JPH09112389A - ラジアルプランジャポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高圧化に適したラジアルプランジャポンプを
提供する。 【解決手段】 駆動軸とともに回転するカムリング２０
の外周部は軸受部材１４により軸受けされており、支持
部材３１の外周を取り巻くように配設されている。支持
部材３１の断面中心から径方向外側に向かって放射状に
４個の収容孔３４が形成されている。対向する各一対の
収容孔３４はそれぞれ支持部材３１の径方向直線上に形
成されている。また、カムリング２０の内周壁に６個の
カム山２０ａが等角度間隔に形成されているので、カム
リング２０の回転に伴い４個のローラ２１がカム山２０
ａに同時に乗り上げる構成となっている。このため各プ
ランジャ２３は同時にリフトを開始することとなる。こ
のような構成により、カムリング２０に働く偏荷重を防
止できるので圧送燃料の高圧化に適している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は流体を圧送するラジ
アルプランジャポンプに関し、特に燃料や油を高圧に圧
送するラジアルプランジャポンプに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、ロータの半径方向に形成され
た収容孔内にプランジャを収容し、プランジャの外周に
カムリングを配設したラジアルプランジャポンプが知ら
れている。このようなラジアルプランジャポンプでは、
外部駆動力によりロータを回転させ、ロータの回転に伴
い収容孔に収容されたプランジャがカムリングのカムプ
ロフィールに応じて往復移動することにより流体を圧送
している。

【０００３】しかしながら、このようなラジアルプラン
ジャポンプでは、カムリング内に収容されたロータの回
転によりプランジャを往復移動させるため、ロータの回
転を支持する支持部とプランジャを収容する収容部との
位置が軸方向で異なっている。このため、支持部におい
てロータが片持ち状態となるので、圧送する流体の圧力
が高圧になればなる程回転に伴うロータの振れ回りが増
加することによりロータと支持部間の油膜が切れロータ
または支持部が焼きつくという問題がある。

【０００４】特開平５−２８８１２８号公報に開示され
ているラジアルプランジャ式の分配型燃料噴射ポンプで
は、プランジャを往復移動可能に収容するポンプ本体は
回転せず、プランジャの外周に配設されたカムリングが
回転する構造を採用していることにより、前述したよう
なロータと回転支持部との間において焼きつきが発生す
るという問題は生じない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
５−２８８１２８号公報に開示されているものでは、ポ
ンプ本体に往復移動可能に収容された複数のプランジャ
のうち１個が加圧された燃料の分配弁として働き他のプ
ランジャが燃料の加圧を行っており、分配弁として働く
プランジャはカムリングの回転に伴い順次移動してい
る。このように複数のプランジャのうち１個を分配弁と
して順次作動させる構成では、全てのプランジャが同時
にリフトしないため燃料を加圧するポンプ室のデッドボ
リュームが大きくなり高圧化の阻害原因となる。また１
個のプランジャが燃料の加圧に寄与しないため所定の燃
料加圧性能を実現するためにはプランジャの本数が多く
必要になったりプランジャを大型化しなければならない
等の問題が生じる。さらに、１個のプランジャを分配弁
として順次作動させるので各プランジャに働く力の和が
０にならずに一方向に働くことにより、カムリングの回
転に伴いカムリングに偏荷重が加わりカムリングの軸受
部分に負担が加わるという問題がある。この偏荷重の問
題は加圧する燃料圧力が高圧になるほど増大する。

【０００６】本発明はこのような問題を解決するために
なされたものであり、高圧化に適したラジアルプランジ
ャポンプを提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１記載の
ラジアルプランジャポンプによると、プランジャを往復
移動可能に収容する収容孔を支持部材に放射状に設けプ
ランジャの外周に配設されたカムリングが回転すること
により流体の圧送を行う構造を採用しているため、プラ
ンジャを収容する支持部材とカムリングとの間の油膜が
切れそこが焼きつくという問題は生じない。このためポ
ンプの作動信頼性が向上するとともに支持部材およびカ
ムリングの加工が容易になるという効果がある。

【０００８】また、プランジャを収容する収容孔を等角
度間隔に形成するかまたは各一対の収容孔を支持部材の
径方向直線上に形成し、しかもカムリングの回転に伴い
全てのプランジャが同時にリフトされるため、プランジ
ャに働く力の和はほぼ０となる。したがって支持部材や
カムリングに偏荷重が加わらないので加圧圧力が高圧に
なっても偏荷重に伴う部材の磨耗等の問題が発生しない
ことにより、１５０MPa にも達する高圧流体を圧送する
ポンプに本発明のポンプ構造は適している。

