JPWO2012020466A1 - 高圧ポンプ - Google Patents

Abstract

燃料送油効率と、シール性や耐弁固着に対する信頼性との両立を図ることができる高圧ポンプを提供する。弁体挿入孔の開口周縁の座面にシートされるシート面を有するシート部と、シート部から軸線方向に延在する軸部と、弁体挿入孔の内周面に摺接する摺接面を有し軸部の周囲に周方向に所定の間隔で配置される複数の案内羽根部と、を備えて構成される弁体を備えた高圧ポンプにおいて、周方向に隣り合う案内羽根部と弁体挿入孔の内周面とによって燃料流路が画成され、案内羽根部の周方向の両側面のうちの一方の面には、燃料流路側に迫り出すように形成され、燃料流路を通過する燃料を衝突させて燃料の運動エネルギーを弁体の軸回転力に変換するための迫出面が設けられており、弁体を軸方向視したときに、案内羽根部のうち幅が最も狭い部分における幅の中央線（Ｌ１）が、軸部の軸芯を通過する中央線（Ｌ１）の平行線（Ｌ２）よりも迫出面側に位置する。

Description

本発明は、燃料を加圧して圧送する高圧ポンプ（なお、燃料供給ポンプやサプライポンプと称する場合もある。）に関するものである。

従来、燃料を加圧して圧送する高圧ポンプにおいて、弁体挿入孔の開口周縁の座面にシートされるシート面を有するシート部と、シート部から軸線方向に延在する軸部と、弁体挿入孔の内周面に摺接する摺接面を有し軸部の周囲に周方向に所定の間隔で配置される複数の案内羽根部とを備えた弁体を燃料吸入弁や燃料吐出弁として用いたものがある。

図９（ａ）はこのような弁体１３０の径方向側面図を示しており、図９（ｂ）は、図９（ａ）の弁体１３０を案内羽根部１３３側（シート部１３１の反対側）から見た軸線方向側面図を示している。この弁体１３０は、弁体挿入孔の開口縁部に形成された座面に接合されるシート面１３１ａを有するシート部１３１を備えている。このシート部１３１から軸線方向に延在して軸部１３２が設けられており、軸部１３２の周囲には、弁体挿入孔の内周面と摺接する摺接面１３３ａを有する複数の案内羽根部１３３が、周方向に所定の間隔をおいて配置されている。周方向に隣り合う二つの案内羽根部１３３と弁体挿入孔の内周面とによって画成される領域は、燃料流路１３５となっている。

また、それぞれの案内羽根部１３３の周方向の両側面のうちの一方の面には、燃料流路１３５側に迫り出して形成された迫出面１３３ｂが設けられている。この迫出面１３３ｂは、燃料が燃料流路１３５を通過する際に、通過燃料の衝突を受けて燃料の移動エネルギーを弁体１３０の軸回転力に変換する機能を有している。

特開２００６−１８３５７９号公報 （図１及び図３等） 特開２００６−１８３６４７号公報 （図１等）

ところで、高圧ポンプには、装着されるエンジンレイアウト上の制約やポンプサイズ上の制約等によって、弁体の径を小さくせざるを得ないものがある。弁体の径が小さくなると、弁体の燃料流路のうち通過面積が最小となる部分の面積（この面積を、以下「最小通過面積」と称する。）の確保と迫出面の迫出量の確保との両立が難しくなるという問題がある。

この問題を具体的に説明すると、図９（ｂ）に示すように、上述した弁体１３０において、通常、それぞれの案内羽根部１３３は軸部１３２の軸芯Ｃを基点に放射状に延びるように設けられている。そのため、弁体１３０の径が小さくなると、図１０（ａ）に示すように、形成される燃料流路１３５の最小通過面積（図中の斜線領域の面積）は小さくなりやすい。また、弁体１３０の径が小さくなると、案内羽根部１３３の径方向長さが短くなる分、迫出面１３３ｂの軸線方向投影面積が小さくなって、迫出面１３３ｂへの通過燃料の衝突量が減少しやすい。

このとき、迫出面１３３ｂへの通過燃料の衝突量の確保を優先して迫出面１３３ｂの迫出量を大きくすると、図１０（ｂ）に示すように、燃料流路１３５の最小通過面積が小さくなって燃料送油効率が落ちることになる。
一方で、燃料流路１３５の最小通過面積の確保を優先すると、図１０（ｃ）に示すように迫出面１３３ｂの迫出量が不足し、弁体１３０に軸回転力を付与することが困難となる。軸回転力が不足すると、弁体１３０の同位相での摺動が繰り返され、摺動面の焼き付きや摩耗によって弁体１３０の傾きやシート面の偏摩耗等が生じやすくなる。その結果、シール性の低下や弁体１３０の固着が生じやすくなり、高圧ポンプの信頼性が低下するおそれがある。

