JP2020041478A - 高圧燃料供給ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】低容積で高いバネ荷重を発生可能な非線形特性を有するバネを使用することで、リリーフ弁機構を小型化し、高圧化時おいても高吐出効率を実現する高圧燃料供給ポンプを提供することを目的とする。【解決手段】このため本発明の高圧燃料供給ポンプは、加圧室で加圧された燃料を吐出する吐出通路と、前記吐出通路と前記加圧室、又は加圧室の吸入通路とを繋ぐリリーフ通路と、前記リリーフ通路に配置され、リリーフシートを開閉するリリーフ弁と、前記リリーフ弁を下流側から上流側に向かって付勢するリリーフバネと、を備え、前記リリーフバネは非線形特性を有する荷重付与機構により構成された。【選択図】 図６

Description

本発明は、自動車の内燃機関用の燃料噴射弁に燃料を圧送する高圧燃料供給ポンプに係わり、特にリリーフ弁機構の構成に関する。

高圧燃料供給ポンプに関する本発明の従来技術として、特許文献１（特開２０１８-８７５４８）に記載のものがある。

本文献には「リリーフ弁機構２００はリリーフボディ２０１、リリーフ弁２０２、リリーフ弁ホルダ２０３、リリーフバネ２０４、リリーフバネストッパ２０５からなる。リリーフボディ２０１には、テーパー形状のシート部２０１ａ設けられている。バルブ２０２はリリーフバネ２０４の荷重がバルブホルダ２０３を介して負荷され、シート部２０１ａに押圧され、シート部２０１ａと協働して燃料を遮断している。リリーフ弁２０２の開弁圧力はリリーフバネ２０４の荷重によって決定せられる。リリーフバネストッパ２０５はリリーフボディ２０１に圧入固定されており、圧入固定の位置によってリリーフバネ２０４の荷重を調整する機構となっている。」とあり、リリーフバネ２０４にはコイルバネが使用されている。

特開２０１８-８７５４８号公報

環境適合性向上のため、内燃機関の燃料噴射弁の噴射圧力は上昇傾向にある。しかし、高圧燃料供給ポンプにおいては、吐出圧力が増大すると燃料が圧縮性の影響を受け、吐出効率（プランジャの押しのけ容積に対する実吐出流量の比）が低下するという課題がある。この圧縮性の影響を低減するためには、加圧室容積を低減することが求められる。

一方で、上記背景技術の高圧燃料供給ポンプにおいては、リリーフバネにコイルスプリングが使用されているため、バネ荷重増大のためにリリーフバネを大型化する必要があるため、リリーフ弁機構の容積が増加して加圧室容積が増大するため、吐出効率が低下するおそれがある。

そこで、本発明においては、リリーフ弁機構を小型化し、高圧化時おいても高吐出効率を実現する高圧燃料供給ポンプを提供することを目的とする。

このため本発明の高圧燃料供給ポンプは、加圧室で加圧された燃料を吐出する吐出通路と、前記吐出通路と前記加圧室、又は加圧室の吸入通路とを繋ぐリリーフ通路と、前記リリーフ通路に配置され、リリーフシートを開閉するリリーフ弁と、前記リリーフ弁を下流側から上流側に向かって付勢するリリーフバネと、を備え、前記リリーフバネは非線形特性を有する荷重付与機構により構成された。

本発明によれば、リリーフ弁機構の小型化を図ることができ、高圧化時においても、高吐出効率を実現する高圧燃料供給ポンプを提供することが可能となる。

本発明に係る第一実施例の高圧燃料ポンプについて、プランジャの軸方向に切断して示す全体断面図である。 本発明に係る第一実施例の高圧燃料ポンプについて、プランジャの軸方向に垂直な方向に切断して示す全体断面図であり、燃料の吸入口軸中心及び吐出口軸中心における断面図である。 本発明に係る第一実施例の高圧燃料ポンプの図１とは別の角度の全体断面図であり、吸入ジョイント軸中心における断面図である。 本発明に係る第一実施例の高圧燃料ポンプの電磁吸入弁機構の縦断面図を拡大した図である。 本発明に係る高圧燃料ポンプを含む、システムの全体構成を示す図である。 本発明に係る第一実施例の高圧燃料ポンプについて、リリーフ弁機構の縦断面図である。 本発明に係る第一実施例の高圧燃料ポンプについて、リリーフ弁機構の断面投影図である。 本発明に係る第二実施例の高圧燃料ポンプについて、プランジャの軸方向に切断して示す全体断面図である。 本発明に係る第二実施例の高圧燃料ポンプについて、リリーフ弁機構の縦断面図である。 本発明に係る第二実施例の高圧燃料ポンプについて、リリーフ弁機構のリリーフバネストッパ、及びリリーフ弁ホルダの投影図である。 図１１の左図はリリーフ弁機構２００を軸方向上流側から見た図であり、図１１の右図はリリーフ弁機構２００を軸方向上流側から見た斜視図である。

