JPH1113628A - 燃料ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 燃料ポンプの小型化をはかる。 【解決手段】 油圧室８の圧力を昇降させる油圧ポンプ
４と、油圧室８の圧力変化により伸縮可能な筒形をした
ベローズ１１と、ベローズ１１により画成される燃圧室
１０とを備える燃料ポンプ１において、前記ベローズ１
１の外側に燃圧室１０を画成し、ベローズ１１の内側に
油圧室８を連通させ、油圧ポンプ７を構成する延長筒部
１６をベローズ１１の内側に配置するものとした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、油圧を介して駆動
されるベローズを用いた燃料ポンプの改良に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】筒内直接噴射式エンジンに備えられる燃
料ポンプとして、密封構造のベローズによって燃圧室を
画成し、燃圧室の拡縮により燃料の吸入および圧送を行
うものがある。これは、ピストンやプランジャ等のシリ
ンダ構造による燃料ポンプに比較して洩れがなく、効率
よく高圧が得られるという特徴がある。

【０００３】この種の燃料ポンプとして従来例えば図２
に示すようなものがあった(特開平５−１１８２７９号
公報、参照)。

【０００４】これについて説明すると、燃料ポンプ９０
は、伸縮可能な筒形をしたベローズ９１を備え、ベロー
ズ９１の内側は空洞となっており燃圧室９２が設けら
れ、ベローズ９１の外側に油圧室９３が設けられてい
る。

【０００５】ベローズ９１を撓ませる油圧ポンプ９７と
して、ベローズ９１の外側に油圧室９３を画成するシリ
ンダ９４と、シリンダ９４に摺動可能に嵌合するピスト
ン９５と、ピストン９５をシリンダ９４に対して往復動
させるカム９６とを備え、ピストン９５の往復動に伴い
油圧室９３に生起される圧力変化によりベローズ９１を
伸縮させるようになっている。

【０００６】

【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９０にあっては、筒形をしたベロ
ーズ９１の外側にピストン９５やシリンダ９４で構成さ
れる油圧ポンプ９７を設ける構造のため、燃料ポンプ９
０の大型化を招いた。

【０００７】本発明は上記の問題点を鑑みてなされたも
のであり、燃料ポンプの小型化をはかることを目的とす
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の燃料ポ
ンプは、油圧室の圧力を昇降させる油圧ポンプと、油圧
室の圧力変化により伸縮可能な筒形をしたベローズと、
ベローズにより画成される燃圧室と、燃圧室の拡張に伴
い燃圧室に流入する燃料に対して開弁する入口側チェッ
クバルブと、燃圧室の収縮に伴い燃圧室から流出する燃
料に対して開弁する出口側チェックバルブとを備える燃
料ポンプにおいて、前記ベローズの外側に燃圧室を画成
し、ベローズの内側に油圧室を連通し、油圧ポンプの少
なくとも一部をベローズの内側に配置するものとした。

【０００９】請求項２に記載の燃料ポンプは、請求項１
に記載の発明において、前記ベローズを圧縮する与圧ス
プリングを備えるものとした。

【００１０】請求項３に記載の燃料ポンプは、請求項１
または２に記載の発明において、前記油圧ポンプとして
油圧室を画成する油圧シリンダと、油圧シリンダに摺動
可能に嵌合するプランジャと、プランジャを油圧シリン
ダに対して往復動させるカムと、カムが収装されるとと
もにオイルが貯溜されるカム室と、プランジャにそのス
トローク位置に応じてカム室と油圧室を連通する補充油
通路とを備えるものとした。

【００１１】請求項４に記載の燃料ポンプは、請求項３
に記載の発明において、前記プランジャをカムに押し付
けるリターンスプリングと、油圧シリンダにリターンス
プリングの一端を支持する延長筒部を形成し、延長筒部
をベローズの内側に配置するものとした。

【００１２】

【発明の作用および効果】請求項１に記載の燃料ポンプ
において、油圧ポンプが油圧室に生起する圧力変化によ
りベローズを撓ませて燃圧室を拡縮する。

【００１３】燃圧室が拡張するのに伴い、燃圧室の燃料
圧力が低下し、燃料が入口側チェックバルブを開いて燃
圧室へと吸い込まれる。

【００１４】燃圧室が収縮するのに伴い、燃圧室の燃料
圧力が上昇し、燃圧室の燃料は出口側チェックバルブを
開いて吐出される。

【００１５】本発明は、油圧室が筒形をしたベローズの
内側に連通する構造のため、油圧ポンプの少なくとも一
部をベローズの内側に配置して、燃料ポンプの小型化が
はかれる。

