JP5070193B2 - 高圧可変容量ポンプ - Google Patents

Description

本発明は、吐出量を制御可能な高圧可変容量ポンプに関する。

従来、内燃機関（以下、「エンジン」という）に用いられる高圧可変容量ポンプは、燃料タンクから低圧ポンプで汲み上げた燃料を、シリンダに往復移動自在に支持されたプランジャによって加圧し、インジェクタの接続する燃料レールへ吐出している。このような高圧可変容量ポンプは、エンジンの運転状態によって燃料の吐出量を制御することが求められる。

特許文献１では、加圧室のポートに電磁駆動式の調量弁を設け、プランジャが加圧室の容積を小さくする期間に加圧室の燃料の一部を低圧ポンプ側へ流出することで吐出量を制御している。
しかし、この構成では、高圧可変容量ポンプの吐出量を少量に制御する程、加圧室から低圧ポンプ側へ戻す燃料量が多くなるので、低圧ポンプ側の燃料圧力および燃料流れの慣性力に抗してプランジャを駆動するエネルギーの損失が懸念される。また、上記の構成を吐出量の大きい高圧ポンプに適用すると、調量弁を駆動する電磁駆動部を大きくすることが必要となり、消費電力の増加が懸念される。この結果、高圧ポンプの適用されるエンジンの実燃費が低下するおそれがある。
一方、特許文献２では、プランジャと同期して動作する遊動ピストンにより加圧室の容量を変化することで吐出量を調節している。
しかし、遊動ピストンによって吐出量を制御すると高圧可変容量ポンプの構成が複雑になる。さらに、遊動ピストンの動作によるエネルギーの損失が懸念される。

特開２００２−２６６７２７号公報 特公昭３９−１２５７９号公報

本発明は、省エネルギーにより吐出量を制御する高圧可変容量ポンプを提供することを目的とする。

請求項１に係る発明によると、ポンプハウジングは、燃料吸入口、加圧室および燃料吐出口をこの順に連通する連通路を有する。燃料吸入口と加圧室との間の連通路に吸入弁が設けられ、加圧室と燃料吐出口との間の連通路に吐出弁が設けられている。第１プランジャ、第２プランジャは、それぞれ、第１駆動カム、第２駆動カムのカムリフトに応じて往復運動することで加圧室に燃料を吸引し加圧する。位相可変手段は、第１駆動カムと、第１駆動カムと連動して回転する第２駆動カムとの回転方向の位相を相対的に変更する。このため、第１、第２プランジャは、吸入工程および加圧工程のタイミングを変更する。これにより、第１、第２プランジャは、同一の加圧室に必要な吐出量のみを吸引し加圧する。吐出量制御のために加圧室から低圧ポンプ側へ燃料を戻す工程を廃止することで、低圧ポンプ側の燃料圧力、および、燃料流れの慣性力に抗してプランジャを駆動するエネルギー損失を低減することができる。また、加圧室から低圧ポンプ側へ戻る燃料による熱損失を低減することができる。さらに、吐出量制御のための電磁駆動式の調量弁を廃止することで、消費電力を低減することができる。この結果、吐出量の制御を省エネルギーにより行うことで、高圧可変容量ポンプを適用するエンジンの実燃費を向上することができる。
また、位相可変手段は、第１カム軸および第２カム軸のいずれか一方を回転方向へ、他方を反回転方向へ移動する。これにより、第１駆動カムおよび第２駆動カムのいずれか一方の位相を進角側へ、他方の位相を遅角側へ変えることができる。
さらに、位相可変手段は、第１カム軸とともに回転し、回転方向に定角度範囲で形成される収容室を有するケースと、第２カム軸とともに回転し、収容室を遅角室および進角室に仕切り、進角室または遅角室に供給される作動流体の圧力によりケースに対して進角側または遅角側へ相対回転駆動されるロータベーンとを備える。これにより、第１駆動カムおよび第２駆動カムの位相を無段階に調整することができる。

請求項２に係る発明によると、位相可変手段は、第１カム軸および第２カム軸のいずれか一方を回転方向へ、他方を反回転方向へ移動する。これにより、第１駆動カムおよび第２駆動カムのいずれか一方の位相を進角側へ、他方の位相を遅角側へ変えることができる。
また、第１カム軸にはヘリカルスプラインが設けられ、第２カム軸には第１カム軸のヘリカルスプラインとは反対に捩れるヘリカルスプラインが設けられている。第１カム軸と第２カム軸とを連結する連結手段は、第１カム軸および第２カム軸それぞれにヘリカルスプライン結合する。この連結手段を駆動手段が軸方向に移動すると、第１カム軸および第２カム軸の一方が回転方向へ移動し、他方が反回転方向へ移動する。第１カム軸のヘリカルスプラインと第２カム軸のヘリカルスプラインとは反対に捩れるように設けられているので、連結手段の小さい移動により、第１カム軸および第２カム軸のいずれか一方を回転方向へ他方を反回転方向へ大きく移動することができる。これにより、駆動手段の消費エネルギーを低減することができる。

