JP2015158142A

JP2015158142A - バルブ装置

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Publication number: JP2015158142A
Application number: JP2014032109A
Authority: JP
Inventors: 長井　満; Mitsuru Nagai; 満長井
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2014-02-21
Filing date: 2014-02-21
Publication date: 2015-09-03
Anticipated expiration: 2034-02-21
Also published as: JP6260338B2

Abstract

【課題】かしめ固定により結合される２つの部材の間にバルブ室が形成されるバルブ装置において、かしめ後のかしめ片の開きが生じた場合でも２つの部材との間に隙間を生じさせないようにする。
【解決手段】バルブ室１０は第１部材１３と第２部材１４との間に形成される。第１部材１３の筒部１３ｅに第２部材１４の挿入部１４ａを挿入し、第１位置決め面１３ｄと第２位置決め面１４ｂとを当接させ、筒部１３ｅの軸方向一端を内側に折曲げて、段差面１４ｃに対向するかしめ片１３ｆを形成する。そして、段差面１４ｃとかしめ片１３ｆとの間には、段差面１４ｃを軸方向他端側に付勢する付勢手段３１が配される。これによれば、かしめ片１３ｆがわずかに開いてしまった場合でも、付勢部材３１によって第２部材１４を第１部材１３側へ押圧した状態を維持でき、２つの部材との間に隙間を生じさせない。
【選択図】図３

Description

本発明は、バルブ装置に関し、例えば、コモンレールの高圧燃料を低圧流路に排出する量を調節することで、コモンレールの圧力を調節する調圧弁に関する。

従来より、バルブ装置として、コモンレールの高圧燃料を低圧流路に排出する量を調節することで、コモンレールの圧力を調節する調圧弁がある（特許文献１参照）。
図４に示すように、調圧弁１００は、第１ポート１０１の開口及び第２ポート１０２の開口を有するバルブ室１０３が形成されるバルブボディ１０４と、バルブボディ１０４に摺動自在に支持されるとともに電磁アクチュエータ１０５により軸方向一端側に変位するロッド１０６と、ロッド１０６の軸方向一端側に配されるボール弁１０７とを備える。第１ポート１０１の開口はロッド１０６の軸線の延長線上に設けられている。

この調圧弁１００は、ノーマリオープンタイプであって、ロッド１０６が電磁アクチュエータ１０５の駆動によって軸方向一端側へ移動して、ボール弁１０７がロッド１０６に押圧されることで第１ポート１０１の開口を閉じる。

バルブボディ１０４は、かしめ固定によって軸方向に結合される第１部材１１１と第２部材１１２とを有し、バルブ室１０３が第１部材１１１と第２部材１１２との間に形成される。
第１部材１１１には、ロッド１０６が摺動する摺動孔１１５と、摺動孔１１５の一端に連通して軸方向一端に開口する凹部１１６が形成されている。そして、凹部１１６の軸方向一端が第２部材１１２により閉塞されることで、第１部材１１１と第２部材１１２との間にバルブ室１０３が形成される。

第１部材１１１は、凹部１１６の開口縁に第２部材１１２の軸方向他端面が当接する位置決め面１１１ａを有しており、この位置決め面１１１ａの外側には軸方向一端側に突出する筒部１１１ｂを有している。
第２部材１１２は、筒部１１１ｂ内に挿入されるとともに軸方向一端が段差面１１２ａを介して縮径される挿入部１１２ｂを有する。

そして、かしめ固定は、位置決め面１１１ａと第２部材１１２の軸方向他端面とを当接させた状態で、筒部１１１ｂの一部が挿入部１１２ｂの側面と段差面１１２ａとの間の角部に沿って折曲げられることでなされる。

すなわち、折曲げられた筒部１１１ｂの部分は、段差面１１２ａを軸方向他端側に押圧するかしめ片１２０をなして、かしめ片１２０により第２部材１１２は位置決め面１１１ａに圧接するように固定される。

しかし、かしめ固定では、図５に示すように、スプリングバックによって折曲げた箇所が戻ってかしめ片１２０がわずかに開いてしまい、第２部材１１２が軸方向一端側に移動し、位置決め面１１１ａとの間に軸方向の隙間Ｃが発生してしまう場合があった。この場合、ロッド１０６の先端と第１ポート１０１の開口までの距離が大きくなってしまう。

