JP2015075049A - 高圧ポンプ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】高圧ポンプは、上ハウジングに形成された燃料吐出部取付穴の内壁に筒状のユニオン61が固定される。このユニオン61の径内側にシート部材70が設けられ、そのシート部材70が有する第1流路71の燃料出口側に設けられた弁座76に、吐出弁80が着座及び離座する。吐出弁80の開弁方向の移動量を制限するストッパ部材90は、第1流路71から流出した燃料を燃料出口側へ流す第2流路92を形成すると共に、ユニオン60の径内方向の内壁に圧入固定される。これにより、熱処理等がされた硬い材料でストッパ部材90を形成することが可能になるので、ストッパ部材90の当接面93と吐出弁80とが当接及び離間を繰り返したときでも、ストッパ部材90の当接面93の摩耗が抑制される。
【選択図】図2
Description
特許文献1に記載の高圧ポンプは、ポンプボディに設けられた燃料通路の内壁に、燃料吐出部を構成するシート部材が圧入固定されている。シート部材は筒状に形成され、燃料通路の内壁に圧入固定された大径の筒部と、その大径の筒部よりも外径が小さく形成されて燃料出口側へ延びる小径の筒部を一体に有する。この小径の筒部の燃料出口側の端面に形成された弁座に吐出弁が着座及び離座する。小径の筒部の外側に所定のクリアランスをあけて設けられた有底筒状のストッパ部材は、その小径の筒部に溶接固定され、吐出弁の開弁方向の移動量を規制する。
仮に、シート部材とストッパ部材とを溶接ではなく、圧入により固定する場合、シート部材又はストッパ部材のいずれか一方を例えば熱処理等がされていない硬度の低い材料で形成することになる。その場合、吐出弁の開弁動作及び閉弁動作の繰り返しによりシート部材又はストッパ部材の表面が摩耗すると、その開弁動作及び閉弁動作が悪化し、一旦吐出された燃料が再び加圧室に吸い戻されるおそれがある。この吸い戻しの現象が生じると、高圧ポンプの燃料吐出量が減少する。
本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、吐出弁の安定した開弁動作及び閉弁動作を維持することの可能な高圧ポンプを提供することを目的とする。
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態を図1から図3に示す。第1実施形態の高圧ポンプ1は、図示しない燃料タンクから低圧ポンプにより汲み上げた燃料を加圧し、図示しないデリバリパイプへ吐出する。デリバリパイプに蓄圧された燃料は、そこに接続するインジェクタから内燃機関の気筒内に噴射される。
本実施形態のシリンダ10及び上ハウジング13は、特許請求の範囲に記載の「ポンプボディ」の一例に相当する。
カバー30は、有底筒状に形成され、その開口端が下ハウジング12に液密に固定されている。カバー30の内側には、燃料が充満する燃料室31が形成される。カバー30には、図示しない燃料インレットが設けられる。この燃料インレットには、燃料タンクから汲み上げられた燃料が供給される。そのため、燃料インレットから燃料室31に燃料が供給される。
上ハウジング13は、略直方体に形成され、中央に設けられた孔131がシリンダ10に油密に締結され、下ハウジング12の上側に固定される。上ハウジング13は、シリンダ10の吸入孔18に連通する燃料供給部取付穴132と、シリンダ10の吐出孔19に連通する燃料吐出部取付穴133とを有する。
吸入弁ボディ41は、筒状に形成され、上ハウジング13の燃料供給部取付穴132に固定される。
吸入弁ボディ41の内側に筒状の吸入弁座部材42が設けられている。吸入弁座部材42の内側に形成された吸入室45は、上ハウジング13に設けられた孔46を通じて上ハウジングの外側の燃料室31と連通している。吸入弁座部材42は、吸入室45の加圧室側の開口に弁座47を有している。
吸入弁43は、弁座47の加圧室側に設けられ、その弁座47に着座または離座可能である。吸入弁43は、開弁時にストッパ部材44に当接する。
ストッパ部材44と吸入弁43との間に第2スプリング48が設けられる。第2スプリング48は、吸入弁43を弁座側へ付勢する。
