JP6527066B2 - 高圧燃料供給ポンプ - Google Patents

Description

本発明は、高圧燃料供給ポンプに係わり、特に自動車の内燃機関に用いられるのに適した高圧燃料供給ポンプに関する。

自動車等の内燃機関の内、燃焼室内部へ直接的に燃料を噴射する直接噴射タイプの内燃機関において、燃料を高圧化するための高圧燃料供給ポンプが広く用いられている。この高圧燃料供給ポンプの背景技術として、特開２００３−３４３３９５号公報（特許文献１）に記載された燃料ポンプがある。この燃料ポンプは、往復動可能に保持されたシリンダと、シリンダの外面の一部を壁面の一部とし、この壁面の移動によって内容積が変化する加圧室と、加圧室に導かれる燃料の通路である燃料吸入通路と、加圧室で加圧された燃料が加圧室外へ出た後の通路である燃料吐出通路と、燃料吸入通路に間挿された燃料吸入弁と、燃料吐出通路に間挿された燃料吐出弁とを備えている（要約参照）。

さらに、この燃料ポンプは、燃料吐出弁として、ボールを用いている（図２参照）。ボールは背圧を受けてシート面に当接することにより、シート部とヘルツ接触を起こし、油密性能を得ることができる。

特開２００３−３４３３９５号公報

しかしながら、特許文献１の技術においては、燃料吐出弁の弁体がボール形状のため、幾何学的にシート部はボール直径よりも小さくならざるを得ず、シート部に形成される燃料通路（断面積）の確保に限界がある。例えば、シート部の直径（シート径）はボール直径の１／√２倍程度になる。この場合、通路断面積を大きくするために、ボール直径を大きくすると、弁体の質量増加を招き、応答性の悪化が避けられない。また、ボールを保持する部品なども大型化することで、燃料吐出弁（吐出弁機構）の構造が全体的に大型化する。

この対策として、弁体の曲面形状部を、シート部に当接する部分のみとすることが考えられる。この様な弁体を用いる場合、その曲面形状部が確実にシート部に当接できるようにするために、弁体を軸方向に摺動可能に拘束して、弁体の傾きを抑制するガイド機構が必要となる。さらに、高圧燃料供給ポンプでは、内燃機関への搭載性を高めるため、ガイド機構を含む吐出弁機構の小型化が必要である。

本発明の目的は、ガイド機構を含む吐出弁機構の小型化が可能な高圧燃料供給ポンプを提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の高圧燃料供給ポンプは、
流体を圧縮するための加圧室と、前記加圧室と吐出通路との間に配置される吐出弁部材と、前記吐出弁部材が当接する吐出弁シート部と、前記吐出弁部材を前記吐出弁シート部に当接する向きに付勢する吐出弁ばね部材と、を備えた高圧燃料供給ポンプにおいて、
前記吐出弁部材の前記加圧室側とは反対側に形成される被案内部と、
前記吐出弁部材に対して前記加圧室側とは反対側に配置され、前記被案内部をガイドする案内部と、
を備え、
前記吐出弁ばね部材は、前記吐出弁シート部と当接する前記吐出弁部材の環状接触面に対して、前記加圧室の側とは反対側に配置されたコイルばねで構成され、
前記案内部及び前記被案内部は、前記吐出弁部材の外周よりも径方向内側に配置され、
前記案内部と前記被案内部との摺動部は、前記吐出弁ばね部材の両端部の間で前記吐出弁ばね部材の内径側に配置される。

本発明によれば、ガイド機構を含む吐出弁機構の小型化が可能な高圧燃料供給ポンプを提供することができる。そして、ガイド機構により弁体の傾きを抑制することができ、弁体を軸方向に摺動可能に拘束できるため、弁体のシート面をより強固にシート部に当接させることが可能となる。本発明のその他の構成、作用、効果については以下の実施例において詳細に説明する。

本発明が実施された第一実施例の高圧燃料供給ポンプについて、プランジャの軸方向に切断して示す全体断面図である。 第一実施例の高圧燃料供給ポンプの別の角度からの断面図である。 本発明に係る高圧燃料供給ポンプを含む、システム全体図である。 本発明が実施された第一実施例の吐出弁機構の断面図である。 本発明が実施された吐出弁機構の分解図である。 吐出弁の断面図である。 吐出弁ガイド部材及び封止プラグの斜視図である。 第二実施例の吐出弁機構の断面図である。

以下、本発明に係る実施例について図面を用いて説明する。

図３を用いて、本発明の実施例に係るシステムの構成と動作を説明する。図３は、本発明に係る高圧燃料供給ポンプを含む、システム全体図である。

破線で囲まれた部分が高圧燃料供給ポンプ（以下高圧ポンプと呼ぶ）１の本体を示し、この破線の中に示されている機構、部品は高圧ポンプ本体１Ａに一体に組み込まれていることを示す。

