JP2007120492A - 高圧燃料ポンプ - Google Patents
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Abstract
【課題】部品点数および組付工数を減少する高圧燃料ポンプを提供する。
【解決手段】ポンプハウジング40は、シリンダ42、タペットガイド44、フランジ46、電磁弁支持部48、吸入部50および吐出部70からなり、ステンレス等の鉄材の鋳造により一体成形されている。ポンプハウジング40は、数百kPaの低圧燃料、数十MPa〜数百MPaの高圧燃料の圧力に耐えるために、0.5mm以上の肉厚に形成されている。シリンダ42に往復移動自在に支持されているプランジャ20がポンプカムの回転に伴い往復移動することにより、加圧室100に吸入された燃料は加圧される。電磁弁80は、コイル96への通電タイミングを制御することにより吐出部70から吐出される燃料吐出量を調量する調量弁である。
【選択図】図1
【解決手段】ポンプハウジング40は、シリンダ42、タペットガイド44、フランジ46、電磁弁支持部48、吸入部50および吐出部70からなり、ステンレス等の鉄材の鋳造により一体成形されている。ポンプハウジング40は、数百kPaの低圧燃料、数十MPa〜数百MPaの高圧燃料の圧力に耐えるために、0.5mm以上の肉厚に形成されている。シリンダ42に往復移動自在に支持されているプランジャ20がポンプカムの回転に伴い往復移動することにより、加圧室100に吸入された燃料は加圧される。電磁弁80は、コイル96への通電タイミングを制御することにより吐出部70から吐出される燃料吐出量を調量する調量弁である。
【選択図】図1
Description
本発明は、シリンダに往復移動自在に支持されたプランジャにより、加圧室に吸入した燃料を加圧し吐出する高圧燃料ポンプに関するものである。
シリンダに往復移動自在に支持されたプランジャにより、加圧室に吸入した燃料を加圧し吐出する高圧燃料ポンプが知られている(例えば、特許文献1、2参照)。
このような高圧燃料ポンプの一例を図26、27に示す。図26、27において、実質的に同一構成部分には同一符号を付している。図26に示す高圧燃料ポンプ500では、プランジャ510を往復移動自在に支持するシリンダ520、吸入部530、吐出部540、電磁弁550を支持するための電磁弁支持部560、高圧燃料ポンプ500をエンジンヘッドカバー等に取り付けるためのフランジ570がそれぞれ別部材で形成されている。また、図27に示す高圧燃料ポンプ580では、ポンプハウジング582、プランジャ510を往復移動自在に支持するシリンダ584、吸入部530、吐出部540、電磁弁支持部560、フランジ570がそれぞれ別部材で形成されている。
しかしながら、図26、27に示すような高圧燃料ポンプ500、580の構成では、部品点数が多いために、高圧燃料ポンプの組付工数が増加するという問題がある。さらに、部品点数が多いと、部品同士の間をシールし燃料漏れを防止するためのシール部材の数が増加するという問題がある。
このような高圧燃料ポンプの一例を図26、27に示す。図26、27において、実質的に同一構成部分には同一符号を付している。図26に示す高圧燃料ポンプ500では、プランジャ510を往復移動自在に支持するシリンダ520、吸入部530、吐出部540、電磁弁550を支持するための電磁弁支持部560、高圧燃料ポンプ500をエンジンヘッドカバー等に取り付けるためのフランジ570がそれぞれ別部材で形成されている。また、図27に示す高圧燃料ポンプ580では、ポンプハウジング582、プランジャ510を往復移動自在に支持するシリンダ584、吸入部530、吐出部540、電磁弁支持部560、フランジ570がそれぞれ別部材で形成されている。
しかしながら、図26、27に示すような高圧燃料ポンプ500、580の構成では、部品点数が多いために、高圧燃料ポンプの組付工数が増加するという問題がある。さらに、部品点数が多いと、部品同士の間をシールし燃料漏れを防止するためのシール部材の数が増加するという問題がある。
本発明は上記問題を解決するためになされたものであり、部品点数および組付工数を減少する高圧燃料ポンプを提供することを目的とする。
請求項1から4に記載の発明によると、吸入部、吐出部および電磁弁支持部の少なくともいずれか一つとシリンダとが鉄の鋳造で一体成形されているので、部品点数が減少する。その結果、高圧燃料ポンプの組付工数が減少する。さらに、部品点数が減少しシール箇所が減少するので、シール部材の数を減少できる。したがって、燃料の漏れを極力低減できる。
また、鋳造により一体成形するので、例えば冷鍛で成形する場合に比べ、一体成形品の成形が容易である。さらに、成形品を所望の形状に容易に成形できる。したがって、特に凹部形状の成形が容易になる。さらに、凹部形状を鋳造により成形できるので、切削等により凹部形状を成形する場合に比べ、材料を無駄にする割合が低下する。したがって、製造コストを低下できる。
請求項2に記載の発明によると、固定部等に高圧燃料ポンプを取り付けるフランジをシリンダと鉄の鋳造で一体成形しているので、部品点数および組付工数が減少する。
請求項3に記載の発明によると、吸入部、吐出部および電磁弁支持部の少なくともいずれか一つの外周にリブを一体成形しているので、部品点数を増加することなく、吸入部、吐出部および電磁弁支持部の少なくともいずれか一つの強度を増加できる。
請求項3に記載の発明によると、吸入部、吐出部および電磁弁支持部の少なくともいずれか一つの外周にリブを一体成形しているので、部品点数を増加することなく、吸入部、吐出部および電磁弁支持部の少なくともいずれか一つの強度を増加できる。
請求項4に記載の発明によると、シリンダと一体成形されている、吸入部、吐出部および電磁弁支持部の少なくともいずれか一つはシリンダの外周面から外側に突出している。つまり、突出部の周囲に鉄を用いた余分な鋳造箇所がない。したがって、一体成形品を小型、軽量化し、製造コストを低下できる。
