(57)【要約】【課題】簡素な構造で、低回転時の吐出能力を向上し、且つ高回転時のキャビテーションエロージョンを防止する。【解決手段】弾性体３６によりサイドプレート３４２をロータ３２、３３の端面に押し付けることにより、サイドクリアランスを低減し、フィードポンプ３の吐出能力を上げる。また、作動室から吐出された燃料をサイドプレート３４２側に導き、サイドプレート３４２に対してサイドプレート３４２がロータ３２、３３の端面から離れる向きに燃料の圧力を作用させることにより、高回転時にはサイドプレート３４２がロータ３２、３３の端面から離れる向きに移動してサイドクリアランスが増加し、そのサイドクリアランスを介して吐出燃料の一部が作動室３５に戻される。したがって、燃料タンクから吸い上げる燃料の量を低減でき、吸入負圧を低減できるため、キャビテーションエロージョンを防止することが可能となる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関に駆動されて回転し、作動室（３５）に燃料を吸入し加圧して吐出する回転体（３２、３３）と、
前記回転体の一端側端面に当接して前記作動室を閉塞するサイドプレート（３４２）と、
前記作動室から吐出された燃料を前記サイドプレート側に導き、前記サイドプレートに対して前記サイドプレートが前記回転体の一端側端面から離れる向きに燃料の圧力を作用させるパイロット燃料通路（３７、３０ｆ）と、
前記サイドプレートを前記回転体の一端側端面に押し付ける弾性体（３６）とを備えるフィードポンプ。
【請求項２】
前記回転体は、インナロータ（３２）とアウタロータ（３３）とを備え、
前記作動室は、前記インナロータと前記アウタロータとの間に形成されている請求項１に記載のフィードポンプ。
【請求項３】
前記回転体は、複数のベーンを備え、
前記作動室は、隣接する前記ベーン間に形成されている請求項１に記載のフィードポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関に駆動されて燃料を吸入し吐出するフィードポンプに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、フィードポンプに対して、低回転時の吐出量を多くする要望がある。これに対し、弾性体によりフィードポンプのサイドプレートをロータ側面に押し当てることで、サイドクリアランスを低減し、フィードポンプの吐出能力を上げるようにしている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
これにより、フィードポンプの能力が向上するが、高回転時に過度な燃料を吸い上げる懸念がある。そして、過度な燃料の吸上げはフィードポンプの吸入負圧を大きくし、キャビテーションエロージョンの要因となる。
【０００４】
一方、高回転時の吸入負圧対策として、フィードポンプ吐出流路にレギュレートバルブを設け、高回転時にレギュレートバルブを開弁させ、吐出燃料をフィードポンプ入口へ戻すようにした燃料供給装置も提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−３６４４７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の燃料供給装置は、キャビテーションエロージョンを防止するためにレギュレートバルブが必要なため、燃料供給装置が複雑になるという問題があった。
【０００７】
本発明は上記点に鑑みて、簡素な構造で、低回転時の吐出能力を向上し、且つ高回転時のキャビテーションエロージョンを防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、内燃機関に駆動されて回転し、作動室（３５）に燃料を吸入し加圧して吐出する回転体（３２、３３）と、回転体の一端側端面に当接して作動室を閉塞するサイドプレート（３４２）と、作動室から吐出された燃料をサイドプレート側に導き、サイドプレートに対してサイドプレートが回転体の一端側端面から離れる向きに燃料の圧力を作用させるパイロット燃料通路（３７、３０ｆ）と、サイドプレートを回転体の一端側端面に押し付ける弾性体（３６）とを備える。
