JP2009074456A - ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】シリンダに対してプランジャをセンタリングさせるようにしたポンプにおいて、プランジャとシリンダの焼き付きを防止する。
【解決手段】プランジャ１４に、プランジャ１４の一端面からプランジャ１４の軸方向に延びる縦孔１４３と、一端が縦孔１４３に連通すると共に他端がプランジャ１４の外周面に開口する横孔１４４を設ける。そして、高圧流体が横孔１４４から噴出される際の反作用により、シリンダ１３に対してプランジャ１４がセンタリングされ、プランジャ１４とシリンダ１３の焼き付きが防止される。また、エッジ（横孔１４４の開口部）はプランジャ１４の外周面の一部にしか形成されないため、プランジャ１４とシリンダ１３との間にクリアランスが確保されない状態が発生した場合でも、シリンダ１３の内周面にエッジが当たり難く、焼き付きが発生し難い。
【選択図】図２

Description

本発明は、流体を吸入・吐出するポンプに関する。

燃料を加圧して吐出するポンプとして特許文献１に示されたポンプがある。このポンプは、プランジャの外周面に環状溝を設け、その環状溝とシリンダ内周面との間に高圧部を形成している。そして、この高圧部に発生する圧力によりプランジャがシリンダに対してセンタリングされるようにして、すなわち、プランジャとシリンダとの間にクリアランスが確保されるようにして、プランジャとシリンダの焼き付きを防止するようにしている。
特開平１１−１７３２４０号公報

しかしながら、近年の噴射圧力高圧化に伴い、プランジャとシリンダの摺動部に焼き付きが発生するという問題が生じている。その要因の一つとして、従来のポンプでは、環状溝を設けたことによりプランジャの外周面の全周にわたってエッジが形成されるため、噴射圧力高圧化によりプランジャとシリンダとの間にクリアランスが確保されない状態が発生した場合には、シリンダの内周面にエッジが当たって焼き付きが発生することが考えられる。

本発明は上記点に鑑みて、シリンダに対してプランジャをセンタリングさせるようにしたポンプにおいて、プランジャとシリンダの焼き付きを防止することを目的とする。

本発明は、シリンダ（１３）内でプランジャ（１４）が往復動してポンプ室（１５）内の流体が加圧されるポンプにおいて、プランジャ（１４）は、プランジャ（１４）の一端面からプランジャ（１４）の軸方向に延びる縦孔（１４３）と、一端が縦孔（１４３）に連通すると共に他端がプランジャ（１４）の外周面に開口する横孔（１４４）とを備えることを特徴とする。

このようにすれば、ポンプ室（１５）の高圧流体が横孔（１４４）から噴出される際の反作用により、シリンダ（１３）に対してプランジャ（１４）をセンタリングさせることができる。そして、従来のポンプでは、エッジがプランジャ（１４）の外周面の全周にわたって形成されるのに対し、本発明のポンプでは、エッジ（横孔の開口部）はプランジャ（１４）の外周面の一部にしか形成されないため、プランジャ（１４）とシリンダ（１３）との間にクリアランスが確保されない状態が発生した場合でも、シリンダ（１３）の内周面にエッジが当たり難く、焼き付きが発生し難い。

この場合、横孔（１４４）を複数とし、横孔（１４４）におけるプランジャ（１４）の外周面側の開口部を、プランジャ（１４）の周方向に沿って均等な間隔で配置すれば、プランジャ（１４）とシリンダ（１３）との間に全周にわたって均一なクリアランスが確保され易い。

また、縦孔（１４３）をプランジャ（１４）の径方向中心部に配置し、複数の横孔（１４４）をプランジャ（１４）の中心軸に対して対称に配置すれば、プランジャ（１４）とシリンダ（１３）との間に全周にわたって均一なクリアランスが確保され易い。

