JP5126604B2 - 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。

特許文献１の高圧ポンプでは、弁部材は略円板状に形成されている。当該弁部材は、付勢部材により閉弁方向へ付勢されており、電磁駆動部が作動することにより開弁方向または閉弁方向へ往復移動する。しかしながら、特許文献１の高圧ポンプには、往復移動する弁部材を支持するような部材は設けられていない。そのため、弁部材は、往復移動が安定せず、弁座への着座が不安定になるおそれがある。その結果、弁部材の着座不良が生じ、加圧室に供給される燃料、あるいは高圧ポンプから吐出される燃料の量が不安定になるといった問題が生じる。

また、特許文献１の高圧ポンプでは、弁部材の開弁方向への移動を規制するストッパには、燃料が流通する連通口が形成されている。そのため、燃料が加圧室側から弁部材側へ向かって流れるとき、連通口を通過した燃料が弁部材の加圧室側壁面に衝突することがある。燃料が弁部材の加圧室側壁面に衝突すると、弁部材の軸が傾き、弁部材の弁座への着座の安定性がさらに悪化するおそれがある。また、燃料が弁部材の加圧室側壁面に衝突すると、意図しない弁部材の閉弁を招くおそれもある。
特開２００４−２１８６３３号公報

本発明の目的は、弁部材の弁座への良好な着座を維持し、吐出量が安定する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と、プランジャによって燃料が加圧される加圧室、および加圧室に燃料を導く燃料通路を有するハウジングと、燃料通路に設けられ、加圧室側壁面に弁座を有する弁ボディと、板部と板部から加圧室側へ中空筒状または中実筒状に延びるガイド部とからなり、板部が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と、弁部材の加圧室側に設けられ、弁部材側端部に弁部材側へ中空筒状に延びる筒部、および、前記加圧室側と前記弁座側とを連通する筒状の通路を有し、弁部材の開弁方向への移動を規制するストッパと、一方の端部が弁部材に接し、他方の端部がストッパに接して設けられ、弁部材を閉弁方向へ付勢する第１付勢部材と、板部に当接することで弁部材を開弁方向へ押圧可能なニードルと、ニードルを弁部材の開弁方向に付勢する第２付勢部材と、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と、を備えている。

ストッパは、加圧室側から見たとき、弁部材の加圧室側壁面を隠すようにして覆っている。これにより、例えば、燃料が加圧室側から弁部材側へ向かって流れるとき、燃料の流れは、ストッパに遮られ、弁部材の加圧室側壁面に勢いよく衝突することがない。そのため、意図しない弁部材の閉弁を抑制することができる。
ストッパの通路は、軸に沿って弁座側へ仮想的に延長したとき、弁部材と交わることのない形状に形成されている。

弁部材のガイド部は、内壁または外壁に、ストッパの筒部の外壁または内壁と摺動可能な筒形状のガイド面を有している。そのため、電磁駆動部によりニードルを経由して弁部材を開弁方向または閉弁方向へ移動させるとき、弁部材は、ストッパの筒部と摺動するガイド面によって軸方向への往復移動が案内される。これにより、このとき、弁部材は、径方向への移動、および軸の傾きが抑制される。その結果、弁部材を弁座に対し安定して着座または離座させることができる。また、上述のように、弁部材は加圧室側壁面がストッパにより覆われているため、加圧室側の燃料が弁部材の加圧室側壁面に勢いよく衝突することはなく、当該衝突による弁部材の軸の傾きをより効果的に抑制できる。これにより、弁部材を弁座に対しより安定して着座または離座させることができる。

第１付勢部材は、軸方向の少なくとも一部が、弁部材のガイド面の軸方向の少なくとも一部と重なるようにして設けられている。すなわち、第１付勢部材は、ガイド面の径内側あるいは径外側に配置されている。このように第１付勢部材を配置することにより、第１付勢部材を例えばガイド面の軸方向長さのどの部分とも重ならないように配置する場合に比べて、第１付勢部材が弁部材を付勢するときの弁部材の軸の傾きを抑制できる。そのため、ガイド面は、弁部材の閉弁方向への移動をより安定して案内することができる。
以上説明した構成により、本発明では、弁部材の弁座への良好な着座を維持することができる。したがって、加圧室へ供給する燃料の量が安定し、高圧ポンプから吐出する燃料の量を安定させることができる。

