JP3054890B2 - 低粘性流体用ラジアルピストンポンプ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は低粘性流体用ラジアルピ
ストンポンプにかかるもので、とくにピストンの倒れを
防止して、低粘性の流体たとえばガソリンやアルコール
等の燃料を高圧圧送するために好適な低粘性流体用ラジ
アルピストンポンプに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、車両等の内燃機関の排出ガス
による公害問題や資源枯渇問題への対策として、燃焼効
率を改善することが要望されている。ガソリンを使用す
る場合には高圧化により噴霧の微粒化を促進することが
効果的である。また、ガソリンに代わってアルコールな
いしこれに類するもの（以下単にアルコールと称す）の
使用が検討されている。このアルコールは寒冷始動性に
劣るため、やはり高圧化による微粒化が必要である。

【０００３】こうした微粒化を実現するためには、通常
の燃料ポンプの吐出圧力３〜４Ｋｇｆ／平方センチメー
トルに代えて、吐出圧力７０〜１００Ｋｇｆ／平方セン
チメートルという高圧性能を発揮することができる燃料
ポンプが必要である。この燃料ポンプの一形式として、
能力および効率の面からラジアルピストンポンプが考え
られる。たとえば特開昭６０−２１６０８１号などがあ
る。しかしながら、従来のラジアルピストンポンプは、
特開昭６４ー３６７号によるもののように、油圧ポンプ
としてすなわち高粘性オイル（粘度が３０ｃｓｔ以上）
の圧送手段として使用されるが一般的であった。つまり
高粘性のオイル用として用いる場合には性能的に問題は
ないが、アルコールはその粘度が約０．５ｃｓｔ程度と
非常に低粘性である。

【０００４】かかる特性の低粘性燃料を高圧吐出させよ
うとした場合には、ポンプ構造として、シリンダブロッ
クが回転する回転式から、シリンダブロックを固定した
ままピストンのみが往復動する固定シリンダ式に変更し
ただけでは、ポンプ性能を維持することができない。す
なわちたとえば、駆動軸の軸受けに封入したグリースが
低粘性の燃料により洗浄、希釈される問題や、ピストン
とバレルとの間ないしは偏心カムとピストンの先端部と
の間で、かじりや焼き付きが生ずる問題を解消すること
ができない。つまり、従来のラジアルピストンポンプで
は低粘性燃料を円滑に安定して高圧圧送することができ
ないという問題がある。

【０００５】本出願人はこうした諸問題を解決するため
に、すなわちガソリンやアルコールなどで代表される低
粘度の燃料を、軸受け部分を損なわず、またピストン摺
動部にかじりや焼き付きを起こさせることなく、７０Ｋ
ｇｆ／平方センチメートル以上の高圧においてもポンプ
作用を安定的に実行することができる実用的なラジアル
ピストンポンプとして、特開平３ー１７５１５８号によ
る低粘性燃料油用ラジアルピストンポンプを開発した。

【０００６】この低粘性燃料用ラジアルピストンポンプ
１について図９ないし図１２にもとづき以下説明する。
図９は低粘性燃料用ラジアルピストンポンプ１の全体断
面図、図１０は分解斜視図、図１１は図９のＸＩーＸＩ
線断面図であって、低粘性燃料用ラジアルピストンポン
プ１はハウジング２と、固定シリンダ３と、カバー４
と、吸入側のガスケット５および吸入側のリーフバルブ
６と、吐出側のガスケット７および吐出側のリーフバル
ブ８と、ポンプシャフト９とを有する。それぞれのハウ
ジング２、固定シリンダ３、カバー４、吸入側のガスケ
ット５、吸入側のリーフバルブ６、吐出側のガスケット
７、吐出側のリーフバルブ８は、位置決めピン１０によ
り位置決めした状態でスタッドボルト１１により一体に
これらを固定する。

【０００７】ポンプシャフト９は、こうして一体化され
た内孔部分に回転可能これを挿入するもので、ハウジン
グ２に設けたラジアル軸受け１２、カバー４に設けたス
ラスト軸受け１３およびラジアル軸受け１４によりこれ
を軸受けして、外部のエンジン（図示せず）の駆動によ
り駆動プーリ１５を介して回転駆動する。このポンプシ
ャフト９の固定シリンダ３内に位置する部位には偏心カ
ム１６を形成してある。

