JP5126601B2 - 高圧ポンプ - Google Patents

Description

本発明は、加圧室に吸入した燃料をプランジャの往復移動により加圧する高圧ポンプに関する。

従来、加圧室に吸入した燃料をプランジャの往復移動により加圧し吐出する高圧ポンプが公知である。例えば、特許文献１に開示されている高圧ポンプの場合、加圧室に接続する燃料通路の途中に、加圧室へ供給する燃料の流量を調整する弁部材が設けられている。弁部材は、電磁駆動部によって駆動される。電磁駆動部は、ニードルを経由して弁部材を弁座に着座または弁座から離座する方向へ往復移動させる。弁部材の弁座から離座する方向への移動量は、ストッパによって規制される。ストッパは、弁部材に対する加圧室側において、燃料通路を形成する部材の内壁に固定されている。

ところで、特許文献１の高圧ポンプにおいて、燃料通路は、その途中に配置された部材がニードルの軸方向に孔状または溝状に形成する通路を含む、互いに連通可能な複数の通路から構成されている。具体的には、弁部材の外縁に、自身の軸へ向けて切欠いた断面形状の通路が周方向に複数配置されている。また、ストッパにおいても、ストッパの軸に対し周方向に、複数の通路が配置されている。

このように、燃料通路に設けられた弁構造において、弁部材およびストッパの径を大きく設定して周方向に複数の通路を設けることは、開弁時の燃料の流通を円滑にし、かつ、弁部材の弁座への着座およびストッパへの当接に対応した強度を確保するうえでは有効である。しかしながら、弁部材もストッパも周方向に複数の通路を有している場合、弁部材に形成された通路を通過した後にストッパに形成された通路を通過する燃料の流れは、弁部材に形成された通路とストッパに形成された通路との位置関係に依存して決まってしまう。

例えば、ニードルの軸方向から弁部材の通路とストッパの通路との周方向の位置関係を投影視したとき、弁部材およびストッパに各通路として形成された孔または切欠きの位置が互いに対応する重なり部分の大きい配置であるか、当該各通路が互いに対応して重なる位置から周方向にずれた配置であるかによって、燃料通路内を流通する燃料の流量や流速が異なってくる。特に、弁部材の通路とストッパの通路とが同数ずつ形成されていると、両通路の周方向の位置を重ね合わせるように位置決めした場合には燃料の流量および流速が最大となるものの、両通路の周方向の位置がずれている場合は燃料通路全体としての通路形状が複雑になるため、相対的に流れの抵抗が大きくなり、燃料が流れにくくなる。

このような高圧ポンプを大量生産する場合には、個々の製品を組付ける際に回転方向の位置決めを行わない限り、複数の通路が配置される位置関係に応じて燃料通路の形状が異なるため、燃料の流れやすさが変動してしまう。したがって、組付け状態を問わず燃料の流れを安定させることは困難であり、製品毎に吐出量のばらつきが生じるおそれがある。また、組付け工程で個別に回転方向の位置決めを行うようにすると、製造工程の煩雑化やコストの増大を招いてしまう。
特表２００２−５２１６１６号公報

そこで、本発明の目的は、製品毎の吐出量のばらつきが少ない高圧ポンプを提供することにある。

請求項１記載の発明は、往復移動可能なプランジャ、プランジャによって燃料が加圧される加圧室と当該加圧室に燃料を導く燃料通路とを有するハウジング、燃料通路に設けられて加圧室側壁面に弁座を有する弁ボディ、弁座に着座または弁座から離座することにより燃料通路を流通する燃料の流れを断続する弁部材、弁部材の加圧室側に弁ボディと同軸に設けられて弁部材の開弁方向への移動を規制するストッパ、ストッパと弁部材との間に設けられて弁部材を閉弁方向に付勢する第１付勢部材、一方の端部が弁部材の反加圧室側端部に当接可能であって弁部材の開弁または閉弁時の移動方向と同一の方向へ移動可能に設けられるニードル、ニードルを弁部材の開弁方向に付勢する第２付勢部材、および、ニードルを弁部材の閉弁方向または開弁方向のいずれか一方に吸引可能なコイル部を有する電磁駆動部を備えている。

この高圧ポンプの燃料通路は、弁ボディの弁座の反加圧室側において弁ボディの軸に対し周方向に等間隔で複数形成される第１通路、弁部材が前記弁座から離座したとき弁部材と弁座との間に環状に形成される第２通路、および、ストッパにおいてストッパの軸に対し周方向に等間隔で複数形成される第３通路を含んで構成されている。そして、弁ボディに形成される第１通路の数をｍ、ストッパに形成される第３通路の数をｎとすると、第１通路および第３通路の数が、「ｍが奇数かつｎが偶数であり、ｍとｎとが互いに素の関係」、または「ｍが偶数かつｎが奇数であり、ｍとｎとが互いに素の関係」であることを特徴としている。

このように、別々の部材にそれぞれ形成された第１通路と第３通路とが互いに異なる数で設けられていれば、両通路をニードルの軸方向で投影視したときの周方向の位置がすべて重なるように組付けられた状態とはならなくなる。さらに、両通路の数が偶数と奇数とに異なるため、例えば第１通路の数が奇数、かつ、第３通路の数が偶数である場合、たとえ周方向の一箇所で両通路のうちの一つずつが互いに重なるような配置で組み付けられたとしても、第１通路と周方向の位置が重なった第３通路と対向する位置にある第３通路は、ニードルの軸方向で投影視したときに第１通路と重なる面積が最も小さくなる。このため、弁ボディとストッパとの周方向の位置関係が異なる製品間で比較しても、第１通路と第３通路をニードルの軸方向で投影視したときに、全体として双方の通路断面形状が重なる面積の総和には、大きな差異が生じにくくなる。なお、第１通路の数が偶数、かつ、第３通路の数が奇数である場合にも、互いに対向する第１通路の第３通路との位置関係について、上記と同様のことがいえる。したがって、通路を有する複数の部材で構成される弁構造を組付けたとき、周方向の相対的な位置関係に応じて燃料の流れに変動が生じることを防ぐことができる。よって、製品毎の吐出量のばらつきを抑制することが可能となる。

