JP2010001870A - 高圧燃料ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】少ない部品数でプランジャにかかる負担を軽減できる高圧燃料ポンプを提供すること。
【解決手段】高圧燃料ポンプのプランジャ４１は、略棒状のプランジャ本体４１１と、このプランジャ本体４１１の端部に鍔状に形成されカム部が摺接するタペット４１２と、を有する。また、プランジャ本体４１１のうち、シリンダ４２内部を摺動する部分をシリンダ摺動部４１３とし、このシリンダ摺動部４１３とタペット４１２との間の部分を中間部４１４とすると、この中間部４１４には、シリンダ摺動部４１３側からタペット４１２側にかけて滑らかに拡径する区間Ｓ２が含まれる。この拡径する区間Ｓ２には、側面視で互いに異なる曲率χ１，χ２を有する少なくとも２つの曲線が含まれる。
【選択図】図４

Description

本発明は、高圧燃料ポンプに関する。詳しくは、エンジンのインジェクタに燃料を供給する高圧燃料ポンプに関する。

多気筒ディーゼルエンジンにおける燃料供給系は、燃料タンクに貯留された燃料を圧送する低圧燃料ポンプと、この低圧燃料ポンプによって圧送された燃料を加圧する高圧燃料ポンプと、この高圧燃料ポンプにより加圧された燃料を、エンジンの気筒毎に設けられたインジェクタに供給するコモンレールとを含んで構成される。

このうち、高圧燃料ポンプは、カム部が設けられたポンプシャフトと、このポンプシャフトを回転可能に支持するハウジングと、ポンプシャフトの回転軸周りに放射状に配置されたシリンダと、シリンダ内部に往復動可能に収容されたプランジャと、シリンダの内壁面とプランジャの先端面とにより区画形成された加圧室と、を含んで構成される。この高圧燃料ポンプでは、ポンプシャフトを回転駆動して、プランジャの基端側のタペットから駆動力を伝達し、このプランジャをシリンダ内で往復動することにより、加圧室内の燃料を加圧する。このように、プランジャの基端側の根元には、ポンプシャフトの回転駆動力が直に伝達するため、応力が集中しやすくなっている。

そこで、プランジャにかかる負担を軽減するために様々な研究がなされている。
例えば特許文献１には、プランジャを、シリンダ内部を摺動するシリンダ摺動部と、ポンプシャフトのカム部が接触するタペットとで別体に形成した高圧燃料ポンプが示されている。この高圧燃料ポンプでは、別体で形成されたシリンダ摺動部とタペットとはコイルスプリングを介して連結されており、これにより、プランジャにかかる負担が軽減される。

また例えば特許文献２には、タペットに、ポンプシャフトのカム部の外周面に当接するローラを設けた高圧燃料ポンプが示されている。この高圧燃料ポンプでは、ポンプシャフトの回転に伴い、カム部の外周面に当接しながらローラが回転し、さらにこのカム部の外周面の起伏に合わせてプランジャが往復動する。これにより、プランジャにかかる負担が軽減される。
特開２００４−３０８４２５号公報 特開２００１−２２１１３１号公報

しかしながら、上述の特許文献１及び特許文献２示された高圧燃料ポンプでは、別体のタペット、コイルスプリング、及びローラ等の余分に必要な部品点数が増えてしまう。このように複数の部品で構成した場合、各部品の組み付け精度を考慮する必要があるため、製造及び組立てにかかるコストが高くなってしまう。

また、特許文献２の高圧燃料ポンプのように、プランジャにローラを設ける場合、ローラの片当りを考慮して、プランジャをポンプシャフト側に付勢するスプリングの荷重を大きくする必要がある。しかしながら、スプリングの荷重を大きくしてしまうと、ローラとカム部の接触面に潤滑油が供給されにくくなってしまうため、潤滑油切れやローラの偏耗等の理由により燃料を圧縮するタイミングが遅れ、結果として圧縮効率が低下するおそれもある。

