JPH08232851A - 燃料ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 アキシャル斜板型燃料ポンプの組付け時のベ
ローズ等の損傷を防止する。 【構成】 ポンプハウジング12の中心線回りに複数のベ
ローズ収納孔25を形成し、これらの収納孔25のそれぞれ
にポンプ室を構成するベローズ26を配置する。そして、
回転軸16の回転運動に伴って揺動運動する斜板39によ
り、ベローズ26を伸縮させてポンプ作用を行わせる。こ
こで、斜板39の中央部には半球状の突起42を形成し、こ
の突起42をポンプハウジング12端面の中央部に相対させ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関の燃料供給に
用いる洩れがなくコンパクトなアキシャル斜板型燃料ポ
ンプに関する。

【０００２】

【従来の技術】燃料噴射弁を用いて燃料を噴射供給する
内燃機関においては、噴射燃料の微粒化や燃料通路内の
ベーパ発生防止等を考慮すると、燃料圧が高い方が有利
な場合が多い。比較的高い圧力を容易に得られるポンプ
としては、シリンダ内を摺動するプランジャによって燃
料を加圧するプランジャポンプがあるが、シリンダとプ
ランジャとの隙間部でシールするようなプランジャポン
プでは、例えば燃料として比較的粘度の低いガソリンを
使用した場合には、隙間からの洩れ量が過大になって消
費トルクが増えてしまう可能性がある。このような問題
に対処する１つの方法として、伸縮自在なベローズやダ
イアフラムによってポンプ室を構成する洩れのないポン
プを使用することが考えられる。

【０００３】このような用途での従来の燃料ポンプとし
ては、例えば特開平４−１９１４６１号公報（特にその
第１図）に示されるようなベローズ列型ポンプがある。
これは、ポンプ室を構成するベローズを複数設け、それ
らの軸線を互いに平行にして直線上に配置する一方、こ
れらのベローズの一端側にカムシャフトを配置して、こ
れに取付けられた複数のカムにより各ベローズを伸縮さ
せるようにしたものである。

【０００４】しかし、列型にベローズを配置すると、構
造上、ポンプのサイズが大きくなり、また、各ベローズ
を駆動する位相をずらしたカムが必要なためにカムシャ
フト形状が複雑になる。そこで、ポンプをコンパクトに
するため、実開平２−７３８５号公報（特にその第１
図）に示されるように、複数のベーロズをそれらの軸線
を互いに平行にして円周上に配置し、揺動運動する斜板
により駆動することが考えられている。尚、本公報では
ベローズの代わりにダイアフラムを用いているため、径
が大きくなるが、ベローズを用いることで、加圧ストロ
ークに対し径を小さくできるため、ポンプがコンパクト
になる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の燃料ポンプにあっては、その組付け時など
に、斜板の軸（斜板に揺動運動を与えるための回転軸）
を駆動軸に接続する際などに、斜板の軸に軸方向の外力
が作用すると、斜板がベローズ側に押し込まれて、ベロ
ーズを過大に圧縮してしまうなど、ベローズ等の損傷を
招くおそれがあるという問題点があった。

【０００６】本発明は、このような従来の問題点に鑑
み、斜板の軸に外力が加わった場合などのベローズ等の
損傷を防止できるようにすることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】このため、請求項１に係
る発明では、ポンプハウジングの中心線回りに複数のベ
ローズ収納孔を形成し、これらの収納孔のそれぞれにポ
ンプ室を構成するベローズを配置する一方、これらのベ
ローズの自由端側に揺動運動する斜板を設け、この斜板
によってベローズを伸縮させてポンプ作用を行わせる燃
料ポンプにおいて、前記斜板の中央部とこれに対向する
ポンプハウジング端面の中央部とのいずれか一方に、相
手側に向かって突出する突起を形成したことを特徴とす
る。

【０００８】請求項２に係る発明では、前記突起を半球
状に形成したことを特徴とする。請求項３に係る発明で
は、前記突起を球状部材を圧入して形成したことを特徴
とする。請求項４に係る発明では、前記突起を球状部材
を電着（抵抗溶接）して形成したことを特徴とする。

