JP2017180138A - プランジャポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】プランジャポンプにおいて、プランジャポンプの燃料室内に設けられたダンパの支持部材がボディに衝突することによる作動時の騒音を低減する。【解決手段】燃料が貯留される燃料室を形成する燃料室形成部材と、上記燃料室に内設されると共に上記燃料の圧力変動を抑制するダンパと、上記ダンパを挟持する上側支持部材及び下側支持部材３ｃとを備えるプランジャポンプであって、上記下側支持部材３ｃにスリット３ｃ１が形成されることにより縮径可能とされ、上記下側支持部材３ｃを縮径状態で保持する保持部を有する。【選択図】図２

Description

本発明は、プランジャポンプに関するものである。

自動車用エンジンの燃料噴射装置に燃料を予圧して供給するため、プランジャポンプが用いられている。このようなプランジャポンプは、ボディ内部で燃料の圧力変動が発生するため、圧力変動を抑制するダンパを燃料が貯留される燃料室に設けることがある。例えば、特許文献１には、ダンパ部材が上側支持部材と下側支持部材とによって収容室（燃料室）内に挟持されている構成が開示されている。このような上側支持部材と下側支持部材とは、上側支持部材に設けられたクリップ部によって固定されている。また、この上側支持部材に固定された下側支持部材は、収容室（燃料室）の嵌合凹部に嵌合されることにより固定されている。

特開２０１１−９９４２６号公報

しかしながら、下側支持部材は、製造時の形状誤差により、ボディに固定されないことがある。下側支持部材が嵌合穴に嵌合されていないと、プランジャポンプの作動時に、下側支持部材及び上側支持部材が移動し、下側支持部材及び上側支持部材が収容室（燃料室）の内壁に衝突することにより、騒音の原因となる。

本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、プランジャポンプにおいて、プランジャポンプの燃料室内に設けられたダンパの支持部材がボディに衝突することによる作動時の騒音を低減することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明では、第１の手段として、燃料が貯留される燃料室を形成する燃料室形成部材と、上記燃料室に内設されると共に上記燃料の圧力変動を抑制するダンパと、上記ダンパを挟持する下側支持部材及び上側支持部材とを備えるプランジャポンプであって、上記下側支持部材にスリットが形成されることにより縮径可能とされ、上記下側支持部材を縮径状態で保持する保持部を有する、という構成を採用する。

第２の手段として、上記第１の手段において、上記保持部は、上記燃料室の内壁に形成された凹部である、という構成を採用する。

第３の手段として、上記第１の手段において、上記保持部は、上記燃料室の内壁から突出した突起部である、という構成を採用する。

第４の手段として、上記第１〜第３のいずれかの手段において、上記下側支持部材は、周方向に複数分割されている、という構成を採用する。

第５の手段として、上記第１〜第４のいずれかの手段において、上記上側支持部材を上記下側支持部材方向に押圧した状態で保持する弾性部材を有するという構成を採用する。

本発明によれば、下側支持部材にスリットが形成されているため、下側支持部材が縮径可能である。ゆえに、下側支持部材は、保持部に対して縮径状態で保持可能とされる。これにより、下側支持部材やボディの形状誤差に拘わらずに、下側支持部材の復元力により下側支持部材を保持部に固定することができる。したがって、下側支持部材が保持部においてずれることがなく、上側支持部材及び下側支持部材がボディに衝突することによる騒音を低減することができる。

本発明の一実施形態に係るプランジャポンプの断面図である。 本発明の一実施形態における下側支持部材の斜視図である。 本発明に係るプランジャポンプの変形例における下側支持部材を示す斜視図である。 本発明に係るプランジャポンプの変形例における突起部の配置を示す模式図である。

以下、図面を参照して、本発明に係るプランジャポンプの一実施形態について説明する。なお、以下の図面において、各部材を認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している。図１は、本実施形態に係るプランジャポンプ１の断面図である。

本実施形態に係るプランジャポンプ１は、低圧燃料ポンプに接続され、低圧燃料ポンプから供給される燃料を昇圧し、燃料噴射装置に供給する装置である。このプランジャポンプ１は、図１に示すように、ボディ２と、ダンパ部３と、電磁弁４と、吐出弁５と、吐出部材６と、プランジャ機構７と、バックポンピング室形成部材８等を備えている。

