JPWO2018092538A1 - 高圧燃料供給ポンプ - Google Patents
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Abstract
Description
段落(0031)シリンダ6はその外径において大径部と小径部を有し小径部がポンプ本体1に圧入され、かつ大径部と小径部の段差6aがポンプ本体1に面圧着し加圧室11で加圧された燃料が低圧側に漏れることをシールする。段落(0032)プランジャ2の下端には、内燃機関のカムシャフトに取り付けられたカム5の回転運動を上下運動に変換し、プランジャ2に伝達するタペット3が設けられている。プランジャ2はリテーナ15を介してばね4にてタペット3に圧着されている。これによりカム5の回転運動に伴い、プランジャ2を上下に進退(往復)運動させることができる。段落(0033)また、シールホルダ7の内周下端部に保持されたプランジャシール13がシリンダ6の図中下端部においてプランジャ2の外周に摺動可能に接触する状態で設置されており、これによりプランジャ2とシリンダ6との間のブローバイ隙間がシールされ、燃料がポンプ外部に漏れることを防止する。同時に内燃機関内の摺動部を潤滑する潤滑油(エンジンオイルも含む)がブローバイ隙間を介してポンプ本体1の内部に流入するのを防止する。
本発明のその他の構成、作用、効果については以下の実施例において詳細に説明する。
図1、3に示すように本実施例の高圧燃料供給ポンプは内燃機関の高圧燃料供給ポンプ取付け部90に密着して固定される。具体的には図2のポンプボディ1に設けられた取付けフランジ1aにねじ穴1bが形成されており、これに複数のボルトが挿入されることで、取付けフランジ1aが内燃機関の高圧燃料供給ポンプ取付け部90に密着し、固定される。
圧力脈動低減機構9は2枚のダイアフラムを重ね合わせて構成され、その内部には0.3MPa〜0.6MPaのガス封入され、外周縁部が溶接で固定される。そのために外周縁部は薄く、内周側に向かって厚くなるようにが構成される。保持部材9aは圧力脈動低減機構9の溶接部に対して内径側と接触するように構成されることで、溶接部との接触が回避されている。これにより溶接部に応力がかかることによる圧力脈動低減機構9の破損防止が図れる。
ダンパカバー14はポンプボディ1の外縁部に対して圧入されて固定される際に保持部材9aが弾性変形して、圧力脈動低減機構9を支持する。このようにして圧力脈動低減機構9の上下面には低圧燃料吸入口10a、10bと連通するダンパ室10cが形成される。なお、図には表れていないが、保持部材9aには、又はポンプボディ1の段部には圧力脈動低減機構9の上側と下側とを連通する通路が形成されており、これによりダンパ室10cが圧力脈動低減機構9の上下面に形成される。
図2に示すように加圧室11の出口に設けられた吐出弁機構8は、吐出弁シート8a、吐出弁シート8aと接離する吐出弁8b、吐出弁8bを吐出弁シート8aに向かって付勢する吐出弁ばね8c、吐出弁8bのストローク(移動距離)を決める吐出弁ストッパ8dから構成される。吐出弁ストッパ8dとポンプボディ1は当接部で溶接により接合され燃料と外部を遮断している。
このとき、吸入弁付勢ばね33による付勢力と燃料が吸入通路10dに流れ込むことによる流体力により吸入弁30が閉弁する。閉弁後、加圧室11の燃料圧力はプランジャ2の上昇運動と共に上昇し、燃料吐出口12の圧力以上になると、吐出弁機構8を介して高圧燃料の吐出が行われ、コモンレール23へと供給される。この行程を吐出行程と称する。
しかし、低圧燃料室10に設けた圧力脈動低減機構9は、波板状の円盤型金属板2枚をその外周で張り合わせ、内部にアルゴンのような不活性ガスを注入した金属ダイアフラムダンパで形成されており、圧力脈動はこの金属ダンパが膨張・収縮することで吸収低減される。
リリーフ弁機構200はリリーフボディ201、リリーフ弁202、リリーフ弁ホルダ203、リリーフばね204、ばねストッパ205からなる。リリーフボディ201には、テーパー形状のシート部201a設けられている。バルブ202はリリーフばね204の荷重がバルブホルダ203を介して負荷され、シート部201aに押圧され、シート部201aと協働して燃料を遮断している。リリーフ弁202の開弁圧力はリリーフばね204の荷重によって決定せられる。ばねストッパ205はリリーフボディ201に圧入固定されており、圧入固定の位置によってリリーフばね204の荷重を調整する機構である。
