JP6373488B2 - 弁装置 - Google Patents

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Description

先行技術
本発明は、たとえば車両用の燃料ポンプ内で使用され得る弁装置、もしくはこのような弁装置を含む燃料ポンプに関する。
このような弁装置もしくはこのような燃料ポンプは、たとえば英国特許第2478876号明細書から知られている。この場合、電磁ピストンポンプの形態の燃料ポンプは、弁装置を含み、該弁装置は、流入弁と、流出弁と、貫通開口を備えた弁支持体とを有している。この場合、流出弁は、弁支持体に配置されている。さらに、流出弁は、戻しエレメントを備えた、球面状の弁として形成されていて、したがって、複数の構成部材から組み立てられている。このことは、一方では弁装置が大きな構造空間を占めることにつながり、他方では、たとえば燃料ポンプ内への当該弁装置の組付け中により多くのエラーが発生し得ることにつながる。これによって、多大な構造コスト、組付けコストおよびメンテナンスコストが生じ得る。
本発明の開示
これに対して、請求項1に記載の特徴を備えた本発明に係る弁装置は、構造空間の減少およびコストの減少が可能にされ得る、という利点を有している。さらに、本発明に係る弁装置は、その構造に基づいて、高いダイナミクスを有することができる。このことは、本発明によれば、先行技術による燃料ポンプの球面状の弁をダイヤフラムばねにより置き換えることにより達成される。したがって、流出弁もしくは燃料ポンプのフラットな構造形式が可能になり得る。これにより、大幅なスペース削減をもたらすことができる。さらに、起こり得る振動を、本発明に係る流出弁の小さな質量に基づいて減少させることができる。さらに、本発明に係る流出弁は、流出弁を出発位置に戻すために適している固有の弾性を有している。したがって、流出弁のための付加的な戻しエレメントを省略することができる。本発明に係る流出弁のコンパクトかつ単純な構造により、製造コスト、組付けコストおよびメンテナンスコストを大幅に減少させることができる。ここで、本発明に係る弁装置は、流出弁と、流入弁と、貫通開口を有する弁支持体とを含んでいて、流出弁は弁支持体に配置されている。本発明によれば、流出弁は、第1のダイヤフラムばね20を含んでいる。
従属請求項は、本発明の有利な態様を示している。
有利には、流入弁は、第2のダイヤフラムばね30を含んでいてもよい。したがって、さらにコンパクトな構造が可能である。さらに、本発明に係る弁装置の製造エラーおよび組付けエラーが減じられ得る。
さらに有利には、流入弁および流出弁が1つの共通の弁支持体に配置されていてもよい。両方の弁を1つの共通の弁支持体に配置することによって、全体的な弁装置のサイズを大幅に小さくすることができる。このとき、流入弁のための付加的な弁支持体を省略することができる。これは、スペース削減およびコスト削減をもたらす。さらに弁装置は、予め組み立てられた予備構成群として機能し、簡単かつエラーのない形式で燃料ポンプ内に組み込まれることができ、もしくは置き換えられることができる。
さらに有利には、流出弁および/または流入弁は、溶接結合部および/または接着結合部および/または圧着結合部および/または緊締結合部および/またはかしめ結合部および/または形状接続に基づく結合部によって弁支持体に配置されていてもよい。したがって、流入弁および/または流出弁の組付けは、既に存在している組付け装置および用途に応じた各要求に適合され得る。たとえば、溶接結合部または接着結合部により、重量およびスペースを削減することができる。
弁装置のシール性に関する起こり得る問題を阻止するために、有利には弁支持体が一体的に、つまりワンピースで形成されてもよい。したがって、複数の部分から成る弁支持体の場合に生じ得る組立てエラーをさらに阻止することができる。
択一的には、弁支持体は、複数の部分から、特にちょうど2つの部分から、または特にちょうど3つの部分から形成されていてもよい。これによって、用途に応じて、存在している製造法もしくは組付け法に、弁支持体の構造を適合させることができる。弁支持体の複数の部分から成る構造は、対応する部分が個別に交換され得るという利点をさらに提供する。特に、弁支持体は2つの部分または3つの部分から形成されていてもよい。したがって複数の部分から成る弁支持体では、比較的短い組付けエラーチェーンも、製造に関する幾らかの融通性も提供する、最適な解決手段を達成することができる。
