JP2013053555A - 燃料供給ポンプ - Google Patents
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Abstract
【課題】
燃料吸入弁のバルブピストンのスプリングシート固定個所に発生するフレッチングを抑制し、燃料吸入弁が破損しにくく耐久性の向上が図られた燃料供給ポンプを提供する。
【解決手段】
複数の加圧室が燃料吸入弁を介し燃料供給路で連通している燃料供給ポンプにおいて、燃料吸入弁は、バルブボディと、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、バルブピストンに固定されたスプリングシートと、両端がバルブボディおよびスプリングシートによって挟持されたバルブスプリングと、で構成され、スプリングシートは、バルブピストンとの固定部とバルブスプリングの一端を受けるフランジ部とから成り、フランジ部はバルブスプリングの外径よりも大径の外縁部を有し、バルブピストンの最大リフト量は、外縁部と対向するバルブボディの対向面に外縁部が当接することで規定されることを特徴とする。
【選択図】図1
燃料吸入弁のバルブピストンのスプリングシート固定個所に発生するフレッチングを抑制し、燃料吸入弁が破損しにくく耐久性の向上が図られた燃料供給ポンプを提供する。
【解決手段】
複数の加圧室が燃料吸入弁を介し燃料供給路で連通している燃料供給ポンプにおいて、燃料吸入弁は、バルブボディと、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、バルブピストンに固定されたスプリングシートと、両端がバルブボディおよびスプリングシートによって挟持されたバルブスプリングと、で構成され、スプリングシートは、バルブピストンとの固定部とバルブスプリングの一端を受けるフランジ部とから成り、フランジ部はバルブスプリングの外径よりも大径の外縁部を有し、バルブピストンの最大リフト量は、外縁部と対向するバルブボディの対向面に外縁部が当接することで規定されることを特徴とする。
【選択図】図1
Description
本発明は、燃料吸入弁を備えた燃料供給ポンプに関し、特に、高圧の燃料をコモンレールに圧送する蓄圧式燃料供給装置に用いられる燃料供給ポンプに関する。
ディーゼルエンジン等の内燃機関に燃料を供給する装置として、複数のインジェクタが接続されるとともに高圧の燃料を貯留することができるコモンレールを備え、燃料供給ポンプにより常時燃料を加圧供給することでコモンレール内の燃料を高圧に維持し、内燃機関の各気筒に取り付けたインジェクタから各気筒内へ高圧の燃料を緻密に噴射制御することを可能にした蓄圧式燃料供給装置(コモンレールシステム)が公知である。
この蓄圧式燃料供給装置に用いられる燃料供給ポンプは、シリンダ内を摺動自在に支持されたプランジャが往復動することによって容積が変化する加圧室を複数備え、燃料供給路から加圧室へ燃料の吸入を可能とするとともに燃料供給路へ燃料が逆流することを阻止するための燃料吸入弁を備えている。図8には従来の燃料吸入弁の構成が図示されている。この燃料吸入弁430は、バルブピストン435と、中央に開口する摺動孔436にバルブピストン435を摺動自在に保持するバルブボディ433と、バルブピストン435の端部側に固定されたスプリングシート437と、両端がバルブボディ433及びスプリングシート437によって挟持されバルブピストン435を閉弁方向に付勢するバルブスプリング441と、を備えている。(特許文献1参照)
特許文献1に開示された燃料吸入弁は、燃料供給ポンプのプランジャが下降工程になると加圧室内に発生した吸入負圧と燃料吸入弁の上流側の燃料供給路の燃料供給圧力との和がバルブピストンを閉弁方向に付勢するバルブスプリングの付勢力を上回るためバルブピストンが開弁し加圧室内に燃料を吸入することを可能としている。また、燃料吸入弁は、燃料供給ポンプのプランジャが上昇工程になり加圧室内が昇圧され始めると加圧室内からの燃料の逆流を阻止するようにバルブピストンが閉弁し加圧室内の燃料の昇圧を可能としている。
ところが、プランジャが上昇工程に入ってから実際にバルブピストンが閉弁する迄に時間差があり、この間、燃料は加圧室から燃料供給路に逆流することになる。特に燃料供給ポンプが高速かつ大流量を要求されるような運転をする時には逆流した燃料は高い圧力を伴うことになる。従って、燃料供給ポンプが複数の加圧室を備える場合、一方の加圧室が圧縮工程にあるとき他方の加圧室は吸入工程にあるため、一方の加圧室から燃料供給路に逆流した燃料は、燃料供給路を通り燃料吸入弁を介し吸入工程にある他方の加圧室へも圧力波として伝播することになる。他方の加圧室に燃料を供給する燃料吸入弁が、この圧力波の影響をうけてバルブピストンのリフト量が過大になると閉弁時間が余分にかかることになり、加圧室から逆流する燃料の量が増加し燃料充填率が低下することになる。また、バルブピストンが過大なリフトを繰り返すことでバルブスプリングの折損等をひき起こし燃料吸入弁自体が破損する可能性もある。これを防止するために燃料吸入弁にはバルブピストンの最大リフト量を規制する最大リフト量規制構造が備えられている。
