JPWO2019225627A1 - ダンパ装置 - Google Patents

Abstract

収容空間に簡単な作業で保持させることができるダンパ装置を提供する。装置本体１０に形成される収容空間に配置されて使用されるダンパ装置１であって、内部に気体が封入され中央部に変形作用部を有するダイアフラム４を備えるダンパ本体２と、ダンパ本体２の外周縁部５を保持し、かつ収容空間を構成するカバー部材１７の内壁１７ａに対して径方向に付勢力を作用する環状クリップ８と、を有する。

Description

本発明は、ポンプ等による液体の送り出しによって生じる脈動を吸収するダンパ装置に関する。

例えば、エンジン等を駆動する際、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ために高圧燃料ポンプが用いられている。この高圧燃料ポンプは、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。このように高圧燃料ポンプを駆動すること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では、燃料チャンバに発生する脈動を低減させるためのダンパ装置が燃料チャンバ内に内蔵されている。例えば、特許文献１に開示されているようなダンパ装置は、２枚のダイアフラムの間に気体が封入された円盤状のダンパ本体を備えている。ダンパ本体は、中央側に変形作用部を備え、この変形作用部が脈動を伴う燃料圧を受けて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。

高圧燃料ポンプにおける燃料チャンバ部分は、装置本体と装置本体の一部を取り囲むカップ形状のカバー部材とにより外部と密閉された空間として形成されており、ダンパ装置を燃料チャンバ内に設置する際には、装置本体の上にダンパ装置を載置した後に、カバー部材を装置本体に取り付けている。

特許文献１のダンパ装置にあっては、ダイアフラムダンパの外周縁部に上下挟持部材を取付け、これら上下挟持部材をポンプハウジングに形成された凹み部に嵌合させた後、ダンパカバーとポンプハウジングとにより上下挟持部材を挟持することで、ダイアフラムダンパ及び上下挟持部材が燃料チャンバ内で動かない状態で設置できるようになっている。

特開２００９−２６４２３９号公報（第１４頁、第８図）

しかしながら、特許文献１のダンパ装置にあっては、上記したようにダイアフラムダンパの外周縁部に上下挟持部材を取付け、さらにこの上下挟持部をポンプハウジングに形成された凹み部に嵌合させる必要があり、ダンパ装置の取付け作業が煩雑であるという問題があった。

本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、収容空間に簡単な作業で保持させることができるダンパ装置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、本発明のダンパ装置は、
装置本体に形成される収容空間に配置されて使用されるダンパ装置であって、
内部に気体が封入され中央部に変形作用部を有するダイアフラムを備えるダンパ本体と、該ダンパ本体の外周縁部を保持し、かつ前記収容空間を構成する前記装置本体の内壁に対して径方向に付勢力を作用する環状クリップと、を有することを特徴としている。
この特徴によれば、ダンパ本体を保持する環状クリップは、当該環状クリップの付勢力により収容空間を構成する装置本体の内壁に圧接されて設置されるため、簡単な作業で収容空間にダンパ装置を安定的に保持させることができる。

好適には、前記ダンパ本体は、前記ダイアフラムの変形作用部を取り囲み、前記環状クリップと当接する筒部を有する該ダイアフラムに固定されるステー部材を備えている。
これによれば、環状クリップにステー部材を当接させることで環状クリップによる付勢力をステー部材で受けることができ、ダイアフラムの変形作用部に影響することなく、ダンパ本体を装置本体に取付けることができる。

好適には、前記環状クリップは、周方向において凹凸形状である。
これによれば、環状クリップの周方向において凹凸形状であることから、径方向に変形し易く、収容空間を構成する装置本体の内壁に対して周方向に亘り複数の箇所で当接して付勢力を作用させることができる。

好適には、前記凹凸形状を構成する凹部には、前記ダンパ本体の外周縁部が係合する溝部が形成されている。
これによれば、環状クリップの凹部は溝部が形成されていることにより径方向に変形し易く、環状クリップの縮径が容易であるため、ダンパ装置の取付け作業が容易となり、また、外周縁部におけるダイアフラムの変形方向の両側（すなわちダイアフラムの軸方向）に環状クリップが存在することになるため、ダンパ本体が環状クリップから外れることが無い。

好適には、前記凹部は、前記ステー部材の筒部に沿う円弧形状の内径側端部を有する。
これによれば、ステー部材の筒部と環状クリップの凹部との接触面積を多くすることができ、摩擦力を高め、より確実に固定することができる。

