JP2007530871A - 流れ拡散手段を備えた圧力調整器 - Google Patents
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Abstract
ハウジング(20)及びデバイダ(30)を有する貫流型圧力調整器。ハウジング(20)は、縦軸に沿って位置する入口(202)と、出口(204)とを有する。デバイダ(30)はハウジング(20)を第1のチェンバ(40)と、第2のチェンバ(50)とに分離し、弁座(304)、ダイアフラム(300)、保持手段(302)及び流れ拡散部材(400)を有する。弁座(204)は第1と第2のチェンバの間に通路(60)を画定する。ダイアフラム(300)はハウジングと弁座の間を延びる。保持手段はダイアフラム(300)を弁座(304)に固定し、弁座に近接する基部、縦軸に沿い基部から出口の方へ延びる中間部、中間部から延びる端部、流れ軸を有し通路と第2のチェンバの間の流体の連通を許容する少なくとも1つの開口を有する。流れ拡散部材(400)は通路(60)と出口(204)の間に位置し、複数の流路を画定する。
Description
本発明は自動車用燃料系統の圧力調整器に係り、さらに詳細には、流れノイズを減少させる拡散手段を備えた貫流型圧力調整器に係る。
現代の自動車用燃料系統の大部分は、燃料噴射器を用いて燃料をエンジンシリンダへ配送し燃焼させる。燃料噴射器はポンプにより燃料が供給される燃料レール上に装着されている。燃料噴射器が適正に動作するよう、燃料が燃料レールに供給される圧力を制御する必要がある。圧力制御は全てのエンジン回転数レベルで系統の燃料圧力を制御する圧力調整器により行われる。
公知の圧力調整器を通る燃料の流量は、高いエンジン速度では、燃焼プロセスで多量の燃料が消費されるため小さい傾向がある。低いエンジン速度では、少量の燃料が消費されるため、圧力調整器を通る流量が大きい。この大きな燃料流量によるノイズは受け入れることができない程大きなレベルになることがある。
公知の圧力調整器は、弁座、ダイアフラム及び保持手段を備えたデバイダを有する。デバイダはハウジングを第1のチェンバと第2のチェンバとに分離する。弁座はハウジングの縦軸に沿って第1と第2のチェンバの間を延びる通路を画定する。弁座は、第1のチェンバに近接し第1の断面積を有する第1の部分と、第2のチェンバに近接し第2の断面積を有する第2の部分とを有する。第1の断面積は第2の断面積より大きい。ダイアフラムはハウジングと弁座の間を延びる。保持手段は流れ軸が縦軸に沿って配向された複数の開口を有する。開口は流れを拡散させ、調整器の動作ノイズを減少させる。
公知の圧力調整器と比較して、大きい燃料流量時に流れに関連するノイズを減少させ、しかも製造コストが低い燃料調整器が求められていると思われる。
本発明は、一実施例において、ハウジングと、デバイダとを有する貫流型圧力調整器を提供する。ハウジングは縦軸に沿って位置する入口と、出口とを有する。デバイダはハウジングを第1のチェンバと第2のチェンバとに分離し、弁座、ダイアフラム、保持手段及び流れ拡散部材を有する。弁座は第1と第2のチェンバの間に通路を画定し、この通路は流れ面積を有する。ダイアフラムはハウジングと弁座の間を延びる。保持手段はダイアフラムを弁座に固定し、弁座に近接する基部、基部から出口の方へ縦軸に沿って延びる中間部、中間部から延びる端部、流れ軸を有し通路と第2のチェンバの間の流体の連通を許容する少なくとも1つの開口を有する。開口の流れ面積は弁座通路の流れ面積より小さい。流れ拡散部材は通路と出口の間に位置し、複数の流路を画定する。各流路の流れ面積は開口の流れ面積より小さい。貫流型圧力調整器は、弁座に関して第1と第2の位置を有する閉鎖部材を備えている。第1の位置では、閉鎖部材は通路を介する流体の連通を実質的に阻止するが、第2の位置では、通路を介する流体の連通を実質的に許容する。
流れ拡散部材は複数のセグメントを有し、これらのセグメントはグリッドを形成して複数の流路を画定する。これらのセグメントはワイヤにより形成されるが、グリッドを織成してもよい。流れ拡散部材はメッシュスクリーンでよい。流れ拡散部材は、複数の流路が形成されるように一体的な部材として形成してもよい。流れ拡散部材は通路と開口との間に位置する。流れ拡散部材は円形であり、外径が保持手段の内径よりも大きいため、例えば中間部において保持手段に圧力嵌めされる。流れ拡散部材は開口と出口の間に位置する。流れ拡散部材は円形であり、円筒形の側壁の内径が保持手段の外径よりも短いため、例えば端部で保持手段上に圧力嵌めされる。
