JPH1030516A - インナカム式燃料噴射ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 低圧加圧時の燃料洩れを防止し、十分な燃料
加圧を実行する。 【解決手段】 本発明に係るインナカム式燃料噴射ポン
プは、内周面２にカム山３を有したカムリング１と、こ
のカムリング１の径方向内側でエンジンと連動して回転
するロータ４と、このロータ４内部で上記カム山３に押
されて半径方向内方に移動し、燃料を加圧圧送するプラ
ンジャ９であって、半径方向内側の端部１０が中実に形
成され、その端部１０より半径方向外側に中空部１２が
形成されたプランジャ９とを備えたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ディーゼルエンジ
ンの燃料噴射のために用いられるインナカム式燃料噴射
ポンプに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】インナカム式燃料噴射ポンプは、特開平
3-85366 号公報や特開平5-126008号公報に開示されてい
るように、ポンプ本体に、内周面にカム山を有したカム
リングを固定し、その径方向内側で、ロータをエンジン
と連動して回転させるようになっている。ロータ内部に
はその半径方向に沿ってシリンダが形成され、シリンダ
にはプランジャが往復摺動自在に収容されている。プラ
ンジャよりロータ半径方向外側にはシューを介してロー
ラが配設され、これらはロータの回転により発生する遠
心力、及びシリンダ内へ充てんされる燃料圧力を受け、
径方向外方に追いやられつつ互いに当接される。そして
ローラがカムリング内周面上を転動することで、シュー
とプランジャとはそのカムリング内周面の形状に合わせ
てロータ半径方向を往復移動する。ローラがカム山に乗
り上げると、これらは半径方向内方に移動し、特にプラ
ンジャがシリンダ内の燃料を加圧圧送するようになる。

【０００３】このように、プランジャは、シリンダ内で
燃料を加圧するピストンの如きものであり、加圧時の圧
縮力に十分耐えられるよう、その構造は全体が中実軸状
に形成されるのが一般的である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、燃料を非常
に高い圧力まで加圧すると、プランジャは強大な圧縮力
を受けて樽形に変形し、外径も膨らむようになる。この
ため、これを見越してシリンダの外径は大きめに設定さ
れ、最大に変形した場合でもプランジャの摺動が許容さ
れるようになっている。

【０００５】しかし、この構成では、低圧までしか加圧
しない場合にプランジャとシリンダとの隙間が大きくな
り、そこから燃料が洩れて加圧を十分に行えない問題が
ある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明に係るインナカム
式燃料噴射ポンプは、内周面にカム山を有したカムリン
グと、このカムリングの径方向内側でエンジンと連動し
て回転するロータと、このロータ内部で上記カム山に押
されて半径方向内方に移動し、燃料を加圧圧送するプラ
ンジャであって、半径方向内側の端部が中実に形成さ
れ、その端部より半径方向外側に中空部が形成されたプ
ランジャとを備えたものである。

【０００７】上記構成によると、プランジャが高圧縮力
を受けた場合に、中空部の区画壁をプランジャ径方向内
側に膨出させることができ、膨出をプランジャ内部で行
わせることができる。これにより、プランジャ径方向外
側への膨出量を減小することができ、シリンダ内径の縮
小化が図れて燃料洩れを防止できるようになる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
を添付図面に基づいて詳述する。

【０００９】図１は本発明に係るインナカム式燃料噴射
ポンプの縦断正面図、図２は同縦断側面図である。図示
するように、かかる燃料噴射ポンプは、ポンプ本体（図
示せず）に固定されたカムリング１を有する。カムリン
グ１は円環状に形成され、その内周面はカム面２とされ
ると共に、カム面２には径方向内方に突出する４つのカ
ム山３が周方向90°間隔で形成されている。カムリング
１の径方向内側にはロータ４が同心に配設され、ロータ
４は図示しない回転軸からエンジン駆動力を伝達され、
エンジンと連動して矢示方向に回転するようになってい
る。

【００１０】ロータ４は大径部５と小径部６とを一体的
に有し、大径部５の内部にはその直径方向に沿ってシリ
ンダボア７が貫通形成されている。そしてこのシリンダ
ボア７により、半径方向に沿って延出する二つの連続し
たシリンダ８が区画形成される。

