WO2018142930A1

WO2018142930A1 - 高圧燃料供給ポンプ

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Publication number: WO2018142930A1
Application number: PCT/JP2018/001137
Authority: WO
Inventors: 聡士長谷; 伸也中谷; 力也稲田; 将通谷貝
Original assignee: 日立オートモティブシステムズ株式会社
Priority date: 2017-01-31
Filing date: 2018-01-17
Publication date: 2018-08-09
Also published as: EP3578802A4; CN110199109A; EP3578802B1; JPWO2018142930A1; EP3578802A1; CN110199109B; JP6734941B2

Abstract

機能部品の配置の自由度が向上し、また、機能部品の結合部の信頼性向上を図った高圧燃料供給ポンプを提供することを目的とする。　ポンプボディと、前記ポンプボディに取り付けられる機能部品と、前記ポンプボディに対して前記機能部品を固定する溶接部と、前記溶接部の溶接方向の先において前記溶接部と前記ポンプボディと前記機能部品とで形成された空隙と、を備え、前記溶接部の溶接方向における入口面中央と前記空隙を形成する出口面の中央とを結ぶ直線が、前記機能部品の軸方向において取付方向に向かうにつれて前記機能部品の径方向外側から径方向内側に向かうように形成された

Description

高圧燃料供給ポンプ

　本発明は、内燃機関の燃料噴射弁に燃料を圧送する高圧燃料供給ポンプに関する。

　本発明の溶接構造の従来技術として、特許文献１に記載のものがある。この特許文献１には「カップ部材１２ａの接合用端面５０と軸部材１３ａの接合用端面５１戸を突合せ、カップ部材１２ａの外側から半径方向に高エネルギー密度ビームを照射することによって溶接する」と記載されている（段落００４１参照）。

特開２０１６－００２５８１号公報

　上記特許文献１の図２においては、カップ部材と軸部材との突合せ部に対し、外側から半径方向にレーザ溶接又は電子ビーム溶接といった高エネルギー密度ビームを照射することにより接合されている。しかし製品構造の制約により、ビームと製品が干渉してしまう場合は、接合が困難となる。その場合、製品構造の変更か、ビーム照射角度を調整する必要がある。

　高圧燃料供給ポンプにおいては、製品構造の制約により高エネルギー密度ビームを外側から半径方向に接合しようとした場合、製品と高エネルギー密度ビームが干渉し接合が困難となる。その場合、レーザの照射角度を調整する必要がある。しかし、レーザ溶接の特性により、レーザの照射面に対するレーザの照射角度には制限がある。

　そこで本発明は、機能部品の配置の自由度を向上させつつ溶接にて機能部品を固定可能な高圧燃料供給ポンプを提供することを目的とする。

　上記目的を達成するために本発明の高圧燃料供給ポンプは、
　「ポンプボディと、前記ポンプボディに取り付けられる機能部品と、前記ポンプボディに対して前記機能部品を固定する溶接部と、前記溶接部の溶接方向の先において前記溶接部と前記ポンプボディと前記機能部品とで形成された空隙と、を備え、前記溶接部の溶接方向における入口面中央と前記空隙を形成する出口面の中央とを結ぶ直線が、前記機能部品の軸方向において取付方向に向かうにつれて前記機能部品の径方向外側から径方向内側に向かうように形成された」ことを特徴とするものである。

　本発明によれば、機能部品の配置の自由度を向上させつつ溶接にて機能部品を固定可能な高圧燃料供給ポンプを提供することが可能となる。　
　本発明のその他の構成、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。

本発明の第一実施例による高圧燃料供給ポンプの縦断面図である。本発明の第一実施例による高圧燃料供給ポンプの上方から見た水平方向断面図である。本発明の第一実施例による高圧燃料供給ポンプの図１と別方向から見た縦断面図である。本発明の第一実施例による高圧燃料供給ポンプの吐出ジョイントの溶接構造を示す。本発明の第一実施例による高圧燃料供給ポンプの吐出ジョイントの溶接構造を示す。本発明の第一実施例による高圧燃料供給ポンプの吐出プラグの溶接構造を示す。本発明の第一実施例による高圧燃料供給ポンプの電磁吸入弁機構の拡大縦断面図であり、電磁吸入弁が開弁状態にある状態を示す。本発明の第一実施例による高圧燃料供給ポンプが適用されたエンジンシステムの構成図を示す。本発明の第一実施例による吸入ジョイントがポンプボディの側面に取り付けられた高圧燃料供給ポンプの縦断面図である。

