JP5616246B2 - 高圧ポンプ - Google Patents

Description

本発明は、エンジンに用いられる高圧ポンプに関する。

従来、エンジンへ燃料を供給する燃料供給装置は、高圧燃料を圧送する高圧ポンプ、高圧ポンプから圧送された高圧燃料を蓄積する燃料レール、及び燃料レールに接続され高圧燃料を噴射する燃料噴射弁等から構成されている。ここで、例えば高圧ポンプの吸入弁や吐出弁の故障または温度上昇等によって燃料レール内の圧力が許容範囲を超えて異常高圧となる場合が考えられる。このような場合、所定のリリーフ圧以上の過剰圧をリターン通路に逃がすリリーフ弁を備えることで、燃料噴射弁等の破損を防止する高圧ポンプが知られている。

例えば特許文献１には、燃料集合管路（「燃料レール」に相当）の圧力が所定圧以下のとき、弁部材としてのボールがスプリングの付勢力によって弁座に着座し、燃料集合管路の圧力が所定圧を超えたとき、ボールが弁座から離れて燃料を通過させる圧力制限弁（「リリーフ弁」に相当）が記載されている。
特許文献１の図９に示される実施形態では、ボールと弁座との距離が近いとき、すなわちボールのリフト量が小さいとき、ボールが軸方向においてガイド穴に案内される。また、特許文献１の図１０に示される実施形態では、ボールのリフト量が小さいとき、ボールを保持するばね受が軸方向においてガイド穴に案内される。

特許第４４８８４８６号公報

特許文献１の図９、図１０に示される実施形態では、ボールの入口側の圧力が上昇しボールのリフト量が大きくなると、ボールまたはばね受は、ガイド穴よりも内径の大きいばね室に進入し、ボールがガイド穴に案内されなくなる。その結果、ボールがスプリングの軸に対して傾いて動き、想定したリフト量が得られず、燃料のリリーフ量が低減するおそれがある。また、ボールが暴れることでスプリングに偏心応力がかかりスプリングの耐久性を低下させるおそれがある。

また、別の課題として高圧ポンプのポンプボディの材料硬度に注目すると、ポンプボディを比較的硬度の低い材料で形成することは、切削加工時間を短縮する点で有利である。しかし、ポンプボディに弁座や摺動部を直接加工する場合には、ポンプボディを比較的硬度の低い材料で形成すると、弁座の加工精度を充分確保することができず、シール性能に影響を及ぼすおそれがある。また、長期使用によって摺動部が摩耗するおそれがある。

本発明は上記の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、リリーフ弁のリフト量を安定させ、スプリングの耐久性を向上させ、また、ポンプボディの材料硬度が低い場合に弁座の加工精度や摺動部の耐摩耗性を向上させる高圧ポンプを提供することである。

請求項１に記載の高圧ポンプは、プランジャ、シリンダ、吐出弁、ポンプボディ、シート部材、ガイド部材、弁部材およびスプリングを備える。
シリンダは、プランジャを軸方向に往復移動可能に収容する。吐出弁は、プランジャの往復移動により燃料が加圧される加圧室の出口側に設けられる。
ポンプボディは、吐出弁の出口側と連通する第１リターン流路、吐出弁の入口側と連通する第２リターン流路、及び、第１リターン流路と第２リターン流路との間に設けられ底部に第１リターン流路が開口するリターン穴を有する。

シート部材は、リターン穴の底部に挿入され、第１リターン流路と連通する入口流路、及び、入口流路の第１リターン流路と反対側の開口に形成される弁座を有する。筒状のガイド部材は、リターン穴の弁座に対して入口流路と反対側に収容される。
弁部材は、ガイド部材の内壁に案内されて摺動可能であり、吐出弁の出口側の燃料圧力が所定の圧力以下のとき弁座に着座し、吐出弁の出口側の燃料圧力が所定の圧力を超えたとき弁座から離座する。スプリングは、弁部材を閉弁方向に付勢する。

この構成により、吐出弁の出口側の燃料圧力が所定のリリーフ圧以上になったとき吐出弁の入口側に過剰圧を逃がす「リリーフ弁」が構成される。このリリーフ弁において、弁部材がガイド部材の内壁に案内されて摺動することで、弁部材の移動経路が規制される。そのため、吐出弁の出口側の燃料圧力に応じてリリーフ弁のリフト量を安定させることができる。また、スプリングの軸に対して傾いた応力がかからないため、スプリングの耐久性を向上させることができる。

また、弁座は、ポンプボディに直接形成されずにシート部材に形成され、弁部材が案内されて摺動する摺動内壁は、ポンプボディに直接形成されずにガイド部材に形成される。したがって、ポンプボディが比較的硬度の低い材料で形成される場合、シート部材およびガイド部材を比較的硬度の高い材料で別に形成することで、弁座の加工精度を確保することができ、また、弁部材の摺動に対する摺動内壁の耐摩耗性を確保することができる。

さらに、ポンプボディのリターン穴は、ガイド部材が収容される収容穴と、収容穴の底部に収容穴よりも内径が小さく形成され第１リターン流路が開口する入口穴とからなる。そして、シート部材は、入口穴に対して締り嵌めで嵌合する小径部と、収容穴に嵌合する大径部とを有している。

この構成により、小径部は、弁座に対してリターン燃料の流れの上流側で入口穴に締り嵌め嵌合する。入口穴に嵌合される小径部の第１リターン流路側端面には、燃料圧力がシート部材を収容穴側へ抜く方向に作用する。この作用力は、シート部材の第１リターン流路側端面の受圧面積に比例する。そこで、入口穴の内径を収容穴の内径よりも小さく形成することで、作用力を小さくすることができる。
その結果、抜き方向の作用力に耐えるための、小径部と入口穴との締り嵌めの嵌合代および嵌合長を少なくすることができ、ポンプボディへの締り嵌めの応力を低減することができる。したがって、特に、ポンプボディの材料硬度が低い場合に有利となる。
なお、ここで「締り嵌め」とは、圧入、焼き嵌め、冷やし嵌め等をいう。

