JP2000193186A

JP2000193186A - 脈動吸収装置

Info

Publication number: JP2000193186A
Application number: JP10373410A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiko Onishi; 善彦大西; Shoichiro Nishitani; 昌一郎西谷; Kazuhiro Arisue; 和弘有末; Hiroshi Tomita; 拓冨田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1998-12-28
Filing date: 1998-12-28
Publication date: 2000-07-14
Anticipated expiration: 2018-12-28
Also published as: JP3486124B2; US6053208A

Abstract

(57)【要約】【課題】ケース、プレートおよび溶接部での亀裂の発
生を防止し、またダイヤフラムの耐久性を向上させるこ
とができる脈動吸収装置を得る。【解決手段】凹部を有する低炭素鋼で構成されたケー
ス１６１と、このケース１６１の周縁部に固着され凹部
に高圧ガスが封入された背圧室６７を形成するステンレ
ス鋼で構成されたダイヤフラム６２と、ケース１６１の
周縁部にダイヤフラム６２を挟持して固着されダイヤフ
ラム６２に面するダンパ室６４を形成する低炭素鋼で構
成されたプレート１６３とを備え、ケース１６１、ダイ
ヤフラム６２およびプレート１６３は各周縁部が溶融さ
れて形成された溶接部１５０で接合された脈動吸収装置
であって、ケース１６１およびプレート１６３に溶接部
１５０に沿って溝部２０１が形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、例えば筒内噴射
式エンジンに用いられる高圧燃料ポンプ装置に組み込ま
れた脈動吸収装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】いわゆる筒内噴射式エンジンあるいは直
接噴射式エンジンと呼ばれている、燃料をエンジンのシ
リンダ内で噴射する方式のエンジンは、ディーゼルエン
ジン、ガソリンエンジンのいずれにおいても知られてい
る。このような筒内噴射式エンジンでは、十分に高い燃
料噴射圧が得られることを要求されるとともに、噴射の
安定性のため燃圧脈動が小さいことが要求される。この
ため、構造が簡単で、製造コストが安価で、コンパクト
である単筒式の高圧燃料ポンプが公知となっている。

【０００３】図５は、この発明を適用できる高圧燃料ポ
ンプ装置１００の構成を示すブロック図である。図にお
いて、デリバリパイプ１ａは、図示しないエンジンの各
気筒に燃料を噴射する燃料噴射弁１に燃料を供給する。
この燃料は、いずれも図示しない燃料タンクから低圧燃
料ポンプを介して、低圧燃料供給通路５を通じて、高圧
燃料ポンプ装置１００に供給される。高圧燃料ポンプ装
置１００は、低圧ダンパ１３、高圧燃料ポンプ２０、高
圧ダンパ６０、逆止弁７０を主な構成部品としている。
高圧燃料ポンプ２０は、燃料吸入口５ａに設けられた吸
入弁２２と燃料吐出口４ａに設けられた吐出弁２１を有
するリードバルブ３０および高圧燃料ポンプ本体部２３
から構成されている。逆止弁７０は、デリバリパイプ１
ａへの燃料供給口９側の燃料の圧力が高圧ダンパ６０側
の燃料の圧力よりも低い場合に開弁する。低圧燃料供給
通路５を通じて高圧燃料ポンプ装置１００に供給された
燃料は、低圧ダンパ１３により燃料の燃圧脈動が吸収さ
れ、高圧燃料ポンプ２０で加圧される。高圧化された燃
料は、その脈動が脈動吸収装置である高圧ダンパ６０で
吸収され逆止弁７０を介して燃料供給口９からデリバリ
パイプ１ａに供給される。また、燃料供給口９とデリバ
リパイプ１ａとの間から、図示しない高圧レギュレータ
に連通する通路１０が分岐されている。

【０００４】高圧燃料ポンプ装置１００の構造の断面図
を図６に示す。また、図６の一点鎖線で囲んだ拡大部分
断面図を図７に示す。図６において、高圧燃料ポンプ装
置１００のケーシング４０には図の中央部に円筒状の凹
部４０ａが形成されている。この凹部４０ａには、リー
ドバルブ３０および高圧燃料ポンプ本体部２３からなる
高圧燃料ポンプ２０が設けられている。ケーシング４０
の底部４０ｂ側から、リードバルブ３０、高圧燃料ポン
プ本体部２３が重ねて配置され高圧燃料ポンプ２０が構
成されている。

