JP2013050081A - 高圧ポンプ - Google Patents
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Abstract
【課題】 オイルシール部材側から燃料シール部材への伝熱を抑制する高圧ポンプを提供する。
【解決手段】 ポンプボディ11の加圧室12と反対側の端部に取り付けられるシールエレメント601は、プランジャ71とシリンダ16との間からリークする燃料をシールする燃料シール部材75と、燃料シール部材75の加圧室12の反対側からのオイルをシールするオイルシール部材760とを軸方向に互いに離間させて保持する。また、燃料シール部材75とオイルシール部材760との間に、内部に空気を包含する空気断熱室68が形成される。そのため、空気断熱室68に相当する部分が中実である場合に比べ、伝熱経路となる金属部分の断面積が縮小され、オイルシール部材760側から燃料シール部材75への伝熱が抑制される。これにより、燃料シール部材75の熱劣化を防止することができる。
【選択図】 図2
【解決手段】 ポンプボディ11の加圧室12と反対側の端部に取り付けられるシールエレメント601は、プランジャ71とシリンダ16との間からリークする燃料をシールする燃料シール部材75と、燃料シール部材75の加圧室12の反対側からのオイルをシールするオイルシール部材760とを軸方向に互いに離間させて保持する。また、燃料シール部材75とオイルシール部材760との間に、内部に空気を包含する空気断熱室68が形成される。そのため、空気断熱室68に相当する部分が中実である場合に比べ、伝熱経路となる金属部分の断面積が縮小され、オイルシール部材760側から燃料シール部材75への伝熱が抑制される。これにより、燃料シール部材75の熱劣化を防止することができる。
【選択図】 図2
Description
本発明は、エンジンに用いられる高圧ポンプに関する。
従来、シリンダの内壁面をプランジャが往復移動することにより、燃料タンクから供給される燃料を吸入し加圧してインジェクタ側へ圧送する高圧ポンプが知られている。この種の高圧ポンプでは、燃料入口側に燃料室が形成され、プランジャが下降するときに燃料室から吸入室を経由して加圧室へ燃料を吸入する「吸入行程」、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室へ戻す「調量行程」、及び、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」を繰り返すことにより、燃料を加圧して吐出する。
一般にこのような高圧ポンプでは、プランジャの加圧室と反対側に、プランジャとシリンダとの間からリークする燃料をシールする燃料シール部材が設けられる。また、プランジャを往復駆動させる駆動部分を潤滑するためのオイル(潤滑油)をシールするオイルシール部材が設けられる。
例えば、特許文献1の図2に記載された構成では、ストッパエレメント(60)の環状収容室(86)に(ピストン)シール部材(62)が保持されている。
例えば、特許文献1の図2に記載された構成では、ストッパエレメント(60)の環状収容室(86)に(ピストン)シール部材(62)が保持されている。
また、特許文献2には、シール部材(28)のリップ部(31)により燃料(L1)と潤滑油(L2)との混合を防止する構成が記載されている。
特許文献3の図3および明細書の段落[0011]には、支持部材(30)により燃料シール部材とオイルシール部材とを所定の距離をあけて保持する構成が記載されている。
特許文献3の図3および明細書の段落[0011]には、支持部材(30)により燃料シール部材とオイルシール部材とを所定の距離をあけて保持する構成が記載されている。
特許文献1のシール部材は、燃料シール部とオイルシール部とが明確に区別されておらず一体となって形成されている。そのため、シール部材の図2の上側に燃料シール部があり、図2の下側にオイルシール部があると仮定した場合には、プランジャの全移動範囲において燃料とオイルとの混合を防止するため、「燃料シール部からオイルシール部までの距離」を「プランジャの移動距離」よりも長く設定する必要がある。したがって、シール部材を軸方向に長くしなければならない。
これに関連して、特許文献2のリップ部は、燃料側の上リップと潤滑油側の下リップとのリップ間距離を、プランジャの移動距離(ストローク)よりも大きく設定することで、燃料と潤滑油との混入防止を図っている。しかし、リップ部はゴム材の下端縁に形成されており(段落[0027])、燃料圧力が作用すると、燃料側の上リップが過大に変形し、シール性が失われるおそれがある。
特許文献3に記載の支持部材は、金属材料を切削加工して製作されており、燃料シール部材とオイルシール部材とを離間させる部分が中実状態の金属となっている。そのため、燃料圧力に対する強度は確保されるものの、オイルシール部材側、すなわち特許文献3の図3の下方であるエンジン側からの熱が燃料シール部材に伝わりやすい。したがって、例えば、エンジンの高負荷運転時やデッドソーク時にエンジンからの伝熱を受けたり、エンジンから飛散した高温のオイル等が付着したりすると、オイルシール部材側から燃料シール部材への伝熱により、燃料シール部材が急激に温度上昇し、熱劣化するおそれがある。また、燃料シール部材近傍の燃料が気化して発生したベーパが燃料室や吸入室等を経由して加圧室に流入する可能性がある構造では、加圧行程での吐出量の低下を招くおそれがある。
なお、このような燃料シール部材への伝熱を抑制することに関しては、特許文献1、2の従来技術にも開示されていない。
なお、このような燃料シール部材への伝熱を抑制することに関しては、特許文献1、2の従来技術にも開示されていない。
さらに、特許文献3に記載の従来技術によると、燃料シール部材とオイルシール部材とを離間させる支持部材が中実であるため、製品重量が重くなる。加えて、支持部材は切削加工で形成されるため、製造工数および製造コストが増大するという問題がある。
本発明は上記の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、オイルシール部材側から燃料シール部材への伝熱を抑制する高圧ポンプを提供することである。
請求項1に記載の高圧ポンプは、プランジャ、シリンダ、ポンプボディ、及び、シールエレメントを備える。シリンダは、プランジャを軸方向に往復移動可能に収容する。ポンプボディは、プランジャの軸方向の一方の側に形成されプランジャにより燃料が加圧される加圧室を有する。シールエレメントは、ポンプボディの加圧室と反対側の端部に取り付けられる。
シールエレメントは、プランジャとシリンダとの間からリークする燃料をシールする燃料シール部材と、燃料シール部材の加圧室と反対側からのオイルをシールするオイルシール部材とを軸方向に互いに離間させて保持する。そして、燃料シール部材とオイルシール部材との間に、オイルシール部材側から燃料シール部材への伝熱を抑制する空隙が形成される。
シールエレメントは、プランジャとシリンダとの間からリークする燃料をシールする燃料シール部材と、燃料シール部材の加圧室と反対側からのオイルをシールするオイルシール部材とを軸方向に互いに離間させて保持する。そして、燃料シール部材とオイルシール部材との間に、オイルシール部材側から燃料シール部材への伝熱を抑制する空隙が形成される。
このシールエレメントは、燃料シール部材とオイルシール部材とを、軸方向に互いに離間させて保持するため、燃料とオイルとの混合を防止することができる。
また、燃料シール部材とオイルシール部材との間は中実状態の金属でなく、「空隙」が形成される。そのため、オイルシール部材側から燃料シール部材への伝熱経路となる金属部分の断面積が縮小され、伝熱が抑制される。言い換えれば、オイルシール部材側と燃料シール部材との断熱性を向上することができる。これにより、燃料シール部材の熱劣化を防止することができる。
さらに、空隙に相当する容積分の製品重量を軽くすることができる。
また、燃料シール部材とオイルシール部材との間は中実状態の金属でなく、「空隙」が形成される。そのため、オイルシール部材側から燃料シール部材への伝熱経路となる金属部分の断面積が縮小され、伝熱が抑制される。言い換えれば、オイルシール部材側と燃料シール部材との断熱性を向上することができる。これにより、燃料シール部材の熱劣化を防止することができる。
さらに、空隙に相当する容積分の製品重量を軽くすることができる。
請求項2に記載の高圧ポンプは、ポンプボディの加圧室と反対側の端部と燃料シール部材との間に、燃料が溜まる燃料溜まり部が設けられる。また、ポンプボディは、加圧室へ燃料を供給する燃料供給室と燃料溜まり部とを連通する溜まり部連通路を有する。
