JP2008509365A

JP2008509365A - 逆止弁

Info

Publication number: JP2008509365A
Application number: JP2007525292A
Authority: JP
Inventors: イットリンガーラルフ; ペーツアンドレアス; ハーラーヴェルナー; イェリカヤゲカーン
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2004-08-13
Filing date: 2005-08-05
Publication date: 2008-03-27
Also published as: US20080047621A1; DE502005008417D1; EP1779009A1; DE102004048593A1; EP1779009B1; WO2006018397A1

Abstract

本発明は、逆止弁であって、閉鎖体が設けられており、該閉鎖体が、弁座と協働するようになっていて、最も広幅の箇所に最大の直径を有していて、弁チャンバ内に軸方向に可動に配置されており、さらに、弁チャンバの壁と閉鎖体の最も広幅の箇所との間に絞りギャップが設けられており、該絞りギャップが、弁座と反対の側の方向への閉鎖体のストローク時に脱絞り領域で円錐形に拡張されるように、弁チャンバの壁が形成されている形式のものに関する。絞りギャップの増加が、弁座からの閉鎖体の離反直後に始まり、これによって、この閉鎖体が、弁座に対して僅かな間隔を備えた比較的僅かなストロークしか形成しないことは不利である。弁座に対する閉鎖体の僅かな間隔によって、閉鎖体が高い振動周波数での振動運動時に弁座に当接し、これによって、閉鎖体における高い摩耗と、煩わしい騒音とが生ぜしめられる。
本発明による逆止弁では、閉鎖体が、逆止弁の開放後に、弁座に対して十分な間隔を備えた位置をとることによって、閉鎖体における摩耗が減少させられる。
本発明によれば、脱絞り領域（３０）の上流側に、コンスタントな絞りギャップ（１８）を備えた領域が配置されていることが提案されている。

Description

背景技術
本発明は、独立請求項の上位概念部に記載した形式の逆止弁から出発する。

すでに、逆止弁であって、閉鎖体が設けられており、該閉鎖体が、弁座と協働するようになっていて、最も広幅の箇所に最大の直径を有していて、弁チャンバ内に軸方向に可動に配置されており、さらに、弁チャンバの壁と閉鎖体の最も広幅の箇所との間に絞りギャップが設けられており、該絞りギャップが、弁座と反対の側の方向への閉鎖体のストローク時に脱絞り領域で円錐形に拡張されるように、弁チャンバの壁が形成されている形式のものが、ドイツ連邦共和国特許第１９５０７３２１号明細書に基づき公知である。絞りギャップは、開放方向へのストロークの増加につれて連続的に増加させられ、これによって、閉鎖体に加えられる衝撃力が、開放方向へのストロークの増加につれて減少する。絞りギャップの増加が、弁座からの閉鎖体の離反直後に始まり、これによって、この閉鎖体が、弁座に対して僅かな間隔を備えた比較的僅かなストロークしか形成しないことは不利である。不利な運転条件、たとえば内燃機関のコールドスタートまたは高温ガソリン圧送の場合には、閉鎖体の振動が生ぜしめられ得る。弁座に対する閉鎖体の僅かな間隔によって、閉鎖体が高い振動周波数での振動運動時に弁座に当接し、これによって、閉鎖体における高い摩耗と、煩わしい騒音とが生ぜしめられる。

発明の利点
独立請求項の特徴部に記載の特徴を備えた本発明による逆止弁は従来のものに比べて、脱絞り領域の上流側に、コンスタントな絞りギャップを備えた領域が設けられていることによって、簡単に改善が得られ、この場合、閉鎖体における摩耗が減少させられるという利点を有している。こうして、閉鎖体が逆止弁の開放時に、弁座に対してより大きな間隔を備えた位置にもたらされ、これによって、弁座への閉鎖体の当接が回避され、これにより生ぜしめられる摩耗が減少させられる。さらに、煩わしい騒音の発生が阻止される。さらに、弁座に対するより大きな間隔によって、逆止弁がほとんど汚物に対して敏感でなくなることが達成される。

