JP6354651B2 - 弁装置、及び、弁装置の製造装置 - Google Patents
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Description
弁ハウジングは、流体が流通可能な孔及び孔の周囲に形成される弁座を有する。
筒状部材は、弁ハウジングの内側に固定または弁ハウジングと一体に形成される。
弁部材は、弁ハウジング内を往復移動可能に設けられ弁座から離間または弁座に当接すると孔を開閉する。
付勢部材は、一端が弁部材に当接し弁部材を閉弁方向または開弁方向に付勢可能である。
中間部材は、筒状部材に対して相対移動不能であって付勢部材の他端に当接するよう設けられる。
調整部材は、中間部材の付勢部材とは反対側に当接するよう筒状部材の内側に圧入固定され孔とは反対側と孔側とを連通する連通路を有し筒状部材に固定されたときの筒状部材に対する相対位置により中間部材を介して付勢部材の付勢力を調整可能である。
膨張部材は、中間部材と筒状部材との間に設けられ、孔を通る流体に接触すると膨張し中間部材と筒状部材とに当接可能である。
本発明の第一実施形態による「弁装置」としての燃料噴射弁1を図1、2に示す。なお、図1、2には、ニードル30が弁座26から離間する方向である開弁方向、及び、ニードル30が弁座26に当接する方向である閉弁方向を図示する。
第一筒部材21、第二筒部材22及び第三筒部材23は、いずれも略円筒状に形成され、第一筒部材21、第二筒部材22、第三筒部材23の順に同軸となるよう配置され、互いに接続している。
噴射ノズル24は、第一筒部材21の第二筒部材22とは反対側の端部に設けられている。噴射ノズル24は、有底筒状に形成されている。噴射ノズル24は、底部にハウジング20の内部と外部とを連通する「孔」としての噴孔25を有する。噴孔25の内側の周囲には、弁座26が形成されている。
軸部31は、円筒棒状に形成されている。軸部31は、固定コア38側の端部に通路311を有する。通路311は、固定コア38の内側と連通している。通路311は、軸部31を径方向に貫通する通孔312を介して可動コア37の噴孔25側と連通している。
シール部32は、軸部31の噴孔25側の端部に設けられている。シール部32は、弁座26に当接可能である。
鍔部33は、軸部31のシール部32とは反対側の端部の径方向外側に設けられている。鍔部33の噴孔25側の端面は、可動コア37に当接している。
本実施形態では、ばね28の付勢力は、ばね29の付勢力より大きく設定されている。これにより、コイル39に電力が供給されていない状態では、ニードル30のシール部32は、弁座26に着座した状態、すなわち、閉弁状態となる。
付勢力調整装置41は、第一治具411、第二治具412、第一治具411を駆動する第一駆動部413、第二治具412を駆動する第二駆動部414、検出部415、算出部416、及び、二つの駆動部を制御する制御部417などから構成されている。
最初に、図3に示すように、燃料導入パイプ16が組み付けられていない燃料噴射弁1にばね28を組み付ける。
次に、中間部材51及びアジャスティングパイプ40を固定コア38の内部に挿入する。中間部材51は、外径が固定コア38の内径より小さいため、中心軸CA1方向に自由に往復移動可能である。固定コア38の内部に挿入された中間部材51は、ばね28の他端に当接する。
アジャスティングパイプ40は、外径が固定コア38の内径と同等のため、第二治具412の押し込みによって固定コア38の内部に圧入される。押し込まれるアジャスティングパイプ40が中間部材51に当接するまでの間(図5の距離Lが0から距離L1までの間)、第一治具411は、中間部材51に当接した状態を維持している。このときのばね28の長さは、自然長となっているため、検出部415が検出するばね28の付勢力は0である。
一方、燃料噴射弁1では、ばね28の付勢力を高精度に設定することができるため、実際に流体を噴射させることがないドライ調整によってばね28の付勢力を狙いの付勢力とすることができる。これにより、燃料噴射弁1は、付勢力を調整する時間を短くすることができる。
次に、本発明の第二実施形態による弁装置の製造装置を図8に基づいて説明する。第二実施形態は、弁装置の製造装置の構成が第一実施形態と異なる。なお、第一実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