請求項３に係る発明によると、高圧可変容量ポンプは、さらに、第１、第２駆動カムと連動する第３駆動カムと、この第３駆動カムのカムリフトに応じて往復運動する第３プランジャとを備える。燃料ポンプの吐出量を大きくすると、燃料圧力が大きくなり、シリンダの内壁とプランジャの外壁との摺動隙間からの燃料漏れが懸念される。そこで、第１、第２プランジャの他に、第３プランジャを備えることで、各プランジャ径を小さくでき、摺動隙間からの燃料漏れを抑制し、各プランジャを駆動するエネルギーの損失を低減することができる。

請求項４に係る発明によると、第２位相可変手段は、第３駆動カムと、第１駆動カムまたは第２駆動カムとの回転方向の位相を相対的に変更する。第１−第３駆動カムの位相をそれぞれ調節することで、吐出燃料の脈動を低減することができる。

請求項５に係る発明によると、第１プランジャの中心軸と第２プランジャの中心軸とは交差して設けられる。このため、加圧室の容積を小さくすることで、燃料の伸縮によるポンプ効率の低下を抑制することができる。
請求項６に係る発明によると、第１プランジャと第２プランジャとは同軸に設けられる。これにより、加圧室の容積をさらに小さくすることができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態の高圧可変容量ポンプを図１−図５示す。高圧可変容量ポンプ１０は、例えば直噴型のガソリンエンジンまたはディーゼルエンジンのインジェクタに燃料を供給する容量可変式の燃料供給ポンプである。図１に示すように、高圧可変容量ポンプ１０は、ポンプハウジング１１、第１プランジャ４１、第２プランジャ４２、第１駆動カム５１、第２駆動カム５２、位相可変手段６０等から構成されている。

ポンプハウジング１１は、燃料吸入口１２、第１ポンプ室１３、第２ポンプ室１４、燃料吐出口１５をこの順で有している。燃料吸入口１２と第１ポンプ室１３との間を第１連通路１６、第１ポンプ室１３と第２ポンプ室１４との間を第２連通路１７、第２ポンプ室１４と燃料吐出口１５との間を第３連通路１８が接続している。
燃料吸入口１２は、図示しない燃料タンクから図示しない低圧ポンプによって汲み上げられた燃料が送られる低圧燃料通路と接続している。燃料吐出口１５は、図示しないインジェクタの接続する燃料レールへ高圧燃料を圧送する高圧燃料通路と接続している。このため、燃料吸入口１２に燃料が供給され、燃料吐出口１５から高圧燃料が吐出される。

第１連通路１６には、吸入弁３１が設けられている。吸入弁３１は、弁ボール３２、この弁ボール３２が着座および離座する弁座３３、および、弁ボール３２を弁座３３側へ付勢するスプリング３４から構成される一方向弁である。吸入弁３１は、弁ボール３２が弁座３３から離座することで、燃料吸入口１２から第１ポンプ室１３への燃料の流れを許容し、弁ボール３２が弁座３３に着座することで、第１ポンプ室１３から燃料吸入口１２への燃料の流れを遮断している。
第３連通路１８には、吐出弁３５が設けられている。吐出弁３５は、吸入弁３１と同様、弁ボール３６、弁座３７およびスプリング３８から構成される一方向弁である。吐出弁３５は、第２ポンプ室１４から燃料吐出口１５への燃料の流れを許容し、燃料吐出口１５から第２ポンプ室１４への燃料の流れを許容している。
吸入弁３１および吐出弁３５の動作により、第１ポンプ室１３、第２連通路１７および第２ポンプ室１４は一つの加圧室２０として機能する。

第１プランジャ４１は、ポンプハウジング１１に形成された筒状の第１シリンダ２１に軸方向へ往復摺動自在に収容されている。第１シリンダ２１の一端側に前述の第１ポンプ室１３が形成されている。第１プランジャ４１は、第１シリンダ２１内を往復摺動することで第１ポンプ室１３の容積を可変する。
第２プランジャ４２は、第１プランジャ４１と同様、ポンプハウジング１１に形成された筒状の第２シリンダ２２に軸方向へ往復摺動自在に収容されている。第２シリンダ２２の一端側に前述の第２ポンプ室１４が形成されている。第２プランジャ４２は、第２シリンダ２２内を往復摺動することで、第２ポンプ室１４の容積を可変する。

第１プランジャ４１の第１ポンプ室１３とは反対側の端部には、第１プランジャ４１の径を大きく形成された第１タペット４３が設けられている。第１タペット４３とポンプハウジング１１との間には第１プランジャスプリング４５が設けられ、第１タペット４３を第１駆動カム５１側へ付勢している。
第２プランジャ４２の第２ポンプ室１４とは反対側の端部には、第２プランジャ４２の径を大きく形成された第２タペット４４が設けられている。第２タペット４４とポンプハウジング１１との間には、第２プランジャスプリング４６が設けられ、第２タペット４４を第２駆動カム５２側へ付勢している。

