(57)【要約】【課題】コンパクト化を図りながらポンプカムの耐久性を向上することのできる内燃機関の燃料加圧装置を提供する。【解決手段】加圧された燃料をさらに加圧する高圧燃料ポンプを駆動するポンプ駆動手段３，６を備える内燃機関の燃料加圧装置であって、ポンプ駆動手段は、シリンダヘッドに回転可能に支承されるとともに、一端に軸スプライン部３ｄを有するカムシャフト３と、内部に軸スプライン部３ｄと圧入嵌合する穴スプライン部７ｂが形成されているとともに、外周部にポンプカムジャーナル部７ａが形成されたボス部７と、ボス部７に一体的に隣接配置されたポンプカム８とを有するポンプカム部材６を備えて構成する。【選択図】図２
2012092663.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加圧された燃料をさらに加圧する高圧燃料ポンプと、該高圧燃料ポンプを駆動するポンプ駆動手段と、を備える内燃機関の燃料加圧装置であって、
前記ポンプ駆動手段は、
シリンダヘッドに回転可能に支承されるとともに、前記シリンダヘッドの端部壁と直列的に前記シリンダヘッドに形成した軸受部よりも軸方向一端が外方に延出する延出部を有するカムシャフトと、
内部に前記延出部と圧入嵌合する嵌合穴が形成されているとともに外周部に前記軸受部に支承されるジャーナル部が形成されたボス部と、該ボス部に一体的に隣接配置されたポンプカムと、を有するポンプカム部材と、
を備える内燃機関の燃料加圧装置。
【請求項２】
前記ポンプカムは、前記高圧燃料ポンプを作動可能なリフト部と、前記高圧燃料ポンプを作動しないベース円部と、を有し、
前記ボス部には、前記リフト部に対向する周方向位置において、前記カムシャフトの軸方向であって前記ポンプカムの側とは反対側に突出して前記カムシャフトの一部と前記軸方向において当接可能な突出当接部が形成されてなる    
請求項１記載の内燃機関の燃料加圧装置。  
【請求項３】
前記カムシャフトは、径方向外方に張り出す張出部が形成されてなり、
前記突出当接部は、前記張出部に当接してなる
請求項２記載の内燃機関の燃料加圧装置。  
【請求項４】
前記リフト部は、前記ポンプカムの円周上において均等間隔で形成された第１リフト部、第２リフト部、第３リフト部を有し、
前記突出当接部は、前記第１リフト部、前記第２リフト部、前記第３リフト部にそれぞれ対向する周方向位置に第１突出当接部、第２突出当接部、第３突出当接部がそれぞれ形成されてなる
請求項２または３記載の内燃機関の燃料加圧装置。
【請求項５】
前記カムシャフトは、前記シリンダヘッドに形成されたカム軸受部に支承されるカムジャーナル部を有し、
前記ポンプカム部材における前記ボス部の前記ジャーナル部は、前記カムジャーナル部と略同径に形成されてなる
請求項１ないし４いずれか記載の内燃機関の燃料加圧装置。
【請求項６】
前記延出部は、外周部にスプライン突条が形成されてなり、
前記嵌合穴は、前記スプライン突条に対応するスプライン凹条が形成されてなり、
前記ポンプカム部材と前記カムシャフトとは、スプライン圧入により一体結合されてなる
請求項１ないし６いずれか記載の内燃機関の燃料加圧装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の燃料加圧装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の内燃機関の燃料加圧装置としては、軸方向に延長したカムシャフトの一端側に設けたポンプカムに  より高圧燃料ポンプを駆動するものが提案されている（特許文献１）。
この装置では、高圧燃料ポンプをシリンダヘッドの端部壁に近接配設することにより、ポンプカムを片持支持可能として装置のコンパクト化を図っている。