ここで、燃料が、例えば燃料入口から燃料室、吸入室の順に経由して加熱室へ供給されるとすると、溜まり部連通路は、燃料室と連通するように形成されてもよく、或いは吸入室と連通するように形成されてもよい。溜まり部連通路が燃料室と連通する場合は、燃料室および吸入室がここで言う「燃料供給室」に相当する。一方、溜まり部連通路が吸入室と連通する場合は、吸入室が「燃料供給室」に相当する。
ここで、燃料が、例えば燃料入口から燃料室、吸入室の順に経由して加熱室へ供給されるとすると、溜まり部連通路は、燃料室と連通するように形成されてもよく、或いは吸入室と連通するように形成されてもよい。溜まり部連通路が燃料室と連通する場合は、燃料室および吸入室がここで言う「燃料供給室」に相当する。一方、溜まり部連通路が吸入室と連通する場合は、吸入室が「燃料供給室」に相当する。
この構成では、燃料溜まり部がポンプボディの端部と燃料シール部材との間、すなわち「燃料シール部材の近傍」に設けられるため、仮に燃料シール部材の温度が上昇すると、燃料溜まり部の燃料が気化し、ベーパが発生する可能性がある。発生したベーパは、溜まり部連通路を経由して燃料供給室に流入し、さらに、燃料と共に燃料供給室から加熱室へ流入する可能性がある。すると、加圧行程での吐出量の低下を招き、高圧ポンプの吐出性能に影響を及ぼすおそれがある。
そこで、請求項1に係るシールエレメントの構成を採用し、燃料シール部材への伝熱を抑制することにより、ベーパの発生を抑制することで、吐出量低下を回避することができる。よって、請求項2に記載の高圧ポンプでは、上記の伝熱抑制効果がより有利に発揮される。
そこで、請求項1に係るシールエレメントの構成を採用し、燃料シール部材への伝熱を抑制することにより、ベーパの発生を抑制することで、吐出量低下を回避することができる。よって、請求項2に記載の高圧ポンプでは、上記の伝熱抑制効果がより有利に発揮される。
請求項3に記載の発明によると、プランジャは、シリンダの内壁に沿って摺動する大径部と、大径部のシールエレメント側に形成され燃料シール部材およびオイルシール部材が嵌合する小径部とからなる。また、シリンダの内壁とプランジャの小径部との間にプランジャの往復移動によって容積が変化する可変容積室が形成される。そして、当該可変容積室が燃料溜まり部を構成する。
この構成では、プランジャが段付き形状に形成されることにより、可変容積室は、プランジャの往復移動に伴って、大径部と小径部との断面積差にプランジャの移動距離を乗じた容積が変化する。具体的には、プランジャが下降する吸入行程で、容積減少分の燃料が可変容積室から燃料供給室に流入し、プランジャが上昇する調量行程および加圧行程で、容積増加分の燃料が燃料供給室から可変容積室に戻される。
そのため、仮に可変容積室の燃料が気化しベーパが発生すると、ベーパを含んだ燃料が積極的に燃料供給室に、さらに加圧室に吸入されることとなり、加圧行程での吐出量低下の影響がより大きくなる。したがって、可変容積室を有する構成の場合には、上記の伝熱抑制効果が特に顕著に発揮される。
そのため、仮に可変容積室の燃料が気化しベーパが発生すると、ベーパを含んだ燃料が積極的に燃料供給室に、さらに加圧室に吸入されることとなり、加圧行程での吐出量低下の影響がより大きくなる。したがって、可変容積室を有する構成の場合には、上記の伝熱抑制効果が特に顕著に発揮される。
請求項4に記載の発明によると、「空隙」は、シールプレートの内壁とプランジャとの間に形成され内部に空気を包含する空気断熱室である。
このように、「空隙」の具体的な構成として「空気断熱室」を採用することができる。空気断熱室は、内部に空気を包含する閉じられた空間である。空気断熱によって、オイルシール部材側からの受熱による燃料シール部材の急激な温度上昇が緩和されるため、特に燃料シール部材のヒートショックによる劣化防止に有効である。
このように、「空隙」の具体的な構成として「空気断熱室」を採用することができる。空気断熱室は、内部に空気を包含する閉じられた空間である。空気断熱によって、オイルシール部材側からの受熱による燃料シール部材の急激な温度上昇が緩和されるため、特に燃料シール部材のヒートショックによる劣化防止に有効である。
なお、その他の「空隙」の構成として、閉じられた空間に空気の代わりに不活性ガスを封入したり、内部を真空にしたりしてもよい。
或いは、例えば燃料シール部材側が開口しオイルが滞留可能な「オイル滞留槽」により「空隙」を構成してもよい。オイル滞留槽にオイルが溜まった状態は、燃料シール部材の温度上昇速度を抑えるという点では空気断熱室ほどの効果が得られない反面、「一旦上昇した温度を維持しやすい」という性質を有する。したがって、燃料シール部材に加わるヒートショックを低減するという意味で、空気断熱室と同様に有効である。
或いは、例えば燃料シール部材側が開口しオイルが滞留可能な「オイル滞留槽」により「空隙」を構成してもよい。オイル滞留槽にオイルが溜まった状態は、燃料シール部材の温度上昇速度を抑えるという点では空気断熱室ほどの効果が得られない反面、「一旦上昇した温度を維持しやすい」という性質を有する。したがって、燃料シール部材に加わるヒートショックを低減するという意味で、空気断熱室と同様に有効である。
請求項5に記載の発明によると、オイルシール部材は、オイルをシールするシールリップ部、及び、当該シールリップ部から燃料シール部材側に軸方向に延びる嵌合筒部を有する。また、シールエレメントは、燃料シール部材を保持する第1保持部、及び、オイルシール部材を保持する第2保持部を有する。シールエレメントの第2保持部は、軸方向に延びる嵌合側壁の外壁面がオイルシール部材の嵌合筒部の内壁面に嵌合することでオイルシール部材を保持する。
シールエレメントは、このような構成で具体的に実現することができる。シールエレメントの嵌合側壁の外壁面とオイルシール部材の嵌合筒部の内壁面との嵌合は、例えば圧入とすることにより、結合強度を確保しつつ、組立工程を簡易にすることができる。
シールエレメントは、このような構成で具体的に実現することができる。シールエレメントの嵌合側壁の外壁面とオイルシール部材の嵌合筒部の内壁面との嵌合は、例えば圧入とすることにより、結合強度を確保しつつ、組立工程を簡易にすることができる。
請求項6に記載の発明によると、シールエレメントは、第1保持部の加圧室側に形成され、ポンプボディの加圧室と反対側に開口する環状凹部に嵌合して固定される固定部をさらに有する。
シールエレメントのポンプボディの環状凹部への取り付けについても、例えば圧入とすることにより、結合強度を確保しつつ、組立工程を簡易にすることができる。
シールエレメントのポンプボディの環状凹部への取り付けについても、例えば圧入とすることにより、結合強度を確保しつつ、組立工程を簡易にすることができる。
請求項7に記載の発明によると、シールエレメントは、塑性加工により形成される。
例えばシールエレメントは、ステンレス鋼等を冷間鍛造することにより全体形状が形成される。これにより、製品の寸法精度を確保しつつ、生産性を向上させることができる。特に全切削加工の場合に比べて製造工数および製造コストを低減することができる。
なお、シールエレメントは、塑性加工を一次加工として形成した後、必要に応じて、寸法公差の厳しい箇所等を切削加工等で仕上げてもよい。また、塑性加工の方法は、冷間鍛造以外に温間鍛造や熱間鍛造等を採用してもよい。
例えばシールエレメントは、ステンレス鋼等を冷間鍛造することにより全体形状が形成される。これにより、製品の寸法精度を確保しつつ、生産性を向上させることができる。特に全切削加工の場合に比べて製造工数および製造コストを低減することができる。
なお、シールエレメントは、塑性加工を一次加工として形成した後、必要に応じて、寸法公差の厳しい箇所等を切削加工等で仕上げてもよい。また、塑性加工の方法は、冷間鍛造以外に温間鍛造や熱間鍛造等を採用してもよい。
特に請求項8に記載の発明によると、シールエレメントは、プレス成形により一体の筒材を複数箇所で折り曲げて形成される。
シールエレメントは、例えばステンレス鋼等の筒材を塑性加工の一つであるプレス成形により折り曲げて形成することができる。これにより、筒材の板厚によってシールエレメントの肉厚が決まるため、特に製品重量を軽くすることができる。また、材料費を低減し、製造工程における材料歩留まりを向上させることができる。
シールエレメントは、例えばステンレス鋼等の筒材を塑性加工の一つであるプレス成形により折り曲げて形成することができる。これにより、筒材の板厚によってシールエレメントの肉厚が決まるため、特に製品重量を軽くすることができる。また、材料費を低減し、製造工程における材料歩留まりを向上させることができる。
