(57)【要約】【課題】高圧燃料ポンプに使用するオイルシールの耐アミン性を向上させ、使用期間中シール材に発生する亀裂の発生を抑制し、シール機能を維持させることにある。【解決手段】本発明は、前記目的を達成するために、オイルシールの軟質部材に、使用期間中の伸びの低下を５０％以内としたゴム材を適用した。これにより、アミン化合物を清浄剤として添加している燃料を使用した場合でも、使用期間中、オイルシールの軟質部材に亀裂が発生することはなく、シール機能が維持可能となる。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
環状のシール部を形成するシール部材にゴム材を使用し、前記ゴム材はシール対象となるアミン含有流体使用環境下において、使用期間中の伸びの低下を５０％以内としたゴム材であることを特徴とするシール機構。
【請求項２】
環状の保持部材と、保持部材に一体成形されたシール機能を有するゴム材とからなるシール機構において、前記ゴム材はシール対象となるアミン含有流体使用環境下において、使用期間中の伸びの低下を５０％以内としたゴム材であることを特徴とするシール機構。
【請求項３】
前記ゴム材は３元系フッ素ゴムであることを特徴とする請求項１或いは請求項２のシール機構。
【請求項４】
往復動プランジャと、このプランジャが勘合するシリンダを有し、前記プランジャの往復運動によってシリンダ内に容積の変化する加圧室が形成される燃料ポンプにおいて、プランジャとシリンダとの間に、使用期間中の伸びの低下を５０％以内としたゴム材のシール機構を備えたことを特徴とする燃料ポンプ。
【請求項５】
請求項４において、前記ゴム材は、３元系フッ素ゴムであることを特徴とする燃料ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シール機構および燃料ポンプに関する。特に、オイルや燃料等の密封流体をシールするオイルシールに関するものであり、例えば、２液流体を用いる往復動軸用のオイルシールに係わり、更には、自動車ガソリンエンジン用，筒内直接噴射装置の高圧ポンプに使用するオイルシールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
筒内噴射装置用の高圧燃料ポンプにあたっては特開２００１−２８０２２０号公報には、オイルシール、即ち、シール対象流体がガソリンの場合に、ゴム材として２元系フッ素ゴムを用いることが開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術においては、アミン含有量が多いガソリンの使用環境下で使用されることは考慮されておらず、使用にあたっていかなる変化が現れるか考慮されていなかった。
【０００４】
本発明の目的は、アミン含有量が多いガソリンの使用環境で使用することが出来るシール材及び燃料ポンプを提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、シール対象となるアミン含有流体使用環境下において、使用期間中の伸びの低下を５０％以内としたゴム材をシール部に適用したものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
発明者らは、アミン含有量が多いガソリンの使用環境下で２元系フッ素ゴムをシール材として使用した場合の問題点について種々検討した。その結果、２元系フッ素ゴムをシール材として使用した場合、アミン含有量が多いガソリンの使用環境下では、使用期間中、使用条件によってはシール材に亀裂が発生し、シール機能が失われる可能性があることを見出した。
【０００７】
そのため、アミン含有量が多いガソリンの使用環境下では、使用期間中、シール材に亀裂が生じさせないこと、または、そのような材料をシールに使用することが重要であることを考え、さらにそれを使用した燃料ポンプを開発することを試みた。
【０００８】
以下、本発明の実施例を、図面を用いて説明する。実施例のオイルシールは、例えば、自動車用筒内噴射ガソリンエンジンの高圧燃料ポンプに対して使用されるものである。