図8に示す従来の燃料吸入弁430の最大リフト量規制構造は、バルブボディ433の摺動孔436の周囲に設けられた突起部471と、バルブピストン435に圧入されたスプリングシート437の圧入部分が当接することでバルブピストン435の最大リフト量が規制される構造となっている。しかしながら、このような構造では、スプリングシート437が圧入されたバルブピストン435の圧入箇所とバルブボディ433の突起部471に当接するスプリンシート437の当接箇所とが直近にあるため、燃料吸入弁が開弁しスプリングシート437が突起部471に当接するときの衝撃力は何ら減衰すること無しに直接バルブピストン435の圧入箇所へ伝わることになる。特に燃料供給ポンプを高速で運転し、かつ大流量の高圧燃料を圧送する場合には、前述した一方の加圧室から燃料供給路に逆流する燃料の高い圧力波も加わり、バルブピストン435の圧入箇所に伝わる衝撃力は大きく増加することになる。長期間に亘ってこのような衝撃力を繰り返し受けた場合、バルブピストン435の圧入箇所はフレッチングをひき起こすことになる。フレッチングは、図8(b)に示されるバルブピストン435の圧入個所のスプリングシート437の当接箇所の近傍部分Aで特に発生し、この発生したフレッチングを起点にバルブピストン435が折損する恐れがあった。
そこで本発明の発明者は鋭意検討した結果、最大リフト量規制時に発生するバルブピストンのスプリンシート固定箇所に伝わる衝撃力を緩和するための衝撃力緩和手段をスプリングシートに設けることにより、このような問題を解決できることを見出し、本発明を完成させたものである。すなわち、本発明は、燃料吸入弁のバルブピストンのスプリングシート固定個所に発生するフレッチングを抑制し、燃料供給ポンプを高速運転させて、大流量の高圧燃料を圧送する場合であっても、燃料吸入弁が破損しにくく耐久性の向上が図られた燃料供給ポンプを提供することを目的とする。
本発明によれば、複数の加圧室が燃料吸入弁を介し燃料供給路で連通している燃料供給ポンプにおいて、燃料吸入弁は、バルブシート面を備えたバルブボディと、一端側にバルブシート部が設けられ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、バルブピストンのバルブシート部がある一端側とは反対の他端側に固定されたスプリングシートと、両端がバルブボディおよびスプリングシートによって挟持されバルブピストンを閉弁方向に付勢するバルブスプリングと、で構成され、スプリングシートは、バルブピストンとの固定部とバルブスプリングの一端を受けるフランジ部とから成り、フランジ部はバルブスプリングの外径よりも大径の外縁部を有し、バルブピストンの最大リフト量は、外縁部と対向するバルブボディの対向面に外縁部が当接することで規定されることを特徴とする燃料供給ポンプが提供され、上述した問題を解決することができる。
また、本発明の燃料供給ポンプを構成するにあたり、スプリングシートの外縁部またはバルブボディの対向面の少なくとも一方にバルブスプリングを囲うように延設されたリフト量規定部を有することが望ましい。
また、本発明の燃料供給ポンプを構成するにあたり、リフト量規定部及び/又は該リフト量規定部に当接する面には、燃料吸入弁の開閉弁時の燃料の流動抵抗を緩和するための燃料逃がし手段を備えることが望ましい。
本発明の燃料供給ポンプによれば、複数の加圧室が燃料供給路により連通し燃料吸入弁を介して燃料を加圧室に吸入する構成において、燃料吸入弁は、バルブスプリングの外径よりも大径のスプリングシートのフランジ部の外縁部がバルブボディに当接することでバルブピストンの最大リフト量を規定する構造であるため、バルブピストンのスプリングシート固定箇所と外縁部との間にスプリングシートのフランジ部が介在することになり、外縁部とバルブボディが当接するときの衝撃力は、フランジ部が撓むことにより緩和されることになる。すなわち、スプリングシートのフランジ部は、外縁部に衝撃力を受けたときに弾性変形することで衝撃力を緩和する衝撃力緩和手段として働くものであり、これによりバルブピストンのスプリングシートの固定箇所に伝わる衝撃力は緩和されるため、その固定箇所におけるフレッチングの発生を抑制し、延いてはバルブピストンの破損が防止されることになる。したがって、燃料吸入弁の耐久性が向上することから、燃料供給ポンプは、高速で運転され、かつ大流量の高圧燃料を吐出する場合であっても安定的に燃料を供給することができる。
