JP5625862B2 - 燃料噴射ポンプ用リード弁および燃料噴射ポンプ - Google Patents

Description

本発明は、燃料噴射ポンプ用リード弁および燃料噴射ポンプの技術に関する。

燃料噴射ポンプ用リード弁は、燃料噴射ポンプで使用されるリード弁として公知である。特許文献１は、吸入側のリード弁体と吐出側のリード弁体とを同一のバルブプレートにそれぞれ形成し、そのバルブプレートを両面側から挟むシートに両リード弁体により開閉される吸入側および吐出側の弁座孔を形成した燃料噴射ポンプ用リード弁を開示している。

燃料噴射ポンプ用リード弁は、その構造上、閉状態のセット荷重の付与が困難である。セット荷重とは、リード弁の閉弁状態において、弁体が弁座を押し付ける荷重のことをいう。特許文献２は、腕部を成型時に閉弁側に湾曲させてセット荷重を付与する燃料噴射ポンプ用リード弁を開示している。しかし、スプリングバック等の要因により、湾曲量の管理が困難となる。スプリングバックとは、材料を必要な角度まで曲げても圧力を除くと、材料に施した変形が若干もとに戻る現象をいう。そのため、特許文献２が開示する燃料噴射ポンプ用リード弁では、安定したセット荷重が付与できているとはいえなかった。

特開２００１−３５５５４２号公報 特開２００１−１５３０００号公報

本発明の解決しようとする課題は、安定したセット荷重が付与できる燃料噴射ポンプ用リード弁および燃料噴射ポンプを提供することである。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、請求項１においては、シートとリード弁本体とを積層して構成され、前記シートには、弁座と弁座孔とが形成され、前記リード弁本体には、弾性変形する腕部と該腕部の一端に設けられる弁部とを備え、前記弁部が前記弁座に当接して前記弁座孔を塞ぐことで閉状態となり、前記弁部が前記弁座から離れ前記弁座孔を開放することで開状態となる燃料噴射ポンプ用リード弁であって、前記シートとリード弁本体との間には、スペーサが配置され、前記弁部の厚さは、前記スペーサの厚さよりも大きく、前記腕部と弁部との接合部は、前記弁部の円柱形状の底面における円形状の中心部のみに形成される、燃料噴射ポンプ用リード弁である。

請求項２においては、請求項１記載の燃料噴射ポンプ用リード弁であって、前記弁部の前記弁座に当接する側は、円錐形状に形成され、前記弁部は、前記腕部の一端に遊嵌して設けられるものである。

請求項３においては、請求項１または２記載の燃料噴射ポンプ用リード弁であって、前記弁部の硬度は、前記腕部の硬度よりも高く、前記弁部の剛性は、前記腕部の剛性よりも高い、燃料噴射ポンプ用リード弁である。

請求項４においては、請求項１乃至３記載のいずれか１項に記載の燃料噴射ポンプ用リード弁を有する燃料噴射ポンプである。

本発明の燃料噴射ポンプ用リード弁および燃料噴射ポンプによれば、安定したセット荷重が付与できる。

本発明の実施形態に係る燃料噴射ポンプの構成を示した模式図。 同じくバルブユニットの構成を示した斜視図。 本発明のリード弁の実施形態１である吸入リード弁の構成を示す模式図。 本発明のリード弁の実施形態２である吸入リード弁の構成を示す模式図。

図１を用いて、本発明の実施形態に係る燃料噴射ポンプ１０について説明する。
なお、図１および図２では、吸入通路２１を破線で示し、吐出通路２２を実線で示し、リリーフ通路２３を２点鎖線で示している。

