JP2011043087A - カム駆動式燃料ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】ダイヤフラムを備えたカム駆動式燃料ポンプについて、ダイヤフラムのロッド取付部における変形を最小限に抑えて、ポンプ効率の低下や作動不良の発生を軽減できるようにする。
【解決手段】ダイヤフラム５Ａがリテーナ４１，４２で挟まれた中央部をロッド４Ａ先端側の挿通軸４７で挿通されてカシメ固定され、カム２の回転力でロッド４Ａが往復摺動することでダイヤフラム５Ａが往復変位しながら燃料を圧送するカム駆動式燃料ポンプ１Ａにおいて、ロッド４Ａのダイヤフラム取付構造が、大径部４７ａの先に小径部４７ｂを有して途中に段差部４７ｃが形成された挿通軸４７に、リテーナ４１及びダイヤフラム５Ａが段差部４７ｃを通過可能な挿通孔を有して大径部４７ａまで挿通され、リテーナ４２が大径部４７ａよりも小径の挿通孔を有して小径部４７ｂに挿通され段差部４７ｃに当接・係止した状態で先端側を潰して固定した。
【選択図】図１

Description

本発明は、カム駆動式燃料ポンプに関し、殊に、カムの回転力で波動的に押圧されたリフタのピストン運動により、ロッドを介しダイヤフラムを往復変位させて燃料を圧送するカム駆動式燃料ポンプに関する。

汎用エンジン等、比較的簡易な構成を有したエンジンにおいては、燃料タンクから気化器や燃料噴射用高圧ポンプに燃料を圧送するための手段としてカム駆動式燃料ポンプが用いられるのが一般的である。このカム駆動式燃料ポンプは、例えば特開平１１−２３００４７号公報に記載され図６に示すもののように、図示しないエンジンのクランク軸末端側に設けられたカム２の外周面が、円柱状のリフタ３の底面に当接してクランク軸の回転運動を縦向きのピストン運動に変換する。

そして、縦方向に往復摺動するリフタ３がこれに連結されたロッド４Ｇを介してダイヤフラム５Ｇを往復変位させ、その往復変位動作に伴う圧力変動により燃料を入口弁１０ａ経由で燃料加圧室６内に導入し、導入した燃料を出口弁１０ｂ経由でエンジンに方向に圧送する構成である。

このような駆動方式の燃料ポンプ１Ｃでは、リフタ３の往復摺動をダイヤフラム５Ｇに伝達するロッド４Ｇ先端側は、図７の部分拡大図に示すようにロッド４Ｇの先端側から同一中心軸で延設された円柱状の挿通軸４９に、ガスケット４３、リテーナ４１、ダイヤフラム５Ｇ、リテーナ４２の順に挿通されて、露出した先端側を潰したカシメ部４９ｄでダイヤフラム５Ｇを固定してなる取付け構造となっている。

しかしながら、斯かる構成のロッド４Ｇ先端側の挿通軸４９では、カシメ部４９ｄによる荷重の不均一さでＡ寸法のバラツキが生じることになり、ゴム製のダイヤフラム５Ｇ中心部における潰し率にバラツキが生じることが知られている。そのため、ロッド４Ｇ先端のカシメ部４９ｄにより圧迫状態で固定されているダイヤフラム５Ｇの中心部は、リテーナ４２，４１の間からはみ出す圧力によりその部分のゴムの硬化を招くため、その弾力性及び耐久性を損なうことになる。

また、このリテーナ４２，４１で挟まれることにより、図８に示すようにダイヤフラム５Ｇが山形に変形することも知られており、このように変形することにより形状的な力を有してＢ方向から押す力に対する反力となる。したがって、これらが燃料ポンプ１Ｃのポンプ動作に対する抵抗となって、ポンプ効率の低下や作動不良を発生させる原因となっていた。

特開平１１−２３００４７号公報

本発明は、上記のような問題を解決しようとするものであり、ダイヤフラムを備えたカム駆動式燃料ポンプについて、ダイヤフラムのロッド取付部における変形を最小限に抑えて、ポンプ効率の低下や作動不良の発生を軽減できるようにすることを課題とする。

前記課題を解決するためになされた本発明は、燃料加圧室の一部を構成するダイヤフラムが、２枚のリテーナで挟まれた中央部をロッド先端側の挿通軸で挿通されてロッドにカシメ固定され、カムの回転力でロッドが往復摺動することによりダイヤフラムが往復変位しながら燃料を燃料加圧室に導入して圧送するカム駆動式燃料ポンプにおいて、そのロッドのダイヤフラム取付構造が、大径部の先に小径部を有して途中に段差部が形成された挿通軸に、カム側のリテーナ及びダイヤフラムが段差部を通過可能な挿通孔を有して大径部まで挿通され、燃料加圧室側のリテーナが大径部よりも小径の挿通孔を有して小径部に挿通され段差部に当接・係止した状態で先端側を潰して固定されるものとした。

