JP2012251658A - 弁装置、及びこの弁装置を用いた高圧ポンプ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 弁座78は、内側流路781および外側流路782を有する。吸入弁部材74は、第1流路743と、開弁時に加圧室から流れる燃料を第1流路743に導く第1突部744とを有する。そのため、吸入弁部材74に閉弁方向にかかる動圧による作用力が低減する。均圧溝746、784、785に流入する燃料の圧力による作用力は、吸入弁部材74にかかる動圧による作用力を相殺する。そのため、動圧による自閉を抑制可能であり、電磁駆動部の最大出力を低減可能である。燃料は、吸入弁部材74の径外方向の通路と第1流路743とを流れる。流路が吸入弁部材74の径外方向の通路だけの構成と比べ、吸入弁部材74のリフト量が小さくても同等の流路面積を確保可能であり、電磁駆動部の最大出力を低減可能である。よって電磁駆動部の小型化が実現する。
【選択図】図4
Description
流体は、弁部材に対し径外方向の径外流路を通って弁座の外側流路に至る経路と、弁部材の第1流路を通って弁座の外側流路に至る経路と、弁部材の第1流路を通って弁座の内側流路に至る経路とを流れる。
(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〜図3に示す。高圧ポンプ1は、図示しない燃料タンクから供給される燃料を加圧し、この加圧した燃料を燃料レールに吐出する燃料ポンプである。高圧ポンプ1は、本体部10、燃料供給部30、プランジャ部20、燃料吸入部70および燃料吐出リリーフ部90を備えている。燃料吸入部70は、特許請求の範囲に記載の「弁装置」に相当する。以下の説明では、図1の上を「上」、図1の下を「下」として説明する。
下ハウジング11は、円筒状のシリンダ保持部111と、シリンダ保持部111の下部から径外方向に突き出す環状のフランジ部112と、フランジ部112から下方に突き出す円筒状のエンジン嵌合部113とを有する。エンジン嵌合部113の内径は、シリンダ保持部111の外径よりも大きい。シリンダ保持部111は、第1圧入孔121を有する。フランジ部112は、シリンダ保持部111とエンジン嵌合部113との間の位置に通孔114を有する。
カバー31は、有底筒状であり、カバー底部311およびカバー筒部312を有する。カバー底部311は、カバー筒部312の上端を塞いでいる。カバー筒部312の下端は、下ハウジング11のフランジ部112に当接している。カバー31は、上ハウジング15およびシリンダ13の上部を収容している。
プランジャ21は、大径部212および小径部213を有する。大径部212は、シリンダ13により軸方向に摺動可能に支持されている。小径部213は、大径部212から下方に延び、下端が図示しないタペット等に当接可能である。タペットは、図示しないカムシャフトに取り付けられたカムに外面を当接させ、カムシャフトの回転によりカムプロファイルに応じて軸方向に往復移動する。
第1吐出弁ボディ91は、円筒状であり、上ハウジング15の吐出通路154に固定されている。
第2吐出弁ボディ92は、第1吐出弁ボディ91内に設けられている。第2吐出弁ボディ92は、有底筒状であり、開口端が加圧室14側に位置する状態で第1吐出弁ボディ92と上ハウジング15とに挟持されている。
吸入弁部71は、第1吸入弁ボディ72、第2吸入弁ボディ73、吸入弁部材74およびスプリングガイド75等を有する。
可動コア84は、円筒状であり、第1吸入弁ボディ72内で軸方向に移動可能に設けられている。可動コア84は、ニードル86の一端部に固定されている。ニードル86は、第1吸入弁ボディ72内でニードルガイド85により軸方向に移動可能に支持されている。ニードル86は、可動コア84と一体に移動可能であり、他端部が吸入弁部材74に当接可能である。可動コア84およびニードル86は、電磁駆動部81の可動部材である。
ニードルガイド85の可動コア84側の一端部は、径内方向に突出する第1鍔部852を形成している。ニードル86は、ニードルガイド85の他端部に対応する位置で径外方向に突出する第2鍔部862を形成している。
弁座78は、径方向で内側に位置する内側流路781および径方向で外側に位置する外側流路782を有する。内側流路781は、ニードル86と同軸上に設けられている。外側流路782は、周方向に延びる円弧状の孔である。外側流路782は、周方向で等間隔に3つ形成されている。内側流路781および外側流路782は、燃料の流路として機能する。また、内側流路781は、ニードル86の挿通孔としても機能する。
