以下、複数の実施形態による高圧ポンプを図面に基づき説明する。なお、複数の実施形態において実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。また、複数の実施形態において実質的に同一の構成部位は、同一または同様の作用効果を奏する。
(第1実施形態)
第1実施形態による高圧ポンプを図1、2に示す。
本実施形態の高圧ポンプ10は、図示しない車両の内燃機関(以下、「エンジン」という)9のエンジンヘッド18に取り付けられる。
車両に搭載された燃料タンクには、燃料としてのガソリンが貯留される。図示しない燃料ポンプは、燃料タンク内の燃料を汲み上げ吐出する。図示しない供給燃料配管は、燃料ポンプと高圧ポンプ10とを接続する。これにより、燃料ポンプで汲み上げられ吐出された燃料は、供給燃料配管を経由して高圧ポンプ10に流入する。
エンジン9には高圧ポンプ10とともに燃料レールが設けられる。エンジン9は、例えば4気筒のガソリンエンジンである。燃料レールは、エンジン9のエンジンヘッド18に設けられる。図示しない燃料噴射弁は、噴孔がエンジン9の燃焼室内に露出するよう設けられる。燃料噴射弁は、エンジン9の気筒数に合わせて4つ設けられる。燃料レールには、4つの燃料噴射弁が接続される。
高圧ポンプ10と燃料レールとは、高圧燃料配管102により接続される。供給燃料配管から高圧ポンプ10に流入した燃料は、高圧ポンプ10で加圧され、高圧燃料配管102を経由して燃料レールに供給される。これにより、燃料レール内の燃料は比較的高圧に保たれる。燃料噴射弁は、図示しないECUからの指令により開閉弁し、燃料レール内の燃料をエンジン9の燃焼室内に噴射する。このように、燃料噴射弁は、所謂直噴式(DI)の燃料噴射弁である。
図1、2に示すように、高圧ポンプ10は、ハウジング20、プランジャ11、骨組み部材30、カバー部材40、吸入弁部50、電磁駆動部60、吐出部17等を備えている。
ハウジング20は、上ハウジング21、下ハウジング22、シリンダ23、ホルダ支持部24等を有している。
上ハウジング21、下ハウジング22、シリンダ23、ホルダ支持部24は、例えばステンレス等の金属により形成されている。
上ハウジング21は、略直方体状に形成されている。上ハウジング21は、穴部211、吸入穴部212、吐出穴部213を有している。穴部211は、上ハウジング21の中央を円筒状に貫くよう形成されている。吸入穴部212は、上ハウジング21の長手方向の一方の端面と穴部211とを接続するよう円筒状に形成されている。吐出穴部213は、上ハウジング21の長手方向の他方の端面と穴部211とを接続するよう円筒状に形成されている。
下ハウジング22は、略板状に形成されている。下ハウジング22は、穴部221、穴部222を有している。穴部221は、下ハウジング22の中央を板厚方向に円筒状に貫くよう形成されている。下ハウジング22は、穴部221が上ハウジング21の穴部211と同軸になるよう上ハウジング21に当接して設けられている。穴部222は、下ハウジング22を板厚方向に貫くよう穴部221の周囲に複数形成されている。
シリンダ23は、シリンダ穴部231を有している。シリンダ穴部231は、円柱状の部材の一方の端面から他方の端面側へ延びるよう円筒状に形成されている。すなわち、シリンダ23は、筒部、および、筒部の一端を塞ぐ底部を有する有底筒状に形成されている。
シリンダ23は、下ハウジング22の穴部221を通り、上ハウジング21の穴部211に底部側の外壁が嵌合するよう上ハウジング21および下ハウジング22と一体に設けられている。シリンダ23は、吸入開口部232、吐出開口部233を有している。吸入開口部232は、シリンダ穴部231の底部側の端部と上ハウジング21の吸入穴部212とを接続するよう形成されている。吐出開口部233は、シリンダ穴部231の底部側の端部と上ハウジング21の吐出穴部213とを接続するよう形成されている。すなわち、吸入開口部232と吐出開口部233とは、シリンダ23の軸を挟んで対向するよう形成されている。
ホルダ支持部24は、下ハウジング22の穴部222の周囲から上ハウジング21とは反対側に略円筒状に延びるようにして形成されている。本実施形態では、ホルダ支持部24は、下ハウジング22と一体に形成されている。ホルダ支持部24は、シリンダ23の一端の径方向外側においてシリンダ23と同軸になるよう形成されている。
プランジャ11は、例えばステンレス等の金属により略円柱状に形成されている。プランジャ11は、大径部111、小径部112を有している。小径部112は、外径が大径部111の外径より小さい。プランジャ11は、大径部111側がシリンダ23のシリンダ穴部231に挿入されるようにして設けられている。シリンダ穴部231のシリンダ23の内壁とプランジャ11の大径部111側の端部との間に加圧室200が形成されている。すなわち、ハウジング20は、加圧室200を有している。加圧室200は、吸入開口部232および吐出開口部233に接続している。
プランジャ11の外径は、シリンダ23の内径、すなわち、シリンダ穴部231の径よりやや小さく形成されている。そのため、プランジャ11は、外壁がシリンダ23の内壁と摺動しつつ、シリンダ穴部231内を軸方向に往復移動可能である。プランジャ11がシリンダ穴部231内を往復移動するとき、加圧室200の容積が増減する。
本実施形態では、ホルダ支持部24の内側にシールホルダ14が設けられている。シールホルダ14は、例えばステンレス等の金属により筒状に形成されている。シールホルダ14は、外壁がホルダ支持部24の内壁に嵌合するよう設けられている。また、シールホルダ14は、内壁とプランジャ11の小径部112の外壁との間に略円筒状のクリアランスを形成するよう設けられている。シールホルダ14の内壁とプランジャ11の小径部112の外壁との間には、環状のシール141が設けられている。シール141は、径内側のフッ素樹脂製のリングと径外側のゴム製のリングとからなる。シール141により、プランジャ11の小径部112周囲の燃料油膜の厚さが調整され、エンジン9への燃料のリークが抑制される。また、シールホルダ14のシリンダ23とは反対側の端部には、オイルシール142が設けられている。オイルシール142により、プランジャ11の小径部112の周囲のオイル油膜の厚さが調整され、オイルのリークが抑制される。