このような問題は、高圧ポンプによる燃料の圧送量を更に増大させたい場合にも生じ得る。すなわち、弁体の大きさを大きく変更することなく弁を通過する燃料流量を増大させようとして燃料流路の最小通過面積を大きくしようとすると、迫出面の迫出量が小さくなってしまい弁体の軸回転力が得にくくなるという問題がある。

本発明の発明者はこのような問題に鑑みて、弁体を案内羽根部側から軸方向視したときに、案内羽根部の端面の幅の中心線が、軸部の軸芯を通過する中心線の平行線よりも迫出面側に位置するように弁体を構成することによりこのような問題を解決できることを見出し、本発明を完成させたものである。すなわち、本発明は、燃料送油効率と、シール性や耐弁固着に対する信頼性との両立を図ることができる高圧ポンプを提供することを目的とする。

本発明によれば、弁体挿入孔の開口周縁の座面にシートされるシート面を有するシート部と、シート部から軸線方向に延在する軸部と、弁体挿入孔の内周面に摺接する摺接面を有し軸部の周囲に周方向に所定の間隔で配置される複数の案内羽根部と、を備えて構成される弁体を備えた高圧ポンプにおいて、周方向に隣り合う案内羽根部と弁体挿入孔の内周面とによって燃料流路が画成され、案内羽根部の周方向の両側面のうちの一方の面には、燃料流路側に迫り出すように形成され、燃料流路を通過する燃料を衝突させて燃料の運動エネルギーを弁体の軸回転力に変換するための迫出面が設けられており、弁体を軸方向視したときに、案内羽根部のうち幅が最も狭い部分における幅の中央線（Ｌ１）が、軸部の軸芯を通過する中央線（Ｌ１）の平行線（Ｌ２）よりも迫出面側に位置することを特徴とする高圧ポンプが提供され、上述した課題を解決することができる。

ここで、本明細書において、案内羽根部の幅とは、図３において記号ＬＣで表される箇所の幅であって、燃料通過方向に弁体端部を軸方向視したときに視覚される案内羽根部の幅を意味する。
なお、案内羽根部に面取り処理が成されている場合には、案内羽根部の幅は、面取り部分を除いた案内羽根部の幅を意味する。

また、本発明の別の態様は、ハウジングに設けてある弁体挿入孔に挿入される高圧ポンプ用弁体を含むバルブを備えた高圧ポンプであって、高圧ポンプ用弁体が、弁体挿入孔の開口周縁の座面に、弾性部材の付勢力によってシートされるシート面を有するシート部と、シート部を介して軸線方向に延在する軸部と、弁体挿入孔の内周面に摺接する摺接面を有するとともに、軸部の周方向に所定間隔で配置される複数の案内羽根部と、を有しており、周方向に隣り合う案内羽根部および弁体挿入孔の内周面によって、所定の燃料流路が形成され、案内羽根部の周方向の両側面のうちの一方の面には、燃料流路を通過する燃料を衝突させて燃料の運動エネルギーを弁体の軸回転力に変換するための迫出面が設けられており、燃料通過方向に沿って、弁体端部を軸方向視したときに、案内羽根部のうち、幅が最小となる部分を通過する仮想直線である中央線（Ｌ１）が、当該中央線（Ｌ１）と平行関係にあり、かつ、軸部の軸芯を通過する仮想直線である平行線（Ｌ２）よりも、迫出面側に位置し、さらに、複数の案内羽根部を、平行線（Ｌ２）に沿って二分割した場合に、非対称形状であることを特徴とする高圧ポンプである。

また、本発明の高圧ポンプを構成するにあたり、案内羽根部は、エンドミルを用いた切削加工によって形成されるものであり、弁体の軸線方向に沿ったエンドミルの進入量を調節することによって迫出面の迫出量が調節されるとともに、弁体の径方向に沿ったエンドミルの進入量を調節することによって幅が調節されてなることが好ましい。

また、本発明の高圧ポンプを構成するにあたり、高圧ポンプが、蓄圧式燃料噴射装置に用いられるポンプであることが好ましい。

本発明の高圧ポンプによれば、弁体を軸方向視したときに、案内羽根部のうち幅が最も狭い部分における幅の中央線（Ｌ１）が、軸部の軸芯を通過する中央線（Ｌ１）の平行線（Ｌ２）よりも迫出面側に位置するように弁体を構成することにより、燃料流路の最小通過面積の確保と迫出面の迫出量の確保との両立が可能になる。したがって、弁体の径が小さく構成される場合はもちろんのこと、弁体の径を維持したままでも、燃料送油効率とシール性や耐弁固着に対する信頼性を向上させることができ、高圧ポンプの信頼性の低下を防ぐことができる。

