JP4893294B2 - ピストン弁 - Google Patents
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Description
このピストン弁は、図12に示す様に、内部を円筒孔が貫通するボディ100と、円筒孔の図示右端を閉じるプラグ110と、円筒孔に摺動自在に挿入されるピストン120と、このピストン120とプラグ110との間に形成される空間(ダンパ室130と呼ぶ)に配置されて、ピストン120を付勢するスプリング140等より構成される。
ボディ100には、円筒孔の反プラグ側端部(図示左端)に筒形状のブッシュ150が取り付けられている。このブッシュ150は、制御流体が流入する流入口を形成すると共に、スプリング140に付勢されたピストン120を受け止めるピストン座面を形成している。また、ピストン120及びスプリング140が円筒孔から脱落することを防止する働きも兼ねている。
プラグ110は、スプリング140の反ピストン側端部を支持するスプリング座面を形成すると共に、円筒孔に対する取付け深さによってピストン弁の開弁圧(スプリング140の初期荷重)を調整する働きを有している。
ピストン120は、自身の前面(図示左端面)に作用する制御流体の圧力と、ピストン120の背面(図示右端面)に作用するダンパ室130の内部圧力+スプリング140の反力とが釣り合った位置にバランスされる。このピストン120の開弁位置(リリーフ孔160を開口する位置)に応じて、制御流体の圧力が調整される。
これに対し、図13に示す様に、円筒孔の図示右端をボディ100と一体に設けられた底壁部180によって袋孔形状に閉じたピストン弁がある。このピストン弁は、図12に示したプラグ110を廃止できるので、制御流体の圧力が異常挙動を示す場合でも、プラグ110がボディ100から抜け落ちる問題が発生することはない。
また、プラグ110を廃止したことにより、開弁圧の調整をスプリング140の選択使用(開弁圧に最適なスプリングを選択して使用すること)、あるいは、スプリング座面を形成するシム190の厚みや枚数の選択使用等により行う必要があるため、組み立てに手間がかかる。また、シム190やストッパピン180等を使用する場合は、部品点数が増加する問題も生じる。
本発明は、上記事情に基づいて成されたもので、その目的は、ピストン摺動面の高精度な孔加工を容易に行うことができ、且つ、信頼性を向上できるピストン弁を提供することにある。
本発明は、長手方向の一端に流入口を有し、この流入口より制御流体が流入するボディと、このボディの側壁に開口して、ボディの内部に流入した制御流体を排出するためのリリーフ孔と、ボディの内部に摺動自在に挿入されるピストンと、ボディの内部でピストンの反流入口側に形成される空間(ダンパ室と呼ぶ)に配置され、ピストンを流入口方向へ付勢するスプリングとを備え、ピストンの前面に作用する制御流体の圧力と、ピストンの背面に作用するダンパ室の内部圧力+スプリングの反力とが釣り合った位置にピストンがバランスされてリリーフ孔の開口面積を可変するピストン弁であって、ボディは、第1のボディと第2のボディとに分割して構成され、第1のボディは、両端が開口する円筒形状に設けられて、その内周にピストンを摺動自在に保持するピストン摺動孔が形成され、第2のボディは、第1のボディの反流入口側に組み合わされて、スプリングを収容する円筒孔が形成されていることを特徴とする。
また、第1のボディと第2のボディとの組み合わせ位置を適宜変更することにより、スプリングの初期荷重を任意に調整できるので、スプリングの選択使用、あるいはスプリング荷重を調節するためのシムの選択使用が不要であり、ピストン弁の組み立てを容易にできる。
上記の構成によれば、ピストンがピストン摺動孔を開弁方向へ移動する時(例えば、ピストンの前面に作用する制御流体の圧力が異常に上昇した場合)に、第2のボディに設けられるストッパにピストンが衝突して開弁方向への移動が規制される。これにより、ピストンのオーバーシュートを防止できるので、スプリングのへたりや破損を抑制できる。また、第2のボディにストッパを設けているので、従来のストッパピン(図14参照)を廃止して部品点数を削減することが可能である。
これに対し、スプリングの外径が大きい場合は、ピストンの径方向外周寄りを付勢できるので、ピストンの傾きを抑制でき、ピストンの円滑な作動が可能となる。また、スプリングのへたりや破損に対する安全を確保することが容易となるため、ピストン弁の設計自由度が大きくなる。
