JP5316969B2 - 高圧ポンプ - Google Patents
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また、加圧室の燃料の圧力によりシリンダに底部の方向、すなわち、第1ハウジングの方向に付勢力が作用するとき、シリンダに設けられ第2ハウジングに係合する規制手段を介して第2ハウジングに第1ハウジングの方向に付勢力が作用する。これにより、シリンダ、第1ハウジング、及び、第2ハウジングが密着し、シリンダの内部から漏れる燃料が、シリンダ、第1ハウジング、及び、第2ハウジングの隙間を通って漏れることを防止することができる。
シリンダの筒部の外壁に形成されている突部は、嵌合するハウジングに当接している。これにより、ハウジングに対するシリンダの移動が規制され、燃料の加圧におけるハウジングに対するシリンダの位置変化を防止することができる。
高圧ポンプのシリンダでは前述したようにプランジャがみそすり運動、または振り子運動をする。このみそすり運動、または振り子運動によりシリンダには径外方向に力が作用し、シリンダの変形によるプランジャの焼き付きが発生するおそれがある。請求項3に記載の高圧ポンプでは、プランジャが摺動するシリンダの内壁のうちプランジャの摺動領域の径外方向の外壁に規制手段として突部が形成されている。これにより、プランジャのみそすり運動、または振り子運動による径外方向への力は、シリンダの突部が当接し、かつシリンダの筒部の外壁と嵌合しているハウジングにより押さえ込むことができる。すなわち、プランジャのみそすり運動、または振り子運動によってシリンダが変形することを防止することができる。
シリンダの外壁に形成される突部は、シリンダの筒部において底部とは反対側の開口端まで軸方向に延びている。これにより、シリンダの外壁は底部側に小径部、開口側に大径部を有する。したがって、シリンダの外壁を加工するとき、主に加圧室側の外壁のみを切削及び研削することでシリンダの外壁を形成することができる。すなわち、シリンダの外壁を加工する工程が少なくなり、高圧ポンプの製造コストを低減することができる。
シリンダの外壁には、凹部が形成されている。この凹部に嵌合する固定部材の加圧室側の面は、ハウジングの反加圧室側の面と当接することによりハウジングに対するシリンダの底部側への移動を規制する。請求項6に記載の高圧ポンプでは、シリンダの外壁を形成する工程において、突起部を考慮しない、より細い素材からの切削、研削により製作することができる。また、外壁に凹部を形成した後、シリンダの外壁全面をスルーフィード加工により研削および研磨を行うことができる。したがって、シリンダの製造コストを低減することができる。
規制手段としてシリンダに突起部分を設ける場合よりも、略C字状の固定部材を用いた方が別部材追加とはなるものの安価に規制手段を備えることができる。
請求項8に記載の高圧ポンプのハウジングは、3つの部品から構成されている。第1ハウジングの開口側の外壁と第2ハウジングの底部側の外壁とに当接する中間支持部材は、シリンダの外壁と当接しシリンダを支持する。中間支持部材がシリンダの外壁と当接する位置は、プランジャの摺動領域にあたり、前述のみそすり運動、または振り子運動による径外方向への力がシリンダに作用する。このとき、シリンダの径外側に中間支持部材を設けることにより、みそすり運動、または振り子運動によるシリンダの変形を防止することができる。
また、第1ハウジングまたは第2ハウジングにおいて、シリンダの軸方向にシリンダ保持部を有する必要がないため、第1ハウジングまたは第2ハウジングを製作するために必要な材料を少なくすることができ、高圧ポンプの製造コストを低減することができる。
本発明の第1実施形態による高圧ポンプ10Aを図1〜図7に示す。高圧ポンプ10Aは、図示しない燃料タンクから図示しない低圧ポンプにより汲み上げられた燃料を加圧室14に供給し、加圧室14で加圧した燃料を吐出弁93から図示しない燃料レールへ圧送する。燃料レールはインジェクタに接続されている。以下、図1の上側を「上」、図1の下側を「下」として説明する。
本体部10は、下部ハウジング11、シリンダ13、上部ハウジング15を備える。
下部ハウジング11は、円筒状のシリンダ保持部111、そのシリンダ保持部111の下部から径外方向へ周方向に連続し突出する環状かつ板状のエンジン取付部112、およびエンジン取付部112からシリンダ保持部111の反対側へ突出するとともにシリンダ保持部111よりも大径の円筒状の嵌合部113を有する。エンジン取付部112には、シリンダ保持部111の径方向外側かつ嵌合部113の径方向内側において厚み方向に貫通する燃料通路114が形成されている。本実施形態では、燃料通路114は、周方向の等間隔に2つ設けられている。また嵌合部113の外壁にはOリング溝115が設けられている。このOリング溝115には、嵌合部113と図示しないエンジンとの間に形成される隙間を液密に封止するための図示しないOリングが装着されている。下部ハウジング11は、特許請求の範囲に記載の「ハウジング」及び「第2ハウジング」に相当する。
