(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関に高圧燃料を供給する高圧燃料ポンプであって、
ハウジングと、
このハウジング内に設けられたシリンダと、
このシリンダ内に往復摺動可能に設けられシリンダ内に燃料を吸入、加圧するピストンと、
前記ハウジングの端部内を往復動可能に設けられ前記内燃機関のカムシャフトとともに回転するカムと接触し前記内燃機関の駆動力を前記ピストンに伝達するタペットと、
このタペットと前記ハウジングとの間に少なくともタペットの外周面およびハウジングの内周面の一方に対してすき間ばめで設けられているスリーブとを備え、
前記カムとこのカムと常に当接する前記タペットとの間に生じる摩擦力で前記タペットが自転するようになっており、
前記タペットの外周面には周方向に延びた幅広の溝が形成されており、この溝にＣ形状の前記スリーブが嵌着されている高圧燃料ポンプ。
【請求項２】
前記ピストンの中心軸線上に前記タペットと接触する前記カムの接触中心点があり、この中心軸線に対して前記タペットの中心軸線は離れている請求項１に記載の高圧燃料ポンプ。
【請求項３】
前記スリーブの厚み寸法が周方向に沿って漸次異なるように構成されている請求項２に記載の高圧燃料ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、内燃機関に高圧燃料を供給する高圧燃料ポンプに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の高圧燃料ポンプでは、ハウジング゛に包含されたタペットは、ピストンと同軸線上においてハウジングの内壁面との摺動抵抗に抗しながらカムとの当接により上下運動を繰返し、タペットは基本的にはその軸線を中心とした自転をせずカムとの当接は常に同一箇所で行なわれていたため、タペットの摩耗はカムとの線接触箇所においてのみ集中的に進行する。この場合、長時間の使用に伴いタペットの局所的摩耗とそれに伴うカム表面の摩耗が発生し、カムプロフィルが有するリフトが損なわれると、ピストンによる燃料加圧が不可能となり高圧燃料ポンプが運転不能に至る場合がある。
【０００３】
このような不都合を解決するために、例えば、タペットの外周面に特殊形状を施しハウジングの内壁面との摺動抵抗を低減させタペットの偶発的な自転を容易にする方法（特許文献１）、あるいはカム形状の工夫によりカム及びタペットの当接位置をタペット軸心から離すことにより、カム回転時の当接摩擦力からタペットの自転回転力を得る方法が知られている（特許文献２）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−１４５５７２号公報
【特許文献２】
特開２００２−３１０１７号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記構成の高圧燃料ポンプでは、上記特許文献１では複雑なタペットの外周面形状の加工が困難であるという問題点があった。
また、上記特許文献２ではカムとピストンとの偏心に起因してピストンの径方向に作用する力が生じ、その力によりピストンの焼付きが生じるという問題点があった。
【０００６】
この発明は、上記のような問題点を解決することを課題とするものであって、簡単な構成で、ピストンの焼付きを起こすことなくカムとの当接位置を分散させてタペットの耐久性を向上させることができる高圧燃料ポンプを得ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る高圧燃料ポンプは、ハウジングと、このハウジング内に設けられたシリンダと、このシリンダ内に往復摺動可能に設けられシリンダ内に燃料を吸入、加圧するピストンと、前記ハウジングの端部内を往復動可能に設けられ前記内燃機関のカムシャフトとともに回転するカムと接触し前記内燃機関の駆動力を前記ピストンに伝達するタペットと、このタペットと前記ハウジングとの間に少なくともタペットの外周面およびハウジングの内周面の一方に対してすき間ばめで設けられているスリーブとを備え、前記カムとこのカムと常に当接する前記タペットとの間に生じる摩擦力で前記タペットが自転するようになっており、前記タペットの外周面には周方向に延びた幅広の溝が形成されており、この溝にＣ形状の前記スリーブが嵌着されている。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について説明するが、各図において同一、または同等部材、部位については同一符号を付して説明する。
