JP6344267B2 - 高圧燃料ポンプ - Google Patents

Description

本発明は、シリンダと、プランジャとを備え、前記プランジャが前記シリンダ内を往復移動することで前記シリンダおよび前記プランジャによって区画される加圧室が圧縮されるときに燃料を加圧する高圧燃料ポンプに関する。

たとえば特許文献１には、外部から吸入された燃料が、シリンダおよびプランジャによって区画される加圧室に吸入されるのに先立って充填される燃料室を区画するプレス板カバーと、高圧燃料ポンプをシリンダヘッドに固定するボルト孔を有するフランジとが、溶接によって接合されたものが提案されている（段落「００４４」）。

特開２０１４−１４８９１３号公報

上記高圧燃料ポンプが駆動されるときには、燃料室の圧力が大きくなり、プレス板カバーが変形し、ボルト近傍におけるプレス板カバーとフランジとの間の溶接部周りでプレス板カバーの一部がフランジから離れることが懸念される。そして、溶接部周りでプレス板カバーの一部がフランジから離れる場合、高圧燃料ポンプの信頼性が低下する。

また、高圧燃料ポンプが駆動されるときには、高圧燃料ポンプに生じる振動でフランジとシリンダヘッド側の部材とが局所的に変形して振動し、この振動が内燃機関側に伝達されてノイズが発生することが懸念される。

本発明は、そうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、高圧燃料ポンプの信頼性の確保と高圧燃料ポンプの稼働時に生じるノイズの抑制とをできるようにした高圧燃料ポンプを提供することにある。

以下、上記課題を解決するための手段およびその作用効果について記載する。
高圧燃料ポンプは、シリンダと、プランジャとを備え、前記プランジャが前記シリンダ内を往復移動することで前記シリンダおよび前記プランジャによって区画される加圧室が圧縮されるときに燃料を加圧する高圧燃料ポンプにおいて、当該高圧燃料ポンプに吸入された燃料が前記加圧室に吸入されるのに先立って充填される燃料室を区画する有底円筒状のプレス板カバーと、当該高圧燃料ポンプを被取り付け部材にボルトで固定するためのボルト孔を有するフランジとを備え、前記プレス板カバーは前記フランジに接合されており、前記フランジと前記プレス板カバーとの接合部を含んだ所定の領域の当該フランジの肉厚が前記フランジのうち前記ボルト孔を区画する部分の少なくとも一部の肉厚と比較して薄くなっており、該薄くなっている部分に当該フランジよりも剛性が低い制振材が圧縮して配置されていることを特徴とする。

上記構成では、上記接合部を含んだ所定の領域の肉厚を薄くすることで、フランジの上記肉厚が薄くなっている部分の剛性が低下し、フランジがプレス板カバーの変形に追従して変形するようにした。このため、応力を抑制することができ、ひいては高圧燃料ポンプの信頼性を確保することができる。

また、高圧燃料ポンプの稼働時に生じる振動は、上記圧縮して配置されている制振材によって十分に減衰される。このため、ノイズを低減することができる。
以上より、高圧燃料ポンプの信頼性の確保と高圧燃料ポンプの稼働時に生じるノイズの抑制とが可能となる。

一実施形態にかかる高圧燃料ポンプの上面図。 図１の２−２断面図。 シリンダブロックへの固定前における高圧燃料ポンプの一部断面図。 比較例における溶接部の口開きを示す断面図。 プレス板カバーとフランジとの溶接部における応力分布を示す図。 同実施形態におけるイナータンスレベルを示す図。 変形例にかかるシリンダブロックへの固定前における高圧燃料ポンプの一部断面図。 変形例にかかるシリンダブロックへの固定前における高圧燃料ポンプの一部断面図。

以下、高圧燃料ポンプにかかる一実施形態について図面を参照しつつ説明する。
図１に示す高圧燃料ポンプ１０は、たとえばガソリン等を燃料とする火花点火式内燃機関の燃料噴射弁に供給する燃料を加圧するものである。高圧燃料ポンプ１０は、内燃機関のカム軸等に連結されており、クランク軸の回転力によって駆動される機関駆動式のポンプである。

高圧燃料ポンプ１０は、有底円筒状のプレス板カバー１２と、高圧燃料ポンプ１０を被取り付け部材（ここでは、後述のガイドフランジ３０やシリンダヘッド３２）に固定するためのボルト孔１４ｃを有したフランジ１４とを備えている。ここで、フランジ１４は、ステンレス鋼製である。プレス板カバー１２とフランジ１４とは、溶接によって接合されている。また、高圧燃料ポンプ１０は、燃料タンクから吸い上げられて低圧燃料ポンプから吐出された燃料が吸入される燃料インレット１６を備えている。また、高圧燃料ポンプ１０は、燃料インレット１６から吸入された燃料のうち吐出量を調整する電磁駆動バルブを収容した吸入側ハウジング１７を備えている。さらに、高圧燃料ポンプ１０は、加圧された燃料が外部に流出するのを許容して外部から内部へと流入するのを規制する逆止弁等を収容した吐出側ハウジング１８を備えている。

