JPH10148258A - ベローズ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ベローズ式ポンプに用いられるベローズ構造
おいて、蛇腹部に働く応力を小さくし、耐久性の高いベ
ローズを実現する。 【解決手段】 軸方向に弾性的に伸縮する蛇腹部３１
と、蛇腹部３１の端部に筒状に突出する筒部３２とを有
するベローズ本体２０を備え、筒部３２が嵌合する環状
のフランジ１９を備えるベローズ３において、蛇腹部３
１とフランジ１９の間に間隙３４を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はベローズ式ポンプに
適用されるベローズの構造的改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】筒内直接噴射式内燃機関の燃料噴射ポン
プなど高圧が求められる用途に適したものとしてベロー
ズ式ポンプというものが提案されている。これは密封構
造のベローズをポンプ室としてその伸縮により燃料の吸
入および圧縮を行うようになっているので、ピストンや
プランジャなどのシリンダ構造によるものに比較して漏
れがなく、効率よく高圧が得られるという特徴がある
（この種のポンプの公知文献としては例えば特開平４−
１９１４６１号公報参照）。

【０００３】従来、この種のベローズとして、図７に示
すようなものがある。

【０００４】これについて説明すると、ベローズ３は軸
方向に伸縮可能に形成された中空状のベローズ本体２０
を備える。ベローズ本体２０の端部に環状のフランジ１
９が結合される。

【０００５】ベローズ本体２０はその断面が蛇腹状に屈
曲した蛇腹部３１と、蛇腹部３１の端部から円筒状に突
出した筒部３２を有する。

【０００６】筒部３２はフランジ１９の内周に嵌合する
とともに、蛇腹部３１はフランジ１９に接合して、フラ
ンジ１９に対するベローズ本体２０の軸方向の位置決め
が行われる。

【０００７】ベローズ３はその内側にポンプ室２４を画
成し、図示しないカムや斜板などの駆動手段を介して伸
縮することにより、流体の吸入および圧縮を行うように
なっている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のベローズ３にあっては、ベローズ本体２０の
蛇腹部３１をフランジ１９に接合して固定しているた
め、ベローズ本体２０の圧縮に伴って撓む蛇腹部３１の
弾性変形がフランジ１９によって拘束され、フランジ１
９に接合する蛇腹部３１に働く応力が比較的大きくな
り、耐久性を低下させる原因になる。

【０００９】本発明は上記の問題点を鑑みてなされたも
のであり、蛇腹部に働く応力を小さくし、耐久性の高い
ベローズを実現することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載のベロー
ズは、軸方向に弾性的に伸縮する蛇腹部と、蛇腹部の端
部に筒状に突出する筒部とを有するベローズ本体を備
え、筒部が嵌合する環状のフランジを備えるベローズに
おいて、蛇腹部とフランジの間に間隙を備える。

【００１１】請求項２に記載のベローズは、請求項１に
記載の発明において、前記筒部の途中に段部を形成し、
フランジの内周に筒部の段部に当接する段部を形成して
フランジに対する筒部の軸方向の位置決めを行う。

【００１２】請求項３に記載のベローズは、請求項１ま
たは２に記載の発明において、前記フランジの筒部を嵌
合させる開口縁部に面取り部を形成する。

【００１３】請求項４に記載のベローズは、請求項１か
ら３のいずれか一つに記載の発明において、前記筒部と
フランジの間を溶接により全周にわたって結合する。

【００１４】請求項５に記載のベローズは、請求項１に
記載の発明において、前記フランジの内周に環状溝を形
成し、筒部に環状溝に嵌合する環状凸部を形成する。

【００１５】請求項６に記載のベローズは、請求項５に
記載のローズの製造方法において、前記筒部をフランジ
の内周に嵌合させた状態で筒部の内側の圧力を高めるこ
とによって環状凸部を環状溝に沿って膨出させる。