ボディ２は、中心軸線Ｌを中心とした略円筒状の金属部材であり、中心部に加圧室Ｋが中心軸線Ｌ上に形成されている。このボディ２は、中心軸線Ｌに直交する平面として上面部２ａを有している。このようなボディ２には、加圧室Ｋを挟んで対向するように電磁弁４と、吐出部材６とが取り付けられている。また、ボディ２の内部には、上面部２ａから電磁弁４との取り付け位置に向けて供給流路Ｒｆが形成され、また、加圧室Ｋを挟んで対向するように燃料吸入流路Ｒｉと燃料吐出流路Ｒｏとが形成されている。さらに、ボディ２の内部には、後述するバックポンピング室Ｂから中心軸線Ｌに沿うように２本の連通流路Ｒｂが形成されている。また、ボディ２には、上面部２ａに円形の嵌合凹部２ｂが形成されており、この嵌合凹部２ｂを上方から覆って固定されたカバー部材２ｃ（燃料室形成部材）を有している。嵌合凹部２ｂは、下側支持部材３ｃを保持する部位であり、本発明における保持部に相当する。

カバー部材２ｃは、ボディ２に対して固定された略半球状の部材である。カバー部材２ｃの縁部は、縁部が溶接されることによりボディ２と密着状態で固定されている。このカバー部材２ｃと、上面部２ａとの間に、燃料室Ｆが形成されている。燃料室Ｆは、低圧燃料ポンプ等からプランジャポンプ１に供給された燃料を一時的に貯留される空間であり、不図示の燃料流入部材及び加圧室Ｋと接続されている。この燃料室Ｆは、不図示の燃料流入部材と接続されており、この燃料流入部材を介して低圧燃料ポンプ等から燃料が流入される。また、燃料室Ｆには、ダンパ部３が内設されている。

ダンパ部３は、ダンパ３ａと、上側支持部材３ｂと、下側支持部材３ｃと、弾性部材３ｄとにより構成されている。ダンパ３ａは、燃料室Ｆの中心部に配置されており、燃料の圧力変動を抑制するダイアフラム式のパルセーションダンパである。このダンパ３ａは、２枚のダイアフラムを有している。このようなダンパ３ａは、２枚のダイアフラム間の距離が、燃料室Ｆ内の燃料圧力の変動により近づいたり離れたりすることにより、燃料室Ｆの容積を変化させ、燃料の圧力変動を抑制する。なお、ダンパ３ａは、本実施形態においてはダイアフラム式としているが、ダイアフラム式パルセーションダンパに限るものではない。

上側支持部材３ｂは、円筒形部材であり、カバー部材２ｃ側の端部が縮径されている。これにより、上側支持部材３ｂには、中心軸線Ｌに直交する円形の平面である被押圧面３ｂ１が形成されている。上側支持部材３ｂは、被押圧面３ｂ１において弾性部材３ｄと当接する。また、上側支持部材３ｂは、下側支持部材３ｃと固定するための固定部（不図示）を有している。さらに、上側支持部材３ｂは、燃料をダンパ３ａ側に流入させるための流入開口３ｂ２が周面部に等間隔に複数形成されている。このような上側支持部材３ｂは、燃料室Ｆ内においてダンパ３ａの上側に配置されており、弾性部材３ｄにより、下方（下側支持部材３ｃ方向）に押圧状態で保持されている。

図２は、本実施形態における下側支持部材３ｃの斜視図である。この図に示すように、下側支持部材３ｃは、細長な板材を円形に加工することによって形成された略円環状の部材であり、両端が隙間を空けて対向配置されることにより形成されるスリット３ｃ１を有している。この下側支持部材３ｃは、外力が作用していない状態での直径が嵌合凹部２ｂの直径よりも大きく設定されており、スリット３ｃ１の幅を縮小させることにより、縮径可能とされている。下側支持部材３ｃは、ボディ２の嵌合凹部２ｂの内縁に沿って燃料室Ｆに配置されており、縮径状態で保持されている。これにより、下側支持部材３ｃは、拡径方向に復元力がはたらき、嵌合凹部２ｂに当接状態で固定される。なお、嵌合凹部２ｂに嵌合された状態において、スリット３ｃ１の幅はわずかであり、スリット３ｃ１よりダンパ３ａ側に流入する燃料は少ない。また、下側支持部材３ｃは、燃料をダンパ３ａ側に流通させるための流入開口３ｃ２が周面部に形成されている。このような下側支持部材３ｃは、ダンパ３ａの下側に配置されている。上側支持部材３ｂ及び下側支持部材３ｃは、弾性部材３ｄを介してカバー部材２ｃと、ボディ２とで挟まれることにより、ダンパ３ａを上下方向から挟持し、燃料室Ｆ内に固定している。

