JPWO2018056109A1 - メタルダイアフラムダンパ - Google Patents

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Abstract

繰り返し応力がかかっても破断し難いメタルダイアフラムダンパを提供する。
円板状のダイアフラム２の内部に気体が封入され、中央の変形作用部２３と外周の外周固定部２０とを有するメタルダイアフラムダンパ１であって、変形作用部２３はダイアフラム２の外部に湾曲した形状に形成されており、変形作用部２３と外周固定部２０との接続部分に内径側に開放する折返部５が形成されており、折返部５は径方向に移動可能になっている。

Description

本発明は、高圧燃料ポンプ等の脈動が生じる箇所に用いられる脈動吸収用のメタルダイアフラムダンパに関する。
燃料タンクから供給される燃料をインジェクタ側へ圧送する高圧燃料ポンプがある。高圧燃料ポンプは、内燃機関のカムシャフトの回転により駆動されるプランジャの往復移動によって燃料の加圧及び吐出を行っている。
高圧燃料ポンプ内における燃料の加圧及び吐出の仕組みとして、先ず、プランジャが下降するときに吸入弁を開けて燃料入口側に形成される燃料チャンバから加圧室へ燃料を吸入する吸入行程が行われる。次に、プランジャが上昇するときに加圧室の燃料の一部を燃料チャンバへ戻す調量行程が行われて、吸入弁を閉じた後、プランジャがさらに上昇するときに燃料を加圧する加圧行程が行われる。このように、高圧燃料ポンプは、吸入行程、調量行程及び加圧行程のサイクルを繰り返すことにより、燃料を加圧してインジェクタ側へ吐出している。このとき、高圧燃料ポンプからインジェクタへの燃料の吐出量の変化やインジェクタの噴射量の変化によって燃料チャンバにおいて脈動が発生する。
このような高圧燃料ポンプには、燃料チャンバに発生する脈動を低減させるためのメタルダイアフラムダンパが内蔵されている。例えば、図７に示されるように、特許文献１に開示されているようなパルセーションダンパ（メタルダイアフラムダンパ）は、燃料チャンバに設けられ、２枚の円板状のダイアフラムが外径側端部で接合されることにより、内部に所定圧の気体が封入される密閉空間が形成されている。パルセーションダンパは、脈動を伴う燃料圧を受けてダイアフラムの平板部が弾性変形することにより、燃料チャンバの容積を可変し、脈動を低減している。
図７（ａ）に示されるように、ダイアフラムは、中央（内径側）から順に平板部、この平板部から外径側に連なる円弧状の肩部、この肩部から外径側に連なる円弧状の縁部とから構成されており、２枚のダイアフラムの縁部は、外径側において全周に亘って気密に接合されている。また、肩部の曲率半径は、縁部の曲率半径よりも長く形成され、肩部の剛性は、縁部の剛性よりも小さくなっている。パルセーションダンパは、その縁部が支持部材により支持されて、図示しない燃料チャンバ内に固定されている。
特開２０１１−２２０１９２号公報（第１１頁、第１図）
ここで、特許文献１にあっては、パルセーションダンパは、２枚のダイアフラムの外径側の縁部における剛性が高められ、さらに、その縁部が支持部材により支持されているため、外径側に変形がほとんど生じない構造となっている。そのため、高圧と低圧を繰り返す脈動を伴う燃料圧を受けると、高圧のタイミングでは、内径側の平板部は肩部の点Ｐ（図７（ｂ）参照）を起点として密閉空間側に弾性変形し、低圧のタイミングでは、平板部は平板状にその形状が復元する。このように、脈動を吸収する際に、肩部にはいわゆるせん断力が繰り返しかかることで当該肩部が破断する虞があった。
本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、繰り返し応力がかかっても破断し難いメタルダイアフラムダンパを提供することを目的とする。
前記課題を解決するために、本発明のメタルダイアフラムダンパは、
円板状のダイアフラムの内部に気体が封入され、中央の変形作用部と外周の外周固定部とを有するメタルダイアフラムダンパであって、