この場合、請求項２に記載の発明によると、シート部材は、大径部が収容穴に対して隙間嵌めで嵌合する。
大径部と収容穴との嵌合を隙間嵌めとすることにより、シート部材とポンプボディとの締り嵌め箇所は、小径部と入口穴との嵌合部のみとなる。そのため、ポンプボディへの締り嵌めの応力を低減することができる。したがって、特に、ポンプボディの材料硬度が低い場合にさらに有利となる。

請求項３に記載の発明によると、シート部材とガイド部材とは、一体に形成される。
シート部材とガイド部材とは、形状的に一体化が可能であり、例えば、旋盤加工によりシート兼ガイド部材を製作することができる。
これにより、部品点数を低減することができる。

請求項４に記載の発明によると、弁部材は、弁座に着座または離座可能な弁体と、弁体を弁座の反対側から支持しガイド部材の内壁に沿って摺動可能な摺動部材とから構成される。弁体は、例えばボールでもよく、円錐形の弁でもよい。また、弁体と摺動部材とは、互いに接合されて又は一体に形成されてもよく、あるいは、別々に形成されてもよい。
弁座へ着座する部分が精度良く形成される弁体と、摺動部が精度良く形成する弁部材とを組み合わせることで、シール性および摺動性に優れた弁部材を形成することができる。

請求項５に記載の発明によると、シート部材の入口流路の入口流路面積は、ガイド部材の内壁と弁部材の外壁との間に形成され燃料が通過可能な通過流路面積より大きい。
これにより、弁部材を開弁させる方向に燃料圧力がかかりやすくなる。そのため、リリーフ圧以上の過剰圧が弁部材に作用したとき、弁部材はスプリングの付勢力に抗して迅速に作動し、燃料が通過するのに充分なリフト量が得られる。したがって、燃料レール内の異常な圧力上昇による燃料噴射弁等の破損防止に対して、より大きな効果を発揮することができる。

本発明の第１実施形態による高圧ポンプが適用される燃料供給装置の概略構成図である。 本発明の第１実施形態による高圧ポンプの断面図である。 本発明の第１実施形態による高圧ポンプの一部を断面で示すＺ方向の矢視図である。 本発明の第１実施形態による高圧ポンプの（ａ）リリーフ弁閉弁状態、（ｂ）リリーフ弁開弁状態、を示す断面図である。 （ａ）：図４（ａ）の要部拡大図である。（ｂ）：スライダの径方向断面を示す（ａ）のＶｂ−Ｖｂ断面図である。（ｃ）：本発明の第１実施形態の変形例によるスライダの径方向断面を示す（ｂ）に相当する断面図である。 （ａ）：本発明の第２実施形態による高圧ポンプのリリーフ弁閉弁状態を示す断面図である。（ｂ）：本発明の第２実施形態による高圧ポンプのリリーフ弁サブアッセンブリの断面図である。 本発明の第３実施形態による高圧ポンプのリリーフ弁閉弁状態を示す要部断面図である。 本発明の第４実施形態による高圧ポンプのリリーフ弁閉弁状態を示す要部断面図である。 本発明の第５実施形態による高圧ポンプのリリーフ弁閉弁状態を示す要部断面図である。 参考形態による高圧ポンプのリリーフ弁閉弁状態を示す要部断面図である。 本発明のその他の実施形態による高圧ポンプのリリーフ弁閉弁状態を示す要部断面図である。 別の参考形態による高圧ポンプのリリーフ弁閉弁状態を示す要部断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
（第１実施形態）
図１に、本発明の第１実施形態による高圧ポンプが適用される燃料供給装置を示す。燃料供給装置１は、高圧ポンプ１０および燃料レール２０を含む。
高圧ポンプ１０は、燃料タンク３０から低圧ポンプ３１によって供給される燃料を加圧し、高圧燃料として吐出する。燃料レール２０は、吐出される燃料を蓄積する。燃料レール２０には複数の燃料噴射弁２１が接続される。本実施形態では４つの燃料噴射弁２１が燃料レール２０に接続されている。

次に、高圧ポンプ１０の構成について、図２〜図５を参照して説明する。
図１に示すように、高圧ポンプ１０は、プランジャ部４０、吸入弁部５０、吐出弁部６０およびリリーフ弁部７０を備えている。
図２に示すように、高圧ポンプ１０の外郭はポンプボディ１１にて構成される。ポンプボディ１１には、図２の上方向にカバー１４が取り付けられており、カバー１４とポンプボディ１１にて燃料室１３が形成されている。燃料室１３には、燃料の脈動を減衰するためのパルセーションダンパ１９が配置されている。

カバー１４の反対側には、プランジャ部４０が設けられている。プランジャ部４０と燃料室１３との間には、燃料を加圧可能な加圧室１２が形成されている。
燃料室１３には、燃料タンク３０から低圧ポンプ３１によって燃料が供給される（図１参照）。燃料室１３に供給された燃料は、吸入室５５および加圧室１２を経由して、吐出弁部６０から燃料レール２０（図１参照）へ吐出される。

次に、プランジャ部４０について説明する。
プランジャ部４０は、プランジャ４１、プランジャシール部４２、スプリングシート４３およびプランジャスプリング４４等を備えている。
プランジャ４１は、外径が相対的に大きい大径部４１１と外径が相対的に小さい小径部４１２とが一体に形成されており、軸方向に往復移動する。加圧室１２側に形成される大径部４１１は、シリンダ１６の内壁を摺動する。

小径部４１２の周囲には、シリンダ１６の内径に囲まれる環状の可変容積室１５が形成されている。可変容積室１５は、容積室通路１８を経由して燃料室１３と連通している。可変容積室１５は、プランジャ４１の下降時、容積減少分の燃料を燃料室１３に供給し、プランジャ４１の上昇時、容積増加分の燃料が燃料室１３から供給される。

