JP5316956B2 - 高圧ポンプ - Google Patents
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Description
高圧ポンプは、燃料入口から加圧室に燃料が吸入される吸入行程、加圧室の燃料の一部を燃料入口側へ排出する調量行程、および加圧室の燃料を加圧し燃料出口から吐出する加圧行程を繰り返す。
特許文献2では、蓋部材の外縁部分にポンプボディ側へ凹む曲面部が設けられている。蓋部材の曲面部の内壁とダンパ室に設けられた支持部材がパルセーションダンパを上下から挟むことで、パルセーションダンパがダンパ室に支持されている。
特許文献3では、蓋部材の中央部分にポンプボディ側に凹む凹部が設けられている。
一方、特許文献2、3は、車両を外気にさらしたまま長期放置した場合、蓋部材の曲面部または凹部に例えば塩水、雨水またはエンジン洗浄剤などの腐食性物質などが貯留していると、蓋部が腐食し、燃料漏れを生じるおそれがある。
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、蓋部材の剛性と耐腐食性を高める高圧ポンプを提供することにある。
さらに、平面部の径内側から第1凸部が軸方向に突出し、平面部及び第1凸部より第2凸部がさらに外側へ突出することで、蓋部材が材料の腐食雰囲気にさらされた場合、例えば塩水、雨水またはエンジン洗浄剤などの腐食性物質が凹部に溜まること無しに蓋部材の外壁を流れる。したがって、蓋部材の耐腐食性を高めることができる。
また、第1凸部は、蓋部材の中心軸側から周縁部まで途切れることなく延びることになる。したがって、第1凸部の外壁を腐食性物質が流れるので、蓋部材の外壁に腐食性物質が溜まることなく、耐腐食性を高めることができる。
さらに、第1凸部はドーム状であり、第2凸部は略円錐状と略球状が結合した形状であるので、第1凸部と第2凸部を略同じ板厚に形成することでダンパ室の容積を大きくすることができる。したがって、ダンパ室の燃圧脈動が抑制されるとともに蓋部材の共振が抑制され、蓋部材から発せられる放射音を低減することができる。
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態の高圧ポンプを図1〜図3に示す。
最初に、高圧ポンプ10の基本構成および作動を説明する。図3に示すように、高圧ポンプ10は、ポンプボディ11、プランジャ13、ダンパ室201、弁ボディ30、電磁駆動部70及び吐出弁部90などを備えている。
ポンプボディ11には、円筒状のシリンダ14が形成されている。シリンダ14には、プランジャ13が軸方向に往復移動可能に収容されている。プランジャ13の加圧室121と反対側に設けられたヘッド17は、スプリング座18と結合している。スプリング座18と後述するオイルシールホルダ25との間には、スプリング19が設けられている。スプリング19は、一方の端部がオイルシールホルダ25に当接し、他方の端部がスプリング座18に当接しており、軸方向へ伸びる力を有している。このスプリング19の弾性力により、スプリング座18は図示しないエンジンのカムの方向へ付勢される。これにより、プランジャ13は、図示しないタペットを介してカムと接することで軸方向に往復移動する。シリンダ14の深部に加圧室121が形成されている。プランジャ13の往復移動により、加圧室121の容積が変化することで燃料が加圧される。
ポンプボディ11には、シリンダ14の反対側に、筒状の筒部203が設けられている。筒部203は、ポンプボディ11の外側に開口204を有している。この筒部203の開口204を蓋部材12が塞いでいる。筒部203と蓋部材12によって、ダンパ室201が形成される。蓋部材12については、後に詳細に説明する。
パルセーションダンパ210は、2枚の金属ダイアフラムから構成され、内部に所定圧の気体が密封されている。パルセーションダンパ210は、2枚の金属ダイアフラムがダンパ室201の圧力変化に応じて弾性変形することで、ダンパ室207の燃圧脈動を低減する。
第1支持部材211は、筒状に形成され、径方向に燃料を通す孔を有している。第1支持部材211は、ポンプボディ11に設けられた穴110に嵌入している。これにより、第1支持部材211は、径方向の移動が制限される。第2支持部材212もまた、筒状に形成されている。第2支持部材212と第1支持部材211は、パルセーションダンパ210を上下から挟持している。
