JPH11236862A - 内面カム式燃料噴射ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 回転するロータにプランジャを径方向で摺動
自在に設け、このプランジャをカムリングによって往復
動させることで燃料を分配圧送する内面カム式（ＶＲ
型）燃料噴射ポンプにおいて、ガバナハウジングとポン
プハウジングとの螺旋止め箇所にかかる負担を抑え、こ
の部分でのフレッチングコロージョンを抑える。 【解決手段】 外部から導入される低圧燃料をガバナハ
ウジング８が臨む低圧油路５１を介してフィードポンプ
１１に供給し、フィードポンプ１１で加圧された燃料を
ガバナハウジング８内を通して燃料室７へ供給する。フ
ィードポンプ１１で加圧された燃料を受けるガバナハウ
ジング８の受圧面を、フィードポンプ１１からの流出部
分と燃料室７に臨む箇所とに限定することができ、ガバ
ナハウジング８にかかる力を減らすことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、機関に燃料を供
給する分配型燃料噴射ポンプ、特に、回転するロータに
プランジャを径方向に設け、このプランジャをカムリン
グによって往復動させることでロータに形成されたポン
プ作動室の容積を可変させる内面カム式（ＶＲ型）燃料
噴射ポンプに関する。

【０００２】

【従来の技術】本出願人によって先に出願されているこ
の種のＶＲ型燃料噴射ポンプは、例えば、特開平８−６
１１８０号公報に示されるように、燃料室においてコン
トロールスリーブをロータに摺動自在に外嵌し、このロ
ータに連結される駆動軸にフィードポンプを固装し、外
部から導入される燃料をこのフィードポンプで加圧して
燃料室へ供給するようにしている。

【０００３】これらロータ、コントロールスリーブ、フ
ィードポンプなどはポンプハウジング内に収納され、コ
ントロールスリーブはガバナハウジングに収納されたガ
バナによって駆動制御されるようになっている。このガ
バナハウジングは、特開昭７−１５０９８０号公報に示
されるように、ＶＥ型燃料噴射ポンプで用いられている
ものを流用したものであり、下面にフィルタが設けら
れ、このフィルタを介してガバナハウジングに燃料が導
入されるようになっている。

【０００４】また、ガバナハウジングには、余剰燃料を
外部に排出するオーバーフローバルブが設けられ、ガバ
ナのシャフトをガバナハウジングの下面から突出させ、
ガバナハウジングをポンプハウジングの上部に組み付け
ることで、ガバナのシャフトをコントロールスリーブに
連結するようにしている。

【０００５】ガバナハウジングとポンプハウジングとの
組み付けは、ボルトなどによって螺旋止めされ、ガバナ
ハウジングの下面周縁部をポンプハウジングと密着さ
せ、その周縁部の内側においてポンプハウジングとの間
に間隙を形成し、フィードポンプで加圧された燃料を、
この間隙を介して燃料室へ供給すると共に、この間隙か
らフィルタを介してガバナハウジング内に導入するよう
になっている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記ガ
バナハウジングは、ＶＥ型燃料噴射ポンプのものを流用
したものであるため、以下のような点が指摘されてい
る。即ち、上述の構成によれば、ガバナハウジングの下
面とポンプハウジングとの間にフィードポンプで加圧さ
れた高圧燃料の通る間隙が形成されているので、ガバナ
ハウジングには、下方から高圧燃料の燃料圧が下面の広
範囲にかかることになる。

【０００７】ＶＲ型燃料噴射ポンプの圧送圧（約８００
Kg/cm²）は、ＶＥ型燃料噴射ポンプの圧送圧（約５００
Kg/cm²）と比べて高いため、上述の構成では、圧送の度
に燃料室にスピルする高圧燃料によってガバナハウジン
グの下方から受ける力（フィードポンプ下流側の燃料圧
×間隙を構成するガバナハウジング下面の面積）も大き
くなり、ガバナハウジングの螺旋止め箇所に大きな負担
をかける。

