(57)【要約】【課題】弁閉動作の応答性に優れたリリーフバルブを提供すること。【解決手段】リリーフバルブであって、バルブボデーは、ボールバルブが作動する付近において、内径が他の部分より大きく構成されるバルブ作動室を有し、バルブ作動室は、前記バルブシートと対向する部分において、バルブの作動方向に内径が徐々に小さくなり、テーパ形状の内壁を有するリリーフバルブ。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バルブボデーと、
該バルブボデー内に配設されたボールバルブと、
前記バルブボデー内に設けられ前記ボールバルブが着座可能なバルブシートと、
前記ボールバルブを前記バルブシートの方向に付勢する付勢部材とを備えるリリーフバルブであって、
前記バルブボデーは、前記ボールバルブが作動する付近において、内径が他の部分より大きく構成されるバルブ作動室を有し、
前記バルブ作動室は、前記バルブシートと対向する部分において、バルブの作動方向に内径が徐々に小さくなり、テーパ形状を呈していることを特徴とするリリーフバルブ。
【請求項２】
前記バルブボデーは、
流体路のハウジングと、
前記ハウジングに設けられた流体路に連通する穴に嵌入されたリテーナとから構成され、
前記リテーナは、前記付勢部材の一端を支持することを特徴とする請求項１に記載のリリーフバルブ。
【請求項３】
前記バルブ作動室のテーパ形状は、前記リテーナのバルブシートと対向する面に形成されることを特徴とする請求項２に記載のリリーフバルブ。
【請求項４】
前記リテーナは外周部に、前記ハウジングとの締結部と前記ハウジングとのシール部が設けられることを特徴とする請求項２または請求項３に記載のリリーフバルブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧力流体管路に設けられるリリーフバルブに関する。特に、内燃機関（エンジン）に、圧力をかけられた燃料を供給する燃料供給装置のデリバリパイプに用いられるリリーフバルブに関連する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンの各シリンダに一定圧力の燃料を供給する燃料供給装置のデリバリパイプの端部には、燃料の圧力を制限するためにリリーフバルブが設けられる。
【０００３】
このようなリリーフバルブには、燃費向上、低排ガス公害のため、安定した燃料圧力調整機能が必要であり、迅速なバルブの開閉動作、確実な密閉性が要求される。
【０００４】
従来技術の特開２００１−０２７１６３号公報では、バルブボデー、ボールバルブ体、バルブシート、バルブスプリングを備えるリリーフバルブにおいて、バルブ閉動作時の完全密閉までの時間遅れが、図２５に示されるように、バルブスプリング１２０の荷重方向とボールバルブ体１２２閉方向の偏芯に起因することが調査され記載されている。さらに対策として、図１５に示されるようにボールシートに所定のクリアランスをもってボールバルブ体を軸方向に案内するガイド部を設けている。この対策によれば、バルブスプリングの荷重軸が偏芯していたとしても、ボールバルブ体がガイドされてほとんど偏芯することなく開閉動作し、ボールバルブ体の閉弁遅れが低減される。
【０００５】
他方で、バルブスプリングの荷重軸の偏芯を減少させることも考えられるが、バルブスプリングに用いられるコイルスプリングは、直線状のバネ材をらせん状に形成したものであるので、端面を研削加工や切削加工により平坦に加工しても、コイルスプリングの内径側のボールバルブ体と当接する部分は、一周分全て、ボールバルブ体と当接しない。すなわち、バルブスプリングの荷重軸の偏芯を無くすことは、無理である。この解決策として、バルブスプリングとボールバルブ体の間に両者を調芯する部材を設ければよいが、ボールバルブ体と当接する凹面状の加工が困難であり、リリーフバルブ全体の大型化につながってしまう。
【特許文献１】特開２００１−０２７１６３号公報（図１５、図２５）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記のように、特許文献１のリリーフバルブでは、バルブシートに所定のクリアランスをもってボールバルブ体を軸方向に案内するガイド部を設けて、弁の開閉動作の確実性を高めている。