【０００８】ハウジング２には、ラジアル軸受け１２の
左右に第１のオイルシール１７および第２のオイルシー
ル１８を設けることによりラジアル軸受け１２の封入グ
リースが洗浄性のある低粘性燃料で希釈されることを防
止している。ハウジング２には燃料の吸入ポート部材１
９を取り付け、この吸入ポート部材１９に連通してその
内部に、後述のするシリンダ穴２３ないしはキャップ状
のピストン２４の数（たとえば図１１に図示のように５
個）と同数の吸入通路２０および放射状の環状室入口２
１、ならびに中央内空部２２を形成する。なお環状室入
口２１は、後述する環状室３３に低粘性燃料を導入し、
上記複数のシリンダ穴２３にこれを供給するとともに潤
滑を行わせるための導入通路である。

【０００９】固定シリンダ３は、複数本（たとえば５
本）のシリンダ穴２３を等角度間隔に放射状に有し、こ
のシリンダ穴２３内部に往復動可能にキャップ状のピス
トン２４を収容している。ピストン２４は、シリンダ穴
２３にねじ込み固定したプラグ２５との間に設けたスプ
リング２６によりこれを求心方向に付勢する。ピストン
２４の頭部がポンプシャフト９の偏心カム１６に当接摺
動しその作用を受けて往復運動することにより低粘性燃
料の吸入吐出というポンプ作用を行うものである。この
ピストン２４と偏心カム１６との摺動部を固定シリンダ
３のほぼ中央部に位置させている。

【００１０】固定シリンダ３内には、シリンダ穴２３の
左右にこれに連通して吸入側通路２７および吐出側通路
２８をそれぞれ形成する。吸入側通路２７および吐出側
通路２８は、ピストン２４とプラグ２５との間に形成し
た加圧室２９（図１１）にこれらを連通させる。

【００１１】前記吸入側のリーフバルブ６には舌片状ス
プリングからなる吸入バルブ３０（図１０）を形成し、
固定シリンダ３内に配置したほぼ矩形状のストッパ３１
によりその可動範囲を制御し、ピストン２４の往復運動
に応じて、この吸入バルブ３０および吸入側通路２７か
ら選択的に燃料を吸入可能としている。

【００１２】なお固定シリンダ３の中央内空部３２は、
ハウジング２の中央内空部２２とともに吸入潤滑用の環
状室３３を構成する。

【００１３】カバー４は、固定シリンダ３の吐出側通路
２８に連通する吐出通路３４を有し、吐出通路３４が環
状の集合溝３５（図１０）を介して吐出ポート部材３６
に連通している。

【００１４】吐出側のリーフバルブ８には舌片状スプリ
ングからなる吐出バルブ３７（図１０）を形成し、カバ
ー４内に配置したほぼ矩形状のストッパ３８によりその
可動範囲を制御し、ピストン２４の往復運動に応じて、
吐出側通路２８およびこの吐出バルブ３７から選択的に
燃料を吐出可能としている。

【００１５】カバー４には第３のオイルシール３９を設
けることにより、ラジアル軸受け１４の封入グリースが
低粘性燃料で希釈されることを防止するとともに、この
第３のオイルシール３９と前記第２のオイルシール１８
とによって、ポンプシャフト９の部分において環状室３
３を外部から遮断可能としている。

【００１６】さらに図１２に示すようにカバー４には、
吐出通路３４および吐出ポート部材３６に連通してリリ
ーフ弁４０を設けるとともに、その開弁位置に環状室３
３に連通する戻し孔４１を形成することにより、低粘性
燃料が異常高圧になったときには環状室３３に低粘性燃
料を戻すようになっている。

【００１７】かくして、燃料タンク４２の低粘性燃料
は、フィードポンプ４３（図９）により吸入ポート部材
１９に供給され、ポンプシャフト９の回転駆動により偏
心カム１６に摺動して往復動するピストン２４のポンプ
作用によって、所定のインジェクター４４に高圧圧送さ
れる。

