JP7118183B2 - 金属ダイアフラム、金属ダンパ、及びこれらを備えた燃料ポンプ - Google Patents

Description

本発明は車両用部品について、金属ダイアフラム、金属ダンパ、及びこれらを備えた燃料ポンプに関する。

自動車等のエンジン（内燃機関）の燃焼室へ燃料を直接、噴射する直接噴射型エンジンにおいては、燃料を高圧に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従来技術として、たとえば、特表２００９－５４０２０６号公報（特許文献１）に示すものがある。この特許文献１の図８には、電磁駆動装置について「ダイヤフラムシェル１４，１５の屈曲は行程制限装置１６によって制限されており、この行程制限装置１６は第１の湾曲エレメント１７と第２の湾曲エレメント１８とから成っている。両湾曲エレメントはＣ字形の断面形状を有しており、その結果両湾曲エレメントはそれぞれ互いに向かい合って位置するようにダイヤフラムシェル１４，１５の内側に当接し、これによってダイヤフラムシェル１４，１５の行程運動を制限する。これに対して、室２１，２２における圧力が低下して、ダイヤフラムシェル１４，１５が外方に向かって湾曲する場合には、湾曲エレメント１７，１８は互いに係合する。」と開示されている（段落００２６参照）。

特表２００９－５４０２０６号公報

上記従来技術では、ダイヤフラムシェル１４，１５の径方向外側に曲率半径の小さい複数の湾曲部が形成されている。このように曲率半径の小さい複数の湾曲部が形成されると、プレス加工が困難となる。

そこで本発明は、加工を容易として安価に製造できる金属ダイアフラムを提供することを目的とする。

前記した課題を解決するため、本発明の金属ダイアフラムは、
環状の平板部を構成するフランジ部と湾曲部とを備えた金属ダイアフラムであって、
前記フランジ部の径方向内側に位置し、かつ前記フランジ部から一方の側（図５中、上側）に湾曲する湾曲部のうち、最も径方向外側（図５中、左右方向外側）に位置する第１湾曲部と、
当該金属ダイアフラムの軸方向中心を含む範囲に設けられ、前記第１湾曲部と同じ側に湾曲する第２湾曲部と、
径方向において前記第１湾曲部と前記第２湾曲部との間に位置し、外周縁が前記第１湾曲部に接続され、内周縁が前記第２湾曲部に接続され、前記第１湾曲部と反対側に湾曲する第３湾曲部と、を有し、
前記第１湾曲部の中に構成される湾曲部の中で最大の曲率半径を有する湾曲部の曲率半径を第１曲率半径ｒ１とし、
前記第２湾曲部の中に構成される湾曲部の中で最小の曲率半径を有する湾曲部の曲率半径を第２曲率半径ｒ２とし、
前記第３湾曲部の中に構成される湾曲部の中で最小の曲率半径を有する湾曲部の曲率半径を第３曲率半径ｒ３とした場合に、
前記第１曲率半径ｒ１、前記第２曲率半径ｒ２および前記第３曲率半径ｒ３の中で、前記第１曲率半径ｒ１が最小となり、
前記第１湾曲部の径方向長さを第１径方向長さＬ１、前記第２湾曲部の径方向長さを第２径方向長さＬ２、前記第３湾曲部の径方向長さを第３径方向長さＬ３とした場合に、
前記第１径方向長さＬ１は前記第２径方向長さＬ２よりも小さく、前記第３径方向長さＬ３は前記第１径方向長さＬ１及び前記第２径方向長さＬ２よりも大きくなるように構成される。

このように構成した本発明によれば、加工を容易として安価に製造できる金属ダイアフラムを提供することが可能となる。
上記した内容以外の本発明の構成、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。

燃料ポンプが適用されたエンジンシステムの構成図を示す。 燃料ポンプの縦断面図である。 燃料ポンプの上方から見た水平方向断面図である。 燃料ポンプの図２と別方向から見た縦断面図である。 本実施例の圧力脈動低減機構９（金属ダンパ）の軸方向断面図を示す図である。 本実施例の金属ダンパ９の軸方向断面図でそれぞれの金属ダイアフラム（９１，９２）が上下に伸縮する状態を示す図である。 本実施例の金属ダンパ９の周りの鳥瞰図を示す図である。 本実施例の金属ダンパ９の周りの部品を分解した図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。

まず本発明の実施例について図１～７を用いて詳細に説明する。
図１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高圧燃料ポンプ（以下、燃料ポンプと呼ぶ）１００の本体を示し、この破線の中に示されている機構・部品はボディ１（ポンプボディと呼んでも良い）に一体に組み込まれていることを示す。

燃料タンク１０２の燃料は、エンジンコントロールユニット１０１（以下ＥＣＵと称す）からの信号に基づきフィードポンプ１０２によって燃料タンク１０３から汲み上げられる。この燃料は適切なフィード圧力に加圧されて燃料配管１０４を通して燃料ポンプ１００の低圧燃料吸入口１０ａに送られる。

吸入配管５（図１には図示無）の低圧燃料吸入口１０ａから流入した燃料は金属ダンパ９、吸入通路１０ｄを介して容量可変機構である電磁吸入弁機構３の吸入ポート３１に至る。

電磁吸入弁機構３に流入した燃料は、吸入弁３ｂを通過し、ボディ１に形成された吸入通路１ａを流れた後に加圧室１１に流入する。エンジンのカム機構９１によりプランジャ２に往復運動する動力が与えられる。プランジャ２の往復運動により、プランジャ２の下降行程には吸入弁３ｂから燃料を吸入し、上昇行程には、燃料が加圧される。加圧室１１の圧力が設定値を超えると、吐出弁機構８が開弁し、圧力センサ１０５が装着されているコモンレール１０６へ高圧燃料が圧送される。そしてＥＣＵ１０１からの信号に基づきインジェクタ１０７がエンジンへ燃料を噴射する。本実施例はインジェクタ１０７がエンジンのシリンダ筒内に直接、燃料を噴射する、いわゆる直噴エンジンシステムに適用される燃料ポンプである。燃料ポンプ１００は、ＥＣＵ１０１から電磁吸入弁機構３への信号により、所望の供給燃料の燃料流量を吐出する。

