JPH11247741A - 燃料供給ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 構成部品の損傷を防止する燃料供給ポンプを
提供することにある。 【解決手段】 カム２７が駆動するとカム２７とシュー
３３とが周接して、プッシュロッド４３をバレル４５に
対して往復動させ、ポンプ室の燃料を加圧する燃料供給
ポンプにおいて、シュー３３はカム２７との周接面３３
ａが凸状曲面としてあり、シュー３３とカム２７とは点
接触する。これにより、シューとカムとの偏磨耗が効果
的に防止できる。また、シュー３３の周接面３３ａがカ
ム２７の中心軸線３１ａに対して傾斜しており、シュー
３３に回転力が伝わりやすく、積極的にシュー３３は回
転し、シューの接触面における偏磨耗が防止され、これ
により、プッシュロッド４３に偏ったスラスト力が作用
するのを防止して、プランジャの片あたりを防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、バレル内を摺動す
るプランジャの一端部をカムに当接させ、カムの回転に
よりプランジャを往復動させて燃料を加圧する燃料供給
ポンプに関し、特に、プランジャの一端側にカムに当接
させるシューを備える燃料供給ポンプに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、バレルに燃料を吸入する吸入弁
とバレル内で加圧された燃料を吐出する吐出弁とを備
え、バレル内をプランジャが往復動することにより、シ
リンダ内の圧力変動を利用して吐出弁と吸入弁とを開閉
するプランジャポンプ（燃料供給ポンプ）が公知であ
る。例えば、図６に示すように、バレル１０１内に摺動
自在に設けたプランジャ１０３の下端にシュー１０５を
設け、このシュー１０５を保持部材１０７によりプラン
ジャ１０３の下端に取り付けるとともに、保持部材１０
７にベローズ１１１を設け、バレル１０１とプランジャ
５との摺動部を覆い、シュー１０５にカム１１３を周接
させている。ベローズ１１１は、バレル１０１及びプラ
ンジャ１０５の摺動部から洩れ出た燃料がカム室側に漏
れるのを防止している。

【０００３】また、特開平９ー５３５５８号公報には、
ピストンを往復動させて燃料を加圧する燃料供給ポンプ
において、ピストンに連結したプッシュロッド（プラン
ジャ）の端面に当接するカムの周接点を、プッシュロッ
ドの中心軸線からずらして配置する構成が開示されてい
る。このように中心軸線から周接点をずらし、周接時に
プッシュロッドを回転させ、周接点の磨耗を低減しよう
としている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図６に
記載の従来技術では、シュー１０５とカム１１３との周
接面での磨耗が生じやすく、シュー１０５またはカム１
１３の磨耗が生じると、シュー１０５またはカム１１３
との周接面に偏りが生じ、そのような偏りが生じるとプ
ランジャ（又はプッシュロッド）１０３に傾いたスラス
ト力が作用する。このため、プランジャに偏りが生じ
て、プランジャ先端がバレルに当たったり噛み込むとい
ういわゆる片あたりの原因になるという不都合がある。

【０００５】一方、上記公報に開示の技術では、プッシ
ュロッドとカムとの周接点をプッシュロッドの軸線から
ずらして、プッシュロッドを回転させているので、周接
点が磨耗しにくいものの、プランジャとプッシュロッド
との隙間を覆うベローズがないため、燃料漏れが生じて
しまうという不都合がある。一方、上記公報のプッシュ
ロッドをベローズを有する燃料供給ポンプにそのまま用
いた場合には、ベローズに回転方向の力が作用してベロ
ーズがねじれ、ベローズの破損を生じるという不都合が
ある。特に、ガソリン等の燃料を供給する場合にはカム
室側への燃料漏れを確実に防止することが要求される。

【０００６】そこで、本発明の目的は、構成部品の損傷
を防止することができる燃料供給ポンプを提供すること
にある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、請求項１に記載の発明は、バレルと、バレル内を摺
動するプランジャと、プランジャ及びバレルの摺動部を
覆うベローズと、プランジャの一端部に設けられたシュ
ーと、このシューを回転可能に保持する保持部材とを備
え、シューにカムを周接させてカムの回転によりベロー
ズとともにプランジャが往復動してポンプ室の燃料を加
圧する燃料供給ポンプにおいて、前記プランジャの中心
軸線と、前記シューの中心軸線とがずれていることを特
徴とするものである。