好適には、前記ステー部材には、径方向に貫通する貫通孔が周方向に複数形成されている。
これによれば、貫通孔を介してステー部材の周囲の空間とダイアフラムの周囲の空間とが連通し、ダイアフラムを収容空間内の流体に晒すことができ、脈動低減性能を確保できる。

好適には、前記環状クリップには、径方向に貫通する孔部が周方向に複数形成されている。
これによれば、孔部を介して環状クリップの外側の空間と内側の空間とが連通し、環状クリップの内側に位置するダイアフラムを収容空間内の流体に晒すことができ、脈動低減性能を確保できる。

本発明の実施例におけるダンパ装置が内蔵される高圧燃料ポンプを示す断面図である。 ダンパ装置を示す斜視図である。 ダンパ装置を構成する部材を示す分解断面図である。 収容空間にダンパ装置の設置が完了した状態を示す断面図である。 ダンパ装置における環状クリップの縮径の態様を示す上面図である。 収容空間にダンパ装置の設置が完了した状態を示す上面視断面図である。 環状クリップに形成された孔部の構造を示す拡大断面図である。

本発明に係るダンパ装置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。

実施例に係るダンパ装置につき、図１から図７を参照して説明する。

本実施例のダンパ装置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、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。ダンパ装置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。

図２と図３に示されるように、ダンパ装置１は、対称形状のダイアフラム４，４’とダイアフラム４，４’の軸方向端部にそれぞれ固定されるステー部材６，６’とから構成されるダンパ本体２と、環状クリップ８とを備えている。

ダイアフラム４は、金属板をプレス加工して全体が均一な厚みを有して皿状に成形されている。径方向の中央側には軸方向に膨出する変形作用部１９が形成され、変形作用部１９の外径側には、平板環状の外周縁部２０が変形作用部１９から外径方向に延出して形成されている。ダイアフラム４は燃料チャンバ１１内の流体圧力によって変形作用部１９が軸方向に変形し易い構造となっている。尚、ダイアフラム４’は同一の構成であるため、説明を省略する。

ダイアフラム４の外周縁部２０とダイアフラム４’の外周縁部２０’とは周方向に溶接固定されて密閉されており、ダンパ本体２の内部の密閉空間内には、アルゴン、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、ダンパ本体２は、内部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、所望の脈動吸収性能を得ることができる。

ステー部材６は、図２と図３に示されるように、金属板をプレス加工して全体が均一な厚みを有して構成され、ダイアフラム４の変形作用部１９を周方向に取り囲み、軸方向に貫通する環状の筒部２３を備え、筒部２３の外径側には、外周縁部２４が形成されている。また、筒部２３には周方向に離間して周方向に長い貫通孔２５が複数形成されている。

図２と図７に示されるように、ダイアフラム４の外周縁部２０とステー部材６の外周縁部２４及びダイアフラム４’の外周縁部２０’とステー部材６’の外周縁部２４’は、溶接部Ｗでそれぞれ周方向に溶接固定されてダンパ本体２の外周縁部５を構成している。これらダイアフラム４，４’とステー部材６，６’とを一体に固定することで、ダンパ本体２の組み立てが容易となるばかりか、ダイアフラム４の変形作用部１９がステー部材６の筒部２３に衝突して破損することを防止できる。

図２と図３に示されるように、環状クリップ８は、金属板をプレス加工して全体が均一な厚みを有して構成され、軸方向両方のステー部材６，６’の環状の筒部２３，２３’を周方向にそれぞれ取り囲む円筒状を成している。環状クリップ８は、周方向において凹凸形状（例えばスプライン形状、歯車形状）を成している。詳しくは、環状クリップ８は金属板を径方向に屈曲させることで、内径方向に凹む凹部７が周方向に離間して４つ形成され、凹部７同士の間には、凸部９が形成されている。凸部９には、径方向に貫通する円形の孔部８ａが周方向に離間して複数設けられている。

環状クリップ８の凹部７は、円弧形状の内径側端部７ａと、この内径側端部７ａと隣接する周方向の両側の凸部９，９との間を接続する接続部７ｂ，７ｂとを備えている。また、凸部９も円弧形状に形成されており、これら凹部７の内径側端部７ａと凸部９とは、同心の円弧形状となっている。

