JP2005214303A

JP2005214303A - リリーフバルブ

Info

Publication number: JP2005214303A
Application number: JP2004021930A
Authority: JP
Inventors: Toshiyuki Yokoi; 俊之横井
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 2004-01-29
Filing date: 2004-01-29
Publication date: 2005-08-11

Abstract

【課題】
バルブ体とバルブシートとの間のシール部におけるシール性が向上されたリリーフバルブを提供すること。
【解決手段】
バルブ体１３と、バルブ体１３によって当接される当接部１２ｓを有するバルブシート１２と、バルブ体１３の一端側に設けられ、バルブ体１３を付勢するバルブスプリング１４とを備え、バルブ体１３の他端側に作用する流体の圧力が所定圧を超えた時に、バルブ体１３がバルブシート１２の当接部１２ｓから離間して流体を外部に排出することにより流体の圧力を一定に維持するリリーフバルブ３において、バルブ体１３は、複数のシール部Ｓ１を介してバルブシート１２の当接部１２ｓに当接する構成としたこと。
【選択図】図３

Description

本発明は、管路や容器内の流体の圧力が所定圧を超えた時に、内部の流体を外部に排出し、常に内部の圧力を一定に維持するリリーフバルブに関する。

従来のこの種のリリーフバルブとしては、後述の特許文献１に記載のものが公知となっている。

このリリーフバルブは、筒内噴射式のエンジンにおける燃料分配管に固定されるバルブボデーに、バルブ体と、前記バルブ体が当接する当接部（座面）を有するバルブシートと、前記バルブ体を閉弁方向に付勢するバルブスプリングとが組み込まれた燃料分配管用リリーフバルブであり、前記バルブ体はボールバルブ体となっている。
特開２０００−２４０５２９号公報（第４〜５頁、図２を参照）

上記のリリーフバルブにおいては、バルブシートの当接部は円錐面形状に形成され、さらに該当接部には、ボールバルブ体を所定の加圧力で押し付ける当たり付け加工が施されている。これにより、当接部に対するボールバルブ体のシール性が高まり、ボールバルブ体の油密性能が向上されるものとなっている。

ところが、ボールバルブ体とバルブシートの当接部とが当接した周状の接線であるリリーフバルブに設けられる燃料のシール部は１箇所のみであり、仮に、このシール部に何らかの微小なキズなどが１箇所でも存在したり、あるいは、異物（製造工程で発生した切粉など）がわずかでも噛み込んだりした場合には、当該シール部における燃料のシールが不完全なものとなり、リリーフバルブとして必要なシール性（油密性能）が確保されなくなるおそれがある。

よって、本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、バルブ体とバルブシートとの間のシール部におけるシール性が向上されたリリーフバルブを提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明にて講じた技術的手段は、請求項１に記載の様に、バルブ体と、前記バルブ体が当接する当接部を有するバルブシートと、前記バルブ体の一端側に設けられ、該バルブ体を付勢するバルブスプリングとを備え、前記バルブ体の他端側に作用する流体の圧力が所定圧を超えた時に、前記バルブ体が前記バルブスプリングの付勢力に抗して前記バルブシートの当接部から離間して該流体を外部に排出することにより該流体の圧力を一定に維持するリリーフバルブにおいて、前記バルブ体は、複数のシール部を介して前記バルブシートの当接部に当接する構成としたことである。

好ましくは、請求項２に記載の様に、前記バルブ体は、球状もしくは円柱状であると良い。

好ましくは、請求項３に記載の様に、前記当接部には、円錐面と角部とが少なくともそれぞれ１つ以上形成されていると良い。

好ましくは、請求項４に記載の様に、前記当接部には、円錐面もしくは角部が少なくとも２つ以上形成されていると良い。

好ましくは、請求項５に記載の様に、前記バルブ体には、少なくとも角部が２つ以上形成されていると良い。

好ましくは、請求項６に記載の様に、前記バルブ体には、円錐面と角部とが少なくともそれぞれ１つ以上形成されていると良い。

本発明によれば、バルブ体は複数のシール部を介してバルブシートの当接部に当接するので、仮に何れかのシール部にキズ、異物の噛み込みが生じて当該シール部での燃料のシールが不完全なものになったとしても、残りのシール部によって燃料がシールされる。つまり、バルブ体とバルブシートとの間のシール部におけるシール性が向上されたリリーフバルブとなっている。

以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面を基に説明する。本実施形態では、本発明に係るリリーフバルブが、エンジンシリンダ内に高圧燃料を直接噴射する直噴式のエンジンに設けられる燃料分配管に適用された場合について説明する。