ここで、加圧室11の燃料が加圧されて吐出弁8bが開弁すると、加圧室11内の高圧の燃料は吐出弁室12a、燃料吐出通路12bを通って、燃料吐出口12から吐出される。燃料吐出口12は吐出ジョイント60に形成されており、吐出ジョイント60はポンプ本体1に溶接部にて溶接固定され燃料通路を確保している。そして本実施例では、吐出ジョイント60の内部に形成される空間にリリーフ弁機構200が配置される。つまり、リリーフ弁機構200の最外径部(本実施例では、リリーフボディ201の最外径部)が吐出ジョイント60の内径部よりも内径側に配置され、かつ、ポンプボディ1を上側から見て、リリーフ弁機構200がその軸方向において吐出ジョイント60と少なくとも一部が重なるように配置される。
なお、リリーフ弁機構200はポンプボディ1に形成された穴部に直接、挿入され、吐出ジョイント60とは非接触に配置されることが望ましい。これにより吐出ジョイント60の形状が変わっても、これに対応して、リリーフ弁機構200の形状を変える必要がなく、低コスト化を図ることが可能である。
つまり、本実施例では図1に示すようにポンプボディ1の外周面から内径側に向かってプランジャ軸方向と直交する方向(横方向)に第一の穴1c(横穴)が形成される。そして、リリーフ弁機構200は、リリーフボディ201がこの第一の穴1c(横穴)に圧入されることで配置される。そして本実施例では第一の穴1c(横穴)と連通して、リリーフ弁機構200が開弁した場合に、加圧室11で加圧された吐出弁8bよりも吐出側流路の燃料を加圧室11に戻す第二の穴1d(横穴)をポンプボディ1に形成した。なお、この第一の穴1c(横穴)の断面積に対して第二の穴1d(横穴)の断面積の方が小さくなるように形成される。
具体的には、リリーフ弁202が開弁すると、吐出側流路(燃料吐出口12)とリリーフボディ201の内部空間とが連通する。この内部空間にはリリーフ弁ホルダ203、リリーフばね204、ばねストッパ205が配置される。ばねストッパ205をリリーフ弁軸方向に見て中心部には穴が形成され、これによりリリーフボディ201の内部空間と第二の穴1d(縦穴)で形成されるリリーフ通路213が繋がる。リリーフボディ201のばねストッパ205が配置される側の端部は開口部になっており、この開口部から、リリーフ弁202、リリーフ弁ホルダ203、リリーフばね204、ばねストッパ205の順に挿入されて、リリーフ弁機構200が構成される。
そして、リリーフ弁202が開弁すると、ばねストッパ205の中心部の穴、リリーフボディ201の開口部、リリーフ通路213を通って、リリーフボディ201の内部空間の燃料が加圧室11に流れるものである。
高圧燃料供給ポンプの電磁吸入弁300の故障等により、燃料吐出口12の圧力が異常に高圧になり、リリーフ弁機構200のセット圧力42MPaより大きくなると異常高圧燃料はリリーフ通路213を介して低圧側である加圧室11にリリーフされる。
なお、本実施例では、リリーフ弁機構200による異常高圧燃料の戻し先を加圧室11としているが、本発明はこれに限定されるわけではない。つまり、リリーフ弁機構200による異常高圧燃料の戻し先をダンパ室10cとしても良い。
低圧側(本実施例ではダンパ室10c)に異常高圧燃料をリリーフする構成とする利点を記す。吸入行程・戻し行程・吐出行程のすべての工程において高圧燃料供給ポンプの故障等によって発生した異常高圧燃料を低圧へリリーフすることが出来る。一方で、加圧室11に異常高圧燃料をリリーフする構成とすると、吸入行程・戻し行程のみ異常高圧燃料を加圧室11へリリーフ可能であり、加圧行程では異常高圧燃料をリリーフすることが出来ない。リリーフバルブの出口が加圧室11なので、加圧行程では加圧室11内の圧力が上昇しリリーフバルブの入口と出口の差圧がリリーフスプリングのセット圧力以上にはならない為である。その結果、異常高圧燃料をリリーフする時間が短くなり、リリーフ機能が低下することとなる。