【０００９】
これによると、弾性体にてサイドプレートを回転体の一端側端面に押し付けることにより、サイドクリアランスを低減し、低回転時の吐出能力を上げることができる。
【００１０】
また、高回転時には、吐出燃料の圧力によりサイドプレートが回転体の一端側端面から離れる向きに移動してサイドクリアランスが増加し、そのサイドクリアランスを介して吐出燃料の一部が作動室に戻される。したがって、吸い上げる燃料の量を低減でき、吸入負圧を低減できるため、キャビテーションエロージョンを防止することできる。
【００１１】
さらに、レギュレートバルブが不要であるため、低回転時の吐出能力向上および高回転時のキャビテーションエロージョン防止を、簡素な構造で実現することができる。
【００１２】
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１実施形態に係るフィードポンプを備える燃料供給装置の構成を示す断面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ断面図である。
【図３】低回転時の状態を示す図２のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図である。
【図４】低回転時の状態を示す図２のＩＶ−ＩＶ断面図である。
【図５】高回転時の状態を示す図２のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図である。
【図６】高回転時の状態を示す図２のＩＶ−ＩＶ断面図である。
【図７】本発明の第１実施形態に係るフィードポンプの特性図である。
【図８】本発明の第２実施形態に係るフィードポンプの構成を示す断面図で、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ断面に相当する図である。
【図９】本発明の第２実施形態に係るフィードポンプの構成を示す断面図で、図２のＩＶ−ＩＶ断面に相当する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の各実施形態において、先行する実施形態で説明した事項と同一もしくは均等である部分には、同一の参照符号を付し、その説明を省略する場合がある。また、各実施形態において、構成要素の一部だけを説明している場合、構成要素の他の部分に関しては、先行する実施形態において説明した構成要素を適用することができる。
【００１５】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について説明する。本実施形態に係る燃料供給装置は、圧縮着火式内燃機関に燃料を噴射するための燃料噴射装置において、高圧の燃料を蓄えるコモンレールに高圧の燃料を供給するものである。
【００１６】
図１に示すように、燃料供給装置は、高圧の燃料をコモンレールに吐出する高圧ポンプ１と、燃料タンクから燃料を吸入して高圧ポンプ１に供給するフィードポンプ３とを備えている。
【００１７】
まず、高圧ポンプ１について説明する。第１ハウジング１０には、その下端側に位置する第１カム室１０ａと、この第１カム室１０ａから第１ハウジング１０の上方に向かって延びる円柱状空間の摺動子挿入孔１０ｂと、この摺動子挿入孔１０ｂから第１ハウジング１０の上端面まで延びる円柱状空間のシリンダ挿入孔１０ｃとが形成されている。
【００１８】
第１カム室１０ａには、図示しない圧縮着火式内燃機関（以下、エンジンという）にて駆動されるカム軸１１が配置され、このカム軸１１は第１ハウジング１０に回転自在に支持されている。また、カム軸１１にはカム１２が形成されている。なお、カム軸１１は、その軸線が水平方向になっている。以下、カム軸１１の軸線の方向を、単に、カム軸方向という。
【００１９】
シリンダ挿入孔１０ｃには、シリンダ挿入孔１０ｃを塞ぐようにしてシリンダ１３が取り付けられている。このシリンダ１３には、円柱状空間のプランジャ孔１３ａが形成されており、このプランジャ孔１３ａに、円柱状のプランジャ１４が往復動自在に挿入されている。そして、このプランジャ１４の上端面とシリンダ１３の内周面とによりポンプ室１５が形成されている。
【００２０】