第１カム軸５３は、図示しないエンジンのクランクシャフトまたはカムシャフトから駆動力を伝達され、図１の矢印１の方向へ回転する。第１カム軸５３に固定される第１駆動カム５１は、第１カム軸５３とともに回転する。第１タペット４３は、第１プランジャスプリング４５によって、第１駆動カム５１と常時当接している。このため、第１プランジャ４１は、第１駆動カム５１の回転に連動し、第１駆動カム５１のカムリフトに応じて第１シリンダ２１内を往復移動する。
第２カム軸５４は、位相可変手段６０を経由して第１カム軸５３から駆動力を伝達されて回転する。第２カム軸５４に固定される第２駆動カム５２は、第２カム軸５４とともに回転する。第２タペット４４は、第２プランジャスプリング４６によって、第２駆動カム５２と常時当接している。このため、第２プランジャ４２は、第２駆動カム５２と連動し、第２駆動カム５２のカムリフトに応じて第２シリンダ２２内を往復移動する。
これにより、第１プランジャ４１と第２プランジャ４２とは連動して往復移動し、それぞれ第１、第２ポンプ室１３、１４の容積を可変する。このため、燃料吸入口１２から加圧室２０へ燃料が吸引され、この加圧室２０で加圧された高圧燃料は、燃料吐出口１５から吐出される。

位相可変手段６０は、図１−図３に示すように、シューケース６１、リヤプレート６２、および、ロータベーン６９等から構成されている。シューケース６１とリヤプレート６２は、特許請求の範囲に記載のケースに相当する。
シューケース６１は、第１カム軸５３の端部に同軸に固定されている。このため、シューケース６１は、図３の矢印２の方向へ回転する。
シューケース６１は、周壁６４、この周壁６４から径方向内側に延びるシュー６５、６６、および、フロントプレート６７を有し、一体で形成されている。リヤプレート６２は、シューケース６１の第１カム軸５３とは反対側の端部に固定されている。

ロータベーン６９は、リヤプレート６２の円孔６３に挿入される第２カム軸５４の端部に同軸に固定されている。ロータベーン６９は、シューケース６１に対し相対回動可能にシューケース６１内に収容されている。このため、第１カム軸５３の駆動力は第２カム軸５４に伝達される。
ロータベーン６９は、円筒状のボス部７０と外周側にベーン７１、７２を有している。ボス部７０は、第２カム軸５４とは反対側の端部を、フロントプレート６７に形成される凹溝６８に摺動可能に軸受されている。ベーン７１、７２は、シュー６５とシュー６６との間に形成される収容室７３、７４内に回転可能に収容されている。ベーン７１は、収容室７３を進角室７５と遅角室７６とに液密に仕切り、ベーン７２は、収容室７４を進角室７７と遅角室７８とに液密に仕切っている。ベーン７１とシュー６５、または、ベーン７２とシュー６６が当接する位置がシューケース６１に対するロータベーン６９の最遅角位置である。

スプリング７９、８０は、遅角室７６、７８に圧縮収容されている。スプリング７９はベーン７１をシュー６５側へ付勢し、スプリング８０はベーン７２をシュー６６側へ付勢している。これにより、第１カム軸５３の回転駆動が停止したとき、ロータベーン６９の初期位置を最遅角位置へ戻すことができる。

図示しない油圧ポンプから第２カム軸５４に形成された流体通路８１、および、ロータベーン６９に形成された流体通路８２、８３を経由して進角室７５、７７に作動流体が供給され、遅角室７６、７８から図示しない流体通路を経由してオイルパンへ作動流体が排出されると、図３に示すように、ロータベーン６９は、シューケース６１に対して進角側へ移動する。これにより、第２駆動カム５２は、第１駆動カム５１に対して進角制御される。
一方、上述した進角制御の状態から、進角室７５、７７の作動流体が排出され、遅角室７６、７８へ作動流体が供給されると、ロータベーン６９は、シューケース６１に対して遅角側へ移動する。これにより、第２駆動カム５２は、第１駆動カム５１に対して遅角制御される。
進角室７５、７７および遅角室７６、７８へ接続する流体通路には図示しない電磁弁が設けられている。この電磁弁よって油圧ポンプから吐出される作動流体の供給、排出が切換えられる。この電磁弁の切換は、エンジンの運転状態に応じてＥＣＵから印加される駆動パルスによって制御される。
なお、ロータベーン６９のシューケース６１に対する回転角度範囲は、収容室７３、７４、およびベーン７１、７２の大きさ等によって任意に設定可能である。

