(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料カムからリンク機構の端部部材であるロッカアームを介して往復動せしめられるタペットと、給排油孔が設けられたプランジャバレルと、該プランジャバレル内に嵌合され、前記タペットに押圧されて前記プランジャバレル内を往復動するプランジャとを含む噴射ポンプ部、並びに燃料噴射ノズルと該ノズルを開閉する針弁とを含む噴射弁部を、噴射管を介することなく一体に組みつけてなるユニットインジェクタであって、
前記タペットはその外径部を前記ユニットインジェクタ本体の摺動孔内に往復摺動自在に嵌合されて、下端が前記プランジャの上端と当接され、前記本体とタペット上端のバネ受けとの間に介装されたタペットスプリングの弾力によりロッカアーム側に押し付けられているユニットインジェクタにおいて、
前記タペットの前記ロッカアームの球面座との間に中心孔を設け、その中心孔を有底筒状に形成するとともに、該中心孔内に、その外径を前記タペットの中心孔の内径に対して所定の半径方向間隙を存するように設定されるプッシュロッドを挿設し、該プッシュロッド下側の当接部位置が、タペットと前記プッシュロッドとの間におけるすべり摩擦による水平方向力が極めて小さくなる、前記本体の摺動孔内に位置するタペット外周摺動部のほぼ中央位置まで挿設させ、該プッシュロッドの上側の当接部を凹状の球面座、下側の当接部を凸状の球面座を夫々形成し、前記ロッカアームの凸状球面座と前記プッシュロッドの上側の凹状球面座との間、及び該プッシュロッドの下側の凸状球面座と前記タペット凹状球面座との間をいずれも球面接触とし、且つタペットの有底筒部の底部近傍から前記外周摺動部に開口する油通路を設けていることを特徴とするユニットインジェクタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディーゼルエンジン、ガソリン噴射式ガソリンエンジン等に使用される、噴射ポンプ部と噴射弁部とが一体にされたユニットインジェクタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ユニットインジェクタは、噴射管を備えずコンパクトで、高圧かつ高性能噴射が可能であることから、高速ディーゼルエンジンを中心として、ガソリン噴射式ガソリンエンジンに至るまで広く使用されている。
【０００３】
図４はかかるユニットインジェクタを備えた高速ディーゼルエンジンの１例を示す。
図４において、３１はピストン、３３はシリンダライナ、３７はシリンダヘッド、３２は該ピストン３１の上面とシリンダヘッド３７の下面との間に区画形成された燃焼室である。
【０００４】
１００はユニットインジェクタであり、前記シリンダヘッド３７のシリンダ中心１０１にスリーブ４２を介して固定され、前記燃焼室３２内に燃料を噴射するようになっている。
１は燃料カムで、エンジンのクランク軸（不図示）に連動され該クランク軸１／２の回転数（４サイクルエンジンの場合）で回転せしめられる。３５は該燃料カム１に転接するタペットローラ、４３は該タペットローラ３５を支持するカムタペット、３８はカム側スプリング、３は前記カムタペット４３に前記カム側スプリング３８を介して連結されるプッシュロッドである。
【０００５】
４はロッカアーム、４１はブラケット、４０はロッカー軸で、該ブラケット４１は前記シリンダヘッド３７の上面にボルトにより固定されて前記ロッカー軸４０の両端を固持している。そして、前記ロッカアーム４は該ロッカー軸４０に回動可能に支持されて、その一端が前記プッシュロッド３の上端に相対回動可能に連結され、他端が前記ユニットインジェクタ１００のタペット部６０に連結されている。
４４はロッカー室、３９は該ロッカー室４４を覆うヘッドカバーである。
【０００６】
かかるユニットインジェクタ１００を備えたディーゼルエンジンの運転時において、燃料カム１により、タペットローラ３５が突き上げられる（リフトされる）と、プッシュロッド３がカム側スプリング３８を介してリフトされ、ロッカアーム４がロッカー軸４０廻りに回動してユニットインジェクタ１００のタペット部６０を押し下げる。
これにより、ユニットインジェクタ１００は後述するように、その噴射ノズルから所定のタイミングで燃焼室３２内に燃料を噴射する。
【０００７】
図５はかかるユニットインジェクタ１００及びその駆動装置の従来技術の１例を示す。
図５において、ユニットインジェクタ１００は次のように構成されている。
