JP6555055B2 - 弁 - Google Patents

Description

本発明は、流体通路を開閉する弁に関するものである。

従来のこの種の弁は、弁座が形成されたボデーと、弁座と接離して流体通路を開閉する弁体と、弁体を閉弁向きに付勢するスプリングと、ボデーに固定されてスプリングにおける弁体と反対側の端部の位置を規定する円筒状のストッパとを備えている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００７−１６２６７７号公報

しかしながら、圧入によりストッパをボデーに固定する場合、流体が高圧状態になると流体圧によりボデーの内部が膨らむように変形し、ストッパとボデーの間に隙間が生じ、ストッパの保持力（すなわち、ストッパの抜け荷重）が著しく低下する。その結果、ストッパがスプリングの押付力により移動し、弁体を閉位置に維持できなくなる懸念がある。

また、ボデーの変形に対して十分なストッパの保持力を確保するために圧入代を大きくすると、圧入時にバリやむしれ、割れといった問題が発生しやすくなる。さらに、バリやむしれ、割れといった問題を回避する為に、焼ばめや冷しばめにてストッパをボデーに組み付けるようにすると、組み付け工数増加等によりコストが高くなるといった問題が発生する。

本発明は上記点に鑑みて、バリやむしれ等の問題、さらには組み付け工数増加等によるコストアップを回避しつつ、流体が高圧状態になっても安定したストッパの保持力を確保可能にすることを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、流体が流れる流体通路（１１）および流体通路中に位置する弁座（１２）が形成されたボデー（１）と、弁座と接離して流体通路を開閉する弁体（２）と、弁体を閉弁向きに付勢するスプリング（３）と、流体通路中に配置されるとともに、ボデーに圧入により固定され、スプリングにおける弁体と反対側の端部の位置を規定する円筒状のストッパ（４）とを備え、ストッパは、当該ストッパの軸方向に沿って延びるとともに、当該ストッパの内周面から外周面まで貫通するスリット（４１）を有し、ストッパは、自由状態での外径が、ボデーにおける当該ストッパが固定される部位の内径よりも大であり、スリットは、ストッパの軸方向に沿って螺旋状に延びている。

これによると、ストッパのスプリングバックによりストッパがボデーに固定されるため、流体通路内が高圧状態になってもストッパの保持力低下を回避することができる。

また、ストッパにおけるスリットを挟んで対向する面に作用する流体の圧力により、ストッパの保持力を増加させることができる。

なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

本発明の第１実施形態に係る弁の構成を示す断面図である。 図１の弁のＩＩ−ＩＩ断面図である。 図１の弁におけるストッパの斜視図である。 本発明の第２実施形態に係る弁の構成を示す断面図である。 図４の弁のＶ−Ｖ断面図である。 図４の弁におけるストッパおよびスプリングガイドの斜視図である。 本発明の第３実施形態に係る弁の構成を示す断面図である。 図７の弁のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ断面図である。 図７の弁におけるストッパの図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の各実施形態において、先行する実施形態で説明した事項と同一もしくは均等である部分には、同一の参照符号を付し、その説明を省略する場合がある。また、各実施形態において、構成要素の一部だけを説明している場合、構成要素の他の部分に関しては、先行する実施形態において説明した構成要素を適用することができる。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について説明する。本実施形態に係る弁は、圧縮着火式内燃機関（以下、単に内燃機関と称する。）のコモンレールに燃料を吐出するポンプの吐出弁として用いられる。

図１〜図３に示すように、金属製のボデー１には、燃料が流れる流体通路１１および流体通路１１中に位置するテーパ状の弁座１２が形成されている。流体通路１１は、断面形状が円形になっている。

流体通路１１内には、弁座１２と接離して流体通路１１を開閉する球状の弁体２、弁体２を閉弁向きに付勢するコイルスプリングにて構成されたスプリング３、およびスプリング３における弁体２と反対側の端部の位置を規定するストッパ４が配置されている。

ストッパ４は、ばね用ステンレス鋼等のばね鋼よりなる矩形の板材を円筒状に成形したものであり、周方向両端面間に、スリット４１が形成されている。より詳細には、このスリット４１は、ストッパ４の軸方向一端面から他端面まで延びるとともに、ストッパ４の内周面から外周面まで貫通している。また、スリット４１は、ストッパ４の軸方向に沿って直線的に延びている。

ストッパ４は、自由状態での外径が、ボデー１における流体通路１１を形成する部位の内壁面（以下、通路部内壁面という）のうちストッパ４が固定される部位の内径よりも大になっている。そして、ストッパ４は、流体通路１１に挿入され、ストッパ４のスプリングバックにより通路部内壁面に密着して、ボデー１に固定されている。

なお、ボデー１は、図示しない内燃機関に駆動され燃料を高圧化して吐出するポンプの構成部品である。また、ポンプから吐出された燃料は、図示しないコモンレールに圧送され、コモンレール内に蓄えられるようになっている。

上記構成において、弁体２は、ポンプにて加圧された燃料の圧力を受け、スプリング３のばね力に抗して弁座１２から離れる向きに移動する。これにより、流体通路１１が開かれ、ポンプにて加圧された燃料は、流体通路１１を通ってコモンレールに圧送される。

ここで、流体通路１１を通る燃料の圧力により、ボデー１は通路部内壁面が膨らむように変形するが、ストッパ４はそのスプリングバックによりボデー１の変形に追従して変形する。したがって、ストッパ４と通路部内壁面との間に隙間は発生せず、流体通路１１内が高圧状態になってもストッパ４の保持力低下が回避される。

