JP6817117B2 - リリーフ弁機構及びこれを備えた燃料供給ポンプ - Google Patents

Description

本発明は、リリーフ弁機構及びこれを備えた燃料供給ポンプに関する。

吐出通路の異常高圧燃料を加圧室に戻すリリーフ弁機構をポンプ本体に設置しても加圧室の容積を大きくすることなく、吐出圧力を高圧化した際にも、圧縮効率の高い、つまりエネルギー効率のよい燃料供給ポンプを提供するためにリリーフ弁機構の弁体だけを加圧室側に設置し、ばね機構は吐出通路側に設置できるようにリリーフ弁機構を構成することが知られている（例えば、特許文献１参照）。

この特許文献１には、「弁体に取り付けられ、弁座部材の上流側に延びる弁棒、弁座部材の上流側に設けられ、弁棒を介して弁体をシート面に引き付けるばね部材を備える」と記載されている。

また、弁体がシート部に着座したときの衝撃力を緩和するため、シート部が弾性変形を許容する構造になっている状態において、キャビテーション気泡の発生を抑制するため、シート面先端部を曲線形状で形成することが知られている（例えば、特許文献２参照）
この特許文献２には、「弁体と係合して燃料をシールするシート部を有し、シート部は弁体衝突時に弾性変形可能な弾性材料、または肉厚を有し、シート部の内周側のシート面先端部が滑らかな曲線形状である」と記載されている。

特許４４１５９２９号公報 特開２０１５−１６９０８０

特許文献１に開示されるような技術では、シート部材の剛性が高い場合、閉弁時に過大な衝突荷重が発生し、弁体と弁棒の取り付け部が破損してしまう可能性がある。また、異常高圧燃料を加圧室に戻す方式を前提としているため加圧室の圧力が高い吐出行程ではリリーフ弁が開くことができず、低圧側に戻す方式に比べて、異常高圧を十分に開放できない可能性がある。これらは、高圧化に向けてリリーフ弁のばねを強化していくと、より顕著となる懸念点である。

また、特許文献２に開示されるような技術では、異常高圧燃料を加圧室に戻す方式を前提とした際、ばねが加圧室内に入ることで加圧室の容積が増大し、特に高圧化した際には十分な圧縮効率を維持できない可能性がある。また、特許文献１の場合と同様に、吐出行程でリリーフ弁が開くことができず、低圧室に戻す方式に比べて、異常高圧を十分に開放できない可能性がある。

本発明の目的は、高圧化時のリリーフ弁戻しばねの強化に対応する信頼性の確保と、ポンプ故障時におけるリリーフ弁の圧損低減を両立する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、本発明では、弁体が着座するシート部を有するシート部材と、シート部材とは別部材で形成され、弁体の径方向外側面との間に絞り部を形成する絞り部材と、弁体をシート部に向かって付勢するばねと、を備え、前記シート部材と前記絞り部材とは、前記絞り部材の外径が前記シート部材の外径より小さく構成され、前記ばねの配置された側とは反対側から前記絞り部材、前記シート部材の順に並んでボディに対して固定され、前記シート部材と前記絞り部材とが弁体軸方向に隣接して配置される。

本発明によれば、高圧化時のリリーフ弁戻しばねの強化に対応する信頼性の確保と、ポンプ故障時におけるリリーフ弁の圧損低減を両立する燃料供給ポンプを提供することができる。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。

本発明を実施する燃料供給ポンプの上方向から見た水平方向断面図である。 本発明を実施する燃料供給ポンプのリリーフ弁機構の組み立て図である。 本発明を実施する燃料供給ポンプの横方向から見た縦断面図である。 本発明を実施する燃料供給ポンプを含む、燃料供給システムの構成図である。 本発明の第１の実施形態によるリリーフ弁機構の断面図である。 本発明の第１の実施形態によるリリーフ弁機構のシート部材周辺における拡大断面図である。 本発明の参照例によるリリーフ弁機構のシート部材周辺における拡大断面図である。

