JP6568871B2 - バルブ機構及びこれを備えた高圧燃料供給ポンプ - Google Patents

Description

本発明は、バルブ機構及びこれを備えた高圧燃料供給ポンプに関する。

本発明の従来技術として特許文献１（特開２０１０−０１４０１２）には高圧燃料供給ポンプが開示されている。この特許文献１の図７には、弁座７５への着座時に弁座７５の他端側の開口を塞口する弁体８８、及び弁体８８を弁座７５に着座させる方向に付勢する付勢手段としてのスプリング９０が開示されている。

特開２０１０−０１４０１２

特許文献１の図７の構造は、弁体８８のストローク軸線に交差する方向の弁体８８の変位を規制する規制部材がないので、弁体８８がこの交差方向に激しく変位する虞がある。すると、弁体の閉弁時に弁座に当たる位置が不定となる虞がある。

そこで本発明の目的は、バルブ開閉時に、ストローク軸線に対して交差する方向へのバルブの激しい変位を抑制したバルブ機構、及びこれを備えた高圧燃料供給ポンプを提供することにある。

請求項１に係る本発明は、上記目的を達成するために、シート面を有するシート部材と、シート面と接触するバルブと、を備えたバルブ機構において、シート部材と前記バルブとを収納するバルブハウジングを備え、バルブハウジングは、前記バルブの開閉方向と交差する交差方向の前記バルブの変位を規制する形状に形成されたバルブ機構であって、前記バルブハウジングは、ポンプハウジングに圧入固定される圧入部を備え、前記シート部材のつば状の端部は、前記バルブハウジングに収納され、前記バルブハウジングの内周面に圧入される圧入構造を有し、前記圧入部は、前記バルブの開閉方向に対して、前記バルブの変位を規制する形状よりも前記つば状の端部側に位置にし、かつ、前記つば状の端部の外周面の径方向外側に位置することを特徴とする。

上記請求項１に係る本発明によれば、バルブの開閉方向と交差する交差方向におけるバルブの変位を抑制することができる。
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。

本発明の第一実施例による高圧燃料供給ポンプを用いた燃料供給システムの一例である。 本発明の第一実施例による高圧燃料供給ポンプの縦断面図である。 本発明の第一実施例による高圧燃料供給ポンプの縦断面図であり、図２とは別角度の縦断面を表す。 本発明の第一実施例による高圧燃料供給ポンプの電磁駆動型弁機構３０の拡大図であり、電磁コイル５２に無通電の状態を示す。 本発明の第一実施例による高圧燃料供給ポンプの電磁駆動型弁機構３０の拡大図であり、電磁コイル５２に通電された状態を示す。 本発明の第一実施例による高圧燃料供給ポンプの電磁駆動型弁機構３０をポンプハウジング１に組み込む前の状態を示す。 本発明の第一実施例による高圧燃料供給ポンプの吐出弁機構部の閉弁状態における拡大図を示す。 本発明の第一実施例による高圧燃料供給ポンプの吐出弁機構部の開弁状態における拡大図を示す。 本発明の第一実施例による高圧燃料供給ポンプのプランジャユニット８０のポンプハウジングに組み込む前の状態を示す。 本発明の第一実施例による高圧燃料供給ポンプのプランジャユニット８０の組立て方法を示す。 本発明の第一実施例による高圧燃料供給ポンプの外観図。 本発明の第一実施例による高圧燃料供給ポンプの部分拡大図を示す。 吐出弁ユニットの分解斜視図。 本発明の第三実施例による高圧燃料供給ポンプの吐出弁機構部の閉弁状態における拡大図を示す。

以下、図面に基づいて本発明の実施例を説明する。

図１から図１２により本発明のバルブ機構、及びこれを備えた高圧燃料供給ポンプの実施例について説明する。

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を示す。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。
また図２は本実施例の高圧燃料供給ポンプの縦断面図を示している。
また図３は本実施例の高圧燃料供給ポンプの縦断面図であり、図２とは別角度の縦断面を表す。

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る。この燃料は、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。本実施例では、フィード圧はおおよそ０．４ＭＰａとなっている。

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を通過する。この燃料は、さらに吸入流路１０ｂ、金属ダイアフラムダンパ９、ダンパ室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。

