JPH09195944A - ベローズ式燃料ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 シール性の高いチェック弁を用いたベローズ
式燃料ポンプを小型化する。 【解決手段】 伸縮自在なベローズ37によりポンプ室38
を構成するベローズ式燃料ポンプ４において、吸入チェ
ック弁43と吐出チェック弁44とをベローズ37の軸線方向
に並べてチェック弁ユニット42として一体に形成し、こ
れをポンプ室38内に配設する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の燃料供
給に用いるベローズ式燃料ポンプに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のベローズ式燃料ポンプとしては、
特開平4-187865号公報に記載されたようなものがある。
これは、複数のベローズをそれらの軸線が互いに平行に
なるよう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、これに取り付け
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。そして、チェック弁としてボール弁を
用い、これをポンプヘッド内に配設する構成としてあ
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ＯＨＣ式の内燃機関に
おいては、燃料ポンプをカムシャフトのインライン上に
設置し、これをカムシャフトで直接駆動することで、ベ
ルト駆動式と比較して、駆動用のベルト、プーリおよび
ベルトの張力を受ける駆動軸のラジアル軸受を省略でき
る。このため、ベルト駆動に関わるエネルギー損失を無
くすことができ、さらに、燃料ポンプ自身および駆動部
の小型化によるコストの低減といったメリットがある。

【０００４】ここで、カムシャフト端にポンプを配置す
るためには、ポンプを所定の値よりも小型化することが
条件になる。前述したような従来のベローズ式燃料ポン
プにおいては、吸入、吐出用のチェック弁にボール弁を
用い、これをポンプヘッド内に配置しているためにポン
プを小型化する上での障害となっていた。例えば、特開
平4-187865号のラジアル式ポンプではチェック弁を配置
するためにポンプの高さが増加している。

【０００５】そこで、本出願人は、先に出願した特願平
7-35400 号に記載したように、複数のベローズをそれら
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構成（アキシャル斜板型）を採用
し、さらにチェック弁としてリード弁を用いることでポ
ンプ全体の小型化を達成することができた。しかしなが
ら、弁のシール性という点ではカップタイプ、ポペット
タイプ、またはボールタイプの方が優れており、これら
の弁を用いればさらに望ましい性能を得ることができ
る。

【０００６】従って、チェック弁のシール性をより高め
るために上述したような弁を用いながら、いかにして小
型化を実現するかが問題となる。本発明はこのような従
来の問題点に鑑み、高いシール性を持つチェック弁を有
する小型のベローズ式燃料ポンプを提供することを目的
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、伸縮自在なベローズによりポンプ室を構成
するベローズ式燃料ポンプにおいて、吸入チェック弁と
吐出チェック弁との少なくとも一方を前記ポンプ室内に
配設したことを特徴とする。これにより、チェック弁配
設のために必要とされる体積を削減する。

【０００８】また、このようにチェック弁をベローズ内
に設けようとした際、チェック弁が直角または並列に
配置されている、ベローズの開口面積が小さい、など
の場合には、ベローズの内径内に収めることができない
という問題点もあった。そこで、請求項２に係る発明で
は、前記ポンプ室内に、前記ベローズの開口端側に位置
する吸入通路と吐出通路とのいずれか一方の開口部に相
対させてチェック弁を設け、他方の開口部に連通してポ
ンプ室内に延びる連通路を設けると共に、該連通路の開
口部にもう一方のチェック弁を配置したことを特徴とす
る。

【０００９】これにより、ベローズ内に配設するチェッ
ク弁の占める体積を小さくする。また、請求項３に係る
発明では、請求項２に係る発明の場合に、前記吸入チェ
ック弁と吐出チェック弁とを前記ベローズの軸線方向に
並べて設けたことを特徴とする。これにより、開口部の
狭い円筒状のベローズ内にチェック弁を配設するのを容
易にする。

【００１０】また、請求項４に係る発明では、前記吸入
チェック弁および吐出チェック弁を弁支持体に取付け、
さらに該弁支持体に前記連通路を形成して、これを前記
ポンプ室内に配置したことを特徴とする。これにより、
吸入チェック弁と吐出チェック弁とを一体化し、小型化
する。また、請求項５に係る発明では、前記ベローズの
開口端側のフランジはベローズ内径と略同径の開口部を
持つことを特徴とする。

