JP2007297994A - 燃料供給用ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】燃料吸入弁の耐久性の向上を図り、大流量の高圧燃料を安定的に圧送することができる燃料供給用ポンプを提供する。
【解決手段】燃料吸入弁において、バルブピストンは、つば部とは反対側の端部付近の外表面に、バルブピストンとスプリングシートとを固定するための止め具が係止される溝部を有し、スプリングシートは、バルブピストンが圧入される開口部を有するとともに、当該開口部の縁に沿って、止め具が係止される段部を有し、スプリングシートの開口部にバルブピストンを圧入した後、止め具をバルブピストンの溝部に係止させるとともに、スプリングシートをスプリングによって付勢して段部に止め具を係止させることによって、スプリングシートがバルブピストンに固定されており、溝部における付勢方向側の縁部又は段部における付勢方向とは反対側の縁部のうちの少なくとも一方と、止め具と、の間に間隙を設ける。
【選択図】図３

Description

本発明は、燃料吸入弁を備えた燃料供給用ポンプに関し、特に、大流量の高圧燃料の圧送に適した燃料供給用ポンプに関する。

従来、ディーゼルエンジン等において、高圧の燃料を効率良く噴射するために、蓄圧器（コモンレール）を用いた蓄圧式燃料噴射装置（CRS: Common Rail System）が各種提案されている。
このような蓄圧式燃料噴射システムに用いられる燃料供給用ポンプの一例を図１３に示す。かかる燃料供給用ポンプ４１０は、ポンプハウジング４２１にカム４２９を備えるとともに、カム４２９の上方にプランジャバレル４１５が装着される円柱空間４２１ａを有し、当該円柱空間４２１ａに装着されたプランジャバレル４１５の上方開口部に燃料吸入弁４２２が取り付けられている。また、プランジャバレル４１５の内部には、プランジャ４２３と燃料吸入弁４２２とによって閉塞された燃料加圧室４２５が形成され、さらに、燃料加圧室４２５に面する部分に、燃料吐出弁４２８につながる燃料通路４３１が設けられている。かかる燃料供給用ポンプ４１０において、燃料吸入弁４２２を介して燃料加圧室４２５に供給された燃料が、カム４２９の回転に伴って往復動するプランジャ４２３によって加圧された後、燃料吐出弁４２８を介してコモンレールに対して圧送される。

ここで、燃料供給用ポンプに用いられている燃料吸入弁４２２は、バルブボディ４３３と、一端につば部４３６を有し、バルブボディ４３３に摺動可能に保持されたバルブピストン４３５と、このバルブピストン４３５を閉弁方向に付勢するスプリング４４１と、バルブピストン４３５におけるつば部４３６が設けられた端部とは反対側の端部付近に固定され、スプリング４４１の一端を受けるスプリングシート４３７とを備えている（特許文献１参照）。かかる燃料吸入弁４２２は、燃料吸入孔を介して燃料溜り部４３３ａに燃料が供給され、燃料加圧室４２５内の圧力と燃料溜り部４３３ａ内の圧力との差が所定の圧力値を超えた場合に開放されて燃料加圧室４２５内に燃料が供給される。一方、プランジャ４２３の上昇に伴って燃料加圧室４２５内の圧力が上昇するとともに、燃料溜り部４３３ａ内の圧力が低下することにより、バルブピストン４３５がバルブボディ４３３のシート部にシートされて閉弁される。
特開２００４−２１１５８０号公報 （図１、図１３）

しかしながら、特許文献１に開示された燃料供給用ポンプに用いられる燃料吸入弁は、組付上の理由から、バルブピストンとスプリングシートとが別体として構成されている。そして、この燃料吸入弁は、一般的には３〜４ｃｍ程度の大きさであるため、バルブピストンとスプリングシートとを固定する際に、簡易な固定方法として、レーザー溶接を採用している。したがって、バルブピストンの材料として溶接しやすい材料を選択する必要があり、高炭素鋼のような比較的強度の高い材料を採用することが困難であった。その結果、バルブピストンにおけるバルブボディにシートされる部分が磨耗しやすく、耐久性が乏しくなるおそれがあった。特に、蓄圧式燃料噴射装置をはじめとして、より高圧の燃料を大量に圧送させるべく、燃料供給用ポンプを高速回転させた場合には、バルブピストンの耐久性が過度に低下し、安定的に加圧処理ができなくなるおそれがあった。

そこで、本発明の発明者らは鋭意検討した結果、バルブピストンとスプリングシートとの固定方法として、溶接ではなく所定の止め具を用いた機械的な固定方法を採用するとともに、バルブピストン又はスプリングシートにおける止め具が係止される箇所を所定構造とすることにより、このような問題を解決できることを見出した。
すなわち、本発明は、燃料供給用ポンプを高速駆動させて、大流量の高圧燃料を圧送する場合であっても、燃料吸入弁が損傷しにくく、耐久性の向上が図られた燃料供給用ポンプを提供することを目的とする。

