JP2006118448A - 燃料噴射ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】 ポンプハウジング７内部の収容室３０の容積の拡大または燃料通路３２の廃止等を実施することなく、オイルシール９のシールリップ部の異常摩耗の発生を抑制することを課題とする。
【解決手段】 ポンプハウジング７内部の収容室３０とオイルシール９とを連通する燃料通路３２の途中にオリフィス３４を設けている。これにより、ポンプ駆動軸２が高速で回転して収容室３０の可変容積空間３１内の燃料圧力が上昇した場合でも、収容室３０からオイルシール９のシールリップ部に伝播する燃料圧力の上昇速度をなますことができる。これによって、オイルシール９のシールリップ部の作用面圧の急上昇を防止できるので、シールリップ部のリップ先端部の異常摩耗の発生を抑制できる。したがって、サプライポンプの外部への燃料の漏れ出しを確実に阻止できる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、内燃機関用燃料噴射装置に使用される燃料噴射ポンプに関するもので、特にコモンレール式燃料噴射システムに使用されるサプライポンプに係わる。

［従来の技術］
従来より、ディーゼルエンジン用の燃料噴射システムとしてコモンレール式燃料噴射システム（蓄圧式燃料噴射装置）が知られている。これは、加圧室内に吸入した燃料を加圧してコモンレールへ圧送供給する燃料噴射ポンプを備えている（例えば、特許文献１参照）。この燃料噴射ポンプには、エンジンのクランクシャフトによって回転駆動されるポンプ駆動軸に一体化されたカムと、このカムが回転すると、所定の円形経路に沿って公転する外形形状が四角形状のカムリングと、このカムリングに駆動連結されたプランジャとが設けられている。そして、カムシャフトに一体化されたカムが回転すると、カムリングが所定の円形経路に沿って公転する。これに伴い、プランジャがポンプハウジングに固定された筒状のシリンダ内を往復摺動して加圧室内の燃料を加圧して高圧化している。

また、燃料噴射ポンプには、加圧室内に燃料を供給するフィードポンプが内蔵されている。そして、燃料噴射ポンプでは、図８および図９に示したように、カム１０１とカムリング１０２との間、カムリング１０２とプランジャ１０３との間、ポンプハウジング１０４とポンプ駆動軸１０５との間など、ハウジング内部に複数の摺動部が形成されている。このため、フィードポンプから吐出された燃料は、加圧室に供給されるだけでなく、カム１０１、カムリング１０２およびプランジャ１０３が収容されているポンプハウジング１０４内部の収容室１０６にも供給されている。そして、収容室１０６へ供給された燃料によりハウジング内部の各摺動部が潤滑されている。

ここで、燃料噴射ポンプのポンプハウジング１０４内部の収容室には、上述したように、フィードポンプで加圧された燃料の一部が供給されている。したがって、加圧されている収容室１０６の燃料は、ポンプ駆動軸１０５に沿ってポンプハウジング１０４とポンプ駆動軸１０５との間から燃料噴射ポンプの外部へ漏れ出す可能性がある。
そこで、燃料噴射ポンプには、ポンプハウジング１０４とポンプ駆動軸１０５との間にオイルシール１０７が設置されており、このオイルシール１０７により燃料噴射ポンプの外部への燃料の漏れ出しを防止するようにしている。なお、オイルシール１０７よりも収容室１０６側には、燃料通路１１０を介して収容室１０６と連通する環状空間１１１が形成されている。

［従来の技術の不具合］
ところが、従来の燃料噴射ポンプにおいて、図８に示したように、ポンプ駆動軸１０５が高速で回転すると、収容室１０６内の燃料、特にカムリング１０２とポンプハウジング１０４の壁面との間の燃料が容積の縮小により圧縮されるため、収容室１０６内の燃料圧力が上昇する。これにより、上昇した収容室１０６内の圧力が燃料通路１１０を伝わって環状空間１１１へ伝播するので、オイルシール１０７のリップ部に高圧が作用することになる。また、図９に示したように、カムリング１０２とポンプハウジング１０４の壁面との間の容積が広がり、収容室１０６内の燃料圧力が下がると、環状空間１１１内の燃料が燃料通路１１０を経由して吸い出されるので、環状空間１１１内の圧力が下がり、オイルシール１０７のリップ部に低圧が作用することになる。

以上のように、燃料噴射ポンプにおいては、収容室１０６内の圧力変動が燃料通路１１０を経由して環状空間１１１に伝播し、ポンプ駆動軸１０５とオイルシール１０７のリップ部との摺接部における作用面圧が、高面圧と低面圧との振幅を繰り返す。このため、特にオイルシール１０７のリップ部に高圧が作用している場合には、ポンプ駆動軸１０５とオイルシール１０７のリップ部との摺接部における作用面圧が高面圧（シール幅が広い）となるため、オイルシール１０７のリップ部に異常摩耗が発生する可能性がある。このようにオイルシール１０７のリップ部に異常摩耗が発生した場合には、オイルシール１０７のリップ部の締め代が低下することにより、ポンプハウジング１０４とポンプ駆動軸１０５との間のシール性が低下して、燃料噴射ポンプの外部へ燃料が漏れ出すという可能性がある。

なお、ポンプ駆動軸１０５とオイルシール１０７のリップ部との摺接部における作用面圧を抑制することにより、オイルシール１０７のリップ部の摩耗量を低減することが可能となる。このオイルシール１０７のリップ部の摩耗量を低減させる方法としては、収容室１０６の容積を拡大することによる圧力上昇の抑制、および燃料通路１１０の廃止等が考えられるが、燃料噴射ポンプの体格が大きくなったり、オイルシール１０７の潤滑性が低下したりする等のデメリットが有り、実施は困難である。
特開２０００−２４０５３１号公報（第１−１０頁、図１−図１８）