【０００８】また、カットオフ時に燃料室にスピルする
燃料によってフィードポンプ下流側の燃料圧が変動する
ので、この圧力変動がガバナハウジングの下部に直接か
かり、ＶＥ型燃料噴射ポンプでは見られなかったフレッ
チングコロージョンがガバナハウジングの螺旋止め箇所
に発生することが懸念される。

【０００９】そこで、この発明においては、ガバナハウ
ジングの螺旋止め箇所にかかる負担を抑え、この部分で
のフレッチングコロージョンを抑えるようにした内面カ
ム式燃料噴射ポンプを提供することを課題としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を達成するため
に、この発明にかかる内面カム式燃料噴射ポンプは、外
部から導入される燃料を加圧するフィードポンプと、回
転動のみが許されたロータと、前記ロータの周囲に設け
られたカムリングと、このカムリングによって動きが規
定され、前記ロータ内部に形成されたポンプ作動室の容
積を可変させるプランジャと、前記ロータに摺動自在に
外嵌され、燃料室と前記ポンプ作動室との連通状態を制
御するコントロールスリーブとをポンプハウジング内に
収納し、前記コントロールスリーブを駆動するガバナを
前記ポンプハウジングと別体をなすガバナハウジングに
収納し、前記ガバナハウジングを前記ポンプハウジング
に螺旋止めし、前記外部から導入される低圧燃料を前記
ガバナハウジングが臨む油路を介して前記フィードポン
プに供給し、前記フィードポンプで加圧された燃料を前
記ガバナハウジング内を通して前記燃料室へ供給するよ
うにしたことを特徴としている。

【００１１】したがって、外部から導入される低圧燃料
は、ガバナハウジングが臨む油路を介してフィードポン
プに供給され、その後、フィードポンプで加圧された後
に、ガバナハウジング内に一旦導かれて燃料室に供給さ
れるので、フィードポンプで加圧された燃料を受けるガ
バナハウジングの受圧面を、フィードポンプからの流出
部分と燃料室に臨む箇所とに限定することができ、従来
のようにガバナハウジングとポンプハウジングとの間に
加圧燃料を流すことでガバナハウジングに広範囲に亘っ
て受圧面が形成されてしまう不都合を回避することがで
きる。

【００１２】このため、フィードポンプ下流側の燃料圧
によって、ガバナハウジングを付勢する力は、受圧面積
を従来よりも小さくできた分だけ小さくすることがで
き、圧力変動によってガバナハウジングにかかる力も低
減することができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
面により説明する。図１乃至図４において、内面カム式
の分配型燃料噴射ポンプが示され、この分配型燃料噴射
ポンプ１は、ポンプハウジング２に駆動軸３が挿入さ
れ、この駆動軸３の一端はポンプハウジング２から外部
に突出して図示しない機関からの駆動トルクを受け、こ
の機関と同期して（エンジン回転数の半分の回転数で）
回転するようになっている。

【００１４】ポンプハウジング２は、駆動軸３を保持す
るハウジング部材２ａと、このハウジング部材２ａに組
付けられて送出弁４などが設けられたハウジング部材２
ｂと、このハウジング部材２ｂの開口部を閉塞して後述
するロータ５の延長線上に設けられたハウジング部材２
ｃとを有している。

【００１５】ポンプハウジング２には、ロータ支持部材
６が内嵌され、このロータ支持部材６で囲まれた空間に
よって燃料室７が形成されている。この燃料室７は、ガ
バナハウジング８によって画成されたガバナ収納室９と
燃料流通孔５９を介して連通している。

【００１６】このガバナハウジング８は、ハウジング部
材２ａの上部に組み付けられるガバナハウジング部材８
ａと、このガバナハウジング部材８ａの上部開口部を閉
塞するように取付けられ、オーバーフローバルブ１０が
取り付けられたガバナハウジング部材８ｂとから構成さ
れている。ガバナハウジング部材８ａとハウジング部材
２ａとの組み付けは、ガバナハウジング部材８ａの四隅
に止め穴６０を設け、これに対応するハウジング部材２
ａの箇所に螺旋穴を設け、ボルトを止め穴６０を介して
螺旋穴に螺合させることにより行われる。

