JP3351156B2 - 燃料ポンプ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関の燃料供給に
用いる洩れがなくコンパクトなアキシャル斜板型燃料ポ
ンプに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の燃料ポンプとしては、例えば特開
平４−１９１４６１号公報（特にその第１図）に示され
るようなベローズ列型ポンプがある。これは、ポンプ室
を構成するベローズを複数設け、それらの軸線を互いに
平行にして直線上に配置する一方、これらのベローズの
一端側にカムシャフトを配置して、これに取付けられた
複数のカムにより各ベローズを伸縮させるようにしたも
のである。

【０００３】しかし、列型にベローズを配置すると、構
造上、ポンプのサイズが大きくなり、また、各ベローズ
を駆動する位相をずらしたカムが必要なためにカムシャ
フト形状が複雑になる。そこで、ポンプをコンパクトに
するため、実開平２−７３８５号公報（特にその第１
図）に示されるように、複数のベローズをそれらの軸線
を互いに平行にして円周上に配置し、揺動運動する斜板
により駆動することが考えられている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の燃料ポンプにあっては、前記実開平２−７３
８５号公報に示されるように、ベローズの他端側にポン
プ室１つにつき各１つの吸入側逆止弁及び吐出側逆止弁
が備えられるが、同一ポンプ室の吸入側逆止弁及び吐出
側逆止弁は、複数のポンプ室の配設中心から外側へ向か
う同一線上に配置されており、逆止弁のスペースを確保
するために、各ポンプ室の大きさに比較して、余分にポ
ンプの外径が大きくなっているという問題点があった。

【０００５】本発明は、このような従来の問題点に鑑
み、アキシャル斜板型燃料ポンプのより一層のコンパク
ト化を図ることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】このため、請求項１に係
る発明では、ポンプ室を複数設け、それらの軸線を互い
に平行にして円周上に配置する一方、これらのポンプ室
の一端側にあって揺動しポンプ室を容積変化させる斜板
と、ポンプ室の他端側にあってポンプ室１つにつき各１
つの吸入側逆止弁及び吐出側逆止弁とを備える燃料ポン
プにおいて、前記吸入側逆止弁と前記吐出側逆止弁とを
ベローズ配置方向に互い違いに配置したことを特徴とす
る。

【０００７】また、請求項２に係る発明では、ポンプ室
を構成するベローズを複数設け、それらの軸線を互いに
平行にして円周上に配置する一方、これらのベローズの
一端側にあって揺動しベローズを伸縮させる斜板と、ベ
ローズの他端側にあってポンプ室１つにつき各１つの吸
入側逆止弁及び吐出側逆止弁とを備える燃料ポンプにお
いて、前記吸入側逆止弁と前記吐出側逆止弁とをベロー
ズ配置方向に互い違いに配置したことを特徴とする。

【０００８】更に、請求項３に係る発明では、前記吸入
側逆止弁と前記吐出側逆止弁とは、１枚の板状体に複数
のリード弁を形成してなるリード弁板として構成され、
このリード弁板は、ポンプ室（ベローズ）の他端側を保
持するポンプ室側部材と吸入ポート及び吐出ポートを有
するポート側部材との接合面間に挟み込まれて固定され
ることを特徴とする。

【０００９】更に、請求項４に係る発明では、ポンプ室
側部材及びポート側部材の各接合面にシール部材を装着
したことを特徴とする。更に、請求項５に係る発明で
は、リード弁板の両面にシール部材を装着したことを特
徴とする。

【００１０】

【作用】請求項１に係る発明では、吸入側逆止弁と吐出
側逆止弁とをポンプ室配置方向（ほぼ円周方向）に互い
違いに配置したことにより、配置効率が上がり、ポンプ
の外径を小さく構成できて、小型・軽量化を達成でき
る。請求項２に係る発明では、ポンプ室をベローズで構
成することにより、プランジャポンプに比べ、洩れがな
く、粘度の低いガソリンを比較的高圧に加圧する場合に
有利である。また、ベローズと同じく洩れのないダイア
フラムポンプに比べ、加圧ストロークに対し径を小さく
でき、コンパクト化に更に有利になる。

