(57)【要約】【課題】リフタとカムの片当たりを解消しつつ、プランジャに作用する横力を低減するための高圧ポンプの取付け構造及びその取付け方法を提案する。【解決手段】ボルト位相がカム軸（４１）の軸線方向（カム軸方向）に設定されたボルト（３１）によって高圧ポンプ（１０）とシリンダヘッドカバー（３０）をボルト締結することにより、カム軸方向におけるリフタガイド（２０ａ）の内径とリフタ（１５）の外径のクリアランスが拡大するようにリフタガイド（２０ａ）の内径を塑性変形させる。高圧ポンプ（１０）がカム（４０）に対して傾いた状態で取り付けられたとしても、リフタ（１５）がカム（４０）の傾きに追従できるようになり、カム（４０）とリフタ（１５）の片当たりを解消しつつ、さらにプランジャ（１２）に作用する横力を低減できる。【選択図】      図１
2004353543.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転駆動されるカムに当接するリフタと、前記リフタを往復摺動可能に案内するリフタガイドと、前記リフタの往復運動に連動して加圧室の容積を増減させるプランジャを備える高圧ポンプを被取付け部材に取付けるための方法であって、ボルト位相がカム軸方向に設定された一対のボルトによって前記高圧ポンプと前記被取付け部材をボルト締結することにより、前記カム軸方向における前記リフタガイドの内径と前記リフタの外径のクリアランスが拡大するように前記リフタガイドの内径を塑性変形させる、高圧ポンプの取付け方法。
【請求項２】
回転駆動されるカムに当接するリフタと、前記リフタを往復摺動可能に案内するリフタガイドと、前記リフタの往復運動に連動して加圧室の容積を増減させるプランジャを備える高圧ポンプを被取付け部材に取付けた構造であって、ボルト位相がカム軸方向に設定された一対のボルトによって前記高圧ポンプと前記被取付け部材がボルト締結されることにより、前記カム軸方向における前記リフタガイドの内径と前記リフタの外径のクリアランスが拡大するように前記リフタガイドの内径が塑性変形している、高圧ポンプの取付け構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は内燃機関に高圧燃料を供給するための高圧ポンプの取付け構造及びその取付け方法に係わり、特に、カムとリフタの片当たりを解消しつつ、プランジャに作用する横力を低減するための改良技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
特開２０００−３１０１７号公報には、リフタガイドによって往復摺動可能に案内されたリフタの底面をカムで押圧することにより、リフタとともにプランジャを往復運動させ、高圧燃料を吐出する高圧ポンプが開示されている。高圧ポンプの取付け構造として、同文献では、高圧ポンプを装着固定したブラケットをボルトでシリンダヘッドに締結することにより、シリンダヘッドの所定位置に高圧ポンプを取付ける構造を開示している。ブラケットとシリンダヘッドの間にはボルト挿通用のカラーが埋め込まれた樹脂製のインシュレータが介装されており、カラーを通してブラケットとシリンダヘッドの間に高圧ポンプ取り付け用のボルトが螺挿されることにより、高圧ポンプはシリンダヘッドの所定位置に締結される。従来では、高圧ポンプ取り付け用のボルトの締結位置をカム軸に直交する方向に設定していた。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−３１０１７号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、高圧ポンプとシリンダヘッドには機械加工誤差があるため、これらの誤差が累積すると、本来予定されている取付け位置に対して高圧ポンプが微小に傾斜することとなり、カム面がリフタ底面に対して全面当接せずに一部当接（片当たり）するようになる。片当たり状態のまま高圧ポンプを作動させると、リフタとカムの接触面圧が過大となり、異常摩耗、損焼の原因となる。
【０００５】
