(57)【要約】本発明は、内燃機関の燃料供給装置に用いられる、燃料圧を調整するための圧力調整器であって、弁が設けられており、該弁が、弁板ばねの作用によって弁座に向かって閉鎖位置に押し退けられる弁ボールを有している形式のものに関する。  本発明によれば、弁（２０）の開放時に、弁ボール（１８）の周りを流れる燃料流の少なくとも一部が、弁板ばね（１６）に関連した衝突面（４０；４４）に向かって、弁板ばね（１６）の閉鎖力と逆方向に向けられた流れ力を形成するために案内されている。これによって、圧力調整器の圧力調整特性が改善される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の燃料供給装置に用いられる、燃料圧を調整するための圧力調整器であって、弁が設けられており、該弁が、弁板ばねの作用によって弁座に向かって閉鎖位置に押し退けられる弁ボールを有している形式のものにおいて、弁（２０）の開放時に、弁ボール（１８）の周りを流れる燃料流の少なくとも一部が、弁板ばね（１６）に関連した衝突面（４０；４４）に向かって、弁板ばね（１６）の閉鎖力と逆方向に向けられた流れ力を形成するために案内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。
【請求項２】
衝突面が、弁板ばね（１６）の一方の面の、弁ボール（１８）と弁板ばね（１６）との接触箇所（４２）に隣接して配置された区分（４０）によって形成されるようになっている、請求項１記載の圧力調整器。
【請求項３】
弁座（１２）が、４０°〜１１０゜の間の範囲内の円錐角、有利には６０゜の円錐角を有している、請求項２記載の圧力調整器。
【請求項４】
衝突面が、弁ボール（１８）に規定された、半径方向外向きに燃料流内に延びる面（４４）によって形成されるようになっている、請求項１記載の圧力調整器。
【請求項５】
衝突面（４４）が、環状に全周にわたって弁ボール（１８）の赤道線に沿って配置されていて、該弁ボール（１８）から離れる方向で鉛直に突出している、請求項４記載の圧力調整器。
【請求項６】
弁ボール（１８）が、弁座（１２）にほぼ線接触するようになっている、請求項１から５までのいずれか１項記載の圧力調整器。
【請求項７】
弁板ばね（１６）が、少なくとも１つの貫通部（３８）を備えており、該貫通部（３８）が、板ばね支承箇所（２６）から離れる方向で見て、横断面に関して増大させられている、請求項１から６までのいずれか１項記載の圧力調整器。
【請求項８】
貫通部（３８）が、衝突面（４０）の外部に配置されている、請求項７記載の圧力調整器。
【請求項９】
弁板ばね（１６）が方形に形成されており、貫通部（３８）がほぼ三角形に形成されている、請求項８記載の圧力調整器。
【請求項１０】
弁板ばね（１６）が、ジョイント軸（２６）に傾倒可能に支承されており、弁板ばね（１６）の一方のアーム（２２）が弁ボール（１８）を弁座（１２）に押さえる力を形成するために、弁板ばね（１６）の他方のアーム（２４）が、プレロードばね（３０）に抗して緊張させられている、請求項９記載の圧力調整器。
【請求項１１】
弁板ばね（１６）の両アーム（２２，２４）が、三角形の少なくとも１つの貫通部（３８）を備えている、請求項１０記載の圧力調整器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
背景技術
本発明は、請求項１の上位概念部に記載した、内燃機関の燃料供給装置に用いられる、燃料圧を調整するための圧力調整器であって、弁が設けられており、該弁が、弁板ばねの作用によって弁座に向かって閉鎖位置に押し退けられる弁ボールを有している形式のものに関する。
【０００２】
このような圧力調整器は、これまで開示されていない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。この場合、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ボールに支持されており、弁板ばねの、弁座と反対の側に位置するアームは支持体に支持されており、これによって、弁板ばねにねじりモーメントバランスが形成されるようになっている。支持体によって形成された予荷重力もしくはプレロード力は弁板ばねによって弁ボールに閉鎖力として伝達される。弁ボールに作用する閉鎖力に比べて大きな押圧力を形成するのに十分に大きい燃料圧が圧力入口に形成されると、弁ボールが弁座から持ち上り、規定された通流横断面を解放し、これによって、燃料が圧力出口に向かって流れることができる。
【０００３】
発明の利点
