JP2010255540A - 高圧燃料ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】シリンダ内を往復運動するプランジャが円筒面と面取りとの間の接続部に残る角部やバリに高い面圧で接触するとプランジャ表面に傷が発生し、さらには、バリが脱落して、シリンダとプランジャとの間の微小隙間へバリが噛み込み、その結果両者が焼付いて固着するポテンシャルがある。本発明は、シリンダとプランジャとの接触部の面圧が高くならないようにすることを目的とし、具体的には、研削加工によって発生するばりの残存を少なくすることにより、焼付きの無い高圧燃料ポンプを供給することを目的とする。
【解決手段】上記目的を達成するために、本発明は、貫通孔を形成する円筒面とその両端に形成された拡径部と、両者を繋ぐ接続部に形成した曲面とでシリンダの内周面を構成した。
【選択図】 図５

Description

本発明は、高圧燃料供給ポンプに関し、ことにポンプハウジングにシリンダを圧入固定して加圧室を形成するタイプのシリンダの構成に関するものである。

特開２００８−０５７４５１号公報に記載された従来技術では、シリンダの内周面（ピストンプランジャが滑合する貫通孔の表面）を研削加工した後に、シリンダの内周面を表面窒化処理しており、貫通孔を形成する円筒面と両端面取りとの接続部には角部が残る問題があった。また研削加工によるバリが残る懸念があった。

特開２００８−０５７４５１号公報

上記従来技術では、シリンダ内を往復運動するプランジャが円筒面と面取りとの間の接続部に残る角部やバリに高い面圧で接触するとプランジャ表面に傷が発生し、さらには、バリが脱落して、シリンダとプランジャとの間の微小隙間へバリが噛み込み、その結果両者が焼付いて固着するポテンシャルがある。

本発明は、シリンダとプランジャとの接触部の面圧が高くならないようにすることを目的とし、具体的には、研削加工によって発生するばりの残存を少なくすることにより、焼付きの無い高圧燃料ポンプを供給することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、貫通孔を形成する円筒面とその両端に形成された拡径部と、両者を繋ぐ接続部に形成した曲面とでシリンダの内周面を構成した。

好適には、シリンダの内周面を研削後にバレル研磨処理を行う。

また、好適には、シリンダの内周面をバレル研磨処理した後に表面硬化処理を施す。

このように構成した本発明によれば、シリンダとプランジャとの接触部の面圧が低くなり、両者の焼付きが低減できる。

また、研削加工によって発生するばりの残存が少なくなり、焼付きの少ない高圧燃料ポンプを提供できる。

高圧燃料供給ポンプの全体縦断面図。 シリンダの断面図。 シリンダ断面の部分拡大図。 プランジャの接触面圧特性。 シリンダ断面の部分拡大図。 シリンダ断面の部分拡大図。

以下、図面を参照して、本発明の一実施例を説明する。

（実施例１）
図１は本発明が実施される高圧燃料供給ポンプの全体を示す縦断面図である。

ポンプハウジング１には、吸入口１０ａ，吐出口１２が形成され、吸入口１０ａから吐出口１２に至る燃料通路の途中に燃料を加圧する加圧室１１が形成されている。

吐出口１２の上流側には燃料の流通方向を制限する逆止弁が構成されている。

吸入通路１０ｃには、電磁吸入弁機構３０がポンプハウジング１に保持されており、燃料の吸入量を制御している。

プランジャ２は、シリンダ６に摺動可能に保持されており、エンジンカムシャフト等により回転されるカム５により、往復運動して加圧室１１内の容積を変化させる。

シリンダ６は別部材のシリンダホルダ７を介しフランジホルダ４０のネジ締結力によりポンプハウジング１に固定されている。

図２はシリンダ６の断面図である。

プランジャ２が滑合する円筒面６ａの両端には円錐状に面取り６ｂが、また、中央部環状溝６ｃ加工部と円筒面６ａとの交差部にも円錐状の面取り６ｄが設けられている。

シリンダ６は所定の基材硬度を満足するため、熱処理により表面硬化処理が施され、その後内径研削により高精度加工され円筒面６ａの内径寸法が規定値に管理されている。

図３は図２のａ部拡大図である。

本発明では内径研削後バレル研磨により円筒面６ａと両端の面取り部６ｂ及び中央部環状溝６ｃ部の面取り６ｄとの交差部に発生する研削ばりを除去するとともに、角形状を無くした曲面６ｅで接続している。プランジャ２とシリンダ６との間には数ミクロンのクリアランスが設けられ、プランジャ２はこのクリアランスの範囲で傾いて往復運動をする。プランジャ２はシリンダ６の曲面６ｅ部に接触し摺動され、この時の接触面圧は図４のようにバレル研磨無しに比べ大幅に低減することができる。

