JP4036153B2 - ダンパ機構及び高圧燃料供給ポンプ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
内燃機関の燃料噴射弁に加圧した燃料を供給する高圧燃料供給ポンプの燃料圧力脈動を低減するダンパ機構、及びこのようなダンパ機構を備えた高圧燃料供給ポンプに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来のこの種ダンパ機構若しくはダンパ機構を有する高圧燃料供給ポンプとしては、一枚式金属ダイヤフラムの外周部を収納容器部に溶接によって固定する一枚式金属ダイヤフラムダンパ及び一枚式金属ダイアフラムダンパを備えた高圧燃料供給ポンプが知られている(特開2000−193186号公報,特許第
3180948号公報参照)。
【0003】
【特許文献1】
特開2000−193186号公報
【特許文献2】
特許第3180948号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術では、一枚の金属ダイヤフラムを用いるため圧力脈動を十分に低減するには金属ダイヤフラムを大径化する必要があった。また、径を大きくしないで燃料圧力脈動を低減する為、一枚式金属ダイヤフラムダンパを2個使うことも考えられるが、外周部を収納容器部に溶接で固定する為に大きなスペースを必要とし、ダンパ機構あるいは高圧燃料供給ポンプが大型化してしまう問題があった。
【0005】
本発明の目的は、燃料圧力脈動の低減効果が高い小型のダンパ機構又は燃料圧力脈動の低減効果が高いダンパ機構を備えた小型の高圧燃料供給ポンプを供給することである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、
二枚の金属ダイアフラムの全周を溶接した金属ダイアフラム組体(二枚式金属ダイヤフラムダンパとも呼ぶ)を溶接部以外(例えば内周側)の全周、もしくは一部で押し付け部材によって挟持し、収納容器部に固定するよう構成した。
【0007】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の一実施例を説明する。
【0008】
(実施例1)
図1は本発明が実施される高圧燃料供給ポンプの全体を示す縦断面図である。図2は内燃機関の燃料供給システムの全体システム図で、筒内噴射型の内燃機関に用いられる高圧燃料供給システムを示す。
【0009】
ポンプ本体(ポンプボディとも称す)1には、燃料吸入口を形成する吸入ジョイント10,燃料吐出口を形成する吐出ジョイント11が螺合により固定され、吸入ジョイント10から吐出ジョイント11に至る燃料通路の途中に燃料を加圧する加圧室12が形成されている。
【0010】
加圧室12の入口には吸入弁5が設けられ、吐出ジョイント11には吐出弁6が設けられている。吸入弁5と吐出弁6はそれぞればね5a,6aにて加圧室12の吸入口,吐出口をそれぞれ閉じる方向に付勢され、所謂燃料の流通方向を制限する逆止弁を構成している。
【0011】
加圧室12は、加圧部材であるプランジャ2の先端が出入りするポンプ室12a,吸入弁5に連通する吸入孔5b,吐出弁6に連通する吐出孔6bを含んで形成されている。加圧室はポンプボディ1にダイカスト成形及び切削加工によって形成される。
【0012】
吸入室10aには、ソレノイド200がポンプ本体1に保持されており、ソレノイド200には、係合部材201,ばね202が配されている。係合部材201は、ソレノイド200がOFF時は、ばね202によって、吸入弁5を開弁する方向に付勢力がかけられている。ばね202の付勢力は、吸入弁ばね5aの付勢力より大きくなっているため、ソレノイド200がOFF時は、図1のように、吸入弁5は開弁状態となっている。燃料は、タンク50から低圧ポンプ51にてポンプ本体1の燃料導入口に、プレッシャレギュレータ52にて一定の圧力に調圧されて、導かれている。その後、ポンプ本体1にて加圧され、燃料吐出口からコモンレール53に圧送される。コモンレール53には、インジェクタ54,リリーフ弁55,圧力センサ56が装着されている。インジェクタ54は、エンジンの気筒数にあわせて装着されており、エンジンコントロールユニット(ECU)40の信号にて噴射する。また、リリーフ弁55は、コモンレール53内の圧力が所定値を超えた際開弁し、配管系の破損を防止する。
【0013】
プランジャ2の下端に設けられたリフタ3は、ばね4にてカム7に圧接されている。プランジャ2は、シリンダ20に摺動可能に保持されており、エンジンカムシャフト等により回転されるカム100により、往復運動して加圧室12内の容積変化させる。
【0014】