【００１８】すなわち、ピストン２４が求心方向に向か
う吸入工程において、吸入バルブ３０が開弁するととも
に吐出バルブ３７は閉弁し、吸入ポート部材１９から吸
入通路２０を介して吸入バルブ３０から吸入側通路２７
に至り、加圧室２９内に吸入される。またピストン２４
が遠心方向に向かう吐出工程においては、吸入バルブ３
０が閉弁するとともに吐出バルブ３７は開弁し、加圧室
２９から吐出側通路２８を経て吐出バルブ３７、吐出通
路３４、吐出ポート部材３６からインジェクター４４に
高圧圧送される。

【００１９】環状室入口２１から環状室３３内に至った
低粘性燃料は、環状室３３の内部が第２のオイルシール
１８および第３のオイルシール３９によりポンプシャフ
ト９の部分において外部から遮断されているので、その
内部に充満することができる。したがって、ピストン２
４と偏心カム１６との間、およびシリンダ穴２３とピス
トン２４との間を潤滑することができる。つまり、低粘
性燃料自体を固定シリンダ３内部の環状室３３にも導い
てピストン２４や偏心カム１６の潤滑油として用いるこ
とを可能としている。

【００２０】しかしながら、ピストン２４の頭部が断面
弧状であるため、偏心カム１６との摺接部が点状とな
る。したがって、とくに高圧高速回転の場合には、この
摺接部の面圧が高くなる結果、吐出圧が高くなるにとも
なってこの摺接部分の摩耗も問題が発生する。

【００２１】こうした問題を解消するために、特開平２
ー１６３７０号などのように、偏心カムとピストンとの
間に正多角形状のリングを設けるとともに、ピストンの
頭部を平坦とすることにより、吐出圧が一定であれば、
ピストンの頭部と上記リングとの間の面圧を低下可能と
したものがある。

【００２２】図１３ないし図１６にもとづきこうした構
成についてその要部を概説する。ただし以下の説明にお
いて、図９ないし図１２と同様の部分には同一符号を付
しその詳述はこれを省略する。図１３は、このラジアル
ピストンポンプにおける前記固定シリンダ３の中央内空
部３２ないし環状室３３部分の要部縦断面図である。た
だし簡略化のため、中央内空部３２に連通して放射状に
形成した５個のシリンダ穴２３のうちそのひとつのみを
図示してある。図１３は燃料の吸入開始時の状態を、図
１４は吸入中の状態を、図１５は燃料の圧縮開始時の状
態を、図１６は圧縮中の状態を順次それぞれ示し、各図
は偏心カム１６が角度９０度ずつ回転した状態を示して
いる。なお図１７は偏心カム１６の回転にともなうその
回転角度に対するピストン５１へのモーメント、偏心カ
ム１６の中心ＥＣのピストン５１の中心軸線ＰＣからの
偏心量、およびピストン５１に作用する圧力をそれぞれ
示すグラフである。

【００２３】図１３ないし図１６に示すように、前記偏
心カム１６の外周に外形が正五角形状のリング５０を設
ける。偏心カム１６はリング５０の内壁面を摺接回転可
能である。さらにシリンダ穴２３内には、リング５０の
外面に摺接可能に、ピストン２４に相当する、ただしそ
の頭部を平坦としたピストン５１を収容する。

【００２４】こうした構成においては、リング５０の平
坦な外側面とピストン５１の平坦な頭部とが面接触する
こととなるので、高速回転する場合であっても、吐出圧
が一定の場合には、その面圧を低下可能である。

【００２５】しかしながら、ポンプシャフト９の回転に
ともなってリング５０ないしは偏心カム１６が揺動運動
を行っていることになる。この揺動運動に起因して発生
するモーメントによりピストン５１がその中心軸からわ
ずかに倒れた状態で往復動するという問題が発生する。

【００２６】各図において、ポンプシャフト９の中心を
ＣＣとする。このポンプシャフト９の中心ＣＣは、固定
シリンダ３および中央内空部３２の中心と一致する。偏
心カム１６の中心をＥＣとする。この偏心カム１６の中
心ＥＣはリング５０の中心と一致する。ピストン５１の
中心軸線をＰＣとする。

【００２７】しかして、従来のラジアルピストンポンプ
においては、このピストン５１の中心軸線ＰＣがポンプ
シャフト９の中心ＣＣを通過している。

【００２８】まず図１３に示すように、燃料の吸入を開
始するときには、ポンプシャフト９の回転により偏心カ
ム１６がポンプシャフト９の中心ＣＣを回転中心とし
て、図示の状態からたとえば反時計方向に回転する。こ
の回転半径はポンプシャフト９の中心ＣＣと偏心カム１
６の中心ＥＣとの間隔、つまり偏心間隔Ｅである。

