JP7120081B2 - 燃料噴射ポンプ - Google Patents

Description

本発明は、燃料噴射ポンプに関するものである。

従来、内燃機関などに噴射供給する燃料を加圧する燃料噴射ポンプが知られている。燃料噴射ポンプは、内燃機関または電動モータにより駆動されるカムの回転運動をプランジャの往復運動に変換し、そのプランジャを収容するシリンダの深部に形成されるポンプ室で加圧した燃料を圧送するように構成されている。
特許文献１に記載の燃料噴射ポンプは、カムとプランジャの間に、ローラとシューを備えている。ローラは、カムの表面に接して自転可能である。シューは、そのローラを保持している。このシューは、プランジャの軸線上に設けられるインサート部材と、そのインサート部材の外側に設けられるベース部材により構成されている。

独国特許出願公開第１０２００９０２８３９２Ａ１号明細書

しかしながら、特許文献１に記載の燃料噴射ポンプは、シューを、ベース部材とインサート部材といった２個の部品で構成している。また、この燃料噴射ポンプは、内燃機関の始動時にローラとシューの摩擦を低減するため、シューの一部を構成するベース部材を、固形潤滑材を有する粉末射出成形体により形成している。そのため、この燃料噴射ポンプは、シューを構成する部品点数が増加し、その構成が複雑になることで、製造上のコストが高くなるといった問題がある。

本発明は上記点に鑑みて、簡素な構成でローラとシューの摩擦を低減し、信頼性を高めることの可能な燃料噴射ポンプを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に係る発明によれば、噴射燃料を加圧する燃料噴射ポンプは、カム（３）、ハウジング（２）、ローラ（５）、シュー（６）、プランジャ（７）、シリンダ（８）および変形部（４）を備える。カムは、カム山を有し、自身の回転軸（Ａｘ）周りに回転する。ハウジングは、カムを収容するカム室（２１）、および、そのカム室に連通する摺動室（２２）を有し、潤滑油が供給される。ローラは、カムの表面に接して自転可能である。シューは、ローラのうちカムとは反対側の面に摺接し、カムの回転により摺動室を往復移動する。プランジャは、シューと共に往復移動する。シリンダは、プランジャを収容し、プランジャの往復移動により燃料の圧送を行うポンプ室（８１）を形成する。変形部は、燃料の圧送に寄与するカムプロファイルとは異なる形状としてカムの表面の一部に設けられ、カムの回転軸方向に延びる溝または突起である。

これによれば、カムの回転に伴い、カムの表面に設けられる変形部をローラが移動する際、スクイズ効果によりシューとローラの間に油膜が形成、保持され、その間の摩擦係数が小さくなる。これにより、シューがローラの回転を制動する力（以下「シュー制動トルク」という）が、カムがローラを回転駆動させる力（以下「カム駆動トルク」という）より小さくなる。そのため、ローラとシューが滑り挙動となり、カムとローラが転がり挙動となる。したがって、この燃料噴射ポンプは、簡素な構成でローラとシューの摩擦を低減し、ローラの焼き付きを防ぐことで、信頼性を高めることができる。

なお、各構成要素等に付された括弧付きの参照符号は、その構成要素等と後述する実施形態に記載の具体的な構成要素等との対応関係の一例を示すものである。

第１実施形態に係る燃料噴射ポンプの断面図である。 第１実施形態のカムのプロファイルを示す図である。 図２のＩＩＩ部分の拡大図である。 図１のＩＶ部分の拡大図である。 ローラが滑り挙動から転がり挙動に移行するときの様子を説明するための説明図である。 変形部の曲率半径を説明するための説明図である。 変形部の曲率半径を説明するための説明図である。 第２実施形態のカムのプロファイルを示す図である。 第３実施形態のカムのプロファイルを示す図である。 第４実施形態のカムのプロファイルを示す図である。 第５実施形態のカムのプロファイルを示す図である。 第６実施形態のカムのプロファイルを示す図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付し、その説明を省略する。

（第１実施形態）
第１実施形態について図面を参照しつつ説明する。本実施形態の燃料噴射ポンプ１は、内燃機関に噴射供給するための軽油などの燃料を圧送するものである。燃料噴射ポンプ１から圧送された燃料は、コモンレールに蓄圧され、そのコモンレールに接続される複数のインジェクタから内燃機関の各気筒内へ噴射供給される。

まず、燃料噴射ポンプ１の構成について説明する。
図１に示すように、燃料噴射ポンプ１は、ハウジング２、カム３、そのカム３に設けられた変形部４、ローラ５、シュー６、プランジャ７およびシリンダ８などを備えている。