図２は本実施例の燃料ポンプ１００の垂直方向の断面で見た縦断面図を示し、図３は燃料ポンプ１００を上方から見た水平方向断面図である。また図４は燃料ポンプ１００を図２と別の垂直方向断面で見た縦断面図である。

本実施例の燃料ポンプ１００はボディ１に設けられた取付けフランジ１ｅ（図３）を用いエンジン（内燃機関）の燃料ポンプ取付け部９０（図２，４）に密着し、図示しない複数のボルトで固定される。

図２、４に示すように燃料ポンプ取付け部９０とボディ１との間のシールのためにＯリング９３がボディ１に嵌め込まれ、エンジンオイルが外部に漏れるのを防止する。

図２、４に示すようにボディ１にはプランジャ２の往復運動をガイドし、ボディ１と共に加圧室１１を形成するシリンダ６が取り付けられている。また燃料を加圧室１１に供給するための電磁吸入弁機構３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が設けられている。

シリンダ６はその外周側においてボディ１と圧入される。またボディ１を内周側（径方向内側）へ変形させることでシリンダ６の固定部６ａを図中上方向へ押圧し、シリンダ６の上端面で加圧室１１にて加圧された燃料が低圧側に漏れないようシールしている。すなわち、加圧室１１は、ボディ１、電磁吸入弁機構３、プランジャ２、シリンダ６、吐出弁機構８にて構成される。

プランジャ２の下端には、エンジンのカムシャフトに取り付けられたカム９１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９２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１８にてタペット９２に圧着されている。これによりカム９１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。

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の図中下方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が摺動したとき、副室７ａの燃料をシールしエンジン内部へ流入するのを防ぐ。同時にエンジン内の摺動部を潤滑する潤滑油（エンジンオイルも含む）がボディ１の内部に流入するのを防止する。

図２、３に示すリリーフ弁機構４は、シート部材４ｅ、リリーフ弁４ｄ、リリーフ弁ホルダ４ｃ、リリーフばね４ｂ、及びばね支持部材４ａで構成される。ばね支持部材４ａはリリーフばね４ｂを内包しリリーフ弁室を形成するリリーフボディとしても機能する。リリーフ弁機構４のばね支持部材４ａ（リリーフボディ）がボディ１に形成された横孔に圧入されて固定される。リリーフばね４ｂは、一端側がばね支持部材４ａに当接し、他端側がリリーフ弁ホルダ４ｃに当接している。リリーフ弁４ｄは、リリーフばね４ｂの付勢力がリリーフ弁ホルダ４ｃを介して作用してリリーフ弁シート（シート部材４ｅ）に押圧されることで燃料を遮断する。リリーフ弁４ｄの開弁圧力は、リリーフばね４ｂの付勢力によって決定される。本実施例ではリリーフ弁機構４は、リリーフ通路を介して加圧室１１に連通しているが、これに限定されるわけではなく、低圧通路（低圧燃料室１０又は吸入通路１０ｄ等）に連通するようにしても良い。

リリーフ弁機構４は、コモンレール１０６やその先の部材に何らかの問題が生じ、コモンレール１０６が異常に高圧となり、リリーフ弁４ｄの上流側と下流側との差圧が設定圧力を超えた場合に、リリーフばね４ｂの付勢力に抗してリリーフ弁４ｄが開弁するように構成される。コモンレール１０６やその先の部材内の圧力が高くなった場合に開弁し、燃料を加圧室１１または低圧通路（低圧燃料室１０又は吸入通路１０ｄ等）に戻すという役割を有する。

図３、４に示すように燃料ポンプ１００のボディ１の側面部には吸入配管５が取り付けられている。吸入配管５は、車両の燃料タンク１０３からの燃料を供給する低圧配管１０４に接続されており、燃料はここから燃料ポンプ内部に供給される。吸入配管５の先の吸入流路５ａ内の吸入フィルタ１７は、燃料タンク１０３から低圧燃料吸入口１０ａまでの間に存在する異物を燃料の流れによって燃料ポンプ内に吸収することを防ぐ役目がある。

図４に示すように低圧燃料吸入口１０ａを通過した燃料は金属ダンパ９が配置される低圧燃料室１０（ダンパ室）に流れる。そして低圧燃料室１０（ダンパ室）において圧力脈動が低減された燃料は、図２に示すように低圧燃料流路１０ｄを介して電磁吸入弁機構３の吸入ポート３ｋに至る。

図２、３に示すようにカム９１の回転により、プランジャ２がカム９１の方向に移動する吸入行程の場合、加圧室１１の容積は増加し加圧室１１の燃料圧力が低下する。吸入行程では電磁コイル３ｇは無通電状態であり、ロッド付勢ばね３によりロッド３ｉが開弁方向（図２、３の右方向）に付勢されることで、ロッド３ｉの先端部でアンカー３ｈを付勢する。この行程で加圧室１１内の燃料圧力が吸入ポート３ｋの圧力よりも低くなって、吸入弁３ｂの前後差圧よりもロッド付勢ばね３の付勢力が大きくなると、吸入弁３ｂは吸入弁シート部３ａから離れ開弁状態になる。これにより燃料は吸入弁３ｂの開口部３ｆを通り、加圧室１１に流入する。なお、ロッド付勢ばね３により付勢されたロッド３ｉはストッパ３ｎに衝突して開弁方向への動作が規制される。

プランジャ２が吸入行程を終了した後、プランジャ２が上昇運動に転じ上昇行程に移る。ここで電磁コイル３ｇは無通電状態を維持したままであり磁気付勢力は作用しない。ロッド付勢ばね３ｍは、無通電状態において吸入弁３ｂを開弁維持するのに必要十分な付勢力を有するよう設定されている。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弁３ｂの開口部３ｆを通して吸入通路１０ｄ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１０１（以下ＥＣＵと呼ぶ）からの制御信号が電磁吸入弁機構３に印加されると、電磁コイル３ｇには端子１６を介して電流が流れる。電磁コイル３ｇに電流が流れると磁気コア３ｅとアンカー３ｈとの間に磁気吸引力が作用し、磁気コア３ｅ及びアンカー３ｈが磁気吸引面で接触する。磁気吸引力はロッド付勢ばね３ｍの付勢力に打ち勝ってアンカー３ｈを付勢し、アンカー３ｈがロッド凸部３ｊと係合して、ロッド３ｉを吸入弁３ｂから離れる方向に移動させる。