また、本発明の燃料供給ポンプにおいて、スプリングシートの外縁部又はバルブボディの対向面の少なくとも一方にバルブスプリングを囲うように延設されたリフト量規定部を有することにより、該リフト量規定部の軸方向長さを調整することで、容易にバルブピストンの最大リフト量を規定することができるとともに、該リフト量規定部はバルブスプリングのガイド構造としての機能も兼ねることができる。
また、本発明の燃料供給ポンプにおいて、リフト量規定部及び/又は該リフト量規定部に当接する面に、燃料吸入弁の開閉弁時の燃料の流動抵抗を緩和するための燃料逃がし手段を備えることにより、燃料吸入弁の開閉の応答性を改善することができ加圧室への燃料充填率を向上させることができるため、燃料供給ポンプの燃料供給能力を向上することができる。
以下、図面を参照して、本発明の燃料供給ポンプに関する実施の形態について具体的に説明する。ただし、かかる実施の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。
尚、それぞれの図中、同じ符号を付してあるものは同一の部材を示しており、適宜説明が省略されている。
尚、それぞれの図中、同じ符号を付してあるものは同一の部材を示しており、適宜説明が省略されている。
1.燃料供給ポンプの全体構成
図1は、本実施形態の燃料供給ポンプ1を複数のプランジャ13の配列方向に沿って切断した断面図と簡易的な蓄圧式燃料噴射システムについて示している。燃料供給ポンプ1は、加圧室14内の燃料を加圧するプランジャ13が配置されるシリンダ12aが並列配置されたポンプであって、インジェクタ2が接続されたコモンレール3に燃料を加圧して圧送する高圧ポンプ部10と、燃料タンク4の燃料を汲み上げ高圧ポンプ部10に送る低圧フィードポンプ部5と、高圧ポンプ部10に送られる燃料の流量を調整するための流量制御弁6とを主な構成要素として備えている。それぞれの構成要素は燃料通路で接続されており、燃料タンク4内の燃料が燃料供給ポンプ1によって加圧されてコモンレール3に圧送され、コモンレール3に接続された複数のインジェクタ2に対して高圧の燃料が供給される。その結果、インジェクタ2の通電制御による内燃機関への燃料の緻密な噴射制御が可能になっている。
図1は、本実施形態の燃料供給ポンプ1を複数のプランジャ13の配列方向に沿って切断した断面図と簡易的な蓄圧式燃料噴射システムについて示している。燃料供給ポンプ1は、加圧室14内の燃料を加圧するプランジャ13が配置されるシリンダ12aが並列配置されたポンプであって、インジェクタ2が接続されたコモンレール3に燃料を加圧して圧送する高圧ポンプ部10と、燃料タンク4の燃料を汲み上げ高圧ポンプ部10に送る低圧フィードポンプ部5と、高圧ポンプ部10に送られる燃料の流量を調整するための流量制御弁6とを主な構成要素として備えている。それぞれの構成要素は燃料通路で接続されており、燃料タンク4内の燃料が燃料供給ポンプ1によって加圧されてコモンレール3に圧送され、コモンレール3に接続された複数のインジェクタ2に対して高圧の燃料が供給される。その結果、インジェクタ2の通電制御による内燃機関への燃料の緻密な噴射制御が可能になっている。
低圧フィードポンプ部5は、カムシャフト21の端部に連結された駆動ギヤ(図示せず)と、当該駆動ギヤと連結された従動ギヤ(図示せず)とを含むギヤポンプ構造を有しており、ギヤポンプ(図示せず)は、カムシャフト21が回転することで生じる負圧によって燃料タンク4内の燃料を吸い上げて流量制御弁6を介して高圧ポンプ部10に送給する。
また、低圧フィードポンプ部5の上流側の燃料タンク4との間または低圧フィードポンプ部5の下流側の流量制御弁6との間には燃料フィルタ(図示せず)が介在し、燃料タンク4内に異物が混入した場合であっても、それら異物が燃料と共に燃料供給ポンプ1内に流れ込まないように燃料フィルタによって捕集される。
また、低圧フィードポンプ部5の上流側の燃料タンク4との間または低圧フィードポンプ部5の下流側の流量制御弁6との間には燃料フィルタ(図示せず)が介在し、燃料タンク4内に異物が混入した場合であっても、それら異物が燃料と共に燃料供給ポンプ1内に流れ込まないように燃料フィルタによって捕集される。
また、流量制御弁6は、例えば、電磁比例制御弁を用いて構成され、低圧フィードポンプ部5と高圧ポンプ部10との間の燃料通路に備えられている。そして、流量制御弁6は、内燃機関の運転状態や要求されるコモンレール圧力に応じて通電量を調節することによって、高圧ポンプ部10の加圧室14に送り込む燃料の流量を調整する。