　以下、本発明の実施例について図面を用いて詳細に説明する。

　図８は本発明の第一実施例による高圧燃料供給ポンプ（以下、高圧ポンプと呼ぶ）が適用されたエンジンシステムの構成図を示す。破線で囲まれた部分が高圧ポンプのポンプボディ１を示し、この破線の中に示されている機構、部品は高圧ポンプのポンプボディ１に一体に組み込まれていることを示す。

　燃料タンク２０の燃料は、エンジンコントロールユニット２７（以下ＥＣＵと称す）からの信号に基づきフィードポンプ２１によって汲み上げられる。この燃料は適切なフィード圧力に加圧されて吸入配管２８を通して高圧ポンプの低圧燃料吸入口１０ａに送られる。

　低圧燃料吸入口１０ａから吸入ジョイント５１を通過した燃料は圧力脈動低減機構９、吸入通路１０ｄを介して容量可変機構を構成する電磁吸入弁機構３００の吸入ポート３１ｂに至る。

　電磁吸入弁機構３００に流入した燃料は、吸入弁３０を通過し加圧室１１に流入する。エンジンのカム機構９３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３０から燃料を吸入し、上昇行程には、燃料が加圧される。吐出弁機構８を介し、圧力センサ２６が装着されているコモンレール２３へ燃料が圧送される。そしてＥＣＵ２７からの信号に基づきインジェクタ２４がエンジンへ燃料を噴射する。

　高圧ポンプは、ＥＣＵ２７から電磁吸入弁機構３００への信号により、所望の供給燃料の燃料流量を吐出する。かくして、吸入ジョイント５１に導かれた燃料はポンプ本体１の加圧室１１にてプランジャ２の往復動によって必要な量が高圧に加圧され、燃料吐出口１２ｃからコモンレール２３に圧送される。

　コモンレール２３には、直接噴射用インジェクタ２４（所謂、直噴インジェクタ）、圧力センサ２６が装着されている。直噴インジェクタ２４は、内燃機関の気筒数に合わせて装着されており、ＥＣＵ２７の制御信号にてしたがって開閉弁して、燃料をシリンダ内に噴射する。

　直噴インジェクタ２４の故障等によりコモンレール２３等に異常高圧が発生した場合、燃料吐出口１２ｃと加圧室１１の差圧がリリーフ弁機構２００の開弁圧力以上になると、リリーフ弁２０２が開弁し、異常高圧となった燃料はリリーフ弁機構内を通りリリーフ通路２００ａから加圧室１１へと戻され、コモンレール２３等の高圧部配管が保護される。

　本実施例はインジェクタ２４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高圧ポンプである。
図１は本実施例の高圧ポンプの縦断面図を示し、図２は高圧ポンプを上方から見た水平方向断面図である。また図３は高圧ポンプを図１と別方向から見た縦断面図である。また図９は吸入ジョイント５１がポンプボディ１の側面に取り付けられた高圧ポンプの縦断面図である。

　なお、図２においては吸入ジョイント５１がボディ側面に設けられているが、本発明はこれに限定される訳でなく、吸入ジョイント５１がダンパーカバー１４の上面に設けられた高圧ポンプにも適用可能である。これらの図１、２、３を用いて本実施例の高圧ポンプについて説明する。

　図１に図示しない吸入ジョイント５１の低圧燃料吸入口１０ａから流入した燃料はポンプボディ１の内部に形成された低圧流路を通って、ダンパ上部１０ｂ、ダンパ下部１０ｃに形成されるダンパ室に流れる。ダンパ室はポンプボディ１に取り付けられたダンパカバー１４により覆われることで形成される。ダンパ室の圧力脈動低減機構９により圧力脈動が低減した燃料は低圧燃料流路１０ｄを介して電磁吸入弁３００の吸入ポート３１ｂに至る。

　図２、図３に示すように本実施例の高圧ポンプはポンプボディ１に設けられた取付けフランジ１ｅを用い内燃機関のシリンダヘッド９０の平面に密着し、図示しない複数のボルトで固定される。シリンダヘッド９０とポンプボディ１との間のシールのためにＯリング６１がポンプボディ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。