従属請求項に記載した手段によって、独立請求項に記載した逆止弁の有利な構成および改良形が可能となる。

絞りギャップが、脱絞り領域で段状にまたは連続的に拡張されていると特に有利である。有利な構成によれば、弁チャンバの壁が、脱絞り領域に段状の段部または円錐形の拡張部を有している。段状の段部は連続的な拡張部に比べて、通流量に関するより緩やかな傾斜の圧力損失経過およびストローク経過が得られるという利点を有している。

閉鎖体が、弁座と協働する閉鎖区分と、該閉鎖区分に続く円筒区分および／または案内区分とを有しているとさらに有利である。なぜならば、こうして、閉鎖体が特に僅かな構成スペースを必要とするからである。

閉鎖体の最も広幅の箇所が、閉鎖区分または円筒区分に設けられていると極めて有利である。なぜならば、このことが、特に流れに対して有利であるからである。

弁チャンバの周面に、弁軸線を基準として軸方向に延びる複数のリブが設けられていても有利である。なぜならば、こうして、閉鎖体が特に良好な軸方向の案内を獲得するからである。

リブが、弁チャンバの周方向で測定されたそれぞれ異なる幅を有しているとさらに有利である。なぜならば、こうして、閉鎖体を非対称的に取り囲む流れが達成されるからである。この流れは閉鎖体の振動特性の減衰を生ぜしめる。

さらに有利な構成によれば、閉鎖体が、最も広幅の箇所で非対称的に形成されていて、たとえば扁平加工部を有していることによって、閉鎖体を非対称的に取り囲む流れが達成される。

実施例の説明
以下に、本発明の実施例を図面につき詳しく説明する。

図１には、本発明による逆止弁の第１の実施例が断面図で示してある。

本発明による逆止弁は、流体によって専ら流れ方向で通流され得る。これによって、本発明による逆止弁を、たとえば内燃機関の燃料供給装置に使用することができる。この燃料供給装置は、通常、圧送ユニットを有している。この圧送ユニットは燃料を圧力下で内燃機関に圧送する。逆止弁は、この使用事例では、圧送ユニットと内燃機関との間に配置され、圧送ユニットの停止時に、燃料が内燃機関から圧送ユニットに逆流することを阻止する。こうして、内燃機関における燃料圧が維持される。しかし、逆止弁は、厳密には、任意の流体の逆流を阻止するために、別の供給装置に使用されてもよい。

本発明による逆止弁は、入口通路２と出口通路３とを備えた弁ハウジング１を有している。両通路２，３は、たとえば円筒状の弁チャンバ４に開口している。入口通路２は、たとえば圧送ユニット５に流れ接続されており、出口通路３は内燃機関６に流れ接続されている。入口通路２は、弁チャンバ４に近い方の端部に弁座９を有している。この弁座９は、たとえば円錐形にまたは球形に形成されている。この弁座９は、たとえば弁チャンバ４の第１の端面８に配置されている。

弁チャンバ４内には、弁座９と協働する閉鎖体１０が軸方向に可動に配置されている。この閉鎖体１０は、たとえば弁座９に近い方の閉鎖区分１１を有している。この閉鎖区分１１には、円筒区分１２が、弁座９と反対の側の方向で続いていてよい。閉鎖区分１１は、たとえば球形にまたは球区分状にまたは円錐形に形成されている。閉鎖区分１１は、たとえば弁座９に近い方の側で少なくとも部分的にゴムから製作されているものの、プラスチックまたは金属から製造されていてもよい。弁座９を備えた弁ハウジング１は、たとえばプラスチックまたは金属から製作されている。閉鎖体１０は最も広幅の箇所１５を有している。この最も広幅の箇所１５は、逆止弁の弁軸線１６を基準とした半径方向の最大の延在長さ、たとえば最大の直径を有している。最も広幅の箇所１５は、たとえば閉鎖区分１１にまたは円筒区分１２に設けられている。最も広幅の箇所１５と弁チャンバ４の壁１７との間の半径方向には、たとえば環状の絞りギャップ１８が形成されている。この絞りギャップ１８は、閉鎖体１０に作用する可能な限り大きな開放力を得るために、逆止弁を通って流れる流体を滞留させる。