また、ｍとｎとが「互いに素」の関係を満たしている。例えば、仮にｍおよびｎのうちいずれか一方を他方の倍数として第１通路および第３通路を形成すると、両通路をニードルの軸方向で投影視したとき、第１通路および第３通路の一方が全て他方と対応して重なるような組付け状態となる場合がある。この場合、たとえ全体として双方の通路部分が重なる面積の総和の製品毎のばらつきが小さく抑えられたとしても、燃料通路の形状が製品毎に異なるため、燃料の流れやすさに変動が生じるおそれがある。これに対し、第１通路の数と第３通路の数とを互いに素とすることにより、両通路の周方向における位置が複数箇所で完全に対応するという組付け状態が発生することを防ぎ、製品毎に燃料の流れの差異をより小さく抑えることが可能となる。したがって、弁構造の組付け状態における、複数の部材同士での周方向の相対的な位置関係を問わず、個々の製品間で燃料の流れやすさが近似され、吐出量のばらつきが小さくなる。

請求項２記載の発明では、第１通路の数をｍ、第３通路の数をｎとしたとき、ｍとｎとの差が「１」となっている。このため、弁ボディとストッパとが、相対的にいかなる周方向の位置関係を有するように組み付けられていても、第１通路と第３通路との間における通路形状の重なり具合は、より製品毎に変動しにくくなる。さらに、第１通路と第３通路をニードルの軸方向で投影視したときの断面形状の重なり部分の面積が大きくなる箇所を確実に作り出すことができ、当該箇所で燃料を円滑に流通させることができる。また、この位置に対し周方向において対向する位置では、両通路の断面形状が重なる部分の面積が小さくなり、製品毎の燃料通路の形状がほぼ一様となる。したがって、弁構造の組付け状態を問わず燃料の流れが安定し、製品毎の吐出量のばらつきが少なくなる。

請求項３記載の発明では、第１通路および第３通路の少なくとも一方の断面の形状が長円となっている。また、請求項４記載の発明では、第１通路および第３通路の少なくとも一方の断面の形状が長方形となっている。さらにまた、請求項５記載の発明では、第１通路および第３通路の少なくとも一方の断面の形状が、弁ボディおよびストッパの少なくとも一方の外縁を自身の軸へ向けて切欠いた形状となっている。

このように、本発明によると第１通路および第３通路の数が互いに異なるので、少なくとも一方の通路断面形状を適宜変更し、上記同様の効果を得ることに加えてさらに燃料が流れやすくなるように燃料通路を構成することも可能である。また、少なくとも一方の通路を孔状とすることに代えて、弁ボディまたはストッパの外縁を切り欠いて形成すれば、より簡易な製造工程で上記同様の効果が得られ、燃料通路の形成および弁構造の組付けにかかる工数を低減することができる。

以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、複数の実施形態において、実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態による高圧ポンプを図１（ａ）および（ｂ）、図２および図３に示す。なお、図１（ａ）および（ｂ）は、後述する本実施形態の要部を示す図である。図２に示す高圧ポンプ１０は、例えばディーゼルエンジンやガソリンエンジンのインジェクタに燃料を供給する燃料ポンプである。

図２に示すように、高圧ポンプ１０は、ハウジング本体１１、カバー１２、弁ボディ３０、弁部材４０、ストッパ５０、スプリング２１、ニードル６０、スプリング２２および電磁駆動部７０などを備えている。
ハウジング本体１１およびカバー１２は、特許請求の範囲の「ハウジング」を構成している。ハウジング本体１１は、例えばマルテンサイト系のステンレスなどで形成されている。ハウジング本体１１は、円筒状のシリンダ１４を形成している。ハウジング本体１１のシリンダ１４には、プランジャ１３が軸方向へ往復移動可能に支持されている。

ハウジング本体１１は、導入通路１１１、吸入通路１１２、加圧室１１３および吐出通路１１４などを形成している。ハウジング本体１１は、筒部１５を有している。筒部１５は、内部に導入通路１１１と吸入通路１１２とを連通する通路１５１を形成している。筒部１５は、シリンダ１４の中心軸と概ね垂直に形成されており、内径が途中で変化している。ハウジング本体１１は、筒部１５において内径が変化する部分に段差面１５２を形成している。筒部１５に形成されている通路１５１には、弁ボディ３０が設けられている。

ハウジング本体１１とカバー１２との間には、燃料室１６が形成されている。ハウジング本体１１には、燃料室１６に連通する図示しない燃料入口が形成されている。燃料室１６には、当該燃料入口を通じて、図示しない低圧燃料ポンプによって燃料タンクから燃料が供給される。導入通路１１１は、燃料室１６と筒部１５の内周側に形成されている通路１５１とを連通している。吸入通路１１２は、一方の端部が加圧室１１３に連通している。吸入通路１１２の他方の端部は、段差面１５２の内周側に開口している。導入通路１１１と吸入通路１１２とは、図３に示すように弁ボディ３０の内周側を経由して接続している。加圧室１１３は、図２に示すように吸入通路１１２とは反対側において吐出通路１１４と連通している。ここで、導入通路１１１、通路１５１および吸入通路１１２は、特許請求の範囲の「燃料通路」を構成している。本実施形態では、当該「燃料通路」を燃料通路１００で示している。

プランジャ１３は、ハウジング本体１１のシリンダ１４に軸方向へ往復移動可能に支持されている。加圧室１１３は、プランジャ１３の往復移動方向の一端側に形成されている。プランジャ１３の他端側に設けられたヘッド１７は、スプリング座１８と結合している。スプリング座１８とハウジング本体１１との間には、スプリング１９が設けられている。スプリング座１８は、スプリング１９の付勢力により、図示しないカムの方向へ付勢されている。プランジャ１３は、図示しないタペットを介してカムと接することにより、往復駆動される。

