JP4351538B2 - 内燃機関の燃料供給装置に用いられる圧力調整器 - Google Patents

Description

背景技術
本発明は、請求項１の上位概念部に記載の形式の、燃料圧を制御するための内燃機関の燃料供給装置に用いられる圧力調整器（「プレッシャレギュレータ」とも呼ばれる）、つまり閉鎖位置で弁板ばねの作用により弁座に押し付けられた弁球体を有する弁が設けられている形式の圧力調整器に関する。

このような形式の圧力調整器は、未公開のドイツ連邦共和国特許出願公開第１０１０７２２３号明細書に記載されている。弁板ばねはジョイント式に支承されており、弁板ばねの、ジョイント式の支承部に関して弁座側のアームは弁球体に、そして弁板ばねの、弁座とは反対の側に位置するアームは支持体に、それぞれ支持されており、この場合、弁板ばねには旋回モーメントのバランスが生ぜしめられる。支持体により生ぜしめられる予荷重力もしくはプレロード力は、弁板ばねによって弁球体へ閉鎖力として伝達される。圧力入口に、弁球体に作用する閉鎖力に比べて大きな押圧力を発生させるために十分な大きさを有する燃料圧が生ぜしめられると、弁球体が弁座から持ち上げられて、所定の通過横断面を開放するので、燃料は圧力出口へ流れることができる。

発明の利点
請求項１の特徴部に記載の特徴によれば、本発明による圧力調整器の、改善された騒音特性および制御特性が得られる。

本発明の有利な構成では、弁球体が弁板ばねに接触しており、この場合、切欠きの縁部と弁球体との間に小さな遊びが存在しており、そして弁球体の、前記切欠きに突入した区分が、球セグメントによって形成される。

前記切欠きが、減衰リングのリング開口によって形成されており、該減衰リングが、弁球体と、弁板ばねの、弁球体に向けられた面との間に配置されていて、弁球体によって弁板ばねに接触した状態に保持されていると有利である。これにより、弁球体と減衰リングとの間には、弁板ばねに対して平行な１つの平面内でのほぼ形状接続的な結合、つまり係合に基づいた嵌合による結合が形成され、そして減衰リングと、弁板ばねと、弁球体との間には、弁球体の振動運動を減衰する摩擦力が形成され得る。その結果、弁球体の振動に起因する騒音は明らかに減じられるか、もしくはもはや全く生じなくなる。このような減衰リングが比較的小さな構造を有していて、かつ弁板ばねのすぐ近くに配置されているので、弁球体を取り囲むように流れる燃料流が妨げられない。さらに、摩擦に基づいた減衰リングによって、弁球体の振動運動だけが減衰され、弁球体の運動遊びは制限されないので、弁座における弁球体のセンタリング運動が依然として可能であり、かつ閉鎖位置における弁のシール性も保証されたままである。

さらに別の有利な構成では、減衰リングが、エラストマから成る、円形の横断面を備えたリングにより形成される。択一的に、減衰リングは切削加工または射出成形により製作されたプラスチック成形体から成っていてもよい。いずれの場合でも、減衰リングの製作および組付けは極めて簡単である。それというのは、この減衰リングは単純な円環状の構成部品を成しており、そして弁板ばねまたは弁球体を変える必要なしに弁板ばねと弁球体との間に挿入されるだけであるからである。

本発明のさらに別の有利な構成を用いても、弁板ばねに対して相対的な弁球体の振動が減衰される。この場合、圧力調整器の内部ひいては弁球体の範囲内へも案内された燃料が、前記切欠きの縁部と、弁球体の、前記切欠き内に突入した球体区分との間に液体クッションを形成し、この液体クッションが弁球体の振動時に変形するようになっている。このときに、液体層もしくは液体分子が互いに向かって移動させられて、液体クッション内に内部摩擦が形成され、この内部摩擦が弁球体の振動に関する減衰作用を有している。前記切欠きの縁部と弁球体との間には、まだ運動遊びが存在しているので、弁球体の強制案内が回避される。

この有利な構成の改良形では、弁球体の、前記切欠きに突入した区分が、球セグメントによって形成され、前記切欠きが、板ばねの長手方向延在長さに沿って延びる１つの溝によって形成される。この場合、主として前記溝の長辺側縁部と弁球体との間に、空間的に仕切られた液体クッションが形成されるので、この手段によって特に、弁板ばねの長手方向延在長さに対して直交する方向に生じる振動が減衰される。

