JP2001295728A - 高圧ポンプ - Google Patents

高圧ポンプ

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JP2001295728A
JP2001295728A JP2000116422A JP2000116422A JP2001295728A JP 2001295728 A JP2001295728 A JP 2001295728A JP 2000116422 A JP2000116422 A JP 2000116422A JP 2000116422 A JP2000116422 A JP 2000116422A JP 2001295728 A JP2001295728 A JP 2001295728A
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plunger
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lubricating oil
stroke
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Masaaki Sano
雅昭 佐野
Kazuhiro Asayama
和博 浅山
Hiroshi Inoue
宏史 井上
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Denso Corp
Toyota Motor Corp
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Denso Corp
Toyota Motor Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】加圧室からリークする流体と駆動部材を潤滑す
る潤滑油とが、シール部材のリップ部を越えて混入する
ことを、より確実に防止することのできる高圧ポンプを
提供する。 【解決手段】シリンダ13に往復摺動可能に嵌入される
プランジャ17をリフタ18により駆動し、そのプラン
ジャ17の往復動によって加圧室14の容積を変化させ
ることで燃料を加圧する。シール部材28のリップ部3
1に、プランジャ17のストローク方向に離間した上リ
ップ31aと下リップ31bとを形成し、それら両リッ
プ31a,bによってプランジャ17の外周面をシール
して、加圧室14からリークする燃料とリフタ18を潤
滑する潤滑油との混入を防止する。リップ部31の上リ
ップ31aと下リップ31bとのリップ間距離S1を、
プランジャ17のストロークS2よりも大きく設定す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば自動車用エ
ンジン等の内燃機関に搭載されて、燃料噴射弁等に燃料
を供給する高圧燃料ポンプ等の高圧ポンプに関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】従来のこの種の高圧ポンプとしては、例
えば特開平8−68370号公報に開示されるような構
成のものが知られている。
【0003】この従来構成においては、シリンダにプラ
ンジャが往復摺動可能に嵌入され、そのプランジャが駆
動部材としてのリフタにて往復動されるようになってい
る。そして、このプランジャの往復動によって、シリン
ダ内に形成された加圧室の容積が変化されて、流体とし
ての燃料が加圧されるようになっている。
【0004】また、この従来構成においては、プランジ
ャの外周面をシールするシール部材が設けられ、このシ
ール部材により、加圧室内からシリンダとプランジャと
の間のクリアランスを通してリークする燃料と、リフタ
を潤滑する潤滑油との混入が防止されるようになってい
る。すなわち、このシール部材41には、図4に示すよ
うに、上リップ42aと下リップ42bとにより円環状
に形成されたリップ部42が設けられ、このリップ部4
2がプランジャ43の外周に摺動可能に挿嵌されてい
る。
【0005】そして、図4(a)に示すように、リップ
部42を境界として、それよりも上方のシリンダ側に位
置するプランジャ43の外周面に付着した燃料L1が、
上リップ42aにより掻き切られて、シール部材41外
部のリフタ側への燃料L1のリークが低減される。ま
