(57)【要約】【課題】磁気吸引力を低下させることなく、アンカー部とロッドとの磨耗を低減した信頼性の高い電磁弁と、それを搭載した高圧燃料供給ポンプを提供することを目的とする。【解決手段】磁気吸引力によって移動する可動部を有する電磁弁を備えた高圧燃料供給ポンプにおいて、可動部をアンカー部と、アンカー部に挿通されたロッドから構成し、アンカー部を、アンカー部外周側に形成され、磁路を形成する磁路形成部と、アンカー部内周側に形成され、磁路形成部より硬度が高く、ロッドとの摺動面をガイドするガイド部とで構成する。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気吸引力によって移動する可動部を有する電磁弁を備えた高圧燃料供給ポンプにおいて、前記可動部はアンカー部と、前記アンカー部に挿通されたロッドからなり、
前記アンカー部が、アンカー部外周側に形成され、磁路を形成する磁路形成部と、アンカー部内周側に形成され、前記磁路形成部より硬度が高く、前記ロッドとの摺動面をガイドするガイド部とで構成されることを特徴とする高圧燃料供給ポンプ。
【請求項２】
請求項１において、前記アンカー部を構成する前記磁路形成部と前記ガイド部が、別体であることを特徴とする高圧燃料供給ポンプ。
【請求項３】
請求項１または２において、前記ガイド部の端部が、前記ロッドに形成されたつば部との接触部であるロッド接触部を形成し、前記ロッド接触部により前記アンカー部が前記ロッドに係止されることを特徴とする高圧燃料供給ポンプ。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかにおいて、前記ガイド部に、前記アンカー部に付勢力を与えるアンカー部付勢ばねのばね受け部を形成することを特徴とする高圧燃料供給ポンプ。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかにおいて、前記ガイド部の端部に、固定部材と接触することで前記アンカー部の運動を規制するストッパ部を形成することを特徴とする高圧燃料供給ポンプ。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかにおいて、前記ガイド部に、前記アンカー部の前後を液圧的に接続する貫通穴を形成することを特徴とする高圧燃料供給ポンプ。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれかにおいて、前記ガイド部がめっき処理されていることを特徴とする高圧燃料ポンプ。
【請求項８】
請求項１ないし６のいずれかにおいて、前記ガイド部に焼入れ処理等の熱処理が施されていることを特徴とする高圧燃料ポンプ。
【請求項９】
請求項２において、前記磁路形成部を、前記ガイド部よりも磁気特性が高い磁性材で、前記ガイド部を、前記磁路形成部よりも硬度が高い焼入れ材で形成することを特長とする高圧燃料供給ポンプ。
【請求項１０】
磁気吸引力によって移動する可動部を有する電磁弁を備えた高圧燃料供給ポンプにおいて、
前記可動部はアンカー部と、前記アンカー部に挿通されたロッドからなり、
前記アンカー部が、アンカー部外周側に形成され、磁路を形成する磁路形成部と、アンカー部内周側に形成され、前記ロッドとの摺動面をガイドするガイド部とで構成され、
前記アンカーの磁路形成部は磁気特性の良好な部材で構成し、
前記アンカーの前記ロッドとの摺動面をガイドするガイド部は耐摩耗性部材で形成されていることを特徴とする高圧燃料供給ポンプ。
【請求項１１】
磁気吸引力によって移動する可動部を有する電磁弁を備えた高圧燃料供給ポンプにおいて、
前記可動部はアンカー部と、前記アンカー部に挿通されたロッドからなり、
前記アンカー部が、アンカー部外周側に形成され、磁路を形成する磁路形成部と、アンカー部内周側に形成され、前記ロッドとの摺動面をガイドするガイド部とで構成され、
前記アンカーの前記ロッドとの摺動面をガイドするガイド部は前記ロッドの硬さと同等の硬さを有することを特徴とする高圧燃料供給ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関に燃料を高圧で供給する高圧燃料供給ポンプに係わり、特に電磁弁の構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電磁弁の構造に関して各種提案がなされている。その中で、例えば特許文献１には、可動部を、固定コアと衝突して停止するアンカー部と、衝突後も運動を続けるロッドの二部材から構成し、衝突する質量を低減することで衝突音を低減する構造が開示されている。また特許文献２にも、同様に可動部が二部材から構成される構造が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許５５３７４９８号公報
【特許文献２】特開２００９−２９３４９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
昨今、内燃機関の静粛性向上および高出力・低排気化が精力的に進められている。これを受け、高圧燃料供給ポンプには内燃機関のアイドル運転時における駆動騒音の低減、および高出力・低排気化に対応する吐出燃料の大流量化や高圧化が強く求められている。なかでも電磁弁は、駆動騒音の発生に大きく寄与する部品であり、その静粛性向上が最も重要な課題の一つであった。そこで、電磁弁の衝突音を低減する例として、特許文献１に示したような構造が挙げられる。しかしながら、この構造では、アンカー部とロッドは相対速度を持って繰り返し運動するため、ロッドと摺動するアンカー部に磨耗が発生する可能性がある。このことは、衝突音を低減するために可動部を二部材に分けたことにより発生した新たな課題である。これを解決するためには、アンカー部およびロッドに焼入れ処理を施した高硬度材を使うといった方法があるが、磁路を形成するアンカー部にこれらの高硬度化処理を施すと、一般に磁気特性が低下し、磁気吸引力の低下、ひいては流量制御範囲の限界低下を招くため好ましくない。これらの課題は、特許文献２に記載されている構造に関しても同様である。
【０００５】
本発明では、磁気吸引力を低下させることなく、アンカー部とロッドとの磨耗を低減することで、信頼性の高い電磁弁と、それを搭載した高圧燃料供給ポンプを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
磁気吸引力によって移動する可動部を有する電磁弁を備えた高圧燃料供給ポンプにおいて、可動部をアンカー部と、アンカー部に挿通されたロッドから構成し、アンカー部を、アンカー部外周側に形成され、磁路を形成する磁路形成部と、アンカー部内周側に形成され、磁路形成部より硬度が高く、ロッドとの摺動面をガイドするガイド部とで構成する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、磁気吸引力を低下させることなく信頼性の高い電磁弁と、それを搭載した高圧燃料供給ポンプの提供を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施例１、２を実施する高圧燃料供給ポンプの断面図を示す。
【図２】実施例１、２を実施するシステムの全体構成を示す。
【図３】実施例１、２を実施する高圧燃料供給ポンプ取り付け時の断面図を示す。
【図４】実施例１、２を実施する電磁弁の吸入工程における断面図を示す。
