(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧力制限弁（１０）であって、弁保持体（１）と、該弁保持体（１）に結合された弁挿入体（２）と、該弁挿入体（２）内に滑動可能に支承された弁ピストン（３）と、該弁ピストン（３）に閉鎖方向で作用する押圧力を負荷する圧縮ばね（５）とが設けられている形式のものにおいて、弁ピストン（３）と圧縮ばね（５）との間に調節円板（４）が配置されていて、圧縮ばね（５）が一方の側で弁保持体（１）の底部分に支持され、かつ他方の側で調節円板（４）の、弁ピストン（３）とは反対側の面に支持されており、弁挿入体（２）がポット形に形成された切欠き（２ａ）を有していて、該切欠き（２ａ）内に調節円板（４）が滑動可能に支承されており、弁保持体（１）がポット形に形成されていて、少なくとも２つの部分領域（１ａ，１ｂ）を備えており、該部分領域（１ａ，１ｂ）がそれぞれ異なった内径（Ｄ１，Ｄ２）を有していて、部分領域（１ａ，１ｂ）が互いに階段状に移行しており、弁保持体（１）の、小さな内径（Ｄ１）を有する第１の部分領域（１ａ）が、圧縮ばね（５）を受容するために働き、大きな内径（Ｄ２）を有する第２の部分領域（１ｂ）が、弁挿入体（２）を外側から取り囲んでおり、弁保持体（１）に流出通路（１ｃ）が設けられており、該流出通路（１ｃ）が、弁保持体（１）のポット内部を弁保持体（１）の外周面と接続する孔として形成されていることを特徴とする圧力制限弁。
【請求項２】
弁保持体（１）と弁挿入体（２）とが互いにかしめ固定されている、請求項１記載の圧力制限弁。
【請求項３】
弁保持体（１）と弁挿入体（２）とが互いにねじ結合されている、請求項１記載の圧力制限弁。
【請求項４】
弁保持体（１）の、異なった直径の部分領域（直径Ｄ１，Ｄ２）によって形成された階段状の移行部が、弁挿入体（２）に載置されている、請求項１記載の圧力制限弁。
【請求項５】
弁ピストン（３）の外周部に少なくとも１つのフラット箇所（３ａ，３ａ.１，３ａ.２，３ａ.３）が設けられている、請求項１記載の圧力制限弁。
【請求項６】
弁ピストン（３）の外周部に３つのフラット箇所（３ａ，３ａ.１，３ａ.２，３ａ.３）が設けられており、これらのフラット箇所（３ａ，３ａ.１，３ａ.２，３ａ.３）が弁ピストン（３）の外周部に周方向で見て均等に分配配置されている、請求項５記載の圧力制限弁。
【請求項７】
フラット箇所（３ａ）が弁ピストン（３）の長手方向軸線に対して平行に延びるように弁ピストン（３）に配置されている、請求項５又は６記載の圧力制限弁。
【請求項８】
フラット箇所（３ａ，３ａ.１，３ａ.２，３ａ.３）が、弁ピストン（３）の長手方向軸線に対して角度を成して方向付けられている、請求項５又は６記載の圧力制限弁。
【請求項９】
調節円板（４）が液体を貫流させる切欠き（４ａ）を有している、請求項１記載の圧力制限弁。
【請求項１０】
切欠き（４ａ）が偏心的に配置されている、請求項９記載の圧力制限弁。
【請求項１１】
流出通路（１ｃ）の軸線（Ａ）が弁保持体（１）の長手方向軸線（Ａ１）に対して角度を成して方向付けられている、請求項１記載の圧力制限弁。
【請求項１２】
弁ピストン（３）がピストンロッド（３ｂ）を有していて、該ピストンロッド（３ｂ）が弁保持体（１）のポット形の切欠き（部分室１ａ）に進入している、請求項１記載の圧力制限弁。
【請求項１３】
圧縮ばね（５）が円錐ばねとして形成されている、請求項１記載の圧力制限弁。
【請求項１４】
圧縮ばね（５）が弁ピストン（３）のピストンロッド（３ｂ）を同心的に取り囲んでいる、請求項１記載の圧力制限弁。
【請求項１５】
調節円板（４）が弁ピストン（３）のピストンロッド（３ｂ）に被せ嵌めされていて、そこで階段状の座に載置されている、請求項１記載の圧力制限弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の上位概念部に記載された形式の圧力制限弁に関する。
