JP7540977B2 - サプライポンプ - Google Patents

Description

本発明は、サプライポンプに関する。

従来、カムリングの公転に伴ってタペット及びプランジャを往復移動させて流体を圧送するサプライポンプが知られている。

例えば特許文献１には、タペットとカムリングとの摺動部の焼き付きを防止するために、タペット摺動面にカムリング摺動面と非接触となる凹部を設けて、タペット摺動面の面圧を分散させ、面圧の均一化を図る技術が開示されている。

特開２００９－１３８５９６号公報

サプライポンプは、典型的には流体としての燃料を内燃機関に圧送する。近年、燃費や排気規制への対応のため、内燃機関への燃料噴射圧を高圧化するニーズが高まっている。また、寒冷地や新興国において燃料性状に対するロバスト性が求められており、特に耐焼き付き性の更なる向上が課題となっている。

本発明は上述の課題に鑑みて成されたものであり、その目的は、耐焼き付き性をより向上させるサプライポンプを提供することにある。

本発明は、第１の態様から第４の態様までの四態様のサプライポンプを含む。四態様に共通して、サプライポンプは、回転するカム軸（１４）と、カム（１７）と、カムリング（５０）と、タペット（４０）と、プランジャ（３０）と、を備える。カムは、カム軸に対し偏心して設けられ、カム軸と一体に回転する。カムリングは、カムの外周と摺動しつつ、カム軸の周りを自転することなく公転する。

タペットは、カムリングの外周面であるカムリング摺動面（５３）と摺動し、カムリングの公転に伴ってカム軸と直交する方向に往復移動する。プランジャは、タペットと共に往復移動して流体を圧送する。タペットは、カムリング摺動面と対向するタペット摺動面（４３）に、カムリング摺動面と非接触となるタペット凹部（４１）を有する。

第１の態様のサプライポンプでは、カムリング摺動面は、周縁部に対して内側の高さが高い凸形状に形成されている。凸形状の等高線は、真円ではない曲線で表される。

好ましくは、カムリング摺動面の摺動方向、及び、摺動方向に直交する方向のうち一方を長軸方向とし他方を短軸方向とする楕円球面形状部（５３１）がカムリング摺動面に形成されている。

サプライポンプの使用圧を高圧化すると、タペットのカムリング摺動面への押し付け力が大きくなり面圧が高くなるため、焼き付きのリスクが高まる。そこで、本発明の第１の態様では、カムリング摺動面の凸形状の等高線を真円ではない曲線、例えば楕円とすることで、面圧の中央部分への集中を回避し、面圧を広い範囲に分布させる。これにより最大面圧を低減し耐焼き付き性を向上させることができる。

さらに楕円球面形状部の頂点は、カムリング摺動面の中央から偏心していることが好ましい。タペットの摺動中心であるプランジャ軸がカム軸の中心から偏心している構成では、楕円球面形状部の頂点をカムリング摺動面の中央から偏心させることが、油膜形成性及び面圧分散の両面で有効である。

第２の態様のサプライポンプでは、タペット（４０４）は、カムリング側への荷重が加わったとき、タペット摺動面とカムリング摺動面との接触面積を増加させるようにタペットを弾性変形させる弾性変形部を有する。タペットは、タペット摺動面とは反対側の面であるタペット上面（４４）に、弾性変形部として環状溝（４６）を有する。

タペットに弾性変形部を設けることで、タペットに荷重がかかった際に変形して面圧を分散する効果を得られる。タペット凹部の凹量の設定が小さい場合、加工精度を得ることが難しい。本発明の第２の態様によれば、タペット凹部の凹量を大きく設定してもタペットの変形で吸収することができるため、加工性が向上する。

第３の態様のサプライポンプでは、カムリング（５０５、５０６）は、カムリング非摺動面（５４）に応力緩和溝（５５５、５５６）が形成されている。カムリング非摺動面は、カム軸と平行であり、且つ、カムリング摺動面に直交する面である。応力緩和溝は、プランジャの軸方向と交差する方向に延び、プランジャの軸方向に印加される応力の伝達を緩和する。

タペットの往復運動の方向反転時にはエッジ部の面圧が大きくなり、エッジ部が変形して盛り上がる傾向がある。そこで本発明の第３の態様では、カムリング非摺動面に応力緩和溝を設けることで、エッジ部が荷重によって変形し、面圧による応力を分散させることができる。また、２気筒ポンプでリフト量が比較的小さい仕様のカムリングでは、ブッシュの圧入時に非摺動面側が盛り上がり、摺動面側が凹形状になる懸念がある。そのため、タペットがエッジ部を乗り越える際の面圧の増大が特に懸念される。したがって、本発明の第３の態様による効果が特に有効となる。

第４の態様のサプライポンプでは、カムリング（５０７、５０８）は、カムリング摺動面の摺動方向における少なくとも一方の端部に冷却凹部（５７７、５７８）を有する。冷却凹部は、流体が流れ込みカムリング摺動面を冷却可能である。

カムリングとタペットとの焼き付きメカニズムの一つとして、カムリング摺動面内に熱がこもり蓄熱することで、母材の融点近くまで高温になり、焼き付きに至るモードが存在する。これに対し既存技術では、タペットの摺動中心（プランジャ軸）とカム軸の中心とを偏心させることで、タペットをカムリング摺動面からオーバーラップさせ、低温の流体を摺動面内に供給する手法が採用されている。本発明の第４の態様によれば、摺動面内への流体供給を促進し温度上昇を抑制可能であるため、耐焼き付き性が向上する。