なお、リリーフ弁機構200と加圧室11との厚みを確保するためには図1のように、リリーフ弁機構200の全てがシリンダ6の加圧室側の最上面端部6bに対して上側に位置することが望ましい。
また、リリーフバルブ機構200の中心軸、つまりリリーフボディ201、リリーフ弁ホルダ203、又はばねストッパ205の中心軸は、電磁吸入弁機構300(ロッド35)の中心軸とほぼ直線上に配置される。したがって、高圧燃料供給ポンプの組み立て性を向上できる。リリーフバルブ機構200を、吐出ジョイント60、電磁吸入弁機構300、吐出弁機構8と同じ平面上に設けることが可能となり、ポンプボディ1を制作する上で加工性を向上することができる。
より具体的に説明するとポンプボディ1には、加圧室11を形成する第1の断面積の第1穴16aと、第1穴16aと連通し加圧室11と反対側に形成する第1の断面積よりも大きい第2の断面積の第2穴16bと、第2穴16bと連通し加圧室11と反対側に形成する第2の断面積よりも大きい第3の断面積の第3穴16cと、が形成される。
そして上記したように、シリンダ6は加圧室11の反対側から加圧室11に向かって挿入され、最上端面6bがポンプボディ1の第2穴16bを形成する部位の上端面に接触する。また、バネ保持部材(シールホルダ7)は加圧室11の反対側から加圧室11に向かって挿入され、ポンプボディ1の第3穴16cを形成する部位に対向するように配置される。そして高圧燃料供給ポンプは、バネ保持部材(シールホルダ7)の保持部7bのバネ側最下端部7cがフランジ部1aの最下端部1eよりも上側に配置されている。
以上の構成により、ポンプボディ1の高さを高くすることなく、かつ、バネ部4の装着スペースを確保することが可能である。
これにより、高圧燃料供給ポンプが高圧燃料供給ポンプ取付け部90(シリンダブロック)に取り付けられておらず、バネ部4が伸びた状態において、当該バネ部4の全長の半分以上が挿入部1gの下端部1h、又はバネ保持部材(シールホルダ7)の外周部7dの下端部7fよりも加圧室11と反対側に位置するように構成されることが望ましい。
バネ保持部材(シールホルダ7)は、シリンダ6の内径側で摺動するプランジャ2との間にプランジャシール13を保持する内周部を有し、内周部はプランジャシール13を保持する小径内周部7gと、小径内周部7gよりも上側においてシリンダ6の外周面と対向する大径内周面7hと、を有する。シリンダ6は上側のシリンダ大径部とシリンダ大径部よりも下側のシリンダ小径部とを有し、プランジャ軸方向(図1、3の上下方向)において、バネ保持部材(シールホルダ7)の大径内周部7hと、シリンダ6のシリンダ小径部とが重なるように配置されることが望ましい。またシリンダ小径部の外径側の最大径はシリンダ大径部の外径側の最大径に対して2分の1〜1の比となるように構成されることが望ましい。
また図1、3に示すように、プランジャ軸方向と直交する方向において、バネ保持部材(シールホルダ7)の大径内周部7hとシリンダ小径部との隙間よりも前記シリンダ小径部の厚み(水平方向)の方が大きくなるように配置される。バネ保持部材(シールホルダ7)の大径内周部7hのうち最外径部がシリンダ6が挿入されるシリンダ挿入穴16bの最外径部よりも更に外径側に配置されることが望ましい。そしてプランジャ軸方向において、バネ保持部材(シールホルダ7)の内周部の大径内周部7hと、シリンダ6のシリンダ小径部とが重なるように配置されることが望ましい。
また図1、3に示すように、ポンプボディ1はシリンダ6より下側において内径側に凸となって、シリンダ6の下端(固定部6a)を支持する凸部1iが形成され、凸部1iの最内径部がバネ保持部材(シールホルダ7)の大径内周部7hのうち最外径部7iよりもさらに内径側に配置されることが望ましい。バネ保持部材(シールホルダ7)は、プレス加工された金属板で構成されることが望ましい。これにより低コストにてバネ保持部材(シールホルダ7)を製造可能である。
