JPH10122152A - 揺動式ベローズポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ポンプ本体の小型化，部品点数の削減，組立性
の向上を実現する揺動式ベローズポンプを提供する。更
に、低粘度燃料用の燃料ポンプに適用することで、エン
ジン高温部の影響を受けにくい燃料供給システムを提供
する。 【解決手段】フランジ部でベローズ端部に接合されるフ
ランジ付カップ状部材内部に揺動板が収納され、揺動板
とカップ状部材がシール性を保持して機械的に接合され
る揺動機構部を有する揺動式ベローズポンプの構成にす
る。 【効果】ベローズ内部にフランジ付カップ状部材を介し
て揺動板が収納されるので、揺動機構部の全長が短くな
り揺動式ベローズポンプの小型が実現できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は揺動式ベローズポン
プに関し、特に内燃機関の筒内に噴射弁から直接噴射さ
れる低粘度燃料を供給するための燃料ポンプに用いて好
適な揺動式ベローズポンプに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の揺動式ベローズポンプは、揺動板
とベローズとにより隔絶される二つの空間を有してお
り、一方の該空間にある潤滑流体と他方の該空間にある
目的流体がそれぞれ隔絶される構成になっている。例え
ば特開平4−287885 号公報や特開平4−295189 号公報に
示されるものがある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この特
開平4−287885 号公報に示される従来のポンプは、揺動
板とベローズとの接合がスプリング付勢力での圧接によ
る接合であり、スプリング中心軸方向以外の外力、例え
ば振動や捻り力に弱い問題がある。

【０００４】また、特開平4−295189 号公報に示される
従来のポンプは、揺動板とベローズとの接合がネジ締結
による接合であり、ネジ締結部にガタや破損等が生じ信
頼性が低下する問題がある。

【０００５】また、揺動板とベローズとの組体である揺
動機構部の全長が長くなりポンプ全体が大型化する問題
がある。

【０００６】本発明は、潤滑流体及び圧送流体が揺動板
とベローズとの接合部から漏れにくく、しかも全長の短
い揺動式ベローズポンプを実現することにある。

【０００７】また、本発明の別の発明の燃料ポンプで構
成する燃料供給システムでは、高いエンジン温度の影響
による燃料の気化を低減することを目的とする。

【０００８】前記のようなポンプに用いる揺動機構部で
は、全長を短くするとともに部品点数を削減し、揺動板
とベローズとの接合部が劣化しにくい構成にすることを
目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】ベローズ内部に配置され
るフランジ付カップ状部材が該フランジ部で該ベローズ
端部に接合され、該カップ状部材内部に揺動板が収納さ
れ、該揺動板と該カップ状部材がシール性を保持して機
械的に接合される揺動機構部を有する構成にした揺動式
ベローズポンプ。

【００１０】内燃機関に用いる燃料ポンプにおいて、ベ
ローズ内部に配置されるフランジ付カップ状部材が該フ
ランジ部で該ベローズ端部に接合され、該カップ状部材
内部に揺動板が収納され、該揺動板と該カップ状部材が
シール性を保持して機械的に接合される揺動機構部を有
する構成にしたことである。

【００１１】前記のような燃料ポンプを用いた燃料供給
システムにおいて、揺動機構部で隔絶される外部空間に
潤滑油が封入され、該揺動機構部で隔絶される内部空間
に低圧燃料供給管から低粘度燃料が流入し、加圧圧縮さ
れた該低粘度燃料を高圧燃料供給管から燃料噴射弁に吐
出する構成にしたことである。

【００１２】前記のようなポンプに用いる揺動機構部に
おいて、ベローズ内部に配置されるフランジ付カップ状
部材が該フランジ部で該ベローズ端部に接合され、該カ
ップ状部材内部に揺動板が収納され、該揺動板と該カッ
プ状部材が環状全周溶接で接合される構成にしたことで
ある。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明の一実
施例である内燃機関用の低粘度燃料供給ポンプ及び燃料
供給システムについて説明する。

