(57)【要約】  燃料流を導き、燃料供給装置内での弁座の摩耗を低減する流通圧調整装置（１０）に関する。燃料が、燃料入口を通って流入し、弁組立体及び弁偏倚部材（９０）に通じる燃料入口を備える下方容器（２０）を含み、弁組立体は下方弁部材（３０）と上方弁部材（８０）を、そして下方弁部材は複数の燃料通路（４５）が含む。弁偏倚部材は、上方弁部材の開閉に応じ、下方弁部材を通る燃料流を流通・遮断する。弁偏倚部材は、ブリッジ（１２０）で結合した２つの網状同心リング（１１０、１１０）を備えた平板を含む。燃料が開いた上方弁部材を通過し、下方弁部材の周りを回って、弁偏倚部材に至る複数の燃料通路（４５）を通る。次に、弁偏倚部材が燃料流を拡散する。燃料カバー（１５０）が、燃料流を弁偏倚部材から燃料出口（１７０）に導く。
2008518146.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料入口を備え、該燃料入口を通る燃料流が弁組立体に通じる下方容器と、
燃料室内の燃料によって前記上方弁部材に加えられる圧力に対抗して、前記上方弁部材を前記燃料室に向かって偏倚させるための弁偏倚部材と、
前記弁偏倚部材から前記燃料出口に燃料流を導くための燃料カバーとを備え、
前記弁組立体は燃料室と下方弁部材を含み、燃料流を下方容器に向けるべく、複数の燃料通路が前記下方弁部材の上部まわりに円周方向に間隔をあけて配置され、
前記弁組立体は、下方容器を経て燃料出口に至る燃料流を調整し、セラミック弁要素は燃料室から前記燃料出口への燃料の流れを阻止すべく閉鎖位置において弁座上に載っていることを特徴とする流通圧調整器。
【請求項２】
前記上方弁部材が、前記弁座から軸方向にずれていることを特徴とする請求項１記載の流通圧調整器。
【請求項３】
上方弁部材が球形及び切断球形であることを特徴とする請求項１記載の流通圧調整器。
【請求項４】
前記上方弁部材が自由浮動設計であることを特徴とする請求項１記載の流通圧調整器。
【請求項５】
弁座が、円滑な密封のため、製造工程において圧印加工されたことを特徴とする請求項１記載の流通圧調整器。
【請求項６】
前記弁偏倚部材が、中心開口を備えた螺旋形状の平板であることと、平板がｙ字形の中心開口を備え、平板に、少なくとも１つのブリッジによって結合された少なくとも２つの網状の同心リングを含むことを特徴とする請求項１記載の流通圧調整器。
【請求項７】
少なくとも１つのブリッジによって結合された、少なくとも２つの直径の異なる網状の同心リングが、燃料流を異なる方向に均質に拡散させることを特徴とする請求項６記載の流通圧調整器。
【請求項８】
前記ブリッジによって、前記弁偏倚部材の有効ビーム長が、最大の網状同心リンクの半径を超える長さまで増すことを特徴とする請求項６記載の流通圧調整器。
【請求項９】
前記弁偏倚部材が、圧着、溶接又はクリップによって前記下方容器に固定されたことを特徴とする請求項１記載の流通圧調整器。
【請求項１０】
前記下方弁部材に前記上方弁部材が収容されたことを特徴とする請求項１記載の流通圧調整器。
【請求項１１】
前記上方弁素子が弁座から上昇して、開位置につくと、前記下方弁部材によって前記上方弁部材が案内されることを特徴とする請求項１記載の流通圧調整器。
【請求項１２】
前記複数の燃料通路が、円形、ｕ字形、ｖ字形、矩形、又は、スロット形の形状をなすことを特徴とする請求項１記載の流通圧調整器。
【請求項１３】
前記複数の燃料通路が、少なくとも６つ以上に相当することを特徴とする請求項１記載の流通圧調整器。
【請求項１４】
前記複数の燃料通路が、上から下にテーパ状をなすことを特徴とする請求項１記載の流通圧調整器。
【請求項１５】
前記燃料出口が、前記燃料カバーに配置されたことを特徴とする請求項１記載の流通圧調整器。
【請求項１６】