以下図面に示す実施例に基づき本発明を詳細に説明する。

（全体構成）
最初に、図５に示すエンジンシステムの全体構成図を用いてシステムの構成と動作を説明する。破線で囲まれた部分が燃料供給ポンプの本体を示し、この破線の中に示されている機構・部品はポンプボディ１に一体に組み込まれていることを示す。

燃料タンク２０の燃料は、エンジンコントロールユニット２７（以下ＥＣＵと称す）からの信号に基づきフィードポンプ２１によって汲み上げられる。この燃料は適切なフィード圧力に加圧されて吸入配管２８を通して燃料供給ポンプの低圧燃料吸入口１０ａに送られる。

低圧燃料吸入口１０ａから吸入ジョイント５１（図２参照）を通過した燃料は金属ダンパ９（圧力脈動低減機構）、吸入通路１０ｄを介して容量可変機構を構成する電磁吸入弁機構３００の吸入ポート３１ｂに至る。

電磁吸入弁機構３００に流入した燃料は、吸入弁３０を通過し加圧室１１に流入する。エンジン（内燃機関）のカム９３（図１参照）によりプランジャ２に往復運動する動力が与えられる。プランジャ２の往復運動により、プランジャ２の下降行程には吸入弁３０から燃料を吸入し、上昇行程には、燃料が加圧される。吐出弁機構８を介し、圧力センサ２６が装着されているコモンレール２３へ燃料が圧送される。そしてＥＣＵ２７からの信号に基づきインジェクタ２４がエンジンへ燃料を噴射する。本実施例はインジェクタ２４がエンジンのシリンダ筒内に直接、燃料を噴射する、いわゆる直噴エンジンシステムに適用される燃料供給ポンプである。燃料供給ポンプは、ＥＣＵ２７から電磁吸入弁機構３００への信号により、所望の供給燃料の燃料流量を吐出する。

（燃料供給ポンプの構成）
次に、図１〜図４を用いて、燃料供給ポンプの構成を説明する。図１は燃料供給ポンプの縦断面図を示し、図２は燃料供給ポンプを上方から見た水平方向断面図である。また図３は燃料供給ポンプを図１と別方向から見た縦断面図である。図４は電磁吸入弁機構３００の拡大図である。

図１に示すように、燃料供給ポンプは、金属ダンパ９と、金属ダンパ９を収容するダンパ収容部１ｐが形成されるポンプボディ１（ポンプ本体）と、ポンプボディ１に取付けられ、ダンパ収容部１ｐを覆うと共に金属ダンパ９をポンプボディ１との間に保持するダンパカバー１４と、ダンパカバー１４に固定され、ダンパカバー１４と反対側から金属ダンパ９を保持する保持部材９ａと、を備えている。保持部材９ａは金属ダンパ９とポンプボディ１との間に配置され、ポンプボディ１の側から金属ダンパ９を保持する。燃料供給ポンプはポンプボディ１に設けられた取付けフランジ１ｅ（図２参照）を用い内燃機関の燃料供給ポンプ取付け部９０に密着し、複数のボルトで固定される。

図１に示すように、燃料供給ポンプ取付け部９０とポンプボディ１との間のシールのためにＯリング６１がポンプボディ１に嵌め込まれ、エンジンオイルが外部に漏れるのを防止する。ポンプボディ１にはプランジャ２の往復運動をガイドし、ポンプボディ１と共に加圧室１１を形成するシリンダ６が取り付けられている。また燃料を加圧室１１に供給するための電磁吸入弁機構３００と加圧室１１から吐出通路に燃料を吐出するための吐出弁機構８（図２参照）が設けられている。

シリンダ６は、図１に示すように、その外周側においてポンプボディ１と圧入され、さらに固定部６ａにおいて、ボディを内周側へ変形させてシリンダ６を図中上方向へ押圧し、シリンダ６の上端面で加圧室１１にて加圧された燃料が低圧側に漏れないようシールしている。プランジャ２の下端には、内燃機関のカムシャフトに取り付けられたカム９３（カム機構）の回転運動を上下運動に変換し、プランジャ２に伝達するタペット９２が設けられている。プランジャ２はリテーナ１５を介してバネ４にてタペット９２に圧着されている。これによりカム９３の回転運動に伴い、プランジャ２を上下に往復運動させることができる。

