JP2008095573A - 高圧ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】プランジャの偏摩耗を抑制することのできる高圧ポンプを提供する。
【解決手段】この高圧ポンプは、そのボディに形成されたシリンダの内部に往復移動可能に設けられたプランジャ３３と、ボディおよびプランジャ３３の間に介設されて同プランジャ３３をシリンダから押し出すように付勢するコイルスプリング４１とを有する。コイルスプリング４１は、その中心軸がプランジャ３３の移動軸と一致するように設けられる。この高圧ポンプでは、回転するカムによる押圧を通じてプランジャ３３をシリンダの内部において往復移動させる。プランジャ３３とコイルスプリング４１との間にプレート４０が介設される。コイルスプリング４１の上記プレート４０側の端部と同プレート４０とが固定される。プレート４０の底部４３における上記プランジャ３３と接触する側の面の表面粗さが、同プレート４０における他の部分の表面粗さと比較して大きく設定される。
【選択図】図６

Description

本発明は、流体を圧送するプランジャ駆動式の高圧ポンプに関するものである。

近年、内燃機関の燃料供給系にプランジャ駆動式の高圧ポンプを設けることが多用されている（例えば特許文献１参照）。
この高圧ポンプのボディにはシリンダが形成されており、同シリンダの内部にはプランジャが往復移動可能に設けられている。また、ボディとプランジャとの間にはコイルスプリングが介設されており、このコイルスプリングは、その中心軸が上記プランジャの移動軸と一致するように、またその付勢力が上記プランジャをシリンダから押し出す方向に作用するように設けられている。

そして、この高圧ポンプでは、回転するカムによる押圧を通じてプランジャがシリンダの内部において往復移動する。このプランジャの往復移動に伴って燃料供給系内の燃料が圧送される。
特開２００２−３１０１７号公報

ところで、上述した高圧ポンプでは、そのプランジャに対して、同プランジャをシリンダ内部に押し込むように作用する押圧力（カムによる押圧力）とプランジャをシリンダ内部から押し出すように作用する押圧力（コイルスプリングによる押圧力）とが作用している。

これら押圧力はいずれもプランジャをその移動軸方向に移動させるように作用する力であるために、上記高圧ポンプは、そのシリンダ内部においてプランジャの移動軸方向周りの位相が変化しにくい構造であると云える。

したがって、上記高圧ポンプは、シリンダの内壁とプランジャの外壁との接触部分が変化し難く同プランジャに偏摩耗が生じ易い構造であると云え、この点において改善の余地を残すものとなっている。

本発明は、そうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、プランジャの偏摩耗を抑制することのできる高圧ポンプを提供することにある。

以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について説明する。
請求項１に記載の発明は、ボディに形成されたシリンダの内部に往復移動可能に設けられたプランジャと、中心軸が前記プランジャの移動軸と一致するように前記ボディおよび前記プランジャの間に介設されて同プランジャを前記シリンダから押し出すように付勢するコイルスプリングとを有し、回転するカムによる押圧を通じて前記プランジャを前記シリンダの内部において往復移動させる高圧ポンプにあって、前記コイルスプリングにおける前記プランジャの接続部分側の端部と同プランジャとの前記移動軸周りの相対回転を制限する制限手段を備えることをその要旨とする。

上記構成にあって、シリンダ内部にプランジャが押し込まれるとき（コイルスプリングの圧縮時）には、圧縮に伴って生じるコイルスプリング自身のねじれにより、同コイルスプリングの一方の端部と他方の端部とがコイルスプリングの中心軸周りにおいて相対的に回転する。

このとき、ごく高くなったシリンダの内部圧力がプランジャに作用しているために、同圧力によってプランジャの移動軸方向（詳しくは、押し込み方向）以外の方向への移動が規制されており、同プランジャはその移動軸周りにおいて殆ど回転しない。

そして、このときにおけるコイルスプリングの一方の端部と他方の端部との相対回転は、コイルスプリングとボディとの相対移動やコイルスプリングとプランジャとの相対移動によって許容される。

一方、上記構成にあって、シリンダ内部からプランジャが押し出されるとき（コイルスプリングの伸長時）には、コイルスプリングの圧縮に伴って生じたねじれが徐々に開放されるのに伴い、コイルスプリングの一方の端部と他方の端部とが上記圧縮時における回転方向と反対の方向に相対回転するようになる。

また、このときシリンダの内部圧力が低くなっているために、プランジャの移動軸方向（詳しくは、押し出し方向）以外の方向への移動が同内部圧力によって殆ど規制されない状態になっており、プランジャが移動軸周りにおいて回転可能になっている。

上記構成では、前記制限手段によってコイルスプリングとプランジャとの相対回転が制限されているために、このとき上記コイルスプリングの一方の端部と他方の端部とを相対回転させる力がプランジャに伝達され、これによりプランジャがその移動軸周りにおいて回転するようになる。

