(57)【要約】【課題】  高圧化時のリリーフ弁シート部におけるキャビテーション壊食の防止と、異常高圧を開放する際におけるリリーフ弁圧力損失の低減を両立する燃料供給ポンプを提供することを目的とする。【解決手段】  リリーフ弁と、それが着座するシート部が形成され、弁軸方向に対し第一角度で傾斜するシート面と、シート部よりも下流側でシート面と繋がって形成され、シート面の下端からシート面よりも径方向外側に拡大するように形成される下流側内径拡大部と、下流側内径拡大部の下端から径方向外側に形成される下流側端面と、を備える。【選択図】図６
2019090366.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リリーフ弁と、前記リリーフ弁が着座するシート部が形成され、弁軸方向に対し第一角度で傾斜するシート面と、前記シート部よりも下流側で前記シート面と繋がって形成され、前記シート面の下流側端から前記シート面よりも径方向外側に拡大するように形成される下流側内径拡大部と、前記下流側内径拡大部の下流側端から径方向外側に形成される下流側端面と、を備えたリリーフ弁機構。
【請求項２】
請求項１に記載のリリーフ弁機構において、前記下流側内径拡大部は、前記シート部よりも下流側で前記シート面と繋がって形成され、前記シート面の下流側端から前記弁軸方向に対し前記第一角度よりも大きい第二角度で傾斜するように形成されたリリーフ弁機構。
【請求項３】
請求項１に記載のリリーフ弁機構において、前記シート面に対し前記下流側内径拡大部が傾斜する第三角度に対し、前記下流側内径拡大部に対し前記下流側端面が傾斜する第四角度が大きくなるように形成されるリリーフ弁機構。
【請求項４】
請求項１に記載のリリーフ弁機構において、前記シート部よりも上流側で前記シート面の上流側端と繋がって形成され、リリーフ通路の下流側端から前記弁軸方向に対し前記第一角度よりも小さい第五角度で傾斜する上流側内径拡大部を備えたリリーフ弁機構。
【請求項５】
請求項４に記載のリリーフ弁機構において、前記シート面に対し前記下流側内径拡大部が傾斜する第三角度が前記第五角度よりも小さくなるように形成されるリリーフ弁機構。
【請求項６】
請求項１に記載のリリーフ弁機構において、前記上流側内径拡大部に対し前記シート面が傾斜する第六角度が前記第三角度よりも大きくなるように形成されるリリーフ弁機構。
【請求項７】
請求項１に記載のリリーフ弁機構において、前記リリーフ弁はボール形状により形成され、前記リリーフ弁を内周部で保持し、前記シート部に向かって付勢するリリーフ弁ホルダを備え、前記リリーフ弁ホルダは前記下流側端面に対向するように配置されるホルダ底面部を有するリリーフ弁機構。
【請求項８】
請求項７に記載のリリーフ弁機構において、前記下流側内径拡大部を形成する面の延長上に、前記ホルダ底面部を形成する面が交差するよう、これらの面が配置されているリリーフ弁機構。
【請求項９】
請求項８に記載のリリーフ弁機構において、前記シート面を形成する面の延長上に、前記ホルダ底面部を形成する面が交差するよう、これらの面が配置されているリリーフ弁機構。
【請求項１０】
加圧室で加圧された燃料を吐出する吐出弁機構を備えた燃料供給ポンプにおいて、請求項１〜９の何れかに記載のリリーフ弁機構を備え、前記リリーフ弁機構は、前記吐出弁機構の下流側の吐出通路の燃料が設定圧力を超えた場合に前記加圧室に、又は低圧通路に燃料を戻すように構成された燃料供給ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リリーフ弁機構およびこれを備えた燃料供給ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料供給ポンプに設置される逆止弁の圧力損失を低減するために、弁と接触することで燃料をシールするシート部近傍において、燃料の流れを複数回に分けて曲げる形状が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この特許文献１には、「座面に、比較的大きな直径を有する区分に向いた側で、少なくとも１つの面が続いており、該面が、接続部の長手軸線に関して座面よりも大きく傾斜付けされており、座面に、比較的小さな直径を有する区分に向いた側で、少なくとも１つの面が続いており、該面が、接続部の長手軸線に関して座面よりも小さく傾斜付けされていることを特徴とする」と記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２００７−５３３８８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に開示される技術において、圧力損失を低減するために急激に流れを拡大させた場合、流れの剥離によりキャビテーションが発生する可能性がある。また、戻しばねの荷重が高いリリーフ弁などに適用する際には、弁体を直接戻しばねで付勢すると接触部で摩耗が発生する可能性があるため、弁体と戻しばねの間にリリーフ弁ホルダを挟むことが望ましい。このような場合に、特許文献１に開示される技術を適用すると、リリーフ弁ホルダを配置するための空間を確保すること、そしてその周囲を円滑に回り込む流れを形成することが困難である。