弁座、中間部及び端部は、通路及び開口と流体連通関係にある収集チェンバを画定する。可撓性エレメントは、デバイダを縦軸に沿って閉鎖部材の方へ付勢する。ハウジングは、入口を有し第1のチェンバを画定する第1のハウジング部と、出口を有し第2のチェンバを画定する第2のハウジング部とを備えている。ダイアフラムは、第1と第2のハウジング部の間に挟着された第1の円周部を有する。基部は縦軸に関して中間部から外方に延びる環状部を有する。ダイアフラムは弁座と環状部の間に挟着された第2の円周部を有する。可撓性エレメントは第2のハウジング部と係合する第1の端部と、環状部と係合する第2の端部とを有する。
本発明は、別の実施例において、圧力調整器を介する流体の流れを拡散させる方法を提供する。圧力調整器は弁座、ダイアフラム、保持手段を有するデバイダと、流れ拡散部材とを有する。保持手段は少なくとも1つの開口を有する。流れ拡散部材は保持手段と協働係合関係にあり、複数の流路を画定する。デバイダはハウジングを第1のチェンバと第2のチェンバとに分離する。ハウジングは縦軸を有する。弁座は、縦軸に沿って第1と第2のチェンバの間を延びる通路を画定する。ダイアフラムはハウジングと弁座の間を延びる。この方法は通路を介して流体を流し、拡散部材を介して流体を流し、開口を介して流体を流すステップを含む。
拡散部材を介して流体を流すステップは、開口を介して流体を流すステップの前にくる。開口を介して流体を流すステップは、拡散部材を介して流体を流ステップの前にくる。この方法は通路から収集チェンバを介して開口へ流体を流すステップを含むことができる。
図1は好ましい実施例の貫流型圧力調整器10を示す。貫流型圧力調整器10はハウジング20を有する。ハウジング20は、デバイダ30により第1のチェンバ40と、第2のチェンバ50とに分離されている。デバイダ30は、第1のチェンバ40を第2のチェンバ50と連通させる通路60を有する。閉鎖部材70は、通路60を介する流れを許容するかまたは阻止する。フィルタ80をハウジング20の流路に配置してもよい。ハウジング20は、縦軸A−Aに沿ってオフセットした入口202と、出口204とを有する。ハウジング20は、第1のハウジング部206と、第2のハウジング部208とが中空の内部211を有する一体的なハウジング20を形成するように圧着したものである。一体的なハウジングは2つの部材を連結することにより形成されるが、ハウジングを多数の部材を一体化するかまたは単体構造部材として形成してもよいことを理解されたい。ハウジング20の入口202は第1のハウジング部206にあり、ハウジング20の出口204は第2のハウジング部208にある。入口202は第1のハウジング部206に位置する複数の開口210でもよい。出口204は第2のハウジング部208に位置するポート212でよい。
第1のハウジング部206は、第1の基部214、縦軸A−Aに沿う第1の方向において第1の基部214から延びる第1の横壁218及び縦軸A−Aを実質的に横切る方向に第1の横壁218から延びる第1のフランジ220を有する。第2のハウジング部208は、第2の基部222、縦軸A−Aに沿う第2の方向において第2の基部222から延びる第2の横壁224及び縦軸A−Aを実質的に横切る方向に第2の横壁から延びる第2のフランジ226を有する。ダイアフラム300を有するデバイダ30は、第1のチェンバ40と第2のチェンバ50を分離するために第1のフランジ220と第2のフランジ226との間に固定される。第1のフランジ220は第2のフランジ226の周端部を巻き込み、第2のフランジ226に圧着して一体的なハウジング20を形成するようにすればよい。
ばねが好ましい第1の付勢部材90は第2のチェンバ50内に位置する。第1の付勢部材90は第2のハウジング部208の基部222上の位置決め手段228と係合し、デバイダ30を第1のハウジング206の基部214の方へ付勢する。第1の付勢部材90は、調整器10のデバイダ30を該調整器10の好ましい圧力に関連する所定の力で付勢する。第2のハウジング部208の基部222は、位置決め手段228と共に出口ポート212を提供する窪んだ中心部を有する。ばね90の第1の端部は位置決め手段228上に固定されるが、第2の端部は保持手段302により支持されるが、この保持手段はダイアフラム300の中央開口306に取り付けられた弁座304に固定される。