このように上記構成によれば、プランジャの移動軸方向への往復移動に伴って同プランジャをその移動軸周りにおいて一方向に徐々に回転させることができる。したがって、シリンダ内壁とプランジャ外壁との接触部分を変化させることができ、同プランジャの偏摩耗を抑制することができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の高圧ポンプにおいて、前記コイルスプリングと前記プランジャとの間にプレートが介設され、前記制限手段は、前記コイルスプリングの前記プレート側の端部と同プレートとの前記移動軸周りの相対回転を制限する第１の制限手段および、前記プレートと前記プランジャとの前記移動軸周りの相対移動を制限する第２の制限手段からなることをその要旨とする。

上記構成によれば、コイルスプリングとプランジャとの間にプレートが介設された構成にあって、コイルスプリングにおける上記プランジャの接続部分側の端部と同プランジャとの相対回転を好適に制限することができるようになる。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の高圧ポンプにおいて、前記第１の制限手段は、前記コイルスプリングを前記プレートに固定する固定手段であることをその要旨とする。

上記構成によれば、コイルスプリングの上記プレート側の端部と同プレートとの相対回転を禁止することができる。
請求項４に記載の発明は、請求項２または３に記載の高圧ポンプにおいて、前記第２の制限手段は、前記プレートにおける前記プランジャとの接触部分のうちの少なくとも一部の表面粗さが同プレートにおける他の部分の表面粗さと比較して大きく設定されてなることをその要旨とする。

上記構成によれば、プレートとプランジャとの接触部分において生じる摩擦抵抗を大きくすることができ、その摩擦抵抗によってプレートとプランジャとの相対回転を制限することができる。

請求項５に記載の発明は、請求項２または３に記載の高圧ポンプにおいて、前記第２の制限手段は、前記プレートと前記プランジャとの前記移動軸周りの相対回転のうち、前記コイルスプリングの圧縮時における回転方向への回転のみを許容する一方向回転機構であることをその要旨とする。

上記構成によれば、プランジャが殆ど回転しないコイルスプリングの圧縮時には、プレートとコイルスプリングとの相対回転を許容することによって、同コイルスプリングの一方の端部と他方の端部との相対回転を許容することができる。

しかも、コイルスプリングの伸長時には、プレートとコイルスプリングとの相対回転が禁止されるために、上記コイルスプリングの一方の端部と他方の端部とを相対回転させる力を効率良くプレートに伝達することができ、同プレートを介してプランジャをその移動軸周りにおいて好適に回転させることができる。

請求項６に記載の発明は、請求項２または３に記載の高圧ポンプにおいて、前記第２の制限手段は、前記プレートと前記プランジャとの前記移動軸周りの相対回転のうち、前記コイルスプリングの圧縮時における回転方向への回転のみを許容する第１の一方向回転機構であり、前記コイルスプリングの前記ボディの接触部分側の端部と前記ボディとの前記移動軸周りの相対回転のうち、前記コイルスプリングの圧縮時における回転方向への回転のみを許容する第２の一方向回転機構を更に備えることをその要旨とする。

上記構成によれば、移動軸周りにおいてプランジャが回転しないコイルスプリングの圧縮時には、第１の一方向回転機構によってプレートとコイルスプリングとの相対回転が許容されるとともに、第２の一方向回転機構によってコイルスプリングとボディとの相対回転が許容される。そのため、プランジャとボディとの間におけるコイルスプリングの一方の端部と他方の端部との相対回転を許容することができる。

しかも、コイルスプリングの伸長時には、上記各相対回転が共に禁止されるために、上記コイルスプリングの一方の端部と他方の端部とを相対回転させる力を効率良くプランジャに伝達することができ、プランジャをその移動軸周りにおいて好適に回転させることができる。

なお、請求項５または６における一方向回転機構としては、請求項７によるように、ラチェット機構を用いることができる。

（第１の実施の形態）
以下、本発明にかかる高圧ポンプを具体化した第１の実施の形態について説明する。
図１に、本実施の形態にかかる高圧ポンプが適用される内燃機関の燃料供給系を示す。

同図１に示すように、内燃機関の燃料供給系１０には、燃料圧送用のポンプとして、フィードポンプ１１と高圧ポンプ３０とが設けられている。
上記フィードポンプ１１は、電動のポンプであり、燃料タンク１２の内部に設けられている。このフィードポンプ１１により、燃料タンク１２内の燃料が吸上げられるとともに低圧通路１３に向けて吐出される。

高圧ポンプ３０は、その吸入側が上記低圧通路１３に接続されており、また吐出側が高圧通路１４を介してデリバリパイプ１５に接続されている。この高圧ポンプ３０により、低圧通路１３を通じて供給される燃料の圧力が高められるとともに、同燃料が高圧通路１４を通じてデリバリパイプ１５に圧送される。なお、上記高圧通路１４にはチェック弁１６が設けられている。このチェック弁１６により、その高圧ポンプ３０側からデリバリパイプ１５側への燃料の通過が許容される一方、デリバリパイプ１５側から高圧ポンプ３０側への燃料の通過が禁止される。なお、高圧ポンプ３０の構造については後に詳述する。

デリバリパイプ１５にはインジェクタ１７が接続されている。本実施の形態の燃料供給系１０では、このインジェクタ１７の駆動制御を通じて、デリバリパイプ１５内部の高圧燃料が噴射供給される。