本発明は、上述した点を考慮してなされたものであり、少ない部品数でプランジャにかかる負担を軽減できる高圧燃料ポンプを提供することを目的とする。

本発明は、内燃機関の燃料噴射弁に燃料を高圧で供給する高圧燃料ポンプ（例えば、後述の高圧燃料ポンプ１）であって、ハウジング（例えば、後述のハウジング３）と、前記内燃機関の駆動源により回転駆動されるポンプシャフト（例えば、後述のポンプシャフト２）と、前記ハウジング内部に形成され前記ポンプシャフトを回転可能に支持する軸受部（例えば、後述の第１軸受部３３、及び第２軸受部３４）と、前記ポンプシャフトの回転軸周りに放射状に延在するシリンダ（例えば、後述のシリンダ４２）と、当該シリンダ内部に往復動可能に収容されたプランジャ（例えば、後述のプランジャ４１，４１Ａ，４１Ｂ）と、前記プランジャの前記ポンプシャフト側の端部を、前記ポンプシャフトに形成されたカム部（例えば、後述のカム部２２）に向かって付勢する付勢機構（例えば、後述のスプリング４４）と、を備え、前記プランジャは、略棒状のプランジャ本体（例えば、後述のプランジャ本体４１１）と、当該プランジャ本体の前記ポンプシャフト側の端部に鍔状に形成され前記カム部が摺接するカム摺接部（例えば、後述のタペット４１２）と、を有し、前記プランジャ本体のうち、前記シリンダ内部を摺動する部分をシリンダ摺動部（例えば、後述のシリンダ摺動部４１３）とし、当該シリンダ摺動部と前記カム摺接部との間の部分を中間部（例えば、後述の中間部４１４，４１４Ａ，４１４Ｂ）とし、当該中間部には、前記シリンダ摺動部側から前記カム摺接部側にかけて滑らかに拡径する区間（例えば、後述の区間Ｓ２）が含まれ、当該拡径する区間には、側面視で互いに異なる曲率（例えば、後述の曲率χ１，χ２）を有する少なくとも２つの曲線が含まれることを特徴とする。

この発明によれば、その端部にカム摺接部が鍔状に形成されたプランジャ本体において、シリンダ内部を摺動する部分をシリンダ摺動部とし、このシリンダ摺動部よりもカム摺接部側の部分を中間部とした。また、この中間部のうちシリンダ摺動部側からカム摺接部側にかけて滑らかに拡径する区間において、側面視で互いに異なる曲率を有する少なくとも２つの曲線を形成した。
ポンプシャフトを回転駆動し、カム摺接部に荷重を加えると、プランジャ本体のうちカム摺接部側の中間部に応力が生じる。特にこの中間部のうち、シリンダ摺動部からカム摺接部側へかけて拡径する区間には、特に大きな応力が集中しやすくなっている。このような拡径する区間に、互いに異なる曲率を有する少なくとも２つの曲線を形成することにより、応力が集中するのを緩和することができる。これにより、プランジャにかかる負担を軽減し、プランジャの耐久性を向上することができる。

この場合、前記中間部のうち前記拡径する区間よりも前記シリンダ摺動部側には、前記シリンダ摺動部の外径よりも縮径する区間（例えば、後述の区間Ｓ３，Ｓ３´）が含まれることが好ましい。

ところで、プランジャのうち特にシリンダ摺動部はシリンダ内部を高速で摺動するため、その円筒度精度を高めておく必要がある。この発明によれば、円筒度精度を高めるためにシリンダ摺動部の外周面を砥石で研削する際に、中間部等の特に精度を高める必要のない部分をも誤って研削してしまうのを防止することができる。また、このような縮径する区間を中間部に形成することにより、研削する必要がある部分と、研削する必要のない部分とを明確に区分することができる。