弾性部材３ｄは、カバー部材２ｃに固定されると共に上側支持部材３ｂの被押圧面３ｂ１に当接している円環状の部材である。この弾性部材３ｄを介して、下側支持部材３ｃの上に配置された上側支持部材３ｂを押圧した状態でカバー部材２ｃをボディ２に固定することにより、上側支持部材３ｂを下側支持部材３ｃに押し付けた状態で保持している。

電磁弁４は、駆動部４ａ、弁座４ｂ、弁体４ｃ及びコネクタ４ｄ等を備え、駆動部４ａによって、弁座４ｂに対する弁体４ｃの位置を可変することにより燃料吸入流路Ｒｉと加圧室Ｋとの連通／遮断を切り替える制御弁である。この電磁弁４は、弁座４ｂ及び弁体４ｃ等からなる開閉部が燃料吸入流路Ｒｉ内に設けられており、弁体４ｃが弁座４ｂに当接することにより燃料吸入流路Ｒｉと加圧室Ｋとを遮断する一方、弁体４ｃが弁座４ｂから離間することにより燃料吸入流路Ｒｉと加圧室Ｋとを連通させる。また、コネクタ４ｄは、駆動部４ａと接続されており、例えばＥＣＵ（Engine Control Unit）へと接続される端子である。駆動部４ａは、このコネクタ４ｄを介してＥＣＵと接続され、ＥＣＵの指示に基づいて動作する。

吐出弁５は、弁座５ａ及び弁体５ｂ等を備え、加圧室Ｋの燃料圧力と吐出部材６内の燃料圧力との差圧に応じて開閉する逆止弁である。すなわち、この吐出弁５は、燃料吐出流路Ｒｏ内に設けられており、加圧室Ｋの燃料圧力が吐出部材６内の燃料圧力よりも高くなると、弁体５ｂが弁座５ａから離間して加圧室Ｋと燃料吐出流路Ｒｏとを連通させる。また、この吐出弁５は、加圧室Ｋの燃料圧力が吐出部材６内の燃料圧力よりも低くなると、弁体５ｂが弁座５ａに当接して加圧室Ｋと燃料吐出流路Ｒｏとを遮断する。吐出部材６は、ボディ２に取り付けられた管状部材であり、燃料吐出流路Ｒｏに連通する。

プランジャ機構７は、バレル７ａ、プランジャ７ｂ、保持部材７ｃ及び戻しバネ７ｄ等を備えている。バレル７ａは、ボディ２内に中心軸線Ｌと同軸上に収容された略円筒状の金属部材である。このバレル７ａは、加圧室Ｋに連通する円柱状の空洞を形成し、加圧室Ｋの下方に位置する。

プランジャ７ｂは、先端部が加圧室Ｋに臨む状態でバレル７ａ内に収容される棒状部材であり、加圧室Ｋに対して前進／後退する。すなわち、このプランジャ７ｂの周面は、バレル７ａに対して軸線方向（上下方向）に摺動する摺動面である。この摺動面とバレル７ａとの間には所定のクリアランス（隙間）が設けられ、また当該隙間には潤滑油が存在する。プランジャ機構７では、上記隙間及び潤滑油の存在によって、バレル７ａとプランジャ７ｂとの摺動を可能にしている。なお、この潤滑油は、燃料の一部である。また、このようなプランジャ７ｂは、不図示のエンジンの内部に一部が挿入されている。プランジャ７ｂは、エンジンに設けられたカムシャフトのカムと当接しており、カムシャフトの回転運動がカムにより伝達されることにより駆動している。

保持部材７ｃは、プランジャ７ｂの後端部に設けられ、戻しバネ７ｄの下端部を係止する円板状部材である。戻しバネ７ｄは、下端部が上記保持部材７ｃに係合する一方、上端部がボディ２の下部に固定されたコイルバネである。すなわち、戻しバネ７ｄは、プランジャ７ｂを下方、つまりプランジャ７ｂの先端部が加圧室Ｋから離間する方向（加圧室Ｋの容積を増大させる方向）に付勢する圧縮バネである。