【００１１】これにより、吸入／吐出チェック弁の大き
さに関する許容度を高める。また、請求項６に係る発明
では、前記吸入チェック弁と吐出チェック弁とのうち、
前記吸入チェック弁が前記ベローズの閉塞端側に位置す
ることを特徴とする。これにより、燃料吸入通路および
燃料吐出通路とベローズ内部との差圧でチェック弁の構
成部品の組付が緩むのを防止する。

【００１２】

【発明の効果】以上のような構成とすることにより、請
求項１に係る発明によれば、ベローズ式燃料ポンプにシ
ール性の高いチェック弁を用いながら、チェック弁をベ
ローズ内に配置することで体積を削減し、小型化できる
という効果がある。また、請求項２に係る発明によれ
ば、吸入チェック弁と吐出チェック弁との相互の位置関
係に自由度を与え、チェック弁の占める体積を極力小さ
く設計することができるので、双方のチェック弁を共に
ベローズ内に配設することが容易になるという効果があ
る。

【００１３】また、請求項３に係る発明によれば、２つ
のチェック弁を縦に並べて配設することにより、その断
面積を小さく抑えることができるため、円筒状のベロー
ズ内に容易に挿入して設置することができるという効果
がある。また、請求項４に係る発明によれば、吸入／吐
出チェック弁を一体化することにより、上記請求項１〜
３に係る効果に加え、組付け等の作業性が改善されると
ともに、部品点数や工数の削減によりコストを低減でき
るという効果もある。

【００１４】また、請求項５に係る発明によれば、上記
請求項１〜４に係る効果がさらに増進される。また、請
求項６に係る発明によれば、燃料吸入通路および燃料吐
出通路とベローズ内部との差圧が、圧入部品の圧入方向
へのみ作用する構成となるので、圧入代を小さく設計す
ることができ、組立時の作業性が向上するという効果が
ある。また、ポンプ作用の影響でチェック弁の構成部品
の組付が緩むのを防止し、燃料ポンプの耐久性を増すこ
とができるという効果もある。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図５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
５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。

【００１６】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より内燃機関の燃焼室内に噴射される。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６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。

【００１７】図６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及びケーシング12により定め
られ、ケーシング12がボルト13にてシリンダヘッド14の
外壁に固定される。そして、燃料ポンプ４の回転軸15は
軸方向に自由な継手部16により吸気側カムシャフト17の
端部に結合され、このカムシャフト17により動力を伝達
される。尚、18はカム、19はブラケットを示している。

【００１８】また、ポンプヘッド11からは吸入ポートに
取付けられる吸入側継手20と吐出ポートに取付けられる
吐出側継手21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。ポンプヘッド11とシリ
ンダ31とはシリンダボルト32で固定されている。そし
て、シリンダ31は、燃料ポンプ４の外形を定めるケーシ
ング12の内周面に嵌合されて、ケーシング12とポンプヘ
ッド11とがカバーボルト33で結合されている。また、ケ
ーシング12とポンプヘッド11との接合面には、シール部
材としてＯリング34を介在させてある。

【００１９】シリンダ31にはその中心線回りに３個の貫
通したベローズ収納孔35が形成されており、各ベローズ
収納孔35には、ポンプヘッド11側の開口部からベローズ
組立体36が挿入されている。そしてさらに、ベローズ37
内部に形成されるポンプ室38内に、ベローズ固定端側の
フランジ39の開口部よりチェック弁ユニット42が挿入さ
れている。

【００２０】図２は、ベローズ組立体36とチェック弁ユ
ニット42との詳細を示す拡大断面図である。ベローズ組
立体36は、円筒状のベローズ37と、その両端に接合され
たフランジ39、40と、フランジ40に嵌合してこれを閉塞
するキャップ41とから構成される。一方、チェック弁ユ
ニット42は、吸入チェック弁43、吐出チェック弁44およ
び弁支持体45とから構成される。