プランジャシール部４２は、シリンダ１６の端部に配置されている。プランジャシール部４２は、シール部材、オイルシールホルダ、オイルシールなどから構成され、プランジャ４１の周囲の燃料およびオイルをシールする。
スプリングシート４３は、プランジャ４１の端部に配設されている。プランジャ４１の端部は、図示しないタペットに当接している。タペットは、エンジンブロック内のカムシャフト１００に取り付けられたカム１０１に外面を当接させ、カムシャフト１００の回転により、カムプロファイルに応じて軸方向に往復移動する（図１参照）。

プランジャスプリング４４は、一端がスプリングシート４３の上面に当接し、他端がポンプボディ１１に挿入されたオイルシールホルダの凹面に当接している。プランジャスプリング４４は、プランジャ４１の戻しバネとして機能し、スプリングシート４３をタペットに当接させるように付勢すると共に、タペットをカム面に当接させるように付勢する。
この構成により、カムシャフト１００の回転に応じてプランジャ４１が往復移動する。このとき、プランジャ４１の大径部４１１の移動によって加圧室１２の容積が変化する。

次に、吸入弁部５０について説明する。
吸入弁部５０は、ポンプボディ１１によって形成される筒部５１、筒部５１の開口を覆う弁部カバー５２、コネクタ５３等を備えている。
筒部５１は、略円筒状に形成され、内部が吸入室５５となっている。吸入室５５には、略円筒状のシートボディ５６が配置されている。シートボディ５６の内部には、吸入弁５７が配置されている。また、吸入室５５は、連通路５８を経由して、燃料室１３と連通している。

また、吸入弁５７にはニードル５９が当接している。ニードル５９は、弁部カバー５２を貫通し、コネクタ５３の内部まで延びている。コネクタ５３は、コイル５３１と当該コイル５３１へ通電するための端子５３２とを有している。コイル５３１の内側には、所定位置に保持される固定コア５３３、可動コア５３４、及び、固定コア５３３と可動コア５３４との間に介在するスプリング５３５が配置されている。可動コア５３４は、ニードル５９と一体に固定されている。

この構成により、コネクタ５３の端子５３２を経由してコイル５３１に通電が行われると、固定コア５３３と可動コア５３４との間に磁気吸引力が発生する。その結果、可動コア５３４が固定コア５３３側へ移動し、これに伴ってニードル５９が加圧室１２から離れる方向へ移動する。このとき、吸入弁５７の移動はニードル５９によって規制されないため、吸入弁５７がシートボディ５６に着座可能となる。吸入弁５７の着座により、吸入室５５と加圧室１２とが遮断される。

一方、コイル５３１に通電が行われないと磁気吸引力は発生しないため、スプリング５３５によって、可動コア５３４およびニードル５９が加圧室１２側へ移動する。そして、ニードル５９によって吸入弁５７が加圧室１２側に保持される。その結果、吸入弁５７がシートボディ５６から離座することとなり、吸入室５５と加圧室１２とが連通する。

次に、吐出弁部６０について図２、図３を参照して説明する。図３は、図２のＺ矢視による平面図であり、吐出弁部６０およびリリーフ弁部７０が断面で示されている。
吐出弁部６０は、ポンプボディ１１にて形成される円筒状の収容部６１を有している。収容部６１に形成される収容室６１１には、吐出弁６２、スプリング６３および係止部６４が収容されている。また、収容室６１１の開口部分が吐出口６５となっている。吐出口６５とは反対側の収容室６１１の深部には、吐出弁座６１２が形成されている。

吐出弁６２は、スプリング６３の付勢力と燃料レール２０内からの圧力とにより吐出弁座６１２に当接する。これにより、吐出弁６２は、加圧室１２の燃料の圧力が低いとき燃料の吐出を停止する。一方、加圧室１２の燃料の圧力による力が、スプリング６３の付勢力と燃料レール２０内の圧力による力の和よりも大きいときは、吐出弁６２が吐出口６５の方向へ移動する。これにより、収容室６１１へ流入した燃料が吐出口６５から吐出される。
なお、吐出弁６２は、内部に燃料の通路を有している。したがって、吐出弁６２が吐出弁座６１２から離座することで吐出弁６２の径方向外側へ流入した燃料は、吐出弁６２の内部通路を経由して吐出口６５から吐出される。

次に、リリーフ弁部７０の構成について、図３〜図５を参照して説明する。
図３に示すように、リリーフ弁部７０は、吐出弁６２が着座する吐出弁座６１２よりも下流側の収容室６１１から加圧室１２への第１リターン流路７１および第２リターン流路７２の途中に設けられる。
リリーフ弁部７０は、ポンプボディ１１、シート兼ガイド部材８４、弁部材８０、スプリング７９、スプリングホルダ７８等から構成される（図４参照）。

ポンプボディ１１には、プラグ穴７５、収容穴７６、入口穴７７、第１リターン流路７１が同軸に、かつ、この順に内径が小さくなるように形成される。また、入口穴７７および収容穴７６は、同軸度および真円度が精度良く形成される。
収容穴７６および入口穴７７は、特許請求の範囲に記載の「リターン穴」を構成する。

プラグ穴７５には雌ねじが形成される。また、プラグ穴７５の底部の一方の隅は、第２リターン流路７２を経由して加圧室１２と連通している。プラグ穴７５の雌ねじにプラグ７３が螺着されることで、収容穴７６等は、高圧ポンプ外部との連通が遮断される。また、プラグ７３には、スプリングホルダ７８との干渉を避けるための逃がし穴７４が形成される。

シート兼ガイド部材８４は、小径部と大径部とを有する筒状に形成される。小径部外壁８４ａはポンプボディ１１の入口穴７７の内壁７７ａに圧入される（図４のＰ部）。段差部８４ｃが収容穴７６の底壁７６ｃに当接することでシート兼ガイド部材８４の圧入深さが規制される。大径部外壁８４ｂの外径は収容穴７６の内壁７６ａの内径よりも小さく、大径部外壁８４ｂは収容穴７６に隙間嵌めで嵌合する。