た、リップ部42よりも下方のリフタ側に位置するプラ
ンジャ43の外周面に付着した潤滑油L2が、下リップ
42bにより掻き切られて、シール部材41内部のシリ
ンダ側への潤滑油L2のリークが低減される。これによ
って、燃料L1と潤滑油L2との2液が互いに混入され
ないようになっている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところが従来、この種
の高圧ポンプにおいては、シール部材41のリップ部4
2の大きさ、すなわち、上リップ42aと下リップ42
bとのリップ間距離S1が、高圧ポンプの体格等に基づ
いて任意に決定されており、その結果、シール部材41
のリップ部42において燃料L1と潤滑油L2との2液
の混入を招くという問題があった。そして、それら2液
の混入によって潤滑油が希釈され、更に駆動部の潤滑不
良を招くおそれもあった。
【0007】すなわち、プランジャ43が図4(a)に
示す状態から下方に移動される場合には、図4(b)に
示すように、リップ部42の上リップ42aによって掻
き切られずに切り残された燃料L1が、一旦上リップ4
2aと下リップ42bとの間のリップ部42内に浸入す
る。この場合、リップ部42の内部の燃料L1は外部へ
排出され易くなっているため、上リップ42にて切り残
されてリップ部42の内部に浸入した燃料L1が、下リ
ップ42bを越えてシール部材41の外部のリフタ側に
リークすることが判明した。
【0008】一方、図示しないが、プランジャ43が上
方に移動される場合には、リップ部42の下リップ42
bによって掻き切られずに切り残された潤滑油L2が、
一旦上リップ42aと下リップ42bとの間のリップ部
42内に浸入する。この場合にも前記の場合と同様に、
リップ部42の内部の潤滑油L2は外部へ排出され易く
なっているため、下リップ42にて切り残されてリップ
部42の内部に浸入した潤滑油L2が、上リップ42a
を越えてシール部材41の内部のシリンダ側にリークす
ることが判明した。
【0009】そして特に、吐出量を増大すべくストロー
クS2を増加させた高圧ポンプでは、こうした両リップ
42a,bの切り残しによるリークが増大して、その影
響が無視し得ないものとなることがあった。
【0010】本発明は、こうした実情に鑑みてなされた
ものであって、その目的は、加圧室からリークする流体
と駆動部材を潤滑する潤滑油とがシール部材のリップ部
を越えて混入することを、より確実に防止することので
きる高圧ポンプを提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】以下、上記目的を達成す
るための手段及びその作用効果について記載する。請求
項1に記載の発明は、シリンダに往復摺動可能に嵌入さ
れたプランジャを駆動部材によって駆動し、そのプラン
ジャの往復動によって加圧室の容積を変化させて流体を
加圧する高圧ポンプであって、前記プランジャのストロ
ーク方向に離間した位置に配設された上リップ及び下リ
ップを有して形成されたリップ部を備えるシール部材を
設け、前記プランジャの外周面を前記リップ部の上リッ
プ及び下リップによってシールして、前記加圧室からリ
ークする流体と前記駆動部材を潤滑する潤滑油との混入
を防止するようにした高圧ポンプにおいて、前記リップ
部の上リップと下リップとのリップ間距離を、前記プラ
ンジャのストロークよりも大きく設定したものである。
【0012】上記構成によれば、リップ間距離がプラン
ジャのストロークよりも大きく設定されているため、リ
ップ部の上リップによって掻き切られずに切り残された
流体が、下リップを越えてシール部材の外部にリークす
るのが抑制される。また、下リップによって掻き切られ
ずに切り残された潤滑油が、上リップを越えてシール部
材の内部にリークするのが抑制される。したがって、流
体と潤滑油とが混入することを、より確実に防止できる
ようになる。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明にかかる高圧ポンプ
を、例えば筒内噴射式エンジンのようなエンジンに適用
される高圧燃料ポンプとして具体化した一実施形態を図
1〜図3に従って説明する。この高圧燃料ポンプは、フ
ィードポンプによって燃料タンク内から汲み上げられた