この場合、前記少なくとも２つの曲線のうち、前記シリンダ摺動部側の曲線の曲率は、前記カム摺接部側の曲線よりも小さいことが好ましい。

シリンダ摺動部は、シリンダ内部を摺動するため、側面視でその外周線が直線状に形成される。この発明によれば、このようなシリンダ摺動部からカム摺接部までを、次第に曲率が大きくなるように、より滑らかに形成することができる。

この場合、前記縮径する区間には、側面視で前記拡径する区間に含まれる曲線の曲率よりも小さな曲率（例えば、後述の曲率χ３）を有する曲線が含まれることが好ましい。

この発明によれば、プランジャの強度を損なうことなく、中間部に縮径する区間を形成することができる。すなわち、縮径する区間に段差を形成せず、所定の曲率を有する曲線を形成することにより、特定の箇所に応力が集中するのを防止できるので、プランジャの強度を損なうことがない。

この場合、前記中間部のうち前記シリンダ摺動部の外径よりも縮径する区間は、当該プランジャが前記シリンダ内部で上死点に達した状態であっても、前記シリンダ内部に入り込まないことが好ましい。

例えば、プランジャがシリンダ内部で上死点に達した際に、このプランジャのうちシリンダ摺動部の外径よりも縮径した区間がシリンダ内部に入り込むと、シリンダとプランジャとの間に大きな隙間ができてしまい、この隙間から多くの燃料が漏れてしまうおそれがある。この発明によれば、プランジャが上死点に達した際に、シリンダとプランジャの隙間から燃料が過剰に漏出するのを防止できる。

本発明の高圧燃料ポンプによれば、プランジャ本体の中間部のうちシリンダ摺動部からカム摺接部側へかけて拡径する区間に、互いに異なる曲率を有する少なくとも２つの曲線を形成することにより、この拡径する区間に応力が集中するのを緩和することができる。これにより、プランジャにかかる負担を軽減することができる。

＜第１実施形態＞
以下、本発明の第１実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本実施形態に係る高圧燃料ポンプ１の構成を示す断面図である。

高圧燃料ポンプ１は、駆動源からの駆動力により、導入された低圧燃料を加圧して、この加圧した燃料を高圧燃料として排出するものである。
具体的には、この高圧燃料ポンプ１は、例えば、ディーゼルエンジンの燃料供給系に設けられる。すなわち、この高圧燃料ポンプ１は、例えば、エンジンのカムシャフトを駆動源として回転駆動され、低圧燃料ポンプにより燃料タンクに貯留された燃料が導入されると、この燃料を加圧して、コモンレールを介して、エンジンの各気筒に設けられたインジェクタに高圧燃料を供給する。

高圧燃料ポンプ１は、長尺状のポンプシャフト２と、このポンプシャフト２を回転可能に収容するハウジング３と、シリンダ４２及びプランジャ４１が設けられたシリンダホルダ４とを含んで構成される。高圧燃料ポンプ１は、シリンダ４２内でプランジャ４１を往復動させることで、シリンダ４２内部に形成された加圧室４３において燃料を加圧するプランジャポンプである。

ポンプシャフト２は、長尺状のポンプシャフト本体２１と、このポンプシャフト本体２１の外周面から半径方向に突出したカム部２２と、を含んで構成される。このカム部２２の軸方向に沿った断面の形状は、楕円形状（後述の図２参照）となっている。ポンプシャフト本体２１の先端側は、エンジンのカムシャフト等の駆動源に連結され、基端側はハウジング３内に収容される。

ハウジング３は、ポンプシャフト本体２１のカム部２２から先端側を収容するメインハウジング３１と、ポンプシャフト本体２１を基端側から覆うハウジングカバー３２との２つの部材を組み合わせて構成される。

メインハウジング３１の内部には、ポンプシャフト２の回転軸に沿って延出し、ポンプシャフト本体２１のうちカム部２２よりも先端側を回転可能に支持する筒状の第１軸受部３３と、ポンプシャフト２の回転軸の半径方向に沿って延出し、カム部２２及びシリンダホルダ４を収容する筒状のシリンダ収容部３６とが形成される。

