JP5459329B2 - サプライポンプ - Google Patents

Description

本発明は、高圧燃料を圧送するサプライポンプに関する。
なお、以下では、サプライポンプに設けられる高圧ポンプの圧縮作動時におけるタペットの移動方向を上、高圧ポンプの吸引作動時におけるタペットの移動方向を下と定義して説明するが、この上下方向は説明のための方向であり、車両搭載時における上下方向（天地方向）を限定するものではない。

（従来技術）
サプライポンプは、
・高圧燃料の圧送を行う高圧ポンプと、
・エンジンの回転によって各高圧ポンプを駆動するポンプ駆動部と、
を備える（特許文献１参照）。

ポンプ駆動部は、
・エンジンにより回転駆動されるカムと、
・カムの回転運動を、上下方向（軸方向）の往復運動に変換して高圧ポンプのプランジャに伝達する駆動力伝達機構と、
を備える。

（従来技術の問題点）
サプライポンプは、故障が発生しないように設けられている。
しかしながら、従来技術のサプライポンプにおいて、万が一、故障が生じたと仮定した場合、駆動力伝達機構に設けられるタペットが上下方向へ繰り返して過剰スライドすることが考えられる。
そして、タペットが異常下降すると、駆動力伝達機構の一部がカムに噛み込むなどにより、サプライポンプの破損状況を悪化させる可能性がある。

特開２０１１−０９４５９６号公報

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、万が一に故障した際の破損を最小に抑えることのできるサプライポンプを提供することにある。

本発明は、請求項１の手段を採用することにより、次の作用効果を奏する。
サプライポンプに故障が生じたと仮定し、タペットが異常上昇した際、案内溝に設けたテーパ面と、回止ピンの先端とが上下方向で交差（衝突）し、回止ピンの先端が、テーパ面に押し付けられる。
その結果、テーパ面に回止ピンが食い付き（噛み込み）、タペットが上昇位置で固定（ロック）される。
これにより、タペットの異常下降を防ぐことができ、タペットが異常下降することにより生じる「サプライポンプの破損の悪化」を回避することができる。即ち、サプライポンプの破損を抑えることができる。

サプライポンプの要部断面図である（実施例１）。 タペットに設けられる長穴の説明図である（実施例１）。 テーパ面に回止ピンが食い付いた状態の説明図である（実施例１）。 サプライポンプの要部断面図である（実施例２）。 サプライポンプの要部断面図である（変形例）。

図面を参照して［発明を実施するための形態］を説明する。
サプライポンプは、エンジンにより駆動され、加圧室に吸引した燃料を加圧して圧送するものであり、
・内部に上下方向へ延びる円筒状の摺動壁１が設けられたハウジング２と、
・摺動壁１に沿って往復駆動されるタペット３と、
を備える。

タペット３またはハウジング２の一方には、上下方向へ延びる案内溝４が設けられる。 タペット３またはハウジング２の他方には、案内溝４に嵌め合わされる回止ピン５が設けられる。
このように、案内溝４に回止ピン５が嵌め合わされることで、ハウジング２に対するタペット３の回り止めが成される。

そして、案内溝４の一端には、タペット３が異常上昇して回止ピン５と案内溝４とが衝突した時のみ、回止ピン５の先端に押し付けられて、回止ピン５を食い付かせるテーパ面６が設けられる。
また、案内溝４の他端（案内溝４におけるテーパ面６とは異なった側）には、タペット３が異常下降した際に、回止ピン５の側面に当たり、タペット３の最低下降位置を規制する下降ストッパ７が設けられる。

以下において本発明の具体的な一例（実施例）を、図面を参照して説明する。以下の実施例は具体的な一例を示すものであって、本発明が実施例に限定されないことはいうまでもない。
なお、以下の実施例において、上記「発明を実施するための形態」と同一符号は同一機能物を示すものである。

［実施例１］
図１〜図３を参照して実施例１を説明する。
ディーゼルエンジン（圧縮点火エンジン）に搭載されるコモンレールシステムは、
・エンジンに対して高圧に圧縮された燃料（軽油、アルコール燃料等）を噴射する複数のインジェクタと、
・各インジェクタに供給する高圧燃料を貯溜するコモンレールと、
・このコモンレールに向けて高圧燃料を圧送するサプライポンプと、
・燃料タンクに蓄えられた燃料を汲み上げてサプライポンプへ送るフィードポンプ（低圧ポンプ）と、
・このフィードポンプからサプライポンプに供給される燃料の圧力を一定圧に保つレギュレートバルブと、
を備えて構成される。