ところで、高圧燃料ポンプの吐出部は高圧配管と接続される。吐出部と高圧配管との接続位置は、例えば高圧配管のずれ等により一致しないことがある。高圧配管は、高圧燃料を供給するために肉厚に形成されているので、接続位置のずれた燃料配管を吐出部の位置に合わせるためには、燃料配管に大きな力を加える必要がある。その結果、高圧配管から吐出部に大きな力が加わるので、例えばポンプハウジングに吐出部をねじ結合している構成では、ポンプハウジングと吐出部との結合部に緩みの生じる恐れがある。また、吐出部の緩みを防止するためにポンプハウジングと吐出部とを過度の力で結合すると、結合箇所が損傷する恐れがある。
そこで請求項5および6に記載の発明によると、吐出部とシリンダとが一体成形されているので、ポンプハウジングに吐出部が結合している構成における、上記のような吐出部の緩み、損傷等の問題は生じない。
また、吸入部、電磁弁支持部およびリリーフ弁支持部の少なくともいずれか一つと、吐出部とシリンダとが一体成形されているので、部品点数が減少する。その結果、高圧燃料ポンプの組付工数が減少する。
また、吸入部、電磁弁支持部およびリリーフ弁支持部の少なくともいずれか一つと、吐出部とシリンダとが一体成形されているので、部品点数が減少する。その結果、高圧燃料ポンプの組付工数が減少する。
請求項6に記載の発明によると、吸入部、電磁弁支持部およびリリーフ弁支持部の少なくともいずれか一つと、吐出部とシリンダとは鉄の鋳造で一体成形されているので、例えば冷鍛で成形する場合に比べ、一体成形品の成形が容易である。さらに、成形品を所望の形状に容易に成形できる。したがって、特に凹部形状の成形が容易になる。さらに、凹部形状を鋳造により成形できるので、切削等により凹部形状を成形する場合に比べ、材料を無駄にする割合が低下する。したがって、製造コストを低下できる。
請求項7から10に記載の発明によると、吸入部、吐出部および電磁弁支持部の少なくとも二つが一体成形品として成形されているので、高圧燃料ポンプを構成する部品点数が減少する。その結果、高圧燃料ポンプの組付工数が減少する。さらに、部品点数が減少しシール箇所が減少するので、シール部材の数を減少できる。したがって、燃料の漏れを極力低減できる。
ところで、シリンダはプランジャと摺動し、吐出部に設置されるチェック弁の弁座にはチェック弁の弁部材が着座および離座を繰り返すので、シリンダおよびチェック弁の弁座には、吸入部、吐出部および電磁弁支持部に比べて高い硬度が要求される。このように要求される硬度が異なる、シリンダ、チェック弁の弁座、吸入部、吐出部および電磁弁支持部を一体成形する場合、シリンダおよびチェック弁の弁座に合わせて一体成形品全体を高硬度にするか、吸入部、吐出部および電磁弁支持部に合わせて、シリンダおよびチェック弁の弁座への要求硬度よりも低い材質で一体成形品を成形した後、シリンダおよびチェック弁の弁座の部分だけに焼き入れ、またはめっき等の処理を施し部分的に高硬度にすることが考えられる。
しかしながら、シリンダ、チェック弁の弁座、吸入部、吐出部および電磁弁支持部を高硬度な材質で一体成形する場合、例えばシリンダよりも低い硬度の材質を使用してもよい部品も高硬度な材質で一体成形することになる。一般に、高硬度な材質は高価であるから、高硬度な材質の使用量が増加すると、製造コストが上昇するという問題がある。また、一体成形品を低硬度の材質で成形する場合、一体成形品において、シリンダおよびチェック弁の弁座に該当する部分の両方に焼き入れ、またはめっき等の高硬度処理を施すことは、処理作業が繁雑で、製造工数が増加するという問題がある。
そこで、請求項9に記載の発明では、一体成形品と別体である前記シリンダおよび前記チェック弁の弁座の少なくともいずれか一方は、一体成形品よりも硬い材質で形成されている。つまり、一体成形品は、一体成形品と別体であるシリンダおよびチェック弁の弁座の少なくともいずれか一方よりも低硬度の材質で成形されている。その結果、高硬度で高価な材質の使用量を低減し、製造コストを低減できる。
また、通常、炭素含有量が少ない低硬度の鉄材は炭素含有量の多い高硬度の鉄材よりも溶接時にクラック等が発生しにくい。したがって、炭素含有量が少ない低硬度の鉄材で一体成形品を成形することにより、一体成形品と他部品との溶接の信頼性、つまり溶接性が向上する。
また、通常、炭素含有量が少ない低硬度の鉄材は炭素含有量の多い高硬度の鉄材よりも溶接時にクラック等が発生しにくい。したがって、炭素含有量が少ない低硬度の鉄材で一体成形品を成形することにより、一体成形品と他部品との溶接の信頼性、つまり溶接性が向上する。
請求項10に記載の発明によると、吸入部、吐出部および電磁弁支持部の少なくとも二つが鋳造により一体成形されているので、例えば冷鍛で成形する場合に比べ、一体成形品の成形が容易である。さらに、成形品を所望の形状に容易に成形できる。したがって、特に凹部形状の成形が容易になる。さらに、凹部形状を鋳造により成形できるので、切削等により凹部形状を成形する場合に比べ、材料を無駄にする割合が低下する。したがって、製造コストを低下できる。
本発明の複数の実施形態を図に基づいて説明する。
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態による高圧燃料ポンプを図1に示す。高圧燃料ポンプ10は、例えば、ディーゼルエンジンやガソリンエンジンのインジェクタに燃料を供給する燃料ポンプである。
プランジャ20は、ポンプハウジング40のシリンダ42に往復移動自在に支持されている。加圧室100は、プランジャ20の往復移動方向の一端側に形成されている。プランジャ20の外周面は、プランジャ20のヘッド22側とシリンダ42側との間で、オイルシール28によりシールされている。オイルシール28は、エンジン内から加圧室100へのオイルの侵入を防止し、かつ加圧室100からエンジン内への燃料漏れを防止する。プランジャ20の他端側に形成されたヘッド22は、スプリング座24と結合している。スプリング座24はスプリング30の荷重によりタペット26の底部内壁に押し付けられている。タペット26の底部外壁が図示しないポンプカムの回転によりポンプカムと摺動することにより、プランジャ20は往復移動する。タペット26はタペットガイド44の内周面により往復移動方向に案内されている。
