JPH05223055A - 低粘性流体用ラジアルピストンポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】軸受の寿命を延ばすとともに、低粘性燃料油
(低粘性流体)が外部に漏れないようにする。 【構成】駆動シャフト３０の周りに、燃料油の流入通路
の一部をなす燃料溜まり室１０１と、ラジアル軸受４１
を収容する軸受室１２３と、ラジアル軸受４２を収容す
る軸受室１３２とを設け、燃料溜まり室１０１と軸受室
１２３，１３２とをそれぞれオイルシール５１，５３に
よって離隔する。軸受室１２３，１３２にはエンジンオ
イルを燃料溜まり室１０１内の燃料油よりも高圧にして
隙間なく充填しておく。軸受室１２３，１３２のエンジ
ンオイルは燃料溜まり室１０１に漏出可能であるが、燃
料溜まり室１０１の燃料油は軸受室１２３，１３２に侵
入することはできない。燃料油がポンプハウジング１０
０から外へ漏れることもない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、低粘性流体を高圧圧
送するために好適な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】近年、車両等の内燃機関の排気ガスによ
る公害問題や資源枯渇化対策として、燃焼効率の改善が
要望されている。その対策として、ガソリンやメタノー
ルやアルコール等を燃料とする場合にあっては、燃料を
高圧化して噴霧の微粒化を向上することが効果的である
とされている。これを実現するためには、吐出圧力が70
〜100Kgf/cm²という高吐出圧性能を発揮できる燃料ポン
プが必要であり、能力面や効率面を考慮するとラジアル
ピストンポンプが好適であった。

【０００３】従来のラジアルピストンポンプは、特開昭
６４−３６７号公報に開示されているように、高粘性油
(粘度が３０cst以上)の圧送手段として使用されるのが
一般的であり、ガソリンやメタノールやアルコール等の
低粘性油の圧送には使用されていなかった。というの
は、ピストンとシリンダ間の摺動部や、偏心カムとピ
ストンとの接触部にかじりや焼き付きが生じるという問
題や、低粘性油が、駆動シャフトを支持する軸受に封
入したグリースを希釈、洗浄してしまうという問題があ
るからである。

【０００４】そこで、本出願人は、低粘性油の圧送にも
適するラジアルピストンポンプを開発した。これについ
ては、特開平３−１７５１５８号公報に開示されている
通りである。即ち、ポンプハウジング内における駆動シ
ャフトの周りに環状の燃料溜まり室を設け、これを流入
通路の一部とすることによって燃料溜まり室に低粘性油
を流通させるようにし、かじりや焼き付きの虞れのある
部分を低粘性油で冷却及び潤滑し、又、燃料溜まり室と
軸受との間にシール部材を設置して、低粘性油が軸受に
侵入しないようにしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、低粘性
油用に改良された上記ラジアルピストンポンプにおいて
も、シール部材と駆動シャフトとが回転接触する限り完
全なシールは不可能であり、この間から低粘性油が僅か
ながら軸受側に侵入し、軸受に封入したグリースを希
釈、洗浄する虞れがあった。この発明は上述従来の技術
の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とする
ところは、低粘性流体の軸受への侵入を阻止するととも
に、低粘性流体の外部漏洩を防止することができる低粘
性流体用ラジアルピストンポンプを提供しようとすると
ころにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明は上述目的を達
成するためになされたもので、その要旨は、固定系のポ
ンプハウジングの内部に、軸受を介して駆動シャフトが
回動自在に支持され、この駆動シャフトに設けられた偏
心カムによって、該偏心カムの周りに放射状に配された
複数のピストンを往復動せしめ、低粘性流体を昇圧する
低粘性流体用ラジアルピストンポンプにおいて、上記ポ
ンプハウジング内における駆動シャフトの周りに、上記
低粘性流体の流入通路の一部をなす環状の流体溜まり室
が設けられるとともに、上記軸受を収容する軸受室がシ
ール部材によってこの流体溜まり室から離隔して設けら
れ、この軸受室内に流体溜まり室の低粘性流体圧力より
も高圧の流動性ある充填材が充填されていることを特徴
とする低粘性流体用ラジアルピストンポンプにある。