またデリバリパイプ１５には、リリーフバルブ１８を介してリリーフ通路１９が接続されており、同リリーフ通路１９は燃料タンク１２に連通されている。そして、デリバリパイプ１５内の燃料の圧力が予め設定された上限圧力より高くなると、リリーフバルブ１８が開弁されて、デリバリパイプ１５内の燃料の一部がリリーフ通路１９を通じて燃料タンク１２内に戻される。これにより、デリバリパイプ１５内の燃料圧力の過上昇が回避されるようになっている。

以下、上記高圧ポンプ３０の構造について詳細に説明する。
高圧ポンプ３０のボディ３１は内燃機関のシリンダヘッド（図示略）に固定されている。ボディ３１の内部にはシリンダ３２が形成されており、同シリンダ３２の内部にはプランジャ３３が往復移動可能に挿入されている。

このシリンダ３２の内部には、その内壁とプランジャ３３の外壁とによってポンプ室３４が区画形成されている。このポンプ室３４は圧送ポート３５を通じて前記高圧通路１４に連通されている。またポンプ室３４は吸入ポート３６を通じて前記低圧通路１３に接続されており、同吸入ポート３６には電磁弁３７が設けられている。そして、電磁弁３７の開弁時には低圧通路１３とポンプ室３４とが連通される一方、同電磁弁３７の閉弁時には低圧通路１３とポンプ室３４との連通が遮断される。

本実施の形態の燃料供給系１０は例えばマイクロコンピュータなどからなる電子制御装置（図示略）を備えており、同電子制御装置によって上記電磁弁３７の駆動制御が実行される。この駆動制御は、基本的には、次のように実行される。すなわち、シリンダ３２の内部にプランジャ３３が押し込まれるときにおいて電磁弁３７を閉弁することにより、ポンプ室３４内の燃料の圧力を高めて、同燃料を上記高圧通路１４に向けて圧送する。また、シリンダ３２の内部からプランジャ３３が押し出されるときにおいて電磁弁３７を開弁することにより、ポンプ室３４内の燃料の圧力を低下させて、同ポンプ室３４内に低圧通路１３から燃料を吸入する。

上記プランジャ３３における前記ポンプ室３４と反対側（図１の下方側）の端部には、リフタ３８が配設されている。このリフタ３８の底部３８ａ（詳しくは、同底部３８ａに設けられたローラ３８ｂ）は、内燃機関のカムシャフト２０に一体形成されたカム２１に支持されている。またリフタ３８の側部３８ｃは、同リフタ３８を上記プランジャ３３ともども往復移動させることの可能なように、リフタガイド３９に支持されている。なお、このリフタガイド３９は上記ボディ３１に固定されている。

また、プランジャ３３における前記ポンプ室３４と反対側の部分には、プレート４０が設けられている。このプレート４０は、プランジャ３３に係合するとともにリフタ３８と接触するように配設されている。

上記ボディ３１とプレート４０との間にはコイルスプリング４１が介設されている。コイルスプリング４１は、その中心軸が上記プランジャ３３の移動軸と一致するように配設されている。またコイルスプリング４１は、その付勢力が上記プランジャ３３をシリンダ３２から押し出す方向、言い換えれば、リフタ３８をカム２１に押し付ける方向に作用するように配設されている。なお、このコイルスプリング４１とボディ３１との間には、スプリングシート４２が設けられている。

図２（ａ）は上記プレート４０の平面構造を示しており、図２（ｂ）は同プレート４０の側面構造を示している。
同図２に示すように、プレート４０としては、その基本形状が鉢形状のものが用いられている。このプレート４０にあって、鉢形状の底にあたる部分（底部４３）の中央には円孔４４が形成されており、鉢形状の開口にあたる部分にはその外方に向けて延びるフランジ部４５が形成されている。また、プレート４０には、その取り付けに際して用いられる切り欠き部４６が形成されている。この切り欠き部４６を通じて、プレート４０の円孔４４とプランジャ３３（図１）の外周面に形成された周方向に延びる溝３３ａとが係合するように、同プレート４０がプランジャ３３に取り付けられる。

図１および図２に示すように、上記プレート４０は、詳しくは、以下の（イ）〜（ハ）を満たすように配設されている。
（イ）円孔４４の周縁にあたる部分における上記リフタ３８側の面が、プランジャ３３の溝３３ａに接触する。
（ロ）フランジ部４５におけるリフタ３８側の面が同リフタ３８に接触する。
（ハ）フランジ部４５におけるボディ３１側の面がコイルスプリング４１に接触する。

ここで、本実施の形態にかかる高圧ポンプ３０（図１）にあっては、ボディ３１（詳しくは、シリンダ３２）に対してプランジャ３３をその移動軸周りにおいて回転させることにより、同プランジャ３３の偏摩耗を抑制することが可能になる。この点をふまえて本実施の形態では、そのようにボディ３１とプランジャ３３とを相対回転させるべく、コイルスプリング４１における上記プランジャ３３の接続部分側の端部と同プランジャ３３との移動軸周りの相対回転を制限するようにしている。

