JPH11182446A

JPH11182446A - ポンプ

Info

Publication number: JPH11182446A
Application number: JP9355651A
Authority: JP
Inventors: Masahiko Katsu; 雅彦勝; Masahiko Iiizumi; 雅彦飯泉; Masahide Kimura; 真秀木村; Takayuki Arai; 孝之荒井
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1997-12-24
Filing date: 1997-12-24
Publication date: 1999-07-06

Abstract

(57)【要約】【課題】圧電材料をアクチュエータとしてピストンを
往復動するポンプにおいてシールをより効果的に行うこ
とのできるポンプを提供する。【解決手段】シリンダ本体５に設けたシリンダ孔３内
に、変位発生部材３５の伸縮動作によって往復動される
ピストン２１を内装してなるポンプ１において、前記シ
リンダ孔３の底部とピストン２１の頭部との間に形成さ
れたシリンダ室２３内に、断面形状がハ字状を呈するリ
ング状の弾性部材２５を配置してなり、上記弾性部材２
５の両端縁の断面形状を円滑な曲面に形成し、かつ、シ
リンダ孔３の底部又はピストン２１の頭部の少なくとも
一方に、弾性部材２５の端縁部と摺接自在の環状の溝２
３Ｇ，２１Ｇを形成してなるものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばガソリンエ
ンジンの高圧なシリンダ内へガソリンを直接噴射するた
めなどの高圧吐出のポンプに係り、さらに詳細には、磁
歪材料や圧電材料などのごとき変位発生部材をアクチュ
エータとして利用したポンプにおいてシールをより効果
的に行うことのできるポンプに関する。

【０００２】

【従来の技術】本発明に関係あると思われる先行例とし
ては、例えば特開平５−６００５９号公報（先行例
１）、特開平７−１６７３２７号公報（先行例２）等が
ある。先行例１においては、磁歪材の伸縮動作によって
往復動される可動部材（ピストン）によって加圧室（シ
リンダ室）内の流体を加圧する構成であり、上記シリン
ダ室内の高圧を維持するために、必要箇所にはＯリング
のごときシール材が設けられている。先行例２において
は、磁歪材の伸縮動作によって往復動される伝達部材に
よって変位伝達媒体としての液体を加圧し、この液体を
介して往復動されるピストンによって液体吸込み用間隙
（シリンダ室）内の液体を加圧する構成であり、加圧流
体の逃げを防止するために必要箇所にはシール材が設け
られている。この先行例２においては全体的構成が複雑
である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記先行例のように、
磁歪材料の磁歪効果や圧電材料の圧電効果を利用した変
位発生部材をアクチュエータとして使用したポンプにお
いては、応答性が良好であると共に極めて高圧が得られ
る利点がある。しかし、この種のポンプにおいては、上
記アクチュエータの伸縮動作に起因するピストンのスト
ローク長が短いので、シリンダ室内の高圧を維持するた
めにシリンダ孔の内周面とピストンの外周面との間のク
リアランスをシールするために設けたＯリングのごとき
シールリングが、前記クリアランスを経て伝達される圧
力によって大きく変形されると、このシールリングの変
形に起因してシリンダ室内の圧力が低下することがあ
る。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は上述のごとき従
来の問題に鑑みてなされたもので、請求項１に係る発明
は、シリンダ本体に設けたシリンダ孔内に、変位発生部
材の伸縮動作によって往復動されるピストンを内装して
なるポンプにおいて、前記シリンダ孔の底部とピストン
の頭部との間に形成されたシリンダ室内に、断面形状が
ハ字状を呈するリング状の弾性部材を配置してなり、上
記弾性部材の両端縁の断面形状を円滑な曲面に形成して
なるものである。

【０００５】請求項２に係る発明は、請求項１に記載の
発明において、シリンダ孔の底部又はピストンの頭部の
少なくとも一方に、弾性部材の端縁部と摺接自在の環状
の溝を形成してなるものである。

【０００６】請求項３に係る発明は、請求項１又は２に
記載の発明において、弾性部材の端縁部の径は、ピスト
ン側の径よりもシリンダ孔の底部側の径を大きく形成し
てなるものである。