上部ハウジング15は、吐出孔142に対し加圧室14の反対側に向けて上部ハウジング15の長手方向に貫通する段付状の第1吐出通路163を有する。第1吐出通路163には、燃料吐出リリーフ部90が圧入固定される。
燃料供給部30は、カバー31、パルセーションダンパ33、燃料インレット40を備える。
カバー31は、図2に示すように上部ハウジング15を内部に収容し、エンジン取付部112側に開口する有底円筒状をなしている。カバー31の側壁は、図4に示すように底部311の周縁と接続する底部311側の第1側壁部321、エンジン取付部112側の側壁を形成する第3側壁部323、および第1側壁部321の底部311と接続する側とは反対側の周縁と第3側壁部323の周縁とを接続する第2側壁部322からなる。カバー31の側壁のシリンダ13の軸方向に垂直な断面形状を図5に示す。第1側壁部321(図5(a))および第3側壁部323(図5(c))は略円形であり、内径は第3側壁部323の方が第1側壁部321より大きい。また、第2側壁部322は、図5(b)に示すように略八角形をなしている。第2側壁部322には、第1吸入通路161に対し加圧室14の反対側で内外に貫通する第1貫通孔322aを有する。第1貫通孔322aには、燃料吸入部70が挿通している。また、第2側壁部322には、第1吐出通路163に対し加圧室14の反対側で第1貫通孔322aの反対側に内外に貫通する第2貫通孔322bを有する。第2貫通孔322bには、燃料吐出リリーフ部90が挿通している。また、第2側壁部322には、第1貫通孔322aおよび第2貫通孔322bが形成されている面とは異なる第2側壁部322を形成する側面に第3貫通孔322cが形成されている。第3貫通孔322cには、外部からカバー31内に形成される燃料ギャラリ32に燃料を供給する燃料インレット40を備える。
カバー側支持部材36は、下端がパルセーションダンパ33の周縁部にカバー31の底部311側から当接する。燃料ギャラリ側支持部材37は、上端がパルセーションダンパ33の周縁部に上部ハウジング15側から当接する。これにより、カバー側支持部材36と燃料ギャラリ側支持部材37とは、パルセーションダンパ33を上下から挟持する。
プランジャ部50は、プランジャ51、オイルシールホルダ52、スプリングシート53およびプランジャスプリング54などを備えている。
プランジャ51は、加圧室14を挟んでシリンダ13の底部に対向するように配置されている。プランジャ51は、シリンダ13の内部を軸方向に往復移動可能に保持されている中実円筒状部材である。プランジャ51は、外径が相対的に大きい大径部511と外径が相対的に小さい小径部512とが一体に形成されている。加圧室14側に形成される大径部511は、シリンダ13の内壁を摺動する。加圧室14と反対側に形成される小径部512は、オイルシールホルダ52に挿入される。
基部521は、内部にリング状のシール523を有する。シール523は、径方向内側のテフロン(登録商標)リング523aと、径方向外側のOリング523bとからなる。シール523により、プランジャ51の小径部512周囲の燃料油膜の厚さが調整され、エンジンへの燃料のリークが抑制される。また、基部521は、先端部分にオイルシール525を有する。オイルシール525によって、プランジャ51の小径部512の周囲のオイル油膜の厚さが規制され、オイルのリークが抑制される。
圧入部522は、基部521の周囲に円筒状に張り出す部分であり、円筒部分は縦断面が「コの字」状となっている。下部ハウジング11には、圧入部522に対応する凹部526が形成されている。オイルシールホルダ52は、圧入部522が凹部526の径外方向の内壁に圧接するように圧入される。
かかる構成により、カムシャフトの回転に応じてプランジャ51が往復移動する。このとき、プランジャ51の大径部511の移動によって加圧室14の容積が変化する。
燃料吸入部70は、吸入弁部71および電磁駆動部81を備えている。
吸入弁部71は、吸入弁ボディ72、シートボディ73、吸入弁部材74、第1スプリングホルダ75、第1スプリング76などを備える。
吸入弁ボディ72は、第1吸入通路161に例えば圧入固定されることにより上部ハウジング15に接合している。吸入弁ボディ72は、内部に吸入室711を有する。吸入室711は、吸入通路712を経由して燃料ギャラリ32と連通している。吸入室711には、略円筒状のシートボディ73が配置されている。シートボディ73の加圧室14側には、吸入弁部材74と当接可能な弁座731が形成されている。