小径部の第１リターン流路７１側の端面８４ｄには、第１リターン流路７１と連通する入口流路７１ａが開口している。また、入口流路７１ａの第１リターン流路７１と反対側の開口の周囲にはシート面８１ｓが形成される。そのため、小径部外壁８４ａと入口穴内壁７７ａとの圧入部（Ｐ部）は、シート面８１ｓに対してリターン燃料の流れの上流側に位置することとなる。シート面８１ｓは、特許請求の範囲に記載の「弁座」に相当する。
また、シート面８１ｓに対して入口流路７１ａと反対側であって大径部外壁８４ｂの径方向内側には、摺動内壁９４ａが形成される。摺動内壁９４ａは、小径部外壁８４ａとの同軸度および真円度が精度良く形成される。

弁部材８０は、「弁体」としてのボール８１および摺動部材８２から構成される。
ボール８１は、例えば市販の鋼球であり、シート兼ガイド部材８４のシート面８１ｓに着座または離座可能である。
図５（ａ）に示すように、摺動部材８２は、保持部８２ｄにボール８１を受容し、ボール８１をシート面８１ｓの反対側から保持する。摺動部材８２は、例えば、保持部８２ｄの周囲でボール８１をかしめることで、ボール８１と接合されてもよい。あるいは、ボール８１が保持部８２ｄから脱落しない範囲で自由に動くことができる構成としてもよい。
また、摺動部材８２の保持部８２ｄと反対側の中央部には突起部８２ｅが形成され、突起部８２ｅの周囲にはスプリング座部８２ｆが形成される。

図５（ｂ）に示すように、摺動部材８２は、径方向の外壁が２カ所の摺動面８２ａおよび２カ所の平坦面８２ｂから形成されている。摺動面８２ａは、シート兼ガイド部材８４の摺動内壁９４ａに案内されて摺動する。平坦面８２ｂは、摺動内壁９４ａとの間に通過流路８２ｃを形成する。ここで、入口流路７１ａの断面積を入口流路面積Ａ１とし、２カ所の通過流路８２ｃの断面積の合計を通過流路面積Ａ２とすると、入口流路面積Ａ１は通過流路面積Ａ２よりも大きくなるように設定される。

さらに、図５（ｃ）は、第１実施形態の変形例による摺動部材８３の径方向の断面図を示す。摺動部材８３の軸方向の断面図は、図５（ａ）と共通である。摺動部材８３は、径方向の外壁が３カ所の摺動面８３ａおよび３カ所の平坦面８３ｂから形成されている。摺動面８３ａは、シート兼ガイド部材８４の摺動内壁９４ａを摺動する。平坦面８３ｂは、摺動内壁９３ａとの間に通過流路８３ｃを形成する。
この変形例では、３カ所の通過流路８３ｃの断面積の合計を通過流路面積Ａ３とすると、入口流路面積Ａ１は通過流路面積Ａ３よりも大きくなるように設定される。

次に、筒状のスプリングホルダ７８は、圧入部外壁７８ｄが収容穴７６の内壁７６ａに所定の深さで圧入される。スプリングホルダ７８は、シート兼ガイド部材８４側の端部に、スプリング７９が収容される開口部７８ａを有する。
スプリングホルダ７８の内底面７８ｂの略中央には、収容穴７６と逃がし穴７４とを連通する連通穴７８ｃが形成される。これにより、収容穴７６は、連通穴７８ｃ、逃がし穴７４および第２リターン流路７２を経由して加圧室１２と連通する。

スプリング７９は、一端が摺動部材８２の突起部８２ｅにガイドされてスプリング座部８２ｆに当接し、他端がスプリングホルダ７８の内底面７８ｂに当接する。スプリング７９は、弁部材８０を閉弁方向、すなわちボール８１がシート面８１ｓに着座する方向に付勢する。

第１実施形態の高圧ポンプを組み立てるとき、まず、シート兼ガイド部材８４を収容穴７６に挿入し、段差面８４ｃが底壁７６ｃに当接するまで、小径部外壁８４ａを入口穴内壁７７ａに圧入する。このとき、大径部外壁８４ｂと内壁７６ａとの間には隙間があるため、圧入応力は、入口穴内壁７７ａのみにかかる。

その後、ボール８１がシート面８１ｓに着座し、摺動部材８２が摺動内壁９４ａに案内されて摺動可能となるように弁部材８０を挿入する。次に、スプリング７９の一端を弁部材８０のスプリング座部８２ｅに当接させながらスプリングホルダ７８をスプリング７９に被せ、圧入部外壁７８ｄを収容穴７６の内壁７６ａに圧入する。

次に、高圧ポンプ１０の作動について説明する。
（Ｉ）吸入行程
カムシャフト１００の回転によりプランジャ４１が上死点から下死点に向かって下降すると、加圧室１２の容積が増加し、燃料が減圧される。吐出弁６２は、吐出弁座６１２に着座し、吐出口６５を閉塞する。このとき、コイル５３１への通電は停止されているので、可動コア５３４およびニードル５９はスプリング５３５の付勢力により図２の右方向に移動する。したがって、ニードル５９と吸入弁５７とが当接し、吸入弁５７は開弁状態を維持する。これにより、吸入室５５から加圧室１２に燃料が吸入される。

吸入行程では、プランジャ４１の下降により、可変容積室１５の容積が減少する。したがって、可変容積室１５の燃料は、容積室通路１８を経由して燃料室１３へ送り出される。
ここで、プランジャ４１の大径部７１１と可変容積室１５の断面積比は概ね１：０．６である。したがって、加圧室１２の容積の増加分と可変容積室１５の容積の減少分の比も１：０．６となる。よって、加圧室１２が吸入する燃料の約６０％が可変容積室１５から容積室通路１８を経由して燃料室１３へ供給され、残りの約４０％が燃料入口から燃料室１３へ吸入される。