【００２１】弁支持体45は、ポンプヘッド11に当接する
部位にベローズ組立体36のフランジ39と略同じ外径の鍔
部46が設けられた円筒体である。そして、フランジ39の
内周面に位置する部位は、ベローズ37の内径と概略同じ
径にしてあり、チェック弁ユニット42とベローズ組立体
36との相対的な位置関係を固定できるようにように構成
されている。また、ベローズ37の内部に位置する部分
は、その外径をフランジ39の内径よりも細く形成し、ベ
ローズ37と干渉しないようにしてある。

【００２２】吸入チェック弁43および吐出チェック弁44
は、弁支持体45の内部に、それぞれの軸線がベローズ37
の軸線と平行で、かつその軸線方向に並ぶように設けて
あり、吸入チェック弁43が鍔部46に近い側に位置してい
る。吸入チェック弁43（吐出チェック弁44）は、弁室47
（48）内に、弁シート49（50）、スプリング51（52）お
よび弁体であるカップ53（54）を配設して構成される。

【００２３】吸入チェック弁43の弁室47は、弁支持体45
のポンプヘッド11に当接する面に垂直に穿設された孔に
よって形成され、スプリング51の位置決めをする部分、
カップ53を収納する部分、および弁シート49を圧入する
部分の、それぞれが互いに異なる径の３つの部分からな
る。スプリング51の位置決めをする部分と、カップ53を
収納する部分との段差は、スプリング51が滑らかに動け
るようになだらかな傾斜でつながれている。吸入チェッ
ク弁43は、スプリング51とカップ53とを弁室47に入れ、
弁シート49を圧入して組立てられる。この弁シート49の
中央に設けられた孔が燃料を導入する吸入孔55となる。

【００２４】また、吸入チェック弁の弁室47の側壁には
開口部56が設けられており、ここからポンプ室38内に燃
料が導かれる。吐出チェック弁44の弁室48は、弁支持体
45のポンプ室38に臨む面に垂直に穿設された孔によって
形成され、弁シート50を圧入する部分、カップ54を収納
する部分、およびスプリングホルダー57を圧入する部分
の、それぞれが互いに異なる径の３つの部分からなる。
弁シートを圧入する部分とカップを収納する部分とは同
一径でもよい。弁シート圧入部の底面には、弁支持体45
の外壁から開けられた孔58が連通しており、ベローズ37
内のポンプ室38から弁シート50を介して吐出チェック弁
44の弁室48へと燃料を導く油路が形成されている。

【００２５】また、弁室48からは、吸入チェック弁43の
弁室47に平行に連通路59が穿設されて、ポンプヘッド11
に当接する面に吐出孔60として開口している。吐出チェ
ック弁44は、弁シート50を圧入し、カップ54とスプリン
グ52とを弁室48に入れてスプリングホルダ57を圧入する
ことで組立てられる。図１に示したベローズ収納孔35の
内周面には、その円周上に凸部61が設けられており、フ
ランジ39とチェック弁ユニット42の鍔部46とが、この凸
部61によってポンプヘッド11とシリンダ31との間に保持
されている。これにより、ベローズ組立体12とチェック
弁ユニット42とが固定され、チェック弁ユニット42の吸
入孔55および吐出孔60は、ポンプヘッド11に穿設された
吸入油路62および吐出油路63にそれぞれ連通される。

【００２６】チェック弁ユニット42とポンプヘッド11と
の合わせ面には、相互の位置がずれないようにするため
にノックピン（図示せず）が設けてある。また、燃料が
漏れるのを防ぐため、フランジ39と鍔部46との間、およ
び、鍔部46とポンプヘッド11との間には、それぞれシー
ル部材としてＯリング64、65を介在させてある。

【００２７】このような構成とすることにより、油路の
接続と各構成部品間のシールとを同時に行うことができ
る。前述のように、油路の孔位置がずれないようにする
ために、ポンプヘッド11とチェック弁ユニット42との合
わせ面にはノックピンを設けているので、ポンプ４組立
時にチェック弁の位置や孔の位置の上下関係を一定にす
ることができる。図１および図２のように、ベローズ37
を軸線方向が横向きになるように設置した場合には、吸
入チェック弁43からベローズ37へ通じる開口部56と、ベ
ローズ37から吐出チェック弁44へ通じる孔58の開口部と
をベローズ37内の上部に配置することにより、ベローズ
37内に入った空気をその近傍に集め、速やかに吐出側へ
排出することができる。また、ベローズ37内のポンプ室
38では、開口部56（および、孔58の開口部）よりも低い
部分は常に燃料溜まりとなり、長期間放置時にチェック
弁から燃料が漏出するのを可及的に防止し、ポンプ室38
内に入り込む空気を最小限に抑えることができる。