よって、吸入弁付勢ばね３ｌによる付勢力と燃料が吸入通路１０ｄに流れ込むことによる流体力により吸入弁３ｂが閉弁する。閉弁後、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し、燃料吐出口１２ａの圧力以上になると、吐出弁機構８を介して高圧燃料の吐出が行われ、コモンレール１０６へと供給される。この行程を吐出行程と称する。なお、ボディ１の横穴に吐出ジョイント１２が挿入され、吐出ジョイント１２の内部空間により燃料吐出口１２ａが形成される。なお、吐出ジョイント１２は溶接部１２ｂにより溶接でボディ１の横穴に固定される。

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行程は、戻し行程と吐出行程からなる。そして、電磁吸入弁機構３のコイル３ｇ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３ｇへ通電するタイミングを早くすれば、上昇行程中の、戻し行程の割合が小さく、吐出行程の割合が大きい。
つまり、吸入通路１０ｄ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、通電するタイミングを遅くすれば上昇行程中の、戻し行程の割合が大きく吐出行程の割合が小さい。すなわち、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３ｇへの通電タイミングは、ＥＣＵ１０１からの指令によって制御される。

以上のように電磁コイル３ｇ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エンジンが必要とする量に制御することが出来る。ボディ１の加圧室１１出口側の吐出弁機構８は、吐出弁シート８ａ、吐出弁シート８ａと接離する吐出弁８ｂ、吐出弁８ｂを吐出弁シート８ａに向かって付勢する吐出弁ばね８ｃ、及び吐出弁８ｂのストローク（移動距離）を決める吐出弁ストッパ８ｄから構成されている。吐出弁ストッパ８ｄは燃料の外部への漏洩を遮断するプラグ８ｅに圧入されている。プラグ８ｅは溶接部８ｆで溶接により接合される。吐出弁８ｂの二次側には、吐出弁室８ｇが形成され、この吐出弁室８ｇがボディ１に水平方向に形成される横穴を介して燃料吐出口１２ａと連通する。

加圧室１１と吐出弁室８ｇの間に燃料差圧が無い状態では、吐出弁８ｂは吐出弁ばね８ｃの付勢力により吐出弁シート８ａに圧着され閉弁状態となっている。加圧室１１の燃料圧力が吐出弁室８ｇの燃料圧力よりも大きくなった時に初めて、吐出弁８ｂは吐出弁ばね８ｃの付勢力に逆らって開弁する。吐出弁８ｂが開弁すると、加圧室１１内の高圧の燃料は、吐出弁室８ｇ、燃料吐出口１２ａを経てコモンレール１０６（図１参照）へ吐出される。以上のような構成により、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機能する。

低圧燃料室１０には燃料ポンプ内で発生した圧力脈動が燃料配管１０４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体３ｂ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。なお、アルゴンとともにヘリウムを金属ダンパ９の内部に封入することで、製造時のガス漏れチェックがし易いという効果が得られる。

プランジャ２は、大径部２ａと小径部２ｂを有し、プランジャの往復運動によって副室７ａの体積は増減する。副室７ａは燃料通路１０ｅにより低圧燃料室１０と連通している。プランジャ２の下降時は、副室７ａから低圧燃料室１０へ、上昇時は、低圧燃料室１０から副室７ａへと燃料の流れが発生する。

このことにより、燃料ポンプの吸入行程もしくは、戻し行程におけるポンプ内外への燃料流量を低減することができ、燃料ポンプ内部で発生する圧力脈動を低減する機能を有している。以下、本実施例について図５、６、７に基づいて具体的に説明する。
図５は本実施例の圧力脈動低減機構９（金属ダンパ）の軸方向断面図を示し、図６は本実施例の金属ダンパ９の軸方向断面図でそれぞれの金属ダイアフラム（９１，９２）が上下に伸縮する状態を示し、図７は金属ダンパ９の周りの鳥瞰図を示し、さらに図８は金属ダンパ９の周りの部品を分解した図面を示す。金属ダンパ９は、不活性ガスが封入された内部空間を有する平面視略円形状の第１金属ダイアフラム９１及び第２金属ダイアフラム９２と、周縁部にて第１金属ダイアフラム９１及び第２金属ダイアフラム９２を溶接する溶接部９ａとを備える。第１金属ダイアフラム９１と溶接部９ａとの間、及び第２金属ダイアフラム９２と溶接部９ａとの間にはそれぞれ径方向に延在する環状且つ平面状の平板部（フランジ部）９１ａ、９２ａが形成される。２枚の金属ダイアフラムのそれぞれの平板部９１ａ、９２ａが重なり合っており、これらは溶接部９ａよりも径方向内側に位置している。金属ダンパ９は、両面に作用する圧力によって第１金属ダイアフラム９１及び第２金属ダイアフラム９２との間の内部空間９ｂの容積が増減することで、圧力脈動を低減するものである。

ポンプボディ１の凹部１ｐは、開口側が拡径する円錐台状に形成されている。ポンプボディ１の凹部１ｐ側の端部は、外周面１ｒが円柱面状に形成され、端面１ｓが円環状に形成されている。換言すると、ポンプボディ１の凹部１ｐ側の端部には、環状突部１ｖが形成されている。ポンプボディ１の凹部１ｐ側の端部及び凹部１ｐは、回転対称な形状である。

ダンパカバー１４は、例えば、一方側が閉塞された段付きの筒状（カップ状）で回転対称な形状に形成されており、第１保持部材１９、金属ダンパ９、第２保持部材２０の３つの部品を収容可能に構成されている。ダンパカバー１４は、中心軸線Ａｘに沿う方向に複数段の段部からなる段付き筒状に形成され、第１筒部１４１ａ、第２筒部１４２ａ、第３筒部１４３ａを有する。各筒部の半径（直径）は、第３筒部１４３ａが最も大きく、続いて第２筒部１４２ａ、第１筒部１４１ａの順に小さくなる。すなわち各筒部は、径方向外側から、第３筒部１４３ａ、第２筒部１４２ａ、第１筒部１４１ａの順に配置される。

