(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダ内壁と摺動するプランジャ内に有底の液吸入路を設け、前記液吸入路の開放端に近接してポンプ室を設け、前記液吸入路とポンプ室との間を開閉する吸入弁と前記ポンプ室と吐出孔との間を開閉する吐出弁とを設けたプランジャ式ポンプにおいて、前記プランジャに設けた軸方向に長い長穴を挿通するピンを前記シリンダで支え、前記ピンと前記液吸入路の底との間に介装したばねにより前記プランジャをポンプ駆動カムに圧接したことを特徴とするプランジャ式ポンプ。
【請求項２】
前記吸入弁は前記プランジャの液吸入路の開放端の端面に圧接されるフラット弁である請求項１のプランジャ式ポンプ。
【請求項３】
前記シリンダ内壁で囲まれたシリンダ室と前記ポンプ駆動カムを収容するカム室とが弾性シール部材で仕切られ、前記カム室が分離潤滑オイルポンプの吸入路に配置されている請求項１または２のプランジャ式ポンプ。
【請求項４】
前記カム室がオイルタンクの下方に配置され、カム室の上部にエアベントが設けられている請求項３のプランジャ式ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はプランジャ式ポンプに関わり、特に、ポンプ圧縮比が大きく自吸力およびエア排出能力の高いプランジャ式ポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、高圧の吐出圧力を得ることができるポンプとしてプランジャ式ポンプが知られている。近年、エンジンの排ガス対策の１つとして燃料を直接エンジンシリンダに噴射する筒内噴射（Direct Injection) が多く採用されているが、この場合一般的に燃料ポンプの吐出圧力は５００kPa 以上が必要となりプランジャ式ポンプが使用される。
【０００３】
特開平１０−３０５７５号公報および特開平１０−３０５７６号公報に提案されたプランジャ式ポンプでは、プランジャをポンプ駆動カムに圧接するばね（リターンスプリング）を吸入弁と吐出弁との間の空間であるポンプ室に配置している。
【０００４】
このリターンスプリングはプランジャを駆動するための大きい作動力が必要とされ圧縮時の長さが長い。このためポンプ室の容積が大きくなり、圧縮比が小さくなっていた。圧縮比が小さいと自吸力およびエア排出能力が低くなるという問題があった。また、プランジャとリターンスプリングが分離された状態で組み付けが行われるために組み付けにくいという問題があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記した点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、ポンプ室の容積を小さくすることによりポンプ圧縮比が大きく自吸力およびエア排出能力の高くなるプランジャ式ポンプを提供することである。
【０００６】
本発明の他の目的はプランジャおよびリターンスプリングをシリンダに組み付けた状態でポンプボディーに組み込むことにより、組み立てが容易になるプランジャ式ポンプを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明のプランジャ式ポンプは、シリンダ内壁と摺動するプランジャ内に有底の液吸入路を設け、前記液吸入路の開放端に近接してポンプ室を設け、前記液吸入路とポンプ室との間を開閉する吸入弁と前記ポンプ室と吐出孔との間を開閉する吐出弁とを設けたプランジャ式ポンプにおいて、前記プランジャに設けた軸方向に長い長穴を挿通するピンを前記シリンダで支え、前記ピンと前記液吸入路の底との間に介装したばねにより前記プランジャをポンプ駆動カムに圧接したものである。
【０００８】
また、前記プランジャ式ポンプにおいて、前記吸入弁を前記プランジャの液吸入路の開放端の端面に圧接されるフラット弁としたものである。
【０００９】
また、前記各プランジャ式ポンプにおいて、前記シリンダ内壁で囲まれたシリンダ室と前記ポンプ駆動カムを収容するカム室とが弾性シール部材で仕切られ、前記カム室が分離潤滑オイルポンプの吸入路に配置されているものである。
【００１０】
さらに、前記プランジャ式ポンプにおいて、前記カム室がオイルタンクの下方に配置され、カム室の上部にエアベントが設けられているものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例である燃料ポンプを図面に基いて説明する。図１は本発明の実施例であるプランジャ式燃料ポンプを示す断面図、図２（ａ）は同プランジャ式燃料ポンプの吸入フラット弁８および吐出フラット弁９とその近傍を示す拡大断面図、図２（ｂ）は同吸入フラット弁のおよび吐出フラット弁を上から見た平面図、図３は図１におけるＡ−Ａ断面図である。
【００１２】
