JP5796501B2 - サプライポンプ - Google Patents

Description

本発明は、高圧燃料を圧送するサプライポンプに関し、特に燃料の圧縮を行う加圧室（ポンプ室）の閉塞技術に関する。

サプライポンプの要部を、図３を参照して説明する。
図３に示すサプライポンプは、円筒状のシリンダ室１が設けられるシリンダ２と、シリンダ室１に沿って往復駆動されるプランジャ３と、シリンダ室１の端部を閉塞するプラグ４とを備え、シリンダ２、プランジャ３、プラグ４で囲まれる空間（シリンダ室１内）に、燃料の吸入と圧縮を行う加圧室αが形成される。

そして、プランジャ３が往復駆動されると、加圧室αへの燃料の吸入動作と、加圧室αに吸入された燃料の圧縮動作とが実行される。
この燃料の吸入工程時には、加圧室α内にエアが発生する。そして、燃料の圧縮工程時には、発生エアが燃料の流れによりプラグ４に衝突して崩壊する。このため、加圧室αに露出する部位のプラグ４に、キャビテーションエロージョン（気泡による侵食）が引き起こされてしまう。

このキャビテーションエロージョンの対策技術として、プラグ４を成す部材の硬度を上げることが考えられる。
しかし、プラグ４は、シリンダ締結用の雄ネジが設けられるネジ部品であるため、硬度を上げると遅れ破損が生じる懸念がある。このため、プラグ４を成す部材の硬度を上げることができない。

特開２００７−３０９１９１号公報

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、遅れ破損が生じることなく、キャビテーションエロージョンを防ぐことのできるサプライポンプを提供することにある。

〔請求項１の手段〕
プラグは、「シリンダ室の端部を閉塞する略円板形状のシート部品」と「シリンダに締結されてシート部品をシリンダに押し付ける締結栓」の２部品で設けられる。
これにより、締結栓の硬度を上げることなく、加圧室に露出するシート部品の硬度を上げることができる。
即ち、
（ｉ）加圧室に露出するシート部品の硬度を上げてキャビテーションエロージョンを防ぐことと、
（ｉｉ）締結栓の硬度を上げずに設けることができ、ネジ部品である締結栓の遅れ破損を防ぐこととを、
両立することができる。

また、「シリンダにおいてシート部品が接触する部位」には、シリンダ室の内径寸法より径の大きい第１環状突起が設けられる。
これにより、シリンダとシート部品の接触面積を低減することができ、シリンダとシート部品が接触する部位の面圧を高めることができ、プラグ（シート部品＋締結栓）によるシール性（油密性）を高めることができる。

さらに、「締結栓においてシート部品が接触する部位」には、第１環状突起と同芯で且つ同径の第２環状突起が設けられる。
これにより、締結栓の締結力（シリンダに締結栓がねじ込まれる力）を、第２環状突起を介して第１環状突起に効率的に付与することができる。その結果、シリンダとシート部品が接触する部位の面圧を確実に高めることができ、プラグ（シート部品＋締結栓）によるシール性（油密性）を、より確実に得ることができる。

サプライポンプの要部断面図である（実施例）。 プラグが設けられる部位の断面図である（実施例）。 プラグが設けられる部位の断面図である（従来例）。

図面を参照して［発明を実施するための形態］を説明する。
サプライポンプは、エンジンにより駆動されて、燃料の吸入工程と圧縮工程を繰り返し行うものであり、
・円筒状のシリンダ室１が設けられるシリンダ２と、
・シリンダ室１に沿って往復駆動されるプランジャ３と、
・シリンダ室１の端部を閉塞するプラグ４と、
を備える。

燃料の吸入と圧縮を行う加圧室αは、シリンダ２、プランジャ３、プラグ４で囲まれるシリンダ室１内に形成される。
そして、プラグ４は、
・シリンダ室１の端部を閉塞するシート部品５と、
・シリンダ２に締結されてシート部品５をシリンダ２に押し付ける締結栓６と、
の２部品で設けられ、
シート部品５の硬度が、締結栓６の硬度より高く設けられている。

以下において本発明の具体的な一例（実施例）を、図１、図２を参照して説明する。以下の実施例は具体的な一例を示すものであって、本発明が実施例に限定されないことはいうまでもない。
なお、以下の実施例において、上記「発明を実施するための形態」と同一符号は同一機能物を示すものである。

ディーゼルエンジン（圧縮点火エンジン）に搭載されるコモンレールシステムは、
・エンジンに対して高圧に圧縮された燃料（軽油、アルコール燃料等）を微粒化して噴射する複数のインジェクタと、
・各インジェクタに供給する高圧燃料を貯溜するコモンレールと、
・このコモンレールに向けて高圧燃料を圧送するサプライポンプと、
を備えて構成される。