また、シールホルダ７の内周下端部に保持されたプランジャシール１３がシリンダ６の図中下方部においてプランジャ２の外周に摺動可能に接触する状態で設置されている。これにより、プランジャ２が摺動したとき、副室７ａの燃料をシールし内燃機関内部へ流入するのを防ぐ。同時に内燃機関内の摺動部を潤滑する潤滑油（エンジンオイルも含む）がポンプボディ１の内部に流入するのを防止する。

燃料供給ポンプのポンプボディ１の側面部には吸入ジョイント５１が取り付けられている。吸入ジョイント５１は、車両の燃料タンク２０からの燃料を供給する低圧配管に接続されており、燃料はここから燃料供給ポンプ内部に供給される。吸入ジョイント５１内の吸入フィルタ５２（図３参照）は、燃料タンク２０から低圧燃料吸入口１０ａまでの間に存在する異物を燃料の流れによって燃料供給ポンプ内に吸収することを防ぐ役目がある。

低圧燃料吸入口１０ａを通過した燃料は、図１に示すように、金属ダンパ９、吸入通路１０ｄ（低圧燃料流路）を介して電磁吸入弁機構３００の吸入ポート３１ｂに至る。

図４に基づいて電磁吸入弁機構３００について詳細に説明する。コイル部は、第１ヨーク４２、電磁コイル４３、第２ヨーク４４、ボビン４５、端子４６、コネクタ４７から成る。ボビン４５に銅線が複数回巻かれたコイル４３が、第１ヨーク４２と第２ヨーク４４により取り囲まれる形で配置され、樹脂部材であるコネクタと一体にモールドされ固定される。二つの端子４６のそれぞれの方端はコイルの銅線の両端にそれぞれ通電可能に接続される。端子４６も同様にコネクタと一体にモールドされ残りの方端がエンジン制御ユニット側と接続可能な構成としている。

コイル部は第１ヨーク４２の中心部の穴部が、アウターコア３８に圧入され固定される。その時、第２ヨーク４４の内径側は、固定コア３９と接触もしくは僅かなクリアランス近接する構成となる。

第１ヨーク４２、第２ヨーク４４共に、磁気回路を構成するために、また耐食性を考慮し磁性ステンレス材料とし、ボビン４５、コネクタ４７は強度特性、耐熱特性を考慮し、高強度耐熱樹脂を用いる。コイルに４３は銅、端子４６には真鍮に金属めっきを施した物を使用する。

このように、アウターコア３８、第１ヨーク４２、第２ヨーク４４、固定コア３９、アンカー部３６で磁気回路を形成し、コイルに電流を与えると、固定コア３９、アンカー部３６間に磁気吸引力が発生し、互いに引き寄せられる力が発生する。アウターコア３８において、固定コア３９とアンカー部３６とがお互い磁気吸引力を発生させる軸方向部位を極力薄肉にすることで、磁束のほぼ全てが固定コア３９とアンカー部３６の間を通過するため、効率良く磁気吸引力を得ることができる。

ソレノイド機構部は、可動部であるロッド３５、アンカー部３６、固定部であるロッドガイド３７、アウターコア３８、固定コア３９、そして、ロッド付勢バネ４０、アンカー部付勢バネ４１からなる。

可動部であるロッド３５とアンカー部３６は、別部材に構成している。ロッド３５はロッドガイド３７の内周側で軸方向に摺動自在に保持され、アンカー部３６の内周側は、ロッド３５の外周側で摺動自在に保持される。すなわち、ロッド３５及びアンカー部３６共に幾何学的に規制される範囲で軸方向に摺動可能に構成されている。

アンカー部３６は燃料中で軸方向に自在に滑らかに動くために、部品軸方向に貫通する貫通穴３６ａを１つ以上有し、アンカー部前後の圧力差による動きの制限を極力排除している。

ロッドガイド３７は、径方向には、燃料供給ポンプ本体１の吸入弁が挿入される穴の内周側に挿入され、軸方向には、吸入弁シートの一端部に突き当てられ、燃料供給ポンプ本体１に溶接固定されるアウターコア３８と燃料供給ポンプ本体１との間に挟み込まれる形で配置される構成としている。ロッドガイド３７にもアンカー部３６と同様に軸方向に貫通する貫通穴３７ａが設けられ、アンカー部が自在に滑らかに動くことができる様、アンカー部側の燃料室の圧力がアンカー部の動きを妨げない様に構成している。