燃料タンク２０の燃料はフィードポンプ２１によって汲み上げられ、吸入配管２８を通してポンプ本体１の吸入ジョイント１０ａに送られる。吸入ジョイント１０ａを通過した燃料は、圧力脈動低減機構９、吸入通路１０ｂを介して、容量可変機構を構成する電磁吸入弁３０の吸入ポート３０ａに至る。脈動防止機構９については後述する。

電磁吸入弁３０は電磁コイル３０８を備える。電磁コイル３０８が通電されていない時は、アンカー（電磁プランジャ）３０５及び吸入弁体３０１は、アンカーばね３０３の付勢力と弁ばね３０４の付勢力との差分の付勢力により付勢され、図３に示すように右方に移動した状態である。このとき、吸入弁体３０１は開弁方向に付勢されており、吸入口３０ｄは開けられた状態となっている。

尚、アンカーばね３０３の付勢力と弁ばね３０４の付勢力とは、
アンカーばね３０３の付勢力 ＞ 弁ばね３０４の付勢力
となるように設定されている。

一方、電磁コイル３０８が通電されている状態では、アンカー３０５が図３の左方に移動し、アンカーばね３０３が圧縮された状態になる。アンカー３０５の先端が同軸で接触するようにアンカー３０５の先端に取り付けられた吸入弁体３０１は、弁ばね３０４の付勢力により、吸入口３０ｄを閉じている。吸入口３０ｄは、高圧ポンプ１の加圧室１１と吸入ポート３０ａとを接続する燃料通路（燃料流路）である。

以下、高圧ポンプ１の動作について説明する。

後述するカムの回転により、プランジャ２が図３の下方に変位して吸入行程状態にある時は、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。この行程で加圧室１１内の燃料圧力が吸入通路１０ｂ（吸入ポート３０ａ）の圧力よりも低くなると、燃料は開口状態にある吸入口３０ｄを通り、加圧室１１に流入する。

プランジャ２が吸入行程を終了し圧縮行程へと移行した場合、プランジャ２が圧縮行程（図３の上方へ移動する状態）に移る。ここで電磁コイル３０８は無通電状態を維持したままであり、アンカー３０５に磁気付勢力は作用しない。よって、吸入弁体３０１はアンカーばね３０３の付勢力により開弁したままである。

圧縮行程において、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。しかし、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弁体３０１を通じて、吸入通路１０ｂ（吸入ポート３０ａ）へと戻される。このため、加圧室１１の圧力が上昇することは無い。この行程を戻し行程と称する。

この状態で、エンジンコントロールユニット２７（以下ＥＣＵと呼ぶ）からの制御信号が電磁吸入弁３０に印加されると、電磁吸入弁３０の電磁コイル３０８に電流が流れる。このとき、アンカー３０５に磁気付勢力が作用し、電磁プランジャ３０５は図３の左方に移動してアンカーばね３０３が圧縮された状態になる。その結果、吸入弁体３０１にはアンカーばね３０３の付勢力が作用しなくなり、弁ばね３０４による付勢力と燃料が吸入通路１０ｂ（吸入ポート３０ａ）に流れ込むことによる流体力とが働く。そのため、吸入弁体３０１は閉弁し、吸入口３０ｄを閉じる。

吸入口３０ｄ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、加圧室１１の燃料圧力が吐出ジョイント１２側の燃料圧力以上になると、吐出弁機構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る。吐出ジョイント１２側へ吐出された高圧燃料は、コモンレール２３へと供給される。この行程を吐出行程と称する。

すなわち、プランジャ２の圧縮行程（下始点から上始点までの間の上昇行程）は、戻し行程と吐出行程とからなる。そして、電磁吸入弁３０の電磁コイル３０８への通電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。電磁コイル３０８へ通電するタイミングを早くすれば、圧縮行程中における戻し行程の割合が小さくなり、吐出行程の割合が大きくなる。すなわち、吸入通路１０ｂ（吸入ポート３０ａ）に戻される燃料が少なくなり、高圧吐出される燃料は多くなる。

一方、電磁コイル３０８へ通電するタイミングを遅くすれば、圧縮行程中における戻し行程の割合が大きくなり、吐出行程の割合が小さくなる。すなわち、吸入通路１０ｂに戻される燃料が多くなり、高圧吐出される燃料は少なくなる。

電磁コイル３０８への通電タイミングは、ＥＣＵ２７からの指令によって制御される。以上のように構成することで、電磁コイルへ３０８への通電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出来る。