また、プランジャ（１４）におけるシリンダ（１３）と摺動する部位に横孔（１４４）を開口させることができる。

このようにすれば、プランジャ（１４）とシリンダ（１３）とが摺動する部位の圧力は低圧であるため、ポンプ室（１５）の高圧流体が横孔（１４４）から摺動部に噴出され易く、シリンダ（１３）に対してプランジャ（１４）を確実にセンタリングさせることができる。

また、プランジャ（１４）が大径部（１４１）と小径部（１４２）とを備える場合、大径部（１４１）の外周面に横孔（１４４）を開口させることができる。

このようにすれば、ポンプ室（１５）の高圧流体がシリンダ（１３）とプランジャ大径部（１４１）との摺動部に噴出され、シリンダ（１３）に対してプランジャ（１４）を確実にセンタリングさせることができる。

なお、特許請求の範囲およびこの欄で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

本発明の一実施形態について説明する。本実施形態に係るポンプは、圧縮着火式内燃機関に燃料を噴射するための燃料噴射装置において、高圧の燃料を蓄えるコモンレールに高圧の燃料を供給するサプライポンプとして用いられる。

図１は本実施形態に係るポンプの構成を示すもので、ポンプハウジング１０には、その下端側に位置するカム室１０ａと、このカム室１０ａからポンプハウジング１０の上方に向かって延びる円柱状の摺動子挿入孔１０ｂと、この摺動子挿入孔１０ｂからポンプハウジング１０の上端面まで延びる円柱状のシリンダ挿入孔１０ｃとが形成されている。

カム室１０ａには、図示しない圧縮着火式内燃機関にて駆動されるカム軸１１が配置され、このカム軸１１はポンプハウジング１０に回転自在に支持されている。また、カム軸１１にはカム１２が形成されている。

シリンダ挿入孔１０ｃには、シリンダ挿入孔１０ｃを塞ぐようにしてシリンダ１３が取り付けられている。このシリンダ１３には、円柱状のプランジャ挿入穴１３ａが形成されており、このプランジャ挿入穴１３ａに、円柱状のプランジャ１４が往復動自在に挿入されている。そして、このプランジャ１４の上端面とシリンダ１３の内周面とによりポンプ室１５が形成されている。

プランジャ１４の下端にシート１４ａが連結されており、このシート１４ａはスプリング１６によって摺動子１７に押し付けられている。この摺動子１７は、円筒状に形成されており、摺動子挿入孔１０ｂに往復動自在に挿入されている。また、摺動子１７にはカムローラ１８が回転自在に取り付けられており、このカムローラ１８はカム１２に当接している。そして、カム軸１１の回転によりカム１２が回転すると、シート１４ａ、摺動子１７およびカムローラ１８とともに、プランジャ１４が往復駆動されるようになっている。

シリンダ１３とポンプハウジング１０との間には、燃料溜り１９が形成されている。この燃料溜り１９には、図示しないフィードポンプから吐出される低圧の燃料が、図示しない低圧燃料配管を介して供給されるようになっている。また、燃料溜り１９は、シリンダ１３に形成された吸入通路１３ｂ、および電磁弁３０内の吸入通路３１ａを介して、ポンプ室１５に連通されている。

シリンダ１３の側面には、ポンプ室１５に常時連通する吐出通路１３ｃが形成されている。そして、ポンプ室１５は、この吐出通路１３ｃ、吐出弁２０、および図示しない高圧燃料配管を介して図示しないコモンレールに接続されている。

吐出弁２０は、吐出通路１３ｃの下流側においてシリンダ１３に取り付けられている。この吐出弁２０は、吐出通路１３ｃを開閉する弁体２０ａと、この弁体２０ａを閉弁向きに付勢するスプリング２０ｂとを備えている。そして、ポンプ室１５で加圧された燃料は、スプリング２０ｂの付勢力に抗して弁体２０ａを開弁向きに移動させ、コモンレールに圧送されるようになっている。