本発明は、収容室に供給された燃料を利用してハウジング内部の各摺動部の潤滑が成されるように構成され、更にハウジングと駆動軸との間にオイルシールを設置してこのオイルシールにより燃料噴射ポンプの外部への燃料の漏れ出しを防止するように構成された燃料噴射ポンプにおいて、収容室の容積の拡大または燃料通路の廃止等を実施することなく、収容室からオイルシールに伝播する圧力変動を要因とするオイルシールの異常摩耗の発生を防止して、燃料噴射ポンプの外部への燃料漏れを確実に防止することを目的とする。

請求項１に記載の発明によれば、燃料噴射ポンプのハウジング内部に、収容室とオイルシールとを連通する燃料通路を設け、この燃料通路の途中に、通路断面積を絞る固定絞りを設けたことにより、仮に駆動軸が高速で回転して収容室内の圧力が上昇した場合でも、収容室からオイルシールに伝播する圧力の上昇速度をなますことができる。これによって、収容室の容積の拡大または燃料通路の廃止等を実施することなく、駆動軸とオイルシールとの摺接部における作用面圧（オイルシールのリップ部の作用面圧）の変動を防止できるので、オイルシールの異常摩耗の発生を抑制できる。したがって、収容室内の燃料が駆動軸に沿って駆動軸とハウジングとの間から燃料噴射ポンプの外部へ漏れ出ることを確実に防止することができるので、信頼性の高い燃料噴射ポンプを得ることができる。

請求項２に記載の発明によれば、燃料噴射ポンプのハウジング内部の収容室には、駆動軸の回転に伴って容積が可変すると共に、高圧作用工程、低圧作用工程の位相が互いに逆位相となる２個の第１、第２可変容積空間が設けられている。そして、燃料噴射ポンプのハウジング内部に、第１可変容積空間とオイルシールとを連通する第１燃料通路、および第２可変容積空間とオイルシールとを連通する第２燃料通路を設けたことにより、仮に駆動軸が高速で回転して第１可変容積空間（または第２可変容積空間）内の燃料圧力が上昇し、上昇した第１可変容積空間（または第２可変容積空間）内の燃料圧力が第１燃料通路（または第２燃料通路）を伝わってオイルシールへ伝播しても、オイルシールへ伝播した燃料圧力が第２燃料通路（または第１燃料通路）を経由して第２可変容積空間（または第１可変容積空間）へ吸い出される。これによって、収容室の容積の拡大または燃料通路の廃止等を実施することなく、駆動軸とオイルシールとの摺接部における作用面圧（オイルシールのリップ部の作用面圧）の変動を防止できるので、オイルシールの異常摩耗の発生を抑制できる。したがって、収容室内の燃料が駆動軸に沿って駆動軸とハウジングとの間から燃料噴射ポンプの外部へ漏れ出ることを確実に防止することができるので、信頼性の高い燃料噴射ポンプを得ることができる。

請求項３に記載の発明によれば、燃料噴射ポンプのハウジング内部に、収容室とオイルシールとを連通する燃料通路を設け、オイルシールの近傍に、内部にエアを溜めるエア溜まり部を設けている。そして、燃料通路とエア溜まり部とを連通することにより、仮に駆動軸が高速で回転して収容室内の圧力が上昇した場合でも、収容室からオイルシールに伝播する圧力の上昇を、エア溜まり部内のエアによるダンパー効果により抑制することができる。これによって、収容室の容積の拡大または燃料通路の廃止等を実施することなく、駆動軸とオイルシールとの摺接部における作用面圧（オイルシールのリップ部の作用面圧）の変動を防止できるので、オイルシールの異常摩耗の発生を抑制できる。したがって、収容室内の燃料が駆動軸に沿って駆動軸とハウジングとの間から燃料噴射ポンプの外部へ漏れ出ることを確実に防止することができるので、信頼性の高い燃料噴射ポンプを得ることができる。

請求項４に記載の発明によれば、オイルシールとして、耐油性に優れたゴム系の環状弾性体を使用しても良い。そして、この環状弾性体に円環状のリップ部を設けることにより、収容室から供給された燃料の圧力によりオイルシールのリップ部が駆動軸に密着するので、駆動軸とハウジングとの間を確実にシールすることがきる。したがって、収容室内の燃料が駆動軸に沿って駆動軸とハウジングとの間から燃料噴射ポンプの外部へ漏れ出ることを確実に防止することができる。

請求項５に記載の発明によれば、オイルシールに円環状のスプリングを設けることにより、駆動軸とオイルシールのリップ部との摺接部における面圧を適正に維持することが可能となる。これによって、スプリングの付勢力によりオイルシールのリップ部が駆動軸に密着するので、駆動軸とハウジングとの間を確実にシールすることができる。したがって、収容室内の燃料が駆動軸に沿って駆動軸とハウジングとの間から燃料噴射ポンプの外部へ漏れ出ることを確実に防止することができる。

請求項６に記載の発明によれば、燃料は、加圧室に供給されるだけでなく、駆動軸の回転軸心に対して偏心回転するカム、およびこのカムが回転すると所定の円形経路に沿って公転運動を行うカムリングが回転自在に収容されているハウジング内部のカム室にも供給されている。そして、燃料噴射ポンプは、カム室へ供給された燃料によりハウジング内部の各摺動部の潤滑が成されるように構成されている。そして、燃料噴射ポンプは、ハウジング内部のカム室から供給された燃料の圧力を利用して駆動軸とハウジングとの間をシールするオイルシールを備えている。

請求項７に記載の発明によれば、オイルシールよりも収容室側に、駆動軸とハウジングとの摺動部を設けている。そして、燃料噴射ポンプは、収容室に供給された燃料を利用して摺動部の潤滑が成されるように構成されている。そして、オイルシールと摺動部との間に形成された環状空間は、収容室から供給された燃料を塞き止めて一時的に溜めることが可能である。これにより、環状空間内に溜められた燃料の圧力を利用してオイルシール（のリップ部）が駆動軸とハウジングとの間をシールする。また、請求項８に記載の発明によれば、駆動軸とハウジングとの摺動部に、駆動軸を回転自在に支持するための軸受を設置することにより、収容室へ供給された燃料により摺動部の潤滑が成される。