なお、プランジャ11の大径部111と小径部112との間の段差面とシール141との間には、プランジャ11の往復移動時に容積が変化する可変容積室201が形成されている。
ここで、下ハウジング22とシリンダ23の外壁とホルダ支持部24の内壁とシールホルダ14との間に環状の空間である環状空間202が形成されている。環状空間202は、下ハウジング22の穴部222に接続している。また、環状空間202は、シールホルダ14の内壁とシリンダ23の外壁との間の円筒状の空間を経由して可変容積室201に接続している。
プランジャ11の小径部112の大径部111とは反対側の端部には、略円板状のスプリングシート12が設けられている。シールホルダ14とスプリングシート12との間には、スプリング13が設けられている。スプリング13は、例えばコイルスプリングであり、一端がスプリングシート12に当接し、他端がシールホルダ14に当接するよう設けられている。スプリング13は、スプリングシート12を経由してプランジャ11を加圧室200とは反対側に付勢している。
高圧ポンプ10は、エンジン9のエンジンヘッド18に取り付けられるとき、プランジャ11の小径部112の大径部111とは反対側の端部にリフタ5が取り付けられる。
高圧ポンプ10がエンジン9に取り付けられたとき、リフタ5は、エンジン9の駆動軸に連動して回転するカム軸のカム4に当接する。これにより、エンジン9が回転しているとき、カム4の回転により、プランジャ11が軸方向に往復移動する。このとき、加圧室200および可変容積室201の容積は、それぞれ周期的に変化する。
骨組み部材30は、骨組み本体31、骨組み穴部32、骨組み開口部33、34、35、開口筒部361、362、363を有している。
骨組み本体31は、例えばステンレス等の金属により形成されている。骨組み本体31は、骨組み筒部311、骨組み底部312、内側環状部313、外側環状部314を有している。
骨組み筒部311は、筒状に形成されている。より具体的には、骨組み筒部311は、略八角筒状に形成されている。骨組み底部312は、骨組み筒部311の一端を塞ぐよう骨組み筒部311と一体に形成されている。すなわち、骨組み本体31は、有底筒状に形成されている(図1〜3参照)。なお、本実施形態では、骨組み底部312は、中央が骨組み筒部311とは反対側へ円形に突出し曲面状に形成されている(図1〜3参照)。
内側環状部313は、骨組み筒部311の骨組み底部312とは反対側の端部の内周壁から径方向内側へ延びるよう環状に形成されている。外側環状部314は、骨組み筒部311の骨組み底部312とは反対側の端部の外周壁から径方向外側へ延びるよう環状に形成されている。
骨組み穴部32は、骨組み本体31の内壁と外壁とを接続するよう形成されている。より具体的には、骨組み筒部311に骨組み穴部321、骨組み穴部322が形成され、骨組み底部312に骨組み穴部323が形成されている。骨組み穴部321は、骨組み筒部311の周方向に複数形成されている。骨組み穴部322は、骨組み筒部311のうち骨組み穴部321と骨組み底部312との間に形成されている。骨組み穴部322は、骨組み筒部311の周方向に複数形成されている。骨組み穴部323は、略扇状に形成されている。骨組み穴部323は、骨組み底部312の周方向に等間隔で4つ形成されている(図3参照)。
骨組み開口部33、34、35は、骨組み筒部311の内周壁と外周壁とを接続するよう形成されている。骨組み開口部33と骨組み開口部34とは、骨組み筒部311の軸を挟んで対向するよう形成されている。骨組み開口部35は、骨組み筒部311の周方向において骨組み開口部33と骨組み開口部34との間に形成されている(図3参照)。
開口筒部361は、骨組み開口部33から骨組み筒部311の径方向外側へ略円筒状に延びるよう形成されている。開口筒部362は、骨組み開口部34から骨組み筒部311の径方向外側へ略円筒状に延びるよう形成されている。開口筒部363は、骨組み開口部35から骨組み筒部311の径方向外側へ略円筒状に延びるよう形成されている。
骨組み本体31は、内側に上ハウジング21を収容し、骨組み筒部311の骨組み底部312とは反対側の端部、内側環状部313、外側環状部314が、下ハウジング22の上ハウジング21側の面に当接するよう設けられている。骨組み本体31は、上ハウジング21、下ハウジング22、シリンダ23との間に燃料室300を形成している。
ここで、骨組み本体31の外側環状部314と下ハウジング22とは、例えば溶接により周方向の全域に亘り接合されている。これにより、骨組み本体31と下ハウジング22との間は、液密に保たれている。また、骨組み部材30は、骨組み開口部33と上ハウジング21の吸入穴部212とが対応し、骨組み開口部34と上ハウジング21の吐出穴部213とが対応するよう設けられている。
このように、骨組み部材30は、シリンダ23、上ハウジング21および下ハウジング22の少なくとも一部を覆い、シリンダ23、上ハウジング21および下ハウジング22との間に燃料室300を形成している。
骨組み本体31の開口筒部363には、図示しないインレットが取り付けられる。インレットは、筒状に形成され、内側の空間が燃料室300に連通するよう取り付けられる。インレットの他端には、供給燃料配管が接続される。これにより、燃料ポンプから吐出される燃料は、供給燃料配管、インレットを経由して燃料室300に流入する。
カバー部材40は、例えばフッ素ゴム等、耐油性が高く、比較的柔軟で弾性変形可能な材料により形成されている。ここで、「弾性変形可能な材料」とは、「弾性率が所定値以下の材料」のことを意味するものとする。
カバー部材40は、内側カバー部41、外側カバー部42、穴部内カバー部43を有している。
内側カバー部41は、カバー筒部411、カバー底部412を有している。カバー筒部411は、筒状に形成されている。カバー底部412は、カバー筒部411の一端を塞ぐようカバー筒部411と一体に形成されている。すなわち、内側カバー部41は、有底筒状に形成されている。
内側カバー部41は、カバー底部412が骨組み底部312に当接し、カバー筒部411の外周壁が骨組み筒部311の内周壁に当接するよう骨組み本体31の内側に設けられている。ここで、カバー筒部411のカバー底部412とは反対側の端部は、内側環状部313の下ハウジング22とは反対側の端面に当接している。
