JPH11351096A - 燃料ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 筒内噴射ガソリンエンジン用等の高圧燃料ポ
ンプにおいて、低粘度で潤滑性の低いガソリンによる潤
滑下でも、十分な耐焼き付き性と耐摩耗性を確保する。 【解決手段】 燃料ポンプ内の斜板軸９，駆動軸２等の
摺動部に駆動軸２の回転遠心力や動圧発生等を利用して
燃料を潤滑用を強制循環させる。そのほか、例えば、斜
板軸９に螺旋溝２７を設けて、斜板軸９・ボール継手１
０の相対回転によりスクリュー効果を生じさせて燃料を
潤滑用として供給する。潤滑用の燃料通路２６，２７，
２８，２９等をポンプの斜板８，斜板軸９，駆動軸２等
に設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば自動車の筒
内噴射ガソリンエンジンの燃料供給等に用いられる燃料
ポンプに係り、さらに詳細には、燃料ポンプの潤滑技術
に関する。

【０００２】

【従来の技術】筒内噴射ガソリンエンジンに燃料を供給
する高圧燃料ポンプは、燃料タンク内の低圧ポンプから
供給された燃料を、エンジン筒内に直接噴射するため３
ＭＰａ以上の高圧に加圧する。この種のポンプは、ポン
プハウジングと、ポンプハウジング内に収められた圧縮
機構と、エンジンのカム軸等からポンプ内部圧縮機構へ
駆動力を伝える駆動軸と、駆動軸に沿って作動流体がポ
ンプ外部へ漏れるのを防ぐ軸シール等から成り立ってい
る。

【０００３】高圧燃料ポンプの形式のひとつとして、例
えば特開平９−１１２４０８号公報に記載されたよう
な、いわゆるアキシャルプランジャ型のポンプがある。
この公知例においては、ベローズを用いてハウジング内
部を二つの部分に分け、軸シールや軸受などの機械的に
摺動が生じる部品は燃料室内に設けず、ベローズで分離
された油室内に設けている。このことにより、極低粘度
の液体であるガソリンの代わりに通常の潤滑油を用いて
主な摺動部を潤滑することができ、軸受などの焼付き防
止や摩耗防止を図り、信頼性を高めている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この種
の高圧燃料ポンプのコスト低減を進めるため、構造の複
雑化、大型化の一因となっているベローズを用いないポ
ンプ構造が求められている。

【０００５】ベローズを用いない場合、低粘度で潤滑効
果の少ないガソリン等の燃料を燃料ポンプの主導部に導
いて軸受などの摺動部が潤滑されることになるが、摺動
部に強制的に燃料を送り込む適切な潤滑構造を採らない
と、焼付きや過大摩耗を生じる危険性がある。

【０００６】本発明の目的は、ベローズを用いずコスト
低減可能な単純な構造と、焼付きや摩耗を防止する十分
な潤滑性を両立させた、燃料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】本発明が提供する燃料ポ
ンプは、例えば、図１の実施例の符号を引用すれば、駆
動軸２の回転により揺動運動する斜板８及びこれに接す
るスリッパ１６を介して駆動軸２の回転動力を往復運動
に変換して燃料圧縮室２０のプランジャ１５に伝達する
いわゆるアキシャルプランジャ型である。

【０００８】また、駆動軸２と斜板軸９とが別体成形さ
れ、これらの軸同士が駆動軸一端面に駆動軸中心線に対
し偏心させて設けた球面状凹部１１の位置でボール継手
１０を介して連結され、前記斜板軸９の軸線が前記駆動
軸中心線と交わるよう傾斜して前記斜板８が揺動可能に
球面軸受１３を介して支持されている。

【０００９】このように駆動軸２と斜板軸９とを別体と
し、両者の間にボール継ぎ手１０を介することにより、
圧縮反力による高荷重を受け持つが摺動速度は小さい部
分（ボール継手１０内周と斜板軸９外周間の摺動部）
と、摺動速度は大きいものの面圧は小さい部分（駆動軸
２外周とその軸受２９内周間の摺動部）とに摺動部を分
割し、最大ＰＶ値（面圧，摺動速度）を下げることがで
きる構造になっている。

【００１０】これらの摺動部の信頼性を更に高めるため
には、摺動部を潤滑する燃料が、その部分に停滞せず、
強制的に導入され送り出される循環構造が必要である。
このため、以下に示すいくつかの課題解決手段を提案す
る。

【００１１】第１の発明は、基本的には、図１に示すよ
うに斜板８の一面が臨むスリッパ側空間１９に燃料が導
入され、このスリッパ側空間１９と斜板８のもう一面が
臨む駆動軸側空間２３とを連通する複数の潤滑用燃料通
路２６，３０が駆動軸２の中心から半径方向の距離が異
なる位置に設けられていることを特徴とする。

【００１２】本発明は、駆動軸２の高速回転による遠心
力を潤滑に用いる燃料通路の強制循環手段をとして利用
する構造である。

【００１３】すなわち、駆動軸２が高速回転すると、駆
動軸側空間２３では、回転する駆動軸２の端面にひきず
られる流体せん断力によって、駆動軸側空間２３内の燃
料自身も円周方向に速度を持つ。そのため遠心力が働
き、駆動軸空間２３の半径方向の内側部分２３ａでは低
圧に、半径方向外側部分２３ｂでは高圧になっている。
その結果、駆動軸中心線より半径方向の距離の近い位置
に設けた通路２６は、駆動軸側空間２３の半径方向内側
部分（低圧領域）２３ａの影響を受けて燃料吸引力が作
用し、スリッパ側空間１９の燃料が駆動軸空間２３の吸
引され、吸引された燃料は駆動軸側空間２３に作用する
遠心力により外側の押しやられ、駆動軸中心線より半径
方向の距離の大きい通路３０を介して駆動軸側空間２３
の高圧領域の燃料がスリッパ側空間１９へと押し出され
る。このようにして駆動軸側空間２３に潤滑として用い
る燃料を強制導入することが可能になり、この導入され
た燃料が斜板軸９外周・球面体１０Ａ内周（ボール継手
１０内周）間の摺動部，球面体１０Ａ外周・球面凹部１
１間の摺動部、駆動軸２外周・ブシュ軸受５内周間の摺
動部等に充分に供給される。なお、上記した各摺動部に
燃料を導入され易くするための通路を設ける手段も提案
する。詳細は、実施の形態の項で説明する。