また、図示していないが、燃料供給ポンプ1は、低圧フィードポンプ部5と流量制御弁6とを連通する燃料通路の途中から分岐して、流量制御弁6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は燃料タンク4に連通する燃料還流路7に接続されており、流量制御弁6に送られる燃料の圧力が規定値を超えた場合、あるいは、流量制御弁6に送られる燃料圧力とオーバーフローバルブよりも下流側の燃料還流路7内の燃料圧力の差が所定範囲を超えた場合に燃料を燃料タンク4に還流させる。このとき、オーバーフローバルブを介して還流される燃料は、後述する高圧ポンプ部10のカム室11b内に送り、潤滑油として使用することもできる。燃料供給ポンプ1がこのように構成された場合には、カム室11b内の潤滑油として別途潤滑オイル等を使用する必要がなく、燃料が潤滑油として有効活用される。
高圧ポンプ部10は、カム20が回転可能に収容されたカム室11b及びカム20の上方側に設けられた円柱空間11aを有するポンプハウジング11と、円柱空間11a内に装着されたプランジャバレル12とを備えている。プランジャバレル12の内部に設けられたシリンダ12aにはプランジャ13が摺動可能に保持されており、プランジャ13の端部にはプランジャスプリングシート19が係止されている。また、ポンプハウジング11の円柱空間11aには、プランジャスプリングシート19とプランジャバレル12とによって両端を挟持されたプランジャスプリング15が配設されており、これによりプランジャスプリングシート19に係止されているプランジャ13は下方側に付勢される。
また、プランジャ13とカム20との間には、ポンプハウジング11の円柱空間11aの内周面と摺動可能な外周面を有するタペット構造体18が介在しており、タペット構造体18は、カム20の回転に伴って、プランジャスプリング15の付勢力に抗してプランジャ13を上方に押し上げる。本実施形態の燃料供給ポンプ1に備えられたタペット構造体18は、ローラ17とタペット本体部16とから構成され、タペット本体部16は、ローラ17を摺動保持するローラ保持部16b、及び円柱空間11aの内面と摺動する摺動面16aを備えている。
尚、タペット構造体は、これに限定されるものではなく、例えば、ローラに軸部を備え、ローラ保持部はローラと周接することなくローラ軸を保持する構造のタペット構造体が用いられてもよく、他にもローラを備えていないタペット構造体であってもよい。
尚、タペット構造体は、これに限定されるものではなく、例えば、ローラに軸部を備え、ローラ保持部はローラと周接することなくローラ軸を保持する構造のタペット構造体が用いられてもよく、他にもローラを備えていないタペット構造体であってもよい。
プランジャバレル12には、ポンプハウジング11のハウジング側燃料供給路11cと連通可能なバレル側燃料供給路12eが設けられており、このバレル側燃料供給路12eは、プランジャバレル12の上部に燃料供給路の一部として構成されるように形成された小径空間部12cと連通している。小径空間部12cの内部に配置された燃料吸入弁30は、内部に空間部22aが設けられたスクリュープラグ22によってプランジャバレル12側に押圧されてシリンダ12aの開口部12dをふさぐように固定されている。このスクリュープラグ22の外周面にはネジ溝が形成されており、プランジャバレル12の小径空間部12cの内周面にもネジ溝が形成されており、スクリュープラグ22は燃料シールリング23を挟み込むようにプランジャバレル12の小径空間部12cに螺合されている。
また、プランジャバレル12の小径空間部12c内においてシリンダ12aの開口部12dを塞ぐように載置された燃料吸入弁30と、シリンダ12aの内周面の上方に形成された燃料吐出路12bに配置された燃料吐出弁(図示せず)と、プランジャ13とによりシリンダ12aを区画することで加圧室14を形成している。そして、プランジャ13の下降工程において加圧室14内部に負圧が発生したときに燃料吸入弁30が開弁し、低圧燃料が加圧室14に供給される。一方、プランジャ13の上昇工程においては燃料吸入弁30が閉弁するとともに加圧室14内の燃料が昇圧され燃料吐出弁が開弁することによって、高圧となった燃料が下流側のコモンレール3に圧送される。
尚、本発明の実施の形態にかかる燃料供給ポンプの全体的な構成について図1を例示し説明したが、燃料供給ポンプはこれに限定されるものではなく、例えば、複数の加圧室をカム軸の径方向に配列する構成の燃料供給ポンプとしてもよく、更に、プランジャの往復動がカムリングの公転で得られる構成の燃料供給ポンプであってもよい。
尚、本発明の実施の形態にかかる燃料供給ポンプの全体的な構成について図1を例示し説明したが、燃料供給ポンプはこれに限定されるものではなく、例えば、複数の加圧室をカム軸の径方向に配列する構成の燃料供給ポンプとしてもよく、更に、プランジャの往復動がカムリングの公転で得られる構成の燃料供給ポンプであってもよい。
2.燃料吸入弁の構成
(1)構成例1
