JP4052220B2 - 燃料噴射ポンプ - Google Patents

Description

本発明は、燃料噴射ポンプに関し、例えばディーゼル機関用の蓄圧式燃料噴射装置に用いられる燃料噴射ポンプに適用して好適なものである。

燃料噴射ポンプとしては、軸上に断面円形のカムを有する主軸と、カムの外周にブッシュを介して回転自在に嵌合するカムリングと、シリンダ内に往復移動可能に支持されたプランジャとを備え、主軸がエンジンに駆動されて回転すると、カムの回転運動がカムリングを介してプランジャに伝達され、プランジャがシリンダ内を往復運動して燃料を圧送するものがある（特許文献１、２参照）。なお、往復動する二つプランジャによって交互に加圧される燃料加圧室を有しており、これら燃料加圧室で加圧された燃料を交互に吐出する吐出弁が備えられている。

特許文献１の開示による技術では、低速回転時に、燃料加圧室内に燃料を充填するのに必要なフィード圧を確保するため、フィードポンプからカム室へのバイパス通路に絞り部を設けることで、カム室への潤滑燃料の規制を行なっている。なお、この絞り部に、燃料中に含まれる異物が流れたとしても、絞り経路の一部を閉塞するにとどまるように構成されている。

特許文献２の開示による技術では、燃料加圧室に燃料を供給し、プランジャで加圧圧送する燃料量を調整する吸入調量制御用電磁弁において、弁体およびアーマチャにはそれらの軸方向に貫通する貫通路が形成され、制御燃料の上流側通路とアーマチャ室とを連通する連通路が設けられている。アーマチャ室内に燃料の流れが発生するため、アーマチャ周囲には燃料が滞留せず、燃料中の異物等がアーマチャ室内に存在したとしてもその異物が燃料の流れに従って外部に流出する。
特開２００３−１４８２９５号公報 特開２００２−２５０４５９号公報

従来技術では、燃料中に含まれる異物等に起因するカム室への燃料潤滑用バイパス通路の遮断の防止あるいは吸入調量制御用電磁弁の作動不良を防止することは可能である。しかしながら、燃料潤滑用バイパス通路の燃料流れの下流側に配置され、カム室に収容されるカム、カムリング、プランジャ等や、吸入調量制御用電磁弁の燃料流れの下流側に配置される、吸入弁、プランジャ、吐出弁等の回転あるいは往復運動等の作動を行なう作動部材間に異物を噛み込むおそれがある。また、誤って燃料中に水等が混入すると、カム室内のプランジャ等の摺動部材間や、吸入調量制御用電磁弁の燃料流れの下流側にあるプランジャ等の摺動部材間で貧潤滑状態に陥るおそれがある。この貧潤滑状態により例えばプランジャとプランジャ摺動孔との間で貧潤滑を引き起こしてプランジャ焼き付きの一つの要因となる。このプランジャ焼付きが生じると、公転運動するカムリングとプランジャとの摺動面にて焼付きを生じるようになる。その結果、カムリングに過大なスラスト力が作用してプランジャの折損を生じるおそれがある。

また、異物等を作動部材である吸入弁や吐出弁のシート部で噛み込んでしまうと、シール部の気密が保たれず適正な燃料圧送量（吐出量）が得られなくなったり、プランジャに常時加圧された高圧燃料が加わることになる。プランジャに常時高圧燃料が加わるようになると、プランジャとプランジャ摺動孔の間で貧潤滑を引き起こしてプランジャ焼付きのもう一つの要因となる。その結果、カムリングに過大なスラスト力が作用してプランジャの折損を生じるおそれがある。

これらのプランジャ折損が生じた場合に、プランジャの折損によって発生した破片がカム室内を移動し、ハウジングとカムリングとの隙間に挟まってしまうと、例えばアルミ製のハウジングでは、ハウジングが破損して損傷が拡大する可能性があった。

これを予防するために、ハウジングとカムリングとの隙間を大きくすることも考えられる。しかしながらこの場合、大幅な体格アップが要求されるため、コストアップを招くだけではなく、車両等への搭載性の低下が懸念される。

なお、誤って燃料中に水等が含まれる場合には、ユーザ等がドラム缶等に燃料を貯留し、ドラム缶から給油する場合も含まれる。ドラム缶の底側には水等が溜り易く、ドラム缶から給油した場合には、水等の多く混入した燃料を燃料噴射ポンプに使用するおそれがある。

本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、燃料中に誤って混入した水、異物等によりプランジャ等の作動不良を生じさせたときに、損傷を拡大させることなく、安全性の高い燃料噴射ポンプを提供することにある。

本発明の請求項１によると、内燃機関に駆動されて回転する主軸と、主軸とは別体に設けられるとともに、主軸と接合する接合部を有して主軸と一体に回転可能なカムと、カムの外周に沿ってカムに対して回転可能に主軸の周りを公転するカムリングと、カムおよびカムリングを回転可能に収容し燃料加圧室を有するハウジングと、カムリングの公転に追従して往復移動することにより燃料加圧室に吸入した燃料を加圧し圧送するプランジャとを備え、接合部の強度は、ハウジングの破損強度より低く形成されていることを特徴とする。

これによると、内燃機関に駆動されて回転する主軸と、主軸と一体となった回転動作がカムリングを介してプランジャの往復運動として伝達されるカムとが別体構造で形成されるとともに、主軸とカムとの間を接合する接合部が設けられている。この接合部の強度をハウジングの破損強度より低く形成するので、ハウジングが破損する前に、主軸とカムとを分離することが可能である。例えば接合状態が解消されて主軸とカムとが分離することにより、主軸が空回りする。そのため、主軸が内燃機関に駆動されても、その回転動作がカムに伝わることはなく、燃料噴射ポンプの機能が停止する。その結果、ハウジングが破損して損傷が拡大することを防止することができる。

本発明の請求項２によると、接合部は、カムリングとプランジャとの摺動面に焼付きが生じたときに接合部の接合状態が解消される程度の強度を有することを特徴とする。

ハウジングの破損は、内蔵するプランジャ等の作動部材の折損等の破損によって生じた作動部材の破片が、カムリングあるいはカムとハウジングとの隙間に挟まると発生する。

これに対して本発明の請求項２に記載の燃料噴射ポンプは、カムリングとプランジャとの摺動面に焼付きが生じると、接合部の接合状態が解消されるつまり主軸とカムとに分離する。これにより、カムリングとプランジャとの摺動面に焼付きが生じた結果引き起こされるプランジャ折損等の作動部材の破損自体を防止することができる。