【０００７】
しかしながら、この構成では、ボールバルブ体とガイド部は摺動するため、摩擦力が発生し、バルブスティック現象などを引き起こし、迅速な閉弁動作が阻害される虞がある。
【０００８】
また、ガイド部とボールバルブ体の滑らかな摺動を安定させるために、ガイド部の内径の寸法管理は、ミクロン精度の高精度が要求され、コストアップにつながる。さらに、軸方向にガイド部が配設されることになるので、リリーフバルブが大型化してしまう。
【０００９】
以上の問題を解決するために、本発明では、コンパクトかつ、機械的摩擦を最小にし確実で、閉弁時の応答性に優れたリリーフバルブを提供することを技術的課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の問題を解決するために、バルブボデーと、該バルブボデー内に配設されたボールバルブと、前記バルブボデー内に設けられ前記ボールバルブが着座可能なバルブシートと、前記ボールバルブを前記バルブシートの方向に付勢する付勢部材とを備えるリリーフバルブであって、前記バルブボデーは、前記ボールバルブが作動する付近において、内径が他の部分より大きく構成されるバルブ作動室を有し、前記バルブ作動室は、前記バルブシートと対向する部分において、バルブの作動方向に内径が徐々に小さくなり、テーパ形状を呈するリリーフバルブとしたことである。
【００１１】
上記の問題を解決するために、請求項１に加えて、請求項２において講じた技術的手段は、前記バルブボデーは、流体路のハウジングと、前記ハウジングに設けられた流体路に連通する穴に嵌入されたリテーナとから構成され、前記リテーナは、前記付勢部材の一端を支持するリリーフバルブとしたことである。
【００１２】
上記の問題を解決するために、請求項２に加えて、請求項３において講じた技術的手段は、前記バルブ作動室のテーパ形状は、前記リテーナのバルブシートと対向する面に形成されるリリーフバルブとしたことである。
【００１３】
上記の問題を解決するために、請求項２または請求項３に加えて、請求項４において講じた技術的手段は、前記リテーナは外周部に、前記ハウジングとの締結部と前記ハウジングとのシール部が設けられるリリーフバルブとしたことである。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１の発明によれば、付勢部材に付勢されるボールバルブが作動して弁の開閉を行うバルブ作動室は、内径が他の部分より大きく形成される。さらに、バルブ作動室の下流側は、テーパ状の段差を介して他の部分と連通する。この構成によれば、バルブシートとバルブボールの離間による開弁後、流体圧力の減圧により閉弁しようとバルブボールがバルブシートに接近する際に、バルブボール下流でテーパ状の段差に沿って流れる流体がバルブボールに作用して、バルブボールを作動室の中心に一致させる力が働く。バルブボールの上流でバルブシートのシール面に沿って流れる流体がバルブボールに作用して、バルブボールを作動室の中心およびバルブシートの中心に一致させる力が働く。これら力の作用によりバルブスプリングの荷重軸が偏芯しても、バルブボールは求芯するので閉弁動作時において、確実で迅速な閉弁動作が可能となる。また、機械的摩擦が可及的に低減される構成であるため、各部品の耐摩耗性も向上し、閉弁時の応答性が高められる。
【００１５】
さらに、バルブボデーの内部に形成されるバルブ作動室の下流にテーパ形状を付加した構成であるので、リリーフバルブが大型することなく、最小の構成部品で優れたバルブ性能を達成できる。
【００１６】
以降、上流側とは、リリーフバルブにおいて流体路と連通するバルブシート側、下流側とは、圧力を減少させるために流体が排出される側をさすこととする。
【００１７】
また、請求項２の発明によれば、流体路のハウジングに設けた穴に、バルブシート、ボールバルブ、付勢部材、リテーナを挿入した構成であるので、外部にリリーフバルブが突出することなく、最小容積でリリーフバルブを構成することができる。
【００１８】
