JP2012136994A - 高圧ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】電磁駆動部のエロージョンを抑制することの可能な高圧ポンプを提供する。
【解決手段】コイル７１の径内側に固定コア７２が設けられる。固定コア７２の吸入弁側に設けられる可動コア７３は、吸入弁を開弁方向又は閉弁方向に移動する。固定コア７２の第１収容室６１及び可動コア７３の第２収容室６２に収容される第２スプリング２２は、可動コア７３を吸入弁側に付勢する。固定コア７２よりも高硬度に形成されたガイドピン８０が、第１収容室６１の深部で第２スプリング２２を係止する。可動コア７３の往復移動に起因して第１収容室６１の燃料に発生するキャビティの崩壊により第１収容室６１の内壁にエロージョンが生じることをガイドピンにより抑制することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、内燃機関に用いられる高圧ポンプに関する。

従来、内燃機関に燃料を供給する燃料供給系統に設けられ、燃料を加圧する高圧ポンプが知られている。燃料タンクから高圧ポンプに供給された燃料は、高圧ポンプの備えるプランジャの下降により加圧室に吸入され、プランジャの上昇により加圧圧送される。プランジャが下死点から上死点に移動する途中まで、高圧ポンプの備える電磁駆動部は、加圧室に燃料を供給する供給通路に設けられた吸入弁を開弁する。これにより、加圧室と供給通路とが連通し、加圧室に吸入した燃料の一部が供給通路に排出される。プランジャが下死点から上死点に移動する途中で電磁駆動部は吸入弁を閉弁する。これにより、高圧ポンプから内燃機関に適切な量の燃料が加圧圧送される。
電磁駆動部は、コイル、固定コア、可動コアおよびスプリングなどを有する。プランジャの往復移動に伴い、コイルに断続して通電されると、固定コアと可動コアとは当接と離間を高速で繰り返す。これにより、固定コア及び可動コアとの間でスプリングを収容する収容室の燃料に圧力変動が生じる。このため、収容室の燃料にキャビティが生じると、このキャビティの崩壊により収容室の内壁にエロージョンが生じるおそれがある。
特許文献１では、固定コアと可動コアとが当接する端面に表面硬度を高める機械的な処理をすることで、エロージョンを抑制している。
特許文献２では、固定コアと可動コアに設けられたスプリングの収容室と供給通路とを連通する孔（引用文献２の貫通孔１７）を可動コアに設けている。これにより、可動コアの往復移動に対する収容室の燃料による圧力抵抗を低減し、可動コアの応答性を高めている。

特開２００６−３０７８７０号公報 特開２０１０−２１６３６０号公報

しかしながら、特許文献１は、固定コアと可動コアの当接面の表面硬度のみを高めているので、それ以外のエロージョンによるストレスの大きい箇所では、ストレスに対する十分な硬度が得られないおそれがある。
特許文献２は、収容室と供給通路とを連通する孔を可動コアに設けることで、収容室の圧力変動が低減されると考えられる。しかし、このような孔を可動コアに設けると、可動コアの往復移動に対する収容室の燃料によるダンパ効果が得られなくなる。このため、可動コアと固定コアとが当接する時の衝撃力が増加する。これにより、可動コア又は固定コアが破損するおそれがある。また、可動コアと固定コアとの衝突による作動音の悪化が懸念される。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、電磁駆動部のエロージョンを抑制することの可能な高圧ポンプを提供することを目的とする。

請求項１に係る発明によると、プランジャの往復移動により燃料が加圧される加圧室をポンプボディは有する。加圧室に供給される燃料が流れる供給通路を吸入弁部が開放又は遮断する。加圧室から吐出する燃料が流れる吐出通路を吐出弁部が開放又は遮断する。吸入弁の開弁動作又は閉弁動作を制御する電磁駆動部は、コイル、固定コア、可動コア、付勢手段およびガイドピンを有する。
固定コアは、通電されることで磁界を発生するコイルの径内側に設けられる。固定コアの吸入弁側に設けられる可動コアは、吸入弁を開弁方向又は閉弁方向に移動する。固定コア及び可動コアの少なくともいずれか一方に設けられた収容室に収容される付勢手段は、可動コアを吸入弁側に付勢する。収容室を有する固定コア又は可動コアよりも高硬度のガイドピンが、収容室の深部で付勢手段を係止する。
コイルに通電されると、固定コア及び可動コアにより形成される磁気回路に磁束が流れ、可動コアは固定コアに磁気吸引される。コイルの通電が停止すると、可動コアは、付勢手段の付勢力により固定コアから離れる。これにより、付勢手段を収容する収容室には可動コアの移動により燃料の圧力変動が生じるので、収容室の燃料内にキャビティが発生する。ガイドピンは、収容室を有する固定コア又は可動コアよりも高硬度であるので、収容室の深部でキャビティの崩壊によりエロージョンが生じることを抑制することができる。
また、固定コア及び可動コアと別体でガイドピンを設けることで、固定コア及び可動コアを磁気特性の優れた磁性体で形成することが可能となる。このため、可動コアの応答性を高めることができる。

請求項２に係る発明によると、ガイドピンは、収容室の内壁に嵌合すると共に付勢手段を係止する基部、及びこの基部から収容室の開口側へ延びる凸部を有する。凸部が付勢手段の径内側を案内することで、付勢手段の径外側と収容室の内壁との間に隙間が設けられる。
エロージョンは、容積の小さい空間を形成する壁面に生じやすい。このため、付勢手段の径外側と収容室の内壁との間に、エロージョンを抑制可能な距離の隙間を設けることで、収容室の内壁にエロージョンが生じることを抑制することができる。
また、収容室の内壁と付勢手段とが摺接することを抑制することができる。

