JP2010156265A - 高圧ポンプ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】加圧室121に燃料を導く燃料通路100を有するハウジング本体11と、燃料通路100に設けられる弁ボディ30と、弁ボディ30の弁座34に着座または弁座から離座する円板部41と円板部41から加圧室121側へ中空筒状に延びるガイド部42とからなる弁部材40と、筒部51を有し弁部材40の開弁方向への移動を規制するストッパ50と、弁部材40に当接可能なニードル60と、ニードル60を弁部材40の閉弁方向に吸引可能な電磁駆動部70と、を備えている。ガイド部42は、内壁に、ストッパ50の筒部51の外壁と摺動可能、かつ、弁部材40の円板部41の外径よりも内径が小さな筒形状のガイド面43を有する。弁ボディ30は、弁部材40の外壁との間に、燃料通路100の燃料が流通する環状の環状燃料通路101を有する。
【選択図】図1
Description
請求項4記載の発明は、往復移動可能なプランジャと、プランジャによって燃料が加圧される加圧室、および前記加圧室に燃料を導く燃料通路を有するハウジングと、燃料通路に設けられ、加圧室側壁面に弁座を有する弁ボディと、円板部と円板部から反加圧室側へ中空筒状に延びるガイド部とからなり、円板部が弁座に着座または弁座から離座することにより燃料通路を流通する燃料の流れを断続する弁部材と、弁部材の加圧室側に設けられ、弁部材の開弁方向への移動を規制するストッパと、ストッパと弁部材との間に設けられ、弁部材を閉弁方向へ付勢する第1付勢部材と、円板部に当接することで弁部材を開弁方向へ押圧可能なニードルと、ニードルを弁部材の開弁方向に付勢する第2付勢部材と、ニードルを弁部材の閉弁方向または開弁方向のいずれか一方に吸引可能なコイル部を有する電磁駆動部と、を備えている。
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態による高圧ポンプを図1および図2に示す。高圧ポンプ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。
ハウジング本体11およびカバー12は、特許請求の範囲の「ハウジング」を構成している。ハウジング本体11は、例えばマルテンサイト系のステンレスなどで形成されている。ハウジング本体11は、円筒状のシリンダ14を形成している。ハウジング本体11のシリンダ14には、プランジャ13が軸方向へ往復移動可能に支持されている。
一方、可変容積室122は、プランジャ13の移動により加圧室121の容積が増大するとき、すなわち吸入行程で加圧室121に燃料を吸い込んでいるとき、可変容積室122の容積が減少することによって、燃料室16へ燃料を送り出す。ここで、加圧室121の容積および可変容積室122の容積は、プランジャ13の位置のみによって決定される。よって、加圧室121が燃料を吸入すると同時に、可変容積室122が燃料を燃料室16へ送り出すため、燃料通路100を通じて加圧室121へ吸入される燃料の量、圧力および勢いが増大する。そのため、加圧室121への燃料の吸入効率が向上する。
ストッパ50は、弁部材40の加圧室121側に設けられている。ストッパ50は、略円筒状の筒部51と、筒部51の加圧室121側に接続し、内径が筒部51の内径と同一かつ外径が筒部51の外径より大きな略円筒状の大径筒部52と、大径筒部52の反筒部51側端部を塞ぐ底部53とからなる。筒部51と大径筒部52との間には、段差面501が形成されている。ストッパ50は、弁ボディ30の筒部32の内壁に底部53の外壁が溶接されて弁ボディ30に固定されている。
