JP2017101622A - リリーフ弁装置、及び、それを用いる高圧ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】 シール部材のリフト量のばらつきを低減するリリーフ弁装置を提供する。
【解決手段】 吐出通路２１４の燃料の圧力を低減可能なリリーフ弁１は、吐出通路２１４に連通する通孔３１０の周囲に形成される内壁３１１を有する弁座部３１、弁座部３１の内壁３１１側に設けられ燃料室２１１に連通する第一連通路３２１及び第一連通路３２１とは別異に燃料室２１１に連通する第二連通路３２２を有する第一筒部３２、内壁３１１に当接可能なシール部４３、シール部４３を支持しつつ第一筒部３２内を往復移動可能に設けられ第一筒部３２の内部を通孔３１０と第一連通路３２１とに連通可能な受圧室３０１と第二連通路３２２に連通可能な背圧室３０２とに区画する底部４１及び摺動部４２を備える。摺動部４２は、シール部４３が内壁３１１から離間するとき、第二連通路３２２の背圧室３０２側の開口３２４の開口面積を小さくするよう移動する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、リリーフ弁装置、及び、それを用いる高圧ポンプに関する。

従来、第一空間と第二空間とを接続するよう設けられ、第一空間の流体の圧力が規定以上の圧力になると開弁し、第一空間の流体の圧力に比べ低い圧力の流体が滞留する第二空間に第一空間の流体を送り、第一空間の圧力を低減するリリーフ弁装置が知られている。例えば、特許文献１には、第一空間に連通する通孔を有する筒状の弁ボディ、弁ボディ内に往復移動可能に収容され第一空間の流体の圧力が作用する受圧面を有する弁部材、及び、弁部材の開弁方向への移動を規制する規制部材を備えるリリーフ弁装置が記載されている。

特許５４７２３９５号明細書

特許文献１に記載のリリーフ弁装置では、開弁するとき、弁部材には受圧面の面積と第一空間の流体の圧力との積からスプリングの付勢力及び弁部材の通孔とは反対側の流体の圧力に応じた力を差し引いた力が作用する。特許文献１に記載のリリーフ弁装置を比較的高圧の流体が貯留されている第一空間のリリーフ弁装置として適用する場合、リリーフ時の流量が比較的多くなるため、開弁時に弁部材に作用する流れの抵抗が比較的大きくなる。流れの抵抗が大きくなると弁部材の移動速度は比較的速くなる。このため、開弁方向に比較的速く移動する弁部材と規制部材とが衝突するときの衝撃によって規制部材が所定の位置からずれたり、衝撃によって破損したりするおそれがある。

本発明は、シール部材のリフト量のばらつきを低減するリリーフ弁装置を提供することにある。

本発明は、第一空間と第一空間とは異なる空間である第二空間とに接続するよう設けられ、第一空間の流体の圧力を低減可能なリリーフ弁装置であって、弁座部材、弁ボディ、シール部材、支持部材、第一付勢部材、及び、規制部材を備える。
弁座部材は、第一空間に連通する通孔、及び、通孔の第一空間とは反対側の周囲に形成される弁座を有する。
弁ボディは、弁座部材の弁座側に設けられ、第二空間に連通する第一連通路、通孔と第一連通路とに連通可能な第一室、第一連通路に比べ通孔から離れた位置に形成され第一連通路とは別異に第二空間に連通する第二連通路、及び、第二連通路に連通可能な第二室を有する。
シール部材は、弁ボディ内を往復移動可能に設けられ、弁座に当接すると第一空間と第二空間との間の流体の流れを規制し、弁座から離間すると第一連通路を介した第一空間と第二空間との間の流体の流れを許容する。
支持部材は、シール部材を支持しつつ弁ボディ内を往復移動可能に設けられ、弁ボディ内を第一室と第二室とに区画しつつ第二連通路の第二室側の開口を有する弁ボディの内壁に摺動可能である。
第一付勢部材は、シール部材と弁座とが当接するよう支持部材を付勢する。
規制部材は、シール部材が弁座から離間する方向である開弁方向への支持部材の移動を規制可能である。
本発明のリリーフ弁装置では、支持部材は、シール部材が弁座から離間するとき、第二連通路の第二室側の開口の開口面積を小さくするよう移動する。

本発明のリリーフ弁装置では、第二連通路の第二室側の開口を有する弁ボディの壁面に摺動する支持部材は、支持部材が支持するシール部材が弁座から離間するとき、第二連通路の第二室側の開口の開口面積を小さくするよう移動する。これにより、第二室の流体は、支持部材が開弁方向に移動しても第二空間に押し出されず第二室に留まるため、支持部材の開弁方向への移動速度が第二室に滞留している流体のダンパ効果によって低下する。支持部材の開弁方向への移動速度が低下すると、開弁方向に移動する支持部材と衝突するおそれがある規制部材における衝突のストレスを低減もしくは０とすることができる。これにより、規制部材の所定の位置からのずれや座屈、破損などの発生を防止することができる。したがって、規制部材が設けられている位置によって規定されているシール部材のリフト量のばらつきを低減することができる。

本発明の第一実施形態によるリリーフ弁装置の断面図である。 本発明の第一実施形態によるリリーフ弁装置を備える高圧ポンプを用いる燃料供給システムの模式図である。 本発明の第一実施形態によるリリーフ弁装置の開弁時の作用を説明する断面図である。 本発明の第一実施形態によるリリーフ弁装置の開弁時における弁部材のリフト量と第二連通路の開口面積との関係を示す特性図である。 本発明の第二実施形態によるリリーフ弁装置の断面図である。 本発明の第三実施形態によるリリーフ弁装置の断面図である。 本発明の第三実施形態によるリリーフ弁装置が備えるスプリングのたわみ量とスプリングが発生する荷重との関係を示す特性図である。 本発明のその他の実施形態によるリリーフ弁装置の断面図である。 本発明のその他の実施形態によるリリーフ弁装置の断面図であって、図８とは異なる断面図である。