好ましくは、冷却凹部は、カムリング摺動面の摺動方向の中央に対し、プランジャがカム軸に近づくとき、すなわち非圧送時にタペットが摺動する側に形成されている。一方、冷却凹部は、カムリング摺動面の摺動方向の中央に対し、プランジャがカム軸から離れるとき、すなわち圧送時にタペットが摺動する側には形成されていない。これにより、圧送時に高荷重が加わる範囲では油膜形成性を低下させないようにすることができる。

本実施形態によるサプライポンプのカム軸方向の断面図。 図１のＩＩ－ＩＩ線面図。 Ａ群第１実施形態によるカムリングの（ａ）左側面図、（ｂ）正面図。 Ａ群第１実施形態によるカムリングの（ａ）平面図、（ｂ）面圧範囲を示す模式図。 Ａ群比較例のカムリングの（ａ）平面図、（ｂ）面圧範囲を示す模式図。 楕円球面形状部の凸高さの関係を説明する図。 Ａ群第２実施形態によるカムリングの（ａ）平面図、（ｂ）正面図。 Ａ群第３実施形態によるカムリングの平面図。 Ｂ群一実施形態によるタペットの初期状態の（ａ）平面図、（ｂ）断面図。 Ｂ群一実施形態によるタペットの燃料圧送時（弾性変形状態）の図。 Ｂ群比較例のタペットの初期状態の図、（ｂ） （ａ）Ｂ群一実施形態、（ｂ）比較例のタペットの面圧分布を示す図。 Ｃ群第１実施形態によるカムリングの（ａ）左側面図、（ｂ）正面図。 Ｃ群第１実施形態によるカムリングの平面図。 Ｃ群比較例のカムリングの変形を説明する（ａ）平面図、（ｂ）正面図。 Ｃ群第２実施形態によるカムリングの（ａ）平面図、（ｂ）正面図。 Ｄ群第１実施形態によるカムリングの（ａ）左側面図、（ｂ）正面図。 Ｄ群第１実施形態によるカムリングの（ａ）平面図、（ｂ）タペットの摺動範囲を示す平面図。 サプライポンプの作動行程を説明する図。 Ｄ群第２実施形態によるカムリングの（ａ）平面図、（ｂ）正面図。

以下、本発明によるサプライポンプの複数の実施形態を図面に基づいて説明する。複数の実施形態において実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。以下の実施形態は、「耐焼き付き性をより向上させる」という共通の課題に対して具体的な解決手段が異なるＡ群～Ｄ群の四群に分類される。各群には一つから三つの実施形態が含まれる。各群の実施形態を包括して「本実施形態」という。

［サプライポンプ］
最初に図１、図２を参照し、各群に共通するサプライポンプの全体構成について説明する。サプライポンプの全体構成は、特許文献１（特開２００９－１３８５９６号公報）に開示された構成と基本的に同じである。サプライポンプの各構成要素の名称は、基本的に特許文献１の名称を援用する。また、一部の符号について、特許文献１で使用されている符号を援用する。カムリングの符号は、各実施形態を包括する符号として「５０」を用いる。サプライポンプは、ディーゼルエンジン用の蓄圧式燃料噴射装置に用いられ、コモンレールに高圧燃料を供給する。

サプライポンプ１００のハウジングは、ハウジング本体１１と一対のシリンダヘッド１２とからなる。ハウジング本体１１内には、フィードポンプから燃料が供給されるカム室１３が形成されている。カム室１３の両端はシリンダヘッド１２により閉塞されている。カム室１３にはカム１７及びカムリング５０が収容される。

カム軸１４は、ジャーナル１５を介してハウジング本体１１に回転自在に支持されており、図示しないディーゼルエンジンに駆動されて回転する。カム軸１４とハウジング本体１１との間はオイルシール１６によりシールされている。断面円形状のカム１７は、カム軸１４の軸方向中間部においてカム軸１４に対し偏心して設けられ、カム軸１４と一体に回転する。図２においてカム１７の回転方向を円弧矢印で示す。また、カム軸１４の中心をカム軸中心Ｃａと表す。

カム１７の外周には、カム軸１４の周りを公転するカムリング５０が嵌合されている。カムリング５０は、鉄系金属製のカムリング本体５１と、銅、アルミニウム、鉄系等の金属や樹脂で円筒状に形成されたブッシュ５２とからなる。カムリング本体５１は、外形が四角柱形状であり、円形状の貫通穴が形成されている。ブッシュ５２は、カムリング本体５１の貫通穴に圧入されており、カム１７の外周と摺動自在である。図１及び図２におけるカムリング５０の上下の外周面は、カム軸１４と平行なカムリング摺動面５３をなす。また、図２におけるカムリング５０の左右の外周面は、カム軸１４と平行であり、且つ、カムリング摺動面５３に直交するカムリング非摺動面５４をなす。

図１、図２におけるカムリング５０の上側及び下側には、鉄系金属製のプランジャ３０及びタペット４０が二組配置されている。プランジャ３０は、シリンダヘッド１２に形成されたシリンダ内に往復移動自在に挿入されている。円板状のタペット４０はカム室１３に収容され、タペット摺動面４３がカムリング摺動面５３と対向するように配置される。図３、図９、図１３、図１７等に示すように、各群実施形態のタペット４０は、タペット摺動面４３に、カムリング摺動面５３と非接触となるタペット凹部４１を有している。

タペット４０は、カム室１３に設けられたスプリング２１によりカムリング５０に押し付けられており、カムリング５０の自転が阻止される。カム１７の回転に伴って、カムリング５０は、カム１７の外周と摺動しつつ、カム軸１４の周りを自転することなく公転する。タペット４０のタペット摺動面４３が対向するカムリング摺動面５３と摺動することで、タペット４０及びプランジャ３０は、カムリング５０の公転に伴って、カム軸１４と直交する方向に往復移動する。

