JP6068635B2 - バルブアッセンブリ - Google Patents

Description

本発明は、燃料ポンプでの使用に適した入口バルブアッセンブリに関する。詳細には、本発明は、コモンレール燃料噴射システムで使用するための高圧燃料ポンプのポンプヘッド用の入口バルブアッセンブリに関する。

コモンレール燃料噴射システム用の高圧燃料ポンプは、代表的には、一つ又はそれ以上の油圧ポンプヘッドを含む。これらのポンプヘッドでは、プランジャーの往復動によって、燃料をポンプヘッドの圧送チャンバ内で加圧する。

代表的には、燃料タンク内の低圧吸い上げポンプによって、及び／又は高圧燃料ポンプに組み込んだ移送ポンプによって、ポンプヘッドに低圧燃料を送出する。低圧燃料は、プランジャーの充填行程即ち戻り行程で、関連した入口バルブを通して圧送チャンバに引き込まれる。この行程中、圧送チャンバの容積（容量）が増大する。プランジャーの圧送行程即ち前進行程では、入口バルブが閉鎖し、圧送チャンバの容積が減少し、その結果、圧送チャンバ内の燃料圧力が増大する。所定の圧力で、圧送チャンバと関連した出口バルブが開放し、燃料インジェクタに送出するため、高圧燃料を圧送チャンバからコモンレールに送る。

燃料噴射圧力を決定するコモンレール内の燃料圧力は、エンジンの負荷及び速度が低い場合の数百バールの中程度の圧力から、エンジンの負荷及び速度が高い場合の最大３０００バール（３０３９７５０ｈＰａ）又はそれ以上の非常に高い圧力まで変化してもよい。

コモンレール内の燃料圧力を調整するため、圧送チャンバの入口バルブの上流に、入口計量バルブとして既知の追加の制御バルブを設けてもよい。入口計量バルブは、燃料ポンプの圧送チャンバに入る燃料の量、及び従って各プランジャー行程で圧縮されてコモンレールに高圧で送出される燃料の量を制御するのに使用される。

従来の入口計量バルブは、実際上、高圧ポンプの入口バルブへの燃料の流れを絞るように作用する制御可能なオリフィスである。このようにして、エンジンが必要とする量の燃料だけをレールに送出することによって、燃料及びエネルギを、燃料がリフトポンプや移送ポンプによってコンスタント（一定）に供給される場合と比較して節約する。入口計量バルブは、エンジン制御ユニットの制御下にある。エンジン制御ユニットは、所望のレール圧力及び実際のレール圧力を決定し、これに従って入口計量バルブを調節する。

従来の入口計量バルブの使用には幾つかの欠点がある。詳細には、入口計量バルブは高価であり、コモンレール噴射システムの価格を全体として押し上げる。これは望ましからぬことである。第２に、入口計量バルブは比較的大きく、場所をとる構成要素である。第３に、入口計量バルブは、磨耗や低品質燃料による損傷を受け易い。更に、幾つかの構成では、従来の入口計量バルブを使用するということは、計量／レール圧力制御機構が高圧燃料ポンプの圧送チャンバから比較的離れており、そのため、レール圧力制御に望ましからぬ遅延が生じるということを意味する。

変形例では、圧送チャンバ用の入口バルブには、エンジンの電子式制御ユニットからの信号に応じて入口バルブを閉鎖できるアクチュエータ装置が設けられている。このようにして、追加の入口計量バルブを必要とすることなく、プランジャーの充填行程中に圧送チャンバに進入する燃料の量を調節できる。こうした構成は、ＤＥ１０ ２００８ ０１８０１８及びＥＰ０９２１３０７に記載されている。ＥＰ０９２１３０７には、更に、プランジャーの圧送行程中に高圧燃料を圧送チャンバから燃料レールに戻す逃がしバルブとして入口バルブを使用することが記載されている。

代表的には、電子制御式の即ち切り換え可能な入口バルブは、ポンプヘッドのボア内に受け入れられたポペット型入口バルブ部材の移動を制御するように作動できるソレノイドアクチュエータ装置によって作動される。バルブ部材のバルブステムにはアーマチュアが取り付けられており、バルブ部材のヘッド部分は、ボアの端部に形成された関連した弁座と係合できる。ソレノイドを賦勢（励磁）すると、アーマチュアが押圧ばねの力に抗してソレノイドのコアに向かって引っ張られ、これによりバルブステムを常開位置に押圧する。

実際には、このようなソレノイド作動式入口バルブの性能は、幾つかの要因によって損なわれる。例えば、入口バルブが常開位置にある場合、エンジンが高負荷状態にある場合に圧送チャンバ内への燃料の流れを最大にするため、バルブヘッドと弁座との間を流れる燃料が通る断面は最大可能であるのが望ましい。このため、全開位置と全閉位置との間のバルブ部材の行程は比較的長くなければならない。このことは、バルブが全開状態にある場合のアーマチュアとコアとの間の空隙が比較的大きいということを意味する。ソレノイドアクチュエータのアーマチュアに加わる力が、空隙の増大に従って大幅に減少するため、バルブを閉鎖するのに必要な力に達するのに比較的大型の高価なソレノイドを使用しなければならない。