この場合、第2保持部の折り曲げ方によって、空隙としての「空気断熱室」と「オイル滞留槽」のいずれを形成することもできる。
すなわち、空気断熱室を形成する場合には、第2保持部は、筒材の一方の端部が第1保持部側から径外方向に折り曲げられ、次いで軸方向の反第1保持部側に折り曲げられて軸方向に延びる嵌合側壁が形成される。そして、嵌合側壁の外壁面がオイルシール部材の嵌合筒部の内壁面に嵌合する。
一方、オイル滞留槽を形成する場合には、第2保持部は、筒材の一方の端部が反第1保持部側から径外方向に折り曲げられ、次いで軸方向の第1保持部側に折り曲げられて軸方向に延びる嵌合側壁が形成される。そして、嵌合側壁の外壁面がオイルシール部材の嵌合筒部の内壁面に嵌合する。
すなわち、空気断熱室を形成する場合には、第2保持部は、筒材の一方の端部が第1保持部側から径外方向に折り曲げられ、次いで軸方向の反第1保持部側に折り曲げられて軸方向に延びる嵌合側壁が形成される。そして、嵌合側壁の外壁面がオイルシール部材の嵌合筒部の内壁面に嵌合する。
一方、オイル滞留槽を形成する場合には、第2保持部は、筒材の一方の端部が反第1保持部側から径外方向に折り曲げられ、次いで軸方向の第1保持部側に折り曲げられて軸方向に延びる嵌合側壁が形成される。そして、嵌合側壁の外壁面がオイルシール部材の嵌合筒部の内壁面に嵌合する。
以下、本発明の実施形態を、図面に基づいて説明する。
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態の高圧ポンプについて、図1〜図3を参照して説明する。
高圧ポンプ1は、車両に搭載されて用いられ、燃料タンクから低圧ポンプによって供給される燃料を加圧し、インジェクタが接続される燃料レールへ吐出する。高圧ポンプ1の燃料入口(図示しない)の上流側には低圧ポンプからの配管が接続される。
なお、以下の説明において、図1、2の上側を「上」、図1、2の下側を「下」として説明する。
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態の高圧ポンプについて、図1〜図3を参照して説明する。
高圧ポンプ1は、車両に搭載されて用いられ、燃料タンクから低圧ポンプによって供給される燃料を加圧し、インジェクタが接続される燃料レールへ吐出する。高圧ポンプ1の燃料入口(図示しない)の上流側には低圧ポンプからの配管が接続される。
なお、以下の説明において、図1、2の上側を「上」、図1、2の下側を「下」として説明する。
図1に示すように、高圧ポンプ1は、本体部10、燃料供給部30、吸入弁部50、プランジャ部70および吐出弁部90を備えている。
本体部10は、外郭を構成するポンプボディ11を備える。ポンプボディ11の上部には燃料供給部30が設けられており、ポンプボディ11の下部であってエンジンブロック側にはプランジャ部70が設けられている。
本体部10は、外郭を構成するポンプボディ11を備える。ポンプボディ11の上部には燃料供給部30が設けられており、ポンプボディ11の下部であってエンジンブロック側にはプランジャ部70が設けられている。
燃料供給部30とプランジャ部70との間には、加圧室12が形成されている。また、加圧室12を挟んで燃料供給部30とプランジャ部70とを結ぶ方向に直交する方向に、吸入弁部50(図1の左側部)および吐出弁部90(図1の右側部)が設けられている。
以下、燃料供給部30、吸入弁部50、プランジャ部70および吐出弁部90の構成について詳細に説明する。
以下、燃料供給部30、吸入弁部50、プランジャ部70および吐出弁部90の構成について詳細に説明する。
まず、燃料供給部30について説明する。
ポンプボディ11は、シリンダ16の反対側に燃料室凹部13を有している。燃料室凹部13は、ポンプボディ11の上側に開口している。カバー14は、燃料室凹部13の開口を塞いでいる。燃料室凹部13とカバー14とによって、燃料室31が形成される。
燃料室31には、燃料入口から燃料タンクの燃料が供給される。また、燃料室31は、容積室通路18を経由して、後述する可変容積室80と連通する。さらに、燃料室31の燃料は、吸入行程でプランジャ71が下降したとき、吸入室連通路58、吸入室55を経由して加圧室12へ供給される。すなわち、本実施形態では、燃料室31、吸入室連通路58、吸入室55等が、特許請求の範囲に記載の「燃料供給室」に相当する。また、容積室通路18が特許請求の範囲に記載の「溜まり部連通路」に相当する。
ポンプボディ11は、シリンダ16の反対側に燃料室凹部13を有している。燃料室凹部13は、ポンプボディ11の上側に開口している。カバー14は、燃料室凹部13の開口を塞いでいる。燃料室凹部13とカバー14とによって、燃料室31が形成される。
燃料室31には、燃料入口から燃料タンクの燃料が供給される。また、燃料室31は、容積室通路18を経由して、後述する可変容積室80と連通する。さらに、燃料室31の燃料は、吸入行程でプランジャ71が下降したとき、吸入室連通路58、吸入室55を経由して加圧室12へ供給される。すなわち、本実施形態では、燃料室31、吸入室連通路58、吸入室55等が、特許請求の範囲に記載の「燃料供給室」に相当する。また、容積室通路18が特許請求の範囲に記載の「溜まり部連通路」に相当する。
燃料室31には、ダンパユニット32および波ワッシャ38が収容されている。ダンパユニット32は、パルセーションダンパ35、ボディ側支持部材36およびカバー側支持部材37から構成される。
パルセーションダンパ35は、2枚のダイアフラム33、34の周縁部が接合されることにより構成され、内部に所定圧の気体が密封されている。パルセーションダンパ35は、2枚のダイアフラム33、34が燃料室31内の燃圧の変化に応じて弾性変形することで、燃圧脈動を低減する。
パルセーションダンパ35は、2枚のダイアフラム33、34の周縁部が接合されることにより構成され、内部に所定圧の気体が密封されている。パルセーションダンパ35は、2枚のダイアフラム33、34が燃料室31内の燃圧の変化に応じて弾性変形することで、燃圧脈動を低減する。
ボディ側支持部材36は、燃料室凹部13の底部15に設置され、上端がパルセーションダンパ35の周縁部にポンプボディ11側から当接する。カバー側支持部材37は、下端がパルセーションダンパ35の周縁部にカバー14側から当接する。これにより、カバー側支持部材37とボディ側支持部材36とは、パルセーションダンパ35を上下から挟持する。また、ボディ側支持部材36の筒状の側面には、径方向に燃料を通過させる複数の孔が形成されている。
波ワッシャ38は、カバー14とカバー側支持部材37との間に設けられ、ダンパユニット32をポンプボディ11の底部15側に押圧する。これにより、ダンパユニット32が燃料室31内に固定される。
波ワッシャ38は、カバー14とカバー側支持部材37との間に設けられ、ダンパユニット32をポンプボディ11の底部15側に押圧する。これにより、ダンパユニット32が燃料室31内に固定される。
次に、吸入弁部50について説明する。
吸入弁部50は、ポンプボディ11によって形成される筒部51、筒部51の開口を覆う弁部カバー52、及び、コネクタ53等を備えている。
筒部51は、略円筒状に形成され、内部が吸入室55となっている。吸入室55には、略円筒状のシートボディ56が配置されている。シートボディ56の内部には、吸入弁57が配置されている。吸入室55は、吸入室連通路58を経由して燃料室31と連通している。
吸入弁部50は、ポンプボディ11によって形成される筒部51、筒部51の開口を覆う弁部カバー52、及び、コネクタ53等を備えている。
筒部51は、略円筒状に形成され、内部が吸入室55となっている。吸入室55には、略円筒状のシートボディ56が配置されている。シートボディ56の内部には、吸入弁57が配置されている。吸入室55は、吸入室連通路58を経由して燃料室31と連通している。
また、吸入弁57にはニードル59が当接している。ニードル59は、弁部カバー52を貫通し、コネクタ53の内部まで延びている。コネクタ53は、コイル531と当該コイル531へ通電するための端子532とを有している。コイル531の内側には、所定位置に保持される固定コア533、可動コア534、及び、固定コア533と可動コア534との間に介在するスプリング535が配置されている。可動コア534は、ニードル59と一体に固定されている。