９は本体、１１はプランジャバレル、１６は噴射ノズル、１５はスペーサ、１２はスプリングケース、１０はナットであり、前記プランジャバレル１１は前記噴射ノズル１６、スペーサ１５及びスプリングケース１２とともに前記ナット１０を前記本体９にねじ込むことによって前記本体９に流体密な状態で固定されている。
８はプランジャで、前記プランジャバレル１１の内周に流体密な状態で往復摺動可能に嵌合されている。
【０００８】
５はタペット、７はタペットスプリングであり、該タペット５は前記本体９の摺動孔９ａ内に往復摺動自在に嵌合されて、下端が前記プランジャ８の上端と当接され、上端がロッカアーム４側のコンタクトピース５６と当接され、前記タペットスプリング７の弾力によりロッカアーム４側に押し付けられている。
５５は前記プランジャ８にこれと同時に回転可能に嵌着されたピニオン、５２は該ピニオン５５と噛み合う燃料調量用のラックである。
５４は前記プランジャバレル１１に穿設された給排油孔、５３は前記プランジャ８の上部に形成されるプランジャ室である。
【０００９】
１７は針弁で、前記噴射ノズル１６の中心孔に流体密な状態で往復摺動自在に嵌合されている。
１３は該針弁１７を開弁方向に押圧する針弁スプリング、１４は該針弁スプリング１３用のばね受である。
５７は燃料通路で、前記プランジャ室５３と前記噴射ノズル１６の燃料溜り（不図示）とを接続している。
【００１０】
また、図５において、１は燃料カム、３５はタペットローラであり、該タペットローラ３５はフォロワ軸２ａに枢支されたカムフォロワ２に回転自在に支持されている。
４はロッカアーム、４０はロッカー軸、３はプッシュロッド、５２’は該ロッカアーム４の端部にねじ込まれた調整ねじである。該調整ねじ５２’の端部には先端面が球状のコンタクトピース５１が設けられ、前記プッシュロッド３の上端の球面座３ａに当接している。
【００１１】
かかるユニットインジェクタ１００の作動時において、燃料カム１の回転によりタペットローラ３５がカムフォロワ２の揺動ともにリフトしてプッシュロッド３を押し上げている。
該プッシュロッド３の上方への移動によりロッカアーム４がロッカー軸４０廻りに図５のＺ矢印のように回動し、ロッカピース４ａ及びコンタクトピース５６を介してユニットインジェクタ１００のタペット５が下方に押し下げられる。
【００１２】
該タペット５の下降とともにプランジャ８が下降して給排油孔５４を閉じ、プランジャ室５３内の燃料を加圧して燃料通路５７から針弁１７下部の燃料溜り（不図示）に押し込む。
そして、該燃料溜り内の圧力が針弁スプリング１３の押付力即ち開弁圧力を上廻ると針弁１７が開き、燃料溜り内の高圧燃料が噴射ノズル１６の噴孔（不図示）から燃焼室３２（図４参照）内に噴射される。
燃料噴射量の調整量はラック５２及びピニオン５５を介してプランジャ８を回転させその有効行程を変えることにより行なう。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
かかるユニットインジェクタ１００において、前記のような２つのロッカアーム４の図５のＺ方向への回転によってコンタクトピース５６とタペット５の上面とが圧接される際に、ロッカアーム４の回動による押圧力Ｆ1 はタペット５の中心線５ａに対して角度θ傾斜して作用するため、タペット中心線５ａ方向の反力つまりプランジャ押付力ＦP の他にタペット５の上面に沿うすべり摩擦力、つまりスラスト力ＦT が作用する。
【００１４】
このため、タペット５の往復動に伴ない前記スラスト力ＦT は本体９の摺動孔９ａのタペット５の端部との接触部に集中的に作用することとなって該部の面圧が局部的に高くなるとともに、かかる集中接触部での油膜形成が充分になされずタペットの焼付きが発生し易くなる。
【００１５】
また、かかる従来技術においては、前記タペット５は、その上端部がタペットスプリング７のばね受となって、摺動部よりも大径となっているため、ロッカー室４４（図４参照）内における飛沫油がタペット５の摺動部つまり摺動孔９ａ内に入り難く、潤滑油が不足気味となっていることから、前記のようなスラスト力ＦT による焼付き発生がさらに起こり易くなる。
【００１６】