　ポンプボディ１にはプランジャ２の往復運動をガイドするためのシリンダ６が取り付けられている。また燃料をポンプボディ１に形成された加圧室入口流路１ａを介して加圧室１１に供給するための電磁吸入弁３００と加圧室１１から吐出通路に燃料を吐出し逆流を防止するための吐出弁機構８が設けられている。吐出弁機構８を通過した燃料は、吐出ジョイント１２ｃによりエンジン側部品に接続される。

　シリンダ６はその外周側において、ポンプボディ１と圧入とかしめにより固定される。円筒状の圧入部の表面によりポンプボディ１との隙間から加圧した燃料が低圧側に漏れないようシールしている。シリンダを軸方向に平面に接触させることで、ポンプボディ１とシリンダ６との円筒状の圧入部のシールに加え、二重のシールの機能をも果たす。

　プランジャ２の下端には、内燃機関のカムシャフトに取り付けられたカム９３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４にてタペット９２に圧着されている。これによりカム９３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の燃料をシールし内燃機関内部へ流入するのを防ぐ。同時に内燃機関内の摺動部を潤滑する潤滑油（エンジンオイルも含む）がポンプボディ１の内部に流入するのを防止する。

　図８に示すように、ポンプボディ１には吸入ジョイント５１が取り付けられている。吸入ジョイント５１は、車両の燃料タンク２０からの燃料を供給する低圧配管に接続されており、燃料はここから高圧ポンプ内部に供給される。ポンプボディ１に圧入されている吸入フィルタ５２は、燃料タンク２０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高圧ポンプ内に吸収することを防ぐ役目がある。

　低圧燃料吸入口１０ａを通過した燃料は、圧力脈動低減機構９、低圧燃料流路１０ｄを介して電磁吸入弁３００の吸入ポート３１ｂに至る。

　加圧室１１の出口に設けられた吐出弁機構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、吐出弁プラグ８ｄ、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８ｅから構成される。吐出弁プラグ８ｄとポンプボディ１は当接部８ｆで溶接により接合され燃料と外部を遮断している。

　加圧室１１と吐出弁室１２ａに燃料差圧が無い状態では、吐出弁８ｂは吐出弁ばね８ｃによる付勢力で吐出弁シート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１２ａ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に逆らって開弁する。そして、加圧室１１内の高圧の燃料は吐出弁室１２ａ、燃料吐出通路１２ｂ、燃料吐出口１２を経てコモンレール２３へと吐出される。吐出弁８ｂは開弁した際、吐出弁ストッパ８ｅと接触し、ストロークが制限される。したがって、吐出弁８ｂのストロークは吐出弁ストッパ８ｅによって適切に決定される。これによりストロークが大きすぎて、吐出弁８ｂの閉じ遅れにより、吐出弁室１２ａへ高圧吐出された燃料が、再び加圧室１１内に逆流してしまうのを防止でき、高圧ポンプの効率低下が抑制できる。また、吐出弁８ｂが開弁および閉弁運動を繰り返す時に、吐出弁８ｂがストローク方向にのみ運動するように、吐出弁ストッパ８ｅの外周面にてガイドしている。以上のようにすることで、吐出弁機構８は燃料の流通方向を制限する逆止弁となる。

　以上に説明したように、加圧室１１は、ポンプボディ１、電磁吸入弁３００、プランジャ２、シリンダ６、吐出弁機構８にて構成される。

　カム９３の回転により、プランジャ２がカム９３の方向に移動して吸入行程状態にある時は、加圧室１１の容積は増加し加圧室１１内の燃料圧力が低下する。この行程で加圧室１１内の燃料圧力が吸入通路１０ｄの圧力よりも低くなると、弁体３０は開口状態にある。

　プランジャ２が吸入行程を終了した後、プランジャ２が上昇運動に転じ圧縮行程に移る。ここで電磁コイル４３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４０は、無通電状態において弁体３０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。本実施例ではいわゆるノーマルオープン式の高圧ポンプを示しているが、本発明はこれに限定される訳ではなく、ノーマルクローズ式の高圧ポンプにも適用可能である。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、再び開弁状態の弁体３０の開口部を通して吸入通路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。

　ここから、電磁吸入弁３００について図７を用いて説明する。電磁吸入弁３００とは、電磁コイル４３への通電により磁性コア３９、可動コア３６、ロッド３５とこれらに続き配置される弁体３０を可動させることで、燃料を吸入し、加圧室１１に送る機構のことを指す。以下にこれらの機能について詳述する。

