、例えばリテーナ３をプレスにより一体成型すれば、加工の容易性も向上させることができる。
【実施例３】
【００３４】
図６は、本発明の実施例３に係る駆動機構（リテーナ周辺部材）の吸入工程時における断面を示す。図６において、２はプランジャ、２Ａはシリンダ、４は戻しばね、３はリテーナ、６はタペットをそれぞれ表している。プランジャ２には大径部２０４と小径部２０５が形成されており、高圧燃料供給ポンプが図示しないシリンダヘッド２０から取り外されて単体の状態にて、戻しばね４の付勢力のままにプランジャが下降していくと、戻しばね４が自然長となる前に、大径部２０４と小径部２０５の間に形成される段付き部２０６がストッパ９に接触する構造となっている。リテーナ３は戻しばね４の座面を受けるリテーナ３と、プランジャ２に圧入などにより一体形成され、リテーナ３を係止する中間子３Ａから構成される。実施例１と同様に、リテーナ３の中間子係止部３４ａからリテーナ底面３１ａまでの寸法Ａが、中間子３Ａに形成されたリテーナ係止部３１ｂからプランジャ先端２０１までの寸法Ｂよりも大きくなるよう設定されている。これにより、プランジャ先端２０１と、それに対面するタペット底面６０１との間の隙間は、リテーナ底面３１ａと、それに対面するタペット底面６０２との隙間より大きくなる構造となっている。こうすることで、プランジャ先端２０１とタペット底面６０１の間には隙間Ａ−Ｂが形成され、戻しばね４の付勢力はリテーナ３を介して直接タペット６に作用し、タペット６は図示しないカム７に付勢されながら下降していく。結果的に、戻しばね４の付勢力はプランジャ２を経由しなくなるため、プランジャ２に作用する径方向のばね力を低減することができ、摺動部１２０の面圧を低減することができる。一方で、プランジャ２は中間子３Ａを介してリテーナ３に係止されているため、リテーナ３の下降動作に追従する。また、実施例２と同様にリテーナ外径部３３ａとそれに対面するタペット内壁６０３との距離Ｃよりも、リテーナ内径部３２ａとそれに対面するプランジャ周面部２０３との距離Ｄの方が大きくなる構造とする。これにより、リテーナ３がプランジャ径方向に移動した際にも、タペット内壁６０３により拘束を受けるため、プランジャ２に接触することはなく、プランジャ径方向の力が作用することをより確実に防ぐことができる。以上では、吸入工程に関する説明を行ったが、圧縮工程に関しても同様の効果を得ることができる。
【００３５】
さらに、プランジャ２の全長が長くなると、シリンダ２Ａの下端部からプランジャ先端２０１までの距離、すなわちオーバーハング長が長くなり、てこの原理から、摺動部１２０に発生する面圧が増加する。これを避けるため、プランジャ２の全長をできるだけ短くしようとすると、ストッパ９に段付き部２０６が接触するまでプランジャを引き下げても、プランジャ先端２０１の方が、戻しばね４の自然長における端部より奥に配置されてしまう。このため、リテーナ３は戻しばね４をある程度圧縮した状態で組み付ける必要があり、組み付け性が悪化する。このように、段付き部２０６を持つプランジャ２にリテーナ３を組み付ける場合、組み付け性の観点から新たな課題が発生する。
【００３６】
本実施例では、例えばプレスにより成型したリテーナ３をプランジャ２に挿入し、続けて中間子３Ａを圧入によりプランジャに結合すれば、ばねの圧縮を兼ねてリテーナ３をプランジャ２に組み付けることができ、簡便な構造で組み付け性を向上させることができる。
【実施例４】
【００３７】
図７は、本発明の実施例４に係る駆動機構（リテーナ周辺部材）の吸入工程時における断面を示す。図７において、２はプランジャ、２Ａはシリンダ、４は戻しばね、３はリテーナ、６はタペットをそれぞれ表している。実施例３と同様に、プランジャ２には大径部２０４と小径部２０５が形成されており、高圧燃料供給ポンプが図示しないシリンダヘッド２０から取り外されて単体の状態にて、戻しばね４の付勢力のままにプランジャが下降していくと、戻しばね４が自然長となる前に、大径部２０４と小径部２０５の間に形成される段付き部２０６がストッパ９に接触する構造となっている。リテーナ３は戻しばね４の座面を受けるリテーナ３と、プランジャ２に圧入などにより一体形成され、リテーナ３を係止する中間子３Ａから構成される。