最初に、ばね28が組み付けられた燃料噴射弁1の内部に中間部材51及びアジャスティングパイプ40を挿入する。このとき、アジャスティングパイプ40は、第二治具412の押し込みによってばね28に当接している中間部材51に当接するよう距離L1を移動する。
次に、本発明の第三実施形態による弁装置を図9に基づいて説明する。第三実施形態は、中間部材の形状が第一実施形態と異なる。なお、第一実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
燃料噴射弁3が備える中間部材56は、アジャスティングパイプ40とばね28との間に設けられている。中間部材56は、噴孔25とは反対側と噴孔25側とを連通する連通孔560を有する。連通孔560の内径は、第一実施形態の中間部材51が有する連通孔510の内径より小さい。
次に、本発明の第四実施形態による弁装置を図10に基づいて説明する。第四実施形態は、中間部材の形状が第一実施形態と異なる。なお、第一実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
燃料噴射弁4が備える中間部材61は、アジャスティングパイプ40とばね28との間に設けられている。中間部材61は、噴孔25とは反対側と噴孔25側とを連通する連通孔610を有する。連通孔610の噴孔25とは反対側の内縁部は、噴孔25側から噴孔25とは反対側に向かうにつれて連通孔610の中心軸CA610から離れるよう形成される内縁斜面611を有する。
次に、本発明の第五実施形態による弁装置の製造装置を図11に基づいて説明する。第五実施形態は、第一治具の形状が第四実施形態と異なる。なお、第四実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
次に、本発明の第六実施形態による弁装置の製造装置を図12に基づいて説明する。第六実施形態は、第一治具の形状が第四実施形態と異なる。なお、第四実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
次に、本発明の第七実施形態による弁装置を図13に基づいて説明する。第七実施形態は、中間部材の形状が第一実施形態と異なる。なお、第一実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
燃料噴射弁7が備える中間部材66は、当接部661及び「一方側突部」としての突部662とから形成されている。中間部材66は、当接部661及び突部662を貫通し、中間部材66の噴孔25とは反対側と噴孔25側とを連通する連通孔660を有する。
次に、本発明の第八実施形態による弁装置を図14に基づいて説明する。第八実施形態は、中間部材の形状が第一実施形態と異なる。なお、第一実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
燃料噴射弁8が備える中間部材71は、当接部711及び「他方側突部」としての突部712とから形成されている。中間部材71は、当接部711及び突部712を貫通し、中間部材71の噴孔25とは反対側と噴孔25側とを連通する連通孔710を有する。
次に、本発明の第九実施形態による弁装置を図15に基づいて説明する。第九実施形態は、中間部材の形状が第一実施形態と異なる。なお、第一実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
燃料噴射弁9が備える中間部材76は、当接部761及び「他方側突部」としての突部762とから形成されている。中間部材76は、当接部761及び突部762を貫通し、中間部材76の噴孔25とは反対側と噴孔25側とを連通する連通孔760を有する。
次に、本発明の第十実施形態による弁装置及び弁装置の製造装置を図16〜19に基づいて説明する。第十実施形態は、中間部材、第一治具、及び、第二治具の形状が第一実施形態と異なる。なお、第一実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
燃料噴射弁10が備える中間部材81は、当接部811及び「他方側突部」としての突部812とから形成されている。中間部材81は、当接部811及び突部812を貫通し、中間部材71の噴孔25とは反対側と噴孔25側とを連通する連通孔810を有する。
最初に、アジャスティングパイプ40を固定コア38に対し所定の位置まで押し込んだ後、共通治具450を突部812の端面816に当接させる(図17参照)。