従来、第１ポート１０１の開口周縁は円錐凹面１２１に形成され、ロッド１０６の先端も円錐のテーパ面に形成されている。そして、全開時におけるロッド１０６のテーパ面と円錐凹面１２１とのクリアランスをボール弁１０７の直径よりも小さく設定してある。これにより、ボール弁１０７が第１ポート１０１からの圧力や流れの影響を受けた場合にも円錐凹面１２１の内側にボール弁１０７が留まるようにしている。
しかし、ロッド１０６の先端と第１ポート１０１の開口までの距離が大きくなってしまうと、ロッド１０６のテーパ面と円錐凹面１２１とのクリアランスも大きくなってしまう。このため、ボール弁１０７が第１ポート１０１からの圧力や流れの影響を受けた場合に円錐凹面１２１の外側に脱落してしまう可能性がある。

特許第５２６０６７６号公報

本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、かしめ固定で結合される２つの部材の間にバルブ室が形成されるバルブ装置において、かしめ後のかしめ片の開きが生じた場合でも２つの部材との間に隙間を生じさせない構造を提供する。

本発明のバルブ装置は、第１ポートの開口及び第２ポートの開口を有するバルブ室が形成されるバルブボディと、バルブ室に収容されて、第１ポートの開口を開閉する弁体とを備える。
バルブボディは、かしめ固定によって軸方向に結合される第１部材と第２部材とを有し、バルブ室が、第１部材と第２部材との間に形成される。

第１部材は、第２部材が当接する第１位置決め面、及び第１位置決め面の外側から軸方向一端側に突出して筒状に設けられる筒部を有する。
第２部材は、筒部内に挿入されるとともに軸方向一端が段差面を介して縮径される挿入部、及び挿入部に設けられて、第１位置決め面に当接する第２位置決め面を有する。

第１部材と第２部材とは、筒部の一部が折曲げられることで設けられ、段差面を軸方向他端側に押圧するかしめ片によりかしめ固定される。
また、バルブボディは、段差面とかしめ片との間に配されて、段差面を軸方向他端側に付勢する付勢手段を備える。

これによれば、スプリングバックによって折曲げた箇所が戻ってかしめ片がわずかに開いてしまった場合でも、付勢手段によって第２部材を第１部材側へ押圧した状態を維持できるため、第１部材と第２部材との間に軸方向の隙間を生じない。

調圧弁の構成を示す断面図である（実施例）。コモンレールに組み付けた調圧弁の側面図である（実施例）。かしめ片の開きが生じた状態の調圧弁の要部拡大断面図である（実施例）。調圧弁の構成を示す断面図である（従来例）。かしめ片の開きが生じた状態の調圧弁の要部拡大断面図である（従来例）。

本発明を実施するための形態を以下の実施例により詳細に説明する。

〔実施例の構成〕
実施例の調圧弁１を、図１〜図３を用いて説明する。
まず、調圧弁１が適用されるコモンレール式燃料噴射装置について説明する。
コモンレール式燃料噴射装置は、ディーゼルエンジンの燃焼室に燃料を供給するために用いられるものである。

コモンレール式燃料噴射装置は、高圧ポンプ（図示せず）から吐出された燃料を高圧状態で蓄圧するコモンレール２（図２参照）、コモンレール２に蓄圧された燃料をエンジンの気筒内に噴射するインジェクタ（図示せず）等を備える。

高圧ポンプは、コモンレール２の燃料がエンジンの状態に応じた目標圧力で蓄圧されるように、燃料タンクの燃料を吸入して加圧し吐出するものである。

コモンレール２は、高圧ポンプの吐出口と高圧配管を介して接続され、加圧された燃料の供給を受けて燃料を高圧状態で蓄圧するとともに、インジェクタと高圧配管を介して接続され、燃料をインジェクタに供給する。すなわち、コモンレール２は、高圧の燃料を蓄圧する蓄圧容器として機能するとともに、高圧の燃料をインジェクタに分配する分配容器として機能する。

