(57)【要約】【課題】加圧室へ供給する燃料の吸入時および調量時の流量が安定し、吐出する燃料の量および圧力を高精度に制御可能な高圧ポンプを提供する。【解決手段】加圧室１１３に燃料を導く燃料通路１００を有するハウジング本体１１と、燃料通路１００に設けられる弁ボディ３０と、弁ボディ３０の弁座３４に着座または弁座から離座することにより燃料通路１００を流通する燃料の流れを断続する弁部材４０と、弁部材４０の開弁方向への移動を規制するストッパ５０と、弁部材４０に当接可能なニードル６０と、ニードル６０を弁部材４０の閉弁方向に吸引可能な電磁駆動部７０とを備えている。燃料通路１００は、第１通路１２１、第２通路１２２および第３通路１２３を含む。第１通路１２１の最小断面積をＳ１、第２通路１２２の最小断面積をＳ２、第３通路１２３の最小断面積をＳ３とすると、Ｓ１＞Ｓ２、かつ、Ｓ３＞Ｓ２の関係を満たす。【選択図】図１
2010156262.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
往復移動可能なプランジャと、
前記プランジャによって燃料が加圧される加圧室、および前記加圧室に燃料を導く燃料通路を有するハウジングと、
前記燃料通路に設けられ、前記加圧室側壁面に弁座を有する弁ボディと、
前記弁座に着座または前記弁座から離座することにより前記燃料通路を流通する燃料の流れを断続する弁部材と、
前記弁部材の前記加圧室側に設けられ、前記弁部材が当接したとき前記弁部材の開弁方向への移動を規制するストッパと、
前記ストッパと前記弁部材との間に設けられ、前記弁部材を閉弁方向へ付勢する第１付勢部材と、
一方の端部が前記弁部材の反ストッパ側端部に当接可能であり、前記弁部材の開弁または閉弁時の移動方向と同一の方向へ移動可能に設けられるニードルと、
前記ニードルを前記弁部材の開弁方向に付勢する第２付勢部材と、
前記ニードルを前記弁部材の閉弁方向または開弁方向のいずれか一方に吸引可能なコイル部を有する電磁駆動部と、を備え、
前記燃料通路は、前記弁ボディの前記弁座の反加圧室側に形成される第１通路、前記弁部材が前記弁座から離座したとき前記弁部材と前記弁座との間に環状に形成される第２通路、および前記ストッパに形成される第３通路を含み、
前記第１通路の最小断面積をＳ１、前記弁部材が前記ストッパに当接しているときの前記第２通路の最小断面積をＳ２、前記第３通路の最小断面積をＳ３とすると、
前記第１通路、前記第２通路および前記第３通路は、Ｓ１＞Ｓ２、かつ、Ｓ３＞Ｓ２の関係を満たすように形成されていることを特徴とする高圧ポンプ。
【請求項２】
前記第１通路、前記第２通路および前記第３通路は、Ｓ１＞Ｓ３＞Ｓ２の関係を満たすように形成されていることを特徴とする請求項１に記載の高圧ポンプ。
【請求項３】
前記第１通路および前記第３通路のうち少なくとも一方は複数形成され、
Ｓ１は、前記第１通路の最小断面積の総和であり、
Ｓ３は、前記第３通路の最小断面積の総和であることを特徴とする請求項１または２に記載の高圧ポンプ。
【請求項４】
前記第３通路は、大径通路、および前記大径通路よりも径が小さく前記大径通路の反加圧室側に接続して前記大径通路との間に段差を形成する小径通路からな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。
【請求項５】
前記第３通路は、前記加圧室側から反加圧室側へ向かうに従い径が小さくなるテーパ状に形成されてい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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加圧室に吸入した燃料をプランジャの往復移動により加圧する高圧ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、加圧室に吸入した燃料をプランジャの往復移動により加圧し吐出する高圧ポンプが公知である。例えば、特許文献１に開示されている高圧ポンプの場合、加圧室に接続する燃料通路の途中に、加圧室へ供給する燃料の流量を調整する弁部材が設けられている。弁部材は、電磁駆動部によって駆動される。電磁駆動部は、ニードルを経由して弁部材を、弁ボディに形成された弁座に着座または弁座から離座する方向へ往復移動させる。また、弁部材の加圧室側に設けられたストッパは、弁部材の、加圧室側すなわち開弁方向への移動を規制する。
【０００３】
ところで、特許文献１の高圧ポンプでは、燃料通路は、ニードルと弁ボディとの間に形成される第１通路、前記第１通路の加圧室側において弁部材と弁座との間に形成される第２通路、および前記第２通路の加圧室側においてストッパに形成される第３通路を含んでいる。当該高圧ポンプでは、加圧室への燃料の吸入時には、燃料は、第１通路、第２通路、第３通路の順に流れ、加圧室へ吸入される。一方、加圧室へ供給する燃料の調量時、燃料は、加圧室から第３通路、第２通路、第１通路の順に流れる。弁部材は、弁座に着座または弁座から離座することで燃料通路を流通する燃料の流量を制御する。つまり、弁部材と弁座との間に形成される第２通路の断面積は、燃料通路を流通する燃料の流量を制御するにあたり、重要な設計事項となり得る。
【０００４】
