JP2005107953A - 圧力制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】加工性に優れ、コンパクトで低コストな構造でありながら、信頼性の高いプレッシャレギュレータを提供する。
【解決手段】ハウジング１１内にダイヤフラム４にて揺動可能に支持されたアマチュア５を配置する。ケース２内にはアマチュア５に対向して弁座部１７を設ける。弁座部１７はアマチュア５の弁孔１６と当接離間して弁動作を行う。アマチュア５の下端にはテーパ部１９が形成されている。テーパ部１９により、アマチュア５とケース底面２ａとの間には両者間の距離が径方向に沿って増大する離間部２０が形成される。弁動作に際しアマチュア５が傾いても、離間部２０によりアマチュア５とケース底面２ａの干渉が回避されると共に、アマチュア５とケース底面２ａとの距離を短縮化でき装置のコンパクト化が図られる。
【選択図】図１

Description

本発明は、流体送給系における流体圧力の調整を行う圧力制御装置に関し、特に、エンジンの燃料供給系に使用される圧力制御装置に関する。

油圧回路などの流体送給系では、流体の圧力が過大になるのを防止するため種々の圧力調整機構が用いられており、このような圧力調整機構として、ダイヤフラムを用いたプレッシャレギュレータ（圧力制御装置）が知られている。このような圧力制御装置は、自動車エンジンに対し燃料噴射装置により燃料を供給するシステムにも使用されており、例えば、国際公開WO96／23969号公報には、このようなエンジン燃料供給系に使用される圧力調整弁が示されている。そこでは、燃料タンクから燃料ポンプによって汲み上げられた燃料は、圧力調整弁にて圧力を調整されて燃料噴射装置に供給され、その際余剰となった燃料は圧力調整弁から燃料タンクに戻される。

図５は、このようなエンジンの燃料供給系に使用される従来のプレッシャレギュレータの一例を示す断面図である。図５に示すように、プレッシャレギュレータ５１は、ケース５２とカバー５３をカシメ結合させたハウジング内に、ダイヤフラム５４にて支持されたアマチュア５５を配設した構成となっている。図５のプレッシャレギュレータ５１では、ケース５２に燃料流入口５６、カバー５３に燃料流出口５７が設けられている。

アマチュア５５は、弁体５８とスプリングホルダ５９とからなり、弁体５８とスプリングホルダ５９との間にはダイヤフラム５４の内周部が挟持されている。ダイヤフラム５４の外周部は、ケース５２とカバー５３との間に挟持されており、これによりアマチュア５５はダイヤフラム５４によってハウジング内に上下移動可能に支持される。一方、スプリングホルダ５９とカバー５３の上端内周部との間には、アマチュア５５を図中下方向に付勢するスプリング６０が配設されている。

弁体５８はさらに、弁本体６１とバルブスプリング６２、ボール６３、ボールホルダプレート６４とから構成されている。弁本体６１の内部には油路６５が形成されており、油路６５には弁孔部６６とテーパ部６７が設けられている。弁孔部６６にはバルブスプリング６２が収容され、テーパ部６７の内側には球形のボール６３が配設される。ボール６３はバルブスプリング６２によって図中下方に向けて付勢されている。

ケース５２の底面５２ａには、アマチュア５５に対向するように弁座部６８が突設されている。アマチュア５５が動作中に傾きケース底面５２ａと接触すると弁動作が正常に行われないおそれがあるため、弁座部６８は、両者が接触しないように底面５２ａから凸形状に立ち上げられている。アマチュア５５は、スプリング６０の押圧力により、弁座部６８の上面に押接され、ボール６３もまた弁座部６８に当接する。これにより、ボール６３は、スプリング６８の押圧力に抗して押し上げられてテーパ部６７に当接し、油路６５が遮断されて閉弁状態となる。