請求項３の発明によれば、バルブボデーに複雑な形状の加工が必要なくなり、リテーナにテーパ形状を設ければよいので、テーパ形状が容易に形成できる。また、テーパ形状が容易に変更できるため、テーパの大きさ変更や、角度変更により、流体流れの調整が比較的簡単化される。
【００１９】
請求項４の発明によれば、バルブボデーの材質とバルブシート、リテーナの材質の相違に起因する熱膨張の違いにより、締結クリアランスが変化してもシール部が密閉性を確保して、流体漏れによる圧力低下をなくすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明を実施するため最良の形態を図面を用いて説明する。
【００２１】
図１は、本発明に関するリリーフバルブを用いた燃料供給装置のデリバリパイプの外観図を示している。このデリバリパイプ１は、４気筒エンジン（図示なし）の各シリンダに燃料を供給する。燃料ポンプ（図示なし）から供給される燃料がインレット４からデリバリパイプ１の内部の流路を通って、インジェクタ部５に到達する。燃料はインジェクタ部５でインジェクタ（図示なし）によりエンジンのシリンダに噴霧される。この噴霧状態を安定させるためには、燃料圧力を一定にする必要があり、デリバリパイプ１には、圧力を制限するレギュレータ機構であるリリーフバルブ２が設けられる。リリーフバルブ２の上流側は、高圧側であるデリバリパイプ１の流路と連通し、下流側は、リターンパイプ３と連通しており、設定圧以上の圧力が発生した場合に、リリーフバルブ２が開弁して、燃料がリターンパイプ３から燃料タンク（図示なし）に返送される。デリバリパイプ１の流路の途中には、圧力センサ６が設けられ、燃料の圧力が検出される。
【００２２】
次に、本発明に係るリリーフバルブについて説明する。図２は、リリーフバルブの断面図であり、バルブは閉状態を示している。鉄系材料で形成されるバルブボデー１０は、付勢部材であるコイルスプリング（バルブスプリング）６０、ボールバルブ２３、バルブシート３０、ストレーナ４０を略同軸上に収容し円筒形状を呈している。バルブボデー１０は、締結部１０ａに形成されるネジにより、アルミで構成されるデリバリパイプ１のハウジング１００に穿設された孔にネジ締結される。バルブボデー１０とハウジング１００の間にはОリング１１が配設され、燃料の密閉がなされる。弁開時には、デリバリパイプ１の流体路１０１内の燃料は、異物除去のためのストレーナ４０、バルブシート孔３２、バルブ作動室１２、バルブスプリング室１６の順に流動して、リターン孔１１から排出される。バルブボデー１０のバルブ作動室１２の内径は、バルブスプリング室１６の内径より、所定寸法大きく形成され、バルブ作動室１２とバルブスプリング室１６は、所定の軸方向位置に、所定の角度で形成されたテーパ部（テーパ形状）１３で結ばれる。
【００２３】
コイルスプリング６０は、一端をバルブボデー１０の端部に支持されており、あらかじめ設定された圧縮代とばね定数に応じてバルブシート３０の方向に、ボールバルブ２３を押圧する。バルブボデー１０に固定されたバルブシート３０のシール部３１は、ボールバルブ２３の球面と略一致する形状に成形されており、コイルスプリング１６がボールバルブ２３を付勢する付勢力により、ボールバルブ２３とシール部３１が密着する。この密着により、流体路１０１とバルブ作動室１２のシール性が保たれる。
【００２４】
流体路１０１内の燃料の圧力が設定圧力以上になると、高圧燃料が、バルブシート孔３２を介して、ボールバルブ２３をコイルスプリング６０に対抗する力を発生する。この力が、コイルスプリング６０の付勢力（押圧力）より大きくなると、ボールバルブ２３がスプリング６０を圧縮し、ボールバルブ２３とシール部３１の間にスキマができる。このスキマから高圧の燃料が、リターン孔１１側へ流出し、流体路１０１側の圧力が減少する。圧力の減少が進み、設定値まで圧力が減少すると、コイルスプリング６０付勢力により、シール部３１とボールバルブ２３が密着し圧力が一定に保たれる。
【００２５】