特許文献１では、上記第１〜３通路それぞれの断面積の関係等に関しては規定されていない。そのため、第１通路および第３通路それぞれの断面積が、第１通路と第３通路との間に位置する第２通路の断面積よりも小さい場合、燃料の吸入時または調量時、第１通路または第３通路において絞りによる圧力損失が生じることがある。第１通路または第３通路において生じた圧力損失は、第２通路での燃料の流量の制御に影響を及ぼす。その結果、吸入時または調量時に燃料通路を流通する燃料の流量が安定せず、ひいては高圧ポンプからの燃料の吐出量および圧力が不安定になるおそれがある。
【特許文献１】特表２００２−５２１６１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、加圧室へ供給する燃料の吸入時および調量時の流量が安定し、吐出する燃料の量および圧力を高精度に制御可能な高圧ポンプを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１記載の発明は、往復移動可能なプランジャと、プランジャによって燃料が加圧される加圧室、および加圧室に燃料を導く燃料通路を有するハウジングと、燃料通路に設けられ、加圧室側壁面に弁座を有する弁ボディと、弁座に着座または弁座から離座することにより燃料通路を流通する燃料の流れを断続する弁部材と、弁部材の加圧室側に設けられ、弁部材が当接したとき弁部材の開弁方向への移動を規制するストッパと、ストッパと弁部材との間に設けられ、弁部材を閉弁方向へ付勢する第１付勢部材と、一方の端部が弁部材の反ストッパ側端部に当接可能であり、弁部材の開弁または閉弁時の移動方向と同一の方向へ移動可能に設けられるニードルと、ニードルを弁部材の開弁方向に付勢する第２付勢部材と、ニードルを弁部材の閉弁方向または開弁方向のいずれか一方に吸引可能なコイル部を有する電磁駆動部と、を備えている。
【０００７】
燃料通路は、弁ボディの弁座の反加圧室側に形成される第１通路、弁部材が弁座から離座したとき弁部材と弁座との間に環状に形成される第２通路、およびストッパに形成される第３通路を含んでいる。そして、第１通路の最小断面積をＳ１、弁部材がストッパに当接しているときの第２通路の最小断面積をＳ２、第３通路の最小断面積をＳ３とすると、第１通路、第２通路および第３通路は、Ｓ１＞Ｓ２、かつ、Ｓ３＞Ｓ２の関係を満たすように形成されている。すなわち、第１通路の最小断面積および第３通路の最小断面積は、いずれも第２通路の最小断面積よりも大きい。そのため、加圧室への燃料の吸入時または調量時、第２通路の上流側または下流側となる第１通路および第３通路に生じ得る、絞りによる圧力損失を低減することができる。これにより、燃料通路を流通する燃料は、第１通路または第３通路による影響が低減するとともに、その流量は最小断面積が可変の第２通路によって制御される。その結果、加圧室へ供給する燃料の吸入時および調量時の流量を安定させることができる。したがって、高圧ポンプから吐出する燃料の量および圧力を高精度に制御することができる。
【０００８】
請求項２記載の発明では、第１通路、第２通路および第３通路は、Ｓ１＞Ｓ３＞Ｓ２の関係を満たすように形成されている。すなわち、加圧室への燃料の吸入時、３つの通路のうち最も上流に位置する第１通路は、最小断面積が他の２つの通路の最小断面積よりも大きくなるように形成されている。これにより、第１通路を流通する燃料の流量を確保できるため、加圧室への燃料の吸入効率を高めることができる。また、加圧室へ供給する燃料の調量時、３つの通路のうち最も上流に位置する第３通路は、最小断面積が第１通路の最小断面積よりも小さくなるように形成されている。かつ、第３通路を流れる燃料は、加圧室から第３通路へ流れ込むときの絞り効果により流速が上昇する。これにより、第３通路の下流側、すなわち第２通路側において燃料の流速を上げることができる。そのため、第２通路への燃料の流れが安定する。その結果、第２通路への燃料の流れ込みを円滑なものとすることができる。このように、本発明では、加圧室へ供給する燃料に関し、高い吸入効率と安定した調量特性とを両立することができる。
【０００９】
請求項３記載の発明では、第１通路および第３通路のうち少なくとも一方は複数形成され、Ｓ１は第１通路の最小断面積の総和であり、Ｓ３は第３通路の最小断面積の総和である。本発明では、第１通路、第２通路および第３通路は、上記請求項１記載の発明または請求項２記載の発明での最小断面積についての関係を満たす。そのため、第１通路または第３通路が複数形成されていても、上記請求項１記載の発明および請求項２記載の発明と同様の効果を得ることができる。
【００１０】
請求項４記載の発明では、第３通路は、大径通路、および大径通路よりも径が小さく大径通路の反加圧室側に接続して大径通路との間に段差を形成する小径通路からなる。本発明では、第１通路、第２通路および第３通路は、上記請求項１記載の発明または請求項２記載の発明での最小断面積についての関係を満たす。そのため、第３通路が上述のように大径通路と小径通路とからなる形状に形成されていても、上記請求項１記載の発明および請求項２記載の発明と同様の効果を得ることができる。
【００１１】
