(57)【要約】【課題】  プランジャに作用する横力が低減された流体ポンプを提供する。【解決手段】  燃料ポンプは、ポンプ室を有する本体１０と、本体１０に対して摺動可能に設けられ、ポンプ室内の燃料を加圧可能なプランジャ２０と、プランジャ２０に対してポンプ室の反対側に設けられたリフタ３０と、リフタ３０を介してプランジャ２０をポンプ室側に押圧する回転カム４０と、本体１０およびプランジャ２０の摺動面とリフタ３０との間に設けられたオイルシール５０とを備え、ポンプ室の反対側に位置するプランジャ２０の端部の本体１０からの最大突出位置は、オイルシール５０のポンプ室側のリップ５１よりもポンプ室側に位置する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
作動空間を有する本体と、
前記本体に対して摺動可能に設けられ、前記作動空間内の流体を加圧可能なプランジャと、
前記プランジャに対して前記作動空間の反対側に設けられたリフタと、
前記リフタを介して前記プランジャを前記作動空間側に押圧する回転カムと、
前記本体および前記プランジャの摺動面と前記リフタとの間に設けられたオイルシールとを備え、
前記作動空間の反対側に位置する前記プランジャの端部の前記本体からの最大突出位置は、前記オイルシールの前記作動空間側のリップよりも前記作動空間側に位置する、流体ポンプ。
【請求項２】
作動空間を有する本体と、
前記本体に対して摺動可能に設けられ、前記作動空間内の流体を加圧可能なプランジャと、
前記プランジャに対して前記作動空間の反対側に設けられたリフタと、
前記リフタを介して前記プランジャを前記作動空間側に押圧する回転カムとを備え、
前記リフタにおける前記回転カムとの当接面は、前記回転カムが先に当接する側から後に当接する側に向かって前記作動空間から離れるように形成される、流体ポンプ。
【請求項３】
前記当接面を構成する前記リフタの底面の厚みが、前記回転カムが先に当接する側から後に当接する側に向かって厚くなるように形成される、請求項２に記載の流体ポンプ。
【請求項４】
作動空間を有する本体と、
前記本体に対して摺動可能に設けられ、前記作動空間内の流体を加圧可能なプランジャと、
前記プランジャに対して前記作動空間の反対側に設けられたリフタと、
前記リフタを介して前記プランジャを前記作動空間側に押圧する回転カムと、
前記プランジャの摺動方向に沿って前記リフタをガイドするガイド部と、
前記リフタと前記ガイド部との間に設けられ、前記ガイド部に対する前記リフタの偏芯を抑制するリフタ調芯機構とを備えた、流体ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体ポンプに関し、特に、本体に対して摺動可能に設けられたプランジャを有する流体ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
たとえば車両に搭載される燃料ポンプとして用いられるプランジャ式の流体ポンプが従来から知られている（たとえば特許文献１〜４）。
【０００３】
特許文献１（特開２００５−６９１４６号公報）においては、シリンダ内周壁とプランジャ外周壁とのクリアランスを介してリークする燃料を、プランジャ外周壁のシリンダから突出する部分をシールするシール部材によって区画される内部空間に保持するようにした高圧燃料ポンプであって、内部空間と加圧室とを連通する連通路を設けるとともに、該連通路に加圧室から内部空間への燃料の流れを阻止する逆止弁を設けた高圧燃料ポンプが開示されている。
【０００４】
また、特許文献２（特開２００１−４１１２９号公報）においては、横力低減のため、カム軸中心とプランジャ軸中心とをオフセットすることが開示されている。
【０００５】
また、特許文献３（特開２００４−３０８４２５号公報）においては、回転カムがプランジャをポンプ作動室側に押圧する際に、付勢手段による付勢力をプランジャ軸線に対して回転カムとリフタとが接触する側に偏って作用させることにより、回転カムの押圧力が作用する側にこの押圧力が作用しない側よりも大きな付勢力を付与するようにしたプランジャポンプが開示されている。