次に、本実施形態の燃料供給ポンプ1に備えられた構成例1の燃料吸入弁30の構成について図2から図4を参照しながら詳細に説明する。図2は、構成例1の燃料吸入弁30の拡大断面図を示している。また、図3は、構成例1の燃料吸入弁30のスプリングシートにかかる力について説明するための図である。図4(a)〜(b)は、構成例1の燃料吸入弁30の燃料逃し手段を説明するための図であり、図4(a)は、構成例1の燃料吸入弁30を上方から見た平面図を示し、図4(b)は、構成例1の燃料吸入弁30を側面から見た平面図を示している。
(1)構成例1
次に、本実施形態の燃料供給ポンプ1に備えられた構成例1の燃料吸入弁30の構成について図2から図4を参照しながら詳細に説明する。図2は、構成例1の燃料吸入弁30の拡大断面図を示している。また、図3は、構成例1の燃料吸入弁30のスプリングシートにかかる力について説明するための図である。図4(a)〜(b)は、構成例1の燃料吸入弁30の燃料逃し手段を説明するための図であり、図4(a)は、構成例1の燃料吸入弁30を上方から見た平面図を示し、図4(b)は、構成例1の燃料吸入弁30を側面から見た平面図を示している。
図2から図4に示す燃料吸入弁30は、流量制御弁6を介して送られてくる燃料を加圧室14に供給するための弁であり、バルブシート面を備えたバルブボディ33と、一端側にバルブシート部35aが設けられ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のバルブシート部35aがある一端側とは反対の他端側に固定されたスプリングシート37と、両端がバルブボディ33およびスプリングシート37によって挟持されバルブピストン35を閉弁方向に付勢するバルブスプリング41とを備えている。
バルブボディ33は円筒状の外形を有するとともに、軸方向に沿って両端が開口した摺動孔33cを備えている。このバルブボディ33の摺動孔33c内には、バルブピストン35が、その一端側に備えられたバルブシート部35aを加圧室14側に配置されるようにして摺動自在に保持されている。また、バルブボディ33の加圧室14側の面には、摺動孔33cよりも大径であり、かつ、摺動孔33cと同心円状に形成された大径凹部33aが形成されており、この大径凹部33aの開口エッジは、バルブピストン35のバルブシート部35aがシートされるバルブシート面33bとなっている。この大径凹部33aは、バルブピストン35がシートされた状態において、大径凹部33a内に空間が形成されるように、その深さ(軸方向長さ)が設定されている。
また、バルブボディ33には、その円筒状の外周面からバルブボディ33の大径凹部33aの中心に向かって貫通する吸入孔33dが複数設けられており、燃料吸入弁30が開弁すると燃料は、この吸入孔33dから大径凹部33aを通り加圧室14へ供給されることになる。
また、バルブボディ33のスクリュープラグ22に押圧される面には、摺動孔33cと同心円状に形成され、バルブスプリング41の径方向位置を規定するスプリングガイド機能を有すると共にバルブピストン35の最大リフト量を規定するリフト量規定部42がバルブスプリング41を囲うように設けられている。このリフト量規定部42に後述するスプリングシート37が当接することでバルブピストン35の最大リフト量が規制される。
バルブピストン35のバルブシート部35aがある一端側とは反対の他端側に固定され、バルブピストン35を閉弁方向に付勢するためのバルブスプリング41をバルブボディ33ともに挟持しているスプリングシート37は、バルブピストン35を圧入可能な固定部37aとバルブスプリング41の一端を受けるフランジ部37bとから構成される。そして、フランジ部37bは、バルブスプリング41の外径よりも大径の外縁部37cを有している。この外縁部37cがバルブボディ33のリフト量規定部42に当接することで圧入固定されているバルブピストン35の最大リフト量が規制される。バルブピストン35の最大リフト量はバルブボディ33のリフト量規定部42の高さを任意の高さに調整することで変更可能であり、また、所定の圧入治具を用い、スプリングシート37のバルブピストン35への圧入量を調整することでも変更可能である。
尚、当然ではあるが、燃料吸入弁30において、スプリングシート37の固定部37aと外縁部37cに対するバルブボディ33のそれぞれの対向面との間の距離関係は、固定部37aよりも外縁部37cの方がバルブボディ33の対向面と近い関係となっていることは言うまでもない。
尚、当然ではあるが、燃料吸入弁30において、スプリングシート37の固定部37aと外縁部37cに対するバルブボディ33のそれぞれの対向面との間の距離関係は、固定部37aよりも外縁部37cの方がバルブボディ33の対向面と近い関係となっていることは言うまでもない。