燃料を加圧して、燃料分配管(デリバリパイプ)へと圧
送するために用いられている。
【0014】さて、図1に示すように、この高圧燃料ポ
ンプ11においては、ハウジング12内にシリンダ13
が配置され、その先端側の内部には加圧室14が形成さ
れている。ハウジング12の下端には、ブラケット15
が複数のボルト16により取り付けられている。そし
て、ブラケット15とハウジング12との間でシリンダ
13が締め付け保持されている。シリンダ13の中心に
はプランジャ摺動孔13aが形成されており、そのプラ
ンジャ摺動孔13a内にはプランジャ17が軸線方向へ
往復摺動可能に嵌入支持されている。
【0015】このブラケット15の下面には、ガイド筒
15aが突設されている。ガイド筒15a内には駆動部
材としての有底円筒状のリフタ18が軸線方向へ摺動可
能に挿嵌支持されており、その底板部にはプランジャ1
7の基端部が当接されている。プランジャ17の基端外
周にはリテーナ20が係合され、このリテーナ20とブ
ラケット15との間にはスプリング21が圧縮状態で介
装されている。そして、このスプリング21により、プ
ランジャ17の基端部がリフタ18の底板部に押し付け
られるとともに、リフタ18がエンジンのカムシャフト
22側に付勢されている。
【0016】このカムシャフト22には、図示しない排
気弁開閉用カムの外にも、高圧燃料ポンプ11のプラン
ジャ17を駆動するための駆動カム23が設けられてお
り、その外周のカム面には2つのカムノーズ23aが1
80度の間隔をおいて形成されている。そして、前記ス
プリング21の付勢力によって、リフタ18がこの駆動
カム23のカム面に圧接されている。
【0017】また、シリンダ13には、加圧室14と連
通するように、燃料供給通路24が形成されている。そ
して、燃料供給通路24には、電磁スピル弁25が配設
されている。
【0018】電磁スピル弁25は、電磁ソレノイドを備
え、電磁ソレノイドに電圧が印加されていないときには
開弁して、燃料供給通路24を加圧室14に連通するよ
うになっている。そして、電磁スピル弁25が開弁され
た状態でプランジャ17が下降すると、図示しない燃料
タンクからフィードポンプによって汲み上げられた低圧
燃料が燃料供給通路24を介して加圧室14に吸入され
る。また、電磁ソレノイドに電圧が印加されることで閉
弁して、燃料供給通路24を閉鎖するようになってい
る。そして、電磁スピル弁25が閉弁された状態でプラ
ンジャ17が上昇すると、同加圧室14の容積が縮小変
化され、その内部の燃料が加圧される。
【0019】更に、シリンダ13及びハウジング12に
は、加圧室14と連通するように、高圧燃料通路26が
形成されている。この高圧燃料通路26には、チェック
弁27が設けられており、加圧室14内から高圧燃料通
路26を介して圧送される燃料の圧力が所定値を超えた
とき、このチェック弁27が開かれる。これにより、高
圧燃料通路26から圧送される高圧燃料が、図示しない
燃料分配管に吐出されて、エンジンの各燃料噴射弁に分
配されるようになっている。
【0020】以上のように構成された高圧燃料ポンプ1
1において、エンジンが駆動された場合には、カムシャ
フト22の回転に伴って駆動カム23が回転され、その
カム面のプロフィールに応じて、リフタ18がガイド筒
15a内で軸線方向に往復移動される。そして、図1に
鎖線で示すように、駆動カム23が回転位置R1に回転
された状態では、リフタ18がカムシャフト22に最も
近付いた最下降位置に移動される。このときのプランジ
ャ17も、リフタ18と連動して、嵌入先端部17aが
加圧室14から最も退避する方向へと移動した最下降位
置に到達して、加圧室14の容積が最大となる。
【0021】この状態から、駆動カム23が図1の反時
計方向に回転されると、同図に回転位置R2で示すよう
に、リフタ18の底板部に1つのカムノーズ23aが順
に近付いて、リフタ18が上昇される。これにより、プ
ランジャ17が上昇、すなわちその嵌入先端部17aが
加圧室14内に突出する方向に移動されて、加圧室14
の容積が押し縮められる。そして、駆動カム23が回転
位置R3まで回転されて、1つのカムノーズ23aが最
上部に位置すると、プランジャ17の嵌入先端部17a
が加圧室14内に最も突出した最上昇位置に到達して、
加圧室14の容積が最も押し縮めれた状態になる。この