本発明の請求項３によると、接合部は、プランジャとで燃料加圧室を区画するプランジャ摺動孔とプランジャとの間で焼付きが生じたときに接合部の接合状態が解消される程度の強度を有することを特徴とする。

これによると、プランジャとプランジャ摺動孔との間で焼付きが生じると、接合部の接合状態が解消されるつまり主軸とカムとに分離する。したがって、プランジャ焼付発生によって主軸とカムとに分離されて主軸が空回りするため、プランジャの破片発生を抑制できる。

本発明の請求項４によると、内燃機関に駆動されて回転する主軸と、主軸とは別体に設けられるとともに、主軸と接合する接合部を有して主軸と一体に回転可能なカムと、カムの外周に沿ってカムに対して回転可能に主軸の周りを公転するカムリングと、カムおよびカムリングを回転可能に収容し燃料加圧室を有するハウジングと、カムリングの公転に追従して往復移動することにより燃料加圧室に吸入した燃料を加圧し圧送するプランジャとを備え、接合部は、カムリングとプランジャとの摺動面に焼付きが生じたときに接合部の接合状態が解消される程度の強度を有することを特徴とする。

ハウジングの破損は、内蔵するプランジャ等の作動部材の折損等の破損によって生じた作動部材の破片が、カムリングあるいはカムとハウジングとの隙間に挟まると発生する。

これに対して本発明の請求項４に記載の燃料噴射ポンプは、内燃機関に駆動されて回転する主軸と、主軸と一体となった回転動作がカムリングを介してプランジャの往復運動として伝達されるカムとが別体構造で形成されるとともに、主軸とカムとの間を接合する接合部が設けられている。この接合部は、カムリングとプランジャとの摺動面に焼付きが生じたときに接合部の接合状態が解消される程度の強度を有する。これにより、カムリングとプランジャとの摺動面に焼付きが生じると、接合部の接合状態が解消されるつまり主軸とカムとに分離する。したがって、カムリングとプランジャとの摺動面に焼付きが生じた結果引き起こされるプランジャ折損等の作動部材の破損自体を防止することができる。

本発明の請求項５によると、内燃機関に駆動されて回転する主軸と、主軸とは別体に設けられるとともに、主軸と接合する接合部を有して主軸と一体に回転可能なカムと、カムの外周に沿ってカムに対して回転可能に主軸の周りを公転するカムリングと、カムおよびカムリングを回転可能に収容し燃料加圧室を有するハウジングと、カムリングの公転に追従して往復移動することにより燃料加圧室に吸入した燃料を加圧し圧送するプランジャとを備え、接合部は、プランジャとで燃料加圧室を区画するプランジャ摺動孔とプランジャとの間で焼付きが生じたときに接合部の接合状態が解消される程度の強度を有することを特徴とする。

ハウジングの破損は、内蔵するプランジャ等の作動部材の折損等の破損によって生じた作動部材の破片が、カムリングあるいはカムとハウジングとの隙間に挟まると発生する。

これに対して本発明の請求項５に記載の燃料噴射ポンプは、内燃機関に駆動されて回転する主軸と、主軸と一体となった回転動作がカムリングを介してプランジャの往復運動として伝達されるカムとが別体構造で形成されるとともに、主軸とカムとの間を接合する接合部が設けられている。この接合部は、プランジャとで燃料加圧室を区画するプランジャ摺動孔とプランジャとの間で焼付きが生じたときに接合部の接合状態が解消される程度の強度を有する。これにより、プランジャとプランジャ摺動孔との間で焼付きが生じると、接合部の接合状態が解消されるつまり主軸とカムとに分離する。したがって、プランジャ焼付発生によって主軸とカムとに分離されて主軸が空回りするため、プランジャの破片発生を抑制できる。

本発明の請求項６によると、接合部は、主軸とカムとの間を螺合により接合することができる。

本発明の請求項７によると、接合部は、主軸とカムとの間に形成されたスプライン嵌合により接合することができる。

本発明の請求項８によると、ハウジングには、プランジャの移動により燃料加圧室内で加圧し圧送された燃料を高圧状態で蓄えるコモンレールと、燃料加圧室との間に、燃料加圧室内の燃料圧力がコモンレール内の燃料圧力より高くなるとコモンレールへ高圧燃料を流通する吐出弁が配設されていることを特徴とする。

これによると、ハウジングには、プランジャの移動により燃料加圧室内で加圧し圧送された燃料を高圧状態で蓄えるコモンレールと、燃料加圧室との間に、燃料加圧室内の燃料圧力がコモンレール内の燃料圧力より高くなるとコモンレールへ高圧燃料を流通する吐出弁が配設されている燃料噴射ポンプに適用して好適である。例えば二つの燃料加圧室で加圧された燃料を交互に吐出する吐出弁の一方のシート部に異物が噛み込んでしまうと常時開弁状態に陥り、その常開状態側のプランジャは貧潤滑状態に陥るおそれがある。これに対して、プランジャの貧潤滑によってプランジャの作動不良を生じたときに、ハウジング破損して損傷が拡大しないように、主軸とカムとを分離して燃料噴射ポンプの機能を停止することができる。

以下、本発明の燃料噴射ポンプを、コモンレール式燃料噴射装置のサプライポンプに適用して、具体化した実施形態を図面に従って説明する。

（第１の実施形態）
図１は、本実施形態の燃料噴射ポンプを適用するコモンレール式燃料噴射装置のシステム構成を示す部分的断面図である。図２は、図１中の燃料噴射ポンプを構成する主軸とカムの構造を示す図であって、図２（ａ）は部分的軸方向断面図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＩＩＢ−ＩＩＢからみた径方向断面図である。図３は、図１中の燃料噴射ポンプの横断面図である。

図１に示すように、コモンレール式燃料噴射装置（蓄圧式燃料噴射装置）は、多気筒（図１では４気筒）ディーゼル機関等の内燃機関（以下、エンジンと呼ぶ）に用いられ、コモンレール１内に蓄圧された高圧燃料を、エンジンの各気筒に対応して搭載された複数のインジェクタ（電磁式燃料噴射弁）２を介してエンジンの各気筒の燃焼室内に噴射供給するように構成されている。なお、図１において、４気筒エンジンの一つの気筒に対応するインジェクタ２のみを図示しており、図面作成の都合上、その他の気筒についてはインジェクタの図示を省略する。