【０００５】高圧燃料ポンプ２０のうちリードバルブ３
０の詳細を図７に示す。リードバルブ３０は、２枚のプ
レート３１、３３とこれらに挟まれた薄板状のバルブ３
２とからなる。このリードバルブ３０はプレート３１側
が底部４０ｂに隣接させて配置され、２枚のプレート３
１、３３には燃料を通すために２個の貫通穴が形成され
ている。プレート３１、３３のそれぞれ２個の貫通穴の
うち、一方の貫通穴は、バルブ３２の吸入弁体３２ａ、
吐出弁体３２ｂが図中破線で示すように一方向のみに動
作できるように、片側の貫通穴の開口面積が大きくなっ
ている。他方の貫通穴は、吸入弁体３２ａの動きを阻止
しつつ、燃料を高圧燃料ポンプ２０に供給する燃料吸入
口５ａ、および吐出弁体３２ｂの動きを阻止しつつ、燃
料を高圧燃料ポンプ本体部２３からリードバルブ３０を
介して、燃料を燃料吐出通路４に供給する燃料吐出口４
ａを形成する。

【０００６】リードバルブ３０に隣接して高圧燃料ポン
プ本体部２３が配置されている。高圧燃料ポンプ本体部
２３には、スリーブ４１およびスリーブ４１に摺動可能
に挿入されたピストン４３によって囲まれた燃料加圧室
４５が形成されている。

【０００７】ピストン４３には、両端から円筒状の穴が
形成されている。ピストン４３のリードバルブ３０側の
穴には、燃料を吸入するため、燃料加圧室４５を拡張す
る方向にピストン４３を押し下げるコイル状のスプリン
グ３６がスプリングホルダ３７とピストン４３との間で
縮設された状態で配置されている。ピストン４３の他端
の穴には、タペット４６が回転自在に固定されている。
タペット４６は、高圧燃料ポンプ２０を駆動するための
カム４８に当接されている。カム４８は図示しないエン
ジンのカムシャフトと一体もしくは同軸上に設けられ、
エンジンのクランクシャフトの回転に連動し、クランク
シャフトが２回転すると１回転し、カム４８のプロフィ
ールに従ってピストン４３を往復運動させる。このピス
トン４３の往復運動により燃料加圧室４５の容積が変化
し、加圧され高圧化した燃料を燃料吐出通路４に吐出す
る。

【０００８】スリーブ４１とハウジング４２との間に
は、燃料加圧室４５からスリーブ４１とピストン４３と
の間の摺動部を通じて漏れ出てきた燃料を溜めるドレイ
ン室５２が形成されている。ドレイン室５２に漏れ出て
きた燃料は、ドレイン通路８、図５に示す逆止弁１１を
介して、図示しない燃料タンクに戻される。ハウジング
４２の端部にはピストン４３の往復運動に追従しながら
ドレイン室５２に漏れ出てきた燃料をシールする金属ベ
ローズ５３が溶接融合されている。金属ベローズ５３の
他端はピストン４３に空隙なく固着したキャップ５４に
溶接されている。

【０００９】リードバルブ３０、スリーブ４１は、ハウ
ジング４２を介してねじ３５によりケーシング４０の円
筒状の凹部４０ａに締着されている。また、ケーシング
４０とハウジング４２との間はＯリング５５により燃料
が外部に漏れないようにシールされている。また、ハウ
ジング４２の外部には、ブラケット５７がＯリング５６
によりシールされて配置されている。

【００１０】ケーシング４０には、凹部４０ｃが形成さ
れている。この凹部４０ｃには脈動吸収装置である高圧
ダンパ６０がリング状のねじ６５により、押圧、固定さ
れている。高圧ダンパ６０は、略肉厚円板状のケース６
１と薄板円板のステンレス鋼からなるダイヤフラム６２
で密閉された背圧室６７に高圧ガスが封入されている。
また、金属ダイヤフラム６２は、金属ダイヤフラム６２
とプレート６３に囲まれたダンパ室６４に燃料吐出通路
４から流入した燃料の圧力と高圧ガスの圧力とが均衡す
るように移動する。これにより、ダンパ室６４の容積が
変化して、燃料吐出通路４内の燃料の燃圧脈動を吸収し
ている。

【００１１】また、燃料吐出通路４において、高圧ダン
パ６０と燃料供給口９との間には、デリバリパイプ１ａ
側の燃料の圧力が高圧燃料ポンプ装置側の燃料の圧力よ
り低くなったとき開弁する逆止弁７０が設けられてい
る。この逆止弁７０は、エンジン停止時にもデリバリパ
イプ１ａ内の燃料を高圧に保ち、エンジン始動性を向上
させるために設けられているものである。

