JP6040912B2 - 高圧ポンプ - Google Patents
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Description
この種の高圧ポンプでは、加圧室からシリンダとプランジャとの摺動隙間を経由して反加圧室側にリークした燃料は、発熱により高温となっている。また、一般にプランジャの反加圧室側の部位はエンジンの近傍に配置され、エンジンからの熱が伝わりやすい。
シリンダは、プランジャを摺動可能に収容し、プランジャの一端である加圧端に面し燃料が加圧される加圧室を形成する。また、当該シリンダの加圧室と反対側の端部に面し、加圧室から当該シリンダとプランジャとの摺動隙間を経由してリークした燃料が溜まる副燃料室を形成する。
ポンプボディは、加圧室より燃料の流れの上流側において燃料入口から燃料が供給される主燃料室、軸方向における加圧室と反対側の端面である駆動側端面に開口し主燃料室と副燃料室とを連通する連絡通路、及び、駆動側端面に開口し副燃料室に溜まった燃料が外部へ排出される排出通路が形成されており、連絡通路とは異なる位置で駆動側端面に開口する受容凹部を有している。
逆止弁部材は、ポンプボディの駆動側端面と底カバー部材の底面との間に狭持される。逆止弁部材は、連絡通路の開口を閉塞可能なリード弁部を有し、当該リード弁部の開閉によって、連絡通路における主燃料室から副燃料室への燃料の流れを許容し、副燃料室から主燃料室への燃料の流れを規制する。
特にプランジャが段付き形状の構成では、プランジャの上昇時、逆止弁部材のリード弁部が開弁し、主燃料室から副燃料室へ低温燃料が流れる。一方、プランジャの下降時にはリード弁部が閉弁するため、副燃料室の高温燃料は排出通路へ排出される。すなわち、プランジャの往復移動により、燃料を主燃料室から副燃料室を経由して排出通路へ送出するポンプ作用が行われる。
また、逆止弁部材は、駆動側端面側に突出し受容凹部に挿入されることでポンプボディに対する回転方向の位置決めをする位置決め突起が設けられている。受容凹部は、排出通路の開口によって構成され、位置決め突起は、排出通路の開口に燃料の流路を確保しつつ挿入されている。これにより、専用の受容凹部を加工する工数を省くことができる。
ここで、第2又は第3実施形態の特徴を含む実施形態が特許請求の範囲に記載の発明を実施するための形態に相当する。
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態の高圧ポンプについて、図1〜図6を参照して説明する。
まず、本実施形態による高圧ポンプ1の全体構成について、主に図1〜図3を参照して説明する。高圧ポンプ1は、車両に搭載されて用いられ、燃料タンクから低圧ポンプによって供給された燃料を加圧し、インジェクタが接続される燃料レールへ吐出する。高圧ポンプ1の燃料入口55(図2参照)の上流側には低圧ポンプからの配管が接続される。
図1〜図3に示すように、高圧ポンプ1は、ポンプボディ10、シリンダ20、プランジャ部40、吸入弁部60、電磁駆動部70、吐出弁部80等を備えている。以下、各部の構成について順に説明する。
ポンプボディ10は、高圧ポンプ1の外郭を構成する。また、ポンプボディ10の下部であるプランジャ部40は、図示しないエンジンの取付穴に挿入される。カムシャフトの動力がタペットを介してプランジャ41に伝達されることで高圧ポンプ1は駆動される。
以下、ポンプボディ10のプランジャ部40側の端面を駆動側端面101という。
また、図2に示すように、吸入弁ホルダ取付穴16及び吐出弁ホルダ取付穴18とは別の方向に、インレットプラグ穴17、排出通路15及び排出プラグ穴19が形成されている。インレットプラグ穴17には、インレットプラグ53がユニオン54を固定しつつ螺合する。これにより、燃料入口55からユニオン54及びインレットプラグ53内を通りインレットプラグ穴17に連通する燃料供給経路が形成される。
プランジャ部40は、プランジャ41、燃料シール部材44、アッパーシート45、オイルシール46、ロアシート47、プランジャスプリング48等から構成されている。
本実施形態のプランジャ41は、軸方向の加圧室22側に、シリンダ20の内壁に沿って摺動する大径部411を有し、加圧室22と反対側に小径部413を有する「段付き形状」を呈している。大径部411及び小径部413は同軸に形成されている。大径部411の端部である加圧端412は、加圧室22に面する。小径部413の端部である駆動端414にはロアシート47が結合されている。