このとき、弁支持体は、位置決め補助部をさらに含んでいてもよい。したがって、弁支持体の部分が互いに対して正確に位置決めされることを確実にすることができる。位置決め補助部を、さらに、燃料ポンプ内における弁装置の正確な位置決めのためにも利用することができる。したがって、弁装置の正確な組付けもしくは燃料ポンプの確実な機能を確保することができる。位置決め補助部は、たとえば1つまたは複数の切欠きおよび/または1つまたは複数の突出部および/またはピンによって互いに結合される複数の孔を含む。
弁支持体の部分が、溶接結合部および/または接着結合部および/または圧着結合部および/または圧入結合部および/または緊締結合部および/またはかしめ結合部および/または形状接続に基づく結合部によって、それぞれ互いに対して結合されているとさらに有利である。これによって、複数の部分から成る弁支持体のシール性を確保することができる。これは、漏れが生じ得ないという結果をもたらす。したがって、たとえば燃料ポンプ内への必要な圧送量を確保することができる。
本発明に係る弁装置の有利な態様によれば、弁装置は、少なくとも1つの打抜き加工部分を含んでいてもよい。打抜き法を利用することにより、弁支持体を、コスト効率的にかつ迅速に製造することができる。
このとき、弁支持体は、有利には打抜き加工部分のみを含んでいてもよい。
本発明に係る弁装置の別の有利な態様によれば、弁支持体は、少なくとも1つの深絞り加工部分を含んでいてもよい。深絞りされた部分は、高い強度、精度および最小限の重量を有している。さらに深絞りは、特に唯1つの絞りステップを有する円筒状の部分のために適している。これにより製造期間および製造コストを減少させることができる。したがって、本発明に係る弁装置を大きな製造量で迅速に製造することができる。
特に有利には、弁支持体は、打抜き深絞り加工部分を含んでいてもよい。したがって、打抜きおよび深絞りの利点を組み合わせることができる。
さらに、本発明は、本発明に係る弁装置を含む燃料ポンプに関する。したがって、全体的な燃料ポンプの構造空間を減じることができ、このことはたとえばオートバイまたは小型の家電機器において重要である。
さらに、本発明は、本発明に係る弁装置または本発明に係る燃料ポンプを含む車両、特にオートバイに関する。
図面の簡単な説明
以下に本発明の実施の形態を添付の図面に関連して詳しく説明する。この場合、同一のもしくは機能同一の部分は、それぞれ同一の参照符号で示されている。
本発明の第1の実施の形態による弁装置を示す図であり、この図面につき本発明に係る弁装置の機能原理を説明する。 本発明の第1の実施の形態による弁装置を示す別の図であり、この図面につき本発明に係る弁装置の機能原理を説明する。 本発明の第2の実施の形態による弁装置を示す図である。 本発明の第2の実施の形態による弁装置を示す別の図である。 本発明の第2の実施の形態による弁装置を示すさらに別の図である。 本発明の第3の実施の形態による弁装置を示す図である。 本発明の第3の実施の形態による弁装置を示す別の図である。 本発明の第3の実施の形態による弁装置を示すさらに別の図である。 本発明の第4の実施の形態による弁装置を示す図である。 本発明の第4の実施の形態による弁装置を示す別の図である。 本発明の第4の実施の形態による弁装置を示すさらに別の図である。 本発明の第4の実施の形態による弁装置を示すさらに別の図である。 本発明の第5の実施の形態による弁装置を示す図である。 本発明の第5の実施の形態による弁装置を示す別の図である。 本発明の第6の実施の形態による弁装置を示す図である。 本発明の第6の実施の形態による弁装置を示す別の図である。 本発明の第7の実施の形態による弁装置の断面図である。 本発明の第8の実施の形態による弁装置を示す図である。 本発明の第8の実施の形態による弁装置を示す別の図である。 本発明の第9の実施の形態による弁装置を示す図である。 本発明の第9の実施の形態による弁装置を示す別の図である。 本発明の第10の実施の形態による弁装置を示す図である。 本発明の第10の実施の形態による弁装置を示すさらに図である。 本発明の第11の実施の形態による弁装置を示す図である。 本発明の第11の実施の形態による弁装置を示すさらに図である。 本発明の第12の実施の形態による弁装置を示す図である。 本発明の第12の実施の形態による弁装置を示すさらに図である。
