JP6151399B2 - High pressure fuel supply pump - Google Patents
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Description
本発明は、高圧燃料供給ポンプに関し、ことにシリンダをカップ状に構成したものに関する。 The present invention relates to a high-pressure fuel supply pump, and more particularly to a cylinder configured in a cup shape.
特許公開2007−231959号公報に記載されている高圧燃料供給ポンプでは、ポンプハウジングの凹所に設けた内側円筒面(内周面)部にカップ(特許公開2007−231959号ではプラグと称する)および円筒状のシリンダを嵌合することで加圧室を形成する構造が開示されており、このカップを含むシリンダはシリンダホルダのねじ推力によりポンプハウジングの内周面に圧接固定される構成になっている。また、カップとシリンダは一体構造としても良いことが記載されている。 In the high-pressure fuel supply pump described in Japanese Patent Publication No. 2007-231959, a cup (referred to as a plug in Japanese Patent Publication No. 2007-231959) and an inner cylindrical surface (inner peripheral surface) provided in a recess of the pump housing, and A structure in which a pressurizing chamber is formed by fitting a cylindrical cylinder is disclosed, and the cylinder including this cup is configured to be pressed and fixed to the inner peripheral surface of the pump housing by the screw thrust of the cylinder holder. Yes. Further, it is described that the cup and the cylinder may be integrated.
しかし、ポンプハウジングの内側円筒面(内周面)部に嵌合するカップおよびシリンダはシリンダホルダ等の別部材により推力を受け、圧接、保持されなければ固定することができない。 However, the cup and the cylinder fitted to the inner cylindrical surface (inner peripheral surface) portion of the pump housing cannot be fixed unless they are thrust and are pressed and held by another member such as a cylinder holder.
このため、シリンダホルダをポンプハウジング下部に設けることが必要となり、部品点数の増加、高圧燃料供給ポンプ全体の大きさが増す。 For this reason, it is necessary to provide a cylinder holder in the lower part of the pump housing, which increases the number of parts and the size of the entire high-pressure fuel supply pump.
加圧室の一部として用いられているシリンダには、燃料を加圧する際にポンプハウジングから抜ける方向に圧力が加わるため、燃料の吐出圧力が増大するに従いシリンダホルダによる固定力を増加させる必要があり、シリンダホルダの大型化や複雑化が懸念される。 The cylinder used as a part of the pressurizing chamber is pressurized in the direction to escape from the pump housing when pressurizing the fuel. Therefore, it is necessary to increase the fixing force by the cylinder holder as the fuel discharge pressure increases. There is a concern about the increase in size and complexity of the cylinder holder.
本発明の目的は上記問題点を解決するため、低コストで小型軽量、高圧化および信頼性の高い高圧燃料供給ポンプを提供することにある。 In order to solve the above problems, an object of the present invention is to provide a high-pressure fuel supply pump that is low in cost, small in size and light in weight, high in pressure, and highly reliable.
本発明による高圧燃料供給ポンプでは、有底筒状のシリンダと、前記シリンダ内で往復動可能に配置されたプランジャと、内周面側に前記シリンダが収納されたポンプハウジングと、を備え、前記ポンプハウジングの前記内周面には、前記シリンダの外周面と当接する凸部が形成される。 A high-pressure fuel supply pump according to the present invention includes a bottomed cylindrical cylinder, a plunger disposed so as to be capable of reciprocating in the cylinder, and a pump housing in which the cylinder is housed on an inner peripheral surface side, A convex portion is formed on the inner peripheral surface of the pump housing to come into contact with the outer peripheral surface of the cylinder.
本発明による高圧燃料供給ポンプでは、上記のように構成することで、燃料の吐出圧力(加圧室内圧力)を高圧化した場合においても、低コストで信頼性の高い高圧燃料供給ポンプを提供することができる。 The high-pressure fuel supply pump according to the present invention is configured as described above to provide a low-cost and highly reliable high-pressure fuel supply pump even when the fuel discharge pressure (pressure in the pressurizing chamber) is increased. be able to.