【０００９】

【作用】請求項１に係る発明では、燃料ポンプの組付け
時などに、斜板の軸に軸方向に外力が作用して、斜板が
ベローズ側に無理に押し込められても、先ず突起部によ
り斜板の中央部とポンプハウジング端面の中央部とが当
接して、それ以上の押し込みを防止するため、ベローズ
を過大に圧縮したり、各部材を傷つけたりするのを防止
することができる。

【００１０】請求項２に係る発明では、半球状の突起と
することで、当接した際に傷つくのを防止できる。請求
項３に係る発明では、球状部材を圧入して突起を形成す
ることで、加工が容易となる。請求項４に係る発明で
は、球状部材を電着（抵抗溶接）して突起を形成するこ
とで、加工が更に容易となる。

【００１１】

【実施例】以下に本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図７は本発明に係る燃料ポンプを適用した内燃機
関の燃料噴射システムを示している。図７を参照し、燃
料タンク１より電動モータ２にて駆動されるフィードポ
ンプ３で本発明に係る燃料ポンプ４の吸入側に燃料が圧
送される。ここで、低圧レギュレータ５にて燃料ポンプ
４の吸入側の圧力はほぼ一定に保持される。

【００１２】燃料ポンプ４により高圧化された燃料は高
圧配管を通ってインジェクタ６へ圧送され、インジェク
タ６より内燃機関の吸入空気中に噴射される。ここで、
高圧レギュレータ７にて燃料ポンプ４の吐出側の高圧配
管内の圧力はほぼ一定に保持される。図８は本発明に係
る燃料ポンプを配置した内燃機関のシリンダヘッドの一
部を示している。

【００１３】図８を参照し、本発明に係る燃料ポンプ４
の外形は、ポンプヘッド11、ポンプハウジング12及びケ
ーシング13により定められ、ケーシング13がボルト14に
てシリンダヘッド15の外壁に固定される。そして、燃料
ポンプ４の回転軸16は軸方向に自由な継手部（例えばス
プライン、カップリング、オルダム継手等；図８ではカ
ップリングの例を示す）17により吸気側カムシャフト18
の端部に結合され、このカムシャフト18により動力を伝
達される。尚、19はカム、20はブラケットを示してい
る。

【００１４】また、ポンプヘッド１からは吸入ポートに
取付けられる吸入側継手21と吐出ポートに取付けられる
吐出側継手22とが突出している。図１は本発明に係る燃
料ポンプの正面縦断面図である。尚、以下の説明で上下
について述べるときは図１を基準とする。図１を参照
し、燃料ポンプ４の外形を定めるポンプヘッド11、ポン
プハウジング12及びケーシング13は、ボルト23により結
合されている。また、ポンプヘッド11とポンプハウジン
グ12との接合面間には、リード弁板24が挟み込まれて固
定されている。

【００１５】ポンプハウジング12には、その中心線回り
に３個のベローズ収納孔25が形成され、これらのベロー
ズ収納孔25はケーシング13側の端面にて開口している。
そして、各ベローズ収納孔25には、円筒状のベローズ26
が収納され、更にベローズガイド33が摺動自在に嵌合さ
れている。ベローズ26の先端（図１で下端）にはこれを
閉止するキャップ27が溶接され、基端（図１で上端）に
はフランジ28が溶接されて、ベローズ26の内部にポンプ
室29が形成されている。

【００１６】ベローズ26のフランジ28はボス部30を有
し、このボス部30内に連通孔が形成されている。そし
て、ボス部30はベローズ収納孔25底面の凹部に嵌合し、
また嵌合部にはＯリング31が介在してポンプ室29外部へ
の燃料の漏洩を防止している。また、ボス部30の外径は
ベローズ26の有効径より小さく構成してあり、ポンプ室
29の内圧はフランジ28の上下面に作用するが、下側の受
圧面の方が大きく、ポンプ室29の内圧が全体としては上
方に作用するため、フランジ28はベローズ26自身のバネ
作用に加えてポンプ室29の内圧によってポンプハウジン
グ12のベローズ収納孔25に安定的に保持される。尚、本
燃料噴射システムでは燃料ポンプの上流側にフィードポ
ンプを備えており、運転中はポンプ室29に常時圧力がか
かっている。

