JP2000511264A - 圧力弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 燃料噴射ポンプのポンプ作業室（９）と燃料供給される内燃機関における噴射箇所（１１）との間のおける圧送導管（７）に取り付けられる圧力弁であって、第１の弁座（１７）を有する弁体（１３）が設けられており、該弁体（１３）が軸方向の貫通通路（１５）を有していて、該貫通通路（１５）内において、第１の弁ばね（２３）の力に抗して噴射箇所（１１）に向かって開放する圧力弁閉鎖部材（１９）が案内されており、該圧力弁閉鎖部材（１９）が、第１の弁座（１７）と共働するシール面（２１）を有しており、圧力弁閉鎖部材（１９）に軸方向の貫通孔（２５）が設けられており、該貫通孔（２５）が、第２の弁ばね（３３）を有していてポンプ作業室（９）に向かって開放する戻し弁（２７）によって閉鎖可能である形式のものにおいて、圧力弁の絞られない最適な燃料貫流を達成するために、本発明では、第１及び第２の弁ばね（２３，３３）の半径方向外側の周面と両弁ばね（２３，３３）を取り囲むケーシング内壁との間に、燃料を絞らずに貫流させることができる各１つの燃料通路が形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】 圧力弁 背景技術 本発明は、請求項１の上位概念部に記載の圧力弁に関する。 ドイツ連邦共和国特許第４２４０３０２号明細書に基づいて公知のこのような 形式の圧力弁は、燃料噴射ポンプのポンプ作業室と、燃料噴射ポンプによって燃 料供給される内燃機関における噴射箇所との間における圧送導管に、挿入されて いる。この場合圧力弁は、弁ケーシングを形成する管片に挿入された弁体を有し ており、この弁体は軸方向の貫通通路を有していて、ポンプ作業室とは反対側の 端面で、第１の弁座を形成している。弁体の軸方向の貫通通路においては、噴射 箇所に向かって開放する圧力弁閉鎖部材が案内されており、この圧力弁閉鎖部材 は、第１の弁ばねの力によってシール面で、第１の弁座に保持される。この場合 圧力弁閉鎖部材には軸方向の貫通孔が配置されており、この貫通孔は、ポンプ作 業室に向かって開放する戻し弁によって閉鎖可能である。燃料噴射ポンプの運転 中に、高圧下にある媒体、つまりポンプ作業室から圧送導管を介して圧力弁に供 給される媒体によって、圧力弁閉鎖部材は、第１の弁ばねの力に抗して第１の弁 座から持ち上げられ、これによって圧力弁は噴射箇所に向かって開放する。そし て高圧吐出の終了時に、圧力弁閉鎖部材はその弁座へと戻る。同時に噴射箇所に おける噴射弁が閉鎖し、これによって圧力弁と噴射弁との間に閉じ込められた容 量において、圧力波が発生して往復動し、この圧力波によって、噴射弁が再度開 放してしまうことがある。このことを回避するために、圧力弁閉鎖部材に配置さ れた戻し弁が開放するようになっており、この戻し弁を介して圧送導管における 圧力レベルは圧力弁閉鎖部材の閉鎖後においても基準圧（Standdruck）に減衰さ れることができ、この基準圧は、戻し弁の第２の弁ばねのプレロード（Vorspann ung）によって調節可能である。 この場合等圧弁構造形式の圧力弁にはしかしながら次のような欠点がある。す なわちこの場合ポンプ作業室から噴射箇所に向かって流れる燃料及び戻る燃料は 、それぞれ第１もしくは第２の弁ばねを半径方向外側から内方に向かって貫流し なくてはならない。しかしながらこの場合、弁ばねの個々のばね巻条の間におけ る間隙寸法は、各弁部材の開放行程に関連して変化するので、弁ばねを貫流する 際に不都合な絞り作用が生じてしまう。弁部材の開放行程に関連して変化するこ の絞り作用は、この場合圧力弁における燃料の貫流特性に不都合な影響を与え、 そしてこれは、噴射箇所の噴射弁における噴射経過に対して不都合な作用を及ぼ すことがある。 