請求項３に係る発明によると、ガイドピンは、基部の軸方向凸部側で付勢手段を係止する係止面と、凸部の径外側で付勢手段の径内側を案内する案内面と、凸部の案内面よりも収容室の開口側に設けられるテーパ面とを有する。
これにより、案内面は、付勢手段の基部側の端部で案内し、付勢手段が伸縮する部分をテーパ状に縮径させることで、両者が摺接して軸方向の伸縮を阻害することなく、付勢手段の径方向の移動を制限する。これにより、付勢手段の伸縮機能を維持すると共に、付勢手段の径外側と収容室の内壁との間に隙間を設けることができる。
また、付勢手段の径内側をテーパ面に沿って凸部に挿入することで、付勢手段をガイドピンに容易に組み付けることができる。

請求項４に係る発明によると、ガイドピンの凸部は、係止面と案内面との間で径内方向に環状に凹み、付勢手段の端末内径角部が凸部付根の隅Ｒへ乗り上げることを回避可能な環状凹部を有する。
これにより、付勢手段の軸方向の直立性が保たれるので、付勢手段の径外側と収容室の内壁との間の隙間を維持することができる。また、両者の摺接を回避できるので付勢手段の設定荷重特性を維持することができる。

請求項５に係る発明によると、ガイドピンは、基部の係止面の径外側に係止側面取り部が設けられる。係止側面取り部の軸方向の距離は、係止側面取り部の径外方向に位置する収容室の内壁のエロージョンを抑制可能な程度に小さい。
係止側面取り部の軸方向の距離を小さくすることで、係止側面取り部と収容室の内壁との間に形成される略くさび状の空間の容積が小さくなる。このため、係止側面取り部の径外方向に位置する収容室の内壁にエロージョンが生じることを抑制することができる。

請求項６に係る発明によると、ガイドピンは、基部の凸部と反対側の底面の径外側に底側面取り部が設けられる。底側面取り部と基部の底面とのなす角は、接触端よる収容室の底壁の磨耗が抑制可能な程度に大きい。
これにより、基部による収容室の底壁のフレッティング摩耗が抑制され、ガイドピンの姿勢が保たれる。このため、付勢手段の軸方向の直立性が保たれるので、付勢手段の径外側と収容室の内壁との間の隙間を維持することができる。また、付勢手段の設定荷重を維持することができる。
さらに、ガイドピンを収容室に挿入する際、底側面取り部が収容室の大径穴と小径穴の段差を滑らかに移動するので、ガイドピンを小径穴に容易に組み付けることができる。

請求項７に係る発明によると、固定コア又は可動コアの有する収容室は、ガイドピンの基部が嵌合する小径穴と、この小径穴より収容室の開口側で小径穴より内径が大きい大径穴とにより形成される。
これにより、収容室を形成する大径穴の内壁と付勢手段との間に設けられる隙間を大きくし、大径穴の内壁にエロージョンが生じることを抑制することができる。また、付勢手段が大径穴の内壁と摺接することを抑制することができる。
さらに、ガイドピンを収容室に挿入する際、ガイドピンの基部が大径穴を容易に通過するので、ガイドピンを小径穴に容易に組み付けることができる。

請求項８に係る発明によると、固定コア又は可動コアの有する収容室は、小径穴と大径穴との間に段差を有する。その段差は、ガイドピンの係止面よりも収容室の開口側に位置する。
これにより、大径穴の内壁と基部の径外方向の外壁との間の微小な略くさび状空間を拡げることなく、小径穴の内壁と基部の外壁とが当接可能になる。したがって、収容室の内壁にエロージョンが生じることを抑制することができる。

請求項９に係る発明によると、収容室の内壁にショットピーニングが施される。
これにより、収容室を有する固定コア又は可動コアの磁気特性を維持すると共に、表面硬度を高めることで、収容室の内壁にエロージョンが生じることを抑制することができる。

請求項１０に係る発明によると、ガイドピンは、基部が収容室の内壁に圧入される。
これにより、基部の外壁と収容室の内壁との隙間が略０になる。したがって、基部の径外側に位置する収容室の内壁にエロージョンが生じることを抑制することができる。

請求項１１に係る発明によると、ガイドピンは、基部が収容室の内壁にゆるみばめされる。
これにより、固定コア又は可動コアのガイドピン嵌合部を所定の内径公差範囲で容易に形成することができる。また、ガイドピンを所定の外径公差範囲で容易に形成することができる。

請求項１２に係る発明によると、ガイドピンは、付勢手段よりも高硬度である。
これにより、ガイドピンの係止面のフレッティング摩耗を抑制することが可能になる。このため、付勢手段の軸方向の直立性が保たれるので、付勢手段の径外側と収容室の内壁との間の隙間を維持することができる。また、付勢手段の設定荷重を維持することができる。

請求項１３に係る発明では、高圧ポンプの電磁駆動部を電磁駆動装置として捉えることが可能である。これにより、上述した請求項１に係る発明と同様の作用効果を奏することができる。
なお、請求項１３に係る発明に、請求項２〜１２に係る発明を適用してもよい。

本発明の第１実施形態による高圧ポンプの断面図である。 本発明の第１実施形態による高圧ポンプの電磁駆動部の断面図である。 図２のガイドピン装着部分の要部拡大図である。 本発明の第１実施形態による高圧ポンプの電磁駆動部を構成する部材の特性図である。 本発明の第２実施形態による高圧ポンプの電磁駆動部の断面図である。 図５のＶＩ−ＶＩ線断面図である。 本発明の第３実施形態による高圧ポンプの電磁駆動部の断面図である。 図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線断面図である。 本発明の第４実施形態による高圧ポンプのガイドピン装着部分の要部拡大図である。 比較例による高圧ポンプのガイドピン装着部分の要部拡大図である。

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。
（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〜図３に示す。本実施形態の高圧ポンプ１０は、内燃機関に燃料を供給する燃料供給系統に設けられる。燃料タンクから汲み上げられた燃料は、高圧ポンプ１０により加圧され、デリバリパイプに蓄圧される。そしてデリバリパイプに接続するインジェクタから内燃機関の各気筒に噴射供給される。