前記変形作用部は前記ダイアフラムの外部に湾曲した形状に形成されており、
前記変形作用部と前記外周固定部との接続部分に内径側に開放する折返部が形成されており、前記折返部は径方向に移動可能になっていることを特徴としている。
この特徴によれば、メタルダイアフラムダンパは、高圧と低圧を繰り返す脈動を伴う燃料圧を受けると、高圧のタイミングでは、変形作用部は密閉空間側に潰れるように変形し、折返部は外径方向に移動し、低圧のタイミングでは、変形作用部はその形状が復元し、折返部は内径方向に移動する。このように、ダイアフラムの外周固定部には曲げ応力が作用しているため、繰り返し曲げ応力がかかってもダイアフラムが破断する可能性を低くすることができる。
ベース部材を備え、
前記ベース部材に少なくとも１枚の前記ダイアフラムが固定され、
前記ベース部材は、径方向に延び前記折返部が接触する接触面を有することを特徴としている。
この特徴によれば、ベース部材の接触面上において、折返部を径方向に滑らかに摺動させることができる。
前記外周固定部はダイアフラムの外部に湾曲する形状とされており、
前記ベース部材は、前記外周固定部の内面に沿った形状の環状の凸部を有することを特徴としている。
この特徴によれば、変形作用部が密閉空間側に潰れるように加圧された際に、環状の凸部は外周固定部の内径側に作用する力を受けるため、外周固定部の外径側に作用する応力を減らすことができる。
前記ベース部材は、前記凸部の内径側に全周に亘る溝部を有することを特徴としている。
この特徴によれば、ベース部材の溝部は、ダイアフラムの折返部の外径側の全周に亘る空間となっているため、変形作用部が密閉空間側に加圧された際に折返部を外径側に移動させることができる。
前記ベース部材は、前記変形作用部の前記密閉空間側への変形を規制する規制部を有することを特徴としている。
この特徴によれば、変形作用部の最大変形量を設定することができるため、ダイアフラムが過剰な変形を防ぐことができる。
前記ダイアフラムは、複数の積層構造であることを特徴としている。
この特徴によれば、ダイアフラムが複数の積層構造であるため、耐圧性能を高めることができるとともに、ダイアフラムの内１枚が破断してもダイアフラムダンパとして使用を継続することができる。
複数の前記ダイアフラムは、同一素材であることを特徴としている。
この特徴によれば、複数のダイアフラムを溶接しやすい。
実施例におけるメタルダイアフラムダンパが内蔵される高圧燃料ポンプを示す断面図である。 実施例におけるメタルダイアフラムダンパを示す斜視図である。 （ａ）は、ダイアフラムの構造を示す斜視図であり、（ｂ）は、ベース部材の構造を示す斜視図である。 （ａ）は、低圧時におけるメタルダイアフラムダンパの構造を示す断面図であり、（ｂ）は、高圧時におけるメタルダイアフラムダンパの構造を示す断面図である。 図４（ｂ）の拡大部Ａにおけるメタルダイアフラムダンパの構造を示す断面図である。 メタルダイアフラムダンパの変形例を示しており、（ａ）は、低圧時におけるメタルダイアフラムダンパの構造を示す断面図であり、（ｂ）は、高圧時におけるメタルダイアフラムダンパの構造を示す断面図である。 メタルダイアフラムダンパの従来例を示しており、（ａ）は、低圧時におけるメタルダイアフラムダンパの構造を示す断面図であり、（ｂ）は、高圧による加圧時におけるメタルダイアフラムダンパの構造を示す断面図である。
本発明に係るメタルダイアフラムダンパを実施するための形態を実施例に基づいて以下に説明する。
実施例に係るメタルダイアフラムダンパにつき、図１から図７を参照して説明する。以下、図２紙面下側をメタルダイアフラムダンパの正面側（前方側）とし、その前方側から見たときの上下左右方向を基準として説明する。
本実施例のメタルダイアフラムダンパ１は、図１に示されるように、燃料タンクから図示しない燃料入口を通して供給される燃料をインジェクタ側へ圧送する高圧燃料ポンプ１０に内蔵されている。高圧燃料ポンプ１０は、内燃機関の図示しないカムシャフトの回転により駆動されるプランジャ１２の往復移動によって燃料の加圧及び吐出を行っている。
