JP2015090137A - 圧力調整弁 - Google Patents

Abstract

【課題】圧力調圧弁において，球状弁体が開弁した調圧中に，球状弁体が弁座の直径方向に振動して，異音が発生することを防ぐ。
【解決手段】燃料ポンプＰの吐出燃料をエンジンの燃料噴射弁Ｉに送る燃料通路２８内の圧力を所定値に調整する圧力調整弁であって，燃料通路２８又はそれに連なる調圧路３５に連通する高圧ポート３７と，この高圧ポート３７に円錐状の弁座３８を介して連なると共に低圧部に開放される弁室４２と，この弁室４２に収容され弁座３８と協働して高圧ポート３７を開閉する球状弁体３９と，この球状弁体３９を弁座３８との着座方向に所定のセット荷重で付勢する調圧ばね４０とを備えるものにおいて，円錐状の弁座３８のテーパ角度θを２０°〜３６°に設定した。
【選択図】 図２

Description

本発明は，燃料ポンプの吐出燃料をエンジンの燃料噴射弁に送る燃料通路内の圧力を所定値に調整する圧力調整弁に関し，特に，前記燃料通路又はそれに連なる調圧路に連通する高圧ポートと，この高圧ポートに円錐状の弁座を介して連なると共に低圧部に開放される弁室と，この弁室に収容され前記弁座と協働して前記高圧ポートを開閉する球状弁体と，この球状弁体を前記弁座との着座方向に所定のセット荷重で付勢する調圧ばねとを備える圧力調整弁の改良に関する。

かゝる圧力調整弁は，下記特許文献１に開示されるように既に知られている。
特開２００７−２９１８６７号公報

かゝる圧力調整弁において，球状弁体が開弁した調圧中に異音が発生することがあり，本発明者は，その異音の発生原因を次のように究明した。即ち，球状弁体の開弁中，弁座を流下する燃料の流速が，球状弁体の一側と，それと反対側の他側とで相違することから，球状弁体の一側面と他側面とに作用する圧力に相違し，これにより球状弁体が弁座の直径方向に振動し，これによって異音が発生するのである。

本発明は，上記のような異音の発生を抑えることを可能にした前記圧力調整弁を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために，本発明は，燃料ポンプの吐出燃料をエンジンの燃料噴射弁に送る燃料通路内の圧力を所定値に調整する圧力調整弁であって，前記燃料通路又はそれに連なる調圧路に連通する高圧ポートと，この高圧ポートに円錐状の弁座を介して連なると共に低圧部に開放される弁室と，この弁室に収容され前記弁座と協働して前記高圧ポートを開閉する球状弁体と，この球状弁体を前記弁座との着座方向に所定のセット荷重で付勢する調圧ばねとを備えるものにおいて，前記円錐状の弁座のテーパ角度を２０°〜３６°に設定したことを第１の特徴とする。

また本発明は，第１の特徴に加えて，前記高圧ポートを，これが前記燃料通路又はそれに連なる調圧路から屈曲して延びるように配置したことを第２の特徴とする。

本発明の第１の特徴によれば，円錐状の弁座のテーパ角度を２０°〜３６°に設定したので，球状弁体の，弁座の直径方向の振幅を，異音が発生しない程，小さく抑えることができる。弁座のテーパ角度を２０°未満に設定することは，球状弁体の弁座への食いつきにより，調圧に支障を来すことから，避けることにした。

本発明の第２の特徴によれば，燃料通路又は調圧路と高圧ポートとの間の屈曲部の外側を流れる高圧燃料の流速は，同屈曲部の内側を流れる高圧燃料の流速よりも速いことから，弁座に対向する球状弁体の両側を流れる高圧燃料の流速に高低を生じ，これに起因して球状弁体が弁座の直径方向に振動することになっても，弁座のテーパ角度を２０°〜３６°に設定したことにより，球状弁体の振幅を，異音が発生しない程，小さく抑えることができる。

本発明の圧力調整弁を備える燃料供給モジュールを，自動二輪車の燃料タンクへの取り付け状態で示す縦断面図。 上記圧力調整弁の拡大縦断面図。 弁座のテーパ角度と，高圧ポートを流れる燃料流量と，異音の発生の有無との関係を示すテストデータ表。

