JP5859939B2 - 高圧ポンプ - Google Patents

Description

本発明は、燃料を圧送する高圧ポンプに関する。

従来、燃料タンクから吸入した燃料を例えばコモンレールまたはデリバリーパイプ等に圧送するプランジャ式の高圧ポンプが知られている。特許文献１に開示された高圧ポンプでは、プランジャの摺動部、加圧室、吸入通路および吐出通路は、ブロック状のハウジングが有している。ハウジングは、高圧ポンプの外部に露出するため、耐食性が比較的高い材料から構成されている。

特開２０１１−１４４７００号公報

ところで、耐食性が高い材料は一般に強度が低い。そのため、特許文献１に開示された高圧ポンプでは、ハウジングの強度を確保するという観点から、ハウジングを軽量化のために薄肉化することができないという問題がある。
上記問題に対し、プランジャの摺動部、加圧室形成部および通路形成部をハウジングから分割して構成することが考えられる。これによれば、ハウジングは、加圧室の燃料の圧力を直接受けないため、薄肉化することができる。

しかしながら、薄肉化されたハウジングは振動し易く、騒音の発生が懸念される。また、高圧ポンプが取り付けられたエンジンの振動周波数がハウジングの固有振動数に一致すると、ハウジングの振幅が大きくなる現象すなわち共振が生じ、騒音がさらに大きくなるおそれがある。
本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、その目的は、ハウジングの振動を抑制可能な高圧ポンプを提供することである。

本発明は、燃料を圧送する高圧ポンプであって、固定部材と、シリンダと、プランジャと、通路部材と、ハウジングとを備えている。シリンダは、有底筒状に形成され、固定部材を軸方向へ貫通し、固定部材に固定されている。プランジャは、シリンダの内部に挿入され、軸方向へ往復移動可能であり、シリンダの底面との間に加圧室を区画形成している。通路部材は、シリンダの底側端部に固定され、加圧室に連通している吸入通路および吐出通路を有する。

ハウジングは、底部および筒部を有する。筒部は、シリンダの底側端部および通路部材を取り囲む筒状であり、一端部が固定部材に固定されている。底部は、筒部の他端部を塞いでいる。筒部の外壁は、凹部および凸部の少なくとも一方からなる強化部を有する。
したがって、ハウジングの筒部は、強化部により剛性が上げられており、振動しにくい。例えば、強化部が筒部の振動加速度のピーク値を小さくするように作用する場合、筒部の最大振幅を小さくすることができる。また、強化部が筒部の固有振動数を高周波側にずらすように作用する場合、従来のように強化部が無いハウジングだと共振が発生していた周波数帯域において振動を抑制することができる。

そのため、高圧ポンプがエンジンに取り付けられたとき、強化部は、エンジンの振動によってハウジングが加振されることに起因したハウジングの筒部の振動レベルを下げるか、あるいは共振を回避することができる。それゆえ、ハウジングの筒部の振動に起因した騒音の発生を抑制することができる。
また、ハウジングの筒部は、従来のように強化部が無いものと比べて表面積が増加する。そのため、ハウジングは、筒部の内部から外部への放熱効果が高められている。

本発明の第１実施形態による高圧ポンプを説明する図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。 図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。 図１のハウジングの正面図である。 図１のハウジングの上面図である。 図４のハウジングのＶＩ−ＶＩ線切断面端面図である。 図１の固定部材が所定の方向へ加振されたときのハウジングの筒部の振動周波数と振動加速度との関係を表す図である。 本発明の第２実施形態による高圧ポンプのハウジングの正面図である。 図８のハウジングのＩＸ−ＩＸ線切断面端面図である。 本発明の第３実施形態による高圧ポンプのハウジングの正面図である。 図１０のハウジングのＸＩ−ＸＩ線切断面端面図である。 第３実施形態による高圧ポンプの固定部材が所定の方向へ加振されたときのハウジングの筒部の振動周波数と振動加速度との関係を表す図である。 本発明の第４実施形態による高圧ポンプのハウジングの正面図である。 図１３のハウジングのＸＩＶ−ＸＩＶ線切断面端面図である。 本発明の第５実施形態による高圧ポンプのハウジングの正面図である。 図１５のハウジングのＸＶＩ−ＸＶＩ線切断面端面図である。

以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づき説明する。実施形態同士で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。
（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、図２および図３に示す。高圧ポンプ１０は、エンジンのインジェクタに燃料を供給するポンプである。
先ず、高圧ポンプ１０の概略構成を説明する。高圧ポンプ１０は、固定部材１１、シリンダ２０、プランジャ３０、通路部材３５、ハウジング４０、吸入弁６０および吐出弁７０を備えている。以下の説明では、図１の上を「上」、図１の下を「下」として説明する。