また、図1、図3に示すように、アッパーシート45の鍔部451の下面は、プランジャスプリング48の上端を支持している。なお、図4、図5、及び以下の相当する図において、プランジャスプリング48の図示を省略する。
また、本実施形態の副燃料室13は、プランジャ41の往復移動に伴い、大径部411と小径部413との断面積差にプランジャ41の移動距離を乗じた容積が変化する。
吸入弁部60は、吸入弁ホルダ61、弁座部材62、及び吸入弁63等を有する。
吸入弁ホルダ61は、筒状に形成され、ポンプボディ10の吸入弁ホルダ取付穴16に固定されている。
吸入弁ホルダ61の加圧室22側に弁座部材62が設けられている。弁座部材62は、主燃料室12から燃料通路121を通って供給された燃料を加圧室22に流す吸入通路64と、吸入通路64の加圧室22側の開口部に形成される弁座65を有する。また、弁座部材62は、吸入弁63の軸部632を往復移動可能に収容する孔を有する。弁座部材62と吸入弁ホルダ取付穴16の底内壁との間には、シール部材66が設けられている。
電磁駆動部70は、フランジ71、固定コア72、可動コア73、ロッド74、コイル75及びロッドスプリング76等を有する。
フランジ71は、吸入弁ホルダ61の外壁に固定される。可動コア73は、吸入弁ホルダ61の内側に往復移動可能に設けられる。可動コア73に固定されたロッド74は、吸入弁63を加圧室22側に押圧可能である。ロッドスプリング76は、可動コア73及びロッド74を加圧室22側に付勢する。ガイド部材77は、吸入弁ホルダ61の内側に固定され、ロッド74を軸方向に往復移動可能に支持する。
一方、コイル75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73及びロッド74は、ロッドスプリング76の付勢力によって加圧室22側に付勢される。
吐出弁部80は、吐出弁ホルダ81、吐出弁82、弁座83、吐出弁スプリング84等を有する。
吐出弁ホルダ81は、内部に吐出通路85を有し、吐出弁ホルダ取付穴18に固定されている。吐出弁ホルダ81と吐出弁ホルダ取付穴18の底内壁との間にはシール部材87が設けられている。吐出弁ホルダ81の内側にスプリング受部材86が設けられる。
吐出弁82は、ボール弁であり、シリンダ20の吐出連通孔24の内壁にテーパ状に形成された弁座83に着座可能である。吐出弁スプリング84は、吐出弁82側からスプリング受部材86側に向かって拡径するテーパ状に形成され、吐出弁82を弁座83に向けて付勢する。
図4、図5に示すように、逆止弁部材301は、ポンプボディ10の駆動側端面101とアッパーシート45の鍔部451の底面452との間に挟持されている。
第2板321は、中央穴34から径方向に切り欠かれた連通路37、382を有している。第2板321が第1板311に重ね合わされたとき、連通路37の内側にリード弁部35の全体が含まれる。すなわち、連通路37は、リード弁部35の作動に干渉しないように、リード弁部35よりも一回り大きく形成されている。
リード弁部35が開弁すると、連絡通路14の燃料Fは、破線矢印で示すように連通路37に流れ込み、連通路37を経由して副燃料室13に流入する。低温の燃料が流入することで、副燃料室13の燃料が冷却される。
カムシャフトの回転により、プランジャ41が上死点から下死点に向かって下降すると加圧室22の容積が増加し、加圧室22内の燃料が減圧される。吐出弁82は弁座83に着座し、吐出通路85を閉塞する。吸入弁部60では、加圧室22と吸入通路64との差圧及びロッドスプリング76の付勢力により、吸入弁63が吸入弁スプリング67の付勢力に抗して加圧室22側へ移動し、開弁状態となる。吸入弁63の開弁により、主燃料室12の燃料は、吸入通路64を経由して加圧室22に流入する。
そのため、副燃料室13の高温燃料は、連絡通路14に流入せず、逆止弁部材301の連通路382を経由して排出通路15から外部へ排出される。
カムシャフトの回転により、プランジャ41が下死点から上死点に向かって上昇すると加圧室22の容積が減少する。このとき、所定の時期まではコイル75への通電が停止されているので、ロッド74はロッドスプリング76の付勢力により吸入弁63を加圧室22側へ押圧する。そのため、吸入弁63は開弁状態を維持する。このため、加圧室22に一度吸入された低圧燃料が主燃料室12へ戻される。したがって、加圧室22の圧力は上昇しない。
