JP3871515B2

JP3871515B2 - 圧力制御弁

Info

Publication number: JP3871515B2
Application number: JP2001006912A
Authority: JP
Inventors: 久寿広田; 克己小山
Original assignee: TGK Co Ltd
Current assignee: TGK Co Ltd
Priority date: 2001-01-15
Filing date: 2001-01-15
Publication date: 2007-01-24
Anticipated expiration: 2021-01-15
Also published as: JP2002213315A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は圧力制御弁に関し、特に自動車の燃料タンク内に設けられて燃料タンクから供給される燃料の供給圧力を一定に制御する圧力制御弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車の燃料系統では、燃料タンク内の燃料をポンプで汲み出し、燃料噴射装置へ圧送するようにしている。ポンプによる燃料の供給は、燃料噴射装置における制御が常に適正に行われるのを保証するために、圧力を一定にする必要があり、そのために、圧力制御弁が用いられている。この圧力制御弁は、一般に、ポンプから燃料噴射装置への配管の途中に設けられており、ポンプから制御しようとする圧力以上の供給圧力で供給される燃料の余剰分を燃料タンクへ戻すことで、圧力制御を行っている。
【０００３】
このような圧力制御弁には、エンジンルーム内に設けられるタイプと燃料タンク内に設けられるタイプとがあるが、ここでは、燃料タンク内に設けられるタイプの圧力制御弁の構成例について説明する。
【０００４】
図５は従来の圧力制御弁の構成例を示す中央縦断面である。
この圧力制御弁１００は、下部ハウジング１０１を備え、その下端部は、ポンプから燃料噴射装置へ配管されるパイプに接続するための燃料供給口１０２を構成している。下部ハウジング１０１内には、周囲に燃料通路が形成され、中央に弁体保持部が設けられている。この弁体保持部は、下部ハウジング１０１に固定設置された基部１０３と、ボール１０４と、このボール１０４が基部１０３から抜け出ないようにする抜け止め板１０５と、ボール１０４に固着された平らな弁体１０６と、この弁体１０６が勝手に揺動しないようボール１０４に荷重を与えるばね１０７とから構成されている。
【０００５】
下部ハウジング１０１の上には、上部ハウジング１０８が設けられており、これらの間には、ダイヤフラム１０９が挾持されている。このダイヤフラム１０９は、その両面に配置されたプラグ１１０およびホルダ１１１と、そのプラグ１１０の中央に嵌入された筒状の弁座部材１１２とで一体になるように構成されている。このダイヤフラム１０９は、また、弁座部材１１２を弁体１０６に押し付ける方向に作用するばね１１３が上部ハウジング１０８内に収納されている。このばね１１３の荷重は、圧力制御弁が開弁し始めるセット値に調節されており、その調節は、上部ハウジング１０８の頂部を所望の値になるまで押しつぶして変形していくことにより行われる。そして、上部ハウジング１０８の上部および側部には、燃料排出口１１４が設けられている。この上部ハウジング１０８には、必要に応じて、燃料排出口１１４から排出された燃料を所定の場所まで導くパイプがシール接続される。
【０００６】
このような構成の圧力制御弁１００において、ポンプが停止しているとき、図示のように、弁体１０６は、ばね１１３の付勢力によって弁座部材１１２の端面に当接している。弁体１０６および弁座部材１１２は、それらの当接面が鏡面仕上げされているため、そこで密着されており、閉弁状態になっている。
【０００７】
