JPH10288145A - ラジアルプランジャポンプ - Google Patents

ラジアルプランジャポンプ

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JPH10288145A
JPH10288145A JP9110231A JP11023197A JPH10288145A JP H10288145 A JPH10288145 A JP H10288145A JP 9110231 A JP9110231 A JP 9110231A JP 11023197 A JP11023197 A JP 11023197A JP H10288145 A JPH10288145 A JP H10288145A
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JP
Japan
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plunger
radial
eccentric
cylinder
friction material
Prior art date
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Pending
Application number
JP9110231A
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English (en)
Inventor
Yukio Honmo
行雄 本望
Takehiko Hamada
武彦 浜田
Yutaka Enomoto
裕 榎本
Kenzo Iwano
健三 岩野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
GIJUTSU KAIHATSU SOGO KENKYUSHO KK
YUUEI KK
Original Assignee
GIJUTSU KAIHATSU SOGO KENKYUSHO KK
YUUEI KK
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Filing date
Publication date
Application filed by GIJUTSU KAIHATSU SOGO KENKYUSHO KK, YUUEI KK filed Critical GIJUTSU KAIHATSU SOGO KENKYUSHO KK
Priority to JP9110231A priority Critical patent/JPH10288145A/ja
Publication of JPH10288145A publication Critical patent/JPH10288145A/ja
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05C—INDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
    • F05C2201/00—Metals
    • F05C2201/04—Heavy metals
    • F05C2201/0433—Iron group; Ferrous alloys, e.g. steel
    • F05C2201/0448—Steel
    • F05C2201/0457—Cemented steel
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05C—INDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
    • F05C2253/00—Other material characteristics; Treatment of material
    • F05C2253/12—Coating

Landscapes

  • Details Of Reciprocating Pumps (AREA)
  • Reciprocating Pumps (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 プランジャやこれに接触する部材の摩耗防止
等を図ったラジアルプランジャポンプを提供する。 【解決手段】 プランジャ８３のプランジャ部９３に
は、比較的浅い３本の環状溝９５と比較的深い１本のリ
ング溝９６とが形成され、リング溝９６にはポリイミド
樹脂製のシールリング９７が係合している。プランジャ
８３は、芯金たるプランジャインナ９８と、プランジャ
インナ９８に外嵌してプランジャ部９３の外郭を形成す
るプランジャスリーブ９９とからなっている。プランジ
ャインナ９８は、合金工具鋼を切削成形し、真空焼き入
れ後に窒化処理を施こしたもので、基端側が太く、先端
側が細い段付きに形成されている。また、プランジャス
リーブ９９は、ポリイミド樹脂を切削加工したもので、
プランジャインナ９８との間に間隙ができないように形
成され、両者は圧入・接着により強固に固着されてい
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、高圧燃料ポンプの
試験等に用いられるラジアルプランジャポンプに係り、
詳しくは、プランジャやこれに接触する部材の摩耗防止
等を図る技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】ラジアルプランジャポンプは、高油圧を
発生する油圧ポンプとして、各種油圧装置等の油圧発生
源に用いられている。ラジアルプランジャポンプには、
固定シリンダ型と回転シリンダ型とがあるが、回転質量
が小さく、構造も比較的簡便であることから、特開平３
−１７５１５８号公報等に記載された固定シリンダ型が
主流となっている。固定シリンダ型ラジアルプランジャ
ポンプは、複数のプランジャ穴を放射状に形成する一体
または別体のシリンダと、各プランジャ穴内に摺動自在
に保持されたプランジャと、シリンダの中央に配置され
た偏心カムシャフトとからなっている。偏心カムシャフ
