JPH05256253A - 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】ガソリン(低粘性流体)が外部に漏れないように
する。 【構成】ポンプハウジング１００の内部にベーンポンプ
４０を内蔵し、ベーンポンプ４０によって昇圧したガソ
リンを燃料溜まり室１１８に流入させるようにする。駆
動シャフト２０を支持するラジアル軸受１０とベーンポ
ンプ４０との間に２つのオイルシール３０，３１を設置
し、これらの間に低圧室１１５を形成する。低圧室１１
５をベーンポンプ４０のサクション側である燃料流入孔
１１６に接続する。駆動シャフト２０とベーンポンプ４
０との間の隙間を通って漏洩してきた燃料溜まり室１１
８のガソリンは低圧室１１５に流入する。燃料流入孔１
１６内はベーンポンプ４０が駆動されている限り負圧に
なるので、低圧室１１５のガソリンは燃料流入孔１１６
に吸引され、再びベーンポンプ４０に供給される。低圧
室１１５も負圧になるので、ガソリンが低圧室１１５か
ら外部へ漏洩することはない。

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
ンプハウジング内の偏心カム周りに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、この流
体溜まり室よりも上流側にブースターポンプが内蔵さ
れ、駆動シャフトを支持する上記軸受と上記流体溜まり
室との間に、シール部材によって該軸受から離隔された
低圧室が設けられ、この低圧室がブースターポンプのサ
クション側に連なっ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】低粘性流体はブースターポンプによって流体溜
まり室へ圧送される。流体溜まり室の低粘性流体の一部
が駆動シャフト周りの間隙を通って軸受に接近する方向
へ漏洩したとしても、低粘性流体は軸受の手前に設けら
れた低圧室に一旦収容される。この低圧室はブースター
ポンプのサックション側に連なっているので、低粘性流
体は負圧によってこのサックション側へ吸引される。
又、この低圧室はシール部材によって離隔された軸受側
よりも低圧になるので、低粘性流体が低圧室から軸受側
へ漏洩することはない。したがって、低粘性流体の外部
への漏れを確実に阻止することができる。

【０００８】

【実施例】以下、この発明の一実施例を図１から図６ま
での図面に基づいて説明する。図１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、ハウジング本体１１０とカバー１２０と
から構成されており、両者はボルト１３０によって連結
されている。ハウジング本体１１０には図中右側から順
に、軸受取付孔１１１、オイルシール取付孔１１２、低
圧ポンプ収納孔１１３、高圧ポンプ収納孔１１４が設け
られており、一方、カバー１２０には右側から順に軸受
取付孔１２１と戻り通路孔１２２が設けられている。

【０００９】上記ハウジング本体１１０の軸受取付孔１
１１とカバー１２０の軸受取付孔１２１にはそれぞれラ
ジアル軸受１０，１１が嵌め込まれており、これらラジ
アル軸受１０，１１によって駆動シャフト２０が回動自
在に支持されている。駆動シャフト２０の駆動側端部２
１はハウジング本体１１０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２０を回転せし
める。

【００１０】ハウジング本体１１０のオイルシール取付
孔１１２には、２つのオイルシール(シール部材)３０，
３１が互いに離間して取り付けられている。オイルシー
ル取付孔１１２において、両オイルシール３０，３１に
囲まれた空間は低圧室１１５を形成する。

【００１１】ハウジング本体１１０の低圧ポンプ収納孔
１１３には、ブースターポンプとしてのベーンポンプ４
０が収容されている。ベーンポンプ４０は、ロータ４１
とカムリング４２と両側板４３，４４と羽根(図示せず)
を主要構成としている。カムリング４２と両側板４３，
４４は低圧ポンプ収納孔１１３に固定され、一方、ロー
タ４１はキー４５によって駆動シャフト２０に固定さ
れ、駆動シャフト２０と同期回転するようになってい
る。

【００１２】吸込側の側板４３に設けられた吸込口４６
は、ハウジング本体１１０に設けられた燃料流入孔１１
６に接続されている。この燃料流入孔１１６は通路１１
７を介して前記低圧室１１５にも接続されている。尚、
燃料流入孔１１６はパイプ等を介して燃料タンク(図示
せず)に接続される。