また、この圧力制御弁１００が閉弁状態になるとき、ダイヤフラム１０９は常に水平状態にあるとは限らない。このため、弁座部材１１２が傾いた姿勢の状態で弁体１０６に当接する場合には、ボール１０４を中心にして揺動自在に枢着されている弁体１０６がその弁座部材１１２の方向に追従して傾動し、弁座部材１１２の端面と密着することで、弁のシール性を確保している。
【０００８】
ポンプが動作して、燃料供給口１０２に燃料が供給されると、その燃料の供給圧力がダイヤフラム１０９にて受けられ、ダイヤフラム１０９は、ばね１１３の付勢力に抗して上昇する。すると、弁座部材１１２も一緒に上昇するため、弁体１０６から離間する。これにより、弁座部材１１２と弁体１０６との間に隙間ができ、燃料供給口１０２より供給された高圧の燃料は、その隙間を通り、弁座部材１１２の中央通路を通って、上部ハウジング１０８内に流れ込み、燃料排出口１１４から排出される。
【０００９】
ポンプからの燃料の供給圧力が高くなると、ダイヤフラム１０９はさらに上昇するため、弁座部材１１２は弁体１０６からさらに離間し、弁開度は大きくなる。この圧力制御弁１００を流れる燃料流量が増えることにより、燃料供給口１０２の燃料の供給圧力が下がってポンプによる供給圧力は一定に保たれることになる。
【００１０】
以上の圧力制御弁は、ダイヤフラムの側に弁座部材が設けられ、その弁座部材が揺動可能な弁体に対して接離することで弁開度を調節するように構成しているが、たとえば特開２０００−１０４６４２号公報に記載の圧力制御弁のように、ダイヤフラムに揺動可能な弁体を設け、その弁体が固定配置された弁座部材に対して接離することで弁開度を調節する場合もある。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の圧力制御弁は、板状の弁体または筒状の弁座部材の一方が動作姿勢の変化するダイヤフラムに設けられているため、閉弁時に一方が傾いた状態にあっても弁体が弁座部材に密着させるための複雑な機構を必要とし、それらが当接する面を鏡面状態にしなければならないため、部品の加工精度を高くしなければならないという問題があった。
【００１２】
また、ばねのセット値の調整は、ばねの座面になっている上部ハウジングの端面を変形させることで行っているため、燃料排出側にパイプを接続する場合に、その上部ハウジングの端面をシール面として利用できないため、燃料の流路を構成するためのシール機構が複雑になったり大きくなってしまうという問題があった。
【００１３】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、部品点数を少なくし、かつ、部品の加工精度を下げてコストを低減することができる圧力制御弁を提供することを目的とする。
【００１４】
また、本発明は、燃料排出側における配管接続を簡素化してコストを低減することができる圧力制御弁を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明では上記問題を解決するために、燃料タンク内に配置され、燃料を圧送するポンプの吐出側に接続されて、燃料の供給圧力を一定に制御する圧力制御弁において、燃料供給口を有するボディと、燃料排出口を有するハウジングと、前記ボディと前記ハウジングとによって挾持され前記燃料供給口より導入された燃料の供給圧力を受けて変位するダイヤフラムと、前記ダイヤフラムの中央に固定され中央が開口されていて前記燃料供給口の側に弁座を有するプラグと、前記プラグの弁座に対向した位置に配置されて弁体を構成するボールと、一端が前記ボールに固着され、他端が前記プラグを貫通して延びていて前記ハウジングの端面に凹設された受け部に遊嵌されるシャフトと、前記ボールを前記プラグの弁座に着座させる方向に付勢する第１のばねと、前記ダイヤフラムを前記燃料供給口の側へ付勢する第２のばねと、を備えていることを特徴とする圧力制御弁が提供される。
【００１６】
