JP2011094529A - 燃料供給ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】燃料供給ポンプ１において、加圧室４からリークした燃料のシール構造をシリンダ２に設けることなく、リークした燃料がカム室２０に向かうのを阻止する。
【解決手段】タペット８とハウジング７との摺接範囲に、加圧室４からリークする燃料をカム室２０に対して封止するシール構造を設ける。これにより、加圧室４からリークした燃料は、シリンダ２とプランジャ３との摺動隙間を介してリーク室２９に漏れ込む。そして、リーク室２９に漏れ込んだ燃料は、タペット８とハウジング７との摺接範囲に設けられたシール構造により、カム室２０に漏れ込むのを阻止される。このため、燃料供給ポンプ１において、加圧室４からリークした燃料のシール構造をシリンダ２に設けることなく、リークした燃料がカム室２０に漏れ込むのを阻止することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、エンジンに燃料を供給する燃料供給ポンプに関する。

従来から、燃料供給ポンプは、シリンダ内にプランジャを摺動自在に支持して、プランジャの一端に燃料の加圧室を形成するとともにプランジャの他端側にカムを有し、プランジャの移動に応じて加圧室を膨張したり圧縮したりすることで、加圧室に燃料を吸入するとともに加圧し、加圧した燃料を加圧室から吐出する。ここで、加圧室を圧縮する方向にプランジャを駆動する駆動力は、カムの回転により与えられ、カムは、エンジンに駆動されて回転する。

ところで、この燃料供給ポンプでは、シリンダとプランジャとの摺動隙間を介して加圧室から燃料がリークする。そして、加圧室からリークした燃料が、カムの配される領域（つまり、潤滑油により潤滑される領域）に入り込むのを阻止するために、シール構造を設ける必要がある。

このため、例えば、特許文献１の燃料供給ポンプでは、プランジャと摺接する各種のシール部材をシリンダに配するとともに、シリンダに燃料の回収路を設けている。これにより、リークした燃料は、カムの方に向かうのを阻止されるとともに、回収路に導かれて所定のタンクに回収される。

しかし、特許文献１の燃料供給ポンプによれば、シール部材を配する空間や、リークした燃料の回収路を高硬度なシリンダに設けなければならない場合がある。例えば、蓄圧式燃料噴射装置のように１００ＭＰａを超えるような高圧で燃料を吐出する場合、シリンダは高硬度な素材により設けられている。そして、高硬度なシリンダに、シール部材を配する空間やリークした燃料の回収路を設ける作業は極めて煩雑である。

特開２００３−２０６８２５号公報

本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、燃料供給ポンプにおいて、加圧室からリークした燃料に対するシール構造をシリンダに設けることなく、リークした燃料がカムの方に向かうのを阻止することにある。

〔請求項１の手段〕
請求項１に記載の燃料供給ポンプは、シリンダ内にプランジャを摺動自在に支持して燃料の加圧室を形成する高圧ポンプと、プランジャをシリンダ内で摺動させる駆動力を与えるカムと、プランジャとカムとの間に介在して、カムからプランジャに駆動力を伝達するとともに、所定のハウジング内に摺動自在に支持されるタペットとを備え、カムの回転に応じて加圧室を圧縮または膨張することで、加圧室から燃料を吐出したり、加圧室に燃料を吸入したりする。そして、タペットとハウジングとの摺接範囲には、プランジャとシリンダとの摺動により加圧室からリークする燃料をカム側に対して封止するシール構造が設けられている。

これにより、加圧室からリークした燃料は、シリンダとプランジャとの摺動隙間を介して、シリンダ、プランジャ、ハウジングおよびタペット等により区画される空間に漏れ込む。そして、上記の空間に漏れ込んだ燃料は、タペットとハウジングとの摺接範囲に設けられたシール構造により、カム側に漏れ込むのを阻止される。このため、燃料供給ポンプにおいて、加圧室からリークした燃料に対するシール構造をシリンダに設けることなく、リークした燃料がカムの方に向かうのを阻止することができる。

なお、ハウジングやタペットの素材には、１００ＭＰａを超えるような高圧で燃料を吐出する場合でも、シリンダやプランジャほどの高硬度なものを必要としない。このため、シール部材を配する空間やリークした燃料の回収路をハウジングやタペットに設ける作業は、シリンダやプランジャに設ける場合に比べて容易である。

