JP6779370B2 - 高圧燃料ポンプ - Google Patents
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Description
この高圧燃料ポンプは、段落0235に「シリンダ20の直径の大きい筒状部20Bの加圧室12側先端部は凸状の円錐面W21に加工されており、ポンプハウジング1の筒状部1SRの図中下端内周部に形成された凹状の円錐面に合致して両者で、円錐状の接合面21Wを形成している。」とあり、この接合面には、熱による溶融を伴わないシリンダとポンプハウジングの金属同士の拡散接合領域(リングマッシュ接合)が形成されている。(段落0235及び図6、7、9参照)。
これによりシリンダとシリンダの内径側で摺動するプランジャの隙間は狭まり接触することになり、結果としてプランジャが固着してしまう虞があることを本発明者らは見出したものである。
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
最初に、図5に示すエンジンシステムの全体構成図を用いてシステムの構成と動作を説明する。破線で囲まれた部分が燃料供給ポンプの本体を示し、この破線の中に示されている機構・部品はポンプボディ1に一体に組み込まれていることを示す。
次に、図1〜図4を用いて、燃料供給ポンプの構成を説明する。図1は燃料供給ポンプの縦断面図を示し、図2は燃料供給ポンプを上方から見た水平方向断面図である。また図3は燃料供給ポンプを図1と別方向から見た縦断面図である。図4は電磁吸入弁機構300の拡大図である。
(図2参照)が設けられている。
これによりカム93の回転運動に伴い、プランジャ2を上下に往復運動させることができる。
ソレノイド機構部は、可動部であるロッド35、アンカー部36、固定部であるロッドガイド37、アウターコア38、固定コア39、そして、ロッド付勢ばね40、アンカー部付勢ばね41からなる。
(燃料供給ポンプの動作)
カム93の回転により、プランジャ2がカム93の方向に移動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ポート31bの圧力よりも低くなると、吸入弁30は開口状態になる。図4に示すように、燃料は吸入弁30の開口部30eを通り、加圧室11に流入する。
図1に示すように、低圧燃料室10には燃料供給ポンプ内で発生した圧力脈動が吸入配管28(燃料配管)へ波及するのを低減させる金属ダンパ9が設置されている。一度、加圧室11に流入した燃料が、容量制御のため再び開弁状態の吸入弁30(吸入弁体)を通して吸入通路10dへと戻される場合、吸入通路10d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、低圧燃料室10に設けた金属ダンパ9は、波板状の2枚の円盤型金属板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イアフラムダンパで形成されており、圧力脈動はこの金属ダンパが膨張・収縮することで吸収低減される。
燃料供給ポンプは、加圧室11がポンプボディ1を構成する部材に下方向から穴部1aが形成されることによって形成されている。シリンダ6の接触端面6aは穴部1aを形成するポンプボディ1の上端部1bに接触する。プランジャ2が下死点にいる状態においても、プランジャ2の先端部はシリンダ6の接触端面6aよりも加圧室11の側(図6の上側)に突出するように構成される。
シリンダ6とポンプボディ1との接触面(圧着部)及びクリアランス構成について説明する。シリンダ6のポンプボディ1との固定部としてシリンダ6の凸部である圧入部6bが存在する。そして、ポンプボディ1と圧入部6bを圧入により固定する。これにより簡単な作業で固定を行うことが可能である。なお圧入部6bではなくシリンダ2とポンプボディ1との固定方法はねじ接合による固定でも良い。また、圧入部6bよりも加圧室側に近い領域にはポンプボディ1との間にすきまが存在するクリアランス部6cを形成されている。
以上の通り、本実施例の高圧燃料ポンプは、加圧室11が形成されるポンプボディ1とポンプボディ1に形成された穴部1aに挿入されるシリンダ6とを備えている。シリンダ6は、加圧室11と反対側で径方向外側の凸部6bが穴部1aに圧入されている。なお、シリンダ6とポンプボディ1の穴部1aとは、何れかに形成されたねじ山によりねじ接合される、またはシリンダ6の加圧室11と反対側がかしめられることでポンプボディ1の穴部1aに対してかしめ接合されても良い。
