JP2000249018A - 金属ベローズ式脈動吸収装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ベローズが破損しても、第１通路と第２通路
との間での圧力流体の流れを確保する。 【解決手段】 第２通路８の開口がベローズ６１の底部
６１ａで塞がれた際でも第１通路７と第２通路８とがバ
イパス通路２９により接続される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、金属ベローズ式
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としては、ディーゼ
ルエンジンが広く知られているが、近年、火花点火エン
ジン（ガソリンエンジン）においても、筒内噴射式のも
のが提案されている。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ようにされてい
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気筒式の高圧燃料ポンプ
が公知となっている。一方、単気筒ではプランジャが１
本であるため、吐出される燃料の圧力にかなりの脈動幅
があるため、この脈動を吸収する金属ベローズ式や金属
ダイヤフラム式の脈動吸収装置が提案されている。

【０００３】図６は従来の自動車の燃料供給系統を示す
模式図である。図６において、１は燃料噴射機器である
デイバリパイプ、２はディリバリパイプ１のインジェク
タであって、図示しないエンジンの気筒数と対応してい
る。３はエンジンのハウジングに装着される高圧燃料ポ
ンプ、４は高圧燃料ポンプ３に内蔵された高圧ポンプで
ある。この高圧ポンプ４は、エンジンの１／２の回転数
で回転する図示しないカムにより駆動されるピストン
と、このピストンを往復移動可能に収納するシリンダと
により燃料を高圧に加圧する要素である。５は高圧燃料
ポンプ３の吸入側のフィルタ、６は高圧燃料ポンプ３の
金属ベローズ式脈動吸収装置としての低圧ダンパ、７は
フィルタ５と低圧ダンパ６とを接続した第１通路である
第１低圧通路、８は低圧ダンパ６と高圧ポンプ４の吸入
口とを接続した第２通路である第２低圧通路、９は高圧
ポンプ４の吐出口に接続された高圧通路、１０は高圧通
路９に分岐通路１１を介して接続された高圧ダンパ、１
２は高圧ダンパ１０よりも吐出側で高圧通路９に配置さ
れた高圧チェックバルブ、１３は高圧チェックバルブ１
２よりも吐出側で高圧通路９より分岐された高圧戻し通
路、１４は戻し通路１３に配置されフィルタ、１５はフ
ィルタ１４よりも下流側で戻し通路１４に配置された高
圧レギュレータ、１６は高圧ポンプ４のドレン通路、１
７は高圧燃料ポンプ３の高圧通路９とディリバリパイプ
１とを接続した高圧配管、１８は燃料タンク、１９は燃
料タンク１８の内部に設けられた低圧ポンプ、２０は低
圧ポンプ１９の吸入側のフィルタ、２１は低圧ポンプ１
９の吐出側と高圧燃料ポンプ３の吸入側とを接続した低
圧配管、２２は低圧配管２１に配置された低圧チェック
バルブ、２３は低圧チェックバルブ２２よりも高圧燃料
ポンプ３側で低圧配管２１に配置されたフィルタ、２４
は低圧配管２１のフィルタ２３よりも高圧燃料ポンプ３
側と燃料タンク１８とを接続した低圧戻し配管、２５は
低圧戻し配管２４に配置された低圧レギュレータ、２６
は高圧燃料ポンプ３のドレン通路１６と燃料タンク１８
とを接続したドレン配管、２７は高圧燃料ポンプ３の高
圧戻し通路１３と燃料タンク１８とを接続した高圧戻し
配管、２８は燃料タンク１８の内部に入れられた燃料で
ある。