【０００７】

【作用】軸受室に充填された充填材の圧力の方が、流体
溜まり室内の低粘性流体の圧力よりも高圧にされている
ので、軸受室の充填材が流体溜まり室に流出することは
あっても、流体溜まり室の低粘性流体が軸受室内に侵入
することはない。更に、低粘性流体に対するシール性が
極めて高く、低粘性流体の外部への漏れを確実に阻止で
きる。

【０００８】

【実施例】以下、この発明の実施例を図１から図７まで
の図面に基づいて説明する。図１から図６の図面は、こ
の発明に係るガソリン用(低粘性流体用)ラジアルピスト
ンポンプの第１実施例を示している。図１はラジアルピ
ストンポンプの縦断面図である。このラジアルピストン
ポンプは固定系のポンプハウジング１００を具備してい
る。ポンプハウジング１００は、シリンダ１１０と、入
口側ブロック１２０と、出口側ブロック１３０から構成
されており、シリンダ１１０と入口側ブロック１２０と
の間にガスケット１０Ａとバルブシート２０Ａを介装
し、シリンダ１１０と出口側ブロック１３０との間にガ
スケット１０Ｂとバルブシート２０Ｂを介装させて、図
示しないボルトナットにより連結されている。

【０００９】上記ポンプハウジング１００の内部に駆動
シャフト３０が回動自在に支持されている。駆動シャフ
ト３０は、入口側ブロック１２０に設けられた軸受取付
孔１２１及び貫通孔１２２を挿通し、シリンダ１１０に
設けられたカム室孔１１１を挿通して、先端を出口側ブ
ロック１３０に設けられた有底の軸受取付孔１３１に挿
入させている。そして、この駆動シャフト３０は、入口
側ブロック１２０の軸受取付孔１２１に嵌め込まれたラ
ジアル軸受４１と、出口側ブロック１３０の軸受取付孔
１３１に嵌め込まれたラジアル軸受４２によって回動自
在に支持されている。尚、駆動シャフト３０の基端部３
１は入口側ブロック１２０の軸受取付孔１２１から外方
へ突出しており、ここにプーリＰが取り付けられる。こ
のプーリＰはエンジンによって回転駆動され、駆動シャ
フト３０を回転せしめる。

【００１０】入口側ブロック１２０の軸受取付孔１２１
にはラジアル軸受４１を間に挟んで両側にオイルシール
(シール部材)５１，５２が嵌め込まれており、オイルシ
ール５１，５２に囲まれた部分は軸受室１２３となって
いる。一方、出口側ブロック１３０の軸受取付孔１３１
にはラジアル軸受４２よりもシリンダ１１０側にオイル
シール(シール部材)５３が嵌め込まれており、このオイ
ルシール５３よりも奥が軸受室１３２になっている。上
記オイルシール５１，５３と駆動シャフト３０とポンプ
ハウジング１００によって囲繞された環状の空間が燃料
溜まり室(流体溜まり室)１０１となる。

【００１１】駆動シャフト３０において上記カム室孔１
１１に配される部位には偏心カム３２が設けられてい
る。偏心カム３２は、駆動シャフト３０に形成されその
中心を駆動シャフト３０の回転中心から偏心させた断面
円形のカム部３３と、このカム部３３の外側にカム部３
３に対して回動自在に取り付けられた円筒状のブッシュ
３４と、このブッシュ３４の外側にブッシュ３４に対し
て相対回転可能に取り付けられた筒状のガイドリング３
５とから構成されている。ガイドリング３５の断面外形
は図２に示すように正五角形になっており、カム室孔１
１１は偏心カム３２が回転した時にこれと干渉しないよ
うな大きさにされている。