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。

図４は電磁駆動型弁機構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を示す。

図５は電磁駆動型弁機構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を示す。

ポンプハウジング１には中心に加圧室１１としての上側に凸となる凸部１Ａが形成される。またポンプハウジング１にはこの加圧室１１に対して開口するように、電磁駆動型弁機構３０を装着するための孔３０Ａが形成される。

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。

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。

弁シート部材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。

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。

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。

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１０ｇ（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。

後述するカムの回転により、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の容積が増加し加圧室１１内の燃料圧力が低下する。この工程で加圧室１１内の燃料圧力が吸入流路１０ｇ（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。

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３５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３５は第一コア部３３に接触しない。

この状態にて、ＥＣＵ２７からの制御信号が電磁駆動型弁機構３０に印加されると、電磁駆動型弁機構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３５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加されることになる。

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が完全に開くので、アンカー３５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。

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から弁シート部材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。

電磁駆動型弁機構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。

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１０ｇ（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。

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（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、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。そして、電磁駆動型弁機構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。

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。

すなわち、吸入流路１０ｇ（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。

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１０ｇ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。

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。

かくして、燃料吸入口１０ａに導かれた燃料はポンプ本体としてのポンプハウジング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。

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して、燃料をシリンダ内に噴射する。

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、弁シート部材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３２ｄの内周面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。

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。

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ある。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る。もし第一コア部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。

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３７ａ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。

これにより、発生した磁束は大部分がアンカー３５を通過し、第一コア部３３と第二コア部３６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にしている。

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。また５７はヨークモールドである。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。

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。

図６に、電磁駆動型弁機構３０をポンプハウジング１に組み込む前の状態を示す。

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３９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、コネクタユニット３９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。

ポンプハウジング１には中心に加圧室１１としての凸部１Ａが形成されている。そして、この加圧室１１の開口するように、吐出弁機構である吐出弁ユニット８を装着するための凹所１１Ａがポンプハウジング１に形成されている。

図７に、閉弁状態における吐出弁機構部の拡大図を示す。

図８に、開弁状態における吐出弁機構部の拡大図を示す。

加圧室１１の出口には本実施例のバルブ機構である吐出弁ユニット８が設けられている。吐出弁ユニット８は吐出弁シート面部を有する弁シート部材８ａ、線接触を可能にする球状の吐出弁部材８ｂ、弁シート部材８ａと吐出弁部材８ｂとを収納するバルブハウジング８ｅを備える。またバルブハウジング８ｅの弁保持部８ｃは、吐出弁部材８ｂをバルブのストローク軸線に対して交差する方向、すなわち吐出弁部材８ｂの開閉方向と交差する交差方向の弁部材８ｂの変位を規制する形状に形成される。弁保持部８ｃは弁部材８ｂをバルブのストローク軸線に対して交差する方向で吐出弁部材８ｂの最大直径位置８ｂ２の外周を摺動可能に包囲している。
この構成により、バルブハウジング８ｅにより、吐出弁部材８ｂを保持することが可能となるので、吐出弁部材８ｂを保持するための部材を別に設ける必要が無くなるため、部品点数を減らし、コスト低減を図ることができる。また別部材により保持することに比べると本実施例の吐出弁ユニット８の構成によれば、安定して吐出弁部材８ｂを保持することが可能となる。
また、吐出弁ユニット８は弁部材８ｂを閉方向に付勢する吐出弁ばね（弾性体）８ｄを備える。吐出弁ばね８ｄは必須の構成ではないが、これを有することにより、吐出弁部材８ｂを安定させることが可能となる。またバルブハウジング８ｅは弁シート部材８ａ、吐出弁部材８ｂの他にさらに吐出弁ばね（弾性体）８ｄを収納することで部品点数の低減を図っている。またバルブハウジング８ｅは吐出弁部材８ｂをバルブの開閉方向に支持するストッパ機能部８ｅ３を有する形状に形成される。
なお、燃料の吐出方向に向かって弁シート部材８ａ、吐出弁部材８ｂ、吐出弁ばね８ｄの順に配置され、吐出弁部材８ｂの開閉方向において、弁シート部材８ａ、吐出弁部材８ｂ、吐出弁ばね８ｄはバルブハウジング８ｅと重なるように配置される。