【０００６】
本発明の目的は、高圧化時のリリーフ弁シート部におけるキャビテーション壊食の防止と、異常高圧を開放する際における圧力損失の低減を両立する燃料供給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】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明では、リリーフ弁と、それが着座するシート部が形成され、弁軸方向に対し第一角度で傾斜するシート面と、シート部よりも下流側でシート面と繋がって形成され、シート面の下端からシート面よりも径方向外側に拡大するように形成される下流側内径拡大部と、下流側内径拡大部の下端から径方向外側に形成される下流側端面と、を備える。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、高圧化時のリリーフ弁シート部におけるキャビテーション壊食の防止と、異常高圧を開放する際における圧力損失の低減を両立する燃料供給ポンプを提供することができる。上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明を実施する燃料供給ポンプの横方向から見た縦断面図である。
【図２】本発明を実施する燃料供給ポンプの上方向から見た水平方向断面図である。
【図３】本発明を実施する燃料供給ポンプの図１とは別の横方向から見た縦断面図である。
【図４】本発明を実施する燃料供給ポンプに搭載される電磁吸入弁機構の拡大断面図である。
【図５】本発明を実施する燃料供給ポンプを含む、燃料供給システムの構成図である。
【図６】本発明の第１の実施形態によるリリーフ弁機構のシート部材周辺における        拡大断面図である。
【図７】本発明の第１の実施形態の変形例による        リリーフ弁機構のシート部材周辺における拡大断面図である。
【図８】本発明の第２の実施形態によるリリーフ弁機構のシート部材周辺における拡大断面図である。
【図９】本発明の第２の実施形態の変形例によるリリーフ弁機構のシート部材周辺における拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を用いて本発明の実施例を詳細に説明する。なお、以下の説明で図面における上下方向を指定して説明する場合があるが、この上下方向は燃料供給ポンプの実装状態における上下方向を意味するものではない。
【実施例１】
【００１１】
図５は燃料供給ポンプを含む燃料供給システムの一例を示す構成図である。破線で囲まれた部分が燃料供給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、部品は燃料供給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。
【００１２】
燃料タンク２０の燃料は、エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）２１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を通して燃料供給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。
【００１３】
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（図１参照）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。加圧された燃料は、吐出弁機構８を介して圧力センサ２６が装着されているコモンレール２３へ圧送される。
【００１４】
コモンレール２３には、図示しないエンジンのシリンダに直接、燃料を噴射するインジェクタ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、エンジンのシリンダ（気筒）の数に合わせて装着されており、ＥＣＵ２７の制御信号に従って開閉して、燃料をシリンダ内に噴射する。本実施例の燃料供給ポンプ（燃料供給ポンプ）は、インジェクタ２４がエンジンのシリンダ内に直接、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。
【００１５】