プランジャ３０及びタペット４０は同軸に設けられている。プランジャ３０及びタペット４０の軸をプランジャ軸Ｚｐと表す。また、図２に示す断面において、カム軸中心Ｃａを通り上下の各プランジャ軸Ｚｐに平行な直線を中心基準線Ｚａと表す。カムリング５０は、カム軸１４の回転に伴い中心基準線Ｚａに対して左右に移動する。本実施形態では、各プランジャ軸Ｚｐは、中心基準線Ｚａに対し、図２の上側では右方に、図２の下側では左方に、すなわちカム軸１４の回転方向前方に偏心している。その偏心量をｄ１と表す。

シリンダヘッド１２内には、プランジャ３０のタペット４０とは反対側に、フィードポンプ２５から燃料が供給される燃料加圧室２２が形成されている。また、シリンダヘッド１２内には入口側逆止弁２３及び出口側逆止弁２４が設けられている。入口側逆止弁２３は、フィードポンプ２５から燃料加圧室２２への燃料の流れのみを許容する。出口側逆止弁２４は、燃料加圧室２２から図示しないコモンレールへの燃料の流れのみを許容する。

カム軸１４の一端側には、インナーギア式のフィードポンプ２５が結合されている。フィードポンプ２５は、ポンプカバー２６内に回転自在に収納されている。フィードポンプ２５は、カム軸１４に回転駆動されることにより、燃料タンクから吸入した燃料を加圧して吐出する。フィードポンプ２５から吐出された燃料は、図示しない燃料通路及び入口側逆止弁２３を介して燃料加圧室２２に供給される。燃料通路の途中に設けられた調量弁により、燃料加圧室２２に供給される燃料量が、エンジンの運転状態に応じて調量される。

ポンプカバー２６に形成された連通路２６１は、フィードポンプ２５から吐出された燃料をカム軸１４の一端側端面に導く。カム軸１４には、軸方向潤滑油経路１４１及び径方向潤滑油経路１４２が形成されている。軸方向潤滑油経路１４１は、カム軸１４の一端側端面に開口し、連通路２６１に連通している。径方向潤滑油経路１４２は、軸方向潤滑油経路１４１とカム１７の外周面とを連通させる。フィードポンプ２５から吐出された燃料の一部は、これらの経路を経由してカム室１３に供給される。

次にサプライポンプ１００の作動について説明する。カム軸１４が回転すると、フィードポンプ２５は燃料タンクから燃料を吸入し加圧して吐出する。また、カム軸１４の回転に伴いカム１７が回転し、カム１７の回転に伴いカムリング５０が自転することなく公転する。カムリング５０の公転に伴いタペット４０及びプランジャ３０が往復移動する。

上死点にあるプランジャ３０が下死点に向けて移動すると、フィードポンプ２５から吐出された燃料が入口側逆止弁２３を介して燃料加圧室２２に流入する。下死点に達したプランジャ３０が再び上死点に向けて移動すると、入口側逆止弁２３が閉じ、燃料加圧室２２の燃料圧力が上昇する。燃料加圧室２２の燃料圧力が上昇すると、出口側逆止弁２４が開弁し、高圧燃料がコモンレールに供給される。このようにプランジャ３０は、タペット４０と共に往復異動して燃料を圧送する。

一方、フィードポンプ２５から吐出された燃料の一部は、連通路２６１、軸方向潤滑油経路１４１及び径方向潤滑油経路１４２を介してカム１７とカムリング５０のブッシュ５２との間に導かれ、さらにカム室１３に流入する。これにより、カム１７とブッシュ５２との摺動部が潤滑されるとともに、カムリング摺動面５３及びタペット摺動面４３が潤滑される。

続いて各群の実施形態のサプライポンプ１００における、カムリング５０及びタペット４０の詳細な構成及び作用効果について順に説明する。以下の実施形態の図では、図１及び図２の上側に示されるタペット４０及びプランジャ３０のみを図示し、図１及び図２の下側に示されるタペット４０及びプランジャ３０の図示を省略する。Ａ群、Ｃ群、Ｄ群の各実施形態による特有形状のカムリングの符号は、「５０」に続く３桁目に各実施形態に対応する番号を付す。Ｂ群の一実施形態による特有形状のタペットの符号を「４０４」とする。

以下、図２の視方向から視たカムリング５０の外観図を「正面図」といい、図１の視方向から視たカムリング５０の外観図を「左側面図」という。プランジャ３０側から視たカムリング摺動面５３の図を「平面図」という。また、平面図及び正面図における左右方向をＸ方向、平面図における上下方向をＹ方向、正面図における上下方向をＺ方向と定義する。略直方体状であるカムリング５０の中心を通りＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向に延びる中心線をそれぞれＸｒ、Ｙｒ、Ｚｒと表す。

図３（ｂ）、図７（ｂ）、図１３（ｂ）、図１７（ｂ）の正面図には、カムリング５０を実線で示し、タペット４０、プランジャ３０及びシリンダヘッド１２を仮想線（二点鎖線）で示す。カムリング摺動面５３はタペット摺動面４３と対向し、カム軸１４の回転に伴って摺動する。カムリング５０のＺ方向中心線Ｚｒは、カム軸１４の回転位置に応じて中心基準線Ｚａに一致する時もあり、中心基準線Ｚａとは異なる時もある。上記各正面図には、カムリング５０のＺ方向中心線Ｚｒが中心基準線Ｚａに一致した状態を示す。