図に示すポンプボディー１はプラグ１３およびシリンダ２を収容する縦方向のシリンダ収容孔１ａと駆動軸２２を収容するカム室２７とが連通した状態に形成されている。シリンダ収容孔１ａの段差部にはシリンダ２の下端面が当接し、シリンダ２の上端面とポンプボディー１にねじ１３ａを螺合させてねじ込まれたプラグ１３とでバルブシート１０とバルブケース１１が挾持されている。
【００１３】
シリンダ２の内周面には有底円筒状のプランジャ３が摺動自在に嵌合している。ダイヤフラム１６の内周はプランジャ３の小径部を圧入させた押え部材１７とプランジャ３とで挾持され、ダイヤフラム１６の外周はシリンダ２とポンプボディ１で挾持されている。ダイヤフラム１６はシリンダ収容孔１ａとカム室２７との空間を仕切っている。
【００１４】
シリンダ２の半径方向の孔に挿通されたピン４はプランジャ３の長穴３ａをも挿通しておりプランジャ３の中心部に形成された吸入路３ｃに入り込んでいる。ピン４とプランジャ３の底面との間に嵌装された圧縮コイルばね５はプランジャ３の小径部下端をベアリング２４に圧接している。ポンプボディ１およびポンプボディカバー２０に夫々嵌合したベアリング２３、２３は駆動軸２２を回転自在に支持しており、駆動軸２２の偏心部２２ａに嵌着されたベアリング２４は偏心カムを構成している。
【００１５】
駆動軸２２はカップリング２６を介してエンジンにより駆動される軸により回転駆動される。ポンプボディカバー２０は皿ねじ２１によりポンプボディー１に締着されており、ポンプボディー１との間にＯリング３１を挾持しカム室２７を塞いでいる。また、ポンプボディカバー２０と駆動軸２２の間はオイルシール２５でシールされている。
【００１６】
ポンプボディー１にはニップル２８とニップル２９が圧入されており、ニップル２８はカム室２７より上方に配置された図示しないオイルタンクと連通され、ニップル２９は分離潤滑オイルポンプの吸入側へ連結される。このようにカム室２７は図示しない分離潤滑オイルポンプの吸入路になるが、カム室２７の上方には図１に示すようにねじ３０で塞がれるエアーベントが設けられている。すなわち、ねじ３０を外すことによりカム室２７内の空気を排除できる。
【００１７】
ポンプボディ１に形成された吸入口１ｂはシリンダ２の流入路２ａと連通し、流入路２ａはシリンダ２の内周に設けられた流入溝２ｂと連通している。流入溝２ｂはプランジャ３に形成された流入孔３ｂを介して常時プランジャ３の吸入路３ｃと連通している。流入路２ａはダイヤフラム１６の上部空間とも連通しており、ダイヤフラム１６の上下運動による容積変化に対応できるようになっている。なお、流入路２ａと吸入口１ｂとの位置合わせは図示していない位置決め部により行われる。
【００１８】
図２に詳しく示すように、バルブシート１０とプランジャ３との間に吸入フラット弁８が配置され、圧縮コイルばね６によりプランジャ３の上端面に圧接されるように付勢されている。また、バルブシート１０とバルブケース１１との間に吐出フラット弁９が配置され、バルブケースプラグ１２との間に配置された圧縮コイルばね７によりバルブシート１０の上面に圧接されるように付勢されている。
【００１９】
吸入フラット弁８と吐出フラット弁９は同形状であり、図２（ａ）では側面図が示されている。図２（ｂ）に示すように、吸入フラット弁８および吐出フラット弁９には位置決めのための十文字状の大径部８ａ、９ａがあり、その間は流路を形成する小径部８ｂ、９ｂとなっている。
【００２０】
プランジャ３の往復動に従って開閉する吸入フラット弁８および吐出フラット弁９の間の空間はポンプ室１４を形成しており、吐出フラット弁９の下流側はバルブケースプラグ１２およびプラグ１３に形成された孔により吐出孔１３ｂと連通している。また、ポンプ室１４はバルブケース１とプラグ１３との間に介装されたＯリング１５により外部に対してシールされている。
【００２１】
このように形成された燃料ポンプの吸入口１ｂを図示しない燃料タンクに接続し、吐出孔１３ｂを図示しないエンジンの燃料分配管と接続することによりエンジンに燃料を供給することができる。すなわち、プランジャ３が下降する吸入行程では、プランジャ３に追従して吸入フラット弁８も下降するが、ポンプ室１４の負圧が大きくなると、吸入フラット弁８とプランジャ３の間に燃料が流れ込むだけの隙間が生じポンプ室１４の増大した容積に燃料が満たされる。この間は吐出フラット弁９は圧縮コイルばね７の弾力にポンプ室１４と吐出孔１３ｂ側との圧力差による力が加わりバルブシート１０に圧接され流路を閉じている。
【００２２】
プランジャ３が上昇する吐出行程では、吸入フラット弁８はプランジャ３に圧接され流路を閉じポンプ室１４の容積が縮小される。ポンプ室１４内の圧力は増大し、吐出フラット弁９を圧縮コイルばね７の弾力に抗して持ち上げて、吐出フラット弁９が開かれる。そしてポンプ室１４の燃料が吐出孔１３ｂから吐出される。
【００２３】
このように構成された燃料ポンプは大きい弾力と圧縮時の高さを必要とするプランジャ戻し用の圧縮コイルばね５（リターンスプリング）がポンプ室１４内にないため、ポンプ室１４の最小容積（デッドスペース）を小さくして、圧縮比を大きくすることができ、自吸力およびエア排出能力を高めることができる。
