(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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燃料供給ポンプ。
【請求項２】
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を特徴とする請求項１に記載の燃料供給ポンプ。
【請求項３】
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を特徴とする請求項２に記載の燃料供給ポンプ。
【請求項４】
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。
【請求項５】
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を特徴とする請求項１から４までのいずれか一項に記載の燃料供給ポンプ。
【請求項６】
前記緩衝部材は、ゴムから形成されていることを特徴とする請求項５に記載の燃料供給ポンプ。
【請求項７】
前記緩衝部材は、金属材料から形成されていることを特徴とする請求項１から５までのいずれか一項に記載の燃料供給ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料を加圧してコモンレールに圧送する燃料供給ポンプに関する。
【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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２３３１２５号公報
【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。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】一部を断面視した燃料供給ポンプの斜視図である。
【図２】図１に示した燃料供給ポンプの、エンジン側のフランジ及びカムシャフトの一部を拡大して示す断面図である。
【図３】カムシャフトに設けられる緩衝部材の高さについて説明する概略図である。
【図４】従来の燃料供給ポンプの、エンジン側のフランジ及びカムシャフトの一部を拡大して示す断面図である。
【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。
【符号の説明】
【００４０】
５  カムシャフト（回転軸）
６  緩衝部材
７  シール部材
５５  軸受
５６  溝
７１  シール部
７１ａ  端部
１００  燃料供給ポンプ
Ｖ  仮想直線
【図１】
0006620010.tif 000002
【図２】
0006620010.tif 000003
【図３】
0006620010.tif 000004
【図４】
0006620010.tif 000005