たとえば、円筒区分１２は最も広幅の箇所１５として形成されていて、弁軸線１６を基準とした、閉鎖区分１１よりも大きな半径方向の延在長さを有している。円筒区分１２の縁部は面取りされていてよいかまたは丸み付けられていてよい。円筒区分１２の周面も所定の曲率半径を有していてよい。こうして、最も広幅の箇所１５の絞り作用が、特に流れに対して有利に形成されている。

閉鎖区分１１または円筒区分１２の、弁座９と反対の側の端面には、たとえば案内区分１９が続いている。この案内区分１９は、たとえばステム状にもしくは円筒状に形成されていて、弁ハウジング１の案内通路２２内に案内される。この案内通路２２は弁チャンバ４に開口している。

閉鎖体１０には、戻しばね２３が弁座９の方向で作用する。戻しばね２３は、たとえばコイルばねとして形成されていて、案内区分１９を取り囲んで配置されている。戻しばね２３はその一方の端部で、たとえば閉鎖区分１１にまたは円筒区分１２に接触していて、その他方の端部で弁チャンバ４の壁１７に接触している。

閉鎖体１０は、弁チャンバ４内で弁座９と、ストローク制限体として作用するストッパ２４との間に軸方向に可動に支承されている。このストッパ２４は、たとえばスリーブ２４によって形成されている。このスリーブ２４は案内区分１９を環状に取り囲んでいて、たとえば半径方向で戻しばね２３の内部に配置されている。スリーブ２４は、たとえば弁チャンバ４の、弁座９と反対の側の第２の端面２５に設けられていて、その軸方向の延在長さで弁チャンバ４内に突入している。スリーブ２４は弁ハウジング１に一体に結合されていてもよいし、ストッパ２４が弁チャンバ４の周面に形成されていてもよい。

弁座９を備えた入口通路２と、弁チャンバ４と、閉鎖体１０と、案内通路２２と、戻しばね２３と、ストッパ２４とは、たとえば弁軸線１６を基準として同心的に配置されている。

流体、たとえば燃料の、圧送ユニット５によって形成された圧力は、入口通路２を介して閉鎖体１０に作用する。弁座９の上流側の圧力が、戻しばね２３のばね力に関連した予め規定された値を上回ると、閉鎖体１０が弁座９から離反し、こうして、逆止弁を開放する。この逆止弁の開放後、流体が入口通路２と、弁座９と閉鎖体１０の閉鎖区分１１との間の入口ギャップ２８とを介して弁チャンバ４内に流入し、閉鎖区分１１を取り囲むように流れ、絞りギャップ１８を通流し、弁チャンバ４から出口通路３を介して、たとえば内燃機関６の方向に流出する。閉鎖体１０の閉鎖区分１１には、弁チャンバ４内に流入する流体によって衝撃力が加えられる。この衝撃力は、力平衡が達成されるまで、閉鎖区分１１をさらに、弁座９と反対の側の方向に戻しばね２３のばね力に抗して運動させる。流れの衝撃力は、逆止弁を通る通流量の増加につれて増加する。戻しばね２３のばね力は、閉鎖体１０のストロークの増加につれて線形に増加する。

圧送ユニット５の停止によって、入口通路２における圧力が著しく減少し、閉鎖体１０が、戻しばね２３のばね力と、閉鎖体１０に弁座９の方向で作用する、閉鎖体１０の下流側の圧力下の液体の押圧力とによって弁座９に運動させられ、これによって、この弁座９が閉鎖し、弁チャンバ４または引き続き下流側から入口通路２の方向への液体の逆流を阻止する。

逆止弁の総圧力損失は、主として、入口ギャップ２８における圧力損失と、絞りギャップ１８の圧力損失とから形成される。入口ギャップ２８における圧力損失は、この入口ギャップ２８がより大きくなる場合、すなわち、開放方向２９への閉鎖体１０のストロークの増加につれて減少する。これに対して、まずコンスタントな絞りギャップ１８における圧力損失は、通流量の増加につれて増加する。

