JP7074563B2 - ダンパ装置 - Google Patents

Description

本発明は、ポンプ等による液体の送り出しによって生じる脈動を吸収するダンパ装置に関する。

例えば、エンジン等を駆動する際、燃料タンクから供給される燃料をインジェクタ側へ圧送するために高圧燃料ポンプが用いられている。この高圧燃料ポンプは、内燃機関のカムシャフトの回転により駆動されるプランジャの往復移動によって燃料の加圧及び吐出を行っている。

高圧燃料ポンプ内における燃料の加圧及び吐出の仕組みとして、先ず、プランジャが下降するときに吸入弁を開けて燃料入口側に形成される燃料チャンバから加圧室へ燃料を吸入する吸入行程が行われる。次に、プランジャが上昇するときに加圧室の燃料の一部を燃料チャンバへ戻す調量行程が行われて、吸入弁を閉じた後、プランジャがさらに上昇するときに燃料を加圧する加圧行程が行われる。このように、高圧燃料ポンプは、吸入行程、調量行程及び加圧行程のサイクルを繰り返すことにより、燃料を加圧してインジェクタ側へ吐出している。このように高圧燃料ポンプを駆動することによって燃料チャンバにおいて脈動が発生する。

このような高圧燃料ポンプでは、燃料チャンバに発生する脈動を低減させるためのダンパ装置が燃料チャンバ内に内蔵されている。例えば、特許文献１に開示されているようなダンパ装置は、２枚のダイアフラムの間に気体が封入された円盤状のダンパ本体を備えている。ダンパ本体は、中央側に変形作用部を備え、この変形作用部が脈動を伴う燃料圧を受けて弾性変形することにより、燃料チャンバの容積を可変し、脈動を低減している。

高圧燃料ポンプにおける燃料チャンバ部分は、装置本体と装置本体の一部を取り囲むカップ形状のカバー部材とにより外部と密閉された空間として形成されており、ダンパ装置を燃料チャンバ内に設置する際には、装置本体の上にダンパ装置を載置した後に、カバー部材を装置本体に取り付けている。

特許文献１のダンパ装置にあっては、ダイアフラムダンパ（ダンパ本体）の外周縁部に上下挟持部を取付け、これら上下挟持部をポンプハウジング（装置本体）に形成された凹み部に嵌合させた後、ダンパカバー（ハウジング部材）とポンプハウジング（ポンプ本体部）とにより上下挟持部を挟持することで、ダイアフラムダンパ及び上下挟持部が燃料チャンバ内で動かない状態で設置できるようになっている。

特開２００９－２６４２３９号公報（第１４頁、第８図）

しかしながら、特許文献１のダンパ装置にあっては、上記したようにダイアフラムダンパ（ダンパ本体）の外周縁部に上下挟持部を取付け、さらにこの上下挟持部をポンプハウジング（装置本体）に形成された凹み部に嵌合させる必要があり、ダンパ装置の取付け作業が煩雑であるという問題があった。

本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、簡単な作業で設置可能なダンパ装置を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明のダンパ装置は、
装置本体と、カバー部材との間に形成される収容空間に配置されて使用されるダンパ装置であって、
プレートと、ダイアフラムと、からなる内部に気体が封入された密閉空間を有するダンパ本体と、
前記プレートを対向配置された２組の前記ダンパ本体の間に設けられ、前記ダンパ本体を前記装置本体と前記カバー部材との一方側から他方側に付勢する付勢手段と、
前記ダンパ本体の外周縁部から延びて前記他方側に当接するステー部材と、
前記装置本体と前記カバー部材との一方側に配置され、前記ダンパ本体の前記他方側方向への移動を規制するストッパ部を有する枠部材と、
を備えていることを特徴としている。
この特徴によれば、装置本体にカバー部材を固定すると、ダンパ本体は付勢手段とステー部材との間に付勢手段からの付勢力が作用した状態で一体保持されるため、収容空間にダンパ装置を簡単な作業で設置することができる。