ハウジング２は、カム室２１および摺動室２２を有している。カム室２１は、内壁２１１が略円筒状に形成され、カム３を回転可能に収容する。摺動室２２は、カム室２１から径方向の一方に延びるように設けられている。カム室２１と摺動室２２は連通している。カム室２１と摺動室２２には、潤滑油が供給されている。そして、カム室２１と摺動室２２は、潤滑油で満たされている。

カム３は、カム室２１に収容され、図示しない内燃機関または電動モータから図示しないカムシャフトにトルクを伝達され、自身の回転軸周りに回転駆動する。カム３は、複数のカム山を有している。第１実施形態のカム３は、２個のカム山を有している。なお、図面では、カム３の回転軸を符号Ａｘで示し、カム３の回転方向を矢印ＲＤで示している。

第１実施形態の燃料噴射ポンプ１が備えるカム３のみを図２に示す。以下の説明では、図２に示すように、２個のカム山それぞれの頂部をカムトップ３１と呼ぶ。また、カム３の表面のうち２個のカムトップ３１の中央部をカムボトム３２と呼ぶ。なお、カム山はカムローブとも呼ばれ、カムトップ３１はカムノーズとも呼ばれる。また、カムトップ３１は、カム３の表面のうち半径が最長の部位であり、カムボトム３２は、カム３の表面のうち半径が最短の部位である。
第１実施形態のカム３は、２個のカムトップ３１が径方向の一方と他方に設けられている。また、２個のカムボトム３２は、その２個のカムトップ３１を結ぶ線分に対し直交する方向に設けられている。

図２および図３に示すように、カム３の表面の一部には、カム３の表面の形状を変化させた変形部４が設けられている。第１実施形態の変形部４は、カム３の表面のうち、カムボトム３２に設けられている。図３では、カム３の表面に変形部４が設けられていない場合の形状を破線Ｓで示している。変形部４は、その破線Ｓで示した形状に対し、カム３の回転軸側に凹む溝である。変形部４は、カム３の回転軸方向に延びている。なお、変形部４については、後に詳細に説明する。

図１および図４に示すように、カム３の表面には、ローラ５が設けられている。ローラ５は、円柱状に形成され、カム３の表面に接している。ローラ５は、自身の軸周りに回転可能である。すなわち、ローラ５は、自転可能である。
ローラ５に対しカム３とは反対側にシュー６が設けられている。シュー６は、ローラ５側に円弧状の摺接面６１を有している。シュー６の摺接面６１の曲率半径は、ローラ５の半径と同一または僅かに大きく形成されている。シュー６の摺接面６１は、ローラ５のうちカム３とは反対側の面に摺接する。シュー６は、タペット９の内側に嵌合している。

タペット９は、摺動室２２の内壁２２１に摺接する筒部９１、および、その筒部９１の内壁から内側に突出する突出部９２を有している。タペット９は、摺動室２２の内壁２２１に摺接し、摺動室２２の軸方向に往復移動可能である。
シュー６は、タペット９の有する筒部９１の内側に配置され、突出部９２のカム３側の面に当接している。そのため、カム３の回転により、ローラ５とシュー６は、タペット９と共に摺動室２２の内側を摺動室２２の軸方向に往復移動する。

図１に示すように、タペット９の突出部９２のカム３とは反対側に、スプリングシート９３が設けられている。スプリングシート９３にプランジャ７の端部７１が取り付けられている。プランジャ７は、シリンダ８の内側に設けられたシリンダ室８０に往復移動可能に収容されている。

プランジャ７を収容するシリンダ８は、ハウジング２のうち摺動室２２を形成する部位の端部８２に固定されている。シリンダ８は、摺動室２２のうちカム室２１とは反対側を塞いでいる。シリンダ８のうち摺動室２２を塞ぐ面８３と、スプリングシート９３との間に、スプリング９４が設けられている。スプリング９４は、圧縮コイルスプリングであり、スプリングシート９３を介して、タペット９、シュー６およびローラ５をカム３側へ付勢している。これにより、カム３が回転すると、ローラ５、シュー６、タペット９、スプリングシート９３、およびプランジャ７は、摺動室２２の軸方向に往復移動する。

シリンダ８は、プランジャ７を収容するシリンダ室８０の深部にポンプ室８１を形成している。ポンプ室８１は、シリンダ室８０のうち、カム３とは反対側の空間である。図１では、プランジャ７の軸線上にカムトップ３１が位置している状態が示されているので、ポンプ室８１の容積は最小となっている。図示していないが、図１の状態からカム３が回転し、プランジャ７の軸線上にカムボトム３２が位置すると、プランジャ７がカム３側に移動し、ポンプ室８１の容積は最大となる。なお、以下の説明では、ポンプ室８１の容積が最小となるときのプランジャ７の位置を上死点といい、ポンプ室８１の容積が最大となるときのプランジャ７の位置を下死点という。