この構成により、コネクタ53の端子532を経由してコイル531に通電が行われると、固定コア533と可動コア534との間に磁気吸引力が発生する。その結果、可動コア534が固定コア533側へ移動し、これに伴ってニードル59が加圧室12から離れる方向へ移動する。このとき、吸入弁57の移動はニードル59によって規制されないため、吸入弁57がシートボディ56に着座可能となる。吸入弁57の着座により、吸入室55と加圧室12とが遮断される。
一方、コイル531に通電が行われないと磁気吸引力が発生しないため、スプリング535によって、可動コア534およびニードル59が加圧室12側へ移動する。そして、ニードル59によって吸入弁57が加圧室12側に保持される。その結果、吸入弁57がシートボディ56から離座することとなり、吸入室55と加圧室12とが連通する。
次に、プランジャ部70について主に図2のプランジャ部断面図を参照して説明する。
プランジャ部70は、プランジャ71、シールエレメント601、ストッパ74、燃料シール部材75、オイルシール部材760、プランジャスプリング78およびロワシート79などを備えている。
ポンプボディ11は、シリンダ16の周囲に環状凹部17を有している。環状凹部17は、ポンプボディ11の下側に開口174を有し、シリンダ16側の小外壁171、底壁172、及び大内壁173から構成されている。
プランジャ部70は、プランジャ71、シールエレメント601、ストッパ74、燃料シール部材75、オイルシール部材760、プランジャスプリング78およびロワシート79などを備えている。
ポンプボディ11は、シリンダ16の周囲に環状凹部17を有している。環状凹部17は、ポンプボディ11の下側に開口174を有し、シリンダ16側の小外壁171、底壁172、及び大内壁173から構成されている。
プランジャ71は、外径が相対的に大きい大径部711と外径が相対的に小さい小径部712とを有する段付き形状に形成されており、軸方向に往復移動する。加圧室12側に形成される大径部711は、シリンダ16の内壁を摺動する。加圧室12と反対側に形成される小径部712は、燃料シール部材75およびオイルシール部材760が嵌合する。また、小径部712は、シールエレメント601の軸穴壁631に挿通される。
シールエレメント601は、環状凹部17の開口174から大内壁173に圧入されてポンプボディ11に固定される。シールエレメント601は、上方から順に固定部61、第1保持部62、第2保持部63を有している。固定部61は、軸方向の断面形状が下方に開口する「コ字形」をしており、「コ字形」の上底に相当するスプリングシート部614には、プランジャスプリング78の一方の端部が当接する。
シールエレメント601の詳細な構成については後述する。
シールエレメント601の詳細な構成については後述する。
円板状のストッパ74は、シールエレメント601の固定部61であって第1保持部62に接続する部分に保持されている。ストッパ74は、プランジャ71の大径部711と小径部712との段差面を係止することでプランジャ71のシリンダ16からの脱落を防止しつつ、燃料シール部材75(シールリング751およびOリング752)の上面を押さえている。
ストッパ74は、シリンダ16の端面側に凹部742を有しており、また、径内側の凹部742と径外側の筒状通路81とを連通する連通溝741を周方向に複数有している。図2では、ストッパ74について連通溝741の部分での断面を示している。
ストッパ74の凹部742と連通溝741とは、プランジャ71の大径部711とシリンダ16との間からリークする燃料が溜まる燃料溜まり部84を構成する。本実施形態では、燃料溜まり部84は可変容積室80と一体になっており、燃料溜まり部84と可変容積室80とを合わせた部分が広義の「燃料溜まり部」、すなわち特許請求の範囲に記載の「燃料溜まり部」に相当する。つまり、可変容積室80は「燃料溜まり部」を構成する。
ストッパ74の凹部742と連通溝741とは、プランジャ71の大径部711とシリンダ16との間からリークする燃料が溜まる燃料溜まり部84を構成する。本実施形態では、燃料溜まり部84は可変容積室80と一体になっており、燃料溜まり部84と可変容積室80とを合わせた部分が広義の「燃料溜まり部」、すなわち特許請求の範囲に記載の「燃料溜まり部」に相当する。つまり、可変容積室80は「燃料溜まり部」を構成する。
シールエレメント601の第1保持部62に保持される燃料シール部材75は、プランジャ71の小径部712が嵌合するテフロン(登録商標)製のシールリング751、及び、シールリング751の周囲に設けられるOリング752から構成される。燃料シール部材75は、小径部712との間の燃料膜の厚さを調整して、プランジャ71の大径部711とシリンダ16との間からリークする燃料をシールする。
シールエレメント601の第2保持部63に保持されるオイルシール部材760は、プランジャ71の小径部712が嵌合するシールリップ部76、及び、シールリップ部76から燃料シール部材75側に延びる嵌合筒部77から構成される。
シールリップ部76は、ゴム材等で形成され、小径部712との間の油膜の厚さを調整して、エンジン側、すなわちロワシート79側(図の下方)からのオイルをシールする。嵌合筒部77は、金属環で形成され、または金属環を内包して形成されることにより補強され、相手側の筒部に嵌合してオイルシール部材760を固定する。
シールリップ部76は、ゴム材等で形成され、小径部712との間の油膜の厚さを調整して、エンジン側、すなわちロワシート79側(図の下方)からのオイルをシールする。嵌合筒部77は、金属環で形成され、または金属環を内包して形成されることにより補強され、相手側の筒部に嵌合してオイルシール部材760を固定する。
プランジャスプリング78は、一方の端部がシールエレメント601のスプリングシート部614に当接し、他方の端部がロワシート79に当接する。これにより、プランジャスプリング78は、プランジャ71の戻しばねとして機能し、プランジャ71を加圧室12と反対方向に、言い換えれば、加圧室12の圧力が減少する方向に付勢する。
ロワシート79は、プランジャ71の下端部に配設されている。プランジャ71の端部は、タペットに当接している。タペットは、エンジンブロック内のカムシャフトに取り付けられたカムに外面を当接させ、カムシャフトの回転によりカムプロファイルに応じて軸方向に往復移動する。なお、タペット、カムシャフトおよびカムは図示しない。
この構成により、カムシャフトの回転に応じてプランジャ71が往復移動する。このとき、プランジャ71の大径部711の移動によって加圧室12の容積が変化する。
ここで、シリンダ16の内壁、プランジャ71の大径部711と小径部712との段差面、小径部712の外壁、及びストッパ74の上面に囲まれた領域は、環状の可変容積室80を形成する。可変容積室80の径方向断面積は、大径部711と小径部712との断面積差に相当する。可変容積室80は、筒状通路81、環状通路82、容積室通路18を経由して燃料室31に連通する。
ここで、シリンダ16の内壁、プランジャ71の大径部711と小径部712との段差面、小径部712の外壁、及びストッパ74の上面に囲まれた領域は、環状の可変容積室80を形成する。可変容積室80の径方向断面積は、大径部711と小径部712との断面積差に相当する。可変容積室80は、筒状通路81、環状通路82、容積室通路18を経由して燃料室31に連通する。
次に、シールエレメント601の詳細な構成について、図3を参照して説明する。
シールエレメント601は、ステンレス鋼等を塑性加工して形成される。具体的には、一次加工として冷間鍛造を行い、二次加工で圧入部等の寸法公差の厳しい箇所のみを切削仕上げすることで、製品の寸法精度を確保しつつ、生産性を向上させることができる。なお、その他の実施形態では、冷間鍛造以外に温間鍛造や熱間鍛造等を採用してもよい。
シールエレメント601は、軸Oを中心とする回転体形状であり、図3の上方から順に、固定部61、第1保持部62、第2保持部63を有している。
シールエレメント601は、ステンレス鋼等を塑性加工して形成される。具体的には、一次加工として冷間鍛造を行い、二次加工で圧入部等の寸法公差の厳しい箇所のみを切削仕上げすることで、製品の寸法精度を確保しつつ、生産性を向上させることができる。なお、その他の実施形態では、冷間鍛造以外に温間鍛造や熱間鍛造等を採用してもよい。
シールエレメント601は、軸Oを中心とする回転体形状であり、図3の上方から順に、固定部61、第1保持部62、第2保持部63を有している。
固定部61は、軸方向の断面形状が下方に開口する「コ字形」をしている。この「コ字形」は、径内側で軸方向に延びる中壁611、径方向に延びる上壁612、及び、径外側で軸方向に延びる大外壁613から構成されている。大外壁613は、環状凹部17の開口174側から大内壁173に圧入され、これにより、シールエレメント601がポンプボディ11に固定される。