トの偏心カム面（あるいは、偏心部に回動自在に外嵌さ
れたカムローラ）はプランジャの端部に摺接しており、
原動機に駆動されて偏心カムシャフトが回転すると、各
プランジャがプランジャ穴内に順次押込まれ、これによ
り、プランジャ穴内に存在していた作動油等が吐出ポー
トを介して油圧装置等に供給される。
【０００３】一方、自動車等に搭載される燃料噴射式の
火花点火エンジン（以下、ガソリンエンジンに代表させ
る）では、近年、旧来の吸気管噴射型に代わり、燃焼室
内にガソリンやアルコール等の低粘度燃料（以下、ガソ
リンに代表させる）を直接噴射する筒内噴射型が出現し
ている。筒内噴射型ガソリンエンジンでは、吸気行程や
圧縮行程において、最適なタイミングで適量のガソリン
を噴射できるため、吸気管噴射型ではなし得ない希薄混
合比での運転が実現される。これにより、吸気管噴射型
に比して燃料消費量や有害排出ガス成分の大幅な低減が
可能となり、省エネルギーや大気汚染抑制を高いレベル
で実現できる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】筒内噴射型ガソリンエ
ンジンでは、圧縮行程中に正確な燃料噴射を行う都合
上、高燃圧（５０kgf／cm2以上）を発生する燃料ポンプ
や、燃料ポンプから吐出された高圧ガソリンを噴射する
電磁燃料噴射弁等が必要となる他、燃料パイプやジョイ
ント類等から燃料リークがないことも求められる。その
ため、燃料系に対しては、各構成部品毎に耐圧テストが
行われると共に、エンジンの組立が完了した時点でリー
クテストが実施される。通常、この種のテストには前述
したラジアルプランジャポンプが用いられるが、ガソリ
ンをテスト圧力（例えば、１００kgf／cm2）に昇圧する
にあたって種々の問題が発生していた。
【０００５】例えば、ラジアルプランジャポンプの運転
時において、プランジャの外周面とプランジャ穴の内周
面とは高速で往復摺動するが、この際、プランジャには
吐出圧力に比例した軸力の他に相応の側力も作用する。
そのため、プランジャとシリンダとが共に摩擦係数の高
い金属製である場合、潤滑性のないガソリン中ではごく
短時間で両者の摺動面に摩耗や焼付きが生じる。そこ
で、発明者等は、この問題を解決するべく、プランジャ
の外周面に二硫化モリブデンや四弗化エチレンをコーテ
ィングすることも試みたが、摩耗を所望のレベル以下に
抑えられなかったり、ＰＶ値が低く長期間に亘る運転に
耐えられない等の不具合が発生した。
【０００６】一方、ラジアルプランジャポンプでは、高
い吐出圧力を得るにあたり、プランジャとプランジャ穴
との間隙からのガソリンの漏洩を極力少なくすることが
必要である。ところが、上述した往復摺動を円滑に行う
ためには、プランジャとプランジャ穴との間隙をある程
度確保しなければならず、ガソリンの漏洩を抑制するこ
とが難しかった。そこで、発明者等は、プランジャに軸
封用のプランジャリングを設けることも試みたが、この
場合には、プランジャとプランジャ穴との間隙にガソリ
ンが閉じ込められることになる。すると、閉じ込められ
たガソリンがプランジャとプランジャ穴との摩擦熱によ
り短時間で沸騰・気化し、プランジャやシリンダの摩擦
熱が運び去られなくなり、これにより、上述した摩耗や
焼付きが惹起される虞がある。
【０００７】本発明は上記状況に鑑みなされたもので、
プランジャやこれに接触する部材の摩耗防止等を図った
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。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１の発明では、複数のプランジャ穴を放射状
に形成するシリンダと、前記各プランジャ穴内に摺動自
在に保持されたプランジャと、前記シリンダの中央に配
置された偏心カムシャフトとを有し、前記偏心カムシャ
フトを回転させることにより、前記偏心カムシャフトの
偏心部を介して前記プランジャを前記シリンダ内に押し
込み、これにより、当該シリンダ内の液体を加圧・吐出
するラジアルプランジャポンプにおいて、前記プランジ
ャが前記プランジャ穴に嵌合する円柱状のプランジャ部
と前記偏心部により押圧されるヒール部とを備え、か
つ、当該プランジャ部は金属からなるプランジャインナ
に低摩擦材からなるプランジャスリーブを外嵌したもの
を提案する。
【０００９】この発明によれば、プランジャは、その強
度および剛性がプランジャインナにより比較的高く保た
れるために折損や挫屈等が起こり難くなる一方、プラン
ジャ穴とは低摩擦材のプランジャスリーブが摺動するた
めに摩耗や焼付きが生じ難くなる。
【００１０】また、請求項２の発明では、複数のプラン
ジャ穴を放射状に形成するシリンダと、前記各プランジ
ャ穴内に摺動自在に保持されたプランジャと、前記シリ
ンダの中央に配置された偏心カムシャフトとを有し、前
記偏心カムシャフトを回転させることにより、前記偏心
カムシャフトの偏心部を介して前記プランジャを前記シ
リンダ内に押し込み、これにより、当該シリンダ内の液
体を加圧・吐出するラジアルプランジャポンプにおい
て、前記プランジャが前記プランジャ穴に嵌合する円柱
状のプランジャ部と前記偏心部により押圧されるヒール
部とを備え、かつ、当該プランジャ部は金属からなるプ
ランジャインナに低摩擦材をコーティングしたものを提
案する。
【００１１】この発明によれば、プランジャは、その強
度および剛性がプランジャインナにより比較的高く保た
れるために折損や挫屈等が起こり難くなる一方、プラン
ジャ穴とはコーティングされた低摩擦材が摺動するため
に摩耗や焼付きが生じ難くなる。
【００１２】また、請求項３の発明では、請求項１また
は２のラジアルプランジャポンプにおいて、前記プラン
ジャインナが、先端側が細く基端側が太い段付き状また
はテーパ状に形成されているものを提案する。
【００１３】この発明によれば、プランジャの先端側で
は、プランジャスリーブの肉厚を比較的大きくできるた
めに割れ等が起こり難くなる一方、基端側では、大きな
剪断力や曲げ力が作用してもプランジャに折損等が起こ
り難くなる。
【００１４】また、請求項４の発明では、請求項１〜３
のラジアルプランジャポンプにおいて、前記プランジャ