　前記したとおり、無通電状態では、強力なロッド付勢ばね４０によって、弁体３０が開弁方向に稼働するためにノーマルオープン式となっているが、エンジンコントロールユニット２７（以下ＥＣＵと呼ぶ）からの制御信号が電磁吸入弁３００に印加されると、電磁コイル４３には端子４６を介して電流が流れる。電流が流れることにより、磁性コア３９は磁気吸引力を生じる。

　これに伴い、図７にも記載の磁気吸引面Ｓにおいて可動コア３６が磁性コア３９の磁気吸引力により閉弁方向に引き寄せられる。可動コア３６の間には、可動コア３６を係止するフランジ部３５ａを備えたロッド３５が配置される。なお、ロッド付勢ばね４０は、蓋保持部材３９及び蓋部材４４により覆われている。ロッド３５はフランジ部３５ａを有することにより、可動コア３６を係止することができるため、可動コア３６とともに移動することが可能となる。よって可動コア３６間に配置されたロッド３５は、磁気吸引力が働いたときに閉弁方向に移動することができる。また、ロッド３５は可動コアの下部に閉弁付勢ばね４１及び、燃料通路３７を備えたロッドガイド部３７ｂの間に配置される。

　なお、ロッド３５はフランジ部３５ａの内周部で、可動コア３６と接触する位置において、内周側に凹む凹み部３５ｂが形成される。これにより可動コア３６が接触した際の逃げ部を形成できるため、ロッド３５、あるいは可動コア３６の衝突による破損を防止できる。さらにロッド３５は弁体３０の側の先端部において、先端に向かう程、径が小さくなる傾斜部３５ｃが形成される。これによりロッド３５に可動コア３６を挿入する際に多少、芯がずれていたとしても容易に組み込み可能であり生産効率を上げることが可能である。なお、ロッド３５は旋盤加工により形成されるため、弁体３０の側の先端部において、弁体３０と反対側に凹む凹み部が形成される。

　ロッド３５の下部（吸入弁側）には弁体３０、吸入弁付勢ばね３３、ストッパ３２を備える。弁体３０は加圧室側に突出し、吸入弁付勢ばね３３によりガイドされるガイド部３０ｂが形成される。弁体３０はロッド３５の移動に伴って弁体ストローク３０ｅの隙間の分だけ移動することにより、開弁状態で供給通路１０ｄから供給された燃料は加圧室に供給される。ガイド部３０ｂは、吸入弁機構のハウジング内部に圧入され、固定されたストッパ３２に衝突することにより動きを停止する。なお、ロッド３５と弁体３０は別体で独立した構造をとっている。

　なお、弁体３０は吸入側に配置された弁座部材３１の弁座に接触することで加圧室１１への流路を閉じ、また弁座から離れることで加圧室１１への流路を開くように構成される。ここで、近年の高圧ポンプは吐出燃料が３０ＭＰａ以上となるなど、さらなる高圧化が求められており、したがって、加圧室１１が高圧となって、弁体３０が弁座部材３１に衝突する際の衝撃、あるいは、弁体３０がストッパ３２に衝突する際の衝撃が非常に大きく、これの強度を増すことが必要となっている。

　本実施例では弁体３０は、平板形状で配置され、平板部とこれに上記した加圧室側に突出するガイド部３０ｂとを備えて構成される。ここで強度に影響を与える要素として本実施例では平板部の厚みに着目した。つまり、図７に示すように弁体３０の平板部の吸入弁付勢ばね３３の移動方向における厚みを厚くすることで、強度の向上を図る。具体的には、平板部から突出するガイド部３０ｂの厚みに対し、平板部の厚みを厚くするように構成する。また図７は弁座部材３１に形成される吸入ポート３１ｂ（流路）が最も大きい位置の断面図を示すが、このとき吸入ポート３１ｂに対して下流側における弁座部材３１の平板部と接触する弁座部の上記移動方向における厚みよりも弁体３０の平板部の厚みを厚くすることが望ましい。このように構成することで、弁体３０の強度を持たせることが可能である。