【００１４】第２の発明は基本的には、図１０に示すよ
うに、前記ポンプハウジング１内周あるいはその内側に
配したブシュ軸受５内周と前記駆動軸２の外周との間
（これを隙間Ａとする）、及び前記斜板軸９の外周と前
記ボール継手１０の要素で前記斜板軸９を受ける球面体
１０Ａの内周との間（これを隙間Ｂとする）には前記燃
料が潤滑のために流通する構成とし、これらの隙間Ａ，
Ｂを連通するための孔３３，３５が前記駆動軸２及び前
記球面体１０Ａに形成されていることを特徴とする。

【００１５】本発明は、比較的摺動条件が緩い部分（隙
間Ａ）で発生した動圧を利用して、摺動条件が厳しい部
分（隙間Ｂすなわち斜板軸９・ボール継手１０の球面体
１０Ａ内周間の摺動部）に孔３３，３５を介して強制的
に燃料を送り込む構造である。（詳細は実施の形態の項
で説明する）。

【００１６】第３の発明は、基本的には、図１３に示す
ように、ポンプハウジング１に設けた燃料入口１８と前
記駆動軸２の外周をシールする軸シール部２２の密封側
空間２４とを結ぶ燃料通路１８´が設けられ、この燃料
通路１８´を介して前記密封側空間２５に導入された燃
料を少なくとも前記駆動軸２の外周と前記ポンプハウジ
ング１内周あるいはその内側に配したブシュ軸受５内周
との間、及び前記ボール継手１０の内周と前記斜板軸９
の外周との間を経由して前記燃料圧縮室２０側に導く通
路（例えば２９，２３，２７，３８，１９，１６ａ，１
５ａ）を備えて成るたことを特徴とする。

【００１７】本発明は、外部から燃料を導入する吸入口
１８の位置を工夫して、前述した各摺動部が燃料を圧縮
室に供給する経路においてその流路の一部にならざるを
得ないようにした構造である（詳細は実施の形態の項で
説明する）。

【００１８】第４の発明は、図１４に示すように、基本
的には、斜板８の一面が臨むスリッパ側空間１９に燃料
が導入され、前記斜板８及び斜板軸９にはこのスリッパ
側空間１９の燃料を潤滑用として前記ボール継手１０内
周と前記斜板軸９外周との間に導くための孔３９，５０
が設けられ、前記駆動軸２には前記球面状凹部１１の奥
部空間２４と前記駆動軸２外周上を連通する孔５１が設
けられ、前記斜板８或いは該斜板の球面軸受１３或いは
ポンプハウジング１には、前記スリッパ側空間１９と前
記斜板８のもう一面が臨む駆動軸側空間２３とを連通す
る潤滑用の燃料通路５３が少なくとも一つ設けられてい
ることを特徴とする。

【００１９】本発明も第１の発明同様に駆動軸２の高速
回転により生じる遠心力を前述した各摺動部への潤滑用
燃料の強制循環供給に利用するものである。

【００２０】すなわち、駆動軸２の高速回転により球面
状凹部１１の奥部空間２４の燃料には奥部空間２４壁面
にひきずられる流体せん断力により遠心力が作用し、奥
部空間２４は低圧領域となり、その半径方向外側は半径
方向の連通孔５１を介して燃料が駆動軸外周上（ブシュ
軸受５或いはハウジング１内周に対する摺動部）に押し
出されて高圧領域となる。低圧領域の奥部空間２４に
は、低圧であるが故に斜板８及び斜板軸９に設けた孔３
９を介してスリッパ側空間１９の燃料が引き込まれ、こ
の引き込みにより斜板軸９外周・ボール継手１０内周
（球面体１０Ａ内周）の条件の厳しい摺動部に強制的に
燃料が潤滑用として供給される。また、高圧領域の燃料
は駆動軸外周上の摺動面を流れて駆動軸空間２３，通路
５３を介してスリッパ側空間１９に戻される（詳細は実
施の形態の項で説明する）。

【００２１】第５の発明は、基本的には、図１５に示す
ように、斜板８の回転運動を拘束して揺動運動のみ可能
にする機構６０を設け、少なくとも前記斜板軸９の摺動
部に導かれた燃料を前記斜板８を通して前記燃料圧縮室
２０に導くために前記斜板８に孔５４を設けると共にこ
の斜板の孔５４と相対する位置に前記スリッパ１６に設
けた孔１６ａが位置合わせされていることを特徴とす
る。

【００２２】本発明は、潤滑用燃料の供給力向上のため
に、燃料圧縮室２０の吸引力を利用するものである。斜
板８が揺動動作時に回転してしまうと、燃料圧縮室２０
に通じるスリッパ１６の孔１６ａと斜板８に設けた孔５
３との相対位置がずれて、上記の燃焼圧縮室２０の吸引
力を利用することができなくなってしまうので、本発明
では、斜板８の回り止めを図っている（詳細は、実施の
形態の項で説明する）。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施例を図面に
基づいて詳細に説明する。

【００２４】以下に述べる実施例は、筒内噴射ガソリン
エンジン用の燃料ポンプである。上記エンジンは、ガソ
リンを吸気ポートへ噴射する従来のガソリンエンジンと
異なり、高圧の燃焼シリンダ内に直接ガソリンを噴射す
る形式であるため、前記燃料ポンプには、５ＭＰａある
いはそれ以上の高圧にガソリンを加圧することを要求さ
れる。

