(57)【要約】【課題】プランジャの軸線方向における寸法を従来よりも小さく。【解決手段】燃料吸入流路、加圧室及び燃料吐出流路が形成されたボディと、燃料吸入流路に設けられた電磁弁と、燃料吐出流路に設けられた吐出弁と、ボディに支持されるバレルと、バレル内に収容され、加圧室に対して前進／後退するプランジャを有するプランジャ機構とを備えるプランジャポンプであって、ボディ内においてバレルの周囲には燃料の圧力変動を抑制するダンパ空間が形成されている。【選択図】図１
2017120043.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料吸入流路、加圧室及び燃料吐出流路が形成されたボディと、前記燃料吸入流路に設けられた電磁弁と、前記燃料吐出流路に設けられた吐出弁と、前記ボディに支持されるバレルと、前記バレル内に収容され、前記加圧室に対して前進／後退するプランジャを有するプランジャ機構と、を備えるプランジャポンプであって、
前記ボディ内において前記バレルの周囲には、燃料の圧力変動を抑制するダンパ空間が形成されていることを特徴とするプランジャポンプ。
【請求項２】
前記ダンパ空間は、前記バレルの周囲に複数形成されることを特徴とする請求項１記載のプランジャポンプ。
【請求項３】
前記ダンパ空間には、燃料の圧力変動をさらに抑制するダンパ部材が収容されることを特徴とする請求項１または２記載のプランジャポンプ。
【請求項４】
前記ダンパ部材は、可動体と当該可動体を付勢する付勢部材とを備えることを特徴とする請求項３に記載のプランジャポンプ。
【請求項５】
前記ボディは、
前記燃料吸入流路、前記加圧室及び前記燃料吐出流路が形成された第１ボディと、
前記第１ボディに隣接し、当該第１ボディと共に前記バレルを支持する第２ボディと
を備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のプランジャポンプ。
【請求項６】
前記第２ボディは、燃料が流入すると共に前記バレルの周りに環状に形成された環状流路を備え、
前記ダンパ空間は、前記環状流路に連通するように形成されることを特徴とする請求項５に記載のプランジャポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プランジャポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１には、ダンパ室、燃料吸入流路、加圧室、燃料吐出流路及びシリンダ等が形成されたボディと、燃料吸入流路に設けられた電磁弁と、燃料吐出流路に設けられた吐出弁（逆止弁）と、加圧室下部のシリンダ内に設けられたプランジャ等からなる高圧燃料供給ポンプ（プランジャポンプ）が開示されている。この高圧燃料供給ポンプでは、ダンパ室から燃料吸入流路を経て加圧室に取り込まれた燃料をプランジャで加圧すると共に所定のタイミングで電磁弁を作動させて燃料吸入流路と加圧室との連通を遮断することにより、吐出弁（逆止弁）が閉状態から開状態に変化して加圧室内の燃料が燃料吐出流路を介して高圧配管に吐出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−０８８８３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記従来技術では、比較的大きな容積のダンパ室がボディ上部に形成されており、当該ダンパ室が高圧燃料供給ポンプを大型化させている。すなわち、従来技術では、ダンパ室がボディ上部に形成されているので、高圧燃料供給ポンプの高さ寸法（プランジャの軸線方向における寸法）が比較的大きなものとなっている。高圧燃料供給ポンプはエンジンに補機として取り付けられるが、他に多数の補機が取り付けられるエンジンの実装状態を考慮すると、高圧燃料供給ポンプを少しでも小型化したいという要望がある。
