JP3234506B2 - 燃料ポンプ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、燃料ポンプに係
り、特に自動車ガソリンエンジン用筒内直接燃料噴射装
置の高圧ポンプとして使用するに好適な燃料ポンプに関
する。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関，特に、自動車用ガソリンエン
ジンにおいては、近年、燃料消費特性の向上、有害排気
ガスの削減、加速等の運転応答性の向上等の目的から筒
内直接燃料噴射装置が検討されている。

【０００３】筒内直接燃料噴射装置では、内燃機関の気
筒内に、気筒内の圧縮行程時にも直接ガソリンを噴射す
る必要があるために、３ＭＰａ以上の高圧でガソリン供
給する高圧燃料ポンプが必要となる。

【０００４】ここで、燃料ポンプの駆動部の潤滑や回転
軸のシールをガソリンで行おうとすると、ガソリンは、
通常の潤滑油に比べ粘度が極端に小さいため、駆動部の
回転荷重支持部，特にベアリング寿命は、極端に短いも
のとなり、また、ポンプ構造上必要不可欠となる回転軸
のシールについても信頼性の低いものとなる。

【０００５】そこで、例えば、特開平４−２０９９８１
号公報に記載されているように、粘度の高い潤滑性のあ
る二次流体を用いて流体の昇圧を容易にし、ピストンに
圧力媒介物であるベローズを介して、目的の流体を昇圧
させると共に、軸受等荷重支持部の潤滑を二次流体にて
行い、また、回転軸のシールも二次流体により行うもの
が知られている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
４−２０９９８１号公報に記載のものにあっては、ピス
トンの数は、１個であるため、供給される流体の圧力変
動が大きくなる。筒内直接噴射装置にあっては、噴射燃
料の圧力制御精度，制御応答性，噴射時期選択の自由度
確保等の面から供給燃料圧力の変動が小さいことが要求
される。圧力変動を小さくするには、ピストンの筒数を
多筒化することが望ましいが、特開平４−２０９９８１
号公報に記載のように、各ピストンに対してベローズを
設ける構成では、燃料ポンプが大型化するという問題が
あった。

【０００７】本発明の目的は、潤滑性のある流体を用い
て駆動部の潤滑を行うことにより信頼性が高く、圧力変
動が小さく、しかも、小型な燃料ポンプを提供するにあ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、外部からの駆動力を伝達するシャフト
と、このシャフトによって回転される斜板と、この斜板
の回転運動を揺動運動に変換する揺動板と、この揺動板
の揺動運動により往復動する複数のピストンと、上記斜
板及び揺動板及びピストンを収納するフロントボデイと
シリンダブロックによって形成されるクランク室を２つ
の部屋に分離するベロースとを備え、 上記揺動板の駆
動軸を支承するフロントボディで上記シリンダブロック
の外周を包囲し、このベロースの一端を上記揺動板側に
固定し、他端を上記シリンダブロック側に固定するとと
もに、上記ベロ−ズと上記シリンダブロックで囲まれた
部屋を燃料室とし、上記ベローズ上記フロントボディの
内周壁とで囲まれた部屋を潤滑油の封入された機構室と
したものである。かかる構成により、信頼性が高く、圧
力変動が小さく、しかも、小型化し、燃料の漏れを防止
し得るものとなる

【０００９】上記目的を達成するために、本発明は、外
部からの駆動力を伝達するシャフトと、このシャフトに
よって回転される斜板と、この斜板の回転運動を揺動運
動に変換する揺動板と、この揺動板の揺動運動により往
復動する複数のピストンと、上記斜板及び揺動板及びピ
ストンを収納するフロントボデイとシリンダブロックに
よって形成されるクランク室を２つの部屋に分離するベ
ロースとを備え、 上記揺動板の駆動軸を支承するフロ
ントボディで上記シリンダブロックの外周を包囲し、こ
のベロースの一端を上記揺動板側に固定し、他端を上記
シリンダブロック側に固定するとともに、上記ベロ−ズ
と上記シリンダブロックで囲まれた部屋を燃料室とし、
上記ベローズ上記フロントボディの内周壁とで囲まれた
部屋を潤滑油の封入された機構室とし、さらに、上記フ
ロントボディに固定されたリアボディと、このリアボデ
ィに設けられ、吸入された空気を分離して排出する空気
抜き通路と、上記燃料室と上記空気抜き通路を接続する
とともに、上記シリンダブロックに設けられた連通路と
を備えるようにしたものである。かかる構成により、信
頼性が高く、圧力変動が小さく、しかも、小型化し、燃
料の漏れを防止し得るものとなる

【００１０】

【００１１】上記燃料ポンプにおいて、好ましくは、上
記ベローズによって分離された２つの部屋の内、一方の
部屋を燃料室とし、上記ピストンの吸入孔と吸入バルブ
を、この燃料室内に設けることにより、上記燃料室から
上記ピストンのシリンダ室内へ燃料を直接吸入するよう
にしたものである。

【００１２】上記燃料ポンプにおいて、好ましくは、さ
らに、上記揺動板と上記ピストンの間に設けられたスリ
ッパを備え、このスリッパは、上記揺動板との接触側
は、実質的に平面とし、上記ピストンとの接触側は球面
状とし、上記スリッパは、上記平面部側に、上記ピスト
ンの吸入孔に連通する溝と、この溝に連通する連通孔を
有するようにしたものである。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、図１〜図３を用いて、本発
明の一実施形態による燃料ポンプについて説明する。図
１は、本発明の一実施形態による燃料ポンプの断面図で
ある。

