JPH05263732A - 燃料調圧弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】弁の保持板の形状を簡単にして且つ、精度を向
上、更に製造容易，部品管理組立性向上によるコスト低
減を計り、弁作動と振動等による摩耗の延命化，ボール
の脱落防止を計る。 【構成】図５に示すように本発明の保持板の特徴は薄い
金属円盤の中央に、弁と一体のボールを旋回自由に且
つ、脱落防止の保持穴１６ａをボール径より小さく明
け、該穴１６ａを完全円錐形状（富士山状）に独立形成
し、その周辺部に小穴１６ｂを該小穴１６ａとは独立配
置してなる保持板。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】ガソリンを燃料とする内燃機関と
りわけ自動車用の電磁噴射弁方式の燃料供給装置におい
て、該電磁噴射弁より噴出圧力を全ゆる機関の運転状態
でも常時一定、且つバラツキの少ない圧力を供給する燃
料調圧弁の弁部を構成して弁の作動と寿命を大きく向上
させることが出来る調圧弁を提供する。

【０００２】

【従来の技術】現在世界中の殆どのガソリン自動車用に
採用されている電磁噴射弁方式の燃料供給装置で使用さ
れている燃料調圧弁はドイツ国ボッシュ方式のものが支
配的で日本国特許公報、昭49−37049 号出願のものが最
も公知で多く採用されている。該出願でも本発明と同様
保持板を請求の主旨としているもので、該保持板は円盤
状の保持板を三つの穴を連鎖状に穿孔し、中央部の穴を
押し出し円錐状（富士山状）としているが本発明と異な
り、両側に連鎖した穴があるため中央の穴は完全円錐を
形成せず両側に連鎖する穴側２箇所が開放状となりボー
ルの保持面が約３０〜４０％程度少なくなり更にこの開
放部で中央穴円錐部との交叉部が４箇所成立するがこの
交叉部は尖端状を成しボールが片寄りなどすることによ
り摩耗し、またこの相対する交叉部尖端部で成る狭間部
の寸法のバラツキのため、大きくなるとボールが外れ易
く、また小さくなると組立て難くなるなど問題が多い。
該特公昭49−37049 号の保持板は両側にボール径より大
きく明けた穴に既にボールと弁を溶接した弁部組品のボ
ール部を潜らせて中央円錐部の穴にずらせて正規部位に
組立てするものである。然し、実状ではボール径が４〜
５mm、保持板の円盤外径１０mm程度の小径部品であるた
め組立て性は極めて悪く、また組立て後も部品の取扱い
や物流工程などで度々外れ、自動組立てでも人手組立て
でも煩わしいものであることが判った。また本発明品と
の比較においても連鎖部の交叉尖端部が耐久試験におい
ても早期に摩耗するなどの欠点のあることが判った。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来技術の項で記述し
たようにボールと弁の中央に保持板を如何に簡単に組付
けるか、また、ボールの振動などで保持板の円錐部のボ
ール接面部の摩耗を減少させ、且つ、ボールの脱落を完
全に防止して調圧弁としての使用寿命を伸ばすかを課題
とした。ボールの振動や旋回運動による早期摩耗防止と
しては保持板の円錐部分の接触面積を増加すること、同
時にボールとバルブの中間に保持板を簡単容易に組立て
出来ることを目的とし、更に保持板とホルダの中の異物
や燃料や空気などの膨張によるボールの固着のないよう
にする構造であることも問題解決の課題とした。

【０００４】

【課題を解決するための手段】ボールを保持する保持板
の保持部の摩耗は公知例特公昭49−37049 号の保持板で
は両側に連鎖して明けたボールを潜らせる穴との交叉尖
端部付近に弁が作動する時に片寄り接触することからこ
の尖端部付近から摩耗が発生することが判り単純にこの
連鎖穴による解放部をなくして円錐部を完全に全円とす
ることにした。このためには当然、保持板の組込み方法
を変更する必要があり、弁とボールを溶接する前に弁を
置き次に保持板を置き最後にボールを設置してボールと
弁を前後に電気溶接することを手段とし、また、円錐部
のボール保持穴とは別に周囲に穴を明け保持板をホルダ
に組付けた後にホルダと保持板の間に介在する燃料や空
気また混入異物などが自然に燃料室と連通するような手
段を用いた。