外側カバー部42は、カバー筒部421、カバー底部422を有している。カバー筒部421は、筒状に形成されている。カバー底部422は、カバー筒部421の一端を塞ぐようカバー筒部421と一体に形成されている。すなわち、外側カバー部42は、有底筒状に形成されている。
外側カバー部42は、カバー底部422が骨組み底部312に当接し、カバー筒部421の内周壁が骨組み筒部311の外周壁に当接するよう骨組み本体31の外側に設けられている。ここで、カバー筒部421のカバー底部422とは反対側の端部は、外側環状部314の下ハウジング22とは反対側の端面に当接している。また、外側カバー部42のカバー筒部421は、骨組み部材30の開口筒部361、362、363の外周壁に当接している。
穴部内カバー部43は、すべての骨組み穴部321、322、323内に設けられている。本実施形態では、穴部内カバー部43は、内側カバー部41および外側カバー部42と一体に形成されている。
本実施形態では、内側カバー部41が骨組み本体31の内側においてすべての骨組み穴部32を塞ぎ、穴部内カバー部43がすべての骨組み穴部32内に設けられ、外側カバー部42が骨組み本体31の外側においてすべての骨組み穴部32を塞いでいる。そのため、燃料室300を液密に保持し、骨組み穴部32を経由した燃料室300外部への燃料の漏れを抑制することができる。
本実施形態では、例えばインサート成形により、骨組み部材30とカバー部材40とを一体に形成している。
吸入弁部50は、上ハウジング21の吸入穴部212に設けられている。吸入弁部50は、弁座部51、吸入弁52、弁ストッパ53、スプリング54、筒部材501、ニードル55、ニードル支持部56、スプリング57、可動コア58等を有している。
弁座部51は、例えばステンレス等の金属により筒状に形成され、外壁が上ハウジング21の吸入穴部212の壁面に嵌合するよう設けられている。弁座部51の加圧室200側の面において中央の穴部の外側に環状の吸入弁座511が形成されている。
吸入弁52は、例えばステンレス等の金属により略円板状に形成され、弁座部51に対し加圧室200側に設けられている。吸入弁52は、一方の端面の外縁部が吸入弁座511に当接可能に設けられている。吸入弁52は、吸入弁座511から離間したとき、開弁し、吸入穴部212における燃料の流れを許容する。一方、吸入弁52は、吸入弁座511に当接したとき、閉弁し、吸入穴部212における燃料の流れを遮断可能である。以下、適宜、吸入弁52が開弁するときに移動する方向を「開弁方向」といい、吸入弁52が閉弁するときに移動する方向を「閉弁方向」という。
弁ストッパ53は、例えばステンレス等の金属により略円板状に形成され、外縁部が上ハウジング21の吸入穴部212の壁面に嵌合するよう設けられている。弁ストッパ53は、吸入弁52に対し加圧室200側に設けられている。吸入弁52は、吸入弁座511と弁ストッパ53との間で軸方向、すなわち、開弁方向または閉弁方向に往復移動可能に設けられている。吸入弁52は、加圧室200側の面が弁ストッパ53に当接可能である。弁ストッパ53は、吸入弁52が当接したとき、吸入弁52の開弁方向の移動を規制可能である。
スプリング54は、例えばコイルスプリングであり、吸入弁52と弁ストッパ53との間に設けられている。スプリング54は、吸入弁52を吸入弁座511側に付勢している。
筒部材501は、例えば磁性材料により略円筒状に形成されている。筒部材501は、骨組み部材30の開口筒部361および骨組み開口部33の内側に挿通され、一端が上ハウジング21の吸入穴部212にねじ込まれるようにして設けられている。
上ハウジング21には、吸入穴部212と燃料室300とを接続する穴部214が形成されている。燃料室300の燃料は、穴部214、弁座部51の内側、吸入弁52の周囲、吸入開口部232を経由して加圧室200に流通可能である。
筒部材501の外周壁と骨組み部材30の開口筒部361とは、例えば溶接により筒部材501の周方向の全域に亘り接合されている。これにより、開口筒部361と筒部材501の外周壁との間は液密に保たれている。
ニードル支持部56は、例えばステンレス等の金属により筒状に形成され、外壁が筒部材501の内壁に嵌合するよう設けられている。
ニードル55は、例えばステンレス等の金属により棒状に形成され、外壁がニードル支持部56の内壁に摺動可能に設けられている。ニードル支持部56は、ニードル55を軸方向に往復移動可能に支持している。ニードル55の一端は、吸入弁52の加圧室200とは反対側の端面の中央に当接可能である。ここで、ニードル55は、一端が骨組み本体31の内側に位置し、他端が骨組み本体31の外側に位置している。なお、ニードル55は、軸がシリンダ23およびプランジャ11の軸Ax1に略直交するよう設けられている。また、筒部材501は、軸がニードル55の軸に沿うようニードル55の径方向外側に設けられている。
スプリング57は、例えばコイルスプリングであり、ニードル支持部56の内側に設けられている。スプリング57は、一端がニードル55に当接し、他端がニードル支持部56に当接している。これにより、スプリング57は、ニードル55を吸入弁52側に付勢している。
スプリング57の付勢力は、スプリング54の付勢力より大きく設定されている。そのため、ニードル55に対しスプリング57以外からの外力が作用していない状態では、吸入弁52は、スプリング57およびニードル55により加圧室200側に付勢された状態となる。このとき、吸入弁52は、吸入弁座511から離間し、開弁した状態である。
可動コア58は、例えば磁性材料により略円筒状に形成され、ニードル55の他端に嵌合するようにして設けられている。
電磁駆動部60は、ニードル55および筒部材501の他端側に設けられている。電磁駆動部60は、筒部材501の他端側に接続している。すなわち、筒部材501は、ハウジング20と電磁駆動部60とを接続している。
電磁駆動部60は、磁気絞り部61、固定コア62、コイル63、ヨーク64、コネクタ65等を有している。
磁気絞り部61は、例えば非磁性部材により略円筒状に形成されている。磁気絞り部61は、筒部材501と同軸となるよう筒部材501に対し上ハウジング21とは反対側に設けられている。ここで、可動コア58の吸入弁52とは反対側の端面は、磁気絞り部61の内側に位置している。