図５は本発明によるシリンダを実現させるためのバレル研磨を示すシリンダの断面部分拡大図である。

バレル研磨とは、メディアと呼ばれる砥粒と目的部品とを容器中に混入させ、水，溶剤等を加え、容器を密閉した後、容器に回転運動を与える（容器を密閉しないバレル研磨加工法及び回転運動の代わりに振動を与えて実施する振動バレル研磨加工法もある。）。

容器の回転運動によって、容器中に混入された砥粒，目的部品，水，溶剤等は、流動され（地すべり状の運動が繰り返される。）砥粒と目的部品とは接触運動が繰り返され、所要の研磨加工が得られる。

研磨加工仕上がり状態の設計に関しては、メディアと呼ばれる砥粒の材質，形状，サイズ，バレル研磨時間，バレル研磨方式等のプロセス設計によって制御管理可能である。

本実施例では、球形状砥粒を用いて説明する。容器中に混入された砥粒，目的部品，水，溶剤等は、容器の回転運動によって流動され、球形状の砥粒６０は、シリンダ６の周辺及び内面６ａ内を自由に往復流動し、シリンダ６と砥粒６０との接触運動が繰り返される。

メディアと呼ばれる砥粒６０は、シリカ系，アルミナ系の極微細粒子等を混練し所要の形状に成形した後、焼成したものであり、球形状の砥粒６０の表面は極微細粒子の凸凹形状が存在している。

砥粒６０とシリンダ６との接触運動が繰り返されると、接触部には砥粒６０の表面に存在する極微細粒子によって研磨が繰り返される。バレル研磨特有の研削効果として、角形状部にはより効果的な研削効果が得られ、スムースな曲面形状が得られる。

一方、角形状の無い両端面（平面）及び内外周円筒面に対しては、十分な研削能力は発揮されず（外観上は、無数の微細な凸凹が存在する無光沢面となるが、寸法測定上で認められるレベルの研削効果は得られない。また、角形状部のみに研削効果が得られる如くプロセスを設計することが可能である。）プランジャ２が往復摺動する内周円筒面６ａの表面には無数の微細な凸凹形状（マイクロディンプル）６ｆが形成されている。

バレル研磨によって形成されたマイクロディンプル６ｆの凹形状部には、シリンダ６とプランジャ２間の摺動運動に対して潤滑流体（高圧燃料ポンプの場合には燃料）が積極的に保持されるため、シリンダ６内面全体に液膜が形成される。

この液膜形成によりプランジャ２の摺動性が良くなるとともに、摩擦熱の上昇を抑え冷却効果を向上させ、耐焼き付き性の向上を図ることができる。

本発明ではバレル研磨後に、耐磨耗性を向上させる窒化処理を行い表面に窒化処理による化合物層６ｇを形成させている。

（実施例２）
図６は本発明の別の実施例によるシリンダの断面部分拡大図である。

実施例２ではバレル研磨をシリンダ６の窒化処理後に行っている。この場合バレル研磨は窒化処理による化合物層６ｇが残存する如く、砥粒，バレル研磨時間等プロセスの選定を行う。

比較的低温の塩浴窒化処理では、塩浴処理液中に浮遊する異物等の処理残渣が処理目的部品の表面に堆積することがある。一般には、堆積した残渣に対しては、ブラッシング加工等の除去作業が行われている。

窒化処理終了品に対してバレル研磨を採用することにより、角形状部の曲面加工，内周円筒面のマイクロディンプル加工，窒化処理時に堆積した残渣の除去加工が同時に実現できる工数低減効果が得られる。

本発明は高圧燃料供給ポンプのシリンダの加工技術として実施例を説明したが、工作機械の高速で滑合する部分，エンジンのピストンとシリンダとの滑合面当の製品分野に広く応用できる。