環状クリップ８の凹部７には、径方向に貫通する溝部としての長孔１８が形成されている。詳しくは、長孔１８は凹部７の高さ方向における中央部に、凹部７の内径側端部７ａと両側の接続部７ｂ，７ｂとに渡って周方向に連続して形成されている。図２に示されるように、環状クリップ８とダンパ本体２とを組み合わせた際には、環状クリップ８の長孔１８内に、ダンパ本体２の外周縁部５が遊嵌される。

長孔１８の軸方向寸法は、ダイアフラム４，４’の外周縁部２０，２０’とステー部材６，６’の外周縁部２４，２４’とにより構成されるダンパ本体２の外周縁部５の厚み寸法より若干大きく形成されており、環状クリップ８とダンパ本体２とを組み合わせた際に長孔１８の軸方向の両端部１８ａ，１８ｂによりダンパ本体２の高さ方向の移動が規制される。

ダンパ装置１は、環状クリップ８の凹部７を外径方向に押し広げ、ダンパ本体２の外周縁部５を凹部７に形成された長孔１８に係合させることで、これらが一体にユニット化されて構成される。環状クリップ８は薄板の金属製であり弾性を備えているため、凹部７は、外径方向に押し広げられる外力が作用しなくなると弾性力により内径方向に移動し自然状態となり、長孔１８内にダンパ本体２の外周縁部５を保持した状態を維持できる。

図２に示されるように、自然状態では、環状クリップ８の凹部７の内径側端部７ａは、ダンパ本体２の外周壁部を構成するステー部材６，６’の筒部２３，２３’に近接し、ダンパ本体２と環状クリップ８との径方向への相対移動が規制されている。また、図４に示されるように、ダンパ本体２の高さ寸法は、環状クリップ８の高さ寸法に比べて大きく形成されており、ダンパ本体２と環状クリップ８とを組み付けた状態において、ステー部材６，６’の筒部２３，２３’の端部が環状クリップ８の高さ方向の端部から突出した状態となる。加えてダイアフラム４，４’の変形作用部１９，１９’は、ステー部材６，６’の筒部２３，２３’の端部の高さ方向の端部よりも突出しない寸法であることから、ダンパ装置１の設置時や使用時において、ダンパ装置１へ上下方向から作用する外力はステー部材６，６’に作用し、環状クリップ８やダイアフラム４，４’の変形作用部１９，１９’の破損や変形を防止することができる。

また、図２に示されるように、ダンパ本体２の外周縁部５は、長孔１８から外部に露出する部分以外は、環状クリップ８の凸部９の内径側に位置しており、これら凸部９によって径方向の移動が規制されるため、ダンパ本体２は燃料チャンバ１１部分を構成する後述するカバー部材１７の内周面１７ａに直接当接しない。さらに、環状クリップ８の凸部９によってダンパ本体２の径方向の移動が規制されるため、環状クリップ８の凹部７の内径側端部７ａと凸部９は、ダンパ本体２の外周縁部５と同心の円弧形状となる。

次いで、高圧と低圧とを繰り返す脈動を伴う燃料圧を受けた際のダンパ装置１の脈動吸収について説明する。脈動に伴う燃料圧が低圧から高圧になり、ダイアフラム４，４’に燃料チャンバ１１側からの燃料圧がかかると、変形作用部１９が内側に押し潰され、ダンパ本体２内の気体は、圧縮される。この変形作用部１９が脈動を伴う燃料圧を受けて弾性変形することにより、燃料チャンバ１１の容積を可変し、脈動を低減している。

続いて、ダンパ装置１の設置工程について、図１と図４及び図５を用いて説明する。図１と図４に示されるように、装置本体としての高圧燃料ポンプ１０における収容空間としての燃料チャンバ１１部分は、ポンプ本体１６とポンプ本体１６の一部を取り囲むカバー部材１７とから構成されている。

まず、ユニット化されたダンパ装置１をカバー部材１７の内側に配置させる。このとき、自然状態における環状クリップ８の外径は、カバー部材１７の内径よりも若干大きく形成されているため、図５に示されるように、環状クリップ８の凹部７または凸部９に対して内径方向に外力を掛け、環状クリップ８の外径をカバー部材１７内に挿入可能な程度まで予め縮径させた状態でカバー部材１７の内側にダンパ装置１を挿入配置する。

図５にて、縮径時の態様を説明すると、凹部７または凸部９に対して内径方向に外力を掛けると、環状クリップ８の凸部９と凹部７の接続部７ｂ，７ｂとの境界部分である肩部８ｂと、凹部７の内径側端部７ａと接続部７ｂ，７ｂとの境界部分である肩部８ｃとを支点として、接続部７ｂ，７ｂが内径側で凸部９に近づくように変位し、接続部７ｂ，７ｂに引かれる態様で凸部９が内径方向に移動し、環状クリップ８の外径が小さくなる。