弁チャンバ４の周面には、この弁チャンバ４の壁１７が脱絞り領域３０を有している。この脱絞り領域３０では、弁チャンバ４が、弁座９と反対の側の方向で弁軸線１６を基準として半径方向に徐々に連続的にまたは段状に拡張されている。たとえば、弁チャンバの壁１７は、周面に段状の段部３１を有している。この段状の段部３１は、たとえば面取り部または曲率半径を有していてよい。

閉鎖体１０の最も広幅の箇所１５が、開放方向２９への所定のストローク時に脱絞り領域３０に到達すると、絞りギャップ１８が、段状の段部３１で、たとえば段状に増加させられる。こうして、絞りギャップ１８における圧力損失と、閉鎖体１０に作用する衝撃力とが段状に減少させられる。

流れによって閉鎖体１０に加えられる衝撃力が大きくなればなるほど、通流量はますます大きくなり、絞りギャップ１８はますます小さくなる。衝撃力が大きくなればなるほど、閉鎖体１０のストロークはますます大きくなり、弁座９からの閉鎖体１０の間隔はますます大きくなる。

本発明によれば、脱絞り領域３０の上流側に、コンスタントな絞りギャップ１８を備えた領域を設け、これによって、閉鎖体１０の最も広幅の箇所１５が、弁座９と反対の側の方向への所定のストローク時に、ストローク方向で見て脱絞り領域３０の前方で、コンスタントな絞りギャップ１８を備えた領域を通過することが提案されている。こうして、閉鎖体１０が、弁座９からの閉鎖体１０の離反直後に高い衝撃力を受け、これによって、大きなストロークを形成し、十分に弁座９から遠ざけられた位置をとることが達成される。これによって、ほとんど汚染粒子が入口ギャップ２８に付着し続けず、後の閉鎖時に弁座９への戻し運動を防止せず、これによって、本発明による逆止弁が、流体内の汚染粒子に対して敏感でなくなることも達成される。本発明による構成によれば、閉鎖体が、この閉鎖体１０の振動時に弁座９に当接し、これによって、摩耗が弁座９に生ぜしめられ得ることが回避される。閉鎖体１０の振動は、主として、圧送ユニット５の体積流の僅かな変化および／または逆止弁の下流側での圧力変動によって生ぜしめられる。圧送ユニット５の体積流は、たとえば圧送ユニットに電圧源から、減少させられた電圧しか提供されない場合の不利な運転条件で減少し得る。このことは、たとえば内燃機関のコールドスタート時に生ぜしめられ得る。さらに、圧送体積流の減少は、強く加熱された、燃料内に蒸気泡を含む燃料によって生ぜしめられ得る。絞りギャップ１８は、コンスタントな絞りギャップ１８を備えた領域で可能な限り小さく形成されている。

たとえば、弁チャンバ４の周面には、弁軸線１６を基準として軸方向に延びる複数のリブ３３が配置されている。これらのリブ３３は、たとえば弁チャンバ４の周面にわたって均一に分配されていて、閉鎖体１０の案内のために働く。

閉鎖体１０の振動のさらなる減少のためには、閉鎖体１０に作用する力を弁軸線１６に対して横方向に形成することが提案されていてよい。この力は、高められた摩擦と減衰とを閉鎖体ガイド、たとえば案内通路２２に生ぜしめる。この横方向力は、流体が閉鎖体１０を非対称的に取り囲んで流れる場合に生ぜしめられる。この流れは、たとえば閉鎖体１０の非対称的な構成または弁チャンバ４の、閉鎖体１０を取り囲む壁１７の非対称的な構成によって達成される。たとえば、閉鎖体１０が、非対称的に取り囲む流れを発生させるために、扁平加工部を備えていてもよいし、リブ３３が、周方向で測定されたそれぞれ異なる幅を有していてもよい。