［Ａ群］
図３～図８を参照し、Ａ群のサプライポンプについて説明する。Ａ群のサプライポンプでは、カムリング摺動面５３は、周縁部に対して内側の高さが高い凸形状に形成されている。凸形状の等高線は、真円ではない曲線で表される。「真円ではない曲線」には、楕円の他に長円、卵形、ひょうたん形等が含まれる。Ａ群実施形態の平面図では、カムリング摺動面５３の凸形状を等高線で表現する。凸形状の高さは、実際にはμｍオーダーの微小量であるが、図３、図７では高さを誇張して表示する。また、図の下側のカムリング摺動面５３における凸形状の図示や説明を省略する。

（Ａ群第１実施形態）
図３、図４を参照し、第１実施形態のカムリング５０１について説明する。図３（ｂ）の正面図において、円弧矢印はカム軸１４の回転、左右方向の両矢印はカムリング５０１の摺動、上下方向の両矢印はプランジャ３０の往復移動を表す。Ｘ方向は、カムリング摺動面５３の摺動方向に相当する。Ｙ方向は、カムリング摺動面５３の摺動方向に直交する方向に相当する。

カムリング摺動面５３には、周縁部に対して内側の高さが高い楕円球面形状部５３１が形成されている。第１実施形態の楕円球面形状部５３１は、カムリング摺動面５３の摺動方向に直交する方向（Ｙ方向）を長軸方向とし、摺動方向（Ｘ方向）を短軸方向とする。また、楕円球面形状部５３１の頂点をＰｖと表す。

図５（ａ）に、球面形状部５３９を有する比較例のカムリング５０９の平面図を示す。また、図４（ｂ）及び図５（ｂ）に、第１実施形態及び比較例のカムリング摺動面５３にタペット４０が当接した時の面圧範囲を示す。面圧Ｐｓが閾値Ｐｔｈ以上となる範囲は、第１実施形態では楕円形で表され、比較例では円形で表される。同じ面圧閾値Ｐｔｈに対し、第１実施形態の楕円形範囲の面積は、比較例の円形範囲の面積より大きくなる。言い換えれば、第１実施形態の最大面圧は比較例の最大面圧より小さくなる。このようにカムリング摺動面５３の凸形状を楕円球面とすることで、閾値Ｐｔｈ以上の面圧範囲の面積が増加し、最大面圧を低減可能である。よって、耐焼き付き性が向上する。

図６を参照し、楕円球面形状部５３１の凸高さの関係について説明する。図６では、図３よりもさらに凸高さを誇張して記載する。カムリング５０１の正面から視た幅をＷｘ、非左側面から視た奥行きをＤｙと表す。また、カムリング摺動面５３の凸形状の周囲における基準面の高さをＨ０と表す。

図６の正面図には、摺動方向（Ｘ方向）における「楕円球面形状部５３１の頂点Ｐｖを通りプランジャ軸Ｚｐに平行な断面」での楕円球面の両端の点Ｐｘ０から頂点Ｐｖまでの凸高さＨｘが示される。正面視では、楕円球面形状部５３１の楕円弧は、幅Ｗｘの範囲内で基準面に交差するため、「楕円球面のＸ方向の両端の点Ｐｘ０」は、基準面上に存在する。したがって、カムリング摺動面５３の摺動方向（Ｘ方向）における凸高さＨｘは、基準面から頂点Ｐｖまでの高さとなる。

図６の側面図には、摺動方向に直交する方向（Ｙ方向）における「楕円球面形状部５３１の頂点Ｐｖを通りプランジャ軸Ｚｐに平行な断面」での楕円球面の両端の点Ｐｙ０から頂点Ｐｖまでの凸高さＨｙが示される。側面視では、楕円球面形状部５３１の楕円弧は、奥行きＤｙの範囲内で基準面に交差しない。そのため、カムリング５０１の前面５１Ｆ、後面５１Ｒの延長線と楕円弧との交点が「楕円球面の両端の点Ｐｙ０」となる。つまり、「楕円球面のＹ方向の両端の点Ｐｙ０」は基準面の高さＨ０よりも高い位置に存在する。

まとめると、カムリング摺動面５３の摺動方向（Ｘ方向）における凸高さＨｘは、摺動方向に直交する方向（Ｙ方向）における凸高さＨｙよりも大きい。また、カムリング摺動面５３の摺動方向（Ｘ方向）における楕円球面の曲率半径Ｒｘは、摺動方向に直交する方向（Ｙ方向）における楕円球面の曲率半径Ｒｙよりも小さい。

（効果）
サプライポンプ１００の使用圧を高圧化すると、タペット４０のカムリング摺動面５３への押し付け力が大きくなり面圧が高くなるため、焼き付きのリスクが高まる。そこで、Ａ群実施形態では、カムリング摺動面５３の凸形状の等高線を真円ではない曲線、例えば楕円とすることで、面圧の中央部分への集中を回避し、面圧を広い範囲に分布させる。これにより最大面圧を低減し耐焼き付き性を向上させることができる。

具体的にカムリング摺動面５３の凸形状は、楕円球面形状部５３１により構成されている。特に第１実施形態の楕円球面形状部５３１は、カムリング摺動面５３の摺動方向に直交する方向（Ｙ方向）を長軸方向とすることで、摺動方向（Ｘ方向）を長軸方向とする場合に比べ加工がしやすくなる。