【０００８】この請求項１に記載の発明によれば、カム
が駆動するとカムとシューとが周接して、ベローズとと
もにプランジャをバレル内で往復動させ、ポンプ室の燃
料を加圧する。プランジャの中心軸線とシューの中心軸
線とがずれているので、カムの周接によりシューは回転
し、シューにおける偏磨耗が防止される。これにより、
プランジャに偏ったスラスト力が作用するのを防止し
て、プランジャの片あたりを防止する。また、ベローズ
はプランジャとバレルと摺動面からの燃料の漏れを受
け、燃料がカム室側に漏れるのを防止する。しかもシュ
ーは保持部材により回転可能に保持されているから、シ
ューが回転してもベローズにねじれ方向の力が作用せ
ず、ベローズの破損を防止する。

【０００９】請求項２に記載の発明は、バレルと、バレ
ル内を摺動するプランジャと、プランジャの一端部側に
設けられたシューと、このシューを回転可能に保持する
保持部材とを備え、シューにカムを周接させてカムの回
転によりプランジャが往復動してポンプ室の燃料を加圧
する燃料供給ポンプにおいて、前記シューはカムとの周
接面が凸状曲面に形成されており、且つカムの中心軸線
に対してシューが傾斜していることを特徴とするもので
ある

【００１０】この請求項２に記載の発明によれば、カム
が駆動するとカムとシューとが周接して、プランジャを
バレルに対して往復動させ、ポンプ室の燃料を加圧す
る。シューはカムとの周接面が凸状曲面としてあり、シ
ューとカムとは点接触するので、シューとカムとの偏磨
耗が効果的に防止できる。また、シューはカムの中心軸
線に対して傾斜しており、シューの中心軸線から離れた
位置でカムに接触するので、カムの周接により積極的に
シューは回転し、シューの接触面における偏磨耗が防止
される。従って、偏磨耗によってプランジャに偏ったス
ラスト力が作用するのを防止して、プランジャの片あた
りを防止する。

【００１１】請求項３に記載の発明は、バレルと、バレ
ル内を摺動するプランジャと、プランジャの一端部側に
設けられたシューと、このシューを回転可能に保持する
保持部材とを備え、シューにカムを周接させてカムの回
転によりプランジャが往復動してポンプ室の燃料を加圧
する燃料供給ポンプにおいて、前記シューはカムとの周
接面が凸状曲面に形成されており、且つカム面がカムの
中心軸線に対して傾斜していることを特徴とするもので
ある。

【００１２】この請求項３に記載の発明によれば、カム
が駆動するとカムとシューとが周接して、プランジャを
バレルに対して往復動させ、ポンプ室の燃料を加圧す
る。カム面はシューに対して傾斜しているので、シュー
はカムとの周接面が凸状曲面としてあり、シューとカム
とは点接触するので、シューとカムとの偏磨耗が効果的
に防止できる。また、カム面はシューの接触面に対して
傾斜しているので、カム面はシューの中心軸線から離れ
た位置でシューに接触し、積極的にシューを回転させ、
シューの接触面における偏磨耗が防止される。このよう
に、偏磨耗が防止できるので、プランジャに偏ったスラ
スト力が作用するのを防止して、プランジャの片あたり
を防止する。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下に、添付図面の図１乃至図５
を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。図５
は、本発明を適用した燃料供給装置１を示す回路図であ
る。この燃料噴射装置１は、ガソリンエンジンの燃焼室
（気筒）にガソリンを直接噴射するもので、いわゆる直
接噴射式ガソリンに用いられるものである。この燃料噴
射装置１は、図５に示すように、概して、燃料タンク３
と、燃料タンク３内に配置された低圧ポンプ５、低圧レ
ギュレータ７、高圧ポンプ９、高圧ポンプ９から圧送さ
れた燃料を蓄圧する蓄圧器としてのコモンレール１１、
及び、高圧レギュレータ１３を接続して回路が構成され
ている。

【００１４】低圧ポンプ５は、燃料タンク３内の燃料
（ガソリン）を高圧ポンプ９に圧送するものであり、高
圧ポンプ９との間にフィルタ１０が介在されている。こ
の低圧ポンプ５は、バッテリーで駆動されるものであ
る。

【００１５】高圧ポンプ９は、低圧ポンプ５から供給さ
れた燃料を高圧に加圧するものであり、エンジンによっ
て駆動され、燃料を高圧に加圧してコモンレール１１に
圧送する。高圧ポンプ９及びコモンレール１１の間に
は、逆止弁１６が設けられており、機関停止後もコモン
レール１１から高圧ポンプ９への燃料の逆流が防止され
てコモンレール１１内を高圧に保持するようになってい
る。コモンレール１１には、複数のインジェクタ１５が
接続されており、コモンレール１１で高圧に蓄圧された
燃料を各インジェクタ１５からそれぞれエンジンの気筒
内に噴射するようになっている。