前記付勢手段は、２組の前記ダンパ本体の外周縁部の間に配置されるウェーブスプリングであることを特徴としている。
この特徴によれば、２組のダンパ本体を離間方向に均一に付勢することができる。

前記プレートには、前記ウェーブスプリングの径方向の移動を規制する規制手段が形成されていることを特徴としている。
この特徴によれば、２組のダンパ本体とウェーブスプリングとの中心軸を一致させ、２組のダンパ本体を均一に離間方向にそれぞれ押圧することができる。

前記プレートの中央部には、十字溝が形成されていることを特徴としている。
この特徴によれば、プレートの剛性が向上し、ダンパ装置の設置時における安定性を確保することができる。

前記ステー部材は、環状に形成される筒部を備え、該筒部の周方向に離間して孔部が複数形成されていることを特徴としている。
この特徴によれば、筒部が装置本体側またはカバー部材側に安定して当接可能であるとともに、孔部を介してダンパ本体の周囲に流体を通し、脈動低減性能を確保できる。

前記カバー部材を構成するカバー部材本体の内側には、前記ダンパ装置の外周縁及び軸方向端部に当接可能なダンパストッパが取付けられていることを特徴としている。
この特徴によれば、ダンパストッパがカバー部材本体とダンパ装置との間に配置されることで、ダンパ装置の移動を規制するとともに、ダンパ装置とカバー部材本体との互いの振動を防止することができる。

本発明の実施例におけるダンパ装置が内蔵される高圧燃料ポンプを示す断面図である。 ダンパ装置を構成する部材を示す分解断面図である。 プレートを示す平面図である。 ダンパ装置を示す斜視図である。 設置前の収容空間を構成する装置本体とカバー部材とダンパ装置とを示す分解断面図である。 収容空間にダンパ装置の設置が完了した状態を示す断面図である。

本発明に係るダンパ装置を実施するための形態を実施例に基づいて以下に説明する。

実施例に係るダンパ装置につき、図１から図６を参照して説明する。

本実施例のダンパ装置１は、図１に示されるように、燃料タンクから図示しない燃料入口を通して（ダンパ室を通り、吸入弁、加圧室、吐出弁を経由し、レール（高圧配管）へと）供給される燃料をインジェクタ側へ圧送する高圧燃料ポンプ１０に内蔵されている。高圧燃料ポンプ１０は、内燃機関の図示しないカムシャフトの回転により駆動されるプランジャ１２の往復移動によって燃料の加圧及び吐出を行っている。

高圧燃料ポンプ１０内における燃料の加圧及び吐出の仕組みとして、先ず、プランジャ１２が下降するときに吸入弁１３を開けて燃料入口側に形成される燃料チャンバ１１から加圧室１４へ燃料を吸入する吸入行程が行われる。なお、前述とは異なる流れとして、燃料チャンバ１１からギャラリー４１を経由し、フランジ通路４２、副ポンプ室４３及びプランジャストッパ通路４４へと流れる燃料流れもある。次に、プランジャ１２が上昇するときに加圧室１４の燃料の一部を燃料チャンバ１１へ戻す調量行程が行われて、吸入弁１３を閉じた後、プランジャ１２がさらに上昇するときに燃料を加圧する加圧行程が行われる。

このように、高圧燃料ポンプ１０は、吸入行程、調量行程及び加圧行程のサイクルを繰り返すことにより、燃料を加圧して吐出弁１５を開いてインジェクタ側へ吐出している。このとき、燃料チャンバ１１において高圧と低圧を繰り返す脈動が発生する。ダンパ装置１は、このような高圧燃料ポンプ１０の燃料チャンバ１１において発生する脈動を低減するために使用される。

図２に示されるように、ダンパ装置１は、ダイアフラム４とプレート５とで構成されるダンパ本体２と、ダンパ本体２に固定されるステー部材６と、これらダンパ本体２とステー部材６と軸方向に対称配置されたダンパ本体２’（第２ダンパ本体）とステー部材（第２ステー部材）６’と、ダンパ本体２，２’の間に配置されるウェーブスプリング７（付勢手段）と、枠部材８とを備えている。また、ダンパ本体２の内部空間にゴム材４５が載置、或いは、プレート５に接着されて設置されていてもよい。