【００２５】図１は本発明の第１実施例の燃料ポンプの
断面図であり、課題を解決するための手段の項で列挙し
た第１の発明を利用した構造である。

【００２６】まず運動の機構を説明する。駆動軸２はカ
ップリング３を介してエンジンカム軸（図示省略）に連
結され、駆動力をポンプに伝達する。駆動軸２は、ポン
プハウジング１に内装した転がり軸受４およびブシュ軸
受５によって、ハウジング１内で回転可能に支持され
る。駆動軸２の軸方向の動きは、駆動軸外周に装着され
た止め輪６がハウジング一端に係止し、及び駆動軸一端
に設けられたつば７がブシュ軸受５一端に係止すること
によって規制される。

【００２７】斜板８は球体を平行な２平面で切断した形
状の板部より成り、その背面部に斜板平面に対して垂直
な斜板軸９が一体に突出形成される。

【００２８】駆動軸２と斜板軸９とは、駆動軸一端面の
駆動軸中心線に対し偏心させた位置でボール継手１０を
介して連結されている。ボール継手１０は、駆動軸２の
一端面に駆動軸中心線と偏心させて設けた球面状凹部１
１と、内周が斜板軸１１外周を受ける軸受面となり外周
が球面状凹部１１に嵌合する球面体１０Ａとより成る。
斜板軸線が駆動軸２の中心線と交わるよう傾斜して、こ
の斜板８が揺動可能に球面軸受１３を介して支持されて
いる。

【００２９】すなわち、駆動軸２の回転によって、偏心
した球面状凹部１１が駆動軸中心線のまわりを回転し、
斜板軸９もそれにつれて公転運動を行うが斜板軸９の軸
線が駆動軸中心線に交わるよう傾むいているため、斜板
８はハウジング１に圧入された球面軸受１３に支持され
て首振りの傾斜運動（揺動運動）を行う。こうして駆動
軸２の回転運動が斜板８の揺動運動に変換される。な
お、斜板８は回転方向が拘束されていないので、駆動軸
２のような高速回転はしないものの駆動軸２の回転力の
影響を受けて回転する。

【００３０】この球面軸受１３及び斜板８がハウジング
１内部に介在することで、ハウジング１内部は、シリン
ダブロック１４を装着して燃料を吸入圧縮する側と斜板
軸９及び駆動軸２の動作側とに分けられる。

【００３１】シリンダブロック１４には、円周方向に等
間隔に配置された複数のシリンダ（ボア）１４Ａが設け
られていて、シリンダ１４Ａ内で往復するプランジャ１
５と上記シリンダ１４Ａで圧縮室を形成している。

【００３２】プランジャ１５はスリッパ１６を介して、
シリンダ１４Ａ内のスプリング１７のばね力によって斜
板８の平面部に押し付けられている。スリッパ１６は一
方の面が平面、他方が球面凹部になっていて、それぞれ
斜板８の平面部、プランジャ１５の球面部とすべり摺動
することにより、斜板８の揺動運動をプランジャ１５の
往復運動に変換する。

【００３３】次に燃料の経路を説明する。

【００３４】燃料はハウジング１に設けた吸入口１８か
ら通路１４Ｂを介して斜板８のスリッパ側空間１９（斜
板８一面が臨む空間で斜板８，球面軸受１３，ハウジン
グ１内壁，シリンダブロック１４一端面で囲まれる空
間）に導入され、斜板８の一方の平面側に設けられた環
状の溝４０およびスリッパ１６の内部通路（燃料通孔）
１６ａ及びプランジャ１５に設けた孔１５ａを通って、
プランジャ１５内に設けられたボールとスプリングから
成るチェック弁４１から圧縮室２０内に入る。圧縮室２
０でプランジャ１５によって加圧された燃料は別のチェ
ック弁から吐出口２１へと吐出される。また、燃料が駆
動軸２の外周を伝って外部へ漏れることを防ぐため、転
がり軸受４とブシュ軸受５間の駆動軸外周上にリップシ
ール（軸シール部）２２ａ，２２ｂが設けてある。な
お、４５はシール２２ａ，２２ｂ間を大気圧にするため
の大気圧通路である。

【００３５】本実施例では、油圧ポンプでよく用いられ
るアキシャルプランジャポンプと異なり、駆動軸２と斜
板８を別体とし、斜板軸９及び斜板８は高速回転しない
構造を採用することにより、圧縮反力による高荷重を受
け持つが摺動速度は小さい部分（スリッパ１６、球面軸
受１３）と、摺動速度は大きいものの面圧は小さい部分
（ボール継手１０、軸受ブシュ５）とに摺動部を分割
し、最大ＰＶ値を下げ、過大摩耗や焼き付きの防止を試
みている。

【００３６】しかし上記のように最大ＰＶ値を下げても
なお、各摺動部の信頼性は十分とは言えない。その最大
の理由は潤滑流体である燃料の低潤滑性である。一般的
な鉱油と比較してガソリンは、粘度が１００分の１のオ
ーダであり、更に各種添加剤を含まないという特徴もあ
って、ガソリン潤滑の摺動面では液膜確保が困難で固体
接触しやすくなる。

【００３７】本発明では燃料の低潤滑性を補うため、各
摺動部に積極的に燃料を送り込む潤滑機構を次のように
して構成する。本実施例では以下のような潤滑経路とな
る。

【００３８】基本的には、斜板８の一面が臨むスリッパ
側空間１９と斜板８のもう一面が臨む駆動軸側空間２３
とを連通する複数の潤滑用燃料通路２６，３０を、駆動
軸２の中心から半径方向の距離が異なる位置に設けるこ
とが重要な要素となる。