実施の形態１．
図１は高圧燃料供給装置１を含む油圧回路図である。
この高圧燃料供給装置１は、低圧燃料吸入通路２に設けられ低圧燃料の脈動を吸収する低圧ダンパ３と、低圧ダンパ３からの低圧燃料を加圧して高圧燃料吐出通路４に吐出する高圧燃料ポンプ５と、高圧燃料ポンプ５の吸入側と加圧室との間を接続したリリーフ通路６と、リリーフ通路６に設けられ、開弁することにより高圧燃料ポンプ５の吐出量を調整する電磁弁７とを備えている。高圧燃料ポンプ５は、吸入弁８および吐出弁９を有している。
【０００９】
高圧燃料供給装置１の周辺には、燃料タンク１０、燃料タンク１０内の低圧燃料ポンプ１１、低圧燃料吸入通路２から分岐して設けられ低圧燃料を定圧化する低圧レギュレータ１２、高圧燃料吐出通路４から分岐部１３で分岐されたドレイン配管１４に設けられたリリーフバルブ１５、高圧燃料吐出通路４に接続したデリバリパイプ１６、デリバリパイプ１６に接続された噴射弁１７および低圧燃料ポンプ１１等に接続されたフィルタ１８がそれぞれ配設されている。
【００１０】
図２は図１の高圧燃料供給装置１の断面図である。
高圧燃料供給装置１の高圧燃料ポンプ５は、低圧燃料吸入通路２と連通する燃料吸入口２２および高圧燃料吐出通路４と連通する燃料吐出口２３が形成されたプレート２１と、円筒形状のシリンダ２４と、このシリンダ２４の上端面とプレート２１とに挟まれ吸入弁８を有する弁体２５と、高圧燃料吐出通路４に設けられた吐出弁９と、シリンダ２４内に摺動可能に挿入されシリンダ２４と協同して燃料加圧室２７を形成するとともに燃料加圧室２７内に流入した燃料を加圧するピストン２６と、受け部２８とブラケット３０との間に縮設され燃料加圧室２７の体積を拡大する方向にピストン２６を付勢したスプリング２９とを備えている。
【００１１】
また、高圧燃料ポンプ５は、低圧燃料吸入通路２および高圧燃料吐出通路４を有するケーシング３１と、このケーシング３１に固着されたハウジング３２と、内燃機関のカムシャフト３４とともに回転するカム３５と接触し内燃機関の駆動力をピストン２６に伝達するとともに、ハウジング３２の端部内を往復動可能なタペット３３と、鋳鉄鋼で構成されたこのタペット３３とハウジング３２との間に設けられた円筒状のスリーブ５０と、燃料と潤滑油とを画成するオイルシール６０とを備えている。なお、３３ａはタペット３３の底面において周方向に等分間隔で形成され潤滑油が出入りする孔である。
【００１２】
高圧燃料供給装置１の電磁弁７は、軸線に沿って燃料通路４０ａを有するプランジャ４０と、ケーシング３１およびハウジング４４に嵌着され、かつプランジャ４０を摺動可能に収納したボディ４１と、プランジャ４０の端部が圧接するとともにボディ４１に溶接されたバルブシート４２と、ハウジング４４に固定されているとともにプランジャ４０の開弁時のリフトを規制する平断面Ｃ形状のストッパ４３と、プランジャ４０に溶接された磁性体からなるアマチュア４５と、アマチュア４５と対向したコア４６と、このコア４６に巻回されたソレノイド４７と、コア４６内に縮設されプランジャ４０をアマチュア４５を介してバルブシート４２側に付勢したスプリング４８とを備えている。
【００１３】
図３は図２の要部拡大図、図４は図３の要部拡大図、図５は図３のＶ−Ｖ線に沿った断面図である。
スリーブ５０は、タペット３３の外周面およびハウジング３２の内周面に対してすき間ばめで設けられている。円筒形状のスリーブ５０は、内周面および外周面が共に低摩擦処理である研磨処理が施されたステンレス鋼で構成されている。なお、ステンレス鋼の代わりに合金工具鋼であってもよい。
