| 【発明の名称】 |
燃料加圧用ポンプ |
| 【発明者】 |
【氏名】大久保 好夫
【氏名】堀 俊明
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| 【要約】 |
【課題】付勢リングのばね力を大きく設定することなくプランジャとシリンダの摺動隙間からの燃料の漏出を確実に防止する。摺動抵抗の低減とシール性能の向上の両立を図る。
【解決手段】プランジャ８の外周面に環状溝３５を形成する。環状溝３５に、シリンダ１６に摺接する伸縮性の小さな樹脂製のシールリング３８を収容する。環状溝３５とシールリング３８の間に、ゴム製のＯリング３６と金属製のＣリング３７を軸方向前後に並べて配置し、Ｃリング３７はＯリング３６よりもポンプ室２３側に配置する。ポンプ室２３側の燃料圧がシールリング３８の外面側からＣリング３７を押し縮めるように作用しても、その力はＣリング３７の背部側に作用する燃料圧によって打ち消される。したがって、Ｃリング３７のばね力を小さく設定することができる。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 シリンダにプランジャが摺動自在に収容されて、このシリンダとプランジャの間に、燃料を加圧するポンプ室が形成されると共に、シリンダの外部に前記プランジャを進退動作させるための回転カムが配置され、前記プランジャとシリンダのいずれか一方側の摺動面に環状溝が設けられ、この環状溝内に、他方側の摺動面に密接する摺動抵抗が小さく、かつ伸縮性の小さい樹脂製のシールリングが配置されると共に、前記環状溝とシールリングの間に、この両者に密接するゴム製のＯリングと、前記シールリングを他方側の摺動面方向に付勢する金属製の付勢リングとが軸方向に並んで配置された燃料加圧用ポンプにおいて、前記付勢リングをＯリングよりもポンプ室側に配置したことを特徴とする燃料加圧用ポンプ。
【請求項２】 前記プランジャの外周面に環状溝が設けられると共に、この環状溝が同溝内に設けられた仕切壁によって前後二列に隔成され、この環状溝の各列にＯリングと付勢リングが夫々収容された状態で、このＯリングと付勢リングの周域を被うように前記環状溝内にシールリングが収容配置された請求項１に記載の燃料加圧用ポンプであって、前記プランジャのポンプ室と逆側の端部をシールリングの挿入部としたことを特徴とする燃料加圧用ポンプ。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、自動車の燃料噴射装置等に用いられるプランジャ型の燃料加圧用ポンプに関し、とりわけ、シリンダとプランジャの摺動隙間からの燃料の漏出を確実に防止できる改良を施した燃料加圧用ポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】自動車の燃料噴射装置の燃料加圧用ポンプとして、プランジャ型のポンプが従来より用いられている。この燃料加圧用ポンプは、プランジャが、駆動軸と一体回転する回転カムによって押圧されてシリンダ内を進退動作し、シリンダとプランジャの間に形成されるポンプ室で燃料の吸入と加圧及び吐出とを行うようになっている。
【０００３】ところが、この種の燃料加圧用ポンプはシリンダに近接して回転カムが配置されていることから、プランジャとシリンダの摺動隙間から漏出した燃料がカム摺動部等の潤滑を要する部分に流れ込むのを確実に防止しなければならない。このため、これに対処し得るものとして、カム室側に突出するプランジャの先端部の外周面とシリンダ穴の周縁部との間にダイヤフラムを配設し、前記摺動隙間からカム室への燃料の流入をこのダイヤフラムによって阻止するようにしたものが案出されている。尚、この技術は、例えば実開平６−４３２７４号公報等に示されている。
【０００４】しかし、この燃料加圧用ポンプの場合、製品単価が高く、多くの占有スペースを要するダイヤフラムを用いるため、製造コストが高くなるうえに、ポンプ自体の大型化を余儀なくされるという不具合がある。