【００１６】図１は、図５に示す高圧ポンプ（以下、
「燃料供給ポンプ」とする）９の断面図である。図２
は、図１に示す燃料供給ポンプ９の要部を示す断面図で
ある。この燃料供給ポンプ９は、プランジャ２３を収納
したポンプハウジング２５と、このプランジャ２３を駆
動するカム２７をカム室２９ａ内に収納した下本体部２
９とを備えている。カム２７は、図示しないエンジンに
よって駆動されるカムシャフト３１に連結されており、
エンジンの駆動によりカム２７が回転し、プランジャ２
３の下端に配置されたシュー３３に周接してプランジャ
２３を上下に駆動する構成になっている。

【００１７】ポンプハウジング２５には、低圧の燃料が
供給される吸入ポート３５と、プランジャ２３により加
圧された燃料を吐出する吐出ポート３７とが設けられて
いる。吸入ポート３５は、フィルタ３９及び通路３８を
介して低圧ダンパ４１に連通している。この低圧ダンパ
４１は、図１において、ポンプハウジング２５の上部に
設けられており、吸入ポート３５から供給される低圧燃
料の脈動を抑制している。

【００１８】低圧ダンパ４１は、ゴム製のダイヤフラム
７１及びケース７３で画定された背圧室７５を備えてい
る。ダイヤフラム７１及びケース７３の間には、スプリ
ング７７が配置され、一端部がダイヤフラム７１に当接
し、かつ、他端部がケース７３の内面に当接して設けら
れている。

【００１９】一方、プランジャ２３とシュー３３との間
には、プッシュロッド４３が介在されており、このプッ
シュロッド４３を介してプランジャ２３を押圧して、ポ
ンプハウジング２５内に設けられたバレル４５内に摺動
させている。この実施の形態では、プッシュロッド４３
は、プランジャ２３と別体に設けられているが、プラン
ジャ２３の下端に当接してプランジャ２３と一体に往復
動するものであり、実質的にプランジャ２３と一体のも
のである。そして、プランジャ２３は、このバレル４５
に沿って上下に摺動するようになっている。プランジャ
２３には、スプリング４７の下端部が当接されている。
このスプリング４７は、プランジャ２３を常時下方に付
勢するものであり、スプリング４７の上端は、バレル４
５の上方に配置された固定部材４９の下面に支持されて
いる。そして、固定部材４９の下面とプランジャ２３と
の間に燃料を加圧するポンプ室（燃料圧縮室）５１を形
成している。

【００２０】バレル４５には、プランジャ２３の下端側
にプランジャ２３とプッシュロッド４３とで画定される
脈動低減空間５３が形成されている。この脈動低減空間
５３は、低圧通路５５を介して吸入ポート３５に連通さ
れており、ポンプ室５１の往復動により発生する低圧側
の脈動を低減するようになっている。即ち、脈動低減空
間５３は、プランジャ２３の下部に形成されており、プ
ランジャ２３が下降動作すると、脈動低減空間５３内の
燃料が低圧通路５５を介して、吸入ポート３５に戻さ
れ、プランジャ２３が上昇すると吸入ポート３５側から
低圧通路５５を介して脈動低減空間５３に燃料を吸入す
るものである。

【００２１】プランジャ２３及びバレル４５の摺動部
を、下本体部２９内に形成されたカム室２９ａから気密
に隔離するベローズ６１が設けられている。即ち、プッ
シュロッド４３及びシュー３３の接続部には、シュー保
持部材５７が設けられ、このシュー保持部材５７の周囲
部と、バレル４５の上方周面側に設けられた取付部材５
９との間にわたってベローズ６１が取り付けられてい
る。このベローズ６１は、プランジャ２３の上下動に追
随して伸縮するようになっており、ベローズ６１は、プ
ランジャ２３及びバレル４５の摺動部とカム２７を収容
するカム室２９ａとの間を気密に隔離し、この摺動部か
ら漏れ出たリーク燃料がカム室２９ａに達するのを防止
するものである。特に、本実施の形態では、燃料として
ガソリン燃料を用いているので、リーク燃料がカム室２
９ａ側に漏れるのを防止する必要がある。

【００２２】一方、吐出通路３６は、ポンプハウジング
２５の上方側面部に設けられた高圧ダンパ８１に接続さ
れている。この高圧ダンパ８１は、チェック弁８３を介
して、前述した突出ポート３７に連通されており、吐出
通路３６から吐出された高圧の燃料は、高圧ダンパ８１
を通るようになっている。この高圧ダンパ８１は、高圧
の燃料の脈動を抑制するもので、高圧ダンパ８１は、ガ
スが封入されたガス封入室８７を備えており、このガス
封入室８７は、ケース８９とダイヤフラム９１とで画定
されている。