【００１６】

【発明の作用および効果】請求項１に記載のベローズに
おいて、ベローズ本体が圧縮されるとき、蛇腹部が屈曲
する。このとき、蛇腹部がフランジから間隙をもって離
れているため、蛇腹部のフランジに対峙する部位もフラ
ンジに近づくように湾曲し、その弾性変形が拘束される
ことなく、他の部位と同様に応力を小さく抑えられる。
こうして、フランジに近接する蛇腹部に働く応力を小さ
くし、耐久性の高いベローズを実現することができる。

【００１７】請求項２に記載のベローズにおいて、ベロ
ーズ本体は筒部の途中に形成された段部がフランジに形
成された段部に当接することにより、フランジに対する
ベローズ本体の軸方向の位置決めが行われ、間隙等の寸
法精度を高められる。

【００１８】また、ベローズ本体の圧縮時にフランジに
かかる荷重が段部によって受けられることにより、ベロ
ーズ本体とフランジを結合する溶接部等に荷重がかかる
ことなく、耐久性の高いベローズを実現することができ
る。

【００１９】請求項３に記載のベローズにおいて、フラ
ンジの筒部を嵌合させる開口縁部に面取り部を形成する
ため、筒部がフランジの開口縁部に当たる部位に生じる
応力を緩和し、耐久性の高いベローズを実現することが
できる。

【００２０】請求項４に記載のベローズにおいて、筒部
とフランジの間を溶接により全周にわたって結合するた
め、ベローズの密封性が確保される。

【００２１】請求項５に記載のベローズにおいて、筒部
の途中に形成された環状凸部がフランジに形成された環
状溝に嵌合することにより、フランジに対する筒部の軸
方向の位置決めが行われ、間隙等の寸法精度を高められ
る。

【００２２】また、ベローズ本体の伸縮時にベローズ本
体からフランジにかかる荷重が環状溝によって受けられ
る。

【００２３】筒部の環状凸部がフランジの環状溝に全周
にわたって嵌合することにより、ベローズの密封性が確
保される。この結果、筒部とフランジの間を溶接する必
要がなく、生産性を高められる。

【００２４】請求項６に記載のベローズにおいて、筒部
をフランジの内周に嵌合させた状態で筒部の内側の圧力
を高めることによって環状凸部を環状溝に沿って膨出さ
せるため、ベローズ本体を成形すると同時にフランジを
ベローズ本体に組み付けられ、生産性を高められる。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を添付図
面に基づいて説明する。

【００２６】まず、図１に本発明が適用可能なベローズ
式燃料ポンプの一例を示す。図において１はポンプ本
体、２はポンプ駆動軸、３はベローズである。ポンプ本
体１は、駆動軸２を支持した第１のポンプハウジング
４、ベローズ３を内装した第２のポンプハウジング５、
これらハウジング４、５に対してボルト６，７を介して
軸方向に順次共締めされるバルブハウジング８およびカ
バープレート９からなる。

【００２７】駆動軸２は第１のポンプハウジング４に対
してラジアル軸受１０を介して回転自由に支持され、図
示しないエンジンのカム軸等に連結されて回転駆動され
る。この駆動軸２には、後述するベローズ３からの反力
を支持するために、ハウジング４の内側端面にスラスト
軸受１１を介して相対回転可能なようにつば部１２が設
けられている。つば部１２の端面は所定の角度で傾斜し
ており、この傾斜面から鉛直方向に突設された支持軸部
１３にラジアル軸受１４を介して斜板１５が支持されて
いる。斜板１５とつば部１２との間にはスラスト軸受１
６が介装され、これによりベローズ２からの反力が作用
した状態で斜板１５を駆動軸のつば部１２に対して相対
回転可能としている。

【００２８】ポンプハウジング４の内側には、上記駆動
軸つば部１２と対向するように第２のポンプハウジング
５が収装されている。このポンプハウジング５には駆動
軸２の回転中心線を包囲するように該中心線と平行に複
数の、例えば３個のベローズ挿入孔１７が軸方向に貫通
するように形成されている（ただし図には１個のみを示
す）。