図２には、本発明による逆止弁の第２の実施例が断面図で示してある。

図２に示した逆止弁では、図１に示した逆止弁に対して不変の部材または同作用する部材に同じ符号が付してある。

図２に示した逆止弁は、図１に示した逆止弁と、脱絞り領域３０が段状ではなく、円錐形に形成されている点で異なっている。段状の段部３１の代わりに、開放方向２９への弁チャンバ４の円錐形の拡張部３２が設けられている。

閉鎖体１０の最も広幅の箇所１５が開放方向２９への所定のストローク時に脱絞り領域３０に到達すると、絞りギャップ１８が、第２の実施例によれば、ストロークの増加につれて連続的に増加する。こうして、絞りギャップ１８における圧力損失と、閉鎖体１０に作用する衝撃力とが連続的に減少させられる。

図３には、縦座標に総圧力損失ΔＰを備えかつ横座標に体積流量もしくは通流量Ｖを備えた本発明による逆止弁の特性線が示してある。

逆止弁の総圧力損失は、逆止弁の開放後には、増加する通流量の方向で第１の曲線区分３５においてほぼコンスタントなままである。なぜならば、入口ギャップ２８における圧力損失の減少と、絞りギャップ１８における圧力損失の増加とが、通流量およびストロークの増加につれてほぼ補償されるからである。

第１の曲線区分３５に、増加する通流量の方向で続く第２の曲線区分３６では、総圧力損失が線形に増加しているものの、脱絞り領域３０なしの逆止弁の場合よりも僅かな勾配を伴って増加している。総圧力損失は第２の曲線区分３６では増加している。なぜならば、入口ギャップ２８における圧力損失の減少がもはや極めて僅かでしかないからである。脱絞り領域３０における圧力損失の増加が絞りギャップ１８の増加によって減少させられるので、第２の曲線区分３６での総圧力損失の増加は、脱絞り領域なしの逆止弁の場合よりも僅かとなる。したがって、本発明による逆止弁は、大きな通流量で比較的僅かな圧力損失を有している。脱絞り領域３０に設けられた段状の拡張部３１は連続的な拡張部３２に比べて、総圧力損失のより緩やかな傾斜の経過が第２の曲線区分３６に得られるという利点を有している。

図４には、縦座標にストロークｈを備えかつ横座標に体積流量もしくは通流量Ｖを備えた本発明による逆止弁の特性線が示してある。

コンスタントな絞りギャップ１８によって、閉鎖体１０のストロークが、通流量の増加につれて第１の経過区分３７で比較的急傾斜の勾配を伴って増加している。脱絞り領域３０によって、ストローク経過の急傾斜の増加が減少させられ、これによって、ストロークが第２の経過区分３８で、以前よりも僅かな勾配を伴って体積流量と共に増加する。

絞りギャップの拡張なしの逆止弁におけるストローク経過は放物線状であるのに対して、絞りギャップ１８の段状のまたは円錐形の拡張を伴った本発明による逆止弁では、ほぼ線形のストローク経過が生ぜしめられる。したがって、第１の経過区分３７と第２の経過区分３８とが少なくともほぼ線形に形成されている。本発明による逆止弁の閉鎖体１０のストロークには、弁軸線１６を基準とした段状の段部３１または連続的な拡張部３２の軸方向の位置によって影響が与えられ、これによって、線形のストローク経過が、段状の段部３１または連続的な拡張部３２の軸方向の位置の変更によって最適化可能となる。

弁軸線１６を基準とした段状の段部３１または連続的な拡張部３２の軸方向の位置は、たとえば閉鎖体１０が第２の経過区分３８で、僅かな振動しか生ぜしめられない安定した位置をとり、僅かな圧力減少が高い通流量で生ぜしめられるように選択されている。