コモンレール２には、調圧弁１を介してコモンレール２から燃料タンク（低圧側）へ燃料を戻す低圧配管が接続されている。
調圧弁１は、コモンレール２から排出される燃料の流量を調節することで、コモンレール２の圧力の調節を行うバルブ装置である。

次に、調圧弁１の構成を説明する。調圧弁１の断面図においては、図示下側を軸方向一端側、図示上側を軸方向他端側という。

調圧弁１は、金属製のハウジング３内で軸方向に摺動自在に支持されるロッド４と、ロッド４の軸方向一端に設けられた弁体５と、ロッド４を駆動する駆動装置としての電磁アクチュエータ６とを備える。

ハウジング３には、ロッド４を摺動自在に支持する摺動孔９と、摺動孔９の軸方向一端に接続するバルブ室１０と、バルブ室１０に接続する第１ポート１１と第２ポート１２とが形成されている。

なお、本実施例では、ハウジング３は摺動孔９が形成される第１部材１３と、その軸方向一端側に固定される第２部材１４とからなっている。
第１部材１３は、軸方向に並んで接合される２つのピース１３ａ、１３ｂからなっており、軸方向一端側のピース１３ａは電磁アクチュエータ６の磁気回路の一部としても機能する。

そして、第１部材１３と第２部材１４との間にバルブ室１０が形成されている。
本実施例では、第１部材１３には、摺動孔９の軸方向一端に接続されて軸方向一端に開口する凹部１０ａが形成され、この凹部１０ａの軸方向一端が第２部材１４に閉塞されることで、バルブ室１０が形成されている。
バルブ室１０の内部には、弁体５及び弁体５を押圧するロッド４の先端部が収容される。

第１ポート１１は、第２部材１４の軸方向他端面に開口を有するようにロッド４と同軸に貫通して形成されている。第１ポート１１は、バルブ室１０とコモンレール２内の高圧燃料通路２ａとを連通している（図２参照）。
バルブ室１０には第１ポート１１の開口周縁が円錐凹面１０ｂに形成されており、円錐凹面１０ｂ上に弁体５が着座する弁座１６が形成されている。

第２ポート１２は、第２部材１４の軸方向他端面に開口している。第２ポート１２はバルブ室１０と低圧配管との間を連通している。

ロッド４は、例えば、ステンレス鋼等の非磁性材料によって形成された円柱棒状のシャフトであり、摺動孔９に挿通されて、摺動孔９内に配される軸受部材１７によって軸方向に摺動自在に支持される。ロッド４の先端部はバルブ室１０内に突出している。ロッド４の先端部は先端に向かうほど径小となる円錐のテーパ面に形成されている。

弁体５は、例えば、ロッド４の軸方向一端側に配置されたボール弁であり、ロッド４により軸方向一端側へ押し付けられて弁座１６に着座するものである。
弁体５はロッド４と別体であり、図示した状態は、全開時において第１ポート１１の圧力によって弁体５がロッド４に押し付けられている状態である。

そして、電磁アクチュエータ６によりロッド４が軸方向一端側へ移動すると弁体５がロッド４に押圧され、着座方向に移動する。

なお、ロッド４が最も軸方向他端側にあるとき（全開時）における、ロッド４の先端部と円錐凹面１０ｂとのクリアランスは、弁体５の直径よりも小さくなっている。すなわち、全開時において、弁体５がロッド４と円錐凹面１０ｂとの間を通過して円錐凹面１０ｂの外側へ脱落ないようにクリアランスが設定してある。

電磁アクチュエータ６は、通電時に磁界を形成するソレノイドコイル２０と、ソレノイドコイル２０への通電により励磁されて軸方向一端側に磁気吸引されるアーマチャ２１と、アーマチャ２１と共に磁気回路を形成するステータ２２と、アーマチャ２１を開弁方向（軸方向他端側）に付勢するスプリング２３とを備える。

アーマチャ２１は、磁性部材（例えば、鉄などの強磁性材料）で形成されており、ロッド４の後端部に固定されている。

ステータ２２は、磁性部材（例えば、鉄などの強磁性材料）で形成された第１ステータ２７及び第２ステータ２８とからなっている。
第１ステータ２７は、ソレノイドコイル内で、且つ、アーマチャ２１の軸方向一端側に配されている。本実施例では、ピース１３ａが第１ステータ２７を兼ねている。すなわち、ピース１３ａの外周にソレノイドコイル２０が配されている。