フランジ51は、吸入弁ボディ41の外壁に固定される。吸入弁ボディ41の内側に可動コア53が往復移動可能に設けられる。可動コア53の中央にロッド54が固定される。吸入弁ボディ41の内側に固定されたガイド部材57は、ロッド54を軸方向に往復移動可能に支持する。第3スプリング56は、可動コア53とロッド54を加圧室側に付勢している。ロッド54は、吸入弁43を加圧室側に押圧可能である。
一方、コイル55への通電が停止すると、上述した磁気回路に流れる磁束が消滅し、可動コア53とロッド54は第3スプリング56によって加圧室側に付勢される。
ユニオン61は、後述するストッパ部材90の燃料出口側の端面が位置する箇所において、加圧室側の内径よりも燃料出口側の内径が小さく形成され、その内径が変化する位置に段差64を有する。ユニオン61は、その段差64により、ストッパ部材90の燃料出口側への移動を規制する。
シート部材本体部73は、軸方向に通じる複数の第1流路71、及びその第1流路71と連通することなく形成されたリリーフ流路72を有する。第1流路71の燃料出口側の開口部に設けられた弁座76に吐出弁80が着座及び離座可能である。
シート部材70は、加圧室側からユニオン61の内側に挿入され、筒状部74の径外方向の外壁がユニオン61の内壁に圧入固定される。シート部材70は、係止端75がユニオン61の加圧室側の端面に係止されることにより、燃料出口側への移動が規制される。
吐出弁80の円板部81は、シート部材70の弁座76に着座することで第1流路71を閉塞し、弁座76から離座することで第1流路71を開放する。
吐出弁80の筒部82は、ストッパ部材90の径内方向の内壁に形成された案内面91と摺接する。この案内面91により、吐出弁80は、軸方向に案内され、径方向の移動が規制される。
ストッパ部材90の加圧室側の端面に、吐出弁80が当接可能な当接面93が形成される。その当接面93に吐出弁80の円板部81が当接することで、吐出弁80の燃料出口側への移動量が定まる。
本実施形態の第4スプリング84が、特許請求の範囲に記載の「スプリング」の一例に相当する。
吐出弁80の第4スプリング側の端面には、加圧室側に凹む係止部85が設けられる。この係止部85の径方向の内壁は、第4スプリング84の1巻又は1巻半程度の有効ばね以外の部分を係止する。これにより、第4スプリング84の径方向の移動が規制される。そのため、吐出弁80の係止部85よりも燃料出口側の筒部82の径内方向の内壁と、第4スプリング84との摩擦が防がれる。
リリーフ弁座77の加圧室側に設けられた球体のリリーフ弁20は、リリーフ弁座77に着座及び離座可能である。リリーフ弁20の加圧室側にリリーフ弁20を支持するリリーフ弁ホルダ21が設けられる。
スプリングホルダ22の内側に第5スプリング25が設けられる。第5スプリング25は、一端がスプリングホルダ22の底24に係止され、他端がリリーフ弁ホルダ21に係止され、リリーフ弁ホルダ21とリリーフ弁20をリリーフ弁座77に付勢する。
(1)吸入行程
カムシャフトの回転により、プランジャ11が上死点から下死点に向かって下降すると、加圧室17の容積が増加し、燃料が減圧される。吐出弁80は弁座76に着座し、第1流路71を閉塞する。
一方、吸入弁43は、加圧室17と吸入室45との差圧により、第2スプリング48の付勢力に抗して加圧室側へ移動し、開弁状態となる。
吸入弁43の開弁により、燃料室31の燃料は、吸入室45を通り、加圧室17に流入する。
カムシャフトの回転により、プランジャ11が下死点から上死点に向かって上昇すると、加圧室17の容積が減少する。このとき、所定の時期まではコイル55への通電が停止されているので、ロッド54は第3スプリング56の付勢力により吸入弁43を加圧室側へ押圧する。そのため、吸入弁43は開弁状態を維持する。
吸入弁43の開弁により、加圧室17と燃料室31とは連通した状態が維持される。このため、一度加圧室17に吸入された低圧燃料が燃料室31へ戻され、燃料室31の燃料圧力が増加する。一方、加圧室17の圧力は上昇しない。
すると、吸入弁43は、第2スプリング48の弾性力、及び加圧室17から吸入室側へ排出される低圧燃料の動圧により、ロッド54の動作に追従して閉弁方向へ移動し、弁座47に着座する。これにより、加圧室17と吸入室45とが遮断される。
吸入弁43が閉弁した後、加圧室17の燃料圧力は、プランジャ11の上昇と共に高くなる。加圧室17の燃料圧力が吐出弁80に作用する力が、燃料出口側の燃料圧力が吐出弁80に作用する力と第4スプリング84の付勢力との和よりも大きくなると、吐出弁80が開弁する。これにより、加圧室17で加圧された高圧燃料は燃料出口63から吐出する。