上記の構成によれば、ピストンがピストン摺動孔を閉弁方向へ移動する時(例えば、ピストンの前面に作用する制御流体の圧力が低下した場合)に、第1のボディに形成された段差にピストンが衝突して閉弁方向への移動が規制される。つまり、第1のボディに形成された段差をピストンの閉弁側座面として利用できるので、先の従来技術で説明したブッシュ(図12参照)を廃止できる。また、ブッシュを使用しなくても、ピストン及びスプリングがボディから脱落することを防止できる。
請求項1に記載したピストン弁において、第2のボディの外周に相手側との固定部が設けられていることを特徴とする。
この場合、第2のボディが固定部によって相手側に固定されるので、ピストンが開弁方向へ移動してストッパに衝突しても、その衝撃によって第2のボディが第1のボディから抜け落ちることはなく、信頼性を維持できる。なお、相手側とは、ピストン弁が取り付けられる製品であり、例えば、燃料供給ポンプのハウジングである。
請求項1または2に記載したピストン弁において、第2のボディは、円筒孔の反ピストン側端部を袋孔形状に閉じる底壁部が一体に設けられていることを特徴とする。
第2のボディを袋孔形状に構成することで、円筒孔の反ピストン側端部をプラグで塞ぐ必要がない。つまり、プラグを使用しないため、制御流体の圧力が異常挙動を示す場合でも、プラグがボディから抜け落ちる問題が発生することはない。
請求項1または2に記載したピストン弁において、第2のボディは、円筒孔の反ピストン側端部を貫通する貫通孔が形成されると共に、この貫通孔に円筒孔の反ピストン側端部を閉塞するプラグが取り付けられていることを特徴とする。
この構成によれば、円筒孔に対するプラグの取り付け位置(取り付け深さ)を適宜に変更することにより、ピストン弁の開弁圧(スプリングの初期荷重)を容易に調整することが可能である。
請求項1〜4に記載した何れかのピストン弁において、燃料タンクからフィードポンプによって汲み上げられた燃料を加圧してコモンレールへ圧送する燃料供給ポンプに用いられ、フィードポンプの吐出圧を調整するレギュレートバルブとして使用されることを特徴とする。
ただし、図面を参照しながら説明する4つの実施例1〜4において、実施例1、2は本発明が適用された例を示すものであるのに対し、実施例3、4は本発明が適用されていない参考例を示すものである。
実施例1に示すピストン弁1は、例えば、ディーゼル機関用の燃料噴射ポンプに内蔵されるフィードポンプ(図示せず)の調圧弁として使用される。なお、フィードポンプは、燃料タンクから燃料を汲み上げて燃料供給ポンプに送り出す働きを有し、そのフィードポンプより送り出される燃料の圧力がピストン弁1(調圧弁)によって調圧される。
このピストン弁1は、図1に示す様に、筒形状を有するボディ(第1のボディ2、第2のボディ3)と、このボディの内部に収容されるピストン4と、ボディの内部に流入する制御流体(フィードポンプより吐出される燃料)の圧力に抗してピストン4を付勢するスプリング5等より構成される。
第1のボディ2は、両端が開口する円筒形状を有し、長手方向の略中央部より一端側にピストン摺動部2aが設けられ、他端側に径大円筒部2bが設けられている。
ピストン摺動部2aは、内周にピストン4を摺動自在に保持する摺動孔6(本発明のピストン摺動孔)が形成され、その一端側の開口部を流入口7として制御流体が摺動孔6の内部に流入する。また、ピストン摺動部2aの側壁には、摺動孔6に通じるリリーフ孔8が開けられている。
また、径大円筒部2bの側壁には、ダンパ室10に通じる息抜き孔11が形成されている。ダンパ室10は、ボディの内部でピストン4の反流入口側に形成される空間であり、息抜き孔11より流入する制御流体(燃料)が満たされている。
円筒孔12の内径は、ピストン摺動部2aに形成された摺動孔6の内径と略同等である。この第2のボディ3は、円筒孔12が開口する長手方向の一端側(反底壁部側)が、第1のボディ2の径大円筒部2bの内周に嵌め合わされ、その一端側の端面がピストン4のオーバーシュートを防止するストッパ13として機能する。このストッパ13は、第1のボディ2に形成された段差(閉弁側座面9)から、ボディの長手方向(図示左右方向)に所定距離だけ離れた位置に設けられている。つまり、ピストン4の閉弁側座面9とストッパ13との間に所定の間隔が確保されている。