（ＩＩ）調量行程
カムシャフト１００の回転によりプランジャ４１が下死点から上死点に向かって上昇すると、加圧室１２の容積が減少する。このとき、所定の時期まではコイル５３１への通電が停止され、吸入弁５７は開弁状態となっている。このため、一度加圧室１２に吸入された低圧燃料が、吸入弁部５０を経由して吸入室５５へ戻される。

プランジャ４１が上昇する途中の所定の時期にコイル５３１への通電を開始することにより、固定コア５３３と可動コア５３４との間に磁気吸引力が発生する。この磁気吸引力がスプリング５３５の付勢力よりも大きくなると、可動コア５３４とニードル５９は固定コア５３３側（図２の左方向）へ移動する。これにより、吸入弁５７に対するニードル５９の押圧力が解除され、吸入弁５７は、図２の左方向に移動して閉弁状態となる。

（ＩＩＩ）加圧行程
吸入弁５７が閉弁した後、加圧室１２の燃圧は、プランジャ４１の上昇と共に高くなる。加圧室１２の燃圧が吐出弁９２に作用する力が、吐出口６５の下流側からの燃圧が吐出弁６２に作用する力およびスプリング６３の付勢力よりも大きくなると、吐出弁６２が開弁する。これにより、加圧室１２で加圧された加圧燃料は吐出口６５から吐出される。
なお、加圧行程の途中でコイル５３１への通電が停止される。加圧室１２の燃圧が吸入弁５７に作用する力は、スプリング５３５の付勢力より大きいので、吸入弁５７は閉弁状態を維持する。

調量行程および加圧行程では、プランジャ４１の上昇により可変容積室１５の容積が増大し、燃料室１３の燃料が容積室通路１８を経由して可変容積室１５へ流入する。このとき、加圧室１２が燃料室１３側へ排出した低圧燃料の容積の約６０％が燃料室１３から可変容積室１５に吸入される。

このように、高圧ポンプ１０は、吸入行程、調量行程および加圧行程を繰り返すことにより、吸入した燃料を加圧して燃料レール２０に吐出する。燃料レール２０は、吐出される燃料を蓄積する。燃料レール２０に蓄積される高圧燃料は、図示しないＥＣＵからの通電によって、燃料噴射弁２１から噴射される。

燃料レール２０内の圧力が所定のリリーフ圧より低いとき、図４（ａ）に示すように、弁部材８０は、スプリング７９の付勢力により、ボール８１がシート面８１ｓに着座（閉弁）している。
燃料レール２０内の圧力が所定のリリーフ圧を超えると、図４（ｂ）に示すように、弁部材８０は、スプリング７９の付勢力に抗してボール８１がシート面８１ｓから離座（開弁）する。このとき、通過流路面積Ａ２が入口流路面積Ａ１よりも小さいため、シート面８１ｓを通過した燃料の圧力は、弁部材８０をさらに開弁させる方向に作用する。そのため、弁部材８０はスプリング７９の付勢力に抗して迅速に作動し、燃料が通過するのに充分なリフト量Ｌが得られる。

その結果、第１リターン流路７１から入口流路７１ａに流入した燃料は、通過流路８２ｃ（図５（ｂ）参照）を経由して収容穴７６へ流入する。そして、さらに連通穴７８ｃ、逃がし穴７４および第２リターン流路７２を経由して、加圧室１２へ流入する。
これにより、高圧燃料が第１リターン流路７１から第２リターン流路７２へリリーフされる。よって、燃料レール２０内の圧力が許容範囲を超えて異常高圧となった場合に過剰圧を逃がし、燃料噴射弁２１等の破損を防止することができる。
このとき、弁部材８０は、摺動部材８２がシート兼ガイド部材８４の摺動内壁９４ａに案内されて摺動する。

また、図５（ａ）に示すように、第１リターン流路７１の燃料圧力がボール８１に対して作用する面積は、入口流路面積Ａ１である。また、入口穴７７の穴断面積をＡ０とすると、第１リターン流路７１の燃料圧力がシート兼ガイド部材８４の端面８４ｄに対して作用する面積は、穴断面積Ａ０から入口流路面積Ａ１を差し引いた受圧面積（Ａ０−Ａ１）である。第１リターン流路７１の燃料圧力は、シート兼ガイド部材８４を入口穴７７から収容穴７６側へ抜く方向に作用する。

したがって、シート兼ガイド部材８４の抜けに対する耐性を高めるには、必要な入口流路面積Ａ１を確保し、かつ、入口流路７１ａの周囲の最小肉厚を確保した上で、受圧面積（Ａ０−Ａ１）をできるだけ小さく設定することが望ましいと言える。
言い換えれば、受圧面積（Ａ０−Ａ１）をできるだけ小さく設定することにより、抜き方向の作用力に耐えるための、小径部外壁８４ａと入口穴内壁７７ａとの圧入代および圧入長を少なくすることができる。

次に、本実施形態の作用効果について説明する。
（１）弁部材８０の摺動部材８２がシート兼ガイド部材８４の摺動内壁９４ａに案内されて摺動することで、弁部材８０の移動経路が規制される。そのため、燃料レール２０内の圧力に応じてリフト量を安定させることができる。また、スプリング７９の軸に対して傾いた応力がかからないため、スプリング７９の耐久性を向上させることができる。

また、シート面８１ｓおよび摺動内壁９４ａは、いずれもポンプボディ１１に直接形成されずにシート兼ガイド部材８４に形成される。したがって、ポンプボディ１１が比較的硬度の低い材料で形成される場合、シート兼ガイド部材８４を比較的硬度の高い材料で別に形成することで、シート面８１ｓの加工精度を確保することができ、また、弁部材８０の摺動に対する摺動内壁９４ａの耐摩耗性を確保することができる。