更に、バルブ部材及び／又は弁座の磨耗により、バルブ部材の全開位置と全閉位置との間の行程が経時的に変化し、その結果、アーマチュアとコアとの間の空隙が入口バルブの使用寿命に亘って変化する。同様に、全開位置を越えるバルブ部材の移動を制限するため、リフトストッパー装置が設けられている場合には、リフトストッパー装置の磨耗により、バルブ部材の全開時の空隙が増大する場合がある。かくして、バルブの閉鎖に必要な力がバルブの使用中に変化し、これによりバルブ構成の性能及び制御性が低下する場合がある。

更に、このような構成では、アーマチュアは、代表的には、バルブステムにプレス嵌め等の方法で取り付けられたカラーの形態である。アーマチュアとバルブステムとの間、及びアーマチュアとコアとの間の同心性の変化により、望ましからぬ側方負荷が生じ、これにより入口バルブの使用寿命中にバルブ部材及び弁座が過度に磨耗してしまう場合がある。入口バルブに非常に高い燃料圧力が加わるため、こうした磨耗により、バルブの性能及び信頼性が酷く損なわれてしまう場合がある。従って、入口バルブは、部品の寸法及び同心性の許容差を非常に厳密に制御して製造されなければならない。これにより、製造上の複雑性及び費用が増大する。

ＤＥ１０ ２００８ ０１８０１８ ＥＰ０９２１３０７

以上説明した背景技術に対し、上述の問題点を実質的に解決した又は緩和した、高圧燃料ポンプのポンプヘッド用の電子制御式入口バルブアッセンブリを提供するのが望ましい。

一つの特徴では、本発明は、高圧燃料ポンプ用入口バルブアッセンブリであって、低圧燃料源から燃料ポンプの圧送チャンバへの燃料の流れを制御するため、開放位置と閉鎖位置との間で移動自在の（移動可能な）入口バルブ部材と、バルブ部材に第１力を開放方向に加えるように構成された第１押圧ばねと、バルブ部材に第２力を閉鎖方向に加えるように構成された第２押圧ばねと、バルブ部材から第１力を取り除くことによって、バルブ部材をその閉鎖位置に移動できるように作動可能なアクチュエータ装置とを備えた、入口バルブアッセンブリに関する。

この構成では、アクチュエータ装置は、バルブ部材に直接的には作用しない。その代わり、バルブ部材の閉鎖は、バルブ部材から第１力を取り除き、対抗する第２ばねでバルブ部材を閉鎖できるようにすることによって、間接的に行われる。このようにして、アクチュエータ装置をバルブ部材に固定的に連結する必要がなく、寸法上の、詳細には、バルブ部材及びアクチュエータ装置の寸法変化、特に、同心性の寸法変化の大きな許容差を可能にする。その結果、バルブアッセンブリの構成要素の寸法許容差はあまり重要ではなく、バルブアッセンブリの製造費及び製造上の複雑性を低減できる。

好ましくは、アクチュエータ装置は、コア部材と、ソレノイドコイルと、コイルの賦勢（励磁）に応じてコア部材に向かって移動自在のアーマチュアとを含む電磁アクチュエータである。アクチュエータ装置の作動が、バルブ部材の移動と直接的には関連していないため、バルブ部材又はその関連した着座面の使用時の磨耗により、アーマチュアの移動範囲、及び詳細にはアーマチュアとコア部材との間の距離は、たとえこうした磨耗によりバルブ部材自体の移動範囲が変わっても、変わることがない。このようにしてバルブアッセンブリは、その使用寿命に亘り、性能低下や作動上の信頼性の低下を被り難い。

アクチュエータ装置は、第１押圧ばねをコア部材に向かって引っ込めるように作動できることが好ましい。例えば、アクチュエータ装置は、コイルの賦勢時にアーマチュアとコア部材との間の第１押圧ばねを圧縮してもよい。

一実施例では、アーマチュアは、バルブ部材から、環状隙間によって離間されている。有利には、環状隙間により、アーマチュアはバルブ部材を半径方向で拘束せず、これらの部品間の軸線方向不整合及び同心性の変化に対する許容差を大きくできる。

第１ばねは、好ましくは、アーマチュアを押圧し、バルブ部材と係合する。例えば、アーマチュアは、バルブ部材のカラーと係合してもよい。アーマチュアは、全体にチューブ状（管状）をなしていてもよく、一端に設けられ内方に差し向けられたフランジがカラーと係合できる。カラーは、好ましくは、バルブ部材にプレス嵌め又はクリンプ止めされている。

一つの構成では、カラーは、第２ばね用のばね座を含む。別の態様では、又は追加では、カラーは、バルブ部材の開放移動を制限するためのリフトストッパーを含んでいてもよい。別の構成では、別体のばね座及び／又はリフトストッパーが設けられていてもよい。

カラーは、好ましくは、非磁性体から形成されている。このようにして、カラーは、コイルの賦勢時に発生する磁界を案内するのを補助し、詳細には、磁気回路がアーマチュアからバルブ部材に漏出しないようにするのを補助する。

アーマチュアは、バルブ部材がその閉鎖位置にあるとき、バルブ部材と係合した状態から外れていてもよい。これにより、構成要素の寸法許容差又は不整合を吸収するように、バルブ部材と独立して移動するアーマチュアの性能が最大になる。

