| 【発明の名称】 |
脈動吸収装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】大西 善彦
【氏名】西谷 昌一郎
【氏名】有末 和弘
【氏名】冨田 拓
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| 【要約】 |
【課題】ケース、プレートおよび溶接部での亀裂の発生を防止し、またダイヤフラムの耐久性を向上させることができる脈動吸収装置を得る。
【解決手段】凹部を有する低炭素鋼で構成されたケース１６１と、このケース１６１の周縁部に固着され凹部に高圧ガスが封入された背圧室６７を形成するステンレス鋼で構成されたダイヤフラム６２と、ケース１６１の周縁部にダイヤフラム６２を挟持して固着されダイヤフラム６２に面するダンパ室６４を形成する低炭素鋼で構成されたプレート１６３とを備え、ケース１６１、ダイヤフラム６２およびプレート１６３は各周縁部が溶融されて形成された溶接部１５０で接合された脈動吸収装置であって、ケース１６１およびプレート１６３に溶接部１５０に沿って溝部２０１が形成されている。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 凹部を有する金属製のケースと、このケースの周縁部に固着され前記凹部に高圧ガスが封入された背圧室を形成する金属製のダイヤフラムと、前記ケースの周縁部に前記ダイヤフラムを挟持して固着されダイヤフラムに面するダンパ室を形成する金属製のプレートとを備え、前記ケース、前記ダイヤフラムおよび前記プレートは各周縁部が溶融されて形成された溶接部で接合された脈動吸収装置であって、前記ケースおよび前記プレートの少なくとも一方に前記溶接部に沿って溝部が形成された脈動吸収装置。
【請求項２】 溝部の断面は半径外側方向に向かって拡大した形状である請求項１に記載の脈動吸収装置。
【請求項３】 溝部の底面が溶接部よりも内側にある請求項１または請求項２に記載の脈動吸収装置。
【請求項４】 高圧燃料ポンプから吐出される燃料が通る燃料吐出通路に設けられ、ダンパ室に燃料吐出通路から流入した燃料の圧力と高圧ガスの圧力とが均衡するようにダイヤフラムが移動してダンパ室の容積が変化して、燃料吐出通路内の燃料の燃圧脈動が吸収される請求項１ないし請求項３の何れかに記載の脈動吸収装置。
【請求項５】 ダイヤフラムはステンレス鋼で構成された請求項１ないし請求項４の何れかに記載の脈動吸収装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、例えば筒内噴射式エンジンに用いられる高圧燃料ポンプ装置に組み込まれた脈動吸収装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】いわゆる筒内噴射式エンジンあるいは直接噴射式エンジンと呼ばれている、燃料をエンジンのシリンダ内で噴射する方式のエンジンは、ディーゼルエンジン、ガソリンエンジンのいずれにおいても知られている。このような筒内噴射式エンジンでは、十分に高い燃料噴射圧が得られることを要求されるとともに、噴射の安定性のため燃圧脈動が小さいことが要求される。このため、構造が簡単で、製造コストが安価で、コンパクトである単筒式の高圧燃料ポンプが公知となっている。
【０００３】図５は、この発明を適用できる高圧燃料ポンプ装置１００の構成を示すブロック図である。図において、デリバリパイプ１ａは、図示しないエンジンの各気筒に燃料を噴射する燃料噴射弁１に燃料を供給する。この燃料は、いずれも図示しない燃料タンクから低圧燃料ポンプを介して、低圧燃料供給通路５を通じて、高圧燃料ポンプ装置１００に供給される。高圧燃料ポンプ装置１００は、低圧ダンパ１３、高圧燃料ポンプ２０、高圧ダンパ６０、逆止弁７０を主な構成部品としている。高圧燃料ポンプ２０は、燃料吸入口５ａに設けられた吸入弁２２と燃料吐出口４ａに設けられた吐出弁２１を有するリードバルブ３０および高圧燃料ポンプ本体部２３から構成されている。逆止弁７０は、デリバリパイプ１ａへの燃料供給口９側の燃料の圧力が高圧ダンパ６０側の燃料の圧力よりも低い場合に開弁する。低圧燃料供給通路５を通じて高圧燃料ポンプ装置１００に供給された燃料は、低圧ダンパ１３により燃料の燃圧脈動が吸収され、高圧燃料ポンプ２０で加圧される。高圧化された燃料は、その脈動が脈動吸収装置である高圧ダンパ６０で吸収され逆止弁７０を介して燃料供給口９からデリバリパイプ１ａに供給される。また、燃料供給口９とデリバリパイプ１ａとの間から、図示しない高圧レギュレータに連通する通路１０が分岐されている。