このコモンレール式燃料噴射装置は、高圧燃料を蓄圧するコモンレール１と、エンジンの各気筒毎に設けられ、コモンレール１内に蓄圧された高圧燃料をその気筒の燃料室内に噴射する複数のインジェクタ２と、燃料を加圧してコモンレール１に向けて吐出供給する燃料噴射ポンプ（以下、サプライポンプと呼ぶ）４と、複数のインジェクタ２（詳しくは、後述の電磁弁３）およびサプライポンプ４（詳しくは、後述の吸入調量制御用電磁弁５）の開弁および閉弁動作等を制御する制御手段としての制御装置（以下、ＥＣＵと呼ぶ）（図示せず）とを含んで構成されている。

コモンレール１には、燃料噴射圧力に相当する高圧燃料を常時蓄圧するために、サプライポンプ４から高圧燃料配管６を経て高圧燃料が圧送されている。そして、コモンレール１には、コモンレール１内の燃料圧力（以下、コモンレール圧と呼ぶ）を検出する燃料圧力センサ（図示せず）、およびコモンレール圧が限界設定圧力を超えたときに開弁動作してコモンレール圧を限界設定圧力以下に制限するプレッシャリミッタ７が設けられている。

インジェクタ２から燃焼室への燃料噴射は、ノズルニードル（図示せず）と連動するコマンドピストン（図示せず）を駆動動作する背圧制御室（図示せず）内の燃料圧力を制御する電磁弁３への通電および通電停止によって制御される。つまり、インジェクタ２の電磁弁３が通電されてノズルニードルが開弁している間、コモンレール１内に蓄圧された高圧燃料がエンジンの各気筒の燃焼室に噴射供給され、エンジンの運転が継続される。

なお、インジェクタ２、サプライポンプ４、およびプレッシャリミッタ７の高圧燃料系におけるリーク燃料等の余剰燃料は、燃料還流路８を経由して燃料タンク９に戻される。

次に、サプライポンプ４の構成について、図１、図２および図３に従って説明する。サプライポンプ４は、図１に示すように、ポンプ駆動軸として主軸１１と、主軸１１と一体に回転可能なカム４４と、カムの外周に沿って主軸１１の周りを公転するカムリング４５と、プランジャ４２と、回転式ポンプ１２と、制御弁としての吸入調量制御用電磁弁５と、吸入弁として逆止弁３１と、吐出弁６１と、これらを内蔵または装着するハウジング３０とを含んで構成されている。

図１に示すように、ハウジング３０内には、エンジンによって回転駆動されるポンプ駆動軸としての主軸（以下、カムシャフトと呼ぶ）１１が回転可能に保持されている。このカムシャフト１１の両端部のうちの一方の先端部（図１では左端部）（以下、大径軸部と呼ぶ）１１ａの外周に、図示しないエンジンのクランクシャフトのクランクプーリとベルト等の駆動力伝達部材を介して駆動連結されるドライブプーリ（図示せず）が取付けられている。カムシャフト１１の他方の先端部（図１では右端部）（以下、小径軸部と呼ぶ）１１ｂ側には、低圧燃料供給用の回転式ポンプ（以下、フィードポンプ）１２が連結されている。カムシャフト１１の中間部外周には、図１および図２に示すように、カム（以下、エキセンカムと呼ぶ）４４が小径軸部１１ｂに接合されており、エキセンカム４４がカムシャフト１１と一体回転可能に構成されている。エキセンカム４４は、カムシャフト１１の軸心に対して偏心して設けられ、略円形状の断面を有している。小径軸部１１ｂの外周、エキセンカム４４の内周には、図２（ａ）および図２（ｂ）に示すように、それぞれ雄ねじ１１ｂｓ、雌ねじ４４ｓが形成されており、小径軸部１１ｂの雄ねじ１１ｂｓとエキセンカム４４の雌ねじ４４ｓは螺合可能である。なお、カムシャフト１１の回転方向とねじ１１ｂｓ、４４ｓのねじ方向は同じ方向に設定されている。外径の異なる大径軸部１１ａと小径軸部１１ｂはカムシャフト１１を構成する。

接合部１１ｂｓ、４４ｓの強度は、ハウジング３０（詳しくは、アルミ製の第１ハウジング３０ａ）の破損強度より弱くなるように形成されている。なお、接合部１１ｂｓ、４４ｓは、後述するカムリング４５とプランジャ４１、４２（詳しくはプレート部材４６、４７）との摺動面に焼付きが生じたときに、接合部１１ｂｓ、４４ｓの接合状態が解消される程度の強度を有することが好ましい。さらになお、接合部１１ｂｓ、４４ｓは、後述するプランジャ４１、４２と摺動孔３３ａ、３４ａとの間で焼付きが生じたときに接合部１１ｂｓ、４４ｓの接合状態が解消される程度の強度を有することが好ましい。

なお、ここで、雄ねじ１１ｂｓと雌ねじ４４ｓは螺合により接合する接合部を構成する。カムシャフト１１とエキセンカム４４は接合部を介して一体回転可能な別体構造体を構成する。接合部は、所定の接合許容強度以上の負荷（駆動）トルクがカムシャフト１１に加わる、あるいは所定の接合許容強度以上の破壊力がエキセンカム４４に加わると、接合部の接合状態つまりカムシャフト１１とエキセンカム４４の接合状態を解消するヒューズ機能を有する。カムシャフト１１とエキセンカム４４は、プランジャ４１、４２等の作動部材の作動不良が生じたときに、ハウジング３０破損等の損傷の拡大防止のために燃料噴射ポンプの機能停止が可能ないわゆるヒューズ付きカムシャフトを構成する。

フィードポンプ１２はカムシャフト１１と一体に回転し、燃料タンク９から燃料供給経路１０を経て燃料を汲み上げる。なお、図１において、フィードポンプ１２はカムシャフト１１に一体的に回転可能な構成で実際には紙面と直交する方向に配置されているが、燃料経路を示すための作図の都合上、９０度だけ展開された状態で図示している。なお、フィードポンプ１１は、図１に示すインナギヤ式ポンプに限らず、ベーン式ポンプ等のいずれのポンプ構造であってもよい。インナギヤ式ポンプ１２は、カムシャフト１１に遊嵌合されるインナロータ１２ａと、インナロータ１２ａによって遊星するアウタロータ１２ｂとを有する。