スプリング１９は、一方の端部がハウジング本体１１に接し、他方の端部がスプリング座１８に接している。スプリング１９は、軸方向へ伸びる力を有している。これにより、スプリング１９は、スプリング座１８を経由して図示しないタペットをカム側へ付勢する。プランジャ１３のヘッド１７側の外周面と、プランジャ１３を収容するシリンダ１４を形成しているハウジング本体１１の内周面との間は、オイルシール２３により液密にシールされている。オイルシール２３は、エンジン内から加圧室１１３へのオイルの浸入を防止するとともに、加圧室１１３からエンジンへの燃料の流出を防止する。

燃料出口９１を形成する吐出弁部９０は、ハウジング本体１１の吐出通路１１４側に設けられている。吐出弁部９０は、加圧室１１３において加圧された燃料の排出を断続する。吐出弁部９０は、逆止弁９２、規制部材９３およびスプリング９４を有している。逆止弁９２は、底部９２１、および底部９２１から反加圧室１１３側へ筒状に延びる筒部９２２からなる有底筒状に形成され、吐出通路１１４において往復移動可能に設けられている。規制部材９３は、筒状に形成され、吐出通路１１４を形成するハウジング本体１１に固定されている。スプリング９４は、一方の端部が規制部材９３に接し、他方の端部が逆止弁９２の筒部９２２に接している。逆止弁９２は、スプリング９４の付勢力により、ハウジング本体１１が形成する弁座９５側へ付勢されている。逆止弁９２は、底部９２１側の端部が弁座９５に着座することにより吐出通路１１４を閉鎖し、弁座９５から離座することにより吐出通路１１４を開放する。逆止弁９２は、弁座９５とは反対側へ移動したとき、筒部９２２の反底部９２１側端部が規制部材９３と接することにより移動が規制される。

加圧室１１３の燃料の圧力が上昇すると、加圧室１１３側の燃料から逆止弁９２が受ける力は増大する。そして、加圧室１１３側の燃料から逆止弁９２が受ける力がスプリング９４の付勢力と弁座９５の下流側の燃料、すなわち図示しないデリバリパイプ内の燃料から受ける力との和よりも大きくなると、逆止弁９２は弁座９５から離座する。これにより、加圧室１１３内の燃料は、吐出通路１１４、すなわち逆止弁９２の筒部９２２に形成された通孔９２３、および筒部９２２の内側を経由して燃料出口９１から高圧ポンプ１０の外部へ吐出される。

一方、加圧室１１３の燃料の圧力が低下すると、加圧室１１３側の燃料から逆止弁９２が受ける力は減少する。そして、加圧室１１３側の燃料から逆止弁９２が受ける力がスプリング９４の付勢力と弁座９５の下流側の燃料から受ける力との和よりも小さくなると、逆止弁９２は弁座９５に着座する。これにより、図示しないデリバリパイプ内の燃料は、吐出通路１１４を経由して加圧室１１３へ流入することが防止される。

弁ボディ３０は、図３に示すようにハウジング本体１１に固定されている。弁ボディ３０は、例えば圧入、および係止部材２０などによりハウジング本体１１の通路１５１の内側に固定されている。すなわち、弁ボディ３０は、燃料通路１００を構成する通路１５１の途中に設けられている。弁ボディ３０は、底部３１、および底部３１から加圧室１１３側へ筒状に延びる筒部３２からなる有底筒状に形成されている。

弁ボディ３０は、底部３１の加圧室１１３側に、反加圧室１１３側へ凹む凹部３３を有している。底部３１の加圧室１１３側の壁面には、凹部３３の外縁に弁座３４が形成されている。すなわち、弁ボディ３０は、加圧室１１３側壁面に弁座３４を有している。弁座３４は、弁ボディ３０の軸に対し所定の角度をなすテーパ状に形成されている。

弁ボディ３０は、底部３１の中央部に第１ガイド部３５を有している。第１ガイド部３５は、底部３１の中央部から反凹部３３側へ筒状に突出するように形成されている。弁ボディ３０は、第１ガイド部３５の凹部３３を形成する壁面と反凹部３３側の壁面とを接続する第１挿通孔３５１を有している。また、底部３１の第１挿通孔３５１の外周側には、凹部３３を形成する壁面と反凹部３３側の壁面とを接続する第１通路１２０が形成されている。第１通路１２０は、弁ボディ３０の軸に対し周方向に等間隔で複数形成されている。

弁部材４０は、略円柱状の軸部４１、および軸部４１の加圧室１１３側端部に接続する略円盤状の傘部４２とからなる。弁部材４０は、傘部４２の外縁から反軸部４１側へ筒状に突出する突出部４３を有している。弁部材４０は、軸部４１が第１ガイド部３５の第１挿通孔３５１に挿通され、弁ボディ３０の内側において軸部４１の軸方向へ往復移動可能に設けられている。傘部４２の弁座３４側の壁面は、弁座３４の形状に対応し、軸部４１の軸に対し所定の角度をなすテーパ状に形成されている。弁部材４０は、往復移動することにより傘部４２が弁座３４に着座または弁座３４から離座して燃料通路１００を流通する燃料の流れを断続する。また、弁部材４０は、傘部４２が弁座３４から離座しているとき、弁座３４との間に環状の第２通路１３０を形成する。

第１ガイド部３５の第１挿通孔３５１の径は、弁部材４０の軸部４１の径とほぼ同一、または軸部４１の径よりもわずかに大きく形成されている。これにより、弁部材４０は、軸部４１の外壁が、第１挿通孔３５１を形成する第１ガイド部３５の壁面に摺動しながら、弁ボディ３０の内側で往復移動する。そのため、弁部材４０は、往復移動するとき、第１ガイド部３５によって、その往復移動が案内される。

