JP4738797B2

JP4738797B2 - バルブ装置

Info

Publication number: JP4738797B2
Application number: JP2004351179A
Authority: JP
Inventors: 憲夫竹花; 智陽千葉; 英喜今松
Original assignee: Mikuni Corp
Current assignee: Mikuni Corp
Priority date: 2004-12-03
Filing date: 2004-12-03
Publication date: 2011-08-03
Anticipated expiration: 2024-12-03
Also published as: US7311119B2; US20060118190A1; JP2006161594A

Description

本発明は、通路を開閉するバルブの開き量を規制できるバルブ装置に関する。

従来から、燃料タンクの燃料を燃料噴射装置等へ供給するための燃料供給装置として、エンジンの脈動圧力によってダイヤフラムを作動させて吸入吐出のポンプ作用を行わせるダイヤフラム式燃料ポンプが使用されている。従来のダイヤフラム式燃料ポンプとしては、例えば特許文献１が知られており、その構造を図３及び図４に示す。燃料ポンプ１０は、図３に示される吸入口１２と吐出口１４を形成したポンプボディ１６と、ポンプボディ１６の一方の側面に配置されるボトムボディ１８と、ポンプボディ１６の他方の側面に配置されるカバー２０と、ポンプボディ１６とボトムボディ１８とで挟持されるダイヤフラム２２と、ポンプボディ１６とカバー２０とで挟持されるメンブレン２４とで構成される。ポンプボディ１６やボトムボディ１８やカバー２０は、熱によって可塑変形する合成樹脂材を素材として作られているが、金属で作られる場合もある。

ダイヤフラム２２とポンプボディ１６との間にはポンプ室２６が形成され、ダイヤフラム２２とボトムボディ１８との間にはパルス室２８が形成される。ボトムボディ１８にはパルス室２８へ導入するためのパルス導入通路３０が形成され、そのパルス導入通路３０を経由して図示しないエンジンで発生するパルス圧がパルス室２８内へ導入される。

メンブレン２４とポンプボディ１６との間には、燃料吸入室３２及び燃料吐出室３４が形成され、メンブレン２４とカバー２０との間には、メンブレン２４を挟んで燃料吸入室３２と対向するダンパ室３６と、メンブレン２４を挟んで燃料と燃料吐出室３４と対向するダンパ室３８とが形成される。燃料吸入室３２は図３に示す吸入口１２と連絡し、燃料吐出室３４は図３に示す吐出口１４と連絡する。

ポンプボディ１６には、燃料吸入室３２とポンプ室２６とを連絡する吸入連絡通路４０と、ポンプ室２６と燃料吐出室３４とを連絡する吐出連絡通路４２とが形成されている。ポンプボディ１６には、吸入連絡通路４０を開閉するための可撓性のある素材から成るチェックバルブ４４が取付けられる。そのチェックバルブ４４は、燃料吸入室３２からポンプ室２６へのみ燃料を移動させる働きをするものである。ポンプボディ１６には更に、吐出連絡通路４２を開閉するための可撓性のある素材から成るチェックバルブ４６が取付けられる。そのチェックバルブ４６は、ポンプ室２６から燃料吐出室３４へのみ燃料を移動させる働きをするものである。チェックバルブ４４，４６はゴム製のグロメット４８によってポンプボディ１６に固定される。

図５に示すように、ポンプボディ１６には、吸入連絡通路４０と吐出連絡通路４２の近傍に、グロメット４８の一部を挿入するための穴５０が形成される。グロメット４８は、一端側の頭部５２と、他端側のストッパ部５４と、頭部５２とストッパ部５４とを連絡する頚部５６とを一体に形成したものである。グロメット４８の頭部５２の外径は、ポンプボディ１６の穴５０の内径より大きい寸法に設定してあるが、圧入によってゴム製のグロメット４８の頭部５２はポンプボディ１６の穴５０を通過するように設定されている。グロメット４８のストッパ部５４の外径は頭部より径大とされ、圧入によってもポンプボディ１６の穴５０を通過しない形状や寸法に設定されている。可撓性のある素材から成るチェックバルブ４４は、中央に穴５８を開けた円板状の形状をしている。チェックバルブ４４，４６の穴５８の内径は、グロメット４８の頭部５２の外径より小さい寸法に設定されている。