高圧ポンプ１０は、ポンプボディ１１、プランジャ１３、ダンパ室２０１、吸入弁部３０、電磁駆動部７０及び吐出弁部９０などを備えている。
ポンプボディ１１とプランジャ１３について説明する。
ポンプボディ１１には、円筒状のシリンダ１４が形成されている。シリンダ１４には、プランジャ１３が軸方向に往復移動可能に収容されている。プランジャ１３は、シリンダ１４の深部に形成された加圧室１２１に臨むように設けられている。プランジャ１３の加圧室１２１と反対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とオイルシールホルダ２５との間には、スプリング１９が設けられている。このスプリング１９の弾性力により、スプリング座１８は図示しないエンジンのカムシャフトの方向へ付勢される。これにより、プランジャ１３は、図示しないタペットを介してカムシャフトのカムと接することで軸方向に往復移動する。プランジャ１３の往復移動により、加圧室１２１の容積が変化することで燃料が吸入、加圧される。

次に、ダンパ室２０１について説明する。
ポンプボディ１１には、シリンダ１４の反対側に、シリンダ側１４に凹む凹部２０３が設けられている。凹部２０３の周縁には、軸方向に突出する筒状の筒部２０５が設けられている。筒部２０５に有底筒状のカバー５０が被さることで、ダンパ室２０１が形成される。
ダンパ室２０１には、パルセーションダンパ２１０、第１支持部材２１１、第２支持部材２１２及び波ばね２１３が収容されている。
パルセーションダンパ２１０は、２枚の金属ダイアフラムから構成され、内部に所定圧の気体が密封されている。パルセーションダンパ２１０は、２枚の金属ダイアフラムがダンパ室２０１の圧力変化に応じて弾性変形することで、ダンパ室２０１の燃圧脈動を低減する。

第１支持部材２１１と第２支持部材２１２は、筒状に形成され、パルセーションダンパ２１０を上下から挟持している。第１支持部材２１１は、凹部２０３に設けられた穴１１０に嵌入している。これにより、第１支持部材２１１は、径方向の移動が制限される。
波ばね２１３は、第２支持部材２１２とカバー５０との間に設けられている。波ばね２１３は、第２支持部材２１２を凹部２０３の穴１１０側に押圧している。これにより、第２支持部材２１２、パルセーションダンパ２１０及び第１支持部材２１１がダンパ室２０１内に固定される。
第１支持部材２１１は、径方向に燃料を通す孔を有している。これにより、第１支持部材２１１の内側と外側とを燃料が流れる。

ダンパ室２０１は、図示しない燃料通路を通じて図示しない燃料入口と連通している。この燃料入口には図示しない燃料タンクから燃料が供給される。したがって、ダンパ室２０１は、燃料入口から燃料通路を通じて燃料タンクの燃料が供給される。

続いて、吸入弁部３０について説明する。
ポンプボディ１１には、シリンダ１４の中心軸と略垂直に筒部１５が設けられている。筒部１５の内側に弁ボディ３１は収容され、係止部材２０によって固定されている。弁ボディ３１の内側には、凹テーパ状の円周面を有する第１弁座３４が形成されている。
吸入弁３５は弁ボディ３１の内側に配置されている。吸入弁３５は、弁ボディ３１の底部に設けられた孔の内壁に案内されて往復移動する。吸入弁３５は、第１弁座３４から離座することで供給通路１００を開放し、第１弁座３４に着座することで供給通路１００を閉塞する。

ストッパ４０は、弁ボディ３１の内壁に固定されている。このストッパ４０は、吸入弁３５の開弁方向（図１の右方向）への移動を規制する。ストッパ４０の内側と吸入弁３５の端面との間には第１スプリング２１が設けられている。第１スプリング２１は、吸入弁３５を閉弁方向（図１の左方向）へ付勢している。
ストッパ４０には、ストッパ４０の軸に対して傾斜する傾斜通路１０２が周方向に複数形成されている。この傾斜通路１０２を通り、加圧室１２１と弁ボディ３１の内側の通路とを燃料が流れる。

次に電磁駆動部７０について図２及び図３を参照して説明する。
電磁駆動部７０は、フランジ７５、コイル７１、固定コア７２、可動コア７３、付勢手段としての第２スプリング２２、及びガイドピン８０などを有している。
固定コア７２、可動コア７３及びフランジ７５は、例えばフェライト系ステンレスなどの磁性体を磁気焼鈍することで形成され、コイル７１が励磁する磁界の磁束が流れる磁気回路を構成している。

フランジ７５は、ポンプボディ１１の筒部１５に取り付けられ、筒部１５の端部を塞いでいる。フランジ７５の筒部１５と反対側に可動コア７３を収容する筒状の可動コア室７４が設けられている。
この可動コア室７４に可動コア７３は軸方向に往復移動可能に収容されている。可動コア７３は、軸方向に通じる複数の呼吸孔７３１を有している。呼吸孔７３１を通じ、可動コア室７４内で可動コア７３の軸方向の一方と他方を燃料が流通する。
フランジ７５の中央に設けられた孔の内壁には、筒状のガイド筒７６が固定されている。このガイド筒７６の径内側にニードル３８が往復移動可能に設けられている。ニードル３８は、一方の端部が可動コア７３に固定され、他方の端部が吸入弁３５の電磁駆動部７０側の端面に当接可能である。ニードル３８の径外方向の外壁に設けられた切り欠き３９を経由し、供給通路１００から可動コア室７４に燃料が流入する。