本実施形態の高圧ポンプの構成例を説明するための図である。 弁体の構成について説明するための図である。 迫出面の迫出量と燃料流路の最小通過面積とについて説明するための図である。 中央線Ｌ１および平行線Ｌ２との間の距離と、燃料流路の最小通過面積と、の関係について説明するための図である。 エンドミルを用いた切削加工による案内羽根部の形成方法について説明するための図である。 弁体の軸線方向に沿ったエンドミルの進入量と迫出面の迫出量との関係を説明するための図である。 弁体の軸線方向に沿ったエンドミルの進入量と弁体の周方向に沿ったエンドミルの進入量と燃料流路の最小通過面積との関係を説明するための図である。 蓄圧式燃料噴射装置の構成例を説明するための図である。 従来の弁体の構成について説明するための図である。 従来の弁体における迫出面の迫出量と燃料流路の最小通過面積との関係を説明するための図である。

以下、図面を参照して、本発明にかかる高圧ポンプの実施の形態について具体的に説明する。ただし、以下の実施の形態は、本発明の一態様を示すものであって本発明を限定するものではなく、本発明の範囲内で任意に変更することが可能である。なお、各図中、同じ符号が付されているものはすべて同じ部材ないし部分を指しており、適宜説明が省略されている。

１．高圧ポンプ
図１は、高圧ポンプ５０の構成の一例を示す部分断面図であって、ＩＯバルブ（インレット／アウトレットバルブ）７０が備えられた領域の周囲をプランジャ５７の軸線に沿って切断した部分断面図を示している。この高圧ポンプ５０は、内燃機関の気筒内に燃料を噴射するための蓄圧式燃料噴射装置の燃料供給ポンプとして用いられるものであるが、高圧ポンプの用途はこれに限定されるものではない。

この高圧ポンプ５０において、ポンプハウジング５１のシリンダには、上方側（図１の上側）からプランジャバレル５３が挿入されて固定されている。このプランジャバレル５３には、その軸線方向（図１の上下方向）に沿ってプランジャ摺動孔５４が設けられるとともに、このプランジャ摺動孔５４に連通するようにしてバルブ収容孔５５が設けられている。

プランジャ摺動孔５４にはプランジャ５７が軸線方向に摺動自在に収容されている。また、バルブ収容孔５５にはＩＯバルブ７０が嵌挿され、バルブホルダ５８によって下方側へ押し付けられて固定されている。バルブホルダ５８の内部には、ＩＯバルブ７０側に開口を有する収納穴５９が形成されている。また、バルブホルダ５８には、ＩＯバルブ７０と反対側の端部で開口し、かつ、収納穴５９に通じる吐出通路６０が設けられている。

収納穴５９の内部には、アウトレットばね受け６２が嵌挿されている。アウトレットばね受け６２は、その中央部分に吐出通路６０とほぼ同一径を有して吐出通路６０に通じる連通孔６３が穿設されている。そして、アウトレットばね受け６２とアウトレットバルブ７１ｂとの間にアウトレットばね６４が弾装されており、アウトレットバルブ７１ｂは、アウトレットバルブボディ７３の座面７３ｂへ常時付勢されるようになっている。

ＩＯバルブ７０は、インレットバルブ７１ａと、アウトレットバルブ７１ｂと、インレットバルブホディ７２と、アウトレットバルブホディ７３と、インレットバルブばね８０とを有して構成されている。

インレットバルブボディ７２とアウトレットバルブボディ７３とは相互に当接して一体化されている。インレットバルブボディ７２には、その中央付近において、インレットバルブ７１ａが摺動自在に挿入されるインレット挿入穴７２ａが軸線方向に沿って形成されている。このインレット挿入穴７２ａの下方側において、インレット挿入穴７２ａに直交するようにしてインレット挿入穴７２ａと連通する吸入路７７がインレットバルブボディ７２の側面まで形成されて、側面に開口している。この吸入路７７は、プランジャバレル５３に形成された供給通路５６に連通している。

また、インレットバルブボディ７２には、インレット挿入穴７２ａの近傍にインレット挿入穴７２ａと並行して吸入吐出兼用通路７８が穿設されており、その両端は、インレットバルブボディ７２の軸線方向上下の面にそれぞれ開口している。この吸入吐出兼用通路７８の一端は、インレットバルブボディ７２とアウトレットバルブボディ７３との間に画成される燃料溜まり室８１に開口する一方、他端側は加圧室５２に連通している。