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態による高圧燃料ポンプを図1に示す。高圧燃料ポンプ10は、例えば、ディーゼルエンジンやガソリンエンジンのインジェクタに燃料を供給する燃料ポンプである。
プランジャ20は、ポンプハウジング40のシリンダ42に往復移動自在に支持されている。加圧室100は、プランジャ20の往復移動方向の一端側に形成されている。プランジャ20の外周面は、プランジャ20のヘッド22側とシリンダ42側との間で、オイルシール28によりシールされている。オイルシール28は、エンジン内から加圧室100へのオイルの侵入を防止し、かつ加圧室100からエンジン内への燃料漏れを防止する。プランジャ20の他端側に形成されたヘッド22は、スプリング座24と結合している。スプリング座24はスプリング30の荷重によりタペット26の底部内壁に押し付けられている。タペット26の底部外壁が図示しないポンプカムの回転によりポンプカムと摺動することにより、プランジャ20は往復移動する。タペット26はタペットガイド44の内周面により往復移動方向に案内されている。
ポンプハウジング40は、シリンダ42、タペットガイド44、フランジ46、電磁弁支持部48、吸入部50および吐出部70からなり、ステンレス等の鉄材の鋳造により一体成形された後、焼入により硬化されている。ディーゼルエンジンに高圧燃料ポンプ10を使用する場合には、ステンレスではない鉄材でポンプハウジング40を鋳造してもよい。ポンプハウジング40は、数百kPaの低圧燃料、数十MPa〜数百MPaの高圧燃料の圧力に耐えるために、0.5mm以上の肉厚に形成されている。
ポンプハウジング40には、鋳造時、強度上不要な箇所を除去した空間112が形成されている。電磁弁支持部48、吸入部50および吐出部70は、シリンダ42の外周面43から外側に突出して形成されている。ここで、電磁弁支持部48は、電磁弁80とねじ結合することにより電磁弁80を支持するのではなく、ボルト84等の締結部材により電磁弁80と結合し電磁弁80を支持している。
吸入部50には燃料フィルタ52が収容されている。燃料フィルタ52は、吸入通路102から吸入された燃料中の異物を除去する。吸入通路102から燃料が導入される吸入室104は、ポンプハウジング40に成形された凹部により形成されている。吸入室104は、加圧室100に対してプランジャ20の軸方向の反対側にプランジャ20とほぼ同軸上に形成されており、加圧室100の径方向外側に広がっている。
吸入室104はカバー60に覆われている。カバー60とポンプハウジング40との間にはパルセーションダンパ62が挟持されている。パルセーションダンパ62は、吸入室104の燃料圧力に応じて弾性変形し、吸入通路102から吸入室104に導入された燃料の圧力脈動を低減する。
吐出部70は、高圧配管とのジョイントと、チェック弁としてのデリバリバルブとを兼ねている。吐出部70には吐出通路106が形成されており、吐出通路106にボール72およびスプリング74が収容されている。スプリング74は、弁座76に向けてボール72に荷重を加えている。ボール72が着座する弁座76は、ポンプハウジング40に一体成形されている。ボール72、スプリング74および弁座76は、チェック弁としてのデリバリバルブを構成している。加圧室100の圧力が所定圧以上になると、スプリング74の荷重に抗してボール72が弁座76から離座してリフトし、加圧室100の高圧燃料が吐出通路106を通り吐出部70から吐出される。また、ボール72が弁座76に着座することにより、吐出部70側から加圧室100への燃料の逆流が防止される。
吐出部70は、高圧配管とのジョイントと、チェック弁としてのデリバリバルブとを兼ねている。吐出部70には吐出通路106が形成されており、吐出通路106にボール72およびスプリング74が収容されている。スプリング74は、弁座76に向けてボール72に荷重を加えている。ボール72が着座する弁座76は、ポンプハウジング40に一体成形されている。ボール72、スプリング74および弁座76は、チェック弁としてのデリバリバルブを構成している。加圧室100の圧力が所定圧以上になると、スプリング74の荷重に抗してボール72が弁座76から離座してリフトし、加圧室100の高圧燃料が吐出通路106を通り吐出部70から吐出される。また、ボール72が弁座76に着座することにより、吐出部70側から加圧室100への燃料の逆流が防止される。
電磁弁80は、バルブハウジング82がボルト84で電磁弁支持部48に結合されることにより、電磁弁支持部48に支持され、高圧燃料ポンプ10の側方に横置きされている。電磁弁80は、コイル96への通電をオン、オフすることにより、燃料ギャラリ108と加圧室100との連通を断続する。電磁弁80は、コイル96への通電タイミングを制御することにより、燃料吐出量を調量する調量弁である。燃料ギャラリ108は、連通路110により吸入室104と連通している。
電磁弁80の弁部材86は、可動コア88とともに往復移動する。弁部材86および可動コア88は、固定コア90から離れる方向にスプリング92から荷重を受けている。スプリング92の荷重により移動する弁部材86はストッパプレート94に係止される。ストッパプレート94には、弁部材86がストッパプレート94に係止された状態で、燃料ギャラリ108と加圧室100とを連通する燃料通孔が形成されている。コイル96への通電オフ時には、弁部材86は、スプリング92から受ける荷重によりストッパプレート94に係止されている。コイル96の通電がオンされると、スプリング92の荷重に抗して可動コア88は固定コア90に吸引される。可動コア88とともに、弁部材86はストッパプレート94からリフトし弁座98に着座する。弁部材86が弁座98に着座すると、燃料ギャラリ108と加圧室100との連通は遮断される。
