(57)【要約】【課題】ニードル４６に過大な力が入力される場合であっても燃料漏れを抑制する。【解決手段】吸入バルブ４０には、ニードル４６によって開弁方向（図中、右側）に力を加えることが可能となっている。ニードル４６には、可動コア４８が連結されている。そして、可動コア４８に対向するようにして、固定コア５０が配置され、固定コア５０の周囲にコイル５１が配置されている。ニードル４６には、スプリング座５２に一端が固定された開弁用スプリング５４によって吸入バルブ４０を開弁させる方向の力が加えられている。スプリング座５２は、ニードルストッパ部５２ａを備え、ニードルストッパ部５２ａによって、吸入バルブ４０の閉弁方向へのニードル４６の変位が制限される。スプリング座５２は、ストッパ５６に接触している。ストッパ５６の一端部は、衝撃吸収材５８に接触している。衝撃吸収材５８は、ストッパ５６よりも剛性の低い部材で形成されている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダと、
プランジャと、
外部から吸入された燃料を前記シリンダおよび前記プランジャによって区画される加圧室に流入させる流通経路を開閉する吸入バルブ、該吸入バルブの閉弁時に当該吸入バルブが着座するバルブシート部、前記吸入バルブとは分離した部材であって、該吸入バルブに接触することによって当該吸入バルブを開弁方向に押す開弁用可動部材、前記開弁用可動部材に前記吸入バルブの開弁方向の弾性力を加える開弁用スプリング、前記開弁用可動部材を前記吸入バルブの閉弁方向に吸引する磁束を生成するコイル、前記開弁用可動部材が前記閉弁方向へ変位する際に当該開弁用可動部材の変位を規制する部材であって且つ前記コイルとともに前記吸入バルブの開閉方向に延びるストッパ、および前記コイルおよび前記ストッパを収容するハウジングを備えた電磁バルブユニットと、
前記加圧室に流入する燃料が充填される燃料室を前記シリンダとともに区画するカバー部材と、を備え、
前記ハウジングは、前記カバー部材の外部に突出するようにして前記カバー部材に接合部によって接合されており、
前記プランジャが前記シリンダ内を往復移動することで前記加圧室の容積が縮小されることにより燃料を加圧する高圧燃料ポンプにおいて、
前記ハウジングには、前記ストッパの一対の端部のうち前記閉弁方向における端部に前記開閉方向において対向して接触する衝撃吸収材が収容されている高圧燃料ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリンダと、プランジャとを備え、前記プランジャが前記シリンダ内を往復移動することで前記シリンダおよび前記プランジャによって区画される加圧室の容積が縮小されることにより燃料を加圧する高圧燃料ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
たとえば特許文献１には、高圧燃料ポンプに吸入された燃料が加圧室に流入する際の燃料の流通経路を開閉する調量弁（電磁バルブユニット）を備えたものが記載されている。調量弁は、上記流通経路を閉弁する吸入バルブと、吸入バルブの弁座と、吸入バルブを開弁方向に押すニードル（開弁用可動部材）と、ニードルに連結された可動コア（開弁用可動部材）と、可動コアを開弁方向に変位させる開弁用スプリングと、固定コアと、コイルとを備えている。なお、固定コアやコイルは、加圧室に吸入される燃料を区画するカバー部材（ハウジングカバー８０）から外部に突出するようにして配置されている。
【０００３】
ここで、コイルが通電されていない場合には、固定コアに可動コアを吸引する力が生じないため、開弁用スプリングの力によって、可動コアおよびニードルは、吸入バルブの開弁方向に変位し、吸入バルブが開弁状態となる。一方、コイルが通電されている場合、固定コアに可動コアを吸引する力が生じることで、可動コアやニードルが吸入バルブの閉弁方向に変位し、吸入バルブが閉弁状態となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１９２６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、たとえばニードルと吸入バルブが互いに分離された部材であってそれらの間に異物が噛み込む場合には、吸入バルブに加圧室内の燃料が加える力が、ニードルを介して可動コア側に伝達され、しかも伝達される力が過度に大きくなることが懸念される。