なお、環状クリップ８は、例えば治具を用いて予め縮径させた状態として挿入配置してもよく、この場合、治具は環状クリップ８の凹部７に対して内径方向に外力を掛ける態様とすることで、治具がカバー部材１７の内周面１７ａに接触し難く、かかる作業を行い易い。さらに、カバー部材１７の開口端部（図示略）に環状クリップ８を押し当てる態様、すなわちダンパ装置１をカバー部材１７内に圧入させることで予め縮径させる工程を省略してもよい。最後に、カバー部材１７を上方からポンプ本体１６に当接させた後、ネジなどの締結手段を用いてポンプ本体１６とカバー部材１７とを液密に固定する。

図６に示されるように、環状クリップ８は、自身の弾性復帰力により、凸部９がカバー部材１７の内周面１７ａにそれぞれ付勢され、この付勢力による摩擦によりカバー部材１７に対する相対移動が抑制される。

ダンパ本体２は、環状クリップ８の凹部７がステー部材６，６’の筒部２３，２３’にそれぞれ付勢され、この付勢力による摩擦により環状クリップ８に対する相対移動が抑制されるため、環状クリップ８がカバー部材１７に安定的に配置されることで、環状クリップ８に保持されたダンパ本体２が安定的にカバー部材１７に設置される。また、外周縁部５が環状クリップ８の長孔１８に挿入され、外周縁部５のダイアフラム４，４’の変形方向に両側に環状クリップ８が存在することでダンパ本体２に大きな力が加わったとしても、環状クリップ８からダンパ本体２が外れることが無い。

以上説明したように、収容空間としての燃料チャンバ１１部分を構成するカバー部材１７にダンパ装置１の環状クリップ８を縮径させた状態で挿入配置させるのみで、環状クリップ８の付勢力によりカバー部材１７にダンパ装置１を安定的に保持可能であり、収容空間にダンパ装置１を簡単な作業で設置することができる。

また、凹部７の内径側端部７ａはステー部材６，６’の筒部２３，２３’の外周形状に沿う円弧形状であるため、環状クリップ８とステー部材６，６’との中心軸を一致させ、さらに、内径側端部７ａと筒部２３，２３’の接触箇所が多くなるため摩擦力を高めることができる。

また、前述したように、ダンパ本体２の外周縁部５は、長孔１８から外部に露出する部分以外は、環状クリップ８の凸部９の内径側に位置しており、カバー部材１７の内周面１７ａに直接当接しない構成であるため、環状クリップ８の凹部７に形成された長孔１８から露出するダンパ本体２の外周縁部５とカバー部材１７の内周面１７ａとの間には隙間が形成され、この隙間を通じてダンパ装置１により隔てられた燃料チャンバ１１内の２つの空間同士が連通し、それぞれの空間に面するダイアフラム４，４’を燃料チャンバ１１内に流れ込む流体に晒すことができる。

また、ステー部材６，６’の筒部２３，２３’に形成された貫通孔２５を通じてステー部材６，６’の外側すなわち燃料チャンバ１１の内部空間と、ステー部材６，６’の内側すなわちダンパ本体２の周囲の空間とが連通している。

また、カバー部材１７の内周面１７ａとの間の隙間と環状クリップ８の凸部９に形成された孔部８ａとを通じて、環状クリップ８の外側すなわち燃料チャンバ１１の内部空間とステー部材６，６’の周囲の空間とが連通している。

また、図７に示されるように、環状クリップ８の凸部９に形成された孔部８ａの高さ方向の寸法は、ダンパ本体２の外周縁部５の厚み寸法より大きく形成されているため、孔部８ａを通じて、ダンパ本体２の外周縁部５で隔てられたステー部材６の周囲の空間とステー部材６’の周囲の空間とが連通している。

このように、収容空間の内周面に当接する部材を環状として、ダンパ装置１を燃料チャンバ１１内に安定的に保持可能としながら、燃料チャンバ１１内に生じる高圧と低圧を繰り返す脈動を伴う燃料圧をダンパ本体２に直接作用させ、十分な脈動低減性能を確保することができる。

また、ダンパ装置１は、環状クリップ８を縮径させて、環状クリップ８の付勢力により収容空間の内周面に保持させる構成であるため、環状クリップ８の縮径可能範囲において異なる寸法の収容空間に取付け可能であるばかりか、収容空間の内径に対してダンパ装置１の外径を合わせる際の過度な加工精度を必要としない。