【０００６】
また、特許文献４（特許第３１０１３７９号公報）においては、ピストンロッドとカムとの間に設けられるポンプ駆動部の回転中心をカムの回転中心に対してオフセットしたピストン式流体ポンプが開示されている。
【特許文献１】特開２００５−６９１４６号公報
【特許文献２】特開２００１−４１１２９号公報
【特許文献３】特開２００４−３０８４２５号公報
【特許文献４】特許第３１０１３７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に記載のポンプにおいては、カムの回転中に、プランジャを押圧するリフタとカムとの接点、すなわち、カムからリフタを介してプランジャに作用する押圧力の作用点がプランジャの軸中心からずれるため、リフタおよびプランジャに回転モーメントが作用する。この結果、プランジャに横力（傾むこうとする力）が作用し、プランジャ（特にその先端部）がシリンダと強く摺動し、磨耗が発生する。
【０００８】
特許文献２〜４には、上記横力の低減を意図した機構が開示されているが、上記課題が必ずしも十分に解決されない場合がある。したがって、従来と異なる観点からの対策を講ずることも重要である。
【０００９】
本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、プランジャに作用する横力が低減された流体ポンプを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る流体ポンプは、１つの局面では、作動空間を有する本体と、本体に対して摺動可能に設けられ、作動空間内の流体を加圧可能なプランジャと、プランジャに対して作動空間の反対側に設けられたリフタと、リフタを介してプランジャを作動空間側に押圧する回転カムと、本体およびプランジャの摺動面とリフタとの間に設けられたオイルシールとを備え、作動空間の反対側に位置するプランジャの端部の本体からの最大突出位置は、オイルシールの作動空間側のリップよりも作動空間側に位置する。
【００１１】
上記構成によれば、リフタの傾きによるプランジャの曲がりが抑制され、プランジャに作用する横力が低減される。結果として、耐焼き付き性能が向上する。
【００１２】
本発明に係る流体ポンプは、他の局面では、作動空間を有する本体と、本体に対して摺動可能に設けられ、作動空間内の流体を加圧可能なプランジャと、プランジャに対して作動空間の反対側に設けられたリフタと、リフタを介してプランジャを作動空間側に押圧する回転カムとを備え、リフタにおける回転カムとの当接面は、回転カムが先に当接する側から後に当接する側に向かって作動空間から離れるように形成される。
【００１３】
上記構成によれば、リフタとカムとの接点と、プランジャ軸心とのオフセット量を低減することができるので、プランジャに作用する横力が低減される。結果として、耐焼き付き性能が向上する。
【００１４】
上記流体ポンプにおいて、好ましくは、当接面を構成するリフタの底面の厚みが、回転カムが先に当接する側から後に当接する側に向かって厚くなるように形成される。
【００１５】
これにより、生産性を過度に低下させることなくリフタとカムとの当接面を傾斜させることができる。
【００１６】
本発明に係る流体ポンプは、さらに他の局面では、作動空間を有する本体と、本体に対して摺動可能に設けられ、作動空間内の流体を加圧可能なプランジャと、プランジャに対して作動空間の反対側に設けられたリフタと、リフタを介してプランジャを作動空間側に押圧する回転カムと、プランジャの摺動方向に沿ってリフタをガイドするガイド部と、リフタとガイド部との間に設けられ、ガイド部に対するリフタの偏芯を抑制するリフタ調芯機構とを備える。
【００１７】
上記構成によれば、リフタの偏芯が抑制されることにより、プランジャに作用する横力が低減される。結果として、耐焼き付き性能が向上する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、流体ポンプのプランジャに作用する横力を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下に、本発明に基づく流体ポンプの実施の形態について説明する。なお、同一または相当する部分に同一の参照符号を付し、その説明を繰返さない場合がある。