【０００７】請求項４に係る発明は、請求項１，２又は
３に記載の発明において、弾性部材の少なくとも端縁部
には樹脂性のコーティングを施してあるものである。

【０００８】

【発明の効果】請求項１に係る発明は、シリンダ本体に
設けたシリンダ孔内に、変位発生部材の伸縮動作によっ
て往復動されるピストンを内装してなるポンプにおい
て、前記シリンダ孔の底部とピストンの頭部との間に形
成されたシリンダ室内に、断面形状がハ字状を呈するリ
ング状の弾性部材を配置してなり、上記弾性部材の両端
縁の断面形状を円滑な曲面に形成してなるものであるか
ら、ピストンによってシリンダ室内の流体を加圧すると
き、リング状の弾性部材の両端縁はシリンダ孔の底部及
びピストンの頭部に摺動可能に当接し、シール効果を奏
することになる。よって、シリンダ孔の内周面とピスト
ンの外周面との間のクリアランスから圧力が逃げること
を抑制でき、当該クリアランスに設けたシール用リング
と相俟ってシリンダ室内の高圧維持に効果を奏するもの
である。

【０００９】請求項２に係る発明は、請求項１に記載の
発明において、シリンダ孔の底部又はピストンの頭部の
少なくとも一方に、弾性部材の端縁部と摺接自在の環状
の溝を形成してなるものであるから、リング状の弾性部
材の端縁部は環状の溝によって位置決めされる態様とな
り、弾性部材の軸心をシリンダ孔の軸心に容易に一致せ
しめることができるものであり、偏心した位置へ位置せ
しめることによる偏心荷重の発生を防止することができ
るものである。

【００１０】請求項３に係る発明は、請求項１又は２に
記載の発明において、弾性部材の端縁部の径は、ピスト
ン側の径よりもシリンダ孔の底部側の径を大きく形成し
てなるものであるから、シリンダ室内の流体を加圧する
とき、弾性部材によって流体をシリンダ孔の底部側へ加
圧する作用を生じ、シリンダ室内の流体の加圧を効果的
に行うことができるものである。

【００１１】請求項４に係る発明は、請求項１，２又は
３に記載の発明において、弾性部材の少なくとも端縁部
には樹脂性のコーティングが施してあるものであるか
ら、金属同志の接触とは異なり、摩擦抵抗を小さくする
ことができると共に、接触面のシール効果を向上するこ
とができるものである。

【００１２】

【発明の実施の形態】図５は、本発明に係るポンプが使
用される燃料供給系の全体システムを示す概略図であ
る。図５において自動車用のエンジン１０１には複数の
燃焼室（図示省略）が備えられており、上記各燃焼室に
はコントローラ１０３の制御の下に燃料噴射が制御され
る燃料噴射弁１０５がそれぞれ設けられている。

【００１３】上記各燃料噴射弁１０５は、高圧に加圧さ
れた燃料を貯留した蓄圧室１０７に接続してあり、この
蓄圧室１０７には接続路Ｌ１を介して高圧ポンプ１０９
が接続してある。そして、上記高圧ポンプ１０９には、
燃料タンク１１１内の燃料を吸引して高圧ポンプ１０９
へ供給するための燃料ポンプ１１３が接続路Ｌ２を介し
て接続してある。

【００１４】上記構成において、燃料ポンプ１１３を駆
動して燃料タンク１１１内の燃料を接続路Ｌ２を介して
高圧ポンプ１０９に供給すると共に前記コントローラ１
０３の制御の下に高圧ポンプ１０９を作動すると、燃料
は矢印Ｉで示すように高圧ポンプ１０９に吸入され、加
圧されて矢印Ｏのように接続路Ｌ１へ吐出されて蓄圧室
１０７へ供給される。

【００１５】上述のように蓄圧室１０７へ高圧の燃料が
供給され貯留されて各燃料噴射弁１０５へ供給される燃
料の圧力が所定値以上になったことをセンサによって検
出され、その検出信号が前記コントローラ１０３に入力
されると、コントローラ１０３の制御の下に各燃料噴射
弁１０５の開閉が制御されて各燃焼室への燃料の直接噴
射が制御される。

【００１６】前述のように高圧ポンプ１０９から蓄圧室
１０７を経て各燃料噴射弁１０５へ供給される高圧燃料
の余剰分は、戻し路Ｌ３を介して前記燃料タンク１１１
へ戻される。この戻し路Ｌ３には圧力調整弁１１５が接
続してあって、前記各燃料噴射弁１０５へ導入される燃
料の圧力をほぼ一定の所定値に保持するように構成して
ある。