【００１４】シャフト１は、図示しないエンジンのカム
軸等に連結されており、駆動力を伝達される。シャフト
１の一端には、シャフト１の回転によって揺動運動を発
生させる斜板部１ａを有している。シャフト１は、ラジ
アル軸受３とスラスト軸受４により、フロントボデイ３
２に対して回転支持されている。

【００１５】斜板部１ａに対して、揺動板７が、ラジア
ル軸受５及びスラスト軸受６を介して結合されている。
揺動板７は、シャフト１の斜板部１ａの回転運動に基づ
いて、揺動運動を発生させる。

【００１６】揺動板７は、ラジアル軸受５及びスラスト
軸受６の回転摺動抵抗を、ジョイントピン９とジョイン
トボール１１により回転防止を行いつつ、往復運動のみ
をコンロッド８を介してピストン１３に伝えている。ピ
ストン１３は、シリンダブロック１５に設けたシリンダ
ボア１７内で案内され、往復動によるポンプ圧縮をする
シリンダ室１９を形成している。なお、図２を用いて後
述するように、ピストンは、５個備えられており、５気
筒の燃料ポンプの構成となっている。

【００１７】ピストン１３は、吸入弁１４を備えてい
る。吸入弁１４は、ピストン１３が吸入行程に移行する
と、開弁し、ピストン１３に形成された吸入通路１３ａ
から吸入されたガソリンが、シリンダ１９内に吸入され
る。また、リアボデイ４２は、吐出弁１６を備えてる。
吐出弁１６は、ピストン１３が図示右方向に移動する
と、開弁し、シリンダ１９内のガソリンが高圧室４３に
吐出する。

【００１８】フロント３２の中には、フロントボデイ３
２とシリンダブロック１５とで形成されるクランク室３
０を形成されており、クランク室３０内には、ラジアル
軸受３，５、スラスト軸受４，６、揺動板７、シャフト
１及び揺動板７に接触して往復運動するピストン１３が
包含されている。

【００１９】揺動板７の外周には、ベロ−ズキャップ３
７がネジ３７ａにより取り付けられている。ベローズ４
０の一端は、ベローズキャップ３７に取り付けられ、他
端は、シリンダブロック１５側に固定されたベローズリ
ング３９に取り付けられている。ベローズ４０は、クラ
ンク室３０の中を、シャフト１の回転を揺動運動に変換
する機構部を包含する機構室３４と作動液体のガソリン
で満たされた燃料室３６に２分している。機構室３４に
は、機構部への潤滑を達成するために、油やグリースを
封入している。ベローズ４０とベローズキャップ３７の
間、及びベローズ４０とベローズリング３９は、ＴＩＧ
（タングステン不活性ガス）溶接若しくは、プラズマ溶
接によって固定されている。ベロ−ズ４０の材質として
は、ガソリンと接触するため、耐腐食性の材質とする必
要があり、オ−ステナイト系ステンレス鋼を用いる。オ
−ステナイト系ステンレス鋼としては、例えば、ＳＵＳ
３０４，ＳＵＳ３０４Ｌ，ＳＵＳ３１６，ＳＵＳ３１６
Ｌを用いることができる。

【００２０】また、ベローズ４０としては、Ｕ字成形さ
れたベローズを用いている。即ち、ベロ−ズの製法に
は、成形ベロ−ズ及び溶接ベロ−ズの二種類があるが、
量産性から成形ベロ−ズを選定する必要がある。また、
揺動運動する部分のシ−ルとして、ベロ−ズを使用する
ため、揺動運動によるベローズの山及び谷部に発生する
応力集中を低減する意味から、山及び谷部のＲを確保す
るためにＵ字形状のものとしている。このように、Ｕ字
成形されたベローズを用いることにより、ベローズに発
生する応力を出来るだけ小さくすることができる。

【００２１】ここで、揺動板７の揺動中心７ａは、ベロ
−ズ４０の両端に対し長手方向（軸方向）で内側に設け
ている。従って、ピストン１３の往復動のストロークに
比べてベローズ４０の長さを長くすることができるた
め、ベローズ４０の各山部若しくは各谷部にかかる応力
を小さくすることができる。

【００２２】また、ベロ−ズ４０の両端のそれぞれの軸
中心と揺動板７の軸中心及びシャフト１の軸中心とを実
質的に一致させるようにしているため、ベロ−ズ４０に
発生する応力が、全ての山同士，谷同士で一致させるよ
うにしている。このような構成とすることにより、揺動
板７のポンプ一回転あたりの揺動運動によって、ベロ−
ズ４０に発生する繰り返し応力を低減し、且つ、できる
だけ各山部は山部同士及び各谷部は谷部同士で、それぞ
れ同じ応力を発生させる様にするようにしている。ま
た、その応力がベロ−ズ材料の疲労限界以下となってい
る。

【００２３】また、横変位による応力の発生を低減する
ため、揺動中心をベローズ長手方向の中央に一致させる
ようにしている。

【００２４】シャフト１とフロントボデイ３２の間に
は、オイルシール２が取り付けられ、ベロ−ズキャップ
３７と揺動板７の間には、Ｏ−リングが装着され、機構
室３４を密封している。機構室３４には、フロントボデ
イ３２に設けられた図示しない油注入口から潤滑油が注
入される。