以下、本発明の複数の実施形態について図面に基づいて説明する。なお、複数の実施形態において実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。

（第一実施形態）
本発明の第一実施形態による「リリーフ弁装置」としてのリリーフ弁１を図１〜４に基づいて説明する。リリーフ弁１は、図２に示すように、高圧ポンプ２０に設けられる。高圧ポンプ２０は、図示しない車両に設けられる。ここでの車両は、例えば、ガソリンを燃料とする内燃機関を駆動源として走行可能である。

燃料ポンプ１１は、燃料タンク１２に貯留された燃料を汲み上げ、配管１３を経由して高圧ポンプ２０に供給する。高圧ポンプ２０は、燃料ポンプ１１から供給された燃料を加圧及び吐出し、配管１４を経由して燃料レール１５に供給する。燃料レール１５に蓄えられる高圧の燃料は、燃料レール１５に接続された複数のインジェクタ１６を経由して、車両の内燃機関に供給される。

高圧ポンプ２０は、「ハウジング」としてのポンプハウジング２１、吸入弁２２、吐出弁２３、駆動部２４、プランジャ２５、リリーフ弁１などを備えている。

ポンプハウジング２１は、例えば、ステンレスなどの金属から形成されている。ポンプハウジング２１は、図３に示すように、「第二空間」としての燃料室２１１、吸入通路２１２、加圧室２１３、「第一空間」としての吐出通路２１４などを有している。燃料室２１１は、配管１３内と吸入通路２１２とを連通するよう形成されている。吸入通路２１２は、加圧室２１３に連通するよう形成されている。加圧室２１３は、吐出通路２１４に連通するよう形成されている。吐出通路２１４は、配管１４内と連通するよう形成されている。ポンプハウジング２１では、配管１３内の燃料が燃料室２１１、吸入通路２１２、加圧室２１３、及び、吐出通路２１４を通って配管１４内に流れ込む。

吸入弁２２は、図２に示すように、吸入通路２１２と加圧室２１３との間に設けられている。吸入弁２２は、弁座２２１、弁部材２２２、及び、付勢部材２２３などを有している。弁座２２１は、吸入通路２１２の加圧室２１３側の内壁に形成されている。弁部材２２２は、弁座２２１に加圧室２１３側から当接可能に設けられている。付勢部材２２３は、弁部材２２２を弁座２２１側に付勢している。弁部材２２２が弁座２２１から離間すると、吸入通路２１２と加圧室２１３との間の燃料の流れが許容される。また、弁部材２２２が弁座２２１に当接すると、吸入通路２１２と加圧室２１３との間の燃料の流れが規制される。

吐出弁２３は、加圧室２１３と吐出通路２１４との間に設けられている。吐出弁２３は、弁座２３１、弁部材２３２、付勢部材２３３を有している。弁座２３１は、加圧室２１３の吐出通路２１４側の内壁に形成されている。弁部材２３２は、弁座２３１に吐出通路２１４側から当接可能に設けられている。付勢部材２３３は、弁部材２３２を弁座２３１側に付勢している。弁部材２３２が弁座２３１から離間すると、加圧室２１３と吐出通路２１４との間の燃料の流れが許容される。また、弁部材２３２が弁座２３１に当接すると、加圧室２１３と吐出通路２１４との間の燃料の流れが規制される。すなわち、吐出弁２３は、加圧室２１３から吐出通路２１４側への燃料の流れを許容する一方、吐出通路２１４側から加圧室２１３側への燃料の流れを規制する逆止弁として機能する。

駆動部２４は、弁部材２２２に連結するよう設けられている。駆動部２４は、電力が供給されると、弁部材２２２が弁座２２１側または加圧室２１３側に移動するよう駆動可能である。
駆動部２４は、電力が供給されていないとき、付勢部材２２３の付勢力に抗して弁部材２２２を加圧室２１３側に付勢する。これにより、弁部材２２２は、弁座２２１から離間し吸入弁２２は開弁状態となる。一方、電力が供給されると、駆動部２４は、弁部材２２２を加圧室２１３側に付勢する力が小さくなるよう駆動する。これにより、弁部材２２２は、付勢部材２２３の付勢力によって弁座２２１に当接するよう弁座２２１側に移動し、吸入弁２２は閉弁状態となる。このように、吸入弁２２は、駆動部２４との組み合わせによってノーマリーオープンタイプの弁装置として機能する。

プランジャ２５は、例えば、ステンレスなどの金属から形成されている棒状の部材である。プランジャ２５は、加圧室２１３に接続するようポンプハウジング２１に形成されたシリンダ部の内側に一端が挿入されるようにして設けられている。プランジャ２５は、外壁が当該シリンダ部の内壁と摺動可能であり、シリンダ部の内壁によって軸方向に往復移動可能に支持されている。プランジャ２５が軸方向に往復移動すると、加圧室２１３の容積が変化する。

リリーフ弁１は、吐出通路２１４と燃料室２１１との間に設けられている。リリーフ弁１は、吐出通路２１４の燃料の圧力がリリーフ圧としての開弁圧以上になると開弁し、吐出通路２１４の燃料を燃料室２１１に戻す。リリーフ弁１の詳細な構成は後述する。

高圧ポンプ２０では、車両の内燃機関のカムシャフト１７に設けられたカム１８にプランジャ２５の他端が当接するよう設けられる。高圧ポンプ２０は、プランジャ２５をカム１８側に付勢するスプリング２５１を備えている。内燃機関が運転しているとき、クランクシャフトに同期してカムシャフト１７及びカム１８が回転し、プランジャ２５が軸方向に往復移動する。

