(57)【要約】【課題】プランジャ５やカムリング８等が作動不良を生じた時に、損傷を拡大させることなく、安全性の高い燃料噴射ポンプ１を提供することにある。【解決手段】カム軸２は、主軸２Ａと、この主軸２Ａと別体に設けられたカム部２Ｂとで構成され、このカム部２Ｂが主軸２Ａに嵌合して取り付けられ、両者がキー６により相対回転不能に結合されている。但し、キー６を介して結合される主軸２Ａとカム部２Ｂとの結合強度は、ポンプハウジング３の破損強度より弱くなる様に設計されている。この構成によれば、万が一、プランジャ５が折損して、脱落したプランジャヘッド５ａがポンプハウジング３とカムリング８との隙間に挟まった場合に、主軸２Ａとカム部２Ｂとが分離して主軸２Ａが空回りするため、ポンプ機能が停止して、ポンプハウジング３の破損を防止できる。【選択図】        図３
2004360554.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンに駆動されて回転する主軸と、
この主軸と別体に設けられると共に、前記主軸に結合されて前記主軸と一体に回転するカム部と、
前記主軸の回転により、前記カム部の回転運動が直接的または間接的に伝達されてシリンダ内を往復運動するプランジャとを備え、
前記プランジャまたは前記カム部の回転運動を前記プランジャに伝達する伝達部品に作動不良が生じた時に、前記主軸と前記カム部との結合状態が解消されて、前記主軸が空回りすることを特徴とする燃料噴射ポンプ。
【請求項２】
請求項１に記載した燃料噴射ポンプにおいて、
断面円形を有する前記カム部の外周に相対回転自在に嵌合するカムリングを有し、このカムリングが前記カム部の回転運動を直線運動に変えて前記プランジャに伝達する前記伝達部品として設けられ、
前記カムリングと前記プランジャとの摺動面に焼き付きが生じた時に、前記主軸と前記カム部との結合状態が解消されて、前記主軸が空回りすることを特徴とする燃料噴射ポンプ。
【請求項３】
エンジンに駆動されて回転する主軸と、
この主軸と別体に設けられると共に、前記主軸に結合されて前記主軸と一体に回転するカム部と、
前記主軸の回転により、前記カム部の回転運動が直接的または間接的に伝達されてシリンダ内を往復運動するプランジャとを備え、
前記カム部を介して前記主軸に生じる負荷トルクが所定値以上増大した時に、前記主軸と前記カム部との結合状態が解消されて、前記主軸が空回りすることを特徴とする燃料噴射ポンプ。
【請求項４】
シリンダ内に摺動自在に挿入されたプランジャと、
エンジンに駆動されて回転する主軸と、
この主軸と別体に設けられると共に、前記主軸に結合されて前記主軸と一体に回転する断面円形のカム部と、
このカム部の外周に相対回転自在に嵌合して、前記カム部の回転運動を直線運動に変えて前記プランジャに伝達するカムリングと、
前記カム部及び前記カムリングを収容するポンプカム室を形成するポンプハウジングとを備え、
前記主軸と前記カム部との結合強度が、前記ポンプハウジングの破損強度より低く設定されていることを特徴と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、例えばディーゼル機関用の蓄圧式燃料噴射システムに用いられる燃料噴射ポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来技術として、例えば特許文献１に記載された燃料噴射ポンプがある。
この燃料噴射ポンプは、軸上に断面円形のカムを有するカム軸と、カムの外周にブッシュを介して回転自在に嵌合するカムリングと、シリンダ内に摺動自在に挿入されたプランジャ等を備え、カム軸がエンジンに駆動されて回転すると、カムの回転運動がカムリングを介してプランジャに伝達され、そのプランジャがシリンダ内を往復運動して燃料を圧送する。
【０００３】
【特許文献１】
特願２００２−１６４０１２