フランジ82は、吸入弁ボディ72の径外側に取り付けられている。吸入弁ボディ72のフランジ82が取り付けられている内部に略円筒状の可動コア室85が設けられる。
この可動コア室85に略円筒状の可動コア84が軸方向に往復移動可能に収容されている。また、可動コア84にはニードル86が接続している。ニードル86は、吸入弁ボディ72の内壁に固定されている第2スプリングホルダ852に往復移動可能に支持されている。ニードル86は、一方の端部が可動コア84に固定され、他方の端部が吸入弁部材74の端面に当接可能である。第2スプリングホルダ852は、一端を第2スプリングホルダ852の軸方向の壁面に当接し、他端をニードル86の段部861の加圧室14側とは反対側の壁面に当接する第2スプリング851を有する。第2スプリング851は、第1スプリング76が吸入弁部材74を閉弁方向に付勢する力よりも強い力で、可動コア84を開弁方向へ付勢している。
コイル87に通電されると、固定コア83、可動コア84、フランジ82およびケース89によって形成される磁気回路に磁束が発生し、可動コア84が第2スプリング851の弾性力に抗し、固定コア83側に磁気吸引される。これにより、ニードル86は、吸入弁部材74に対する押圧力を解除する。
燃料吐出リリーフ部90は、燃料吐出リリーフハウジング91、弁ボディ92、吐出弁93、リリーフ弁95などを備える。
燃料吐出リリーフハウジング91は略円筒状をなしており、内部に弁ボディ92、吐出弁93、リリーフ弁95を収容している。燃料吐出リリーフハウジング91は、上部ハウジング15に形成されている第1吐出通路163に圧入等の手段により固定されている。燃料リリーフハウジング91の第1吐出通路163側には加圧室14にて加圧される燃料が流入する燃料流入口98が形成されている。また、燃料リリーフハウジング91の第1吐出通路163側とは反対側には燃料吐出口99が形成されている。
第1吐出弁通路935は、第1リリーフ弁通路955より燃料吐出口99側にあり、第1吐出弁通路935と第1リリーフ弁通路955とは弁ボディ92の周方向にずれて互いにねじれの位置に形成されている。
次に、高圧ポンプ10Aの作動について説明する。
(I)吸入行程
カムシャフトの回転によりプランジャ51が上死点から下死点に向かって下降すると、加圧室14の容積が増加し、燃料が減圧される。吐出弁93の吐出弁部材94は、吐出弁座947に着座し燃料吐出口99を閉塞する。このとき、コイル87への通電は停止されているので、可動コア85およびニードル86は第2スプリング85の付勢力により加圧室14側に移動する。その結果、ニードル86が吸入弁部材74を押圧し、吸入弁部材74が第1スプリングホルダ75に当接した状態で開弁状態が維持される。これにより、燃料ギャラリ32から第2吸入通路162、吸入通路712、吸入室711、第1吸入通路161および吸入孔141を経由して加圧室14に燃料が吸入される。
カムシャフトの回転によりプランジャ51が下死点から上死点に向かって上昇すると、加圧室14の容積が減少する。このとき、所定の時期まではコイル87への通電が停止され、吸入弁部材74は開弁状態となっている。このため、一度加圧室14に吸入された低圧燃料が吸入孔141、第1吸入通路161を経由して吸入室711へ戻される。
プランジャ51が上昇する途中の所定の時期にコイル87への通電を開始することにより、固定コア83と可動コア84との間に磁気吸引力が発生する。この磁気吸引力が第2スプリング851の付勢力から第1スプリング76の付勢力を引いた合力より大きくなると、可動コア84およびニードル86が固定コア83側に移動し、吸入弁部材74に対するニードル86の押圧力が解除される。
吸入弁部材74が閉弁した後、加圧室14の燃圧は、プランジャ51の上昇と共に高くなる。加圧室14側の燃料の圧力が吐出弁部材94に作用する力が燃料吐出口99側の燃料の圧力が吐出弁部材94に作用する力と吐出弁スプリング943の付勢力との合力よりも大きくなると、吐出弁93は開弁する。これにより、加圧室14で加圧された加圧燃料は燃料吐出口99から吐出される。
なお、加圧行程の途中でコイル87への通電が停止される。加圧室14の燃圧が吸入弁部材74に作用する力は、第2スプリング851の付勢力より大きいので、吸入弁部材74は閉弁状態を維持する。
本発明の第1実施形態による高圧ポンプ10Aの効果を説明する。