タペット６の底面にはテーパ部６０５を持つ凸部６０４が形成されており、中間子係止部３４ａからタペット底面６０１までの寸法Ｅが、リテーナ係止部３１ｂからプランジャ先端２０１までの寸法Ｆよりも大きくなるよう設定されている。これにより、プランジャ先端２０１と、それに対面するタペット底面６０１とのプランジャ軸方向隙間は、リテーナ凹部３６ａの内周部３５ａと、それに対面するテーパ部６０５との接触部６０６におけるプランジャ軸方向隙間よりも大きくなる構造となっている。こうすることで、プランジャ先端２０１とタペット底面６０１の間には隙間Ｅ−Ｆが形成され、戻しばね４の付勢力はリテーナ３を介して直接タペット６に作用し、タペット６は図示しないカム７に付勢されながら下降していく。結果的に、戻しばね４の付勢力はプランジャ２を経由しなくなるため、プランジャ２に作用する径方向のばね力を低減することができ、摺動部１２０の面圧を低減することができる。一方で、プランジャ２は中間子３ａを介してリテーナ３ｂに係止されているため、リテーナ３ｂの下降動作に追従する。
【００３８】
またプランジャ径方向に関しては、内周部３５ａとそれに対面するテーパ部６０５が接触した状態で、リテーナ内径部３２ａと、それに対面するプランジャ周面部２０３との間に隙間が形成されるよう寸法が設定されている。こうすることにより、テーパ部６０５とそれに対面する内周部３５ａとの接触部６０６におけるプランジャ径方向隙間よりも、リテーナ内径部３２ａと、それに対面するプランジャ周面部２０３とのプランジャ径方向隙間の方が大きい構造となる。これにより、リテーナ３がプランジャ径方向に移動しようとした際にも、テーパ部６０５により拘束を受けるため、リテーナ３がプランジャ２に接触することはなく、プランジャ径方向の力が作用することをより確実に防ぐことができる。以上は、吸入工程に関する説明を行ったが、圧縮工程に関しても同様の効果を得ることができる。
【実施例５】
【００３９】
図８に基づき実施例５を説明する。
【００４０】
実施例５では中間子３Ａがリテーナ係止部３１ｂとしてのフランジ部を有し、リテーナ３の中間子係止部３４ａの内径をこのリテーナ係止部３１ｂとしてのフランジ部の外径より小さく構成して、両者が重なるようにすることで係止部を構成している。
【００４１】
リテーナ係止部３１ｂとしてのフランジ部とリテーナ３の中間子係止部３４ａとの間にはＡ−Ｂの遊びが形成されている点は実施例３と同様である。
【００４２】
また、リテーナ３の内径面とこれに対面する中間子３Ａの外周面との間の隙間Ｄがリテーナ３の外径面とこれに対面するタペット６の内周面との間の隙間Ｃよりも大きくなっていて、係止部に径方向の遊びを設けながら、リテーナ３がプランジャ２側へ（内径方向へ）変位しにくくしている点も実施例３と同じである。矢印で示すようにばね力の径方向（プランジャ軸線に対して）の力は、リテーナ３の外径方向に伝達されるが、内側の中間子３Ａ方向には伝達されない。
【００４３】
以上の実施例１−５の本実施例によれば以下に記載する従来技術の問題点を解消することもできる。
【００４４】
昨今、内燃機関の小型・高出力・高効率化が精力的に進められている。これを受け、高圧燃料供給ポンプには内燃機関への搭載性を向上させるボディの小型化、および高出力・高効率化に対応する吐出燃料の大流量・高圧化が強く求められている。これにともない、摺動部にかかる負荷は増大する傾向にあり、信頼性の観点から負荷低減が重要な課題となっている。以上の背景を受け、摺動部材であるプランジャに作用する径方向の力を低減するリテーナを、小型かつ簡便な構造で提供する必要がある。
【００４５】
一般に、高圧燃料供給ポンプの吐出圧力を高圧化するためには、各部の耐圧性を向上させる必要があり、部材の質量が増加してしまう傾向にある。可動部の質量が増加すると、それにともない増加する慣性力に対抗して、戻しばねの付勢力も増加させる必要がある。すると、ばねの軸方向と垂直な方向、すなわち径方向に意図せずに発生してしまうばね力も増加する。
【００４６】