【００１２】逆止弁７０は、プレート７１、ハウジング
７２、スプリング７３、Ｏリング７４、球状の弁体７
５、弁シート７６から構成されている。弁シート７６
は、燃料の通路である円筒穴の端部にテーパ部を有し、
コイルばねであるスプリング７３により押圧された弁体
７５がこのテーパ部をシールして、燃料吐出通路４が閉
じられている。スプリング７３は、ハウジング７２を介
し、プレート７１がケーシング４０にねじ係合して締着
することによって位置決めされ、所定のばね荷重を弁体
７５に与えている。Ｏリング７４はケーシング４０とハ
ウジング７２との間から燃料が外部に漏れるのを防止す
るために設けられている。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】上記構成の高圧燃料ポ
ンプ装置１００の高圧ダンパ６０は、略肉厚円板状のケ
ース６１とプレート６３との間に薄板円板の金属ダイヤ
フラム６２を挟み込んだ状態でケース６１、プレート６
３の周縁部をアーク溶接方式で溶融してダンパ室６４お
よび背圧室６７を形成している。この溶接途中、図８に
示すように、溶融した溶接部１５０は、矢印イ、ロ、ハ
の方向に収縮が生じ、例えば図９に示すように、ケース
６１およびプレート６３はそれぞれ膨大するように変形
することがある。その結果、高圧ダンパ６０を凹部４０
ｃに載置して、係止穴６６に回転治具（図示せず）を係
止してねじ６５を回転させながら高圧ダンパ６０を押
圧、固定する際に、プレート６３は凹部４０ｃに対して
当接部が線接触になり易く、高圧ダンパ６０が凹部４０
ｃに対して均等に押圧、固定されないという問題点があ
った。さらに、ねじ６５のねじ込み力によりプレート６
３を凹部４０ｃに対して強制的に面接触させたときには
溶接部１５０に荷重が加わり、溶接部１５０で亀裂が生
じる虞れがあり、また凹部４０ｃとの当接面の接触部の
面圧が高くなり凹部４０ｃを変形させる虞れがあるとい
う問題点もあった。

【００１４】また、溶接時の熱により、ダイヤフラム６
２の変位を拘束するプレート６３の形状を変形させ、設
定以上にダイヤフラム６２が変位し、また溶接部１５０
の熱収縮によりダイヤフラム６２に撓みが発生し、ダイ
ヤフラム６２の耐久性が低下するという問題点もあっ
た。

【００１５】また、溶接部１５０の溶接時の熱収縮によ
り、ケース６１と溶接部１５０との間、及びプレート６
３と溶接部１５０との間でそれぞれ発生する応力で、溶
接部１５０に亀裂が生じる虞れもあるという問題点もあ
った。

【００１６】この発明は、このような問題点を解決する
ことを課題とするものであって、ケーシング凹部との当
接面の面圧を安定化させ、及び溶接部での亀裂の発生を
防止し、またダイヤフラムの耐久性を向上させることが
できる脈動吸収装置を得ることを目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】この発明に係る脈動吸収
装置は、ケースおよびプレートの少なくとも一方に、ケ
ース、ダイヤフラムおよびプレートの各周縁部が溶融さ
れて形成された溶接部に沿って溝部を形成したものであ
る。

【００１８】また、この発明に係る脈動吸収装置では、
溝部の断面は半径外側方向に向かって拡大した形状であ
る。

【００１９】また、この発明に係る脈動吸収装置では、
溝部の底面が溶接部よりも内側にある。

【００２０】また、この発明に係る脈動吸収装置は、高
圧燃料ポンプから吐出される燃料が通る燃料吐出通路に
設けられ、ダンパ室に燃料吐出通路から流入した燃料の
圧力と高圧ガスの圧力とが均衡するようにダイヤフラム
が移動してダンパ室の容積が変化して、燃料吐出通路内
の燃料の燃圧脈動が吸収されるようになっているもので
ある。

【００２１】また、この発明に係る脈動吸収装置では、
ダイヤフラムはステンレス鋼で構成されている。

【００２２】

【発明の実施の形態】実施の形態１．図１はこの発明の
実施の形態である脈動吸収装置が組み込まれた高圧燃料
ポンプ装置２００の構成を示す断面図、図２は図１の要
部拡大図である。図において、従来例である図５ないし
図９と同一もしくは同等の部材および部位には、同一符
号を付し、重複する説明は省略する。