本発明はかかる従来技術の課題に鑑み、タペット摺動部の局部的な高面圧の発生及び油膜切れの発生を防止するとともに、該摺動部の潤滑状態を良好にして、タペット及び関連部材の焼付きの発生を未然に防止することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明はかかる課題を解決するため、燃料カムからリンク機構の端部部材であるロッカアームを介して往復動せしめられるタペットと、給排油孔が設けられたプランジャバレルと、該プランジャバレル内に嵌合され、前記タペットに押圧されて前記プランジャバレル内を往復動するプランジャとを含む噴射ポンプ部、並びに燃料噴射ノズルと該ノズルを開閉する針弁とを含む噴射弁部を、噴射管を介することなく一体に組みつけてなるユニットインジェクタであって、
前記タペットはその外径部を前記ユニットインジェクタ本体の摺動孔内に往復摺動自在に嵌合されて、下端が前記プランジャの上端と当接され、前記本体とタペット上端のバネ受けとの間に介装されたタペットスプリングの弾力によりロッカアーム側に押し付けられているユニットインジェクタにおいて、
前記タペットの前記ロッカアームの球面座との間に中心孔を設け、その中心孔を有底筒状に形成するとともに、該中心孔内に、その外径を前記タペットの中心孔の内径に対して所定の半径方向間隙を存するように設定されるプッシュロッドを挿設し、該プッシュロッド下側の当接部位置が、タペットと前記プッシュロッドとの間におけるすべり摩擦による水平方向力が極めて小さくなる、前記本体の摺動孔内に位置するタペット外周摺動部のほぼ中央位置まで挿設させ、該プッシュロッドの上側の当接部を凹状の球面座、下側の当接部を凸状の球面座を夫々形成し、前記ロッカアームの凸状球面座と前記プッシュロッドの上側の凹状球面座との間、及び該プッシュロッドの下側の凸状球面座と前記タペット凹状球面座との間をいずれも球面接触とし、且つタペットの有底筒部の底部近傍から前記外周摺動部に開口する油通路を設けていることを特徴とするユニットインジェクタを提案する。
【００２１】
かかる発明によれば、ロッカアームの円弧運動に従がいプッシュロッドが僅かに傾斜してその上端面がコンタクトピースと、また下端面がタペットの中心孔の底面の球面座と夫々球面接触するので、前記円弧運動に伴ないプッシュロッドとタペットとの間における摩擦によるスラスト力が従来技術に比べて大幅に低減される。
【００２２】
これによって該スラスト力の発生に伴なうタペット摺動部の片当りによる局部的な面圧上昇の発生が回避されるとともに、該摺動部における油膜の形成が均一になされ、タペット摺動部の焼付きの発生が防止される。
さらにタペットの中心孔内に潤滑油が貯められるので、タペットとプッシュロッドとの球状接触面は充分な潤滑がなされ、高い接触圧力に対して耐久性が向上する。
【００２４】
かかる発明によれば、中心孔内に貯った潤滑油が油孔を通ってタペット外周の摺動部に送られて該摺動部を潤滑するので、該摺動部には充分な量の潤滑油が供給され、耐焼き付き性が更に向上する。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態を例示的に詳しく説明する。但しこの実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がないかぎりは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
【００２６】
図１は本発明の第１実施形態に係るユニットインジェクタ及びその駆動装置の要部断面図、図２は図１に対応する作動説明図である。
【００２７】
図１〜図２において、１００はユニットインジェクタ、１は燃料カムである。該燃料カム１はクランク軸（不図示）に連動され、４サイクルエンジンの場合、該クランク軸の１／２回転にて回転せしめられる。３５はタペットローラであり、該タペットローラ３５はフォロワ軸２ａに枢支されたカムフォロワ２に回転自在に支持されている。４はロッカアーム、４０はロッカー軸、３はプッシュロッド、５２’は該ロッカアーム４の端部にねじ込まれた調整ねじである。該調整ねじ５２’の端部には先端面が球状のコンタクトピース５１が設けられ、前記プッシュロッド３の上端の球面座３ａに当接している。
【００２８】
前記ユニットインジェクタ１００は次のように構成される。９は本体、１１はプランジャバレル、１６は噴射ノズル、１５はスペーサ、１２はスプリングケース、１０はナットであり、前記プランジャバレル１１は前記噴射ノズル１６、スペーサ１５及びスプリングケース１２とともに前記ナット１０を前記本体９にねじ込むことによって前記本体９に流体密な状態で固定されている。
【００２９】
８はプランジャで、前記プランジャバレル１１の内周に流体密な状態で往復摺動可能に嵌合されている。