本発明の実施の形態
以下に図1および図2に関連して本発明の第1の有利な実施の形態による弁装置1を詳しく説明する。
図1は、本発明に係る弁装置1の平面図を示している。図2は、図1の左側から見た弁装置1の断面図を示している。この場合、付加的に、シリンダ6内に配置された、戻しエレメント8を備えたピストン7と、流出部10とが、弁装置1の作用形式を説明するために概略的に断面で示されている。
図2と、部分的には図1とから判るように、弁装置1は、流出弁2と、流入弁3と、貫通開口40を備えた弁支持体4とを有している。本発明では、流出弁2は、第1のダイヤフラムばね20を含んでいる。
図1においてより良好に見ることができる第1のダイヤフラムばね20は、内側に位置する第1のシール部分21と、外側に位置する第1の支持部分22と、3つの第1のばねアーム23とを有している。第1のシール部分21は円形に形成されていて、第1の支持部分22はリング状に形成されている。ばねアーム23は、内側に位置する第1のシール部分21を、外側に位置する第1の支持部分22に結合する。この場合、第1のばねアーム23は、実質的に円弧状に周方向に延びている。さらに、3つの第1のばねアーム23は、周方向で均等に分配されているので、これら第1のばねアーム23は、周方向で互いに対して重なり合う領域を有しない。第1のシール部分21と第1の支持部分22とは、互いに対して同心的に配置されていて、かつ第1のシール部分21と第1の支持部分22との間に第1のギャップ24が形成されているように寸法設計されている。この第1のギャップ24は、第1のばねアーム23によって3つの第1のギャップ領域24a,24b,24cに分割されている。
さらに、流入弁3は、第2のダイヤフラムばね30を含んでいる。この第2のダイヤフラムばね30の形状は、第1のダイヤフラムばね20の形状に似ている。したがって、第2のダイヤフラムばね30は、内側に位置する第2のシール部分31と、外側に位置する第2の支持部分32と、3つの第2のばねアーム33とを有している。第2のシール部分31と第2の支持部分32とはリング状に形成されている。
さらに、第1のダイヤフラムばね20および第2のダイヤフラムばね30は、それぞれ溶接結合部58により弁支持体4に配置されている。第1のダイヤフラムばね20と第2のダイヤフラムばね30とを1つの共通の弁支持体4に配置することにより、弁装置1全体の大きさを縮小させることができる。
主に円筒形である弁支持体4は、本実施の形態では一体的に、つまりワンピースで形成されている。貫通開口40の他に、弁支持体4はさらに吸込み開口41を有している。
以下に、本発明に係る弁装置1の作用形式を図2につき詳しく説明する。
ピストン7が、アクチュエータ(図示せず)を介して第1の方向R1に移動させられると、内側に位置する第2のシール部分31が弁支持体4から持ち上げられ、吸込み開口41が開放することにより、燃料は吸込み開口41を介して半径方向で圧送室9内に吸い込まれる(矢印A)。
ピストン7が、コイルばねとして形成されている戻しエレメント8によって、第1の方向R1とは反対に向けられた第2の方向R2に移動させられると、圧送室9内に圧力が形成される。規定された圧力レベルから、流入弁3が開く。この場合、内側に位置する第2のシール部分31が弁支持体4から持ち上げられ、貫通開口40が開放する。したがって、圧送室9内に位置する燃料は、貫通開口40と、第1のギャップ24もしくは第1のギャップ領域24a,24b,24cとを介して流出部10に達して、さらに圧送され得る(矢印B)。これにより、弁装置1の単純かつ構造空間を削減する構造を達成することができる。
以下に図3から図5に関連して本発明の第2の有利な実施の形態による弁装置1を説明する。弁装置1の基本的な構造および作用形式は、この第2の実施の形態においても、以下で説明する第3〜第12の実施の形態においても似ているので、ここでは単に相違する部分のみを図示する。