第３筒部１４３ａと第２筒部１４２ａとの間には、第３筒部１４３ａと第２筒部１４２ａとを接続する第３接続部１４３ｂが形成されている。第３接続部１４３ｂは第３筒部１４３ａから第２筒部１４２ａに向かって径方向に延設され、第３筒部１４３ａと第２筒部１４２ａとの間の段差部となる第３径方向延設部（第３段差部）を構成する。

第２筒部１４２ａと第１筒部１４１ａとの間には、第２筒部１４２ａと第１筒部１４１ａとを接続する第２接続部１４２ｂが形成されている。第２接続部１４２ｂは第２筒部１４２ａから第１筒部１４１ａに向かって径方向に延設され、第２筒部１４２ａと第１筒部１４１ａとの間の段差部となる第２径方向延設部（第２段差部）を構成する。

第１筒部１４１ａの上端部（第２筒部１４２ａ側とは反対側の端部）には、第１筒部１４１ａから第１筒部１４１ａの中心（中心軸線Ａｘ）に向かって径方向に延設される第１径方向延設部１４１ｂが構成される。第１径方向延設部１４１ｂは、ダンパカバー１４の一端部（上端部）を閉塞する、中心軸線Ａｘに直交する円形状の閉塞部１４１ｂを構成する。

第３筒部１４３ａは、第１筒部１４１ａ及び第２筒部１４２ａに対して、中心軸線Ａｘに沿う方向の長さが長く、中心軸線Ａｘに沿って半径が一定の円筒状の面を成す。第１筒部１４１ａは第２接続部１４２ｂ側から第１接続部１４１ｂ側に向かうにつれて縮径するテーパ状の面として構成される。

第１筒部１４１ａ及び第１径方向延設部（閉塞部）１４１ｂは第１凹み部（第１段部）１４１を構成する。第１筒部１４１ａは第１み凹部１４１の側壁部を構成し、第１径方向延設部１４１ｂは第１凹み部１４１の底部を構成する。

第２筒部１４２ａ及び第２径方向延設部（第２段差部）１４２ｂは第２凹み部（第２段部）１４２を構成する。第２筒部１４２ａは第２凹み部１４２の側壁部を構成し、第２径方向延設部１４２ｂは第２凹み部１４２の底部を構成する。

第３筒部１４３ａ及び第３径方向延設部（第３段差部）１４３ｂは第３凹み部（第３段部）１４３を構成する。第３筒部１４３ａは第３凹み部１４３の側壁部を構成し、第３径方向延設部１４３ｂは第３凹み部１４３の底部を構成する。

第１凹み部１４１は、有底筒状を成すダンパカバー１４の最も深い位置に設けられ、第１凹み部１４１の第１径方向延設部（閉塞部）１４１ｂが最深の底部を構成する。第３凹み部１４３は有底筒状を成すダンパカバー１４の開口側に設けられ、ダンパカバー１４の開口部を構成する。なお、中心軸線Ａｘはプランジャ２の中心軸線に一致し、この中心軸線Ａｘをポンプボディ１の中心軸線とする。

ダンパカバー１４は、例えば、鋼板をプレス加工することで成形したものである。ダンパカバー１４の第３筒部１４３ａは、ポンプボディ１の凹部１ｐ側の端部の外周面１ｒに圧入され溶接により固定される。ダンパカバー１４は、筒状部分に複数の段を設けることで、ポンプボディ１に取り付ける部分（第３筒部１４３ａ）に対して先端部分（第１筒部１４１ａ）を小型化することができ、高圧燃料供給ポンプの設置空間が狭隘な場合に有利である。

図８に示すように、第１保持部材１９は、有底筒状（カップ状）で回転対称な形状の弾性体である。なお、図８は組み立て工程を示すため、図７と上下方向が反対になっている。具体的には、第１保持部材１９は、ダンパカバー１４の第１径方向延設部１４１ｂの下面に当接する当接部１９１と、金属ダンパ９の平板部（９１ａ，９２ａ）を全周に亘って押圧する環状の押え部（当接部）１９２と、当接部１９１と押え部１９２とを繋ぎ、当接部１９１から押え部１９２へ向かって拡径するテーパ状の第１側壁面部（テーパ部）１９３と、押え部１９２の全周から径方向外側に突出し、金属ダンパ９の溶接部９ａの一部を受け容れ可能に湾曲する環状の湾曲部１９４と、湾曲部１９４から凹部１ｐに向かって軸方向に延在し、金属ダンパ９の周縁部を取り囲む円筒状の囲い部１９５と、を有している。第１保持部材１９は、例えば、鋼板をプレス加工することで成形したものである。

当接部１９１はダンパカバー１４側に当接するダンパカバー側当接部を構成し、押え部１９２は金属ダンパ（ダンパ部材）９側に当接するダンパ部材側当接部を構成する。当接部１９１は、押え部１９２に対して径方向内側に形成される。また第１側壁面部１９３及び当接部１９１は、押え部１９２に対して径方向内側に形成され、金属ダンパ９の側とは反対側に向かって凹む第１保持部材１９の凹み部（第１保持部材凹み部）を構成する。

当接部１９１は、円形状且つ平面状に形成されている。当接部１９１の中央部には、第１連通孔１９１ａが設けられている。本実施例においては、第１連通孔１９１ａを設けない構成も可能である。第１側壁面部１９３には、複数の穴部（第２連通孔）１９３ａが周方向に間隔をあけて複数設けられている。第２連通孔１９３ａは、テーパ状の第１側壁面部１９３の径方向内側に形成された空間（第１保持部材１９と金属ダンパ９とで囲まれた空間）と第１側壁面部１９３の径方向外側に形成された空間（第１保持部材１９とダンパカバー１４とで囲まれた空間）とを連通する連通路（貫通孔）であり、低圧燃料室（ダンパ室）１０内の燃料が金属ダンパ９の本体部９１の両面に流通することを可能とする流路として機能する。