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記の燃料噴射ポンプは、カム及びカムリング等を収容するポンプカム室に潤滑用の燃料が供給されるため、誤って燃料中に水等が混入すると、ポンプカム室内の摺動部で貧潤滑状態が生じる。この貧潤滑により、例えば、プランジャとカムリングとの摺動面にて焼き付きが生じると、カムリングに過大なスラスト力が作用してプランジャが折損する虞がある。この場合、プランジャの折損によって発生した破片が、ポンプハウジングとカムリングとの隙間に挟まると、例えばポンプハウジングがアルミニウム等で出来ていると、ポンプハウジングが破損して損傷が拡大する可能性があった。
【０００５】
これを予防するために、ポンプハウジングとカムリングとの隙間を大きくすることも考えられるが、この場合、大幅な体格アップが要求されるため、コストアップを招くだけでなく、車両等への搭載性も著しく低下する。
本発明は、上記事情に基づいて成されたもので、その目的は、プランジャやカムリング等が作動不良を生じた時に、損傷を拡大させることなく、安全性の高い燃料噴射ポンプを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
（請求項１の発明）
本発明の燃料噴射ポンプは、エンジンに駆動されて回転する主軸と、この主軸と別体に設けられると共に、主軸に結合されて主軸と一体に回転するカム部と、主軸の回転により、カム部の回転運動が直接的または間接的に伝達されてシリンダ内を往復運動するプランジャとを備え、プランジャまたはカム部の回転運動をプランジャに伝達する伝達部品に作動不良が生じた時に、主軸とカム部との結合状態が解消されて、主軸が空回りすることを特徴とする。
【０００７】
上記の構成によれば、プランジャまたは伝達部品に作動不良が生じると、主軸とカム部との結合状態が解消される、つまり主軸とカム部とが分離することにより、主軸が空回りする。その結果、主軸がエンジンに駆動されて回転しても、その回転がカム部に伝わることはなく、ポンプ機能が停止するため、プランジャまたは伝達部品の作動不良以外に、他の部位へ損傷が拡大することを防止できる。
【０００８】
（請求項２の発明）
請求項１に記載した燃料噴射ポンプにおいて、
断面円形を有するカム部の外周に相対回転自在に嵌合するカムリングを有し、このカムリングがカム部の回転運動を直線運動に変えてプランジャに伝達する伝達部品として設けられ、そのカムリングとプランジャとの摺動面に焼き付きが生じた時に、主軸とカム部との結合状態が解消されて、主軸が空回りすることを特徴とする。
【０００９】
上記の構成によれば、カムリングとプランジャとの摺動面に焼き付きが生じても、主軸が空回りすることにより、カムリングに過大なスラスト力が作用することはなく、プランジャの折損を未然に防ぐことが可能になる。仮に、プランジャの折損に至った場合でも、主軸が空回りすることで、カム部及びカムリングの作動が停止しているため、それ以外に損傷が拡大することはなく、安全性の高い燃料噴射ポンプを実現できる。
【００１０】
（請求項３の発明）
本発明の燃料噴射ポンプは、エンジンに駆動されて回転する主軸と、この主軸と別体に設けられると共に、主軸に結合されて主軸と一体に回転するカム部と、主軸の回転により、カム部の回転運動が直接的または間接的に伝達されてシリンダ内を往復運動するプランジャとを備え、カム部を介して主軸に生じる負荷トルクが所定値以上増大した時に、主軸とカム部との結合状態が解消されて、主軸が空回りすることを特徴とする。
【００１１】
例えば、プランジャ等に作動不良が生じた場合に、カム部の回転運動が抑制されると、そのカム部を介して主軸に生じる負荷トルクが急激に増大するため、その負荷トルクが所定値以上増大した時、つまり、主軸とカム部との結合強度を上回った時に、主軸とカム部との結合状態が解消され、両者が分離する。その結果、主軸が空回りすることにより、主軸の回転がカム部に伝わることはなく、ポンプ機能が停止するため、プランジャ等の作動不良以外に、他の部位へ損傷が拡大することを防止できる。
