WO2021095555A1 - 金属ダイアフラム、金属ダンパ、及び燃料ポンプ - Google Patents
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- F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
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Definitions
- the present invention relates to a metal diaphragm, a metal damper, and a fuel pump.
- a high pressure fuel supply pump for increasing the fuel pressure is widely used.
- This high-pressure fuel supply pump is described in, for example, Patent Document 1.
- the upper portion 40 of the housing and the bottom section 44 are directly welded to each other instead of providing a spacer in the pressure attenuator (damper).
- the holding divisions 72a and 72b of both diaphragms 54a and 54b are also directly welded to each other (welding seam 57).
- Both holding divisions 72a and 72b are further integrally molded with the upper portion 40 or the bottom division 44 of the housing at a position slightly inward in the radial direction from the welding seam 57 in which both diaphragms 54a and 54b are gas-tightly welded to each other.
- the upper clamp ring 82 and the lower clamp ring 84 are clamped to each other.
- An object of the present invention is to provide a metal diaphragm, a metal damper, and a fuel pump capable of improving the performance as a damper and ensuring durability in consideration of the above problems.
- the metal diaphragm of the present invention has a flange portion, a first curved portion, a second curved portion, and a rising portion.
- the first curved portion is located inside the flange portion in the radial direction, and is convex on one side in the direction orthogonal to the plane of the flange portion.
- the second curved portion is located radially inside the flange portion with respect to the first curved portion, and is convex on the side opposite to the first curved portion.
- the rising portion is located between the flange portion and the first curved portion.
- the length from the apex that takes the extreme value of the first curved portion to the apex that takes the extreme value of the second curved portion is from the rising start point on the flange portion side of the rising portion to the first curved portion. Longer than the length to the apex of.
- the metal damper of the present invention is formed by joining the flange portions of the two metal diaphragms to form a closed space inside.
- the fuel pump of the present invention includes a plunger that pressurizes the fuel in the pressurizing chamber by reciprocating, an electromagnetic valve arranged on the upstream side of the pressurizing chamber, and the metal arranged on the upstream side of the solenoid valve. Equipped with a damper.
- the performance as a damper can be ensured and the durability can be ensured. Issues, configurations, and effects other than those described above will be clarified by the following description of the embodiments.
- FIG. 1 is an overall configuration diagram of a fuel supply system using a high-pressure fuel supply pump according to the present embodiment.
- the fuel supply system 200 includes a high-pressure fuel supply pump 100, an ECU (Engine Control Unit) 101, a fuel tank 103, a common rail 106, and a plurality of injectors 107.
- the parts of the high-pressure fuel supply pump 100 are integrally incorporated in the body 1.
- the fuel in the fuel tank 103 is pumped by the feed pump 102 that is driven based on the signal from the ECU 101.
- the pumped fuel is pressurized to an appropriate pressure by a pressure regulator (not shown) and sent to the low pressure fuel suction port 51 of the high pressure fuel supply pump 100 through the low pressure pipe 104.
- the high-pressure fuel supply pump 100 pressurizes the fuel supplied from the fuel tank 103 and pumps it to the common rail 106.
- a plurality of injectors 107 and a fuel pressure sensor 105 are mounted on the common rail 106.
- the plurality of injectors 107 are mounted according to the number of cylinders (combustion chambers), and inject fuel according to the drive current output from the ECU 101.
- the fuel supply system 200 of the present embodiment is a so-called direct injection engine system in which the injector 107 injects fuel directly into the cylinder cylinder of the engine.
- the fuel pressure sensor 105 outputs the detected pressure data to the ECU 101.
- the ECU 101 has an appropriate injection fuel amount (target injection fuel length) and an appropriate fuel pressure (target) based on the engine state amount (for example, crank rotation angle, throttle opening, engine rotation speed, fuel pressure, etc.) obtained from various sensors. Fuel pressure) etc. are calculated.
- the ECU 101 controls the drive of the high-pressure fuel supply pump 100 and the plurality of injectors 107 based on the calculation results such as the fuel pressure (target fuel pressure). That is, the ECU 101 has a pump control unit that controls the high-pressure fuel supply pump 100 and an injector control unit that controls the injector 107.
- the high-pressure fuel supply pump 100 includes a metal damper 9 which is a pressure pulsation reduction mechanism, an electromagnetic suction valve mechanism 3 which is a capacity variable mechanism, a relief valve mechanism 4, and a discharge valve mechanism 8.
- the fuel flowing in from the low-pressure fuel suction port 51 reaches the suction port 31b of the electromagnetic suction valve mechanism 3 via the metal damper 9 and the suction passage 10b.
- the fuel that has flowed into the electromagnetic suction valve mechanism 3 passes through the suction valve 32, flows through the suction passage 1a formed in the body 1, and then flows into the pressurizing chamber 11.
- the plunger 2 is slidably held in the pressurizing chamber 11. The plunger 2 reciprocates when power is transmitted by the cam 91 of the engine (see FIG. 2).
- the pressurizing chamber 11 fuel is sucked from the electromagnetic suction valve mechanism 3 in the descending stroke of the plunger 2, and the fuel is pressurized in the ascending stroke.
- the discharge valve mechanism 8 opens, and the high-pressure fuel is pressure-fed to the common rail 106 via the discharge passage 1f.
- the discharge of fuel by the high-pressure fuel supply pump 100 is operated by opening and closing the electromagnetic suction valve mechanism 3. Then, the opening and closing of the electromagnetic suction valve mechanism 3 is controlled by the ECU 101.
- the differential pressure between the fuel discharge port 12a (see FIG. 2) communicating with the common rail 106 and the pressurizing chamber 11 is the valve opening pressure of the relief valve mechanism 4.
- the relief valve mechanism 4 opens.
- the fuel having an abnormally high pressure is returned to the pressurizing chamber 11 through the relief valve mechanism 4, and the piping such as the common rail 106 is protected.
- FIG. 2 is a vertical cross-sectional view (No. 1) of the high-pressure fuel supply pump 100 as viewed in a cross section orthogonal to the horizontal direction.
- FIG. 3 is a horizontal cross-sectional view of the high-pressure fuel supply pump 100 as viewed in a cross section orthogonal to the vertical direction.
- FIG. 4 is a vertical cross-sectional view (No. 2) of the high-pressure fuel supply pump 100 as viewed in a cross section orthogonal to the horizontal direction.
- the body 1 of the high-pressure fuel supply pump 100 is provided with the above-mentioned suction passage 1a and a mounting flange 1b (see FIG. 3).
- the mounting flange 1b is in close contact with the fuel pump mounting portion 90 of the engine (internal combustion engine) and is fixed by a plurality of bolts (screws) (not shown). That is, the high-pressure fuel supply pump 100 is fixed to the fuel pump mounting portion 90 by the mounting flange 1b.
- an O-ring 93 showing a specific example of the seat member is interposed between the fuel pump mounting portion 90 and the body 1.
- the O-ring 93 prevents engine oil from leaking to the outside of the engine (internal combustion engine) through between the fuel pump mounting portion 90 and the body 1.
- a cylinder 6 for guiding the reciprocating motion of the plunger 2 is attached to the body 1 of the high-pressure fuel supply pump 100.
- the cylinder 6 is formed in a tubular shape, and is press-fitted into the body 1 on the outer peripheral side thereof.
- the body 1 and the cylinder 6 form a pressurizing chamber 11 together with an electromagnetic suction valve mechanism 3, a plunger 2, and a discharge valve mechanism 8 (see FIG. 4).
- the body 1 is provided with a fixing portion 1c that engages with the axially central portion of the cylinder 6.
- the fixing portion 1c of the body 1 presses the cylinder 6 upward (upper in FIG. 2), and the fuel pressurized in the pressurizing chamber 11 does not leak from between the upper end surface of the cylinder 6 and the body 1. I am trying to do it.
- a tappet 92 is provided that converts the rotational motion of the cam 91 attached to the camshaft of the engine into a vertical motion and transmits it to the plunger 2.
- the plunger 2 is urged toward the cam 91 by a spring 16 via a retainer 15 and is crimped to the tappet 92.
- the tappet 92 reciprocates as the cam 91 rotates.
- the plunger 2 reciprocates together with the tappet 92 to change the volume of the pressurizing chamber 11.
- a seal holder 17 is arranged between the cylinder 6 and the retainer 15.
- the seal holder 17 is formed in a tubular shape into which the plunger 2 is inserted, and has an auxiliary chamber 17a at the upper end portion on the cylinder 6 side. Further, the seal holder 17 holds the plunger seal 18 at the lower end portion on the retainer 15 side.
- the plunger seal 18 is slidably in contact with the outer periphery of the plunger 2, and when the plunger 2 reciprocates, the fuel in the sub chamber 17a is sealed so that the fuel in the sub chamber 17a does not flow into the engine. There is. Further, the plunger seal 18 prevents the lubricating oil (including the engine oil) that lubricates the sliding portion in the engine from flowing into the inside of the body 1.
- the plunger 2 reciprocates in the vertical direction.
- the volume of the pressurizing chamber 11 is expanded, and when the plunger 2 is raised, the volume of the pressurizing chamber 11 is decreased. That is, the plunger 2 is arranged so as to reciprocate in the direction of expanding and contracting the volume of the pressurizing chamber 11.
- the plunger 2 has a large diameter portion 2a and a small diameter portion 2b.
- the large diameter portion 2a and the small diameter portion 2b are located in the sub chamber 17a. Therefore, the volume of the sub chamber 17a increases or decreases due to the reciprocating movement of the plunger 2.
- the sub chamber 17a communicates with the low pressure fuel chamber 10 by a fuel passage 10c (see FIG. 4).
- a fuel flow is generated from the sub chamber 17a to the low pressure fuel chamber 10
- a fuel flow is generated from the low pressure fuel chamber 10 to the sub chamber 17a.
- the body 1 is provided with a relief valve mechanism 4 communicating with the pressurizing chamber 11.
- the relief valve mechanism 4 includes a relief spring 41, a relief valve holder 42, and a relief valve 43. It has a seat member 44 and a spring support member 45.
- the spring support member 45 includes a relief spring 41 to form a relief valve chamber.
- One end of the relief spring 41 is in contact with the body 1, and the other end is in contact with the relief valve holder 42.
- the relief valve holder 42 is engaged with the relief valve 43, and the urging force of the relief spring 41 acts on the relief valve 43 via the relief valve holder 42.
- the relief valve 43 is pressed by the urging force of the relief spring 41 and blocks the fuel passage of the seat member 44.
- the fuel passage of the seat member 44 communicates with the discharge passage 1f. The movement of fuel between the pressurizing chamber 11 (upstream side) and the seat member 44 (downstream side) is blocked by the relief valve 43 coming into contact with (contacting) the seat member 44.
- the relief valve mechanism 4 of the present embodiment communicates with the pressurizing chamber 11, but is not limited to this, and communicates with, for example, a low pressure passage (low pressure fuel suction port 51, suction passage 10b, etc.). You may try to do so.
- a low pressure passage low pressure fuel suction port 51, suction passage 10b, etc.