この第2の実施の形態は、第1の実施の形態とは以下のことにより異なっている。すなわち、弁支持体4が3つの部分から構成されている。特に、弁支持体4は、円筒形の第1の部分43と、リング状の第2の部分44と、ディスク状の第3の部分45とを有している。これらの部分は、弁支持体4のシール性を確保するために、たとえばそれぞれ溶接結合部により互いに結合されている。第1の部分43および第3の部分45は、打抜き加工ディスクとして形成されていて、第2の部分44は深絞り加工部分として形成されている。
さらに第1のダイヤフラムばね20は、圧着結合部25により、弁支持体4の第2の部分44に配置されている。付加的には、第1のダイヤフラムばね20は、用途に応じて、たとえば接着結合部により、縁部において弁支持体4の第2の部分44に結合されていてもよい。
弁支持体4の第2の部分44は、さらに半径方向に延びる2つの吸込み開口41を有している。したがって、燃料の吸込みは半径方向で行われ(矢印A)、圧送は軸方向で行われる(矢印B)。
以下に図6から図8に関連して本発明の第3の有利な実施の形態による弁装置1を説明する。
この第3の実施の形態では、弁支持体4が一体的に、つまりワンピースで形成されている。特に、弁支持体4は、金属粉末射出成形部分(MIM射出成形部分)として形成されている。これにより、吸込み開口41および貫通開口40は、弁支持体4における後加工なしに形成されていてもよい。さらに第1のダイヤフラムばね20は、弁支持体4が3つのかしめ突出部46を有していることによって、かしめ結合部26により弁支持体4に取り付けられている。
第3の実施の形態は、上記2つの実施の形態とは、さらに以下のことにより異なっている。すなわち、第1のダイヤフラムばね20もしくは流出弁2の外側に位置する支持部分22が、ばねアーム23の蛇行状の延長部として形成されている。
以下に図9〜図12に関連して本発明の第4の有利な実施の形態による弁装置1を説明する。
この第4の実施の形態では、弁支持体4は、3つの部分から形成されている。特に、弁支持体4の第1の部分43、第2の部分44および第3の部分45は、打抜き加工ディスクとして形成されている。第1の部分43は、流出弁2のための流出弁座として機能し、第3の部分45は、流入弁3のための流入弁座として機能する。第2の部分44は、流れガイドのためのスペーサディスクとして機能する。さらに弁支持体4は、2つの位置決め補助部47を有している。この位置決め補助部47は、切欠きとして、部分43,44,45の外周面に形成されており、これらの位置決め補助部47によって、第1の部分43,第2の部分44および第3の部分45は互いに対して位置調整されている。位置決め補助部として、同様に弁支持体4の第1の部分43,第2の部分44および第3の部分45に設けられた孔も考えられる。この場合、ピンがこれらの孔内に挿入され、これにより、第1の部分43、第2の部分44および第3の部分45を互いに対して位置調整することができる。第1の部分43、第2の部分44および第3の部分45はさらに、たとえば溶接結合部を介して、特にコンデンサ放電式溶接結合部を介して、互いに結合されている。
以下に図13および図14に関連して本発明の第5の有利な実施の形態による弁装置1を説明する。
この第5の実施の形態では、弁支持体4が、2つの部分から形成されている。この場合、第1の部分43および第2の部分44は、上記第4の実施の形態の打抜き加工ディスクとは異なり、打抜き深絞り加工部分として形成されている。さらに第1の部分43および第2の部分44は、それぞれ***部48を有している。これらの***部48は、曲線状に形成されていて、上記第4の実施の形態のスペーサディスクの機能を引き受けている。したがって、第1の部分43および第2の部分44の、位置決め補助部を用いた位置調整は不要である。第1の部分43は、流出弁2のための流出弁座として機能し、第2の部分44は、流入弁3のための流入弁座として機能する。第1の部分43および第2の部分44はさらに、たとえば溶接結合部または接着結合部を介して互いに結合されている。第2の部分44は、さらに2つの吸込み開口41を有している。
以下に図15および図16に関連して本発明の第6の有利な実施の形態による弁装置1を説明する。
この第6の実施の形態では、弁支持体4はやはり2つの部分から形成されている。この場合、弁支持体4は、旋削加工部分の形態である第1の部分43と、打抜き深絞り加工部分の形態である第2の部分44とを有している。第1の部分43は、流出弁座であると同時に、部分的に流入弁座でもある。