組立方法としては、まずポンプハウジング１の外で、球状の吐出弁部材８ｂ、吐出弁ばね８ｄを、バルブハウジング８ｅ内に組み込み、弁シート部材８ａを圧入することにより吐出弁ユニット８を組み立てる。このように吐出弁ユニット８を先に組み立てることにより、ポンプの組立工程の設備を大掛かりにすることなく、低コストにて生産することが可能となる。その後、図７、８の左側から吐出弁ユニット８をポンプハウジング１に圧入し、圧入部８ａ１にて固定する。圧入する際には、バルブハウジング８ｅにて形成される段付き面を荷重受け部８ａ２とし、装着治具を当て図面右側に押してポンプハウジング１に圧入固定する。
バルブハウジング８ｅの内周面は、吐出弁ばね８ｄを吐出弁ばね８ｄの外周側においてガイドする形状に形成される。すなわち、吐出弁ばね８ｄは、バルブハウジング８ｅ内に一体的に設けられた内径円筒ガイド部８ｇによってガイドされるため、吐出弁ばね８ｄのガイド部を別に設ける必要がなく、吐出弁ばね８ｄが激しく変位することを抑制できる。内径円筒ガイド部８ｇはバルブハウジング８ｅと同一部材で一体に構成される。バルブハウジング８ｅは、前記交差方向の吐出弁部材８ｂの変位を規制する部分（弁保持部８ｃ）の前記交差方向の大きさが、内径円筒ガイド部８ｇの前記交差方向の大きさよりも大きく形成される。

加圧室１１内の燃料圧力が高圧になると、吐出弁内部の流体作用が激化し吐出弁部材８ｂが、そのストローク軸線に対して交差する方向に対して激しく変位する。すると、吐出弁部材８ｂの閉弁時に弁シート部材８ａに設けられるシート面部材８ａ３に衝突する位置が不定となる。これにより、シート面が異常摩耗を起こし、気密性が低下し、残圧性能が確保できなくなる。その為に吐出弁部材８ｂの弁開閉時に、ストローク軸線に対して交差する方向への吐出弁部材８ｂの激しい変位を抑制するために規制部８ｃ１を設ける。
規制部８ｃ１のストローク軸線と平行する長さは、吐出弁部材８ｃが全閉及び全開の状態でも、吐出弁部材８ｂの暴れを抑制出来る長さとする様に設置する。これにより、吐出弁部材８ｂ（ボールバルブ）が開状態、及び閉状態の何れにおいても、吐出弁部材８ｂの前記交差方向の変位がバルブハウジング８ｅの内周面である弁保持部８ｃにより規制される。このバルブハウジング８ｅの内周側の規制部８ｃ１はバルブハウジング８ｅと同一部材で一体に構成される。

これにより、弁保持部８ｃが、全閉、全開の状態においても吐出弁部材８ｂの最大直径位置８ｂ２を常時摺動可能に包囲することが出来る。したがって、時々刻々変化する運転状況によってどの吐出状態においても吐出弁部材８ｂの軌道は一直線上に規制される。これにより、シート面部８ａ３の定常位置に吐出弁部材８ｂが着座され、摩耗を抑制する事が出来る。また、気密性が保持され残圧性能の確保が出来るようになる。
なお、バルブハウジング８ｅは、弁シート部材８ａから吐出弁ばね８ｄに向かう方向に凹部が形成され、該凹部により弁保持部８ｃが形成され、吐出弁部材８ｂのストローク軸線に対して交差する方向（前記交差方向）の変位が規制される。

バルブハウジング８ｅのバルブハウジング吐出孔８ｅ１が、バルブハウジング８ｅの側面に設けられており、燃料吐出口１２の方向にも、バルブハウジング吐出孔８ｅ２が設けられている。弁シート部材８ａと弁保持部８ｃとの対抗面間に形成される環状燃料通路８ｆは、バルブハウジング吐出孔８ｅ１に連通する位置に設けられている。吐出弁部材８ｂとシート面部材８ａ３との開口面積に対して、燃料通路が吐出方向に向かって途中、妨げにならないような通路面積が確保でき、吐出効率の改善が見込める形状となり、シート面部８ａ３を出た以降の流量通路径は縮小されることなく、吐出口１２に向かっていくので最大流量の向上が期待できる。

吐出弁ユニット８をポンプハウジング１に圧入固定した後、ジョイント１２ａをポンプハウジング１に固定する。まず、吐出ジョイント圧入部１２ａ１にてジョイント１２ａをポンプハウジング１に圧入固定した後、溶接部１２ａ２をレーザー溶接にて固定する。本実施例のようにすることで、吐出ジョイント１２ａの内部に吐出弁を組込む場合に比べレイアウトに自由度を持たせることができるので、各エンジンのレイアウトに合わせることができ、特殊なジョイントを用意する必要がなく汎用性を向上することができる。