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、吐出弁シート面（吐出弁シート部）８ａと吐出弁８ｂと吐出弁ばね８ｃとを備える。加圧室１１と吐出ジョイント１２とに燃料差圧が無い状態では、吐出弁８ｂは吐出弁ばね８ｃによる付勢力で吐出弁シート面８ａに押し付けられ、閉弁状態となっている。加圧室１１の燃料圧力が吐出ジョイント１２側の燃料圧力よりも大きくなった時に始めて、吐出弁８ｂは吐出弁ばね８ｃに逆らって開弁する。吐出弁８ｂが開弁することにより、加圧室１１内の燃料は吐出ジョイント１２を経てコモンレール２３へと高圧吐出される。

かくして、吸入ジョイント１０ａに導かれた燃料はポンプ本体１Ａの加圧室１１にてプランジャ２の往復動によって高圧に加圧され、必要な量の燃料が吐出ジョイント１２からコモンレール２３に圧送される。

コモンレール２３には、直接噴射用インジェクタ２４（所謂直噴インジェクタ）及び圧力センサ２６が装着されている。直噴インジェクタ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、燃料を内燃機関のシリンダ（燃焼室）内に噴射する。

ポンプ本体１Ａにはさらに、吐出弁８ｂの下流側と加圧室１１とを連通するリリーフ通路（戻し通路）１０１が、吐出通路１１０とは別に、吐出弁機構８をバイパスして設けられている。リリーフ通路１０１にはリリーフ弁１０３が設けられている。リリーフ弁１０３は、燃料の流れを吐出通路１１０から加圧室１１への一方向のみに制限する。

リリーフ弁１０３は、押付力（付勢力）を発生するリリーフばね１０２により、リリーフ弁シート１０４に押付けられている。リリーフ弁１０３は、加圧室１１内の燃料圧力と吐出通路１１０内の燃料圧力との間の圧力差が規定の圧力以上になると、リリーフ弁１０３がリリーフ弁シート１０４から離れ、開弁するように設定している。

直噴インジェクタ２４の故障等によりコモンレール２３等に異常高圧が発生した場合、吐出通路１１０の燃料圧力と加圧室１１の燃料圧力との差圧がリリーフ弁１０３の開弁圧力以上になると、リリーフ弁１０３が開弁する。リリーフ弁１０３が開弁すると、異常高圧となったコモンレール２３の燃料はリリーフ通路１０１から加圧室１１へと戻される。これにより、コモンレール２３等の高圧部配管が保護される。

以下に高圧燃料供給ポンプの構成及び動作を図１乃至図２を用いてさらに詳しく説明する。図１は、本発明が実施された第一実施例の高圧燃料供給ポンプについて、プランジャの軸方向に切断して示す全体断面図である。図２は、第一実施例の高圧燃料供給ポンプの別の角度からの断面図である。

一般に高圧ポンプは、ポンプ本体１Ａに設けられたフランジ１ｅを用い、内燃機関のシリンダヘッド４１の平面に密着して固定される。シリンダヘッド４１とポンプ本体１Ａ間の気密保持のために、Ｏリング６１がポンプ本体１Ａに嵌め込まれている。

ポンプ本体１には、プランジャ２の進退運動をガイドし、かつ内部に加圧室１１を形成するよう端部が有底筒型状に形成されたシリンダ６が取り付けられている。さらに加圧室１１には、燃料を供給するための電磁吸入弁３０と加圧室１１から吐出通路に燃料を吐出するための吐出弁機構８とに連通するように連通穴１１ａが設けられている。

シリンダ６はその外径部（外周部）に大径部６ｂと小径部６ｃとを有する。小径部６ｃはポンプ本体１Ａに圧入され、かつ大径部６ｂと小径部６ｃの段差６ａがポンプ本体１Ａに面圧着し、加圧室１１で加圧された燃料が低圧側に漏れるのを防止してシールする。

プランジャ２の下端には、内燃機関のカムシャフトに取り付けられたカム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。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。

また、シールホルダ７の内周下端部に保持されたプランジャシール１３が、シリンダ６の図中下端部において、プランジャ２の外周に摺動可能に接触する状態で設置されている。これによりプランジャ２とシリンダ６との間のブローバイ隙間がシールされ、燃料がポンプ外部に漏れることを防止する。同時に内燃機関内の摺動部を潤滑する潤滑油（エンジンオイルも含む）がブローバイ隙間を介してポンプ本体１の内部に流入するのを防止する。

フィードポンプ２１によって汲み上げられた燃料は、吸入配管２８と結合された吸入ジョイント１０ａを介してポンプ本体１Ａに送られる。ダンパカバー１４は、ポンプ本体１Ａと結合することにより低圧燃料室１０を形成し、吸入ジョイント１０ａを通過した燃料が流入する。低圧燃料室１０の上流には、燃料中に含まれる金属粉等の異物を除去するために燃料フィルタ１２０が、たとえばポンプ本体１Ａに圧入されるなどして取り付けられている。