【図５】実施例１、２を実施する電磁弁の吐出工程、通電時における断面図を示す。
【図６】実施例１、２を実施する電磁弁の吐出工程、無通電時における断面図を示す。
【図７】実施例１、２を実施する電磁弁の動作タイミングチャートを示す。
【図８】実施例１に係る電磁弁の断面図を示す。
【図９】実施例２に係る電磁弁の断面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明を詳細に説明する。
【００１０】
磁気吸引力によって移動する可動部を有する電磁弁を備えた高圧燃料供給ポンプにおいて、可動部をアンカー部と、アンカー部に挿通されたロッドから構成し、アンカー部を、アンカー部外周側に形成され、磁路を形成する磁路形成部と、アンカー部内周側に形成され、磁路形成部より硬度が高く、ロッドとの摺動面をガイドするガイド部とで構成する。
【００１１】
アンカー部を、磁路を形成する、すなわち磁気吸引力特性に影響をおよぼす磁路形成部と、磁路には影響せず、ロッドとの摺動部を形成するガイド部から形成し、ガイド部のみに熱処理などを施して硬度を上げることで、磁気特性を低下させることなく、摺動部の耐摩耗性を向上させることができる。
【００１２】
可動部が固定コアに衝突する際、アンカー部の運動は停止するが、ロッドは運動を続けるため、その質量分だけ衝突質量が低減される。この結果、衝突荷重が低下し、衝突音を低減することができる。
【００１３】
また、磁路形成部とガイド部を別の部材でそれぞれ形成し、結合してアンカー部を形成してもよい。この際、磁路形成部をガイド部よりも磁気特性の高い磁性材で、ガイド部を磁路形成部よりも硬度の高い焼入れ材などで形成してもよい。
【００１４】
磁路形成部とガイド部を別部材で形成し、それぞれの機能に合わせて、磁路形成部に磁性材を、ガイド部に高硬度材を用いることで、加工および熱処理や表面処理の容易性を向上させることができる。なお、ガイド部の硬度を向上させる手法として、焼入れ処理などの熱処理やめっき処理などの表面処理を用いてもよい。
【００１５】
そして、硬度の高いガイド部に、ロッドとの接触部や、アンカー部を付勢するアンカー部付勢ばねのばね受け部、またアンカー部の運動を規制するストッパ部など、他部材と接触する機能を有する部位を集約することで、それらの耐摩耗性も同時に向上させることができる。
【００１６】
また、ガイド部にアンカー部の前後を液圧的に接続する貫通穴を形成することで、磁路の断面積を減らすことなく、アンカー部動作に必要な、排除体積を逃がすための呼吸穴を形成し、磁気吸引力の低下を防止することができる。
【００１７】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
【実施例１】
【００１８】
図２は、本発明が適用可能な高圧燃料供給ポンプを含む燃料供給システムの全体構成の一例を示す図である。この図を用いて、まず全体システムの構成と動作を説明する。
【００１９】
図２において、破線で囲まれた部分１が高圧燃料供給ポンプ本体を示し、この破線の中に示されている機構、部品は高圧燃料供給ポンプ本体１に一体に組み込まれていることを示す。高圧燃料供給ポンプ本体１には、燃料タンク２０からフィードポンプ２１を経由して燃料が送り込まれ、高圧燃料供給ポンプ本体１からインジェクタ２４側に加圧された燃料が送られる。エンジンコントロールユニット２７は圧力センサ２６から燃料の圧力を取り込み、これを最適化すべくフィードポンプ２１、高圧燃料供給ポンプ本体１内の電磁コイル４３、インジェクタ２４を制御する。
【００２０】
図２において、まず燃料タンク２０の燃料は、エンジンコントロールユニット２７からの制御信号Ｓ１に基づきフィードポンプ２１によって汲み上げられ、適切なフィード圧力に加圧されて吸入配管２８を通して高圧燃料供給ポンプ１の低圧燃料吸入口（吸入ジョイント）１０ａに送られる。低圧燃料吸入口１０ａ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３００の吸入ポート３１ｂに至る。なお圧力脈動低減機構９は、エンジンのカム機構（図示せず）により往復運動を行うプランジャ２に連動して圧力を可変とする、環状低圧燃料室７ａに連通することで、電磁吸入弁３００の吸入ポート３１ｂに吸入する燃料圧力の脈動を低減している。
【００２１】
電磁吸入弁３００の吸入ポート３１ｂ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。なお吸入弁３０の弁位置は、エンジンコントロールユニット２７からの制御信号Ｓ２に基づき、高圧燃料供給ポンプ本体１内の電磁コイル４３が制御されることで定まる。加圧室１１では、エンジンのカム機構（図示せず）により、プランジャ２に往復運動する動力が与えられている。プランジャ２の往復運動により、プランジャ２の下降工程では吸入弁３０から燃料を吸入し、プランジャ２の上昇工程では吸入した燃料が加圧され、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へ燃料が圧送される。この後、エンジンコントロールユニット２７からの制御信号Ｓ３に基づきインジェクタ２４がエンジンへ燃料を噴射する。
【００２２】
なお、加圧室１１の出口に設けられた吐出弁機構８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などで構成されている。この吐出弁機構８によれば、加圧室１１内部圧力が吐出弁８ｂの下流側の吐出通路１２側圧力よりも高く、かつ吐出弁ばね８ｃが定める抗力に打ち勝つときに吐出弁８ｂが開放し、加圧室１１から吐出通路１２側に加圧された燃料が圧送供給される。
【００２３】
また図２の電磁吸入弁３００を構成する各部品について、３０は吸入弁、３５は吸入弁３０の位置を制御するロッド、３６はアンカー部、３３は吸入弁ばね、４０はロッド付勢ばね、４１はアンカー部付勢ばねである。この機構によれば吸入弁３０は、吸入弁ばね３３により閉弁方向に付勢され、ロッド付勢ばね４０によりロッド３５を介して開弁方向に付勢されている。また、アンカー部３６はアンカー部付勢ばねにより閉弁方向に付勢されている。吸入弁３０の弁位置は、電磁コイル４３によりロッド３５を駆動することで制御される。
【００２４】
このように高圧燃料供給ポンプ１は、エンジンコントロールユニット２７が電磁吸入弁３００へ与える制御信号Ｓ２により高圧燃料供給ポンプ本体１内の電磁コイル４３が制御され、吐出弁機構８を介してコモンレール２３へ圧送される燃料が所望の供給燃料となるように燃料流量を吐出する。
【００２５】
また高圧燃料供給ポンプ１においては、加圧室１１とコモンレール２３の間が、リリーフバルブ１００により連通されている。このリリーフバルブ１００は、吐出弁機構８と並列配置された弁機構である。リリーフバルブ１００は、コモンレール２３側の圧力がリリーフバルブ１００の設定圧力以上に上昇すると、リリーフバルブ１００が開弁し高圧燃料供給ポンプ１の加圧室１１内に燃料が戻されることでコモンレール２３内の異常な高圧状態を防止する。
【００２６】
リリーフバルブ１００は、高圧燃料供給ポンプ本体１内の吐出弁８ｂの下流側の吐出通路１２と加圧室１１とを連通する高圧流路１１０を形成し、ここに吐出弁８ｂをバイパスするように設けられたものである。高圧流路１１０には燃料の流れを吐出流路から加圧室１１への一方向のみに制限するリリーフ弁１０２が設けられている。リリーフ弁１０２は、押付力を発生するリリーフばね１０５によりリリーフ弁シート１０１に押付けられており、加圧室１１内と高圧流路１１０内との間の圧力差がリリーフばね１０５で定まる規定の圧力以上になるとリリーフ弁１０２がリリーフ弁シート１０１から離れ、開弁するように設定されている。