【００３９】すなわち、このように構成すれば、駆動軸
２が高速回転すると、駆動軸側空間２３では、回転する
駆動軸２の端面にひきずられる流体せん断力によって、
駆動軸側空間２３内の燃料自身も円周方向に速度を持
つ。そのため遠心力が働き、駆動軸空間２３の半径方向
の内側部分２３ａでは低圧に、半径方向外側部分２３ｂ
では高圧になっている。その結果、駆動軸中心線より半
径方向の距離の近い位置に設けた通路（斜板に設けた貫
通孔）２６は、駆動軸側空間２３の半径方向内側部分
（低圧領域）２３ａの影響を受けて燃料吸引力が作用
し、スリッパ側空間１９の燃料が駆動軸空間２３に吸引
され、吸引された燃料は駆動軸側空間２３に作用する遠
心力により外側の押しやられ、駆動軸中心線より半径方
向の距離の大きい通路３０を介して駆動軸側空間２３の
高圧領域の燃料がスリッパ側空間１９へと押し出され
る。このようにして駆動軸側空間２３には、潤滑として
用いる燃料を強制導入することが可能になり、この導入
された燃料が斜板軸９外周・球面体１０Ａ内周（ボール
継手１０内周）間の摺動部，球面体１０Ａ外周・球面状
凹部１１間の摺動部、駆動軸２外周・ブシュ軸受５内周
間の摺動部，斜板８・球面軸受３０間の摺動部等に供給
される。さらに、本実施例では、上記した各摺動部に燃
料を導入され易くするための通路を次のようにして設け
ている。以下、これらの潤滑経路の具体的構造例につい
て説明する。

【００４０】駆動軸２の中心線より距離の近い通路２６
は、斜板８の中心軸に近い場所に貫通させて設けること
で、斜板８の両側にあるスリッパ側空間１９と駆動軸側
空間２３とを連通する。一方、球面軸受１３の内周に
は、駆動軸２の中心線より距離の遠い通路となる連絡溝
３０を設け、この連絡溝（通路）３０が駆動軸側空間２
３とスリッパ側空間１９とを連通する。

【００４１】駆動軸側空間２３では、回転する駆動軸２
の端面にひきずられる流体せん断力によって、遠心力が
働くことは前述した通りであるが、図１においては採用
していないが、図１２に示すように、駆動軸２の端面に
放射状の羽３７あるいは放射状の溝を設けると、流体の
遠心力はより強くなる。

【００４２】駆動軸中心線より距離の遠い通路３０の別
の形態としては、図３に示すように、斜板８の内部に貫
通孔２６とは別にもう一本の貫通孔３１を設ける形態
や、図４に示すように、ハウジング１や球面軸受１３の
内部に連絡孔（燃料通路）３２を設ける形態がある。

【００４３】斜板軸９の外周には、ボール継手（球面体
１０Ａ）の回転とともに奥、すなわち図１の左側へ向か
う螺旋溝２７を設け、螺旋溝２７を介して斜板８の駆動
軸側空間２３と駆動軸２の球面状凹部１１の端部空間２
４とを連通する。

【００４４】ボール継手１０と斜板軸９との相対的な回
転により螺旋溝２７に沿って液体が引きずり込まれる作
用により、燃料の循環を起こす原動力とする。なお、駆
動軸２の回転が図１左側から見て右回りの場合は、図示
した形状の螺旋溝を設けるが、逆向きの回転で使用され
るポンプの場合は逆方向の螺旋溝を設ける。

【００４５】図１では斜板軸外周に螺旋溝２７を設けた
例を示したが、図５に示すボール継手断面図のように、
ボール継手１０の斜板軸を受ける側すなわち球面体１０
Ａ内周に螺旋溝２７を設けてもよい。また、図６に示す
ボール継手断面図のように、ボール継手１０（球面体１
０Ａ）の内周に別部材のブシュ軸受１２を圧入し、その
内周に螺旋溝２７を設けても同様の効果が得られる。

【００４６】駆動軸２の球面状凹部１１の端部空間２４
には、駆動軸２外周部へ通じる連絡孔（燃料通路）２８
を設け、凹部端部空間２４と軸シール部２２の密封側空
間２５とを連通する。

【００４７】駆動軸２外周とブシュ軸受５内周との摺動
面には、軸シール部２２の密封側空間２５と駆動軸側空
間２３とを連通するための通路（溝）２９を形成する。

【００４８】本実施例では、上記の一連の通路構成によ
り、駆動軸２の回転により駆動軸側空間２４に生じる遠
心力と螺旋溝２７のねじポンプ作用を原動力に、斜板８
のスリッパ側空間１９から斜板８の駆動軸側空間内側部
分（低圧領域）２３ａに燃料を導入し、導入された燃料
の一部は遠心力で外側に流れ残りは、ねじポンプ作用に
より球面体１０Ａ内周・斜板軸９外周間を通って駆動軸
２の球面状凹部１１の端部空間２４、軸シール部２２の
密封側空間２５、駆動軸２外周・ブシュ軸受５内周間、
駆動軸側空間２３の外側部分（高圧領域）２３ｂ、斜板
のスリッパ側空間１９の順に燃料が強制的に循環する。
したがって、上記した各ポンプ部品の機械的摺動面を潤
滑する燃料がその部分に停滞せず良好な潤滑効果を奏す
ることができる。摺動面に常に新しい燃料を流通させる
利点は、摺動面を効率良く冷却すること、および摩耗粉
が発生したときに摺動面に留まって更に摩耗を進行させ
るのを防ぐことである。また、この燃料の循環通路が摺
動面の溝の形態をとることにより、境界潤滑条件にある
各摺動面の濡れ性を高めるという二次的な効果も期待で
きる。