〔請求項２の手段〕
請求項２に記載の燃料供給ポンプによれば、シール構造は、シール部材をハウジングに配してタペットの外周に摺接させることで形成されている。
シール構造を形成するための余裕は、タペットよりもハウジングの方が大きい。そこで、シール部材を余裕の大きいハウジングに配してタペットの外周に摺接させ、シール構造を形成している。これにより、余裕の大きい方にシール構造を形成する空間や部材等を配することができる。

〔請求項３の手段〕
請求項３に記載の燃料供給ポンプは、高圧ポンプ、カムおよびタペットをそれぞれ複数備え、加圧室からリークした燃料の漏出空間が、シリンダ、プランジャ、ハウジングおよびタペットにより区画されて各々の高圧ポンプごとに形成されている。そして、各々の漏出空間は互いに連通している。

タペットとハウジングとの摺接範囲にシール構造を設ける場合、シリンダとプランジャとの摺動隙間にはシール構造が形成されず、加圧室からリークした燃料は上記の漏出空間に漏れ込んで溜まる。このため、漏出空間の燃料がプランジャやタペットの移動に対する抵抗になる虞がある。
そこで、各々の漏出空間を互いに連通させて、漏出空間同士でリークした燃料を自在に移動できるようにすることで、リークした燃料がプランジャやタペットの移動に対する抵抗になる虞を解消することができる。

〔請求項４の手段〕
請求項４に記載の燃料供給ポンプによれば、各々の漏出空間には、加圧室に向かう燃料の一部が供給される。
蓄圧式燃料噴射装置のように１００ＭＰａを超えるような高圧で燃料を吐出する場合、漏出空間に漏れ込んだ燃料の温度は１００℃を超える高温になってしまう。このため、シール部材が高温の燃料に曝されることで早期に劣化してしまい機能を果たさなくなる虞がある。

そこで、加圧室に向かう燃料の一部、つまり、低温の燃料を漏出空間に導入して、漏出空間における燃料の温度を下げる。この結果、シール部材は高温の燃料に曝されなくなるので、シール部材が早期に劣化して機能を果たさなくなる虞を解消できる。

（ａ）は燃料供給ポンプの全体構成図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である（実施例）。

実施形態の燃料供給ポンプは、シリンダ内にプランジャを摺動自在に支持して燃料の加圧室を形成する高圧ポンプと、プランジャをシリンダ内で摺動させる駆動力を与えるカムと、プランジャとカムとの間に介在して、カムからプランジャに駆動力を伝達するとともに、所定のハウジング内に摺動自在に支持されるタペットとを備え、カムの回転に応じて加圧室を圧縮または膨張することで、加圧室から燃料を吐出したり、加圧室に燃料を吸入したりする。そして、タペットとハウジングとの摺接範囲には、プランジャとシリンダとの摺動により加圧室からリークする燃料をカム側に対して封止するシール構造が設けられている。

また、シール構造は、シール部材をハウジングに配してタペットの外周に摺接させることで形成されている。
また、燃料供給ポンプは、高圧ポンプ、カムおよびタペットをそれぞれ複数備え、加圧室からリークした燃料の漏出空間が、シリンダ、プランジャ、ハウジングおよびタペットにより区画されて各々の高圧ポンプごとに形成されている。そして、各々の漏出空間は互いに連通している。
さらに、各々の漏出空間には、加圧室に向かう燃料の一部が供給される。

〔実施例の構成〕
実施例の燃料供給ポンプ１の構成を、図面に基づいて説明する。
燃料供給ポンプ１は、車両のエンジン（図示せず）に噴射供給すべき燃料を加圧して吐出するものであり、例えば、燃料供給ポンプ１から吐出された燃料を蓄えるコモンレール（図示せず）、エンジンの各気筒内に配されコモンレールから燃料の分配を受けて燃料を噴射する燃料噴射弁（図示せず）、燃料供給ポンプ１や燃料噴射弁の動作を制御する電子制御装置（図示せず：以下、ＥＣＵと呼ぶ。）等とともに、蓄圧式の燃料噴射装置を構成する。

燃料供給ポンプ１は、シリンダ２内にプランジャ３を摺動自在に支持して燃料の加圧室４を形成する高圧ポンプ５と、プランジャ３をシリンダ２内で摺動させる駆動力を与えるカム６と、プランジャ３とカム６との間に介在して、カム６からプランジャ３に駆動力を伝達するとともに、所定のハウジング７内に摺動自在に支持されるタペット８とを備える。

