JPH09195943A - ダイアフラムポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 オイル補充用のオイルポートをプランジャの
軸回り方向の回転によって開閉することにより、プラン
ジャの往復動によるオイルの流れが生じない状態でオイ
ルポートを開閉させ、ポンプ吐出量の安定化を図る。 【解決手段】 ダイアフラムポンプは、シリンダ１０に
挿入したプランジャ１２の往復動によりオイル室４内の
オイルを介してダイアフラム１を往復動させることによ
ってポンプ室５内の流体にポンプ作用を与える。シリン
ダ１０にはオイルチャンバ２５と連通するオイルポート
２６を設ける。プランジャ１２をシリンダ１０に回転可
能に設け、そのプランジャ１２にはオイルポート２６と
連通及び遮断可能な連通ポート２８を設ける。プランジ
ャ１２の下死点位置におけるプランジャ１２の回転によ
ってオイルポート２６の開閉が行われる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば車両用エン
ジンの燃料噴射システムに使用するダイアフラムポンプ
に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、車両用エンジンの燃料噴射システ
ムにおいて、燃圧を高圧化例えば５〜２０ MPaの高圧と
することが検討されている。このような要求に対応可能
な燃料ポンプとして油圧式のダイアフラムポンプが提案
されている。ダイアフラムポンプの従来例について図７
の断面図を参照して述べる。ダイアフラムポンプは、シ
リンダ１１０内のプランジャ１１２の往復動によりオイ
ル室１０４内のオイルを介してダイアフラム１０１を往
復動させることによってポンプ室１０５内の流体にポン
プ作用を与えるように構成されている。なお前記ポンプ
室１０５に連通する流体吸入路１０６及び流体吐出路１
０７には、逆止弁からなる吸入弁１０８及び吐出弁１０
９が設けられている。また図７はプランジャ１１２の下
死点状態を実線で示し、その上死点状態が点線で示され
ている。

【０００３】また前記シリンダ１１０には、オイル補充
用のオイルチャンバ１２５と連通するオイルポート１２
６が設けられている。このオイルポート１２６は、プラ
ンジャ１１２の往復動を利用して開閉されるもので、プ
ランジャ１１２の下死点付近において開かれることによ
りオイル室１０４と連通する。前記ダイアフラムポンプ
では、プランジャ１１２の１往復動作毎にオイルポート
１２６が開閉されることによってオイル室１０４のオイ
ル量を一定に調整し、これによってポンプ吐出量の安定
化を図っている。なお上記したようなダイアフラムポン
プは、例えば特開平５−１１８２７８号公報に開示され
ている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記した従来例による
と、プランジャ１１２の往復動を利用してオイルポート
１２６を開閉することから、オイルポート１２６が開い
た状態でプランジャ１１２が往復動する期間がある。こ
の期間のうち、図８（ａ）に説明図で示すように、プラ
ンジャ１１２が往動すなわち吐出工程にある場合、オイ
ルはオイル室１０４よりオイルポート１２６の方へ流出
する。そしてプランジャ１１２がオイルポート１２６を
閉じる手前において、オイルポート１２６の開口が狭く
なるため、オイルの流出が悪くなりオイルポート１２６
を閉じる以前に昇圧が開始されることになる。よって実
際のポンプ吐出量が設計時に見積もった量より多くなる
といった問題点が生じる。なお、この傾向はポンプ回転
数が大きいほど顕著に現れる。また図８（ｂ）に説明図
で示すように、プランジャ１１２が復動すなわち吸入工
程にある場合、オイルはオイルポート１２６よりオイル
室１０４の方へ流入する。とくにポンプ回転数が大きい
（例えば３０００ rpm以上）と、オイルはオイルポート
１２６からオイル室１０４へと大きい速度で流入し、こ
のときオイル室１０４内が負圧となるためキャビテーシ
ョンが発生しやすく、これにより気泡が発生することに
よってポンプ吐出量が不安定となるといった問題点が生
じる。