【０００２】
燃料、特にディーゼル燃料を噴射する装置に接続されている圧力制限弁は、書籍「ディーゼルエンジン  マネージメント（Diesel-engine Management）」シュツットガルト  １９９９年、第２７３頁に基づいて公知である（ISBN 0-7680-0509-4）。このような形式の圧力制限弁は、エマージェンシ走行特性を同時に準備する圧力制限のために働く。このような圧力制限弁は有利には、コモンレール系との関連において使用される。
【０００３】
既に公知の大量生産によって製造される圧力制限弁では、ばね受と弁ピストンとが一体的に形成されていて、圧縮ばねと一緒にポット形の弁保持体内に配置されている。弁保持体は弁ピストンとは反対側の端部に、止めナットを備えた調節ねじを有しており、この調節ねじを介して弁特性を調節すること及び製造誤差を補償することができる。構造が複雑かつ高価であるということを無視したとしても、公知の弁はその構造がかなり大きく嵩張っていて、噴射系の構成群への組込みが困難である。さらにこの公知の弁には、約９０ｌ／ｈのポンプ吐出量までしか調整できないという欠点がある。低い貫流量ではこのような圧力制限弁は再び閉鎖してしまう。このようなことは、エマージェンシ走行において強い制限を加えることになる。
【０００４】
発明の開示
本発明による圧力制限弁は、安価に製造可能な少数の部材によって傑出している。本発明のようにばね受とピストンとが分離していることによって、開放圧を簡単に調節すること及び製造誤差を補償することが可能になる。本発明による解決策はさらに特に次のような利点、すなわち比較的低いポンプ回転数及び僅かな貫流量においても安定したエマージェンシ走行が可能であるという利点を提供する。そして貫流量とはほぼ無関係な圧力特性線が得られる。本発明のように構成された圧力制限弁は、さらに、極めて小さなサイズによって傑出している。このことは、例えば僅かな取付け空間しか利用することができないレール又はピストンのような、噴射系の構成群への取付けを可能にする。また、圧力制限弁のピストンに設けられたフラット箇所によって、大きなポンプ吐出量に対しても十分な流過横断面が得られる。
【０００５】
図面
次に図面を参照しながら本発明について詳説する。
【０００６】
図１は、圧力制限弁の第１実施例を示す図であり、
図２は、図１に示された圧力制限弁における圧力と貫流量との間の関係を示す線図であり、
図３は、ピストンに長さの異なったフラット箇所を備えた、圧力制限弁の第２実施例を示す図であり、
図４は、ピストンの長手方向軸線に対して角度を成して方向付けられたフラット箇所を備えた、本発明の別の実施例を示す図であり、
図５は、弁開口を閉鎖するためにピストンによって負荷された玉を備えた、圧力制限弁の別の実施例を示す図であり、
図６は、フラット箇所が設けられていないピストンを備えた、圧力制限弁の別の実施例を示す図であり、
図７は、ピストンがフラット箇所と制御縁とを有している、圧力制限弁の別の実施例を示す図であり、
図８は、円錐形に形成された圧縮ばねがピストンに結合されたピストンロッドを同心的に取り囲んでいる、圧力制限弁の別の実施例を示す図であり、
図９は、ピストンがフラット箇所及び／又は制御縁を有している、図８に示された実施例の変化実施例を示す図である。
【０００７】
実施例
図１には、本発明による圧力制限弁の第１実施例が示されており、この圧力制限弁はエマージェンシ走行のためにも特に適している。圧力制限弁１０は弁保持体１を有しており、この弁保持体１はほぼポット形に形成されていて、異なった内径Ｄ１，Ｄ２を備えた２つの部分領域１ａ，１ｂを有している。この両部分領域１ａ，１ｂはそれぞれ弁保持体１の全長の一部にわたって延びていて、階段状に互いに移行し合っている。小さな内径Ｄ１を有する弁保持体１の部分領域１ａは、弁保持体１の底部に隣接している。大きな内径Ｄ２を有する弁保持体１の部分領域１ｂは、弁挿入体２に向けられている。