以下、図面に基づいて本発明の実施例を説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1から図11により本発明の実施例について説明する。 An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
図1中で、破線で囲まれた部分が高圧ポンプのポンプハウジング1を示し、この破線の中に示されている機構、部品は高圧ポンプのポンプハウジング1に一体に組み込まれていることを示す。
In FIG. 1, a portion surrounded by a broken line indicates a
燃料タンク20の燃料は、エンジンコントロールユニット27(以下ECUと称す)からの信号に基づきフィードポンプ21によって汲み上げられ、適切なフィード圧力に加圧されて吸入配管28を通して高圧燃料供給ポンプの吸入口10aに送られる。
The fuel in the
吸入口10aを通過した燃料は、吸入ジョイント101内に固定されたフィルタ102を通過し、さらに吸入流路10b、金属ダイアフラムダンパ9、低圧燃料室10cを介して容量可変機構を構成する電磁駆動型弁機構30の吸入ポート30aに至る。
The fuel that has passed through the
吸入ジョイント101内の吸入フィルタ102は、燃料タンク20から吸入口10aまでの間に存在する異物を燃料の流れによって高圧燃料供給ポンプ内に吸収することを防ぐ役目がある。
The
図4は電磁吸入弁機構30の拡大図で、電磁コイル53に通電されていない無通電の状態である。
FIG. 4 is an enlarged view of the electromagnetic
図5は電磁吸入弁機構30の拡大図で、電磁コイル53に通電されている通電の状態である。
FIG. 5 is an enlarged view of the electromagnetic
ポンプハウジング1には中心に加圧室11を含むシリンダ6を収納する凹所1Aが形成されており、この加圧室11に連通するように、電磁吸入弁機構30装着用の孔30Aが形成されている。
The
プランジャロッド31は、吸入弁部31a、ロッド部31b、アンカー固定部31cの3部分からなり、アンカー固定部31cにはアンカー35が溶接部37bによって、溶接固定されている。
The
ばね34は図のようにアンカー内周35a、および第一コア部内周33aに嵌め込まれ、アンカー35、および第一コア部33を引き離す方向にばね34によるばね力が発生するようになっている。
As shown in the figure, the
弁シート32は、吸入弁シート部32a、吸入通路部32b、圧入部32c、摺動部32dからなる。圧入部32cは第一コア部33に圧入固定されている。吸入弁シート部32aはポンプハウジング1に圧入固定されており、この圧入部で加圧室11と吸入ポート30aを完全に遮断している。
The
第一コア部33は溶接部37cによりポンプハウジング1に溶接固定されており、吸入ポート30aと高圧燃料供給ポンプの外部とを遮断している。
The
第二コア部36は溶接部37aによって第一コア部33に固定されており、第二コア部36の内部空間と外部空間を完全に遮断している。また第二コア部36には磁気オリフィス部36aが設けられている。
The
電磁コイル53に通電されていない無通電の状態で、かつ吸入流路10c(吸入ポート30a)と加圧室11との間の流体差圧が無い時は、プランジャロッド31はばね34により、図4のように図中の右方向に移動した状態となる。この状態では、吸入弁部31aと吸入弁シート部32aが接触した閉弁状態となり、吸入口38は塞がれる。
When the
後述するカム5の回転により、プランジャ2が図2の下方に変位する吸入工程状態にある時は、加圧室11の容積は増加し加圧室11内の燃料圧力が低下する。この工程で加圧室11内の燃料圧力が低圧燃料室10c(吸入ポート30a)の圧力よりも低くなると、吸入弁部31aには燃料の流体差圧による開弁力(吸入弁部31aを図1の左方に変位させる力)が発生する。
When the
この流体差圧による開弁力により、吸入弁部31aは、ばね34の付勢力に打ち勝って開弁し、吸入口38を開くように設定されている。流体差圧が大きい時は、吸入弁部31aは完全に開き、アンカー31は第一コア部33に接触した状態となる。流体差圧が小さい時は、吸入弁部31aは完全には開かず、アンカー31は第一コア部33に接触しない。
By the valve opening force due to the fluid differential pressure, the
この状態にて、ECU27からの制御信号が電磁吸入弁機構30に印加されると、電磁吸入弁機構30の電磁コイル53には電流が流れ、第一コア部33とアンカー31の間には、互いに引き合う磁気付勢力が発生する。その結果、プランジャロッド31には図中の左方に磁気付勢力が印可されることになる。
In this state, when a control signal from the
吸入弁部31aが完全に開いているときには、その開弁状態を保持する。一方、吸入弁部31aが完全には開いていないときには、吸入弁部31aの開弁運動を助長し吸入弁部31aは完全に開くので、アンカー31は第一コア部33に接触した状態となり、その後その状態を維持する。
When the
その結果、吸入弁部31aが吸入口38を開いた状態が維持され、燃料は吸入ポート30aから弁シート32の吸入通路部32b、吸入口38を通過し加圧室11内へ流れ込む。
As a result, the state where the
電磁吸入弁機構30に入力電圧の印加状態を維持したままプランジャ2が吸入工程を終了し、プランジャ2が図2の上方に変位する圧縮工程に移ると、磁気付勢力は維持されたままであるので、依然として吸入弁部31aは開弁したままである。
When the
加圧室11の容積は、プランジャ2の圧縮運動に伴い減少するが、この状態では、一度加圧室11に吸入された燃料が、再び開弁状態の吸入口38を通して吸入流路10c(吸入ポート30a)へと戻されるので、加圧室の圧力が上昇することは無い。この工程を戻し工程と称す。
Although the volume of the pressurizing
この状態で、ECU27からの制御信号を解除して、電磁コイル53への通電を断つと、プランジャロッド31に働いている磁気付勢力は一定の時間後(磁気的、機械的遅れ時間後)に消去される。吸入弁部31aにはばね34による付勢力が働いているので、プランジャロッド31に作用する電磁力が消滅すると吸入弁部31aはばね34による付勢力で吸入口38を閉じる。吸入口38が閉じるとこのときから加圧室11の燃料圧力はプランジャ2の上昇運動と共に上昇する。そして、燃料吐出口12の圧力以上になると、吐出弁ユニット8を介して加圧室11に残っている燃料の高圧吐出が行われ、コモンレール23へと供給される。この工程を吐出工程と称す。すなわち、プランジャ2の圧縮工程(下始点から上始点までの間の上昇工程)は、戻し工程と吐出工程からなる。
In this state, when the control signal from the
