JP6308921B2 - 高圧燃料供給ポンプ - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関に燃料を高圧で供給する高圧燃料供給ポンプに係り、特に安定して高い燃料開放特性を発揮するリリーフ弁構造を備えた高圧燃料供給ポンプに関する。

昨今、内燃機関の小型・高効率・低排気化が精力的に進められている。これを受け、高圧燃料供給ポンプには、内燃機関への搭載性を向上させるボディの小型化、および高効率・低排気化に対応する吐出燃料の高圧化や容積効率の向上が強く求められている。

これらの要求である高圧燃料供給ポンプのさらなる高圧化に向けて、最も重要な課題の一つとなっているのが、高圧燃料供給ポンプ内部のリリーフ弁の開発である。リリーフ弁は、燃料供給システム全体の最大許容圧力を決定するため、その燃料開放特性に対する改善要求は厳しいものがある。このため、安定して高い開放性能を発揮するリリーフ弁の開発が求められている。

この点に関し、従来からリリーフ弁の構造に関して各種提案がなされている。その中で、例えば特許文献１には、リリーフ弁の側面に流体絞りを設けて中間室を形成し、そこに蓄えた圧力により弁体リフトを増大させる構造が開示されている。また特許文献２には、油圧式無段変速機のリリーフ弁に関して、弁体をガイドすることで挙動を安定させる構造が開示されている。

特許５１０３１３８号 特開２００３−３０１９５５号公報

リリーフ弁の開放特性を向上させる例として、特許文献１の例では、リリーフ弁側面に設けた流体絞りで発生する圧力損失により、シート部と流体絞りの間に形成された中間室に蓄圧し、これを弁体底面に作用させる構成としている。これにより、弁体に開弁方向の流体力が作用し、リフトが増大して高い開放性能を得ることができる。

しかしながら、この構造では弁体が径方向に偏芯してしまう可能性がある。弁体が偏芯すると、側面に設けられた環状隙間の形状が変化する。その結果、前後に発生する差圧は、理論上、偏芯がない場合の１／２．５倍まで低下する可能性がある。このため、中間室の圧力は弁体の偏芯により大きな影響を受け、リフトおよび開放特性にばらつきが生じる。

以上で述べた偏芯の影響は、弁体側面に流体絞りを設けることでより顕著となった新たな課題である。これを解決するためには、前述した開放特性のばらつきが発生しても許容値内に収まるよう、隙間幅の寸法精度を高めて対応する必要があり、低コスト化の観点から好ましくない。

また特許文献２には、弁体をガイドして挙動を安定させる構造が開示されている。しかしながら、この構造では弁体側面に流体絞りは形成されておらず、高い開放特性は期待できない。また、吐出弁にリリーフ弁を内蔵する構造を前提としており、ガイド部がポンプボディに固定されていない。このため、ガイド部自体が移動してしまうことにより、弁体挙動を十分に安定させられない可能性がある。

以上のことから本発明では、安定して高い燃料開放特性を発揮するリリーフ弁構造と、それを搭載した高圧燃料供給ポンプを、小型かつ安価な構造により提供することを目的とする。

以上のことから本発明においては、ボディ内に、上流側から吸入通路、加圧室、吐出通路が順次形成されて吸入通路には燃料量を決定する電磁弁、吐出通路には燃料の流通方向を制限する吐出弁が配置され、吐出弁の上流と下流間に形成されたリリーフ通路にリリーフ弁が設けられ、リリーフ弁は、リリーフ通路内に備えられた弁体と弁座部が接触することで燃料をシールするシート部が形成され、かつシート部の他に弁体の一部を含み流体絞りを形成する流体通路が設けられている高圧燃料供給ポンプであって、
リリーフ弁は、さらにリリーフ通路内に形成された筒状の壁部と、壁部内を摺動し弁体と一体に形成されたガイド部を備え、ガイド部により弁体の径方向への偏芯を抑制する。

なお本発明の実施例ではさらに以下のように構成するのがよい。ガイド部を、弁体を弁座部に付勢する戻しばねの内側に配置し、リリーフ弁部品を収納するハウジングと弁体の間に形成される隙間によって流体絞りを形成して、前記ハウジングにシート部およびガイド部を一体形成する。

さらに、弁体が開弁方向に移動した際、戻しばねの線間が密着する前に、弁体の移動を規制するようストッパを設ける。そして、ストッパを戻しばねの付勢力を受ける部材で形成したり、ポンプボディに直接形成したり、熱処理や表面処理をした別部材で形成してもよい。

なお、流体絞りは弁体の側面に形成される環状隙間や、弁体を貫通する貫通穴で形成してもよい。さらに、組み立てる際、ハウジングに弁体を挿入した後、戻しばねを嵌合し、固定子で固定することでユニット化し、その後ポンプボディに固定する方法を取ってもよい。