シールエレメント602が環状凹部17に組み付けられた状態で、中壁611は環状凹部17の小外壁171に対向し、小外壁171との間に筒状通路81が形成される。また、上壁612は環状凹部17の底壁172に対向し、環状凹部17の底壁172との間に環状通路82が形成される。
上壁612の下面は、スプリングシート部614として機能する。また、中壁611のうち第1保持部62に接続する部分は、ストッパ74の外壁を保持する。
上壁612の下面は、スプリングシート部614として機能する。また、中壁611のうち第1保持部62に接続する部分は、ストッパ74の外壁を保持する。
第1保持部62および第2保持部63は、隔壁620によって隔てられている。隔壁620の上面は第1底壁622を形成し、隔壁620の下面は第2上底壁632を形成する。また、隔壁620の内壁面は軸穴壁631を形成する。
第1保持部62は、軸方向に延びる第1側壁621、及び、径方向に延びる第1底壁622から構成されている。第1保持部62は、燃料シール部材75(シールリング751およびOリング752)を、第1側壁621により径方向外側から、かつ、第1底壁622により軸方向下側から保持する。
第1保持部62は、軸方向に延びる第1側壁621、及び、径方向に延びる第1底壁622から構成されている。第1保持部62は、燃料シール部材75(シールリング751およびOリング752)を、第1側壁621により径方向外側から、かつ、第1底壁622により軸方向下側から保持する。
軸穴壁631は、内側にプランジャ71の小径部712を挿通させる。
第2保持部63は、径方向に延びる第2上底壁632、及び、軸方向に延びる「嵌合側壁」としての第2側壁633から構成されている。
第2保持部63は、径方向に延びる第2上底壁632、及び、軸方向に延びる「嵌合側壁」としての第2側壁633から構成されている。
図2に示すように、第2側壁633の外壁面634は、オイルシール部材760の嵌合筒部77の内壁面771に圧入等によって嵌合する。これにより、シールエレメント601の第2保持部63は、オイルシール部材760を燃料シール部材75に対して軸方向に離間させて保持する。
また、第2上底壁632、第2側壁633、オイルシール部材760の嵌合筒部77の底部、及び、プランジャ71の小径部712の外壁によって、内部に空気を包含する空気断熱室68が形成される。空気断熱室68は、特許請求の範囲に記載の「空隙」かつ「空気断熱室」に相当する。空気断熱室68は、オイルシール部材760の嵌合筒部77の外側および下側と、プランジャ71側および燃料シール部材75側とを空気断熱する。
次に、図1に戻り、吐出弁部90について説明する。
吐出弁部90は、ポンプボディ11にて形成される円筒状の収容部91を有している。収容部91に形成される収容室911には、吐出弁92、スプリング93および係止部94が収容されている。また、収容室911の開口部分が吐出口95となっている。吐出口95とは反対側の収容室911の深部には吐出弁座912が形成されている。
吐出弁部90は、ポンプボディ11にて形成される円筒状の収容部91を有している。収容部91に形成される収容室911には、吐出弁92、スプリング93および係止部94が収容されている。また、収容室911の開口部分が吐出口95となっている。吐出口95とは反対側の収容室911の深部には吐出弁座912が形成されている。
吐出弁92は、スプリング93の付勢力と図示しない燃料レール側からの圧力とにより弁座に当接する。これにより、吐出弁92は、加圧室12の燃料の圧力が低いとき燃料の吐出を停止する。一方、加圧室12の燃料の圧力による力が、スプリング93の付勢力と燃料レール側からの圧力による力の和よりも大きいときは、吐出弁92が吐出口95の方向へ移動する。これにより、収容室911へ流入した燃料が吐出口95から吐出される。
次に、高圧ポンプ1の作動について説明する。
(1)吸入行程
カムシャフトの回転によりプランジャ71が上死点から下死点に向かって下降すると、加圧室12の容積が増加し、燃料が減圧される。吐出弁92は、吐出弁座912に着座し、吐出口95を閉塞する。このとき、コイル531への通電は停止されているので、可動コア534およびニードル59はスプリング535の付勢力により図1の右方向に移動する。したがって、ニードル59と吸入弁57とが当接し、吸入弁57は開弁状態を維持する。これにより、吸入室55から加圧室12に燃料が吸入される。
(1)吸入行程
カムシャフトの回転によりプランジャ71が上死点から下死点に向かって下降すると、加圧室12の容積が増加し、燃料が減圧される。吐出弁92は、吐出弁座912に着座し、吐出口95を閉塞する。このとき、コイル531への通電は停止されているので、可動コア534およびニードル59はスプリング535の付勢力により図1の右方向に移動する。したがって、ニードル59と吸入弁57とが当接し、吸入弁57は開弁状態を維持する。これにより、吸入室55から加圧室12に燃料が吸入される。
吸入行程では、プランジャ71の下降により、可変容積室80の容積が減少する。したがって、可変容積室80の燃料は、容積室通路18を経由して燃料室31へ流入する。
ここで、プランジャ71の大径部711と可変容積室80の断面積比は概ね1:0.6である。したがって、加圧室12の容積の増加分と可変容積室80の容積の減少分の比も1:0.6となる。よって、加圧室12が吸入する燃料の約60%が可変容積室80から容積室通路18を経由して燃料室31へ供給され、残りの約40%が燃料入口から燃料室31へ吸入される。
ここで、プランジャ71の大径部711と可変容積室80の断面積比は概ね1:0.6である。したがって、加圧室12の容積の増加分と可変容積室80の容積の減少分の比も1:0.6となる。よって、加圧室12が吸入する燃料の約60%が可変容積室80から容積室通路18を経由して燃料室31へ供給され、残りの約40%が燃料入口から燃料室31へ吸入される。
(2)調量行程
カムシャフトの回転によりプランジャ71が下死点から上死点に向かって上昇すると、加圧室12の容積が減少する。このとき、所定の時期まではコイル531への通電が停止され、吸入弁57は開弁状態となっている。このため、一度加圧室12に吸入された低圧燃料が、吸入弁部50を経由して吸入室55へ戻される。
カムシャフトの回転によりプランジャ71が下死点から上死点に向かって上昇すると、加圧室12の容積が減少する。このとき、所定の時期まではコイル531への通電が停止され、吸入弁57は開弁状態となっている。このため、一度加圧室12に吸入された低圧燃料が、吸入弁部50を経由して吸入室55へ戻される。
プランジャ71が上昇する途中の所定の時期にコイル531への通電を開始することにより、固定コア533と可動コア534との間に磁気吸引力が発生する。この磁気吸引力がスプリング535の付勢力よりも大きくなると、可動コア534とニードル59は固定コア533側(図1の左方向)へ移動する。これにより、吸入弁57に対するニードル59の押圧力が解除され、吸入弁57は、図1の左方向に移動して閉弁状態となる。
(3)加圧行程
吸入弁57が閉弁した後、加圧室12の燃圧は、プランジャ71の上昇と共に高くなる。加圧室12の燃圧が吐出弁92に作用する力が、吐出口95の下流側からの燃圧が吐出弁92に作用する力およびスプリング93の付勢力よりも大きくなると、吐出弁92が開弁する。これにより、加圧室12で加圧された加圧燃料は吐出口95から吐出される。
なお、加圧行程の途中でコイル531への通電が停止される。加圧室12の燃圧が吸入弁57に作用する力は、スプリング535の付勢力より大きいので、吸入弁57は閉弁状態を維持する。
吸入弁57が閉弁した後、加圧室12の燃圧は、プランジャ71の上昇と共に高くなる。加圧室12の燃圧が吐出弁92に作用する力が、吐出口95の下流側からの燃圧が吐出弁92に作用する力およびスプリング93の付勢力よりも大きくなると、吐出弁92が開弁する。これにより、加圧室12で加圧された加圧燃料は吐出口95から吐出される。
なお、加圧行程の途中でコイル531への通電が停止される。加圧室12の燃圧が吸入弁57に作用する力は、スプリング535の付勢力より大きいので、吸入弁57は閉弁状態を維持する。
調量行程および加圧行程では、プランジャ71の上昇により可変容積室80の容積が増大し、燃料室31の燃料が容積室通路18を経由して可変容積室80へ流入する。このとき、加圧室12が燃料室31側へ排出した低圧燃料の容積の約60%が燃料室31から可変容積室80に吸入される。