【００２９】この偏心カム１６の回転にともなってリン
グ５０は、自らは回転することなく、回転する偏心カム
１６に案内されて中央内空部３２の内壁に沿って偏心間
隔Ｅを偏心半径とする円軌道に沿って変位する。

【００３０】ついで図１４に示した状態では、偏心カム
１６の中心ＥＣがポンプシャフト９の中心ＣＣから偏心
間隔Ｅだけ左方に変位した状態となる。

【００３１】図１４からさらに９０度回転して図１５に
示す１８０度回転した状態では、偏心カム１６の中心Ｅ
Ｃはポンプシャフト９の中心ＣＣから偏心間隔Ｅだけ下
方で、ピストン５１の中心軸線ＰＣ上の位置にある。こ
こまでの変位においてピストン５１は、スプリング２６
に付勢されて偏心カム１６およびリング５０に追随して
下降することにより燃料を吸入する。

【００３２】図１７に示すように、ピストン５１にかか
るモーメントおよび圧力はゼロである。

【００３３】しかしながら、図１５に示す圧縮開始か
ら、図１６の圧縮中、および図１３の圧縮終了つまり吸
入開始に至るまでの過程においては、ピストン５１を倒
すようなモーメントが発生する。

【００３４】すなわち、スプリング２６の付勢力に抗し
てリング５０がピストン５１を上方に押し上げようとす
るときに、偏心カム１６ないしリング５０の中心ＥＣと
ピストン５１の中心軸線ＰＣとの間には所定量のずれが
あるために、とくに図１６に示すように、スプリング２
６がピストン５１を下方に押す力ＦＳと、偏心カム１６
ないしリング５０がピストン５１を押し上げようとする
力ＦＥとによりモーメントが発生し、このモーメントに
よりピストン５１を図１６中左側に倒すような力が作用
する。

【００３５】したがって、ピストン５１がシリンダ穴２
３内で倒れることによりシリンダ穴２３との摺動部、と
くにＡ部およびＢ部のクリアランスが少なくなりこの部
分に燃料が通らず、この間のオイルフィルムを切ってし
まうため、燃料による潤滑作用を期待することができな
い。

【００３６】つまりメタル接触に近い状態となるため
に、シリンダ穴２３とピストン５１との間などの摺動部
に低粘性燃料の劣化物が付着する、あるいは焼き付きが
発生するなど、ピストン５１の動きの障害の原因となる
という問題がある。

【００３７】こうした問題は図９ないし図１２に示した
ラジアルピストンポンプ１における円弧状の頭部を有す
るピストン２４の場合にも発生するものである。

【００３８】なお、上述のような圧縮開始から終了まで
におけるモーメントの発生と同時に、偏心カム１６の全
回転中において、リング５０とピストン５１との間の摩
擦力によりピストン５１の頭部がリング５０の左右往復
運動方向に引きずられるという問題もある。

【００３９】すなわち、図１６に示した偏心カム１６の
回転角度が２７０度から、図１３の回転角度０度を通っ
て、図１４の回転角度９０度までの回転範囲において
は、正五角形状のリング５０が図中左方向に移動するこ
ととなるので、該リング５０の上面に接しているピスト
ン５１の頭部が同じく左方向に引きずられる。

【００４０】また、図１４の回転角度９０度から、図１
５の回転角度１８０度を通って、図１６の回転角度２７
０度までの回転範囲においては、リング５０が図中右方
向に移動することとなるので、ピストン５１の頭部が同
じく右方向に引きずられることになる。

【００４１】したがって、たとえば図１５ないし図１６
の圧縮工程で説明すれば、偏心カム１６の反時計方向の
回転にもとづくリング５０の図中右方向への移動によ
り、回転角度１８０度から２７０度までの間では、ピス
トン５１の頭部が同じく右方向に引きずられる。この結
果、上述のモーメントに加えてピストン５１をさらに左
側に倒すように作用する。

