JPH1137012A

JPH1137012A - ポンプ

Info

Publication number: JPH1137012A
Application number: JP19604597A
Authority: JP
Inventors: Naoharu Konaga; 直治小長; Takashi Inoue; 孝井上; Mikio Matsuda; 三起夫松田; Mitsuo Inagaki; 稲垣　　光夫; Yasuhiro Horiuchi; 康弘堀内
Original assignee: Denso Corp; Nippon Soken Inc
Current assignee: Denso Corp; Soken Inc
Priority date: 1997-07-22
Filing date: 1997-07-22
Publication date: 1999-02-09

Abstract

(57)【要約】【課題】インナーカムの回転速度が上昇したときにプ
ランジャとカム面との衝突に起因する、インナーカムの
振動および騒音を抑制する。【解決手段】インナーカム１０８の外壁側に形成され
た円周溝１０８ｂに対して、フリクションリング１０９
が微視的に摺動可能に接触するように、フリクションリ
ング１０９を円周溝１０８ｂに配設する。これにより、
接触面における摩擦力により、インナーカム１０８の振
動を減衰させることができるので、インナーカム１０８
の振動を抑制することができるとともに、これを原因と
する騒音を低減することできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、流体を圧送するポ
ンプに関するもので、ディーゼルエンジンの燃料噴射ポ
ンプに用いて有効である。

【０００２】

【従来の技術】ディーゼルエンジンの燃料噴射ポンプの
一般的な構造は、シリンダと、円柱状のプランジャ部お
よびカムに接触するカムローラ部を有するプランジャと
によって形成される圧力室に、フィードポンプ等の低圧
ポンプから吐出された燃料を供給し、カムにより圧力室
を縮小させる向きにプランジャを押圧することによっ
て、圧力室に供給された燃料を燃料噴射弁に向けて圧送
するものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記構成の
燃料噴射ポンプにおいては、ディーゼルエンジンの回転
数の上昇とともに、カムの速度が上昇すると、低圧ポン
プから圧力室に供給される燃料の流速が大きくなるの
で、低圧ポンプから圧力室に至る通路での圧力損失が大
きくなり、カムの変位に伴って拡大する（吸入行程中
の）圧力室に十分な量の燃料を供給することが困難とな
ってしまう。

【０００４】このため、プランジャがカムの変位に追従
できなくなってしまい、プランジャ（カムローラ部）が
カムのカム面より離れてしまう。そしてさらに、カムの
変位が進み、圧力室が圧縮行程に移行した時に、プラン
ジャ（カムローラ部）とカム面とが衝突してしまう。し
たがって、上記構成の燃料噴射ポンプでは、その衝突の
際にカムが振動してしまい、騒音が発生してしまうとい
う問題があった。

【０００５】本発明は、上記点に鑑み、カムの速度が上
昇したときにプランジャとカム面との衝突に起因する、
カムの振動および騒音を抑制することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、以下の技術的手段を用いる。請求項１〜
４に記載の発明では、カム（１０８）と摺動可能に接触
して配設された摺接部材（１０９ａ〜１０９ｄ）を備え
ることを特徴とする。これにより、摺接部材（１０９ａ
〜１０９ｄ）とカム（１０８）との接触面における摩擦
力により、カム（１０８）の振動を減衰させることがで
きるので、プランジャ（１１３）とカム面（１０８ａ）
との衝突に起因する、カム（１０８）の振動を抑制する
ことができる。延いては、これを原因とする騒音を低減
することできる。

【０００７】また、摺動部材（１０９ａ〜１０９ｄ）は
ハウジング（１０４）と所定の隙間（１０４ａ）を有し
てカム（１０８）に対して摺動可能に配設されているの
で、ハウジング（１０４）と摺動部材（１０９ａ〜１０
９ｄ）との間に摩擦力が発生しない。したがって、高い
摩擦係数を有する材料にて摺動部材（１０９ａ〜１０９
ｄ）を構成しても、カム（１０８）の動きが阻害される
ことがないので、効率良くカム（１０８）の振動を抑制
することができる。

【０００８】なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述
する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すもの
である。

【０００９】

【発明の実施の形態】

（第１実施形態）本実施形態は、本発明に係るポンプを
ディーゼルエンジン（以下、エンジンと略す。）の蓄圧
式燃料噴射装置１における燃料噴射ポンプに適用した例
であり、図１は蓄圧式燃料噴射装置１の模式図である。

