JP5920636B2 - 高圧ポンプ - Google Patents
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Description
本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、構成を簡素にすることの可能な高圧ポンプを提供することを目的とする。
これにより、シート部材は、ユニオンの内壁の段差とスプリングホルダとの間に挟まれ、ユニオンの径内側に固定される。そのため、上述した特許文献1に記載のシート部材が有する筒部及び鍔部を廃止し、シート部材の構成を簡素にすることが可能である。このシート部材は、リリーフ弁座の加工が容易であり、リリーフ弁座の加工精度を高めることができる。その結果、高圧ポンプは、リリーフ弁の着座安定性を高め、リリーフ通路を確実に閉塞することができる。
また、上述した特許文献1に記載のシート部材が有する筒部及び鍔部を廃止することで、スプリングホルダの内側の流路を径方向に大きくすることが可能である。したがって、その流路を流れる燃料の圧力損失が低減されるので、高圧ポンプは、燃料吐出量を増やすことができる。
第2発明では、シート部材は、中央に軸方向に通じるリリーフ通路を有し、そのリリーフ通路の径外側に軸方向に通じる複数の吐出通路を有する。吐出弁(80)は、環状であり、中央にリリーフ通路に通じる中央孔(83)を有する。
第3発明では、シート部材は、中央に設けられたリリーフ通路を挟んで径方向に対向する第1吐出弁座(731)及び第2吐出弁座(732)を有する。吐出弁は、第1吐出弁座を開閉する第1弁部(87)と、第2吐出弁座を開閉する第2弁部(88)と、第2弁部の周方向に隣接した位置にある外縁部から第1吐出弁座側へ延びて第1弁部に接続する第1ばね部(871)と、第1弁部の周方向に隣接した位置にある外縁部から第2吐出弁座側へ延びて第2弁部に接続する第2ばね部(881)と、を有する。
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態を図1から図8に示す。本実施形態の高圧ポンプ1は、図1に示す内燃機関の燃料供給系統100に設けられる。この燃料供給系統100では、燃料タンク2から低圧ポンプ3によって汲み上げられた燃料が、低圧燃料配管4を通り、高圧ポンプ1に供給される。高圧ポンプ1は、加圧室17の容積を可変するプランジャ11を備えている。プランジャ11は、カムシャフト5のカムプロファイルに沿って軸方向に往復移動する。これにより、加圧室17の容積が変化し、燃料が吸入、調量、加圧される。加圧室17の燃料圧力が吐出弁80に作用する力が、吐出弁80の下流側の高圧燃料配管6の燃料圧力が吐出弁80に作用する力とスプリング84の力との和よりも大きくなると、吐出弁80が開弁する。そして、加圧室17の燃料は、高圧燃料配管6を通り燃料レール7へ圧送される。燃料レール7に貯留された高圧燃料は、燃料レール7に接続するインジェクタ8により図示しない内燃機関の気筒内に噴射される。
図2に示すように、高圧ポンプ1は、シリンダ10、プランジャ11、下ハウジング12、上ハウジング13、カバー30、燃料供給部40、電磁駆動部50、及び燃料吐出部60などを備えている。
本実施形態のシリンダ10及び上ハウジング13は、特許請求の範囲に記載の「ポンプボディ」の一例に相当する。
カバー30は、有底筒状に形成され、その開口端が下ハウジング12に液密に固定されている。カバー30の内側には、燃料が充満する燃料室31が形成される。カバー30には、図示しない燃料インレットが設けられる。この燃料インレットには、燃料タンク2から汲み上げられた燃料が供給される。そのため、燃料インレットから燃料室31に燃料が供給される。
上ハウジング13は、略直方体に形成され、中央に設けられた孔20がシリンダ10に油密に締結され、下ハウジング12の上側に固定される。上ハウジング13は、シリンダ10の吸入孔18に連通する燃料供給部取付穴21と、シリンダ10の吐出孔19に連通する燃料吐出部取付穴22とを有する。
吸入弁ボディ41は、筒状に形成され、上ハウジング13の燃料供給部取付穴21に固定される。
吸入弁ボディ41の内側に筒状の吸入弁座部材42が設けられている。吸入弁座部材42の内側に形成された吸入室45は、上ハウジング13に設けられた孔46を通じて上ハウジングの外側の燃料室31と連通している。吸入弁座部材42は、吸入室45の加圧室側の開口に弁座47を有している。
吸入弁43は、弁座47の加圧室側に設けられ、その弁座47に着座または離座可能である。吸入弁43は、開弁時にストッパ部材44に当接する。
