JP3882907B2 - 高圧サプライポンプ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関（以下、内燃機関を「エンジン」という。）に用いられる高圧サプライポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば特許第３０７７７３８号に開示されているように、エンジンのカムシャフトに取り付けられているポンプカムにより駆動される高圧サプライポンプが公知である。カムシャフトに取り付けられているポンプカムにより高圧サプライポンプを駆動することにより、高圧サプライポンプにカムを内蔵する必要がない。そのため、高圧サプライポンプの小型化が図られ、高圧サプライポンプの搭載に必要となるスペースが低減するという利点がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、エンジンの駆動軸に対するカムシャフトの位相を変更する連続位相制御手段が搭載されているエンジンにおいて、連続位相制御手段が装着されているカムシャフトによって高圧サプライポンプを駆動する場合、カムシャフトには排気弁または吸気弁の駆動トルクに加えて高圧サプライポンプの駆動トルクが作用する。このとき、カムシャフトに作用する高圧サプライポンプの駆動トルクは、連続位相制御手段の作動負荷となる。そのため、高圧サプライポンプの駆動トルクの変動により、連続位相制御手段の作動は不安定になるという問題がある。
【０００４】
また、可変カムシャフトの位相は連続位相制御手段の作動にともなって進角または遅角される。これにともない、可変カムシャフトにより駆動されるポンプカムも進角または遅角される。そのため、連続位相制御手段の作動に合わせて、高圧サプライポンプの作動特性を変更させるための制御が必要となる。
【０００５】
さらに、Ｖ型エンジンのように複数のシリンダヘッドを有するエンジンの場合、カムシャフトの総数と高圧サプライポンプの総数とは一致しない。例えば、Ｖ型ＤＯＨＣエンジンの場合、各シリンダヘッドには吸気カムシャフトおよび排気カムシャフトが搭載され、カムシャフトの総数は四本となるのに対し、高圧サプライポンプはそのうちの一本により駆動される。この場合、高圧サプライポンプを駆動するカムシャフトに装着されている連続位相制御手段と、他のカムシャフトに装着されている連続位相制御手段との間の負荷は相違する。そのため、各シリンダヘッドの間で連続位相制御手段の作動応答期間が異なるおそれがある。その結果、各シリンダヘッドの間で連続位相制御手段の作動応答期間を一致させるため、高圧サプライポンプを駆動するカムシャフトに装着されている連続位相制御手段のみを大型化しなければならないという問題がある。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、連続位相制御手段の作動に影響を及ぼすことがない高圧サプライポンプを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１記載の高圧サプライポンプによると、ポンプ部はポンプカムにより駆動される。ポンプカムは、駆動軸から駆動力が伝達されるスプロケットホイールとともに回転し、回転力をポンプ部へ伝達する。そのため、ポンプカムはスプロケットホイールに伝達された駆動軸の駆動力によって直接駆動され、ポンプ部の駆動トルクは可変カムシャフトへ作用しない。なお。可変カムシャフトとは、エンジンが有している複数のカムシャフトのうち、連続位相制御手段が装着されているカムシャフトである。したがって、ポンプカムおよびポンプ部を連続位相制御手段が装着されている可変カムシャフト側に設ける場合でも、連続位相制御手段の作動に影響が及ぶことがない。
【０００８】
本発明の請求項２記載の高圧サプライポンプによると、ポンプカムはスプロケットホイールと一体に形成されている。そのため、部品点数を低減することができる。
本発明の請求項４記載の高圧サプライポンプによると、ポンプカムは可変カムシャフトの軸受と係合部との間に設置されている。係合部にはスプロケットホイールへ駆動力を伝達する伝達手段が係合される。軸受と係合部との間にポンプカムを設置し、軸受と係合部との間の距離を小さくすることにより、伝達手段から係合部へ作用する駆動力によって可変カムシャフトの軸方向の位置ずれを低減することができる。
【０００９】
本発明の請求項３記載の高圧サプライポンプによると、ポンプカムはスプロケットホイールと別体に形成されている。そのため、ポンプカムをスプロケットホイールとは異なる材質とすることができ、ポンプカムの材質を自由に選択することができる。ポンプカムはポンプ部から大きな負荷を受けるため、スプロケットホイールと比較して摩耗が激しくなるおそれがある。スプロケットホイールとポンプカムとを別体にすることにより、ポンプカムのみを耐摩耗性の高い材質とすることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を示す複数の実施例を図面に基づいて説明する。