【０００５】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、プランジャの軸線方向における寸法を従来よりも小さくすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明では、プランジャポンプに係る第１の解決手段として、燃料吸入流路、加圧室及び燃料吐出流路が形成されたボディと、燃料吸入流路に設けられた電磁弁と、燃料吐出流路に設けられた吐出弁と、前記ボディに支持されるバレルと、前記バレル内に収容され、加圧室に対して前進／後退するプランジャを有するプランジャ機構とを備えるプランジャポンプであって、ボディ内においてバレルの周囲には燃料の圧力変動を抑制するダンパ空間が形成されている、という手段を採用する。
【０００７】
本発明では、プランジャポンプに係る第２の解決手段として、上記第１の解決手段において、ダンパ空間はバレルの周囲に複数形成される、という手段を採用する。
【０００８】
本発明では、プランジャポンプに係る第３の解決手段として、上記第１または第２の解決手段において、ダンパ空間には、燃料の圧力変動をさらに抑制するダンパ部材が収容される、という手段を採用する。
【０００９】
本発明では、プランジャポンプに係る第４の解決手段として、上記第３の解決手段において、ダンパ部材は、可動体と当該可動体を付勢する付勢部材とを備える、という手段を採用する。
【００１０】
本発明では、プランジャポンプに係る第５の解決手段として、上記第１〜第４のいずれかの解決手段において、前記ボディは、燃料吸入流路、加圧室及び燃料吐出流路が形成された第１ボディと、第１ボディに隣接し、当該第１ボディと共にバレルを支持する第２ボディとを備える、という手段を採用する。
【００１１】
本発明では、プランジャポンプに係る第６の解決手段として、上記第５の解決手段において、第２ボディは、燃料が流入すると共に前記バレルの周りに環状に形成された環状流路を備え、ダンパ空間は環状流路に連通するように形成される、という手段を採用する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明では、ボディ内においてプランジャの周囲には空スペースがあることに着目し、当該空スペースを有効活用することによってプランジャの軸線方向における寸法を従来よりも低くすることを実現した。すなわち、本発明によれば、ボディ内においてプランジャの周囲にダンパ機能を担う空間を形成するので、プランジャの軸線方向における寸法を従来よりも小さくすることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係る高圧燃料ポンプＰの横断面図（ａ）及びＡ−Ａ縦断面図（ｂ）である。
【図２】本発明の一実施形態に係る高圧燃料ポンプＰのＢ−Ｂ縦断面図（ａ）及びＣ−Ｃ縦断面図（ｂ）である。
【図３】本発明の一実施形態における円柱空洞Ｓ１の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。
本実施形態に係る高圧燃料ポンプＰは、第１ボディ１、第２ボディ２、流入部材３、吐出部材４、電磁弁５、吐出弁６、プランジャ機構７等を備えている。
【００１５】
高圧燃料ポンプＰは、直噴型エンジンに向けて高圧燃料を吐出するプランジャポンプであり、図示しない低圧ポンプから供給された燃料（低圧燃料）の圧力を所定の圧力（例えば数十ＭＰａ）まで昇圧して高圧配管に吐出する。直噴型エンジンを備えたエンジンシステムでは、燃料タンク内の燃料を低圧燃料ポンプで一次的に昇圧して高圧燃料ポンプＰに供給し、この高圧燃料ポンプＰで二次的に昇圧して得られた高圧燃料を高圧配管を介して各気筒のインジェクタに供給して燃焼させる。
【００１６】