【００４２】ただし、図１６から図１３への回転範囲に
おいては、リング５０が左方向に移動するので、ピスト
ン５１の倒れをわずかに修正するような方向に力が作用
することになる。もちろん、この摩擦による力によりピ
ストン５１の倒れが完全に防止されるわけではない。

【００４３】なお、モーメントが発生しない吸入工程時
（図１３、図１４）において、上述の摩擦力は、図１３
から図１４の回転範囲ではピストン５１を図中右方向に
倒す力の原因となり、図１４から図１５の回転範囲では
ピストン５１を図中左方向に倒す力の原因となる。

【００４４】ただし、こうした摩擦力によるピストン５
１への作用は上述の圧縮工程で発生するモーメントによ
るものより小さくわずかなものであり、低粘性燃料用ラ
ジアルピストンポンプにおいては、圧縮工程でのモーメ
ントによる問題を解決することがより重要である。

【００４５】

【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、低粘性流体用ラジア
ルピストンポンプにおいて、偏心カムないしリングの可
動にもとづいてピストン部分に発生するモーメントをで
きるだけ少なくすることにより、ピストンの円滑な往復
運動を保証し、ピストンとシリンダ穴との間の摺動部の
カーボン付着や焼き付きを防止可能とした低粘性流体用
ラジアルピストンポンプを提供することを課題とする。

【００４６】

【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、往復
動するピストンの中心軸線をポンプシャフトの中心から
あらかじめずらしておくことにより、偏心カムの変位に
ともなって発生するモーメントを減少させることができ
ることに着目し、低粘性の流体の吸入側通路および吐出
側通路を形成した固定シリンダと、この固定シリンダに
放射状に形成した複数のシリンダ穴内に往復動可能にそ
れぞれ配設した複数本のピストンと、これらのピストン
を往復動させるポンプシャフトの偏心カムとを有し、上
記ピストンのその中心軸に沿った往復動により上記低粘
性の流体を上記吸入側通路および吐出側通路からそれぞ
れ吸入吐出する低粘性流体用ラジアルピストンポンプで
あって、上記ピストンの上記中心軸を上記ポンプシャフ
トの中心から、該ポンプシャフトの回転方向とは逆方向
にずらして、上記ピストンの上記中心軸が上記ポンプシ
ャフトの中心を通過しないようにしたことを特徴とする
低粘性流体用ラジアルピストンポンプである。

【００４７】

【作用】本発明による低粘性流体用ラジアルピストンポ
ンプにおいては、往復動するピストンの中心軸線をポン
プシャフトないしは固定シリンダの中心から、偏心カム
の回転方向とは逆方向にあらかじめずらしてあるため、
流体の圧縮工程において、偏心カムの変位にともなって
発生するモーメントを減少させることができるので、ピ
ストンがシリンダ穴内でその中心軸線から倒れる程度を
極力小さくすることが可能となり、ピストン部分の流体
による潤滑作用を保証し、焼き付きや流体の劣化物の堆
積を防止することができる。

【００４８】

【実施例】つぎに、本発明の一実施例による低粘性燃料
用ラジアルピストンポンプ６０のとくにリング５０部分
を図示して図１ないし図８にもとづき説明する。図１は
燃料の吸入開始時の状態を、図２は吸入中の状態を、図
３は燃料の圧縮開始時の状態を、図４は圧縮中の状態を
それぞれ示す。なお図５は、偏心カム１６の回転にとも
なうその回転角度に対するピストン５１へのモーメン
ト、偏心カム１６の中心ＥＣのピストン５１の中心軸線
ＰＣからの偏心量、およびピストン５１に作用する圧力
をそれぞれ示すグラフである。

【００４９】低粘性燃料用ラジアルピストンポンプ６０
において、図１３ないし図１６に示した構成と異なる点
は、ピストン５１の中心軸線ＰＣが固定シリンダ３内の
ポンプシャフト９の中心ＣＣを通過しないようにシリン
ダ穴２３の位置を中心ＣＣから偏心カム１６の回転方向
とは逆方向に（図中右方向に）、あらかじめずれ間隔Ｈ
だけずらせて設定形成したことである。

【００５０】具体的には、図１に示すピストンの上死点
つまり吸入開始の状態であっても、図１３に示した従来
の低粘性燃料用ラジアルピストンポンプ１における状態
とは異なり、ピストン５１の中心軸線ＰＣはポンプシャ
フト９の中心ＣＣから右方向にずれた位置にある。な
お、上記ずれ間隔Ｈ（オフセット量）はポンプに応じて
任意にこれを決定するものとする。