次に、共通治具450によって中間部材81を噴孔25側に押し込む。このとき、算出部416は、共通治具450がアジャスティングパイプ40に当接するまでの間に検出部415が検出するばね28の付勢力に基づいて中間部材81の移動距離とばね28の付勢力Fspとの関係を導出する。算出部416では、導出された中間部材81の移動距離と付勢力Fspとの関係に基づいて、ばね28の付勢力が狙いの付勢力Fsp3となるときの端面382から端面402までの距離L3を算出する。
次に、本発明の第十一実施形態による弁装置を図20、21に基づいて説明する。第十一実施形態は、アジャスティングパイプの形状が第一実施形態と異なる。なお、第一実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
燃料噴射弁11が備えるアジャスティングパイプ50は、外縁部に複数の連通路500を有している。連通路500は、図21に示すように、外縁部を径方向内側に切り欠かれることで形成される。連通路500は、アジャスティングパイプ50の周方向に等間隔に形成されている。第十一実施形態では、アジャスティングパイプ50は、四個の連通路500を有する。連通路500は、アジャスティングパイプ50の噴孔25と反対側と噴孔25側とを連通する。
次に、本発明の第十二実施形態による弁装置を図22に基づいて説明する。第十二実施形態は、中間部材の径方向外側にOリングを備える点が第一実施形態と異なる。なお、第一実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
燃料噴射弁12が備える中間部材86は、アジャスティングパイプ40とばね28との間に設けられている。中間部材86の噴孔25側の端面861は、ばね28の他端に当接している。中間部材86の噴孔25とは反対側の端面862は、アジャスティングパイプ40の噴孔25側の端面401と当接している。中間部材86は、噴孔25とは反対側と噴孔25側とを連通する連通孔860を有する。
また、ばね28の付勢力を調整した後、燃料噴射弁12の内部に燃料を供給するとOリング87は膨張し、中間部材86を固定コア38に対して相対移動不能にする。これにより、燃料導入パイプ16から導入される燃料の抵抗によって中間部材86が移動することを防止することができる。したがって、燃料噴射弁12は、製造時にばね28の付勢力を高精度に設定するとともに、実使用時に燃料の流れによってばね28の付勢力が変化することを防止することができる。
次に、本発明の第十三実施形態による弁装置及び弁装置の製造方法について説明する。第十三実施形態は、中間部材を形成する材料及びばねの付勢力を調整する方法が第一実施形態と異なる。なお、第一実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
この燃料噴射弁が備えるばね28の付勢力を調整するとき、最初に中間部材51を冷却し収縮させる。この状態では、中間部材51は、固定コア38に対して相対移動可能であるため、中間部材51を介してばね28の付勢力を精度よく検出することができる。
ばね28の付勢力を調整した後、中間部材51の温度を常温に戻すと、中間部材51が膨張し、固定コア38に対して相対移動不能とすることができる。これにより、燃料導入パイプ16から導入される燃料の抵抗によって中間部材51が移動することを防止することができる。また、この燃料噴射弁を使用する環境温度が低下しても中間部材51が固定コア38に対して相対移動可能となるだけであるため問題はない。したがって、第十三実施形態による燃料噴射弁は、製造時にばね28の付勢力を高精度に設定するとともに、実使用時に燃料の流れによってばね28の付勢力が変化することを防止することができる。
次に、本発明の第十四実施形態による弁装置について図23に基づいて説明する。第十四実施形態は、ニードルを開弁方向に駆動する駆動部を備えていない点が第一実施形態と異なる。なお、第一実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
次に、本発明の第十五実施形態による弁装置について図24に基づいて説明する。第十五実施形態は、開弁するときニードルが移動する方向が第一実施形態と異なる。なお、第一実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