そして、電磁吸入弁機構30の電磁コイル53への通電を解除するタイミングを制御することで、吐出される高圧燃料の量を制御することができる。
And the quantity of the high-pressure fuel discharged can be controlled by controlling the timing which cancels | releases the electricity supply to the
電磁コイル53への通電を解除するタイミングを早くすれば、圧縮工程中、戻し工程の割合が小さく吐出工程の割合が大きい。
If the timing of releasing the energization of the
すなわち、吸入流路10c(吸入ポート30a)に戻される燃料が少なく、高圧吐出される燃料は多くなる。
That is, the amount of fuel returned to the
一方、入力電圧を解除するタイミングを遅くすれば、圧縮工程中の、戻し工程の割合が大きく、吐出工程の割合が小さい。すなわち、吸入流路10cに戻される燃料が多く、高圧吐出される燃料は少なくなる。電磁コイル53への通電を解除するタイミングは、ECUからの指令によって制御される。
On the other hand, if the timing for releasing the input voltage is delayed, the ratio of the return process in the compression process is large and the ratio of the discharge process is small. That is, the amount of fuel returned to the
以上のように構成することで、電磁コイル53への通電を解除するタイミングを制御することで、高圧吐出される燃料の量を内燃機関が必要とする量に制御することができる。
With the configuration as described above, the amount of fuel discharged at high pressure can be controlled to the amount required by the internal combustion engine by controlling the timing of releasing the energization of the
かくして、燃料吸入口10aに導かれた燃料はポンプハウジング1の加圧室11にてプランジャ2の往復動によって必要な量が高圧に加圧され、燃料吐出口12からコモンレール23に圧送される。
Thus, the fuel guided to the
コモンレール23には、インジェクタ24、圧力センサ26が装着されている。インジェクタ24は、内燃機関の気筒数に合わせて装着されており、エンジンコントロールユニット(ECU)27の制御信号にしたがって開閉弁して、燃料をシリンダ内に噴射する。
An
このとき、吸入弁部31aはプランジャ2の下降・上昇運動に伴って吸入口38の開閉運動を繰り返し、プランジャロッド31は図中の左右方向の運動を繰り返す。このとき、プランジャロッド31の運動は、弁シート32の摺動部32dによって図中の左右方向の運動のみに動きが制限され、摺動部32dとロッド部31bは摺動運動を繰り返す。したがって摺動部はプランジャロッド31の摺動運動の抵抗にならないように十分に低い面粗さが必要である。摺動部のクリアランスの選定は下記による。
At this time, the
クリアランスが大きすぎると、プランジャロッド31は摺動部を中心として振り子のように触れてしまい、アンカー35と第二コア部36が接触してしまう。プランジャロッド31が摺動運動をすればアンカー35と第二コア部36も摺動してしまうので、プランジャロッド31の摺動運動の抵抗が大きくなり、吸入口38の開閉運動の応答性が悪くなる。また、アンカー35と第二コア部36はフェライト系磁気ステンレスであるので、摺動すると磨耗粉等を発生する可能性がある。さらに、後述するように、アンカー35と第二コア部36の隙間が小さいほど磁気付勢力は大きくなる。隙間が大きすぎると、磁気付勢力が不足し、高圧吐出される燃料の量を適切に制御できない。これらのことから、アンカー35と第二コア部36の隙間はできるだけ小さく、かつ接触しない必要が有る。
If the clearance is too large, the
そのため、摺動部は一箇所とし、さらに摺動部32dの摺動長Lを図のように十分長くした。摺動部は摺動部32dの内径、およびロッド部31bの外形により形成されるが、どちらも加工する際には必ず公差が必要になり、摺動部のクリアランスも必ず公差が必要になる。一方、アンカー35と第二コア部36のクリアランスには、上述したように磁気付勢力から上限値がある。このクリアランスの公差を吸収し、さらアンカー35と第二コア部36が接触しないようにするには、摺動長Lを長くして振り子運動を小さくすれば良い。
Therefore, the sliding part is provided at one place, and the sliding length L of the sliding
これにより、プランジャロッド31が振り子運動をしようとする時には、摺動部の両端で摺動部32dとロッド部31bが接触・摺動するので、アンカー35と第二コア部36の隙間は小さくすることが可能となった。
Thereby, when the
クリアランスが小さすぎると、吸入口38が閉弁状態の時に、吸入弁部31aと吸入弁シート部32aが完全には面接触しない。これは、プランジャロッド31の吸入弁部31aとロッド部31bの垂直度、および弁シート32の吸入弁シート部32aと摺動部32dの垂直度を、摺動部のクリアランスで吸収できないためである。吸入弁部31aと吸入弁シート部32aが完全には面接触しないと、吐出工程時に高圧になった加圧室11内の高圧燃料により、プランジャロッド31には過度のトルクが加わり破損する可能性がある。また、摺動部にも過度な荷重が加わり、摺動部の破損・磨耗が発生する可能性がある。
If the clearance is too small, the
これらのことから、吸入口38が閉弁状態の時に、吸入弁部31aと吸入弁シート部32aが完全に面接触する必要がある。特に、上記のように摺動長Lを長くすることで、プランジャロッド31の振り子運動を抑えようとすると、プランジャロッド31の吸入弁部31aとロッド部31bの垂直度、および弁シート32の吸入弁シート部32aと摺動部32dの垂直度に求められる精度は高くなる。
For these reasons, when the
そのため、吸入弁シート部32a、および摺動部32dを弁シート32に設けた。吸入弁シート部32a、および摺動部32dを同一部材とし、吸入弁シート部32aと摺動部32dの垂直度を精度良くできるようにした。吸入弁シート部32aと摺動部32dが別部材であると、加工・結合する部位に直角度を悪くする要因が必ず生じるが、吸入弁シート部32aと摺動部32dを一部材とすることでこの問題は解決される。
Therefore, the
また、磁気コイル53に通電した時に発生する磁気付勢力が不足すると、高圧吐出される燃料の量を適切に制御できない。そのため、磁気コイル53の周りに構成され磁気回路は、十分な磁気付勢力を発生するものでなくてはならない。