ダイアフラム４は、金属板をプレス加工して全体が均一な厚みを有して皿状に成形されている。径方向の中央側には軸方向に膨出する変形作用部１９が形成され、変形作用部１９の外径側には、平板環状の外周縁部２０が変形作用部１９から外径方向に延出して形成されている。ダイアフラム４は燃料チャンバ１１内の流体圧力によって変形作用部１９が軸方向に変形し易い構造となっている。

プレート５は、ダイアフラム４を形成する金属板より大きな厚みの金属板をプレス加工して平板状に成形されている。内径側は段付きの平面形状となっており、外径側にはダイアフラム４の外周縁部２０に重合される外周縁部２１が形成されている。プレート５は厚みを有する平板状であり、燃料チャンバ１１内の流体圧力によって変形しない構造となっている。また、外周縁部２１の内側には、ウェーブスプリング７の内径より若干小径に形成された環状の凸部２２（規制手段）が形成されており、ダンパ本体２とウェーブスプリング７とを組み付けた際において、ウェーブスプリング７の径方向への移動が規制され、また、ウェーブスプリング７およびダイアフラム４，４’を調芯している。

また、図３に示されるように、プレート５の中央部には、十字溝５ａが形成されているため、プレート５の剛性が向上し、後述するダンパ装置１の設置時における安定性を確保することができる。詳しくは、ダンパ装置１の歪みや変形を防止するとともに、ウェーブスプリング７の離脱を防止できる。

ステー部材６は、図２及び図４に示されるように、ダイアフラム４の変形作用部１９を周方向に取り囲み、径方向に貫通する貫通孔が形成された環状の筒部２３を備え、筒部２３の外径側には、プレート５の外周縁部２１に重合される外周縁部２４が形成され、筒部２３の内径側には、内径方向に延びる延設部２３０と、延設部２３０から筒部２３とは反対側に突出する端面２３１が形成されている。また、筒部２３には周方向に離間して貫通孔２５が複数形成されている。

図２に示されるように、ダイアフラム４の外周縁部２０とプレート５の外周縁部２１とステー部材６の外周縁部２４とは周方向に溶接固定されている。ダンパ本体２は、ダイアフラム４の外周縁部２０とプレート５の外周縁部２１とが溶接固定されることで、その内部が密封されている。また、これらダイアフラム４とプレート５とステー部材６とを一体に固定することで、ダンパ装置１の組み立てが容易となるばかりか、ダイアフラム４がステー部材６の筒部２３に衝突して破損することを防止できる。

図２及び図４に示されるように、ウェーブスプリング７は、環状の板状鋼線が波状に変形されて形成されており、軸方向に付勢力を発揮可能となっている。

図２及び図４に示されるように、枠部材８は、他方のステー部材６’の環状の筒部２３を周方向に取り囲み、軸方向に貫通する貫通孔が形成された環状の筒状部２６を備え、筒状部２６の周方向に離間してストッパ部２７が３つ（図４では２つのみ図示）延設されている。ストッパ部２７は他方のステー部材６’の外周縁部２４に軸方向外側から係止される第１係止部２８と、一方のステー部材６の外周縁部２４に軸方向外側から係止される第２係止部２９と、を有し、これら第１係止部２８と第２係止部２９とが直線状の延設部３０を介して連続して形成されている。

また、枠部材８の筒状部２６には、他方のステー部材６’の筒部２３に形成された貫通孔２５と対応する位相で周方向に離間して切欠状の開口部３１が複数形成されている。

図５に示されるように、ダンパ装置１は、他方のダンパ本体２’及びステー部材６’を枠部材８の筒状部２６に組み付け、一方のダンパ本体２と他方のダンパ本体２’との間にウェーブスプリング７を配置し、枠部材８のストッパ部２７の第２係止部を一方のステー部材６に係止させて、これらが一体にユニット化されて構成される。