次に、本実施形態における高圧可変容量ポンプ１０の吐出量変更動作を図４に基づいて説明する。
第１駆動カム５１は、実線３に示すように、時間の経過に伴なってカムリフトを変位する。第２駆動カム５２が、第１駆動カム５１の変位曲線と同じタイミングでカムリフトを変位するときの変位曲線を破線４に示す。このとき、第１プランジャ４１と第２プランジャ４２とは、同じタイミングで第１、第２ポンプ室１３、１４に燃料を吸引し加圧するので、高圧可変容量ポンプ１０は全量吐出状態となる。

位相可変手段６０が、第２駆動カム５２を第１駆動カムに対し、例えば、進角側へ９０°位相制御したときの第２駆動カム５２の変位曲線を破線５に示す。このとき、第１プランジャ４１が第１ポンプ室１３に燃料を吸引し加圧するタイミングと、第２プランジャ４２が第２ポンプ室１４に燃料を吸引し加圧するタイミングとに時間差が生じることで、高圧可変容量ポンプ１０は、中間吐出状態となる。
位相可変手段６０が、第２駆動カム５２を第１駆動カム５１に対し、進角側へ１８０°位相制御したときの第２駆動カム５２の変位曲線を破線６に示す。このとき、第１プランジャ４１が第１ポンプ室１３に燃料を吸引し加圧するタイミングと、第２プランジャ４２が第２ポンプ室１４に燃料を吸引し加圧するタイミングとが逆になることで、高圧可変容量ポンプ１０は、無吐出状態となる。

次に、本実施形態における高圧可変容量ポンプ１０の燃料吐出量について図５に基づいて説明する。図５（Ａ）−（Ｃ）では、高圧可変容量ポンプ１０から燃料を吐出する時間を斜線で示している。なお、以下、カムリフトの上昇により、プランジャはシリンダ内を上昇し、カムリフトの下降により、プランジャはシリンダ内を下降するものとして説明する。
全量吐出状態における第１駆動カム５１および第２駆動カム５２の変位線図を図５（Ａ）に示す。時刻Ｔ１−時刻Ｔ２の間では、第１、第２プランジャ４１、４２の上昇により第１ポンプ室１３および第２ポンプ室１４で加圧行程が行われ、燃料吐出口１５から高圧燃料が吐出する。
時刻Ｔ２−時刻Ｔ３の間では、第１、第２プランジャ４１、４２の下降により第１ポンプ室１３および第２ポンプ室１４で吸入行程が行われ、燃料吸入口から燃料が吸入される。

第１プランジャ４１の第１ポンプ室１３側の端部の面積をＳ１、第２プランジャ４２の第２ポンプ室１４側の端部の面積をＳ２、第１プランジャ４１が時刻Ｔ１−時刻Ｔ２の間に第１シリンダ２１内を移動する距離をＬ１、第２プランジャ４２が時刻Ｔ１−時刻Ｔ２の間に第２シリンダ２２内を移動する距離をＬ２とすると、第１駆動カムが３６０°回転する時間における燃料吐出量Ｗ１は、
Ｗ１＝Ｓ１×Ｌ１＋Ｓ２×Ｌ２ である。

中間吐出状態における第１駆動カムのおよび第２駆動カムの変位線図を図５（Ｂ）に示す。時刻Ｔ４−時刻Ｔ５の間では、第１、第２プランジャ４１、４２の下降により第１ポンプ室１３および第２ポンプ室１４で吸入行程が行われ、燃料吸入口１２から燃料が吸入される。
時刻Ｔ５−時刻Ｔ６の間では、第１プランジャ４１の下降により第１ポンプ室１３で吸入行程が行われ、第２プランジャ４２の上昇により第２ポンプ室１４で加圧行程が行われる。このため、第２連通路１７を経由して第２ポンプ室１４から第１ポンプ室１３へ燃料が移動する。これにより、燃料吸入口１２から加圧室２０への燃料の流入、および、加圧室２０から燃料吐出口１５への燃料の吐出は抑制される。
時刻Ｔ６−時刻Ｔ７の間では、第１、第２プランジャ４１、４２の上昇により第１ポンプ室１３および第２ポンプ室１４で加圧行程が行われ、燃料吐出口１５から燃料が吐出する。
時刻Ｔ７−時刻Ｔ８の間では、第１プランジャ４１の上昇により第１ポンプ室１３で加圧行程が行われ、第２プランジャ４２の下降により第２ポンプ室１４で吸入行程が行われる。このため、第２連通路１７を経由して第１ポンプ室１３から第２ポンプ室１４へ燃料が移動する。これにより、燃料吸入口１２から加圧室２０への燃料の流入、および、加圧室２０から燃料吐出口１５への燃料の吐出は抑制される。

