JP2016164400A - 燃料供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】組み立て性が良く、脈動低減効率の良い燃料供給装置を提供すること。
【解決手段】燃料供給装置１のハウジング２０は、プランジャ１０の進退方向において、筒状室２３の一端側を形成する第１ハウジング部材２０ａと、他端側を形成する第２ハウジング部材２０ｂとを接合して形成される。脈動低減機構６０は、筒状室２３に収納される筒状のベローズ式ダンパ６１を有している。
【選択図】図１

Description

本発明は、内部に流入した燃料に圧力を加え、内燃機関に供給する燃料供給装置、特に、圧力の脈動を低減する脈動低減機構を備えた燃料供給装置に関する。

従来、ハウジングの内部に形成された加圧室にプランジャの先端部を進退させて、加圧室に流入した燃料に圧力を加え、その加圧された燃料（以下、「高圧燃料」という）をエンジン等の内燃機関に供給する燃料供給装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

この種の燃料供給装置では、プランジャの進退によって燃料に圧力を加えているので、燃料に脈動が生じてしまい、その脈動が加圧室より低圧側の通路に伝播して、その低圧側の通路を損傷してしまうという問題があった。そのため、その脈動を低減するための脈動低減機構を設けることも知られている。

例えば、特許文献１に記載の燃料供給装置では、加圧室の周囲に形成された筒状の空間（以下、「筒状室」という。）を設け、その側壁の内側に金属薄膜の縁部を溶接してダイヤフラムとし、そのダイヤフラムと筒状室の側壁との間の空間の体積を変化させて、脈動を低減している。

特開２００４−１３８０７１号公報

しかし、従来の燃料供給装置では、筒状室の内部の空間が狭いので、筒状室の側壁の内側に金属薄膜を溶接してダイヤフラムを形成する作業は煩雑であり、組み立て性が悪化してしまうという問題があった。

また、従来の燃料供給装置では、筒状室の内部の空間が狭いので、ダイヤフラムの形成位置（すなわち、脈動低減機構の配置位置）の位置決めも困難であり、脈動低減機構の配置位置が、プランジャの往復運動によって生じた脈動を十分に低減することができる位置からずれてしまう場合があった。その結果、脈動低減機能が十分に発揮できなくなるという問題があった。

本発明は以上の点に鑑みてなされたものであり、組み立て性が良く、脈動低減効率の良い燃料供給装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の燃料供給装置は、プランジャと、プランジャが進退自在に内挿されたハウジングと、ハウジング内に配置された脈動低減機構とを備え、ハウジングは、プランジャの進退方向に延びる筒状の空間からなる筒状室と、筒状室と連通し、プランジャの一端部が進退する加圧室とを有している燃料供給装置であって、ハウジングは、少なくとも、プランジャの進退方向で筒状室の一端側を形成する第１ハウジング部材と、筒状室の他端側を形成する第２ハウジング部材とを接合して形成され、脈動低減機構は、筒状室に収納される筒状のダンパを有していることを特徴とする。

本発明では、ハウジングが、少なくとも、プランジャの進退方向で筒状室の一端側を形成する第１ハウジング部材と、筒状室の他端側を形成する第２ハウジング部材とを接合して形成されているのでハウジングを形成する前に、第１ハウジング部材と第２ハウジング部材とに分割された形の筒状室内に、脈動低減機構を容易に配置することができる。

また、本発明では、脈動低減機構として筒状のダンパを備えることによって、ダンパの位置決め（すなわち、プランジャの往復運動によって生じた脈動を十分に低減することができる位置へのダンパの配置）を確実に行うことができる。その結果、ダンパは脈動低減機能を十分に発揮することができる。

したがって、本発明によれば、燃料供給装置を容易に組み立てることができ、組み立てられた燃料供給装置の脈動低減効率も良好なものになる。

また、本発明の燃料供給装置においては、脈動低減機構は、ダンパを第１ハウジング部材又は第２ハウジング部材に固定する固定部材を有し、固定部材は、内周面が筒状室の内周側の内壁面に嵌合し、ダンパに内挿される筒状部と、筒状部の端部から径方向外方に向かって延設され、ダンパが結合される環状部とで構成されていることが好ましい。