【００２５】フロントボデイ３２の中に、ベローズブロ
ック３９及びシリンダブロック１５が挿入された状態
で、リアボデイ４２がフロントボデイ３２に対してボル
ト等により締め付け固定される。リアボデイ４２の内部
には、燃料タンク内に設けられているフィードポンプに
より０．３ＭＰａに加圧されたガソリンが吸入され、吸
入口６０に連通した吸入通路４４、５個のピストン１３
によって３ＭＰａ以上に昇圧された高圧のガソリンが貯
留する高圧室４３、及び吸入された空気を分離して排出
する空気抜き通路４９が形成されている。高圧室４３
は、図２を用いて後述するように、吐出通路に連通して
いる。

【００２６】また、シリンダブロック１５の内部には、
リアボデイ４２の吸入通路４４に接続される連通路４６
及び、リアボデイ４２の空気抜き通路４９に接続される
連通路４８が形成されている。

【００２７】吸入口６０から吸入されたガソリンは、吸
入通路４４及び連通路４６を経て、燃料室３６に導入さ
れる。ガソリンが流入する連通路４６は、空気抜き通路
４９に接続された連通路４８より下側のシリンダブロッ
ク１５に設けられている。従って、連通路４６から導入
されたガソリン中に含まれる空気は、浮力によって上昇
し、燃料室３６の上部に集まり、連通路４８及び空気抜
き通路４９を経て外部に排出される。

【００２８】即ち、本実施形態においては、図２を用い
て詳述するように、燃料室中の空気をポンプ外に吐出す
るため燃料室３６中の各シリンダ室への最上部の吸入口
以上の高い位置に連通路４８を設けるようにしている。
連通路４８はリアボディ４２から燃料ポンプ外部への通
路４９へ連通している。この様にすることで、燃料室３
６の上部の空気は、燃料ポンプ外へ排出される。

【００２９】図１には示していないが、リアボディ４２
に設けた空気抜き通路４９は、更に上部に設けた吸入側
の圧力を規定する低圧レギュレ−タに連通し、大気圧の
ガソリンタンクに戻るような構造をとっている。このよ
うにクランク室内に設けた燃料室３６は、空気の少ない
ガソリンを溜める構造となっており、同時に空気の少な
いガソリンを各シリンダ室へ吸入する様にピストン１３
に吸入口１３ａを設け、直接燃料室３６のガソリンを吸
入する構造になっている。

【００３０】次に、図２を用いて、５気筒のピストンの
配置関係及び各通路の配置関係について説明する。図２
は、本発明の一実施形態による燃料ポンプのリアボデイ
の側面図であり、図１のＡ−Ａ矢視図である。

【００３１】リアボデイ４２の上部に設けられた吸入口
６０から吸入された低圧のガソリンは、吸入通路４４を
経て、リアボデイ４２の最下部の位置に導かれ、図１に
示したシリンダブロック１５の連通路４６に連通してい
る。

【００３２】リアボデイ４２には、５個の吐出弁開口１
７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃ，１７Ｄ，１７Ｅが形成されてい
る。これらの吐出弁開口１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃ，１７
Ｄ，１７Ｅの位置に対応して、５個のシリンダ室形成さ
れ、５個のピストンが配置される構成となっている。

【００３３】リアボデイ４２の上部側であって、各シリ
ンダ室への最上部の吸入口位置（吐出弁開口１７Ａ，１
７Ｅに相当する位置）よりも高い位置に、空気抜き通路
４９の開口部を設けるようにしている。この開口部に
は、図１に示したシリンダブロック１５の連通路４８が
連通する。

【００３４】吸入口６０から吸入されたガソリンは、吸
入通路４４及び連通路４６を経て、燃料室に導入され
る。ガソリンが流入する連通路４６は、シリンダブロッ
ク１５の下側，即ち、燃料ポンプ本体の下側に設けられ
ており、一方、空気抜き通路４９に接続された連通路４
８は、シリンダブロック１５の上側，即ち、燃料ポンプ
本体の上側に設けられている。従って、連通路４６から
導入されたガソリン中に含まれる空気は、浮力によって
上昇し、燃料室３６の上部に集まり、連通路４８及び空
気抜き通路４９を経て外部に排出される。

【００３５】また、５個のピストンで昇圧されたガソリ
ンは、それぞれ、吐出弁開口１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃ，
１７Ｄ，１７Ｅを経て、高圧室４３に吐出し、さらに、
吐出通路５０から外部に吐出する。

【００３６】次に、図３を用いて、シリンダ室の詳細な
構造について説明する。図３は、本発明の一実施形態に
よる燃料ポンプのシリンダ室の拡大断面図である。

【００３７】吸入弁１４は、ピストン１３の内部に形成
されている。ピストン１３の内部の９０°バルブシート
１００に対して、ボール１０２がスプリング１０４によ
って押さえられ、シールする構造となっている。スプリ
ング１０４のセット荷重を規定するために、バルブスト
ッパ１０６をピストン１３に固定している。

【００３８】一方、吐出弁１６は、シリンダのリアボデ
ィ１５側に設けた９０°バルブシート１１０に対して、
ボール１１２がスプリング１１４で押さえられ、シール
する構造となっている。スプリング１１４のセット荷重
を規定するために、バルブストッパ１１６をリアボディ
１５に固定している。