図１に示すように、燃料分配管１は、直噴式のエンジンにおける複数の気筒に対応して設けられる複数のインジェクタ２が接続される複数の分岐管１ａを有している。燃料分配管１の一方（図１における左方）の軸方向端部には、リリーフバルブ３が、燃料分配管１の本体１ｂの内部に一体的に設けられている。なお燃料分配管１は、周知のとおり、図示しないエンジンシリンダヘッドにボルト（図１中、二点鎖線１Ｂ参照）等によって取り付けられる。

燃料分配管１の一方の軸方向端部には、燃料タンク４及び高圧ポンプ５を経由してくる燃料の供給配管６が接続される燃料流入口（図示省略）が形成されている。また、燃料分配管１の他方の軸方向端部には、圧力センサ８が取り付けられている。圧力センサ８は、燃料分配管１の内部に蓄圧される燃料の圧力を検出し、エンジン制御装置９（ＥＣＵ）に圧力信号として出力する。

高圧ポンプ５で加圧された高圧燃料は、供給配管６を経て燃料分配管１の内部に供給されて所定圧に蓄圧される。燃料分配管１の内部で蓄圧された高圧燃料は、分岐管１ａから直噴式のエンジンの各気筒に配設されたインジェクタ２に供給される。燃料分配管１の内部の燃料圧力は、リリーフバルブ３により一定に維持されるもので、燃料分配管１の内部の燃料圧力が前記所定圧（開弁圧）を超えた場合、リリーフバルブ３から余剰燃料がリターン用配管７を通して燃料タンク４等にリターンされる。

次に、リリーフバルブ３の構造について説明する。

図２に示されるように、リリーフバルブ３は、燃料分配管１の本体１ｂの内部に一体的に設けられる構成となっている。なお、本実施形態では、リリーフバルブ３が燃料分配管１の本体１ｂの内部に一体的に組み込まれるものとなっているが、燃料分配管１とは別体に設けられたリリーフバルブ３がねじ付け等によって燃料分配管１に固定される構成であっても良い。

燃料分配管１の一方の軸方向端部における本体１ｂの内部には、蓄圧された燃料が流通する燃料通路１ｐに連続するようにして、同燃料通路１ｐの側から順に、ストレーナ圧入孔ｈ１と、そのストレーナ圧入用孔ｈ１の内径より大径のバルブシート圧入用孔ｈ２と、そのバルブシート圧入用孔ｈ２の内径より大径の燃料室内孔ｈ３と、その燃料室内孔ｈ３の内径より大径のキャップ圧入用孔ｈ４とが形成されている。このキャップ圧入用孔ｈ４は、本体１ｂの外部に開口するものとなっている。

まず、本体１ｂの内部には、キャップ圧入用孔ｈ４の開口からストレーナ１１が挿入され、ストレーナ圧入用孔ｈ１に圧入によって固定されている。燃料通路１ｐ内の燃料は、このストレーナ１１を経由してリリーフバルブ３内へと流入する。ストレーナ１１は、リリーフバルブ３内へと流入する燃料中に含まれる微小な異物等を濾過するフィルタ状の部材である。

ストレーナ１１に続いて、略円柱状のバルブシート１２が、同様にしてキャップ圧入用孔ｈ４の開口から本体１ｂ内に挿入され、バルブシート圧入用孔ｈ２に圧入によって固定されている。バルブシート１２は、後述するバルブ体１３によって当接される当接部１２ｓを有している。このバルブシート１２の当接部１２ｓには、本体１ｂ内のバルブシート圧入用孔ｈ２へのバルブシート１２の組み付けの前にバルブ体１３による当たり付けが施されていると良い。さらにバルブシート１２には、軸方向に沿って貫通する流入孔１２ｈが形成されている。この流入孔１２ｈによって、燃料分配管１の内部で蓄圧された燃料が燃料通路１ｐを経由してリリーフバルブ３内に流入可能となっている。

さらに本体１ｂの内部には、キャップ圧入用孔ｈ４の開口からバルブシート１２に続いてバルブ１３体およびバルブスプリング１４が順に挿入されている。バルブ体１３の一端側にはバルブスプリング１４が設けられ、これにより、バルブ体１３は閉弁方向、すなわち、バルブシート１２の当接部１２ｓに向かって付勢されている。一方、バルブ体１３の他端側には、燃料通路１ｐ内の燃料の圧力がバルブシート１２に形成される流入孔１２ｈを介して常に作用した状態となっている。つまり、前述したバルブシート１２の当接部１２ｓには、バルブ体１３が常時バルブスプリング１４の付勢力により当接しており、燃料通路１ｐ内の燃料がシールされている。そして、バルブ体１３の他端側に作用する燃料の圧力が所定圧（開弁圧）を超えた時には、バルブ体１３はバルブスプリング１４の付勢力に抗して開弁方向にストロークしてバルブシート１２の当接部１２ｓから離間し、燃料通路１ｐ内の燃料がリリーフバルブ３内に流入する。なお、バルブ体１３がバルブシート１２の当接部１２ｓに当接する態様の詳細については後述する。

