JP2002054531A

JP2002054531A - ピストン式高圧ポンプ

Info

Publication number: JP2002054531A
Application number: JP2000244927A
Authority: JP
Inventors: Hideya Kikuchi; 英弥菊地; Etsuro Hozumi; 悦郎穂積; Akinori Yamazaki; 哲律山崎; Kazumasa Kasahara; 一将笠原
Original assignee: Bosch Automotive Systems Corp
Current assignee: Bosch Corp
Priority date: 2000-08-11
Filing date: 2000-08-11
Publication date: 2002-02-20

Abstract

(57)【要約】【課題】吐出圧の高圧化に対処して、低コストで
信頼性が高く、シール性能を向上させることが可能なピ
ストン式高圧ポンプを提供することを課題とする。【解決手段】ポンプ室２９における高圧部と、吸入バ
ルブ２２の上流側における吸入圧部と、ピストン３の周
囲からリークする低圧部と、の三段階においてシールを
行うこと、吸入圧部をピストン３の周囲に誘導すること
に着目したもので、吸入バルブ２２および吐出バルブ２
３に連通するポンプ室２９における高圧部と吸入バルブ
２２の上流側における吸入圧部との間をシールする第１
のシール機構４５と、吸入圧部とピストン３の周囲から
リークする低圧部との間をシールする第２のシール機構
４６と、を有することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はピストン式高圧ポン
プにかかるもので、とくにガソリンその他の低粘度燃料
用ポンプその他の流体用ポンプなどのピストン式高圧ポ
ンプに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のピストン式高圧ポンプについて、
図３にもとづき概説する。図３は、たとえば高圧ガソリ
ンポンプなどに応用されるピストン式高圧ポンプ１およ
びその作動におけるピストンリフトのグラフを示す説明
図であって、ピストン式高圧ポンプ１は、ポンプシリン
ダー２と、ピストン３（プランジャ）およびタペット４
と、ソレノイドバルブ５と、吸入バルブ６および吐出バ
ルブ７と、駆動用のカム８と、を有する。

【０００３】ポンプシリンダー２は、ピストン３との間
にポンプ室９を形成している。

【０００４】ピストン３は、ポンプシリンダー２内にお
ける図中上下往復運動により、燃料タンク１０およびフ
ィードポンプ１１からの吸入通路１２、さらにソレノイ
ドバルブ５の吸入バルブ６を介してポンプ室９内に燃料
を吸入し、吐出バルブ７における吐出バルブスプリング
１３の付勢力に抗してこれを開き、吐出通路１４に燃料
を吐出する。

【０００５】ソレノイドバルブ５は、吸入バルブ６を開
閉するためのコントロールバルブとして機能するもの
で、そのバルブボディ部分を吸入バルブ６としており、
ソレノイド１５およびコントロールバルブスプリング１
６により吸入バルブ６を開閉制御する。

【０００６】カム８は、これをエンジンなどにより回転
駆動することにより、タペット４を介してピストン３を
ポンプシリンダー２内で往復駆動する。

【０００７】こうした構成のピストン式高圧ポンプ１に
おいて、図３のグラフに示すように、横軸に時間を、縦
軸にピストン３のリフトを取ると、図３（１）は、ピス
トン３の下降による燃料の吸入開始状態を示し、このと
きソレノイドバルブ５の吸入バルブ６は開弁状態であ
る。図３（２）は、ピストン３が上昇を始めた状態を示
し、図３（２）に示す状態と図３（３）に示す燃料の吐
出状態との間において、ソレノイドバルブ５のソレノイ
ド１５をオンとして吸入バルブ６を閉弁してピストン３
によるポンプ室９内における燃料の圧縮作用を開始さ
せ、吐出バルブスプリング１３により設定される所定の
開弁圧となった時点で吐出バルブ７が開弁し、吐出通路
１４に燃料を吐出する。図３（３）の状態からソレノイ
ドバルブ５をオフとして吸入弁６を開弁状態として燃料
の吐出を終了する。このようにピストン式高圧ポンプ１
においては、ソレノイドバルブ５における吸入バルブ６
の開弁および閉弁操作（閉弁時期）を制御することによ
り、吐出する燃料量を調節する。