【０００９】本発明の請求項２記載のラジアルプランジ
ャポンプによると、フィードポンプを内蔵し、フィード
ポンプによる流体供給量のピーク時期と加圧室への流体
吸入量のピーク時期とがほぼ一致することにより、フィ
ードポンプから供給される燃料を効率よく加圧室に吸入
できる。これによりフィードポンプの体格を小さくまた
軽量にできるのでフィードポンプの消費動力を小さくす
ることができる。

【００１０】本発明の請求項３記載のラジアルプランジ
ャポンプによると、カムリングの外周部が軸受されてい
る構成を採用しているため、カムリングを回転させる駆
動力によりカムリングが振れ回ることを防止できる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面に基
づいて説明する。 （第１実施例）本発明のラジアルプランジャポンプを内
燃機関の高圧燃料供給ポンプに適用した第１実施例を図
１、図２および図３に示す。

【００１２】図２に示す高圧燃料供給ポンプ１０の駆動
軸１１は図示しないベルトによりエンジンから回転駆動
されている。駆動軸１１および駆動軸１１と一体に形成
されたカムリング２０はそれぞれ軸受部材１３および１
４に外周部を軸受けされており、軸受部材１３および１
４を介してハウジング１２により回転可能に支持されて
いる。軸受部材１３および１４は銅系の合金で形成され
ている。駆動軸１１は駆動軸１１を回転駆動するベルト
により偏荷重を受けるためこの偏荷重がカムリング２０
にも作用する。しかし、カムリング２０の外周部が軸受
部材１４により軸受けされているので、ベルトの駆動力
によりカムリング２０が振れ回ることを防止できる。こ
のため、カムリング２０の振れ回りを抑えるために駆動
軸１１の軸長を長くする必要がなく、また駆動軸１１の
耐荷重強度を強化する必要もない。

【００１３】フィードポンプ１６は駆動軸１１周囲のハ
ウジング１２内に配設されている。図３に示すように、
フィードポンプ１６のロータ１８は連結ピン１１ａによ
り駆動軸１１に連結され駆動軸１１とともに回転する。
ロータ１８には放射状にベーン１９が配設されており、
ロータ１８の外周を取り巻く円筒状の支持部材１７とロ
ータ１８とは偏心している。駆動軸１１の回転に伴いベ
ーン１９が遠心力により支持部材１７の内周壁と摺動し
ながら回転すると、燃料通路４１から吸入した燃料が加
圧され、この燃料が燃料通路４２から後述する加圧室２
４に供給される。フィードポンプ１６には、フィード圧
が所定圧力例えば２MPa 以上になった場合吸入側に燃料
を還流する図示しないリリーフ弁が備えられている。

【００１４】図２に示すように、カムリング２０は支持
部材３１の外周を取り巻くように配設されている。支持
部材３１はポンプヘッド３０の一部であり、図１に示す
ように、支持部材３１の断面中心から径方向外側に向か
って放射状に４個の収容孔３４が形成されている。対向
する各一対の収容孔３４はそれぞれ支持部材３１の径方
向直線上に形成されている。

【００１５】収容孔３４内には往復移動可能にプランジ
ャ２３が収容されている。このプランジャ２３の径方向
内側端面と支持部材３１の内壁により加圧室２４が形成
されている。プランジャ２３の径方向外側端面にはロー
ラ２１を回動可能に支持するシュー２２が当接してお
り、ローラ２１はカムリング２０の内周壁と摺動可能で
ある。第１実施例ではカムリング２０が一回転すると各
プランジャ２３が６往復するように、カムリング２０の
内周壁に６個のカム山２０ａが形成されている。カム山
２０ａは等角度間隔に形成されており、カムリング２０
の回転に伴い６個のカム山２０ａの内４個のカム山２０
ａに４個のローラ２１が同時に乗り上げる構成となって
いる。このため各プランジャ２３は同時にリフトを開始
することとなる。ガイド部材２５は図２に示す平板部２
５ａ、図１に示す扇状のガイド部２５ｂおよび２５ｃか
らなり、ねじ２９によりポンプヘッド３０に固定されて
いる。ガイド部２５ｂおよび２５ｃはシュー２２を往復
移動可能に支持している。