好ましい実施例において、弁座304はハウジング20のダイアフラム300により懸垂状態にあり、第1の部分602及び第2の部分604を有する通路60を提供する。弁座304は、縦軸A−Aに沿って位置する第1の弁座部分304Aと第2の弁座部分304Bとを有する。第1の弁座部分304Aは第1のチェンバ40内にあり、第2の弁座部分304Bは第2のチェンバ50内にある。通路60の第1の部分602は、弁座304の第1の部分304A及び第2の部分304Bの両方の内部を縦軸A−Aに沿って延びる。縦軸A−Aに沿って延びる第2の部分604は弁座304の第2の部分304B内にある。
弁座304は、第1のチェンバ40内の第1の表面308、第2のチェンバ50内の第2の表面310及び第1の表面308と第2の表面310の間を延びる側面312を有する。通路60の第1の部分602は第1の表面308と連通する。通路60の第2の部分604は第1の部分602及び第2の表面310と連通する。第1の部分602は第1の断面積を有し、第2の部分604は第1の断面積より小さい第2の断面積を有する。第1の部分602及び第2の部分604の断面積は以下においてさらに詳述する複数の開口324のそれぞれの断面積より大きい。弁座304の側面312は、保持手段302と弁座304の間の圧力嵌め接続を強化する切下げ端縁部314を有する。好ましい実施例の弁座304は、一体的な弁座かまたは組立可能な別個のコンポーネントで構成すればよいことに注意されたい。
第2の弁座表面310とは反対側の通路60の端部には、弁作動ボール64でよい閉鎖部材70を着座させるための着座表面62がある。弁座304の製造にあたり、この着座表面62はボール64の滑らかな着座表面が確実に得られるように仕上げてある。
好ましい実施例において、保持手段302は縦軸A−Aに沿って延びる円筒形の中間部320を有する。しかしながら、この中間部320は当該技術分野で知られた他の幾何学的形状でもよいことを理解されたい。好ましい実施例によると、中間部320の内側表面は弁座304の側面312に圧力嵌めされて切下げ端縁部314と協働係合する。
保持手段302はまた、縦軸A−Aを実質的に横切る方向において中間部320から半径方向内方に延びる端部322を有する。好ましい実施例において、この端部322は中間部320と一体的に形成されている。例えば、中間部320の端部322と中間部320とは平坦な金属板を打抜き加工することにより成形可能である。例えば、中間部320の端部322を別個に形成して接合してもよいことを理解されたい。中間部320と端部322とは、通路60及び端部322に形成された複数の開口324と流体連通関係にあるチェンバ330を形成する。複数の開口324は、端部322及び一体的な中間部320が平坦な状態にある間に端部322を打抜き加工することにより形成できる。開口324は縦軸A−Aと同心的な流れ軸を有する。開口324は通路60と第2のチェンバ50との間の流体の連通を許容する。
好ましい実施例において、保持手段302は、中間部320から縦軸A−Aに関してほぼ半径方向外方に延びる基部332をも有する。基部332は縦軸A−Aに沿って端部322から離れた位置にあり、第1の弁座部分304Aと協働してダイアフラム300を挟着することによりダイアフラム300を弁座304に結合する。基部332は、ばね90の第2の端部を支持し、デバイダ30に関するその位置決めを行う働きもする。好ましい実施例において、基部332は中間部320及び端部322と同じ金属板からの実質的に同じ打抜き加工により形成される。
貫流型圧力調整器10は、通路60と出口204の間に位置する流れ拡散部材400を有する。図1の実施例に示すように、流れ拡散部材400は通路60と開口324との間にある。流れ拡散部材400は、多数の流路を形成することにより燃料流量が大きい時の流れに関連するノイズを減少させる。流れに関連するノイズは流路の流れ面積に比例する。大きな面積の流路は乱流を許容するため、流れに関連するノイズが高レベルとなる。流れ拡散部材400は多数の流路により流路の流れ領域を減少させるため、流れに関連するノイズが減少する。