第１プランジャ４１が時刻Ｔ６−時刻Ｔ７の間に第１シリンダ２１内を移動する距離をＬ３、第２プランジャ４２が時刻Ｔ６−時刻Ｔ７の間に第２シリンダ２２内を移動する距離をＬ４とすると、第１駆動カム５１が３６０°回転する時間における燃料吐出量Ｗ２は、
Ｗ２＝Ｓ１×Ｌ３＋Ｓ２×Ｌ４ である。
時刻Ｔ６−時刻Ｔ７の時間は、図５（Ａ）の時刻Ｔ１−時刻Ｔ２の時間より、第１駆動カム５１と第２駆動カム５２との位相差分短い。このため、第１、第２プランジャ４１、４２が時刻Ｔ６−時刻Ｔ７の間に第１、第２シリンダ２１、２２内を移動する距離Ｌ３、Ｌ４は、全量吐出状態のときに第１、第２プランジャ４１、４２が第１、第２シリンダ２１、２２内を移動する距離Ｌ１、Ｌ２より小さい。これにより、中間吐出状態における燃料吐出量は、全量吐出状態の燃料吐出量より小さくなる。

無吐出状態における第１駆動カム５１および第２駆動カム５２の変位線図を図５（Ｃ）に示す。時刻Ｔ９−時刻Ｔ１０の間では、第１プランジャ４１の下降により第１ポンプ室１３で吸入行程が行われ、第２プランジャ４２の上昇により第２ポンプ室１４で加圧行程が行われる。このため、第２連通路１７を経由して第２ポンプ室１４から第１ポンプ室１３へ燃料が移動する。
時刻Ｔ１０−時刻Ｔ１１の間では、第１プランジャ４１の上昇により第１ポンプ室１３で加圧行程が行われ、第２プランジャ４２の下降により第２ポンプ室１４で吸入行程が行われる。このため、第２連通路１７を経由して第１ポンプ室１３から第２ポンプ室１４へ燃料が移動する。これにより、燃料吸入口１２から加圧室２０への燃料の流入、および、加圧室２０から燃料吐出口１５への燃料の吐出は抑制される。

本実施形態では、位相可変手段６０は、第１駆動カム５１と第２駆動カム５２との相対回転位相を変更する。このため、第１、第２プランジャ４１、４２は、吸入工程―加圧工程のタイミングを変更し、必要な吐出量のみを加圧室２０に吸引し加圧する。燃料吸入時および燃料吐出時以外のプランジャの駆動力を最小限に抑えることで高圧可変容量ポンプ１０を駆動するエネルギー消費量を低減することができる。
また、位相可変手段６０は、第１駆動カム５１および第２駆動カム５２の相対回転位相を作動流体の圧力によって制御する。このため第１駆動カム５１および第２駆動カム５２の位相を無段階に調整することができる。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態の高圧可変容量ポンプを図６−図７に示す。第１実施形態と実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。第２実施形態では、エンジンのクランクシャフトまたはカムシャフトから第２カム軸５４に駆動力が伝達される。第２カム軸５４は、図６の矢印７の方向へ回転する。

第２カム軸５４の端部に同軸に固定されるロータベーン６９は、第１カム軸５３の端部が固定されているシューケース６１内に相対回動可能に収容されている。このため、シューケース６１は、図７の矢印８の方向へ回転する。
ロータベーン６９のベーン７１は、収容室７３を進角室７５１と遅角室７６１とに仕切り、ベーン７２は、収容室７４を進角室７７１と遅角室７８１とに仕切っている。ベーン７１とシュー６５、または、ベーン７２とシュー６６が当接する位置がシューケース６１に対するロータベーン６９の最進角位置である。
スプリング７９、８０は、進角室７５１、７７１に圧縮収容されている。スプリング７９、８０は、第２カム軸５４の回転駆動が停止したとき、ロータベーン６９の初期位置を最進角位置へ戻す。

図示しない油圧ポンプから流体通路８１、８２、８３を経由して遅角室７６１、７８１に作動流体が供給され、進角室７５１、７７１から図示しない流体通路を経由してオイルパンへ作動流体が排出されると、図７に示すように、シューケース６１はロータベーン６９に対して進角側へ移動する。これにより、第１駆動カム５１は、第１駆動カム５１に対して進角制御される。
一方、上述した遅角制御の状態から、遅角室７６１、７８１の作動流体が排出され、進角室７５１、７７１へ作動流体が供給されると、シューケース６１は、ロータベーン６９に対して遅角側へ移動する。これにより、第１駆動カム５１は、第２駆動カム５２に対して遅角制御される。

本実施形態では、エンジンのクランクシャフトまたはカムシャフトから第２カム軸５４に駆動力が入力される。位相可変手段６０は、第２カム軸５４の駆動力を第１カム軸５３に伝達するとともに、作動流体の圧力によって第１駆動カム５１および第２駆動カム５２の位相制御を無段階に行うことができる。