- a suction joint 5 is attached to the side surface of the body 1.
- the suction joint 5 is connected to a low pressure pipe 104 through which the fuel supplied from the fuel tank 103 is passed.
- the fuel in the fuel tank 103 is supplied to the inside of the high-pressure fuel supply pump 100 from the suction joint 5.
- the suction joint 5 has a low pressure fuel suction port 51 connected to the low pressure pipe 104 and a suction flow path 52 communicating with the low pressure fuel suction port 51.
- the fuel that has passed through the suction flow path 52 reaches the suction port 31b (see FIG. 2) of the electromagnetic suction valve mechanism 3 via the metal damper 9 and the suction passage 10b (see FIG. 2) provided in the low-pressure fuel chamber 10.
- a suction filter 53 is arranged in the fuel passage communicating with the suction flow path 52. The suction filter 53 removes foreign matter present in the fuel and prevents the foreign matter from entering the high-pressure fuel supply pump 100.
- the body 1 of the high-pressure fuel supply pump 100 is provided with a low-pressure fuel chamber (damper chamber) 10.
- the low-pressure fuel chamber 10 is covered with a damper cover 14.
- the damper cover 14 is formed, for example, in a tubular shape (cup shape) with one side closed.
- the low pressure fuel chamber 10 has a low pressure fuel flow path 10a and a suction passage 10b.
- the suction passage 10b communicates with the suction port 31b (see FIG. 2) of the electromagnetic suction valve mechanism 3, and the fuel passing through the low pressure fuel flow path 10a passes through the suction passage 10b to the suction port of the electromagnetic suction valve mechanism 3. Reach 31b.
- the low-pressure fuel flow path 10a is provided with a metal damper 9, a first holding member 19 and a second holding member 20 for sandwiching the metal damper 9.
- a metal damper 9 reduces the pressure pulsation generated in the high-pressure fuel supply pump 100 from spreading to the low-pressure pipe 104.
- the shape of the metal damper 9 will be described in detail later.
- the electromagnetic suction valve mechanism 3 is inserted into a horizontal hole formed in the body 1.
- the electromagnetic suction valve mechanism 3 includes a suction valve seat 31 press-fitted into a lateral hole formed in the body 1, a suction valve 32, a rod 33, a rod urging spring 34, an electromagnetic coil 35, and an anchor 36. doing.
- the suction valve seat 31 is formed in a tubular shape, and a seating portion 31a is provided on the inner peripheral portion. Further, the suction valve seat 31 is formed with a suction port 31b (see FIG. 2) that reaches the inner peripheral portion from the outer peripheral portion. The suction port 31b communicates with the suction passage 10b in the low-pressure fuel chamber 10 described above.
- a stopper 37 facing the seating portion 31a of the suction valve seat 31 is arranged in the lateral hole formed in the body 1, and the suction valve 32 is arranged between the stopper 37 and the seating portion 31a. Further, a valve urging spring 38 is interposed between the stopper 37 and the suction valve 32. The valve urging spring 38 urges the suction valve 32 toward the seating portion 31a.
- the rod 33 penetrates the suction valve seat 31 and one end of the rod 33 is in contact with the suction valve 32.
- the rod urging spring 34 urges the suction valve 32 via the rod 33 in the valve opening direction on the stopper 37 side.
- One end of the rod urging spring 34 is engaged with the other end of the rod 33, and the other end of the rod urging spring 34 is engaged with a magnetic core 39 arranged so as to surround the rod urging spring 34. ing.
- the anchor 36 faces the end face of the magnetic core 39.
- the anchor 36 is engaged with a flange provided on the outer peripheral portion of the rod 33.
- one end of the anchor urging spring 40 is in contact with the opposite side of the anchor 36 from the magnetic core 39.
- the other end of the anchor urging spring 40 is in contact with the suction valve seat 31.
- the anchor urging spring 40 urges the anchor 36 to the flange side of the rod 33.
- the amount of movement of the anchor 36 is set to be larger than the amount of movement of the suction valve 32. As a result, the suction valve 32 can be reliably brought into contact (seat) with the seating portion 31a, and the electromagnetic suction valve mechanism 3 can be reliably closed.
- the electromagnetic coil 35 is arranged so as to go around the magnetic core 39.
- a terminal member 30 (see FIG. 2) is electrically connected to the electromagnetic coil 35, and a current flows through the terminal member 30.
- the rod 33 In a non-energized state in which no current is flowing through the electromagnetic coil 35, the rod 33 is urged in the valve opening direction by the urging force of the rod urging spring 34, and the suction valve 32 is pressed in the valve opening direction.
- the suction valve 32 is separated from the seating portion 31a and comes into contact with the stopper 37, and the electromagnetic suction valve mechanism 3 is in the valve open state. That is, the electromagnetic suction valve mechanism 3 is a normally open type that opens in a non-energized state.
- the fuel of the suction port 31b passes between the suction valve 32 and the seating portion 31a, and passes through a plurality of fuel passage holes (not shown) of the stopper 37 and a suction passage 1a. It flows into the pressurizing chamber 11.
- the suction valve 32 comes into contact with the stopper 37, so that the position of the suction valve 32 in the valve opening direction is restricted.
- the gap existing between the suction valve 32 and the seating portion 31a in the valve open state of the electromagnetic suction valve mechanism 3 is the movable range of the suction valve 32, and this is the valve opening stroke.
- the discharge valve mechanism 8 is connected to the outlet side of the pressurizing chamber 11.
- the discharge valve mechanism 8 includes a discharge valve seat member 81 and a discharge valve 82 that comes into contact with and separates from the discharge valve seat member 81. Further, the discharge valve mechanism 8 includes a discharge valve spring 83 that urges the discharge valve 82 toward the discharge valve seat member 81, a discharge valve stopper 84 that determines the stroke (moving distance) of the discharge valve 82, and a discharge valve stopper 84.
- a plug 85 for locking the movement is provided.
- the discharge valve seat member 81, the discharge valve 82, the discharge valve spring 83, and the discharge valve stopper 84 are housed in the discharge valve chamber 1d formed in the body 1.
- the discharge valve chamber 1d is a substantially columnar space extending in the horizontal direction.
- One end of the discharge valve chamber 1d communicates with the pressurizing chamber 11 via the fuel passage 1e, and the other end of the discharge valve chamber 1d opens to the side surface of the body 1.
- the opening of the discharge valve chamber 1d is sealed by a plug 85.
- the discharge joint 12 is joined to the body 1 by the welded portion 12b.
- the discharge joint 12 has a fuel discharge port 12a, and the fuel discharge port 12a communicates with the discharge valve chamber 1d via a discharge passage 1f extending in the horizontal direction inside the body 1. Further, the fuel discharge port 12a of the discharge joint 12 is connected to the common rail 106.
- the discharge valve 82 When the fuel pressure in the pressurizing chamber 11 is lower than the fuel pressure in the discharge valve chamber 1d, the discharge valve 82 is crimped to the discharge valve seat member 81 by the differential pressure acting on the discharge valve 82 and the urging force of the discharge valve spring 83. , The discharge valve mechanism 8 is closed. On the other hand, when the fuel pressure in the pressurizing chamber 11 becomes larger than the fuel pressure in the discharge valve chamber 1d and the differential pressure acting on the discharge valve 82 becomes larger than the urging force of the discharge valve spring 83, the discharge valve 82 becomes a discharge valve. Apart from the seat member 81, the discharge valve mechanism 8 is in the valve open state.
- the discharge valve mechanism 8 When the discharge valve mechanism 8 operates the on-off valve, fuel is taken in and out of the discharge valve chamber 1d. Then, the fuel discharged from the discharge valve chamber 1d is discharged from the discharge valve mechanism 8 to the discharge passage 1f. As a result, the high-pressure fuel in the pressurizing chamber 11 is discharged to the common rail 106 (see FIG. 1) through the discharge valve chamber 1d, the discharge passage 1f, and the fuel discharge port 12a of the discharge joint 12. With the above configuration, the discharge valve mechanism 8 functions as a check valve that limits the fuel flow direction.
- the electromagnetic suction valve mechanism 3 As described above, if the electromagnetic suction valve mechanism 3 is closed during the compression stroke, the fuel sucked into the pressurizing chamber 11 during the suction stroke is pressurized and discharged to the common rail 106 side. On the other hand, if the electromagnetic suction valve mechanism 3 is opened during the compression stroke, the fuel in the pressurizing chamber 11 is pushed back to the suction passage 1a side and is not discharged to the common rail 106 side. As described above, the discharge of fuel by the high-pressure fuel supply pump 100 is operated by opening and closing the electromagnetic suction valve mechanism 3. Then, the opening and closing of the electromagnetic suction valve mechanism 3 is controlled by the ECU 101.
- the volume of the pressurizing chamber 11 increases, and the fuel pressure in the pressurizing chamber 11 decreases.
- the suction stroke when the fuel pressure in the pressurizing chamber 11 becomes lower than the pressure in the suction port 31b (see FIG. 4) and the urging force due to the differential pressure between the two exceeds the urging force by the valve urging spring 38, the suction valve 32 is separated from the seating portion 31a, and the electromagnetic suction valve mechanism 3 is opened. As a result, the fuel passes between the suction valve 32 and the seating portion 31a, and flows into the pressurizing chamber 11 through a plurality of holes provided in the stopper 37.
- the rod urging spring 34 is set to have a urging force necessary and sufficient to maintain the suction valve 32 at a valve opening position away from the seating portion 31a in a non-energized state.
- the fuel in the pressurizing chamber 11 is boosted as the plunger 2 rises, and when the pressure exceeds the pressure of the fuel discharge port 12a, it passes through the discharge valve mechanism 8 and the common rail 106. It is discharged to (see FIG. 1).
- This process is called a discharge process. That is, the compression stroke from the lower start point to the upper start point of the plunger 2 consists of a return stroke and a discharge stroke. Then, by controlling the energization timing of the electromagnetic suction valve mechanism 3 to the electromagnetic coil 35, the amount of high-pressure fuel discharged can be controlled.
- the timing of energizing the electromagnetic coil 35 If the timing of energizing the electromagnetic coil 35 is advanced, the ratio of the return stroke in the compression stroke becomes small and the ratio of the discharge stroke becomes large. As a result, less fuel is returned to the suction passage 10b, and more fuel is discharged at high pressure. On the other hand, if the timing of energizing the electromagnetic coil 35 is delayed, the ratio of the return stroke during the compression stroke increases and the ratio of the discharge stroke decreases. As a result, more fuel is returned to the suction passage 10b, and less fuel is discharged at high pressure. By controlling the energization timing of the electromagnetic coil 35 in this way, the amount of fuel discharged at high pressure can be controlled to the amount required by the engine (internal combustion engine).
- FIG. 5 is a perspective view showing a cross section of the metal damper 9.
- FIG. 6 is a cross-sectional view of the metal damper 9.
- FIG. 7 is an enlarged cross-sectional view of a main part of the metal damper 9.
- the metal damper 9 is formed in a disk shape having an internal space by laminating two metal diaphragms 191 and 191 having the same shape.