そして、シリンダ6は接合部(凸部6b)から上端部に至る領域6cの全てにおいてポンプボディ1の穴部1aとの間に径方向におけるクリアランスが形成されている。
この構成による効果を以下に説明する。加圧室11で燃料は高圧に高められ、これに伴い燃料温度も同様に上昇する。この燃料温度の上昇に伴いシリンダ6は熱膨張する。特に近年では35MPa以上などの高圧燃料を吐出することが求められているため、燃料温度の上昇分が大きくなっている。このとき、シリンダ6がその上部において、ポンプボディ1の穴部1aと接触している構成であると、上記した熱膨張によりシリンダ6の上部が変形し、シリンダ6の外周面はポンプボディ1と、またシリンダ6の内周面はプランジャ2と接触することになる。そして、この変形量が大きいと、シリンダ6の外周面がポンプボディ1に、またシリンダ6の内周面がプランジャ2に押し付けられるように作用することになるため、結果として、プランジャ2が摺動しなくなってしまう、いわゆる固着現象が生じるという課題があることを本発明者らは見出した。
そこで本実施例では上記した構成を採用することにより、熱膨張によりシリンダ6の上部が変形したとしても、クリアランス部6cがある分、シリンダ6の外周面がポンプボディ1に押し付けられることを抑制することができる。したがって、シリンダ6の内周面がプランジャ2に押し付けられることを抑制できるので、燃料供給ポンプの高圧化に伴い生じ得るプランジャ2の固着現象を回避することが可能となる。また、シリンダ6とプランジャ2のギャップは高圧燃料ポンプの流量に影響するため、ギャップを小さくすることにより、高流量化にも対応が可能となる。
またシリンダ6の固定方法として、シリンダ6はその外径部(外周部)6bがポンプボディ1に圧入され、さらにシリンダ6の反加圧室側の端面6eが、ポンプボディ1のかしめ部1cの塑性加工により、ポンプボディ1に結合される場合がある。この場合、シリンダ6をポンプボディ1の接触面(かしめ部1c)に面圧着させ、軸方向上側に向かって圧縮力が付加されるようにしてシリンダ6がポンプボディ1に固定される。すなわち、ポンプボディ1の穴部1aの下端に径方向内側へのかしめ部1cが形成され、かしめ部1cの上面がシリンダ6の大径部の下面(端面6e)と接触することで、シリンダ6の下方向への動きが規制される。
プランジャ2には径方向内側に凹むようにプランジャ溝(凹み部2c)が形成される。プランジャ溝(凹み部2c)はプランジャ2の外周部に環状に形成される。以下にプランジャ溝(凹み部2c)とシリンダ6の位置関係を説明する。プランジャ2が上昇工程に入る前、すなわちプランジャ2が加圧室11から最も離れた下死点側であるとき、プランジャ溝(凹み部2c)はシリンダ6の圧入部6bの径方向の内側に存在する。つまり、プランジャ2が最も加圧室11と離れた位置にいる状態において、シリンダ6の凸部6bと軸方向において対応する位置に径方向内側に凹むプランジャ溝(凹み部2c)が形成される。
このプランジャ溝(凹み部2c)が形成されることにより、プランジャ2とシリンダ6との潤滑が良くなる効果がある。また、プランジャ溝(凹み部2c)はプランジャ2の外径部の全周において形成されることが望ましい。
シリンダ6の凸部である圧入部6bの径方向内側面とクリアランス部6cの径方向内側面はともにプランジャ2の外周部が摺動するガイド部として機能する。本実施例のプランジャは、圧入部6b(凸部)の軸方向下側にさらにガイド部6dを有する。ガイド部6dの径方向厚みは圧入部6dの径方向厚みに比べて小さくなるように構成される。圧入部6bの径方向内側面、クリアランス部6cの径方向内側面に加えて、ガイド部6dを有することにより、プランジャ2の傾きを抑制することができる。よって、シリンダ6との固着を抑制することができ、プランジャシール13、及びプランジャシール13が組み込まれているシールホルダ7に加わるサイドフォースを低減することが可能である。