【００２４】
なお、プランジャ戻し用の圧縮コイルばね５がプランジャ３の吸入路３ｃ内にあるためプランジャ３の直径を余り小さくできないが、背の低い吸入フラット弁８を用いているため、ポンプ室１４のデッドスペースをボール弁を用いたときよりもさらに小さくできる。さらに、圧縮コイルばね５をプランジャ３の吸入路３ｃ内配置したためポンプの高さを小さくしてポンプを小型化することが可能となる。実施例で示したように、吐出弁もフラット弁とするとポンプ全体の高さ寸法を小さくすることができる。
【００２５】
また、圧縮コイルばね５をピン４とプランジャ３の底面に介装した状態に圧縮コイルばね５、ピン４、プランジャ３およびシリンダ２をサブアセンブリしてポンプボディー１に組み込むことができるので、これらが分離された状態で組み込むよりも組立て作業が容易になる。また、ピン４はプランジャ３およびシリンダ２の穴を挿通しているので、プランジャ３は回り止めされ、ダイヤフラム１６の捩れ変形が防止される。
【００２６】
また、カム室２７は分離潤滑オイルポンプの吸入側に配置されるのでプランジャ３の駆動部の潤滑が十分に行われる。そして、カム室２７にエアベントを設けているので、分離潤滑オイルポンプの吸入路のエア抜きが容易となる。
【００２７】
図４は、本発明の第２の実施例であるプランジャ式燃料ポンプを示す部分断面図である。この例では第１の実施例でのダイヤフラム１６のシール機能をＯリング３２および３３で代行させている。すなわち、ポンプボディー１とシリンダ２との間に挾持されたＯリング３３はカム室２７とポンプボディー１とシリンダ２の隙間との間をシールし、Ｏリング３２はカム室２７とプランジャ３とシリンダ２の隙間との間をシールする。他の構成は第１の実施例と同様であり、同一部材には同一の符号を付してあり、その説明を省略する。このようにダイヤフラムの代わりにＯリングを用いることで製造コストを安くすることができる。
【００２８】
実施例として、この発明をエンジンの燃料ポンプに適用した場合について説明したが、この発明を水、オイル等を比較的高圧で送るポンプに適用することもできる。
【００２９】
【発明の効果】
本発明のプランジャ式ポンプによると、プランジャ戻し用の圧縮コイルばねがポンプ室内にないため、ポンプ室の最小容積（デッドスペース）を小さくして、圧縮比を大きくすることができ、自吸力およびエア排出能力を高めることができる。なお、吸入フラット弁を用いたので球状弁を用いた場合に比べて、ポンプ室の容積を小さくすることができる。また、圧縮コイルばねをプランジャの吸入路内配置したためポンプの高さを小さくしてポンプを小型化することが可能となる。
【００３０】
また、プランジャリターン用の圧縮コイルばね、プランジャおよびシリンダをサブアセンブリしてポンプボディーに組み込むことができるので、これらが分離された状態で組み込むよりも組立て作業が容易になる。また、そのピンはプランジャおよびシリンダの穴を挿通しているので、プランジャが回り止めされ、シリンダ室とカム室を仕切る弾性シール部材の捩れ変形が防止される。
【００３１】
また、カム室は分離潤滑オイルポンプの吸入側に配置されるのでプランジャ駆動部の潤滑が十分に行われる。そして、カム室にエアベントを設けているので、分離潤滑オイルポンプの吸入路のエア抜きが容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例であるプランジャ式燃料ポンプを示す断面図である。
【図２】図２（ａ）は同プランジャ式燃料ポンプの吸入弁および吐出弁とその近傍を示す拡大断面図、図２（ｂ）は同吸入弁および吐出弁を上方より見た平面図である。
【図３】図１におけるＡ−Ａ断面図である。
【図４】本発明の第２の実施例であるプランジャ式燃料ポンプを示す部分断面図である。
【符号の説明】
１  ポンプボディー、１ａ  シリンダ収容孔、１ｂ  吸入口
２  シリンダ、２ａ  流入路、２ｂ  流入溝
３  プランジャ、３ａ  長穴、３ｂ  流入孔、３ｃ  吸入路
４  ピン
５、６、７  圧縮コイルばね
８  吸入フラット弁、８ａ  大径部、８ｂ  小径部
９  吐出フラット弁、９ａ  大径部、９ｂ  小径部
１０  バルブシート
１１  バルブケース
１２  バルブケースプラグ
１３  プラグ、１３ａ  ねじ、１３ｂ  吐出孔
１４  ポンプ室
１５  Ｏリング
１６  ダイヤフラム
１７  押え部材
２０  ポンプボディーカバー
２１  皿ねじ
２２  駆動軸、２２ａ  偏心部
２３、２４  ベアリング
２５  オイルシール
２６  カップリング
２７  カム室
２８、２９  ニップル
３０  ねじ
３１、３２、３３  Ｏリング
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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