部の外周部に環状溝が形成されているものを提案する。
【００１５】この発明によれば、環状溝によるラビリン
ス効果によって液体の漏洩が抑制される一方、環状溝内
の液体が摩擦熱等で沸騰・気化すると、これが吸入行程
で気泡となってプランジャ穴内に流出し、圧縮行程で新
たな液体が環状溝内に流入する。
【００１６】また、請求項５の発明では、請求項１〜４
のラジアルプランジャポンプにおいて、前記プランジャ
部の外周部に前記プランジャインナに至る深さのリング
溝が形成され、当該リング溝に低摩擦材からなると共に
その内周端が当該プランジャインナに係合するプランジ
ャリングが嵌合該リング溝に低摩擦材からなるプランジ
ャリングが嵌合されているものを提案する。
【００１７】この発明によれば、プランジャリングに大
きな軸方向の圧力が作用しても、プランジャリングがプ
ランジャインナに係止されるため、プランジャスリーブ
に過大な押付力がかからなくなる。また、プランジャリ
ングの幅が比較的大きくなるため、プランジャ穴に対す
る押付力が適正な大きさになる。
【００１８】また、請求項６の発明では、請求項１〜５
のラジアルプランジャポンプにおいて、前記プランジャ
インナにおけるヒール部の端部に低摩擦材からなるシュ
ーが固着されているものを提案する。
【００１９】この発明によれば、カムシャフトあるいは
カムローラの接触相手が低摩擦材のシューとなるため、
接触面の摩耗や焼付き等が生じ難くなる。
【００２０】また、請求項７の発明では、請求項６のラ
ジアルプランジャポンプにおいて、前記シューの外周に
円弧状の面取りが施されているものを提案する。
【００２１】この発明によれば、シューの外周端部に応
力が集中しなくなり、割れ等による耐久性の低下が起き
難くなる。
【００２２】また、請求項８の発明では、請求項１〜５
のラジアルプランジャポンプにおいて、前記プランジャ
インナにおけるヒール部の端部に低摩擦材をコーティン
グしたものを提案する。
【００２３】この発明によれば、カムシャフトあるいは
カムローラの接触相手がコーティングされた低摩擦材と
なるため、接触面の摩耗や焼付き等が生じ難くなる。
【００２４】また、請求項９の発明では、請求項１〜８
のラジアルプランジャポンプにおいて、前記シリンダに
外嵌し、前記プランジャの前記偏心カムシャフト側への
押圧を行うプランジャスプリングと、このプランジャス
プリングと前記プランジャとの間に介装され、当該プラ
ンジャスプリングの押圧力を当該プランジャに伝達する
スプリングガイドとを更に備えると共に、当該プランジ
ャと当該スプリングガイドとの接触面積を小さくしたも
のを提案する。
【００２５】この発明によれば、プランジャとスプリン
グガイドとの間の摩擦抵抗が小さくなるため、運転時に
プランジャが円滑に回転するようになる。
【００２６】また、請求項１０の発明では、請求項９の
ラジアルプランジャポンプにおいて、前記スプリングガ
イドを低摩擦材により形成したものを提案する。
【００２７】この発明によれば、プランジャとスプリン
グガイドとの間の摩擦抵抗がより小さくなるため、運転
時にプランジャがより円滑に回転するようになる。
【００２８】また、請求項１１の発明では、請求項１〜
１０のラジアルプランジャポンプにおいて、前記低摩擦
材の物性が、 圧縮強さ：≧1,200 kgf／cm2（at 23℃） 動摩擦係数：≦0.25（at ＰＶ＝500 kgf／cm2・m／mi
n），≦0.08（at ＰＶ＝3,000 kgf／cm2・m／min） 限界ＰＶ値：≧3,000 kgf／cm2・m／min 曲強さ：≧1,800 kgf／cm2（at 23℃） を満たすものを提案する。
【００２９】また、請求項１２の発明では、請求項１〜
１１のラジアルプランジャポンプにおいて、前記低摩擦
材がポリイミドであるものを提案する。
【００３０】請求項１１または１２の発明によれば、外
嵌・固着されるプランジャスリーブやシューあるいはコ
ーティング材に低摩擦材が用いられることで、プランジ
ャとして、高い剛性が確保されて円滑な運転が実現され
る他、摩耗や摩擦熱の発生が抑制され、極圧等にもよく
耐え、かつ、曲げ変形も起こし難くなる。
【００３１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づき詳細に説明する。
【００３２】図１は、本発明に係るラジアルプランジャ
ポンプ（以下、ポンプと略称する）を備えた高圧ガソリ
ン供給システムの側面図である。尚、本実施形態では、
説明の便宜上、図１の左方を前方とする。
【００３３】図１に示したように、高圧ガソリン供給シ
ステムは、ポンプ１と電動機２とを鋼板製の架台３に載
置したもので、電動機２の回転力がラバーカップリング
４を介してポンプ１に伝達される。図１中、５は脚であ
り、防震ゴム製のクッション６を介して架台３の下面四
隅に取り付けられている。７は鋼板製のポンプブラケッ
ト、８は鋼メッシュ製のカップリングカバーであり、こ
れらは溶接やボルト等により架台３の上面に固着されて
いる。また、ポンプ１の上面には、前後に吸入ポート９
と吐出ポート１０とが形成されている。吸入ポート９に
は、ジョイント１１を介して図示しないガソリン貯蔵槽
からの低圧ガソリン配管１２が接続し、吐出ポート１０
にはジョイント１３を介して図示しない耐圧試験機への
高圧ガソリン配管１４が接続する。
【００３４】図２はポンプ１の内部構造を示す縦断面図
であり、同図に示すように、ポンプ１の外郭は、いずれ
も円形断面を有する、メインハウジング２１と、吸入側
ハウジング２２と、サイドカバー２３とから形成されて
いる。
【００３５】メインハウジング２１の軸心部には、一対
のテーパローラベアリング３１を介して、偏心カムシャ
フト３２が回動自在に保持されている。図２中、３３は
ディスタンスカラー、３４はベアリングナット、３５は
ロックワッシャである。メインハウジング１１の後端面
には、Ｏリング３６の保持に供されるＯリングホルダ３
７がボルト止めされ、更に、Ｏリングホルダ３７の後端
面には、キャップシール３８の保持に供されるキャップ
シールホルダ３９がボルト止めされている。尚、両テー
パローラベアリング３１はグリスにより潤滑されてお
り、グリス中への塵埃や水等の浸入がＯリング３６とキ