更に、前記燃料流を前記弁偏倚部材から前記燃料出口に導く一体化通路を含むことを特徴とする請求項１５記載の流通圧調整器。
【請求項１７】
更に、内壁を含むことを特徴とする請求項１５記載の流通圧調整器。
【請求項１８】
更に、前記流通圧調整器に固定するための少なくとも１つのスナップ機構を含むことを特徴とする請求項１５記載の流通圧調整器。
【請求項１９】
圧力調整器用の弁組立体であって、
上方弁部材と、
前記上方弁部材を収容する下方弁部材が含まれており、燃料入口から受け入れた燃料流を導くため、複数の燃料通路が前記下方弁部材の上部の周囲に配置されていることと、
前記上方弁部材が、閉位置において弁座に載り、前記燃料入口から燃料出口への燃料流を妨げることを特徴とする、
弁組立体。
【請求項２０】
上方弁部材が前記弁座から軸方向にずれたことを特徴とする請求項１９記載の流通圧調整器。
【請求項２１】
上方弁部材が球形及び切断球形であることを特徴とする請求項１９記載の流通圧調整器。
【請求項２２】
前記上方弁部材が自由浮動設計であることを特徴とする請求項１９記載の弁組立体。
【請求項２３】
弁座が、円滑な密封のため、製造工程で圧印加工されたことを特徴とする請求項１９記載の弁組立体。
【請求項２４】
前記下方弁部材が上方弁部材を収容することを特徴とする請求項１９記載の弁組立体。
【請求項２５】
前記上方弁素子が弁座から上昇して開位置につくと、前記下方弁部材によって前記上方弁部材が案内されることを特徴とする請求項１９記載の弁組立体。
【請求項２６】
前記複数の燃料通路が、円形、ｕ字形、ｖ字形、矩形又はスロット形の形状をなすことを特徴とする請求項１９記載の弁組立体。
【請求項２７】
前記複数の燃料通路が、少なくとも６つ以上に相当することを特徴とする請求項１９記載の弁組立体。
【請求項２８】
前記複数の燃料通路が、上から下にテーパ状をなすことを特徴とする請求項１９記載の弁組立体。
【請求項２９】
流通圧調整器において燃料を調節する方法であって、以下の工程を含む方法。
燃料入口から燃料出口に燃料を導くため、複数の燃料通路を含む下方弁部材を設け、
前記燃料が前記下方弁部材を通過した後、前記燃料流が弁偏倚部材に通じるようにし、
前記燃料出口への前記燃料流を妨げるべく上方弁部材を設ける。
【請求項３０】
前記弁偏倚部材に、燃料流を前記弁偏倚部材から前記燃料出口に均質に拡散させる複数の開口が形成された、少なくとも１つのブリッジによって結合された少なくとも２つの同心リングが含まれることを特徴とする請求項２９記載の方法。
【請求項３１】
前記ブリッジによって、最大網状同心リングの半径を超える長さまで、前記弁偏倚部材の有効ビーム長が増すことを特徴とする請求項２９記載の方法。
【請求項３２】
前記弁偏倚部材が、常に燃料中に没していることを特徴とする請求項２９記載の方法。
【請求項３３】
前記複数の通路が、６つ以上に相当することを特徴とする請求項２９記載の方法。
【請求項３４】
前記複数の燃料通路が、上から下にテーパ状をなすことを特徴とする請求項２９記載の方法。
【請求項３５】
前記燃料出口を燃料カバーに配置することを特徴とする請求項２９記載の方法。
【請求項３６】
前記燃料カバーによって、前記燃料流を、まとまった流れとして前記弁偏倚部材から前記燃料出口に導くことを特徴とする請求項２９記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、参考迄にそっくりそのまま援用する、２００４年１１月２４日に提出した米国特許出願第１０／９９７，６５４号の一部継続出願である。本出願は、２００４年１２月１日に提出した、同時係属の米国暫定特許出願第６０／６３２，０９４号に対する優先権を主張するものであり、それをそっくりそのまま本明細書にて援用するものである。
【０００２】