【００１４】図１に、本発明が適用される揺動式ベロー
ズポンプの一実施例及び該揺動式ベローズポンプが適用
される燃料供給システムの一実施例を示す。

【００１５】車両に搭載されるタンク１中に通常電動式
モータで駆動される低圧ポンプ２が設置され、タンク１
中の低粘度燃料を吸入加圧して低圧燃料供給管３ａに吐
出する。低圧燃料供給管３ａには低圧レギュレータ４が
接続され、下流側の低圧燃料供給管３ｂの圧力を一定に
保持した後、余分な燃料を燃料戻し管５ａ，５ｂからタ
ンク１に戻す。低圧燃料供給管３ｂには、後述する本発
明の一実施例である燃料ポンプ本体１０の燃料供給通路
２８が接続される。ポンプ本体１０のこれも後述する燃
料吐出通路３６には、高圧燃料供給管６ａが接続され、
更に、分岐された高圧燃料供給管６ｂには燃料噴射を制
御する噴射弁７が接続され、エンジン８に燃料を供給す
る。高圧燃料供給管６ａの噴射弁下流側に高圧レギュレ
ータ９が接続され、高圧燃料供給管６ａの圧力を一定に
保持した後、余分な燃料を燃料戻し管５ｃ，５ｂからタ
ンク１に戻す。

【００１６】次に本発明の一実施例を示すポンプ本体に
ついて説明する。

【００１７】ポンプ本体１０は、ポンプケーシング１１
の内部にシリンダブロック１２が設置され、ポンプカバ
ー１３とポンプケーシング１１に設けられた段差部１４
に配置されるベローズリング１５ａとによってシリンダ
ブロック１２が挟着される構成になっている。なお、各
部材間には所要の封止部材１６，１７，１８，１９が適
切に配置されており、各隙間の油密性を保持している。
更に、ポンプケーシング１１内部には、エンジン８の駆
動軸８ａから適切な連結手段８ｂによって回転駆動され
る回転軸２０，回転軸２０に一体化され回転運動を揺動
運動に変換する斜板部２１、揺動板１５ｂの傾斜軸旋回
運動を保持する揺動機構部１５が設置されている。揺動
機構部１５によって隔絶されたポンプケーシング１１内
側の空間である潤滑油封入室２２には、回転及び揺動運
動を保持する軸受部材２３，２４，２５，２６を潤滑す
るための潤滑油が封入される。また、シリンダブロック
１２の図示下側部には燃料吸入穴２７を設け、ポンプカ
バー１３に構成される燃料供給通路２８と連通して揺動
機構部１５のベローズ１５ｃ内側の空間である揺動機構
内部燃料室２９に燃料を供給する。揺動機構部１５の揺
動板１５ｂにはコンロッド３０の一端が、コンロッド３
０の他端にはプランジャ３１が連結される。燃料通路孔
３２が設けられたプランジャ３１は、シリンダブロック
１２の穴部に所要の間隙を保持して収納されており、揺
動板１５ｂの揺動運動に連動しポンプ作用を発生してい
る。プランジャ３１の内部には、ポンプ室３３が構成さ
れており、ポンプ室３３の上流側には燃料吸入行程時に
連動する吸入チェック弁機構３４が、ポンプ室３３の下
流側には吐出行程時に連動する吐出チェック弁機構３５
が設置される。吐出チェック弁機構３５はポンプカバー
１３の燃料吐出通路３６と連通した燃料吐出室３７に設
置されている。なお、ポンプカバー１３に構成される燃
料供給通路２８及び燃料吐出通路３６は、前述したよう
に低圧燃料供給管３ｂ及び高圧燃料供給管６ａに各々接
続される。

【００１８】なお、上記コンロッド３０，プランジャ３
１，ポンプ室３３，吸入チェック弁機構３４，吐出チェ
ック弁機構３５による構成部分は、図示では１気筒であ
るがシリンダブロック１２面内の適切な位置に配列され
た多気筒であることが望ましい。

【００１９】以上のシステム及びポンプの構成におい
て、動作例を説明する。

【００２０】ポンプ本体１０の回転軸２０は、ベルト駆
動等の適切な連結手段８ｂによって駆動される。回転軸
２０は、ポンプケーシング１１に設置された軸受２３で
回転力を支えられ、スラスト軸受２４でスラスト力を支
えられる。ポンプケーシング１１と軸受２３との間には
オイルシール３８が設置され、潤滑油封入室２２から潤
滑油が部材外に流出するのを防止している。

【００２１】次に、揺動機構部について説明する。

【００２２】ベローズ１５ｃの軸中心と同心の貫通穴が
設けられたフランジ付カップ状部材１５ｄは、そのカッ
プ部がベローズ１５ｃ内部に配置されるように、フラン
ジ部１５ｅでベローズ１５ｃの図示左端部に接合されて
いる。また、ベローズ１５ｃの他端にはポンプケーシン
グ１１の段差部１４に係止するためのフランジ部を有す
るベローズリング１５ａが接合されている。フランジ付
カップ状部材１５ｄの図示左側に揺動板１５ｂが油密的
に接合され、揺動機構部１５が構成される。なお、本構
成の揺動板１５ｂとフランジ付カップ状部材１５ｄの接
合については、図２及び図３を用いて後に詳述する。