固定部材１１は、エンジンの外壁に固定可能なフランジ部１２と、フランジ部１２から上方に突き出す円筒状のシリンダ保持部１３と、フランジ部１２から下方へ突き出す円筒状のエンジン嵌合部１４とを有している。
シリンダ２０は、有底筒状に形成され、底側端部２１が開口端部２２に対し上方に位置するように固定部材１１のシリンダ保持部１３を軸方向へ貫通している。シリンダ２０は、固定部材１１のシリンダ保持部１３に例えば圧入により固定されている。

プランジャ３０は、シリンダ２０の開口端部２２から当該シリンダ２０内部に挿入され、シリンダ２０の内壁により軸方向へ往復移動可能に支持されている。プランジャ３０の上端部３１は、シリンダ２０の底面２３との間に加圧室２４を区画形成している。プランジャ３０は、下端部３２に固定されたスプリングシート３３を介してスプリング３４により下方へ付勢されている。加圧室２４の容積は、プランジャ３０が下方へ移動すると大きくなり、プランジャ３０が上方へ移動すると小さくなる。

通路部材３５は、プランジャ３０の軸方向に直交する方向へ長手状をなす直方体であり、長手方向の中央を短手方向へ貫通する収容孔３６と、収容孔３６から長手方向の一方に延びる吸入通路３７と、収容孔３６から長手方向の他方に延びる吐出通路３８とを有している。収容孔３６には、シリンダ２０の底側端部２１が例えば圧入により固定されている。吸入通路３７は、シリンダ２０の吸入孔２５を通じて加圧室２４に連通している。吐出通路３８は、シリンダ２０の吐出孔２６を通じて加圧室２４に連通している。

ハウジング４０は、筒部４１および底部４２を形成している。筒部４１は、シリンダ２０の底側端部２１および通路部材３５を取り囲む筒状であり、下端部が固定部材１１のフランジ部１２に例えば溶接により固定されている。底部４２は、筒部４１の上端部を塞いでおり、筒部４１と一体に形成されている。筒部４１は、周方向位置が吸入通路３７と一致する第１取付孔４３と、周方向位置が吐出通路３８と一致する第２取付孔４４と、インレットパイプ４８が取り付けられた第３取付孔４５とを有している。

ハウジング４０と固定部材１１とは、燃料ギャラリ４６を区画形成している。燃料ギャラリ４６のうちハウジング４０の底部４２と通路部材３５との間には、燃料の圧力脈動を低減するためのパルセーションダンパ４７が設けられている。燃料ギャラリ４６にある燃料は、通路部材３５の連通孔３９および吸入通路３７を通じて加圧室２４に供給される。

吸入弁６０は、吸入通路３７を開閉可能な電磁弁であり、筒状ハウジング６１、吸入弁ボディ６２、吸入弁部材６３、スプリング６４、可動コア６５、固定コア６６およびコイル６７などを備えている。筒状ハウジング６１は、ハウジング４０の筒部４１の第１取付孔４３を挿通し、通路部材３５の吸入通路３７の内壁に例えばねじ締結により固定されている。筒状ハウジング６１とハウジング４０との隙間は、溶接により封止されている。
可動コア６５は、コイル６７が通電されると固定コア６６側に吸引され、吸入弁部材６３を吸入弁ボディ６２に着座させる。また、スプリング６４は、コイル６７が非通電となると吸入弁部材６３を吸入弁ボディ６２から離座させる。吸入弁部材６３は、吸入弁ボディ６２に着座すると吸入通路３７を閉じ、吸入弁ボディ６２から離座すると吸入通路３７を開ける。

吐出弁７０は、吐出通路３８を開閉可能であり、筒状ハウジング７１、吐出弁ボディ７２、吐出弁部材７３およびスプリング７５を備えている。筒状ハウジング７１は、ハウジング４０の筒部４１の第２取付孔４４を挿通し、通路部材３５の吐出通路３８の内壁に例えばねじ締結により固定されている。筒状ハウジング７１とハウジング４０との隙間は、溶接により封止されている。
吐出弁部材７３は、加圧室２４の燃料の圧力が所定値以上になると、当該燃料の圧力により吐出弁ボディ７２から離座する。また、スプリング７５は、加圧室２４の燃料の圧力が所定値を下回ると吐出弁部材７３を吐出弁ボディ７２に着座させる。吐出弁部材７３は、吐出弁ボディ７２から離座すると吐出通路３８を開け、吐出弁ボディ７２に着座すると吐出通路３８を閉じる。

以上のように構成された高圧ポンプ１０では、吸入弁６０が吸入通路３７を開けているとき、加圧室２４の燃料はプランジャ３０が上昇しても加圧されず、吸入通路３７を経由して燃料ギャラリ４６に戻される。
一方、吸入弁６０が吸入通路３７を閉じているとき、加圧室２４の燃料はプランジャ３０が上昇すると加圧され、圧力が所定値以上になると吐出弁７０を押し開けて外部に吐出される。