- An inert gas such as argon is injected into the internal space of the metal damper 9.
- the pressure pulsation is absorbed or reduced by the expansion and contraction of the metal damper 9.
- Helium may be sealed together with argon in the internal space of the metal damper 9. This has the effect of facilitating gas leak checking during manufacturing.
- the metal diaphragm 191 is formed in a substantially disk shape, and has a flange portion 192 forming an outer peripheral portion and a space forming portion 193 located inside the flange portion 192 in the radial direction.
- the flange portion 192 is formed in an annular shape having planes parallel to the radial direction.
- the two metal diaphragms 191 are joined by bringing one of the flange portions 192 and 192 into contact with each other and welding the peripheral portions.
- the space forming portion 193 has a rising portion 195 continuous with the flange portion 192 and a corrugated plate portion 196 continuous with the rising portion 195.
- the rising portion 195 has a rising straight portion 195a (see FIG. 7) which is a straight portion.
- the corrugated plate portion 196 has a first curved portion 196a, a second curved portion 196b, and a plurality of (five in this embodiment) curved portions 196c.
- the first curved portion 196a, the second curved portion 196b, and the plurality of curved portions 196c are each formed in an annular shape continuous in the circumferential direction of the metal diaphragm 191 and are formed in a central portion of the metal diaphragm 191 (corrugated plate portion 196). It is arranged in a ripple pattern centered on.
- the first curved portion 196a is located on the outermost circumference of all curved portions.
- the rising portion 195 is located between the flange portion 192 and the first curved portion 196a.
- the second curved portion 196b is located radially inside the first curved portion 196a, and the plurality of curved portions 196c are located radially inside the second curved portion 196b.
- the first curved portion 196a is curved so as to be convex on one side (the side opposite to the opposing metal diaphragm 191) in the direction orthogonal to the plane of the flange portion 192.
- the second curved portion 196b is curved so as to be convex on the opposite side (opposite metal diaphragm 191 side) from the first curved portion 196a.
- the plurality of curved portions 196c are curved so as to be convex on one side, which is the same as the first curved portion 196a.
- the length from the rising start point P0 on the flange portion 192 side of the rising portion 195 to the apex P1 of the first curved portion 196a is L1.
- the length from the apex P1 of the first curved portion 196a to the apex P2 of the second curved portion 196b is defined as L2.
- L2 is set longer than L1 (L2> L1).
- the apex P1 is a point that takes an extreme value (maximum value or a minimum value) of the first curved portion 196a
- the apex P2 is a point that takes an extreme value (maximum value or a minimum value) of the second curved portion 196b. is there.
- the first curved portion 196a which is the starting point of the deformation of the metal diaphragm 191
- the effective area (deformation range) displaced by the pressure of the fuel in the metal diaphragm 191 can be increased, and the rate of change in the volume of the metal damper 9 can be improved. Therefore, the damper performance of the metal damper 9 can be improved.
- the portion of the metal diaphragm 191 that is the starting point of deformation is curved, it is possible to prevent the metal diaphragm 191 from concentrating on one point with stress, and it is possible to secure the durability of the metal diaphragm 191 and the metal damper 9.
- the rising angle R of the rising portion 195 from the flange portion 192 is reduced, the first curved portion 196a is closer to the center side of the space forming portion 193, so that the effective area displaced by the fuel pressure becomes smaller. Therefore, in order to sufficiently bring the first curved portion 196a closer to the outer peripheral side of the space forming portion 193, it is preferable that the rising angle R of the rising portion 195 from the flange portion 192 is 70 degrees or more.
- the rising angle R is an acute angle at which a straight line along the rising straight line portion 195a and a straight line along the flange portion 192 intersect.
- the height of the space forming portion 193 (the length in the direction orthogonal to the plane of the flange portion 192) can be secured.
- the space forming portions 193 of the opposing metal diaphragms 191 and 191 can be prevented from coming into contact with each other.
- the length of the rising straight portion 195a is longer than the length of the curved portion between the rising start point P0 and the apex P1 of the first curved portion 196a.
- the height of the space forming portion 193 can be secured while suppressing the increase in the radius of curvature of the first bending portion 196a.
- the radius of curvature of the first curved portion 196a becomes large, the movable range (deformable range) of the metal diaphragm 191 becomes small, and the rate of change in the volume of the metal damper 9 becomes low.
- the rate of change in the volume of the metal damper 9 is not lowered.
- the space forming portions 193 facing each other can be prevented from coming into contact with each other.
- a straight portion 198 between the curved portions is formed between the apex P1 of the first curved portion 196a and the apex P2 of the second curved portion 196b.
- a straight portion 198 between the curved portions is formed between the apex P1 of the first curved portion 196a and the apex P2 of the second curved portion 196b.
- the length of the straight portion 198 between the curved portions is longer than the length of the curved portion between the apex P1 of the first curved portion 196a and the apex P2 of the second curved portion 196b.
- the second curved portion 196b can be moved inward in the radial direction of the space forming portion 193, and the stress generated in the second curved portion 196b can be reduced.
- an external pressure is applied to the metal diaphragm 191
- the stress increases toward the outside in the radial direction of the space forming portion 193, so that the second curved portion 196b is generated in the second curved portion 196b as it approaches the first curved portion 196a.
- the stress increases.
- the length of the straight portion 198 between the curved portions is made longer than the length of the curved portion between the apex P1 of the first curved portion 196a and the apex P2 of the second curved portion 196b. 2
- the stress generated in the curved portion 196b is reduced, and the durability of the metal diaphragm 191 and the metal damper 9 is improved.
- a plurality of curved portions 196c are provided inside the second curved portion 196b in the radial direction.
- the effective area displaced by the pressure of the fuel in the metal diaphragm 191 can be increased, and the rate of change in the volume of the metal damper 9 can be improved.
- the number of the plurality of curved portions 196c can be appropriately set according to the length of the straight portion 198 between the curved portions and the radius of curvature to be set.
- the height of the first curved portion 196a (the length in the direction orthogonal to the plane of the flange portion 192) H1 is the height of the plurality of curved portions 196c (the length in the direction orthogonal to the plane of the flange portion 192) H2. Higher than. Thereby, when the air pressure in the internal space of the metal damper 9 is larger than the outside air pressure (0 Mpa), the plurality of curved portions 196c can be prevented from rising above the first curved portion 196a.
- the radius of curvature of the first curved portion 196a is made larger than the radius of curvature of the plurality of curved portions 196c.
- the stress generated in the first curved portion 196a which is the starting point of the deformation of the metal diaphragm 191 can be suppressed, and the effective area displaced by the fuel pressure can be increased by the plurality of curved portions 196c. That is, it is possible to improve the damper performance and the durability of the metal damper 9.
- the radii of curvature of the plurality of curved portions 196c are set to the same value.
- the radius of curvature of the plurality of curved portions according to the present invention may be different as long as they are smaller than the radius of curvature of the first curved portion.
- the plurality of curved portions since the stress increases toward the outside of the space forming portion 193 in the radial direction, it is preferable that the plurality of curved portions have an increasing radius of curvature toward the outside of the space forming portion 193 in the radial direction.
- the plate thickness of the metal diaphragm 191 is preferably 0.25 to 0.35 mm.
- FIG. 8 is a graph comparing the volume absorption amount of the metal damper 9 (Example) and the conventional metal damper (conventional example) according to the present embodiment with respect to the external pressure.
- the length L1 from the rising start point P0 to the apex P1 of the first curved portion 196a is from the apex P1 of the first curved portion 196a to the apex P2 of the second curved portion 196b. It is set to be the same as the length L2 of.
- the length from the rising start point P0 of the conventional metal damper to the apex P2 of the second curved portion 196b is set to the same value as the metal damper 9 according to the present embodiment.
- the straight line (solid line) indicating the volume absorption amount (volume change amount) with respect to the external pressure of the metal damper 9 according to the present embodiment is a straight line (single point chain line) indicating the volume absorption amount with respect to the external pressure of the conventional example.
- the inclination is larger than. That is, when the external pressure is the same, the metal damper 9 of the present embodiment has a larger volume absorption amount than the conventional example. Therefore, the metal damper 9 of the present embodiment has higher performance as a damper than the conventional example.
- FIG. 9 is a graph comparing the maximum stress with respect to the volume absorption amount of the metal damper 9 (Example) and the conventional metal damper (conventional example) according to the present embodiment.
- the length L1 from the rising start point P0 to the apex P1 of the first curved portion 196a is from the apex P1 of the first curved portion 196a to the apex P2 of the second curved portion 196b. It is set to be the same as the length L2 of.
- the length from the rising start point P0 of the conventional metal damper to the apex P2 of the second curved portion 196b is set to the same value as the metal damper 9 according to the present embodiment.
- the straight line (solid line) indicating the maximum stress with respect to the volume absorption amount (volume change amount) of the metal damper 9 according to the present embodiment is a straight line (one point) indicating the maximum stress with respect to the volume absorption amount of the conventional example.
- the slope is smaller than the chain line). That is, when the volume absorption amount is the same, the maximum stress of the metal damper 9 of the present embodiment is smaller than that of the conventional example. Therefore, the metal damper 9 of the present embodiment has higher durability than the conventional example.
- the metal diaphragm 191 (metal diaphragm) according to the above-described embodiment has a flange portion 192 (flange portion), a first curved portion 196a (first curved portion), and a second curved portion. It has a 196b (second curved portion) and a rising portion 195 (rising portion).
- the first curved portion 196a is located inside the flange portion 192 in the radial direction, and is convex to one side in the direction orthogonal to the plane of the flange portion 192.
- the second curved portion 196b is located radially inside the flange portion 192 with respect to the first curved portion 196a, and is convex on the side opposite to the first curved portion 196a.
- the rising portion 195 is located between the flange portion 192 and the first curved portion 196a.
- the length L2 from the apex P1 which takes the extreme value of the first curved portion 196a to the apex P2 which takes the extreme value of the second curved portion 196b is the rising edge of the rising portion 195 on the flange portion 192 side. It is longer than the length L1 from the start point P0 to the apex P1 of the first curved portion 196a.
- the first curved portion 196a can be brought closer to the outer peripheral side of the space forming portion 193, and the effective area (deformation range) displaced by the fuel pressure in the metal diaphragm 191 can be increased.
- the rate of change in the volume of the metal damper 9 (volume absorption amount) can be improved, and the damper performance of the metal damper 9 can be improved.
- the first curved portion 196a serves as the starting point of deformation of the metal diaphragm 191, it is possible to prevent the metal diaphragm 191 from concentrating on one point with stress, and it is possible to secure the durability of the metal diaphragm 191 and the metal damper 9.
- the metal diaphragm 191 (metal diaphragm) according to the above-described embodiment is located between the apex P1 of the first curved portion 196a (first curved portion) and the apex P2 of the second curved portion 196b (second curved portion).
- a straight portion 198 between curved portions (straight portion between curved portions), which is a straight portion, is formed.