第２ステータ２８は、軸方向一端側に開口する有底円筒状を呈しており、ソレノイドコイル２０内に配されている。第２ステータ２８の筒内周には、アーマチャ２１が配され、アーマチャ２１の軸方向他端面は第２ステータ２８の底部と軸方向に対向している。

〔調圧弁１の作動〕
この調圧弁１は、ノーマリオープンタイプであって、ソレノイドコイル２０に通電されていない状態では、スプリング２３によって、アーマチャ２１が開弁方向（軸方向他端側）に付勢されている。このとき、弁体５にはロッド４からの押圧力を受けないので、弁体５は弁座１６から離座しており、第１ポート１１が開放されている。そして、第１ポート１１から流入する燃料は、バルブ室１０、第２ポート１２を通って、低圧配管へと流れる。これにより、コモンレール圧が低下する。

そして、ソレノイドコイル２０に通電されると、スプリング２３の付勢力に抗してアーマチャ２１が軸方向一端側へ吸引され、アーマチャ２１と共にロッド４が軸方向一端側へ移動して、弁体５がロッド４に押圧されて、最終的に弁体５が弁座１６に着座する。これにより、第１ポート１１が閉鎖されて、低圧配管への燃料の流出が停止する。これにより、コモンレール圧が上昇する。

すなわち、ソレノイドコイル２０の非通電時は、コモンレール２から排出される高圧燃料の流量が最大となる全開状態である。そして、ソレノイドコイル２０への通電によって、アーマチャ２１及びロッド４が軸方向一端側へ移動することにより、弁体５が閉弁方向に駆動されてコモンレール２から排出される高圧燃料の流量を絞る。これにより、コモンレール内の圧力を調節する。

〔本実施例の特徴〕
第１部材１３は、第２部材１４が当接し、軸方向における第２部材１４に対する第１部材の位置決め面となる第１位置決め面１３ｄ、及び第１位置決め面１３ｄの径方向外側から軸方向一端側に突出して筒状に設けられる筒部１３ｅを有する。本実施例では、凹部１０ａの開口縁が第１位置決め面１３ｄとなっている。
第２部材１４は、筒部１３ｅ内に挿入される挿入部１４ａ、及び挿入部１４ａに設けられて、第１位置決め面１３ｄに当接する第２位置決め面１４ｂを有する。本実施例では、第２部材１４の軸方向他端面が第２位置決め面１４ｂとなっている。挿入部１４ａの軸方向一端は段差面１４ｃを介して縮径されている。

筒部１３ｅに挿入部１４ａを挿入して、第１位置決め面１３ｄと第２位置決め面１４ｂとを当接させ、筒部１３ｅの軸方向一端を内側に折曲げて、段差面１４ｃに対向するかしめ片１３ｆを形成する。かしめ片１３ｆによって、段差面１４ｃが軸方向他端側に押圧されることによって、第２位置決め面１４ｂが第１位置決め面１３ｄに押圧される。これにより、第１部材１３と第２部材１４とはかしめ固定される。

また、段差面１４ｃとかしめ片１３ｆとの間には、段差面１４ｃを軸方向他端側に付勢する付勢手段３１が配されている。
本実施例の付勢手段３１は、ウェーブワッシャ−である。なお、付勢手段３１はゴム弾性体であってもよい。耐久性の観点からはウェーブワッシャ−の方が好ましい。
ウェーブワッシャ−は弾性変形した状態で段差面１４ｃとかしめ片１３ｆとの間に挟持され、復元力によって段差面１４ｃを軸方向他端側に押圧する。

〔本実施例の作用効果〕
本実施例によれば、スプリングバックによって折曲げた箇所が戻ってかしめ片１３ｆがわずかに開いてしまった場合でも、ウェーブワッシャ−によって第２部材１４を第１部材１３側へ押圧した状態を維持できる。

すなわち、図３に示すように、かしめ片１３ｆが少し開いてしまった場合でも、かしめ片１３ｆと段差面１４ｃとの間のウェーブワッシャ−が弾性変形した状態を維持し、その復元力によって、段差面１４ｃを軸方向他端側へ押圧する。すなわち、第２部材１４を第１部材１３側へ押圧する。
これにより、第１位置決め面１３ｄと第２位置決め面１４ｂとが当接した状態を維持できる。従って、バルブ室１０の寸法変化を生じない。