シリンダ８のポンプ室８１は、調量弁ユニット１０を経由して燃料が供給され、吐出弁ユニット１５を経由して燃料が吐き出されるように構成されている。
調量弁ユニット１０は、調量弁１１と電磁駆動部１２とを有している。調量弁１１は、図示しない燃料入口から燃料が供給される燃料供給通路１３とポンプ室８１とを連通および遮断する開閉バルブである。電磁駆動部１２は、図示しない電子制御装置（ＥＣＵ）の制御に応じた通電により、調量弁１１の駆動を制御する。

吐出弁ユニット１５は、吐出弁１６、吐出用スプリング１７および固定部材１８などにより構成され、ポンプ室８１に連通する吐出通路１９に設けられている。吐出弁１６は、吐出通路１９の内壁に設けられた弁座に着座および離座可能なポペットバルブである。吐出用スプリング１７は、吐出弁１６を弁座側に付勢している。固定部材１８は、吐出用スプリング１７を吐出通路１９内に固定している。

次に、燃料噴射ポンプ１の作動について説明する。
燃料噴射ポンプ１による燃料の圧送は、吸入行程、調量行程、加圧行程、吐出行程を含んで行われる。

吸入行程では、プランジャ７が上死点から下死点側へ移動し、ポンプ室８１の容積が拡大することで、ポンプ室８１の燃料圧力が低下する。このとき、調量弁１１が開弁し、燃料供給通路１３とポンプ室８１とが連通する。そのため、燃料供給通路１３からポンプ室８１に燃料が吸入される。

調量行程では、プランジャ７が下死点から上死点側へ移動する。このとき、調量弁１１は開弁状態を維持する。そのため、ポンプ室８１の燃料は燃料供給通路１３側へ戻される。この調量行程により、その後の加圧行程に続く吐出行程で吐出通路１９から吐き出される燃料の量が調整される。プランジャ７が下死点から上死点に移動する途中で、調量弁１１が閉弁し、燃料供給通路１３とポンプ室８１との連通が遮断されると、調量行程が終了し、加圧行程に移行する。

加圧行程では、調量行程が終了した後、プランジャ７がさらに上死点側へ移動すると、ポンプ室８１の容積が縮小することで、ポンプ室８１の燃料圧力が上昇し、燃料が加圧される。

吐出行程では、加圧行程の途中で、ポンプ室８１の燃料から吐出弁１６が受ける力が、吐出弁１６より下流側の燃料から吐出弁１６が受ける力と吐出用スプリング１７の付勢力との和よりも大きくなると、吐出弁１６は弁座から離座する。これにより、ポンプ室８１で加圧された燃料が吐出通路１９から吐き出される。

その後、プランジャ７が上死点から下死点側に移動を始めると、吐出弁１６が閉弁し、調量弁１１が開弁することで、再び吸入行程が行われる。このように、燃料噴射ポンプ１による燃料の圧送は、吸入行程、調量行程、加圧行程、吐出行程を繰り返すことで行われる。

続いて、燃料噴射ポンプ１のカム３に変形部４を設けたことの意義について説明する。
燃料噴射ポンプ１は、例えば内燃機関の始動時または電動モータの始動時など、カム３が回転を開始する際、シュー６とローラ５の間に油膜が無く、シュー６とローラ５の摩擦係数が高い状態から運転が開始される。そのため、ローラ５が自身の軸周りに回転せず、カム３とローラ５が滑り挙動となることが考えられる。

また、燃料噴射ポンプ１の運転継続時にも、シュー６とローラ５の間に異物が噛み込むなどしてシュー６とローラ５の摩擦係数が高くなると、ローラ５が自身の軸周りに回転せず、カム３とローラ５が滑り挙動となることが考えられる。このように、カム３とローラ５が滑り挙動となっている状態が継続したままカム３の周速が速くなると、カム３とローラ５が焼き付き限界を超えて損傷するおそれがある。

すなわち、カム３とローラ５が滑り挙動となる原因は、シュー６がローラ５の回転を制動する力（以下「シュー制動トルク」という）が、カム３がローラ５を回転駆動させる力（以下「カム駆動トルク」という）より大きいことにある。つまり、シュー制動トルク＞カム駆動トルクの場合、ローラ５は回転しない。シュー制動トルクを小さくするためには、シュー６とローラ５の摩擦係数を小さくするとよい。一般に、シュー６とローラ５の摩擦係数を下げるには、シュー６の面粗度を下げる方法が考えられる。しかし、その方法には加工限界が存在するので、より効果的な改良が必要となる。また、製造コストを出来るだけ増加しない改良が望ましい。