本発明を実施するための最良の形態は、燃料噴射ポンプの外部への燃料の漏出を防止するオイルシールの異常摩耗の発生を抑制し、且つオイルシールの潤滑性の低下を防止するという目的を、収容室とオイルシールとを連通する燃料通路の途中に固定絞りを設けて、収容室からオイルシールに伝播する燃料圧力の伝播速度をなますことで実現した。また、収容室とオイルシールとを連通する第１、第２燃料通路を設けて、収容室からオイルシールに伝播する燃料圧力の上昇を抑制することで実現した。さらに、オイルシール近傍にエア溜まり部を設けて、収容室からオイルシールに伝播する燃料圧力の上昇を抑制することで実現した。

［実施例１の構成］
図１ないし図５は本発明の実施例１を示したもので、図１（ａ）、（ｂ）は燃料噴射ポンプの主要構成を示した図で、図２および図３は燃料噴射ポンプの全体構成を示した図である。

本実施例の内燃機関用燃料噴射装置は、多気筒ディーゼルエンジン等の内燃機関（以下エンジンと言う）用の燃料噴射システムとして知られるコモンレール式燃料噴射システム（蓄圧式燃料噴射装置）であり、コモンレール内に蓄圧された高圧燃料を、エンジンの各気筒毎に対応して搭載されたインジェクタを介してエンジンの各気筒の燃焼室内に高圧燃料を噴射供給するように構成されている。このコモンレール式燃料噴射システムは、燃料の噴射圧力に相当する高圧燃料を蓄圧するコモンレールと、エンジンの各気筒の燃焼室内に高圧燃料を所定のタイミングで噴射供給する複数個のインジェクタ（電磁式燃料噴射弁）と、吸入した燃料を加圧して高圧化した高圧燃料をコモンレールに圧送供給する燃料噴射ポンプ（サプライポンプ）１と、複数個のインジェクタの電磁弁およびサプライポンプ１の吸入調量弁４を電子制御するエンジン制御ユニット（以下ＥＣＵと呼ぶ）とを備えている。

本実施例のサプライポンプ１は、エンジンのクランクシャフトを同期して回転するポンプ駆動軸（ドライブシャフトまたはカムシャフト）２により駆動されて、吸入調量弁４を経て２個の第１、第２加圧室５に吸入した燃料を加圧し、コモンレール内に圧送供給する圧送系統（ポンプエレメント）を２つ備え、１つの吸入調量弁４で、全ての圧送系統の燃料圧送量または燃料吐出量を、吸入燃料量を調量することで制御するタイプ（吸入調量型）の高圧供給ポンプである。このサプライポンプ１は、ポンプ駆動軸２により駆動されるフィードポンプ（低圧供給ポンプ）３と、吸入調量弁４を経て２個の第１、第２加圧室５に吸入された燃料を加圧して高圧化する２個の第１、第２プランジャ６と、ポンプ駆動軸２から２個の第１、第２プランジャ６へ駆動力を伝達するプランジャ駆動手段とを備えている。

なお、サプライポンプ１のハウジングは、ポンプ駆動軸２を回転自在に支持する円筒状のシャフト軸受部を有するポンプハウジング７と、このポンプハウジング７に固定された２個の第１、第２シリンダヘッド８とによって構成されている。また、本実施例では、２個の第１、第２プランジャ６と２個の第１、第２シリンダヘッド８とからサプライポンプ１のポンプエレメント（高圧供給ポンプ）を構成している。なお、ポンプ駆動軸２の外周とポンプハウジング７のシャフト軸受部の内周との間は、オイルシール９によりシールされている。

ポンプ駆動軸２は、例えば鉄系の金属材料製で、ジャーナル軸受（メタルブッシュ）１０を介してポンプハウジング７のシャフト軸受部の貫通孔１１内に回転自在に支持されている。また、ポンプ駆動軸２の先端部（図２において図示左端部）の外周には、エンジンのクランクシャフトのクランクプーリとベルトを介して駆動連結されるドライブプーリ（図示せず）が取り付けられている。また、ポンプ駆動軸２の後端部（図２において図示右端部）には、フィードポンプ３のインナロータ１２が組み付けられている。

フィードポンプ３は、ポンプ駆動軸２が回転することで、燃料タンク（図示せず）から燃料を汲み上げるトロコイドポンプである。フィードポンプ３は、ポンプハウジング７の外壁面と、このポンプハウジング７の外壁面に固定されるポンプカバー１４との間に収容されたインナロータ１２およびアウタロータ１３を有している。そして、フィードポンプ３は、ポンプ駆動軸２の回転に伴ってインナロータ１２とアウタロータ１３とが相対的に回転することで、燃料タンクに蓄えられた常圧の燃料を加圧し２個の第１、第２加圧室５へ供給する。ここで、フィードポンプ３から２個の第１、第２加圧室５に向けて吐出される燃料は、吸入調量弁４、燃料流入通路１５、２個の第１、第２吸入弁１６を通って２個の第１、第２加圧室５に分配供給される。

吸入調量弁４は、スリーブハウジングに形成された入口側ポート（または出口側ポート）等の燃料流路の開口面積を変化させる弁体（スプール弁）、ＥＣＵから印加されるポンプ駆動電流によってスプール弁を開弁方向（または閉弁方向）に駆動する電磁式アクチュエータ、およびスプール弁を閉弁方向（または開弁方向）に付勢するスプリング等の弁体付勢手段を有しており、フィードポンプ３から２個の第１、第２加圧室５に供給される燃料の吸入量を調整する。そして、本実施例のサプライポンプ１は、吸入調量弁４によってフィードポンプ３から２個の第１、第２加圧室５に供給される燃料の吸入量を、エンジンの運転状態に対応して調整することで、２個の第１、第２加圧室５から燃料吐出通路１７、２個の第１、第２吐出弁１９を通って吐出される燃料の吐出量が調整される。これにより、コモンレール内の燃料圧力が最適値となるように制御される。