(I)吸入行程
前記カムシャフトの回転によりプランジャ21が上死点から下死点に向かって下降するとき、加圧室14の容積が増加するとともに加圧室14内の燃料の圧力が減少する。このとき、吐出通路95は吐出弁部材94により遮断される。また、コイル87への通電が止められると、ニードル86は、第2スプリング88の付勢力により吸入弁部材74側に移動する。これにより、ニードル86が吸入弁部材74を押圧し、吸入弁部71は開弁する。その結果、吸入室711から吸入孔141を経由して加圧室14に燃料が吸入される。
前記カムシャフトの回転によりプランジャ21が下死点から上死点に向かって上昇するとき、加圧室14の容積が減少する。その際、所定の時期まではコイル87への通電を止め、吸入弁部71が開弁する。このため、吸入行程で加圧室14に吸入された低圧燃料の一部が吸入弁部71を経由して燃料供給側に戻る。このときの燃料は、図8に実線の矢印で示すように第1流路743、第1均圧溝746および第1均圧溝784を通って内側流路781に至る経路と、図8に破線の矢印で示すように第1流路743、第1均圧溝746および第1均圧溝784を通って外側流路782に至る経路と、図8に一点鎖線の矢印で示すように吸入弁部材74の径外側の通路および第2均圧溝785を通って外側流路782に至る経路とを流れる。
吸入弁部71の閉弁後、プランジャ21の上昇と共に加圧室14の容積が減少し、加圧室14内の燃料の圧力が増加する。加圧室14の燃圧により吐出弁部材94に作用する力が、吐出弁スプリング943の付勢力と燃料吐出口99側の燃圧により吐出弁部材94に作用する力との合計よりも大きくなると、吐出弁部材94は開弁する。これにより、加圧室14で加圧された加圧燃料が吐出孔142等を経由して燃料吐出口99から吐出する。
高圧ポンプ1は、吸入行程、調量行程および加圧行程を繰り返し、吸入した燃料を調量し加圧して燃料吐出口99から吐出する。
本発明の第2実施形態による吸入弁部を図9に基づき説明する。吸入弁部41の第1均圧溝421および第2均圧溝422は、吸入弁部材42に形成されている。そのため、第1実施形態と比べ、吸入弁部材42が軽量化されるので、電磁駆動部の吸引力を小さくすることができる。したがって、電磁駆動部の小型化が実現する。また、第2吸入弁ボディ43の加工コストを下げることができる。
本発明の第3実施形態による吸入弁部を図10に基づき説明する。吸入弁部44の吸入弁部材45の第1突部451の径内壁は、弁座78側ほど第1流路743に近づく。したがって、加圧室側から第1突部451に向かう燃料は、第1突部451の径内壁に沿って径内方向に導かれる。そのため、調量時に加圧室から吸入弁部材45に向かう燃料を円滑に第1流路743に導くことができる。
本発明の第4実施形態による吸入弁部の吸入弁部材を図11に基づき説明する。吸入弁部材46は、第1円板部材461および第2円板部材462が積層されてなる。吸入弁部材46は、第1突部463を形成している。第1突部463は、案内手段として機能する。第1円板部材461および第2円板部材462は、例えば、プレス加工等により成形された後、接着や溶接、あるいは拡散接合などにより接合される。また、第2円板部材462はシール部位同士の当接には寄与しないため樹脂のモールドによって構成してもよい。そのため、加工コストが高い切削工程を少なくし、吸入弁部材46を安価に製作可能である。
本発明の第5実施形態による吸入弁部の吸入弁部材を図12に基づき説明する。吸入弁部材47は、第1円板部材471と第2円板部材472とが組み合わされてなる。吸入弁部材47は、燃料の流路として機能する第1流路473を有する。また、吸入弁部材47は、第1流路473に対し径外方向に環状の第1突部474を形成している。第1突部474は、案内手段として機能する。第1円板部材471および第2円板部材472は、例えば、プレス加工等により成形された後、圧入、接着、溶接、あるいは拡散接合などにより接合される。また、第2円板部材472はシール部位同士の当接には寄与しないため樹脂のモールドによって構成してもよい。そのため、第4実施形態と同様に加工コストが高い切削工程を少なくし、吸入弁部材47を安価に製作可能である。