図５に示されるように、枠部材８の筒状部２６は、ステー部材６’の筒部２３よりも高さ寸法が大きく形成されており、枠部材８とステー部材６’とを組み付けた状態において、ステー部材６’よりも外側に枠部材８の筒状部２６の端部２６ａが突出した状態となる。そのため、他方のステー部材６‘は、枠部材に対して相対移動不能となっている。

また、一方のステー部材６は、枠部材８のストッパ部２７の第２係止部２９に案内されて相対移動可能となっている。そのため、ステー部材６とステー部材６’にそれぞれ固定されるダンパ本体２及びダンパ本体２’の枠部材８に対する相対移動をスムーズに行うことができる。

続いて、ダンパ装置１の設置工程について、図５及び図６を用いて説明する。高圧燃料ポンプ１０における燃料チャンバ１１部分は、装置本体１６と装置本体１６の一部を取り囲むカバー部材１７とから構成されている。カバー部材１７のカバー部材本体１７ａの内側には、ダンパ装置１の外周縁及び軸方向端部に当接可能なダンパストッパ１８が取付けられている。

ユニット化されたダンパ装置１の一方のステー部材６を装置本体１６の設置部１６ｂに係合する。次いで、カバー部材１７を上方から装置本体１６に当接させた後、液密に固定する。この当接動作時に、装置本体１６に近接移動されるカバー部材１７を構成するダンパストッパ１８の内面１８ａが枠部材８の筒状部２６の端部２６ａに当接し、その後カバー部材１７の移動に伴い枠部材８が押圧される。これにより、枠部材８のストッパ部２７の第１係止部２８が他方のステー部材６’の外周縁部２４を一方のステー部材６方向に押圧し、装置本体１６に当接された一方のステー部材６からの反力によりステー部材６，６’同士及びダンパ本体２とダンパ本体２’同士が近接せしめられる。

図６に示されるように、ダンパ本体２とダンパ本体２’同士が近接することで、ウェーブスプリング７が圧縮されるとともに、ステー部材６の外周縁部２４とストッパ部２７の第２係止部２９とが離間する。カバー部材１７と装置本体１６との固定が完了した状態では、ダンパ本体２とダンパ本体２’がウェーブスプリング７の軸方向への付勢力により、軸方向に離間方向に押し付けられ、環状の面を構成する枠部材８の筒状部２６の端部２６ａがカバー部材１７のダンパストッパ１８の内面１８ａに押圧され、同様に環状の面を構成する一方のステー部材６の端面２３１が装置本体１６の設置部１６ｂに押圧され、ダンパ装置１が燃料チャンバ１１部分に安定的に保持されることになる。

また、ダンパストッパ１８がカバー部材本体１７ａとダンパ装置１との間に配置されることで、ダンパ装置１の移動を規制するとともに、ダンパ装置１とカバー部材本体１７ａとの互いの振動を防止することができる。

次いで、高圧と低圧とを繰り返す脈動を伴う燃料圧を受けた際のダンパ装置１の脈動吸収について説明する。ダンパ本体２，２’の内部の密閉空間内には、アルゴン及びヘリウム等から構成される所定圧力の気体が封入されている。尚、ダンパ本体２，２’は、内部に封入される気体の内部圧によって容積変化量の調整を行うことにより、所望の脈動吸収性能を得ることができる。また、ダンパ本体２，２’の内部圧力をそれぞれ変えてもよい。

脈動に伴う燃料圧が低圧から高圧になり、ダイアフラム４，４に燃料チャンバ１１側からの燃料圧がかかると、変形作用部１９が内側に押し潰され、ダンパ本体２，２’内の気体は、圧縮される。この変形作用部１９が脈動を伴う燃料圧を受けて弾性変形することにより、燃料チャンバ１１の容積を可変し、脈動を低減している。

また、ウェーブスプリング７は、プレート５に形成された凸部２２（規制手段）により径方向への移動が規制されているため、ダンパ本体２，２’とウェーブスプリング７との中心軸を一致させ、ダンパ本体２，２’を均一に離間方向にそれぞれ押圧することができる。