（第１実施例）
本発明の第１実施例による高圧サプライポンプが搭載されたエンジンの要部を図１に示す。
【００１１】
高圧サプライポンプ１は、エンジンのヘッドカバー２に装着されているチェーンカバー７に搭載されている。ヘッドカバー２の内部には、図示しない吸気弁または排気弁を開閉駆動するカムシャフトが収容されている。図１に示すカムシャフト１０は、図示しない排気弁を開閉駆動する排気カムシャフトであって、図示しない排気カムを有している。カムシャフト１０の端部には連続位相制御手段としてのバルブタイミング調整装置（以下、バルブタイミング調整装置を「ＶＶＴ」という。）２０が装着されている。すなわち、カムシャフト１０は、ＶＶＴ２０が装着されている可変カムシャフトである。カムシャフト１０はヘッドカバー２と一体に形成されている軸受３に支持される摺動部１１を有しており、カムシャフト１０はヘッドカバー２に回転可能に支持されている。高圧サプライポンプ１が搭載されるエンジンとしては、ガソリンエンジンまたはディーゼルエンジンのいずれであってもよい。
【００１２】
カムシャフト１０の外周側には、プーリ５０が設置されている。プーリ５０は、カムシャフト１０に対し回転方向に自由である。プーリ５０は、スプロケットホイール５１、ポンプカム５２およびフランジ５３を有している。プーリ５０を構成するスプロケットホイール５１、ポンプカム５２およびフランジ５３は一体に形成されている。スプロケットホイール５１は、図２に示すように円板上に形成されており、外周部に係合部５４を有している。係合部５４には伝達手段としてのタイミングベルト４が係合している。なお、伝達手段としてはタイミングベルトに限らずタイミングチェーンなどを用いてもよい。タイミングベルト４は、係合部５４とは反対側が図示しないエンジンの駆動軸に係合している。これにより、エンジンの駆動軸の駆動力はタイミングベルト４を経由してスプロケットホイール５１へ伝達される。図１に示すように、スプロケットホイール５１へ駆動軸の駆動力が伝達されることにより、スプロケットホイール５１とともにプーリ５０全体が回転する。そのため、プーリ５０の回転により、ポンプカム５２およびフランジ５３が回転する。
【００１３】
ポンプカム５２は、スプロケットホイール５１とフランジ５３との間に設置されている。ポンプカム５２は、図２に示すようにカムプロフィル５５を有している。カムプロフィル５５にはポンプ部６０のリフタ６１が当接しており、ポンプカム５２の回転にともなってリフタ６１は図１および図２の上下方向へ往復駆動される。
【００１４】
高圧サプライポンプ１は、ポンプカム５２およびポンプ部６０を備えている。ポンプ部６０は電磁弁部６２を有している。ポンプ部６０は、リフタ６１とともに図１および図２の上下方向へ往復駆動される図示しないプランジャを有している。プランジャは、ポンプ部６０のハウジング６３に往復移動可能に支持されており、プランジャの反リフタ側の端部にはハウジング６３とともに図示しない加圧室を形成している。電磁弁部６２は、図示しない加圧室へ流入または加圧室から流出する燃料の流れを調整する。
【００１５】
ポンプカム５２の回転にともなってカムプロフィル５５に当接するリフタ６１がカムシャフト１０方向へ下降すると、リフタ６１とともに図示しないプランジャもカムシャフト１０方向へ下降する。このとき、電磁弁部６２は開弁しており、プランジャの下降によって図示しない加圧室へ燃料が吸入される。リフタ６１の上昇開始当初は電磁弁部６２は開弁しているため、プランジャの上昇にともない加圧室へ吸入された燃料は電磁弁部６２を経由して高圧サプライポンプ１の外部へ排出される。そして、所定の燃料吐出量に対応する位置にプランジャが到達すると、電磁弁部６２は閉弁され、リフタ６１とともにプランジャがさらに上昇することにより、加圧室内の燃料の圧力は上昇する。加圧室内の燃料の圧力が所定の圧力に到達すると、図示しない逆止弁が開弁し、吐出口６４から高圧の燃料が吐出される。
【００１６】
図１に示すように、ＶＶＴ２０はハウジング２１およびベーン３０から構成されている。ハウジング２１は、ボルト５によりプーリ５０と一体に固定されている。そのため、ハウジング２１はプーリ５０とともに回転可能である。一方、ベーン３０はボルト６によりカムシャフト１０と一体に固定されている。そのため、ベーン３０はカムシャフト１０ともに回転可能である。図３に示すように、ベーン３０はハウジング２１の内部に収容されている。ベーン３０はスプリング２２により進角方向へ付勢されている。ベーン３０とハウジング２１との間には油圧室が形成されており、油圧室はベーン３０の羽根部３１により遅角室３２および進角室３３に分割されている。遅角室３２または進角室３３へ作動油が供給されることにより、ハウジング２１に対しベーン３０は相対的に回転する。ハウジング２１とベーン３０とが相対的に回転することにより、駆動軸からプーリ５０と一体に回転するハウジング２１を経由してベーン３０と一体に回転するカムシャフト１０へ伝達される駆動力の位相が変更される。