【００１２】前記シリンダ１１０には、周方向等間隔に
配された５つのシリンダ孔１１２が放射状に形成されて
おり、各シリンダ孔１１２にはそれぞれピストン６０が
その軸線方向へ摺動可能に挿入されている。又、シリン
ダ孔１１２にはプラグ６１がねじ込み固定されており、
各ピストン６０はプラグ６１との間に取り付けられたス
プリング６２によって駆動シャフト３０に接近する方向
へ付勢されている。各ピストン６０の基端面(駆動シャ
フト３０側の端面)は、前記ガイドリング３５の外周面
を構成する５つの平面に面接触しており、駆動シャフト
３０が回転すると偏心カム３２の作用により各ピストン
６０は往復動せしめられる。尚、図１において、駆動シ
ャフト３０よりも上側に描かれたピストン６０は上死点
の状態を示しており、駆動シャフト３０の下側に描かれ
たピストン６０は下死点の状態を示している。

【００１３】上記各シリンダ孔１１２においてピストン
６０の先端(プラグ６１側の端部)のストローク域には、
吸入孔１１３と吐出孔１１４が開口している。吸入孔１
１３の他端はシリンダ１１０の入口側ブロック１２０側
の端面に形成された座ぐり穴１１５に開口しており、吐
出孔１１４の他端はシリンダ１１０の出口側ブロック１
３０側の端面に開口している。

【００１４】上記座ぐり穴１１５にはバルブストッパ１
１６が嵌め込まれている。バルブストッパ１１６の外観
は、正面から見ると図４に示すように円形の両側部を欠
いた形状をなし、側方から見ると図３に示すようにバル
ブシート２０Ａ側のほぼ半分が円弧面をなしている。バ
ルブストッパ１１６は座ぐり穴１１５の内周面に密接
し、ピン１１７によってシリンダ１１０に回動不能に固
定されている。バルブストッパ１１６の背部(座ぐり穴
１１５の底面側)には、前記吸入孔１１３に連なる溝１
１８が、バルブストッパ１１６の一側面から他側面へ横
断するように形成されている。

【００１５】一方、入口側ブロック１２０には、上記各
座ぐり穴１１５に対向する部位に開口する５本の吸入通
路１２４が設けられている。各吸入通路１２４はそれぞ
れ放射状に設けられた連通路１２５によって前記貫通孔
１２２に連通しており、又、５本のうち１本の吸入通路
１２４は、内部にフィルタ１２６を備えた吸入コネクタ
１２７に接続されている。吸入コネクタ１２７は途中に
ブースターポンプを介在させて燃料タンク(いずれも図
示せず)に接続されている。ガスケット１０Ａには上記
吸入通路１２４に対応する部位に貫通孔が形成されてい
る。

【００１６】又、バルブシート２０Ａは、各バルブスト
ッパ１１６に対向する部位に、図５の如く略Ｕ字形の切
り込み２１の内側に形成された舌片２２を有している。
舌片２２の幅寸法はバルブストッパ１１６の幅とほぼ同
一寸法にされており、切り込み２１は座ぐり穴１１５と
重複するように配されている。この舌片２２はバルブシ
ート２０Ａの有する弾性によりその基部側を支点にして
弾性的に屈曲可能になっており、ガスケット１０Ａに密
接してその貫通孔を閉塞し、ガスケット１０Ａから離反
してその貫通孔を開放する。

【００１７】一方、出口側ブロック１３０においてシリ
ンダ１１０との対向面には、シリンダ１１０の吐出孔１
１４に対向する部位に、座ぐり穴１３３が形成されてい
る。この座ぐり穴１３３にはバルブストッパ１３４が嵌
め込まれ、ピン１３５によって固定されている。ガスケ
ット１０Ｂには吐出孔１１４に対応する部位に貫通孔が
形成されており、この貫通孔はバルブシート２０Ｂの舌
片２２(図６参照)によって開閉されるようになってい
る。尚、上記バルブストッパ１３４及びバルブシート２
０Ｂの構造及び機能は、それぞれ前記バルブストッパ１
１６及びバルブシート２０Ａと同様であるので詳細説明
は省略する。