請求項５記載の発明では、第３通路は、加圧室側から反加圧室側へ向かうに従い径が小さくなるテーパ状に形成されている。本発明では、第１通路、第２通路および第３通路は、上記請求項１記載の発明または請求項２記載の発明での最小断面積についての関係を満たす。そのため、第３通路が上述のようにテーパ状に形成されていても、上記請求項１記載の発明および請求項２記載の発明と同様の効果を得ることができる。また、第３通路の形状をテーパ状にすることにより、通路が直線的な形状あるいは段差を有する形状である場合に比べて、第３通路の流量係数を大きくすることができる。これにより、第３通路における圧力損失をより低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。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。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態による高圧ポンプを図１および図２に示す。高圧ポンプ１０は、例えばディーゼルエンジンやガソリンエンジンのインジェクタに燃料を供給する燃料ポンプである。
【００１３】
図２に示すように、高圧ポンプ１０は、ハウジング本体１１、カバー１２、弁ボディ３０、弁部材４０、ストッパ５０、スプリング２１、ニードル６０、スプリング２２および電磁駆動部７０などを備えている。
ハウジング本体１１およびカバー１２は、特許請求の範囲の「ハウジング」を構成している。ハウジング本体１１は、例えばマルテンサイト系のステンレスなどで形成されている。ハウジング本体１１は、円筒状のシリンダ１４を形成している。ハウジング本体１１のシリンダ１４には、プランジャ１３が軸方向へ往復移動可能に支持されている。
【００１４】
ハウジング本体１１は、導入通路１１１、吸入通路１１２、加圧室１１３および吐出通路１１４などを形成している。ハウジング本体１１は、筒部１５を有している。筒部１５は、内部に導入通路１１１と吸入通路１１２とを連通する通路１５１を形成している。筒部１５は、シリンダ１４の中心軸と概ね垂直に形成されており、内径が途中で変化している。ハウジング本体１１は、筒部１５において内径が変化する部分に段差面１５２を形成している。筒部１５に形成されている通路１５１には、弁ボディ３０が設けられている。
【００１５】
ハウジング本体１１とカバー１２との間には、燃料室１６が形成されている。ハウジング本体１１には、燃料室１６に連通する図示しない燃料入口が形成されている。燃料室１６には、当該燃料入口を通じて、図示しない低圧燃料ポンプによって燃料タンクから燃料が供給される。導入通路１１１は、燃料室１６と筒部１５の内周側に形成されている通路１５１とを連通している。吸入通路１１２は、一方の端部が加圧室１１３に連通している。吸入通路１１２の他方の端部は、段差面１５２の内周側に開口している。導入通路１１１と吸入通路１１２とは、図１に示すように弁ボディ３０の内周側を経由して接続している。加圧室１１３は、図２に示すように吸入通路１１２とは反対側において吐出通路１１４と連通している。ここで、導入通路１１１、通路１５１および吸入通路１１２は、特許請求の範囲の「燃料通路」を構成している。本実施形態では、当該「燃料通路」を燃料通路１００で示している。
【００１６】
プランジャ１３は、ハウジング本体１１のシリンダ１４に軸方向へ往復移動可能に支持されている。加圧室１１３は、プランジャ１３の往復移動方向の一端側に形成されている。プランジャ１３の他端側に設けられたヘッド１７は、スプリング座１８と結合している。スプリング座１８とハウジング本体１１との間には、スプリング１９が設けられている。スプリング座１８は、スプリング１９の付勢力により、図示しないカムの方向へ付勢されている。プランジャ１３は、図示しないタペットを介してカムと接することにより、往復駆動される。
【００１７】
スプリング１９は、一方の端部がハウジング本体１１に接し、他方の端部がスプリング座１８に接している。スプリング１９は、軸方向へ伸びる力を有している。これにより、スプリング１９は、スプリング座１８を経由して図示しないタペットをカム側へ付勢する。プランジャ１３のヘッド１７側の外周面と、プランジャ１３を収容するシリンダ１４を形成しているハウジング本体１１の内周面との間は、オイルシール２３により液密にシールされている。オイルシール２３は、エンジン内から加圧室１１３へのオイルの浸入を防止するとともに、加圧室１１３からエンジンへの燃料の流出を防止する。
【００１８】
燃料出口９１を形成する吐出弁部９０は、ハウジング本体１１の吐出通路１１４側に設けられている。吐出弁部９０は、加圧室１１３において加圧された燃料の排出を断続する。吐出弁部９０は、逆止弁９２、規制部材９３およびスプリング９４を有している。逆止弁９２は、底部９２１、および底部９２１から反加圧室１１３側へ筒状に延びる筒部９２２からなる有底筒状に形成され、吐出通路１１４において往復移動可能に設けられている。規制部材９３は、筒状に形成され、吐出通路１１４を形成するハウジング本体１１に固定されている。スプリング９４は、一方の端部が規制部材９３に接し、他方の端部が逆止弁９２の筒部９２２に接している。逆止弁９２は、スプリング９４の付勢力により、ハウジング本体１１が形成する弁座９５側へ付勢されている。逆止弁９２は、底部９２１側の端部が弁座９５に着座することにより吐出通路１１４を閉鎖し、弁座９５から離座することにより吐出通路１１４を開放する。逆止弁９２は、弁座９５とは反対側へ移動したとき、筒部９２２の反底部９２１側端部が規制部材９３と接することにより移動が規制される。