【０００５】そこで、本出願人はこれらに対処し得る燃料加圧用ポンプを開発し、特願平１０−１４８８１１号として先に出願している。
【０００６】この先の出願に開示した燃料加圧用ポンプの一つは、図７に示すように、プランジャ１０１の外周面に環状溝１０２を形成し、その環状溝１０２に四フッ化エチレン樹脂等の摺動抵抗が小さく、かつ伸縮性の小さい樹脂製のシールリング１０３を収容し、さらに環状溝１０２とシールリング１０３の間にゴム製のＯリング１０４を収容した構成となっている。このＯリング１０４は、摺動抵抗の小さいシールリング１０３をシリンダ１０５の内周面に押接すると共に、環状溝１０２とシールリング１０３に密接してシールリング１０３の背部からの燃料の漏出を防止している。
【０００７】また、このようにシールリング１０３の背部にゴム製のＯリング１０４を単に配置した場合には、低温時におけるシールリング１０３の収縮や経時使用に伴なうＯリング１０４のへたり等によってシリンダ１０５の内周面に対するシールリング１０３の押付力が低下すると、図７中の鎖線で示すように、シリンダ１０５の内周面とシールリング１０３の間に隙間ができることが考えられる。前記先の出願にはさらにこの点を改良した燃料加圧用ポンプが開示されている。
【０００８】この燃料加圧用ポンプは、図８に示すように、プランジャ１０１の外周面に形成した環状溝１０２に摺動抵抗が小さく、かつ伸縮性の小さい樹脂製のシールリング１０３を収容すると共に、環状溝１０２とシールリング１０３の間に、ゴム製のＯリング１０４と金属製の付勢リング１０６をプランジャ軸方向に沿って並設した構成となっている。付勢リング１０６はその拡径力によってシールリング１０３をシリンダ１０５の内周面に押し付けるものであり、シールリング１０３の低温収縮やＯリング１０４のへたり等に拘らず、常時シールリング１０３をシリンダ１０５の内周面に密接し得るようになっている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図８に示す従来の燃料加圧用ポンプにおいては、シールリング１０３の背部からの燃料の漏出を防止するゴム製のＯリング１０４が、金属製の付勢リング１０６よりもポンプ室１０７側に配置されているため、図９に示すように、シールリング１０３の低温収縮やＯリング１０４のへたり等によってポンプ室１０７の高圧燃料（同図中クロスハッチングで示す。）がシールリング１０３の外周面側に回り込むと、環状溝１０２内の付勢リング１０６の収容部分が低圧（カム室１０８と同圧）に維持されていることと相俟って、高圧燃料がシールリング１０３を介して付勢リング１０６を縮径方向に押圧しようとする。このため、付勢リング１０６はこのような場合を想定してばね力を大きく設定しなければならなず、このことが通常使用時におけるプランジャ１０１（シールリング１０３）とシリンダ１０５の間の摺動抵抗の増大、延いては、シールリング１０３等の摺動部の耐久性の低下の原因となっている。
【００１０】そこで本発明は、付勢リングのばね力を大きく設定することなくプランジャとシリンダの摺動隙間からの燃料の漏出を確実に防止できるようにして、摺動抵抗の低減とシール性能の向上の両立を図ることのできる燃料加圧用ポンプを提供しようとするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上述した課題を解決するための手段として、請求項１に記載の発明は、シリンダにプランジャが摺動自在に収容されて、このシリンダとプランジャの間に、燃料を加圧するポンプ室が形成されると共に、シリンダの外部に前記プランジャを進退動作させるための回転カムが配置され、前記プランジャとシリンダのいずれか一方側の摺動面に環状溝が設けられ、この環状溝内に、他方側の摺動面に密接する摺動抵抗が小さく、かつ伸縮性の小さい樹脂製のシールリングが配置されると共に、前記環状溝とシールリングの間に、この両者に密接するゴム製のＯリングと、前記シールリングを他方側の摺動面方向に付勢する金属製の付勢リングとが軸方向に並んで配置された燃料加圧用ポンプにおいて、前記付勢リングをＯリングよりもポンプ室側に配置するようにした。