図５の状態にて燃料流入口５６から燃料が流入し、燃圧が所定の調整圧を超えると、アマチュア５５は燃圧を受けて上方に移動する。すると、ボール６３がスプリング６８の押圧力によってテーパ部６７から離脱し、油路６５が開放されて開弁状態となる。これにより、燃料流入口５６と燃料流出口５７が油路６５を介して連通し、余分な燃料が燃料タンクにリターンされ、燃料の圧力が調整される。

一方、このようなプレッシャレギュレータ５１は弁構造が複雑なため、それを簡素化したものも提案されている。図６は、弁構造を簡略化したプレッシャレギュレータの一例を示す断面図である。なお、図５のプレッシャレギュレータ５１と同様の部材、部分等については同一の符号を付しその説明は省略する。

図６のプレッシャレギュレータ７１では、シールピン７２を用いてバルブ部７３が形成されている。シールピン７２は上部が球状となったマッシュルーム形をしており、ケース底面５２ａ中央に固定されている。シールピン７２は弁体５８の油路６５に対向しており、シールピン７２がテーパ部６７と当接離間することにより油路６５が開閉される。
国際公開WO96／23969号公報 国際公開WO03／58364号公報

ここで、図５のプレッシャレギュレータ５１では、弁座部６８は深絞り加工により底面５２ａから突設形成される。ところが、この弁座部６８を形成する絞り加工は、フランジ部５２ｂを有するケース５２の加工工程から見ると、ケース全体の成形に対して逆絞り構造となり加工性が良くないという問題があった。すなわち、ケース５２は一工程の絞り加工では成形できず、工程増に伴って加工工数が増大しコスト的にも不利となる。また、弁座部６８の高さは、干渉防止のためある程度高くする必要があり、その分、絞り加工の加工長も長くなる。深絞り加工では、加工長が長くなると、成形部位の肉厚が薄くなると共に、その寸法精度も低下する。さらに、弁座部６８の高さ確保のため、プレッシャレギュレータ５１の全体寸法が大きくなるという問題もあった。

一方、図６のプレッシャレギュレータ７１では、弁座部６８は不要なため、前述のような絞り加工上の問題は生じない。しかしながら、アマチュア５５とケース底面５２ａと接触を回避するため、両者間には図５のプレッシャレギュレータ５１と同様の距離を確保する必要がある。すなわち、プレッシャレギュレータ７１では、弁構造は簡略化されるものの、シールピン７２を弁座部６８と同様に高くする必要があり、アマチュア５５とケース底面５２ａとの間の距離は削減されない。従って、プレッシャレギュレータ７１もまた全体寸法が大きくなる。

本発明の目的は、加工性に優れ、コンパクトで低コストな構造でありながら、信頼性の高いプレッシャレギュレータを提供することにある。

本発明の圧力制御装置は、流体が流入、流出するハウジングと、前記ハウジング内に固定されたダイヤフラムと、前記ダイヤフラムに固定された可動弁体と、前記ハウジング内に前記可動弁体と対向して設けられ前記可動弁体と当接離間可能な弁座部とを有してなる圧力制御装置であって、前記可動弁体と該可動弁体と対向する前記ハウジングの内壁面との間に形成され、前記可動弁体と前記内壁面との間の距離が径方向に沿って増大する離間部を有することを特徴とする。

本発明にあっては、弁動作に際し可動弁体が傾いても、可動弁体とハウジング内壁面との間に離間部が設けられているため、両者の接触を回避できる。従って、可動弁体とハウジング内壁面の干渉による作動不良を防止でき、信頼性の向上が図られる。

前記圧力制御装置において、前記離間部を、前記可動弁体の一端面側に形成され対向する前記ハウジングの内壁面との間の距離が径方向に沿って増大する干渉防止部と、前記ハウジング内壁面との間に形成するようにしても良い。また、前記離間部を、前記ハウジングの内壁面に形成され対向する前記可動弁体との間の距離が径方向に沿って増大する干渉防止部と、前記可動弁体との間に形成するようにしても良い。

一方、前記圧力制御装置において、前記弁座部を、前記内壁面を前記可動弁体側に屈曲形成して設けても良い。また、前記弁座部を、前記内壁面に取り付けられたピン部材にて形成しても良い。