非磁性体製のスペーサ部材が、アーマチュアとコア部材との間に配置されていてもよい。例えば、スペーサ部材は、コア部材に最も近いアーマチュアの面に固定された非磁性体製のワッシャの形態であってもよい。

コア部材は、アーマチュアの移動範囲の少なくとも一部中にアーマチュアと重なる延長部分を含んでいてもよい。このようにして、コア及びアーマチュアの所与の大きさに対し、コア部材とアーマチュアとの間の最大隙間を、延長部分が設けられていない場合よりも大きくできる。かくして、バルブ部材の移動範囲を比較的大きくでき、入口バルブアッセンブリを通って圧送チャンバを充填する燃料の流量を最大にする。前記別の方法は、アーマチュアとコア部材との間の所与の最大隙間について、コア部材の延長部分により、使用されるべきコイルを、延長部分がない場合よりも小さくできる。かくして、バルブアッセンブリの大きさを小さくできる。

延長部分は、好ましくは、アーマチュアの全移動範囲に亘り、アーマチュアの移動軸線に沿ってアーマチュアと重なっている。延長部分は、例えば、コア部材の面から延びる環状突出部を含んでいてもよい。延長部分は、好ましくは、アーマチュアを部分的に受け入れる凹所を形成する。

入口バルブアッセンブリは、外磁極を含んでいてもよい。外磁極は、アーマチュアを受け入れるための穴を備えていてもよく、アーマチュアの移動は、この穴によって案内されてもよい。外磁極はコア部材を保持するように構成されていてもよい。例えば、コア部材は、フランジを含んでいてもよく、外磁極は、フランジを受け入れるスロットを含んでいてもよい。外磁極は、全体にカップ形状であってもよい。例えば、一実施例では、外磁極は、アーマチュアを受け入れる穴が設けられたベースを含む。

本発明の入口バルブアッセンブリは、好ましくは、高圧燃料ポンプのポンプヘッドで使用するようになっている。このため、入口バルブアッセンブリは、ポンプヘッドのハウジングと係合するようになっている。例えば入口バルブアッセンブリが外磁極を含む場合、外磁極は、入口バルブアッセンブリをポンプヘッドハウジングに取り付けるための取り付けフランジを含んでいてもよい。

更に、本発明の上述の特徴による入口バルブアッセンブリを含む高圧燃料ポンプ用のポンプヘッドが提供される。更に、少なくとも一つのこのようなポンプヘッドを持つ燃料ポンプが考えられる。

次に、同様の特徴に同様の参照番号を付した添付図面を参照して、本発明の実施例を単なる例として説明する。

図１は、本発明の一実施例による入口バルブアッセンブリを持つポンプヘッドの部分断面図であり、入口バルブアッセンブリは開放位置にある。 図２ａは、入口バルブアッセンブリが中間位置にある、図１のポンプヘッドの断面図である。 図２ｂは、入口バルブアッセンブリが閉鎖位置にある、図１のポンプヘッドの断面図である。

本実施形態の説明において、「上」及び「下」のような文言は、図面に示された部材の位置を基準にして使用される。しかしながら、上記部材は、異なった方向決めで使用することができる。

図１は、ヘッドハウジング１２と、このヘッドハウジング１２に取り付けられた入口バルブアッセンブリ１４とを含むポンプヘッド１０を部分的に示す。図１には示してないけれども、ヘッドハウジング１２は、プランジャーを受け入れるためのプランジャーボアを形成する。プランジャーは、使用時に圧送軸線Ａに沿って往復動し、圧送チャンバ１６の容積を周期的に増減する（図１には、ヘッドハウジング１２の上端だけが示してある）。

ヘッドハウジング１２の上端は、全体に円筒形のタレット部分１８を含む。以下に更に詳細に説明するように、入口バルブアッセンブリ１４をヘッドハウジング１２に連結するため、入口バルブアッセンブリ１４の部品がタレットと協働する。

圧送チャンバ１６は、ヘッドハウジング１２にボアとして形成されている。プランジャーの戻り行程中、燃料を入口ボア２０を介して圧送チャンバ１６に吸い込むことができる。入口ボア２０は、ドリル穴２２を介して、タレット部分１８の頂部に環状Ｖ字形状溝２６によって形成された環状空間２４と連通する。環状空間２４は、入口通路（図示せず）を介して低圧燃料を受け入れる。

入口ボア２０と圧送チャンバ１６との間の燃料の流れは、入口バルブアッセンブリ１４のポペットバルブ部材２８によって調整される。バルブ部材２８の最下端には、比較的大径のバルブヘッド３０が形成されている。バルブ部材２８の残りの部分は、バルブステム３２を形成している。截頭円錐形着座面３４が、バルブヘッド３０からバルブステム３２まで延びている。着座面３４は、圧送チャンバ１６が入口ボア２０と出合うヘッドハウジング１２の場所に形成された截頭円錐形弁座３６と係合できる。図１では、バルブ部材２８は、着座面３４が弁座３６と係合した状態から離れて燃料を圧送チャンバ１６に入れることができる、開放位置で示してある。