吸入弁２２が開弁した状態でプランジャ２５がカム１８側に移動すると、加圧室２１３の容積が増大し、吸入通路２１２内の燃料が加圧室２１３に吸入される。また、吸入弁２２が開弁した状態で、プランジャ２５がカム１８とは反対側に移動すると、加圧室２１３の容積が減少し、加圧室２１３内の燃料は、吸入通路２１２に戻される。

一方、吸入弁２２が閉弁した状態で、プランジャ２５がカム１８とは反対側に移動すると、加圧室２１３の容積が減少し、加圧室２１３内の燃料は、圧縮され加圧される。加圧室２１３内の燃料の圧力が吐出弁２３の開弁圧以上になると、吐出弁２３が開弁し、燃料が加圧室２１３から吐出通路２１４に吐出される。

燃料レール１５に接続する配管１４は、吐出通路２１４に接続するようポンプハウジング２１に接続される。加圧室２１３で加圧された燃料は、吐出通路２１４及び配管１４を経由して燃料レール１５に供給される。これにより、燃料レール１５には高圧の燃料が蓄えられることとなる。

次に、リリーフ弁１の構成について、図１に基づき詳細に説明する。
リリーフ弁１は、弁ハウジング３０、弁部材４０、「第一付勢部材」としてのスプリング４５、「規制部材」としてのアジャスティングパイプ５０などを備える。なお、図１には、弁部材４０が有する傾斜面４３１が弁ハウジング３０が有する「弁座」としての内壁３１１に当接するよう移動する方向を「閉弁方向」とし、傾斜面４３１が内壁３１１から離間するよう移動する方向を「開弁方向」として図示する。

弁ハウジング３０は、例えば、ステンレスなどの金属から形成されている。弁ハウジング３０は、「弁座部材」としての弁座部３１、第一筒部３２、第二筒部３３、プラグ３４などから形成されている。本実施形態では、弁座部３１、第一筒部３２及び第二筒部３３は、高圧ポンプ２０のポンプハウジング２１と一体に略有底筒状に形成されている。第一筒部３２、第二筒部３３及びプラグ３４は、特許請求の範囲に記載の「弁ボディ」に相当する。

弁座部３１は、弁ハウジング３０が有する内部空間３００を形成する第一筒部３２の第二筒部３３とは反対側に設けられている。弁座部３１は、吐出通路２１４と連通する通孔３１０を有する。通孔３１０を形成する弁座部３１の吐出通路２１４とは反対側の内壁３１１は、吐出通路２１４側から内部空間３００に向かうにつれて内径が大きくなるよう形成されている

第一筒部３２は、弁部材４０を往復移動可能に収容する略筒状の部位である。第一筒部３２は、内壁３２０が弁部材４０の径方向外側の外壁４２１と摺動可能に形成されている。第一筒部３２は、弁座部３１が設けられる側とは反対側の内部にアジャスティングパイプ５０が圧入されている。

第一筒部３２は、内壁３２０の弁部材４０が摺動可能な部位に内部空間３００と燃料室２１１とを連通する第一連通路３２１及び第二連通路３２２を有する。第一連通路３２１は、第二連通路３２２に比べて通孔３１０の近くに形成されている。第二連通路３２２は、弁部材４０の傾斜面４３１と弁座部３１の内壁３１１とが当接しているとき、弁部材４０とアジャスティングパイプ５０との間の内壁３２０に形成されている。

第二筒部３３は、第一筒部３２の弁座部３１とは反対側に設けられる筒状の部位である。第二筒部３３は、内径が第一筒部３２に比べ大きくなるよう形成されている。第二筒部３３の内壁３３１にはねじ溝が形成されている。

プラグ３４は、第二筒部３３の第一筒部３２とは反対側に設けられ、弁座部３１、第一筒部３２及び第二筒部３３とともに内部空間３００を形成する。プラグ３４は、大外径部３４１、小外径部３４２、筒部３４３などを有する。大外径部３４１、小外径部３４２及び筒部３４３は、一体に形成されている。
大外径部３４１は、断面が略六角形の柱状の部位である。大外径部３４１は、第二筒部３３の第一筒部３２が設けられる側とは反対側の開口を塞ぐよう設けられる。
小外径部３４２は、大外径部３４１の内壁３１１側に設けられる略円板状の部位である。小外径部３４２は、外径が大外径部３４１の外径に比べ小さくなるよう形成されている。小外径部３４２は、外径が第二筒部３３の内径と略同等となるよう形成されている。これにより、小外径部３４２に第二筒部３３内に挿入されている。
筒部３４３は、小外径部３４２の内壁３１１側に設けられる略筒状の部位である。筒部３４３は、外径が第二筒部３３の内径と略同等となるよう形成されている。筒部３４３の外壁３４４には、ねじ溝が形成されている。当該ねじ溝は、第二筒部３３の内壁３３１に形成されているねじ溝と係合可能なねじ溝である。これにより、プラグ３４は、第二筒部３３とねじ結合している。筒部３４３は、内側にアジャスティングパイプ５０の端部を挿入可能なパイプ挿入空間３４５を有する。パイプ挿入空間３４５は、プラグ３４の内壁３１１側で内部空間３００と連通している。

弁部材４０は、例えば、ステンレスなどの金属から有底筒状に形成されている。弁部材４０は、第一筒部３２内に往復移動可能に収容されている。弁部材４０は、内部空間３００を弁部材４０の内壁３１１側の「第一室」としての受圧室３０１と弁部材４０の内壁３１１とは反対側の「第二室」としての背圧室３０２とに区画している。受圧室３０１は、通孔３１０及び第一連通路３２１と連通可能に形成されている。背圧室３０２は、第二連通路３２２に連通可能に形成されている。弁部材４０は、底部４１、摺動部４２、「シール部材」としてのシール部４３などから形成されている。底部４１、摺動部４２及びシール部４３は、一体に形成されている。底部４１及び摺動部４２は、特許請求の範囲に記載の「支持部材」に相当する。

