弁装置
【課題】容易な手段の採用により、部品点数の増加、コスト増大を抑制しつつ、作動中において圧力ヒステリシス発生、球体および弁座の磨耗発生、球体弁座間のシール性低下を防止することができる弁装置を提供する。
【解決手段】コイルばね６を、オープンエンド等ピッチコイルばねとして形成し、且つその巻き数を（ｎ＋０．５）巻き（ｎは整数）とした。これにより、荷重・変位特性を常に線形に保てるので、燃料圧力ヒステリシスの発生を抑制できる。また、巻き数を（ｎ＋０．５）巻きとすることで、コイルばねの軸方向における剛性のコイルの周方向における分布状態をより均一なものにできるので、コイルばね６単体の荷重偏心およびプレッシャレギュレータ１に組み付けた時の偏心を抑制して、バルブ３および弁座２１の磨耗発生、両者間のシール性低下を防止することができる。
【解決手段】コイルばね６を、オープンエンド等ピッチコイルばねとして形成し、且つその巻き数を（ｎ＋０．５）巻き（ｎは整数）とした。これにより、荷重・変位特性を常に線形に保てるので、燃料圧力ヒステリシスの発生を抑制できる。また、巻き数を（ｎ＋０．５）巻きとすることで、コイルばねの軸方向における剛性のコイルの周方向における分布状態をより均一なものにできるので、コイルばね６単体の荷重偏心およびプレッシャレギュレータ１に組み付けた時の偏心を抑制して、バルブ３および弁座２１の磨耗発生、両者間のシール性低下を防止することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体の圧力による流体力と弾性部材による付勢力との差によって弁の開閉を行うように構成された弁装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の弁装置としては、たとえば、燃料通路途中に設けられ、燃料通路に臨む弁座と、弁座と協働して燃料通路を開閉する球状の弁体と、調圧ばねの付勢力を弁座に向かう方向に弁体へ伝達するキャップと、を備え、弁体に作用する流体の圧力による流体力と調圧ばねによる付勢力との差によって弁の開閉を行うように構成された弁装置がある（特許文献１参照）。
【０００３】
別の従来の弁装置としては、流体通路途中に設けられ、流体通路に臨む円錐状の弁座と、弁座の円錐面に当接可能な球体と、球体を保持するとともに、球体が弁座へ着座および離間する方向に移動可能な軸部材と、球体を弁座に当接させる方向に軸部材に当接付勢する圧縮コイルばねと、を備え、軸部材を動かして球体と弁座との距離を変えて、弁座の球体と反対側の流体圧力を予め設定された低い圧力に制御する減圧弁において、球体を軸部材に、球体と弁座の着座・離間方向と直交する全方向に移動可能に係合させたものがある（特許文献２）。
【０００４】
特許文献２に記載される弁装置では、圧縮コイルばね単体において荷重偏心が有る、あるいは圧縮コイルばね組み付け時に偏心が生じて球体と弁座との同軸度が低下しても、球体と弁座との良好な同軸度を維持するように保持部が移動するという、いわゆる調心機能を果たすことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１３８７８５号公報
【特許文献２】特開２００１−２０８２３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した、従来の弁装置である特許文献１に記載された弁装置では、球状の弁体は、キャップに設けられた球面状の凹部に密着し位置決めされている。このため、ばね単体で荷重に偏りがある場合、あるいは組み付け時に偏心が生じた場合には、弁体が弁座に着座する際に弁座に対して偏荷重が生じる。そうすると、弁体の低リフト時、つまり弁体の移動方向において弁体と弁座が重なっているときに、流量調節作動において圧力ヒステリシスが生じる可能性がある。また、弁体が弁座に対して着座・離間を繰り返す際に、弁体は弁座の径方向へも移動するため、弁体および弁座が磨耗して、弁体・弁座間のシール性が損なわれる可能性もある。
【０００７】