高圧燃料ポンプ１０内における燃料の加圧及び吐出の仕組みとして、先ず、プランジャ１２が下降するときに吸入弁１３を開けて燃料入口側に形成される燃料チャンバ１１から加圧室１４へ燃料を吸入する吸入行程が行われる。次に、プランジャ１２が上昇するときに加圧室１４の燃料の一部を燃料チャンバ１１へ戻す調量行程が行われて、吸入弁１３を閉じた後、プランジャ１２がさらに上昇するときに燃料を加圧する加圧行程が行われる。このように、高圧燃料ポンプ１０は、吸入行程、調量行程及び加圧行程のサイクルを繰り返すことにより、燃料を加圧して吐出弁１５を開いてインジェクタ側へ吐出している。このとき、高圧燃料ポンプ１０からインジェクタへの燃料の吐出量の変化やインジェクタの噴射量の変化によって燃料チャンバ１１において高圧と低圧を繰り返す脈動が発生する。
本実施例のメタルダイアフラムダンパ１は、このような高圧燃料ポンプ１０の燃料チャンバ１１において発生する脈動を低減するために使用される。尚、メタルダイアフラムダンパ１は、高圧燃料ポンプ１０の燃料チャンバ１１において、内壁の一部（図１においては内壁の上面）を形成している。また、説明の便宜上、図２以降においては、メタルダイアフラムダンパ１の上方の空間（燃料チャンバ１１）に燃料が充填された状態を例に挙げて説明する。
図２に示されるように、メタルダイアフラムダンパ１は、円板状のダイアフラム２（図３（ａ）参照）と、円板状のベース部材３（図３（ｂ）参照）とが接合されることにより円盤状に構成されている。後に詳述するが、ダイアフラム２とベース部材３は、レーザ溶接により全周に亘って気密に接合されている。
接合されたダイアフラム２とベース部材３との間に形成される密閉空間（メタルダイアフラムダンパ１の内部であり、後述する空間Ｓ１及び空間Ｓ２（図４参照））内には、アルゴン及びヘリウム等から構成される所定圧力の気体が封入されている。尚、メタルダイアフラムダンパ１は、密閉空間に封入される気体の内部圧によって容積変化量の調整を行うことにより、好適な脈動吸収性能を得ることができる。
図３（ａ）及び図４（ａ）に示されるように、ダイアフラム２は、金属板のプレス加工により成形され、外径側から順に外周固定部２０を構成する環状の接合端片２１及び湾曲部２２と、中央側（内径側）の変形作用部２３と、から主に構成されている。尚、ダイアフラム２を構成する金属板は、同一素材、かつ略同形状の２枚の金属板を重ねてレーザ溶接することにより積層構造を成し、全体が均一な厚みを有している。
図４（ａ）に示されるように、接合端片２１は、後述するベース部材３の接合面部３１上に沿って並行するように延びている。接合端片２１とベース部材３の接合面部３１は、並行部分をレーザ溶接によって全周に亘って気密に接合されることにより、接合部４が形成されている。
図３（ａ）に示されるように、湾曲部２２は、ダイアフラム２の外径側においてダイアフラム２の外部（すなわち上方の燃料チャンバ１１側）に突出するように略円弧状に湾曲する環状の凸部を構成している。また、図４（ａ）に示されるように、湾曲部２２は、内径側から内径側端部２２ａと、連結部２２ｂと、外形側端部２２ｃとから構成されている。外径側端部２３ｃは、接合端片２１の内径側端部２１ａに連なり、内径側端部２２ａは、変形作用部２３の外径側端部２３ａに連なっている。湾曲部２２の内径側端部２２ａは、燃料からの圧力が作用していない状態（「低圧時」ともいう）において、後述するベース部材３の規制面部３３（接触面，規制部）に対して略垂直、かつ近傍の位置まで延びている。
図３（ａ）に示されるように、変形作用部２３は、中央側（内径側）においてダイアフラム２の外部に突出するように湾曲するドーム状の形状を成している。また、図４（ａ）に示されるように、変形作用部２３の外径側端部２３ａは、前述したように湾曲部２２の内径側端部２２ａに連なっている。また、変形作用部２３は、低圧時において、前述した湾曲部２２よりもダイアフラム２の外部に向けて突出量が小さくなるように形成されている。詳しくは、変形作用部２３の突出量ｈ２３は、湾曲部２２の内径側端部２２ａの上下方向の長さｈ２２ａ以下となるように調整されている。さらに、変形作用部２３の曲率半径ｒ２３は、湾曲部２２の曲率半径ｒ２２ａ（図５参照）よりも長くなっている。