サプライポンプは、図２に示すものであり、
・燃料タンクに蓄えられた燃料を汲み上げるフィードポンプ１１（例えば、トロコイドポンプ）と、
・フィードポンプ１１によって汲み上げられた燃料の圧力を一定圧に保つレギュレートバルブと、
・フィードポンプ１１によって汲み上げられた燃料を高圧に圧縮して吐出する複数（例えば、２つ）の高圧ポンプ１２と、
・各高圧ポンプ１２に供給される燃料供給量を調整する燃料調量弁と、
・フィードポンプ１１から高圧ポンプ１２のみに燃料を送る吸入弁（逆止弁）と、
・高圧ポンプ１２から圧送される燃料をコモンレールのみに送る吐出弁（逆止弁）１３と、
を備えて構成される。

ここで、フィードポンプ１１および高圧ポンプ１２は、エンジンによって回転駆動されるカムシャフト１４によって駆動されるものである。
具体的に、高圧ポンプ１２は、プランジャポンプであり、
・カムシャフト１４の回転軸に対して垂直方向へ延びる円筒状のシリンダ室１が内部に形成されたシリンダ２と、
・シリンダ室１に沿って往復駆動されるプランジャ３と、
・シリンダ２に締結され、シリンダ室１の端部を閉塞するプラグ４とを備える。
そして、シリンダ２、プランジャ３、プラグ４で囲まれるシリンダ室１内に、燃料の吸入と圧縮を行う加圧室αが形成される。

プランジャ３のカムシャフト１４側に設けられた大径部は、カムシャフト１４のエキセリンカム１５の周囲に装着されたカムリング１６に、リターンスプリング１７によって押し付けられており、カムシャフト１４が回転すると、カムリング１６の偏心動作によってプランジャ３が往復駆動される。
そして、プランジャ３が下降して加圧室αの圧力が低下すると、吐出弁１３が閉弁するとともに、吸入弁が開弁して、燃料調量弁で調量された燃料が加圧室α内に供給される。
逆に、プランジャ３が上昇して加圧室αの圧力が上昇すると、吸入弁が閉弁する。そして、加圧室αの圧力が所定圧力以上に上昇すると、吐出弁１３が開弁して、加圧室αで圧縮された加圧燃料がコモンレールに向けて圧送される。

上述した燃料の吸入工程時には、加圧室α内にエアが発生する。そして、燃料の圧縮工程時には、発生エアが燃料の流れによりプラグ４に衝突して崩壊する。このため、加圧室αに露出する部位のプラグ４には、キャビテーションエロージョンが引き起こされる可能性がある。

（実施例１の特徴技術１）
その対策として、この実施例のサプライポンプでは、プラグ４を、
・シリンダ室１の端部を閉塞するシート部品５と、
・シリンダ２に締結されてシート部品５をシリンダ２に押し付ける締結栓６と、
の２部品で設け、
シート部品５の硬度を、締結栓６の硬度より高く設けている。
この具体例を、以下において説明する。

シリンダ２におけるシリンダ室１の延長上には、プラグ４（シート部品５＋締結栓６）が組付けられるプラグ締結穴１８が設けられている。
このプラグ締結穴１８は、シリンダ室１の軸芯と同芯で、且つシリンダ室１の内径寸法より内径寸法の大きい略円筒穴であり、内周面に雌ネジが形成されている。

シート部品５は、プラグ締結穴１８の底面に組付けられる略円板形状の部品であり、キャビテーションエロージョンを防ぐために、高い硬度に設けられている。
具体的な一例として、シート部品５の硬度は、シリンダ２と同等の硬度に設けられている。

このことを具体的に説明すると、シリンダ２は、鉄によって形成された後、浸炭加工によって硬度を高めたものであり、高い硬度によってキャビテーションエロージョンが防がれる。
これに対し、シート部品５は、鉄によって形成された後、焼き入れ加工により、シリンダ２の硬度と同等の硬度に高められたものであり、シリンダ２と同等の高い硬度によってキャビテーションエロージョンを防ぐことができる。

一方、締結栓６は、プラグ締結穴１８の底面にシート部品５を組み入れた後に、プラグ締結穴１８にねじ込まれて、シート部品５をプラグ締結穴１８の底面に押し付けるものであり、締結栓６の外周面には、プラグ締結穴１８の雌ネジに螺合する雄ネジ６ａが形成されている。
また、締結栓６における外端面の中心部には、締結栓６に回転トルクを付与する工具（締結用および締結解除用の工具）と係合する工具係合部６ｂが設けられている。