本発明の第6実施形態による吸入弁部の吸入弁部材を図13に基づき説明する。吸入弁部材48は、第1円板部材481および第2円板部材482が積層されてなる。吸入弁部材48は、燃料の流路として機能する第1流路483を有する。また、吸入弁部材48は、第1流路483に対し径外方向に第1突部484を形成している。第1突部484は、案内手段として機能する。第1円板部材481および第2円板部材482は、例えば、プレス加工等により成形された後、接着や溶接、あるいは拡散接合などにより接合される。また第2円板部材482はシール部位同士の当接には寄与しないため樹脂のモールドによって構成してもよい。そのため、第4実施形態と同様に加工コストが高い切削工程を少なくし、吸入弁部材48を安価に製作可能である。
本発明の第7実施形態による吸入弁部の吸入弁部材を図14に基づき説明する。吸入弁部材49は、円板部材491、第1円環部材492および第2円環部材493が積層されてなる。吸入弁部材49は、燃料の流路として機能する第1流路494を有する。また、吸入弁部材49は、第1流路494に対し径外方向に第1突部495を形成している。第1突部495は、案内手段として機能する。円板部材491、第1円環部材492および第2円環部材493は、例えば、プレス加工等により成形された後、接着や溶接、あるいは拡散接合などにより接合される。また、第2円環部材492はシール部位同士の当接には寄与しないため樹脂のモールドによって構成してもよい。
本発明の第8実施形態による吸入弁部を図15から図17に基づき説明する。吸入弁部50の弁座51は、第1円板部材511および第2円板部材512が積層されてなる。第1円板部材511および第2円板部材512は、例えば、プレス加工等により成形された後、接着や溶接、あるいは拡散接合などにより接合される。そのため、加工コストが高い切削工程を少なくし、弁座51を安価に製作可能である。
本発明の第9実施形態による吸入弁部を図18に基づき説明する。吸入弁部52の吸入弁部材53は、スプリングガイド54側に突出する環状のピンガイド部531を形成している。スプリングガイド54は、吸入弁部材53側に突出する環状のピンガイド部541を形成している。ピンガイド部531および541には、「ガイド部材」としての位置決めピン55が嵌合している。吸入弁部材53は、位置決めピン55によって径方向の移動が規制され、安定して軸方向に移動することができる。
本発明の第10実施形態による吸入弁部を図19に基づき説明する。吸入弁部56の吸入弁部材57は、第1実施形態の吸入弁部材74と比べて、第1突部744が形成されない他は同様の構成である。スプリングガイド58は、第1流路743に対し径外方向で吸入弁部材57側に突出する環状の第2突部581を形成している。第2突部581は、吸入弁部材57の弁座78とは反対側への移動を規制する規制手段として機能するとともに、調量時に加圧室から吸入弁部材57に向かう燃料を第1流路743に導く案内手段として機能する。
本発明の第11実施形態による吸入弁部を図20に基づき説明する。吸入弁部59のスプリングガイド60が形成する第2突部601の先端は、外側流路782よりも径内方向に位置する。したがって、第2突部601の先端は、第1流路743に接近する位置に設けられている。そのため、調量時に加圧室から吸入弁部材61に向かう燃料は、第2突部601により円滑に第1流路743に導かれる。
本発明の第12実施形態による吸入弁部を図21に基づき説明する。吸入弁部62の吸入弁部材63は、第1スプリング65の嵌合穴631を有する。スプリングガイド64は、第1スプリング65が嵌合する嵌合突部641を形成している。吸入弁部材63とスプリングガイド64との間に介在する第1スプリング65は、第1流路743および第3流路754を取り囲むように設けられている。調量時に加圧室から第3流路754を通じてスプリングガイド64内に流入する燃料は、第1スプリング65によって径外方向への流れが抑制される。このため、第1スプリング65は、加圧室から吸入弁部材63に向かう燃料を第1流路743に導く案内手段として機能する。
第12実施形態の変形例による吸入弁部を図22に基づき説明する。吸入弁部66のスプリングガイド67の第3流路671は、第12実施形態のスプリングガイド64の第3流路754とは異なる。第3流路671は、スプリングガイド67の軸中心部に設けられている。第3流路671を通じてスプリングガイド67内に流入する燃料は、第12実施形態と同様に第1スプリング65によって径外方向への流れが抑制される。