【００１０】図１中、２はエンジンでり、３は燃料タン
ク４内の燃料を吸引する低圧燃料ポンプ（フィードポン
プ）であり、５はエンジン２の近傍に配設されて、低圧
燃料ポンプ３により送られてきた燃料を所定圧力まで加
圧する高圧燃料ポンプである。なお、本実施形態では、
フィードポンプ３と高圧燃料ポンプ５とが一体化されて
おり（以下、この一体化されたポンプを燃料噴射ポンプ
１００と呼ぶ。）、その詳細は後述する。

【００１１】６は高圧燃料ポンプ５にて加圧された燃料
が収容されるコモンレール（蓄圧容器）であり、このコ
モンレール６には、配管７を介して燃料噴射弁（インジ
ェクタ）８が各気筒毎に配設されている。そして、これ
らの燃料噴射弁８の開閉は、燃料噴射弁８のソレノイド
コイル９３を駆動する駆動回路を含む駆動装置（以下、
ＥＤＵと呼ぶ。）９を介して、後述する電子制御装置１
０により開閉制御される。

【００１２】そして、コモンレール６には、コモンレー
ル６内の圧力を検出する圧力センサ（圧力検出手段）１
１が配設されており、この圧力センサ１１の出力信号
（検出値）は、中央演算装置（ＣＰＵ）、記憶手段をな
す読み込み専用記憶装置（ＲＯＭ）、随時読み書き可能
な記憶装置（ＲＡＭ）、および信号の入出力ポート等か
ら構成された電子制御装置（以下、ＥＣＵと略す。）１
０に入力されている。

【００１３】また、１２は、コモンレール６内と低圧側
（燃料タンク４側）とを連通させる通路を開閉する電磁
弁であり、この電磁弁１２は、非通電時に通路を閉じる
非通電時閉（ノーマルクローズ）型のものである。とこ
ろで、ＥＣＵ１０には、エンジン２のクランクシャフト
（図示せず）のクランク角（回転角）を検出するクラン
ク角センサ１３からの出力信号、および乗員が操作する
アクセル手段（図示せず）の開度を検出するアクセル開
度センサ１４からの出力信号が入力されている。

【００１４】そして、ＥＣＵ１０は、クランク角センサ
１３からの出力信号に基づいて燃料噴射弁８の開閉作動
を制御するとともに、クランク角センサ１３の出力信号
からエンジン２の回転数を算出し、この算出したエンジ
ン回転数およびアクセル開度からコモンレール６内の圧
力が所定値（図２参照）となるように高圧ポンプ５を制
御する。

【００１５】因みに、高圧ポンプ５を停止しても、コモ
ンレール６内の圧力が所定圧力まで、速やかに低下しな
い場合には、ＥＣＵ１０は電磁弁１２を開いてコモンレ
ール６内の圧力を急速に低下させることができる。以
下、燃料噴射ポンプ１００の構造について述べる。図３
は燃料噴射ポンプ１００の軸方向断面を示しており、１
０１はエンジン（駆動源）２により駆動されるドライブ
シャフトであり、このドライブシャフト１０１は、ジャ
ーナル軸受（滑り軸受）１０２および玉軸受（転がり軸
受）１０３を介しハウジング１０４に回転可能に支持さ
れている。

【００１６】また、ハウジング１０４内に配設されたベ
ーン式のフィードポンプ３のロータ３ａは、ドライブシ
ャフト１０１とキー等で結合されており、フィードポン
プ３は、燃料タンク４から吸入した燃料を、流路１０
５、１０６を通じて電磁弁１０７に向けて圧送してい
る。なお、フィードポンプ３の燃料吐出側と燃料吸入側
とは、吐出圧力を調節する圧力調整弁（図示せず）を介
し接続されている。

【００１７】また、ドライブシャフト１０１の一端側
（図３の右端側）には、内壁側にカム面１０８ａが形成
されたインナーカム１０８が一体に形成されており、こ
のインナーカム１０８の外壁側には、図４に示すよう
に、円周状に形成された円周溝（円周面）１０８ｂが形
成されている。そして、円周溝１０８ｂには、Ｃ字状に
形成されたバネ鋼鋼材等の弾性材料からなるフリクショ
ンリング（摺接部材）１０９ａが、ハウジング１０４の
内壁と所定の隙間１０４ａを有して適度な締め付け力で
組付けられている。このため、フリクションリング１０
９ａは、円周溝１０８ｂ（インナーカム１０８）に対し
て、微視的に摺動可能に接触して配設された状態となっ
ている。