発明の利点 請求項１の特徴部に記載のように構成された本発明による圧力弁には、公知の 弁に対して次のような利点がある。すなわち本発明による圧力弁では、燃料噴射 ポンプによって圧送された燃料は、弁ばねを半径方向には貫流しないので、圧力 弁の絞られない貫流特性が保証されている。そしてこの場合燃料は有利な形式で 弁ばねの半径方向外側において該弁ばねのそばを案内され、この場合弁ばねの半 径方向外側の周面と弁ばねをそれぞれ取り囲むケーシング内壁との間には、横断 面の大きな燃料通路が形成されていて、この燃料通路を通って燃料は絞られるこ となしに貫流することができる。 本発明の特に有利な構成では、圧力弁閉鎖部材と戻し弁とが、軸方向で相前後 して位置するように配置されており、この場合圧力弁閉鎖部材は、ポンプ作業室 に向けられた端面で、同時に、戻し弁の弁部材のための第２の弁座を形成してい る。圧力弁閉鎖部材及び戻し弁の弁部材の開放行程運動は、この場合有利にはそ れぞれストッパ部材によって制限され、これらのストッパ部材は同時に圧力弁内 におけるデッド容積もしくは有害容積を減じる。妨げられない燃料貫流のために これらのストッパ部材はこの場合弁部材とは反対側の端部においてその周面に切 欠きを有しており、これら の切欠きは横孔もしくは横方向開口を介して、弁部材とは反対側の端面における 軸方向の袋孔と接続されており、そしてこの袋孔でそれぞれ圧送導管に接続され ている。さらにまた、戻し弁のばね受と圧力弁閉鎖部材の、弁体に突入している 部分は、軸方向の切欠き、有利には研削部を有しており、これらの切欠きもしく は研削部は、弁体内における部材の良好な案内を可能にすると同時に、絞られな い燃料貫流をも可能にする。この場合戻し弁の第２のストッパ部材が、弁体の軸 方向の貫通通路内に押し込まれていると、有利であり、この場合押込み深さによ って、戻し弁の最大の開放行程距離を調節することができる。ストッパ部材、戻 し弁のばね受及び圧力弁閉鎖部材の切欠きもしくは研削部は、全体として、絞ら れない燃料貫流と弁体もしくは弁ケーシングにおける部材の十分な軸方向の案内 とを同時に可能にするような形状を有することができる。択一的に、圧力弁の第 １のストッパ部材が軸方向の貫通孔を備えているような構成も可能であり、この 場合貫通孔は圧送導管の噴射側の部分を直接的に圧力弁閉鎖部材における貫通孔 と接続しており、このようになっていると、戻る燃料も弁ばねを貫流する必要が なく、妨げられることなしに戻し弁へと流れることができる。 本発明による圧力弁のその他の有利な構成は、図面、実施例の記載及びその他 の請求項に記載されている 。 図面 以下においては本発明による圧力弁の４つの実施例を、図面を参照しながら詳 説する。 第１図は、燃料の流れが戻し弁の第２のストッパ部材において横孔を介して行 われるようになっている、等圧弁として形成された圧力弁の第１実施例を示す縦 断面図であり、 第２図は、燃料の流れが戻し弁の第２のストッパ部材において斜めの研削部を 介して行われるようになっている第２実施例を示す縦断面図であり、 第３図は、燃料貫流が第２のストッパ部材において斜めの半径方向孔を介して 行われるようになっている第３実施例を示す縦断面図であり、 第４図は、圧力弁閉鎖部材の第１のストッパ部材に貫通孔が設けられている第 ４実施例を示す縦断面図である。 実施例の記載 第１図には、本発明による圧力弁１の１実施例が縦断面図で示されている。こ の圧力弁１は、管片を形成する弁ケーシング５の段付けされた貫通孔３に挿入さ れており、弁ケーシング５自体は、燃料噴射ポンプの図示されていないケーシン グにねじ込まれている。圧力弁１はこの場合、燃料噴射ポンプの部分的に示され たポンプ作業室９と、燃料供給される同様に図示され ていない内燃機関の燃焼室に開口する噴射弁の形の噴射箇所１１との間で、圧送 導管７に挿入されており、この場合弁ケーシング５における貫通孔３は、この圧 送導管７の一部を形成している。