なお、燃料供給経路１０途中には、燃料タンク９からフィードポンプ１２に吸入される燃料中に含まれる不純物を濾過または捕捉するための燃料フィルタ１３が設けられている。

具体的には、図１に示すように、フィードポンプ１２の吸入側には、ハウジング３０内に、外部から燃料を供給するためのスリーブニップルとスクリュとからなるインレット（燃料入口部）１４と、インレット１４とフィードポンプ１２との間を接続する燃料導入経路１５が設けられている。なお、インレット１４には、図１に示すように、フィルタ１４ａが内蔵されている。フィードポンプ１２の吐出側は、燃料導出経路１６ａを介して吸入調量制御用電磁弁５（詳しくは、吸入調量制御用電磁弁５の先端部側の燃料溜り室１７ａ）に接続している。なお、燃料溜り室１７ａは、ハウジング４０に形成された吸入調量制御用電磁弁用収容孔１７とこの収容孔１７に組付けられた吸入調量制御用電磁弁５の先端部（図１では左端部）とで区画された空間からなる。この収容孔１７は後述の弁ハウジング２１と略同じ外径を有する有底孔部と、有底孔部より外径が大きい制御燃料貯留部とを有する段付き有底孔である。弁ハウジング２１と制御燃料貯留部とで区画される空間は、制御燃料（低圧燃料）貯留室１７ｂを構成する。

フィードポンプ１２の近傍には、図１に示すように、フィードポンプ１２より吸入調量制御用電磁弁５の燃料溜り室１７ａ内へ吐出される低圧燃料の吐出圧力が所定の燃料圧力を超えないようにするための圧力調整弁（以下、レギュレートバルブと呼ぶ）１８が設けられている。

吸入調量制御用電磁弁５は、図１に示すように、ノーマリオープンタイプ（常開型）の電磁式流量制御弁であって、スリーブ状の弁ハウジング２１内に摺動可能に保持される弁体（以下、バルブと呼ぶ）２２と、このバルブ２２を閉方向に駆動する弁体駆動手段としての電磁駆動部２３と、バルブ２２を開弁方向に付勢する弁体付勢手段としてのコイルスプリング２４とを有している。なお、電磁駆動部２３は、通電により電磁力を発生し、バルブ２２と連動する可動体（以下、アーマチャと呼ぶ）２６を電磁力によって吸引するものである。バルブ２２は、電磁駆動部２３へ通電していない状態では、コイルスプリング２４の付勢力によって開弁し、電磁駆動部２３を通電すると、コイルスプリング２４の付勢力に抗して開弁する。なお、ここで、バルブ２２と弁ハウジング２１は開弁および閉弁を行なう弁部を構成する。

なお、吸入調量制御用電磁弁５は、図１に示す電磁式流量制御弁に限らず、制御燃料を流通、遮断する弁部２１、２２と、弁部の開弁および閉弁動作を駆動する電磁駆動部２３を有するものであればいずれの電磁弁であってもよい。なお、弁部を構成するバルブ２２と弁ハウジング２１の隙間、および電磁駆動部２３におけるアーマチャ２６を収容するアーマチャ室（図示せず）は、燃料が滞留することなく、燃料の流れが発生する構造が好ましい。

図１に示すように、吸入調量制御用電磁弁５の燃料流量の制御によって余剰した余剰燃料は、吸入調量制御用電磁弁５に接続された燃料還流経路１２ｈ、燃料導入経路１５を経てフィードポンプ１２の吸入側に戻される。また、フィードポンプ１２より吐出される燃料の一部は、フィードポンプ１２に接続された燃料潤滑用経路１２ｒを介して、カム室５０に導入されて、後述のプランジャ４１、４２等の各部摺動部を燃料潤滑した後に、スリーブニップルとスクリュとからなるアウトレット（燃料出口部）１９からサプライポンプの外部へ流出する。なお、アウトレット１９から流出する燃料は、燃料還流経路８を介して燃料タンク９に戻される。なお、燃料還流経路１２ｈと燃料導入経路１５とはフィードポンプ１２に燃料を吸入する燃料吸入経路を構成する。燃料潤滑用経路１２ｒとカム室５０とは各作動部材の摺動部を潤滑し、かつ余剰燃料を戻すリターン燃料経路を構成する。

また、図１に示すように、吸入調量制御用電磁弁５の制御によって制御された制御燃料（低圧燃料）は、制御燃料貯留室１７ｂに流出する。そして、この低圧燃料は、複数（図１では二つ）の制御燃料経路１６ｂを経由し、複数の吸入弁３１、３２を経て複数の燃料加圧室５１、５２内に吸入される。具体的には、制御燃料貯留室１７ｂは、制御燃料経路１６ｂ、燃料吸入経路２０の順で連通しており、燃料吸入経路２０は吸入弁３１、３２に接続している。燃料加圧室５１、５２は、プランジャ４１、４２と吸入弁３１、３２とで区画される燃料を収容する空間である。なお、制御燃料経路１６ｂおよび燃料吸入経路２０は、燃料加圧室５１、５２（詳しくは、プランジャ４１、４２）の個数に応じてこの燃料加圧室５１、５２の数だけ形成される。

なお、ここで、説明の便宜上、第１プランジャ４１に対応する吸入弁および燃料加圧室を、第１吸入弁３１、第１燃料加圧室５１と呼ぶ。また、第２プランジャ４２に対応する吸入弁および燃料加圧室を、第２吸入弁３２、第１燃料加圧室５２と呼ぶ。

なお、ここで、燃料導出経路１６ａ、燃料溜り室１７ａ、制御燃料貯留室１７ｂ、制御燃料経路１６ｂ、および燃料吸入経路２０は、低圧燃料経路を構成する。吸入調量制御用電磁弁５は低圧燃料経路の途中に配設されている。