(ポンプハウジング40の製造工程)
ポンプハウジング40の製造工程を図2の(A)から(I)の順番に説明する。
(A)ポンプハウジング40の成形型120にろうを注入し、ポンプハウジング40の模型122を成型する。
(B)ろうで形成されたランナー(湯路)124に模型122を装着してツリー126を形成する。
(C)ツリー126をスラリー128に浸積する。スラリー128は、耐火性の液状粘結剤と耐火粉末とを混ぜたものである。
(D)スラリー128に浸積後、表面に耐火砂であるスタッコ130を塗布する。
(E)上記(C)、(D)の工程を複数回繰り返して所望の厚みに形成した鋳型132を高温、高圧の蒸気内に設置し、内部のツリー126を溶かし出す。
ポンプハウジング40の製造工程を図2の(A)から(I)の順番に説明する。
(A)ポンプハウジング40の成形型120にろうを注入し、ポンプハウジング40の模型122を成型する。
(B)ろうで形成されたランナー(湯路)124に模型122を装着してツリー126を形成する。
(C)ツリー126をスラリー128に浸積する。スラリー128は、耐火性の液状粘結剤と耐火粉末とを混ぜたものである。
(D)スラリー128に浸積後、表面に耐火砂であるスタッコ130を塗布する。
(E)上記(C)、(D)の工程を複数回繰り返して所望の厚みに形成した鋳型132を高温、高圧の蒸気内に設置し、内部のツリー126を溶かし出す。
(F)鋳型132を焼成し、強度を高める。
(G)鋳型132に溶湯を流し込む。
(H)溶湯の終了した鋳型132に振動を加え、ポンプハウジング40の母材ツリー134から鋳型132を除去する。
(I)母材ツリー134から、各母材136を切断する。
このように鋳造により成形された母材136は、完成品であるポンプハウジング40の形状をほぼ成している。ねじ加工、精度を要する箇所の切削加工、通路の穿孔等をさらに母材136に施すことにより、ポンプハウジング40は完成する。
(G)鋳型132に溶湯を流し込む。
(H)溶湯の終了した鋳型132に振動を加え、ポンプハウジング40の母材ツリー134から鋳型132を除去する。
(I)母材ツリー134から、各母材136を切断する。
このように鋳造により成形された母材136は、完成品であるポンプハウジング40の形状をほぼ成している。ねじ加工、精度を要する箇所の切削加工、通路の穿孔等をさらに母材136に施すことにより、ポンプハウジング40は完成する。
(高圧燃料ポンプ10の作動)
次に、高圧燃料ポンプ10の作動について説明する。
(1)吸入行程
コイル96への通電がオフされており、電磁弁80の弁部材86がストッパプレート94に係止され、電磁弁80が開弁している状態で、ポンプカムが回転しプランジャ20が下降すると、加圧室100の圧力が低下し、吸入室104から、連通路110、燃料ギャラリ108を通り、加圧室100に燃料が吸入される。
次に、高圧燃料ポンプ10の作動について説明する。
(1)吸入行程
コイル96への通電がオフされており、電磁弁80の弁部材86がストッパプレート94に係止され、電磁弁80が開弁している状態で、ポンプカムが回転しプランジャ20が下降すると、加圧室100の圧力が低下し、吸入室104から、連通路110、燃料ギャラリ108を通り、加圧室100に燃料が吸入される。
(2)戻し行程
プランジャ20が下死点から上死点に向かって上昇しても、コイル96への通電はオフされた状態であり、プランジャ20の上昇により加圧室100の燃料は、ストッパプレート94の連通孔、燃料ギャラリ108、連通路110を通り、吸入室104に戻される。
プランジャ20が下死点から上死点に向かって上昇しても、コイル96への通電はオフされた状態であり、プランジャ20の上昇により加圧室100の燃料は、ストッパプレート94の連通孔、燃料ギャラリ108、連通路110を通り、吸入室104に戻される。
(3)圧送行程
プランジャ20が下死点から上死点に移動する行程において、所望の燃料圧送量に対応した位置にプランジャ20が到達したときに、電磁弁80のコイル96への通電がオンされる。これにより、可動コア88は固定コア90側に吸引される。弁部材86は、ストッパプレート94からリフトし弁座98に着座する。すなわち、電磁弁80は閉弁状態となる。その後、プランジャ20がさらに上死点側に移動すると、加圧室100内の燃料は加圧される。加圧室100の燃料圧力が所定圧以上に上昇すると、スプリング74の荷重に抗してボール72が弁座76からリフトし、加圧室100の高圧燃料が吐出通路106から吐出される。
上記(1)〜(3)の行程を繰り返すことにより、高圧燃料ポンプ10は吸入した燃料を加圧して吐出する。燃料吐出量は、電磁弁80のコイル96への通電タイミングを制御することにより調整される。
プランジャ20が下死点から上死点に移動する行程において、所望の燃料圧送量に対応した位置にプランジャ20が到達したときに、電磁弁80のコイル96への通電がオンされる。これにより、可動コア88は固定コア90側に吸引される。弁部材86は、ストッパプレート94からリフトし弁座98に着座する。すなわち、電磁弁80は閉弁状態となる。その後、プランジャ20がさらに上死点側に移動すると、加圧室100内の燃料は加圧される。加圧室100の燃料圧力が所定圧以上に上昇すると、スプリング74の荷重に抗してボール72が弁座76からリフトし、加圧室100の高圧燃料が吐出通路106から吐出される。
上記(1)〜(3)の行程を繰り返すことにより、高圧燃料ポンプ10は吸入した燃料を加圧して吐出する。燃料吐出量は、電磁弁80のコイル96への通電タイミングを制御することにより調整される。