（２）弁部材８０は、弁体としてのボール８１と摺動部材８２とから構成される。これにより、例えば、市販の鋼球をボール８１として使用し、摺動内壁９４ａが精度良く加工された摺動部材８２と組み合わせることで、弁部材８０を簡易に形成することができる。

（３）シート兼ガイド部材８４は、小径部外壁８４ａがポンプボディ１１の入口穴内壁７７ａに圧入される。ここで、入口穴７７の内径は収容穴７６の内径より小さいため、受圧面積（Ａ０−Ａ１）を比較的小さくすることができる。その結果、抜き方向の作用力に耐えるための、小径部外壁８４ａと入口穴内壁７７ａとの圧入代および圧入長を少なくすることができ、ポンプボディ１１への圧入応力を低減することができる。また、シート兼ガイド部材８４の大径部外壁８４ｂは収容穴７６の内壁７６ａに隙間嵌めで嵌合するため、圧入応力は、収容穴７６の内壁７６ａにはかからない。
したがって、特に、ポンプボディ１１の材料硬度が比較的低い場合に有利である。

（４）入口流路面積Ａ１が通過流路面積Ａ２よりも大きくなるように設定されることにより、弁部材８０を開弁させる方向に燃料圧力がかかりやすくなる。そのため、リリーフ圧以上の過剰圧が弁部材８０に作用したとき、弁部材８０はスプリング７９の付勢力に抗して迅速に作動し、燃料が通過するのに充分なリフト量が得られる。したがって、燃料レール内の異常な圧力上昇による燃料噴射弁等の破損防止に対して、より大きな効果を発揮することができる。

（５）シート兼ガイド部材８４は、シート面８１ｓを形成するシート部材と、摺動内壁９４ａを形成するガイド部材とが一体に形成されるため、部品点数を低減することができる。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態による高圧ポンプのリリーフ弁部７０の構成について、図６を参照して説明する。以下の実施形態の説明では、実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
図６に示すように、第２実施形態では、シート部材兼ガイド部材８５とスプリングホルダ７８とが、弁部材８０およびスプリング７９を内蔵して一体に組み立てられることによりリリーフ弁サブアセンブリ８５０を構成している。

第２実施形態では、収容穴７６の内壁は、プラグ穴７５側の第１内壁７６ａと入口穴７７側の第２内壁７６ｂとからなり、第２内壁７６ｂの内径は第１内壁７６ａの内径よりも小さく形成されている。シート兼ガイド部材８５は、小径部外壁８５ａが入口穴内壁７７ａに圧入される（Ｐ部）。すなわち、小径部外壁８５ａは入口穴内壁７７ａに締り嵌めで嵌合する。また、大径部外壁８５ｂは収容穴７６の第２内壁７６ｂに隙間嵌めで嵌合し、最大径部外壁９５ｃは収容穴７６の第１内壁７６ａに隙間嵌めで嵌合する。
また、シート兼ガイド部材８５の最大径部内壁９５ｂには、スプリングホルダ７８の圧入部外壁７８ｄが圧入される（Ｑ部）。

リリーフ弁サブアセンブリ８５０を組み立てるとき、まず、ボール８１がシート部材兼ガイド部材９５のシート面８１ｓに着座し、摺動部材８２が摺動内壁９５ａに案内されて摺動可能となるように弁部材８０をシート兼ガイド部材８５に挿入する。次に、スプリング７９の一端を弁部材８０のスプリング座部に当接させながらスプリングホルダ７８をスプリング７９に被せ、圧入部外壁７８ｄをシート兼ガイド部材８５の最大径部内壁９５ｂに圧入する。

そして、リリーフ弁サブアセンブリ８５０をポンプボディ１１の挿入穴７６に挿入し、段差面８５ｃが底壁７６ｃに当接するまで、小径部外壁８５ａを入口穴内壁７７ａに圧入する。このとき、大径部外壁８５ｂと第２内壁７６ｂとの間、及び、最大径部外壁９５ｃと第１内壁７７ｂとの間に隙間があるため、圧入応力は入口穴内壁７７ａのみにかかる。
特に、収容穴７６と第２リターン流路７２とが重なる部位（Ｈ部）の近辺が圧入部とならない点が第１実施形態と異なる。

第２実施形態では、第１実施形態の効果（１）〜（５）と同様の効果が得られる。
また、収容穴７６と第２リターン流路７２とが重なる部位（Ｈ部）の近辺にスプリングホルダ７８が圧入されない。これにより、応力が集中しやすい穴同士の重なり部での圧入を避けることができるため、ポンプボディ１１の材料硬度が比較的低い場合に、一層有利である。
さらに、サブアセンブリの状態で開弁圧の検査および調整が可能となる。したがって、例えば、リリーフ弁の開弁圧を所定範囲内に収めるために、個体毎にスプリング７９の荷重のばらつきに応じて圧入深さを調整する場合、調整作業が容易となる。

（第３実施形態）
次に、第３実施形態による高圧ポンプのリリーフ弁部７０の構成について、図７を参照して説明する。図７に示すように、第３実施形態では、シート部材８６およびガイド部材９６が別体で形成されている。
第３実施形態では、収容穴７６の内壁は、プラグ穴７５側の第１内壁７６ａと入口穴７７側の第２内壁７６ｂとからなり、第２内壁７６ｂの内径は第１内壁７６ａの内径よりも小さく形成されている。シート部材８６は、小径部外壁８６ａが入口穴内壁７７ａに圧入される（Ｐ部）。すなわち、小径部外壁８６ａは入口穴内壁７７ａに締り嵌めで嵌合する。また、大径部外壁８６ｂは収容穴７６の第２内壁７６ｂに隙間嵌めで嵌合する。
ガイド部材９６は、外壁９６ｃが収容穴７６の第２内壁７６ｂに圧入される（Ｒ部）。