ストッパ部材44と吸入弁43との間に第2スプリング48が設けられる。第2スプリング48は、吸入弁43を弁座側へ付勢する。
フランジ51は、吸入弁ボディ41の外壁に固定される。吸入弁ボディ41の内側に可動コア53が往復移動可能に設けられる。可動コア53の中央にロッド54が固定される。吸入弁ボディ41の内側に固定されたガイド部材57は、ロッド54を軸方向に往復移動可能に支持する。第3スプリング56は、可動コア53とロッド54を加圧室側に付勢している。ロッド54は、吸入弁43を加圧室側に押圧可能である。
一方、コイル55への通電が停止すると、上述した磁気回路に流れる磁束が消滅し、可動コア53とロッド54は第3スプリング56によって加圧室側に付勢される。
ユニオン61は、筒状に形成され、上ハウジング13の燃料吐出部取付穴22の内壁にねじ62により固定される。燃料吐出部取付穴22の内側に形成される通路が、特許請求の範囲に記載の「燃料通路」に相当する。
ユニオン61は、加圧室側から反加圧室側に向かい内径が順に小さくなる。ユニオン61は、内径が小さくなる個所に、加圧室側から順に、第1段差601、第2段差602、第3段差603、第4段差604を有する。また、ユニオン61は、第1段差601よりも加圧室側の内壁に内ねじ63を有する。
図3及び図6に示すように、シート部材70は、軸方向に通じるリリーフ通路71及び吐出通路72を有する。シート部材70は、中央にリリーフ通路71を有し、そのリリーフ通路71の径外側に複数の吐出通路72を有する。リリーフ通路71と吐出通路72とは、互いに連通することなく形成される。
図3及び図5に示すように、吐出弁80は、複数の吐出通路72よりも径内側に位置するシート部材70の端面に当接する第1当接面81と、複数の吐出通路72よりも径外側に位置するシート部材70の端面に当接する第2当接面82とを有するマルチシート弁である。吐出弁80は、環状に形成され、中央にリリーフ通路71に通じる中央孔83を有する。
ユニオン61は、吐出弁80の径外方向に位置する箇所に、吐出弁80の開弁時に燃料が流通可能な切欠部64を有する。切欠部64は、ユニオン61の内壁の周方向に例えば3個設けられる。この3個の切欠部64の間に位置するユニオン61の内壁は、吐出弁80の軸方向の移動を案内するガイド部66として機能する。
ユニオン61は、第4段差604の加圧室側に第3段差603を有し、第4スプリング84の外径よりも、その第4スプリング84の径外方向に位置するユニオン61の内側の流路の内径を大きくしている。そのため、第4スプリング84とユニオン61の内壁との間に隙間が形成される。
リリーフ弁座74の加圧室側に設けられた球体のリリーフ弁76は、リリーフ弁座74に着座及び離座可能である。リリーフ弁76の加圧室側に設けられたリリーフ弁ホルダ77は、軸部78とスプリング係止部79を有する。リリーフ弁ホルダ77は、軸部78の外壁がシート部材70の凹部75の径内方向の内壁により軸方向に案内されている。
図4に示すように、スプリングホルダ90は、外ねじ93よりも加圧室側に位置する筒部91の径外方向の外壁が多角形に形成されている。その多角形の個所に例えばスパナ又はボックスレンチなどの工具を取り付け、スプリングホルダ90を軸周りに回転することにより、スプリングホルダ90の外ねじ93をユニオン61の内ねじ63に螺合することが可能である。なお、スプリングホルダ90は多角形に限らず、工具を嵌め込むことの可能な形状であれば、非円形であってもよい。
図3及び図6に示すように、ユニオン61に形成された切欠部64は、シート部材70の外径よりも径内側に位置している。そのため、シート部材70は、スプリングホルダ90の螺合の軸力により、反加圧室側の端面の外周部の全周がユニオン61の第1段差601に液密に当接する。これにより、シート部材70の上流側と下流側との間の燃料漏れが防がれる。
図3に示すように、スプリングホルダ90の内側に形成された内側流路96には、第5スプリング95が設けられる。第5スプリング95は、一端がスプリングホルダ90の底部92に係止され、他端がリリーフ弁ホルダ77のスプリング係止部79に係止され、リリーフ弁ホルダ77とリリーフ弁76をリリーフ弁座74に付勢する。
本実施形態の第5スプリング95は、特許請求の範囲に記載の「スプリング」の一例に相当する。
なお、スプリングホルダ90の底部92と第5スプリング95との間には、薄板状のシム97が設けられている。このシム97の板厚の変更により、第5スプリング95のセット荷重のばらつきを調整可能である。