【００２３】回転軸２０の図示右端部には、回転軸２０
直角断面に対して所要の傾斜角を有する斜板部２１が設
けられている。斜板部２１には、ポンプ本体１０外部よ
り駆動される回転力を円滑な揺動運動として揺動板１５
ｂに伝達するため、内径側に斜板軸受２５及び端面側に
斜板スラスト軸受２６が設置される。従って、ベローズ
リング１５ａがポンプケーシング１１の段差部１４等に
よって挟着された揺動機構部１５は、回転軸２０側から
の回転力の影響を最少限に抑制することが可能であり、
ベローズ１５ｃ部材等に発生するねじり力も極めて少な
い傾斜軸旋回運動を実現している。

【００２４】以上のように構成した燃料ポンプにおいて
は、フランジ付カップ状部材１５ｄを介して揺動板１５
ｂをベローズ１５ｃ内部に収納することが可能となり、
揺動機構部１５の全長が短くなりポンプ本体１０の小型
化が実現できる。

【００２５】更に、揺動機構部１５で隔絶される外部空
間の潤滑油封入室２２に封入される潤滑油により、揺動
機構内部燃料室２９の燃料にエンジン８温度が伝達され
にくくなり、エンジン８のような高温部に直接取り付け
られるポンプ本体１０であっても、燃料気化の抑制が可
能である。

【００２６】図２及び図３に、本発明の揺動式ベローズ
ポンプに好適な揺動機構部の一実施例を示す。

【００２７】図１で示した斜板部２１によって生じる揺
動板１５ｂの傾斜軸旋回運動は、フランジ付カップ状部
材１５ｄを介してベローズ１５ｃに伝達される。更に、
ベローズ１５ｃにおいて伸縮及び揺動運動に変換され
る。逆に、揺動板１５ｂとフランジ付カップ状部材１５
ｄとの結合部に着目すると、ベローズ１５ｃの伸縮力及
び揺動力は結合部に対する外力であり、更に、ベローズ
１５ｃ内部の流体力、ベローズ１５ｃ部の振動等も結合
部に影響を与えている。このような力の作用に対して、
ネジ等の締結手段ではネジ緩み等で十分な信頼性が確保
できない問題があり、また、揺動板１５ｂとカップ状部
材１５ｄとの両部材間のシール性確保のためにシール部
材の設置が必要である。

【００２８】図２及び図３に示した本発明の実施例によ
れば、フランジ部１５ｅ外周にベローズ１５ｃが接合さ
れたフランジ付カップ状部材１５ｄの内径側に、カップ
状部材１５ｄの中心軸とほぼ同心で構成される環状突起
１５ｆを設ける構成とする。揺動板１５ｂの所要端面と
環状突起１５ｆに環状の全周プロジェクション溶接を施
すことで、ネジ締結以上に優れた信頼性の確保が可能で
あり、締結部材の部品点数削減及び工程数低減も可能で
ある。また、全周溶接構成であるため、揺動板１５ｂと
カップ状部材１５ｄとの両部材間のシール性は自動的に
確保されるのでシール部材の設置も必要ない。

【００２９】なお、本実施例では全周プロジェクション
溶接構成を引用しているが、レーザ，ＴＩＧ等の全周溶
接構成を採用しても同等の効果が得られる。

【００３０】本構成により、揺動板１５ｂをベローズ１
５ｃ内に収納する構成にし、一体化したため、全長が短
くなるとともに封止部材が不要となり部品点数が削減で
きる。

【００３１】更に、ポンプ本体１０の組立性が向上す
る。

【００３２】

【発明の効果】以上のように構成した本発明による揺動
式ベローズポンプにおいて、ベローズ内部にフランジ付
カップ状部材を介して揺動板が収納されるので、揺動機
構部の全長が短くなり揺動式ベローズポンプの小型化が
実現できる。

【００３３】揺動機構部で隔絶される外部空間に潤滑油
が封入された燃料ポンプを用いて燃料供給システムを構
成することにより、揺動機構部で隔絶される内部空間の
低粘度燃料にエンジン温度が伝達されにくくなり、エン
ジンのような高温部にポンプ本体を直接取り付けても燃
料気化の抑制が可能である。