【０００５】

【作用】前述したように弁と連動して作動するボールの
動きにより保持板の円錐部を公知例特公昭49−37049 号
の保持板の舌部が両脇に連鎖的にあけた穴により２箇所
の開放部があるために、これを完全な円錐部を閉じた円
錐とし全面ボールが接触可能として公知例に示す尖端部
からの摩耗のない形状にし且つ、保持板の組立て順位も
雇の工夫により弁，保持板，ボールの順に同方向に組立
て、ボールと弁を溶接固定するため部組後の流通や取扱
い、使用時のボールの外れは皆無とする構造が可能とな
る。又、中央のボール保持用の穴と独立して保持板の平
坦部には穴を設け、ホルダに保持板を組立て後に内存す
る燃料や空気の膨張によるボールの円錐部への固着の回
避とホルダ内に混入した異物などを廃除できるようにし
て、保持板の早期摩耗やボールの組込を自動化して且
つ、ボール脱落など製品事故を皆無として極めてスムー
ズな旋回自由な駆動作用を可能とすることが出来る。

【０００６】

【実施例】本発明はダイヤフラムの作動を利用して弁を
開閉して内燃機関に燃料を一定の圧力に制御し供給する
燃料調圧弁に関するものである。ガソリンを燃料とする
自動車用燃料装置には気化器方式と電磁弁により燃料を
噴射する電磁弁噴射方式に大別される。近年後者の電磁
弁噴射方式が電子制御技術の発達に伴い、出力向上，排
気ガス対策などの面から益々利用されつつある。しかし
この燃料噴射方式の燃料供給システムでは電磁噴射弁，
各種センサ，コンピュータ等目覚ましい技術進歩をして
いるが、燃料噴射の直接のエネルギーたる燃料圧力を発
生させ常に一定の圧力で且つバラツキの少ない高精度な
燃圧を維持制御する燃料調圧弁が要求されている。しか
も構造簡単で低価格で更に保守点検が不要で長寿命の耐
久性のあることが求められている。斯々る燃料調圧弁に
多数使用されている代表的なものにボッシュ形の燃料調
圧弁がある。この調圧弁の特徴は旋回自由にしてなる弁
部の構造にあり、特に弁とボールを溶接で一体的に構成
しこれを旋回自由に保持させる工夫された保持板にあ
る。然し、この保持板の特徴は組立性やボール保持部の
摩耗など車の苛酷な使用に対し、一生涯耐えるだけには
まだ不十分であるなどの欠点がある。