リフタとカムの片当たりを解消するには、リフタとリフタガイドの間のクリアランスを大きくし、高圧ポンプの傾きに対してリフタが追従できるように構成することも考えられる。しかし、リフタとリフタガイドの間のクリアランスを単純に大きくしたのでは、リフタとカムとの間に作用する摺動摩擦によってリフタがカム軸に直交する方向に横力を受けるため、プランジャに作用する横力が増加する。このような状態では、プランジャとシリンダの摺動抵抗が増大して高圧ポンプの信頼性が低下するおそれがある。
【０００６】
プランジャに作用する横力を低減するには、リフタとリフタガイドの間のクリアランスはできるだけ小さい方が望ましいため、リフタとカムの片当たりを解消しつつ、プランジャに作用する横力を低減するのは困難であった。
【０００７】
そこで、本発明はこのような問題に鑑み、リフタとカムの片当たりを解消しつつ、プランジャに作用する横力を低減するための改良技術を提案することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決するため、本発明ではボルト位相がカム軸方向に設定された一対のボルトによって高圧ポンプと被取付け部材をボルト締結する。この高圧ポンプは回転駆動されるカムに当接するリフタと、リフタを往復摺動可能に案内するリフタガイドと、リフタの往復運動に連動して加圧室の容積を増減させるプランジャを備えており、上記ボルトの組み付け歪みによりリフタガイド内径がカム軸方向に塑性変形する。すると、リフタガイド内径とリフタ外径のクリアランスは、カム回転方向においては小さいままに保持されつつ、カム軸方向においては拡大される。高圧ポンプがカムに対して傾いた状態で取り付けられたとしても、リフタがカムの傾きに追従できるようになるため、カムとリフタの片当たりを解消しつつ、さらにプランジャに作用する横力を低減できる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、各図を参照して本発明の好適な実施形態について説明する。
図５は高圧ポンプを中心とする燃料供給系統の構成図である。同図に示すように、高圧ポンプ１０は、内燃機関６０の燃焼室内に直接燃料を噴射するための燃料供給系統に組み込まれている。高圧ポンプ１０は、主に、カム４０の回転に連動して往復運動する有底円筒体のリフタ１５と、リフタ１５の往復運動に連動してシリンダ１８ａ内を往復運動するプランジャ１２と、プランジャ１２の往復運動を通じて加圧室５０の容積を増減し、加圧室５０内に充填されている燃料を高圧化して吐出するポンプ部１１と、加圧室５０へ燃料を供給するための低圧燃料通路５８の開閉を行うポペット弁５１を駆動する電磁弁１４と、高圧燃料の逆流を阻止するチェック弁１３を備えて構成されている。
【００１０】
ポンプ部１１の内部には中空円筒状のシリンダ１８ａが形成されており、プランジャ１２はシリンダ１８ａ内を自在に進退できるように挿通されている。シリンダ１８ａの内壁とプランジャ１２の先端部によって画成される室内空間は燃料を高圧化するための加圧室５０として機能する。シリンダ１８ａから後退する向きにプランジャ１２が移動する吸入工程においては加圧室５０の容積は増加し、低圧燃料通路５８を介して燃料タンク５９から加圧室５０へ燃料が吸入される。燃料タンク５９には、低圧燃料通路５８へ低圧燃料を供給するためのフィードポンプ５９ｂと、燃料に含まれている不純物を濾過するためのフィルタ５９ａが備えられている。
【００１１】
一方、シリンダ１８ａに進入する向きにプランジャ１２が移動する加圧工程においては加圧室５０の容積は減少し、適切なタイミングでポペット弁５１が閉弁することによって低圧燃料通路５８は閉弁し、加圧室５０の内圧は急激に昇圧し始める。すると、高圧燃料はチェック弁１３を押し開き、高圧燃料通路５３を経由して燃料分配管５４に流出する。燃料噴射弁５５からは内燃機関６０の燃焼室に高圧燃料が噴射される。ポペット弁５１の開閉制御は燃料分配管５４に設けられた燃料圧力センサ５４ａのセンサ信号と、燃料噴射弁５５からの燃料噴射量に応じてＥＣＵ６１がコイル５２の通電制御を行うことによって実現している。
尚、燃料分配管５４には余剰燃料を加圧室５０に還流させるためのリリーフ弁５６と燃料排出経路５７が設けられている。
【００１２】