本発明の圧力制御装置によれば、可動弁体とハウジング内壁面との間に、それらの間の距離が径方向に沿って増大する離間部を設けたので、弁動作に際し可動弁体が傾いても、可動弁体とハウジング内壁面の接触を回避することが可能となる。また、離間部形成により、可動弁体とハウジング内壁面との間の距離を短縮することができ、装置のコンパクト化を図ることも可能となる。この部品間距離の短縮に伴い、ハウジング内壁面を屈曲形成して弁座部を設けることも容易となり、ハウジング部材そのもので弁座部を形成し部品点数の削減を図ることも可能となる。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。

図１は、本発明の実施例１であるプレッシャレギュレータ（圧力制御装置）の構成を示す断面図である。当該プレッシャレギュレータ１は、エンジンの燃料供給システムにて使用され、燃料タンク内に設置された燃料ポンプモジュールに取り付けられる。

プレッシャレギュレータ１では、図１に示すように、ケース２とカバー３をカシメ結合することによりハウジング１１が形成される。ハウジング１１内には、ゴム製のダイヤフラム４にて支持されたアマチュア（可動弁体）５が図中上下方向に移動可能に取り付けられている。アマチュア５は、カバー３内に収容された圧縮コイルスプリング１２によって図中下方向に付勢されており、燃圧が所定の調整圧を超えると圧縮コイルスプリング１２の付勢力に抗して上方に押し上げられる。アマチュア５が上方に移動するとアマチュア５内に形成された油路１３が開通し、余剰燃料が燃料タンク内にリターンされ燃圧が調整される。

ケース２及びカバー３は、アルミニウム等の金属又は合成樹脂にて形成されている。カバー３の下端部にはフランジ部３ａが形成されている。フランジ部３ａは、ダイヤフラム４の外周部と共にケース２の上端部にカシメ固定されハウジング１１が形成される。ハウジング１１内はダイヤフラム４及びアマチュア５を境に２室に分かれており、ケース２側は燃料流入口６と連通した圧力室１４、カバー３側は燃料流出口７と連通したスプリング室１５となっている。

ハウジング１１の両端には燃料の入口と出口が形成されており、プレッシャレギュレータ１では燃料は軸方向（図１において上下方向）に流通する。ここでは、ケース２の底面２ａ（内壁面；以下、ケース底面２ａと略記する）には燃料流入口６、カバー３の上面３ｂには燃料流出口７がそれぞれ設けられている。燃料流入口６は図示しないポンプやフィルタ等と接続され、燃料流入口６からはポンプにて加圧された燃料が流入する。燃料流入口６から圧力室１４内に流入した燃料は、開弁時には油路１３を介してスプリング室１５側へ流れ燃料流出口７から流出する。

アマチュア５は、油路１３が貫通形成された弁体８と、弁体８の上部にカシメ固定されたスプリングホルダ９とから構成されている。弁体８とスプリングホルダ９との間にはダイヤフラム４の内周部が挟持されており、アマチュア５はハウジング１１内にて上下に揺動自在に取り付けられる。また、スプリングホルダ９とカバー３の上端内周部との間にはスプリング１２が取り付けられている。カバー３の上面中央には、中央に燃料流出口７が形成されたスプリング保持部３ｃが突設されており、圧縮コイルスプリング１２はその外側に位置決めされて取り付けられる。

油路１３の下端部にはテーパ状の弁孔１６が設けられている。ケース底面２ａ中央には、この弁孔１６に対向して弁座部１７が突出形成されている。弁座部１７はケース２を絞り加工することによって屈曲形成され、弁座部１７と弁孔１６とによってバルブ部１８が形成される。アマチュア５全体は圧縮コイルスプリング１２によって下方に押圧されており、通常は、弁孔１６に弁座部１７が嵌合し油路１３が閉鎖された状態（閉弁状態）となっている。そして、バルブ部１８における弁座部１７と弁孔１６の当接離間により、油路１３の遮断と開放、すなわち閉弁／開弁が行われる。