【０００８】しかして、ピストン式高圧ポンプ１として
閉弁時期を制御する構成を採用すると、とくに図３
（２）から図３（３）に示すように、カム８は、その曲
率半径が最小となるカムトップ時にポンプ室９に高圧を
発生させており、カム８とタペット４との間の接触面圧
が過大となって、ピストン３、タペット４およびカム８
などの摩耗の問題があり、とくに長期の使用にあたって
の信頼性に欠けるという問題がある。

【０００９】さらに、ピストン式高圧ポンプ１としてそ
の要請されている吐出圧が高圧化するにともない、ポン
プシリンダー２およびピストン３の間、およびポンプ室
９におけるシール性能の向上が要請されている。従来
は、高圧部（ポンプ室９内）と低圧部（燃料タンク１０
内ないし大気圧）との間をシールする各種のシール機構
が採用されているだけであり、その圧力差が大きいため
にシール性能の向上には限界があるという問題がある。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明は以上のような
諸問題にかんがみなされたもので、吐出圧の高圧化に対
処して、低コストで信頼性の高いピストン式高圧ポンプ
を提供することを課題とする。

【００１１】また本発明は、ピストン式高圧ポンプとし
てのシール性能を向上させることが可能なピストン式高
圧ポンプを提供することを課題とする。

【００１２】また本発明は、タペットおよびカム間の接
触面圧が過大とならないようにしたピストン式高圧ポン
プを提供することを課題とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、ポン
プ室における高圧部と、吸入バルブの上流側における吸
入圧部と、ピストンの周囲からリークする低圧部と、の
三段階においてシールを行うこと、吸入圧部をピストン
の周囲に誘導することに着目したもので、流体の吸入バ
ルブおよび吐出バルブと、この吸入バルブおよび吐出バ
ルブに連通するポンプ室を形成したピストンバレルと、
このピストンバレル内を往復動することにより、上記吸
入バルブから流体の吸入および上記吐出バルブから流体
の吐出をそれぞれ行うピストンと、このピストンの駆動
を行うためのカムと、を有するピストン式高圧ポンプで
あって、上記ポンプ室における高圧部と上記吸入バルブ
の上流側における吸入圧部との間をシールする第１のシ
ール機構と、上記吸入圧部と上記ピストンの周囲からリ
ークする低圧部との間をシールする第２のシール機構
と、を有することを特徴とするピストン式高圧ポンプで
ある。

【００１４】上記ピストンは、上記ポンプ室に臨む部分
から上記カム側の部分に向かって、上記高圧部、上記吸
入圧部および上記低圧部に順次面していることができ
る。

【００１５】上記第１のシール機構は、たとえばメタル
シール部などの面シール部を有することができる。

【００１６】上記低圧部と上記カムないし前記タペット
におけるスプリング室との間をシールする第３のシール
機構を設けることができる。

【００１７】上記ポンプ室の圧力を制御可能なコントロ
ールバルブを有し、このコントロールバルブの開弁時期
を調節することにより、上記吐出バルブの流体吐出終了
のタイミングを制御することができる。

【００１８】本発明によるピストン式高圧ポンプにおい
ては、シール機構として、ポンプ室における高圧部と吸
入バルブの上流側における吸入圧部との間をシールする
第１のシール機構と、吸入圧部とピストンの周囲からリ
ークする低圧部との間をシールする第２のシール機構
と、を設け、そのシールする圧力部を三段構成（高圧
部、吸入圧部、低圧部）とし、高圧部と低圧部との間に
吸入圧部を介在させることにより、シール圧を漸減させ
ることができ、吐出圧力の高圧化にあっても、シール性
能を向上させることができる。