圧力弁１は管状の弁体１３を有しており、この 弁体１３はポンプ作業室側において弁ケーシング５の貫通孔３に挿入されている 。弁体１３はこの場合軸方向の貫通通路１５を有しており、ポンプ作業室とは反 対側のリング端面で、有利には円錐形に形成された第１の弁座面１７を形成して いる。この第１の弁座面１７とは、軸方向の貫通通路１５内において部分的に軸 方向シフト可能に案内されたピストン状の圧力弁閉鎖部材１９が円錐形のシール 面２１で共働する。圧力弁閉鎖部材１９はこの場合、第１の弁ばね２３によって 第１の弁座１７に接触させられていて、第１の弁ばね２３の閉鎖力を燃料圧が上 回った場合に、噴射箇所１１に向かって開放する。 圧力弁閉鎖部材１９は軸方向の貫通孔２５を有しており、この貫通孔２５は、 ポンプ作業室９に向かって解放する戻し弁２７によって閉鎖可能である。この場 合圧力弁閉鎖部材１９の、ポンプ作業室９に向けられたリング端面は、第２の弁 座面２９を形成しており、この弁座面２９とは、球３１として形成された戻し弁 ２７の弁部材と共働する。戻し弁２７の弁球３１は、この場合第２の弁ばね３３ によってばね受３５を介して、第２の弁座２９に接触させられており、この場合 第２の弁ばね３３は他方の側において位置固定に、弁体１３における貫通通路１ ５の段部に支持されている。圧力弁閉鎖部材１９及び弁球３１の開放行程運動を 制限するために、さらに２つのストッパ部材が設けられており、そのうちの第１ のストッパ部材３７は、第１の弁ばね２３を受容する横断面を拡大されたばね室 ３９、つまり弁ケーシング５における貫通孔３のばね室３９に配置されている。 第１のストッパ部材３７はこの場合圧力弁閉鎖部材１９とは反対側の端部に、リ ング段部４１を有しており、このリング段部４１には第１の弁ばね２３が支持さ れていて、そして第１のストッパ部材３７を、ばね室３９を制限する弁ケーシン グ５内における孔段部に対して緊締する。この場合第１のストッパ部材３７は、 圧力弁閉鎖部材１９に向けられた端面で、圧力弁閉鎖部材１９の行程運動を制限 するストッパ面を形成しており、この場合第１の弁ばね２３は第１のストッパ部 材３７を取り囲んでいる。 第２のストッパ部材３４が弁体１３の貫通通路１５に挿入されていて、この第 ２のストッパ部材４３は弁球３１とは反対側の端面で、軸方向の貫通通路１５の 孔段部に接触し、かつ弁球３１に向けられた端面で、ストッパ面を形成しており 、このストッパ面はばね受３５の対応する端面と共働する。第２の弁ばね３３は 第１の弁ばね２３と同様に、第２のストッパ部材４３のリング段部４５に支持さ れていて、ストッパ部材４ ３の、ストッパ面を有する部分を、半径方向で取り囲んでいる。 この場合弁ばね２３，３３は次のように配置されている。すなわち弁ばね２３ ，３３の外側の周壁面と貫通孔３もしくは貫通通路１５の内壁との間に、各１つ の燃料通路が形成されるようになっており、この燃料通路を通して燃料は絞られ ることなしに、ポンプ作業室９から噴射箇所１１に向かって流れることができる 。 圧力弁１及び戻し弁２７における絞られることのない燃料貫流を保証するため に、ストッパ部材３７，４３とばね受３５と圧力弁閉鎖部材１９の、貫通通路１ ５に突入している端部とは、拡大された断面図に示された切欠きもしくは孔を有 しており、これらの切欠きもしくは孔については以下において流れ方向で噴射箇 所１１に向かって順番に正確に述べる。 第２のストッパ部材４３はこの場合、ポンプ作業室９に向けられた下側の端面 に軸方向の袋孔（Sackbohrung）４７を有しており、この袋孔４７は圧送導管７ に開口していて、半径方向の横通路４９（有利には溝）を介して、弁体１３にお ける軸方向の貫通通路１５と接続されている。