ところで、近年、燃費向上の観点から高圧燃料ポンプによる燃圧が増加傾向にあり、ポンプカムの耐久性を向上す  るために、ポンプカムに特殊な焼入れを行いたいという要望や、ポンプカムを耐摩耗性の高い材料で形成したいという要望がある。そこで、ポンプカムをカムシャフトとは別体に形成してカムシャフトに圧入固定する構造が提案されている（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１８４６８８号公報
【特許文献２】特開２００５−１３３６１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、ポンプカムをカムシャフトに圧入固定するためには、ある程度の圧入長さを確保する必要があるため、カムシャフトが軸方向にさらに延長してしまってポンプカムを片持支持することが困難となる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の内燃機関の燃料加圧装置は、装置のコンパクト化を図りながらポンプカムの耐久性を向上することを目的とし、この目的の少なくとも一部を達成するために以下の手段を採った。
本発明の内燃機関の燃料加圧装置は、加圧された燃料をさらに加圧する高圧燃料ポンプと、該高圧燃料ポンプを駆動するポンプ駆動手段と、を備える内燃機関の燃料加圧装置であって、
前記ポンプ駆動手段は、
シリンダヘッドに回転可能に支承されるとともに、前記シリンダヘッドの端部壁と直列的に前記シリンダヘッドに形成した軸受部よりも軸方向一端が外方に延出する延出部を有するカムシャフトと、
内部に前記延出部と圧入嵌合する嵌合穴が形成されているとともに外周部に前記軸受部に支承されるジャーナル部が形成されたボス部と、該ボス部に一体的に隣接配置されたポンプカムと、を有するポンプカム部材と、
を備えることを要旨とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の内燃機関の燃料加圧装置では、ポンプカム部材をカムシャフトとは別体に形成するから、ポンプカム部材  の材料として耐摩耗性の高い材料を選定したり、ポンプカム部材に特殊な焼入れを行なうなどしてポンプカムの耐久  性向上を容易に図ることができる。しかも、ポンプカム部材は、カムシャフトの延出部と圧入嵌合する嵌合穴が内部に形成されているとともに、シリンダヘッドの端部壁と直列的にシリンダヘッドに形成した軸受部に支承されるジャーナル部が外周部に形成されたボス部に、ポンプカムを一体的に隣接配置する構造とするから、ジャーナル部からポンプカムまでの距離を短く設定でき片持支持が可能であるとともに、ポンプカム単体をカムシャフトの延出部に圧入する場合に比較して圧入長さを長く確保できる。
この結果、装置のコンパクト化を図りながらポンプカムの耐久性を向上することができる。
【０００７】
また、本発明の内燃機関の燃料加圧装置において、前記ポンプカムは、前記高圧燃料ポンプを作動可能なリフト部と、前記高圧燃料ポンプを作動しないベース円部と、を有し、前記ボス部には、前記リフト部に対向する周方向位置において、前記カムシャフトの軸方向であって前記ポンプカムの側とは反対側に突出して前記カムシャフトの一部と前記軸方向において当接可能な突出当接部が形成されてなるものとすることもできる。
こうすれば、ポンプカムのリフト部からの反力を突出当接部によって受けることができる。この結果、ポンプカム部材のカムシャフトに対する倒れを抑制できてポンプカムの耐久性をより向上できるとともに、カムシャフトの耐久性の向上を図ることができる。
【０００８】
また、高圧燃料ポンプを作動可能なリフト部と、リフト部からの反力を受ける突出当接部が形成されてなる本発明の内燃機関の燃料加圧装置において、前記カムシャフトは、径方向外方に張り出す張出部が形成されてなり、前記突出当接部は、前記張出部に当接してなるものとすることもできる。