【００１７】また、ポンプハウジング２内には、駆動軸
３に固装されたフィードポンプ１１が収納されており、
このフィードポンプ１１によりハウジング内に供給され
る燃料を幾分加圧するようにしている。ハウジング部材
２ａ及びガバナハウジング部材８ａには、フィードポン
プ１１の出口からガバナ収納室９にかけて燃料通路１２
が形成され、フィードポンプ１１によって加圧された燃
料は、この燃料通路１２を介してガバナ収納室９に供給
されるようになっており、この燃料通路１２、ガバナ収
納室９、前記燃料室７によって高圧油路５０が形成され
ている（図４において細かい砂状で示す）。そして、燃
料通路１２の途中には燃料カットバルブ１３が設けら
れ、燃料通路１２をポンプの停止要請時に閉じるように
している。

【００１８】ここで、燃料通路１２は、ハウジング部材
２ａに形成されてフィードポンプ１１の出口からガバナ
ハウジング部材８ａとの接触端面に開口する第１の孔１
２ａと、ガバナハウジング部材８ａに形成されて一端が
前記第１の孔１２ａと整合するようハウジング部材２ａ
との接触端面に開口し、他端が前記燃料カットバルブ１
３を取り付ける取付凹部２９に開口する第２の孔１２ｂ
と、一端が燃料カットバルブ１３の弁体によって開閉さ
れるよう取付凹部２９に開口し、他端がガバナ収納室９
に開口する第３の孔１２ｃとから構成されている。

【００１９】前記ロータ支持部材６には、駆動軸３と連
結されたロータ５が回転自在に支持されている。このロ
ータ５は、ロータ支持部材６に形成された挿通孔１４に
油密よく且つ回転自在に支持されており、その基端部５
ａが駆動軸３に係合されて駆動軸３の回動に伴って回転
のみが許されるようになっている。

【００２０】このロータ５の基端部５ａには、径方向
（放射方向）にプランジャ１５が摺動自在に挿着されて
いる。このプランジャ１５は、同一面上に１８０度（又
は、９０度）の間隔をおいて２つ（又は、４つ）設けら
れており、それぞれのプランジャ１５の先端は、ロータ
５の基端部中央に設けられたポンプ作動室１６を閉塞す
るように臨み、該プランジャ１５は、シュー１７及びロ
ーラ１８を介してカムリング１９の内面に沿って移動す
るようになっている。

【００２１】カムリング１９は、ロータ５の周囲に同心
状に設けられたリング状のもので、機関の気筒数に対応
した数のカムローブを有するカム面が内面に形成され、
ロータ５が回転すると、ロータ５の径方向（放射方向）
に各プランジャ１５の往復動を可能にしている。前記ポ
ンプ作動室１６の容積は、このプランジャの往復動によ
って可変されるようになっている。

【００２２】即ち、ポンプハウジング２の側部には、燃
料入口２０が形成され、この燃料入口２０からハウジン
グ内に流入される燃料は、カムリング１９とガバナハウ
ジング部材８ａとの間の空間や、ロータ５と駆動軸３と
の連結部周囲、カムリング１９とシュー１７との間に形
成される空間等で構成される低圧油路５１（図４におい
て粗い砂状で示す）を介してフィードポンプ１１の入口
側に導かれるようになっており、前記プランジャ１５
は、外方への動きが、ポンプ作動室１６に流入される燃
料圧と、シュー１７の外側を流通する低圧側の燃料圧と
の差圧を利用して行われ、内方への動きが、カムリング
１９のカム面によって決定されるようになっている。カ
ムリング１９は、４気筒に対応して形成されているもの
であれば、内面にカムローブが９０度毎に形成されてお
り、したがって、２つ（又は、４つ）のプランジャ１５
は、ポンプ作動室１６を挟み付けるように同時に移動
し、またカムリング１９の中心から同時に遠ざかるよう
になっている。