【００１１】また、請求項３に係る発明では、複数の吸
入側逆止弁及び吐出側逆止弁を１枚のリード弁板として
構成でき、ポンプ室側部材とポート側部材との接合面間
に挟み込むだけでよいので、よりスペース／コストの低
減を図ることができる。更に、請求項４，５に係る発明
では、リード弁板の挟み込み部に効果的にシール部材を
配置することにより、十分なシール性を確保することが
できる。特に請求項５に係る発明では、シール部材は１
枚のリード弁板にのみ装着すればよいので、製作が容易
である。

【００１２】

【実施例】以下に本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図７は本発明に係る燃料ポンプを適用した内燃機
関の燃料噴射システムを示している。図７を参照し、燃
料タンク１より電動モータ２にて駆動されるフィードポ
ンプ３で本発明に係る燃料ポンプ４の吸入側に燃料が圧
送される。ここで、低圧レギュレータ５にて燃料ポンプ
４の吸入側の圧力はほぼ一定に保持される。

【００１３】燃料ポンプ４により高圧化された燃料は高
圧配管を通ってインジェクタ６へ圧送され、インジェク
タ６より内燃機関の吸入空気中に噴射される。ここで、
高圧レギュレータ７にて燃料ポンプ４の吐出側の高圧配
管内の圧力はほぼ一定に保持される。図８は本発明に係
る燃料ポンプを配置した内燃機関のシリンダヘッドの一
部を示している。

【００１４】図８を参照し、本発明に係る燃料ポンプ４
の外形は、ポンプヘッド（ポート側部材）11、ポンプハ
ウジング（ポンプ室側部材）12及びケーシング13により
定められ、ケーシング13がボルト14にてシリンダヘッド
15の外壁に固定される。そして、燃料ポンプ４の回転軸
16は軸方向に自由な継手部17により吸気側カムシャフト
18の端部に結合され、このカムシャフト18により動力を
伝達される。尚、19はカム、20はブラケットを示してい
る。

【００１５】また、ポンプヘッド１からは吸入ポートに
取付けられる吸入側継手21と吐出ポートに取付けられる
吐出側継手22とが突出している。図１は本発明に係る燃
料ポンプの正面縦断面図である。尚、以下の説明で上下
について述べるときは図１を基準とする。図１を参照
し、燃料ポンプ４の外形を定めるポンプヘッド11、ポン
プハウジング12及びケーシング13は、ボルト23により結
合されている。また、ポンプヘッド11とポンプハウジン
グ12との接合面間には、リード弁板24が挟み込まれて固
定されている。

【００１６】ポンプハウジング12には、その中心線回り
に３個のベローズ収納孔25が形成され、これらのベロー
ズ収納孔25はケーシング13側の端面にて開口している。
そして、各ベローズ収納孔25には、円筒状のベローズ26
が収納され、更にベローズガイド33が摺動自在に嵌合さ
れている。ベローズ26の先端（図１で下端）にはこれを
閉止するキャップ27が溶接され、基端（図１で上端）に
はフランジ28が溶接されて、ベローズ26の内部にポンプ
室29が形成されている。

【００１７】ベローズ26のフランジ28はボス部30を有
し、このボス部30内に連通孔が形成されている。そし
て、ボス部30はベローズ収納孔25底面の凹部に嵌合し、
また嵌合部にはＯリング31が介在してポンプ室29外部へ
の燃料の漏洩を防止している。また、ボス部30の外径は
ベローズ26の有効径より小さく構成してあり、ポンプ室
29の内圧はフランジ28の上下面に作用するが、下側の受
圧面の方が大きく、ポンプ室29の内圧が全体としては上
方に作用するため、フランジ28はベローズ26自身のバネ
作用に加えてポンプ室29の内圧によってポンプハウジン
グ12のベローズ収納孔25に安定的に保持される。尚、本
燃料噴射システムでは燃料ポンプの上流側にフィードポ
ンプを備えており、ポンプ室29には吸入行程時にもフィ
ード圧がかかっている。