【００１３】ハウジング本体１１０の高圧ポンプ収納孔
１１４には、分配板５０、ガスケット９０、バルブシー
ト９１、シリンダ６０が収納されており、駆動シャフト
２０がこれらを貫通している。駆動シャフト２０と、こ
れら分配板５０、ガスケット９０、バルブシート９１、
シリンダ６０との間には環状の空間が形成されており、
この空間が燃料溜まり室(流体溜まり室)１１８となって
いる。分配板５０においてベーンポンプ４０との対向面
には径方向に延びる通路５１が形成されている。この通
路５１は、上記燃料溜まり室１１８と、ベーンポンプ４
０における吐出側の側板４４に設けられた吐出口４７と
を接続している。

【００１４】駆動シャフト２０において上記シリンダ６
０の内側に配される部位には偏心カム２２が設けられて
いる。偏心カム２２は、駆動シャフト２０に形成されそ
の中心を駆動シャフト２０の回転中心から偏心させた断
面円形のカム部２３と、このカム部２３の外側にカム部
２３に対して回動自在に取り付けられた円筒状のブッシ
ュ２４と、このブッシュ２４の外側にブッシュ２４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
２５とから構成されている。ガイドリング２５の外形は
側方から見ると図２に示すように正五角形をなし、燃料
溜まり室１１８は偏心カム２２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。

【００１５】前記シリンダ６０には、周方向等間隔に配
された５つのシリンダ孔６１が放射状に形成されてお
り、各シリンダ孔６１の先端はシリンダ６０の外周面に
形成された断面円形の凹部６２に連なっている。各シリ
ンダ孔６１にはそれぞれピストン７０がその軸線方向へ
摺動可能に挿入されている。又、各凹部６２には、図３
に示す形状のバネ押え７２が、凹部６２の開口部の一部
を塞ぐように設置されており、更に、このバネ押え７２
の内側には、シリンダ孔６１の凹部６２側開口を開閉す
る弁７３が移動可能に収容されている。

【００１６】弁７３はバネ押え７２との間に配されたバ
ネ７４によってピストン７０に接近する方向へ付勢され
ている。又、ピストン７０は内部に空洞部７５を有し、
その中にスプリング７６が収容されている。スプリング
７６はピストン７０と弁７３とを互いに離反する方向へ
付勢しており、その結果、ピストン７０は上記バネ７４
とスプリング７６のばね力によって駆動シャフト２０に
接近する方向へ付勢されることとなる。又、ピストン７
０には、その外周面から空洞部７５に貫通する導入孔７
１が設けられている。

【００１７】各ピストン７０の基端面(駆動シャフト２
０側の端面)は、前記ガイドリング２５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２０が
回転すると偏心カム２２の作用により各ピストン７０は
上記ばね力に抗して往復動せしめられる。尚、図１に描
かれたピストン７０は上死点の状態を示している。

【００１８】又、シリンダ６０の外周面には環状の連通
路６５が形成されており、この連通路６５によって上記
５つの凹部６２が接続されている。連通路６５はハウジ
ング本体１１０に設けられた吐出口１１９に接続されて
いる。この吐出口１１９はパイプ等を介して燃料噴射ノ
ズル等からなる噴射系(図示せず)に接続される。

【００１９】上記各シリンダ孔６１においてピストン７
０の導入孔７１のストローク域には吸入孔６３が開口し
ている。この吸入孔６３は、シリンダ６０の分配板５０
側端面に形成された座ぐり穴６４に連なっている。

【００２０】上記座ぐり穴６４にはバルブストッパ８０
が嵌め込まれている。図５に示すように、バルブストッ
パ８０の横幅寸法は座ぐり穴６４の内径よりも小さく、
側方から見ると図４に示すように略コ字形をなしてお
り、背部(座ぐり穴６４の底面側)には吸入孔６３に臨む
溝８１が設けられている。このバルブストッパ８０はピ
ン８２によって座ぐり穴６４に回動不能に固定されてい
る。

【００２１】一方、分配板５０には、上記各座ぐり穴６
４に対向する部位に開口する５本の吸入通路５２が設け
られている。各吸入通路５２はそれぞれ放射状に設けら
れた連通路５３によって前記燃料溜まり室１１８に連通
している。尚、これら５組の吸入通路５２及び連通路５
３は前記通路５１と互いに干渉しないように配されてい
る。