【０００４】高圧燃料ポンプ装置１００の構造の断面図を図６に示す。また、図６の一点鎖線で囲んだ拡大部分断面図を図７に示す。図６において、高圧燃料ポンプ装置１００のケーシング４０には図の中央部に円筒状の凹部４０ａが形成されている。この凹部４０ａには、リードバルブ３０および高圧燃料ポンプ本体部２３からなる高圧燃料ポンプ２０が設けられている。ケーシング４０の底部４０ｂ側から、リードバルブ３０、高圧燃料ポンプ本体部２３が重ねて配置され高圧燃料ポンプ２０が構成されている。
【０００５】高圧燃料ポンプ２０のうちリードバルブ３０の詳細を図７に示す。リードバルブ３０は、２枚のプレート３１、３３とこれらに挟まれた薄板状のバルブ３２とからなる。このリードバルブ３０はプレート３１側が底部４０ｂに隣接させて配置され、２枚のプレート３１、３３には燃料を通すために２個の貫通穴が形成されている。プレート３１、３３のそれぞれ２個の貫通穴のうち、一方の貫通穴は、バルブ３２の吸入弁体３２ａ、吐出弁体３２ｂが図中破線で示すように一方向のみに動作できるように、片側の貫通穴の開口面積が大きくなっている。他方の貫通穴は、吸入弁体３２ａの動きを阻止しつつ、燃料を高圧燃料ポンプ２０に供給する燃料吸入口５ａ、および吐出弁体３２ｂの動きを阻止しつつ、燃料を高圧燃料ポンプ本体部２３からリードバルブ３０を介して、燃料を燃料吐出通路４に供給する燃料吐出口４ａを形成する。
【０００６】リードバルブ３０に隣接して高圧燃料ポンプ本体部２３が配置されている。高圧燃料ポンプ本体部２３には、スリーブ４１およびスリーブ４１に摺動可能に挿入されたピストン４３によって囲まれた燃料加圧室４５が形成されている。
【０００７】ピストン４３には、両端から円筒状の穴が形成されている。ピストン４３のリードバルブ３０側の穴には、燃料を吸入するため、燃料加圧室４５を拡張する方向にピストン４３を押し下げるコイル状のスプリング３６がスプリングホルダ３７とピストン４３との間で縮設された状態で配置されている。ピストン４３の他端の穴には、タペット４６が回転自在に固定されている。タペット４６は、高圧燃料ポンプ２０を駆動するためのカム４８に当接されている。カム４８は図示しないエンジンのカムシャフトと一体もしくは同軸上に設けられ、エンジンのクランクシャフトの回転に連動し、クランクシャフトが２回転すると１回転し、カム４８のプロフィールに従ってピストン４３を往復運動させる。このピストン４３の往復運動により燃料加圧室４５の容積が変化し、加圧され高圧化した燃料を燃料吐出通路４に吐出する。
【０００８】スリーブ４１とハウジング４２との間には、燃料加圧室４５からスリーブ４１とピストン４３との間の摺動部を通じて漏れ出てきた燃料を溜めるドレイン室５２が形成されている。ドレイン室５２に漏れ出てきた燃料は、ドレイン通路８、図５に示す逆止弁１１を介して、図示しない燃料タンクに戻される。ハウジング４２の端部にはピストン４３の往復運動に追従しながらドレイン室５２に漏れ出てきた燃料をシールする金属ベローズ５３が溶接融合されている。金属ベローズ５３の他端はピストン４３に空隙なく固着したキャップ５４に溶接されている。
【０００９】リードバルブ３０、スリーブ４１は、ハウジング４２を介してねじ３５によりケーシング４０の円筒状の凹部４０ａに締着されている。また、ケーシング４０とハウジング４２との間はＯリング５５により燃料が外部に漏れないようにシールされている。また、ハウジング４２の外部には、ブラケット５７がＯリング５６によりシールされて配置されている。