低圧燃料室１０には高圧ポンプ内で発生した圧力脈動が燃料配管２８へ波及するのを低減減させる圧力脈動低減機構９が設置されている。一度、加圧室１１に吸入された燃料が、容量制御状態のため再び開弁状態の吸入弁体３０１を通して吸入通路１０ｂ（吸入ポート３０ａ）へと戻される場合、吸入通路１０ｂ（吸入ポート３０ａ）へ戻された燃料により低圧燃料室１０には圧力脈動が発生する。しかし、この圧力脈動は圧力脈動低減機構９により吸収低減される。

圧力脈動低減機構９は、波板状の円盤型金属板２枚をその外周で張り合わせ、内部にアルゴンのような不活性ガスを注入した金属ダンパ９ａで形成されている。圧力脈動はこの金属ダンパ９ａが膨張・収縮することで吸収低減される。９ｂは金属ダンパ９ａをポンプ本体１Ａの内周部に固定するための取り付け金具である。

電磁吸入弁３０の電磁コイル３０８は、端子３０７を介してＥＣＵ２７と接続される。電磁コイル３０８への通電と無通電を繰り返すことにより、吸入弁体３０１の開閉が制御される。電磁吸入弁３０は、吸入弁体３０１の開閉により燃料の流量を制御する可変制御機構である。電磁コイル３０８が通電されていない時、吸入弁体３０１には、アンカー３０５とアンカー３０５に一体となるよう形成されたアンカーロッド３０２とを介して、アンカーばね３０３の付勢力が伝達される。

アンカーばね３０３の付勢力と対向するように弁ばね３０４が設けられている。弁ばね３０４は吸入弁体３０１の内側に設置される。アンカーばね３０３の付勢力と弁ばね３０４の付勢力とは、上述したように設定される。その結果、吸入弁体３０１は開弁方向に付勢され、吸入口３０ｄは開けられた状態となっている。この時アンカーロッド３０２と吸入弁体３０１とは３０２ｂに示す部位で接触している（図１に示す状態）。

電磁コイル３０８の通電により発生する磁気付勢力は、アンカー３０５が固定子３０６側にアンカーばね３０３の付勢力に打ち勝って吸引可能な力を有するように設定される。電磁コイル３０８への通電時、アンカー３０５は固定子３０６側に移動（図の左側）し、アンカーロッド３０２端部に形成されたストッパ３０２ａがアンカーロッド軸受３０９に当接して係止する。アンカー３０５の移動量と吸入弁体３０１の移動量とは、
アンカー３０５の移動量 ＞ 吸入弁体３０１の移動量
となる様にクリアランスが設定されている。このため、ストッパ３０２ａがアンカーロッド軸受３０９に当接した状態では、アンカーロッド３０２と吸入弁体３０１との接触部３０２ｂは開放される。その結果、吸入弁体３０１は、弁ばね３０４により閉弁状態に付勢され、吸入口３０ｄは閉じられた状態となる。

電磁吸入弁３０には、吸入弁体３０１が加圧室１１への吸入口３０ｄを塞ぐことができるように、吸入弁シート３１０が設けられている。吸入弁シート３１０は、筒状ボス部１ｂに機密を保って挿入され、ポンプ本体１Ａに固定される。電磁吸入弁３０がポンプ本体１Ａに取り付けられた際、吸入ポート３０ａと吸入通路１０ｂとが接続される。

図４乃至図７を用いて、本実施例における吐出弁機構８を説明する。。

まず、図４を用いて、吐出弁機構８の構成を説明する。図４は、本発明が実施された第一実施例の吐出弁機構の断面図である。

吐出弁機構８は、ポンプ本体１Ａに設けられた吐出弁シート面８ａと、中心部に軸受８ｅを形成する筒状の突状部８ｇを設けた吐出弁部材８ｂと、吐出弁部材８ｂの軸受８ｅに対し摺動可能な中心軸８ｆを設けた吐出弁ガイド部材８ｄを有する。軸受８ｅは、中心軸８ｆによって、径方向に保持され、軸方向８ｎに摺動可能に構成される。そして吐出弁部材８ｂは、軸受８ｅ及び中心軸８ｆによって中心軸８ｆの軸方向の往復運動を案内される。

吐出弁部材８ｂは吐出弁シート面８ａと接触する曲面部８ｉを有する。曲面部８ｉは吐出弁シート面８ａと接触することにより油密保持可能な環状接触面８ｊを形成する。吐出弁ばね８ｃは吐出弁部材８ｂを閉弁方向に付勢するように設けられている。吐出弁シート面８ａは中心に連通路８ｋが穿設されている。