【００１７】また、フランジ28はベローズ26より外側へ
張り出しており、この張出し部32にベローズ26の外径よ
りも内径の大きい環状の治具などを作用させることで、
ベローズ26に圧縮による過大な負荷をかけることなく、
ベローズ収納孔25にベローズ26を装着可能である。ベロ
ーズ26のキャップ27はベローズガイド33の凹部に嵌合
し、キャップ27先端の球面状の凸面でベローズガイド33
に当接している。但し、この嵌合部のクリアランスは、
ベローズ26に対するキャップ27及びフランジ28の溶接の
ずれ等の加工誤差を吸収して、ベローズ26の倒れを防止
する程度の寸法に設定される。

【００１８】ケーシング13には、その中心線上に、ブッ
シュメタル34を介して、回転軸16を回転自在に支持して
いる。尚、35はケーシング13と回転軸16との間に設けら
れるオイルシールである。回転軸16は、その外側の端部
の継手部（図１でばスプライン）17にてシリンダヘッド
15側のカムシャフト18と結合されて回転するが、内側の
端部には鍔部36を形成してある。ここで、鍔部36のケー
シング13側の面（図１で下側の面）はスラストワッシャ
ー37を介してケーシング13に回転自在に支持させてあ
り、ポンプハウジング12側の面（図１で上側の面）は傾
斜させてある。

【００１９】そして、回転軸16の鍔部36の傾斜面上に、
軌道輪37、転動体38及び軌道輪39により構成されるスラ
ストベアリングの一方の軌道輪37を固定し、他方の軌道
輪39を斜板として３個のベローズガイド33に当接させて
ある。これにより、回転軸16（鍔部36）が回転すると、
スラストベアリングにより回転を遮断しつつ、前記他方
の軌道輪（以下斜板という）39を揺動運動、すなわち斜
板39の各部を軸方向に前後動させて、ベローズガイド33
を介してベローズ26を伸縮させるようになっている。
尚、スラストベアリングによって回転を遮断するのは、
回転軸16の回転によるねじりがベローズ26に伝達される
のを防止するためである。

【００２０】また、斜板39には外周部２箇所に突起40を
有し、これらの突起40はケーシング13に設けられた係止
溝41と嵌合することで斜板39の回転をより確実に防止し
ている。また、斜板39には先端面中央部に半球状の突起
42が形成され、この突起42はポンプハウジング12端面の
中央部に相対している。よって、組付け時などに回転軸
16及び斜板39がベローズ26側に押されても、最初に突起
42がポンプハウジング12に当接して、ベローズ26が過大
に圧縮されないようになっている。尚、エンジンへの通
常の組付け終了時には突起42とポンプハウジング12との
間には隙間が設けられるように構成されている。

【００２１】次に燃料ポンプの吸入部及び吐出部の構造
について説明する。図２はポンプヘッド側から見た平面
図、図３は図２のＸ−Ｘ矢視断面図（ポンプヘッドの要
部断面図）、図４はポンプハウジングの平面図、図５は
図４のＹ−Ｙ矢視断面図（ポンプハウジングの要部断面
図）である。図１〜図５を同時に参照し、ポンプハウジ
ング12の上面（ポンプヘッド11との接合面）には隣合う
ベローズ収納孔25，25間に位置させて３個の凹部を形成
し、これらを吸入側リード弁動作空間43としてある。

【００２２】また、ポンプヘッド11の下面（ポンプハウ
ジング12との接合面）にはポンプハウジング12側の各ベ
ローズ収納孔25のほぼ直上に位置させて３個の凹部を形
成し、これらを吐出側リード弁動作空間44としてある。
一方、ポンプヘッド11の上面には吸入ポート45と吐出ポ
ート46とが形成されている。

【００２３】ポンプヘッド11内には吸入ポート45に連な
って３つに分岐する油路47が形成され、これらの油路47
はポンプヘッド11下面にてポンプハウジング12上面の各
吸入側リード弁動作空間43に向かって開口している。そ
して、ポンプハウジング12内には各吸入側リード弁動作
空間43から斜め方向に延びフランジ・ボス部30内の連通
孔を介してベローズ26内のポンプ室29に連通する油路48
が形成されている。

【００２４】また、ベローズ26内のポンプ室29にフラン
ジ・ボス部30内の連通孔を介して連通して上方に延びる
油路49が設けられ、これらの油路49はポンプハウジング
12上面にてポンプヘッド11下面の各吐出側リード弁動作
空間44に向かって開口している。そして、ポンプヘッド
11の下面には各吐出側リード弁動作空間44から中心に向
かって合流する３つの油溝50が形成され、合流後は油路
51により吐出ポート46に連通している。