ここで、チェックバルブ４４，４６をポンプボディ１６に取付ける手順を図５に示す。先ず、グロメット４８の頭部５２をチェックバルブ４４，４６の穴５８に挿通し、チェックバルブ４４，４６をグロメット４８に取付ける。その後、グロメット４８の頭部５２をポンプボディ１６の穴５０に挿通させる。これによって、グロメット４８の頭部５２とストッパ部５４とで、ポンプボディ１６とチェックバルブ４４，４６とを挟持する。この結果、チェックバルブ４４，４６がポンプボディ１６に取付けられることになる。チェックバルブ４４，４６がポンプボディ１６に取付けられた状態においては、吸入連絡通路４０や吐出連絡通路４２はチェックバルブ４４，４６によって閉鎖されている。

図４に示すダイヤフラム式燃料ポンプでは、エンジンのクランク室（図示せず）に発生するパルス圧をパルス室２８に導入することで、ダイヤフラム２２はポンプ室２６側とパルス室２８側とに向けて交互にストローク移動する。このダイヤフラム２２のストローク作用によって、図示しない燃料タンクから燃料吸入室３２に導入された燃料が、ポンプ室２６に至り、そのポンプ室２６から燃料吐出室３４を経て燃料が燃料噴射装置等に吐出される。

特開２００２−２０２０２６号

従来の取付け構造で取り付けられたチェックバルブを含むダイヤフラム式燃料ポンプでは、以下に挙げるような問題がある。
（１）チェックバルブ４４，４６の穴５８にグロメット４８の頭部５２を挿通させる作業と、グロメット４８の頭部５２をポンプボディ１６の穴５０に挿通させる作業とが必要になるため、チェックバルブ４４，４６のポンプボディ１６への取付け作業に工数がかかってしまう。
（２）グロメット４８はゴム製のため、燃料に触れて劣化が進む。
（３）円板形状のチェックバルブ４４，４６の中心位置をゴム製のグロメット４８でポンプボディ１６固定しておくためには、グロメット４８の頚部５２の内径をある程度大きくしなければならない。それに伴って、円板形状のチェックバルブ４４，４６の外径が大きくならざるを得ず、その結果としてポンプ自体が大型になってしまう。
（４）吸入連絡通路４０や吐出連絡通路４２を通る燃料吸入量や燃料吐出量は、吸入連絡通路４０や吐出連絡通路４２の通路径とエンジンで発生してパルス室２８に導入されるパルス圧とで決まる。しかし、チェックバルブ４４，４６をグロメット４８でポンプボディ１６に固定する構成では、パルス圧が大きいと、チェックバルブ４４，４６が吸入連絡通路４０や吐出連絡通路４２から大きく開いてめくれ上がり（図５の一点鎖線）、チェックバルブ４４，４６のバルブリフト量が制限できなくなってしまう。
前述の（１）から（４）により、図４に示す従来のダイヤフラム式ポンプにおいては、ポンプ自体の小型化が困難であり、期待する性能を得ることができないという不具合があった。

本発明は上記の点について鑑みてなされたものであり、小型で安価で、しかもバルブのリフト量を規制して流量の調整を可能とするバルブ装置を提供することを目的とするものである。

上記目的を達成するために、本発明のバルブ装置は、ボディに形成した通路を可撓性の素材から成るバルブで開閉するバルブ装置において、相対的に外径の大きいフランジ部とそれと一体に形成される相対的に外径の小さい突出部とから成るバルブ開き量規制部材を前記バルブと共に固定手段で前記ボディに取付けるものであり、前記ボディと前記バルブ開き量規制部材の前記突出部側とで前記バルブを挟持し、前記通路の開放時に前記バルブ開き量規制部材の前記フランジ部の縁に前記バルブの一部を当接させることで前記バルブの開き量を規制するものであって、前記ボディの素材を合成樹脂とし、前記ボディに柱部を形成し、前記バルブに前記柱部に挿通するための穴を形成し、前記バルブ開き量規制部材に前記柱部に挿通するための穴を形成し、前記柱部に前記バルブの穴と前記バルブ開き量規制部材の前記穴とを挿入し、前記固定手段を前記柱部の先端部を熱によって潰す熱カシメとすることで前記バルブと前記バルブ開き量規制部材とを前記ボディに取付けることを特徴とするものである。