【００１７】図１を参照するに、本例に係るポンプ１
は、前述した全体システムにおける高圧ポンプ１０９に
相当するもので、シリンダ孔３を備えた厚肉のシリンダ
本体５を備えており、このシリンダ本体５のヘッド部
（シリンダ孔３の底部）には、ガソリンのごとき流体を
前記接続路Ｌ２から吸入する吸入口７および加圧された
高圧流体を前記接続路Ｌ２へ吐出する吐出口９が設けて
ある。そして、上記吸入口７及び吐出口９にはそれぞれ
チェック弁ユニット１１が接続してある。

【００１８】上記チェック弁ユニット１１は、流体の一
方向への流れは許容するが逆方向への流れは阻止する機
能を有するものであって、本例においては、円筒部材１
３内に配置したスプリング座１５と逆止弁体１７との間
にスプリング１９を介在して全体としてユニット化して
ある。

【００１９】前記シリンダ孔３内には円筒形状のピスト
ン２１が往復動可能に嵌入してあり、このピストン２１
の頭部２１Ｈと前記シリンダ孔３の底部との間に形成さ
れたシリンダ室２３内には、例えば皿ばねなどからなる
リング状の弾性部材２５が配置してあると共に、前記吸
入口７および吐出口９がシリンダ室２３に接続してあ
る。また、前記シリンダ孔３の内周面と前記ピストン２
１の外周面との間のクリアランスＣをシールするため
に、ピストン２１の外周面にはＯリングのごときシール
用リング２４が設けてある。

【００２０】前記弾性部材２５は、断面形状がハ字状を
呈するリング状に形成してあり、かつ両端縁部２５Ｅの
断面形状は、図２に示すように、円弧状のごとく円滑な
曲面に形成してある。そして、上記弾性部材２５は、シ
リンダ孔３の底部側の端縁部の径がピストン２１側の端
縁部の径より大径に設けてあり、上記シリンダ孔３の底
部及びピストン２１の頭部には、前記弾性部材２５の端
縁部２５Ｅと摺接自在の環状の溝２３Ｇ，２１Ｇがそれ
ぞれ形成してある。

【００２１】前記弾性部材２５の切断端面の形状は、図
３（Ａ）に示すように、端縁部２５を円弧状に膨出せし
めた形状でも、図３（Ｂ）に示すように、単に円弧状曲
面に形成しても良いものである。前記シリンダ孔３の底
部及び前記ピストン２１の頭部２１Ｈと弾性部材２５の
端縁部２５Ｅとの間のシール効果の向上及び両者間の円
滑な摺動を図るために、弾性部材２５の少なくとも端縁
部２５Ｅには、滑り易い樹脂性のコーティングが施され
ている。

【００２２】なお、前記弾性部材２５の製造は、粗材の
打抜き（図４のステップＳ１）を行った後に端縁部（シ
ート部）の肉厚，高さ調整を行いかつ曲面に加工する鍛
圧加工を行うと共に成形加工によってテーパ状に仕上加
工する（ステップＳ２）。その後に熱処理し（ステップ
Ｓ３）、かつその後に寸法出しのために端縁部（シート
部）の仕上加工を行う（ステップＳ４）。そして樹脂性
のコーティングを行う工程を経ることによって容易に製
造することができるものである。

【００２３】前記シリンダ本体５には、前記シリンダ孔
３の開口部を閉じる蓋部材２７が複数のボルト２９によ
って一体に取付けてあり、この蓋部材２７の内側に設け
た円盤状の台座３１と前記ピストン２１の内側に設けた
円盤状の台座３３との間には、前記ピストン２１を往復
動するためのアクチュエータとしての変位発生部材３５
が介在してある。

【００２４】上記変位発生部材３５は、例えば磁歪効果
を利用する円盤状の磁歪材料の素子又は圧電効果を利用
する円盤状の圧電材料の素子（ピエゾ素子）を多数積層
した構成であって、例えば変位発生部材３５に対して電
圧を間欠的に印加することによって伸縮動作させること
ができるものである。

【００２５】なお、前記ボルト２９を締め付けたときに
は、蓋部材２７、変位発生部材３５、ピストン２１等を
介して弾性部材２５は押圧された状態にあって、弾性部
材２５の両端縁部２５Ｅは、シリンダ室２３及びピスト
ン２１の環状の溝２３Ｇ，２１Ｇにそれぞれ当接し摺動
可能に密接した状態にある。