【００２７】
この結果、高圧燃料供給ポンプ１の電磁吸入弁３００の故障等によりコモンレール２３が異常な高圧となった場合、吐出流路１１０と加圧室１１の差圧がリリーフ弁１０２の開弁圧力以上になると、リリーフ弁１０２が開弁し、異常高圧となった燃料は吐出流路１１０から加圧室１１へと戻され、コモンレール２３等の高圧部配管が保護される。
【００２８】
図１は、機構的に一体に構成された高圧燃料供給ポンプ本体１の具体事例を示した図である。この図によれば、図示中央高さ方向にエンジンのカム機構（図示せず）により往復運動（この場合には上下動）を行うプランジャ２がシリンダ６内に配置され、プランジャ上部のシリンダ６内に加圧室１１が形成されている。
【００２９】
またこの図によれば、図示中央左側に電磁吸入弁３００側の機構を配置し、図示中央右側に吐出弁機構８を配置している。また図示上部には、燃料吸入側の機構として低圧燃料吸入口１０ａ、圧力脈動低減機構９、吸入通路１０ｄなどを配置している。さらに、図１の中央下部にはプランジャ内燃機関側機構１５０を記述している。プランジャ内燃機関側機構１５０は、図３に示すように内燃機関本体に埋め込まれて固定される部分であることから、ここでは取り付け根部と称することにする。なお、図１の表示断面では、リリーフバルブ１００機構を図示していない。リリーフバルブ１００機構は、別角度の表示断面内には表示可能であるが、本発明と直接関係がないので説明、表示を割愛する。
【００３０】
図２各部の詳細説明は後述することにして、まず取り付け根部の取り付けについて図３で説明する。図３は、取り付け根部（プランジャ内燃機関側機構）１５０が内燃機関本体に埋め込まれて、固定された状態を示したものである。但し図３では取り付け根部１５０を中心として記述しているので、他の部分の記述を割愛している。図３において、９０は内燃機関のシリンダヘッドの肉厚部分を示している。内燃機関のシリンダヘッド９０には、予め取り付け根部取り付け用孔９５が形成されている。取り付け根部取り付け用孔９５は、取り付け根部１５０の形状に合わせて２段の径で構成されており、この根部取り付け用孔９５に、取り付け根部１５０が嵌装配置される。
【００３１】
そのうえで、取り付け根部１５０が内燃機関のシリンダヘッド９０に気密に固定される。図３の気密固定配置例では、高圧燃料供給ポンプはポンプ本体１に設けられたフランジ１ｅを用い内燃機関のシリンダヘッド９０の平面に密着し、複数のボルト９１で固定される。そのうえで取付けフランジ１ｅは、溶接部１ｆにてポンプ本体１に全周を溶接結合されて環状固定部を形成している。本実施例では、溶接部１ｆの溶接のためにレーザー溶接を用いている。またシリンダヘッド９０とポンプ本体１間のシールのためにＯリング６１がポンプ本体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。
【００３２】
このように気密固定配置されたプランジャ根部１５０は、プランジャ２の下端２ｂにおいて、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ている。
【００３３】
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おり、環状低圧燃料室７ａの燃料をプランジャ２が摺動した場合にでもシール可能な構造とし、外部に燃料が漏れることを防止する。同時に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）がポンプ本体１の内部に流入するのを防止する。
【００３４】
図３のように気密固定配置されたプランジャ根部１５０は、その内部のプランジャ２が内燃機関の回転運動に伴い、シリンダ６内で往復運動をすることになる。この往復運動に伴う各部の働きについて、図１に戻り説明する。図１において、高圧燃料供給ポンプ本体１にはプランジャ２の往復運動をガイドし、かつ内部に加圧室１１を形成するよう端部（図１では上側）が有底筒型状に形成されたシリンダ６が取り付けられている。さらに加圧室１１は燃料を供給するための電磁吸入弁３００と加圧室１１から吐出通路に燃料を吐出するための吐出弁機構８に連通するよう、外周側に環状の溝６ａと、環状の溝６ａと加圧室とを連通する複数個の連通穴６ｂが設けられている。
【００３５】
シリンダ６はその外径において、高圧燃料供給ポンプ本体１と圧入固定され、高圧燃料供給ポンプ本体１との隙間から加圧した燃料が低圧側に漏れないよう圧入部円筒面でシールしている。また、シリンダ６の加圧室側外径に小径部６ｃを有する。加圧室１１の燃料が加圧されることによりシリンダ６が低圧燃料室１０ｃ側に力が作用するが、ポンプ本体１に小径部１ａを設けることで、シリンダ６が低圧燃料室１０ｃ側に抜けることを防止している。お互いの面を軸方向に平面に接触させることで、高圧燃料供給ポンプ本体１とシリンダ６との前記接触円筒面のシールに加え、二重のシールの機能をも果たす。
【００３６】
高圧燃料供給ポンプ本体１の頭部にはダンパカバー１４が固定されている。ダンパカバー１４には吸入ジョイント５１が設けられており、低圧燃料吸入口１０ａを形成している。低圧燃料吸入口１０ａを通過した燃料は、吸入ジョイント５１の内側に固定されたフィルタ５２を通過し、圧力脈動低減機構９、低圧燃料流路１０ｄを介して電磁吸入弁３００の吸入ポート３１ｂに至る。
【００３７】
吸入ジョイント５１内の吸入フィルタ５２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を燃料の流れによって高圧燃料供給ポンプ内に吸収することを防ぐ役目がある。
【００３８】
プランジャ２は、大径部２ａと小径部２ｂを有することにより、プランジャの往復運動によって環状低圧燃料室７ａの体積は増減を行う。体積の増減分は、燃料通路１ｄ（図３）により低圧燃料室１０と連通していることにより、プランジャ２の下降時は、環状低圧燃料室７ａから低圧燃料室１０へ、上昇時は、低圧燃料室１０から環状低圧燃料室７ａへと燃料の流れが発生する。このことにより、ポンプの吸入工程もしくは、戻し工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、脈動を低減する機能を有している。
【００３９】
低圧燃料室１０には高圧燃料供給ポンプ内で発生した圧力脈動が燃料配管２８（図２）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。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体３０を通して吸入通路１０ｄ（吸入ポート３１ｂ）へと戻される場合、吸入通路１０ｄ（吸入ポート３１ｂ）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。９ｂは金属ダンパを高圧燃料供給ポンプ本体１の内周部に固定するための取付金具であり、燃料通路上に設置されるため、複数の穴を設け前記取付金具９ｂの表裏に流体が自由に行き来できるようにしている。
【００４０】