ャップシール３９とにより防止される。
【００３６】メインハウジング２１内には、吐出ポート
１０に連通する円環状の集合路４１と、この集合路４１
と後述するポンプユニットとを連通する７本の連通路４
２とが形成されている。メインハウジング１１の前端面
には、シールフランジ４４とＯリングホルダ４５とがボ
ルト止めされ、これらにより、一対のキャップシール４
６とＯリング４７とが保持されている。キャップシール
４６およびＯリング４７は、テーパローラベアリング３
１の潤滑用グリスにガソリンが浸入することを防止す
る。
【００３７】図２，図３（図２中のＡ−Ａ階段断面図）
に示したように、吸入側ハウジング２２は円筒形状であ
り、その前後端部５１，５２がサイドカバー２３の後端
面およびメインハウジング２１の前端面の円環溝５３，
５４にそれぞれ嵌入し、これにより、ガソリン５５の充
たされた液室５６が形成されている。図中、５７は液封
用のＯリングであり、５８は吸入側ハウジング２２およ
びサイドカバー２３をメインハウジング２１に締結する
ボルトであり、５９はドレンプラグである。
【００３８】液室５６内には、放射状に配置された７つ
のポンプユニット６１と、偏心カムシャフト３２の偏心
部６２に外嵌したカムローラ６３とからなる圧縮機構が
配設されている。ポンプユニット６１は、メインハウジ
ング２１の前端面にボルト止めされている。また、カム
ローラ６３は、ニードルローラ６４とその内輪６５とを
介し、偏心カムシャフト３２の偏心部６２に保持されて
いる。本実施形態の場合、ニードルローラ６４の内輪６
５は、その内周面および外周面に二硫化モリブデンがコ
ーティングされ、偏心部６２との間およびニードルロー
ラ６４との間の摩擦係数が極めて小さくなっている。図
中、６６はニードルローラ６４および内輪６５の左右方
向の位置決めを行うスラストリングであり、偏心カムシ
ャフト３２の偏心部６２に嵌合している。
【００３９】図４には、スラストリング６６を斜視によ
り示してある。本実施形態のスラストリング６６は、カ
ーボン等のコンパウンドを含有した高潤滑性ナイロン樹
脂を素材としており、その内周面に軸方向に沿って４本
の円弧溝６７が形成され、一方の側面にこれら円弧溝６
７に連続するかたちで４本の矩形溝６８が放射状に形成
されている。
【００４０】サイドカバー２３には、その中央部に円形
の窓穴７１が形成されると共に、後端面にガラスホルダ
７２を介して強化ガラスからなる観測窓７３がボルト止
めされている。図中、７４は液封用のＯリングである。
【００４１】図５には、ポンプユニット６１の縦断面を
示してある。同図に示したように、ポンプユニット６１
は、プランジャ穴８１を有するシリンダ８２と、プラン
ジャ穴８１内に摺動自在に保持されたプランジャ８３
と、プランジャ８３をカムローラ６３に押し付けるプラ
ンジャスプリング８４とを主要構成部材としている。シ
リンダ８２には、共に鋼球８５と円錐スプリング８６と
からなる、吸入側逆止弁８７と吐出側逆止弁８８とが内
蔵されている。図中、８９はねじ込み型バルブシート、
９０はプランジャ８３とプランジャスプリング８４との
間に介装されたスプリングガイド、９１はＣ形止め輪、
９２は液封用のＯリングである。本実施形態の場合、ス
プリングガイド９０は、低摩擦係数のポリイミド樹脂を
切削加工したもので、プランジャ８３の貫通部位の内径
がプランジャ８３の外径より大きくされ、これにより、
プランジャ８３とスプリングガイド９０との接触面積が
小さくなっている。
【００４２】図６には、プランジャ８３の半裁縦断面を
示してある。プランジャ８３は、プランジャ穴８１に嵌
合する円柱状のプランジャ部９３と、カムローラ６３に
接する円盤状のヒール部９４とからなっており、プラン
ジャ部９３には、比較的浅い複数本（本実施形態では、
３本）の環状溝９５と比較的深い１本のリング溝９６と
が形成され、リング溝９６には図７に斜視を示したポリ
イミド樹脂製のシールリング９７が係合している。尚、
シールリング９７は、リング溝９６の深さに対応して、
比較的幅の狭いものが用いられている。
【００４３】プランジャ８３は、芯金たるプランジャイ
ンナ９８と、プランジャインナ９８に外嵌してプランジ
ャ部９３の外郭を形成するプランジャスリーブ９９とか
らなっている。プランジャインナ９８は、合金工具鋼
（本実施形態の場合、ＳＫＤ１種）を切削成形し、真空
焼き入れ後に窒化処理を施こしたもので、基端側（ヒー
ル部９４側）が太く、先端側が細い段付きに形成されて
いる。また、プランジャスリーブ９９は、ポリイミド樹
脂を切削加工したもので、プランジャインナ９８との間
に間隙ができないように形成され、両者は圧入・接着
（接着剤塗布後に圧入）により強固に固着されている。
尚、上述した環状溝９５はプランジャスリーブ９９に形
成されているが、リング溝９６の内周部はプランジャイ
ンナ９８に侵入するかたちとなっている。
【００４４】本実施形態において、シールリング９７お
よびプランジャスリーブ９９の素材たるポリイミド樹脂
は、以下に列挙する物性を有している。
【００４５】圧縮強さ：≧1,200 kgf／cm2（at 23℃） 動摩擦係数：≦0.25（at ＰＶ＝500 kgf／cm2・m／mi
n），≦0.08（at ＰＶ＝3,000 kgf／cm2・m／min） 限界ＰＶ値：≧3,000 kgf／cm2・m／min 曲強さ：≧1,800 kgf／cm2（at 23℃） 引張強さ：≧1,500 kgf／cm2（at 23℃），≧500 kgf／
cm2（at 250℃） 連続使用温度：≧250℃ 線膨張係数：≦4.0×10-5cm／cm／℃ 以下、本実施形態に係るガソリン加圧システムの作用を
説明する。
【００４６】自動車燃料系等の耐圧試験を行う場合、試
験作業者は、高圧ガソリン供給システムに接続された耐
圧試験機に被試験機器をセットした後、図示しないコン
トロール装置を介して電動機２を起動する。すると、電
動機２に連結されたポンプ１の偏心カムシャフト３２が
回転駆動され、これにより、偏心カムシャフト３２の偏
心部６２に嵌合したカムローラ６３は、所定の偏心量を
もって偏心回転して、各ポンプユニット６１のプランジ
ャ８３を順次シリンダ８２のプランジャ穴８１に押し込