電磁弁３０は、プランジャ１４の上端面に対向した位置において、ポンプ室１５を閉塞するようにしてシリンダ１３に螺合固定されている。電磁弁３０のボディ３１には、一端がポンプ室１５に連通し他端が吸入通路１３ｂに連通する吸入通路３１ａと、この吸入通路３１ａ中に配置されたシート部（図示せず）とが形成されている。

また、この電磁弁３０は、通電時に吸引力を発生するソレノイド３２、ソレノイド３２により吸引されるアーマチャ３３、このアーマチャ３３を反吸引側に向かって付勢するスプリング３４、アーマチャ３３と一体に移動してシート部に接離することにより吸入通路３１ａを開閉する弁体３５、この弁体３５の開弁時の位置を規制するストッパ３６とを有している。ストッパ３６は、電磁弁３０とシリンダ１３に挟持されており、吸入通路３１ａとポンプ室１５とを連通させる連通孔（図示せず）が多数形成されている。

次に、本実施形態になるポンプの要部の構成について詳述する。図２は図１のポンプにおけるプランジャ１４の頂部近傍を示す断面図、図３は図２のＡ−Ａ線に沿う断面図である。

図２、図３に示すように、プランジャ１４は、その軸方向中間部にシリンダ１３と摺動するプランジャ大径部１４１を備えている。また、プランジャ１４は、ポンプ室１５側の端部に、プランジャ大径部１４１よりも小径のプランジャ小径部１４２を備えている。このプランジャ大径部１４１とプランジャ小径部１４２は同軸である。

プランジャ１４には、その径方向中心部に縦孔１４３が形成されている。この縦孔１４３は、プランジャ小径部１４２の端部からプランジャ大径部１４１にかかる位置までプランジャ１４の軸方向に沿って延びる止まり穴である。

プランジャ１４には、一端が縦孔１４３に連通すると共に他端がプランジャ１４の外周面に開口する横孔１４４が複数個（本例では８個）形成されている。これらの横孔１４４は、プランジャ１４の径方向に延びると共に、プランジャ１４の中心軸に対して対称に配置されている。換言すると、横孔１４４におけるプランジャ外周面側の開口部が、プランジャ１４の周方向に沿って均等な間隔で配置されている。また、横孔１４４は、プランジャ大径部１４１の外周面に開口している。換言すると、横孔１４４は、プランジャ１４におけるシリンダ１３と摺動する部位に開口している。

上記構成になるポンプの作動を説明する。まず、電磁弁３０のソレノイド３２に通電されていないときには、弁体３５はスプリング３４の付勢力により開弁位置に移動されている。すなわち、弁体３５がボディ３１のシート部から離れており、吸入通路３１ａが開かれている。

そして、吸入通路３１ａが開かれている状態でプランジャ１４が下降するときには、フィードポンプから吐出される低圧の燃料が、燃料溜り１９、吸入通路１３ｂ、および吸入通路３１ａを介して、ポンプ室１５に供給される。

次いで、プランジャ１４が上昇し始めると、プランジャ１４はポンプ室１５内の燃料を加圧しようとする。しかし、プランジャ１４の上昇開始初期においては、電磁弁３０に通電されておらず、吸入通路３１ａが開かれているため、ポンプ室１５内の燃料は、吸入通路３１ａおよび吸入通路１３ｂを介して燃料溜り１９側に溢流し、加圧されない。

このポンプ室１５内の燃料の溢流中に電磁弁３０に通電されると、アーマチャ３３および弁体３５がスプリング３４に抗して吸引され、弁体３５がボディ３１のシート部に着座して吸入通路３１ａが閉塞される。これにより、燃料溜り１９側への燃料の溢流が停止されて、プランジャ１４によるポンプ室１５内の燃料の加圧が開始される。そして、ポンプ室１５内の燃料圧力により吐出弁２０が開弁され、燃料がコモンレールに圧送される。