直噴インジェクタ２４の故障等によりコモンレール２３に異常高圧が発生した場合、燃料供給ポンプの燃料吐出口１２の圧力と加圧室１１の圧力と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が開弁する。この場合、コモンレール２３の異常高圧となった燃料がリリーフ弁機構２００の内部を通り、リリーフ通路２００ａから加圧室１１へと戻される。これによりコモンレール２３（高圧配管）を保護することが可能となる。なお、リリーフ通路２００ａを低圧燃料室１０（図１参照）に接続し、異常高圧となった燃料を低圧通路へ戻す方式においても、同様に本発明を適用することが可能である。
【００１６】
図１、図２及び図３を用いて本実施例の燃料供給ポンプについて説明する。図１は、本実施例の燃料供給ポンプについて、プランジャの中心軸方向に平行な断面を示す断面図である。図２は、本実施例の燃料供給ポンプの上方から見た水平方向の断面図である。図３は、本実施例の燃料供給ポンプの図１とは異なる方向から見た断面図である。
【００１７】
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がダンパカバー１４の上面に設けられた燃料供給ポンプにも適用可能である。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、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流れる。ポンプボディ１に構成される燃料通路の入口部には、ポンプボディ１に圧入された図示しない吸入フィルタが設けられ、吸入フィルタは燃料タンク２０から低圧燃料吸入口１０ａまでの間に存在する異物が燃料供給ポンプ内に流入することを防ぐ。
【００１８】
燃料は吸入ジョイント５１からプランジャ軸方向上側に流れ、図１に示すダンパ上部１０ｂ、ダンパ下部１０ｃにより形成される低圧燃料室１０に流れる。低圧燃料室１０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。低圧燃料室１０の圧力脈動低減機構９により圧力脈動が低減された燃料は低圧燃料流路１０ｄを介して電磁吸入弁機構３００の吸入ポート３１ｂに至る。電磁吸入弁機構３００はポンプボディ１に形成された横穴に取り付けられ、所望の流量の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。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。
【００１９】
図１に示すように、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。シリンダ６はその外周側において、ポンプボディ１に圧入とかしめとにより固定される。シリンダ６の円筒状をなす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６は、その上端面を軸方向にポンプボディ１の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、二重のシール構造を構成する。
【００２０】
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。
【００２１】
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。同時にプランジャシール１３は、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。
【００２２】
図２に示すようにポンプボディ１には電磁吸入弁機構３００を取り付ける横孔と、プランジャ軸方向の同じ位置において、吐出弁機構８を取り付ける横穴と、さらにリリーフ弁機構２００を取り付ける横穴、及び、吐出ジョイント１２ｃを取り付ける横穴とが形成される。電磁吸入弁機構３００を介して加圧室１１で加圧された燃料は吐出弁機構８を介して吐出通路１２ｂを流れ、吐出ジョイント１２ｃの燃料吐出口１２から吐出される。
【００２３】
加圧室１１の出口側に設けられた吐出弁機構８（図２、３）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とは溶接部４０１により接合される、この接合部は燃料が流れる内側空間と外部とを遮断している。また吐出弁シート８ａはポンプボディ１に対し、圧入部４０２により接合される。
【００２４】