請求項２記載の発明では、ガイド部は中空筒状に形成され、ガイド面はガイド部の内壁に形成されてストッパの筒部の外壁と摺動可能であり、第１付勢部材はガイド部および筒部の内側に位置するように設けられている。この構成によれば、上述した請求項１記載の発明と同様、弁部材の弁座への良好な着座を維持することができる。したがって、加圧室へ供給する燃料の量が安定し、高圧ポンプから吐出する燃料の量を安定させることができる。

請求項３記載の発明では、ガイド部は中空筒状に形成され、ガイド面はガイド部の外壁に形成されてストッパの筒部の内壁と摺動可能であり、第１付勢部材は筒部およびガイド部の内側に位置するように設けられている。この構成によっても、上述した請求項２記載の発明の効果と同様の効果を奏することができる。
請求項４記載の発明では、ガイド部は中実筒状に形成され、ガイド面はガイド部の外壁に形成されてストッパの筒部の内壁と摺動可能であり、第１付勢部材はガイド部および筒部の外側に位置するように設けられている。この構成によっても、上述した請求項２記載の発明の効果と同様の効果を奏することができる。

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および図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１２１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。当該燃料入口は、図示しない低圧燃料配管と接続されている。燃料室１６には、当該低圧燃料配管および燃料入口を通じて、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１２１に連通している。吸入通路１１２の他方の端部は、段差面１５２の内側に開口している。導入通路１１１と吸入通路１１２とは、図１に示すように弁ボディ３０の内側を経由して接続している。加圧室１２１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。プランジャ１３は、小径部１３１、および小径部１３１よりも径が大きく小径部１３１の加圧室１２１側に接続して小径部１３１との間に段差面１３２を形成する大径部１３３からなる。加圧室１２１は、大径部１３３の反小径部１３１側に形成されている。プランジャ１３の段差面１３２の反加圧室１２１側には、ハウジング本体１１に接する略円環状のプランジャストッパ２３が設けられている。

プランジャストッパ２３は、加圧室１２１側端面に、反加圧室１２１側へ略円板状に凹む凹部２３１と凹部２３１から径外方向へプランジャストッパ２３の外縁まで延びる溝路２３２とを有している。凹部２３１の径は、プランジャ１３の大径部１３３の外径とほぼ同一に形成されている。凹部２３１の中央部には、プランジャストッパ２３を板厚方向に貫く孔２３３が形成されている。プランジャストッパ２３は、孔２３３にプランジャ１３の小径部１３１が挿通されるとともに、加圧室１２１側端面がハウジング本体１１に接している。これにより、プランジャ１３の段差面１３２、小径部１３１の外壁、シリンダ１４の内壁、プランジャストッパ２３の凹部２３１およびシール部材２４に囲まれる、略円環状の可変容積室１２２が形成されている。

ハウジング本体１１には、シリンダ１４の反加圧室１２１側端部の径外側に、加圧室１２１側へ略円環状に凹む凹部１０５が形成されている。凹部１０５には、オイルシールホルダ２５が嵌め込まれている。オイルシールホルダ２５は、プランジャストッパ２３との間にシール部材２４を挟んで、ハウジング本体１１に固定されている。シール部材２４は、可変容積室１２２を液密にシールし、可変容積室１２２からエンジンへの燃料の流出を防止するとともに、エンジン内から可変容積室１２２へのオイルの浸入を防止する。また、シール部材２４は、プランジャ１３の摺動、特に小径部１３１の摺動による燃料油膜の厚さを規制することで、燃料のリークを抑制する。オイルシールホルダ２５の反加圧室１２１側端部には、オイルシール２６が装着されている。オイルシール２６は、プランジャ１３の摺動、特に小径部１３１の摺動によるオイル油膜の厚さを規制することで、オイルのリークを抑制する。

オイルシールホルダ２５とハウジング本体１１との間には、環状の通路１０６および通路１０７が形成されている。通路１０６と通路１０７とは接続している。ハウジング本体１１には、通路１０７と燃料室１６とを連通する通路１０８が形成されている。通路１０６とプランジャストッパ２３の溝路２３２とは接続している。このように、溝路２３２、通路１０６、通路１０７および通路１０８がそれぞれ互いに接続することにより、可変容積室１２２は、燃料室１６に連通している。