燃料噴射ポンプ１０は、燃料噴射ポンプ本体２０と、バルブユニット３０と、電磁スピル弁４０と、を具備している。燃料噴射ポンプ本体２０は、吸入通路２１と、吐出通路２２と、リリーフ通路２３と、燃料加圧室２５と、プランジャ２７と、駆動カム２８と、ポンプハウジング１５と、を具備している。吸入通路２１は、吸入側の燃料通路としてポンプハウジング１５に形成されている。吐出通路２２は、吐出側の燃料通路としてポンプハウジング１５に形成されている。燃料加圧室２５は、吸入通路２１および吐出通路２２に連通する内部空間として、ポンプハウジング１５に形成されている。

プランジャ２７は、軸方向に摺動して燃料加圧室２５を加圧するようにポンプハウジング１５に収納されている。駆動カム２８は、プランジャ２７を駆動するように設けられている。駆動カム２８の回転軸部２８Ａは、一端側がポンプハウジング１５の外部に突出し、プーリを介してエンジンの動力により回転駆動されるものである。

バルブユニット３０は、燃料噴射ポンプ用リード弁としての吸入リード弁３１と、燃料噴射ポンプ用リード弁としての吐出リード弁３２と、燃料噴射ポンプ用リード弁としてのリリーフリード弁３３と、を具備している。バルブユニット３０には、吸入リード弁３１、吐出リード弁３２およびリリーフリード弁３３が一体化されている。バルブユニット３０は、燃料加圧室２５の上方に配置されている。なお、バルブユニット３０の詳細な構成については後述する。

吸入リード弁３１は、電磁スピル弁４０によって開閉可能に構成されている。吸入リード弁３１は、電磁スピル弁４０によって開状態になると、吸入通路２１を通して燃料加圧室２５に燃料を吸入させる。また、吸入リード弁３１が電磁スピル弁４０によって閉状態になると、駆動カム２８の回転によってプランジャ２７のリフト量が増加するときに、燃料加圧室２５の容積が縮小するのに伴って燃料加圧室２５内の燃料がフィードポンプの供給圧レベルよりも十分に高圧となる燃料圧力に加圧される。

吐出リード弁３２は、閉状態ではデリバリーパイプ側の高圧燃料が吸入時の燃料加圧室２５内に逆流するのを阻止する。また、吐出リード弁３２は、燃料加圧室２５内の燃料の圧力が吐出リード弁３２より下流側の吐出通路２２内の燃料圧力より高くなり、両圧力の差（前後差圧）が予め設定された差圧値に達するときに開状態となり、燃料加圧室２５内の高圧燃料を下流側の吐出通路２２に接続するデリバリーパイプ側に吐出させる。

リリーフリード弁３３は、燃料加圧室２５からデリバリーパイプ側に吐出される高圧燃料の圧力が予め設定された上限圧力値に達すると開状態となり、余剰燃料をリリーフ通路２３を経由させて燃料タンク側にリークさせる。

電磁スピル弁４０は、本実施形態では詳細な説明を省略する。

図２を用いて、本発明の実施形態に係るバルブユニット３０について説明する。
バルブユニット３０は、吸入リード弁３１、吐出リード弁３２およびリリーフリード弁３３をユニットで構成したものである。リード弁とは、舌状に形成され、圧力の差で開閉する構成の弁である。

吸入リード弁３１は、リード弁本体５１と、弁座６１Ａと、から構成されている。吸入リード弁３１の閉状態は、リード弁本体５１と弁座６１Ａとが当接することで構成される。同様に、吐出リード弁３２は、リード弁本体５２と、弁座７２Ａと、から構成されている。吐出リード弁３２の閉状態は、リード弁本体５２と弁座６２Ａとが当接することで構成される。同様に、リリーフリード弁３３は、リード弁本体５３と、弁座６３Ａと、から構成されている。リリーフリード弁３３の閉状態は、リード弁本体５３と弁座６３Ａとが当接することで構成される。

バルブユニット３０は、バルブ板５０と、シートとしての上シート板６０と、シートとしての下シート板７０と、を具備している。バルブ板５０は、略円板状に形成され、ポンプハウジング１５内に収納されている。バルブ板５０には、リード弁本体５１と、リード弁本体５２と、リード弁本体５３と、が一体的に形成されている。