このときの状態を図3に示す。図3の矢印Aに示すように、加圧室側からスプリングホルダ22の孔23を通ってその内側に流入した燃料は、シート部材70の第1流路71を通り、吐出弁80の径外側を通り、第2流路92を通って燃料出口63から吐出する。
高圧ポンプ1は、吸入行程、調量行程、吐出行程を繰り返し、内燃機関に必要な量の燃料を加圧して吐出する。
燃料レールの圧力が異常高圧になる場合、燃料出口側の燃料圧力がリリーフ弁20に作用する力が、加圧室側の燃料圧力がリリーフ弁20に作用する力と第5スプリング25の付勢力との和よりも大きくなると、リリーフ弁20が開弁する。これにより、燃料レールの燃料は、加圧室17に戻される。その結果、燃料出口63よりも下流側に設けられる燃料供給系統の構成部品等の損傷が防がれると共に、インジェクタからの燃料噴射が可能になる。
(1)第1実施形態では、ユニオン61の径内方向の内壁にストッパ部材90が圧入固定される。
これにより、熱処理等がされた硬い材料でストッパ部材90を形成することが可能になるので、ストッパ部材90の当接面93と吐出弁80とが当接及び離間を繰り返したときでも、ストッパ部材90の当接面93の摩耗が抑制される。また、ストッパ部材90の当接面93と吐出弁80とが当接したときのストッパ部材90の振動が抑制されるので、吐出弁80及び第4スプリング84のがたつきが防がれる。したがって、吐出弁80が開弁時及び閉弁時にがたつくことなく、吐出弁80の速やかで安定した開弁動作及び閉弁動作が維持される。その結果、燃料ポンプ1は、吸い戻しの現象が防がれるので、燃料吐出量の減少を防ぐことができる。
ストッパ部材90は、硬い材料で形成することが可能であるので、ストッパ部材90の案内面91と吐出弁80とが摺動を繰り返したときでも、ストッパ部材90の案内面91の摩耗が抑制される。そのため、吐出弁80が開弁時及び閉弁時にがたつくことなく、吐出弁80の安定した開弁動作及び閉弁動作を維持することができる。
これにより、第1流路71から流出した燃料は、ストッパ部材90の内側を流れることなく、ストッパ部材90の外側の第2流路92を流れる。したがって、第4スプリング84の振動が防がれるので、吐出弁80の安定した開弁動作及び閉弁動作を維持することができる。
また、ストッパ部材90の内壁と第4スプリング84との振動による干渉を防ぐことができる。
これにより、第2流路92を簡素な構成で形成することが可能である。
本発明の第2実施形態の高圧ポンプ1の燃料吐出部60を図4及び図5に示す。以下、複数の実施形態において、上述した第1実施形態の構成と実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
第2実施形態では、ストッパ部材910は、有低筒状のカップ部911と、カップ部911の加圧室側の端部から径外方向に環状に延びるフランジ部912を有する。カップ部911の加圧室側の端面には、吐出弁80が当接可能な当接面93が形成される。フランジ部912は、その当接面93の径外方向に設けられる。
ストッパ部材910は、フランジ部912の径外方向の外壁がユニオン610の径内方向の内壁に圧入固定される。また、ストッパ部材910は、フランジ部912の燃料出口側の端面がユニオン610の段差64に当接することで、燃料出口側への移動が規制される。
吐出弁80の開弁時、吐出弁80とストッパ部材910の当接面93とが当接しているので、シート部材の第1流路71から流出した燃料は、吐出弁80の径外側を通り、ストッパ部材910の径外側に形成された第2流路913を流れる。第2流路913は、そこを流れる燃料を整流する機能を備えている。そのため、第2流路913からユニオン610の内壁とカップ部911との隙間914を流れる燃料は、整流された流れになるので、圧力損失が低減される。
ストッパ部材910は、カップ部911の底に燃料出口側に凹む係止部915を有する。この係止部915の径方向の内壁により、第4スプリング84の径方向の移動が規制される。そのため、カップ部911の係止部915よりも加圧室側の径内方向の内壁と、第4スプリング84との摩擦が防がれる。
シート部材70は、シート部材本体部73から燃料出口側へ延びる軸部79を有する。軸部79の中央にリリーフ流路72が形成される。この軸部79は、吐出弁810に設けられた孔811を挿通し、その孔811の内壁と摺接する。軸部79により、吐出弁810は、軸方向に案内され、径方向の移動が規制される。
