JP2005240599A - プランジャ式流体吐出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】作動音の低減を確保すると共に、プランジャの往復移動動作を安定させて適切な燃料等の流量を吐出できるようにしたプランジャ式流体吐出装置を提供するものである。
【解決手段】弾性体２４におけるストッパ２６に対向する対向面２８に環状の凹部３０を形成し、ストッパ２６における弾性体２４に対向する対向面３２に環状の凸部３４を形成し、弾性体２４の凹部３０とストッパ２６の凸部３４とが嵌合接触させる。なお、プランジャ１６がストッパ２６に衝突しない状態でも衝突した状態でも、弾性体２４の対向面２８とストッパ２６の弾性体２４とを接触させないようにする。これによって、プランジャ１６のストッパ２６への衝突時に、衝突音の低減を達成できると共に、弾性体２４によるストッパ２６への反発力を無くして、プランジャ１６の往復移動動作を安定化させ、適切な燃料等の流量を吐出することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は作動音を低減できるようにしたプランジャ式流体吐出装置に関する。

従来から、弁体を備えるプランジャ（可動子）を往復移動させて、流体を噴射または吐出するプランジャ式流体吐出装置が知られている。プランジャ式流体吐出装置には、例えば電子制御燃料噴射装置やプランジャポンプ等がある。プランジャ式流体吐出装置では、プランジャの開弁方向の移動端位置にプランジャが衝突するストッパを備え、プランジャの開弁方向の移動制限位置を決定している。しかし、プランジャの往復移動の度にプランジャがストッパに衝突して、大きな衝突音が発生するという欠点があった。

この衝突音を低減するようにしたプランジャ式流体吐出装置が、特許文献１に開示されている。この特許文献１の要部を図７に示す。ハウジング５０の内部にはパイプ５２が固定され、そのパイプ５２の内部にプランジャ５４が往復移動可能な状態で備えられている。パイプ５２の内部にプランジャ５４を一方の方向に付勢するスプリング５６が備えられており、パイプ５２の外部にプランジャ５４を作動させるためのコイル５８が備えられている。コイル５８への電流のＯＮ−ＯＦＦとによって、プランジャ５４が往復移動する。プランジャ５４におけるコイル５８の反対側には、環状のストッパ（ワッシャ）６０と中空筒状形状のラバー（ゴム）６２とがパイプ５２とハウジング５０とによって挟持されている。

プランジャ５４の往復移動の際に、プランジャ５４がスプリング５６の付勢力でストッパ６０に衝突した時に、プランジャ５４はストッパ６０と共にラバー６２を押圧圧縮する方向に移動する。プランジャ５４とストッパ６０とがラバー６２を圧縮することで、プランジャ５４がストッパ６０に衝突する際の衝突音をラバー６２が吸収し、衝突音を低減することができる。
米国特許第５，０７３，０９５号（図１）

ラバー６２におけるストッパ６０との接触面６４は環状の平面となっている。この環状の接触面６４は、プランジャ５４とストッパ６０とがラバー６２を圧縮する方向と直角な位置にある。このため、プランジャ５４とストッパ６０によるラバー６２への圧縮力は接触面６４に対して直角方向に働く。ラバー６２の接触面６４に直角方向に圧縮力がかかるため、その後の反発力が前記圧縮力と同じ力で直ちにストッパ６０側に向けて働く。このラバー６２によるストッパ６０側への直ちの反発力が、ストッパ６０からプランジャ５４に伝わり、プランジャ５４の往復移動動作が不安定になる。この結果、従来技術では適切な燃料流量を吐出できないおそれがあった。

本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、作動音の低減を確保すると共に、プランジャの往復移動動作を安定させて適切な燃料等の流量を吐出できるようにしたプランジャ式流体吐出装置を提供することを目的とするものである。