また、ストッパ４における周方向両端面、換言すると、ストッパ４におけるスリット４１を挟んで対向する面には、燃料の圧力が作用する。図２に矢印Ａで示すように、この燃料の圧力により、ストッパ４にはスリット４１の間隔を広げる向きの力が作用する。その結果、ストッパ４における周方向両端面近傍の外周面は通路部内壁面に押し付けられ、ストッパ４の保持力が増加する。

以上述べたように、本実施形態によると、ストッパ４のスプリングバックによりストッパ４をボデー１に固定しているため、流体通路１１内が高圧状態になってもストッパ４の保持力低下を回避することができる。

また、ストッパ４におけるスリット４１を挟んで対向する面に作用する燃料の圧力により、ストッパ４の保持力を増加させることができる。

（第２実施形態）
第２実施形態について、図４〜図６を用いて説明する。本実施形態では、スプリングガイドを追加した点が第１実施形態と相違している。本実施形態では、第１実施形態と同様または均等な部分についての説明を省略、または簡略化して説明する。

図４〜図６に示すように、スプリングガイド５がスプリング３とストッパ４とに挟持されている。

スプリングガイド５は、金属または樹脂よりなり、環状に形成されている。より詳細には、スプリングガイド５の外径と通路部内壁面の内径との関係は、隙間ばめの関係になっている。スプリングガイド５の内径は、ボデー１に固定された状態におけるストッパ４の内径よりも小さく設定されている。

スプリングガイド５には、スプリング３に対向する面に、環状の溝５１が形成されている。そして、この環状の溝５１に、スプリング３の端部が挿入されるようになっている。

スプリングガイド５を設けたことにより、スプリング３の端部はスリット４１に当接しなくなるため、スリット４１の角部との摺動によるスプリング３の端部の摩耗が回避される。

また、スプリングガイド５の内径をストッパ４の内径よりも小さくして、スプリング３を受ける面を大きくしているため、ストッパ４の板厚が薄い場合でも、スプリング３を安定して保持することができる。

本実施形態によると、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。また、スプリングガイド５を設けたことにより、スプリング３の端部の摩耗を防止することができる。さらに、スプリングガイド５の内径をストッパ４の内径よりも小さくしているため、スプリング３を安定して保持することができる。

（第３実施形態）
第３実施形態について、図７〜図９を用いて説明する。本実施形態では、ストッパ４が第１実施形態と相違している。本実施形態では、第１実施形態と同様または均等な部分についての説明を省略、または簡略化して説明する。

図７〜図９に示すように、ストッパ４のスリット４１は、ストッパ４の軸方向に沿って螺旋状に延びている。

ストッパ４におけるスリット４１を挟んで対向する面に燃料の圧力が作用し、その燃料の圧力により、ストッパ４にはスリット４１の間隔を広げる向きの力が作用する。

そして、スリット４１は螺旋状であるため、図９に多数の矢印で示すように、ストッパ４における周方向の各部にまんべんなく力がかかり、ストッパ４は第１実施形態の弁よりも径方向に容易に且つ確実に広がる。

また、ストッパ４におけるスリット４１を挟んで対向する面の面積は第１実施形態の弁よりも広くなるため、ストッパ４を径方向に広げる力は第１実施形態の弁よりも大きくなる。

したがって、ストッパ４における周方向の各部にまんべんなく力がかかることと、トッパ４におけるスリット４１を挟んで対向する面の面積が広くなることとが相俟って、ストッパ４の保持力がさらに増加する。

本実施形態によると、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。また、スリット４１を螺旋状にしたことにより、ストッパ４の保持力がさらに増加する。

（他の実施形態）
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。

また、上記各実施形態は、互いに無関係なものではなく、組み合わせが明らかに不可な場合を除き、適宜組み合わせが可能である。

また、上記各実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。

また、上記各実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではない。

また、上記各実施形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その形状、位置関係等に限定されるものではない。

１ ボデー
２ 弁体
３ スプリング
４ ストッパ
１１ 流体通路
１２ 弁座
４１ スリット

Claims (4)

1. 流体が流れる流体通路（１１）および前記流体通路中に位置する弁座（１２）が形成されたボデー（１）と、
   前記弁座と接離して前記流体通路を開閉する弁体（２）と、
   前記弁体を閉弁向きに付勢するスプリング（３）と、
   前記流体通路中に配置されるとともに、前記ボデーに圧入により固定され、前記スプリングにおける前記弁体と反対側の端部の位置を規定する円筒状のストッパ（４）とを備え、
   前記ストッパは、当該ストッパの軸方向に沿って延びるとともに、当該ストッパの内周面から外周面まで貫通するスリット（４１）を有し、
   前記ストッパは、自由状態での外径が、前記ボデーにおける当該ストッパが固定される部位の内径よりも大であり、
   前記スリットは、前記ストッパの軸方向に沿って螺旋状に延びている弁。
2. 前記ストッパは、当該ストッパのスプリングバックにより、前記ボデーにおける前記流体通路を形成する部位の内壁面に密着して前記ボデーに固定されている請求項１に記載の弁。
3. 前記ストッパは、当該ストッパにおける前記スリットを挟んで対向する面に作用する流体の圧力により、前記ボデーにおける前記流体通路を形成する部位の内壁面に押し付けられ、前記内壁面に対する前記ストッパの保持力を付与される請求項１に記載の弁。
4. 前記スプリングと前記ストッパとに挟持される環状のスプリングガイド（５）を有する請求項１ないし３のいずれか１つに記載の弁。

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