本発明によれば、燃料を高圧化するための燃料加圧室と、燃料加圧室に燃料を供給するための燃料吸入弁と、を備えた燃料供給用ポンプであって、燃料吸入弁は、バルブボディと、一端側につば部を有するとともにバルブボディに摺動可能に保持されたバルブピストンと、バルブピストンを閉弁方向に付勢するスプリングと、バルブピストンにおける一端側とは反対側の端部付近に固定され、スプリングの一端を受けるスプリングシートと、を備え、バルブピストンは、反対側の端部付近の外表面に、バルブピストンとスプリングシートとを固定するための止め具が係止される溝部を有し、スプリングシートは、バルブピストンが圧入される開口部を有するとともに、当該開口部の縁に沿って、止め具が係止される段部を有し、スプリングシートの開口部にバルブピストンを圧入した後、止め具をバルブピストンの溝部に係止させるとともに、スプリングシートをスプリングによって付勢して段部に止め具を係止させることによって、スプリングシートがバルブピストンに固定されており、溝部における付勢方向側の縁部又は段部における付勢方向とは反対側の縁部のうちの少なくとも一方と、止め具と、の間に間隙を設けた燃料供給用ポンプが提供され、上述した問題を解決することができる。

また、本発明の燃料供給用ポンプを構成するにあたり、溝部又は段部の断面形状が円弧状であり、当該円弧を描く円の中心をバルブピストンの外表面位置からずらすことにより間隙を設けることが好ましい。
以下、本明細書において、「バルブピストンの外表面位置」とは、バルブピストンの軸線に対する周方向外側の表面位置、及び当該周方向外側の表面位置が延在すると想定したときに存在する面位置を意味する。

また、本発明の燃料供給用ポンプを構成するにあたり、溝部又は段部と止め具との間に、摩擦力発生部材を介在させることが好ましい。

また、本発明の燃料供給用ポンプを構成するにあたり、止め具が高弾性を有する合金からなるＣリングであることが好ましい。

また、本発明の燃料供給用ポンプを構成するにあたり、バルブピストン及びスプリングシートが浸炭材又は軸受鋼からなることが好ましい。

また、本発明の別の態様は、燃料を高圧化するための燃料加圧室と、燃料加圧室に燃料を供給するための燃料吸入弁と、を備えた燃料供給用ポンプであって、燃料吸入弁は、バルブボディと、一端側につば部を有するとともにバルブボディに摺動可能に保持されたバルブピストンと、バルブピストンを閉弁方向に付勢するスプリングと、バルブピストンにおける一端側とは反対側の端部付近に固定され、スプリングの一端を受けるスプリングシートと、を備え、バルブピストンは、反対側の端部付近の外表面に、バルブピストンとスプリングシートとを固定するための止め具が係止される溝部を有し、スプリングシートは、バルブピストンが圧入される開口部を有するとともに、当該開口部の縁に沿って、止め具が係止される段部を有し、スプリングシートの開口部にバルブピストンを圧入した後、止め具をバルブピストンの溝部に係止させるとともに、スプリングシートをスプリングによって付勢して段部に止め具を係止させることによって、スプリングシートがバルブピストンに固定されており、溝部と止め具との接触部と、段部と止め具との接触部と、が付勢方向に対して斜め方向に結ばれる燃料供給用ポンプである。

本発明の燃料供給用ポンプによれば、バルブピストンとスプリングシートとを所定の止め具を用いた機械的な固定方法によって固定することにより、バルブピストンを構成する材料の選択の自由度が広がり、溶接に不向きな高強度の材料を選択することができるようになる。したがって、バルブピストンの強度が高められ、バルブボディに対してシートされる部分の磨耗を少なくすることができる。
また、止め具が係止されるバルブピストンの溝部又はスプリングシートの段部の少なくとも一方と止め具とを所定の接触状態とすることにより、燃料圧によるバルブピストンの押し下げ力やスプリングの付勢力等に起因して、止め具にせん断力が作用することを抑止して、止め具が破損することを防止することができる。
したがって、燃料吸入弁の耐久性が向上するため、ポンプを高速回転させて使用した場合であっても、大流量の高圧燃料を安定的に圧送させることができる。

以下、図面を参照して、本発明の燃料供給用ポンプに関する実施形態について具体的に説明する。ただし、かかる実施形態は、本発明の一態様を示すものであり、この発明を限定するものではなく、本発明の範囲内で任意に変更することが可能である。
なお、各図中、同一の符号を付してあるものは同一の部材を示しており、適宜説明を省略する。

本発明の実施の形態は、燃料を高圧化するための燃料加圧室と、燃料加圧室に燃料を供給するための燃料吸入弁と、を備えた燃料供給用ポンプである。
本実施形態の燃料供給用ポンプは、燃料吸入弁が、バルブボディと、一端側につば部を有するとともにバルブボディに摺動可能に保持されたバルブピストンと、バルブピストンを閉弁方向に付勢するスプリングと、バルブピストンにおけるつば部が設けられた一端側とは反対側の端部付近に固定され、スプリングの一端を受けるスプリングシートと、を備え、バルブピストンは、反対側の端部付近の外表面に、バルブピストンとスプリングシートとを固定するための止め具が係止される溝部を有し、スプリングシートは、バルブピストンが圧入される開口部を有するとともに、当該開口部の縁に沿って、止め具が係止される段部を有し、スプリングシートの開口部にバルブピストンを圧入した後、止め具をバルブピストンの溝部に係止させるとともに、スプリングシートをスプリングによって付勢して段部に止め具を係止させることによって、スプリングシートがバルブピストンに固定されており、溝部における付勢方向側の縁部又は段部における付勢方向とは反対側の縁部のうちの少なくとも一方と、止め具と、の間に間隙を設けたことを特徴とする。
以下、本実施形態の燃料供給用ポンプを、それぞれの部材ごとに分けて具体的に説明する。