本発明による衝突面なしでは、弁板ばねによって弁ボールに加えられる力は、通流量がより大きくなると共に結果的に弁ボールストロークが増加するにつれて連続的に増加させられる。弁板ばねには力バランスまたはモーメントバランスが生ぜしめられるので、この結果、通流量が増加するにつれて、燃料圧が圧力調整器に対して望ましくない形式で同じく増加する。
【０００４】
請求項１の特徴部に記載の特徴によって、従来のものに比べて、圧力調整器の圧力・通流量特性線のより僅かな傾きが得られる。したがって、通流量の増加時でも、生ぜしめられる圧力がほんの僅かしか大きくならない。弁ボールが弁座から持ち上げられている場合には、衝突面への燃料流れの本発明による案内によって、弁板ばねの閉鎖力に抗して弁板ばねに作用する流れ力が形成される。この流れ力が大きくなればなるほど、圧力調整器の弁を通る通流量もますます大きくなる。したがって、より大きな通流量ひいては弁ボールのより大きなストロークによって、一方では、弾性的な弁板ばねによって弁ボールに閉鎖方向で作用する力が増加し、しかし、他方では、この力と逆方向に向けられた、弁板ばねに対する流れ力も増加するので、両力が少なくとも部分的に補償される。これによって、弁板ばねのストロークの影響ひいては圧力に対する通流量の影響が有利な形式でより僅かとなる。
【０００５】
有利な構成によれば、衝突面が、弁板ばねの下側の面の、ボールと弁板ばねとの接触箇所に隣接して配置された区分によって形成されるようになっている。この解決手段は製造コストに関して特に有利である。なぜならば、弁板ばねへの衝突面の組込みのため、付加的な構成エレメントが不要となるからである。
【０００６】
弁ボールの周りを流れる燃料流れを、弁板ばねに設けられた衝突面に案内するためには、弁座が、４０°〜１１０゜の間の範囲内の円錐角、有利には６０゜の円錐角を有していると有利である。
【０００７】
別の構成によれば、衝突面が、ボールに規定された、半径方向外向きに燃料流内に延びる面によって形成されるようになっている。これによって、弁ボールの周りを流れる燃料流れがほぼ垂直に衝突面に衝突することができる。このことは、これにより形成される流れ力に関する理想状態を成している。
【０００８】
特に有利な構成によれば、弁板ばねが、少なくとも１つの貫通部を備えており、該貫通部が、板ばね支承箇所から離れる方向で見て、横断面に関して増大させられている。これによって、曲げ加工時に弁板ばねに長さにわたってほぼコンスタントな応力が生ぜしめられ、弁板ばねのばね定数が比較的小さくなる。したがって、弁ボールのストローク変化が、より僅かな程度で圧力に影響を与える。衝突面が弁板ばねに位置している有利な構成では、流れ力の増加を妨害しないために、貫通部が、衝突面の外部に配置されている。
【０００９】
１つの改良形では、弁板ばねが方形に形成されており、貫通部がほぼ三角形に形成されている。弁板ばねが、ジョイント式に傾倒可能に支承されており、弁板ばねの一方のアームが弁ボールを弁座に押さえる力を形成するために、弁板ばねの他方のアームが、プレロードばねに抗して緊張させられていると有利である。この場合、弁板ばねの両アームが、三角形の少なくとも１つの貫通部を備えている。なぜならば、両アームが弁板ばねの全曲げ剛性に寄与しているからである。
【００１０】
実施例の説明
以下に、本発明の実施例を図面につき詳しく説明する。
【００１１】
図１に全体的に符号１で示した、そこには閉鎖位置で図示してある圧力調整器は、有利な構成によれば、自動車の燃料タンク内に配置された、縮尺理由に基づき図示していないタンク組込みユニットまたはフィルタユニットに固定されていて、自己着火式の内燃機関の燃料システムにおける燃料圧を調整するために働く。圧力調整器１はハウジング２を有している。この場合、上方に引き上げられた２つのハウジングネックには、図１に見ることができない側方のそれぞれ１つの開口４が形成されている。この開口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。底部側では、ハウジング２内に、圧力入口８を形成する接続片１０が突入している。この接続片１０は燃料システムの圧力管路（図示せず）に接続されていて、燃料分配器から戻された燃料によって通流されている。
【００１２】