【００１２】
（請求項４の発明）
本発明の燃料噴射ポンプは、シリンダ内に摺動自在に挿入されたプランジャと、エンジンに駆動されて回転する主軸と、この主軸と別体に設けられると共に、主軸に結合されて主軸と一体に回転する断面円形のカム部と、このカム部の外周に相対回転自在に嵌合して、カム部の回転運動を直線運動に変えてプランジャに伝達するカムリングと、カム部及びカムリングを収容するポンプカム室を形成するポンプハウジングとを備え、主軸とカム部との結合強度が、ポンプハウジングの破損強度より低く設定されていることを特徴とする。
【００１３】
上記の構成によれば、カムリングとポンプハウジングとの間に何らかの異物が挟まってカムリングの作動（回転運動）に影響が生じた時（例えば、プランジャとカムリングとの摺動面に焼き付きが発生してプランジャが折損し、その破片がカムリングとポンプハウジングとの隙間に入り込んだ場合）に、ポンプハウジングの破損強度より主軸とカム部との結合強度の方が低く設定されているので、主軸とカム部との結合状態が解消されて、主軸が空回りする。その結果、主軸の回転がカム部に伝わることはなく、ポンプ機能が停止するため、ポンプハウジングの破損を防止できる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、（ａ）カム軸の形状を示す側面図（カム部の断面を含む）と、（ｂ）カム軸の径方向断面図（Ａ−Ａ断面図）である。
本実施形態の燃料噴射ポンプ１は、例えばディーゼル機関用の蓄圧式燃料噴射システムに用いられるもので、図３に示す様に、エンジン（図示せず）に駆動されて回転するカム軸２を回転自在に支持するポンプハウジング３、及びカム軸２に駆動されてシリンダ４内を往復運動するプランジャ５等を備える。
【００１５】
カム軸２は、図１に示す様に、カム軸２の主体である主軸２Ａと、この主軸２Ａと別体に設けられたカム部２Ｂとで構成される。
主軸２Ａは、外径が異なる大径軸部２ａと小径軸部２ｂとを有している。
カム部２Ｂは、主軸２Ａの大径軸部２ａより外径が大きい断面円形を有すると共に、小径軸部２ｂに嵌合する円形の嵌合孔が形成されている。但し、嵌合孔は、その中心が、カム部２Ｂの円形中心に対し偏心した位置に設けられている（図１（ｂ）参照）。
【００１６】
この主軸２Ａとカム部２Ｂは、主軸２Ａの小径軸部２ｂにカム部２Ｂの嵌合孔を嵌め合わせて取り付けられ、両者がキー６により相対回転不能に結合されている。但し、キー６を介して結合される主軸２Ａとカム部２Ｂとの結合強度は、ポンプハウジング３の破損強度より弱くなる様に設計されている。
カム部２Ｂの外周には、図３及び図４に示す様に、ブッシュ７を介してカムリング８が相対回転自在に嵌合している。このカムリング８には、カム部２Ｂの径方向に対向する二つの平面部８ａ（図４参照）が設けられている。
【００１７】
ポンプハウジング３は、二つのシリンダヘッド９がカム軸２の径方向に対向して液密に組み付けられると共に、この二つのシリンダヘッド９の間にポンプカム室１０（図４参照）を形成している。ポンプカム室１０には、上記のカム部２Ｂ及びカムリング８等の摺動部が配設され、フィードポンプ１１（図３参照）によって燃料タンク（図示せず）から汲み上げられた燃料の一部が潤滑油として供給されている。
フィードポンプ１１は、例えば周知のトロコイドポンプによって構成され、図３に示す様に、ポンプハウジング３の側面に取り付けられて、カム軸２により駆動される。
【００１８】
シリンダヘッド９には、図３及び図４に示す様に、プランジャ５が摺動自在に挿入されるシリンダ４と、このシリンダ４に連通する吐出通路１２等が形成されると共に、シリンダ４の反カム軸側に吸入弁１３が組み込まれている。また、吐出通路１２の出口側には、燃料配管１４を接続する配管継手１５が螺子結合されている。