【００２６】以上のごとき構成において、変位発生部材
３５に対して電圧を印加すると、変位発生部材３５が伸
長作動し、弾性部材２５に抗してピストン２１を往作動
してシリンダ室２３内の流体を加圧する。この際、弾性
部材２５の両端縁部２５Ｅはピストン２１及びシリンダ
室２３に設けた環状の溝２１Ｇ，２３Ｇに摺接して位置
決めされているので、弾性部材２５は軸心が一致した状
態にあり、偏荷重として作用するようなことがないと共
に、弾性部材２５の両端縁部２５Ｅとピストン２１の溝
２１Ｇ及びシリンダ室２３の溝２３Ｇとの間から高圧流
体が逃げることを抑制することができ、シリンダ室２３
の高圧維持性が向上するものである。

【００２７】また、前記弾性部材２５は、ピストン２１
側の端縁部２５Ｅの径を他端側より小径に形成してある
ので、弾性部材２５の弾性変形時にはシリンダ室２３の
流体が弾性部材２５によって効果的に加圧され、シリン
ダ室２３内の流体の加圧を効果的に行うことができる。

【００２８】前述のごとく変位発生部材３５が伸長作動
されてシリンダ室２３内の流体が加圧され高圧になる
と、吐出口９、チェック弁ユニット１１を経て加圧され
た高圧流体が接続路Ｌ１へ吐出される。その後、前記変
位発生部材３５に対する電圧印加を停止するか、又は逆
方向に電圧を印加すると、伸長状態にあった変位発生部
材３５が縮小作動し、弾性部材２５の作用によってピス
トン２１が復作動されるので、シリンダ室２３内が負圧
となり、チェック弁ユニット１１、吸入口７を経て接続
路Ｌ２から流体がシリンダ室２３内に吸入される。

【００２９】上述のごとき説明より理解されるように、
本例によれば、変位発生部材３５に対して間欠的に電圧
を印加して変位発生部材３５の伸縮動作を繰り返すこと
によって高圧の流体を間欠的に吐出することができる。
そして、シリンダ室２３内の流体を加圧するとき、シリ
ンダ室２３内に配置した弾性部材２５がシール機能を奏
して、シリンダ孔３の内周面とピストン２１の外周面と
の間のクリアランスＣへ高圧流体が逃げることを抑制す
るので、クリアランスＣに配置したシール用リング２４
が、クリアランスＣを介して伝達される圧力によって変
形されることを抑制でき、シリンダ室２３内の高圧維持
性がより向上するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態例に係るポンプの断面説明
図である。

【図２】図１においての主要部分の拡大説明図である。

【図３】弾性部材の端面形状の説明図である。

【図４】リング状の弾性部材の製造工程を示す工程説明
図である。

【図５】本発明に係るポンプが使用される燃料供給系の
全体システムを概略的に示した説明図である。

【符号の説明】

１ポンプ３シリンダ孔５シリンダ本体７吸入口９吐出口２１ピストン２１Ｇ溝２１Ｈ頭部２３シリンダ室２３Ｇ溝２５弾性部材２７蓋部材３１台座３３台座３５変位発生部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者荒井孝之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

【特許請求の範囲】

【請求項１】シリンダ本体に設けたシリンダ孔内に、
変位発生部材の伸縮動作によって往復動されるピストン
を内装してなるポンプにおいて、前記シリンダ孔の底部
とピストンの頭部との間に形成されたシリンダ室内に、
断面形状がハ字状を呈するリング状の弾性部材を配置し
てなり、上記弾性部材の両端縁の断面形状を円滑な曲面
に形成してなることを特徴とするポンプ。
【請求項２】請求項１に記載の発明において、シリン
ダ孔の底部又はピストンの頭部の少なくとも一方に、弾
性部材の端縁部と摺接自在の環状の溝を形成してなるこ
とを特徴とするポンプ。
【請求項３】請求項１又は２に記載の発明において、
弾性部材の端縁部の径は、ピストン側の径よりもシリン
ダ孔の底部側の径を大きく形成してなることを特徴とす
るポンプ。
【請求項４】請求項１，２又は３に記載の発明におい
て、弾性部材の少なくとも端縁部には樹脂性のコーティ
ングを施してあることを特徴とするポンプ。