（Ａ群第２実施形態）
図７を参照し、第２実施形態のカムリング５０２について説明する。第２実施形態では、楕円球面形状部５３２の頂点Ｐｖは、カムリング摺動面５３の中央から偏心している。その偏心量ｄ２は、プランジャ軸Ｚｐとカム軸中心Ｃａを通る中心基準線Ｚａとの偏心量ｄ１に等しい。カム軸中心Ｃａに対するプランジャ軸Ｚｐの偏心量ｄ１に応じて楕円球面形状部５３２の頂点Ｐｖをカムリング摺動面５３の中央から偏心させることで、油膜形成性及び面圧分散の両面で有効である。

（Ａ群第３実施形態）
図８を参照し、第３実施形態のカムリング５０３について説明する。第３実施形態は、第１実施形態に対し楕円球面形状部５３３の長軸及び短軸の方向が異なる。第３実施形態の楕円球面形状部５３３は、カムリング摺動面５３の摺動方向（Ｘ方向）を長軸方向とし、摺動方向に直交する方向（Ｙ方向）を短軸方向とする。この構成でも第１実施形態と同様に、比較例の球面形状部５３９に比べて所定面圧以上の範囲が拡がることで、耐焼き付き性が向上する。

（Ａ群その他の実施形態）
カムリング摺動面５３の凸形状は、摺動方向（Ｘ方向）、及び、摺動方向に直交する方向（Ｙ方向）のうち一方を長軸方向とし他方を短軸方向とする楕円球面形状に限らない。例えばＸ方向に対し斜めの軸を長軸方向とする楕円球面形状であってもよい。さらにカムリング摺動面５３の凸形状は、等高線が真円ではない曲線で表され、面圧が所定値以上となる範囲が図５の比較例の範囲よりも広くなる形状であればよい。「真円ではない曲線」には、楕円の他に長円、卵形、ひょうたん形等が含まれる。

［Ｂ群］
図９～図１２を参照し、Ｂ群のサプライポンプについて説明する。Ｂ群のサプライポンプでは、タペット４０４は、カムリング５０側への荷重が加わったとき、タペット摺動面４３とカムリング摺動面５３との接触面積を増加させるようにタペット４０４を弾性変形させる「弾性変形部」を有する。

（Ｂ群一実施形態）
図９に初期状態、図１０に燃料圧送時のＢ群一実施形態のタペット４０４を示す。タペット４０４は、タペット摺動面４３とは反対側の面であるタペット上面４４に、「弾性変形部」として環状溝４６を有する。図１、図２に参照されるようにタペット上面４４の外周寄りの部分は、スプリング２１の座部４５として機能する。環状溝４６は、スプリング座部４５の内側に形成されている。

上述の通り、タペット４０は、タペット摺動面４３に、カムリング摺動面５３と非接触となるタペット凹部４１を有している。ここで「カムリング摺動面５３と非接触となる」とは、タペット４０に荷重が印加されていない初期状態での位置関係を意味している。また、タペット４０４と共に使用されるカムリング５０は、Ａ群実施形態又はＡ群比較例に示すように、カムリング摺動面５３の中央部が楕円球面や球面の凸形状に形成されているものを想定する。

環状溝４６は、「タペット４０が弾性変形した状態でのタペット凹部４１の周縁とカムリング摺動面５３との接点を結んだ曲線Ｔｃ」の内側に形成されている。タペット凹部４１及びカムリング摺動面５３の凸形状が共に球面の場合、理想的に曲線Ｔｃは円になる。例えばタペット凹部４１又はカムリング摺動面５３の凸形状の一方又は両方が楕円球面の場合、曲線Ｔｃは楕円やその他の曲線にもなり得る。

図１０において、プランジャ３０部のブロック矢印は、燃料圧送時における燃料加圧による荷重を示す。この荷重によりタペット４０は、（＊１）のブロック矢印で示すように環状溝４６付近から変形する。そして（＊２）で示すようにタペット凹部４１の周縁からカムリング摺動面５３に当接し、広範囲で荷重を受けることで、エッジ面圧が低減する。また、タペット凹部４１とカムリング摺動面５３の凸形状とを同程度の半径の球面形状とすることで、くさび効果を高め、油膜形成を促進する効果が得られる。

図１１に比較例のタペット４０を示す。比較例のタペット４０は、弾性変形部としての環状溝４６を有しておらず、タペット上面４４はフラットである。一実施形態と同様に、タペット摺動面４３にはタペット凹部４１が形成されている。比較例のタペット４０は、燃料圧送時にカムリング５０側への荷重が加わっても変形しにくい。

図１２（ａ）、（ｂ）を参照し、一実施形態と比較例との面圧分布を比較する。図１０と同様に、プランジャ３０部のブロック矢印は、燃料圧送時における燃料加圧による荷重を示す。比較例のタペット４０では変形量が小さいため、中央部に面圧が集中する。そのため、初期のタペット凹部４１の凹量Ｔｈを小さく設定せざるを得ない。それに対し一実施形態のタペット４０４は、環状溝４６によって弾性変形可能することで、面圧が分散される。よって、初期のタペット凹部４１の凹量Ｔｈを大きく設定することができる。

（効果）
タペット４０４に環状溝４６を設けることで、タペット４０４に荷重がかかった際に変形して面圧を分散する効果を得られる。タペット凹部４１の凹量の設定が小さい場合（例えば１μｍ程度）、加工精度を得ることが難しい。Ｂ群実施形態によれば、タペット凹部４１の凹量を大きく設定してもタペット４０４の変形で吸収することができるため、加工性が向上する。