上シート板６０は、バルブ板５０の上面側に隣接して配置されている。上シート板６０には、弁座孔６１と、弁座６１Ａと、孔６２と、弁座孔６３と、弁座６３Ａと、が一体に形成されている。弁座孔６１は、吸入通路２１の一部を構成する部分である。弁座６１Ａは、弁座孔６１周囲の縁部であって、上シート板６０のバルブ板５０側において、リード弁本体５１が当接する部分である。弁座孔６３は、リリーフ通路２３の一部を構成する部分である。弁座６３Ａは、弁座孔６３周囲の縁部であって、上シート板６０のバルブ板５０側において、リード弁本体５３が当接する部分である。

下シート板７０は、バルブ板５０の下面側に隣接して配置されている。下シート板７０には、孔７１と、弁座孔７２と、弁座７２Ａと、孔７３と、が一体に形成されている。孔６２は、吐出通路２２の一部を構成する部分である。弁座孔７２は燃料加圧室２５内に開口しており、弁座７２Ａは、弁座孔７２周囲の縁部であって、下シート板７０のバルブ板５０側において、リード弁本体５２が当接する部分である。

吸入リード弁３１の開状態は、電磁スピル弁４０のリード弁本体５１に対する押圧作用によって、リード弁本体５１が弁座６１Ａから離れ、吸入通路２１と燃料加圧室２５とが連通される状態である。吸入リード弁３１の閉状態は、電磁スピル弁４０のリード弁本体５１に対する押圧作用の解除、ならびに、吸入通路２１と燃料加圧室２５との圧力差（燃料加圧室２５内の圧力＞吸入通路２１内の圧力）によって、リード弁本体５１が弁座６１Ａに当接し、吸入通路２１と燃料加圧室２５とが遮断される状態である。

吐出リード弁３２の開状態は、吐出通路２２と燃料加圧室２５との圧力差（燃料加圧室２５内の圧力＞吐出通路２２内の圧力）が設定差圧値を越えたときに、燃料加圧室２５からの圧力のリード弁本体５２に対する作用によって、リード弁本体５２が弁座７２Ａから離れ、吐出通路２２と燃料加圧室２５とが連通される状態である。吐出リード弁３２の閉状態は、吐出通路２２と燃料加圧室２５との圧力差（燃料加圧室２５内の圧力＜吐出通路２２内の圧力）によって、リード弁本体５２が弁座７２Ａに当接し、吐出通路２２と燃料加圧室２５とが遮断される状態である。

リリーフリード弁３３の開状態は、吐出通路２２の高圧燃料が設定上限圧力を超えたときに、高圧燃料の圧力のリード弁本体５３に対する作用により、リード弁本体５３が弁座孔６３から離れ、吐出通路２２とリリーフ通路２３とが連通される状態である。リリーフリード弁３３の閉状態は、吐出通路２２とリリーフ通路２３との圧力差（吐出通路２２内の圧力＜リリーフ通路２３内の圧力）によって、リード弁本体５３が弁座孔６３に当接し、吐出通路２２とリリーフ通路２３とが遮断される状態である。

図３を用いて、本発明のリード弁の実施形態１である吸入リード弁１３１について説明する。
吸入リード弁１３１は、バルブユニット１３０に構成されている。バルブユニット１３０は、バルブ板１５０と、シートとしての上シート板１６０と、スペーサ１８０と、シートとしての下シート板１７０と、を具備している。バルブユニット１３０は、上方から下方に向かって、上シート板１６０、スペーサ１８０、バルブ板１５０、下シート板１７０の順で積層されている。上シート板１６０、スペーサ１８０、バルブ板１５０および下シート板１７０は、ピン１８１によって、平面視の方向（バルブユニット１３０の径方向および周方向）が固定されている。