底部４１は、弁部材４０が往復移動する方向、すなわち、リリーフ弁１の中心軸ＣＡ１の方向に対して略垂直に形成されている円板状の部位である。底部４１は、外径が第一筒部３２の内径に比べ小さくなるよう形成されている。底部４１の一方の面４１１にはシール部４３が設けられている。一方の面４１１は、リリーフ弁１が開弁しているとき、吐出通路２１４の流体の圧力が作用する受圧面となる。底部４１の他方の面４１２にはスプリング４５の一端が当接している。

摺動部４２は、底部４１の他方の面４１２側に設けられる略筒状の部位である。摺動部４２は、径方向外側の外壁４２１が第一筒部３２の内壁３２０に摺動可能である。これにより、摺動部４２に支持されている底部４１及びシール部４３は、弁ハウジング３０によって往復移動が案内される。

シール部４３は、底部４１の一方の面４１１側に設けられる。シール部４３は、一方の面４１１から弁座部３１に向かって突出するよう形成されている。シール部４３は、底部４１とは反対側の先端の角部に中心軸ＣＡ１に対して傾斜するよう形成されている傾斜面４３１を有する。

傾斜面４３１は、弁座部３１の内壁３１１に当接可能に形成されている。傾斜面４３１と内壁３１１とが当接すると吐出通路２１４と受圧室３０１との間の燃料の流れが規制される。傾斜面４３１と内壁３１１とが離間すると吐出通路２１４と受圧室３０１との間の燃料の流れを許容する。弁座部３１側の先端面４３２は、リリーフ弁１が閉弁しているとき、吐出通路２１４の流体の圧力が作用する受圧面となる。

スプリング４５は、例えば、コイルスプリングである。スプリング４５は、弁部材４０及びアジャスティングパイプ５０の内部に収容されている。一端が弁部材４０の他方の面４１２に当接し、他端がアジャスティングパイプ５０に当接している。スプリング４５は、傾斜面４３１と内壁３１１とが当接するよう弁部材４０を付勢する。

アジャスティングパイプ５０は、例えば、ステンレスなどの金属から有底筒状に形成され、弁部材４０の内壁３１１とは反対側に設けられている。アジャスティングパイプ５０は、筒部５１、底部５２などを有している。筒部５１及び底部５２は、一体に形成されている。
筒部５１は、外径が第一筒部３２の内径と同等、または、第一筒部３２の内径よりやや大きくなるよう形成されている筒状の部位である。筒部５１は、弁部材４０側及び弁部材４０と反対側に開口を有する。筒部５１は、例えば、溶接または圧入などにより第一筒部３２の内側に固定されている。

底部５２は、筒部５１の弁部材４０とは反対側の開口を塞ぐよう設けられている。底部５２及び筒部５１の一部は、プラグ３４のパイプ挿入空間３４５に挿入されている。このとき、底部５２及び筒部５１の一部とプラグ３４との間には隙間が形成されている。底部５２は、中央に筒部５１の内部と外部とを連通する孔５２０を有している。底部５２の弁部材４０側の底面５２１には、スプリング４５の他端が当接している。これにより、アジャスティングパイプ５０の第一筒部３２に対する固定位置を変更すると、スプリング４５の付勢力が調整される。

また、第一実施形態のアジャスティングパイプ５０は、開弁時、弁部材４０の開弁方向への移動を規制する。具体的には、開弁方向に移動する弁部材４０のアジャスティングパイプ５０側の端面４２２がアジャスティングパイプ５０の弁部材４０側の端面５１１に当接すると、弁部材４０の開弁方向への移動が規制される。

次に、本実施形態の高圧ポンプ２０の作動について、図２に基づき説明する。
「吸入工程」
駆動部２４への電力の供給が停止されているとき、吸入弁２２の弁部材２２２は、駆動部２４によって加圧室２１３側へ付勢されている。これにより、弁部材２２２は、弁座２２１から離間しており、吸入弁２２は開弁している。この状態で、プランジャ２５がカム１８側に移動すると、加圧室２１３の容積が増大し、吸入通路２１２の燃料は、加圧室２１３に吸入される。

「調量工程」
吸入弁２２が開弁した状態でプランジャ２５がカム１８とは反対側に移動すると、加圧室２１３の容積が減少し、加圧室２１３の燃料は、吸入通路２１２に戻される。調量工程の途中において駆動部２４に電力を供給すると、吸入弁２２は閉弁する。この吸入弁２２を閉弁するタイミングによって加圧室２１３から吸入通路２１２に戻される燃料の量が調整され、加圧室２１３で加圧される燃料の量が決定される。

「加圧工程」
吸入弁２２が閉弁した状態でプランジャ２５がカム１８とは反対側にさらに移動すると、加圧室２１３の容積が減少し、加圧室２１３の燃料は、加圧される。加圧室２１３の燃料の圧力が吐出弁２３の開弁圧以上になると、吐出弁２３が開弁し、燃料が加圧室２１３から吐出通路２１４に吐出される。

駆動部２４への電力の供給が停止され、プランジャ２５がカム１８側に移動すると、吸入弁２２は再び開弁する。これにより、燃料を加圧する加圧工程が終了し、吸入通路２１２から加圧室２１３に燃料が吸入される吸入工程が再開する。

上記の「吸入工程」、「調量工程」、「加圧工程」を繰り返すことにより、高圧ポンプ２０は、吸入した燃料タンク１２内の燃料を加圧及び吐出し、燃料レール１５に供給する。高圧ポンプ２０から燃料レール１５への燃料の供給量は、駆動部２４への電力の供給タイミングなどを制御することによって調節される。