【００１８】又、上記各バルブストッパ１３４の背部に
設けられた溝１３６は、出口側ブロック１３０の端面に
形成された環状溝１３７によって連通している。そし
て、この環状溝１３７は吐出通路１３８を介して吐出コ
ネクタ１３９に接続されている。この吐出コネクタ１３
９は燃料噴射ノズル等からなる噴射系(図示せず)に接続
される。

【００１９】上述構成のガソリン用ラジアルピストンポ
ンプにおけるガソリン(低粘性流体)の流れを説明する。
燃料タンクのガソリンはブースターポンプによって例え
ば１kgf/cm²程度の圧力で吸入コネクタ１２７に供給さ
れ、これに連なる吸入通路１２４、連通路１２５を通っ
て燃料溜まり室１０１へ流入し、更に、燃料溜まり室１
０１から他の連通路１２５を通って残る４本の吸入通路
１２４へ流入する。尚、この時には、吸入側のバルブシ
ート２０Ａの舌片２２がガスケット１０Ａの貫通孔を塞
いでおり、ガソリンがシリンダ孔１１２へ流入すること
はない。

【００２０】この後、エンジンを駆動し、プーリＰによ
って駆動シャフト３０を回転すると、偏心カム３２及び
スプリング６２の協働によって、各ピストン６０が往復
動せしめられる。即ち、各ピストン６０は順次、偏心カ
ム３２が１８０°回転する間に上死点から下死点に移動
し、その後の１８０°回転する間に下死点から上死点に
移動する。前者が吸入工程であり、後者が圧縮工程であ
る。

【００２１】初めに、吸入工程について説明する。ピス
トン６０が上死点から下死点に移動すると、このピスト
ン６０を収容しているシリンダ孔１１２とこれに通じる
吸入孔１１３及び座ぐり穴１１５の内部と、吸入通路１
２４との間に差圧が生じる。この差圧によって、バルブ
シート２０Ａの舌片２２がバルブストッパ１１６側に引
き付けられ、ガスケット１０Ａの貫通孔が開放される。
その結果、ガソリンが吸入通路１２４から座ぐり穴１１
５に流入し、バルブストッパ１１６の側方を通り、更に
バルブストッパ１１６の背部の溝１１８を通って、吸入
孔１１３に流入し、シリンダ孔１１２に入る。尚、この
間、吐出側のバルブシート２０Ｂの舌片２２がガスケッ
ト１０Ｂ側に引き付けられる結果、ガスケット１０Ｂの
貫通孔は塞がれている。

【００２２】この後、圧縮工程に移りピストン６０が下
死点から上死点に移動するが、その初期の段階におい
て、吸入側のバルブシート２０Ａの舌片２２はその弾性
とシリンダ孔１１２内のガソリンの圧力によってガスケ
ット１０Ａ側に押し戻され、ガスケット１０Ａの貫通孔
を塞ぐ。又、ピストン６０が下死点から上死点に移動す
る間に、このシリンダ孔１１２内のガソリンは圧縮され
高圧化される。このガソリンの圧力によって吐出側のバ
ルブシート２０Ｂの舌片２２はバルブストッパ１３４側
に押され、ガスケット１０Ｂから離反してガスケット１
０Ｂの貫通孔を開放する。その結果、高圧化されたガソ
リンは、吐出側ブロック１３０の座ぐり穴１３３に流入
し、バルブストッパ１３４の側部を通り、バルブストッ
パ１３４の背部の溝１３６を通って環状溝１３７に流入
し、更に、吐出通路１３８を通って吐出コネクタ１３９
に至る。そして、吐出コネクタ１３９から送出されたガ
ソリンは噴射系によって良好に微粒化された状態でエン
ジン筒内に噴射される。

