JPH10339231A - 燃料ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】圧力室の圧力が上昇したときに一義的に定まる
圧力が発生したときに確実にバルブ孔を開放するように
する。 【解決手段】シリンダブロックに対し、その位置が調整
されて固着される固着台５１にスプリング５６を装着
し、その端で圧力室に通じるバルブ孔５３に対し、圧力
リリーフ弁５４を作用せしめるように構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、燃料ポンプに係わ
り、特に自動車ガソリンエンジン用筒内直接燃料噴射装
置の高圧ポンプとして使用するに好適な燃料ポンプに関
する。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関、特に自動車用ガソリンエンジ
ンにおいては、近年、燃料消費特性の向上、有害排気ガ
スの削減、加速等の運転応答性の向上等の目的から筒内
直接燃料噴射装置が検討されている。

【０００３】筒内直接燃料噴射装置では、内燃機関の気
筒内に、気筒内の圧縮行程時にも直接ガソリンを噴射す
る必要があるために、３Ｍｐａ以上の高圧でガソリン供
給する高圧燃料ポンプが必要となる。

【０００４】ここで、燃料ポンプの駆動部の潤滑や回転
軸のシールをガソリンで行おうとすると、ガソリンは、
通常の潤滑油に比べ粘度が極端に小さいため、駆動部の
回転荷重支持部、特にベアリング寿命は、極端に短いも
のとなり、また、ポンプ構造上必要不可欠となる回転軸
のシールについても信頼性の低いものとなる。

【０００５】そこで、例えば、特開平４−２０９９８１
号公報に記載されているように、粘度の高い潤滑性のあ
る二次流体を用いて流体の昇圧を容易にし、ピストンに
圧力媒介物であるベローズを介して、目的の流体を昇圧
させるとともに、軸受等荷重支持部の潤滑を二次流体に
て行い、また、回転軸のシールも二次流体により行うも
のが知られている。

【０００６】本発明者等は、先に次に示す内容の燃料ポ
ンプについて出願した（特開平８−２３８０３９号）。

【０００７】外部からの駆動力を伝達するシャフトと、
このシャフトによって回転される斜板と、この斜板の回
転運動を揺動運動に変換する揺動板と、この揺動板の揺
動運動により往復動する複数のピストンと、上記斜板お
よび揺動板およびピストンを収納するクランク室を燃料
室と機構室に分離する隔壁を備え、上記シャフトと上記
斜板間の駆動力伝達をする軸受部と、上記斜板と上記揺
動板間の駆動力伝達をする軸受部を上記機構室内に配置
して上記軸受部を油潤滑するとともに、上記燃料室内に
上記複数のピストンを配置して、それぞれのピストンに
より、燃料を吸入吐出することを特徴とする燃料ポン
プ。

【０００８】これによれば、隔壁によってクランク室は
燃料室と機構室に分けられることになった。

【０００９】前述したように、筒内直接燃料噴射装置で
は３Ｍｐａ以上の高圧でガソリンが供給されるので更に
安全性を考慮した高圧燃料ポンプが必要とされる。

【００１０】圧力リリーフ弁を装着した燃料ポンプが特
公平４−３５６２９号公報に記載されている。この公報
には、ピストンヘッドが引込プレートにより斜板に対し
て接触状態に保持されている複数個のピストンを有し、
該引込プレートがスプリング力により前記斜板に対して
押圧されており、更に、前記ピストン間の中央に配置さ
れる調整弁を有し、該調整弁は、そのバルブスプールに
圧力室内の圧力がスプリング力に抗して作用できるよう
になっているとともに、所定圧力より高圧において、圧
力室と吸引室の間を連結させるようになっている斜板式
アキシヤルピストンポンプであって、前記バルブスプー
ルと前記引込プレートとの間に配置固定された単一スプ
リングにより、前記スプリング力が適用されるようにし
た斜板式アキシヤルピストンポンプが記載されている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ポンプは製造完成後に
単品の特性試験を行うが、爆発火災防止の観点から燃料
で行わずにシェルロースで実施する。特願平８−２３８
０３９号に記載されているポンプにおいては、隔壁によ
ってクランク室内の燃料室に実際に使用する燃料ではな
いシェルロースが残り易い構造になっていた。また前記
燃料室は、プランジャへの吸入通路になっているため、
プランジャ内とシリンダブロックにそれぞれ直列に置か
れていたチェックバルブを通過して初めて高圧側の圧力
室にも残ったシェルロースが排出される構造となってい
た。そのため車両取付時の使用燃料挿入等には、従来の
ＭＰＩシステムで使用されるフィードポンプ（燃圧０．
３Ｍｐａ）ではなかなか排出されない欠点があった。