また、環状クリップ８は、無端状の金属環を周方向において凹凸形状となるように屈曲させて形成されているため、構造強度を確保できるとともに、燃料チャンバ１１を構成するカバー部材１７の内周面１７ａに対して４つの凸部９により４箇所で均等に径方向の付勢力を発揮させることができ、燃料チャンバ１１と環状クリップ８との中心軸を合わせることができる。

また、環状クリップ８の凸部９の外周面は、燃料チャンバ１１を構成するカバー部材１７の内周面１７ａに沿う円弧形状となっており、カバー部材１７の内周面１７ａに作用する付勢力の偏りを防ぎ、ダンパ装置１をカバー部材１７に対して安定して保持可能となっている。

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、前記実施例においてダンパ装置１は、ダイアフラム４とステー部材６とを溶接により固定したもので説明したが、これに限らず、例えばダイアフラム４とステー部材６とを固定せず、環状クリップ８との組み付けにより、これらが一体にユニット化される構成であってもよい。また、ダイアフラム４を直接ステー部材６に組み付けた構成であってもよい。

また、一方のステー部材６と他方のステー部材６’とは同形状でなくてもよい。

また、前記実施例では、ダンパ装置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、例えばダンパ装置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。

また、ダンパ装置１は、燃料チャンバ１１を構成するカバー部材１７の上端面とポンプ本体１６の端面とにステー部材６，６’をそれぞれ当接させて配置することで、ダンパ装置１のダイアフラム４，４の変形方向への移動を確実に規制することができる。

また、環状クリップ８は、無端状に形成される構成に限らず、有端状で端部同士が離間するＣ字状や、端部同士が一部重なる形状であってもよい。

また、ダンパ本体２の外周縁部５で隔てられたステー部材６の周囲の空間とステー部材６’の周囲の空間とを連通させる構成としては、前記実施例の環状クリップ８の凸部９に形成された孔部８ａに限らず、例えば環状クリップ８の凸部９の内周面か外周面に高さ方向に連続する縦溝を設けることで構成してもよい。

ダンパ本体２の外周縁部５と環状クリップ８とを係合させる構成としては、前記実施例の環状クリップ８における長孔１８に限らず、例えば環状クリップ８の凹部７の内周面に周方向に延びる溝部により構成してもよい。

１ ダンパ装置
２ ダンパ本体
４ ダイアフラム
５ ダンパ本体外周縁部
６ ステー部材
７ 凹部
７ａ 内径側端部
７ｂ 接続部
８ 環状クリップ
９ 凸部
１０ 高圧燃料ポンプ（装置本体）
１１ 燃料チャンバ（収容空間）
１２ プランジャ
１３ 吸入弁
１４ 加圧室
１５ 吐出弁
１６ ポンプ本体
１７ カバー部材
１７ａ 内周面
１８ 長孔（溝部）
１９ 変形作用部
２０ ダイアフラム外周縁部
２３ 筒部
２４ ステー部材外周縁部
２５ 貫通孔

Claims (7)

1. 装置本体に形成される収容空間に配置されて使用されるダンパ装置であって、
   内部に気体が封入され中央部に変形作用部を有するダイアフラムを備えるダンパ本体と、該ダンパ本体の外周縁部を保持し、かつ前記収容空間を構成する前記装置本体の内壁に対して径方向に付勢力を作用する環状クリップと、を有していることを特徴とするダンパ装置。
2. 前記ダンパ本体は、前記ダイアフラムの変形作用部を取り囲み、前記環状クリップと当接する筒部を有する該ダイアフラムに固定されるステー部材を備えている請求項１に記載のダンパ装置。
3. 前記ステー部材には、径方向に貫通する貫通孔が周方向に複数形成されている請求項２に記載のダンパ装置。
4. 前記環状クリップは、周方向において凹凸形状である請求項１ないし３のいずれかに記載のダンパ装置。
5. 前記凹凸形状を構成する凹部には、前記ダンパ本体の外周縁部が係合する溝部が形成されている請求項４に記載のダンパ装置。
6. 前記凹部は、前記ステー部材の筒部に沿う円弧形状の内径側端部を有する請求項５に記載のダンパ装置。
7. 前記環状クリップには、径方向に貫通する孔部が周方向に複数形成されている請求項１ないし６のいずれかに記載のダンパ装置。

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