【００１１】各シリンダ８内にはそれぞれ同一のプラン
ジャ９が往復摺動自在に対向配置される。プランジャ９
は、ここでは特に、ロータ半径方向（以下単に半径方向
ともいう）内側ないし中心側の端部をなす中実部１０
と、中実部１０より半径方向外側の部分をなす中空軸部
１１とから一体的に形成されている。中実部１０は中実
に形成され、プランジャ９の半径方向内側の端部を閉塞
させる。また中空軸部１１はその軸心部に中空部たる中
空穴１２を有し、プランジャ９の半径方向外側の端部を
開放させている。こうしてプランジャ９は全体として、
半径方向外側の端部が開放されたカップ状に形成されて
いる。

【００１２】シリンダ８の半径方向外側の端部には断面
矩形の摺動溝８ａが形成され、この摺動溝８ａにはシュ
ー１３が半径方向に沿って摺動自在に収容される。そし
てシュー１３は、半径方向外側の端面部に断面円弧状の
ローラ受け溝１４を有する。ローラ受け溝１４には、ロ
ータ軸方向（以下単に軸方向ともいう）に長いローラ１
５が転動自在に係合され、このローラ１５はカム面２上
をも転動する。

【００１３】ロータ４の小径部６には、その中心に沿っ
て燃料通路１６が設けられ、この燃料通路１６はシリン
ダボア７にロータ中心で開口され、両シリンダ８に連通
されている。そして燃料通路１６には、燃料の充てんを
行うための一つの充てん通路１７が設けられ、さらに充
てん通路１７と周方向の位置（位相）を異ならせて一つ
の分配通路１８が設けられている。

【００１４】小径部６には、充てん通路１７の外周部
に、コントロールスリーブ１９が軸方向及び周方向に摺
動自在に嵌合されると共に、分配通路１８の外周部に、
ポンプ本体に固定されたバレル１９ａが嵌合されてい
る。そしてコントロールスリーブ１９には、ロータ４の
回転により、充てん通路１７に連通可能な充てんポート
２０が設けられる。充てんポート２０はエンジンの気筒
数と同数が周方向等間隔で設けられ、ロータ４の回転に
よりそれぞれが充てん通路１７と順次連通する。また分
配ポート２１もエンジンの気筒数と同数が周方向等間隔
で設けられ、ロータ４の回転によりそれぞれが分配通路
１８と順次連通する。

【００１５】さて、上記構成にあっては、充てんポート
２０の径方向外側の領域に、図示しないフィードポンプ
から供給された燃料が貯留されている。そしてこの燃料
は、調圧弁により常に一定圧力に保持されている。

【００１６】ロータ４が回転し、充てんポート２０と充
てん通路１７とが連通すると、上記一定圧力の燃料がシ
リンダ８内に浸入し、プランジャ９、シュー１３及びロ
ーラ１５はそれぞれ遠心力並びに燃料圧力を受けて径方
向外方に追いやられ、互いに押し付け合うようになる。
そしてローラ１５がカム面２上を転動するので、これら
は一体的にカム面２の形状に合わせてロータ半径方向に
沿って往復移動するようになる。

【００１７】特に、ローラ１５がカム山３に乗り上げる
と、各プランジャ９は半径方向内方に移動（リフト）し
て互いに接近し、シリンダ８内の燃料を対向方向から加
圧するようになる。そしてこの加圧された燃料は、燃料
通路１６に浸入した後、分配通路１８及び分配ポート２
１を通じて排出され、図示しないデリバリバルブを経て
所定気筒の燃料噴射弁に圧送される。

【００１８】このとき充てん通路１７はコントロールス
リーブ１９の内壁で閉鎖されているが、ロータ４の回転
が進むとやがては充てんポート２０に連通するようにな
る。そして、連通が達成された瞬間、加圧燃料はこれら
通路１７及びポート２０から逆流方向に排出（スピル）
され、これにより燃料圧力が下がって圧送は終了する。
このように、充てん通路１７と充てんポート２０とは、
燃料の充てんと排出との両方のために兼用されている。

【００１９】なお、コントロールスリーブ１９は、図示
しないガバナ機構でロータ中心回りを回転動作されると
共にロータ軸方向に摺動移動され、これにより充てんポ
ート２０の連通タイミング及び連通期間は適宜変更させ
られる。こうして、エンジンの運転状態に即した最適時
期、最適量、最適圧力の燃料圧送が可能となる。

【００２０】圧送が終了すると、充てんポート２０から
充てん通路１７、燃料通路１６を経てシリンダ８内に燃
料が浸入し、各プランジャ９は半径方向外方に移動（ア
ンリフト）して互いに離間する。なおこのときには、分
配通路１８がバレル１９ａの内壁で閉鎖される。

