JP5531569B2 - pump - Google Patents
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Description
本発明は、流体を吸入・吐出するポンプに関する。 The present invention relates to a pump that sucks and discharges fluid.
圧縮着火式内燃機関に燃料を噴射するための燃料噴射装置は、燃料を加圧してコモンレールに供給するサプライポンプを備えている。そのサプライポンプは、シリンダに形成された円柱状空間のプランジャ孔内でプランジャが往復動して燃料が加圧され、その加圧された燃料がシリンダに形成された吐出孔を介してコモンレール側に吐出されるようになっている。そして、プランジャ孔と吐出孔との交差部に応力が集中してシリンダが破損する虞があるため、交差部に楕円形状の座ぐり部を設けて応力を分散させるようにしている(例えば、特許文献1参照)。 A fuel injection device for injecting fuel into a compression ignition type internal combustion engine includes a supply pump that pressurizes the fuel and supplies it to a common rail. In the supply pump, the plunger reciprocates in the plunger hole in the cylindrical space formed in the cylinder to pressurize the fuel, and the pressurized fuel is supplied to the common rail side through the discharge hole formed in the cylinder. It is designed to be discharged. Since there is a possibility that stress concentrates at the intersection between the plunger hole and the discharge hole and the cylinder is damaged, an elliptical counterbore is provided at the intersection to disperse the stress (for example, patents) Reference 1).
しかしながら、更なる低エミッションを実現するため、燃料噴射装置に対して高圧化が要求されている。そのため、シリンダの耐圧強度をさらに高める必要が生じている。 However, in order to realize further low emission, a high pressure is required for the fuel injection device. Therefore, it is necessary to further increase the pressure resistance of the cylinder.
本発明は上記点に鑑みて、プランジャ孔と吐出孔とが交差する構成のポンプにおいて、シリンダの耐圧強度を高めることを目的とする。 In view of the above points, an object of the present invention is to increase the pressure resistance of a cylinder in a pump having a configuration in which a plunger hole and a discharge hole intersect.
上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明では、シリンダ(13)に形成された円柱状空間のプランジャ孔(13a)と、シリンダ(13)に形成され、プランジャ孔(13a)よりもプランジャ孔径方向外側に位置して一端がプランジャ孔(13a)と交差する吐出孔(13c)と、プランジャ孔(13a)内で往復動して流体を加圧するプランジャ(14)とを備え、プランジャ(14)にて加圧された流体が吐出孔(13c)を介して外部に導かれるポンプにおいて、シリンダ(13)には、プランジャ孔(13a)と吐出孔(13c)との交差部に、プランジャ孔径方向外側に向かって窪んだ座ぐり部(13d)が設けられ、座ぐり部(13d)をプランジャ孔径方向中心から見たとき、プランジャ孔(13a)と座ぐり部(13d)との境界部(13e、13f)のうち、吐出孔(13c)のプランジャ孔軸線方向両側に位置する第1境界部(13e)が、プランジャ孔軸線に対して垂直方向に直線状に延びているとともに、この直線状の第1境界部(13e)は吐出孔(13c)の直径よりも長く形成されており、吐出孔(13c)のプランジャ孔周方向両側に位置する第2境界部(13f)が、円弧状であり、座ぐり部(13d)をプランジャ孔径方向中心から見たとき、直線状の第1境界部(13e)と円弧状の第2境界部(13f)とが、プランジャ孔軸線に対して垂直方向に長い長穴形状をなしており、プランジャ孔(13a)と座ぐり部(13d)との境界部(13e、13f)、および吐出孔(13c)と座ぐり部(13d)との境界部(13h)に、面取りが施されていることを特徴とする。 In order to achieve the above object, in the first aspect of the present invention, the plunger hole (13a) of the cylindrical space formed in the cylinder (13) and the cylinder (13) are formed more than the plunger hole (13a). A plunger hole (13c) located on the radially outer side of the plunger hole and having one end intersecting the plunger hole (13a); and a plunger (14) that reciprocates in the plunger hole (13a) to pressurize the fluid. 14) In the pump in which the fluid pressurized in 14) is guided to the outside through the discharge hole (13c), the cylinder (13) has a plunger at the intersection of the plunger hole (13a) and the discharge hole (13c). A counterbore part (13d) recessed toward the outer side in the hole diameter direction is provided. When the counterbore part (13d) is viewed from the center of the plunger hole diameter direction, the plunger hole (13a) and the counterbore part ( Of the boundary portions (13e, 13f) with respect to 3d), the first boundary portions (13e) located on both sides in the plunger hole axial direction of the discharge holes (13c) extend linearly in a direction perpendicular to the plunger hole axis. In addition, the linear first boundary portion (13e) is formed to be longer than the diameter of the discharge hole (13c), and the second boundary portion (on the both sides in the circumferential direction of the plunger hole of the discharge hole (13c)) ( 13f) is arcuate, and when the counterbore part (13d) is viewed from the center in the plunger hole radial direction, the linear first boundary part (13e) and the arcuate second boundary part (13f) It has an elongated hole shape that is long in the direction perpendicular to the hole axis, and includes boundary portions (13e, 13f) between the plunger hole (13a) and the counterbore portion (13d), and the discharge hole (13c) and the counterbore portion ( 13d) and the boundary (13h) Characterized in that the chamfered.