図７に示すように、バルブハウジング８ｅの吐出側先端に通路８ｅ２が設けられている。そのため、吐出弁ユニット８は加圧室１１と吐出口１２との間に燃料の差圧が無い状態では、吐出弁部材８ｂは吐出弁ばね８ｄによる付勢力で弁シート部材８ａのシート面部８ａ３に圧接され着座状態（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の燃料圧力よりも吐出弁ばね８ｄによる開弁圧以上に大きくなった時に初めて、図８のように吐出弁部材８ｂが吐出弁ばね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。
このとき、燃料はバルブハウジング８ｅに設けた通路８ｅ１を通過して、加圧室１１から吐出口１２へ圧送される。その後、吐出口１２の燃料圧力と吐出弁ばね８ｄによる開弁圧の合計が、加圧室１１内の燃料圧力よりも大きくなった時に、吐出弁部材８ｂは元のように閉弁する。これにより、高圧燃料吐出後に吐出弁部材８ｂを閉弁することが可能になる。

なお、吐出弁部材８ｂの開弁圧は０．１ＭＰａ以下にセットしている。前述したように、フィード圧は中央値で０．４ＭＰａであり、脈動を考慮すると、０．２ＭＰａ〜１．０ＭＰａのフィード圧で開弁するように吐出弁部材８ｂは設定される。これにより、高圧燃料供給ポンプの故障等により燃料を高圧に加圧することが不可能になった場合でも、燃料はフィード圧によってコモンレールに供給され、インジェクタ２４は燃料を噴射することができる。

吐出弁部材８ｂは開弁した際、バルブハウジング８ｅの内周部に設けた弁部材８ｂのストッパ機能部８ｅ３に接触し、動作が制限される。したがって、吐出弁部材８ｂのストロークは弁部材８ｂのストッパ機能部８ｅ３で適切に決定される。もし、ストロークが大きすぎると、吐出弁部材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。本実施例では、吐出弁ばね８ｄのストロークは、０．３ｍｍ〜１．２ｍｍに設定している。

以上のように構成することで、吐出弁ユニット８は燃料の流通方向を制限する逆止弁となる。

バルブハウジング８ｅが変形すれば、加圧室１１と吐出口１２を液圧的に遮断することができず、吐出口１２内の高圧燃料が、加圧室１１に逆流してしまう。また、弁シート部材８ａのシート面部８ａ３が変形をすると、吸入弁の閉弁時に燃料をシートすることができず、同じく吐出口１２内の高圧燃料が、加圧室１１に逆流してしまう。その結果、高圧燃料供給ポンプの効率を低下させてしまうという問題がある。

シリンダ６は外周がシリンダホルダ７の円筒嵌合部７ａで保持されている。シリンダホルダ７の外周に螺刻されたねじ７ｇを、ポンプハウジング１に螺刻されたねじ１ｂにねじ込むことによって、シリンダ６をポンプハウジング１に固定する。また、プランジャシール１３は、シリンダホルダ７の内周円筒面７ｃに圧入固定されたシールホルダ１５とシリンダホルダ７によって、シリンダホルダ７の下端に保持されている。この時、プランジャシール１３はシリンダホルダ７の内周円筒面７ｃによって、軸を円筒嵌合部７ａ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接触する状態で設置されている。

これによりシール室１０ｆ中の燃料がタペット３側、つまりエンジンの内部に流入するのを防止する。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）がポンプハウジング１の内部に流入するのを防止する。

また、シリンダホルダ７には外周円筒面７ｂが設けられ、そこには、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の内壁とシリンダホルダ７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。

シリンダ６はプランジャ２の往復運動の方向に交差する圧着部６ａを有し、圧着部６ａはポンプハウジング１の圧着面１ａと圧着している。圧着は、ねじの締付けによる推力によって行われる。加圧室１１はこの圧着によって成形される。加圧室１１内の燃料が加圧され高圧になっても、加圧室１１から外へ圧着部を通って燃料が漏れることがないよう、ねじの締付けトルクは管理しなくてはならない。