軸部４１は、軸方向の途中に、外周壁から径内方向へ向けて凹む小径部４１１を有している。これにより、軸部４１と第１ガイド部３５との接触面積は、軸部４１が小径部４１１を有しない場合に比べて小さくなる。そのため、弁部材４０が往復移動するとき、軸部４１と第１ガイド部３５との摺動による抵抗を低減することができる。それとともに、小径部４１１は、軸部４１の摺動部を潤滑する役割も合わせ持つ。

小径部４１１と第１挿通孔３５１を形成する第１ガイド部３５の内周壁との間には、略環状の燃料溜まり４１２が形成されている。第１ガイド部３５の凹部３３側の燃料、および第１ガイド部３５の反凹部３３側の燃料は、軸部４１の外周壁と第１挿通孔３５１を形成する第１ガイド部３５の内周壁との間を通じて、燃料溜まり４１２に流入し保持される。そのため、弁部材４０が往復移動するとき、燃料溜まり４１２内の燃料は第１ガイド部３５の内周壁に付着する。これにより、軸部４１と第１ガイド部３５との摺動による抵抗をより低減することができる。

ストッパ５０は、弁部材４０の加圧室１１３側に設けられている。ストッパ５０は、筒部５１、筒部５１の反弁部材４０側の端部を塞ぐ底部５２、および底部５２の径外側に形成される環状の拡張部５３からなる。ストッパ５０は、弁ボディ３０の筒部３２の内周壁に拡張部５３の外周壁が溶接されて弁ボディ３０に固定されている。

ストッパ５０と弁部材４０との間に、第１付勢部材としてのスプリング２１が設けられている。スプリング２１は、ストッパ５０の筒部５１の内側において、一方の端部が底部５２に接し、他方の端部が弁部材４０の傘部４２に接している。スプリング２１は、軸方向に伸びる力を有し、弁部材４０を、反ストッパ５０側すなわち閉弁方向へ付勢している。

ストッパ５０の筒部５１の弁部材４０側端部と弁部材４０の突出部４３のストッパ５０側端部とは当接可能である。ストッパ５０は、弁部材４０がストッパ５０に当接したとき、弁部材４０と筒部５１の内壁と底部５２とに囲まれた容積室５４を形成する。また、このとき、ストッパ５０は、弁部材４０の、加圧室１１３側すなわち開弁方向への移動を規制する。

弁部材４０の突出部４３がストッパ５０の筒部５１に当接しているとき、ストッパ５０は、突出部４３の加圧室１１３側の開口を塞いでいる。これにより、このとき、加圧室１１３側から弁部材４０側へ向かう燃料は、弁部材４０への衝突が緩和される。
ストッパ５０の拡張部５３には、拡張部５３の加圧室１１３側の壁面と反加圧室１１３側の壁面とを接続する第３通路１４０が形成されている。第３通路１４０は、ストッパ５０の軸に対し周方向に等間隔で複数形成されている。

第２通路１３０と第３通路１４０との間には、弁ボディ３０の筒部３２の内周壁とストッパ５０の筒部５１の外周壁とに囲まれた略環状の中間通路１３１が形成されている。
ストッパ５０の筒部５１には、容積室５４と中間通路１３１とを連通する管路５５が形成されている。

上述した第１通路１２０、第２通路１３０、第３通路１４０および中間通路１３１は、それぞれハウジング本体１１に形成された通路１５１に含まれている。すなわち、燃料通路１００は、第１通路１２０、第２通路１３０、第３通路１４０および中間通路１３１を含んでいる。これにより、燃料が燃料室１６側から加圧室１１３側へ向かうとき、燃料は、第１通路１２０、第２通路１３０、中間通路１３１および第３通路１４０を、この順で流通する。一方、燃料が加圧室１１３側から燃料室１６側へ向かうとき、燃料は、第３通路１４０、中間通路１３１、第２通路１３０および第１通路１２０を、この順で流通する。

次に、弁ボディ３０に設けられた複数の第１通路１２０、およびストッパ５０に設けられた複数の第３通路１４０の、相互の位置関係を説明する。図１（ａ）および（ｂ）では、弁ボディ３０に第１通路１２０を構成している各通路を第１通路１２１〜１２５とし、ストッパ５０に第３通路１４０を構成している各通路を第３通路１４１〜１４６として、第１通路１２１〜１２５および第３通路１４１〜１４６の周方向の相対的な位置関係を模式的に説明する。図１（ａ）と図１（ｂ）との違いは弁部材３０とストッパ５０との組み付け方における、各通路孔同士の、周方向の相対的な位置関係である。つまり、図１（ａ）および（ｂ）には、ニードル６０の軸方向を基準とした図３のＡ−Ａ線断面における第１通路１２０の配置に対し、Ｂ−Ｂ線断面における第３通路１４０の配置を投影したときの、各通路の断面の相対的な位置を、概念的に示している。なお、図１（ａ）および（ｂ）では、本実施形態で燃料が流通する通路部分に関し構成上の特徴およびその効果をより明確に説明するために、各通路の断面形状を模式的に示している。本実施形態によると、特許請求の範囲に記載の「第１通路」は、弁ボディ３０に概ね円孔の形状で５つ、周方向に等間隔で形成されており、図１（ａ）および（ｂ）では破線で示された第１通路１２１〜１２５が対応する。また、特許請求の範囲に記載の「第３通路」は、ストッパ５０に概ね円孔の形状で６つ、周方向に等間隔で形成されており、図１（ａ）および（ｂ）では実線で示された第３通路１４１〜１４６が対応する。

図２に示すように、電磁駆動部７０は、コイル７１、固定コア７２、可動コア７３、フランジ７５などを有している。コイル７１は、樹脂製のスプール７８に巻かれており、通電することにより磁界を発生する。固定コア７２は、磁性材料から形成されている。固定コア７２は、コイル７１の内周側に収容されている。可動コア７３は、磁性材料から形成されている。可動コア７３は、固定コア７２と対向して配置されている。可動コア７３は、非磁性材料から形成されている筒部材７９およびフランジ７５の内周側に軸方向へ往復移動可能に収容されている。筒部材７９は、固定コア７２とフランジ７５との間の磁気的な短絡を防止する。