【０００４】次に前記燃料供給系統の動作について説明
する。低圧ポンプ１９が燃料２８をフィルタ２０を経由
して吸入し低圧に加圧して吐出する。この低圧の燃料２
８は低圧チェックバルブ２２とフィルタ２３とを順に経
由しつつ低圧配管２１により高圧燃料ポンプ３に送られ
る。低圧配管２１における燃料圧力が低圧レギュレータ
２５による低圧設定値を越えた場合、低圧配管２１にお
ける燃料２８の一部が低圧レギュレータ２５を経由して
低圧戻し配管２４により燃料タンク１８に戻されること
により、燃料タンク１８より高圧燃料ポンプ３側に送ら
れる燃料２８の圧力が所定の低圧に調整される。高圧燃
料ポンプ３に到達した燃料２８はフィルタ５と第１低圧
通路７と低圧ダンパ６と第２低圧通路８とを順に経由し
て高圧ポンプ４に吸入される。高圧ポンプ４は吸入した
燃料２８を高圧に加圧して高圧通路９に吐出するととも
に高圧ポンプ４のピストンとシリンダとの間から漏れた
燃料２８をドレン通路１６に流出する。ドレン通路１６
に流出した燃料２８はドレン配管２６を経由して燃料タ
ンク１８に戻る。高圧通路９に送られた燃料２８は高圧
ダンパ１０と高圧チェックバルブ１２とを順に経由して
ディリバリパイプ１に送られる。高圧通路９における燃
料圧力が高圧レギュレータ１５による高圧設定値を越え
た場合、高圧通路９における燃料２８の一部がフィルタ
１４と高圧レギュレータ１５とを順に経由して高圧戻し
通路１３と高圧戻し配管２７とにより燃料タンク１８に
戻されることにより、高圧燃料ポンプ３よりディリバリ
パイプ１側に送られる燃料２８の圧力が所定の高圧に調
整される。この状態において、エンジンの各気筒におけ
る燃料噴射時期に対応するディリバリパイプ１のインジ
ェクタ２が高圧の燃料を上記燃料噴射時期の気筒内に噴
射する。

【０００５】図７は前記低圧ダンパ６のまわりを破断し
て高圧燃料ポンプ３を示す側面図である。図７におい
て、高圧燃料ポンプ３のボディ３０は、その内部に高圧
ダンパ１０とフィルタ５と第１低圧通路７と第２低圧通
路８とを有し、その外部に低圧ダンパ６とパイプ３１と
を有する。パイプ３１はドレン通路１６（図６参照）を
接続する要素である。低圧ダンパ６の筒状のケース６０
はボディ３０の外側面３０ａより第１低圧通路７の開口
と第２低圧通路８の開口とを囲むように突設された環状
のブラケット３２の内部に挿入される。ブラケット３２
で囲まれたボディ３０の外側面３０ａは平坦面に形成さ
れている。ケース６０とブラケット３２との嵌合面はオ
ーリングのようなシール部材３３により燃料漏れ防止さ
れている。ブラケット３２に挿入されたケース６０はブ
ラケット３２に装着された環状の固定具３４によりブラ
ケット３２に固定される。ケース６０の内部に収納され
た金属製のベローズ６１はケース６０の下端開口に被せ
られたカバー６２により抜け止めされている。ベローズ
６１は、ボディ３０側に底部６１ａを有するととにカバ
ー６２側に開放された有底筒状である。底部６１ａの外
側面（ボディ３０の外側面３０ａに接触する側の面）は
平坦面に形成されている。ベローズ６１の開放部はカバ
ー６２に密封状に結合している。ベローズ６１がケース
６０の内部に納められる前の状態にあっては、ベローズ
６１が自身のばね力により伸長し、ベローズ６１のカバ
ー６２から底部６１ａまでの寸法である自然長は、カバ
ー６２からボディ３０の外側面３０ａまでの寸法である
ケース６０の深さよりも大きい値に設定されている。そ
して、ベローズ６１がケース６０の内部に納められ、カ
バー６２がケース６０に被せられた後の状態にあって
は、ベローズ６１の自然長が少し縮小し、ベローズ６１
の底部６１ａが実線で示すようにボディ３０の外側面３
０ａに接触して第２低圧通路８の開口を塞ぐ。このベロ
ーズ６１の底部６１ａがボディ３０の外側面３０ａに接
触する範囲は図８に示したベローズ当接範囲３０ｂの内
部である。３０ｃはボディ３０のインレットポートであ
る。６３はボディ３０の外側面３０ａとケース６０の内
周面とカバー６２の内側面とにより密封状に形成された
収納室である。この収納室６３にはベローズ６１が伸縮
可能に収納されている。また、カバー６２の外周縁とケ
ース６０の外周縁とが溶接６４により結合されている。
ベローズ６１の内部には図示しない大気圧のガスがカバ
ー６２に設けられたガス充填口部６５を介して充填され
バルブ６６により封止されている。