以下、図面を用いて、本発明の第１〜第２の実施例を実施する燃料供給ポンプおよび燃料供給システムについて説明する。なお、各図において、同一符号は同一部分を示す。

［実施例１］
まず、図４に示す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ポンプボディ１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。なお、本実施例の燃料供給ポンプは吐出圧力がたとえば２０ＭＰａ以上となるように設定された高圧燃料供給ポンプである。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を通してポンプボディ１の吸入ジョイント１０ａに送られる。その際ポンプボディ１への吸入燃料はプレッシャレギュレータ２２にて一定の圧力に調圧される。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１０ｄ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については後で詳しく説明する。

電磁吸入弁３０は電磁コイル３０ｂを備え、この電磁コイル３０ｂが通電されている状態では電磁プランジャ３０ｃが図４の右方に移動した状態で、ばね３３が圧縮された状態が維持される。電磁プランジャ３０ｃの先端に取り付けられた吸入弁体３１が燃料供給ポンプの加圧室１１につながる吸入口３２を開いている。電磁コイル３０ｂが通電されていない状態で、かつ吸入通路１０ｄ（吸入ポート３０ａ）と加圧室１１との間の流体差圧が無い時は、このばね３３の付勢力により、吸入弁体３１は閉弁方向に付勢され吸入口３２は閉じられた状態となっている。具体的には以下のように動作する。後述するカムの回転により、プランジャ２が図３、４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１０ｄ（吸入ポート３０ａ）の圧力よりも低くなると、吸入弁体３１には燃料の流体差圧による開弁力（吸入弁体３１を図４の右方に変位させる力）が発生する。この流体差圧による開弁力により、吸入弁体３１は、ばね３３の付勢力に打ち勝って開弁し、吸入口３２を開くように設定されている。この状態にて、エンジンコントロールユニット２７（以下ＥＣＵと称す）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３０ｂには電流が流れる。この場合に磁気付勢力により電磁プランジャ３０ｃが図４の右方に移動し、ばね３３が圧縮された状態が維持される。

その結果、吸入弁体３１が吸入口３２を開いた状態が維持される。電磁吸入弁３０に入力電圧の印加状態を維持したまま、プランジャ２が吸入行程を終了し、その後、プランジャ２は上昇運動に転ずる。この場合、プランジャ２が上昇運動（図３、４の上方へ移動する状態）を行うと、電磁コイル３０ｂへの通電状態を維持したままなので磁気付勢力は維持されたままであり、依然として吸入弁体３１は開弁したままである。加圧室１１の容積は、プランジャ２の上昇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弁体３１を通して吸入通路１０ｄ（吸入ポート３０ａ）へと戻される。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。

この戻し行程の状態で、ＥＣＵ２７からの制御信号を解除して、電磁コイル３０ｂへの通電を断つと、電磁プランジャ３０ｃ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。吸入弁体３１にはばね３３による付勢力が働いているので、電磁プランジャ３０ｃに作用する電磁力が消滅すると吸入弁体３１はばね３３による付勢力で吸入口３２を閉じる。吸入口３２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。この行程を吐出行程と称す。

すなわち、プランジャ２の下始点から上始点までの間の上昇運動により上記した戻し行程となり、その後に吐出行程となる。そして、電磁吸入弁３０の電磁コイル３０ｂ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３０ｂへの通電を解除するタイミングを早くすれば、プランジャ２の上昇運動中の、戻し行程の割合が小さく、吐出行程の割合が大きい。すなわち、吸入通路１０ｄ（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、プランジャ２の上昇運動中の、戻し行程の割合が大きく、吐出行程の割合が小さい。したがって、吸入通路１０ｄ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。

電磁コイルへ３０ｂへの通電を解除するタイミングは、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３０ｂ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出来る。また、以上は電磁コイル３０ｂへの通電が切れている場合に閉弁しているノーマルクローズ方式の電磁吸入弁３０を用いた場合について、その動作を詳細に説明した。

一方で、通電が切れている場合に開弁しているノーマルオープン方式を用いても、吐出される高圧燃料の量を制御することができる。この場合、電磁コイル３０ｂへ通電するタイミングを早くすれば高圧吐出される燃料が多くなる。詳細な説明は省略するが、本発明はノーマルクローズ方式の電磁吸入弁３０を有する燃料供給ポンプであっても、ノーマルオープン方式の電磁吸入弁を有する燃料供給ポンプであっても適用が可能である。