【００１９】さらに、従来のピストン式高圧ポンプがソ
レノイドバルブ（コントロールバルブ）の閉弁時期を制
御する構成であるのに対して、コントロールバルブの開
弁時期を制御するようにして、この開弁時期制御にとも
なってカムの使用領域を曲率半径が大きな領域を採用す
ることとすれば、カムトップ時に流体の圧縮作用を実行
させず、すなわちポンプ室に高圧が発生せず、カムとタ
ペットとの間の接触面圧が過大となることはない。

【００２０】

【発明の実施の形態】つぎに本発明の実施の形態による
ピストン式高圧ポンプ２０を図１および図２にもとづき
説明する。ただし、図３と同様の部分には同一符号を付
し、その詳述はこれを省略する。図１は、ピストン式高
圧ポンプ２０の縦断面図であって、ピストン式高圧ポン
プ２０は、単筒式の高圧ガソリンポンプであり、ポンプ
ハウジング２１と、吸入バルブ２２と、吐出バルブ２３
と、電磁弁によるコントロールバルブ２４と、ピストン
バレル２５（プランジャバレル）と、前記ピストン３、
タペット４およびカム８と、低圧ダンパー２６と、を有
する。

【００２１】ポンプハウジング２１には、前記燃料タン
ク１０につながる吸入口から環状の吸入通路２７および
連通路２８を形成し、吸入される燃料は低圧ダンパー２
６で低圧脈動を低減されて吸入バルブ２２に至る。

【００２２】吸入バルブ２２は、ピストンバレル２５内
に形成したポンプ室２９に臨む。ピストン３の往復運動
方向に直交してポンプ室２９を貫くようにポンプハウジ
ング２１およびピストンバレル２５にまたがって高圧ポ
ート３０を形成し、ポンプ室２９にはこの高圧ポート３
０を介して吐出バルブ２３およびコントロールバルブ２
４が同様に臨み、さらにピストン３の頭部もポンプ室２
９に臨んでいる。

【００２３】吐出バルブ２３は、吐出口３１からたとえ
ばコモンレール（蓄圧器、図示せず）などに高圧燃料を
吐出可能とする。

【００２４】コントロールバルブ２４は、ポンプ室２９
における燃料の圧送およびとくにその終了（吐出バルブ
２３の閉鎖）のタイミングを制御するもので、ソレノイ
ド３２と、アーマチュア３３と、バルブボディ３４と、
バルブボディ３４のシート部３５と、を有する。バルブ
ボディ３４がシート部３５からリフトすることにより、
ポンプ室２９から軸通路３６および吸入側連通路３７を
介してポンプ室２９と環状の吸入通路２７とを連通可能
とする。

【００２５】軸通路３６に連通して、吸入圧誘導通路３
８、内壁環状溝３９さらにリーク孔４０を形成する。ピ
ストン３には、その長さ方向ほぼ中間位置において円周
方向に円周溝４１を形成し、ポンプハウジング２１に形
成したオリフィス４２を介して、低圧側通路４３から燃
料タンク１０に還流可能としている。低圧側通路４３
は、リーク通路４４を介してピストン３の円周溝４１よ
りタペット４側（図中下側）の円周部に連通している。
したがって、ピストン３の円周溝４１部分は、吸入圧誘
導通路３８を介して環状の吸入通路２７における吸入圧
を受けていることになり、円周溝４１の下方部における
円周部は燃料タンク１０部分の低圧と同等の圧力を受け
ていることになる。

【００２６】つぎに、ポンプハウジング２１とピストン
バレル２５との間の第１のシール機構４５、ピストン３
とピストンバレル２５との間の第２のシール機構４６、
およびピストン３の下部とタペット４との間の第３のシ
ール機構４７について述べる。第１のシール機構４５
は、高圧部（ポンプ室９）と吸入圧部（吸入通路２７）
との間をシールするもので、ポンプハウジング２１とピ
ストンバレル２５との間のメタルシール部４８（面シー
ル部）と、高圧側Ｏリング４９と、バックアップリング
５０と、を有して、ポンプ室２９内の高圧をシールして
いる。