その点に鑑みて、第１実施形態では、シュー６とローラ５の潤滑を良くする、すなわち、シュー６とローラ５の間に油膜を形成することで、シュー６とローラ５の摩擦係数を下げる構成を採用している。具体的には、燃料噴射ポンプ１は、カム３の表面の一部に、カム３の表面の形状を変化させた変形部４を備えている。第１実施形態の変形部４は、燃料噴射ポンプ１による燃料の圧送に寄与するカムプロファイルとは異なる形状としてカム３の表面の一部に設けられた溝である。この溝は、カム３の回転軸方向に延びるように設けられている。変形部４としての溝の深さは、燃料噴射ポンプ１の燃料圧送に殆ど影響を与えることの無いものである。また、第１実施形態の変形部４は、カム３の表面のうち、カムボトム３２に設けられている。第１実施形態のカム３は２個のカム山を有しているので、カム３の全周の中でカムボトム３２は２か所形成されている。変形部４は、その２か所のカムボトム３２それぞれに設けられている。

図５は、カム３とローラ５が滑り挙動から転がり挙動に移行するときの様子を説明するための説明図である。図５では、摺動室２２の軸を、符号２３を付した一点鎖線で示し、カム３およびローラ５の共通法線を、符号Ｎを付した破線で示している。また、図５では、カム３およびローラ５の共通法線と摺動室２２の軸とのなす角、すなわち圧力角をθで示している。以下の説明では、圧力角θに関し、摺動室２２の軸に対しカム３の回転方向前側に圧力角θがあることを、圧力角θが＋（プラス）側にあると言う。また、摺動軸に対しカム３の回転方向後側に圧力角θがあることを、圧力角θが－（マイナス）側にあると言う。

内燃機関の始動時または電動モータの始動時など、カム３は任意の位置から回転を開始する。
図５（Ａ）は、カム３が回転を開始した後、ローラ５とカム３の接する位置が変形部４に到達する直前の状態を示している。このとき、シュー６とローラ５の間に油膜が無く、その間の摩擦係数が高い状態となっている。そのため、ローラ５は回転することなく、シュー６とローラ５は滑り挙動になっていない。一方、ローラ５とカム３は、滑り挙動となっている。このとき、圧力角θは、－側にある。

次に、図５（Ｂ）は、図５（Ａ）からカム３が僅かに回転し、ローラ５とカム３の接する位置が変形部４の中心にある状態を示している。このとき、圧力角θは、０°となっている。
さらに、図５（Ｃ）は、図５（Ｂ）からカム３が僅かに回転し、ローラ５とカム３の接する位置が変形部４からカム３の回転方向後側に移動した後の状態を示している。このとき、圧力角θは、＋側にある。

図５（Ａ）から図５（Ｃ）に示したように、ローラ５とカム３の接する位置が変形部４を移動する際、圧力角θは短時間で大きく変化する。そのため、ローラ５の中心位置も短時間で大きく移動しようとする。シュー６とローラ５の間から油が排出される速度よりもローラ５の移動速度が速い場合、スクイズ効果により、シュー６とローラ５の間の油が押しつぶされてその油に圧力が発生することで、シュー６とローラ５の間に油膜が形成、保持される。なお、図５（Ｃ）および（Ｄ）では、シュー６とローラ５の間に形成、保持される油膜を符号ＯＦを付したクロスハッチングにより示している。このように、シュー６とローラ５の間に油膜が形成、保持されると、シュー６とローラ５の摩擦係数が小さくなる。これにより、シュー制動トルクがカム駆動トルクより小さくなるので、ローラ５とシュー６が滑り挙動となり、カム３とローラ５が転がり挙動となる。

その後、図５（Ｄ）に示すように、シュー６とローラ５の間の油膜が保持される。そのため、ローラ５とシュー６の滑り挙動が維持され、カム３とローラ５の転がり挙動が維持される。その結果、カム３とローラ５の焼き付きが防がれる。

なお、第１実施形態では、カム３の表面のうちカムボトム３２に変形部４が設けられている。カムボトム３２は、カム３の表面をローラ５が移動する際に圧力角θが変化する速度が、燃料の圧送に寄与するカムプロファイルの中で最も速くなる部位である。そのため、そのカムボトム３２に変形部４を設けることで、圧力角θが変化する速度をより速くすることが可能である。したがって、カム３の表面のうち変形部４をローラ５が移動する際のローラ５の中心位置の移動速度をより速くし、シュー６とローラ５の間に油膜を確実に形成、保持することで、カム３とローラ５を確実に転がり挙動にすることが可能である。