また、燃料供給ポンプ１は、シリンダ２とタペット８とにより同軸的に支持され、プランジャ３およびタペット８をカム６による駆動方向とは逆の方向に付勢するスプリング１１と、燃料タンク（図示せず）から燃料を吸引して加圧室４に送り込む低圧ポンプ１２と、加圧室４と低圧ポンプ１２との間に配され、加圧室４に吸入される燃料を調量する吸入調量弁（以下、ＳＣＶと呼ぶ。）１３とを備える。

高圧ポンプ５は、プランジャ３の軸方向上端に加圧室４を形成し、加圧室４の吐出側（下流側）には逆止弁１５が設けられ、加圧室４の吸入側（上流側）にも逆止弁（図示せず）が設けられている。また、プランジャ３の下端は、ロアシート１６を介してスプリング１１により下方に付勢されてタペット８に常時当接している。そして、プランジャ３が自身の軸方向に上下に往復動することで、加圧室４の容積が縮小したり、拡大したりする。

そして、カム６から伝達された駆動力により、プランジャ３が上方に移動して加圧室４の容積が縮小するとともに加圧室４の燃料が圧縮されると、加圧室４の燃料は、逆止弁１５の開弁圧以上に増圧されて逆止弁１５を開弁させ、増圧された燃料がコモンレールに向かって吐出される。また、スプリング１１の付勢力により、プランジャ３が下方に移動して加圧室４の容積が拡大するとともに加圧室４の燃料が膨張され減圧されると、逆止弁１５が閉弁し、ＳＣＶ１３で調量された燃料が加圧室４に吸入される。

なお、高圧ポンプ５は、プランジャ３がスプリング１１およびタペット８と同軸的に配されるように、所定のハウジング７に装着されている。

カム６は、エンジンにより回転駆動されるカム軸１８に設けられ、例えば、カム軸１８の１回転あたりプランジャ３が２度上下に往復動するように、カム軸１８の軸方向に関して同一位置に、径方向に対向して２個設けられている。そして、カム６の外周面がタペット８のローラ１９に当接することで、プランジャ３を上方に駆動するための駆動力がカム６からタペット８に伝達される。

ここで、カム軸１８は、カム６がハウジング７内に設けられたカム室２０に収容されるように、自身の軸方向一端側がベアリングカバー２１に軸支され、軸方向他端側がハウジング７に軸支されている。すなわち、カム軸１８およびベアリングカバー２１は、カム軸１８の軸方向一端側がベアリングカバー２１に軸支された状態で、カム６をカム室２０に収容してカム室２０を封鎖するように、ハウジング７に装着されている。

なお、カム軸１８は、軸方向一端側、他端側のそれぞれにおいて、ブッシュ２３、２４を介してベアリングカバー２１、ハウジング７に軸支されている。また、カム室２０には潤滑油が供給され、カム６とローラ１９との当接、タペット８の摺動、およびカム軸１８の軸支等が潤滑される。そして、ブッシュ２３の軸方向一端側、ブッシュ２４の軸方向他端側には、それぞれ、潤滑油がカム室２０からリークするのを阻止するためのシール部材２５、２６が配されている。

タペット８は、上方で、スプリング１１に付勢されたプランジャ３の当接を受けるとともに、ロアシート１６を介してスプリング１１の下端を支持する。また、タペット８は、下方にローラ１９を回転自在に支持しており、ローラ１９は、カム６の外周面に常時当接している。これにより、タペット８は、プランジャ３と一体になって、カム６から駆動力を伝達されて上方に移動するとともに、スプリング１１により付勢されて下方に移動する。

また、タペット８は、ハウジング７内に摺動自在に支持されて、ハウジング７、シリンダ２およびプランジャ３とともに、シリンダ２とプランジャ３との摺動隙間を介して加圧室４からリークする燃料が漏れ込むリーク室２９を形成する。つまり、リーク室２９には、シリンダ２とプランジャ３との摺動隙間が開口しており、加圧室４からリークする燃料が漏れ込む。また、タペット８は、ハウジング７内に摺動自在に支持されてリーク室２９とカム室２０とを上下に区画する。

なお、スプリング１１は、リーク室２９に収容されてシリンダ２により上端が支持され、ロアシート１６を介してタペット８により下端が支持される。
また、低圧ポンプ１２は、例えば、周知のトロコイドポンプであって、カム軸１８によりエンジンから駆動力を得て動作するものであり、カム軸１８の軸方向においてブッシュ２４およびシール部材２６よりも他端側でハウジング７に装着されている。
また、ＳＣＶ１３は、例えば、自身が有するソレノイドコイル（図示せず）への通電量をＥＣＵにより制御されて弁開度を可変することで、加圧室４への燃料の吸入量を操作するものである。