シリンダ20はその外周がホルダ21で保持され、ホルダ21の外周に螺刻されたねじを、ポンプボディ1に螺刻されたねじにねじ込むことによってポンプボディ1に固定される。
【0015】
本実施例では、シリンダ20が単にプランジャ2の摺動保持部材として機能するだけで、加圧室を備えていない点が特徴である。これによって加工しにくい硬質材料で形成されるシリンダをシンプルな形状にできること、また、シール部材がポンプボディとシリンダの間に設けた金属シール70の1箇所だけですむという効果がある。
【0016】
また、シリンダ20の図中下端はプランジャシール30でシールされ、ガソリン(燃料)のブローバイが外部(カム7側)に洩れることが防止される。同時に摺動部を潤滑する潤滑油(エンジンオイルであっても良い)が加圧室へ洩れるのを防止する。
【0017】
プランジャシール30の外周はホルダ21の下端内周部に保持されている。
【0018】
プランジャ2の圧縮工程中に吸入弁5が閉弁すると、加圧室12内圧力が上昇し、これにより吐出弁6が自動的に開弁し、燃料をコモンレール53に圧送する。
【0019】
吸入弁5は、加圧室12の圧力が燃料導入口より低くなると自動的に開弁するが、閉弁に関しては、ソレノイド200の動作により決定される。
【0020】
ソレノイド200がON(通電)状態を保持した際は、ばね202の付勢力以上の電磁力を発生させ、係合部材201をソレノイド200側に引き寄せるため、係合部材201と吸入弁5は分離される。この状態であれば、吸入弁5はプランジャ2の往復運動に同期して開閉する自動弁となる。従って、圧縮工程中は、吸入弁5は閉塞し、加圧室12の容積減少分の燃料は、吐出弁6を押し開きコモンレール53へ圧送される。
【0021】
これに対し、ソレノイド200がOFF(無通電)を保持した際は、ばね202の付勢力により、係合部材201は吸入弁5に係合し、吸入弁5を開弁状態に保持する。従って、圧縮工程時においても、加圧室12の圧力は燃料導入口部とほぼ同等の低圧状態を保つため、吐出弁6を開弁することができず、加圧室12の容積減少分の燃料は、吸入弁5を通り燃料導入口側へ戻される。
【0022】
また、圧縮工程の途中で、ソレノイド200をON状態とすれば、このときから、コモンレール53へ燃料圧送される。また、一度圧送が始まれば、加圧室12内の圧力は上昇するため、その後、ソレノイド200をOFF状態にしても、吸入弁5は閉塞状態を維持し、吸入工程は始まりと同期して自動開弁する。
【0023】
したがって、プランジャ2の往復運動に伴い、燃料は燃料吸入ジョイント10から加圧室12への吸入,加圧室12からコモンレール53への吐出,加圧室12から燃料吸入通路への戻し、の3つの工程を繰り返すことになり、低圧側に燃料圧力脈動が発生する。
【0024】
つぎに、図3により、燃料圧力脈動を低減する機構について説明する。図3は燃料圧力脈動を低減する機構の拡大図を示す。
【0025】
二枚式金属ダイヤフラムダンパ80は、二枚のダイヤフラム80a,80bを張り合わせ、内部に気体80cを封入し構成している。この二枚式金属ダイヤフラムダンパ80は、外部からの圧力変化に応じて体積変化をすることによって、脈動減衰機能を発揮する受圧素子である。薄板の円形で洗面器型のダイヤフラムを二枚用い、二枚のダイヤフラムを同軸にかつ、凹んだ側を向かい合わせる方向に結合し、二枚のダイヤフラムの間に形成される内部空間に気体80cを封入し構成している。ダイヤフラム80a,80bは圧力変化に対して弾性変形し易いように、同心円状のひだを形成しており、断面が波形の形状としている。この二枚のダイヤフラム80a,80bは、外周を全周にわたり溶接することによって結合し、かつ前記溶接によって内部の気体80cが漏れないようにしている。
【0026】
内部の空間には大気圧以上の圧力の気体80cを封入している。内部の気体80cの圧力は、対象流体の圧力に応じて製造時に任意に設定することができる。封入する気体は、例えばアルゴンガスとヘリウムガスの混合気体とする。へリウムは溶接部からの漏れに敏感であり、アルゴンは漏れにくい。したがって、溶接部に漏れがあれば容易に検出でき、かつ気体80cが全て漏れてしまうことはない。混合配分は漏れにくく、かつ漏れが検出し易くするように配分している。
【0027】
ダイヤフラム80a,80bの材質は燃料中での耐食性に優れ、かつ強度の優れる析出硬化系のステンレス材を用いている。燃料圧力脈動を低減する機構として、この二枚式金属ダイヤフラム式ダンパ80を燃料通路10と低圧室10aの間に設ける。
【0028】
二枚式金属ダイヤフラムダンパ80は、波板バネとしての波ワッシャ101とワッシャガイド102により、外周を全周にわたって挟持されている。押さえ部材としてのワッシャ(環状リング)103は裏表両面の外周側に同じ切欠を設ける。ワッシャ103の外周は、二枚式金属ダイヤフラムダンパ80の外周と同じ寸法に加工されている。ワッシャガイド102は二枚式金属ダイヤフラムダンパ80を挟持する部位の外周に溝102aを設ける。