吸入弁３１、３２は、図１に示すように、フィードポンプ１２から燃料加圧室５１、５２に向かう燃料の流れ方向を順方向とする逆止弁であって、弁体３１ａ、３２ａと、弁座３１ｂ、３２ｂに着座する方向に弁体３１ａ、３２ａを付勢する付勢手段としてのコイルスプリング３１ｃ、３２ｃとを備えている。この吸入弁３１、３２は、燃料加圧室５１、５２から吸入調量制御用電磁弁５方向への燃料の逆流を防止する逆止弁として機能する。各弁体３１ａ、３２ａは、通常状態では、それぞれコイルスプリング３１ｃ、３２ｃの付勢力によって図示上下方向の外側に向かって付勢され、弁座３１ｂ、３２ｂに着座して閉弁している。吸入調量制御用電磁弁５から燃料吸入経路２０を経て低圧燃料が流入すると、その低圧燃料の燃料圧力で弁体３１ａ、３２ａが開弁し、燃料加圧室５１、５２に燃料が流入して吸入される。プランジャ４１、４２の移動により燃料加圧室４１、４２内の燃料の加圧されると、吸入弁３１、３２の弁体３１ａ、３２ａは、燃料加圧室４１、４２内の燃料圧力で閉弁し、燃料の圧送が終了するまでこの状態を保持する。

なお、本実施形態では吸入弁３１、３２の配置位置として、低圧燃料経路における燃料加圧室５１、５２に接続する直前の部位、すなわちプランジャ４１、４２とで燃料加圧室５１、５２とを区画する部位に配置した構成で説明したが、低圧燃料経路における燃料加圧室５１、５２に接続する直前の部位に限らず、燃料加圧室５１、５２に接続する燃料吸入経路２０の途中に配置されていてもよい。

ここで、カムシャフト１１の中間部外周には、図１に示すように、エキセンカム４４を挟んで図示上下方向の略対称位置に、二つのプランジャ４１、４２が配置されている。

エキセンカム４４の外周には、外形形状が略四角形状（図３参照）のカムリング４５が円環状のブッシュ４３を介して摺動可能に支持されている。このカムリング４５の内部には、略円形状の断面を有する中空部が形成されており、ブッシュ４３およびエキセンカム４４が収容されている。また、カムリング４５の図示上下端面４５ａ（図３参照）には、二つのプランジャ４１、４２とそれぞれ一体化されたプレート部材４６、４７が配置されている。プレート部材４６、４７は、プランジャ４１、４２の外周側に配置されたコイルスプリング４８、４９の付勢力によってカムリング４５の図示上下端面にそれぞれ押付けられている。プレート部材４６、４７とカムリング４５は、カムリング４５の公転運動により互いに平面接触してスライド可能（図３に示す左右方向に移動可能）に当接している。なお、エキセンカム４４およびカムリング４５は、金属材料よりなり、ハウジング４０の内部に形成されるカム室５０に回転可能に収容されている。

プランジャ４１、４２は、図１に示すように、ハウジング３０のプランジャ摺動孔（以下、摺動孔と呼ぶ）（詳しくは、第２ハウジング部３３、３４の摺動孔３３ａ、３４ａ）内に、それぞれ往復摺動可能に収容されている。第１プランジャ４１の図示上端面側には、摺動孔３３ａの内周面と吸入弁３１（詳しくは弁体３１ａ）とで区画される第１燃料加圧室５１が形成される。また、第２プランジャ４２の図示下端面側には、摺動孔３４ａの内周面と吸入弁３２（詳しくは弁体３２ａ）とで区画される第２燃料加圧室５２が形成される。

吐出弁（第１吐出弁）６１は、第１燃料圧送経路３５を介して第１燃料加圧室５１に接続されている。また、図示しない第２燃料圧送経路を介して第２吐出弁が第２燃料加圧室５２に接続されている。これらの第１吐出弁６１および第２吐出弁は、第１吐出孔６３および図示しない第２吐出孔からそれぞれ第１燃料加圧室５１および第２燃料加圧室５２への高圧燃料の逆流を防止する逆止弁として機能するものであり、ボール弁３５とコイルスプリング６２とを有している。なお、第１吐出孔６３および第２吐出孔から吐出される高圧燃料は、第１配管継手（以下、デリバリバルブホルダと呼ぶ）６５内の燃料圧送経路６７および第２デリバリバルブホルダ内の燃料圧送経路（図示せず）を経て高圧燃料配管６内に流入した後にコモンレール１内に供給される。なお、燃料圧送経路３５と吐出孔６３と燃料圧送経路６７とは高圧燃料圧送経路を構成する。吐出弁６５は高圧燃料圧送経路の途中に配設されている。

ハウジング３０は金属材料よりなり、第１ハウジング部３０ａと、第２ハウジング部３３、３４とを有する。第１ハウジング部３０ａは、カムシャフト１１、カムリング４５、およびフィードポンプ１２を回転可能に収容する。第２ハウジング部３３、３４はプランジャ３１、３２を往復移動可能に収容する。具体的には、第１ハウジング部３０ａ内には、カムシャフト１１の大径軸部１１ａが挿通可能に配置されおり、軸受を介して回転可能に収容されている。ハウジング３０内に形成される低圧燃料経路のうち、第１ハウジング部３０ａには、燃料導出経路１６ａ、燃料溜り室１７ａ、制御燃料貯留室１７ｂ、および制御燃料経路１６ｂが形成されている。また、第１ハウジング部３０ａ内には、燃料吸入経路１２ｈ、１５、およびリターン燃料経路１２ｒ、５０のうちの燃料潤滑用経路１２ｒが形成されている。

なお、ここで、燃料導出経路１６ａ、燃料溜り室１７ａ、制御燃料貯留室１７ｂ、および制御燃料経路１６ｂは、第１低圧燃料経路を構成する。吸入調量制御用電磁弁５は第１低圧燃料経路の途中に配設されている。

さらになお、第１ハウジング部３０ａは、図１に示すように、カムシャフト１１を回転可能に軸受け収容する軸受ハウジング部（以下、軸受け部と呼び）３０ｂと、小径軸部１１ｂおよびフィードポンプ１２を回転可能に収容する本体部３０ｃに分割され、軸受け部３０ｂと本体部３０ｃにカムシャフト１１を挿通した後に軸受け部３０ｂと本体部３０ｃとを一体組付けする構成を有する。第１ハウジング部３０ａは、軸受け部３０ｂと本体部３０ｃとを有する構成に限らず、一体形成されるものであってもよい。なお、本実施形態では、本体部３０ｃには、第１低圧燃料経路１６ａ、１７ａ、１７ｂ、１６ｂ、燃料吸入経路１２ｈ、１５、および燃料潤滑用経路１２ｒが形成されている。本体部３０ｃは、吸入調量制御用電磁弁５、インレット１４、およびアウトレット１９が取付け可能である。