また、スプリングシート37は、フランジ部37bを介して固定部37aに圧入されているバルブピストン35の固定箇所35bに、外縁部37cがバルブボディ33のリフト量規定部42当接したときの衝撃力を伝える構造となっていることから、図3に示されるように、介在するフランジ部37bが撓むことにより、この撓んだ分だけ衝撃力を緩和させることが可能であり、また、フランジ部37bの撓みにより衝撃力の一部は、固定部37aがバルブピストン35の固定箇所35bの上方部分を締め付ける力として働き、スプリングシート37の抜け方向に働く衝撃力が分散されることにもなる。
従って、外縁部37cを含むフランジ部37bは、スプリングシート37が圧入固定されているバルブピストン35の固定箇所35bに大きな衝撃力を直接伝えることがなく、衝撃力を緩和して伝える衝撃力緩和手段として機能するため、バルブピストン35の固定箇所35bにおけるフレッチングの発生を抑制し、延いてはバルブピストン35の破損が防止されることになる。
尚、スプリングシート37の固定部37aとフランジ部37bの接続箇所37dには、衝撃力を受けた際に発生する応力集中を緩和するためのR面取りが施されている。
従って、外縁部37cを含むフランジ部37bは、スプリングシート37が圧入固定されているバルブピストン35の固定箇所35bに大きな衝撃力を直接伝えることがなく、衝撃力を緩和して伝える衝撃力緩和手段として機能するため、バルブピストン35の固定箇所35bにおけるフレッチングの発生を抑制し、延いてはバルブピストン35の破損が防止されることになる。
尚、スプリングシート37の固定部37aとフランジ部37bの接続箇所37dには、衝撃力を受けた際に発生する応力集中を緩和するためのR面取りが施されている。
燃料吸入弁30は、開弁する際にスプリングシート37がバルブボディ33のリフト量規定部42を塞ぎ閉空間39を形成する構成となっている。しかし、この燃料吸入弁30の上面の部分は、スクリュープラグ22の空間部22aにより囲われ密閉された状態であるため、燃料吸入弁30が開閉弁動作を行うためには、閉空間39と空間部22aの燃料の行き来が滞ることなく行われなければならない。両空間の燃料の置換が滞る状態においては、燃料の流動抵抗によるダンパー効果により燃料吸入弁30の開閉弁動作は非常に応答の遅い動作となり、加圧室への燃料充填率の低下や加圧室からの燃料の逆流による他筒への悪影響を生ずる結果となる。従って、閉空間39と空間部22aの燃料の置換はスムーズに行われる必要がある。
構成例1の燃料吸入弁30では、閉空間39と空間部22aの燃料の置換をスムーズに行うために燃料逃し手段43として、図4(a)〜(b)に示すようにバルブボディ側燃料逃し部43a及びスプリングシート側燃料逃し部43bが備えられている。バルブボディ側燃料逃し部43aは、バルブボディ33のリフト量規定部42のスプリングシート37が当接する面に設けられた複数の溝であり、スプリングシート側燃料逃し部43bは、外縁部37cを含むフランジ部37bにスプリングシート37の外周から中心に向かって設けられた切り欠きである。
燃料吸入弁30は、バルブボディ側燃料逃がし部43a及びスプリングシート側燃料逃し部43bを備えることにより、開閉弁動作時に閉空間39と空間部22aの燃料の置換がスムーズに行われるため、開閉弁動作の応答性が向上し、加圧室への燃料充填率を高めるとともに加圧室からの燃料の逆流をすばやく阻止することが出来るため他筒への悪影響を抑えることが出来る。尚、構成例1の燃料吸入弁30においては燃料逃がし手段43として複数の溝や切り欠きを設けているがこれに限定されるものではなく、燃料逃がし手段43の数は、開閉弁動作の応答性が十分に確保されれば均等配置された2箇所であっても良く適宜検討されるものであり、燃料逃がし手段43の形状については、閉空間39を形成する面に貫通孔を設ける構成としてもよい。
(2)構成例2
構成例2の燃料吸入弁130を図5に示す。
燃料吸入弁130のスプリングシート137には、バルブピストン135の最大リフト量を規定するためのリフト量規定部142が、スプリングシート137のフランジ部137bの外周部分である外縁部137cからバルブボディ133に向かって垂直にバルブスプリング141を囲うように延設されている。燃料吸入弁130が開弁した場合、このリフト量規定部142がバルブボディ133の対向面に当接しバルブピストン135の最大リフト量を規制する。リフト量規定部142がバルブボディ133に当接した時の衝撃力は、スプリングシート137の固定部137aに圧入されているバルブピストン135の固定箇所135bへスプリングシート137のフランジ部137bを介して伝えられる構成となっていることから、構成例1の燃料吸入弁30と同様に、フランジ部137bは、バルブピストン135の固定箇所135bへ大きな衝撃力を直接伝えることがなく、衝撃力を緩和して伝える衝撃力緩和手段として機能するため、バルブピストン135の固定箇所135bにおけるフレッチングの発生を抑制し、延いてはバルブピストン135の破損が防止されることになる。