【００１０】ケーシング４０には、凹部４０ｃが形成されている。この凹部４０ｃには脈動吸収装置である高圧ダンパ６０がリング状のねじ６５により、押圧、固定されている。高圧ダンパ６０は、略肉厚円板状のケース６１と薄板円板のステンレス鋼からなるダイヤフラム６２で密閉された背圧室６７に高圧ガスが封入されている。また、金属ダイヤフラム６２は、金属ダイヤフラム６２とプレート６３に囲まれたダンパ室６４に燃料吐出通路４から流入した燃料の圧力と高圧ガスの圧力とが均衡するように移動する。これにより、ダンパ室６４の容積が変化して、燃料吐出通路４内の燃料の燃圧脈動を吸収している。
【００１１】また、燃料吐出通路４において、高圧ダンパ６０と燃料供給口９との間には、デリバリパイプ１ａ側の燃料の圧力が高圧燃料ポンプ装置側の燃料の圧力より低くなったとき開弁する逆止弁７０が設けられている。この逆止弁７０は、エンジン停止時にもデリバリパイプ１ａ内の燃料を高圧に保ち、エンジン始動性を向上させるために設けられているものである。
【００１２】逆止弁７０は、プレート７１、ハウジング７２、スプリング７３、Ｏリング７４、球状の弁体７５、弁シート７６から構成されている。弁シート７６は、燃料の通路である円筒穴の端部にテーパ部を有し、コイルばねであるスプリング７３により押圧された弁体７５がこのテーパ部をシールして、燃料吐出通路４が閉じられている。スプリング７３は、ハウジング７２を介し、プレート７１がケーシング４０にねじ係合して締着することによって位置決めされ、所定のばね荷重を弁体７５に与えている。Ｏリング７４はケーシング４０とハウジング７２との間から燃料が外部に漏れるのを防止するために設けられている。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】上記構成の高圧燃料ポンプ装置１００の高圧ダンパ６０は、略肉厚円板状のケース６１とプレート６３との間に薄板円板の金属ダイヤフラム６２を挟み込んだ状態でケース６１、プレート６３の周縁部をアーク溶接方式で溶融してダンパ室６４および背圧室６７を形成している。この溶接途中、図８に示すように、溶融した溶接部１５０は、矢印イ、ロ、ハの方向に収縮が生じ、例えば図９に示すように、ケース６１およびプレート６３はそれぞれ膨大するように変形することがある。その結果、高圧ダンパ６０を凹部４０ｃに載置して、係止穴６６に回転治具（図示せず）を係止してねじ６５を回転させながら高圧ダンパ６０を押圧、固定する際に、プレート６３は凹部４０ｃに対して当接部が線接触になり易く、高圧ダンパ６０が凹部４０ｃに対して均等に押圧、固定されないという問題点があった。さらに、ねじ６５のねじ込み力によりプレート６３を凹部４０ｃに対して強制的に面接触させたときには溶接部１５０に荷重が加わり、溶接部１５０で亀裂が生じる虞れがあり、また凹部４０ｃとの当接面の接触部の面圧が高くなり凹部４０ｃを変形させる虞れがあるという問題点もあった。
【００１４】また、溶接時の熱により、ダイヤフラム６２の変位を拘束するプレート６３の形状を変形させ、設定以上にダイヤフラム６２が変位し、また溶接部１５０の熱収縮によりダイヤフラム６２に撓みが発生し、ダイヤフラム６２の耐久性が低下するという問題点もあった。
【００１５】また、溶接部１５０の溶接時の熱収縮により、ケース６１と溶接部１５０との間、及びプレート６３と溶接部１５０との間でそれぞれ発生する応力で、溶接部１５０に亀裂が生じる虞れもあるという問題点もあった。
【００１６】この発明は、このような問題点を解決することを課題とするものであって、ケーシング凹部との当接面の面圧を安定化させ、及び溶接部での亀裂の発生を防止し、またダイヤフラムの耐久性を向上させることができる脈動吸収装置を得ることを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】この発明に係る脈動吸収装置は、ケースおよびプレートの少なくとも一方に、ケース、ダイヤフラムおよびプレートの各周縁部が溶融されて形成された溶接部に沿って溝部を形成したものである。