固定コア72と可動コア73との間に、第2付勢部材としてのスプリング22が設けられている。スプリング22は、可動コア73を弁部材40側へ付勢している。スプリング22が可動コア73を付勢する力は、スプリング21が弁部材40を付勢する力よりも大きい。すなわち、スプリング22は、可動コア73およびニードル60をスプリング21の付勢力に抗して弁部材40側、すなわち弁部材40の開弁方向へ付勢している。これにより、コイル71に通電していないとき、固定コア72と可動コア73とは互いに離れている。そのため、コイル71に通電していないとき、可動コア73と一体のニードル60はスプリング22の付勢力により弁部材40側へ移動するとともに、弁部材40は弁ボディ30の弁座34から離座している。このように、ニードル60は、スプリング22の付勢力により、円板部41に当接することで弁部材40を開弁方向へ押圧可能である。電磁駆動部70のコイル71、固定コア72、可動コア73、フランジ75、スプール78および筒部材79は、特許請求の範囲の「コイル部」を構成している。
(1)吸入行程
プランジャ13が図2の下方へ移動するとき、コイル71への通電は停止されている。そのため、弁部材40は、スプリング22から力を受けている可動コア73と一体のニードル60により加圧室121側へ付勢されている。その結果、弁部材40は、弁ボディ30の弁座34から離座している。また、プランジャ13が図2の下方へ移動するとき、加圧室121の圧力は低下する。そのため、弁部材40が反加圧室121側の燃料から受ける力は、加圧室121側の燃料から受ける力よりも大きくなる。これにより、弁部材40には弁座34から離座する方向へ力が加わり、弁部材40は弁座34から離座する。弁部材40は、ガイド部42がストッパ50の段差面501に当接するまで移動する。弁部材40が弁座34から離座、すなわち開弁することにより、燃料室16は、導入通路111、通路151および吸入通路112を経由して加圧室121に連通する。したがって、燃料室16の燃料は、通孔35、環状燃料通路101および通路102をこの順で経由して加圧室121に吸入される。また、このとき、通路102の燃料は、管路55を通じて容積室54へ流入可能である。そのため、容積室54の圧力は、通路102の圧力と同等になる。
プランジャ13が下死点から上死点に向かって上昇するとき、加圧室121から弁部材40側すなわち燃料室16側へ排出される燃料の流れにより、弁部材40には加圧室121側の燃料から弁座34に着座する方向へ力が加わる。しかし、コイル71に通電していないとき、ニードル60は、スプリング22の付勢力により弁部材40側へ付勢されている。そのため、弁部材40は、ニードル60によって弁座34側への移動が規制される。また、弁部材40の加圧室121側壁面は、ストッパ50によって覆われている。これにより、加圧室121から燃料室16側へ排出される燃料の流れが、弁部材40に直接衝突することはない。そのため、燃料の流れにより弁部材40に加わる閉弁方向への力が緩和される。
加圧室121と燃料室16との間が閉鎖された状態でプランジャ13がさらに上死点に向けて上昇すると、加圧室121の燃料の圧力は上昇する。加圧室121の燃料の圧力が所定の圧力以上になると、吐出弁部90のスプリング94の付勢力と弁座95の下流側の燃料から逆止弁92が受ける力とに抗して、逆止弁92は弁座95から離座する。これにより、吐出弁部90が開弁し、加圧室121で加圧された燃料は吐出通路114を通り高圧ポンプ10から吐出される。高圧ポンプ10から吐出された燃料は、図示しないデリバリパイプに供給されて蓄圧され、インジェクタに供給される。
なお、弁部材40が閉弁し、加圧室121の燃料の圧力が所定値まで上昇したとき、コイル71への通電は停止してもよい。加圧室121の燃料の圧力が上昇すると、弁部材40が弁座34から離座する方向へ受ける力よりも、加圧室121側の燃料によって弁座34へ着座する方向へ受ける力が大きくなる。そのため、コイル71への通電を停止しても、弁部材40は加圧室121側の燃料から受ける力によって弁座34への着座状態を維持する。このように、所定の時期にコイル71への通電を停止することにより、電磁駆動部70の消費電力を低減することができる。