加圧室１１の燃料圧力と吐出弁室１２ａの燃料圧力とに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内の高圧燃料は吐出弁室１２ａ、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、燃料供給ポンプの効率低下が抑制できる。また、吐出弁８ｂが開弁および閉弁動作を繰り返すときに、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の外周面にて吐出弁８ｂをガイドしている。
【００２５】
以上のように、加圧室１１は、ポンプボディ１、電磁吸入弁機構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。また図２、図３に示すように、本実施例の燃料供給ポンプはポンプボディ１に設けられた取付けフランジ１ｂ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。
【００２６】
リリーフ弁機構２００は、シート部材２０１、リリーフ弁２０２、リリーフ弁ホルダ２０３、リリーフばね２０４、及びホルダ部材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開弁し、燃料を加圧室１１または低圧通路（低圧燃料室１０又は吸入通路１０ｄ等）に戻すという役割を有する。そのため、所定の圧力以下では閉弁状態を維持する必要があり、高圧に対抗するために非常に強力なばね２０４を有している。
【００２７】
図４を用いて電磁吸入弁機構３００について説明する。図４は本実施例の電磁吸入弁機構について、吸入弁の駆動方向に平行な断面を示す拡大断面図であり、吸入弁が開弁した状態を示す断面図である。
【００２８】
無通電状態では、強力なロッド付勢ばね４０によって、吸入弁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。ＥＣＵ２７からの制御信号が電磁吸入弁機構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。電磁コイル４３に電流が流れることにより、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。ロッド付勢ばね４０は磁性コア３９に形成された凹み部に配置されるとともにフランジ部３５ａを付勢する。フランジ部３５ａはロッド付勢ばね４０と反対側で可動コア３６の凹み部と係合する。
【００２９】
磁性コア３９は電磁コイル４３が配置された電磁コイル室を覆う蓋部材４４と接触するように構成される。可動コア３６が磁性コア３９に吸引されて移動する際に、ロッド３５のフランジ部３５ａとが係合して可動コア３６とともにロッド３５が閉弁方向に移動する。可動コア３６と吸入弁３０との間には、可動コア３６を閉弁方向に付勢する閉弁付勢ばね４１と、ロッド３５を開閉弁方向にガイドするロッドガイド部材３７と、が配置される。ロッドガイド部材３７は閉弁付勢ばね４１のばね座３７ｂを構成する。また、ロッドガイド部材３７には燃料通路３７ａが設けられており、可動コア３６が配置された空間への燃料の流入出を可能にしている。
【００３０】
可動コア３６、閉弁付勢ばね４１及びロッド３５等はポンプボディ１に固定された電磁吸入弁機構ハウジング３８に内包されている。また、磁性コア３９、ロッド付勢ばね４０、電磁コイル４３及びロッドガイド部材３７等は電磁吸入弁機構ハウジング３８に保持されている。なお、ロッドガイド部材３７は、電磁吸入弁機構ハウジング３８に対して、磁性コア３９及び電磁コイル４３とは反対側に取り付けられており、吸入弁３０、吸入弁付勢ばね３３及びストッパ３２を内包する。
【００３１】
ロッド３５の磁性コア３９とは反対側には吸入弁３０、吸入弁付勢ばね３３及びストッパ３２を備える。吸入弁３０には、加圧室１１側に突出して吸入弁付勢ばね３３によりガイドされるガイド部３０ｂが形成される。吸入弁３０はロッド３５の移動に伴って弁体ストローク３０ｅの隙間の分だけ開弁方向（弁座３１ａから離れる方向）に移動することにより開弁状態となり、供給通路１０ｄから加圧室１１に燃料が供給される。ガイド部３０ｂは、電磁吸入弁機構３００のハウジング（ロッドガイド部材３７）内部に圧入されて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。ロッド３５と吸入弁３０とは別体で独立した構造である。吸入弁３０は吸入側に配置された弁座部材３１の弁座３１ａに接触することで加圧室１１への流路を閉じ、また弁座３１ａ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。
【００３２】
図１のカム９３の回転により、プランジャ２がカム９３の方向（下方向）に移動して吸入行程状態にある場合、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。この吸入行程で電磁コイル４３が通電オフになっていると、ロッド付勢ばね４０の付勢力と吸入通路１０ｄの圧力による流体力との合計が加圧室１１内の燃料圧力による流体力よりも大きくなり、ロッド３５により吸入弁３０が開弁方向に付勢されて開弁状態となる。