すなわち本実施例の高圧ポンプ１は、流体を圧縮するための加圧室１１と、加圧室１１と吐出通路１１０との間に配置される吐出弁部材８ｂと、を備え、吐出弁部材８ｂは加圧室１１と反対側に形成される被案内部（軸受８ｅ）を備える。そして、吐出弁部材８ｂに対して加圧室１１と反対側に、被案内部（軸受８ｅ）と摺動して被案内部をガイドする案内部（吐出弁ガイド部材８ｄ）を備える。

別の言い方をすると、吐出弁部材８ｂの環状接触面８ｊが着座するシート部（吐出弁シート面８ａ）を備え、案内部（吐出弁ガイド部材８ｄ）は吐出弁部材８ｂの環状接触面８ｊよりもシート部（吐出弁シート面８ａ）から遠い位置に配置され、被案内部（軸受８ｅ）の摺動部の内周側において吐出弁部材８ｂをガイドする。

このような構成にすることで、吐出弁部材８ｂの傾きを抑制することができ、吐出弁部材８ｂを軸方向に摺動可能に拘束することができる。その結果、吐出弁部材８ｂの曲面部８ｉを確実にシート部（吐出弁シート面８ａ）に当接させることが可能である。

吐出弁部材８及び吐出弁ばね８ｃは、ポンプ本体１Ａに形成された収容孔（収容凹部）８ｋに収容されている。収容孔８ｋの奥部に吐出弁シート面８ａが形成され、吐出弁シート面８ａのさらに奥部に連通路８ｋが穿設されている。また、吐出弁ばね８ｃはコイルばねで構成されている。

吐出弁部材８ｂに形成された突状部８ｇの外径は吐出弁部材８ｂの外径（直径）よりも小さく、突状部８ｇの外周面は収容孔８ｋの径方向において吐出弁部材８ｂの外周よりも内側（中心側）に位置している。すなわち被案内部（軸受８ｅ）の直径（突状部８ｇの内径）は、吐出弁部材８ｂの外径（直径）よりも小さい。

また、吐出弁ばね８ｃの内径は突状部８ｇの外径よりも大きく、吐出弁ばね８ｃの外径は吐出弁部材８ｂの外径よりも小さい。そして、吐出弁ばね８ｃは突状部８ｇの外周側に配置されている。すなわち吐出弁ばね８ｃは、収容孔８ｋの径方向において、突状部８ｇの外周面よりも径方向外側で、かつ吐出弁部材８ｂの外周に対して内側（中心側）に位置している。

本実施例では、吐出弁部材８ｂを案内する案内部（吐出弁ガイド部材８ｄの中心軸８ｆ）及び被案内部（軸受８ｅ）が吐出弁ばね８ｃの内径側（内側）に配置される。このため、吐出弁ばね８ｃの内側のスペースを有効に活用して、吐出弁部材８ｂの案内部（中心軸８ｆ）及び被案内部（軸受８ｅ）を配置することができる。

また、本実施例では、吐出弁部材８ｂの案内部（中心軸８ｆ）及び被案内部（軸受８ｅ）が吐出弁部材８ｂの外径（外周）よりも径方向内側（内径側）に設けられる構成である。このため、吐出弁部材８ｂの外径寸法に、案内部（中心軸８ｆ）及び被案内部（軸受８ｅ）を配置する寸法を確保する必要がない。その結果、吐出弁部材８ｂに形成される環状接触面８ｊの直径を大きくすることができ、環状接触面８ｊと吐出弁シート面８ａとの間に形成される燃料通路の断面積を大きくすることができる。これにより、環状接触面８ｊと吐出弁シート面８ａとの間を流れる燃料流量を十分に確保することができる。

燃料流量を確保するために環状接触面８ｊを大きくすると、吐出弁部材８ｂの加圧室側の受圧面積が大きくなる場合がある。この場合、吐出弁ばね８ｃを太くすると共に吐出弁ばね８ｃの外径を大きくすることで対応することが考えられる。この場合、吐出弁ばね８ｃの内径側により大きなスペースができるため、このスペースを有効に活用することが望ましい。本実施例では、このスペースを案内部（中心軸８ｆ）及び被案内部（軸受８ｅ）の配置のために活用することができる。

次に、図５を用いて、吐出弁機構８の組み立て構造を説明する。図５は、本発明が実施された吐出弁機構の分解図である。

図５に示すように、ポンプ本体１Ａの収容孔８ｋに吐出弁部材８ｂ及び吐出弁ばね部材８ｃを挿入し、ポンプ本体１の外周面側に開口する収容孔８ｋの開口部を封止プラグ（栓部材）１７により封止することにより吐出弁機構８を構成している。吐出弁ガイド部材８ｄは封止プラグ１７の一端側に形成される。封止プラグ１７は、封止部１７ａが収容孔８ｋの内周面に圧入されることにより、収容孔８ｋを封止する。