Further, if the magnetic biasing force generated when the
そのためには、磁気コイル53に通電し周りに磁場が発生した際、より多くの磁束が流れるような磁気回路にする必要が有る。一般的に磁気化路は太く短いほど、磁気抵抗も小さくなるので磁気回路を通過する磁束が大きくなり、発生する磁気付勢力も大きくなる。
For this purpose, it is necessary to provide a magnetic circuit in which more magnetic flux flows when the
本実施例では、磁気回路を構成する部材は、図5に示すようにアンカー35、第一コア部33、ヨーク51、第二コア部36であり、これらは全て磁性材料である。
In this embodiment, the members constituting the magnetic circuit are an
第一コア部33と第二コア部36は溶接部37aにより溶接にて接合されているが、第一コア部33と第二コア部36の間を直接磁束が通過せず、アンカー35を介して通過する必要が有る。これは第一コア部33とアンカー35の間に磁気付勢力を発生させるためであり、第一コア部33と第二コア部36の間を直接磁束が通過してしまい、アンカーを通過する磁束が減少してしまうと、磁気付勢力が低下してしまう。
Although the
そのために、従来構造では、第一コア部33と第二コア部36の間に中間部材を設けていた。この中間部材は非磁性体であるので、第一コア部33と第二コア部36の間を直接に磁束が通過することはなく、全ての磁束がアンカー35を通過する。
For this reason, in the conventional structure, an intermediate member is provided between the
しかし、中間部材を設けると部品点数が増加しさらに中間部材と第一コア部33・第二コア部36をそれぞれ接合する必要が有るので、コストがアップしてしまうと言う問題があった。
However, when the intermediate member is provided, the number of parts is increased, and it is necessary to join the intermediate member and the
そこで、本実施例では第一コア部33と第二コア部36を溶接部37にて直接接合し、第二コア部に磁気オリフィス部36aを設けた。磁気オリフィス部36aでは、肉厚を強度的に許す限り薄くする一方、第二コア部36のその他の部分では十分な肉厚を確保している。また、磁気オリフィス部36aは第一コア部とアンカー35の接触する部分の近傍に設けた。
Therefore, in this embodiment, the
これにより、発生した磁束は大部分がアンカー37を通過し、第一コア部33と第二コア部を直接に通過する磁束はごく小さく、それによる第一コア部33とアンカー35の間に発生する磁気付勢力の低下を許容範囲内している。
As a result, most of the generated magnetic flux passes through the
また、第一コア部33とアンカー35が接触している時には、磁気回路中で最も大きな空隙があるのは第二コア部36とアンカー35の間である。空隙は磁性材料ではなく、燃料で満たされているので空隙が大きいほど磁気回路の磁気抵抗は大きくなる。したがって、空隙は小さいほど良い。
Further, when the
本実施例では、前述したように摺動部の摺動長Lを長くすることによって第二コア部36とアンカー35の間の空隙を小さくしている。
In the present embodiment, as described above, the gap between the
磁気コイル53はリード線54をプランジャロッド31の軸を中心に巻いて構成している。リード線54の両端は、リード線溶接部55でターミナル56に溶接接続されている。ターミナルは伝導性の物質でありコネクタ部58に開口しており、コネクタ部58にECUからの相手側コネクタが接続されれば相手側のターミナルに接触しコイルに電流を伝える。
The
図6に従来構造を示す。従来構造では、磁気回路の内側にリード線溶接部55を配置している。リード線溶接部55は少なくない容積を必要とするので、その分だけ磁気回路の全長が長くなってしまう。このことは、磁気回路の磁気抵抗を大きくしてしまうので、第一コア部33とアンカー35の間に発生する磁気付勢力の低下と言う問題があった。
FIG. 6 shows a conventional structure. In the conventional structure, the lead
本実施例では、このリード線溶接部55をヨーク51の外側に配置している。磁気回路の外側にリード線溶接部55を配置することになり、リード線溶接部55に必要としていた空間が無いために磁気回路の全長を短くでき、第一コア部33とアンカー35の間に十分な磁気付勢力の発生が可能となった。
In this embodiment, the lead wire welded
図7に、電磁吸入弁機構30をポンプハウジング1に組み込む前の状態を示す。
FIG. 7 shows a state before the electromagnetic
本実施例では、まず、吸入弁ユニット37と、コネクタユニット38としてそれぞれにユニットを作成する。次に、吸入弁ユニット37の吸入弁シート部32aをポンプハウジング1に圧入固定し、その後に溶接部37cを全周に渡って溶接接合する。本実施例では、溶接はレーザー溶接としている。この状態で、コネクタ38を第一コア部33に圧入固定する。これにより、コネクタ58の向きを自由に選ぶことができる。
In this embodiment, first, a unit is created for each of the
ポンプハウジング1には中心に加圧室11を含むシリンダ6を収納する凹所1Aが形成されており、この加圧室11に開口するように、吐出弁機構8装着するための孔11Aがシリンダ6を収納する凹所1Aに対して交差する方向に形成されている。
The
加圧室11の出口には吐出弁機構8が設けられている。吐出弁機構8はシート部材(シート部材)8a、吐出弁8b、吐出弁ばね8c、吐出弁ストッパとしての保持部材8dからなり、ポンプハウジング1の外で、溶接部8eを溶接することにより吐出弁機構8を組み立てる。その後、図中左側から組み立てた吐出弁機構8をポンプハウジング1に圧入固定する。圧入部は加圧室11と吐出口12を遮断する機能も備える。
A
加圧室11と吐出口12との間に燃料の差圧が無い状態では、吐出弁8bは吐出弁ばね8cによる付勢力でシート部材8aに圧着され閉弁状態となっている。加圧室11内の燃料圧力が、吐出口12の燃料圧力よりも所定の値だけ大きくなった時に初めて、吐出弁8bは吐出弁ばね8cに抗して開弁し、加圧室11内の燃料は吐出口12を経てコモンレール23へと吐出される。
In a state where there is no fuel differential pressure between the pressurizing