固定コア62は、例えば磁性材料により略円柱状に形成されている。固定コア62は、磁気絞り部61と同軸となるよう磁気絞り部61に対し筒部材501とは反対側に設けられている。スプリング57がニードル55を加圧室200側に付勢し吸入弁52が吸入弁座511から離間した状態では、固定コア62と可動コア58との間に隙間が形成される。
コイル63は、導線631を有している。導線631は、例えば銅等の電気伝導材により線状に形成されている。コイル63は、導線631を巻くことにより略円筒状に形成されている。コイル63は、固定コア62と同軸となるよう、磁気絞り部61および固定コア62の径方向外側に設けられている。すなわち、コイル63は、軸がニードル55の軸に沿うよう設けられている。
ヨーク64は、ヨーク641、642を有している。ヨーク641は、例えば磁性材料により有底筒状に形成されている。ヨーク641は、コイル63を覆うようコイル63と同軸に設けられている。ヨーク641の底部は、固定コア62に当接している。
ヨーク642は、例えば磁性材料により板状かつ環状に形成されている。ヨーク642は、ヨーク641の開口端を塞ぐとともに、内縁部が筒部材501の他端の外周壁に嵌合するよう設けられている。ここで、ヨーク642の内縁部と筒部材501の外周壁とは、例えば溶接により接合されている。
なお、筒部材501は、外径がヨーク641の外径より小さい。
コネクタ65は、ヨーク641の周方向の一部に形成された切欠きから径方向外側へ突出するよう形成されている。コネクタ65は、端子651を有している。端子651は、コイル63の導線631に電気的に接続されている。コネクタ65には、ハーネス6が接続される。これにより、ハーネス6および端子651を経由してコイル63に電力が供給される。
コイル63は、ECUからの指令によりハーネス6および端子651を経由して通電されると、電磁力を生じる。これにより、磁気絞り部61を避けて、ヨーク641、642、筒部材501、可動コア58、固定コア62に磁気回路が形成される。これにより、可動コア58は、ニードル55とともに固定コア62側に吸引される。そのため、吸入弁52は、スプリング54の付勢力により吸入弁座511側に移動する。その結果、吸入弁52は、吸入弁座511に当接し、閉弁する。このように、電磁駆動部60は、コイル63に通電されると電磁力を生じ、ニードル55を吸入弁52の閉弁方向へ駆動し、吸入弁52を閉弁可能である。
コイル63に通電されていないとき、吸入弁52は開弁しており、燃料室300は、加圧室200に連通した状態である。このとき、プランジャ11がカム4側に移動すると、加圧室200の容積が増大し、燃料室300内の燃料は、吸入穴部212に流れ、燃料が吸入開口部232を経由して加圧室200に吸入される。
さらに、吸入弁52が開弁した状態で、プランジャ11がカム4とは反対側に移動すると、加圧室200の容積が減少し、加圧室200内の燃料は、吸入開口部232を経由して吸入弁52側に流れる。
プランジャ11がカム4とは反対側に移動しているとき、コイル63に通電されると、吸入弁52が閉弁し、燃料室300と加圧室200との間の燃料の流れが遮断される。
吸入弁52が閉弁した状態で、プランジャ11がカム4とは反対側にさらに移動すると、加圧室200の容積がさらに減少し、加圧室200内の燃料が加圧される。
このように、プランジャ11がカム4とは反対側に移動しているとき、電磁駆動部60により吸入弁52を閉弁することにより、加圧室200で加圧する燃料の量が調整される。
吐出部17は、骨組み部材30の開口筒部362および骨組み開口部34および上ハウジング21の吐出穴部213に挿入された状態で設けられている。吐出部17は、吐出部本体171を有している。
吐出部本体171は、例えばステンレス等の金属により略円筒状に形成されている。吐出部本体171は、一端が上ハウジング21の吐出穴部213にねじ込まれた状態で設けられている。吐出部本体171の外周壁と骨組み部材30の開口筒部362とは、例えば溶接により吐出部本体171の周方向の全域に亘り接合されている。これにより、骨組み部材30の開口筒部362と吐出部本体171の外周壁との間は液密に保たれている。
吐出部本体171の他端は、高圧燃料配管102に接続される。これにより、供給燃料配管から高圧ポンプ10のインレットを経由して燃料室300に流入した燃料は、加圧室200で加圧され、吐出部本体171の内側を経由して高圧燃料配管102に吐出される。高圧燃料配管102に吐出された高圧の燃料は、高圧燃料配管102を経由して燃料レールに供給される。
吐出部本体171の内側には、弁座部71、吐出弁72、スプリング73、リリーフ弁75、スプリング76等が設けられている。
弁座部71は、例えばステンレス等の金属により略円柱状に形成されている。弁座部71は、外壁が吐出部本体171の内壁に嵌合するよう設けられている。弁座部71は、吐出弁通路711、吐出弁座712、リリーフ弁通路713、リリーフ弁座714を有している。
吐出弁通路711は、弁座部71の加圧室200側の面と加圧室200とは反対側の面とを接続するよう形成されている。吐出弁座712は、弁座部71の加圧室200とは反対側の面の中央に開口する吐出弁通路711の周囲に環状に形成されている。
リリーフ弁通路713は、弁座部71の加圧室200側の面と加圧室200とは反対側の面とを接続するよう形成されている。ここで、リリーフ弁通路713は、吐出弁通路711と連通していない。すなわち、リリーフ弁通路713と吐出弁通路711とは、非連通となるよう形成されている。リリーフ弁座714は、弁座部71の加圧室200側の面の中央に開口するリリーフ弁通路713の周囲に環状に形成されている。
吐出弁72は、略円板状に形成され、一方の端面の外縁部が吐出弁座712に当接可能に設けられている。スプリング73は、例えばコイルスプリングであり、吐出弁72を吐出弁座712側に付勢している。
加圧室200内の燃料の圧力が所定値以上に高まると、吐出弁72は、スプリング73の付勢力および吐出弁72の高圧燃料配管102側の燃料の圧力に抗して、高圧燃料配管102側に移動する。これにより、吐出弁72が吐出弁座712から離間し、開弁する。そのため、弁座部71に対し加圧室200側の燃料は、吐出弁通路711、吐出弁座712を経由して高圧燃料配管102側に吐出される。