上記目的を達成するための本発明は、ハウジングと、コイルと、前記ハウジング内を往復移動するプランジャと、そのプランジャを一定方向に付勢するスプリングと、前記プランジャにおける前記スプリングの反対側に備えられるものであって前記プランジャが衝突するストッパと、そのストッパと一方を接触すると共に他方を前記ハウジングと直接的または間接的に接触する弾性体とを有するプランジャ式流体吐出装置において、前記ストッパと前記弾性体との一方に凹部を形成すると共に他方にその凹部と嵌合接触する凸部を形成し、前記凹部と前記凸部以外の前記ストッパと前記弾性体との互いの対向面が接触しないようにしたものである。本発明は、前記凸部を前記ストッパに形成し、前記凹部を前記弾性体に形成したものである。本発明は、前記凹部の深さと前記弾性体の高さの比Ｃを１：１０≦Ｃ＜５：１０としたものである。本発明は、前記凸部を前記弾性体に形成し、前記凹部を前記ストッパに形成したものである。本発明は、前記凹部においてその断面を中央領域と外側領域とから形成し、中央領域の曲率半径を外側領域の曲率半径よりも小さくし、前記プランジャが前記ストッパに衝突していない状態では前記凸部が前記中央領域と接触し、前記プランジャが前記ストッパに衝突した状態では前記凸部が前記中央領域及び前記外側領域と接触するようにしたものである。本発明は、前記凹部の深さと前記ストッパの高さの比Ｆを１：１０≦Ｆ≦５：１０としたものである。本発明は、前記凸部と前記凹部とを環状にしたものである。

弾性体とストッパとを凹部と凸部とで嵌合接触させ、プランジャがストッパに衝突した状態でも、弾性体におけるストッパとの対向面とストッパにおける弾性体との対向面とを接触させないようにする。これによって、プランジャがストッパに衝突した場合、弾性体におけるストッパとの接触箇所が衝突方向に対して横方向に滑り移動し、その滑り移動方向に力が分散する。また、弾性体の対向面とストッパの対向面とが接触しないので、弾性体の対向面とストッパの対向面とが接触する従来の場合と比べて、プランジャの衝突時に弾性体からストッパに対する衝突方向と反対方向への反発力が小さくなる。この結果、プランジャの往復移動動作を安定化させ、適切な燃料等の流量を吐出することができる。

次に本発明を図面に基づいて説明する。
図１は本発明に係るプランジャ式流体吐出装置の断面図である。プランジャ式流体吐出装置は、ハウジング１０（第一ハウジング１０Ａと第二ハウジング１０Ｂ）と、コイル１２とを有する。第一ハウジング１０Ａの内側にパイプ１４を備え、そのパイプ１４内に往復移動自在なプランジャ１６を備える。プランジャ１６はスプリング１８によって一定方向に付勢される。

前記第一ハウジング１０Ａには段部２０が形成され、その第一ハウジング１０Ａの段部２０とパイプ１４との間に、環状（または筒状）のカラー２２とゴム等を素材とする弾性体２４とストッパ２６とが挟持される。カラー２２と弾性体２４とストッパ２６とを、環状（または筒状）としたが、それらは必ずしも環状や筒状に限るものではない。

パイプ１４とカラー２２と弾性体２４とストッパ２６とプランジャ１６との要部拡大断面を図２及び図３に示す。図２はプランジャ１６がストッパ２６から離れている状態を示し、図３はプランジャ１６がストッパ２６に衝突した状態を示す。パイプ１４とカラー２２は、第一ハウジング１０Ａ（図１）に対して移動しない位置に設定されている。弾性体２４におけるストッパ２６に対向する対向面２８に環状の凹部３０が形成されると共に、ストッパ２６における弾性体２４に対向する対向面３２に環状の凸部３４が形成され、弾性体２４の凹部３０とストッパ２６の凸部３４とが嵌合接触するよう設定される。なお、弾性体２４に形成される凹部３０は環状の形状ではなく、多数の部分球面状のものとし、ストッパ２６に形成される凸部３４も環状の形状ではなく、多数の部分球面状のものとし、全ての部分球面状の凹部３０と凸部３４とが嵌合するようにしても良い。

プランジャ１６がストッパ２６に衝突しない図２の状態においては、凹部３０と凸部３４とは嵌合接触するが、弾性体２４の対向面２８とストッパ２６の対向面３２とは接触しないように設定する。この図２の状態において、弾性体２４の厚みをＨとし、弾性体２４の凹部３０の深さをｈ１とし、凹部３０と凸部３４との接触幅をＢ１とし、弾性体２４の対向面２８とストッパ２６の対向面３２との隙間間隔をＬ１とする。ここで、ｈ１：Ｈの比をＣとすると、１：１０≦Ｃ＜５：１０とするのが望ましい。ｈ１：Ｈの比Ｃが１：１０以下であると凹部３０と凸部３４との接触面積が小さくなり、プランジャ１６のストッパ２６への衝突時に弾性体２４の対向面２８とストッパ２６の対向面３２とが接触するおそれがある。また、ｈ１：Ｈの比Ｃが５：１０以上であると弾性体２４の凹部３０に応力集中がかかり、凹部３０に亀裂が生じるおそれがある。