リリーフ弁ホルダ77は、スプリング係止部79よりも軸部78が加圧室側に突出している。この軸部78の径外方向の外壁により、第5スプリング95の他端は、径方向の移動を規制される。
これにより、スプリングホルダ90の径内方向の内壁と第5スプリング95との間に所定の隙間が形成される。
ここで、吐出通路72の中心軸Cは、スプリングホルダ90の径内方向の内壁と第5スプリング95との間に位置する。すなわち、スプリングホルダ90の径内方向の内壁は、吐出通路72の中心軸Cよりも径外側に位置する。これにより、吐出弁80の開弁時、スプリングホルダ90の燃料孔94から内側流路96に流入した燃料は、スプリングホルダ90の径内方向の内壁と第5スプリング95との間を主に通り、吐出通路72に速やかに流れる。
(1)吸入行程
カムシャフト5の回転により、プランジャ11が上死点から下死点に向かって下降すると、加圧室17の容積が増加し、燃料が減圧される。吐出弁80は吐出弁座73に着座し、吐出通路72を閉塞する。
一方、吸入弁43は、加圧室17と吸入室45との差圧により、第2スプリング48の付勢力に抗して加圧室側へ移動し、開弁状態となる。
吸入弁43の開弁により、燃料室31の燃料は、吸入室45を通り、加圧室17に流入する。
なお、リリーフ弁76は、高圧ポンプ1の下流側に設置される燃料レール7の圧力が許容範囲を超えて異常高圧になる場合に開弁するが、それ以外はリリーフ弁座74に着座し、リリーフ通路71を閉塞する。
カムシャフト5の回転により、プランジャ11が下死点から上死点に向かって上昇すると、加圧室17の容積が減少する。このとき、所定の時期まではコイル55への通電が停止されているので、ロッド54は第3スプリング56の付勢力により吸入弁43を加圧室側へ押圧する。そのため、吸入弁43は開弁状態を維持する。
吸入弁43の開弁により、加圧室17と燃料室31とは連通した状態が維持される。このため、一度加圧室17に吸入された低圧燃料が燃料室31へ戻され、燃料室31の燃料圧力が増加する。一方、加圧室17の圧力は上昇しない。
すると、吸入弁43は、第2スプリング48の弾性力、及び加圧室17から吸入室側へ排出される低圧燃料の動圧により、ロッド54の動作に追従して閉弁方向へ移動し、弁座に着座する。これにより、加圧室17と吸入室45とが遮断される。
吸入弁43が閉弁した後、加圧室17の燃料圧力は、プランジャ11の上昇と共に高くなる。加圧室17の燃料圧力が吐出弁80に作用する力が、燃料出口65側の燃料圧力が吐出弁80に作用する力と第4スプリング84の付勢力との和よりも大きくなると、吐出弁80が開弁する。これにより、加圧室17で加圧された高圧燃料は燃料出口65から吐出する。
吐出通路72の中心軸Cはスプリングホルダ90の径内方向の内壁と第5スプリング95との間に位置するので、スプリングホルダ90の径内方向の内壁と第5スプリング95との間を燃料が速やかに流れる。そのため、スプリングホルダ90の内側流路96を流れる燃料の圧力損失が低減されるので、高圧ポンプ1は、燃料吐出量を増やすことができる。
高圧ポンプ1は、吸入行程、調量行程、吐出行程を繰り返し、内燃機関に必要な量の燃料を加圧して吐出する。
(1)第1実施形態では、スプリングホルダ90の外ねじ93をユニオン61の内ねじ63に螺合する軸力により、ユニオン61の内壁に設けた第1段差601にシート部材70を押圧する。
これにより、シート部材70は、ユニオン61の内壁の第1段差601とスプリングホルダ90との間に挟まれ、ユニオン61の径内側に液密に固定される。そのため、シート部材70を固定する手段を別途設けることなく、シート部材70の構成を簡素にすることが可能である。したがって、このシート部材70は、加圧室側に形成されるリリーフ弁座74の加工が容易であるので、リリーフ弁座74の加工精度を高めることができる。その結果、高圧ポンプ1は、リリーフ弁76の着座安定性を高め、リリーフ通路71を確実に閉塞することができる。
これにより、スプリングホルダ90の多角形の部分に工具を取り付け、ユニオン61の内ねじ63にスプリングホルダ90の外ねじ93を確実に螺合することができる。
これにより、簡素な構成で、シート部材70の上流側と下流側との燃料漏れを防ぐことができる。
これにより、スプリングホルダ90の内側流路96を径方向に大きくすることが可能である。そのため、内側流路96を流れる燃料の圧力損失が低減され、スプリングホルダ90の燃料孔94から内側流路96に流入した燃料は、シート部材70の吐出通路72へ速やかに流れる。したがって、高圧ポンプ1は、燃料吐出量を増やすことができる。