【００１８】また、ハウジング１０４のインナーカム１
０８側には、図３に示すように、ハウジング１０４に形
成された開口部を閉塞するヘッド１１０が配設されてお
り、このヘッド１１０には、電磁弁１０７が配設されて
いるとともに、インナーカム１０８内に向けて突出する
円柱状の突出部１１１が形成されている。この突出部１
１１には、突出部１１１の径方向に向けて延びる、複数
本の円柱状の摺動孔（シリンダ）１１２が形成されてお
り、各シリンダ１１２には、シリンダ１１２内で往復運
動するプランジャ１１３が配設されている。なお、プラ
ンジャ１１３は、シリンダ１１２とともに燃料を圧縮す
る圧力室１１４を形成する円柱状のプランジャ部１１３
ａと、インナーカム１０８のカム面１０８ａと転がりな
がら接触する円柱状カムローラ部１１３ｂとを有して構
成されている。

【００１９】そして、プランジャ１１３は、インナーカ
ム１０８が回転することにより、図５に示すように、圧
力室１１４を縮小させる向きに押圧変位させられる。な
お、圧力室１１４は、流路１１５、を介して電磁弁１０
７に連通しており、流路１０６を通じて供給される低圧
燃料を加圧する加圧室として機能する。また、図３中、
１１６は圧力室１１４にて加圧された高圧燃料をコモン
レール６に向けて導く吐出流路であり、１１７はコモン
レール６から高圧燃料が吐出流路１１６に逆流すること
を防止するデリバリバルブ（逆止弁）である。

【００２０】なお、電磁弁１０７は非通電時閉（ノーマ
ルオープン）型のものであり、電磁弁１０７の開閉は、
各センサ１３、１４、冷却水温度を検出する水温センサ
（図示せず）および大気圧センサ等の信号等に基づいて
ＥＣＵ１０により制御されている。因みに、電磁弁１０
７の作動は、以下の通りである。すなわち、ソレノイド
コイル１０７ａに通電されていないときには、図３に示
すように、コイルバネ１０７ｃにより弁体１０７ｂが、
圧力室１１４側に形成されたストッパ１０７ｄに押し付
けられることにより、流路１０６から流路１１５に至る
流路が開かれる。

【００２１】一方、ソレノイドコイル１０７ａに通電さ
れたときには、弁体１０７ｂがソレノイドコイル１０７
ａ側に吸引されて、シール面１０７ｅに密着することに
より、流路１０６から流路１１５に至る流路が閉じられ
る。ところで、図６は、圧力室１１４の体積が最大とな
った時のプランジャ１１３の位置（下死点）を基準とし
たプランジャ１１３の変位（リフト）と電磁弁１０７の
開閉時期との関係を示すチャートであり、以下、このチ
ャートに基づいて燃料噴射ポンプ１００の作動を述べ
る。

【００２２】（ａ）点では電磁弁１０７は閉じている。
そして、インナーカム１０８の回転が進み（ｂ）点に達
すると、プランジャ１１３がインナーカム１０８により
押圧されて圧力室１１４が縮小するように（上死点に向
かうように）変位する（圧縮行程）。このとき、電磁弁
１０７の応答遅れ（時間遅れ）を考慮して、（ｂ）点で
電磁弁１０７が閉弁するようにソレノイドコイル１０７
ａに通電する。

【００２３】そして、電磁弁１０７が閉弁して圧力室１
１４内の圧力が、コモンレール６内の圧力と、デリバリ
バルブ１１７内のコイルバネ１１７ａの弾性力よる圧力
との和より大きくなったときに、圧力室１１４内の高圧
燃料がコモンレール６に向けて吐出される。なお、この
とき、吐出される高圧燃料の量は、ソレノイドコイル１
０７ａへの通電時間（閉弁時間）を制御することにより
調節される。

【００２４】因みに、圧縮行程中に電磁弁１０７が開弁
した場合には、圧力室１１４から吐出した燃料は、前記
圧力調整弁を経由してフィードポンプ３の吸入側に還流
する。その後、電磁弁１０７が開弁した状態でインナー
カム１０８の回転が進み（ｃ）点に達すると、フィード
ポンプ３から圧送供給される燃料の量に応じて、プラン
ジャ１１３が上死点から下死点に向かって変位する（吸
入行程）。

【００２５】次に、本実施形態の特徴を述べる。ところ
で、エンジン２の回転数の上昇とともにインナーカム１
０８の回転数が上昇すると、「発明が解決しようとする
課題」の欄で述べたように、流路１０５、１０６、１１
５での圧力損失が大きくなり、圧力室１１４に十分な量
の燃料を供給することが困難となり、プランジャ１１３
（カムローラ１１３ｂ）がカムｂ面１０８ａから離れて
しまう。そして、圧縮行程に移行した時に、プランジャ
１１３（カムローラ１１３ｂ）がカムｂ面１０８ａに衝
突し、インナーカム１０８が振動する（図７）。