【０００９】
図１は、前記筒内噴射ガソリンエンジンの燃料システム図、図２は前記高圧燃料ポンプの構造図、図３，図４は、本発明のオイルシールの実施例、図５は本発明の軟質部材に適用したゴム材の耐アミン性評価結果を示したものである。
【００１０】
まず図１を用いて、筒内噴射エンジンの燃料システムの構成を説明する。燃料タンク９０と低圧ポンプ９１の吸入口９１ａが接続されている。低圧ポンプ９１の吐出口９１ｂと高圧燃料ポンプ９２の吸入口９２ａが低圧配管９３によって接続されており、高圧燃料ポンプ９２の吐出口９２ｂと燃料噴射弁９４が高圧配管９５によって接続されている。
【００１１】
本燃料システムの動作について説明する。燃料タンク９０から低圧ポンプ９１により圧送される燃料は、圧力調圧弁９６により０．２〜０．７ＭＰａに調圧され、高圧燃料ポンプ９２に供給される。高圧燃料ポンプ９２により昇圧された燃料は、圧力調整弁９７により必要燃圧３〜１２ＭＰａに制御され、高圧配管９５を介して燃料噴射弁９４へ供給される。高圧燃料ポンプ９２と低圧調圧弁９６下流とを連通させるための通路、又は高圧燃料ポンプ９２と燃料タンク９０とを連通させるための通路（戻り配管）はなく、燃料システムを簡略化している。
【００１２】
次に図２を用いて、本発明のオイルシールを用いた、高圧燃料ポンプの構造及び動作を説明する。エンジンのカム軸からの駆動力をシャフト５３に伝えるカップリング５１は、カップリング５１に勘合したピン５２を介して、シャフト５３に連結されている。シャフト５３は、ラジアル軸受５４及びスラスト軸受５５を介して、回転自在にボディ５６に支持されている。シャフト５３にはシャフト
５３の軸線に対し傾斜した平面を有する斜板面５３ａが設けられ、シャフト５３の回転に伴い斜板面５３ａが回転揺動運動を行う。
【００１３】
ボディ５６内にはシリンダ６０が固定されている。シリンダ６０の半径方向に複数配置されたシリンダボア６０ａにより往復動自在に支持されたプランジャ
７０は、斜板面５３ａが回転揺動運動を行うことで、ガイド部材としての球継手機構を有するスリッパ５７を介して、プランジャ７０とシリンダ６０間に設けられたプランジャスプリング７１の伸縮作用と合間って往復動を行う。
【００１４】
前記プランジャ７０とシリンダ６０により囲まれた容積は、ポンプ室７２を形成する。プランジャ７０が往復運動を行うとプランジャ７０に設けられた吸入弁とシリンダ６０に設けられた吐出弁を介して、燃料は吸入，圧縮，吐出される。すなわち、低圧ポンプ９１から０．２〜０．７ＭＰａの圧力で供給される燃料は、前記ポンプ室７２によって、３〜１２ＭＰａまで昇圧し吐出される。前記吸入弁は、ボール７３とスプリング７４及びスプリング７４を支持するスプリングストッパ７５で形成される。前記スプリングストッパ７５は、プランジャ７０の内面にプランジャスプリング７１の一端を圧入することで固定される。また、前記ポンプ室７２へ燃料を供給可能なように、前記シリンダ６０の中央部には、プランジャ７０へ連通する吸入空間６２及び横穴６３を設けている。
【００１５】
必要以上に昇圧することを防ぐために、前記シリンダ６０内に安全弁を設けている。安全弁は、吐出室８１に連通する通路３０と、ボール３１と、スプリング３３と、ボールとスプリングを保持するボールオサエ３２と、ボールに加わるスプリング反力を支持するストッパ３４と、ストッパを固定するためのリング３６によって構成している。ストッパ３４は、燃料をシールするためのＯリング３５を備えている。ボール３１の下流は、通路６３ａにより、吸入空間６２と連通している。吐出室８１が必要以上に昇圧すると、ボール３１に加わる力が、スプリング力に打ち勝ち、開弁することによって減圧する構成となっている。
【００１６】
吸入空間６２へ燃料を導くために、軽量化を考慮し、加工と生産性に優れたアルミダイカスト製のリアボディ８０を設けている。リアボディ８０には、吸入ポート９２ａから吸入空間６２へ燃料を導く吸入通路８３と、前記吐出弁から吐出室８１を介して吐出ポート９２ｂへ燃料を導く吐出通路８４と、吐出される燃料の圧力を制御するために設けられた圧力調整弁９７へ燃料を導く通路９８と、圧力調整弁９７から吸入通路９３へ燃料を戻すためのリターン通路９９が設けられている。前記リアボディ８０内の吸入通路８３には、外部から流入する燃料の特定サイズ以上の異物進入を防止するフィルタ８５を設けている。