【００５１】こうした構成において、ポンプシャフト９
の回転により偏心カム１６がポンプシャフト９の中心Ｃ
Ｃを回転中心として、図示の状態から反時計方向に回転
する。

【００５２】図５に示すように、図１から図３に示す燃
料の吸入から圧縮開始まで状態ではピストン５１は、ス
プリング２６に付勢されて偏心カム１６およびリング５
０に追随して下降することにより燃料を吸入するだけで
あるので、モーメントおよび圧力については図１３から
図１５までの状態と同様である。

【００５３】なお、偏心カム１６の中心ＥＣのピストン
５１の中心軸線ＰＣからの偏心量については、偏心カム
１６の中心ＥＣがポンプシャフト９の中心ＣＣから偏心
間隔Ｅだけ左方に変位した状態（図２）において最大
（Ｅ＋Ｈ）となる。

【００５４】また、ピストン５１が下降する燃料吸入時
には、スプリング２６の付勢力でピストン５１が偏心カ
ム１６ないしリング５０を押し、偏心カム１６の回転を
抑止しようとするモーメントの作用があるが、しかし、
スプリング２６の付勢力は燃料の力に対してはわずかで
あり、不具合を起こすような要因にはならない。

【００５５】図５に示すように、図３（ピストン５１の
下死点）に示す圧縮開始からモーメントが発生し始め、
図４の圧縮中、および図１の圧縮終了つまり吸入開始に
至るまでの過程においてモーメントは低く抑えられてい
る。

【００５６】つまり図４に示す２７０度回転の状態の時
に、ピストン５１への圧力は最大となるが、ポンプシャ
フト９の中心ＣＣとピストン５１の中心軸線ＰＣとが一
致するので、スプリング２６がピストン５１を下方に押
す力ＦＳの作用方向と、偏心カム１６ないしリング５０
がピストン５１を押し上げようとする力ＦＥの作用方向
とは互いに反対方向であるため、このときにモーメント
はゼロとなる。

【００５７】この２７０度の状態（図４）から３６０度
の吸入開始状態（図１）に至るまでに、再びモーメント
が発生することとなるが、モーメントの腕が従来の場合
より短いので、その値は低く抑えられる。

【００５８】要するに図示の例では、ピストン５１の中
心軸線ＰＣとポンプシャフト９の中心ＣＣとをあらかじ
め所定量だけずらせておくことにより、スプリング２６
の付勢力に抗してリング５０がピストン５１を上方に押
し上げようとする高負荷時の状態、すなわちピストン５
１に対して圧力がいちばん大きく作用して吐出圧がかか
る回転角度２７０度の状態のときに、ピストン５１の中
心軸線ＰＣと偏心カム１６の中心ＥＣとが互いに近づく
か、あるいは交わるようにすることにより、力の方向を
交差させ、これら偏心カム１６ないしリング５０の力点
と作用点とのずれをできるだけ少なくすることにより、
モーメントが発生しないようにすることができる。

【００５９】したがってピストン５１の倒れを防止した
状態でピストン５１をシリンダ穴２３内でその中心軸線
ＰＣに沿って往復動可能とすることが可能となり、シリ
ンダ穴２３との間のオイルフィルムを切断することな
く、摺動部のクリアランスを一定として潤滑作用を保証
することができる。

【００６０】つぎに、ピストン５１と偏心カム１６ない
しはリング５０との接点におけるモーメントについて計
算する。図６は上述の構成を図式化した説明図であって
（ただし明確化のため誇張して図示してある）、発生す
るモーメントをＭ、偏心カム１６の中心ＥＣとポンプシ
ャフト９の中心ＣＣとの間の偏心間隔（偏心量）をＥ、
ピストン５１の中心軸線ＰＣとポンプシャフト９の中心
ＣＣとの間のずれ間隔をＨ、偏心カム１６の中心ＥＣと
接点Ｐとの間の一般的な変位距離をＤ、回転角をθ（ピ
ストンの下死点において０、上死点においてπ）、偏心
カム１６あるいはリング５０によりピストン５１に作用
する力をＦとすると、図７に示すような各式が成り立
つ。