【００１９】
吸入弁１３は、フィードポンプ１１に通じる燃料通路（図示せず）とシリンダ４との間に配置され、プランジャ５がシリンダ４内を上死点から下死点へ向かって移動する吸入行程の際に開弁して、フィードポンプ１１から送られた燃料を、シリンダ４内のプランジャ５と吸入弁１３との間に形成される加圧室１６に導入する。また、プランジャ５がシリンダ４内を下死点から上死点へ向かって移動する圧送行程の際に閉弁して、加圧室１６に導入された燃料がフィードポンプ１１側へ逆流することを防止する逆止弁として機能する。
【００２０】
吐出通路１２には、図３に示す様に、吐出弁１７が組み込まれている。この吐出弁１７は、吐出通路１２に形成された円錐状のシート面に着座して吐出通路１２を閉じるボール弁１７ａと、このボール弁１７ａをシート面側へ付勢するスプリング１７ｂとで構成され、プランジャ５の圧送行程によって加圧された燃料の圧力がスプリング１７ｂの付勢力に打ち勝つと、ボール弁１７ａがシート面からリフトして開弁する（吐出通路１２を開く）。
【００２１】
プランジャ５は、自身の内径側端部（反加圧室側の端部）にプランジャヘッド５ａを有し、このプランジャヘッド５ａがスプリング１８に付勢されてカムリング８の外周面（平面部８ａ）に押圧されている。なお、プランジャヘッド５ａとカムリング８は、互いに平面接触してスライド可能（図４に示す左右方向に移動可能）に当接している。これにより、カム軸２の回転がカム部２Ｂを介してカムリング８に伝達されると、そのカムリング８が、自身の姿勢を保ちながら（カム部２Ｂに対してカムリング８は自転しない）、カム軸２の回転中心から所定距離ずれた軌道上を公転運動することにより、カムリング８の平面部８ａに押圧されたプランジャ５がシリンダ４内を往復運動する。
【００２２】
次に、燃料噴射ポンプ１の作動を説明する。
カム軸２がエンジンにより駆動されて回転すると、カム部２Ｂの回転運動がカムリング８により直線運動に変換されてプランジャ５に伝達されることにより、プランジャ５がシリンダ４内を往復運動する。ここで、プランジャ５がシリンダ４内を上死点から下死点へ向かって移動する（吸入行程）際に、フィードポンプ１１より送られた燃料が吸入弁１３を開いて加圧室１６に流入する。
【００２３】
その後、下死点に達したプランジャ５が上死点に向かってシリンダ４内を移動する（圧送行程）際に、加圧室１６の燃料圧力が上昇して、その燃料圧力がボール弁１７ａを付勢するスプリング１７ｂの付勢力に打ち勝つと、加圧室１６の燃料が吐出弁１７を押し開いて吐出通路１２より流出し、配管継手１５に接続された燃料配管１４を通って図示しないコモンレール（蓄圧室）に圧送される。
【００２４】
（本実施形態の作用及び効果）
上記の燃料噴射ポンプ１は、フィードポンプ１１によって汲み上げられた燃料の一部が潤滑油としてポンプカム室１０に供給されているため、燃料に水等が混入すると、ポンプカム室１０内の摺動部で貧潤滑状態が生じる。この貧潤滑により、プランジャ５とカムリング８との摺動面にて焼き付きが生じると、カムリング８に過大なスラスト力が作用してプランジャ５が折損する（例えばプランジャヘッド５ａが脱落する）虞がある。
【００２５】
ここで、図２に示す従来のカム軸１００  （主軸１１０  とカム部１２０  とが一体に設けられている）を使用した場合は、プランジャ５が折損して脱落したプランジャヘッド５ａがポンプハウジング３（ポンプカム室１０の内周面）とカムリング８との隙間に挟まると、カム部２Ｂの回転運動を受けてカムリング８が強引に回転しようとするため、ポンプハウジング３が破損する可能性があった。
【００２６】