【００２５】ここにおいて、ポンプヘッド11とポンプハ
ウジング12との接合面間にはリード弁板24が挟み込まれ
るが、次にこれについて説明する。図６はリード弁板の
平面図である。図６を参照し、リード弁板24は１枚の金
属板にて構成され、前記各吸入側リード弁動作空間43及
び各吐出側リード弁動作空間44のそれぞれに対応させ
て、複数の馬蹄形状の切込みが入れられ、これにより吸
入側リード弁52（52−１〜52−３）と吐出側リード弁53
（53−１〜53−３）とがベローズ26配置方向（ほぼ円周
方向）に互い違いに形成される。このような配置とする
ことで、ポンプ径が増大するのを極力抑えている。

【００２６】ここで、吸入側リード弁52は、ポンプヘッ
ド11側の各油路47の開口端とポンプハウジング10側の各
リード弁動作空間43との間にあって、吐出時は各油路47
の開口端を閉止し、吸入時には各動作空間43側に変形し
て各油路47の開口端を開くようになっている。また、吐
出側リード弁53は、ポンプヘッド11側の各リード弁動作
空間44とポンプハウジング12側の各油路49の開口端との
間にあって、吸入時は各油路49の開口端を閉止し、吐出
時には各動作空間44側に変形して各油路49の開口端を開
くようになっている。

【００２７】次に吸入・吐出動作について説明する。回
転軸16の回転に伴って斜板39が揺動し、ベローズガイド
33を介してベローズ26を伸縮させる。ここで、あるベロ
ーズ26に対し、斜板39がベローズガイド33から離れる方
向に移動するときは、ポンプ室29の容積がベローズ26自
体のバネ力により下方に拡大し、ポンプ室29内の圧力が
低下する。これに伴い、燃料が吸入ポート45から油路47
を介して導かれ、吸入側リード弁52を押し開いて、吸入
側リード弁動作空間43及び油路48を介してポンプ室29へ
吸入される。

【００２８】また、斜板39がベローズガイド33側に移動
してこれを押すと、ベローズ26が圧縮されて、ポンプ室
29の容積が縮小され、ポンプ室29内の圧力が上昇する。
これに伴い、燃料が油路49を介して吐出側リード弁53に
作用し、これを押し開いて、吐出側リード弁動作空間4
4、油溝50及び油路51を介して吐出ポート46に至り、吐
出される。

【００２９】ここで、ベローズ26は自己バネ力を持つた
め、各部の精度を上げなくても、常にキャップ27とベロ
ーズガイド33、更にベローズガイド33と斜板39とを接触
させることができる。従って、いずれかの部品で摩耗し
ても、自動的に隙間をゼロに保てる。これにより、ポン
プの吐出量を常に一定に保つことができる。一方、燃料
ポンプ４のシリンダヘッド15への組付け時には、燃料ポ
ンプ４側の回転軸16とシリンダヘッド15側のカムシャフ
ト18とを継手部（例えばスプライン、カップリング等）
17により結合するが、このときに、回転軸16とカムシャ
フト18との軸線が一致していない場合は、カムシャフト
18により回転軸16が内側に無理に押し込められる。する
と、回転軸16と一体に斜板39が押し込められて、ベロー
ズガイド33を介してベローズ26が過大に圧縮されたり、
斜板39の周縁部がポンプハウジング12の端面に押し当て
られて、各部材を傷つけたり、スラストベアリングの構
成部品が壊される恐れがある。しかし、斜板39の先端面
中央部に突起42を設けてあり、回転軸16が押し込められ
ても、先ず斜板39の先端面中央部の突起42とポンプハウ
ジング12とが当接して、それ以上の押し込みを防止する
ため、ベローズ26を過大に圧縮したり、各部材を傷つけ
たりするのを防止することができる。

【００３０】尚、ケーシング13内は潤滑油で満たされて
おり、潤滑油により各摺動部の摺動抵抗や摩耗の進行度
合いを低減している。また、ケーシング13はボルト14に
より内燃機関のシリンダヘッド15に固定されるが、接合
面にはＯリング52を介在させてある。本実施例では、突
起42を斜板39の先端面中央部に形成したが、相手側であ
るポンプハウジング12端面の中央部に形成しても同様の
作用効果が得られる。