加圧室１１の出口に設けられた吐出弁機構８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８ｂと吐出弁シート８ａとを収容する吐出弁ホルダ８ｄから構成され、吐出弁シート８ａと吐出弁ホルダ８ｄとは当接部８ｅで溶接により接合されて一体の吐出弁機構８を形成している。なお、吐出弁ホルダ８ｄの内部には、吐出弁８ｂのストロークを規制するスットパーを形成する段付部８ｆが設けられている。
【００４１】
図１において、加圧室１１と燃料吐出口１２に燃料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、燃料吐出口１２の燃料圧力よりも大きくなった時に始めて、吐出弁８ｂは吐出弁ばね８ｃに逆らって開弁し、加圧室１１内の燃料は燃料吐出口１２を経てコモンレール２３へと高圧吐出される。吐出弁８ｂは開弁した際、吐出弁ストッパ８ｆ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８ｄ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、燃料吐出口１２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、高圧燃料供給ポンプの効率低下が抑制できる。また、吐出弁８ｂが開弁および閉弁運動を繰り返す時に、吐出弁８ｂがストローク方向にのみ運動するように、吐出弁ホルダ８ｄの内周面にてガイドしている。以上のようにすることで、吐出弁機構８は燃料の流通方向を制限する逆止弁となる。
【００４２】
次に本発明の主要部である電磁吸入弁３００側の構造について、図４、図５、図６を用いて説明する。なお図４はポンプ作動における吸入、戻し、吐出の各工程のうち、吸入工程における状態、図５、図６は吐出工程における状態を表している。まず図４により、電磁吸入弁３００側の構造について説明する。電磁吸入弁３００側の構造は、吸入弁３０を主体に構成された吸入弁部Ａと、ロッド３５とアンカー部３６を主体に構成されたソレノイド機構部Ｂと、電磁コイル４３を主体に構成されたコイル部Ｃに大別して説明する
まず吸入弁部Ａは、吸入弁３０、吸入弁シート３１、吸入弁ストッパ３２、吸入弁付勢ばね３３、吸入弁ホルダ３４からなる。このうち吸入弁シート３１は円筒型で、内周側軸方向にシート部３１ａ、円筒の軸を中心に放射状に１つが２つ以上の吸入通路部３１ｂを有し、外周円筒面で高圧燃料供給ポンプ本体１に圧入保持される。
【００４３】
吸入弁ホルダ３４は、放射状に２方向以上の爪を有し、爪外周側が吸入弁シート３１の内周側で同軸に嵌合保持される。さらに円筒型で一端部につば形状を持つ吸入ストッパ３２が吸入弁ホルダ３４の内周円筒面に圧入保持される。
【００４４】
吸入弁付勢ばね３３は、吸入弁ストッパ３２の内周側に、一部前記ばねの一端を同軸に安定させるための細径部に配置され、吸入弁３０が、吸入弁シート部３１ａと吸入弁ストッパ３２の間に、弁ガイド部３０ｂに吸入弁付勢ばね３３が嵌合する形で構成される。吸入弁付勢ばね３３は圧縮コイルばねであり、吸入弁３０が吸入弁シート部３１ａに押し付けられる方向に付勢力が働く様に設置される。圧縮コイルばねに限らず、付勢力を得られるものであれば形態を問わないし、吸入弁と一体になった付勢力を持つ板ばねの様なものでも良い。
【００４５】
この様に吸入弁部Ａを構成することで、ポンプの吸入工程においては、吸入通路３１ｂを通過し内部に入った燃料が、吸入弁３０とシート部３１ａの間を通過し、吸入弁３０の外周側及び吸入弁ホルダ３４の爪の間を通り、高圧燃料供給ポンプ本体１及びシリンダの通路を通過し、ポンプ室へ燃料を流入させる。また、ポンプの吐出工程においては、吸入弁３０が吸入弁シート部３１ａと接触シールすることで、燃料の入口側への逆流を防ぐ逆止弁の機能を果たす。
【００４６】
なお、吸入弁３０の動きを滑らかにするために、吸入弁ストッパの内周側の液圧を吸入弁３０の動きに応じて逃がすために、通路３２ａが設けられている。
【００４７】
吸入弁３０の軸方向の移動量３０ｅは、吸入弁ストッパ３２によって有限に規制されている。移動量が大きすぎると吸入弁３０の閉じる時の応答遅れにより前記逆流量が多くなりポンプとしての性能が低下するためである。この移動量の規制は、吸入弁シート３１ａ、吸入弁３０、吸入弁ストッパ３２の軸方向の形状寸法及び、圧入位置で規定することが可能である。
【００４８】
吸入弁ストッパ３２には、環状突起３２ｂが設けられ、吸入弁３２が開弁している状態において、吸入弁ストッパ３２との接触面積を小さくしている。開弁状態から閉弁状態へ遷移時、吸入弁３２が吸入弁ストッパ３２から離れやすい様、すなわち閉弁応答性を向上させるためである。前記環状突起が無い場合、すなわち前記接触面積が大きい場合、吸入弁３０と吸入弁ストッパ３２の間に大きなスクイーズ力が働き、吸入弁３０が吸入弁３２から離れにくくなる。
【００４９】
吸入弁３０、吸入弁シート３１ａ、吸入弁ストッパ３２は、お互い作動時に衝突を繰返すため、高強度、高硬度で耐食性にも優れるマルテンサイト系ステンレスに熱処理を施した材料を使用する。吸入弁スプリング３３及び吸入弁ホルダ３４には耐食性を考慮しオーステナイト系ステンレス材を用いる。
【００５０】
次にソレノイド機構部Ｂについて述べる。ソレノイド機構部Ｂは、可動部であるロッド３５、アンカー部３６、固定部であるロッドガイド３７、アウターコア３８、固定コア３９、そして、ロッド付勢ばね４０、アンカー部付勢ばね４１からなる。
【００５１】
可動部であるロッド３５とアンカー部３６は、別部材に構成している。ロッド３５はロッドガイド３７の内周側で軸方向に摺動自在に保持され、アンカー部３６の内周側は、ロッド３５の外周側で摺動自在に保持される。すなわち、ロッド３５及びアンカー部３６共に幾何学的に規制される範囲で軸方向に摺動可能に構成されている。
【００５２】
アンカー部３６は燃料中で軸方向に自在に滑らかに動くために、部品軸方向に貫通する貫通穴３６ａを１つ以上有し、アンカー部前後の圧力差による動きの制限を極力排除している。
【００５３】
ロッドガイド３７は、径方向には、高圧燃料供給ポンプ本体１の吸入弁が挿入される穴の内周側に挿入され、軸方向には、吸入弁シートの一端部に突き当てられ、高圧燃料供給ポンプ本体１に溶接固定されるアウターコア３８と高圧燃料供給ポンプ本体１との間に挟み込まれる形で配置される構成としている。ロッドガイド３７にもアンカー部３６と同様に軸方向に貫通する貫通穴３７ａが設けられ、アンカー部が自在に滑らかに動くことができる様、アンカー部側の燃料室の圧力がアンカー部の動きを妨げない様に構成している。
【００５４】
アウターコア３８は、高圧燃料供給ポンプ本体と溶接される部位との反対側の形状を薄肉円筒形状としており、その内周側に固定コア３９が挿入される形で溶接固定される。固定コア３９の内周側にはロッド付勢ばね４０が、細径部をガイドに配置され、ロッド３５が吸入弁３０と接触し、前記吸入弁が吸入弁シート部３１ａから引き離す方向、すなわち吸入弁の開弁方向に付勢力を与える。
【００５５】
アンカー部付勢ばね４１は、ロッドガイド３７の中心側に設けた円筒径の中央軸受部３７ｂに方端を挿入し同軸を保ちながら、アンカー部３６にロッドつば部３５ａ方向に付勢力を与える配置としている。アンカー部３６の移動量３６ｅは吸入弁３０の移動量３０ｅよりも大きく設定される。確実に吸入弁３０が閉弁するためである。
【００５６】