本発明は、このような問題に鑑みなされたものであり、その目的は、容易な手段の採用により、部品点数の増加、コスト増大を抑制しつつ、作動中において圧力ヒステリシス発生、球体および弁座の磨耗発生、球体弁座間のシール性低下を防止することができる弁装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述の目的を達成するために、本発明の請求項１に記載の弁装置は、流体が流れる通路の途中に設けられる円環状の弁座と、通路内且つ弁座よりも下流側に弁座に当接可能に配置される弁体と、弁体を弁座に当接する方向へ付勢するコイルばねと、を備え、弁体が通路内を流れる流体から受ける力である流体力は弁体に対して弁座から離れる方向に作用し、流体力の大きさがコイルばねによる付勢力の大きさを上回ると弁体が弁座から離れる方向へ移動し、流体力の大きさがコイルばねによる付勢力の大きさを下回ると弁体が弁座に当接する方向へ移動するように構成された弁装置であって、コイルばねはオープンエンド等ピッチばねであり、且つその有効巻き数は（ｎ＋０．５）巻き（ｎは整数）であり、コイルばねの両端部にはコイルばねと同軸上にキャップが嵌合装着され、キャップはその外周にコイルばねを支持するためのオープンエンド等ピッチばねと同一ピッチの螺旋状突起または螺旋状溝を備え、キャップは弁体と嵌合可能に且つコイルばねと同軸上に形成された孔を備え、弁体はキャップの弁座側の端部に嵌合保持され、弁体は孔内において孔の径方向に移動可能であることを特徴としている。
【０００９】
従来の弁装置に用いられるコイルばねは、端部の略一巻きを隣接する一巻き側に折り曲げ、コイルばねの端面が研削によりコイルばねの軸方向に直交する平面を成すように形成されてなる、いわゆるクローズエンドタイプのコイルばねが用いられている。このようなコイルばねは、コイルの両端部においてコイルピッチが小さくなっているために、コイルばねに作用する荷重の増大に連れてコイルばねが撓むと、ばねとして作用する有効巻き数が減少する。そうすると、荷重・変位特性が非線形となり、弁装置の作動中において圧力ヒステリシスが生じやすくなる。また、有効巻き数が整数の場合、有効巻き部の始点と有効巻き部の終点とは、コイルばねの周方向において同一角度位置にある。言い換えると、コイルの軸方向から見たときに、有効巻き数部の始点と有効巻き部の終点とは、コイルの軸方向において重なっている。このため、コイルの軸方向からコイルばねを見ると、コイルの周方向における有効巻き部の両端では、コイルを形成する素線が（有効巻き数＋１）本重なっている。一方、コイルの周方向における有効巻き部の両端を除いた部分では、コイル素線が（有効巻き数）本だけ重なっている。すなわち、コイル素線の重なり本数が、コイルの周方向において有効巻き部の両端部である一点のみにおいて、他の部分よりも１本多くなっている。このため、有効巻き数が整数の場合、コイルばねの軸方向における剛性がコイルの周方向各部において不均一になり、コイルばね単体において荷重偏心が生じたり、あるいは圧縮コイルばね組み付け時に偏心が生じたりして、弁体および弁座の磨耗発生、弁体・弁座間のシール性低下を招く恐れがある。しかるに、従来の弁装置では、コイルばねの有効巻き数を特に規定していない。したがって、従来の弁装置では、上述した問題が発生する、つまり、コイルばね単体において荷重偏心が生じたり、あるいは圧縮コイルばね組み付け時に偏心が生じたりして、弁体および弁座の磨耗発生、弁体・弁座間のシール性低下を招く可能性がある。
【００１０】
ここで、コイルばねの「有効巻き数」の定義について説明する。コイルばねの「有効巻き数」とは、コイルばねが弁装置に組みつけられた状態において、弾性変形可能且つばねとして作用可能な部分の巻き数である。一般に、オープンエンドタイプのコイルばねが弁装置に組み込まれる場合、コイルばねを保持する部材であるキャップ等が、コイルばねの両端に装着される。このとき、コイルばねの端部のたとえば一巻きはキャップと密着しており、コイルばね両端のキャップと密着しているこれら各一巻きは、弁装置の作動時において、弾性変形せず、ばねとして機能していない。コイルばね両端のキャップと密着しているこれら各一巻きを除いた部分が有効巻き部であり、有効巻き部の巻き数が「有効巻き数」である。
【００１１】
本発明の請求項１に記載の弁装置は、オープンエンド等ピッチコイルばねを用いるとともに、その有効巻き数を（ｎ＋０．５）巻き（ｎは整数）としている。
【００１２】