アウトレットバルブボディ７３には、インレットバルブボディ７２との当接面のほぼ中央部分に、インレットバルブ７１ａ及びアウトレットバルブ７１ｂの軸線方向における断面形状がほぼ台形状の凹部が形成され、燃料溜まり室８１が画成されている。この燃料溜まり室８１には、インレットバルブ７１ａがほぼ中央に位置するとともに、吸入吐出兼用通路７８の一端が開口している。

さらに、この燃料溜まり室８１に通じるようにしてアウトレットバルブボディ７３にアウトレット挿入孔７３ａが穿設されており、アウトレット挿入孔７３ａにはアウトレットバルブ７１ｂが摺動自在に挿入されている。また、アウトレット挿入孔７３ａにはインレットばね８０が収容されている。このインレットばね８０は、インレットバルブ７１ａとアウトレットバルブ７１ｂとの間に弾装され、インレットバルブ７１ａが、インレットバルブボディ７２の座面７２ｂへ常時付勢されるようになっている。

この高圧ポンプ５０において、プランジャ５７が引き下げられたときにはインレットバルブ７１ａが開弁する一方でアウトレットバルブ７１ｂが閉弁し、インレットバルブ７１ａを介して燃料が加圧室５２内に導入される。また、プランジャ５７が押し上げられて加圧室５２内の燃料の圧力が上昇すると、インレットバルブ７１ａが閉弁する一方でアウトレットバルブ７１ｂが開弁し、アウトレットバルブ７１ｂを介して高圧の燃料が吐出される。

２．弁体
（１）基本構成
次に、本実施形態の高圧ポンプ５０に備えられたインレットバルブ７１ａ及びアウトレットバルブ７１ｂの構成について詳細に説明する。本実施形態の高圧ポンプ５０では、アウトレットバルブ７１ｂの軸線方向の長さがインレットバルブ７１ａよりやや長目である点を除けば、インレットバルブ７１ａとアウトレットバルブ７１ｂとは基本的に同様の形状を有している。

図２（ａ）は、インレットバルブ７１ａ及びアウトレットバルブ７１ｂとして用いられる弁体３０の斜視図を示し、図２（ｂ）は、弁体３０の径方向側面図を示し、図２（ｃ）は、弁体３０を案内羽根部３３側から見た軸線方向側面図を示している。

この弁体３０は、バルブボディのバルブ挿入孔の開口周縁の座面にシートされるシート面３１ａを有するシート部３１と、シート部３１から軸線方向に延在する軸部３２と、バルブ挿入孔の内周面に摺接する摺接面３３ａを有し、軸部３２の周囲に周方向に所定の間隔で配置された複数の案内羽根部３３とを備えている。案内羽根部３３は、周方向に均等な間隔を有して四箇所に設けられている。隣り合う案内羽根部３３の間隙は燃料流路３５となって、開弁時に燃料が通過する。また、案内羽根部３３のシート部３１側の軸線方向端部はシート部３１から離間して設けられ、案内羽根部３３とシート部３１との間には間隙が形成されている。

（２）迫出面および迫出量
それぞれの案内羽根部３３において、周方向の両側面のうちの一方の面には迫出面３３ｂが設けられている。この迫出面３３ｂは、案内羽根部３３の軸線方向中央付近からシート部３１側に近づくにつれて案内羽根部３３の幅が大きくなるように、隣り合う案内羽根部３３との間の間隙側に迫り出すように湾曲形状をなして形成されている。この迫出面３３ｂは、開弁時に燃料流路３５を流れる燃料の衝突を受けて、燃料の移動エネルギーを利用して弁体３０を軸回転させるために設けられている。弁体３０は、図２（ａ）や図２（ｃ）中の矢印方向に軸回転する。

この迫出面３３ｂの迫出量によって燃料の衝突量に差が生じることから、迫出面３３ｂの迫出量は、弁体３０の軸回転力に影響を及ぼす要素となる。案内羽根部３３の径方向の長さが同じであって、かつ、燃料流路３５を通過する燃料の流量及び圧力が同じ場合、迫出面３３ｂの迫出量が大きいほど、より大きな軸回転力が得られやすい。
かかる迫出面の迫出量は、図２（ｂ）〜（ｃ）において記号Ｈで示される箇所の大きさである。
すなわち、かかる迫出面の迫出量は、弁体を径方向視したときに、弁体挿入孔の内周面に対する案内羽根部の摺接面のうち、案内羽根部の幅が最も狭い部分の当該案内羽根部の幅（図２（ｂ）〜（ｃ）中のＷ１）と、案内羽根部の幅が最も広い部分の当該案内羽根部の幅（図２（ｂ）〜（ｃ）中のＷ２）と、の差（Ｗ２-Ｗ１）を意味する。
なお、このような案内羽根部の迫出量Ｈについては、高圧ポンプ弁体の大きさ、用途、性能等を考慮して定めることができる。