【００６１】すなわち、モーメントＭは式（１）のよう
に表される。変位距離Ｄは式（２）のように表される。

【００６２】ピストン５１の変位は、−Ｅｃｏｓθと表
され、θ＝０の下死点においては−Ｅ、θ＝πの上死点
においては＋Ｅとなる。

【００６３】ピストン５１の上昇速度は、Ｅωｓｉｎθ
と表される。ただし、ωは角速度を示す。

【００６４】ピストン５１に作用する圧力はこの上昇速
度に比例するものと仮定すると、ピストン５１回転中の
軸方向圧力をＴとすれば、このＴは式（３）と表され
る。したがって、Ｔは式（４）と計算される。

【００６５】θ＝αのところでモーメントの方向が逆転
するため、Ｔは式（６）と表される。

【００６６】したがって、Ｔを最小にするＨを求める
と、式（７）のような計算から、Ｈ／Ｅが式（８）の値
をとるとき、ｄＴ／ｄＨ＝０となり、Ｔを最小にするこ
とができる。

【００６７】こうした計算結果を表にしたものを図８に
示す。この表から明らかなように、Ｈ＝０、つまり従来
のようにピストン５１の中心軸線ＰＣとポンプシャフト
の中心ＣＣとの間にずれがない場合には、軸方向圧力Ｔ
＝π／２Ｅ（約１・５７Ｅ）である。この値を１００％
とすると、ずれ間隔Ｈを表のように設定した場合には、
軸方向圧力Ｔはそれぞれ２２％および２７％であり、式
（８）の場合がいちばんＴが最小になることを示してい
る。

【００６８】かくして、ピストン５１とシリンダ穴２３
との間の摺動部の焼き付きやカーボンの付着をなくすこ
とができる。

【００６９】さらに、偏心カム１６の中つまり偏心カム
１６とポンプシャフト９との間に取り付けたプレートベ
アリングは他の部品に比較して軟質であるが、従来のよ
うに発生した力の方向のずれがせん断力となり摩耗や破
損も起こったが、上述のようにモーメントの発生を抑え
た結果、その摩耗を抑えることができる。

【００７０】また従来からの低粘性燃料用ラジアルピス
トンポンプ１の形状をほとんど変更することなく、シリ
ンダ穴２３の形成位置を変更するだけでよいので、製造
上も有利である。

【００７１】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、ピストン
が往復動するシリンダ穴と中央内空部との間の相対位置
をずらすことにより、ピストンの中心軸線とポンプシャ
フトの中心とを互いにずらせて、モーメントの発生を抑
制したので、ピストンの倒れを防止し、その摺動部への
カーボン付着や焼き付きを的確に防止することができ
る。

【００７２】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による低粘性燃料用ラジアル
ピストンポンプ６０における固定シリンダ３の中央内空
部３２ないし環状室３３部分の要部縦断面図であり、燃
料の吸入開始時の状態を示す図である。

【図２】同、燃料の吸入中の状態を示す要部縦断面図で
ある。

【図３】同、燃料の圧縮開始時の状態を示す要部縦断面
図である。

【図４】同、燃料の圧縮中の状態を示す要部縦断面図で
ある。

【図５】同、偏心カム１６の回転にともなうその回転角
度に対するピストン５１へのモーメント、偏心カム１６
の中心ＥＣのピストン５１の中心軸線ＰＣからの偏心
量、およびピストン５１に作用する圧力をそれぞれ示す
グラフである。

【図６】同、図１から図４の構成を図式化した説明図で
ある。

【図７】同、ピストン５１と偏心カム１６ないしはリン
グ５０との接点におけるモーメントを計算する際の各式
を示す図である。

【図８】同、ずれ間隔Ｈに対するピストン５１回転中の
軸方向圧力を示す表である。

【図９】従来の低粘性燃料用ラジアルピストンポンプ１
の全体断面図である。

【図１０】同、低粘性燃料用ラジアルピストンポンプ１
の分解斜視図である。

【図１１】同、図９のＸＩーＸＩ線断面図である。

【図１２】同、リリーフ弁４０部分の縦断面図である。

【図１３】従来のラジアルピストンポンプにおける固定
シリンダ３の中央内空部３２ないし環状室３３部分の要
部縦断面図であって、燃料の吸入開始時の状態を示す図
である。