む。この際、カムローラ６３は、ニードルローラ６４を
介して偏心部６２に回動自在に保持されているため、偏
心部６２に対しては偏心回転量に等しい分だけ逆方向に
回転し、プランジャ８３のヒール部９４とは殆ど摺動し
ない。
【００４７】一方、プランジャ８３には、カムローラ６
３により押し込まれる際の面圧の不均一等により、プラ
ンジャ穴８１に対する僅かな回転力が作用する。そし
て、本実施形態ではスプリングガイド９０がポリイミド
樹脂により形成され、かつ、プランジャ８３とスプリン
グガイド９０との接触面積が小さくされているために、
プランジャ８３とスプリングガイド９０との間の摺動抵
抗がごく小さくなり、回転力によってプランジャ８３が
徐々にかつ円滑に回転する。その結果、プランジャ８３
のヒール部９４は、長時間の運転によりカムローラ６３
に対して均一に接触することになり、その偏摩耗が起こ
らなくなる。
【００４８】ポンプユニット６１では、プランジャ８３
が押し込まれることにより、プランジャ穴８１内に溜ま
っていたガソリンが加圧され、所定の圧力（本実施形態
では、５０kgf／cm2以上）となった時点で吐出側逆止弁
８８から連通路４２内に流入する。高圧のガソリンは、
連通路４２から集合路４１を経て吐出ポート１０に至
り、高圧ガソリン配管１４を介して耐圧試験機に供給さ
れる。また、プランジャ８３は、カムローラ６３がシリ
ンダ８２に対して離間すると、プランジャスプリング８
４のばね力により元位置に復帰し、その際に液室５６内
のガソリン５５が吸入側逆止弁８７からプランジャ穴８
１内に流入する。そして、この作動が７つのポンプユニ
ット６１で順次行われることにより、液室５６内のガソ
リン５５が耐圧試験機に連続的に圧送され、精度の高い
耐圧試験が実現される。
【００４９】さて、ガソリン加圧システムが長期間に亘
り運転されると、ガソリン中の不揮発成分が固化してス
ラッジを生成したり、外部（ガソリン貯蔵槽の給油口
等）からガソリン中に塵埃が侵入することがある。そし
て、これらスラッジや塵埃が異物としてニードルローラ
６４内（ケージとローラとの隙間等）に噛み込まれる
と、前述したように、ニードルローラ６４が一瞬転動し
なくなることがある。
【００５０】この場合、本実施形態では、コーティング
された二硫化モリブデンにより内輪６５の偏心部６２と
の間およびニードルローラ６４との間の摩擦係数が極め
て小さいため、カムローラ６３の偏心部６２に対する回
転が確保される。すなわち、図８に示したように、カム
ローラ６３とニードルローラ６４とが一体となって内輪
６５に対して回動したり、あるいは、図９に示したよう
に、カムローラ６３とニードルローラ６４と内輪６５と
が一体となって偏心部６２に対して回動することで、カ
ムローラ６３が偏心部６２に対して偏心回転量に等しい
分だけ逆方向に回転する。
【００５１】これにより、カムローラ６３の外周面とプ
ランジャ８３のヒール部９４との間で摺動が起こり難く
なり、従来装置で生じていた摩耗や焼付き等が防止され
る。尚、異物によるニードルローラ６４の転動不良は、
通常、装置の運転に伴うガソリン５５の流れによりごく
短時間で解消されることが多く、その後はニードルロー
ラ６４の転動によりカムローラ６３が円滑に回転するこ
とになる。尚、本実施形態では、内輪６５の内外周面に
二硫化モリブデンをコーティングしたが、四弗化エチレ
ン等をコーティングしてもよいし、内輪６５自体をナイ
ロン系樹脂や四弗化エチレン系樹脂、ポリイミド系樹脂
等により製作してもよく、これらの場合にも同様の効果
が得られる。
【００５２】一方、ガソリンにスラッジや塵埃が混入し
た場合、上述したニードルローラ６４の転動不良や被試
験装置への異物の流入を防ぐべく、ガソリン５５の交換
やポンプ１の洗浄を行わねばならない。また、カムロー
ラ６３やプランジャ８３等に作動不良が生じた場合、こ
れらが破損等を起こす前に装置を停止し、分解修理等を
行う必要がある。この際、本実施形態では、試験作業者
は、観測窓７３を覗くことにより、図１０（図２中のＢ
矢視図）に示したように、ガソリンの清浄度や機構部品
の作動状態を容易に確認でき、適切な処理を速やかにと
ることができる。
【００５３】また一方、本実施形態では、スラストリン
グ６６に形成された円弧溝６７と矩形溝６８との作用に
より、ニードルローラ６４内でのガソリンの流通が促進
され、ニードルローラ６４の焼付き等が防止される。す
なわち、装置の運転によって偏心カムシャフト３２と伴
にスラストリング６６が回転すると、図１１に示したよ
うに、矩形溝６８内のガソリンは遠心力により液室６５
側に放出されるため、円弧溝６７内のガソリンが矩形溝
６８に流入する。これにより、ニードルローラ６４内で
は、ガソリンが、カムローラ６３とスラストリング６６
との間隙等から流入した後、円弧溝６７側に流れること
になる。その結果、ニードルローラ６４には液室５６内
の比較的低温のガソリン５５が常に循環することにな
り、前述したガソリンの停滞に起因するニードルローラ
等の摩耗や焼付きが防止される。
【００５４】次に、プランジャ８３について述べる。装
置が運転されると、偏心回転するカムローラ６３により
シリンダ８２のプランジャ穴８１にプランジャ８３が押
し込まれ、プランジャ８３には吐出側の燃料圧力に応じ
た大きな軸力が作用する他、カムローラ６３とプランジ
ャ８３のヒール部９４との位置関係等によっては、プラ
ンジャ部９３に大きな曲げ力が作用する。しかし、本実
施形態では、プランジャインナ９８の素材に高強度の合
金工具鋼が用いられ、更に基端側が太い段付きとなって
いるため、長期間に亘る使用が行われてもプランジャ部
９３が曲げ変形することがない。
【００５５】また、プランジャ８３がプランジャ穴８１
内を摺動する際には、多少なりとも摩擦熱が発生し、両
者の間に存在するガソリンの温度が上昇する。しかし、
本実施形態では、プランジャ部９３に３本の環状溝９５
が形成されているため、摺動面が少なくなることで摩擦
熱の発生が抑制されると同時に、環状溝９５内でガソリ
ンの沸騰・気化が生じた場合には、これがシリンダ８２
およびプランジャ８３を冷却するように作用する。
【００５６】図１２，図１３には、環状溝９５の近傍に
おけるシリンダ８２およびプランジャ８３の拡大縦断面