本実施の形態では、具体的には、コイルスプリング４１における上記プレート４０側の端部が同プレート４０に固定されている。
詳しくは、図２に示すように、プレート４０にはかしめ部４７が形成されている。そして、プレート４０におけるかしめ部４７とフランジ部４５との間にコイルスプリング４１（図１参照）の端部が配置された後、同コイルスプリング４１の端部が上記かしめ部４７とフランジ部４５とによって挟持されるようになるまで、同かしめ部４７がかしめられる。これにより、コイルスプリング４１におけるプレート４０側の端部が同プレート４０に固定される。

また本実施の形態にあっては、図３にプレート４０の底面構造を示すように、プレート４０の底部４３における上記プランジャ３３（図１参照）との接触部分側の面（同図中に斜線で示す面）の表面粗さが、同プレート４０の他の部分の表面粗さと比較して、大きく設定されている。言い換えれば、プレート４０は表面粗さの大きい面と小さい面とを有しており、表面粗さの大きい面にプランジャ３３（図１）が接触している。こうした構成により、プランジャ３３とプレート４０との接触部分において生じる摩擦抵抗が大きくなるために、その摩擦抵抗によってプランジャ３３の移動軸周りにおける同プランジャ３３とプレート４０との相対回転を制限することができる。なお、上記構成は、プレス加工などによってプレート４０を成形するのに併せて上記「接触部分側の面」に凹凸を形成することや、プレート４０を成形した後に上記「接触部分側の面」にその表面粗さを粗くする加工、いわゆる粗面加工を施すことなどによって実現することができる。本実施の形態では、上記「接触部分側の面」が、制限手段および第２の制限手段として機能する。

以下、本実施の形態にかかる高圧ポンプ３０の作用について説明する。
図４に、プランジャ３３がシリンダ３２の内部に最も押し込まれた位置（上死点）になったときの高圧ポンプ３０を示す。なお図１の高圧ポンプ３０は、プランジャ３３がシリンダ３２の内部から最も押し出された位置（下死点）になった状態のものを示している。

高圧ポンプ３０の加圧行程（カム２１が図１に示す状態から図４に示す状態まで回転する期間）においては、リフタ３８がカム２１に押圧されることにより、同リフタ３８がプランジャ３３ともどもコイルスプリング４１の付勢力に抗してボディ３１側に移動する。これによりプランジャ３３がシリンダ３２内部に押し込まれて、ポンプ室３４の容積が縮小される。そして、このとき電磁弁３７を閉弁することにより、ポンプ室３４内の燃料が加圧され、その加圧された高圧の燃料が前記チェック弁１６を通過してデリバリパイプ１５に供給される。

この加圧行程においては、コイルスプリング４１がボディ３１とプレート４０との間において徐々に圧縮される。このとき、圧縮に伴って生じるコイルスプリング４１自身のねじれにより、同コイルスプリング４１の一方の端部と他方の端部とがコイルスプリング４１の中心軸周りにおいて相対的に回転する。

図５（ａ）に本実施の形態のコイルスプリング４１と同様の右巻きのコイルスプリングＳの側面構造を示し、図５（ｂ）に、図５（ａ）の矢印Ａ方向から見たコイルスプリングＳの構造を示す。

図５に示すコイルスプリングＳの圧縮時には、同コイルスプリングＳの一方の端部Ｓ１が固定されていると仮定して該コイルスプリングＳを他方の端部Ｓ２側から見ると、図５（ｂ）中に矢印Ｂで示すように、上記端部Ｓ２がコイルスプリングＳの中心軸ＳＯ周りにおいて時計回り方向に回転するように移動する。

こうしたコイルスプリング４１の各端部を相対回転させる力は、コイルスプリング４１の移動軸周りにおいてボディ３１とプレート４０とを相対回転させるように作用し、ひいてはシリンダ３２とプランジャ３３とを相対回転させるように作用する。

しかしながら加圧行程においては、シリンダ３２内部における燃料圧力がごく高くなっており、この燃料圧力がプランジャ３３に作用しているために、同圧力によってプランジャ３３の移動軸方向（詳しくは、押し込み方向）以外の方向への移動が規制されて、同プランジャ３３はその移動軸周りにおいて殆ど回転しない状態になっている。

そのため、このときコイルスプリング４１のボディ３１側の端部が前記スプリングシート４２に対して上記移動軸周りに回転することなどにより、上記移動軸周りにおいてプランジャ３３とシリンダ３２とを相対回転させることなくコイルスプリング４１の各端部の相対回転が許容されて、同コイルスプリング４１が圧縮される。

一方、高圧ポンプ３０の吸入行程（カム２１が図４に示す状態から図１に示す状態まで回転する期間）においては、コイルスプリング４１の付勢力によってリフタ３８がプランジャ３３ともどもカム２１側に移動する。これによりプランジャ３３がシリンダ３２内部から押し出されて、ポンプ室３４の容積が拡大して、ポンプ室３４内の燃料圧力が低下するようになる。このとき電磁弁３７を開弁することにより、低下したポンプ室３４内の燃料圧力と低圧通路１３内の燃料圧力との差圧によって、同低圧通路１３内の燃料がポンプ室３４内に吸入される。