ハウジングカバー３２は、フランジ状に形成されており、ポンプシャフト本体２１を基端側から覆った状態で、メインハウジング３１に図示しない締結部材により固定される。このハウジングカバー３２の内部には、ポンプシャフト本体２１のうちカム部２２よりも基端側を回転可能に支持する第２軸受部３４が形成される。

図２及び図３は、図１の線ＩＩ−ＩＩに沿った断面を示す図であり、シリンダホルダ４の構成を示す断面図である。
シリンダホルダ４は、ポンプシャフト２の回転軸周りに放射状に延在する筒状のシリンダ４２と、このシリンダ４２の内部に往復動可能に収容されたプランジャ４１と、を備える。このシリンダホルダ４は、プランジャ４１及びシリンダ４２をメインハウジング３１のシリンダ収容部３６に挿入した状態で、複数の締結部材４９によりメインハウジング３１に締結される。

プランジャ４１は、略棒状のプランジャ本体４１１と、このプランジャ本体４１１のポンプシャフト２側の端部に鍔状に形成されたカム摺接部としてのタペット４１２とを有する。なお、このプランジャ４１のより詳細な構成については、後に図４を参照して説明する。

シリンダ収容部３６内には、プランジャ４１のタペット４１２を、ポンプシャフト２のカム部２２の外周面に向かって付勢する付勢機構としてのスプリング４４が設けられる。これにより、タペット４１２とカム部２２とは、常時接触した状態となる。また、このシリンダホルダ４において、燃料を加圧する加圧室４３は、シリンダ４２の内壁面とプランジャ４１の先端面とにより区画形成される。

また、以上のように構成されたシリンダホルダ４は、プランジャ４１の中心軸ＯＰが、楕円形状の断面を有するカム部２２の中心軸Ｏを通過するように、メインハウジング３１に取り付けられる。

ポンプシャフト本体２１を、中心軸Ｏで回転駆動すると、このポンプシャフト本体２１の回転に従動してカム部２２が回転する。カム部２２が回転すると、接触点Ｐはカム部２２の外周面に沿って移動する。すなわち、カム部２２が回転すると、このカム部２２の断面の形状に合わせて、中心軸Ｏから接触点Ｐまでの距離が変化し、これに伴い、プランジャ４１がシリンダ４２の内部において上死点と下死点との間を往復動する。すなわち、プランジャ４１は、カム部２２の長軸ＯＬがプランジャ４１の中心軸ＯＰと一致した時に上死点に達し（図３参照）、カム部２２の短軸ＯＳがプランジャ４１の中心軸ＯＰと一致した時に下死点に達する。

ここで、プランジャ４１が下死点から上死点に達するまでの工程、すなわち、加圧室４３内の燃料を加圧する工程において、図２に示すように、接触点Ｐがプランジャ４１の中心軸ＯＰからずれている時には、破線２ａに示す部分、すなわちプランジャ本体４１１のうちタペット４１２側の付け根の部分に、特に大きな応力が集中しやすくなっている。

図１に戻って、シリンダホルダ４には、さらに、加圧室４３に燃料を流入させる低圧通路４５ａ，４５ｂ，４５ｃと、加圧室４３から燃料を排出する高圧通路４６と、が形成されている。このうち、低圧通路４５ａには、メインハウジング３１に形成された図示しない燃料通路を介して、燃料導入部１１から導入された燃料が供給される。また、高圧通路４６は、コモンレールに接続される燃料排出部１２の排出通路１２ａに連通する。

また、低圧通路４５ｃには、加圧室４３側からこの低圧通路４５ｃ側へ燃料が逆流するのを防止する低圧側逆止弁４７が設けられ、高圧通路４６には、高圧通路４６側から加圧室４３側へ燃料が逆流するのを防止する高圧側逆止弁４８が設けられる。