このような固定部材を介して筒状室の内周側の内壁面にダンパを固定することができるので、筒状室とダンパとの軸のずれを回避して、ダンパの位置決めをさらに容易に行うことができる。

また、本発明の燃料供給装置においては、ダンパは、ベローズ式ダンパを用いて構成してもよい。

また、本発明の燃料供給装置においては、ハウジングは、加圧室と筒状室とを連通する燃料通路を有し、燃料通路は、ダンパの伸縮方向に沿う方向に延びるように形成されていることが好ましい。

このように燃料通路がダンパの伸縮方向に沿う方向に延びていれば、燃料が加圧室から筒状室に流入した際に生じる脈動もダンパによって低減される。その結果、脈動低減効率をさらに向上させることができる。

本発明の実施形態に係る燃料供給装置の断面形状を示す側面図。 図１の燃料供給装置のベローズ式ダンパ及びスリーブの断面形状を示す斜視図。 図１の燃料供給装置を組み立てる際に、第２ハウジング部材へのベローズ式ダンパの取付方法を示す模式図であり、図３Ａはベローズ式ダンパを圧入する前の状態を示し、図３Ｂはベローズ式ダンパを圧入した状態を示す。

以下、図面を参照して、本発明に係る燃料供給装置の実施形態を説明する。

図１に示すように、本実施形態の燃料供給装置１は、プランジャ１０と、プランジャ１０が進退自在に内挿されたハウジング２０とを備えている。

プランジャ１０は、ハウジング２０の下方に配置されたカム（不図示）の動きに連動する。また、プランジャ１０は、タペット機構（不図示）を介して、ハウジング２０の下方に取り付けられたスプリング３０によって、カム側に付勢されている。プランジャ１０は、カムの回転運動による力とスプリング３０の付勢力によって、その進退方向（延在する方向）に沿って往復運動する。

ハウジング２０は、低圧燃料ポンプ（不図示）から圧送された燃料の流入量を制限する流入量制限装置４０の流入側嵌め込み孔２１と、その燃料にハウジング２０の内部で圧力を加えた高圧燃料を燃料蓄圧器（不図示）に圧送する吐出部材５０が嵌め込まれる吐出側嵌め込み孔２２とを有している。

また、ハウジング２０は、プランジャ１０の進退方向（延在する方向）に延びる筒状の空間からなる燃料ギャラリ２３（筒状室）と、燃料ギャラリ２３の内周側で、プランジャ１０の軸方向から見てプランジャ１０が摺動する孔と重なる位置に形成された加圧室２４とを有している。

燃料ギャラリ２３は、第１連通路２５（燃料通路）によって、流入側嵌め込み孔２１に嵌め込まれた流入量制限装置４０を介して加圧室２４と連通している。燃料ギャラリ２３の内部には、脈動低減機構６０が配置されている。

加圧室２４は、プランジャ１０の一端側に形成され、加圧室２４の内部で、プランジャ１０の先端部が進退可能となっている。また、加圧室２４は、第３連通路２７によって、吐出側嵌め込み孔２２に嵌め込まれた吐出部材５０の内部空間と連通している。

このような内部構造を有するハウジング２０は、プランジャ１０の進退方向で燃料ギャラリ２３の一端側（図１の紙面上で上方側）を形成する第１ハウジング部材２０ａと、他端側（図１の紙面上で下方側）を形成する第２ハウジング部材２０ｂとを接合することによって形成されている。なお、その接合方法としては、例えば、溶接等が用いられる。

そのため、本実施形態の燃料供給装置１では、ハウジング２０を形成する前に、第１ハウジング部材２０ａと第２ハウジング部材２０ｂとに分割された形の燃料ギャラリ２３内に、脈動低減機構６０を容易に配置することができる。

また、燃料ギャラリ２３とプランジャ１０の摺動する孔とが、プランジャ１０の軸と直交する方向から見て重なる位置に形成されているので、燃料供給装置１全体をコンパクトに形成することができる。