以上説明したように、第1実施形態では、弁部材40のガイド部42は、中空筒状に形成され、内壁に、ストッパ50の筒部51の外壁と摺動可能、かつ、弁部材40の円板部41の外径よりも内径が小さな筒形状のガイド面43を有している。すなわち、弁部材40は円板部41の外周壁よりも径内側においてストッパ50と摺動するものであり、ガイド面43は少なくとも円板部41の外周壁面を軸方向へ延長した筒形状の仮想面上に形成されるものではない。そのため、例えば、円板部41およびガイド部42が同一の外径となるように弁部材40が形成されている場合でも、ガイド面43を弁部材40(円板部41およびガイド部42)の外周壁に形成する必要がない。これにより、弁部材40の径外側に形成され、加圧室121への燃料を流通させる通路を、例えば弁ボディ30またはハウジング本体11などの他部材を切り欠いた「溝状」ではなく、「環状」に形成することができる。そのため、弁部材40のガイド部42とストッパ50の筒部51との摺動面積をガイド面43において所定の大きさで確保しつつ、当該燃料通路(環状燃料通路101)の断面積を十分に確保することができる。その結果、燃料通路100を流通する燃料の流量の低下を抑制することができる。したがって、加圧室121へ供給する燃料の吸入特性および調量特性を安定させることができる。よって、高圧ポンプ10からの燃料の吐出量が安定する。
本発明の第2実施形態による高圧ポンプの一部を図3に示す。第2実施形態では、弁部材の形状等が第1実施形態と異なる。
第2実施形態では、弁部材40は、略円板状の円板部41、および円板部41から加圧室121側へ中空円筒状に延びるガイド部421からなる。ガイド部421の外径は、円板部41の外径よりも小さい。
なお、第2実施形態では、円板部41の外径と筒部51の外径とは、ほぼ同一に設定されている。そのため、弁部材40がストッパ50に当接することで加圧室121側への移動を規制されているとき、環状燃料通路101には、軸方向の途中に大きな段差は形成されていない。その結果、燃料が環状燃料通路101を流れるとき、燃料は円滑に流れることができる。
本発明の第3実施形態による高圧ポンプの一部を図4に示す。第3実施形態では、弁部材の形状、第1付勢部材の配置等が第1実施形態および第2実施形態と異なる。
第3実施形態では、弁部材40は、略円板状の円板部41、および円板部41から加圧室121側へ中実円筒状に延びるガイド部422からなる。ガイド部422の外径は、円板部41の外径よりも小さい。
以上説明したように、第3実施形態では、弁部材40のガイド部422は、中実筒状に形成され、外壁に、ストッパ50の筒部51の内壁と摺動可能、かつ、弁部材40の円板部41の外径よりも外径が小さな筒形状のガイド面432を有している。すなわち、弁部材40は円板部41の外周壁よりも径内側においてストッパ50と摺動するものであり、ガイド面432は少なくとも円板部41の外周壁面を軸方向へ延長した筒形状の仮想面上に形成されるものではない。そのため、弁部材40のガイド部422とストッパ50の筒部51との摺動面積をガイド面432において所定の大きさで確保しつつ、環状燃料通路101の断面積を十分に確保することができる。その結果、第1実施形態および第2実施形態と同様、燃料通路100を流通する燃料の流量の低下を抑制することができる。したがって、加圧室121へ供給する燃料の吸入特性および調量特性が安定し、高圧ポンプからの燃料の吐出量を安定させることができる。
本発明の第4実施形態による高圧ポンプの一部を図5に示す。第4実施形態では、弁部材の形状、第1付勢部材の配置等が第1実施形態および第2実施形態と異なる。
第4実施形態では、弁部材40は、略円板状の円板部41、および円板部41から反加圧室121側へ中空円筒状に延びるガイド部423からなる。ガイド部423の外径は、円板部41の外径よりも小さい。