プランジャ１４の下端にシート１４ａが連結されており、このシート１４ａはスプリング１６によって摺動子１７に押し付けられている。この摺動子１７は、有底円筒状に形成されており、摺動子挿入孔１０ｂに往復動自在に挿入されている。また、摺動子１７にはカムローラ１８が回転自在に取り付けられており、このカムローラ１８はカム１２に当接している。そして、カム軸１１の回転によりカム１２が回転すると、シート１４ａ、摺動子１７およびカムローラ１８とともに、プランジャ１４が往復駆動されるようになっている。
【００２１】
シリンダ１３の外周面とシリンダ挿入孔１０ｃとの間には、燃料溜り１９が形成されている。この燃料溜り１９には、後述するフィードポンプから吐出される低圧の燃料が供給されるようになっている。また、燃料溜り１９は、シリンダ１３に形成された図示しないシリンダ内吸入通路、および電磁弁２０内の図示しない電磁弁内吸入通路を介して、ポンプ室１５に連通可能になっている。
【００２２】
また、ポンプ室１５は、シリンダ１３に形成された図示しない吐出通路が常時連通している。そして、ポンプ室１５は、その吐出通路および図示しない高圧燃料配管を介して図示しないコモンレールに接続されている。
【００２３】
電磁弁２０は、プランジャ１４の上端面に対向した位置において、ポンプ室１５を閉塞するようにしてシリンダ１３に螺合固定されている。そして、電磁弁２０は、図示しないソレノイドにて図示しない弁体を駆動することにより、電磁弁内吸入通路を開閉するようになっている。
【００２４】
次に、フィードポンプ３について説明する。図１〜図４に示すように、第１ハウジング１０におけるカム軸方向の一端側端部に、第２ハウジング３０が配置されている。第２ハウジング３０には、第１カム室１０ａに連通する第２カム室３０ａ、フィードポンプ３の構成部品が収容される第１収容空間３０ｂおよび第２収容空間３０ｃが形成されている。
【００２５】
第１収容空間３０ｂと第２収容空間３０ｃは、円柱状の空間であり、連通している。また、第１収容空間３０ｂと第２収容空間３０ｃは、同軸に配置され、第１収容空間３０ｂが第２収容空間３０ｃよりも第２カム室３０ａ側に位置している。
【００２６】
第１収容空間３０ｂは、第２収容空間３０ｃよりも小径であり、第２カム室３０ａに連通している。第２収容空間３０ｃは、第１収容空間３０ｂとは反対側の開口部がポンプカバー３１にて塞がれている。第２カム室３０ａ、第１収容空間３０ｂ、および第２収容空間３０ｃには、カム軸１１の一端側が挿入されている。
【００２７】
本実施形態では、フィードポンプ３として内接歯車ポンプであるトロコイドポンプを採用している。
【００２８】
トロコイドポンプは、外周側に向かって突出する外歯３２１が形成されたインナロータ３２、インナロータ３２の外側に配置されて内周側に向かって突出する内歯３３１が形成されたアウタロータ３３、さらに、インナロータ３２およびアウタロータ３３を収容するケーシング３４を備えている。
【００２９】
インナロータ３２には、カム軸１１の一端側が連結されており、インナロータ３２はカム軸１１と一体的に回転する。また、インナロータ３２およびアウタロータ３３は、外歯３２１と内歯３３１が噛み合わされた状態でケーシング３４内に収容されている。
【００３０】
また、インナロータ３２の外歯３２１の数（本実施形態では６個）は、アウタロータ３３の内歯３３１の数（本実施形態では７個）に対して１つ少ない数になっており、さらに、インナロータ３２の回転中心とアウタロータ３３の回転中心が偏心している。
【００３１】
これにより、インナロータ３２とアウタロータ３３が回転すると、外歯３２１と内歯３３１との間に形成される複数の作動室３５の容積が連続的に変化してポンプ作用を発揮する。従って、本実施形態では、インナロータ３２およびアウタロータ３３が回転体を構成している。なお、インナロータ３２およびアウタロータ３３は、図２の紙面において時計回りに回転する。
【００３２】
ケーシング３４は、インナロータ３２およびアウタロータ３３の軸方向両端側に配置される円盤状の第１サイドプレート３４１、第２サイドプレート３４２、さらに、アウタロータ３３およびインナロータ３２の径方向外周側に配置される円筒状のセンタプレート３４３を有している。
