(57)【要約】  燃料供給装置内において燃料流を導くための流通圧調整器用装置と方法に関する。この装置は、燃料入口を備える下方容器を含み、燃料は、燃料入口を通って流れ、燃料室を貫く弁偏倚部材及び燃料通路を備える下方弁素子に通じる。弁偏倚部材は、セラミック弁素子の開閉によって、燃料室を通る燃料流を許し又は妨げる。弁偏倚部材は、少なくとも１つの橋絡部で結合された少なくとも２つの網状同心リングを備える平らな円板を含む。燃料は、開いた弁素子を通過し、下方弁素子燃料通路を通り、弁偏倚部材に達する。次に、弁偏倚部材が燃料流を拡散させる。燃料カバーにより、燃料流を弁偏倚部材から燃料出口に導く。
2008522099.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、燃料室を貫く弁組立体と通じる下方容器と、
燃料室内の燃料によってセラミック弁素子に加えられる圧力に対抗して、前記セラミック弁素子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、
前記弁組立体が燃料室と下方弁部材とを含み、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に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、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、
セラミック弁素子が、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ことを特徴とする流通圧調整器。
【請求項２】
セラミック弁素子が、前記弁座から軸方向にずれたことを特徴とする請求項１記載の流通圧調整器。
【請求項３】
前記セラミック弁素子がアルミナ酸化物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４】
弁素子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５】
前記弁素子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６】
円滑な密封のため、前記弁座が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７】
前記弁偏倚部材が、中心開口を備えた螺旋形状の平らな円板であり、平らな円板がｙ字形の中心開口を備え、平らな円板に、少なくとも１つの橋絡部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が含ま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８】
少なくとも１つの橋絡部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一に拡散させることを特徴とする請求項７記載の流通圧調整器。
【請求項９】
前記橋絡部によって、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迄増すことを特徴とする請求項７記載の流通圧調整器。
【請求項１０】
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１１】
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１２】
更に、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１１記載の燃料カバー。
【請求項１３】
更に、内壁を含むことを特徴とする請求項１１記載の燃料カバー。
【請求項１４】
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１１記載の燃料カバー。
【請求項１５】
流通圧調整器における雑音の発生を低減するための方法であって、
セラミック弁素子によって、通路を通る燃料流が妨げられる、燃料入口から燃料出口に至る燃料流の前記通路を設け、
前記通路の通過中、前記燃料流が弁偏倚部材に通じるようにする方法。
【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、２００４年１２月１日に提出された、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援用する。本出願は、参考迄にそっくりそのまま援用されている、２００４年１１月２４日に提出された米国特許出願第１０／９９７，６５４号の一部継続出願である。
【０００２】
本発明は、一般に、圧力制御装置に関し、特に自動車燃料供給装置に用いられるセラミック弁素子を含む弁組立体を備えた圧力制御装置に関する。
【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、ポンプから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】
大部分の圧力調整器の弁は、ステンレス鋼や他の金属材料で造った上方弁部材と、ステンレス鋼や他の金属材料で製作した下方弁部材又は弁座を利用している。弁が開くと、弁素子が弁座から上昇し、浮動して、弁座と接触する可能性がある。弁が閉じると、弁素子が降下し、弁座に納まる。高密度の金属弁素子は、弁座の密封面を摩損する可能性があるが、これはゴーリング（galling）とも呼ばれる。この摩損は、弁素子が弁座にぶつかって、弁素子と弁座の間にゴーリングが生じることに起因する。
【０００５】
圧印加工が、弁座の密封面を改良するのに好適な方法である。金属球又は弁素子を用いて、金属弁座を圧印加工する。この処理によって、圧印加工中にゴーリングが生じる可能性がある。弁素子と弁座のヤング率が同じとき、両方の部品が、圧印加工の作業中に同様の率で変形する可能性がある。その結果、耐漏れ性が不十分になる。
【０００６】
当該技術において既知の圧力調整器は、縦流路を備えた弁座に対し偏倚させられる弁偏倚部材を利用する。低燃料圧において、弁座を閉位置に偏倚させ、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。
【０００７】
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、同時に不十分な耐漏れ性を低下させ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要求されている。
【０００８】
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】
【０００９】
本発明の目的は、従って、追加部品のない、雑音及び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。
【００１０】
更に、本発明の目的は、燃料圧調整器の材料及び製造コストを削減することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