【００３９】ピストン１３が、図１に締めた揺動板に従
い往復動し、吸入行程に入るとシリンダ室１７の体積が
増加することで減圧し、ボール１０２のシート部前後で
圧力差が発生し、シート径に相当する面積と圧力差の積
で決まる開弁力がスプリング１０４のセット荷重以上に
なると、ボール１０２がシート１００より離れ、燃料室
３６に開放したピストン１３の吸入口１３ａからガソリ
ンはシリンダ室１９に吸入される。

【００４０】ピストン１３が吐出行程に入ると、シリン
ダ室１９の体積が減少することで増圧し、ボール１０２
は前述した開弁力の逆に閉弁力が作用し、シート１００
に着座し、シールする。一方、吐出弁１６のボール１１
２は、シリンダ室１９の増圧によって、ボール１１２の
シート部前後で圧力差が発生し、シート径に相当する面
積と圧力差の積で決まる開弁力が前記スプリング１１４
のセット荷重以上になると、ボール１１２がシート１１
０より離れ開弁し、ガソリンがリアボディ４２の高圧室
４３に吐き出される。

【００４１】以上の構成にすることで、規定ストロ−ク
で決まるポンプ容量を有効に使用することができる構造
としている。

【００４２】以上説明したように、回転せずに揺動運動
のみ行う構造とした揺動板７にシ−ル部材であるベロー
ズ４０の一端部となる構成とし、ベローズの他端は、多
気筒あるピストンを全体で隔離する構成としている。従
って、従来のように、各気筒毎にベローズを設けるよう
な構成に比べて、シ−ル部であるベローズの削減を図る
ことができる。従って、構造的に、従来に比べて簡単に
できるため、全体を小型化することができる。

【００４３】また、ベローズ４０により、クランク室３
０を機構室３４と燃料室３６に分離し、回転運動を揺動
運動に変換する機構部側は、機構室３４として、潤滑油
を満たしている。従って、機構部にある軸受３，４，
５，６を粘度の大きい潤滑油中で作動させることができ
るため、転がり軸受の寿命を長くすることができ、シャ
フト１の回転部と外部とのシールに用いたオイルシール
２の信頼性を向上することができ、ガソリンが直接大気
中に漏れるのを防ぐことができる。

【００４４】また、ピストン側を燃料室３６とし、燃料
室３６の下部に吸入ガソリンを導入し、燃料室３６の上
部には、吸入ガソリン中に含まれた空気を分離し、ポン
プ外に排出する空気抜き通路４９を設けた構造とした。
このようにすることで、燃料室を空気分離室とすること
ができる。吸入ガソリン中に含まれる空気及びポンプ運
転中に温度上昇により発生する気泡等がベローズ内の圧
縮筒内に閉じ込められると、圧縮性気体が入った事によ
り、規定のストロークで決まる吐出量が得られないと問
題が発生するが、上述したように、空気抜きの行える構
造とすることにより、燃料ポンプの吐出流量を一定に保
つことが可能となる。

【００４５】また、ピストン１３に設けた吸入口１３ａ
を用いて、燃料室３６から直接シリンダ室１９へガソリ
ン吸入する構造としたので、ピストン１３に吸入弁１４
を設けることができる。その結果、吸入バルブと吐出バ
ルブをそれぞれを単独でシ−ルする構造に比べて、Ｏ−
リングの本数を削減することができる。

【００４６】また、クランク室３０をベロ−ズ４０で分
離しているが、分離した２つの部屋の使い方は、ベロ−
ズ４０の内側に燃料室３６を設け、外側に機構室３４を
設ける構成としている。この結果、燃料室３６の外側に
機構室３４が存在する構造となるため、機構室３４が一
つのガソリン漏れ防御室になり、ガソリンの大気中への
漏れ防止の観点で非常に有効になっている。

【００４７】また、フロントボデイ３２は、ポンプ自身
のエンジン等への取付け足の構造物を設ける必要があ
り、複雑な形状になるが、上述したように、フロントボ
デイ３２は、油を封入する機能で十分になったため、製
作上は容易でありながら低粘度流体での巣漏れにおいて
信頼性が低く採用できなかった鋳物品を、十分な信頼性
を持って採用することができる。従って、燃料ポンプの
生産性を向上することができる。

【００４８】以上説明したように、本実施形態によれ
ば、潤滑性のある流体を用いて駆動部の潤滑を行うこと
により信頼性が高くでき、しかも、複数気筒のピストン
を用いることにより、圧力変動が小さく、さらに、多気
筒あるピストンを全体で隔離する構成としているため、
小型化できるものとなる。

【００４９】また、Ｕ字成形されたベローズを用いるこ
とにより、ベローズに発生する応力を出来るだけ小さく
することができる。

【００５０】また、ベローズの各山部，谷部にかかる応
力を小さくすることができる。

【００５１】また、回転運動を揺動運動に変換する機構
部側は、潤滑油を満たしているため、駆動部の信頼性を
向上することができる。

【００５２】また、空気抜きの行える構造とすることに
より、燃料ポンプの吐出流量を一定に保つことが可能と
なる。

【００５３】また、ピストンに吸入弁を設けることによ
り、Ｏ−リングの本数を削減することができる。

【００５４】また、ベロ−ズの内側に燃料室を設け、外
側に機構室を設ける構成としているため、ガソリンの大
気中への漏れ防止の観点で非常に有効になっている。従
って、フロントボデイの材料として、鋳物品を採用する
ことができ、燃料ポンプの生産性を向上することができ
る。