【００３３】
第１サイドプレート３４１は、第１収容空間３０ｂ内に挿入されている。第２サイドプレート３４２は、第２収容空間３０ｃ内に挿入されている。アウタロータ３３は、一部が第１収容空間３０ｂ内に挿入され、残部が第２収容空間３０ｃ内に突出している。
【００３４】
そして、第１サイドプレート３４１、第２サイドプレート３４２、およびセンタプレート３４３を組み合わせて形成された空間に、インナロータ３２およびアウタロータ３３が回転可能に収容されている。また、第１サイドプレート３４１および第２サイドプレート３４２は、インナロータ３２およびアウタロータ３３の端面に当接して作動室３５を閉塞している。
【００３５】
第１サイドプレート３４１には、燃料を吸入する吸入口３４１ａ、および燃料を吐出する吐出口３４１ｂが形成されている。
【００３６】
吸入口３４１ａは、インナロータ３２およびアウタロータ３３の回転に伴って容積が増加する領域の作動室３５と連通するように略円弧形状に形成されている。また、吸入口３４１ａは、第２ハウジング３０に形成された低圧吸入通路３０ｄ、および図示しない燃料配管を介して、燃料タンクに接続されている。
【００３７】
吐出口３４１ｂは、インナロータ３２およびアウタロータ３３の回転に伴って容積が減少する領域の作動室３５と連通するように略円弧形状に形成されている。また、吐出口３４１ｂは、第２ハウジング３０に形成された低圧吐出通路３０ｅ、および図示しない燃料配管を介して、燃料溜り１９に接続されている。
【００３８】
第２サイドプレート３４２は、その外径がセンタプレート３４３の外径よりも大きくなっている。第２サイドプレート３４２の外周面と、第２収容空間３０ｃを形成する第２ハウジング３０の内壁面との間には、微少なクリアランスが設けられている。
【００３９】
第２サイドプレート３４２は、その中心部の厚さは外周部よりも厚くなっている。より詳細には、第２サイドプレート３４２におけるセンタプレート３４３側の端面は、その中心部が外周部よりも、インナロータ３２およびアウタロータ３３に向かって突出している。そして、第２サイドプレート３４２の中心部付近の端面は、インナロータ３２およびアウタロータ３３の端面に当接している。
【００４０】
一方、第２サイドプレート３４２の外周部付近の端面は、センタプレート３４３との間にクリアランスが設けられた状態で、センタプレート３４３の端面に対向している。さらに、第２サイドプレート３４２の最外周部付近の端面は、センタプレート３４３の外周面よりも径方向外側に位置している。
【００４１】
第２サイドプレート３４２とポンプカバー３１との間には、例えば圧縮コイルばねにて構成された弾性体３６が、第２サイドプレート３４２の周方向に沿って複数個配置されている。そして、この弾性体３６により、第２サイドプレート３４２がインナロータ３２およびアウタロータ３３の端面に向かって付勢されている。これにより、第２サイドプレート３４２がインナロータ３２およびアウタロータ３３の端面に押し付けられるため、第２サイドプレート３４２とインナロータ３２およびアウタロータ３３との間のサイドクリアランスを低減でき、フィードポンプ３の吐出能力を向上することができる。
【００４２】
第２ハウジング３０には、低圧吐出通路３０ｅと第２収容空間３０ｃとを連通するパイロット燃料通路３０ｆが形成されている。このパイロット燃料通路３０ｆは、第１サイドプレート３４１およびセンタプレート３４３の径方向外周側に配置されており、パイロット燃料通路３０ｆにおける第２収容空間３０ｃ側の開口部は、第２サイドプレート３４２におけるセンタプレート３４３側の端面に対向している。
【００４３】
これにより、作動室３５から吐出された燃料が、低圧吐出通路３０ｅおよびパイロット燃料通路３０ｆを介して第２収容空間３０ｃに導かれ、この第２収容空間３０ｃに導かれた燃料の圧力が第２サイドプレート３４２におけるセンタプレート３４３側の端面に作用し、第２サイドプレート３４２に対して第２サイドプレート３４２をインナロータ３２およびアウタロータ３３の端面から離す向きの力が作用するようになっている。
【００４４】