ここで例えば、特許文献１に示したように、リテーナをプランジャに直接結合してばね受けとすると、ばね力は全てプランジャを経由してタペットに伝達されるため、径方向のばね力がプランジャに作用し、摺動部の面圧が増大して好ましくない。また、特許文献２に示したように、リテーナに傾斜環状表面を形成し、それを介してプランジャと係止すれば、リテーナを傾けるモーメントがプランジャに伝わることを防ぐことができるものの、径方向のばね力は、やはりプランジャに作用してしまい課題となる。
【００４７】
また、大径部と小径部が設けられており、プランジャが戻しばねの付勢力に従いタペットの方向に移動した際、戻しばねが自然長となる前に、大径部がストッパに接触するような段付きプランジャを用いる場合、プランジャの全長をできるだけ短くしようとすると、戻しばねを圧縮した状態でリテーナを組み付ける必要があり、組み付け性の観点から新たな課題となる。
【００４８】
本実施例では、プランジャに作用する径方向の力の低減を、小型かつ簡便な構造で実現する駆動機構を搭載した高圧燃料供給ポンプを提供することができる。
【００４９】
また、本実施例では、リテーナがプランジャ径方向に移動した際、タペットによりその動きを拘束されるため、戻しばねによる径方向のばね力がタペットに作用し、プランジャには伝達されない。これにより、プランジャの摺動部面圧をより確実に低減することができる。
【００５０】
また、段付きプランジャを用いる場合、中間子を例えば圧入によりプランジャに結合すれば、戻しばねの圧縮も、圧入作業に兼ねて組み付けることができ、組み付け性を向上させることができる。
【００５１】
本実施例では、カムの回転をタペット，リテーナを介して往復動プランジャに伝達する高圧燃料供給ポンプで、プランジャに作用する径方向の力の低減を図ることができる。
【００５２】
具体的には、プランジャに取り付けられたリテーナと、リテーナに前記タペット方向へ付勢力を与える戻しばねと、プランジャの先端と、それに対面するタペットの底面との隙間が、リテーナの底面と、それに対面するタペットの底面との隙間よりも大きくし、リテーナの外径部と、それに対面するタペットの内壁との隙間よりも、リテーナの内径部と、それに対面するプランジャの周面部との隙間の方が大きくなる構成とする。
【００５３】
これにより、ばねのたわみ変形やせん断変形に伴うプランジャの径方向の力がプランジャに伝わりにくくなる。
【００５４】
その結果プランジャがシリンダ内壁にかじりつく故障を低減できた。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明は、内燃機関の高圧燃料供給ポンプに限らず、各種の高圧ポンプに広く利用可能である。
【符号の説明】
【００５６】
１ ポンプハウジング
２ プランジャ
２Ａ シリンダ
３ リテーナ
４ 戻しばね
５ 電磁弁
６ タペット
７ カム
８ 吐出弁
９ ストッパ
１０ 燃料吸入通路
１１ 加圧室
１２ 燃料吐出通路
５０ 燃料タンク
５３ コモンレール
５４ インジェクタ
５６ 圧力センサ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関のカムの回転に追従して往復運動するタペットにより駆動されるプランジャと、前記プランジャに取り付けられたリテーナと、前記リテーナを前記タペット方向へ付勢する付勢力を与えるばねと、を備えるプランジャ式高圧燃料供給ポンプであって、
前記プランジャの下死点において、前記リテーナの底面とそれに対面するタペットの底面とが当接した状態で、前記プランジャのタペット側先端とそれに対面する前記タペットの底面との間の領域では、前記プランジャが前記戻しばねおよびカムの作用力から開放されるように、前記リテーナと前記プランジャとの係止部に軸方向および径方向の遊びを設けたことを特徴とする高圧燃料供給ポンプ。
【請求項２】
請求項１に記載の高圧燃料供給ポンプにおいて、
前記プランジャの下死点において、前記プランジャの先端と、それに対面する前記タペットの底面との隙間が、前記リテーナの底面と、それに対面する前記タペットの底面との隙間よりも大きくなることを特徴とする高圧燃料供給ポンプ。
【請求項３】