【００１２】したがって、ポンプ室の高圧燃料はプランジャとシリンダの摺動隙間を通ってシールリングの背部の付勢リング位置に導入されるが、その付勢リングよりも先はＯリングによって環状溝とシールリングの間が密閉されているため、シールリングの背部を通っての高圧燃料のカム室側への漏出は阻止される。また、ポンプ室の高圧燃料は付勢リング位置において一部シールリングの外面側に作用するが、このとき付勢リングの背部にも同時にポンプ室の燃料圧が作用するため、シールリングはポンプ室の高圧の燃料圧を受けても他方側の摺動面から離反することはない。
【００１３】また、請求項２に記載の発明は、プランジャの外周面に環状溝が設けられると共に、この環状溝が同溝内に設けられた仕切壁によって前後二列に隔成され、この環状溝の各列にＯリングと付勢リングが夫々収容された状態で、このＯリングと付勢リングの周域を被うように前記環状溝内にシールリングが収容配置された請求項１に記載の燃料加圧用ポンプにおいて、前記プランジャのポンプ室と逆側の端部をシールリングの挿入部とした。
【００１４】したがって、環状溝の各列に付勢リングとＯリングを装着した後に、プランジャのポンプ室と逆側の端部からシールリングを挿入していくと、シールリングは最初にＯリングを乗り越え、その後に付勢リングの周域に被嵌される。ここで、付勢リングはその機能上シールリングの内径よりも広がろうとし、また、環状溝内の仕切壁はプランジャの外周面に対してほぼシールリングの厚み分低く形成される。このため、付勢リングは組付時に環状溝内の仕切壁方向に移動しようとすると、仕切壁を乗り越えてＯリングと干渉する可能性がある。しかし、この発明にかかるポンプにおいては、組付時に、シールリングが隔壁側からポンプ室側に向かって移動するため、付勢リングがこのとき仕切壁を乗り越えることはない。
【００１５】
【発明の実施の形態】次に、本発明の一実施形態を図１〜図６に基づいて説明する。
【００１６】図面において、１は、本発明にかかる燃料加圧用ポンプである。この実施形態の燃料加圧用ポンプ１は自動車用エンジンの燃料噴射装置に用いられる。即ち、図１に示すように、燃料加圧用ポンプ１の吸入通路２にはモータＭ駆動される供給ポンプ３が低圧レギュレータ４を介して接続され、吐出通路５には燃料噴射装置のインジェクター６が接続されており、供給ポンプ３を通して燃料タンク７から送られた燃料を本発明にかかるポンプ１によって設定高圧に加圧した後にインジェクター６に供給するようになっている。
【００１７】燃料加圧用ポンプ１は、進退動作してポンプ作用を為す単体のプランジャ８と、このプランジャ８の進退方向と直交する方向に沿って配置され、エンジンの動力を受けて回転する駆動軸９と、この駆動軸９に一体に設けられその外周面を通して前記プランジャ８に作動力を伝達する回転カム１０と、を備え、駆動軸９の回転を回転カム１０を介してプランジャ８の進退動作に変換し、このプランジャ８の進退動作によって燃料の吸入と吐出を行うようになっている。尚、回転カム１０の外周面にはエンジンの気筒数に応じた数（この実施形態の場合４つ）のカム山が形成されている。
【００１８】燃料加圧用ポンプ１のポンプボディ１１は駆動軸９と直交する方向に軸心孔１５を有しており、その軸心孔１５の一端側には有底円筒状のシリンダ１６が嵌着され、他端側には盲蓋１７が嵌着されている。ポンプボディ１１の軸心孔１５の他端寄りには、回転カム１０を収容するカム室１９が形成され、このカム室１９内において駆動軸９が軸受２１ａ，２１ｂを介して支持されている。