リリーフ弁75は、略円板状に形成され、一方の端面の外縁部がリリーフ弁座714に当接可能に設けられている。スプリング76は、例えばコイルスプリングであり、リリーフ弁75をリリーフ弁座714側に付勢している。
弁座部71に対し高圧燃料配管102側の燃料の圧力が異常な値にまで上昇すると、リリーフ弁75は、スプリング76の付勢力およびリリーフ弁75の加圧室200側の燃料の圧力に抗して、加圧室200側に移動する。これにより、リリーフ弁75がリリーフ弁座714から離間し、開弁する。そのため、弁座部71に対し高圧燃料配管102側の燃料は、リリーフ弁通路713、リリーフ弁座714を経由して加圧室200側に戻される。このようなリリーフ弁75の作動により、高圧燃料配管102側の燃料の圧力が異常な値になるのを抑制することができる。
図2に示すように、ハウジング20は、下ハウジング22から径方向外側へ板状に延びる被固定部25を有している。被固定部25は、挿通穴部251を有している。挿通穴部251は、被固定部25を板厚方向に貫いている。
本実施形態では、高圧ポンプ10は、ホルダ支持部24がエンジンヘッド18の取付穴部180に嵌合するようにしてエンジン9に取り付けられる(図1参照)。被固定部25は、固定部材としてのボルトが挿通穴部251に挿通され、エンジン9のエンジンヘッド18にねじ込まれることにより、エンジンヘッド18に固定される。これにより、高圧ポンプ10がエンジン9に取り付けられる。ここで、高圧ポンプ10は、プランジャ11の軸Ax1が鉛直方向に沿うような姿勢でエンジン9に取り付けられる。
次に、本実施形態の高圧ポンプ10の作動について、図1に基づき説明する。
「吸入工程」
電磁駆動部60のコイル63への電力の供給が停止されているとき、吸入弁52は、スプリング57およびニードル55により加圧室200側へ付勢されている。よって、吸入弁52は、吸入弁座511から離間、すなわち、開弁している。この状態で、プランジャ11がカム4側に移動すると、加圧室200の容積が増大し、吸入弁座511に対し加圧室200とは反対側すなわち燃料室300側の燃料は、加圧室200側に吸入される。
「調量工程」
吸入弁52が開弁した状態で、プランジャ11がカム4とは反対側に移動すると、加圧室200の容積が減少し、加圧室200内の燃料は、吸入弁座511に対し燃料室300側に戻される。調量工程の途中、コイル63に電力を供給すると、可動コア58がニードル55とともに固定コア62側に吸引され、吸入弁52が吸入弁座511に当接し閉弁する。プランジャ11がカム4とは反対側に移動するとき、吸入弁52を閉弁することにより、加圧室200から燃料室300側に戻される燃料の量が調整される。その結果、加圧室200で加圧される燃料の量が決定される。吸入弁52が閉弁することにより、燃料を加圧室200から燃料室300側に戻す調量工程は終了する。
「加圧工程」
吸入弁52が閉弁した状態でプランジャ11がカム4とは反対側にさらに移動すると、加圧室200の容積が減少し、加圧室200内の燃料は、圧縮され加圧される。加圧室200内の燃料の圧力が吐出弁72の開弁圧以上になると、吐出弁72が開弁し、燃料が加圧室200から高圧燃料配管102側、すなわち、燃料レール側に吐出される。
コイル63への電力の供給が停止され、プランジャ11がカム4側に移動すると、吸入弁52は再び開弁する。これにより、燃料を加圧する加圧工程が終了し、燃料室300側から加圧室200側に燃料が吸入される吸入工程が再開する。
上記の「吸入工程」、「調量工程」、「加圧工程」を繰り返すことにより、高圧ポンプ10は、吸入した燃料室300内の燃料を加圧、吐出し、燃料レールに供給する。高圧ポンプ10から燃料レールへの燃料の供給量は、電磁駆動部60のコイル63への電力の供給タイミング等を制御することにより調節される。
本実施形態では、上述の「吸入工程」、「調量工程」等、吸入弁52が開弁しているときにプランジャ11が往復移動すると、燃料室300内の燃料に、加圧室200の容積の増減に起因する圧力脈動が生じることがある。本実施形態では、カバー部材40が骨組み穴部321、322、323を塞ぐように設けられているため、燃料室300内の燃圧が変化すると、カバー部材40のうち特に骨組み穴部321、322、323に対応する部位が、骨組み本体31の内側および外側に弾性変形する。これにより、燃料室300内の燃料の圧力脈動を低減可能である。
また、プランジャ11が往復移動しているとき、可変容積室201の容積の増減に起因する圧力脈動が生じることがある。この場合も、カバー部材40が、燃料室300内の燃圧の変化に応じて弾性変形することで、燃料室300内の燃料の圧力脈動を低減可能である。
また、エンジン9が運転を継続しているとき、カム4が回転するため、プランジャ11は軸方向、すなわち、鉛直方向上下に往復移動する。そのため、高圧ポンプ10のハウジング20に振動が生じるおそれがある。また、電磁駆動部60が作動するとき、ニードル55、可動コア58、吸入弁52がニードル55の軸方向に往復移動するため、高圧ポンプ10が振動するおそれがある。また、車両の振動により高圧ポンプ10が振動するおそれもある。これにより、振動に起因して高圧ポンプ10から騒音が発生するおそれがある。
本実施形態では、骨組み部材30を覆うようにして、弾性変形可能なカバー部材40が設けられている。そのため、上記理由により骨組み部材30が振動したとしても、カバー部材40により振動を抑制することができる。これにより、振動に起因して高圧ポンプ10から発生する騒音を抑制することができる。
また、プランジャ11が往復移動すると可変容積室201の容積が増減するため、燃料室300と穴部222、環状空間202、可変容積室201との間で燃料が行き来する。これにより、プランジャ11とシリンダ23との摺動による熱、および、加圧室200での燃料の加圧による熱で高温になったシリンダ23およびプランジャ11を、低温の燃料により冷却することができる。これにより、プランジャ11およびシリンダ23の焼き付きを抑制することができる。
また、加圧室200で高圧となった燃料の一部は、プランジャ11とシリンダ23とのクリアランスを経由して可変容積室201に流入する。これにより、プランジャ11とシリンダ23との間に油膜が形成され、プランジャ11およびシリンダ23の焼き付きを効果的に抑制することができる。なお、加圧室200から可変容積室201に流入した燃料は、環状空間202、穴部222を経由して燃料室300に戻る。