波ばね213は、第2支持部材212と蓋部材12との間に設けられている。波ばね213は、第2支持部材212をポンプボディ11側に押圧している。これにより、第2支持部材212、パルセーションダンパ210及び第1支持体材211がダンパ室201内に固定される。
ポンプボディ11には、シリンダ14の中心軸と略垂直に筒部15が設けられている。筒部15の内側には筒部通路151が形成され、この筒部通路151の底側に筒部通路151より小径の弁ボディ収容穴152が形成されている。
燃料入口とダンパ室201との間の燃料通路、ダンパ室201、導入通路111、吸入通路112、吐出通路114、及び弁ボディ30の内側の通路により供給通路100が構成される。この供給通路100を経由して加圧室121に燃料が供給される。
吸入弁35は弁ボディ30の筒部32の内側に配置されている。吸入弁35は、小径部31に設けられた孔の内壁に案内されて往復移動する。吸入弁35の第1弁座34側に、第1弁座34に着座可能な凸テーパ状の外周面が形成されている。
電磁駆動部70は、コイル71、固定コア72、可動コア73、フランジ75などから構成される。コイル71は樹脂製のスプール78に巻回され、コネクタ77の端子74を通じて通電されることにより磁界を発生する。固定コア72は磁性材料で作られ、コイル71の内側に収容されている。可動コア73は磁性材料で作られ、固定コア72と対向して配置されている。可動コア73は、筒部材79及びフランジ75の内側に軸方向に往復移動可能に収容されている。
ニードル38は略円筒状に形成され、ガイド筒76の内壁に案内されて往復移動する。ニードル38は、一方の端部が可動コア73に一体に組み付けられ、他方の端部が吸入弁35の電磁駆動部70側の端面に当接するように設置されている。
コイル71に通電していないとき、可動コア73は固定コア72に吸引されず、スプリング22の弾性力により互いに離れている。このため、可動コア73と一体のニードル38が吸入弁35側へ移動し、ニードル38の端面が吸入弁35を押圧することで吸入弁35が開弁する。
プランジャ13は、小径部131、及び小径部131に接続する大径部133を有している。小径部131と大径部133との接続部分には段差面132が形成される。段差面132に向き合うように、略円環状のプランジャストッパ23が設けられている。
プランジャストッパ23は、加圧室121側の端面に、加圧室121と反対側へ略円板状に凹む凹部231と、凹部231から径外方向へプランジャストッパ23の外縁まで延びる溝路232とを有している。凹部231の径はプランジャ13の大径部133の外径より大きく形成されている。凹部231の中央部にはプランジャストッパ23を板厚方向に貫く孔233が形成されている。プランジャストッパ23は、孔233にプランジャ13の小径部131が挿通されるとともに、加圧室121側の端面がポンプボディ11に当接している。
プランジャ13の段差面132、小径部131の外壁、シリンダ14の内壁、プランジャストッパ23の凹部231およびシール部材24に囲まれる略円環状の空間により可変容積室122が形成される。
調量行程でプランジャ13が上昇すると、加圧室121の容積が減少し、可変容積室122の容積が増大する。ここで、大径部133と可変容積室122の断面積比は概ね1:0.6である。したがって、加圧室121の容積の減少分と可変容積室122の容積の増加分の比も1:0.6となる。よって、加圧室121がダンパ室201側へ排出した低圧燃料の容積の約60%が、ダンパ室201から戻し通路108、環状通路107、筒状通路106及び溝路232を経由して可変容積室122に吸入される。これにより、燃圧脈動の伝達が約60%低減される。
吐出弁部90は、加圧室121において加圧された燃料の排出を許容または遮断する。この吐出弁部90は、吐出弁92、規制部材93、スプリング94などから構成されている。
ポンプボディ11には、シリンダ14の中心軸と略垂直に吐出通路114が形成されている。吐出通路114は加圧室121と燃料出口91とを連通している。
吐出弁92は、有底筒状に形成され、底部921及びこの底部921から加圧室121と反対側へ延びる筒部922を有している。吐出弁92は、吐出通路114に往復移動可能に収容されている。吐出弁92は、底部921が第2弁座95に着座することで吐出通路114を閉鎖し、底部921が第2弁座95から離座することで吐出通路114を開放する。
吐出弁92の燃料出口91側に設けられた筒状の規制部材93は、吐出通路114の内壁に固定されている。規制部材93は、吐出弁92の燃料出口91側への移動を規制する。