ここで、ハウジング２０の内部における燃料の流れについて説明する。

ハウジング２０に連結された低圧燃料ポンプ（不図示）から圧送された燃料は、まず、燃料ギャラリ２３内に流入した後、第１連通路２５を介して、ハウジング２０の流入側嵌め込み孔２１に嵌め込まれた流入量制限装置４０の内部空間に流入する。流入量制限装置４０の内部空間には、電磁弁４１が配置されている。この電磁弁４１によって、流入量制限装置４０の内部空間から第２連通路２６を介して加圧室２４へ流れる燃料の量が制御されている。

加圧室２４へ流入した燃料は、加圧室２４の内部で進退するプランジャ１０によって加圧され、高圧燃料になる。その高圧燃料は、第３連通路２７を介して、加圧室２４から吐出側嵌め込み孔２２に嵌め込まれた吐出部材５０の内部空間に流入し、ハウジング２０の外部（すなわち、ハウジング２０に連結された燃料蓄圧器（不図示））へと圧送される。

なお、吐出部材５０の内部空間には、逆止弁５１が配置されている。そのため、高圧燃料の圧力が規定の燃料圧力より低い場合には、燃料蓄圧器（不図示）へ高圧燃料が圧送されない。

このように、本実施形態の燃料供給装置１では、プランジャ１０の往復運動によって、加圧室２４の内部の燃料に圧力を加え、高圧燃料としている。より具体的には、プランジャ１０の先端部が加圧室２４の内部へ挿入される方向に移動する際に、燃料へ圧力が加えられる。

ところで、加圧室２４の内部の燃料には、プランジャ１０の往復動作等の影響によって、脈動が生じてしまうおそれがある。燃料に脈動が生じていると、その脈動が加圧室２４より低圧側（上流側）の通路に伝播して、その低圧側の通路を損傷してしまうおそれがある。そこで、本実施形態の燃料供給装置１では、加圧室２４の低圧側であり、加圧室２４と連通する燃料ギャラリ２３の内部に脈動低減機構６０を配置して、そのような脈動を低減している。

図２に示すように、脈動低減機構６０は、ベローズ式ダンパ６１と、ベローズ式ダンパ６１を第２ハウジング部材２０ｂに固定するためのスリーブ６２（固定部材）とで構成されている。

ベローズ式ダンパ６１は、蛇腹状の金属薄膜で形成された筒状の外周部６１ａと、外周部６１ａの内周側に配置され、蛇腹状の金属薄膜で形成された筒状の内周部６１ｂと、外周部６１ａ及び内周部６１ｂの一端側に配置された環状の第１端部６１ｃと、外周部６１ａ及び内周部６１ｂの他端側に配置された環状の第２端部６１ｄとで構成されている。

すなわち、ベローズ式ダンパ６１は、一対の蛇腹状の側壁の内部に空間を有する筒状の部材として構成され、その軸線方向に伸縮可能となっている。

ベローズ式ダンパ６１は、その内部の空間の体積を変化させることによって、ベローズ式ダンパ６１の周囲の液体（すなわち、加圧室２４に連通する空間に存在する燃料）の脈動を低減する。

本実施形態では、ベローズ式ダンパ６１の伸縮方向は、プランジャ１０の進退方向（進退する方向）に沿う方向（すなわち、プランジャ１０の往復運動によって生じる燃料の脈動の方向）と一致している。そのため、その脈動はベローズ式ダンパ６１によって効率的に低減される。

また、ベローズ式ダンパ６１の上端側の第１端部６１ｃは、板状に形成されており、第１連通路２５の燃料ギャラリ２３側の開口に対向するように配置されている。したがって、加圧室２４から燃料ギャラリ２３へ燃料が流れるとき（すなわち、脈動が生じたとき）には、逆流してきた燃料による圧力は、ベローズ式ダンパ６１の蛇腹状の側壁等ではなく、平坦な第１端部６１ｃが受けることになるので、ベローズ式ダンパ６１によって効率的に低減される（その結果、脈動も効率的に低減される）。

また、ベローズ式ダンパ６１の上端側の第１端部６１ｃの第１連通路２５側には、半球状の突起部６１ｅが設けられている。突起部６１ｅは、ベローズ式ダンパ６１が伸長状態にある場合（蛇腹部分が燃料の脈動によって引き伸ばされ、第１端部６１ｃが第１ハウジング部材２０ａに近づいた場合）に、第１ハウジング部材２０ａの燃料ギャラリ２３側の面に当接する。これにより、ベローズ式ダンパ６１と第１ハウジング部材２０ａとの貼り付きが防止される。