【００１７】
荷重を支持する駆動部（前記スリッパと前記斜板面及び軸受部を総称して以下駆動部と略す）は、回転自在に荷重を支持する部分であり、オイル潤滑することで、軸受寿命は向上する。前記駆動部へ供給する潤滑油には、エンジンの潤滑オイルを利用し、ボディ５６には潤滑オイルを導入するためのオイル供給路５７が形成され、ボディ５６とシリンダ６０との間で形成されたオイル室５８へ前記エンジンの潤滑オイルが流入する構造となっている。また、オイル供給路５７には、エンジンからの供給油量を調整する絞り部５７ａを設けている。前記絞り部５７ａの内径はエンジンからの異物などによる閉鎖が発生しないよう考慮している。
【００１８】
オイルシール１は、前記オイル室５８内のオイル４０と、前記シリンダ６０内の燃料４１を隔絶するために、前記プランジャ７０とシリンダ６０の間に配置している。
【００１９】
オイルシール１が、斜板面５３ａ方向へのずれ或いは抜けることを重ねて防止するために、抜け止め板４５を設けている。抜け止め板４５は、ねじ４６にてシリンダ６０にねじ止めしている。複数個のプランジャを有するポンプにおいても、抜け止め板１枚にて、構成することができる。また、ねじを使用せずとも、シリンダ６０に溝を有する突起を設け、止め輪等でも抜け止め板を固定することができるし、止め輪自体を抜け止め板に使用することもできる。ところで、この抜け止め板４５は、前記安全弁を構成し、ストッパ３４を固定しているリング３６に置き代わって、ストッパを固定することも可能である。
【００２０】
以下、本発明のオイルシールの具体的実施例を図３により説明する。オイルシール１は、吸入燃料をシールする第一オイルシール１０と、オイルをシールする第二オイルシール２０で構成している。
【００２１】
第一オイルシール１０は、断面がＬ字形で環状の第一保持部材１１と、第一保持部材１１に一体成形された第一軟質部材１２によって構成され、シリンダ勘合穴６４に挿入され、シリンダ勘合穴６４と第一オイルシール１０との径方向の緊迫力によって固定されている。径方向の直径締代は０．１〜０．４ｍｍとしている。第一オイルシール１０は、第一保持部材１１から内径方向に第一軟質部材である第一リップ１３を有しており、第一リップ１３は、プランジャ７０と自在に摺動できるように構成し、密封対象流体である燃料４１をシールしている。第一軟質部材は、第一保持部材１１の外径側１４全周にも成形され、シリンダ勘合穴内表面６４ａと密着することによって、第一オイルシール１０とシリンダ６０との間をシールしている。
【００２２】
シリンダ勘合穴６４には、シリンダ勘合穴小径部６５を設けることにより、シリンダ勘合穴端面６４ｂを形成し、第一オイルシール１０が軸方向にずれることを防止している。第一軟質部材１２が密封流体である燃料によって膨潤しても、軟質部材に過度な外力が加わらないようにするために、第一軟質部材端面１５と、シリンダ勘合穴端面６４ｂには隙間を設けている。また、前記軸方向のずれを考慮しなくても済む場合は、シリンダ勘合穴小径部６５を設ける必要はない。
【００２３】
第二オイルシール２０は、断面Ｌ字形で環状の第二保持部材２１と、第二保持部材２１に一体成形された第二軟質部材２２によって構成され、第一オイルシール１０と密着してシリンダ勘合穴６４に圧入され、シリンダ勘合穴６４と第二オイルシール２０の第二保持部材２１との径方向の緊迫力によって固定されている。径方向の締代は０．０５〜０．２ｍｍとしている。同様に第二保持部材２１から内径方向に第二軟質部材である第二リップ２３を有しており、第二リップ２３は、プランジャ７０と自在に摺動できるように構成し、密封対象流体であるエンジンオイル４０をシールしている。最外径部は、第二保持部材２１であり、第二保持部材２１を直接シリンダ６０に圧入することによって強固に固定されている。そのため、第一オイルシール１０に密封対象流体である燃料による大きい圧力が負荷され、第二オイルシール方向への大きい軸方向の力が発生しても、第一、及び第二オイルシールは、ずれや抜けが発生し難い構成としている。