フランジ７５は、磁性材料から形成されている。図３に示すように、フランジ７５は、ハウジング本体１１の筒部１５に取り付けられている。これにより、フランジ７５は、電磁駆動部７０をハウジング本体１１に保持するとともに、筒部１５の端部を塞いでいる。フランジ７５は、中央部に、筒状に形成された第２ガイド部７６を有している。第２ガイド部７６は、フランジ７５の弁ボディ３０側と反弁ボディ３０側とを連通する第２挿通孔７６１を有している。

ニードル６０は、略円柱状に形成され、フランジ７５の第２ガイド部７６に形成された第２挿通孔７６１に挿通されている。ニードル６０は、第２挿通孔７６１の内側において軸方向へ往復移動可能に設けられている。第２挿通孔７６１の径は、ニードル６０の径とほぼ同一、またはニードル６０の径よりもわずかに大きく形成されている。これにより、ニードル６０は、外壁が、第２挿通孔７６１を形成する第２ガイド部７６の壁面に摺動しながら往復移動する。そのため、ニードル６０は、往復移動するとき、第２ガイド部７６によって、その往復移動が案内される。

ニードル６０は、外周壁の一部が面取りされることにより形成される略平面状の壁面６１を有している。このように、ニードル６０の外周壁の一部を面取りすることにより、ニードル６０と第２ガイド部７６との接触面積は小さくなる。これにより、ニードル６０と第２ガイド部７６との摺動による抵抗を低減することができる。

ニードル６０の壁面６１と第２挿通孔７６１を形成する第２ガイド部７６の内周壁との間には、隙間６２が形成されている。そのため、フランジ７５の弁ボディ３０側の燃料は、隙間６２を経由してフランジ７５の反弁ボディ３０側へ流通可能である。これにより、フランジ７５の弁ボディ３０側と反弁ボディ３０側との圧力はほぼ同一となる。また、隙間６２は、可動コア７３の周囲に溜まったエアのエア抜き通路としても機能する。

ニードル６０は、一方の端部が可動コア７３に圧入または溶接されることで可動コア７３と一体に組み付けられている。また、ニードル６０は、他方の端部に形成された端面６３が、弁部材４０の軸部４１の反傘部４２側端部に形成された端面４５と当接可能である。なお、ニードル６０は、弁部材４０の開弁または閉弁時の移動方向と同一の方向へ移動可能である。

固定コア７２と可動コア７３との間に、第２付勢部材としてのスプリング２２が設けられている。スプリング２２は、可動コア７３を弁部材４０側へ付勢している。スプリング２２が可動コア７３を付勢する力は、スプリング２１が弁部材４０を付勢する力よりも大きい。すなわち、スプリング２２は、可動コア７３およびニードル６０をスプリング２１の付勢力に抗して弁部材４０側、すなわち弁部材４０の開弁方向へ付勢している。これにより、コイル７１に通電していないとき、固定コア７２と可動コア７３とは互いに離れている。そのため、コイル７１に通電していないとき、可動コア７３と一体のニードル６０はスプリング２２の付勢力により弁部材４０側へ移動するとともに、弁部材４０は弁ボディ３０の弁座３４から離座している。電磁駆動部７０のコイル７１、固定コア７２、可動コア７３、フランジ７５、スプール７８および筒部材７９は、特許請求の範囲の「コイル部」を構成している。

次に、上記構成の高圧ポンプ１０の作動について説明する。
（１）吸入行程
プランジャ１３が図２の下方へ移動するとき、コイル７１への通電は停止されている。そのため、弁部材４０は、電磁駆動部７０のスプリング２２から力を受けている可動コア７３と一体のニードル６０により加圧室１１３側へ付勢されている。その結果、弁部材４０は、弁ボディ３０の弁座３４から離座している。また、プランジャ１３が図２の下方へ移動するとき、加圧室１１３の圧力は低下する。そのため、弁部材４０が凹部３３側の燃料から受ける力は、加圧室１１３側の燃料から受ける力よりも大きくなる。これにより、弁部材４０には弁座３４から離座する方向へ力が加わり、弁部材４０は弁座３４から離座する。弁部材４０は、突出部４３がストッパ５０の筒部５１に当接するまで移動する。弁部材４０が弁座３４から離座、すなわち開弁することにより、燃料室１６は、導入通路１１１、通路１５１および吸入通路１１２を経由して加圧室１１３に連通する。したがって、燃料室１６の燃料は、第１通路１２０、第２通路１３０、中間通路１３１および第３通路１４０をこの順で経由して加圧室１１３に吸入される。また、このとき、弁部材４０は、ストッパ５０と当接することにより、突出部４３の加圧室１１３側の開口がストッパ５０で塞がれている。

（２）調量行程
プランジャ１３が下死点から上死点に向かって上昇するとき、加圧室１１３から弁部材４０側すなわち燃料室１６側へ排出される燃料の流れにより、弁部材４０には加圧室１１３側の燃料から弁座３４に着座する方向へ力が加わる。しかし、コイル７１に通電していないとき、ニードル６０は、スプリング２２の付勢力により弁部材４０側へ付勢されている。そのため、弁部材４０は、ニードル６０によって弁座３４側への移動が規制される。また、弁部材４０は、突出部４３の加圧室１１３側の開口がストッパ５０によって塞がれている。これにより、加圧室１１３から燃料室１６側へ排出される燃料の流れが、弁部材４０に直接衝突することはない。そのため、燃料の流れにより弁部材４０に加わる閉弁方向への力が緩和される。その結果、コイル７１への通電が停止されている間、弁部材４０は弁座３４から離間した状態を維持する。これにより、プランジャ１３の上昇によって加圧室１１３から排出される燃料は、燃料室１６から加圧室１１３へ吸入される場合と逆に、第３燃料通路１２３、中間通路１３１、第２通路１３０および第１通路１２０をこの順で経由して燃料室１６へ戻される。