【００１７】
図１に示すように、ベーン３０の羽根部３１の一つにはエンジンの始動時にベーン３０の位置を所定の進角位置（例えば、最進角位置）に固定するためのストッパピン４０が装着されている。ストッパピン４０は、羽根部３１に形成された穴部３４に挿入されており、スプリング４１によりフランジ５３方向へ付勢されている。そして、フランジ５３に形成されているストッパ穴５６にストッパピン４０の端部が嵌合すると、ハウジング２１に対してベーン３０がロックされる。ストッパピン４０には段差部４２が形成されており、段差部４２に作動油の油圧が作用することにより、ストッパピン４０はスプリング４１の付勢力に抗してストッパ穴５６から抜け出す。これにより、ハウジング２１とベーン３０とのロック状態は解除される。
【００１８】
エンジンの駆動軸の駆動力はタイミングベルト４を介してスプロケットホイール５１に伝達される。これにより、プーリ５０は回転駆動される。プーリ５０の回転にともなって一体に形成されているポンプカム５２およびフランジ５３も回転する。ポンプカム５２が回転することにより、ポンプ部６０は駆動される。一方、フランジ５３が回転することにより、フランジ５３と一体のハウジング２１が回転する。ハウジング２１の回転力は、ベーン３０へ伝達される。そして、ベーン３０と一体のカムシャフト１０が回転駆動される。これにより、エンジンの駆動軸の駆動力は、ＶＶＴ２０を経由してカムシャフト１０へ伝達される。
【００１９】
以上、説明したように本発明の第１実施例による高圧サプライポンプ１によると、ポンプ部６０はプーリ５０とともに回転するポンプカム５２によって駆動される。プーリ５０はタイミングベルト４を介してエンジンの駆動軸により駆動される。そのため、ポンプ部６０はタイミングベルト４を介して駆動軸から伝達される駆動力によって直接駆動される。これにより、カムシャフト１０にはポンプ部６０からの駆動トルクが作用しない。したがって、ポンプカム５２およびポンプ部６０をＶＶＴ２０が装着されているカムシャフト１０側に設置する場合でも、ＶＶＴ２０の作動に及ぼす影響を低減することができる。また、エンジンがカムシャフトを複数有している場合でも、ＶＶＴ２０および各カムシャフトに作用する駆動トルクに差が生じることがなく、各カムシャフトを安定して作動させることができる。
【００２０】
また、第１実施例では、カムシャフト１０の軸受３とポンプカム５２との間にスプロケットホイール５１が位置している。これにより、軸受３の近傍にスプロケットホイール５１が配置される。そのため、タイミングベルト４のテンションによるカムシャフト１０の曲げモーメントの増加を抑えることができる。さらに、プーリ５０は、スプロケットホイール５１、ポンプカム５２およびフランジ５３と一体に有している。したがって、部品点数を低減することができる。
【００２１】
（第２実施例）
本発明の第２実施例による高圧サプライポンプを図４に示す。第１実施例と実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
第２実施例では、プーリ７０のスプロケットホイール７１、ポンプカム７２およびフランジ７３の配置が第１実施例と異なる。第２実施例では、ＶＶＴ２０のハウジング２１に固定されるフランジ７３の外周側にスプロケットホイール７１が配置されている。すなわち、スプロケットホイール７１とフランジ７３とは同一の部位に配置されている。プーリ７０は、スプロケットホイール７１が配置されているフランジ７３と、ポンプカム７２とを有している。フランジ７３の外周側に配置されているスプロケットホイール７１は、径方向の外端部にタイミングベルト４と係合する係合部７４を有している。ポンプカム５２は、スプロケットホイール７１が配置されているフランジ７３とともに一体のプーリ７０を形成している。プーリ７０は、第１実施例と同様にカムシャフト１０に対し回転方向に自由である。
【００２２】
第２実施例では、駆動軸からスプロケットホイール７１に伝達された駆動力によりポンプカム７２が回転し、ポンプカム７２の回転によってポンプ部６０が駆動される。したがって、第１実施例と同様に、ポンプ部６０の駆動トルクがＶＶＴ２０の作動に影響を及ぼすことはない。
また、第２実施例では、フランジ７３にスプロケットホイール７１を配置することにより、プーリ７０の軸方向の長さが短縮される。したがって、ＶＶＴ２０を小型化することができ、これらを搭載するために必要なスペースを低減することができる。
【００２３】
（第３実施例）