【００１９】
加圧室１１３の燃料の圧力が上昇すると、加圧室１１３側の燃料から逆止弁９２が受ける力は増大する。そして、加圧室１１３側の燃料から逆止弁９２が受ける力がスプリング９４の付勢力と弁座９５の下流側の燃料、すなわち図示しないデリバリパイプ内の燃料から受ける力との和よりも大きくなると、逆止弁９２は弁座９５から離座する。これにより、加圧室１１３内の燃料は、吐出通路１１４、すなわち逆止弁９２の筒部９２２に形成された通孔９２３、および筒部９２２の内側を経由して燃料出口９１から高圧ポンプ１０の外部へ吐出される。
【００２０】
一方、加圧室１１３の燃料の圧力が低下すると、加圧室１１３側の燃料から逆止弁９２が受ける力は減少する。そして、加圧室１１３側の燃料から逆止弁９２が受ける力がスプリング９４の付勢力と弁座９５の下流側の燃料から受ける力との和よりも小さくなると、逆止弁９２は弁座９５に着座する。これにより、図示しないデリバリパイプ内の燃料は、吐出通路１１４を経由して加圧室１１３へ流入することが防止される。
【００２１】
弁ボディ３０は、図１に示すようにハウジング本体１１に固定されている。弁ボディ３０は、例えば圧入、および係止部材２０などによりハウジング本体１１の通路１５１の内側に固定されている。すなわち、弁ボディ３０は、燃料通路１００を構成する通路１５１の途中に設けられている。弁ボディ３０は、底部３１、および底部３１から加圧室１１３側へ筒状に延びる筒部３２からなる有底筒状に形成されている。
【００２２】
弁ボディ３０は、底部３１の加圧室１１３側に、反加圧室１１３側へ凹む凹部３３を有している。底部３１の加圧室１１３側の壁面には、凹部３３の外縁に弁座３４が形成されている。すなわち、弁ボディ３０は、加圧室１１３側壁面に弁座３４を有している。弁座３４は、弁ボディ３０の軸に対し所定の角度をなすテーパ状に形成されている。
【００２３】
弁ボディ３０は、底部３１の中央部に第１ガイド部３５を有している。第１ガイド部３５は、底部３１の中央部から反凹部３３側へ筒状に突出するように形成されている。弁ボディ３０は、第１ガイド部３５の凹部３３を形成する壁面と反凹部３３側の壁面とを接続する第１挿通孔３５１を有している。また、底部３１の第１挿通孔３５１の外周側には、凹部３３を形成する壁面と反凹部３３側の壁面とを接続する第１通路１２１が形成されている。第１通路１２１は、弁ボディ３０の軸に対し周方向に複数形成されている。
【００２４】
弁部材４０は、略円柱状の軸部４１、および軸部４１の加圧室１１３側端部に接続する略円盤状の傘部４２とからなる。弁部材４０は、傘部４２の外縁から反軸部４１側へ筒状に突出する突出部４３を有している。弁部材４０は、軸部４１が第１ガイド部３５の第１挿通孔３５１に挿通され、弁ボディ３０の内側において軸部４１の軸方向へ往復移動可能に設けられている。傘部４２の弁座３４側の壁面は、弁座３４の形状に対応し、軸部４１の軸に対し所定の角度をなすテーパ状に形成されている。弁部材４０は、往復移動することにより傘部４２が弁座３４に着座または弁座３４から離座して燃料通路１００を流通する燃料の流れを断続する。また、弁部材４０は、傘部４２が弁座３４から離座しているとき、弁座３４との間に環状の第２通路１２２を形成する。
【００２５】
第１ガイド部３５の第１挿通孔３５１の径は、弁部材４０の軸部４１の径とほぼ同一、または軸部４１の径よりもわずかに大きく形成されている。これにより、弁部材４０は、軸部４１の外壁が、第１挿通孔３５１を形成する第１ガイド部３５の壁面に摺動しながら、弁ボディ３０の内側で往復移動する。そのため、弁部材４０は、往復移動するとき、第１ガイド部３５によって、その往復移動が案内される。
【００２６】
軸部４１は、軸方向の途中に、外周壁から径内方向へ向けて凹む小径部４１１を有している。これにより、軸部４１と第１ガイド部３５との接触面積は、軸部４１が小径部４１１を有しない場合に比べて小さくなる。そのため、弁部材４０が往復移動するとき、軸部４１と第１ガイド部３５との摺動による抵抗を低減することができる。それとともに、小径部４１１は、軸部４１の摺動部を潤滑する役割も合わせ持つ。
【００２７】
小径部４１１と第１挿通孔３５１を形成する第１ガイド部３５の内周壁との間には、略環状の燃料溜まり４１２が形成されている。第１ガイド部３５の凹部３３側の燃料、および第１ガイド部３５の反凹部３３側の燃料は、軸部４１の外周壁と第１挿通孔３５１を形成する第１ガイド部３５の内周壁との間を通じて、燃料溜まり４１２に流入し保持される。そのため、弁部材４０が往復移動するとき、燃料溜まり４１２内の燃料は第１ガイド部３５の内周壁に付着する。これにより、軸部４１と第１ガイド部３５との摺動による抵抗をより低減することができる。
【００２８】
ストッパ５０は、弁部材４０の加圧室１１３側に設けられている。ストッパ５０は、筒部５１、筒部５１の反弁部材４０側の端部を塞ぐ底部５２、および底部５２の径外側に形成される環状の拡張部５３からなる。ストッパ５０は、弁ボディ３０の筒部３２の内周壁に拡張部５３の外周壁が溶接されて弁ボディ３０に固定されている。
【００２９】