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は吐出弁シート部材８ａ、吐出弁８ｂ、吐出弁ばね８ｃを備え、加圧室１１と燃料吐出口１２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部材８ａに圧着され閉弁状態となっている。加圧室１１の燃料圧力が、燃料吐出口１２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に逆らって開弁し、加圧室１１内の燃料は燃料吐出口１２を経てコモンレール２３へと高圧吐出される。かくして、燃料吸入口１０ａに導かれた燃料はポンプボディ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の制御信号にてしたがって開閉弁して、燃料を燃焼室内に噴射する。

ポンプボディ１にはさらに、吐出弁８ｂの下流側の吐出流路（燃料吐出口が形成される流路）と加圧室１１とを連通するリリーフ弁通路１００Ａが吐出流路とは別に吐出弁機構８をバイパスして設けられている。リリーフ弁通路１００Ａには燃料の流れを吐出流路から加圧室１１への一方向のみに制限するリリーフ弁１０２が設けられている。リリーフ弁１０２は、押付力を発生するリリーフ弁ばね１０４によりリリーフ弁シート１０１に押付けられており、通常運転においては閉弁状態を維持している。

しかし、加圧室１１の内部の燃料圧力とリリーフ弁通路１００Ａの内部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１０２がリリーフ弁シート１０１から離れ、開弁するようにリリーフ弁ばね１０４の付勢力が設定される。たとえばインジェクタ２４の故障等によりコモンレール２３に異常高圧が発生し、リリーフ弁通路１００Ａと加圧室１１の燃料の差圧がリリーフ弁１０２の開弁圧力以上になると、リリーフ弁１０２が開弁する。これにより異常高圧となった燃料がコモンレール２３、又は吐出弁８ｂの下流側の吐出流路からリリーフ弁通路１００Ａを流れ、加圧室１１へと戻される。これにより、コモンレール２３、吐出弁８ｂの下流側の吐出流路等の高圧配管部が保護される。

以下に燃料供給ポンプの構成、動作を図１乃至図３を用いてさらに詳しく説明する。図３に示すようにポンプボディ１（ポンプ本体）には中心に加圧室１１が形成されている。加圧室１１に燃料を供給するための電磁吸入弁３０がポンプボディ１の水平方向に形成された吸入弁用穴部に挿入されて固定される。また加圧室１１から吐出通路に燃料を吐出するための吐出弁機構８がポンプボディ１の水平方向に形成された吐出弁用穴部に挿入されて固定される。また、プランジャ２の進退運動をガイドするシリンダ６が加圧室１１に臨むようにして取り付けられている。シリンダ６は外周がシリンダホルダ７で保持され、シリンダホルダ７の外周に刻設された雄ねじを、ポンプボディ１に螺刻された雌ねじにねじ込むことによってポンプボディ１に固定される。シリンダ６は加圧室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する。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、シリンダホルダ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おり、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、燃料が外部に漏れることを防止する。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）がブローバイ隙間を介してポンプボディ１の内部に流入するのを防止する。

図３に示すように、ダンパカバー１４には、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させる圧力脈動低減機構９が設置されている。圧力脈動低減機構９は圧力低減ダンパ９ａ、遮断機構９ｂからなる。遮断機構９ｂは吸入口１０ａを備えた吸入ジョイント１６によりダンパカバー１４に固定されている。そして、ダンパカバー１４はポンプボディ１に固定され、吸入流路は１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄからなり、途中にはポンプ内で発生した圧力脈動の燃料配管２８への波及を低減させる圧力脈動低減機構９が存在する。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３１を通して吸入通路１０ｄ（吸入ポート３０ａ）へと戻される場合、吸入通路１０ｄ（吸入ポート３０ａ）へ戻された燃料により吸入通路１０には圧力脈動が発生する。しかし、吸入通路１０に設けたダンパ室としての吸入通路１０ｃには、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が取り付けられている。吸入通路１０ｃは上側に凹むカップ状のダンパカバー１４とポンプボディ１の上面との間に形成される。なお、図３に示すようにポンプボディ１の上面の外周側に環状のくぼみが形成されると良い。上記した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。