フランジ７５の筒部と反対側にコネクタ７７が磁気回路を構成するヨーク１２によって保持されている。コネクタ７７の内側に設けられたボビン７８にコイル７１が巻回されている。コネクタ７７の端子７７１を通じてコイル７１に通電されると、コイル７１は磁界を発生する。
固定コア７２は、ボビン７８の径内側に可動コア７３と向き合って配置されている。フランジ７５と固定コア７２との間に非磁性材料から形成された筒部材７９が設けられている。筒部材７９は、固定コア７２と可動コア７３の間に吸引力を生じさせるためのエアギャップへ磁束を通すための固定コア７２とフランジ７５との間の磁気遮断部に挿入され、外部と遮断された可動コア室７４を構成する。

固定コア７２は、可動コア７３側の端部に開口する第１収容室６１を有する。また、可動コア７３は、固定コア７２側の端部に開口する第２収容室６２を有する。固定コア７２の第１収容室６１の内壁は、ショットピーニングが施され、表面硬さが高められている。可動コア７３の第２収容室６２の内壁は硬質めっきが施され、表面硬さが高められている。
固定コア７２の第１収容室６１と可動コア７３の第２収容室６２とに第２スプリング２２が収容されている。第２スプリング２２は、第１スプリング２１が吸入弁３５を閉弁方向に付勢する力よりも強い力で、可動コア７３を閉弁方向へ付勢している。
固定コア７２の第１収容室６１は、第１収容室６１の深部の小径穴６３と、この小径穴６３より収容室の開口側で小径穴６３より内径の大きい大径穴６４から形成されている。

第１収容室６１に第２スプリング２２を係止するガイドピン８０が設けられている。ガイドピン８０は、例えばマルテンサイト系のステンレスを焼き入れ処理することで、固定コア７２、可動コア７３及び第２スプリング２２よりも高硬度に形成されている。ガイドピン８０は、ビッカース硬さがＨｖ４００以上である。好ましくは、Ｈｖ６５０以上である。ガイドピン８０は、基部８１、凸部８２、係止面８３、案内面８４及びテーパ面８５などから成る。
基部８１は、第１収容室６１の小径穴６３の内壁にゆるみばめにより嵌合している。基部８１の軸方向突部側に形成される係止面８３は、ガイドピン８０の軸に垂直に形成され、第２スプリング２２を係止している。

凸部８２は、基部８１から第１収容室６１の開口側へ延びている。凸部８２の径外側に第２スプリング２２の径内側を案内する案内面８４が形成されている。案内面８４は、第２スプリング２２の先端からスプリング線の一巻分（約２７０〜３６０°程度）を案内している。
凸部８２の案内面８４よりも基部８１と反対側にテーパ面８５が設けられている。テーパ面８５は、第２スプリング２２の軸方向の伸縮を阻害することなく、第２スプリング２２の径方向の移動を制限する。また、テーパ面８５が第２スプリング２２を案内することで、第２スプリング２２を凸部８２に容易に挿入することが可能になる。
基部８１の係止面８３が第２スプリング２２を係止し、凸部８２の案内面８４が第２スプリング２２の径内側を案内することで、大径穴６４の内壁と第２スプリング２２との間に隙間が設けられる。この隙間を大きくすることで、大径穴６４の内壁にエロージョンが生じることを抑制することができる。また、大径穴６４の内壁と第２スプリング２２との摺接を抑制することができる。

基部８１の凸部８２と反対側の底面８６の径外側に底側面取り部８７が設けられている。底側面取り部８７と底面８６とのなす角は大きく形成されることが好ましい。本実施形態では、底側面取り部８７の底面８６側は曲面に形成されている。これにより、基部８１の面圧による第１収容室６１の底壁の変形またはフレッティング摩耗が抑制される。
基部８１の係止面８３の径外側に係止側面取り部８８が設けられている。係止側面取り部８８の軸方向の距離ｈは小さいことが好ましい。これにより、係止側面取り部８８と第１収容室６１の内壁との間に形成される略くさび状空間の容積が小さくなるので、第１収容室６１の内壁にエロージョンが生じることを抑制することができる。
凸部８２は、基部８１と案内面８４との間で、径内方向に環状に凹む環状凹部８９を有する。凸部８２と基部８１との接続箇所は、切削加工により曲面状に形成される。環状凹部８９は、第２スプリング２２の端末内径角部が凸部８２の付根の隅に加工上でき得るＲへの乗り上げを防止している。これにより、第２スプリング２２の直立性が維持される。

コイル７１に通電していないとき、可動コア７３と固定コア７２とは、第２スプリング２２の弾性力により互いに離れている。これにより、可動コア７３と一体のニードル３８が吸入弁３５側へ移動し、ニードル３８の端面が吸入弁３５を押圧することで吸入弁３５が開弁する。
コイル７１に通電されると、固定コア７２、可動コア７３、フランジ７５およびヨーク１２によって形成される磁気回路に磁束が流れ、可動コア７３が第２スプリング２２の弾性力に抗し、固定コア７２側に磁気吸引される。これにより、ニードル３８は、吸入弁３５に対する押圧力を解除する。

次に可変容積室１２２について図１を参照して説明する。
プランジャ１３は、小径部１３１及び大径部１３３を有している。小径部１３１と大径部１３３との接続部分に段差面１３２が形成される。段差面１３２に向き合うように、略円環状のプランジャストッパ２３が設けられている。
プランジャストッパ２３は、加圧室１２１側の端面がポンプボディ１１に当接している。プランジャ１３は、プランジャストッパ２３の中央部に設けられた孔２３３に挿通している。プランジャストッパ２３は、径方向に放射状に延びる複数の溝路２３２を有している。
プランジャ１３の段差面１３２、小径部１３１の外壁、シリンダ１４の内壁、プランジャストッパ２３およびシール部材２４に囲まれる略円環状の空間により可変容積室１２２が形成される。