第1実施形態では、シリンダ42、タペットガイド44、フランジ46、電磁弁支持部48、吸入部50および吐出部70をステンレスを含む鉄材の鋳造により一体成形し、ポンプハウジング40を形成している。したがって、ポンプハウジング40を構成する部品の組付作業が不要であり、組付工数を低減できる。また、ポンプハウジング40を構成する部品間のシールが不要であるから、シール部材の部品点数も減少する。さらに、シール箇所が減少するので、燃料の漏れを極力低減できる。
また鋳造によりポンプハウジング40を成形しているので、空間112、ならびにシリンダ42の外周面43から外側に突出している、電磁弁支持部48、吸入部50および吐出部70の周囲空間を切削等により金属を除去することなく形成できる。これにより、高圧燃料ポンプ10の構成上、または強度上不要な箇所を極力除去し、高圧燃料ポンプ10を小型、軽量化できるので、使用材料量を極力減少し、製造コストを低下できる。
また第1実施形態では、吐出部70がシリンダ42と鋳造により一体成形されているので、吐出部70に高圧配管を接続するときに、接続位置を合わせるために高圧配管に大きな力が加わり、その結果吐出部70に大きな外力が加わっても、シリンダ42と吐出部70とが別部材で結合している場合に生じる、吐出部70とシリンダ42との結合箇所の緩みや、結合箇所の損傷等の問題は生じない。
(第2、第3実施形態)
本発明の第2実施形態を図3に、第3実施形態を図4に示す。尚、第1実施形態と実質的に同一構成部分には同一符号を付し説明を省略する。
図3に示す第2実施形態の高圧燃料ポンプ140のポンプハウジング142では、第1実施形態のポンプハウジング40と同様に、シリンダ42、タペットガイド44、フランジ46、電磁弁支持部48、吸入部50および吐出部70がステンレスを含む鉄材の鋳造により一体成形されている。ただし、第1実施形態と異なり、吸入室104の位置が電磁弁80側に偏心している。これにより、第2実施形態の燃料ギャラリ108は、第1実施形態のように連通路110を介して吸入室104に連通しているのではなく、吸入室104に直接連通している。その結果、連通路110を加工する必要がなくなるので、製造コストを低下することができる。
本発明の第2実施形態を図3に、第3実施形態を図4に示す。尚、第1実施形態と実質的に同一構成部分には同一符号を付し説明を省略する。
図3に示す第2実施形態の高圧燃料ポンプ140のポンプハウジング142では、第1実施形態のポンプハウジング40と同様に、シリンダ42、タペットガイド44、フランジ46、電磁弁支持部48、吸入部50および吐出部70がステンレスを含む鉄材の鋳造により一体成形されている。ただし、第1実施形態と異なり、吸入室104の位置が電磁弁80側に偏心している。これにより、第2実施形態の燃料ギャラリ108は、第1実施形態のように連通路110を介して吸入室104に連通しているのではなく、吸入室104に直接連通している。その結果、連通路110を加工する必要がなくなるので、製造コストを低下することができる。
このように吸入室104の位置を電磁弁80側に偏心させ、燃料ギャラリ108を吸入室104に直接連通する構成は、鋳造により容易に実現できる。
図4に示す第3実施形態では、吸入室104は形成されておらず、吸入部50の吸入通路102と燃料ギャラリ108とが吸入室104を介さずに連通している。
図4に示す第3実施形態では、吸入室104は形成されておらず、吸入部50の吸入通路102と燃料ギャラリ108とが吸入室104を介さずに連通している。
(第4実施形態〜第8実施形態)
本発明の第4実施形態を図5に、第5実施形態を図6に、第6実施形態を図7に、第7実施形態を図8に、第8実施形態を図9に示す。尚、既述の実施形態と実質的に同一構成部分には同一符号を付し説明を省略する。第4実施形態〜第8実施形態の高圧燃料ポンプ160、170、180、200、210では、電磁弁80は、各高圧燃料ポンプの上方に縦置きされている。
本発明の第4実施形態を図5に、第5実施形態を図6に、第6実施形態を図7に、第7実施形態を図8に、第8実施形態を図9に示す。尚、既述の実施形態と実質的に同一構成部分には同一符号を付し説明を省略する。第4実施形態〜第8実施形態の高圧燃料ポンプ160、170、180、200、210では、電磁弁80は、各高圧燃料ポンプの上方に縦置きされている。
図5に示す第4実施形態の高圧燃料ポンプ160のポンプハウジング162では、第1実施形態のポンプハウジング40と同様に、シリンダ42、タペットガイド44、フランジ46、電磁弁支持部48、吸入部50および吐出部70がステンレスを含む鉄材の鋳造により一体成形されている。
図6に示す第5実施形態の高圧燃料ポンプ170のポンプハウジング172では、シリンダ42、フランジ46、電磁弁支持部48、吸入部50および吐出部70がステンレスを含む鉄材の鋳造により一体成形されている。タペットガイド174はシリンダ42と別部材で形成されている。
図6に示す第5実施形態の高圧燃料ポンプ170のポンプハウジング172では、シリンダ42、フランジ46、電磁弁支持部48、吸入部50および吐出部70がステンレスを含む鉄材の鋳造により一体成形されている。タペットガイド174はシリンダ42と別部材で形成されている。
図7に示す第6実施形態の高圧燃料ポンプ180のポンプハウジング182では、シリンダ42、電磁弁支持部48、吸入部50および吐出部70がステンレスを含む鉄材の鋳造により一体成形されている。フランジ184、シリンダ42側のスプリング座186およびタペットガイド188は、シリンダ42とは別部材で形成されている。ポンプハウジング182とフランジ184とはボルト190で結合されている。
図8に示す第7実施形態の高圧燃料ポンプ200のポンプハウジング202では、シリンダ42、電磁弁支持部48および吸入部50がステンレスを含む鉄材の鋳造により一体成形されている。吐出部204、フランジ184、スプリング座186およびタペットガイド188は、シリンダ42とは別部材で形成されている。吐出部204はデリバリバルブを兼ねている。