９ｃは金属ダンパ９ａをダンパカバー１４の内周部に固定するための取り付け金具である。また、吸入ジョイント１６の内部には遮断機構９ｂが設けられている。遮断機構９ｂを構成する遮断弁シート９ｂ１の外周が吸入ジョイント１６の燃料流入側の内周に圧入により固定されている。遮断機構９ｂを構成する円盤状の遮断弁９ｂ２の一面（上流側面）は遮断弁シート９ｂ１に当接して通路を遮断する。遮断機構９ｂを構成する弦巻状の遮断弁ばね９ｂ３の一端が遮断弁９ｂ２の他面（下流側面）に当接している。また遮断ばねストッパ９ｂ４の外周は吸入ジョイント１６の燃料流入側の内周に圧入により固定される。遮断弁ばね９ｂ３の他端が遮断ばねストッパ９ｂ４の内面に当接して支持されている。

かくして、遮断弁９ｂ２は燃料の流れを、吸入口１０ａから１０ｂ、１０ｃ、１０ｄの方向のみに制限するよう遮断弁ばね３にて遮断弁シート９ｂ１に押圧されている。そして、遮断弁９ｂ２をプランジャ軸方向に見てほぼ中心部に小孔９ｂ５が設けられている。戻し行程中、遮断弁９ｂは閉弁状態になるので、燃料は小孔９ｂ５を通して１０ａから吸入配管２８へ僅かに流れるのみである。戻し行程の大部分は圧力脈動ダンパ９ａの容積変化によって吸収される。ここで、小孔９ｂ５は戻し行程中に吸入流路１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ（吸入ポート３０ａ）の燃料圧力が上昇してしまうのを抑える。電磁吸入弁３０は吸入弁体３１が加圧室１１の入口側開口１１Ａを塞ぐようにしてポンプボディ１の筒状ボス部１１Ｂに機密を保って挿入され、ポンプボディ１に固定される。電磁吸入弁３０がポンプボディ１に取り付けられた際、吸入ポート３０ａと吸入通路１０ｄとが接続される。

吐出弁機構８は、吐出弁シート部材８ａの軸方向中央に吐出通路８Ａが形成される。ポンプボディ１の加圧室１１の出口側には筒状開口部１１Ｃが形成される。吐出弁シート部材８ａが筒状開口部１１Ｃに圧入される。加圧室１１の側の底面部と底面部から吐出流路側に向かって延びるように形成される側面部とで構成される吐出弁８ｂは底面部の径方向外側の平板面が吐出弁シート８ａに当接して閉弁状態となる。吐出弁８ｂの筒状の側面部の内周側（径方向内側）には弦巻ばねで構成される吐出弁ばね８ｃが挿入、保持されている。吐出弁ばね８ｃの一端が筒状の吐出弁ストッパ８ｄの底面部により保持されており、吐出弁ばね８ｃの他端により吐出弁８ｂを吐出弁シート部材８ａに向かって付勢する。吐出弁ストッパ８ｄの筒状の側面部は吐出弁８ｂの筒状の側面部よりもさらに径方向外側に配置される。

吐出弁シート部材８ａに対してカップ型の吐出弁８ｂと吐出弁ばね８ｃを配置し、これらの外径側から吐出弁ストッパ８ｄの側面部が配置されるように構成する。そして、吐出弁ストッパ８ｄの側面部の内周面が吐出弁シート部材８ａの外周面に対し圧入されることでユニット化された吐出弁機構８が構成される。

ユニット化された吐出弁機構８は電磁吸入弁３０の側の入口側開口１１Ａを介して、加圧室１１に形成された筒状の吐出開口部１１Ｃの内周面に加圧室１１の側から圧入され、この吐出開口部１１Ｃの内部に保持される。吐出弁ストッパ８ｄは吐出弁ばね８ｃを受ける底面部とその外周から吐出弁シート部材８ａの側に伸びる側面部とを有し、この側面部の内周部が圧入される。吐出弁８ｂが開弁すると、加圧室１１の高圧燃料が吐出弁８ｂと吐出弁シート部材８ａのシート部との間の開口部を介し、さらに吐出弁ストッパ８ｄの側面部に形成された穴部を介して吐出流路に吐出される。