- the length of the straight portion 198 between the curved portions is the same as the apex P1 of the first curved portion 196a (first curved portion). It is longer than the length of the curved portion between the second curved portion 196b (second curved portion) and the apex P2. As a result, the second curved portion 196b can be moved inward in the radial direction of the space forming portion 193 (metal diaphragm 191), and the stress generated in the second curved portion 196b can be reduced.
- the rising portion 195 (rising portion) of the metal diaphragm 191 (metal diaphragm) has a rising straight portion 195a (rising straight portion) which is a straight line portion.
- the height of the space forming portion 193 (rising portion 195) can be secured, and when the metal damper 9 contracts, the space forming portions 193 of the opposing metal diaphragms 191 and 191 do not come into contact with each other. Can be done.
- the lengths of the rising straight line portion 195a (rising straight line portion) of the metal diaphragm 191 (metal diaphragm) according to the above-described embodiment are set to the rising start point P0 and the apex P1 of the first curved portion 196a (first curved portion). Longer than the length of the curved section between. As a result, even if the height of the space forming portion 193 (rising portion 195) is secured, it is suppressed that the radius of curvature of the first curved portion 196a becomes large, and the rate of change in the volume of the metal damper 9 is not lowered. Can be.
- the metal diaphragm 191 (metal diaphragm) according to the above-described embodiment is located inside the second curved portion 196b (second curved portion) in the radial direction of the flange portion 192 (flange portion), and is located on the flange portion 192. It has a plurality of curved portions 196c (plurality of curved portions) that are convex on one side in a direction orthogonal to the plane. As a result, the effective area displaced by the pressure of the fuel in the metal diaphragm 191 can be increased, and the rate of change in the volume of the metal damper 9 can be improved.
- the radius of curvature of the first curved portion 196a (first curved portion) of the metal diaphragm 191 (metal diaphragm) according to the above-described embodiment is larger than the radius of curvature of the plurality of curved portions 196c (plural curved portions).
- the metal diaphragm 191 (metal diaphragm) according to the above-described embodiment has a plate thickness of 0.25 to 0.35 mm. As a result, it is possible to form the metal diaphragm 191 that realizes the metal damper 9 that secures durability and improves damper performance.
- metal damper 9 metal damper
- metal damper 9 metal damper
- the metal damper 9 is formed by joining two metal diaphragms 191 (metal diaphragms) to form a closed space inside, and each metal diaphragm 191 is described above. Is used.
- the high-pressure fuel supply pump 100 reciprocates to pressurize the fuel in the pressurizing chamber 11 (pressurizing chamber), and the plunger 2 (plunger) and the pressurizing chamber 11 It includes an electromagnetic suction valve mechanism 3 (solenoid valve) arranged on the upstream side and the above-mentioned metal damper 9 arranged on the upstream side of the electromagnetic suction valve mechanism 3.
- the metal diaphragm, the metal damper, and the fuel pump of the present invention have been described above, including their effects.
- the metal diaphragm, metal damper, and fuel pump of the present invention are not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the gist of the invention described in the claims. Is.
- the above-described embodiment has been described in detail in order to explain the present invention in an easy-to-understand manner, and is not necessarily limited to the one including all the described configurations.
- Electromagnetic suction valve mechanism 4 ... Relief valve mechanism, 5 ... Suction joint, 6 ... Cylinder, 8 ... Discharge valve mechanism, 9 ... Metal damper, 10 ... Low pressure fuel chamber, 10a ... Low pressure Fuel flow path, 10b ... Intake passage, 10c ... Fuel passage, 11 ... Pressurization chamber, 12 ... Discharge joint, 14 ... Damper cover, 19 ... 1st holding member, 20 ... 2nd holding member, 100 ... High pressure fuel supply pump , 101 ... ECU, 102 ... Feed pump, 103 ... Fuel tank, 104 ... Low pressure piping, 105 ... Fuel pressure sensor, 106 ... Common rail, 107 ...
- Injector 191 ... Metal diaphragm, 192 ... Flange part, 193 ... Space forming part, 195 ... Rising part, 195a ... Rising straight part, 196 ... Corrugated plate part, 196a ... First curved part, 196b ... Second curved part, 196c ... Multiple curved parts, 198 ... Straight part between curved parts, 200 ... Fuel supply System, P1 ... apex (point that takes the extreme value of the first curved part), P2 ... apex (point that takes the extreme value of the second curved part)
Landscapes
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Abstract
ダンパとしての性能を改善すると共に、耐久性を確保することが可能な金属ダイアフラム、金属ダンパ、及び燃料ポンプを提供する。 本発明の金属ダイアフラム(191)は、円環状のフランジ部(192)と、第1湾曲部(196a)と、第2湾曲部(196b)と、立ち上がり部(195)とを有する。第1湾曲部は、フランジ部の径方向内側に位置し、フランジ部の平面に直交する方向の一方の側に凸となる。第2湾曲部は、第1湾曲部よりもフランジ部の径方向内側に位置し、第1湾曲部と反対側に凸となる。立ち上がり部は、フランジ部と第1湾曲部との間に位置する。そして、第1湾曲部の極値をとる点である頂点P1から第2湾曲部の極値をとる点である頂点P2までの長さL2は、立ち上がり部におけるフランジ部側の立ち上がり開始点P0から第1湾曲部の頂点P1までの長さL1よりも長い。
