WO2010106645A1

WO2010106645A1 - パルセーションダンパ

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Publication number: WO2010106645A1
Application number: PCT/JP2009/055202
Authority: WO
Inventors: 臼井　隆; 良宜竹内; 武之薮内
Original assignee: トヨタ自動車株式会社
Priority date: 2009-03-17
Filing date: 2009-03-17
Publication date: 2010-09-23
Also published as: CN102348886A; US20120006303A1; EP2410167A1; JPWO2010106645A1; CN102348886B; EP2410167B1; US9057348B2; JP5252076B2; EP2410167A4

Abstract

　高圧燃料ポンプ２０の燃料室２３に配設されたパルセーションダンパは、燃料圧力の印加によって変位する平坦部１１ａを有するダイヤフラム１１と、該ダイヤフラム１１を支持するポンプカバー１０と、これらにより形成されるガス室１２とを備えており、燃料室２３に生じる圧力脈動を平坦部１１ａの変位を通じて抑制する。ダイヤフラム１１は、平坦部１１ａを底とする有底筒状に形成されるとともに、この平坦部１１ａの周囲に設けられてポンプカバー１０とは反対側に張り出した突出部１１ｂを有し、この突出部１１ｂの外周から平坦部１１ａに対し垂直に延びる筒状周部がポンプカバー１０に外嵌される。そして、この外嵌された筒状周部の嵌合部がポンプカバー１０に接合される接合部１１ｃとされる。

Description

パルセーションダンパ

　この発明はパルセーションダンパ、特にガソリンを燃料とする筒内噴射式内燃機関のデリバリパイプに高圧燃料を圧送する高圧燃料ポンプに一体に設けられて、ポンプの作動によって生じる脈動の抑制を図るパルセーションダンパに関する。

　周知のように、ガソリンを燃料とする筒内噴射式内燃機関には、燃料ポンプにより燃料タンクから汲み出された燃料をこの燃料ポンプの吐出圧よりも高圧化して燃料噴射装置であるインジェクタが接続されたデリバリパイプ（高圧配管）に圧送する高圧燃料ポンプが設けられている。こうした高圧燃料ポンプを備える内燃機関では一般に、燃料タンクから燃料ポンプによって汲み出された燃料は、その圧力が例えば４００ｋＰａ以下である、いわゆるフィード圧に維持されて高圧燃料ポンプに設けられた燃料室に供給される。また、この燃料室に供給された燃料は、その後、電磁弁を介して燃料室からシリンダ内の加圧室へと送られるとともに、シリンダ内部を上下動するプランジャの上方への運動により加圧室内の燃料量が所望の量に調量されると電磁弁が閉じられることとなる。こうして電磁弁が閉じられると、プランジャの上方への運動に伴って燃料が加圧され、逆止弁を介してデリパリパイプに圧送される。なお、加圧室から圧送される燃料の圧力は、上記電磁弁が閉弁されるタイミング等により例えば４～１３ＭＰａの間で可変とされる。そして、このデリバリパイプに蓄圧された高圧の燃料がインジェクタの開弁により内燃機関の気筒内に直接噴射される。ところでこのとき、単位時間当たりに燃料ポンプ側から高圧燃料ポンプの燃料室に流入する燃料量と、燃料室からシリンダ内の加圧室へ流出する燃料量とが必ずしも一致しないため、この燃料量の差に起因して燃料室内の燃料圧力に脈動が生じることとなる。また、こうした高圧燃料ポンプでは通常、燃料室からシリンダ内の加圧室へと送られて加圧されつつある燃料を再び燃料室へ戻すことによって、該ポンプからデリバリパイプに圧送する燃料量を調節するようにしている。そのため、これら燃料室側の燃料と加圧されつつある燃料との圧力差によっても、燃料室内の燃料圧力に脈動が生じることとなる。そして、こうした燃料の圧力脈動、換言すれば圧力のばらつきは、上記燃料室からシリンダ内の加圧室へ送り込む燃料量のばらつきを招き、ひいては高圧燃料ポンプからデリバリパイプに圧送される燃料量の調量精度を低下させる一因となる。

　そこで、例えば特許文献１，２に記載の高圧燃料ポンプには、その燃料室に燃料の圧力脈動を吸収するパルセーションダンパが設けられており、これにより上述のような圧力脈動を低減するようにしている。