【００１８】また、フランジ28はベローズ26より外側へ
張り出しており、この張出し部32にベローズ26の外径よ
りも内径の大きい環状の治具などを作用させることで、
ベローズ26に圧縮による過大な負荷をかけることなく、
ベローズ収納孔25にベローズ26を装着可能である。ベロ
ーズ26のキャップ27はベローズガイド33の凹部に嵌合
し、キャップ27先端の球面状の凸面でベローズガイド33
に当接している。但し、この嵌合部のクリアランスは、
ベローズ26に対するキャップ27及びフランジ28の溶接の
ずれ等の加工誤差を吸収して、ベローズ26の倒れを防止
する程度の寸法に設定される。

【００１９】ケーシング13には、その中心線上に、ブッ
シュメタル34を介して、回転軸16を回転自在に支持して
いる。尚、35はケーシング13と回転軸16との間に設けら
れるオイルシールである。回転軸16は、その外側の端部
にてカムシャフトと結合されて回転するが、内側の端部
には鍔部36を形成してある。ここで、鍔部36のケーシン
グ13側の面（図１で下側の面）はスラストワッシャー37
を介してケーシング13に回転自在に支持させてあり、ポ
ンプハウジング12側の面（図１で上側の面）は傾斜させ
てある。

【００２０】そして、回転軸16の鍔部36の傾斜面上に、
軌道輪37、転動体38及び軌道輪39により構成されるスラ
ストベアリングの一方の軌道輪37を固定し、他方の軌道
輪39を斜板として３個のベローズガイド33に当接させて
ある。これにより、回転軸16（鍔部36）が回転すると、
スラストベアリングにより回転を遮断しつつ、前記他方
の軌道輪（以下斜板という）39を揺動運動、すなわち斜
板39の各部を軸方向に前後動させて、ベローズガイド33
を介してベローズ26を伸縮させるようになっている。
尚、スラストベアリングによって回転を遮断するのは、
回転軸16の回転によるねじりがベローズ26に伝達される
のを防止するためである。

【００２１】また、斜板39には外周部２箇所に突起40を
有し、これらの突起40はケーシング13に設けられた係止
溝41と嵌合することで斜板39の回転をより確実に防止し
ている。また、斜板39には先端面中央に半球状の突起42
を有し、この突起42はポンプハウジング12の端面に相対
している。よって、組付け時などに回転軸16及び斜板39
がベローズ26側に押されても、ベローズ26が過大に圧縮
されないようになっている。

【００２２】次に燃料ポンプの吸入部及び吐出部の構造
について説明する。図２はポンプヘッド側から見た平面
図、図３は図２のＸ−Ｘ矢視断面図（ポンプヘッドの要
部断面図）、図４はポンプハウジングの平面図、図５は
図４のＹ−Ｙ矢視断面図（ポンプハウジングの要部断面
図）である。図１〜図５を同時に参照し、ポンプハウジ
ング12の上面（ポンプヘッド11との接合面）には隣合う
ベローズ収納孔25，25間に位置させて３個の凹部を形成
し、これらを吸入側リード弁動作空間43としてある。

【００２３】また、ポンプヘッド11の下面（ポンプハウ
ジング12との接合面）にはポンプハウジング12側の各ベ
ローズ収納孔25のほぼ直上に位置させて３個の凹部を形
成し、これらを吐出側リード弁動作空間44としてある。
一方、ポンプヘッド11の上面には吸入ポート45と吐出ポ
ート46とが形成されている。

【００２４】ポンプヘッド11内には吸入ポート45に連な
って３つに分岐する油路47が形成され、これらの油路47
はポンプヘッド11下面にてポンプハウジング12上面の各
吸入側リード弁動作空間43に向かって開口している。そ
して、ポンプハウジング12内には各吸入側リード弁動作
空間43から斜め方向に延びフランジ・ボス部30内の連通
孔を介してベローズ26内のポンプ室29に連通する油路48
が形成されている。