【００２３】このラジアルピストンポンプにおいては、
駆動シャフト３０が回転すると、駆動シャフト３０のカ
ム部３３とブッシュ３４とガイドリング３５とが摺動回
転し、その摺動部が発熱する。しかしながら、これらカ
ム部３３とブッシュ３４とガイドリング３５は燃料溜ま
り室１０１に収容されていてガソリンに浸っており、し
かも、燃料溜まり室１０１は吸入通路の一部をなしてい
て常にガソリンが流れているため、上記各摺動部はガソ
リンによって潤滑されるとともに冷却される。したがっ
て、各摺動部が高熱になるのを防止できる。

【００２４】特に、この実施例の場合には、シリンダ孔
１１２内の高圧ガソリンから力を受けたピストン６０が
それぞれ、断面五角形からなるガイドリング３５の外側
面を駆動シャフト３０の中心方向に押圧する結果、ガイ
ドリング３５は回転不能となる。そして、カム部３３と
ブッシュ３４とが相対回転可能にされており、ブッシュ
３４とガイドリング３５とが相対回転可能にされている
ので、これら２つの相対回転数の和が駆動シャフト３０
の回転数となる。ここで、それぞれの回転方向は駆動シ
ャフト３０と同方向になるはずであるから、上記各相対
回転数は駆動シャフト３０の回転数よりも少なくなるは
ずである。したがって、これら摺動部における発熱その
ものが低く抑えられる。

【００２５】ところで、このラジアルピストンポンプ
は、次のような特徴的な構成を有している。吸入側ブロ
ック１２０においてラジアル軸受４１が設置された軸受
室１２３と、吐出側ブロック１３０においてラジアル軸
受４２が設置された軸受室１３２には、燃料溜まり室１
０１内のガソリンの圧力よりも若干高圧のガソリンエン
ジン用エンジンオイル(充填材)が隙間なく封入されてい
る。

【００２６】而して、軸受室１２３，１３２はそれぞれ
オイルシール５１，５３によって燃料溜まり室１０１か
ら離隔されているものの、駆動シャフト３０がオイルシ
ール５１，５３を摺動回転する限り完全にシールするこ
とは不可能である。しかしながら、上述構成にすると、
燃料溜まり室１０１内のガソリンよりも軸受室１２３，
１３２内のエンジンオイルの方が圧力が高いので、エン
ジンオイルが燃料溜まり室１０１へ漏出することはあり
得ても、ガソリンが軸受室１２３，１３２に漏出するこ
とはあり得ない。したがって、ガソリンに対するシール
性についてはほぼ完全なものとなり、その結果、ラジア
ル軸受４１，４２の寿命が延びるとともに、ガソリンが
ポンプハウジング１００から外に漏れるという危険性も
全くなくなる。

【００２７】又、エンジンオイルが軸受室１２３，１３
２から燃料溜まり室１０１へ漏出することがあり得ると
しても、エンジンオイルは高粘度であるので、エンジン
オイルに対するシール性は非常に高く、漏出量は微々た
るものである。しかも、漏出したエンジンオイルがガソ
リンに混じってエンジン筒内に供給されても、これが燃
焼に悪影響を与えることはない。

【００２８】図７はこの発明の第２実施例における概略
構成図である。この図では上述第１実施例と同一構成部
分については図示を省略している。以下に、第１実施例
との相違点について説明する。この実施例の特徴は、軸
受室１２３，１３２にエンジンオイルを流通させている
ところにある。吐出側ブロック１３０には、内部にフィ
ルタ１４１を有するオイル入口コネクタ１４２が取り付
けられており、オイル入口コネクタ１４２はオイル通路
１４３を介して軸受取付孔１３１の末端部に接続されて
いる。

【００２９】駆動シャフト３０には、軸受４２側の端面
から軸線方向に沿って基部３１に接近する方向に延びる
オイル流通孔３６と、このオイル流通孔３６から放射状
に延び、ラジアル軸受４１，４２が取り付けられた部位
の外周面に開口するオイル通路３７，３８が設けられて
いる。又、吸入側ブロック１２０には、内部にフィルタ
１４４を有するオイル出口コネクタ１４５が取り付けら
れており、オイル出口コネクタ１４５はオイル通路１４
６を介して軸受室１２３に接続されている。