このとき吐出弁８は吐出弁ストッパ８ｄの底面部と接触し、ストローク動作が制限される。したがって、吐出弁８ｂのストローク（リフト量）は吐出弁ストッパ８ｄによって適切に決定せられる。もし、ストロークが大きすぎると、吐出弁８ｂの閉じ遅れにより、燃料吐出口１２へ高圧吐出された燃料が、再び加圧室１１内に逆流してしまうので、燃料供給ポンプとしての効率低下してしまう。また、吐出弁８ｂが開弁および閉弁運動を繰り返す時に、吐出弁８ｂがストローク方向にのみ運動するように、吐出弁８ｂの外周部位を吐出弁ストッパ８ｄにてガイドしている。以上のように構成することで、吐出弁機構８は燃料の流通方向を制限する逆止弁として作用する。

次に、リリーフ弁機構の動作を詳細に説明する。リリーフ弁機構１００は図２に示すように、リリーフ弁シート部材１０１、リリーフ弁１０２、リリーフ弁ロッド１０３、リリーフ弁ばね１０４、リリーフ弁ばねストッパ１０５からなる。リリーフ弁シート部材１０１にリリーフ弁ロッド１０３を挿入した後、リリーフ弁ロッド１０３にボール弁で構成されたリリーフ弁１０２を溶接等で固定する。ついで、リリーフ弁ばね１０４をリリーフ弁シート部材１０１の内周側に挿入しリリーフ弁ばねストッパ１０５をリリーフ弁ロッド１０３の外周側に挿入する。この状態で、リリーフ弁ばねストッパ１０５とリリーフ弁ロッド１０３とを溶接等で固定する。

リリーフ弁ばね１０４による押付力は、リリーフ弁ばねストッパ１０５の位置によって規定する。リリーフ弁１０２の開弁圧力はこのリリーフ弁ばね１０４による押付力で規定の値に決定する。こうしてユニット化されたリリーフ弁機構１００を、図１に示すようにポンプボディ１に設けた筒状貫通口１０９の内周壁にシート部材圧入部１０１ａで圧入することによって固定する。ついでキャップ１２１をポンプボディ１の筒状貫通口１０９の入り口を塞ぐように固定し、燃料が燃料供給ポンプから外部へ漏れるのを防止すると同時に、リリーフ室１１２を構成する。

このように本実施例ではリリーフ弁１０２を間にして加圧室１１と反対側に位置する燃料吐出口１２の側にリリーフ弁ばね１０３を設ける。リリーフ弁ばね１０３は一端がリリーフ弁シート部材１０１と接触し、他端がリリーフ弁ばねストッパ１０５を加圧室１１から燃料吐出口１２の側に付勢することでリリーフ弁１０２がリリーフ弁シート部材１０１のシート部に着座する。

本実施例によればリリーフ弁１０２の閉弁状態において、リリーフ弁ばね１０４が配置されるリリーフ室１１２を加圧室１１から遮断することができるため、加圧室１１の容積を小さくすることが可能である。燃料供給ポンプは燃料を数ＭＰａから数十ＭＰａと言う非常な高圧に加圧する必要があるが、加圧室１１の燃料圧力は吸入行程においては、たとえば０．４ＭＰａ等と低圧になる。リリーフ弁１０２は通常運転においては閉弁状態を保つ必要があるため、リリーフ弁機構１００の開弁圧力は通常運転において生じ得る圧力差以上でなければならない。それ以下にリリーフ弁機構１００の開弁圧力が設定されると、燃料供給ポンプにより正常に燃料が加圧される通常運転においても、リリーフ弁１０２が開弁してしまう。

このリリーフ弁１０２の誤動作は、燃料供給ポンプとしての吐出量の低下、エネルギー効率の低下を招いてしまう可能性がある。したがって、リリーフ弁１０２の開弁圧力をこのような非常に高圧に設定するためには、リリーフ弁ばね１０４による付勢力を大きくする必要が有り、必然的にリリーフ弁ばね１０４を大型化しなくてはならない。しかし図１とは異なり、リリーフ弁ばね１０４を加圧室１１に常時、連通するリリーフ通路１００Ａ内に設けた場合、リリーフ弁ばね１０４が大型化することは、その分だけ加圧室１１の内部の容積あるいは加圧室１１に通じる室内の容積が増加することとなる。