上シート板１６０には、弁座孔１６１と、弁座１６１Ａと、が形成されている。上シート板１６０のその他の構成は、上述した上シート板６０と同様であるため、説明を省略する。

スペーサ１８０は、リード弁本体１５１が形成されるバルブ板１５０と、弁座１６１Ａが形成される上シート板１６０との間に、配置される。スペーサ１８０は、平面視において、下シート板１７０と略同一の形状で形成されている。ここで、スペーサ１８０の厚さをＴ２と定義する。

バルブ板１５０には、リード弁本体１５１が形成されている。リード弁本体１５１は、腕部１５２と、弁部１５３と、接合部１５４と、を具備している。腕部１５２は、一端がバルブ板１５０に接続され、他端は自由端として構成されている。弁部１５３は、円柱形状に形成されている。弁部１５３の円柱形状の上面である円形状の径は、弁座孔１６１の径よりも大きいものとされている。弁部１５３は、腕部１５２の自由端側において、弁座１６１Ａが配置される側に設けられている。ここで、弁部１５３の厚さをＴ１と定義する。接合部１５４は、腕部１５２と弁部１５３との接合部である。接合部１５４は、レーザ溶接によって接合されている。接合部１５４は、平面視において、弁部１５３の円柱形状の底面である円形状の中心に位置している。

下シート板１７０には、孔１７１と、が形成されている。下シート板１７０のその他の構成は、上述した下シート板７０と同様であるため、説明を省略する。

ここで、特記すべき事項として、弁部１５３の厚さＴ１は、スペーサ１８０の厚さＴ２よりも大きいものとして形成されている。また、弁部１５３と腕部１５２とは、それぞれ異なった材質で形成されているものとする。具体的には、弁部１５３は、焼入鋼で形成され、腕部１５２は、ばね鋼で形成されている。このとき、弁部１５３の硬度は、腕部１５２の硬度よりも高いものとされている。また、弁部１５３の剛性は、腕部１５２の剛性よりも高いものとされている。

実施形態１である吸入リード弁１３１の効果について説明する。
実施形態１の吸入リード弁１３１によれば、安定したセット荷重が付与できる。セット荷重とは、吸入リード弁１３１の閉弁状態において、弁部１５３が弁座１６１Ａを押し付ける荷重のことをいう。すなわち、弁部１５３の厚さＴ１がスペーサ１８０の厚さＴ２よりも大きいものとされているため、腕部１５２は、閉弁状態において、たわんだ状態となる。このとき、腕部１５２のたわみ量と、弁部１５３の弁座１６１Ａを押し付ける力、すなわちセット荷重とは、比例する。そのため、セット荷重の設定は、弁部１５３の厚さをＴ１と、スペーサ１８０の厚さをＴ２とを、設定することによって設定できる。つまり、吸入リード弁１３１では、安定したセット荷重を付与できる。

また、実施形態１の吸入リード弁１３１によれば、弁部１５３の耐摩耗性と腕部１５２の柔性とを両立できる。すなわち、弁部１５３の硬度は、腕部１５２の硬度よりも高いものとされているため、弁部１５３については、耐摩耗性を向上できる。同時に、弁部１５３の剛性は、腕部１５２の剛性よりも高いものとされている。言い換えれば、腕部１５２については、弾性が高く変形しやすい。

さらに、実施形態１の吸入リード弁１３１によれば、組立性を向上できる。すなわち、レーザ溶接による接合部１５４が弁部１５３の円柱形状の底面である円形状の中心に位置している。そのため、弁部１５３のシール面となる円形状の周囲は、レーザ溶接によるひずみの影響が低減される。つまり、弁部１５３と腕部１５２と接合後にひずみを修正する工程等は必要ないため、吸入リード弁１３１の組立性を向上できる。