以上のように構成されたリリーフバルブ２ａにおいて、閉弁動作時のボールバルブ２３の求芯の作用について詳述する。図３はリリーフバルブの開弁時の断面図を示した図である。流体路１０１の燃料の圧力が調圧されて、ボールバルブ２３が閉弁しようとする際、流体路１０１の燃料の圧力は、リターン孔１１側の燃料の圧力より一時的に低くなり、ボールバルブの下流側、上流側でＦ１、Ｆ２の燃料の流れが発生する。流れＦ１は、バルブスプリング室１６からボールバルブ２３とテーパ部のクリアランスに流れ込む流れであり、流れＦ２は、バルブ作動室１２からボールバルブ２３とバルブシート３０のクリアランスに流れ込み、バルブシート孔３２に至る流れである。これらの流れＦ１、Ｆ２は、ボールバルブ２３の軸方向に垂直な断面の円周上において、均等に作用する力を発生させる。この力により、ボールバルブ２３は、閉動作時にバルブシート３０の方向（軸方向）へ移動するとともに、バルブシート３０の中心軸に求芯して、確実にシールを行う。また、この作用は、コイルスプリング６０の荷重軸に偏芯があったとしても、十分にボールバルブ２３の求芯がおこなわれる。
【００２６】
すなわち、本発明においては、ボールバルブ２３の下流側、上流側にてこのような流体の流れを積極的に発生させることにより、流体力を用いて求心力を発生させ、偏芯を減少させることが主旨である。なお、本説明では、流体の流れＦ１を発生させるためにテーパ形状を採用したが、これに限定する意図はなく、流体の流れ特性に応じて、テーパ形状を任意の曲線で構成することも可能である。
【００２７】
次に、本発明に係る別の実施例について説明する。なお、別の実施例においては、リーリーフバルブの基本構成、弁閉動作時の流体の作用については同じなので省略し、構造のみを説明する。
【００２８】
図４は、本発明に係る別の実施形態であり、図１のＡ−Ａに沿う軸方向断面図を示している。デリバリパイプ１のハウジング部１００に流体路１０１と連通する連通孔１１５、１２０、１３０、１４０を穿設し、リリーフバルブ２０の構成要素を挿入した構造である。デリバリパイプ１のハウジング１００に段差をおいて奥になるほど内径が小さくなるように設けられた連通孔１１５、１２０、１３０、１４０には、ストレーナ４００、バルブシート３００、リテーナ２００が嵌入される。ハウジング１００には、リリーフバルブ２０の側方から明けられた穴にリターンパイプ３０が挿入され、リターン孔１１０を介して、リターンパイプ３０とリリーフバルブ２０が連通する。
【００２９】
リテーナ２００は、連通孔１４０に圧入により固定され、外周部には軸方向所定の長さを持つ締結部（ボルト、圧入他）とフッ素系のシール材が配設されるシール部が設けられている。これにより、リテーナ２００の材質（鉄系）とハウジング１００の材質（アルミ他）の違いによる膨張率の相違に依存するシール性を安定して確保することができる。リテーナ２００は、コイルスプリング６００を支持するバルブスプリング室２２０を備え、バルブスプリング室２２０には、リターン孔１１０と連通する横穴２１０が穿設される。また、リテーナ２００のバルブシート側３００には、上述の流れＦ１を積極的に発生させるためのテーパ部２３０が設けられる。他の構造については、上述の構成と同じであるため、説明を省略する。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施形態に係るリリーフバルブを用いたデリバリパイプの外観図である。
【図２】本発明の実施形態に係るリリーフバルブの断面図（弁閉状態）である。
【図３】本発明の実施形態に係るリリーフバルブの断面図（弁開状態）および本発明にかかわる流体の流れを示した図である。
【図４】本発明の他の実施形態に係るリリーフバルブの断面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１            ・・・デリバリパイプ
２、２ａ、２０・・・リリーフバルブ
１０          ・・・バルブボデー
１３、２３０  ・・・テーパ部（テーパ形状）
２３          ・・・ボールバルブ
３０、３００  ・・・バルブシート
６０、６００  ・・・バルブスプリング（コイルスプリング、付勢部材）
２００        ・・・リテーナ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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