接続片１０には、端部側に、弁ボール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。接続片１０に直接形成する代わりに、弁座１２はハウジング２に形成されていてもよい。この事例では、ハウジング２と弁座１２とが、たとえば切削加工された一体の鋳造部分もしくは注型部分として形成されている。円錐面１４の円錐角は４０゜〜１１０゜の間の範囲内にあり、有利には６０゜に設定されている。円錐面１４は、主として、０．５ｍｍの長さを有している。弁座１２に向かって、弁板ばね１６の作用に基づき、弁ボール１８が押し退けられている。この場合、この弁ボール１８は円錐面１４に１つの線に沿って接触している。弁板ばね１６と、弁ボール１８と、弁座１２とは一緒に圧力調整器１のオーバフロー弁２０を形成している。弁ボール１８は、鋼、セラミックスまたはプラスチックから成っていてよい。弁ボール１８の直径は３ｍｍ〜１２ｍｍの間の範囲にあり、有利には７ｍｍに設定されている。
【００１３】
弁板ばね１６は、有利には、互いにほぼ直角を成して延びる２つのアーム２２，２４から成る折り曲げられた形を有していて、ハウジング２内に支承された、有利にはピンによって形成されたジョイント軸２６を中心と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横方向にかつ弁座１２の中心軸線２８を含む平面に対して垂直に延びている。さらに、ジョイント軸２６は、弁板ばね１６の両アーム２２，２４の仮想突合せ線の領域で延びている。展開された弁板ばねの全長は、たとえば１０〜４０ｍｍに設定されており、弁板ばねの幅は約５ｍｍ〜２０ｍｍに設定されている。ジョイント軸２６からの弁座１２の中心軸線２８の間隔は、有利には８ｍｍ〜３５ｍｍに設定されている。
【００１４】
弁板ばね１６の、有利には弁座の中心軸線２８に対して垂直に延びる弁座側のアーム２２と、頂点で弁板ばね１６に接触する弁ボール１８との間には、減衰リング２９が配置されている。この減衰リング２９は、たとえば円形の横断面を有していて、エラストマから成っている。より正確には、弁ボール１８は、弁板ばね１６に向けられたボール半部のボールセグメントで減衰リング２９のリング開口内に突入していて、これによって、減衰リング２９を弁板ばね１６に保持している。この場合、リング開口と弁ボール１８との直径は、有利には、弁板ばね１６と減衰リング２９との間になお狭幅のギャップの形の僅かな運動遊びが設けられているように選択されている。運転中には、減衰リング２９と、弁板ばね１６と、弁ボール１８との間に摩擦力が形成される。この摩擦力は、一方では、弁ボール１８の振動運動を減衰するために十分に大きく設定されているが、しかし、他方では、オーバフロー弁２０が閉鎖する場合に弁座１２における弁ボール１８のセンタリングが妨害されるほど大きく設定されていない。
【００１５】
弁板ばねの、ジョイント軸２６に対して弁座１２と反対の側に位置するアーム２４には、弁座側のアーム２２に、弁ボール１８を弁座１２に向かって押し退ける力を形成する予荷重力もしくはプレロード力が作用している。このプレロード力は、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、有利には、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。このカバー３２は、組付け状態で接続片１０の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て、この環状肩部３４から離れる方向で鉛直に突出している。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と反対の側に位置するアーム２４に向かって曲げられていて、このアーム２４に形成された丸み付けられた凹状成形部３７に係合しており、これによって、テンション板ばね３０により形成されたプレロード力がほぼ鉛直に弁板ばね１６のアーム２４に導入されるようになっている。テンション板ばね３０は、その曲げられた端部３６で、ジョイント式に支承された弁板ばね１６にねじりモーメントを加える。このねじりモーメントによって、弁ボール１８が弁座１２に向かって押し退けられる。テンション板ばね３０のプレロード力に基づき弁ボール１８に反動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の選択された梃子比に基づき生ぜしめられる。この場合、弁板ばね１６にねじりモーメントバランスが形成される。
【００１６】
弁板ばね１６を単独に示した図３から明らかであるように、弁板ばね１６の両アーム２２，２４はそれぞれ少なくとも１つの貫通部３８を備えている。この貫通部３８は、ジョイント軸２６から離れる方向で見て、横断面に関して増大させられている。有利には、両貫通部３８はほぼ三角形に形成されていて、弁板ばね１６から打ち抜かれている。