迫出面３３ｂの形状は湾曲形状でなくても構わないが、弁体３０を通過する燃料の流れを著しく阻害することのないように、案内羽根部３３の幅がシート部３１側に近づくにつれて徐々に広くなるように迫出面３３ｂを形成することが好ましい。本実施形態の高圧ポンプ５０のインレットバルブ７１ａ及びアウトレットバルブ７１ｂの場合、後述するようにエンドミルを用いた切削加工によって案内羽根部３３が形成されていることから、迫出面３３ｂは、エンドミルのドリルの外周面に対応して円弧状をなしている。

（３）中央線Ｌ１および平行線Ｌ２との関係
また、図２（ｃ）に示すように、それぞれの案内羽根部３３は、その幅が最も狭い部分における幅の中央線（以下、単に「中央線」と称する場合がある。）Ｌ１が、軸部３２の軸芯Ｃを通過し、中央線Ｌ１に平行な平行線（以下、単に「平行線」と称する場合がある。）Ｌ２よりも迫出面３３ｂ側に位置するように設けられている。図２（ｂ）の案内羽根部３３のうち、軸線方向下端部から迫出面３３ｂが迫り出し始める軸線方向中央部までの領域の幅は同じであり、この領域における案内羽根部３３の幅の中央線が図２（ｃ）の中央線Ｌ１に相当する。

この中央線Ｌ１を平行線Ｌ２よりも迫出面３３ｂ側に位置させることは、すなわち、軸部３２から立ち上がる案内羽根部３３の基点を軸芯Ｃから偏芯させて設けることであり、すべての案内羽根部３３の基点を軸芯Ｃから偏芯させることによって迫出面３３ｂが形成された側面の径方向長さを長くすることができるようになる。

その結果、図３に示すように、それぞれの燃料流路３５において、燃料流路３５を構成する隣り合う二つの案内羽根部３３Ｘ、３３Ｙの側面のうち、案内羽根部３３Ｙにおける迫出面３３ｂが形成されていない側面Ｂの径方向長さＬＢが、迫出面３３ｂの迫出量Ｈが増えた分短くなるとしても、案内羽根部３３Ｘにおける迫出面３３ｂが形成された側面Ａの径方向長さＬＡが長くなる分、燃料流路３５の最小通過面積を確保しやすくなる。図３と図１０（ａ）〜（ｃ）とを比較することにより、本実施形態の弁体３０が、燃料流路３５の最小通過面積が著しく小さくされることなく、迫出面３３ｂの迫出量Ｈが大きくされていることが容易に理解できる。

（４）非対称形状
また、図２（ａ）〜（ｃ）及び図３に示すように、それぞれの案内羽根部３３は、その中央線Ｌ１が、平行線Ｌ２よりも、迫出面３３ｂ側に位置するように設けられ、さらに、複数の案内羽根部３３を、平行線Ｌ２に沿って二分割した場合に、非対称形状の分割品が得られるように構成されている。
すなわち、複数の案内羽根部３３が、軸芯Ｃを中心として、所定量偏芯した状態（オフセット状態）にあり、複数の案内羽根部の基点を、軸芯Ｃから所定量偏芯させて、放射状に外側に向かって延出させることになる。

そして、高圧ポンプ用弁体３０において、中央線Ｌ１が、平行線Ｌ２よりも、迫出面３３ｂ側に位置するように構成し、さらに、複数の案内羽根部３３が、平行線Ｌ２に沿って二分割された場合に、非対称形状となるように構成されているとは、すなわち、軸部３２から立ち上がる案内羽根部３３の基点を、軸芯Ｃから、所定量偏芯させて設けることにほかならない。
したがって、複数の案内羽根部３３を、平行線Ｌ２に沿って二分割した場合、非対称形状の分割品が得られることになる。そして、複数の案内羽根部３３が、例えば、４枚の案内羽根部から構成されている場合には、軸方向視したときに、非対称形状の十字となる。
よって、すべての案内羽根部３３の基点を、軸芯Ｃから、所定量偏芯させ、迫出面の迫出量が比較的大きい場合であっても、迫出面が形成された側面の径方向長さＬＡを長くするスペースが生じることになる。その結果、偏芯量に対応して、迫出面３３ｂが形成された側面の径方向長さＬＡを長くすることができる。