（第３実施形態）
本発明の第３実施形態の高圧可変容量ポンプを図８に示す。第１、第２実施形態と実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。第３実施形態では、ポンプハウジング１１１は、第２ポンプ室１４と燃料吐出口１５との間に第３ポンプ室２４を有している。第２ポンプ室１３と第３ポンプ室１４との間を第３連通路１９が接続している。第１ポンプ室１３、第２連通路１７、第２ポンプ室１４、第３連通路１９、および、第３ポンプ室１４は一つの加圧室２０１として機能する。
第３プランジャ４７は、ポンプハウジング１１１に形成された筒状の第３シリンダ２３に軸方向へ往復移動自在に収容されている。第３プランジャ４７、第３タペット４９、および、第３プランジャスプリング４９の構成は、第１、第２プランジャ４１、４２、第１、第２タペット４３、４４、および、第１、第２プランジャスプリング４３、４４と実質的に同一である。

第３カム軸５６は、第２カム軸５４から第２位相可変手段６０１を経由して駆動力を伝達される。第３駆動カム５５は、第３カム軸５６とともに回転する。第３プランジャ４７は、第３駆動カム５５のカムリフトに応じて第３シリンダ２３内を往復移動する。これにより、第１プランジャ４１、第２プランジャ４２、および、第３プランジャ４７は連動して各シリンダ内を往復移動し、それぞれ第１、第２、第３ポンプ室１３、１４、２４の容積を可変する。このため、燃料吸入口１２から加圧室２０１へ燃料が吸引され、この加圧室２０１で加圧された高圧燃料は、燃料吐出口１５から吐出される。
第２位相可変手段６０１の構成は、位相可変手段６０の構成と実質的に同一である。第２位相可変手段６０１は、第３カム軸５６を、第２カム軸５４に対して回転方向または反回転方向へ移動し、第３駆動カム５５と第２駆動カム５２との相対回転位相を変更する。

第１、第２、第３プランジャ４１、４２、４７が、同じタイミングで第１、第２、第３ポンプ室１３、１４、２４に燃料を吸引し加圧するとき、高圧可変容量ポンプ１０１は全量吐出状態となる。
位相可変手段６０が第１駆動カム５１と第２駆動カム５２との相対回転位相を変更するとき、第１プランジャ４１がポンプ室１３に燃料を吸引し加圧するタイミングと、第２、第３プランジャ４２、４７が第２、第３ポンプ室１４、２４に燃料を吸引し加圧するタイミングに時間差が生じる。また、第２位相可変手段６０１が第２駆動カム５２と第３駆動カム５５との相対回転位相を変更するとき、第１、第２プランジャ４１、４２が第１、第２ポンプ室１３、１４に燃料を吸引し加圧するタイミングと、第３プランジャ４７が第３ポンプ室２４に燃料を吸引し加圧するタイミングに時間差が生じる。このため、位相可変手段６０および第２位相可変手段６０１の少なくともいずれか一方の位相制御により、高圧可変容量ポンプ１０１は、中間吐出状態となる。

本実施形態では、高圧可変容量ポンプ１０１は、第１、第２駆動カム５１、５２と連動する第３駆動カム５５と、この第３駆動カム５５のカムリフトに応じて第３シリンダ２３内を往復運動する第３プランジャ４７とを備える。このため、高圧可変容量ポンプの燃料吐出容量を大きくするとき、摺動隙間からの燃料漏れが抑制されることで、各プランジャを駆動するエネルギーの損失を低減することができる。
さらに、位相可変手段６０および第２位相可変手段６０１が第１、第２、第３駆動カム５１、５２、５５の相対回転位相をそれぞれ調節することで、第１、第２、第３プランジャ４１、４２、４７の吸入工程―加圧工程のタイミングが変更する。これにより、吐出燃料の脈動が低減され、図示しない燃料噴射装置（インジェクタ）の噴射特性の安定化と、第１−第３カム軸５３、５４、５６の駆動エネルギーを省力化することができる。

（第４実施形態）
本発明の第４実施形態の高圧可変容量ポンプを図９に示す。第１−第３実施形態と実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。第４実施形態では、ポンプハウジング１１２は、燃料吸入口１２と燃料吐出口１５との間に単一の第１ポンプ室１３１を有している。第１、第２シリンダ２１、２２１の中心軸は、第１ポンプ室１３１を通るように形成されている。このため、第１シリンダ２１に収容される第１プランジャ４１の中心軸と、第２シリンダ２２１に収容される第２プランジャ４２の中心軸とは同軸、または、交差するように設けられる。

第１カム軸５３には、エンジンのクランクシャフトまたはカムシャフトから駆動力が伝達される。第１カム軸５３の端部には第１プーリー５８が設けられている。位相可変手段６０は、第２カム軸５４側に設けられ、第２カム軸５４と回転軸５３１とを接続している。回転軸５３１の端部には第２プーリー５９が設けられている。第１プーリー５８と第２プーリー５９との間にタイミングベルト５７が掛け渡され、第１カム軸５１から第２カム軸５３１へ駆動力が伝達される。
第１プランジャ４１は、第１カム軸５３とともに回転する第１駆動カム５１のカムリフトに応じて第１シリンダ２１内を往復移動する。第２プランジャ４２は、第１カム軸５３から駆動力を伝達される第２カム軸５４とともに回転する第２駆動カム５２のカムリフトに応じて第２シリンダ２２１内を往復移動する。これにより、第１プランジャ４１と第２プランジャ４２とは連動して各シリンダ２１、２２１内を往復移動し、第１ポンプ室１３１の容積を可変する。