このような構成においては、コイルの軸方向からコイルばねを見たとき、コイルの周方向において有効巻き数部の始点から有効巻きの終点までの１８０度の間では、コイル素線の重なり本数が（有効巻き数＋１）本となっている。一方、上述した１８０度部分を除いた残りの部分では、コイル素線の重なり本数が（有効巻き数）本となっている。これにより、コイルばねの軸方向における剛性のコイルの周方向における分布状態は、有効巻き数が整数である場合と比べて、より均一なものとなる。したがって、コイルばね単体において荷重偏心が生じ難くなるとともに、圧縮コイルばね組み付け時に偏心が生じ難くなるので、弁体および弁座の磨耗発生、弁体・弁座間のシール性低下を防止することができる。
【００１３】
さらに、本発明の請求項１に記載の弁装置では、弁体は孔内において孔の径方向に移動可能な構成としているので、万が一、圧縮コイルばね組み付け時に偏心が生る、あるいは各部品寸法精度や組付け時の位置ずれ等の影響で、それにより弁体と弁座の同軸度がくずれても、弁体がキャップの孔内において孔の径方向に移動して弁座と同軸上となるように位置を修正することができる。これにより、弁体と弁座の同軸度を良好に維持して弁体および弁座の磨耗発生、弁体・弁座間のシール性低下を防止することができる。
【００１４】
以上により、本発明の請求項１に記載の弁装置によれば、コイルばねとして、オープンエンド等ピッチコイルばねを用い、且つその有効巻き数を（ｎ＋０．５）巻き（ｎは整数）とする、という容易な手段の採用により、部品点数の増加、コスト増大を抑制しつつ、作動中において圧力ヒステリシス発生、球体および弁座の磨耗発生、球体弁座間のシール性低下を防止することができる弁装置を提供することができる。さらに、弁体は孔内において孔の径方向に移動可能な構成とすることにより、弁体と弁座の同軸度を常に良好に維持できるので、弁体および弁座の磨耗発生、弁体・弁座間のシール性低下を防止することが可能な弁装置を提供できる。
【００１５】
本発明の請求項２に記載の弁装置は、弁体は球体と球体の外周に固定された環状板とを備え、環状板の弁座と反対側の面がキャップの端面と当接し、球体における環状板よりも弁座側の部分が弁座に当接し、球体における弁座と反対側の部分が孔内に嵌合することを特徴としている。
【００１６】
上述した構成によれば、キャップの孔内において孔の径方向に移動可能な弁体・弁座構造を容易に形成することができる。
【００１７】
本発明の請求項３に記載の弁装置は、環状板においてキャップの端面と当接する面であるガイド面の輪郭線であるガイド面輪郭線は端面の輪郭線である端面輪郭線の外側にあることを特徴としている。
【００１８】
弁装置を構成する各部品の寸法精度や組付け時の位置ずれ等の影響で、弁体と弁座との同軸度が低下した場合、本発明に係る弁装置では、弁体がキャップの孔内において孔の径方向に移動して、弁体が弁座と同軸上となるように位置を修正する。この弁体の姿勢修正は、弁体の環状板がキャップの端面上を摺動することにより行われる。この、弁体の環状板とキャップの端面との摺動について考える。先ず、環状板においてキャップの端面と当接する面であるガイド面の輪郭線であるガイド面輪郭線が、キャップの端面の輪郭線である端面輪郭線の内側にある場合を考える。この場合、環状板が端面に対して傾斜すると、環状板の角が端面に当たる。そうすると、環状板の角が端面に食い込むような状態、言い換えると環状板の角が端面に引っかかるような状態となり、環状板が滑らかに摺動することが妨げられてしまう。これに対して、本発明の請求項３に記載の弁装置のように、環状板においてキャップの端面と当接する面であるガイド面の輪郭線であるガイド面輪郭線が、キャップの端面の輪郭線である端面輪郭線の外側にあるような構成とすれば、環状板が端面に対して傾斜すると端面の角が環状板のガイド面に当たるが、環状板はそのまま摺動し続けることができる。
【００１９】
なお、キャップの端面の外周に面取り加工が施されている場合は、端面輪郭線は、キャップの外周線ではなく、端面においてガイド面と直接接する面である平面部の輪郭線、言い換えると、端面と面取り面（円錐面等）との交線となる。
【００２０】
したがって、本発明の請求項３に記載の弁装置の構成によれば、部品点数の増加、コスト増大を抑制しつつ、作動中において圧力ヒステリシス発生、球体および弁座の磨耗発生、球体弁座間のシール性低下を防止することができる弁装置を提供することができると同時に、万が一弁体と弁座との同軸度が低下した場合でも、弁体がキャップに対して滑らかに移動して速やかに両者の同軸度を良好に維持することができる。
【００２１】
本発明の請求項４に記載の弁装置は、球体と環状板とは球体を環状板の内周に圧入することにより固定されることを特徴としている。