この場合、横通路４９の流出開口 の領域にはさらに有利には３つの研削部（Anschliff）５１が第２のストッパ部 材４３に設けられており、これらの研削部５１は、第２のストッパ部材４３に沿 った 絞られない燃料貫流を保証し、かつ同時に軸方向の貫通通路１５におけるストッ パ部材４３の確実な案内を保証している。 ばね受３５は同様に、有利には４つの軸方向に延びる切欠き５３を周面に有し ており、これらの切欠き５３は妨げられない燃料貫流を可能にする。 圧力弁閉鎖部材１９は、シール面２１に接続していて弁体１３の貫通通路１５ に突入する端部に、有利には３つの平らな研削部５５を有しており、これらの研 削部５５は、軸方向で第２の弁座面２９のところまで延びている。 第１のストッパ部材３７は第２のストッパ部材４３と同様に、噴射箇所１１に 向けられた端面に、貫通孔３に対して同軸的な袋孔５７を有しており、この袋孔 ５７は横通路５９（有利には溝）を介してばね室３９と接続されている。さらに 第１のストッパ部材３７は、リング段部４１の領域において横通路５９の流出開 口に、有利には４つの平らな研削部を妨げられない燃料貫流のために有している 。 本発明による圧力弁は次のように作動する。燃料噴射ポンプの高圧吐出の開始 前において、圧送導管７には基準圧（Standdruck）が存在しており、この基準圧 では圧力弁１及び戻し弁２７は第１の弁ばね２３及び第２の弁ばね３３の力によ って、閉鎖状態を保たれる。この場合第１の弁ばね２３のプレロードは第２の弁 ばね３３のプレロードよりも大きく構成されている。燃料噴射ポンプにおける高 圧吐出の開始と共に、ポンプ作業室９における圧力は圧力弁１の開放圧を越えて 上昇し、その結果弁体１３の貫通通路１５に設けられた第１の弁座１７における 燃料高圧は、圧力弁開鎖部材１９を、第１の弁ばね２３の戻し力に抗して第１の 弁座１７から持ち上げる。この際に、高圧下にある燃料はまず初めに第２のスト ッパ部材４３を開口４７，４９，５１を介して貫流し、さらにばね受３５及び圧 力弁閉鎖部材１９の切欠き５３，５５に沿ってばね室３９内に流れ、そこから第 １のストッパ部材３７における開口５９，５７を介してさらに弁ケーシング５に おける貫通孔３に流入し、そこから、噴射箇所１１に通じる圧送導管７に流れる 。そこで燃料高圧は公知の形式で燃料噴射弁において噴射のために、燃料供給さ れる内燃機関に達する。この場合燃料貫流は圧力弁１と戻し弁２７とを通して燃 料通路に沿って弁ばね２３，３３の半径方向外側において行われるので、燃料は 絞られることなしに等圧弁（Gleichdruckventil）を通して噴射箇所１１に流れ ることができる。 ポンプ作業室９における高圧吐出の終了後に、圧送導管７における圧力は極め て迅速に再び、圧力弁１の必要な開放圧の下に下がる。その結果第１の弁ばね２ ３は圧力弁閉鎖部材1１９を戻し運動させて新たに第１の弁座１７に接触させる 。噴射弁１１及び圧力弁１の 閉鎖によって圧送導管７内において発生する燃料圧波は、この場合戻し弁２７を 介して緩衝され、そのために圧力弁閉鎖部材１９における貫通孔２５において生 じる燃料圧は、球弁部材３１を第２の弁ばね３３の戻し力に抗して第２の弁座２ ９から持ち上げる。この際に燃料は圧送導管７からばね室３９を介して、圧力弁 閉鎖部材１９における貫通孔２５を通して弁体１３における貫通通路１５に流れ 、かつ第２のストッパ部材４３を介してポンプ作業室９内に戻る。圧送導管７に おける調節可能な基準圧の到達後に、第２の弁ばね３３の力は新たに圧送導管７ における残っている燃料圧を上回り、そして球弁部材３１を新たに第２の弁座２ ９に押圧して密に接触させる。弁部材１９，３１の開放行程運動はこの場合、ス トッパ部材３７，４３における接触によって制限されている。さらに、弁ばね２ ３，３３のプレロードは、ストッパ部材３７，４３におけるリング段部の厚さの 構成によって調節することができる。 