【００５５】次に、図４を用いて、本発明の第２の実施
形態による燃料ポンプについて説明する。図４は、本発
明の第２の実施形態による燃料ポンプの断面図である。
なお、図１と同一符号は、同一部分を示している。

【００５６】本実施形態における特徴は、ピストン１
３’にピストンリング７０を設けている点にある。ピス
トンリング７０は、ＰＴＦＥ樹脂（ポリ・テトラ・フロ
ロ・エチレン：４弗化エチレン樹脂）を主材とする材料
からできている。ピストンリングの材質には、比較的シ
リンダボアの形状精度が緩く、且つ低粘度のガソリンの
場合でもシール性を維持出来るように、シリンダボアの
形状に追従し易い樹脂系のものが有効である。特に、ガ
ソリン中で物性安定、摺動特性から主剤がＰＴＦＥ製で
出来ているものが有効である。ピストン１３’にＰＴＦ
Ｅ製ピストンリング７０を装着することで、シリンダ室
１９内圧力による自己シ−ルが可能となる。

【００５７】図１に示すように、ピストンリングが無い
ピストンタイプでは、ピストンとシリンダブロックボア
のギャップのみによるシ−ルが必要であり、ピストンと
シリンダブロックボアのギャップは数μｍとなるよう
に、高精度加工が必要であったが、本実施形態のよう
に、ピストンにピストンリングを装着し、ピストンリン
グでシールする構造とすることにより、ギャップ量を数
十μｍまで拡大できるため、加工精度を緩くでき、生産
性が向上するものである。

【００５８】また、図１に示すように、ピストンリング
が無いピストンタイプにおけるピストンとシリンダブロ
ックボアのギャップのみによるシ−ルの場合、シール長
さ（ピストンとシリンダブロックボアの摺動方向の長
さ）は、１０〜２０ｍｍ程度必要であったのに対して、
本実施形態のように、ピストンリングを使用することに
より、シ−ル長さとしては、ピストンリングの長さだけ
でよく、２〜３ｍｍのシ−ル長で十分な性能を得ること
が可能となる。その結果、シリンダブロック１５’、ベ
ローズブロック３９’及びフロントボデイ３２’の軸方
向の長さを１０数ｍｍ程度短くすることができる。従っ
て、自動車ガソリンエンジン用筒内直接燃料噴射装置の
燃料ポンプとして使用する場合には、燃料ポンプをエン
ジンルーム内のカム軸からシャフト１に駆動力を伝達す
る構成となり、エンジンルーム内の取付スペースが制限
されるときに、燃料ポンプの全長を短くできることは特
に有効である。

【００５９】以上説明したように、本実施形態によれ
ば、潤滑性のある流体を用いて駆動部の潤滑を行うこと
により信頼性が高くでき、しかも、複数気筒のピストン
を用いることにより、圧力変動が小さく、さらに、多気
筒あるピストンを全体で隔離する構成としているため、
小型化できるものとなる。

【００６０】また、Ｕ字成形されたベローズを用いるこ
とにより、ベローズに発生する応力を出来るだけ小さく
することができる。

【００６１】また、ベローズの各山部，谷部にかかる応
力を小さくすることができる。

【００６２】また、回転運動を揺動運動に変換する機構
部側は、潤滑油を満たしているため、駆動部の信頼性を
向上することができる。

【００６３】また、空気抜きの行える構造とすることに
より、燃料ポンプの吐出流量を一定に保つことが可能と
なる。

【００６４】また、ピストンに吸入弁を設けることによ
り、Ｏ−リングの本数を削減することができる。

【００６５】また、ベロ−ズの内側に燃料室を設け、外
側に機構室を設ける構成としているため、ガソリンの大
気中への漏れ防止の観点で非常に有効になっている。従
って、フロントボデイの材料として、鋳物品を採用する
ことができ、燃料ポンプの生産性を向上することができ
る。

【００６６】さらに、本実施形態によれば、ピストンリ
ングを用いることにより、加工精度を低くでき、生産性
が向上する。

【００６７】また、ピストンリングを用いることによ
り、軸方向の長さを短くでき、燃料ポンプをさらに小型
化できる。

【００６８】次に、図５を用いて、本発明の第３の実施
形態による燃料ポンプについて説明する。図５は、本発
明の第３の実施形態による燃料ポンプの断面図である。
なお、図１と同一符号は、同一部分を示している。

【００６９】本実施形態における特徴は、図１に示した
ジョイントピン９とジョイントボ−ル１１を削除した点
にある。即ち、図１に示した実施形態においては、回転
摺動抵抗を、ジョイントピン９とジョイントボ−ル１１
により、揺動板７の回転防止をしていた。

【００７０】それに対して、本実施形態においては、ジ
ョイントピン９とジョイントボ−ル１１を使用すること
なく、揺動板７の回転防止を、ベロ−ズ４０’のねじり
剛性で支持するようにしている。そのため、図１に示し
たベローズ４０に比べて、図５に示すベローズ４０’の
剛性を多少高めるようにしている。