サプライポンプは、２列式のポンプであり、
・フィードポンプによって汲み上げられた燃料を高圧に圧縮して吐出する２つの高圧ポンプと、
・各高圧ポンプ毎に設けられ、エンジンの回転によって高圧ポンプを駆動するポンプ駆動部と、
・各高圧ポンプ毎に設けられ、フィードポンプから高圧ポンプに供給される燃料供給量を調整する燃料調量弁と、
を備えて構成される。

高圧ポンプは、
・上下方向へ延びるシリンダ壁（筒壁）を有するシリンダ１１と、
・シリンダ壁内で上下方向へ往復駆動されるプランジャ１２と、
を備える。
そして、
・プランジャ１２が下降すると、シリンダ壁の上部に形成される加圧室に、燃料調量弁で調量された燃料が吸引され、
・プランジャ１２が上昇すると、加圧室に吸引された燃料が圧縮され、圧縮燃料が逆止弁を介してコモンレールに圧送される。

ポンプ駆動部は、
・エンジンにより回転駆動されるカム１３と、
・上述したプランジャ１２とカム１３との間に配置され、カム１３の回転運動を上下方向の往復運動に変換してプランジャ１２に伝達する駆動力伝達機構１４と、
を備える。

駆動力伝達機構１４は、
・この駆動力伝達機構１４を収容するハウジング２と、
・上下方向（プランジャ１２の駆動方向）のみにスライド可能に支持される略円筒形状を呈するタペット３と、
・カム１３に押し付けられ、カム面に沿って回転するローラ１５と、
・タペット３とローラ１５との間に介在されて、ローラ１５を回転自在に支持するシュー１６と、
・タペット３を下方へ押し付けるリターンスプリング１７と、
・このリターンスプリング１７とタペット３との間（具体的には、リターンスプリング１７の下端と、タペット３の内径側に突出した鍔部との間）に挟まれて配置されるシート１８と、
を備える。
なお、シート１８は、プランジャ１２の下端に固定されるものであり、タペット３の上下方向の移動をプランジャ１２に伝えるものである。

このタペット３は、ハウジング２に設けられた円筒状の摺動壁１に沿って上下方向へ往復駆動されるものであり、摺動壁１とタペット３との間には摺動クリアランスが設けられている。そして、エンジンによりカム１３が回転駆動されると、ローラ１５がカム１３のカム山形状（カムプロフィール）に応じて変位することで、タペット３およびプランジャ１２が上下方向へ駆動される。

ここで、ローラ１５の回転軸は、カム１３の回転軸と常に平行に保持される必要がある。
この実施例では、ハウジング２に対するタペット３の回り止めを行うことで、ローラ１５の回転軸をカム１３の回転軸と常に平行に保っている。
具体的に、この実施例では、タペット３に形成した上下方向へ延びる案内溝４の内側に、ハウジング２に組付けた回止ピン５の先端を嵌め合わせることで、ハウジング２に対するタペット３の回り止めを行っている。

案内溝４の具体的な一例として、この実施例の案内溝４は、図２に示すように上下方向へ延びる長穴である。
この案内溝４の左右方向の幅（タペット３の円周方向における案内溝４の幅：タペット３の回転を規制する幅）は、案内溝４に嵌め合わされる回止ピン５の外径寸法より僅かに大きく設けられている。

この実施例の回止ピン５は、ハウジング２に形成されたピン組付穴１９に組み付けられる。
具体的に、ピン組付穴１９は、摺動壁１に対して垂直に延びる貫通穴であり、穴の内側には回止ピン５を締結する雌ネジが形成され、穴の外側（ハウジング２の外側）には大径穴（拡径部）が設けられている。
なお、この大径穴による段差は、後述する回止ピン５のフランジ５ａが押し付けられて燃料シールを行う座面であり、燃料漏れを防ぐべく平滑に設けられている。

一方、回止ピン５は、ピン組付穴１９に締結された状態で、回止ピン５の先端側が案内溝４の内側に嵌め入れられるものであり、ピン組付穴１９（具体的には、上述した雌ネジ）にねじ込まれる雄ネジの他に、ピン組付穴１９を封止する円環状のフランジ５ａが設けられている。
また、回止ピン５の外端面（フランジ５ａの外面）には、プラグ締結用の工具と係合する工具係合部（例えば、六角穴等）が設けられている。
なお、この実施例に示す回止ピン５は、具体的な一例であり、形状など種々変更可能なものである。

ここで、サプライポンプは、故障が発生しないように設けられている。
しかしながら、万が一、故障が生じたと仮定した場合、タペット３が上下方向へ繰り返して過剰スライドすることが考えられる。
そして、タペット３が異常下降すると、サプライポンプの破損具合が悪化する懸念がある。