本発明の構成によれば、安定して高い燃料開放特性を発揮するリリーフ弁構造と、それを搭載した高圧燃料供給ポンプを、小型かつ安価な構造で実現することができる。

本発明の実施例１に係るリリーフ弁３０の断面を示す図。 本発明の実施例が適用される高圧燃料供給ポンプシステムの全体構成を示す図。 本発明の実施例１の変形に係るリリーフ弁３０の断面を示す図。 特許文献１に記載されたリリーフ弁構造を示す図。 本発明の実施例２に係るリリーフ弁３０の断面を示す図。 本発明の実施例３に係るリリーフ弁３０の断面を示す図。 本発明の実施例３の変形に係るリリーフ弁３０の断面を示す図。 図７のストッパ構成を示す図。 本発明の実施例３の他の変形に係るリリーフ弁３０の断面を示す図。 本発明の実施例４に係るリリーフ弁３０の断面を示す図。

以下、図を参照して、本発明の実施形態について説明する。

実施例１について、図１、図２、図３を用いて説明する。このうち図２は、本発明の実施例（実施例１から実施例４）が適用される高圧燃料供給ポンプシステムの全体構成を示している。このため、最初に図２を用いて全体構成の説明を行い、そのあとでリリーフ弁構造の各実施例について説明することにする。

図２の高圧燃料供給ポンプシステムは、これを大別すると図示左側の燃料タンク燃料タンク１０１、図示中央の高圧燃料供給ポンプ３００、図示右側の燃料噴射系２００（コモンレール５３、インジェクタ５４など）、エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）４０、図示中央下側（高圧燃料供給ポンプ１の下側）の内燃機関４００で構成されている。

高圧燃料供給ポンプ３００は、ボディ１内に複数の部品や機構を一体に組み込んでおり、内燃機関４００のシリンダヘッド２０に取り付けられている。ボディ１には、吸入通路９、加圧室１１、吐出通路１２、リリーフ通路１５が形成されている。吸入通路９には電磁弁５、吐出通路１２には吐出弁８、リリーフ通路１５にはリリーフ弁３０が設けられている。またボディ１内の加圧室１１は、内燃機関のカム７の回転により上下動するプランジャ２により容積が変化してポンプ動作が可能となる。上記の高圧燃料供給ポンプ３００内に形成された各弁の機能は、これを簡便に説明すると、電磁弁５は加圧する燃料量を決定する調整弁であり、吐出弁８は燃料の流通方向を制限する逆止弁であり、リリーフ弁３０はコモンレール５３内が所定の圧以上となった際に、それを開放する安全弁の機能を果たすものとなっている。

概略上記構成の高圧燃料供給ポンプシステムによれば、燃料タンク１０１からの燃料は高圧燃料供給ポンプ３００内に導かれ、吸入通路９の電磁弁５、加圧室１１、吐出通路１２の吐出弁８を経由することで高圧化され、燃料噴射系２００に与えられる。高圧燃料供給ポンプは、燃料噴射系２００のコモンレール５３に接続されており、昇圧された燃料が圧送され、高圧の燃料はインジェクタ５４から内燃機関の燃焼室へと噴射される。コモンレール５３内の圧力は、圧力センサ５６により計測され、その信号はエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）４０へ送られる。インジェクタ５４は、エンジンの気筒数にあ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）４０の信号にて燃料を噴射する。またエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）４０は、高圧燃料供給ポンプ内の電磁弁５を制御している。

図２の高圧燃料供給ポンプシステムは概略以上のように構成されている。本発明はリリーフ弁３０の改良に関するものであるが、その前に高圧燃料供給ポンプの各部機能についてそれぞれさらに詳しく説明しておく。

まず、加圧室１１によりポンプ動作を行わせしめるための内燃機関との接続関係について説明する。加圧室１１下部のプランジャ２は、シリンダ１２０に摺動可能に挿入されており、下端にはリテーナ３が取り付けられている。リテーナ３にはプランジャ戻しばね４の付勢力が図２の下方向に作用している。タペット６は、内燃機関のカム７の回転により、図２の上下方向に往復する。プランジャ２はタペット６に追従して変位するため、これにより加圧室１１の容積が変化してポンプ動作が可能となる。

次にエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）４０の信号にて制御される高圧燃料供給ポンプ内の電磁弁５の構成について説明する。電磁弁５はボディ１に保持されており、電磁コイル５００、可動子５０３、アンカーばね５０２、弁体ばね５０４が配されている。以降では、可動部５０３が１部材で形成される場合を前提に説明を進めるが、可動部５０３は磁気吸引面を形成するアンカーと、摺動部を形成するロッドの２部材から形成してもよい。