以上のように構成された高圧燃料ポンプ１では、駆動源によりポンプシャフト２を回転駆動すると、プランジャ４１がシリンダ４２内部で往復動する。ここで、低圧通路４５ａ，４５ｂ，４５ｃから加圧室４３内に燃料を供給すると、加圧室４３内の燃料はプランジャ４１により高圧に加圧されるとともに、高圧側逆止弁４８が開いた状態となり、加圧室４３内の高圧燃料が燃料排出部１２から排出される。

次に、プランジャ４１の詳細な構成について、図４を参照して説明する。
図４は、プランジャ４１の構成を示す側面図である。より具体的には、上死点に達した時におけるプランジャ４１の構成を示す。

プランジャ４１は一の材料より形成されるが、以下では便宜上、その形状及び機能により、プランジャ４１を軸方向に沿って複数の部分に分けて説明する。
具体的には、プランジャ４１のうち、カム部が摺接する部分、すなわち、一点鎖線４ａよりも図４中下方の部分をタペット４１２とする。
また、プランジャ４１のうち、略棒状に形成された部分、すなわち、一点鎖線４ａよりも図４中上方の部分をプランジャ本体４１１とする。
また、このプランジャ本体４１１のうち、略円柱状に形成されシリンダ４２内部を摺動する部分、すなわち、一点鎖線４ｂよりも図４中上方の部分をシリンダ摺動部４１３とし、さらに、プランジャ本体４１１のうち、シリンダ摺動部４１３とタペット４１２との間の部分、すなわち、一点鎖線４ｂよりも図４中下方の部分を中間部４１４とする。

上述のように、プランジャ４１で加圧室内の燃料を加圧する際には、プランジャ本体４１１のうちタペット４１２側の付け根の部分、すなわち、中間部４１４に応力が集中しやすくなっている。この点に鑑みて、中間部４１４は、以下に示すような形状で形成される。

図４に示すように、中間部４１４には、側面視で外周線が中心軸ＯＰと平行に延びる区間Ｓ１と、シリンダ摺動部４１３側からタペット４１２側にかけて滑らかに拡径する区間Ｓ２と、が含まれる。また、この滑らかに拡径する区間Ｓ２には、側面視で互いに異なる曲率χ１，χ２を有する２つの曲線が含まれている。

より具体的には、この滑らかに拡径する区間Ｓ２に含まれる曲線の曲率は、シリンダ摺動部４１３側からタペット４１２側へ向かって次第に大きくなるようにすることが好ましい。つまり、シリンダ摺動部４１３側の曲線の曲率をχ１とし、タペット４１２側の曲線の曲率をχ２とした場合、χ１＜χ２となっていることが好ましい。また、中間部４１４の中心軸ＯＰに沿った長さをＬとした場合、曲率χ１を１／０．３７Ｌ程度とし、曲率χ２を１／０．２５Ｌ程度とすることがより好ましい。

本実施形態によれば、以下のような作用効果がある。
（１）その端部にタペット４１２が鍔状に形成されたプランジャ本体４１１において、シリンダ４２内部を摺動する部分をシリンダ摺動部４１３とし、このシリンダ摺動部４１３よりもタペット４１２側の部分を中間部４１４とした。また、この中間部４１４のうちシリンダ摺動部４１３側からタペット４１２側にかけて滑らかに拡径する区間Ｓ２において、側面視で互いに異なる曲率χ１，χ２を有する少なくとも２つの曲線を形成した。
ここで、ポンプシャフト２を回転駆動し、タペット４１２に荷重を加えると、プランジャ本体４１１のうちタペット４１２側の中間部４１４に応力が生じる。特にこの中間部４１４のうち、シリンダ摺動部４１３からタペット４１２側へかけて拡径する区間Ｓ２には、特に大きな応力が集中しやすくなっている。このような拡径する区間Ｓ２に、互いに異なる曲率χ１，χ２を有する少なくとも２つの曲線を形成することにより、応力が集中するのを緩和することができる。これにより、プランジャ４１にかかる負担を軽減し、プランジャ４１の耐久性を向上することができる。