これによると、第1境界部(13e)はプランジャ孔軸線に対して垂直方向に(すなわち応力と同方向に)延びているため、第1境界部(13e)は応力集中係数が1(すなわち最小)になって第1境界部(13e)付近に発生する応力が小さくなり、プランジャ孔(13a)と吐出孔(13c)とが交差する構成のポンプにおいてシリンダ(13)の耐圧強度を高めることができる。 According to this, since the first boundary portion (13e) extends in a direction perpendicular to the plunger hole axis (that is, in the same direction as the stress), the first boundary portion (13e) has a stress concentration factor of 1 (that is, a minimum). ), The stress generated in the vicinity of the first boundary portion (13e) is reduced, and the pressure resistance of the cylinder (13) can be increased in the pump configured to intersect the plunger hole (13a) and the discharge hole (13c). it can.
請求項1に記載の発明では、座ぐり部(13d)をプランジャ孔径方向中心から見たとき、プランジャ孔(13a)と座ぐり部(13d)との境界部(13e、13f)のうち、吐出孔(13c)のプランジャ孔周方向両側に位置する第2境界部(13f)が、円弧状であることを特徴とする。 In the invention described in claim 1, when viewed counterbored portion (13d) from the plunger hole diameter direction center, a boundary portion of the plunger hole and (13a) countersunk portion and (13d) (13e, 13f) of the discharge The 2nd boundary part (13f) located in the plunger hole circumferential direction both sides of a hole (13c) is circular, It is characterized by the above-mentioned.
ところで、第1境界部(13e)と第2境界部(13f)とがともに直線である場合は、両境界部(13e、13f)の接続部が角部形状になり、両境界部(13e、13f)の接続部に応力が集中するのに対し、第2境界部(13f)を円弧状にすることにより両境界部(13e、13f)の接続部がR形状になり、両境界部(13e、13f)の接続部への応力集中を緩和することができる。 By the way, when both the 1st boundary part (13e) and the 2nd boundary part (13f) are straight lines, the connection part of both boundary parts (13e, 13f) becomes a corner | angular part shape, and both boundary parts (13e, 13f), stress concentrates on the connecting part, but by making the second boundary part (13f) arc-shaped, the connecting part of both boundary parts (13e, 13f) becomes R-shaped, and both boundary parts (13e) , 13f), the stress concentration on the connecting portion can be relaxed.
請求項1に記載の発明では、プランジャ孔(13a)と座ぐり部(13d)との境界部(13e、13f)、および吐出孔(13c)と座ぐり部(13d)との境界部(13h)に、面取りが施されていることを特徴とする。 In the invention described in claim 1, the boundary portion of the flop plunger hole and (13a) countersunk portion and (13d) (13e, 13f) , and the boundary portion of the discharge hole and (13c) counter bore and (13d) ( 13h) is characterized by chamfering.
これによると、各境界部(13e、13f、13h)への応力集中を緩和することができる。 According to this, stress concentration on each boundary portion (13e, 13f, 13h) can be relaxed.
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。 In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each means described in this column and the claim shows the correspondence with the specific means as described in embodiment mentioned later.
本発明の一実施形態について説明する。本実施形態に係るポンプは、圧縮着火式内燃機関に燃料を噴射するための燃料噴射装置において、高圧の燃料を蓄えるコモンレールに高圧の燃料を供給するサプライポンプとして用いられる。 An embodiment of the present invention will be described. The pump according to the present embodiment is used as a supply pump for supplying high-pressure fuel to a common rail that stores high-pressure fuel in a fuel injection device for injecting fuel into a compression ignition internal combustion engine.