バルブ部材２８のステム３２は、バルブヘッド３０から上方に、ヘッドハウジング１２に形成されたガイドボア３８を通って延びる。ステム３２のガイド部分４０は、バルブ部材２８の移動が軸線方向で案内されるように、ガイドボア３８に滑り嵌めを形成するのに適した直径を備えている。ガイドボア３８、及び従ってバルブ部材２８の移動方向は、圧送軸線Ａと同軸である。

バルブ部材２８のステム３２の上部分は、ヘッドハウジング１２から出て、以下に説明するように、バルブ部材２８の移動を制御するのに使用できる、バルブアッセンブリ１４のアクチュエータ装置５０と係合する。

アクチュエータ装置５０は、全体として、コア部材５２と、ソレノイドコイル５４と、外磁極５６と、移動可能な（移動自在の）アーマチュア５８とを含む。外磁極５６は、ヘッドハウジング１２に取り付けられており、コア部材５２を、ヘッドハウジング１２から間隔が隔てられた所定の位置に保持するように構成されており、コイル５４及びアーマチュア５８は、コア部材５２とヘッドハウジング１２との間に配置されている。

外磁極５６は、ベース５６ａと、このベース５６ａから上方に延びるほぼ円筒形の壁５６ｂとを有する概ねカップ形状の本体を備えている。ヘッドハウジング１２のタレット部分１８を取り囲むため、取り付けフランジ即ちリップ５６ｃが、ベース５６ａから下方に延びている。バルブアッセンブリ１４からの燃料漏れを阻止するため、Ｏ−リング６０が、タレット部分１８とリップ５６ｃの面取り部分との間にシールを形成する。

コア部材５２は、環状フランジ５２ｂによって取り囲まれた、ほぼチューブ状（管状）の中央部分５２ａを含む。フランジ５２ｂは、中央部分５２ａから外方に延びており、外磁極５６の壁５６ｂの内側面に形成された環状スロット５６ｄと噛み合う。壁５６ｂの最上部分５６ｅは、フランジ５２ｂをスロット５６ｄに保持するため、フランジ５２ｂにクリンプ止めしてある。

コイル５４は、好ましくはプラスチック材料製の巻型６２に巻き付けてある。巻型６２はリング形状であり、コア部材５２の中央部分５２ａがリングの中央に受け入れられる。従って、巻型６２は、コア部材５２の中央部分５２ａを取り囲み、コア部材５２のフランジ５２ｂと外磁極５６のベース５６ａとの間に配置される。コイル５４は、巻型６２の外面に形成された環状チャンネル６４内に受け入れられる。

巻型６２の中央は、環状空間２４と流体連通している。環状空間２４を通して、低圧燃料が、圧送チャンバ１６に送出される。燃料漏れを防ぐため、巻型６２は、その上端が、コア部材５２のフランジ５２ｂとシールを形成し、下端が外磁極５６のベース５６ａとシールを形成する。これらのシールは、Ｏ−リング６６、６８の夫々によりなされる。外磁極５６とヘッドハウジング１２との間にシールを形成するＯ−リング６０と、Ｏ−リング６６、６８とにより、燃料はバルブアッセンブリ１４から漏出できないようになっている。

アーマチュア５８はほぼチューブ状（管状）であり、外壁５８ａ及び内ボア５８ｂを有し、内ボア５８ｂを通ってバルブ部材２８のステム３２が延びている。コア部材５２に最も近いアーマチュア５８の一端（即ち、図１のアーマチュア５８の上端）は、バルブ部材２８のステム３２が通過する中央穴５８ｄを形成する内方に差し向けられたフランジ５８ｃによって部分的に閉鎖されている。穴５８ｄの直径は、ステム３２の直径よりも大きく、アーマチュア５８とバルブ部材２８との間に環状隙間７５を形成する。アーマチュア５８は、バルブ部材２８に固定的に連結されているのではなく、その代わり、アーマチュア５８のフランジ５８ｃがバルブ部材２８と協働し、バルブ部材２８の移動を以下に説明するように制御するのである。

外磁極５６のベース５６ａは、アーマチュア５８を受け入れるための中央穴５６ｆを含む。アーマチュア５８の外壁５８ａは、使用時に外磁極５６がアーマチュア５８の軸線方向移動を案内するように、穴５６ｆの壁と摺動接触している。

コア部材５２のチューブ状中央部分５２ａは、アーマチュア５８に向かって下方に延びている。中央部分５２ａを形成するチューブの上端は閉鎖されており、そのため、コア部材５２は、バルブアッセンブリ１４用のキャップとして作用し、バルブ部材２８用の第１押圧ばね（第１付勢ばね）７０を受け入れるためのキャビティ５２ｃを中央部分５２ａ内に形成する。

第１ばね７０の上端は、キャビティ５２ｃの閉鎖端のところでコア部材５２に当接しており、反対側の第１ばね７０の下端は、アーマチュア５８のフランジ５８ｃの上面に対して作用する。アーマチュア５８のフランジ５８ｃの下面は、バルブ部材２８のステム３２に取り付けられたカラー７２に当接する。このようにして、第１ばね７０は、バルブ部材２８の開放方向に作用する第１ばね力をバルブ部材２８に加える。

カラー７２は、外径が段をなしたスリーブを含む。カラー７２は、バルブ部材２８のステム３２にプレス嵌めされている。カラー７２の最下端の比較的小径の区分７２ａは、バルブ部材２８用のストッパー部材として作用する。小径区分７２ａの下面は、バルブ部材２８が開放位置にあるとき、図１に示すように、ヘッドハウジング１２のタレット１８の盛り上がった中央部分７６に当接し、これによってバルブ部材２８の開放移動を制限するように構成されている。