（２）シリンダ摺動部４１３は、シリンダ４２内部を摺動するため、側面視でその外周線が直線状に形成される。そこで、シリンダ摺動部４１３側の曲線の曲率をχ１とし、タペット４１２側の曲線の曲率をχ２とした場合、χ１＜χ２とすることにより、シリンダ摺動部４１３からタペット４１２までを、次第に曲率が大きくなるように、より滑らかに形成することができる。

＜第２実施形態＞
本発明の第２実施形態の高圧燃料ポンプについて、図５及び図６を参照して説明する。
以下の第２実施形態の説明にあたって、第１実施形態と同一構成要件については同一符号を付し、その説明を省略又は簡略化する。

図５は、本実施形態に係るプランジャ４１Ａの構成を示す側面図である。より具体的には、上死点に達した時におけるプランジャ４１Ａの構成を示す。
本実施形態の高圧燃料ポンプは、プランジャ４１Ａの構成が第１実施形態の高圧燃料ポンプ１と異なる。より具体的には、プランジャ４１Ａの中間部４１４Ａの構成が異なる。

図５に示すように、中間部４１４Ａには、側面視で外周線が中心軸ＯＰと平行に延びるとともにシリンダ摺動部４１３の外径よりも縮径する区間Ｓ３と、シリンダ摺動部４１３側からタペット４１２側にかけて滑らかに拡径する区間Ｓ２と、が含まれる。

ここで、シリンダ摺動部４１３の外径と縮径する区間Ｓ３における外径との差は、縮径する区間Ｓ３のシリンダ摺動部４１３に対する逃げ幅Ｗと等しい。ここで、上述のように中間部４１４Ａの中心軸ＯＰに沿った長さをＬとした場合、縮径する区間Ｓ３の逃げ幅Ｗは０．００６Ｌ程度であれば十分である。また、図５に示すように、縮径する区間Ｓ３は、プランジャ４１Ａがシリンダ４２内部で上死点に達した状態であっても、このシリンダ４２内部に入り込まない。なお、この図５において、逃げ幅Ｗは、理解の便宜のために誇張して記載されている。

本実施形態によれば、上述の（１）及び（２）の効果に加えて、以下に示す効果を有する。
（３）プランジャ４１Ａのうち特にシリンダ摺動部４１３はシリンダ４２内部を高速で摺動するため、その円筒度精度を高めておく必要がある。そこで、図６に示すように、シリンダ摺動部４１３の円筒精度を高めるために、プランジャ４１Ａを中心軸ＯＰで回転しながら、砥石４１９Ａでシリンダ摺動部４１３の外周面を研削する際に、砥石４１９Ａが中間部４１４Ａに当たってしまい、この中間部４１４Ａをあやまって研削してしまうのを防止することができる。すなわち、この縮径した区間Ｓ３を、砥石４１９Ａの逃げ部として利用することができる。また、このような縮径した区間Ｓ３を中間部４１４Ａに形成することにより、研削する必要がある部分と、研削する必要のない部分とを明確に区分することができる。なお、この図６において、逃げ幅Ｗは、図５と同様に誇張して記載されている。

（４）上述のように、縮径する区間Ｓ３は、プランジャ４１Ａがシリンダ４２内部で上死点に達した状態であっても、このシリンダ４２内部に入り込まない。これにより、プランジャ４１Ａが上死点に達した際に、シリンダ４２とプランジャ４１Ａとの隙間から燃料が過剰に漏出するのを防止できる。

＜第３実施形態＞
本発明の第３実施形態の高圧燃料ポンプについて、図７〜図１０を参照して説明する。
以下の第３実施形態の説明にあたって、第１実施形態と同一構成要件については同一符号を付し、その説明を省略又は簡略化する。

図７は、本実施形態に係るプランジャ４１Ｂの構成を示す側面図である。より具体的には、上死点に達した時におけるプランジャ４１Ｂの構成を示す。
本実施形態の高圧燃料ポンプは、プランジャ４１Ｂの構成が第１実施形態の高圧燃料ポンプ１と異なる。より具体的には、プランジャ４１Ｂの中間部４１４Ｂの構成が異なる。