弁保持体１の部分領域１ａは圧縮ばね５を受容するために働く。弁保持体１の部分領域１ｂは弁挿入体２を外側から取り囲んでおり、弁保持体１と弁挿入体２との間における結合部を生ぜしめている。有利には弁挿入体２は弁保持体１とかしめによって結合されている。このような固定形式は大量生産で安価に実現することができ、しかもこれは十分に信頼の置ける固定形式であることが証明されている。しかしながらまた択一的な解決策として、弁保持体１及び弁挿入体２に適宜なねじ山を設けて、両部材を互いに螺合によって結合することも可能である。このような結合形式は確かにあまり安価ではないが、製造誤差を補償するためのさらなる自由度に関して利点を提供する。すなわち両部材１，２の回動の強さを変えることによって、圧縮ばね５に対して加えられる予負荷もしくはプレロード（Vorspannung）を変化させることができる。弁挿入体２の中心に配置された孔には、弁ピストン３が滑動可能に支承されている。圧縮ばね５と弁ピストン３との間には、調節円板４が配置されており、この場合弁保持体１の部分領域１ａに位置する圧縮ばね５が一方では弁保持体１の底部に支持され、かつ他方では調節円板４の、弁ピストンとは反対側の側面に支持されている。圧縮ばね５は調節円板４を介して間接的に、弁ピストン３を閉鎖方向に負荷している。調節円板４自体は、弁挿入体２内に配置されたポット形の切欠き２ａ内に滑動可能に支承されている。弁ピストン３の開放運動時又は閉鎖運動時に、調節円板４は昇降運動し、この際にポット形の切欠き２ａの壁によって案内される。異なった直径領域（直径Ｄ１，Ｄ２）によって形成された弁保持体１の階段状の移行部は、弁挿入体２に載置されており、半径方向内側に向かって張り出している。これによって調節円板４のためのストッパが形成されている。圧縮ばね５に抗して作用する弁ピストン３の圧力負荷時に、調節円板４は最高で前記ストッパに当接するまで運動することができ、これによって、弁ピストン３が弁挿入体２における座から許容不能なほど大きく持ち上げられることも阻止される。調節円板４は液体が貫流する切欠き４ａを有しており、この切欠き４ａは有利には調節円板４に偏心的に配置されており、これによって調節円板４における弁ピストン３の良好な支持を保証することができる。弁ピストン３がその座から持ち上がった場合に、燃料は前記切欠き４ａを通って、圧縮ばね５を収容する弁保持体１の部分領域１ａ内に流入することができる。弁保持体１の壁には少なくとも１つの流出通路１ｃが設けられており、この流出通路１ｃは有���には、弁保持体１の部分領域１ａを弁保持体１の外周面と接続する孔として形成されている。この流出通路１ｃは有利には水平に配置されている（図３）。しかしながら流出通路１ｃは図１に示されているように、弁保持体１の壁に斜めに延びるように設けられていてもよい。すなわち流出通路１ｃの軸線Ａと弁保持体１の長手方向軸線Ａ１とは、互いに角度を成して方向付けられており、つまり有利には軸線Ａと弁ピストン３の長手方向軸線との間には鋭角が形成されるようになっている。弁保持体１の外周面にはさらに座に位置するようにシール手段、有利にはＯリング６が配置されている。図面にはさらに保護キャップ７が示されており、この保護キャップ７は、取り付けられる前のストック中及び搬送中に圧力制限弁１０を損傷及び汚染に対して保護するために働く。
【０００８】
圧縮ばね５と、液圧に対して有効な座直径、つまり弁挿入体２と弁ピストン３との接触縁によって生ぜしめられる座直径とは、所定可能な開放圧Ｐ１が生ぜしめられるように、互いに合わせられている。この開放圧Ｐ１が調節円板４によって調節可能であると、特に有利である。また厚さの異なった調節円板４を使用することによって、回避不能な製作誤差を簡単に補償することが可能である。圧力制限弁１０の簡単な構造を有する部材は、安価に製造及びストックすることができる。エマージェンシ走行のための所望の圧力は、弁挿入体２における弁ピストン３の案内直径と弁座の直径との間の共働もしくは相互作用によって簡単に調整される。