なお、本実施例において、プランジャ2のプランジャ溝2cやシリンダ6のガイド部6dは必須の構成ではなく、これらがなくても本発明の効果を得ることが可能である。なお、本発明者らの鋭意検討により、上記したクリアランス(クリアランス部6c)は0.025mm以上となるように形成されることが望ましいことが分かった。またシリンダ6は一様の径方向厚みの大径部(クリアランス部6c)を有し、凸部(圧入部6b)は大径部(クリアランス部6c)の下部において大径部(クリアランス部6c)の最外径部からさらに0.0165mm以上、径方向外側に凸になるように形成されることが望ましい。
またシリンダ6は一様の径方向厚みの大径部(クリアランス部6c)を有し、大径部(クリアランス部6c)の軸方向長さに対し、凸部(圧入部6b)の軸方向長さが0.34〜0.41倍となるように形成されることが望ましい。シリンダ6は一様の径方向厚みの大径部(クリアランス部6c)と、大径部(クリアランス部6c)よりも径方向厚みの小さい小径部(ガイド部6d)とを有し、大径部(クリアランス部6c)の軸方向長さに対し、小径部(ガイド部6d)の軸方向長さが0.94〜1.01倍となるように形成されることが望ましい。シリンダ6は一様の径方向厚みの大径部(クリアランス部6c)と、大径部(クリアランス部6c)よりも径方向厚みの小さい小径部(ガイド部6d)とを有し、大径部(クリアランス部6c)の径方向厚みに対し、小径部(ガイド部6d)の径方向厚みが0.34〜0.40倍となるように形成されることが望ましい。なお、図6、7に示すように、凸部(圧入部6b)はシリンダ6がポンプボディ1の穴部1aと対向する軸方向の領域において、中央位置よりも下側に配置されることが望ましい。以上の構成を備えたことにより、プランジャ2の固着防止を図ることが可能である。
Claims (10)
- 加圧室が形成されるポンプボディとポンプボディに形成された穴部に挿入されるシリンダとを備えた高圧燃料ポンプにおいて、
前記シリンダは、前記加圧室の側とは反対側に径方向外側の凸部が設けられ、前記凸部が前記穴部に圧入され、
前記シリンダは、前記凸部の上端部から前記シリンダの上端部に至る領域の全てにおいて、前記ポンプボディの前記穴部との間に径方向におけるクリアランスが形成された高圧燃料ポンプ。 - 請求項1に記載の高圧燃料ポンプにおいて、
前記クリアランスは0.025mm以上となるように形成された高圧燃料ポンプ。 - 請求項1に記載の高圧燃料ポンプにおいて、
前記シリンダは一様の径方向厚みの大径部を有し、前記凸部は前記大径部の下部において前記大径部の最外径部からさらに0.0165mm以上、径方向外側に凸になるように形成された高圧燃料ポンプ。 - 請求項1に記載の高圧燃料ポンプにおいて、
前記シリンダの内径側で摺動するプランジャを備え、
前記プランジャが最も前記加圧室と離れた位置にいる状態において、前記シリンダの前記凸部と軸方向において対応する位置に径方向内側に凹む凹み部が形成された高圧燃料ポンプ。 - 請求項4に記載の高圧燃料ポンプにおいて、
前記凹み部は前記プランジャの外径部の全周において形成された高圧燃料ポンプ。 - 請求項1に記載の高圧燃料ポンプにおいて、
前記ポンプボディの前記穴部の下端に径方向内側へのかしめ部が形成され、前記かしめ部の上面が前記シリンダの大径部の下面と接触することで、前記シリンダの下方向への動きが規制された高圧燃料ポンプ。 - 請求項1に記載の高圧燃料ポンプにおいて、
前記シリンダは一様の径方向厚みの大径部を有し、前記大径部の軸方向長さに対し、前記凸部の軸方向長さが0.34〜0.41倍となるように形成された高圧燃料ポンプ。 - 請求項1に記載の高圧燃料ポンプにおいて、
前記シリンダは一様の径方向厚みの大径部と、前記大径部よりも径方向厚みの小さい小径部とを有し、前記大径部の軸方向長さに対し、前記小径部の軸方向長さが0.94〜1.01倍となるように形成された高圧燃料ポンプ。 - 請求項1に記載の高圧燃料ポンプにおいて、
前記シリンダは一様の径方向厚みの大径部と、前記大径部よりも径方向厚みの小さい小径部とを有し、前記大径部の径方向厚みに対し、前記小径部の径方向厚みが0.34〜0.40倍となるように形成された高圧燃料ポンプ。 - 請求項1に記載の高圧燃料ポンプにおいて、
前記凸部は前記シリンダが前記ポンプボディの前記穴部と対向する軸方向の領域において、中央位置よりも下側に配置された高圧燃料ポンプ。
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