【００１９】シリンダ１６は、そのシリンダ穴２２がカム室１９側に開口するように配置されており、そのシリンダ穴２２内には棒状のプランジャ８の基部が摺動自在に収容されている。そして、シリンダ穴２２の底部とプランジャ８の基部とに挟まれた空間部がポンプ室２３とされており、プランジャ８の進退動作によってこのポンプ室２３の容積が増減変化するようになっている。尚、シリンダ１６からポンプボディ１１にかけては給排孔２４が形成されており、この給排孔２４を通してポンプ室２３への燃料の給排が行われるようになっている。
【００２０】また、ポンプボディ１１の軸心孔１５は、シリンダ嵌合部よりもカム室１９側が段差状に拡径して形成され、その拡径部分がリフタ室２５とされている。このリフタ室２５の周壁には金属製のブッシュ２６が圧入され、このブッシュ２６内に有底円筒状のリフタ２７が摺動自在に嵌合されている。このリフタ２７は、その底壁の内側面中央に前記プランジャ８の先端面が当接すると共に、底壁の外側面に回転カム１０の外周面が直接回転接触するようになっている。また、プランジャ８の先端部には、スナップリング２８を介して環状のスプリングシート２９が取り付けられ、このスプリングシート２９とリフタ室２５の上壁との間に、プランジャ８を回転カム１０方向に付勢するためのスプリング３０が介装されている。
【００２１】プランジャ８の略中央部外周面には設定幅の捕獲溝３１が形成され、ポンプ室２３からプランジャ８とシリンダ１６の摺動隙間を通って漏出した燃料をこの捕獲溝３１によって捕獲し、その捕獲した燃料を、シリンダ１６に形成された連通路３２を介して吸入通路２に戻すようになっている。したがって、捕獲溝３１は吸入通路２の圧力、つまり、低圧レギュレータ４で調圧された圧力に維持されている。
【００２２】また、プランジャ８の捕獲溝３１よりも先端側の外周面には環状溝３５が形成されており、この環状溝３５にゴム製のＯリング３６と、ばね鋼から成るＣリング３７（金属製の付勢リング）と、四フッ化エチレン樹脂等の摩擦係数が小さく、かつ、伸縮性の小さい樹脂材料から成るシールリング３８とが収容されている。
【００２３】環状溝３５は、図１の拡大部分と図３に示すように、その内部に環状の仕切壁３５ａが突設され、この仕切壁３５ａによって軸方向に前後二列に隔成されている。ここで、ポンプ室２３側の列を第１溝３５ｂ、カム室１９側の列を第２溝３５ｃと呼ぶものとすると、第１溝３５ｂは第２溝３５ｃよりも小断面に形成されて、その内部にＣリング３７が収容されると共に、第２溝３５ｃにはＯリング３６が収容されている。したがって、Ｃリング３７はＯリング３６よりもポンプ室２３側に配置されている。そして、第１，第２溝３５ｂ，３５ｃと仕切壁３５ａから成る環状溝３５には、前記両リング３６，３７の外周域を被うようにシールリング３８が被嵌されている。
【００２４】Ｃリング３７は、シールリング３８をシリンダ１６の内周面に押接するためのもので、その外径はプランジャ８の外径よりも大きく設定されており、Ｏリング３６は、環状溝３５とシールリング３８の間を密閉するためのもので、その直径は第２溝３５ｃの深さよりも大きくなるように設定されている。また、仕切壁３５ａはＣリング３７とＯリング３６を夫々環状溝３５内の所定位置に保持するためのものであり、その外周端面はプランジャ８の一般部の外周面に対してほぼシールリング３８の厚み分だけ低くなるように設定されている。
【００２５】したがって、シールリング３８は、プランジャ８がシリンダ１６に嵌合された状態において、Ｃリング３７とＯリング３６による押圧によって外周面が外側に膨出し、その膨出した外周面がシリンダ１６の内周面に密接する。そして、このとき同時にシールリング３８と第２溝３５ｃの間がＯリングによって密閉されるため、ポンプ室２３側からシリンダ１６とプランジャ８の隙間に流入した燃料はシールリング３８の内外両側において密閉され、リフタ室２５側に漏出するのが防止される。
【００２６】また、ポンプ室２３に連通する吸排孔２４は、吸入通路２と吐出通路５に夫々チェック弁３９，４０を介して接続されており、これらのチェック弁３９，４０の協働によりポンプ室２３を吸入通路２と吐出通路５の一方に連通させるようになっている。さらに、吐出通路５には吸入通路２に連通する戻し通路４１が分岐形成され、この戻し通路４１の途中に、吐出通路５内の圧力を設定圧に維持するように通路を開閉する圧力調整弁１３が介装されている。