この吸入行程においては、コイルスプリング４１が徐々に伸長するために、コイルスプリング４１の圧縮に伴って生じたねじれが徐々に開放されて、コイルスプリング４１の一方の端部と他方の端部とが上記圧縮時における回転方向と反対の方向に相対回転するようになる。また、このときシリンダ３２内部の燃料圧力が低くなっているために、プランジャ３３の移動軸方向（詳しくは、押し出し方向）以外の方向への移動が同燃料圧力によって殆ど規制されない状態になっており、同プランジャ３３が移動軸周りにおいて回転可能になっている。さらに、高圧ポンプ３０では、コイルスプリング４１とプランジャ３３との上記移動軸周りにおける相対回転が制限されている。

そのため、このときコイルスプリング４１の各端部を相対回転させる力がプレート４０を介してプランジャ３３に伝達されて、同プランジャ３３がその移動軸周りにおいて回転するようになる。図６に、プランジャ３３、コイルスプリング４１およびプレート４０をボディ３１側から見た構造を示す。同図６に示すように、本実施の形態では、高圧ポンプ３０の吸入行程において、プランジャ３３がプレート４０ともども時計回り方向（同図中に矢印で示す方向）に回転する。

このように、本実施の形態にかかる高圧ポンプ３０では、プランジャ３３の移動軸方向への往復移動に伴って同プランジャ３３がその移動軸周りにおいて一方向に徐々に回転するようになる。これにより、シリンダ３２の内壁とプランジャ３３の外壁との接触部分が変化するようになるために、同プランジャ３３の偏摩耗が抑制されるようになる。

以上説明したように、本実施の形態によれば、以下に記載する効果が得られるようになる。
（１）プランジャ３３の偏摩耗を抑制することができるようになる。

（２）コイルスプリング４１の上記プレート４０側の端部を同プレート４０に固定するようにしたために、コイルスプリング４１の上記プレート４０側の端部と同プレート４０との相対回転を禁止することができる。

（３）プレート４０の底部４３における上記プランジャ３３との接触部分側の面の表面粗さを、同プレート４０の他の部分の表面粗さと比較して、大きく設定するようにした。そのため、プランジャ３３とプレート４０との接触部分において生じる摩擦抵抗を大きくすることができ、その摩擦抵抗によってプランジャ３３の移動軸方向における同プランジャ３３とプレート４０との相対回転を制限することができる。

（第２の実施の形態）
以下、本発明にかかる高圧ポンプを具体化した第２の実施の形態について、第１の実施の形態との相違点を中心に説明する。

図７に、本実施の形態にかかる高圧ポンプ５０を示す。
同図７に示すように、本実施の形態にかかる高圧ポンプ５０には二つのラチェット機構６０，７０が設けられている。詳しくは、一方のラチェット機構６０はプランジャ３３とプレート６１との間に設けられており、また他方のラチェット機構７０はボディ３１とコイルスプリング４１との間に設けられている。本実施の形態にかかる高圧ポンプ５０は、それらラチェット機構６０，７０が設けられている点において、第１の実施の形態にかかる高圧ポンプと異なる。

以下、各ラチェット機構６０，７０について詳細に説明する。
ここでは先ず、プランジャ３３とプレート６１との間に設けられるラチェット機構６０について説明する。

図８に、プレート６１の底部６２に形成された円孔６３の周辺部分を拡大して示す。同図８に示すように、プレート６１とプランジャ３３との接触部分における同プレート６１側の面には鋸歯形状の歯６５が複数突設されている。これら歯６５は、上記プランジャ３３の移動軸周りにおいて等角度間隔で並ぶように形成されている。

図９に、プランジャ３３の溝３３ａの周辺部分を拡大して示す。同図９に示すように、プレート６１とプランジャ３３との接触部分における同プランジャ３３側の面には複数の溝６６が形成されている。これら溝６６は、上記歯６５の歯先に対応する方向に延設されている。上記ラチェット機構６０は、上記プレート６１の複数の歯６５とプランジャ３３の複数の溝６６とにより構成される。

このラチェット機構６０（図７）は、プランジャ３３に対してプレート４０を上記移動軸周りにおいて特定方向に回転させる力が同プレート４０に作用する際に、プレート４０の歯６５がプランジャ３３の溝６６を乗り越えることの可能な構造になっている。したがって、このときにはプレート４０とプランジャ３３との相対回転が許容される。なお上記特定方向は、コイルスプリング４１の圧縮に際して同コイルスプリング４１の上記プレート４０側の端部が回転しようとする方向であり、本実施の形態ではプレート４０をボディ３１側から見た場合における反時計回り方向である。

一方、上記ラチェット機構６０は、プレート４０を上記特定方向と反対の方向に回転させる力が同プレート４０に作用する際（コイルスプリング４１の伸長時）には、プレート４０の歯６５がプランジャ３３の溝６６に係合する構造になっている。したがって、このときにはプレート４０がプランジャ３３ともども、上記特定方向と反対の方向に回転するようになる。

次に、ボディ３１とコイルスプリング４１との間に設けられるラチェット機構７０について説明する。
ボディ３１における上記コイルスプリング４１に対向する部分にはスプリングシート７１が固定されている。