第１ボディ１は、図１及び図２に示すように略円筒状の金属部材であり、中心部に略円筒状の加圧室Ｋが同軸状に形成され、また当該加圧室Ｋを挟んで対向するように燃料吸入流路Ｒｉと燃料吐出流路Ｒｏとが形成されている。また、この第１ボディ１の内部には、半径方向において中心軸線Ｌから所定距離だけ離れた位置に中心軸線Ｌと同一方向に延在する円環状の下降流路Ｒ１、上昇流路Ｒ２及び４つの円柱空洞Ｓ１〜Ｓ４が形成されている。さらに、この第１ボディ１は、中心軸線Ｌに直交する平面として下面１ａを備えている。このような第１ボディ１には、流入部材３、吐出部材４及び電磁弁５が上記加圧室Ｋを取り囲むように取り付けられている。
【００１７】
第２ボディ２は、上記第１ボディ１の下部に隣接し、当該第１ボディ１に対して同軸状に取り付けられた略円筒状の金属部材である。この第２ボディ２は、第１ボディ１の下面１ａと当接すると共に中心軸線Ｌに直交する上面２ａを備えており、この上面２ａには中心軸線Ｌの周囲を囲むように環状溝２ｂが形成されている。この環状溝２ｂは、第１ボディ１の下面１ａと共に環状流路Ｒ３を構成している。
【００１８】
この環状流路Ｒ３は、中心軸線Ｌの周りに環状に延在すると共に、上述した下降流路Ｒ１、上昇流路Ｒ２及び４つの円柱空洞Ｓ１〜Ｓ４を繋ぐ流路である。また、この環状流路Ｒ３は、断面積が下降流路Ｒ１の断面積及び上昇流路Ｒ２の断面積よりも極端に大きく設定されている。このような環状流路Ｒ３と４つの円柱空洞Ｓ１〜Ｓ４とは、燃料の圧力変動を軽減するダンパ機能を担うものであり、本発明におけるダンパ空間に相当するものである。
【００１９】
ここで、図３には円柱空洞Ｓ１の拡大図を代表として示すが、上記４つの円柱空洞Ｓ１〜Ｓ４は形状及び姿勢が全て同様である。したがって、以下では円柱空洞Ｓ１の詳細構成を代表として説明する。
【００２０】
円柱空洞Ｓ１には、図示するように筒部材８とコイルバネ９（付勢部材）とが装着されている。筒部材８は、解放端８ａ（下端）と閉塞端８ｂ（上端）とを有する円筒状部材であり、解放端８ａの管径が閉塞端８ｂの管径よりも大きな形状、つまり解放端８ａと閉塞端８ｂの間に段差部８ｃを有する。このような筒部材８は、円柱空洞Ｓ１の軸線方向と同一の軸線方向となる姿勢で円柱空洞Ｓ１内に収容された可動体である。
【００２１】
コイルバネ９は、上記筒部材８の閉塞端８ｂと円柱空洞Ｓ１の底部との間に挿入されたコイル状のバネ（つるまきばね）である。このコイルバネ９は、自らの軸線方向が筒部材８の軸線方向と同一になるように筒部材８と円柱空洞Ｓ１との間に設けられている。すなわち、このコイルバネ９は、一端（下端）が閉塞端８ｂに接続され、他端が円柱空洞Ｓ１の底部に接続され、筒部材８を軸線方向（上下方向）に可動自在に支持している。このような筒部材８及びコイルバネ９は、ダンパ機能をさらに向上させるダンパ部材として機能するものである。
【００２２】
なお、図３に示されているように、筒部材８が段差部８ｃを備えているので、筒部材８の段差部８ｃより下側の部位と円柱空洞Ｓ１との隙間は、筒部材８の段差部８ｃより上側の部位と円柱空洞Ｓ１との隙間よりも小さくなっている。このような筒部材８と円柱空洞Ｓ１との隙間及び筒部材８内には、上記環状流路Ｒ３を経由して流入する燃料が充満することになる。
【００２３】
流入部材３は、第１ボディ１に取り付けられた管状部材であり、第１ボディ１の下降流路Ｒ１に連通する。この流入部材３は、低圧燃料ポンプから高圧燃料ポンプＰ内に燃料を取り込むための受け口である。吐出部材４は、上記流入部材３と同様に第１ボディ１に取り付けられた管状部材であり、燃料吐出流路Ｒｏに連通する。すなわち、この吐出部材４は、第１ボディ１の半径方向において流入部材３とは異なる位置に設けられた燃料の吐出口である。
【００２４】
電磁弁５は、詳細は省略するが駆動部５ａ、弁座５ｂ（シート部）及び弁体５ｃ等を備え、駆動部５ａによって弁座５ｂに対する弁体５ｃの位置を可変することにより燃料吸入流路Ｒｉと加圧室Ｋとの連通／遮断を切り替える制御弁である。この電磁弁５は、弁座５ｂ及び弁体５ｃ等からなる開閉部が燃料吸入流路Ｒｉ内に設けられており、弁体５ｃが弁座５ｂに当接することにより燃料吸入流路Ｒｉと加圧室Ｋとを遮断する一方、弁体５ｃが弁座５ｂから離間することにより燃料吸入流路Ｒｉと加圧室Ｋとを連通させる。