バルブ体１３並びにバルブスプリング１４に続いて、凹部を有する略有底円筒状のキャップ１５が、同凹部内にバルブスプリング１４が収容されるようにしてキャップ圧入用孔ｈ４の開口から本体１ｂ内に挿入され、キャップ圧入用孔ｈ４に圧入によって固定されている。このキャップ１５は、その凹部を介してバルブスプリング１４の座面ならびにガイド部材としても機能するものとなっている。周知の如く、キャップ１５がキャップ圧入用孔ｈ４内に圧入される深さ（圧入深さ）に応じてバルブスプリング１４に作用する弾性力（前述のバルブ体１３を閉弁方向に付勢する付勢力）が変化する。すなわち、キャップ１５の圧入深さを適宜調整することによって、リリーフバルブ３の開弁圧を所望の値に調整することが可能となっている。

次に、バルブ体１３がバルブシート１２の当接部１２ｓに当接する態様について、図３の（ａ）〜（ｅ）を参照して説明する。

図３の（ａ）に示される様に、バルブ体１３は、２つのシール部Ｓ１，Ｓ１を介してバルブシート１２の当接部１２ｓに当接する構成となっている。当接部１２ｓには２つの円錐面Ｃ１，Ｃ１が形成され、２段円錐面形状となっている。この場合、球状のバルブ体１３が当接部１２ｓを構成する円錐面Ｃ１，Ｃ１のそれぞれに当接することによって、バルブ体１３と当接部１２ｓとの周状の接線であるリリーフバルブ３に設けられる燃料のシール部Ｓ１は２箇所となっている。

なお、バルブ体１３ならびにバルブシート１２の当接部１２ｓの形状に関しては、図３の（ａ）に示されるもの以外にも、例えば、図３の（ｂ）〜（ｅ）に示されるような形状のものを適用することが可能である。

図３の（ｂ）に示される第２の実施形態では、球状のバルブ体１３が当接する円錐面形状の当接部１２ｓに１つの円錐面Ｃ２と１つの角部Ｅ２が形成され、これにより、２つのシール部Ｓ２，Ｓ２が設けられる構成となっている。この場合、バルブ体１３が当接部１２ｓにおける円錐面Ｃ２と角部Ｅ２のそれぞれに当接することによって、バルブ体１３と当接部１２ｓとの周状の接線であるリリーフバルブ３に設けられる燃料のシール部Ｓ２は２箇所となっている。

図３の（ｃ）に示される第３の実施形態では、球状のバルブ体１３が当接する当接部１２ｓに２つの角部Ｅ３，Ｅ３が形成され、これにより、２つのシール部Ｓ３，Ｓ３が設けられる構成となっている。この場合、バルブ体１３が当接部１２ｓにおける２つの角部Ｅ３，Ｅ３のそれぞれに当接することによって、バルブ体１３と当接部１２ｓとの周状の接線であるリリーフバルブ３に設けられる燃料のシール部Ｓ３は２箇所となっている。

図３の（ｄ）に示される第４の実施形態では、円錐面Ｃ４を有するテーパ孔形状の当接部１２ｓに当接する円柱状のバルブ体１３の先端に２つの角部Ｅ４，Ｅ４が形成され、これにより、２つのシール部Ｓ４，Ｓ４が設けられる構成となっている。この場合、バルブ体１３のうち２つの角部Ｅ４，Ｅ４のそれぞれが当接部１２ｓの円錐面Ｃ４に当接することによって、バルブ体１３と当接部１２ｓとの周状の接線であるリリーフバルブ３に設けられる燃料のシール部Ｓ４は２箇所となっている。

図３の（ｅ）に示される第５の実施形態では、１つの円錐面Ｃ５１と１つの角部Ｅ５１から構成される当接部１２ｓに当接する円柱状のバルブ体１３の先端に、１つの角部Ｅ５２と１つの円錐面Ｃ５２が形成され、これにより、２つのシール部Ｓ５，Ｓ５が設けられる構成となっている。この場合、バルブ体１３の角部Ｅ５２と円錐面Ｃ５２が、当接部１２ｓの円錐面Ｃ５１と角部Ｅ５１にそれぞれ当接することによって、バルブ体１３と当接部１２ｓとの周状の接線であるリリーフバルブ３に設けられる燃料のシール部Ｓ５は２箇所となっている。