　すなわち、特許文献１に記載のパルセーションダンパは、その断面構造を図９に示すように、ハウジング７０内に設けられた燃料室７５に、外周に接合部７３ａ，７３ｂを備える２枚１組のダイヤフラム７１ａ，７１ｂが、その接合部７３ａ，７３ｂにおいて溶接されるとともに、支持部材７４に支持されるかたちで２つ設けられた構成となっている。なお、上記ダイヤフラム７１ａ，７１ｂには、それぞれ２枚のダイヤフラムによって形成されたガス室７２ａ，７２ｂ内に所定圧力の不活性ガス、例えばアルゴンガスや窒素ガス等が充填されている。そして、燃料室７５内の燃料圧力に対応して上記ガス室７２ａ，７２ｂの容積が変動することによって上述の圧力脈動を吸収するようにしている。なお、燃料室７５には、燃料室７５に連通する燃料通路７６を介して、図示しない燃料タンクの燃料が供給される。

　また、特許文献２に記載のパルセーションダンパは、同じくその断面構造を図１０に示すように、ハウジング８４と協働して燃料室８５を形成する板部材８３とダイヤフラム８１とが、それぞれの外周部に設けられた接合部８１ａにて溶接されているとともに、同接合部８１ａに沿って環状部材８６が設けられている。また、上記板部材８３はポンプカバー８０によって覆われている。なお、板部材８３とダイヤフラム８１とにより形成されるガス室８２には、上記特許文献１に記載のパルセーションダンパと同様、所定圧力の不活性ガスが充填されている。そしてこのパルセーションダンパにあっては、燃料室８５内の燃料圧力に応じてダイヤフラム８１が燃料室８５側、あるいは板部材８３側に変位することにより、燃料の圧力脈動が吸収されるようにしている。

　このように、上記特許文献１あるいは２に記載のいずれのパルセーションダンパにあっても、燃料室内の燃料に圧力脈動が生じた場合には、この圧力脈動に応じてガス室の容積が増大若しくは減少する方向にダイヤフラムが変形し、これにより圧力脈動が吸収され、燃料圧力の変化が緩和されるようになる。

　ところで、これらいずれのパルセーションダンパであれ、上記ダイヤフラムの変形によるガス室の容積変化時には、ガス室内に充填されたガスの圧力に由来する力が上記接合部を含むガス室の外周を構成する部材、すなわち上記ダイヤフラムや板部材に作用するようになる。しかもこの力はガス室内からガス室外に向けて作用するものであることから、これが接合部に作用した場合には、接合された部材同士、具体的にはダイヤフラム同士、あるいはダイヤフラムと板部材同士とを離間させる力として作用することになる。そして、上記圧力脈動によるダイヤフラムの変形の度にこうした力が接合部に作用すると、上記接合された部材同士が完全には剥離されないものの、これら部材同士の重ね代部分のうち最も内側の部位から順に剥離する、いわゆる接合部の口開きが生じる虞がある。そのため、こうしたパルセーションダンパにあっては、上記支持部材７４（特許文献１）や、上記環状部材８６（特許文献２）等、接合された部材同士を密着させる方向に力を加えてこうした口開きを抑制するための部材を別途に設けざるを得ない。
特開２００８－１９７２８号公報特開２００８－２３６１号公報

　本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、簡易な構成でありながら、高圧燃料ポンプに一体に設けられてガス室との協働のもとに燃料の圧力脈動を抑制するダイヤフラムの接合部における信頼性を高く維持することのできるパルセーションダンパを提供することにある。

　上記目的を達成するため、本発明は、高圧燃料ポンプの燃料室に配設されるパルセーションダンパにおいて、圧力の印加によって変位する変位部を有し、前記燃料室に生じる圧力脈動を前記変位部の変位を通じて抑制するダイヤフラムと、前記ダイヤフラムを支持するとともに、該ダイヤフラムと協働してガス室を形成する支持部材とを備え、前記ダイヤフラムは有底筒状に形成されてなるものであって、前記変位部によって形成される底と、前記変位部から垂直に延びる筒状周部とを有し、前記筒状周部は前記支持部材に嵌合された状態で同支持部材に接合される嵌合部を有することをその要旨とする。

　上記構成では、ダイヤフラムの変位部から垂直に延びる筒状周部が該ダイヤフラムの支持部材に嵌合された状態でこの筒状周部の嵌合部が支持部材に接合されるようにしているため、この接合部分と変位部とが垂直をなすようになる。すなわち、上記変位部の変位によるガス室の容積変化に起因する圧力が筒状周部と支持部材との間の上記接合部分に作用しても、この圧力が嵌合部を支持部材から引き離す方向に作用することはないため、ダイヤフラムと支持部材との接合部における信頼性を高く維持することができるようになる。