そして、伝達される力が過度に大きくなる場合、ニードルや可動コアよりも吸入バルブの閉弁方向側にある部材（固定コア）に大きな力が加わる。そしてこれにより、調量弁のうちコイル等を収容する空間を区画するハウジングがカバー部材から乖離しようとする力が働き、上記ハウジングおよびカバー部材を接合する接合部に大きな力が加わる。そして、接合部に大きな力が加わると、高圧燃料ポンプからの燃料漏れが生じることが懸念される。
【０００６】
本発明は、そうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、開弁用可動部材に過度に大きな力が入力される場合であっても燃料漏れが生じることを抑制できるようにした高圧燃料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】
以下、上記課題を解決するための手段およびその作用効果について記載する。
高圧燃料ポンプは、シリンダと、プランジャと、外部から吸入された燃料を前記シリンダおよび前記プランジャによって区画される加圧室に流入させる流通経路を開閉する吸入バルブ、該吸入バルブの閉弁時に当該吸入バルブが着座するバルブシート部、前記吸入バルブとは分離した部材であって、該吸入バルブに接触することによって当該吸入バルブを開弁方向に押す開弁用可動部材、前記開弁用可動部材に前記吸入バルブの開弁方向の弾性力を加える開弁用スプリング、前記開弁用可動部材を前記吸入バルブの閉弁方向に吸引する磁束を生成するコイル、前記開弁用可動部材が前記閉弁方向へ変位する際に当該開弁用可動部材の変位を規制する部材であって且つ前記コイルとともに前記吸入バルブの開閉方向に延びるストッパ、および前記コイルおよび前記ストッパを収容するハウジングを備えた電磁バルブユニットと、前記加圧室に流入する燃料が充填される燃料室を前記シリンダとともに区画するカバー部材と、を備え、前記ハウジングは、前記カバー部材の外部に突出するようにして前記カバー部材に接合部によって接合されており、前記プランジャが前記シリンダ内を往復移動することで前記加圧室の容積が縮小されることにより燃料を加圧する高圧燃料ポンプにおいて、前記ハウジングには、前記ストッパの一対の端部のうち前記閉弁方向における端部に前記開閉方向において対向して接触する衝撃吸収材が収容されている。
【０００８】
上記吸入バルブと開弁用可動部材との間に異物が噛み込むなどした場合、加圧室の容積の縮小に伴って圧縮された燃料の燃圧による力が吸入バルブを介して開弁用可動部材に伝達される。そして、開弁用可動部材に伝達された力は、ストッパを介して衝撃吸収材で吸収される。このため、開弁用可動部材に伝達された力が、電磁バルブユニットの上記ハウジング等に伝達されることを好適に抑制することができる。このため、電磁バルブユニットに過度に大きな力が加わることで、電磁バルブユニットとカバー部材とを接合する接合部に過度に大きな力が加わることを抑制することができ、ひいては接合部に亀裂が生じるなどする事態を好適に抑制することができる。したがって、上記構成では、開弁用可動部材に過度に大きな力が入力される場合であっても燃料漏れが生じることを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】一実施形態にかかる高圧燃料ポンプを備えるシステム構成図。
【図２】同実施形態にかかる断面構成を示す断面図。
【図３】同実施形態にかかる電磁バルブユニットの断面構成を示す断面図。
【図４】比較例における電磁バルブユニットの断面構成を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、高圧燃料ポンプにかかる実施形態について図面を参照しつつ説明する。