【００３３】
プランジャ２が下死点に達し吸入行程を終了すると、プランジャ２は上昇運動に転じる。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。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、再び開弁状態の吸入弁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１１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。
【００３４】
その後、所望のタイミングで電磁コイル４３の通電をオンとすることで、上記したように磁気吸引力が生じることで、可動コア３６とともにロッド３５が閉弁方向に移動し、ロッド３５の先端部３５ｂが吸入弁３０から離れる。この状態においては、吸入弁３０は差圧に応じて開閉するチェック弁となるため、吸入弁付勢ばね３３の付勢力により閉弁する。吸入弁３０の閉弁後、プランジャ２が上昇しているので、加圧室１１の容積が減少し、燃料が加圧される。これを圧縮行程と称する。加圧室１１の燃料が加圧されて吐出弁室１２ａの燃料圧力と吐出弁ばね８ｃによる付勢力との合計を上回ると、吐出弁８ｂが開弁して燃料が吐出される。
【００３５】
電磁吸入弁機構３００の電磁コイル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くなる。すなわち、吸入通路１０ｄに戻される燃料が少なくなり、コモンレール２３へ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くなる。すなわち、吸入通路１０ｄに戻される燃料が多くなり、コモンレール２３へ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。
【００３６】
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。  
低圧燃料室１０には燃料供給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け金具であり、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、一部とし前記取付け金具９ａの表裏に流体が自由に行き来できるようにしている。
【００３７】
プランジャ２は、大径部２ａと小径部２ｂとを有し、プランジャ２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（図３参照）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。
【００３８】
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、燃料供給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。
【００３９】
さらに、リリーフ弁機構の動作を詳細に説明する。リリーフ弁機構２００は図２に示すように、シート部材２０１、リリーフ弁２０２、リリーフ弁ホルダ２０３、リリーフばね２０４、リリーフばねストッパ２０５からなる。シート部材２０１の内部に、リリーフ弁２０２、リリーフ弁ホルダ２０３、リリーフばね２０４を順に挿入し、リリーフばねストッパ２０５を圧入等で固定する。リリーフばね２０４による押付力は、リリーフばねストッパ２０５の位置によって規定する。リリーフ弁２０２の開弁圧力はこのリリーフばね２０４による押付力により規定の値に設定される。こうしてユニット化されたリリーフ弁機構２００を、図１に示すようにポンプボディ１に圧入等で固定する。なお、図１ではユニット化されたリリーフ弁機構２００を示しているが、本発明はこれに限定されるわけではない。
【００４０】
燃料供給ポンプは燃料を数ＭＰａから数十ＭＰａという非常に高圧に加圧する必要があるため、リリーフ弁２０２の設定開弁圧力はそれ以上でなければならない。設定開弁圧力が設定吐出圧力以下に設定されると、燃料供給ポンプにより正常に燃料が加圧されていても、リリーフ弁２０２が開弁してしまう。このリリーフ弁２０２の誤動作は、シート部材２０１のシート部の近傍におけるキャビテーション壊食の発生や、吐出量の低下、エネルギー効率の低下等を招いてしまう虞がある。キャビテーション壊食の発生は燃料圧力の増加にともない、その影響が顕著となるため、高圧化時に最も重要となる課題の一つである。