以上説明したように、(1)本実施形態の高圧ポンプ10は、ハウジング20とプランジャ11と骨組み部材30とカバー部材40とを備えている。
ハウジング20は、加圧室200を有している。
プランジャ11は、軸方向に往復移動可能に設けられ、加圧室200内の燃料を加圧可能である。
骨組み部材30は、有底筒状に形成され加圧室200に連通する燃料室300をハウジング20との間に形成する骨組み本体31、および、骨組み本体31の内壁と外壁とを接続する骨組み穴部32を有している。
カバー部材40は、弾性変形可能な材料により形成され、少なくとも骨組み穴部32を塞ぐよう設けられている。ここで、「弾性変形可能な材料」とは、「弾性率が所定値以下の材料」のことを意味するものとする。
本実施形態では、燃料室300に圧力脈動が生じた場合、骨組み穴部32に対応するカバー部材40が弾性変形することにより、当該圧力脈動を低減することができる。これにより、パルセーションダンパ等の圧力脈動低減部材を省略することができ、高圧ポンプ10を簡素な構成とすることができる。
また、燃料室300を形成する骨組み本体31は、比較的強度の高い金属により形成されている。そのため、燃料室300の内圧が高くなっても、骨組み部材30の破損や燃料室300外部への燃料の漏れを抑制することができる。
また、弾性変形可能なカバー部材40により、高圧ポンプ10の振動を抑制し、振動に起因して発生する騒音を抑制することができる。
また、(2)本実施形態では、カバー部材40は、骨組み本体31の内側に設けられた内側カバー部41、骨組み本体31の外側に設けられた外側カバー部42、および、骨組み穴部32内に設けられ内側カバー部41および外側カバー部42の両方と一体に形成された穴部内カバー部43を有している。そのため、骨組み穴部32を経由した燃料室300外部への燃料の漏れを確実に抑制するとともに、燃料室300の圧力脈動、高圧ポンプ10の振動、および、振動に起因する騒音をより効果的に抑制することができる。
また、(12)本実施形態では、骨組み本体31は、加圧室200が内側に位置するようハウジング20の少なくとも一部を覆っている。そのため、骨組み本体31を大きく形成することができる。これにより、燃料室300の容積を大きくしつつ、カバー部材40の面積を大きくすることができる。その結果、燃料室300の圧力脈動、高圧ポンプ10の振動、および、振動に起因する騒音をより一層効果的に抑制することができる。
(第2実施形態)
第2実施形態による高圧ポンプを図4に示す。第2実施形態は、カバー部材40の構成が第1実施形態と異なる。
第2実施形態では、カバー部材40の穴部内カバー部43は、骨組み穴部32のうち骨組み穴部322にのみ設けられている。すなわち、骨組み穴部32のうち骨組み穴部321、323には、穴部内カバー部43は設けられていない。その代り、骨組み穴部321、323には、空気等の気体301が密封されている。そのため、内側カバー部41および外側カバー部42のうち骨組み穴部321、323に対応する部位は、骨組み本体31の内側および外側に弾性変形可能である。これにより、気体301が設けられた骨組み穴部321、323およびカバー部材40をアキュムレータとして機能させることができる。したがって、燃料室300の圧力脈動をさらに効果的に抑制することができる。
第2実施形態は、上述した点以外の構成は、第1実施形態と同様である。
以上説明したように、(9)本実施形態では、骨組み穴部321、323には、気体301が設けられている。そのため、内側カバー部41および外側カバー部42のうち骨組み穴部321、323に対応する部位は、骨組み本体31の内側および外側に弾性変形可能である。これにより、気体301が設けられた骨組み穴部321、323およびカバー部材40をアキュムレータとして機能させることができる。したがって、燃料室300の圧力脈動をさらに効果的に抑制することができる。
(第3実施形態)
第3実施形態による高圧ポンプを図5に示す。第3実施形態は、カバー部材40の構成が第1実施形態と異なる。
第3実施形態では、カバー部材40は、内側カバー部41のみ有しており、外側カバー部42、穴部内カバー部43を有していない。すなわち、カバー部材40は、骨組み本体31の外側および骨組み穴部32には設けられていない。
なお、本実施形態では、製造工程において、有底筒状に形成した内側カバー部41を骨組み本体31の内側に挿入し、内側カバー部41の外壁と骨組み本体31の内壁とを接着または溶着する。
本実施形態では、内側カバー部41が骨組み本体31の内側においてすべての骨組み穴部32を塞いでいる。そのため、燃料室300を液密に保持し、骨組み穴部32を経由した燃料室300外部への燃料の漏れを抑制することができる。
また、カバー部材40は、内側カバー部41のうち骨組み穴部32に対応する部位が、骨組み本体31の内側および外側に弾性変形することにより、燃料室300の圧力脈動を抑制することができる。
また、骨組み本体31の内側に設けられた内側カバー部41により、高圧ポンプ10の振動、および、振動に起因して発生する騒音を抑制することができる。
第3実施形態は、上述した点以外の構成は、第1実施形態と同様である。
以上説明したように、(2)本実施形態では、カバー部材40は、骨組み本体31の内側に設けられた内側カバー部41を有している。そのため、燃料室300の圧力脈動を抑制し、高圧ポンプ10の振動、および、振動に起因して発生する騒音を抑制することができる。
(第4実施形態)
第4実施形態による高圧ポンプを図6に示す。第4実施形態は、カバー部材40の構成が第1実施形態と異なる。
第4実施形態では、カバー部材40は、外側カバー部42のみ有しており、内側カバー部41、穴部内カバー部43を有していない。すなわち、カバー部材40は、骨組み本体31の内側および骨組み穴部32には設けられていない。
本実施形態では、外側カバー部42は、例えばポリフェニレンスルファイド(PPS)等、耐熱性、強度、剛性が高く、耐摩耗性、耐薬品性にも優れる樹脂により形成されている。本実施形態の外側カバー部42の形状は、第1実施形態と同様である。