【００２５】
吐出弁６は、詳細は省略するが弁座６ａ（シート部）及び弁体６ｂ等を備え、加圧室Ｋの燃料圧力に応じて開閉する逆止弁である。すなわち、この吐出弁６は、燃料吐出流路Ｒｏ内に設けられており、加圧室Ｋの燃料圧力が所定の燃料圧力よりも高くなると、弁体６ｂが弁座６ａから離間して加圧室Ｋと燃料吐出流路Ｒｏとを連通させる。また、この吐出弁６は、加圧室Ｋの燃料圧力が所定の燃料圧力よりも低くなると、弁体６ｂが弁座６ａに当接して加圧室Ｋと燃料吐出流路Ｒｏとを遮断する。
【００２６】
プランジャ機構７は、バレル７ａ、プランジャ７ｂ、保持部材７ｃ及び戻しバネ７ｄを備えている。バレル７ａは、第１ボディ１及び第２ボディ２内に中心軸線Ｌと同軸状に収容された略円筒状の金属部材であり、第１ボディ１及び第２ボディ２に支持されている。このバレル７ａの軸心には所定径のシリンダ７ｅが形成されている。このシリンダ７ｅは、加圧室Ｋに連通する円環状の空洞であり、加圧室Ｋの下方に位置する。プランジャ７ｂは、先端部が加圧室Ｋに臨む状態でシリンダ７ｅ内に収容される棒状部材であり、加圧室Ｋに対して前進／後退する。すなわち、プランジャ７ｂは、シリンダ７ｅに対して軸線方向（上下方向）に摺動自在である。
【００２７】
保持部材７ｃは、プランジャ７ｂの後端部に設けられ、戻しバネ７ｄの下端部を係止する円板状部材である。戻しバネ７ｄは、下端部が上記保持部材７ｃに係合する一方、上端部が第２ボディ２の下部に形成された係合溝２ｃに係合するコイルバネである。すなわち、戻しバネ７ｄは、プランジャ７ｂを下方、つまりプランジャ７ｂの先端部が加圧室Ｋから離間する方向（加圧室Ｋの容積を増大させる方向）に付勢する圧縮バネである。なお、このような戻しバネ７ｄによって下方に付勢されたプランジャ７ｂは、図示しない駆動機構によって上方に間欠駆動される。
【００２８】
次に、本実施形態に係る高圧燃料ポンプＰの動作及び作用効果について詳しく説明する。この高圧燃料ポンプＰでは、電磁弁５及びプランジャ機構７が作動することにより、低圧燃料ポンプから流入部材３に供給された低圧燃料が昇圧され、高圧燃料として吐出部材４から高圧配管に吐出される。
【００２９】
すなわち、流入部材３から取り込まれた低圧燃料は、下降流路Ｒ１から環状流路Ｒ３を経由して上昇流路Ｒ２に流れ込み、さらに上昇流路Ｒ２から燃料吸入流路Ｒｉを経由して加圧室Ｋに流れ込む。電磁弁５は、駆動部５ａへの駆動電流の非通電時に開状態、つまり弁体５ｃが弁座５ｂから離間して燃料吸入流路Ｒｉと加圧室Ｋとを連通させる状態となる。したがって、初期段階では、駆動部５ａが作動しない状態において燃料吸入流路Ｒｉと加圧室Ｋとは連通状態である。
【００３０】
そして、この燃料吸入流路Ｒｉと加圧室Ｋとは連通状態でプランジャ機構７が作動してプランジャ７ｂが加圧室Ｋに向かって前進することにより、加圧室Ｋの容積が徐々に減少して加圧室Ｋ内の低圧燃料が緩やかに圧縮（昇圧）される。この緩やかな昇圧過程において、電磁弁５の駆動部５ａに駆動電流が通電されると、電磁弁５の弁体５ｃが弁座５ｂに当接して燃料吸入流路Ｒｉと加圧室Ｋとの連通が遮断され、この結果として加圧室Ｋは密室状態となる。
【００３１】
そして、この密室状態においてプランジャ７ｂが加圧室Ｋに向かってさらに前進することにより、加圧室Ｋ内の低圧燃料は急激に昇圧されて高圧燃料となる。この急激な昇圧によって加圧室Ｋ内の高圧燃料の圧力（燃料圧力）が所定の燃料圧力よりも高くなると、吐出弁６の弁体６ｂが弁座６ａから離間して加圧室Ｋと燃料吐出流路Ｒｏとを連通させ、この結果として吐出弁６を経由して吐出部材４に高圧燃料が供給され、以って吐出部材４から高圧配管に高圧燃料が吐出される。
【００３２】