以降では、ノーマルオープン方式電磁弁を用いたシステムを前提に説明を進める。電磁コイル５００がＯＦＦの状態で開弁状態、ＯＮの状態で閉弁状態となる電磁弁方式をノーマルオープン方式と称する。弁体５０１には、アンカーばね５０２の付勢力が可動部５０３を介して開弁方向に作用し、同様に弁体ばね５０４による付勢力が閉弁方向に作用している。ここで、アンカーばね５０２の付勢力は弁体ばね５０４の付勢力より大きいため、電磁コイル５００がＯＦＦ（無通電）時、弁体５０１は開弁状態となっている。なお、これとは動作が逆転する、すなわち電磁コイル５００がＯＦＦ（無通電）時、弁体５０１が閉弁状態となるノーマルクローズ方式と称する電磁弁方式を用いたシステムを前提にしても、同様に実施例１から実施例４を実施することが可能である。

最後に、本発明の対象となるリリーフ弁３０について説明する。リリーフ弁３０は弁体１５１と弁座１５７により形成されている。なお、以後の説明では、加圧室戻し方式を用いたシステムを前提に説明を進める。ここではコモンレール５３側に発生した異常高圧を、加圧室１１に開放する方式を加圧室戻し方式と称する。

図２のリリーフ弁３０はリリーフ通路１５内に形成されている、リリーフ通路１５は、吐出弁８の下流側（燃料噴射系２００側）と加圧室１１に接続されており、吐出弁８の下流側から加圧室１１側に開弁する方向に弁体１５１が配置されている。弁体１５１は、戻しばね１５４により弁座部１５７に付勢されており、両者の接触部に燃料をシールするシート部１５０が形成されている。弁体１５１の挙動は、シート部１５０の前後に発生する差圧により支配されており、これにより発生する差圧力が、戻しばね１５４の付勢力に打ち勝つと、開弁動作を開始する。なお、リリーフ通路１５が吐出弁８の下流側とダンパー室５１に接続される低圧戻し方式を用いたシステムを前提にしても、同様に実施例１から実施例４を実施することが可能である。

次に、以上の構成において実現する詳細なポンプの動作および流量制御方法について説明する。まず内燃機関のカム７の回転により、プランジャ２が図２の下方向に変位している状態を吸入工程、上方向に変位している状態を圧縮工程と称する。吸入工程では、加圧室１１の容積は増加し、その中の燃料圧力は低下する。この工程において、加圧室１１内の燃料圧力が吸入通路９の燃料圧力よりも低くなると、電磁弁５の弁体５０１は開弁し、燃料が加圧室１１内に吸入される。

この際、アンカーばね５０２の付勢力は可動部５０３を介して弁体５０１に作用しているため、プランジャ２が吸入工程から圧縮工程へと移行しても、電磁弁５の弁体５０１は依然として開弁した状態を維持する。従って、圧縮工程時においても、加圧室１１の圧力は吸入通路９とほぼ同等の低圧状態を保つため、吐出弁８を開弁することができず、加圧室１１の容積減少分の燃料は、電磁弁５を通り、ダンパー室５１側に戻される。なお、この工程を戻し工程と呼ぶ。

戻し工程において電磁弁５の電磁コイル５００へ通電すると、可動子５０３に磁気吸引力が作用し、アンカーばね５０２の付勢力に打ち勝って、電磁弁５の可動部５０３は閉弁方向に移動する。そして、弁体ばね５０４の付勢力および戻り燃料の流体差圧力により、弁体５０１は閉弁する。弁体５０１は閉弁すると、この直後から加圧室１１内の燃料圧力は、プランジャ２の上昇と共に上昇する。これにより吐出弁８が自動的に開弁し、燃料をコモンレール５３に圧送する。

上記のような動作をする電磁弁５を用いれば、電磁コイル５００をＯＮ状態にするタイミングを調節することで、ポンプが吐出する流量を制御することができる。

図１は、本発明の実施例１に係るリリーフ弁３０の断面図を示す。図１において、１は高圧燃料供給ポンプのボディ、１５０はシート部、１５１ａはボール弁、１５１ｂは弁体ホルダ、１５３ａは貫通穴、１５４は戻しばね、１５５ａは固定子、１５６はハウジング、１５７は弁座部、１５８はガイド部、１６０は中間室、１６１は受圧面積を、それぞれ表している。なお、ボール弁１５１ａと弁体ホルダ１５１ｂは合わせて弁体１５１を構成している。両者を一部材で形成することも可能であるが、シート部１５０を形成する部分をボール状の市販材とすることで加工コストを低減することができる。