囲い部１９５は、その内径が金属ダンパ９の外径よりも所定の範囲内の間隙（第１間隙）ｇ１（図８参照）をもつように設定されており、金属ダンパ９の径方向への移動を規制する第１規制部として機能する。囲い部１９５の内周面と金属ダンパ９の周縁との間の第１間隙ｇ１は、金属ダンパ９が第１保持部材１９に対して径方向に当該第１間隙ｇ１分ずれたとしても、第１保持部材１９の押え部１９２が金属ダンパ９の溶接部９ａに接触しない範囲に設定されている。

囲い部１９５の開口側端部（下端部）には、径方向外側に突出する突起部１９６が周方向に間隔をあけて複数設けられている。複数の突起部１９６は、ダンパカバー１４の第２筒部１４２ａの内周面に対して所定の範囲内の間隙（第２間隙）ｇ２（図８参照）をもって対向するように構成されており、低圧燃料室（ダンパ室）１０内での第１保持部材１９の径方向の移動を規制する第２規制部として機能する。換言すると、複数の突起部１９６は、ダンパカバー１４内での第１保持部材１９の芯出し機能を有している。当該芯出し機能を十分に発揮するためには、６つ以上の突起部１９６を設けることが望ましい。各突起部１９６の先端とダンパカバー１４の第２筒部１４２ａの内周面との間の第２間隙ｇ２は、第１保持部材１９がダンパカバー１４に対して径方向に当該第２間隙ｇ２分ずれたとしても、第１保持部材１９の押え部１９２が金属ダンパ９の溶接部９ａに接触しない範囲に設定されている。

各突起部１９６は例えば切り起こしによって成形されており、隣接する突起部１９６の間には、周方向に延在する空間Ｐ１（図７参照）が形成されている。この空間Ｐ１は、金属ダンパ９の一方側（図７中、上側）の空間と他方側（図７中、下側）の空間とを連通させる連通路を構成しており、低圧燃料室（ダンパ室）１０内の燃料が第１ダイアフラム９１及び第２ダイアフラム９２の両面に流通することを可能とする流路として機能する。突起部１９６の長さを極力短くした場合でも、隣接する突起部１９６の間に流路としての空間Ｐ１を必ず確保することができるので、第１保持部材１９は、その径方向の大きさの小型化が可能である。

第２保持部材２０は、例えば図８に示すように、筒状で回転対称な形状の弾性体である。具体的には、第２保持部材２０は、一方側（下端部側、図８中、上側）が拡径する筒状の第２側壁面部２０１と、第２側壁面部２０１の小径側の上端部から径方向内側に屈曲する環状の押え部２０２と、第２側壁面部２０１の大径側の下端部から径方向外側に突出する環状のフランジ部２０３と、で構成されている。第２保持部材２０は、例えば、鋼板をプレス加工することで成形したものである。

第２側壁面部２０１には、第３連通孔２０１ａが周方向に間隔をあけて複数設けられている。第３連通孔２０１ａは、筒状の第２側壁面部２０１の径方向内側に形成された空間
（第２保持部材２０と金属ダンパ９とポンプボディ１の凹部１ｐとで囲まれた空間）Ｐ２と第２側壁面部２０１の径方向外側に形成された空間（第２保持部材２０とダンパカバー１４とで囲まれた空間）Ｐ３とを連通する連通路であり、低圧燃料室（ダンパ室）１０内の燃料が金属ダンパ９の本体部９１の両面に流通することを可能とする流路として機能する。

押え部２０２は、金属ダンパ９の平板部（９１ａ，９２ａ）を全周に亘って押圧するように構成されており、第１保持部材１９の押え部２０２と略同じ径に形成されている。すなわち、第２保持部材２０の押え部２０２及び第１保持部材１９の押え部１９２は、金属ダンパ９の平板部（９１ａ，９２ａ）の両面をそれぞれ同じように挟持するように構成されている。

フランジ部２０３は、ポンプボディ１の凹部１ｐ側の端面１ｓに上側から当接するように構成されている。また、フランジ部２０３は、ダンパカバー１４の大径筒部１４３ａの内周面に対して所定の範囲内の間隙（第３間隙）ｇ３をもって対向するように構成されており、低圧燃料室（ダンパ室）１０内での第２保持部材２０の径方向の移動を規制する第３規制部として機能する。換言すると、フランジ部２０３は、ダンパカバー１４内での第２保持部材２０の芯出し機能を有している。フランジ部２０３の外周縁とダンパカバー１４の第４筒部１４４ａの内周面との間の第３間隙ｇ３は、第２保持部材２０がダンパカバー１４に対して径方向に当該第３間隙ｇ３分ずれたとしても、第２保持部材２０の押え部２０２が金属ダンパ９の溶接部９ａに接触しない範囲に設定されている。

このように、第１保持部材１９の第１側壁面部１９３の第２連通孔１９３ａ、第１保持部材１９の隣接する突起部１９６の間に形成された空間Ｐ１、及び第２保持部材２０の第２側壁面部２０１の第３連通孔２０１ａが、低圧燃料室１０内の燃料が金属ダンパ９の両面に流通することを可能とする。このため、当該流路をポンプボディ１に設ける必要がなく、ポンプボディ１及びポンプボディ１の凹部１ｐの形状を回転対称形に単純化できる。
この場合、ポンプボディ１に対する当該流路の加工が不要であり、ポンプボディ１及びポンプボディ１の凹部１ｐの加工が容易となる。したがって、高圧燃料供給ポンプの製造コストを低減することが可能である。

また本実施例によれば第１保持部材１９、金属ダンパ９、及び第２保持部材２０の位置決め（芯出し）のための構造をポンプボディ１に設ける必要がない。したがって、ポンプボディ１の形状の複雑化を回避することができ、ポンプボディ１及びポンプボディ１の凹部１ｐの形状を回転対称形に単純化することが可能である。