アマチュア５の一端面側には、弁体８の角隅部を切り欠く形でテーパ部（干渉防止部）１９が形成されている。このテーパ部１９は、弁体８の中央部から径方向に沿って図１において上方（軸方向）に向かう形、すなわち、径方向に沿ってケース底面２ａとの間の距離が増大するように形成されている。このテーパ部１９により、アマチュア５とケース底面２ａとの間に、両者の間の距離が径方向に沿って増大する離間部２０が形成される。前述のように、アマチュア５が動作中に傾きケース底面と接触すると、弁動作が正常に行われないおそれがある。これに対し、当該プレッシャレギュレータ１では、アマチュア５の下端とケース底面２ａとの間に離間部２０が設けられているため、アマチュア５が傾いてもケース底面２ａとの間に距離的に余裕がある。

一方、離間部２０によってアマチュア５とケース底面２ａとの間の距離が確保されるため、図５の場合のように弁座部によって両者の距離を確保する必要がなくなる。このため、弁座部１７の高さを抑えることができ、装置のコンパクト化が可能となる。また、弁座部１７の絞り量が小さくなりケース２の加工も容易となるため、ケース２の加工工数も削減できる。さらに、絞り量が小さいため、弁座部１７の肉厚を確保できる共にその精度も向上し、ケース部材そのものによってバルブ部１８を形成することが可能となる。従って、弁構造が簡略化され、工数や部品点数の削減を図ることが可能となり、製品コストの低減が図られる。

このような構成からなるプレッシャレギュレータ１は次のように動作する。図１は閉弁状態にあるプレッシャレギュレータ１を示しており、この状態にて燃料流入口６から燃料が流入すると、燃圧によりダイヤフラム４及びアマチュア５に対しそれらを上方に押し上げる力が作用する。

燃圧が圧力室１４とスプリング室１５との圧力差及びスプリング１２の押圧力に基づいて決定される所定の調整圧を超えると、上下方向に移動自在に設けられたアマチュア５は燃圧を受けて上方に移動する。すると、弁座部１７が弁孔１６から離脱し、油路１３が開放されて開弁状態となる。これにより、圧力室１４とスプリング室１５が連通し、余分な燃料は燃料流出口７から燃料タンクへとリターンされる。

一方、燃圧が下降するとアマチュア５が下方に移動し、弁座部１７が弁孔１６に接近する。そして、燃圧が調整圧を下回ると、弁座部１７が弁孔１６に接触し、油路１３が閉鎖されて閉弁状態となる。

プレッシャレギュレータ１では、このような弁動作に際しアマチュア５が傾いても、アマチュア５とケース底面２ａとの間に離間部２０が設けられているため、両者の接触を回避でき作動不良を防止できる。従って、当該プレッシャレギュレータ１によれば、アマチュア５とケース底面２ａの干渉防止が図られ、コンパクトで低コストな構造でありながら、信頼性の高いプレッシャレギュレータを実現できる。

次に、本発明の実施例２であるプレッシャレギュレータ２１について説明する。図２は、その構成を示す断面図である。なお、以下の実施例では、実施例１のプレッシャレギュレータ１と同様の部材、部分等については同一の符号を付しその説明は省略する。

プレッシャレギュレータ２１では、図２に示すように、バルブ部１８の弁座部をシールピン（ピン部材）２２にて形成している。シールピン２２は、円柱状の固定部２３の上端に半球状のシート部２４を形成したマッシュルーム形の構造となっている。ケース底面２ａ中央にはシールピン２２を取り付けるためのピン固定孔２５が形成されており、そこに固定部２３がカシメ固定される。これにより、シート部２４の下端面２４ａがケース底面２ａに密着した状態で、シールピン２２がケース２内に取り付けられる。