１．全体構成
本発明の燃料供給用ポンプの全体構成は特に制限されるものでは無いが、その一例を図１に示す。この燃料供給用ポンプ１は、燃料を加圧するプランジャ１３が配置されるシリンダ（円柱空間）１１ｂ、１１ｃを並列配置した、いわゆる列型のポンプであって、燃料を高圧化して圧送するポンプ本体部１０と、燃料タンク（図示せず）から燃料を汲み上げるためのフィードポンプ３と、加圧する燃料の流量を調整するための調量弁５とを備えている。
なお、この燃料供給用ポンプ１の例は、二本のプランジャ１３を用いて燃料を高圧化し圧送する構成であるが、より大容量の燃料を高圧処理するために、それ以上の数に増やすこともできる。

２．フィードポンプ
フィードポンプ３は、燃料タンク内の燃料を汲み上げて調量弁５に対して移送するための部位である。このフィードポンプ３は、例えば、カムシャフト２３の端部に連結された駆動ギヤと、駆動ギヤと連結された従動ギヤとを含むギヤポンプ構造からなり、カムシャフト２３と直結又は適当なギヤ比を介して駆動されている。このフィードポンプ３が駆動することにより、負圧を利用して、燃料が燃料タンクから吸い上げられ、調量弁５に対して移送される。
また、フィードポンプ３と燃料タンクとの間には、プレフィルタ（図示せず）が介在し、燃料タンク内の燃料に異物が混入している場合に、それらの異物が燃料供給用ポンプ１内に流れ込まないように、一次的に捕集することができる。

３．調量弁
調量弁５は、ポンプ本体部１０に取り付けられ、フィードポンプ３から移送されてきた燃料をポンプ本体部１０の燃料加圧室１４に移送する際に、その燃料量を調整するための部位である。この調量弁５は、例えば、比例制御弁を用いた構成とすることができる。この調量弁５によって、内燃機関が要求する燃料圧力に対応させて燃料量を調整し、ポンプ本体部１０の燃料加圧室１４に送り込むことができる。

４．オーバーフローバルブ
また、図示しないものの、燃料供給用ポンプは、フィードポンプと調量弁とをつなぐ燃料通路の途中から分岐して、調量弁と並列的に配置されたオーバーフローバルブを備えている。このオーバーフローバルブによって、調量弁に移送される燃料の圧力が規定値を超えたり、あるいは、調量弁に移送される燃料流量が規定量を超えたりする場合に、オーバーフローバルブを介して燃料タンク等に還流させることができる。
このとき、オーバーフローバルブ側に流れてきた燃料を、後述するポンプ本体部のカム室内に移送し、潤滑油として使用することもできる。これによって、カム室内の潤滑油として別途潤滑オイル等を供給することなく、燃料を有効活用できるとともに、燃料供給用ポンプ全体の大型化や構成の複雑化を防ぐことができる。

５．ポンプ本体部
（１）基本構成
ポンプ本体部１０は、調量弁５を介して移送されてくる燃料を高圧化して、下流側のコモンレール等に圧送するための部位である。
ここで、図２に、図１の燃料供給用ポンプ１のＸＸ断面を矢印方向に見た断面図を示す。この図２に示すように、ポンプ本体部１０は、例えば、ポンプハウジング１１と、ポンプハウジング１１の円柱空間１１ｂ内に装着されたプランジャバレル１２と、プランジャバレル１２の内部空間１２ａに摺動保持されたプランジャ１３と、プランジャ１３の端部に係止されたスプリングシート１９と、両端をプランジャバレル１２及びスプリングシート１９に係止され、プランジャ１３を下方側に付勢するためのスプリング１５と、プランジャ１３及びカム２１の間に介在し、カム２１の回転に伴いプランジャ１３を芯出ししつつ押し上げるためのタペット構造体１８とを備えている。また、プランジャバレル１２の内部空間１２ａの上方開口部には燃料吸入弁２０が配置されるとともに、プランジャバレル１２の内部空間１２ａから横方向に延びる燃料通路１２ｂを介して、燃料吐出弁２２が配置されている。

また、プランジャバレル１２の内部空間１２ａの一部は、プランジャバレル１２の内周面とプランジャ１３と燃料吸入弁２０とによって閉塞された燃料加圧室１４を形成している。そして、燃料吸入弁２０を介して供給される燃料が、当該燃料加圧室１４内で、カム２１の回転運動に伴って押し上げられるプランジャ１３によって高圧化され、燃料吐出弁２２を介して下流側のコモンレール等に圧送される。

（２）ポンプハウジング
ポンプハウジング１１は、プランジャバレル１２が装着されるとともに、プランジャ１３、タペット構造体１８、カム２１等が収容される筐体である。このポンプハウジング１１は、例えば、カム室１１ａと、カム室１１ａの上方に開口しプランジャバレル１２が装着される円柱空間１１ｂとを備えた構成とすることができる。
なお、円柱空間の数をはじめとするポンプハウジングの形態は、燃料供給用ポンプの種類に対応させて適宜変更することができる。

（３）プランジャバレル
プランジャバレル１２は、ポンプハウジング１１の円柱空間１１ｂに装着され、内部空間１２ａにおいてプランジャ１３を摺動保持するとともに、内部空間１２ａの上方開口部に燃料吸入弁２０が配置される筐体である。また、プランジャバレル１２の内部空間１２ａは、プランジャ１３及び燃料吸入弁２０とともに燃料を高圧化するための燃料加圧室１４を構成する要素となる。
なお、燃料供給用ポンプの種類が、インラインタイプ及びラジアルタイプの場合には、それぞれのタイプに対応させて、プランジャバレルの形態を適宜変更することができる。