【００１２】また、特公平４−３５６２９号公報に記載
されたポンプにあってはスプリングピストンがシリンダ
内壁に沿って摺動する構成とされているために圧力室の
圧力が上昇したときのリリーフ弁の開放時の圧力設定に
難しさがあった。

【００１３】本発明は圧力室の圧力が上昇したときに一
義的に定まる圧力が発生したときに確実にバルブ孔を開
放することのできる燃料ポンプを提供することを目的と
する。

【００１４】他の目的は圧力リリーフ弁を圧力コントロ
ール形の弁とすることによって圧力調整を可能にし、し
かもポンプ本体に組み込むことによって高圧レギュレー
タを内装した一体形燃料ポンプを提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】ポンプ特性試験等で残っ
た使用燃料以外のシェルロースは、燃料室と圧力室を連
通するバイパス通路をシリンダブロックに設けることに
よって、チェックバルブ１個分の開口部抵抗のみで燃料
室と圧力室を連通することができ、従来のＭＰＩシステ
ムで使用されるフィードポンプで容易にシェルロースの
入れ替えができるようになる。特に燃料室に残ったシェ
ルロースをできるだけ多く入れ替え可能なようにバイパ
ス通路としては天地関係の低い位置から高圧室へ連通す
るようにすることが望ましい。

【００１６】本発明の課題は、具体的には次の手段によ
って解決される。すなわち、本発明の課題は、ハウジン
グ内に吸引室および圧力室が形成され、プランジャヘッ
ドが斜板に対して接触状態に保持されている複数個のプ
ランジャとそれらを収納するシリンダブロックとを有
し、該プランジャに配置されて前記吸引室と前記圧力室
とを接続可能とする圧力調整レギュレータを有する燃料
ポンプおいて、該圧力調整レギュレータを、前記シリン
ダブロックに形成された前記シリンダ内で、該シリンダ
ブロックに対してその位置が調整されて固着され、かつ
連通孔の形成された固着台と、前記シリンダと前記圧力
室とを連通するバルブ孔を閉塞・開放する圧力リリーフ
弁と、該圧力リリーフ弁の押えと、前記固着台と前記押
えとの間に両者を押圧するように装着されたスプリング
とより構成したことを特徴とする燃料ポンプによって解
決される。

【００１７】また、本発明の課題は、ハウジング内に吸
引室および圧力室が形成され、プランジャヘッドが斜板
に対して接触状態に保持されている複数個のプランジャ
とそれらを収納するシリンダブロックとを有し、該プラ
ンジャ間に配置されて前記吸引室と前記圧力室とを接続
可能とする圧力調整レギュレータを有する燃料ポンプに
おいて、該圧力調整レギュレータを、前記シリンダブロ
ックに形成された前記シリンダ内で該シリンダブロック
に対してその位置が調整されて固着された固着台と、前
記圧力室に連通するバルブ孔を閉塞・開放する圧力リリ
ーフ弁と、該圧力リリーフ弁を押え、かつ前記シリンダ
内壁に接して摺動する圧力リリーフ弁押えと、前記圧力
リリーフ弁が開放されたときに前記バルブ孔を前記吸引
室に連通せしめる通路と、前記固着台と前記押えとの間
に両者を押圧するように装着されたスプリングとより構
成したことを特徴とする燃料ポンプによって解決され
る。

【００１８】本発明によれば、圧力リリーフ弁の開放
は、シリンダブロックに対してその位置が調整されて固
着された固着台によって制御されることになって、一義
的に開放時圧力が定まることになる。