【図１４】同、燃料の吸入中の状態を示す要部縦断面図
である。

【図１５】同、燃料の圧縮開始時の状態を示す要部縦断
面図である。

【図１６】同、燃料の圧縮中の状態を示す要部縦断面図
である。

【図１７】同、偏心カム１６の回転にともなうその回転
角度に対するピストン５１へのモーメント、偏心カム１
６の中心ＥＣのピストン５１の中心軸線ＰＣからの偏心
量、およびピストン５１に作用する圧力をそれぞれ示す
グラフである。

【符号の説明】

１ 低粘性燃料用ラジアルピストンポンプ ２ ハウジング ３ 固定シリンダ ４ カバー ５ 吸入側のガスケット ６ 吸入側のリーフバルブ ７ 吐出側のガスケット ８ 吐出側のリーフバルブ ９ ポンプシャフト １０ 位置決めピン １１ スタッドボルト １２ ラジアル軸受け １３ スラスト軸受け １４ ラジアル軸受け １５ 駆動プーリ １６ 偏心カム １７ 第１のオイルシール １８ 第２のオイルシール １９ 吸入ポート部材 ２０ 吸入通路 ２１ 放射状の環状室入口 ２２ 中央内空部 ２３ シリンダ穴 ２４ キャップ状のピストン ２５ プラグ ２６ スプリング ２７ 吸入側通路 ２８ 吐出側通路 ２９ 加圧室 ３０ 吸入バルブ ３１ ほぼ矩形状のストッパ ３２ 中央内空部 ３３ 吸入潤滑用の環状室 ３４ 吐出通路 ３５ 集合溝 ３６ 吐出ポート部材 ３７ 吐出バルブ ３８ ほぼ矩形状のストッパ ３９ 第３のオイルシール ４０ リリーフ弁 ４１ 戻し孔 ４２ 燃料タンク ４３ フィードポンプ ４４ インジェクター ５０ 正五角形状のリング ５１ ピストン ６０ 低粘性燃料用ラジアルピストンポンプ ＣＣ ポンプシャフト９の中心（固定シリンダ３および
中央内空部３２の中心） ＥＣ 偏心カム１６の中心（リング５０の中心） ＰＣ ピストン５１の中心軸線 Ｅ ポンプシャフト９の中心ＣＣと偏心カム１６の中
心ＥＣとの間隔（偏心間隔） Ｈ ピストン５１の中心軸線ＰＣとポンプシャフト９
の中心ＣＣとの間のずれ間隔（オフセット量） ＦＳ スプリング２６がピストン５１を下方に押す力 ＦＥ 偏心カム１６ないしリング５０がピストン５１を
押し上げようとする力 Ｄ 偏心カム１６の中心ＥＣと接点Ｐとの間の一般的な
変位距離 Ｆ 偏心カム１６あるいはリング５０によりピストン５
１に作用する力

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F04B 1/04 F04B 1/047 F04B 1/053 F04B 9/04

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 低粘性の流体の吸入側通路および吐出
   側通路を形成した固定シリンダと、 この固定シリンダに放射状に形成した複数のシリンダ穴
   内に往復動可能にそれぞれ配設した複数本のピストン
   と、 これらのピストンを往復動させるポンプシャフトの偏心
   カムと、 この偏心カムの外周に設けて該偏心カムがその内壁面を
   摺接回転可能とするとともにその外側面が前記ピストン
   と摺接してこれを往復動可能とするリングと、 を有し、前記ポンプシャフトおよび前記偏心カムの回転にともな
   うこのリングを介した 前記ピストンのその中心軸に沿っ
   た往復動により前記低粘性の流体を前記吸入側通路およ
   び吐出側通路からそれぞれ吸入吐出する低粘性流体用ラ
   ジアルピストンポンプであって、前記ポンプシャフトの中心から前記ピストンの往復動方
   向に沿って延ばした線に対して、 前記ピストンの前記中
   心軸を、前記リングおよび前記ピストンの摺接部と前記
   ポンプシャフトの中心との間における該ポンプシャフト
   の回転方向とは逆方向にずらしたことを特徴とする低粘
   性流体用ラジアルピストンポンプ。