本発明の第13実施形態による吸入弁部を図23および図24に基づき説明する。吸入弁部68は、吸入弁部材74に対し弁座78とは反対側に位置するストッパ69を有する。ストッパ69は、円板状であり、開弁時に吸入弁部材74に当接し、吸入弁部材74の開弁方向の移動を規制する。ストッパ69は、径外部に周方向に延びる溝691を有する。溝691は、周方向で等間隔に3つ形成され、燃料の流路として機能する。ストッパ69は、軸中心部692が吸入弁部材74とは反対側に突き出す。第1スプリング76は、吸入弁部材74とストッパ69の軸中心部692との間に設けられている。ストッパ69は、軸方向に見て吸入弁部材74の第1流路743と重なる位置に通孔693を有する。通孔693は、周方向で等間隔に3つ設けられている。
本発明の第14実施形態による吸入弁部を図25〜図27に基づき説明する。吸入弁部25は、吸入弁部材26およびストッパ27を有する。
吸入弁部材26は、弁座430に対し加圧室14側に位置し、弁座430に当接および離間可能である。吸入弁部材26は、弁座430から離間することで吸入室711と加圧室14とを連通させ、弁座430に当接することで吸入室711と加圧室14とを遮断する。
第14実施形態の変形例による吸入弁部を図28および図29に基づき説明する。吸入弁部28のストッパ29は、第14実施形態のストッパ27と比較し、環状溝273および第2流路276に代えて第2流路291を有する。第2流路291は、軸方向に貫通し、周方向で等間隔に6つ形成されている。第2流路291の内径は、第14実施形態の第2流路276の内径よりも大きい。吸入弁部材26がストッパ29に当接するとき、6つの第2流路291のいずれか1つ以上が連通する。
本発明の第15実施形態による吸入弁部を図30〜図32に基づき説明する。吸入弁部16は、第2吸入弁ボディ17および吸入弁部材18を有する。
第2吸入弁ボディ17は、筒状の外郭171、および、外郭171の端部を塞ぐ弁座172を有する。第2吸入弁ボディ17は、第1吸入弁ボディ72とストッパ27とに挾持されている。第2吸入弁ボディ17は、特許請求の範囲に記載の「弁ボディ」に相当する。
第1スプリング76の一端は、吸入弁部材18の軸中心部の嵌合穴182に係止されている。
突出部183は、加圧室14から吸入弁部材18側に流れる燃料が径外流路19に向かうことを抑制し、燃料を第1流路181に導く案内手段として機能する。
第3シール部186は、径方向で外側流路174と径外流路19との間に位置している。第3シール部186は、吸入弁部材18と弁座172との当接時、外側流路174と径外流路19との間をシールする。
第15実施形態の変形例による吸入弁部を図33および図34に基づき説明する。吸入弁部36の吸入弁部材37は、第15実施形態の吸入弁部材18と比較し、第1流路371および突出部372が異なる。
本発明の他の実施形態では、吸入弁部材の第1流路の数は、7個以下であってもよいし、10個以上であってもよい。
本発明の他の実施形態では、弁座の外側流路の数は、9個以下であってもよいし、11個以上であってもよい。
本発明の他の実施形態では、第1吸入弁ボディと第2吸入弁ボディとを同一部材で構成してもよい。
本発明の他の実施形態では、弁装置が、例えば車両の他の装置、あるいは産業ロボットや工作機械などに適用されてもよい。また、弁装置が開閉する流路を流れる流体は、燃料に限らず、他の液体や気体でもよい。
173,781・・・内側流路
174,782・・・外側流路
18,26,37,42,45,46,47,48,49,53,57,61,63,74・・・吸入弁部材(弁部材)
181,267,371,473,483,494,743・・・第1流路
183,261,372・・・突出部(案内手段)
184・・・第1シール部
185・・・第2シール部
186・・・第3シール部
265,745・・・第1壁
266,421,746,784・・・第1均圧溝
422,785・・・第2均圧溝
451,463,474,484,495,744・・・第1突部(案内手段)
51,78,172,430・・・弁座
542,581,601・・・第2突部(案内手段)
65・・・第1スプリング(案内手段)
69・・・ストッパ(案内手段)
783・・・第2壁
81 ・・・電磁駆動部(駆動部)
Claims (19)
- 弁ボディと、
前記弁ボディの径内方向に位置する内側流路、および、前記弁ボディの径外方向に位置する外側流路を有する弁座と、
前記弁座に当接および離間可能に設けられ、径方向で前記内側流路と前記外側流路との間に位置する第1流路を有する弁部材と、
前記弁部材の前記弁座側への移動を規制可能な駆動部と、
を備え、
前記弁部材は、前記弁座との当接時、前記内側流路と前記第1流路との間をシールする環状の第1シール部と、前記第1流路と前記外側流路との間をシールする環状の第2シール部と、前記外側流路と前記弁部材に対し径外方向に位置する径外流路との間をシールする第3シール部とを形成し、