シールピン２２のシート部２４は弁孔１６に対向しており、シート部２４と弁孔１６とによってバルブ部１８が形成される。通常は、圧縮コイルスプリング１２の押圧力により、弁孔１６にシート部２４が嵌合し油路１３が閉鎖された状態（閉弁状態）となっており、シート部２４と弁孔１６の当接離間によりバルブ部１８の開閉が行われる。バルブ部１８をこのような構造にすると、図１のようなケース底面２ａの絞り加工は不要となる。

このようなプレッシャレギュレータ２１においても、アマチュア５の一端部側にはテーパ部１９が設けられており、ケース底面２ａとの間に離間部２０が形成される。これにより、前述同様、アマチュア５とケース底面２ａとの間の干渉防止が図られる。また、離間部２０によりアマチュア５とケース底面２ａとの間の距離が確保されるため、図６の場合のように長いシールピンを使用する必要がなく、装置のコンパクト化が可能となる。

また、本発明の実施例３として、ケース底面２ａ側に干渉防止部を設けて離間部２０を形成したものについて説明する。図３は、その構成を示す断面図である。図３のプレッシャレギュレータ２６は、基本構成は図１のプレッシャレギュレータ１と同様であるが、プレッシャレギュレータ２６ではアマチュア５の下端はフラットになっており、図１のようなテーパ部は形成されていない。

一方、ケース底面２ａは図１のようにフラットにはなっておらず、テーパ部（干渉防止部）２７が形成されている。テーパ部２７は、弁座部１７の基部から径方向に沿って図３において下方（軸方向）に向かう形、すなわち、径方向に沿ってアマチュア５との間の距離が増大するように形成されている。このテーパ部２７により、アマチュア５とケース底面２ａとの間に、両者の間の距離が径方向に沿って増大する離間部２０が形成される。つまり、プレッシャレギュレータ２６では、アマチュア５のテーパ部に代えて、ケース底面２ａ側にテーパ部２７を設けて離間部２０を形成している。なお、その他の形態は図１のプレッシャレギュレータ１と同様である。

テーパ部２７は、弁座部１７と共に絞り加工によって形成される。このプレッシャレギュレータ２６は、テーパ部２７の分だけ図１のものよりも高さが大きくなるが、弁座部１７の加工長は図５のものより短くなる。テーパ部２７の加工は傾斜も緩く比較的容易であり、図３のような構成を採ることにより、図５のような加工長の長い深絞りが不要となり、加工性が改善される。このため、弁座部１７の肉厚を確保できる共にその精度も向上し、ケース部材そのものによってバルブ部１８を形成することができ、弁構造が簡略化され、工数や部品点数の削減による製品コストの低減が可能となる。

図４は、本発明の実施例４であるプレッシャレギュレータ２８の構成を示す断面図である。図４のプレッシャレギュレータ２８は、図２のプレッシャレギュレータ２１の変形例となっている。

プレッシャレギュレータ２８においても、アマチュア５の下端はフラットになっており、図２のようなテーパ部は形成されていない。これに対しケース底面２ａには、アマチュア５のテーパ部に代えて、テーパ部２７が設けられている。なお、その他の形態は図２のプレッシャレギュレータ１と同様である。テーパ部２７は、シールピン２２の基部から径方向に向かって図４において下方に向かう形で形成されている。そして、このテーパ部２７により、アマチュア５とケース底面２ａとの間に、両者の間の距離が径方向に沿って増大する離間部２０が形成される。

この場合もテーパ部２７は絞り加工によって形成される。プレッシャレギュレータ２８は、テーパ部２７の分だけ図２のものよりも高さが大きくなるが、シールピン２２を小さくでき、その材料費や加工工数を削減できる。

本発明は前記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
例えば、前述の実施例では、干渉防止部として、直線的にアマチュア５とケース底面２ａとの間の距離が増大するテーパ部１９,２７を形成したが、両者間の距離は直線的に増大する必要はなく、干渉防止部を曲面状や階段状に形成して、アマチュア５とケース底面２ａの距離を曲線的あるいは段階的に変化させるようにしても良い。