吐出弁8bは開弁した際、保持部材8dと接触し、動作を制限される。したがって、吐出弁8bのストロークは保持部材8dによって適切に決定される。もし、ストロークが大きすぎると、吐出弁8bの閉じ遅れにより、燃料吐出口12へ吐出された燃料が、再び加圧室11内に逆流してしまうので、高圧ポンプとしての効率が低下してしまう。また、吐出弁8bが開弁および閉弁運動を繰り返す時に、吐出弁8bがストローク方向にのみ運動するように、保持部材8dにてガイドしている。以上のように構成することで、吐出弁機構8は燃料の流通方向を制限する逆止弁となる。
When the
シリンダ6は天井部6Aを有する有底のカップ状に形成されている。シリンダを形成する円筒部材の内周部には加圧室11としての凹部が形成されている。
The
シリンダ6周囲には加圧室11と吸入口38をに連通する貫通孔6aと、加圧室11と燃料吐出口12を連通する貫通孔6bが複数個形成されている。
Around the
シリンダ6の外側円筒面(外周面)がポンプハウジング1の凹所1Aの内側円筒面(内周面)に嵌合しており、圧入部6cにより嵌合され保持されている。
The outer cylindrical surface (outer peripheral surface) of the
シリンダ6はポンプハウジング1の内側円筒面(内周面)の嵌合部6cおよび内側円筒面(内周面)の嵌合部6dの2点で固定することでポンプハウジング1の中心軸とシリンダ6の中心軸との同軸度を向上している。
The
圧入部6c、6dを、シリンダ6とプランジャ2の摺動部と異なる位置に設けることで、圧入による同軸度の悪化を抑制できる。
By providing the press-
ポンプハウジング1の内側円筒面(内周面)の天井部10Aには低圧燃料室10cと連通する穴10dが設けられており、シリンダ6を圧入する際の空気抜き穴の役割を果たす。空気抜き穴10dを設けることによりシリンダ6の圧入荷重を下げることができ、座屈による変形を防ぐことができる。
A
連通穴10dの内径をシリンダ6の外径より小さくすることで、シリンダ6が低圧燃料室10c側に抜けないように、ストッパの機能を果たす。
By making the inner diameter of the
連通穴10dは、穴径Dを「面積AD>ADc−Ad」が成り立つ径に保つことで、高圧燃料がシリンダ6とポンプハウジング1の嵌合部を通り抜けた場合でも、高圧燃料が低圧燃料室に開放されるので、圧力差によりシリンダ6がポンプハウジング1から抜けることなく固定できる。
The
シリンダ6をカップ状にすることにより、加圧室11内の圧力でポンプハウジング1の天井部10Aにシリンダ6の天井部6Aの上端部が圧接して金属シールする。
By making the
加圧室11内の圧力を増加するに従い、金属接触部のシール性は向上する。
As the pressure in the pressurizing
プランジャシール13は、スプリングホルダ7の内周円筒面7cに圧入固定されたシールホルダ15とスプリングホルダ7によって、スプリングホルダ7の下端に保持されている。プランジャシール13の中心軸はスプリングホルダ7の内周円筒面7cの中心軸と同軸に保持され、同時に円筒嵌合部7eの中心軸とも同軸に保持される。プランジャ2とプランジャシール13は、シリンダ6の下端部において摺動可能に設置されている。
The
プランジャシール13により、シール室10f中の燃料がタペット3側にあるエンジンの内部に流入することを防止する。同時にエンジンルーム内の摺動部を潤滑する潤滑油(エンジンオイルも含む)がポンプ本体1の内部に流入するのを防止する。
The
スプリングホルダ7はポンプハウジング1下部に設けてある内側円筒面(内周面)部とスプリングホルダ7の外側円筒面(外周面)部7eで嵌合されており、本実施例においてはレーザー溶接により固定されている。
The
ポンプハウジング1の外周円筒面7bに、O−リング61を嵌め込むための溝7dを設ける。O−リング61はエンジン側の嵌合穴70の内壁とポンプハウジング1の溝7dによりエンジンのカム側と外部を遮断し、エンジンオイルが外部に漏れるのを防止する。
A
以上のようにすることで、シリンダ6は加圧室11内で進退運動するプランジャ2をその進退運動方向に沿って摺動可能に保持できる。
By doing so, the
プランジャ2の下端には、エンジンのカムシャフトに取付けられたカム5の回転運動を上下運動に変換し、プランジャ2に伝達するタペット3が設けられている。プランジャ2はリテーナ15を介してばね4にてタペット3に圧着されている。リテーナ15は圧入によってプランジャ2に固定されている。にこれによりカム5の回転運動に伴い、プランジャ2を上下に進退(往復)運動させることができる。
The lower end of the
ここで、低圧燃料室10cは吸入流路10d、およびシリンダホルダ7に設けられた吸入流路10eを介して、シール室10fに接続しており、シール室10fは常に吸入燃料の圧力に接続している。加圧室11内の燃料が高圧に加圧されたときには、シリンダ6とプランジャ2の摺動クリアランスを通して微小の高圧燃料がシール室10f内に流入するが、流入した高圧燃料は吸入圧力に開放されるのでプランジャシール13が高圧により破損することはない。
Here, the low-
また、プランジャ2はシリンダ6と摺動する大径部2aと、プランジャシール13と摺動する小径部2bからなる。大径部2aの直径は小径部2bの直径より大きく設定されており、互いに同軸に設定されている。シリンダ6との摺動部は大径部2aであり、プランジャシール13との摺動部は小径部2bである。これにより、大径部2aと小径部2bの接合部はシール室10f内に存在するので、プランジャ2の摺動運動に伴って、シール室10fの容積が変化し、それに伴って燃料は、吸入流路10d、吸入流路10sを通ってシール室10fと吸入流路10cの間を運動する。
The
プランジャ2は、プランジャシール13とシリンダ6と摺動を繰り返すので、摩擦熱が発生する。この熱により、プランジャ2の大径部2aが熱膨張をするが、大径部2aのうち、プランジャシール13側の方が加圧室11側よりも発熱源に近い。そのため、大径部2aの熱膨張は均一にならず、その結果として同軸度が悪化しプランジャ2とシリンダ6が焼きついて固着してしまう。
Since the
本実施例では、プランジャ2の摺動運動に伴ってシール室10fの燃料を常に入れ替えているので、この燃料により、発生した熱を除去する効果がある。これによって、摩擦熱による大径部2aの変形、およびそれによって発生するプランジャ2とシリンダ6が焼付固着を防止することができる。
In the present embodiment, the fuel in the
さらに、プランジャシール13との摺動部の直径が小さいほど摩擦面積が小さくなるので、摺動運動によって発生する摩擦熱も少なくなる。本実施例では、プランジャシール13と摺動するのはプランジャ2の小径部2bであるので、プランジャシール13との摩擦で発生する熱量も小さく押さえることができ、焼付固着を防止することができる。
Furthermore, since the friction area becomes smaller as the diameter of the sliding portion with the
金属ダイアフラムダンパ9は2枚の金属ダイアフラムで構成され、両ダイアフラム間の空間にガスが封入された状態で外周を溶接部にて全周溶接にて互いに固定している。そして金属ダイアフラムダンパ9の両面に低圧圧力脈動が負荷されると、金属ダイアフラムダンパ9は容積を変化し、これにより低圧圧力脈動を低減する機構となっている。
The