バックポンピング室形成部材８は、上記燃料吐出後、プランジャ７ｂが下死点に向かうときに、燃料室Ｆを介して燃料を加圧室Ｋに供給するバックポンピング室Ｂを形成するものである。このバックポンピング室形成部材８は、ボディ２の下部において。中心軸線Ｌ上に取り付けられた金属部材である。このバックポンピング室Ｂは、ボディ２、バックポンピング室形成部材８及びシール部材によって区画形成されている。このバックポンピング室Ｂは、２本の連通流路Ｒｂを介して、燃料室Ｆと連通している。

このような本実施形態に係るプランジャポンプ１が駆動されると、電磁弁４及びプランジャ機構７が作動することにより、低圧燃料ポンプから流入部材に供給された低圧燃料が昇圧され、高圧燃料として吐出部材６から高圧配管に吐出される。すなわち、流入部材から取り込まれた低圧燃料は、燃料室Ｆに流れ込み、さらに供給流路Ｒｆを通じて電磁弁４へと流れ込む。電磁弁４は、駆動部４ａへの駆動電流の非通電時に開状態、つまり弁体４ｃが弁座４ｂから離間して燃料吸入流路Ｒｉと加圧室Ｋとを連通させる状態となる。したがって、初期段階では、駆動部４ａが作動しない状態において燃料吸入流路Ｒｉと加圧室Ｋとは連通状態である。これにより、低圧燃料は、電磁弁４から燃料吸入流路Ｒｉを通じて加圧室Ｋへと流れ込む。

そして、この燃料吸入流路Ｒｉと加圧室Ｋとは連通状態でプランジャ機構７が作動してプランジャ７ｂが加圧室Ｋに向かって前進することにより、加圧室Ｋの容積が徐々に減少して加圧室Ｋ内の低圧燃料が緩やかに圧縮（昇圧）される。この緩やかな昇圧過程において、電磁弁４の駆動部４ａに駆動電流が通電されると、電磁弁４の弁体４ｃが弁座４ｂに当接して燃料吸入流路Ｒｉと加圧室Ｋとが遮断され、この結果として加圧室Ｋは密室状態となる。ここで、電磁弁４の作動によって燃料吸入流路Ｒｉと加圧室Ｋとが遮断されると、燃料吸入流路Ｒｉより上流側の燃料は、供給流路Ｒｆを通じて燃料室Ｆへと流れ込む。

そして、この密室状態においてプランジャ７ｂが加圧室Ｋに向かってさらに前進することにより、加圧室Ｋ内の低圧燃料は急激に昇圧されて高圧燃料となる。この急激な昇圧によって加圧室Ｋ内の高圧燃料の圧力（燃料圧力）が吐出部材６内の燃料圧力よりも高くなると、吐出弁５の弁体５ｂが弁座５ａから離間して加圧室Ｋと燃料吐出流路Ｒｏとを連通させ、この結果として吐出弁５を経由して吐出部材６に高圧燃料が供給され、以って吐出部材６から高圧配管に高圧燃料が吐出される。

加圧室Ｋから燃料室Ｆ内に流入した燃料は流入部材より流入した燃料より高圧であるため、燃料室Ｆ内の圧力が上昇する。これにより、ダイアフラムに圧力がかかり、ダンパ３ａの体積が縮小する。したがって、燃料室Ｆの容積が増加し、この燃料室Ｆ内の圧力上昇を吸収する。このとき、上側支持部材３ｂ及び下側支持部材３ｃが上方から弾性部材３ｄを介して押圧されており、かつ、下側支持部材３ｃが嵌合凹部２ｂに嵌合されていることから、上側支持部材３ｂ及び下側支持部材３ｃは、燃料室Ｆ内で移動することがない。

このような本実施形態に係るプランジャポンプ１によれば、下側支持部材３ｃはスリット３ｃ１の幅を狭めて縮径状態で嵌合凹部２ｂに嵌合されている。このため、製造時の形状誤差に拘わらず、下側支持部材３ｃがボディ２の上面部２ａに固定される。したがって、上側支持部材３ｂ及び下側支持部材３ｃは、カバー部材２ｃの内壁に衝突する、あるいは、ボディ２の上面部２ａ上を移動することによる騒音を低減できる。また、下側支持部材３ｃは、細長の板材に流入開口３ｃ２を形成し、当該板材を円形加工することにより製造されているため、削り出し等の加工を行う必要が無く、製造が容易である。