【００３４】このようにポンプに用いる揺動機構部をベ
ローズ内に収納する構成とし、一体化したので、全長が
短くなるとともに部品点数が削減される。

【００３５】更に、ポンプの組立性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す内燃機関用の低粘度燃
料供給システム及び燃料ポンプの構成図。

【図２】本発明の一実施例を示す揺動機構部の構成断面
図。

【図３】本発明の一実施例を示す揺動機構部の構成断面
拡大図。

【符号の説明】

１…タンク、８…エンジン、１０…ポンプ本体、１１…
ポンプケーシング、１２…シリンダブロック、１３…ポ
ンプカバー、１５…揺動機構部、２０…回転軸、２１…
斜板、２２…潤滑油封入室、２９…揺動機構内部燃料
室、３１…プランジャ、３３…ポンプ室、３４…吸入チ
ェック弁機構、３５…吐出チェック弁機構。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高橋 由起夫 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 寺門 一佳 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 小島 和夫 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

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】駆動装置によって駆動される回転軸を有
   し、該回転軸の回転運動が斜板を介して揺動板の傾斜軸
   旋回運動に変換され、該揺動板の運動によって目的流体
   を加圧圧縮する構成で、更に運動変換機構部の潤滑流体
   と該目的流体とをベローズで隔絶する構成の揺動式ベロ
   ーズポンプにおいて、該ベローズ内部に配置されるフラ
   ンジ付カップ状部材が該フランジ部で該ベローズ端部に
   接合され、該カップ状部材内部に該揺動板が収納され、
   該揺動板と該カップ状部材がシール性を保持して機械的
   に接合される揺動機構部を有することを特徴とする揺動
   式ベローズポンプ。
2. 【請求項２】内燃機関回転によって駆動される回転軸を
   有し、該回転軸の回転運動が斜板を介して揺動板の傾斜
   軸旋回運動に変換され、該揺動板の運動によって低粘度
   燃料を加圧圧縮する構成で、更に運動変換機構部の潤滑
   油と該低粘度燃料とをベローズで隔絶する構成の低粘度
   燃料用の揺動式ベローズポンプにおいて、該ベローズ内
   部に配置されるフランジ付カップ状部材が該フランジ部
   で該ベローズ端部に接合され、該カップ状部材内部に該
   揺動板が収納され、該揺動板と該カップ状部材がシール
   性を保持して機械的に接合される揺動機構部を有するこ
   とを特徴とする低粘度燃料用の揺動式ベローズポンプ。
3. 【請求項３】内燃機関回転によって駆動される回転軸を
   有し、該回転軸の回転運動が斜板を介して揺動板の傾斜
   軸旋回運動に変換され、該揺動板の運動によって低粘度
   燃料を加圧圧縮する構成で、ポンプケーシング内に装着
   された運動変換機構部のための潤滑油と前記低粘度燃料
   とをベローズで隔絶する構成の揺動式ベローズポンプを
   用いた燃料供給システムにおいて、前記ベローズ内部に
   配置されるフランジ付カップ状部材が該フランジ部で前
   記ベローズ端部に接合され、該カップ状部材内部に該揺
   動板が収納され、該揺動板と該カップ状部材の接合部が
   シール性を保持して機械的に接合される揺動機構部を有
   し、該揺動機構部と前記ポンプケーシングで隔絶される
   空間に潤滑油が封入され、該揺動機構部のベローズ内部
   に形成される空間に低圧燃料供給管から前記低粘度燃料
   が流入し、加圧圧縮された該低粘度燃料を高圧燃料供給
   管から燃料噴射弁に吐出することを特徴とする該低粘度
   燃料用の揺動式ベローズポンプを用いた燃料供給システ
   ム。
4. 【請求項４】前記揺動板と前記ベローズの接合が環状全
   周溶接であることを特徴とする請求項１，請求項２及び
   請求項３に記載の揺動式ベローズポンプ。
5. 【請求項５】揺動板の運動によって目的流体を加圧圧縮
   する構成で、更に運動変換機構部の潤滑流体と該目的流
   体とをベローズで隔絶する構成の揺動機構部において、
   該ベローズ内部に配置されるフランジ付カップ状部材が
   該フランジ部で該ベローズ端部に接合され、該カップ状
   部材内部に該揺動板が収納され、該揺動板と該カップ状
   部材が環状全周溶接で接合されることを特徴とする揺動
   機構部。