例えば、駆動部２４への電力の供給が停止された状態のままプランジャ２５の往復移動が所定期間継続すると、吸入弁２２は開弁状態を維持しているため、加圧室２１３での燃料の加圧は行われず、燃料は高圧ポンプ２０から燃料レール１５に供給されない。また、弁部材２２２の固着など何らかの原因により吸入弁２２が開弁状態を維持している場合、加圧室２１３での燃料の加圧は行われず、燃料は高圧ポンプ２０から燃料レール１５に供給されない。また、弁部材２２２の固着など何らかの原因により吸入弁２２が閉弁状態を維持している場合、加圧室２１３に燃料は吸入されなくなるため、燃料の加圧は行われず、燃料は高圧ポンプ２０から燃料レール１５に供給されない。

一方、例えば、駆動部２４への電力の供給が所定期間継続すると、吸入弁２２は閉弁状態を維持するため、燃料は、加圧室２１３で加圧され、高圧ポンプ２０から燃料レール１５に供給され、吐出通路２１４、配管１４、燃料レール１５内の燃料の圧力が増大していく。また、連続通電や駆動部の故障などによって吸入弁２２の弁部材２２２が加圧室２１３の圧力に応じて駆動すると、加圧は継続される。

次に、本実施形態のリリーフ弁１の作動について図１、３に基づき説明する。
吐出通路２１４の燃料の圧力がリリーフ弁１の開弁圧より小さいとき、図１に示すように、弁部材４０の傾斜面４３１と弁座部３１の内壁３１１とが当接している。このとき、第一連通路３２１は、図１に示すように、内部空間３００側の開口３２３が弁部材４０によって塞がれている。また、第二連通路３２２は、内部空間３００側の開口３２４が弁部材４０とアジャスティングパイプ５０との間の内壁３２０に位置しているため、内部空間３００と燃料室２１１とを連通している。これにより、背圧室３０２には燃料室２１１の流体の圧力と同じ圧力の流体が滞留している。

吐出通路２１４の燃料の圧力が開弁圧以上になると、傾斜面４３１が内壁３１１から離間する。傾斜面４３１が内壁３１１から離間すると、通孔３１０を介して受圧室３０１に吐出通路２１４の燃料が流入する。このとき、弁部材４０には、吐出通路２１４の燃料の圧力と弁部材４０の一方の面４１１の面積及び先端面４３２の面積の積に相当する力、背圧室３０２の燃料の圧力と弁部材４０他方の面４１２の面積及び端面４２２の面積の積に相当する力、並びに、スプリング４５の付勢力が作用する。弁部材４０は、これらの力のバランスに応じて内壁３１１から離間する方向、すなわち、開弁方向に加速しつつ移動する。

弁部材４０が開弁方向に移動すると、受圧室３０１と第一連通路３２１とが連通する。これにより、吐出通路２１４の燃料は、通孔３１０、受圧室３０１、及び、第一連通路３２１を介して燃料室２１１に流入する。このとき、背圧室３０２は、第二連通路３２２を介して燃料室２１１に連通しているため、背圧室３０２に滞留している燃料の一部は開弁方向に移動する弁部材４０に押し出され、燃料室２１１に流入する。

弁部材４０が開弁方向にさらに移動すると、図３に示すように、受圧室３０１と第一連通路３２１とが連通したまま、弁部材４０が第二連通路３２２の開口３２４と重なる。これにより、開口３２４の開口面積が小さくなるため、背圧室３０２に滞留する燃料が燃料室２１１に流出しにくくなる。このとき、弁部材４０の開弁方向への移動によって背圧室３０２に滞留している燃料が加圧されるため、弁部材４０の開弁方向への移動速度は低下する。開弁方向に移動する弁部材４０は、端面４２２がアジャスティングパイプ５０の端面５１１に当接する前に弁部材４０の開弁方向への移動が停止する。

吐出通路２１４の燃料の圧力が低下すると、弁部材４０は、スプリング４５の付勢力によって閉弁方向に移動する。弁部材４０が閉弁方向に移動すると、受圧室３０１と第一連通路３２１とが遮断されるとともに、傾斜面４３１と内壁３１１とが当接する。これにより、リリーフ弁１は、閉弁する。

図４に、開弁時の弁部材４０のリフト量に対する弁部材４０の移動速度及び開口３２４の実質的な開口面積との関係を示す。図４では、横軸を弁部材４０のリフト量とし、第一の縦軸を弁部材４０の移動速度とし、第二の縦軸を開口３２４の実質的な開口面積とする。図４には、リリーフ弁１における弁部材４０の移動速度を実線Ｇ１１で示し、開口３２４の実質的な開口面積を点線Ｇ１２で示す。また、図４には、比較例として第二連通路の内部空間側の開口が弁部材の移動によって重ならない位置に形成されているリリーフ弁における弁部材の移動速度を二点鎖線Ｇ０で示す。

ここで、弁部材４０のリフト量とは、閉弁状態の弁部材４０が開弁方向に移動した距離であって、具体的には、傾斜面４３１と内壁３１１とが当接しているときの弁部材４０の端面４２２の位置を原点とし、当該原点から開弁方向の距離を指す。図４には、閉弁時の弁部材４０の端面４２２とアジャスティングパイプ５０の端面５１１との間の距離を距離Ｌ１０として示している。
また、開口３２４の実質的な開口面積とは、弁部材４０との重なりによって開口３２４と内部空間３００とが実際に連通している部分の面積である。弁部材４０と重なっていないときの開口３２４の実質的な開口面積は開口３２４の実際の面積である面積Ａ３２４であり、弁部材４０と開口３２４の全部とが重なっているときの開口３２４の実質的な開口面積は０となる。