また、前述の実施例では、アマチュア５に油路１３が貫通形成された弁体８を用い、軸方向に燃料が流通するプレッシャレギュレータについて本発明を適用した例を示したが、弁体８に貫通油路を設けず、ケース２側に燃料の出入口を共に設けた形態のプレッシャレギュレータにも本発明は適用可能である。

さらに、前述の実施例では、エンジンの燃料供給系に使用されるプレッシャレギュレータを例にとって説明したが、その用途はエンジンには限定されず、種々の油圧回路に適用可能である。また、調圧対象となる流体は、ガソリンや軽油などのエンジン燃料には限定されず、水や空気、油圧回路の作動油などにも適用可能である。

本発明の実施例１であるプレッシャレギュレータの構成を示す断面図である。 本発明の実施例２であるプレッシャレギュレータの構成を示す断面図である。 本発明の実施例３であるプレッシャレギュレータの構成を示す断面図である。 本発明の実施例４であるプレッシャレギュレータの構成を示す断面図である。 従来のプレッシャレギュレータの一例を示す断面図である。 従来の他のプレッシャレギュレータの一例を示す断面図である。

符号の説明

１ プレッシャレギュレータ（圧力制御装置）
２ ケース
２ａ 底面（内壁面）
３ カバー
３ａ フランジ部
３ｂ 上面
３ｃ スプリング保持部
４ ダイヤフラム
５ アマチュア（可動弁体）
６ 燃料流入口
７ 燃料流出口
８ 弁体
９ スプリングホルダ
１１ ハウジング
１２ 圧縮コイルスプリング
１３ 油路
１４ 圧力室
１５ スプリング室
１６ 弁孔
１７ 弁座部
１８ バルブ部
１９ テーパ部（干渉防止部）
２０ 離間部
２１ プレッシャレギュレータ
２２ シールピン（ピン部材）
２３ 固定部
２４ シート部
２４ａ 下端面
２５ ピン固定孔
２６ プレッシャレギュレータ
２７ テーパ部（干渉防止部）
２８ プレッシャレギュレータ
５１ プレッシャレギュレータ
５２ ケース
５２ａ 底面
５２ｂ フランジ部
５３ カバー
５４ ダイヤフラム
５５ アマチュア
５６ 燃料流入口
５７ 燃料流出口
５８ 弁体
５９ スプリングホルダ
６０ スプリング
６１ 弁本体
６２ バルブスプリング
６３ ボール
６４ ボールホルダプレート
６５ 油路
６６ 弁孔部
６７ テーパ部
６８ 弁座部
７１ プレッシャレギュレータ
７２ シールピン
７３ バルブ部

Claims (5)

1. 流体が流入、流出するハウジングと、前記ハウジング内に固定されたダイヤフラムと、前記ダイヤフラムに固定された可動弁体と、前記ハウジング内に前記可動弁体と対向して設けられ前記可動弁体と当接離間可能な弁座部とを有してなる圧力制御装置であって、
   前記可動弁体と該可動弁体と対向する前記ハウジングの内壁面との間に形成され、前記可動弁体と前記内壁面との間の距離が径方向に沿って増大する離間部を有することを特徴とする圧力制御装置。
2. 請求項１記載の圧力制御装置において、前記離間部は、前記可動弁体の一端面側に形成され対向する前記ハウジングの内壁面との間の距離が径方向に沿って増大する干渉防止部と、前記ハウジング内壁面との間に形成されることを特徴とする圧力制御装置。
3. 請求項１記載の圧力制御装置において、前記離間部は、前記ハウジングの内壁面に形成され対向する前記可動弁体との間の距離が径方向に沿って増大する干渉防止部と、前記可動弁体との間に形成されることを特徴とする圧力制御装置。
4. 請求項１〜３の何れか１項に記載の圧力制御装置において、前記弁座部は、前記内壁面を前記可動弁体側に屈曲形成して設けられることを特徴とする圧力制御装置。
5. 請求項１〜３の何れか１項に記載の圧力制御装置において、前記弁座部は、前記内壁面に取り付けられたピン部材にて形成されることを特徴とする圧力制御装置。
   

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