スプリング94は、一端が規制部材93に当接し、他端が吐出弁92の筒部922に当接している。スプリング94は、吐出通路114の内壁に形成される第2弁座95側へ吐出弁92を付勢している。
(1)吸入行程
プランジャ13が上死点から下死点に向かって下降すると、加圧室121の燃料が減圧される。このとき、コイル71への通電が停止され、吸入弁35は開弁状態となり、供給通路が連通する。一方、吐出弁92は第2弁座95に着座し、吐出通路114を閉塞する。そのため、ダンパ室201の燃料が供給通路100を経由して加圧室121に吸入される。
プランジャ13が下死点から上死点に向かって上昇するとき、所定の時期まではコイル71への通電が停止され、吸入弁35は開弁状態を維持する。そのため、加圧室121の低圧燃料が供給通路100を経由してダンパ室201に戻される。
加圧室121とダンパ室201との間の燃料の流れが遮断された状態で、プランジャ13がさらに上死点に向けて上昇すると、加圧室121の燃料の圧力は上昇する。加圧室121の燃料の圧力が所定の圧力以上になると、吐出弁92がスプリング94の弾性力及び下流側からの燃料圧力に抗して開弁する。これにより、加圧室121で加圧された燃料は吐出通路114を経由して燃料出口91から吐出される。
このように(1)から(3)の行程を繰り返すことで、高圧ポンプ10は吸入した燃料を加圧して吐出する。
図1及び図2に示すように、蓋部材12は、周縁部50、第1凸部51および第2凸部52を有している。周縁部50、第1凸部51および第2凸部52は、略同じ板厚で、例えばプレス、切削等により一体に形成されている。蓋部材12の板厚は、蓋部材12の剛性を高め、かつ、質量を小さくすることで、蓋部材12の固有振動数を高くすること可能な板厚に設定されている。
周縁部50は、環状に形成され、筒部203の軸方向に重なるように設けられている。周縁部50は、筒部203の軸に略垂直に設けられる平面部53を有している。周縁部50は径外側に、軸方向に筒状に延びる溶接部54を有している。溶接部54の内壁は、筒部203の径外側の外壁に溶接などにより固定される。これにより、ダンパ室201が外気から遮断される。なお、溶接部54の板厚は、径外側から筒部203と溶接可能なものとなっている。
第2凸部52は、蓋部材12の中心軸O側から蓋部材12の径方向外側に向けて径の拡がる略円錐状の円錐部55と、この円錐部55の底辺に接続する球状の球状部56を有する。円錐部55は第1凸部51に接続し、球状部56は周縁部50に接続している。これにより、第2凸部52は、第1凸部51と周縁部50に跨って設けられる。
第2凸部52は、蓋部材12の外縁まで延びることなく、周縁部50の径方向の途中で周縁部50と接続している。これにより、第2凸部52と周縁部50との接続位置よりも径外側で、波ばね213が周縁部50の内壁と当接可能となる。
第2凸部52は、周縁部50及び第1凸部51よりもさらに外気側へ突出している。ただし、第2凸部52の有する円錐部55の母線Gは、筒部203の軸に垂直、かつ、第1凸部51が軸方向に最も突出する頂点を含む仮想平面Sよりもポンプボディ11側に設けられている。
本実施形態では、上述したように、第2凸部52がドーム状の第1凸部51と周縁部50の平面部53に跨って設けられている。第2凸部52は、略円錐状の円錐部55と、この円錐部55の底辺に接続する球状の球状部56を有している。第2凸部52は、周方向に均等間隔で奇数個設けられ、それぞれが重なることなく独立して設けられている。これにより、蓋部材12の剛性を高めることができる。したがって、例えば高圧ポンプの吸入弁35、吐出弁92による振動、ダンパ室201の燃圧脈動による振動、並びにエンジンの振動と蓋部材12との共振による放射音の発生を低減することができる。つまり、蓋部材12の剛性を高めることで、蓋部材12の固有振動数を高め、上述の振動に共振する共振周波数を高くすることができる。共振周波数を可聴域外にすることにより、音圧の高い状況下において蓋部材12から発せられる騒音を低減することができる。
本実施形態では、第2凸部52と周縁部50との接続位置よりも径外側で、波ばね213が周縁部50の内壁と当接する。このため、波ばね213の荷重が第1支持部材211と第2支持部材212に均等に印加されるので、パルセーションダンパ210の脈動減衰機能を妨げることがない。したがって、ダンパ室201の燃圧脈動による蓋部材12の振動を抑制することができる。