図４に示すように、閉弁時、すなわち、弁部材４０のリフト量が０のとき、弁部材４０の開弁方向への移動速度は０であり、開口３２４の実質的な開口面積は、面積Ａ３２４となる。
吐出通路２１４の燃料の圧力が開弁圧以上になると弁部材４０は開弁方向への移動を開始する。吐出通路２１４の燃料が受圧室３０１に流入すると弁部材４０に作用する力は大きくなるため、弁部材４０は開弁方向に加速しつつ移動する。

比較例のリリーフ弁では、加速しつつ移動する弁部材は、減速することなく比較的速い移動速度を保ったままアジャスティングパイプに衝突する。このため、衝突の衝撃によるアジャスティングパイプのずれや座屈、破損などの不具合が発生するおそれがある。
一方、本実施形態のリリーフ弁１では、弁部材４０のリフト量がリフト量Ｌ１１より長くなると開口３２４と弁部材４０とが少しずつ重なるため、開口３２４の実質的な開口面積は弁部材４０リフト量が増加するに従って徐々に小さくなる（図４のリフト量Ｌ１１とリフト量Ｌ１２との間の点線Ｇ１２参照）。ここで、リフト量Ｌ１１は、図１に示すように、閉弁時における弁部材４０の端面４２２と開口３２４の内壁３１１側の縁部３２５との距離である。

弁部材４０がさらに開弁方向に移動し弁部材４０のリフト量がリフト量Ｌ１２になると、弁部材４０と開口３２４の全部とが重なるため開口３２４の実質的な開口面積は０となる。これにより、第二連通路３２２を介して背圧室３０２から燃料室２１１に流れる燃料の量は０となる。ここで、リフト量Ｌ１２は、図１に示すように、閉弁時における弁部材４０の端面４２２と開口３２４の内壁３１１とは反対側の縁部３２６との距離である。
この後、弁部材４０は、さらに開弁方向に移動し続けるが、燃料室２１１に流出することができない背圧室３０２の燃料のダンパ効果によって弁部材４０の移動速度は遅くなる。これにより、弁部材４０の移動速度は徐々に低下し、アジャスティングパイプ５０と衝突する前に弁部材４０は開弁方向への移動が停止する。

このように、リリーフ弁１では、開弁直後には背圧室３０２の燃料を燃料室２１１に流入させ、背圧室３０２の燃料に影響されることなく弁部材４０を開弁方向にスムーズに移動させる。その後、弁部材４０のリフト量がリフト量Ｌ１１になると、開口３２４を徐々に閉じることで背圧室３０２の燃料を圧縮する。圧縮された背圧室３０２の燃料は、開弁方向に移動する弁部材４０に対してダンパとして機能するため、弁部材４０の移動速度が低下し、アジャスティングパイプ５０との衝突を防止する。これにより、弁部材４０との衝突によるアジャスティングパイプ５０のずれや座屈、破損などの不具合の発生を防止することができる。

また、リリーフ弁１では、閉弁時における弁部材４０の端面４２２と開口３２４の縁部３２５との距離Ｌ１１が閉弁時の弁部材４０の端面４２２とアジャスティングパイプ５０の端面５１１との距離Ｌ１０に比べ短くなるよう第二連通路３２２が形成されている。これにより、弁部材４０の移動速度をアジャスティングパイプ５０に衝突する前に確実に低下させることができる。

また、リリーフ弁１では、閉弁時における弁部材４０の端面４２２と開口３２４の縁部３２６との距離Ｌ１２が距離Ｌ１０に比べ短くなるよう第二連通路３２２は形成されている。これにより、弁部材４０がアジャスティングパイプ５０に当接する前に弁部材４０と開口３２４の全部に重なるため、背圧室３０２の流体によるダンパ効果をさらに強くすることができる。したがって、弁部材４０の移動速度をアジャスティングパイプ５０に衝突する前に確実に低下させることができる。

（第二実施形態）
本発明の第二実施形態によるリリーフ弁装置を図５に基づき説明する。第二実施形態では、皿ばねを備える点が第一実施形態と異なる。

「リリーフ弁装置」としてのリリーフ弁２は、弁ハウジング３０、弁部材４０、スプリング４５、アジャスティングパイプ５０、「第二付勢部材」としての皿ばね６０などを備える。なお、図５には、弁部材４０の傾斜面４３１が弁ハウジング３０の内壁３１１に当接するよう移動する方向を「閉弁方向」とし、傾斜面４３１が内壁３１１から離間するよう移動する方向を「開弁方向」として図示する。

皿ばね６０は、アジャスティングパイプ５０の弁部材４０側に設けられている。皿ばね６０は、弁部材４０を閉弁方向に付勢可能な付勢力を有する。開弁方向に移動する弁部材４０が皿ばね６０に衝突すると皿ばね６０の付勢力によって弁部材４０の開弁方向への移動速度が低下する。

リリーフ弁２では、背圧室３０２の燃料によるダンパ効果に加えて皿ばね６０の付勢力によって弁部材４０の開弁方向への移動速度を低下させることができる。これにより、リリーフ弁２では、アジャスティングパイプ５０のずれや座屈、破損などの不具合の発生をさらに防止することができる。したがって、リリーフ弁２は、第一実施形態の効果を奏する。

（第三実施形態）
本発明の第三実施形態によるリリーフ弁装置を図６、７に基づき説明する。第三実施形態では、スプリングが第一実施形態と異なる。

「リリーフ弁装置」としてのリリーフ弁３は、弁ハウジング３０、弁部材４０、スプリング６５、アジャスティングパイプ５０などを備える。なお、図６には、弁部材４０の傾斜面４３１が弁ハウジング３０の内壁３１１に当接するよう移動する方向を「閉弁方向」とし、傾斜面４３１が内壁３１１から離間するよう移動する方向を「開弁方向」として図示する。

スプリング６５は、弁部材４０及びアジャスティングパイプ５０の内部に収容されている。一端が弁部材４０の他方の面４１２に当接し、他端がアジャスティングパイプ５０の底面５２１に当接している。スプリング６５は、傾斜面４３１と内壁３１１とが当接するよう弁部材４０を付勢する。