【００１６】図２に示すように、ポンプヘッド３０の軸
方向には、加圧室２４と連通しかつ電磁弁６０を介して
燃料通路４２と連通可能な燃料通路３２が形成されてい
る。燃料通路３２は燃料の吸入通路および吐出通路を兼
ねている。さらにポンプヘッド３０には燃料通路３２と
連通し後述するデリバリバルブ５０に接続する吐出通路
３３が形成されている。

【００１７】デリバリバルブ５０は吐出通路３３に接続
してポンプヘッド３０に取付けられている。デリバリバ
ルブ５０の弁部材５１はスプリング５２により燃料上流
側に付勢されており、逆止弁の機能を有している。圧送
行程時、吐出燃料の圧力によりデリバリバルブ５０が開
弁すると高圧燃料が図示しないコモンレールに供給され
る。

【００１８】電磁弁６０は燃料通路３２の同軸上でポン
プヘッド３０に取付けられている。電磁弁６０の弁部材
６２はスプリング６３により弁座６１から離座する方向
に付勢されており、コイル６４への通電オフ時、スプリ
ング６３の付勢力により電磁弁６０は開弁し燃料通路３
２と燃料通路４２とが連通する。コイル６４への通電オ
ン時、コイル６４に発生する磁力によりアーマチャ６５
が吸引されると弁部材６２は弁座６１に着座する。これ
により燃料通路３２と燃料通路４２との連通が遮断され
る。

【００１９】次に、高圧燃料供給ポンプ１０の作動につ
いて説明する。 (1) 吸入行程 カムリング２０の回転に伴いプランジャ２３が径方向外
側に移動しているときコイル６４への通電はオフされて
いる。コイル６４への通電をオフした状態では弁部材６
２は弁座６１から離座しているので、燃料通路４２と燃
料通路３２とが連通している。そして、プランジャ２３
が径方向外側に移動し加圧室２４の容積が増加すること
により加圧室２４内の圧力が低下するとフィードポンプ
１６から供給される燃料が燃料通路４２、燃料通路３２
を介して加圧室２４に吸入される。

【００２０】フィードポンプ１６には６枚のベーン１９
が配設されているため、フィードポンプ１６の１回転に
つきフィードポンプ１６から燃料通路４２に供給される
燃料流量は図４の１０１に示すように６個の山を有する
脈動波形をなしている。一方、加圧室２４に吸入される
燃料流量は図４の１０２の実線で示す断続波形となる。
１０２の点線は加圧室２４から排出される燃料流量を示
す。第１実施例では、フィードポンプ１６から供給され
る燃料流量のピーク時期と、加圧室２４に吸入する燃料
流量のピーク時期とがほぼ一致するようにカムリング２
０、収容孔３４、駆動軸１１およびフィードポンプ１６
の相対的位置を設定しているので、プランジャ１６から
供給される燃料を効率よく加圧室２４に吸入することが
できる。このためプランジャ１６の体格を小さくまた軽
量にすることができるのでフィードポンプ１６が消費す
る駆動軸１１に働く回転駆動力を低減することができ
る。

【００２１】(2) 圧送行程 コイル６４への通電がオフされた状態でプランジャ２３
が径方向内側に移動を開始すると、燃料通路３２と燃料
通路４２とが連通されたままなので加圧室２４内の燃料
は吸入時と逆に燃料通路３２から燃料通路４２に排出さ
れる。プランジャ２３が径方向内側に移動している任意
のタイミングでコイル６４への通電をオンすると、燃料
通路３２と燃料通路４２との連通が遮断され加圧室２４
内の燃料が加圧される。加圧された加圧室２４内の燃料
はデリバリバルブ５０の弁部材５１を押し上げデリバリ
バルブ５０から図示しないコモンレールへ圧送される。
コイル６４への通電オン時期を調整することにより圧送
される燃料流量を制御できる。

【００２２】プランジャ２３の直径を５mm、加圧圧力を
１５０MPa とした場合、圧送行程時各プランジャ２３あ
たり約２５００Ｎもの大きな力が働くこととなる。第１
実施例では、対向する各一対の収容孔３４を支持部材３
１の径方向直線上に形成しかつカムリング２０のカム山
２０ａを等角度間隔に形成したことにより、カムリング
２０の回転に伴いプランジャ２３が同時にリフトされる
のでプランジャ２３の往復移動に伴いカムリング２０に
働く力の和がほぼゼロとなる。これによりプランジャ２
３の往復移動によりカムリング２０に偏荷重が働くこと
を防止できるのでカムリング２０の振れ回りを防止する
ことができる。