上述の複数の実施形態では、環状燃料通路を弁ボディの内壁と弁部材の外壁との間に形成する例を示した。これに対し、本発明の他の実施形態では、環状燃料通路は、ハウジングの内壁と弁部材の外壁との間、あるいはハウジングの内壁および弁ボディの内壁と弁部材の外壁との間に形成することとしてもよい。
上記第3実施形態では、ガイド部が中実筒状のものを示した。これに対し、本発明の他の実施形態では、ガイド部を中空筒状としてもよい。これにより、弁部材が軽くなり、弁部材の応答性を向上することができる。
このように、本発明は、上述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。
Claims (4)
- 往復移動可能なプランジャと、
前記プランジャによって燃料が加圧される加圧室、および前記加圧室に燃料を導く燃料通路を有するハウジングと、
前記燃料通路に設けられ、前記加圧室側壁面に弁座を有する弁ボディと、
円板部と前記円板部から前記加圧室側へ中空筒状または中実筒状に延びるガイド部とからなり、前記円板部が前記弁座に着座または前記弁座から離座することにより前記燃料通路を流通する燃料の流れを断続する弁部材と、
前記弁部材の前記加圧室側に設けられ、前記弁部材側端部に前記弁部材側へ中空筒状に延びる筒部を有し、前記弁部材の開弁方向への移動を規制するストッパと、
前記ストッパと前記弁部材との間に設けられ、前記弁部材を閉弁方向へ付勢する第1付勢部材と、
前記円板部に当接することで前記弁部材を開弁方向へ押圧可能なニードルと、
前記ニードルを前記弁部材の開弁方向に付勢する第2付勢部材と、
前記ニードルを前記弁部材の閉弁方向または開弁方向のいずれか一方に吸引可能なコイル部を有する電磁駆動部と、を備え、
前記ガイド部は、内壁または外壁に、前記筒部の外壁または内壁と摺動可能、かつ、前記円板部の外径よりも内径または外径が小さな筒形状のガイド面を有し、
前記弁ボディまたは前記ハウジングは、前記弁部材の外壁との間に、前記燃料通路の燃料が流通する環状の環状燃料通路を有することを特徴とする高圧ポンプ。 - 前記ガイド部は、中空筒状に形成され、
前記ガイド面は、前記ガイド部の内壁に形成され、前記筒部の外壁と摺動可能であることを特徴とする請求項1に記載の高圧ポンプ。 - 前記ガイド部は、中空筒状または中実筒状に形成され、
前記ガイド面は、前記ガイド部の外壁に形成され、前記筒部の内壁と摺動可能であることを特徴とする請求項1に記載の高圧ポンプ。 - 往復移動可能なプランジャと、
前記プランジャによって燃料が加圧される加圧室、および前記加圧室に燃料を導く燃料通路を有するハウジングと、
前記燃料通路に設けられ、前記加圧室側壁面に弁座を有する弁ボディと、
円板部と前記円板部から反加圧室側へ中空筒状に延びるガイド部とからなり、前記円板部が前記弁座に着座または前記弁座から離座することにより前記燃料通路を流通する燃料の流れを断続する弁部材と、
前記弁部材の前記加圧室側に設けられ、前記弁部材の開弁方向への移動を規制するストッパと、
前記ストッパと前記弁部材との間に設けられ、前記弁部材を閉弁方向へ付勢する第1付勢部材と、
前記円板部に当接することで前記弁部材を開弁方向へ押圧可能なニードルと、
前記ニードルを前記弁部材の開弁方向に付勢する第2付勢部材と、
前記ニードルを前記弁部材の閉弁方向または開弁方向のいずれか一方に吸引可能なコイル部を有する電磁駆動部と、を備え、
前記ガイド部は、内壁に、前記ニードルの外壁と摺動可能、かつ、前記円板部の外径よりも内径が小さな筒形状のガイド面を有し、
前記弁ボディまたは前記ハウジングは、前記弁部材の外壁との間に、前記燃料通路の燃料が流通する環状の環状燃料通路を有することを特徴とする高圧ポンプ。
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