また、プランジャ２とシリンダ６の摺動長を適正に保つために加圧室１１内にシリンダ６と深く挿入する構造とした。シリンダ６の圧着部６ａより加圧室１１側では、シリンダ６の外周とポンプハウジング１の内周の間にクリアランス１Ｂを設ける。シリンダ６は外周がシリンダホルダ７の円筒嵌合部７ａで保持されているので、クリアランス１Ｂを設けることにより、シリンダ６の外周とポンプハウジング１の内周が接触することが無いようにすることができる。

以上のようにして、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される。

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１６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１６は圧入によってプランジャ２に固定されている。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。

ここで、吸入流路１０ｇ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。

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を通ってシール室１０ｆと吸入流路１０ｇの間を運動する。

図９に、シリンダホルダ７をポンプハウジング１にねじにて固定される前の状態を示す。

プランジャ２、シリンダ６、シールホルダ１５、プランジャシール１３、シリンダホルダ７、ばね４、リテーナ１６によってプランジャユニット８０が形成されている。

図１０に、プランジャユニット８０の組立て方法を示す。

まず、プランジャ２、シリンダ６、シールホルダ１５、プランジャシール１３が図中左上方からシリンダホルダ７に組み込まれる。その際、シールホルダ１５はシリンダホルダ７の内周円筒面７ｃに圧入固定される。その後、ばね４、リテーナ１６を図中右下方から組込む。その際、リテーナ１６はプランジャ２に圧入固定される。

こうして組み立てたプランジャユニット８０は、Ｏリング６１、Ｏリング６２を装着した後、ねじにてポンプハウジング１に締付固定される。締付はシリンダホルダ７に成形された六角部７ｅによって行う。六角部７ｅは内六角の形状になっており、専用の工具にてトルクを発生してねじを締める。このトルクの管理することにより圧着部６ａと圧着面１ａの圧着面圧を管理する。

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。

高圧燃料供給ポンプのエンジンへの固定は、取付けフランジ４１、ボルト４２、およびブッシュ４３により行われる。取付けフランジ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環状固定部を形成している。本実施例では、レーザー溶接を用いている。

図１１に、取付けフランジ４１、およびブッシュ４３の外観図示す。本図では、取付けフランジ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。

二個のブッシュ４３は取付けフランジ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。二個のボルト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、および取付けフランジ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。

図１２に取付けフランジ４１、ボルト４２、ブッシュ４３部の拡大図を示す。

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は取付けフランジ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環状に溶接結合される。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にボルト４２を挿入する。ファスナー４４はボルト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付けるまでの間に、ボルト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、ボルト４２をエンジン側に設けられたねじ部に螺合固定するが、その際はボルト４２の締付けトルクによってボルト４２はブッシュ４３内で回転できる。

本実施例では、高圧燃料供給ポンプのエンジンへの固定前に、ボルト４２を高圧燃料供給ポンプ装着し脱落防止機構を設けているが、エンジンへの取付けの際にボルト４２を装着する場合は、ファスナー４４は特に必要ない。
図１３は、吐出弁ユニット８の分解斜視図を示す。この図に示すようにバルブハウジング８ｅの側面は吐出弁部材８ｂと対応する位置に流体を吐出する吐出孔８ｅ１が複数、形成される。また、隣同士に配置される２つの吐出孔８ｅ１の間の部材により弁保持部８ｃが形成される。この弁保持部８ｃが吐出弁部材８ｂ（ボールバルブ）のストローク交差方向の変位を規制する形状に形成される。また、複数の吐出孔８ｅ１は、弁シート部材８ａのシート面部８ａ３と、シート面部８ａ３と向かい合う面（ストッパ機能部８ｅ３）との間に形成される。
バルブハウジング８ｅは、さらに吐出弁ばね８ｄに対して吐出弁部材８ｂと反対側に複数の吐出孔８ｅ１とは別の吐出孔８ｅ２が形成される。