【０００７】本発明はこれら組立性や耐久性の問題を解
決することを目的としたものである。以下これら従来品
と本発明品の調圧弁について述べる。

【０００８】図１は本発明の調圧弁の断面を示す。本体
は夫々フランジを有したカバー１とケース２でダイヤフ
ラム３をフランジ部で加締めて、カバー１側には燃圧を
設定するスプリング４を内在する空気室５を構成、該空
気室５は導管６により機関の吸気路の一部に導通させて
ある。ケース２側には燃料室７を設けダイヤフラム３に
装着した弁構造を構成するホルダ８，スプリング９，ボ
ール１０，保持板１１，弁１２、と弁座１３および燃料
ポンプと電磁噴射弁と連通して燃料を燃料室７内に導入
する導入パイプ１４，弁１２の開口により燃料をタンク
に返送する戻しパイプ１５で構成してある。電磁噴射弁
方式の燃料システムでは機関に要求される燃料量は電磁
噴射弁から噴射される量で決定され、電磁弁のプランジ
ャのストロークと噴口径は一定のためプランジャの開閉
時間と噴射する燃圧によって供給量が決定される。プラ
ンジャの開閉時間はコンピュータにより設定されるが燃
圧は、燃料ポンプの吐出量と吐出圧および調圧弁の特性
により影響される。燃料ポンプは一般に機関の要求する
最大消費量の２〜３倍程度の吐出量に、また吐出圧は最
大３〜６kg／cm² 程度と大きく設計されており変動も大
きく、このため直接電動ポンプから供給される燃料を直
接電磁噴射弁に導入すると機関への適切な燃料の噴射供
給は困難であるため、一般には燃料の噴出圧力を常に一
定にする燃料調圧弁が電動ポンプと電磁噴射弁を連結し
た後部流路に配設使用されている。この燃料調圧弁は電
動燃料ポンプから吐出供給される燃料量から機関に供給
消費される燃料量の差分の燃料量を再び元の燃料タンク
に戻し乍ら電磁噴射弁から噴射する燃料の噴射圧力を常
に一定に維持制御するもので、且つ、機関の停止時には
燃料調圧弁の弁が完全閉止して再始動においても、すぐ
電磁噴射弁より燃料を噴出可能な状態にする必要がある
ことなどから調圧弁の弁は漏れのない高精度の弁である
ことも要求される。該調圧弁で重要なことは燃料を適切
に元の燃料タンクに戻す制御をしながら燃料圧力を可能
な限りバラツキの極めて少なく一定の圧力に維持制御す
ることである。燃料圧力のバラツキが大きいと機関への
電磁噴射弁からの供給量がバラツキ、このため燃料の経
済性や運転性、さらには排気ガス性などを悪化させる大
きな致命的な要因となる。弁の極めて微妙な制御が求め
られる所以である。このため内燃機関用、とりわけ自動
車用の燃料噴射システムに供する調圧弁には単にダイヤ
フラムに固定した単純な固定型の弁構造のものでは微妙
な圧力制御に供しないことが知られている。この種の調
圧弁は一般に大容量の吐出量の燃料ポンプが使用される
ため機関の運転中は殆ど常時開弁状態にあるがその開弁
時の弁と弁座のリフトの間隙は数分の１mm程度の微少リ
フトのため弁の開閉時の挙動が一定圧力を保持制御する
こと、またバラツキなどに影響することが知られてい
る。このためダイヤフラムに直接固定した弁などではス
プリングの傾きやダイヤフフラムの挙動姿勢に直接影響
されて弁の開閉時に弁が傾き適正且つ微妙な制御ができ
ないなどから、弁構造は旋回自由な首振り型にしてダイ
ヤフラムの動きが任意な動きをしても弁は常に弁座に対
し傾きのない常時一定姿勢に自動制御する構造が使用さ
れている。この構造によると弁の開閉時のヒステリシス
は極めて少なくなり安定した特性が得られる。この旋回
自由な首振り型の弁構造の最も広く知られている事例に
日本国特許公報昭49−37049 号があり、特許上優れてい
るため今日多数生産されている。首振り型弁は従来多数
の発明があり実施もされているが、該特公昭49−37049
号が最も構造簡単で特性もよいことから今日殆どの調圧
弁に使用されている。一方、調圧弁には調圧制御特性以
外に高圧を扱うことから燃料漏れのないことが厳しく要
求され重要保安部品として位置づけられており弁構造に
ついては特性が排気ガスに影響することから強度や耐久
性についても生涯使用を要求され、そのため見えざる高
度の設計仕様が施されているにも拘らず構造簡単なため
競合製造メーカーも多く市場価格は厳しいものがあり低
コスト化が望まれている。