図１０に、スプリングシート７１を拡大して示す。同図１０に示すように、スプリングシート７１の上記コイルスプリング４１側の面には、鋸歯形状の歯７２が複数突設されている。これら歯７２は、上記プランジャ３３の移動軸周りにおいて等角度間隔で並ぶように形成されている。

また、コイルスプリング４１（図７）における上記ボディ３１に対向する部分には、スプリングシート７３が固定されている。
図１１に、スプリングシート７３を拡大して示す。同図１１に示すように、スプリングシート７３には複数の溝７４が形成されている。これら溝７４は、上記歯７２の歯先に対応する方向に延設されている。上記ラチェット機構７０は、スプリングシート７１（歯７２）とスプリングシート７３（溝７４）とにより構成される。

このラチェット機構７０（図７）は、上記移動軸周りにおいてコイルスプリング４１の上記ボディ３１側の端部が同ボディ３１に対して所定方向に回転するように同コイルスプリング４１が変形する際に、スプリングシート７１の歯７２（図１０参照）がスプリングシート７３の溝７４（図１１参照）を乗り越えることの可能な構造になっている。したがって、このときにはコイルスプリング４１の上記ボディ３１側の端部と同ボディ３１との相対回転が許容される。なお上記所定方向は、コイルスプリング４１の圧縮に際して同コイルスプリング４１の上記ボディ３１側の端部が回転しようとする方向であり、本実施の形態では、コイルスプリング４１をボディ３１側から見た場合における時計回り方向である。

一方、上記ラチェット機構７０は、コイルスプリング４１の上記ボディ３１側の端部が上記所定方向と反対の方向に回転するように同コイルスプリング４１が変形する際（コイルスプリング４１の伸長時）には、スプリングシート７１の歯７２（図１０参照）がスプリングシート７３の溝７４（図１１参照）に係合する構造になっている。したがって、このときにはコイルスプリング４１の上記ボディ３１の端部と同ボディ３１との相対回転が禁止される。

以下、本実施の形態にかかる高圧ポンプ５０の作用について説明する。
高圧ポンプ５０の加圧行程において、コイルスプリング４１が圧縮されると、これに伴って同コイルスプリング４１の一方の端部と他方の端部とがコイルスプリング４１の中心軸周りにおいて相対的に回転する。こうしたコイルスプリング４１の各端部を相対回転させる力は、コイルスプリング４１の移動軸周りにおいてボディ３１とプレート６１とを相対回転させるように作用し、ひいてはシリンダ３２とプランジャ３３とを相対回転させるように作用する。

ただし、高圧ポンプ５０の加圧行程においては、シリンダ３２内部における燃料圧力がごく高くなっており、この燃料圧力がプランジャ３３に作用しているために、同圧力によってプランジャ３３の移動軸方向（詳しくは、押し込み方向）以外の方向への移動が規制されて、同プランジャ３３はその移動軸周りにおいて殆ど回転しない状態になっている。

また、高圧ポンプ５０は、コイルスプリング４１の圧縮時において同コイルスプリング４１の各端部が相対回転した場合に、これに伴うプランジャ３３とプレート６１との相対回転がラチェット機構６０によって許容されるとともに、同ボディ３１とコイルスプリング４１との相対回転がラチェット機構７０によって許容される構造である。

したがって、このとき上記移動軸周りにおいてプランジャ３３とシリンダ３２とを相対回転させることなくコイルスプリング４１の各端部の相対回転が許容されて、同コイルスプリング４１が圧縮される。

一方、高圧ポンプ５０の吸入行程において、コイルスプリング４１が伸長すると、これに伴って同コイルスプリング４１の一方の端部と他方の端部とが上記圧縮時における回転方向と反対の方向に相対回転するようになる。

また、このときシリンダ３２内部の燃料圧力が低くなっているために、プランジャ３３の移動軸方向（詳しくは、押し出し方向）以外の方向への移動が同燃料圧力によって殆ど規制されない状態になっており、同プランジャ３３が移動軸周りにおいて回転可能になっている。

さらに、高圧ポンプ５０は、コイルスプリング４１の伸長時において同コイルスプリング４１の各端部が相対回転した場合に、これに伴うプランジャ３３とプレート６１との相対回転がラチェット機構６０によって禁止されるとともに、同ボディ３１とコイルスプリング４１との相対回転がラチェット機構７０によって禁止される構造である。

そのため、このときコイルスプリング４１の各端部を相対回転させる力が各ラチェット機構６０，７０およびプレート６１を介して効率良くプランジャ３３に伝達されて、同プランジャ３３がその移動軸周りにおいて回転するようになる。なお、このときプランジャ３３は、同プランジャ３３をボディ３１側から見た場合における時計回り方向に回転する（図６参照）。

このように、本実施の形態にかかる高圧ポンプ５０では、プランジャ３３の移動軸方向への往復移動に伴って同プランジャ３３がその移動軸周りにおいて一方向に徐々に回転するようになる。これにより、シリンダ３２の内壁とプランジャ３３の外壁との接触部分が変化するようになるために、同プランジャ３３の偏摩耗が抑制されるようになる。

以上説明したように、本実施の形態によれば、先の第１の実施の形態における（１）および（２）に記載した効果と同様の効果に加えて、以下の（４）に記載する効果が得られるようになる。