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、該燃料入口を通る燃料流が、燃料室を貫く弁組立体と通じる下方容器と、燃料室内の燃料によってセラミック弁素子に加えられる圧力に対抗して、前記セラミック弁素子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、前記弁組立体が燃料室と下方弁部材とを含み、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に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。
【００１２】
本発明のもう１つの態様では、流通圧調整器用の弁偏倚部材が、下方容器に対し固定相対位置に固定される平らな円板と、燃料入口から燃料出口に送られる燃料流を制御するための平らな円板と通じている燃料流を含む。
【００１３】
本発明の更にもう１つの態様は、流通圧調整器での雑音の発生を低減する方法を提供する。この方法は、燃料入口から燃料出口に至る燃料流の通路を設け、弁素子によって該通路を通る燃料流を妨げ、通路の通過中、燃料流が弁偏倚部材に通じるようにする。
【発明の実施するための最良の形態】
【００１４】
図１から３は、本発明の流通圧調整器１０を例示する。流通圧調整器１０は、燃料管３０を含む下方容器２０を備える。燃料管３０は、略円筒状で、燃料ポンプ（図示せず）から燃料圧調整器１０に燃料を導く燃料室４０を収容している。好適な実施形態では、燃料管３０はステンレス鋼からなる。燃料は、先ず燃料フィルタ５０を通過し、燃料室４０に流入する。燃料フィルタ５０は略円形状をなし、燃料管３０の下部周りにＯリング６０に隣接して配置される。Ｏリング６０は、燃料供給装置の他の部品を密封し、漏れた燃料がそれらに流入するのを阻止すべく、下方容器２０の下に配置されている。Ｏリング６０は弾性材料からなり、略円形状をなす。Ｏリング６０以外の封止手段も使用できる。
【００１５】
流通圧調整器１０は、閉位置と開位置の間に移動可能に配置された弁素子８０と協働する弁座７０をも含む。閉位置で、弁素子８０は、弁座７０の座面に接触し、密封し、燃料流が弁座７０を通るのを阻止する。弁素子８０は、弁偏倚部材９０により閉位置に偏倚される。弁偏倚部材９０は、該部材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。溶接又はクリップにより弁偏倚部材９０を下方容器２０に固定してもよい。加圧燃料が燃料室４０を通って流れ、弁素子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、弁素子８０を弁座７０から押し上げ、開位置にする。燃料は、弁座７０を通る。弁座７０の製造時、密封面を、弁素子８０と弁座７０との間の円滑な密封を確実なものにすべく圧印加工するとよい。
【００１６】
加圧燃料の放出後、弁素子８０は、弁偏倚部材９０により偏倚され、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量で、流通圧調整器１０の弁素子７０を閉位置に保持する働きをする。
【００１７】
好適な実施形態では、弁素子８０は球状をなし、自由浮動状態を保つ。弁素子８０は、圧印加工中にゴーリングが生じるのを防ぎ、弁座の摩損を軽減すべく、アルミナ酸化物等のセラミックスで造る。弁素子８０は、摩耗、熱、腐食環境で機能し、約１１００℃迄の温度に対し寸法安定性を保つ。弁素子８０は流通圧調整器１０の他の部品で保持されておらず、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。弁素子８０は、弁座７０から離れると、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が弁素子８０の上面に配置され、弁座７０から軸方向に離れる弁素子８０の動きを助ける。入口燃料の圧力が弁偏倚部材９０により加わる力を超えると、燃料により弁素子８０が軸方向の上方に押し上げられ、弁素子８０は弁座７０を離れる。燃料は、弁偏倚部材９０の圧力が弁素子８０を弁座７０に戻し、その結果、弁座７０の開口部が閉じるのに十分な程に強まる迄流通圧調整器１０を通って流れる。弁素子８０は、切断球形又は円錐台形を含む種々の形状を持ち得る。また、弁偏倚部材９０に弁素子８０を溶接で結合してもよい。
【００１８】
図３から５を参照すると、弁偏倚部材９０の構造により、弁素子８０を閉じ、弁座７０の開口部を密封する力が生じる。弁偏倚部材９０で、燃料供給装置での燃料圧の調節に必要なバネ定数も生ずる。弁偏倚部材９０は、少なくとも１つの橋絡部１２０で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と１１０からなる。弁偏倚部材は望ましくは環状であるが、楕円を含む他の形状でもよい。この構造から、左右対称なスロット開口部１３０が生ずる。好適な実施形態では、左右対称のスロット開口部１３０は円弧状をなす。円形、管形、三角形又は角形等の形状をなす、左右対称のスロット開口部１３０を選択してもよい。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るビーム長を有している。有効ビーム長は、弁偏倚部材９０の全長を意味する。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と、性能基準の変化が起こる。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。従って、最大リングの半径を超える長さ迄弁偏倚部材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と、バネ定数が減り、弁偏倚部材９０の剛性が下る。橋絡部１２０で、第１のリング１００とその隣接する近隣リング１１０を、網状構造となるように接続できる。橋絡部１２０により弁偏倚部材９０のビーム有効長が増し、流通圧調整器１０に所望のバネ定数が得られる。
【００１９】
弁偏倚部材９０により弁素子８０に釣合いの力が加わり、弁素子８０は、偏倚することなく、真直ぐ垂直に上昇可能になる。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、均一拡散器の働きをする。左右対称開口部１３０は、流れ特性を改善し、雑音の低減した燃料流の分散を可能とする。
【００２０】
弁偏倚部材９０の中心開口１４０は、下方容器２０と弁座７０の中心軸にその中心が一致すると望ましい。好適な実施形態では、中心開口１４０は弁素子８０との３点接触を可能とする。２点以下又は４点以上の基準点で、弁偏倚部材９０と弁素子８０を接触させてもよい。この特徴によって、弁素子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を行える。本発明に弁座に対する弁素子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した弁素子８０の浮動設計は不要になる。弁偏倚部材９０の中心開口１４０の直径を縮小し又は中心開口を完全に除去し、弁素子８０を半径方向に浮動させることもできる。
【００２１】