また、環状溝４６が「タペット４０が弾性変形した状態でのタペット凹部４１の周縁とカムリング摺動面５３との接点を結んだ曲線Ｔｃ」の内側に形成されることで、カムリング５０側への荷重が加わったとき、曲線Ｔｃの内側でタペット摺動面４３とカムリング摺動面５３とが接触するように弾性変形する。よって、弾性変形による効果がより確実に得られる。

（Ｂ群その他の実施形態）
「弾性変形部」は、環状溝４６に限らず、タペット摺動面４３とカムリング摺動面５３との接触面積を増加させるようにタペット４０４を弾性変形させる部分であればよい。周方向に連続して形成される環状溝に限らず、例えば、複数の凹部が周方向に離散的に形成されてもよい。

［Ｃ群］
図１３～図１６を参照し、Ｃ群のサプライポンプについて説明する。Ｃ群のサプライポンプでは、カムリング５０５、５０６は、カムリング非摺動面５４に応力緩和溝５５５、５５６が形成されている。カムリング非摺動面５４は、カム軸１４と平行であり、且つ、カムリング摺動面５３に直交する面である。

応力緩和溝５５５、５５６は、プランジャ軸Ｚｐ方向と交差する方向に延び、プランジャ軸Ｚｐ方向に印加される応力の伝達を緩和する。Ｃ群の説明中、適宜、カムリング摺動面５３を「摺動面５３」、カムリング非摺動面５４を「非摺動面５４」と省略して記す。

（Ｃ群第１実施形態）
図１３、図１４にＣ群第１実施形態のカムリング５０５を示す。図１３（ｂ）の正面図において、円弧矢印はカム軸１４の回転、左右方向の両矢印はカムリング５０５の摺動、上下方向の両矢印はプランジャ３０の往復移動を表す。

カムリング５０５は、左右の非摺動面５４の上端側及び下端側の四か所に応力緩和溝５５５が形成されている。応力緩和溝５５５は、カム軸１４と平行、すなわちプランジャ軸Ｚｐ方向と直交する方向に延びる。第１実施形態では、応力緩和溝５５５は、摺動方向に直交する方向（Ｙ方向）の全範囲にわたって一様に形成されており、加工が容易である。

（効果）
図１５を参照し、応力緩和溝が形成されていない比較例のカムリング５０９の問題について説明する。平面図におけるカムリング摺動面５３の摺動方向（Ｘ方向）の両側、及び、摺動方向に直交する方向（Ｙ方向）の両側の四隅を「エッジ部」という。タペット４０の往復運動の方向反転時にはエッジ部の面圧が大きくなり、エッジ部が変形して盛り上がる傾向がある。

また、ブッシュ５２の外周からカムリング摺動面５３までの高さ方向（Ｚ方向）のマージンをＭｚとし、ブッシュ５２の外周からカムリング非摺動面５４までの摺動方向（Ｘ方向）のマージンをＭｘとする。摺動方向のマージンＭｘに対し高さ方向のマージンＭｚが大きいとき、非摺動面５４側が大きく変形する傾向がある。例えば２気筒ポンプでリフト量が比較的小さい仕様のカムリングでは、ブッシュ５２の圧入時に非摺動面５４側が盛り上がり、摺動面５３側が凹形状になる懸念がある。そのため、タペット４０がエッジ部を乗り越える際の面圧の増大が特に懸念される。

そこでＣ群実施形態では、カムリング非摺動面５３に応力緩和溝５５５を設けることで、エッジ部が荷重によって変形し、面圧による応力を分散させることができる。特に２気筒ポンプでリフト量が比較的小さい仕様のカムリングでは、この効果が有効となる。

（Ｃ群第２実施形態）
図１６にＣ群第２実施形態のカムリング５０６を示す。第２実施形態では、応力緩和溝５５６は、カムリング摺動面５３における摺動方向（Ｘ方向）の両側、及び、摺動方向に直交する方向（Ｙ方向）の両側の四つのエッジ部に対応する位置に形成されている。つまり応力緩和溝５５６は、プランジャ軸Ｚｐ方向の上下を合わせて計八か所に形成されている。荷重により変形しやすいエッジ部に対応する位置に集中して応力緩和溝５５６を形成することで、カムリング５０６全体の強度低下を抑制することができる。

（Ｃ群その他の実施形態）
応力緩和溝が延びる方向は、プランジャ軸Ｚｐ方向と直交する方向に限らず、プランジャ軸Ｚｐ方向に対して傾斜する場合を含め、プランジャ軸Ｚｐ方向と交差する方向であればよい。プランジャ軸Ｚｐ方向と平行に溝が形成される場合を除き、タペット４０の面圧を分散させる効果がある。

カムリング正面視において、応力緩和溝は、カムリングのＸ方向中心線Ｘｒ及びＺ方向中心線Ｚｒに対して対称でなくてもよい。例えば、左側の非摺動面５４では下方向にオフセットし、右側の非摺動面５４では上方向にオフセットするように応力緩和溝が配置されてもよい。その構成でも、各応力緩和溝は、四か所の各エッジ部に対応する位置に形成されていることになる。

［Ｄ群］
図１７～図２０を参照し、Ｄ群のサプライポンプについて説明する。Ｄ群のサプライポンプでは、カムリング５０７、５０８は、カムリング摺動面５３の摺動方向における少なくとも一方の端部に冷却凹部５７７、５７８を有する。冷却凹部５７７、５７８は、燃料が流れ込みカムリング摺動面５３を冷却可能である。Ｄ群実施形態では、「流体」を「燃料」として記載する。