【００２８】さらに、吸入チェック弁43のクラッキング
圧と吐出チェック弁44のクラッキング圧との和が、フィ
ードポンプ３によるフィード圧よりも低くなるように設
定すれば、始動時にフィード圧のみで高圧配管にまで燃
料を送出し、前述のポンプ室38内に入り込んだ空気を容
易に排出することができるので、ポンプ効率の低下を確
実に防止することができる。

【００２９】ベローズ収納孔35のケーシング12側の開口
部からは、円筒状のベローズ37に被せるように有蓋円筒
状のベローズガイド66が摺動自在に嵌合されている。ベ
ローズ37のキャップ41はベローズガイド66の凹部に嵌合
し、キャップ41先端面でベローズガイド66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37に
対するフランジ40及びキャップ41の溶接のずれ等の加工
誤差を吸収して、ベローズ37の倒れを防止する程度の寸
法に設定される。

【００３０】ケーシング12は、その中心線上に、ラジア
ルベアリング67を介して、回転軸15を回転自在に支持し
ている。尚、68はケーシング12と回転軸15との間に設け
られるオイルシールである。回転軸15は、前述のごと
く、その外側の端部にてカムシャフト17と結合されて回
転するが、内側の端部には鍔部69を形成してある。ここ
で、鍔部69のケーシング12側の面（図１で右側の面）は
スラストベアリング70を介してケーシング12に回転自在
に支持させてあり、シリンダ31側の面（図１で左側の
面）は傾斜させてある。

【００３１】そして、回転軸15の鍔部69の傾斜面は、ス
ラストベアリング71と斜板72とを介して３個のベローズ
ガイド66に揺動運動を伝達するように構成されている。
これにより、回転軸15（鍔部69）が回転すると、スラス
トベアリング71とラジアルベアリング73とにより回転を
遮断しつつ、斜板72を揺動運動、すなわち斜板72の各部
を軸方向に前後動させてベローズガイド66に伝達し、こ
れを介してベローズ37を伸縮させるようになっている。

【００３２】尚、スラストベアリング71とラジアルベア
リング73とによって回転を遮断するのは、回転軸15の回
転によるねじりがベローズ37に伝達されるのを防止する
ためである。斜板72による圧縮がない場合には、ベロー
ズ37が伸び、吸入油路62の圧力に対してベローズ37の内
圧が低くなるので、吸入チェック弁43のカップ53がスプ
リング51に抗して押し開けられて吸入孔55より、弁室47
を介して、ベローズ37内に燃料が流れ込む。このとき吐
出油路圧はベローズ37の内圧よりも高いので、吐出チェ
ック弁44のカップ54は弁シート50に押しつけられてお
り、燃料の流れはない。

【００３３】ベローズ37が縮むときは、吸入油路62の圧
力に対してベローズ37の内圧が高くなるので、吸入チェ
ック弁43のカップ53は弁シート49に押しつけられてお
り、燃料の流れはない。このときベローズ37の内圧は吐
出油路63の圧力よりも高いので、吐出チェック弁44のカ
ップ54はスプリング52に抗して押し開けられてベローズ
37内から、弁室48を介して、吐出油路63へ燃料が流出す
る。

【００３４】このように、吸入チェック弁43と吐出チェ
ック弁44とを一体化して、ベローズ37内に配設したこと
により、小型化とシール性の高さとを両立したベローズ
式燃料ポンプが得られた。また、チェック弁ユニット42
の構造が単純で、ポンプヘッド11およびシリンダ31への
組付も簡単であるため、実施が容易である。