シール部72は、略円錐台状に形成され、軸部31の孔63側の端部に設けられている。シール部72の円錐面721は、弁座64に当接可能に形成されている。ニードル70は、円錐面721が弁座64から離間または弁座64に当接することにより孔63を開閉し、ハウジング60の内部と外部とを連通または遮断する。
ばね89は、一端が可動コア37の孔63側の端面に当接するよう設けられている。ばね89の他端は、ハウジング60の内壁601に当接している。ばね89は、軸方向に伸びる力を有している。ばね89は、可動コア37をニードル70とともに閉弁方向に付勢している。
コイル39に電力が供給されると、可動コア37がばね88の付勢力とばね89の付勢力との差に抗して固定コア38側に吸引され、ニードル70が閉弁方向に移動する。これにより、ニードル70は、円錐面721が弁座64に当接し、閉弁する。弁装置15は、コイル39に電力が供給されていないとき、ばね88の付勢力とばね89の付勢力との差によって開弁状態を維持する、いわゆる、ノーマリオープン型の弁装置である。
(ア)第一〜十三実施形態は、「弁装置」としての燃料噴射弁が中間部材を備えるとした。しかしながら、第一〜十三実施形態で説明した中間部材を備える「弁装置」は、これに限定されない。第十四実施形態のように、リリーフ弁であってもよいし、一方の側から他方の側への流体の流通を許容しつつ、他方の側から一方の側への流体の流通を規制する弁装置であってもよい。また、第十五実施形態のように、電力供給されると閉弁する外開弁であってもよい。
ばねの付勢力を調整するとき固定コアを加熱し膨張させることで中間部材が固定コアに対して相対移動可能とし、実際に使用するとき固定コアが常温に戻ることで中間部材が固定コアに対して相対移動不能としてもよい。また、ばねの付勢力を調整するとき固定コアを加熱し膨張させつつ中間部材を冷却することで中間部材が固定コアに対して相対移動可能とし、実際に使用するとき固定コア及び中間部材が常温に戻ることで中間部材が固定コアに対して相対移動不能としてもよい。
14、15 ・・・弁装置
20、60、91・・・ハウジング(弁ハウジング)
25 ・・・噴孔(孔)
28、88、94・・・ばね(付勢部材)
30、70 ・・・ニードル(弁部材)
38 ・・・固定コア(筒状部材)
40、50、95・・・アジャスティングパイプ(調整部材)
400、500、950・・・連通路
51、56、61、66、71、76、81、86、96・・・中間部材
63、910 ・・・孔
92 ・・・弁部材
93 ・・・筒状部材
Claims (16)
- 流体が流通可能な孔(25、63、910)、及び、前記孔の周囲に形成される弁座(26、64、911)を有する弁ハウジング(20、60、91)と、
前記弁ハウジングの内側に固定、または、前記弁ハウジングと一体に形成される筒状部材(38、93)と、
前記弁ハウジング内を往復移動可能に設けられ、前記弁座から離間または前記弁座に当接すると前記孔を開閉する弁部材(30、70、92)と、
一端が前記弁部材に当接し、前記弁部材を閉弁方向または開弁方向に付勢可能な付勢部材(28、88、94)と、
前記筒状部材に対して相対移動不能であって前記付勢部材の他端に当接するよう設けられる中間部材(51、56、61、66、71、76、81、86、96)と、
前記中間部材の前記付勢部材とは反対側に当接するよう前記筒状部材の内側に圧入固定され、前記孔とは反対側と前記孔側とを連通する連通路(400、500、950)を有し、前記筒状部材に固定されたときの前記筒状部材に対する相対位置により前記中間部材を介して前記付勢部材の付勢力を調整可能な調整部材(40、50、95)と、
前記中間部材と前記筒状部材との間に設けられ、前記孔を通る流体に接触すると膨張し前記中間部材と前記筒状部材とに当接可能な膨張部材(87)と、
を備えることを特徴とする弁装置。 - 前記中間部材は、前記孔とは反対側と前記孔側とを連通し流体が流通可能な連通孔(510、560、610、660、710、760、810、860、960)を有することを特徴とする請求項1に記載の弁装置。
- 前記連通孔は、オリフィスであることを特徴とする請求項2に記載の弁装置。
- 前記連通孔の前記孔とは反対側の内縁部は、前記孔側から前記孔とは反対側に向かうにつれて前記連通孔の中心軸(CA610)から離れる内縁斜面(611)を有することを特徴とする請求項2または3に記載の弁装置。