また、本実施形態に係るプランジャポンプ１によれば、下側支持部材３ｃが嵌合する保持部として、嵌合凹部２ｂがボディ２に形成されている。嵌合凹部２ｂはボディ２の肉厚な上面部２ａに形成されることから、ボディ２の加工が容易である。

また、本実施形態のプランジャポンプ１によれば、弾性部材３ｄがカバー部材２ｃに固定されており、上側支持部材３ｂは、この弾性部材３ｄによって下方に押圧された状態で保持されている。これにより、上側支持部材３ｂ及び下側支持部材３ｃは、ボディ２の嵌合凹部２ｂに対して押し付けられた状態となり、嵌合凹部２ｂにおいて移動することがないため、これによっても騒音を低減することができる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のような変形例が考えられる。
（１）図３は、本発明に係るプランジャポンプ１の変形例における下側支持部材３ｃを示す斜視図である。図３（ａ）に示す下側支持部材３ｃは、両端部に設けられた凸形状を組み合わせることにより鉤型に形成されたスリット３ｃ１を有している。このような形状とすることにより、下側支持部材３ｃは、ねじれ方向に力がかかった場合等に、軸芯に沿う方向において、板材の両端部の位置がずれることがない。

（２）また、図３（ｂ）に示す下側支持部材３ｃは、平面視円弧状の部材３ｃ３及び部材３ｃ４が円形に配置されることにより構成されている。すなわち、図３（ｂ）の下側支持部材３ｃは、周方向に複数分割されている。この場合、スリット３ｃ１は、２か所に形成されることとなる。

（３）また、上記実施形態及び上記実施例において、下側支持部材３ｃに流入開口３ｃ２が形成されているものとしたが、本発明はこれに限定されない。図３（ｃ）に示すように、流入開口３ｃ２を設けず、スリット３ｃ１の幅を広く設定することにより、スリット３ｃ１より燃料を通過させることも可能である。この場合、下側支持部材３ｃに流入開口３ｃ２を形成する必要が無いため、下側支持部材３ｃの製造がより容易となる。

（４）また、下側支持部材３ｃは、流入開口３ｃ２を有し、一端が内側（ダンパ３ａ側）に折曲されており、縮径状態において両端部が重なるものとしてもよい。この場合、スリット３ｃ１から漏れる燃料の量が少ないため、流入開口３ｃ２のみを介して燃料がダンパ３ａと接触する。

（５）図４は、本発明に係るプランジャポンプの変形例における突起部の配置を示す模式図である。上記実施形態においては、保持部として嵌合凹部２ｂが形成されるものとしたが、本発明はこれに限定されない。ボディ２の上面部２ａから突出した複数の突起部２ｂ１の内側に下側支持部材３ｃを配置することにより、下側支持部材３ｃの縮径状態を保持するものとしてもよい。

１…プランジャポンプ、２…ボディ、２ｂ…嵌合凹部、２ｃ…カバー部材（燃料室形成部材）、３…ダンパ部、３ａ…ダンパ、３ｂ…上側支持部材、３ｃ…下側支持部材、３ｄ…弾性部材、Ｆ…燃料室

Claims (5)

1. 燃料が貯留される燃料室を形成する燃料室形成部材と、前記燃料室に内設されると共に前記燃料の圧力変動を抑制するダンパと、前記ダンパを挟持する上側支持部材及び下側支持部材とを備えるプランジャポンプであって、
   前記下側支持部材にスリットが形成されることにより縮径可能とされ、
   前記下側支持部材を縮径状態で保持する保持部を有する
   ことを特徴とするプランジャポンプ。
2. 前記保持部は、前記燃料室の内壁に形成された凹部であることを特徴とする請求項１記載のプランジャポンプ。
3. 前記保持部は、前記燃料室の内壁から突出した突起部であることを特徴とする請求項１記載のプランジャポンプ。
4. 前記下側支持部材は、周方向に複数分割されてい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プランジャポンプ。
5. 前記上側支持部材を前記下側支持部材方向に押圧した状態で保持する弾性部材を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のプランジャポンプ。

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