次に、上記構成における本実施形態の作動を説明する。なお、図７において、実線は本実施形態に係るフィードポンプ３の特性を示し、破線は特許文献１に記載された従来のフィードポンプの特性を示している。因みに、図７に示すように、従来のフィードポンプは、エンジン回転数（∝フィードポンプ回転数）の上昇に伴ってフィードポンプの燃料吐出量が増加する。また、図示しないが、フィードポンプから吐出される燃料の圧力（以下、フィード燃料圧という）は、フィードポンプの燃料吐出量の増加に伴って上昇する。
【００４５】
本実施形態においては、まず、エンジンによりカム軸１１が回転されると、回転駆動力がインナロータ３２に伝達される。インナロータ３２が回転すると、外歯３２１と内歯３３１との噛み合いによってアウタロータ３３も回転する。
【００４６】
この回転により、それぞれの作動室３５の容積は、インナロータ３２およびアウタロータ３３が１回転する間に増加して減少する。そして、吸入口３４１ａを介して容積が増加する領域の作動室３５へ燃料が吸入され、吐出口３４１ｂを介して容積が減少する領域の作動室３５から燃料が吐出される。
【００４７】
前述したように、第２サイドプレート３４２には、フィード燃料圧によりインナロータ３２およびアウタロータ３３の端面から離す向きの力が作用するが、エンジン回転数が所定回転数以下の低回転域では、フィード燃料圧により第２サイドプレート３４２を付勢する力が、弾性体３６により第２サイドプレート３４２を付勢する力よりも小さいため、図３、図４に示すように、弾性体３６により第２サイドプレート３４２はインナロータ３２およびアウタロータ３３の端面に押し付けられる。したがって、第２サイドプレート３４２とインナロータ３２およびアウタロータ３３との間のサイドクリアランスが低減され、フィードポンプ３の低回転時の吐出能力が向上する。
【００４８】
一方、エンジン回転数が所定回転数を超えた高回転域では、フィード燃料圧により第２サイドプレート３４２を付勢する力が、弾性体３６により第２サイドプレート３４２を付勢する力よりも大きくなるため、図５、図６に示すように、第２サイドプレート３４２は、フィード燃料圧を受けてポンプカバー３１側に移動し、インナロータ３２およびアウタロータ３３の端面から離される。
【００４９】
これにより、第２サイドプレート３４２とインナロータ３２およびアウタロータ３３との間のサイドクリアランスが拡大され、作動室３５から吐出された燃料の一部がそのサイドクリアランスを通って吸入側の作動室３５に戻される。したがって、燃料タンクから吸い上げる燃料の量を低減でき、吸入負圧を低減できるため、キャビテーションエロージョンを防止することが可能となる。
【００５０】
また、エンジン回転数の上昇に伴って、フィード燃料圧が上昇し、第２サイドプレート３４２とインナロータ３２およびアウタロータ３３との間のサイドクリアランスが増加し、サイドクリアランスを通って作動室３５に戻される燃料の量が増加するため、図７に示すように、エンジン回転数が所定回転数を超えた高回転域では、フィードポンプ３の燃料吐出量は略一定になる。
【００５１】
次に、高圧ポンプ１の作動を説明する。まず、電磁弁２０に通電されていない状態、すなわち電磁弁２０が電磁弁内吸入通路を開いている状態で、プランジャ１４が下降するときには、フィードポンプ３から吐出される低圧の燃料が、燃料溜り１９や電磁弁内吸入通路等を介してポンプ室１５に供給される。
【００５２】
次いで、プランジャ１４が上昇し始めると、プランジャ１４はポンプ室１５内の燃料を加圧しようとする。しかし、プランジャ１４の上昇開始初期においては、電磁弁２０に通電されておらず電磁弁内吸入通路が開かれているため、ポンプ室１５内の燃料は、吸入通路等を介して燃料溜り１９側に溢流し、加圧されない。
【００５３】
このポンプ室１５内の燃料の溢流中に電磁弁２０に通電されると、電磁弁内吸入通路が閉じられる。これにより、燃料溜り１９側への燃料の溢流が停止されて、プランジャ１４によるポンプ室１５内の燃料の加圧が開始され、加圧されて高圧になった燃料がコモンレールに圧送される。
【００５４】
本実施形態によると、低回転時には、弾性体３６により第２サイドプレート３４２をインナロータ３２およびアウタロータ３３の端面に押し付けることにより、サイドクリアランスを低減し、フィードポンプ３の吐出能力を上げることができる。