(1)第2実施形態では、シート部材70は、シート部材本体部73から軸方向燃料出口側に延びる軸部79を有する。この軸部79は、吐出弁810に設けられた孔811を挿通し、吐出弁810の開弁及び閉弁の動作を案内する。
シート部材70は、ユニオン610の内壁に圧入固定されるので、硬い材料で形成することが可能である。そのため、シート部材70の軸部79と吐出弁810の孔811の内壁とが摺動を繰り返したときでも、シート部材70の軸部79の摩耗が抑制される。したがって、吐出弁810の安定した開弁動作及び閉弁動作を維持することができる。
ストッパ部材910は硬い材料で形成することが可能であるので、第4スプリング84が伸縮運動を繰り返したときでも、ストッパ部材910の係止部915の摩耗が抑制される。したがって、第4スプリング84のがたつきを防ぎ、吐出弁810の安定した開弁動作及び閉弁動作を維持することができる。
第2流路913により、第1流路71から流出した燃料を、燃料出口63に向けて整流することが可能である。そのため、ユニオン610の内側を通る燃料の圧力損失が低減されるので、燃料ポンプは、燃料吐出量の減少を防ぐことができる。
本発明の第3実施形態の高圧ポンプ1の燃料吐出部60を図6及び図7に示す。
第3実施形態では、ストッパ部材920は、環状に形成され、径外方向の外壁がユニオン620の径内方向の内壁に圧入固定される。また、ストッパ部材920は、燃料出口側の端面がユニオン620の段差64に当接することで、燃料出口側への移動が規制される。
ストッパ部材920は、加圧室側の内径よりも燃料出口側の内径が小さく形成され、その内径が変化する位置に形成された段差が吐出弁810が当接可能な当接面921となる。また、その当接面921よりも加圧室側に位置する部分の径内方向の内壁が、吐出弁810の径外方向の外壁と摺接する案内面91となる。この案内面91により、吐出弁810は、軸方向に案内され、径方向の移動が規制される。
なお、出弁810は、第2実施形態と同様、環状に形成されたマルチシート弁である。
第3実施形態では、ストッパ部材920を簡素な構成にすることができる。
本発明の第4実施形態の高圧ポンプ1の燃料吐出部60を図8及び図9に示す。
第4実施形態では、ストッパ部材930が、第2実施形態と同様に、カップ部911とフランジ部912を有する。吐出弁830は、第1実施形態と同様に、円板部81と筒部82を有する。ストッパ部材930のカップ部911の内壁に案内面91が形成される。この案内面91により、吐出弁830の筒部82が軸方向に案内され、径方向の移動が規制される。
このとき、第4スプリング84の内側を流れる燃料は、第4スプリング84の線間を横切ることがほとんどないので、第4スプリング84の振動は抑制される。したがって、吐出弁810の開弁及び閉弁動作は安定したものとなる。
第4実施形態は、第1、第2実施形態と同様の作用効果を奏する。
本発明の第5実施形態の高圧ポンプ1の燃料吐出部60を図10及び図11に示す。
第5実施形態では、ストッパ部材940は、径内方向の内壁の一部が径外方向に切り欠かれ、そこに第2流路941を有する。また、ユニオン640の内壁の周方向の一部が径外方向に切り欠かれ、そこに第2流路941に連通する第3流路641が形成される。また、ユニオン640の内壁にスプリングストッパ642が固定される。第4スプリング84は、一端が吐出弁810に係止され、他端がスプリングストッパ642に係止される。
このとき、第2流路941を流れる燃料と第4スプリング84の内側を流れる燃料は、いずれも第4スプリング84の線間を横切ることがほとんどないので、第4スプリング84の振動は抑制される。したがって、吐出弁810の開弁及び閉弁動作は安定したものとなる。
第5実施形態では、第1−第3実施形態と同様の作用効果を奏すると共に、燃料流路が広くなるので、燃料の圧力損失を低減することができる。
本発明の第6実施形態の高圧ポンプ1の燃料吐出部60を図12及び図13に示す。
第6実施形態では、ストッパ部材950は、カップ部911の内側に、吐出弁850が当接可能な当接面951と、吐出弁850の径外方向の外壁と摺接する案内面952を有する。
ストッパ部材950は、加圧室側の内径よりも燃料出口側の内径が小さく形成されている。当接面951は、その内径が変化する位置に形成された段差である。案内面952は、その当接面951よりも加圧室側に位置するカップ部911の径内方向の内壁である。