アウターコア３８は、燃料供給ポンプ本体と溶接される部位との反対側の形状を薄肉円筒形状としており、その内周側に固定コア３９が挿入される形で溶接固定される。固定コア３９の内周側にはロッド付勢バネ４０が、細径部をガイドに配置され、ロッド３５が吸入弁３０と接触し、前記吸入弁が吸入弁シート部３１ａから引き離す方向、すなわち吸入弁の開弁方向に付勢力を与える。

アンカー部付勢バネ４１は、ロッドガイド３７の中心側に設けた円筒径の中央軸受部３７ｂに方端を挿入し同軸を保ちながら、アンカー部３６にロッドつば部３５ａ方向に付勢力を与える配置としている。アンカー部３６の移動量３６ｅは吸入弁３０の移動量３０ｅよりも大きく設定される。確実に吸入弁３０が閉弁するためである。

ロッド３５とロッドガイド３７にはお互い摺動するため、またロッド３５は吸入弁３０と衝突を繰返すため、硬度と耐食性を考慮しマルテンサイト系ステンレスに熱処理を施したものを使用する。アンカー部３６と固定コア３９は磁気回路を形成するため磁性ステンレスを用い、ロッド付勢バネ４０、アンカー部付勢バネ４１には耐食性を考慮しオーステナイト系ステンレスを用いる。

上記構成によれば、吸入弁部とソレノイド機構部には、３つのバネが有機的に配置されて構成されている。吸入弁部に構成される吸入弁付勢バネ３３と、ソレノイド機構部に構成されるロッド付勢バネ４０、アンカー部付勢バネ４１がこれに相当する。本実施例ではいずれのバネもコイルバネを使用しているが付勢力を得られる形態であればいかなるものでも構成可能である。

加圧室１１の出口に設けられた吐出弁機構８は、図２に示すように、吐出弁シート８ａ、吐出弁シート８ａと接離する吐出弁８ｂ、吐出弁８ｂを吐出弁シート８ａに向かって付勢する吐出弁バネ８ｃ、吐出弁８ｂのストローク（移動距離）を決める吐出弁ストッパ８ｄから構成される。吐出弁ストッパ８ｄとポンプボディ１は当接部８ｅで溶接により接合され燃料と外部を遮断している。

加圧室１１と吐出弁室１２ａに燃料差圧が無い状態では、吐出弁８ｂは吐出弁バネ８ｃによる付勢力で吐出弁シート８ａに圧着され閉弁状態となっている。加圧室１１の燃料圧力が、吐出弁室１２ａの燃料圧力よりも大きくなった時に初めて、吐出弁８ｂは吐出弁バネ８ｃに逆らって開弁する。そして、加圧室１１内の高圧の燃料は吐出弁室１２ａ、燃料吐出通路１２ｂ、燃料吐出口１２を経てコモンレール２３へと吐出される。

吐出弁８ｂは開弁した際、吐出弁ストッパ８ｄと接触し、ストロークが制限される。したがって、吐出弁８ｂのストロークは吐出弁ストッパ８ｄによって適切に決定される。これによりストロークが大きすぎて、吐出弁８ｂの閉じ遅れにより、吐出弁室１２ａへ高圧吐出された燃料が、再び加圧室１１内に逆流してしまうことを防止でき、燃料供給ポンプの効率低下が抑制できる。また、吐出弁８ｂが開弁および閉弁運動を繰り返す時に、吐出弁８ｂがストローク方向にのみ運動するように、吐出弁ストッパ８ｄの外周面にてガイドしている。以上のようにすることで、吐出弁機構８は燃料の流通方向を制限する逆止弁となる。なお、加圧室１１は、ポンプボディ１（ポンプハウジング）、電磁吸入弁機構３００、プランジャ２、シリンダ６、吐出弁機構８にて構成される。

（燃料供給ポンプの動作）
カム９３の回転により、プランジャ２がカム９３の方向に移動して吸入行程状態にある時は、加圧室１１の容積は増加し加圧室１１内の燃料圧力が低下する。この行程で加圧室１１内の燃料圧力が吸入ポート３１ｂの圧力よりも低くなると、吸入弁３０は開口状態になる。図４に示すように、燃料は吸入弁３０の開口部３０ｅを通り、加圧室１１に流入する。

プランジャ２が吸入行程を終了した後、プランジャ２が上昇運動に転じ圧縮行程に移る。ここで電磁コイル４３は無通電状態を維持したままであり磁気付勢力は作用しない。ロッド付勢バネ４０は、無通電状態において吸入弁３０を開弁維持するのに必要十分な付勢力を有するよう設定されている。加圧室１１の容積は、プランジャ２の圧縮運動に伴い減少するが、この状態では、一度、加圧室１１に吸入された燃料が、再び開弁状態の吸入弁３０の開口部３０ｅを通して吸入通路１０ｄへと戻されるので、加圧室の圧力が上昇することは無い。この行程を戻し行程と称する。