第２図に示された本発明による圧力弁の第２実施例は、第１実施例に対して単 に戻し弁２７の第２のストッパ部材４３の構成だけが異なっている。第２のスト ッパ部材４３はこの場合、単純な袋孔の代わりに、球弁部材３１とは反対側の端 面に特定の輪郭をもつ輪郭孔６３を有しており、この輪郭孔６３は、円筒形の第 ２のストッパ部材４３の周壁に斜めに形成された平ら な研削部６５を介して、弁体１３における軸方向の貫通通路１５と接続されてい る。この場合、図２において第２のストッパ部材４３の断面図で示されたこの燃 料貫流ジオメトリには次のような利点がある。すなわちこのような燃料貫流ジオ メトリでは、流れ抵抗が極めて小さく、かつ同時に弁体１３における及び第２の 弁ばね３３のための十分な接触支持面が保証されている。 第３図に示された本発明による圧力弁の第３実施例は、第１図に示された第１ 実施例に対して単に第２のストッパ部材４３の構成だけが異なっている。第３図 ではこの場合第２のストッパ部材４３は、球弁部材３１とは反対側における、横 断面を拡大された周面で、弁体１３における貫通通路１５の壁に押し込まれてい る。そして第２のストッパ部材４３における燃料貫流は、半径方向の傾斜孔６７ を介して行われ、この傾斜孔６７は、第２のストッパ部材４３の周面における軸 方向の平らな研削部６９を起点として延びて、第２のストッパ部材４３の、弁部 材とは反対側の端面における軸方向の袋孔４７に、開口している。 第４図に示された第４実施例は、第１図に示された第１実施例に対して、圧力 弁１の第１のストッパ部材３７及び戻し弁２７の第２のストッパ部材４３の構成 において異なっている。この第４実施例では第１のストッパ部材３７は、袋孔の 代わりに軸方向の貫通孔７ １を有しており、この軸方向孔７１からは公知の形式で有利には４つの横通路５ ９が延びている。これらの横通路５９はこの場合リング段部４１の領域において 第１のストッパ部材４７の周壁に開口しており、この周壁はこの領域において平 らな研削部を有している。この場合燃料貫流は流れ方向において噴射箇所１１に 向かってばね室3３９から横通路５９と孔７１とを介して、貫通孔３にそこから さらに圧送導管７へと行われる。この貫流は特に、ストッパ部材３７に圧力弁閉 鎖部材１９が接触している場合に行われる。噴射箇所１１からポンプ作業室９へ の逆方向における燃料の流れは、第１のストッパ部材３７における貫通孔７１を 介して行われ、そこから燃料は絞られずに、圧力弁閉鎖部材１９における、貫通 孔７１に対して同軸的な貫通孔２５内に流入し、さらに第２の弁座２９にまで流 れることができる。このような構成には次のような利点がある。すなわちこのよ うに構成されていると、戻る燃料量は極めて迅速にかつ絞られることなくしかも 変向されずに、戻し弁２７にまで達することができる。 第２のストッパ部材４３は、ストッパ部材４３の断面図からも分かるように、 半径方向の傾斜孔６７を複数備えていて、これらの傾斜孔６７は軸方向の袋孔４ ７に開口している。貫通通路１５への傾斜孔６７の流出開口は、この場合第２の ストッパ部材４３の斜めの肩部７３に設けられており、このようになっていると 、第２のストッパ部材４３を通る燃料の貫流特性に対して有利な影響を与えるこ とができる。それというのは、この場合燃料流は強く変向されないからである。 この第４実施例における特別な利点としては次のことが挙げられる。すなわち この第４実施例では、燃料流は噴射箇所に向かってもポンプ作業室９への逆方向 においても、弁ばね２３，３３のうちの１つを全く貫流する必要がない。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ヴァルター フクス ドイツ連邦共和国 Ｄ―70469 シユツツ トガルト ベルタシュトラーセ 51 (72)発明者 シュテファン ヨナス ドイツ連邦共和国 Ｄ―70197 シュツツ トガルト ビスマルクシュトラーセ 77 (72)発明者 緒方 清隆 埼玉県東松山市箭弓町３―13―26