図9に示す第8実施形態の高圧燃料ポンプ210のポンプハウジング212では、シリンダ42と吐出部70とをステンレスを含む鉄材の鋳造により一体成形している。吸入部216、電磁弁支持部218、フランジ184、スプリング座186およびタペットガイド188は、シリンダ42とは別部材で形成されている。吸入部216と電磁弁支持部218とはカバー214として一体成形されており、フランジ184とボルト190で結合されている。
(第9、第10実施形態)
本発明の第9実施形態を図10、図11に、第10実施形態を図12、図13に示す。
図11、図13は、高圧燃料ポンプ220、240の構造が理解しやすいように、複数の異なる軸方向位置で図10、図12を切断した横断面を組合わせたものである。尚、既述の実施形態と実質的に同一構成部分には同一符号を付し説明を省略する。第9、第10実施形態の高圧燃料ポンプ220、240は、ポンプハウジング222、242にリリーフ弁230を設置している。
本発明の第9実施形態を図10、図11に、第10実施形態を図12、図13に示す。
図11、図13は、高圧燃料ポンプ220、240の構造が理解しやすいように、複数の異なる軸方向位置で図10、図12を切断した横断面を組合わせたものである。尚、既述の実施形態と実質的に同一構成部分には同一符号を付し説明を省略する。第9、第10実施形態の高圧燃料ポンプ220、240は、ポンプハウジング222、242にリリーフ弁230を設置している。
図10、図11に示す第9実施形態の高圧燃料ポンプ220のポンプハウジング222では、シリンダ42、タペットガイド44、フランジ46、電磁弁支持部48、吸入部50、吐出部70およびリリーフ弁支持部224がステンレスを含む鉄材の鋳造により一体成形されている。電磁弁支持部48、吸入部50、吐出部70は、周方向にほぼ等角度間隔に設置されている(図11参照)。リリーフ弁支持部224は、内部にボール232、スプリング234、スプリング座236からなるリリーフ弁230を収容している。
リリーフ弁230は、ポンプハウジング222に縦向きに設置されている。排出通路226は吐出部70のボール72の下流側と連通している。排出通路226の燃料圧力はリリーフ弁230のボール232がリフトしリリーフ弁230が開弁する方向に働く。吐出部70のボール72の下流側の圧力が所定圧以上になると、スプリング234の荷重に抗してボール232がリフトし、排出通路226からスプリング座236に設けた貫通孔237を通って吸入室104に燃料が排出される。リリーフ弁230の開弁圧は、図示しないデリバリパイプと呼ばれる高圧燃料溜まりの制御圧よりも高く設定されている。
図11に示すように、電磁弁支持部48、吸入部50、吐出部70およびリリーフ弁支持部224は、シリンダ42の外周面43の位置228よりも外側に突出して成形されている。したがって、電磁弁支持部48、吸入部50、吐出部70およびリリーフ弁支持部224とシリンダ42との間の、機械強度上余分な箇所は極力排除されている。その結果、高圧燃料ポンプ220を極力小型化し、軽量化している。また、使用材料量を極力減少できるので、製造コストが低下する。
図12、図13に示す第10実施形態の高圧燃料ポンプ240のポンプハウジング242では、シリンダ42、タペットガイド44、フランジ46、電磁弁支持部48、吸入部50、吐出部70およびリリーフ弁支持部244がステンレスを含む鉄材の鋳造により一体成形されている。リリーフ弁支持部244は、横向きに設置されたリリーフ弁230を収容している。第10実施形態のリリーフ弁230では、スプリング座236の貫通孔は封止されている。そして、リリーフ弁230のボール232の下流側と吸入室104とは、連通路246によって連通している。吐出部70のボール72の下流側の圧力が所定圧以上になると、スプリング234の荷重に抗してボール232がリフトし、排出通路226から連通路246を通って吸入室104に燃料が排出される。
図13に示すように、電磁弁支持部48、吸入部50、吐出部70およびリリーフ弁支持部244は、シリンダ42の外周面43の位置228よりも外側に突出して成形されている。したがって、電磁弁支持部48、吸入部50、吐出部70およびリリーフ弁支持部244とシリンダ42との間の、機械強度上余分な箇所は極力排除されている。その結果、高圧燃料ポンプ220を極力小型化し、軽量化している。また、使用材料量を極力減少できるので、製造コストが低下する。
(第11実施形態、変形形態1、2)
本発明の第11実施形態を図14に、第11実施形態の変形形態1を図15に、変形形態2を図16に示す。尚、既述の実施形態と実質的に同一構成部分には同一符号を付し説明を省略する。
第11実施形態では、第1実施形態のポンプハウジング40において、吐出部70の機械的強度を増加するために、吐出部70の外周の両側に軸方向に沿ったリブ250を吐出部70と一体成形している。
本発明の第11実施形態を図14に、第11実施形態の変形形態1を図15に、変形形態2を図16に示す。尚、既述の実施形態と実質的に同一構成部分には同一符号を付し説明を省略する。
第11実施形態では、第1実施形態のポンプハウジング40において、吐出部70の機械的強度を増加するために、吐出部70の外周の両側に軸方向に沿ったリブ250を吐出部70と一体成形している。
図15に示す変形形態1では、軸方向に沿った一方のリブ250は、フランジ46と接続しフランジと一体成形されている。フランジ46と吐出部70の両方と一体成形されているリブ250の強度は増加する。
図16に示す変形形態2では、変形形態1に加え、軸方向に沿ったリブ250と直交するリブ252を、吐出部70の外周の両側に吐出部70と一体成形している。
図16に示す変形形態2では、変形形態1に加え、軸方向に沿ったリブ250と直交するリブ252を、吐出部70の外周の両側に吐出部70と一体成形している。
(第12〜第20実施形態)