ポンプボディ１１には、シリンダ１４が開口する側の外壁に、加圧室１２１側へ略円環状に凹む凹部１０５が設けられている。凹部１０５には、オイルシールホルダ２５が嵌め込まれている。オイルシールホルダ２５は、プランジャストッパ２３との間にシール部材２４を挟んで、ポンプボディ１１に固定されている。シール部材２４は、小径部１３１周囲の燃料油膜の厚さを規制し、プランジャ１３の摺動によるエンジンへの燃料のリークを抑制する。オイルシールホルダ２５の加圧室１２１と反対側の端部には、オイルシール２６が装着されている。オイルシール２６は、小径部１３１周囲のオイル油膜の厚さを規制し、プランジャ１３の摺動によるオイルのリークを抑制する。

オイルシールホルダ２５とポンプボディ１１との間には、筒状通路１０６とこの筒状通路１０６に連通する環状通路１０７が形成されている。筒状通路１０６はプランジャストッパ２３の溝路２３２に連通している。環状通路１０７はポンプボディ１１に形成された戻し通路１０８を経由してダンパ室２０１に連通している。このように、溝路２３２、筒状通路１０６、環状通路１０７及び戻し通路１０８が順に連通することで、可変容積室１２２とダンパ室２０１とが連通する。

次に吐出弁部９０について説明する。
吐出弁部９０は、吐出弁９２、規制部材９３、スプリング９４などから構成されている。
ポンプボディ１１には、シリンダ１４の中心軸と略垂直に吐出通路１１４が形成されている。吐出通路１１４は加圧室１２１と燃料出口９１とを連通している。
吐出弁９２は、有底筒状に形成され、吐出通路１１４に往復移動可能に収容されている。吐出弁９２は、第２弁座９５に着座することで吐出通路１１４を閉塞し、第２弁座９５から離座することで吐出通路１１４を開放する。
吐出弁９２の燃料出口９１側に設けられた筒状の規制部材９３は、吐出通路１１４の内壁に固定されている。規制部材９３は、吐出弁９２の燃料出口９１側への移動を規制する。
スプリング９４は、一端が規制部材９３に当接し、他端が吐出弁９２に当接している。スプリング９４は、吐出通路１１４の内壁に形成される第２弁座９５側へ吐出弁９２を付勢しており、規制部材９３の設置位置によって、ばね荷重を変化させることで後述の吐出弁９２の開弁圧を調整することができる。

加圧室１２１の燃料の圧力が上昇し、加圧室１２１側の燃料から吐出弁９２が受ける力がスプリング９４のばね力と第２弁座９５の下流側の燃料から受ける力との和よりも大きくなると、吐出弁９２は第２弁座９５から離座する。これにより、加圧室１２１から吐出通路１１４を通り、燃料出口９１から燃料が吐出される。
一方、加圧室１２１の燃料の圧力が低下し、加圧室１２１側の燃料から吐出弁９２が受ける力がスプリング９４のばね力と第２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、吐出弁９２は第２弁座９５に着座する。これにより、第２弁座９５の下流側の燃料が加圧室１２１へ逆流することが防止される。

次に高圧ポンプ１０の作動について説明する。
（１）吸入行程
カムシャフトの回転により、プランジャ１３が上死点から下死点に向かって下降すると、加圧室１２１の容積が増加し、燃料が減圧される。吐出弁９２は弁座９５に着座し、吐出通路１１４を閉塞する。吸入弁３５は、加圧室１２１と供給通路１００との差圧により、第１スプリング２１の付勢力に抗して図１の右方向に移動し、開弁状態となる。このとき、コイル７１への通電は停止されているので、可動コア７３及びこの可動コア７３と一体のニードル３８は第２スプリング２２の付勢力により図１の右方向に移動する。したがって、ニードル３８と吸入弁３５とが当接し、吸入弁３５は開弁状態を維持する。これにより、供給通路１００から加圧室１２１に燃料が吸入される。

吸入行程では、プランジャ１３の下降により、可変容積室１２２の容積が減少する。したがって、可変容積室１２２の燃料は、筒状通路１０６、環状通路１０７及び戻し通路１０８を経由し、ダンパ室２０１へ送り出される。
ここで、大径部１３３と可変容積室１２２の断面積比は概ね１：０．６である。したがって、加圧室１２１の容積の増加分と可変容積室１２２の容積の減少分の比も１：０．６となる。よって、加圧室１２１が吸入する燃料の約６０％が可変容積室１２２から供給され、残りの約４０％が燃料入口から吸入される。これにより、加圧室１２１への燃料の吸入効率が向上する。

（２）調量行程
カムシャフトの回転により、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、加圧室１２１の容積が減少する。このとき、所定の時期まではコイル７１への通電が停止されているので、第２スプリング２２の付勢力によりニードル３８と吸入弁３５は図１の右方向に位置する。これにより、供給通路１００は開放した状態が維持される。このため、一度加圧室１２１に吸入された低圧燃料が、供給通路１００へ戻される。したがって、加圧室１２１の圧力は上昇しない。

調量行程では、プランジャ１３の上昇により、可変容積室１２２の容積が増大する。したがって、ダンパ室２０１の燃料は、戻し通路１０８、環状通路１０７及び筒状通路１０６を経由し、可変容積室１２２へ流入する。
このとき、加圧室１２１がダンパ室２０１側へ排出する低圧燃料の容積の約６０％が、ダンパ室２０１から可変容積室１２２に吸入される。これにより、燃圧脈動の約６０％が低減される。

（３）加圧行程
プランジャ１３が下死点から上死点に向かって上昇する途中の所定の時刻に、コイル７１へ通電される。するとコイル７１に発生する磁界により、固定コア７２と可動コア７３との間に磁気吸引力が発生する。この磁気吸引力が第２スプリング２２の弾性力と第１スプリング２１の弾性力との差よりも大きくなると、可動コア７３とニードル３８は固定コア７２側（図１の左方向）へ移動する。これにより、吸入弁３５に対するニードル３８の押圧力が解除される。吸入弁３５は、第１スプリング２１の弾性力、及び加圧室１２１からダンパ室２０１側へ排出される低圧燃料の流れによって生ずる力により、弁座３４側へ移動する。したがって、吸入弁３５は弁座３４に着座し、供給通路１００が閉塞される。