ボール弁１５１ａは、戻しばね１５４により弁体ホルダ１５１ｂを介して弁座部１５７方向に付勢されており、両者の接触部に、燃料をシールするシート部１５０が形成されている。弁体１５１の挙動はシート部１５０の前後に発生する差圧により支配されている。シート部１５０の上流側（紙面右側）圧力と、下流側（紙面左側）圧力の差により発生する差圧力が、戻しばね１５４の付勢力を超過すると、弁体１５１は紙面左方向へ開弁動作を開始する。この際、ハウジング１５６に圧入により固定されている固定子１５５ａの圧入深さを調節することで、戻しばね１５４の付勢力を調節し、開弁動作が開始する差圧を変化させることが可能である。

弁体１５１が開弁すると、燃料はシート部１５０を通過して中間室１６０に到達し、弁体１５１の一部に流体通路として設けられた貫通穴１５３ａを通過して開放される。貫通穴１５３ａを弁体１５１の一部に設けることで、弁体１５１とは別に新たな流体通路を設ける場合に比べ、省スペース化の観点から有利である。また、貫通穴１５３ａは流れに対して圧力損失を発生させる流体絞りを形成しており、これによって中間室１６０には圧力が蓄えられる。このような構成とすれば、弁体ホルダ１５１ｂの端面に形成された受圧面１６１には、中間室１６０に蓄えられた圧力が作用し、弁体１５１の開弁リフトを増大させることができる。この結果、小型で簡便なリリーフ弁構造で高い開放特性を得ることができる。さらに、弁体ホルダ１５１ｂの側面には、径方向への偏芯を抑制するガイド部１５８が設けられている。これにより、弁体１５１の挙動が安定し、より安定した開放特性を得ることができる。なお、弁体１５１は圧縮された戻しばね１５４のばね線間隙間で定まる位置で停止する。

また、組み立て時には、ハウジング１５６に対して、各部品を組み付けて固定子１５５ａで固定し、一旦ユニット化した後、ポンプボディ１にハウジング１５６を圧入することで、組み立て性を向上し、組み立てコストを低減することができる。以下に、各部品の組み付け手順を説明する。まず、ハウジング１５６にボール弁１５１ａと弁体ホルダ１５１ｂを挿入する。その後、戻しばね１５４を挿入し、固定子１５５ａを圧入して固定することでユニット化することができる。

図３は実施例１の変形例である。ここではハウジング１５６を用いず、ポンプボディ１に各部品を直接組み付ける構造としている。こうすることで、より安価な構造とすることが可能である。組み立て時には、まず戻しばね１５４をポンプボディ１に挿入し、その後、弁体ホルダ１５１ｂとボール弁１５１ａを挿入する。最後に、弁座部１５７を圧入で固定する。また、この圧入深さを調節することで、戻しばね１５４の付勢力を調整することが可能である。

図４は先に説明した特許文献１に記載されたリリーフ弁構造を示した図である。リリーフ弁側面に設けた流体絞りで発生する圧力損失により、シート部と流体絞りの間に形成された中間室に蓄圧し、これを弁体底面に作用させる構成としている。図１と比較して明らかなように、相違点は弁体ホルダ１５１ｂの側面に、径方向への偏芯を抑制するガイド部１５８が設けられていることである。ガイド部１５８を備えない図４の構成によれば、図４下に示すように弁体１５１が径方向に偏芯してしまい、弁体１５１が偏芯すると、側面に設けられた環状隙間の形状が変化することにより中間室の圧力は弁体の偏芯により大きな影響を受け、リフトおよび開放特性にばらつきが生じることになる。

実施例１では、弁体１５１にリリーフ通路１５方向のガイド部１５８を一体に形成し、かつガイド部１５８の周方向断面をリリーフ通路１５断面と同形状とすることにより、弁体１５１の偏心を防止したものである。

実施例１では、弁体１５１のリリーフ通路１５方向に一体に形成したガイド部１５８が偏心防止機構として作動している。なおここでリリーフ通路１５とは、図１の場合にはボディ１内のハウシング１５６により形成された通路であり、図３の場合にはボディ１により直接形成された通路である。

実施例１の本発明によれば、ガイド部によって流体絞りの面積変動を低減することができる。またガイド部によって流体絞りの傾きを防止している。

以上述べたように実施例１の高圧燃料供給ポンプは、ボディ内に、上流側から吸入通路、加圧室、吐出通路が順次形成されて吸入通路には燃料量を決定する電磁弁、吐出通路には燃料の流通方向を制限する吐出弁が配置され、吐出弁の上流と下流間に形成したリリーフ通路にリリーフ弁が設けられ、前記リリーフ弁は、リリーフ通路内に備えられた弁体と弁座部が接触することで燃料をシールするシート部が形成され、かつ前記シート部の他に前記弁体の一部を含み流体絞りを形成する流体通路が設けられている高圧燃料供給ポンプである。