プランジャ41が下死点から上死点に向かって上昇する途中の所定の時刻にコイル75へ通電されると、コイル75に発生する磁界により、固定コア72と可動コア73との間に磁気吸引力が発生する。この磁気吸引力が吸入弁スプリング67の付勢力とロッドスプリング76の付勢力との差よりも大きくなると、可動コア73は固定コア側へ移動する。これにより、吸入弁63に対するロッド74の押圧力が解除される。
すると、吸入弁63は、吸入弁スプリング67の付勢力、及び加圧室22から吸入通路側へ排出される低圧燃料の動圧により、ロッド74の動作に追従して閉弁方向へ移動し、弁座65に着座する。これにより、加圧室22と吸入通路64とが遮断される。
また、プランジャ41の上昇中、逆止弁部材301のリード弁部35は開弁状態を維持する。
(1)本実施形態では、リーク燃料の減圧による発熱やエンジン側から伝わる熱によって温度上昇した副燃料室13の高温燃料を、逆止弁部材301の作用によって、主燃料室12に流入させることなく排出通路15から高圧ポンプ1の外部へ排出する。したがって、主燃料室12でベーパロックが発生することを防止することができる。
(第2実施形態)
本発明の第2実施形態の高圧ポンプ2、及び逆止弁部材302を図7、図8に示す。
図8に示すように、逆止弁部材302は、第1実施形態の逆止弁部材301に対し、第1板312の構成が異なり、第2板321は実質的に同一である。第1板312には、リード弁部35に対してV字方向に切欠部381が形成されている。切欠部381の内側には、板を略直角に折り曲げることにより、板面から突出する位置決め突起361が形成されている。
これにより、ポンプボディ10に対する第1板312の回転方向の位置が位置決めされる。したがって、リード弁部35が連絡通路14の開口141からずれることを防止することができる。
本発明の第3実施形態の高圧ポンプ3、及び逆止弁部材303を図9、図10に示す。
図10に示すように、逆止弁部材303は、第2実施形態の逆止弁部材302に対し、第1板312は実質的に同一であり、第2板323の構成が異なる。第2板323には、連通路382の内側に、第1板312と同様、板を略直角に折れ曲げることにより、板面から突出する位置決め突起362が形成されている。位置決め突起362は、位置決め突起361に近接した位置に設けられる。
図9に示すように、2つの位置決め突起361、362は、いずれも排出通路15の開口151に燃料の流路を確保しつつ挿入されている。
図11に示す第4実施形態の逆止弁部材304は、上記第1〜第3実施形態の逆止弁部材301、302、303とは逆に、リード弁部354を有する第1板314がポンプボディ10側に配置され、第2板324がアッパーシート45側に配置されている。
リード弁部354は、第1板314の本体と同一面上にあるとき、開口141を閉塞する。また、リード弁部354は、副燃料室13と連絡通路14との圧力差によってアッパーシート45側に撓んだとき、図11に示す開弁状態となる。このときのリード弁部354の最大リフト量Lは、第2板324の板厚に相当する。
図13に閉弁状態、図14に開弁状態を示すように、第6実施形態の逆止弁部材306は、ポンプボディ10側に設けられる第1板316、アッパーシート45側に設けられる第2板326、及び、第1板316と第2板326との間に設けられるサポート板336の3枚から構成されている。サポート板336は、第1板316より板厚が厚く、リード弁部35に対応する位置に規制部39が形成されている。規制部39は、リード弁部35の開弁時の限界位置を規制する。
これにより、リード弁部35の変形を防止し、開弁時の流路面積を安定して確保することができる。
図15に示すように、第7実施形態の逆止弁部材307は、第1実施形態の逆止弁部材301(図6参照)に対し、リード弁部4が周方向に延びるように形成されている。連絡通路逃がし溝部377は、中央穴34から径方向(図15の上方向)に延びてから、周方向に向きを変え、リード弁部357に沿って形成されている。
これにより、リード弁部357の長さを長くすることができるため、開弁時のリフト量を確保するのに有利となる。
(ア)上記実施形態では、逆止弁部材302、303の位置決め突起361、362が挿入される受容凹部を排出通路15の開口151が兼ねている。他の実施形態では、ポンプボディ10の駆動側端面101に開口する受容凹部を、排出通路15とは別に形成してもよい。