吐出弁機構８は燃料流通方向を制限する逆止弁として作用する。つまり、加圧室１１はポンプボディ（ポンプ本体１Ａ）に設けられており、このポンプボディ（ポンプ本体１）には加圧室１１と吐出通路１１０との間に配置される穴部（収容孔８ｋ）が形成される。そして、本実施例の吐出弁機構８はこの穴部８ｋに設けられる。穴部８ｋは、吐出弁部材８ｂ及びポンプ本体１と別体で形成された閉塞栓（封止プラグ１７）によって閉塞される。そして、吐出弁ガイド部材８ｄは、この閉塞栓（封止プラグ１７）に固定される。

また吐出弁ばね部材８ｃは閉塞栓１７に形成されたばね座８ｌに支持されており、吐出弁部材８ｂを加圧室１１の側に付勢する。案内部（吐出弁ガイド部材８ｄ）は、閉塞栓（封止プラグ１７）と一体に形成してもよいが、別体で構成されることが望ましい。これにより、案内部の摺動面には耐摩耗性を確保しつつ、閉塞栓１７はポンプ本体１Ａとの溶接によって、吐出弁室を封止し易くなるため、高い燃料圧力においても油密性能を確保しながら、小型軽量な吐出弁構造を有する高圧ポンプ１を提供できる。

吐出弁部材８ｂ、吐出弁ばね８ｃ及び閉塞栓１７は、ポンプボディの外周面に形成された穴部８ｋの開口から、吐出弁部材８ｂ、吐出弁ばね８ｃ、閉塞栓１７の順に、穴部８ｋに挿入される。このとき、吐出弁部材８ｂ、吐出弁ばね８ｃ及び閉塞栓１７を別々に穴部８ｋに挿入してもよいし、吐出弁部材８ｂ、吐出弁ばね８ｃ及び閉塞栓１７を一体に組み付けて穴部８ｋに挿入してもよい。いずれの場合も、案内部（吐出弁ガイド部材８ｄ）と被案内部（軸受８ｅ）とが設けられていることで、ポンプ本体１Ａに容易に組み付けることができる。

本実施例では、吐出弁シート面８ａを通過した燃料は、吐出通路１１０を通り、吐出ジョイント１２に形成された燃料吐出口を通過して下流側へ流れる構成となっている。吐出通路１１０の確保は設計裁量であり、たとえば封止プラグ１７に直接、吐出通路を設けても本発明の意図する吐出弁機構８は構成できる。吐出弁部材８ｂと接触する吐出弁シート面８ａは円錐形状に形成される。断面から見るとテーパー形状である。

本実施例の高圧ポンプ１を上から見ると、吐出弁部材８ｂから閉塞栓（封止プラグ１７）に向かう方向、つまり、吐出弁部材８ｂの移動方向又は吐出弁ばね部材８ｃによる吐出弁部材８ｂの付勢方向に対して交差する交差方向に、吐出通路１１０に連通する流体通路（燃料通路）が形成される。つまり、吐出弁部材８ｂを介して吐出された流体（燃料）は、吐出弁部材８ｂの移動方向又は吐出弁ばね部材８ｃによる吐出弁部材８ｂの付勢方向に沿って流れるのではなく、ポンプ本体１Ａの外周方向に形成された穴（通路）を流れる。したがって、吐出弁部材８ｂから吐出される流体（燃料）は、この外周方向の穴（通路）を流れた後に吐出通路１１０に流れる。

図６を用いて、吐出弁部材８ｂを説明する。図６は、吐出弁の断面図である。

吐出弁部材８ｂには曲面部８ｉが設けられており、この曲面部８ｉが吐出弁シート面８ａと接触することで、環状接触面８ｊが形成される。本実施例における曲面部８ｉは、曲率半径Ｒの球面で構成される。また環状接触面８ｊの中心側には突状部８ｇが形成され、突状部８ｇの内周面に軸受８ｅが設けられている。

吐出弁部材８ｂの環状接触面８ｊが着座するシート部（吐出弁シート面８ａ）は、吐出弁部材８ｂから加圧室１１に向かって径が小さくなるように円錐形状に形成される（図４参照）。そして、吐出弁部材８ｂは、加圧室１１からの流体が流れる通路に対向する平面部８ｍと、平面部８ｍから加圧室１１と反対側に向かって外周側に広がる拡大部（曲面部８ｉ）と、を備えて形成される。吐出弁部材８ｂは、拡大部（曲面部８ｉ）の環状接触面８ｊがシート部（吐出弁シート面８ａ）に接触することで着座する。