なお、実施形態１では、本発明のリード弁として吸入リード弁１３１について適用したが、これに限定されるものではない。本発明のリード弁として吐出リード弁またはリリーフリード弁について適用しても、同様の効果が得られる。

図４を用いて、本発明のリード弁の実施形態２である吸入リード弁２３１について説明する。
吸入リード弁２３１は、バルブユニット２３０に構成されている。バルブユニット２３０は、バルブ板２５０と、シートとしての上シート板２６０と、スペーサ２８０と、シートとしての下シート板２７０と、を具備している。バルブユニット２３０は、上方から下方に向かって、上シート板２６０、スペーサ２８０、バルブ板２５０、下シート板２７０の順で積層されている。上シート板２６０、スペーサ２８０、バルブ板２５０および下シート板２７０は、ピン２８１によって、平面視の方向（バルブユニット２３０の径方向および周方向）が固定されている。

上シート板２６０には、弁座孔２６１と、弁座２６１Ａと、が形成されている。上シート板２６０のその他の構成は、上述した上シート板６０と同様であるため、説明を省略する。

スペーサ２８０は、リード弁本体２５１が形成されるバルブ板２５０と、弁座２６１Ａが形成される上シート板２６０との間に、配置される。スペーサ１８０は、平面視において、下シート板２７０と略同一の形状で形成されている。ここで、スペーサ２８０の厚さをＴ２と定義する。

バルブ板２５０には、リード弁本体２５１が形成されている。リード弁本体２５１は、腕部２５２と、弁部２５３と、を具備している。腕部２５２は、一端がバルブ板２５０に接続され、他端は自由端として構成されている。腕部２５２の自由端側には、貫通孔２５２Ｂが形成されている。

弁部２５３は、本体部２５３Ａと、貫通部２５３Ｂと、底部２５３Ｃと、を具備している。本体部２５３Ａの上部は、円錐形状に形成されている。貫通部２５３Ｂは、円柱形状に形成されている。貫通部２５３Ｂの円柱形状の断面である円形状の径は、貫通孔１５２Ｂの径よりも小さいものとされている。底部２５３Ｃは、円柱形状に形成されている。底部２５３Ｃの円柱形状の断面である円形状の径は、貫通孔２５２Ｂの径よりも大きいものとされている。

下シート板２７０には、孔２７１と、が形成されている。下シート板２７０のその他の構成は、上述した下シート板７０と同様であるため、説明を省略する。

このような構成とすることで、貫通部２５３Ｂの円柱形状の断面である円形状の径が貫通孔２５２Ｂの径よりも小さいため、弁部２５３が腕部２５２に遊嵌される。同時に、底部２５３Ｃの円柱形状の断面である円形状の径が貫通孔２５２Ｂの径よりも大きいため、弁部２５３が腕部２５２から抜けることはなく、弁部２５３が弁部２５３の軸方向において腕部１５２に固定される。

また、本体部２５３Ａの上部が円錐形状に形成されているため、吸入リード弁２３１の閉弁状態では、弁部２５３の本体部２５３Ａの円錐面と、弁座２６１Ａとが当接する。ここで、弁部２５３の厚さをＴ１と定義する。なお、弁部２５３の厚さとは、本体部２５３Ａの底面から、弁座２６１Ａと当接する本体部２５３Ａの円錐面までの高さをいう。

ここで、特記すべき事項として、弁部２５３の厚さをＴ１は、スペーサ２８０の厚さをＴ２よりも大きいものとして形成されている。また、弁部２５３と腕部２５２とは、それぞれ異なった材質で形成されているものとする。具体的には、弁部２５３は、焼入鋼で形成され、腕部２５２は、ばね鋼で形成されている。このとき、弁部２５３の硬度は、腕部２５２の硬度よりも高いものとされている。また、弁部２５３の剛性は、腕部２５２の剛性よりも高いものとされている。