（Ｄ群第１実施形態）
図１７、図１８にＤ群第１実施形態のカムリング５０７を示す。図１７（ｂ）の正面図において、円弧矢印はカム軸１４の回転、左右方向の両矢印はカムリング５０７の摺動、上下方向の両矢印はプランジャ３０の往復移動を表す。図１８（ａ）、（ｂ）において、カムリング摺動面５３にはＡ群第１実施形態と同様の楕円球面形状部５３１が形成されているものとする。

カムリング５０７は、カムリング摺動面５３の摺動方向における図１７（ｂ）の左端部に冷却凹部５７７を有する。冷却凹部５７７は、Ｘ方向中心線Ｘｒを挟んで、摺動方向に直交する方向（Ｙ方向）の中央部に断面Ｖ字状に形成されている。

図１８（ｂ）に、タペット４０の摺動範囲を破線ハッチングで示す。第１実施形態の冷却凹部５７７は、カムリング摺動面５３の摺動方向に直交する方向（Ｙ方向）においてタペット４０が当接する範囲Ｔｙの内側のみに形成されている。

図１９にサプライポンプ１００の作動行程Ｉ～ＩＶを示す。下死点Ｉから上死点ＩＩＩまで、プランジャ３０が上昇してカム軸１４から離れ、燃料を圧送する。上死点ＩＩＩを超えた後、プランジャ３０が下降してカム軸１４に近づく。このときが燃料の吸引時、すなわち「非圧送時」に相当する。

図１８（ａ）、（ｂ）において、カムリング摺動面５３の摺動方向（Ｘ方向）の中央に対し左側が、プランジャ３０がカム軸１４に近づくとき、すなわち非圧送時にタペット４０が摺動する側に相当する。また、カムリング摺動面５３の摺動方向（Ｘ方向）の中央に対し右側が、プランジャ３０がカム軸から離れるとき、すなわち圧送時にタペット４０が摺動する側に相当する。第１実施形態の冷却凹部５７７は、非圧送時にタペット４０が摺動する側に形成されており、圧送時４０にタペットが摺動する側には形成されていない。

（効果）
カムリング５０７とタペット４０との焼き付きメカニズムの一つとして、カムリング摺動面５３内に熱がこもり蓄熱することで、母材の融点近くまで高温になり、焼き付きに至るモードが存在する。これに対し既存技術では、タペット４０の摺動中心（プランジャ軸Ｚｐ）とカム軸１４の中心Ｃａとを偏心させることで、タペット４０をカムリング摺動面５３からオーバーラップさせ、低温の燃料を摺動面内に供給する手法が採用されている。Ｄ群実施形態によれば、摺動面内への燃料供給を促進し温度上昇を抑制可能であるため、耐焼き付き性が向上する。

ただし必要以上に冷却凹部５７７を大きく形成すると、タペット４０とカムリング摺動面５３との接触面積が減り、面圧低減や油膜形成性の点から不利になる。そこで、冷却凹部５７７を局所的に設けることで、タペット４０とカムリング摺動面５３との接触面積を最大限に維持することができる。また、非圧送時にタペット４０が摺動する側のみに冷却凹部５７７を形成することで、圧送時に高荷重が加わる範囲では油膜形成性を低下させないようにすることができる。

（Ｄ群第２実施形態）
図２０にＤ群第２実施形態のカムリング５０８を示す。図２０（ａ）において、カムリング摺動面５３にはＡ群第１実施形態と同様の楕円球面形状部５３１が形成されているものとする。第２実施形態では、冷却凹部５７８は、カムリング摺動面５３の摺動方向に直交する方向（Ｙ方向）の全範囲にわたる傾斜面で形成されている。これにより冷却凹部５７８に流れ込む燃料量が増加し冷却性が向上する。また、第１実施形態に比べ加工が容易である。

（Ｄ群その他の実施形態）
カムリング摺動面５３の冷却性の観点からは、カムリング摺動面５３の摺動方向の両端部に冷却凹部が形成されてもよい。カムリング摺動面５３がタペット４０の荷重を受ける面積を確保する観点と冷却性の観点とのバランスにより、冷却凹部の最適な大きさや配置が決定されることが好ましい。

［Ａ群～Ｄ群に共通するその他の実施形態］
サプライポンプのプランジャが圧送する「流体」は、燃料、又は潤滑油混合燃料に限らず、燃料を含まない潤滑油であってもよい。

上記Ａ群～Ｄ群の実施形態は、それぞれ独立して実施されるものに限らず、二つ以上の群の実施形態を組み合わせて実施されてもよい。

以上、本発明は、上記実施形態になんら限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施可能である。

１００・・・サプライポンプ、
１４・・・カム軸、 １７・・・カム、
３０・・・プランジャ、
４０、４０４・・・タペット、
４１・・・タペット凹部、 ４３・・・タペット摺動面、
４６・・・環状溝（弾性変形部）、
５０（５０１－５０３、５０５－５０８）・・・カムリング、
５３・・・カムリング摺動面、 ５４・・・カムリング非摺動面、
５５５、５５６・・・応力緩和溝、 ５７７、５７８・・・冷却凹部。

Claims (14)