【００２３】ロータ５の基端部５ａと駆動軸３との連結
部分には、スプリング収納室２１が形成され、このスプ
リング収納室２１に圧縮コイルバネからなるスプリング
２２が弾装され、このスプリング２２によってロータ５
を駆動軸３から遠ざける方向へ常時付勢している。ま
た、スプリング２２によって付勢された基端部５ａとは
反対側の端部、即ち、ロータ５の先端部には、シム２３
を介してスナップリング２４が設けられ、スプリング２
２が万が一破損した場合に駆動軸方向へのロータ５の動
きを規制するようにしている。

【００２４】ロータ５には、その軸方向に形成されてポ
ンプ作動室１６に通じる縦孔２５と、この縦孔２５に連
通し、ロータ５の周面に開口する流出入ポート２６と、
一端が前記縦孔２５に接続し、他端が送出弁４に通じる
圧送通路２７と断続的に連通する吐出ポート２８とが形
成されている。

【００２５】流出入ポート２６は、燃料室７に位置する
部分でロータ５の表面に開口し、この開口部分がロータ
５に摺動自在に外嵌されたコントロールスリーブ３１に
よって覆われている。このコントロールスリーブ３１の
上部には、図５にも示されているように、周方向に延び
る係合溝６１が形成され、この係合溝６１には、ガバナ
ハウジング８に収納されたエレクトリックガバナ３２の
シャフト３３の先端に設けられている係合ボール３４が
係合されている。この係合ボール３４は、シャフト３３
に対して偏心して設けられており、外部からの信号によ
ってシャフト３３が回転すると、コントロールスリーブ
３１がロータ５の軸方向に移動するようになっている。
そして、このコントロールスリーブ３１には、例えば径
方向に穿たれた通孔によって構成される連通部３５が形
成され、この連通部３５によって流出入ポート２６を燃
料室７に連通可能としている。

【００２６】この流出入ポート２６とコントロールスリ
ーブ３１の連通部３５との具体的な構成は、例えば、特
開平８−６１１８０号公報に示されるようなもので、互
いに対向し合う部分を三角形状に形成し、流出入ポート
２６と連通部３５との連通を絶つタイミングをコントロ
ールスリーブ３１の軸方向の位置に拘わらず不変とし、
流出入ポート２６と連通部３５とが連通するタイミング
（カットオフ開始時）を、コントロールスリーブ３１を
図中左方（ロータ５の基端部側）へ移動するほど早め、
右方（ロータ５の先端部側）へ移動するほど遅くするよ
うにしている。

【００２７】また、コントロールスリーブ３１の下部に
は、軸方向に延びる係合溝６２が形成され、ロータ支持
部材６に保持されたロッド３６に固装されている係止部
材３７がこの係合溝６２に係止されている。このロッド
３６は、その径方向に延びるアーム部３８がカムリング
１９に固定された連結片３９に係合されており、したが
って、コントロールスリーブ３１は、カムリング１９が
回動すると所定の関係をもって回動するようになってい
る。

【００２８】カムリング１９の回動量はタイマ装置４０
によって制御されるようになっており、タイマ装置４０
は、ハウジング２に設けられたシリンダ４１に摺動自在
にタイマピストン４２を収納し、このタイマピストン４
２をレバー４３を介してカムリング１９に連結し、タイ
マピストン４２の動きをカムリング１９の回転動に変換
するようにしている。

【００２９】タイマピストン４２の一端には、燃料室か
らの高圧燃料が導入される高圧室４５が、他端には、フ
ィードポンプ１１の入口側に通じる低圧油路５１と連通
する低圧室４６がそれぞれ形成され、低圧室４６には、
タイマスプリング４７が弾装され、このタイマスプリン
グ４７によりタイマピストン４２が常時高圧室側に付勢
されている。したがって、タイマピストン４２は、タイ
マスプリング４７のスプリング圧と、高圧室圧と低圧室
圧との差圧とが釣り合った位置で停止し、高圧室圧が高
くなると、タイマピストン４２がタイマスプリング４７
に抗して低圧室側へ移動する。これにより、カムリング
１９が噴射時期を進角する方向に回動され、このカムリ
ング１９と連結されるコントロールスリーブ３１も同方
向に回動され、噴射時期が早められる。また、高圧室圧
が低くなると、タイマスプリング４７のばね力によって
タイマピストン４２が高圧室側へ移動され、カムリング
１９が噴射時期を遅角する方向に回動させられ、これに
伴ってコントロールスリーブ３１も同方向に回動され、
噴射時期が遅くなる。