【００２３】ここで、シュー保持部材５７と、シュー３
３及びカム２７との関係について説明する。図２は、図
１に示すこれらの関係部分を抜き出して示した図であ
る。カム２７は、そのカム面２７ａがプランジャ２３の
中心軸線６５に対して略直角をなしている。一方、シュ
ー３３は、カム面２７ａとの周接面３３ａが凸状の湾曲
面（クラウニング）をなしており、カム面２７ａと点接
触をしている。このシュー３３を保持する保持部材５７
は、シュー３３を傾けて保持しており、シュー３３の中
心軸線６７と傾斜角度Ａを形成している。換言すれば、
シュー３３の径方向の中心軸線３３ｂはカム軸３１の中
心軸線３１ａと傾斜角度Ａを形成している。また、シュ
ー３３の周接面３３ａは、その周接面３３ａの中心から
ずれた点で、カム面２７ａとの接点Ｐがあり、これによ
り、シュー３３には回転力が作用する。

【００２４】更に、保持部材５７は、シュー３３を回転
可能に保持しており、保持部材５７とシュー３３との間
には、摩擦係数の小さい円盤状シム６８、例えばＳＵＳ
プレートが介在されており、保持部材５７に対するシュ
ー３３の回転を容易にしている。この場合、シュー３３
と円盤状シム６８間又は、円盤状シム６８とベローズ６
１側の面は接触面が広いので、面圧の低下（面圧下が
り）と油膜厚みを確保しやすくなる。これにより、円盤
状シム６８側の摩擦係数が下がり、シュー３３が回りや
すくなる。

【００２５】次に、本実施の形態の作用について説明す
る。この燃料供給ポンプ９では、カム２７が回転する
と、シュー３３を介してプランジャ２３が上下し、これ
によって、吸入ポート３５を通ってポンプ室５１内に燃
料が供給されると共に、ポンプ室５１内の燃料が加圧さ
れ、吐出ポート３７から吐出される。一方、シュー３３
の上下動とともにシュー保持部材５７を介してベローズ
６１も上下に伸縮する。

【００２６】シュー３３は、その中心軸線６７からずれ
た位置でカム面２７ａと点Ｐで接触しており、且つシュ
ー３３は回転可能に保持されているので、シュー３３は
回転する。このように、シュー３３が回転することか
ら、カム２７の一回転あたりのシュー３３との相対滑り
量が減少し、シュー３３とカム２７との磨耗が低減す
る。更に、シュー３３の回転により、シュー３３とカム
２７との接点における接線方向の力が減少するため、カ
ム面２７ａの磨耗が低減し、いわゆるカム面の剥離を防
止できる。

【００２７】更に、シュー３３が回転することにより、
ベローズ６１に捩じれ方向の力が作用することがほとん
どないから、ベローズ６１の損傷を防止できる。特に、
本実施の形態のように、加圧燃料として、ガソリン燃料
を使用している場合には、ベローズ室６３からの燃料の
漏れを確実に防止するのに有効である。

【００２８】また、シュー３３が回転することにより、
プッシュロッド４３とバレル４５との接触面における面
圧が下がり、これらの局部磨耗を低減するので、プッシ
ュロッド４３の押し上げに必要な力を減少できる。従っ
て、カム２７の駆動トルクを小さくでき、ポンプ駆動動
力を低減し、燃料供給ポンプ９の機械効率が向上する。

【００２９】次に、図３及び図４を参照して、本発明の
他の実施の形態を説明するが、以下に説明する実施の形
態では、上述した実施の形態と同一部分には、同一の符
号を付することによって、その部分の詳細な説明を省略
する。

【００３０】図３に示す第２実施の形態では、シュー３
３がカム２７に対して傾斜するのでなく、カム面２７ａ
をカムシャフト３１の軸線３１ａに対して傾斜してい
る。また、保持部材５７は、シュー３３の中心軸線６７
とプランジャ２３の中心軸線６５とはずれているもの
の、略平行となっている。しかし、カム面２７ａをカム
の中心軸線３１ａに対して傾斜させているので、シュー
３３の周接面３３ａとカム面２７ａとが相対的に傾斜し
ている点で上述の実施の形態と同様な作用及び効果を奏
することができる。