【００１６】燃料ポンプの少なくとも一部によってベロ
ーズ内の無駄容積が埋められる構造により、油圧室に充
填されるオイル量が少なくなるため、ベローズの伸縮に
伴う油圧室の圧力変化が大きくなり、燃料ポンプの吐出
量を増やすことができる。この結果、所定の燃料吐出圧
を得るために必要なプランジャのストロークが小さな
り、燃料ポンプの小型化がはかれる。

【００１７】請求項２に記載の燃料ポンプにおいて、ベ
ローズは与圧スプリングを介して圧縮された状態で伸縮
作動することにより、ベローズがその自由長より伸長し
てベローズに亀裂等が発生することを防止し、ベローズ
の耐久性を確保できる。

【００１８】請求項３に記載の燃料ポンプにおいて、プ
ランジャがカムに追従して油圧シリンダ内からカム室へ
押し出されるのに伴い、油圧室のオイルがプランジャの
方へと移動し、ベローズが収縮して燃圧室を拡張する。
こうして燃圧室が拡張するのに伴い、燃圧室の燃料圧力
が低下し、燃料が入口側チェックバルブを開いて燃圧室
と吸い込まれる。

【００１９】プランジャがカムに追従して油圧シリンダ
内に押し込まれるのに伴い、油圧室のオイルがベローズ
の方へと移動し、ベローズが伸長して燃圧室を収縮させ
る。こうして燃圧室が収縮するのに伴い、燃圧室の燃料
圧力が上昇し、燃圧室の燃料は出口側チェックバルブを
開いて吐出される。

【００２０】プランジャが油圧シリンダに押し込まれる
圧送行程にて、油圧室内の一部のオイルがプランジャと
油圧シリンダの隙間を通ってカム室へと洩れ出す。プラ
ンジャが油圧シリンダ内から押し出される吸入行程の後
半にて、洩れ分に相当するオイルがカム室から補充油通
路を通って油圧シリンダへと供給される。

【００２１】カム室にオイルを貯溜することにより、オ
イルを貯溜するタンクを別に設ける構造に比べて、燃料
ポンプの小型化がはかれる。

【００２２】請求項４に記載の燃料ポンプにおいて、リ
ターンスプリングの一端を支持する延長筒部をベローズ
の内側に配置して、燃料ポンプの小型化がはかれる。

【００２３】延長筒部によってベローズ内の無駄容積が
埋められることにより、油圧室に充填されるオイル量が
少なくなるため、ベローズの伸縮に伴う油圧室の圧力変
化が大きく確保でき、燃料ポンプの吐出量を増やすこと
ができる。この結果、所定の燃料吐出圧を得るために必
要なプランジャのストロークが小さなり、燃料ポンプの
小型化がはかれる。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を添付図
面に基づいて説明する。

【００２５】図１に示すように、エンジンに備えられる
燃料ポンプ１は、第一ポンプハウジング２１に中空の直
円筒状に形成されたベローズ１１が収装され、ベローズ
１１によって燃圧室１０と油圧室８が仕切られる。第一
ポンプハウジング２１とベローズ１１の間に燃圧室１０
が画成され、ベローズ１１の内側に油圧室８が画成され
る。

【００２６】ベローズ１１は金属板によりその断面がラ
ビリンス状に曲折して形成され、軸方向に伸縮可能に構
成される。

【００２７】ベローズ１１の移動端に円盤状の端板１３
が固着される。端板１３と第一ポンプハウジング２１の
間には与圧スプリング９が圧縮された状態で介装され
る。ベローズ１１は与圧スプリング９の付勢力により圧
縮され、燃料ポンプ１の作動時にその自由長より短い範
囲で伸縮するように構成される。

【００２８】ベローズ１１の固定端に環状のフランジ１
２が固着される。フランジ１２は油圧シリンダ５と共に
第一ポンプハウジング２１と環状のストッパー１９の間
に２つのシールリング２８，２９を介して固定される。
各シールリング２８，２９を介して油圧室８と燃圧室１
０間の密封がはかられる。

【００２９】燃圧室１０には図示しないフィードポンプ
に連通する燃料導入通路２２が入口側チェックバルブ２
を介して接続されるとともに、図示しない燃料噴射ノズ
ルに連通する燃料吐出通路２３が出口側チェックバルブ
３を介して接続される。