カラー７２の最上端は、比較的大径の着座区分７２ｂに形成されている。第２押圧ばね７４が、アーマチュア５８のボア５８ｂに受け入れられている。第２ばね７４の上端は、カラー７２の着座区分７２ｂの下面に上方に作用し、第２ばねの下端は、タレット１８の盛り上がった部分７６に配置され、ヘッドハウジング１２に当接している。従って、第２ばね７４は、バルブ部材２８に第２ばね力を加える。この力は、バルブ部材２８の閉鎖方向に作用する。

図１に示すように、バルブ部材２８が全開位置にある場合には、アーマチュア５８のフランジ５８ｃは、カラー７２の上面に当接し、カラー７２は、ヘッドハウジング１２のタレット１８の盛り上がった部分７６に当接する。従って、カラー７２は、更に、コア部材５２から遠ざかる方向のアーマチュア５８の移動を制限する。

第１及び第２押圧ばね７０及び７４は、バルブ部材２８に力を逆方向に加える。以下に更に詳細に説明するように、第２ばね７４は、バルブ部材２８に常に作用し、バルブ部材２８に一定の押圧力を閉鎖方向に加えるように構成されている。しかしながら、第１押圧ばね７０によってバルブ部材２８に加えられた開放方向に作用する力を、アクチュエータ装置５０を作動することによって取り除くことができる。

コイル５４が賦勢されていない場合に第１押圧ばね７０によってバルブ部材２８に加えられた開放力は、第２押圧ばね７４によってバルブ部材２８に加えられた閉鎖力よりも大きい。従って、コイル５４が賦勢されていない場合には、バルブ部材２８は、図１に示すように、その開放位置に押圧され、これによって、燃料を入口ボア２０から圧送チャンバ１６に流入できる。

図１からわかるように、アーマチュア５８の穴５８ｄの内径は、バルブ部材のステム３２よりも大径である。従って、アーマチュア５８のフランジ５８ｃは、バルブ部材２８を半径方向で拘束しない。

コア部材５２に向かう（図１で上方）アーマチュア５８の軸線方向移動を受け入れるため、コア部材５２の中央部分５２ａの最下面には、凹所５２ｄが設けられている。凹所５２ｄの外縁部は、環状の隆起部即ち突起（ホーン）の形状の、コア部材５２の下方に延びる部分５２ｅによって形成される。

アーマチュア５８が最も下にある全開位置では、フランジ５８ｃは、図１に示すように、カラー７２に載っており、下方に延びる部分５２ｅの最下チップが、比較的短い距離に亘ってアーマチュア５８の頂部と重なっている。コイルを賦勢し、アーマチュア５８をコア部材５２に向かって上方に移動すると、以下に更に詳細に説明するように、凹所５２ｄがアーマチュア５８の上端を受け入れ、下方に延びる部分５２ｅが、比較的長い距離に亘って、アーマチュア５８と重なる。

凹所５２ｄの内径はアーマチュア５８の外径よりも大きく、そのため、アーマチュア５８とコア部材５２とは半径方向で接触しない。更に、アーマチュア５８とコア部材５２とが直接的に接触しないようにするため、アーマチュア５８の上面には、非金属製のワッシャ又はスペーサ７８が設けられている。

コア部材５２、外磁極５６、及びアーマチュア５８は、好ましくは、軟鋼等の強磁性体で形成されている。このようにして、コイル５４が賦勢（励磁）されると、結果的に発生した磁束は、これらの強磁性体構成要素が形成する磁気回路に閉じ込められる。カラー７２は、オーステナイト系ステンレス鋼等の非磁性体から形成されている。これは、磁気回路がアーマチュア５８の外にバルブ部材２８内に漏れ出ることを停止するのを補助する。

更に、図２（ａ）及び図２（ｂ）を参照し、入口バルブアッセンブリ１４の作動を以下に説明する。

上文中に説明したように、コイルが消勢（消磁）されている場合には、第１ばね７０が、アーマチュア５８及びカラー７２を介してバルブ部材２８に開放力を加える。この開放力は、第２ばね７４によってバルブ部材２８に加えられる閉鎖力よりも大きい。従って、バルブ部材２８に作用する正味ばね力は開放方向に作用し、バルブ部材２８を、図１に示すように、開放方向に押圧する。

コイル５４を賦勢すると、アーマチュア５８がコア部材５２に向かって移動し、第１ばね７０を圧縮する。これには、第１ばね７０によって加えられた第１（開放）力をバルブ部材２８から取り除く効果がある。アーマチュア５８が移動を開始すると、アーマチュア５８は、図２（ａ）に示すように、カラー７２から外れ、第１ばね７０をバルブ部材２８から物理的に分離する。

もはや第１ばね７０がバルブ部材２８に力を開放方向に加えていないため、バルブ部材２８に加わる正味ばね力は、第２ばね７４によって加えられた閉鎖力と等しくなる。換言すると、バルブ部材２８に作用する正味力は、コア５４の賦勢時に方向を変え、バルブ部材２８を閉鎖位置に移動する。