【0029】
これにより、二枚式金属ダイヤフラムダンパ、およびワッシャ103はワッシャガイド102の同じ壁面でガイドされることになり、外周溶接部80dは挟持されることはないので、応力集中による二枚式金属ダイヤフラムダンパの破損を防ぐことができる。
【0030】
また、ワッシャ102は表裏の区別が無いので、組み付け時のミスを低減することができ、組立性が向上する。
【0031】
挟持力はばねワッシャ101を介してダンパカバー91により与えられる。ダンパカバー91は、止めねじ92によりポンプ本体1に固定されている。
【0032】
これにより、ばねワッシャ101のばね定数を選ぶことにより、適切な力で二枚式金属ダイヤフラムダンパの外周を全周にわたって均等に挟持することができる。
【0033】
また、金属ダイアフラム組体(ダンパ)80を収納する収納容器部としての燃料室10b,10cを加圧室の入口部に至る燃料室10aと連通する。燃料はOリング93によって外部に対してシールされている。
【0034】
これにより、燃料はばねワッシャ101の隙間を通って燃料室10cにも自由に往復可能なので、二枚式金属ダイヤフラムダンパの両面に燃料を行き渡らせることができ、燃料圧力脈動を効率的に吸収することができる。
【0035】
ダンパカバーには燃料圧力センサ94を設置する。
【0036】
これにより、二枚式金属ダイヤフラムダンパ80の破損を容易に検出できる高圧燃料供給ポンプを得ることができる。
【0037】
(実施例2)
次に、図4により、本発明が実施される別の実施態様を説明する。
【0038】
この実施例では、2個の二枚式金属ダイヤフラムダンパ80および81を、燃料圧力脈動を低減する機構として、燃料通路10と低圧室10aの間に設ける。
【0039】
二枚式金属ダイヤフラムダンパ80は、ワッシャ103とワッシャガイド102により、外周を全周にわたって挟持されている。ワッシャ103は裏表両面の外周側に同じ切欠を設ける。ワッシャ103の外周は、二枚式金属ダイヤフラムダンパ80の外周と同じ寸法に加工されている。ワッシャガイド102には溝102aが設けられている。また、燃料室10b,10cを燃料室10aと連通する。
【0040】
二枚式金属ダイヤフラムダンパ81はワッシャ102とダンパカバー91により、外周を挟持されている。ダンパカバー91には溝91aを設ける。ダンパカバー91の二枚式金属ダイヤフラムダンパ81挟持部には燃料通路として溝を設ける。
【0041】
二つのワッシャ102の間には、ばねワッシャ101を設け、このばねワッシャ102を介して、ダンパカバー91により2個の二枚式金属ダイヤフラムダンパ80,81を挟持する力を発生させている。燃料はOリング93により外部に対してシールされている。
【0042】
これにより、2個の二枚式金属ダイヤフラムダンパ80,81はワッシャ103と同じ壁面でガイドされることになり、外周溶接部80d,81dは挟持されることはないので、応力集中による二枚式金属ダイヤフラムダンパ80,81の破損を防ぐことができる。
【0043】
また、燃料はばねワッシャ101の隙間を通って燃料室10cに進入が可能であり、燃料室110dにはダンパカバー91に設けられた溝を通って燃料は進入可能なので、2個の二枚式金属ダイヤフラムダンパ80,81の両面に燃料を行き渡らせることができ、燃料圧力脈動を効率的に吸収することができる。
【0044】
ワッシャ103は表裏の区別が無いので、組み付け時のミスを低減することができ、組立性が向上する。
【0045】
また、2個の二枚式金属ダイヤフラムダンパを設けているので、軽量コンパクトでありながら、燃料圧力脈動を十分に吸収することができる高圧燃料供給ポンプを得ることができる。
【0046】
(実施例3)
次に、図5により、本発明が実施される更に別の実施態様を説明する。
【0047】
2個の二枚式金属ダイヤフラムダンパ80および81を、燃料圧力脈動を低減する機構として、燃料通路10と低圧室10aの間に設ける。金属ダイヤフラムダンパ80および81は断面形状が異なる。
【0048】
2個の二枚式金属ダイヤフラムダンパ80および81は、ワッシャ103とワッシャガイド102により、外周を全周にわたって挟持されている。ワッシャ103は裏表両面の外周側に同じ切欠を設ける。ワッシャ103の外周は、二枚式金属ダイヤフラムダンパ80の外周と同じ寸法に加工されている。ワッシャガイド102には溝102aが設けられている。また、燃料室10b,10c,
10dを燃料室10aと連通する。
【0049】