　まとめると、磁気付勢力がロッド付勢ばね４０の付勢力に打ち勝ってロッド３５が吸入弁３０から離れる方向に移動する。よって、吸入弁付勢ばね３３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３０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１２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２３へと供給される。この行程を吐出行程と称する。

　すなわち、プランジャ２の圧縮行程（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３００のコイル４３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４３へ通電するタイミングを早くすれば、圧縮行程中の、戻し行程の割合が小さく、吐出行程の割合が大きい。すなわち、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圧縮行程中の、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４３への通電タイミングは、ＥＣＵ２７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４３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内燃機関が必要とする量に制御することが出来る。リリーフ弁機構２００は、リリーフバルブカバー２０１、ボール弁２０２、リリーフバルブ押え２０３、ばね２０４、ばねホルダ２０５で構成される。リリーフ弁機構２００は、コモンレール２３やその先の部材に何らかの問題が生じ、異常に高圧になった場合にのみ作動するよう構成された弁であり、コモンレール２３やその先の部材内の圧力が高くなった場合にのみ開弁し、燃料を加圧室に戻すという役割を持つ。そのため、非常に強力なばね２０４を有している。

　低圧燃料室１０には高圧ポンプ内で発生した圧力脈動が燃料配管２８へ波及するのを低減させる圧力脈動低減機構９が設置されている。また、圧力脈動低減機構９の上下にはそれぞれ、間隔を持ってダンパ上部１０ｂ、ダンパ下部１０ｃが設けられている。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３０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に設けた圧力脈動低減機構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。９ａは金属ダンパをポンプボディ１の内周部に固定するための取付金具であり、燃料通路上に設置されるため、ダンパとの支持部を全周では無く、一部とし前記取付金具９ａの表裏に流体が自由に行き来できるようにしている。

　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、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、高圧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。

　以下に本実施例の内容を詳述する。

　本高圧ポンプにおいては、機能部品である、吸入ジョイント５１、吐出ジョイント１２ｃ、吐出弁機構８あるいは電磁吸入弁機構３００が高圧ポンプに対し、径方向に自在に設置されることが望まれる。これは、エンジンにおけるレイアウトの自由度を増すためである。

　本高圧ポンプと機能部品は溶接により接合される。ここでポンプボディ１の外表面から外側へ突き出す上記機能部品が例えばレーザ溶接により結合される場合、前記レーザ溶接のためのビームが、お互いの機能部品或いはフランジ１ｅと干渉することなく配置される必要がある。

　例えば、吐出ジョイント１２ｃを溶接する場合に、レーザビーム５００が図１に示される如く照射されるが、そのビームがフランジ１ｅやその他の機能部品と干渉しないような配置とする必要がある。この時、レーザビーム５００はより機能部品の軸方向と平行に近くなる様に照射されれば、干渉を防ぐことができ、各機能部品の配置の自由度をより高めることができる。

　それと同時に、各機能部品のボディ１との結合部の信頼性は、ポンプ内部の燃料が外部に漏れることを防止するためにも十分に確保する必要がある。すなわち前記結合部は十分な強度を確保する必要がある。

　上記の如く、本実施例では、これら各機能部品の配置の自由度を増すため、また、各機能部品の結合部の信頼性を確保する。そのため図５に示すように、本実施例の高圧ポンプは、ポンプボディ１と、ポンプボディ１に取り付けられる機能部品である吐出ジョイント１２ｃと、ポンプボディ１に対して吐出ジョイント１２ｃを固定する溶接部４０７と、溶接部４０７の溶接方向（レーザビーム５００の方向）の先において溶接部４０７とポンプボディ１と吐出ジョイント１２ｃとで形成された空隙４００とを備えている。そして、溶接部４０７の溶接方向における入口面中央４０９と空隙４００を形成する出口面の中央４１０とを結ぶ直線５０１が、吐出ジョイント１２ｃの軸方向５０２（中心軸方向といっても良い）において取付方向に向かうにつれて吐出ジョイント１２ｃの径方向外側から径方向内側向かうように形成される。要するに、溶接部４０７の直線５０１が斜めに形成されるものである。なお、図５においては吐出ジョイント１２ｃは上側から下側に向かう方向により定義される。