本発明によれば、通路閉鎖時にバルブに接触しないが、通路開放時にバルブに当接する開き量規制部を有するバルブ開き量規制部材をボディに取付ける。これによって、バルブによる通路開放時にバルブリフト量（バルブ開度）を規制して、通路を通る流量を一定に保つことができる。例えばエンジンからのパルス圧を導入して作動するダイアフラム式ポンプにおいて、エンジンからのパルス圧が高くなりすぎた場合にも、バルブリフト量を規制して通路を通過する燃料量を一定に保つことができる。なお、バルブ開き量規制部材としてのワッシャを複数種類用意しておき、流量に適合したワッシャを選択すれば、所望の流量を得ることができる。

本発明では更に、バルブとバルブ開き量規制部材とをボディに取付けるには柱部をカシメる作業だけで良く、バルブをボディに取付ける作業時間を短縮できる。ボディの素材を熱変形する合成樹脂とすれば、熱カシメとすることによって作業時間を大幅に短縮できる。また、ボディに形成した柱部にバルブの穴とバルブ開き量規制部材の穴を挿入させ、柱部を潰してカシメによってワッシャとバルブとをボディに取付ける。このため、柱部の外径を従来のグロメットの頚部の外径より小さくすることができ、それに伴ってバルブの穴の内径を小さくすることができるので、バルブ自体を小さくでき、そのバルブを備えるダイアフラム式ポンプ等を小型化することができる。その上、バルブの組み付けにゴム製のグロメットを使用する必要がないため、燃料に直接さらされることによる劣化の心配をしなくて良い。

次に、本発明を図面に基づいて説明する。図１は本発明に係るバルブ装置を示す断面図である。図１において図４並びに図５と同一符号は同一部材を示す。本発明では、従来のポンプボディ１６に形成される穴５０とそこに挿入するグロメット４８に代えて、ポンプボディ１６に形成される柱部６０と、その柱部６０に取付けられるバルブ開き量規制部材としてのワッシャ６２とを用いるものである。図１に示すように、吸入連絡通路（通路）４０や吐出連絡通路（通路）４２の近傍のポンプボディ（ボディ）１６に、柱部６０を一体に形成する。柱部６０は、吸入連絡通路４０や吐出連絡通路４２の通路方向と平行で、ポンプボディ１６の面より垂直に外側に突出するように形成される。吸入連絡通路４０や吐出連絡通路４２を開閉するチェックバルブ（バルブ）４４，４６は、従来と同様に可撓性の素材から成り、円板状の中央に穴５８を開けた形状をしている。その穴５８は柱部６０に丁度嵌合する大きさに設定されている。

本発明では、前記柱部６０に取付けるものとしてバルブ開き量規制部材としてのワッシャ６２を用いる。ワッシャ６２は、円盤状のフランジ部（本体部）６４と、そのフランジ部６４の中央位置に前記柱部６０を挿通させるための穴６６が形成されている。ワッシャ６２のフランジ部６４の一方側の面６８ａにおいて、通路４０，４２の閉鎖時にはチェックバルブ４４，４６に接触しないが、通路４０，４２の開放時にチェックバルブ４４，４６が当接する箇所（開き量規制部）を、例えばフランジ部６４の外周縁７０とする。開き量規制部は必ずしもフランジ部６４の外周縁７０でなくても良い。開き量規制部（外周縁７０）は、面取りをした形状とする。例えば、ワッシャ６２をプレス加工によって製造する場合に、フランジ部６４の外周縁７０には、角部が無い面取り形状が形成されるようにする。