【００７１】以上のように構成した結果、ジョイントピ
ンとジョイントボ−ルが不要となり、部品点数が少なく
なるとともに、燃料ポンプの組立性が向上するものとな
る。

【００７２】以上説明したように、本実施形態によれ
ば、潤滑性のある流体を用いて駆動部の潤滑を行うこと
により信頼性が高くでき、しかも、複数気筒のピストン
を用いることにより、圧力変動が小さく、さらに、多気
筒あるピストンを全体で隔離する構成としているため、
小型化できるものとなる。

【００７３】また、Ｕ字成形されたベローズを用いるこ
とにより、ベローズに発生する応力を出来るだけ小さく
することができる。

【００７４】また、ベローズの各山部，谷部にかかる応
力を小さくすることができる。

【００７５】また、回転運動を揺動運動に変換する機構
部側は、潤滑油を満たしているため、駆動部の信頼性を
向上することができる。

【００７６】また、空気抜きの行える構造とすることに
より、燃料ポンプの吐出流量を一定に保つことが可能と
なる。

【００７７】また、ピストンに吸入弁を設けることによ
り、Ｏ−リングの本数を削減することができる。

【００７８】また、ベロ−ズの内側に燃料室を設け、外
側に機構室を設ける構成としているため、ガソリンの大
気中への漏れ防止の観点で非常に有効になっている。従
って、フロントボデイの材料として、鋳物品を採用する
ことができ、燃料ポンプの生産性を向上することができ
る。

【００７９】さらに、本実施形態によれば、ジョイント
ピンとジョイントボ−ルが不要となり、部品点数が少な
くなるとともに、組立性が向上するものとなる。

【００８０】次に、図６を用いて、本発明の第４の実施
形態による燃料ポンプについて説明する。図６は、本発
明の第４の実施形態による燃料ポンプの断面図である。
なお、図４と同一符号は、同一部分を示している。

【００８１】本実施形態における特徴は、クランク室３
０を機構室３４と燃料室３６とを分離する隔壁として、
ダイアフラム８０を使用した点にある。ダイアフラム８
０の内周側は、揺動板７とロッド押さえ８２の間に挟み
込まれ、ネジ３７ａによって締め付け固定されている。
ダイアフラム８０の外周側は、フロントボデイ３２’の
内側とダイアフラムブロック８４との間に挟み込まれ、
フロントボデイ３２’とリアボデイ４２をボルト締めす
ることにより、固定されている。

【００８２】ダイアフラム８０の材質としては、揺動運
動に追従できて発生応力が小さいものが適当であり、そ
こで、ゴム材を主成分とするか、ＰＴＦＥ材を主成分と
するものを使用している。ゴム材若しくはＰＴＦＥ材を
使用することにより、燃料ポンプを小型化できる。な
お、揺動運動の繰り返しに耐える必要性があることか
ら、金属ダイアフラムを使用することもできるが、ゴム
材若しくはＰＴＦＥ材に比べて大型化する。

【００８３】図１に示したようにベロ−ズを使用する構
造では、ベロ−ズの両端を溶接する必要があったのに対
して、本実施形態によれば、溶接作業が不要となる。

【００８４】また、ベロ−ズで必要な長手方向寸法が削
減でき、組立て性が大きく改善できる。

【００８５】以上説明したように、本実施形態によれ
ば、潤滑性のある流体を用いて駆動部の潤滑を行うこと
により信頼性が高くでき、しかも、複数気筒のピストン
を用いることにより、圧力変動が小さく、さらに、多気
筒あるピストンを全体で隔離する構成としているため、
小型化できるものとなる。

【００８６】また、回転運動を揺動運動に変換する機構
部側は、潤滑油を満たしているため、駆動部の信頼性を
向上することができる。

【００８７】また、空気抜きの行える構造とすることに
より、燃料ポンプの吐出流量を一定に保つことが可能と
なる。

【００８８】また、ピストンに吸入弁を設けることによ
り、Ｏ−リングの本数を削減することができる。

【００８９】また、ダイアフラムの内側に燃料室を設
け、外側に機構室を設ける構成としているため、ガソリ
ンの大気中への漏れ防止の観点で非常に有効になってい
る。従って、フロントボデイの材料として、鋳物品を採
用することができ、燃料ポンプの生産性を向上すること
ができる。

【００９０】さらに、ピストンリングを用いることによ
り、加工精度を低くでき、生産性が向上する。

【００９１】また、ピストンリングを用いることによ
り、軸方向の長さを短くでき、燃料ポンプをさらに小型
化できる。

【００９２】さらに、本実施形態においては、ダイアフ
ラムを使用することにより、溶接作業が不要となる。

【００９３】また、長手方向寸法が削減でき、組立て性
が大きく改善できる。

【００９４】次に、図７を用いて、本発明の第５の実施
形態による燃料ポンプについて説明する。図７は、本発
明の第５の実施形態による燃料ポンプの断面図である。
なお、図１と同一符号は、同一部分を示している。

【００９５】図１に示した例では、ピストン１３と揺動
板７とは、コンロッド７で連結されている。それに対し
て、本実施形態においては、ピストン１３と揺動板７と
の間に、スリッパ２００を設けた点に特徴がある。ま
た、ピストン１３とスリッパ２００とを、揺動板７に接
触させるために、ピストンリング２０２が設けられてい
る。