続いて、変形部４の曲率半径ｒについて、図６および図７を参照して説明する。
図６は、変形部４の曲率半径ｒを比較的大きく形成した例を示している。一方、図７は、変形部４の曲率半径ｒを比較的小さく形成した例を示している。そして、図６および図７は、それぞれの構成において、ローラ５が変形部４を通過するときの様子を示したものである。なお、図６および図７では、カム３の回転時、カム３に設けられた変形部４をローラ５が通過する際に、変形部４の上をローラ５が移動する方向を矢印Ｍで示している。

図６と図７を比較すると、図６に示したように、変形部４の曲率半径ｒを大きく形成した場合、その変形部４を通過するローラ５の圧力角θが変化する速度は小さいものとなる。そのため、変形部４によって得られるスクイズ効果は小さいものとなる。これに対し、図７に示したように、変形部４の曲率半径ｒを小さく形成した場合、その変形部４を通過するローラ５の圧力角θが変化する速度は大きいものとなる。そのため、変形部４によって得られるスクイズ効果は大きいものとなる。したがって、変形部４の曲率半径ｒは、製造可能な範囲でローラ５の半径Ｒに近づけることが好ましい。このことから、具体的には、変形部４の曲率半径ｒとローラ５の半径Ｒとの関係は、Ｒ＜ｒ＜Ｒ×３０の範囲に設定することが好ましいと言える。また、それらの関係は、Ｒ＜ｒ＜Ｒ×１０の範囲に設定することが、より好ましいと言える。すなわち、変形部４の曲率半径ｒは、ローラ５の半径Ｒに近いほど、変形部４によって得られるスクイズ効果は大きくなる。そのスクイズ効果により、シュー６とローラ５の間に油膜を形成、保持することで、カム３とローラ５を確実に転がり挙動にすることができる。

以上説明した第１実施形態の燃料噴射ポンプ１は、次の作用効果を奏するものである。
（１）第１実施形態の燃料噴射ポンプ１は、燃料の圧送に寄与するカムプロファイルとは異なる形状としてカム３の表面の一部に設けられた変形部４を備えている。変形部４は、カム３の回転軸方向に延びる溝である。
これによれば、カム３の回転に伴い、カム３の表面に設けられる変形部４をローラ５が移動する際、スクイズ効果によりシュー６とローラ５の間に油膜が形成、保持され、その間の摩擦係数が小さくなる。これにより、シュー制動トルクがカム駆動トルクより小さくなる。そのため、ローラ５とシュー６が滑り挙動となり、カム３とローラ５が転がり挙動となる。したがって、この燃料噴射ポンプ１は、簡素な構成でカム３とローラ５の焼き付きを防ぎ、信頼性を高めることができる。

（２）第１実施形態では、変形部４は、カム３の表面のうち変形部４をローラ５が移動する際に圧力角θが変化する速度が、カム３の表面のうち変形部４を除く部位をローラ５が移動する際に圧力角θが変化する速度より速くなるように構成されている。
これにより、カム３の表面のうち変形部４をローラ５が移動する際のローラ５の中心位置の移動速度は、カム３の表面のうち変形部４を除く部位をローラ５が移動する際のローラ５の中心位置の移動速度より速くなる。そのため、スクイズ効果により、シュー６とローラ５の間の油が押しつぶされてその油に圧力が発生することで、シュー６とローラ５の間に油膜を形成、保持することができる。

（３）第１実施形態では、変形部４は、カムボトム３２に設けられている。
これによれば、カムボトム３２は、カム３の表面をローラ５が移動する際に圧力角θが変化する速度がカムプロファイルの中で最も速くなる部位である。そのため、そのカムボトム３２に変形部４を設けることで、圧力角θが変化する速度をより速くすることが可能である。したがって、カム３の表面のうち変形部４をローラ５が移動する際のローラ５の中心位置の移動速度をより速くし、シュー６とローラ５の間に油膜を確実に形成、保持することで、カム３とローラ５を確実に転がり挙動にすることができる。

（４）第１実施形態では、変形部４は、２か所のカムボトム３２それぞれに設けられている。
これによれば、例えば内燃機関の始動時または電動モータの始動時など、カム３の回転開始から早期にカム３とローラ５を転がり挙動にすることで、カム３とローラ５の焼き付きを防ぐことができる。