調量行程の途中にコイル７１へ通電すると、コイル７１に発生した磁界により、固定コア７２、フランジ７５および可動コア７３に磁気回路が形成される。これにより、互いに離間している固定コア７２と可動コア７３との間には磁気吸引力が発生する。固定コア７２と可動コア７３との間に発生する磁気吸引力がスプリング２２の付勢力よりも大きくなると、可動コア７３は固定コア７２側へ移動する。そのため、可動コア７３と一体のニードル６０も、固定コア７２側へ移動する。ニードル６０が固定コア７２側へ移動すると、弁部材４０とニードル６０とは離間し、弁部材４０はニードル６０から力を受けない。その結果、弁部材４０は、スプリング２１の付勢力、および、加圧室１１３から燃料室１６側へ排出される燃料の流れにより弁部材４０に加わる閉弁方向の力によって弁座３４側へ移動する。

弁部材４０が弁座３４側へ移動し、弁部材４０が弁座３４に着座、すなわち閉弁することにより、第２通路１３０が閉鎖され、燃料通路１００を流通する燃料の流れが遮断される。これにより、加圧室１１３から燃料室１６へ燃料を排出する調量行程は終了する。プランジャ１３が上昇するとき、第２通路１３０、すなわち加圧室１１３と燃料室１６との間を閉鎖することにより、加圧室１１３から燃料室１６へ戻される燃料の量が調整される。その結果、加圧室１１３で加圧される燃料の量が決定される。

（３）加圧行程
加圧室１１３と燃料室１６との間が閉鎖された状態でプランジャ１３がさらに上死点に向けて上昇すると、加圧室１１３の燃料の圧力は上昇する。加圧室１１３の燃料の圧力が所定の圧力以上になると、吐出弁部９０のスプリング９４の付勢力と弁座９５の下流側の燃料から逆止弁９２が受ける力とに抗して、逆止弁９２は弁座９５から離座する。これにより、吐出弁部９０が開弁し、加圧室１１３で加圧された燃料は吐出通路１１４を通り高圧ポンプ１０から吐出される。高圧ポンプ１０から吐出された燃料は、図示しないデリバリパイプに供給されて蓄圧され、インジェクタに供給される。

プランジャ１３が上死点まで移動すると、コイル７１への通電が停止され、弁部材４０は再び弁座３４から離座する。このとき、プランジャ１３は再び図２の下方へ移動し、加圧室１１３の燃料の圧力は低下する。これにより、加圧室１１３には燃料室１６から燃料が吸入される。
なお、弁部材４０が閉弁し、加圧室１１３の燃料の圧力が所定値まで上昇したとき、コイル７１への通電は停止してもよい。加圧室１１３の燃料の圧力が上昇すると、弁部材４０が弁座３４から離座する方向へ受ける力よりも、加圧室１１３側の燃料によって弁座３４へ着座する方向へ受ける力が大きくなる。そのため、コイル７１への通電を停止しても、弁部材４０は加圧室１１３側の燃料から受ける力によって弁座３４への着座状態を維持する。このように、所定の時期にコイル７１への通電を停止することにより、電磁駆動部７０の消費電力を低減することができる。

上記の（１）から（３）の行程を繰り返すことにより、高圧ポンプ１０は吸入した燃料を加圧して吐出する。燃料の吐出量は、電磁駆動部７０のコイル７１への通電タイミングを制御することにより調節される。
以上説明したように、第１実施形態では、第１通路１２０の数をｍ、第３通路１４０の数をｎとすると、「ｍが奇数かつｎが偶数」、「ｍとｎとが互いに素」、かつ、「ｍとｎとの差が１」の関係を全て満たすように、「ｍ＝５」かつ「ｎ＝６」として各通路が形成されている。

このような通路における燃料の流れに関しては、以下のことが言える。上記（１）の吸入行程において、図１（ａ）および（ｂ）の第１通路１２１〜１２５を通過した燃料は、図３の凹部３３、第２通路１３０、および中間通路１３１の内部を、それぞれの通路形状に沿ってニードル６０の軸方向に流通する。凹部３３、第２通路１３０、および中間通路１３１は互いに連通し、通路断面形状の外周および内周の径が軸方向に大きさを変化させる略環状の通路を構成している。この通路の内部を流通する燃料は、第１通路１２１〜１２５から中間通路１３１にかけて、径の大きさの変化に沿って径方向の移動を規制されながらも、周方向への移動を伴うことなく軸方向加圧室１１３側へ向かってまっすぐ流れる。そして、図１（ａ）および（ｂ）の第１通路１２１〜１２５の断面形状と第３通路１４１〜１４６の断面形状とが重なっている箇所およびその周辺では、第３通路１４１〜１４６を形成しているストッパ５０の壁面に燃料が軸方向で衝突する。また、当該第３通路１４１〜１４６の断面形状が図１（ａ）および（ｂ）において第１通路１２１〜１２５に重なる箇所では、燃料がそのまま軸方向に加圧室１１３側へ向かうように、第３通路１４１〜１４６内へ流入する。

ここで、燃料がストッパ５０の壁面に衝突するような箇所では、衝突した燃料の流れが近傍の第３通路１４１〜１４６のいずれかへ向かうように変化し、流れの変化に伴い流速や流量が相対的に小さくなる。また、上述したように、両通路の相対的な位置が重なっている箇所では、燃料が軸方向へまっすぐ流れるため、流速や流量が低下しにくい。このように、個々の通路間では、第１通路１２１〜１２５と第３通路１４１〜１４６との重なりの形態に応じて、燃料の流れが変化する。したがって、燃料通路１００全体を通して燃料室１６から加圧室１１３へ供給される燃料の流量は、図１（ａ）および（ｂ）などにおける第１通路１２１〜１２５と第３通路１４１〜１４６の重なり部分の面積の総和が第１通路１２１〜１２５の面積の総和に対して占める割合に対応する、ということができる。