この状態で、ＥＣＵ２７からの制御信号が電磁吸入弁機構３００に印加されると、電磁コイル４３には端子４６を介して電流が流れる。すると、磁気コア３９とアンカーとの間に磁気吸引力が作用し、これにより磁気付勢力がロッド付勢バネ４０の付勢力に打ち勝ってロッド３５が吸入弁３０から離れる方向に移動する。よって、吸入弁付勢バネ３３による付勢力と燃料が吸入通路１０ｄに流れ込むことによる流体力により吸入弁３０が閉弁する。閉弁後、加圧室１１の燃料圧力はプランジャ２の上昇運動と共に上昇し、燃料吐出口１２の圧力以上になると、吐出弁機構８を介して高圧燃料の吐出が行われ、コモンレール２３へと供給される。この行程を吐出行程と称する。

すなわち、プランジャ２の圧縮行程（下始点から上始点までの間の上昇行程）は、戻し行程と吐出行程からなる。そして、電磁吸入弁機構３００の電磁コイル４３への通電タイミングを制御することで、吐出される高圧燃料の量を制御することができる。電磁コイル４３へ通電するタイミングを早くすれば、圧縮行程中の、戻し行程の割合が小さく、吐出行程の割合が大きい。すなわち、吸入通路１０ｄに戻される燃料が少なく、高圧吐出される燃料は多くなる。一方、通電するタイミングを遅くすれば圧縮行程中の、戻し行程の割合が大きく吐出行程の割合が小さい。すなわち、吸入通路１０ｄに戻される燃料が多く、高圧吐出される燃料は少なくなる。電磁コイル４３への通電タイミングは、ＥＣＵ２７からの指令によって制御される。 以上のように電磁コイル４３への通電タイミングを制御することで、高圧吐出される燃料の量を内燃機関が必要とする量に制御することが出来る。

（金属ダンパの構成）
図１に示すように、低圧燃料室１０には燃料供給ポンプ内で発生した圧力脈動が吸入配管２８（燃料配管）へ波及するのを低減させる金属ダンパ９が設置されている。一度、加圧室１１に流入した燃料が、容量制御のため再び開弁状態の吸入弁３０（吸入弁体）を通して吸入通路１０ｄへと戻される場合、吸入通路１０ｄへ戻された燃料により低圧燃料室１０には圧力脈動が発生する。しかし、低圧燃料室１０に設けた金属ダンパ９は、波板状の２枚の円盤型金属板をその外周で張り合わせ、内部にアルゴンのような不活性ガスを注入した金属ダイアフラムダンパで形成されており、圧力脈動はこの金属ダンパが膨張・収縮することで吸収低減される。

プランジャ２は、大径部２ａと小径部２ｂを有し、プランジャ２の往復運動によって副室７ａの体積は増減する。副室７ａは燃料通路１０ｅ（図３参照）により低圧燃料室１０と連通している。プランジャ２の下降時は、副室７ａから低圧燃料室１０へ、上昇時は、低圧燃料室１０から副室７ａへと燃料の流れが発生する。

このことにより、ポンプの吸入行程もしくは、戻し行程におけるポンプ内外への燃料流量を低減することができ、燃料供給ポンプ内部で発生する圧力脈動を低減する機能を有している。

以下、第一実施例のリリーフ弁機構の構成について、図１、及び図２、図６、図７、図１１に示すリリーフ弁機構２００について詳しく説明する。なお、図７はリリーフ弁機構を構成する各部品を径方向中心で軸方向に切って分解した分解図を示す。
リリーフ弁機構２００はリリーフボディ２０１、リリーフ弁２０２、リリーフバネ２０４、リリーフバネストッパ２０５からなる。リリーフボディ２０１には、テーパー形状のシート部が設けられている。リリーフ弁２０２はリリーフバネ２０４の荷重がリリーフ弁ホルダ２０３を介して負荷され、リリーフボディ２０１のシート部に押圧され、シート部と協働して燃料を遮断している。リリーフ弁２０２の開弁圧力はリリーフバネ２０４の荷重によって決定される。リリーフバネストッパ２０５はリリーフボディ２０１に圧入固定されており、圧入固定の位置によってリリーフバネ２０４の荷重が調整される。

リリーフバネ２０４には板バネが使用され、リリーフバネストッパ２０５に設けられた、リリーフバネ収容部２０５ｇにガイドされ配置されている。リリーフバネ収容部２０５ｇの形状は軸方向から見て、例えば四角形に形成される。リリーフバネ収容部２０５ｇは上流側から下流側に向かって凹むように形成されている。この凹み部のリリーフバネ収容部２０５ｇは下流側に円筒形状の燃料通路２０５ｈが形成される。軸方向から見て燃料通路２０５ｈは板バネリリーフバネ２０４よりも外径側に位置するように配置される。これにより燃料通路が確保される。