図２に、図１の２−２断面を示す。
図２に示すように、高圧燃料ポンプ１０は、シリンダ２０と、シリンダ２０内を往復動作するプランジャ２２とを備え、シリンダ２０およびプランジャ２２によって加圧室２４が区画形成されている。

高圧燃料ポンプ１０は、プレス板カバー１２およびシリンダ２０によって区画形成された燃料室２６を備えている。燃料室２６には、燃料インレット１６を介して外部から高圧燃料ポンプ１０内に吸入された燃料が流入する。そして燃料室２６内の燃料は、図１に示した吸入側ハウジング１７内に収容された電磁駆動バルブを介して加圧室２４に吸い込まれる。加圧室２４内に吸い込まれた燃料は、プランジャ２２の変位によって加圧室２４内の容積が縮小されることで加圧される。そして、電磁駆動バルブが閉弁されると、加圧室２４内の燃料は、吐出側ハウジング１８に収容された逆止弁を介して外部に吐出される。

上記フランジ１４は、被取り付け部材としてのガイドフランジ３０およびシリンダヘッド３２に、ボルト４０によって固定されている。
ここで、フランジ１４は、肉厚が厚い厚肉部１４ａと、肉厚が薄い薄肉部１４ｂとを備えている。厚肉部１４ａは、径方向外側（プレス板カバー１２の中心軸ａｘとは逆側）においてボルト孔１４ｃに隣接している。一方、薄肉部１４ｂは、径方向内側（プレス板カバー１２の中心軸ａｘ側）においてボルト孔１４ｃに隣接するようにして形成されている。そして、薄肉部１４ｂとガイドフランジ３０との間には、制振材５０が設けられている。制振材５０は、フランジ１４よりも剛性の低い部材である。詳しくは、本実施形態では、鋼板と樹脂との積層体である。具体的には、樹脂の両側を鋼板で挟んだ積層体である。制振材５０は、フランジ１４とガイドフランジ３０との間に圧縮して配置されている。

制振材５０は、図１に示すハッチ部分の所定の領域Ａに設けられている。所定の領域Ａのうちプレス板カバー１２およびフランジ１４の接合部側の端部（図中、太線部分）は、プレス板カバー１２の中心軸ａｘとボルト孔１４ｃの中心Ｐとを結ぶ線Ｌから中心軸ａｘを中心として時計周りおよび反時計回りに所定角度αの領域である。そして、所定の領域Ａは、接合部からボルト孔１４ｃへと向かうにつれて先細りした領域となっており、ボルト孔１４ｃによって境界が区画されている。

図３に、高圧燃料ポンプ１０をガイドフランジ３０およびシリンダヘッド３２に固定する前の状態を示す。図３に示すように、制振材５０の表面は、フランジ１４の表面よりもプレス板カバー１２の中心軸ａｘ方向に所定量ａだけ突出している。すなわち、制振材５０は、厚肉部１４ａと薄肉部１４ｂとの差よりも厚い材料とされている。そして、高圧燃料ポンプ１０がガイドフランジ３０およびシリンダヘッド３２に固定されるときには、制振材５０および厚肉部１４ａがともにガイドフランジ３０に密着するように、制振材５０に中心軸ａｘ方向の力を加えて圧縮する。

ここで、本実施形態の作用を説明する。
高圧燃料ポンプ１０の稼働時においては、燃料室２６内に圧力が発生するために、プレス板カバー１２が変形する。ここで、薄肉部１４ｂを備えない場合には、プレス板カバー１２の変形に起因してフランジ１４が変形することで、図４に示すようにプレス板カバー１２とフランジ１４とが一部離れる口開きが生じる。口開きが生じると、生じる前と比較してその部分の構造が応力集中しやすいものとなるため、その部分に応力が集中する。これに対し、本実施形態では、薄肉部１４ｂを備えたために、プレス板カバー１２の変形にフランジ１４が追従するため、応力集中が抑制される。

図５に示す破線は、薄肉部１４ｂを備えない比較例におけるプレス板カバー１２とフランジ１４との接合部における応力分布を示す。図５の横軸は、図１に示した１８０°の位相から時計回りおよび反時計回りに９０°回転した領域までの応力分布を示している。図５に示されるように、プレス板カバー１２の中心軸ａｘとボルト孔１４ｃの中心Ｐとを結ぶ線Ｌから時計回りおよび反時計回りに所定角度α°までの領域において応力が最も大きくなる。これは、この領域が、接合部のうちボルト孔１４ｃから最も近い領域となるため、フランジ１４の他の部分と比較してプレス板カバー１２に追従するかたちでの変形が最もしにくい部分であるからである。