本発明の第12〜第20実施形態の高圧燃料ポンプを図17〜図25の各図に示す。尚、既述の実施形態と実質的に同一構成部分には同一符号を付し説明を省略する。第12〜第20実施形態の高圧燃料ポンプ260、270、280、290、300、310、320、330、340は、それぞれ第1〜第7実施形態、第9、10実施形態の各高圧燃料ポンプ10、140、150、160、170、180、200、220、240に対応している。
本発明の第12〜第20実施形態の高圧燃料ポンプを図17〜図25の各図に示す。尚、既述の実施形態と実質的に同一構成部分には同一符号を付し説明を省略する。第12〜第20実施形態の高圧燃料ポンプ260、270、280、290、300、310、320、330、340は、それぞれ第1〜第7実施形態、第9、10実施形態の各高圧燃料ポンプ10、140、150、160、170、180、200、220、240に対応している。
第18実施形態を除く第12〜第17実施形態、第19、20実施形態においては、電磁弁支持部48、吸入部50および吐出部70は、ポンプハウジング40、142、152、162、172、182、222、242と一体成形されている。ただし、第19、20実施形態では、電磁弁支持部48を図示していない。そして、プランジャ20を往復移動自在に支持するシリンダ262と、吐出部70においてボール72が着座する弁座部材264とは、ポンプハウジング40、142、152、162、172、182、222、242と別部材で別体に形成されている。
第12〜第17実施形態、第19、20実施形態においては、ポンプハウジング40、142、152、162、172、182、222、242は、低炭素鋼、オーステナイト系ステンレスまたはフェライト系ステンレス等の鉄材の鋳造により一体成形されている。そして、第12〜第17実施形態、第19、20実施形態では、シリンダ262と、吐出部70においてボール72が着座する弁座部材264とは、圧入、焼きばめ、冷やしばめ、かしめ、ろう付け、溶接、ねじ等により、ポンプハウジング40、142、152、162、172、182、222、242に結合されている。シリンダ262および弁座部材264は、ポンプハウジング40、142、152、162、172、182、222、242よりも高硬度な材質であるマルテンサイト系ステンレスで形成されている。
図23に示す第18実施形態においては、吐出部204を構成するデリバリバルブ全体とシリンダ262とが、ポンプハウジング202とは別部材で別体にポンプハウジング202に設置されている。そして、吸入部50および電磁弁支持部48がポンプハウジング202と一体成形されている。第18実施形態のポンプハウジング202は、第12〜第17実施形態、第19、第20実施形態と同様に、低炭素鋼、オーステナイト系ステンレスまたはフェライト系ステンレス等の鉄材の鋳造により一体成形されている。シリンダ262は、ポンプハウジング202よりも高硬度な材質であるマルテンサイト系ステンレスで形成されている。
以上説明した第12〜第20実施形態においては、吸入部、吐出部および電磁弁支持部の少なくとも二つが一体成形されてポンプハウジングを構成しているので、高圧燃料ポンプを構成する部品点数が減少する。その結果、高圧燃料ポンプの組付工数が減少する。さらに、部品点数が減少しシール箇所が減少するので、シール部材の数を減少できる。したがって、燃料の漏れを極力低減できる。
また、第12〜第20実施形態では、ポンプハウジング40、142、152、162、172、182、202、222、242を低炭素鋼、オーステナイト系ステンレスまたはフェライト系ステンレス等の低硬度の安価な材質で成形しているので、製造コストを低減できる。また、低炭素鋼、オーステナイト系ステンレスまたはフェライト系ステンレスは、シリンダ262および弁座部材264に使用されるマルテンサイト系ステンレスよりも炭素含有量が少ないので、溶接時にクラック等が発生しにくい。その結果、ポンプハウジング40、142、152、162、172、182、202、222、242と他部品との溶接箇所の信頼性が高く、溶接性が向上するので、溶接箇所の強度やシール性が向上する。
また、第12〜第20実施形態では、ポンプハウジング40、142、152、162、172、182、202、212、222、242を鋳造により一体成形しているので、切削または冷鍛等に比べ、一体成形品を所望の形状に容易に成形できる。特に、ポンプハウジングの凹部の成形が、鋳造の場合は容易である。
また、第12〜第20実施形態では、ポンプハウジング40、142、152、162、172、182、202、212、222、242を鋳造により一体成形しているので、切削または冷鍛等に比べ、一体成形品を所望の形状に容易に成形できる。特に、ポンプハウジングの凹部の成形が、鋳造の場合は容易である。
(他の実施形態)
上記第1〜第11実施形態では、吐出部は高圧配管とのジョイントとデリバリバルブとを兼ねたが、吐出部の構造を高圧配管とのジョイントだけに限定してもよい。
第9、第10実施形態ではポンプハウジング222、242を、第1実施形態〜第8実施形態と同様に鋳造で一体成形したが、鋳造以外にも、冷鍛等で一体成形してもよい。
また、第11実施形態およびその変形形態1、2では、吐出部70の外周にリブ250、252を一体成形したが、シリンダ42と吸入部または電磁弁支持部が一体成形されているのであれば、吸入部または電磁弁支持部の強度を増加するために、吸入部、電磁弁支持部の外周にリブを一体成形してもよい。
上記第1〜第11実施形態では、吐出部は高圧配管とのジョイントとデリバリバルブとを兼ねたが、吐出部の構造を高圧配管とのジョイントだけに限定してもよい。
第9、第10実施形態ではポンプハウジング222、242を、第1実施形態〜第8実施形態と同様に鋳造で一体成形したが、鋳造以外にも、冷鍛等で一体成形してもよい。
また、第11実施形態およびその変形形態1、2では、吐出部70の外周にリブ250、252を一体成形したが、シリンダ42と吸入部または電磁弁支持部が一体成形されているのであれば、吸入部または電磁弁支持部の強度を増加するために、吸入部、電磁弁支持部の外周にリブを一体成形してもよい。
