(57)【要約】【課題】タペットのフラツキを確実に低減するためのカムのプロフィールを提案するとともに、前記フラツキに起因する燃料噴射量の変動を防止する。【解決手段】カム軸に備えられ、タペットを介してプランジャーを上下動させる燃料噴射ポンプのカムにおいて、前記カムのプロフィール５ａは、前記カム頂上部からベース円上に至るまでの下降期間ＤＴのカム角度が、ベース円上からカム頂上部へ至るまでのリフト期間ＬＴのカム角度よりも大きく構成されるとともに、前記リフト期間ＬＴのカム角度が、前記下降期間ＤＴの次のリフト期間ＬＴまでのベース期間ＢＴのカム角度よりも小さく構成される。【選択図】        図５
2004316487.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カム軸に備えられ、タペットを介してプランジャーを上下動させる燃料噴射ポンプのカムにおいて、
前記カムのプロフィールは、
カム頂上部からベース円上に至るまでの下降期間のカム角度が、
ベース円上からカム頂上部へ至るまでのリフト期間のカム角度よりも大きく構成されるとともに、
前記下降期間の次のリフト期間までのベース期間のカム角度が、
前記リフト期間のカム角度よりも小さく構成される、
ことを特徴とする燃料噴射ポンプのカム。
【請求項２】
カム軸に備えられ、タペットを介してプランジャーを上下動させる燃料噴射ポンプのカムにおいて、
前記カムのプロフィールは、
カム頂上部からベース円上に至る下降期間における単位カム角度に対する下降量が、
ベース円上からカム頂上部へ至るまでのリフト期間における単位カム角度に対するリフト量以下に構成される、
ことを特徴とする燃料噴射ポンプのカム。
【請求項３】
前記カムのプロフィールは、
カム頂上部からベース円上に至る下降期間の部分の面積が、
ベース円上からカム頂上部へ至るまでのリフト期間の部分の面積よりも大きく構成される、
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の燃料噴射ポンプのカム。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のカムを具備する燃料噴射ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カムの回転運動によりタペット上のプランジャーを上下させ燃料を圧送する燃料噴射ポンプに関し、より詳しくは、前記カムのプロフィールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、カムの回転運動によりタペットを介してプランジャーを上下させ、該プランジャーの上方の燃料圧室より燃料を圧送する燃料噴射ポンプが知られている。前記カムのカムプロフィールの一般的なものとしては、図６に示すごとく、カムプロフィール６６ａにおける前記プランジャーでの一圧縮工程のためのプロフィールを、カム６６のベース円６７からカム頂上部６６ｔに至るリフト期間ＬＴと、カム頂上部６６ｔからベース円６７に至る下降期間ＤＴと、次のリフト期間までの間のベース機関ＢＴとから構成しており、前記リフト期間ＬＴと、下降期間ＤＴとは、対称となる関係とするものである。
そして、このようなカムプロフィールに関し、エンジンの低騒音化の観点から、前記タペットがカムの当接する際に生じる衝撃を緩和し、ポンプハウジング表面の振動量を抑えるためのカムのプロフィールに関する技術が提案がされている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２―３４９３８８号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述したタペットとカムの間で発生する衝撃に関し、タペットの挙動をセンサーにより検出したところ、図７のグラフＧ１に示されるような挙動が確認された。
図７のグラフＧ１における特性線Ｌ１に示すごとく、タペットは周期的にふらついている（振動している）ことが確認された。また、前記プランジャーの軸の回転方向の挙動をセンサーにより検出したところ、特性線Ｌ２に示すごとく、特性線Ｌ１、即ち、タペットの挙動と同期していることが確認された。これにより、タペットのフラツキがプランジャーを回転させるように作用していることが確認された。