ここで、ポンプ室１５内の燃料の加圧が開始されると、プランジャ１４とシリンダ１３とが摺動する部位はポンプ室１５内の圧力よりも低圧であるため、ポンプ室１５の高圧燃料が縦孔１４３および横孔１４４を介してプランジャ１４とシリンダ１３とが摺動する部位に噴出される。そして、高圧燃料が横孔１４４から噴出される際の反作用により、シリンダ１３に対してプランジャ１４がセンタリングされ、プランジャ１４とシリンダ１３との間にクリアランスが確保されて、プランジャ１４とシリンダ１３の焼き付きが防止される。

また、横孔１４４は、プランジャ１４の中心軸に対して対称に配置されているため、換言すると、横孔１４４におけるプランジャ外周面側の開口部が、プランジャ１４の周方向に沿って均等な間隔で配置されているため、高圧燃料が横孔１４４から噴出される際の反作用により、プランジャ１４とシリンダ１３との間に全周にわたって均一なクリアランスが確保され易い。

さらに、エッジ（横孔１４４の開口部）はプランジャ１４の外周面の一部にしか形成されないため、プランジャ１４とシリンダ１３との間にクリアランスが確保されない状態が発生した場合でも、シリンダ１３の内周面にエッジが当たり難く、焼き付きが発生し難い。

（他の実施形態）
上記実施形態では、本発明を内燃機関用燃料噴射装置のサプライポンプに適用したが、本発明は、流体を吸入・吐出するポンプに広く適用することができる。

また、上記実施形態では、横孔１４４をプランジャ大径部１４１の外周面に開口させたが、横孔１４４をプランジャ小径部１４２の外周面に開口させてもよい。

さらに、上記実施形態では、プランジャ大径部１４１およびプランジャ小径部１４２を備えるプランジャ１４を用いたが、プランジャ小径部１４２を備えていないプランジャ１４を用いるポンプにも本発明を適用することができる。

本発明の一実施形態に係るポンプの構成を示す断面図である。 図１のポンプにおけるプランジャ１４の頂部近傍を示す断面図である。 図２のＡ−Ａ線に沿う断面図である。

符号の説明

１３…シリンダ、１４…プランジャ、１５…ポンプ室、１４３…縦孔、１４４…横孔。

Claims (5)

1. シリンダ（１３）の内周面とプランジャ（１４）の一端面とによってポンプ室（１５）が形成され、前記シリンダ（１３）内で前記プランジャ（１４）が往復動して前記ポンプ室（１５）内の流体が加圧されるポンプにおいて、
   前記プランジャ（１４）は、前記プランジャ（１４）の一端面から前記プランジャ（１４）の軸方向に延びる縦孔（１４３）と、一端が前記縦孔（１４３）に連通すると共に他端が前記プランジャ（１４）の外周面に開口する横孔（１４４）とを備えることを特徴とするポンプ。
2. 前記横孔（１４４）は、複数であり、前記横孔（１４４）における前記プランジャ（１４）の外周面側の開口部が、前記プランジャ（１４）の周方向に沿って均等な間隔で配置されていることを特徴とする請求項１に記載のポンプ。
3. 前記縦孔（１４３）は、前記プランジャ（１４）の径方向中心部に配置され、
   前記横孔（１４４）は、複数であり、前記プランジャ（１４）の中心軸に対して対称に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のポンプ。
4. 前記横孔（１４４）は、前記プランジャ（１４）における前記シリンダ（１３）と摺動する部位に開口していることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載のポンプ。
5. 前記プランジャ（１４）は、前記シリンダ（１３）と摺動するプランジャ大径部（１４１）と、前記プランジャ（１４）の一端面側に位置すると共に前記プランジャ大径部（１４１）よりも小径のプランジャ小径部（１４２）とを備え、
   前記横孔（１４４）は、前記プランジャ大径部（１４１）の外周面に開口していることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載のポンプ。

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