【０００５】本発明は上記した問題点を解決するために
なされたものであって、本発明が解決しようとする課題
は、オイル補充用のオイルポートをプランジャの軸回り
方向の回転によって開閉することにより、プランジャの
往復動によるオイルの流れが生じない状態でオイルポー
トを開閉させ、ポンプ吐出量の安定化を図ることのでき
るダイアフラムポンプを提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決する請求
項１の発明は、シリンダに挿入したプランジャの往復動
によりオイル室内のオイルを介してダイアフラムを往復
動させることによってポンプ室内の流体にポンプ作用を
与えるダイアフラムポンプであって、前記シリンダには
オイル補充用のオイルチャンバと連通するオイルポート
を設け、また前記プランジャには前記オイル室に連通し
かつその下死点位置における軸回り方向の回転により前
記オイルポートと連通及び遮断可能な連通ポートを設け
たことを特徴とするダイアフラムポンプである。この請
求項１記載のダイアフラムポンプによると、プランジャ
の下死点位置におけるプランジャの回転によって、オイ
ル補充用のオイルポートに対するプランジャの連通ポー
トの連通及び遮断がなされ、これによってオイルポート
の開閉が行われる。従って、プランジャの往復動による
オイルの流れが生じない状態でオイルポートを開閉でき
るので、ポンプ吐出量を設計時に見積もった量に安定さ
せることができる。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明の一実施の形態を図面にし
たがって説明する。ダイアフラムポンプの断面図が示さ
れた図１において、ダイアフラムポンプは、金属製ダイ
アフラム１を挟持する図示左側のポンプボデー２と図示
右側のポンプカバー３とを備えている。ポンプボデー２
とポンプカバー３とによって形成される内部空間は、ダ
イアフラム１によりポンプボデー２側のオイル室４とポ
ンプカバー３側のポンプ室５とにシール状態で区画され
ている。

【０００８】前記ポンプカバー３にはポンプ室５に連通
する流体吸入路６及び流体吐出路７が接続されている。
なお流体吸入路６及び流体吐出路７には、逆止弁からな
る吸入弁８及び吐出弁９が設けられている。

【０００９】前記ポンプボデー２はその軸心部に円筒状
のシリンダ１０を有している。このシリンダ１０には、
プランジャ１２の先端部（図示右端部）が軸方向に移動
可能にかつ軸回り方向に回転可能に挿入されている。前
記プランジャ１２は、その基端部（図示左端部）にフラ
ンジ状をなしかつその図示左端面外周部に波形状のカム
面１３ａを有するカム１３と、その軸端部に突出する二
面幅状の凸型ジョイント部１４とを備えている。

【００１０】一方、前記ポンプボデー２の反カバー側
（図示左側）にはポンプハウジング１５が取り付けられ
ている。このポンプハウジング１５の図示左部には、駆
動シャフト１６の先端部がベアリング１７を介して回転
可能に支持されている。この駆動シャフト１６は、その
軸方向の移動が規制された状態で、図示しない外部駆動
源例えば電動モータにより一方向回りに積極的に回転さ
せられる。なお駆動シャフト１６は前記プランジャ１２
とほぼ同一軸線上に位置している。

【００１１】前記駆動シャフト１６は、その先端部（図
示右端部）に半径方向に開口するＵ字溝を形成する凹型
ジョイント部１８を備えている。この凹型ジョイント部
１８に前記凸型ジョイント部１４が摺動可能に係合され
ている。従って、駆動シャフト１６の回転力が両ジョイ
ント部１８，１４を介してプランジャ１２に伝達され
る。

【００１２】前記ポンプハウジング１５の内壁には、前
記プランジャ１２のカム１３に対向する上下のローラー
支持部１５ａが設けられている。各ローラー支持部１５
ａには、カムローラー１９が前記プランジャ１２の半径
方向に延びるローラー軸２０を介して回転可能に取り付
けられている。このカムローラー１９は、後述するスプ
リング２４の付勢によって前記プランジャ１２のカム１
３のカム面１３ａに当接し、そのプランジャ１２の回転
によってカム面１３ａ上を転動する。