尚、変形作用部２３は、形状を単一の連続する曲面、例えばドーム状とすることが好ましい。これによれば、燃料圧が変形作用部２３の外面に略均一に作用することにより、変形作用部２３が途中で折れ曲がることなく変形しやすくなる。
また、変形作用部２３の外径側端部２３ａと湾曲部２２の内径側端部２２ａとの接続部分には、低圧時において、内径側に開放する折返部５が形成されている。尚、折返部５が内径側に開放するとは、ダイアフラム２の外部側において、変形作用部２３の外径側端部２３ａと湾曲部２２の内径側端部２２ａとの間で鋭角を成す角部５ｂが、ダイアフラム２の中央側に向けて開いている状態、言い換えると、ダイアフラム２の外部側において、変形作用部２３の外径側端部２３ａと湾曲部２２の内径側端部２２ａとにより形成される角度に対し中央を横断する線がダイアフラム２の中心線に向いている状態のことを示している。これに対し、図７（ａ）に示される従来のダイアフラムの肩部と縁部の接続部分は、ダイアフラムに直交する側に開放しており、言い換えると、肩部と縁部とにより形成される角度に対し中央で横断する線がダイアフラムの中心線と平行な状態となっている。また、折返部５においては、密閉空間側に曲面部５ａが形成されている。曲面部５ａは、後述するベース部材３の規制面部３３と接触している。
図３（ｂ）及び図４（ａ）に示されるように、ベース部材３は、鋳造品であり、円板状の基台部３０の一方の面に外径側から順に接合面部３１と、密閉空間側（ダイアフラム２側）に向けて突出する環状凸部３２と、該環状凸部３２の内径側において径方向に延びる平面状の規制面部３３と、から主に構成されている。また、環状凸部３２の内径側、かつ下端側には、全周に亘る溝部３４が形成されている。
図３（ｂ）に示されるように、接合面部３１は、基台部３０の外径側において環状に突出している。また、図４（ａ）に示されるように、接合面部３１は、前述したダイアフラム２の接合端片２１と全周に亘って接合されている。
図３（ｂ）及び図４（ａ）に示されるように、環状凸部３２は、接合面部３１から内径側に連なり、基台部３０から密閉空間側（ダイアフラム２側）に向けて略円弧状に湾曲しながら環状に突出している。尚、環状凸部３２の外面は、ダイアフラム２の湾曲部２２の内面（密閉空間側の面）に略沿った形状になっている。詳しくは、環状凸部３２の外面は、ダイアフラム２の湾曲部２２を構成する連結部２２ｂの全体、外形側端部２２ｃの全体及び内径側端部２２ａの上端部に略沿った形状になっている。これによれば、ダイアフラム２の接合端片２１とベース部材３の接合面部３１とが接合された状態において、ダイアフラム２の湾曲部２２の内面に沿って環状凸部３２を密着させることができる。
図３（ｂ）及び図４（ａ）に示されるように、溝部３４は、環状凸部３２の内径側において環状凸部３２と連なるように湾曲し、外径側に窪んでいる。これによれば、環状凸部３２の内径側に断面視略Ｓ字状の曲面が形成される。尚、低圧時において、ダイアフラム２の湾曲部２２の内径側端部２２ａは、環状凸部３２及び溝部３４に対して離間している。また、溝部３４は、下端側（基台部３０側）が規制面部３３と略面一となっている。
次いで、高圧と低圧を繰り返す脈動を伴う燃料圧を受けた際のメタルダイアフラムダンパ１の脈動吸収について図４及び図５を用いて説明する。
尚、メタルダイアフラムダンパ１において、ダイアフラム２の変形作用部２３とベース部材３の規制面部３３との間に形成される密閉空間を空間Ｓ１、ダイアフラム２の湾曲部２２とベース部材３の溝部３４との間に形成される密閉空間を空間Ｓ２とする。また、図４（ａ）に示されるように、空間Ｓ１と空間Ｓ２とは、ダイアフラム２における折返部５の曲面部５ａとベース部材３の規制面部３３との接触部分により区画された状態となっている。
