JP2004225547A - 高圧燃料ポンプにおけるプランジャのシール構造 - Google Patents

Abstract

【課題】低コストかつ簡単な構成でプランジャ３の摺動部１１のシールを実現し、狭いスペースでプランジャ３の大きなリフトに対応することができるようにした高圧燃料ポンプにおけるプランジャのシール構造を提供すること。
【解決手段】ゴムその他のリング状の柔軟材料による柔軟シール材１４を使用することに着目したもので、ポンプ室７を形成したプランジャバレル２と、プランジャバレル２内を往復摺動することによりポンプ室７内に燃料を吸入するとともに燃料を高圧として圧送可能なプランジャ３と、を有する高圧燃料ポンプにおけるプランジャ３のシール構造であって、プランジャ３の摺動部１１を囲むように、プランジャ３とは異なる固定部材（プランジャバレル２）に設けた第１の固定部１８と、プランジャ３に設けた第２の固定部１９と、の間にリング状の柔軟シール材１４を取り付けたことを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は高圧燃料ポンプにおけるプランジャのシール構造にかかるもので、とくに内燃機関の燃焼室内にガソリンその他の燃料を直接噴射する筒内直接噴射式燃料噴射装置などに装備される高圧燃料ポンプにおけるプランジャのシール構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の高圧燃料ポンプたとえば単筒ガソリンポンプの場合、多くのシール構造部分は、これを固定シール構造としてあるが、燃料の吸引圧縮動作を行うプランジャ（ピストン）はプランジャバレル内で往復摺動運動をしており、このプランジャの運動部分だけは可動シール構造とせざるを得ない。
とくに、プランジャが圧送するガソリンと、プランジャを駆動するカムのカム室内のオイルなどとが混じると、オイルが希釈するという問題があり、プランジャの摺動部のシールは必須である。
【０００３】
たとえば、特許文献１は、プランジャの往復運動部のシール構造に金属ベローズを用いているが、金属ベローズは高コストであり、とくにプランジャのリフト（往復運動距離）を大きくしようとすると、ベローズの山数が増加し、さらにコストアップとなるという問題があるとともに、取付けスペースが増大するという問題がある。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−２４７７４２号公報
【特許文献２】
特開２０００−２２７０６２号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は以上のような諸問題にかんがみなされたもので、狭いスペースでプランジャの大きなリフトに対応することができるようにした高圧燃料ポンプにおけるプランジャのシール構造を提供することを課題とする。
【０００６】
また本発明は、低コストで製造可能なシール構造を採用した高圧燃料ポンプにおけるプランジャのシール構造を提供することを課題とする。
【０００７】
また本発明は、簡単な構成でプランジャの摺動部のシールを実現することができるようにした高圧燃料ポンプにおけるプランジャのシール構造を提供することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
すなわち本発明は、ゴムその他のリング状の柔軟材料による柔軟シール材を使用することに着目したもので、吸入弁および吐出弁が連通するポンプ室を形成したプランジャバレルと、このプランジャバレル内を往復摺動することにより、上記吸入弁を介して上記ポンプ室内に燃料を吸入するとともに、この燃料を高圧として上記吐出弁を介して圧送可能なプランジャと、を有する高圧燃料ポンプにおけるプランジャのシール構造であって、上記プランジャの摺動部を囲むように、上記プランジャとは異なる固定部材に設けた第１の固定部と、上記プランジャに設けた第２の固定部と、の間にリング状の柔軟シール材を取り付けたことを特徴とする高圧燃料ポンプにおけるプランジャのシール構造である。
【０００９】
上記柔軟シール材は、上記第１の固定部および上記第２の固定部との間において、上記プランジャの往復摺動動作に追随して変形が可能である。
【００１０】
上記柔軟シール材は、上記プランジャの上死点および下死点の間において変形が可能である。
【００１１】
上記柔軟シール材は、これを上記プランジャバレルと上記プランジャとの間に取付けることができる。
【００１２】
上記柔軟シール材は、プランジャの摺動部と、プランジャを駆動するカムのカム室と、の間をシールする機能を有するもので、柔軟性に加えて耐油性および耐久性などを具備した材料であれば任意のものを採用可能である。
【００１３】
本発明による高圧燃料ポンプにおけるプランジャのシール構造においては、往復運動部のシール構造として、ゴムその他のリング状の柔軟材料による柔軟シール材を使用するようにしたので、狭いスペースでプランジャの大きなリフトの設定が可能で、しかも低コストで製作することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
つぎに本発明の第１の実施の形態によるプランジャのシール構造を備えた高圧燃料ポンプ１について図１および図２にもとづき説明する。
図１は、高圧燃料ポンプ１の要部概略断面図、図２は、同、一部拡大断面図であって、高圧燃料ポンプ１は、プランジャバレル２（固定部材）と、プランジャ３と、吸入弁４と、吐出弁５と、プランジャ３のシール構造６と、を有し、プランジャバレル２およびプランジャ３により燃料加圧用のポンプ室７を形成してある。
プランジャ３の図中上下往復運動により、燃料タンク８から吸入弁４、ポンプ室７、吐出弁５を介してコモンレール９（蓄圧器）に高圧燃料を圧送供給し、インジェクター１０からの噴射を可能とする。
【００１５】
プランジャ３のシール構造６は、プランジャバレル２とプランジャ３との間に形成される摺動部１１と、カム１２のカム室１３と、の間をシールするためのもので、リング状の柔軟シール材１４を有する。