【００１９】前記圧力リリーフ弁は、圧力リリーフボー
ル弁であり、ボール径は、バルブ孔径／ボール径の値を
８５〜１００％未満に設定するのが好ましい。

【００２０】前記シリンダブロックは、前記圧力調整レ
ギュレータを内蔵する筒体を備え、この筒体内に前記シ
リンダを形成する。

【００２１】前記圧力リリーフ弁と前記シリンダはステ
ンレス系材料またはマルテンサイト系ステンレス系材料
であって焼入れされた材料で形成される。

【００２２】

【発明の実施の形態】ハウジングは第１ハウジング１１
および第２ハウジング１２からなり、これらはボルト１
３により一体化されている。ハウジングの内部はクラン
ク室１５となっており、後述するようにガソリンの吸引
室１６および高圧の圧力室１７が形成される。第１ハウ
ジング１１の上端部には軸受１９が設けてあり、この軸
受１９に駆動シャフト２０が受け入れられている。駆動
シャフト２０は、周知のように、エンジンのカム軸（開
示していない）に連結されて駆動される。駆動シャフト
２０の一端には、シャフト回転によって摺動運動を発生
させる斜板２１が設けてあり、ハウジング内面との間に
はスラスト軸受２２が設けてある。斜板２０の内部の凹
部には軸受２３が設けてあり、揺動板２４の一部が受け
入れられている。

【００２３】斜板２１に対して揺動板２４がラジアル軸
受２３およびスラスト軸受２５を介して結合（カップ
ル）されている。揺動板２４は、駆動シャフト２０の回
転運動に基づく斜板２１の回転運動によって揺動するこ
とになる。

【００２４】揺動板２４に対向して空間を置いてシリン
ダブロック３０が配設してあり、このシリンダブロック
３０には５個のプランジャ３１、圧力調整レギュレータ
３２および圧力逃し孔３３が設けてあり、ボルト３４に
よって第２のハウジング１２と一体化されている。

【００２５】揺動板２４の下端には上側ベローズキャッ
プ３４が固定され、シリンダブロック３０には下側ベロ
ーズキャップ３５が固着され、ベローズ３６がこれら下
上のベローズキャップ３４，３５によって保持されてい
る。ベローズ３６は、クランク室１５中の駆動シャフト
２０を回転運動から揺動運動に変換する機構部を包含す
る機構室３７と吐出されるべきガソリンで満たされた吸
引室１６とに分けている。機構室３７には、機構部の潤
滑を行うために油あるいはグリースが封入される。３８
はオイルプラグで、オイル封入後、装着される。

【００２６】プランジャ３１は、シリンダ２９内に設け
たプランジャヘッド４０と、その中に配設される上下の
スプリング４１，４２，ボール４３およびスプリング押
え４４からなり、プランジャヘッドの球状の頂面にはこ
れに合致する形状とされたスリッパ４５が配設されてい
る。プランジャヘッド４０にはその長手方向に孔があけ
てあり、プランジャヘッド内部の空間を介して圧力室１
７に連通する構成としてあり、圧力室１７への出口に
は、シリンダブロック３０に形成された孔を塞ぐチェッ
ク弁４６が設けてあり、孔はボールによって閉塞される
構成とされている。従って、吸引室１６を満たすガソリ
ンは、揺動板２４の揺動運動に伴ってスリッパ４５に設
けた溝およびプランジャに設けた連通路を介してチェッ
ク弁４６を押し下げて圧力室１７に送られることにな
る。この場合、この作動は５つのプランジャについて順
次行われることになる。安全のために設けられる圧力逃
し孔３３にも同様にチェック弁４７が設けてあり、シリ
ンダブロックに設けた孔をボールが塞ぐ構成とされてい
る。