このような圧力制御弁によれば、ポンプが停止しているときは、第２のばねによりダイヤフラムは、燃料供給口の側へ付勢されており、プラグも燃料供給口の側へ変位されてその弁座にボールを着座させ、全閉状態にしている。このとき、一端がボールに固着されたシャフトの他端は、ハウジングの端面に設けられた受け部にその底部からは離れた状態で倒れないように拘束されている。ポンプが動作して燃料供給口から燃料が供給されると、ダイヤフラムは、第２のばねの付勢力に抗して燃料排出の側へ変位し、これとともにプラグも燃料排出の側へ移動していって、シャフトの他端が受け部の底部に当接した後は、ボールが弁座から離れて弁が開き始め、燃料の供給圧力と第２のばねの荷重とがバランスした位置でプラグが停止する。これより燃料の供給圧力が高くなると、弁開度が大きくなって燃料流量を増やすことで燃料の供給圧力を下げ、燃料の供給圧力が低くなると、弁開度が小さくなって燃料流量を減らすことで燃料の供給圧力を上げるようにして、ポンプの吐出圧力を一定に保持する。弁体をボールとし、このボールを支えるシャフトの先端を球形状にしてハウジングに設けた受け部にて揺動可能状態で保持させる構成にしたことにより、弁体がシャフトの先端を中心にして動くことができるので、弁座を構成するプラグの傾きに弁体が追従できるようになり、しかも、弁体または弁座が傾いても弁体が正確に弁座に着座させるための複雑な構造が不要であることと、着座面を鏡面仕上げするなど高い加工精度を必要としないため、圧力制御弁のコストを低減することができる。
【００１７】
また、本発明によれば、受け部の周囲に、受け部を外部から押し込むことでセット値の調節を行う際にハウジングの端面の外周部を変形させないようにする脆性のある変形部位を備えるようにした。
【００１８】
これにより、ハウジングの端面の外周部は変形しないため、ここをシール面として使用することで、燃料排出側の配管接続の構造を簡素化できる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、燃料タンク内に設けられてポンプから圧送された燃料の供給圧力を一定に制御する圧力制御弁に適用した場合を例に、図面を参照して詳細に説明する。
【００２０】
図１は本発明による圧力制御弁の構成を示す中央縦断面図、図２は圧力制御弁の平面図である。
本発明による圧力制御弁１は、樹脂製のボディ２と、弁体を構成するボール３と、このボール３を付勢するばね４と、弁座を構成するプラグ５と、ポンプから圧送された燃料の供給圧力を感知するダイヤフラム６と、プラグ５をかしめ加工することによってダイヤフラム６とともに一体になるよう固定されたホルダ７と、一端がボール３に溶着され、他端が球形状に形成されたシャフト８と、ホルダ７を介してダイヤフラム６およびプラグをボール３の方向へ付勢するばね９と、このばね９を収容し、ダイヤフラム６の外周部をかしめ加工によりボディ２に固定するハウジング１０とを備えている。なお、ボール３を付勢するばね４は、ダイヤフラム６を付勢するばね９よりも十分に小さなばね荷重を有している。
【００２１】
ハウジング１０は、その中央部に外側に滑らかに凹設されたシャフト受け部１１を有し、その底部はシャフト８の先端の球形状と同じ曲率に形成されている。ポンプから燃料の供給がない場合には、図１に示したように、プラグ５がばね９によって対向する筒状ストッパ１２の端面に当接され、ボール３がばね４によってプラグ５に着座されているが、その場合に、このシャフト受け部１１は、シャフト８の先端を遊嵌するようにしている。すなわち、シャフト８がボール３を中心にして傾動しても、その先端はシャフト受け部１１の内壁に係止され、シャフト８をそれ以上倒れ込まないようにしている。
【００２２】
また、シャフト受け部１１の回りには、図２に示されるように、図示の例では６個の燃料排出口１３が均等に穿設されている。ここで、燃料排出口１３を穿設したことによって、シャフト受け部１１との間に細い連結部１４が形成されるが、その内の１つ置きの３つが内側に切り起こされてばね９を受けるためのばね受け部１５を形成している。
【００２３】