【００２９】ベローズ挿入孔１７にはそれぞれ有底円筒
状のガイド１８とベローズ３とが挿入されている。ガイ
ド１８は挿入孔１７に対して軸方向に摺動自由に嵌合し
ており、その球面状に形成された外側端面部をベローズ
３からの弾性力により上記斜板１５の端面に当接させて
いる。

【００３０】ベローズ３は全体として中空の直円筒状に
形成されたベローズ本体（伸縮体）２０と、その両端部
に結合された環状のフランジ１９，２２とからなってい
る。

【００３１】フランジ１９には冠部２１が溶接され、ベ
ローズ本体２０の一端部を閉塞するようになっている。
ベローズ３を挿入孔１７に挿入した状態で、冠部２１は
その先端部を上記ガイド１８の内側端面に当接させる一
方、フランジ２２はシールリング２３を介して油密的に
バルブハウジング８に着座しており、これによりバルブ
ハウジング８との間にポンプ室２４を画成している。な
お、環状のフランジ１９と円盤状の冠部２１を一体化し
て形成してもよい。

【００３２】バルブハウジング８には、フランジ２２の
開口部内にてポンプ室２４に臨むようにそれぞれ吸入チ
ェック弁２５、吐出チェック弁２６を介装した吸入通路
２７と吐出通路２８とが設けられている。吸入通路２７
と吐出通路２８は、それぞれカバープレート９に形成さ
れた吸入ポート２９と吐出ポート３０とに連通してい
る。吸入ポート２９にはフィードポンプからの比較的低
圧の燃料が供給され、吐出ポート３０は調圧弁等を介し
て燃料噴射ノズルに接続される。

【００３３】この燃料ポンプによる燃料圧送作用は次の
ようにして行われる。駆動軸２の回転に伴い、斜板１５
がつば部１２上で偏向運動し、これにより斜板１５のガ
イド１８との接触部分は往復運動する。ガイド１８はベ
ローズ３の弾性力により常時斜板１５に押圧されている
ので、前記往復運動に伴ってベローズ３が軸方向に伸縮
する。すなわち斜板１５がガイド１８を押すことでベロ
ーズ３は圧縮され、斜板１５がガイド１８から離れよう
とするとベローズ３は自身の弾性力で伸長しガイド１８
と共に斜板１５に追従する。

【００３４】このようなベローズ３の伸縮作用に伴い、
ベローズ３が伸びることによりポンプ室２４が拡大して
低圧化するので、吸入ポート２９からの燃料は吸入チェ
ック弁２５を開いてポンプ室２４に吸入される。またベ
ローズ３が圧縮されるとポンプ室２４が縮小して高圧化
するので、吐出チェック弁２６が開かれて、高圧燃料は
吐出ポート３０へと送り出される。このような吸入吐出
作用が複数個のベローズ３にて順次行われることによ
り、高圧の燃料が噴射ノズル側へと略連続的に供給され
ることになる。

【００３５】なお、この例ではベローズ３を斜板１５に
より駆動するようにしているが、ベローズの駆動手段と
してこの他に、例えばガイド１８を偏心カムにより駆動
するようにしたものなどがある。

【００３６】ところで、この図に示したベローズ３で
は、前記図７に示すように、ベローズ本体２０の蛇腹部
３１を各フランジ１９，２２に接合して固定した場合、
ベローズ本体２０の伸縮に伴って各フランジ１９，２２
に接合する各蛇腹部３１に応力が集中し、耐久性を低下
させる原因になる。

【００３７】本発明はこうした問題点に着目して、ベロ
ーズ本体２０の蛇腹部３１を各フランジ１９，２２から
離して固定し、ベローズ本体２０の伸縮に伴って各フラ
ンジ１９，２２に接合する各蛇腹部３１に応力が集中す
ることを回避し、耐久性の高いベローズを実現すること
を要旨とするものである。以下その具体的な例につき図
２以下に示したベローズの実施形態に基づいて説明す
る。