【００２２】ガスケット９０には上記吸入通路５２に対
応する部位に貫通孔が形成されている。バルブシート９
１は、各バルブストッパ８０に対向する部位に、図６の
如く略Ｕ字形の切り込み９２の内側に形成された舌片９
３を有している。舌片９３の幅寸法はバルブストッパ８
０の幅とほぼ同一寸法にされており、切り込み９２は座
ぐり穴６４と重複するように配されている。この舌片９
３はバルブシート９０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
９０に密接してその貫通孔を閉塞し、ガスケット９０か
ら離反してその貫通孔を開放する。

【００２３】尚、図１に示すように、シリンダ６０に
は、燃料溜まり室１１８と連通路６５との間に配された
リリーフ弁６６が内蔵されている。リリーフ弁６６は、
連通路６５内のガソリンが所定の圧力以上に高まった時
に開弁し、ガソリンを燃料溜まり室１１８に逃がして連
通路６５内の圧力を減少せしめるものである。図２では
このリリーフ弁６６を省略している。

【００２４】又、カバー１２０において軸受取付孔１２
１の外側には、周方向部分的に通路１２３が設けられて
おり、この通路１２３によって燃料溜まり室１１８と戻
り通路孔１２２が接続されている。尚、戻り通路孔１２
２はレギュレータ(図示せず)を介して前記燃料タンクに
接続されている。

【００２５】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。
エンジンを駆動してプーリＰを回転し駆動シャフト２０
を回転すると、ベーンポンプ４０のロータ４１が回転す
る。すると、燃料タンクのガソリンがベーンポンプ４０
の吸込口４６から吸引される。ベーンポンプ４０によっ
て例えば１kgf/cm²程度に昇圧されたガソリンは、吐出
口４７から通路５１を通って燃料溜まり室１１８に供給
される。燃料溜まり室１１８に流入したガソリンは５本
の連通路５３を通ってそれぞれ対応する吸入通路５２に
至る。尚、燃料溜まり室１１８のガソリンの一部は、カ
バー１２０の通路１２３及び戻り通路孔１２２を通って
燃料タンクに戻る。

【００２６】又、駆動シャフト２０の回転により、偏心
カム２２、バネ７４、スプリング７６が協働して、各ピ
ストン７０を往復動せしめる。即ち、各ピストン７０は
順次、偏心カム２２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
圧縮工程となる。

【００２７】初めに、吸入工程について説明する。ピス
トン７０が上死点から下死点に移動する初期の段階で、
弁７３がシリンダ孔６１を塞ぎ、これとほぼ同時にピス
トン７０の導入孔７１がシリンダ６０の吸入孔６３に出
会って両者は連通する。導入孔７１と吸入孔６３の連通
後ピストン７０が下死点方向へ移動すると、ピストン７
０の空洞部７５の内部が負圧になる。一方、吸入通路５
２には正圧のガソリンが供給されている。その結果、バ
ルブシート９０の舌片９３がバルブストッパ８０側に引
き付けられ、ガスケット９０の貫通孔が開放される。

【００２８】すると、ガソリンが吸入通路５２からシリ
ンダ６０の座ぐり穴６４に流入し、更にバルブストッパ
８０の背部の溝８１を通って吸入孔６３に流入し、導入
孔７１を通って空洞部７５に入る。空洞部７５へのガソ
リンの流入はピストン７０が下死点に至るまで続き、そ
の間に空洞部７５及びシリンダ孔６１内がガソリンで満
たされる。

【００２９】次に、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間に、空洞部７５及びシリンダ
孔６１内のガソリンが圧縮される。この圧縮工程の初期
の段階で、空洞部７５内の圧力が吸入通路５２内の圧力
よりも高くなり、バルブシート９１の舌片９３がガスケ
ット９０に押し付けられて、ガスケット９０の貫通孔を
塞ぐ。この後のピストン６０の上死点方向への移動によ
って、空洞部７５内のガソリンは急激に高圧化される。
そして、このガソリンの圧力が所定の開弁圧に達する
と、弁７３がバネ７４の弾性に抗してリフトし、シリン
ダ孔６１の開口を開放する。その結果、高圧化されたガ
ソリンは空洞部７５から凹部６２に流出し、連通路６５
を通って吐出口１１９に流出する。この吐出口１１９か
ら送出されるガソリンは、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。

【００３０】このラジアルピストンポンプにおいては、
駆動シャフト２０が回転すると、駆動シャフト２０のカ
ム部２３とブッシュ２４とガイドリング２５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２３とブッシュ２４とガイドリング２５は燃料溜ま
り室１１８に流入したガソリンに浸っており、しかも、
燃料溜まり室１１８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。