スプリング６５は、いわゆる、不等ピッチコイルスプリングであって、図６に示すように、弁部材４０側の隣り合う線材のピッチとアジャスティングパイプ５０側の隣り合う線材のピッチとが異なる。スプリング６５では、アジャスティングパイプ５０側の隣り合う線材のピッチの方が弁部材４０側の隣り合う線材のピッチに比べ狭い。これにより、スプリング６５は、たわみ量が所定のたわみ量より大きくなるとばね定数が大きくなる。

図７にスプリング６５のたわみ量に対するスプリング６５の荷重の変化を示す。図７では、横軸をスプリング６５の自然長からのたわみ量とし、縦軸をスプリング６５が弁部材４０に作用させる荷重とする。横軸には、傾斜面４３１と内壁３１１とが当接しているときのスプリング６５のたわみ量をたわみ量Ｄ３１とし、弁部材４０とアジャスティングパイプ５０とが当接可能な位置でのスプリング６５のたわみ量をたわみ量Ｄ３２として示す。

閉弁時、すなわち、傾斜面４３１と内壁３１１とが当接しているときのスプリング６５の荷重は、荷重Ｆ３１となっている。この荷重によって弁部材４０は内壁３１１に押し付けられている。
開弁時、弁部材４０が開弁方向に移動すると、スプリング６５のたわみ量は大きくなるため、荷重も大きくなる。スプリング６５ではたわみ量がたわみ量Ｄ３３より大きくなるとスプリング６５のばね定数が大きくなる。具体的には、図７に示すように、スプリング６５のたわみ量がたわみ量Ｄ３３のとき荷重は荷重Ｆ３３となる一方、たわみ量がたわみ量Ｄ３２になると荷重は荷重Ｆ３２となることから、以下の関係式（１）が成立する。
（Ｆ３３−Ｆ３１）／（Ｄ３３−Ｄ３１）＜（Ｆ３２−Ｆ３３）／（Ｄ３２−Ｄ３３）
・・・（１）
これにより、アジャスティングパイプ５０と当接する直前の弁部材４０は、開弁直後に比べて大きな荷重が作用するため、開弁方向への移動速度がさらに低下する。

リリーフ弁３では、背圧室３０２の燃料によるダンパ効果に加えて一定程度圧縮されるとばね定数が大きくなるスプリング６５の付勢力によって弁部材４０の開弁方向への移動速度を低下させることができる。これにより、リリーフ弁３では、アジャスティングパイプ５０のずれや座屈、破損などの不具合の発生をさらに防止することができる。したがって、リリーフ弁３は、第一実施形態の効果を奏する。

（他の実施形態）
上述の実施形態では、リリーフ弁は、内燃機関に高圧の燃料を供給する高圧ポンプに適用されるとした。しかしながら、リリーフ弁が適用される装置はこれに限定されない。比較的高圧となっている第一空間の流体を当該流体の圧力に応じて第一空間とは異なる空間である第二空間に送り、第一空間の流体の圧力を低減可能なよう設けられていればよい。

上述の実施形態では、弁部材が開弁方向に移動するとき、受圧室と第一連通路とが連通したまま、弁部材と第二連通路の開口とが重なるとした。しかしながら、弁部材と第二連通路の開口とが重なるとき、受圧室と第一連通路とが連通したままでなくてもよい。

上述の実施形態では、弁部材は、アジャスティングパイプと当接する前に開弁方向への移動が停止するとした。しかしながら、弁部材は、アジャスティングパイプに当接してもよい。このときでも、背圧室の燃料のダンパ効果によって弁部材との衝突によるアジャスティングパイプへの衝撃は緩和されるため、アジャスティングパイプのずれや座屈、破損などの不具合の発生を防止することができる。

上述の実施形態では、アジャスティングパイプが弁部材の開弁方向への移動を規制するとした。しかしながら、弁部材の開弁方向への移動を規制する規制部材はこれに限定されない。アジャスティングパイプとは別異に設けられてもよい。

上述の実施形態では、距離Ｌ１２が距離Ｌ１０に比べ短くなるよう第二連通路３２２が形成されているとした。しかしながら、距離Ｌ１２と距離Ｌ１０との位置関係はこれに限定されない。開口３２４の縁部３２６がアジャスティングパイプ５０の端面５１１に比べ弁部材４０の端面４２２から離れた位置に形成されていてもよい。また、上述の実施形態では、開弁方向に移動する弁部材４０は、開口３２４の全部に重なるとした。しかしながら、弁部材４０は、開口３２４の全部に重ならなくてもよい。弁部材４０と開口３２４の一部とでも重なると、背圧室３０２から燃料室２１１への燃料の流入が規制されるため、背圧室３０２の燃料によるダンパ効果を発揮することができる。
また、閉弁時、最初から弁部材４０と開口３２４とが重なっていてもよいし、開弁直後に弁部材４０と開口３２４とが重なってもよい。すなわち、上述の実施形態における距離Ｌ１１が０であってもよい。

上述の実施形態では、第一連通路及び第二連通路は、それぞれ一つずつであるとした。第一連通路及び第二連通路は、複数あってもよい。

上述の実施形態では、弁部材は、スプリングによって閉弁方向に付勢されるとした。弁部材を閉弁方向に付勢する第一付勢部材は、スプリングでなくてもよい。

上述の実施形態では、弁部材及びアジャスティングパイプは、有底筒状に形成されるとした。しかしながら、弁部材及びアジャスティングパイプの形状はこれに限定されない。

上述の実施形態では、「弁座部材」としての弁座部と「弁ボディ」としての第一筒部などとは弁ハウジングとして一体に形成されるとした。しかしながら、弁座部材と弁ボディとは別体に形成されてもよい。
図８に第一実施形態の変形例として、弁座部材と弁ボディとが別体となっているリリーフ弁１を示す。リリーフ弁１が備える弁ハウジング３０は、第一筒部３２、第二筒部３３、及び、プラグ３４を有する。弁ハウジング３０には、吐出通路２１４が形成されている。また、弁ハウジング３０の内部には、弁ハウジング３０とは別体に形成される弁座部材３５が設けられている。弁座部材３５は、吐出通路２１４と連通する通孔３５０を有する。通孔３５０を形成する弁座部材３５の吐出通路２１４とは反対側の内壁３５１は、吐出通路２１４側から内部空間３００に向かうにつれて内径が大きくなるよう形成されている。内壁３５１には、傾斜面４３１が当接可能である。