ここで、本実施例のプランジャ駆動手段（動力伝達機構）は、カム２０、カムリング２１およびブッシュ２２等によって構成されている。そして、ポンプ駆動軸２の中間部外周には、カム２０が一体的に形成されており、カム２０を挟んで図示上下方向に対称的な位置で、且つ吸入工程、圧送工程の位相が互いに逆位相となるように、上記の２個の第１、第２プランジャ６が配置されている。カム２０は、ポンプ駆動軸２の軸心に対して偏心して設けられ、円形状の断面を有している。そのカム２０の外周には、外形形状が略四角形状のカムリング２１が円環状のブッシュ２２を介して摺動自在に保持されている。このカムリング２１の内部には、円形状の断面を有する中空部が形成されており、カム２０およびブッシュ２２が収容されている。

また、カムリング２１の図示上下端面には、２個の第１、第２プランジャ６が２個の第１、第２プランジャ６の外周側に配されたコイルスプリング２３の付勢力によって押し付けられている。この構成により、ポンプ駆動軸２と一体化されたカム２０が回転すると、カムリング２１が所定の円形経路に沿って公転する。２個の第１、第２プランジャ６は、ポンプ駆動軸２の回転に伴いカムリング２１を介してカム２０により往復駆動され、燃料流入通路１５から２個の第１、第２吸入弁１６を通り、２個の第１、第２加圧室５内に吸入した燃料を加圧して高圧化する。

２個の第１、第２吸入弁１６は、２個の第１、第２加圧室５内の燃料圧力が所定値以上に上昇すると閉弁する弁体およびこの弁体を閉弁方向に付勢するスプリング等の弁体付勢手段を有し、２個の第１、第２加圧室５から燃料流入通路１５へ燃料が逆流することを防止する逆止弁である。燃料吐出通路１７は、２個の第１、第２シリンダヘッド８にそれぞれ直線状に形成されており、２個の第１、第２加圧室５と直接連通している。２個の第１、第２シリンダヘッド８にそれぞれ形成した燃料吐出通路１７の下流側には、燃料吐出通路１７よりも通路断面積の大きい長孔状の燃料通路２４が形成されており、燃料通路２４に第１、第２吐出弁１９が収容されている。

２個の第１、第２吐出弁１９は、２個の第１、第２加圧室５内の燃料圧力が所定値以上に上昇すると開弁する弁体およびこの弁体を閉弁方向に付勢するスプリング等の弁体付勢手段を有し、燃料通路２４から燃料吐出通路１７、２個の第１、第２加圧室５へ燃料が逆流することを防止する逆止弁である。また、燃料通路２４の下流側には、内部に燃料通路２５を有するアウトレットパイプ２６が締め付け固定されている。このアウトレットパイプ２６は、図示しない燃料供給配管を介してコモンレールに接続されている。

そして、本実施例のサプライポンプ１は、例えばアルミニウム等の金属材料製のポンプハウジング７の図示上下端面に、例えば鉄系の金属材料製の２個の第１、第２シリンダヘッド８をそれぞれ固定している。２個の第１、第２シリンダヘッド８の摺動孔内には、２個の第１、第２プランジャ６が往復摺動自在にそれぞれ収容されている。そして、２個の第１、第２シリンダヘッド８の摺動孔と２個の第１、第２吸入弁１６の端面と２個の第１、第２プランジャ６の端面とで形成される内部空間は、２個の第１、第２加圧室５とされている。すなわち、２個の第１、第２加圧室５は、吸入調量弁４の出口部から燃料流入通路１５、２個の第１、第２吸入弁１６を経て低圧燃料が流入するように構成されている。

また、ポンプ駆動軸２、２個の第１、第２プランジャ６、カム２０およびカムリング２１は、ポンプハウジング７および２個の第１、第２シリンダヘッド８内部に形成される収容室３０に収容されている。この収容室３０内には、カム２０とカムリング２１との間、カムリング２１と２個の第１、第２プランジャ６との間、ポンプ駆動軸２とポンプハウジング７との間などの、サプライポンプ１のハウジング内部の各摺動部を潤滑するための燃料がフィードポンプ３から図示しない燃料通路を経由して供給されている。

上述したように、フィードポンプ３から吐出された燃料は、２個の第１、第２加圧室５に供給されるだけでなく、ポンプ駆動軸２、２個の第１、第２プランジャ６、カム２０およびカムリング２１が収容されているポンプハウジング７内部の収容室３０にも供給されている。そして、本実施例のサプライポンプ１は、フィードポンプ３から収容室３０へ供給された燃料により、サプライポンプ１のハウジング内部の各摺動部の潤滑が成されている。なお、収容室３０は、カム２０およびカムリング２１を回転自在に収容するカム室として機能している。また、収容室３０は、カムリング２１の公転に伴ってカムリング２１の端面（図１において図示右端面）とポンプハウジング７の壁面との間に形成される可変容積空間（図１の斜線部分）３１の容積が増減するように構成されている。

また、ポンプハウジング７内部には、図１および図２に示したように、息抜き穴として機能する燃料通路３２が形成されている。燃料通路３２は、収容室３０の可変容積空間３１とオイルシール９よりも収容室３０寄りの環状空間３３とを連通している。燃料通路３２は、ポンプハウジング７内部を貫通するように形成され、収容室３０内に蓄えられている燃料の一部をオイルシール９へ供給する。ここで、本実施例の燃料通路３２の途中には、図１に示したように、燃料通路３２よりも通路断面積を小さくして、燃料通路３２内を流れる燃料の流量を調整するための固定絞り（オリフィス）３４が設けられている。