ロッド３５とロッドガイド３７にはお互い摺動するため、またロッド３５は吸入弁３０と衝突を繰返すため、硬度と耐食性を考慮しマルテンサイト系ステンレスに熱処理を施したものを使用する。アンカー部３６と固定コア３９は磁気回路を形成するため磁性ステンレスを用い、ロッド付勢ばね４０、アンカー部付勢ばね４１には耐食性を考慮しオーステナイト系ステンレスを用いる。
【００５７】
上記構成によれば、吸入弁部Ａとソレノイド機構部Ｂには、３つのばねが有機的に配置されて構成されている。吸入弁部Ａに構成される吸入弁付勢ばね３３と、ソレノイド機構部Ｂに構成されるロッド付勢ばね４０、アンカー部付勢ばね４１がこれに相当する。本実施例ではいずれのばねもコイルばねを使用しているが付勢力を得られる形態であればいかなるものでも構成可能である。
【００５８】
この３つのばね力の関係は、下記の式で構成する。
〔数１〕
ロッド付勢ばね４０力＞アンカー部付勢ばね４１力＋吸入弁付勢ばね３３力＋流体により吸入弁が閉じようとする力        ‥‥（１）
【００５９】
（１）式の関係により、無通電時では、各ばね力により、ロッド３５は吸入弁３０を吸入弁シート部３１ａから引き離す方向、すなわち弁が開弁する方向に力ｆ１として作用する。（１）式より、弁が開弁する方向の力ｆ１は下記の（２）式で表現される。
【００６０】
〔数２〕
ｆ１＝ロッド付勢ばね力−（アンカー部付勢ばね力＋吸入弁付勢ばね力＋流体により吸入弁が閉じようとする力）  ‥‥（２）
【００６１】
最後に、コイル部Ｃの構成について述べる。コイル部Ｃは、第一ヨーク４２、電磁コイル４３、第２ヨーク４４、ボビン４５、端子４６、コネクタ４７から成る。ボビン４５に銅線が複数回巻かれたコイル４３が、第一ヨーク４２と第二ヨーク４４により取り囲まれる形で配置され、樹脂部材であるコネクタと一体にモールドされ固定される。二つの端子４６のそれぞれの方端はコイルの銅線の両端にそれぞれ通電可能に接続される。端子４６も同様にコネクタと一体にモールドされ残りの方端がエンジン制御ユニット側と接続可能な構成としている。
【００６２】
コイル部Ｃは第一ヨーク４２の中心部の穴部が、アウターコア３８に圧入され固定される。その時、第二ヨーク４４の内径側は、固定コア３９と接触もしくは僅かなクリアランス近接する構成となる。
【００６３】
第一ヨーク４２、第二ヨーク４４共に、磁気回路を構成するために、また耐食性を考慮し磁性ステンレス材料とし、ボビン４５、コネクタ４７は強度特性、耐熱特性を考慮し、高強度耐熱樹脂を用いる。コイルに４３は銅、端子４６には真鍮に金属めっきを施した物を使用する。
【００６４】
上述の様にソレノイド機構部Ｂとコイル部Ｃとを構成することで、図４の矢印部に示す様に、アウターコア３８、第一ヨーク４２、第二ヨーク４４、固定コア３９、アンカー部３６で磁気回路を形成し、コイルに電流を与えると、固定コア３９、アンカー部３６間に磁気吸引力が発生し、互いに引き寄せられる力が発生する。アウターコア３８において、固定コア３９とアンカー部３６とがお互い磁気吸引力を発生させる軸方向部位を極力薄肉にすることで、磁束のほぼ全てが固定コア３９とアンカー部３６の間を通過するため、効率良く磁気吸引力を得ることができる。
【００６５】
上記磁気吸引力が前記（２）式の弁が開弁する方向の力ｆ１を上回った時に、可動部であるアンカー部３６がロッド３５と共に固定コア３９に引き寄せられる運動、またコア３９とアンカー部３６が接触し、接触を継続することを可能とする。
【００６６】
本発明に係る高圧燃料供給ポンプの上記構成によれば、ポンプ作動における吸入、戻し、吐出の各工程において、以下のように作動する。
【００６７】
まず吸入工程について説明する。吸入工程では、図３のカム９３の回転により、プランジャ２がカム９３方向に移動（プランジャ２が下降）する。つまりプランジャ２位置が上死点から下死点に移動している。吸入工程状態にある時は、例えば図１を参照しながら説明すると、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。この工程で加圧室１１内の燃料圧力が吸入通路１０ｄの圧力よりも低くなると、燃料は、開口状態にある吸入弁３０を通り、高圧燃料供給ポンプ本体１に設けられた連通穴１ｂと、シリンダ外周通路６ａ、６ｂを通過し、加圧室１１に流入する。
【００６８】
吸入工程における電磁吸入弁３００側の各部位置関係が図４に示されているので図４を参照しながら説明する。この状態では、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ていない。よって、吸入弁３０は、ロッド付勢ばね４０の付勢力により、ロッド３５に押圧された状態であり、開弁したままである。
【００６９】
次に戻し工程について説明する。戻し工程では、図３のカム９３の回転により、プランジャ２が上昇方向に移動する。つまりプランジャ２位置が下死点から上死点に向かって、移動し始めている。このとき加圧室１１の容積は、プランジャ２における吸入後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を通して吸入通路１０ｄへと戻されるので、加圧室の圧力が上昇することは無い。この工程を戻し工程と称する。
【００７０】
この状態で、エンジンコントロールユニット２７からの制御信号が電磁吸入弁３００に印加されると、戻し工程から吐出工程に移行する。制御信号が電磁吸入弁３００に印加されると、コイル部Ｃにおいて磁気吸引力が発生し、これが各部に作用することになる。磁気吸引力作用時における電磁吸入弁３００側の各部位置関係が図５に示されているので図５を参照しながら説明する。この状態では、アウターコア３８、第一ヨーク４２、第二ヨーク４４、固定コア３９、アンカー部３６で磁気回路を形成し、コイルに電流を与えると、固定コア３９、アンカー部３６間に磁気吸引力が発生し、互いに引き寄せられる力が発生する。アンカー部３６が固定部である固定コア３９に吸引されると、アンカー部３６とロッドつば部３５ａの係止機構により、ロッド３５が吸入弁３０から離れる方向に移動する。このとき、吸入弁付勢ばね３３による付勢力と燃料が吸入通路１０ｄに流れ込むことによる流体力により吸入弁３０が閉弁する。閉弁後、加圧室１１の燃料圧力はプランジャ２の上昇運動と共に上昇し、燃料吐出口１２の圧力以上になると、吐出弁機構８を介して燃料の高圧吐出が行われ、コモンレール２３へと供給される。この工程を吐出工程と称する。
【００７１】
すなわち、プランジャ２の圧縮工程（下始点から上始点までの間の上昇工程）は、戻し工程と吐出工程からなる。そして、電磁吸入弁３００のコイル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、圧縮工程中の、戻し工程の割合が小さく、吐出工程の割合が大きい。すなわち、吸入通路１０ｄに戻される燃料が少なく、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工程中の、戻し工程の割合が大きく吐出工程の割合が小さい。すなわち、吸入通路１０ｄに戻される燃料が多く、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、エンジンコントロールユニット２７からの指令によって制御される。
【００７２】
以上のように構成することで、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。