このように、高圧ポンプ1は、吸入行程、調量行程および加圧行程を繰り返すことにより、吸入した燃料を加圧して吐出する。
このように、高圧ポンプ1は、吸入行程、調量行程および加圧行程を繰り返すことにより、吸入した燃料を加圧して吐出する。
高圧ポンプ1の作動中、加圧室12からシリンダ16とプランジャ71の大径部711との隙間に浸入する燃料は、燃料シール部材75によってシールされる。また、タペット等の駆動部を潤滑するためのオイルは、オイルシール部材760によってシールされる。本実施形態では、冷間鍛造等によって形成されたシールエレメント601の第1保持部62および第2保持部63によって、燃料シール部材75およびオイルシール部材760が軸方向に離間して保持されるため、燃料とオイルとの混合を防止することができる。
ここで、エンジンの高負荷運転時やデッドソーク時にエンジンからの伝熱を受けたり、エンジンから飛散した高温のオイル等が付着したりすると、金属製のシールエレメント601は高温になる。そのため、例えば特許文献3に記載された従来技術のように、燃料シール部材とオイルシール部材とを離間させる部分が中実状態の金属で形成される場合には、エンジン側からの熱が急激に燃料シール部材に伝わることとなる。すると、ヒートショックにより燃料シール部材の劣化が促進されるおそれがある。
それに対し、本実施形態のシールエレメント601は、燃料シール部材75とオイルシール部材760との間に「空隙」としての空気断熱室68が形成されるため、伝熱経路となる金属部分の断面積が縮小され、オイルシール部材760側から燃料シール部材75への伝熱が抑制される。
しかも、本実施形態では、シールエレメント601は、第2保持部63に形成される空気断熱室68によって、エンジン側(オイルシール部材760の嵌合筒部77の外側および下側)と、プランジャ71側および燃料シール部材75側とが空気断熱される。これにより、燃料シール部材75の急激な温度上昇が緩和されるため、燃料シール部材75のヒートショックによる劣化を防止することができる。
しかも、本実施形態では、シールエレメント601は、第2保持部63に形成される空気断熱室68によって、エンジン側(オイルシール部材760の嵌合筒部77の外側および下側)と、プランジャ71側および燃料シール部材75側とが空気断熱される。これにより、燃料シール部材75の急激な温度上昇が緩和されるため、燃料シール部材75のヒートショックによる劣化を防止することができる。
また、本実施形態ではプランジャ71が段付き形状であり、シリンダ16の下端とストッパ74との間、すなわち燃料シール部材75のすぐ上に可変容積室80が形成される。そのため、燃料シール部材75近傍の温度上昇によって可変容積室80の燃料が気化すると、ベーパが発生する可能性がある。発生したベーパは、筒状通路81、環状通路82、容積室通路18を経由して燃料室31へ流入する。燃料室31に流入したベーパは、さらに、吸入室連通路58、吸入室55を経由して、特に吸入行程でプランジャ71が下降したとき加圧室12へ流入する可能性がある。すると、加圧室12の燃料量が不足し、その結果、高圧ポンプ1の吐出量が低下することとなる。
それに対し、本実施形態では、燃料シール部材75への伝熱が抑制されるため、可変容積室80でのベーパの発生を抑制し、ベーパが加圧室12に流入することを防止することができる。よって、高圧ポンプ1の吐出量の低下を回避することができる。
それに対し、本実施形態では、燃料シール部材75への伝熱が抑制されるため、可変容積室80でのベーパの発生を抑制し、ベーパが加圧室12に流入することを防止することができる。よって、高圧ポンプ1の吐出量の低下を回避することができる。
さらに、シールエレメント601は、空気断熱室68を有するため、空気断熱室68に相当する体積が中実の場合に比べ、製品重量を軽くすることができる。
加えて、シールエレメント601は、冷間鍛造等の塑性加工により全体形状が形成された後、一部のみが切削加工等で仕上げられるため、特に全切削加工の場合に比べて製造工数および製造コストを低減することができる。
加えて、シールエレメント601は、冷間鍛造等の塑性加工により全体形状が形成された後、一部のみが切削加工等で仕上げられるため、特に全切削加工の場合に比べて製造工数および製造コストを低減することができる。
(第2実施形態)
本発明の第2実施形態の高圧ポンプについて、図4のプランジャ部断面図を参照して説明する。第2実施形態の高圧ポンプは、第1実施形態に対しプランジャの構成が異なる。すなわち、第2実施形態では、大径部と小径部とを有しない略単一径のプランジャが用いられる。なお、第2実施形態は、プランジャ以外の構成については第1実施形態と実質的に同一である。以下の実施形態の説明では、実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
本発明の第2実施形態の高圧ポンプについて、図4のプランジャ部断面図を参照して説明する。第2実施形態の高圧ポンプは、第1実施形態に対しプランジャの構成が異なる。すなわち、第2実施形態では、大径部と小径部とを有しない略単一径のプランジャが用いられる。なお、第2実施形態は、プランジャ以外の構成については第1実施形態と実質的に同一である。以下の実施形態の説明では、実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
図4に示すように、プランジャ72は、シリンダ16の内壁を摺動する摺動部721と、燃料シール部材75およびオイルシール部材76が嵌合する被シール部722とが、逃がし溝723を挟んで一体に、且つ互いに略同径に形成されている。詳しくは、摺動部721の外径は、シリンダ16の内径に合わせて研磨仕上げされ、被シール部722の外径は、燃料シール部材75およびオイルシール部材76との間のシールに好適な寸法に研磨仕上げされている。
また、ストッパ74の凹部742と連通溝741とは、燃料溜まり部84を構成する。高圧ポンプの作動時、プランジャ72の摺動部721の外壁とシリンダ16の内壁との間からリークする燃料は、逃がし溝723を経由して燃料溜まり部84に溜まる。
第2実施形態では、第1実施形態のような可変容積室80が無く、燃料溜まり部84のみが特許請求の範囲に記載の「燃料溜まり部」に相当する。
なお、その他の実施形態では、ストッパ以外の部材やシリンダ16等の形状の一部によって燃料溜まり部が形成されてもよい。
第2実施形態では、第1実施形態のような可変容積室80が無く、燃料溜まり部84のみが特許請求の範囲に記載の「燃料溜まり部」に相当する。
なお、その他の実施形態では、ストッパ以外の部材やシリンダ16等の形状の一部によって燃料溜まり部が形成されてもよい。
燃料溜まり部84は、筒状通路85を経由して環状通路82と連通している。そのため、燃料溜まり部84の燃料が気化すると、ベーパが、筒状通路85、環状通路82、溜まり部連通路18を経由して燃料室31へ流入することとなり、さらに燃料室31から加圧室12へ流入する可能性がある。
そこで、シールエレメント601の空隙68の作用によってオイルシール部材760側から燃料シール部材75への伝熱を抑制することで、燃料溜まり部84におけるベーパの発生を抑制することができる。
そこで、シールエレメント601の空隙68の作用によってオイルシール部材760側から燃料シール部材75への伝熱を抑制することで、燃料溜まり部84におけるベーパの発生を抑制することができる。
このように、第2実施形態ではプランジャ72が段付き形状でないため、第1実施形態のような可変容積室80は形成されない。したがって、燃料溜まり部84の燃料は、積極的に燃料室31に、さらに加圧室12に吸入されるわけではない。しかし、第1実施形態に比べれば量は少ないものの、燃料シール部材75近傍の温度上昇によって燃料溜まり部84の燃料が気化してベーパが発生すれば、やはり、ベーパによる吐出性能への影響が生じる可能性がある。したがって、可変容積室80が無い場合であっても、シールエレメント601による伝熱抑制効果は有効である。
(第3実施形態)
本発明の第3実施形態の高圧ポンプについて、図5のプランジャ部断面図、及び、図6のシールエレメントの模式図を参照して説明する。第3実施形態では、第1実施形態のシールエレメント601の形状に類似する形状のシールエレメント602が、別の製法によって形成される。すなわち、第1実施形態のシールエレメント601が冷間鍛造等により形成されるのに対し、第3実施形態のシールエレメント602は、塑性加工の1つであるプレス成形により、一体の筒材を折り曲げて形成される。