第３実施形態の高圧ポンプを組み立てるとき、まず、シート部材８６を収容穴７６に挿入し、段差面８６ｃが底壁７６ｃに当接するまで、小径部外壁８６ａを入口穴内壁７７ａに圧入する。このとき、大径部外壁８６ｂと第２内壁７６ｂとの間には隙間があるため、圧入応力は、入口穴内壁７７ａのみにかかる。続いて、ガイド部材９６を収容穴７６に挿入し、外壁９６ｃを第２内壁７６ｂに圧入する。

その後、ボール８１がシート部材８６のシート面８１ｓに着座し、摺動部材８２が摺動内壁９６ａに案内されて摺動可能となるように弁部材８０をガイド部材９６に挿入する。次に、スプリング７９の一端を弁部材８０のスプリング座部に当接させながらスプリングホルダ７８をスプリング７９に被せ、圧入部外壁７８ｄを収容穴７６の内壁７６ａに圧入する。

第３実施形態では、第１実施形態の効果（１）〜（４）と同様の効果が得られる。
また、シート部材８６およびガイド部材９６は、第１実施形態のシート兼ガイド部材８４に比べて形状が単純で加工が容易である。例えば、シート部材８６を旋盤加工する場合、シート面８１ｓがワーク（シート部材８６）の端面に形成されるため、刃物台をワークに接近させて加工することができる。また、ガイド部材９６は、摺動内壁９６ａを内径研磨で仕上げる場合、砥石をワーク（ガイド部材９６）の軸穴に貫通させることができる。したがって、専用工具の製作が不要となり、また、加工工数を低減することができる。

（第４実施形態）
次に、第４実施形態による高圧ポンプのリリーフ弁部７０の構成について、図８を参照して説明する。図８に示すように、第４実施形態では、シート部材８７およびガイド部材９７が別体で形成されている。
シート部材８７は、小径部外壁８７ａが入口穴内壁７７ａに圧入される（Ｐ部）。すなわち、小径部外壁８７ａは入口穴内壁７７ａに締り嵌めで嵌合する。また、大径部外壁８７ｂはガイド部材９７の接合内壁９７ｄに圧入される（Ｓ部）。
ガイド部材９７は、外壁９７ｃが収容穴７６の内壁７６ａに隙間嵌めで嵌合する。

第４実施形態の高圧ポンプを組み立てるとき、まず、シート部材８７を収容穴７６に挿入し、段差面８７ｃが底壁７６ｃに当接するまで、小径部外壁８７ａを入口穴内壁７７ａに圧入する。続いて、ガイド部材９７を収容穴７６に挿入し、接合内壁９７ｄを大径部外壁８７ｂに圧入する。このとき、ガイド部材９７の外壁９７ｃと収容穴７６の内壁７６ａとの間には隙間があるため、圧入応力は、入口穴内壁７７ａのみにかかる。
あるいは、先にシート部材８７をガイド部材９７に圧入して接合したものを収容穴７６に挿入して組み立ててもよい。

その後、ボール８１がシート部材８７のシート面８１ｓに着座し、摺動部材８２が摺動内壁９７ａに案内されて摺動可能となるように弁部材８０をガイド部材９７に挿入する。次に、スプリング７９の一端を弁部材８０のスプリング座部に当接させながらスプリングホルダ７８をスプリング７９に被せ、圧入部外壁７８ｄを収容穴７６の内壁７６ａに圧入する。

第４実施形態では、第１実施形態の効果（１）〜（４）と同様の効果が得られる。
また、ガイド部材９７の外壁９７ｃをポンプボディ１１の収容穴７６に圧入しないため、ポンプボディ１１への圧縮応力を低減することができ、特に、ポンプボディ１１の材料硬度が比較的低い場合に有利である。
また、シート部材８７およびガイド部材９７が第１実施形態のシート兼ガイド部材８４に比べて形状が単純で加工が容易である点については、第３実施形態と同様である。

（第５実施形態）
上記第１〜第４実施形態では、弁部材８０はボール８１と摺動部材８２とから構成される。その他、図９に示す第５実施形態のように、弁部材９０は、弁体としての弁部９１が摺動部材と一体に形成されてもよい。また、弁部９１は、円錐面状に形成されたテーパ部９１ａがシート面９１ｓに着座する。このように、弁体の形状は球面に限らず円錐形等であってもよい。

（参考形態）
上記第１〜第５実施形態では、特許請求の範囲に記載の「底部に第１リターン流路が開口するリターン穴」は、収容穴７６、及び、収容穴７６より内径が小さい入口穴７７から構成され、入口穴７７にシート兼ガイド部材またはシート部材の小径部が圧入される。その他、図１０に示す参考形態のように、「リターン穴」は、一定の内径を有する収容穴７６のみから構成されてもよい。本参考形態では、シート兼ガイド部材８８は、外壁８８ａが収容穴内壁７６ａに圧入される（Ｐ部）。すなわち、外壁８８ａは収容穴内壁７６ａに締り嵌めで嵌合する。また、外壁８８ｂは、収容穴７６ａに隙間嵌めで嵌合する。
弁部材８０は、摺動内壁９８ａに案内されて摺動する。

この場合、穴断面積Ａｗから入口流路面積Ａ１からを差し引いた面積（Ａｗ−Ａ１）が燃料圧力の受圧面積となるため、第１実施形態等と比べ、シート兼ガイド部材８８を抜く方向に作用する力が大きくなる。しかし、シート兼ガイド部材８８の圧入による耐力が、想定される燃料圧力の最大値を充分に超えている場合等は、本参考形態の構成を採用することで、穴形状を単純にし、加工工数を低減することができる。

（その他の実施形態）
（ア）上記第１実施形態のシート兼ガイド部材８４は、小径部外壁８４ａが入口穴内壁７７ａに圧入され（Ｐ部）、大径部外壁８４ｂは、軸方向の全長にわたって収容穴７６に接触しない。これに対し、図１１に示すように、大径部は、軸方向の小径部と反対側の一部の外壁８４ｂのみが収容穴７６の内壁７６ａに圧入される（Ｒ部）ようにしてもよい。