プランジャ１３の小径部１３１の反大径部１３３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とオイルシールホルダ２５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、一方の端部がオイルシールホルダ２５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。

可変容積室１２２は、プランジャ１３の往復移動に応じて容積が変化する。可変容積室１２２は、プランジャ１３の移動により加圧室１２１の容積が減少するとき、すなわち、調量行程で燃料を加圧室１２１から燃料室１６側へ排出しているとき、もしくは加圧行程で燃料を加圧または高圧燃料を高圧ポンプ１０の外部へ吐出しているとき、可変容積室１２２の容積が増大することによって、燃料通路１００に接続する燃料室１６から、通路１０８、通路１０７、通路１０６および溝路２３２を通じて燃料を吸入する。調量行程においては、加圧室１２１から排出された燃料の一部を可変容積室１２２に吸入することができるため、燃料室１６の燃圧脈動を抑制することができる。これにより、加圧室１２１からの燃料の排出による低圧燃料配管への燃圧脈動の伝達を抑制することができる。ここで、加圧行程においては、加圧室１２１の燃料は燃料室１６に戻らないので、燃圧脈動の要因とはならない。
一方、可変容積室１２２は、プランジャ１３の移動により加圧室１２１の容積が増大するとき、すなわち吸入行程で加圧室１２１に燃料を吸い込んでいるとき、可変容積室１２２の容積が減少することによって、燃料室１６へ燃料を送り出す。ここで、加圧室１２１の容積および可変容積室１２２の容積は、プランジャ１３の位置のみによって決定される。よって、加圧室１２１が燃料を吸入すると同時に、可変容積室１２２が燃料を燃料室１６へ送り出すため、燃料通路１００を通じて加圧室１２１へ吸入される燃料の量、圧力および勢いが増大する。そのため、加圧室１２１への燃料の吸入効率が向上する。

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１２１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１２１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１２１の燃料の圧力が上昇すると、加圧室１２１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１２１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１２１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１２１の燃料の圧力が低下すると、加圧室１２１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１２１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１２１へ流入することが防止される。

弁ボディ３０は、図１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、略環状の弁座部３１、および弁座部３１から加圧室１２１側へ筒状に延びる筒部３２からなる。弁座部３１の加圧室１２１側壁面には、円環状の弁座３４が形成されている。すなわち、弁ボディ３０は、加圧室１２１側壁面に弁座３４を有している。弁座部３１には、弁座３４の径内側に通孔３５が形成されている。

弁部材４０は、弁ボディ３０の筒部３２の内側、すなわち弁座３４の加圧室１２１側に設けられている。弁部材４０は、略円板状の板部としての円板部４１、および円板部４１の外縁から加圧室１２１側へ中空円筒状に延びるガイド部４２からなる。弁部材４０は、円板部４１の弁座３４側端部に、反弁座３４側へ略円板状に凹んで形成される凹部４５と、凹部４５の径外側に形成され弁部材４０の着座時に弁座３４に当接可能な環状端面４６と、を有する。弁部材４０は、往復移動することで円板部４１（環状端面４６）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。

弁ボディ３０の筒部３２の内壁と円板部４１およびガイド部４２の外周壁との間には、略環状の環状燃料通路１０１が形成されている。すなわち、弁ボディ３０は、弁部材４０の外壁との間に環状燃料通路１０１を有している。
ストッパ５０は、弁部材４０の加圧室１２１側に設けられている。ストッパ５０は、略円筒状の筒部５１と、筒部５１の加圧室１２１側に接続し、内径が筒部５１の内径と同一かつ外径が筒部５１の外径より大きな略円筒状の大径筒部５２と、大径筒部５２の反筒部５１側端部を塞ぐ底部５３とからなる。筒部５１と大径筒部５２との間には、段差面５０１が形成されている。ストッパ５０は、弁ボディ３０の筒部３２の内壁に底部５３の外壁が溶接されて弁ボディ３０に固定されている。