【００２７】第２のシール機構４６は、吸入圧部とピス
トン３の周囲からリークする低圧部との間をシールする
もので、吸入圧側Ｏリング５１を有し、オリフィス４２
により圧力分離された、リーク孔４０ないし円周溝４１
と、低圧側通路４３ないしリーク通路４４と、の間をシ
ールしている。

【００２８】第３のシール機構４７は、低圧部とカム８
との間をシールするもので、ピストン３の下部（円周溝
４１より下方部）にシール部材５２を設けるとともに、
ポンプハウジング２１とピストンバレル２５との間に低
圧側Ｏリング５３を設けている。かくして、タペット４
においてタペットスプリング５４を収容しているスプリ
ング室５５と、低圧側通路４３ないしリーク通路４４
と、の間のシールを行う。

【００２９】こうした構成のピストン式高圧ポンプ２０
において、図２は、ピストン式高圧ポンプ２０およびそ
の作動におけるピストンリフトのグラフを示す説明図で
あって、図２（１）のように燃料の吸入行程では、吸入
バルブ２２が「開」、吐出バルブ２３およびコントロー
ルバルブ２４が「閉」である。なおコントロールバルブ
２４は、そのソレノイド３２に通電することにより、こ
れを「閉」としていて、その駆動エネルギーを省力化し
ている。

【００３０】図２（２）は、ピストン３の上昇行程（圧
縮行程、吐出行程）にあたり、吸入バルブ２２が「閉」
となり、所定の開弁圧になると吐出バルブ２３が「開」
となる。図２（３）が示す吐出終了状態において、コン
トロールバルブ２４が「開」となり、吐出バルブ２３か
らの燃料の吐出を終了する。なお図２（２）に示す圧縮
行程において、コントロールバルブ２４の開弁時期を調
節することにより、吐出バルブ２３の流体吐出終了のタ
イミングを制御してその吐出量を調節可能としたので、
カム８の曲率半径の小さい領域を利用することができ、
カム８とタペット４との間の接触面圧は小さい。

【００３１】かくして、コントロールバルブ２４が開弁
時期を制御するようにしたので、カムトップではポンプ
圧力が低圧であって、タペット４およびカム８間の過大
面圧を発生させることはない。さらに、ピストン３の上
昇開始時にはコントロールバルブ２４は閉弁している
が、コントロールバルブ２４を開弁して吐出終了とした
のち、ピストン３の下降時において開弁状態を維持し、
これを閉弁するまではコントロールバルブ２４を通して
も（すなわち、吸入側連通路３７、軸通路３６さらに高
圧ポート３０を通しても）燃料の吸入が行われるので、
吸入効率は向上する。

【００３２】さらに、第１のシール機構４５および第２
のシール機構４６によりポンプ室２９の高圧部とフィー
ドポンプ１１によるフィード圧部（吸入圧部）との間、
および吸入圧部とタンク圧部（低圧部）との間をそれぞ
れシールするようになっているので、すなわちシール機
構が圧力を三段階にシールするようになっているので、
高圧部と燃料タンク１０側の低圧部分とを直接シールす
る（仕切る）場合に比較して、ポンプ性能および安全性
を向上させることができる。第１のシール機構４５にお
ける高圧シールとして、面シールであるメタルシール部
４８を採用したので、シール性の確保とともに、コスト
ダウンが可能である。

【００３３】また、ピストン３と低圧ダンパー２６とが
同一軸上にあり、これらの部品の固定操作が容易で、組
立て作業性を改善し、コストを低減することができる。
さらに、コントロールバルブ２４と高圧ポート３０が同
軸であり、加工が容易である。

【００３４】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、シール機
構によってシールする圧力部を三段構成（高圧部、吸入
圧部、低圧部）とし、高圧部と低圧部との間に吸入圧部
を介在させて第１のシール機構および第２のシール機構
によりシールするようにしたので、吐出圧力の高圧化に
あっても、シール性能を向上させ、安全性および信頼性
にすぐれたピストン式高圧ポンプとすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態によるピストン式高圧ポン
プ２０の縦断面図である。