燃料供給ポンプはプランジャ２の動きによって加圧室１１内の容積を減少させ、燃料を圧縮することで燃料を高圧に加圧・吐出するものである。よって、加圧室１１の容積増加はその分だけ多くの燃料を高圧に加圧しなくてはならず、燃料供給ポンプとして圧縮効率の低下ひいてはエネルギー効率の低下を招いてしまう。そうすると内燃機関が必要とするだけの燃料を高圧に加圧することができなくなってしまう可能性がある。

本実施例の燃料供給ポンプでは、吐出弁８ｂより下流側の吐出流路と加圧室１１とを連通するリリーフ流路１００Ａを吐出流路から吐出流路の軸方向（図１の右方向）とは異なる方向に設けている。そして、リリーフ流路１００Ａに燃料の流れを吐出流路から加圧室１１への一方向のみに制限するリリーフ弁機構１００を設け、リリーフ弁１０２は入口と出口との間の圧力差が規定の開弁圧力以上になると開弁するように設定する。
リリーフ弁機構１００は、付勢力を発生するリリーフ弁ばね１０４と、リリーフ弁１０２が着座するリリーフ弁シート部材１０１と、リリーフ弁ばね１０４により発生した付勢力をリリーフ弁１０２に伝達する伝達部材（リリーフ弁ロッド１０３）から構成される。リリーフ弁ばね１０４はリリーフ弁シート部材１０１の加圧室１１と反対側の吐出流路側（燃料吐出口１２の側）に設置する。

以上のようにすることで、リリーフ弁ばね１０４を加圧室１１の外に設けることができ、加圧室１１の容積を増加することなくリリーフ弁機構１００の出口を加圧室１１に接続することができる。これにより、リリーフ弁機構１００の誤動作がなく、圧縮効率の低下（エネルギー効率低下）もない燃料供給ポンプを得ることができる。

しかしながら、このように構成した燃料供給ポンプでは、加圧室１１内が高圧となる吐出行程ではリリーフ弁１０２が開弁することができず、異常高圧となった燃料を開放する時間が短いことから十分な開放特性を得られない可能性がある。また、吐出圧力を高圧化に伴いリリーフ弁１０２の開弁圧を増加させるためにリリーフ弁ばね１０４の荷重を増加させた場合、閉弁時にリリーフ弁シート部材１０１とリリーフ弁１０２の間で発生する衝突荷重が増大して、シート部１０１ｂや、リリーフ弁１０２とリリーフバー１０３の接合部１０７が破損してしまう可能性がある。

以下、これらの課題を解決する本実施例のリリーフ弁機構１００の構成に関して、図５と図６を用いて説明する。リリーフ弁機構１００は、リリーフ弁１０２（弁体）が着座するリリーフ弁シート部１０１ｂ（シート部）を有するリリーフ弁シート部材１０１（シート部材）を備える。またリリーフ弁機構１００は、リリーフ弁シート部材１０１とは別部材で形成され、リリーフ弁１０２の径方向外側面１０２ａとの間に絞り部１０６ｂを形成する絞り部材１０６を備える。さらにリリーフ弁機構１００は、リリーフ弁１０２をリリーフ弁シート部１０１ｂに向かって付勢するリリーフ弁ばね１０４を有する。

リリーフ弁１０２にリリーフ弁ばね１０４の付勢力を作用させるリリーフ弁ロッド１０３が接合され、リリーフ弁ばね１０４はリリーフ弁１０２に対してリリーフ弁機構１００における下流側から上流側に向かう方向に付勢力を作用するように構成されている。

リリーフ弁シート部材１０１と絞り部材１０６は隣接して配置され、絞り部１０６ｂはリリーフ弁１０２がフルリフトした場合のシート部１０１ｂとリリーフ弁１０２との間の通路断面積より小さい通路断面積となるように構成されることが望ましい。また、リリーフ弁機構１００における上流側にリリーフ弁シート部材１０１が配置され、リリーフ弁シート部材１０１と隣接するとともにリリーフ弁機構１００における下流側に絞り部材１０６が配置されている。