二つのワッシャ102の間には、ばね104を設け、このばね104を介して、ダンパカバー91により2個の二枚式金属ダイヤフラムダンパ80,81を挟持する力を発生させている。燃料はOリング93により外部に対してシールされている。
【0050】
これにより、2個の二枚式金属ダイヤフラムダンパ80,81はワッシャ103と同じ壁面でガイドされることになり、外周溶接部80d,81dは挟持されることはないので、応力集中による二枚式金属ダイヤフラムダンパ80,81の破損を防ぐことができる。
【0051】
また、燃料は燃料室10c,10dに進入が可能であり、2個の二枚式金属ダイヤフラムダンパ80,81の両面に燃料を行き渡らせることができ、燃料圧力脈動を効率的に吸収することができる。
【0052】
二枚式金属ダイヤフラムダンパは、断面の形状により燃料圧力脈動の吸収能力および周波数特性が変わる。2個の二枚式金属ダイヤフラムダンパ80,81は断面形状が異なるので、それぞれ断面形状を選ぶことで最適な燃料圧力脈動の吸収能力を備えた高圧燃料供給ポンプを得ることができる。なお、2個の二枚式金属ダイヤフラムダンパの断面形状は同じでも良い。
【0053】
(実施例4)
次に、図6により、別形態の実施例について述べる。図6に示す実施例は、前述の二枚式金属ダイヤフラム80を用いた脈動減衰機構部をポンプとは別体とし、独立した脈動減衰機構ととして構成したものである。
【0054】
特に、製造が簡単な圧延鋼板製のケーシングによって、二枚式金属ダイヤフラムを挟み込み加締めるタイプについて説明する。
【0055】
脈動減衰機構部を別体とすることにより、燃料システム中の任意の場所に設置可能となることから、レイアウト性に優れるという長所を持つ。例えば、ポンプ本体の任意の部分、又は燃料配管の任意の部分に設置可能となる。
【0056】
すなわち、脈動減衰機構の設置位置によっても、脈動減衰特性が大きく変わるので、設置位置を任意に設定できることは、所望の脈動減衰特性を得る意味で、大きな長所となる。
【0057】
また、同じポンプを用いていても相違する脈動減衰特性を持つ燃料供給システムがある場合があるが、いくつかの脈動減衰機構を用意しておけば複数の燃料供給システムに対して、所望の脈動減衰性能が得られる。
【0058】
さらに、別体式の脈動減衰機構として、金属性のダイヤフラムを用いることにより粗悪な燃料に対して耐性をもつことができ、また、従来のゴム製のダイヤフラムを用いたものと比較し、大きな燃圧変動にも耐えることができる。
【0059】
以下に図6の実施例について具体的に説明する。
【0060】
本発明の脈動減衰機構は、外部からの圧力変化に応じて体積変化をする二枚式金属ダイヤフラムダンパ80と、前記二枚式金属ダイヤフラムダンパを支持し外観を構成するケーシング300と、ケーシング300と共に二枚式金属ダイヤフラムダンパ80をはさみ込むカバー310と、脈動を減衰させるべき流体が存在する部品との締結のための締結フランジ320と、脈動を減衰させるべき流体を本脈動減衰機構に導くための通路を有し、本脈動減衰機構と脈動を減衰させるべき流体が存在する部品とのシール機能とを有した連結管330で構成している。
【0061】
ケーシングについて、図6,図7を用い説明する。
【0062】
ケーシング300は、二枚式金属ダイヤフラムダンパ80を支持し、脈動を減衰させるべき流体360が存在する部品340と締結するための締結フランジ320を備え、脈動を減衰させるべき流体360を本脈動減衰機構に導くための通路331と、二枚式金属ダイヤフラムダンパ80に前記流体360を作用させるための第一空間351を形成する。
【0063】
二枚式金属ダイヤフラムダンパ80を支持する部分として、ケーシング300の支持基礎面301に同ピッチ円上に環状突起302を設け支持している。この同ピッチ円上に配置された環状突起302の二枚式金属ダイヤフラムダンパ80との接触部分の外径φD302 は、二枚式金属ダイヤフラムダンパ80の最外周にある溶接ビード部80cと接触しないよう、溶接ビード内径φd80c より小さくしている。すなわちφD302<φd80cである。
【0064】
支持基礎面301において、環状突起302を設けない部分、いいかえると、環状突起302を切り欠いた部分は、第一空間351の流体と、第二空間352との流体を連通させるための流体の通路303(図7)としている。
【0065】
ケーシング300は、前記環状突起302と同軸に、カバー内包円筒304を持ち、カバー内包円筒304の内径側面をガイドとして、カバー内包円筒304の内径側、同軸にカバー310を設置する。
【0066】
ケーシング300の材料として、成形のしやすさ,強度,耐食性を考慮し、圧延鋼板に合金めっきを施したものを用いているがその限りではない。
【0067】
蓋体としてのカバーついて、図6,図8を用いて詳細に説明する。