【００３０】而して、上記オイル入口コネクタ１４２に
は、エンジンオイルタンク(図示せず)からポンプアップ
されたエンジンオイルが供給されるようになっている。
エンジンオイルはオイル入口コネクタ１４２からオイル
通路１４３を通って軸受取付孔１３１に流入し、更に駆
動シャフト３０のオイル流通孔３６及びオイル通路３８
を通って軸受室１２３に流入し、オイル通路１４６を通
ってオイル出口コネクタ１４５に流出する。この後、エ
ンジンオイルはオイル出口コネクタ１４５から図示しな
い配管を通って前記エンジンオイルタンクに戻されるよ
うになっていて、エンジンオイルタンクとラジアルピス
トンポンプの間を循環するようになっている。又、オイ
ル流通孔３６を流通する際に、エンジンオイルの一部が
オイル通路３７を通って軸受室１３２に流入する。

【００３１】この実施例の場合には、軸受室１２３，１
３２内のエンジンオイルの圧力が燃料溜まり室１０１内
のガソリンの圧力よりも所定圧力だけ高くなるように、
エンジンオイルの供給圧力を設定する。そうすることに
よって、前述第１実施例と同様の作用効果を得ることが
できる。

【００３２】この発明は上述実施例に制約されず種々の
態様が採用可能である。例えば、充填材はエンジンオイ
ルに限るものではなく、他の種類のオイルも採用可能で
ある。更に、充填材はオイルに限るものでもなく、例え
ば空気のような気体であってもよい。尚、充填材に気体
を使用する場合には、グリース封入型の軸受を使用す
る。又、シール部材はオイルシールに限るものではな
く、種々の材質、構造のものが採用可能である。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、軸受室に充填した充填材の圧力を、流体溜まり室内
の低粘性流体の圧力よりも高圧にしたことによって、流
体溜まり室の低粘性流体が軸受室に侵入するのを確実に
阻止することができ、その結果、軸受の寿命が延びると
いう優れた効果が奏される。又、このシール部材の低粘
性流体に対するシール性がほぼ完全なものとなる結果、
低粘性流体の外部への漏洩を確実に阻止することができ
るという優れた効果も奏される。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る低粘性流体用ラジアルピストン
ポンプの第１実施例における縦断面図である。

【図２】図１のII−II矢視断面図である。

【図３】同、ラジアルピストンポンプの吸入孔周りの要
部断面図である。

【図４】図３のIV−IV矢視断面図である。

【図５】図１のV矢視図である。

【図６】図１のVI矢視図である。

【図７】ラジアルピストンポンプの第２実施例における
概略構成図である。

【符号の説明】

３０ 駆動シャフト ３２ 偏心カム ４１ ラジアル軸受 ４２ ラジアル軸受 ５１ オイルシール(シール部材) ５３ オイルシール(シール部材) ６０ ピストン １００ ポンプハウジング １０１ 燃料溜まり室(流体溜まり室) １２３ 軸受室 １３２ 軸受室

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 固定系のポンプハウジングの内部に、軸
   受を介して駆動シャフトが回動自在に支持され、この駆
   動シャフトに設けられた偏心カムによって、該偏心カム
   の周りに放射状に配された複数のピストンを往復動せし
   め、低粘性流体を昇圧する低粘性流体用ラジアルピスト
   ンポンプにおいて、 上記ポンプハウジング内における駆動シャフトの周り
   に、上記低粘性流体の流入通路の一部をなす環状の流体
   溜まり室が設けられるとともに、上記軸受を収容する軸
   受室がシール部材によってこの流体溜まり室から離隔し
   て設けられ、この軸受室内に流体溜まり室の低粘性流体
   圧力よりも高圧の流動性ある充填材が充填されているこ
   とを特徴とする低粘性流体用ラジアルピストンポンプ。