こうすれば、突出当接部とカムシャフトとを、径方向外方に張り出した張出部において当接させることができるから、リフト部からの反力をより安定して受けることができる。
【０００９】
また、高圧燃料ポンプを作動可能なリフト部と、リフト部からの反力を受ける突出当接部が形成されてなる本発明の内燃機関の燃料加圧装置において、前記リフト部は、前記ポンプカムの円周上において均等間隔で形成された第１リフト部、第２リフト部、第３リフト部を有し、前記突出当接部は、前記第１リフト部、前記第２リフト部、前記第３リフト部にそれぞれ対向する周方向位置に第１突出当接部、第２突出当接部、第３突出当接部がそれぞれ形成されてなるものとすることもできる。
こうすれば、各リフト部からの反力を各突出当接部によって受けることができる。
【００１０】
また、本発明の内燃機関の燃料加圧装置において、前記カムシャフトは、前記シリンダヘッドに形成されたカム軸受部に支承されるカムジャーナル部を有し、前記ポンプカム部材における前記ボス部の前記ジャーナル部は、前記カムジャーナル部と略同径に形成されてなるものとすることもできる。
こうすれば、シリンダヘッドにおける、カムシャフトのカムジャーナル部が支承されるカム軸受部の加工と、ポンプカム部材のジャーナル部が支承される軸受部の加工と、を同時に行なうことができる。
【００１１】
また、本発明の内燃機関の燃料加圧装置において、前記延出部は、外周部にスプライン突条が形成されてなり、前記嵌合穴は、前記スプライン突条に対応するスプライン凹条が形成されてなり、前記ポンプカム部材と前記カムシャフトとは、スプライン圧入により一体結合されてなるものとすることもできる。
こうすれば、ポンプカム部材とカムシャフトとを、簡易な構成で確実に一体的に結合することができる。   
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】燃料加圧装置を搭載したエンジンの構成の概略を示す構成図である。
【図２】カムシャフトの先端にポンプカム部材を一体化させた要部拡大構成図である。
【図３】図２におけるポンプカム部材の部分を断面で表わした要部拡大構成図である。
【図４】ポンプカム部材の斜視構成図である。
【図５】ポンプカム部材を突当突起側から見た拡大図である。
【図６】カムシャフトとポンプカム部材のそれぞれの応力歪み線図である。
【図７】カムシャフトの突当フランジ部の応力歪み線図である。
【図８】ポンプカムおよびカムの反力によるカムシャフトおよびポンプカム部材の変形に関する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。
図１は、本発明の一実施例である燃料加圧装置２０を搭載したエンジンＥの構成の概略を示す構成図である。
実施例の燃料加圧装置２０は、図示するように、ヘッドカバー４の気筒列方向一端側における端部壁４ａに取り付けられた高圧燃料ポンプ５と、シリンダヘッド１に回転可能に支持されたカムシャフト３と、カムシャフト３の軸方向一端側に圧入固定されたポンプカム部材６とを備える。カムシャフト３とポンプカム部材６とは、シリンダヘッド１の上部に取り付けられるヘッドカバー４により覆われている。
【００１４】
エンジンＥを構成するシリンダヘッド１には、カムシャフト３が回転可能に設けられ、シリンダヘッド１の上面にはヘッドカバー４が覆蓋状に取り付けられる。
ヘッドカバー４の端部壁４ａには、加圧された燃料を更に加圧する高圧燃料ポンプ５がボルトで固定され、この高圧燃料ポンプ５を駆動するポンプカム部材６がカムシャフト３の先端に同軸状に一体化されている。
シリンダヘッド１の上面側には、気筒列方向に複数のカム軸受部２ａが形成され、また、シリンダヘッド上面の端部壁１ａの内側には、複数のカム軸受部２ａと直列的に軸受部２ｂが形成されている。
【００１５】