オイルシール９は、図１、図２および図４に示したように、耐油性に優れたゴム系の環状弾性体（例えばニトリルゴム：ＮＢＲ、アクリルゴム：ＡＣＭ、シリコーンゴム：ＶＭＱ、フッ素ゴム：ＦＫＭ等）であって、収容室３０から供給された燃料の圧力によりポンプ駆動軸２の外周面に密着してサプライポンプ１の外部への燃料の漏出を阻止する円環状のシールリップ部４１、ポンプ駆動軸２とシールリップ部４１との摺接部における面圧を適正に維持するための円環状のスプリング４２、サプライポンプ１の内部へダストの侵入を阻止する円環状のダストリップ部４３、およびポンプハウジング７の貫通孔１１の内周面に密着する嵌め合い部４４を有している。

なお、シールリップ部４１は、リップ先端部４５のポンプ駆動軸２の外周面との接触を安定した状態に保ち、嵌め合い部４４は、オイルシール９をポンプハウジング７の貫通孔１１の内周面に固定すると共に、オイルシール９の外周面とポンプハウジング７の内周面との接触面間からの燃料の漏れ、またはダストの侵入を阻止する。また、嵌め合い部４４に、オイルシール９をポンプハウジング７に固定し、嵌め合い力を向上させる目的で、金属環を取り付けても良い。また、スプリング４２として、コイルスプリングの両端を繋いで円環状とした環状ばねを用いても良い。また、ダストリップ部４３は設けられていなくても良い。

［実施例１の作用］
次に、本実施例のコモンレール式燃料噴射システムに使用されるサプライポンプ１の作用を図１ないし図４に基づいて簡単に説明する。

サプライポンプ１のポンプ駆動軸２がエンジンのクランクシャフトにベルト駆動されて回転すると、ポンプ駆動軸２の回転に伴ってカム２０が回転し、このカム２０の回転に伴ってカムリング２１が自転することなく、所定の円形経路に沿って公転する。このカムリング２１の公転に伴ってカムリング２１と２個の第１、第２プランジャ６とが摺動し、２個の第１、第２プランジャ６が２個の第１、第２シリンダヘッド８内の摺動面を図示上下方向に往復摺動する。そして、カムリング２１の公転に伴って２個の第１、第２プランジャ６が交互にリフトし、図２の状態では第１プランジャ６は上死点に、第２プランジャ６は下死点に位置している。

カムリング２１の公転に伴って上死点に位置する第１プランジャ６が図示下方へ下降すると、第１加圧室５内の燃料圧力が低下し、この燃料圧力で第１吸入弁１６の弁体が開弁して、吸入調量弁４で調量された燃料が燃料流入通路１５から第１吸入弁１６を経由して第１加圧室５内に吸入される。そして、第１プランジャ６が下死点に達した後に、再び上死点へ向けて上昇を開始すると、第１加圧室５内の燃料圧力が上昇し、この燃料圧力で第１吸入弁１６の弁体が閉弁する。そして、更に第１加圧室５内の燃料圧力が上昇すると、第１吐出弁１９の弁体を開弁して、第１加圧室５内で加圧して高圧化された高圧燃料が燃料吐出通路１７を経由して燃料通路２４、２５へ吐出される。この燃料通路２４、２５へ吐出された高圧燃料は、高圧燃料配管を経由してコモンレール内に圧送供給される。

一方、第２プランジャ６も、第１プランジャ６と同様に上死点と下死点との間を往復摺動することにより、第２加圧室５内で加圧して高圧化された高圧燃料が、燃料吐出通路１７、燃料通路２４、２５、高圧燃料配管を経由してコモンレール内に圧送供給される。このように、サプライポンプ１は、ポンプ駆動軸２の１回転につき吸入行程、圧送行程が２サイクル行われるように構成されている。そして、コモンレール内に蓄圧された高圧燃料は、インジェクタの電磁弁を任意の噴射時期に駆動することで、所定のタイミングで、エンジンの各気筒の燃焼室内へ噴射供給される。

ここで、本実施例のサプライポンプ１には、２個の第１、第２加圧室５内に燃料を供給するフィードポンプ３が一体的に組み付けられている。そして、サプライポンプ１では、カム２０とカムリング２１との間、２個の第１、第２プランジャ６とカムリング２１との間、２個の第１、第２プランジャ６と２個の第１、第２シリンダヘッド８内の摺動面との間、ポンプ駆動軸２とポンプハウジング７の貫通孔１１との間など、サプライポンプ１のハウジング内部に複数の摺動部が形成されている。このため、フィードポンプ３から吐出された燃料は、２個の第１、第２加圧室５内に供給されるだけでなく、カム２０、２個の第１、第２プランジャ６およびカムリング２１が収容されているポンプハウジング７内部の収容室３０にも供給されている。そして、収容室３０へ供給された燃料によりサプライポンプ１のハウジング内部の各摺動部の潤滑が図られているため、ハウジング内部の各摺動部の焼き付き等を防止している。

ここで、本実施例のサプライポンプ１のポンプ駆動軸２は、ジャーナル軸受１０を介してポンプハウジング７の貫通孔１１内に回転自在に支持されており、ポンプハウジング７の外壁面より突出したポンプ駆動軸２の先端部には、エンジンのクランクシャフトのクランクプーリとベルトを介して駆動連結されるドライブプーリが取り付けられている。また、上述したように、ポンプハウジング７内部の収容室３０には、フィードポンプ３で加圧された燃料の一部が供給されている。したがって、フィードポンプ３にて加圧されている収容室３０の燃料は、ポンプ駆動軸２に沿ってポンプハウジング７の貫通孔１１とポンプ駆動軸２との間からサプライポンプ１の外部へ漏れ出す可能性がある。このため、サプライポンプ１には、ポンプ駆動軸２とポンプハウジング７の貫通孔１１との間にオイルシール９が設置され、このオイルシール９によりサプライポンプ１の外部への燃料の漏れ出しを防いでいる。