【００１３】前記プランジャ１２には、カム１３の反カ
ム面側に面する円板状のスプリング受け板２１が相対回
転可能に嵌合されている。また、前記スプリング受け板
２１に面するポンプボデー２の壁面には、その壁面に当
接するスプリング座２２ａを有する複数（本例では上下
一対を示す）のスプリングガイド２２が突出されてい
る。そのスプリングガイド２２の先端部は、スプリング
受け板２１に設けた孔２１ａに軸方向に移動可能に係入
されている。

【００１４】前記スプリングガイド２２にはスプリング
２４が嵌挿されている。このスプリング２４は、スプリ
ング受け板２１とスプリング座２２ａとの間に介在され
ており、そのスプリング受け板２１と共に前記プランジ
ャ１２を常には図１において左方へ付勢している。これ
により、プランジャ１２のカム１３のカム面１３ａが常
には前記カムローラー１９に当接する状態に保持されて
いる。この状態でプランジャ１２が回転すると、カム面
１３ａ上をカムローラー１９が転動する。このときカム
ローラー１９がカム面１３ａの波形の山部を上る方向に
転動することによりプランジャ１２がスプリング２４の
付勢に抗して図示右方へ往動され、またカムローラー１
９がカム面１３ａの波形の山部を下る方向に転動するこ
とによりプランジャ１２がスプリング２４の付勢により
図示左方へ復動され、この繰り返しにより、そのプラン
ジャ１２が図１の実線状態と点線状態との間を往復動す
る。

【００１５】前記シリンダ１０には、オイル補充用のオ
イルを入れたオイルチャンバ２５と連通するオイルポー
ト２６が設けられている。また前記プランジャ１２には
連通ポート２８が設けられている。この連通ポート２８
は、図２の説明図に示すように、プランジャ１２の先端
面の軸心部に穴明けされた中央孔部２８ａと、プランジ
ャ１２の先端部に直径方向に貫通する貫通孔部２８ｂと
からなる。貫通孔部２８ｂは、プランジャ１２の下死点
位置における軸回り方向の回転により前記オイルポート
２６と連通及び遮断可能になっている。なお図２（ａ）
は図１の部分拡大図、同（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面
図である。

【００１６】前記ダイアフラムポンプにおいて、図示し
ない外部駆動源により駆動シャフト１６が回転すると、
凹型ジョイント部１８及び凸型ジョイント部１４を介し
てプランジャ１２が回転する。このプランジャ１２の回
転にともない、カム１３のカム面１３ａ上をカムローラ
ー１９が転動することによってプランジャ１２が往復動
する。なお本実施の形態ではプランジャ１２の１回転当
たり２往復動する。プランジャ１２が往復動すると、オ
イル室４内のオイルを介してダイアフラム１が往復動
し、そのダイアフラム１の往復動によってポンプ室５内
の流体にポンプ作用が与えられることにより、流体が流
体吸入路６よりポンプ室５内に吸入されかつポンプ室５
内の流体が流体吐出路７へ吐出される。なお図１はプラ
ンジャ１２の下死点状態を実線で示し、その上死点状態
が仮想線で示されている。

【００１７】また、プランジャ１２が下死点に位置する
と、プランジャ１２の回転によって図２に示されるよう
にオイルポート２６に連通ポート２８が連通し、オイル
ポート２６が開かれることによりオイル室４のオイル量
が一定量に調整される。更にプランジャ１２が回転する
ことによってオイルポート２６と連通ポート２８が遮断
される結果、オイルポート２６が閉じられる。

【００１８】ところで前記オイルポート２６の開閉は、
プランジャ１２の下死点位置で行われるようにカム１３
のカム面１３ａ形状が設定されている。この点に関しオ
イルポート２６の開閉とプランジャ１２の変位の関係を
示した図６、オイルポート２６と連通ポート２８との関
係を示した図２〜図５の説明図を参照して説明する。な
お図２はプランジャ１２の下死点時を示し、図３はオイ
ルポート２６の閉じ直後を示し、図４はプランジャ１２
の上死点時を示し、図５はオイルポート２６の開き直前
を示し、各図（ａ）は部分断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ
−Ｂ線断面図である。