駆動カム23の回転位置R1→R2→R3の行程が加圧
行程となる。
【0022】この加圧行程において、電磁スピル弁25
の電磁ソレノイドに電圧を印加していなければ、加圧室
14内の燃料は、燃料供給通路24を介して燃料タンク
へと溢流(スピル)され、燃料分配管へと吐出されるこ
とはない。一方、電子制御装置の制御に基づき、加圧行
程の適宜なタイミングで、電磁ソレノイドに電圧を印加
すれば、電磁スピル弁25が閉弁された状態となる。電
磁スピル弁25が閉弁されると、加圧室14内の燃料
は、プランジャ17の上昇とともにその圧力が高められ
高圧燃料となる。そして、この加圧室14内の高圧燃料
は、高圧燃料通路26からチェック弁27側に圧送さ
れ、そのチェック弁27を押し開いて燃料分配管へと吐
出される。すなわち、この高圧燃料ポンプ11では、加
圧行程中の電磁スピル弁25の閉弁タイミングを変更す
ることによって、燃料吐出量を調整するようにしてい
る。
【0023】さらに、前記駆動カム23が図1の回転位
置R3から反時計方向に回転されると、リフタ18及び
プランジャ17がスプリング21の付勢力により最上昇
位置から次第に下降される。そして、駆動カム23が回
転位置R1まで回転されたとき、リフタ18及びプラン
ジャ17が再び最下降位置に到達する。この駆動カム2
3の回転位置R3→R1の行程が吸入行程となる。
【0024】また、電磁スピル弁25は、電子制御装置
の制御に基づき、リフタ18及びプランジャ17が最上
昇位置に到達したタイミングで、電磁ソレノイドへの電
圧が遮断される。そのため、吸入行程においては、電磁
スピル弁25が開弁された状態となり、燃料タンクから
フィードポンプによって汲み上げられた燃料が燃料供給
通路24を通じて加圧室14内に吸入される。
【0025】以後、上述した加圧行程と吸入行程とが繰
り返し行われて、高圧燃料通路26から燃料分配管内へ
と、電磁スピル弁25の開閉タイミングの制御を通じて
調量された高圧燃料が吐出される。
【0026】さて、この実施形態の高圧燃料ポンプ11
においては、図1及び図2に示すように、前記シリンダ
13の下端に突部13bが形成されている。突部13b
の外周にはシール部材28が上端部において圧入固定さ
れ、このシール部材28によってシリンダ13とリフタ
18との間がシールされている。これにより、加圧室1
4内からシリンダ13のプランジャ摺動孔13aとプラ
ンジャ17の外周面との間のクリアランスを介してリー
クする燃料L1と、リフタ18を潤滑する潤滑油L2と
の混入が防止されるようになっている。
【0027】すなわち、前記シール部材28は、ほぼ円
筒状の金属管部29とその内面に被覆形成されたゴム材
30とから構成されている。ゴム材30の下端縁には円
環状をなすリップ部31が形成され、このリップ部31
には上下方向に間隔をおいて位置する上リップ31a及
び下リップ31bが設けられている。そして、このシー
ル部材28のリップ部31がプランジャ17の外周に挿
嵌されることにより、上リップ31a及び下リップ31
bがプランジャ17の外周面に相対摺動可能に圧接され
て、そのプランジャ17の外周面がシールされるように
なっている。
【0028】また、この実施形態では、図1及び図2に
示すように、前記シール部材28におけるリップ部31
の上リップ31aと下リップ31bとのリップ間距離S
1が、プランジャ17の往復移動のストロークS2より
も大きくなるように設定されている。
【0029】さて、この高圧燃料ポンプ11において
は、リップ間隔S1を大きく確保したリップ部31によ
って、プランジャ17の外周面がシールされた状態にあ
る。このため、プランジャ17が停止された通常の状態
では、図2(a)に示すように、リップ部31を境にし
て、それよりも上方のシリンダ13側に位置するプラン
ジャ17の外周面に付着した燃料L1が、上リップ31
aにより掻き切られて、シール部材28外部のリフタ1
8側への燃料L1のリークが低減される。また、リップ
部31よりも下方のリフタ18側に位置するプランジャ
17の外周面に付着した潤滑油L2が、下リップ31b
により掻き切られて、シール部材28内部のシリンダ1
3側への潤滑油L2のリークが低減される。これによっ
て、燃料L1と潤滑油L2との2液の混入が抑制され
る。
【0030】一方、前記駆動カム23の回転に伴いリフ