上述の実施形態では、「シール部材」としてのシール部と「支持部材」としての底部及び摺動部とは一体に形成されるとした。しかしながら、シール部材と支持部材とは別体に形成されてもよい。
図９に第一実施形態の変形例として、シール部材と支持部材とが別体となっているリリーフ弁１を示す。リリーフ弁１が備える弁部材４０は、底部４１及び摺動部４２を有する。また、底部４１の一方の面４１１には、シール部材４６が嵌合可能な孔４１３が形成されている。シール部材４６は、略球状に形成されている。シール部材４６の外壁面のうち外壁面４６１は内壁３１１に当接可能に形成されている。また、シール部材４６の外壁面のうち吐出通路２１４側の外壁面４６２は、リリーフ弁１が閉弁しているとき、吐出通路２１４の流体の圧力が作用する受圧面となる。

以上、本発明はこのような実施形態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形態で実施可能である。

１、２、３・・・リリーフ弁（リリーフ弁装置）
３１・・・弁座部（弁座部材）
３０２・・・背圧室（第二室）
３１０・・・通孔
３１１・・・内壁（弁座）
３２・・・第一筒部（弁ボディ）
３２２・・・第二連通路
３５・・・弁座部材
４１・・・シール部（シール部材）
４３・・・摺動部（支持部材）
４６・・・シール部材

Claims (6)

1. 第一空間（２１４）と前記第一空間とは異なる空間である第二空間（２１１）とに接続するよう設けられ、前記第一空間の流体の圧力を低減可能なリリーフ弁装置（１、２、３）であって
   前記第一空間に連通する通孔（３１０、３５０）、及び、前記通孔の前記第一空間とは反対側の周囲に形成される弁座（３１１、３５１）を有する弁座部材（３１、３５）と、
   前記弁座部材の前記弁座側に設けられ、前記第二空間に連通する第一連通路（３２１）、前記通孔と前記第一連通路とに連通可能な第一室（３０１）、前記第一連通路に比べ前記通孔から離れた位置に形成され前記第一連通路とは別異に前記第二空間に連通する第二連通路（３２２）、及び、前記第二連通路に連通可能な第二室（３０２）を有する弁ボディ（３２、３３、３４）と、
   前記弁ボディ内を往復移動可能に設けられ、前記弁座に当接すると前記第一空間と前記第二空間との間の流体の流れを規制し、前記弁座から離間すると前記第一連通路を介した前記第一空間と前記第二空間との間の流体の流れを許容するシール部材（４３、４６）と、
   前記シール部材を支持しつつ前記弁ボディ内を往復移動可能に設けられ、前記弁ボディ内を前記第一室と前記第二室とに区画しつつ前記第二連通路の前記第二室側の開口（３２４）を有する前記弁ボディの内壁（３２０）に摺動可能な支持部材（４１、４２）と、
   前記シール部材と前記弁座とが当接するよう前記支持部材を付勢する第一付勢部材（４５、６５）と、
   前記シール部材が前記弁座から離間する方向である開弁方向への前記支持部材の移動を規制可能な規制部材（５０）と、
   を備え、
   前記支持部材は、前記シール部材が前記弁座から離間するとき、前記第二連通路の前記第二室側の開口（３２４）の開口面積を小さくするよう移動するリリーフ弁装置。
2. 前記シール部材と前記弁座とが当接しているとき、前記開口の前記弁座とは反対側の縁部（３２６）と前記支持部材の前記弁座とは反対側の端面（４２２）との間の距離（Ｌ１２）は、前記支持部材の前記弁座とは反対側の端面と前記規制部材の前記弁座側の端面（５１１）との間の距離（Ｌ１０）に比べ短い請求項１に記載のリリーフ弁装置。
3. 前記支持部材が前記開口の開口面積を小さくするとき、前記第一空間と前記第二空間とは、前記通孔、前記第一室、及び、前記第一連通路を介して連通している請求項１または２に記載のリリーフ弁装置。
4. 前記支持部材と前記規制部材との間に設けられ、前記支持部材を前記シール部材と前記弁座とが当接する方向である閉弁方向に付勢可能な第二付勢部材（６０）をさらに備える請求項１〜３のいずれか一項に記載のリリーフ弁装置。
5. 前記第一付勢部材は、たわみ量が大きくなるとばね定数が大きくなる請求項１〜４のいずれか一項に記載のリリーフ弁装置。
6. 流体を吸入し加圧する加圧室（２１３）、前記加圧室に吸入される流体が流れる吸入通路（２１２）、及び、前記加圧室で加圧され吐出される流体が流れる吐出通路を有するハウジング（２１）と、
   請求項１〜５のいずれか一項に記載のリリーフ弁装置と、
   前記吸入通路と前記加圧室との間に設けられ、前記加圧室で加圧される流体の量を調整可能な吸入弁（２２）と、
   前記加圧室と前記吐出通路との間に設けられ、前記加圧室で加圧された流体を外部に吐出可能な吐出弁（２３）と、
   を備え、
   前記第一空間は、前記吐出通路、または、前記吐出通路に連通する空間である高圧ポンプ。

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