第2の部分44は、実質的にリング状に形成されており、かつ突出部49を有している。この突出部49に対して、第1の部分43が、第2の部分44内に圧入されている。したがって、第1の部分43と第2の部分44とは互いに結合されている。
以下に図17に関連して本発明の第7の有利な実施の形態による弁装置1を説明する。
弁支持体4は、この実施の形態では2つの部分から、かつ軸線X−Xを中心として回転対称的に形成されている。特に、弁支持体4は、旋削加工部分である第1の部分43と、ハット状の打抜き深絞り加工部分として形成されている第2の部分44とを有している。さらに第2の部分44は、円筒状の第1の開口50を有していて、第1の部分43を取り囲んでいる。さらに、第1の部分43は、フランジ51を備え、該フランジ51には、第2の部分44が、たとえば溶接結合部を介して取り付けられている。
第1の部分43は、流出弁2のための流出弁座であると同時に、流入弁3のための流入弁座でもある。弁支持体4の第1の部分43内には、さらに貫通開口40が形成されている。この貫通開口40を流出弁2が開閉する。第2の部分44は、さらに6つの吸込み開口41を有している。これらの吸込み開口41は、外周面において周方向で均等に分配されており、主に方形の横断面を有している。吸込み開口41を介して、燃料が圧送室9内へと半径方向に吸い込まれ得る(矢印A)。
さらに、この第7の実施の形態による弁装置1は、釣り鐘形の打抜き深絞り加工部分52を含んでいる。この打抜き深絞り加工部分52は、段部53を有していて、第2の部分44を部分的に取り囲んでいる。段部53を介して、流出弁2は、弁支持体4もしくは第2の部分44と、釣り鐘形の打抜き深絞り加工部分52との間に位置固定されている。さらに流出弁2は、たとえば溶接結合部を介して、第2の部分44および/または釣り鐘形の打抜き深絞り加工部分52に結合されていてもよい。
さらに釣り鐘形の打抜き深絞り加工部分52は、圧力管路(図示せず)を接続するための接続部として機能するか、または既に存在しているモジュール、たとえば燃料ポンプのハウジング内への簡単な組込みのための、予め組み立てられた事前構造群として機能する。相応して、釣り鐘形の打抜き深絞り加工部分52は、第2の円筒状の開口54を有している。
以下に図18および図19に関連して本発明の第8の有利な実施の形態による弁装置1を説明する。
本発明に係る弁装置1の前述の実施の形態に比べて、この第8の実施の形態では、弁支持体4が円筒状に環状に延びる壁部55を有している。この壁部55内には、スリット56が周方向に形成されている。スリット56内には、流出弁2の縁部が挿入されており、したがって流出弁2は、弁支持体4において形状接続式に取り付けられている。
第9の実施の形態(図20および図21)では、本発明に係る弁装置1の弁支持体4は、第5の実施の形態とは、基本的に以下のことにより異なっている。すなわち、第1の部分43および第2の部分44が、それぞれ1つの***部48を有していて、これらの***部48は、曲線状に形成される代わりに円筒状に形成されている。
第10の実施の形態(図22および図23)では、本発明に係る弁装置1の弁支持体4が、3つの部分から形成されていて、相応して打抜きディスクである第1の部分43および第3の部分45と、打抜き深絞り加工部分として形成されている第2の部分44とを含んでいる。さらに第2の部分44は、吸込み開口41を有している。流出弁2は、第1の部分43と第2の部分44との間に緊締されている。さらに弁装置1は、シリンダ6内で示されている。
第11の実施の形態(図24および図25)では、本発明に係る弁装置1の弁支持体4が2つの部分から形成されている。特に弁支持体4は、打抜き深絞り加工部分として形成され、かつ圧着結合部57により互いに結合されている第1の部分43および第2の部分44を有している。この場合、圧着結合部57は、第1の部分43および第2の部分44の形状に基づいている。
第12の実施の形態(図26および図27)では、本発明に係る弁装置1の弁支持体4が、やはり2つの部分から形成されていて、打抜きディスクの形態の第1の部分43と第2の部分44とを有している。第2の部分44は、***部48を有している。この***部48は、第9の実施の形態の***部とは異なり、二段の円筒状に形成されていて、該***部48には、第1の部分43が配置されているか、もしくはたとえば溶接結合部により取り付けられている。