図1は本実施形態に係るポンプの構成を示すもので、ポンプハウジング10には、その下端側に位置するカム室10aと、このカム室10aからポンプハウジング10の上方に向かって延びる円柱状空間の摺動子挿入孔10bと、この摺動子挿入孔10bからポンプハウジング10の上端面まで延びる円柱状空間のシリンダ挿入孔10cとが形成されている。
FIG. 1 shows a configuration of a pump according to the present embodiment. A
カム室10aには、図示しない圧縮着火式内燃機関(以下、内燃機関という)にて駆動されるカム軸11が配置され、このカム軸11はポンプハウジング10に回転自在に支持されている。また、カム軸11にはカム12が形成されている。
A
シリンダ挿入孔10cには、シリンダ挿入孔10cを塞ぐようにしてシリンダ13が取り付けられている。このシリンダ13には、円柱状空間のプランジャ孔13aが形成されており、このプランジャ孔13aに、円柱状のプランジャ14が往復動自在に挿入されている。そして、このプランジャ14の上端面とシリンダ13の内周面とによりポンプ室15が形成されている。
A
プランジャ14の下端にシート14aが連結されており、このシート14aはスプリング16によって摺動子17に押し付けられている。この摺動子17は、有底円筒状に形成されており、摺動子挿入孔10bに往復動自在に挿入されている。また、摺動子17にはカムローラ18が回転自在に取り付けられており、このカムローラ18はカム12に当接している。そして、カム軸11の回転によりカム12が回転すると、シート14a、摺動子17およびカムローラ18とともに、プランジャ14が往復駆動されるようになっている。
A
シリンダ13とポンプハウジング10との間には、燃料溜り19が形成されている。この燃料溜り19には、図示しないフィードポンプから吐出される低圧の燃料が、図示しない低圧燃料配管を介して供給されるようになっている。また、燃料溜り19は、シリンダ13に形成された吸入通路13b、および電磁弁30内の吸入通路31aを介して、ポンプ室15に連通可能になっている。
A
シリンダ13には、プランジャ孔13aよりもプランジャ孔径方向外側に吐出孔13cが形成されている。この吐出孔13cは、一端がプランジャ孔13aと交差して、ポンプ室15に常時連通している。そして、ポンプ室15は、この吐出孔13c、吐出弁20、および図示しない高圧燃料配管を介して図示しないコモンレールに接続されている。
A
吐出弁20は、吐出孔13cの下流側においてシリンダ13に取り付けられている。この吐出弁20は、吐出孔13cを開閉する弁体20aと、この弁体20aを閉弁向きに付勢するスプリング20bとを備えている。そして、ポンプ室15で加圧された燃料は、スプリング20bの付勢力に抗して弁体20aを開弁向きに移動させ、コモンレールに圧送されるようになっている。
The
電磁弁30は、プランジャ14の上端面に対向した位置において、ポンプ室15を閉塞するようにしてシリンダ13に螺合固定されている。電磁弁30のボディ31には、一端がポンプ室15に連通し他端が吸入通路13bに連通する吸入通路31aと、この吸入通路31a中に配置されたシート部(図示せず)とが形成されている。
The
また、この電磁弁30は、通電時に吸引力を発生するソレノイド32、ソレノイド32により吸引されるアーマチャ33、このアーマチャ33を反吸引側に向かって付勢するスプリング34、アーマチャ33と一体に移動してシート部に接離することにより吸入通路31aを開閉する弁体35、この弁体35の開弁時の位置を規制するストッパ36とを有している。ストッパ36は、電磁弁30のボディ31とシリンダ13に挟持されており、吸入通路31aとポンプ室15とを連通させる連通孔(図示せず)が多数形成されている。
The
次に、本実施形態になるポンプの要部の構成について詳述する。図2(a)は図1のポンプにおけるシリンダ13の要部を示す断面図、図2(b)は図2(a)のA−A線に沿う断面図、図2(c)は図2(a)のB−B線に沿う断面図である。
Next, the structure of the principal part of the pump which becomes this embodiment is explained in full detail. 2A is a cross-sectional view showing a main part of the
図2に示すように、吐出孔13cのうちプランジャ孔13aに近い部位は、プランジャ孔軸線J1に対して直交している。
As shown in FIG. 2, a portion of the
シリンダ13の内周面においてプランジャ孔13aと吐出孔13cとが交差する交差部に、吐出孔13cを囲むようにして、シリンダ13の内周面からプランジャ孔径方向外側に向かって窪んだ座ぐり部13dが設けられている。
A
プランジャ孔13aを正面にして座ぐり部13dをプランジャ孔径方向中心から見たとき(図2(a)参照)、プランジャ孔13aと座ぐり部13dとの境界部のうち、吐出孔13cのプランジャ孔軸線J1方向両側に位置する第1境界部13eは、プランジャ孔軸線J1に対して垂直方向に直線状に延びている。ここで、2つの第1境界部13e間の間隔をc、吐出孔13cの内径をdとすると、c>dである。
When the