このスリーブ５０は、ハウジング３２の内径寸法の拡大、あるいはタペット３３の外径寸法の縮小化、もしくは両者を適用してスリーブ５０の導入空間を設け、この導入空間に導入後に、ハウジング３２の先端部３２ａを内側に折曲することで空間内に収まっている。この先端部３２ａは、タペット３３が脱落するのを防止する機能も有している。
【００１４】
上記構成の高圧燃料供給装置１では、内燃機関のカムシャフト３４に固定されたカム３５の回転により、タペット３３を介してピストン２６が往復運動する。ピストン２６の降下時（燃料吸入行程時）には、燃料加圧室２７内の容積が増加し、燃料加圧室２７内は減圧される。その結果、吸入弁８が開き、低圧燃料供給通路２内の燃料は燃料吸入口２２を通じて燃料加圧室２７内に流入する。
ピストン２６の上昇時（燃料吐出行程時）には、燃料加圧室２７内は増圧される。その結果、吐出弁９が開き、燃料加圧室２７内の燃料は燃料吐出口２３、高圧燃料吐出通路４を介してデリバリパイプ１６に供給され、その後図示しないエンジンの各気筒に燃料を噴射する燃料噴射弁１７に供給される。
【００１５】
また、ソレノイド４７が通電されて、励磁されると、アマチュア４５とコア４６との間で吸引力が発生し、プランジャ４０は、スプリング４８の弾性力に抗してストッパ４３に当接するまで移動し、バルブシート４２から離れ、電磁弁７は開弁する。その結果、プランジャ４０の燃料通路４０ａ、連通口３７を通じて燃料加圧室２７内と連通し、燃料加圧室２７内は圧力が低下して吐出弁９は閉じ、燃料噴射弁１７への高圧燃料の供給は停止されるとともに、燃料はリリーフ通路６に流れる。
一方、ソレノイド４７への通電が無くなると、アマチュア４５とコア４６との間で吸引力がゼロとなり、プランジャ４０は、スプリング４８の弾性力によりバルブシート４２に圧接し、電磁弁７は閉弁し、リリーフ通路６は閉じる。
この後、ピストン２６の上昇時には、前述したように、燃料加圧室２７内の燃料は燃料吐出口２３、高圧燃料吐出通路４を介してデリバリパイプ１６に供給される。
【００１６】
ところで、この実施の形態では、スリーブ５０の内径面とタペット３３の外周面との間、並びにスリーブ５０の外径面とハウジング３２の内周面との間にそれぞれ僅かなすき間があるので、タペット３３は自転が可能であるとともに、何らかの原因でスリーブ５０の一方の面との間で周方向の相対移動が不可能になったとしても、他方の面での周方向の相対移動が可能である限り、タペット５０の自転は可能である。
このように、このタペット５０は、自転が容易となり、カム３５との当接位置は常にタペット５０の表面上で変化し、特定箇所に負荷集中することなくタペット５０表面で時間的に均一な負荷分担状態を得ることができるので、タペット５０の耐久性は向上する。
【００１７】
また、この実施の形態でのタペット３３と、ハウジングの内壁面との摺動抵抗に抗しながらカムとの当接により上下運動を繰り返す従来のタペットとの間で、寿命期間が同じであるとした条件下では、この実施の形態のタペット３３は、従来のタペットと比較して高応力で使用することが可能となり、高圧燃料ポンプの高圧化が可能となる。
また、タペット３３の自転が容易となることにより、タペット３３とハウジング３２との摺動部、およびタペット３３とカム３５との当接摺動部でのそれぞれの散逸トルクが低減し、高圧燃料供給装置の駆動トルクの低減が可能となる。
【００１８】
実施の形態２．
図６はこの発明の実施の形態２の高圧燃料ポンプの要部断面図、図７は図６の要部拡大図、図８は図６のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿った断面図である。
この実施の形態では、スリーブ５１は撓み変形可能なＣ形状である点、タペット５３の外周面上に中心軸線方向に幅広の溝５３ａが形成されている点、スリーブ５１およびタペット５３の脱落防止のためにハウジング３２の端部とタペット５３との間にリング５４が設けられている点が実施の形態１と異なる。