［実施例１の特徴］
以上のように、フィードポンプ３から収容室３０に供給された燃料を利用してハウジング内部の各摺動部の潤滑が成されるように構成された、サプライポンプ１においては、ポンプ駆動軸２とポンプハウジング７の貫通孔１１との間にオイルシール９を設置することで、フィードポンプ３にて加圧されている収容室３０の燃料が、ポンプ駆動軸２に沿ってポンプハウジング７の貫通孔１１とポンプ駆動軸２との間からサプライポンプ１の外部へ漏れ出すのを防いでいる。なお、オイルシール９よりも収容室３０側には、環状空間３３が形成されており、この環状空間３３は、燃料通路３２を介して収容室３０と連通している。これにより、オイルシール９は、燃料通路３２を介して収容室３０から供給された燃料の圧力を利用してポンプ駆動軸２の外周とポンプハウジング７の貫通孔１１の内周との間をシールすることが可能となる。

しかし、サプライポンプ１は、エンジンのクランクシャフトによりポンプ駆動軸２が高速で回転すると、収容室３０の可変容積空間３１の容積が急速に拡縮を繰り返す。特に、収容室３０の可変容積空間３１の容積が最も縮小する際（図５のカム角度９０°の時）には、図１（ａ）に示したように、収容室３０の可変容積空間３１内の燃料がカムリング２１の図示右端面とポンプハウジング７の壁面との間で圧縮され、圧力が上昇する。そして、収容室３０と環状空間３３とを連通する燃料通路３２が収容室３０の可変容積空間３１で開口しているため、その上昇した圧力が燃料通路３２を伝わってオイルシール９のシールリップ部４１へ伝播する。

すると、図４（ｂ）に示したように、ポンプ駆動軸２とオイルシール９のシールリップ部４１との摺接部における作用面圧（オイルシール９のシールリップ部４１の作用面圧）が高くなり（高面圧となり）、シールリップ部４１のリップ先端部４５がポンプ駆動軸２の外周面に押し付けられる。このように、オイルシール９のシールリップ部４１に高圧が作用する時には、ポンプ駆動軸２とオイルシール９のシールリップ部４１との摺接部（リップ先端部４５）のシール幅は広くなる。

また、収容室３０の可変容積空間３１の容積が最も拡大する際（図５のカム角度２７０°の時）には、カムリング２１の図示右端面とポンプハウジング７の壁面との間の容積が広がり、収容室３０の可変容積空間３１内の燃料圧力が低下する。これにより、環状空間３３内の燃料が燃料通路３２を経由して収容室３０内に吸い出され、環状空間３３内の圧力が低下する。

すると、図４（ａ）に示したように、ポンプ駆動軸２とオイルシール９のシールリップ部４１との摺接部における作用面圧（オイルシール９のシールリップ部４１の作用面圧）が低くなり（低面圧となり）、スプリング４２の付勢力のみによりシールリップ部４１のリップ先端部４５がポンプ駆動軸２の外周面に押し付けられる。このように、オイルシール９のシールリップ部４１に低圧が作用する時には、ポンプ駆動軸２とオイルシール９のシールリップ部４１との摺接部（リップ先端部４５）のシール幅は狭くなる。

以上のように、フィードポンプ３から収容室３０に供給された燃料を利用してハウジング内部の各摺動部の潤滑が成されるように構成されたサプライポンプ１においては、収容室３０の可変容積空間３１の圧力変動が燃料通路３２を経由して環状空間３３に伝播し、ポンプ駆動軸２とオイルシール９のシールリップ部４１との摺接部における作用面圧が高面圧と低面圧との振幅を繰り返すことになる。このため、特にオイルシール９のシールリップ部４１に高圧が作用している場合、オイルシール９のシールリップ部４１のリップ先端部４５に異常摩耗が発生する可能性がある。

このようにオイルシール９のシールリップ部４１に異常摩耗が発生した場合には、オイルシール９のシールリップ部４１のリップ先端部４５の締め代が低下することにより、ポンプ駆動軸２の外周とポンプハウジング７の貫通孔１１の内周との間のシール性が低下して、フィードポンプ３にて加圧されている収容室３０の燃料が、ポンプ駆動軸２に沿ってポンプハウジング７の貫通孔１１とポンプ駆動軸２との間からサプライポンプ１の外部へ漏れ出すという可能性がある。

そこで、本実施例のサプライポンプ１においては、図１に示したように、ポンプハウジング７内部の収容室３０とオイルシール９とを連通する燃料通路３２の途中にオリフィス３４を設けている。これにより、ポンプ駆動軸２が高速で回転して収容室３０の可変容積空間３１内の燃料圧力が上昇した場合でも、収容室３０からオイルシール９のシールリップ部４１に伝播する圧力の上昇速度をなますことが可能となる。これによって、ポンプ駆動軸２とオイルシール９のシールリップ部４１との摺接部における作用面圧の急上昇を抑えることができるので、高速で回転するポンプ駆動軸２とオイルシール９のシールリップ部４１のリップ先端部４５との摺接幅（シール幅）が小さくなる。

特にオイルシール９のシールリップ部４１に作用する圧力の急変動を抑制でき、ポンプ駆動軸２とオイルシール９のシールリップ部４１との摺接部における作用面圧（オイルシール９のシールリップ部４１の作用面圧）の急変動を防止できるので、オイルシール９のシールリップ部４１のリップ先端部４５の異常摩耗の発生を抑制できる。したがって、フィードポンプ３にて加圧されている収容室３０の燃料が、ポンプ駆動軸２に沿ってポンプハウジング７の貫通孔１１とポンプ駆動軸２との間からサプライポンプ１の外部へ漏れ出ることを確実に防止することができるので、信頼性の高いサプライポンプ１を提供することが可能となる。

また、収容室３０の容積の拡大または燃料通路３２の廃止等を実施することなく、オイルシール９のシールリップ部４１に作用する圧力の変動を抑制することで、オイルシール９のシールリップ部４１のリップ先端部４５の異常摩耗の発生を抑制できるので、サプライポンプ１の体格の大型化またはオイルシール９の潤滑性の低下等を防止することができる。