Description
本発明は、金属ダイアフラム、金属ダンパ、及び燃料ポンプに関する。
自動車等のエンジン(内燃機関)の燃焼室へ燃料を直接、噴射する直接噴射型エンジンにおいては、燃料を高圧にするための高圧燃料供給ポンプが広く用いられている。この高圧燃料供給ポンプとしては、例えば、特許文献1に記載されている。この特許文献1に記載された高圧燃料供給ポンプでは、圧力減衰器(ダンパ)にスペーサを設けない代わりに、ハウジングの上側部分40と底区分44とが直接に互いに溶接されている。そして、両ダイヤフラム54a,54bの両保持区分72a,72bも直接に互いに溶接されている(溶接シーム57)。
両保持区分72a,72bは、さらに、両ダイヤフラム54a,54bをガス密に互いに溶接している溶接シーム57から少しだけ半径方向内側寄りの位置において、ハウジングの上側部分40もしくは底区分44に一体成形された上側のクランプリング82と下側のクランプリング84とによって互いにクランプされている。
ところで、特許文献1に記載されているような高圧燃料供給ポンプの圧力減衰器は、燃料の圧力により変位する有効面積を増やして、ダンパとしての性能を改善することが望まれていた。また、燃料の圧力により変位する有効面積を増やしても耐久性を確保することが望まれている。
本発明の目的は、上記の問題点を考慮し、ダンパとしての性能を改善すると共に、耐久性を確保することが可能な金属ダイアフラム、金属ダンパ、及び燃料ポンプを提供することにある。
上記課題を解決し、本発明の目的を達成するため、本発明の金属ダイアフラムは、フランジ部と、第1湾曲部と、第2湾曲部と、立ち上がり部とを有する。第1湾曲部は、フランジ部の径方向内側に位置し、フランジ部の平面に直交する方向の一方の側に凸となる。
第2湾曲部は、第1湾曲部よりもフランジ部の径方向内側に位置し、第1湾曲部と反対側に凸となる。立ち上がり部は、フランジ部と第1湾曲部との間に位置する。そして、第1湾曲部の極値をとる点である頂点から第2湾曲部の極値をとる点である頂点までの長さは、立ち上がり部におけるフランジ部側の立ち上がり開始点から第1湾曲部の頂点までの長さよりも長い。
第2湾曲部は、第1湾曲部よりもフランジ部の径方向内側に位置し、第1湾曲部と反対側に凸となる。立ち上がり部は、フランジ部と第1湾曲部との間に位置する。そして、第1湾曲部の極値をとる点である頂点から第2湾曲部の極値をとる点である頂点までの長さは、立ち上がり部におけるフランジ部側の立ち上がり開始点から第1湾曲部の頂点までの長さよりも長い。
また、本発明の金属ダンパは、2つの上記金属ダイアフラムのフランジ部を接合して内部に密閉空間を形成したものである。また、本発明の燃料ポンプは、往復運動することで加圧室の燃料を加圧するプランジャと、加圧室の上流側に配置された電磁弁と、電磁弁の上流側に配置された上記金属ダンパとを備える。
上記構成の金属ダイアフラムを用いた金属ダンパによれば、ダンパとしての性能を確保すると共に、耐久性を確保することができる。
なお、上述した以外の課題、構成および効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
なお、上述した以外の課題、構成および効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
1.高圧燃料供給ポンプの一実施形態
以下、本発明の一実施形態に係る高圧燃料供給ポンプについて説明する。なお、各図において共通の部材には、同一の符号を付している。
以下、本発明の一実施形態に係る高圧燃料供給ポンプについて説明する。なお、各図において共通の部材には、同一の符号を付している。
[燃料供給システム]
まず、本実施形態に係る高圧燃料供給ポンプを用いた燃料供給システムについて、図1を用いて説明する。
図1は、本実施形態に係る高圧燃料供給ポンプを用いた燃料供給システムの全体構成図である。
まず、本実施形態に係る高圧燃料供給ポンプを用いた燃料供給システムについて、図1を用いて説明する。
図1は、本実施形態に係る高圧燃料供給ポンプを用いた燃料供給システムの全体構成図である。
図1に示すように、燃料供給システム200は、高圧燃料供給ポンプ100と、ECU(Engine Control Unit)101と、燃料タンク103と、コモンレール106と、複数のインジェクタ107とを備えている。高圧燃料供給ポンプ100の部品は、ボディ1に一体に組み込まれている。
燃料タンク103の燃料は、ECU101からの信号に基づいて駆動するフィードポンプ102によって汲み上げられる。汲み上げられた燃料は、不図示のプレッシャレギュレータにより適切な圧力に加圧され、低圧配管104を通して高圧燃料供給ポンプ100の低圧燃料吸入口51に送られる。
高圧燃料供給ポンプ100は、燃料タンク103から供給された燃料を加圧して、コモンレール106に圧送する。コモンレール106には、複数のインジェクタ107と、燃料圧力センサ105が装着されている。複数のインジェクタ107は、気筒(燃焼室)数にあわせて装着されており、ECU101から出力される駆動電流に従って燃料を噴射する。本実施形態の燃料供給システム200は、インジェクタ107がエンジンのシリンダ筒内に直接、燃料を噴射する、いわゆる直噴エンジンシステムである。
燃料圧力センサ105は、検出した圧力データをECU101に出力する。ECU101は、各種センサから得られるエンジン状態量(例えばクランク回転角、スロットル開度、エンジン回転数、燃料圧力等)に基づいて適切な噴射燃料量(目標噴射燃料長)や適切な燃料圧力(目標燃料圧力)等を演算する。
また、ECU101は、燃料圧力(目標燃料圧力)等の演算結果に基づいて、高圧燃料供給ポンプ100や複数のインジェクタ107の駆動を制御する。すなわち、ECU101は、高圧燃料供給ポンプ100を制御するポンプ制御部と、インジェクタ107を制御するインジェクタ制御部を有する。
高圧燃料供給ポンプ100は、圧力脈動低減機構である金属ダンパ9と、容量可変機構である電磁吸入弁機構3と、リリーフ弁機構4と、吐出弁機構8とを有している。低圧燃料吸入口51から流入した燃料は、金属ダンパ9、吸入通路10bを介して電磁吸入弁機構3の吸入ポート31bに到達する。
電磁吸入弁機構3に流入した燃料は、吸入弁32を通過し、ボディ1に形成された吸入通路1aを流れた後に加圧室11に流入する。加圧室11には、プランジャ2が摺動可能に保持されている。プランジャ2は、エンジンのカム91(図2参照)により動力が伝えられて往復運動する。
加圧室11では、プランジャ2の下降行程において電磁吸入弁機構3から燃料が吸入され、上昇行程において燃料が加圧される。加圧室11の燃料圧力が設定値を超えると、吐出弁機構8が開弁し、吐出通路1fを経てコモンレール106へ高圧燃料が圧送される。
高圧燃料供給ポンプ100による燃料の吐出は、電磁吸入弁機構3の開閉によって操作される。そして、電磁吸入弁機構3の開閉は、ECU101によって制御される。
高圧燃料供給ポンプ100による燃料の吐出は、電磁吸入弁機構3の開閉によって操作される。そして、電磁吸入弁機構3の開閉は、ECU101によって制御される。
インジェクタ107の故障等によりコモンレール106等に異常高圧が発生した場合に、コモンレール106に連通する燃料吐出口12a(図2参照)と加圧室11との差圧がリリーフ弁機構4の開弁圧力以上になると、リリーフ弁機構4が開弁する。これにより、異常高圧となった燃料は、リリーフ弁機構4内を通って加圧室11へと戻され、コモンレール106等の配管が保護される。
[高圧燃料供給ポンプ]
次に、高圧燃料供給ポンプ100の構成について、図2~図4を用いて説明する。
図2は、高圧燃料供給ポンプ100の水平方向に直交する断面で見た縦断面図(その1)である。図3は、高圧燃料供給ポンプ100の垂直方向に直交する断面で見た水平方向断面図である。図4は、高圧燃料供給ポンプ100の水平方向に直交する断面で見た縦断面図(その2)である。
次に、高圧燃料供給ポンプ100の構成について、図2~図4を用いて説明する。
図2は、高圧燃料供給ポンプ100の水平方向に直交する断面で見た縦断面図(その1)である。図3は、高圧燃料供給ポンプ100の垂直方向に直交する断面で見た水平方向断面図である。図4は、高圧燃料供給ポンプ100の水平方向に直交する断面で見た縦断面図(その2)である。
図2及び図3に示すように、高圧燃料供給ポンプ100のボディ1には、上述した吸入通路1aと、取付けフランジ1b(図3参照)が設けられている。この取付けフランジ1bは、エンジン(内燃機関)の燃料ポンプ取付け部90に密着し、図示しない複数のボルト(ねじ)で固定されている。すなわち、高圧燃料供給ポンプ100は、取付けフランジ1bによって燃料ポンプ取付け部90に固定されている。
図2に示すように、燃料ポンプ取付け部90とボディ1との間には、シート部材の一具体例を示すOリング93が介在されている。このOリング93は、エンジンオイルが燃料ポンプ取付け部90とボディ1との間を通ってエンジン(内燃機関)の外部に漏れることを防止している。
また、高圧燃料供給ポンプ100のボディ1には、プランジャ2の往復運動をガイドするシリンダ6が取り付けられている。シリンダ6は、筒状に形成されており、その外周側においてボディ1に圧入されている。ボディ1及びシリンダ6は、電磁吸入弁機構3、プランジャ2、吐出弁機構8(図4参照)と共に加圧室11を形成している。
ボディ1には、シリンダ6の軸方向の中央部に係合する固定部1cが設けられている。
ボディ1の固定部1cは、シリンダ6を上方(図2中の上方)へ押圧し、加圧室11にて加圧された燃料が、シリンダ6の上端面とボディ1との間から漏れないようにしている。
ボディ1の固定部1cは、シリンダ6を上方(図2中の上方)へ押圧し、加圧室11にて加圧された燃料が、シリンダ6の上端面とボディ1との間から漏れないようにしている。
プランジャ2の下端には、エンジンのカムシャフトに取り付けられたカム91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92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16によりカム91側に付勢されており、タペット92に圧着されている。タペット92は、カム91の回転に伴って往復動する。プランジャ2は、タペット92と一緒に往復動し、加圧室11の容積を変化させる。
また、シリンダ6とリテーナ15との間には、シールホルダ17が配置されている。シールホルダ17は、プランジャ2が挿入される筒状に形成されており、シリンダ6側である上端部に副室17aを有している。また、シールホルダ17は、リテーナ15側である下端部にプランジャシール18を保持している。
プランジャシール18は、プランジャ2の外周に摺動可能に接触しており、プランジャ2が往復動したとき、副室17aの燃料をシールし、副室17aの燃料がエンジン内部へ流入しないようにしている。また、プランジャシール18は、エンジン内の摺動部を潤滑する潤滑油(エンジンオイルも含む)がボディ1の内部に流入することを防止している。
図2において、プランジャ2は、上下方向に往復動する。プランジャ2が下降すると、加圧室11の容積が拡大し、プランジャ2が上昇すると、加圧室11の容積が減少する。
すなわち、プランジャ2は、加圧室11の容積を拡大及び縮小させる方向に往復動するように配置されている。
すなわち、プランジャ2は、加圧室11の容積を拡大及び縮小させる方向に往復動するように配置されている。
プランジャ2は、大径部2aと小径部2bを有している。プランジャ2が往復動すると、大径部2a及び小径部2bは、副室17aに位置する。したがって、副室17aの体積は、プランジャ2の往復動によって増減する。
副室17aは、燃料通路10c(図4参照)により低圧燃料室10と連通している。プランジャ2の下降時は、副室17aから低圧燃料室10へ燃料の流れが発生し、プランジャ2の上昇時は、低圧燃料室10から副室17aへ燃料の流れが発生する。これにより、高圧燃料供給ポンプ100の吸入行程もしくは、戻し行程におけるポンプ内外への燃料流量を低減することができ、高圧燃料供給ポンプ100内部で発生する圧力脈動を低減することができる。