【００２７】圧力調整レギュレータ３２の第１の例につ
いて図１および図２に基づいて説明する。圧力調整レギ
ュレータ３２は、シリンダブロック３０に形成されたシ
リンダ５０内で、このシリンダブロック３０に対してそ
の位置がネジ機構とこれを回転させる回転機構により、
調整されて固着され、かつ連通孔５２の形成された固着
台５１と、シリンダ５０と圧力室１７とを連通するバル
ブ孔５３を閉塞・開放する圧力リリーフ弁５４と、該圧
力リリーフ弁５４の押えと５５と、前記固着台５１とこ
の押え５５との間に両者を押圧するように装置されたス
プリング５６とから構成されている。圧力リリーフ弁５
４はバルブ孔５３のシート面に接着する圧力リリーフボ
ール５７を有しており、このボール弁５７は押え５５に
設けた凹部によって保持される。押え５５には連通孔５
８が設けてある。この例にあっては押え５５とシリンダ
５０面との間に間隙があって、ガソリンが流通できるよ
うになっている。

【００２８】揺動板２４の揺動に伴って、圧力リリーフ
ボール弁５４は閉塞・開放を繰り返し、ガソリンを圧力
室１７に吐出することになる。この場合、その吐出はＯ
Ｎ−ＯＦＦ制御されることが理解されよう。

【００２９】燃料タンク（図示せず）内に設けられてい
るフィードポンプ（図示せず）によって０．３Ｍｐａに
加圧されたガソリンが吸引道路６０を介して吸引室１６
に吸引され、プランジャ３１によって３Ｍｐａ以上に昇
圧されて高圧の圧力室１７に吐出される。圧力室１７に
吐出されたガソリンは吐出通路６１からエンジン（図示
せず）へと導かれる。

【００３０】図３は、圧力リリーフ弁に使用されたボー
ルのシート部への接触径ｄｐとバルブ孔Ｄｓとの比およ
び圧力増加量の関係を示す図である。図から判るよう
に、ｄｐ／Ｄｓが約８８％を越えたときに圧力の低下に
著しい。時間経過に伴う圧力の低下を考えたときに、ｄ
ｐ／Ｄｓを約８５％から１００％未満に設定することが
望ましい。

【００３１】材料について言えば、ガソリンに接するシ
リンダ５０、揺動板２４、スリッパ４５、プランジャ３
１、チェックバルブボール５７ならびにスプリング５６
はステンレス系材料とすることができるが、耐摩耗性の
必要なシリンダ５０、揺動板２４、チェックバルブボー
ル５７はマルテンサイト系のステンレスを使用して焼入
れすることが望ましい。

【００３２】図４は、他の実施例を示す。図５は、図４
に使用する圧力調整レギュレータの一部拡大を示す。

【００３３】圧力調整レギュレータの構成を除き、図１
とほぼ同じ構成であるので、実質的に同一の構成は除い
て説明を行う。

【００３４】この場合の圧力調整レギュレータは、絞り
とダンパーの作用を兼ね備えていることに特徴がある。
圧力調整レギュレータは、シリンダブロック３０に形成
されたシリンダ７６内で、シリンダブロック３０に一体
とされてその一部を構成する筒体７０に対してその位置
がネジ機構とこれを回転させる回転機構により調整され
て固着された固着台７１と、圧力室１７に連通するバル
ブ孔５３を閉塞・開放する圧力リリーフ弁７２と、この
圧力リリーフ弁の押え７３および７４と、および固着台
７１と、押え７４との間に装着されて両者を押圧するス
プリング７５とから成る。圧力リリーフ弁７２はボール
８０を有する。押え７４はシリンダ内壁７６に接して摺
動する。シリンダブロック３０には筒体外面に面してガ
ソリン連通路７７が形成してあり、この連通路７７は筒
体７０に設けた孔７８、シリンダ７６内の空間７９およ
び押え７３の孔８１、筒体７０の孔８４およびバルブ孔
８３を介して圧力室１７に連通する。ボール８２はスプ
リング７５の作用によって常時は孔８４を閉塞してい
る。圧力室１７の圧力が異常に高くなると、ボール８２
は押し上げられてダンパー作用をなし、またボール８２
はシリンダ内壁を摺動する押え、７４およびスプリング
７５の働きによって絞り作用をなす。

【００３５】

【発明の効果】本発明によれば、スプリング５６あるい
は７５の作用力の一方はシリンダブロック３０によって
受けられるために、その作用力は固着点を調整すること
によって決まり、圧力リリーフバルブの作用を圧力室の
圧力との関係で一義的に定めることができ、確実なダン
パー作用を行わしめる得る。