　本発明の一態様では、前記変位部は、前記筒状周部に連なるとともに前記支持部材とは反対側に断面円弧状に張り出した環状の突出部と、この突出部に囲まれた平坦部とを有し、前記筒状周部はこの平坦部に対して垂直である。

　ダイヤフラムの変位部に印加された圧力により同ダイヤフラムに生じる応力は、同変位部と垂直をなす方向に延びる筒状周部に連なる部分、すなわち変位部の周縁部分に集中する。そこで、上記構成のように、応力の集中する変位部の周縁部分に、支持部材とは反対側に断面が円弧状をなすようにして張り出した突出部を設けるとともに、変位部のそれ以外の部位は平坦状にすることによって、周縁部分に集中する応力を受ける面積を大きくすることができ、ダイヤフラムにかかる応力を緩和することが可能となる。これにより、上記接合部分での信頼性をより高く維持することが可能となり、ひいてはパルセーションダンパとしての圧力耐性を更に向上させることが可能ともなる。

　本発明の一態様では、前記支持部材が前記高圧燃料ポンプのポンプカバーである。
　上記構成によれば、パルセーションダンパが備えるダイヤフラムの支持部材として、当該パルセーションダンパが設けられる高圧燃料ポンプのポンプカバーを用いるようにしているため、ダイヤフラムを支持する支持部材を別途備える構成と比較して、高圧燃料ポンプを構成する部品の点数を削減可能であるとともに、高圧燃料ポンプとしての体格も最小限に維持することができるようになる。

　本発明の一態様では、前記ポンプカバーは、部分的に剛性の低い低剛性部を有する。
　上記構成によれば、ポンプカバーに低剛性部を設けるようにした分だけ、ダイヤフラムの変位部に印加された圧力に応じた当該ポンプカバーの変位量を大きくすることができる。すなわち、変位部を備えるダイヤフラムに加え、支持部材としてのカバーによっても燃料に生じた圧力変化、換言すれば圧力脈動を吸収可能となり、パルセーションダンパがその全体として吸収することのできる圧力脈動の範囲を拡大し、その抑制効果をより大きくすることができる。

　なお、上記低剛性部としては、例えば、当該ポンプカバーを高圧燃料ポンプのハウジングの上端筒部に対して装着する構成とし、この上端筒部に装着される部位を薄肉化して低剛性部とする、あるいは、ポンプカバーにおけるダイヤフラムの筒状周部が接合された部位を薄肉化して低剛性部とする、またあるいは、ポンプカバーにおけるダイヤフラムの変位部と対向する部位を薄肉化して低剛性部とする、といった構成が可能であり、且つ有効である。

　こうした構成によれば、ポンプカバーを構成する材料の一部分を薄肉化して低剛性部を形成するという簡易な構成で、パルセーションダンパにより吸収可能な圧力の範囲を拡大することができるようになる。

本発明に係るパルセーションダンパの一実施の形態が適用される高圧燃料ポンプ及びその周辺構成の概略を示す断面図及びブロック図。同実施の形態に係るパルセーションダンパの断面構造を示す断面図。同実施の形態に係るパルセーションダンパの変形例についてその断面構造を示す断面図。燃料圧力からガス室内に封入されたガスの圧力を減算して算出される差圧と、そのときの同ガス室の容積変化量との関係を示すグラフ。同差圧と、同容積変化量当りの応力との関係を示すグラフ。他の実施形態に係るパルセーションダンパの断面構造を示す断面図。他の実施形態に係るパルセーションダンパの断面構造を示す断面図。他の実施形態に係るパルセーションダンパの断面構造を示す断面図。従来技術に係るパルセーションダンパの断面構造を示す断面図。他の従来技術に係るパルセーションダンパの断面構造を示す断面図。

　以下、本発明に係るパルセーションダンパの一実施の形態について、図１及び図２を参照して説明する。
　図１は、本実施の形態のパルセーションダンパを備える高圧燃料ポンプ２０及びその周辺構成、いわゆる燃料供給系の概略を示したものである。なお、この高圧燃料ポンプ２０は、例えばガソリンを燃料とする筒内噴射式内燃機関のシリンダヘッドカバー等に取り付けられている。