（４）プランジャ３３とプレート６１との上記移動軸周りの相対回転のうち、コイルスプリング４１の圧縮時における回転方向への回転のみを許容するラチェット機構６０を設けるようにした。また、コイルスプリング４１の上記ボディ３１側の端部と同ボディ３１との上記移動軸周りの相対回転のうち、コイルスプリング４１の圧縮時における回転方向への回転のみを許容するラチェット機構７０を設けるようにした。そのため、上記移動軸周りにおいてプランジャ３３が回転しないコイルスプリング４１の圧縮時には、プランジャ３３とプレート６１との間におけるコイルスプリング４１の各端部の相対回転を許容することができる。しかも、コイルスプリングの伸長時には、上記コイルスプリング４１の各端部を相対回転させる力を効率良くプランジャ３３に伝達することができ、同プランジャ３３をその移動軸周りにおいて好適に回転させることができる。

（その他の実施の形態）
なお、上記各実施の形態は、以下のように変更して実施してもよい。
・第１の実施の形態では、プレート４０の底部４３における上記プランジャ３３との接触部分側の面の表面粗さを、同プレート４０の他の部分の表面粗さと比較して、大きく設定するようにした。これに代えて、あるいは併せて、プランジャ３３の上記プレート４０との接触部分側の面の表面粗さを、同プランジャ３３の他の部分の表面粗さと比較して、大きく設定するようにしてもよい。

・第１の実施の形態において、プレート４０側の接触面およびプランジャ３３側の接触面の一方に凸部を形成するとともに他方に同凸部に対応する形状の凹部を形成する等して、それらプレート４０およびプランジャ３３を、上記移動軸周りにおける相対回転が規制されるように係止するようにしてもよい。

・第１の実施の形態において、プランジャ３３とプレート４０とを接着や溶接などによって固定するようにしてもよい。
・第１の実施の形態において、コイルスプリング４１の上記ボディ３１側の端部と同ボディ３１との上記移動軸周りの相対回転のうち、コイルスプリング４１の圧縮時における回転方向への回転のみを許容するラチェット機構をボディ３１とコイルスプリング４１との間に設けるようにしてもよい。同構成によれば、上記移動軸周りにおいてプランジャ３３が殆ど回転しないコイルスプリング４１の圧縮時には、コイルスプリング４１のボディ３１側の端部と同ボディ３１との相対回転を許容することによって、同コイルスプリング４１の各端部の相対回転を許容することができる。しかも、コイルスプリング４１の伸長時には、コイルスプリング４１のボディ３１側の端部と同ボディ３１との相対回転が禁止されるために、上記ラチェット機構を支点として、上記コイルスプリング４１の各端部を相対回転させる力を効率良くプレート４０に伝達することができる。

なお、コイルスプリング４１の上記ボディ３１側の端部と同ボディ３１との上記移動軸周りの相対回転のうち、コイルスプリング４１の圧縮時における回転方向への回転のみを許容するものであれば、上記ラチェット機構以外の一方向回転機構を設けるようにしてもよい。

・第１の実施の形態において、接着や溶接などによってコイルスプリング４１とプレート４０とを固定するようにしてもよい。また、例えばプレート４０に凹部や凸部を形成してこれにコイルスプリング４１の一部を係合させるなどして、コイルスプリング４１の上記プレート４０側の端部と同プレート４０とを上記移動軸周りにおける相対回転が規制されるように係止するようにしてもよい。

・第１の実施の形態において、コイルスプリング４１の上記ボディ３１側の端部と同ボディ３１とを固定することに代えて、プレート４０のフランジ部４５における上記コイルスプリング４１との対向面の表面粗さを、同プレート４０の他の面の表面粗さと比較して、大きく設定するようにしてもよい。こうした構成によれば、コイルスプリング４１とプレート４０との接触部分において生じる摩擦抵抗を大きくすることができ、その摩擦抵抗によってコイルスプリング４１の上記ボディ３１側の端部と同ボディ３１との相対回転を制限することができる。

・第２の実施の形態において、スプリングシート７１を省略することができる。この場合には、ボディ３１の上記コイルスプリング４１に対向する面に、鋸歯形状の歯を形成するようにすればよい。

・第２の実施の形態において、ラチェット機構７０を省略してもよい。
・第２の実施の形態において、プレート６１に歯６５を突設することに代えて、歯の突設された部材をプレート６１に設けるようにしてもよい。

・第２の実施の形態において、プランジャ３３に溝６６を形成することに代えて、溝の形成された部材をプランジャ３３に設けるようにしてもよい。
・第２の実施の形態において、各ラチェット機構６０，７０に代えて、ラチェット機構以外の一方向回転機構を設けるようにしてもよい。

・本発明は、左巻きのコイルスプリングが設けられた高圧ポンプにも適用することができる。なお、第２の実施の形態のコイルスプリング４１をそうした左巻きのものに変更する場合には、ラチェット機構６０，７０に代えて、許容される回転方向がそれらラチェット機構６０，７０と逆方向のラチェット機構をそれぞれ設けるようにすればよい。