１ ポンプハウジング（ポンプ本体）
２ プランジャ
６ シリンダ
７ シリンダホルダ
８ 吐出弁機構
９ 圧力脈動低減機構
１０ｃ 吸入通路
１１ 加圧室
３０ 電磁吸入弁機構

Claims (16)

1. 加圧室を形成するための窪み部が形成されたポンプハウジング，
   前記窪み部の内壁に形成された第一円筒面部，
   前記第一円筒面部に嵌合される第二円筒面部をその外周に備え、中心部にはその一端が前記加圧室に開口する円筒面で形成される貫通孔を備えたシリンダ、
   前記貫通孔に滑合して往復動作を繰り返すことで前記加圧室内に流体を吸入し、加圧して前記加圧室から前記流体を吐出するピストンプランジャを備え、
   前記シリンダの前記貫通孔両端部には先端に近づくにしたがって徐々に拡径する拡径部が設けられ、前記貫通孔を形成する円筒面から該拡径部に繋がる接続部が所定の曲率を持った曲面を含んで形成されている高圧燃料供給ポンプ。
2. 請求項１に記載のものにおいて、
   前記拡径部が面取り加工によって形成された加工面である高圧燃料供給ポンプ。
3. 請求項１に記載のものにおいて、
   前記拡径部は円錐面状に形成されている高圧燃料供給ポンプ。
4. 請求項３に記載のものにおいて、
   前記貫通孔を形成する円筒面から前記拡径部を形成する円錐面に繋がる接続部が所定の曲率を持った曲面を含んで形成されている高圧燃料供給ポンプ。
5. 請求項１に記載のものにおいて、
   前記シリンダの貫通孔両端部には前記拡径部として、径方向に広がる円錐状の面取りが設けられ、前記貫通孔を形成する円筒面から前記曲面に繋がる接続部が滑らかな曲面で形成されている高圧燃料供給ポンプ。
6. 請求項１に記載したものにおいて、
   前記シリンダの内周面であるところの、前記貫通孔を形成する円筒面，前記曲面部，前記拡径部とのうちの少なくとも前記貫通孔を形成する円筒面に無数の微細な凸凹（マイクロディンプル）を形成した高圧燃料供給ポンプ。
7. 請求項６に記載したものにおいて、
   前記無数の微細な凸凹（マイクロディンプル）をバレル研磨にて形成した高圧燃料供給ポンプ。
8. 請求項１に記載されたものにおいて、
   前記シリンダの内周面であるところの前記貫通孔の円筒面，前記拡径部および前記曲面部のうちの少なくとも前記貫通孔を形成する円筒面に表面硬化処理を施した高圧燃料供給ポンプ。
9. 請求項８に記載のものにおいて、
   前記表面硬化処理は６００℃以下の低温の窒化処理である高圧燃料供給ポンプ。
10. 請求項８に記載のものにおいて、
    前記表面硬化処理はめっき処理である高圧燃料供給ポンプ。
11. 請求項１に記載したものにおいて、
    前記シリンダの内周面であるところの、前記貫通孔を形成する円筒面，前記曲面部，前記拡径部とのうちの少なくとも前記貫通孔を形成する円筒面にバレル研磨加工を施した高圧燃料供給ポンプ。
12. 請求項１１に記載したものにおいて、
    前記貫通孔を形成する円筒面を研削後にバレル研磨加工を施した高圧燃料供給ポンプ。
13. 請求項１２に記載したものにおいて、
    前記バレル研磨処理後に少なくとも前記貫通孔を形成する円筒面に表面硬化処理を施した高圧燃料供給ポンプ。
14. 請求項７に記載したものにおいて、
    バレル研磨処理後に少なくとも前記貫通孔を形成する円筒面に表面硬化処理を施した高圧燃料供給ポンプ。
15. 請求項１１に記載のものにおいて、
    前記貫通孔を形成する円筒面に表面硬化処理を施した後バレル研磨した高圧燃料供給ポンプ。
16. 請求項１３に記載したものにおいて、シリンダ表面の硬化処理は低温（６００℃以下）で処理可能な窒化処理による高圧燃料供給ポンプ。

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