【０００９】本発明は従来から広く採用製造されている
特公昭49−37049 号の弁構造をより簡単低コスト化する
ものに関わる。

【００１０】図２は従来の弁部の詳細を示す。弁１２は
ボール１０と溶接して、一体化してあり、この中間部に
ボール１０を保持する保持板１１を介し、ボール１０を
常に保持板１１に当接するためのスプリング９と共にホ
ルダ８の中央部の円錐状凹部８ａに設置して保持板１１
をホルダ８の外周で加締めて構成してある。図３は保持
板１１の詳細で薄い金属板の円盤を中央にボール１０よ
り小さいボール保持用の穴１１ａをあけ、これを一方よ
り円錐状（富士山状）に押し出して、且つ、該穴１１ａ
の両側平面部に連鎖してボール１０の径より大きい孔１
１ｂをあけてある。このため中央部の穴１１ａの円錐頂
部は舌片部１１ｃを両側に対向して形成し、また該穴１
１ａと両側の該穴１１ｂの連接する部分に４箇所の尖端
部１１ｄを形成し、夫々の該尖端部１１ｄで狹間部寸法
Ｇを生成する。図４は弁部組品と保持板１１の組付けを
示す。弁１２とボール１０は予め溶接で一体的に固定し
た弁の部組品を成立して該弁の部組品のボール１０を保
持板１１の穴１１ｂに潜らせ、板面方向にずらせ中央穴
１１ａに位置させて、ホルダ８に組込むことになる。こ
の種の従来型の保持板１１を使用した場合ボール１０を
受け止める保持板１１の受面即ち舌片部１１ｃ部がボー
ル１０を組込むための狹間部Ｇを必要とするところか
ら、３０〜４０％も受面が極めて少なくなるため開弁時
即ち機関の運転中は常時開弁しており機関の振動や燃料
ポンプの吐出流の変化や電磁噴射等の開閉に伴い発生す
る燃料のパルス流などにより常時ダイヤフラム３や弁１
２が振動しボール１０が弁１１の舌片部１１ｃを叩くた
め摩耗をする。更に該保持板１１の場合尖端部１１ｄ部
にボールが片寄りして集中的に接触するため尖端部１１
ｄ部でのボール１０による振動や旋回作動などにより著
しく摩耗が促進されることが判った。機関の運転はその
生涯において、機関の修理や燃料消費による燃料の補充
忘れや機関停止後の配管周辺からの熱で配管中の燃料が
沸騰して管中に蒸気を発生させるなど調圧弁内にに空気
が貯潜入することが度々あり、その場合、機関を始動す
ると調圧弁の燃料室７内は空気で充たされるためダイヤ
フラム３が烈しく作動し、それに伴い弁１２とボール１
０が烈しく振動し保持板１１のボール１０の受面である
舌片部１１ｃや尖端部１１ｄが極めて早期に摩耗し遂に
はボール１０が保持板１１より外れ、弁１２が作用しな
くなり機関の異常運転を起し暴走や停車など危険な状態
に至る。一方従来品の該保持板１１を使用した場合の弁
部組ではボール１０の径が３〜４mm程度でまた保持板の
円盤も板厚が0.5mm、外径が１０mm程度の小部品のため
組立はボール１０を保持板１１の穴１１ｂ、を潜らせ狹
間部１１ｄ部をスライドさせ中央穴１１ａに位置させる
ことは自動組立は勿論のこと人手による組立でも困難な
作業であり当然組立てのコストアップになる。更に従来
品の保持板１１では保持板１１にボール１０を潜らせた
後も製造現場などでの取扱いや物流途中で往々にして外
れることが多く、製造上支障を期すのみならず欠品を発
生することになる。一方、従来品の該保持板１１の製造
において中央部の穴１１ａの径、両側の２箇の穴１１ｂ
の穴径と穴１１ａとの距離寸法、中央部穴１０ａの円錐
状押出高さ寸法などのバラツキや部品の取扱いにより舌
片部の変形原因にもなり狹間部寸法Ｇのバラツキの原因
になるなどして、ボール１０が組立て不可能になったり
簡単に外れ易くなるなど問題が多いことが判った。

【００１１】本発明は従来品の保持板１１を改め前述の
組立性、耐久性，部品の取扱い性などを一挙に解決する
ことを目的とし、燃料調圧弁の長寿命化とコスト低減を
計って高品質の調圧弁を提供するものである。

【００１２】図５は本発明による保持板１６を示す。本
発明の保持板１６は、従来品の保持板と材料や板厚，外
径は同一とすることは出来るが、大きな相違点は中央部
にボール１０の径より小さい穴１６ａを明けこの部分を
円錐状（富士山状）に一方に押し出し形成する。本発明
では従来品の保持板１１に比し円錐部が完全に円錐斜部
が閉じていることである。このためプレス成形製造にお
いてもシンメトリーであり単純形状のため円錐部の寸法
精度が極めて高く得られ、部品の物流などでの取扱上の
狂いもなく部品管理を殆ど要しない。プレス型が極度に
摩耗しない限り安定した部品供給が可能であり閉じた円
錐形状のため寸法狂いがない特徴がある。

【００１３】次に図６は本発明による保持板１６と弁部
の組立てを示すもので組立は先ず電極の一部である雇１
７に中央部にボール１０を支持可能な小穴１８ａを明け
た弁１２を供給設置し次に本発明の保持板１６を供給設
置、最後にボール１０を保持板１６の円錐部に供給設置
する。ボール１０は保持板１６の円錐凹部に供給される
ため外部に転げ落ちることなく安定姿勢を保つ、又、ボ
ール１０は底部を保持板１６の円錐部の穴１６ａより露
出するため弁１２の小穴１２ａに安定的に設置でき上方
より降下する電極１８によりボール１０と弁１２を一体
的に溶接固定して弁部組を完成する。尚電気溶接中、保
持板１６より放電して個々の部品や外周部の装置を放電
により損傷を与えたり、溶接部の溶接電流のバラツキを
発生して溶接強度低下のないよう保持板１６の設置では
雇１９を絶縁物にして安定した溶接を可能とすることが
出来る。