以上を前提として、第１実施形態の「第１通路１２０の数を５、第３通路１４０の数を６とした」という点の効果を、図７（ａ）および（ｂ）に示す比較例を用いて説明する。図７（ａ）および（ｂ）は、第１実施形態の第１通路１２０に対応する第１通路１９０と、第１実施形態と同一構成である第３通路１４０とを、図１（ａ）および（ｂ）と同様にニードル６０の軸方向に重ね合わせるようにして通路断面の相対的な位置関係を表す図である。この参考例によると、第１通路１９０は、弁ボディ３０に概ね円孔の形状で６つ、周方向に等間隔で形成されており、図７（ａ）および（ｂ）では破線で示された第１通路１９１〜１９６が対応する。この参考例は、仮に一般的に考えられる従来の「燃料通路」の設計として、第１通路１９０の数と第３通路１４０の数とを同数ずつにした場合の燃料の流れを、比較対象として説明するためのものである。

図７（ａ）および（ｂ）に示すとおり、第１通路１９０の数と第３通路１４０の数とが同数である場合、図７（ａ）においては、例えば、第１通路１９１の周方向の位置に対し第３通路１４１の周方向の位置が完全に対応し、第１通路１９２の周方向の位置に対し第３通路１４２の周方向の位置が完全に対応し、…、という具合に、全ての第１通路１９０が全ての第３通路１４０と相対的な位置を対応させた状態となっている。一方、図７（ａ）における弁ボディ３０およびストッパ５０と全く同一の部材間の組付けによって弁構造を構成しても、その周方向の相対的な位置関係がずれると、図７（ｂ）に示されているように、第１通路１２１〜１２５と第３通路１４１〜１４６の重なり部分の面積は、第１通路１２１〜１２５の面積に対してごくわずかとなる。具体的には、図７（ａ）に示す状態における「第１通路１９１〜１９６と第３通路１４１〜１４６の重なり部分の面積の総和が第１通路１９１〜１９６の面積の総和に対して占める割合」を１００％とみなした場合、図７（ｂ）に示す状態における当該重なり部分の面積の総和が第１通路１９１〜１９６の面積の総和に対して占める割合は、例えば、３０％程度になる。このように、比較例の場合、ストッパ５０と弁ボディ３０とを組付ける際に周方向の位置決めを正確に行わなければ、組付け状態に応じて通路間の重なりの形態が図７（ａ）と図７（ｂ）とで大きく異なり、加圧室に供給される燃料の流量、及び吐出量も、製品毎に大きくばらついてしまう。

これに対して、本実施形態では、図１（ａ）においては第１通路１２５と第３通路１４６との周方向における位置がほぼ完全に対応している。第３通路１４６と周方向に対向する位置にある第１通路１４３は、第１通路１２２と第１通路１２３との中間位置に対応し、ここでは通路間の重なり部分の面積が小さくなっている。これにより、「第１通路１２１〜１２５と第３通路１４１〜１４６の重なり部分の面積の総和が第１通路１２１〜１２５の面積の総和に対して占める割合」は、例えば、７０〜８０％になっている。一方、図１（ｂ）においては、第１通路１２４と第３通路１４５との周方向における位置がほぼ完全に対応している。第３通路１４５と周方向に対向する位置にある第１通路１４２は、第１通路１２１と第１通路１２２との中間位置に対応し、ここでは通路間の重なり部分の面積が小さくなっている。これにより、「第１通路１２１〜１２５と第３通路１４１〜１４６の重なり部分の面積の総和が第１通路１２１〜１２５の面積の総和に対して占める割合」は、図１（ｂ）においても、図１（ａ）の場合と大きな差異がなく、７０〜８０％になっている。このように、本実施形態の場合、ストッパ５０と弁ボディ３０とを組付ける際に周方向の位置決めを正確に行わなくても、組付け状態を問わず通路間の重なりの形態がほぼ均等となり、製品毎に燃料の流れやすさが変動しにくい。したがって、各々が通路を有するストッパ５０と弁ボディ３０とを含む弁構造の組付け状態を問わず、燃料の流れが安定し、製品毎の吐出量のばらつきを抑制することが可能となる。

（第２実施形態）
図４は、本発明の第２実施形態による高圧ポンプの、図１（ａ）に対応する概念図である。第２実施形態では、弁ボディに形成される第１通路の形状が第１実施形態の場合と異なる。具体的には、第１実施形態の第１通路１２１〜１２５に対応する本実施形態の第１通路１６１〜１６５は、断面の形状が長円となっている。第１通路１６１〜１６５の数が第３通路１４１〜１４６の数と異なり、第１通路の数をｍ、第３通路の数をｎとすると、「ｍが奇数かつｎが偶数」、「ｍとｎとが互いに素」、かつ、「ｍとｎとの差が１」の関係を全て満たすように、「ｍ＝５」かつ「ｎ＝６」として各通路が形成されているため、上記同様の効果が得られる。また、本実施形態のように、数が少ない方の通路断面形状を変更し、両通路の断面形状がより大きく重なるようにしてもよく、これにより、全体としてさらに燃料が流れやすくなり、かつ、吐出量が安定するような高圧ポンプを提供することができる。

（第３実施形態）
図５は、本発明の第３実施形態による高圧ポンプの、図１（ａ）に対応する概念図である。第３実施形態では、弁ボディに形成される第１通路の形状が第１実施形態の場合と異なる。具体的には、第１実施形態の第１通路１２１〜１２５に対応する本実施形態の第１通路１７１〜１７５は、断面の形状が長方形となっている。このように、通路断面の形状を略円や長円に限らず長方形に変更した場合にも、上記実施形態と同様の効果が奏される。