これにより、スプリングホルダ90の燃料孔94から内側流路96に流入した燃料を、スプリングホルダ90の内壁と第5スプリング95との間を主に通し、シート部材70の吐出通路72へ速やかに流すことが可能である。
これにより、吐出通路72の中心軸Cの位置に第5スプリング95が移動することが防がれるので、スプリングホルダ90の内側流路96を流れる燃料の圧力損失を低減することができる。
これにより、吐出弁80のストッパを簡素な構成で形成することが可能である。
吐出弁80に中央孔83を設けることにより、吐出弁80がリリーフ通路71を遮蔽することが防がれる。
本発明の第2実施形態の高圧ポンプ1の燃料吐出部60を図9から図11に示す。第2実施形態において、上述した第1実施形態の構成と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2実施形態では、シート部材70の反加圧室側に設けられた吐出弁85が、板状の部材から形成されている。吐出弁85は、外縁部86、第1弁部87、第2弁部88、第1ばね部871、第2ばね部881及び位置決め部89を有する。なお、図11では、外縁部86とその内側の部分との境界を概念的に破線で示しているが、外縁部86とその内側の部分とは一体で形成されている。
第2実施形態のシート部材70は、中央のリリーフ通路71を挟んで径方向に対向する2本の吐出通路72を有する。この2本の吐出通路72の反加圧室側の開口部となるシート部材70の端面に第1吐出弁座731と第2吐出弁座732が形成される。
吐出弁85の第1弁部87は第1吐出弁座731を開閉し、第2弁部88は第2吐出弁座732を開閉する。
第1ばね部871は、第2弁部88の周方向に隣接した位置の外縁部86から第1吐出弁座側へ延びて第1弁部87に接続する。第1ばね部871は、第1弁部87を第1吐出弁座731に付勢している。
第2ばね部881は、第1弁部87の周方向に隣接した位置の外縁部86から第2吐出弁座側へ延びて第2弁部88に接続する。第2ばね部881は、第2弁部88を第2吐出弁座732に付勢している。
吐出弁85の位置決め部89は、突起又は窪みであり、シート部材70に設けられた図示しない窪み又は突起に嵌め合わされる。これにより、吐出弁85は、周方向及び径方向に位置決めされる。
(1)第2実施形態では、吐出弁85は板状であり、外縁部86と、その外縁部86から吐出弁座側へ延びるばね部871,881と、そのばね部871,881の端部に接続する弁部87,88とを有する。
これにより、吐出弁85の構成を簡素にすることが可能である。また、吐出弁85の体格を小型化することが可能である。
上述した実施形態では、シート部材は、その中央にリリーフ通路を有し、そのリリーフ通路の径外側に複数の吐出通路を有するものとした。これに対し、他の実施形態では、シート部材は、その中央に吐出通路を有し、その吐出通路の径外側にリリーフ通路を有するものとしてもよい。
本発明は、上記複数の実施形態に限定されるものではなく、上記複数の実施形態を組み合わせることに加え、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。
61 ・・・ユニオン
63 ・・・内ねじ
70 ・・・シート部材
71 ・・・リリーフ通路
76 ・・・リリーフ弁
90 ・・・スプリングホルダ
93 ・・・外ねじ
95 ・・・第5スプリング(スプリング)
601 ・・・第1段差(段差)
Claims (8)
- 燃料を加圧する加圧室(17)に連通する燃料通路(22)を有するポンプボディ(10,13)と、
前記燃料通路の内壁に固定される筒状のユニオン(61)と、
前記ユニオンの径内側に設けられ、軸方向に通じるリリーフ通路(71)及びそのリリーフ通路に非連通の吐出通路(72)を有するシート部材(70)と、
前記シート部材の前記リリーフ通路の加圧室側の開口に設けられたリリーフ弁座(74)に着座及び離座可能なリリーフ弁(76)と、
前記シート部材の前記吐出通路の反加圧室側の開口に設けられた吐出弁座(73)に着座及び離座可能な吐出弁(80,85)と、
前記リリーフ弁を前記リリーフ弁座に付勢するスプリング(95)と、
前記ユニオンの径内方向の内壁に設けられた内ねじ(63)に螺合する外ねじ(93)を有し、前記ユニオンの前記内ねじに前記外ねじを螺合することにより、前記シート部材を前記ユニオンの内壁に設けられた段差(601)に押圧するスプリングホルダ(90)と、を備え、