【0068】
カバー310は、ケーシング300と共に外観を形成する。カバー310は、ケーシング300の環状突起部分302に同軸に接触して配置された二枚式金属ダイヤフラムダンパ80を、第一空間350と対向する方向から挟み込み、二枚式金属ダイヤフラムダンパ80を基準として、第一空間351と対向する側に第二空間352を形成するものである。
【0069】
カバー310にはケーシング300と同様、二枚式金属ダイヤフラム80を支持する、すなわちケーシングと共にはさみ込む為の環状突起部312を設けている。ケーシング300と同様、環状突起312の、二枚式金属ダイヤフラムダンパ80との接触部分の外径φD312は、二枚式金属ダイヤフラムダンパ80の最外周にある溶接ビード部80cと接触しないよう、溶接ビード内径φd80cより小さくしている。すなわちφD312<φd80cである。
【0070】
ケーシングと同様、環状突起312を設けない、すなわち環状突起を切欠いた部分は、第一空間351の流体と、第二空間352との流体を連通させるための流体の通路313(図8)としている。
【0071】
カバーには二枚式金属ダイヤフラム80を接触支持している環状突起312の外周側に、ガイド314を設けている。このガイド314により、二枚式金属ダイヤフラム80の径方向の位置は規制される。二枚式金属ダイヤフラム80の位置が規制されることと、前述のφD302<φd80c,φD312<φd80cとの関係により、二枚式金属ダイヤフラム80の溶接ビード部80dが、完全に支持部から逃げている構造となっている。
【0072】
第一空間351と第二空間352とを連通させるため、前記通路313として、ガイド314も切欠いている。すなわち切欠きによってガイドとなっていない部分は、前記環状突起312を設けない部分(環状突起312を切欠ている部分)と共に第一空間351の流体と、第二空間352との流体を連通させるための流体の通路313としている。
【0073】
カバー310の外周側には外部への燃料漏れを防ぐためにOリング370を配置している。カバー310に形成した溝315と、ケーシングのカバー内包円筒部314によって、Oリングシールしている。カバーは、ケーシング先端305を塑性変形させ、折り曲げることによって加締められ、二枚式金属ダイヤフラム80と共に固定される。
【0074】
カバー310の材料として、強度,耐食性を考慮し、ステンレス鋼を用いているがその限りではない。
【0075】
連結管330,締結フランジ320について、図6を用い説明する。
【0076】
連結管330は、脈動を減衰させるべき流体の存在する部品340(例えばポンプ、及び配管)から、本脈動減衰機構の前記第一空間351へ流体を導くための管であり、脈動を減衰させるべき流体の存在する相手側の部品340に入り込み結合する。連結管の外周には前記相手側の部品340との間で流体のシールをするためにOリング371を設置している。
【0077】
連結管330の材料として鉄鋼材にめっき処理を施したものを使用しているが、この限りではない。また、Oリング370,371の材料として、耐燃料性のあるフッ素ゴム、特には、一元系,二元系ではない、三元系等のフッ素ゴムを用いている。
【0078】
締結フランジ320は、前記ケーシング300と連結管330の間に挟み込まれる形で配置される。脈動を減衰させるべき流体の存在する部品340の平面部と締結するために板状の形状であり、ねじ止めのための穴321を1個〜2個有する。
【0079】
締結フランジ330の材料として、圧延鋼板にめっき処理を施したものを使用しているが、この限りではない。
【0080】
本脈動減衰機構は、脈動を減衰させるべき流体の存在する部品340に、連結管330の挿入できる穴341と、締結のためのねじ穴321を設け、前記締結管330の挿入できる穴340にOリングシール機構を付随した締結管330を挿入し、締結フランジ320によって、ネジ380により取り付けられる。
【0081】
以下に本脈動減衰機構の動作について図6を基に説明する。
【0082】
脈動を減衰させる流体の存在する部品340に在る流体は、連結管330を通って、本脈動減衰機構の第一空間351に導かれる。第一空間351は、ケーシングの環状突起302を切欠いた部分によって形成される通路303と、二枚式金属ダイヤフラムダンパの外周側とケーシングとの隙間と、カバーの環状突起を切欠くにことによって形成される通路313とによって、第二空間と連通している(図9)。すなわち脈動を減衰させるべき流体の圧力が大きくなった時、第一空間351と第二空間352に前記圧力が伝播し、二枚式金属ダイヤフラムダンパ80の体積が縮小する側に変形することで、前記圧力を低減する作用となる。また、逆に脈動を減衰させるべき流体の圧力が小さくなった時は、二枚式金属ダイヤフラムダンパ80の体積が増加する側に変形することで、前記圧力の減少を抑える作用となる。