本発明の実施形態を添付図面に基づいて以下に説明する。

先ず，図１において，自動二輪車に搭載される燃料タンクＴの天井壁１には，燃料タンクＴ内の燃料をエンジンの燃料噴射弁Ｉに供給する燃料供給モジュールＭが取り付けられる。この燃料供給モジュールＭは，取り付けベース部材２と，この取り付けベース部材２の直下に，軸方向を上下に向けて配置される電動ポンプＥｐと，取り付けベース部材２に一体に形成される上部ポンプホルダ３Ａと，この上部ポンプホルダ３Ａに着脱可能に結合されると共に，この取り付けベース部材２と協働して電動ポンプＥｐを収容，保持する下部ポンプホルダ３Ｂと，電動ポンプＥｐの下端に取り付けられる燃料ストレーナ４とを備えている。

燃料タンクＴの天井壁１には，その内部に電動ポンプＥｐを挿入するための開口部５が設けられると共に，この開口部５を囲繞する取り付けリング６が固設される。この取り付けリング６には，その上面から突出する複数本の取り付けボルト７，７…が固設されている。

前記取り付けベース部材２は，上記開口部５を塞ぐように取り付けリング６の上面に重ねられ，そして複数の取り付けボルト７，７…と，これらに螺締される複数のナット８，８…とにより取り付けリング６に固定される。その際，取り付けベース部材２と燃料タンクＴの天井壁１との間には，開口部５をシールする環状のシール部材９が介装される。

この取り付けベース部材２は合成樹脂製であり，取り付けベース部材２の上部には，燃料タンクＴ外で水平方向に突出する燃料取り出し管１２が一体成形され，この燃料取り出し管１２の外端部には，エンジンの燃料噴射弁Ｉに連なる燃料供給導管３３が接続されるようになっている。

また取り付けベース部材２の下面に一体に成形される上部ポンプホルダ３Ａは，燃料タンクＴ内に突出して電動ポンプＥｐの上半部外周面に嵌合するよう円筒状をなしている。下部ポンプホルダ３Ｂは，電動ポンプＥｐの下半部を収容，保持するよう，合成樹脂により円筒状に成形される。これら上部及び下部ポンプホルダ３Ａ，３Ｂの対向端部には，係止爪（図示せず）が形成されており，これら係止爪の係合により両ポンプホルダ３Ａ，３Ｂは相互に分離可能に結合され，電動ポンプＥｐは上部ポンプホルダ３Ａ及び下部ポンプホルダ３Ｂ間に収容保持されることになる。

電動ポンプＥｐは，ロータ２０を鉛直方向に向けた電動モータＥと，この電動モータＥにより駆動される燃料ポンプＰとからなっている。電動モータＥは，内周面に周方向に並ぶ複数の磁石１７ａを固設した円筒状のステータ１７と，このステータ１７の上端にカシメ結合される上部軸受ブラケット１８と，同下端部に結合される下部軸受ブラケット１９と，上部及び下部軸受ブラケット１８，１９によりロータ軸２０ａが支承されるロータ２０とから構成される。

燃料ポンプＰは，下部軸受ブラケット１９下面との間にポンプ室２２を画成すべく下部軸受ブラケット１９と共にステータ１７にカシメ結合されるポンプケース２３と，ポンプ室２２に回転自在に収容されてロータ軸２０ａの下端部に連結されるポンプインペラ２４とで，ウエスコ型に構成される。

ポンプケース２３には，ポンプ室２２に開口する吸入ポート２５が設けられ，この吸入ポート２５に，燃料タンクＴ内の底部に配置される前記燃料ストレーナ４が接続され，この燃料ストレーナ４は，ポンプケース２３の下面に突設された支軸２６に取り付けられる。また前記下部軸受ブラケット１９には，ポンプ室２２及びステータ１７内を連通する吐出ポート２７が設けられる。

前記上部軸受ブラケット１８には，その上方に突出すると共に，ステータ１７内と連通した最終吐出ポート３４を有する燃料吐出管３０が一体に形成され，その内部には最終吐出ポート３４への燃料の逆流を阻止する逆止弁３１が設けられる。この燃料吐出管３０は，取り付けベース部材２の下面に開口する嵌合孔２９にシール部材３２を介して嵌合される。

取り付けベース部材２には，燃料取り出し管１２及び燃料吐出管３０の内部を走る一連のＬ字状の燃料通路２８と，この燃料通路２８の途中から分岐する調圧路３５とが形成される。その調圧路３５には，燃料通路２８内の圧力を，前記燃料噴射弁Ｉからの燃料噴射に適した所定圧力に調整するための圧力調整弁Ｒが接続される。