ストッパ５０と弁部材４０との間に、第１付勢部材としてのスプリング２１が設けられている。スプリング２１は、ストッパ５０の筒部５１の内側において、一方の端部が底部５２に接し、他方の端部が弁部材４０の傘部４２に接している。スプリング２１は、軸方向に伸びる力を有し、弁部材４０を、反ストッパ５０側すなわち閉弁方向へ付勢している。
【００３０】
ストッパ５０の筒部５１の弁部材４０側端部と弁部材４０の突出部４３のストッパ５０側端部とは当接可能である。ストッパ５０は、弁部材４０がストッパ５０に当接したとき、弁部材４０と筒部５１の内壁と底部５２とに囲まれた容積室５４を形成する。また、このとき、ストッパ５０は、弁部材４０の、加圧室１１３側すなわち開弁方向への移動を規制する。
【００３１】
弁部材４０の突出部４３がストッパ５０の筒部５１に当接しているとき、ストッパ５０は、突出部４３の加圧室１１３側の開口を塞いでいる。これにより、このとき、加圧室１１３側から弁部材４０側へ向かう燃料は、弁部材４０への衝突が緩和される。
ストッパ５０の拡張部５３には、拡張部５３の加圧室１１３側の壁面と反加圧室１１３側の壁面とを接続する第３通路１２３が形成されている。第３通路１２３は、ストッパ５０の軸に対し周方向に複数形成されている。
【００３２】
第２通路１２２と第３通路１２３との間には、弁ボディ３０の筒部３２の内周壁とストッパ５０の筒部５１の外周壁とに囲まれた略環状の中間通路１２４が形成されている。
ストッパ５０の筒部５１には、容積室５４と中間通路１２４とを連通する管路５５が形成されている。
【００３３】
上述した第１通路１２１、第２通路１２２、第３通路１２３および中間通路１２４は、それぞれハウジング本体１１に形成された通路１５１に含まれている。すなわち、燃料通路１００は、第１通路１２１、第２通路１２２、第３通路１２３および中間通路１２４を含んでいる。これにより、燃料が燃料室１６側から加圧室１１３側へ向かうとき、燃料は、第１通路１２１、第２通路１２２、中間通路１２４および第３通路１２３を、この順で流通する。一方、燃料が加圧室１１３側から燃料室１６側へ向かうとき、燃料は、第３通路１２３、中間通路１２４、第２通路１２２および第１通路１２１を、この順で流通する。
【００３４】
上述のように第２通路１２２は、弁部材４０と弁座３４との間に形成される通路のため、弁部材４０が往復移動するとき、流路の形状および大きさが変化する。弁部材４０が弁座３４に着座したとき、第２通路１２２の流路の大きさは最小、すなわちゼロとなる。一方、弁部材４０が弁座３４から離座してストッパ５０に当接したとき、第２通路１２２の流路の大きさは最大となる。
【００３５】
次に、第１通路１２１、第２通路１２２および第３通路１２３それぞれの断面積についての関係を説明する。以下で用いる「最小断面積」との語句は、通路のうち流路が最も狭くなる箇所における断面積のことをいう。図１に示すように、第１通路１２１の最小断面積の総和をＳ１、弁部材４０がストッパ５０に当接しているときの第２通路１２２の最小断面積をＳ２、第３通路１２３の最小断面積の総和をＳ３とすると、第１通路１２１、第２通路１２２および第３通路１２３は、Ｓ１＞Ｓ３＞Ｓ２の関係を満たすように形成されている。すなわち、当該関係式より、『１』「第１通路１２１の最小断面積の総和（Ｓ１）、および第３通路１２３の最小断面積の総和（Ｓ３）は、いずれも第２通路１２２の最小断面積（Ｓ２）よりも大きいこと」、『２』「第１通路１２１の最小断面積の総和（Ｓ１）は、他の通路の最小断面積（Ｓ２）または最小断面積の総和（Ｓ３）よりも大きいこと」、『３』「第３通路１２３の最小断面積の総和（Ｓ３）は、第１通路１２１の最小断面積の総和（Ｓ１）よりも小さいこと」がわかる。
【００３６】
図２に示すように、電磁駆動部７０は、コイル７１、固定コア７２、可動コア７３、フランジ７５などを有している。コイル７１は、樹脂製のスプール７８に巻かれており、通電することにより磁界を発生する。固定コア７２は、磁性材料から形成されている。固定コア７２は、コイル７１の内周側に収容されている。可動コア７３は、磁性材料から形成されている。可動コア７３は、固定コア７２と対向して配置されている。可動コア７３は、非磁性材料から形成されている筒部材７９およびフランジ７５の内周側に軸方向へ往復移動可能に収容されている。筒部材７９は、固定コア７２とフランジ７５との間の磁気的な短絡を防止する。
【００３７】
フランジ７５は、磁性材料から形成されている。図１に示すように、フランジ７５は、ハウジング本体１１の筒部１５に取り付けられている。これにより、フランジ７５は、電磁駆動部７０をハウジング本体１１に保持するとともに、筒部１５の端部を塞いでいる。フランジ７５は、中央部に、筒状に形成された第２ガイド部７６を有している。第２ガイド部７６は、フランジ７５の弁ボディ３０側と反弁ボディ３０側とを連通する第２挿通孔７６１を有している。
【００３８】
ニードル６０は、略円柱状に形成され、フランジ７５の第２ガイド部７６に形成された第２挿通孔７６１に挿通されている。ニードル６０は、第２挿通孔７６１の内側において軸方向へ往復移動可能に設けられている。第２挿通孔７６１の径は、ニードル６０の径とほぼ同一、またはニードル６０の径よりもわずかに大きく形成されている。これにより、ニードル６０は、外壁が、第２挿通孔７６１を形成する第２ガイド部７６の壁面に摺動しながら往復移動する。そのため、ニードル６０は、往復移動するとき、第２ガイド部７６によって、その往復移動が案内される。