図４（ｂ）に示されるように、脈動に伴う燃料圧が低圧から高圧になり、ダイアフラム２全体が燃料チャンバ１１側から略均一に燃料圧を受けると、先ず、曲率半径が長く、剛性が小さいドーム状の変形作用部２３が空間Ｓ１側に押し潰されるように変形する。尚、変形作用部２３が空間Ｓ１側に押し潰されることにより、空間Ｓ１内の気体は、圧縮されるとともに空間Ｓ１から空間Ｓ２に移動している。
このとき、折返部５は、変形作用部２３が空間Ｓ１側に押し潰される方向に作用する応力をベース部材３の規制面部３３の径方向に逃がすように外径側（空間Ｓ２内）へ移動する（図５参照）。
すなわち、折返部５の曲面部５ａは、ベース部材３の規制面部３３上に接触した状態で外径側に摺動する。尚、ベース部材３の規制面部３３は、平面状を成し、溝部３４と略面一に構成されているため、曲面部５ａは、ベース部材３の規制面部３３上を外径側に滑らかに摺動する。
また、折返部５が外径側に移動する応力を受けて、湾曲部２２の内径側端部２２ａには、外径側に撓むような曲げ応力が作用する。詳しくは、内径側端部２２ａの上端が基端となり、下端が自由端となって上端側からベース部材３の環状凸部３２の形状に沿って撓むように変形する。このとき、内径側端部２２ａの上端部が溝部３４の上端部に接触しながら溝部３４内に入り込む構成であるため、内径側端部２２ａの上方への移動が規制される。これによれば、折返部５が外径側に移動する応力を受けて、ベース部材３の環状凸部３２から湾曲部２２が上方に外れることを抑制できる。
次いで、脈動に伴う燃料圧が高圧から低圧になり、ダイアフラム２が燃料チャンバ１１側から受ける燃料圧が小さくなると、図４（ａ）に示されるように、変形作用部２３は、ダイアフラム２の外部に向けてドーム状に突出し、形状が復元される。
このとき、折返部５は、変形作用部２３の形状の復元力を受けて内径側へ移動する。
折返部５において、湾曲部２２の内径側端部２２ａは、ベース部材３の規制面部３３に対して略垂直な状態に復元する。また、曲面部５ａは、湾曲部２２の内径側端部２２ａの復元力を受けて内径側に押し出されるとともに変形作用部２３の形状の復元力を受けてベース部材３の規制面部３３上を内径側に滑らかに摺動する。
以上説明したように、メタルダイアフラムダンパ１は、高圧と低圧を繰り返す脈動を伴う燃料圧を受けると、高圧のタイミングでは、変形作用部２３は密閉空間側に潰れるように変形し、折返部５は外径方向に移動し、低圧のタイミングでは、変形作用部２３はその形状が復元し、折返部５は内径方向に移動する。このように、ダイアフラム２の湾曲部２２には曲げ応力が作用し、せん断応力が略作用していないため、繰り返し応力がかかってもダイアフラム２が破断する可能性を低くすることができる。
また、高圧と低圧を繰り返す脈動を伴う燃料圧を受けても、折返部５の角部５ｂは、鋭角を保っており、折返部５の角部５ｂは９０度以上に開くことがない。すなわち、図７（ａ）に示される従来のパルセーションダンパのように、高圧のタイミングにおいて、内径側の平板部は肩部で脈動を吸収する際に、変曲点Ｐ（図７（ｂ）参照）において折り返すように変形しない。これによれば、ダイアフラム２の湾曲部２２は、同方向への湾曲形状を保った状態で変形するため、従来のパルセーションダンパのように、変曲点Ｐにおける折り返しを伴う変形によるせん断応力が作用することがない。
また、ダイアフラム２の湾曲部２２の内径側端部２２ａは、ベース部材３の規制面部３３に対して垂直、または下端を外径側に傾斜させた状態となっている。これによれば、湾曲部２２の内径側端部２２ａに過剰な曲げ応力をかけることなく、折返部５を外径側に移動させることができる。
また、折返部５の曲面部５ａは、ベース部材３の規制面部３３に常時接触している。これによれば、折返部５の曲面部５ａとベース部材３の規制面部３３との上下方向の当接に伴う衝撃が生じず、変形作用部２３を円滑に空間Ｓ１側に押し潰すように変形させることができる。