　同図１に示されるように、高圧燃料ポンプ２０のハウジング２１内には、燃料タンク４０から燃料ポンプ（フィードポンプ）４１によって汲み出された燃料が流入される燃料入口２２ａとともに、この燃料入口２２ａから流入した燃料が一旦滞留される燃料室２３が設けられている。また、この燃料室２３に滞留された燃料は燃料連絡通路２２ｂ及び電磁弁２４を介してシリンダ内の加圧室２２ｃへと送られ、この加圧室２２ｃでプランジャ２５により加圧された燃料が逆止弁２６及び燃料出口２２ｄを介してデリバリパイプ５０に圧送される。

　こうした高圧燃料ポンプ２０にあって、上記燃料室２３はそのハウジング２１の上端に開口しており、この開口部分がパルセーションダンパにより覆われている。パルセーションダンパは、ポンプカバー１０と、ポンプカバー１０に接合されたダイヤフラム１１とを備えている。ダイヤフラム１１は、平坦部１１ａ、平坦部１１ａを囲むように形成されて燃料室２３側に断面円弧状をなして張り出した突出部１１ｂ、及びポンプカバー１０に接合される接合部１１ｃを有している。また、この燃料室２３と加圧室２２ｃとを連絡する燃料連絡通路２２ｂの途中に設けられた電磁弁２４は、常閉型の電磁弁であり、そのコイルに通電されている期間に限って開弁状態となり、上記燃料連絡通路２２ｂを遮断する。なお、この電磁弁２４のコイルへの通電は、上記筒内噴射式内燃機関の運転状態を制御する電子制御装置６０を通じて制御されている。さらに、シリンダ内に設けられているプランジャ２５はスプリング２８により下死点側に付勢された状態でその上記加圧室２２ｃと反対側の端部がリフタ２７に連結されている。このリフタ２７は、例えばカムシャフトの一端に設けられてこれと一体に回転するポンプカム３０にその底面が当接されており、ポンプカム３０に設けられたカムノーズがリフタ２７を押し上げる度にプランジャ２５が上方へ移動して上記加圧室２２ｃにある燃料を加圧する。

　このように構成された高圧燃料ポンプ２０を含む燃料供給系では、まず、燃料タンク４０内に貯留された燃料が燃料ポンプ（フィードポンプ）４１によって例えば４００ｋＰａの吐出圧で高圧燃料ポンプ２０の燃料入口２２ａに供給される。こうして高圧燃料ポンプ２０に供給された燃料は、燃料室２３に一旦滞留され、シリンダ内のプランジャ２５が下方に移動中であって且つ、電磁弁２４が開弁状態（非通電状態）にあることを条件に、この燃料室２３から燃料連絡通路２２ｂを介して加圧室２２ｃへ送られる。その後、プランジャ２５の上方への移動に伴って加圧室２２ｃに送られた燃料の加圧が開始されるものの、上記電磁弁２４が開弁されている間は、この燃料が燃料出口２２ｄ側へ送られることなく燃料連絡通路２２ｂを通じて燃料室２３へと戻される。そして、更にその後、電子制御装置６０からの通電に基づいて電磁弁２４が閉弁されると、加圧室２２ｃ内で加圧された燃料の圧力が、例えば４～１３ＭＰａ程度に高められ、この高圧に加圧された燃料が逆止弁２６を介して燃料出口２２ｄからデリバリパイプ５０に圧送される。このように、こうした高圧燃料ポンプ２０にあっては、プランジャ２５が上方に移動するときの電磁弁２４の閉弁タイミングを制御することにより、デリバリパイプ５０に圧送される燃料量及び燃料圧力を制御することが可能である。そして、こうしてデリバリパイプ５０に蓄圧された燃料がインジェクタ５１の開弁に伴って内燃機関の筒内に噴射されることとなる。

　ところで前述のように、こうした燃料供給系にあっては、上記燃料ポンプ４１によって高圧燃料ポンプ２０、特にその燃料室２３に単位時間当りに供給される燃料の量と、上記電磁弁２４を介して燃料室２３から加圧室２２ｃに供給される燃料の量とは必ずしも一致しない。そのため、この燃料室２３における燃料の供給量と流出量との差に起因して、燃料圧力の変動である、いわゆる圧力脈動が生じることとなる。加えて、加圧室２２ｃ内でプランジャ２５の上方への移動に伴い加圧されつつある燃料が、上記電磁弁２４の閉弁以前に燃料室２３に逆流することもこの圧力脈動の一因となる。そして、こうした圧力脈動が、燃料室２３にその開口部を覆うように設けられたパルセーションダンパによって吸収されるようになる。