【００４９】次に、図８から図１１を用いて本発明の別
の実施例を説明する。ここでは、課題を解決するための
手段の項で挙げた第２の発明を用いている。

【００５０】図８は本実施例の駆動軸２の正面図及び右
側面図、図９はボール継手１０の球面体１０Ａの正面
図、図１０は本実施例の動作説明図で、本実施例の駆動
軸２の球面状凹部１１内にボール継手１０及び斜板軸９
をセットした状態をブシュ軸受５の位置で輪切り状に断
面した状態を示しており、図１１はブシュ軸受８の他の
形態の断面図である。これらの駆動軸２，ボール継手１
０およびブシュ軸受５以外の部品形状については図１と
同じであり、燃料加圧機構、燃料経路なども図１と同じ
であるとする。

【００５１】複数ある摺動部の中で最も摺動条件が厳し
いところは、斜板軸９外周面とボール継手１０の球面体
１０Ａ内周間の摺動部である。その外側にある駆動軸２
外周とブシュ軸受５内周との摺動部と比べると、面圧が
高く、周速が遅いために液膜が形成されにくい。そこで
摺動条件が比較的緩い外側の軸受において発生した動圧
を、内側の条件が厳しい軸受に導入するしくみを考案し
た。

【００５２】アキシャルプランジャ型の燃料ポンプにお
いて、シリンダブロック１４内の複数のシリンダで燃料
の吸入圧縮が行なわれる場合、その合成された圧縮荷重
が斜板８ひいてはボール継手１０を介して駆動軸２にか
かる。この荷重は、所定のパターンで変位するが、回転
する駆動軸２との相対的位置関係はほゞ一定とみること
ができる。例えば図１０の例では、斜板軸９からボール
継手１０を介して図の下向きに荷重がかかっているもの
とする。そのため、駆動軸２はブシュ軸受５の内周面と
の隙間の範囲内で図の下向きに偏心する。摺動面に潤滑
液となる燃料を供給する溝２９は、一般のすべり軸受と
同じく燃料の流れ易くなっている（駆動軸２とブシュ軸
受８間の隙間のうち広がりの大きい方）の反負荷側に設
けられている。

【００５３】駆動軸２が負荷（圧縮荷重）を受けて下側
に偏心している場合、駆動軸２が左回りの場合、駆動軸
２外周・ブシュ軸受５内周間の隙間Ａにおいて、図１０
の左側半分は液膜形状が先すぼまりのくさび型になって
おり、液膜内にくさび膜効果による圧力（動圧）が発生
する。この燃料液膜の動圧発生部分に対応する駆動軸２
の位置に駆動軸２外周面から内周面（球面状凹部１１）
へ通じる貫通孔（通路）３３を設けることで、発生した
燃料圧力の一部を駆動軸内側へ導入することが可能にな
る。さらに、この駆動軸２の球面状凹部１１に嵌合する
ボール継手１０の球面体１０Ａには、図９に示すように
円周溝３４が設けられ、圧力（燃料）が円周方向で均一
になるようにする。さらにその圧力を内側（斜板軸９外
周・球面体１０Ａ内周間）の厳しい摺動面（隙間Ｂ）に
導入するための孔３５を設ける。その結果、内側の厳し
い摺動面に潤滑液が十分供給されて焼き付きや過大摩耗
を防止できる。

【００５４】すなわち、上記した隙間Ａ，Ｂを連通する
ための半径方向の孔３３，３５を駆動軸２及び球面体１
０Ａに形成することで、摺動条件が比較的緩い駆動軸２
外周・ブシュ軸受５内周間で発生した動圧を、摺動条件
が厳しい斜板軸９・ボール継手１０内周間の摺動部に導
入することが可能になる。

【００５５】図１１に示すように、外側のブシュ軸受５
の内周面に、ヘリカルボーンと呼ばれるハの字型の溝３
６を配設すると、前述した動圧をさらに高めることがで
き、厳しい摺動面への潤滑液送り込み量を増すことがで
きる。

【００５６】次に図１３を用いて、本発明の別の実施例
を説明する。ここでは、課題を解決するための手段の項
で挙げた第３の発明を用いている。

【００５７】本実施例は、燃料加圧機構については図１
と同じであるが、ポンプハウジング１に設ける燃料吸入
口１８の位置を工夫して、斜板８，斜板軸９，ボール継
手１０，駆動軸２等の摺動部が流路の一部にならざるを
得ないようにした構造になっている。

【００５８】すなわち、ポンプハウジング１に設けた燃
料入口１８と駆動軸２の外周をシールする軸シール部２
２の密封側空間２５とを直接結ぶ燃料通路１８′が設け
られ、この燃料通路１８′を介して密封側空間２５に導
入された燃料が少なくとも駆動軸２外周とポンプハウジ
ング内のブシュ軸受５内周（ブシュ軸受を用いない場合
はポンプハウジング内周）との間、及びボール継手１０
の球面体１０Ａ内周と斜板軸９の外周との間を経由して
燃料圧縮室側に導かれ通路２９，２３，２７，３８，１
９，１６ａ，１５ａ等を備えて成る。

【００５９】具体的態様としては、燃料吸入口１８から
吸入された燃料はハウジング１壁部に穿けられた燃料通
路（孔）１８′を通って、軸シール部２２の密封側空間
２５に最初に導入され、密封側空間２５から、駆動軸外
周面の通路（溝）２９、斜板８の駆動軸側空間２３、斜
板軸９の外周面に設けた螺旋溝２７、駆動軸の球面状凹
部１１の端部２４を経由し、更に斜板軸９の中心軸上に
設けた通路（貫通孔）３８を通って、斜板のスリッパ側
空間１９に達する。このような潤滑燃料通路を構成する
ために密封側空間２５と球面状凹部１１の端部２４は、
直接は連通していない。