図2a及び2bに示すように、流れ拡散部材400は、多数の流路404を画定するようにグリッドを形成する複数のセグメント402により形成することができる。各流路404の流れ面積は保持手段の各開口324の流れ面積より小さい。図示のように、セグメント402はワイヤで形成されるが、メッシュスクリーンを織成する。しかしながら、流れ拡散部材400は多数の流路404が形成される限り任意適当な態様で形成できることを理解されたい。例えば、流れ拡散部材400を、打抜き加工により複数の流路404を形成した単一のプレート部材またはプラスチック射出成形グリッドとして形成してもよい。
流れ拡散部材400をワイヤメッシュスクリーンで形成する場合、多数の流路404の開放面積の合計の割合は一平方インチ毎のワイヤセグメント402の数と、ワイヤセグメント402の直径とに依存する。実施例のテストでは、多数の流路の開放面積の合計が35%であるワイヤメッシュスクリーンにより形成した流れ拡散部材を用いると流れに関連するノイズの減少が測定された。燃料流量が93.7kg/時の時、流れ拡散部材がない場合のノイズレベルの測定値は56.4ソーンであった。流れ拡散部材を有する場合、同じ流量におけるノイズレベル測定値は28.3ソーンであった。
図1を再び参照して、流れ拡散部材400は上部406が縦軸A−Aを実質的に横切るように配向されている。流れ拡散手段400は、縦軸A−Aの方向に且つ保持手段302の中間部320にほぼ平行に上部406から延びる側部408を有する。側部408は保持手段302の内径よりも大きい外径を有するため、流れ拡散部材400を保持手段302に圧力嵌めすることが可能であり、側部408は弁座304の第2の表面310に当接し、側部408の外側表面は中間部320の内側表面と係合する。
図3は、流れ拡散部材400が開口324と出口204の間に位置する別の実施例の貫流型圧力調整器10を示す。図3の実施例において、側部408の内径が保持手段302の外径よりも短いため、流れ拡散部材は保持手段302上に圧力嵌めされる。
燃料調整器10を組み立て方法の1つは、閉鎖部材70を第1のハウジング部206にポンチ止めか圧力嵌めのような方法で結合することである。デバイダ30の組み立ては、弁座304をダイアフラム300の中央開口306内に配置した後、側面312が中間部320と接触係合するように保持手段302を弁座304に圧力嵌めすることにより行う。組み立て済みのデバイダ30は第1のハウジング部206のフランジ220の上方表面に関して位置決めする。付勢ばね90を保持手段302に配置し、その後、第2のハウジング部208をばね90にかぶせる。第1のハウジング部206のフランジ220を圧着して第2のハウジング部208を固定する。第1及び第2のハウジング206、208並びにダイアフラム300はそれぞれ第1と第2のチェンバ40、50を形成する。燃料が維持される圧力は付勢ばね90のばね力により決まる。
圧力調整器の動作及び圧力調整器を介して流体の流れを拡散させる方法について説明する。付勢ばね90は、保持手段302を介して作用することによりデバイダ30を第1のハウジング206の基部214の方へ付勢する。ボール64が表面62上に着座すると、圧力調整器10は閉位置となり、流体は圧力調整器10を通過できない。
流体は開口210を介して圧力調整器10に流入し、デバイダ30に圧力を加える。流体圧力が付勢ばね90によりかかる力より大きくなると、ダイアフラム300が軸方向に移動するため、ボール64が弁座304の着座表面62から離れる。これが圧力調整器10の開位置である。その後、流体は調整器10を通過できる。流体は、第1のチェンバ40から通路60へ流入した後、収集チェンバ330内に流入し、流れ拡散部材400により形成される複数の流路404を通過する。流体は、複数の流路404から開口324を縦軸A−Aの方向に流れて第2のチェンバ50内に流入した後、出口204を通って圧力調整器から出る。
入来する燃料の圧力が減少すると付勢ばね90の力が燃料圧力を凌駕するため、弁座304はボール64と接触する着座係合位置に復帰し、かくして通路60が閉じて、圧力調整器が閉位置に戻る。