　次に、この高圧燃料ポンプ２０内で生じる燃料の圧力脈動を吸収するパルセーションダンパの構成及びその圧力脈動の吸収に係るメカニズムについて、図２を参照して詳述する。

　図２は、本実施の形態に係るパルセーションダンパの断面構造を示したものである。同図２に示されるように、このパルセーションダンパは、上記高圧燃料ポンプ２０（図１）の開口部を覆うポンプカバー１０と、このポンプカバー１０に支持されて上記燃料室２３（図１）に滞留する燃料に接触する、すなわちその圧力が印加される部分であるダイヤフラム１１とからなる。そして本実施の形態において、このダイヤフラム１１は、その表面積の大部分を占めるとともに、上記燃料の圧力が集中的に印加される部位である平坦部１１ａと、この平坦部１１ａを囲むように形成されて燃料室２３側に断面円弧状をなして張り出した部位である環状の突出部１１ｂとを有する有底筒状をなしている。すなわち、突出部１１ｂの外周には、底を形成する平坦部１１ａと垂直をなして該突出部１１ｂの突出方向とは反対側に延びる筒状の周部が設けられている。なお、このダイヤフラム１１は、ステンレス系の材料、例えばＳＵＳ６３１（析出硬化系ステンレス鋼）からなり、例えばプレス成形等によってこのような形状に形成されている。他方、上記ポンプカバー１０も、パルセーションダンパとして組み立てられたときに、ダイヤフラム１１の上記平坦部１１ａと平行になる平坦部１０ａと、この平坦部１０ａを囲むように形成されてダイヤフラム１１側に突出する環状の突出部１０ｂとを有している。また、この突出部１０ｂの外周には、同突出部１０ｂの突出方向とは反対の方向に延びる周部が設けられているとともに、この周部の上端には、上記ハウジング２１（図１）の開口部の上端に掛着される掛着部１０ｃが設けられている。なお、このポンプカバー１０は、ステンレス系の材料、例えばＳＵＳ４３０（フェライト系ステンレス鋼）からなり、これも例えばプレス成形等によってこのような形状に形成されている。

　このように形成されたポンプカバー１０及びダイヤフラム１１の組付け時には、ポンプカバー１０の上記平坦部１０ａと垂直をなして突出部１０ｂの突出方向とは反対側に延びる周部に対し、ダイヤフラム１１のこれも平坦部１１ａと垂直をなして突出部１１ｂの突出方向とは反対側に延びる周部の先端が圧入により外嵌される。そして、この圧入された部分がその支持部材であるポンプカバー１０の周部に溶接によって固定されている。先の図１及びこの図２においては、ダイヤフラム１１のこの溶接により固定された部分を接合部（嵌合部）１１ｃとしている。なお、これら部材が嵌合されるときには、ポンプカバー１０とダイヤフラム１１とによって形成される空間であるガス室１２内に、不活性ガスである例えばアルゴンガスや窒素ガスが、例えば４００ｋＰａ等の所定の圧力にて封入される。また、これらポンプカバー１０とダイヤフラム１１との上述した溶接に際しては、炭酸ガスレーザーやＹＡＧレーザー等のレーザーエネルギーを用いて溶接するレーザー溶接が利用可能である他、被溶接材料である上記２つの部材を圧着しながらこれに電流を流し、このときの抵抗熱で溶接部を溶解して接合する抵抗溶接等も利用可能である。

　このように形成されて高圧燃料ポンプ２０（図１）に一体に組付けられたパルセーションダンパは、上述のような高圧燃料ポンプ２０（図１）の作動に伴って燃料に圧力脈動が生じると、上記燃料室２３（図１）内の燃料に曝されるダイヤフラム１１の平坦部１１ａにこの脈動する燃料の圧力が印加される。そして、この印加された燃料圧力、特に上記加圧室２２ｃ（図１）内で加圧されつつある燃料の圧力は通常、上記ガス室１２内に封入された不活性ガスの圧力よりも大きいことから、ダイヤフラム１１の平坦部１１ａはポンプカバー１０側に変形する。すなわち、ガス室１２の容積が小さくなる方向に変形する。これにより、こうした燃料の圧力が吸収されるようになる。しかも、本実施の形態に係るパルセーションダンパでは、ポンプカバー１０に対してダイヤフラム１１を溶接するにあたり、上記接合部１１ｃにおけるこれら部材の重ね代と、燃料の圧力を受圧する平坦部１１ａとの関係が垂直となるようにしているため、上記燃料の圧力脈動に際し、この接合部１１ｃにはいわば剪断荷重のみが印加されることとなる。また、ガス室１２の容積が減少することに起因して接合部１１ｃに作用する封入ガスの圧力も、同接合部１１ｃに対してほぼ平行な方向に作用することとなる。すなわち、こうした圧力が接合部１１ｃにおける上記ポンプカバー１０とダイヤフラム１１との重ね代を互いに引き離す方向に作用することはないため、前述したいわゆる口開き等自体が自ずと生じにくくなっている。