前記弁部材に対し前記弁座とは反対側からの流体の流れが前記径外流路に向かうことを抑制し、前記流体を前記弁部材の前記第1流路に導く案内手段をさらに備えることを特徴とする弁装置。 - 前記第1流路は、周方向で等間隔に複数設けられていることを特徴とする請求項1に記載の弁装置。
- 前記弁部材は、前記径外流路を絞るように前記径外流路を絞るように径外方向に突き出す複数の突出部を形成し、
前記突出部は、前記案内手段として機能することを特徴とする請求項1または2に記載の弁装置。 - 前記弁部材に対し前記弁座とは反対側に位置し、前記弁部材の径内部に当接可能な内側当接部と前記弁部材の径外部に当接可能な外側当接部とを形成し、前記弁部材の前記弁座とは反対側への移動を規制するストッパを、さらに備え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弁装置。
- 前記ストッパは、径方向で前記内側当接部と前記外側当接部との間の位置に軸方向に貫通する第2流路を有することを特徴とする請求項4に記載の弁装置。
- 前記ストッパの前記内側当接部に対し径内方向に位置し、前記弁部材を前記弁座側に付勢するスプリングをさらに備えることを特徴とする請求項4または5に記載の弁装置。
- 前記弁部材は、前記第1流路に対し径外方向で前記弁座とは反対側に突き出す第1突部を形成し、
前記第1突部は、前記案内手段として機能することを特徴とする請求項1に記載の弁装置。 - 前記第1突部の径内壁は、前記弁座側ほど前記第1流路に近づくことを特徴とする請求項7に記載の弁装置。
- 前記弁部材に対し前記弁座とは反対側に位置し、軸方向に貫通する第3流路を有し、前記第1流路に対し径外方向で前記弁部材側に突き出す第2突部を形成するカバー部材を、さらに備え、
前記第2突部は、前記案内手段として機能することを特徴とする請求項1〜3、7、8のいずれか一項に記載の弁装置。 - 前記第2突部は、前記弁部材の前記カバー部材側への移動を規制する規制手段として機能することを特徴とする請求項9に記載の弁装置。
- 前記第2突部の先端は、前記外側流路に対し径内方向に位置することを特徴とする請求項9または10に記載の弁装置。
- 前記カバー部材と前記弁部材との間に位置し、前記第1流路および前記第3流路を取り囲むように設けられ、前記弁部材を前記弁座側に付勢するスプリングをさらに備え、
前記スプリングは、前記案内手段として機能することを特徴とする請求項9〜11のいずれか一項に記載の弁装置。 - 前記弁部材に対し前記弁座とは反対側に位置し、軸方向に貫通する第3流路を有するカバー部材と、
前記カバー部材と前記弁部材との間に位置し、前記第1流路および前記第3流路を取り囲むように設けられ、前記弁部材を前記弁座側に付勢するスプリングと、
をさらに備え、
前記スプリングは、前記案内手段として機能することを特徴とする請求項1〜3、7、8のいずれか一項に記載の弁装置。 - 互いに対向する前記弁部材の第1壁および前記弁座の第2壁の一方、または両方は、前記第1流路に連通し且つ前記内側流路を取り囲む環状の第1均圧溝を有し、
前記第1壁および前記第2壁の一方、または両方は、前記外側流路に連通し且つ前記第1均圧溝および前記第1流路を取り囲む環状の第2均圧溝を有することを特徴とする請求項1〜13のいずれか一項に記載の弁装置。 - 前記第1均圧溝および前記第2均圧溝は、前記弁部材が有していることを特徴とする請求項14に記載の弁装置。
- 前記弁部材の軸方向の移動を許容しつつ当該弁部材の径方向の移動を規制するガイド部材をさらに備えることを特徴とする請求項1〜15のいずれか一項に記載の弁装置。
- 前記弁部材は、複数の部材が積層されてなることを特徴とする請求項1〜16のいずれか一項に記載の弁装置。
- 前記弁座は、複数の部材が積層されてなることを特徴とする請求項1〜17のいずれか一項に記載の弁装置。
- プランジャと、
有底筒状であり、前記プランジャを軸方向に往復移動可能に支持し、前記プランジャが移動すると容積が変化する加圧室を有するシリンダと、
請求項1〜18のいずれか一項に記載の弁装置によって構成され、前記プランジャの下降時に前記弁部材を開弁させ前記加圧室に燃料を供給するとともに、前記プランジャの上昇開始時または上昇途中に前記弁部材を閉弁させ前記加圧室内の燃料の加圧を可能とする燃料吸入部と、
を備えることを特徴とする高圧ポンプ。
Priority Applications (7)
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