前記シート部材は、前記スプリングホルダの前記外ねじを前記ユニオンの前記内ねじに螺合する力により、前記シート部材の反加圧室側の端面の外縁が全周で前記ユニオンの前記段差に液密に当接することを特徴とする高圧ポンプ(1)。 - 燃料を加圧する加圧室(17)に連通する燃料通路(22)を有するポンプボディ(10,13)と、
前記燃料通路の内壁に固定される筒状のユニオン(61)と、
前記ユニオンの径内側に設けられ、軸方向に通じるリリーフ通路(71)及びそのリリーフ通路に非連通の吐出通路(72)を有するシート部材(70)と、
前記シート部材の前記リリーフ通路の加圧室側の開口に設けられたリリーフ弁座(74)に着座及び離座可能なリリーフ弁(76)と、
前記シート部材の前記吐出通路の反加圧室側の開口に設けられた吐出弁座(73)に着座及び離座可能な吐出弁(80)と、
前記リリーフ弁を前記リリーフ弁座に付勢するスプリング(95)と、
前記ユニオンの径内方向の内壁に設けられた内ねじ(63)に螺合する外ねじ(93)を有し、前記ユニオンの前記内ねじに前記外ねじを螺合することにより、前記シート部材を前記ユニオンの内壁に設けられた段差(601)に押圧するスプリングホルダ(90)と、を備え、
前記シート部材は、中央に軸方向に通じる前記リリーフ通路を有し、そのリリーフ通路の径外側に軸方向に通じる複数の前記吐出通路を有し、
前記吐出弁(80)は、環状であり、中央に前記リリーフ通路に通じる中央孔(83)を有することを特徴とする高圧ポンプ。 - 燃料を加圧する加圧室(17)に連通する燃料通路(22)を有するポンプボディ(10,13)と、
前記燃料通路の内壁に固定される筒状のユニオン(61)と、
前記ユニオンの径内側に設けられ、軸方向に通じるリリーフ通路(71)及びそのリリーフ通路に非連通の吐出通路(72)を有するシート部材(70)と、
前記シート部材の前記リリーフ通路の加圧室側の開口に設けられたリリーフ弁座(74)に着座及び離座可能なリリーフ弁(76)と、
前記シート部材の前記吐出通路の反加圧室側の開口に設けられた第1吐出弁座(731)及び第2吐出弁座(732)に着座及び離座可能な吐出弁(85)と、
前記リリーフ弁を前記リリーフ弁座に付勢するスプリング(95)と、
前記ユニオンの径内方向の内壁に設けられた内ねじ(63)に螺合する外ねじ(93)を有し、前記ユニオンの前記内ねじに前記外ねじを螺合することにより、前記シート部材を前記ユニオンの内壁に設けられた段差(601)に押圧するスプリングホルダ(90)と、を備え、
前記第1吐出弁座(731)及び前記第2吐出弁座(732)は、前記シート部材の中央に設けられた前記リリーフ通路を挟んで径方向に対向する位置に設けられており、
前記吐出弁(85)は、
前記第1吐出弁座を開閉する第1弁部(87)と、
前記第2吐出弁座を開閉する第2弁部(88)と、
前記第2弁部の周方向に隣接した位置にある外縁部から第1吐出弁座側へ延びて前記第1弁部に接続する第1ばね部(871)と、
前記第1弁部の周方向に隣接した位置にある外縁部から第2吐出弁座側へ延びて前記第2弁部に接続する第2ばね部(881)と、を有することを特徴とする高圧ポンプ。 - 前記スプリングホルダは、前記外ねじよりも加圧室側に位置する部分の径外方向の外壁が非円形であることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の高圧ポンプ。
- 前記スプリングホルダは、径内方向の内壁と径外方向の外壁とを通じる燃料孔(94)を有し、
前記スプリングホルダの径内方向の内壁は、前記吐出通路の中心軸(C)よりも径外側に位置することを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載の高圧ポンプ。 - 前記吐出通路の中心軸は、前記スプリングホルダの径内方向の内壁と前記スプリングとの間に位置することを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載の高圧ポンプ。
- 前記スプリングホルダは、前記外ねじが形成された筒部(91)、その筒部の加圧室側に設けられた底部(92)、及び、その底部のリリーフ弁側の内壁に設けられて前記スプリングの径方向の移動を規制する凹部(98)を有することを特徴とする請求項1から6のいずれか一項に記載の高圧ポンプ。
- 前記ユニオンは、前記燃料通路の内壁から径内方向に突出して前記吐出弁の反加圧室側への移動を規制するストッパ部(602)を有す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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