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 1. 燃料噴射ポンプのポンプ作業室（９）と燃料供給される内燃機関における噴 射箇所（１１）との間のおける圧送導管（７）に取り付けられる圧力弁であって 、第１の弁座（１７）を有する弁体（１３）が設けられており、該弁体（１３） が軸方向の貫通通路（１５）を有していて、該貫通通路（１５）内において、第 １の弁ばね（２３）の力に抗して噴射箇所（１１）に向かって開放する圧力弁閉 鎖部材（１９）が案内されており、該圧力弁閉鎖部材（１９）が、第１の弁座（ １７）と共働するシール面（２１）を有しており、圧力弁閉鎖部材（１９）に軸 方向の貫通孔（２５）が設けられており、該貫通孔（２５）が、第２の弁ばね（ ３３）を有していてポンプ作業室（９）に向かって開放する戻し弁（２７）によ って閉鎖可能である形式のものにおいて、第１及び第２の弁ばね（２３，３３） の半径方向外側の周面と両弁ばね（２３，３３）を取り囲むケーシング内壁との 間に、燃料を絞らずにポンプ作業室（９）から噴射箇所（１１）に流す燃料通路 が形成されていることを特徴とする圧力弁。 2. 圧力弁閉鎖部材（１９）と戻し弁（２７）とが、軸方向で相前後して位置す るように配置されている、請求項１記載の圧力弁。 3. 圧力弁閉鎖部材（１９）の開放行程距離が、弁ケーシング（５）の孔（３） に挿入された第１のストッパ部材（３７）によって制限されており、該第１のス トッパ部材（３７）が圧力弁閉鎖部材（１９）とは反対側の端部に、リング段部 （４１）を有していて、該リング段部（４１）に第１の弁ばね（２３）が支持さ れていて、第１のストッパ部材（３７）が、弁ケーシング（５）に設けられた孔 （３）の孔段部に向かって押圧されている、請求項１記載の圧力弁。 4. 戻し弁（２７）が、弁体（１３）の軸方向の貫通通路（１５）に挿入されて おり、圧力弁閉鎖部材（１９）の、ポンプ作業室（９）に向けられた端面が、第 ２の弁座面（２９）を形成していて、該第２の弁座面（２９）に、戻し弁部材（ ３１）が第２の弁ばね（３３）の力によって接触状態で保たれる、請求項１記載 の圧力弁。 5. 戻し弁部材（３１）が球として形成されていて、該弁球がばね受（３５）に よって案内されていて、該ばね受（３５）が弁球（３１）とは反対側の端面で、 ストッパ面を形成しており、該ストッパ面が、貫通通路（１５）に挿入された第 ２のストッパ部材（４３）と、弁球（３１）の開放行程運動を制限するために共 働する、請求項４記載の圧力弁。 6. ストッパ部材（３７，４３）が弁部材（１９，３ １）とは反対側の端部において周面に、切欠きを有しており、該切欠きが接続通 路を介して、弁部材とは反対側の端面における中央の切欠きと接続されており、 該中央の切欠きにそれぞれ圧送導管（７）の一部が開口している、請求項３又は ５記載の圧力弁。 7. 戻し弁（２７）のばね受（３５）の周面に軸方向の切欠き（５３）が設けら れている、請求項５記載の圧力弁。 8. 圧力弁閉鎖部材（１９）が、シール面（２１）に接続されていて弁体（１３ ）内に突入している周面に、少なくとも１つの軸方向の研削部（５５）を有して いる、請求項１記載の圧力弁。 9. 第１のストッパ部材（３７）に軸方向の貫通孔（７１）が設けられており、 該貫通孔（７１）が、圧送導管（７）の、噴射箇所（１）に通じる部分を、第１ の弁ばね（２３）を受容するばね室（３９）と接続し、かつ有利には貫通孔（２ ５）に対して同軸的に圧力弁閉鎖部材（１９）に配置されている、請求項３記載 の圧力弁。 10．第２のストッパ部材（４３）が、周面の一部で弁体（１３）の貫通通路（１ ５）に押し込まれている、請求項５記載の圧力弁。