・本発明は、ボディとプランジャとの間にコイルスプリングが設けられた高圧ポンプであれば、例えばプランジャとコイルスプリングとを繋ぐプレートが設けられない高圧ポンプや、そうしたプレート以外の部材がボディとプランジャとの間に介在する高圧ポンプなどにも適用することができる。

・内燃機関の燃料供給系に設けられる高圧ポンプに限らず、流体を圧送する高圧ポンプであれば、本発明は適用可能である。

本発明を具体化した第１の実施の形態が適用される内燃機関の燃料供給系の概略構成を示す略図。 （ａ）プレートの平面構造を示す平面図（ｂ）プレートの側面構造を示す側面図。 プレートの底面構造を示す底面図。 第１の実施の形態にかかる高圧ポンプの部分断面構造を示す部分断面図。 （ａ）コイルスプリングの側面構造を示す側面図（ｂ）矢印Ａ方向から見た（ａ）のコイルスプリングを示す図。 プランジャ、コイルスプリングおよびプレートをボディ側から見た部分断面構造を拡大して示す部分断面図。 本発明を具体化した第２の実施の形態にかかる高圧ポンプの部分断面構造を示す部分断面図。 プレートの円孔周辺の斜視構造を示す斜視図。 プランジャの溝周辺の斜視構造を示す斜視図。 ボディ側のスプリングシートの斜視構造を示す斜視図。 コイルスプリング側のスプリングシートの斜視構造を示す斜視図。

符号の説明

１０…燃料供給系、１１…フィードポンプ、１２…燃料タンク、１３…低圧通路、１４…高圧通路、１５…デリバリパイプ、１６…チェック弁、１７…インジェクタ、１８…リリーフバルブ、１９…リリーフ通路、２０…カムシャフト、２１…カム、３０，５０…高圧ポンプ、３１…ボディ、３２…シリンダ、３３…プランジャ、３３ａ…溝、３４…ポンプ室、３５…圧送ポート、３６…吸入ポート、３７…電磁弁、３８…リフタ、３８ａ…底部、３８ｂ…ローラ、３８ｃ…側部、３９…リフタガイド、４０，６１…プレート、４１…コイルスプリング、４２…スプリングシート、４３，６２…底部、４４，６３…円孔、４５…フランジ部、４６…切り欠き部、４７…制限手段および第１の制限手段および固定手段としてのかしめ部、６０…第２の制限手段および第１の一方向回転機構としてのラチェット機構、６５，７２…歯、６６，７４…溝、７０…第２の一方向回転機構としてのラチェット機構、７１，７３…スプリングシート。

Claims (7)

1. ボディに形成されたシリンダの内部に往復移動可能に設けられたプランジャと、中心軸が前記プランジャの移動軸と一致するように前記ボディおよび前記プランジャの間に介設されて同プランジャを前記シリンダから押し出すように付勢するコイルスプリングとを有し、回転するカムによる押圧を通じて前記プランジャを前記シリンダの内部において往復移動させる高圧ポンプにあって、
   前記コイルスプリングにおける前記プランジャの接続部分側の端部と同プランジャとの前記移動軸周りの相対回転を制限する制限手段を備える
   ことを特徴とする高圧ポンプ。
2. 請求項１に記載の高圧ポンプにおいて、
   前記コイルスプリングと前記プランジャとの間にプレートが介設され、
   前記制限手段は、前記コイルスプリングの前記プレート側の端部と同プレートとの前記移動軸周りの相対回転を制限する第１の制限手段および、前記プレートと前記プランジャとの前記移動軸周りの相対移動を制限する第２の制限手段からなる
   ことを特徴とする高圧ポンプ。
3. 請求項２に記載の高圧ポンプにおいて、
   前記第１の制限手段は、前記コイルスプリングを前記プレートに固定する固定手段である
   ことを特徴とする高圧ポンプ。
4. 請求項２または３に記載の高圧ポンプにおいて、
   前記第２の制限手段は、前記プレートにおける前記プランジャとの接触部分のうちの少なくとも一部の表面粗さが同プレートにおける他の部分の表面粗さと比較して大きく設定されてなる
   ことを特徴とする高圧ポンプ。
5. 請求項２または３に記載の高圧ポンプにおいて、
   前記第２の制限手段は、前記プレートと前記プランジャとの前記移動軸周りの相対回転のうち、前記コイルスプリングの圧縮時における回転方向への回転のみを許容する一方向回転機構である
   ことを特徴とする高圧ポンプ。
6. 請求項２または３に記載の高圧ポンプにおいて、
   前記第２の制限手段は、前記プレートと前記プランジャとの前記移動軸周りの相対回転のうち、前記コイルスプリングの圧縮時における回転方向への回転のみを許容する第１の一方向回転機構であり、
   前記コイルスプリングの前記ボディの接触部分側の端部と前記ボディとの前記移動軸周りの相対回転のうち、前記コイルスプリングの圧縮時における回転方向への回転のみを許容する第２の一方向回転機構を更に備える
   ことを特徴とする高圧ポンプ。
7. 請求項５または６に記載の高圧ポンプにおいて、
   前記一方向回転機構はラチェット機構である
   ことを特徴とする高圧ポンプ。

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