　また、溶接部４０７の入口面の中央４０９の定義としては、図５のような溶接方向における断面図において、外部空間に面する最も径方向外側の一端４０９Ｅ１から最も径方向外側の他端４０９Ｅ２までを結ぶ直線の中央（真ん中）として定義される。あるいは、外部空間に面する最も径方向外側の一端４０９Ｅ１から最も径方向外側の他端４０９Ｅ２までを結ぶ溶接部４０７で形成される曲線の長さの中央（真ん中）として定義しても良い。同様に、溶接部４０７の出口面の中央４１０の定義としては、図５のような溶接方向における断面図において、空隙４００に面する最も径方向外側の一端４１０Ｅ１から最も径方向外側の他端４１０Ｅ２までを結ぶ直線の中央（真ん中）として定義される。あるいは空隙４００に面する最も径方向外側の一端４１０Ｅ１から最も径方向外側の他端４１０Ｅ２までを結ぶ溶接部４０７で形成される曲線の長さの中央（真ん中）として定義しても良い。

　この時、ポンプボディ１に形成される穴部に挿入される機能部品、例えば図４に示す吐出ジョイント１２ｃは吐出ジョイント１２ｃの外周部はポンプボディ１に形成された穴部の内周部に対して圧入部４０５により圧入で固定される。このとき、ポンプボディ１の圧入受面４０６は吐出ジョイント１２ｃの軸方向（５０２に示す方向）において、さらに取り付け方向（図４の上側から下側に向かう方向）への移動を規制する。この状態において、レーザビーム５００により、吐出ジョイント１２ｃの軸方向（５０２に示す方向）に対して斜めに傾斜するように構成された吐出ジョイント１２ｃとポンプボディ１との境界面４０３が接合され、レーザ照射面４０４に対して外周面と反対側に空隙４００が形成される。空間４００と呼んでも良い。また、ポンプボディ１と上記機能部品は溶接前に必ずしも圧入する必要は無く、隙間を有する挿入構造でも可能である。溶接部４０７は吐出ジョイント１２ｃの外周を全周において溶接し内部の燃料をシールする。

　ここで、空隙４００を有しない場合、溶接時に接合部４０７へ応力が集中し、鋭角のあるいは隅部半径が小さい切欠き形状が形成されてしまう場合がある。しかし、空隙４００を備えた場合においては、十分な空間容積を有するために、溶接部４０７の近傍、特には溶接部４０７の終端部４０１に応力が集中するような鋭角の或いは隅部半径が小さい切欠き形状が生成しない。そのため溶接部４０７に荷重が作用した場合においても溶接部４０７に応力集中を起こさない形状とすることができる。

　上記の構成により、溶接部品（機能部品）の溶接部４０７の応力集中を抑制し、信頼性向上を図った高圧ポンプを提供することが可能となる。また空隙４００は、請求項１に記載の通り、ポンプボディ１と機能部品とにより形成されることを特徴とする。このとき、凹み形状は、四角ではなく円形に近い形状であることが望ましい。これは、四角形に近い形状にした場合、角部に応力が集中しやすいためである。また、空間４００を設けることにより、溶接時に発生するスパッタ（金属の微小な粉末）がポンプ内部への侵入を防止することが出来る。

　図４は溶接前の部品構造を示したものである。機能部品（吐出ジョイント１２ｃ）には突合せ部（境界面４０３）に対して、垂直となるような平面部４０４を設ける。この平面部４０４に対し、レーザ５００を垂直に照射する。つまり、突合せ部（境界面４０３）を構成する直線とレーザ５００の照射方向５０１の角度は同一で、これらに対し機能部品の平面部４０４は、垂直となるように形成する。レーザ５００の照射方向５０１と照射面（平面部４０４）を垂直とすることで、レーザの吸収効率が最も高くなり、安定した溶接が可能となる。機能部品（吐出ジョイント１２ｃ）の側でなく、ポンプボディ１の側にレーザ５００の照射方向５０１に対して垂直となる垂直面を設けることでも可能である。ここで、機能部品とは高圧ポンプの性能を満たすための部品であり、上記の吐出ジョイント１２ｃの他に、例えば、吐出弁機構８が配置される空間を封止する吐出弁プラグ８ｄがある。図２に示す構造とは異なるがリリーフ弁機構２００が配置される空間をリリーフ弁プラグで封止する場合、これを機能部品としても良い。それ以外に吸入ジョイント５１に対しても適用可能であり、ポンプボディに対して溶接される部品であるが、上記した以外の部品を機能部品と呼んでも良く、本実施例が適用可能である。