また、第2のボディ3には、図2に示す様に、相手側(例えば、燃料供給ポンプのハウジング)に固定するための固定部14(例えば、雄ねじ部)が設けられている。
スプリング5は、第2のボディ3に形成された円筒孔12に収容されて、ピストン4を流入口方向へ付勢している。スプリング5に付勢されたピストン4は、制御流体の圧力を受けていない静止状態において、図1に示す様に、フランジ部4aが閉弁側座面9に当接している。
ピストン弁1は、流入口7より流入する制御流体の圧力(フィードポンプの吐出圧)と、ダンパ室10の内部圧力+スプリング5の反力とが釣り合った位置にピストン4がバランスされ、そのピストン4の開弁位置(リリーフ孔8を開口する位置)に応じて、制御流体の圧力が所定値に保たれる。
このピストン弁1は、ピストン4及びスプリング5を収容するボディが第1のボディ2と第2のボディ3とに二分割され、摺動孔6を形成する第1のボディ2が円筒形状に設けられている。この構成によれば、摺動孔6が袋孔形状ではなく、貫通孔として形成されるので、高精度な孔加工を容易に行うことができる。
なお、第1のボディ2と第2のボディ3との固定方法として、例えば、以下のa)〜d)の何れかを採用できる。
a)第1のボディ2の径大円筒部2bの内周に第2のボディ3の一端側を圧入する。
b)図3(A)に示す様に、第1のボディ2と第2のボディ3とをろう付けする。
c)図3(B)に示す様に、第1のボディ2と第2のボディ3とを溶接する。
d)図4に示す様に、第1のボディ2の径大円筒部2bの内周に第2のボディ3の一端側を螺子結合する。この場合、第1のボディ2と第2のボディ3との相対位置をスペーサ15により調整することで、所望のスプリング荷重を得ることができる。
上記の様に、本実施例のピストン弁1は、ストッパピンやブッシュ、さらにはスプリング荷重を調整するシム等の部品を廃止できるので、これらの部品を使用する従来のピストン弁と比較して、部品点数の削減によるコストダウンが可能である。
さらに、本実施例のピストン弁1は、第2のボディ3に設けられた固定部14を介して相手側に固定されるので、ピストン4が開弁方向へ移動してストッパ13に衝突しても、その衝撃によって第2のボディ3が第1のボディ2から抜け落ちることはなく、信頼性を維持できる。
また、スプリング5の外径を大きく取れるため、へたりや破損に対する安全を確保することが容易となり、ピストン弁1の設計自由度(開弁圧等の仕様の選択可能域)が大きくなる。
本実施例のピストン弁1は、図5に示す様に、第2のボディ3に形成される円筒孔12を貫通孔とし、その貫通孔(円筒孔12)の反ピストン側端部をプラグ16によって閉塞した一例である。
プラグ16は、貫通孔に圧入する(図5参照)、あるいは、貫通孔に螺子結合する(図6参照)等の方法で第2のボディ3に固定され、貫通孔の反ピストン側端部を閉塞すると共に、スプリング5の座面を形成している。
なお、図5及び図6に示すピストン弁1は、第1実施例と同じく、第2のボディ3の外周に設けられた固定部14(例えば、雄ねじ部)によって相手側に固定される構成(図2参照)であるが、例えば、図7に示す様に、プラグ16に相手側への固定部14を設けることもできる。
本実施例のピストン弁1は、第2のボディ3の内側に第1のボディ2を挿入してボディを構成する一例である。
第1のボディ2は、実施例1と同じく、長手方向の反流入口側にピストン摺動部2aの摺動孔6より内径が大きく形成された径大円筒部2bが設けられ、その径大円筒部2bの内周と摺動孔6の内周との間にピストン4の閉弁側座面9を形成する段差が設けられている。
ピストン4は、実施例1と同じく、背面側の端部にフランジ部4aが設けられており、リリーフ孔8を開く開弁方向へ移動する時に、フランジ部4aがストッパ13に当接して開弁方向への移動が規制され、リリーフ孔8を閉じる閉弁方向へ移動する時に、フランジ部4aが閉弁側座面9に当接して閉弁方向への移動が規制される。
この実施例3に示す構成においても、第1実施例のピストン弁1と同様に、部品点数の削減によるコストダウンが可能であり、且つ、信頼性を向上できる。
本実施例のピストン弁1は、図9に示す様に、第1のボディ2に形成されるピストン摺動部2aの一端側開口部に円筒状のブッシュ18を取り付けた一例である。
但し、ボディを第1のボディ2と第2のボディ3とに分割して、その第2のボディ3にピストン4のオーバーシュートを防止するストッパ13を設ける構成は、第1実施例と同じである。