リング状の柔軟シール材１４は、柔軟シール材１４のバレル側固定端部１５およびプランジャ側固定端部１６と、このバレル側固定端部１５およびプランジャ側固定端部１６の間に連続して下死点Ｄおよび上死点Ｕの間の間隔より長く延びる相対移動部１７と、からなっている。
柔軟シール材１４の材料としては、ゴムその他合成樹脂などの柔軟性があり、耐油性および耐久性があって、プランジャ３の往復運動に相対的に追随可能なものである。
柔軟シール材１４のバレル側固定端部１５およびプランジャ側固定端部１６は、これらをプランジャバレル２の壁面に形成したバレル側環状穴状固定部１８（第１の固定部）およびプランジャ３の壁面に形成したプランジャ側環状穴状固定部１９（第２の固定部）にそれぞれ圧入などにより固定し、プランジャ３の摺動部１１を囲むように、プランジャバレル２およびプランジャ３との間にリーク燃料溜まり部２０を形成し、燃料タンク８への燃料のリークを可能とする。
【００１６】
こうした構成の高圧燃料ポンプ１およびプランジャ３のシール構造６において、とくに図２に示すように、プランジャ３の下死点Ｄおよび上死点Ｕの間の往復運動にあたり、リング状の柔軟シール材１４は、二箇所の固定部（バレル側環状穴状固定部１８およびプランジャ側環状穴状固定部１９）の間でその相対移動部１７が重力により懸垂曲線を描くように垂れ下がっているだけであって、プランジャ３の往復動に追随して相対移動部１７が変形するとともに、プランジャバレル２およびプランジャ３の間において摺動部１１とカム室１３との間を確実にシールすることができる。
しかも、シール構造６の構成自体は、リング状の柔軟シール材１４を取り付けた構造だけであるので、従来のベローズなどに比較して低コストで製作することができる。
また、プランジャバレル２およびプランジャ３の間において、シール構造６の取付けスペースを小さくすることができるとともに、リング状の柔軟シール材１４の長さを適宜設計することによりプランジャ３のリフトを大きく設定することができる。
【００１７】
なお本発明においては、柔軟シール１４の固定部としては、その一端はプランジャ３側であるが、他端はプランジャ３とは異なる任意の固定部材、たとえば図１中仮想線で示すように、ポンプハウジング２１にこれを固定するような構成であってもよい。
【００１８】
さらに本発明においては、柔軟シール材１４を、上述の第１の実施の形態のように、プランジャ３の往復運動部に直接取り付けてもよく、あるいは金属リングなどに柔軟シール１４を貼り付けたのち取り付けて、固定構造をより強固にするようにしてもよい。
すなわち、図３は、本発明の第２の実施の形態によるプランジャのシール構造を備えた高圧燃料ポンプ３０の要部概略断面図、図４は、同、一部拡大断面図であって、高圧燃料ポンプ３０は、高圧燃料ポンプ１（図１）と同様に、プランジャバレル２、プランジャ３、吸入弁４、吐出弁５などを有するとともに、ポンプ室７を形成し、プランジャ３のシール構造３１を有する。
【００１９】
プランジャ３のシール構造３１は、リング状の柔軟シール材１４を有し、こ柔軟シール材１４は、金属製リングなどによるバレル側固定端部３２およびプランジャ側固定端部３３と、これらバレル側固定端部３２およびプランジャ側固定端部３３の間の相対移動部１７と、からなっている。
すなわち、柔軟シール材１４の両端部をバレル側固定端部３２およびプランジャ側固定端部３３に焼き付けかしめることによりそれぞれ固定し、バレル側固定端部３２をバレル側環状穴状固定部３４（第１の固定部）に圧入固定し、プランジャ側固定端部３３をプランジャ側環状穴状固定部３５（第２の固定部）に圧入固定する。
【００２０】
こうした構成の高圧燃料ポンプ３０およびプランジャ３のシール構造３１において、シール構造６（図１）と同様に、とくに図４に示すように、プランジャ３の下死点Ｄおよび上死点Ｕの間の往復運動にあたり、シール構造３１の柔軟シール材１４はプランジャ３に追随して相対移動部１７が変形し、プランジャバレル２およびプランジャ３の間を確実にシールすることができる。
【００２１】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、プランジャのシール構造として、プランジャと固定部材（プランジャバレルやポンプハウジングなど）との間にまたがるようにリング状の柔軟材料を取り付けたので、低コストで製作することができるとともに、取付けスペースが小さく、さらにプランジャのリフトを大きく設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態によるプランジャ３のシール構造６を備えた高圧燃料ポンプ１の要部概略断面図である。
【図２】同、一部拡大断面図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態によるプランジャ３のシール構造３１を備えた高圧燃料ポンプ３０の要部概略断面図である。
【図４】同、一部拡大断面図である。
【符号の説明】
１ 高圧燃料ポンプ（図１）
２ プランジャバレル
３ プランジャ
４ 吸入弁
５ 吐出弁
６ プランジャ３のシール構造（第１の実施の形態、図１、図２）
７ ポンプ室
８ 燃料タンク
９ コモンレール（蓄圧器）
１０ インジェクター
１１ プランジャバレル２とプランジャ３との間に形成される摺動部
１２ プランジャ３を駆動するカム
１３ カム室
１４ リング状の柔軟シール材
１５ 柔軟シール材１４のバレル側固定端部
１６ 柔軟シール材１４のプランジャ側固定端部
１７ 柔軟シール材１４の相対移動部
１８ バレル側環状穴状固定部（第１の固定部）
１９ プランジャ側環状穴状固定部（第２の固定部）
２０ リーク燃料溜まり部
２１ ポンプハウジング（図１）
３０ 高圧燃料ポンプ（図３）
３１ プランジャ３のシール構造（第２の実施の形態、図３、図４）
３２ 金属製のバレル側固定端部
３３ 金属製のプランジャ側固定端部
３４ バレル側環状穴状固定部（第１の固定部）
３５ プランジャ側環状穴状固定部（第２の固定部）
Ｄ プランジャ３の下死点（図２、図４）
Ｕ プランジャの上死点（図２、図４）