本実施形態では、第2凸部52は、仮想平面Sよりもポンプボディ11側に円錐部55の母線Gが設けられている。このため、第1凸部51よりも第2凸部52の高さが低くなる。したがって、エンジンへの搭載性を高めることができる。また、第1凸部及び第2凸部が中空に形成されているので、ダンパ室201の容積を大きくすることができる。したがって、ダンパ室201の燃圧脈動が抑制されるとともに蓋部材の共振が抑制され、蓋部材12から発せられる放射音を低減することができる。
本発明の第2実施形態の蓋部材を図4及び図5に示す。第2実施形態の第2凸部62は、第1実施形態の第2凸部51と比べて、蓋部材120の周方向に大きく形成されている。
第2凸部62と第1凸部51とが接続する境界線のうち蓋部材120の中心軸側の境界線63は、第1凸部51と周縁部50とが接続する接続線57と同心円状に設けられている。また、蓋部材120の径方向に延びる境界線64は、蓋部材120の中心から放射状に設けられている。蓋部材120の径外側の境界線65は、周縁部50の径方向の途中に設けられている。
また、蓋部材120の周方向に第2凸部62を大きくすることで、ダンパ室201の容積を大きくすることができる。したがって、ダンパ室201の燃圧脈動が抑制されるとともに蓋部材120の共振が抑制され、蓋部材120から発せられる放射音を低減することができる。
上述した複数の実施形態では、第2凸部52、62を蓋部材12、120の周方向に均等間隔で5個設けた。これに対し、本発明は、第2凸部は、蓋部材の周方向に不等間隔で設けられてもよい。また、第2凸部の個数を増減してもよく、第1凸部及び第2凸部の大きさ、曲率を変更してもよい。さらに、周縁部、第1凸部および第2凸部の板厚を変え、第1凸部または第2凸部を中実にしてもよい。これにより、蓋部材12の固有振動数を高圧ポンプの用いられるエンジンに最適化させ、そのエンジンの振動に共振する共振周波数を可聴域外にすることができる。
なお、上述した複数の実施形態では、周縁部50の平面部53を筒部203の軸に略垂直に設けた。これに対し、本発明は、周縁部の内壁が波ばねを確実に押圧することが可能な範囲であれば、筒部の軸に垂直な平面よりも平面部の外壁の径外側をポンプボディ側へ傾斜するようにしてもよい。このようにしても、蓋部材に腐食性物質が溜まることがない。
このように、本発明は、上記実施形態に限定されるものでなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の形態により実施することができる。
Claims (5)
- プランジャと、
前記プランジャの往復移動により燃料が加圧される加圧室を有するポンプボディと、
前記ポンプボディに設けられ、前記ポンプボディの外側に開口する筒状の筒部と、
前記筒部の開口を塞ぐことで、前記加圧室に連通するダンパ室を前記筒部とともに形成する蓋部材と、を備え、
前記蓋部材は、
筒部の軸に略垂直な平面部を有し、前記筒部の軸方向に重なる環状の周縁部と、
前記平面部の径内側から軸方向に突出するドーム状の第1凸部と、
前記蓋部材の中心軸側から前記蓋部材の径方向外側に向けて径の拡がる略円錐状の円錐部、及び前記円錐部の底辺に接続する略球状の球状部を有し、前記平面部と前記第1凸部に跨って設けられ、前記平面部及び前記第1凸部よりさらに外気側へ突出する第2凸部とを有し、
前記蓋部材は、前記平面部よりも前記ポンプボディ側に窪みが存在しないことを特徴とする高圧ポンプ。 - 前記第2凸部は、それぞれが重なることなく独立して複数個設けられていることを特徴とする請求項1に記載の高圧ポンプ。
- パルセーションダンパと、
前記パルセーションダンパを前記ダンパ室内に支持する支持部材と、
前記支持部材と前記蓋部材との間に設けられ、前記支持部材を前記ポンプボディ側に押圧する弾性部材と、をさらに備え、
前記周縁部の内壁と前記弾性部材とは、前記第2凸部と前記周縁部との接続位置よりも径方向外側で当接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。 - 前記第2凸部は、前記筒部の軸に垂直、かつ、前記第1凸部が軸方向に最も突出する頂点を含む仮想平面よりも前記ポンプボディ側に設けられることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の高圧ポンプ。
- 前記蓋部材は、前記周縁部、前記第1凸部及び前記第2凸部が略同じ板厚に形成されることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の高圧ポンプ。
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