【００２４】
オイルシールは、第一リップ１３と第二リップ２３の間３０に、プランジャ７０とオイルシールとの初期なじみを助けるため、或いは対摩耗性を向上させるため、燃料に溶けない材質のグリス、例えばフッ素系グリスを充填している。
【００２５】
密封対象流体である燃料中には通常、清浄剤としてアミン化合物が含まれている。通常、燃料をシールする軟質部材には、耐摩耗性，耐熱性，耐寒性，化学的安定性，製作のし易さ，コストの面から２元系フッ素ゴム（ポリマー構造は、フッ化ビニリデン，６フッ化プロピレンを主成分とする）が使用されるが、燃料中に含まれるアミン化合物（例えばポリエーテルアミンやポリブテンアミン）による２重結合部の架橋反応が進行することで、使用期間中に伸びの低下による亀裂が発生し、シール機能を失う可能性がある。従って、本実施例では材料中に残留する２重結合部が少ない３元系フッ素ゴム（ポリマー構造は、フッ化ビニリデン，４フッ化エチレン，６フッ化プロピレン或いはパーフロロメチルビニルエーテルを主成分とする）を前記第一軟質部材１２に使用している。更に、前記３元系フッ素ゴムは、使用期間中の伸びの低下が５０％以内となる様、材質選定を行っている。なぜならば、図５に示す様、伸びの低下を５０％以内とすることで、アミン化合物による亀裂の発生を抑制できるからである。ここで、前記３元系フッ素ゴムを前記第二軟質部材である第二リップ２３の材質に適用することも可能であることは言うまでもない。また、図３に示す実施例以外、例えば図４に示す様な保持部材を用いない方式のシール機構にも適用可能である。即ち、図４中の環状のシール部材１００の材質に、使用期間中の伸びの低下が５０％以内となる様、材質選定を行った３元系フッ素ゴムを用いることで、アミン化合物による亀裂の発生を抑制できる。ここで、オイルシールの機能であるシール性に関しては、亀裂の発生が発生した時点で直ちにシール機能が失われる訳ではなく、亀裂が規定の深さまで進展するまでは一般的にシール機能は維持される。本実施例では、最悪の場合を考慮して、便宜的に亀裂が発生する時点（＝伸びの低下が５０％を越える点）をシール機能が失われる点としている。なお、本実施例では、燃料中のアミン含有量は、ポリエーテルアミン４００ｐｐｍ　，ポリブテンアミン１４００ｐｐｍ　を上限値と想定している。
【００２６】
筒内噴射エンジンの燃料システムにおいて、アミン化合物を清浄剤として添加している燃料を使用した場合でも、使用期間中、オイルシールの軟質部材に亀裂が発生することはなく、シール機能を維持可能となる。また、シールが軟質を維持する。
【００２７】
また、使用期間中、オイルシールの軟質部材に使用上問題とならない極めて微小の亀裂が発生したとしても、使用上問題無く、シール機能を維持することができる。
【００２８】
【発明の効果】
本発明によれば、アミン含有量が多いガソリンの使用環境で使用することが出来るシール材及び燃料ポンプを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】筒内噴射エンジンの燃料システム図。
【図２】高圧燃料ポンプの構造図第一実施例の補足図。
【図３】本発明のオイルシールの第一実施例。
【図４】本発明のオイルシールの第二実施例。
【図５】本発明の軟質部材に適用したゴム材の耐アミン性評価結果。
【符号の説明】
１…オイルシール、１０…第一オイルシール、１１…第一保持部材、１１ａ…第一保持部材角部、１２…第一軟質部材、１３…第一リップ、２０…第二オイルシール、２１…第二保持部材、２２…第二軟質部材、２３…第二リップ、２５…保持部材、２５ａ…貫通穴、６０…シリンダ、６４…シリンダ勘合穴、７０…プランジャ、１００…環状のシール部材。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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