弁ピストン３はさらに、その外周部に配置されたフラット箇所３ａを有している。圧力制限弁１０の特に有利な構成では、全部で３つのフラット箇所３ａが設けられており、これらのフラット箇所３ａは弁ピストン３の全周にわたって均一に配置されている。大きな貫流量における使用可能性の限界は、これらのフラット箇所３ａの横断面によって規定されている。圧縮ばね５のばね力は、調節円板４を負荷していて、ひいては弁ピストン３を閉鎖方向に負荷している。圧力が所定の値を上回ると、圧縮ばね５のばね力はもはや、圧力制限弁１０を閉鎖状態に保つのに十分ではなくなる。圧力のこの値、いわゆる開放圧は、第２世代のコモンレール系では約１８５０〜１９５０ｂａｒの間である。この圧力値は、相応に寸法設定された調節円板４を用いて簡単に調節可能である。開放圧に達すると、弁ピストン３は弁挿入体２における座から持ち上がり、弁ピストン３と弁挿入体２とによって取り囲まれた室において圧力が形成される。大きな液圧有効面によって弁ピストンは弁挿入体２から次のように、すなわちピストン３に設けられたフラット箇所３ａが有効になり、燃料が自由な横断面を介して流出できるほど、大きく滑り出す。弁ピストン３に一体成形されたフラット箇所もしくは制御縁によって、エマージェンシ走行のための特性線が調整される。圧力制限弁１０が約１５ｌ／ｈの貫流量において初めて再び閉鎖するようになっていると、理想的である。閉鎖の時点から圧力制限弁１０の機能は不安定になる。弁ピストン３と弁挿入体２との間における遊びが増大すると、圧力制限弁１０は例えば既に約４０ｌ／ｈの貫流量において閉鎖することになる。このような場合にはその結果、内燃機関の低回転数時に相応な低い吐出量において、もはや安定した噴射が不可能になる。フラット箇所３ａのない弁ピストン３を備えた圧力制限弁には、圧力が極めて迅速に上昇するという欠点がある。
【０００９】
本発明による構成の利点は、図２に示された線図、つまり圧力と貫流量との間の関係を示す線図からも明らかである。図２に示された直角の座標系のＸ軸には、圧力が任意の単位で示され、かつＹ軸には、同様に任意の単位で貫流量又は容積流が示されている。Ｋ１で示された特性線は、通常運転時における前記値、つまり圧力と貫流量との間の関係が示されている。そして特性線Ｋ２はエマージェンシ走行における関係が示されている。特性線Ｋ２から明らかなように、本発明のように構成された圧力制限弁は、幅広いエマージェンシ走行窓（Notlauffenster）Ｆにわたって満足のいくエマージェンシ走行を可能にする。
【００１０】
図３に示された本発明の別の実施例では、弁ピストン３の外周面にフラット箇所３ａ.１が設けられており、これらのフラット箇所３ａ.１は弁ピストン３の全長にわたって延在している。図１に示された実施例では、フラット箇所３ａは単に弁ピストン３の長さの一部にわたってしか延びていない。
【００１１】
図４に示された本発明の別の実施例では、弁３の外周面に設けられたフラット箇所３ａ.２は、弁ピストン３の長手方向軸線に対して角度を成して方向付けられている。このように構成されていると、弁ピストン３の位置に応じて、燃料の貫流のために程度の差こそされ大きな横断面が生ぜしめられる。図４に同様に示されているように、流出通路１ｃ.１が択一的に弁挿入体２に配置されていてもよい。
【００１２】
本発明の別の有利な構成では、ピストンは圧力制限弁１０のシール機能を直接的に引き受けていない。弁開口は玉によって閉鎖され、この玉自体はばね負荷されたピストンによって負荷される。このことは、このように構成された圧力制限弁の一部を拡大して示す断面図である図５から明らかである。符号２で示された弁挿入体２には、玉５０が座に支承されていて、これによって弁開口２ｂを閉鎖している。玉５０はばね負荷された弁ピストン３によって負荷されていて、この弁ピストン３は玉５０をその座に押し付ける。
【００１３】