上記第12〜第20実施形態では、ポンプハウジング40、142、152、162、172、182、202、222、242を鋳造により一体成形したが、冷鍛等により一体成形してもよい。
また、第12〜第20実施形態では、デリバリバルブの弁座およびシリンダの両方をポンプハウジングと別体に形成したが、デリバリバルブの弁座またはシリンダの一方をポンプハウジングと一体に鋳造等で成形してもよい。この場合、ポンプハウジングと一体成形したデリバリバルブの弁座またはシリンダの一方の硬度を、焼き入れ、またはめっき等で高めることが望ましい。
また、第12〜第20実施形態では、デリバリバルブの弁座およびシリンダの両方をポンプハウジングと別体に形成したが、デリバリバルブの弁座またはシリンダの一方をポンプハウジングと一体に鋳造等で成形してもよい。この場合、ポンプハウジングと一体成形したデリバリバルブの弁座またはシリンダの一方の硬度を、焼き入れ、またはめっき等で高めることが望ましい。
上記複数の実施形態では、加圧室100の吸入側の燃料通路を電磁弁80が開閉して燃料吐出量を調量したが、電磁駆動式の調量弁の設置位置はこれに限るものではなく、高圧燃料ポンプの吸入部と吐出部との間の燃料通路であればどの位置に調量弁を設置してもよい。例えば、加圧室の吐出側の燃料通路に調量弁を設置して燃料を調量してもよい。
このように、本発明は、上記複数の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能である。
このように、本発明は、上記複数の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能である。
10、140、150、160、170、180、200、210、220、240、260、270、280、290、300、310、320、330、340:高圧燃料ポンプ、20:プランジャ、40、142、152、162、172、182、202、212、222、242:ポンプハウジング、42:シリンダ、43:シリンダ外周面、46、184、:フランジ、48、218:電磁弁支持部、50、216:吸入部、70、204:吐出部、72:ボール(デリバリバルブ、チェック弁)、74:スプリング(デリバリバルブ、チェック弁)、76:弁座(デリバリバルブ、チェック弁)、80:電磁弁、100:加圧室、224、244:リリーフ弁支持部、230:リリーフ弁、250、252:リブ、262:シリンダ、264:弁座部材(デリバリバルブ、チェック弁)
Claims (10)
- 吸入部と、
往復移動することにより前記吸入部から加圧室に吸入された燃料を加圧するプランジャと、
前記プランジャを往復移動自在に支持するシリンダと、
前記加圧室で加圧された燃料を吐出する吐出部と、
前記吸入部と前記吐出部との間の燃料通路を開閉することにより燃料を調量する電磁弁と、
前記電磁弁を支持する電磁弁支持部と、
を備える高圧燃料ポンプにおいて、
前記吸入部、前記吐出部および前記電磁弁支持部の少なくともいずれか一つと前記シリンダとが鉄の鋳造で一体成形されている高圧燃料ポンプ。 - 前記高圧燃料ポンプを取り付けるためのフランジをさらに備え、前記シリンダと前記フランジとが鉄の鋳造で一体成形されている請求項1に記載の高圧燃料ポンプ。
- 前記シリンダと一体成形されている、前記吸入部、前記吐出部および前記電磁弁支持部の少なくともいずれか一つの外周と一体成形されたリブをさらに備える請求項1または2に記載の高圧燃料ポンプ。
- 前記シリンダと一体成形されている、前記吸入部、前記吐出部および前記電磁弁支持部の少なくともいずれか一つは前記シリンダの外周面から外側に突出している請求項1から3のいずれか一項に記載の高圧燃料ポンプ。
- 吸入部と、
往復移動することにより前記吸入部から加圧室に吸入された燃料を加圧するプランジャと、
前記プランジャを往復移動自在に支持するシリンダと、
前記加圧室で加圧された燃料を吐出する吐出部と、
前記吸入部と前記吐出部との間の燃料通路を開閉することにより燃料を調量する電磁弁と、
前記電磁弁を支持する電磁弁支持部と、
前記吐出部から吐出される燃料圧力を調圧するリリーフ弁と、
前記リリーフ弁を支持するリリーフ弁支持部と、
を備える高圧燃料ポンプにおいて、
前記吸入部、前記電磁弁支持部および前記リリーフ弁支持部の少なくともいずれか一つと、前記吐出部と前記シリンダとが一体成形されている高圧燃料ポンプ。 - 前記吸入部、前記電磁弁支持部および前記リリーフ弁支持部の少なくともいずれか一つと、前記吐出部と前記シリンダとが鉄の鋳造で一体成形されている請求項5に記載の高圧燃料ポンプ。
- 吸入部と、
往復移動することにより前記吸入部から加圧室に吸入された燃料を加圧するプランジャと、
前記プランジャを往復移動自在に支持するシリンダと、
前記加圧室で加圧された燃料を吐出する吐出部と、
前記吐出部からの燃料吐出を許容し、前記吐出部から前記加圧室への燃料の逆流を防止するチェック弁と、
前記吸入部と前記吐出部との間の燃料通路を開閉することにより燃料を調量する電磁弁と、
前記電磁弁を支持する電磁弁支持部と、
を備える高圧燃料ポンプにおいて、
前記吸入部、前記吐出部および前記電磁弁支持部のうち、少なくとも二つが一体成形されている高圧燃料ポンプ。 - 前記一体成形品と、前記シリンダおよび前記チェック弁の弁座の少なくともいずれか一方とは別体である請求項7に記載の高圧燃料ポンプ。
- 前記一体成形品と別体である前記シリンダおよび前記チェック弁の弁座の少なくともいずれか一方は、前記一体成形品よりも硬い材質で形成されている請求項8に記載の高圧燃料ポンプ。
- 前記一体成形品は鋳造で一体成形されている請求項7から9のいずれか一項に記載の高圧燃料ポンプ。
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