(A)従来の高圧ポンプでの加圧室は、ハウジングの内壁の一部が加圧室を形成していたため、加圧室で発生する燃料の圧力による上向きの作用力に対応するための剛性がハウジングに必要であった。しかしながら、第1実施形態の高圧ポンプ10Aにおける加圧室14は、シリンダ13の筒部132の内壁132a、底部131の内底壁131cおよびプランジャ51の大径部511の上端面515から形成される。これにより、ハウジングに燃料の圧力による上向きの作用力に対応する必要はなくなり、ハウジングの体格を小さくすることができる。また、ハウジングの体格を小さくすることにより、高圧ポンプ10Aの重量を低減することができる。したがって、高圧ポンプ10Aの製造コストを低減することができる。
次に、本発明の第2実施形態を図18に基づいて説明する。第2実施形態は、第1実施形態に対して、下部ハウジングの形状が一部異なる。なお、第1実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
また、燃料吸入部70および燃料吐出リリーフ部90と、下部ハウジング11Bのエンジン取付部112Bに形成されている取付孔112aとの位相合わせを最終工程にてフランジ117の位相を調整するだけで実施可能であるため、中間組み付け工程での工数および設備費が減少するため、組み付けコストを低減することができる。
次に、本発明の第3実施形態を図19に基づいて説明する。第3実施形態は、第1実施形態に対して、突部の形状が一部異なる。なお、第1実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
第3実施形態では、大径部12Cはプランジャ51が挿入される開口端まで形成されている。これにより、例えばシリンダ13Cの外壁の加工工程において、円筒状の材料の一端側だけを研削することによりシリンダ13Cの外壁を製作することができる。したがって、シリンダ13Cの外壁の加工が容易となる。すなわち、高圧ポンプ10Cの製造コストを低減することができる。
また、大径部12Cを設けることによりシリンダ13Cの剛性が向上するため、プランジャ51がみそすり運動、または振り子運動をした際の耐焼付性を向上することができる。
次に、本発明の第4実施形態を図20に基づいて説明する。第4実施形態は、第1実施形態に対して、下部ハウジングの形状が一部異なる。なお、第1実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
また、中間支持部材16がシリンダ13の外壁132bと当接する位置は、プランジャ51の摺動領域にあたり、プランジャ51のみそすり運動、または振り子運動による径外方向への力がシリンダ13に作用する。このとき、シリンダ13の径外側に適切な強度を持つ中間支持部材16を設けることにより、みそすり運動、または振り子運動によるシリンダ13の変形を防止することができる。
次に、本発明の第5実施形態を図21から図25に基づいて説明する。第5実施形態は、第1実施形態に対して、突部の形状が一部異なる。なお、第1実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
最初に下部ハウジング11にシリンダ13Eを組み付ける。このとき、シリンダ13Eの外壁132bの研削および研磨はスルーフィードでも対応可能である。第5実施形態の高圧ポンプ10Eを製造する場合、図23に示すように治具119に固定されている下部ハウジング11の上方からシリンダ13Eを挿入する。このとき、シリンダ13Eの外径は上部ハウジング15が圧入される加圧室14付近でもプランジャ51が挿入される開口付近でも同じとなっている。一方、第1実施形態の高圧ポンプ10Aでは、シリンダ13の外径が上部と下部とで異なる。具体的には、下部に比べて上部の方が小さい。これは、第1実施形態の高圧ポンプ10Aでは、シリンダ13の外壁132bに突部12が形成されているためであって、下部ハウジング11および上部ハウジング15に対してシリンダ13を下方から挿入する必要がある。このとき、下部ハウジング11の下方からシリンダ13を挿入する際、シリンダ13の底部131の外壁131bが下部ハウジング11の内壁111aに接触して傷がつくのを防止するためである。底部131の外壁131bに傷がつくことにより、上部ハウジング15とシリンダ13を接合しても、燃料を密封することができないおそれがある。しかしながら、第5実施形態の高圧ポンプ10Eの製造方法では、シリンダ13Eを下部ハウジング11の上方から挿入するため、シリンダ13Eの底部131の外壁131bが下部ハウジング11の内壁111aに接触することはない。なお、このとき、シリンダ13Eと下部ハウジング11との位相合わせは第1実施形態の場合と同様の方法で行われる。
第5実施形態の高圧ポンプ10Eでは、第1実施形態の高圧ポンプ10Aの効果(A)〜(E)に加えて、以下の効果を奏する。