本発明の実施形態２である吸入リード弁２３１の効果について説明する。
実施形態２の吸入リード弁２３１によれば、安定したセット荷重が付与できる。すなわち、弁部２５３の厚さをＴ１がスペーサ２８０の厚さをＴ２よりも大きいものとされているため、腕部２５２は、閉弁状態において、たわんだ状態となる。このとき、腕部２５２のたわみ量と、弁部２５３の弁座２６１Ａを押し付ける力、すなわちセット荷重とは、比例する。そのため、セット荷重の設定は、弁部２５３の厚さをＴ１と、スペーサ１８０の厚さをＴ２とを、設定することによって設定できる。つまり、吸入リード弁２３１に安定したセット荷重を付与できる。

また、実施形態２の吸入リード弁２３１によれば、弁部２５３の耐摩耗性と腕部２５２の柔性とを両立できる。すなわち、弁部２５３の硬度は、腕部２５２の硬度よりも高いものとされているため、弁部２５３については、耐摩耗性を向上できる。同時に、弁部２５３の剛性は、腕部２５２の剛性よりも高いものとされている。言い換えれば、腕部２５２については、弾性が高く変形しやすい。

さらに、実施形態２の吸入リード弁２３１によれば、各部品の寸法精度または組立精度なしにシール性を確保できる。すなわち、吸入リード弁２３１の閉弁状態では、弁部２５３の本体部２５３Ａの円錐面と弁座２６１Ａとが当接し、弁部２５３が腕部２５２に遊嵌される。そのため、吸入リード弁１３１のシール性は確保しながら、弁部２５３と腕部２５２との接合によって、寸法のズレを許容できる。つまり、吸入リード弁１３１の各部品の寸法精度または組立精度なしにシール性を確保できる。

なお、実施形態２では、本発明のリード弁として吸入リード弁２３１について適用したが、これに限定されるものではない。本発明のリード弁として吐出リード弁またはリリーフリード弁について適用しても、同様の効果が得られる。

なお、実施形態１の吸入リード弁１３１、あるいは、実施形態２の吸入リード弁２３１を備える燃料噴射ポンプ１０によれば、安定したセット荷重が付与できる。

１０ 燃料噴射ポンプ
１５０ バルブ本体
１５１ リード弁本体
１５２ 腕部
１５３ 弁部
１５４ 接合部
１６０ 上シート板
１６１ 弁座孔
１６１Ａ 弁座
１７０ 下シート板
１７１ 孔
１８０ スペーサ

Claims (4)

1. シートとリード弁本体とを積層して構成され、
   前記シートには、弁座と弁座孔とが形成され、
   前記リード弁本体には、弾性変形する腕部と該腕部の一端に設けられる弁部とを備え、
   前記弁部が前記弁座に当接して前記弁座孔を塞ぐことで閉状態となり、前記弁部が前記弁座から離れ前記弁座孔を開放することで開状態となる燃料噴射ポンプ用リード弁であって、
   前記シートとリード弁本体との間には、スペーサが配置され、
   前記弁部の厚さは、前記スペーサの厚さよりも大きく、
   前記腕部と弁部との接合部は、前記弁部の円柱形状の底面における円形状の中心部のみに形成される、
   燃料噴射ポンプ用リード弁。
2. 請求項１記載の燃料噴射ポンプ用リード弁であって、
   前記弁部の前記弁座に当接する側は、円錐形状に形成され、
   前記弁部は、前記腕部の一端に遊嵌して設けられる、
   燃料噴射ポンプ用リード弁。
3. 請求項１または２記載の燃料噴射ポンプ用リード弁であって、
   前記弁部の硬度は、前記腕部の硬度よりも高く、
   前記弁部の剛性は、前記腕部の剛性よりも高い、
   燃料噴射ポンプ用リード弁。
4. 請求項１乃至３記載のいずれか１項に記載の燃料噴射ポンプ用リード弁を有する燃料噴射ポンプ。

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