次に、ハウジング４０の特徴構成を図２〜図６に基づき説明する。
ハウジング４０の筒部４１は、プランジャ３０の軸方向において底部４２側から順に第１円形部５１、多辺形部５２、および第２円形部５３を形成している。第１円形部５１および第２円形部５３は、プランジャ３０の軸心に直交する横断面形状が円形であり、多辺形部５２は横断面形状が多辺形である。本実施形態では、多辺形部５２は、横断面形状が八辺形であり、８つの平板部Ｓ１〜Ｓ８が含まれている。

ここで、図３において、多辺形部５２のうち第１取付孔４３が形成されている箇所を平板部Ｓ１とし、時計まわりに平板部Ｓ２、平板部Ｓ３、平板部Ｓ４、平板部Ｓ５、平板部Ｓ７、平板部Ｓ７、および平板部Ｓ８とすると、平板部Ｓ２、Ｓ３、Ｓ６、Ｓ７およびＳ８は、凹部からなる強化部５４を外壁に有している。強化部５４は、平板部Ｓ２、Ｓ３、Ｓ６、Ｓ７およびＳ８の中央に設けられており、複数のディンプル５５を有している。ハウジング４０の筒部４１は、強化部５４によって剛性が上がるとともに表面積が増している。

以上説明したように、第１実施形態による高圧ポンプ１０では、ハウジング４０の筒部４１は、複数のディンプル５５を有する強化部５４によって剛性が上げられており、振動しにくくなる。例えば、ハウジング４０の筒部４１の平板部Ｓ３と平板部Ｓ７とを結ぶ方向へ固定部材１１を所定の加速度で加振した場合、平板部Ｓ７の振動周波数と振動加速度との関係は、図７に実線で示すようになる。図７に破線で示すのは、ハウジングの筒部に強化部５４が設けられていない比較形態の振動周波数と振動加速度との関係である。図７に示すように、第１実施形態によるハウジング４０の平板部Ｓ７の振動加速度のピーク値は、比較形態の振動加速度のピーク値に対し小さい。すなわち、強化部５４は、ハウジング４０の筒部４１の振動における共振点を分割し、振動加速度を分散させる。

そのため、高圧ポンプ１０がエンジンに取り付けられたとき、強化部５４は、エンジンの振動によってハウジング４０が加振されることに起因したハウジング４０の筒部４１の振動レベルを下げることができる。それゆえ、ハウジング４０の筒部４１の振動に起因した騒音の発生を抑制することができる。
また、ハウジング４０の筒部４１は、従来のように強化部５４が無いものと比べて表面積が増加しており、内部から外部への放熱効果が高められている。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態による高圧ポンプを図８および図９に基づき説明する。ハウジング８０の筒部８１の強化部８２は、楕円形状に延びる溝８３を有している。ハウジング８０の筒部８１は、強化部８２によって剛性が上がるとともに表面積が増している。例えば、ハウジング８０の筒部８１の平板部Ｓ３と平板部Ｓ７とを結ぶ方向へ固定部材を所定の加速度で加振した場合、図７に示すように、実線で示すハウジング８０の平板部Ｓ７の振動加速度のピーク値は、破線で示す強化部８２が設けられていない比較形態の振動加速度のピーク値に対し小さくなる。

したがって、第２実施形態によれば、第１実施形態と同様に、ハウジング８０の筒部８１の振動に起因した騒音の発生を抑制することができ、またハウジング８０の内部から外部への放熱効果が高めることができる。

（第３実施形態）
本発明の第３実施形態による高圧ポンプを図１０および図１１に基づき説明する。ハウジング８５の筒部８６の強化部８７は、軸方向へ延びる二本の溝８８を有している。ハウジング８５の筒部８６は、強化部８７によって剛性が上がるとともに表面積が増している。例えば、ハウジング８５の筒部８６の平板部Ｓ３と平板部Ｓ７とを結ぶ方向へ固定部材を所定の加速度で加振した場合、平板部Ｓ７の振動周波数と振動加速度との関係は、図１２に実線で示すようになる。図１２に破線で示すのは、ハウジングの筒部に強化部８７が設けられていない比較形態の振動周波数と振動加速度との関係である。図１２に示すように、第３実施形態によるハウジング８５の平板部Ｓ７の振動加速度のピーク値は、比較形態の振動加速度のピーク値に対し高周波側にずれている。

そのため、高圧ポンプがエンジンに取り付けられたとき、ハウジング８５の強化部８７は、従来のように強化部８７が無いハウジングだと共振が発生していた周波数帯域において、振動を抑制することができる。したがって、第３実施形態によれば、ハウジング８５の筒部８６の振動に起因した騒音の発生を抑制することができ、またハウジング８５の内部から外部への放熱効果が高めることができる。