【００２６】これに対して、本実施形態では、フリクシ
ョンリング１０９ａは、円周溝１０８ｂ（インナーカム
１０８）に対して摺動可能に接触しているので、フリク
ションリング１０９ａと円周溝１０８ｂ（インナーカム
１０８）との接触面における摩擦力により、インナーカ
ム１０８の振動を減衰させることができる。したがっ
て、プランジャ１１３（カムローラ１１３ｂ）とカム面
１０８ａとの衝突に起因する、インナーカム１０８の振
動を抑制することができるので、これを原因とする騒音
を低減することできる。

【００２７】因みに、図９は、フリクションリング１０
９ａを装着したインナーカム１０８を有する燃料噴射ポ
ンプ、およびフリクションリング１０９ａを装着してい
ないインナーカム１０８を有する燃料噴射ポンプの騒音
レベルを調査した調査結果を示すグラフであり、このグ
ラフから明らかなように、フリクションリング１０９ａ
を装着することにより騒音低減を図ることができる。

【００２８】ところで、フリクションリング１０９ａと
円周溝１０８ｂとの接触面における摩擦力μＦは、図８
に示すように、フリクションリング１０９ａが円周溝１
０８ｂに及ぼす垂直抗力Ｆに比例するので、垂直抗力Ｆ
を大きくすれば、摩擦力μＦが大きくなり、インナーカ
ム１０８の振動をより減衰させることができる。しか
し、垂直抗力Ｆが過度に大きくなると、フリクションリ
ング１０９ａがインナーカム１０８と一体に振動してし
まい、微視的に摺動しなくなるので、インナーカム１０
８の振動を減衰させることが困難となる。

【００２９】したがって、フリクションリング１０９ａ
の径寸法およびヤング率等は、フリクションリング１０
９ａがインナーカム１０８に対して微視的に摺動する程
度の摩擦力μＦが発生するように選定する必要がある。
ところで、特開平８−１４１３３号公報には、燃料噴射
ポンプのカムリングとハウジングとの間に弾性体を介在
させたものがあるが、この公報に記載のものでは、弾性
体がカムリングおよびハウジングの両者に接触している
ので、高い摩擦係数を有する弾性体を配設することがで
きない。

【００３０】これに対して、本実施形態に係る燃料噴射
ポンプ１００では、フリクションリング１０９ａはハウ
ジング１０４の内壁と所定の隙間１０４ａを有してイン
ナーカム１０８に対して微視的に摺動可能に配設されて
いるので、ハウジング１０４の内壁とフリクションリン
グ１０９ａとの間に摩擦力が発生しない。したがって、
高い摩擦係数を有する材料にてフリクションリング１０
９ａを構成しても、インナーカム１０８の回転が阻害さ
れることがないので、効率良くインナーカム１０８の振
動を抑制することができる。

【００３１】（第２実施形態）上述の実施形態では、Ｃ
字状に形成された帯状のフリクションリング１０９ａを
インナーカム１０８の外壁側に配設したが、本実施形態
は、図１０に示すように、インナーカム１０８の外壁側
に螺旋状の螺旋溝１０８ｃを形成し、この螺旋溝１０８
ｃの内径寸法により小さい径寸法を有する螺旋状（コイ
ルバネ状）のフリクションリング１０９ｂを配設したも
のである。

【００３２】（第３実施形態）第１実施形態では、Ｃ字
状に形成された帯状のフリクションリング１０９をイン
ナーカム１０８の外壁側に配設したが、本実施形態は、
図１１に示すように、円周溝１０８ｂに幾重かに巻き付
けた渦巻状のフリクションリング１０９ｃを配設したも
のである。

【００３３】これにより、円周溝１０８ｂとフリクショ
ンリング１０９ｃとの間に発生する摩擦力に加えて、重
なり合うフリクションリング１０９ｃ間でも摩擦力が発
生するので、より確実にインナーカム１０８の振動を減
衰させることができる。（第４実施形態）上述の実施形態では、インナーカム１
０８の外壁側に円周溝１０８ｂや螺旋溝１０８ｃを形成
し、その溝１０８ｂ、１０８ｃフリクションリング１０
９、１０９ｂ、１０９ｃを配設したが、本実施形態は、
図１２に示すように、インナーカム１０８の外壁側に段
付き部１０８ｄを形成し、小径側の円柱部分１０８ｄ₁
に円筒状のライナ１１８を圧入嵌合するとともに、ライ
ナ１１８と大径側の円柱部分１０８ｄ₂との間に、ウェ
ーブワッシャ状のフリクションリング１０９ｄを配設し
たものである。