また、ボディ1には、加圧室11に連通するリリーフ弁機構4が設けられている。リリーフ弁機構4は、リリーフばね41と、リリーフ弁ホルダ42と、リリーフ弁43と。シート部材44及びばね支持部材45を有している。
ばね支持部材45は、リリーフばね41を内包しリリーフ弁室を形成する。リリーフばね41は、一端部がボディ1に当接し、他端部がリリーフ弁ホルダ42に当接している。
リリーフ弁ホルダ42は、リリーフ弁43に係合しており、リリーフ弁43には、リリーフばね41の付勢力がリリーフ弁ホルダ42を介して作用する。
リリーフ弁ホルダ42は、リリーフ弁43に係合しており、リリーフ弁43には、リリーフばね41の付勢力がリリーフ弁ホルダ42を介して作用する。
リリーフ弁43は、リリーフばね41の付勢力により押圧され、シート部材44の燃料通路を塞いでいる。シート部材44の燃料通路は、吐出通路1fに連通している。加圧室11(上流側)とシート部材44(下流側)との間における燃料の移動は、リリーフ弁43がシート部材44に接触(密着)することにより遮断されている。
コモンレール106やその先の部材内の圧力が高くなると、シート部材44側の燃料がリリーフ弁43を押圧して、リリーフばね41の付勢力に抗してリリーフ弁43を移動させる。その結果、リリーフ弁43が開弁し、吐出通路1f内の燃料が、シート部材44の燃料通路を通って加圧室11に戻る。したがって、リリーフ弁43を開弁させる圧力は、リリーフばね41の付勢力によって決定される。
なお、本実施形態のリリーフ弁機構4は、加圧室11に連通しているが、これに限定されるものではなく、例えば、低圧通路(低圧燃料吸入口51や吸入通路10b等)に連通するようにしてもよい。
図3及び図4に示すように、ボディ1の側面部には、吸入ジョイント5が取り付けられている。吸入ジョイント5は、燃料タンク103から供給された燃料を通す低圧配管104に接続されている。燃料タンク103の燃料は、吸入ジョイント5から高圧燃料供給ポンプ100の内部に供給される。
吸入ジョイント5は、低圧配管104に接続された低圧燃料吸入口51と、低圧燃料吸入口51に連通する吸入流路52とを有している。吸入流路52を通過した燃料は、低圧燃料室10に設けた金属ダンパ9及び吸入通路10b(図2参照)を介して電磁吸入弁機構3の吸入ポート31b(図2参照)に到達する。吸入流路52に連通する燃料通路内には、吸入フィルタ53が配置されている。吸入フィルタ53は、燃料に存在する異物を除去し、高圧燃料供給ポンプ100内に異物が進入することを防ぐ。
図2及び図4に示すように、高圧燃料供給ポンプ100のボディ1には、低圧燃料室(ダンパ室)10が設けられている。この低圧燃料室10は、ダンパーカバー14によって覆われている。ダンパーカバー14は、例えば、一方側が閉塞された筒状(カップ状)に形成されている。
低圧燃料室10は、低圧燃料流路10aと、吸入通路10bを有している。吸入通路10bは、電磁吸入弁機構3の吸入ポート31b(図2参照)に連通しており、低圧燃料流路10aを通った燃料は、吸入通路10bを介して電磁吸入弁機構3の吸入ポート31bに到達する。
低圧燃料流路10aには、金属ダンパ9と、金属ダンパ9を挟持する第1保持部材19及び第2保持部材20が設けられている。加圧室11に流入した燃料が再び開弁状態の電磁吸入弁機構3を通って吸入通路10b(図2参照)へと戻されると、低圧燃料室10に圧力脈動が発生する。金属ダンパ9は、高圧燃料供給ポンプ100内で発生した圧力脈動が低圧配管104へ波及することを低減する。この金属ダンパ9の形状については、後で詳しく説明する。
図3に示すように、電磁吸入弁機構3は、ボディ1に形成された横穴に挿入されている。電磁吸入弁機構3は、ボディ1に形成された横穴に圧入された吸入弁シート31と、吸入弁32と、ロッド33と、ロッド付勢ばね34と、電磁コイル35と、アンカー36とを有している。
吸入弁シート31は、筒状に形成されており、内周部に着座部31aが設けられている。また、吸入弁シート31には、外周部から内周部に到達する吸入ポート31b(図2参照)が形成されている。この吸入ポート31bは、上述した低圧燃料室10における吸入通路10bに連通している。
ボディ1に形成された横穴には、吸入弁シート31の着座部31aに対向するストッパ37が配置されており、ストッパ37と着座部31aとの間に吸入弁32が配置されている。また、ストッパ37と吸入弁32との間には、弁付勢ばね38が介在されている。弁付勢ばね38は、吸入弁32を着座部31a側に付勢する。
吸入弁32は、着座部31aに当接することにより、吸入ポート31bと加圧室11との連通部を閉鎖し、電磁吸入弁機構3が閉弁状態になる。一方、吸入弁32は、ストッパ37に当接することにより、吸入ポート31bと加圧室11との連通部を開放し、電磁吸入弁機構3が開弁状態になる。
ロッド33は、吸入弁シート31を貫通しており、一端が吸入弁32に当接している。
ロッド付勢ばね34は、ロッド33を介して吸入弁32をストッパ37側である開弁方向に付勢する。ロッド付勢ばね34の一端は、ロッド33の他端に係合しており、ロッド付勢ばね34の他端は、ロッド付勢ばね34を囲うように配置された磁性コア39に係合している。
ロッド付勢ばね34は、ロッド33を介して吸入弁32をストッパ37側である開弁方向に付勢する。ロッド付勢ばね34の一端は、ロッド33の他端に係合しており、ロッド付勢ばね34の他端は、ロッド付勢ばね34を囲うように配置された磁性コア39に係合している。
アンカー36は、磁性コア39の端面に対向している。このアンカー36は、ロッド33の外周部に設けられたフランジに係合している。また、アンカー36の磁性コア39と反対側は、アンカー付勢ばね40の一端が当接している。アンカー付勢ばね40の他端は、吸入弁シート31に当接している。アンカー付勢ばね40は、アンカー36をロッド33のフランジ側に付勢している。アンカー36の移動量は、吸入弁32の移動量よりも大きく設定される。これにより、吸入弁32を着座部31aに確実に当接(着座)させることができ、電磁吸入弁機構3を確実に閉弁状態にすることができる。
電磁コイル35は、磁性コア39の周りを一周するように配置されている。この電磁コイル35には、端子部材30(図2参照)が電気的に接続されており、端子部材30を介して電流が流れる。電磁コイル35に電流が流れていない無通電状態において、ロッド33がロッド付勢ばね34による付勢力によって開弁方向に付勢され、吸入弁32を開弁方向に押圧している。その結果、吸入弁32が着座部31aから離れてストッパ37に当接し、電磁吸入弁機構3が開弁状態になっている。すなわち、電磁吸入弁機構3は、無通電状態において開弁するノーマルオープン式となっている。
電磁吸入弁機構3の開弁状態において、吸入ポート31bの燃料は、吸入弁32と着座部31aとの間を通り、ストッパ37の複数の燃料通過孔(不図示)及び吸入通路1aを通って加圧室11に流入する。電磁吸入弁機構3の開弁状態では、吸入弁32は、ストッパ37と接触するため、吸入弁32の開弁方向の位置が規制される。そして、電磁吸入弁機構3の開弁状態における吸入弁32と着座部31aの間に存在する隙間は、吸入弁32の可動範囲であり、これが開弁ストロークとなる。
電磁コイル35に電流が流れると、アンカー36と磁性コア39のそれぞれの磁気吸引面において磁気吸引力が作用する。つまり、アンカー36は、磁性コア39に吸引される。その結果、アンカー36は、ロッド付勢ばね34の付勢力に抗して移動し、磁性コア39に接触する。アンカー36が磁性コア39側である閉弁方向へ移動すると、アンカー36が係合するロッド33がアンカー36と共に移動する。その結果、吸入弁32は、開弁方向への付勢力から解放され、弁付勢ばね38による付勢力により閉弁方向に移動する。
そして、吸入弁32が、吸入弁シート31の着座部31aに接触すると、電磁吸入弁機構3が閉弁状態になる。
そして、吸入弁32が、吸入弁シート31の着座部31aに接触すると、電磁吸入弁機構3が閉弁状態になる。
図3に示すように、吐出弁機構8は、加圧室11の出口側に接続されている。この吐出弁機構8は、吐出弁シート部材81と、吐出弁シート部材81と接離する吐出弁82を備える。また、吐出弁機構8は、吐出弁82を吐出弁シート部材81側へ付勢する吐出弁ばね83と、吐出弁82のストローク(移動距離)を決める吐出弁ストッパ84と、吐出弁ストッパ84の移動を係止するプラグ85を備える。
吐出弁シート部材81、吐出弁82、吐出弁ばね83、及び吐出弁ストッパ84は、ボディ1に形成された吐出弁室1dに収納されている。吐出弁室1dは、水平方向に延びる略円柱状の空間である。吐出弁室1dの一端は、燃料通路1eを介して加圧室11に連通しており、吐出弁室1dの他端は、ボディ1の側面に開口している。吐出弁室1dの開口は、プラグ85によって封止されている。
また、ボディ1には、吐出ジョイント12が溶接部12bにより接合されている。吐出ジョイント12は、燃料吐出口12aを有しており、燃料吐出口12aは、ボディ1の内部において水平方向に延びる吐出通路1fを介して吐出弁室1dに連通している。また、吐出ジョイント12の燃料吐出口12aは、コモンレール106に接続されている。
加圧室11の燃料圧力が吐出弁室1dの燃料圧力より低い状態では、吐出弁82に作用する差圧力及び吐出弁ばね83による付勢力により、吐出弁82が吐出弁シート部材81に圧着され、吐出弁機構8は閉弁状態となる。一方、加圧室11の燃料圧力が、吐出弁室1dの燃料圧力よりも大きくなり、吐出弁82に作用する差圧力が吐出弁ばね83の付勢力よりも大きくなると、吐出弁82が吐出弁シート部材81から離れ、吐出弁機構8は開弁状態となる。
吐出弁機構8が開閉弁動作をすると、吐出弁室1dに燃料が出し入れされる。そして、吐出弁室1dから出た燃料は、吐出弁機構8から吐出通路1fへ吐出される。その結果、加圧室11内の高圧の燃料は、吐出弁室1d、吐出通路1f、吐出ジョイント12の燃料吐出口12aを経てコモンレール106(図1参照)へと吐出される。以上のような構成により、吐出弁機構8は、燃料の流通方向を制限する逆止弁として機能する。
[燃料ポンプの動作]
次に、本実施形態に係る高圧燃料供給ポンプ100の動作について説明する。
図1に示すプランジャ2が下降した場合に、電磁吸入弁機構3が開弁していると、吸入通路1aから加圧室11に燃料が流入する。以下、プランジャ2が下降する行程を吸入行程と称する。一方、プランジャ2が上昇した場合に、電磁吸入弁機構3が閉弁していると、加圧室11内の燃料は昇圧され、吐出弁機構8を通過してコモンレール106(図1参照)へ圧送される。以下、プランジャ2が上昇する工程を圧縮行程と称する。
次に、本実施形態に係る高圧燃料供給ポンプ100の動作について説明する。
図1に示すプランジャ2が下降した場合に、電磁吸入弁機構3が開弁していると、吸入通路1aから加圧室11に燃料が流入する。以下、プランジャ2が下降する行程を吸入行程と称する。一方、プランジャ2が上昇した場合に、電磁吸入弁機構3が閉弁していると、加圧室11内の燃料は昇圧され、吐出弁機構8を通過してコモンレール106(図1参照)へ圧送される。以下、プランジャ2が上昇する工程を圧縮行程と称する。
上述したように、圧縮行程中に電磁吸入弁機構3が閉弁していれば、吸入行程中に加圧室11に吸入された燃料が加圧され、コモンレール106側へ吐出される。一方、圧縮行程中に電磁吸入弁機構3が開弁していれば、加圧室11内の燃料は吸入通路1a側へ押し戻され、コモンレール106側へ吐出されない。このように、高圧燃料供給ポンプ100による燃料の吐出は、電磁吸入弁機構3の開閉によって操作される。そして、電磁吸入弁機構3の開閉は、ECU101によって制御される。
吸入行程では、加圧室11の容積が増加し、加圧室11内の燃料圧力が低下する。この吸入行程において、加圧室11の燃料圧力が吸入ポート31b(図4参照)の圧力よりも低くなり、両者の差圧による付勢力が弁付勢ばね38による付勢力を超えると、吸入弁32は着座部31aから離れ、電磁吸入弁機構3が開弁状態になる。その結果、燃料は、吸入弁32と着座部31aとの間を通り、ストッパ37に設けられた複数の孔を通って加圧室11に流入する。