第１、第２プランジャ４１、４２が、同じタイミングで第１ポンプ室１３１に燃料を吸引し加圧するとき、高圧可変容量ポンプ１０２は全量吐出状態となる。
位相可変手段６０が、第１駆動カム５１と第２駆動カム５２との相対回転位相を変更するとき、第１プランジャ４１が燃料を吸引し加圧するタイミングと、第２プランジャ４２が燃料を吸引し加圧するタイミングとに時間差が生じることで、高圧可変容量ポンプ１０２は、中間吐出状態となる。
位相可変手段６０が、第１駆動カム５１と第２駆動カム５２との相対回転位相を１８０°変更したとき、第１プランジャ４１が燃料を吸引し加圧するタイミングと、第２プランジャ４２が燃料を吸引し加圧するタイミングが逆になることで、高圧可変容量ポンプ１０２は、無吐出状態となる。

本実施形態では、第１プランジャ４１と第２プランジャ４２とは同軸、または、交差するように設けられる。このため、単一のポンプ室１３１の容積を小さく形成することで、燃料の伸縮によるポンプ効率の低下を抑制し、高圧可変容量ポンプ１０２を駆動するエネルギー消費量を低減することができる。

（第５実施形態）
本発明の第５実施形態の高圧可変容量ポンプの位相可変手段を図１０に示す。本実施形態の位相可変手段６０２は、第１−第４実施形態の位相可変手段の変形例である。本実施形態では、第１、第２カム軸５３１、５４１のそれぞれの端部に軸径を大きくして形成される大径部５３２、５４２が設けられ、この大径部５３２、５４２の径外方向の外壁にヘリカルスプライン５３３、５４３が設けられている。第１カム軸５３１のヘリカルスプライン５３３の傾斜方向と、第２カム軸５４１のヘリカルスプライン５４３の傾斜方向とは反対向きに形成されている。
筒状の連結手段９０は、径内方向の内壁に第１、第２カム軸５３１、５４１のヘリカルスプライン５３３、５４３とそれぞれ嵌合可能なヘリカルスプライン９１、９２を設け、第１、第２カム軸５３１、５４１とヘリカルスプライン結合している。なお、図１０では、ヘリカルスプラインの凹凸の幅を変えているが、この凹凸の幅は同一であってもよい。

連結手段９０の径外方向の外壁には筒状のガイド部材９４が嵌合している。連結手段９０とガイド部材９４との間にはボールベアリング９３が設けられている。このため、連結手段９０は、第１、第２カム軸５３１、５４１とともに矢印９の方向へ回転する。
駆動手段９５は、ガイド部材９４と結合するピストン９６を備えている。駆動手段９５は、このピストン９６の伸縮によって、ガイド部材９４を介して連結部材９０を移動する。駆動手段９５がピストン９６を駆動手段９５内に格納する方向へ移動すると、連結手段９０は図１０の右方向へ移動する。このとき、第１カム軸５３１は、第２カム軸５４１に対し、進角方向へ位相制御される。
一方、駆動手段９５がピストン９６を駆動手段９５内から伸長する方向へ移動すると、連結手段９０は図１０の左方向へ移動する。このとき、第１カム軸５３１は、第２カム軸５４１に対し、遅角方向へ位相制御される。これにより、駆動手段９５は、第１カム軸５３１に固定される第１駆動カムと、第２カム軸５４１に固定される第２駆動カムとの相対回転位相を変更する。

本実施形態では、第１カム軸５３１のヘリカルスプライン５３３と第２カム軸５４１のヘリカルスプライン５４３とは反対に捩れるように設けられているので、連結手段９０の軸方向の小さい移動により、第１カム軸５３１および第２カム軸５４１のいずれか一方を回転方向へ他方を反回転方向へ大きく移動することができる。これにより、駆動手段９５の消費エネルギーを低減することができる。この結果、高圧可変容量ポンプを適用するエンジンの実燃費を向上することができる。

（他の実施形態）
上述した複数の実施形態では、第１カム軸と第２カム軸との間に油圧制御による位相可変手段を設けた。この位相切換手段は、例えば、ステッピングモーター等を利用したものとしてもよい。また、第１駆動カムおよび第２駆動カムの少なくともいずれか一方のカムプロフィールを軸方向に連続的に変更する形状のものとし、カム軸を軸方向に移動してもよい。
このように、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の形態により実施することができる。