（４）プランジャ
プランジャ１３は、プランジャバレル１２の内部空間１２ａに摺動保持され、カム２１の回転に伴って押し上げられ、燃料加圧室１４内の燃料を高圧化するための部位である。また、プランジャ１３の端部には、スプリング１５の一端を受け、スプリング１５の付勢力によってプランジャ１３をカム２１側へ引き下げるスプリングシート１９が係止されている。そして、プランジャ１３は、スプリング１５の付勢力による下降力と、カム２１の回転に伴う上昇力とによって、昇降自在に保持されている。

（５）燃料加圧室
燃料加圧室１４は、プランジャバレル１２内の内部空間１２ａにおいて、プランジャ１３と燃料吸入弁２０とによって閉塞され形成された小室である。かかる燃料加圧室１４において、燃料吸入弁２０を介して流入した燃料を、プランジャ１３が高速駆動することによって、効率的かつ大量に加圧することができる。また、プランジャ１３によって加圧された燃料は、燃料吐出弁２２を介して、コモンレール等に供給される。

（６）カム
カム２１は、一つあるいは複数のカム山を備え、カムシャフト２３の回転に伴い、タペット構造体１８を介してプランジャ１３を上昇させるための主要素である。かかるカム２１は、カム室１１ａ内においてディーゼルエンジンに連なったカムシャフト２３に取り付け固定されている。そして、カムシャフト２３は、エンジンのクランクシャフトとギヤを介して連結されており、エンジンの駆動によってカム２１が回転するように構成されている。
このカム２１は、ポンプハウジング１１の円柱空間１１ｂの下方に位置し、かつカムシャフト２３の軸線方向に所定の間隔をもって並列配置されている。

（７）タペット構造体
タペット構造体１８は、プランジャ１３とカム２１との間に介在し、カムシャフト２３の回転に伴うカム２１の回転に対応して、プランジャ１３の芯出しを行いながらプランジャ１３を上下動させるための部材である。かかるタペット構造体１８の構成については特に制限されるものではなく、例えば、図２に示すタペット構造体１８は、スプリングシート１９と、ローラ保持部１６ｂ及び摺動部１６ａからなるタペット本体部１６と、ローラ１７とから構成されている。これ以外にも、例えば、ローラを含まないタペットを用いることもできる。

（８）燃料吸入弁
燃料吸入弁２０は、プランジャバレル１２に設けられた内部空間１２ａの上方開口部に配置され、調量弁を介して移送されてくる燃料を燃料加圧室１４に供給するための部位である。
本実施形態の燃料供給用ポンプ１における燃料吸入弁２０周辺（図２中Ａで示す部分）の拡大断面図を図３（ａ）に示し、さらに、図３（ａ）中のＢで示す部分の拡大断面図を図３（ｂ）に示す。
この図３（ａ）に示す燃料吸入弁２０は、ホルダ部３１と、バルブボディ３３と、一端側につば部３５ａを有するとともにバルブボディ３３に摺動可能に保持されたバルブピストン３５と、バルブピストン３５を閉弁方向に付勢するスプリング４１と、バルブピストン３５におけるつば部３５ａが設けられた端部とは反対側の端部付近に固定され、スプリング４１の一端を受けるスプリングシート３７とを備えている。また、ホルダ部３１の外周面には、シールリング溝４５が設けられ、当該シールリング溝４５内に配置されたシールリング４３によって、ホルダ部３１とポンプハウジング１１との間のシール性が確保されている。また、ホルダ部３１の空間部３１ａ内にはバルブピストン３５の摺動面の潤滑性を確保するための潤滑油としての燃料が満たされており、空間部３１ａの上方からプラグ４７が圧入され、潤滑用燃料を封じ込めている。さらに、バルブボディ３３の外周方向（図中横方向）における、バルブボディ３３とポンプハウジング１１との間には、バルブボディ３３の吸入路３３ｂに流入する燃料の通過路としての間隙４９が設けられている。この間隙４９によって、バルブボディ３３に放射状に設けられた吸入路３３ｂから燃料を吸入することが可能になる。

かかる燃料吸入弁２０において、バルブピストン３５はスプリング４１によって常時閉弁方向に付勢されている。そして、調量弁を介して移送される燃料が、間隙４９及び放射状に形成された吸入路３３ｂを通過して燃料溜り室３３ａに流れ込み、燃料加圧室１４内の圧力と燃料溜り室３３ａ内の圧力との差が所定の圧力値を超えた場合に開弁されて、燃料が燃料加圧室１４内に供給される。その後、燃料溜まり室３３ａ内の圧力が低下するとともに、燃料加圧室１４内において、プランジャ１３の上昇に伴い燃料加圧室１４内の燃料が上昇すると、スプリング４１の付勢力によって燃料吸入弁２０が再び閉じられる。
このとき、バルブボディ３３に摺動保持されたバルブピストン３５の摺動面には、バルブボディ３３の燃料溜り室３３ａ又はホルダ部３１の空間部３１ａ内の燃料が入り込み、潤滑性が確保され、焼き付きを防止している。

ここで、本発明の燃料供給用ポンプにおける燃料吸入弁は、図３（ｂ）に示すように、バルブピストン３５が、つば部とは反対側の端部付近の周方向外表面に、バルブピストン３５とスプリングシート３７とを固定するための止め具４０が係止される溝部５１を有し、スプリングシート３７は、バルブピストン３５が圧入される開口部３７ａを有するとともに、当該開口部３７ａの縁に沿って、止め具４０が係止される段部５３を有し、スプリングシート３７の開口部３７ａにバルブピストン３５を圧入した後、止め具４０をバルブピストン３５の溝部５１に係止させるとともに、スプリングシート３７をスプリング４１によって付勢して段部５３に止め具４０を係止させることによって、スプリングシート３７がバルブピストン３５に固定されており、溝部５１における付勢方向側の縁部５１ａ又は段部５３における付勢方向とは反対側の縁部５３ａのうちの少なくとも一方と、止め具４０と、の間に間隙Ｓが設けられていることを特徴とする。