タ18を介してプランジャ17が軸線方向に往復移動さ
れる際には、プランジャ17の外周面に付着した燃料L
1及び潤滑油L2がリップ部31で切り残され、シール
部材28の外部または内部にリークするおそれがある。
ところが、この実施形態では、リップ部31の上リップ
31aと下リップ31bとのリップ間距離S1が、プラ
ンジャ17のストロークS2よりも大きくなるように設
定されている。このため、リップ部31で切り残された
燃料L1及び潤滑油L2がシール部材28の外部または
内部にリークすることはなく、それらの2液の混入が抑
制される。
【0031】すなわち、プランジャ17が図2(a)に
示す状態から下方に移動される場合には、図2(b)に
示すように、リップ部31の上リップ31aによって掻
き切られずに切り残された燃料L1が、一旦上リップ3
1aと下リップ31bとの間のリップ部31内に浸入す
る。この場合、上リップ31aと下リップ31bとのリ
ップ間距離S1がプランジャ17のストロークS2より
も大きくなっているため、リップ部31の内部に浸入し
た燃料L1が、下リップ31bを越えてシール部材28
の外部のリフタ18側にリークすることはない。
【0032】これに対して、図示しないが、プランジャ
17が上方に移動される場合には、リップ部31の下リ
ップ31bによって掻き切られずに切り残された潤滑油
L2が、一旦上リップ31aと下リップ31bとの間の
リップ部31内に浸入する。この場合にも前記の場合と
同様に、リップ間距離S1がプランジャ17のストロー
クS2よりも大きくなっているため、リップ部31の内
部に浸入した潤滑油L2が、上リップ31aを越えてシ
ール部材28の内部のシリンダ13側にリークすること
はない。
【0033】前記リップ部31の上リップ31aと下リ
ップ31bとのリップ間距離S1と、プランジャ17の
ストロークS2との差を、マイナス値からプラス値に任
意に変化させて設定し、それらの設定状態においてリッ
プ部31における燃料L1及び潤滑油L2のリーク量を
計測したところ、図3に示すような特性曲線が得られ
た。この特性曲線から明らかなように、リップ間距離S
1とストロークS2との差をプラス側の所定値よりも大
きく設定したとき、すなわちリップ間距離S1をストロ
ークS2よりも所定値以上大きくなるように設定したと
き、燃料L1及び潤滑油L2のリーク量が著しく低減す
ることが判明した。
【0034】このように、以上説明した本実施の形態に
よれば、以下の効果が得られるようになる。 (1)本実施形態では、シリンダ13に往復摺動可能に
嵌入されたプランジャ17がリフタ18により駆動さ
れ、そのプランジャ17の往復動によって加圧室14の
容積が変化されて、燃料が加圧されるようになってい
る。また、上リップ31aと下リップ31bとによって
形成されたリップ部31を有するシール部材28が設け
られ、そのシール部材38のリップ部31によりプラン
ジャ17の外周面がシールされて、加圧室14からリー
クする燃料L1とリフタ18を潤滑する潤滑油L2との
混入が防止されるようになっている。そして、前記リッ
プ部31の上リップ31aと下リップ31bとのリップ
間距離S1が、プランジャ17のストロークS2よりも
大きくなるように設定されている。このため、リップ部
31の上リップ31aによって掻き切られずに切り残さ
れた燃料L1が、下リップ31bを越えてシール部材2
8の外部にリークするのを抑制することができる。ま
た、下リップ31bによって掻き切られずに切り残され
た潤滑油L2が、上リップ31aを越えてシール部材2
8の内部にリークするのを抑制することもできる。よっ
て、燃料L1と潤滑油L2との2液が混入することを、
より確実に防止することができるようになる。そしてひ
いては、それら2液の混入によって潤滑油L2が希釈さ
れて、リフタ18の潤滑不良を招くおそれを抑制するこ
とができる。
【0035】(2)また本実施形態では、シール部材2
8が金属管部29とその内面に被覆形成されたゴム材3
0とからなり、金属管部29が加圧室14からリークす
る燃料L1に直接触れないようになっている。このた
め、例えば含水燃料等の粗悪燃料の混入があった場合で
も、シール部材28の金属管部29に錆が生じるおそれ
を抑制することができる。
【0036】なお、本実施形態の高圧ポンプは、次のよ