そのうえでさらに、リリーフ通路内に形成された筒状の壁部と、壁部内を摺動し前記弁体と一体位に形成されたガイド部を備え、ガイド部により前記弁体の径方向への偏芯を抑制している。

図１の実施例の場合に、リリーフ通路内に形成された筒状の壁部がハウジング１５６であり、壁部内を摺動し前記弁体と一体位に形成されたガイド部がガイド部１５８に対応する。また図３の実施例の場合に、リリーフ通路内に形成された筒状の壁部がボディ１であり、壁部内を摺動し前記弁体と一体位に形成されたガイド部がガイド部１５８に対応する。

図５は、本発明の実施例２に係るリリーフ弁の断面図を示す。図５において、１はポンプボディ、１５０はシート部、１５１ａはボール弁、１５１ｂは弁体ホルダ、１５２ａは縦穴通路、１５３ｂは環状隙間、１５４は戻しばね、１５５ａは固定子、１５６はハウジング、１５７は弁座部、１５８はガイド部、１５９はストッパ、１６０は中間室、１６１は受圧面を、それぞれ表している。なお、ボール弁１５１ａと弁体ホルダ１５１ｂは合わせて弁体１５１を構成している。両者を一部材で形成することも可能であるが、シート部１５０を形成する部分をボール状の市販材とすることで加工コストを低減することができる。

本実施例では、偏心防止機構としてのガイド部１５８を、戻しばね１５４の内径側に設ける構成とした。具体的には、リリーフ通路１５の吐出弁下流側にガイド部１５８と一体に形成された弁体１５１を配置し、リリーフ通路１５の吐出弁上流側の固定子１５５ａから弁体１５１側に内筒２０１を固定配置している。そのうえでガイド部１５８が内筒２０１内に嵌装されて移動可能に構成されている。

このように構成することで、弁体ホルダ１５１ｂを小型化し、その側面に流体通路として環状隙間１５３ｂを形成することができる。そして、環状隙間１５３ｂに、実施例１で説明した貫通穴１５３ａと同様の流体絞り効果を持たせることで、高い開放特性を得ることが可能になる。また、流体通路を環状隙間１５３ｂで形成することにより、高精度で高価な細穴加工をする必要がない。このため、図１、図３の貫通穴１５３ａで流体通路を形成する場合に比べて、コスト低減の観点からより有利である。なお、燃料は環状隙間１５３ｂを通過後に、固定子１５５ａに設けられた縦穴通路１５２ａを通過して開放される。

さらに、固定子１５５ａの端部にはストッパ１５９が設けられている。弁体１５１のリフトが増大した場合にも、ストッパ１５９に接触することで、リフト量は所定の値以下に制限される。これにより、戻しばね１５４の線間が密着して開放特性が低下するのを防止することができる。なお、戻しばね１５４の付勢力を受ける固定子１５５ａとストッパ１５９を同一部材で形成することにより、戻しばね１５４の線間隙間に対して、弁体１５１の最大リフト量を精度良く決定することができる。

また、弁体１５１がストッパ１５９に接触する全開状態において、環状隙間１５３ｂの断面積が、シート部１５０の開口面積より小さくなるよう、それぞれの面積を設定する。こうすることで、全開状態においても、中間室１６０に安定した圧力を蓄えることができ、開弁状態を維持することが可能である。

なお図５の場合には、リリーフ通路１５内に弁体１５１と一体構成されたガイド部１５８を摺動させることで偏心を防止したものということができる。つまり本発明は、リリーフ通路内に形成された筒状の壁部と、壁部内を摺動し前記弁体と一体位に形成されたガイド部を備え、ガイド部により前記弁体の径方向への偏芯を抑制するものであるが、図５の場合にリリーフ通路内に形成された筒状の壁部が中空の内筒２０１であり、壁部内を摺動し前記弁体と一体位に形成されたガイド部がガイド部１５８に対応する。

以上のような構成とすることで、安定して高い開放特性を発揮するリリーフ弁を、小型で安価な構造により実現することが可能である。

図６は、本発明の実施例３に係るリリーフ弁の断面図を示す。図６において、１はポンプボディ、１５０はシート部、１５２ｂは縦穴通路、１５３ｂは環状隙間、１５４は戻しばね、１５５ｂは固定子、１５６はハウジング、１５７は弁座部、１５８はガイド部を、１５９はストッパ、１６０は中間室、１６１は受圧面、１６２はスリットを、それぞれ表している。