　ちなみに、先の図９に例示した構成の従来のパルセーションダンパと本実施の形態のパルセーションダンパとでそれぞれ同一の圧力を印加したとき、従来のパルセーションダンパでは口開き、すなわち重ね代の剥離が最大で３００μｍにも達しているのに対し、本実施の形態のパルセーションダンパでは０．０５μｍ程度と極めて小さいことが発明者らによって確認されている。

　また、これも先の図１０に例示した従来のパルセーションダンパの場合、ダイヤフラム８１の平坦部に燃料圧力が印加されると、ダイヤフラム８１の変形に起因して発生する応力はその屈曲部に集中することとなる。これに対し、本実施の形態に係るパルセーションダンパでは上述のように、ダイヤフラム１１の平坦部１１ａの周囲に環状の突出部１１ｂを設けたことにより、ダイヤフラム１１の変形時に発生する応力はこの突出部１１ｂによって緩和されることとなる。すなわち、上記従来のパルセーションダンパと比較して応力が集中する範囲を広くすることができ、応力の最大値を低下させることが可能となる。このため、当該部分に加わる応力の最大値を同一のものとして設計する場合、本実施の形態のパルセーションダンパでは、従来のパルセーションダンパよりもダイヤフラムの径を拡大する、あるいはダイヤフラムを薄肉化する等が可能となる。ここで、ダイヤフラムの変位量は、その半径の４乗に比例するとともにその厚さの３乗に反比例するといった特性を有することから、本実施の形態に係るパルセーションダンパによれば、上記従来のパルセーションダンパよりもその変位量を大きくとることができるようにもなる。換言すれば、ダイヤフラム１１の枚数を増加させることなくその容積変位量を増大させることが可能となる。

　なお、本実施の形態のパルセーションダンパは、その変形例として例えば図３に示すように、平坦部１１ａの周囲に突出部１１ｂを複数、例えば３周ほど設けた構成とすることもできる。ただし、上述した応力緩和作用は、上記突出部１１ｂの数が少ないほど、すなわち、図２に例示したように、ダイヤフラム１１の周縁に突出部１１ｂを１周だけ設けた構造においてより顕著であることが発明者らによって確認されている。以下に、ダイヤフラム１１の平坦部１１ａの周囲に設けた突出部１１ｂの数とその応力緩和作用との関係について、発明者らによる実験結果をまとめた図４及び図５を参照して説明する。

　図４は、差圧、すなわち燃料圧力から上記ガス室１２に封入された不活性ガスの圧力を減算した圧力と、同ガス室１２の容積変化量、すなわちダイヤフラム１１の特に平坦部１１ａの変位量との関係を示すグラフである。なお、図中黒丸で示すサンプル値は先の図２の構造により得られる値であり、黒四角で示すサンプル値は先の図３の構造により得られる値である。

　同図４から明らかなように、差圧が正の値である場合、すなわち、燃料圧力がガス室１２内に封入されている不活性ガスの圧力よりも大きく、ダイヤフラム１１がポンプカバー１０側に変形する場合であれ、逆に、差圧が負の値である場合、すなわち、燃料圧力が上記不活性ガスの圧力よりも大きく、ダイヤフラム１１が燃料室２３側に変形する場合であれ、ダイヤフラム１１に作用する圧力当りの容積変化量は、図２の構造である、ダイヤフラム１１の周縁に突出部１１ｂを１周だけ設けた構造の方が大きい。

　一方、図５は、上記差圧と、ダイヤフラム１１の変形時に係る応力の最大値を上記容積変化量で割った値との関係を示すグラフである。なお、このグラフについても、図４と同様に、図２の構造により得られる値を黒丸で示すとともに、図３の構造により得られる値を黒四角で示している。