第１ハウジング部３０ａの図示上下端面には、二つの第２ハウジング３３、３４をそれぞれ液密に固定されている。第２ハウジング部３３、３４間と、第１ハウジング３０ａとでカム室５０を区画している。カム室５０内には、エキセンカム４４およびカムリング４５等の摺動部と、プランジャ４１、４２およびプレート部材４６、４７をカムリング４５に押付けるコイルスプリング４８、４９が収容されている。具体的には、カム室５０の環状内周面と、エキセンカム４４のスラスト方向（軸方向）の両端面との間に、エキセンカム４４、ブッシュ４３、カムリング４５、およびプレート部材４６、４７が回転方向に動き易いように、また、カムリング４５のスラスト方向（軸方向）の位置決めを行なうための二つのスラストワッシャ（以下、ワッシャと呼ぶ）７１が介在している。これらのワッシャ７１は、カムリング４５の公転運動範囲に対応した外径寸法を有する。なお、ワッシャ７１は、カムリング４５と一緒に共回りすることを防止するため、カム室５０のスラスト方向（軸方向）の両端面に固定されるように構成されていることが好ましい。

第２ハウジング部３３、３４は、図１に示すように、それぞれ摺動孔３３ａ、３４ａを有しており、各摺動孔３３ａ、３４ａ内には、プランジャ４１、４２が往復摺動可能にそれぞれ収容されている。第２ハウジング３３、３４には、プランジャ４１、４２の端面、摺動孔３３ａ、３４ａの内周、および吸入弁３１、３２（詳しくは弁体３１ａ、３２ａ）で区画される燃料加圧室５１、５２を有する。ハウジング３０内に形成される低圧燃料経路のうち、第２ハウジング部３３、３４には、燃料吸入経路２０が形成されている。具体的には、第２ハウジング部３３、３４内に吸入弁３１、３２を収容する収容孔３７、３８が形成されており、この収容孔３７、３８に燃料吸入経路２０が接続するように形成されている。また、第２ハウジング部３３、３４には、高圧燃料圧送経路３５、６３、６７が形成されており、高圧燃料圧送経路３５、６３、６７の途中に吐出弁３１、３２およびデリバリバルブホルダ６５が配設されている。なお、ここで、燃料吸入経路２０は第２低圧燃料経路を構成する。

なお、ここで、第２ハウジング部３３、３４およびプランジャ４１、４２は、それぞれサポライポンプ４のポンプエレメント（高圧供給ポンプ）を構成する。このポンプエレメントを構成する第２ハウジング部３３、３４はいわゆるシリンダヘッドである。なお、ハウジング３０に使用する金属材料としては、第２ハウジング部３３、３４は、耐磨耗性、耐焼付性等の機械強度を考慮した金属材料よりなり、第１ハウジング部３０ａは、カムシャフト１１を回転可能に支持する軸受等を除き、アルミダイカスト等のアルミニウムまたはアルミニウム合金材よりなる。

上述した構成を有するサプライポンプ４の作動について以下説明する。カムシャフト１１がエンジンにより駆動されて回転すると、カムシャフト１１の回転動作によってフィードポンプ１２が駆動される。フィードポンプ１２が駆動を開始すると、燃料タンク９内の燃料は、燃料供給経路１０および燃料フィルタ１３を経由し、インレット（燃料入口部）１４を経て燃料導入経路１５内に導入されて、フィードポンプ１２の吸入側に吸い込まれる。そして、フィードポンプは、吸入された燃料を所定の圧力に加圧して燃料導出経路１６ａを経て吸入調量制御用電磁弁５の燃料溜り室１７ａ内に低圧燃料を送出する。このとき、カムシャフト１１と一体化されたエキセンカム４４が回転することで、カムリング４５がカム４４の所定の略円形経路に沿って公転する。その結果、プレート部材４６、４７がカムリング４５の図示上下端面上を往復移動する。これに伴って、二つの第１および第２プランジャ４１、４２は、摺動孔３３ａ、３４ａ内を図示上下方向に往復移動して第１および第２燃料加圧室５１、５２内の燃料を加圧して高圧燃料を圧送する。なお、具体的には、プランジャ４１，４２が摺動孔３３ａ、３４ａ内を上死点から下死点へ向かって移動するいわゆる吸入行程にて、フィードポンプ１２から吐出された低圧燃料が吸入弁３１、３２を開弁動作させて燃料加圧室４１、４２に流入する。その後、下死点に達したプランジャ４１、４２が上死点に向かって摺動孔３３ａ、３４ａ内を移動するいわゆる圧送行程にて、プランジャ４１、４２のリフト量の増加に従って燃料加圧室５１、５２の燃料圧力が上昇する。上昇した燃料圧力により吐出弁６１が開弁動作すると、燃料加圧室５１、５２内で加圧された高圧燃料が、燃料圧送経路３５、吐出孔６３を経て、デリバリバルブホルダ６５内の燃料圧送経路６７から流出する。そして、燃料圧送経路６７から流出した高圧燃料は高圧燃料配管６を経てコモンレール１に圧送される。

なお、エキセンカム４４はカムシャフト１１に対して偏心しているため、図１に示すように、第１プランジャ３１および第２プランジャ３２は交互に往復移動する。図１では、第１プランジャ３１が図示上方に移動して最大カムリフト（最大プランジャリフト）状態（いわゆる上死点状態）にあり、第２プランジャが図示上方に移動して最小カムリフト（最小プランジャリフト）状態（いわゆる下死点状態）にあることを示している。

なお、サプライポンプ４は、フィードポンプ１２によって汲み上げられた低圧燃料の一部が、燃料潤滑用経路１２ｒを介してカム室５０に潤滑用燃料として供給される。カム室５０内には、エキセンカム４４、カムリング４５等の摺動部と、プランジャ４１、４２およびプレート部材４６、４７等の往復運動部材とが収容され、摺動部や往復運動部材等の作動部材間が潤滑用燃料によって潤滑されている。