吸入弁３５が弁座に着座した時から、加圧室１２１の燃料圧力は、プランジャ１３の上死点に向かう上昇と共に高くなる。加圧室１２１の燃料圧力が吐出弁９２に作用する力が、吐出通路１１４の燃料圧力が吐出弁９２に作用する力およびスプリング９４の付勢力よりも大きくなると、吐出弁９２が開弁する。これにより、加圧室１２１で加圧された高圧燃料は吐出通路１１４を経由して燃料出口９１から吐出する。
なお、加圧行程の途中でコイル７１への通電が停止される。加圧室１２１の燃料圧力が吸入弁３５に作用する力は、第２スプリング２２の付勢力より大きいので、吸入弁３５は閉弁状態を維持する。

高圧ポンプ１０は、（１）から（３）の行程を繰り返し、内燃機関に必要な量の燃料を加圧して吐出する。
コイル７１へ通電するタイミングを早くすれば、調量行程の時間が短くなると共に、加圧行程の時間が長くなる。これにより、加圧室１２１から供給通路１００へ戻される燃料が少なくなり、吐出通路１１４から吐出される燃料が多くなる。
一方、コイル７１へ通電するタイミングを遅くすれば、調量行程の時間が長くなると共に、吐出行程の時間が短くなる。これにより、加圧室１２１から供給通路１００へ戻される燃料が多くなり、吐出通路１１４から吐出される燃料が少なくなる。
このように、コイル７１へ通電するタイミングを制御することで、高圧ポンプ１０から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できる。

次に、電磁駆動部７０を構成する固定コア７２、第２スプリング２２及びガイドピン８０に対するエロージョン抑制効果の試験結果を図４に示す。この試験では、燃料を入れた容器に各部材を入れ、磁歪振動子によって燃料にキャビティを発生させることで各部材に繰り返しストレスを与えた。
ショットピーニングを施していない固定コア、ショットピーニングを施した固定コア７２、第２スプリング２２及びガイドピン８０について、同一の構成の部材を５個づつ用意した。それぞれの部材について、キャビテーションによる５段階のストレスレベルで繰り返しストレスを与え、各部材の表面に損傷開始が確認された回数をプロットした。

ショットブラストを施していない固定コアの試験結果を実線Ａに示す。ショットピーニングを施した固定コア７２の試験結果を実線Ｂに示す。第２スプリング２２の試験結果を実線Ｃに示す。これらの部材は、キャビテーションによるストレスを高くすると、少ない回数で損傷開始が確認された。また、キャビテーションによるストレスを低くすると、多い回数で損傷開始が確認された。なお、ショットピーニングを施した固定コア７２では、キャビテーションによるストレスを最も低くしたとき、Ｄに示すように、約２．８×１０⁸回において損傷が確認されなかった。
キャビテーションによるストレスが同レベルの場合、ショットピーニングを施していない固定コア、ショットピーニングを施した固定コア７２、第２スプリング２２の順に損傷開始の回数が増加した。
また、マルテンサイト系ステンレスを焼き入れ加工したガイドピン８０は、Ｅに示すように、キャビテーションによるストレスを最も高くしたときにおいても、約２．８×１０⁸回において損傷が確認されなかった。この結果、本実施形態のガイドピン８０は、エロージョンが生じる可能性が極めて低いことが確認された。

本実施形態は、以下の作用効果を奏する。
（１）可動コア７３の往復移動により、その離間時には第１収容室６１と第２収容室６２内の燃料圧力が低下し、燃料中にキャビティが発生する。次に着座時には燃料圧力が上昇し、キャビティが崩壊し、特に第１収容室６１の深部にエロージョンが生じるおそれがある。本実施形態のガイドピン８０は、第１収容室６１を有する固定コア７２よりも高硬度であるので、キャビティの崩壊により第１収容室６１の深部にエロージョンが生じることを抑制することができる。
また、固定コア７２及び可動コア７３と別体でガイドピン８０を設けることで、固定コア７２及び可動コア７３を磁気特性の優れた磁性体で形成することが可能となる。このため、可動コア７３の応答性を高めることができる。
さらに、第１収容室６１と第２収容室６２の燃料圧力により、可動コア７３と固定コア７２とが衝突する時のダンパ効果が維持される。したがって、エロージョン抑制と、可動コア７３と固定コア７２とが当接する時の衝撃力の緩和を両立することができる。

（２）ガイドピン８０の案内面８４が第２スプリング２２の径内側を案内することで、第２スプリング２２の径外側と大径穴６４の内壁との間に隙間が設けられる。この隙間により、大径穴６４の内壁にエロージョンが生じることを抑制することができる。また、第２スプリング２２が大径穴６４の内壁と摺接することを抑制することができる。
また、ガイドピン８０を第１収容室６１に挿入する際、ガイドピン８０の基部８１が大径穴６４を容易に通過するので、ガイドピン８０を小径穴６３の内壁に容易に組み付けることができる。

（３）ガイドピン８０の凸部８２に設けられるテーパ面８５は、第２スプリング２２の軸方向の伸縮を阻害することなく、第２スプリング２２の径方向の移動を制限する。したがって、第２スプリング２２の伸縮機能を維持すると共に、第２スプリング２２の径外側と大径穴６４の内壁との間に隙間を設けることができる。
また、第２スプリング２２の径内側をテーパ面８５に沿って凸部８２に挿入することで、第２スプリング２２をガイドピン８０に容易に組み付けることができる。