【００３０】燃圧室１０が拡張するのに伴い入口側チェ
ックバルブ２が開き、フィードポンプから送られる比較
的低圧の燃料が燃料導入通路２２から燃圧室１０へと吸
い込まれる。燃圧室１０が収縮するのに伴い出口側チェ
ックバルブ３が開き、燃圧室１０の燃料は燃料吐出通路
２３から図示しないレギュレータ等を経て燃料噴射ノズ
ルへと圧送される。燃料噴射ノズルは例えばエンジンの
燃焼室に臨み、燃料噴霧をピストン冠部に向けて噴出す
るようになっている。

【００３１】燃料ポンプ１には油圧室８の油圧を昇降さ
せてベローズ１１を拡縮する油圧ポンプ４が設けられ
る。油圧ポンプ４は第一ポンプハウジング２１に固定さ
れる油圧シリンダ５と、油圧シリンダ５に摺動可能に嵌
合するプランジャ７と、プランジャ７を油圧シリンダ５
に対して往復動させる偏心カム６と、プランジャ７を偏
心カム６に押し付けるリターンスプリング１４を主体と
して構成される。

【００３２】円筒状の油圧シリンダ５はベローズ１１と
同軸上に配置される。油圧シリンダ５はその一端がカム
室２５に開口するとともにプランジャ７を摺動可能に嵌
合させ、その他端がベローズ１１内に開口している。す
なわち、油圧シリンダ５とプランジャ７およびベローズ
１１の間に油圧室８が画成される。

【００３３】油圧シリンダ５はベローズ１１の内側に突
出する円筒状をした延長筒部１６を有する。延長筒部１
６内にはストッパー１７が嵌められる。コイル状のリタ
ーンスプリング５はストッパー１７とプランジャ７の間
に圧縮された状態で介装される。

【００３４】プランジャ７を油圧シリンダ５に対して往
復動させる駆動手段として、偏心カム６が設けられる。
偏心カム６は円筒面状の外周面が偏心して回転し、これ
に摺接するプランジャ７をリターンスプリング１４に抗
して往復動させる。偏心カム６はエンジンの図示しない
吸・排気弁を開閉するカム軸等に連結されて回転する。

【００３５】なお、プランジャ７の駆動手段として、プ
ランジャ７０の軸方向に回転軸を持つアキシャルカムを
設けたり、あるいは印加される電圧により伸縮する圧電
アクチュエータや印加される磁界により伸縮する超磁歪
アクチュエータ等を設けてもよい。

【００３６】第一ポンプハウジング２１と第二ポンプハ
ウジング３１には偏心カム６を収装するカム室２５が設
けられる。カム室２５には所定量のオイルが貯溜され
る。このオイルは油圧室８に供給されてベローズ１１を
拡縮する作動流体として機能するとともに、プランジャ
７の偏心カム６や油圧シリンダ５に対する摺接部を潤滑
する。

【００３７】プランジャ７にはそのストローク位置に応
じてカム室２５と油圧室８を連通する補充油通路１８が
形成される。油圧室８にはカム室２５から補充油通路１
８を通して供給されるオイルが満たされる。

【００３８】プランジャ７が油圧シリンダ５に押し込ま
れる圧送行程において、大部分のオイルが油圧シリンダ
５からベローズ１１の方へ移動する一方、一部のオイル
がプランジャ７と油圧シリンダ５の隙間を通ってカム室
２５へと洩れ出す。この洩れ分に相当するオイルをカム
室２５から油圧室８に補充するため、カム室２５と油圧
室８を結ぶ補充油通路１８が配設される。補充油通路１
８はプランジャ７がストロークするのに伴い油圧シリン
ダ５によって閉塞される位置に開口している。

【００３９】補充油通路１８はプランジャ７内でＴ字形
に交わる２つの通孔によって構成される。

【００４０】なお、補充油通路として油圧シリンダ５に
カム室２５と油圧室８を連通する通路をプランジャ７に
よって閉塞される位置に形成してもよい。

【００４１】以上のように構成され、燃料ポンプ１によ
る燃料圧送作用は次のようにして行われる。

【００４２】リターンスプリング１４の付勢力によりプ
ランジャ７が偏心カム６に追従して油圧シリンダ５内か
らカム室２５へ押し出されるのに伴い、油圧室８のオイ
ルがプランジャ７の方へと移動し、ベローズ１１が収縮
して燃圧室１０を拡張する。こうして燃圧室１０が拡張
するのに伴い、燃圧室１０の燃料圧力が低下し、燃料導
入通路２２から送られる比較的低圧の燃料が入口側チェ
ックバルブ２を開いて燃圧室１０へと吸い込まれる。