全体的に見て、本発明による手段によって得られる振動軽減および騒音軽減は圧力調整器の改善された制御特性を生ぜしめる。

次に、本発明の実施例を図面につき詳しく説明する。

実施例の説明
圧力調整器は、図１に全体を符号１で示されていて、閉鎖位置で図示されている。この圧力調整器１は、有利な１実施例では燃料ポンプ（縮尺の理由から図示しない）に固定されており、この燃料ポンプは自動車の燃料タンク内に配置されている。圧力調整器１は、自己着火式の内燃機関の燃料システム内の燃料圧を調整するために働く。圧力調整器１はＬ字形の横断面を有するハウジング２を備えており、この場合、上方へ向かって引き上げられたハウジングネックには、貫通孔４が形成されている。この貫通孔４はハウジング２の内室６を燃料タンクに接続している。ハウジング２の底部側では、圧力入口８を形成している接続部材１０がハウジング２内へ突入している。この接続部材１０は燃料システムの圧力管路（図示しない）に接続されていて、燃料分配器から逆流して来る燃料によって通流される。

接続部材１０には端部側に、弁球体１８をセンタリングするための円錐面１４を備えた弁座１２が配置されている。弁座１２は接続部材１０に直接に形成される代わりにハウジング２に形成されていてもよく、その場合にはハウジング２と弁座１２とは、たとえば切削加工された一体の鋳造部品として形成される。円錐面１４の円錐頂角は、たとえば６０゜である。弁座１２には、弁板ばね１６の作用に基づき、弁球体１８が押し付けられる。弁板ばね１６と、弁球体１８と、弁座１２とは一緒になって圧力調整器１の１つのオーバフロー弁２０を形成している。弁球体１８は鋼、セラミックまたはプラスチックから成っていてよく、弁球体１８の直径は有利には３〜１２ｍｍである。

弁板ばね１６は有利には山形もしくはアングル状の形状を有していて、ほぼ互いに直角に延びる２つのアーム２２，２４から成っている。弁板ばね１６はハウジング２に支承されたジョイント軸２６を中心にして旋回可能である。このジョイント軸２６は弁板ばね１６の長手方向延在長さに対して直交する横方向に、かつ弁座１２の中心軸線を含む平面に対して垂直に位置している。さらにジョイント軸２６は弁板ばね１６の両方のアーム２２，２４の仮想の突き合わせ線の範囲に延びている。巻き付けられた弁板ばね１６の全長は、たとえば１０〜４０ｍｍであり、弁板ばね１６の幅はほぼ５〜２０ｍｍである。弁座１２の中心軸線２８とジョイント軸２６との間隔は、有利には８〜３５ｍｍである。

弁板ばね１６の弁座側のアーム２２は有利には弁座１２の中心軸線２８に対して直角に延びており、かつ弁球体１８はその頂点で弁板ばね１６に接触している。このアーム２２と弁球体１８との間には減衰リング２９が配置されている。より正確に云えば、弁球体１８は弁板ばね１６へ向けられた球半部の球セグメント３１で減衰リング２９のリング開口３７内に突入していて、これにより減衰リング２９を弁板ばね１６に接触した状態に保持している。リング開口３７の直径と弁球体１８の直径は、弁板ばね１６と減衰リング２９との間に狭いキャップ３３の形の小さな運動遊びがなお存在するように選択されていると有利である。弁板ばね１６の、ジョイント軸２６に関して弁座１２とは反対の側に位置するアーム２４には、予荷重力もしくはプレロード力が作用している。この予荷重力もしくはプレロード力は弁座側のアーム２２に、弁球体１８を弁座１２に押し付ける力を発生させる。この予荷重力もしくはプレロード力は有利にはテンション板ばね３０によって形成される。このテンション板ばね３０は、弁板ばね１６の、弁座１２とは反対の側に位置するアーム２４に対してほぼ平行に延びている。テンション板ばね３０は、圧力調整器１のハウジング２を底部側で閉鎖するカバー３２と一体に形成されていると有利である。このカバー３２は組付け状態で、接続部材１０に設けられた半径方向外側の環状肩部３４によって背後から係合されている。テンション板ばね３０はこのカバー３２から直角に離れる方向に突出している。テンション板ばね３０の自由端部３６は、弁板ばね１６の、弁座１２とは反対の側に位置するアーム２４へ向かって曲げられていて、弁板ばね１６に形成された丸められた成形部３８内に係合しており、この場合、テンション板ばね３０によって形成された予荷重力もしくはプレロード力が弁板ばね１６のアーム２４内へほぼ直角に導入されるようになる。テンション板ばね３０の曲げられた自由端部３６は、ジョイント式に支承された弁板ばね１６に旋回モーメントを加えており、この旋回モーメントによって弁球体１８は弁座１２に押し付けられる。テンション板ばね３０の予荷重力もしくはプレロード力に基づいて弁球体１８にリアクションとしてヘッド側で作用する閉鎖力の大きさは、両アーム２２，２４の設定されたてこ比に基づき得られる。その際、弁板ばね１６では旋回モーメントのバランスが生ぜしめられる。