上述した様に、バルブ体１３と当接部１２ｓとのシール部Ｓ１（Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５）が２箇所に設けられている場合、仮に一方のシール部Ｓ１に何らかの微小なキズ等が１箇所でも存在したり、あるいは、異物等（製造工程で発生した切粉等）がわずかでも噛み込んだりしたとしても、前者の場合は、もう一方のシール部Ｓ１によって燃料が最終的にはシールされるので、燃料通路１ｐ側の燃料がバルブ体１３と当接部１２ｓとのシール部Ｓ１からリリーフバルブ３内に流入（リーク）することはなく、リリーフバルブ３として必要な燃料のシール性（油密性能）を確保できる。後者の場合は、噛み込んだ異物の大きさの分だけバルブ体１３と当接部１２ｓとの間にわずかな隙間が形成されてしまうものの、燃料通路１ｐからバルブシート１２の流入孔１２ｈを経由して当接部１２ｓへと至る燃料の流れは２箇所のシール部Ｓ１，Ｓ１によって形状的に２段に絞られるため、噛み込んだ異物に起因するリリーフバルブ３内への燃料の流入（リーク、洩れ）を最小限にとどめることができる。

次に、上記のように構成されたリリーフバルブ３の作動を簡単に説明する。図２において、燃料分配管１の内部に供給された燃料は、燃料通路１ｐを経由した後ストレーナ１１により濾過されてバルブシート１２の当接部１２ｓ近くまで至っている。しかしながら、燃料分配管１の内部の燃料圧力が所定圧以下の場合、バルブスプリング１４の弾性によってバルブ体１３がバルブシート１２の当接部１２ｓに当接する閉弁状態に保持されるため、燃料は燃料分配管１の外部（燃料タンク４）へは排出されない。

しかして、燃料分配管１の内部の燃料圧力が所定圧を超えたときには、バルブスプリング１４の弾性に抗してバルブ体１３がバルブシート１２の当接部１２ｓから離間することにより開弁状態となり、燃料分配管１の内部の燃料はドレンパイプ１６を介して外部（燃料タンク４）へと排出される。これにより、高圧ポンプ５（図１参照）やその他の部品の破壊が防止される。

以上説明した様に、本発明のリリーフバルブ３によれば、バルブ体１３は複数（２つ）のシール部Ｓ１，Ｓ１を介してバルブシート１２の当接部１２ｓに当接するので、仮に何れかのシール部Ｓ１にキズ、異物の噛み込みが生じて当該シール部Ｓ１での燃料のシールが不完全なものになったとしても、残りのシール部Ｓ１によって燃料が最終的にはシールされる。つまり、バルブ体１３とバルブシート１２との間のシール部Ｓ１におけるシール性が向上されたリリーフバルブ３となっている。

以上、本実施形態では、バルブ体の一端側にバルブ体を閉弁方向に付勢するバルブスプリングを備え、バルブ体の他端側に作用する流体の圧力が所定圧を超えた時に、バルブ体がバルブスプリングの付勢力に抗しバルブシートの当接部から離間して流体を外部に排出するリリーフバルブに本発明を適用した実施例について説明したが、バルブ体の一端側にバルブ体を開弁方向に付勢するバルブスプリングを備え、バルブ体の他端側に作用する流体の圧力が所定圧を超えた時に、バルブ体がバルブスプリングの付勢力に抗しバルブシートの当接部に当接して流体の外部への排出を遮断するバルブに本発明を適用してもよい。

本発明のリリーフバルブが適用される燃料分配管の側面図である。本発明のリリーフバルブの断面図である。（図１におけるII方向矢視図）バルブ体がバルブシートの当接部に当接する態様を示す図である。

符号の説明

３リリーフバルブ
１２バルブシート
１２ｓ当接部
１３バルブ体
１４バルブスプリング
Ｓ１（Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５）シール部
Ｃ１（Ｃ２，Ｃ４，Ｃ５１，Ｃ５２）円錐面
Ｅ２（Ｅ３，Ｅ４，Ｅ５１，Ｅ５２）角部

Claims

バルブ体と、
前記バルブ体が当接する当接部を有するバルブシートと、
前記バルブ体の一端側に設けられ、該バルブ体を付勢するバルブスプリングとを備え、
前記バルブ体の他端側に作用する流体の圧力が所定圧を超えた時に、前記バルブ体が前記バルブスプリングの付勢力に抗して前記バルブシートの当接部から離間して該流体を外部に排出することにより該流体の圧力を一定に維持するリリーフバルブにおいて、
前記バルブ体は、複数のシール部を介して前記バルブシートの当接部に当接することを特徴とするリリーフバルブ。
前記バルブ体は、球状もしくは円柱状であることを特徴とする請求項１に記載のリリーフバルブ。
前記当接部には、円錐面と角部とが少なくともそれぞれ１つ以上形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のリリーフバルブ。
前記当接部には、円錐面もしくは角部が少なくとも２つ以上形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のリリーフバルブ。
前記バルブ体には、少なくとも角部が２つ以上形成されていることを特徴とする請求項１に記載のリリーフバルブ。
前記バルブ体には、円錐面と角部とが少なくともそれぞれ１つ以上形成されていることを特徴とする請求項１に記載のリリーフバルブ。