本発明は、一般に、圧力制御装置に関するものであり、特に上方弁部材を案内し、自動車燃料供給装置に用いられる燃料流を導くための複数の燃料通路を含む、弁組立体を具備する圧力制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００３】
最近の自動車燃料供給装置は、燃料噴射器を用い、燃焼のためエンジンシリンダに燃料を供給する。燃料噴射器は、ポンプにより燃料が供給される燃料レールに取り付けている。燃料噴射器の適正な動作を確保すべく、燃料レールに燃料を供給する圧力を測定せねばならない。測定は、全てのエンジン毎分回転数レベルで、燃料供給装置における燃料圧を制御する圧力調整器を用いて実施される。
【０００４】
当該技術において既知の圧力調整器では、縦流路を備えた弁座に対して偏倚させられる弁偏倚部材が利用される。低燃料圧において、弁座を閉位置に偏倚させて、圧力調整器を通る燃料の流れを阻止する。燃料供給装置に圧力が生じると、弁座に対する圧力が、弁偏倚部材の偏倚力に打ち勝ち、燃料が弁座を通って流れることが可能になり、その結果、燃料供給装置内における燃料圧が制御される。
【０００５】
こうした圧力調整器は、満足のいくものではあるが、かなりの数の部品を必要とする。燃料圧調整器の材料及び製造コストを削減しようとする継続中の試みにおいて、寸法が小さく、部品の少ない燃料圧調整器を開発することが必要とされている。上方弁部材の不安定な動きに起因する弁座の摩損を阻止する弁組立体の開発も必要とされている。
【０００６】
従って、既知の圧力調整器の欠点を除いた圧力調整器を提供する必要がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、従って、追加部品のない、流れ特性の改善された燃料圧調整器を提供することにある。
【０００８】
本発明の目的は、上方弁部材が弁座から上昇している時、上方弁部材を案内することによって、弁座の磨耗を改善することにある。
【０００９】
更に、本発明の目的は、燃料圧調整器の材料と製造費を削減することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の態様の１つによれば、流通圧調整器は、燃料入口を備えて該燃料入口を通る燃料流が弁組立体に通じる下方容器と、燃料室内の燃料によって前記上方弁部材に加えられる圧力に対抗して、前記上方弁部材を前記燃料室に向かって偏倚させるための弁偏倚部材と、前記弁偏倚部材から前記燃料出口に燃料流を導くための燃料カバーとを備えており、前記弁組立体は下方弁部材を含み、複数の燃料通路が前記下方弁部材の上部まわりに円周方向に間隔をあけて配置され、前記弁組立体が、燃料入口から前記下方容器を経て燃料出口に至る燃料流を調整するように構成され、この際、上方弁部材が、前記燃料入口から前記燃料出口への燃料の流れを阻止すべく弁座上に近接した位置で載っている。
【００１１】
本発明のもう１つの態様では、圧力調整器用の弁組立体は、上方弁部材と、該部材を収容し、燃料入口から受け取る燃料流を導くべく、その上方部分の周囲に複数の燃料通路を配置した下方弁部材を含んでおり、上方弁部材は、閉位置において弁座に載り、燃料入口から燃料出口への燃料の流れを妨げる。
【００１２】
本発明のもう１つの態様では、燃料入口から燃料出口に燃料を導くため、複数の燃料通路を含む下方弁部材を設ける工程と、燃料が下方弁部材を通過した後、燃料流が弁偏倚部材に通じるようにする工程と、燃料出口への燃料流を妨げるため、上方弁部材を設ける工程を含む流通圧力調整器における燃料を調整するための方法を提供する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１と２は、下方弁部材３０と上方弁部材８０を含む、本発明による弁組立体５を例示する。下方弁部材３０は、ほぼ円筒形状をなし、下方弁部材３０の上部の周りに間隔をあけて配置した複数の燃料通路４５を具備した燃料室４０を含んでいる。複数の燃料通路４５は、燃料が弁座７０を通過する際に、燃料を制御し、導く。複数の燃料通路４５の側壁の深さ、幅及び角度を変えることで、一定の圧力流を形成すべく、圧力を調節し、設定できる。上述のパラメータを制御すれば、弁組立体５の性能を変更できる。