【００４３】プランジャ７が偏心カム６に追従してリタ
ーンスプリング１４に抗して油圧シリンダ５内に押し込
まれるのに伴い、油圧室８のオイルがベローズ１１の方
へと移動し、ベローズ１１が伸長して燃圧室１０を収縮
させる。こうして燃圧室１０が収縮するのに伴い、燃圧
室１０の燃料圧力が上昇し、燃圧室１０の燃料は出口側
チェックバルブ３を開いて燃料吐出通路２３へと吐出
し、燃料噴射ノズルへと圧送される。

【００４４】プランジャ７が油圧シリンダ５に押し込ま
れる圧送行程にて、油圧室８内の一部のオイルがプラン
ジャ７と油圧シリンダ５の隙間を通ってカム室２５へと
洩れ出す。プランジャ７が油圧シリンダ５内から押し出
される吸入行程の後半にて、洩れ分に相当するオイルが
カム室２５から補充油通路１８を通って油圧シリンダ５
へと供給される。

【００４５】油圧室８をベローズ１１の内側に配置する
ことにより、油圧ポンプ４をベローズ１１の内側に配置
して、燃料ポンプ１の小型化がはかれる。

【００４６】ベローズ１１内の油圧室８に油圧シリンダ
５の延長筒部１６が介在することにより、延長筒部１６
によってベローズ１１内の無駄容積が埋められ、油圧室
８に充填されるオイル量が少なくなるため、ベローズ１
１の伸縮に伴う油圧室８の圧力変化が大きく確保でき、
燃料ポンプ１の吐出量を増やすことができる。この結
果、所定の燃料吐出圧を得るために必要なプランジャ７
のストロークが小さくなり、燃料ポンプ１の小型化がは
かれる。

【００４７】ベローズ１１は直円筒状の金属板の断面を
屈曲させて形成される構造のため、その自由長より伸長
した状態で伸縮作動すると、残留応力との関係で応力集
中が生じる可能性がある。

【００４８】これに対処して、ベローズ１１は与圧スプ
リング９を介して自由長よりある程度圧縮された状態で
伸縮作動するため、ベローズ１１の耐久性の向上がはか
れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態を示す燃料ポンプの断面図。

【図２】従来例を示す燃料ポンプの断面図。

【符号の説明】

１ 燃料ポンプ ２ 入口側チェックバルブ ３ 出口側チェックバルブ ５ 油圧シリンダ ６ 偏心カム ７ プランジャ ８ 油圧室 ９ 与圧スプリング １０ 燃圧室 １１ ベローズ １４ リターンスプリング １６ 調圧バルブ １８ 補充油通路 ２５ カム室

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】油圧室の圧力を昇降させる油圧ポンプと、 油圧室の圧力変化により伸縮可能な筒形をしたベローズ
   と、 ベローズにより画成される燃圧室と、 燃圧室の拡張に伴い燃圧室に流入する燃料に対して開弁
   する入口側チェックバルブと、 燃圧室の収縮に伴い燃圧室から流出する燃料に対して開
   弁する出口側チェックバルブと、 を備える燃料ポンプにおいて、 前記ベローズの外側に燃圧室を画成し、 ベローズの内側に油圧室を連通し、 油圧ポンプの少なくとも一部をベローズの内側に配置し
   たことを特徴とする燃料ポンプ。
2. 【請求項２】前記ベローズを圧縮する与圧スプリングを
   備えたことを特徴とする請求項１に記載の燃料ポンプ。
3. 【請求項３】前記油圧ポンプとして油圧室を画成する油
   圧シリンダと、 油圧シリンダに摺動可能に嵌合するプランジャと、 プランジャを油圧シリンダに対して往復動させるカム
   と、 カムが収装されるとともにオイルが貯溜されるカム室
   と、 プランジャにそのストローク位置に応じてカム室と油圧
   室を連通する補充油通路とを備えたことを特徴とする請
   求項１または２に記載の燃料ポンプ。
4. 【請求項４】前記プランジャをカムに押し付けるリター
   ンスプリングと、 油圧シリンダにリターンスプリングの一端を支持する延
   長筒部を形成し、 延長筒部をベローズの内側に配置したことを特徴とする
   請求項３に記載の燃料ポンプ。