ここで、電磁弁５の作動によって燃料吸入流路Ｒｉと加圧室Ｋとが遮断されると、燃料吸入流路Ｒｉより上流側の低圧燃料には圧力変動が発生し、その変動は低圧燃料ポンプの動作に影響を与える。従来技術では、このような低圧燃料の圧力変動の影響を軽減するためにボディ上部にダンパ室を設けるが、本実施形態に係る高圧燃料ポンプＰでは、このダンパ室と同様な効果（ダンピング効果）を担うダンパ空間、つまり環状流路Ｒ３と４つの円柱空洞Ｓ１〜Ｓ４とによって構成される空間が第１ボディ１及び第２ボディ２内に形成されている。
【００３３】
したがって、本実施形態によれば、第１ボディ１及び第２ボディ２からなるボディ内においてプランジャ７ｂの周囲にダンパ空間を形成するので、プランジャ７ｂの軸線方向における寸法を従来よりも小さくすることが可能である。
【００３４】
また、本実施形態によれば、ダンパ空間が第１ボディ１に形成された４つの円柱空洞Ｓ１〜Ｓ４を備えるので、単一の円柱空洞を設ける場合よりもダンパ機能を向上させることができる。
【００３５】
また、本実施形態によれば、ダンパ空間が所定容積を有する単純な空間として形成されているのではなく、４つの円柱空洞Ｓ１〜Ｓ４が筒部材８及びコイルバネ９とからなるダンパ部材を備えるので、単純な空間として設けられた従来のダンパ室よりもダンパ機能を向上させることができる。
【００３６】
また、本実施形態によれば、第１ボディ１と第２ボディ２とを組み合わせることによってダンパ空間（環状流路Ｒ３と４つの円柱空洞Ｓ１〜Ｓ４とによって構成される空間）を形成するので、ダンパ空間の形成が容易である。
【００３７】
さらに、本実施形態によれば、ダンパ空間を環状流路Ｒ３と４つの円柱空洞Ｓ１〜Ｓ４との組み合わせによって形成するので、第１ボディ１と第２ボディ２の内部において特に機能を担っていない空き領域を有効活用することが可能である。したがって、このことによっても高圧燃料ポンプＰの全体構成を小型化することが可能である。
【００３８】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のような変形例が考えられる。
（１）上記実施形態では、環状流路Ｒ３と４つの円柱空洞Ｓ１〜Ｓ４との組み合わせによってダンパ空間を第１ボディ１内及び第２ボディ２内に形成したが、本発明はこれに限定されない。例えば、環状流路Ｒ３のみによってダンパ空間を形成してもよく、あるいは４つの円柱空洞Ｓ１〜Ｓ４のいずれかの１つ、２つあるいは３つと環状流路Ｒ３とによってダンパ空間を形成してもよい。
【００３９】
（２）上記実施形態では、４つの円柱空洞Ｓ１〜Ｓ４にダンパ部材（筒部材８及びコイルバネ９）をそれぞれ設けたが、本発明はこれに限定されない。例えばダンパ部材を削除してもよく、あるいは４つの円柱空洞Ｓ１〜Ｓ４のいずれか１つ、２つあるいは３つにダンパ部材を設けてもよい。
【００４０】
（３）上記実施形態では、４つの円柱空洞Ｓ１〜Ｓ４にダンパ部材を設けたが、本発明はこれに限定されない。例えば、ダンパ部材に代えて、高圧燃料ポンプＰが発する音（特に電磁弁５の作動に起因する音）を吸音する吸音部材あるいは音の周波数を変化させる変音部材、また高圧燃料ポンプＰの振動（特に電磁弁５の作動に起因する振動）を抑制する制振部材を設けてもよい。
【符号の説明】
【００４１】
Ｐ  高圧燃料ポンプ
Ｋ  加圧室
Ｒｉ  燃料吸入流路
Ｒｏ  燃料吐出流路
Ｌ  中心軸線
Ｒ１  下降流路
Ｒ２  上昇流路
Ｒ３  環状流路
Ｓ１〜Ｓ４  円柱空洞
１  第１ボディ
１ａ  下面
２  第２ボディ
２ａ  上面
２ｂ  環状溝
２ｃ  係合溝
３  流入部材
４  吐出部材
５  電磁弁
５ａ  駆動部
５ｂ  弁座
５ｃ  弁体
６  吐出弁
６ａ  弁座
６ｂ  弁体
７  プランジャ機構
７ａ  バレル
７ｂ  プランジャ
７ｃ  保持部材
７ｄ  戻しバネ
７ｅ  シリンダ
８  筒部材（可動体）
９  コイルバネ（付勢部材）
８ａ  解放端
８ｂ  閉塞端
８ｃ  段差部
【図１】
2017120043.tif 000003
【図２】
2017120043.tif 000004
【図３】
2017120043.tif 000005