　図５に溶接後の部品構造を示す。図５のように本実施例では溶接部４０７の入口面の中央４０９と出口面の中央４１０とを結ぶ直線５０１に対して、断面形状がほぼ左右対称となる溶接部４０７が形成される。

　溶接時の回転軸５０２に対するレーザビーム５００の入射角度において、レーザ照射面４０４を垂直に設け、境界面４０３を平行とすることにより、レーザの吸収率と溶接位置ズレのロバスト性を向上することが可能となる。すなわち請求項２に記載のように、溶接部４０７がほぼ左右対称の形状となり、突合せ部（境界面４０３）に対してレーザ５００の照射位置が少しずれたとしても安定した溶接形状が得られ、強度の信頼性を確保することが可能となる。

　また図５に示すように空隙４００を形成するポンプボディ１の部位と溶接部４０７の部位４０７Ｐの全てが空隙４００の開始点となるポンプボディ内周面４０８に対して外周側（径方向外側）に位置するように構成されることが望ましい。これによりポンプボディ形状を簡素とすることができ、機械加工時における加工時間の短縮、刃具寿命の向上を図ることができる。

　また機能部品（吐出ジョイント１２ｃ）の軸線５０２と、溶接部４０７の入口面の中央４０９と出口面の中央４１０とを結ぶ直線５０１との交差角度が１０度～５０度となるように構成されることが望ましい。なお、ここでは機能部品は吐出ジョイント１２ｃを例として説明しているが、上記したその他の機能部品においても同様に適用可能である。軸線５０２は、吐出ジョイント１２ｃを軸方向から見た断面において、中心を通る線なので、中心軸線５０２と呼んでも良い。

　図４で説明すると本実施例では、レーザ照射５００の角度を面４０４と境界面４０３の角度を１０度から５０度までの間で任意の角度でレーザの照射を設定する。これにより、ポンプボディ１のフランジ１ｅとレーザ５００の干渉を回避することができることから、製品のレイアウトの自由度が向上する。

　なお、図６は高圧ポンプの吐出プラグ８ｄの溶接構造を示し、図４に対応して溶接前の状態について説明する図である。但し、機能部品それ自体は異なるが、基本的には図４と同じ内容であり、同じ符号については同様の意味であるため、詳細な説明は省略する。また、図６のような吐出プラグ８ｄの溶接後の状態については図示していないが、基本的には図４と同じような形状となるため、詳細な説明は省略している。

　なお、上記したように、本実施例は吐出ジョイント１２ｃの他に、高圧ポンプの性能を満たすための部品、例えば、吐出弁機構８が配置される空間（吐出弁室１２ａ）を封止する吐出弁プラグ８ｄに対しても同様に適用可能である。またリリーフ弁機構２００が配置される空間をリリーフ弁プラグで封止する場合、リリーフ弁プラグに対しても適用可能である。あるいは吸入ジョイント５１を機能部品として適用することも可能であり、その他、上記以外の機能部品においても適用可能である。

　また、図５に示すように本実施例の高圧ポンプは吐出ジョイント１２ｃの軸線５０２（中心軸線と呼んでも良い）と、溶接部４０７の入口面の中央４０９と出口面の中央４１０とを結ぶ直線５０１との交差角度に対して、吐出弁プラグの中心軸線と、吐出弁プラグ８ｄの溶接部の入口面の中心と出口面の中心とを結ぶ直線との交差角度が小さくなるように構成されることが望ましい。つまり、吐出弁プラグ８ｄは図３に示すように溶接部のすべてがポンプボディ１の穴部入口面に対して内側に位置するように配置される機能部品である。また、吐出弁プラグ８ｄの溶接部はそのすぐ径方向外側において、水平方向（つまり、吐出弁プラグ８ｄの軸方向）に沿うように壁面部１６が形成されるので、スペースがない。よって、レーザ照射を傾斜させると壁面部１６に干渉する虞がある。このように配置された機能部品については、機能部品（吐出弁プラグ８ｄ）の軸線（中心軸線）と、溶接部の入口面の中央と出口面の中央とを結ぶ直線との交差角度が１０度～３０度となるように構成されることが望ましい。