（４）ガイドピン８０の凸部８２に設けられた環状凹部８９により、第２スプリング２２端末角部が凸部８２の加工時にでき得る隅Ｒへ乗り上げることが防止される。このため、第２スプリング２２の軸方向の直立性が保たれるので、第２スプリング２２の径外側と大径穴６４の内壁との間の隙間を維持することができる。また、第２スプリング２２の設定荷重を維持することができる。

（５）ガイドピン８０の基部８１に設けられる底側面取り部８７と基部８１の底面８６とのなす角を大きくすることで、第１収容室６１の底壁のフレッティング摩耗が抑制され、ガイドピン８０の姿勢が保たれる。このため、第２スプリング２２の軸方向の直立性が保たれるので、第２スプリング２２の径外側と大径穴６４の内壁との間の隙間を維持することができる。また、第２スプリング２２の設定荷重を維持することができる。
さらに、ガイドピン８０を収容室に挿入する際、底側面取り部８７が第１収容室６１の大径穴６４と小径穴６３の段差を滑らかに移動するので、ガイドピン８０を小径穴６３に容易に組み付けることができる。

（６）第１収容室６１の内壁及び第２収容室６２の内壁にショットピーニングが施されることで、固定コア７２又は可動コア７３の磁気特性を維持しつつ、表面硬度を高めることで、第１収容室６１の内壁及び第２収容室６２の内壁にエロージョンが生じることを抑制することができる。

（７）ガイドピン８０は、基部８１が小径穴６３の内壁にゆるみばめされることで、固定コア７２に小径穴６３を所定の内径公差範囲で容易に形成することができる。また、ガイドピン８０を所定の外径公差範囲で容易に形成することができる。
（８）ガイドピン８０は、第２スプリング２２よりも高硬度であるので、ガイドピン８０の係止面８３のフレッティング摩耗を抑制することが可能になる。このため、第２スプリング２２の軸方向の直立性が保たれるので、第２スプリング２２の径外側と大径穴６４の内壁との間の隙間を維持することができる。また、第２スプリング２２の設定荷重を維持することができる。

ここで、本実施形態のさらなる作用効果を説明するため、比較例による燃料ポンプの第１収容室とガイドピンとの関係を図１０に示す。図１０において、第１実施形態に対応する構成には、符号の末尾に「０」を付して説明を省略する。
比較例では、第１収容室６１０の小径穴６３０と大径穴６４０との段差６５０が基部８１０の径外側に位置している。このため、基部８１０と大径穴６４０との間に環状の微小空間６６０が形成される。ここで、エロージョンは、圧力伝播によって、第１収容室６１０の深部、かつ、容積の小さい微小空間６６０部分に生じやすい。このため、比較例では、基部８１０の径外側に位置する大径穴６４０の内壁にエロージョンが生じるおそれがある。

これに対し、本実施形態は、以下の作用効果を奏する。
（９）第１収容室６１の小径穴６３と大径穴６４との段差は、ガイドピン８０の係止面８３よりも開口側に位置する。これにより、大径穴６４の内壁と基部８１の径外方向の外壁との間に微小空間が形成されることなく、小径穴６３の内壁と基部８１の外壁とが当接する。したがって、第１収容室６１の内壁にエロージョンが生じることを抑制することができる。
さらに、本実施形態では、ガイドピン８０の係止側面取り部８８の軸方向の距離ｈを小さくすることで、係止側面取り部８８と小径穴６３の内壁との間に形成される空間の容積が小さくなる。このため、係止側面取り部８８の径外方向に位置する小径穴６３の内壁にエロージョンが生じることを抑制することができる。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態による燃料ポンプの電磁駆動部７０を図５及び図６に示す。以下、複数の実施形態において上述した第１実施形態と実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
本実施形態では、ガイドピン８０の基部８１が第１収容室６１の小径穴６３の内壁に圧入されている。ガイドピン８０には、軸方向に通じる孔８０１が設けられている。これにより、ガイドピン８０の圧入時に第１収容室６１の深部の空気を抜くことができる。したがって、ガイドピン８０を小径穴６３の内壁に確実に圧入することができる。
本実施形態では、上述した第１実施形態の作用効果に加え、ガイドピン８０の基部８１の外壁と小径穴６３の内壁との隙間を略０にすることが可能になる。したがって、基部８１の径外側に位置する小径穴６３の内壁にエロージョンが生じることを確実に抑制することができる。

（第３実施形態）
本発明の第３実施形態による燃料ポンプの電磁駆動部７０を図７及び図８に示す。本実施形態では、ガイドピン８０の基部８１が第１収容室６１の小径穴６３の内壁に圧入されている。ガイドピン８０には、径外方向の外壁に平面状の切欠部８０２が設けられている。この切欠部８０２と小径穴６３の内壁との間に形成される通路６７により、圧入時に第１収容室６１の深部の空気を抜くことができる。したがって、ガイドピン８０を小径穴６３に確実に圧入することができる。
本実施形態では、上述した第１、第２実施形態と同様の作用効果を奏することができる。

（第４実施形態）
本発明の第４実施形態による燃料ポンプの電磁駆動部７０の要部拡大図を図９に示す。本実施形態では、固定コア７２の第１収容室６１の内径は、開口側から深部まで略同一に形成され、大径穴６４と小径穴６３が設けられていない。
ここで、エロージョンは、段差などの角部に生じることがある。本実施形態では、第１収容室６１に段差が形成されないので、第１収容室６１の内壁にエロージョンが生じることを更に抑制することができる。

（他の実施形態）
上述した実施形態では、コイル７１に通電していないとき、可動コア７３が吸入弁３５を開弁するノーマリーオープン弁について説明した。これに対し、本発明は、コイルに通電していないとき、可動コアが吸入弁を閉弁するノーマリークローズ弁に適用してもよい。
上述した実施形態では、固定コア７２の有する第１収容室６１にガイドピン８０を設けた。これに対し、本発明は、可動コアの有する第２収容室にガイドピンを設けてもよい。
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の形態で実施することができる。