- 前記調整部材は、外縁部に切り欠き状の前記連通路を有することを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載の弁装置。
- 前記弁部材と一体または別体に形成され、前記筒状部材の前記孔側に設けられ、前記弁部材と一体に前記弁ハウジング内を往復移動可能、または、前記弁部材に対して相対移動可能かつ前記弁ハウジング内を往復移動可能な可動コア(37)と、
電力が供給されると前記可動コアを前記筒状部材側に吸引可能なコイル(39)と、
をさらに備え、
前記可動コアが前記筒状部材側に吸引されると、前記弁部材が開弁方向に移動し前記孔が開く、または、前記弁部材が閉弁方向に移動し前記孔が閉じることを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載の弁装置。 - 前記中間部材は、少なくとも一部が前記付勢部材の内側に位置するよう前記孔側に突出する一方側突部(662)を有することを特徴とする請求項1から6のいずれか一項に記載の弁装置。
- 前記中間部材は、前記孔とは反対側に突出する他方側突部(712、762、812)を有することを特徴とする請求項1から7のいずれか一項に記載の弁装置。
- 前記他方側突部の前記孔とは反対側の外縁部は、前記孔側から前記孔とは反対側に向かうにつれて前記他方側突部の中心軸(CA762)に近づく外縁斜面(766)を有することを特徴とする請求項8に記載の弁装置。
- 前記他方側突部(812)は、前記調整部材の前記孔側の端面(401)と前記中間部材とが当接した状態で前記調整部材の前記孔とは反対側の端面(402)から突出するよう形成されていることを特徴とする請求項8または9に記載の弁装置。
- 請求項1から10のいずれか一項に記載の弁装置が備える前記付勢部材の付勢力を調整可能な弁装置の製造装置(41、43、44、45)であって、
前記中間部材に当接可能に設けられる第一治具(411、431、441、451)と、
前記調整部材に当接可能に設けられ、前記筒状部材に圧入されている前記調整部材を前記孔側に押し込み可能な第二治具(412、452)と、
前記中間部材から前記第一治具に作用する作用力に基づいて前記付勢部材の付勢力を検出する検出部(415)と、
前記検出部が検出する前記付勢部材の付勢力に基づいて、前記付勢部材の付勢力が所定の付勢力となるときの調整部材セット位置を算出する算出部(416)と、
前記算出部が算出する前記調整部材セット位置に前記調整部材が位置するよう前記第二治具による前記調整部材の押し込みを制御する制御部(417)と、
を備える弁装置の製造装置。 - 請求項1から10のいずれか一項に記載の弁装置が備える前記付勢部材の付勢力を調整可能な弁装置の製造装置(42)であって、
前記中間部材に当接可能に設けられる第一治具(411)と、
前記調整部材に当接可能に設けられ、前記筒状部材に圧入されている前記調整部材を前記孔側に押し込み可能な第二治具(412)と、
前記中間部材から前記第一治具に作用する作用力に基づいて前記付勢部材の付勢力を検出する検出部(415)と、
前記検出部が検出する前記付勢部材の付勢力に基づいて、前記付勢部材の付勢力が所定の付勢力となるときの前記中間部材の前記筒状部材に対する相対位置である中間部材セット位置を記憶する記憶部(426)と、
前記記憶部が記憶する前記中間部材セット位置に前記中間部材が位置するよう、前記第二治具による前記調整部材の押し込みを制御する制御部(417)と、
を備える弁装置の製造装置。 - 前記第一治具と前記第二治具とは一体に形成されていることを特徴とする請求項11または12に記載の弁装置の製造装置。
- 前記第一治具の前記中間部材側の端部の外縁部は、前記中間部材側から前記中間部材とは反対側に向かうにつれて前記第一治具の中心軸から離れる先端斜面(432)を有することを特徴とする請求項11から13のいずれか一項に記載の弁装置の製造装置。
- 前記第一治具の前記中間部材に当接可能な端部の外壁(442)は、球面状に形成されていることを特徴とする請求項11から13のいずれか一項に記載の弁装置の製造装置。
- 前記第一治具の前記中間部材側の端面(453)と前記第二治具の前記調整部材側の端面(454)とは同一平面上に位置することを特徴とする請求項11から13のいずれか一項に記載の弁装置の製造装置。
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