この実施例のサプライポンプは、万が一、故障した場合に、安全側へ故障させ、且つ破損を極力小さく抑える手段として、案内溝４の下端に、タペット３が異常上昇して回止ピン５と案内溝４とが衝突した時のみ、回止ピン５の先端に押し付けられて、回止ピン５を食い付かせるテーパ面６を設けている。

テーパ面６は、タペット３が異常上昇した際に、回止ピン５の先端が当たる外向きの傾斜面（一定角の傾斜面であっても良いし、曲面による傾斜面であっても良い）である。そして、図３に示すように、テーパ面６に回止ピン５の先端が当接した状態で、タペット３の上昇力Ｆ０が加わることにより、
・回止ピン５を押し出す垂直力Ｆ１と、
・タペット３を回止ピン５から離れる方向に押す垂直力Ｆ２と、
が発生するものである。
即ち、テーパ面６と回止ピン５の当接箇所に「食い込む力」が発生するものである。

なお、タペット３の上下方向に対するテーパ面６の位置は、
・タペット３の正常ストローク時において回止ピン５に接触しない位置で、
・且つ、タペット３が正常範囲よりも所定量（小さく設定された長さ）だけ異常上昇した場合に回止ピン５に接触する位置に設けられるものである。

一方、案内溝４の上端には、タペット３が異常下降した際に、回止ピン５の側面（ピン上側の筒面）に当たり、タペット３の最低下降位置を規制する下降ストッパ７が設けられている。
この実施例の下降ストッパ７は、案内溝４を成す長穴の上端であり、その内周面（長穴の上端の内周面）は回止ピン５の軸芯に対して平行な円弧面に設けられ（図２、図３参照）、タペット３が異常下降して下降ストッパ７に回止ピン５が衝突したとしても、回止ピン５が下降ストッパ７に食い付かないように設けられている。

なお、タペット３の上下方向に対する下降ストッパ７の位置は、
・タペット３の正常ストローク時において回止ピン５に接触しない位置で、
・且つ、タペット３が正常範囲よりも所定量（小さく設定された長さ）だけ異常下降した場合に回止ピン５に接触する位置に設けられるものである。

（実施例１の効果１）
サプライポンプに故障が生じたと仮定した場合、タペット３が異常上昇すると、案内溝４に設けたテーパ面６と、回止ピン５の先端とが上下方向で交差（衝突）し、回止ピン５の先端が、テーパ面６に押し付けられる。
具体的には、テーパ面６に回止ピン５の先端が当たった部位において、回止ピン５を押し出す垂直力Ｆ１と、タペット３を回止ピン５から離れる方向に押す垂直力Ｆ２とが発生する。

この垂直力Ｆ２により、タペット３の外周面（具体的には、回止ピン５から離れた側の外周面）が、ハウジング２の摺動壁１に強く押し付けられて、タペット３が上昇位置で固定される。なお、図３では、垂直力Ｆ２によりタペット３が横方向へ平行移動して固定される例を示すが、タペット３が傾いて固定されるものであっても良い。
また、垂直力Ｆ１と垂直力Ｆ２により、テーパ面６に回止ピン５を噛み込ませること（例えば、テーパ面６に少量の塑性変形を生じさせるなど）で、タペット３を上昇位置で固定させても良い。

このように、タペット３が異常上昇した際に、タペット３を上昇位置で固定させることができるため、タペット３の異常下降を防ぐことができる。
その結果、タペット３が異常下降することにより生じる破損の悪化を回避することができる。

（実施例１の効果２）
この実施例のサプライポンプは、上述したように、案内溝４の上端にタペット３の最低下降位置を規制する下降ストッパ７を設けている。
これにより、サプライポンプに故障が生じたと仮定した場合、テーパ面６によってタペット３が上昇位置で固定される前に、タペット３が異常下降する場合があっても、タペット３の下降量を積極的に抑えることができる。
その結果、タペット３が異常下降することにより生じる破損の悪化を未然に防ぐことができる。

（実施例１の効果３）
この実施例のサプライポンプは、２列式ポンプであり、この２列式ポンプのそれぞれの案内溝４には、テーパ面６が設けられている。
これにより、万が一、故障が生じて、一方のポンプのタペット３を上昇位置で固定させても、他方のポンプによって高圧燃料をコモンレールに供給することができ、退避走行を実施できる。

（実施例１の効果４）
この実施例の回止ピン５の先端には、図３に示すように、テーパ状の面取り５ｂを施している。
面取り５ｂを設けたことにより、タペット３の上昇力Ｆ０から、垂直力Ｆ１、Ｆ２をスムーズに発生させることができる。このため、タペット３が異常上昇した際に、タペット３を上昇位置で確実に固定することができる。
また、面取り５ｂを設けたことにより、回止ピン５の組付け時において、回止ピン５の先端を案内溝４（長穴）の内部に組付け易くできる。