こうすることで、開放された燃料が絞り部１０６ｂを通過する際に発生する差圧が、リリーフ弁１０２を開弁させる方向に作用し、リフトを増大させることで十分な開放特性を得ることができる。また、リリーフ弁シート部材１０１と絞り部材１０６を一体とする場合よりもシート部材１０１の剛性が下がり、リリーフ弁１０２が閉弁した際にシート部材１０１が弾性変形することで衝突荷重を低減し、リリーフ弁シート部１０１ｂや接合部１０７の破損を防止することができる。

さらに、図６を用いて詳細に説明する。先に述べたフルリフト（フルストローク）とはリリーフ弁１０２が開弁方向に移動することでリリーフ弁ばね１０４の線間が密着した状態、リリーフ弁１０２の一部と接触することでその移動を規制するストッパにリリーフ弁１０２が接触した状態、またはリリーフ弁１０２の全部が、リリーフ弁シート部１０１ｂを形成するリリーフ弁シート面部１０１ｃの下流側端面よりも下流側に移動した状態を示す。この際、リリーフ弁シート面部１０１ｃはテーパー面または球面により形成されることが望ましい。

こうすることで、絞り部１０６ｂにおいて、リリーフ弁１０２を開弁させるために十分な差圧を発生させることができ、さらにはリリーフ弁シート面部１０１ｃの形状でリリーフ弁１０２周りの流れを制御して開放特性を調節することが可能である。

絞り部材１０６は、リリーフ弁１０２の径方向外側面１０２ａとの間に絞り部１０６ｂを形成する径方向内側面１０６ｃと、リリーフ弁機構１００における上流側の上流側端面１０６ｄとを有し、上流側端面１０６ｄとリリーフ弁シート部材１０１の下流側の下流側端面１０１ｄとが接触するように構成してもよい。なお、本実施例において絞り部１０６ｂは閉弁時でリリーフ弁１０２の径方向外側面１０２ａと径方向内側面１０６ｃとの間に最小の断面積が環状に形成される。一方でリリーフ弁１０２がフルリフトした場合のシート部１０１ｂとリリーフ弁１０２との間の通路断面積もやはり環状に形成される。

また、リリーフ弁シート部材１０１はリリーフ弁シート部１０１ｂよりもさらに下流側に位置する下流側端面１０１ｄを有し、下流側端面１０１ｄが絞り部材１０６の上流側端面１０６ｄと接触するように構成してもよい。この際、両者は接触しているだけで接合していないため、絞り部材１０６の存在がシート部１０１の剛性に寄与することはない。

さらに、絞り部材１０６の外径がリリーフ弁シート部材１０１の外径より小さくなるよう構成し、絞り部材１０６、リリーフ弁シート部材１０１の順に、ポンプボディ１にそれぞれ形成されたシート部材圧入部１０１ａ、絞り部材圧入部１０６ａに圧入して固定してもよい。これにより、ボディ１の外側から一方向に組み立てを実施することが可能となり組み立て性を向上することができる。またこの際、シート部材１０１は、図２に示すようにユニット化してからポンプボディ１に圧入して固定してもよい。

また、リリーフ弁シート部材１０１は、リリーフ弁ばね１０４により付勢されたリリーフ弁により撓むような弁体軸方向厚さで形成されることが望ましい。

［参照例］
次に、図７を用いて本発明の参照例に関して説明する。本参照例では絞り部材１０６がシート部材１０１に溶接などの方法で接合されることで固定されている。この際、絞り部材１０６の外径がシート部材１０１の内径より小さく構成されることが望ましい。こうすることで、肉厚の絞り部材１０６を接合した場合にも、シート部材１０１の一部に、リリーフ弁１０２とシート部１０１ｂが衝突した際に弾性変形するような弁体軸方向厚さの部分を残すことが可能である。また、絞り部材１０６をポンプボディ１に接合することで固定したり、絞り部材１０６をポンプボディ１の一部により形成したりしても同様の効果を得ることができる。