また、ダイヤフラム６が燃料の供給圧力を受けると、図の上方へ変位し、それに伴ってプラグ５およびボール３が上昇し、シャフト８の先端がシャフト受け部１１の底部に当接したところでプラグ５がボール３からは離間して弁が開き始めるが、この圧力制御弁１が開弁し始めるセット値の調節は、シャフト受け部１１を外部から加圧して中に押し込むことで行っている。したがって、連結部１４は、セット値を調節するためのハウジング変形部位を構成している。このセット値の調節では、脆弱な連結部１４しか変形しないため、ハウジング１０の端面の外周部は、変形を受けず、平らな面を保持できることから、この先にパイプを接続する場合に、パイプとのシール面を構成することができる。
【００２４】
次に、以上の構成の圧力制御弁１の動作について説明する。
図３は開弁開始位置にある圧力制御弁を示す中央縦断面図、図４は開弁状態にある圧力制御弁を示す中央縦断面図である。
【００２５】
まず、ポンプが停止していて燃料供給口１６に燃料の供給がない場合には、図１に示したように、燃料の供給圧力を受けないダイヤフラム６は、ばね９によって図の下方へ付勢されており、プラグ５は、筒状ストッパ１２の端面に当接されている。このとき、ボール３は、ばね４によってプラグ５に着座されており、弁孔を閉塞し、圧力制御弁１としては全閉状態にある。
【００２６】
ここで、ポンプが動作して燃料供給口１６に燃料の供給が開始されると、ダイヤフラム６は、燃料の供給圧力を受け、ばね９の付勢力に抗して図の上方へ変位していく。ダイヤフラム６の変位に伴ってプラグ５も図の上方へ移動していき、ばね４によって付勢されているボール３もプラグ５に着座した状態で図の上方へ移動していく。
【００２７】
ボール３が図の上方へ移動していくに連れて、それと一体のシャフト８も上昇していく。このとき、ダイヤフラム６が水平姿勢のまま変位していくわけではないので、筒状ストッパ１２を離れたプラグ５は、傾いてしまう。プラグ５が傾くことにより、プラグ５に着座されたボール３に固定のシャフト８も傾くが、シャフト８の先端がシャフト受け部１１の内壁面にて傾きが規制されるため、シャフト８はボールを中心に回転する。このとき、ボール３は球形状であるため、ボール３の回転位置に関係なく、閉弁状態を保持する。つまり、ボール３がプラグ５の弁座に追従して、閉弁状態を保持している。
【００２８】
プラグ５がさらに上昇すると、ボール３に固定されたシャフト８も上昇するが、このとき、球形状になっているシャフト８の先端は、シャフト受け部１１の内壁面に沿って摺動しながら上昇していく。
【００２９】
そして、シャフト８の先端が同じ曲率に形成されたシャフト受け部１１の底部に当接すると、図３に示したように、シャフト８は、もはやプラグ５と一緒に上昇することができなくなる。ここからプラグ５がさらに上昇すると、ボール３はその場に取り残されるため、プラグ５はボール３から離れていく。つまり、圧力制御弁１が開き始める。この開弁の開始位置は、シャフト８の先端がシャフト受け部１１の底部に当接する位置であり、これは、シャフト受け部１１を軸線方向内側に変形移動させることによって調節される。
【００３０】
ボール３がプラグ５から離れると、ばね４により付勢されているボール３およびシャフト８は、その先端の球形状部分を支点に揺動可能になる。
燃料の供給圧力がさらに高くなると、ダイヤフラム６は、図の上方へ変位し、プラグ５が上昇することで、プラグ５は、図４に示したように、ボール３から離れ、燃料の供給圧力とばねの９の荷重とがバランスした位置でプラグ５が停止する。これにより、燃料供給口１６から供給された燃料は、ボディ２の軸線方向に設けられた通路１７を通り、筒状ストッパ１２の端面とプラグ５との間を通り、ボール３とプラグ５との間およびシャフト８が挿通された弁孔を通ってハウジング１０で囲まれた空間に入り、そこからハウジング１０の端面に設けられた燃料排出口１３を通って排出される。
【００３１】