より具体的には、従来の燃料吸入弁は、図１３に示すように、バルブピストン４３５とスプリングシート４３７とをレーザー溶接することにより固定していたために、バルブピストン４３５の材料として、溶接による接合力が低い浸炭材や軸受鋼等を用いることができなかった。そのため、バルブピストン４３５の耐摩耗性が比較的低く、ポンプを高速回転させたり、燃料圧が高圧になったりするにつれて、バルブボディ４３３のシート部と接触する部分が損傷しやすく、耐久性に乏しいおそれがあった。また、スプリングシート４３７についても浸炭材等を用いることができず、スプリング４４１の受け面を損傷から保護するために、高硬度のシム（図示せず）を介在させる必要があった。

そのため、本発明の燃料供給用ポンプに用いられる燃料吸入弁は、図３（ｂ）に示すように、燃料吸入弁２０におけるバルブピストン３５とスプリングシート３７との固定方法として、所定の止め具４０を用いた固定方法を採用している。したがって、浸炭材や軸受鋼等の比較的変形しにくい材料を用いてバルブピストン３５やスプリングシート３７を構成することができる。これにより、バルブピストン３５の強度が高められ、ポンプを高速回転させたり、燃料圧が高圧になったりした場合であっても、安定的に燃料を圧送させることができる。また、スプリングシート３７の強度も高められ、スプリング４１の一端をスプリングシート３７で直接受けることが可能になるため、シム等を介在させる必要がなくなり、部品点数を少なくすることができる。

図３（ａ）〜（ｂ）に示す燃料吸入弁２０は、図４（ａ）〜（ｄ）にそれぞれ示すスプリングシート３７、止め具４０としてのＣリング４０Ａ、バルブボディ３３、バルブピストン３５を用いて組み立てられている。
すなわち、まず、図５（ａ）に示すように、バルブボディ３３にバルブピストン３５を圧入するとともに、スプリング４１をバルブボディ３３の上面に配置する。次いで、図５（ｂ）に示すように、スプリングシート３７の開口部３７ａ内にバルブピストン３５を圧入するとともに、そのまま押圧してスプリング４１を縮ませる。この状態で、図５（ｃ）に示すように、Ｃリング４０Ａをバルブピストン３５の溝部５１に係止させた後、図５（ｄ）に示すように、スプリングシート３７をスプリング４１によって付勢して、スプリングシート３７の段部５３にＣリング４０Ａを係止させる。このように組み立てられて、スプリングシート３７がバルブピストン３５に固定されている。

ただし、かかる固定方法を採用すると、スプリングの付勢力と、燃料溜まり室内の燃料圧力によるバルブピストンの押し下げ力とが、スプリングシートとバルブピストンとを互いに逆方向に押圧するため、バルブピストンの溝部及びスプリングシートの段部にそれぞれ係止される止め具には、バルブピストンの溝部のエッジと、スプリングシートの段部のエッジとによるせん断力が働きやすくなる。
そこで、本発明では、図３（ｂ）に示すように、バルブピストン３５の溝部５１におけるスプリング４１の付勢方向側（バルブピストン３５のつば部とは反対側）の縁部５１ａ、又はスプリングシート３７の段部５３におけるスプリング４１の付勢方向とは反対側（バルブピストン３５のつば部側）の縁部５３ａのうちの少なくとも一方と、止め具４０との間に間隙Ｓを設けることにより、止め具４０に作用するせん断力を低減させて、止め具４０の破損を防いでいる。
言い換えるならば、バルブピストン３５の溝部５１と止め具４０との接触部Ｐ１と、スプリングシート３７の段部５３と止め具４０との接触部Ｐ２と、がスプリング４１の付勢方向に対して斜め方向に結ばれるように構成されている。

例えば、図３（ｂ）に示す燃料吸入弁は、バルブピストン３５の溝部５１におけるスプリング４１の付勢方向側（図中上側）の縁部５１ａと止め具４０との間、及びスプリングシート３７の段部５３におけるスプリング４１の付勢方向とは反対側（図中下側）の縁部５３ａと止め具４０との間に、それぞれ間隙Ｓが設けられている。これによって、図６に示すように、スプリング４１の付勢力によるスプリングシート３７から止め具４０に作用する力と、燃料溜まり室内の燃料圧力によるバルブピストン３５の押し下げ力によってバルブピストン３５から止め具４０に作用する力とが、斜め方向に向かって作用するようになり、止め具４０に作用する力を、せん断方向から圧縮方向に変えられる。そして、一般に、同一の材料であれば許容せん断応力よりも許容圧縮応力の方が高いことから、止め具４０の耐久性の向上が図られることになる。

このように、止め具に作用するせん断力を低減させるには、バルブピストンの溝部におけるスプリングの付勢方向側の縁部と止め具との間、又はスプリングシートの段部におけるスプリングの付勢方向とは反対側の縁部と止め具との間のいずれかにのみ間隙を設けても構わない。
例えば、図７（ａ）は、バルブピストン３５の溝部５１におけるスプリング４１の付勢方向側（図中上側）の縁部５１ａと止め具４０との間にのみ間隙Ｓを設けた例である。このように構成することによっても、スプリングシート３７から止め具４０に作用する力と、バルブピストン３５から止め具４０に作用する力とを、斜め方向に向かって作用させることができるようになる。したがって、止め具４０に作用する力がせん断方向から圧縮方向に変えられ、止め具４０に作用するせん断力を低減させて、耐久性を向上させることができる。