【００７３】
図６には、吐出工程における電磁吸入弁３００側の各部位置関係が示されている。ここには、ポンプ室の圧力が十分増加した後の吸入弁が閉まった状態での、電磁コイル４３への通電が解除された無通電の状態の図を示している。この状態では、次の周期の工程に備えて、次回の磁気吸引力発生、作用を有効に行わせるための体制を整えている。本構造では、この体制整備を行うことに特徴を有している。
【００７４】
図７のタイミングチャートには、上から順にａ）プランジャ２の位置、ｂ）コイル電流、ｃ）吸入弁３０の位置、ｄ）ロッド３５の位置、ｅ）アンカー部３６の位置、ｆ）加圧室内圧力を示している。また横軸には、吸入工程から戻し工程、吐出工程を経て吸入工程に戻る一周期期間における各時刻ｔを時系列的に表示している。
【００７５】
図７の、ａ）プランジャ２の位置によれば、吸入工程はプランジャ２の位置が上死点から下死点に至る期間であり、戻し工程と吐出工程の期間がプランジャ２の位置が下死点から上死点に至る期間である。またｂ）コイル電流によれば、戻し工程の中でコイルに吸引電流を流し、それに引き続いて保持電流を流している状態の中で、吐出工程に移行する。
【００７６】
さらに、Ｃ）吸入弁３０の位置、ｄ）ロッド３５の位置、ｅ）アンカー部３６の位置は、ｂ）コイル電流の通流による磁気吸引力発生に対応してそれぞれの位置が変化し、吸入工程の初期に元の位置に復帰している。これらの位置変化を受けて、ｆ）加圧室内圧力は吐出工程の期間に高い圧力となる。
【００７７】
以下、各工程での各部動作とその時の各物理量との関係について、説明する。まず、吸入工程について、時刻ｔ０においてプランジャ２が上死点から下降を始めると、ｆ）加圧室内の圧力が例えば２０ＭＰａレベルの高圧の状態から急激に小さくなる。この圧力低下に伴い、前述の（２）式の、弁が開弁する方向の力ｆ１により、時刻ｔ１においてロッド３５、アンカー部３６、吸入弁３０が、吸入弁３０の開弁方向に移動を始め、時刻ｔ２において吸入弁３０が全開、ロッド３５とアンカー部３６が図３の開弁位置状態となる。これにより吸入弁３０が開弁することで、吸入弁シートの通路３１ｂからバルブシート３１内径側に流入した燃料が、加圧室内に吸入され始める。吸入工程初期における移動の際に、吸入弁３０は吸入弁ストッパ３２に衝突し、吸入弁３０はその位置で停止する。同じくロッド３５も先端が吸入弁３０に接触する位置（図７におけるプランジャロッドの開弁位置）で停止する。
【００７８】
これに対しアンカー部３６は、当初ロッド３５と同速度で吸入弁３０開弁方向に移動するが、ロッド３５が吸入弁３０に接触し停止した時刻ｔ２後でも慣性力で移動を続けようとする。図７のＯＡに示す部分がこのオーバーシュートの領域である。この際、アンカー部付勢ばね４１がその慣性力に打ち勝ち、アンカー部３６は再び固定コア３９に近付く方向に移動をし、ロッドつば部３５ａにアンカー部３６が押し当てられる形で接触する位置（図７におけるアンカー部開弁位置）で停止することができる。ロッド３５とアンカー部３６の再接触によるアンカー部３６の停止時刻がｔ３で示されている。停止時刻ｔ３以降の安定状態における時刻ｔ４でのアンカー部３６、ロッド３５、吸入弁３０の各位置を示す状態が図４に示されている。
【００７９】
なお前述及び図７においては、ＯＡに示す部分で、ロッド３５とアンカー部３６とが完全に離れる説明としているが、ロッド３５とアンカー部３６とが接触したままの状態でも良い。言い換えると、ロッドつば部３５ａとアンカー部３６との接触部に作用する荷重は、ロッドの運動停止後減少し、０になるとアンカー部３６がロッドに対し分離を開始するが、０にならず僅かの荷重を残すアンカー部付勢ばね４１の設定力でも良い。吸入弁３０が吸入弁ストッパ３２に衝突する時には、製品としての重要な特性となる異音の問題が発生する。異音の大きさは前記衝突時のエネルギーの大きさに起因するが、本発明ではロッド３５とアンカー部３６とを別体に構成しているために、吸入弁ストッパ３２に衝突するエネルギーは、吸入弁３０の質量とロッド３５の質量のみで発生することとなる。すなわちアンカー部３６の質量は衝突エネルギーに寄与しないため、ロッド３５とアンカー部３６とを別体に構成することで、異音の問題を低減することができる。
【００８０】
なおロッド３５とアンカー部３６とを別体に構成したとしても、アンカー部付勢ばね４１が無い構成の場合、前記慣性力でアンカー部３６は吸入弁３０の開弁方向に移動を続け、ロッドガイド３７の中央軸受部３７ｂに衝突し、前記衝突部とは相違する部分で異音が発生する問題が起こる。異音の問題に加え、衝突することでアンカー部３６とロッドガイド３７の摩耗や変形等が起こるばかりでなく、前記摩耗により金属異物が発生し、その異物が摺動部やシート部に挟まることで、又、変形し軸受機能を損なうことで、吸入弁ソレノイド機構の機能を損なう恐れがある。
【００８１】
また、アンカー部付勢ばね４１が無い構成の場合、アンカー部が前記慣性力でコア３９から離れ過ぎてしまう（図７のＯＡ部）ため、動作時刻として後工程である、戻し工程から吐出工程に遷移させるためにコイル部に電流を加えた時に、必要な磁気吸引力が得られない問題が発生する。必要な磁気吸引力が得られない場合、高圧燃料供給ポンプから吐出する燃料を所望の流量に制御出来ない大きな問題となる。
【００８２】
このため、アンカー部付勢ばね４１は前記問題を発生させないための重要な機能を持っている。
【００８３】
吸入弁３０が開弁した後、さらにプランジャ２が降下を行い下死点に到達（時刻ｔ５）する。この間、加圧室１１には燃料が流入し続け、この工程が吸入工程である。下死点まで降下したプランジャ２は、上昇工程に入り、戻し工程に移行する。
【００８４】
このとき、吸入弁３０は前記弁が開弁する方向の力ｆ１で開弁状態に停止したままであり、吸入弁３０を通過する流体の方向が真逆になる。すなわち吸入工程では、燃料が吸入弁シート通路３１ｂから加圧室１１に流入していたのに対し、上昇工程となった時点で、加圧室１１から吸入弁シート通路３１ｂ方向に戻される。この工程が戻し工程である。
【００８５】
この戻し工程において、エンジン高回転時すなわちプランジャ２の上昇速度が大きい条件において、戻される流体による吸入弁３０の閉弁力が増大し、前記弁が開弁する方向の力ｆ１が小さくなる。この条件において、各ばね力の設定力を誤り、弁が開弁する方向の力ｆ１が負の値になった場合、吸入弁３０は意図せず閉弁してしまう。所望の吐出流量よりも大きな流量が吐出されてしまうため、燃料配管内の圧力が所望の圧力以上に上昇し、エンジンの燃焼制御に悪影響を及ぼすことになる。そのため、プランジャ２の上昇速度が最も大きい条件で、前記弁が開弁する方向の力ｆ１が正の値を保つように各ばね力を設定する必要がある。
【００８６】
この戻し工程の途中の時刻ｔ６においてコイル電流通電し、これにより、戻し工程から吐出工程への遷移状態を作り出す。なお図７においてｔ７は吸入弁３０の閉弁運動開始時刻、ｔ８は保持電流開始時刻、ｔ９は吸入弁３０の閉弁時刻、ｔ１０は通電終了時刻を意味している。
【００８７】
この場合に、所望の吐出時刻よりも、磁気吸引力の発生遅れ、吸入弁３０の閉弁遅れを考慮した早い時刻において、電磁コイル４３に電流が与えられると、アンカー部３６と固定コア３９の間に磁気吸引力が働く。電流は前記弁が開弁する方向の力ｆ１に打ち勝つに必要な大きさの電流を与える必要がある。この磁気吸引力が、前記弁が開弁する方向の力ｆ１に打ち勝った時点ｔ７で、アンカー部３６が固定コア３９方向へ移動を開始する。アンカー部３６が移動することで、軸方向につば部３５ａで接触しているロッド３５も同じく移動し、吸入弁３０が吸入弁付勢ばね３３の力と、流体力、主には、加圧室側からシート部を通過する流速による静圧の低下により閉弁を開始（時刻ｔ９）する。