【００２５】また、ベローズ26内のポンプ室29にフラン
ジ・ボス部30内の連通孔を介して連通して上方に延びる
油路49が設けられ、これらの油路49はポンプハウジング
12上面にてポンプヘッド11下面の各吐出側リード弁動作
空間44に向かって開口している。そして、ポンプヘッド
11の下面には各吐出側リード弁動作空間44から中心に向
かって合流する３つの油溝50が形成され、合流後は油路
51により吐出ポート46に連通している。

【００２６】ここにおいて、ポンプヘッド11とポンプハ
ウジング12との接合面間にはリード弁板24が挟み込まれ
るが、次にこれについて説明する。図６はリード弁板の
平面図である。図６を参照し、リード弁板24は１枚の金
属板にて構成され、前記各吸入側リード弁動作空間43及
び各吐出側リード弁動作空間44のそれぞれに対応させ
て、複数の馬蹄形状の切込みが入れられ、これにより吸
入側リード弁52（52−１〜52−３）と吐出側リード弁53
（53−１〜53−３）とがベローズ26配置方向（ほぼ円周
方向）に互い違いに形成される。このような配置とする
ことで、ポンプ径が増大するのを極力抑えている。

【００２７】ここで、吸入側リード弁52は、ポンプヘッ
ド11側の各油路47の開口端とポンプハウジング10側の各
リード弁動作空間43との間にあって、吐出時は各油路47
の開口端を閉止し、吸入時には各動作空間43側に変形し
て各油路47の開口端を開くようになっている。また、吐
出側リード弁53は、ポンプヘッド11側の各リード弁動作
空間44とポンプハウジング12側の各油路49の開口端との
間にあって、吸入時は各油路49の開口端を閉止し、吐出
時には各動作空間44側に変形して各油路49の開口端を開
くようになっている。

【００２８】次に吸入・吐出動作について説明する。回
転軸16の回転に伴って斜板39が揺動し、ベローズガイド
33を介してベローズ26を伸縮させる。ここで、あるベロ
ーズ26に対し、斜板39がベローズガイド33から離れる方
向に移動するときは、ポンプ室29の容積がベローズ26自
体のバネ力及びフィード圧により下方に拡大し、ポンプ
室29内の圧力が低下する。これに伴い、燃料が吸入ポー
ト45から油路47を介して導かれ、吸入側リード弁52を押
し開いて、吸入側リード弁動作空間43及び油路48を介し
てポンプ室29へ吸入される。

【００２９】また、斜板39がベローズガイド33側に移動
してこれを押すと、ベローズ26が圧縮されて、ポンプ室
29の容積が縮小され、ポンプ室29内の圧力が上昇する。
これに伴い、燃料が油路49を介して吐出側リード弁53に
作用し、これを押し開いて、吐出側リード弁動作空間4
4、油溝50及び油路51を介して吐出ポート46に至り、吐
出される。

【００３０】尚、ケーシング13内は潤滑油で満たされて
おり、潤滑油により各摺動部の摺動抵抗や摩耗の進行度
合いを低減している。また、ケーシング13はボルト14に
より内燃機関のシリンダヘッド15に固定されるが、接合
面にはＯリング52を介在させてある。次にリード弁板24
とポンプハウジング12及びポンプヘッド11との間でのシ
ール性確保のためシール部材の配置に関する実施例につ
いて説明する。

【００３１】図９及び図10はシール部材の配置に関する
第１の実施例を示し、図９はシール部材付きポンプハウ
ジング側接合面の平面図、図10はシール部材付きポンプ
ヘッド側接合面の平面図である。この第１の実施例で
は、ポンプハウジング12側の接合面全面にシール部材
（例えばシート状の合成ゴム材）61を固着（例えば加硫
接着等の手法を用いて接着）し（図９参照）、また、ポ
ンプヘッド11側の接合面全面にも同様にシール部材62を
固着している（図10参照）。