(F)第5実施形態の高圧ポンプ10Eでは、固定部材18の上面181とシリンダ保持部111の下面111bとが当接する。このとき、シリンダ13Eには、固定部材18が嵌合する凹部17が外壁に形成されている。シリンダ13Eの外壁を加工する場合、突起部を考慮しない、より細い素材からの切削による形成が可能である。また凹部17を形成した後、シリンダ13Eの底部131から開口部133までフィードスルーにより研削および研磨加工を行うことができる。これにより、シリンダ13Eの加工コストを低減することができる。すなわち、高圧ポンプ10Eの製造コストを低減することができる。
次に、本発明の第6実施形態を図26および図27に基づいて説明する。第6実施形態は、第4実施形態に対して、固定部材の形状が一部異なる。なお、第4実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
次に、本発明の第7実施形態を図28に基づいて説明する。第7実施形態は、第1実施形態に対して、加圧室を形成する壁面が一部異なる。なお、第1実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
次に、本発明の第8実施形態を図29に基づいて説明する。第8実施形態は、第1実施形態に対して、燃料吸入部および燃料吐出リリーフ部の取り付け方法が異なる。なお、第1実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
(ア)上述の第5実施形態および第6実施形態では、固定部材の形状は略C字状とした。しかしながら、固定部材の形状はこれに限定されない。図30に示すように汎用されているスナップリング500、600としてもよい。
11、11B,11D ・・・下部ハウジング(ハウジング、第2ハウジング)、
12、12C ・・・突部、
13、13C、13E、13G・・・シリンダ、
131 ・・・底部、
131b ・・・内底壁、
131b ・・・外壁(底部の外壁)
132 ・・・筒部、
132a ・・・内壁、
132b ・・・外壁(筒部の外壁)、
133a ・・・開口、
14 ・・・加圧室、
141 ・・・吸入孔、
142 ・・・吐出孔、
15 ・・・上部ハウジング(ハウジング、第1ハウジング)、
16 ・・・中間支持部材、
17 ・・・凹部、
18、18F ・・・固定部材、
19 ・・・蓋状部材(シリンダ)、
51 ・・・プランジャ、
515 ・・・上端面(プランジャの大径部511の上端)。
Claims (8)
- 往復移動可能なプランジャと、
有底中空筒状に一体に形成され、底部と、前記底部で一端が塞がれる筒部とからなり、前記プランジャを摺動可能に支持する内壁、前記プランジャの上端と前記内壁と前記底部の内底壁とで区画形成される加圧室、および前記加圧室に連通し径方向に内外を連通する吸入孔および吐出孔を有するシリンダと、
前記シリンダの前記底部の外壁および前記筒部の外壁と嵌合するハウジングと、
前記加圧室の圧力が増大するとき、前記ハウジングに対して前記シリンダの前記底部方向への移動を規制する規制手段と、
を備え、
前記ハウジングは、前記シリンダの前記底部の外壁と嵌合する第1ハウジング、及び、前記第1ハウジングと前記規制手段との間に前記シリンダの前記筒部の外壁と嵌合するよう設けられ前記第1ハウジングと当接する側とは反対側に前記規制手段が係合する第2ハウジングから構成されることを特徴とする高圧ポンプ。 - 前記規制手段は、前記シリンダの前記筒部の前記外壁に形成され、径外方向に突出する突部であることを特徴とする請求項1に記載の高圧ポンプ。
- 前記規制手段は、前記シリンダの前記内壁のうち前記プランジャの摺動領域の径外方向の外壁に形成される前記突部であることを特徴とする請求項2に記載の高圧ポンプ。
- 前記規制手段は、前記シリンダの開口端まで軸方向に延びている前記突部であることを特徴とする請求項2または3に記載の高圧ポンプ。
- 前記規制手段は、前記シリンダの前記外壁に沿って環状に形成されている前記突部であることを特徴とする請求項2から4のいずれか一項に記載の高圧ポンプ。
- 前記規制手段は、前記シリンダの前記外壁に形成されている凹部に嵌合する固定部材であることを特徴とする請求項1に記載の高圧ポンプ。
- 前記規制手段は、前記シリンダの前記外壁に沿って略C字状に形成されている前記固定部材であることを特徴とする請求項6に記載の高圧ポンプ。
- 前記ハウジングは、一端を前記第1ハウジングの前記開口側の外壁に当接し、他端を前記第2ハウジングの前記底部側の外壁に当接し、前記シリンダを径外側で支持する中間支持部材を備えることを特徴とする請求項1から7のいずれか一項に記載の高圧ポンプ。
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