また、他方のステー部材６’の筒部２３に形成された貫通孔２５と、枠部材８の筒状部２６に形成された開口部３１とが重なる様にステー部材６’と枠部材８とを組み付けることで、これら貫通孔２５と開口部３１を通じてステー部材６’の外側すなわち燃料チャンバ１１内部空間と、ステー部材６の内側すなわちダンパ本体２’の周囲の空間とが連通する。

また、一方のダンパ本体２の周囲の空間は、一方のステー部材６の貫通孔２５を通じてステー部材６の外側と連通している。さらに、枠部材８におけるストッパ部２７の幅寸法は、ステー部材６の貫通孔２５の周方向の離間距離よりも小さく形成されており、ステー部材６の隣接する貫通孔２５同士の間にストッパ部２７を配置することで、ダンパ本体２の周囲の空間とステー部材６’の外側との間を繋ぐ流路を阻害することがない。

このように、カバー部材１７及び装置本体１６に当接する部材を環状として、ダンパ装置１を燃料チャンバ１１内に安定的に保持可能としながら、燃料チャンバ１１内に生じる高圧と低圧を繰り返す脈動を伴う燃料圧をダンパ本体２，２’に直接させ、十分な脈動低減性能を確保することができる。

以上説明したように、ウェーブスプリング７の付勢力により、装置本体１６とカバー部材１７とを近接させるのみで、装置本体１６側とカバー部材１７側とにそれぞれ位置するウェーブスプリング７とステー部材６との間にダンパ本体２を保持可能であるため、収容空間にダンパ装置１を簡単な作業で設置することができる。

また、枠部材８とウェーブスプリング７との間にダンパ本体２と別のダンパ本体２’が配置されており、簡単な構成で上下にダンパ本体２，２’を配置してダンパ装置１の脈動低減性能が高い。

また、従来、本実施例のようにダンパ装置を装置本体１６とカバー部材１７とにより挟持される構成である場合、ダンパ装置を燃料チャンバ１１内等にガタつき無く設置するためには、装置本体１６とカバー部材１７とに当接するダンパ装置の厚み寸法と、装置本体１６とカバー部材１７との上下離間距離とを一致させる必要があり、加工精度が求められるが、本発明のダンパ装置１にあっては、ダンパ本体２，２’との間にウェーブスプリング７を配置する構成とすることで、ダンパ装置１の装置本体１６とカバー部材１７との上下離間距離に合わせて上下寸法が調整されるため、上記した過度な加工精度を必要としない。

また、ストッパ部２７は筒状部２６の周方向に離間して複数設けられており、これらストッパ部２７は、筒状部２６より外径側に突出して形成されていることから、仮に振動などでダンパ装置１が径方向に移動した際にあっては、ダンパ本体２，２’及びステー部材６，６’より先にストッパ部２７がカバー部材１７に当接するため、ダンパ本体２，２’の破損を効果的に防止することができる。

また、ダンパ装置１は、枠部材８の筒状部２６の端部２６ａをカバー部材１７のダンパストッパ１８の内面１８ａに当接させ、一方のステー部材６の端面２３１を装置本体１６の設置部１６ｂに係合させるように配置する。このようにすることで、燃料チャンバ１１に流入する流体の入口側に、環状の筒状部２６側に比べて流体を遮りにくい枠部材８のストッパ部２７側を配置させることができる。

また、枠部材８のストッパ部２７の第１係止部２８は、筒状部２６から屈曲して形成されているため、ダンパ装置１の設置作業時において、カバー部材１７の移動に伴い他方のステー部材６’の外周縁部２４を押圧する際の応力に対する強度が高くなっており、ストッパ部２７の破損を効果的に防止できる。

以上、本発明の実施例を図面により説明してきたが、具体的な構成はこれら実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加があっても本発明に含まれる。