うに変更してもよい。 ・上記実施形態において、シール部材28の基端部をシ
リンダ13の下端部に直接取り付けることなく、ハウジ
ング12またはブラケット15等に取り付けた状態で、
シリンダ13の下端外周に配設するようにしてもよい。
そしてその場合にも、上記実施形態と同様の作用及び効
果を得ることができる。
【0037】・また、上記実施形態において、シール部
材28を、金属管部29の内面にゴム材30を被覆形成
して、金属管部29が加圧室14からリークする燃料L
1に直接触れない構造としなくとも、上記(1)記載の
効果を得ることはできる。
【0038】・本発明を、上記実施形態のように加圧行
程中の適宜なタイミングで電磁スピル弁25を閉弁する
ことで吐出量を調整する、いわゆるスピル方式の高圧燃
料ポンプ以外にも、例えば吸入行程中における電磁弁の
開弁期間を変更して、加圧室14への燃料の吸入量を調
量して燃料吐出量を調整する吸入調量方式の高圧燃料ポ
ンプのような他の方式の高圧燃料ポンプとして具体化し
てもよい。
【0039】・更に本発明を、上記実施形態における燃
料とは異なった流体を加圧するための高圧ポンプに具体
化してもよい。要は、シリンダに往復摺動可能に嵌入さ
れるプランジャを駆動部材により駆動し、そのプランジ
ャの往復動によって加圧室の容積を変化させることで流
体を加圧する高圧ポンプであって、上リップと下リップ
とを有して形成されたリップ部を備えるシール部材を配
設し、前記プランジャの外周面にあってその摺動方向に
離間した2カ所を両リップによってそれぞれシールし
て、前記加圧室からリークする流体と駆動部材を潤滑す
る潤滑油との混入を防止するようにした高圧ポンプであ
れば、任意の高圧ポンプに対して本発明を適用すること
ができる。そしてその場合であれ、リップ部の上リップ
と下リップとのリップ間距離を、プランジャのストロー
クよりも大きく設定することで、加圧室からリークした
流体と潤滑油との2液が混入することを、より確実に防
止することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】一実施形態についてその高圧燃料ポンプの断面
構造を示す断面図。
【図2】同実施形態のシール部材のシール態様を示す略
図。
【図3】シール部材の寸法設定とリーク量との関係を示
す略図。
【図4】従来の高圧ポンプのシール部材のシール態様を
示す略図。
【符号の説明】
11…高圧燃料ポンプ(高圧ポンプ)、12…ハウジン
グ、13…シリンダ、14…加圧室、17…プランジ
ャ、18…リフタ(駆動部材)、21…スプリング、2
3…駆動カム、28…シール部材、31…リップ部、3
1a…上リップ、31b…下リップ。
フロントページの続き (72)発明者 浅山 和博 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車 株式会社内 (72)発明者 井上 宏史 愛知県刈谷市昭和町1丁目1番地 株式会 社デンソー内 Fターム(参考) 3G066 AA02 AA07 AB02 BA34 BA36 CA09 CD10 CD17 CD30 CE02 CE22 3H071 AA07 BB01 CC28 DD01 DD53 3H075 AA03 BB03 CC16 DA04 DB26

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】シリンダに往復摺動可能に嵌入されたプラ
    ンジャを駆動部材によって駆動し、そのプランジャの往
    復動によって加圧室の容積を変化させて流体を加圧する
    高圧ポンプであって、前記プランジャのストローク方向
    に離間した位置に配設された上リップ及び下リップを有
    して形成されたリップ部を備えるシール部材を設け、前
    記プランジャの外周面を前記リップ部の上リップ及び下
    リップによってシールして、前記加圧室からリークする
    流体と前記駆動部材を潤滑する潤滑油との混入を防止す
    るようにした高圧ポンプにおいて、 前記リップ部の上リップと下リップとのリップ間距離
    を、前記プランジャのストロークよりも大きく設定した
    ことを特徴とする高圧ポンプ。
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