【００３９】
ニードル６０は、外周壁の一部が面取りされることにより形成される略平面状の壁面６１を有している。このように、ニードル６０の外周壁の一部を面取りすることにより、ニードル６０と第２ガイド部７６との接触面積は小さくなる。これにより、ニードル６０と第２ガイド部７６との摺動による抵抗を低減することができる。
【００４０】
ニードル６０の壁面６１と第２挿通孔７６１を形成する第２ガイド部７６の内周壁との間には、隙間６２が形成されている。そのため、フランジ７５の弁ボディ３０側の燃料は、隙間６２を経由してフランジ７５の反弁ボディ３０側へ流通可能である。これにより、フランジ７５の弁ボディ３０側と反弁ボディ３０側との圧力はほぼ同一となる。また、隙間６２は、可動コア７３の周囲に溜まったエアのエア抜き通路としても機能する。
【００４１】
ニードル６０は、一方の端部が可動コア７３に圧入または溶接されることで可動コア７３と一体に組み付けられている。また、ニードル６０は、他方の端部に形成された端面６３が、弁部材４０の軸部４１の反傘部４２側端部に形成された端面４５と当接可能である。なお、ニードル６０は、弁部材４０の開弁または閉弁時の移動方向と同一の方向へ移動可能である。
【００４２】
固定コア７２と可動コア７３との間に、第２付勢部材としてのスプリング２２が設けられている。スプリング２２は、可動コア７３を弁部材４０側へ付勢している。スプリング２２が可動コア７３を付勢する力は、スプリング２１が弁部材４０を付勢する力よりも大きい。すなわち、スプリング２２は、可動コア７３およびニードル６０をスプリング２１の付勢力に抗して弁部材４０側、すなわち弁部材４０の開弁方向へ付勢している。これにより、コイル７１に通電していないとき、固定コア７２と可動コア７３とは互いに離れている。そのため、コイル７１に通電していないとき、可動コア７３と一体のニードル６０はスプリング２２の付勢力により弁部材４０側へ移動するとともに、弁部材４０は弁ボディ３０の弁座３４から離座している。電磁駆動部７０のコイル７１、固定コア７２、可動コア７３、フランジ７５、スプール７８および筒部材７９は、特許請求の範囲の「コイル部」を構成している。
【００４３】
次に、上記構成の高圧ポンプ１０の作動について説明する。
（１）吸入行程
プランジャ１３が図２の下方へ移動するとき、コイル７１への通電は停止されている。そのため、弁部材４０は、電磁駆動部７０のスプリング２２から力を受けている可動コア７３と一体のニードル６０により加圧室１１３側へ付勢されている。その結果、弁部材４０は、弁ボディ３０の弁座３４から離座している。また、プランジャ１３が図２の下方へ移動するとき、加圧室１１３の圧力は低下する。そのため、弁部材４０が凹部３３側の燃料から受ける力は、加圧室１１３側の燃料から受ける力よりも大きくなる。これにより、弁部材４０には弁座３４から離座する方向へ力が加わり、弁部材４０は弁座３４から離座する。弁部材４０は、突出部４３がストッパ５０の筒部５１に当接するまで移動する。弁部材４０が弁座３４から離座、すなわち開弁することにより、燃料室１６は、導入通路１１１、通路１５１および吸入通路１１２を経由して加圧室１１３に連通する。したがって、燃料室１６の燃料は、第１通路１２１、第２通路１２２、中間通路１２４および第３通路１２３をこの順で経由して加圧室１１３に吸入される。また、このとき、弁部材４０は、ストッパ５０と当接することにより、突出部４３の加圧室１１３側の開口がストッパ５０で塞がれている。
【００４４】
（２）調量行程
プランジャ１３が下死点から上死点に向かって上昇するとき、加圧室１１３から弁部材４０側すなわち燃料室１６側へ排出される燃料の流れにより、弁部材４０には加圧室１１３側の燃料から弁座３４に着座する方向へ力が加わる。しかし、コイル７１に通電していないとき、ニードル６０は、スプリング２２の付勢力により弁部材４０側へ付勢されている。そのため、弁部材４０は、ニードル６０によって弁座３４側への移動が規制される。また、弁部材４０は、突出部４３の加圧室１１３側の開口がストッパ５０によって塞がれている。これにより、加圧室１１３から燃料室１６側へ排出される燃料の流れが、弁部材４０に直接衝突することはない。そのため、燃料の流れにより弁部材４０に加わる閉弁方向への力が緩和される。その結果、コイル７１への通電が停止されている間、弁部材４０は弁座３４から離間した状態を維持する。これにより、プランジャ１３の上昇によって加圧室１１３から排出される燃料は、燃料室１６から加圧室１１３へ吸入される場合と逆に、第３燃料通路１２３、中間通路１２４、第２通路１２２および第１通路１２１をこの順で経由して燃料室１６へ戻される。
【００４５】
調量行程の途中にコイル７１へ通電すると、コイル７１に発生した磁界により、固定コア７２、フランジ７５および可動コア７３に磁気回路が形成される。これにより、互いに離間している固定コア７２と可動コア７３との間には磁気吸引力が発生する。固定コア７２と可動コア７３との間に発生する磁気吸引力がスプリング２２の付勢力よりも大きくなると、可動コア７３は固定コア７２側へ移動する。そのため、可動コア７３と一体のニードル６０も、固定コア７２側へ移動する。ニードル６０が固定コア７２側へ移動すると、弁部材４０とニードル６０とは離間し、弁部材４０はニードル６０から力を受けない。その結果、弁部材４０は、スプリング２１の付勢力、および、加圧室１１３から燃料室１６側へ排出される燃料の流れにより弁部材４０に加わる閉弁方向の力によって弁座３４側へ移動する。