(５)最小通過面積
燃料流路３５の最小通過面積は、弁体３０を通過する燃料の流路の絞りの程度に影響を及ぼす要素であり、最小通過面積の違いによって高圧ポンプ５０の燃料送油効率に差が生じる。燃料流路３５に供給される燃料の流量及び圧力が同じ場合、最小通過面積が大きいほど燃料送油効率は低下しにくくなる。すなわち、本実施形態のインレットバルブ７１ａ及びアウトレットバルブ７１ｂとして用いられる弁体３０は、迫出量Ｈと最小通過面積との両立が図られていることにより、燃料送油効率を低下させることなく弁体３０の軸回転力が確実に得られるようになっている。そのため、高圧ポンプ５０における燃料送油効率と弁体３０のシール性や耐弁固着に対する信頼性との両立を図ることができるようになっている。
なお、このような最小通過面積の大きさについては、高圧ポンプ弁体の大きさ、用途、性能等を考慮して定めることができる。

（６）中央線Ｌ１および平行線Ｌ２との間の距離と、燃料流路の最小通過面積との関係
次いで、図４を参照して、中央線Ｌ１および軸部３２の軸芯Ｃを通過し中央線Ｌ１に平行な平行線Ｌ２との間の距離、すなわち、いわゆる偏芯量と、燃料流路の最小通過面積と、の関係について、概略的に説明する。
すなわち、図４の横軸に、中央線Ｌ１および平行線Ｌ２との間の距離（ｍｍ）が採ってあり、図４の縦軸に、燃料流路の最小通過面積（ｍｍ²)が採って示してある。
そして、ラインＡが、迫出量Ｈが相対的に少ない場合であって、この場合には、中央線Ｌ１および平行線Ｌ２との間の距離（偏芯量）が多少変化しても、燃料流路の最小通過面積はほとんど変わらないことを示している。
一方、ラインＢが、迫出量Ｈが相対的に大きい場合であって、この場合には、中央線Ｌ１および平行線Ｌ２との間の距離（偏芯量）が変化すると、燃料流路の最小通過面積が大きく変化し、中央線Ｌ１および平行線Ｌ２との間の距離が大きいほど、最小通過面積が大きくなることを示している。
よって、本実施形態において、中央線Ｌ１および平行線Ｌ２との間の距離、すなわち、複数の案内羽根部の偏芯量を調整することによって、迫出面の迫出量が比較的大きい場合であっても、所定の燃料通過面積を維持できることが理解される。

３．弁体の製造方法の一例
弁体３０の案内羽根部３３の形成方法は特に制限されるものではないが、例えばエンドミルを用いた切削加工によって案内羽根部３３を形成することができる。以下、案内羽根部３３の形成方法の一例として、エンドミルを用いた切削加工によって案内羽根部３３を形成する方法について具体的に説明する。

図５（ａ）〜（ｂ）は、それぞれ弁体３０の製造途中における中間体の外周面にエンドミル９０によって溝を形成することにより案内羽根部３３を形成する際のエンドミル９０の進入位置を示している。図５（ａ）は、従来の弁体を製造する際のエンドミル９０の進入位置を示し、図５（ｂ）は、本実施形態の弁体３０を製造する際のエンドミル９０の進入位置を示している。図５（ａ）及び（ｂ）のそれぞれにおいて、弁体の軸線方向に沿ったエンドミル９０の進入位置が下半分に示され、弁体の径方向に沿ったエンドミル９０の進入位置が上半分に示されている。

本実施形態の弁体３０を製造する際においては、弁体３０の軸線方向に沿ったエンドミル９０の進入量Ｘ２が、従来の弁体を製造する際のエンドミル９０の進入量Ｘ１よりも小さくされる。これにより、迫出面３３ｂが形成される領域の軸方向長さが長くなり、エンドミル９０の外周面の円弧に対応して形成される迫出面３３ｂの迫出量Ｈ２が、従来の迫出面の迫出量Ｈ１よりも大きくされる。

また、本実施形態の弁体３０を製造する際においては、弁体３０の径方向に沿ったエンドミル９０の進入量Ｙ２が、従来の弁体を製造する際のエンドミル９０の進入量Ｙ１よりも大きくされる。これにより、迫出面３３ｂが形成される案内羽根部３３の側面の長さ（＝Ｙ２）が従来の案内羽根部の側面の長さ（＝Ｙ１）よりも長くされる。

ここで、弁体３０の軸線方向に沿ったエンドミル９０の進入量Ｘと形成される迫出面３３の迫出量Ｈとの関係、及び弁体３０の軸線方向に沿ったエンドミル９０の進入量Ｘと、弁体３０の径方向に沿ったエンドミル９０の進入量Ｙと、形成される燃料流路３５の最小通過面積との関係を、図６及び図７に示す。