図２に示した実施例では、環状の減衰リング２９が有利には円形の横断面を有していて、エラストマから成っている。択一的には、図３に示した実施例の場合のように、切削加工または射出成形により製作されたプラスチック成形体によって減衰リング２９ａを形成さすることもできる。このプラスチック成形体の、弁球体１８に向けられた内縁部は、たとえば面取り部４２を備えているか、または弁球体１８に対して相補的に形成された球台形（ｋｕｇｅｌｓｃｈｉｃｈｔｆｏｅｒｍｉｇ）の座面を有している。減衰リング２９，２９ａはプラスチックの代わりにその他の材料、たとえば鋼から製作されていてもよい。重要となるのは、運転中に減衰リング２９，２９ａと、弁板ばね１６と、弁球体１８との間に、一方では弁球体１８の振動運動を減衰するために十分な大きさであると同時に、他方ではオーバフロー弁２０が閉じるときに弁座１２内での弁球体１８のセンタリングが妨げられるほどには大きくない摩擦力が形成されることである。図示されていないさらに別の実施例では、減衰リング２９，２９ａが弁球体１８の周りにルーズに配置されているのではなく、減衰リング２９が弁球体１８の他に弁板ばね１６にも運動遊びなしに接触しており、その場合、減衰リング２９は、たとえば弁球体１８と弁板ばね１６との間にクランプされて、かつ弾性的に拡開される。

図４および図５に示した本発明のさらに別の実施例では、上述した実施例に対比して同一の構成部分および同一作用を有する構成部分は同じ符号によって示されている。図４および図５に示した実施例では、弁板ばね１６の、弁球体１８に向けられた面４４が切欠き４６を備えている。この切欠き４６内には、弁球体１８の球セグメント４８が突入しており、この場合、一方では弁球体１８の頂点５０が切欠き４６の底部５２に接触しており、他方では切欠き４６の縁部５４と弁球体１８との間にあらゆる側で遊び５５が存在している。弁板ばね１６を下方からかつ弁球体１８なしの状態で見た図である図５に示されているように、切欠き４６は弁板ばね１６の長手方向延在長さに沿って延びる１つの溝４６によって形成されると有利である。この溝４６は弁板ばね１６の弁座側のアーム２２の全長にわたって延びているのではなく、弁座１２の中心軸線２８を起点として両側へ向かって小さな距離だけ延びていると有利である。溝４６の縁部５４と弁球体１８との間の遊び５５に基づき、弁座１２の中心軸線２８と溝４６の中心軸線５６との間の、公差に起因する軸線ずれも補償されることが望ましい。これにより、弁座１２に対する弁球体１８のセンタリング運動が可能となる。択一的には、溝４６の代わりに円形の盲孔または多角形または任意に成形された辺を備えた盲孔により、弁板ばね１６の切欠きを形成することもできる。

このような背景に基づき、圧力調整器１の機能形式は以下の通りである。

圧力入口８に、弁球体１８に作用する閉鎖力に比べて大きな押圧力を発生させるために十分な大きさの燃料圧が生ぜしめられると、弁球体１８が弁座１２から持上げられて、所定の通過横断面を開放するので、燃料はハウジングの内室６に流入し、かつ内室６から圧力出口４へ流れることができる。弁板ばね１６の弾性的な性質に基づき、燃料容量が増大するにつれて通過横断面は増大してゆき、この場合、これに対して圧力入口８と圧力出口４との間の圧力差は極めて僅かに、かつほぼ線状に増大するに過ぎない。

ただし本発明は、このような圧力調整器に制限されるものではない。それどころか、本発明による圧力調整器は、出口圧力の大きさが入口圧力の大きさと異なっていて、かつ出口圧力の大きさが調節され得るような圧力調整器であってもよい。

本発明による圧力調整器の有利な実施例を示す横断面である。

図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。

別の実施例を示す断面図である。

さらに別の実施例を示す断面図である。

図４の矢印Ｖ−Ｖに沿って弁板ばねを下方から見た図である。

Claims (6)

1. 燃料圧を制御するための内燃機関の燃料供給装置に用いられる圧力調整器であって、閉鎖位置で弁板ばね（１６）の作用により弁座（１２）に押し付けられた弁球体（１８）を有する弁が設けられている形式のものにおいて、弁球体（１８）と、弁板ばね（１６）の、弁球体（１８）に向けられた面（３５）との間に減衰リング（２９；２９ａ）が配置されていて、弁球体（１８）によって保持されていることを特徴とする、内燃機関の燃料供給装置に用いられる圧力調整器。
2. 弁球体（１８）が弁板ばね（１６）に接触しており、前記減衰リング（２９；２９ａ）の縁部と、弁板ばね（１６）または弁球体（１８）との間に小さな遊び（３３）が設けられている、請求項１記載の圧力調整器。
3. 前記減衰リング（２９）が、エラストマから成る、円形の横断面を有するリングによって形成されている、請求項１または２記載の圧力調整器。
4. 前記減衰リング（２９ａ）が、プラスチック成形体によって形成されている、請求項１または２記載の圧力調整器。
5. 前記プラスチック成形体が、射出成形により製造されている、請求項４記載の圧力調整器。
6. 前記プラスチック成形体が、切削加工により製造されている、請求項４記載の圧力調整器。

Images