図２（ｂ）に示すように、バルブ部材２８の着座面３４が弁座３６と出合ったとき、バルブ部材２８が移動を停止する。例示の実施例では、アクチュエータ装置５０が、第１ばね７０を圧縮し、アーマチュア５８の頂部とコア部材５２との間に比較的小さな隙間を軸線方向で残すことができるため、これ以上の上方へのアーマチュア５８の移動が制限される。図２（ｂ）に明瞭には示してないが、バルブ部材２８が着座し、第１ばね７０が最大に縮められたとき、アーマチュア５８とカラー７２との間に小さな隙間が存在し、そのため、アーマチュア５８は、バルブ部材２８と係合した状態から外れたままである。

有利には、バルブ部材２８の閉鎖中、アーマチュア５８がバルブ部材２８から外れているため、アーマチュア５８を、バルブ部材２８による拘束なしに移動できる。従って、バルブアッセンブリ１４の作動に何等悪影響を及ぼすことなく、バルブ部材２８とアーマチュア５８との間の同心性及び／又は整合性の何らかの変化を吸収できる。前記別の方法は、バルブアッセンブリの第１作動工程中にアーマチュア５８がバルブ部材２８から外れているため、アーマチュアがバルブ部材に固定的に取り付けられた従来の構成と比較して、軸線方向及び半径方向に追加の自由度が存在する。これらの追加の自由度により、製造許容差による寸法のばらつきと不整合を補償できる。

本発明の別の利点は、アーマチュア５８とコア部材５２との間の空隙が、バルブ部材２８の移動範囲と直接的には関連していないということである。詳細には、バルブ部材２８から第１ばね７０の力を取り除くためにアーマチュア５８を移動しなければならない距離は、バルブ部材２８の着座面３４及び／又はヘッドハウジング１２の弁座３６の磨耗によって変化することがない。その結果、本発明の入口バルブ装置は、アーマチュアがバルブ部材に直接的に取り付けられた構成よりも制御性が向上し、その使用寿命に亘る性能低下の懸念が小さい。

更に、コア部材５２の延長部分５２ｅ（図１参照）がアーマチュア５８と重なっているため、磁束は、延長部分５２ｅが設けられていない（即ち、コア部材５２の中央部分５２ａの下面が平らである）場合よりも効率的に、アーマチュア５８内に案内される。従って、図１の実施例のアクチュエータ装置は、バルブ部材２８の全開時のアーマチュア５８とコア部材５２との間の空隙が比較的大きい場合でも、効率的である。有利には、これにより、圧送エレメントの充填行程中の圧送チャンバ１６内への燃料の流量を高くするように、バルブ部材２８の着座面３４と弁座３６との間の隙間を最大にできる。

使用では、入口バルブアッセンブリは、以下のように作動できる。プランジャーの移動により圧送チャンバ１６の容積を増大するプランジャーの充填行程中に圧送チャンバ１６を充填するため、コイルを消勢（消磁）する。図１に示すように、バルブ部材２８は、第１押圧ばね７０によって開放位置に保持される。第１押圧ばね７０は、これに対抗する第２押圧ばねの力よりも大きい。燃料は、圧送チャンバ１６の容積の増大によって、開放状態のバルブ部材２８を通って圧送チャンバ１６に引き込まれる。

エンジンの電子式制御ユニットが、各充填行程中に圧送チャンバ１６に入れることができる燃料の量を、現在のレール圧力及びエンジンの主要な作動条件に基づく燃料要求に従って計算する。所望量の燃料を入れるのに十分な充填行程の部分に亘ってバルブ部材２８を開放状態にした後、電子式制御ユニットからの信号に応じてコイル５４を賦勢する。アーマチュア５８の移動によって第１押圧ばね７０を圧縮することにより、バルブ部材２８を第２ばね７４の作用だけで閉鎖できる。

プランジャーが充填行程を完了した後、プランジャーの圧送行程が開始し、圧送チャンバ１６の容積を減少する。これによって、圧送チャンバ１６内の燃料の圧力を上昇する。着座したバルブ部材２８により、燃料が入口バルブを通って圧送チャンバ１６から流出しないようにする。エネルギを節約するため、この時点でコイル５４を消勢（消磁）してもよい：圧送チャンバ１６内の燃料圧力がバルブ部材２８に力を閉鎖方向に加え、この力が、第２ばね７４によって加えられる閉鎖力と組み合わさり、第１ばね７０によってバルブ部材２８に加えられる開放力に打ち勝つのに十分になる。従って、バルブ部材２８は、圧送チャンバ１６内の燃料圧力により、閉鎖位置にとどまる。

圧送チャンバ１６内の高圧燃料は、所定圧力で開放するポンプヘッドの出口バルブ（図示せず）を通って放出される。圧送行程が終了し、充填行程を開始するとき、バルブ部材２８に作用する燃料圧力が低下し、第１押圧ばね７０によりバルブ部材２８を移動し、図１に示すように、その開放位置に戻し、燃料を圧送チャンバ１６に再び入れることができるようにする。