【００２７】尚、図１中４２は、カム室１９やリフタ室２５等に潤滑油を循環供給するためのオイル通路である。
【００２８】以上の構成において、エンジンの始動に伴って駆動軸９が回転すると、回転カム１０の外周面がリフタ２７に回転接触し、プランジャ８がこのリフタ２７を介して回転カム１０の作動力を受け、昇降作動するようになる。
【００２９】このとき、プランジャ８が下降すると、ポンプ室２３内が負圧になり、供給ポンプ３から送られた燃料はチェック弁３９を開いてポンプ室２３内に吸い入れられる。そして、この後プランジャ８が上昇すると、ポンプ室２３内の燃料が加圧されて吐出チェック４０が開き、その燃料が吐出通路５を通って燃料噴射装置のインジェクター６へと供給される。また、こうしてプランジャ８の昇降によるポンプ作用がつづけられ、吐出通路５内の圧力が設定圧以上になると、圧力調整弁１３が戻し通路４１を開き、吐出通路５の燃料の一部を吸入通路２に戻すことによって吐出通路５内の圧力が設定圧に調圧される。
【００３０】また、この一方でエンジンの始動と共に図外のオイルポンプが作動し、潤滑油がこのオイルポンプによってエンジン内各部に送られる。そして、その潤滑油の一部はオイル通路４２を通ってカム室１９とリフタ室２５に供給される。これにより、軸受２１ａ，２１ｂや回転カム１０、リフタ２７、プランジャ８等の摺動面に潤滑油が充分に供給されることになる。
【００３１】ところで、ポンプ室２３内で加圧された燃料の一部は、プランジャ８とシリンダ１６の摺動隙間を通ってリフタ室２５方向に流出しようとする。しかし、このときプランジャ８とシリンダ１６の摺動隙間に入り込んだ燃料の大半はプランジャ８の外周面に形成された捕獲溝３１によって捕獲され、この捕獲溝３１から連通路３２を通って吸入通路２に戻される。
【００３２】また、このとき捕獲溝３１内は低圧レギュレータ４での調整圧とされるため、捕獲溝３１内の燃料はさらにプランジャ８とシリンダ１６の摺動隙間を通ってリフタ室２５やカム室１９の方向に流れ込もうとする。しかし、プランジャ８とシリンダ１６の摺動隙間は、前述のようにプランジャ８の環状溝３５内に収容されたシールリング３８と、Ｃリング３７及びＯリング３６の協働によって密閉されるため、ポンプ室２３内の燃料はリフタ室２５やカム室１９内に流れ込むことがない。
【００３３】ここで、低温時におけるシールリング３５の収縮や、経時使用に伴なうＯリング３６のへたり等によってシールリング３５がシリンダ１６の内周面に対して縮径することが考えられるが、シールリング３５は金属製のＣリング３７によって常時一定の力でシリンダ１６の内周面に押し付けられているため、たとえこのような場合であってもシールリング３５の外周面側から燃料が漏れることはない。
【００３４】ところで、ポンプ室２３側から環状溝３５方向に流れ込む燃料は、図３中のクロスハッチングで示すように、プランジャ８とＣリング３７の隙間を通って第１溝３５ｂ内に流入すると共に、さらに仕切壁３５ａとシールリング３８の隙間を通って第２溝３５ｃ内のポンプ室側領域に流入するが、それ以上の流出は第２溝３５ｃの底面とシールリング３８の内周面に密接するＯリング３６によって阻止される。そして、このとき第１溝３５ｂと第２溝３５ｃの一部に流入した燃料はシールリング３８を径方向外側に押圧するため、シールリング３８はＣリング３７とＯリング３６による押付力ばかりでなく、この燃料圧も加わってシリンダ１６の内周面に密接する。
【００３５】したがって、シリンダ１６に対するシールリング３８の押付力を保証するためのＣリング３７はさして大きなばね力に設定しなくても燃料の漏れを確実に阻止することができる。つまり、図４に示すように、Ｃリング３７の周域部においてシールリング３８の外周面の一部にポンプ室２３側の燃料圧が作用した（同図中、燃料圧が作用する部分はクロスハッチングで示す。）としても、その外周面に作用する燃料圧はＣリング３７とシールリング３８の内周面に作用するポンプ室２３側の燃料圧によって打ち消すことができる。このため、Ｃリング３７のばね力は、シールリング３８の外周面に作用する燃料圧を気にすることなく、小さく設定することができる。