【００４６】
弁部材４０が弁座３４側へ移動し、弁部材４０が弁座３４に着座、すなわち閉弁することにより、第２通路１２２が閉鎖され、燃料通路１００を流通する燃料の流れが遮断される。これにより、加圧室１１３から燃料室１６へ燃料を排出する調量行程は終了する。プランジャ１３が上昇するとき、第２通路１２２、すなわち加圧室１１３と燃料室１６との間を閉鎖することにより、加圧室１１３から燃料室１６へ戻される燃料の量が調整される。その結果、加圧室１１３で加圧される燃料の量が決定される。
【００４７】
（３）加圧行程
加圧室１１３と燃料室１６との間が閉鎖された状態でプランジャ１３がさらに上死点に向けて上昇すると、加圧室１１３の燃料の圧力は上昇する。加圧室１１３の燃料の圧力が所定の圧力以上になると、吐出弁部９０のスプリング９４の付勢力と弁座９５の下流側の燃料から逆止弁９２が受ける力とに抗して、逆止弁９２は弁座９５から離座する。これにより、吐出弁部９０が開弁し、加圧室１１３で加圧された燃料は吐出通路１１４を通り高圧ポンプ１０から吐出される。高圧ポンプ１０から吐出された燃料は、図示しないデリバリパイプに供給されて蓄圧され、インジェクタに供給される。
【００４８】
プランジャ１３が上死点まで移動すると、コイル７１への通電が停止され、弁部材４０は再び弁座３４から離座する。このとき、プランジャ１３は再び図２の下方へ移動し、加圧室１１３の燃料の圧力は低下する。これにより、加圧室１１３には燃料室１６から燃料が吸入される。
【００４９】
なお、弁部材４０が閉弁し、加圧室１１３の燃料の圧力が所定値まで上昇したとき、コイル７１への通電は停止してもよい。加圧室１１３の燃料の圧力が上昇すると、弁部材４０が弁座３４から離座する方向へ受ける力よりも、加圧室１１３側の燃料によって弁座３４へ着座する方向へ受ける力が大きくなる。そのため、コイル７１への通電を停止しても、弁部材４０は加圧室１１３側の燃料から受ける力によって弁座３４への着座状態を維持する。このように、所定の時期にコイル７１への通電を停止することにより、電磁駆動部７０の消費電力を低減することができる。
上記の（１）から（３）の行程を繰り返すことにより、高圧ポンプ１０は吸入した燃料を加圧して吐出する。燃料の吐出量は、電磁駆動部７０のコイル７１への通電タイミングを制御することにより調節される。
【００５０】
以上説明したように、第１実施形態では、第１通路１２１、第２通路１２２および第３通路１２３は、Ｓ１＞Ｓ３＞Ｓ２の関係を満たすように形成されている。すなわち、『１』「第１通路１２１の最小断面積の総和（Ｓ１）、および第３通路１２３の最小断面積の総和（Ｓ３）は、いずれも第２通路１２２の最小断面積（Ｓ２）よりも大きく」、『２』「第１通路１２１の最小断面積の総和（Ｓ１）は、他の通路の最小断面積（Ｓ２）または最小断面積の総和（Ｓ３）よりも大きく」、『３』「第３通路１２３の最小断面積の総和（Ｓ３）は、第１通路１２１の最小断面積の総和（Ｓ１）よりも小さい」。
【００５１】
『１』「第１通路１２１の最小断面積の総和（Ｓ１）、および第３通路１２３の最小断面積の総和（Ｓ３）は、いずれも第２通路１２２の最小断面積（Ｓ２）よりも大きい」ため、加圧室１１３への燃料の吸入時または調量時、第２通路１２２の上流側または下流側となる第１通路１２１および第３通路１２３に生じ得る、絞りによる圧力損失を低減することができる。これにより、燃料通路１００を流通する燃料は、第１通路１２１または第３通路１２３による影響が低減するとともに、その流量は最小断面積が可変の第２通路１２２によって制御される。その結果、加圧室１１３へ供給する燃料の吸入時および調量時の流量を安定させることができる。したがって、高圧ポンプ１０から吐出する燃料の量および圧力を高精度に制御することができる。
【００５２】
また、『２』「第１通路１２１の最小断面積の総和（Ｓ１）は、他の通路の最小断面積（Ｓ２）または最小断面積の総和（Ｓ３）よりも大きい」ため、加圧室１１３への燃料の吸入時、３つの通路（第１〜３通路）のうち最も上流に位置する第１通路１２１を流通する燃料の流量を確保することができる。これにより、加圧室１１３への燃料の吸入効率を高めることができる。
【００５３】
さらに、『３』「第３通路１２３の最小断面積の総和（Ｓ３）は、第１通路１２１の最小断面積の総和（Ｓ１）よりも小さく」、かつ、「加圧室１１３へ供給する燃料の調量時、第３通路１２３を流れる燃料は、加圧室１１３から第３通路１２３へ流れ込むときの絞り効果により流速が上昇する」ため、調量時、３つの通路（第１〜３通路）のうち最も上流に位置する第３通路１２３の下流側、すなわち第２通路１２２側において燃料の流速を上げることができる。そのため、第２通路１２２への燃料の流れが安定する。その結果、第２通路１２２への燃料の流れ込みを円滑なものとすることができる。このように、本実施形態では、加圧室１１３へ供給する燃料に関し、高い吸入効率と安定した調量特性とを両立することができる。