本発明の例示の実施例では、アーマチュア５８は、コイル５４が賦勢されたとき、カラー７２から間隔が隔てられる（図２（ａ）参照）。しかしながら、バルブ部材２８の閉鎖移動中、又はその一部に亘り、アーマチュア５８はカラー７２と接触したままであってもよいということは理解されよう。こうした構成でも、アーマチュア５８が第１ばね７０を圧縮することにより第１ばね７０がバルブ部材２８に及ぼす力を緩和するため、本発明の利点が得られる。

上文中に説明したように、第１ばね７０を圧縮するアクチュエータ装置５０の性能によって、コア部材５２に向かうアーマチュア５８の移動が制限されてもよい。変形例の構成では、第１ばね７０のコイルが互いに接触したとき、又はスペーサ７８がコア部材５８と接触したとき、コア部材５２に向かうアーマチュア５８の移動を停止してもよい。後者の場合には、スペーサ７８が非磁性であるため、コイル５４の消勢時にアーマチュア５８がコア部材５２に固着しないようにするのが補助される。

考えられるところでは、第１ばねをバルブ部材から引っ込めるための別の態様のアクチュエータを設けてもよい。例えば、電磁アクチュエータの代りに、油圧アクチュエータ又はカム駆動式アクチュエータを使用してもよい。

上文中に説明した入口バルブアッセンブリは常開型のバルブアッセンブリであるが、バルブを開放するため、アクチュエータがバルブ部材から第２力を取り除くように構成された常閉型の入口バルブアッセンブリを提供することも考えられる。従って、一般的には、高圧燃料ポンプ用入口バルブアッセンブリは、低圧燃料源から燃料ポンプの圧送チャンバへの燃料の流れを制御するため、開放位置と閉鎖位置との間で移動自在の入口バルブ部材と、バルブ部材に第１力を開放方向に加えるように形成された第１押圧ばねと、バルブ部材に第２力を閉鎖方向に加えるように形成された第２押圧ばねと、バルブ部材から第１力又は第２力のいずれかを取り除くように作動できるアクチュエータ装置とを備えてもよい。

添付の特許請求の範囲に記載の本発明の範囲から逸脱することなく、上文中にはっきりとは説明していないこの他の変形及び変更を行うことができるということは理解されよう。

１０ ポンプヘッド
１２ ヘッドハウジング
１４ 入口バルブアッセンブリ
１６ 圧送チャンバ
１８ タレット部分
２０ 入口ボア
２２ ドリル穴
２４ 環状空間
２６ 環状Ｖ字形状溝
２８ ポペットバルブ部材
３０ バルブヘッド
３２ バルブステム
３４ 着座面
３６ 弁座
３８ ガイドボア
４０ ガイド部分
５０ アクチュエータ装置
５２ コア部材
５２ａ 中央部分
５２ｂ 環状フランジ
５４ ソレノイドコイル
５６ 外磁極
５６ａ ベース
５６ｂ 壁
５６ｃ 取り付けフランジ
５６ｄ 環状スロット
５６ｅ 最上部分
５８ アーマチュア
６０ Ｏ−リング
６２ 巻型
６４ 環状チャンネル

Claims (18)