【００３８】ベローズ本体２０はその断面が蛇腹状に屈
曲した蛇腹部３１と、蛇腹部３１の端部から円筒状に突
出する筒部３２を有する。

【００３９】筒部３２はフランジ１９の内周に嵌合す
る。筒部３２の先端とフランジ１９の間は溶接により固
着される。この溶接部３３は全周にわたって延び、筒部
３２とフランジ１９間を密封する。

【００４０】蛇腹部３１とフランジ１９の間には間隙３
４が設けられる。間隙３４は筒部３２のまわりに環状に
延び、ベローズ本体２０の伸縮に伴って蛇腹部３１がフ
ランジ１９に接触しないようにする。

【００４１】筒部３２の途中には環状の段部３５が形成
される。段部３５の断面はクランク状に曲折している。
筒部３２はその基端から先端にかけて段部３５を介して
縮径している。

【００４２】図３にも示すように、フランジ１９の内周
には段部３６が形成される。この段部３６に筒部３２の
段部３５を当接させることにより、フランジ１９に対す
るベローズ本体２０の軸方向の位置決めが行われる。

【００４３】フランジ１９の筒部３２を嵌合させる開口
縁部に面取り部３７が形成される。面取り部３７は筒部
３２の外周面に対して略４５°の傾斜角をもって拡がる
ように形成される。

【００４４】なお、フランジ２２に対してもベローズ本
体２０は上記フランジ１９と同様の構造をもって結合さ
れる。

【００４５】以上のように構成され、次に作用について
説明する。

【００４６】ポンプ１の作動に伴い、ベローズ本体２０
が圧縮されるとき、蛇腹部３１が図２において２点鎖線
で示すように屈曲する。このとき、蛇腹部３１がフラン
ジ１９から離れて設けられているため、蛇腹部３１のフ
ランジ１９に対峙する部位はフランジ１９に近づくよう
に湾曲する弾性変形が拘束されることなく、他の部位と
同様に応力を小さく抑えられる。こうして、フランジ１
９に近接する蛇腹部３１に応力集中が生じることが回避
され、亀裂等が発生することを防止できる。

【００４７】ベローズ本体２０は筒部３２の途中に形成
された段部３５がフランジ１９に形成された段部３６に
当接することにより、フランジ１９に対するベローズ本
体２０の軸方向の位置決めが行われ、間隙３４等の寸法
精度を高められる。

【００４８】また、ベローズ本体２０の圧縮時にフラン
ジ１９にかかる荷重が段部３６によって受けられること
により、ベローズ本体２０とフランジ１９を結合する溶
接部等に荷重がかかることなく、溶接部３３に亀裂等が
発生することを防止できる。

【００４９】フランジ１９の内周には筒部３２が嵌合す
る開口縁部に面取り部３７が形成されているため、筒部
３２がフランジ１９の開口縁部に当たる部位に生じる応
力を緩和し、亀裂等が発生することを防止できる。

【００５０】筒部３２とフランジ１９の間は溶接部３３
によって全周にわたって結合しているため、ポンプ室２
４の密封性が確保される。

【００５１】次に、図４に示す他の実施形態について説
明する。なお、図１、図２との対応部分には同一符号を
付す。

【００５２】筒部３２の途中には環状の凸部４５が形成
される。環状凸部４５はその断面が凸状をして、外径方
向に突出している。

【００５３】図５にも示すように、フランジ１９の内周
には凹状に窪む環状溝４６が形成される。この環状溝４
６に筒部３２の環状凸部４５を嵌合させることにより、
フランジ１９に対するベローズ本体２０の軸方向の位置
決めが行われる。

【００５４】フランジ１９の筒部３２を嵌合させる開口
縁部に面取り部３７が形成される。面取り部３７は筒部
３２の外周面に対して略４５°の傾斜角をもって拡がる
ように形成される。