【００３４】ところで、上述の実施形態では、ドライブ
シャフト１０１とインナーカム１０８とは一体形成され
たいたが、これらを別体形成し、継ぎ手で連結してもよ
い。また、上述の実施形態では、フリクションリング１
０９ａ〜１０９ｄをばね鋼鋼材で構成したが、樹脂等の
その他の材料にて構成してもよい。また、上述の実施形
態では、プランジャ１１３はカムローラ部１１３ｂを有
していたが、カムローラ部１１３ｂを廃止し、プランジ
ャ１１３ａのインナーカム１０８側の球面状に形成して
もよい。

【００３５】また、上述の実施形態では、本発明に係る
ポンプを燃料噴射ポンプに適用したが、本発明に係るポ
ンプはこれに限定されるものではなく、油圧ポンプ等そ
の他のポンプにも適用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】蓄圧式燃料噴射装置の模式図である。

【図２】エンジン回転数およびアクセル開度とコモンレ
ール圧との関係を示すマップである。

【図３】第１実施形態に係る燃料噴射ポンプの断面図で
ある。

【図４】第１実施形態に係るインナーカムおよびフリク
ションリングの斜視図である。

【図５】（ａ）はプランジャが上死点に位置する時の図
３のＡ−Ａ断面図であり、（ｂ）はプランジャが上死点
に位置する時の図３のＡ−Ａ断面図である。

【図６】プランジャのリフトと電磁弁の開閉時期との関
係を示すチャートである。

【図７】インナーカムの振動モードを示す模式図であ
る。

【図８】インナーカムとフリクションリングとの接触面
の拡大図である。

【図９】騒音レベルの試験結果を示すグラフである。

【図１０】第２実施形態に係るインナーカムおよびフリ
クションリングの斜視図である。

【図１１】第３実施形態に係るインナーカムおよびフリ
クションリングの斜視図である。

【図１２】第４実施形態に係るインナーカムおよびフリ
クションリングの斜視図である。

【符号の説明】

１０８…インナーカム、１０９ａ〜１０９ｄ…フリクシ
ョンリング（摺動部材）、１１２…シリンダ、１１３…
プランジャ、１１４…圧力室。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者松田三起夫愛知県西尾市下羽角町岩谷14番地株式会社日本自動車部品総合研究所内 (72)発明者稲垣光夫愛知県西尾市下羽角町岩谷14番地株式会社日本自動車部品総合研究所内 (72)発明者堀内康弘愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地株式会社デンソー内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ハウジング（１０４）と、前記ハウジング（１０４）内に回転可能に配設され、駆
動源（２）により駆動されるドライブシャフト（１０
１）と、前記ハウジング（１０４）内に形成されたシリンダ（１
１２）と、前記シリンダ（１１２）内に往復運動可能に配設された
プランジャ（１１３）と、前記プランジャ（１１３）および前記シリンダ（１１
２）により形成される圧力室（１１４）に流体を供給す
る流体供給手段（３、１０７）と、前記ハウジング（１０４）内に配設され、前記ドライブ
シャフト（１０１）と一体的に回転するとともに、前記
圧力室（１１４）を縮小させる向きに前記プランジャ
（１１３）を押圧するカム面（１０８ａ）を有するカム
（１０８）と、前記ハウジング（１０４）と所定の隙間（１０４ａ）を
有して前記カム（１０８）に配設され、前記カム（１０
８）と摺動可能に接触する摺接部材（１０９ａ〜１０９
ｄ）とを備えることを特徴とするポンプ。
【請求項２】前記摺接部材（１０９ａ）は、Ｃ字状に
形成された弾性材料から構成され、前記カム（１０８）には、円周状の円周面（１０８ｂ）
が形成され、さらに、前記摺接部材（１０９ａ）は、前記円周面（１
０８ｂ）に接触して配設されていることを特徴とする請
求項１に記載のポンプ。
【請求項３】前記摺接部材（１０９ｂ）は、螺旋状に
形成された弾性材料から構成され、前記カム（１０８）には、螺旋状の螺旋溝（１０８ｃ）
が形成され、さらに、前記摺接部材（１０９ｂ）は、前記螺旋溝（１
０８ｃ）に接触して配設されいることを特徴とする請求
項１に記載のポンプ。
【請求項４】前記摺接部材（１０９ｃ）は、渦巻き状
に形成された弾性材料から構成され、前記カム（１０８）には、円周状の円周面（１０８ｂ）
が形成され、さらに、前記摺接部材（１０９ｃ）は、前記円周面（１
０８ｂ）に接触して配設されていることを特徴とする請
求項１に記載のポンプ。