但し、今後、ますます高圧化が要求されているため、そうすると、ばね部4の付勢力も増加するので、バネ保持部材(シールホルダ7)の強度、あるいは圧入精度が問題となる場合も考えられる。この場合には、バネ保持部材(シールホルダ7)をプレス加工ではなく、金属部材を切削加工により製造し、強度を担保することが考えられる。そこで保持部7bの厚みを外周部7dや内周部7eの厚みに対して厚くなるように切削加工をすれば、強度を保つことが可能である。なお、この場合には、バネ保持部材(シールホルダ7)はポンプボディ1の第3穴16cに対して圧入で固定する他、ポンプボディ1の第3穴16cに雌ネジを形成し、一方で外周部7dに雄ネジを形成することで固定する方法が考えられる。これにより固定精度を向上させることが可能となる。
またバネ保持部材(シールホルダ7)は、加圧室11の反対側から加圧室11に向かって挿入され、ポンプボディ1の第3穴16cの対向部と接触するように配置されることが望ましい。今後、さらなる高圧化が想定されるが、そうすると、ばね部4のばね荷重も大きくなる。そのため、このようにバネ保持部材(シールホルダ7)を加圧室11の側にさらに押し込んで、第3穴16cの対向部に接触させて固定することで、バネ保持部材(シールホルダ7)を安定して保持することが可能となる。なお、その場合においても、プランジャ2の上下運動により体積が増減するシール室(副室7a)とダンパ室10cとを連通する必要がある。したがって、バネ保持部材(シールホルダ7)にシール室(副室7a)とダンパ室10cとを連通する流路を形成する。
つまり、バネ保持部材(シールホルダ7)は、プランジャ2との間にプランジャシール13を保持する内周部と、第3穴16bと対向して形成される空間と、プランジャシール13とで形成される空間とを連通する切り欠き部、又は凹み部と、を有する。
2 プランジャ
6 シリンダ
7 シールホルダ
8 吐出弁機構
9 圧力脈動低減機構
10a 低圧燃料吸入口
11 加圧室
12 燃料吐出口
13 プランジャシール
30 吸入弁
40 ロッド付勢ばね
43 電磁コイル
200 リリーフバルブ
201 リリーフボディ
202 バルブホルダ
203 リリーフばね
204 ばねストッパ
300 電磁吸入弁機構
Claims (16)
- 内壁部で加圧室を形成するポンプボディと、前記ポンプボディを高圧燃料供給ポンプ取付け部に固定するフランジ部と、を備えた高圧燃料供給ポンプにおいて、
前記ポンプボディの穴部に下側から挿入され、最上端面よりも更に上側に前記加圧室が形成されるシリンダと、
前記ポンプボディに圧入固定される外周部と、前記外周部と前記内周部との間で前記ポンプボディを付勢するバネ部を保持する保持部と、を有するバネ保持部材と、を備え、
前記バネ保持部材の前記保持面のバネ側最下端部が前記フランジ部の最下端部よりも上側に配置された高圧燃料供給ポンプ。 - 内壁部で加圧室を形成するポンプボディと、前記ポンプボディを高圧燃料供給ポンプ取付け部に固定するフランジ部と、を備えた高圧燃料供給ポンプにおいて、
前記加圧室を形成する第1の断面積の第1穴と、前記第1穴と連通し前記加圧室と反対側に形成する前記第1の断面積よりも大きい第2の断面積の第2穴と、前記第2穴と連通し前記加圧室と反対側に形成する前記第2の断面積よりも大きい第3の断面積の第3穴と、が前記ポンプボディに形成され、
前記加圧室の反対側から前記加圧室に向かって挿入され、最上端面が前記ポンプボディの前記第2穴を形成する部位の上端面に接触するシリンダと、
前記加圧室の反対側から前記加圧室に向かって挿入され、前記ポンプボディの前記第3穴を形成する部位に対向するように配置されたバネ保持部材と、を備え、
前記バネ保持部材の保持部のバネ側最下端部が前記フランジ部の最下端部よりも上側に配置された高圧燃料供給ポンプ。 - 内壁部で加圧室を形成するポンプボディと、前記ポンプボディを高圧燃料供給ポンプ取付け部に固定するフランジ部と、を備えた高圧燃料供給ポンプにおいて、
前記高圧燃料供給ポンプ取付け部に対して挿入される挿入部を備え、
前記挿入部に固定され前記ポンプボディを付勢するバネ部を保持するバネ保持部材と、を備え、
当該高圧燃料供給ポンプが高圧燃料供給ポンプ取付け部に取り付けられ、前記バネ部が縮んだ状態において、当該バネ部の全長の半分以上が前記挿入部の外周部の下端部、又は前記バネ保持部材の下端部よりも前記加圧室の側に位置するように構成された高圧燃料供給ポンプ。 - 請求項3に記載の高圧燃料供給ポンプにおいて、