このように、カシメによる押圧力が直接加わる燃料加圧室側のリテーナがロッド先端側の挿通軸の段差部で係止されて停止するメタルタッチのカシメ固定としたことにより、その段差部をダイヤフラムの潰し率を適度なレベルにする位置に設定するだけで、ダイヤフラムの過剰な変形を容易に回避することができる。

また、この場合、その挿通軸の段差部は、ダイヤフラム内外の気密性を維持可能な必要最小限のダイヤフラムの潰し代となる位置に設定されたものとすれば、ダイヤフラム中央部における変形量の軽減と気密性の確保とのバランスに優れたものとなる。

さらに、上述したカム駆動式燃料ポンプにおいて、その挿通軸の大径部は、それよりも小径の軸の基端側に筒状部材を挿通配置して形成されてなるものとすれば、挿通配置する筒状部材の長さに応じて段差部の位置を容易に設定することができる。

さらにまた、上述したカム駆動式燃料ポンプにおいて、そのダイヤフラム中央部のリテーナとの接触面には、挿通孔を囲んで環状に突出したビードが設けられていることを特徴としたものとすれば、ダイヤフラム中央部のシール機能をビード部分に集中することができ、ダイヤフラムの潰し代を縮小することもできる。

カシメ固定による押圧力が直接加わる燃料加圧室側のリテーナが、挿通軸の段差部で停止するようにした本発明によると、ダイヤフラムのロッド取付部における変形を最小限に抑えて、ポンプ効率の低下や作動不良の発生を軽減することができる。

本発明における実施の形態のカム駆動式燃料ポンプの縦断面図である。 図１においてダイヤフラムを先端側に固定したロッドの部分縦断面図である。 図２のロッドの応用例を示す部分縦断面図である。 （Ａ）は図２のロッドに固定するダイヤフラムの応用例を示す拡大した部分縦断面図であり、（Ｂ）はそのロッドへの取付け状態を示す拡大した部分縦断面図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は図４のダイヤフラムの応用例を示す拡大した部分縦断面図である。 従来のカム駆動式燃料ポンプを示す縦断面図である。 図６におけるダイヤフラムを先端側に固定したロッドの部分縦断面図である。 図６における先端側に固定したダイヤフラムが変形した状態を示すロッドの部分縦断面図である。

以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための形態を説明する。

図１は本実施の形態の燃料ポンプ１Ａの縦断面図を示しており、図２はそのダイヤフラム５Ａを先端側に固定してなるロッド４Ａの拡大した部分縦断面図を示している。図１を参照して、燃料ポンプ１Ａは、汎用エンジン等の比較的簡易な構成のエンジンにおける燃料供給システムに配設されることを想定したものであり、図示しないエンジンのクランク軸末端側に設けたカム２の回転運動により駆動する、一般にカム駆動式燃料ポンプと呼ばれるものである。

この燃料ポンプ１Ａでは、本体底部側にその下部を突出させながら図中上下に摺動可能に設けられた円柱状のリフタ３が、その底面にカム２の外周面が当接する状態で配置されて、カム２の回転により上下にピストン運動を行って駆動するようになっている。

このように、リフタ３Ａが上下にピストン運動を行うことにより、これに連結されたロッド４Ａを介してダイヤフラム５Ａを往復変位させ、この往復変位動作によりダイヤフラム５Ａで区画されて入口弁１０ａと出口弁１０ｂとの間に形成された圧力室６内に、燃料タンク側から燃料を導入するとともに、導入した燃料を加圧してエンジン側に向かって圧送するようになっている。尚、以上の構成は図６に示した従来の燃料ポンプ１Ｃとも共通しており、周知の技術である。

そして、本実施の形態の燃料ポンプ１Ａにおいては、図２に示すようにロッド４Ａ先端側におけるダイヤフラム４Ａの取付構造が、基端側の大径部４７ａの先に小径部４７ｂを有して途中に段差部４７ｃを形成した挿通軸４７に、段差部４７ｃを各々通過可能な挿通孔を有したガスケット４２、カム側（Ｏｉｌ側）のリテーナ、ゴム製のダイヤフラム５Ａが大径部４７ａの基端側まで挿通され、且つ、燃料加圧室６側（ｆｕｅｌ側）のリテーナ４２が大径部４７ａよりも小径の挿通孔を有して段差部４７ｃに当接して停止するまで挿通された状態とし、挿通軸４７先端側を潰したカシメ部４７ｄにより固定されている。

即ち、図６の従来例の燃料ポンプ１Ｇにおいては、図７に示したようにロッド４Ｇ先端側の挿通軸４９には段差がないことから、カシメ部４９ｄによる圧迫力がそのままダイヤフラム５Ｇ中央部に加わるため、Ａ寸法にバラツキが発生しやすく過剰な潰し代よる変形でダイヤフラム５Ｇ中央部付近のゴムが硬化したり変形したりして、ポンプ効率の低下や作動不良の原因となっていた。

これに対し、本実施の形態では、図２に示すように燃料加圧室側のリテーナ４２が挿通軸４７の段差部４７ｃに当接して係止することによりその位置で停止する、メタルタッチのカシメ固定とされており、段差部４７ｃがダイヤフラム５Ａ内外の気密性を維持可能とする必要最小限のダイヤフラム５Ａ中央部の潰し代となる位置に設定されている。