弁部材４０のガイド部４２の内径は、ストッパ５０の筒部５１の外径とほぼ同一に、またはやや大きく設定されている。弁部材４０は、ガイド部４２の内側にストッパ５０の筒部５１が位置するように設けられている。これにより、弁部材４０は、開弁方向または閉弁方向へ往復移動するとき、ガイド部４２の内壁が筒部５１の外壁と摺動する。すなわち、ガイド部４２は、内壁に、筒部５１の外壁と摺動可能な略円筒形状のガイド面４３を有している。これにより、弁部材４０は、開弁方向または閉弁方向への往復移動が案内される。

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、弁部材４０のガイド部４２およびストッパ５０の筒部５１の内側に位置するように設けられている。スプリング２１は、所謂コイルスプリングであり、一方の端部がストッパ５０の底部５３に接し、他方の端部が弁部材４０の円板部４１に接している。図１に示すように、スプリング２１は、軸方向の少なくとも一部がガイド面４３の軸方向の少なくとも一部と重なるようにして設けられている。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４０側すなわち閉弁方向へ付勢している。

ストッパ５０の段差面５０１と弁部材４０のガイド部４２の加圧室１２１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の、加圧室１２１側すなわち開弁方向への移動を規制する。ストッパ５０は、加圧室１２１側から見たとき、弁部材４０の加圧室１２１側壁面を隠すようにして覆っている。これにより、加圧室１２１側から弁部材４０側へ向かう燃料の弁部材４０への衝突が緩和される。また、ストッパ５０は、弁部材４０との間に容積室５４を形成している。容積室５４は、弁部材４０が往復移動することにより、容積が変化する。本実施形態では、スプリング２１は、容積室５４に収容されている。

ストッパ５０の大径筒部５２および底部５３には、段差面５０１と底部５３の加圧室１２１側壁面とを接続する通路１０２が形成されている。通路１０２は、ストッパ５０の軸に対して周方向に複数形成されている。また、大径筒部５２には、容積室５４と通路１０２とを連通する管路５５が形成されている。これにより、通路１０２の燃料は、容積室５４に流入可能である。

上述した通孔３５、環状燃料通路１０１および通路１０２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、通孔３５、環状燃料通路１０１および通路１０２を含んでいる。これにより、燃料が燃料室１６側から加圧室１２１側へ向かうとき、燃料は、通孔３５、環状燃料通路１０１および通路１０２を、この順で流通する。一方、燃料が加圧室１２１側から燃料室１６側へ向かうとき、燃料は、通路１０２、環状燃料通路１０１および通孔３５を、この順で流通する。

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１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、筒状に形成されたガイド筒７６を有している。ガイド筒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のガイド筒７６に形成された挿通孔７６１に挿通されている。ニードル６０は、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。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、挿通孔７６１を形成するガイド筒７６の内壁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、ガイド筒７６によって、その往復移動が案内される。

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、他方の端部が、通孔３５を通じて弁部材４０の円板部４１の弁座３４側壁面のうち凹部４５の中央部に当接可能である。
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。このように、ニードル６０は、スプリング２２の付勢力により、円板部４１に当接することで弁部材４０を開弁方向へ押圧可能である。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、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１２１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１２１の圧力は低下する。そのため、弁部材４０が反加圧室１２１側の燃料から受ける力は、加圧室１２１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、ガイド部４２がストッパ５０の段差面５０１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１２１に連通する。したがって、燃料室１６の燃料は、通孔３５、環状燃料通路１０１および通路１０２をこの順で経由して加圧室１２１に吸入される。また、このとき、通路１０２の燃料は、管路５５を通じて容積室５４へ流入可能である。そのため、容積室５４の圧力は、通路１０２の圧力と同等になる。

（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１２１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１２１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の加圧室１２１側壁面は、ストッパ５０によって覆われている。これにより、加圧室１２１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。

調量行程においては、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から離座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１２１から排出される燃料は、燃料室１６から加圧室１２１へ吸入される場合と逆に、通路１０２、環状燃料通路１０１および通孔３５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１２１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。これにより、弁部材４０が閉弁する。

本実施形態では、ストッパ５０は、大径筒部５２に容積室５４と通路１０２とを連通する管路５５を有している。そのため、容積室５４の圧力は、通路１０２の圧力と同等になる。つまり、通路１０２の圧力が高圧になったとしても、通路１０２の圧力が容積室５４の圧力よりも高くなることはない。これにより、弁部材４０をストッパ５０の筒部５１から容易に離間させることができる。よって、所望のタイミングで弁部材４０を閉弁させることが可能となる。