（第４実施形態）
本発明の第４実施形態による高圧ポンプを図１３および図１４に基づき説明する。ハウジング９０の筒部９１の強化部９２は、互いに交差する二本の溝９３を有している。ハウジング９０の筒部９１は、強化部９２によって剛性が上がるとともに表面積が増している。例えば、ハウジング９０の筒部９１の平板部Ｓ３と平板部Ｓ７とを結ぶ方向へ固定部材を所定の加速度で加振した場合、図１２に示すように、ハウジング９０の平板部Ｓ７の振動加速度のピーク値は、強化部９２が設けられていない比較形態の振動加速度のピーク値に対し高周波側にずれている。

したがって、第４実施形態によれば、第３実施形態と同様に、ハウジング９０の筒部９１の振動に起因した騒音の発生を抑制することができ、またハウジング９０から外部への放熱効果が高めることができる。

（第５実施形態）
本発明の第５実施形態による高圧ポンプを図１５および図１６に基づき説明する。ハウジング９５の底部９６は、外側に膨らむドーム形状である。これによってハウジング９５の底部９６は剛性が上がるとともに表面積が増している。
したがって、第５実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果を奏し、さらに、ハウジング９５の底部９６の振動が抑制され騒音の発生を一層抑制することができ、またハウジング９５から外部への放熱効果を一層高めることができる。

（他の実施形態）
本発明の他の実施形態では、ハウジングの筒部の強化部は、凸部から構成されてもよい。また、ハウジングの筒部の強化部は、凹部および凸部から構成されてもよい。
本発明の他の実施形態では、ハウジングの筒部の強化部は、ディンプルと溝との組み合わせで構成してもよい。つまり、強化部は、複数種類の凹部から構成されてもよい。
本発明の他の実施形態では、ハウジングの筒部の強化部は、平板部ごとに形状が異なっていてもよい。
本発明の他の実施形態では、ハウジングの筒部は、少なくとも一つの強化部を有していればよい。
本発明の他の実施形態では、ハウジングの筒部は、多辺形部を形成せず、円形部のみを形成してもよい。
本発明は、上述した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で種々の形態で実施可能である。

１０・・・高圧ポンプ １１・・・固定部材
２０・・・シリンダ ２１・・・底側端部
２３・・・底面 ２４・・・加圧室
３０・・・プランジャ ３５・・・通路部材
３７・・・吸入通路 ３８・・・吐出通路
４０、８０、８５、９０、９５・・・ハウジング
４１、８１、８６、９１・・・筒部 ４２、９６・・・底部
５４、８２、８７、９２・・・強化部 ５５・・・ディンプル
８３、８８、９３・・・溝

Claims (7)

1. 燃料を圧送する高圧ポンプ（１０）であって、
   固定部材（１１）と、
   有底筒状に形成され、前記固定部材を軸方向へ貫通し、前記固定部材に固定されているシリンダ（２０）と、
   前記シリンダの内部に挿入され、軸方向へ往復移動可能であり、前記シリンダの底面（２３）との間に加圧室（２４）を区画形成しているプランジャ（３０）と、
   前記シリンダの底側端部（２１）に固定され、前記加圧室に連通している吸入通路（３７）および吐出通路（３８）を有する通路部材（３５）と、
   前記通路部材に対し前記固定部材とは反対側に位置する底部（４２、９６）、および、前記シリンダの前記底側端部および前記通路部材を取り囲む筒状であり、一端部が前記固定部材に固定されるとともに他端部が前記底部に塞がれ、凹部および凸部の少なくとも一方からなる強化部（５４、８２、８７、９２）を外壁に有する筒部（４１、８１、８６、９１）、を形成しているハウジング（４０、８０、８５、９０、９５）と、
   を備えることを特徴とする高圧ポンプ。
2. 前記ハウジングの前記筒部は、平板部（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６、Ｓ７、Ｓ８）を含み、
   前記ハウジングの前記筒部の前記強化部は、前記平板部の中央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. 前記ハウジング（４０）の前記筒部（４１）の前記強化部（５４）は、複数のディンプル（５５）を有す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. 前記ハウジング（８０）の前記筒部（８１）の前記強化部（８２）は、円形状または楕円形状に延びる溝（８３）を有す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。
5. 前記ハウジング（８５）の前記筒部（８６）の前記強化部（８７）は、軸方向へ延びる一本または複数本の溝（８８）を有す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。
6. 前記ハウジング（９０）の前記筒部（９１）の前記強化部（９２）は、互いに交差する複数本の溝（９３）を有す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。
7. 前記ハウジング（９５）の前記底部（９６）は、前記シリンダとは反対側に膨らむドーム形状であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の高圧ポンプ。

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