を示してあるが、図１２から判るように、環状溝９５内
で沸騰・気化したガソリンは、その体積が急激に膨張す
ることも相俟って、プランジャ８３の吸込行程でプラン
ジャ穴８１（図中上方）内に気泡となって放出される。
これにより、環状溝９５には、図１３に示したように、
プランジャ８３の圧縮行程で新たなガソリンが流入し、
シリンダ８２およびプランジャ８３の温度が低下する。
【００５７】ポンプユニット６１は、上述したように非
常に高い圧力を発生するため、シリンダ８２からのガソ
リンのリークが問題となる。そこで、プランジャ８３と
プランジャ穴８１との間の軸封は、環状溝９５によるラ
ビリンスシール作用と、リング溝９６に嵌合したシール
リング９７とに依っており、その他の部位の液封はＯリ
ングによってなされている。シールリング９７は、背圧
によりプランジャ穴８１の壁面に押し付けられるが、そ
の押付力Ｆが過大である場合には、長期間に亘る運転に
よりプランジャ穴８１の壁面が摩耗する。また、押付力
Ｆが大きい場合、プランジャ８３が回転し難くなり、ヒ
ール部９４に偏摩耗が起こる虞がある。しかし、本実施
形態では、リング溝９６を深くし、幅の狭いシールリン
グ９７を用いることにより、シールリング９７がプラン
ジャ穴８１の壁面に強く押し付けられることを防止し、
これにより、プランジャ８３が容易に回転してヒール部
９４の偏摩耗が起こり難くしている。
【００５８】図１４に示したように、シールリング９７
の内径をＤ1，外径をＤ2，厚みをｔ、圧縮行程における
ガソリンの圧力をＰ（kgf／cm2）とすると、シールリン
グ９７のプランジャ穴８１への押付力Ｆ（kgf／cm2）は
以下の式で求められる。
【００５９】 Ｆ＝Ｐ×（（π／４）×Ｄ12×ｔ）×ｔ／（（π／４）×Ｄ22×ｔ） ＝Ｐ×（Ｄ12／Ｄ22）×ｔ 本実施形態のシールリング９７では、Ｄ1をＤ2に対して
十分に小さくし、かつ、厚みｔを比較的大きく（２mm以
上）したことにより、押付力Ｆが必要以上に大きくなら
ず、これにより、プランジャ穴８１の壁面の摩耗をごく
少なく抑えることができた。また、リング溝９６の内周
部がプランジャインナ９８に侵入すると共に、シールリ
ング９７の内周側がプランジャインナ９８に保持されて
いるため、ポンプユニット６１の圧縮行程でシールリン
グ９７に高圧が作用しても、プランジャスリーブ９９が
挫屈することがない。
【００６０】以上で具体的実施形態の説明を終えるが、
本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。
例えば、図１５と図１６とには、ヒール部９４にポリイ
ミド樹脂製のシュー１００を取り付けたプランジャ８３
の半裁縦断面を示してある。
【００６１】図１５のプランジャ８３は、ヒール部９４
の中央部分に円形の保持凹部１０１を形成し、この保持
凹部１０１に円盤状のシュー１００を埋め込んだもので
ある。シュー１００は、その外周部に半径Ｒ（本実施形
態では、１．５ｍｍ）の面取り１０３が施される一方、
圧入・接着により保持凹部１０１に対して強固に固着さ
れている。このプランジャ８３を採用することにより、
カムローラ６３が摩擦係数の小さいシュー１００と接触
することになり、長期間に亘る運転が行われてもカムロ
ーラ６３やシュー１００の摩耗が殆ど起こらなくなっ
た。また、シュー１００は、ポンプユニット６１の圧縮
行程においてカムローラ６３から大きな力で押圧される
が、面取り１０３の作用によって外周部への応力集中が
起こらなくなり、該部の割れや欠けが防止される。
【００６２】図１６のプランジャ８３は、ヒール部９４
の中心に円柱状の保持軸部１０４を形成し、この保持軸
部１０４に円環状のシュー１００を嵌合させたものであ
る。この例でも、シュー１００は、その外周部に面取り
１０３が施される一方、圧入・接着により保持軸部１０
４に対して強固に固着されている。この例でも、カムロ
ーラ６３やプランジャ８３に対する作用は図１５のもの
と同様である。
【００６３】また、上記実施形態では、プランジャイン
ナ９８の素材として、合金工具鋼（ＳＫＤ等）を用いた
が、ニッケルクロームモリブデン鋼（ＳＮＣＭ３やＳＮ
ＣＭ等）を始め、軸受鋼（ＳＵＪ２等）や高速度工具鋼
（ＳＫＨ９等）等の強靭な鋼種を用いてもよい。また、
上記実施形態は本発明をガソリン加圧システムに適用し
たものであるが、ガソホール（ガソリンとアルコールの
混合物）や軽油等の加圧に供されるラジアルプランジャ
ポンプに適用してもよい。その他、ラジアルプランジャ
ポンプの具体的構成や各部品の形状等についても、本発
明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変更可能である。
【００６４】
【発明の効果】以上述べたように、請求項１の発明によ
れば、複数のプランジャ穴を放射状に形成するシリンダ
と、前記各プランジャ穴内に摺動自在に保持されたプラ
ンジャと、前記シリンダの中央に配置された偏心カムシ
ャフトとを有し、前記偏心カムシャフトを回転させるこ
とにより、前記偏心カムシャフトの偏心部を介して前記
プランジャを前記シリンダ内に押し込み、これにより、
当該シリンダ内の液体を加圧・吐出するラジアルプラン
ジャポンプにおいて、前記プランジャが前記プランジャ
穴に嵌合する円柱状のプランジャ部と前記偏心部により
押圧されるヒール部とを備え、かつ、当該プランジャ部
は金属からなるプランジャインナに低摩擦材からなるプ
ランジャスリーブを外嵌したため、プランジャは、その
強度および剛性がプランジャインナにより比較的高く保
たれるために折損や挫屈等が起こり難くなる一方、プラ
ンジャ穴とは低摩擦材のプランジャスリーブが摺動する
ために摩耗や焼付きが生じ難くなる。
【００６５】また、請求項２の発明によれば、複数のプ
ランジャ穴を放射状に形成するシリンダと、前記各プラ
ンジャ穴内に摺動自在に保持されたプランジャと、前記
シリンダの中央に配置された偏心カムシャフトとを有
し、前記偏心カムシャフトを回転させることにより、前
記偏心カムシャフトの偏心部を介して前記プランジャを
前記シリンダ内に押し込み、これにより、当該シリンダ
内の液体を加圧・吐出するラジアルプランジャポンプに
おいて、前記プランジャが前記プランジャ穴に嵌合する