【００３２】従って、シール部材61により、リード弁板
24とポンプハウジング12との間のシール性が向上し、シ
ール部材62により、リード弁板24とポンプヘッド11との
間のシール性が向上する。図11はシール部材の配置に関
する第２の実施例を示し、本図はシール部材付きリード
弁板の平面図である。

【００３３】この第２の実施例では、リード弁板24の両
面全面にシール部材63を固着している。従って、リード
弁板24の両面のシール部材63により、リード弁板24とポ
ンプハウジング12及びポンプヘッド11との間のシール性
が向上する他、取扱いが容易なリード弁板24にのみ固着
するので製作が容易になる。また、リード弁板24にシー
ル材63を固着後、リード弁部分の加工を行うようにすれ
ば、さらに製作が容易になる。

【００３４】図12及び図13はシール部材の配置に関する
第３の実施例を示し、図12はシール部材付きポンプハウ
ジング側接合面の平面図、図13はシール部材付きポンプ
ヘッド側接合面の平面図である。この第３の実施例で
は、ポンプハウジング12側の接合面の一部に第１のシー
ル部材64を固着し（図12参照）、また、ポンプヘッド11
側の接合面の一部に第２及び第３のシール部材65，66を
固着している（図13参照）。

【００３５】ポンプハウジング12に固着された第１のシ
ール部材64は、６つあり、ポンプハウジング12とリード
弁板24との間で、吸入側リード弁52及び吐出側リード弁
53をそれぞれ囲むように配設される（図12参照）。ポン
プヘッド11に固着された第２のシール部材65は、ポンプ
ヘッド11とリード弁板24との間で、外側の吸入側リード
弁52群と内側の吐出側リード弁53群とを隔離している
（図13参照）。

【００３６】同じくポンプヘッド11に固着された第３の
シール部材66は、ポンプヘッド11とリード弁板24との間
で、吸入側リード弁52を囲むように配設される（図13参
照）。更に、図12を参照し、ポンプハウジング12側の接
合面には、吸入側油路49の開口端を囲む環状のシール部
材67が設けられ、また、図13を参照し、ポンプヘッド11
側の接合面には、吐出側油路47の開口端を囲む環状のシ
ール部材68が設けられいる。これらのシール部材67，68
によりリード弁52，53のシール性を向上させることがで
きる。

【００３７】この第３の実施例では、シール部材を接合
面上に直接固着しているが、Ｏリングと同様に、接合面
に装着用の溝を形成しておいて、この溝に装着するよう
にしてもよい。尚、本発明は作動油を媒体としてポンプ
作用を行う型式等の他型式のアキシャル斜板型燃料ポン
プにも適用可能である。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように請求項１に係る発明
によれば、吸入側逆止弁と吐出側逆止弁とをポンプ室配
置方向に互い違いに配置したことにより、ポンプの外径
を小さく構成でき、小型・軽量化を図ることができ、も
って、スペース／コストの低減を図ることが可能になる
という効果が得られる。

【００３９】また、請求項２に係る発明によれば、ベロ
ーズポンプとして構成することにより、プランジャポン
プに比べ、洩れがなく、粘度の低いガソリンを比較的高
圧に加圧する場合に有利であり、また、ベローズと同じ
く洩れのないダイアフラムポンプに比べ、加圧ストロー
クに対し径を小さくでき、コンパクト化に更に有利にな
るという効果が得られる。

【００４０】また、請求項３に係る発明によれば、１枚
のリード弁板を用いることで、よりスペース／コストの
低減を図ることが可能になるという効果が得られる。更
に、請求項４，５に係る発明によれば、リード弁板の挟
み込み部に効果的にシール部材を配置することにより、
十分なシール性を確保することができるという効果が得
られる。特に請求項５に係る発明では、シール部材は取
扱いが容易なリード弁板にのみ装着するので製作が容易
である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例を示す燃料ポンプの正面縦
断面図