【0083】
第一空間351と第二空間352は、そのものが、流体に体積をもたせることになり、空間そのものが脈動減衰機能をもつ。また、ケーシングの弾性変形によっても脈動を減衰させることができる。
【0084】
図10は、連結管330の軸方向とダイヤフラム80の軸方向とを平行(同軸)に構成した例である。
【0085】
図11は、締結フランジ,連結管の代わりに、連結管の外周側をねじ構造332としたものである。このねじ構造に限らず、脈動を減衰させる流体の存在する部品との結合方法は、一般的に配管接続で使用されるシール方法を使用することができる。
【0086】
図12は、二枚式金属ダイヤフラム80と81との2個を使用した例である。図6の実施例を基として、2個の二枚式金属ダイヤフラムの間に環状部材390を挟み込むことによって、2個の二枚式金属ダイヤフラム80を設置可能とし、第三空間353を形成する。
【0087】
環状部材390は、図6の実施例でのカバー310同様、カバー内包円筒304の内径側面をガイドとして、カバー内包円筒304と同軸にケースの300の内径側に設置される。
【0088】
環状部材390は、二枚式金属ダイヤフラム80を接触支持する環状突起392を部材両面に有している。この環状突起392は、図6の実施例でのカバー310の環状突起312と同様に、二枚式金属ダイヤフラム80,81の溶接ビード部80d,81dを逃げる寸法としている。
【0089】
環状部材390は、図6の実施例でのカバー310のガイド314と同様に、二枚式金属ダイヤフラム80,81の径方向の位置を規制するガイド394,395を設けている。カバー310にガイドを設けない場合は、環状部材390にガイド395を設けることも可能である。
【0090】
環状部材390は、図6の実施例でのカバー310の流体通路部313(図8)と同様、流体通路393を有し、第一空間と第三空間,第三空間と第二空間とを連通させる通路を形成している。
【0091】
上述の構造により、二枚式金属ダイヤフラムを2個使用することで、圧力変化に対する二枚式金属ダイヤフラムの体積変化総量が単純には2倍となり、より大きな脈動減衰機能を発揮することができる。
【0092】
必要に応じて、さらに、環状部材390を用いることで、3個以上の二枚式金属ダイヤフラム80を設置可能となり、さらなる大きな脈動減衰機能を得ることができる。
【0093】
図13は、二枚式金属ダイヤフラム80,81および82との3個を使用した例である。
【0094】
3個の二枚式金属ダイヤフラムダンパ80,81および82を、燃料通路10と低圧室10aの間に設けると、燃料圧力脈動をさらに低減することができる。
【0095】
二枚式金属ダイヤフラムダンパ80は、ワッシャ103とワッシャガイド102により、外周を全周にわたって挟持されている。ワッシャ103は裏表両面の外周側に同じ切欠を設ける。ワッシャ103の外周は、二枚式金属ダイヤフラムダンパ80の外周と同じ寸法に加工されている。ワッシャガイド102には溝102aが設けられている。また、燃料室10b,10cを燃料室10aと連通する。
【0096】
二枚式金属ダイヤフラムダンパ81は2個のワッシャ103とにより外周を全周にわたって挟持されている。
【0097】
二枚式金属ダイヤフラムダンパ82はワッシャ103とダンパカバー91により、外周を挟持されている。ダンパカバー91には溝91aを設ける。ダンパカバー91の二枚式金属ダイヤフラムダンパ81挟持部には燃料通路として溝を設ける。
【0098】
3つの二枚式金属ダイヤフラムダンパ80,81および82の間には、2個のばねワッシャ101を設け、このばねワッシャ101を介して、ダンパカバー91により3個の二枚式金属ダイヤフラムダンパ80,81および82を挟持する力を発生させている。燃料はOリング93により外部に対してシールされている。
【0099】
これにより、3個の二枚式金属ダイヤフラムダンパ80,81はワッシャ103と同じ壁面でガイドされることになり、外周溶接部80d,81dは挟持されることはないので、応力集中による二枚式金属ダイヤフラムダンパ80,81の破損を防ぐことができる。
【0100】
また、燃料はばねワッシャ101の隙間を通って燃料室10cに進入が可能であり、燃料室110d,10eにはダンパカバー91に設けられた溝を通って燃料は進入可能なので、3個の二枚式金属ダイヤフラムダンパ80,81および82の両面に燃料を行き渡らせることができ、燃料圧力脈動を効率的に吸収することができる。
【0101】
ワッシャ103は表裏の区別が無いので、組み付け時のミスを低減することができ、組立性が向上する。