この図４の状態から、ポンプから圧送される燃料の供給圧力が高くなると、ダイヤフラム６が図の上方へ変位し、プラグ５がボール３から離れて弁開度は大きくなるため、この圧力制御弁１を流れる流量が増えて燃料の供給圧力を減少させる。逆に、燃料の供給圧力が低くなると、ダイヤフラム６が図の下方へ変位し、プラグ５がボール３に接近して弁開度は小さくなるため、この圧力制御弁１を流れる流量が減少して燃料の供給圧力を増加させる。このようにして、燃料の供給圧力を一定に保持している。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、弁体にボールを採用し、ボールを支持するシャフトの先端を球形状にしてハウジングに設けたシャフト受け部にて揺動可能状態で保持させる構成にした。これにより、弁体がシャフトの先端を中心にして動くことができるため、弁座を構成するプラグの傾きに弁体が追従できるようになり、しかも、弁体または弁座が傾いても弁体が正確に弁座に着座させるための複雑な構造が不要であることと、着座面を鏡面仕上げするなど高い加工精度を必要としないため、圧力制御弁のコストを低減することができる。
【００３３】
圧力制御弁のセット値を調節するための変形部位として、燃料排出口のために穿設した開口部間の連結部を利用したことにより、調節による変形は連結部のみであるため、ハウジングの端面の外周部は変形を受けずに平らな面に保持される。したがって、燃料排出口から排出された燃料を導くパイプを接続する場合には、そのハウジングの端面の外周部をガスケットなどのシール材を配置するシール面として使用することができ、しかも、その内側に燃料排出口が配置されるため、コンパクトな連結部を構成することができる。
【００３４】
また、セット値の調節は、弱いばね力によって付勢されているボールおよびシャフトの位置を変更させる構成にしたため、ボールおよびシャフトは、小さな連結部で連結されたシャフト受け部によって十分保持することができ、かつ、ハウジングを変形させてばね力の大きなばねを圧縮させるような大きな力は必要ないことから、セット値の調節を小さな力で行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による圧力制御弁の構成を示す中央縦断面図である。
【図２】圧力制御弁の平面図である。
【図３】開弁開始位置にある圧力制御弁を示す中央縦断面図である。
【図４】開弁状態にある圧力制御弁を示す中央縦断面図である。
【図５】従来の圧力制御弁の構成例を示す中央縦断面である。
【符号の説明】
１圧力制御弁
２ボディ
３ボール
４ばね
５プラグ
６ダイヤフラム
７ホルダ
８シャフト
９ばね
１０ハウジング
１１シャフト受け部
１２筒状ストッパ
１３燃料排出口
１４連結部
１５ばね受け部
１６燃料供給口
１７通路

Claims

燃料タンク内に配置され、燃料を圧送するポンプの吐出側に接続されて、燃料の供給圧力を一定に制御する圧力制御弁において、
燃料供給口を有するボディと、
燃料排出口を有するハウジングと、
前記ボディと前記ハウジングとによって挾持され前記燃料供給口より導入された燃料の供給圧力を受けて変位するダイヤフラムと、
前記ダイヤフラムの中央に固定され中央が開口されていて前記燃料供給口の側に弁座を有するプラグと、
前記プラグの弁座に対向した位置に配置されて弁体を構成するボールと、
一端が前記ボールに固着され、他端が前記プラグを貫通して延びていて前記ハウジングの端面に凹設された受け部に遊嵌されるシャフトと、
前記ボールを前記プラグの弁座に着座させる方向に付勢する第１のばねと、
前記ダイヤフラムを前記燃料供給口の側へ付勢する第２のばねと、
を備えていることを特徴とする圧力制御弁。
前記シャフトの他端を球形状にし、前記ハウジングの端面に凹設された前記受け部の底部を前記シャフトの他端の球形状と同じ曲率にしたことを特徴とする請求項１記載の圧力制御弁。
前記受け部の周囲に、前記受け部を外部から押し込むことでセット値の調節を行う際に前記ハウジングの端面の外周部を変形させないようにする脆性のある変形部位を備えていることを特徴とする請求項１記載の圧力制御弁。
前記変形部位は、前記受け部の周囲に複数の開口部を設けることによって前記開口部間に形成される幅の狭い連結部であることを特徴とする請求項３記載の圧力制御弁。
前記開口部は、前記燃料排出口として使用することを特徴とする請求項４記載の圧力制御弁。