このスリーブ５１は、タペット５３の軸線方向から挿入された後、溝５３ａにおいて曲率半径を小さくする方向に僅かに変形させることにより、タペット５３の溝５３ａに係止される。
このものの場合には、タペットの外周面に複雑な加工を施した特許文献１のものと比較して容易にハウジング３２に対する低摩擦摺動面を得ることができる。
【００１９】
実施の形態３．
図９はこの発明の実施の形態３の高圧燃料ポンプの要部断面図、図１０は図９の要部拡大図、図１１は図９のＸＩ−ＸＩ線に沿った断面図である。
この実施の形態では、ピストン２６の中心軸線Ａ上にタペット３３と接触するカム３５の接触中心点があり、この中心軸線Ａに対してタペットの中心軸線Ｂはδだけ離れている。スリーブ５２は、スリーブ５２の厚み寸法が周方向に沿って漸次異なるように構成されており、スリーブ５２の外径中心点と内径中心点とは不一致である。
【００２０】
この実施の形態によれば、カム３５の接触中心点とタペット３３の中心軸線Ｂとはδだけ離れているので、カム３５の回転によるタペット３３に対する当接摩擦力がタペット３３をその中心軸線Ｂを中心に回転させる回転力として寄与するものの、カム３５の接触中心点がピストン２６の中心軸線Ａ上にあるので、ピストン２６の焼き付きの原因となるピストン２６の径方向に作用する荷重は生じない。
【００２１】
なお、上記各実施の形態では、タペット３３とハウジング３２との間にタペット３３の外周面およびハウジング３２の内周面の両面に対してすき間ばめでスリーブ５０，５１，５２が設けられているが、いずれか一方の面に対してのみ僅かにすき間があるようにしてもよい。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明に係る高圧燃料ポンプによれば、ハウジングと、このハウジング内に設けられたシリンダと、このシリンダ内に往復摺動可能に設けられシリンダ内に燃料を吸入、加圧するピストンと、前記ハウジングの端部内を往復動可能に設けられ前記内燃機関のカムシャフトとともに回転するカムと接触し前記内燃機関の駆動力を前記ピストンに伝達するタペットと、このタペットと前記ハウジングとの間に少なくともタペットの外周面およびハウジングの内周面の一方に対してすき間ばめで設けられているスリーブとを備え、前記カムとこのカムと常に当接する前記タペットとの間に生じる摩擦力で前記タペットが自転するようになっているので、簡単な構成でタペットに対するカムの当接位置を分散させることができ、タペットの耐久性が向上する。
また、前記タペットの外周面には周方向に延びた幅広の溝が形成されており、この溝にＣ形状の前記スリーブが嵌着されているので、容易にハウジングに対する低摩擦摺動面を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  高圧燃料供給装置の回路図である。
【図２】  この発明の実施の形態１の高圧燃料ポンプが組み込まれた高圧燃料供給装置の断面図である。
【図３】  図２の要部拡大図である。
【図４】  図３の要部拡大図である。
【図５】  図３のＶ−Ｖ線に沿った断面図である。
【図６】  この発明の実施の形態２の高圧燃料ポンプの要部拡大図である。
【図７】  図６の要部拡大図である。
【図８】  図６のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿った断面図である。
【図９】  この発明の実施の形態３の高圧燃料ポンプの要部拡大図である。
【図１０】  図９の要部拡大図である。
【図１１】  図９のＸＩ−ＸＩ線に沿った断面図である。
【符号の説明】
２６  ピストン、３２  ハウジング、３３，５３  タペット、３４  カムシャフト、３５  カム、５０，５１，５２  スリーブ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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