【０００６】次に前記低圧ダンパ６の動作について説明
する。ケース６０の底部６１ａがボディ３０の外側面３
０ａに接触し、低圧の燃料がインレットポート３０ｃよ
りフィルタ５と第１低圧通路７と収納室６３と第２低圧
通路８とに満たされた状態において、低圧ポンプ１９が
作動すると、第１低圧通路７の圧力が高まることによ
り、ベローズ６１の底部６１ａが仮想線で示すようにカ
バー６２側に押し上げられ、第２低圧通路８が開き、矢
印で示すように燃料が第１低圧通路７よりボディ３０の
外側面３０ａとベローズ６１の底部６１ａとの間の隙間
を経由して第２低圧通路８へと流れる。底部６１ａが実
線示位置より仮想線示位置に移動する量がベローズ６１
の通常動作時のリフト量である。このようにベローズ６
１の底部６１ａが仮想線のように移動した低圧ダンパ６
の動作中において、第１低圧通路７より第２低圧通路８
へと流れる燃料に脈動が発生すると、ベローズ６１の内
部のガス圧とベローズ６１自身のばね力との総和によ
り、ベローズ６１の底部６１ａが仮想線示位置よりさら
にカバー６２側に移動したり、ベローズ６１の底部６１
ａが仮想線示位置より実線示位置側に移動することによ
り、ベローズ６１が燃料の脈動を吸収する。そして、運
転者が自動車のキースイッチをオフ操作することによ
り、エンジンが停止すると、上記矢印で示す燃料の流れ
が止まり、第１低圧通路７と第２低圧通路８とにおける
燃料の圧力が低下する。それに伴い、ベローズ６１の外
部における燃料の圧力がベローズ６１の内部におけるガ
ス圧とベローズ６１自身のばね力との総和よりも低下す
ることにより、ベローズ６１が伸長し、最終的にはベロ
ーズ６１の底部６１ａがボディ３０の外側面３０ａに接
触して第２低圧通路８の開口を塞ぐ。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】前記従来の金属ベロー
ズ式脈動吸収装置である低圧ダンパ６は以上のように構
成されているので、ベローズ６１が破損することによ
り、燃料が収納室６３よりベローズ６１の内部に充満
し、燃料によるベローズ６１内外の圧力差がなくなり、
ベローズ６１が自身のばね力により伸長し、ベローズ６
１の底部６１ａがケース６０の外側面３０ａに接触して
第２低圧通路８の開口を塞いでしてしまう。このような
状態において、エンジンがスタータにより始動しても、
第２低圧通路８がベローズ６１で塞がれているので、第
１低圧通路７より第２低圧通路８を経由して高圧ポンプ
４側に燃料が十分に供給されず、高圧ポンプ４における
燃料吐出量不足により、エンジンが不調となり、最悪、
エンジンが停止する可能性があった。

【０００８】この発明の目的は上記課題を解決するため
になされたもので、ベローズが破損しても、第１通路と
第２通路との間での圧力流体の流れが確保できる金属ベ
ローズ式脈動吸収装置を提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係る金
属ベローズ式脈動吸収装置は、金属よりなる有底筒状の
ベローズを伸縮可能に収納したケースがボディに形成さ
れた第１通路の開口と第２通路の開口とを囲むようにボ
ディに装着され、ベローズの底部が少なくともベローズ
自身のばね力により前記ボディに接触して第２通路の開
口を塞ぐ一方、ベローズの底部が外部より少なくともベ
ローズ自身のばね力よりも高い第１通路の圧力を受けて
前記第２通路の開口を開くようにした金属ダイヤフラム
式脈動吸収装置において、前記第２通路の開口がベロー
ズの底部で塞がれた際でも第１通路と第２通路とがバイ
パス通路により接続されたことを特徴とする。

【００１０】請求項２の発明に係る金属ベローズ式脈動
吸収装置は請求項１に記載のバイパス通路がボディの第
１通路の開口と第２通路の開口とを有する面に溝状に形
成されたことを特徴とする。

【００１１】

【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１に係る燃料供給系統を示す模式図、図２は
同燃料系統における低圧ダンパ６まわりを破断して高圧
燃料ポンプ３を示す側面図、図３は図２のＡ−Ａ線端面
図である。図１において、高圧燃料ポンプ３における低
圧ダンパ６がバイパス通路２９により第１低圧通路７と
第２低圧通路８とに並列に接続されたことにより、ベロ
ーズ６１が破損してもベローズ６１の底部６１ａが第１
低圧通路７より第２低圧通路８への燃料の流れを確保す
る特徴がある。つまり、低圧ダンパ６と第１低圧通路７
と第２低圧通路８とよりなる要素にバイパス通路２９を
備える。バイパス通路２９以外のデイバリパイプ１、イ
ンジェクタ２、増圧部である高圧ポンプ４、フィルタ
５、低圧ダンパ６、第１低圧通路７、第２低圧通路８、
高圧通路９、ダイヤフラム式の高圧ダンパ１０、分岐通
路１１、高圧チェックバルブ１２、高圧戻し通路１３、
フィルタ１４、高圧レギュレータ１５、ドレン通路１
６、高圧配管１７、燃料タンク１８、低圧ポンプ１９、
フィルタ２０、低圧配管２１、低圧チェックバルブ２
２、フィルタ２３、低圧戻し配管２４、低圧レギュレー
タ２５、ドレン配管２６、高圧戻し配管２７、燃料２８
などの要素は従来の図６と同じである。