また、座ぐり部13dをプランジャ孔径方向中心から見たとき、プランジャ孔13aと座ぐり部13dとの境界部のうち、吐出孔13cのプランジャ孔周方向(図2(a)の紙面左右方向)両側に位置する第2境界部13fは、プランジャ孔周方向外側に向かって凸の円弧状になっている。
Further, when the
さらに、座ぐり部13dにおいて第1境界部13eと吐出孔13cとの間には、吐出孔13cの軸線に対して傾斜した傾斜面13gが形成されている。この傾斜面13gは、シリンダ13の内周面からプランジャ孔径方向外側に向かって、漸次吐出孔13cの軸線に近づくように傾斜している。
Furthermore, an
座ぐり部13dは、切削加工(例えばフライス加工)によって形成される。そして、切削加工が完了した時点では、第1境界部13e、第2境界部13f、および吐出孔13cと座ぐり部13dとの第3境界部13hは、エッジ状になっている。そこで、本実施形態では、切削加工後に電解加工を行って、第1境界部13e、第2境界部13f、および第3境界部13hのエッジ状部位を溶融・除去して、それらの境界部13e、13f、13hに面取りを施している。
The
上記構成になるポンプの作動を説明する。まず、電磁弁30のソレノイド32に通電されていないときには、弁体35はスプリング34の付勢力により開弁位置に移動されている。すなわち、弁体35がボディ31のシート部から離れており、吸入通路31aが開かれている。
The operation of the pump configured as described above will be described. First, when the
そして、吸入通路31aが開かれている状態でプランジャ14が下降するときには、フィードポンプから吐出される低圧の燃料が、燃料溜り19、吸入通路13b、および吸入通路31aを介して、ポンプ室15に供給される。
When the
次いで、プランジャ14が上昇し始めると、プランジャ14はポンプ室15内の燃料を加圧しようとする。しかし、プランジャ14の上昇開始初期においては、電磁弁30に通電されておらず、吸入通路31aが開かれているため、ポンプ室15内の燃料は、吸入通路31aおよび吸入通路13bを介して燃料溜り19側に溢流し、加圧されない。
Next, when the
このポンプ室15内の燃料の溢流中に電磁弁30に通電されると、アーマチャ33および弁体35がスプリング34に抗して吸引され、弁体35がボディ31のシート部に着座して吸入通路31aが閉塞される。これにより、燃料溜り19側への燃料の溢流が停止されて、プランジャ14によるポンプ室15内の燃料の加圧が開始される。そして、ポンプ室15内の燃料圧力により吐出弁20が開弁され、燃料がコモンレールに圧送される。
When the
次に、シリンダ13の内周面に発生する引張応力について詳述する。プランジャ14にて加圧された燃料の圧力により、シリンダ13をプランジャ孔径方向に膨らませるようにシリンダ13に対して力が作用し、シリンダ13に応力が発生する。その応力の方向は、プランジャ孔周方向(換言すると、シリンダ13を展開した状態でプランジャ孔軸線J1に対して垂直方向)である。
Next, the tensile stress generated on the inner peripheral surface of the
ここで、第1境界部13eは、プランジャ孔軸線J1に対して垂直方向に、すなわち応力と同方向に、延びている。この場合、第1境界部13eの応力集中係数は1(すなわち最小)になるため、第1境界部13e付近に発生する応力が小さくなり、シリンダ13の耐圧強度を高めることができる。
Here, the
また、第1境界部13eと第2境界部13fとがともに直線である場合は、両境界部13e、13fの接続部が角部形状になり、両境界部13e、13fの接続部に応力が集中するのに対し、第2境界部13fを円弧状にすることにより両境界部13e、13fの接続部がR形状になり、両境界部13e、13fの接続部への応力集中を緩和することができる。
When both the
さらに、第1境界部13e、第2境界部13f、および第3境界部13hに面取りを施しているため、それらの境界部13e、13f、13hへの応力集中を緩和することができる。
Furthermore, since the
なお、第1境界部13eおよび第2境界部13f付近への応力集中を回避する観点からは、座ぐり部13dは、プランジャ孔13aの位置を中心にして、プランジャ孔周方向に180度程度の範囲に設けるのが望ましい。同様に、第1境界部13e付近への応力集中を回避する観点からは、間隔cと内径dとの寸法差は小さい方が望ましい。
From the viewpoint of avoiding stress concentration near the
(他の実施形態)
上記実施形態では、本発明を内燃機関用燃料噴射装置のサプライポンプに適用したが、本発明は、流体を吸入・吐出するポンプに広く適用することができる。
(Other embodiments)
In the above embodiment, the present invention is applied to a supply pump of a fuel injection device for an internal combustion engine. However, the present invention can be widely applied to a pump that sucks and discharges fluid.