【００９６】シリンダブロック１５のシリンダボア１７
は、貫通穴になっており、シリンダブロック１５とリア
ボデイ４２の間には、吐出バルブのボール１１２のシー
ト部を形成するバルブシート２０４が設けられている。
シリンダボア１７を貫通穴とし、バルブシート２０４に
よって貫通穴の一部を塞ぐ構造とすることにより、ピス
トン１３のシリンダボア１７内への挿入が簡単になって
いる。従って、ポンプの組立性が向上するものである。

【００９７】スリッパ２００の揺動板７側には、燃料を
ピストン１３内に導くための吸入溝２００ａが設けられ
ており、また、スリッパ２００の中央には、吸入溝２０
０ａに連通する連通孔２００ｂが設けられている。スリ
ッパ２００は、自転可能なため、吸入溝２００ａも自転
し、スリッパ２００の底面と揺動板７の接触部には、常
に、新しい燃料が供給される。従って、スリッパ２００
の底面と揺動板７の接触部も吸入通路として作用するた
め、吸入溝２００ａは、摺動の点で有効に作用する。

【００９８】ピストン１３の中心軸上には、スリッパ連
通孔２００ｂと常につながっている吸入連通路１３ａが
設けられており、ピストン１３の内部に設けた吸入弁１
３ａに燃料が導かれる構造となっている。

【００９９】なお、上述の説明では、スリッパ２００の
ピストン１３側が凹面であり、ピストン１３側が凸面と
なっているが、スリッパ２００のピストン１３側が凸面
であり、ピストン１３側が凹面としてもよい。この場合
には、ピストン１３の挿入性が向上するものである。

【０１００】吐出バルブのボール１１２から流出した高
圧の燃料は、高圧室４３に流入する。なお、図示の状態
では、高圧室４３の燃料が外部に流出するための吐出通
路について明示していないが、吐出通路は、図２に示し
たように、リアブロック４２内に形成されている。

【０１０１】なお、図示の状態では、燃料が燃料室３６
に流入するための吸入通路については、明示していない
が、この吸入通路は、図２に示すように、リアブロック
４２内に形成されている。

【０１０２】また、シリンダブロック１５の中央には、
リリーフバルブ２０６が設けてある。高圧室４３内の燃
料圧が異常に高くなった場合には、ボール２０８が燃料
によって押され、低圧力の燃料室３６内に燃料をリリー
フするように構成している。

【０１０３】揺動中心７ａは、ベローズ４０の長手方向
の中央で、軸中心に合わせて設定されている。

【０１０４】以上説明したように、本実施形態によれ
ば、潤滑性のある流体を用いて駆動部の潤滑を行うこと
により信頼性が高くでき、しかも、複数気筒のピストン
を用いることにより、圧力変動が小さく、さらに、多気
筒あるピストンを全体で隔離する構成としているため、
小型化できるものとなる。

【０１０５】また、シリンダボアを貫通穴とし、バルブ
シートによって貫通穴の一部を塞ぐ構造とすることによ
り、ピストンのシリンダボア内への挿入が簡単となり、
ポンプの組立性が向上するものである。

【０１０６】また、Ｕ字成形されたベローズを用いるこ
とにより、ベローズに発生する応力を出来るだけ小さく
することができる。

【０１０７】また、ベローズの各山部，谷部にかかる応
力を小さくすることができる。

【０１０８】また、回転運動を揺動運動に変換する機構
部側は、潤滑油を満たしているため、駆動部の信頼性を
向上することができる。

【０１０９】また、空気抜きの行える構造とすることに
より、燃料ポンプの吐出流量を一定に保つことが可能と
なる。

【０１１０】また、ベロ−ズの内側に燃料室を設け、外
側に機構室を設ける構成としているため、ガソリンの大
気中への漏れ防止の観点で非常に有効になっている。従
って、フロントボデイの材料として、鋳物品を採用する
ことができ、燃料ポンプの生産性を向上することができ
る。

【０１１１】なお、本発明の実施態様としては、以下の
ものが挙げられる。

【０１１２】１．上記揺動板の中心軸と上記シャフトの
中心軸との交点となる揺動中心を、上記ベローズの両端
面間に設けることにより、ベローズに発生する応力を小
さくし得るものとなる。

【０１１３】２． 上記ベローズの両端の中心軸の少な
くとも一方は、上記揺動板の中心軸と一致させることに
より、ベローズに発生する応力を小さくし得るものとな
る。

【０１１４】３．上記ベロ−ズは、成形Ｕ字形状からな
ることにより、ベローズに発生する応力を小さくし得る
ものとなる。

【０１１５】４．上記ベローズの材質をオ−ステナイト
系ステンレス材とする。

【０１１６】５．上記隔壁をダイアフラムにより構成す
る。

【０１１７】６．上記燃料室からポンプ外部へのガス排
出用通路を、上記複数のピストンの各シリンダ室への吸
入孔の中で、最も高い位置にある吸入孔より高い位置に
設けることにより、燃料中に混入した空気を除いて、吐
出流量を一定に保ち得るものとなる。

【０１１８】７．上記燃料室から上記ピストンのシリン
ダ室へ直接吸入する様に上記ピストンに設けられた吸入
孔と、上記ピストンに設けられた吸入バルブを備えるこ
とにより、Ｏ−リングの本数を少なくし得るものとな
る。

【０１１９】８．上記ピストンは、ピストンリングを備
えることにより、シール長を短くして、小型化し得るも
のとなる。

【０１２０】

【発明の効果】本発明によれば、燃料ポンプの信頼性を
向上し、圧力変動が小さく、しかも、小型なものとな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態による燃料ポンプの断面図
である。