【００１２】図２において、バイパス通路２９はボディ
３０の外側面３０ａに外側面３０ａよりボディ３０の内
部側に窪んでいるとともに図３に示すように第１低圧通
路７と第２低圧通路８とに連なる溝状に形成される。バ
イパス通路２９の流路断面積は、ベローズ６１の破損し
ていない通常動作時のリフト量を基準として定められる
が、通常動作時におけるベローズ６１の底部６１ａとボ
ディ３０の外側面３０ａとの間に形成される経路が主流
となって燃料が第１低圧通路７より第２低圧通路８に流
れる寸法に設定される。これら以外の図２と図３におけ
るボディ３０、外側面３０ａ、ベロース当接範囲３０
ｂ、インレットポート３０ｃ、パイプ３１、ブラケット
３２、、シール部材３３、固定具３４、ケース６０、ベ
ローズ６１、底部６１ａ、カバー６２、収納室６３、溶
接６４、ガス充填口部６５、バルブ６６などの要素は図
７と同一である。

【００１３】実施の形態１の動作について説明する。ベ
ローズ６１が破損し、燃料が収納室６３よりベローズ６
１の内部に充満し、燃料によるベローズ６１内外の圧力
差がなくなり、ベローズ６１が自身のばね力により伸長
し、ベローズ６１の底部６１ａがケース６０の外側面３
０ａに接触した場合でも、ベローズ６１の底部６１ａと
ボディ３０の外側面３０ａとの間には第１低圧通路７と
第２低圧通路８に連なるバイパス通路２９が確保され、
第１低圧通路７の開口と第２低圧通路８の開口とがベロ
ーズ６１の底部６１ａにより塞ぐことはない。よって、
エンジンがスタータにより始動しても、第２低圧通路８
がベローズ６１で塞がれていないので、第１低圧通路７
より第２低圧通路８を経由して高圧ポンプ４側に燃料が
供給され、高圧ポンプ４における燃料吐出量が確保で
き、エンジンが駆動できる。

【００１４】実施の形態１の構造によれば、バイパス通
路２９がボディ３０の外側面３０ａに溝状に形成された
ので、ケース６０とベローズ６１とカバー６２とよりな
る要素がボディ３０に組付けられる前の状態において、
バイパス通路２９がボディ３０に例えば切削のような加
工により容易に形成できる。そして、ケース６０とベロ
ーズ６１とカバー６２とよりなる要素がバイパス通路２
９を有するボディ３０に組付けられることにより、バイ
パス通路２９が低圧ダンパ６に付設できる。要するに、
従来のボディ３０の外側面３０ａにバイパス通路２９を
溝状に形成し、それに従来のケース６０とベローズ６１
とカバー６２とよりなる要素を組付ければ、図２に示す
形態が構成できるので、低圧ダンパ６にバイパス通路２
９を設ける構造が簡単である。また、従来装置に対し収
納室６３はバイパス通路２９を追加しても容積変化量は
微少であり脈動吸収効果を低下させることなく構成が可
能である。

【００１５】実施の形態２．実施の形態１ではバイパス
通路２９をボディ３０の外側面３０ａに溝状に形成した
が、図４に示すように、バイパス通路２９’をボディ３
０の内部に形成しても良い。図４はこの発明の実施の形
態２に係る高圧燃料ポンプ３における低圧ダンパ６まわ
りを示す断面図である。図４において、バイパス通路２
９’はボディ３０に外側面３０ａより内部側に位置して
形成される。このバイパス通路２９’は、例えば、ボデ
ィ３０の一側より他側に向けて第１低圧通路７と第２低
圧通路８とを貫通するようにバイパス通路用孔を形成し
た後、第１低圧通路７の図中左側部分と第２低圧通路８
の図中右側部分とにおけるバイパス通路用孔を埋戻すこ
とにより、バイパス通路２９’が図４示す形態に形成で
きる。