【００４１】
以上より、リリーフ弁２０２の設定開弁圧力を設定吐出圧力以上に設定する必要があるが、これは、異常高圧が発生し、リリーフ弁２０２が開弁して燃料を開放する際のコモンレール２３の最大圧力が増加することに繋がる。コモンレール２３の最大圧力は、リリーフ弁２０２の設定開弁圧力にリリーフ弁２０２自体の圧力損失を足し合わせた圧力となるため、リリーフ弁２０２の設定開弁圧力を増加させつつ、コモンレール２３の最大圧力を抑制するためには、圧力損失の低減が重要な課題となる。
【００４２】
これらの課題を解決するための本実施例に関して、図６を用いて説明する。図６の上部には本実施例のリリーフ弁機構２００の断面図を示し、下部には枠線で囲ったシート部２０１ａ近傍の拡大断面図を示した。シート部２０１ａの近傍ではリリーフ弁２０２とシート部材２０１の間に形成される流路断面積が狭いことから流速が極めて速い。よって、この近傍で流れ方向を急激に曲げる一点鎖線のような形状とすると流れの剥離が発生し、キャビテーション壊食が発生する懸念がある。これを防止しようと、シート部２０１ａから一定距離だけ離れ、流速が低下した場所で流れを曲げる二点鎖線のような形状にすれば、キャビテーション壊食の防止が期待できるものの、リリーフ弁２０２がリフトした際にも、リリーフ弁２０２とシート部材２０１の距離が近いために、十分な流路断面積を得ることができず圧力損失が増加する懸念がある。
【００４３】
そこで、本実施例のリリーフ弁機構２００は、リリーフ弁２０２と、リリーフ弁２０２が着座するシート部２０１ａが形成され、弁軸方向に対し第一角度ＡＣで傾斜するシート面２０１ｃと、シート部２０１ａよりも下流側でシート面２０１ｃと繋がって形成され、シート面２０１ｃの下流側端からシート面２０１ｃよりも径方向外側に拡大するように形成される下流側内径拡大部２０１ｄと、下流側内径拡大部２０１ｄの下流側端から径方向外側に形成される下流側端面２０１ｅとを備えている。また、下流側内径拡大部２０１ｄは、シート部２０１ａよりも下流側でシート面２０１ｃと繋がって形成され、シート面２０１ｃの下流側端から弁軸方向に対し第一角度ＡＣよりも大きい第二角度ＡＤで傾斜するように形成されている。さらに、シート面２０１ｃに対し下流側内径拡大部２０１ｄが傾斜する第三角度ＣＤに対し、下流側内径拡大部２０１ｄに対し下流側端面２０１ｅが傾斜する第四角度ＤＥが大きくなるように形成されている。
【００４４】
こうすることで、シート部２０１ａから離れて流速が低下するのにともない流れの方向変化が大きくなっていくため、流れの剥離が発生しづらく、キャビテーション壊食の防止が期待できる。合わせて、下流側内径拡大部２０１ｄによりリリーフ弁２０２がリフトした際のリリーフ弁２０２とシート部材２０１の距離が広がり、流路断面積を増加させることで圧力損失の低減が期待できる。
【００４５】
ここまでで、シート部２０１ａの下流について本発明を適用した場合について述べたが、本発明はシート部２０１ａの上流に付いて適用することも可能である。図７を用いて、以下に詳細を説明する。
【００４６】
図７では、シート部２０１ａよりも上流側でシート面２０１ｃの上流側端と繋がって形成され、導入通路２０１ｆの下流側端（点Ａ）から弁軸方向に対し第一角度ＡＣよりも小さい第五角度ＡＢで傾斜する上流側内径拡大部２０１ｂを備えている。また、シート面２０１ｃに対し下流側内径拡大部２０１ｄが傾斜する第三角度ＣＤが第五角度ＡＢよりも小さくなるように形成されている。さらに、上流側内径拡大部２０１ｂに対しシート面２０１ｃが傾斜する第六角度ＢＣが第三角度ＣＤよりも大きくなるように形成されている。
【００４７】
こうすることで、流れの方向が変化する箇所からシート部２０１ａまでの距離が離れるほど、その方向変化が大きくなっていくため、同様に流れの剥離が発生しづらく、キャビテーション壊食の防止が期待できる。合わせて、上流側内径拡大部２０１ａによりリリーフ弁２０２がリフトした際のリリーフ弁２０２とシート部材２０１の距離が広がり、流路断面積を増加させることで圧力損失の低減が期待できる。また、シート部２０１ａに近づくに従い、流速が増加していくことで圧力が低下していく。
【００４８】
これに対して図７の一点鎖線のような形状にした場合、Ａよりも外径側では圧力低下が発生し、幾何的なシート直径に対して実質的な受圧径が減少してしまい、リリーフ弁２０２を開弁させる流体力が減少してしまう可能性がある。このことはリリーフ弁２０２のリフト量を減少させ、圧力損失の増大を引き起こす可能性がある。しかし上記した本実施例では、上流側内径拡大部２０１ｂによりリリーフ弁２０２とシート部材２０１の距離が広がり、流路断面積が増加することで流速の増加を緩やかにすることができる。このことでシート部２０１ａに向かう圧力低下を緩やかにして実質的な受圧径の減少を防止し、ひいては圧力損失増大の防止が期待できる。