Claims (4)

1. 吸入弁および吐出弁が連通するポンプ室を形成したプランジャバレルと、
   このプランジャバレル内を往復摺動することにより、前記吸入弁を介して前記ポンプ室内に燃料を吸入するとともに、この燃料を高圧として前記吐出弁を介して圧送可能なプランジャと、を有する高圧燃料ポンプにおけるプランジャのシール構造であって、
   前記プランジャの摺動部を囲むように、前記プランジャとは異なる固定部材に設けた第１の固定部と、前記プランジャに設けた第２の固定部と、の間にリング状の柔軟シール材を取り付けたことを特徴とする高圧燃料ポンプにおけるプランジャのシール構造。
2. 前記柔軟シール材は、前記第１の固定部および前記第２の固定部との間において、前記プランジャの往復摺動動作に追随して変形が可能であることを特徴とする請求項１記載の高圧燃料ポンプにおけるプランジャのシール構造。
3. 前記柔軟シール材は、前記プランジャの上死点および下死点の間において変形が可能であることを特徴とする請求項１記載の高圧燃料ポンプにおけるプランジャのシール構造。
4. 前記柔軟シール材は、これを前記プランジャバレルと前記プランジャとの間に取付けたことを特徴とする請求項１記載の高圧燃料ポンプにおけるプランジャのシール構造。

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