図６は本発明の実施例２を示したもので、図６（ａ）、（ｂ）はサプライポンプの主要構成を示した図である。

本実施例のサプライポンプ１のオイルシール９は、ポンプハウジング７内部に形成された２個の第１、第２燃料通路３２ａ、３２ｂを介して収容室３０から供給された燃料の圧力を利用してポンプ駆動軸２の外周とポンプハウジング７の貫通孔１１の内周との間をシールしている。なお、本実施例の収容室３０は、ポンプ駆動軸２の回転に伴ってカム２０が回転し、このカム２０の回転に伴ってカムリング２１が自転することなく、所定の円形経路に沿って公転する際に、ポンプハウジング７の壁面とカムリング２１の両端面との間の容積が可変する２個の第１、第２可変容積空間３１ａ、３１ｂを有している。

これらの第１、第２可変容積空間３１ａ、３１ｂは、ポンプハウジング７の壁面とカムリング２１の両端面との間の容積が縮小となる高圧作用工程（第１可変容積空間３１ａの場合、例えば図５のカム角度０°〜１８０°の期間）、ポンプハウジング７の壁面とカムリング２１の両端面との間の容積が拡大となる低圧作用工程（第１可変容積空間３１ａの場合、例えば図５のカム角度１８０〜３６０°の期間）の位相が互いに逆位相となっている。そして、サプライポンプ１のポンプハウジング７内部には、収容室３０の第１可変容積空間３１ａと環状空間３３とを連通する第１燃料通路３２ａ、および収容室３０の第２可変容積空間３１ｂと環状空間３３とを連通する第２燃料通路３２ｂが形成されている。

これにより、ポンプ駆動軸２が高速で回転して収容室３０の第１可変容積空間３１ａ内の燃料圧力が上昇し、上昇した第１可変容積空間３１ａ内の燃料圧力が第１燃料通路３２ａを伝わってオイルシール９のシールリップ部４１へ伝播しても、オイルシール９のシールリップ部４１へ伝播した燃料圧力が第２燃料通路３２ｂを経由して収容室３０の第２可変容積空間３１ｂへ吸い出される。すなわち、ポンプ駆動軸２とオイルシール９のシールリップ部４１との摺接部における作用面圧（オイルシール９のシールリップ部４１の作用面圧）は、変動せず略一定値に保たれる。これによって、実施例１と同様な効果を得ることができるので、信頼性の高いサプライポンプ１を提供することが可能となる。

図７は本発明の実施例３を示したもので、図７（ａ）、（ｂ）はサプライポンプの主要構成を示した図である。

本実施例のサプライポンプ１のオイルシール９は、ポンプハウジング７内部に形成された燃料通路３２を介して収容室３０から供給された燃料の圧力を利用してポンプ駆動軸２の外周とポンプハウジング７の貫通孔１１の内周との間をシールしている。なお、オイルシール９の近傍には、内部にエアを溜めるエア溜まり部３５が設けられており、燃料通路３２とエア溜まり部３５とが連通している。

これにより、ポンプ駆動軸２が高速で回転して収容室３０の可変容積空間３１内の燃料圧力が上昇した場合でも、収容室３０の可変容積空間３１から燃料通路３２を経由してオイルシール９のシールリップ部４１に伝播する燃料圧力の上昇を、エア溜まり部３５内のエアによるダンパー効果により抑制することができる。これによって、実施例１と同様な効果を得ることができるので、信頼性の高いサプライポンプ１を提供することが可能となる。ここで、サプライポンプ１の天方向にエア溜まり部３１を設置すれば、サプライポンプ１内部への燃料の供給時にもエアが抜けることはない。また、仮に強制的にエア抜きされたとしても、オイルシール９のポンプ作用により少量のエアを吸い込み、エア溜まり部３５に供給されてエアが溜まるようになる。

［変形例］
本実施例では、本発明を、コモンレール式燃料噴射システムに使用されるサプライポンプ１に適用した例を説明したが、本発明を、内燃機関用燃料噴射装置に使用される分配型燃料噴射ポンプまたは列型燃料噴射ポンプに適用しても良い。なお、ポンプエレメントの数、つまりプランジャの本数は、１つでも、３つ以上でも任意である。また、オイルシール９を、シールリップ部４１とダストリップ部４３とに２分割しても良い。

本実施例では、内燃機関用燃料噴射装置に使用される燃料噴射ポンプとして、全ての圧送系統（ポンプエレメント）の燃料圧送量または燃料吐出量を、１つの吸入調量弁４で燃料の吸入量を調量することで制御するタイプのサプライポンプ１を用いているが、内燃機関用燃料噴射装置に使用される燃料噴射ポンプとして、複数個の圧送系統（ポンプエレメント）の燃料圧送量または燃料吐出量を、複数個の吸入調量弁で燃料の吸入量を調量することで制御するタイプのサプライポンプを用いても良い。

本実施例では、本発明の燃料噴射ポンプ（サプライポンプ）のポンプハウジング（ハウジング）７に、ポンプ駆動軸２により駆動されて２個の第１、第２加圧室５および収容室３０に燃料を供給するフィードポンプ（低圧供給ポンプ）３を内蔵しているが、ポンプハウジング７の外部に、加圧室および収容室に燃料を供給するフィードポンプを設置しても良い。

（ａ）はサプライポンプの主要構成を示した概略図で、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図ある（実施例１）。 サプライポンプの全体構成を示した断面図である（実施例１）。 図２のＢ−Ｂ断面図ある（実施例１）。 （ａ）、（ｂ）はサプライポンプのオイルシールを示した概略図である（実施例１）。 カム角度に対するオイルシールのシールリップ部の作用面圧の変化を示したグラフである。 （ａ）はサプライポンプの主要構成を示した概略図で、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ断面図ある（実施例２）。 （ａ）はサプライポンプの主要構成を示した概略図で、（ｂ）は（ａ）のＤ−Ｄ断面図ある（実施例３）。 （ａ）は燃料噴射ポンプの主要構成を示した概略図で、（ｂ）は（ａ）のＥ−Ｅ断面図ある（従来の技術）。 （ａ）は燃料噴射ポンプの主要構成を示した概略図で、（ｂ）は（ａ）のＦ−Ｆ断面図ある（従来の技術）。