吸入行程を終了した後は、圧縮行程に移る。このとき、電磁コイル35は、無通電状態を維持したままであり、アンカー36と磁性コア39との間に磁気吸引力は作用していない。ロッド付勢ばね34は、無通電状態において吸入弁32を着座部31aから離れた開弁位置で維持するのに必要十分な付勢力を有するよう設定されている。
この状態において、プランジャ2が上昇運動をしても、ロッド33が開弁位置に留まるため、ロッド33により付勢された吸入弁32も同様に開弁位置に留まる。したがって、加圧室11の容積は、プランジャ2の上昇運動に伴い減少するが、この状態では、一度、加圧室11に吸入された燃料が、再び開弁状態の電磁吸入弁機構3を通して吸入通路10bへ戻されることになり、加圧室11内部の圧力が上昇することは無い。この行程を戻し行程と称する。
戻し工程において、ECU101(図1参照)からの制御信号が電磁吸入弁機構3に印加されると、電磁コイル35には、端子部材30を介して電流が流れる。電磁コイル35に電流が流れると、磁性コア39とアンカー36の磁気吸引面Sにおいて磁気吸引力が作用し、アンカー36が磁性コア39に引き寄せられる。そして、磁気吸引力がロッド付勢ばね34の付勢力よりも大きくなると、アンカー36は、ロッド付勢ばね34の付勢力に抗して磁性コア39側へ移動し、アンカー36と係合するロッド33が吸入弁32から離れる方向に移動する。その結果、弁付勢ばね38による付勢力と燃料が吸入通路10bに流れ込むことによる流体力により吸入弁32が着座部31aに着座し、電磁吸入弁機構3が閉弁状態になる。
電磁吸入弁機構3が閉弁状態になった後、加圧室11の燃料は、プランジャ2の上昇と共に昇圧され、燃料吐出口12aの圧力以上になると、吐出弁機構8を通過してコモンレール106(図1参照)へ吐出される。この行程を吐出行程と称する。すなわち、プランジャ2の下始点から上始点までの間の圧縮行程は、戻し行程と吐出行程からなる。そして、電磁吸入弁機構3の電磁コイル35への通電タイミングを制御することで、吐出される高圧燃料の量を制御することができる。
電磁コイル35へ通電するタイミングを早くすれば、圧縮行程中における戻し行程の割合が小さくなり、吐出行程の割合が大きくなる。その結果、吸入通路10bに戻される燃料が少なくなり、高圧吐出される燃料は多くなる。一方、電磁コイル35へ通電するタイミングを遅くすれば、圧縮行程中における戻し行程の割合が大きくなり、吐出行程の割合が小さくなる。その結果、吸入通路10bに戻される燃料が多くなり、高圧吐出される燃料は少なくなる。このように、電磁コイル35への通電タイミングを制御することで、高圧吐出される燃料の量をエンジン(内燃機関)が必要とする量に制御することができる。
[金属ダンパ]
次に、金属ダンパ9について、図5~図7を参照して説明する。
図5は、金属ダンパ9の断面を示す斜視図である。図6は、金属ダンパ9の断面図である。図7は、金属ダンパ9の要部を拡大した断面図である。
次に、金属ダンパ9について、図5~図7を参照して説明する。
図5は、金属ダンパ9の断面を示す斜視図である。図6は、金属ダンパ9の断面図である。図7は、金属ダンパ9の要部を拡大した断面図である。
図5及び図6に示すように、金属ダンパ9は、同一形状の2枚の金属ダイアフラム191,191を張り合わせることにより、内部空間を有する円盤状に形成されている。そして、金属ダンパ9の内部空間には、アルゴンのような不活性ガスが注入されている。圧力脈動は、金属ダンパ9が膨張・収縮することで吸収或いは低減される。なお、金属ダンパ9の内部空間にアルゴンと共にヘリウムを封入してもよい。これにより、製造時のガス漏れチェックが容易になるという効果が得られる。
金属ダイアフラム191は、略円板状に形成されており、外周部を形成するフランジ部192と、フランジ部192よりも径方向の内側に位置する空間形成部193を有している。フランジ部192は、径方向に平行な平面を有する環状に形成されている。2枚の金属ダイアフラム191は、互いのフランジ部192,192の一方の平面を接触させて、周縁部を溶接することにより接合されている。
空間形成部193は、フランジ部192に連続する立ち上がり部195と、立ち上がり部195に連続する波板部196を有している。立ち上がり部195は、直線部分である立ち上がり直線部195a(図7参照)を有している。波板部196には、第1湾曲部196aと、第2湾曲部196bと、複数(本実施形態では5個)の湾曲部196cを有している。第1湾曲部196a、第2湾曲部196b、及び複数の湾曲部196cは、それぞれ金属ダイアフラム191の周方向に連続する円環状に形成されており、金属ダイアフラム191(波板部196)の中央部を中心とした波紋状に配置されている。
第1湾曲部196aは、全ての湾曲部の最外周に位置している。そして、フランジ部192と第1湾曲部196aとの間に上述の立ち上がり部195が位置している。第2湾曲部196bは、第1湾曲部196aよりも径方向の内側に位置しており、複数の湾曲部196cは、第2湾曲部196bよりも径方向の内側に位置している。
第1湾曲部196aは、フランジ部192の平面に直交する方向の一方の側(対向する金属ダイアフラム191と反対側)に凸となるように湾曲している。第2湾曲部196bは、第1湾曲部196aと反対側(対向する金属ダイアフラム191側)に凸となるように湾曲している。複数の湾曲部196cは、第1湾曲部196aと同じ一方の側に凸となるように湾曲している。
図7に示すように、金属ダイアフラム191の径方向において、立ち上がり部195におけるフランジ部192側の立ち上がり開始点P0から第1湾曲部196aの頂点P1までの長さをL1とする。また、金属ダイアフラム191の径方向において、第1湾曲部196aの頂点P1から第2湾曲部196bの頂点P2までの長さをL2とする。金属ダイアフラム191は、L2がL1よりも長く設定されている(L2>L1)。なお、頂点P1は、第1湾曲部196aの極値(極大値又は極小値)をとる点であり、頂点P2は、第2湾曲部196bの極値(極大値又は極小値)をとる点である。
これにより、金属ダイアフラム191の変形の起点となる第1湾曲部196aを、空間形成部193の外周側に寄せることができる。その結果、金属ダイアフラム191における燃料の圧力により変位する有効面積(変形する範囲)を増やすことができ、金属ダンパ9の容積の変化率を向上させることができる。したがって、金属ダンパ9のダンパ性能を改善することができる。また、金属ダイアフラム191の変形の起点となる部分を湾曲させているため、応力がある一点に集中しないようにすることができ、金属ダイアフラム191及び金属ダンパ9の耐久力を確保することができる。
立ち上がり部195のフランジ部192からの立ち上がり角度Rを小さくすると、第1湾曲部196aが空間形成部193の中心側に寄るため、燃料の圧力により変位する有効面積が小さくなる。そのため、第1湾曲部196aを空間形成部193の外周側に十分に寄せるには、立ち上がり部195のフランジ部192からの立ち上がり角度Rを70度以上にすることが好ましい。なお、この立ち上がり角度Rは、立ち上がり直線部195aに沿う直線と、フランジ部192に沿う直線とが交差する鋭角の角度である。
また、立ち上がり直線部195aを設けることにより、空間形成部193の高さ(フランジ部192の平面に直交する方向の長さ)を確保することができる。その結果、金属ダンパ9が収縮した場合に対向する金属ダイアフラム191,191の空間形成部193同士が接触しないようにすることができる。
さらに、立ち上がり直線部195aの長さは、立ち上がり開始点P0と第1湾曲部196aの頂点P1との間の湾曲部分の長さよりも長い。これにより、第1湾曲部196aの曲率半径が大きくなることを抑制しながら、空間形成部193の高さを確保することができる。第1湾曲部196aの曲率半径が大きくなると、金属ダイアフラム191の可動範囲(変形する範囲)が小さくなり、金属ダンパ9の容積の変化率が低くなってしまう。したがって、立ち上がり直線部195aの長さを、立ち上がり開始点P0と第1湾曲部196aの頂点P1との間の湾曲部分の長さよりも長くすることにより、金属ダンパ9の容積の変化率を下げずに、金属ダンパ9が収縮した場合に対向する空間形成部193同士が接触しないようにすることができる。
また、第1湾曲部196aの頂点P1と第2湾曲部196bの頂点P2との間には、直線部分である湾曲部間直線部198が形成されている。この湾曲部間直線部198を設けることにより、第1湾曲部196aと第2湾曲部196bとの間に応力が発生しないようにすることができる。その結果、金属ダイアフラム191及び金属ダンパ9の耐久性を向上させることができる。
さらに、湾曲部間直線部198の長さは、第1湾曲部196aの頂点P1と第2湾曲部196bの頂点P2との間の湾曲部分の長さよりも長い。これにより、第2湾曲部196bを空間形成部193の径方向の内側に寄せることができ、第2湾曲部196bに発生する応力を低減させることができる。金属ダイアフラム191に外圧が加わる場合は、空間形成部193の径方向の外側に至るにつれて応力が大きくなるため、第2湾曲部196bが第1湾曲部196aに近づくほど第2湾曲部196bに発生する応力が大きくなる。そこで、本実施形態では、湾曲部間直線部198の長さを、第1湾曲部196aの頂点P1と第2湾曲部196bの頂点P2との間の湾曲部分の長さよりも長くして、第2湾曲部196bに発生する応力を低減させ、金属ダイアフラム191及び金属ダンパ9の耐久性を向上させている。
上述したように、第2湾曲部196bよりも径方向の内側には、複数の湾曲部196cが設けられている。これにより、金属ダイアフラム191における燃料の圧力により変位する有効面積を増やすことができ、金属ダンパ9の容積の変化率を向上させることができる。なお、複数の湾曲部196cの数は、湾曲部間直線部198の長さや設定する曲率半径に応じて適宜設定することができる。
また、第1湾曲部196aの高さ(フランジ部192の平面に直交する方向の長さ)H1は、複数の湾曲部196cの高さ(フランジ部192の平面に直交する方向の長さ)H2よりも高い。これにより、金属ダンパ9の内部空間の気圧が、外気圧(0Mpa)よりも大きい場合に、複数の湾曲部196cが第1湾曲部196aよりも盛り上がらないようにすることができる。
第1湾曲部196aの曲率半径が小さすぎると、応力が集中する箇所が生じてしまい、耐久性を確保することが難しくなる。一方、複数の湾曲部196cの曲率半径を大きくすると、複数の湾曲部196cの数を減らすことになり、燃料の圧力により変位する有効面積が小さくなってダンパ性能を改善することが難しい。そこで、本実施形態では、第1湾曲部196aの曲率半径を、複数の湾曲部196cの曲率半径よりも大きくしている。これにより、金属ダイアフラム191の変形の起点となる第1湾曲部196aに発生する応力を抑制することができ、且つ、燃料の圧力により変位する有効面積を複数の湾曲部196cによって増やすことができる。すなわち、金属ダンパ9のダンパ性能の改善と耐久性の向上を実現することができる。
本実施形態では、複数の湾曲部196cの曲率半径を同じ値に設定した。しかし、本発明に係る複数の湾曲部の曲率半径は、第1湾曲部の曲率半径よりも小さければ、それぞれ異なるようにしてもよい。上述したように空間形成部193の径方向の外側に至るにつれて応力が大きくなるため、複数の湾曲部は、空間形成部193の径方向の外側に至るにつれて曲率半径を大きくすることが好ましい。
金属ダイアフラム191の板厚が薄すぎる場合は、金属ダンパ9の耐久性を確保することが難しい。また、金属ダイアフラム191の板厚が厚すぎる場合は、金属ダンパ9の容積の変化率が低くなる。したがって、金属ダンパ9の耐久性と容積の変化率を考慮すると、金属ダイアフラム191の板厚は、0.25~0.35mmが好ましい。
図8は、本実施形態に係る金属ダンパ9(実施例)と従来の金属ダンパ(従来例)の外圧に対する容積吸収量を比較するグラフである。なお、従来の金属ダンパ(従来例)は、立ち上がり開始点P0から第1湾曲部196aの頂点P1までの長さL1が、第1湾曲部196aの頂点P1から第2湾曲部196bの頂点P2までの長さL2と同一に設定されている。なお、従来の金属ダンパの立ち上がり開始点P0から第2湾曲部196bの頂点P2までの長さは、本実施形態に係る金属ダンパ9と同じ値に設定されている。