【００５４】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態による高圧ポンプの一部を図３に示す。第２実施形態では、ストッパに形成される第３通路の形状が第１実施形態の場合と異なる。
第２実施形態では、第３通路１２３は、大径通路２０１、および大径通路２０１の反加圧室１１３側に接続する小径通路２０２からなる。小径通路２０２は、大径通路２０１よりも径が小さい。そのため、小径通路２０２は、大径通路２０１との間に段差２０３を形成している。第２実施形態では、小径通路２０２の断面積の総和が、第３通路１２３の最小断面積の総和（Ｓ３）となる。
【００５５】
第２実施形態においても、第１実施形態と同様、第１通路１２１、第２通路１２２および第３通路１２３は、Ｓ１＞Ｓ３＞Ｓ２の関係を満たすように形成されている。したがって、第２実施形態では、第３通路１２３が大径通路２０１と小径通路２０２とからなる形状に形成されていても、上述の第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００５６】
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態による高圧ポンプの一部を図４に示す。第３実施形態では、ストッパに形成される第３通路の形状が第１実施形態および第２実施形態の場合と異なる。
第３実施形態では、第３通路１２３は、加圧室１１３側から反加圧室１１３側へ向かうに従い径が小さくなるテーパ状に形成されている。第３実施形態では、第３通路１２３の反加圧室１１３側端部の断面積の総和が、第３通路１２３の最小断面積の総和（Ｓ３）となる。
【００５７】
第３実施形態においても、第１実施形態および第２実施形態と同様、第１通路１２１、第２通路１２２および第３通路１２３は、Ｓ１＞Ｓ３＞Ｓ２の関係を満たすように形成されている。したがって、第３実施形態では、第３通路１２３がテーパ状に形成されていても、上述の第１実施形態または第２実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００５８】
また、第３実施形態では、第３通路１２３の形状をテーパ状にすることにより、通路が直線的な形状（例えば第１実施形態の第３通路の形状）あるいは段差を有する形状（例えば第２実施形態の第３通路の形状）である場合に比べて、第３通路１２３の流量係数を大きくすることができる。これにより、第３通路１２３における圧力損失をより低減することができる。
【００５９】
（他の実施形態）
本発明の他の実施形態では、第１通路、第２通路および第３通路は、「Ｓ１＞Ｓ３＞Ｓ２の関係」を満たさなくとも、「Ｓ１＞Ｓ２、かつ、Ｓ３＞Ｓ２の関係」さえ満たしていればよい。すなわち、第１通路の最小断面積（の総和）および第３通路の最小断面積（の総和）が、いずれも第２通路の最小断面積よりも大きくなるように形成されていればよい。第１通路、第２通路および第３通路をこのように形成すれば、加圧室への燃料の吸入時または調量時、第１通路および第３通路に生じ得る、絞りによる圧力損失を低減することができる。
【００６０】
また、本発明の他の実施形態では、第１通路、第２通路および第３通路は、「Ｓ１＞Ｓ３＞Ｓ２の関係」、または「Ｓ１＞Ｓ２、かつ、Ｓ３＞Ｓ２の関係」を満たしているのであれば、どのような形状に形成されていてもよい。また、第１通路および第３通路は、それぞれ、複数ではなく、一つ形成されていることとしてもよい。
【００６１】
上述の複数の実施形態では、電磁駆動部のコイル部に通電していないとき弁部材は開弁しており、コイル部に通電したとき弁部材が閉弁する、常開型の弁構造を示した。これに対し、本発明の他の実施形態では、コイル部に通電したとき弁部材が開弁する、常閉型の弁構造としてもよい。
このように、本発明は、上述の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実施形態に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の第１実施形態による高圧ポンプの部分断面図。
【図２】本発明の第１実施形態による高圧ポンプの断面図。
【図３】本発明の第２実施形態による高圧ポンプの部分断面図。
【図４】本発明の第３実施形態による高圧ポンプの部分断面図。
【符号の説明】
【００６３】
１０：高圧ポンプ、１１：ハウジング本体（ハウジング）、１２：カバー（ハウジング）、１３：プランジャ、２１：スプリング（第１付勢部材）、２２：スプリング（第２付勢部材）、３０：弁ボディ、３４：弁座、４０：弁部材、５０：ストッパ、６０：ニードル、７０：電磁駆動部、７１：コイル（コイル部）、７２：固定コア（コイル部）、７３：可動コア（コイル部）、７５：フランジ（コイル部）、７８：スプール（コイル部）、７９：筒部材（コイル部）、１００：燃料通路、１１３：加圧室、１２１：第１通路（燃料通路）、１２２：第２通路（燃料通路）、１２３：第３通路（燃料通路）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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