この場合、Ｒ部の圧入力によって、燃料圧力に対してシート兼ガイド部材８４の抜けを防止することができ、その分、Ｐ部における小径部外壁８４ａと入口穴内壁７７ａとの圧入代を小さくし、燃料シール性を確保できる程度の「軽圧入」とすることができる。入口穴７７は、第１リターン流路７１と吐出弁部６０の収容室６１１との穴の重なり部の近くに位置する（図３参照）ため、入口穴７７での圧入応力を低減することで、燃料圧力によって当該穴の重なり部で発生する引っ張り応力に加算される引っ張り応力を低減することができる。その結果、ポンプボディ１１の信頼性が向上する。
また、図１１の例に対して、大径部の圧入部は軸方向のどの箇所に設定されてもよく、複数の箇所に設定されてもよい。

（イ）別の参考形態では、図１２に示すシート兼ガイド部材８９のように、入口穴７７に圧入される小径部に代えて、第１リターン流路７１側の端部にテーパ状のメタルシール部８９ａを設けている。メタルシール部８９ａは、入口穴７７の口元７７ｂの全周に押し付けられることで燃料をシールする（Ｐ’部）。すなわち、円筒面での面シールではなく、円周上での線シールとなる。これにより、小径部と入口穴との締り嵌め嵌合のための精密加工が不要となり、加工コストを低減することができる。
なお、シート兼ガイド部材８９における大径部の外壁８９ｂは、図１１の例における外壁８４ｂと実質的に同一であり、摺動内壁９９ａは、上記実施形態の摺動内壁９４ａ等と実質的に同一である。

（ウ）上記実施形態では、「圧入」により「締り嵌め」を実現する。その他の実施形態では、例えば、ポンプボディを加熱して膨張させる「焼き嵌め」、あるいは逆に、シート部材等を冷却して収縮させる「冷やし嵌め」により「締り嵌め」を実現してもよい。
（エ）上記実施形態では、プランジャ４１は、大径部４１１と小径部４１２とから構成されているが、プランジャの構成はこれに限定されない。また、可変容積室が形成されなくてもよい。

（オ）上記実施形態では、ポンプボディ１１にシリンダ１６を一体に形成しているが、別体のシリンダをポンプボディ１１に組み付ける構成としてもよい。
以上、本発明はこのような実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の形態で実施することができる。

１ ・・・燃料供給装置、
１０ ・・・高圧ポンプ、
１１ ・・・ポンプボディ、
１２ ・・・加圧室、
１６ ・・・シリンダ、
２０ ・・・燃料レール、
２１ ・・・燃料噴射弁、
４１ ・・・プランジャ、
６２ ・・・吐出弁、
７１ ・・・第１リターン流路、
７２ ・・・第２リターン流路、
７６ ・・・収容穴（リターン穴）、
７７ ・・・入口穴（リターン穴）、
７７ａ ・・・内壁、入口穴内壁、
８１ｃ ・・・シート面（弁座）、
７８ ・・・スプリングホルダ、
７９ ・・・スプリング
８０、９０ ・・・弁部材、
８１ ・・・弁体、
８２ ・・・摺動部材、
８４、８５、８８、８９・・・シート兼ガイド部材、
８４ａ、８５ａ、８６ａ、８７ａ・・・小径部外壁、
８５０ ・・・リリーフ弁サブアセンブリ、
８６、８７ ・・・シート部材、
９４ａ、９５ａ、９６ａ、９７ａ、９８ａ、９９ａ・・・摺動内壁、
９６、９７ ・・・ガイド部材、
Ａ１ ・・・入口流路面積、
Ａ２、Ａ３ ・・・通過流路面積。

Claims (5)

1. プランジャと、
   前記プランジャを軸方向に往復移動可能に収容するシリンダと、
   前記プランジャの往復移動により燃料が加圧される加圧室の出口側に設けられる吐出弁と、
   前記吐出弁の出口側と連通する第１リターン流路、前記吐出弁の入口側と連通する第２リターン流路、及び、前記第１リターン流路と前記第２リターン流路との間に設けられ底部に前記第１リターン流路が開口するリターン穴を有するポンプボディと、
   前記リターン穴の底部に挿入され、前記第１リターン流路と連通する入口流路、及び、前記入口流路の前記第１リターン流路と反対側の開口に形成される弁座を有するシート部材と、
   前記リターン穴の前記弁座に対して前記入口流路と反対側に収容される筒状のガイド部材と、
   前記ガイド部材の内壁に案内されて摺動可能であり、前記吐出弁の出口側の燃料圧力が所定の圧力以下のとき前記弁座に着座し、前記吐出弁の出口側の燃料圧力が所定の圧力を超えたとき前記弁座から離座する弁部材と、
   前記弁部材を閉弁方向に付勢するスプリングと、
   を備え、
   前記ポンプボディの前記リターン穴は、前記ガイド部材が収容される収容穴と、前記収容穴の底部に前記収容穴よりも内径が小さく形成され前記第１リターン流路が開口する入口穴と、からなり、
   前記シート部材は、前記入口穴に対して締り嵌めで嵌合する小径部と、前記収容穴に嵌合する大径部とを有していることを特徴とする高圧ポンプ。
2. 前記シート部材は、前記大径部が前記収容穴に対して隙間嵌めで嵌合することを特徴とする請求項１に記載の高圧ポンプ。
3. 前記シート部材と前記ガイド部材とは、一体に形成され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. 前記弁部材は、
   前記弁座に着座または離座可能な弁体と、
   前記弁体を前記弁座の反対側から支持し前記ガイド部材の内壁に沿って摺動可能な摺動部材と、から構成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の高圧ポンプ。
5. 前記シート部材の前記入口流路の入口流路面積は、前記ガイド部材の内壁と前記弁部材の外壁との間に形成され燃料が通過可能な通過流路面積より大きいことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の高圧ポンプ。

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