【図２】本発明の一実施形態による燃料ポンプのリアボ
デイの側面図であり、図１のＡ−Ａ矢視図である。

【図３】本発明の一実施形態による燃料ポンプのシリン
ダ室の拡大断面図である。

【図４】本発明の第２の実施形態による燃料ポンプの断
面図である。

【図５】本発明の第３の実施形態による燃料ポンプの断
面図である。

【図６】本発明の第４の実施形態による燃料ポンプの断
面図である。

【図７】本発明の第５の実施形態による燃料ポンプの断
面図である。

【符号の説明】

１…シャフト １ａ…斜板部 ２…オイルシール ３，５…ラジアル軸受 ４，６…スラスト軸受 ７…揺動板 ７ａ…揺動中心 ９…ジョイントピン １１…ジョイントボ−ル １３…ピストン １４…吸入弁 １５…シリンダブロック １６…吐出弁 １７…シリンダボア １９…シリンダ室 ３０…クランク室 ３２…フロントボディ ３４…機構室 ３６…燃料室 ３７…ベロ−ズキャップ ３９…ベロ−ズリング ４０…ベロ−ズ ４２…リアボディ ４３…高圧室 ４４…吸入通路 ４６，４８，４９…連通路 ７０…ピストンリング ８０…ダイアフラム １００，１１０…バルブシ−ト １０２，１１２…ボ−ル １０４，１１４…スプリング １０６，１１６…バルブストッパ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｆ０４Ｂ 53/18 Ｆ０４Ｂ 21/00 Ａ (72)発明者 町村 英紀 茨城県ひたちなか市大字高場2520番地 株式会社 日立製作所 自動車機器事業 部内 (72)発明者 星 喜一 茨城県ひたちなか市高場2477番地 株式 会社 日立カーエンジニアリング内 (56)参考文献 特開 昭59−54842（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−77930（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−324746（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−324724（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−112408（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−77953（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−272427（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−256570（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−180653（ＪＰ，Ａ) 実開 平６−40382（ＪＰ，Ｕ) 実開 平５−30473（ＪＰ，Ｕ) 実開 平５−24970（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭49−37929（ＪＰ，Ｂ１) 特公 昭43−28845（ＪＰ，Ｂ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F02M 59/04 F02M 59/44 F04B 1/00 - 7/06

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】外部からの駆動力を伝達するシャフトと、 このシャフトによって回転される斜板と、 この斜板の回転運動を揺動運動に変換する揺動板と、 この揺動板の揺動運動により往復動する複数のピストン
   と、 上記斜板及び揺動板及びピストンを収納するフロントボ
   デイとシリンダブロックによって形成されるクランク室
   を２つの部屋に分離するベロースとを備え、上記揺動板の駆動軸を支承するフロントボディで上記シ
   リンダブロックの外周を包囲し、 このベロースの一端を上記揺動板側に固定し、他端を上
   記シリンダブロック側に固定するとともに、上記ベロ−
   ズと上記シリンダブロックで囲まれた部屋を燃料室と
   し、上記ベローズ上記フロントボディの内周壁とで囲ま
   れた部屋を潤滑油の封入された機構室としたことを特徴
   とする燃料ポンプ。
2. 【請求項２】外部からの駆動力を伝達するシャフトと、 このシャフトによって回転される斜板と、 この斜板の回転運動を揺動運動に変換する揺動板と、 この揺動板の揺動運動により往復動する複数のピストン
   と、 上記斜板及び揺動板及びピストンを収納するフロントボ
   デイとシリンダブロックによって形成されるクランク室
   を２つの部屋に分離するベロースとを備え、上記揺動板の駆動軸を支承するフロントボディで上記シ
   リンダブロックの外周を包囲し、 このベロースの一端を上記揺動板側に固定し、他端を上
   記シリンダブロック側に固定するとともに、上記ベロ−
   ズと上記シリンダブロックで囲まれた部屋を燃料室と
   し、上記ベローズ上記フロントボディの内周壁とで囲ま
   れた部屋を潤滑油の封入された機構室とし、 さらに、上記フロントボディに固定されたリアボディ
   と、 このリアボディに設けられ、吸入された空気を分離して
   排出する空気抜き通路と、 上記燃料室と上記空気抜き通路を接続するとともに、上
   記シリンダブロックに設けられた連通路とを備えたこと
   を特徴とする燃料ポンプ。
3. 【請求項３】 請求項１若しくは請求項２のいずれかに
   記載の燃料ポンプにおいて、 上記ベローズによって分離された２つの部屋の内、一方
   の部屋を燃料室とし、 上記ピストンの吸入孔と吸入バルブを、この燃料室内に
   設けることにより、上記燃料室から上記ピストンのシリ
   ンダ室内へ燃料を直接吸入することを特徴とする燃料ポ
   ンプ。
4. 【請求項４】 請求項１若しくは請求項２のいずれかに
   記載の燃料ポンプにおいて、さらに、 上記揺動板と上記ピストンの間に設けられたスリッパを
   備え、 このスリッパは、上記揺動板との接触側は、実質的に平
   面とし、上記ピストンとの接触側は球面状とし、 上記スリッパは、上記平面部側に、上記ピストンの吸入
   孔に連通する溝と、この溝に連通する連通孔を有するこ
   とを特徴とする燃料ポンプ。