これに対し、本実施形態のカム軸２は、主軸２Ａとカム部２Ｂとが別体に設けられ、その両者がキー６によって相対回転不能に結合されると共に、その結合強度が、ポンプハウジング３の破損強度より弱くなる様に設計されている。これにより、万が一、プランジャ５が折損して、脱落したプランジャヘッド５ａがポンプハウジング３とカムリング８との隙間に挟まると、主軸２Ａとカム部２Ｂとの結合状態が解消されて主軸２Ａとカム部２Ｂとが分離するため、主軸２Ａのみが空回りする。その結果、主軸２Ａがエンジンに駆動されて回転しても、その回転がカム部２Ｂに伝わることはなく、ポンプ機能が停止するため、カムリング８が強引に回転することもなく、ポンプハウジング３の破損を防止できる。
【００２７】
この様に、プランジャ５とカムリング８との摺動面にて焼き付きが生じ、その結果、プランジャ５が折損した場合でも、それ以上の損傷（例えばポンプハウジング３の破損）を防止できるので、安全性の高い燃料噴射ポンプ１を実現できる。
また、上記の構成によれば、ポンプハウジング３（ポンプカム室１０の内周面）とカムリング８との隙間を大きくする必要がないので、大幅な体格アップを要求されることはなく、コストアップを抑制できると共に、車両への搭載性が低下することもない。
【００２８】
（変形例）
上記の実施形態では、主軸２Ａとカム部２Ｂとの結合強度が、ポンプハウジング３の破損強度より弱くなる様に設計されているが、プランジャ５またはカムリング８に作動不良が生じた時は、プランジャ５が破損する前に主軸２Ａとカム部２Ｂとの結合状態が解消される様に設計しても良い。即ち、カムリング８とプランジャ５との摺動面に焼き付きが生じた時点で、主軸２Ａとカム部２Ｂとの結合状態が解消される様に、主軸２Ａとカム部２Ｂとの結合強度を設計することも可能である。この場合、主軸２Ａとカム部２Ｂとの結合状態が解消されるだけで、プランジャ５が折損することはないので、損傷を最小限に留めることが可能である。
【００２９】
また、カム部２Ｂを介して主軸２Ａに生じる負荷トルクが、正常時（プランジャ５が正常に作動している時）より所定値以上増大した時に、主軸２Ａとカム部２Ｂとの結合状態が解消されて、主軸２Ａが空回りする様に設計しても良い。この場合、カムリング８とプランジャ５との焼き付きだけでなく、例えばプランジャヘッド５ａを付勢しているスプリング１８が何らかの理由で折損して、その破片がポンプハウジング３（ポンプカム室１０の内周面）とカムリング８との間に挟まった時など、プランジャ５及びカムリング８の作動不良に繋がる全ての要因において、主軸２Ａに生じる負荷トルクが急激に増大した時には、主軸２Ａとカム部２Ｂとが分離して主軸２Ａが空回りするので、より安全性の高い燃料噴射ポンプ１を提供できる。
【００３０】
上記の実施形態では、カム軸２の主軸２Ａとカム部２Ｂとをキー６によって結合する例を記載したが、キー６以外にも、例えばピンによる結合、あるいはローレットによる結合等でも良い。
また、本発明は、上記の実施形態にて説明した燃料噴射ポンプ１以外でも、例えば列形噴射ポンプ等に適用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）カム軸の形状を示す側面図（カム部の断面を含む）と、（ｂ）カム軸の径方向断面図（Ａ−Ａ断面図）である。
【図２】従来のカム軸の形状を示す側面図である。
【図３】カム軸と平行に切断した燃料噴射ポンプの断面図である。
【図４】カム軸と直角に切断した燃料噴射ポンプの断面図である。
【符号の説明】
１    燃料噴射ポンプ
２    カム軸
２Ａ  主軸
２Ｂ  カム部
３    ポンプハウジング
４    シリンダ
５    プランジャ
８    カムリング（伝達部品）
１０    ポンプカム室
【図１】
2004360554.tif 000003
【図２】
2004360554.tif 000004
【図３】
2004360554.tif 000005
【図４】
2004360554.tif 000006