図１１の左図はリリーフ弁機構２００を軸方向上流側から見た図であり、図１１の右図はリリーフ弁機構２００を軸方向上流側から見た斜視図である。板バネリリーフバネ２０４の四角形の４辺の内、対向する２辺を一つの組合せとすると、いずれかの組合せで２辺の対向長さを超えるよう、燃料通路２０５ｈが設けられている。つまり図１１左図おいて、対向する２辺の対向長さ２０４Ｗに対し、燃料通路２０５ｈの直径２０５ｈＷが大きくなるように構成される。これにより、燃料通路が確保されている。

ここで、加圧室１１の燃料が加圧されて吐出弁８ｂが開弁すると、加圧室１１内の高圧の燃料は吐出弁室１２ａ、燃料吐出通路１２ｂを通って、燃料吐出口１２から吐出される。燃料吐出口１２は吐出ジョイント６０に形成されており、吐出ジョイント６０はポンプボディ１に溶接部６１にて溶接固定され燃料通路を確保している。
高圧燃料ポンプの電磁吸入弁３００の故障等により、燃料吐出口１２の圧力が異常に高圧になり、リリーフ弁機構２００のセット圧力より大きくなると異常高圧燃料は、リリーフ弁２０２を通過した後、リリーフバネストッパ２０５に設けられた燃料通路２０５ｈを介してリリーフ通路２１０へと流入し、加圧室１１にリリーフされる。

以上の通り、本実施例の高圧燃料供給ポンプは、加圧室１１で加圧された燃料を吐出する吐出通路１２ｂと、吐出通路１２ｂと加圧室１１、又は加圧室１１の吸入通路１０ｄとを繋ぐリリーフ通路２１０と、リリーフ通路２１０に配置され、リリーフシート２０１を開閉するリリーフ弁２０２と、リリーフ弁２０２を下流側から上流側に向かって付勢するリリーフバネ２０４と、を備えている。そしてリリーフバネ２０４は非線形特性を有する荷重付与機構により構成される。板バネや皿バネのように荷重とたわみが比例しておらず、たわみに対してバネ定数が変化する非線形特性を有する荷重付与機構によりリリーフバネ２０４が構成される。板バネとは薄い板状の金属により構成され、この金属薄板が弾性変形することでエネルギーを吸収し、弾性変形から復元することで吸収したエネルギーを放出する。本実施例の板バネ（リリーフバネ２０４）は変形前において、バネ収容部２０５ｇとの接触部から上流側（図６の下側）に向かって撓むように構成され（図６の上図）、リリーフ弁２０２により付勢されることで、撓んだ箇所が下流側（図６の上側）に弾性変形する（図６の下図）。

近年、高圧燃料供給ポンプはたとえば３５ＭＰａなどの高圧の燃料を吐出することが要求されており、したがってリリーフ弁２０２の前後には３５ＭＰａに近い差圧がかかっても閉弁が維持されるようにリリーフバネ２０４の付勢力が設定される。よって、リリーフバネ２０４をコイルバネにより構成すると、特に軸方向に長いものが必要となり、結果として高圧燃料供給ポンプの大型化を招く。これに対し、上記のように荷重付与機構（板バネや皿バネ）によりリリーフバネ２０４を構成することで、小さいものであっても大きな付勢力を有することができるため、高圧燃料供給ポンプの小型化を図ることが可能である。低容積で高いバネ荷重を発生可能な非線形特性を有するバネを使用することで、リリーフ弁機構を小型化し、高圧化時おいても高吐出効率を実現する高圧燃料供給ポンプを提供することが可能となる。

以下、第二実施例のリリーフ弁機構の構成について、図８、乃至図１０に示すリリーフ弁機構２００について詳しく説明する。実施例１と同一の構成については説明を省略し、異なる構成についてのみ説明する。

リリーフ弁機構２００はリリーフボディ２０１、リリーフ弁２０２、リリーフ弁ホルダ２０３、リリーフバネ２０４、リリーフバネホルダ２０５からなる。リリーフボディ２０１には、テーパー形状のシート部が設けられている。リリーフ弁２０２はリリーフバネ２０４の荷重がリリーフ弁ホルダ２０３を介して負荷され、リリーフボディ２０１のシート部に押圧され、シート部と協働して燃料を遮断している。リリーフ弁２０２の開弁圧力はリリーフバネ２０４の荷重によって決定される。