【００４９】
導入通路２０１ｆと上流側内径拡大部２０１ｂの連結点を点Ａ、上流側内径拡大部２０１ｂとシート面２０１ｃの連結点を点Ｂ、シート面２０１ｃと下流側内径拡大部２０１ｄの連結点を点Ｃとした場合、図７ではシート部からの距離は点Ａ、点Ｂ、点Ｃの順に長い。そのため、これに対応して流れの方向変化は第三角度ＣＤ＜第六角度ＢＣ＜第五角度ＡＢとなっている。一方、シート部から各点の距離はこの順番に限定されるものではなく、距離に応じてそれぞれの角度の大小関係を変化させる、すなわち距離が離れるほど角度を大きくすることが望ましい。
【実施例２】
【００５０】
本発明の第２の実施例について、図８を用いて説明する。本発明で対象とするリリーフ弁機構２００では、先に述べたように燃料圧力に対抗して開弁圧を高める必要があるため、強力なばねを用いる必要がある。このため、リリーフ弁２０２を、リリーフばね２０４端のばね座で直接押圧すると、接触部の変形や摩耗が懸念される。これを防止するため、両者の間にリリーフ弁ホルダ２０３を挟み、それを介してリリーフ弁２０２をシート部材２０１に押圧する。この場合、シート部２０１ａを通過した流れはリリーフ弁ホルダ２０３の周囲を回り込み、リリーフ弁ホルダ２０３の外周へと流れて行く必要がある。本実施例では、シート部２０１ａの形状に加えて、それと対向する位置に設けられたリリーフ弁ホルダ２０３の形状と、流れに対する位置を規定することで、シート部２０１ａの下流における流れを円滑にリリーフ弁ホルダ２０３の外周へと導くものである。
【００５１】
本実施例では、リリーフ弁２０２はボール形状により形成され、リリーフ弁２０２を内周部２０３ａで保持し、シート部２０１ａに向かって付勢するリリーフ弁ホルダ２０３を備え、リリーフ弁ホルダ２０３は下流側端面２０１ｅに対向するように配置されるホルダ底面部２０３ｂを有する。また、図中に点線で示すように、下流側内径拡大部２０１ｄを形成する面の延長上にホルダ底面部２０３ｂを形成する面が交差するよう、これらの面が配置されている。
【００５２】
図９に図８の変形例を示す。図９では、図中に点線で示すように、下流側内径拡大部２０１ｄを形成する面の延長上だけでなく、シート面２０１ｃを形成する面の延長上にも、ホルダ底面部２０３ｂを形成する面が交差するよう、これらの面が配置されている。
【００５３】
こうすることで、シート部２０１ａを通過した主流は、下流側端面２０１ｅとホルダ底面部２０３ａの間に形成された隙間を、リリーフ弁ホルダ２０３の外周に向かって円滑に流れることができる。外周に向かうにともない流路断面積が広がって行くため、流速が低減され、流れの剥離を防止することができ、ひいてはキャビテーション壊食の防止が期待できる。また、シート部２０１ａを通過した主流が内周部２０３ａ側に向くことがないため、キャビテーション気泡が内周部２０３ａ内に入り込み壊食が発生すること、および、主流の方向変化が大きくなることにより圧力損失が増大することを、同時に防止できると期待される。
【００５４】
以上の通り本実施例の燃料供給ポンプは以上に説明したリリーフ弁機構２００を備え、リリーフ弁機構２００は、吐出弁機構８の下流側の吐出通路１２の燃料が設定圧力を超えた場合に加圧室１１に、又は低圧通路（低圧燃料室１０又は吸入通路１０ｄ等）に燃料を戻すように構成されている。
【００５５】
なお、上記したように、本実施例はリリーフ弁機構２００の他に、燃料供給ポンプの性能を満たすための機能部品、例えば、電磁吸入弁機構３００や吐出弁機構８に対しても適用可能であり、その他、上記以外の機能部品においても適用可能である。
【００５６】
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、上記実施形態は燃料供給ポンプに本発明を適用したものであるが、逆止弁を要する油圧機器に適応してもよい。燃料供給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。
【符号の説明】
【００５７】
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、２００…リリーフ弁機構、２０１…シート部材、２０１ａ…シート部、２０１ｂ…上流側内径拡大部、２０１ｃ…シート面、２０１ｄ…下流側内径拡大部、２０１ｅ…下流側端面、２０１ｆ…導入通路、２０２…リリーフ弁、２０３…リリーフ弁ホルダ、２０３ａ…内周部、２０３ｂ…ホルダ底面、２０４…リリーフばね、２０５…ばねホルダ、３００…電磁吸入弁機構。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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