円柱状のプランジャ部と前記偏心部により押圧されるヒ
ール部とを備え、かつ、当該プランジャ部は金属からな
るプランジャインナに低摩擦材をコーティングしたた
め、プランジャは、その強度および剛性がプランジャイ
ンナにより比較的高く保たれるために折損や挫屈等が起
こり難くなる一方、プランジャ穴とはコーティングされ
た低摩擦材が摺動するために摩耗や焼付きが生じ難くな
る。
【００６６】また、請求項３の発明によれば、請求項１
または２のラジアルプランジャポンプにおいて、前記プ
ランジャインナが、先端側が細く基端側が太い段付き状
またはテーパ状に形成されているため、プランジャの先
端側では、プランジャスリーブの肉厚を比較的大きくで
きるために割れ等が起こり難くなる一方、基端側では、
大きな剪断力や曲げ力が作用してもプランジャに折損等
が起こり難くなる。
【００６７】また、請求項４の発明によれば、請求項１
〜３のラジアルプランジャポンプにおいて、前記プラン
ジャ部の外周部に環状溝が形成されているため、環状溝
によるラビリンス効果によって液体の漏洩が抑制される
一方、環状溝内の液体が摩擦熱等で沸騰・気化すると、
これが吸入行程で気泡となってプランジャ穴内に流出
し、圧縮行程で新たな液体が環状溝内に流入し、プラン
ジャおよびシリンダが冷却されやすくなる。
【００６８】また、請求項５の発明によれば、請求項１
〜４のラジアルプランジャポンプにおいて、前記プラン
ジャ部の外周部に前記プランジャインナに至る深さのリ
ング溝が形成され、当該リング溝に低摩擦材からなると
共にその内周端が当該プランジャインナに係合するプラ
ンジャリングが嵌合該リング溝に低摩擦材からなるプラ
ンジャリングが嵌合されているため、プランジャリング
に大きな軸方向の圧力が作用しても、プランジャリング
がプランジャインナに係止されるため、プランジャスリ
ーブに過大な押付力がかからなくなる。また、プランジ
ャリングの幅が比較的大きくなるため、プランジャ穴に
対する押付力が適正な大きさになる。
【００６９】また、請求項６の発明によれば、請求項１
〜５のラジアルプランジャポンプにおいて、前記プラン
ジャインナにおけるヒール部の端部に低摩擦材からなる
シューが固着されているため、カムシャフトあるいはカ
ムローラの接触相手が低摩擦材のシューとなるため、接
触面の摩耗や焼付き等が生じ難くなる。
【００７０】また、請求項７の発明によれば、請求項６
のラジアルプランジャポンプにおいて、前記シューの外
周に円弧状の面取りが施されているため、シューの外周
端部に応力が集中しなくなり、割れ等による耐久性の低
下が起き難くなる。
【００７１】また、請求項８の発明によれば、請求項１
〜５のラジアルプランジャポンプにおいて、前記プラン
ジャインナにおけるヒール部の端部に低摩擦材をコーテ
ィングしたため、カムシャフトあるいはカムローラの接
触相手がコーティングされた低摩擦材となるため、接触
面の摩耗や焼付き等が生じ難くなる。
【００７２】また、請求項９の発明によれば、請求項１
〜８のラジアルプランジャポンプにおいて、前記シリン
ダに外嵌し、前記プランジャの前記偏心カムシャフト側
への押圧を行うプランジャスプリングと、このプランジ
ャスプリングと前記プランジャとの間に介装され、当該
プランジャスプリングの押圧力を当該プランジャに伝達
するスプリングガイドとを更に備えると共に、当該プラ
ンジャと当該スプリングガイドとの接触面積を小さくし
たため、プランジャとスプリングガイドとの間の摩擦抵
抗が小さくなるため、運転時にプランジャが円滑に回転
し、ヒール部の偏摩耗が起こり難くなる。
【００７３】また、請求項１０の発明では、請求項９の
ラジアルプランジャポンプにおいて、前記スプリングガ
イドを低摩擦材により形成したため、プランジャとスプ
リングガイドとの間の摩擦抵抗がより小さくなり、運転
時にプランジャがより円滑に回転して、ヒール部の偏摩
耗が更に起こり難くなる。
【００７４】また、請求項１１の発明によれば、請求項
１〜１０のラジアルプランジャポンプにおいて、前記低
摩擦材の物性が、 圧縮強さ：≧1,200 kgf／cm2（at 23℃） 動摩擦係数：≦0.25（at ＰＶ＝500 kgf／cm2・m／mi
n），≦0.08（at ＰＶ＝3,000 kgf／cm2・m／min） 限界ＰＶ値：≧3,000 kgf／cm2・m／min 曲強さ：≧1,800 kgf／cm2（at 23℃） を満たすものとしたため、外嵌・固着されるプランジャ
スリーブやシューあるいはコーティング材に低摩擦材が
用いられることで、プランジャとして、高い剛性が確保
されて円滑な運転が実現される他、摩耗や摩擦熱の発生
が抑制され、極圧等にもよく耐え、かつ、曲げ変形も起
こし難くなる。
【００７５】また、請求項１２の発明によれば、請求項
１〜１１のラジアルプランジャポンプにおいて、前記低
摩擦材がポリイミドであるものとしたため、外嵌・固着
されるプランジャスリーブやシューあるいはコーティン
グ材に低摩擦材が用いられることで、プランジャとし
て、高い剛性が確保されて円滑な運転が実現される他、
摩耗や摩擦熱の発生が抑制され、極圧等にもよく耐え、
かつ、曲げ変形も起こし難くなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るガソリン加圧システ
ムを示す側面図である。
【図２】ラジアルプランジャポンプの内部構造を示す縦
断面図である。
【図３】図２中のＡ−Ａ階段断面図である。
【図４】スラストリングの斜視図である。
【図５】ポンプユニットの内部構造を示す縦断面図であ
る。
【図６】プランジャの構造を示す縦断面図である。
【図７】シールリングの斜視図である。
【図８】ニードルローラの転動不良時における内輪の作
動状態を示す説明図である。
【図９】ニードルローラの転動不良時における内輪の作
動状態を示す説明図である。
【図１０】図２中のＢ矢視図である。
【図１１】スラストリングの作用を示す説明図である。
【図１２】環状溝の作用を示す説明図である。
【図１３】環状溝の作用を示す説明図である。
【図１４】プランジャのシールリング取付部を示す拡大
図である。
【図１５】プランジャの変形実施形態を示す半裁縦断面
図である。