【００８８】
電磁コイル４３に電流が与えられた時、アンカー部３６と固定コア３９が規定の距離より離れすぎている場合、すなわちアンカー部３６が図７の「開弁位置」を超えて、ＯＡの状態が継続した場合、前記磁気吸引力が弱いために前記弁が開弁する方向の力ｆ１に打ち勝つことができず、アンカー部３６が固定コア３９側に移動することに時間を要したり、移動できない問題が発生する。
【００８９】
この問題を起こさない為に本発明ではアンカー部付勢ばね４１を設けている。アンカー部３６が所望のタイミングで固定コア３９に移動できない場合、吐出したいタイミングにおいても吸入弁が開いた状態を維持するため、吐出工程が開始できず、すなわち必要な吐出量が得られないため所望のエンジン燃焼ができない懸念がある。このため、アンカー部付勢ばね４１は、吸入工程で発生が懸念される異音問題を防止するため、また吐出工程が開始できない問題を防止するための重要な機能を持っている。
【００９０】
図７において、移動を始めたｃ）吸入弁３０は、シート部３１ａに衝突し停止することで、閉弁状態となる。閉弁すると、筒内圧が急速に増大するため、吸入弁３０は筒内圧により閉弁方向に前記弁が開弁する方向の力ｆ１よりも遥かに大きい力で強固に押し付けられ、閉弁状態の維持を開始する。
【００９１】
ｅ）アンカー部３６についても、固定コア３９に衝突し停止する。ロッド３５はアンカー部３６停止後も慣性力で運動を続けるが、ロッド付勢ばね４０が慣性力に打ち勝ち押し戻され、つば部３５ａがアンカー部に接触する位置まで戻ることができる構成としている。
【００９２】
アンカー部３６が固定コア３９に衝突する時には、製品としての重要な特性となる異音の問題が発生する。この異音は、前述した吸入弁と吸入弁ストッパとが衝突する異音の大きさよりも大きくより問題となる。異音の大きさは前記衝突時のエネルギーの大きさに起因するが、ロッド３５とアンカー部３６とを別体に構成しているために、固定コア３９に衝突するエネルギーは、アンカー部３６の質量のみで発生することとなる。すなわちロッド３５の質量は衝突エネルギーに寄与しないため、ロッド３５とアンカー部３６とを別体に構成することで、異音の問題を低減している。
【００９３】
一度アンカー部３６が固定コア３９に接触した時刻ｔ８後は、接触することにより十分な磁気吸引力が発生しているため、接触を保持するためだけの小さな電流値（保持電流）とすることができる。
【００９４】
ここで、ソレノイド機構部Ｂ内に発生する懸念のある、壊食の問題について述べる。コイルに電流が与えられアンカー部３６が固定コア３９に引き寄せられる際、二物体の間にある空間体積が急速に縮小することで、その空間にある流体は行き場を失い、速い流れを持ってアンカー部外周側へ押し流され、アウターコア薄肉部に衝突し、そのエネルギーによる壊食発生の懸念がある。また、押し流された流体がアンカー部の外周を通過しロッドガイド側に流れるが、アンカー部外周側の通路が狭いために流速が大きくなり、すなわち静圧が急速に低下することによるキャビテーションが発生し、アウターコア薄肉部においてキャビテーション壊食が発生する懸念がある。
【００９５】
これらの問題を回避するためにアンカー部中心側に１つ以上の軸方向の貫通穴３６ａ（図４）を設置している。アンカー部３６が固定コア３９側に引き寄せられる際、その空間の流体が、極力アンカー部外周側の狭い通路を通過しない様、貫通穴３６ａを通過させるためである。この様に構成することで、上記壊食の問題を解決することができる。
【００９６】
アンカー部３６とロッド３５を一体で構成している場合、上記問題がさらに懸念される事象が発生する。エンジン高回転時すなわちプランジャの上昇速度が大きい条件において、コイルに電流が付与されアンカー部３６が固定コア３９に移動しようとする力に、さらに非常に速度の大きい流体による吸入弁３０を閉じる力が追加付与力として増加され、ロッド３５及びアンカー部３６が固定コア３９へ急激に接近するため、その空間の流体が押し出される速度がさらに大きくなり、前記壊食の問題がさらに大きなものになる。アンカー部３６の貫通穴３６ａの容量が不足する場合、壊食の問題が解決できない。
【００９７】
アンカー部３６とロッド３５が別体で構成すれば、吸入弁３０を閉じる力がロッド３５に与えられた場合においても、ロッド３５のみが固定コア３９側に押し出され、アンカー部３６は取り残されながら、通常の磁気吸引力のみの力で固定コア３９側に移動を行う。すなわち急激な空間の減少は起こらず、壊食の問題の発生を防ぐことができる。
【００９８】
アンカー部３６とロッド３５を別体で構成する弊害は前述した通り、所望の磁気吸引力を得られない問題、異音、機能低下があるが、本構造ではアンカー部付勢ばね４１を設置することで、この弊害を取り払うことが可能となる。
【００９９】
次に吐出工程について説明する。図７において、プランジャが下死点から上昇工程に転じ、所望のタイミングでコイル４３に電流が与えられ吸入弁３０が閉じるまでの戻し工程が終了した直後、加圧室内の圧力が急速に増大し、吐出工程となる。
【０１００】
吐出工程後には、省電力の観点からコイルに与える電力を削減することが望ましいため、コイルに与える電流を切断する。これにより磁気吸引力が付加されなくなり、アンカー部３６及びロッド３５が、ロッド付勢ばね４０とアンカー部付勢ばね４１の合力により、固定コア３９から離れる方向へ移動する。ところが、吸入弁３０が強固な閉弁力で閉弁位置にあるためロッド３５は閉弁状態の吸入弁３０に衝突した位置で停止する。すなわちこの時のロッドの移動量は、図４の３６ｅ−３０ｅとなる。
【０１０１】
ロッド３５とアンカー部３６は電流切断後同時に移動をするが、ロッド３５が上記のロッド３５先端と閉弁している吸入弁３０とが接触した状態で停止した後も、アンカー部３６は慣性力で吸入弁３０方向へ移動を続けようとする。図７のＯＢの状態である。ところが、アンカー部付勢ばね４１が慣性力に打ち勝ち、アンカー部３６に固定コア３９方向に付勢力を与えるため、アンカー部３６はロッド３５のつば部３５ａに接触した状態（図６の状態）で停止することができる。
【０１０２】
アンカー部付勢ばね４１が無い場合は、吸入工程について前述したと同じく、アンカー部が停止することなく吸入弁３０方向に移動し、バルブシート３７に衝突する異音の問題や機能障害の問題が懸念されるが、アンカー部付勢ばね４１を設置しているため、上記問題を防ぐことが可能となる。
【０１０３】
この様に、燃料が吐出される吐出工程が行われ、次の吸入工程直前においては、吸入弁３０、ロッド３５、アンカー部３６は図６の状態となっている。プランジャが上死点に達した時点で、吐出工程が終了し、再び吸入工程が開始される。
【０１０４】
かくして、低圧燃料吸入口１０ａに導かれた燃料はポンプ本体としてのポンプ本体１の加圧室１１にてプランジャ２の往復動によって必要な量が高圧に加圧され、燃料吐出口１２からコモンレール２３に圧送されるのに好適な高圧燃料供給ポンプを提供することができる。
【０１０５】