さらに、図７のグラフＧ２に示すごとく、燃料調量のためのコントロールスリーブを操作するコントロールラックにかかる荷重をセンサーにより検出したところ、特性線Ｌ３に示すごとく、同様に、タペットの挙動と同期していることが確認された。そして、燃料噴射量を確認したところ、特性線Ｌ４に示すごとく、特性線Ｌ３、即ち、コントロールラックの荷重の挙動に同期していることが確認された。これにより、コントロールラックにかかる荷重の変化が、燃料噴射量の変動に作用していることが確認された。
以上の挙動を検証すると、特性線Ｌ１〜Ｌ４はすべて同期していることがわかる。そして、これらの挙動の原因は、タペットの振動に起因するものということができる。タペットの振動が、プランジャーの回転、コントロールラックの移動現象をもたらし、そして、燃料噴射量を変動させると考えられるからである。
【０００５】
以上の検証より、タペットのフラツキが燃料噴射量を変動させ、燃料噴射量が不安定となるといえる。そして、このように燃料噴射量が不安定であると、エンジンを安定して運転できないことになり、特に安定した回転数が要求される発電機用のエンジンにおいては重大な問題となる。
この点、上記従来文献に開示されるカムのプロフィールでは、タペットのフラツキを防止する点では不十分であるといえる。
そこで、本発明は、以上の点に鑑み、タペットのフラツキを確実に低減するためのカムのプロフィールを提案するものであり、これにより燃料噴射量の変動を防止することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の解決しようとする課題は以上のごとくであり、次に該課題を解決する為の手段を説明する。
即ち、請求項１に記載のごとく、カム軸に備えられ、タペットを介してプランジャーを上下動させる燃料噴射ポンプのカムにおいて、
前記カムのプロフィールは、
カム頂上部からベース円上に至るまでの下降期間のカム角度が、
ベース円上からカム頂上部へ至るまでのリフト期間のカム角度よりも大きく構成されるとともに、
前記下降期間の次のリフト期間までのベース期間のカム角度が、
前記リフト期間のカム角度よりも小さく構成されることである。
【０００７】
また、請求項２に記載のごとく、カム軸に備えられ、タペットを介してプランジャーを上下動させる燃料噴射ポンプのカムにおいて、
前記カムのプロフィールは、
カム頂上部からベース円上に至る下降期間における単位カム角度に対する下降量が、
ベース円上からカム頂上部へ至るまでのリフト期間における単位カム角度に対するリフト量以下に構成されることである。
【０００８】
また、請求項３に記載のごとく、前記カムのプロフィールは、
カム頂上部からベース円上に至る下降期間の部分の面積が、
ベース円上からカム頂上部へ至るまでのリフト期間の部分の面積よりも大きく構成されることである。
【０００９】
また、請求項４に記載のごとく、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のカムを具備する燃料噴射ポンプとすることである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明に係る燃料噴射ポンプの正面一部断面図、図２は従来のカムプロフィールとの比較におけるタペットの挙動を示すグラフ、図３は本発明に係るカムの正面図、図４は本発明に係るカムプロフィールを示す図、図５はカム角度に対するカム加速度を示すグラフ、図６は従来の一般的なカムの正面図、図７は従来のカムプロフィールによるタペット振動等の挙動を示す図である。
【００１１】
本発明に係る燃料噴射ポンプについて説明する。
図１に示すごとく、燃料噴射ポンプ１は、下部のポンプハウジング４５及び上部のハイドロリックベース４６より外観が構成されている。
ポンプハウジング４５には、カム５を備えたカム軸４が回転自在に軸支されており、前記カム５の上方には、タペット１１を介してプランジャー７の下端が配される関係になっている。
前記ハイドロリックベース４６には、略垂直状にプランジャバレル８が嵌装されており、該プランジャバレル８内に前記プランジャー７が上下摺動自在に配されている。