【００１８】また、この発明に係る脈動吸収装置では、溝部の断面は半径外側方向に向かって拡大した形状である。
【００１９】また、この発明に係る脈動吸収装置では、溝部の底面が溶接部よりも内側にある。
【００２０】また、この発明に係る脈動吸収装置は、高圧燃料ポンプから吐出される燃料が通る燃料吐出通路に設けられ、ダンパ室に燃料吐出通路から流入した燃料の圧力と高圧ガスの圧力とが均衡するようにダイヤフラムが移動してダンパ室の容積が変化して、燃料吐出通路内の燃料の燃圧脈動が吸収されるようになっているものである。
【００２１】また、この発明に係る脈動吸収装置では、ダイヤフラムはステンレス鋼で構成されている。
【００２２】
【発明の実施の形態】実施の形態１．図１はこの発明の実施の形態である脈動吸収装置が組み込まれた高圧燃料ポンプ装置２００の構成を示す断面図、図２は図１の要部拡大図である。図において、従来例である図５ないし図９と同一もしくは同等の部材および部位には、同一符号を付し、重複する説明は省略する。
【００２３】図１において、高圧燃料ポンプ装置２００のケーシング４０には、凹部４０ｃが形成されている。この凹部４０ｃには脈動吸収装置である高圧ダンパ１６０がリング状のねじ６５により、押圧、固定されている。高圧ダンパ１６０は、凹部を有するステンレス鋼からなるケース１６１と、このケース１６１の周縁部に固着され凹部に高圧ガスが封入された背圧室６７を形成するステンレス鋼からなるダイヤフラム６２と、ケース１６１の周縁部にダイヤフラム６２を挟持して固着されダイヤフラム６２に面するダンパ室６４を形成するステンレス鋼からなるプレート１６３とを備え、ケース１６１、ダイヤフラム６２およびプレート１６３は各周縁部がアークで溶融されて形成された溶接部１５０で接合されている。ケース１６１およびプレート１６３にはそれぞれ溶接部１５０に沿って溝部２０１が形成されている。
【００２４】上記構成の高圧燃料ポンプ装置２００では、クランクシャフトの回転に伴うピストン４３の往復動により、燃料加圧室４５の容積が変化し、加圧され高圧化した燃料が燃料吐出通路４に吐出する。そして、この燃料は脈動吸収装置である高圧ダンパ１６０のダンパ室６４内に流入し、ダイヤフラム６２は燃料の圧力と背圧室６７内の高圧ガスの圧力とが均衡するように移動する。これにより、ダンパ室６４の容積が変化して、燃料吐出通路４内の燃料の燃圧脈動は吸収される。
【００２５】上記構成の高圧ダンパ１６０では、アーク溶接により溶融した溶接部１５０が熱収縮するが、溶接部１５０に沿って溝部２０１が形成されているので、その熱収縮力がケース１６１およびプレート１６３に及ぼす力は小さく、その熱収縮力によるケース１６１およびプレート１６３の変形量を低減することができる。そのため、高圧ダンパ１６０を凹部４０ｃに載置して、係止穴６６に回転治具（図示せず）を係止してねじ６５を回転させながら高圧ダンパ１６０を押圧、固定する際に、プレート１６３は凹部４０ｃに対して当接部が面接触し易くなり、高圧ダンパ１６０は凹部４０ｃに均等に押圧される。
【００２６】また、溶接部１５０に沿って溝部２０１が形成されているので、溶接時にケース１６１およびプレート１６３に伝達される溶接部１５０からの熱量が低減され、ダイヤフラム６２の変位を拘束するプレート１６３の熱変形量は低減され、設定以上のダイヤフラム６２の変位は防止でき、ダイヤフラム６２の耐久性が向上する。また、溶接部１５０の熱収縮により、ケース１６１と溶接部１５０との間、プレート１６３と溶接部１５０との間でそれぞれ発生する応力を低減することができ、溶接部１５０での亀裂の発生を防止することができる。
【００２７】実施の形態２．図３はこの発明の実施の形態２の高圧ダンパ２６０の要部拡大断面図であり、この例では、ケース２６１およびプレート２６３の周縁部に形成された溝部２０２の形状が半径外側方向に向かって拡大した形状であり、テーパ部２０２ａを有している点が実施の形態１と異なる。この実施の形態では、溝部２０２がテーパ部２０２ａを有しているので、溝部２０２の加工性が向上する。