穴６６の周囲において、開き量規制部（外周縁７０）が形成されている面６８ａと同じ側に、フランジ部６４より外方に突出する突出部７２が一体に形成されている。この突出部７２の外径ｄは、穴６６の内径より大きく、フランジ６４の外周縁７０の外径Ｄよりも小さく設定されている。ワッシャ６２の他方側の面６８ｂには、穴６６の内径より大きくかつフランジ部６４の外径Ｄより小さい直径のへこみ部７４が形成されている。ポンプボディ１６の柱部６０の高さは、チェックバルブ４４，４６とワッシャ６２とを柱部６０に嵌合挿入した時に、柱部６０の先端がへこみ部７４より上位に突出する高さとするのが望ましい。

次に、チェックバルブ４４，４６とワッシャ６２とをポンプボディ１６に取付ける方法について説明する。図１に示すように、ポンプボディ１６の柱部６０に穴５８を挿入するようにして、柱部６０にチェックバルブ４４，４６入れる。その後、柱部６０に穴６６を挿入するようにして、柱部６０にワッシャ６２を入れる。この際、突出部７２側を先端にしてワッシャ６２を柱部６０に入れる。そして、ワッシャ６２の突出部７２とポンプボディ１６とで、チェックバルブ４４，４６を挟持する。ワッシャ６２の突出部７２とポンプボディ１６とでチェックバルブ４４，４６を挟持した状態では、柱部６０はワッシャ６２のへこみ部７４より上方に突出する。その後、柱部６０の先端箇所を熱または荷重によってその外径を大きくする方向に潰してカシメ作業を行い、外径を大きくするよう潰したカシメ部７６によってワッシャ６２とチェックバルブ４４，４６とをポンプボディ１６に取付けまたは固定する。横方向に広がるカシメ部７６は、ワッシャ６２に形成されるへこみ部７４に収容される。なお、ワッシャ６２とチェックバルブ４４，４６とをポンプボディ１６に固定することが望ましいが、ワッシャ６２とチェックバルブ４４，４６とは柱部６０から外れなければ良い。

ポンプボディ１６の素材を熱によって変形する合成樹脂とすれば、固定手段を柱部６０に熱を加える熱カシメとすることによって、ワッシャ６２とチェックバルブ４４，４６とをポンプボディ１６に簡単に固定することができる。なお、ポンプボディ１６の素材を合成樹脂ではなく金属とし、固定手段を従来既知のカシメや螺合によって固定する（ワッシャ６２自体が固定手段になる場合もあり得る）ものとしても良いが、ポンプボディ１６の素材を合成樹脂として、熱カシメを行う方がワッシャ６２とチェックバルブ４４，４６とをポンプボディ１６に固定する作業効率が良い。

次に、本発明でのチェックバルブ４４，４６の動きを図２に基づいて説明する。ダイヤフラム式燃料ポンプに応用した場合において、エンジンの脈動によってチェックバルブ４４，４６が吸入連絡通路４０や吐出連絡通路４２を開いた時に（図２の状態）、チェックバルブ４４，４６は、ポンプボディ１６から引き離される。ここで、チェックバルブ４４，４６において、突出部７２の先端外周縁７８と接触する位置はポンプボディ１６から引き離される基点となる。突出部７２の先端外周縁７８と接触する位置から自由端８０に向かうにつれて、チェックバルブ４４，４６は順次ポンプボディ１６から離れてゆく。

本発明では、チェックバルブ４４，４６の開放動作の際に、チェックバルブ４４，４６における突出部７２の先端外周縁７８と接触する位置から自由端８０までの途中の位置が、ワッシャ６２のフランジ部６４の外周縁（開き量規制部）７０に接触する。このフランジ部６４の外周縁７０にチェックバルブ４４，４６が接触することによって、チェックバルブ４４，４６のリフト量が規制され、過大なエンジンの脈動負圧が及んだとしても、適正な燃料量を供給することができる。なお、チェックバルブ４４，４６が接触するフランジ部６４の外周縁７０は面取りがしてあるので、チェックバルブ４４，４６がフランジ部６４の外周縁７０に間欠的に接触しても、チェックバルブ４４，４６に損傷が発生するのを防止することができる。