なお、以上の実施例及び参照例においては、異常高圧となった燃料を加圧室１１に戻すリリーフ弁機構１００について説明したが、吸入流路１０ｃ（ダンパ室）などの低圧流路に戻すリリーフ弁機構に対しても適用可能である。以上の通り、本実施例の燃料供給ポンプは加圧室１１を構成するポンプボディと、加圧室１１の吐出側の吐出流路（燃料吐出口１２が形成される流路）の燃料が設定圧力以上になった場合に加圧室１１、又は吸入流路１０ｃ（ダンパ室）などの低圧流路に燃料を戻すリリーフ弁機構１００を備えたものである。

なお、本発明は上記した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、上述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、必ずしも説明した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。

１…ポンプボディ
１１…加圧室
１２…燃料吐出口
１００…リリーフ弁機構
１０１…リリーフ弁シート部材
１０２…リリーフ弁
１０３…リリーフ弁ロッド
１０４…リリーフ弁ばね
１０５…リリーフ弁ばねストッパ
１０６…絞り部材
１０７…接合部
１０９…筒状貫通口

Claims (12)

1. 弁体が着座するシート部を有するシート部材と、
   前記シート部材とは別部材で形成され、前記弁体の径方向外側面との間に絞り部を形成する絞り部材と、
   前記弁体を前記シート部に向かって付勢するばねと、を備え、
   前記シート部材と前記絞り部材とは、前記絞り部材の外径が前記シート部材の外径より小さく構成され、前記ばねの配置された側とは反対側から前記絞り部材、前記シート部材の順に並んでボディに対して固定され、
   前記シート部材と前記絞り部材とが弁体軸方向に隣接して配置されるリリーフ弁機構。
2. 請求項１のリリーフ弁機構において、
   前記絞り部は、前記弁体がフルリフトした場合の前記シート部と前記弁体との間の通路断面積より小さい通路断面積となるように構成されたリリーフ弁機構。
3. 請求項１のリリーフ弁機構において、
   当該リリーフ弁機構における上流側に前記シート部材が、下流側に前記絞り部材が配置されるリリーフ弁機構。
4. 請求項１のリリーフ弁機構において、
   前記絞り部材は、前記弁体の径方向外側面との間に絞り部を形成する径方向内側面と、前記リリーフ弁機構における上流側の上流側端面と、を有し、
   前記上流側端面と前記シート部材の下流側の下流側端面とが接触するように構成されたリリーフ弁機構。
5. 請求項１のリリーフ弁機構において、
   前記シート部材は、前記シート部よりもさらに下流側に位置する下流側端面を有し、
   前記下流側端面が前記絞り部材の上流側端面と接触するように構成されたリリーフ弁機構。
6. 請求項２のリリーフ弁機構において、
   前記フルリフトとは前記ばねの線間が密着した状態、前記弁体の一部と接触することで前記弁体の移動を規制するストッパに前記弁体が接触した状態、又は前記弁体の全部が、前記シート部を形成するシート面部の下流側端面よりも下流側に移動した状態であるリリーフ弁機構。
7. 請求項６のリリーフ弁機構において、
   前記シート面部がテーパー面または球面により形成されるリリーフ弁機構。
8. 請求項１のリリーフ弁機構において、
   前記シート部材は、前記ばねにより付勢された前記弁体により撓むような弁体軸方向厚さで形成されたリリーフ弁機構。
9. 請求項１のリリーフ弁機構において、
   前記絞り部材及び前記シート部材は、ボディに対して圧入されたリリーフ弁機構。
10. 請求項１のリリーフ弁機構において、
    前記弁体に前記ばねの付勢力を作用させるロッドが接合されたリリーフ弁機構。
11. 請求項１のリリーフ弁機構において、
    前記弁体に前記ばねの付勢力を作用させるロッドが接合され、前記ばねは前記弁体に対して前記リリーフ弁機構における下流側から上流側に向かう方向に付勢力を作用するように構成されたリリーフ弁機構。
12. 加圧室を構成するポンプボディを備えた燃料供給ポンプにおいて、
    前記加圧室の吐出側の吐出流路の燃料が設定圧力以上になった場合に前記加圧室、又は低圧流路に燃料を戻す請求項１〜１０の何れかに記載のリリーフ弁機構を備えた燃料供給ポンプ。

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