図６に示すように、エンドミル９０の断面形状はほぼ真円をなしていることから、弁体３０の軸線方向に沿ったエンドミル９０の進入量Ｘが小さいほど、迫出面３３ｂの迫出量Ｈは大きくなる。また、図７に示すように、弁体３０の径方向に沿ったエンドミル９０の進入量Ｙが同じ場合には、弁体３０の軸線方向に沿ったエンドミル９０の進入量Ｘが大きいほど最小通過面積は大きくなり、弁体３０の軸線方向に沿ったエンドミル９０の進入量Ｘが同じ場合には、弁体３０の径方向に沿ったエンドミル９０の進入量Ｙが大きいほど最小通過面積は大きくなる。

これらの図６及び図７に示される関係に基づいて、形成される迫出面３３ｂの迫出量Ｈと燃料流路３５の最小通過面積とがともに所望の範囲におさまるように、弁体３０の軸線方向又は径方向に沿ったエンドミル９０の進入量が適宜設定される。このように、エンドミル９０の進入量を変えるだけで、特定の形状を有する案内羽根部３３を備えた弁体３０を容易に得ることができる。

４．蓄圧式燃料噴射装置
次に、本実施形態の高圧ポンプ５０が備えられる蓄圧式燃料噴射装置について簡単に説明する。
図８は、蓄圧式燃料噴射装置１０の構成の一例を示している。この蓄圧式燃料噴射装置１０は、燃料タンク１７と、低圧フィードポンプ２と、高圧ポンプ５０と、コモンレール１１と、複数のインジェクタ１５等を主要な構成要素として備えている。

低圧フィードポンプ２は、機械式又は電磁式のポンプとして構成され、燃料タンク１７内の燃料を吸い上げて高圧ポンプ５０に向けて供給する。高圧ポンプ５０は、低圧フィードポンプ２によって燃料が供給されると、この供給された燃料を加圧してコモンレール１１へ圧送するようになっている。過剰に供給された燃料は、第１及び第２のリターン通路８ａ、８ｂを介して燃料タンク１７へ戻されるようになっている。

高圧ポンプ５０には、カム１９及びタペット２０を介してエンジンの駆動力によって上下動されるプランジャ５７が備えられている。このプランジャ５７の上下動によって容積が可変する加圧室５２には、ＩＯバルブ７０を介して燃料が流入するとともに、加圧された燃料がＩＯバルブ７０を介してコモンレール１１に圧送されるようになっている。

この高圧ポンプ５０には、低圧フィードポンプ２から供給される燃料の流量を制御するための比例制御弁１４が備えられた供給通路４が形成されており、ＩＯバルブ７０に連通して加圧室５２への燃料の供給が行われるようになっている。比例制御弁１４によって加圧室５２へ供給する燃料の流量を調節することによって、レール圧の制御が可能になっている。

また、高圧ポンプ５０に設けられた第１及び第２のリターン通路８ａ、８ｂはともに燃料タンク１７に連通している。第１のリターン通路８ａの他端は、比例制御弁１４の上流側の供給通路４に接続され、第１のリターン通路８ａの途中にはオーバーフローバルブ１６が設けられている。第２のリターン通路８ｂの他端は比例制御弁１４とＩＯバルブ７０との間の供給通路４に接続され、第２のリターン通路８ｂの途中にはオリフィス１８が設けられている。

また、高圧ポンプ５０と高圧供給通路６を介して接続されたコモンレール１１は、高圧ポンプ５０によって圧送される高圧の燃料を蓄積するとともに、複数のインジェクタ１５に対して、均等な圧力で燃料を供給する。コモンレール１１に接続されたそれぞれのインジェクタ１５は、通電制御によって開閉の制御が行われ、コモンレール１１から圧送される燃料をエンジンの気筒内に噴射する。このインジェクタ１５には、インジェクタ１５の開閉の制御に伴って排出されるリーク燃料を燃料タンク１７に戻すための第４のリターン通路８ｄが接続されている。第４のリターン通路８ｄの他端は燃料タンク１７に連通している。

また、コモンレール１１にはレール圧センサ１２が設けられている。このレール圧センサ１２のセンサ値はレール圧制御に用いられる。また、コモンレール１１には、コモンレール１１から排出する燃料の流量を調節するための比例制御弁１３が備えられた第３のリターン通路８ｃが接続されている。第３のリターン通路８ｃの他端は、燃料タンク１７に連通している。比例制御弁１３によってコモンレール１１から排出する燃料の流量を調節することによって、レール圧の制御が可能になっている。

このように構成される蓄圧式燃料噴射装置１０の高圧ポンプ５０において、インレットバルブ７１ａ及びアウトレットバルブ７１ｂとして本実施形態の弁体３０が備えられている。蓄圧式燃料噴射装置１０の高圧ポンプ５０は比較的大きな流量の燃料の圧送が必要とされるが、噴射圧力の高圧化に伴って更なる燃料流量が必要とされる場合や、例えばエンジンに備えられたカム上に配置されるようにエンジンブロックに装着されて使用される高圧ポンプのようにエンジンレイアウト上の制約あるいはポンプサイズの制約によって弁体３０の直径が小さくなる場合であっても、燃料送油効率を確保しつつ、弁体３０のシール性や耐弁固着等に対する信頼性を得ることができるようになる。