【００１７】
この背景を前に圧力調整器１の機能形式は以下の通りである：弁ボール１８に作用する閉鎖力に比べて大きな押圧力を形成するのに十分に大きい燃料圧が圧力入口８に形成されると、弁ボール１８が弁座１２から持ち上り、規定された通流横断面を解放し、これによって、燃料がハウジング２の内室６に流入することができ、そこから圧力出口４に向かって流出することができる。弁板ばね１６の弾性的な特性に基づき、通流横断面が、より大きくなる燃料体積と共に増大する。
【００１８】
この場合、燃料は弁ボール１８の周りを、ほぼ矢印Ｐによって図１に示した形式で流れる。この場合、流線が、弁座１２の円錐面１４の、冒頭で説明した構成によって衝突面４０に案内される。この衝突面４０は、弁ボール１８と弁板ばね１６との接触箇所４２に隣接してほぼ環状に弁ボール１８を取り囲むように配置されていて、弁板ばね１６の弁座側のアーム２２の下側の面の一部によって形成される。燃料による衝突面４０の流過は、弁板ばね１６の閉鎖力に抗して作用する流れ力を形成する。この流れ力が大きくなればなるほど、圧力調整器１のオーバフロー弁２０を通る通流量がますます大きくなる。圧力入口８と圧力出口４との間の圧力差に対する流れ力の作用は冒頭に記載してある。流れ力の増加を妨害しないためには、弁ボール１８に面した側のアーム２２の貫通部３８が衝突面４０とジョイント軸２６との間の領域に位置している。
【００１９】
図２に示した本発明の別の実施例では、前述した例に対して不変のかつ同じ作用の部材に同じ符号が付してある。前述した例と異なり、衝突面４４が弁板ばね１６自体に形成されておらず、弁ボール１８に形成されている。この弁ボール１８の周りを流れる燃料のための衝突面４４は、ここでは、弁ボール１８に規定された、半径方向外向きに燃料流内に延びる面４４によって形成される。この面４４は、有利には弁ボール１８の赤道線に沿って弁ボール１８を取り囲むリング４６の下側のリング面を形成している。この場合、リング４６に作用する流れ力は弁ボール１８を介して弁板ばね１６に伝達される。
【００２０】
本発明の作用は、図４による圧力・通流量線図に示してある。この場合、本発明による衝突面４０，４４なしの圧力調整器の圧力経過４８は方形の支持点によって示してあり、衝突面４０，４４を備えた本発明による圧力調整器１の圧力経過５０は菱形の支持点によって示してある。認めることができるように、衝突面４０，４４を備えた圧力調整器１の特性線５０の傾きは、衝突面なしの圧力調整器の特性線４８の傾きよりも小さい。さらに、衝突面４０，４４を備えた圧力調整器１の特性線５０における圧力レベルは、傾きが通流量に対する低い値で比較的大きい、衝突面なしの圧力調整器の特性線４８の事例よりも、僅かな通流量ですでに比較的高く、したがって、より高い通流量で相応の圧力値付近に位置している。したがって、本発明による圧力調整器１の圧力変化は特に、低い通流量において、衝突面なしの圧力調整器の場合よりも著しく僅かである。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明による圧力調整器の有利な構成の横断面図である。
【００２２】
【図２】本発明による圧力調整器の別の構成の横断面図である。
【００２３】
【図３】図１または図２に示した圧力調整器の弁板ばねの斜視図である。
【００２４】
【図４】図１または図２に示した圧力調整器の圧力・通流量特性線を示す図である。
【符号の説明】
【００２５】
１  圧力調整器、  ２  ハウジング、  ４  圧力出口、  ６  内室、  ８  圧力入口、  １０  接続片、  １２  弁座、  １４  円錐面、  １６  弁板ばね、  １８  弁ボール、  ２０  オーバフロー弁、  ２２  アーム、  ２４  アーム、  ２６  ジョイント軸、  ２８  中心軸線、  ２９  減衰リング、  ３０  テンション板ばね、  ３２  カバー、  ３４  環状肩部、  ３６  端部、  ３７  凹状成形部、  ３８  貫通部、  ４０  衝突面、  ４２  接触箇所、  ４４  衝突面、  ４６  リング、  ４８  特性線、  ５０  特性線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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2005528555.tif 000008
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