【００２３】図１において、高圧燃料ポンプ装置２００
のケーシング４０には、凹部４０ｃが形成されている。
この凹部４０ｃには脈動吸収装置である高圧ダンパ１６
０がリング状のねじ６５により、押圧、固定されてい
る。高圧ダンパ１６０は、凹部を有するステンレス鋼か
らなるケース１６１と、このケース１６１の周縁部に固
着され凹部に高圧ガスが封入された背圧室６７を形成す
るステンレス鋼からなるダイヤフラム６２と、ケース１
６１の周縁部にダイヤフラム６２を挟持して固着されダ
イヤフラム６２に面するダンパ室６４を形成するステン
レス鋼からなるプレート１６３とを備え、ケース１６
１、ダイヤフラム６２およびプレート１６３は各周縁部
がアークで溶融されて形成された溶接部１５０で接合さ
れている。ケース１６１およびプレート１６３にはそれ
ぞれ溶接部１５０に沿って溝部２０１が形成されてい
る。

【００２４】上記構成の高圧燃料ポンプ装置２００で
は、クランクシャフトの回転に伴うピストン４３の往復
動により、燃料加圧室４５の容積が変化し、加圧され高
圧化した燃料が燃料吐出通路４に吐出する。そして、こ
の燃料は脈動吸収装置である高圧ダンパ１６０のダンパ
室６４内に流入し、ダイヤフラム６２は燃料の圧力と背
圧室６７内の高圧ガスの圧力とが均衡するように移動す
る。これにより、ダンパ室６４の容積が変化して、燃料
吐出通路４内の燃料の燃圧脈動は吸収される。

【００２５】上記構成の高圧ダンパ１６０では、アーク
溶接により溶融した溶接部１５０が熱収縮するが、溶接
部１５０に沿って溝部２０１が形成されているので、そ
の熱収縮力がケース１６１およびプレート１６３に及ぼ
す力は小さく、その熱収縮力によるケース１６１および
プレート１６３の変形量を低減することができる。その
ため、高圧ダンパ１６０を凹部４０ｃに載置して、係止
穴６６に回転治具（図示せず）を係止してねじ６５を回
転させながら高圧ダンパ１６０を押圧、固定する際に、
プレート１６３は凹部４０ｃに対して当接部が面接触し
易くなり、高圧ダンパ１６０は凹部４０ｃに均等に押圧
される。

【００２６】また、溶接部１５０に沿って溝部２０１が
形成されているので、溶接時にケース１６１およびプレ
ート１６３に伝達される溶接部１５０からの熱量が低減
され、ダイヤフラム６２の変位を拘束するプレート１６
３の熱変形量は低減され、設定以上のダイヤフラム６２
の変位は防止でき、ダイヤフラム６２の耐久性が向上す
る。また、溶接部１５０の熱収縮により、ケース１６１
と溶接部１５０との間、プレート１６３と溶接部１５０
との間でそれぞれ発生する応力を低減することができ、
溶接部１５０での亀裂の発生を防止することができる。

【００２７】実施の形態２．図３はこの発明の実施の形
態２の高圧ダンパ２６０の要部拡大断面図であり、この
例では、ケース２６１およびプレート２６３の周縁部に
形成された溝部２０２の形状が半径外側方向に向かって
拡大した形状であり、テーパ部２０２ａを有している点
が実施の形態１と異なる。この実施の形態では、溝部２
０２がテーパ部２０２ａを有しているので、溝部２０２
の加工性が向上する。

【００２８】実施の形態３．図４はこの発明の実施の形
態３の高圧ダンパ３６０の要部拡大図であり、この例で
は溝部２０３の底面２０３ａが溶接部１５０よりも内側
にあるので、アーク溶接するときの溶融箇所は底面２０
３ａよりも外周にあり、溶融箇所の位置決め、及び溶接
部１５０の形状の安定化を図ることができ、それだけケ
ース３６１、ダイヤフラム６２およびプレート３６３の
各周縁部が溶融されて形成される溶接部１５０の位置、
及び溶融箇所の形状のばらつきを小さくすることがで
き、ケース３６１、ダイヤフラム６２およびプレート３
６３は安定した接合状態を得ることができる。

【００２９】なお、上記の各実施の形態では、アーク溶
接が行われた場合について説明したが、レーザビームま
たは電子ビームで溶接を行った場合は、ビームの指向性
が優れており、所望の箇所に確実に溶接部が形成され
る。また、溝部は溶接部の片側のみに形成してもよい。
さらに、この脈動吸収装置は高圧燃料ポンプ装置以外で
も適用することができるのは勿論である。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、この発明の脈動吸
収装置によれば、ケースおよびプレートの少なくとも一
方に溶接部に沿って溝部を形成したので、溶接時に発生
する熱収縮力がケースおよびプレートに及ぼす力は小さ
く、その熱収縮力によるケースおよびプレートの変形量
を低減することができ、例えばケースの凹部に脈動吸収
装置を押圧、固定する際に、凹部に対して面接触が可能
となり、脈動吸収装置は凹部に均等に押圧される。ま
た、溶接時にケースおよびプレートに伝達される溶接部
からの熱量が低減され、ダイヤフラムの変位を拘束する
プレートの熱変形量は低減され、設定以上のダイヤフラ
ムの変位は防止でき、ダイヤフラムの耐久性が向上す
る。また、溶接部の熱収縮によりケースと溶接部との
間、プレートと溶接部との間に生じる応力を低減するこ
とができ、溶接部での亀裂の発生を防止することができ
る。