【００３０】尚、タイマ装置４０の高圧室４５の圧力
は、要求されるタイマ進角が得られるようタイミングコ
ントロールバルブ（ＴＣＶ）４８で調節されるようにな
っている。

【００３１】前記ガバナハウジング８を構成するガバナ
ハウジング部材８ａは、ハウジング部材２ａと当接する
下面にシール部材５２を取り付けるための凹溝５３が形
成されており、この凹溝５３によって下面が４つの領域
に分けられている。即ち、ガバナハウジング部材８ａの
下面は、フィードポンプ１１の上方に位置し、第２の孔
１２ｂが形成されている第１の受圧面５４と、燃料入口
２０からフィードポンプ１１にかけて形成された低圧油
路５１に臨む第２及び第３の受圧面５５，５６と、燃料
室７に臨むように設けられ、前記ガバナ３２のシャフト
３３を挿通する孔５８や前記燃料流通孔５９が形成され
ている第４の受圧面５７とが形成されている。

【００３２】上記構成において、燃料入口２０から導入
された燃料は、カムリング１９とガバナハウジング部材
８ａとの間に形成された空間や、ロータ５と駆動軸３と
の連結部分の周囲などの低圧油路を通ってフィードポン
プ１１の入口に至る。そして、フィードポンプにより加
圧された燃料の全ては、燃料通路１２を通ってガバナハ
ウジング８のガバナ収納空間９に導かれ、燃料流通孔５
９を介して燃料室７へ供給される。また、ガバナハウジ
ング内の余剰燃料はオーバーフローバルブ１０から外部
へ流出される。

【００３３】ロータ５が回転すると、気筒数に対応した
数の流出入ポート２６がコントロールスリーブ３１の連
通部３５に順次連通し、吸入工程にあっては、ロータ５
の流出入ポート２６とコントロールスリーブ３１の連通
部３５とが整合し、燃料室７内の燃料がポンプ作動室１
６に流入され、プランジャ１５を低圧側の燃料圧に抗し
てカムリング１９の中心から遠ざかる方向へ移動させ
る。

【００３４】その後、プランジャ１５がカムリング１９
によって内方へ移動する圧送工程に入ると、流出入ポー
ト２６とコントロールスリーブ３１の連通部３５との連
通が断たれ、吐出ポート２８と圧送通路２７の１つとが
整合し、圧縮された燃料がこの圧送通路２７を介して送
出弁４に送出され、ここから噴射管を介して噴射ノズル
へ圧送される。

【００３５】圧送工程の途中で、コントロールスリーブ
３１の連通部３５と次の流出入ポート２６とが再び連通
すると、圧縮された燃料は燃料室７に流出し、これによ
り一気に噴射管内の燃料圧が低下し、噴射ノズルからの
噴射をカットオフする。燃料の圧送タイミングは、前記
タイマ装置４０によって制御され、噴射量は、前記コン
トロールスリーブ３１によって制御されることから、以
上の工程が順次繰り返されることで、機関に対して必要
量の燃料が必要なタイミングで供給され続ける。

【００３６】したがって、フィードポンプ１１から燃料
室７に至る高圧油路５０が上述のように形成されている
ことから、ガバナハウジング８内は、燃料通路１２と燃
料流通孔５９とによってのみポンプハウジング２内と連
通し、ガバナハウジング８の下面には、第１及び第４の
受圧面５４，５７にだけフィードポンプ１１によって加
圧された高圧燃料の燃料圧がかかり、第２及び第３の受
圧面５５，５６には、低圧油路５１内の燃料圧しかかか
らない。

【００３７】従来のように、ガバナハウジング８とポン
プハウジング２との間に間隙を形成し、ここにフィード
ポンプ１１で加圧された燃料を供給する構成にあって
は、第１〜第４の全受圧面に相当するガバナハウジング
の下面に高圧燃料の燃料圧がかかる構成であったが、本
願の構成のようにすることで、高圧燃料の受圧面を半分
以下に削減することができ、受圧面を削減した分、ガバ
ナハウジング８にかかる下方からの力を低減し、取付け
ボルトにかかる荷重を減らすことができる。