【００３１】図４に示す第３実施の形態では、シュー３
３の周接面３３ａを平坦面とし、カム２７のカム面２７
ａに平坦に形成するものである。即ち、この実施の形態
では、シュー３３の周接面３３ａとカム面２７ａとは、
面接触しているが、この接触面は、シュー３３の中心軸
線６７よりもずれた一側に位置している。このように構
成することにより、シュー３３は面接触ではあるものの
回転容易にできる。この第３実施の形態では、シュー３
３が回転容易であるほか、シュー３３の周接面３３ａ及
びカム面２７ａとが相対的に傾斜させていない点で上述
した実施の形態と異なるものである。この第３実施の形
態では、上述した実施の形態に加えて相対的な傾斜がな
いので、構成が簡易であり、且つ製造が容易である。

【００３２】本発明は上述した実施形態に限定されず、
本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であ
る。例えば、上述した第１及び第２実施の形態にかかる
燃料供給ポンプは、ガソリンの噴射ポンプに限らず、デ
ィーゼル機関に用いられている軽油用の燃料噴射ポンプ
等に用いるものであっても同様な効果を得ることができ
る。

【００３３】また、上述の第１及び第２実施の形態で
は、ベローズ６１を設けているが、これに限らず、ベロ
ーズ６１を設けなくてもよい。この場合には、プッシュ
ロッド４３とバレル４５との摺動部から燃料がリークす
るおそれがあるので、燃料としてガソリンでなく、軽油
等を用いることが望ましい。

【００３４】

【発明の効果】請求項１に記載の発明によれば、プラン
ジャに対してシューが回転可能であるとともに、プラン
ジャの中心軸線とシューの中心軸線とがずれているの
で、シューにおける偏磨耗が防止でき、更に、バレルに
対するプランジャの片あたりを防止する。また、シュー
は保持部材により回転可能に保持されているから、シュ
ーが回転してもベローズにねじれ方向の力が作用せず、
ベローズの破損を防止でき、更に、機械効率が優れる。
即ち、構成部品の損傷を防止できる。

【００３５】請求項２及び３に記載の発明によれば、シ
ューはカムとの周接面が凸状曲面としてあり、シューと
カムとは点接触するので、シューとカムとの偏磨耗が効
果的に防止できる。また、カム面とシューの周接面とは
傾斜しているので、シューの接触面における偏磨耗を効
果的に防止できる。更に、プランジャの片あたりを防止
する。この発明によっても構成部品の損傷を防止でき
る。

【００３６】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る燃料供給ポンプを示
す断面図である。

【図２】図１に示す燃料供給ポンプの要部を示す断面図
である。

【図３】他の実施の形態に係る燃料供給ポンプの要部を
示す断面図である。

【図４】他の実施の形態に係る燃料供給ポンプの要部を
示す断面図である。

【図５】本発明を適用した燃料供給装置を示す回路図で
ある。

【図６】従来の燃料供給ポンプの要部を示す断面図であ
る。

【符号の説明】

９ 高圧ポンプ（燃料供給ポンプ） ２３ プランジャ ２７ カム ２７ａ カム面 ３１ａ カム軸の中心軸線 ３３ シュー ３３ａ シューの周接面 ４５ バレル ５７ シュー保持部材 ６１ ベローズ ６５ プランジャの中心軸線 ６７ シューの中心軸線

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 バレルと、バレル内を摺動するプランジ
   ャと、プランジャ及びバレルの摺動部を覆うベローズ
   と、プランジャの一端部に設けられたシューと、このシ
   ューを回転可能に保持する保持部材とを備え、シューに
   カムを周接させてカムの回転によりベローズとともにプ
   ランジャが往復動してポンプ室の燃料を加圧する燃料供
   給ポンプにおいて、 前記プランジャの中心軸線と、前記シューの中心軸線と
   がずれていることを特徴とする燃料供給ポンプ。
2. 【請求項２】 バレルと、バレル内を摺動するプランジ
   ャと、プランジャの一端部側に設けられたシューと、こ
   のシューを回転可能に保持する保持部材とを備え、シュ
   ーにカムを周接させてカムの回転によりプランジャが往
   復動してポンプ室の燃料を加圧する燃料供給ポンプにお
   いて、 前記シューはカムとの周接面が凸状曲面に形成されてお
   り、且つカムの中心軸線に対してシューが傾斜している
   ことを特徴とする燃料供給ポンプ。
3. 【請求項３】 バレルと、バレル内を摺動するプランジ
   ャと、プランジャの一端部側に設けられたシューと、こ
   のシューを回転可能に保持する保持部材とを備え、シュ
   ーにカムを周接させてカムの回転によりプランジャが往
   復動してポンプ室の燃料を加圧する燃料供給ポンプにお
   いて、 前記シューはカムとの周接面が凸状曲面に形成されてお
   り、且つカム面がカムの中心軸線に対して傾斜している
   ことを特徴とする燃料供給ポンプ。