なお、本実施形態では、製造工程において、有底筒状に形成した外側カバー部42を骨組み本体31の外側に被せ、外側カバー部42の内壁と骨組み本体31の外壁とを接着または溶着する。
本実施形態では、外側カバー部42が骨組み本体31の外側においてすべての骨組み穴部32を塞いでいる。そのため、燃料室300を液密に保持し、骨組み穴部32を経由した燃料室300およびカバー部材40外部への燃料の漏れを抑制することができる。
また、本実施形態のカバー部材40は、ポリフェニレンスルファイド等により形成されており、フッ素ゴム等により形成された第1実施形態のカバー部材40に比べ弾性率が高いものの、弾性変形可能である。すなわち、カバー部材40は、弾性率が所定値以下である。そのため、カバー部材40は、外側カバー部42のうち骨組み穴部32に対応する部位が、骨組み本体31の内側および外側に弾性変形することにより、燃料室300の圧力脈動を抑制することができる。
また、骨組み本体31の外側に設けられた外側カバー部42により、高圧ポンプ10の振動、および、振動に起因して発生する騒音を抑制することができる。
また、骨組み本体31の外側に設けられた外側カバー部42により、骨組み本体31等、内側の部材を衝撃等から保護することができる。なお、外側カバー部42は、耐熱性の高い材料により形成されているため、エンジン9等からの熱による損傷を抑制することができる。
第4実施形態は、上述した点以外の構成は、第1実施形態と同様である。
以上説明したように、(3)本実施形態では、カバー部材40は、骨組み本体31の外側に設けられた外側カバー部42を有している。そのため、燃料室300の圧力脈動を抑制し、高圧ポンプ10の振動、および、振動に起因して発生する騒音を抑制することができる。また、骨組み本体31等、内側の部材を衝撃等から保護することができる。
(第5実施形態)
第5実施形態による高圧ポンプを図7に示す。第5実施形態は、カバー部材40の構成が第1実施形態と異なる。
第5実施形態では、カバー部材40は、内側カバー部41および外側カバー部42を有しており、穴部内カバー部43を有していない。すなわち、カバー部材40は、骨組み穴部32には設けられていない。
本実施形態では、内側カバー部41が骨組み本体31の内側においてすべての骨組み穴部32を塞いでいる。また、外側カバー部42が骨組み本体31の外側においてすべての骨組み穴部32を塞いでいる。そのため、燃料室300を液密に保持し、骨組み穴部32を経由した燃料室300外部への燃料の漏れを抑制することができる。
本実施形態では、内側カバー部41は、例えばフッ素ゴム等、耐油性が高く、比較的柔軟で弾性変形可能な材料により形成されている。また、外側カバー部42は、例えばポリフェニレンスルファイド(PPS)等、耐熱性、強度、剛性が高く、耐摩耗性、耐薬品性にも優れる樹脂により形成されている。つまり、内側カバー部41は、外側カバー部42より耐油性が高く、外側カバー部42より弾性率が低い材料により形成されているということができる。また、外側カバー部は、前記内側カバー部より耐熱性が高く、前記内側カバー部より弾性率が高い材料により形成されているということができる。なお、本実施形態の内側カバー部41、外側カバー部42の形状は、それぞれ、第3、4実施形態と同様である。
また、本実施形態では、骨組み穴部32には、空気等の気体301が密封されている。そのため、特に内側カバー部41のうち骨組み穴部32に対応する部位は、骨組み本体31の内側および外側に弾性変形可能である。これにより、気体301が設けられた骨組み穴部32およびカバー部材40をアキュムレータとして機能させることができる。したがって、燃料室300の圧力脈動をさらに効果的に抑制することができる。
また、骨組み本体31の外側に設けられた外側カバー部42により、高圧ポンプ10の振動、および、振動に起因して発生する騒音を抑制することができる。
また、骨組み本体31の外側に設けられた外側カバー部42により、骨組み本体31等、内側の部材を衝撃等から保護することができる。なお、外側カバー部42は、耐熱性の高い材料により形成されているため、エンジン9等からの熱による損傷を抑制することができる。
このように、第5実施形態は、第3実施形態と第4実施形態とを組み合わせたような構成である。
以上説明したように、(6)本実施形態では、カバー部材40は、骨組み本体31の内側に設けられた内側カバー部41、および、骨組み本体31の外側に設けられた外側カバー部42を有している。内側カバー部41は、外側カバー部42とは異なる材料により形成されている。
具体的には、(7)内側カバー部41は、外側カバー部42より耐油性が高く、外側カバー部42より弾性率が低い材料により形成されている。そのため、内側カバー部41は、燃料に晒される環境において弾性変形可能な部材として用いるのに好適である。
また、(8)外側カバー部42は、内側カバー部41より耐熱性が高く、内側カバー部41より弾性率が高い材料により形成されている。そのため、外側カバー部42は、エンジン9等からの高温に晒される環境において内側の部材を保護する部材として用いるのに好適である。
また、(9)本実施形態では、骨組み穴部32には、気体301が設けられている。そのため、特に内側カバー部41のうち骨組み穴部32に対応する部位は、骨組み本体31の内側および外側に弾性変形可能である。これにより、気体301が設けられた骨組み穴部32およびカバー部材40をアキュムレータとして機能させることができる。したがって、燃料室300の圧力脈動をさらに効果的に抑制することができる。
(第6実施形態)
第6実施形態による高圧ポンプを図8に示す。第6実施形態は、カバー部材40、骨組み部材30の構成が第3実施形態と異なる。
第6実施形態では、内側カバー部41は、例えばステンレス等の金属により形成されている。本実施形態の内側カバー部41は、第3実施形態と同様、有底筒状に形成されている。ただし、本実施形態の内側カバー部41は、第3実施形態と比べ、カバー筒部411、カバー底部412の肉厚が小さい。
内側カバー部41は、係合部413をさらに有している。係合部413は、カバー筒部411のカバー底部412とは反対側の端部の外周壁から径方向外側に環状に延び、さらにカバー底部412側へ略円筒状に立ち上がるよう形成されている(図8参照)。
なお、内側カバー部41は、例えばステンレス等の金属薄板をプレス加工することにより形成されている。