本発明の第１実施形態としての高圧可変容量ポンプを示す断面図。 本発明の第１実施形態としての高圧可変容量ポンプの位相可変手段を示す断面図。 図１および図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図。 本発明の第１実施形態としての高圧可変容量ポンプの第１駆動カムおよび第２駆動カムの時間経過とカムリフトとの関係を表す変位線図。 図４の全量吐出時における第１駆動カムおよび第２駆動カムの変位線図。 図４の中間吐出時における第１駆動カムおよび第２駆動カムの変位線図。 図４の無吐出時における第１駆動カムおよび第２駆動カムの変位線図。 本発明の第２実施形態としての高圧可変容量ポンプの位相可変手段を示す断面図。 図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線断面図。 本発明の第３実施形態としての高圧可変容量ポンプを示す断面図。 本発明の第４実施形態としての高圧可変容量ポンプを示す断面図。 本発明の第５実施形態としての高圧可変容量ポンプの位相可変手段を示す断面図。

符号の説明

１０：高圧可変容量ポンプ、１１：ポンプハウジング、１２：燃料吸入口、１３：第１ポンプ室、１４：第２ポンプ室、１５：燃料吐出口、１６：第１連通路（連通路）、１７：第２連通路（連通路）、１８：第３連通路（連通路）、２０：加圧室、３１：吸入弁、３５：吐出弁、４１：第１プランジャ、４２：第２プランジャ、５１：第１駆動カム、５２：第２駆動カム、６０：位相可変手段

Claims (6)

1. 第１駆動カムと、
   第２駆動カムと、
   前記第１駆動カムと該第１駆動カムに連動する前記第２駆動カムとの相対回転位相を変更する位相可変手段と、
   燃料吸入口、加圧室および燃料吐出口をこの順に連通する連通路を有するポンプハウジングと、
   前記燃料吸入口と前記加圧室との間の前記連通路、前記加圧室と前記燃料吐出口との間の前記連通路にそれぞれ設けられる吸入弁、吐出弁と、
   前記第１駆動カムと連動し、当該カムリフトに応じて往復移動することで前記加圧室に燃料を吸引し加圧する第１プランジャと、
   前記第２駆動カムと連動し、当該カムリフトに応じて往復移動することで前記加圧室に燃料を吸引し加圧する第２プランジャと、を備え、
   前記位相可変手段は、前記第１駆動カムとともに回転する第１カム軸、および、前記第２駆動カムとともに回転する第２カム軸のいずれか一方を回転方向へ他方を反回転方向へ移動し、
   前記位相可変手段は、前記第１カム軸とともに回転し、回転方向に所定角度範囲で形成される収容室を有するケースと、
   前記第２カム軸とともに回転し、前記収容室を遅角室および進角室に仕切り、前記進角室または前記遅角室に供給される作動流体の圧力によって前記ケースに対して進角側または遅角側に相対回転駆動されるロータベーンと、を備えることを特徴とする高圧可変容量ポンプ。
2. 第１駆動カムと、
   第２駆動カムと、
   前記第１駆動カムと該第１駆動カムに連動する前記第２駆動カムとの相対回転位相を変更する位相可変手段と、
   燃料吸入口、加圧室および燃料吐出口をこの順に連通する連通路を有するポンプハウジングと、
   前記燃料吸入口と前記加圧室との間の前記連通路、前記加圧室と前記燃料吐出口との間の前記連通路にそれぞれ設けられる吸入弁、吐出弁と、
   前記第１駆動カムと連動し、当該カムリフトに応じて往復移動することで前記加圧室に燃料を吸引し加圧する第１プランジャと、
   前記第２駆動カムと連動し、当該カムリフトに応じて往復移動することで前記加圧室に燃料を吸引し加圧する第２プランジャと、を備え、
   前記位相可変手段は、前記第１駆動カムとともに回転する第１カム軸、および、前記第２駆動カムとともに回転する第２カム軸のいずれか一方を回転方向へ他方を反回転方向へ移動し、
   前記位相可変手段は、ヘリカルスプラインを設ける前記第１カム軸と、
   前記第１カム軸のヘリカルスプラインとは反対に捩れるヘリカルスプラインを設ける前記第２カム軸と、
   前記第１カム軸および前記第２カム軸それぞれにヘリカルスプライン結合し、前記第１カム軸と前記第２カム軸とを連結する連結手段と、
   前記連結手段を軸方向に移動する駆動手段と、を備えることを特徴とする高圧可変容量ポンプ。
3. 前記第１駆動カムおよび前記第２駆動カムに連動する第３駆動カムと、
   該第３駆動カムのカムリフトに応じて往復運動することで前記加圧室に燃料を吸引し加圧する第３プランジャと、をさらに備えることを特徴とする請求項１または２に記載の高圧可変容量ポンプ。
4. 前記第３駆動カムと前記第１駆動カムまたは第２駆動カムとの相対回転位相を変更する第２位相可変手段を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の高圧可変容量ポンプ。
5. 前記第１プランジャの中心軸と前記第２プランジャの中心軸とを交差して設けることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の高圧可変容量ポンプ。
6. 前記第１プランジャと前記第２プランジャとを同軸に設けることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の高圧可変容量ポンプ。

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