【００３１】図９には第２の実施例を示す。この実施例
は、第１の実施例（図１の実施例）の突起42に代わり、
斜板39の先端面中央部に球状部材を圧入して、突起61を
形成したものである。基本的な作用は第１の実施例と同
じであるが、球状部材を用いることで、加工が容易とな
る。

【００３２】図10には第３の実施例を示す。この実施例
は、第１の実施例の突起42に代わり、ポンプハウジング
12端面の中央部に球状部材を圧入して、突起62を形成し
たものである。基本的な作用は第１の実施例と同じであ
るが、球状部材を用いることで、加工が容易となる。

【００３３】図11には第４の実施例を示す。この実施例
は、第１の実施例の突起42に代わり、斜板39の先端面中
央部、又はポンプハウジング12端面の中央部に球状部材
を電着（抵抗溶接）して、突起63を形成したものであ
る。基本的な作用は第１〜第３の実施例と同じである
が、球状部材圧入用の孔を形成する必要がなく、更に加
工が容易となる。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように請求項１に係る発明
によれば、燃料ポンプの組付け時などに、斜板の軸に軸
方向に外力が作用して、斜板がベローズ側に無理に押し
込められても、ベローズを過大に圧縮したり、各部材を
傷つけたりするのを防止することができるという効果が
得られる。

【００３５】請求項２に係る発明によれば、半球状の突
起とすることで、当接した際に傷つくのを防止できると
いう効果が得られる。請求項３に係る発明によれば、球
状部材を圧入して突起を形成することで、加工が容易と
なるという効果が得られる。請求項４に係る発明によれ
ば、球状部材を電着（抵抗溶接）して突起を形成するこ
とで、加工が更に容易となるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１の実施例を示す燃料ポンプの正
面縦断面図

【図２】 ポンプヘッド側から見た平面図

【図３】 図２のＸ−Ｘ矢視断面断面図

【図４】 ポンプハウジングの平面図

【図５】 図４のＹ−Ｙ矢視断面図

【図６】 リード弁板の平面図

【図７】 内燃機関の燃料噴射システムを示す図

【図８】 内燃機関のシリンダヘッドの一部を示す図

【図９】 本発明の第２の実施例を示す燃料ポンプの正
面縦断面図

【図10】 本発明の第３の実施例を示す燃料ポンプの正
面縦断面図

【図11】 本発明の第４の実施例を示す燃料ポンプの正
面縦断面図

【符号の説明】

４ 燃料ポンプ 11 ポンプヘッド 12 ポンプハウジング 13 ケーシング 15 シリンダヘッド 16 回転軸 18 カムシャフト 24 リード弁板 26 ベローズ 27 キャップ 28 フランジ 29 ポンプ室 33 ベローズガイド 36 鍔部 37 軌道輪 38 転動体 39 軌道輪（斜板） 42 突起 43 吸入側リード弁動作空間 44 吐出側リード弁動作空間 45 吸入ポート 46 吐出ポート 47 油路 49 油路 52 吸入側リード弁 53 吐出側リード弁 61 突起 62 突起 63 突起

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 坂本 篤弘 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ポンプハウジングの中心線回りに複数のベ
   ローズ収納孔を形成し、これらの収納孔のそれぞれにポ
   ンプ室を構成するベローズを配置する一方、これらのベ
   ローズの自由端側に揺動運動する斜板を設け、この斜板
   によってベローズを伸縮させてポンプ作用を行わせる燃
   料ポンプにおいて、 前記斜板の中央部とこれに対向するポンプハウジング端
   面の中央部とのいずれか一方に、相手側に向かって突出
   する突起を形成したことを特徴とする燃料ポンプ。
2. 【請求項２】前記突起を半球状に形成したことを特徴と
   する請求項１記載の燃料ポンプ。
3. 【請求項３】前記突起を球状部材を圧入して形成したこ
   とを特徴とする請求項１記載の燃料ポンプ。
4. 【請求項４】前記突起を球状部材を電着して形成したこ
   とを特徴とする請求項１記載の燃料ポンプ。