以上のように本発明では、チェックバルブ４４，４６を開く方向に過度の負圧等がかかっても、チェックバルブ４４，４６による吸入連絡通路４０や吐出連絡通路４２の開度は一定量までに規制され、所定量の燃料等を吸入吐出することができる。なお、チェックバルブ４４，４６の開度の調節は、ワッシャ６２における突出部７２の先端外周縁７８からフランジ部６４の外周縁７０までの高さＨ（図２）と、ワッシャ６２における突出部７２の先端外周縁７８からフランジ部６４の外周縁７０までの横方向の距離Ｂ（図２）とによって変えることができる。従って、高さＨや距離Ｂの異なる複数種類のワッシャ６２を用意しておいて、燃料吸入量及び燃料吐出量に応じた種類のワッシャ６２を使用すれば、燃料量を変えることができる。

本発明では、ポンプボディ１６に一体に形成する柱部６０にチェックバルブ４４，４６を差し込んで、ポンプボディ１６にチェックバルブ４４，４６を取付けまたは固定する構成のため、柱部６０の外径を従来のゴム製のグロメットの外径（グロメット４８の頚部５６の外径……図５）と比べて小さくすることが出来る。これによって、本発明ではチェックバルブ４４，４６の穴５８の内径を小さくして、チェックバルブ４４，４６の外径を従来より小さくでき、結果としてポンプ全体の小型化を達成することができる。また、チェックバルブ４４，４６とワッシャ６２はカシメ（熱カシメ）でポンプボディ１６が有する柱部６０に取付けまたは固定する。このため、従来のようなゴム製のグロメットによるチェックバルブ４４，４６の固定作業と比べて、組み立て工数を削減でき、作業負担の軽減、コスト安を実現できる。本発明では、燃料に浸漬されて劣化するゴム製の部品（グロメット）を使用しないため、ポンプの性能を持続、安定させることが出来る。

図１及び図２に示す本発明に係るバルブ装置は、ダイアフラム式ポンプに備えた例について説明した。しかし、本発明に係るバルブ装置はポンプに備えるもの限るものではなく、通路をバルブで開閉するものであればどのようなものにでも適用することができる。

本発明に係るバルブ装置の組立て状態を示す断面図である。図１における要部拡大断面である。従来既知のダイヤフラム式燃料ポンプの平面図である。図３のＡ−Ａ断面図である。図４に使用されるチェックバルブの従来の取付け構造を示す断面図である。

符号の説明

４４チェックバルブ
４６チェックバルブ
５８穴
６０支柱
６２ワッシャ
６４フランジ部
６６穴
６８ａ面
６８ｂ面
７０外周縁
７２突出部
７４へこみ部
７６カシメ部

Claims

ボディに形成した通路を可撓性の素材から成るバルブで開閉するバルブ装置において、相対的に外径の大きいフランジ部とそれと一体に形成される相対的に外径の小さい突出部とから成るバルブ開き量規制部材を前記バルブと共に固定手段で前記ボディに取付けるものであり、前記ボディと前記バルブ開き量規制部材の前記突出部側とで前記バルブを挟持し、前記通路の開放時に前記バルブ開き量規制部材の前記フランジ部の縁に前記バルブの一部を当接させることで前記バルブの開き量を規制するものであって、前記ボディの素材を合成樹脂とし、前記ボディに柱部を形成し、前記バルブに前記柱部に挿通するための穴を形成し、前記バルブ開き量規制部材に前記柱部に挿通するための穴を形成し、前記柱部に前記バルブの穴と前記バルブ開き量規制部材の前記穴とを挿入し、前記固定手段を前記柱部の先端部を熱によって潰す熱カシメとすることで前記バルブと前記バルブ開き量規制部材とを前記ボディに取付けることを特徴とするバルブ装置。