また、本実施例によれば、当接部１９１におけるダンパカバー１４との当接面積を小さくし、且つ金属ダンパ９の外径を大きくすることができる。その結果、金属ダンパ９のダンパ性能を高めた状態で、ポンプボディ１及び金属ダンパ９から第１保持部材１９を介してダンパカバー１４に伝達する振動を抑制することができる。すなわち、第１保持部材１９を介するダンパカバー１４への振動伝達経路における振動伝達を抑制することができる。

（金属ダンパの組込み工程） 次に、本実施例に係る高圧燃料供給ポンプにおける金属ダンパの組込み工程について図８を用いて説明する。

まず、図８に示すように、ダンパカバー１４を、閉塞部１４１ｂが下側に開口部が上側となるように配置する。

次に、第１保持部材１９を、当接部１９１が下側を向いた状態でダンパカバー１４内に挿入し、ダンパカバー１４の閉塞部１４１ｂに載置する。このとき、第１保持部材１９が自身の複数の突起部１９６によってダンパカバー１４内で径方向の位置決めがなされる。
すなわち、第１保持部材１９をダンパカバー１４内へ挿入するだけで、第１保持部材１９のダンパカバー１４内での芯出しが行われる。本実施例においては、第１保持部材１９の突起部１９６とダンパカバー１４の第２筒部１４２ａの内周面との間に第２間隙ｇ２を設けているので、第１保持部材１９のダンパカバー１４への組込みが容易である。

次いで、金属ダンパ９を、ダンパカバー１４内の第１保持部材１９の押え部１９２上に載置する。このとき、金属ダンパ９は、第１保持部材１９の囲い部１９５によって第１保持部材１９内での径方向の位置決めがなされる。この場合、第１保持部材１９がダンパカバー１４内で芯出しされた状態なので、金属ダンパ９を第１保持部材１９に載置するだけで、金属ダンパ９のダンパカバー１４内での芯出しがなされる。本実施例においては、第１保持部材１９の囲い部１９５の内周面と金属ダンパ９の周縁との間に第１間隙ｇ１を設けているので、金属ダンパ９の第１保持部材１９への組込みが容易である。

続いて、第２保持部材２０を、押え部２０２が下側に向いた状態でダンパカバー１４内へ挿入し、金属ダンパ９の平板部（９１ａ，９２ａ）上に載置する。このとき、第２保持部材２０が自身のフランジ部２０３によってダンパカバー１４内で径方向の位置決めがなされる。すなわち、第２保持部材２０をダンパカバー１４内へ挿入するだけで、第２保持部材２０のダンパカバー１４内での芯出しが行われる。本実施例においては、第２保持部材２０のフランジ部２０３の外縁とダンパカバー１４の大径筒部１４３ａの内周面との間に第３間隙ｇ３を設けているので、第２保持部材２０のダンパカバー１４への組込みが容易である。

最後に、ポンプボディ１（図７参照）の凹部１ｐ側の端部をダンパカバー１４の第３筒部１４３ａ内に圧入し、ポンプボディ１の凹部１ｐ側の端面１ｓが第２保持部材２０のフランジ部２０３を押圧した状態にする。この状態において、ダンパカバー１４をポンプボディ１に溶接により固定する。

この場合、第２保持部材２０のフランジ部２０３及び第２側壁面部２０１が弾性的に撓んだ状態となる。また、第１保持部材１９の当接部１９１がダンパカバー１４の第２凹み部１４２の第２径方向延設部１４２ｂに押圧され、第１保持部材１９の第１側壁面部１９３が弾性的に撓んだ状態となる。これにより、第１保持部材１９及び第２保持部材２０にばね反力が生じ、この反力による付勢力によって金属ダンパ９が低圧燃料室（ダンパ室）１０内で確実に保持される。

このように、本実施例における金属ダンパ９の組込み工程では、ダンパカバー１４内に、第１保持部材１９、金属ダンパ９、及び第２保持部材２０を順次挿入するだけで、ダンパカバー１４内における第１保持部材１９、金属ダンパ９、第２保持部材２０の位置決め（芯出し）を行うことができる。したがって、各部品９、１９、２０をそれぞれ位置決めするための工程が不要となる。

また、第１保持部材１９、金属ダンパ９、及び第２保持部材２０の３つの部品をユニット化してダンパカバー１４に組み込む必要がないので、当該部品９、１９、２０をユニット化するサブアセンブリ工程が不要である。

さらに、ダンパカバー１４、第１保持部材１９、金属ダンパ９、及び第２保持部材２０をそれぞれ回転対称形に形成したので、組込み時に部品の軸方向の向きのみを留意すればよい。したがって、組立工程の簡略化による生産性向上とコスト低減が可能である。

ここで本実施例の金属ダイアフラム（９１，９２）はフランジ部（９１ａ，９２ａ）と、フランジ部（９１ａ，９２ａ）の径方向内側に位置し、フランジ部（９１ａ，９２ａ）から一方の側（図５中、上側）に湾曲する湾曲部（９１１，９１２）のうち、最も径方向外側（図５中、左右方向外側）に位置する第１湾曲部９１１の曲率半径ｒ１が最小となるように構成される。金属ダイアフラム（９１，９２）は圧力がかかることにより上下に拡大、縮小することで圧力脈動を低減する。なお、それぞれの湾曲部（９１１，９１２，９１３）は軸方向から金属ダイアフラムを見た場合に同一の径方向長さで円周形状となるように形成される。しかし、最も径方向外側に位置する第１湾曲部９１１のフランジ部（９１ａ，９２ａ）の側の部位は圧力脈動低減にほとんど寄与しない。

図６は本実施例の金属ダンパ９の軸方向断面図でそれぞれの金属ダイアフラム（９１，９２）が上下に伸縮する状態を示す。具体的には径方向の破線が金属ダイアフラム（９１，９２）が上下に伸縮する状態を示している。ここで金属ダイアフラム（９１，９２）は傾斜が開始する下端部（９１Ｌ，９２Ｌ）と、最も軸方向の位置が高くなる上端部（９１Ｔ，９２Ｔ）とを有する。中間部（９１Ｍ，９２Ｍ）は径方向における下端部（９１Ｌ，９２Ｌ）と上端部（９１Ｔ，９２Ｔ）との間の真ん中の位置を示す。径方向の破線に示すように実際に金属ダイアフラム（９１，９２）の上下に伸縮する部位は中間部（９１Ｍ，９２Ｍ）から径方向内側であることを示している。中間部（９１Ｍ，９２Ｍ）から径方向内側の部位は圧力脈動低減にほとんど寄与しない。