図７に示すように、中間部４１４Ｂには、側面視で外周線がシリンダ摺動部４１３の外径よりも縮径する区間Ｓ３´と、シリンダ摺動部４１３側からタペット４１２側にかけて滑らかに拡径する区間Ｓ２と、が含まれる。また、この縮径する区間Ｓ３´には、側面視で曲率χ３を有する曲線が含まれている。

より具体的には、この縮径する区間Ｓ３´に含まれる曲線の曲率χ３は、拡径する区間Ｓ２に含まれる２つの曲線の曲率χ１，χ２よりも小さいことが好ましい。また、中間部４１４Ｂの中心軸ＯＰに沿った長さをＬとした場合、曲率χ１を１／０．３７Ｌ程度とし、曲率χ２を１／０．２５Ｌ程度とし、曲率χ３を１／３．７Ｌ程度とすることがより好ましい。

図８は、中間部４１４Ｂの縮径する区間Ｓ３´を示す部分拡大図である。
上述のように、縮径する区間Ｓ３´には、所定の曲率χ３を有する曲線が含まれるとともに、シリンダ摺動部４１３の外径よりも縮径されている。ここで、シリンダ摺動部４１３の外径と、区間Ｓ３´において最も縮径した部分の外径との差は、縮径する区間Ｓ３´のシリンダ摺動部４１３に対する逃げ幅Ｗと等しい。また、上述の第２実施形態と同様に、中間部４１４Ｂの中心軸ＯＰに沿った長さをＬとした場合、縮径する区間Ｓ３´の逃げ幅Ｗは０．００６Ｌ程度であれば十分である。なお、この図８において、曲率χ３及び逃げ幅Ｗは、図５と同様に誇張して記載されている。

次に、以上のように構成されたプランジャ４１Ｂの応力解析の結果について、図９及び図１０を参照して説明する。
図９は、プランジャ４１Ｂの応力解析の結果を模式的に示す図であり、図１０は、プランジャ４１Ｂに対する比較例のプランジャ４１Ｘの応力解析の結果を模式的に示す図である。ここで、比較例のプランジャ４１Ｘは、本実施形態のプランジャ４１Ｂと、中間部４１４Ｘの構成が異なる。すなわち、比較例のプランジャ４１Ｘの中間部４１４Ｘのうち拡径する区間には、側面視で所定の曲率を有する単一の曲線のみが含まれる点が、本実施形態のプランジャ４１Ｂと異なる。

また、図９及び図１０では、応力解析の結果として、図２に示すような燃料の加圧時において各部分に生じる応力の大きさを４段階に分けるとともに、これをハッチングの濃淡で表した。すなわち、発生する応力が最も小さい部分を白で示し、発生する応力が大きくなるに従い濃いハッチングで示す。

図９及び図１０に示すように、本実施形態のプランジャ４１Ｂ及び比較例のプランジャ４１Ｘ共に、中間部４１４Ｂ，４１４Ｘに応力が発生する。
図１０に示すように、比較例のプランジャ４１Ｘでは、中間部のうちタペット側の付け根の部分に特に大きな応力が集中する。一方、図９に示すように、本実施形態のプランジャ４１Ｂでは、上述のようなタペット側の付け根の部分における応力の集中が緩和される。

本実施形態の高圧燃料ポンプによれば、上述の（１）〜（４）の効果に加えて、以下の効果がある。
（５）縮径する区間Ｓ３´に段差を形成せず、曲率χ３を有する曲線を形成することにより、特定の箇所に応力が集中するのを防止し、プランジャ４１Ｂの強度を損なうことなく、中間部４１４Ｂに縮径する区間Ｓ３´、すなわち砥石の逃げ部を形成することができる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
上記実施形態では、プランジャ本体の中間部のうち滑らかに拡径する区間Ｓ２に、側面視で互いに異なる曲率χ１，χ２を有する２つの曲線を形成したが、曲線の数はこれに限らない。例えば、互いに異なる曲率を有する３つ以上の曲線を形成してもよい。