〔実施例の特徴〕
実施例の燃料供給ポンプ１の特徴を、図１を用いて説明する。
実施例の燃料供給ポンプ１によれば、タペット８とハウジング７との摺接範囲に、加圧室４からリークする燃料をカム室２０に対して封止するシール構造が設けられている。すなわち、シール構造は、シリンダ２とプランジャ３との摺接範囲ではなく、タペット８とハウジング７との摺接範囲に設けられているため、シリンダ２とプランジャ３との摺動隙間を介して加圧室４からリークした燃料はリーク室２９に溜まる。

シール構造は、例えば、ハウジング７に収容されたシール部材３１がタペット８の外周面に摺接することで形成されている。また、ハウジング７には、シール部材３１によりカム室２０に向かうのを阻止された燃料を回収するための回収路（図示せず）が形成されている。そして、回収路は燃料タンクに通じるように設けられており、回収路に導かれた燃料は燃料タンクに回収される。

ここで、シール部材３１は、断面Ｘ字状かつ環状の周知構造を有するものであり、所定のシール片がタペット８の外周面に摺接することで、リーク室２９からカム室２０への燃料の漏れ込みを阻止している。また、シール部材３１を収容するための収容空間３２は、タペット８との摺接面３３に環状に開口するように設けられている。また、回収路は、収容空間３２に接続している。

なお、シール部材３１は、タペット８の外周面に摺接することで、リーク室２９からカム室２０への燃料の漏れ込みを阻止するとともに、カム室２０からリーク室２９への潤滑油の漏れ込みをも阻止している。すなわち、リーク室２９には、タペット８とハウジング７との摺動隙間が開口するものの、カム室２０の潤滑油は、シール部材３１によりリーク室２９に向かう流れを遮断される。

また、燃料供給ポンプ１は、高圧ポンプ５およびタペット８をそれぞれ複数備え、さらに、カム軸１８の軸方向において異なる複数の位置にカム６を備える。そして、各々の位置におけるカム６は、それぞれが駆動すべき高圧ポンプ５のプランジャ３およびタペット８の位相が互いに異なるように設けられている。また、リーク室２９は、高圧ポンプ５ごとに形成され、各々のリーク室２９の容積は、それぞれのリーク室２９を形成するプランジャ３およびタペット８の位相に応じて、互いに異なるように変化する。そして、カム軸１８の軸方向に隣り合うリーク室２９同士は、連通路３５により互いに連通している。

さらに、各々のリーク室２９には、低圧ポンプ１２により吐出されて加圧室４に向かう燃料の一部が供給される。すなわち、各々のリーク室２９には、低圧ポンプ１２の吐出側に通じる供給流路３６、低圧ポンプ１２の吸入側に通じるリターン流路３７が開口しており、供給流路３６を通じてリーク室２９に供給された燃料は、リターン流路３７を通じて低圧ポンプ１２の吸入側に戻される。

なお、供給流路３６、リターン流路３７のリーク室２９における開口部は、プランジャ３およびタペット８が上死点にあるときでもタペット８により塞がれない位置に設けられている。また、リターン流路３７の開口部は、供給流路３６の開口部よりも下側に設けられて、燃料が低圧ポンプ１２とリーク室２９との間を循環しやすいようになっている。

〔実施例の効果〕
実施例の燃料供給ポンプ１によれば、タペット８とハウジング７との摺接範囲に、加圧室４からリークする燃料をカム室２０に対して封止するシール構造が設けられている。
これにより、加圧室４からリークした燃料は、シリンダ２とプランジャ３との摺動隙間を介してリーク室２９に漏れ込む。

そして、リーク室２９に漏れ込んだ燃料は、タペット８とハウジング７との摺接範囲に設けられたシール構造により、カム室２０に漏れ込むのを阻止される。このため、燃料供給ポンプ１において、加圧室４からリークした燃料に対するシール構造をシリンダ２に設けることなく、リークした燃料がカム室２０に漏れ込むのを阻止することができる。

なお、ハウジング７やタペット８の素材には、１００ＭＰａを超えるような高圧で燃料を吐出する場合でも、シリンダ２やプランジャ３ほどの高硬度なものを必要としない。このため、シール部材３１の収容空間３２やリークした燃料の回収路をハウジング７に設ける作業は、シリンダ２やプランジャ３に設ける場合に比べて容易である。