リリーフバネホルダ２０５はリリーフボディ２０１に圧入固定されており、圧入固定の位置によってリリーフバネ２０４の荷重が調整される。リリーフバネ２０４には皿バネ（２０４ａ、２０４ｂ、２０４ｃ）が使用され、リリーフ弁ホルダ２０３、及びリリーフバネストッパ２０５との間に複数枚配置されている。皿バネ（２０４ａ、２０４ｂ、２０４ｃ）は中心に穴の開いた円盤状の板を円錐状にし、底のない皿のような形状のばねである。リリーフバネ２０４の大径部はリリーフバネホルダ２０５の外径側の平面部と当接しており、リリーフバネ２０４の外周部はリリーフボディ２０１の内周部でガイドされる。リリーフバネホルダ２０５にはリリーフ弁ホルダ２０３のストロークを規制するための、ストッパ２０５ｂ（規制部）が設けられている。

つまり本実施例の高圧燃料供給ポンプは、リリーフ弁２０２を保持するリリーフ弁ホルダ２０３を備え、リリーフバネ２０４として皿バネ２０４ａが使用され、リリーフ弁ホルダ２０３に設けられた平面部と皿バネ２０４ａの大径部とが当接するように構成され。また皿バネ（２０４ａ、２０４ｂ、２０４ｃ）が複数枚配置されることでリリーフバネ２０４が構成される。図９に示すように隣り合う皿バネ２０４が変形前において、一方の皿バネ２０４ｂの大径部と他方の皿バネ２０４ｃの大径部とが接触するとともに一方の皿バネ２０４ｂの小径部と他方の皿バネ２０４ｃの小径部とが非接触となるように配置される。

また隣り合う皿バネが変形前において、一方の皿バネの小径部２０４ａと他方の皿バネ２０４ｂの小径部とが接触するとともに一方の皿バネ２０４ａの大径部と他方の皿バネ２０４ｂの大径部とが非接触となるように配置される。つまり、図９においては直列に配置される複数の皿ばね（２０４ａ、２０４ｂ、２０４ｃ）により構成される。

なお、隣り合う皿バネ２０４が変形前において、一方の皿バネの大径部と他方の皿バネの大径部とが接触するとともに一方の皿バネの小径部と他方の皿バネの小径部とが接触するように配置されるようにしても良い。つまり、並列に配置されるようにすることで、より軸方向に短く構成することが可能となる。

なお、隣り合う皿バネが変形前において、第１の皿バネの大径部と第２の皿バネの大径部とが接触するとともに第１の皿バネの小径部と前記第２の皿バネの小径部とが接触するように配置され、隣り合う皿バネが変形前において、第１の皿バネ又は第２の皿バネの小径部と第３の皿バネの小径部とが接触するとともに第１の皿バネ又は前記第２の皿バネの大径部と前記第３の皿バネの大径部とが非接触となるように配置されるようにしても良い。つまり、第１の皿バネと第２の皿バネとは並列に配置され、重なるように配置されるとともに、第１の皿バネ又は第２の皿バネと接触する第３の皿バネは直列に配置される。これにより必要な付勢力を維持しつつ、小型化を図ることが可能である。

また、リリーフバネ２０４を保持するリリーフバネホルダ２０５にリリーフ弁ホルダ２０３が下流側に移動した場合に接触してリリーフ弁ホルダ２０５のストロークを規制する規制部２０５ｂを有する。またリリーフバネ２０４を保持するリリーフバネホルダ２０５にリリーフ弁ホルダ２０３が下流側に移動した場合に接触してリリーフ弁ホルダ２０３のストロークを規制する規制部２０５ｂを有し、皿バネ２０４が規制部２０５ｂの外径側に配置される。またリリーフバネ２０４を保持するリリーフバネホルダ２０５ｂと、リリーフ弁２０３とが一体のリリーフ弁ユニットが構成されることが望ましい。これによりリリーフバネ２０４のストローク過多を抑制し、リリーフバネ２０４のへたりを防止することが可能となっている。

ここで、加圧室１１の燃料が加圧されて吐出弁８ｂが開弁すると、加圧室１１内の高圧の燃料は吐出弁室１２ａ、燃料吐出通路１２ｂを通って、燃料吐出口１２から吐出される。燃料吐出口１２は吐出ジョイント６０に形成されており、吐出ジョイント６０はポンプボディ１に溶接部６１にて溶接固定され燃料通路を確保している。高圧燃料ポンプの電磁吸入弁３００の故障等により、燃料吐出口１２の圧力が異常に高圧になり、リリーフ弁機構２００のセット圧力より大きくなると異常高圧燃料は、リリーフ弁２０２を通過した後、リリーフ弁ホルダ２０３に設けられた燃料通路２０３ａ、ストッパ２０５に設けられた燃料通路２０５ａを介してリリーフ通路２１０へと流入し、加圧室１１にリリーフされる。