【００５５】
また、高回転時には、フィード燃料圧を受けて第２サイドプレート３４２がインナロータ３２およびアウタロータ３３の端面から離れる向きに移動してサイドクリアランスが増加し、そのサイドクリアランスを介して吐出燃料の一部が作動室３５に戻される。したがって、燃料タンクから吸い上げる燃料の量を低減でき、吸入負圧を低減できるため、キャビテーションエロージョンを防止することが可能となる。
【００５６】
さらに、レギュレートバルブが不要であるため、低回転時の吐出能力向上および高回転時のキャビテーションエロージョン防止を、簡素な構造で実現することができる。
【００５７】
（第２実施形態）
第２実施形態について、図８、図９を用いて説明する。本実施形態では、パイロット燃料通路の構成が第１実施形態と相違している。本実施形態では、第１実施形態と同様または均等な部分についての説明を省略、または簡略化して説明する。
【００５８】
図８、図９に示すように、第１収容空間３０ｂと第２収容空間３０ｃは、同径になっている。また、第２サイドプレート３４２は、センタプレート３４３と略同径になっている。
【００５９】
本実施形態のパイロット燃料通路３７は、第２ハウジング３０に形成された第１パイロット燃料通路３７１と、第１サイドプレート３４１に形成された第２パイロット燃料通路３７２と、センタプレート３４３に形成された第３パイロット燃料通路３７３とによって構成されている。
【００６０】
具体的には、低圧吐出通路３０ｅから分岐した第１パイロット燃料通路３７１は、第２パイロット燃料通路３７２を介して第３パイロット燃料通路３７３に接続されている。また、第３パイロット燃料通路３７３における下流側端部の開口部は、第２サイドプレート３４２におけるセンタプレート３４３側の端面に対向している。
【００６１】
本実施形態によると、第１実施形態と同様の効果が得られる。また、第１実施形態のパイロット燃料通路３０ｆは、第１サイドプレート３４１およびセンタプレート３４３の径方向外周側に配置されているのに対し、本実施形態のパイロット燃料通路３７は、第１サイドプレート３４１およびセンタプレート３４３のカム軸方向投影面内に配置されるため、第２ハウジング３０の体格を小さくすることが可能となる。
【００６２】
（他の実施形態）
上記各実施形態では、フィードポンプ３としてトロコイドポンプを採用したが、フィードポンプ３は、回転方向に沿って複数のベーンが配置され、隣接するベーン間に作動室が形成されたベーンポンプを採用することができる。
【００６３】
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。
【００６４】
また、上記各実施形態は、互いに無関係なものではなく、組み合わせが明らかに不可な場合を除き、適宜組み合わせが可能である。
【００６５】
また、上記各実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。
【００６６】
また、上記各実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではない。
【００６７】
また、上記各実施形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その形状、位置関係等に限定されるものではない。
【符号の説明】
【００６８】
３２    インナロータ
３３    アウタロータ
３５    作動室
３６    弾性体
３７    パイロット燃料通路
３４２  第２サイドプレート
３０ｆ  パイロット燃料通路
【図１】
2017106390.tif 000003
【図２】
2017106390.tif 000004
【図３】
2017106390.tif 000005
【図４】
2017106390.tif 000006
【図５】
2017106390.tif 000007
【図６】
2017106390.tif 000008
【図７】
2017106390.tif 000009
【図８】
2017106390.tif 000010
【図９】
2017106390.tif 000011