次に、図１を参照して高圧ポンプ１０の各部の詳細について説明する。上述したポンプ部１１は、シリンダボディ１８と、プランジャ１２によって構成されている。シリンダボディ１８の内部にはプランジャ外径よりもやや大きめのシリンダ内径に拡径されたシリンダ１８ａが穿設されている。シリンダボディ１８の下端部にはシリンダ１８ａ内にプランジャ１２が挿通されており、その上端部にはハウジング１９に保持された電磁弁１４が取付けられている。さらに、シリンダボディ１８の側壁には、高圧燃料通路５３から加圧室５０への高圧燃料の逆流を阻止するチェック弁１３が組み込まれている。プランジャ１２の下端部には圧縮されたコイルスプリング（付勢手段）１７によって加圧室５０の容積を増加させる方向に付勢されたリテーナ１６が係合している。高圧ポンプ１０が吸入工程に移行すると、リフタ１５はコイルスプリング１７の付勢力を受けて加圧室５０の容積を増加させる方向に移動し、高圧ポンプ１０が加圧工程に移行すると、リフタ１５はコイルスプリング１７の付勢力と加圧室５０内の燃料圧力に抗して加圧室５０の容積を減少させる方向に移動する。
【００１３】
高圧ポンプ１０は断面帽子状のブラケット２０を介してシリンダヘッドカバー３０に締結されている。ブラケット２０は、プランジャ１２の軸線方向に沿ってリフタ１５の往復摺動を案内するために無底円筒状に成形されたリフタガイド２０ａと、リフタガイド２０ａの上端開口縁から鍔状に張り出した板状のフランジ部２０ｂを備えている。フランジ部２０ｂとシリンダヘッドカバー３０の間には部材間の熱伝達や振動伝達を抑制するための樹脂製のインシュレータ２１が介装されている。インシュレータ２１にはボルト挿通位置に合わせて円筒状のカラー２２が埋め込まれている。フランジ部２０ｂのボルト挿通孔２０ｃからカラー２２を通してシリンダヘッドカバー３０のボルト挿入孔３０ｃに高圧ポンプ取付け用ボルト３１を螺挿すると、高圧ポンプ１０はシリンダヘッドカバー３０に締結される。
【００１４】
高圧ポンプ取付け用ボルト３１としては、適度な機械的強度を有し、適正な初期軸力が発生するように被締結部材（フランジ部２０ｂ及びシリンダヘッドカバー３０）に締結され、接触座面に歪みを生じない強度を有してれば、ボルト３１の軸力低下が少なくなり、外力による軸力変動も少ないため、ねじ折損、ねじ緩みなどの不具合が生じないため好ましい。
【００１５】
次に、図３を参照して、高圧ポンプ取付け用ボルト３１のボルト位相（ボルト締結位置）について説明する。同図はフランジ部２０ｂをプランジャ１２の軸線方向に垂直な面で切断したときの断面図に相当する。本明細書においては、カム軸４１の軸線方向と平行な方向を「カム軸方向」と称し、カム軸方向と直交する方向を「カム回転方向」と称する。上述したようにフランジ部２０ｂは高圧ポンプ１０をシリンダヘッドカバー３０に締結するためのボルト挿通孔２０ｃを備えており、高圧ポンプ取付け用ボルト３１のボルト位相がカム軸方向と略一致するようにボルト挿通孔２０ｃの開口位置が調整されている。
【００１６】
一対の高圧ポンプ取付け用ボルト３１のボルト位相をカム軸方向に設定してボルト締結すると、図２に示すように、ボルト組み付け歪みの影響でリフタガイド内径に塑性変形が生じる。同図はリフタガイド２０ａをプランジャ１２の軸線方向に垂直な面で切断したときの断面形状を模式的に図示した図であり、説明の便宜上、リフタガイド２０ａとリフタ１５の肉厚は省略している。一対の高圧ポンプ取付け用ボルト３１のボルト位相をカム軸方向に設定して、適度な締め付けトルクで高圧ポンプ１０をシリンダヘッドカバー３０にボルト締結すると、ボルト締結部付近は応力特異場となり、リフタガイド２０ａにはカム軸方向に引張応力が作用する。本実施形態においては、図１に示すように、リフタガイド２０ａとフランジ部２０ｂは一体成形されているため、ボルト締結部付近のフランジ部２０ｂに肉厚方向の圧縮応力が作用すると、リフタガイド２０ａにはカム軸方向に引張応力が作用する。すると、図２に示すように当初は断面円形状であったリフタガイド内径はカム軸方向に作用する引張応力の影響を受けてボルト組み付け歪みが生じ、カム軸方向を長径とし、カム回転方向を短径とする断面楕円形状に塑性変形する。
【００１７】