このため、本実施例の金属ダイアフラム（９１，９２）は傾斜が開始する下端部（９１Ｌ，９２Ｌ）と最も軸方向の位置が高くなる上端部（９１Ｔ，９２Ｔ）との間の中間部（９１Ｍ，９２Ｍ）の径方向内側に位置する湾曲部（９１１，９１２，９１２’，９１３，９１３’）のうち、最も径方向外側に位置する第１湾曲部９１１の曲率半径ｒ１が最小となるように構成されることが望ましい。

これらの構成により、圧力脈動にほとんど寄与しない部位を小さくすることで、実質的な径方向における可動領域を広げることができるため、圧力脈動低減効果を向上することが可能となる。また最も径方向外側に位置する第１湾曲部９１１の曲率半径ｒ１が最小ということは第１湾曲部９１１の径方向内側の湾曲部（９１２，９１３）の曲率半径（ｒ２，ｒ３）は曲率半径ｒ１よりも大きくなる。つまり、湾曲部（９１２，９１３）の曲がり具合が緩やかになるので、プレス加工を容易に行うことを可能としつつ、湾曲部が形成されない金属ダンパに比べると圧力脈動低減効果を向上することができる。

本実施例では第１湾曲部９１１は径方向外側に曲率半径ｒ１’で構成される湾曲部と曲率半径ｒ１’よりも大きい最大曲率半径ｒ１で構成される湾曲部とを有する。また第２湾曲部９１２は径方向内側に曲率半径は無限大となる平面部９１２’と平面部９１２’の曲率半径より小さい最小曲率半径ｒ２で構成される湾曲部とを有する。つまり本実施例では第２湾曲部９１２は平面部９１２’も含めて第２湾曲部と定義している。但し、平面部９１２’が形成されていなくても第２湾曲部９１２と反対方向に湾曲する湾曲部が形成されていなければ、これを一つの湾曲部として定義して良い。

このように湾曲部（９１１，９１２）が複数の曲率半径を有する場合に、第１湾曲部９１１の最大曲率半径ｒ１がフランジ部（９１ａ，９２ａ）から第１湾曲部９１１と同じ側に湾曲する第２湾曲部９１２の最小曲率半径ｒ２に対し、最小となるように構成される。
なお、第１湾曲部９１１の最大曲率半径ｒ１に対し第２湾曲部９１２の最小曲率半径ｒ２は３．５～５倍となるように形成されることが望ましい。これにより上記したように、圧力脈動低減効果を向上することが可能となる。

また金属ダイアフラム（９１，９２）は、径方向において第１湾曲部９１１と第２湾曲部９１２との間に位置し、かつ第１湾曲部９１１から第１湾曲部９１１と反対側（図面５中、下側）に湾曲する第３湾曲部９１３を有する。また第３湾曲部９１３は径方向内側に曲率半径ｒ３’の湾曲部と径方向外側に曲率半径ｒ３’よりも曲率半径の小さい最小曲率半径ｒ３で構成される湾曲部とを有する。そして第１湾曲部９１１の最大曲率半径ｒ１が第３湾曲部９１３の最小曲率半径ｒ３に対し、最小となるように構成される。第３湾曲部９１３の曲率半径（ｒ３，ｒ３’）をできるだけ大きくすることにより滑らかな湾曲とすることができるため、結果的に内部空間９ｂの容積が小さくなる。ここで、金属ダンパ９の周りの圧力は通常運転においては０．４ＭＰａ程度であるが、これがたとえば１．０ＭＰａ以上などと異常に高くなることがあり得る。この場合に内部空間９ｂの容積が大きいとその分、収縮するため、金属ダンパの内部圧力が高くなり過ぎてしまう虞がある。これに対して上記した構成によれば、内部空間９ｂの容積が小さくなることで、内部圧力が高くなり過ぎることを抑制することが可能である。

また金属ダイアフラム（９１，９２）は、第１湾曲部９１１の径方向長さＬ１が第１湾曲部９１１と同じ側に湾曲する第２湾曲部９１２の径方向長さＬ２よりも小さくなるように構成される。また金属ダイアフラム（９１，９２）は、径方向において第１湾曲部９１１と第２湾曲部９１２との間に位置し、かつ第１湾曲部９１１から第１湾曲部９１１と反対側に湾曲する第３湾曲部９１３を有する。そして第３湾曲部９１３の径方向長さＬ３は第１湾曲部９１１の径方向長さＬ１及び第２湾曲部９１２の径方向長さＬ２よりも大きくなるように構成される。すなわち、第１湾曲部９１１の径方向長さＬ１を可能な限り小さくすることで、圧力脈動に寄与しにくい部位を小さくでき、圧力脈動低減効果を向上することが可能となる。

また金属ダイアフラム（９１，９２）は、第１湾曲部９１１の径方向内側に位置し、かつ第１湾曲部９１１から第１湾曲部９１１と同じ側に湾曲する第２湾曲部９１２と、径方向において第１湾曲部９１１と第２湾曲部９１２との間に位置し、かつ第１湾曲部９１１から第１湾曲部９１１と反対側に湾曲する第３湾曲部９１３と、を有する。そして径方向においてフランジ部（９１ａ，９２ａ）と軸方向中心（中心軸線Ａｘ）との間には第１湾曲部９１１、第２湾曲部９１２、第３湾曲部９１３の３つのみの湾曲部が形成される。従来技術においては多数の湾曲部が形成された金属ダンパを用いていたが、湾曲部が多いと、その分、スタンピング（プレス加工）が困難となる。特に金属ダンパの耐久性を向上させるために硬質の金属を採用すると、よりプレス加工が難しくなるため、可能な限り複雑な形状を避け、簡易な形状であることが望ましい。これに対し、本実施例では、上記のように３つのみの湾曲部が形成される構成を採用したため、硬質の材料を使用することで、金属ダンパの耐久性を向上させつつ、かつ、プレス加工により容易に成形することができるので安価に金属ダイアフラム（９１，９２）を製造することが可能である。