本発明の第3実施形態の高圧ポンプについて、図5のプランジャ部断面図、及び、図6のシールエレメントの模式図を参照して説明する。第3実施形態では、第1実施形態のシールエレメント601の形状に類似する形状のシールエレメント602が、別の製法によって形成される。すなわち、第1実施形態のシールエレメント601が冷間鍛造等により形成されるのに対し、第3実施形態のシールエレメント602は、塑性加工の1つであるプレス成形により、一体の筒材を折り曲げて形成される。
シールエレメント602は、ステンレス鋼等の一体の筒材を、プレス成形により、軸方向断面において複数箇所で軸Oに対して対称に折り曲げられて形成されている。ここで、「軸Oに対して対称に」とは、軸Oを中心とする回転体形状であることをいう。
シールエレメント602は、図6の上方から順に、固定部64、第1保持部65、第2保持部66を有している。固定部64、第1保持部65、第2保持部66は、それぞれ、第1実施形態のシールエレメント601における固定部61、第1保持部62、第2保持部63に対応する。
シールエレメント602は、図6の上方から順に、固定部64、第1保持部65、第2保持部66を有している。固定部64、第1保持部65、第2保持部66は、それぞれ、第1実施形態のシールエレメント601における固定部61、第1保持部62、第2保持部63に対応する。
固定部64は、軸方向の断面形状が下方に開口する「コ字形」をしている。この「コ字形」は、径内側で軸方向に延びる中壁641、径方向に延びる上壁642、及び、径外側で軸方向に延びる大外壁643から構成されている。大外壁643は、環状凹部17の開口174側から大内壁173に圧入され、これにより、シールエレメント602がポンプボディ11に固定される。
シールエレメント602が環状凹部17に組み付けられた状態で、中壁641は環状凹部17の小外壁171に対向し、小外壁171との間に筒状通路81が形成される。また、上壁642は環状凹部17の底壁172に対向し、環状凹部17の底壁172との間に環状通路82が形成される。
上壁642の下面は、スプリングシート部644として機能する。また、中壁641のうち第1保持部65に接続する部分は、ストッパ74の外壁を保持する。
上壁642の下面は、スプリングシート部644として機能する。また、中壁641のうち第1保持部65に接続する部分は、ストッパ74の外壁を保持する。
第1保持部65は、軸方向の断面形状が「L字形」をしており、この「L字形」は、軸方向に延びる第1側壁651、及び径方向に延びる第1底壁652から構成されている。第1保持部65は、燃料シール部材75(シールリング751およびOリング752)を、第1側壁651により径方向外側から、かつ、第1底壁652により軸方向下側から保持する。
第2保持部66は、軸穴壁661、第2上底壁662、及び「嵌合側壁」としての第2側壁663からなる。第2上底壁662は、第1保持部65の第1底壁652と折り重なるように径方向に延びる。軸穴壁661は、第1保持部65の第1底壁652と第2上底壁662との接続部分に形成され、軸穴壁661の内側にプランジャ71の小径部712を挿通させる。第2側壁663は軸方向に延びる。第2上底壁662と第2側壁663との軸方向の断面形状は「L字形」を呈する。
ここで、一体の筒材から固定部64および第1保持部65の曲げ加工までが完了したシールエレメント602の半完成状態を想定し、この状態からさらに第2保持部66を形成する手順を説明する。
本実施形態の第2保持部66を形成するとき、筒材の固定部64側と反対側の端部が、第1保持部65側から径外方向に折り曲げられ、次いで第1保持部65と反対側に折り曲げられて、軸方向に延びる第2側壁663を形成する。このとき、元の筒材の外壁面が第2側壁663の外壁面664を形成する。また、元の筒材の固定部64側と反対側の端面は、第2側壁663の下端面665となる。
本実施形態の第2保持部66を形成するとき、筒材の固定部64側と反対側の端部が、第1保持部65側から径外方向に折り曲げられ、次いで第1保持部65と反対側に折り曲げられて、軸方向に延びる第2側壁663を形成する。このとき、元の筒材の外壁面が第2側壁663の外壁面664を形成する。また、元の筒材の固定部64側と反対側の端面は、第2側壁663の下端面665となる。
図5に示すように、第2側壁663の外壁面664は、オイルシール部材760の嵌合筒部77の内壁面771に圧入等によって嵌合する。これにより、シールエレメント602の第2保持部66は、オイルシール部材760を燃料シール部材75に対して軸方向に離間させて保持する。
また、第2上底壁662、第2側壁663、オイルシール部材760の嵌合筒部77の底部、及び、プランジャ71の小径部712の外壁によって、第1実施形態と同様に、内部に空気を包含する空気断熱室68が形成される。
これにより、第3実施形態のシールエレメント602は、燃料シール部材75への伝熱抑制、及びそれによるベーパの発生の抑制に関して、第1実施形態のシールエレメント601と同様の効果を発揮する。
これにより、第3実施形態のシールエレメント602は、燃料シール部材75への伝熱抑制、及びそれによるベーパの発生の抑制に関して、第1実施形態のシールエレメント601と同様の効果を発揮する。
さらに、シールエレメント602は筒材を折り曲げて形成され、筒材の板厚によってシールエレメントの肉厚が決まるため、特に製品重量を軽くすることができる。また、材料費を低減し、製造工程における材料歩留まりを向上させることができる。
(第4実施形態)
本発明の第4実施形態の高圧ポンプについて、図7のプランジャ部断面図、及び、図8のシールエレメントの模式図を参照して説明する。第4実施形態のシールエレメント603は、第3実施形態のシールエレメント602と同様、プレス成形により一体の筒材を折り曲げて形成され、第3実施形態のシールエレメント602に対し、第2保持部の構成のみが異なる。
図8に示すように、シールエレメント603は、上方から順に、固定部64、第1保持部65、第2保持部67を有している。
本発明の第4実施形態の高圧ポンプについて、図7のプランジャ部断面図、及び、図8のシールエレメントの模式図を参照して説明する。第4実施形態のシールエレメント603は、第3実施形態のシールエレメント602と同様、プレス成形により一体の筒材を折り曲げて形成され、第3実施形態のシールエレメント602に対し、第2保持部の構成のみが異なる。
図8に示すように、シールエレメント603は、上方から順に、固定部64、第1保持部65、第2保持部67を有している。
第2保持部67は、軸穴壁671、第2下底壁672、及び「嵌合側壁」としての第2側壁673からなる。軸穴壁671、第2下底壁672および第2側壁673は、固定部64とは逆に、軸方向の断面形状が上方に開口する「コ字形」をしている。軸穴壁671は、第1保持部65の第1底壁652から折り曲げられて軸方向に延び、内側にプランジャ71の小径部712を挿通させる。第2下底壁672は、軸穴壁671から折り曲げられて径方向に延びる。第2側壁673は、第2下底壁672から折り曲げられて軸方向に巻き込むように延びる。
ここで、一体の筒材から固定部64および第1保持部65の曲げ加工までが完了したシールエレメント603の半完成状態を想定し、この状態からさらに第2保持部67を形成する手順を説明する。
本実施形態の第2保持部67を形成するとき、筒材の固定部64側と反対側の端部が、第1保持部65と反対側から径外方向に折り曲げられ、次いで第1保持部65側に折り曲げられて、軸方向に延びる第2側壁673を形成する。このとき、元の筒材の内壁面が第2側壁673の外壁面674を形成する。また、元の筒材の固定部64側と反対側の端面は、第2側壁673の上端面675となる。
本実施形態の第2保持部67を形成するとき、筒材の固定部64側と反対側の端部が、第1保持部65と反対側から径外方向に折り曲げられ、次いで第1保持部65側に折り曲げられて、軸方向に延びる第2側壁673を形成する。このとき、元の筒材の内壁面が第2側壁673の外壁面674を形成する。また、元の筒材の固定部64側と反対側の端面は、第2側壁673の上端面675となる。
図7に示すように、第2側壁673の外壁面674は、オイルシール部材760の嵌合筒部77の内壁面771に圧入等によって嵌合する。これにより、シールエレメント603の第2保持部67は、オイルシール部材760を燃料シール部材75に対して軸方向に離間させて保持する。
また、軸穴壁671、第2下底壁672および第2側壁673は、「空隙」としての環状のオイル滞留槽69を形成する。オイル滞留槽69は、燃料シール部材75側である上方が開口し、エンジン側から飛散しシールエレメント603の壁面を伝い落ちたオイル等が滞留する。オイルが滞留すると、熱が維持されやすくなる。