吐出弁部材８ｂの曲面部８ｉが吐出弁シート面８ａに押圧されると、曲面部８ｉは微小に変形し、油密保持可能な環状接触面８ｊが形成される。曲面部８ｉの当接部は全周で均一な曲率半径Ｒで形成されているため、環状接触面８ｊは全周で均一なシート面（環状シート面）を形成することが可能となる。また、環状シート面８ｊは曲面部８ｉの押圧による変形によって形成されるため、吐出弁部材８ｂに作用する圧力（背圧）が高いほど、環状シート面８ｊが幅広く形成され、シート部８ａとの間の隙間が小さくなる。曲面部８ｉとシート部８ａとの微小変形の理屈としては、一般的に知られているヘルツ接触に伴う変形で説明できる。

さらに、曲面部８ｉは環状接触面８ｊ部だけでなく、その前後（内周側と外周側）に同じ曲率半径Ｒの広がりを有している。こうすることにより、多少ガイド部が傾いても、吐出弁シート面８ａに押し当てられる曲面部８ｉは、同一な曲率半径を有することになり、油密保持可能な環状接触面８ｊを形成することができる。

また、曲率半径が一定の部位は環状接触面８ｊ及びその前後だけであるため、純粋な球形状の弁体よりは小型軽量化を図ることができる。軽量化は吐出弁の応答性を上げるのに望ましいことである。

また、吐出弁ばね８ｃを吐出弁部材８ｂの中心軸側へ設けることにより、吐出弁機構８全体の小径化を図ることが可能となる。本実施例では環状接触面８ｊよりも内側に吐出弁ばね８ｃを設ける例を示したが、環状接触面８ｆよりも外側に設けても良い。

図７を用いて、吐出弁ガイド部材８ｄを説明する。図７は、吐出弁ガイド部材及び封止プラグの斜視図である
吐出弁ガイド部材８ｄには、吐出弁部材８ｂの軸受８ｅに対し摺動可能な中心軸（軸部）８ｆが設けられている。中心軸８ｆの軸方向８ｎの中央部には鍔部８ｈが設けられており、鍔部８ｈを介して中心軸８ｆの反対側には、封止プラグ１７との結合部８ｏが設けられている。鍔部８ｈの中心軸８ｆ側の端面には、吐出弁ばね部材８ｃのばね座８ｌが設けられている。

ここで、軸部８ｆと結合部８ｏを同じ形状とすれば、吐出弁ガイド部材８ｄは、鍔部８ｈを中心面とした対称部品となり、組立て時に軸方向の向きを気にする必要がなくなり、作業性が向上する。なお、吐出弁部材８ｂの軸受８ｅと、吐出弁ガイド部材８ｄの軸部８ｆとの関係を逆にして、吐出弁部材８ｂに軸部８ｆを設け、吐出弁ガイド部材８ｄに軸受８ｅを設けても良い。

吐出弁ガイド部材８ｄは封止プラグ１７に、たとえば結合部８ｏの圧入部８ｐ（図４参照）を圧入することにより固定される。吐出弁ガイド部材８ｄと封止プラグ１７との結合には、他にもネジ、接着剤、ろう付けなどを用いても良い。

封止プラグ１７は、吐出弁ガイド部材８ｄと別体となったことで、ボディ本体１Ａとの溶接に適した材料を選定できるようになる。ボディ本体１Ａと封止プラグ１７とを溶接で気密に接合することで、他の方法、たとえばネジ軸力による面シールで気密する場合などと比べて、吐出弁機構８の小型化を実現できる。

図８を用いて、本発明に係る第二実施例を説明する。図８は、第二実施例の吐出弁機構の断面図である。本実施例の吐出弁機構８’は、第一実施例と同様な高圧ポンプ１のボディ本体１Ａに取り付けられる。以下、第一実施例と異なる部分についてのみ説明する。

吐出弁機構８’は、吐出弁シート面８ａ’、吐出弁部材８ｂ’、吐出弁ばね８ｃ’及び吐出弁ガイド部材８ｄ’を有する。その下流には吐出弁機構８’を収容する収容孔８ｋ’を封止する封止プラグ１７’が設けられている。

吐出弁ガイド部材８ｄ’と封止プラグ１７’には、吐出通路１１０’が設けられている。そして、封止プラグ１７’は吐出ジョイント１２’を兼ねる。このために、吐出弁ガイド部材８ｄ’には、吐出通路１１０’を構成するために、軸方向８ｎ’に貫通する貫通通路（燃料通路部）８ｑ’が設けられている。封止プラグ１７’には、吐出通路１１０’を構成するために、軸方向８ｎ’に貫通する貫通通路（燃料通路部）１７ｂ’が設けられている。