例えば、前記実施例においてダンパ装置１は、枠部材８の筒状部２６の端部２６ａをカバー部材１７のダンパストッパ１８の内面１８ａに当接させ、一方のステー部材６の端面２３１を装置本体１６の設置部１６ｂに係合させるように配置して燃料チャンバ１１内に設置される例で説明したが、反対にカバー部材１７のダンパストッパ１８の内面１８ａに設置部を設け、他方のステー部材６’をカバー部材１７の設置部に係合させ、枠部材８を装置本体１６に当接させるように配置してもよい。

また、前記実施例においては、枠部材８の筒状部２６の内側に他方のステー部材６’の筒部２３が配置される構成で説明したが、これに限らず、例えば枠部材８側のステー部材６’を省略し、一方のダンパ本体２を枠部材８に直接固定する構成としてもよい。

また、前記実施例において、ダイアフラム４の外周縁部２０とプレート５の外周縁部２１とステー部材６の外周縁部２４とが周方向に一体に溶接固定されている例で説明したが、これに限らず、例えばダイアフラム４の外周縁部２０とプレート５の外周縁部２１とを溶接固定とし、プレート５の外周縁部２１とステー部材６の外周縁部２４とは固定しない構成としてもよい。

また、一方のダンパ本体２と他方のダンパ本体２’とは同形状でなくてもよく、同様に一方のステー部材６と他方のステー部材６’とは同形状でなくてもよい。

また、前記実施例では、ダンパ装置１は、高圧燃料ポンプ１０の燃料チャンバ１１に設けられ、燃料チャンバ１１内の脈動を低減する態様として説明したが、これに限らず、例えばダンパ装置１は、高圧燃料ポンプ１０に接続される燃料配管等に設けられることにより脈動を低減してもよい。

また、ウェーブスプリング７の径方向の移動を規制、および、ウェーブスプリングとダイアフラムを調芯する規制手段としては、環状の凸部に限らず、環状に限らず複数点在する凸部でもよいし、環状の凹部でもよい。

１ ダンパ装置
２ ダンパ本体
２’ ダンパ本体
４ ダイアフラム
５ プレート
５ａ 十字溝
６ ステー部材
６’ ステー部材
７ ウェーブスプリング
８ 枠部材
１０ 高圧燃料ポンプ
１１ 燃料チャンバ
１２ プランジャ
１３ 吸入弁
１４ 加圧室
１５ 吐出弁
１６ 装置本体
１７ カバー部材
１７ａ カバー部材本体
１８ ダンパストッパ
１９ 変形作用部
２２ 凸部（規制手段）
２５ 貫通孔
２７ ストッパ部
２８ 第１係止部
２９ 第２係止部
３１ 開口部

Claims (6)

1. 装置本体と、カバー部材との間に形成される収容空間に配置されて使用されるダンパ装置であって、
   プレートと、ダイアフラムと、からなる内部に気体が封入された密閉空間を有するダンパ本体と、
   前記プレートを対向配置された２つの前記ダンパ本体の間に設けられ、前記ダンパ本体を前記装置本体と前記カバー部材との一方側から他方側に付勢する付勢手段と、
   前記ダンパ本体の外周縁部から延びて前記他方側に当接するステー部材と、
   前記装置本体と前記カバー部材との一方側に配置され、前記ダンパ本体の前記他方側方向への移動を規制するストッパ部を有する枠部材と、
   を備えていることを特徴とするダンパ装置。
2. 前記付勢手段は、２つの前記ダンパ本体の外周縁部の間に配置されるウェーブスプリングであることを特徴とする請求項１に記載のダンパ装置。
3. 前記プレートには、前記ウェーブスプリングの径方向の移動を規制する規制手段が形成されていることを特徴とする請求項２に記載のダンパ装置。
4. 前記プレートの中央部には、十字溝が形成されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のダンパ装置。
5. 前記ステー部材は、環状に形成される筒部を備え、該筒部の周方向に離間して孔部が複数形成されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のダンパ装置。
6. 前記カバー部材を構成するカバー部材本体の内側には、前記ダンパ装置の外周縁及び軸方向端部に当接可能なダンパストッパが取付けられていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載のダンパ装置。

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