(イ)逆止弁部材は、上記実施形態のようにプレス成形に限らず、切削加工等の方法によって製作されてもよい。また、位置決め突起は、板を折り曲げる方法に限らず、ピン、パイプ等の部材を板に圧入や溶接することによって形成してもよい。
(エ)プランジャは、図1、図3等に図示するように、大径部411及び小径部413を有する段付き形状に限らず、外径一定の「段の無い」形状としてもよい。
(キ)逆止弁部材に関する構成以外の高圧ポンプ各部の構成は上記実施形態に限定されない。例えば、主燃料室12にパルセーションダンパ50が設けられなくてもよい。吸入弁63は、上記実施形態のようにノーマリーオープン式でなくノーマリークローズ式であってもよい。
10 ・・・ポンプボディ、 101・・・駆動側端面、
12 ・・・主燃料室、 13 ・・・副燃料室、
14 ・・・連絡通路、 141・・・開口、 15 ・・・排出通路、
20 ・・・シリンダ、 22 ・・・加圧室、 26 ・・・(下)端部、
301−307 ・・・逆止弁部材、
35、354、355、357・・・リード弁部、
41 ・・・プランジャ、 412・・・加圧端、
45 ・・・アッパーシート(底カバー部材)、 452・・・底面
55 ・・・燃料出口。
Claims (4)
- プランジャ(41)と、
前記プランジャを摺動可能に収容し、前記プランジャの一端である加圧端(412)に面し燃料が加圧される加圧室(22)を形成するシリンダ(20)であって、当該シリンダの前記加圧室と反対側の端部(26)に面し、前記加圧室から当該シリンダと前記プランジャとの摺動隙間を経由してリークした燃料が溜まる副燃料室(13)を形成するシリンダと、
前記加圧室より燃料の流れの上流側において燃料入口(55)から燃料が供給される主燃料室(12)、軸方向における前記加圧室と反対側の端面である駆動側端面(101)に開口し前記主燃料室(12)と前記副燃料室とを連通する連絡通路(14)、及び、前記駆動側端面に開口し前記副燃料室に溜まった燃料が外部へ排出される排出通路(15)が形成されており、前記連絡通路とは異なる位置で前記駆動側端面に開口する受容凹部を有しているポンプボディ(10)と、
底面(452)が前記駆動側端面に対向するように前記ポンプボディに固定された底カバー部材(45)と、
前記ポンプボディの前記駆動側端面と前記底カバー部材の底面との間に狭持され、前記連絡通路の開口(141)を閉塞可能なリード弁部(35、354、355、357)を有し、当該リード弁部の開閉によって、前記連絡通路における前記主燃料室から前記副燃料室への燃料の流れを許容し、前記副燃料室から前記主燃料室への燃料の流れを規制する逆止弁部材(302、303)と、
を備え、
前記逆止弁部材は、
前記リード弁部が形成された第1板(312)と、前記リード弁部に対応する位置が切り欠かれ、その板厚に応じて前記リード弁部の最大リフト量を規定する第2板(321、323)とが重ね合わされており、且つ、前記駆動側端面側に突出し前記受容凹部に挿入されることで前記ポンプボディに対する前記第1板又は前記第2板の回転方向の位置決めをする位置決め突起(361、362)が設けられており、
前記受容凹部は、前記排出通路の開口(151)によって構成され、
前記位置決め突起は、前記排出通路の開口に燃料の流路を確保しつつ挿入されていることを特徴とする高圧ポンプ(2、3)。 - 前記位置決め突起は、板状の部材が前記駆動側端面側に折り曲げられることにより形成さ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。
- 前記逆止弁部材(306)は、
前記リード弁部の開弁時の限界位置を規制する規制部(39)を有するサポート板(336)をさらに備えてい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。 - 前記プランジャは、軸方向の前記加圧室側に前記シリンダの内壁に沿って摺動する大径部(411)を有し、軸方向の前記加圧室と反対側に小径部(413)を有しており、
前記副燃料室は、前記プランジャの往復移動によって容積が変化す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。
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