【００２０】
図６は、参考例に係る流体ポンプを示した断面図である。また、図７は、該流体ポンプにおけるリフタ周辺を示した断面図である。図６，図７を参照して、「流体ポンプ」としての燃料ポンプ１は、本体１０と、プランジャ２０と、リフタ３０と、回転カム４０と、オイルシール５０と、ガイド部６０と、「作動空間」としてのポンプ室７０と、吸込口８０と、吐出口９０と、チェック弁１００とを含んで構成される。
【００２１】
本体１０は、ポンプ室７０を規定する。プランジャ２０は本体１０に対して摺動可能に設けられる。プランジャ２０は、矢印ＤＲ２方向に往復運動し、ポンプ室７０内の圧力を変動させる。回転カム４０は矢印ＤＲ１方向に回転する。回転カム４０が回転することにより、リフタ３０が矢印ＤＲ２方向に往復運動し、この運動がプランジャ２０に伝達される。なお、本体１０およびプランジャ２０の摺動面とリフタ３０との間には、本体１０側からのオイル（燃料）と、リフタ３０側のオイル（潤滑油）とを分離するためのオイルシール５０が設けられている。また、本体１０には、リフタ３０の矢印ＤＲ２方向の移動をガイドするガイド部６０が組付けられている。
【００２２】
吸込口８０上には、開閉弁（図示せず）が設けられる。該開閉弁は、プランジャ２０がポンプ室７０の容積を大きくする方向（図６中の下方）に移動する吸込工程においては開弁状態とされ、プランジャ２０がポンプ室７０の容積を小さくする方向（図６中の上方）に移動する圧送工程の少なくとも一部においては閉弁状態とされる。
【００２３】
吸込工程においては、ポンプ室７０には、吸込口８０から矢印ＩＮの方向に「流体」としての燃料が流入する。そして、圧送工程においては、ポンプ室７０内に流入した「流体」としての燃料が加圧される。圧送工程中に開閉弁が閉じられることにより、ポンプ室７０内の圧力が急激に上昇し、加圧された燃料が吐出口９０から矢印ＯＵＴの方向に吐出される。吐出口８０から吐出された燃料は、内燃機関であるエンジンの燃料噴射器に向けて送り出される。なお、吐出口９０には、チェック弁１００が設けられている。これにより、燃料の逆流が防止される。また、圧送工程における上記開閉弁の閉弁のタイミングを調整することで、燃料ポンプ１から吐出される燃料の圧力を調整することが可能である。
【００２４】
図６，図７に示すように、回転カム４０の回転中心がプランジャ２０の軸心上にある場合、吐出工程においては、回転カム４０とリフタ３０との接点は、プランジャ２０の軸心からオフセットされた位置（図６，図７の例ではプランジャ２０の軸心から左側にオフセットされた位置）にシフトし、該位置において、回転カム４０からリフタ３０に力Ｆ１が作用する。一方、プランジャ２０には、ポンプ室７０内の圧力により、力Ｆ２が印加される。ここで、回転カム４０とリフタ３０との接点と、プランジャ２０の軸心とが離間しているため、プランジャ２０およびリフタ３０には、図６，図７中において右回りの回転モーメントＭ１が発生する。この反作用として、プランジャ２０は、本体１０から横力Ｆ３を受ける。このような横力により、本体１０とプランジャ２０との摩擦力が増大する。摩擦熱は、摺動速度×摩擦力により決定されるので、摩擦力が増大することで摩擦熱も増大し、これが許容値を超えることでプランジャ２０の焼付きが発生し、ポンプの吐出不良に至ることが懸念される。これに対し、たとえば、回転カム４０の回転中心を図６，図７中の右側にオフセットすることが考えられる。この場合、典型的には、吸込口８０に設けられた開閉弁が閉弁する時期に、回転カム４０とリフタ３０との接点がプランジャ２０の軸心上に位置するように、回転カム４０の回転中心のオフセット量が決定される。後述する実施の形態１〜３においては、上述した回転カム４０の回転中心のオフセット以外の横力Ｆ３を低減する構造が採用されている。