次に、本実施形態の作用効果を説明すると、（１）誤って燃料中に水等が混入すると、カム室５０内のプランジャ４１、４２等の摺動部や往復運動部材等の作動部材間が貧潤滑状態に陥る場合がある。この貧潤滑状態に陥ると、プランジャ４１、４２が摺動孔３３ａ、３４ａとの間で貧潤滑を引き起こしてプランジャ４１、４２の作動不良（詳しくは、プランジャ４１、４２の軽度の焼付き）が生じる。このプランジャ４１、４２の作動不良度合（焼付き度合）によってはプランジャ４１、４２（詳しくはプレート部材４６、４７）とカムリング４５との摺動面に焼付きを生じるようになる。その焼付き度合が大きくなると、カムリング４５に過大なスラスト荷重が作用してプランジャ４１、４２が折損する（例えばプランジャ４１、４２と一体化されているプレート部材４６、４７の一部が折損して脱落する）おそれがある。ここで、図５に示す従来のカムシャフト１１を用いるサプライポンプの場合には、折損したプランジャ４１、４２の一部（以下、破片と呼ぶ）がカム室５０内を移動してカムリング４５とハウジング３０（詳しくは第１ハウジング３０ａのカム室内周面）との隙間に挟まると、エンジンにより回転駆動されるエキセンカム４４の回転動作が伝達されるカムリング４５が破片を挟みながら強引に回転しようとするため、アルミ製の第１ハウジング３０ａが破損して損傷が拡大する可能性があった。

これに対して、本実施形態のサプライポンプ４では、カムシャフト１１とエキセンカム４４とが別体構造で形成されるとともに、安全装置としてのヒューズ機能を有する接合部１１ｂｓ、４４ｓを介してカムシャフト１１とエキセンカム４４とが一体回転可能に接続されている。具体的には、接合部１１ｂｓ、４４ｓの強度が、ハウジング３０（詳しくは、アルミ製の第１ハウジング３０ａ）の破損強度より弱くなるように形成されている。これにより、ハウジング３０が破損する前に、カムシャフト１１とエキセンカム４４との接合部１１ｂｓ、４４ｓの接合状態が解消されてカムシャフト１１とエキセンカム４４とが分離するため、カムシャフト１１が空回りする。その結果、カムシャフト１１がエンジンに駆動されても、その回転動作がエキセンカム４４に伝わることはなく、サプライポンプ４の燃料噴射ポンプ機能が停止する。したがって、ハウジング３０が破損して損傷が拡大することを防止することができる。

（２）なお、接合部１１ｂｓ、４４ｓの強度を、カムリング４５とプランジャ４１、４２（詳しくはプレート部材４６、４７）との摺動面に焼付きが生じたときに、接合部１１ｂｓ、４４ｓの接合状態が解消される程度とすることが好ましい。これにより、カムリング４５とプランジャ４１、４２との摺動面に焼付きが生じた結果引き起こされるプランジャ４１、４２折損等の作動部材の破損自体を防止することができる。したがって、プランジャ４１、４２の作動不良（プランジャ４１、４２の軽度な焼付き等）が生じたとしても、ハウジング破損を引き起こすおそれはない。

カムリング４５とプランジャ４１、４２との摺動面が焼付いた場合でも、それ以上の損傷を防止できるので、安全性の高いサプライポンプを提供できる。

（３）さらになお、接合部１１ｂｓ、４４ｓの強度を、プランジャ４１、４２と摺動孔３３ａ、３４ａとの間で焼付きが生じたときに接合部１１ｂｓ、４４ｓの接合状態が解消される程度とすることが好ましい。これによると、プランジャ４１、４２と摺動孔３３ａ、３４ａとの間で焼付きが生じると、接合部１１ｂｓ、４４ｓの接合状態が解消されてカムシャフト１１とエキセンカム４４とに分離する。したがって、プランジャ４１、４２焼付発生によってカムシャフト１１とエキセンカム４４とに分離されてカムシャフト１１が空回りするため、プランジャ４１、４２の破片発生を抑制できる。

プランジャ４１、４２と摺動孔３３ａ、３４ａとの間で焼付いた場合でも、それ以上の損傷を防止できるので、安全性の高いサプライポンプを提供できる。

（４）また、燃料中に異物等が混入する場合、例えば本実施例のサプライポンプ４のように、二つの燃料加圧室５１、５２で加圧された燃料を交互に吐出する吐出弁６１の一方のシート部に異物が噛み込んでしまう場合、そのシート部に異物が噛み込んだ吐出弁６１は常時開弁状態に陥り、コモンレール１内に蓄圧された高圧燃料がその常開状態側のプランジャに、コモンレール１内に蓄圧された高圧燃料が常時加わることになる。その結果、そのプランジャは貧潤滑状態に陥るおそれがある。

これに対して、本実施形態のサプライポンプ４では、プランジャの貧潤滑によってプランジャの作動不良を生じたときに、ハウジング破損して損傷が拡大しないように、カムシャフト１１とエキセンカム４４とを分離して燃料噴射ポンプの機能を停止することができる。

（５）なお、本実施形態では、ハウジング３０（詳しくは第１ハウジング３０ａのカム室内周面）とカムリング４５との隙間を大きくする必要はないので、大幅な体格アップが要求されることはなく、コストアップを抑制できる。さらに、車両等への搭載性が低下することはない。

（第２の実施形態）
以下、本発明を適用した他の実施形態を説明する。なお、以下の実施形態においては、第１の実施形態と同じもしくは均等の構成には同一の符号を付し、説明を繰返さない。

第２の実施形態では、安全装置としてのヒューズ機能を有する接合部として、第１の実施形態で説明した雄ねじ、雌ねじによる螺合構造に代えて、図４に示すように、スプライン歯と溝による嵌合構造とする。図４は、本実施形態に係わる主軸とカムの構造を示す図であって、図４（ａ）は部分的軸方向断面図、図４（ｂ）は図４（ａ）のＩＶＢ−ＩＶＢからみた径方向断面図である。

具体的には、小径軸部１１ｂの外周、エキセンカム４４の内周には、図４（ａ）および図４（ｂ）に示すように、それぞれスプライン歯丈１１ｂｓ、スプライン溝４４ｓが複数個（図４（ｂ）では５個）形成されており、スプライン歯丈１１ｂｓとスプライン溝４４ｓとは互いに嵌合可能である。また、図４（ｂ）に示すように、エキセンカム４４の内周と小径軸部１１ｂの外周とは径方向に隙間を有する。