また、図７（ｂ）は、スプリングシート３７の段部５３におけるスプリング４１の付勢方向とは反対側（図中下側）の縁部５３ａと止め具４０との間にのみ間隙Ｓを設けた例である。このように構成することによっても、スプリングシート３７から止め具４０に作用する力と、バルブピストン３５から止め具４０に作用する力とを、斜め方向に向かって作用させることができるようになる。したがって、止め具４０に作用する力がせん断方向から圧縮方向に変えられ、止め具４０に作用するせん断力を低減させて、耐久性を向上させることができる。

このように、バルブピストンの溝部におけるスプリングの付勢方向側の縁部と止め具との間や、スプリングシートの段部におけるスプリングの付勢方向とは反対側の縁部と止め具との間に間隙を設けるには、例えば、溝部又は段部の断面形状を、止め具の断面の直径よりも大きい直径の円弧状とし、当該円弧を描く円の中心をバルブピストンの外表面位置からずらすことにより、所定の間隙を設けることができる。
すなわち、バルブピストンの溝部の所定の縁部と止め具との間に間隙を設ける場合には、図８（ａ）に示すように、バルブピストン３５の溝部５１の円弧状の断面における円の中心位置Ｑを、バルブピストン３５の外表面位置から外周方向外側に向けてずらすことにより、溝部５１の曲率が止め具４０の曲率よりも大きくなり、所定の間隙Ｓを形成することができる。同様に、スプリングシートの断部と止め具との間に間隙を設ける場合には、図８（ｂ）に示すように、スプリングシート３７の断部５３の円弧状の断面における円の中心位置Ｑを、バルブピストン３５の外表面位置からバルブピストン３５の内側方向に向けてずらすことにより、断部５３の曲率が止め具４０の曲率よりも大きくなり、所定の間隙Ｓを形成することができる。
なお、「バルブピストンの外表面位置」とは、バルブピストンの軸線に対する周方向外側の表面位置、及び当該周方向外側の表面位置が延在すると想定したときに存在する面位置を意味する。

また、図９に示すように、バルブピストン３５の溝部５１やスプリングシート３７の段部５３の断面形状を直線状とすることによっても、所定の間隙Ｓを形成することができる。
ただし、このような直線状とした場合には、止め具とバルブピストン、あるいは、スプリングシートと止め具が線接触となって、接触面積が過度に小さくなってしまい、圧力が集中するおそれがある。この観点でいえば、バルブピストンの溝部と止め具との接触面積及びスプリングシートの段部と止め具との接触面積をできるだけ大きく確保できるとともに、バルブピストンとスプリングシートとのがたつきを防止できることから、断面形状を円弧状とすることがより好適な態様である。

また、図１０に示すように、バルブピストン３５の溝部５１と止め具４０との間、又はスプリングシート３７の段部５３と止め具４０との間に、摩擦力発生部材５５を介在させることが好ましい。
かかる摩擦力発生部材５５を介在させることにより、バルブピストン３５の溝部５１又はスプリングシート３７の段部５３と止め具４０との接触位置、すなわち、止め具４０にかかる力の作用点Ｐ１、Ｐ２を、溝部５１や段部５３のエッジから離れた位置に保つことができる。したがって、バルブピストン３５から止め具４０に作用する力と、スプリングシート３７から止め具４０に作用する力とを、斜め方向に作用させやすくでき、止め具４０に作用するせん断力を容易に低減させることができる。

また、バルブピストンの溝部とスプリングシートの段部とに係止される止め具は、当該溝部及び段部に対してともに係止させることができるものであれば、特に制限されるものではなく、上述のＣリング以外にもクリップ部材等を用いることができる。
ただし、燃料吸入弁のホルダ部の空間部内に配置できるように、比較的小型の止め具として構成することができることから、Ｃリングを用いることが好ましく、特に、高弾性合金からなるＣリングを用いることが好ましい。このようなＣリングを止め具として用いることにより、Ｃリングの強度を確保しつつ、燃料吸入弁の組み立て時に、Ｃリングを広げてバルブピストンを挿入した後、Ｃリングの形状を当初の形状に回復させて、バルブピストンの溝部に確実に係止させることができる。
かかる高弾性合金としては、Ｎｉ−Ｔｉ合金やＣｏ−Ｃｒ合金などが挙げられるが、これに制限されるものではない。

また、燃料吸入弁を構成するバルブピストンやスプリングシートを、浸炭材や軸受鋼を用いて構成することが好ましい。本発明の燃料供給用ポンプにかかる燃料吸入弁は、これまで述べたように、スプリングシートをバルブピストンに固定する方法として、所定の止め具を用いた固定方法を採用していることから、スプリングシートやバルブピストンを構成する材料として、溶接による接合力が問われることがなくなるためである。
したがって、バルブピストンやスプリングシートの強度を高めることができ、より高圧の燃料を大量に圧送させる場合であっても、燃料供給用ポンプの耐久性が向上し、安定的に燃料を圧送させることができる。また、スプリンスシートの磨耗を防ぐ高強度シム等の部材を備える必要がなくなり、部品点数を減少させることができるとともに、組立効率を向上させることができる。