５５は前記プランジャ８にこれと同時に回転可能に嵌着さえれたピニオン、５２は該ピニオン５５と噛み合う燃料調量用のラックである。
５４は前記プランジャバレル１１に穿設された給排油孔、５３は前記プランジャ８の上部に形成されるプランジャ室である。
１７は針弁で、前記噴射ノズル１６の中心孔に流体密な状態で往復摺動自在に嵌合されている。
【００３０】
１３は該針弁１７を開弁方向に押圧する針弁スプリング、１４は該針弁スプリング１３用のばね受である。５７は燃料通路で、前記プランジャ室５３と前記噴射ノズル１６の燃料溜（不図示）とを接続している。
以上の構成は図５に示す従来技術と同様である。
【００３１】
本発明においては、プランジャ駆動用のタペット及びその周辺を改良している。
即ち、図１において、７はタペットスプリングであり、タペット５は前記本体９の摺動孔９ａ内に往復摺動自在に嵌合されて、下端が前記プランジャ８の上端と当接されている。前記タペット５は、その上端面から断定深さに亘って中心孔５ａが穿設された有底円筒状に形成され、上部が飛沫油を受入れ容易なように広口の開口部５ｂとなっている。そして該中心孔５ａの底面は、凹状の球面座６３が形成されている。
【００３２】
６は前記タペット５の中心孔５ａ内に挿設されたプッシュロッドである。
該プッシュロッド６は、その外径を前記タペット５の中心孔５ａの内径に対して所定の半径方向間隙を存するように設定されるとともに、下端面が凸状球面に形成されて前記タペット５の球面座６３に当接している。また該プッシュロッド６の上端面は凹状に形成された球面座６２となっており、ロッカアーム４に固定されたコンタクトピース６１の凸状球面と当接している。
【００３３】
また前記ロッカアーム４の内部には油通路６９が穿設され、該油通路６９はその出口が前記タペット５の上面に向けて開口され、該油通路６９からの潤滑油が前記タペット５の広口の開口部５ｂからの中心孔５ａ内の球面接触部及びタペット５の外周と摺動孔９ａとの摺動部に容易に供給されるようにしている。
【００３４】
かかる構成からなるユニットインジェクタ１００の作動時において、燃料カム１の回転によりタペットローラ３５がカムフォロワ２の揺動とともにリフトしてプッシュロッド３を押し上げる。
該プッシュロッド３の上方への移動によりロッカアーム４がロッカー軸４０廻りに図１のＺ矢印のように回動し、コンタクトピース６１及びプッシュロッド６を介してユニットインジェクタ１００のタペット５が下方に押し下げられる。
【００３５】
該タペット５の下降とともにプランジャ８が下降して給排油孔５４を閉じ、プランジャ室５３内の燃料を加圧して燃料通路５７から針弁１７下部の燃料溜り（不図示）に押し込む。
そして該燃料溜り内の圧力が針弁スプリング１３の押付力即ち開弁圧力を上廻ると針弁１７が開き、燃料溜り内の高圧燃料が噴射ノズル１６の噴孔（不図示）から燃焼室３２（図４参照）内に噴射される。
図２は前記プランジャ８が最大ストロークまで押し下げられた状態を示す。
燃料噴射量の調量はラック５２及びピニオン５５を介してプランジャ８を回転させその有効行程を変えることにより行なう。
【００３６】
かかる作動時において、ロッカアーム４のＺ矢印方向の回動によってコンタクトピース６１がプッシュロッド６の球面座６２を押圧し、該プッシュロッド６の下端の凸状球面がタペット５の球面座６３を押圧することにより、該タペット５はタペットスプリング７の弾力に抗して押し下げられ、これに伴ないプランジャ８が押し下げられる。
【００３７】
この際において、ロッカアーム４のＺ矢印方向の回動（揺動）に伴ないコンタクトピース６１の当接面も円弧運動をするが、前記プッシュロッド６の上端の球面座６２とコンタクトピース６１の凸状球面とが球状面にて接触し、かつ該プッシュロッド６の下端の凸状球面とタペット５の球面座６３との接触面も球状面であるため、前記ロッカアーム４及びコンタクトピース６１の円弧運動に応じて前記プッシュロッド６がすべり抵抗を伴なうことなく僅かに傾斜してロッカアーム４からの押圧力をタペット５に伝達する。
【００３８】
このため、タペット５と前記プッシュロッド６との間におけるすべり摩擦による水平方向力、つまり前記スラスト力は極めて小さくなり、従ってかかるスラスト反力の発生に伴なうタペット５の摺動部の片当りによる局部的な面圧上昇の発生が回避されるとともに、潤滑油膜の形成が均一になされる。
また、前記スラスト反力の発生が僅かにあったとしても、その力点がタペット５の摺動面内での作用となるので、前記タペット５の摺動面における片当りの発生は無い。