２：低圧フィードポンプ、４：供給通路、６：高圧供給通路、８ａ：第１のリターン通路、８ｂ：第２のリターン通路、８ｃ：第３のリターン通路、８ｄ：第４のリターン通路、１０：蓄圧式燃料噴射装置、１１：コモンレール、１２：レール圧センサ、１３：比例制御弁、１４：比例制御弁、１５：インジェクタ、１６：オーバーフローバルブ、１７：燃料タンク、１８：オリフィス、１９：カム、２０：タペット、３０：弁体、３１：シート部、３１ａ：シート面、３２：軸部、３３：案内羽根部、３３ａ：摺接面、３３ｂ：迫出面、３５：燃料通路、５０：高圧ポンプ、５１：ポンプハウジング、５２：加圧室、５３：プランジャバレル、５４：プランジャ摺動孔、５５：バルブ収容孔、５６：供給通路、５７：プランジャ、５８：バルブホルダ、５９：収納穴、６０：吐出通路、６２：アウトレットばね受け、６３：連通孔、６４：アウトレットばね、７０：ＩＯバルブ、７１ａ：インレットバルブ、７１ｂ：アウトレットバルブ、７２：インレットバルブホディ、７２ａ：インレット挿入穴、７２ｂ：座面、７３：アウトレットバルブボディ、７３ａ：アウトレット挿入孔、７３ｂ：座面、７７：吸入路、７８：吸入吐出兼用通路、８０：インレットばね、８１：燃料溜まり室、９０：エンドミル

Claims (4)

1. 弁体挿入孔の開口周縁の座面にシートされるシート面を有するシート部と、前記シート部から軸線方向に延在する軸部と、前記弁体挿入孔の内周面に摺接する摺接面を有し前記軸部の周囲に周方向に所定の間隔で配置される複数の案内羽根部と、を備えて構成される弁体を備えた高圧ポンプにおいて、
   周方向に隣り合う前記案内羽根部と前記弁体挿入孔の内周面とによって燃料流路が画成され、
   前記案内羽根部の周方向の両側面のうちの一方の面には、前記燃料流路側に迫り出すように形成され、前記燃料流路を通過する燃料を衝突させて前記燃料の運動エネルギーを前記弁体の軸回転力に変換するための迫出面が設けられており、
   前記弁体を軸方向視したときに、前記案内羽根部のうち幅が最も狭い部分における前記幅の中央線（Ｌ１）が、前記軸部の軸芯を通過する前記中央線（Ｌ１）の平行線（Ｌ２）よりも前記迫出面側に位置することを特徴とする高圧ポンプ。
2. ハウジングに設けてある弁体挿入孔に挿入される高圧ポンプ用弁体を含むバルブを備えた高圧ポンプであって、
   前記高圧ポンプ用弁体が、弁体挿入孔の開口周縁の座面に、弾性部材の付勢力によってシートされるシート面を有するシート部と、シート部を介して軸線方向に延在する軸部と、前記弁体挿入孔の内周面に摺接する摺接面を有するとともに、前記軸部の周方向に所定間隔で配置される複数の案内羽根部と、を有しており、
   周方向に隣り合う案内羽根部および弁体挿入孔の内周面によって、所定の燃料流路が形成され、前記案内羽根部の周方向の両側面のうちの一方の面には、燃料流路を通過する燃料を衝突させて燃料の運動エネルギーを弁体の軸回転力に変換するための迫出面が設けられており、燃料通過方向に沿って、弁体端部を軸方向視したときに、前記案内羽根部のうち、幅が最小となる部分を通過する仮想直線である中央線（Ｌ１）が、当該中央線（Ｌ１）と平行関係にあり、かつ、前記軸部の軸芯を通過する仮想直線である平行線（Ｌ２）よりも、迫出面側に位置し、さらに、前記複数の案内羽根部を、前記平行線（Ｌ２）に沿って二分割した場合に、非対称形状であることを特徴とする高圧ポンプ。
3. 前記案内羽根部は、エンドミルを用いた切削加工によって形成されるものであり、前記弁体の軸線方向に沿ったエンドミルの進入量を調節することによって前記迫出面の迫出量が調節されるとともに、前記弁体の径方向に沿ったエンドミルの進入量を調節することによって前記幅が調節されてなることを特徴とする請求項１又は２に記載の高圧ポンプ。
4. 前記高圧ポンプが、蓄圧式燃料噴射装置に用いられるポンプであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の高圧ポンプ。

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