【００３６】よって、この燃料加圧用ポンプ１は、通常使用時におけるＣリング３７によるシールリング３８の押付力を小さくできることから、シールリング３８とシリンダ１６の間の摺動抵抗を小さくして、動力損失の低減と摺動部の耐久性の向上を図ることができる。
【００３７】また、この実施形態においては、図１に示すように、環状溝３５をプランジャ８のカム室１９寄りに形成し、プランジャ８のカム室１９側の端部（ポンプ室２３と逆側の端部）をシールリング３８の挿入部としている。したがって、シールリング３８は、図６中の矢印で示すようにＯリング３６を乗り越えた後にＣリング３７の外周側に被嵌される。
【００３８】この実施形態のポンプ１は、シールリング３８が最初に挿入される側にＯリング３６が位置されているが、これが逆に図５（ａ），（ｂ）に示すようにシールリング３８が最初に挿入される側にＣリング３７が配置されていると、シールリング３８の挿入時に、図５（ｂ）に示すようにＣリング３７がシールリング３８に押されて仕切壁３５ａを乗り越えることがあり、このようなことがないように注意しながら組付作業を行わなければならない。
【００３９】しかし、この実施形態のポンプ１にあっては、図６に示すように、拡径しようとするＣリング３７が仕切壁３５ａ方向に移動することがないため，Ｃリング３７が仕切壁３５ａを乗り越えてＯリング３６と干渉する不具合は生じない。したがって、このポンプ１を採用した場合には組付作業性が確実に向上する。
【００４０】尚、以上で説明した実施形態においては、環状溝３５をプランジャ８側に形成したが、環状溝３５をシリンダ１６の内周面に形成して、その環状溝３５内にＯリング３６やＣリング３７、シールリング３８等を収容するようにしても良い。
【００４１】
【発明の効果】以上のように請求項１に記載の発明は、ポンプ室の燃料圧が常時付勢リングの背部に作用するため、ポンプ室の燃料圧がシールリングの外面側から付勢リングを押し縮める方向に作用しても、その力を付勢リングの背部に作用する燃料圧によって打ち消すことができる。したがって、付勢リングのばね力を大きく設定しなくてもシールリングが他方側の摺動面から離反することがなくなり、その結果、摺動抵抗の低減とシール性能の向上の両立が可能になる。
【００４２】請求項２に記載の発明は、環状溝に付勢リングとＯリングを装着した後にこれらの上部にシールリングを被嵌する際に、付勢リングが環状溝内の仕切壁を乗り越えてＯリングと干渉する心配がなく、したがって、組付作業が容易になる分低コストでの製造が可能になる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００１６７４０６
【氏名又は名称】株式会社ユニシアジェックス
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| 【出願日】 |
平成１２年３月２９日（２０００．３．２９） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００６２１９９
【弁理士】
【氏名又は名称】志賀 富士弥 （外３名）
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| 【公開番号】 |
特開２００１−２７１７２６（Ｐ２００１−２７１７２６Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年１０月５日（２００１．１０．５） |
| 【出願番号】 |
特願２０００−９０４３６（Ｐ２０００−９０４３６） |
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