図１に示すように、燃料タンク１内に充填されているたとえばガソリン等の燃料は、フィードポンプ２によって汲み上げられ、低圧側燃料通路３に吐出される。低圧側燃料通路３には、高圧燃料ポンプ１０が接続されている。高圧燃料ポンプ１０は、火花点火式の内燃機関のカム軸等に連結されており、クランク軸の回転力によって駆動される機関駆動式のポンプである。低圧側燃料通路３から高圧燃料ポンプ１０に吸入された燃料は、加圧されて高圧側燃料通路４に吐出される。高圧側燃料通路４には、蓄圧配管５が接続されている。蓄圧配管５は、内燃機関の各気筒に燃料を噴射する燃料噴射弁６に燃料を供給する。
【００１１】
制御装置７は、高圧燃料ポンプ１０や燃料噴射弁６等のアクチュエータを操作することによって、内燃機関の制御量（トルク、排気特性等）を制御する。
図２に、高圧燃料ポンプ１０の断面構成を示す。
【００１２】
図２に示すように、高圧燃料ポンプ１０は、有底円筒状のカバー部材（プレス板カバー１２）と、高圧燃料ポンプ１０をシリンダヘッドに固定するためのフランジ１４とを備えている。プレス板カバー１２とフランジ１４とは、溶接によって接合されている。高圧燃料ポンプ１０は、シリンダ１６およびプランジャ１８を備え、シリンダ１６およびプランジャ１８によって加圧室２０が区画される。高圧燃料ポンプ１０は、プレス板カバー１２およびシリンダ１６によって区画形成された燃料室２２を備えている。燃料室２２には、図１に示した低圧側燃料通路３から吸入口１１を介して高圧燃料ポンプ１０内に吸入された燃料が流入する。そして燃料室２２内の燃料は、電磁バルブユニット３０を介して加圧室２０に吸い込まれる。加圧室２０内に吸い込まれた燃料は、プランジャ１８の変位によって加圧室２０内の容積が縮小されることで加圧される。そして、電磁バルブユニット３０が閉弁されると、加圧室２０内の燃料は、吐出側ハウジング７０に収容された逆止弁を介して図１に示した高圧側燃料通路４に吐出される。
【００１３】
ここで、電磁バルブユニット３０は、プレス板カバー１２に形成された孔に挿入され、シリンダ１６に組みつけられた油路形成部材２４に連結されている。
図３に、電磁バルブユニット３０の拡大図を示す。
【００１４】
図３に示すように、電磁バルブユニット３０は、第１ハウジング３２および第２ハウジング３４を備えている。第２ハウジング３４の先端部は、雄ねじが形成されたねじ締結部３４ｂとなっており、第２ハウジング３４は、ねじ締結部３４ｂによって、油路形成部材２４に締結されている。また、第２ハウジング３４のうちねじ締結部３４ｂに隣接する圧入部３４ａは、油路形成部材２４に圧入されている。
【００１５】
第２ハウジング３４の先端部分には、吸入バルブ４０が設けられている。吸入バルブ４０は、バルブシート部４２に着座することによって閉弁する。すなわち、上記燃料室２２から加圧室２０へと流入する燃料の流入経路を遮断する。吸入バルブ４０は、閉弁用スプリング４４によって閉弁方向（図中、左側）に力を及ぼされている。
【００１６】
また、吸入バルブ４０には、ニードル４６によって開弁方向（図中、右側）に力を加えることが可能となっている。ニードル４６として、本実施形態では、ステンレス鋼製を想定している。ニードル４６には、可動コア４８が連結されている。そして、可動コア４８に対向するようにして、第１ハウジング３２内に固定コア５０が配置されている。また、固定コア５０の周囲には、コイル５１が配置されている。
【００１７】
上記ニードル４６には、スプリング座５２に一端が固定された開弁用スプリング５４によって吸入バルブ４０の開弁方向の弾性力が加えられている。ここで、開弁用スプリング５４がニードル４６を介して吸入バルブ４０を開弁させようとする弾性力は、閉弁用スプリング４４が吸入バルブ４０を閉弁させようとする弾性力よりも大きい値に設定されている。
【００１８】
スプリング座５２は、ニードルストッパ部５２ａを備え、ニードルストッパ部５２ａによって、吸入バルブ４０の閉弁方向へのニードル４６の変位が制限される。スプリング座５２は、ストッパ５６に接触している。ストッパ５６は、円筒状の部材であり、ここでは、ステンレス鋼によって形成されているものを想定している。ストッパ５６のうちスプリング座５２に接触する側とは逆側の端部は、衝撃吸収材５８に接触している。衝撃吸収材５８は、吸入バルブ４０の開弁方向においてストッパ５６に接触しており、吸入バルブ４０の閉弁方向において第１ハウジング３２に接触している。衝撃吸収材５８は、ストッパ５６よりも剛性の低い部材で形成されており、ここでは樹脂製のものを想定している。