また、ダイアフラム２において、変形作用部２３の曲率半径ｒ２３は、湾曲部２２の内径側端部２２ａの曲率半径ｒ２２ａよりも長く、剛性が小さくなっている。これによれば、ダイアフラム２全体が略均一に高い燃料圧を受けた際に、変形作用部２３が先に変形を開始する。そして、変形作用部２３の変形に伴って折返部５が外径側に移動することにより、湾曲部２２の内径側端部２２ａに曲げ応力が作用するようになっている。尚、燃料圧が高圧から低圧に変化した際には、湾曲部２２の内径側端部２２ａが先にベース部材３の規制面部３３に対して略垂直な状態に復元を開始する。そして、湾曲部２２の内径側端部２２ａの復元に伴って折返部５が内径側に移動することにより、変形作用部２３がドーム状に復元する。このとき、変形作用部２３自体にもドーム状に復元するための復元力が作用している。これによれば、変形作用部２３と湾曲部２２の内径側端部２２ａは、ベース部材３の規制面部３３上を滑らかに摺動する折返部５に連動することにより不測の動作を防ぎ、ダイアフラム２の変形及び復元を安定して繰り返すことができる。
また、ダイアフラム２の変形作用部２３の突出量ｈ２３は、低圧時において、湾曲部２２の内径側端部２２ａの上下方向の長さｈ２２ａ以下となるように調整されている。これによれば、湾曲部２２の内径側端部２２ａの位置を変形作用部２３よりもダイアフラム２の外部側に配置できるため、折返部５が外径側に移動する際の湾曲部２２の内径側端部２２ａの曲がり代を大きく確保することができる。
また、ベース部材３は、ダイアフラム２の湾曲部２２の内面に沿って環状凸部３２を有している。これによれば、変形作用部２３が空間Ｓ１側に潰れるように加圧され、折返部５が外径側に移動した際に、環状凸部３２は、外周固定部２０の内径側を構成する湾曲部２２の内径側端部２２ａに外径方向に作用する応力を受けるため、外周固定部２０の外径側を構成する接合端片２１に作用する応力を減らすことができる。そのため、環状凸部３２の外径側に形成される接合部４に応力がかかることがなく、ダイアフラム２とベース部材３との溶接が剥がれ難い構造になっている。
また、変形作用部２３は、密閉空間側への変形をベース部材３の規制面部３３により規制されている。これによれば、変形作用部２３の最大変形量がベース部材３の規制面部３３により規定され、ダイアフラム２に過剰な応力が作用しないようになっている。そのため、変形作用部２３がベース部材３の規制面部３３よりも下方側（基台部３０側）に突出するような変形、すなわち、ダイアフラム２が折り返すような過剰な変形を防ぐことができる。
また、ベース部材３の規制面部３３は、平面状に形成されているため、変形作用部２３が確実に折り返さない構成とすることができる。また、空間Ｓ１の容積がなくなるまで押し潰され、変形作用部２３全体が規制面部３３に密着した場合であっても、変形作用部２３と規制面部３３とが面同士で当接して応力を均等に分散することができる。また、変形作用部２３に破断の原因となる曲げや傷等ができ難い。
また、折返部５は、高圧時に変形作用部２３が空間Ｓ１側に押し潰されることに伴って外径側へ移動していくが、折返部５と溝部３４とは接触しないようになっている（図５参照）。これによれば、変形作用部２３全体がベース部材３の規制面部３３に密着するまで押し潰された状態、すなわち、変形作用部２３の変形が最大変形量に達する状態まで、確実に折返部５を外径側に移動させて応力を逃がすことができる。さらに、空間Ｓ１の容積がゼロになった場合であっても、空間Ｓ１に封入されていた高圧状態の気体を溝部３４側に形成される空間Ｓ２の容積によって吸収することができる。
また、ダイアフラム２は、厚みが略均一であるため、加圧された際に不測の変形を防ぐことができる。これによれば、高圧と低圧を繰り返す脈動に伴う燃料圧を受けても、燃料圧に合わせて変形及び復元を安定して行うことができる。尚、ダイアフラム２においては、少なくとも変形作用部２３の厚みが略均一であることが好ましい。