すなわち、本実施例では、封止プラグ（栓部材）１７’の一部が吐出通路１１０’を有する吐出ジョイント１２を構成し、被案内部（軸受８ｅ’）及び封止プラグ１７’には吐出ジョイント１２’に連通する燃料通路部８ｑ’，１７ｂ’が形成されている。

吐出弁部材８ｂ’は曲面部８ｉ’を有しており、吐出弁部材８ｂ’の最外径は、曲面部８ｉ’の最外径とほぼ同じであるので、純粋な球形状の弁体よりは最外径を小さく抑えられる。
吐出弁部材８ｂ’の軸受８ｅ’は吐出弁部材８ｂ’の外周よりも径方向内側（中心側）に設けてあり、吐出弁ガイド部材８ｄ’の軸部（案内部）８ｆ’と軸方向８ｎ’に摺動可能であり、径方向に拘束される。吐出弁ばね部材８ｃ’は吐出弁ガイド部材８ｄ’の内周側に納められる。

本実施例では、案内部（軸部８ｆ’）及び被案内部（軸受８ｅ’）の径方向位置と吐出弁部材８ｂ’の外径（外周面）との位置関係は第一実施例と同様であり、この位置関係に関して第一実施例と同様の作用効果を得ることができる。

また、吐出弁部材８ｂ’、案内部（軸部８ｆ’）及び被案内部（軸受８ｅ’）を第一実施例における吐出弁部材８ｂ、案内部（軸部８ｆ）及び被案内部（軸受８ｅ）と同様に構成し、案内部（軸部８ｆ）及び被案内部（軸受８ｅ）に燃料通路部８ｑ’，１７ｂ’に相当する燃料通路部を構成してもよい。

上述した各実施例では、ガイド機構（軸部８ｆ，８ｆ’及び軸受８ｅ，８ｅ’）は、摺動面が摩耗すると吐出弁部材８ｂ，８ｂ’の傾きが大きくなり、曲面部８ｉとシート部８ａとの正常な接触が保証できなくなる。このため、吐出弁部材８ｂ，８ｂ’及び吐出弁ガイド部材８ｄ，８ｄ’の材料は耐摩耗性を考慮して選定する必要がある。また、本実施例のように、ガイド機構は部品の位置関係から吐出弁機構８，８’を収容する収容室８ｋ，８ｋ’を封止する閉塞栓１７，１７’に設けるのが望ましい。

なお、本発明は上記した各実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

Claims (4)

1. 流体を圧縮するための加圧室と、前記加圧室と吐出通路との間に配置される吐出弁部材と、前記吐出弁部材が当接する吐出弁シート部と、前記吐出弁部材を前記吐出弁シート部に当接する向きに付勢する吐出弁ばね部材と、を備えた高圧燃料供給ポンプにおいて、
   前記吐出弁部材の前記加圧室の側とは反対側に形成される被案内部と、
   前記吐出弁部材に対して前記加圧室の側とは反対側に配置され、前記被案内部をガイドする案内部と、
   を備え、
   前記吐出弁ばね部材は、前記吐出弁シート部と当接する前記吐出弁部材の環状接触面に対して、前記加圧室の側とは反対側に配置されたコイルばねで構成され、
   前記案内部及び前記被案内部は、前記吐出弁部材の外周よりも径方向内側に配置され、
   前記案内部と前記被案内部との摺動部は、前記吐出弁ばね部材の両端部の間で前記吐出弁ばね部材の内径側に配置された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において、
   前記加圧室が設けられたポンプボディに形成され、前記吐出弁部材及び前記吐出弁ばね部材を収容する収容孔と、
   前記ポンプボディの外周面側に開口する前記収容孔の開口部に取り付けられる栓部材と、
   を備え、
   前記案内部は前記栓部材に設けられることを特徴とする高圧燃料供給ポンプ。
3. 請求項２に記載の高圧燃料供給ポンプにおいて、
   前記案内部は、前記栓部材とは別部材として形成され、前記栓部材に固定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に記載の高圧燃料供給ポンプにおいて、
   前記加圧室が設けられたポンプボディに形成され、前記吐出弁部材及び前記吐出弁ばね部材を収容する収容孔と、
   前記ポンプボディの外周面側に開口する前記収容孔の開口部に取り付けられる栓部材と、
   を備え、
   前記栓部材は、前記吐出通路が形成された吐出ジョイントを構成し、
   前記被案内部は、前記吐出ジョイントに連通する燃料通路部を有することを特徴とする高圧燃料供給ポンプ。

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