これによると、スプライン歯丈１１ｂｓがせん断破壊されると、接合部１１ｂｓ、４４ｓの接合状態が解消されて、カムシャフト１１とカム４４が分離される。そして、カムシャフト１１とカム４４の分離により、カムシャフト１１が空回りする。

この様な構成であっても、第１の実施形態と同様な効果を得ることができる。

なお、以上説明した本実施形態において、二つのプランジャを有するもので説明したが、複数のプランジャを有するものであれば、本発明の実施形態を適用して同様な効果を得ることができる。

さらになお、本実施形態では、コモンレール式燃料噴射装置のサプライポンプで説明したが、カムシャフト１１がエンジンにより駆動されて回転すると、エキセンカム４４の回転運動がカムリングにより公転運動され、カムリングの公転運動に追従して往復運動するプランジャの移動によって燃料加圧室内の低圧燃料を加圧して高圧燃料（燃料噴射圧力相当の燃料圧力）を吐出する構成を有する燃料噴射ポンプであれば、いずれのものであってもよい。

本発明の第１の実施形態の燃料噴射ポンプを適用するコモンレール式燃料噴射装置のシステム構成を示す部分的縦断面図である。 図１中の燃料噴射ポンプを構成する主軸とカムの構造を示す図であって、図２（ａ）は部分的軸方向断面図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＩＩＢ−ＩＩＢからみた径方向断面図である。 図１中の燃料噴射ポンプの横断面図である。 第２の実施形態に係わる主軸とカムの構造を示す図であって、図４（ａ）は部分的軸方向断面図、図４（ｂ）は図４（ａ）のＩＶＢ−ＩＶＢからみた径方向断面図である。 従来技術のカム軸を示す外観図である。

符号の説明

１ コモンレール
２ インジェクタ
４ サプライポンプ（燃料噴射ポンプ）
５ 吸入調量制御用電磁弁（制御弁）
１１ カムシャフト（主軸）
１１ａ 大径軸部
１１ｂ 小径軸部
１１ｂｓ 雄ねじ
１２ フィードポンプ（回転式ポンプ）
１６ａ 燃料導出経路（第１低圧燃料経路）
１６ｂ 制御燃料経路（第１低圧燃料経路）
１７ａ 燃料溜り室（第１低圧燃料経路）
１７ｂ 制御燃料貯留室（第１低圧燃料経路）
１８ レギュレートバルブ（圧力調整弁）
２０ 燃料吸入経路（第２低圧燃料経路）
３０ ハウジング
３０ａ 第１ハウジング
３１、３１ 吸入弁（逆止弁）
３１ａ、３２ａ 弁体
３１ｂ、３４ｂ 弁座（シート部）
３３、３４ 第２ハウジング部（ポンプエレメント）
３５ 燃料圧送経路
３７、３８ 収容孔
４１、４２ プランジャ（ポンプエレメント）
４３ ブッシュ
４４ エキセンカム（カム）
４４ｓ 雌ねじ
４５ カムリング
４６、４７ プレート部材
５１、５２ 燃料加圧室
６１ 吐出弁
８１、８２ フィルタ

Claims (8)

1. 内燃機関に駆動されて回転する主軸と、
   前記主軸とは別体に設けられるとともに、前記主軸と接合する接合部を有して前記主軸と一体に回転可能なカムと、
   前記カムの外周に沿って前記カムに対して回転可能に前記主軸の周りを公転するカムリングと、
   前記カムおよび前記カムリングを回転可能に収容し燃料加圧室を有するハウジングと、
   前記カムリングの公転に追従して往復移動することにより前記燃料加圧室に吸入した燃料を加圧し圧送するプランジャとを備え、
   前記接合部の強度は、前記ハウジングの破損強度より低く形成されていることを特徴とする燃料噴射ポンプ。
2. 前記接合部は、前記カムリングと前記プランジャとの摺動面に焼付きが生じたときに前記接合部の接合状態が解消される程度の強度を有することを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射ポンプ。
3. 前記接合部は、前記プランジャとで前記燃料加圧室を区画するプランジャ摺動孔と前記プランジャとの間で焼付きが生じたときに前記接合部の接合状態が解消される程度の強度を有することを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射ポンプ。
4. 内燃機関に駆動されて回転する主軸と、
   前記主軸とは別体に設けられるとともに、前記主軸と接合する接合部を有して前記主軸と一体に回転可能なカムと、
   前記カムの外周に沿って前記カムに対して回転可能に前記主軸の周りを公転するカムリングと、
   前記カムおよび前記カムリングを回転可能に収容し燃料加圧室を有するハウジングと、
   前記カムリングの公転に追従して往復移動することにより前記燃料加圧室に吸入した燃料を加圧し圧送するプランジャとを備え、
   前記接合部は、前記カムリングと前記プランジャとの摺動面に焼付きが生じたときに前記接合部の接合状態が解消される程度の強度を有することを特徴とする燃料噴射ポンプ。
5. 内燃機関に駆動されて回転する主軸と、
   前記主軸とは別体に設けられるとともに、前記主軸と接合する接合部を有して前記主軸と一体に回転可能なカムと、
   前記カムの外周に沿って前記カムに対して回転可能に前記主軸の周りを公転するカムリングと、
   前記カムおよび前記カムリングを回転可能に収容し燃料加圧室を有するハウジングと、
   前記カムリングの公転に追従して往復移動することにより前記燃料加圧室に吸入した燃料を加圧し圧送するプランジャとを備え、
   前記接合部は、前記プランジャとで前記燃料加圧室を区画するプランジャ摺動孔と前記プランジャとの間で焼付きが生じたときに前記接合部の接合状態が解消される程度の強度を有することを特徴とする燃料噴射ポンプ。
6. 前記接合部は、前記主軸と前記カムとの間を螺合により接合していることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の燃料噴射ポンプ。
7. 前記接合部は、前記主軸と前記カムとの間に形成されたスプライン嵌合により接合していることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の燃料噴射ポンプ。
8. 前記ハウジングには、前記プランジャの移動により前記燃料加圧室内で加圧し圧送された燃料を高圧状態で蓄えるコモンレールと、前記燃料加圧室との間に、前記燃料加圧室内の燃料圧力が前記コモンレール内の燃料圧力より高くなると前記コモンレールへ高圧燃料を流通する吐出弁が配設されていることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の燃料噴射ポンプ。

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