【００６０】本実施例によれば、吸入行程で圧縮室２０
内で生じる負圧によって外部より導入される燃料は、上
記の経路を通らざるを得ず、まとまった流量の燃料が必
ず駆動軸２，ボール継ぎ手１０，斜板軸９等の潤滑を必
要する摺動部を流れて、摺動部を潤滑，冷却する。

【００６１】なお、吸入口１８は図示したようにリヤカ
バー４３に設けず、ポンプハウジング１の軸シール部２
２の密封側空間２５近傍に設けてもよい。螺旋溝２７は
図５，図６に示したように、ボール継手の球面体１０Ａ
内周面あるいはボール継手内周面に圧入したブシュ軸受
１２内周面に設けても、同様の効果が得られる。

【００６２】次に図１４を用いて、本発明の別の実施例
を説明する。ここでは、課題を解決するための手段の項
で挙げた第４の発明を用いている。

【００６３】本実施例は、燃料加圧機構については図１
と同じであるが、経路の構造が異なっている。

【００６４】本実施例も斜板８の一面が臨むスリッパ側
空間１９に燃料が導入される。斜板８及び斜板軸９に
は、このスリッパ側空間１９の燃料を潤滑用としてボー
ル継手１０内周と斜板軸９外周との間に導くための孔３
９，５０が設けてある。潤滑用の燃料通路となる孔３９
は、斜板軸９の中心線と一致させて斜板８から斜板軸９
の中途位置まであけられ、孔５０は上記孔３９とＴの字
に交わるようにして半径方向に形成され、その出口が斜
板軸９の外周面上（ボール継手の球面体１０Ａに対する
摺動部）に臨んでいる。

【００６５】駆動軸２には球面状凹部１１の奥部空間２
４と駆動軸２外周上の燃料通路溝２９を連通する孔（燃
料通路）５１が半径方向に設けられる。

【００６６】斜板８には、スリッパ側空間１９と斜板８
のもう一面が臨む駆動軸側空間２３とを連通する潤滑用
の燃料通路（孔）５３が少なくとも一つ設けられてい
る。この燃料通路５３は斜板の球面軸受１３或いはポン
プハウジング１に設けてもよい。

【００６７】上記の潤滑用燃料経路によれば、駆動軸２
の高速回転により球面状凹部１１の奥部空間２４の燃料
には奥部空間２４壁面にひきずられる流体せん断力によ
り遠心力が作用する。したがって、奥部空間２４は低圧
領域となり、その半径方向外側は半径方向の孔（連絡
路）５１を介して燃料が駆動軸外周上に押し出されて高
圧領域となる。低圧領域の奥部空間２４には、低圧であ
るが故に斜板８及び斜板軸９に設けた孔３９を介してス
リッパ側空間１９の燃料が引き込まれ、この引き込みに
より斜板軸９外周・ボール継手１０内周（球面体１０Ａ
内周）の条件の厳しい摺動部に強制的に燃料が潤滑用と
して供給される。また、高圧領域の燃料は駆動軸外周上
の摺動面を流れて駆動軸空間２３，通路５３を介してス
リッパ側空間１９に戻される。

【００６８】前記の孔５０の出口は、斜板軸９における
摺動面の軸方向中心断面よりも斜板８側にあると、斜板
軸９・ボール継手１０間の強制潤滑される面積が大きく
なり、より効果的である。

【００６９】また本実施例では、軸シール部２２の密封
側空間２５に十分燃料を供給するため、駆動軸２の斜板
側端面と、空間２５とを連通する貫通孔５２を駆動軸２
に設けている。図１４で点線で示された貫通孔５２は、
紙面に対して傾斜した角度を持つことで駆動軸２の中心
軸に対してねじれの位置にある。したがって、駆動軸２
の回転によって強制的に貫通孔５２内に燃料がひきずり
こまれるしくみになっており、潤滑用の燃料を軸シール
部２２の密封側空間２２にも強制的に供給されるように
なっている。

【００７０】次に図１５を用いて本発明の別の実施例を
説明する。ここでは、課題を解決するための手段の項で
挙げた第５の発明を用いている。

【００７１】本実施例の燃料圧縮機構は既述した各実施
例と同様であり、相違点は一つは、斜板８の回転運動を
拘束して揺動運動のみ可能にする機構６０を設けた点に
ある。この回り止めの機構６０は、例えば、一端がシリ
ンダブロック１４に固定され他端が球状６２を呈して斜
板８一面に設けた穴６１に嵌合されて成る。

【００７２】本例も図１４同様の通路３９及び５０が斜
板８及び斜板軸９にかけて設けられ、斜板８には駆動軸
側空間２３とスリッパ側空間１９とを連通する通路
（孔）５４が設けてある。孔５４のスリッパ側空間１９
に臨む開口に相対して、スリッパ１６に設けた孔１６ａ
が位置合わせされている。

【００７３】本実施例によれば、斜板８の回り止めを図
ることで、燃料圧縮室２０に通じるスリッパ１６の孔１
６ａと斜板８に設けた孔５３との相対位置のずれをなく
し一致させることが可能になる。したがって、吸入口１
８及び通路１４Ｂを介してスリッパ側空間１９に導入さ
れた燃料は、燃料圧縮室２０の吸引力により、通路３
９，５０、斜板軸９外周・球面体１０Ａ内周（ボール継
手１０内周）間の摺動部、球面状凹部１１の奥部空間２
４、連絡通路（孔）２８、軸シール部２２の密封側空間
２５、駆動軸２外周の溝２９（駆動軸２外周・ブシュ軸
受５内周間）、駆動軸側空間２３、通路（孔）５４、ス
リッパ１６の孔１６ａ、プランジャ１５の孔１５ａを通
って燃料圧縮室２０に導かれる。したがって、斜板軸９
の摺動部や駆動軸２の摺動部に燃料を潤滑用として十分
に供給することが可能になる。