（５）第１実施形態では、変形部４の曲率半径ｒとローラ５の半径Ｒとの関係は、Ｒ＜ｒ＜Ｒ×３０の範囲に設定される。
これにより、変形部４の曲率半径ｒを製造可能な範囲で小さくすることで、ローラ５が変形部４を移動する際に圧力角θが変化する速度を速くすることが可能である。したがって、ローラ５が変形部４を移動する際のローラ５の中心位置の移動速度を速くし、スクイズ効果によりシュー６とローラ５の間に油膜を形成、保持することで、カム３とローラ５を確実に転がり挙動にすることができる。

（６）第１実施形態では、変形部４は、カム３の表面のうち２か所のカムボトム３２それぞれに設けられている。そのため、例えば内燃機関の始動時または電動モータの始動時など、カム３が回転を開始する際、プランジャ７がシリンダ８を１往復する際に、カム３の表面に設けられる変形部４をローラ５が移動する。したがって、カム３の回転開始から早期にカム３とローラ５を転がり挙動にすることで、カム３とローラ５の焼き付きを防ぐことができる。

（第２～第４実施形態）
第２～第４実施形態は、第１実施形態に対して変形部４の構成を変更したものであり、その他については第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。第２～第４実施形態の燃料噴射ポンプ１が備えるカム３は、第１実施形態と同様に、２個のカム山を有している。なお、第２～第４実施形態で参照する図８～図１０は、燃料噴射ポンプ１が備えるカム３のみを示している。

（第２実施形態）
第２実施形態について図８を参照しつつ説明する。第１実施形態で説明したように、燃料噴射ポンプ１による燃料の圧送は、吸入行程、調量行程、加圧行程、吐出行程を含んで行われる。吸入行程では、プランジャ７が上死点から下死点側へ移動する。したがって、吸入行程が行われる際にカム３の表面にローラ５が接する範囲は、所定のカムトップ３１から、カム３の回転方向後側にあるカムボトム３２までの範囲である。以下の説明では、カム３の表面のうち、吸入行程が行われる際にカム３の表面にローラ５が接する範囲を「カム表面のうち吸入行程に寄与する範囲」という。図８では、「カム表面のうち吸入行程に寄与する範囲」を、両矢印αで示している。

第２実施形態の変形部４は、「カム表面のうち吸入行程に寄与する範囲」に設けられている。そして、第２実施形態では、「カム表面のうち吸入行程に寄与する範囲」に３個の変形部４が周方向に連続して設けられている。なお、第２実施形態の変形部４も、カム３の回転軸側に凹む溝である。その溝は、カム３の回転軸方向に延びている。

また、第２実施形態のカム３は２個のカム山を有しているので、「カム表面のうち吸入行程に寄与する範囲」は、カム３の全周の中で２か所形成されている。変形部４は、その２か所の「カム表面のうち吸入行程に寄与する範囲」それぞれに対し、３個ずつ設けられている。すなわち、変形部４は、２個のカム山それぞれに設けられている。

以上説明した第２実施形態の燃料噴射ポンプ１が奏する作用効果について説明する。
燃料噴射ポンプ１が燃料を圧送する中で、加圧行程および吐出行程は、ポンプ室８１の燃料圧力が高くなる。そのため、ポンプ室８１の燃料圧力からプランジャ７が受ける力がプランジャ７とシュー６を経由してローラ５に伝わり、ローラ５とカム３の接触箇所に作用する圧力が大きくなる。これに対し、燃料噴射ポンプ１が燃料を圧送する中で吸入行程は、ポンプ室８１の燃料圧力が負圧になる。そのため、ローラ５とカム３の接触箇所に作用する圧力は、加圧行程および吐出行程のときに作用する圧力よりも小さくなる。したがって、第２実施形態では、「カム表面のうち吸入行程に寄与する範囲」に変形部４を設けることで、その変形部４をローラ５が移動する際に変形部４とローラ５に作用する負荷を小さくし、ローラ５の焼き付きを防ぐことができる。

また、第２実施形態では、変形部４は、複数のカム山それぞれに設けられている。そのため、例えば内燃機関の始動時または電動モータの始動時など、カム３が回転を開始する際、プランジャ７がシリンダ８を１往復する際に、カム３の表面に設けられる変形部４をローラ５が移動する。したがって、カム３の回転開始から早期にカム３とローラ５を転がり挙動にすることで、カム３とローラ５の焼き付きを防ぐことができる。