本発明の第二の実施例を図面を用いて説明する。 本実施例では、実施例１にて記載した吐出弁機構である吐出弁ユニット８に対し、吐出弁ばね８ｄを取り除いた部品で構成される以外は、実施例１で説明した構成と同じであるため、図での説明は省く。
吐出弁ユニット（吐出弁機構）８は加圧室１１と吐出口１２との間に燃料の差圧が無い状態では、吐出弁部材８ｂは、弁シート部材８ａのシート面部８ａ３と、バルブハウジング８ｅの内周部に設けた弁部材８ｂのストッパ機能部８ｅ３との間に任意自由に滞在する。
加圧室１１内の燃料圧力が、吐出口１２の燃料圧力以上に大きくなった時に初めて、図８のように吐出弁部材８ｂが開弁し、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。このとき、燃料はバルブハウジング８ｅに設けた通路８ｅ１を通過して、加圧室１１から吐出口１２へ圧送される。その後、吐出口１２の燃料圧力が、加圧室１１内の燃料圧力よりも大きくなった時に、吐出弁部材８ｂは元のように閉弁する。これにより、高圧燃料吐出後に吐出弁部材８ｂを閉弁することが可能になる。
この様に構成する事により、さらに廉価に構成する事が可能となる。

本発明の第三の実施例を図１４を用いて説明する。 なおポンプハウジング１への吐出弁ユニット（吐出弁機構）８の組み付け方法などは、第一の実施例と同じため、説明を省く。

加圧室１１内の燃料圧力が高圧になると、吐出弁内部の流体作用が激化し吐出弁部材８ｂが、そのストローク軸線に対して交差する方向に対して暴れだし、吐出弁部材８ｂ閉弁時に弁シート部材８ａに設けられるシート面部材８ａ３に衝突する位置が不定となって、シート面が異常摩耗を起こし、気密性が低下し、残圧性能が確保できなくなる。その為に吐出弁部材８ｂの弁開閉時に、ストローク軸線に対して交差する方向への吐出弁部材８ｂの暴れを抑制するために規制部８ｃ１をシート部材８ａに一体的に設ける。規制部８ｃ１のストローク軸線と平行する長さは、吐出弁部材８ｃが全閉及び全開の状態でも、吐出弁部材８ｂの暴れを抑制出来る長さとする様に設置する。

これにより、シート部材８ａに一体的に設けられた弁保持部８ｃが、全閉、全開の状態においても弁保持部８ｃに形成される規制部８ｃ１により、吐出弁部材８ｂの最大直径位置８ｂ２を常時摺動可能に包囲することが出来、時々刻々変化する運転状況によってどの吐出状態においても吐出弁部材８ｂの軌道は一直線上に規制され、シート面部８ａ３の定常位置に吐出弁部材８ｂが着座され、摩耗を抑制する事が出来気密性が保持され残圧性能の確保が出来るようになる。

１ ポンプハウジング
１Ａ 凸部
１Ｂ クリアランス
１ａ 圧着面
１ｂ ねじ
１ｄ 円錐面
２ プランジャ
２ａ 大径部
２ｂ 小径部
３ タペット
４ ばね
５ カム
６ シリンダ
６ａ 圧着部
７ シリンダホルダ
７ａ 円筒嵌合部
７ｂ 外周円筒面
７ｃ 内周円筒面
７ｄ 溝
７ｅ 六角部
８ 吐出弁ユニット（吐出弁機構）
８ａ 弁シート部材
８ａ１ 圧入部
８ａ２ 荷重受け部
８ａ３ シート面部
８ｂ 吐出弁部材
８ｂ２ 最大直径位置
８ｃ 弁保持部
８ｃ１ 規制部
８ｄ 吐出弁ばね
８ｅ バルブハウジング
８ｅ１ バルブハウジング吐出孔
８ｅ２ バルブハウジング吐出孔
８ｆ 環状燃料通路
８ｇ 内径円筒ガイド部
９ 金属ダイヤフラムダンパ
１０ａ 吸入口
１０ａ 燃料吸入口
１０ｂ 吸入流路
１０ｃ ダンパ室
１０ｄ 吸入流路
１０ｅ 吸入流路
１０ｆ シール室
１０ｇ 吸入流路
１１ 加圧室
１１Ａ 加圧室凹所
１１Ａ 加圧室吐出通路
１１Ｂ 環状突起
１１Ｃ 金属筒状部材
１２ 燃料吐出口
１２ａ 吐出ジョイント
１２ａ１ 吐出ジョイント圧入部
１２ａ２ 溶接部
１３ プランジャシール
１５ シールホルダ
１６ リテーナ
２０ 燃料タンク
２１ フィールドポンプ
２３ コモンレール
２４ インジェクタ
２６ 圧力センサ
２７ ＥＣＵ
２８ 吸入配管
３０ 電磁駆動型弁機構
３０Ａ 電磁駆動型弁機構装着用の孔
３０ａ 吸入ポート
３１ プランジャロッド
３１ａ 吸入弁部
３１ｂ ロッド部
３１ｃ アンカー固定部
３２ 弁シート部材
３２ａ 吸入弁シート部
３２ｂ 吸入通路部
３２ｃ 圧入部
３２ｄ 摺動部
３３ 第一コア部
３３ａ 第一コア部内周
３４ ばね
３５ アンカー
３５ａ アンカー内周
３６ 第二コア部
３６ａ 磁気オリフィス部
３７ 吸入弁ユニット
３７ａ 溶接部
３７ｂ 溶接部
３７ｃ 溶接部
３８ 吸入口
３９ コネクタユニット
４１ 取付けフランジ
４１ａ 溶接部
４２ ボルト
４３ ブッシュ
４３ａ 鍔部
４３ｂ かしめ部
４４ ファスナー
５１ ヨーク
５２ コイル巻き枠（ボビン）
５３ 電磁コイル
５４ リード線
５５ リード線溶接部
５６ ターミナル
５８ コネクタ部
６１ Ｏリング
６２ Ｏリング
７０ 嵌合穴
８０ プランジャユニット
１０１ 吸入ジョイント
１０１Ａ 金属筒状部材
１０２ 吸入フィルタ