【００５５】なお、フランジ２２に対してもベローズ本
体２０は上記フランジ１９と同様の構造をもって結合さ
れる。

【００５６】以上のように構成され、次に作用について
説明する。

【００５７】ベローズ本体２０は筒部３２の途中に形成
された環状凸部４５がフランジ１９に形成された環状溝
４６に嵌合することにより、フランジ１９に対するベロ
ーズ本体２０の軸方向の位置決めが行われ、間隙３４等
の寸法精度を高められる。

【００５８】また、ベローズ本体２０の伸縮時にフラン
ジ１９にかかる荷重が環状溝４６によって受けられる。

【００５９】筒部３２の環状凸部４５がフランジ１９の
環状溝４６の全周にわたって嵌合することにより、ポン
プ室２４の密封性が確保される。この結果、ポンプ室２
４の密封性を確保するために、筒部３２とフランジ１９
の間を溶接する必要がなく、生産性を高められる。

【００６０】図６はフランジの製造工程を示す断面図で
ある。直円筒状をしたベローズ本体２０を蛇腹状の内壁
面を有する型５０およびフランジ１９の内側に設置した
状態で、ベローズ本体２０の内側に高圧の液体を充填す
る。図中矢印で示すように液圧によってベローズ本体２
０は膨らみ、型５０の蛇腹状の内壁面に押し付けられる
ことによって蛇腹部３１が成形されるとともに、フラン
ジ１９の環状溝４６に押し付けられることによって環状
凸部４５が成形される。ベローズ本体２０を成形した
後、型５０を分解して蛇腹部３１のまわりから取り外す
ことによって、その端部に環状のフランジ１９が装着さ
れた１つの部品となる。

【００６１】こうして、ベローズ本体２０を成形すると
同時にフランジ１９をベローズ本体２０に組み付けられ
るため、生産性を高められる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用されるベローズ式ポンプの縦断面
図。

【図２】本発明に関するベローズの第１の実施の形態の
縦断面図。

【図３】同じくフランジの断面図。

【図４】本発明に関するベローズの第２の実施の形態の
縦断面図。

【図５】同じくフランジの断面図。

【図６】同じくフランジの製造工程を示す断面図。

【図７】従来例に関するベローズの縦断面図。

【符号の説明】

１ ポンプ本体 ２ ポンプ駆動軸 ３ ベローズ ４ 第１のポンプハウジング ５ 第２のポンプハウジング ８ バルブハウジング ９ カバープレート １２ ポンプ軸のつば部 １５ 斜板 １７ ベローズ挿入孔 １８ ガイド １９ フランジ ２０ ベローズ本体 ２２ フランジ ３１ 蛇腹部 ３２ 筒部 ３３ 溶接部 ３４ 間隙 ３５ 段部 ３６ 段部 ３７ 面取り部 ４５ 環状凸部 ４６ 環状溝

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】軸方向に弾性的に伸縮する蛇腹部と、 蛇腹部の端部に筒状に突出する筒部とを有するベローズ
   本体を備え、 筒部が嵌合する環状のフランジを備えるベローズにおい
   て、 蛇腹部とフランジの間に間隙を備えたことを特徴とする
   ベローズ。
2. 【請求項２】前記筒部の途中に段部を形成し、 フランジの内周に筒部の段部に当接する段部を形成して
   フランジに対する筒部の軸方向の位置決めを行うことを
   特徴とする請求項１に記載のベローズ。
3. 【請求項３】前記フランジの筒部を嵌合させる開口縁部
   に面取り部を形成したことを特徴とする請求項１または
   ２に記載のベローズ。
4. 【請求項４】前記筒部とフランジの間を溶接により全周
   にわたって結合したことを特徴とする請求項１から３の
   いずれか一つに記載のベローズ。
5. 【請求項５】前記フランジの内周に環状溝を形成し、 筒部に環状溝に嵌合する環状凸部を形成したことを特徴
   とする請求項１に記載のベローズ。
6. 【請求項６】前記筒部をフランジの内周に嵌合させた状
   態で筒部の内側の圧力を高めることによって環状凸部を
   環状溝に沿って膨出させることを特徴とする請求項５に
   記載のベローズの製造方法。