前記ポンプボディの穴部に下側から挿入され、最上端面よりも更に上側に前記加圧室が形成されるシリンダを備えた高圧燃料供給ポンプ。 - 請求項3に記載の高圧燃料供給ポンプにおいて、
当該高圧燃料供給ポンプが前記高圧燃料供給ポンプ取付け部に取り付けられておらず、前記バネ部が伸びた状態において、当該バネ部の全長の半分以上が前記挿入部の下端部、又は前記バネ保持部材の外周部の下端部よりも前記加圧室と反対側に位置するように構成された高圧燃料供給ポンプ。 - 請求項1、2、又は4に記載の高圧燃料供給ポンプにおいて、
前記バネ保持部材は、前記シリンダの内径側で摺動するプランジャとの間にプランジャシールを保持する内周部を有し、前記内周部は前記プランジャシールを保持する小径内周部と、前記小径内周部よりも上側において前記シリンダの外周面と対向する大径内周部と、を有する高圧燃料供給ポンプ。 - 請求項1、2、又は4に記載の高圧燃料供給ポンプにおいて、
前記バネ保持部材は、前記シリンダの内径側で摺動するプランジャとの間にプランジャシールを保持する内周部を有し、前記内周部は下側の小径内周部と、前記小径内周部よりも上側の大径内周部と、を有し、
前記シリンダは上側のシリンダ大径部と前記シリンダ大径部よりも下側のシリンダ小径部とを有し、
プランジャ軸方向において、前記バネ保持部材の前記大径内周部と、前記シリンダの前記シリンダ小径部とが重なるように配置された高圧燃料供給ポンプ。 - 請求項7に記載の高圧燃料供給ポンプにおいて、
前記シリンダ小径部の外径側の最大径は前記シリンダ大径部の外径側の最大径に対して2分の1〜1の比となるように構成された高圧燃料供給ポンプ。 - 請求項7に記載の高圧燃料供給ポンプにおいて、
前記プランジャ軸方向と直交する方向において、前記バネ保持部材の前記大径内周面と前記シリンダ小径部との隙間よりも前記シリンダ小径部の厚みの方が大きくなるように配置された高圧燃料供給ポンプ。 - 請求項1、2、又は4に記載の高圧燃料供給ポンプにおいて、
前記バネ保持部材は、前記シリンダの内径側で摺動するプランジャとの間にプランジャシールを保持する内周部を有し、前記内周部は下側の小径内周部と、前記小径内周部よりも上側の大径内周部と、を有し、
前記バネ保持部材の前記大径内周部のうち最外径部が前記シリンダが挿入されるシリンダ挿入穴の最外径部よりも更に外径側に配置された高圧燃料供給ポンプ。 - 請求項10に記載の高圧燃料供給ポンプにおいて、
プランジャ軸方向において、前記バネ保持部材の前記内周部の前記大径内周部と、前記シリンダの前記シリンダ小径部とが重なるように配置された高圧燃料供給ポンプ。 - 請求項1、2、又は4に記載の高圧燃料供給ポンプにおいて、
前記バネ保持部材は、前記シリンダの内径側で摺動するプランジャとの間にプランジャシールを保持する内周部を有し、前記内周部は下側の小径内周部と、前記小径内周部よりも上側の大径内周部と、を有し、
前記ポンプボディは前記シリンダより下側において内径側に凸となって、前記シリンダの下端を支持する凸部が形成され、
前記凸部の最内径部が前記バネ保持部材の前記大径内周部のうち最外径部よりもさらに内径側に配置された高圧燃料供給ポンプ。 - 請求項1、2、又は4に記載の高圧燃料供給ポンプにおいて、
前記バネ保持部材は、プレス加工された金属板で構成された高圧燃料供給ポンプ。 - 請求項1、2、又は4に記載の高圧燃料供給ポンプにおいて、
前記バネ保持部材は、切削加工された金属部材で構成された高圧燃料供給ポンプ。 - 請求項2に記載の高圧燃料供給ポンプにおいて、
前記バネ保持部材は、前記加圧室の反対側から前記加圧室に向かって挿入され、前記ポンプボディの前記第3穴の対向部と接触するように配置された高圧燃料供給ポンプ。 - 請求項15に記載の高圧燃料供給ポンプにおいて、
前記バネ保持部材は、
プランジャとの間にプランジャシールを保持する内周部と、
前記第3穴と対向して形成される空間と、前記プランジャシールとで形成される空間とを連通する切り欠き部、又は凹み部と、を有する高圧燃料供給ポンプ。
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