　同図５から明らかなように、差圧が正の値である場合は、この差圧が３００ｋＰａのときに図２の構造と図３の構造とで容積変化量当りの応力がほぼ同一であるものの、差圧が４００ｋＰａになると図３の構造の方が図２の構造よりも容積変化量当りの応力が小さくなってはいる。ただし、その差はほぼ「０」に等しい。これに対し、差圧が正、且つ１００～２００ｋＰａである場合には、図２の構造の方が容積変化量当りの応力は小さい。他方、差圧が負の値である場合には、その絶対値が小さいほど、図２の構造が図３の構造に比較して容積変化量当りの応力が大幅に小さく、しかも、差圧が－１００～－４００ｋＰａの範囲に渡り、図２の構造での容積変化量当りの応力が図３の構造に比較して１．５倍以上小さくなる。

　このように、これら図４、図５の結果によれば、差圧の正負、あるいはその大きさを問わず、図２の構造は、図３の構造よりもその容積変化量を大きくすることが可能でありながらも、この容積変化量当りの応力は小さいか、あるいは大きいとしてもその差がほぼ「０」に等しいことがわかる。すなわち、ダイヤフラム１１の周縁に突出部１１ｂを１周だけ設けることにより、同突出部１１ｂを複数周、例えば３周設けるよりも、その応力緩和、並びに容積変化量拡大に係る効果がより顕著なものとなる。

　以上説明したように、本実施の形態に係るパルセーションダンパによれば、以下に列挙する効果が得られるようになる。
　（１）ダイヤフラム１１の平坦部１１ａから突出部１１ｂを介して垂直に延びる筒状周部がポンプカバー１０に外嵌された状態でこの筒状周部の嵌合部をポンプカバー１０に溶接するようにした。すなわち、接合部１１ｃと平坦部１１ａとが垂直をなすようにダイヤフラム１１をポンプカバー１０に組み付けられるようにした。これにより、平坦部１１ａの変位によるガス室１２の容積変化に起因する圧力が筒状周部とポンプカバー１０との間の溶接部分に作用しても、この圧力が接合部１１ｃをポンプカバー１０から引き離す方向に作用することはなくなり、ポンプカバー１０と接合部１１ｃとの間の接合に対する信頼性を高く維持することができるようになる。

　（２）ダイヤフラム１１の変位時に応力が集中する平坦部１１ａを囲む部分、すなわちダイヤフラム１１の筒状周部に連なる周縁部に、ポンプカバー１０とは反対側に断面が円弧状をなすように張り出した突出部１１ｂを設けることとした。これにより、周縁部に集中する応力を緩和することができるようになり、接合部１１ｃにおける信頼性を高く維持することが可能となる。すなわち、パルセーションダンパとしての圧力耐性を更に向上させることができるようにもなる。

　（３）本実施の形態の変形例として図３に例示したように、ダイヤフラム１１の周縁に上記突出部１１ｂを複数設けることも可能である。ただしここでは、この突出部１１ｂをダイヤフラム１１の周縁に１周だけ設けることとしたことによって、その応力緩和作用をより顕著なものとし、上記接合部１１ｃにおける信頼性をより高く維持することができるようになる。

　（４）ダイヤフラム１１の支持部材として高圧燃料ポンプ２０のポンプカバー１０を用いるようにした。これにより、高圧燃料ポンプ２０を構成する部品の部品点数を削減可能であるとともに、高圧燃料ポンプ２０としての体格も最小限に維持することができるようになる。

　なお、上記実施の形態あるいはその変形例は、これを適宜変更した以下の形態にて実行することも可能である。
　・先の図２、あるいはその変形例として図３に示したように、パルセーションダンパを構成するポンプカバー１０の肉厚をほぼ均一とした。これに限らず、例えば、
ａ．図２に対応する図として図６に示すように、ポンプカバー１０の掛着部１０ｃに同ポンプカバー１０の他の部位と比較して薄肉化した薄肉部１０ｄを設ける。
ｂ．図２に対応する図として図７に示すように、平坦部１０ａと垂直をなして、突出部１０ｂの突出方向とは反対側に延びる周部、すなわちダイヤフラム１１が溶接される部位に薄肉化した薄肉部１０ｅを設ける。
ｃ．同じく図２に対応する図として図８に示すように、ポンプカバー１０の平坦部１０ａに薄肉化した薄肉部１０ｆを設ける。
等々、によってポンプカバー１０の剛性を低下させるようにしてもよい。

　こうした構成によれば、上記（１）～（４）の効果に加えて、
　（５）上記低剛性部、すなわち薄肉部１０ｄ，１０ｅ，１０ｆが撓む分だけ、ダイヤフラム１１の平坦部１１ａに印加された圧力に応じた当該パルセーションダンパとしての変位量を大きくすることができる。すなわち、ダイヤフラム１１での変位に加え、支持部材としてのポンプカバー１０によっても燃料に生じた圧力脈動を吸収することができ、圧力脈動抑制効果をより高く維持することができる。
といった効果が得られるようになる。