【００１９】
電磁バルブユニット３０は、また、接合部６０によって、プレス板カバー１２に溶接接続されている。詳しくは、電磁バルブユニット３０の第２ハウジング３４がプレス板カバー１２から外部に突出するようにして、接合部６０により接合されている。なお、この突出方向は、吸入バルブ４０の閉弁方向である。
【００２０】
ニードル４６がニードルストッパ部５２ａに接触しているときには、ニードル４６の先端と、吸入バルブ４０との間には隙間Ｃ１が生じるように設計されている。このため、吸入バルブ４０の閉弁時においては、通常は、加圧室２０側の燃圧による力がニードル４６に加わることはない。一方、ニードル４６がニードルストッパ部５２ａに接触しているときであっても、可動コア４８と固定コア５０との間にはエアギャップＣａが形成されている。特に、本実施形態では、エアギャップＣａは、ニードル４６がニードルストッパ部５２ａに接触しているときにおける隙間Ｃ１よりも大きい値に設定されている。
【００２１】
ここで本実施形態の作用を説明する。
上記制御装置７によってコイル５１が非通電状態とされると、吸入バルブ４０の開弁方向へと開弁用スプリング５４がニードル４６を押す力によって、ニードル４６が吸入バルブ４０の開弁方向に変位する。そして、ニードル４６が吸入バルブ４０に接触すると、ニードル４６は吸入バルブ４０に開弁方向に変位させようとする力を加える。この力は、閉弁用スプリング４４が吸入バルブ４０を閉弁させようとする力よりも大きいため、吸入バルブ４０は開弁する。
【００２２】
プランジャ１８の変位によって加圧室２０の容積が拡大するときには、上記のようにコイル５１が非通電状態とされ、吸入バルブ４０が開弁状態とされる。これにより、燃料室２２内の燃料が加圧室２０の容積の拡大に伴って加圧室２０に吸入される。
【００２３】
一方、プランジャ１８の変位に伴って加圧室２０の容積が縮小されるときにおいて、吸入バルブ４０が開弁状態である場合には、加圧室２０内に吸入された燃料が吸入バルブ４０を介して燃料室２２に逆流する。ここで、上記制御装置７によってコイル５１を通電すると、可動コア４８が電磁力によって固定コア５０側に吸引される。この吸引力は、開弁用スプリング５４がニードル４６に及ぼす開弁方向の力と逆方向の力である。そして、この吸引力は、開弁用スプリング５４がニードル４６に及ぼす開弁方向の力よりも絶対値が大きい。したがって、ニードル４６はニードルストッパ部５２ａに接触するまで、吸入バルブ４０の閉弁方向に変位する。そしてこれにより、吸入バルブ４０は、閉弁用スプリング４４の力によってバルブシート部４２に着座する。すると、加圧室２０内の燃料は、加圧され、吐出側ハウジング７０内の逆止弁を介して図１に示した高圧側燃料通路４へと吐出される。
【００２４】
ここで、上述したように、通常は、ニードル４６がニードルストッパ部５２ａに接触して且つ吸入バルブ４０がバルブシート部４２に着座した状態で、吸入バルブ４０とニードル４６との間には隙間Ｃ１が存在するため、加圧室２０内において加圧された燃料の圧力がニードル４６に伝達されることはない。
【００２５】
しかし、高圧燃料ポンプ１０に異常が生じる場合には、加圧室２０内において加圧された燃料の圧力がニードル４６に伝達される事態が生じることが懸念される。こうした事態は、たとえば、吸入バルブ４０とニードル４６との間に異物が噛み込むことで生じうる。ただし、ここでの異物は、吸入バルブ４０とニードル４６との間に挟まれた状態であっても変形が容易でない硬質異物である。また、こうした事態は、たとえば、バルブシート部４２の摩耗によって生じうる。
【００２６】
そして、加圧室２０内において加圧された燃料の圧力による力がニードル４６に伝達される場合、ニードル４６に伝達される力は、ニードルストッパ部５２ａを介してストッパ５６に伝達される。そして、吸入バルブ４０の閉弁方向においてストッパ５６が衝撃吸収材５８に力を及ぼすこととなる。この力は、正常時におけるものよりも大きいため、衝撃吸収材５８が変形する。そして、衝撃吸収材５８が変形することによって、ニードル４６に伝達された力が吸収される。したがって、ストッパ５６を介して第１ハウジング３２に吸入バルブ４０の閉弁方向の力が伝達されて、電磁バルブユニット３０とプレス板カバー１２との間に過大な力が加わる事態を抑制することができる。