請求項１に記載の高圧燃料供給ポンプにおいて、前記リテーナの外径部と、それに対面する前記タペットの内壁との隙間よりも、前記リテーナの内径部と、それに対面する前記プランジャの周面部との隙間の方が大きいことを特徴とする高圧燃料供給ポンプ。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３に記載の高圧燃料供給ポンプにおいて、
前記プランジャに大径部と小径部が設けられており、前記プランジャが前記戻しばねの付勢力に従い前記タペットの方向に移動した際、前記戻しばねが自然長となる前に、前記大径部がストッパに接触するよう構成され、
前記係止部が、前記戻しばねを受ける前記リテーナと、前記プランジャに固定され、前記リテーナを係止する中間子から形成されることを特徴とする高圧燃料供給ポンプ。
【請求項５】
請求項４に記載の高圧燃料供給ポンプにおいて、
前記リテーナの外径部と、それに対面する前記タペットの内壁との隙間よりも、前記リテーナの内径部と、それに対面する前記中間子の周面部との隙間の方が大きいことを特徴とする高圧燃料供給ポンプ。
【請求項６】
請求項１ないし請求項３に記載の高圧燃料供給ポンプにおいて、
前記リテーナがＣ型形状の一部材で形成され、前記プランジャに形成された係止部にプランジャ径方向から挿入されてプランジャ軸方向へ係止されることを特徴とする高圧燃料供給ポンプ。
【請求項７】
請求項１若しくは２のいずれかに記載の高圧燃料供給ポンプにおいて、
前記タペットの底面に凸部が、前記リテーナの底面にはそれに対面する凹部が形成されており、前記凸部の外径部と前記凹部の内周部との隙間よりも、前記リテーナの内径部と、それに対面する前記プランジャの周面部との隙間の方が大きいことを特徴とする高圧燃料供給ポンプ。
【請求項８】
請求項１若しくは２のいずれかに記載の高圧燃料供給ポンプにおいて、
前記タペットの底面に凸部が、前記リテーナの底面にはそれに対面する凹部が形成されており、
前記プランジャの先端と、それに対面する前記タペットの底面とのプランジャ軸方向隙間が、前記凸部に設けられたテーパ部と、前記凹部の内周部との接触部におけるプランジャ軸方向隙間よりも大きく、
かつ前記テーパ部と、それに対面する前記内周部との接触部におけるプランジャ径方向隙間よりも、前記リテーナの内径部と、それに対面する前記プランジャの周面部とのプランジャ径方向隙間の方が大きいことを特徴とする高圧燃料供給ポンプ。
【請求項９】
請求項７若しくは請求項８のいずれかに記載の高圧燃料供給ポンプにおいて、
前記プランジャに大径部と小径部が設けられており、前記プランジャが前記戻しばねの付勢力に従い前記タペットの方向に移動した際、前記戻しばねが自然長となる前に、前記大径部がストッパに接触するよう構成されたものであって、
前記係止部が、前記リテーナと、前記プランジャに圧入により一体に固定され、前記リテーナを係止する中間子から形成されることを特徴とする高圧燃料供給ポンプ。
【請求項１０】
請求項７若しくは請求項８に記載の高圧燃料供給ポンプにおいて、
前記中間子がフランジ部を有し、当該フランジ部で前記リテーナと係止部を構成していることを特徴とする高圧燃料供給ポンプ。
【請求項１】
内燃機関のカムの回転に追従して往復運動するタペットにより駆動されるプランジャと、前記プランジャに取り付けられたリテーナと、前記リテーナを前記タペット方向へ付勢する付勢力を与えるばねと、を備えるプランジャ式高圧燃料供給ポンプであって、
前記プランジャの下死点において、前記リテーナの底面とそれに対面するタペットの底面とが当接した状態で、前記プランジャのタペット側先端とそれに対面する前記タペットの底面との間の領域では、前記プランジャが前記戻しばねおよびカムの作用力から開放されるように、前記リテーナと前記プランジャとの係止部に軸方向および径方向の遊びを設けたことを特徴とする高圧燃料供給ポンプ。
【請求項２】
請求項１に記載の高圧燃料供給ポンプにおいて、
前記プランジャの下死点において、前記プランジャの先端と、それに対面する前記タペットの底面との隙間が、前記リテーナの底面と、それに対面する前記タペットの底面との隙間よりも大きくなることを特徴とする高圧燃料供給ポンプ。
【請求項３】