（第３実施形態）
第３実施形態について図９を参照しつつ説明する。第１実施形態で説明したように、燃料噴射ポンプ１による燃料の圧送のうち、調量行程、加圧行程、吐出行程では、プランジャ７が下死点から上死点側へ移動する。したがって、調量行程、加圧行程、吐出行程が行われる際にカム３の表面にローラ５が接する範囲は、所定のカムボトム３２から、カム３の回転方向後側にあるカムトップ３１までの範囲である。以下の説明では、カム３の表面のうち、調量行程、加圧行程、吐出行程が行われる際にカム３の表面にローラ５が接する範囲を「カム表面のうち調量～吐出行程に寄与する範囲」という。図９では、「カム表面のうち調量～吐出行程に寄与する範囲」を両矢印βで示している。なお、図９でも、図８と同じく、「カム表面のうち吸入行程に寄与する範囲」を両矢印αで示している。

第３実施形態の変形部４は、「カム表面のうち吸入行程に寄与する範囲」と「カム表面のうち調量～吐出行程に寄与する範囲」の両方に設けられている。そして、第３実施形態では、「カム表面のうち吸入行程に寄与する範囲」から「カム表面のうち調量～吐出行程に寄与する範囲」に亘り、５個の変形部４が周方向に連続して設けられている。なお、第３実施形態の変形部４も、カム３の回転軸側に凹む溝である。その溝は、カム３の回転軸方向に延びている。

また、第３実施形態のカム３は２個のカム山を有しているので、「カム表面のうち吸入行程に寄与する範囲」は、カム３の全周の中で２か所形成されている。また、「カム表面のうち調量～吐出行程に寄与する範囲」も、カム３の全周の中で２か所形成されている。変形部４は、そのいずれの範囲にも設けられている。すなわち、変形部４は、２個のカム山それぞれに設けられている。

以上説明した第３実施形態の燃料噴射ポンプ１は、例えば内燃機関の始動時または電動モータの始動時など、カム３の回転開始から早期にカム３とローラ５を転がり挙動にすることで、カム３とローラ５の焼き付きを防ぐことができる。

（第４実施形態）
第４実施形態について図１０を参照しつつ説明する。第４実施形態の変形部４は、燃料噴射ポンプ１による燃料の圧送に寄与するカムプロファイルとは異なる形状としてカム３の表面の一部に設けられた突起である。この突起は、カム３の径方向外側に突出し、カム３の回転軸方向に延びている。突起の高さは、燃料噴射ポンプ１の燃料圧送に殆ど影響を与えることの無いものである。

第４実施形態の変形部４は、カム３の表面のうち、カムボトム３２に設けられている。第４実施形態のカム３は２個のカム山を有しているので、カム３の全周の中でカムボトム３２は２か所形成されている。変形部４は、その２か所のカムボトム３２それぞれに設けられている。
以上説明した第４実施形態の構成においても、第１実施形態等と同様の作用効果を奏することができる。なお、第４実施形態で説明した変形部４を突起とする構成を、第２、第３実施形態または後述する第５、第６実施形態に適用することも可能である。

（第５および第６実施形態）
第５および第６実施形態は、第１実施形態等に対してカム３の構成を変更したものであり、その他については第１実施形態等と同様であるため、第１実施形態等と異なる部分についてのみ説明する。なお、第５、第６実施形態で参照する図１１、図１２も、燃料噴射ポンプ１が備えるカム３のみを示している。

（第５実施形態）
図１１に示すように、第５実施形態の燃料噴射ポンプ１が備えるカム３は、４個のカム山を有している。第５実施形態の変形部４は、カム３の回転軸側に凹む溝である。その溝は、カム３の回転軸方向に延びている。

第５実施形態のカム３は４個のカム山を有しているので、「カム表面のうち吸入行程に寄与する範囲」は、カム３の全周の中で４か所形成されている。変形部４は、その４か所の「カム表面のうち吸入行程に寄与する範囲」それぞれに対し、１個ずつ設けられている。すなわち、変形部４は、複数のカム山それぞれに設けられている。なお、変形部４を設ける位置は、図１１に示した位置に限定されるものでなく、カム表面の任意の位置に設けることができる。

（第６実施形態）
図１２に示すように、第６実施形態の燃料噴射ポンプ１が備えるカム３は、３個のカム山を有している。第６実施形態の変形部４も、カム３の回転軸側に凹む溝である。その溝は、カム３の回転軸方向に延びている。

第６実施形態のカム３は３個のカム山を有しているので、カムボトム３２は、カム３の全周の中で３か所形成されている。変形部４は、その３か所のカムボトム３２それぞれに対し、１個ずつ設けられている。なお、変形部４を設ける位置は、図１２に示した位置に限定されるものでなく、カム表面の任意の位置に設けることができる。

（他の実施形態）
本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。また、上記各実施形態は、互いに無関係なものではなく、組み合わせが明らかに不可な場合を除き、適宜組み合わせが可能である。また、上記各実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。また、上記各実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではない。また、上記各実施形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その形状、位置関係等に限定されるものではない。