（９）燃料吐出弁
また、図２に示す燃料吐出弁２２は、ポンプハウジング１１の円柱空間１１ｂにおける燃料加圧室１４の側方側に配置され、高圧化された燃料をコモンレール等に移送するための部位である。
例えば、燃料吐出弁２２は、ボール弁６１がスプリング６３によって閉弁方向に常時付勢されており、プランジャ１３がカム２１によって押し上げられ燃料加圧室１４内が高圧になった場合に、燃料の圧力によって開弁し燃料を通過させることができる。

６．ピストン増圧方式の蓄圧式燃料噴射システムへの使用例
これまで説明した本発明の燃料供給用ポンプは、蓄圧器（コモンレール）から供給された高圧燃料を、さらに増圧ピストンで増圧した後にインジェクタから噴射する、ピストン増圧方式の蓄圧式燃料噴射システム（ＡＰＣＲＳ）に用いられる燃料供給用ポンプとして好適に使用することができる。
図１１は、ＡＰＣＲＳの構成例を示している。このＡＰＣＲＳは、燃料タンク６２と、燃料タンク６２内の燃料を高圧化して圧送する燃料供給用ポンプ１と、かかる燃料供給用ポンプ１から圧送された高圧燃料を蓄圧するための蓄圧器（コモンレール）６６と、コモンレール６６で蓄圧された燃料をさらに増圧するための増圧装置（増圧ピストン）６８と、インジェクタ７０とから構成されている。

コモンレール６６の構成は特に制限されるものではなく、公知のものを使用することができる。コモンレール６６には、複数のインジェクタ７０が接続されており、燃料供給用ポンプ１で高圧化された燃料がすべてのインジェクタ７０に対して均等に供給され、インジェクタ７０を制御することにより内燃機関（図示せず）に所望の噴射タイミングで噴射させることができる。このようなコモンレール６６を備えることにより、ポンプの回転が噴射圧に直接影響を与えることなく、回転数に見合った噴射圧で、インジェクタ７０を介してエンジンに燃料を噴射することができる。
また、コモンレール６６には、圧力検知器（図示せず）が接続されており、かかる圧力検知器で得られた圧力検知信号が、電子制御ユニット（ECU: Electrical Controlling Unit）に送られる。そして、ＥＣＵは、圧力検知器からの圧力検知信号を受けつつ、コモンレール圧が所定の圧力となるように、同じくコモンレール６６に備えられた電磁制御弁（図示せず。）を制御する。

また、増圧装置としては、図１１に例示されるように、シリンダ７５と、機械式ピストン（増圧ピストン）７４と、受圧室７８と、電磁弁８０と、循環路７７とを含み、機械式ピストン７４が、受圧部７２と受圧部７２よりも相対的に面積が小さい加圧部７６とを備えた構成とすることができる。
かかる増圧装置では、シリンダ７５内に収容された機械式ピストン７４が、受圧部７２においてコモンレール圧を有する燃料により押圧されて移動し、受圧室７８内の燃料が加圧部７６によって増圧される。

すなわち、図１２に模式図を示すように、増圧装置を、受圧部と、受圧部よりも相対的に面積が小さい加圧部とを備える機械式ピストンとして構成し、ピストンのストローク量を考慮することにより、コモンレール圧を有する燃料を、加圧損失をできるだけ少なくしつつ、効率的に増圧することが可能である。
より具体的には、コモンレールからの燃料（圧力：ｐ１、体積：Ｖ１、仕事量：Ｗ１）を、相対的に面積が大きい受圧部と、相対的に面積が小さい加圧部とを備えた機械式ピストンによって、より高圧の燃料（圧力：ｐ２、体積：Ｖ２、仕事量：Ｗ２）とすることができる。

図１１に示す増圧装置６８では、機械式ピストン７４を押圧するために、コモンレール圧を有する燃料を大量に使用するが、加圧後には、電磁弁８０を介して、燃料タンク６２に還流される。すなわち、コモンレール圧を有する燃料の大部分は、機械式ピストン７４を押圧した後、例えば、ライン９３を介して、燃料タンク６２に還流され、再び、高圧燃料として使用することができる。
一方、加圧部７６によって増圧された燃料は、インジェクタ７０のノズル７３側に送液され噴射される一方、インジェクタ７０の背圧制御に用いられ、電磁弁７１から排出された燃料については、ライン９３を介して燃料タンク６２に還流することになる。
このような増圧装置を設けることにより、コモンレールを過度に大型化することなく、かつ、任意の時期に、コモンレール圧を有する燃料によって効果的に機械式ピストンを押圧することができる。

また、インジェクタ７０の形態は特に制限されるものではないが、例えば、図１１に例示されるように、ニードル弁体１０１が着座する着座面１０２と、この着座面１０２の弁体当接部位よりも下流側に形成される噴孔７３と、を有するノズルボディ１０３を備え、ニードル弁体１０１のリフト時に着座面１０２の上流側から供給される燃料を噴孔７３へ導く構成とすることができる。
また、インジェクタ７０は、スプリング１０４等によってニードル弁体１０１を着座面１０２に向かって常時付勢しておき、ニードル弁体１０１をソレノイド１０５の通電／非通電の切り替えによって開閉する電磁弁型とすることができる。

このような増圧方式の蓄圧式燃料噴射システムでは、より高圧の燃料を大量にコモンレールへと圧送できる燃料供給用ポンプが必要とされるが、上述したような本発明の燃料供給用ポンプであれば、燃料吸入弁の耐久性の向上が図られ、ＡＰＣＲＳでの使用においても、長期の使用に耐えることができる。したがって、長時間にわたり高圧高速運転させた場合であっても、大量の高圧燃料を安定的に供給することができる。