Claims (20)

1. シート面を有するシート部材と、
   前記シート面と接触するバルブと、を備えたバルブ機構において、
   前記シート部材と前記バルブとを収納するバルブハウジングを備え、
   前記バルブハウジングは、前記バルブの開閉方向と交差する交差方向の前記バルブの変位を規制する形状に形成されたバルブ機構であって、
   前記バルブハウジングは、ポンプハウジングに圧入固定される圧入部を備え、
   前記シート部材のつば状の端部は、前記バルブハウジングに収納され、前記バルブハウジングの内周面に圧入される圧入構造を有し、
   前記圧入部は、前記バルブの開閉方向に対して、前記バルブの変位を規制する形状よりも前記つば状の端部側に位置にし、かつ、前記つば状の端部の外周面の径方向外側に位置することを特徴とするバルブ機構。
2. 請求項１に記載のバルブ機構において、
   前記バルブを閉方向に付勢する弾性体を備え、
   前記バルブハウジングは、前記ポンプハウジングに圧入するための治具を押し当てる段付き面を有し、さらに前記弾性体を収納することを特徴とするバルブ機構。
3. 請求項１に記載のバルブ機構において、
   前記バルブを閉方向に付勢する弾性体を備え、
   燃料の吐出方向に向かって前記シート部材、前記バルブ、前記弾性体の順に配置され、
   前記バルブの開閉方向において、前記シート部材、前記バルブ、前記弾性体は前記バルブハウジングと重なるように配置されることを特徴とするバルブ機構。
4. 請求項２に記載のバルブ機構において、
   前記バルブハウジングは、前記弾性体を当該弾性体の外周側においてガイドする形状に形成されたことを特徴とするバルブ機構。
5. 請求項４に記載のバルブ機構において、
   前記バルブハウジングは、前記交差方向の前記バルブの変位を規制する部分の前記交差方向の大きさが、前記弾性体をガイドする部分の前記交差方向の大きさよりも大きく形成されたことを特徴とするバルブ機構。
6. 請求項２に記載のバルブ機構において、
   前記バルブハウジングは、前記シート部材から前記弾性体に向かう方向に凹部が形成され、該凹部により前記バルブの前記交差方向の変位が規制されることを特徴とするバルブ機構。
7. 請求項２に記載のバルブ機構において、
   前記バルブハウジングの内周面は、前記バルブの前記交差方向の変位を規制する形状に形成されたことを特徴とするバルブ機構。
8. 請求項２に記載のバルブ機構において、
   前記バルブハウジングの内周面は、前記弾性体を当該弾性体の外周側においてガイドする形状に形成されたことを特徴とするバルブ機構。
9. 請求項２に記載のバルブ機構において、
   前記バルブはボールバルブであり、
   前記ボールバルブが開状態、及び閉状態の何れにおいても、前記ボールバルブの前記交差方向の変位が前記バルブハウジングの内周面により規制されることを特徴とするバルブ機構。
10. 請求項９に記載のバルブ機構において、
    前記バルブハウジングの側面は流体を吐出する吐出孔が複数、形成され、
    前記バルブハウジングは、隣同士に配置される２つの吐出孔の間の部材により前記ボールバルブの前記交差方向の変位を規制する形状に形成されたことを特徴とするバルブ機構。
11. 請求項９に記載のバルブ機構において、
    前記バルブハウジングの側面は流体を吐出する吐出孔が複数、形成され、
    前記複数の吐出孔は、前記シート面と前記バルブハウジングにおける前記シート面と向かい合う面との間に形成されることを特徴とするバルブ機構。
12. シート面を有するシート部材と、
    前記シート面と接触するバルブと、
    前記バルブを閉方向に付勢する弾性体と、を備えたバルブ機構において、
    前記シート部材と前記バルブと前記弾性体とを収納するバルブハウジングと、