カムシャフト３は、複数のカム３ａと複数のカムジャーナル部３ｂを有し、カムシャフト３の一端側には、シリンダヘッド１に形成した軸受部２ｂよりも外方に延出し、外周にスプライン突条が形成された軸スプライン部３ｄが同軸状に一体形成されており、この軸スプライン部３ｄの根元部分には、径方向外方に張り出して突当フランジ部３ｃが一体形成されている。
なお、カムシャフト３は鋳鉄製であり、例えば球状黒鉛鋳鉄で形成されている。
【００１６】
図２は、カムシャフト３の先端にポンプカム部材６を一体化した要部拡大図であり、図３は、ポンプカム部材６の部分を断面で示した要部拡大図である。また、図４は、ポンプカム部材６の斜視図であり、図５は、ポンプカム部材６を突当突起７ｃ側から見た拡大図である。
【００１７】
カムシャフト３とは別体で形成されたポンプカム部材６は、例えば焼結材で形成されてオーステンパー処理等して耐摩耗性を高めたものとなっている。
このポンプカム部材６は、ボス部７とポンプカム８が隣接して同軸状に一体形成されたものであり、ボス部７の外周に、シリンダヘッド１の軸受部２ｂに支承されるポンプカムジャーナル部７ａが形成されており、ボス部７の内部には、スプライン凹条を有する穴スプライン部７ｂが形成されている。
【００１８】
なお、ボス部７には、カムシャフト３の突当フランジ部３ｃに軸方向において当接可能な突当突起７ｃが、ポンプカム８の側とは反対側に突出して、周方向に均等間隔で第１突当突起，第２突当突起，第３突当突起として形成されている。この第１突当突起，第２突当突起，第３突当突起は、後述するポンプカム８の各リフト部８ａに対向する周方向位置に形成されたものである。
なお、ボス部７のポンプカムジャーナル部７ａと、カムシャフト３のカムジャーナル部３ｂは同径に形成されている。
【００１９】
ポンプカム部材６のポンプカム８は、高圧燃料ポンプ５を作動可能なリフト部８ａと、高圧燃料ポンプ５を作動させない凹状のベース円部８ｂを有しており、リフト部８ａは、ポンプカム８の円周上に均等間隔で形成された第１リフト部，第２リフト部，第３リフト部で構成され、第１リフト部と第２リフト部間，第２リフト部と第３リフト部間，第３リフト部と第１リフト部間に、それぞれベース円部８ｂが形成されている。
【００２０】
なお、ボス部７の穴スプライン部７ｂのスプライン凹条に、前記カムシャフト３側に形成された軸スプライン部３ｄのスプライン突条を嵌合させて、穴スプライン部７ｂ内に軸スプライン部３ｄを圧入嵌合させ、カムシャフト３の先端に同軸状にポンプカム部材６を一体化させることができる。
【００２１】
図６には、カムシャフト３の突当フランジ部３ｃと、ポンプカム部材６の突当突起７ｃの応力歪み線図を示す。
図６に示すように、カムシャフトの突当フランジ部３ｃは、応力を増加してゆくと、降伏点Ｐで急激に歪みが生じるが、耐摩耗性の高い材料で形成されているポンプカム部材６の突当突起７ｃにおいては、図に示すように降伏点は存在せず急激な歪は生じない。
【００２２】
なお、図７では、穴スプライン部７ｂ内に軸スプライン部３ｄを圧入嵌合させてカムシャフト３の先端にポンプカム部材６を一体化させる際の、突当フランジ部３ｃの応力歪み線図を示す。
カムシャフト３の先端にポンプカム部材６を同軸状に一体化させる際に、軸スプライン部３ｄが穴スプライン部７ｂ内に圧入されてゆき、ポンプカム部材６の突当突起７ｃがカムシャフトの突当フランジ部３ｃに当ると、図７におけるＢの区間が始まり、突当突起７ｃを突当フランジ部３ｃに押し付けると、突当突起７ｃが食い込んで突当フランジ部３ｃに塑性変形が生じ、図７のＰ１，Ｐ２，Ｐ３の位置で、３個の突当突起７ｃによりそれぞれ突当フランジ部３ｃに降伏点での歪みが生じ、このＰ１，Ｐ２，Ｐ３の位置での歪みを確認することにより、３個の突当突起７ｃが全て突当フランジ部３ｃに当接したことを確認することができ、この時点で圧入を終了すれば、確実にカムシャフト３の先端にポンプカム部材６が同軸状に一体化されることとなる。