【００３８】また、カットオフ時に燃料室７にスピルす
る圧縮燃料によってフィードポンプ１１の下流側、即
ち、高圧油路５０内においては圧力変動を生じるが、上
述のように、受圧面が小さいことから、この圧力変動に
伴うガバナハウジング８とポンプハウジング２との接触
面、特に螺旋止め部分（止め穴６０の周辺）のフレッチ
ングコロージョンの発生を抑制することができる。

【００３９】

【発明の効果】以上述べたように、この発明によれば、
フィードポンプやコントロールスリーブなどが収納され
たポンプハウジングに、コントロールスリーブを駆動す
るガバナを収納したガバナハウジングを螺旋止めし、外
部から導入される低圧燃料をガバナハウジングが臨む油
路を介してフィードポンプに供給すると共に、フィード
ポンプで加圧された燃料をガバナハウジング内を通した
後にポンプハウジング内へ供給するようにしたので、フ
ィードポンプ下流側の燃料圧がかかるガバナハウジング
の受圧面を従来よりも小さくすることができ、もってガ
バナハウジングにかかる力を低減させて螺旋止め箇所の
負担を小さくすることができる。

【００４０】また、フィードポンプの下流側で生じる圧
力変動はガバナハウジングに直接かかるが、ガバナハウ
ジングの受圧面を従来よりも小さくしたことから、ガバ
ナハウジングとポンプハウジングとの接触面、特に、螺
旋止め部分のフレッチングコロージョンの発生を抑える
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、この発明に係る内面カム式燃料噴射ポ
ンプの概略を示す断面図である。

【図２】図２は、図１に示す内面カム式燃料噴射ポンプ
のカムリングやタイマ装置が表出されるようにロータの
軸に対して垂直に切断した断面図である。

【図３】図３は、図１に示す内面カム式燃料噴射ポンプ
のガバナハウジングを下方から見た図である。

【図４】図４は、図１に示す内面カム式燃料噴射ポンプ
のガバナハウジングとポンプハウジングとの当接部分近
傍を示す拡大断面図であり、低圧油路を粗い砂状で、フ
ィードポンプによって加圧された高圧油路を細かい砂状
で示す。

【図５】図５は、ロータとコントロールスリーブとを示
す図であり、図５（ａ）は、その側面図、図５（ｂ）
は、図５（ａ）のＩ−Ｉ線で切断した状態を示す断面図
である。

【符号の説明】

１ 分配型燃料噴射ポンプ ５ ロータ ７ 燃料室 ８ ガバナハウジング １１ フィードポンプ １５ プランジャ １６ ポンプ作動室 １９ カムリング ２６ 流出入ポート ２８ 吐出ポート ３１ コントロールスリーブ ３２ ガバナ ５０ 高圧油路 ５１ 低圧油路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 黒田 崇充 埼玉県東松山市箭弓町３丁目13番26号 株 式会社ゼクセル東松山工場内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外部から導入される燃料を加圧するフィ
   ードポンプと、回転動のみが許されたロータと、前記ロ
   ータの周囲に設けられたカムリングと、このカムリング
   によって動きが規定され、前記ロータ内部に形成された
   ポンプ作動室の容積を可変させるプランジャと、前記ロ
   ータに摺動自在に外嵌され、燃料室と前記ポンプ作動室
   との連通状態を制御するコントロールスリーブとをポン
   プハウジング内に収納し、 前記コントロールスリーブを駆動するガバナを前記ポン
   プハウジングと別体をなすガバナハウジングに収納し、 前記ガバナハウジングを前記ポンプハウジングに螺旋止
   めし、 前記外部から導入される低圧燃料を前記ガバナハウジン
   グが臨む油路を介して前記フィードポンプに供給し、前
   記フィードポンプで加圧された燃料を前記ガバナハウジ
   ング内を通して前記燃料室へ供給するようにしたことを
   特徴とする内面カム式燃料噴射ポンプ。