【0102】
また、3個の二枚式金属ダイヤフラムダンパを設けているので、軽量コンパクトでありながら、燃料圧力脈動を十分に吸収することができる高圧燃料供給ポンプを得ることができる。
【0103】
以上説明した実施例によれば、二枚の金属ダイヤフラムの外周部を溶接することで内部に気体を封入した二枚式金属ダイヤフラムダンパを、適切な方法で固定することで効率的に燃料圧力脈動を吸収し安定した燃料圧力で燃料噴射弁に燃料を供給できる高圧燃料供給ポンプを提供することができる。
【0104】
さらには容易に複数個の二枚式金属ダイヤフラムダンパを適切な方法で固定することでさらに効率的に燃料圧力脈動を吸収し、安定した燃料圧力で燃料噴射弁に燃料を供給できる。
【0105】
具体的には、燃料圧力脈動を低減する機構として二枚式金属ダイヤフラムダンパを用いた場合、溶接部を挟みつけて固定すると溶接部に応力集中が発生する為に溶接部がはがれる問題があった。本実施例では溶接部の内側全周、もしくは一部を環状リングや波板バネで挟んで固定用の力を受けるようにしたので溶接部がはがれることがなくなった。また、燃料を二枚式金属ダイヤフラムダンパの両面に行き渡らせることができるようになった。
【0106】
さらに、複数個の金属ダイアフラム組体(二枚式金属ダイヤフラムダンパ)を使用した場合は、押さえ部材の環状リング若しくは波板バネを隣接する2組の金属ダイアフラム組体で共用するようにしたので部品点数を減らすことができた。
【0107】
【発明の効果】
これにより、金属ダイアフラム組体(二枚式金属ダイヤフラムダンパとも呼ぶ)が低圧燃料の圧力脈動を低減するので、安定した燃料圧力で、燃料噴射弁に燃料を供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明が実施された第1実施例になる高圧燃料供給ポンプの全体縦断面図である。
【図2】本発明が実施された高圧燃料供給ポンプを用いた燃料供給システムの一例を示すシステム構成図である。
【図3】本発明が実施された第1実施例になる高圧燃料供給ポンプの部分縦断面図である。
【図4】本発明が実施された第3実施例になる高圧燃料供給ポンプの部分縦断面図である。
【図5】本発明が実施された第4実施例になる高圧燃料供給ポンプの部分縦断面図である。
【図6】本発明が実施されたダンパ機構の第1実施例になる全体縦断面図である。
【図7】ハウジングの部分を拡大した拡大断面図である。
【図8】ハウジングの部分を拡大した拡大断面図である。
【図9】燃料の流れを示す部分拡大図である。
【図10】本発明が実施されたダンパ機構の第2実施例になる全体縦断面図である。
【図11】本発明が実施されたダンパ機構の第3実施例になる全体縦断面図である。
【図12】本発明が実施されたダンパ機構の第4実施例になる全体縦断面図である。
【図13】本発明が実施された第5実施例になる高圧燃料供給ポンプの全体縦断面図である。
【符号の説明】
1…ポンプボディ、2…プランジャ、3…リフタ、4…バネ、5…吸入弁、6…吐出弁、7…カム、12…加圧室、10b,10c…燃料室(収納容器部)、80…金属ダイアフラムダンパ(組体)、80d…外周溶接部、91…ダンパカバー、93…Oリング、101…波ワッシャ、103…ワッシャ。
Claims (11)
- 燃料を加圧するポンプの加圧室に至る低圧側通路に設置され、燃料脈動を低減するダンパ機構において、
前記ダンパ機構は全周が溶接された二枚一組の金属ダイアフラム組体を少なくとも一組備え、内部に気体が封入されており、
前記金属ダイアフラム組体は前記低圧通路に連通する収納容器部に収納されており、
当該収納容器部は蓋体によって外気から密封されており、
前記ダンパ機構はさらに、前記金属ダイアフラム組体の溶接部の内側部において、当該金属ダイアフラム組体を上下から挟みつける一対の挟持部材を備え、
前記蓋体を、前記収納容器部に固定する際の力の一部が前記挟持部材を介して前記金属ダイアフラム組体に作用し、もって前記金属ダイアフラム組体を前記収納容器部に固定するよう構成されており、
さらに、前記収納容器部には燃料タンクから前記ポンプの加圧室に流れる燃料と、前記加圧室から前記低圧通路に戻る燃料との両方の圧力が作用するように構成されており、
かつ、前記蓋体側の前記挟持部材は前記金属ダイアフラム組体の溶接部の内側部に配置されたワッシャと、当該ワッシャの上に当接される波ワッシャから構成され、
前記ワッシャと前記波ワッシャは前記金属ダイアフラム組体と共にワッシャガイド内に収容されており、
当該ワッシャガイドは前記収納容器部壁面側の前記挟持部材としての前記金属ダイアフラム組体を挟持する部位と、当該収納容器部壁面側の前記挟持部材としての前記金属ダイアフラム組体を挟持する部位の外側に前記金属ダイアフラム組体の溶接部全周が位置する溝を備え、