前記ポンプハウジング４５には、前記プランジャバレル８の下部が挿入されるプランジャー摺動室４５ａが形設されており、該プランジャー摺動室４５ａ内では、プランジャー７の下部が進退するようになっている。
前記プランジャー摺動室４５ａの上部には略筒状の上部バネ受け１８が嵌設される一方、プランジャー７の下部には略円盤状の下部バネ受け２０が環設されており、両バネ受け１８・２０の間にはプランジャー７を巻装するようにプランジャーバネ１９が配されている。
そして、同じくプランジャー摺動室４５ａ内においては、筒状に構成されたタペットガイド筒１１ａと、タペットローラ１１ｂからなるタペット１１が上下摺動自在に配されており、前記下部バネ受け２０をタペットガイド筒１１ａに挿入することで、前記プランジャーバネ１９の付勢力によってタペットガイド筒１１ａが下方に押圧されるとともに、タペットローラ１１ｂの外周面がカム５のカムプロフィール５ａに対して押圧されるようになっている。
以上の構成により、カム５の回転に伴って、タペット１１及びプランジャー７が上下動するようになっており、プランジャー７によって圧縮された燃料は、図示せぬ分配軸等を介して燃料噴射ノズルに供給される。
【００１２】
次に、前記カム５のカムプロフィール５ａについて説明する。
本発明に係るカム５のカムプロフィール５ａは、図２の特性線Ｌ１に示すごとく、従来の一般的なカムプロフィール５ｂにおいてタペット１１のフラツキ（振動）を、特性線Ｌ０に示すごとく、振動数の少ない、換言すれば、振動のないなだらかな変化をなす曲線とすることにより、タペット１１のフラツキに起因する燃料噴射量の変動をなくすことを目的とするものである。尚、従来の一般的なカムプロフィール５ｂとは、図６に示すごとく、リフト期間と下降期間のプロフィールが対称に設定されるものをいう（以下のカムプロフィール５ｂの説明において同じ）。
図２に示される例では、従来のカムプロフィール５ｂにおける特性線Ｌ１の振動数が１．１５Ｈｚであることを示しており、本発明に係るカムプロフィール５ａにおける特性線Ｌ０によれば、周波数が０．１２Ｈｚまで削減されることを示している。
そして、以上の目的を達成すべく、図１、図３、及び図４に示すごとく、カム軸４に備えられ、タペット１１を介してプランジャー７を上下動させる燃料噴射ポンプのカム５において、前記カム５のカムプロフィール５ａは、カム頂上部５ｔからベース円５５上に至るまでの下降期間ＤＴのカム角度Ｒ２が、ベース円５５上からカム頂上部５ｔへ至るまでのリフト期間ＬＴのカム角度Ｒ１よりも大きく構成されるとともに、前記下降期間ＤＴの次のリフト期間ＬＴまでのベース期間ＢＴのカム角度Ｒ３が、前記リフト期間ＬＴのカム角度Ｒ１よりも小さく構成されるようにしており、望ましくは、前記カム角度Ｒ３は、カム角度Ｒ１の１／８以下とするものである。本実施例では、三気筒用の燃料噴射ポンプに適用される三個のカム頂上部５ｔが設けられる構成としており、前記カム角度Ｒ３は、５度以下となるようにしている。
また、図３に示すごとく、前記カム５のプロフィール５ａは、カム頂上部５ｔからベース円上に至る下降期間ＤＴの部分の面積Ｓ２が、ベース円５５上からカム頂上部５ｔへ至るまでのリフト期間ＬＴの部分の面積Ｓ１よりも大きく構成されるようにしており、望ましくは、前記面積Ｓ２は、面積Ｓ１の１．５倍から２倍の範囲とするものである。本実施例では、前記と同様、三気筒用の燃料噴射ポンプにおいて、面積Ｓ２を面積Ｓ１の略１．７倍としている。
さらに、図４に示すごとく、前記カム５のプロフィール５ａは、カム頂上部からベース円５５上に至る下降期間ＤＴにおける単位カム角度に対する下降量が、ベース円５５上からカム頂上部５ｔへ至るまでのリフト期間ＬＴにおける単位カム角度に対するリフト量以下に構成されるようにしており、例えば、リフト期間ＬＴにおける傾きＵの最大傾きＵ１の絶対値は、下降期間ＤＴにおける傾きＤの最大傾きＤ１の絶対値の１．７〜２．２倍とするものである。本実施例では、前記と同様、三気筒用の燃料噴射ポンプにおいて、カム頂上部５ｔからリフト期間ＬＴと同じカム角度の期間Ｆにおける傾きＵをリフト期間ＬＴにおける最大傾きＤ１の１．７倍としている。
【００１３】