一方、図５において実線は、本実施形態にかかる応力分布を示す。図示されるように、本実施形態においても上記所定角度α°までの領域において応力が最も大きくなるものの、その絶対値は低減されている。

また、本実施形態では、制振材５０を圧縮して配置したために、高圧燃料ポンプ１０の稼働時に生じる振動がガイドフランジ３０を介してシリンダヘッド３２に伝達されることを抑制することができる。すなわち、制振材５０を備えない場合、フランジ１４およびガイドフランジ３０が局所的に振動することで共振が生じ、シリンダヘッド３２側に大きな振動が伝達されるおそれがある。これに対し、本実施形態では、制振材５０を圧縮して配置するため、振動を十分に減衰させることができ、ひいてはシリンダヘッド３２側に大きな振動が伝達されることを抑制することができる。

図６に、本実施形態および制振材を設けない比較例におけるフランジ１４のイナータンスレベルを示す。図６に示すように、比較例と比較してイナータンスレベルを低減することができる。

以上説明した本実施形態によれば、以下に記載する効果が得られるようになる。
（１）フランジ１４に薄肉部１４ｂを備え、薄肉部１４ｂに制振材５０を圧縮して配置した。これにより、高圧燃料ポンプ１０の信頼性の確保と高圧燃料ポンプ１０の稼働時に生じるノイズの抑制とが可能となる。

＜その他の実施形態＞
なお、上記実施形態の各事項の少なくとも１つを、以下のように変更してもよい。
・制振材の配置箇所としては、上記実施形態（図３）に例示したものに限らない。たとえば、図７に示すものであってもよい。図７は、図３に対応するものであり、図７において、図３に示した部材に対応するものについては、便宜上同一の符号を付している。図７に示す例では、フランジ１４のうちボルト孔１４ｃの全周を厚肉部１４ａが取り囲んでいる。そして、ボルト孔１４ｃよりも径方向内側（中心軸ａｘ側）において厚肉部１４ａに隣接して薄肉部１４ｂが形成され、薄肉部１４ｂに制振材５０が接触している。

また、図８に示すものであってもよい。図８は、図３に対応するものであり、図８において、図３に示した部材に対応するものについては、便宜上同一の符号を付している。図８に示し例でも、図７に示した例と同様、フランジ１４のうちボルト孔１４ｃの全周を厚肉部１４ａが取り囲んでいる。ただし、薄肉部１４ｂは、ボルト孔１４ｃよりも径方向内側および外側の双方において厚肉部１４ａに隣接して形成され、それぞれの薄肉部１４ｂに制振材５０が接触している。

さらに、制振材が配置される領域としては、接合部のうちボルト孔１４ｃの中心Ｐと中心軸ａｘとを結ぶ線上に位置する部分を含むものに限らない。たとえば、構造の変更によって、図５に示した応力分布が変化し、上記結ぶ線上に位置する部分以外の部分の応力が最も大きくなる場合には、フランジ１４のうちその部分の肉厚を薄くし、制振材５０を配置してもよい。また、たとえばプレス板カバー１２との接合部の全周にわたって肉厚を薄くして制振材５０を配置してもよい。

・制振材の材料としては、樹脂と鋼板との積層体に限らない。たとえば、ゴムであってもよい。
・フランジの材料としては、ステンレス鋼に限らず、たとえばステンレス等であってもよい。

・高圧燃料ポンプとしては、ガソリン機関に適用されるものに限らず、たとえばディーゼル機関のコモンレールに燃料を圧送するものであってもよい。

１０…高圧燃料ポンプ、１２…プレス板カバー、１４…フランジ、１４ａ…厚肉部、１４ｂ…薄肉部、１４ｃ…ボルト孔、１６…燃料インレット、１７…吸入側ハウジング、１８…吐出側ハウジング、２０…シリンダ、２２…プランジャ、２４…加圧室、２６…燃料室、３０…ガイドフランジ、３２…シリンダヘッド、４０…ボルト、５０…制振材。

Claims (1)

1. シリンダと、プランジャとを備え、前記プランジャが前記シリンダ内を往復移動することで前記シリンダおよび前記プランジャによって区画される加圧室が圧縮されるときに燃料を加圧する高圧燃料ポンプにおいて、
   当該高圧燃料ポンプに吸入された燃料が前記加圧室に吸入されるのに先立って充填される燃料室を区画する有底円筒状のプレス板カバーと、
   当該高圧燃料ポンプを被取り付け部材にボルトで固定するためのボルト孔を有するフランジとを備え、
   前記プレス板カバーは前記フランジに接合されており、
   前記フランジと前記プレス板カバーとの接合部を含んだ所定の領域の当該フランジの肉厚が前記フランジのうち前記ボルト孔を区画する部分の少なくとも一部の肉厚と比較して薄くなっており、該薄くなっている部分に当該フランジよりも剛性が低い制振材が前記フランジと前記被取り付け部材との間に挟まれて且つ圧縮して配置されていることを特徴とする高圧燃料ポンプ。