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、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１２１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、加圧室１２１と燃料室１６との間を閉鎖することにより、加圧室１２１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１２１で加圧される燃料の量が決定される。

（３）加圧行程
加圧室１２１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１２１の燃料の圧力は上昇する。加圧室１２１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１２１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１２１の燃料の圧力は低下する。これにより、加圧室１２１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１２１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１２１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１２１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１２１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、ストッパ５０は、加圧室１２１側から見たとき、弁部材４０の加圧室１２１側壁面を隠すようにして覆っている。これにより、例えば、燃料が加圧室１２１側から弁部材４０側へ向かって流れるとき、燃料の流れは、ストッパ５０に遮られ、弁部材４０の加圧室１２１側壁面に勢いよく衝突することがない。そのため、意図しない弁部材４０の閉弁を抑制することができる。

弁部材４０のガイド部４２は、中空筒状に形成され、内壁に、ストッパ５０の筒部５１の外壁と摺動可能な筒形状のガイド面４３を有している。そのため、電磁駆動部７０によりニードル６０を経由して弁部材４０を開弁方向または閉弁方向へ移動させるとき、弁部材４０は、ストッパ５０の筒部５１と摺動するガイド面４３によって軸方向への往復移動が案内される。これにより、このとき、弁部材４０は、径方向への移動、および軸の傾きが抑制される。その結果、弁部材４０を弁座３４に対し安定して着座または離座させることができる。また、上述のように、弁部材４０は加圧室１２１側壁面がストッパ５０により覆われているため、加圧室１２１側の燃料が弁部材４０の加圧室１２１側壁面に勢いよく衝突することはなく、当該衝突による弁部材４０の軸の傾きをより効果的に抑制できる。これにより、弁部材４０を弁座３４に対しより安定して着座または離座させることができる。

第１付勢部材としてのスプリング２１は、軸方向の少なくとも一部が、弁部材４０のガイド面４３の軸方向の少なくとも一部と重なるようにして設けられている。すなわち、スプリング２１は、ガイド面４３の径内側に配置されている。このようにスプリング２１を配置することにより、スプリング２１を例えばガイド面４３の軸方向長さのどの部分とも重ならないように配置する場合に比べて、スプリング２１が弁部材４３を付勢するときの弁部材４０の軸の傾きを抑制できる。そのため、ガイド面４３は、弁部材４０の閉弁方向への移動をより安定して案内することができる。

上述の構成により、本実施形態では、弁部材４０の弁座３４への良好な着座を維持することができる。したがって、加圧室１２１へ供給する燃料の量が安定し、高圧ポンプ１０から吐出する燃料の量を安定させることができる。
また、本実施形態では、上述のようにスプリング２１は軸方向の少なくとも一部が弁部材４０のガイド面４３の軸方向の少なくとも一部と重なるようにして設けられ、これにより、スプリング２１が弁部材４３を付勢するときの弁部材４０の軸の傾きを抑制できる。そのため、弁部材４０の軸方向長さを短くすることができる。これにより、弁部材４０が収容される空間、すなわち弁ボディ３０の筒部３２の内側の空間の容積を低減することができる。ところで、筒部３２の内側の空間は、加圧室１２１の燃料が加圧されているときにおいても加圧室１２１と連通している。そのため、加圧行程において、筒部３２の内側の空間と加圧室１２１とは、同じ圧力となる。つまり、本実施形態では、加圧室１２１に加え、加圧室１２１に連通する筒部３２の内側の空間においても燃料が加圧されるといえる。そのため、上述したように弁ボディ３０の筒部３２の内側の空間の容積を低減することができれば、効率的に燃料を加圧できる。したがって、高圧ポンプ１０の燃料の吐出効率を向上することができる。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態による高圧ポンプの一部を図３に示す。第２実施形態では、弁部材の形状等が第１実施形態と異なる。
第２実施形態では、弁部材４０は、略円板状の円板部４１、および円板部４１から加圧室１２１側へ中空円筒状に延びるガイド部４２１からなる。ガイド部４２１の外径は、円板部４１の外径よりも小さい。