【００１４】
好適な実施形態では、複数の燃料通路４５はＵ字形であるが、楕円形、矩形、ｖ字形、円形又はスロット形であってもよい。６つ以上の、複数の燃料通路４５を備えるのが望ましい。上部の幅が下部の幅より大きくなるよう、上から下にテーパ状になった複数の燃料通路４５を備えるのも望ましい。
【００１５】
下方弁部材３０は、また、上部弁部材８０を部分的に収容し、弁座７０から上昇している場合には、上方弁部材８０を案内して、上方弁部材８０の側方への又は不安定な動きを阻止する。この結果、弁座７０の摩耗を軽減できる。
【００１６】
図３と４は、流通圧調整器１０において働く弁組立体５を例示する。流通圧調整器１０に、下方弁部材３０を収容する下方容器２０を含んでいる。
【００１７】
燃料室４０は、燃料ポンプ（図示せず）から圧力調整器１０に燃料を送る。燃料は、まず燃料フィルタ５０を通り、燃料室４０に流入する。燃料フィルタ５０は略円形であり、下方弁部材３０の下部の周りに、Ｏリング６０に隣接して配置されている。Ｏリング６０は、密封を施し、燃料供給装置の他のコンポーネントへの燃料漏出を阻止すべく、下方容器２０の下に配置している。Ｏリング６０は弾性材料から製造なり、ほぼ円形である。Ｏリング６０以外の密封手段も利用可能である。
【００１８】
図２及び５を参照すると、弁組立体５は、閉位置と開位置の間で移動可能に配置された上方弁部材８０と協働する弁座７０を含む。閉位置で、上方弁部材８０は、弁座７０の座面に接触して密封し、弁座７０を通る燃料流を阻止する。上方弁部材８０は、弁偏倚部材９０により閉位置に偏倚させられる。弁偏倚部材９０は、弁偏倚部材９０の外縁に圧着する下方容器２０で所定位置に保持される。これに代えて、溶接又はクリップで弁偏倚部材９０を下方容器２０に固定できる。加圧燃料が、燃料室４０を通って流れ、上方弁部材８０の底面に接触する迄、燃料室４０内にたまる。加圧燃料は、次に、上方弁部材８０を弁座７０から押し上げて、開位置にする。燃料は、弁座７０を通り、その後、燃料が下方弁部材３０を出る際に、燃料を制御して導く複数の燃料通路４５から流出する。上方弁部材８０が弁座から上昇すると、下方弁部材３０が、上方弁部材８０を案内して、弁座７０を摩耗させることになる、上方弁部材８０の側方への及び不安定な動きを阻止する。この結果燃料が上方弁部材８０に沿って進むのも阻止できる。弁座７０の製造に当たり、密封面は、上方弁部材８０と弁座７０との間の円滑な密封を確実にすべく圧印加工される。
【００１９】
加圧燃料の放出後、上方弁部材８０は、弁偏倚部材９０により偏倚されて、閉位置に戻る。弁偏倚部材９０は、流通圧調整器１０の仕様に従い要求される圧力に関連した所定の圧力で、流通圧調整器１０の上方弁部材８０を閉位置に保持する。
【００２０】
望ましい実施形態の場合、上方弁部材８０は、球体の形状をなし、自由浮動設計を保っている。上方弁部材８０は、流通圧調整器１０の他のコンポーネントによって保持されておらず、従って、弁偏倚部材９０との永続的接触を分担することはない。上方弁部材８０は、弁座７０から離されると、軸方向と半径方向の両方に自由に移動する。弁偏倚部材９０が、上方弁部材８０の上面に配置されて、弁座７０から軸方向に離れる上方弁部材８０の動きを助ける。入口燃料の圧力が、弁偏倚部材９０によって加えられる力を超えると、燃料によって、上方弁部材８０が軸方向の上方に押しやられ、上方弁部材８０は弁座７０を離れることになる。燃料は、弁偏倚部材９０の圧力が、上方弁部材８０を弁座７０に戻し、その結果、弁座７０の開口部が閉じるようにするのに十分な程強まるまで、流通圧調整器１０を通って、流れる。適合するが、必要ではない上方弁部材８０は、Siemens VDO Automotive Corporationが販売するMICRA FTRモデルに用いているモデルである。上方弁部材８０は、切断球形又は円錐台形を含む、異なる形状であってもよい。或いは弁偏倚部材９０に対し上方弁部材８０を溶接してもよい。