【００７４】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
ベローズを用いずコスト低減可能な単純な構造と、焼付
きや過大摩耗を防止する十分な潤滑性を両立させた、筒
内噴射ガソリンエンジン用等に好適な燃料ポンプを提供
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に関わる燃料ポンプの断面
図。

【図２】図１の実施例における球面軸受の断面および側
面図。

【図３】図１の実施例の他の形態を表す断面図。

【図４】図１の実施例の他の形態を表す断面図。

【図５】図１の実施例におけるボール継手の別の形態を
表す断面図。

【図６】図１の実施例におけるボール継手の別の形態を
表す断面図。

【図７】図１の実施例における駆動軸の断面図および右
側面図。

【図８】本発明の他の実施例に関わる燃料ポンプ駆動軸
の正面図および右側面図。

【図９】図８の実施例におけるボール継手の正面図。

【図１０】図８の実施例における動作説明図。

【図１１】図８の実施例におけるブシュ軸受の断面図。

【図１２】図１の実施例における駆動軸の、別の形態を
表す正面図および右側面図。

【図１３】本発明の他の実施例に関わる燃料ポンプの断
面図。

【図１４】本発明の他の実施例に関わる燃料ポンプの一
部断面図。

【図１５】本発明の他の実施例に関わる燃料ポンプの断
面図。

【符号の説明】

１…ポンプハウジング、２…駆動軸、５…ブシュ軸受、
８…斜板板部、９…斜板軸、１０…ボール継手、１０Ａ
…球面体、１１…球面状凹部、１３…球面軸受、１４…
シリンダブロック、１５…プランジャ、１６…スリッ
パ、１８…吸入口、１９…スリッパ側空間、２０…圧縮
室、２１…吐出口、２２（２２ａ，２２ｂ）…軸シール
部、２３…駆動軸側空間、２５…軸シール部の密封側空
間、２６…貫通穴（燃料通路）、２７…潤滑溝（燃料通
路）、２８…孔（燃料通路）、２９…潤滑溝（燃料通
路）、３０…連絡溝（燃料通路）、３１…貫通孔（燃料
通路）、３２…連絡孔（燃料通路）、３３…貫通孔（燃
料通路）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小野 好信 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 村井 洋一 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 河野 顕臣 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 山本 明彦 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 駆動軸の回転により揺動運動する斜板及
   びこれに接するスリッパを介して前記駆動軸の回転動力
   を往復運動に変換して燃料圧縮室のプランジャに伝達す
   る燃料ポンプであって、前記駆動軸と斜板軸とが別体成
   形され、これらの軸同士が駆動軸一端面に駆動軸中心線
   に対し偏心させて設けた球面状凹部の位置でボール継手
   を介して連結され、前記斜板軸の軸線が前記駆動軸中心
   線と交わるよう傾斜して前記斜板が揺動可能に球面軸受
   を介して支持されている燃料ポンプにおいて、 前記斜板の一面が臨むスリッパ側空間に燃料が導入さ
   れ、このスリッパ側空間と前記斜板のもう一面が臨む駆
   動軸側空間とを連通する複数の潤滑用燃料通路が前記駆
   動軸の中心から半径方向の距離が異なる位置に設けられ
   ていることを特徴とする燃料ポンプ。
2. 【請求項２】 前記複数の潤滑用燃料通路のうち前記駆
   動軸の中心から近い距離にある燃料通路は前記斜板に孔
   をあけて成り、前記駆動軸の中心から遠い距離にある燃
   料通路は前記斜板，該斜板の球面軸受，ポンプハウジン
   グの少なくとも一つに設けられている請求項１記載の燃
   料ポンプ。
3. 【請求項３】 前記ボール継手は、前記駆動軸一端面に
   設けた前記球面状凹部と、内径が前記斜板軸を受ける軸
   受面となり外径が前記球面状凹部に嵌合する球面体とよ
   り成り、前記斜板軸外周と前記球面体内周との間に前記
   駆動軸側空間と前記球面状凹部の奥部空間とを連通する
   潤滑用燃料通路が設けてあり、前記駆動軸には前記球面
   状凹部の奥部空間と該駆動軸外周上の軸シール部の密封
   側空間とを連通する潤滑用燃料通路が設けてあり、前記
   駆動軸の外周と前記ポンプハウジング内周あるいはその
   内側に配したブシュ軸受内周との間には前記軸シール部
   の密封側空間と前記駆動軸側空間とを連通する潤滑用燃
   料通路が設けてある請求項１または請求項２記載の燃料
   ポンプ。
4. 【請求項４】 前記駆動軸側空間と前記球面状凹部の奥
   部空間とを連通する前記潤滑用燃料通路は、前記斜板軸
   外周或いは前記球面体内周に形成した螺旋溝よりなる請
   求項３記載の燃料ポンプ。
5. 【請求項５】 前記駆動軸の前記球面状凹部を設けた側
   の端面に放射状の羽根が設けてある請求項１ないし請求
   項４のいずれか１項記載の燃料ポンプ。
6. 【請求項６】 駆動軸の回転により揺動運動する斜板及
   びこれに接するスリッパを介して前記駆動軸の回転動力
   を往復運動に変換して燃料圧縮室のプランジャに伝達す
   る燃料ポンプであって、前記駆動軸と斜板軸とが別体成
   形され、これらの軸同士が駆動軸一端面に駆動軸中心線
   に対し偏心させて設けた球面状凹部の位置でボール継手
   を介して連結され、前記斜板軸の軸線が前記駆動軸中心
   線と交わるよう傾斜して前記斜板が揺動可能に球面軸受