図５に示すように第２湾曲部９１２は当該金属ダイアフラム（９１，９２）の軸方向中心（中心軸線Ａｘ）を含んで形成される。また金属ダイアフラム（９１，９２）は、第２湾曲部９１２は径方向内側に当該金属ダイアフラム（９１，９２）の中心軸線Ａｘと直交する方向に形成される平面部９１２’を有する。なお、平面部９１２’の径方向長さＬ４は第２湾曲部９１２の径方向長さＬ２に対し、０．１～０．４倍程度であり、つまりは半分以下となるように形成される。この微少な径方向長さの平面部９１２’を中心部に設けることにより、上記したような異常な高圧が金属ダイアフラム（９１，９２）にかかった場合、この平面部９１２’が対向する金属ダイアフラム（９１，９２）の平面部に衝突することになるため、それ以上、内部容積９ｂが小さくなることがない。つまり金属ダイアフラム（９１，９２）の耐久性を向上させることが可能となる。

また、当該金属ダイアフラム（９１，９２）の板厚が０．２３ｍｍ～０．２７ｍｍであり、かつプレス成形により成形される。つまり、本実施例によれば上記したように硬質の材料を採用しつつ、プレス加工を容易にできるようにしたため、板厚を薄くすることが可能である。

また、当該金属ダイアフラム（９１，９２）は、第１湾曲部９１１と同じ側に湾曲する第２湾曲部９１２の軸方向高さＨ２が第１湾曲部９１１の軸方向高さＨ１よりも小さくなるように構成されることが望ましい。これにより、上記したように内部空間９ｂの容積を小さくすることができ、内部圧力が高くなり過ぎることを抑制することが可能である。つまり、金属ダンパの耐久性を向上させることができる。

そして、金属ダンパ９は２枚の金属ダイアフラム（９１，９２）のそれぞれのフランジ部フランジ部（９１ａ，９２ａ）を接合することで構成され、２枚の金属ダイアフラム（９１，９２）は同一形状で構成されることが望ましい。これにより異なる金属ダイアフラムを採用することに比べて安価に金属ダンパを製造することが可能である。また本実施例の燃料ポンプ１００は往復運動することで加圧室１１の燃料を加圧するプランジャ２と、加圧室１１の上流側に配置された電磁弁３と、を備え電磁弁３の上流側に上記した金属ダンパ９が配置されることが望ましい。

１…ボディ、２…プランジャ、３…電磁吸入弁機構、４…リリーフ弁機構、５…吸入配管、６…シリンダ、７…シールホルダ、８…吐出弁機構、９…金属ダンパ、９１…第１金属ダイアフラム、９２…第２金属ダイアフラム、９１１…第１湾曲部、９１２…第２湾曲部、９１３…第３湾曲部、９１４…第４湾曲部、１０…ダンパ室、１１…加圧室、１２…吐出ジョイント、１３…プランジャシール。

Claims (6)

1. 環状の平板部を構成するフランジ部と湾曲部とを備えた金属ダイアフラムであって、
   前記フランジ部の径方向内側に位置し、かつ前記フランジ部から一方の側に湾曲する湾曲部のうち、最も径方向外側に位置する第１湾曲部と、
   当該金属ダイアフラムの軸方向中心を含む範囲に設けられ、前記第１湾曲部と同じ側に湾曲する第２湾曲部と、
   径方向において前記第１湾曲部と前記第２湾曲部との間に位置し、外周縁が前記第１湾曲部に接続され、内周縁が前記第２湾曲部に接続され、前記第１湾曲部と反対側に湾曲する第３湾曲部と、を有し、
   前記第１湾曲部の中に構成される湾曲部の中で最大の曲率半径を有する湾曲部の曲率半径を第１曲率半径ｒ１とし、
   前記第２湾曲部の中に構成される湾曲部の中で最小の曲率半径を有する湾曲部の曲率半径を第２曲率半径ｒ２とし、
   前記第３湾曲部の中に構成される湾曲部の中で最小の曲率半径を有する湾曲部の曲率半径を第３曲率半径ｒ３とした場合に、
   前記第１曲率半径ｒ１、前記第２曲率半径ｒ２および前記第３曲率半径ｒ３の中で、前記第１曲率半径ｒ１が最小となり、
   前記第１湾曲部の径方向長さを第１径方向長さＬ１、前記第２湾曲部の径方向長さを第２径方向長さＬ２、前記第３湾曲部の径方向長さを第３径方向長さＬ３とした場合に、
   前記第１径方向長さＬ１は前記第２径方向長さＬ２よりも小さく、前記第３径方向長さＬ３は前記第１径方向長さＬ１及び前記第２径方向長さＬ２よりも大きくなるように構成された金属ダイアフラム。
2. 請求項１に記載の金属ダイアフラムにおいて、
   前記第２湾曲部は、曲率半径が無限大となり、当該金属ダイアフラムの中心軸線と直交する方向に形成される平面部を有する金属ダイアフラム。
3. 請求項１に記載の金属ダイアフラムにおいて、
   当該金属ダイアフラムの板厚が０．２３ｍｍ～０．２７ｍｍであり、かつプレス成形により成形される金属ダイアフラム。
4. 請求項１に記載の金属ダイアフラムにおいて、
   前記第２湾曲部の軸方向高さＨ２が前記第１湾曲部の軸方向高さＨ１よりも小さくなるように構成された金属ダイアフラム。
5. 請求項１又は４の２枚の金属ダイアフラムのそれぞれの前記フランジ部を接合することで構成され、
   前記２枚の金属ダイアフラムは同一形状で構成された金属ダンパ。
6. 往復運動することで加圧室の燃料を加圧するプランジャと、
   前記加圧室の上流側に配置された電磁弁と、を備えた高圧燃料ポンプにおいて、
   前記電磁弁の上流側に請求項５の金属ダンパが配置された燃料ポンプ。

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