請求項１に記載の高圧燃料供給ポンプにおいて、前記リテーナの外径部と、それに対面する前記タペットの内壁との隙間よりも、前記リテーナの内径部と、それに対面する前記プランジャの周面部との隙間の方が大きいことを特徴とする高圧燃料供給ポンプ。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３に記載の高圧燃料供給ポンプにおいて、
前記プランジャに大径部と小径部が設けられており、前記プランジャが前記戻しばねの付勢力に従い前記タペットの方向に移動した際、前記戻しばねが自然長となる前に、前記大径部がストッパに接触するよう構成され、
前記係止部が、前記戻しばねを受ける前記リテーナと、前記プランジャに固定され、前記リテーナを係止する中間子から形成されることを特徴とする高圧燃料供給ポンプ。
【請求項５】
請求項４に記載の高圧燃料供給ポンプにおいて、
前記リテーナの外径部と、それに対面する前記タペットの内壁との隙間よりも、前記リテーナの内径部と、それに対面する前記中間子の周面部との隙間の方が大きいことを特徴とする高圧燃料供給ポンプ。
【請求項６】
請求項１ないし請求項３に記載の高圧燃料供給ポンプにおいて、
前記リテーナがＣ型形状の一部材で形成され、前記プランジャに形成された係止部にプランジャ径方向から挿入されてプランジャ軸方向へ係止されることを特徴とする高圧燃料供給ポンプ。
【請求項７】
請求項１若しくは２のいずれかに記載の高圧燃料供給ポンプにおいて、
前記タペットの底面に凸部が、前記リテーナの底面にはそれに対面する凹部が形成されており、前記凸部の外径部と前記凹部の内周部との隙間よりも、前記リテーナの内径部と、それに対面する前記プランジャの周面部との隙間の方が大きいことを特徴とする高圧燃料供給ポンプ。
【請求項８】
請求項１若しくは２のいずれかに記載の高圧燃料供給ポンプにおいて、
前記タペットの底面に凸部が、前記リテーナの底面にはそれに対面する凹部が形成されており、
前記プランジャの先端と、それに対面する前記タペットの底面とのプランジャ軸方向隙間が、前記凸部に設けられたテーパ部と、前記凹部の内周部との接触部におけるプランジャ軸方向隙間よりも大きく、
かつ前記テーパ部と、それに対面する前記内周部との接触部におけるプランジャ径方向隙間よりも、前記リテーナの内径部と、それに対面する前記プランジャの周面部とのプランジャ径方向隙間の方が大きいことを特徴とする高圧燃料供給ポンプ。
【請求項９】
請求項７若しくは請求項８のいずれかに記載の高圧燃料供給ポンプにおいて、
前記プランジャに大径部と小径部が設けられており、前記プランジャが前記戻しばねの付勢力に従い前記タペットの方向に移動した際、前記戻しばねが自然長となる前に、前記大径部がストッパに接触するよう構成されたものであって、
前記係止部が、前記リテーナと、前記プランジャに圧入により一体に固定され、前記リテーナを係止する中間子から形成されることを特徴とする高圧燃料供給ポンプ。
【請求項１０】
請求項７若しくは請求項８に記載の高圧燃料供給ポンプにおいて、
前記中間子がフランジ部を有し、当該フランジ部で前記リテーナと係止部を構成していることを特徴とする高圧燃料供給ポンプ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−１４５０６１（Ｐ２０１２−１４５０６１Ａ）
【公開日】平成２４年８月２日（２０１２．８．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５３８５（Ｐ２０１１−５３８５）
【出願日】平成２３年１月１４日（２０１１．１．１４）
【出願人】（５０９１８６５７９）日立オートモティブシステムズ株式会社 (2,205)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月２日（２０１２．８．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月１４日（２０１１．１．１４）
【出願人】（５０９１８６５７９）日立オートモティブシステムズ株式会社 (2,205)
【Ｆターム（参考）】
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