図8に示すように、本実施形態に係る金属ダンパ9の外圧に対する容積吸収量(容積の変化量)を示す直線(実線)は、従来例の外圧に対する容積吸収量を示す直線(一点鎖線)よりも傾きが大きい。すなわち、外圧が同じである場合に、本実施形態の金属ダンパ9は、従来例よりも容積吸収量が大きくなる。したがって、本実施形態の金属ダンパ9は、従来例よりもダンパとしての性能が高い。
図9は、本実施形態に係る金属ダンパ9(実施例)と従来の金属ダンパ(従来例)の容積吸収量に対する最大応力を比較するグラフである。なお、従来の金属ダンパ(従来例)は、立ち上がり開始点P0から第1湾曲部196aの頂点P1までの長さL1が、第1湾曲部196aの頂点P1から第2湾曲部196bの頂点P2までの長さL2と同一に設定されている。なお、従来の金属ダンパの立ち上がり開始点P0から第2湾曲部196bの頂点P2までの長さは、本実施形態に係る金属ダンパ9と同じ値に設定されている。
図9に示すように、本実施形態に係る金属ダンパ9の容積吸収量(容積の変化量)に対する最大応力を示す直線(実線)は、従来例の容積吸収量に対する最大応力を示す直線(一点鎖線)よりも傾きが小さい。すなわち、容積吸収量が同じである場合に、本実施形態の金属ダンパ9は、従来例よりも最大応力が小さくなる。したがって、本実施形態の金属ダンパ9は、従来例よりも耐久性が高い。
2.まとめ
以上説明したように、上述した実施形態に係る金属ダイアフラム191(金属ダイアフラム)は、フランジ部192(フランジ部)と、第1湾曲部196a(第1湾曲部)と、第2湾曲部196b(第2湾曲部)と、立ち上がり部195(立ち上がり部)とを有する。第1湾曲部196aは、フランジ部192の径方向内側に位置し、フランジ部192の平面に直交する方向の一方の側に凸となる。第2湾曲部196bは、第1湾曲部196aよりもフランジ部192の径方向内側に位置し、第1湾曲部196aと反対側に凸となる。立ち上がり部195は、フランジ部192と第1湾曲部196aとの間に位置する。そして、第1湾曲部196aの極値をとる点である頂点P1から第2湾曲部196bの極値をとる点である頂点P2までの長さL2は、立ち上がり部195におけるフランジ部192側の立ち上がり開始点P0から第1湾曲部196aの頂点P1までの長さL1よりも長い。
以上説明したように、上述した実施形態に係る金属ダイアフラム191(金属ダイアフラム)は、フランジ部192(フランジ部)と、第1湾曲部196a(第1湾曲部)と、第2湾曲部196b(第2湾曲部)と、立ち上がり部195(立ち上がり部)とを有する。第1湾曲部196aは、フランジ部192の径方向内側に位置し、フランジ部192の平面に直交する方向の一方の側に凸となる。第2湾曲部196bは、第1湾曲部196aよりもフランジ部192の径方向内側に位置し、第1湾曲部196aと反対側に凸となる。立ち上がり部195は、フランジ部192と第1湾曲部196aとの間に位置する。そして、第1湾曲部196aの極値をとる点である頂点P1から第2湾曲部196bの極値をとる点である頂点P2までの長さL2は、立ち上がり部195におけるフランジ部192側の立ち上がり開始点P0から第1湾曲部196aの頂点P1までの長さL1よりも長い。
これにより、第1湾曲部196aを空間形成部193の外周側に寄せることができ、金属ダイアフラム191における燃料の圧力により変位する有効面積(変形する範囲)を増やすことができる。その結果、金属ダンパ9の容積の変化率(容積吸収量)を向上させることができ、金属ダンパ9のダンパ性能を改善することができる。また、第1湾曲部196aが金属ダイアフラム191の変形の起点となるため、応力がある一点に集中しないようにすることができ、金属ダイアフラム191及び金属ダンパ9の耐久力を確保することができる。
また、上述した実施形態に係る金属ダイアフラム191(金属ダイアフラム)は、第1湾曲部196a(第1湾曲部)の頂点P1と第2湾曲部196b(第2湾曲部)の頂点P2との間に、直線部分である湾曲部間直線部198(湾曲部間直線部)が形成されている。これにより、第1湾曲部196aと第2湾曲部196bとの間に応力が発生しないようにすることができ、金属ダイアフラム191及び金属ダンパ9の耐久性を向上させることができる。
また、上述した実施形態に係る金属ダイアフラム191(金属ダイアフラム)は、湾曲部間直線部198(湾曲部間直線部)の長さは、第1湾曲部196a(第1湾曲部)の頂点P1と第2湾曲部196b(第2湾曲部)の頂点P2との間における湾曲部分の長さよりも長い。これにより、第2湾曲部196bを空間形成部193(金属ダイアフラム191)の径方向の内側に寄せることができ、第2湾曲部196bに発生する応力を低減させることができる。
また、上述した実施形態に係る金属ダイアフラム191(金属ダイアフラム)の立ち上がり部195(立ち上がり部)は、直線部分である立ち上がり直線部195a(立ち上がり直線部)を有する。これにより、空間形成部193(立ち上がり部195)の高さを確保することができ、金属ダンパ9が収縮した場合に対向する金属ダイアフラム191,191の空間形成部193同士が接触しないようにすることができる。
また、上述した実施形態に係る金属ダイアフラム191(金属ダイアフラム)の立ち上がり直線部195a(立ち上がり直線部)の長さは、立ち上がり開始点P0と第1湾曲部196a(第1湾曲部)の頂点P1との間の湾曲部分の長さよりも長い。これにより、空間形成部193(立ち上がり部195)の高さを確保しても、第1湾曲部196aの曲率半径が大きくなることを抑制して、金属ダンパ9の容積の変化率を下げないようにすることができる。
また、上述した実施形態に係る金属ダイアフラム191(金属ダイアフラム)は、フランジ部192(フランジ部)の径方向において第2湾曲部196b(第2湾曲部)よりも内側に位置し、フランジ部192の平面に直交する方向の一方の側に凸となる複数の湾曲部196c(複数の湾曲部)を有する。これにより、金属ダイアフラム191における燃料の圧力により変位する有効面積を増やすことができ、金属ダンパ9の容積の変化率を向上させることができる。
また、上述した実施形態に係る金属ダイアフラム191(金属ダイアフラム)の第1湾曲部196a(第1湾曲部)の曲率半径は、複数の湾曲部196c(複数の湾曲部)の曲率半径よりも大きい。これにより、第1湾曲部196aに発生する応力を抑制すると共に燃料の圧力により変位する有効面積を増やして、金属ダンパ9のダンパ性能の改善と耐久性の向上を実現することができる。
また、上述した実施形態に係る金属ダイアフラム191(金属ダイアフラム)は、板厚が0.25~0.35mmである。これにより、耐久性を確保し、且つ、ダンパ性能を改善した金属ダンパ9を実現する金属ダイアフラム191を形成することができる。
また、上述した実施形態に係る金属ダンパ9(金属ダンパ)は、2つの金属ダイアフラム191(金属ダイアフラム)を接合して内部に密閉空間を形成したものであり、各金属ダイアフラム191は、上述したものを用いる。
また、上述した実施形態に係る高圧燃料供給ポンプ100(燃料ポンプ)は、往復運動することで加圧室11(加圧室)の燃料を加圧するプランジャ2(プランジャ)と、加圧室11の上流側に配置された電磁吸入弁機構3(電磁弁)と、電磁吸入弁機構3の上流側に配置された上述の金属ダンパ9とを備える。
以上、本発明の金属ダイアフラム、金属ダンパ、及び燃料ポンプの実施形態について、その作用効果も含めて説明した。しかしながら、本発明の金属ダイアフラム、金属ダンパ、及び燃料ポンプは、上述の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変形実施が可能である。また、上述した実施形態は、本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。
1…ボディ、 2…プランジャ、 3…電磁吸入弁機構、 4…リリーフ弁機構、 5…吸入ジョイント、 6…シリンダ、 8…吐出弁機構、 9…金属ダンパ、 10…低圧燃料室、 10a…低圧燃料流路、 10b…吸入通路、 10c…燃料通路、 11…加圧室、 12…吐出ジョイント、 14…ダンパーカバー、 19…第1保持部材、 20…第2保持部材、 100…高圧燃料供給ポンプ、 101…ECU、 102…フィードポンプ、 103…燃料タンク、 104…低圧配管、 105…燃料圧力センサ、 106…コモンレール、 107…インジェクタ、 191…金属ダイアフラム、 192…フランジ部、 193…空間形成部、 195…立ち上がり部、 195a…立ち上がり直線部、 196…波板部、 196a…第1湾曲部、 196b…第2湾曲部、 196c…複数の湾曲部、 198…湾曲部間直線部、 200…燃料供給システム、 P1…頂点(第1湾曲部の極値をとる点)、 P2…頂点(第2湾曲部の極値をとる点)
Claims (10)
- 円環状のフランジ部と、
前記フランジ部の径方向内側に位置し、前記フランジ部の平面に直交する方向の一方の側に凸となる第1湾曲部と、
前記第1湾曲部よりも前記フランジ部の径方向内側に位置し、前記第1湾曲部と反対側に凸となる第2湾曲部と、
前記フランジ部と前記第1湾曲部との間に位置する立ち上がり部と、を有し、
前記第1湾曲部の極値をとる点である頂点から前記第2湾曲部の極値をとる点である頂点までの長さは、前記立ち上がり部における前記フランジ部側の立ち上がり開始点から前記第1湾曲部の頂点までの長さよりも長い
金属ダイアフラム。 - 前記第1湾曲部の頂点と前記第2湾曲部の頂点との間には、直線部分である湾曲部間直線部が形成されている
請求項1に記載の金属ダイアフラム。 - 前記湾曲部間直線部の長さは、前記第1湾曲部の頂点と前記第2湾曲部の頂点との間における湾曲部分の長さよりも長い
請求項2に記載の金属ダイアフラム。 - 前記立ち上がり部は、直線部分である立ち上がり直線部を有する
請求項1に記載の金属ダイアフラム。 - 前記立ち上がり直線部の長さは、前記立ち上がり開始点と前記第1湾曲部の頂点との間の湾曲部分の長さよりも長い
請求項4に記載の金属ダイアフラム。 - 前記フランジ部の径方向において前記第2湾曲部よりも内側に位置し、前記一方の側に凸となる複数の湾曲部を有する
請求項1に記載の金属ダイアフラム。 - 前記第1湾曲部の曲率半径は、前記複数の湾曲部の曲率半径よりも大きい
請求項6に記載の金属ダイアフラム。 - 板厚が0.25~0.35mmである
請求項1~7のいずれか1項に記載の金属ダイアフラム。 - 2つの金属ダイアフラムを接合して内部に密閉空間を形成した金属ダンパであって、
各金属ダイアフラムは、
接合部となるフランジ部と、
前記フランジ部の径方向内側に位置し、前記フランジ部の平面に直交する方向の一方の側に凸となる第1湾曲部と、
前記フランジ部の径方向において前記第1湾曲部よりも内側に位置し、前記第1湾曲部と反対側に凸となる第2湾曲部と、を有し、
前記フランジ部と前記第1湾曲部との間に位置する立ち上がり部と、を有し、
前記第1湾曲部の極値をとる点である頂点から前記第2湾曲部の極値をとる点である頂点までの長さは、前記立ち上がり部における前記フランジ部側の立ち上がり開始点から前記第1湾曲部の頂点までの長さよりも長い
金属ダンパ。 - 往復運動することで加圧室の燃料を加圧するプランジャと、
前記加圧室の上流側に配置された電磁弁と、
前記電磁弁の上流側に配置された金属ダンパと、を備える燃料ポンプであって、
前記金属ダンパは、2つの金属ダイアフラムを接合して内部に密閉空間を形成したものであり、
各金属ダイアフラムは、
接合部となるフランジ部と、
前記フランジ部の径方向内側に位置し、前記フランジ部の平面に直交する方向の一方の側に凸となる第1湾曲部と、
前記フランジ部の径方向において前記第1湾曲部よりも内側に位置し、前記第1湾曲部と反対側に凸となる第2湾曲部と、を有し、
前記フランジ部と前記第1湾曲部との間に位置する立ち上がり部と、を有し、
前記第1湾曲部の極値をとる点である頂点から前記第2湾曲部の極値をとる点である頂点までの長さは、前記立ち上がり部における前記フランジ部側の立ち上がり開始点から前記第1湾曲部の頂点までの長さよりも長い
燃料ポンプ。
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