【００３１】また、溝部の断面が半径外側方向に向かっ
て拡大した形状であるときには、溝部の加工性が向上す
る。

【００３２】また、溝部の底面が溶接部よりも内側にあ
るときには、溶融箇所は所定の箇所に位置決めでき、そ
れだけケース、ダイヤフラムおよびプレートの各周縁部
が溶融されて形成される溶接部の位置、及び溶融箇所の
形状のばらつきは小さくなり、ケース、ダイヤフラムお
よびプレートは安定した接合状態を得ることができる。

【００３３】また、脈動吸収装置を高圧燃料ポンプから
吐出される燃料が通る燃料吐出通路に設けたときには、
ダンパ室に燃料吐出通路から流入した燃料の圧力と背圧
室内の高圧ガスの圧力とが均衡するようにダイヤフラム
が移動してダンパ室の容積が変化して、燃料吐出通路内
の燃料の燃圧脈動は確実に吸収される。

【００３４】また、ダイヤフラムがステンレス鋼で構成
されたときには、ダイヤフラムは高温強度、高温におけ
る耐食性が優れており、高温下でも長期にわたって脈動
を確実に吸収することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態１の高圧ダンパが組み
込まれた高圧燃料ポンプ装置の断面図である。

【図２】図１の要部拡大図である。

【図３】この発明の実施の形態２の高圧ダンパの要部
断面図である。

【図４】この発明の実施の形態３の高圧ダンパの要部
拡大図である。

【図５】従来の高圧燃料ポンプ装置の構成を示すブロ
ックである。

【図６】従来の高圧燃料ポンプ装置の構成を示す断面
図である。

【図７】従来の高圧燃料ポンプ装置に用いられるリー
ドバルブの構成を示す断面図である。

【図８】図６の溶接部の拡大図である。

【図９】図６の要部拡大図である。

【符号の説明】

６２ダイヤフラム、６４ダンパ室、６７背圧室、
１５０溶接部、１６０，２６０，３６０高圧ダン
パ、１６１，２６１，３６１ケース、１６３，２６
３，３６３プレート、２０１，２０２，２０３溝
部、２０２ａテーパ部、２０３ａ底面。

フロントページの続き (72)発明者有末和弘東京都千代田区丸の内二丁目２番３号三菱電機株式会社内 (72)発明者冨田拓東京都千代田区丸の内二丁目２番３号三菱電機株式会社内Ｆターム(参考） 3G066 AA02 AA07 AB02 AD12 BA12 BA29 BA30 BA46 CA01S CA04T CA08 CA09 CA39T CB09 CB18 CD14 CE02 CE13 3H025 CA02 CB21

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】凹部を有する金属製のケースと、このケースの周縁部に固着され前記凹部に高圧ガスが封
入された背圧室を形成する金属製のダイヤフラムと、前記ケースの周縁部に前記ダイヤフラムを挟持して固着
されダイヤフラムに面するダンパ室を形成する金属製の
プレートとを備え、前記ケース、前記ダイヤフラムおよ
び前記プレートは各周縁部が溶融されて形成された溶接
部で接合された脈動吸収装置であって、前記ケースおよび前記プレートの少なくとも一方に前記
溶接部に沿って溝部が形成された脈動吸収装置。
【請求項２】溝部の断面は半径外側方向に向かって拡
大した形状である請求項１に記載の脈動吸収装置。
【請求項３】溝部の底面が溶接部よりも内側にある請
求項１または請求項２に記載の脈動吸収装置。
【請求項４】高圧燃料ポンプから吐出される燃料が通
る燃料吐出通路に設けられ、ダンパ室に燃料吐出通路か
ら流入した燃料の圧力と高圧ガスの圧力とが均衡するよ
うにダイヤフラムが移動してダンパ室の容積が変化し
て、燃料吐出通路内の燃料の燃圧脈動が吸収される請求
項１ないし請求項３の何れかに記載の脈動吸収装置。
【請求項５】ダイヤフラムはステンレス鋼で構成され
た請求項１ないし請求項４の何れかに記載の脈動吸収装
置。