【００２１】こうしてプランジャ９は、ローラ１５が一
つのカム山３を一回昇降する度に、燃料の充てん、吐出
（圧送）、排出（スピル）を一回ずつ実行することにな
る。

【００２２】ところで、前述したように、プランジャ９
は燃料を加圧する際にロータ半径方向に沿った圧縮力を
受ける。そして図３（ａ）に示すように、従来の中実軸
状に形成されたプランジャでは、プランジャ全体が樽形
に変形してプランジャ径方向外方への膨出量ｓが大きく
なり、これを見越してシリンダ内径を大きくしなければ
ならなかった。

【００２３】しかしながら、図３（ｂ）に示す本案のプ
ランジャ９によれば、中空部即ち中空穴１２を設けたた
め、その中空穴１２の内壁をプランジャ径方向内方に膨
出させ、膨出をプランジャ９の内部で行わせることがで
きる。これにより、プランジャ径方向外方への膨出量ｓ
は低減することができ、シリンダ内径を従来よりも小さ
くしてプランジャ９との隙間を減らすことができる。そ
して低圧圧送時における燃料洩れを減少し、十分な燃料
加圧を実行することができるようになる。

【００２４】特に、本案のプランジャ９にあっては、中
実部１０のロータ半径方向に沿った厚さｔ₁ が比較的大
きい値とされ、中空軸部１１のプランジャ径方向に沿っ
た厚さｔ₂ より大きい値とされている。これにより、中
実部１０の剛性を強化することができる。

【００２５】ここで図４に示すように、中実部１０の厚
さｔ₁ が小さいと、中実部１０が曲がり変形してプラン
ジャ９が末広がり（猪口形）となり、中空軸部１１の膨
出量が増大する可能性があるが、かかるプランジャ９で
はこれを防止し、中空軸部１１のみをプランジャ径方向
に確実に膨出変形させるようにしている。

【００２６】なお、図３（ｂ）を参照して、中空穴１２
の底部の外周壁も、上記の如き変形を防止すべく最適な
Ｒ値を有する断面アール状に形成される。一方、中空軸
部１１の膨出変形の際には、ＥＨＬ理論に基づき、油膜
剛性によりシリンダ８が拡径方向に膨出変形され、その
反力で中空軸部１１は縮径方向に押し縮められる。

【００２７】ところで、かかるプランジャ９にあって
は、中空穴１２を設けたことで重量を軽減し、慣性重量
を減らしてプランジャ９のジャンプを防止することがで
きる。即ち、圧送終了時にシリンダ８内圧が減少したと
き、プランジャ９の慣性力が大きいとプランジャ９がシ
ュー１３から離れ（つまりジャンプし）、対向側のプラ
ンジャ９と衝突してしまう。そこでかかるプランジャ９
では、軽量化により慣性重量を減らし、シュー１３への
追従性を良好としてプランジャ９同士の衝突を防止し得
るものとなっている。

【００２８】以上、本発明の好適な実施の形態について
説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるもの
ではない。例えば、上記プランジャ９にあって、ロータ
径方向外側の開放端部をブリッジ状に掛け渡すこともで
きる。また、プランジャ内部に密閉された中空部を設け
ることもできるし、中空部を複数設けることも、形状変
更することも可能である。プランジャの数も上記には限
定されず、四つ等に増やすことも一つに減らすこともで
きる。

【００２９】

【発明の効果】本発明は次の如き優れた効果を発揮す
る。

【００３０】（１） 低圧加圧時の燃料洩れを防止し、
十分な加圧を実行できるようになる。

【００３１】（２） 慣性重量を低減し、プランジャの
ジャンプを防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るインナカム式燃料噴射ポンプを示
す縦断正面図である。

【図２】本発明に係るインナカム式燃料噴射ポンプを示
す縦断側面図である。

【図３】プランジャの変形の様子を示す縦断面図で、
（ａ）は従来、（ｂ）は本案の場合である。

【図４】別のプランジャの変形の様子を示す縦断面図で
ある。

【符号の説明】

１ カムリング ２ カム面 ３ カム山 ４ ロータ ９ プランジャ １０ 中実部 １２ 中空穴

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内周面にカム山を有したカムリングと、
   該カムリングの径方向内側でエンジンと連動して回転す
   るロータと、該ロータ内部で上記カム山に押されて半径
   方向内方に移動し、燃料を加圧圧送するプランジャであ
   って、ロータ半径方向内側の端部が中実に形成され、該
   端部よりロータ半径方向外側に中空部が形成されたプラ
   ンジャとを備えたことを特徴とするインナカム式燃料噴
   射ポンプ。