スリーブ６２は、筒状部６２ａと、筒状部６２ａの端部から径方向外方に向かって延設された環状部６２ｂとで構成されている。

筒状部６２ａの内周面は、燃料ギャラリ２３の内周側の内壁面に嵌合し、外周面はベローズ式ダンパ６１に内挿される。

環状部６２ｂは、筒状部６２ａ側の面にベローズ式ダンパ６１の第２端部６１ｄが溶接等で固定され、筒状部６２ａとは反対側の面（ベローズ式ダンパ６１の固定されている面とは反対側の面）が、第２ハウジング部材２０ｂの燃料ギャラリ２３の端部となる内面（図１参照。紙面上においては下方側の面。）に固定される。

このようなベローズ式ダンパ６１とスリーブ６２とで構成された脈動低減機構６０をハウジング２０の内部に配置する場合には、第１ハウジング部材２０ａと第２ハウジング部材２０ｂとを接合する以前の段階で、ベローズ式ダンパ６１をスリーブ６２に結合し、ベローズ式ダンパ６１とスリーブ６２を一体的に燃料ギャラリ２３に嵌め込むようにして配置できる。なお、第２ハウジング部材２０ｂとスリーブ６２とは、圧入によって固定される。

具体的には、図３Ａに示すように、まず、ベローズ式ダンパ６１が固定されたスリーブ６２の筒状部６２ａを、第２ハウジング部材２０ｂの内周側の内壁面に嵌合させる。

次に、図３Ｂに示すように、第２ハウジング部材２０ｂの内周側の内壁面に嵌合可能に形成された圧入ポンチ７０の下方側の端面を、スリーブ６２の筒状部の上方側の端面に当接させる。そして、圧入ポンチ７０の上方側に接続されたプレス機（不図示）によって、圧入ポンチ７０及びスリーブ６２を第２ハウジング部材２０ｂ側に押し込んで、圧入を行う。

この後、第２ハウジング部材２０ｂの孔２０ｂ１へのプランジャ１０の挿入、及び、第１ハウジング部材２０ａと第２ハウジング部材２０ｂとの接合が行われる。

本実施形態の燃料供給装置では、このような方法によってベローズ式ダンパ６１及びスリーブ６２の圧入を行っているので、第２ハウジング部材２０ｂとベローズ式ダンパ６１との間には、圧入ポンチ７０を嵌め込むための隙間が形成されている。

具体的には、スリーブ６２の軸方向の長さはベローズ式ダンパ６１の軸方向の長さよりも短く形成され、ベローズ式ダンパ６１の第１端部６１ｃの内径及び内周部６１ｂの内径は少なくともスリーブ６２の筒状部６２ａの厚さの分だけ第２ハウジング部材２０ｂの内周側の内壁面よりも大きく形成されている。

本実施形態では、上記のような圧入によって、第２ハウジング部材２０ｂにベローズ式ダンパ６１を取り付けているが、取付方法は圧入に限られるものではなく、溶接等の他の方法を用いてもよい。また、第２ハウジング部材２０ｂとベローズ式ダンパ６１との間の圧入ポンチ７０を嵌め込むための隙間は、筒状の圧入ポンチ７０を用いるために形成したものであるので、取り付けを行う機材の形状に合わせて変形させたり省略したりしてもよい。

その結果、ベローズ式ダンパ６１は、スリーブ６２を介して燃料ギャラリ２３の側壁に固定されるので、ベローズ式ダンパ６１の位置決め（すなわち、ベローズ式ダンパ６１をプランジャ１０の往復運動によって生じた脈動を十分に低減することができる位置に配置すること）を確実に行うことができる。その結果、ベローズ式ダンパ６１は、脈動低減機能を十分に発揮することができる。また、筒状の燃料ギャラリ２３と筒状のベローズ式ダンパ６１との軸ずれも回避される。