本発明の第３実施例による高圧サプライポンプを図５に示す。第１実施例と実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
第３実施例は、第２実施例の変形である。第３実施例では、プーリ８０がプーリ本体８１とポンプカム８２とから構成されている。プーリ本体８１には、スプロケットホイール８３が配置されたフランジ８４が一体に形成されている。ポンプカム８２はプーリ本体８１と別体に形成されており、プーリ本体８１に例えば圧入あるいは挿入した後、溶接などにより固定されている。すなわち、ポンプカム８２はプーリ本体８１とともにカムシャフト１０の外周側をカムシャフト１０に対し回転方向に自由である。
【００２４】
第３実施例では、ポンプカム８２をプーリ本体８１と別体にすることにより、ポンプ部６０から大きな負荷を受けるポンプカム８２だけを耐摩耗性の高い材質で形成することができる。例えば、プーリ本体８１を加工および成形が容易な焼結材により形成し、ポンプカム８２を強度の高いクロムモリブデン鋼などで形成することができる。したがって、ポンプカム８２の寿命を延長することができる。
【００２５】
（変形例）
上記複数の実施例では、スプロケットホイール、ポンプカムおよびフランジを有するプーリを一体またはポンプカムのみを別体にする例について説明した。しかし、本発明としては、次のように変形してもよい。
プーリをフランジ、ポンプカムおよびスプロケットホイールに分割する。これらを分割することにより、スプロケットホイールとフランジとの間にポンプカムが位置する場合でも、ポンプカムをスプロケットホイールおよびフランジとは異なる材質で形成することができ、ポンプカムの寿命を延長することができる。
【００２６】
以上、説明した本発明の複数の実施例では、排気弁を駆動するカムシャフトに本発明による高圧サプライポンプを一機設置する場合について説明した。しかし、排気弁に限らず吸気弁を駆動するカムシャフト、ならびに吸気弁および排気弁を駆動する各カムシャフトに一機以上の高圧サプライポンプを設置してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例による高圧サプライポンプが搭載されたエンジンの要部を示す模式図である。
【図２】図１の矢印ＩＩ方向から見た矢視図である。
【図３】本発明の第１実施例による高圧サプライポンプが搭載されたエンジンのＶＶＴを示す模式図であって、図１の矢印ＩＩ方向から見た図である。
【図４】本発明の第２実施例による高圧サプライポンプが搭載されたエンジンの要部を示す模式図である。
【図５】本発明の第３実施例による高圧サプライポンプが搭載されたエンジンの要部を示す模式図である。
【符号の説明】
１ 高圧サプライポンプ
３ 軸受
４ タイミングベルト（伝達手段）
１０ カムシャフト
２０ ＶＶＴ（連続位相制御手段）
５１、７１、８３ スプロケットホイール
５２、７２、８２ ポンプカム
５３、７３、８４ フランジ
５４、７４ 係合部
６０ ポンプ部

Claims (4)

1. 内燃機関の駆動軸から吸気弁または排気弁を開閉駆動するカムシャフトの前記駆動軸に対する位相を変更する連続位相制御手段を備える内燃機関において、前記カムシャフトのうち前記連続位相制御手段が装着されている可変カムシャフトに設けられ、前記連続位相制御手段を介して前記可変カムシャフトへ伝達される前記駆動軸の駆動力により駆動される高圧サプライポンプであって、
   吸入した流体を加圧して吐出するポンプ部と、
   前記可変カムシャフトに対し回転方向に自由な状態で設置され、前記可変カムシャフトを駆動する駆動力を前記駆動軸から前記連続位相制御手段に伝達するプーリと、
   を備え、
   前記プーリは、
   円筒形状のプーリ本体と、
   前記プーリ本体の外周面から外周側に突出して設けられ、前記駆動力が前記駆動軸から伝達されるスプロケットホイールと、
   前記プーリ本体の外周面から外周側に突出して設けられ、前記スプロケットホイールおよび前記プーリ本体とともに一体的に回転し、前記スプロケットホイールの回転力を前記ポンプ部へ伝達するポンプカムと、
   を備えることを特徴とする高圧サプライポンプ。
2. 前記ポンプカムは、前記スプロケットホイールおよび前記プーリ本体と一体に形成されていることを特徴とする請求項１記載の高圧サプライポンプ。
3. 前記ポンプカムは、前記スプロケットホイールと別体に形成されていることを特徴とする請求項１記載の高圧サプライポンプ。
4. 前記ポンプカムは、前記可変カムシャフトの軸受と前記駆動軸から前記スプロケットホイールへ駆動力を伝達する伝達手段が係合される係合部との間に設置されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項記載の高圧サプライポンプ。

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