1. 回転するカム軸（１４）と、
   前記カム軸に対し偏心して設けられ、前記カム軸と一体に回転するカム（１７）と、
   前記カムの外周と摺動しつつ、前記カム軸の周りを自転することなく公転するカムリング（５０１－５０３）と、
   前記カムリングの外周面であるカムリング摺動面（５３）と摺動し、前記カムリングの公転に伴って前記カム軸と直交する方向に往復移動するタペット（４０）と、
   前記タペットと共に往復移動して流体を圧送するプランジャ（３０）と、を備え、
   前記タペットは、前記カムリング摺動面と対向するタペット摺動面（４３）に、前記カムリング摺動面と非接触となるタペット凹部（４１）を有し、
   前記カムリング摺動面は、周縁部に対して内側の高さが高い凸形状に形成されており、凸形状の等高線は、真円ではない曲線で表されるサプライポンプ。
2. 前記カムリング摺動面の摺動方向、及び、摺動方向に直交する方向のうち一方を長軸方向とし他方を短軸方向とする楕円球面形状部（５３１、５３３）が前記カムリング摺動面に形成されている請求項１に記載のサプライポンプ。
3. 前記楕円球面形状部（５３１）は、前記カムリング摺動面の摺動方向に直交する方向を長軸方向とする請求項２に記載のサプライポンプ。
4. 前記楕円球面形状部の頂点（Ｐｖ）を通り前記プランジャの軸に平行な断面での楕円球面の両端の点から前記頂点までの凸高さについて、前記カムリング摺動面の摺動方向における前記凸高さ（Ｈｘ）は、摺動方向に直交する方向における前記凸高さ（Ｈｙ）よりも大きい請求項２または３に記載のサプライポンプ。
5. 前記楕円球面形状部の頂点（Ｐｖ）は、前記カムリング摺動面の中央から偏心している請求項２～４のいずれか一項に記載のサプライポンプ。
6. 前記楕円球面形状部の頂点の、前記カムリング摺動面の摺動方向の中央からの偏心量（ｄ２）は、前記プランジャの軸と前記カム軸の中心（Ｃａ）との偏心量（ｄ１）に等しい請求項５に記載のサプライポンプ。
7. 回転するカム軸（１４）と、
   前記カム軸に対し偏心して設けられ、前記カム軸と一体に回転するカム（１７）と、
   前記カムの外周と摺動しつつ、前記カム軸の周りを自転することなく公転するカムリング（５０）と、
   前記カムリングの外周面であるカムリング摺動面（５３）と摺動し、前記カムリングの公転に伴って前記カム軸と直交する方向に往復移動するタペット（４０４）と、
   前記タペットと共に往復移動して流体を圧送するプランジャ（３０）と、を備え、
   前記タペットは、
   前記カムリング摺動面と対向するタペット摺動面（４３）に、前記カムリング摺動面と非接触となるタペット凹部（４１）を有し、
   前記タペット摺動面とは反対側の面であるタペット上面（４４）に、前記カムリング側への荷重が加わったとき、前記タペット摺動面と前記カムリング摺動面との接触面積を増加させるように前記タペットを弾性変形させる弾性変形部として環状溝（４６）を有するサプライポンプ。
8. 前記環状溝は、前記タペットが弾性変形した状態での前記タペット凹部の周縁と前記カムリング摺動面との接点を結んだ曲線の内側に形成されている請求項７に記載のサプライポンプ。
9. 回転するカム軸（１４）と、
   前記カム軸に対し偏心して設けられ、前記カム軸と一体に回転するカム（１７）と、
   前記カムの外周と摺動しつつ、前記カム軸の周りを自転することなく公転するカムリング（５０５、５０６）と、
   前記カムリングの外周面であるカムリング摺動面（５３）と摺動し、前記カムリングの公転に伴って前記カム軸と直交する方向に往復移動するタペット（４０）と、
   前記タペットと共に往復移動して流体を圧送するプランジャ（３０）と、を備え、
   前記タペットは、前記カムリング摺動面と対向するタペット摺動面（４３）に、前記カムリング摺動面と非接触となるタペット凹部（４１）を有し、
   前記カムリングは、
   前記カム軸と平行であり、且つ、前記カムリング摺動面に直交する面であるカムリング非摺動面（５４）に、
   前記プランジャの軸方向と交差する方向に延び、前記プランジャの軸方向に印加される応力の伝達を緩和する応力緩和溝（５５５、５５６）が形成されているサプライポンプ。
10. 前記応力緩和溝（５５６）は、前記カムリング摺動面における摺動方向の両側、及び、摺動方向に直交する方向の両側の四つのエッジ部に対応する位置に形成されている請求項９に記載のサプライポンプ。
11. 回転するカム軸（１４）と、
    前記カム軸に対し偏心して設けられ、前記カム軸と一体に回転するカム（１７）と、
    前記カムの外周と摺動しつつ、前記カム軸の周りを自転することなく公転するカムリング（５０７、５０８）と、
    前記カムリングの外周面であるカムリング摺動面（５３）と摺動し、前記カムリングの公転に伴って前記カム軸と直交する方向に往復移動するタペット（４０）と、
    前記タペットと共に往復移動して流体を圧送するプランジャ（３０）と、を備え、
    前記タペットは、前記カムリング摺動面と対向するタペット摺動面（４３）に、前記カムリング摺動面と非接触となるタペット凹部（４１）を有し、
    前記カムリングは、
    前記カムリング摺動面の摺動方向における少なくとも一方の端部に、流体が流れ込み前記カムリング摺動面を冷却可能な冷却凹部（５７７、５７８）を有するサプライポンプ。
12. 前記冷却凹部は、前記カムリング摺動面の摺動方向の中央に対し、前記プランジャが前記カム軸に近づくとき前記タペットが摺動する側に形成されている請求項１１に記載のサプライポンプ。
13. 前記冷却凹部（５７７）は、前記カムリング摺動面の摺動方向に直交する方向において前記タペットが当接する範囲の内側のみに形成されている請求項１１または１２に記載のサプライポンプ。
14. 前記冷却凹部（５７８）は、前記カムリング摺動面の摺動方向に直交する方向の全範囲にわたる傾斜面で形成されている請求項１１または１２に記載のサプライポンプ。

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