【００３９】
以上のように、かかる実施形態によれば、タペット摺動部における片当りや局部的な高面圧の発生が阻止されるとともに、潤滑油のタペット摺動部への供給も支障なくなされて油膜が確実に保持され、潤滑不足による焼付きの発生が回避される。
また、前記タペット５の中心孔５ａ内に潤滑油が貯められるので、プッシュロッド６とタペット５の球面座６３との接触部は充分な潤滑がなされ、高い接触圧力に対応できる。
【００４０】
図３は本発明の第２実施形態に係るユニットインジェクタのタペット近傍の要部断面図である。
この実施形態においては、タペット５の中心孔５ａ内の底部近傍から、該タペット５と本体９の摺動孔９ａとの摺接面に向けて複数（一個でもよい）の小径油孔７１、７２を設けている。
また、ロッカアーム４内の油通路６９から分岐された油通路６９ａを設けて油通路６９を通った油潤滑油の一部をプッシュロッド６の上端の球面座６２とコンタクトピース６１の凸状球面との球状接触面に供給するように構成している。
【００４１】
かかる実施形態において、ロッカアーム４の油通路６９を通った潤滑油及びロッカー室４４内の飛沫油は開口部６９ｂからタペット５の上面に落ちた後広口の開口部５ｂから中心孔５ａ内に流れ込み、該中心孔５ａ内に貯って球面座６３を潤滑するとともに、油孔７１、７２を通ってタペット５の外周と摺動孔９ａとにより形成される摺動部に送られ、該摺動部を潤滑する。
【００４２】
この実施形態においては、中心孔５ａ内に貯った潤滑油を油孔７１、７２を通してタペットの外周と本体９の摺動孔９ａとの摺動部に供給するので、該摺動部における潤滑油不足の発生は完全に回避され、充分な潤滑がなされ、前記第１実施形態よりもさらに耐焼き付き性が向上する。
【００４３】
また、前記実施形態の他、前記プッシュロッド６の下面を前記第１、第２実施形態と同様凸状球面に形成して、タペット５の中心孔５ａの底部に形成された凹状の球面座６３に当接させ、該プッシュロッド６の上面を凸状球面に形成するとともにコンタクトピース６１に凹状の球面座を形成して該プッシュロッド６の凸状球面に当接するように構成していてもよい。
【００４４】
【発明の効果】
以上記載のごとく本発明によれば、タペットとロッカアームとの間にプッシュロッドを介装して該プッシュロッドとロッカアーム側及びタペット側とを球面接触したので、タペットの接触部におけるスラスト力が従来技術に較べて大幅に低減される。
【００４５】
これによって該スラスト力の発生に伴なうタペット摺動部の片当りによる局部的な面圧上昇の発生が回避されるとともに、該摺動部における油膜の形成が均一になされ、タペット摺動部の焼付きの発生を防止することができる。
さらに、タペットの中心孔内に潤滑油が貯められるので、タペットプッシュロッドとの球状接触面は充分な潤滑がなされ、高い接触圧力に対して耐久性が向上する。
【００４６】
また本発明のように構成すれば、中心内に貯った潤滑油が油孔を通ってタペット外周の摺動部に送られて該摺動部を潤滑するので、該摺動部には充分な量の潤滑油が供給され、耐焼付き性がさらに向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１実施形態に係るユニットインジェクタ及びその駆動装置の要部断面図である。
【図２】  上記実施形態における作動説明用の図１の対応図である。
【図３】  本発明の第２実施形態を示すタペット部近傍の要部断面図である。
【図４】  ユニットインジェクタを備えた４サイクルディーゼルエンジンの要部断面図である。
【図５】  従来技術に係るユニットインジェクタを示す図１の対応図である。
【符号の説明】
４      ロッカアーム
５      タペット
５ａ    中心孔
６      プッシュロッド
８      プランジャ
９      本体
９ａ    摺動孔
１１    プランジャバレル
４０    ロッカー軸
４４    ロッカー室
５３    プランジャ室
５４    給排油孔
６１    コンタクトピース
６２，６３    球面座
６９    油通路
７１、７２  油孔
１００  ユニットインジェクタ
【図１】
0003649583.tif 000002
【図２】
0003649583.tif 000003
【図３】
0003649583.tif 000004
【図４】
0003649583.tif 000005
【図５】
0003649583.tif 000006