図６には本発明のさらに別の実施例が示されている。この実施例は、図１に示された圧力制限弁をより安価に簡単化した変化実施例である。図６に示された圧力制限弁１０は、弁挿入体２内に滑動可能に支承された弁ピストン３を有している。この弁ピストン３はほぼ円筒形の形状を有していて、その外周面にフラット箇所を有していない。
【００１４】
図７に示された圧力制限弁の別の有利な構成では、圧力制限弁１０の弁挿入体２内に滑動可能に支承された弁ピストン３は、その外周面に複数のフラット箇所３ａ，３ａ.３を有しており、これらのフラット箇所３ａ，３ａ.３の制御縁は、弁ピストン３の、圧縮ばね５に向けられた端面から、異なった間隔を有している。従ってフラット箇所３ａ，３ａ.３は弁ピストン３の運動時に異なった時点で作用する。この構成は、弁ピストン３の長手方向軸線に対して平行に方向付けられたフラット箇所でも、弁ピストン３の長手方向軸線に対して斜めに方向付けられたフラット箇所でも、どちらも可能である。
【００１５】
図８に示された本発明による圧力制限弁１０の別の実施例では、図１に示された実施例に比べてさらに丈夫な圧力制限弁の構成が示されており、この実施例では弁ピストン３は、圧縮ばね５に対して同心的に配置されたピストンロッド３ｂで、弁保持体１の部分領域１ａに進入している。圧縮ばね５は円錐ばねとして形成されていて、その底面で弁保持体１のポット底部に支持されている。圧縮ばね５の小さな底面は調節ばね４に載置されており、この調節ばね４は弁ピストン３のピストンロッド３ｂに被せ嵌められていて、ピストンロッド３ｂにおいて段部に載置されている。この圧力制限弁はエマージェンシ走行のためには適していない。
【００１６】
図９には、弁ピストン３がフラット箇所３ａを有している、圧力制限弁の別の実施形態が示されている。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】圧力制限弁の第１実施例を示す図である。
【図２】図１に示された圧力制限弁における圧力と貫流量との間の関係を示す線図である。
【図３】ピストンに長さの異なったフラット箇所を備えた、圧力制限弁の第２実施例を示す図である。
【図４】ピストンの長手方向軸線に対して角度を成して方向付けられたフラット箇所を備えた、本発明の別の実施例を示す図である。
【図５】弁開口を閉鎖するためにピストンによって負荷された玉を備えた、圧力制限弁の別の実施例を示す図である。
【図６】フラット箇所が設けられていないピストンを備えた、圧力制限弁の別の実施例を示す図である。
【図７】ピストンがフラット箇所と制御縁とを有している、圧力制限弁の別の実施例を示す図である。
【図８】円錐形に形成された圧縮ばねがピストンに結合されたピストンロッドを同心的に取り囲んでいる、圧力制限弁の別の実施例を示す図である。
【図９】ピストンがフラット箇所及び／又は制御縁を有している、図８に示された実施例の変化実施例を示す図である。
【符号の説明】
【００１８】
１  弁保持体、  １ａ  部分領域、  １ｂ  部分領域、  １ｃ  流出通路、  ２  弁挿入体、  ２ａ  切欠き、  ３  弁ピストン、  ３ａ  フラット箇所、  ３ａ.１  フラット箇所、  ３ａ.２  フラット箇所、  ３ａ.３  フラット箇所、  ４  調節円板、  ４ａ  切欠き、  ５  圧縮ばね、  ６  シールリング、  ７  保護キャップ、  １０  圧力制限弁、  Ａ  軸線、  Ａ１  軸線、  Ｄ１  直径、  Ｄ２  直径、  Ｋ１  特性線、  Ｋ２  特性線、  ５０  玉
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0004673627.tif 000008
【図８】
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【図９】
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