第１の経過区分３７から第２の経過区分３８への移行点は、弁軸線１６を基準とした段状の段部３１または連続的な拡張部３２の軸方向の位置によって規定される。閉鎖体１０が、段状の段部３１または連続的な拡張部３２を備えた脱絞り領域に到達するやいなや、ストローク特性線は以前よりも緩やかな傾斜で経過する。閉鎖体１０は第２の経過区分３８でもはや少ししかストロークを形成しないので、閉鎖体１０はストッパ２４に、たとえば到達しない。このことは、閉鎖体１０が騒音をストッパ２４を介して弁ハウジング１に伝達し得ないという利点を有している。これに対して、閉鎖体１０が最大のストロークを達成し、ストッパ２４に衝突する場合には、線形に増加する第２の経過区分３８が、水平に経過する領域（図示せず）に移行する。

逆止弁が第２の経過区分３８の運転点に位置している場合には、第１の経過区分３７に比べて、通流量の僅かな変化が僅かなストローク変化しか生ぜしめず、これによって、閉鎖体１０が比較的安定した位置をとる。

脱絞り領域３０に設けられた段状の拡張部３１は連続的な拡張部３２に比べて、ストロークの、体積流に関して示したより緩やかな傾斜の経過が、第２の経過区分３８に得られるという利点を有している。

本発明による逆止弁の第１の実施例の断面図である。第２の実施例を示す図である。本発明による逆止弁の第１の特性線を示す図である。第２の特性線を示す図である。

符号の説明

１弁ハウジング、２入口通路、３出口通路、４弁チャンバ、５圧送ユニット、６内燃機関、８端面、９弁座、１０閉鎖体、１１閉鎖区分、１２円筒区分、１５箇所、１６弁軸線、１７壁、１８絞りギャップ、１９案内区分、２２案内通路、２３戻しばね、２４ストッパ、２５端面、２８入口ギャップ、２９開放方向、３０脱絞り領域、３１段部、３２拡張部、３３リブ、３５曲線区分、３６曲線区分、３７経過区分、３８経過区分

Claims

逆止弁であって、閉鎖体が設けられており、該閉鎖体が、弁座と協働するようになっていて、最も広幅の箇所に最大の直径を有していて、弁チャンバ内に軸方向に可動に配置されており、さらに、弁チャンバの壁と閉鎖体の最も広幅の箇所との間に絞りギャップが設けられており、該絞りギャップが、弁座と反対の側の方向への閉鎖体のストローク時に脱絞り領域で拡張されるように、弁チャンバの壁が形成されている形式のものにおいて、脱絞り領域（３０）の上流側に、コンスタントな絞りギャップ（１８）を備えた領域が設けられていることを特徴とする、逆止弁。
絞りギャップ（１８）が、脱絞り領域（３０）で段状にまたは連続的に拡張されている、請求項１記載の逆止弁。
弁チャンバ（４）の壁（１７）が、脱絞り領域（３０）に段状の段部（３１）または円錐形の拡張部（３２）を有している、請求項２記載の逆止弁。
弁軸線（１６）を基準とした段状の段部（３１）または円錐形の拡張部（３２）の軸方向の位置が、通流量（Ｖ）に関するストローク（ｈ）の線形の経過が生ぜしめられるように選択されている、請求項３記載の逆止弁。
閉鎖体（１０）が、弁座（９）と協働する閉鎖区分（１１）を有している、請求項１記載の逆止弁。
閉鎖体（１０）が、閉鎖区分（１１）に続く円筒区分（１２）および／または案内区分（１９）を有している、請求項５記載の逆止弁。
閉鎖体（１０）の最も広幅の箇所（１５）が、閉鎖区分（１１）または円筒区分（１２）に設けられている、請求項６記載の逆止弁。
弁チャンバ（４）の周面に、弁軸線（１６）を基準として軸方向に延びる複数のリブ（３３）が設けられている、請求項１記載の逆止弁。
リブ（３３）が、弁チャンバ（４）の周方向で測定されたそれぞれ異なる幅を有している、請求項８記載の逆止弁。
閉鎖体（１０）が、最も広幅の箇所（１５）で非対称的に形成されている、請求項１記載の逆止弁。
閉鎖体（１０）が、最も広幅の箇所（１５）に扁平加工部を有している、請求項１０記載の逆止弁。