弁部材４０のガイド部４２１の外径は、ストッパ５０の筒部５１の内径とほぼ同一に、またはやや小さく設定されている。弁部材４０は、ガイド部４２１の外側にストッパ５０の筒部５１が位置するように設けられている。これにより、弁部材４０は、開弁方向または閉弁方向へ往復移動するとき、ガイド部４２１の外壁が筒部５１の内壁と摺動する。すなわち、ガイド部４２１は、外壁に、筒部５１の内壁と摺動可能な略円筒形状のガイド面４３１を有している。これにより、弁部材４０は、開弁方向または閉弁方向への往復移動が案内される。

弁ボディ３０の筒部３２の内壁と円板部４１およびガイド部４２１の外周壁との間には、略環状の環状燃料通路１０１が形成されている。すなわち、弁ボディ３０は、弁部材４０の外壁との間に環状燃料通路１０１を有している。より具体的には、環状燃料通路１０１は、筒部３２の内壁と、円板部４１の外周壁およびストッパ５０の筒部５１の外周壁と、の間に形成されている。

第１付勢部材としてのスプリング２１は、ストッパ５０の筒部５１、大径筒部５２および弁部材４０のガイド部４２１の内側に位置するように設けられている。スプリング２１は、一方の端部がストッパ５０の底部５３に接し、他方の端部が弁部材４０の円板部４１に接している。図３に示すように、スプリング２１は、軸方向の少なくとも一部がガイド面４３１の軸方向の少なくとも一部と重なるようにして設けられている。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４０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の弁座３４側端部と弁部材４０の円板部４１の加圧室１２１側壁面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の、加圧室１２１側すなわち開弁方向への移動を規制する。
なお、第２実施形態では、円板部４１の外径と筒部５１の外径とは、ほぼ同一に設定されている。そのため、弁部材４０がストッパ５０に当接することで加圧室１２１側への移動を規制されているとき、環状燃料通路１０１には、軸方向の途中に大きな段差は形成されていない。その結果、燃料が環状燃料通路１０１を流れるとき、燃料は円滑に流れることができる。

以上説明したように、第２実施形態では、弁部材４０のガイド部４２１は、中空筒状に形成され、外壁に、ストッパ５０の筒部５１の内壁と摺動可能な筒形状のガイド面４３１を有している。また、スプリング２１は、軸方向の少なくとも一部が、弁部材４０のガイド面４３１の軸方向の少なくとも一部と重なるようにして設けられている。そのため、第２実施形態では、第１実施形態と同様、弁部材４０を弁座３４に対し安定して着座または離座させることができる。したがって、加圧室１２１へ供給する燃料の量が安定し、高圧ポンプから吐出する燃料の量を安定させることができる。

（第３実施形態）
本発明の第３実施形態による高圧ポンプの一部を図４に示す。第３実施形態では、弁部材の形状、第１付勢部材の配置等が第１実施形態および第２実施形態と異なる。
第３実施形態では、弁部材４０は、略円板状の円板部４１、および円板部４１から加圧室１２１側へ中実円筒状に延びるガイド部４２２からなる。ガイド部４２２の外径は、円板部４１の外径よりも小さい。

弁部材４０のガイド部４２２の外径は、ストッパ５０の筒部５１の内径とほぼ同一に、またはやや小さく設定されている。弁部材４０は、ガイド部４２２の外側にストッパ５０の筒部５１が位置するように設けられている。これにより、弁部材４０は、開弁方向または閉弁方向へ往復移動するとき、ガイド部４２２の外壁が筒部５１の内壁と摺動する。すなわち、ガイド部４２２は、外壁に、筒部５１の内壁と摺動可能な略円筒形状のガイド面４３２を有している。これにより、弁部材４０は、開弁方向または閉弁方向への往復移動が案内される。

弁ボディ３０の筒部３２の内壁と円板部４１およびガイド部４２２の外周壁との間には、略環状の環状燃料通路１０１が形成されている。すなわち、弁ボディ３０は、弁部材４０の外壁との間に環状燃料通路１０１を有している。より具体的には、環状燃料通路１０１は、筒部３２の内壁と、円板部４１の外周壁およびストッパ５０の筒部５１の外周壁と、の間に形成されている。