符号の説明

１ サプライポンプ（燃料噴射ポンプ）
２ ポンプ駆動軸（駆動軸）
３ フィードポンプ
４ 吸入調量弁
５ ２個の第１、第２加圧室（ポンプエレメント）
６ ２個の第１、第２プランジャ（ポンプエレメント）
７ ポンプハウジング（ハウジング）
８ ２個の第１、第２シリンダヘッド（シリンダ、ハウジング、ポンプエレメント） ９ オイルシール
１０ ジャーナル軸受（軸受）
２０ カム（プランジャ駆動手段）
２１ カムリング（プランジャ駆動手段）
２２ ブッシュ（プランジャ駆動手段）
３０ 収容室（カム室）
３１ 可変容積空間
３２ 燃料通路
３３ 環状空間
３４ オリフィス（固定絞り）
３５ エア溜まり部
４１ オイルシールのシールリップ部（リップ部）
４２ オイルシールのスプリング
４３ オイルシールのダストリップ部
４４ オイルシールの嵌め合い部
４５ オイルシールのリップ先端部
３１ａ 第１可変容積空間
３１ｂ 第２可変容積空間
３２ａ 第１燃料通路
３２ｂ 第２燃料通路

Claims (8)

1. （ａ）内燃機関により回転駆動される駆動軸と、
   （ｂ）加圧室に吸入された燃料を加圧するプランジャと、
   （ｃ）前記駆動軸から前記プランジャへ駆動力を伝達するプランジャ駆動手段と、
   （ｄ）前記駆動軸を回転自在に支持すると共に、前記プランジャおよび前記プランジャ駆動手段を収容する収容室を有するハウジングと、
   （ｅ）前記収容室から供給された燃料の圧力を利用して前記駆動軸と前記ハウジングとの間をシールするオイルシールと
   を備え、
   前記ハウジングの内部には、前記収容室と前記オイルシールとを連通する燃料通路が設けられており、前記燃料通路の途中には、通路断面積を絞る固定絞りが設けられていることを特徴とする燃料噴射ポンプ。
2. （ａ）内燃機関により回転駆動される駆動軸と、
   （ｂ）加圧室に吸入された燃料を加圧するプランジャと、
   （ｃ）前記駆動軸から前記プランジャへ駆動力を伝達するプランジャ駆動手段と、
   （ｄ）前記駆動軸を回転自在に支持すると共に、前記プランジャおよび前記プランジャ駆動手段を収容する収容室を有するハウジングと、
   （ｅ）前記収容室から供給された燃料の圧力を利用して前記駆動軸と前記ハウジングとの間をシールするオイルシールと
   を備え、
   前記収容室は、前記駆動軸の回転に伴って容積が可変すると共に、高圧作用工程、低圧作用工程の位相が互いに逆位相となる２個の第１、第２可変容積空間を有し、
   前記ハウジングの内部には、前記第１可変容積空間と前記オイルシールとを連通する第１燃料通路、および前記第２可変容積空間と前記オイルシールとを連通する第２燃料通路が設けられていることを特徴とする燃料噴射ポンプ。
3. （ａ）内燃機関により回転駆動される駆動軸と、
   （ｂ）加圧室に吸入された燃料を加圧するプランジャと、
   （ｃ）前記駆動軸から前記プランジャへ駆動力を伝達するプランジャ駆動手段と、
   （ｄ）前記駆動軸を回転自在に支持すると共に、前記プランジャおよび前記プランジャ駆動手段を収容する収容室を有するハウジングと、
   （ｅ）前記収容室から供給された燃料の圧力を利用して前記駆動軸と前記ハウジングとの間をシールするオイルシールと
   を備え、
   前記ハウジングの内部には、前記収容室と前記オイルシールとを連通する燃料通路が設けられており、
   前記オイルシールの近傍には、内部にエアを溜めるエア溜まり部が設けられており、
   前記燃料通路は、前記エア溜まり部に連通していることを特徴とする燃料噴射ポンプ。
4. 請求項１ないし請求項３のうちのいずれか１つに記載の燃料噴射ポンプにおいて、
   前記オイルシールは、耐油性に優れたゴム系の環状弾性体であって、
   前記収容室から供給された燃料の圧力により前記駆動軸に密着して燃料の外部への漏出を阻止する円環状のリップ部を有していることを特徴とする燃料噴射ポンプ。
5. 請求項４に記載の燃料噴射ポンプにおいて、
   前記オイルシールは、前記駆動軸と前記リップ部との摺接部における面圧を適正に維持するための円環状のスプリングを有していることを特徴とする燃料噴射ポンプ。
6. 請求項１ないし請求項５のうちのいずれか１つに記載の燃料噴射ポンプにおいて、
   前記プランジャ駆動手段は、前記駆動軸の回転軸心に対して偏心回転するカム、およびこのカムが回転すると所定の円形経路に沿って公転運動を行うカムリングを有し、
   前記収容室は、前記カムおよび前記カムリングを回転自在に収容するカム室を有していることを特徴とする燃料噴射ポンプ。
7. 請求項１ないし請求項６のうちのいずれか１つに記載の燃料噴射ポンプにおいて、
   前記オイルシールよりも前記収容室側には、前記駆動軸と前記ハウジングとの摺動部が設けられており、
   前記収容室に供給された燃料を利用して前記摺動部の潤滑が成されるように構成されており、
   前記オイルシールと前記摺動部との間には、前記収容室から供給された燃料を塞き止めて一時的に溜めるための環状空間が形成されていることを特徴とする燃料噴射ポンプ。
8. 請求項７に記載の燃料噴射ポンプにおいて、
   前記摺動部には、前記駆動軸を回転自在に支持するための軸受が設置されていることを特徴とする燃料噴射ポンプ。
   

Images