高圧燃料供給ポンプのエンジンへの固定は、フランジ41、止めねじ42、およびブッシュ43により行われる。フランジ41は溶接部41aにてポンプハウジング1に全周を溶接結合されている。本実施例では、レーザー溶接を用いている。
The high-pressure fuel supply pump is fixed to the engine by a
図8に、フランジ41、およびブッシュ43の外観図示す。本図では、フランジ41、およびブッシュ43のみを示し、その他の部品は示していない。
In FIG. 8, the external view of the
二個のブッシュ43はフランジ41に取付けられており、エンジンとは反対側に取付けられている。二個の止めねじ42はエンジン側に形成されたそれぞれのねじに螺合され、二個のブッシュ43、およびフランジ41をエンジンに押し付けることで、高圧燃料供給ポンプをエンジンに固定する。
The two
図9にフランジ41、止めねじ42、ブッシュ43部の拡大図を示す。
FIG. 9 shows an enlarged view of the
ブッシュ43には、鍔部43a、かしめ部43bがある。まず、かしめ部43bはフランジ41の取付け穴にかしめ結合される。その後、ポンプハウジング1と溶接部41aにてレーザー溶接によって溶接結合される。その後、樹脂製のファスナー44をブッシュ43に挿入し、さらにファスナー44に止めねじ42を挿入する。ファスナー44は止めねじ42をブッシュ43に仮固定する役割を果たす。即ち、高圧燃料供給ポンプをエンジンに取り付けるまでの間に、止めねじ42がブッシュ43から脱落しないように固定している。高圧燃料供給ポンプをエンジンに固定する際は、止めねじ42をエンジン側に設けられたねじ部に螺合固定するが、その際は止めねじ42の締付けトルクによって止めねじ42はブッシュ43内で回転できる。
The
高圧燃料供給ポンプが高圧吐出を繰り返すと、前述のように加圧室内11の圧力は高圧と低圧を繰り返す。加圧室内11が高圧の時は、この圧力のためにポンプハウジング1は図中の上方に持ち上げられるように力が働く。加圧室内11が低圧の時は、この力は働かない。このため、ポンプハウジングは図中の上方に繰り返し荷重を受けることになる。
When the high-pressure fuel supply pump repeats high-pressure discharge, the pressure in the pressurizing
図9に示すように、フランジ41は2個の止めねじ42によってエンジンにポンプハウジング1を固定している。そのため、ポンプハウジング1が前述のように上方に持ち上げられると、フランジ42は2個の止めねじ42、ブッシュ43の部分が固定され中央部分に繰り返して曲げ荷重が加わる状態となる。この繰り返し荷重によって、フランジ41、ポンプハウジング1が変形するので繰返し応力が発生して疲労破壊してしまう問題があった。さらには、シリンダ6の摺動部も変形し、前述したプランジャ2とシリンダ6の焼きつき固着が発生してしまう。
As shown in FIG. 9, the
フランジ41は、生産性の理由からプレス成形によって製作している。そのためフランジ41の板厚t1には上限があり、本実施例ではt1=4mmとしている。ポンプハウジング1とフランジ42の接合部である溶接部41をレーザー溶接によって溶接結合している。レーザー溶接は図中の下方からビームを照射する必要が有る。図中上方からでは、その他の部品がありレーザーを全周にわたって照射することは不可能である。さらにレーザー溶接はフランジ41の板厚t=4mmを貫通しなくてはならない。もし溶接がフランジ41を貫通しないと溶接部端面が切欠になり、前述した繰り返し荷重によってこの切欠部に応力が集中し、そこから疲労破壊を起こしてしまう。
The
レーザー溶接によってフランジ41を貫通溶接するにはレーザーの出力を大きくすれば良いが、溶接するには必ず熱が発生するので、その熱によってフランジ41が熱変形をしてしまう。また、溶接の際に発生するスパッタも大量に発生しポンプハウジング1、その他の部品に固着する。以上の観点からレーザー溶接によって貫通溶接するための溶接長さは短いほうが良い。
In order to weld through the
そのため、本実施例では溶接部41aの板厚t2のみt2=3mmとした。これにより、フランジ41aをレーザー溶接によって貫通溶接することができ、スパッタの発生も最小限に抑えられる。また、このt2=3mm部はプレス成形によって成形可能であるので、生産性も高い。
Therefore, in this embodiment, only the plate thickness t2 of the welded
溶接部41aの板厚t2=3mmと、t1=4mmの段差部はエンジン側に設けることにした。これにより、くぼみ45が形成される。溶接部41aの上端面、および下端面には必ず母材よりも盛り上がる。くぼみ45を設けることにより、この盛り上がりとエンジンの干渉を防ぐことができる。盛り上がりとエンジンが接触していると、高圧燃料供給ポンプをエンジンに止めねじ42で固定した際に、フランジ41に曲げ応力が発生し、フランジ41の破損に繋がる。
The step portion having a plate thickness t2 = 3 mm and t1 = 4 mm of the welded
これにより、高圧吐出に伴って発生する繰り返し荷重により、フランジ41の破損を防止することができる。また、溶接部41aの盛り上がりとエンジンが接触により発生する、フランジ41の破損も防止することができる。
As a result, the
前述のように、繰り返し荷重がポンプハウジング1に負荷されると、2個の止めねじ42、ブッシュ43の部分が固定された状態で、繰り返し荷重の方向に彎曲する。溶接部41aはレーザー溶接によって全周に渡って貫通溶接されており、フランジ41の彎曲はポンプハウジング1に波及する。一方、シリンダホルダ7とポンプハウジング1はねじ7g、1b部でのみ接触している。ポンプハウジング1のねじ1bと溶接部41aは距離mだけ離れたい位置に存在する。また、距離mでの最小肉厚はnとしている。ポンプハウジング1がフランジ41の彎曲により変形しても、その変形は距離m、肉厚nの部分で吸収し、ねじ1bまで波及しないようにm、nの値を選定する。
As described above, when a repeated load is applied to the
こうすることで、フランジ41の彎曲によるシリンダ6の変形を防ぐことができる。しかし、フランジ41の彎曲をすべてポンプハウジング1で吸収しなくてはならず、ポンプハウジング1で発生する繰り返し応力が許容値を超えてしまうと、ポンプハウジング1が疲労破壊し燃料漏れ事故となってしまう。
By doing so, the deformation of the
このようなポンプハウジング1の疲労破壊を防ぐためには下記二つの方法が有る。
In order to prevent such fatigue failure of the
(1)ポンプハウジング1の形状効果により、発生する応力を許容値以下にする。
(1) Due to the shape effect of the
(2)フランジ41で発生する彎曲を小さくする。
(2) The curvature generated at the
以下、この2つの方法について説明する。 Hereinafter, these two methods will be described.