【００３１】特に、この実施例の場合には、シリンダ孔
６１内の高圧ガソリンから力を受けたピストン７０がそ
れぞれ、断面五角形からなるガイドリング２５の外側面
を駆動シャフト２０の中心方向に押圧する結果、ガイド
リング２５は回転不能となる。そして、カム部２３とブ
ッシュ２４とが相対回転可能にされており、ブッシュ２
４とガイドリング２５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２０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２０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２０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。

【００３２】ところで、このラジアルピストンポンプで
は、燃料溜まり室１１８内が正圧になる。したがって、
燃料溜まり室１１８内のガソリンが若干ながら、駆動シ
ャフト２０とベーンポンプ４０の側板４４との隙間、駆
動シャフト２０及びロータ４１に設けられたキー溝とキ
ー４５との隙間、駆動シャフト２０と側板４３との隙間
を通って、ラジアル軸受１０に接近する方向に漏洩して
くる。

【００３３】ラジアル軸受１０の前にはオイルシール３
０，３１が設置されているが、駆動シャフト２０がオイ
ルシール３０，３１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。したがって、上述の如く漏洩し
たガソリンは、一番目のオイルシール３１と駆動シャフ
ト２０との隙間を通って低圧室１１５に流入してくる。
ところで、この低圧室１１５はベーンポンプ４０のサク
ション側である燃料流入孔１１６に連なっている。この
燃料流入孔１１６内はベーンポンプ４０が駆動されてい
る限り負圧になる。したがって、低圧室１１５に流入し
たガソリンは燃料流入孔１１６へと吸引され、再びベー
ンポンプ４０に供給される。そして、低圧室１１５内も
負圧になる。

【００３４】又、低圧室１１５はオイルシール３０によ
ってラジアル軸受１０及び大気から離隔されている。上
述の如く、低圧室１１５内は負圧になるので、低圧室１
１５内のガソリンが駆動シャフト２０とオイルシール３
０との隙間を通ってラジアル軸受１０側へ漏洩すること
はない。したがって、ガソリンの外部漏洩に対するシー
ル性についてはほぼ完全なものとなり、ラジアル軸受１
０にガソリンが侵入することも、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い。

【００３５】尚、ベーンポンプ４０が停止している時に
は、燃料流入孔１１６及び低圧室１１５は負圧にならな
いが、その時には駆動シャフト２０も停止しており、且
つ、各オイルシール３０，３１において前後の圧力差が
小さくなるので、シール性が問題となることはない。
又、オイルシール３０は液体シールとなるため耐久性も
よい。

【００３６】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、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。又、上述実施例においては、低圧室と流
体溜まり室(燃料溜まり室１１８)との間にもシール部材
(オイルシール３１)を設置したが、このシール部材は必
須の構成要件ではなく、なくても構わない。又、ブース
ターポンプはベーンポンプに限るものではなく、種々の
構造のポンプが採用可能である。低粘性流体はガソリン
に限るものではなく、メタノールやアルコール等であっ
てもよい。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、軸受と流体溜まり室との間に低圧室を設け、この低
圧室と上記軸受とをシール部材によって離隔し、更に低
圧室をブースターポンプのサクション側に連ねたことに
よって、流体溜まり室の低粘性流体が軸受側へ流出する
のを防止でき、ひいては低粘性流体が外部へ漏洩するの
を確実に阻止することができるという優れた効果が奏さ
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
ポンプの一実施例の縦断面図である。

【図２】図１のII−II矢視断面図である。

【図３】バネ押えの外観斜視図である。

【図４】図１の要部拡大図である。

【図５】図４のV−V矢視断面図である。

【図６】図４のVI−VI矢視断面図である。

【符号の説明】

１０ ラジアル軸受 ２０ 駆動シャフト ２２ 偏心カム ３０ オイルシール(シール部材) ４０ ベーンポンプ(ブースターポンプ) ７０ ピストン １００ ポンプハウジング １１５ 低圧室 １１６ 燃料流入孔(サクション側) １１８ 燃料溜まり室(流体溜まり室）

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の偏心カム周りに低粘性流体の
   流入通路の一部をなす環状の流体溜まり室が設けられ、
   この流体溜まり室よりも上流側にブースターポンプが内
   蔵され、駆動シャフトを支持する上記軸受と上記流体溜
   まり室との間に、シール部材によって該軸受から離隔さ
   れた低圧室が設けられ、この低圧室がブースターポンプ
   のサクション側に連なっ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。