したがって、本実施形態の燃料供給装置１は、容易に組み立てることができ、脈動低減効率も良好なものとなっている。

以上、図示の実施形態について説明したが、本発明はこのような形態に限られるものではない。

例えば、上記実施形態においては、ハウジング２０は、第１ハウジング部材２０ａ及び第２ハウジング部材２０ｂの２つの部材で構成されている。しかし、本発明のハウジングはそのような構成に限定されるものではなく、プランジャの進退方向で筒状室を分割するように区切られていれば、３つ以上の部材を用いて構成してもよい。

また、上記実施形態においては、プランジャ１０が貫通する第２ハウジング部材２０ｂの筒状の燃料ギャラリ２３の内周側及び端部側（底部側）に固定部材であるスリーブ６２を当接させることによって、スリーブ６２に固定されたベローズ式ダンパ６１を第２ハウジング部材２０ｂに対して固定している。しかし、本発明の固定部材はこのような構成に限定されるものではなく、固定部材を、第１ハウジング部材に固定したり、第２ハウジングの燃料ギャラリの内周側又は端部側のいずれか一方のみに当接させて固定したりしてもよい。また、固定部材を省略し、ダンパを第１ハウジング部材又は第２ハウジング部材に直接固定するようにしてもよい。

また、上記実施形態においては、ダンパとしてベローズ式ダンパ６１を用いている。しかし、本発明のダンパはそのようなベローズ式ダンパに限定されるものではなく、液体の脈動を低減できるものであればよい。例えば、内部にバネ等を配置して構成したダンパを用いてもよい。

また、上記実施形態においては、流入量制限装置４０の内部空間と燃料ギャラリ２３とを連通させる第１連通路２５の延びる方向を、ベローズ式ダンパ６１の伸縮方向に沿う方向としている。しかし、本発明の燃料通路はそのような構成に限定されるものではなく、ダンパの伸縮方向とは異なる方向に延びるように構成してもよい。

１…燃料供給装置、１０…プランジャ、２０…ハウジング、２０ａ…第１ハウジング部材、２０ｂ…第２ハウジング部材、２０ｂ１…孔、２１…流入側嵌め込み孔、２２…吐出側嵌め込み孔、２３…燃料ギャラリ（筒状室）、２４…加圧室、２５…第１連通路（燃料通路）、２６…第２連通路、２７…第３連通路、３０…スプリング、４０…流入量制限装置、４１…電磁弁、５０…吐出部材、５１…逆止弁、６０…脈動低減機構、６１…ベローズ式ダンパ、６１ａ…外周部、６１ｂ…内周部、６１ｃ…第１端部、６１ｄ…第２端部、６１ｅ…突起部、６２…スリーブ（固定部材）、６２ａ…筒状部、６２ｂ…環状部。

Claims (4)

1. プランジャと、前記プランジャが進退自在に内挿されたハウジングと、前記ハウジング内に配置された脈動低減機構とを備え、前記ハウジングは、前記プランジャの進退方向に延びる筒状の空間からなる筒状室と、前記筒状室と連通し、前記プランジャの一端部が進退する加圧室とを有している燃料供給装置であって、
   前記ハウジングは、少なくとも、前記プランジャの進退方向で前記筒状室の一端側を形成する第１ハウジング部材と、前記筒状室の他端側を形成する第２ハウジング部材とを接合して形成され、
   前記脈動低減機構は、前記筒状室に収納される筒状のダンパを有していることを特徴とする燃料供給装置。
2. 請求項１に記載の燃料供給装置であって、
   前記脈動低減機構は、前記ダンパを前記第１ハウジング部材又は前記第２ハウジング部材に固定する固定部材を有し、
   前記固定部材は、内周面が前記筒状室の内周側の内壁面に嵌合し、前記ダンパに内挿される筒状部と、前記筒状部の端部から径方向外方に向かって延設され、前記ダンパが結合される環状部とで構成されていることを特徴とする燃料供給装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の燃料供給装置であって、
   前記ダンパは、ベローズ式ダンパであることを特徴とする燃料供給装置。
4. 請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の燃料供給装置であって、
   前記ハウジングは、前記加圧室と前記筒状室とを連通する燃料通路を有し、
   前記燃料通路は、前記ダンパの伸縮方向に沿う方向に延びるように形成されていることを特徴とする燃料供給装置。