図２に示すように，この圧力調整弁Ｒは，取り付けベース部材２とは別個に形成された端壁３６ａ付きの円筒状弁ハウジング３６を備えており，この弁ハウジング３６の外周の環状凹部５２には環状のシール部材５３が装着される。この弁ハウジング３６は，取り付けベース部材２にその下面に開口するように設けられる嵌合孔４６に，端壁３６ａを上方に向けると共にシール部材５３を嵌合孔４６内周面に密接させながら，圧入して取り付けられる。この弁ハウジング３６は，金属製（例えばステンレス鋼製），合成樹脂製の何れでもよいが，望ましくは金属製がよい。

弁ハウジング３６の端壁３６ａには，前記調圧路３５から略直角に屈曲して延びる高圧ポート３７と，この高圧ポート３７の内端に連なる円錐状の弁座３８とが形成される。この弁座３８のテーパ角度θは，２０°〜３６°に設定される。

弁ハウジング３６内の弁室４２には，弁座３８に着座し得る鋼球よりなる球状弁体３９と，この球状弁体３９を弁座３８と反対側で支承する弁リテーナ４１と，この弁リテーナ４１を介して球状弁体３９を弁座３８との着座方向に所定のセット荷重をもって付勢する調圧ばね４０とが収容され，この調圧ばね４０の固定端部４０ａを支持すると共に，弁リテーナ４１を球状弁体３９の開閉方向に摺動自在に支承するガイド部材４３が弁ハウジング３６の内周面に圧入固定される。

前記弁リテーナ４１は，球状弁体３９より大径のフランジ４１ａと，このフランジ４１ａの背面より突出したステム４１ｂとより傘状に構成され，フランジ４１ａの端面には，球状弁体３９の一部が回転自在に係合する球状凹部５５が設けられる。ステム４１ｂは，フランジ４１ａの背面に連結した円錐状の根元４１ｂａを有しており，フランジ４１ａの背面には，上記根元４１ｂａを囲繞する平坦で調圧ばね４０の可動端部４０ｂを支持する環状のばね受け面５６が形成される。この弁リテーナ４１は，望ましくは合成樹脂製である。

また前記ガイド部材４３は，弁ハウジング３６の内周面に圧入して固定される円筒状の胴部４３ａと，この胴部４３ａの下端に一体に連なる底壁４３ｂとで構成される。その底壁４３ｂには，中心部に位置するガイド孔４４と，このガイド孔４４を取り囲むように配列する複数の開放ポート５７，５７…とが設けられ，ガイド孔４４は前記ステム４１ｂを球状弁体３９の開閉方向に摺動自在に支承し，また開放ポート５７，５７…は，弁ハウジング３６の内部，即ち弁室４２を燃料タンクＴに開放する。このガイド部材４３は，金属製（例えば真鍮製），合成樹脂製の何れでもよい。

調圧ばね４０はコイルばねで構成され，その可動端部４０ｂは，前記弁リテーナ４１のステム４１ｂの円錐状の根元４１ｂａで調心されつゝ，ばね受け面５６で支承され，固定端部４０ａは，前記ガイド部材４３の胴部４３ａの内周面で調心されつゝ，底壁４３ｂの内面で支承される。そして，この調圧ばね４０の，球状弁体３９に対するセット荷重は，ガイド部材４３の胴部４３ａの，弁ハウジング３６内周面への圧入深さを調節することにより調整される。

さらに取り付けベース部材２には，前記調圧路３５から直線状に延びる袋状凹部４５が形成される。図示例では，袋状凹部４５は，前記調圧路３５の下流端側の延長線上に配置される。

再び図１において，前記燃料吐出管３０は上部軸受ブラケット１８の上端面片側に配置され，他方の片側には，電動モータＥの給電端子４７が突設される。一方，取り付けベース部材２には，その上面から突出する給電用カプラ４８が一体に形成され，このカプラ４８内の接続端子４９と前記給電端子４７とが中継導線５０を介して接続される。

前記圧力調整弁Ｒの下面は，前記給電端子４７が突設される上部軸受ブラケット１８の上面１８ａ，即ち電動ポンプＥｐの上面に対向するように配置され，開放ポート５７，５７…から排出される燃料が，給電端子４７周りの上部軸受ブラケット１８の上面１８ａに落下するようになっている。その落下した燃料を，燃料タンクＴ内に還流させるために，前記上部ポンプホルダ３Ａの周壁に切欠き窓５１が設けられる。