【００２５】
（実施の形態１）
図１は、実施の形態１に係る燃料ポンプ１におけるリフタ３０周辺を示した断面図である。図１を参照して、本実施の形態においては、リフタ３０におけるプランジャ受部が延長され、オイルシール５０の本体１０側にまで達している。図１に示す状態は、往復運動するプランジャ２０が最も下側にまで下降した状態、換言すると、プランジャ２０が本体１０から最も大きく突出した状態を示す。この状態においても、プランジャ２０の先端は、オイルシール５０の上側（ポンプ室７０側）のリップ５１よりも上側に位置している。
【００２６】
このように、図１に示される構造においては、プランジャ２０の本体１０からの突出量が低減されている。このようにすることで、上述した回転モーメントＭ１に起因するプランジャ２０の曲がりが抑制され、プランジャ２０に作用する横力Ｆ３が低減される。結果として、燃料ポンプ１の耐焼き付き性能が向上する。
【００２７】
上述した内容について換言すると、以下のようになる。すなわち、本実施の形態に係る燃料ポンプ１は、「作動空間」としてのポンプ室７０を有する本体１０と、本体１０に対して摺動可能に設けられ、ポンプ室７０内の燃料を加圧可能なプランジャ２０と、プランジャ２０に対してポンプ室７０の反対側に設けられたリフタ３０と、リフタ３０を介してプランジャ２０をポンプ室７０側に押圧する回転カム４０と、本体１０およびプランジャ２０の摺動面とリフタ３０との間に設けられたオイルシール５０とを備え、ポンプ室７０の反対側に位置するプランジャ２０の端部の本体１０からの最大突出位置は、オイルシール５０のポンプ室７０側のリップ５１よりもポンプ室７０側に位置する。
【００２８】
上記構成によれば、リフタ３０の傾きによるプランジャ２０の曲がりが抑制され、プランジャ２０に作用する横力Ｆ３が低減される。
【００２９】
（実施の形態２）
図２は、実施の形態２に係る燃料ポンプ１におけるリフタ３０周辺を示した断面図である。図２を参照して、本実施の形態においては、リフタ３０の底面の厚みが、回転カム４０が先に当接する側（左側）から後に当接する側（右側）に向かって厚くなるように形成される。これにより、リフタ３０における回転カム４０との当接面が、プランジャ２０の軸心に直交する方向（水平方向）に対して傾斜する。このようにすることで、リフタ３０と回転カム４０との接点と、プランジャ２０の軸心とのオフセット量を低減することができる。結果として、横力Ｆ３が低減される。
【００３０】
上記当接面の傾斜角度は、吸込口８０上に設けられる開閉弁の閉弁時期に、プランジャ２０の軸心と、回転カム４０およびリフタ３０の接点位置とのオフセット量が極小になる角度に設定される。あるいは、回転カム４０の形状および上記傾斜角度を変化させながらプランジャ２０に作用する横力を計測し、その荷重が最小になるように該傾斜角度が設定されてもよい。
【００３１】
図３は、本実施の形態の変形例に係る燃料ポンプ１におけるリフタ３０周辺を示した断面図である。図３を参照して、本変形例では、リフタ３０の底面の厚みは一定である。このような場合も、該リフタ３０における回転カム４０との当接面を水平方向に対して傾斜させることで、図２の例と同様の効果を得ることが可能である。ただし、図２に示す構造は、図３に示す構造よりも生産性が高い。
【００３２】
上述した内容について換言すると、以下のようになる。すなわち、本実施の形態に係る燃料ポンプ１は、「作動空間」としてのポンプ室７０を有する本体１０と、本体１０に対して摺動可能に設けられ、ポンプ室７０内の燃料を加圧可能なプランジャ２０と、プランジャ２０に対してポンプ室７０の反対側に設けられたリフタ３０と、リフタ３０を介してプランジャ２０をポンプ室７０側に押圧する回転カム４０とを備え、リフタ３０における回転カム４０との当接面は、回転カム４０が先に当接する側から後に当接する側に向かってポンプ室７０から離れるように形成される。
【００３３】
上記構成によれば、リフタ３０と回転カム４０との接点と、プランジャ２０の軸心とのオフセット量を低減することができるので、プランジャ２０に作用する横力Ｆ３が低減される。結果として、耐焼き付き性能が向上する。