【００２１】
図４を参照すると、弁偏倚部材９０の構造によって、上方弁部材８０を閉じて、弁座７０の開口部を密封する力が生じる。弁偏倚部材９０によって、燃料供給装置における燃料圧を調節するのに必要なバネ定数も得られる。弁偏倚部材９０の構造は、少なくとも１つのブリッジ１２０によって互いにつながった少なくとも２つの同軸の同心リング１００及び１１０から構成される。弁偏倚部材の望ましい形状は、環状であるが、楕円を含む他の形状を選択してもよい。この構造から、左右対称スロット開口部１３０が形成される。望ましい実施形態の場合、左右対称スロット開口部１３０は、円弧形状をなす。これに代えて、円形、管形状、三角形又は角形状の、左右対称のスロット開口部１３０を用いてもよい。各同心リング１１０は、フックの法則に従ってバネ定数を計算するために用いられるビーム長を備えている。有効ビーム長は、弁偏倚部材９０の全長と定義される。他の全ての要素は一定のままにして、ビーム長を変化させる影響は、性能基準の変化をもたらす結果となる。同時に、左右対称スロット開口部１３０の開放領域を縮小することで、表面領域対開放領域の比が増大する場合、弁偏倚素子を流れる流体は、より大きい抵抗を受けることになる。従って、その最大リングの半径を超える長さまで、弁偏倚部材９０の有効ビーム長を増し、内側左右対称スロット開口部１３０の開放領域を縮小することでバネ定数が減少し、弁偏倚部材９０の剛性が低下する。ブリッジ１２０によって、第１のリング１００とその隣接する近隣リング１１０が網状構造をなすように接続される。ブリッジ１２０によって、弁偏倚部材９０のビーム有効長が増し、流通圧調整器１０にとって望ましいバネ定数が得られる。
【００２２】
弁偏倚部材９０により上方弁部材に釣合いの力が加わり、上方弁部材８０は、偏倚することなく、真直ぐ垂直に上昇する。左右対称開口部１３０は、弁座７０の開口部からの燃料の流れを様々な方向に導く、均質拡散器の働きをする。左右対称開口部１３０は、流れ特性が改善され、雑音が低減された、燃料流の分散を行う。図３と４を参照すると、弁偏倚部材９０の中心開口１４０は、下方容器２０及び弁座７０の中心軸に中心がくるのが望ましい。好適な実施形態では、中心開口１４０により、上方弁部材８０との３点接触が可能になる。これに代えて、２点以下又は４点以上の基準点で、弁偏倚部材９０と上方弁部材８０を接触させてもよい。この特徴により、上部弁部材８０を中心に配置し、流通圧調整器１０の低流量直線性を実現し、適正圧力で低流量の調整が行える。本発明に、弁座に対する上方弁部材の位置決め問題はなく、従って、一般に追加部品を必要とし、他の調整器設計に共通の、上方弁部材８０の浮動設計は、不要になる。これに代えて、弁偏倚部材９０の中心開口１４０の直径を縮小し、或いは中心開口を完全に除去することで、上方弁部材８０を半径方向に浮動させ得る。
【００２３】
図３と６を参照すると、流通圧調整器１０は、燃料カバー１５０を含む。燃料カバー１５０は、プラスチック成形材料からなり、流通圧調整器１０を収容する。燃料カバー１５０は、燃料流を弁偏倚部材９０から燃料出口１７０へ導き、回転させるための燃料通路１６０を含む。燃料出口１７０は円形であり、燃料カバー１５０の外縁に配置されている。該カバー１５０は、流通圧調整器１０に固定する際の容易さを考慮し、少なくとも１つのスナップ機構１８０を含んでいる。スナップ機構１８０は、一体クリップとして、燃料カバー１５０に直接成形できる。このため独立したクリップアタッチメントが不要となる。