上述の実施の形態では、本発明による装置の基本的な構造は類似していることに留意されたい。したがって、単に異なる特徴のみが説明された。
上述の実施の形態は、単に説明の目的のために役立つものであり、本発明を制限する目的のものではないことに留意されたい。本発明の枠内では、本発明およびその同等物の範囲を逸脱することなしに、種々異なる変更および改良が可能である。
したがって、たとえば弁支持体4の幾何学的な特性、またはたとえばばねアームもしくはギャップ領域の幅のような第1のダイヤフラムばね20および第2のダイヤフラムばね30の幾何学的な特性は用途に応じて適合され得る。
この場合さらに、上記で説明した実施の形態の特徴は、それらの特徴が互いに排除し合わない限り、組み合わせられ得ることに留意されたい。
本発明に係る弁装置1により、コンパクトかつ廉価な構造が可能にされ得る。これによってさらに種々異なる運転状態における燃料ポンプのダイナミクスが改善され得る。

Claims (14)

  1. 流出弁(2)と、
    流入弁(3)と、
    貫通開口(40)を有する弁支持体(4)と
    を備え、
    前記流出弁(2)は、前記弁支持体(4)に配置されている、
    弁装置であって、
    前記流出弁(2)は、第1のダイヤフラムばね(20)を含み、
    前記流入弁(3)は、第2のダイヤフラムばね(30)を含み、
    前記弁支持体(4)は、前記第1のダイヤフラムばね(20)及び前記第2のダイヤフラムばね(30)を作動させるピストン(7)の移動方向において、前記第1のダイヤフラムばね(20)及び前記第2のダイヤフラムばね(30)の間に配置されており、
    前記弁支持体(4)には、前記ピストン(7)の移動方向において前記第1のダイヤフラムばね(20)及び前記第2のダイヤフラムばね(30)の間に、吸込み開口(41)が形成されていることを特徴とする、弁装置。
  2. 前記流出弁(2)および前記流入弁(3)は、1つの共通の弁支持体(4)に配置されている、請求項1記載の弁装置。
  3. 前記流出弁(2)および/または前記流入弁(3)は、溶接結合部および/または接着結合部および/または圧着結合部および/または緊締結合部および/またはかしめ結合部および/または形状接続に基づく結合部によって、前記弁支持体(4)に配置されている、請求項1または2記載の弁装置。
  4. 前記弁支持体(4)は、一体的に形成されている、請求項1からまでのいずれか1項記載の弁装置。
  5. 前記弁支持体(4)は、複数の部分から形成されている、請求項1からまでのいずれか1項記載の弁装置。
  6. 前記弁支持体(4)は、2つの部分から形成されている、請求項記載の弁装置。
  7. 前記弁支持体(4)は、3つの部分から形成されている、請求項記載の弁装置。
  8. 前記弁支持体(4)は、前記複数の部分を互いに対して位置決めする位置決め補助部(47)を含む、請求項5から7までのいずれか1項記載の弁装置。
  9. 前記弁支持体(4)の前記複数の部分(43,44;43,44,45)は、溶接結合部および/または接着結合部および/または圧着結合部および/または圧入結合部および/または緊締結合部および/またはかしめ結合部および/または形状接続に基づく結合部により、それぞれ互いに結合されている、請求項からまでのいずれか1項記載の弁装置。
  10. 前記弁支持体(4)は、少なくとも1つの打抜き加工部分を含む、請求項からまでのいずれか1項記載の弁装置。
  11. 前記弁支持体(4)は、打抜き加工部分のみを含む、請求項から10までのいずれか1項記載の弁装置。
  12. 前記弁支持体(4)は、少なくとも1つの深絞り加工部分を含む、請求項から10までのいずれか1項記載の弁装置。
  13. 前記弁支持体(4)は、少なくとも1つの打抜き深絞り加工部分を含む、請求項12記載の弁装置。
  14. 請求項1から13までのいずれか1項記載の弁装置(1)を含む、燃料ポンプ。
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