【００３５】図３はチェック弁ユニットの他の実施例を
示す図である。図３（ａ）では、図２の例に対して、ベ
ローズから吐出チェック弁へ導く油路81をシリンダ側か
らも孔82を設けて連通させてある。これは、吐出チェッ
ク弁の弁シート部83を弁支持体84に直接加工して形成す
ることができ、部品点数を削減して、組付けを簡単にで
きるという利点がある。

【００３６】図３（ｂ）では、図２の例に対して、吐出
チェック弁のカップ85の動作方向を逆向きにしてスプリ
ングホルダが不要な構造にしたものである。吐出チェッ
ク弁と吸入チェック弁とが同様の形状になるため、弁シ
ート86、87には同一の部品を用いることができる。ま
た、油路の構造も単純になるため、加工が容易になり、
チェック弁ユニットをさらに小型化できるといった利点
がある。ベローズ可動端を上部に配置するポンプに適す
る。

【００３７】図３（ｃ）は、吐出チェック弁88を弁支持
体の鍔部89に近い側に配し、吸入チェック弁90を他方に
配したものである。このような構造とした場合、燃料吸
入通路および燃料吐出通路とベローズ内部との差圧が、
弁シート91、92およびスプリングホルダ93、94の圧入部
が抜ける方向へは加わらないため、圧入代を小さくで
き、生産性がよくなる。

【００３８】図３（ｄ）は、図３（ｃ）と同様の弁配置
で、さらにチェック弁の弁シートを弁支持体95に一体と
して形成したものである。図４に各種チェック弁の構造
を示す。（イ）は、上述の例に用いたカップ型チェック
弁であり、カップ101 を弁体としている。この他に、
（ロ）ボール102 を用いたボール型チェック弁や、
（ハ）きのこ型の弁体103 を用いたポペット型チェック
弁等もシール性が高く、これらを使用しても同様の効果
が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明のベローズ式燃料ポンプの正面縦断面
図

【図２】 チェック弁ユニットとベローズ組立体との拡
大断面図

【図３】 チェック弁ユニットの他の実施例を示す図

【図４】 チェック弁の構造を示す図

【図５】 内燃機関の燃料噴射システムを示す図

【図６】 内燃機関のシリンダヘッドの一部を示す図

【符号の説明】

４ 燃料ポンプ 11 ポンプヘッド 12 ケーシング 31 シリンダ 36 ベローズ組立体 37 ベローズ 42 チェック弁ユニット 43 吸入チェック弁 44 吐出チェック弁 45 弁支持体 55 吸入孔 60 吐出孔 62 吸入油路 63 吐出油路

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】伸縮自在なベローズによりポンプ室を構成
   するベローズ式燃料ポンプにおいて、吸入チェック弁と
   吐出チェック弁との少なくとも一方を前記ポンプ室内に
   配設したことを特徴とするベローズ式燃料ポンプ。
2. 【請求項２】前記ポンプ室内に、前記ベローズの開口端
   側に位置する吸入通路と吐出通路とのいずれか一方の開
   口部に相対させてチェック弁を設け、他方の開口部に連
   通してポンプ室内に延びる連通路を設けると共に、該連
   通路の開口部にもう一方のチェック弁を配置したことを
   特徴とする請求項１記載のベローズ式燃料ポンプ。
3. 【請求項３】前記吸入チェック弁と吐出チェック弁とを
   前記ベローズの軸線方向に並べて設けたことを特徴とす
   る請求項２記載のベローズ式燃料ポンプ。
4. 【請求項４】前記吸入チェック弁および吐出チェック弁
   を弁支持体に取付け、さらに該弁支持体に前記連通路を
   形成して、これを前記ポンプ室内に配置したことを特徴
   とする請求項２または請求項３記載のベローズ式燃料ポ
   ンプ。
5. 【請求項５】前記ベローズの開口端側のフランジはベロ
   ーズ内径と略同径の開口部を持つことを特徴とする請求
   項１〜請求項４のいずれか１つに記載のベローズ式燃料
   ポンプ。
6. 【請求項６】前記吸入チェック弁と吐出チェック弁との
   うち、前記吸入チェック弁が前記ベローズの閉塞端側に
   位置することを特徴とする請求項３または請求項４記載
   のベローズ式燃料ポンプ。