【００１４】保持板１６には従来品の保持板１１の両側
に明けられたボール１０を潜らせる小穴１１ｂの代わり
に中央ボール保持板の円錐穴１６ａとは完全に独立して
平坦部に１箇または２箇程度の小穴１６ｂを明けること
により弁組品をホルダ８に組付けた時ホルダ８と保持板
１６により封じ込められた燃料や空気が膨張することに
より保持板１６の円錐部でボール１０がステックなどを
起し旋回性を損なうことが考えられるため該小穴１６ｂ
を連通して調圧弁の燃料室７に常時開放しておく。ま
た、該小穴１６ｂは同時に調圧弁の外部から浸入した異
物などが保持板１６の円錐部とボールの接面などに付着
することなども考えられるため容易に該異物が弁機構内
部より廃出する働きも兼ねる役割をすることが出来る。
斯くして本発明の保持板１６を使用した燃料調圧弁では
弁部の組立ての自動化が容易となり低コスト化の達成、
更に保持板１６とボール１０当接面の拡大化により、従
来品に比し極部的な異常摩耗や当接部の摩耗も均一で長
寿命化が可能になり、保持板１６や弁部組品の物流や部
品管理なども容易で品質の高い部品が得られ更には市場
での弁部の長寿命化により生涯品たる調圧弁をユーザー
に提供できる。

【００１５】

【発明の効果】本発明の保持板は中央のボールを保持す
る円錐状（富士山状）の穴が完全な独立した円錐穴であ
るため、ボールを保持する当接面が完全円周で保持する
形状のため、弁の振動や旋回作動などによる保持板当接
部の摩耗を著しく減じ弁部耐久性向上を従来の２倍以上
確保することが出来る。同時に両側に設けた小穴により
内在する燃料，空気，異物を自然に廃出ができ、且つこ
の小穴の位置や径の寸法精度が中央保持穴とは全く独立
しているため保持穴の精度に影響しないこと、形状が簡
単のため高精度の保持板の製造が可能であり、且つ、物
流途中工程などでの寸法狂いを生じない形状で、更に
弁，保持板，ボールを自動供給し自動組立を容易にして
組立コストの低減と保持板の外れを皆無にすることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】燃料調圧弁の断面図である。

【図２】従来の弁構造の断面詳細図である。

【図３】従来の保持板を示す図である。

【図４】従来品の保持板の組立を示す図である。

【図５】本発明の保持板を示す図である。

【図６】本発明の保持板の組立図である。

【符号の説明】

１…カバー、２…ケース、３…ダイヤフラム、４…スプ
リング、５…空気室、６…導管、７…燃料室、８…ホル
ダ、９…スプリング、１０…ボール、１１…従来品の保
持板、１１ａ…ボール保持穴、１１ｂ…ボールの組立通
し穴、１１ｃ…保持板の舌片部、１１ｄ…尖端部、１２
…弁、１２ａ…ボール固定用小穴、１３…弁座、１４…
導入管、１５…戻し管、１６…本発明の保持板、１６ａ
…ボール保持穴、１６ｂ…小穴、１７…雇、１８…電
極、１９…雇。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】本体をダイヤフラムにより空気室と燃料室
   に区分し空気室には燃料圧力を設定するスプリングを、
   燃料室にはダイヤフラムの駆動により連動する弁機構と
   弁座と燃料を導入する導入管と開弁時燃料をタンクに戻
   す戻し管を有する内燃機関用燃料調圧弁において、ダイ
   ヤフラムに固定したホルダにスプリングとボールと弁を
   一体溶接した弁部組品を旋回自由可動的に保持する保持
   板で構成してなる弁構造において、該保持板を薄板の円
   盤状とし中央に該ボール径より小さい穴を明け更に該穴
   の中心を一方向に押出し円錐状に形成したことを特徴と
   する燃料調圧弁。
2. 【請求項２】保持板の中央部穴の周辺に独立した小穴を
   １箇以上設けホルダと保持板の内部と本体燃料室内とを
   連通するようにしたことを特徴とする請求項１記載の燃
   料調圧弁。