このため、かしめ片１３ｆの開きを生じても、ロッド４の先端部と円錐凹面１０ｂとのクリアランスの大きさが変わらないため、弁体５が第１ポート１１からの圧力や流れの影響を受けた場合にも円錐凹面１０ｂの外側に弁体５が脱落してしまうことがない。

〔変形例〕
本実施例のバルブ装置は、コモンレール２の圧力を調節する調圧弁１であったが、これに限らず、かしめ固定により結合される２つの部材の間にバルブ室１０が形成されるバルブ装置であればよい。
また、本実施例では、段差面１４ｃが軸方向に垂直な平面であったが、テーパ面であってもよい。また、平面ではなく曲面であってもよい。

１調圧弁（バルブ装置）、３ハウジング（バルブボディ）、５弁体、１０バルブ室、１１第１ポート、１２第２ポート、１３第１部材、１３ｄ第１位置決め面、１３ｅ筒部、１３ｆかしめ片、１４第２部材、１４ａ挿入部、１４ｂ第２位置決め面、１４ｃ段差面、３１付勢手段

Claims

第１ポート（１１）の開口及び第２ポート（１２）の開口を有するバルブ室（１０）が形成されるバルブボディ（３）と、
前記バルブ室（１０）に収容されて、前記第１ポート（１１）の開口を開閉することで前記第１ポート（１１）と前記第２ポート（１１）との間を開閉する弁体（５）とを備え、
前記バルブボディ（３）は、かしめ固定によって軸方向に結合される第１部材（１３）と第２部材（１４）とを有し、
前記バルブ室（１０）が、前記第１部材（１３）と前記第２部材（１４）との間に形成されるバルブ装置であって、
前記バルブボディ（３）は、
前記第１部材（１３）に設けられ、前記第２部材（１４）が当接する第１位置決め面（１３ｄ）、
前記第１部材（１３）に設けられ、前記第１位置決め面（１３ｄ）の外側から軸方向一端側に突出して筒状に設けられる筒部（１３ｅ）、
前記第２部材（１４）に設けられ、前記筒部（１３ｅ）内に挿入されるとともに軸方向一端が段差面（１４ｃ）を介して縮径される挿入部（１４ａ）、
前記挿入部（１４ａ）に設けられて、前記第１位置決め面（１３ｄ）に当接する第２位置決め面（１４ｂ）、
前記筒部（１３ｅ）の一部が折曲げられることで設けられ、前記段差面（１４ｃ）を軸方向他端側に押圧するかしめ片（１３ｆ）、
及び、前記段差面（１４ｃ）と前記かしめ片（１３ｆ）との間に配されて、前記段差面（１４ｃ）を軸方向他端側に付勢する付勢手段（３１）を備えることを特徴とするバルブ装置。
請求項１に記載のバルブ装置において、
前記付勢手段（３１）は、ウェーブワッシャ−であることを特徴とするバルブ装置。
請求項１に記載のバルブ装置において、
前記付勢手段（３１）は、ゴム弾性体であることを特徴とするバルブ装置。
請求項１〜３のいずれか１つに記載のバルブ装置において、
電磁アクチュエータ（６）の駆動力により軸方向に変位するロッド（４）を備え、
前記第１部材（１３）もしくは前記第２部材（１４）のいずれか一方には、前記ロッド（４）を軸方向に摺動自在に支持する摺動孔（９）が前記バルブ室（１０）に連通して形成され、
前記バルブ室（１０）には、前記ロッド（４）の軸方向一端部が突出しており、
前記弁体（５）は、前記ロッド（４）の先端に離接可能に配され、前記ロッド（４）を介して前記電磁アクチュエータ（６）の駆動力が伝達されて、前記第１ポート（１１）の開口を開閉することを特徴とするバルブ装置。
請求項４に記載のバルブ装置において、
このバルブ装置は、コモンレール（２）の高圧燃料を低圧側に排出する量を調節することで、前記コモンレール（２）の圧力を調節する調圧弁であることを特徴とするバルブ装置。