また、折返部５は、高圧と低圧を繰り返す脈動に伴う燃料圧により、変形作用部２３が平面状のベース部材３の規制面部３３に対して直交する方向に作用する応力を受けた際に、ベース部材３の規制面部３３の径方向に逃がすように移動する。これによれば、ベース部材３の規制面部３３が傾斜を有する場合と比べて、高圧から低圧、あるいは低圧から高圧に燃料圧が変化するどちらの場合であっても、変形作用部２３の変形及び復元に併せて折返部５を径方向に効率よく移動させることができる。
また、ダイアフラム２は、２枚の金属板により積層構造を成しているため、ダイアフラムの板厚が同一である場合、例えば、１枚の金属板により構成されるダイアフラムと比べて、ダイアフラム２を構成する２枚の金属板のばね定数を約半分の値にすることができる。そのため、同じ容積変化量に設計したメタルダイアフラムダンパにおいて、耐圧性能を高めることができる。すなわち、同じ耐圧性能に設計したメタルダイアフラムダンパにおいて、容積変化量を約２倍にすることができ、ダイアフラムを大きく変形可能とすることで、かかる圧力が同じであっても燃料が多量の製品に対応可能となる。
さらに、ダイアフラム２は、２枚の金属板により積層構造を成しているため、１枚が破断してもメタルダイアフラムダンパ１としての使用を継続することができる。
また、ダイアフラム２を構成する金属板は同一素材から構成されることにより、溶接による接合が行いやすくなっている。尚、ダイアフラム２において、ダイアフラム２の内面を構成する金属板の表面の摩擦係数を小さくするために、例えば、金属板の表面を研磨、あるいは摩擦係数の高い素材によりコーティングする等して折返部５がベース部材３の規制面部３３上を摺動しやすくしてもよい。また、これらの加工は、少なくとも折返部５の曲面部５ａに行われていればよい。
＜変形例＞
次いで、メタルダイアフラムダンパの変形例について図６を用いて説明する。変形例におけるメタルダイアフラムダンパ１０１は、ベース部材３の環状凸部３２の構成を省略することにより、ダイアフラム２の湾曲部２２を変形しやすくしたものである。尚、前記実施例に示される構成部分と同一構成部分に付いては同一符号を付して重複する説明を省略する。
図６（ａ）に示されるように、ベース部材１０３は、鋳造品であり、円板状の基台部１３０の一方の面に外径側から順に接合面部１３１と、該接合面部１３１の内径側で平面状に形成される規制面部１３３と、から主に構成されている。また、接合面部１３１は、ダイアフラム２の接合端片２１と全周に亘って接合される。
尚、メタルダイアフラムダンパ１０１において、ダイアフラム２の変形作用部２３とベース部材１０３の規制面部１３３との間に形成される密閉空間を空間Ｓ１、ダイアフラム２の湾曲部２２とベース部材１０３の接合面部１３１及び規制面部１３３との間に形成される密閉空間を空間Ｓ３とする。空間Ｓ１及び空間Ｓ３には、実施例と同様に所定圧力の気体が封入されている。
メタルダイアフラムダンパ１０１は、図６（ｂ）に示されるように、脈動に伴う燃料圧が低圧から高圧になり、ダイアフラム２が燃料チャンバ１１側から高い燃料圧を受けると、先ず、曲率半径が長く、剛性が小さいドーム状の変形作用部２３が空間Ｓ１側に押し潰されるように変形する。
このとき、折返部５は、変形作用部２３が空間Ｓ１側に押し潰される方向に作用する応力をベース部材１０３の規制面部１３３の径方向に逃がすように外径側（空間Ｓ３内）へ移動する。
次いで、脈動に伴う燃料圧が高圧から低圧になり、ダイアフラム２が燃料チャンバ１１側から受ける燃料圧が小さくなると、図６（ａ）に示されるように、変形作用部２３は、ダイアフラム２の外部に向けてドーム状に突出し、形状が復元される。
このとき、折返部５は、変形作用部２３の形状の復元力を受けて内径側へ移動する。
これによれば、メタルダイアフラムダンパ１０１のように、折返部５が外径側に移動する応力を受けた際に、湾曲部２２の内径側端部２２ａが外径側に撓む変形を規制するものがない場合であっても、前述したメタルダイアフラムダンパ１と同様の作用を奏する。
以上、本発明の実施例を図面により説明してきたが、具体的な構成はこれら実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加があっても本発明に含まれる。