【００３４】
なお、本実施の形態においては、リフタ３０の周方向の回転を抑制する機構を設けることが好ましい。これにより、上記効果を安定して得ることができる。
【００３５】
（実施の形態３）
図４は、実施の形態３に係る燃料ポンプ１におけるリフタ３０周辺を示した断面図である。また、図５は、図４に示される構造を矢印Ｖの方向から見た断面図である。図４，図５を参照して、本実施の形態においては、リフタ３０とその外周側に位置するガイド部６０との間に、リフタ３０の偏芯を抑制するリフタ調芯機構１１０が設けられている。
【００３６】
図５に示すように、リフタ調芯機構１１０の動作は、制御装置１１５により制御される。リフタ調芯機構１１０により、リフタ３０の偏芯が抑制される。この結果、プランジャ２０に作用する横力Ｆ３が低減される。
【００３７】
リフタ調芯機構１１０は、リフタ３０の軸方向および周方向に並ぶように複数設けられ、矢印ＤＲ３方向の荷重をリフタ３０に印加する。この荷重の向きおよび大きさを各々のリフタ調芯機構１１０ごとに調整することにより、リフタ３０の偏芯が抑制される。
【００３８】
リフタ調芯機構１１０は、液体、気体を介してリフタ３０の軸心を制御するものであってもよいし、バネなどの弾性部材を用いるものであってもよいし、圧電素子などを用いるものであってもよい。
【００３９】
上述した内容について換言すると、以下のようになる。すなわち、本実施の形態に係る燃料ポンプ１は、「作動空間」としてのポンプ室７０を有する本体１０と、本体１０に対して摺動可能に設けられ、ポンプ室７０内の燃料を加圧可能なプランジャ２０と、プランジャ２０に対してポンプ室７０の反対側に設けられたリフタ３０と、リフタ３０を介してプランジャ２０をポンプ室７０側に押圧する回転カム４０と、プランジャ２０の摺動方向に沿ってリフタ３０をガイドするガイド部６０と、リフタ３０とガイド部６０との間に設けられ、ガイド部６０に対するリフタ３０の偏芯を抑制するリフタ調芯機構１１０とを備える。
【００４０】
上記構成によれば、リフタ３０の偏芯が抑制されることにより、プランジャ２０の軸心の傾きが抑制される。この結果、プランジャ２０に作用する横力Ｆ３が低減される。結果として、耐焼き付き性能が向上する。
【００４１】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、上述した各実施の形態の特徴部分を適宜組合わせることは、当初から予定されている。また、今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の実施の形態１に係る流体ポンプにおけるリフタ周辺を示した断面図である。
【図２】本発明の実施の形態２に係る流体ポンプにおけるリフタ周辺を示した断面図である。
【図３】本発明の実施の形態２の変形例に係る流体ポンプにおけるリフタ周辺を示した断面図である。
【図４】本発明の実施の形態３に係る流体ポンプにおけるリフタ周辺を示した断面図である。
【図５】図４に示される構造を矢印Ｖの方向から見た断面図である。
【図６】参考例に係る流体ポンプを示した断面図である。
【図７】参考例に係る流体ポンプにおけるリフタ周辺を示した断面図である。
【符号の説明】
【００４３】
１  燃料ポンプ、１０  本体、２０  プランジャ、３０  リフタ、４０  回転カム、５０  オイルシール、５１  リップ、６０  ガイド部、７０  ポンプ室、８０  吸込口、９０  吐出口、１００  チェック弁、１１０  リフタ調芯機構、１１５  制御装置。
【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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【図６】
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【図７】
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