本実施形態では、骨組み本体31は、第3実施形態で示した内側環状部313を有していない。その代り、骨組み本体31は、係合溝部315を有している。係合溝部315は、骨組み筒部311の骨組み底部312とは反対側の端部の内周壁から径方向外側へ環状に延び、さらに骨組み底部312側へ略円筒状に凹むよう形成されている。ここで、係合溝部315は、内側カバー部41の係合部413の形状に対応するよう形成されている。内側カバー部41は、係合部413が係合溝部315に係合した状態で設けられている。また、骨組み本体31の外側環状部314は、係合部413が係合溝部315と下ハウジング22とに挟み込まれた状態で、下ハウジング22に溶接されている。
なお、本実施形態では、製造工程において、有底筒状に形成した内側カバー部41を骨組み本体31の内側に挿入し、係合部413を係合溝部315に係合させる。その後、骨組み本体31の外側環状部314を下ハウジング22に溶接する。
本実施形態では、内側カバー部41が骨組み本体31の内側においてすべての骨組み穴部32を塞いでいる。そのため、燃料室300を液密に保持し、骨組み穴部32を経由した燃料室300外部への燃料の漏れを抑制することができる。
また、内側カバー部41は、係合部413が係合溝部315に係合した状態で設けられている。これにより、内側カバー部41のカバー底部412とは反対側の端部は、骨組み本体31の骨組み底部312とは反対側の端部の内周壁から離れることが抑制される。したがって、内側カバー部41と骨組み本体31との間を経由して燃料が燃料室300外部へ漏れるのを抑制することができる。
(第7実施形態)
第7実施形態による高圧ポンプを図9に示す。第7実施形態は、骨組み部材30、カバー部材40の構成が第1実施形態と異なる。
第7実施形態では、骨組み部材30は、骨組み溝部37、骨組み孔部38をさらに有している。
骨組み溝部37は、骨組み本体31の内壁および外壁から凹むよう形成されている。本実施形態では、骨組み溝部37は、骨組み底部312の内壁および外壁において複数の骨組み穴部323の間に形成されている(図9、10参照)。
骨組み孔部38は、骨組み本体31の内壁と外壁とを接続するよう形成されている。本実施形態では、骨組み孔部38は、骨組み底部312の中央、および、骨組み筒部311の骨組み穴部321と外側環状部314との間に形成されている(図9、10参照)。
カバー部材40の一部は、骨組み溝部37内および骨組み孔部38内に位置している(図9参照)。そのため、カバー部材40のうち骨組み溝部37または骨組み孔部38近傍の部位が、骨組み本体31の内壁または外壁から剥がれるのを抑制することができる。
第7実施形態は、上述した点以外の構成は、第1実施形態と同様である。
以上説明したように、(10)本実施形態では、骨組み部材30は、骨組み本体31の内壁および外壁から凹むよう形成された骨組み溝部37をさらに有している。カバー部材40の一部は、骨組み溝部37内に位置している。
また、(11)本実施形態では、骨組み部材30は、骨組み本体31の内壁と外壁とを接続する骨組み孔部38をさらに有している。カバー部材40の一部は、骨組み孔部38内に位置している。
上記構成により、カバー部材40のうち骨組み溝部37または骨組み孔部38近傍の部位が、骨組み本体31の内壁または外壁から剥がれるのを抑制することができる。そのため、カバー部材40と骨組み本体31との間を経由して燃料が燃料室300外部へ漏れるのを抑制することができる。
(他の実施形態)
本発明の他の実施形態では、カバー部材40が内側カバー部41および外側カバー部42を有さず、穴部内カバー部43のみ有することとしてもよい。
また、上述の実施形態では、穴部内カバー部43が内側カバー部41および外側カバー部42の両方と一体に形成される例を示した。これに対し、本発明の他の実施形態では、穴部内カバー部43は、内側カバー部41または外側カバー部42の一方と一体に形成されることとしてもよい。
また、本発明の他の実施形態では、カバー部材40は、フッ素ゴム、ポリフェニレンスルファイド、ステンレスに限らず、弾性変形可能な他の材料により形成してもよい。ここで、内側カバー部41と外側カバー部42とを別体に形成する場合、内側カバー部41は、耐油性が高く、比較的柔軟で弾性変形可能な材料で形成することが好ましく、外側カバー部42は、耐熱性、強度、剛性が高い材料で形成することが好ましい。
また、本発明の他の実施形態では、骨組み本体31は、ステンレスに限らず、その他の金属、または、樹脂等により形成してもよい。
また、上述の実施形態では、骨組み穴部32に空気等の気体301を設ける例を示した。これに対し、本発明の他の実施形態では、気体301として、空気に限らず、窒素またはアルゴン等の不活性ガスを用いてもよい。
また、本発明の他の実施形態では、骨組み本体31を粗面加工等することにより、表面に微細な溝を多数形成することとしてもよい。このような構成の骨組み本体31とカバー部材40とを例えばインサート成形により一体に形成した場合、カバー部材40の一部が骨組み本体31表面の溝に入り込んだ状態にでき、カバー部材40が骨組み本体31から剥がれるのを抑制することができる。
また、本発明の他の実施形態では、骨組み穴部32は、どのような形状で形成してもよい。また、骨組み穴部32は、骨組み本体31にいくつ形成してもよい。
また、上述の複数の実施形態は、構成上の阻害要因がない限り、どのように組み合わせてもよい。
また、上述の実施形態では、骨組み本体31が、加圧室200のすべてが内側に位置するようハウジング20の一部を覆う例を示した。これに対し、本発明の他の実施形態では、例えば骨組み部材30に骨組み開口部33、34、35を形成せず、加圧室200が骨組み本体31の外側に位置し上ハウジング21およびシリンダ23の上面を覆うよう骨組み本体31を設けることとしてもよい。この場合、上ハウジング21およびシリンダ23の上面と骨組み本体31との間に燃料室300が形成される。
また、本発明の他の実施形態では、高圧ポンプを、ディーゼルエンジン等、ガソリンエンジン以外の内燃機関に適用してもよい。また、高圧ポンプを、車両のエンジン以外の装置等へ向けて燃料を吐出する燃料ポンプとして用いてもよい。
このように、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施可能である。