以上のような構成とすることで、リリーフ弁機構を小型化し、高圧化時おいても高吐出効率を実現する高圧燃料供給ポンプを提供することが可能となる。なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

１…ポンプハウジング、２…プランジャ、４…バネ、６…シリンダ、７…シールホルダ、８…吐出弁機構、９…圧力脈動低減機構、１０ａ…低圧燃料吸入口、１０ｄ…吸入通路、１１…加圧室、１２…燃料吐出口、１３…プランジャシール、１４…ハウジングカバー、１５…リテーナ、２８…吸入配管、３０…吸入弁、５１…吸入ジョイント、３００…電磁吸入弁

Claims (11)

1. 加圧室で加圧された燃料を吐出する吐出通路と、
   前記吐出通路と前記加圧室、又は加圧室の吸入通路とを繋ぐリリーフ通路と、
   前記リリーフ通路に配置され、リリーフシートを開閉するリリーフ弁と、
   前記リリーフ弁を下流側から上流側に向かって付勢するリリーフバネと、を備え、
   前記リリーフバネは非線形特性を有する荷重付与機構により構成された高圧燃料供給ポンプ。
2. 請求項1に記載の高圧燃料供給ポンプにおいて、
   前記リリーフバネは板バネにより構成された高圧燃料供給ポンプ。
3. 請求項1に記載の高圧燃料供給ポンプにおいて、
   前記リリーフ弁を保持するリリーフ弁ホルダを備え、
   前記リリーフバネとして皿バネが使用され、前記リリーフ弁ホルダに設けられた平面部と前記皿バネの大径部とが当接するように構成された高圧燃料供給ポンプ。
4. 請求項３に記載の高圧燃料供給ポンプにおいて、
   前記皿バネが複数枚配置されることで前記リリーフバネが構成される高圧燃料供給ポンプ。
5. 請求項４に記載の高圧燃料供給ポンプにおいて、
   隣り合う皿バネが変形前において、一方の皿バネの大径部と他方の皿バネの大径部とが接触するとともに前記一方の皿バネの小径部と前記他方の皿バネの小径部とが非接触となるように配置される高圧燃料供給ポンプ。
6. 請求項４に記載の高圧燃料供給ポンプにおいて、
   隣り合う皿バネが変形前において、一方の皿バネの小径部と他方の皿バネの小径部とが接触するとともに前記一方の皿バネの大径部と前記他方の皿バネの大径部とが非接触となるように配置される高圧燃料供給ポンプ。
7. 請求項４に記載の高圧燃料供給ポンプにおいて、
   隣り合う皿バネが変形前において、一方の皿バネの大径部と他方の皿バネの大径部とが接触するとともに前記一方の皿バネの小径部と前記他方の皿バネの小径部とが接触するように配置される高圧燃料供給ポンプ。
8. 請求項４に記載の高圧燃料供給ポンプにおいて、
   隣り合う皿バネが変形前において、第１の皿バネの大径部と第２の皿バネの大径部とが接触するとともに前記第１の皿バネの小径部と前記第２の皿バネの小径部とが接触するように配置され、
   隣り合う皿バネが変形前において、前記第１の皿バネ又は前記第２の皿バネの小径部と第３の皿バネの小径部とが接触するとともに前記第１の皿バネ又は前記第２の皿バネの大径部と前記第３の皿バネの大径部とが非接触となるように配置される高圧燃料供給ポンプ。
9. 請求項３に記載の高圧燃料供給ポンプにおいて、
   前記リリーフバネを保持するリリーフバネホルダに前記リリーフ弁ホルダが下流側に移動した場合に接触して前記リリーフ弁ホルダのストロークを規制する規制部を有する高圧燃料供給ポンプ。
10. 請求項４に記載の高圧燃料供給ポンプにおいて、
    前記リリーフバネを保持するリリーフバネホルダに前記リリーフ弁ホルダが下流側に移動した場合に接触して前記リリーフ弁ホルダのストロークを規制する規制部を有し、
    前記皿バネが前記規制部の外径側に配置される高圧燃料供給ポンプ。
11. 請求項３又は４に記載の高圧燃料供給ポンプにおいて、
    前記リリーフバネを保持するリリーフバネホルダと、前記リリーフ弁とが一体のリリーフ弁ユニットが構成される高圧燃料供給ポンプ。

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