また、シール構造は、シール部材３１をハウジング７に設けた収容空間３２に配してタペット８の外周に摺接させることで形成されている。
シール構造を形成するための余裕は、タペット８よりもハウジング７の方が大きい。そこで、シール部材３１を余裕の大きいハウジング７に配してタペット８の外周に摺接させ、シール構造を形成している。これにより、余裕の大きい方にシール部材３１の収容空間３２等を設けたり、シール部材３１を配したりすることができる。

また、燃料供給ポンプ１は、高圧ポンプ５、カム６およびタペット８をそれぞれ複数備え、リーク室２９は高圧ポンプ５ごとに形成されている。そして、カム軸１８の軸方向に隣り合うリーク室２９同士は互いに連通している。
タペット８とハウジング７との摺接範囲にシール構造を設ける場合、シリンダ２とプランジャ３との摺動隙間にはシール構造が形成されず、加圧室４からリークした燃料はリーク室２９に漏れ込んで溜まる。このため、リーク室２９の燃料がプランジャ３やタペット８の移動に対する抵抗になる虞がある。

そこで、隣り合うリーク室２９を連通路３５により互いに連通させて、隣り合うリーク室２９間でリークした燃料を自在に移動できるようにすることで、リークした燃料がプランジャ３やタペット８の移動に対する抵抗になる虞を解消することができる。

また、各々のリーク室２９には、低圧ポンプ１２により吐出されて加圧室４に向かう燃料の一部が供給される。
蓄圧式燃料噴射装置のように１００ＭＰａを超えるような高圧で燃料を吐出する場合、リーク室２９に漏れ込んだ燃料の温度は１００℃を超える高温になってしまう。このため、シール部材３１が高温の燃料に曝されることで早期に劣化してしまい機能を果たさなくなる虞がある。

そこで、加圧室４に向かう燃料の一部、つまり、低温の燃料をリーク室２９に導入して、リーク室２９における燃料の温度を下げる。この結果、シール部材３１は高温の燃料に曝されなくなるので、シール部材３１が早期に劣化して機能を果たさなくなる虞を解消できる。

〔変形例〕
燃料供給ポンプ１の態様は、実施例に限定されず種々の変形例を考えることができる。例えば、実施例の燃料供給ポンプ１によれば、シール構造は、シール部材３１をハウジング７に配してタペット８の外周に摺接させることで形成されていたが、タペット８にシール部材３１を配してハウジング７の摺接面３３に摺接させるようにしてもよい。
また、燃料供給ポンプ１を適用すべき燃料噴射装置は蓄圧式に限定されず、供給すべき燃料も軽油、ガソリン、液化気体燃料等、種々の燃料を供給することができる。

１ 燃料供給ポンプ
２ シリンダ
３ プランジャ
４ 加圧室
５ 高圧ポンプ
６ カム
７ ハウジング
８ タペット
２９ リーク室（漏出空間）
３１ シール部材

Claims (4)

1. シリンダ内にプランジャを摺動自在に支持して燃料の加圧室を形成する高圧ポンプと、
   前記プランジャを前記シリンダ内で摺動させる駆動力を与えるカムと、
   前記プランジャと前記カムとの間に介在して、前記カムから前記プランジャに駆動力を伝達するとともに、所定のハウジング内に摺動自在に支持されるタペットとを備え、
   前記カムの回転に応じて前記加圧室を圧縮または膨張することで、前記加圧室から燃料を吐出したり、前記加圧室に燃料を吸入したりする燃料供給ポンプにおいて、
   前記タペットと前記ハウジングとの摺接範囲には、前記プランジャと前記シリンダとの摺動により前記加圧室からリークする燃料を前記カム側に対して封止するシール構造が設けられていることを特徴とする燃料供給ポンプ。
2. 請求項１に記載の燃料供給ポンプにおいて、
   前記シール構造は、シール部材を前記ハウジングに配して前記タペットの外周に摺接させることで形成されていることを特徴とする燃料供給ポンプ。
3. 請求項１または請求項２に記載の燃料供給ポンプにおいて、
   前記高圧ポンプ、前記カムおよび前記タペットをそれぞれ複数備え、
   前記加圧室からリークした燃料の漏出空間が、前記シリンダ、前記プランジャ、前記ハウジングおよび前記タペットにより区画されて各々の前記高圧ポンプごとに形成され、
   各々の前記漏出空間は互いに連通していることを特徴とする燃料供給ポンプ。
4. 請求項３に記載の燃料供給ポンプにおいて、
   各々の前記漏出空間には、前記加圧室に向かう燃料の一部が供給されることを特徴とする燃料供給ポンプ。

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