そのため、リテーナ４２，４３の間からはみ出るダイヤフラム５Ａのゴムを最小限に抑えてその硬化を最低限に抑えることができ、また、図８に示した従来例のダイヤフラム５Ｇで発生した山形の変形を少なくすることができ、Ｂ方向から押す力に対する反力も小さく抑えることも可能となり、ポンプ効率の低下や作動不良の発生を大きく軽減することを可能としている。

図３は、図２に示したロッド４Ａの応用例としてのロッド４Ｂを示している。このロッド４Ｂは、ロッド４Ａの挿通軸４７の大径部４７ａの代わりに、これと同じ外径を持つ筒状部材４５をこれよりも小径で均一の太さからなる軸の基端側に挿通配置して、途中に段差部４８ｃを形成してなる挿通軸４８を有しており、その先端のカシメ部４８ｄによりダイヤフラム５Ａが固定されている。

これにより、例えば従来のロッド４Ｇに筒状部材４５を追加するだけで図２のロッド４Ａと同様の機能を発揮させることができ、既存品を利用することにより低コストで作成できるものとなる。また、その筒状部材４５の長さによりC寸法が規定されるため、ダイヤフラム５Ａの潰し代の設定が容易なものとなる。

図４、図５は、図２に示したロッド４Ａに取付けるダイヤフラム５Ａの応用例としてのダイヤフラム５Ｂ，５Ｃの縦断面図を示しており、図４（Ａ）はリテーナ４１との接触面に中央部の挿通孔５０に沿って環状に突出したビード５１が設けられている。

即ち、このダイヤフラム５Ｂは、図４（Ｂ）に示すロッド４Ａへの取付け状態において、主としてそのビード５１が潰れてダイヤフラム５Ａのシール機能がこの部分に集中したものとなり、図１の燃料ポンプ１Ａにおけるダイヤフラム５Ａの場合よりも潰し代を縮小しながら、ガスケット４３を用いることなくこれと同様の気密性を発揮できるようになっている。また、ダイヤフラム５Ｂはダイヤフラム５Ａの場合と比べて変形や硬化がさらに少ないものとなって、ポンプ効率の低下や作動不良の発生を一層軽減できるものとなる。

一方、図５（Ａ）は、リテーナ４１との接触面に中央部の挿通孔５０の周囲でこれを囲むように環状に突出した二重のビード５２，５３が設けられたダイヤフラム５Ｃを示しており、図５（Ｂ）はそのロッド４Ａへの取付け状態を示すものである。この場合も、前述のダイヤフラム４Ｂと同様の機能を発揮することができるが、二重のビード５２，５３により中央部の潰し代をさらに小さく抑えることができる。

以上、述べたように、ダイヤフラムを備えたカム駆動式燃料ポンプについて、本発明により、ダイヤフラムのロッド取付部における変形を最小限に抑えてポンプ効率の低下や作動不良の発生を軽減することができる。

１Ａ 燃料ポンプ、２ カム、３ カムフォロアー、４Ａ ロッド、５Ａ，５Ｂ，５Ｃ ダイヤフラム、６ 燃料加圧室、４１，４２ リテーナ、４５ 筒状部材、４７，４８ 挿通軸、４７ａ 大径部、４７ｂ 小径部、４７ｃ，４８ｃ 段差部、４７ｄ，４８ｄ カシメ部

Claims (4)

1. 燃料加圧室の一部を構成するダイヤフラムが、２枚のリテーナで挟まれた中央部をロッド先端側の挿通軸で挿通されて前記ロッドにカシメ固定され、カムの回転力で前記ロッドが往復摺動することにより前記ダイヤフラムが往復変位しながら燃料を燃料加圧室に導入して圧送するカム駆動式燃料ポンプにおいて、前記ロッドのダイヤフラム取付構造が、大径部の先に小径部を有して途中に段差部が形成された前記挿通軸に、前記カム側の前記リテーナ及び前記ダイヤフラムが前記段差部を通過可能な挿通孔を有して前記大径部まで挿通され、前記燃料加圧室側の前記リテーナが前記大径部よりも小径の挿通孔を有して前記小径部に挿通され前記段差部に当接・係止した状態で先端側を潰して固定されてなる、ことを特徴とする燃料ポンプ。
2. 前記段差部は、前記ダイヤフラム内外の気密性を維持可能な必要最小限の前記ダイヤフラムの潰し代となる位置に設定されている、ことを特徴とする請求項１に記載した燃料ポンプ。
3. 前記挿通軸の大径部は、該大径部よりも小径の軸の基端側に筒状部材を挿通配置して形成されてなる、ことを特徴とする請求項１または２に記載した燃料ポンプ。
4. 前記ダイヤフラム中央部の前記リテーナとの接触面には、前記挿通孔を囲んで環状に突出したビードが設けられている、ことを特徴とする請求項１，２または３に記載した燃料ポンプ。
   

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