本実施例３では、実施例１および実施例２においてシート部１５０よりも加圧室１１側に配置されていた戻しばね１５４が、それとは反対である吐出弁８下流側に配置されている。また偏心防止機構としてのガイド部１５８を、戻しばね１５４の内径側に設ける構成とした。具体的には、リリーフ通路１５の吐出弁上流側にガイド部１５８と一体に形成された弁体１５１を配置し、リリーフ通路１５の吐出弁下流側に戻しばね１５４を固定する固定子１５５ｂを配置する。またリリーフ通路１５の吐出弁上流側からリリーフ通路１５の吐出弁下流側にハウシング１５６（図５の内筒２０１に対応）を固定配置している。そのうえでガイド部１５８がハウシング１５６内に嵌装されて移動可能に構成されている。なお固定子１５５ｂは、ガイド部１５８の吐出弁下流側に固定されている。この結果、弁体１５１には、戻しばね１５４による付勢力が作用する。

このように構成することで、戻しばね１５４が加圧室１１内から排除され、その周りに余剰に形成されていた空間を排除することができる。このことは、容積効率低下の主要因である加圧室１１内の無駄体積の低減につながり、容積効率の低下傾向が顕著な高圧化時には特に、改善効果が期待できる。

本実施例３の構造では、弁体１５１が開弁時に、吐出弁８の下流側から流れこむ燃料が、縦穴通路１５２ｂを通過後、シート部１５０を経て、中間室１６０へと導かれる。また、流体通路となる環状隙間１５３ｂは弁体１５１の側面とハウジング１５６の内径部壁面により形成されており、流体絞り効果を有する。さらに、ハウジング１５６にはシート部１５０およびガイド部１５８を受ける筒状の壁部が一体で形成されている。これにより、閉弁時の油密性を確保する際に重要となるシート部１５０とガイド部１５８の同軸度や、安定して開弁状態を維持するために重要となる環状隙間１５３ｂとガイド部の同軸度を、それぞれを別部材で形成する場合に比べて、より安価で高精度に管理することが可能である。

さらに、ポンプボディ１に弁体１５１のリフトを制限するストッパ１５９が設けられている。こうすることで、より簡単な構造で戻しばね１５４の線間が密着すること防止し、安定した開放特性を得ることができる。また、ストッパ１５９が形成される部分にはスリット１６１が設けられており、環状隙間１５３ｂを通過した燃料は、このスリット１６２を通過して開放される。なお、スリット１６２は弁体１５１の端部側に設けても同様の効果を得ることができる。

加えて実施例３の変形例では、図７に示すようにストッパ１５９をポンプボディ１とは別に、熱処理や表面処理をした部材で構成してもよい。こうすることで、耐摩耗性を向上し、長期間安定した開放特性を維持することが可能となる。なお図７におけるストッパ１５９の一例としては図８のように構成するのがよい。円体状の部材の中央に燃料の通路１８１が形成されるとともに、中心部から例えば４方向にスリット１６２が設けられている。弁体１は部材表面（図示右側）のストッパ１５９で停止する。

組み立て時には、ハウジング１５６に対して、各部品を組み付けて固定子１５５ｂで固定し、一旦ユニット化した後、ポンプボディ１にハウジング１５６を圧入して組み付け、吐出ジョイント３０を取り付ける。これにより、組み立て性が向上し、組み立コストを低減することができる。以下に、各部品の組み付け手順を説明する。まず、ハウジング１５６に弁体１５１を挿入する。その後、戻しばね１５４を挿入し、固定子１５５ｂを圧入して固定することでユニット化することができる。

また、実施例３の他の変形例では、図９に示すように環状隙間１５３ｂが十分に広く、流体絞り効果を持たない場合にも、ユニット化による組み立て性の向上は期待できる。加えて、圧入部１６３により、ハウジング１５６がポンプボディ１に固定される構造とすることで、結果的にガイド部１５８がポンプボディ１に対して強固に固定される。これにより、弁体の径方向への偏芯を抑制し、安定して高い開放性能を得ることができる。

実施例３の場合にも、リリーフ通路内に形成された筒状の壁部がハウジング１５６であり、壁部内を摺動し前記弁体と一体位に形成されたガイド部がガイド部１５８に対応する。

以上のような構成とすることで、高圧化時にも容積効率を維持しつつ、安定して高い開放特性を発揮するリリーフ弁を、小型で安価な構造により実現することが可能である。

図１０は、本発明の実施例４に係るリリーフ弁の断面図を示す。図１０において、１はポンプボディ、１５０はシート部、１５２ｂは縦穴通路、１５３ａは貫通穴、１５４は戻しばね、１５５ｂは固定子、１５６はハウジング、１５７は弁座部、１５８ａおよび１５８ｂはガイド部、１５９はストッパ、ｓ６０は中間室、１６１は受圧面、１６２はスリットを、それぞれ表している。