【００２８】実施の形態３．図４はこの発明の実施の形態３の高圧ダンパ３６０の要部拡大図であり、この例では溝部２０３の底面２０３ａが溶接部１５０よりも内側にあるので、アーク溶接するときの溶融箇所は底面２０３ａよりも外周にあり、溶融箇所の位置決め、及び溶接部１５０の形状の安定化を図ることができ、それだけケース３６１、ダイヤフラム６２およびプレート３６３の各周縁部が溶融されて形成される溶接部１５０の位置、及び溶融箇所の形状のばらつきを小さくすることができ、ケース３６１、ダイヤフラム６２およびプレート３６３は安定した接合状態を得ることができる。
【００２９】なお、上記の各実施の形態では、アーク溶接が行われた場合について説明したが、レーザビームまたは電子ビームで溶接を行った場合は、ビームの指向性が優れており、所望の箇所に確実に溶接部が形成される。また、溝部は溶接部の片側のみに形成してもよい。さらに、この脈動吸収装置は高圧燃料ポンプ装置以外でも適用することができるのは勿論である。
【００３０】
【発明の効果】以上説明したように、この発明の脈動吸収装置によれば、ケースおよびプレートの少なくとも一方に溶接部に沿って溝部を形成したので、溶接時に発生する熱収縮力がケースおよびプレートに及ぼす力は小さく、その熱収縮力によるケースおよびプレートの変形量を低減することができ、例えばケースの凹部に脈動吸収装置を押圧、固定する際に、凹部に対して面接触が可能となり、脈動吸収装置は凹部に均等に押圧される。また、溶接時にケースおよびプレートに伝達される溶接部からの熱量が低減され、ダイヤフラムの変位を拘束するプレートの熱変形量は低減され、設定以上のダイヤフラムの変位は防止でき、ダイヤフラムの耐久性が向上する。また、溶接部の熱収縮によりケースと溶接部との間、プレートと溶接部との間に生じる応力を低減することができ、溶接部での亀裂の発生を防止することができる。
【００３１】また、溝部の断面が半径外側方向に向かって拡大した形状であるときには、溝部の加工性が向上する。
【００３２】また、溝部の底面が溶接部よりも内側にあるときには、溶融箇所は所定の箇所に位置決めでき、それだけケース、ダイヤフラムおよびプレートの各周縁部が溶融されて形成される溶接部の位置、及び溶融箇所の形状のばらつきは小さくなり、ケース、ダイヤフラムおよびプレートは安定した接合状態を得ることができる。
【００３３】また、脈動吸収装置を高圧燃料ポンプから吐出される燃料が通る燃料吐出通路に設けたときには、ダンパ室に燃料吐出通路から流入した燃料の圧力と背圧室内の高圧ガスの圧力とが均衡するようにダイヤフラムが移動してダンパ室の容積が変化して、燃料吐出通路内の燃料の燃圧脈動は確実に吸収される。
【００３４】また、ダイヤフラムがステンレス鋼で構成されたときには、ダイヤフラムは高温強度、高温における耐食性が優れており、高温下でも長期にわたって脈動を確実に吸収することができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００６０１３
【氏名又は名称】三菱電機株式会社
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| 【出願日】 |
平成１０年１２月２８日（１９９８．１２．２８） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００５７８７４
【弁理士】
【氏名又は名称】曾我 道照 （外６名）
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| 【公開番号】 |
特開２０００−１９３１８６（Ｐ２０００−１９３１８６Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１２年７月１４日（２０００．７．１４） |
| 【出願番号】 |
特願平１０−３７３４１０ |
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