まず、(1)について説明する。図9に溶接部41a近傍の拡大図を示す。ポンプハウジング1が繰り返し荷重によって、図中の上方に引張られ、フランジ41が彎曲した時に発生する応力で最大のものは、図10中に最大応力として示したように、ポンプハウジング1の表面に矢印方向に発生する。この発生する応力を、形状効果によってできる限り分散させて、応力集中が起こらないような形状にすれば良い。
First, (1) will be described. FIG. 9 shows an enlarged view near the welded
本実施例では、図のようにR部1c、およびR部1eを直線部1dにて接続する構造とし、最適値を選定した。二つのR部1c、および1eの間に直線部1dが存在し、この直線部1d上で発生する応力が均等に分布する。その結果、応力集中は起こらずに発生応力の最大値を低減することができた。 In this embodiment, as shown in the figure, the R portion 1c and the R portion 1e are connected by the straight portion 1d, and the optimum value is selected. The straight part 1d exists between the two R parts 1c and 1e, and the stress generated on the straight part 1d is evenly distributed. As a result, the maximum value of the generated stress could be reduced without causing stress concentration.
次に、(2)について説明する。フランジ41の彎曲が小さくするには、フランジ41の剛性を高める以外に方法はない。しかし、フランジ41の板厚tは前述したように生産性の観点から4mm以上にすることは非常に困難である。そこで止めねじ42の固定のためだけに設けているブッシュ43の径を大きくすることにした。ここで、彎曲有効距離:Oとは、二つのブッシュ43の端部の最短距離を示し、この部分が、繰り返し荷重により実質的に彎曲する。この彎曲有効距離:Oを小さくできれば、結果としてフランジ41の剛性向上となる。
Next, (2) will be described. In order to reduce the curvature of the
本実施例では、ブッシュ43に鍔部43aを設けて、彎曲有効距離:Oの縮小を図った。ブッシュ43の高さは、ファスナー44を挿入のための高さは必要となる。その高さでブッシュ43の外形を大きくすると、ポンプハウジング1との干渉問題や、ブッシュ43の材料増大等の問題があった。鍔部43aを設けることによって、これらの問題を防ぎ、彎曲有効距離:Oを小さくすることができた。
In this embodiment, the
以上のように構成することで、方法(1)(2)を達成し、ポンプハウジング1に繰り返し発生する応力をポンプハウジング1の疲労破壊の許容値以下にすることができた。
By configuring as described above, the methods (1) and (2) can be achieved, and the stress repeatedly generated in the
次に図12により本発明による第二の実施例の構成を説明する。 Next, the configuration of the second embodiment according to the present invention will be described with reference to FIG.
本実施例でスプリングホルダ7Aとプランジャシールホルダ7Bを別体とし、ポンプハウジング1の外形を小さくすることで、コストを低減する。
In this embodiment, the
スプリングホルダ7Aの外側円筒部7bに、O−リング61を嵌め込むための溝7dを設ける。O−リング61はエンジン側の嵌合穴70の内壁とスプリングホルダ7Aの溝7dによりエンジンのカム側と外部を遮断し、エンジンオイルが外部に漏れるのを防止する。
A
プランジャシールホルダ7Bとシリンダホルダ7Aはポンプハウジング1に固定する前にあらかじめ固定しておく。本実施例においてはレーザー溶接7jにより固定されており、燃料をシールしている。
The
スプリングホルダ7Aの外周円筒面部7kはポンプハウジング1の内周円筒面部と圧入固定され、さらに、レーザー溶接7hで固定することにより燃料をシールしている。
The outer peripheral cylindrical surface portion 7k of the
プランジャシール13は、プランジャシールホルダ7Bの内周円筒面に圧入固定されたシールホルダ15とスプリングホルダ7Aによって、スプリングホルダ7Aの下端に保持されている。プランジャシール13はスプリングホルダ7Aの内周円筒面7cによって、軸を円筒嵌合部7eの軸と同軸に保持されている。プランジャ2とプランジャシール13は、シリンダ6の図中下端部において摺動可能に設置されている。
The
次に図13により本発明による第三の実施例の構成を説明する。 Next, the configuration of the third embodiment according to the present invention will be described with reference to FIG.
シリンダ6の外周面部に径の大きい部分と小さい部分で形成される2段以上の段差部6fを設け、その段差部6fにシリンダ6の内側円筒側面(内周面)と同軸に加工された円筒溝6gを設ける。円筒溝6gを設けることでポンプハウジング1への圧入や熱膨張により生じるひずみを吸収し、シリンダ6の内周面に滑合するプランジャ2との摺動面6hの同軸度の悪化や噛付きを抑制する。
The
次に図14により本発明による第四の実施例の構成を説明する。 Next, the configuration of the fourth embodiment according to the present invention will be described with reference to FIG.
シリンダ6の天井部6Aにプランジャ2の大径部2aより小さい摺動部6mを設ける。摺動部6mはプランジャ2の大径部2aの摺動部6hと同軸に加工されている。
A sliding part 6 m smaller than the
プランジャ2の上面に軸線と同軸上に小径部2cを設け、シリンダ6の天井部6Aに設けた摺動部6mに嵌合させることで、プランジャ2とシリンダ6の摺動面積を増やし、プランジャ2の軸ずれや傾きを低減し、プランジャ2のかじりや固着を低減させる形状とした。
A small-diameter portion 2c is provided on the upper surface of the
次に図15により本発明による第五の実施例の構成を説明する。 Next, the configuration of the fifth embodiment according to the present invention will be described with reference to FIG.
この実施例では、シリンダ6の側面部に内外を貫通する燃料通路(6a,6b)としての横穴6pが複数個設けられており、この燃料通路(6a,6b)としての横穴6pはシリンダ6が周方向のどの角度で固定されても燃料を吸入通路から吐出通路へ通すことができる位置に、二箇所以上設けられている。
In this embodiment, a plurality of lateral holes 6p serving as fuel passages (6a, 6b) penetrating the inside and outside are provided in the side surface of the
以上説明した実施例に記載した特徴を整理すると以下の通りである。 The characteristics described in the embodiments described above are summarized as follows.