図３と６を参照すると、流通圧調整器１０は、燃料カバー１５０も含む。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、弁偏倚部材９０から燃料出口１７０へ燃料流を導いて回転させる燃料通路１６０を含む。燃料出口１７０は略円形であり、カバー１５０の外縁に配置されている。燃料カバー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を含む。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。この結果、独立したクリップ部品は不要となる。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。流通圧調整器１０に燃料カバー１５０を固定せず、燃料カバー１５０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、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も果たし、もって弁偏倚部材９０の耐久性を高め、同時に弁偏倚部材９０の振動雑音を抑える。弁偏倚部材９０を出た後、燃料は、カバー室１９０内で、弁偏倚部材９０より高く迄上昇し、内壁２００を乗り越え、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ことを保証できる。弁偏倚部材９０が燃料中に没することで、燃料の曝気を防ぎ、その結果、流通圧調整器１０の雑音が小さくできる。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。
【００２２】
図７と８は、弁偏倚部材９０の代替実施形態を例示する。これら実施形態の場合、流通圧調整器１０の各種素子は、弁偏倚部材９０を除き、全て同一である。図７の場合、弁偏倚部材９０の構造は、同心リング構造のない、少なくとも３点の接触開口１４０を含む平らな円板である。図８の場合、弁偏倚部材９０の構造は、中心開口１４０を備える螺旋形状の平らな円板である。
【００２３】
本発明を、幾つかの実施形態に関連して開示したが、本発明の領域及び範囲を逸脱することなく、上記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及びその均等物に制限されない。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】弁組立体の透視図である。
【図２】上方弁素子が開位置にある、弁組立体の断面図である。
【図３】弁偏寄部材を含む流通圧調整器の断面図である。
【図４】弁偏寄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】燃料カバーの透視図である。
【図７】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８】弁偏倚部材の代替螺旋状実施形態の平面図である。
【符号の説明】
【００２５】
１０  流通圧調整器、２０  下方容器、３０  燃料管、４０  燃料室、５０  燃料フィルタ、６０  Ｏリング、７０  弁座、８０  弁素子、９０  弁偏倚部材、１１０  同心リング、１２０  橋絡部、１３０  左右対称スロット開口部、１４０  中心開口、１５０  燃料カバー、１６０  燃料通路、１７０  燃料出口、１８０  スナップ機構、１９０  カバー室、２００  内壁
【図１】
2008522099.tif 000003
【図２】
2008522099.tif 000004
【図３】
2008522099.tif 000005
【図４】
2008522099.tif 000006
【図５】
2008522099.tif 000007
【図６】
2008522099.tif 000008
【図７】
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【図８】
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【手続補正書】
【提出日】平成19年11月26日(2007.11.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料入口（３０）を備え、該燃料入口（３０）を通る燃料流が、燃料室（４０）を貫く弁組立体（７０）と通じる下方容器（２０）と、
燃料室（４０）内の燃料によってセラミック弁素子（８０）に加えられる圧力に対抗して、前記セラミック弁素子（８０）を前記燃料室（４０）に向かって偏倚させるための弁偏倚部材（９０）と、
前記偏倚部材（９０）から燃料出口に燃料流を導くための燃料カバーとを備え、
前記弁組立体が燃料室（４０）と下方弁部材（７０）とを含み、燃料流を下方容器に向けるべく、複数の燃料通路（４５）が前記下方弁部材（７０）の上部の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、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、この際セラミック弁素子（８０）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（７０）上に近接した位置で載っており、
前記弁偏倚部材（９０）が、中心開口（１４０）を備えた螺旋形状の平らな円板であり、平らな円板がｙ字形の中心開口を備え、平らな円板に、少なくとも１つの橋絡部（１２０）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（１００，１１０）が含まれていることを特徴とする流通圧調整器。
【請求項２】
少なくとも１つの橋絡部（１２０）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（１００，１１０）が、燃料流を異なる方向に均一に拡散させ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】
前記橋絡部（１２０）によって、前記弁偏倚部材（９０）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迄増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４】
セラミック弁素子（８０）が、前記弁座（７０）から軸方向にず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５】
前記セラミック弁素子（８０）がアルミナ酸化物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６】
前記セラミック弁素子（８０）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７】
前記セラミック弁素子（８０）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８】
円滑な密封のため、前記弁座（７０）が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９】
前記弁偏倚部材（９０）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１１】
前記燃料カバーが燃料流を前記弁偏倚部材（９０）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１０記載の流通圧調整器。
【請求項１２】
前記燃料カバーが内壁を含むことを特徴とする請求項１０記載の流通圧調整器。
【請求項１３】
前記燃料カバーが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１０記載の流通圧調整器。
【国際調査報告】
2008522099.tif 000011
2008522099.tif 000012