本実施例４では、実施例３で一箇所であったガイド部１５８を１５８ａと１５８ｂの二箇所に分けて配置している。ガイド箇所が増加することにより、弁体の径方向への偏芯をより高精度に抑制することが可能である。また、シート部１５０を通過した燃料は、弁体１５１に流体通路として設けた貫通穴１５３ａを通過し、開放される。この際、貫通穴１５３ａは実施例１と同様に流体絞り効果を持ち、中間室１６０に圧力が蓄えられる。これにより、実施例１と同様の原理で、弁体リフトが増大し、高い開放特性を得ることができる。本実施例における弁体１５１の形状では、戻しばね１５４の付勢力をシート部１５０よりも上流側（紙面右側）の固定子１５５ｂで受けるため、貫通穴１５３ａを設けるためのスペースを十分に確保しやすく、また、貫通距離も短いため加工コストの増加を抑えることができる。

実施例４の場合にも、リリーフ通路内に形成された筒状の壁部がハウジング１５６であり、壁部内を摺動し前記弁体と一体位に形成されたガイド部がガイド部１５８に対応する。

以上のような構成とすることで、実施例３の場合と同様に高圧化時にも容積効率を維持しつつ、より安定した高い開放特性を発揮するリリーフ弁を、小型で安価な構造により実現することが可能である。

なお上記実施例を通じて、流体通路の断面積について弁体が全開状態におけるシート部の開口面積よりも小さくすることで流体絞りを実現している。

以上のように構成した本発明の実施例によれば、以下の効果を奏する。

弁体の一部で形成された流体絞りで発生する差圧に応じて、弁体に開弁方向の差圧力が発生し、開弁リフトを増加させて、高い開放性能を得ることができる。

弁体をガイドすることで、弁体の一部を含む流体絞りの断面積変化を、最小限に抑えることができる。これにより、流体絞り前後で発生する差圧が変動することを防止することができ、差圧力を安定させることができる。そして、弁体挙動および開放特性を安定化することができる。

また、ガイド部を戻しばねの内側に配置することで、空間を有効に活用することができ、小型化を実現することができる。流体絞りの一部を形成するハウジングに、シート部およびガイド部を一体形成することで、別体形成した場合に比べて、隙間幅などの公差管理が容易になる。これにより、流体絞りの断面積変化を、安価に低減することが可能であり、開放特性を安定化することができる。

さらに、弁体の移動を規制するストッパにより、弁体リフトが増大した際にも、戻しばねの線間で流れが閉鎖されるのを防止することができ、安定した開放特性を得ることができる。ストッパをポンプボディとは別に、熱処理材等で形成することで耐摩耗性を向上させ、長期動作時にも安定した開放特性を得ることができる。

流体絞りは環状隙間や貫通穴等で形成することが可能であり、配置場所に合わせて種類を柔軟に選択することが可能である。これにより、無駄空間を活用でき、小型化を実現することができる。さらに、組み立て時には、ポンプボディの外で、一旦ユニットとして組み上げる構成としてもよい。こうすることで、組み立て性を向上させることができ、量産コストを低減することができる。

本発明は、内燃機関の高圧燃料供給ポンプに限らず、各種の高圧ポンプに広く利用可能である。

１：ボディ
２：プランジャ
３：リテーナ
４：戻しばね
５：電磁弁
６：タペット
７：カム
８：吐出弁
９：吸入通路
１１：加圧室
１２：吐出通路
１５：リリーフ通路
１５０：シート部
１５１：弁体
１５３ａ：貫通穴
１５３ｂ：環状隙間
１５４：戻しばね
１５５ａおよび１５５ｂ：固定子
１５６：ハウジング
１５７：弁座部
１５８：ガイド部
１５９：ストッパ
１６０：中間室
１６１：受圧面
１６２：スリット
５３：コモンレール
５４：インジェクタ
５６：圧力センサ

Claims (14)