また、上記実施形態では、ポンプシャフト本体と一体に形成されたカム部により、プランジャを往復動させたが、これに限らない。例えば、カムリングが設けられたカム部によりプランジャを往復動させてもよい。

本発明の第１実施形態に係る高圧燃料ポンプの構成を示す断面図である。 図１の線ＩＩ−ＩＩに沿った断面を示す図である。 図１の線ＩＩ−ＩＩに沿った断面を示す図である。 上記実施形態に係るプランジャの構成を示す側面図である。 本発明の第２実施形態に係るプランジャの構成を示す側面図である。 上記実施形態に係るプランジャのシリンダ摺動部の外周面を、砥石で研削する様子を示す図である。 本発明の第３実施形態に係るプランジャの構成を示す側面図である。 上記実施形態に係る中間部の縮径する区間を示す部分拡大図である。 上記実施形態に係るプランジャの応力解析の結果を模式的に示す図である。 比較例のプランジャの応力解析の結果を模式的に示す図である。

符号の説明

１…高圧燃料ポンプ
２…ポンプシャフト
２２…カム部
３…ハウジング
４…シリンダホルダ
４１，４１Ａ，４１Ｂ…プランジャ
４１１，４１１Ａ，４１１Ｂ…プランジャ本体
４１２…タペット（カム摺接部）
４１３…シリンダ摺動部
４１４，４１４Ａ，４１４Ｂ…中間部
χ１，χ２，χ３…曲率
Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ３´…区間
４２…シリンダ
４４…スプリング（付勢機構）

Claims (5)

1. 内燃機関の燃料噴射弁に燃料を高圧で供給する高圧燃料ポンプであって、
   ハウジングと、
   前記内燃機関の駆動源により回転駆動されるポンプシャフトと、
   前記ハウジング内部に形成され前記ポンプシャフトを回転可能に支持する軸受部と、
   前記ポンプシャフトの回転軸周りに放射状に延在するシリンダと、
   当該シリンダ内部に往復動可能に収容されたプランジャと、
   前記プランジャの前記ポンプシャフト側の端部を、前記ポンプシャフトに形成されたカム部に向かって付勢する付勢機構と、を備え、
   前記プランジャは、略棒状のプランジャ本体と、当該プランジャ本体の前記ポンプシャフト側の端部に鍔状に形成され前記カム部が摺接するカム摺接部と、を有し、
   前記プランジャ本体のうち、前記シリンダ内部を摺動する部分をシリンダ摺動部とし、当該シリンダ摺動部と前記カム摺接部との間の部分を中間部とし、
   当該中間部には、前記シリンダ摺動部側から前記カム摺接部側にかけて滑らかに拡径する区間が含まれ、
   当該拡径する区間には、側面視で互いに異なる曲率を有する少なくとも２つの曲線が含まれることを特徴とする高圧燃料ポンプ。
2. 前記中間部のうち前記拡径する区間よりも前記シリンダ摺動部側には、前記シリンダ摺動部の外径よりも縮径する区間が含まれることを特徴とする請求項１に記載の高圧燃料ポンプ。
3. 前記少なくとも２つの曲線のうち、前記シリンダ摺動部側の曲線の曲率は、前記カム摺接部側の曲線よりも小さいことを特徴とする請求項２に記載の高圧燃料ポンプ。
4. 前記縮径する区間には、側面視で前記拡径する区間に含まれる曲線の曲率よりも小さな曲率を有する曲線が含まれることを特徴とする請求項２又は３に記載の高圧燃料ポンプ。
5. 前記中間部のうち前記シリンダ摺動部の外径よりも縮径する区間は、当該プランジャが前記シリンダ内部で上死点に達した状態であっても、前記シリンダ内部に入り込まないことを特徴とする請求項１から４の何れかに記載の高圧燃料ポンプ。

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