    前記バルブハウジングの内周側に前記バルブの軸線方向と交差する交差方向の前記バルブの変位を規制する規制部と、を備え、
    前記規制部は前記バルブハウジングと同一部材で一体に構成されるバルブ機構であって、
    前記バルブハウジングは、ポンプハウジングに圧入固定される圧入部を備え、
    前記シート部材のつば状の端部は、前記バルブハウジングに収納され、前記バルブハウジングの内周面に圧入される圧入構造を有し、
    前記圧入部は、前記バルブの開閉方向に対して、前記バルブの変位を規制する形状よりも前記つば状の端部側に位置にし、かつ、前記つば状の端部の外周面の径方向外側に位置することを特徴とするバルブ機構。
13. 請求項１２に記載のバルブ機構において、
    前記バルブハウジングの内周側に前記弾性体を当該弾性体の外周側においてガイドするガイド部を備え、
    前記ガイド部は前記バルブハウジングと同一部材で一体に構成されることを特徴とするバルブ機構。
14. 請求項１３に記載のバルブ機構において、
    前記規制部の前記バルブの開閉方向と交差する交差方向の大きさは、前記ガイド部の前記交差方向の大きさよりも大きく形成されたことを特徴とするバルブ機構。
15. シート面を有するシート部材と、
    前記シート面と接触するバルブと、を備えたバルブ機構において、
    前記シート部材と前記バルブとを収納するバルブハウジングを備え、
    前記バルブハウジングの側面は前記バルブと対応する位置に流体を吐出する吐出孔が複数、形成されたバルブ機構であって、
    前記バルブハウジングは、ポンプハウジングに圧入固定される圧入部を備え、
    前記シート部材のつば状の端部は、前記バルブハウジングに収納され、前記バルブハウジングの内周面に圧入される圧入構造を有し、
    前記圧入部は、前記バルブの開閉方向に対して、前記バルブの変位を規制する形状よりも前記つば状の端部側に位置にし、かつ、前記つば状の端部の外周面の径方向外側に位置することを特徴とするバルブ機構。
16. 請求項１５に記載のバルブ機構において、
    前記バルブを閉方向に付勢する弾性体を備え、
    前記バルブハウジングは、さらに前記弾性体を収納するとともに、前記弾性体に対して前記バルブと反対側に前記複数の吐出孔とは別の吐出孔が形成されることを特徴とするバルブ機構。
17. 請求項１５に記載のバルブ機構において、
    前記バルブはボールバルブであり、
    前記シート部材は、前記ボールバルブが開状態、及び閉状態の何れにおいても、前記ボールバルブの前記バルブの開閉方向と交差する交差方向の変位を前記シート部材の内周面により規制する形状に形成されることを特徴とするバルブ機構。
18. 請求項１５に記載のバルブ機構において、
    前記バルブを閉方向に付勢する弾性体を備え、
    前記バルブハウジングは、前記弾性体を当該弾性体の外周側においてガイドする形状に形成されたことを特徴とするバルブ機構。
19. 請求項１８に記載のバルブ機構において、
    前記バルブハウジングは、前記バルブの開閉方向と交差する交差方向の前記バルブの変位を規制する部分の前記交差方向の大きさが、前記弾性体をガイドする部分の前記交差方向の大きさよりも大きく形成されたことを特徴とするバルブ機構。
20. 燃料を加圧するための加圧室と、
    前記加圧室の吸入側に設けられる吸入弁と、
    前記加圧室の吐出側に設けられる吐出弁と、を備えた高圧燃料ポンプにおいて、
    前記吐出弁として請求項１〜１９の何れかに記載のバルブ機構を備えたことを特徴とする高圧燃料ポンプ。

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