1. ボディ内に、上流側から吸入通路、加圧室、吐出通路が順次形成されて吸入通路には燃料量を決定する電磁弁、吐出通路には燃料の流通方向を制限する吐出弁が配置され、吐出弁の上流と下流間に形成されたリリーフ通路にリリーフ弁が設けられ、前記リリーフ弁は、リリーフ通路内に備えられた弁体と弁座部が接触することで燃料をシールするシート部が形成され、かつ前記シート部の他に前記弁体の一部を含み流体絞りを形成する流体通路が形成されている高圧燃料供給ポンプであって、
   前記リリーフ弁は、外筒部と、該外筒部に固定して形成された内筒部と、弁体と一体に形成され前記内筒部内で摺動するガイド部と、前記外筒部と前記内筒部間に配置され前記弁体を閉方向に附勢する戻しばねと、前記内筒部に形成された通路で構成され、前記内筒部内で摺動する前記ガイド部により前記弁体の径方向への偏芯を抑制するとともに、
   前記内筒部の壁に形成された通路と、前記弁体の受圧面より外周に設けられた環状隙間による絞り流路と、前記内筒部内の通路と、前記外筒部と前記内筒部間の通路により流体の通路が形成されていることを特徴とする高圧燃料供給ポンプ。
2. 請求項１に記載の高圧燃料供給ポンプであって、
   前記流体通路の断面積が、前記弁体が全開状態における前記シート部の開口面積よりも小さいことを特徴とする流体絞りを形成することを特徴とする高圧燃料供給ポンプ。
3. 請求項１または請求項２に記載の高圧燃料供給ポンプであって、
   前記弁体を前記弁座部に付勢する戻しばねが設けられており、前記ガイド部は前記戻しばねの内径側に配置されていることを特徴とする高圧燃料供給ポンプ。
4. 請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の高圧燃料供給ポンプであって、
   前記流体絞りが前記弁体の一部とハウジングの隙間により形成されており、前記ハウジングに前記シート部および前記ガイド部が一体形成されていることを特徴とする高圧燃料供給ポンプ。
5. 請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の高圧燃料供給ポンプであって、
   前記弁体が開弁方向に移動した際、前記戻しばねの線間が密着する前に、前記弁体の移動を規制するようストッパが設けられていることを特徴とする高圧燃料供給ポンプ。
6. 請求項５に記載の高圧燃料供給ポンプであって、
   前記ストッパが、前記戻しばねの付勢力を受ける部材で形成されることを特徴とする高圧燃料供給ポンプ。
7. 請求項５に記載の高圧燃料供給ポンプであって、
   前記ストッパが、ポンプボディに直接形成されることを特徴とする高圧燃料供給ポンプ。
8. 請求項５に記載の高圧燃料供給ポンプであって、
   前記ストッパがポンプボディとは別部材で形成されており、前記別部材は熱処理および表面処理が施されていることを特徴とする高圧燃料供給ポンプ。
9. 請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の高圧燃料供給ポンプであって、
   前記流体絞りを備える流体通路が、前記弁体を貫通する貫通穴で形成されることを特徴とする高圧燃料供給ポンプ。
10. 請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の高圧燃料供給ポンプであって、
    前記流体絞りを備える流体通路が、前記弁体の側面に形成されることを特徴とする高圧燃料供給ポンプ。
11. 請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の高圧燃料供給ポンプであって、
    ハウジングに前記弁体を挿入し、その後、前記戻しばねを嵌合し、固定子で固定することでユニット化した後、ポンプボディに固定して組み立てることを特徴とする高圧燃料供給ポンプ。
12. 請求項１または請求項２に記載の高圧燃料供給ポンプであって、
    リリーフ通路内に形成された筒状の壁部は、前記ボディに形成されたリリーフ通路の壁、またはリリーフ通路に固定されたハウジングであることを特徴とする高圧燃料供給ポンプ。
13. 請求項１または請求項２に記載の高圧燃料供給ポンプであって、
    リリーフ通路内に形成された筒状の壁部は、リリーフ通路内に形成された中空の内筒であることを特徴とする高圧燃料供給ポンプ。
14. ボディ内に、上流側から吸入通路、加圧室、吐出通路が順次形成されて吸入通路には燃料量を決定する電磁弁、吐出通路には燃料の流通方向を制限する吐出弁が配置され、吐出弁の上流と下流間に形成されたリリーフ通路にリリーフ弁が設けられ、前記リリーフ弁は、リリーフ通路内に備えられた弁体と弁座部が接触することで燃料をシールするシート部が形成され、かつ前記シート部の他に前記弁体の一部を含み流体絞りを形成する流体通路が設けられている高圧燃料供給ポンプであって、
    前記リリーフ弁は、外筒部と、該外筒部に固定して形成された内筒部と、弁体と一体に形成され前記内筒部内で摺動するガイド部と、前記外筒部と前記内筒部間に配置され前記弁体を閉方向に附勢する戻しばねと、前記内筒部に形成された通路で構成され、前記内筒部内で摺動する前記ガイド部により前記弁体の径方向への偏芯を抑制し、
    前記内筒部の壁に形成された通路と、前記弁体の受圧面より外周に設けられた環状隙間による絞り流路と、前記内筒部内の通路と、前記外筒部と前記内筒部間の通路により流体の通路が形成されており、
    前記リリーフ弁の弁体と弁座部は、前記吐出弁の上流側に設けられ、リリーフ通路内に前記吐出弁の下流側に向けて固定して設けられた内筒部内を、前記弁体と一体に形成されたガイド部が摺動して移動するとともに、ガイド部端部に固定して設けた固定子と前記吐出弁の上流側の固定部との間に戻しばねを配置していることを特徴とする高圧燃料供給ポンプ。

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