【図１６】プランジャの変形実施形態を示す半裁縦断面
図である。
【符号の説明】
１ ラジアルプランジャポンプ ２ 電動機 ９ 吸入ポート １０ 吐出ポート ２１ メインハウジング ２２ 吸入側ハウジング ２３ サイドカバー ３２ 偏心カムシャフト ４１ 集合路 ４２ 連通路 ６１ ポンプユニット６１ ６２ 偏心部 ６３ カムローラ ６４ ニードルローラ ６５ 内輪 ６６ スラストリング ６７ 円弧溝 ６８ 矩形溝 ８１ プランジャ穴 ８２ シリンダ ８３ プランジャ ８７ 吸入側逆止弁 ８８ 吐出側逆止弁 ９３ プランジャ部 ９４ ヒール部 ９５ 環状溝 ９６ リング溝 ９７ シールリング ９８ プランジャインナ ９９ プランジャスリーブ １００ シュー
フロントページの続き (72)発明者 岩野 健三 東京都千代田区三崎町３−７−５

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 複数のプランジャ穴を放射状に形成する
    シリンダと、前記各プランジャ穴内に摺動自在に保持さ
    れたプランジャと、前記シリンダの中央に配置された偏
    心カムシャフトとを有し、前記偏心カムシャフトを回転
    させることにより、前記偏心カムシャフトの偏心部を介
    して前記プランジャを前記シリンダ内に押し込み、これ
    により、当該シリンダ内の液体を加圧・吐出するラジア
    ルプランジャポンプにおいて、 前記プランジャが前記プランジャ穴に嵌合する円柱状の
    プランジャ部と前記偏心部により押圧されるヒール部と
    を備え、かつ、当該プランジャ部は金属からなるプラン
    ジャインナに低摩擦材からなるプランジャスリーブを外
    嵌したものであ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】 複数のプランジャ穴を放射状に形成する
    シリンダと、前記各プランジャ穴内に摺動自在に保持さ
    れたプランジャと、前記シリンダの中央に配置された偏
    心カムシャフトとを有し、前記偏心カムシャフトを回転
    させることにより、前記偏心カムシャフトの偏心部を介
    して前記プランジャを前記シリンダ内に押し込み、これ
    により、当該シリンダ内の液体を加圧・吐出するラジア
    ルプランジャポンプにおいて、 前記プランジャが前記プランジャ穴に嵌合する円柱状の
    プランジャ部と前記偏心部により押圧されるヒール部と
    を備え、かつ、当該プランジャ部は金属からなるプラン
    ジャインナに低摩擦材をコーティングしたものであるこ
    とを特徴とするラジアルプランジャポンプ。
  3. 【請求項３】 前記プランジャインナが、先端側が細く
    基端側が太い段付き状またはテーパ状に形成されている
    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。
  4. 【請求項４】 前記プランジャ部の外周部に環状溝が形
    成されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれ
    か一項に記載のラジアルプランジャポンプ。
  5. 【請求項５】 前記プランジャ部の外周部に前記プラン
    ジャインナに至る深さのリング溝が形成され、当該リン
    グ溝に低摩擦材からなると共にその内周端が当該プラン
    ジャインナに係合するプランジャリングが嵌合されてい
    ることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記
    載のラジアルプランジャポンプ。
  6. 【請求項６】 前記プランジャインナにおけるヒール部
    の端部に低摩擦材からなるシューが固着されていること
    を特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載のラ
    ジアルプランジャポンプ。
  7. 【請求項７】 前記シューの外周に円弧状の面取りが施
    されていることを特徴とする、請求項６記載のラジアル
    プランジャポンプ。
  8. 【請求項８】 前記プランジャインナにおけるヒール部
    の端部に低摩擦材がコーティングされていることを特徴
    とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載のラジアル
    プランジャポンプ。
  9. 【請求項９】 前記シリンダに外嵌し、前記プランジャ
    の前記偏心カムシャフト側への押圧を行うプランジャス
    プリングと、 このプランジャスプリングと前記プランジャとの間に介
    装され、当該プランジャスプリングの押圧力を当該プラ
    ンジャに伝達するスプリングガイドとを更に備えると共
    に、 当該プランジャと当該スプリングガイドとの接触面積を
    小さくしたことを特徴とする、請求項１〜８のいずれか
    一項に記載のラジアルプランジャポンプ。
  10. 【請求項１０】 前記スプリングガイドを低摩擦材によ
    り形成したことを特徴とする、請求項９記載のラジアル
    プランジャポンプ。
  11. 【請求項１１】 前記低摩擦材の物性が、 圧縮強さ：≧1,200 kgf／cm2（at 23℃） 動摩擦係数：≦0.25（at ＰＶ＝500 kgf／cm2・m／mi
    n），≦0.08（at ＰＶ＝3,000 kgf／cm2・m／min） 限界ＰＶ値：≧3,000 kgf／cm2・m／min 曲強さ：≧1,800 kgf／cm2（at 23℃） を満たすことを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか
    一項に記載のラジアルプランジャポンプ。
  12. 【請求項１２】 前記低摩擦材がポリイミドであること
    を特徴とする、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の
    ラジアルプランジャポンプ。
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