【００１９】カム回転角θが０°（図６の点ａ参照）の
ときには、プランジャ１２が下死点位置にあり、オイル
ポート２６が開の状態にある（図２参照）。カム回転角
θが０°の状態からプランジャ１２が回転（図２（ｂ）
において右回り方向の回転）し、カム回転角θが２０°
（図６の点ｂ参照）になると、オイルポート２６が図３
に示されるように閉じ状態となる。このときプランジャ
１２は下死点位置にある。カム回転角θが２０°の状態
からプランジャ１２が回転していくにともない、プラン
ジャ１２が往動していき、カム回転角θが９０°（図６
の点ｃ参照）になると、プランジャ１２が上死点に位置
する。このときオイルポート２６は図４に示される閉じ
状態にある。

【００２０】カム回転角θが９０°の状態からプランジ
ャ１２が回転していくにともない、プランジャ１２が復
動していき、カム回転角θが１６０°（図６の点ｄ参
照）になると、プランジャ１２が下死点に位置する。こ
のときオイルポート２６は図５に示される閉じ状態にあ
る。カム回転角θが１６０°の状態からプランジャ１２
が回転していくにともない、オイルポート２６が開かれ
ていき、カム回転角θが１８０°（図６の点ｅ参照）に
なると、オイルポート２６が前記したカム回転角θの０
°のときと同様に図２に示される状態となる。このとき
プランジャ１２は下死点位置にある。上記の繰り返しに
より、プランジャ１２の１回転当たり、プランジャ１２
の２往復のポンプ作用が果たされる。

【００２１】上記ダイアフラムポンプによると、プラン
ジャ１２の下死点位置におけるプランジャ１２の軸回り
方向の回転、すなわちカム回転角θが０°及び１８０°
を中心に前後各２０°の角度範囲の回転においてオイル
ポート２６に対するプランジャ１２の連通ポート２８の
連通及び遮断がなされ、これによってオイルポート２６
の開閉が行われる。従って、プランジャ１２の往復動に
よるオイルの流れが生じない状態でオイルポート２６を
開閉できるので、ポンプ吐出量を設計時に見積もった量
に安定させることができる。

【００２２】本発明は前記実施の形態に限定されるもの
ではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更
が可能である。

【００２３】

【発明の効果】本発明のダイアフラムポンプによれば、
オイル補充用のオイルポートをプランジャの軸回り方向
の回転によって開閉することにより、プランジャの往復
動によるオイルの流れが生じない状態でオイルポートを
開閉でき、よって安定したポンプ吐出量を得ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施の形態のダイアフラムポンプを示す断面
図である。

【図２】プランジャの下死点時におけるオイルポートと
連通ポートとの関係を示す説明図である。

【図３】オイルポートの閉じ直後における連通ポートと
の関係を示す説明図である。

【図４】プランジャの上死点時におけるオイルポートと
連通ポートとの関係を示す説明図である。

【図５】オイルポートの開き直前における連通ポートと
の関係を示す説明図である。

【図６】オイルポートの開閉とプランジャの変位との関
係を示す説明図である。

【図７】従来例のダイアフラムポンプを示す断面図であ
る。

【図８】オイルポート開閉時のオイルの流れを示す説明
図である。

【符号の説明】

１ ダイアフラム ４ オイル室 １０ シリンダ １２ プランジャ ２５ オイルチャンバ ２６ オイルポート ２８ 連通ポート

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シリンダに挿入したプランジャの往復動
   によりオイル室内のオイルを介してダイアフラムを往復
   動させることによってポンプ室内の流体にポンプ作用を
   与えるダイアフラムポンプであって、前記シリンダには
   オイル補充用のオイルチャンバと連通するオイルポート
   を設け、また前記プランジャには前記オイル室に連通し
   かつその下死点位置における軸回り方向の回転により前
   記オイルポートと連通及び遮断可能な連通ポートを設け
   たことを特徴とするダイアフラムポンプ。