1. 高圧燃料ポンプ用の入口バルブアッセンブリ（１４）であって、
   低圧燃料源（２４）から前記燃料ポンプの圧送チャンバ（１６）への燃料の流れを制御するため、開放位置と閉鎖位置との間で移動可能な入口バルブ部材（２８）と、
   前記バルブ部材（２８）に第１力を開放方向に加えるように構成された第１押圧ばね（７０）と、
   前記バルブ部材（２８）に第２力を閉鎖方向に加えるように構成された第２押圧ばね（７４）と、
   前記バルブ部材（２８）から前記第１力を取り除くことによって、前記バルブ部材（２８）をその閉鎖位置に移動できるように作動できるアクチュエータ装置（５０）とを備え、
   前記アクチュエータ装置（５０）は、コア部材（５２）と、ソレノイドコイル（５４）と、前記コイル（５４）の励磁に応じて前記コア部材（５２）に向かって移動可能なアーマチュア（５８）とを備えた電磁アクチュエータであり、
   前記コア部材（５２）は、前記アーマチュア（５８）の移動範囲の少なくとも一部中に前記アーマチュア（５８）と重なる延長部分（５２ｅ）を含む、入口バルブアッセンブリ。
2. 請求項１に記載の入口バルブアッセンブリであって、
   前記アクチュエータ装置（５０）は、前記第１押圧ばね（７０）を前記コア部材（５２）に向かって引っ込めるように作動できる、入口バルブアッセンブリ。
3. 請求項１又は２に記載の入口バルブアッセンブリであって、
   前記アーマチュア（５８）は、前記バルブ部材（２８）から、環状隙間（７５）によって離間されている、入口バルブアッセンブリ。
4. 請求項１乃至３のいずれか一項に記載の入口バルブアッセンブリであって、
   前記第１ばね（７０）は、前記アーマチュア（５８）を押圧して、前記バルブ部材（２８）と係合させる、入口バルブアッセンブリ。
5. 請求項４に記載の入口バルブアッセンブリであって、
   前記アーマチュア（５８）は、前記バルブ部材（２８）のカラー（７２）と係合する、入口バルブアッセンブリ。
6. 請求項５に記載の入口バルブアッセンブリであって、
   前記カラー（７２）は、前記第２ばね（７４）用のばね座（７２ｂ）を備えた、入口バルブアッセンブリ。
7. 請求項５又は６に記載の入口バルブアッセンブリであって、
   前記カラー（７２）は、前記バルブ部材（２８）の開放移動を制限するためのリフトストッパー（７２ａ）を備えた、入口バルブアッセンブリ。
8. 請求項５乃至７のいずれか１項に記載の入口バルブアッセンブリであって、
   前記カラー（７２）は、非磁性体から形成されている、入口バルブアッセンブリ。
9. 請求項４乃至８のうちのいずれか一項に記載の入口バルブアッセンブリであって、
   前記アーマチュア（５８）は、前記バルブ部材（２８）がその閉鎖位置にあるとき、前記バルブ部材（２８）と係合した状態から外れる、入口バルブアッセンブリ。
10. 請求項１乃至９のうちのいずれか一項に記載の入口バルブアッセンブリであって、更に、
    前記アーマチュア（５８）と前記コア部材（５２）との間に配置された非磁性体のスペーサ部材（７８）を備えた、入口バルブアッセンブリ。
11. 請求項１に記載の入口バルブアッセンブリであって、
    前記延長部分（５２ｅ）は、前記コア部材（５２）の面から延びる環状突出部を備えた、入口バルブアッセンブリ。
12. 請求項１又は１１に記載の入口バルブアッセンブリであって、
    前記延長部分（５２ｅ）は、前記アーマチュア（５８）を部分的に受け入れる凹所を形成する、入口バルブアッセンブリ。
13. 請求項１乃至１２のうちのいずれか一項に記載の入口バルブアッセンブリであって、
    前記アクチュエータ装置（５０）は外磁極（５６）を備え、
    前記外磁極（５６）は、前記アーマチュア（５８）を受け入れるための穴（５６ｆ）を含む、入口バルブアッセンブリ。
14. 高圧燃料ポンプ用の入口バルブアッセンブリ（１４）であって、
    低圧燃料源（２４）から前記燃料ポンプの圧送チャンバ（１６）への燃料の流れを制御するため、開放位置と閉鎖位置との間で移動可能な入口バルブ部材（２８）と、
    前記バルブ部材（２８）に第１力を開放方向に加えるように構成された第１押圧ばね（７０）と、
    前記バルブ部材（２８）に第２力を閉鎖方向に加えるように構成された第２押圧ばね（７４）と、
    前記バルブ部材（２８）から前記第１力を取り除くことによって、前記バルブ部材（２８）をその閉鎖位置に移動できるように作動できるアクチュエータ装置（５０）とを備え、
    前記アクチュエータ装置（５０）は、コア部材（５２）と、ソレノイドコイル（５４）と、前記コイル（５４）の励磁に応じて前記コア部材（５２）に向かって移動可能なアーマチュア（５８）とを備えた電磁アクチュエータであり、
    前記第１ばね（７０）は、前記アーマチュア（５８）を押圧して、前記バルブ部材（２８）と係合させ、
    前記アーマチュア（５８）は、前記バルブ部材（２８）のカラー（７２）と係合し、
    前記カラー（７２）は、前記第２ばね（７４）用のばね座（７２ｂ）を備えた、入口バルブアッセンブリ。
15. 請求項１４に記載の入口バルブアッセンブリであって、
    前記カラー（７２）は、前記バルブ部材（２８）の開放移動を制限するためのリフトストッパー（７２ａ）を備えた、入口バルブアッセンブリ。
16. 高圧燃料ポンプ用の入口バルブアッセンブリ（１４）であって、
    低圧燃料源（２４）から前記燃料ポンプの圧送チャンバ（１６）への燃料の流れを制御するため、開放位置と閉鎖位置との間で移動可能な入口バルブ部材（２８）と、
    前記バルブ部材（２８）に第１力を開放方向に加えるように構成された第１押圧ばね（７０）と、
    前記バルブ部材（２８）に第２力を閉鎖方向に加えるように構成された第２押圧ばね（７４）と、
    前記バルブ部材（２８）から前記第１力を取り除くことによって、前記バルブ部材（２８）をその閉鎖位置に移動できるように作動できるアクチュエータ装置（５０）とを備え、
    前記アクチュエータ装置（５０）は、コア部材（５２）と、ソレノイドコイル（５４）と、前記コイル（５４）の励磁に応じて前記コア部材（５２）に向かって移動可能なアーマチュア（５８）とを備えた電磁アクチュエータであり、
    前記第１ばね（７０）は、前記アーマチュア（５８）を押圧して、前記バルブ部材（２８）と係合させ、
    前記アーマチュア（５８）は、前記バルブ部材（２８）のカラー（７２）と係合し、
    前記カラー（７２）は、非磁性体から形成されている、入口バルブアッセンブリ。
17. 請求項１６に記載の入口バルブアッセンブリであって、
    前記アーマチュア（５８）は、前記バルブ部材（２８）がその閉鎖位置にあるとき、前記バルブ部材（２８）と係合した状態から外れる、入口バルブアッセンブリ。
18. 請求項１６又は１７のうちのいずれか一項に記載の入口バルブアッセンブリであって、更に、
    前記アーマチュア（５８）と前記コア部材（５２）との間に配置された非磁性体のスペーサ部材（７８）を備えた、入口バルブアッセンブリ。
    

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