（１）上記各実施形態では、燃料噴射ポンプ１は、内燃機関に噴射供給するための軽油などの燃料を圧送するものとして説明したが、これに限らない。燃料噴射ポンプ１は、例えば、排気管または吸気管に噴射するための燃料を圧送するものであってもよい。または、燃料噴射ポンプ１は、例えば、ガソリンエンジンに噴射するための燃料を圧送するものであってもよく、燃料電池に噴射するための燃料を圧送するものであってもよい。

（２）上記各実施形態では、燃料噴射ポンプ１が備えるカム３は、複数のカム山を有するものとして説明したが、これに限らない。燃料噴射ポンプ１が備えるカム３は、１個のカム山を有するものであってもよい。

（３）第１実施形態では、変形部４は、カム３の表面のうち、「カムボトム３２」、「吸入行程に寄与する範囲」または「調量～吐出行程に寄与する範囲」に設けたが、これに限らない。変形部４は、カム３の表面のうち、例えばカムトップ３１またはベースサークルに設けてもよい。

１ 燃料噴射ポンプ
３ カム
２ ハウジング
４ 変形部
５ ローラ
６ シュー
７ プランジャ
８ シリンダ
２１ カム室
２２ 摺動室

Claims (7)

1. 噴射燃料を加圧する燃料噴射ポンプにおいて、
   カム山を有し、自身の回転軸（Ａｘ）周りに回転するカム（３）と、
   前記カムを収容するカム室（２１）、および、前記カム室に連通する摺動室（２２）を有し、潤滑油が供給されるハウジング（２）と、
   前記カムの表面に接して自転可能なローラ（５）と、
   前記ローラのうち前記カムとは反対側の面に摺接し、前記カムの回転により前記摺動室を往復移動するシュー（６）と、
   前記シューと共に往復移動するプランジャ（７）と、
   前記プランジャを収容し、前記プランジャの往復移動により燃料の圧送を行うポンプ室（８１）を形成するシリンダ（８）と、
   燃料の圧送に寄与するカムプロファイルとは異なる形状として前記カムの表面の一部に設けられ、前記カムの回転軸方向に延びる溝または突起としての変形部（４）と、を備える燃料噴射ポンプ。
2. 前記カムおよび前記ローラの共通法線（Ｎ）と前記摺動室の軸（２３）とのなす角を圧力角（θ）と呼び、
   前記カムの回転時に、前記カムの表面のうち前記変形部を前記ローラが移動する際に前記圧力角が変化する速度が、前記カムの表面のうち前記変形部を除く部位を前記ローラが移動する際に前記圧力角が変化する速度より速くなるように前記変形部の溝または突起が構成されている、請求項１に記載の燃料噴射ポンプ。
3. 前記カムは、複数の前記カム山を有しており、
   前記変形部は、複数の前記カム山それぞれに設けられている、請求項１または２に記載の燃料噴射ポンプ。
4. 前記カムは、２個の前記カム山それぞれの頂部であるカムトップ（３１）が径方向の一方と他方に設けられた形状であり、
   前記変形部は、前記カムの表面のうち２個の前記カムトップの中央部であるカムボトム（３２）に設けられている、請求項１ないし３のいずれか１つに記載の燃料噴射ポンプ。
5. 燃料の圧送は、前記プランジャが前記ポンプ室の容積を拡大して燃料を前記ポンプ室に吸入する吸入行程と、前記プランジャが前記ポンプ室の容積を縮小して燃料を調量し加圧し吐き出す調量行程、加圧行程および吐出行程とを含むものであり、
   前記変形部は、前記カムの表面のうち、前記吸入行程が行われる際に前記カムの表面に前記ローラが接する範囲（α）に設けられている、請求項１ないし４のいずれか１つに記載の燃料噴射ポンプ。
6. 前記変形部は、前記カムの表面のうち、前記吸入行程が行われる際に前記カムの表面に前記ローラが接する範囲に設けられ、且つ、前記調量行程、前記加圧行程および前記吐出行程が行われる際に前記カムの表面に前記ローラが接する範囲（β）に設けられている、請求項５に記載の燃料噴射ポンプ。
7. 前記変形部は、前記カムの表面の一部に、前記カムの回転軸方向に延びるように設けられた溝であり、
   前記変形部の曲率半径をｒとし、前記ローラの半径をＲとすると、
   Ｒ＜ｒ＜Ｒ×３０の範囲内に設定されている、請求項１ないし６のいずれか１つに記載の燃料噴射ポンプ。
   

Images