【００２７】
なお、衝撃吸収材５８が変形する場合、変形する前と比較して固定コア５０が吸入バルブ４０の閉弁方向に変位しうる。この場合、その後、コイル５１が非通電状態とされ、吸入バルブ４０が開弁状態とされるときに生じる、可動コア４８と固定コア５０との間のエアギャップＣａが拡大する。この場合、コイル５１を再度通電したとしても、可動コア４８を固定コア５０側に吸引する吸引力が不足し、吸入バルブ４０の制御性が低下する。そしてこれは、高圧燃料ポンプ１０による燃圧の制御性の低下を招くことから、制御装置７では、燃圧の制御性の低下を検出することで、フェールセーフモードに移行することができる。
【００２８】
これに対し、上記ストッパ５６および衝撃吸収材５８を備えない比較例を、図４に示す。なお、図４において図３に対応する部材については、便宜上、同一の符号を付している。
【００２９】
図４には、電磁バルブユニット３０等に加わる３つの力Ｆ１〜Ｆ３を模式的に示している。ここで、力Ｆ１は、吸入バルブ４０がバルブシート部４２に着座する際に加わる力である。力Ｆ２は、ニードル４６がニードルストッパ部５２ａに接触する際に加わる力である。力Ｆ３は、内燃機関および高圧燃料ポンプ１０の作動に起因して生じる各部品の歪みによる力である。
【００３０】
ここで、通常は、力Ｆ２は、可動コア４８を吸引する電磁力によって生じるものに過ぎず、力Ｆ１と比較すると十分に小さい。力Ｆ１は、加圧室２０内の容積縮小に伴って圧縮される燃料の燃圧による力であるため、電磁力と比較して大きくなる。しかし、力Ｆ１は、ねじ締結部３４ｂによる油路形成部材２４との締結や、圧入部３４ａによる油路形成部材２４への圧入によって受け止めることができる。
【００３１】
これに対し、加圧室２０内において加圧された燃料の圧力による力がニードル４６に伝達される場合、この力は、第１ハウジング３２を直撃し、第１ハウジング３２を吸入バルブ４０の閉弁方向に変位させようとする。この場合、接合部６０に亀裂が生じるなどして、高圧燃料ポンプ１０内の燃料が高圧燃料ポンプ１０の外部に漏れることが懸念される。ちなみに、これに対処するための強度設計を行う場合、高圧燃料ポンプ１０の各部品が大型化し、また、コストアップを招く。
【００３２】
以上説明した本実施形態によれば、以下に記載する効果が得られるようになる。
（１）衝撃吸収材５８が変形することによって、ニードル４６に伝達された力が吸収されるため、ニードル４６に過度に大きな力が入力される場合であっても燃料漏れが生じることを抑制することができる。
【００３３】
＜その他の実施形態＞
なお、上記実施形態の各事項の少なくとも１つを、以下のように変更してもよい。
・衝撃吸収材５８としては、樹脂製に限らず、たとえばゴム製であってもよい。ただし、この場合であっても、正常時には、ストッパ５６から加えられる力によってほとんど変形しないものを選択する。
【００３４】
・ストッパ５６やニードル４６は、ステンレス鋼製に限らない。ただし、衝撃吸収材５８よりも剛性の高いものとする。
【符号の説明】
【００３５】
１０…高圧燃料ポンプ、１２…プレス板カバー、１４…フランジ、１６…シリンダ、１８…プランジャ、２０…加圧室、２２…燃料室、２４…油路形成部材、３０…電磁バルブユニット、３２…第１ハウジング、３４…第２ハウジング、３４ａ…圧入部、３４ｂ…ねじ締結部、４０…吸入バルブ、４２…バルブシート部、４４…閉弁用スプリング、４６…ニードル、４８…可動コア、５０…固定コア、５１…コイル、５２…スプリング座、５２ａ…ニードルストッパ部、５４…開弁用スプリング、５６…ストッパ、５８…衝撃吸収材、６０…接合部、７０…吐出側ハウジング。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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