   を介して支持されている燃料ポンプにおいて、 前記ポンプハウジング内周あるいはその内側に配したブ
   シュ軸受内周と前記駆動軸の外周との間（これを隙間Ａ
   とする）、及び前記斜板軸の外周と前記ボール継手の要
   素で前記斜板軸を受ける球面体の内周との間（これを隙
   間Ｂとする）には前記燃料が潤滑のために流通する構成
   とし、これらの隙間Ａ，Ｂを連通するための孔が前記駆
   動軸及び前記球面体に形成されていることを特徴とする
   燃料ポンプ。
7. 【請求項７】 前記ポンプハウジングの内周あるいはそ
   の内側に配したブシュ軸受の内周、または前記駆動軸の
   外周に、ハの字型の溝が周方向に並べて配設してある請
   求項６記載の燃料ポンプ。
8. 【請求項８】 駆動軸の回転により揺動運動する斜板及
   びこれに接するスリッパを介して前記駆動軸の回転動力
   を往復運動に変換して燃料圧縮室のプランジャに伝達す
   る燃料ポンプであって、前記駆動軸と斜板軸とが別体成
   形され、これらの軸同士が駆動軸一端面に駆動軸中心線
   に対し偏心させて設けた球面状凹部の位置でボール継手
   を介して連結され、前記斜板軸の軸線が前記駆動軸中心
   線と交わるよう傾斜して前記斜板が揺動可能に球面軸受
   を介して支持されている燃料ポンプにおいて、 ポンプハウジングに設けた燃料入口と前記駆動軸の外周
   をシールする軸シール部の密封側空間とを結ぶ燃料通路
   が設けられ、この燃料通路を介して前記密封側空間に導
   入された燃料が少なくとも前記駆動軸の外周と前記ポン
   プハウジング内周あるいはその内側に配したブシュ軸受
   内周との間、及び前記ボール継手の内周と前記斜板軸の
   外周との間を経由して前記燃料圧縮室側に導かれ通路を
   備えて成るたことを特徴とする燃料ポンプ。
9. 【請求項９】 前記軸シール部の密封側空間に導入され
   た燃料を、前記駆動軸外周と前記ポンプハウジング内周
   或いはその内側に配したブシュ軸受内周との間、前記斜
   板の一面が臨む駆動軸側空間、前記ボール継手の内周と
   前記斜板軸の外周との間、及び前記斜板軸及び斜板の内
   部を経て、前記斜板のもう一面が臨むスリッパ側空間に
   導く燃料通路が形成され、該スリッパ側空間に導かれた
   燃料が前記スリッパに設けた孔を介して前記燃料圧縮室
   に導かれる構成とした請求項８記載の燃料ポンプ。
10. 【請求項１０】 駆動軸の回転により揺動運動する斜板
    及びこれに接するスリッパを介して前記駆動軸の回転動
    力を往復運動に変換して燃料圧縮室のプランジャに伝達
    する燃料ポンプであって、前記駆動軸と斜板軸とが別体
    成形され、これらの軸同士が駆動軸一端面に駆動軸中心
    線に対し偏心させて設けた球面状凹部の位置でボール継
    手を介して連結され、前記斜板軸の軸線が前記駆動軸中
    心線と交わるよう傾斜して前記斜板が揺動可能に球面軸
    受を介して支持されている燃料ポンプにおいて、 前記斜板の一面が臨むスリッパ側空間に燃料が導入さ
    れ、前記斜板及び斜板軸にはこのスリッパ側空間の燃料
    を潤滑用として前記ボール継手内周と前記斜板軸外周と
    の間に導くための孔が設けられ、 前記駆動軸には前記球面状凹部の奥部空間と前記駆動軸
    外周上を連通する孔が設けられ、 前記斜板或いは該斜板の球面軸受或いはポンプハウジン
    グには、前記スリッパ側空間と前記斜板のもう一面が臨
    む駆動軸側空間とを連通する潤滑用の燃料通路が少なく
    とも一つ設けられていることを特徴とする燃料ポンプ。
11. 【請求項１１】 駆動軸の回転により揺動運動する斜板
    及びこれに接するスリッパを介して前記駆動軸の回転動
    力を往復運動に変換して燃料圧縮室のプランジャに伝達
    する燃料ポンプであって、前記駆動軸と斜板軸とが別体
    成形され、これらの軸同士が駆動軸一端面に駆動軸中心
    線に対し偏心させて設けた球面状凹部の位置でボール継
    手を介して連結され、前記斜板軸の軸線が前記駆動軸中
    心線と交わるよう傾斜して前記斜板が揺動可能に球面軸
    受を介して支持されている燃料ポンプにおいて、 前記斜板の一部が臨む駆動軸側空間に燃料が導入され、
    この駆動軸側空間と前記駆動軸外周上の軸シール部の密
    封側空間とを連通する通路が前記駆動軸に孔をあけて形
    成されていることを特徴とする燃料ポンプ。
12. 【請求項１２】 前記駆動軸側空間と前記駆動軸外周上
    の軸シール部の密封側空間とを連通する通路が中心軸に
    対してねじれの位置にある傾斜した貫通孔である請求項
    １１記載の燃料ポンプ。
13. 【請求項１３】 駆動軸の回転により揺動運動する斜板
    及びこれに接するスリッパを介して前記駆動軸の回転動
    力を往復運動に変換して燃料圧縮室のプランジャに伝達
    する燃料ポンプであって、前記駆動軸と斜板軸とが別体
    成形され、これらの軸同士が駆動軸一端面に駆動軸中心
    線に対し偏心させて設けた球面状凹部の位置でボール継
    手を介して連結され、前記斜板軸の軸線が前記駆動軸中
    心線と交わるよう傾斜して前記斜板が揺動可能に球面軸
    受を介して支持されている燃料ポンプにおいて、 前記斜板の回転運動を拘束して揺動運動のみ可能にする
    機構を設け、少なくとも前記斜板軸の摺動部に導かれた
    燃料を前記斜板を通して前記燃料圧縮室に導くために前
    記斜板に孔を設けると共にこの斜板の孔と相対する位置
    に前記スリッパに設けた孔が位置合わせされていること
    を特徴とする燃料ポンプ。