望ましい実施形態では、スナップ機構１８０は、流通圧調整器１０を所定位置に保持するクリップとして機能するタブである。これに代えて、流通圧調整器１０に燃料カバー１５０を固定せず、燃料カバーｉＳＯのない流通圧調整器１０を利用してもよい。燃料カバー１５０は、また、燃料の流動中、常に弁偏倚部材９０を燃料中に没した状態に保つ働きをし、この結果弁偏倚部材９０の耐久性が向上し、同時に、弁偏倚部材９０の振動雑音が弱まる。弁偏倚部材９０を出た後、燃料は、カバー室１９０内において、弁偏倚部材９０より高く迄上昇し、内壁２００を乗り越えて、更に燃料出口１７０に流れる。この過程で、流体流はまとまった流れとなって流出し、様々な方向に流出することはない。同様に、弁偏倚部材９０が燃料中に没することで、燃料が弁偏倚部材９０の上部と下部の両方にあるという保証が得られる。弁偏倚部材９０が燃料中に没することで、燃料が曝気しないという保証も得られ、その結果、流通圧調整器１０の雑音が小さくなる。最後に、燃料カバー１５０は、出荷及び輸送作業中、弁偏倚部材９０を保護する。
【００２４】
図７に示す如く、弁組立体５を備えた本発明の場合、流量の増大時、圧力は一定のままである。図７は、ｘ軸で測定した流量、ｙ軸で測定した圧力を示すが、重要なのはそれらの勾配である。全流量において、一定の水平な圧力線になる、グラフの線の勾配０が理想である。実際には、このグラフに示す如く、圧力対流量特性は、０に近い勾配である。
【００２５】
図８と９は、弁偏倚部材９０の代替実施形態を例示する。これら実施形態で、流通圧調整器１０の各種素子は、弁偏倚部材９０を除き全て同じである。図８の場合、弁偏倚部材９０は、同心リング構造のない、少なくとも３点の接触開口１４０を含んだ平板である。図９では、弁偏倚部材９０は、中心開口１４０を備える螺旋形状の平板である。
【００２６】
以上本発明を幾つかの実施形態に関連して説明したが、本発明の領域及び範囲を逸脱することなく、解説の実施形態に対する多くの修正、改変及び変更が可能である。従って、本発明は上記の実施形態とその均等物に制限されない。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】下方弁部材に複数の燃料通路を備えた弁組立体の透視図である。
【図２】弁組立体の断面図である。
【図３】弁偏倚部材を含む流通圧調整器の断面図である。
【図４】弁偏倚部材を含む流通圧調整器の透視図である。
【図５】弁偏倚部材の平面図である。
【図６】流通圧調整器用燃料カバーの透視図である。
【図７】圧力と流量との関係を例示したグラフである。
【図８】弁偏倚部材の３点接触の代替実施形態の平面図である。
【図９】弁偏倚素子の代替螺旋状実施形態の平面図である。
【符号の説明】
【００２８】
５  弁組立体、１０  流通圧調整器、２０  下方容器、３０  下方弁部材、４０  燃料室、４５、１６０  燃料通路、５０  燃料フィルタ、６０  Ｏリング、７０  弁座、９０  弁偏倚部材、１００、１１０  同心リング、１２０  ブリッジ、１３０  開口部、１４０  中心開口、１５０  燃料カバー、１７０  燃料出口、１８０  スナップ機構、２００  内壁
【図１】
2008518146.tif 000003
【図２】
2008518146.tif 000004
【図３】
2008518146.tif 000005
【図４】
2008518146.tif 000006
【図５】
2008518146.tif 000007
【図６】
2008518146.tif 000008
【図７】
2008518146.tif 000009
【図８】
2008518146.tif 000010
【図９】
2008518146.tif 000011
【国際調査報告】
2008518146.tif 000012
2008518146.tif 000013