このようにして、カムシャフト３にポンプカム部材６を簡易な構成で確実に一体的に結合することができる。
なお、従来のようにポンプカム８単体をカムシャフト３に圧入する場合に比較して、圧入長さを長く確保することができ、コンパクト化を図りながらポンプカム８の耐久性を向上することができるものとなる。
【００２３】
本例では、ポンプカム部材６とカムシャフト３は別体で形成し、ポンプカム部材６の材料として耐摩耗性の高い材料を選定したり、ポンプカム部材６に特殊な焼き入れを行うなどして、ポンプカム８の耐久性を向上させることができる。
なお、図８に示すように、シリンダヘッド１のカム軸受部２ａに、カムシャフト３の複数のカムジャーナル部３ｂが回転可能に支承され、また、軸受部２ｂに、ポンプカム部材６のジャーナル部７ａが回転可能に支承されるが、ポンプカム部材６は、ボス部７に隣接して一体的にポンプカム８が形成されているため、ポンプカムジャーナル部７ａをシリンダヘッドの軸受部２ｂに支承させた状態では、ポンプカムジャーナル部７ａからポンプカム８までの距離は短く、軸受部２ｂで片持支持させることが可能である。
【００２４】
また、ポンプカム８およびカム３ａの反力によるカムシャフト３およびポンプカム部材６の図８に示すような変形に対し、高圧燃料ポンプ５を駆動する際のポンプカム８のリフト部８ａからの反力Ｆ１と、バルブリフターＢＬを駆動する際のカムシャフト３のカム３ａからの反力Ｆ２とを、３個の突当突起７ｃによって受けることができ、ポンプカム部材６のカムシャフト３に対する倒れを抑制できて、ポンプカム８の耐久性を向上できるとともに、カムシャフト３の耐久性も向上させることができるものとなる。
【００２５】
また、３個の突当突起７ｃは、カムシャフト３の径方向外方に張り出した突当フランジ部３ｃに当接させるものであるため、リフト部８ａからの反力Ｆ１をより安定して受けることができ、均等間隔で形成された３個の突当突起７ｃより、各リフト部８ａからの反力を確実に受けることができるものである。
【００２６】
なお、ポンプカム部材６のポンプカムジャーナル部７ａと、カムシャフト３のカムジャーナル部３ｂは、略同径に形成されているため、シリンダヘッド１のカム軸受部２ａと軸受部２ｂの加工を同時に行うことができるものである。
【００２７】
なお、本例では、カムシャフトの突当フランジ部３ｃを塑性変形させて３個の突当突起７ｃを押し付ける構造であるため、３個の突当突起７ｃ，７ｃには何ら加工を施さなくても良いものである。
【００２８】
なお、３個の突当突起７ｃに代えて、ポンプカム部材６を面で突当フランジ部３ｃに押し付ける構造に変更することも可能であるが、その場合は、突当フランジ部３ｃに押し付けるポンプカム部材６側の面を平坦に加工しておく必要がある。
【符号の説明】
【００２９】
１  シリンダヘッド
１ａ  シリンダヘッドの端部壁
２ａ  カム軸受部
２ｂ  軸受部
３  カムシャフト
３ｂ  カムジャーナル部
３ｃ  突当フランジ部（張出部）
４  ヘッドカバー
４ａ  端部壁
５  高圧燃料ポンプ
６  ポンプカム部材
７  ボス部
７ａ  ポンプカムジャーナル部
７ｂ  穴スプライン部（嵌合穴）
７ｃ  突当突起（突出当接部）
８  ポンプカム
８ａ  リフト部
８ｂ  ベース円部
２０  燃料加圧装置
【図１】
2012092663.tif 000003
【図２】
2012092663.tif 000004
【図３】
2012092663.tif 000005
【図４】
2012092663.tif 000006
【図５】
2012092663.tif 000007
【図６】
2012092663.tif 000008
【図７】
2012092663.tif 000009
【図８】
2012092663.tif 000010