【００２３】以下、(1) 吸入行程、(2) 圧送行程を繰り
返すことにより高圧燃料供給ポンプ１０からコモンレー
ルに良好に高圧燃料が圧送される。本発明の第１実施例
では、支持部材３１に４個の収容孔３４を形成し、各一
対の収容孔３４を支持部材３１の径方向直線上に形成し
たが、本発明では支持部材の径方向直線上に形成される
のであれば、収容孔の数は４個に限るものではない。

【００２４】（第２実施例）本発明の第２実施例を図５
に示す。支持部材７０には等角度間隔に放射状に３個の
収容孔３４が形成されており、この収容孔３４にプラン
ジャ２３が往復移動可能に収容されている。シュー２２
を往復移動可能に支持するガイド部７２は同形の扇状に
形成されている。カムリング７１はプランジャ２３を同
時にリフトするように３つのカム山７１ａが等角度間隔
で形成されているので、カムリング７１が１回転すると
プランジャ２３は３往復する。

【００２５】第２実施例では第１実施例と異なり３つの
収容孔３４を等角度間隔に放射状に形成したが、本発明
では収容孔３４の形成数は３に限るものではなく等角度
間隔であれば４個以上の収容孔を形成することも可能で
ある。 （第３実施例）本発明の第３実施例を図６に示す。

【００２６】第３実施例のフィードポンプ８０はトロコ
イド式のフィードポンプを採用している。インナーギア
８１の歯数を６、アウターギア８２の歯数を７とするこ
とにより、駆動軸１１の１回転あたり供給燃料の脈動が
６山発生する。以上説明した本発明の実施例では、本発
明のラジアルプランジャポンプをエンジンの高圧燃料供
給ポンプに適用したが、本発明のラジアルプランジャポ
ンプは流体を高圧に圧送する用途に用いるのであればど
のような分野に用いることも可能であり、例えば作動油
を高圧に供給するポンプとして用いることも可能であ
る。

【００２７】また本発明では、ハウジングで直接カムリ
ングを軸受けすることも可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】図２のＩ−Ｉ線断面図である。

【図２】本発明の第１実施例による高圧燃料供給ポンプ
を示す縦断面図である。

【図３】図２のIII-III 線断面図である。

【図４】第１実施例において、フィードポンプから供給
される燃料流量と加圧室に吸入される燃料流量との関係
を示す特性図である。

【図５】本発明の第２実施例によるプランジャ部分の横
断面図である。

【図６】本発明の第３実施例によるフィードポンプ部の
横断面図である。

【符号の説明】

１０ 高圧燃料供給ポンプ（ラジアルプランジャポ
ンプ） １１ 駆動軸 １２ ハウジング １３、１４ 軸受部材 １６ フィードポンプ ２０ カムリング ２０ａ カム山 ２３ プランジャ ２４ 加圧室 ３０ 支持部材 ３４ 収容孔

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高橋 徹 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電 装株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流体を吸入する吸入通路、流体を送出す
   る吐出通路、および前記吸入通路と前記吐出通路とに連
   通し放射状に配設された収容孔を有する支持部材と、 前記収容孔に往復移動可能に収容され、前記吸入通路か
   ら加圧室に吸入した流体を加圧するプランジャと、 前記プランジャの外周に回転可能に配設され前記プラン
   ジャを同時にリフトさせるカムリングとを備え、 前記収容孔は周方向に等角度に配設されているかまたは
   各一対の前記収容孔は前記支持部材の径方向直線上に配
   設されていることを特徴とするラジアルプランジャポン
   プ。
2. 【請求項２】 前記吸入通路に流体を供給するフィード
   ポンプを内蔵し、前記フィードポンプから供給される流
   体流量のピーク時期は、前記加圧室に吸入する流体流量
   のピーク時期にほぼ一致することを特徴とする請求項１
   記載のラジアルプランジャポンプ。
3. 【請求項３】 前記カムリングの外周部は軸受けされて
   いることを特徴とする請求項１または２記載のラジアル
   プランジャポンプ。