また、ストッパ部材950は、当接面951よりも加圧室側に、径方向に通じる第2流路953を有する。
吐出弁850は、第4スプリング84の内側に突出する凸部851により、第4スプリング84の径方向の移動を規制している。
第6実施形態は、上述した実施形態と同様の作用効果を奏する。
上述した実施形態では、燃料吐出部は、シート部材、吐出弁、ストッパ部材、第4スプリングの他に、リリーフ弁、リリーフ弁ホルダ、第5スプリングを備えるものとした。これに対し、他の実施形態では、燃料吐出部は、シート部材、吐出弁、ストッパ部材、第4スプリングのみを備え、リリーフ弁、リリーフ弁ホルダ、第5スプリングを備えないものとしてもよい。この場合、シート部材は、リリーフ流路を有しないものとすることが可能である。
本発明は、上記複数の実施形態に限定されるものではなく、上記複数の実施形態を組み合わせることに加え、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の形態で実施することができる。
13・・・上ハウジング(ポンプボディ)
61,610,620,630,640,650・・・ユニオン
71・・・第1流路
70・・・シート部材
76・・・弁座
80,810,830,850・・・吐出弁
84・・・第4スプリング(スプリング)
92,913,941,953・・・第2流路
90,910,920,930,940,950・・・ストッパ部材
Claims (8)
- 燃料が加圧される加圧室(17)に連通する燃料通路(133)を有するポンプボディ(10,13)と、
前記燃料通路の内壁に固定され、軸方向の反加圧室側に燃料出口(63)を有する筒状のユニオン(61,610,620,630,640,650)と、
前記ユニオンの径内側に設けられ、軸方向に通じる第1流路(71)を有するシート部材(70)と、
前記第1流路の燃料出口側の開口部に設けられた弁座(76)に着座及び離座可能な吐出弁(80,810,830,850)と、
前記吐出弁を前記弁座に付勢するスプリング(84)と、
前記ユニオンの径内方向の内壁に圧入固定され、前記第1流路から流出した燃料を燃料出口側へ流す第2流路(92,913,941,953)を形成し、前記吐出弁の開弁方向の移動量を制限するストッパ部材(90,910,920,930,940,950)と、を備えることを特徴とする高圧ポンプ(1)。 - 前記ストッパ部材(90,920,930,940,950)は、径内側の内壁に、前記吐出弁の開弁及び閉弁の動作を案内する案内面(91,952)を有することを特徴とする請求項1に記載の高圧ポンプ。
- 前記シート部材は、前記ユニオンの径内方向の内壁に圧入固定され、前記弁座が形成された燃料出口側の端面から軸方向の燃料出口側に延びて前記吐出弁(810)に設けられた孔(811)を挿通する軸部(79)を有し、
前記軸部は、前記吐出弁の開弁及び閉弁の動作を案内することを特徴とする請求項1または2に記載の高圧ポンプ。 - 前記ストッパ部材(910,930,950)は、前記スプリングの軸方向の一端に当接すると共に、前記スプリングの径方向の移動を規制する係止部(915)を有することを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の高圧ポンプ。
- 前記ストッパ部材(90,910,930,940,950)は、前記吐出弁に当接可能な当接面(93,921,951)よりも径外方向に前記第2流路(92,913,941,953)を有することを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載の高圧ポンプ。
- 前記ストッパ部材(90)は、径外方向の外壁に前記第2流路(92)を形成する切欠面(94)を有することを特徴とする請求項5に記載の高圧ポンプ。
- 前記ストッパ部材(910,930)は、前記当接面から径外方向に環状に延びるフランジ部(912)を有し、
前記第2流路(913)は、前記フランジ部の軸方向に通じることを特徴とする請求項5に記載の高圧ポンプ。 - 前記第2流路は、前記フランジ部の周方向に複数個設けられることを特徴とする請求項7に記載の高圧ポンプ。
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