（実施例１の効果５）
この実施例の案内溝４は、図２に示すように、タペット３に設けられた長穴である。
これにより、長穴の下端を傾斜することでテーパ面６を設けることが可能になり、テーパ面６の加工を容易に行うことができる。
また、長穴の上端を未加工のままで下降ストッパ７として用いることができる。

［実施例２］
図４を参照して実施例２を説明する。なお、以下の実施例において上記実施例１と同一符号は、同一機能物を示すものである。
上記の実施例１では、「タペット３に案内溝４」を設け、「ハウジング２に回止ピン５」を設ける例を示した。
これに対し、この実施例２は、「ハウジング２に案内溝４」を設け、「タペット３に回止ピン５」を設けるものである。
なお、回止ピン５は、タペット３と一体に設けても良いし、タペット３とは別体で設けてタペット３に固定するものであっても良い。

このように、案内溝４をハウジング２に設ける場合、テーパ面６は、案内溝４の上端に設けられる。
また、案内溝４をハウジング２に設ける場合、下降ストッパ７は、案内溝４の下端に設けられる。
このように設けても、実施例１と同様の効果を得ることができる。

上記の実施例では、案内溝４に下降ストッパ７を設ける例を示したが、下降ストッパ７を廃止し、テーパ面６のみを設けても良い。その具体的な一例を図５に示す。

上記の実施例では、案内溝４を形成する部材にテーパ面６を直接形成する例を示したが、「案内溝４を形成する部材」に「テーパ面６を形成した別部材」を溶接等の固定技術を用いて固定しても良い。即ち、既存の案内溝４に「テーパ面６を形成した別部材」を追加固定しても良い。その具体的な一例を図５に示す。

なお、図５とは異なり、「下降ストッパ７を形成した別部材」を既存の案内溝４に追加固定しても良い。

上記の実施例では、シュー１６を用いてローラ１５を回転自在に支持する例を示したが、回転軸（支持軸）を用いてローラ１５を回転自在に支持するサプライポンプに本発明を適用しても良い。

１ 摺動壁
２ ハウジング
３ タペット
４ 案内溝
５ 回止ピン
６ テーパ面
７ 下降ストッパ

Claims (7)

1. 円筒状の摺動壁（１）が設けられたハウジング（２）と、前記摺動壁（１）に沿って往復駆動されるタペット（３）とを備え、
   前記タペット（３）または前記ハウジング（２）の一方に設けた案内溝（４）の内側に、前記タペット（３）または前記ハウジング（２）の他方に設けた回止ピン（５）を嵌め合わせて、前記ハウジング（２）に対する前記タペット（３）の回り止めを行うサプライポンプにおいて、
   圧縮作動時における前記タペット（３）の移動方向を上、吸引作動時における前記タペット（３）の移動方向を下と定義した場合、
   前記案内溝（４）の一端には、前記タペット（３）が異常上昇した際に、前記回止ピン（５）の先端に押し付けられて、前記回止ピン（５）を食い付かせるテーパ面（６）が設けられることを特徴とするサプライポンプ。
2. 請求項１に記載のサプライポンプにおいて、
   前記案内溝（４）の他端には、前記タペット（３）が異常下降した際に、前記回止ピン（５）の側面に当たり、前記タペット（３）の最低下降位置を規制する下降ストッパ（７）が設けられることを特徴とするサプライポンプ。
3. 請求項１または請求項２に記載のサプライポンプにおいて、
   前記案内溝（４）は、前記タペット（３）に設けられるものであり、
   前記テーパ面（６）は、前記案内溝（４）の下端のみに設けられることを特徴とするサプライポンプ。
4. 請求項１または請求項２に記載のサプライポンプにおいて、
   前記案内溝（４）は、前記ハウジング（２）に設けられるものであり、
   前記テーパ面（６）は、前記案内溝（４）の上端のみに設けられることを特徴とするサプライポンプ。
5. 請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載のサプライポンプにおいて、
   このサプライポンプは、２列式ポンプであり、
   この２列式ポンプにおけるそれぞれの前記案内溝（４）には、前記テーパ面（６）が設けられることを特徴とするサプライポンプ。
6. 請求項１〜請求項５のいずれか１つに記載のサプライポンプにおいて、
   前記回止ピン（５）の先端には、テーパ状の面取り（５ｂ）が施されていることを特徴とするサプライポンプ。
7. 請求項１〜請求項６のいずれか１つに記載のサプライポンプにおいて、
   前記案内溝（４）は、上下方向へ延びる長穴であることを特徴とするサプライポンプ。

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