前記蓋体を前記収納容器部側に押し付ける力で前記波ワッシャを介して前記金属ダイアフラム組体を押すことで、前記金属ダイアフラム組体が前記挟持部材間にはさみ付けられて前記収納容器部内に固定されているダンパ機構。 - 請求項1に記載のダンパ機構において、
前記収納容器部には前記金属ダイアフラム組体が複数個重ねて装着されており、
前記金属ダイアフラム組体を上下から挟みつける前記一対の挟持部材のうち、隣接する2つの金属ダイアフラム組体の間に位置する挟持部材は双方に共通の1つの挟持部材で構成されており、
当該双方に共通の挟持部材は前記波ワッシャの上下に配置された一対のワッシャを備えているダンパ機構。 - 請求項1に記載のダンパ機構において、
前記収納容器部がポンプに至る低圧燃料通路部材に一体に形成若しくは取り付けられているダンパ機構。 - 燃料を加圧して内燃機関に供給する高圧燃料供給ポンプであって、当該ポンプのボディに一体に形成される低圧通路と、当該低圧通路に設置され、燃料脈動を低減するダンパ機構を備えた高圧燃料供給ポンプにおいて、
前記ダンパ機構は全周が溶接された二枚一組の金属ダイアフラム組体を少なくとも一組備え、内部に気体が封入されており、
前記金属ダイアフラム組体は前記低圧通路に一体に形成された収納容器部に収納されており、当該収納容器部は蓋体によって外気から密封されており、
前記ダンパ機構はさらに、前記金属ダイアフラム組体の溶接部の内側部において、当該ダイアフラム組体を上下から挟みつける一対の挟持部材を備え、
前記蓋体を、前記収納容器部を密封すべく前記ポンプのボディに固定する際の力の一部が前記挟持部材を介して前記金属ダイアフラム組体に作用し、もって前記金属ダイアフラム組体を前記ポンプボディに固定するよう構成されており、
さらに、前記収納容器部には燃料タンクから前記ポンプの加圧室に流れる燃料と、前記加圧室から前記低圧通路に戻る燃料との両方の圧力が作用するように構成されており、
かつ、前記蓋体側の前記挟持部材は前記金属ダイアフラム組体の溶接部の内側部に配置されたワッシャと、当該ワッシャの上に当接される波ワッシャから構成され、
前記ワッシャと前記波ワッシャは前記金属ダイアフラム組体と共にワッシャガイド内に収容されており、
当該ワッシャガイドは前記収納容器部壁面側の前記挟持部材としての前記金属ダイアフラム組体を挟持する部位と、当該収納容器部壁面側の前記挟持部材としての前記金属ダイアフラム組体を挟持する部位の外側に前記金属ダイアフラム組体の溶接部全周が位置する溝を備え、
前記蓋体を前記収納容器部側に押し付ける力で前記波ワッシャを介して前記金属ダイアフラム組体を押すことで、前記金属ダイアフラム組体が前記挟持部材間にはさみ付けられて前記収納容器部内に固定されている高圧燃料供給ポンプ。 - 請求項4に記載されたものにおいて、前記収納容器部は前記ポンプのボディに形成された加圧室と薄壁を隔てて隣接している高圧燃料供給ポンプ。
- 請求項4に記載されたものにおいて、前記ポンプのボディに低圧側配管接続用のジョイントが設けられており、当該ジョイントから前記収納容器部に燃料が導かれ、当該収納容器部から前記ポンプの加圧室へと燃料が導かれる高圧燃料供給ポンプ。
- 請求項4に記載されたものにおいて、前記収納容器部から前記ポンプに設けられた加圧室へと燃料を導く低圧通路部が前記ポンプのボディに穿孔されている高圧燃料供給ポンプ。
- 請求項4に記載されたものにおいて、前記ポンプのボディに低圧側配管接続用のジョイントが設けられており、当該ジョイントから前記収納容器部に燃料を導く導入通路部が前記ポンプのボディに穿孔されており、前記金属ダイアフラム組体の周囲を通った燃料を当該収納容器部から前記ポンプの加圧室へと導く低圧通路部が前記ポンプのボディに穿孔されている高圧燃料供給ポンプ。
- 請求項4に記載されたものにおいて、前記蓋体と前記収納容器部との間に設けられたシール部材によって前記収納容器部内部が外気と遮断されている高圧燃料供給ポンプ。
- 請求項4に記載されたものにおいて、前記蓋体に圧力センサが取り付けられており、当該圧力センサの圧力検知部には前記収納容器内の圧力が導かれている高圧燃料供給ポンプ。
- 請求項4に記載の高圧燃料供給ポンプにおいて、
前記収納容器部には前記金属ダイアフラム組体が複数個重ねて装着されており、前記金属ダイアフラム組体を上下から挟みつける前記一対の挟持部材のうち、隣接する2つの金属ダイアフラム組体の間に位置する挟持部材は双方に共通の1つの挟持部材で構成されており、
当該双方に共通の挟持部材は前記波ワッシャの上下に配置された一対のワッシャを備えている高圧燃料供給ポンプ。
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