（第４実施形態）
図６は、本発明の第４実施形態による高圧ポンプの、図１（ａ）に対応する概念図である。第４実施形態では、弁ボディに形成される第１通路の形状および数、ならびに第３通路の数が第１実施形態と同一であるが、ストッパに形成される第３通路の通路形態が第１実施形態の場合と異なる。具体的には、第１実施形態の第３通路１４１〜１４６に対応する本実施形態の第３通路１８１〜１８６は、断面の形状がストッパ５０の外縁を自身の軸へ向けて切欠いた形状に形成されている。このように、第３通路を孔状とすることに代えて、ストッパ５０の外縁を切り欠いて第３通路１８１〜１８６を形成すれば、より簡易な製造工程で上記同様の効果が得られ、第３通路の形成および弁構造の組付けにかかる工数を低減することができる。

（他の実施形態）
本発明の他の実施形態では、第１通路および第３通路は、第１通路の数をｍ、第３通路の数をｎとすると、「ｍとｎとの差が１」の関係を満たさなくとも、「ｍが奇数かつｎが偶数であり、ｍとｎとが互いに素の関係、または、ｍが偶数かつｎが奇数であり、ｍとｎとが互いに素の関係」の関係さえ満たしていればよい。すなわち、例えば、第１通路の数が６で第３通路の数が５であるというように通路の数の大小の関係が上記各実施形態と逆であっても良い。また、例えば、第１通路の数が５で第３通路の数が１０である場合も、第１通路および第３通路の数が同数である場合に比べて燃料の流れやすさのばらつきをある程度抑制することが可能であるため、上記効果が奏されるように構成することは、ある程度可能である。

また、本発明の他の実施形態では、第１通路および第３通路は、「ｍが奇数かつｎが偶数であり、ｍとｎとが互いに素の関係、または、ｍが偶数かつｎが奇数であり、ｍとｎとが互いに素の関係」の関係を満たしているのであれば、どのような形状で形成されていてもよい。また、第１通路および第３通路は、いずれか一方または両方ともが、第４実施形態のように弁ボディまたはストッパの外縁を自身の軸へ向けて切欠いた形状で形成されていることとしてもよい。

上述の複数の実施形態では、電磁駆動部のコイル部に通電していないとき弁部材は開弁しており、コイル部に通電したとき弁部材が閉弁する、所謂ノーマリーオープン（常開）型の弁構造を示した。これに対し、本発明の他の実施形態では、コイル部に通電したとき弁部材が開弁する、所謂ノーマリークローズ（常閉）型の弁構造としてもよい。

このように、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能である。

本発明の第１実施形態による高圧ポンプの要部を説明する概念図。 本発明の第１実施形態による高圧ポンプの断面図。 本発明の第１実施形態による高圧ポンプの部分断面図。 本発明の第２実施形態による高圧ポンプの要部を説明する概念図。 本発明の第３実施形態による高圧ポンプの要部を説明する概念図。 本発明の第４実施形態による高圧ポンプの要部を説明する概念図。 第１実施形態に対応する比較例を説明する概念図。

符号の説明

１０：高圧ポンプ、１１：ハウジング本体（ハウジング）、１２：カバー（ハウジング）、１３：プランジャ、２１：スプリング（第１付勢部材）、２２：スプリング（第２付勢部材）、３０：弁ボディ、３４：弁座、４０：弁部材、５０：ストッパ、６０：ニードル、７０：電磁駆動部、７１：コイル（コイル部）、７２：固定コア（コイル部）、７３：可動コア（コイル部）、７５：フランジ（コイル部）、７８：スプール（コイル部）、７９：筒部材（コイル部）、１００：燃料通路、１１３：加圧室、１２０：第１通路、１２１〜１２６：第１通路、１３０：第２通路、１４０：第３通路、１４１〜１４５：第３通路

Claims (5)

1. 往復移動可能なプランジャと、
   前記プランジャによって燃料が加圧される加圧室、および前記加圧室に燃料を導く燃料通路を有するハウジングと、
   前記燃料通路に設けられ、前記加圧室側壁面に弁座を有する弁ボディと、
   前記弁座に着座または前記弁座から離座することにより前記燃料通路を流通する燃料の流れを断続する弁部材と、
   前記弁部材の前記加圧室側に前記弁ボディと同軸に設けられ、前記弁部材の開弁方向への移動を規制するストッパと、
   前記ストッパと前記弁部材との間に設けられ、前記弁部材を閉弁方向に付勢する第１付勢部材と、
   一方の端部が前記弁部材の反加圧室側端部に当接可能であり、前記弁部材の開弁または閉弁時の移動方向と同一の方向へ移動可能に設けられるニードルと、
   前記ニードルを前記弁部材の開弁方向に付勢する第２付勢部材と、
   前記ニードルを前記弁部材の閉弁方向または開弁方向のいずれか一方に吸引可能なコイル部を有する電磁駆動部と、を備え、
   前記燃料通路は、前記弁ボディの前記弁座の反加圧室側において前記弁ボディの軸に対し周方向に等間隔で複数形成される第１通路、前記弁部材が前記弁座から離座したとき前記弁部材と前記弁座との間に環状に形成される第２通路、および前記ストッパにおいて前記ストッパの軸に対し周方向に等間隔で複数形成される第３通路を含み、
   前記弁ボディに形成される前記第１通路の数をｍ、前記ストッパに形成される前記第３通路の数をｎとすると、
   前記第１通路および前記第３通路は、「ｍが奇数かつｎが偶数であり、ｍとｎとが互いに素の関係」、または「ｍが偶数かつｎが奇数であり、ｍとｎとが互いに素の関係」となるように形成されていることを特徴とする高圧ポンプ。
2. 前記第１通路および前記第３通路は、ｍとｎとの差が「１」となるように形成されていることを特徴とする請求項１に記載の高圧ポンプ。
3. 前記第１通路および前記第３通路の少なくとも一方は、断面の形状が長円となるように形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の高圧ポンプ。
4. 前記第１通路および前記第３通路の少なくとも一方は、断面の形状が長方形となるように形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の高圧ポンプ。
5. 前記第１通路および前記第３通路の少なくとも一方は、断面の形状が前記弁ボディおよび前記ストッパの少なくとも一方の外縁を自身の軸へ向けて切欠いた形状となるように形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の高圧ポンプ。

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