また、上記実施形態では、吐出孔13cのうちプランジャ孔13aに近い部位が、プランジャ孔軸線J1に対して直交しているが、吐出孔13cのうちプランジャ孔13aに近い部位、或いは吐出孔13c全体が、プランジャ孔軸線J1に対して傾斜しているポンプにも、本発明は適用することができる。
Moreover, in the said embodiment, although the site | part close | similar to the
13 シリンダ
14 プランジャ
13a プランジャ孔
13c 吐出孔
13d 座ぐり部
13e 第1境界部
13f 第2境界部
13
Claims (1)
前記シリンダ(13)に形成され、前記プランジャ孔(13a)よりもプランジャ孔径方向外側に位置して一端が前記プランジャ孔(13a)と交差する吐出孔(13c)と、
前記プランジャ孔(13a)内で往復動して流体を加圧するプランジャ(14)とを備え、
前記プランジャ(14)にて加圧された流体が前記吐出孔(13c)を介して外部に導かれるポンプにおいて、
前記シリンダ(13)には、前記プランジャ孔(13a)と前記吐出孔(13c)との交差部に、プランジャ孔径方向外側に向かって窪んだ座ぐり部(13d)が設けられ、
前記座ぐり部(13d)をプランジャ孔径方向中心から見たとき、前記プランジャ孔(13a)と前記座ぐり部(13d)との境界部(13e、13f)のうち、前記吐出孔(13c)のプランジャ孔軸線方向両側に位置する第1境界部(13e)が、プランジャ孔軸線に対して垂直方向に直線状に延びているとともに、この直線状の前記第1境界部(13e)は前記吐出孔(13c)の直径よりも長く形成されており、
前記吐出孔(13c)のプランジャ孔周方向両側に位置する第2境界部(13f)が、円弧状であり、
前記座ぐり部(13d)をプランジャ孔径方向中心から見たとき、前記直線状の第1境界部(13e)と前記円弧状の第2境界部(13f)とが、前記プランジャ孔軸線に対して垂直方向に長い長穴形状をなしており、
前記プランジャ孔(13a)と前記座ぐり部(13d)との境界部(13e、13f)、および前記吐出孔(13c)と前記座ぐり部(13d)との境界部(13h)に、面取りが施されていることを特徴とするポンプ。 A plunger hole (13a) in a cylindrical space formed in the cylinder (13);
A discharge hole (13c) formed in the cylinder (13), located on the radially outer side of the plunger hole than the plunger hole (13a) and having one end intersecting the plunger hole (13a);
A plunger (14) that reciprocates in the plunger hole (13a) to pressurize the fluid,
In the pump in which the fluid pressurized by the plunger (14) is guided to the outside through the discharge hole (13c),
The cylinder (13) is provided with a counterbore (13d) that is recessed toward the radially outer side of the plunger hole at the intersection of the plunger hole (13a) and the discharge hole (13c).
When the counterbore part (13d) is viewed from the center in the plunger hole radial direction, among the boundary parts (13e, 13f) between the plunger hole (13a) and the counterbore part (13d), the discharge hole (13c) First boundary portions (13e) located on both sides of the plunger hole axial direction extend linearly in a direction perpendicular to the plunger hole axial line, and the linear first boundary portion (13e) is the discharge hole. It is formed longer than the diameter of (13c),
Second boundary portions (13f) located on both sides in the circumferential direction of the plunger hole of the discharge hole (13c) are arcuate,
When the counterbore part (13d) is viewed from the center in the plunger hole radial direction, the linear first boundary part (13e) and the arcuate second boundary part (13f) are located with respect to the plunger hole axis. Has a long hole shape in the vertical direction,
Chamfering is present at the boundary portions (13e, 13f) between the plunger hole (13a) and the counterbore portion (13d) and at the boundary portion (13h) between the discharge hole (13c) and the counterbore portion (13d). A pump characterized by being applied.
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