１０ ・・・高圧ポンプ
１１ ・・・ポンプボディ
１３ ・・・プランジャ
２２ ・・・第２スプリング（付勢手段）
３５ ・・・吸入弁
６１ ・・・第１収容室（収容室）
６２ ・・・第２収容室（収容室）
６３ ・・・小径穴
６４ ・・・大径穴
６５ ・・・段差
７０ ・・・電磁駆動部
７１ ・・・コイル
７２ ・・・固定コア
７３ ・・・可動コア
８０ ・・・ガイドピン
８１ ・・・基部
８２ ・・・凸部
８３ ・・・係止面
８４ ・・・案内面
８５ ・・・テーパ面
８７ ・・・底側面取り部
８８ ・・・係止側面取り部
８９ ・・・環状凹部
９２ ・・・吐出弁
１００ ・・・供給通路
１１４ ・・・吐出通路
１２１ ・・・加圧室

Claims (13)

1. プランジャと、
   前記プランジャの往復移動により燃料が加圧される加圧室を有するポンプボディと、
   前記加圧室に供給される燃料が流れる供給通路を開放又は遮断する吸入弁と、
   前記加圧室から吐出する燃料が流れる吐出通路を開放又は遮断する吐出弁と、
   前記吸入弁の開弁動作又は閉弁動作を制御する電磁駆動部と、を備え、
   前記電磁駆動部は、
   通電されることで磁界を発生するコイルと、
   前記コイルの径内側に設けられる固定コアと、
   前記固定コアの前記吸入弁側に設けられ、前記吸入弁を開弁方向又は閉弁方向に移動する可動コアと、
   前記固定コア及び前記可動コアの少なくともいずれか一方に設けられた収容室に収容され、前記可動コアを前記吸入弁側に付勢する付勢手段と、
   前記収容室を有する前記固定コア又は前記可動コアよりも高硬度であり、前記収容室の深部で前記付勢手段を係止するガイドピンと、を有することを特徴とする高圧ポンプ。
2. 前記ガイドピンは、前記収容室の内壁に嵌合すると共に前記付勢手段を係止する基部、及びこの基部から前記収容室の開口側へ延びる凸部を有し、
   前記凸部が前記付勢手段の径内側を案内することで、前記付勢手段の径外側と前記収容室の内壁との間に隙間が設けられることを特徴とする請求項１に記載の高圧ポンプ。
3. 前記ガイドピンは、
   前記基部の軸方向凸部側で前記付勢手段を係止する係止面と、
   前記凸部の径外側で前記付勢手段の径内側を案内する案内面と、
   前記凸部の前記案内面よりも前記収容室の開口側に設けられるテーパ面と、を有することを特徴とする請求項２に記載の高圧ポンプ。
4. 前記ガイドピンの前記凸部は、前記基部と前記案内面との間で径内方向に環状に凹み、前記付勢手段端末内側角部の前記凸部付根隅Ｒへの乗り上げを回避可能な環状凹部を有することを特徴とする請求項３に記載の高圧ポンプ。
5. 前記ガイドピンは、前記基部の前記係止面の径外側に係止側面取り部が設けられ、
   前記係止側面取り部の軸方向の距離は、前記係止側面取り部の径外方向に位置する前記収容室の内壁のエロージョンを抑制可能な程度に小さいことを特徴とする請求項３または４に記載の高圧ポンプ。
6. 前記ガイドピンは、前記基部の前記凸部と反対側の底面の径外側に底側面取り部が設けられ、
   前記底側面取り部と前記基部の前記底面とのなす角部は、前記基部の面圧による前記収容室の底壁の局部磨耗を抑制可能な程度に大きな角度またはＲ形状を有することを特徴とする請求項３〜５のいずれか一項に記載の高圧ポンプ。
7. 前記固定コア又は前記可動コアの有する前記収容室は、前記ガイドピンの前記基部が嵌合する小径穴と、この小径穴より前記収容室の開口側で前記小径穴より内径が大きい大径穴とにより形成されることを特徴とする請求項３〜６のいずれか一項に記載の高圧ポンプ。
8. 前記固定コア又は前記可動コアの有する前記収容室は、前記小径穴と前記大径穴との間に段差を有し、
   前記段差は、前記ガイドピンの前記係止面よりも前記収容室の開口側に位置することを特徴とする請求項７に記載の高圧ポンプ。
9. 前記固定コア又は前記可動コアの有する前記収容室の内壁にショットピーニングが施されることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の高圧ポンプ。
10. 前記ガイドピンは、前記基部が前記収容室の内壁に圧入されることを特徴とする請求項２〜９のいずれか一項に記載の高圧ポンプ。
11. 前記ガイドピンは、前記基部が前記収容室の内壁にゆるみばめされることを特徴とする請求項２〜９のいずれか一項に記載の高圧ポンプ。
12. 前記ガイドピンは、前記付勢手段よりも高硬度であることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載の高圧ポンプ。
13. 高圧ポンプの備えるプランジャの往復移動により燃料が加圧される加圧室に吸入又は排出される燃料の流れを断続する吸入弁の開弁動作又は閉弁動作を制御する電磁駆動装置において、
    通電されることで磁界を発生するコイルと、
    前記コイルの径内側に設けられる固定コアと、
    前記固定コアの吸入弁側に設けられ、前記吸入弁を開弁方向又は閉弁方向に移動する可動コアと、
    前記固定コア及び前記可動コアの少なくともいずれか一方に設けられた収容室に収容され、前記可動コアを前記吸入弁側に付勢する付勢手段と、
    前記収容室の深部に設けられ、前記付勢手段を係止し、且つ前記収容室を有する前記固定コア又は前記可動コアよりも高硬度であり、前記収容室の深部で前記付勢手段を係止するガイドピンと、を有することを特徴とする電磁駆動装置。

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