尚、スプリングシート137は、固定部137aとフランジ部137bの接続箇所137d及びフランジ部137bとリフト規制部142の接続箇所137eに、衝撃力を受けた際に発生する応力集中を緩和するためのR面取りが施されている。
構成例2の燃料吸入弁130を図5に示す。
燃料吸入弁130のスプリングシート137には、バルブピストン135の最大リフト量を規定するためのリフト量規定部142が、スプリングシート137のフランジ部137bの外周部分である外縁部137cからバルブボディ133に向かって垂直にバルブスプリング141を囲うように延設されている。燃料吸入弁130が開弁した場合、このリフト量規定部142がバルブボディ133の対向面に当接しバルブピストン135の最大リフト量を規制する。リフト量規定部142がバルブボディ133に当接した時の衝撃力は、スプリングシート137の固定部137aに圧入されているバルブピストン135の固定箇所135bへスプリングシート137のフランジ部137bを介して伝えられる構成となっていることから、構成例1の燃料吸入弁30と同様に、フランジ部137bは、バルブピストン135の固定箇所135bへ大きな衝撃力を直接伝えることがなく、衝撃力を緩和して伝える衝撃力緩和手段として機能するため、バルブピストン135の固定箇所135bにおけるフレッチングの発生を抑制し、延いてはバルブピストン135の破損が防止されることになる。
尚、スプリングシート137は、固定部137aとフランジ部137bの接続箇所137d及びフランジ部137bとリフト規制部142の接続箇所137eに、衝撃力を受けた際に発生する応力集中を緩和するためのR面取りが施されている。
燃料吸入弁130のバルブピストン135の最大リフト量については、スプリングシート137のリフト量規定部142の長さを任意の長さに調整することで変更可能であり、また、所定の圧入治具を用い、スプリングシート137のバルブピストン135への圧入量を調整することでも変更可能である。
また、燃料吸入弁130において、スプリングシート137の固定部137aとリフト量規定部142に対するバルブボディ133のそれぞれの対向面との間の距離関係は、固定部137aよりもリフト量規定部142の方がバルブボディ133の対向面と近い関係となっていることは言うまでもない。
また、燃料吸入弁130において、スプリングシート137の固定部137aとリフト量規定部142に対するバルブボディ133のそれぞれの対向面との間の距離関係は、固定部137aよりもリフト量規定部142の方がバルブボディ133の対向面と近い関係となっていることは言うまでもない。
構成例2の燃料吸入弁130の燃料逃し手段143が、図6(a)〜(b)に示されている。図6(a)は、燃料吸入弁130を上方から見た平面図であり、図6(b)は、燃料吸入弁130を側面から見た平面図である。
燃料逃し手段143は、円筒状のスプリングシート137の外周を均等に分けた3方からスプリングシート137の中心に向かって、スプリングシート137の上面となるフランジ部137bの径方向距離の略半分の位置までリフト量規定部142からフランジ部137bを連続して細い幅を持って切り欠くように設けられている。
燃料逃し手段143は、円筒状のスプリングシート137の外周を均等に分けた3方からスプリングシート137の中心に向かって、スプリングシート137の上面となるフランジ部137bの径方向距離の略半分の位置までリフト量規定部142からフランジ部137bを連続して細い幅を持って切り欠くように設けられている。
燃料吸入弁130は、燃料逃し手段143を備えることにより燃料吸入弁130の開閉弁動作において、スプリングシート137とバルブピストン135とバルブボディ133で形成される閉空間139からの燃料の行き来が滞ることなくスムーズに行われるため、燃料吸入弁130の開閉弁動作の応答性が向上し、加圧室への燃料充填率が高まるとともに、加圧室からの燃料の逆流をすばやく阻止することが出来るため他筒への悪影響を抑えることが出来る。
構成例2の燃料吸入弁130のスプリングシートについて、その他の態様を図7(a)〜(b)に示す。図7(a)に示すスプリングシート237は、前述した円筒状のスプリングシート137に対し、リフト量規定部242を均等に3箇所取り残すようにその外周およびフランジ部237bが切り取られ、フランジ部237bを上方から見ると頂点部分が円弧の三角形状になっている。フランジ部237bとリフト量規定部242が切り取られた3箇所は大きな開口部237eとなり、燃料逃がし手段として機能する。また、図7(b)に示すスプリングシート337は、前述した円筒状のスプリングシート137に対し、リフト量規定部342を均等に4箇所取り残すようにその外周およびフランジ部337bが切り取られ、フランジ部337bを上方から見ると端部が円弧の十字形状になっている。フランジ部337bとリフト量規定部342が切り取られた4箇所は大きな開口部337eとなり、燃料逃がし手段として機能する。