ブッシュ18は、ピストン摺動部2aに形成される摺動孔6の内周に圧入されて、制御流体が流入する流入口7を形成すると共に、ピストン4の閉弁側座面9を形成している。
上記の構成では、流入口7を形成するブッシュ18によってピストン4及びスプリング5の脱落を防止できる(ピストン4及びスプリング5が摺動孔6から抜け落ちることはない)ので、ピストン4にフランジ部4a(図1参照)を設ける必要はなく、従来品と同一形状のピストン4を使用できる。
なお、図9に示す構成以外に、例えば、図10あるいは図11に示すピストン弁1も可能である。
2 第1のボディ(ボディ)
2b 第1のボディの径大円筒部
3 第2のボディ(ボディ)
3a 第2のボディの底壁部
4 ピストン
4a ピストンのフランジ部
5 スプリング
6 摺動孔(ピストン摺動孔)
7 流入口
8 リリーフ孔
9 閉弁側座面(第1のボディに形成された段差)
10 ダンパ室
12 円筒孔
13 ストッパ(第2のボディの一端側端面)
14 固定部
16 プラグ
18 ブッシュ
Claims (5)
- 長手方向の一端に流入口を有し、この流入口より制御流体が流入するボディと、
このボディの側壁に開口して、前記ボディの内部に流入した制御流体を排出するためのリリーフ孔と、
前記ボディの内部に摺動自在に挿入されるピストンと、
前記ボディの内部で前記ピストンの反流入口側に形成される空間(ダンパ室と呼ぶ)に配置され、前記ピストンを流入口方向へ付勢するスプリングとを備え、
前記ピストンの前面に作用する制御流体の圧力と、前記ピストンの背面に作用する前記ダンパ室の内部圧力+前記スプリングの反力とが釣り合った位置に前記ピストンがバランスされて前記リリーフ孔の開口面積を可変するピストン弁であって、
前記ボディは、第1のボディと第2のボディとに分割して構成され、
前記第1のボディは、両端が開口する円筒形状に設けられて、その内周に前記ピストンを摺動自在に保持するピストン摺動孔が形成され、
前記第2のボディは、前記スプリングを収容する円筒孔が形成されると共に、長手方向の一端側が前記第1のボディの反流入口側の内周に挿入されて前記第1のボディと組み合わされ、その第1のボディの内周に挿入された一端側の端面が、前記ピストンのオーバーシュートを防止するストッパとして設けられ、
前記ピストンは、前記リリーフ孔を開く方向(開弁方向と呼ぶ)へ移動する時に、前記ストッパに当接して開弁方向への移動が規制されるものであり、
前記第1のボディは、長手方向の反流入口側に前記ピストン摺動孔より内径が大きく形成された径大円筒部が設けられて、その径大円筒部の内周と前記ピストン摺動孔の内周との間に段差が形成され、
前記第2のボディは、長手方向の一端側が前記径大円筒部の内周に挿入されて、前記ボディの長手方向に前記段差から所定距離だけ離れた位置に前記ストッパを形成しており、
前記ピストンは、背面側の端部に径方向外側へ突き出るフランジ部が設けられると共に、このフランジ部が前記段差と前記ストッパとの間を移動可能に設けられ、前記ピストンが開弁方向へ移動する時に、前記フランジ部が前記ストッパに当接して開弁方向への移動が規制されると共に、前記リリーフ孔を閉じる方向(閉弁方向と呼ぶ)へ移動する時に、前記フランジ部が前記段差に当接して閉弁方向への移動が規制されることを特徴とするピストン弁。 - 請求項1に記載したピストン弁において、
前記第2のボディの外周に相手側との固定部が設けられていることを特徴とするピストン弁。 - 請求項1または2に記載したピストン弁において、
前記第2のボディは、前記円筒孔の反ピストン側端部を袋孔形状に閉じる底壁部が一体に設けられていることを特徴とするピストン弁。 - 請求項1または2に記載したピストン弁において、
前記第2のボディは、前記円筒孔の反ピストン側端部を貫通する貫通孔が形成されると共に、この貫通孔に前記円筒孔の反ピストン側端部を閉塞するプラグが取り付けられていることを特徴とするピストン弁。 - 請求項1〜4に記載した何れかのピストン弁において、
燃料タンクからフィードポンプによって汲み上げられた燃料を加圧してコモンレールへ圧送する燃料供給ポンプに用いられ、前記フィードポンプの吐出圧を調整するレギュレートバルブとして使用されることを特徴とするピストン弁。
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