例えば、前記実施例では、ダイアフラム２の接合端片２１とベース部材３の接合面部３１とがレーザ溶接により接合されるものとして説明したが、これに限らず、ダイアフラム２とベース部材３との間に密閉空間を構成できるものであれば、各種溶接やかしめ等によって接合されていてもよい。
また、前記実施例では、メタルダイアフラムダンパ１は、高圧燃料ポンプ１０の燃料チャンバ１１に設けられ、燃料チャンバ１１内の脈動を低減する態様として説明したが、これに限らず、メタルダイアフラムダンパ１は、高圧燃料ポンプ１０に接続される燃料配管等に設けられることにより脈動を低減してもよい。
尚、ダイアフラム２の変形作用部２３は、ドーム状に限らず平面部分を有していてもよい。
また、接合部４は、気密性と接合強度が維持できれば、接合端片２１とベース部材３の接合面部３１において、少なくとも周縁同士が接合されていればよい。
また、メタルダイアフラムダンパ１は、ベース部材３の構成を有していなくてもよく、例えば、２枚のダイアフラム２，２を反転させた状態で互いの接合端片２１，２１同士を円盤状に接合したものであってもよい。この場合、接合端片２１，２１の部分で燃料チャンバ内等に固定されることが好ましい。
また、ベース部材３，１０３の規制面部３３，１３３は、平面状である例について説明したが、ダイアフラム２の折り返しを伴うような変形を規制できるものであればよく、例えば、ベース部材の規制面部は、ダイアフラム２が折り返さない程度に下方側（基台部側）に窪んでいてもよい。
また、折返部５の曲面部５ａは、ベース部材３，１０３の規制面部３３，１３３に常時接触する例について説明したが、低圧時に両者が離間していてもよい。
また、空間Ｓ１と空間Ｓ２、あるいは空間Ｓ３が完全に隔てられていなくてもよい。
１ メタルダイアフラムダンパ
２ ダイアフラム
３ ベース部材
４ 接合部
５ 折返部
５ａ 曲面部
５ｂ 角部
１０ 高圧燃料ポンプ
２０ 外周固定部
２１ 接合端片（外周固定部）
２２ 湾曲部（外周固定部）
２３ 変形作用部
３１ 接合面部
３２ 環状凸部
３３ 規制面部（接触面，規制部）
３４ 溝部
Ｓ１〜Ｓ３ 空間

Claims (7)

  1. 円板状のダイアフラムの内部に気体が封入され、中央の変形作用部と外周の外周固定部とを有するメタルダイアフラムダンパであって、
    前記変形作用部は前記ダイアフラムの外部に湾曲した形状に形成されており、
    前記変形作用部と前記外周固定部との接続部分に内径側に開放する折返部が形成されており、前記折返部は径方向に移動可能になっていることを特徴とするメタルダイアフラムダンパ。
  2. ベース部材を備え、
    前記ベース部材に少なくとも１枚の前記ダイアフラムが固定され、
    前記ベース部材は、径方向に延び前記折返部が接触する接触面を有することを特徴とする請求項１に記載のメタルダイアフラムダンパ。
  3. 前記外周固定部はダイアフラムの外部に湾曲する形状とされており、
    前記ベース部材は、前記外周固定部の内面に沿った形状の環状の凸部を有することを特徴とする請求項１または２に記載のメタルダイアフラムダンパ。
  4. 前記ベース部材は、前記凸部の内径側に全周に亘る溝部を有することを特徴とする請求項２または３に記載のメタルダイアフラムダンパ。
  5. 前記ベース部材は、前記変形作用部の前記密閉空間側への変形を規制する規制部を有することを特徴とする請求項２ないし４のいずれかに記載のメタルダイアフラムダンパ。
  6. 前記ダイアフラムは、複数の積層構造であることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載のメタルダイアフラムダンパ。
  7. 複数の前記ダイアフラムは、同一素材であることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載のメタルダイアフラムダンパ。
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