本発明をある特定の好ましい実施例に関連して説明したが、図示説明した実施例に対する多数の変形例及び設計変更が頭書の特許請求の範囲及びそれらの均等物により規定される本発明の範囲から逸脱することなく可能である。従って、本発明は図示説明した実施例に限定されず、特許請求の範囲の文言により決まる全範囲を享受すると意図される。
Claims (18)
- 縦軸に沿って位置する入口及び出口を有するハウジングと、
ハウジングを第1のチェンバと、第2のチェンバとに分離するデバイダと、
閉鎖部材とより成り、
デバイダは、
流れ面積を有する通路を第1と第2のチェンバの間に画定する弁座と、
ハウジングと弁座の間を延びるダイアフラムと、
ダイアフラムを弁座に固定する保持手段と、
通路と出口の間の流れ拡散部材とを有し、
保持手段は、
弁座に近接する基部と、
縦軸に沿って基部から出口の方へ延びる中間部と、
中間部から延びる端部と、
流れ軸を有する少なくとも1つの開口とを有し、
開口は通路の流れ面積より小さい流れ面積を有し且つ通路と第2のチェンバの間の流体の連通を許容し、
流れ拡散部材は各々が開口の流れ面積より小さい流れ面積を有する複数の流路を画定し、
閉鎖部材は弁座に関して第1と第2の位置との間を移動し、第1の位置は通路を介する流体の連通を実質的に阻止するが、第2の位置は通路を介する流体の連通を許容する貫流型圧力調整器。 - 流れ拡散部材は、グリッドを形成し複数の流路を画定する複数のセグメントを含む請求項1の貫流型圧力調整器。
- 前記セグメントはワイヤで形成されている請求項2の貫流型圧力調整器。
- 前記セグメントはグリッドを形成するように織成されている請求項3の貫流型圧力調整器。
- 流れ拡散部材はメッシュスクリーンである請求項1の貫流型圧力調整器。
- 流れ拡散手段は単一部材として形成され、複数の流路は単一部材に形成されている請求項1の貫流型圧力調整器。
- 流れ拡散部材は通路と少なくとも1つの開口の間に位置する請求項2の貫流型圧力調整器。
- 流れ拡散部材は円形であり、外径が保持手段の内径より長いため保持手段に圧力嵌めされる請求項7の貫流型圧力調整器。
- 流れ拡散部材は保持手段の中間部に圧力嵌めされる請求項8の貫流型圧力調整器。
- 流れ拡散部材は少なくとも1つの開口と出口の間に位置する請求項2の貫流型圧力調整器。
- 流れ拡散部材は円形であり、円筒形の側壁の内径は保持手段の外径より短いため保持手段上に圧力嵌めされる請求項10の貫流型圧力調整器。
- 流れ拡散部材は保持手段の端部上に圧力嵌めされる請求項11の貫流型圧力調整器。
- 弁座、中間部及び端部は通路及び少なくとも1つの開口と流体連通関係にある収集チェンバを画定する請求項1の貫流型圧力調整器。
- 縦軸に沿って延び、デバイダを閉鎖部材の方へ付勢する可撓性エレメントを有し、
ハウジングは、入口を有し第1のチェンバを画定する第1のハウジング部と、出口を有し第2のチェンバを画定する第2のハウジング部とを備えており、
ダイアフラムは第1と第2のハウジング部の間に挟着された第1の円周部を有し、
基部は中間部から縦軸に関して外方に延びる環状部を有し、
ダイアフラムは弁座と環状部の間に挟着された第2の円周部を有し、
可撓性エレメントは第2のハウジング部と係合する第1の端部と、環状部と係合する第2の端部とを有する請求項1の貫流型圧力調整器。 - 弁座、ダイアフラム、少なくとも1つの開口を有する保持手段及び保持手段と協働係合関係にある流れ拡散部材とを有し、流れ拡散部材は複数の流路を画定し、デバイダはハウジングを第1のチェンバと第2のチェンバとに分離し、ハウジングは縦軸を有し、弁座は縦軸に沿って第1と第2のチェンバの間を延びる通路を画定し、ダイアフラムはハウジングと弁座の間を延びる、圧力調整器を介する流体の流れを拡散する方法であって、
流体を通路を介して流し、
流体を拡散部材を介して流し、
流体を少なくとも1つの開口を介して流すステップより成る流体の流れ拡散方法。 - 流れ拡散部材を介して流体を流すステップは少なくとも1つの開口を介して流体を流すステップの前にある請求項15の方法。
- 少なくとも1つの開口を介して流体を流すステップは拡散部材を介して流体を流すステップの前にある請求項15の方法。
- 流体を通路から収集チェンバを介して少なくとも1つの開口へ流すステップを有する請求項15の方法。
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