【図２】同、ピストン式高圧ポンプ２０およびその作動
におけるピストンリフトのグラフを示す説明図である。

【図３】従来のピストン式高圧ポンプ１およびその作動
におけるピストンリフトのグラフを示す説明図である。

【符号の説明】

１ピストン式高圧ポンプ（図３）２ポンプシリンダー３ピストン（プランジャ）４タペット５ソレノイドバルブ６吸入バルブ７吐出バルブ８駆動用のカム９ポンプ室１０燃料タンク１１フィードポンプ１２吸入通路１３吐出バルブスプリング１４吐出通路１５ソレノイド１６コントロールバルブスプリング２０ピストン式高圧ポンプ（実施の形態、図１）２１ポンプハウジング２２吸入バルブ２３吐出バルブ２４コントロールバルブ（電磁弁）２５ピストンバレル（プランジャバレル）２６低圧ダンパー２７環状の吸入通路２８連通路２９ポンプ室３０高圧ポート３１吐出口３２ソレノイド３３アーマチュア３４バルブボディ３５シート部３６軸通路３７吸入側連通路３８吸入圧誘導通路３９内壁環状溝４０リーク孔４１円周溝４２オリフィス４３低圧側通路４４リーク通路４５第１のシール機構４６第２のシール機構４７第３のシール機構４８メタルシール部（面シール部）４９高圧側Ｏリング５０バックアップリング５１吸入圧側Ｏリング５２シール部材５３低圧側Ｏリング５４タペットスプリング５５スプリング室

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者穂積悦郎埼玉県東松山市箭弓町３丁目13番26号株式会社ボッシュオートモーティブシステム東松山工場内 (72)発明者山崎哲律埼玉県東松山市箭弓町３丁目13番26号株式会社ボッシュオートモーティブシステム東松山工場内 (72)発明者笠原一将埼玉県東松山市箭弓町３丁目13番26号株式会社ボッシュオートモーティブシステム東松山工場内Ｆターム(参考） 3G066 AA01 AB02 BA36 BA55 BA56 BA61 CA01S CA08 CA09 CD10 CE02 3H071 AA07 BB01 CC28 DD51 3H075 AA03 BB02 CC16 DA03 DA04 DA09 DA30 DB04 DB24

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】流体の吸入バルブおよび吐出バルブ
と、この吸入バルブおよび吐出バルブに連通するポンプ室を
形成したピストンバレルと、このピストンバレル内を往復動することにより、前記吸
入バルブから流体の吸入および前記吐出バルブから流体
の吐出をそれぞれ行うピストンと、このピストンの駆動を行うためのカムと、を有するピス
トン式高圧ポンプであって、前記ポンプ室における高圧部と前記吸入バルブの上流側
における吸入圧部との間をシールする第１のシール機構
と、前記吸入圧部と前記ピストンの周囲からリークする低圧
部との間をシールする第２のシール機構と、を有することを特徴とするピストン式高圧ポンプ。
【請求項２】前記ピストンは、前記ポンプ室に臨む部分から前記カム側の部分に向かっ
て、前記高圧部、前記吸入圧部および前記低圧部に順次
面していることを特徴とする請求項１記載のピストン式
高圧ポンプ。
【請求項３】前記第１のシール機構は、面シール部
を有することを特徴とする請求項１記載のピストン式高
圧ポンプ。
【請求項４】前記低圧部と前記カムとの間をシール
する第３のシール機構を設けたことを特徴とする請求項
１記載のピストン式高圧ポンプ。
【請求項５】前記ポンプ室の圧力を制御可能なコン
トロールバルブを有し、このコントロールバルブの開弁時期を調節することによ
り、前記吐出バルブの流体吐出終了のタイミングを制御
することを特徴とする請求項１記載のピストン式高圧ポ
ンプ。