【００１６】実施の形態３．実施の形態２ではバイパス
通路２９’をボディ３０の内部に形成したが、図５に示
すように、ボディ３０の外側面３０ａとベローズ６１の
底部６１ａとの間に形成される隙間によりバイパス通路
２９”を形成しても良い。図５はこの発明の実施の形態
３に係る高圧燃料ポンプ３における低圧ダンパ６まわり
を示す断面図である。図５において、ベローズ６１の底
部６１ａには底部６１ａより外側に膨出された突出部６
１ｂを形成し、突出部６１ｂがボディ３０の外側面３０
ａに当接することにより、ボディ３０の外側面３０ａと
ベローズ６１の底部６１ａとの間に形成される隙間がバ
イパス通路２９”として形成される。この場合、バイパ
ス通路２９”を複数設ければ、突出部６１ｂがボディ３
０の外側面３０ａに当接した際、ベローズ６１の底部６
１ａがボディ３０の外側面３０ａに対して傾斜すること
がなく、バイパス通路２９”の流路断面積が適切に形成
できる。

【００１７】実施の形態４．実施の形態３では突出部６
１ｂをベローズ６１に設けたが、突出部６１ｂに代替す
る突出部がボディ３０の外側面３０ａに設けられても同
様に適用できる。

【００１８】実施の形態５．実施の形態１〜３では高圧
燃料ポンプ３の低圧側の燃料の脈動を吸収する場合を例
示したが、燃料以外の油圧や空気などの流体の脈動を吸
収する場合でも同様に適用できる。

【００１９】

【発明の効果】以上のように、請求項１の発明によれば
第１通路と第２通路とがバイパス通路により接続され
たので、ベローズが破損し、ベローズが自身のばね力に
より伸長し、ベローズの底部がケースの面に接触して第
２通路の開口を塞いた場合でも、第１通路と第２通路と
の間での圧力流体の流れが確保できる。また、この発明
が高圧燃料ポンプにおける低圧の燃料の脈動を吸収する
ように使用された場合には、ベローズが破損しても、高
圧ポンプへの燃料を確保し、高圧ポンプによる燃料吐出
量不足を解消し、エンジン停止を防止することができ
る。

【００２０】請求項２の発明によれば、バイパス通路が
ボディの第１通路の開口と第２通路の開口とを有する面
に溝状に形成されたので、ケースがボディに組付けられ
る前の状態において、バイパス通路がボディに例えば切
削のような加工により容易に形成でき、バイパス通路を
設ける構造が簡単である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１に係る燃料供給系統
を示す模式図である。

【図２】 同実施の形態１の低圧ダンパまわりを破断し
た高圧燃料ポンプの側面図である。

【図３】 図２のＡ−Ａ線端面図である。

【図４】 この発明の実施の形態２を示す断面図であ
る。

【図５】 この発明の実施の形態３を示す断面図であ
る。

【図６】 従来の自動車の燃料供給系統を示す模式図で
ある。

【図７】 同従来の低圧ダンパまわりを破断した高圧燃
料ポンプの側面図である。

【図８】 図７のＢ−Ｂ線端面図である。

【符号の説明】

７ 第１通路、８ 第２通路、２９，２９’，２９”
バイパス通路、３０ ボディ、３０ａ 外側面、６０
ケース、６１ ベローズ、６１ａ 底部、６１ｂ 突出
部。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属よりなる有底筒状のベローズを伸縮
   可能に収納したケースがボディに形成された第１通路の
   開口と第２通路の開口とを囲むようにボディに装着さ
   れ、ベローズの底部が少なくともベローズ自身のばね力
   により前記ボディに接触して第２通路の開口を塞ぐ一
   方、ベローズの底部が外部より少なくともベローズ自身
   のばね力よりも高い第１通路の圧力を受けて前記第２通
   路の開口を開くようにした金属ダイヤフラム式脈動吸収
   装置において、前記第２通路の開口がベローズの底部で
   塞がれた際でも第１通路と第２通路とがバイパス通路に
   より接続されたことを特徴とする金属ベローズ式脈動吸
   収装置。
2. 【請求項２】 バイパス通路がボディの第１通路の開口
   と第２通路の開口とを有する面に溝状に形成されたこと
   を特徴とする請求項１記載の金属ベローズ式脈動吸収装
   置。