　一方で、吐出ジョイント１２ｃの溶接部４０７はそのすぐ径方向外側において、水平方向（つまり、吐出ジョイント１２ｃの軸方向）に沿うような壁面部が形成されていないためスペースに余裕がある。図１に示す壁面部１７はレーザをある程度、傾斜させたとしても干渉するものではない。よってこのように、レーザ照射を３０度～５０度、傾斜させたとしても干渉するような壁面部がない場合には、機能部品（吐出ジョイント１２ｃ）の軸線５０２（中心軸線）と、溶接部４０７の入口面の中央４０９と出口面の中央４１０とを結ぶ直線５０１との交差角度が３０度～５０度となるように構成されることが望ましい。

　以上で、実施例に関する説明を終えるが、本発明は、上記実施形態に限定されることなく幅広く変形して、実施することができる。例えば、上記実施形態は高圧ポンプに本発明を適用したものであるが、溶接を要する金属部品に適応してもよい高圧ポンプ内における機能部品の配置位置や配置方法においても、上記実施形態の例示に限るものではない。

１　ポンプボディ
２　プランジャ
６　シリンダ
７　シールホルダ
８　吐出弁機構
９　圧力脈動低減機構
１０ａ　低圧燃料吸入口
１１　加圧室
１２　燃料吐出口
１３　プランジャシール
３０　吸入弁
３６　可動コア
４０　ロッド付勢ばね
４３　電磁コイル
２００　リリーフ弁機構
３００　電磁吸入弁
４００　溶接部の空隙（空間）
４０７　溶接部
５００　レーザビーム

Claims

　ポンプボディと、
　前記ポンプボディに取り付けられる機能部品と、
　前記ポンプボディに対して前記機能部品を固定する溶接部と、
　前記溶接部の溶接方向の先において前記溶接部と前記ポンプボディと前記機能部品とで形成された空隙と、を備え、
　前記溶接部の溶接方向における入口面中央と前記空隙を形成する出口面の中央とを結ぶ直線が、前記機能部品の軸方向において取付方向に向かうにつれて前記機能部品の径方向外側から径方向内側に向かうように形成された高圧燃料ポンプ。
　請求項１に記載の高圧燃料供給ポンプにおいて、
　前記入口面の中央と前記出口面の中央とを結ぶ直線に対して、前記溶接部がほぼ左右対称となるように形成された高圧燃料供給ポンプ。
　請求項１に記載の高圧燃料供給ポンプにおいて、
　前記空隙を形成する前記ポンプボディの部位と前記溶接部の部位の全てが前記空隙の開始点となるポンプボディ内周面に対して外周側に位置するように構成された高圧燃料供給ポンプ。
　請求項１に記載の高圧燃料供給ポンプにおいて、
　前記機能部品の軸線と、前記入口面の中央と前記出口面の中央とを結ぶ直線との交差角度が１０度～５０度となるように構成された高圧燃料供給ポンプ。
　請求項１に記載の高圧燃料供給ポンプにおいて、
　前記機能部品は吐出ジョイントである高圧燃料供給ポンプ。
　請求項１に記載の高圧燃料供給ポンプにおいて、
　前記機能部品は吐出弁機構が配置される空間を封止する吐出弁プラグ、又はリリーフ弁機構が配置される空間を封止するリリーフ弁プラグである高圧燃料供給ポンプ。
　請求項１に記載の高圧燃料供給ポンプにおいて、
　前記機能部品は前記ポンプボディに燃料を吸入する吸入ジョイントである高圧燃料供給ポンプ。
　請求項５に記載の高圧燃料供給ポンプにおいて、
　前記吐出ジョイントの軸線と、前記溶接部の入口面の中央と出口面の中央とを結ぶ直線との交差角度に対して、吐出弁プラグの軸線と、吐出弁プラグの溶接部の入口面の中心と出口面の中心とを結ぶ直線との交差角度が小さくなるように構成された高圧燃料供給ポンプ。
　請求項５に記載の高圧燃料供給ポンプにおいて、
　前記吐出ジョイントの軸線と、前記吐出ジョイントの溶接部の入口面の中央と出口面の中央とを結ぶ直線との交差角度が３０度～５０度となるように構成された高圧燃料供給ポンプ。
　請求項６に記載の高圧燃料供給ポンプにおいて、
　前記吐出弁プラグの軸線と、前記吐出弁プラグの溶接部の入口面の中央と出口面の中央とを結ぶ直線との交差角度が１０度～３０度となるように構成された高圧燃料供給ポンプ。