図7(a)〜(b)に示すスプリングシート237、337においては燃料逃がし手段として十分に大きな開口部237e、337eを有することが出来るため、燃料の流動可能な量が増加し置換が容易となり、また、フランジ部とリフト量規定部が大きく切り取られているため弁としての重量も軽減されることから、開閉弁動作を行う燃料吸入弁の応答性が大いに向上することになる。更に、スプリングシート237、337の重量が少なくなることで弁としての慣性重量も減ることから、燃料吸入弁が開閉弁動作するときのスプリングシートとバルブボディの当接により発生する衝撃力が軽減し、燃料吸入弁の耐久性も向上することになる。尚、構成例1の燃料吸入弁30においてもスプリングシート37のフランジ部37bの形状やバルブボディ33のリフト量規定部42の形状を第2の実施形態の燃料吸入弁130のスプリングシート237、337の形状に合わせるように構成することで同様の効果が得られるものである。
以上説明したように、本実施形態の燃料供給ポンプ1によれば、燃料供給路から燃料吸入弁30を介して加圧室14に燃料が吸入される場合において、燃料吸入弁30は、開弁時にスプリングシート37の外縁部37cがバルブボディ33に当接したときの衝撃力を、バルブピストン35のスプリングシート37の固定箇所35bと外縁部37cとの間に介在するスプリングシート37のフランジ部37bが弾性変形することで緩和する、衝撃力緩和手段を有するため、バルブピストン35の固定箇所35bにおけるフレッチングの発生やそのフレッチングを起点とするバルブピストン35の破損が防止されることになり、燃料供給ポンプ1の耐久性を向上させることができる。
1:燃料供給ポンプ、2:インジェクタ、3:コモンレール、4:燃料タンク、5:低圧フィードポンプ部、6:流量制御弁、7:燃料還流路、10:高圧ポンプ部、11:ポンプハウジング、11a:円柱空間、11b:カム室、11c:ハウジング側燃料供給路、12:プランジャバレル、12a:シリンダ、12b:燃料吐出路、12c:小径空間部、12d:開口部、12e:バレル側燃料供給路、13:プランジャ、14:加圧室、15:プランジャスプリング、16:タペット本体部、16a:摺動面、16b:ローラ保持部、17:ローラ、18:タペット構造体、19:プランジャスプリングシート、20:カム、21:カムシャフト、22:スクリュープラグ、22a:空間部、23:燃料シールリング、30:燃料吸入弁、33:バルブボディ、33a:大径凹部、33b:バルブシート面、33c:摺動孔、33d:吸入孔、35:バルブピストン、35a:バルブシート部、35b:固定箇所、37:スプリングシート、37a:固定部、37b:フランジ部、37c:外縁部、37d:接続箇所、39:閉空間、41:バルブスプリング、42:リフト量規定部、43:燃料流し手段、43a:バルブボディ側燃料逃がし部、43b:スプリングシート側燃料逃がし部
Claims (3)
- 複数の加圧室が燃料吸入弁を介し燃料供給路で連通している燃料供給ポンプにおいて、
前記燃料吸入弁は、バルブシート面を備えたバルブボディと、一端側にバルブシート部が設けられ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の前記バルブシート部がある一端側とは反対の他端側に固定されたスプリングシートと、両端が前記バルブボディおよび前記スプリングシートによって挟持され前記バルブピストンを閉弁方向に付勢するバルブスプリングと、で構成され、
前記スプリングシートは、前記バルブピストンとの固定部と前記バルブスプリングの一端を受けるフランジ部とから成り、前記フランジ部は前記バルブスプリングの外径よりも大径の外縁部を有し、前記バルブピストンの最大リフト量は、前記外縁部と対向する前記バルブボディの対向面に前記外縁部が当接することで規定されることを特徴とする燃料供給ポンプ。
- 前記外縁部又は前記対向面の少なくとも一方に前記バルブスプリングを囲うように延設されたリフト量規定部を有することを特徴とする請求項1に記載の燃料供給ポンプ。
- 前記リフト量規定部及び/又は該リフト量規定部に当接する面には、前記燃料吸入弁の開閉弁時の燃料の流動抵抗を緩和するための燃料逃がし手段を備えることを特徴とする請求項2に記載の燃料供給ポンプ。
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