この締結栓６の硬度は、長期に使用されても遅れ破損が生じない硬度（シート部品５より低い硬度）に設けられている。
具体的な一例として、この実施例の締結栓６は、鉄によって設けられたものであり、シート部品５とは異なり、硬度を高める処理は施されていない。
また、締結栓６は、一部が大気に触れるため、耐腐食性が要求される。そこで、締結栓６には、耐腐食性のメッキ（亜鉛メッキ、ニッケルメッキ、亜鉛ニッケルメッキ等）が施されたものである。

なお、締結栓６の周囲に装着されるＯリング１９は、締結栓６がプラグ締結穴１８に締結された際に、締結栓６とプラグ締結穴１８の間で圧迫されるものであり、シール不良による燃料漏れを、より確実に防ぐためのものである。

この実施例のサプライポンプは、上述したように、プラグ４を「シリンダ室１の端を閉塞するシート部品５」と「シリンダ２に締結されてシート部品５をシリンダ２に押し付ける締結栓６」の２部品で設けている。
このため、雄ネジ６ａが設けられる締結栓６の硬度を上げることなく、加圧室αに露出するシート部品５の硬度を上げることができる。

即ち、
（ｉ）加圧室αに露出するシート部品５の硬度を上げてキャビテーションエロージョンを防ぐことと、
（ｉｉ）締結栓６の硬度を上げずに設けることができ、ネジ部品である締結栓６の遅れ破損を防ぐこととを、
両立することができる。

（実施例１の特徴技術２）
この実施例のサプライポンプでは、「シリンダ２においてシート部品５が接触する部位」または「シート部品５においてシリンダ２が接触する部位」の少なくとも一方に、シリンダ室１の内径寸法より径の大きい第１環状突起２１が設けられている。
具体的に、「シリンダ２においてシート部品５が接触する部位」に相当する「プラグ締結穴１８の底面」に第１環状突起２１が設けられている。

この第１環状突起２１は、プラグ締結穴１８の底面からシート部品５側に円環状に膨出するものであり、シリンダ２とシート部品５の接触面積を低減することができる。
これによって、シリンダ２とシート部品５が接触する部位の面圧を高めることができ、プラグ４（シート部品５＋締結栓６）による加圧室αのシール性（油密性）を高めることができる。

（実施例１の特徴技術３）
さらに、この実施例のサプライポンプでは、「締結栓６においてシート部品５が接触する部位」または「シート部品５において締結栓６が接触する部位」の少なくとも一方に、第１環状突起２１と同芯で且つ同径の第２環状突起２２が設けられている。
具体的に、「締結栓６においてシート部品５が接触する部位」に相当する「締結栓６の奥端面の周囲」に第２環状突起２２が設けられている。

この第２環状突起２２によって、締結栓６の締結力（シリンダ２に締結栓６がねじ込まれる力）を、第１環状突起２１に効率的に付与することができる。
これによって、シリンダ２とシート部品５が接触する部位の面圧を確実に高めることができ、プラグ４（シート部品５＋締結栓６）によるシール性を、より確実に得ることができる。

上記の実施例では、コストを抑える例として、シート部品５に焼き入れ加工を施して硬度を高める例を示したが、限定されるものではなく、シリンダ２と同様に浸炭加工によってシート部品５の硬度を高めても良い。
また、シート部品５は、締結栓６とは異なる別部材であるため、シート部品５を締結栓６とは異なる高い硬度の素材（例えば、ステンレス等）で設けても良い。

１ シリンダ室
２ シリンダ
３ プランジャ
４ プラグ
５ シート部品
６ 締結栓
２１ 第１環状突起
２２ 第２環状突起
α 加圧室

Claims (1)

1. 円筒状のシリンダ室（１）が設けられるシリンダ（２）と、前記シリンダ室（１）に沿って往復駆動されるプランジャ（３）と、前記シリンダ（２）に締結されて前記シリンダ室（１）の端部を閉塞するプラグ（４）とを備え、
   前記シリンダ（２）、前記プランジャ（３）、前記プラグ（４）で囲まれる前記シリンダ室（１）内に、燃料の吸入と圧縮を行う加圧室（α）が形成されるサプライポンプにおいて、
   前記プラグ（４）は、
   前記シリンダ室（１）の端部を閉塞する略円板形状のシート部品（５）と、
   前記シリンダ（２）に締結されて前記シート部品（５）を前記シリンダ（２）に押し付ける締結栓（６）と、
   の２部品で設けられ、
   前記シート部品（５）の硬度が、前記締結栓（６）の硬度より高く設けられており、
   前記シリンダ（２）において前記シート部品（５）が接触する部位には、前記シリンダ室（１）の内径寸法より径の大きい第１環状突起（２１）が設けられるとともに、
   前記締結栓（６）において前記シート部品（５）が接触する部位には、前記第１環状突起（２１）と同芯で且つ同径の第２環状突起（２２）が設けられることを特徴とするサプライポンプ。

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