次に，この実施例の作用について説明する。

電動ポンプＥｐにおいて，電動モータＥを作動すれば，そのロータ軸２０ａによりポンプインペラ２４が回転駆動される。これに伴い燃料タンクＴ内の燃料が燃料ストレーナ４で濾過されながら吸入ポート２５からポンプ室２２に吸入され，ポンプインペラ２４により昇圧されて吐出ポート２７からステータ１７内へ圧送され，最終吐出ポート３４から燃料吐出管３０及び燃料取り出し管１２，即ち燃料通路２８を経て燃料噴射弁Ｉに供給される。

その間，燃料通路２８の圧力，即ち電動ポンプＥｐの吐出圧力は調圧路３５を経て圧力調整弁Ｒの球状弁体３９に作用するので，電動ポンプＥｐの吐出圧力が所定値を超えると，球状弁体３９が調圧ばね４０のセット荷重に抗して開弁し，燃料通路２８内の燃料の一部が調圧路３５及び高圧ポート３７を経て弁室４２に流出し，さらに開放ポート５７，５７…から燃料タンクＴ内へと排出され，これに伴ない燃料通路２８の圧力が所定値に戻ると，球状弁体３９は調圧ばね４０のセット荷重により再び閉弁する。こうして燃料通路２８の圧力は所定値に自動的に調整されるので，燃料噴射弁Ｉからの燃料の噴射圧力が適正に制御される。

ところで，球状弁体３９の開弁時には，調圧路３５を通過した高圧燃料は，略直角に屈曲して圧力調整弁Ｒの高圧ポート３７へと流出するので，調圧路３５及び高圧ポート３７間の屈曲部の外側を流れる高圧燃料の流速は，同屈曲部の内側を流れる高圧燃料の流速よりも速いことから，弁座３８に対向する球状弁体３９の両側を流れる高圧燃料の流速に高低を生じ，これに起因して球状弁体３９が弁座３８の直径方向に振動し，その振幅が大きくなると，異音を発生することになる。

そこで，本発明では，円錐状の弁座３８のテーパ角度θを２０°〜３６°に設定したので，球状弁体３９の，弁座３８の直径方向の振幅を，異音が発生しない程，小さく抑えることができる。弁座３８のテーパ角度θを２０°未満に設定すると，球状弁体３９が弁座３８に食いつき，適正な開弁ができず，調圧に支障を来す。

図３は，テストで得たデータ表であって，弁座３８のテーパ角度θと，高圧ポート３７を流れる燃料流量と，異音の発生の有無との関係を示す。図３において，実使用領域の２０L/時とは，エンジンの高負荷，高回転時における高圧ポート３７での燃料流量であり，実使用領域の４０L/時とは，エンジンのアイドリング時における高圧ポート３７での燃料流量である。これから明らかなように，弁座３８のテーパ角度θが３６°であるときは，実使用領域で異音の発生が認められなかったが，３７°以上では，燃料の大流量域で異音の発生が認められた。

本発明は上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の設計変更が可能である。例えば，高圧ポート３７が燃料通路２８に直接連通するように圧力調整弁Ｒを配置することもできる。

Ｉ・・・・・燃料噴射弁
Ｐ・・・・・燃料ポンプ
Ｒ・・・・・圧力調整弁
Ｔ・・・・・燃料タンク
θ・・・・・テーパ角度
２８・・・・燃料通路
３５・・・・調圧路
３７・・・・高圧ポート
３８・・・・弁座
３９・・・・球状弁体
４０・・・・調圧ばね
４２・・・・弁座
３８・・・・弁座
３９・・・・球状弁体
４０・・・・調圧ばね
４２・・・・弁室

Claims (2)

1. 燃料ポンプ（Ｐ）の吐出燃料をエンジンの燃料噴射弁（Ｉ）に送る燃料通路（２８）内の圧力を所定値に調整する圧力調整弁であって，前記燃料通路（２８）又はそれに連なる調圧路（３５）に連通する高圧ポート（３７）と，この高圧ポート（３７）に円錐状の弁座（３８）を介して連なると共に低圧部に開放される弁室（４２）と，この弁室（４２）に収容され前記弁座（３８）と協働して前記高圧ポート（３７）を開閉する球状弁体（３９）と，この球状弁体（３９）を前記弁座（３８）との着座方向に所定のセット荷重で付勢する調圧ばね（４０）とを備えるものにおいて，
   前記円錐状の弁座（３８）のテーパ角度（θ）を２０°〜３６°に設定したことを特徴とする圧力調整弁。
2. 請求項１記載の圧力調整弁において，
   前記高圧ポート（３７）を，これが前記燃料通路（２８）又はそれに連なる調圧路（３５）から屈曲して延びるように配置したことを特徴とする圧力調整弁。

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