本発明の実施形態にかかる燃料供給用ポンプの部分切り欠きを含む側面図である。 本発明の実施形態にかかる燃料供給用ポンプの断面図である。 燃料供給用ポンプに備えられた燃料吸入弁の断面図である。 燃料吸入弁を構成する部品を説明するために供する図である。 燃料吸入弁の組立方法について説明するために供する図である。 止め具に作用する力の向きについて説明するために供する図である。 燃料供給用ポンプの別の構成例を説明するために供する図である。 円弧状の断面を有するバルブピストンの溝部及びスプリングシートの段部を説明するために供する図である。 直線状の断面を有するバルブピストンの溝部及びスプリングシートの段部を説明するために供する図である。 摩擦力発生部材を介在させた燃料供給用ポンプの構成について説明するために供する図である。 ピストン増圧方式の蓄圧式燃料噴射システム（ＡＰＣＲＳ）を説明するために供する図である。 ピストン増圧方式の蓄圧式燃料噴射システム（ＡＰＣＲＳ）による燃料の増圧方法を概念的に示す図である。 従来の燃料供給用ポンプの構造を説明するために供する図である。

符号の説明

１：燃料供給用ポンプ、３：フィードポンプ、５：調量弁、１０：ポンプ本体部、１１：ポンプハウジング、１２：プランジャバレル、１２ａ：内部空間、１２ｂ：燃料通路、１３：プランジャ、１４：燃料加圧室、１５：スプリング、１６：タペット本体部、１７：ローラ、１８：タペット構造体、１９：スプリングシート、２１：カム、２２：燃料吐出弁、２３：カムシャフト、３０：燃料吸入弁、３１：ホルダ部、３３：バルブボディ、３３ａ：燃料溜り室、３３ｂ：吸入路、３５：バルブピストン、３６：つば部、３７：スプリングシート、４０：止め具、４１：スプリング、４３：シールリング、４５：シールリング溝、４７：プラグ、４９：間隙、５１：溝部、５３：段部、５５：摩擦力発生部材、６２：燃料タンク、６６：コモンレール、６８：増圧装置（増圧ピストン）、７０：インジェクタ

Claims (6)

1. 燃料を高圧化するための燃料加圧室と、前記燃料加圧室に燃料を供給するための燃料吸入弁と、を備えた燃料供給用ポンプにおいて、
   前記燃料吸入弁は、バルブボディと、一端側につば部を有するとともに前記バルブボディに摺動可能に保持されたバルブピストンと、前記バルブピストンを閉弁方向に付勢するスプリングと、前記バルブピストンにおける前記一端側とは反対側の端部付近に固定され、前記スプリングの一端を受けるスプリングシートと、を備え、
   前記バルブピストンは、前記反対側の端部付近の外表面に、前記バルブピストンとスプリングシートとを固定するための止め具が係止される溝部を有し、
   前記スプリングシートは、前記バルブピストンが圧入される開口部を有するとともに、当該開口部の縁に沿って、前記止め具が係止される段部を有し、
   前記スプリングシートの開口部に前記バルブピストンを圧入した後、前記止め具を前記バルブピストンの溝部に係止させるとともに、前記スプリングシートを前記スプリングによって付勢して前記段部に前記止め具を係止させることによって、前記スプリングシートが前記バルブピストンに固定されており、
   前記溝部における前記付勢方向側の縁部又は前記段部における前記付勢方向とは反対側の縁部のうちの少なくとも一方と、前記止め具と、の間に間隙を設けたことを特徴とする燃料供給用ポンプ。
2. 前記溝部又は前記段部の断面形状が円弧状であり、当該円弧を描く円の中心を前記バルブピストンの外表面位置からずらすことにより前記間隙を設けることを特徴とする請求項１に記載の燃料供給用ポンプ。
3. 前記溝部又は段部と前記止め具との間に、摩擦力発生部材を介在させることを特徴とする請求項１又は２に記載の燃料供給用ポンプ。
4. 前記止め具が高弾性を有する合金からなるＣリングであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の燃料供給用ポンプ。
5. 前記バルブピストン及びスプリングシートが浸炭材又は軸受鋼からなることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の燃料供給用ポンプ。
6. 燃料を高圧化するための燃料加圧室と、前記燃料加圧室に燃料を供給するための燃料吸入弁と、を備えた燃料供給用ポンプにおいて、
   前記燃料吸入弁は、バルブボディと、一端側につば部を有するとともに前記バルブボディに摺動可能に保持されたバルブピストンと、前記バルブピストンを閉弁方向に付勢するスプリングと、前記バルブピストンにおける前記一端側とは反対側の端部付近に固定され、前記スプリングの一端を受けるスプリングシートと、を備え、
   前記バルブピストンは、前記反対側の端部付近の外表面に、前記バルブピストンとスプリングシートとを固定するための止め具が係止される溝部を有し、
   前記スプリングシートは、前記バルブピストンが圧入される開口部を有するとともに、当該開口部の縁に沿って、前記止め具が係止される段部を有し、
   前記スプリングシートの開口部に前記バルブピストンを圧入した後、前記止め具を前記バルブピストンの溝部に係止させるとともに、前記スプリングシートを前記スプリングによって付勢して前記段部に前記止め具を係止させることによって、前記スプリングシートが前記バルブピストンに固定されており、
   前記溝部と前記止め具との接触部と、前記段部と前記止め具との接触部と、が前記付勢方向に対して斜め方向に結ばれることを特徴とする燃料供給用ポンプ。

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