【００３６】また圧力リリーフバルブに圧力レギュレー
タの作用を持たせて絞り作用を行うことにすれば、圧力
レギュレータをポンプ内に組み込むことができるから、
圧力レギュレータをポンプと一体化でき、原価低減に有
効である。

【図面の簡単な説明】

図１は、本発明の一実施例の一部断面図。図２は、図１
の一部拡大図。図３は、本発明の実施例に使用された圧
力リリーフバルブ弁のボールの作用図。図４は、本発明
の他の実施例の一部断面図。図５は図４の一部拡大図。

【符号の説明】

１１…第１ハウジング，１２…第２ハウジング，１５…
クランク室，１６…吸引室，１７…圧力室，２０…駆動
シャフト，２１…斜板，２４…揺動板，３０…シリンダ
ブロック，３１…プランジャ，５０…シリンダ，５１…
固着台，５２…連通孔，５３…バルブ孔，５４…圧力リ
リーフ弁，５５…スプリング押え，５６…スプリング，
７０…筒体，７１…固着台，７２…圧力リリーフ弁，７
４…押え，７５…スプリング，７６…シリンダ，７７連
絡通路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 斉藤 淳治 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 橋田 稔 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 小野瀬 亨 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 星 喜一 茨城県ひたちなか市高場2477番地 株式会 社日立カーエンジニアリング内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ハウジング内に吸引室および圧力室が形成
   され、プランジャヘッドが斜板に対して接触状態に保持
   されている複数個のプランジャとそれを収納するシリン
   ダブロックとを有する燃料ポンプにおいて、 前記シリンダブロックに形成された前記シリンダ内で、
   該シリンダブロックに対してその位置が調整されて固着
   され、かつ連通孔の形成された固着台と、前記シリンダ
   と前記圧力室とを連通するバルブ孔を閉塞・開放する圧
   力リリーフ弁と、該圧力リリーフ弁の押えと、前記固着
   台と前記押えとの間に両者を押圧するように装着された
   スプリングとより構成したことを特徴とする燃料ポン
   プ。
2. 【請求項２】請求項１において、 前記圧力リリーフ弁は、圧力リリーフボール弁であり、
   ボール径は、バルブ孔径／ボール径の値を８５〜１００
   ％未満に設定してなることを特徴とする燃料ポンプ。
3. 【請求項３】ハウジング内に吸引室および圧力室が形成
   され、プランジャヘッドが斜板に対して接触状態に保持
   されている複数個のプランジャとそれらを収納するシリ
   ンダブロックとを有する燃料ポンプにおいて、 圧力室の圧力を調整するレギュレータを前記シリンダブ
   ロックに形成された前記シリンダ内で、該シリンダブロ
   ックに対してその位置が調整されて固着された固着台
   と、前記圧力室に連通するバルブ孔を閉塞・開放する圧
   力リリーフ弁と、該圧力リリーフ弁を押え、かつ前記シ
   リンダー内壁に接して摺動する圧力リリーフ弁押えと、
   前記圧力リリーフ弁が開放されたときに前記バルブ孔を
   前記吸引室に連通せしめる通路と、前記固着台と前記押
   えとの間に両者を押圧するように装着されたスプリング
   とより構成したことを特徴とする燃料ポンプ。
4. 【請求項４】請求項３において、 前記シリンダブロックは、前記圧力調整レギュレータを
   内蔵する筒体を備え、この筒体内に前記シリンダが形成
   されることを特徴とする燃料ポンプ。
5. 【請求項５】ハウジング内に吸引室および圧力室が形成
   され、プランジャヘッドが斜板に対して接触状態に保持
   されている複数個のプランジャとそれを収納するシリン
   ダブロックとを有する燃料ポンプにおいて、 吸引室から圧力室への燃料流れのみをならしめる連通路
   とその弁シートを前記シリンダブロックに設けたことを
   特徴とする燃料ポンプ。
6. 【請求項６】請求項１から５のいずれかにおいて、 前記バルブシート部材は、ステンレス系材料に窒化処理
   をした材料か、もしくはマルテンサイト系ステンレス材
   料に焼入れ処理をした材料で形成されることを特徴とす
   る燃料ポンプ。