【図２】 ポンプヘッド側から見た平面図

【図３】 図２のＸ−Ｘ矢視断面断面図

【図４】 ポンプハウジングの平面図

【図５】 図４のＹ−Ｙ矢視断面図

【図６】 リード弁板の平面図

【図７】 内燃機関の燃料噴射システムを示す図

【図８】 内燃機関のシリンダヘッドの一部を示す図

【図９】 シール部材の配置に関する第１の実施例のシ
ール部材付きポンプハウジング側接合面の平面図

【図10】 同上第１の実施例のシール部材付きポンプヘ
ッド側接合面の平面図

【図11】 シール部材の配置に関する第２の実施例のシ
ール部材付きリード弁板の平面図

【図12】 シール部材の配置に関する第３の実施例のシ
ール部材付きポンプハウジング側接合面の平面図

【図13】 同上第３の実施例のシール部材付きポンプヘ
ッド側接合面の平面図

【符号の説明】

４ 燃料ポンプ 11 ポンプヘッド（ポート側部材） 12 ポンプハウジング（ポンプ室側部材） 13 ケーシング 15 シリンダヘッド 16 回転軸 18 吸気側カムシャフト 24 リード弁板 26 ベローズ 27 キャップ 28 フランジ 29 ポンプ室 33 ベローズガイド 36 鍔部 37 軌道輪 38 転動体 39 軌道輪（斜板） 43 吸入側リード弁動作空間 44 吐出側リード弁動作空間 45 吸入ポート 46 吐出ポート 47 油路 49 油路 52 吸入側リード弁 53 吐出側リード弁 61 シール部材 62 シール部材 63 シール部材 64 第１のシール部材 65 第２のシール部材 66 第３のシール部材 67 シール部材 68 シール部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 井之口 岩根 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 (56)参考文献 特開 平４−191461（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−358773（ＪＰ，Ａ) 実開 昭60−183281（ＪＰ，Ｕ) 実開 平２−7385（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F04B 1/16 F04B 43/08 F04B 53/10

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ポンプ室を複数設け、それらの軸線を互い
   に平行にして円周上に配置する一方、これらのポンプ室
   の一端側にあって揺動しポンプ室を容積変化させる斜板
   と、ポンプ室の他端側にあってポンプ室１つにつき各１
   つの吸入側逆止弁及び吐出側逆止弁とを備える燃料ポン
   プにおいて、 前記吸入側逆止弁と前記吐出側逆止弁とをポンプ室配置
   方向に互い違いに配置したことを特徴とする燃料ポン
   プ。
2. 【請求項２】ポンプ室を構成するベローズを複数設け、
   それらの軸線を互いに平行にして円周上に配置する一
   方、これらのベローズの一端側にあって揺動しベローズ
   を伸縮させる斜板と、ベローズの他端側にあってポンプ
   室１つにつき各１つの吸入側逆止弁及び吐出側逆止弁と
   を備える燃料ポンプにおいて、 前記吸入側逆止弁と前記吐出側逆止弁とをベローズ配置
   方向に互い違いに配置したことを特徴とする燃料ポン
   プ。
3. 【請求項３】前記吸入側逆止弁と前記吐出側逆止弁と
   は、１枚の板状体に複数のリード弁を形成してなるリー
   ド弁板として構成され、このリード弁板は、ポンプ室の
   他端側を保持するポンプ室側部材と吸入ポート及び吐出
   ポートを有するポート側部材との接合面間に挟み込まれ
   て固定されることを特徴とする請求項１又は請求項２記
   載の燃料ポンプ。
4. 【請求項４】ポンプ室側部材及びポート側部材の各接合
   面にシール部材を装着したことを特徴とする請求項３記
   載の燃料ポンプ。
5. 【請求項５】リード弁板の両面にシール部材を装着した
   ことを特徴とする請求項３記載の燃料ポンプ。