　・また、薄肉部１０ｄ，１０ｅ，１０ｆを設けることによりポンプカバー１０の剛性を低下させることに代えて、上記薄肉化した部分に相当する部分をその他の部位とは異なる材料にて、すなわちその他の部位よりも剛性の低い材料にて形成することで、ポンプカバー１０としての剛性を低下させるようにしてもよい。ただし、ポンプカバー１０の構成材料として望ましいステンレス系の材料は、その種類による剛性の差異がそれほど大きくないことや、異なる種類の材料にてポンプカバー１０を形成することの煩雑さを考慮すれば、上述のように薄肉部１０ｄ，１０ｅ、あるいは１０ｆを設けてポンプカバー１０としての剛性の低下を図る方法が最も容易、且つ実用的な方法である。

　・ポンプカバー１０に対しダイヤフラム１１が外嵌される構造としたが、これに限らずポンプカバー１０に対しダイヤフラム１１が内嵌される構造であってもよい。
　・ポンプカバー１０とダイヤフラム１１との組付け時には、ポンプカバー１０の周部に対しダイヤフラム１１の周部の先端を圧入のうえ、この圧入された部分を溶接して、同ダイヤフラム１１をポンプカバー１０に固定するようにした。これに限らず、ダイヤフラム１１は溶接以外の方法によりポンプカバー１０に接合されるようにしてもよい。例えば、圧入された部分をろう付けや接着材等で接合するようにしてもよい。

　・高圧燃料ポンプ２０のポンプカバー１０が、ダイヤフラム１１を支持する支持部材を兼ねる構成とした。これに限らず、ポンプカバー１０とは別に設けられた部材により、上記ダイヤフラム１１が支持されるようにしてもよい。

　・変形例として図３に示したパルセーションダンパでは、ダイヤフラム１１に同一の幅を有する突出部１１ｂを３周設ける構造としたが、これに限らず、互いに幅の異なる突出部を複数備えるようにしてもよい。もっとも、図２に示したパルセーションダンパが上記応力を緩和する上で最も望ましい構造であることは上述の通りである。

　・ダイヤフラム１１の平坦部１１ａを囲むようにその周縁部に１周以上の突出部１１ｂを設けるようにした。これに限らず、こうした突出部１１ｂを備えないダイヤフラム、すなわちダイヤフラムの筒状周部から適宜の曲率を有して変位部となる平坦部１１ａが直接連なる構造を有するダイヤフラム等も適宜採用可能である。

Claims

　高圧燃料ポンプの燃料室に配設されるパルセーションダンパにおいて、
　圧力の印加によって変位する変位部を有し、前記燃料室に生じる圧力脈動を前記変位部の変位を通じて抑制するダイヤフラムと、
　前記ダイヤフラムを支持するとともに、該ダイヤフラムと協働してガス室を形成する支持部材と、を備え、
　前記ダイヤフラムは有底筒状に形成されてなるものであって、前記変位部によって形成される底と、前記変位部から垂直に延びる筒状周部とを有し、前記筒状周部は前記支持部材に嵌合された状態で同支持部材に接合される嵌合部を有する
　ことを特徴とするパルセーションダンパ。
　前記変位部は、前記筒状周部に連なるとともに前記支持部材とは反対側に断面円弧状に張り出した環状の突出部と、この突出部に囲まれた平坦部とを有し、前記筒状周部はこの平坦部に対して垂直である
　請求項１に記載のパルセーションダンパ。
　前記支持部材が前記高圧燃料ポンプのポンプカバーである
　請求項１又は２に記載のパルセーションダンパ。
　前記ポンプカバーは、部分的に剛性の低い低剛性部を有する
　請求項３に記載のパルセーションダンパ。
　前記ポンプカバーは前記高圧燃料ポンプのハウジングの上端筒部に対して装着されるものであり、この上端筒部に装着される部位において、前記低剛性部を形成するように薄肉化される
　請求項４に記載のパルセーションダンパ。
　前記ポンプカバーは、前記ダイヤフラムの筒状周部が接合された部位において、前記低剛性部を形成するように薄肉化される
　請求項４に記載のパルセーションダンパ。
　前記ポンプカバーは、前記ダイヤフラムの変位部と対向する部位において、前記低剛性部を形成するように薄肉化される
　請求項４に記載のパルセーションダンパ。