第4実施形態では、第3実施形態と同様、一体に形成されたシールエレメント603の第1保持部65および第2保持部67によって、燃料シール部材75およびオイルシール部材760が軸方向に離間して保持されるため、燃料とオイルとの混合を防止することができる。
また、第4実施形態のシールエレメント603は、燃料シール部材75とオイルシール部材760との間に「空隙」としてのオイル滞留槽69が形成される。これにより、第3実施形態の空気断熱室68と同様、伝熱経路となる金属部分の断面積が縮小され、オイルシール部材760側から燃料シール部材75への伝熱が抑制される。
オイル滞留槽69にオイルが溜まった状態は、燃料シール部材75の温度上昇速度を抑えるという点では空気断熱室68ほどの効果が得られない反面、「一旦上昇した温度を維持しやすい」という性質を有する。したがって、燃料シール部材75に加わるヒートショックを低減するという意味で、第3実施形態と同様の効果を奏する。
オイル滞留槽69にオイルが溜まった状態は、燃料シール部材75の温度上昇速度を抑えるという点では空気断熱室68ほどの効果が得られない反面、「一旦上昇した温度を維持しやすい」という性質を有する。したがって、燃料シール部材75に加わるヒートショックを低減するという意味で、第3実施形態と同様の効果を奏する。
さらに、シールエレメント603は筒材を折り曲げて形成され、筒材の板厚によってシールエレメントの肉厚が決まるため、特に製品重量を軽くすることができる。また、材料費を低減し、製造工程における材料歩留まりを向上させることができる。
(その他の実施形態)
(ア)上記第1実施形態では、プランジャ71の下降時、可変容積室80の燃料は、容積室通路18を経由して燃料室31へ流入する。その他の実施形態では、可変容積室80と吸入室55とを連通する容積室通路を形成し、可変容積室80の燃料は、この容積室通路を経由して吸入室55へ流入してもよい。この場合、主に吸入室55が、加圧室12へ燃料を供給する「燃料供給室」に相当する。
(ア)上記第1実施形態では、プランジャ71の下降時、可変容積室80の燃料は、容積室通路18を経由して燃料室31へ流入する。その他の実施形態では、可変容積室80と吸入室55とを連通する容積室通路を形成し、可変容積室80の燃料は、この容積室通路を経由して吸入室55へ流入してもよい。この場合、主に吸入室55が、加圧室12へ燃料を供給する「燃料供給室」に相当する。
(イ)上記第1〜第3実施形態のシールエレメント601、602は、「空隙」として内部に空気を包含する閉じられた空間である空気断熱室68を有する。その他、「空隙」は、閉じられた空間に空気の代わりに不活性ガスを封入したり、内部を真空にすることで形成されてもよい。
(ウ)高圧ポンプのプランジャ部以外の各部の構成は、上記実施形態に限定されない。例えば、燃料室31に、パルセーションダンパ35が設けられなくてもよい。吸入弁57は、上記実施形態のようにノーマリーオープン式でなくノーマリークローズ式であってもよい。また、ポンプボディ11にシリンダ16を一体に形成するのでなく、別体のシリンダをポンプボディ11に組み付ける構成としてもよい。
以上、本発明はこのような実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の形態で実施することができる。
以上、本発明はこのような実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の形態で実施することができる。
1 ・・・高圧ポンプ、
11 ・・・ポンプボディ、
12 ・・・加圧室、
16 ・・・シリンダ、
17 ・・・環状凹部、
18 ・・・容積室通路(溜まり部連通路)、
31 ・・・燃料室(燃料供給室)、
55 ・・・吸入室(燃料供給室)、
58 ・・・吸入室連通路(燃料供給室)、
601、602、603・・・シールエレメント、
61、64 ・・・固定部、
62、65 ・・・第1保持部、
63、66、67 ・・・第2保持部、
633、663、673・・・第2側壁(嵌合側壁)、
634、664、674・・・外壁面、
68 ・・・空気断熱室(空隙)、
69 ・・・オイル滞留槽(空隙)、
71 ・・・プランジャ、
711 ・・・大径部、
712 ・・・小径部、
74 ・・・ストッパ、
75 ・・・燃料シール部材、
760 ・・・オイルシール部材、
76 ・・・シールリップ部
77 ・・・嵌合筒部、
771 ・・・内壁面、
80 ・・・可変容積室(燃料溜まり部)、
84 ・・・燃料溜まり部。
11 ・・・ポンプボディ、
12 ・・・加圧室、
16 ・・・シリンダ、
17 ・・・環状凹部、
18 ・・・容積室通路(溜まり部連通路)、
31 ・・・燃料室(燃料供給室)、
55 ・・・吸入室(燃料供給室)、
58 ・・・吸入室連通路(燃料供給室)、
601、602、603・・・シールエレメント、
61、64 ・・・固定部、
62、65 ・・・第1保持部、
63、66、67 ・・・第2保持部、
633、663、673・・・第2側壁(嵌合側壁)、
634、664、674・・・外壁面、
68 ・・・空気断熱室(空隙)、
69 ・・・オイル滞留槽(空隙)、
71 ・・・プランジャ、
711 ・・・大径部、
712 ・・・小径部、
74 ・・・ストッパ、
75 ・・・燃料シール部材、
760 ・・・オイルシール部材、
76 ・・・シールリップ部
77 ・・・嵌合筒部、
771 ・・・内壁面、
80 ・・・可変容積室(燃料溜まり部)、
84 ・・・燃料溜まり部。
Claims (8)
- プランジャと、
前記プランジャを軸方向に往復移動可能に収容するシリンダと、
前記プランジャの軸方向の一方の側に形成され前記プランジャにより燃料が加圧される加圧室を有するポンプボディと、
前記ポンプボディの前記加圧室と反対側の端部に取り付けられるシールエレメントと、
を備え、
前記シールエレメントは、
前記プランジャと前記シリンダとの間からリークする燃料をシールする燃料シール部材と、前記燃料シール部材の前記加圧室と反対側からのオイルをシールするオイルシール部材とを軸方向に互いに離間させて保持し、
前記燃料シール部材と前記オイルシール部材との間に、前記オイルシール部材側から前記燃料シール部材への伝熱を抑制する空隙が形成されることを特徴とする高圧ポンプ。 - 前記ポンプボディの前記加圧室と反対側の端部と前記燃料シール部材との間に、燃料が溜まる燃料溜まり部が設けられ、
前記ポンプボディは、前記加圧室へ燃料を供給する燃料供給室と前記燃料溜まり部とを連通する溜まり部連通路を有することを特徴とする請求項1に記載の高圧ポンプ。 - 前記プランジャは、前記シリンダの内壁に沿って摺動する大径部と、前記大径部の前記シールエレメント側に形成され前記燃料シール部材および前記オイルシール部材が嵌合する小径部とからなり、前記シリンダの内壁と前記プランジャの前記小径部との間に、前記プランジャの往復移動によって容積が変化する可変容積室が形成され、
当該可変容積室が前記燃料溜まり部を構成することを特徴とする請求項2に記載の高圧ポンプ。 - 前記空隙は、前記シールプレートの内壁と前記プランジャとの間に形成され内部に空気を包含する空気断熱室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。
- 前記オイルシール部材は、オイルをシールするシールリップ部、及び、当該シールリップ部から前記燃料シール部材側に軸方向に延びる嵌合筒部を有し、
前記シールエレメントは、前記燃料シール部材を保持する第1保持部、及び、前記オイルシール部材を保持する第2保持部を有し、
前記シールエレメントの前記第2保持部は、軸方向に延びる嵌合側壁の外壁面が前記オイルシール部材の前記嵌合筒部の内壁面に嵌合することで前記オイルシール部材を保持することを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の高圧ポンプ。 - 前記シールエレメントは、
前記第1保持部の前記加圧室側に形成され、前記ポンプボディの前記加圧室と反対側に開口する環状凹部に嵌合して固定される固定部をさらに有することを特徴とする請求項5に記載の高圧ポンプ。 - 前記シールエレメントは、塑性加工により形成されることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の高圧ポンプ。
- 前記シールエレメントは、プレス成形により一体の筒材を複数箇所で折り曲げて形成されることを特徴とする請求項7に記載の高圧ポンプ。
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