図２の状態から、プランジャ１６がストッパ２６に衝突すると、プランジャ１６がストッパ２６と共に弾性体２４側に移動し、ストッパ２６の凸部３４が弾性体２４の凹部３０を押す（図３）。この図３の状態においては、弾性体２４の厚みＨの寸法は変わらず、弾性体２４の凹部３０の深さｈ２は図２のｈ１より深くなり、凹部３０と凸部３４との接触幅Ｂ２はＢ１より大きくなり、弾性体２４の対向面２８とストッパ２６の対向面３２との隙間間隔Ｌ２はＬ１より小さくなる。但し、この図３の状態においても、弾性体２４の対向面２８とストッパ２６の対向面３２とが直接接触しないように設定する。本発明においては、従来と同様に弾性体２４によって作動音を低減することができる。

図３に示すプランジャ１６がストッパ２６に衝突した状態では、ストッパ２６の凸部３４が弾性体２４の凹部３０を押圧圧縮するが、その弾性体２４によって押圧圧縮される箇所は凹部３０付近であり、その押される方向はプランジャ１６の凸部３４に沿った左右の方向（矢印Ｘ方向）となり、弾性体２４の凹部３０付近の箇所はＸ方向に滑り移動する。このように本発明では、プランジャ１６による弾性体２４への衝撃力を、衝突方向とは異なるＸ方向に分散し、弾性体２４からプランジャ１６へ直ちに反発する力を少なくすることができる。この結果、プランジャ１６の往復移動動作を安定化させ、適切な燃料等の流量を吐出することができる。なお、弾性体２４の外周壁３５をハウジング１０に接触しないように、弾性体２４の直径をストッパ２６の直径より短くすることで、弾性体２４からプランジャ１６への反発力を少なくすることができる。

なお、図２においては、弾性体２４の凹部３０の全域がストッパ２６の凸部３４と接触する形状としたが、図４に示すように凹部３０の形状を、最深部に丸みを形成すると共にその最深部が凸部３４と接触しないＶ字形状としても良い。

図２及び図３では弾性体２４に凹部３０を形成すると共にストッパ２６に凸部３４を形成するものを示したが、この反対に弾性体２４に凸部を形成すると共にストッパ２６に凹部を形成するものを図５及び図６に示す。図５はプランジャ１６がストッパ２６から離れている状態を示し、図６はプランジャ１６がストッパ２６と衝突した状態を示す。図５に示すように、弾性体２４におけるストッパ２６と対向する対向面３６に環状の凸部３８を形成すると共に、ストッパ２６における弾性体２４に対向する対向面４０に環状の凹部４２を形成する。凹部４２の断面は中央領域４４（Ｐ１とＰ２との間の領域）とその外側領域４６（Ｐ１とＱ１の間の領域とＰ２とＱ２の間の領域）とからなる。中央領域４４の曲率半径は、外側領域４６の曲率半径より小さいものとする。

プランジャ１６がストッパ２６から離れている図５の状態では、弾性体２４の凸部３８は、ストッパ２６の凹部４２の中央領域４４に接触するが、凹部４２の外側領域４６とは接触しないように設定されている。また、弾性体２４の対向面２８とストッパ２６の対向面３２とは接触しないように設定する。

図５の状態からプランジャ１６がストッパ２６に衝突すると、ストッパ２６が弾性体２４に向かって移動して弾性体２４の凸部３８を押す。これによって、ストッパ２６の凹部４２は、中央領域４４だけではなく外側領域４６も弾性体２４の凸部３８と接触する（図６）。この図６の状態においても、弾性体２４の対向面２８とストッパ２６の対向面３２とは接触しないように設定する。