(1)ポンプハウジング天井部に孔が開いている。 (1) The pump housing has a hole in the ceiling.
この孔はシリンダカップ圧入時の空気抜き孔として機能する。空気抜き穴が無いと、圧入荷重が数トン単位になる。その場合、ボディハウジングおよびシリンダが変形する。実施例では定格で1トン、通常8000N以下で圧入を行っている。 This hole functions as an air vent hole when the cylinder cup is press-fitted. If there is no air vent hole, the press-fit load is in units of several tons. In that case, the body housing and the cylinder are deformed. In the embodiment, press-fitting is performed at a rating of 1 ton, usually 8000 N or less.
(2)シリンダの内部に圧力がかかれば、かかるほど、シリンダの外周とポンプハウジングの内周との接触シール面の面圧が上がり、シール性が向上する。 (2) The more pressure is applied to the inside of the cylinder, the higher the surface pressure of the contact seal surface between the outer periphery of the cylinder and the inner periphery of the pump housing, and the sealing performance improves.
(3)カップ状シリンダ部材の外円筒部(外周面)をポンプハウジング内円筒部(内周面)に圧入固定する。プランジャが吸入工程になった時にシリンダの外側と内側の圧力差でシリンダがポンプハウジングから抜けない程度の力で圧入されている。 (3) The outer cylindrical portion (outer peripheral surface) of the cup-shaped cylinder member is press-fitted and fixed to the inner cylindrical portion (inner peripheral surface) of the pump housing. When the plunger enters the suction process, the cylinder is press-fitted with a force that prevents the cylinder from coming out of the pump housing due to the pressure difference between the outside and inside of the cylinder.
(4)シリンダを天井のあるカップ形状にし、ポンプボディの天井部の低圧室側との間に孔を開ける。この孔径Dを「孔Dの面積AD>シリンダの外径面積ADc−プランジャの外径面積Ad」が成り立つ径にすれば、確実に筒内圧による下への抜けようとする力の発生を省くことができる。 (4) Make the cylinder into a cup shape with a ceiling, and make a hole between the ceiling of the pump body and the low-pressure chamber side. If this hole diameter D is set to a diameter satisfying “the area AD of the hole D> the outer diameter area ADc of the cylinder−the outer diameter area Ad of the plunger”, it is possible to reliably eliminate the generation of a force to pull down due to the in-cylinder pressure. Can do.
(5)圧入面をシリンダの内径仕上げ部より天井側に形成することで、圧入による内径変形を無くす。 (5) By forming the press-fitting surface on the ceiling side from the inner diameter finishing portion of the cylinder, the inner-diameter deformation due to press-fitting is eliminated.
1 ポンプハウジング
1A 凹所
2 プランジャ
6 シリンダ
6A 天井部(シリンダの)
10A 天井部(ポンプハウジングの)
11 加圧室
30 電磁吸入弁機構
1 Pump
10A Ceiling (pump housing)
11
Claims (5)
前記シリンダ内で往復動可能に配置されたプランジャと、
内周面側に前記シリンダが収納されたポンプハウジングと、を備え、
前記シリンダの前記筒状部の内周面の一部には、前記プランジャが摺動する摺動部が形成され、
前記ポンプハウジングの前記内周面には、前記シリンダの前記天井部の外周面に当接する圧入部と、前記シリンダの前記筒状部の外周面と当接する凸部と、が形成され、
前記摺動部は、前記圧入部と前記凸部との間の領域とは異なる領域に形成されることを特徴とする高圧燃料供給ポンプ。 A bottomed cylindrical cylinder in which a ceiling portion and a cylindrical portion are integrally formed ;
A plunger disposed so as to be capable of reciprocating in the cylinder;
A pump housing in which the cylinder is housed on the inner peripheral surface side,
A sliding part on which the plunger slides is formed on a part of the inner peripheral surface of the cylindrical part of the cylinder,
On the inner peripheral surface of the pump housing, a press-fit portion that contacts the outer peripheral surface of the ceiling portion of the cylinder and a convex portion that contacts the outer peripheral surface of the cylindrical portion of the cylinder are formed .
The sliding unit, the high-pressure fuel supply pump according to claim Rukoto formed in a region different from the region between the press-fitting portion and the convex portion.
前記プランジャは、前記摺動部において前記シリンダと摺動する大径部と、前記大径部よりも径が小さい小径部と、を有し、The plunger has a large-diameter portion that slides with the cylinder in the sliding portion, and a small-diameter portion having a smaller diameter than the large-diameter portion,
前記プランジャの摺動運動に伴って、前記プランジャに接する燃料が前記ポンプハウジングに形成された吸入流路を介して低圧燃料室側と交換される高圧燃料供給ポンプ。A high-pressure fuel supply pump in which the fuel in contact with the plunger is exchanged with the low-pressure fuel chamber side through a suction passage formed in the pump housing as the plunger slides.
前記シリンダの前記筒状部の内周面において、前記摺動部よりも前記天井部側に内径拡大部が形成される高圧燃料供給ポンプ。A high-pressure fuel supply pump in which an inner diameter enlarged portion is formed closer to the ceiling portion than the sliding portion on the inner peripheral surface of the cylindrical portion of the cylinder.
前記ポンプハウジングに形成される前記シリンダの収納空間は、前記シリンダの前記天井部側とは反対側が開口しており、当該開口から前記シリンダが挿入されるように構成される高圧燃料供給ポンプ。The storage space of the cylinder formed in the pump housing is a high-pressure fuel supply pump configured such that the side opposite to the ceiling portion side of the cylinder is open, and the cylinder is inserted through the opening.
前記シリンダは、前記筒状部を貫通する燃料連通孔が少なくとも2つ形成され、The cylinder has at least two fuel communication holes penetrating the cylindrical portion,
前記燃料連通孔は、前記圧入部と前記凸部との間の領域に形成され、The fuel communication hole is formed in a region between the press-fit portion and the convex portion,
前記シリンダは、前記燃料連通孔と繋がる加圧室が当該シリンダの内部に形成される高圧燃料供給ポンプ。The cylinder is a high-pressure fuel supply pump in which a pressurizing chamber connected to the fuel communication hole is formed inside the cylinder.
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