第１付勢部材としてのスプリング２１は、弁部材４０のガイド部４２２およびストッパ５０の筒部５１の外側に位置するように設けられている。スプリング２１は、一方の端部がストッパ５０の段差面５０１に接し、他方の端部が弁部材４０の円板部４１の加圧室１２１側壁面に接している。図４に示すように、スプリング２１は、軸方向の少なくとも一部がガイド面４３２の軸方向の少なくとも一部と重なるようにして設けられている。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４０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の弁座３４側端部と弁部材４０の円板部４１の加圧室１２１側壁面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の、加圧室１２１側すなわち開弁方向への移動を規制する。
以上説明したように、第３実施形態では、弁部材４０のガイド部４２２は、中実筒状に形成され、外壁に、ストッパ５０の筒部５１の内壁と摺動可能な筒形状のガイド面４３２を有している。また、スプリング２１は、軸方向の少なくとも一部が、弁部材４０のガイド面４３２の軸方向の少なくとも一部と重なるようにして設けられている。そのため、第３実施形態では、第１実施形態および第２実施形態と同様、弁部材４０を弁座３４に対し安定して着座または離座させることができる。したがって、加圧室１２１へ供給する燃料の量が安定し、高圧ポンプから吐出する燃料の量を安定させることができる。

（他の実施形態）
本発明の他の実施形態では、弁部材のガイド部の内壁または外壁、およびストッパの筒部の外壁または内壁は、ガイド面の軸に垂直な面による断面形状が非円形となるように形成されていてもよい。すなわち、弁部材のガイド部の内壁とストッパの筒部の外壁とが、あるいは弁部材のガイド部の外壁とストッパの筒部の内壁とが摺動可能な形状に形成されていれば、ガイド部および筒部の壁面は、どのような形状に形成されていてもよい。

上記第３実施形態では、ガイド部は中実筒状のものを示した。これに対し、本発明の他の実施形態では、ガイド部を中空筒状としてもよい。これにより、弁部材が軽くなり、弁部材の応答性を向上することができる。
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、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、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部分断面図。 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２実施形態による高圧ポンプの部分断面図。 本発明の第３実施形態による高圧ポンプの部分断面図。

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、４１：円板部、４２、４２１、４２２：ガイド部、４３、４３１、４３２：ガイド面、５０：ストッパ、５１：筒部、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、１２１：加圧室

Claims (4)

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、
   板部と前記板部から前記加圧室側へ中空筒状または中実筒状に延びるガイド部とからなり、前記板部が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設けられ、前記弁部材側端部に前記弁部材側へ中空筒状に延びる筒部、および、前記加圧室側と前記弁座側とを連通する筒状の通路を有し、前記弁部材の開弁方向への移動を規制するストッパと、
   一方の端部が前記弁部材に接し、他方の端部が前記ストッパに接して設けられ、前記弁部材を閉弁方向へ付勢する第１付勢部材と、
   前記板部に当接することで前記弁部材を開弁方向へ押圧可能なニードルと、
   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、
   前記ストッパは、前記加圧室側から見たとき、前記弁部材の前記加圧室側壁面を隠すようにして覆い、
   前記通路は、軸に沿って前記弁座側へ仮想的に延長したとき、前記弁部材と交わることのない形状に形成され、
   前記ガイド部は、内壁または外壁に、前記筒部の外壁または内壁と摺動可能な筒形状のガイド面を有し、
   前記第１付勢部材は、軸方向の少なくとも一部が前記ガイド面の軸方向の少なくとも一部と重なるようにして設けられていることを特徴とする高圧ポンプ。
2. 前記ガイド部は、中空筒状に形成され、
   前記ガイド面は、前記ガイド部の内壁に形成され、前記筒部の外壁と摺動可能であり、
   前記第１付勢部材は、前記ガイド部および前記筒部の内側に位置するように設けら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. 前記ガイド部は、中空筒状に形成され、
   前記ガイド面は、前記ガイド部の外壁に形成され、前記筒部の内壁と摺動可能であり、
   前記第１付勢部材は、前記筒部および前記ガイド部の内側に位置するように設けら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。
4. 前記ガイド部は、中実筒状に形成され、
   前記ガイド面は、前記ガイド部の外壁に形成され、前記筒部の内壁と摺動可能であり、
   前記第１付勢部材は、前記ガイド部および前記筒部の外側に位置するように設けら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。

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