ストッパ２６の凹部４２（中央領域４４と外側領域４６の両方）が弾性体２４の凸部３８に接触した状態では、弾性体２４の凸部３８はストッパ２６の凹部４２に押されて変形する。その弾性体２４の凸部３８の押される方向はストッパ２６の凹部４２の外側領域４６に沿った方向（矢印Ｙ方向）となり、しかも弾性体２４の一部はそのＹ方向に滑り移動する。弾性体２４にＹ方向の力がかかることによって、プランジャ１６による弾性体２４への衝突力をＹ方向に分散し、弾性体２４からプランジャ１６へ直ちに反発する力を少なくすることができる。この結果、作動音の低減を確保すると共に、プランジャ１６の往復移動動作を安定化させ、適切な燃料等の流量を吐出することができる。

ここで、ストッパ２６の凹部４２（中央領域４４）の深さＤとストッパ２６の高さＥの比をＦとすると、１：１０≦Ｆ≦５：１０とするのが望ましい。Ｆが１：１０以下であると凹部３０と凸部３４との接触面積が小さくなり、プランジャ１６のストッパ２６への衝突時に弾性体２４の対向面２８とストッパ２６の対向面３２とが接触するおそれがある。また、Ｆが５：１０以上であるとストッパ２６の凹部４２に応力集中がかかり、凹部４２に亀裂が生じるおそれがある。

なお、外側領域４６を中央領域４４の両側としたが、どちらか１箇所だけであっても良い。また、弾性体２４に凸部３８を形成した場合でも、弾性体２４の外周壁３５をハウジング１０に接触しないようにして、弾性体２４からプランジャ１６への反発力を少なくする。

本発明に係るプランジャ式流体吐出装置の断面図である。 プランジャがストッパから離れている状態を示す要部拡大断面図である。 図２の状態からプランジャがストッパに衝突した状態を示す断面図である。 図２の変形例を示す断面図である。 プランジャがストッパから離れている状態を示す他の構造の要部拡大断面図である。 図５の状態からプランジャがストッパと衝突した状態を示す断面図である。 従来のプランジャ式流体吐出装置の断面図である。

符号の説明

１０ ハウジング
１２ コイル
１６ プランジャ
１８ スプリング
２４ 弾性体
２６ ストッパ
２８ 対向面
３０ 凹部
３２ 対向面
３４ 凸部
３６ 対向面
３８ 凸部
４０ 対向面
４２ 凹部
４４ 中央領域
４６ 外側領域

Claims (7)

1. ハウジングと、コイルと、前記ハウジング内を往復移動するプランジャと、そのプランジャを一定方向に付勢するスプリングと、前記プランジャにおける前記スプリングの反対側に備えられるものであって前記プランジャが衝突するストッパと、そのストッパと一方を接触すると共に他方を前記ハウジングと直接的または間接的に接触する弾性体とを有するプランジャ式流体吐出装置において、前記ストッパと前記弾性体との一方に凹部を形成すると共に他方にその凹部と嵌合接触する凸部を形成し、前記凹部と前記凸部以外の前記ストッパと前記弾性体との互いの対向面が接触しないようにしたことを特徴とするプランジャ式流体吐出装置。
2. 前記凸部を前記ストッパに形成し、前記凹部を前記弾性体に形成したことを特徴とする請求項１記載のプランジャ式流体吐出装置。
3. 前記凹部の深さと前記弾性体の高さの比Ｃを１：１０≦Ｃ＜５：１０としたことを特徴とする請求項２記載のプランジャ式流体吐出装置。
4. 前記凸部を前記弾性体に形成し、前記凹部を前記ストッパに形成したことを特徴とする請求項１記載のプランジャ式流体吐出装置。
5. 前記凹部においてその断面を中央領域と外側領域とから形成し、中央領域の曲率半径を外側領域の曲率半径よりも小さくし、前記プランジャが前記ストッパに衝突していない状態では前記凸部が前記中央領域と接触し、前記プランジャが前記ストッパに衝突した状態では前記凸部が前記中央領域及び前記外側領域と接触することを特徴とする請求項４記載のプランジャ式流体吐出装置。
6. 前記凹部の深さと前記ストッパの高さの比Ｆを１：１０≦Ｆ≦５：１０としたことを特徴とする請求項５記載のプランジャ式流体吐出装置。
7. 前記凸部と前記凹部とを環状にしたことを特徴とする請求項１乃至６記載のプランジャ式流体吐出装置。

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