以上のように、本発明に係るカムプロフィール５ａでは、単純にベース円５５からカム頂上部５ｔへ至るまでリフト期間ＬＴの回転方向における形状変化率と、カム頂上部５ｔからベース円５５へ至るまで下降期間ＤＴの回転方向における形状変化率との比較ではなく、リフト期間ＬＴ・下降期間ＤＴ・ベース期間ＢＴの各期間の長さ、リフト期間ＬＴ・下降期間ＤＴの面積、さらには、リフト期間ＬＴ・下降期間ＤＴにおける単位カム角度に対する変化量の割合に着目したものである。つまり、単純にリフト期間ＬＴの全体、下降期間ＤＴの全体のそれぞれに対するリフト量、下降量から求まる形状変化率に基づいて設計されるものではなく、各期間ＬＴ・ＤＴ・ＢＴのそれぞれにおいて、カム５の振動の低減を図るべく最適なカムプロフィール５ａの設計・構造としているのである。
【００１４】
以上の構成によれば、本実施例では、図５に示すごとく、カム５の正の加速度、つまりは、プランジャー７が最下点に到達する際における減速の加速度を、従来における加速度Ｈ１と比較して、略６０％低減された加速度Ｈ２を実現することができる。
このようにカム５の正の加速度を低減することができるので、図２に示すごとく、従来のカムプロフィール５ｂによるタペット１１の振動の場合と比較して、タペット１１の振動を低減（振動数の低減）することが可能となる。そして、このタペット１１の振動の低減により、プランジャー７の回転、コントロールラックの移動現象、そして、燃料噴射量の変動を抑えることができ、エンジンの安定した運転を実現することができる。
尚、以上の実施例では、三気筒用の燃料噴射ポンプにおける本発明の適用例について説明したが、本発明を適用するカムのカム頂上部の数、燃料噴射ポンプの気筒数については、特に限定されるものではない。
【００１５】
【発明の効果】
本発明は以上のごとく構成したので、次のような効果を奏するのである。
即ち、請求項１に記載のごとく、カム軸に備えられ、タペットを介してプランジャーを上下動させる燃料噴射ポンプのカムにおいて、
前記カムのプロフィールは、
カム頂上部からベース円上に至るまでの下降期間のカム角度が、
ベース円上からカム頂上部へ至るまでのリフト期間のカム角度よりも大きく構成されるとともに、
前記下降期間の次のリフト期間までのベース期間のカム角度が、
前記リフト期間のカム角度よりも小さく構成されるので、タペットのフラツキ（振動）を低減することができる。
【００１６】
また、請求項２に記載のごとく、カム軸に備えられ、タペットを介してプランジャーを上下動させる燃料噴射ポンプのカムにおいて、
前記カムのプロフィールは、
カム頂上部からベース円上に至る下降期間における単位カム角度に対する下降量が、
ベース円上からカム頂上部へ至るまでのリフト期間における単位カム角度に対するリフト量以下に構成されるので、タペットのフラツキ（振動）を低減することができる。
【００１７】
また、請求項３に記載のごとく、前記カムのプロフィールは、
カム頂上部からベース円上に至る下降期間の部分の面積が、
ベース円上からカム頂上部へ至るまでのリフト期間の部分の面積よりも大きく構成されるので、タペットのフラツキ（振動）を低減することができる。
【００１８】
また、請求項４に記載のごとく、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のカムを具備する燃料噴射ポンプとするので、タペットの振動の低減により、プランジャーの回転、コントロールラックの移動現象、そして、燃料噴射量の変動を抑えることができ、エンジンの安定した運転を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る燃料噴射ポンプの正面一部断面図である。
【図２】従来のカムプロフィールとの比較におけるタペットの挙動を示すグラフである。
【図３】本発明に係るカムの正面図である。
【図４】本発明に係るカムプロフィールを示す図である。
【図５】カム角度に対するカム加速度を示すグラフである。
【図６】従来の一般的なカムの正面図である。
【図７】従来のカムプロフィールによるタペット振動等の挙動を示す図である。
【符号の説明】
ＬＴ    リフト期間
ＤＴ    下降時期
ＢＴ    ベース時期
【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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