リフタ１５は断面円形状に形成されており、リフタガイド２０ａが塑性変形する以前は、リフタ外径とリフタガイド内径のクリアランスは径方向におけるどの位置においてもほぼ等間隔のクリアランスが保たれていた。ところが、上述のようにリフタガイド２０ａがカム軸方向に塑性変形することにより、カム軸方向におけるリフタ外径とリフタガイド内径のクリアランスはリフタガイド２０ａの塑性変形以前よりも大きくなっている。一方、カム回転方向におけるリフタ外径とリフタガイド内径のクリアランスはリフタガイド２０ａの塑性変形前後を通じてほとんど変化していない。このように、ボルト位相をカム軸方向に設定することで、カム軸方向についてのみリフタ外径とリフタガイド内径のクリアランスを拡大できる。
【００１８】
次に、図４を参照して本実施形態の作用について説明する。上述したように、ボルト位相がカム軸方向に設定された高圧ポンプ取付け用ボルト３１の組み付け歪みにより、リフタ外径とリフタガイド内径のクリアランスは、カム軸方向では拡大し、カム回転方向では小さいままに保持されている。このため、高圧ポンプ１０がカム４０に対して本来の取付け角度よりもやや傾いた状態でシリンダヘッドカバー３０に締結されたとしても、カム軸方向におけるリフタ外径とリフタガイド内径のクリアランスには余裕があるので、リフタ１５はカム４０の傾きに追従することができ、両者の面当接が可能となる（カム軸方向−クリアランス大）。また、カム回転方向におけるリフタ外径とリフタガイド内径のクリアランスは小さいため、プランジャ１２に作用するカム回転方向への横力を低減できる（カム回転方向−クリアランス小）。
【００１９】
これに対し、従来のようにカム軸方向におけるリフタ外径とリフタガイド内径のクリアランスを小さくすると、リフタ１５はカム４０の傾きに追従することができず、両者の片当たりを解消することができない（カム軸方向−クリアランス小）。また、従来のようにカム回転方向におけるリフタ外径とリフタガイド内径のクリアランスを大きくすると、プランジャ１２に作用するカム回転方向への横力を低減することができない（カム回転方向−クリアランス大）。
【００２０】
このように本実施形態によれば、リフタガイド内径とリフタ外径のクリアランスをカム回転方向においては小さいままに保持しつつ、カム軸方向においては拡大できる。高圧ポンプがカムに対して傾いた状態で取り付けられたとしても、リフタがカムの傾きに追従できるようになり、カムとリフタの片当たりを解消しつつ、さらにプランジャに作用する横力を低減できる。
【００２１】
尚、リフタガイド内径をカム軸方向に変形させる手段として、上述のようにボルト組み付け歪みを利用する他に、リフタガイド内径を当初からカム軸方向を長軸とする断面楕円形状に加工してもよい。リフタガイド内径を断面楕円形状に加工するには、機械加工でも可能であるが、ネットシェイプ鍛造又はネットシェイプ鋳造で加工すれば低コストである。また、リフタガイド内径を予め断面楕円形状に加工した上で、さらに、ボルト組み付け歪みを利用して、カム軸方向におけるリフタガイド内径とリフタ外径のクリアランスを拡大してもよい。
【００２２】
【発明の効果】
本発明によれば、リフタガイド内径とリフタ外径のクリアランスをカム回転方向においては小さいままに保持しつつ、カム軸方向においては拡大できる。高圧ポンプがカムに対して傾いた状態で取り付けられたとしても、リフタがカムの傾きに追従できるようになり、カムとリフタの片当たりを解消しつつ、さらにプランジャに作用する横力を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態の高圧ポンプの一部断面図である。
【図２】リフタガイドの塑性変形を説明するための図である。
【図３】高圧ポンプ取付け用ボルトのボルト位相を示す図である。
【図４】本実施形態の作用を説明するための図である。
【図５】本実施形態の高圧ポンプを中心とする燃料供給系統図である。
【符号の説明】
１０…高圧ポンプ  １２…プランジャ  １５…リフタ  ２０…ブラケット  ２０ａ…リフタガイド  ２０ｂ…フランジ部  ２０ｃ…ボルト挿通孔  ３０…シリンダヘッドカバー  ３１…高圧ポンプ取付け用ボルト  ４０…カム  ４１…カム軸
【図１】
2004353543.tif 000003
【図２】
2004353543.tif 000004
【図３】
2004353543.tif 000005
【図４】
2004353543.tif 000006
【図５】
2004353543.tif 000007