なお吸入弁３０は、早く閉まることが必要であるため、吸入弁ばね３３のばね力は、極力大きくし、アンカー部付勢ばね４１のばね力を小さく設定するのがよい。これにより吸入弁３０の閉じ遅れによる流量効率の悪化を阻止できる。
以上で説明したように、アンカー部３６とロッド３５を別体で構成し、アンカー部付勢ばね４１を設けると、図７に示すＯＡやＯＢのようにアンカー部３６がオーバーシュートする。このため、アンカー部３６とロッド３５は離間と接触を繰り返すことになり、そこで磨耗が発生する可能性がある。この磨耗を防止することは、アンカー部３６とロッド３５を別体で構成し、アンカー部付勢ばね４１を設けたことにより発生する新たな課題である。
図８は、本発明の実施例１に係る電磁弁の断面図を示す。図８において、３０は吸入弁、３５はロッド、３５ａはつば部、３６はアンカー部、３６１は磁路形成部、３６２はガイド部、３６２ａはロッド接触部、３６２ｂはばね受け部、３６２ｃはストッパ部、３６ａは貫通穴、３７ｂは中央軸受部、４１はアンカー部戻しばねを、それぞれ表している。
本構造では、アンカー部３６に磁性ステンレス材が用いられており、磁路を形成する磁路形成部３６１と、ロッド３５との摺動部を形成するガイド部３６２から形成されている。そして、ガイド部３６２のみにめっき処理等の表面処理や焼入れ処理等の熱処理を施すことで、硬度を高めている。こうすることで、アンカー部３６全体に前述した高硬度化処理を施した場合、一般に発生する磁性ステンレス材の磁気特性悪化を防止することができ、ひいては磁気吸引力の低下を防止することができる。めっき処理の場合、処理が不要な部分にマスキングをすることでガイド部３６２のみに処理を施す方法が考えられる。また、焼入れ処理の場合、高周波焼入れやレーザー焼入れ、または処理が不要な部分に防炭剤を塗布する部分浸炭焼入れなどの方法が考えられる。処理が不要な磁路形成部３６１を外周側に、処理が必要なガイド部３６２を内周側に、それぞれ分けて配置することで、前述した部分高硬度化処理を施すことが容易になるよう工夫している。
そして、このようにして硬度を高めたガイド部３６２に、他部材と衝突や摺動する機能を集約する構成とした。これにより、比較的硬度の低い磁性ステンレス材を用いた場合に発生する可能性がある磨耗を防止することができる。それぞれの部位に関して、以下に説明する。まず、ガイド部３６２の端部には、ロッド３５のつば部３５ａと接触してアンカー部３６をロッド３５に係止するロッド接触部３６２ａが形成されている。次に、それとは対面となる吸入弁３０側には、アンカー部付勢ばねのばね受け部３６２ｂが形成されている。また、先に述べたように、アンカー部３６の開弁方向への運動はアンカー部付勢ばね４１により制御されるよう設計されているが、ガイド部３６２の端部に形成したストッパ部３６２ｃを中央軸受部３７ｂに接触させることで、アンカー部３６の最大変位量を規制することもできる。
また、ガイド部３６２にはアンカー部３６の前後を液圧的に接続する貫通穴３６ａが設けられている。貫通穴３６ａは、液体中をアンカー部３６が移動する際に発生する排除体積を逃がすための呼吸穴として機能する。一方で、貫通穴３６ａを磁路形成部３２１側に設けた場合には、磁路断面積の減少により磁気吸引力の低下が懸念されるが、本発明では、ガイド部３６２側に貫通穴３６ａを設けることで、それを防止しつつアンカー部３６を円滑に動作させることが可能である。
総じて、本実施例の構成を用いれば、磁気吸引力を低下させることなく信頼性の高い電磁弁と、それを搭載した低騒音な高圧燃料供給ポンプの提供を実現することができる。
【実施例２】
【０１０６】
図９は、本発明の実施例２に係る電磁弁の断面図を示す。図９において、３０は吸入弁、３５はロッド、３５ａはつば部、３６はアンカー部、３６１は磁路形成部、３６２はガイド部、３６２ａはロッド接触部、３６２ｂはばね受け部、３６２ｃはストッパ部、３６ａは貫通穴、３７ｂは中央軸受部、４１はアンカー部戻しばねを、それぞれ表している。
本実施例では、磁路形成部３６１とガイド部３６２を別体で構成している。そして、磁路形成部３６１には、ガイド部３６２よりも磁気特性の高い磁性ステンレス材を、ガイド部３６２には、磁路形成部３６１よりも硬度の高い焼入れ材を用いており、両者を溶接して結合することによりアンカー部３６を形成している。このように構成することにより、ガイド部３６２を単体で焼入れ処理することが可能であり、実施例１で述べたような高度な部分高硬度化処理技術を用いなくとも、同様の効果を得ることができる。また、別体化することで、加工の容易性とともに形状の自由度が向上する。これにより、実施例１で示した円筒状のアンカー部３６に対して、磁路形成に必要最小限な部分のみを残して、外/内径部の肉抜きを施すことが可能である。このことにより、可動部の質量が低減し、より衝突音の低減が期待される。特に、内径部に関しては、一体構成とした場合には加工が非常に困難であり、別体構成にしたことで加工の容易性が大きく向上している。また、貫通穴３６ａの軸方向長さも低減することができ、細径の長穴加工が不要になるため、加工が容易になる。
磁路形成部３６１とガイド部３６２は結合部３６３で溶接により結合されている。この際、まず磁路形成部３６１に、軸方向からガイド部３６２を圧入する。この際、ガイド部側にはテーパ部３６２ｅが設けられており、圧入を容易にしている。そして、同じくガイド部側に設けられた突き当て部３６２ｄを磁路形成部３６１に突き当てて位置決めする。磁路形成部３６１内径側には、逃げ部３６１ａを設けておくことで、突き当て部３６２ｄが磁路形成部３６１の内径部に乗り上げることなく、正確な位置決めが可能となる。
総じて、本実施例の構成を用いれば、磁気吸引力を低下させることなく信頼性の高い電磁弁と、それを搭載した、より低騒音な高圧燃料供給ポンプの提供を、高度な表面処理技術や熱処理技術を用いることなく実現することができる。
【０１０７】
以上のように、本発明の実施例においては、ロッド３５とロッドガイド３７にはお互い摺動するため、またロッド３５は吸入弁３０と衝突を繰返すため、硬度と耐食性を考慮しマルテンサイト系ステンレスに熱処理を施したものを使用し、一方アンカー部３６と固定コア３９は磁気回路を形成するため磁気特性の良好な磁性ステンレス材で形成し、しかしながら、アンカー部３６のガイド部には磁路形成部よりも硬度の高い焼入れ材を用いたり、あるいは部分的に高硬度焼き入れを施したりしてロッドの表面とほぼ同じ硬度にしたので、ガイド部材にも、ロッドにも摩耗が生じることがなくなった。
【０１０８】
また、アンカーの磁気通路形成部には磁性ステンレス材をガイド部には高硬度部材を用いたりあるいは高硬度処理を施して耐摩耗性を向上させたので、アンカーの磁気特性を損なうことなくロッドとの摺動部に摩耗の少ないアンカーを得ることができた。
【符号の説明】
【０１０９】
１：ポンプ本体
２：プランジャ
６：シリンダ
７：シールホルダ
８：吐出弁機構
９：圧力脈動低減機構
１０ａ：低圧燃料吸入口
１１：加圧室
１２：燃料吐出口
１３：プランジャシール
３０：吸入弁
３１：吸入弁シート
３３：吸入弁ばね
３５：ロッド
３６：アンカー部
３８：アウターコア
３９：固定コア
４０：ロッド付勢ばね
４１：アンカー部付勢ばね
４３：電磁コイル
３００：電磁吸入弁
３６１：磁路形成部
３６２：ガイド部
【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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