【００２２】
これにより、弁体を容易に且つ高精度な形状に製作することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施形態による弁装置であるプレッシャレギュレータ1が装着された燃料供給モジュール１００の部分断面図である。
【図２】プレッシャレギュレータ１の拡大断面図である。
【図３】図２中のＩＩＩ矢視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明による弁装置の一実施形態を、自動車の燃料タンク内に設置されて燃料タンク内の燃料を加圧してエンジンへ供給する役割を果たしている燃料供給モジュールに取り付けられた弁装置であるプレッシャレギュレータ１に適用した場合を例に、図面に基づいて説明する。
【００２５】
燃料供給モジュール１００は、図示しない電動式燃料ポンプおよび図示しない燃料フィルタをハウジング１０１内に一体的に保持して形成され、自動車の燃料タンク１０２に取り付けられている。燃料供給モジュール１００において、図示しない電動式燃料ポンプおよび燃料フィルタは、燃料タンク１０２の開口孔１０２ａを介して燃料タンク１０２内に配置され、燃料供給モジュール１００は、ハウジング１０１のフランジ１０１ｃを介して燃料タンク１０２に固定されている。電動式燃料ポンプ（図示せず）により吸入・加圧された燃料は、図示しない燃料フィルタを通過して濾過された後、燃料通路１０１ａを送出口１０３へ向かって流れる。燃料供給モジュール１００の送出口１０３には、図示しない燃料配管が接続され、燃料供給モジュール１００から送出された燃料をエンジン（図示せず）へ導いている。
【００２６】
本発明の一実施形態による弁装置としてのプレッシャレギュレータ１は、図１に示すように、燃料供給モジュール１００のハウジング１０１が備える燃料通路１０１ａの途中に設置されている。詳しくは、図１に示すように、ハウジング１０１に燃料通路１０１ａと燃料タンク１０２内部空間とを連通するように設けられている貫通孔１０１ｂに圧入固定されている。
【００２７】
プレッシャレギュレータ１は、図１に示すように、ケーシング５、弁座部材２、弁体であるバルブ３、コイルばね６、キャップ４およびカバー７を備えている。
【００２８】
ケーシング５は、たとえば、鋼板にプレス加工を施して形成されている。ケーシング５は、図１に示すように、その底部側に形成された小径部５１、および小径部５１と同軸上に形成された大径部５２を備えている。ケーシング５の底部には、貫通孔５３が小径部５１と同軸上に形成されている。プレッシャレギュレータ１は、ケーシング５の小径部５１が燃料供給モジュール１００のハウジング１０１の貫通孔１０１ｂに圧入されて、燃料供給モジュール１００に固定されている。また、ケーシング５の大径部５２の外周面とハウジング１０１の貫通孔１０１ｂの内周面との間には、図１に示すように、Ｏ−リング９が装着されている。これにより、燃料通路１０１ａ内を流れる燃料がプレッシャレギュレータ１のケーシング５とハウジング１０１の貫通孔１０１ｂとの間を通って燃料タンク１０２内へ流出することを阻止している。ケーシング５の大径部５２の外周には、図１に示すように、バックアップリング８が嵌合装着されている。このバックアップリング８は、大径部５２を貫通孔１０１ｂ内の適正位置に保持するとともに、Ｏ−リングの移動を規制してシール機能を維持する役目を果たしている。
【００２９】
ケーシング５の小径部５１の内周には、図１に示すように、弁座としての弁座部材２が圧入固定されている。弁座部材２は、たとえば金属材料から円環状に形成され、内周孔である貫通孔２２は、図１に示すように、ケーシング５の貫通孔５３と連通している。弁座部材２において、貫通孔５３と反対側の貫通孔２２の周縁部には、後述する弁体であるバルブ３と当接可能な弁座としての弁座２１が形成されている。
【００３０】
弁体であるバルブ３は、図１に示すように、球体であるボール３１と環状板であるリングプレート３２とから構成されている。ボール３１は、たとえば金属材料から球状に形成されている。リングプレート３２も、たとえば金属材料から平座金状に形成されている。リングプレート３２の内周孔である貫通孔３２ｂは、その直径寸法がボール３１の直径寸法よりもわずかに小さく形成されている。これにより、ボール３１をリングプレート３２の貫通孔３２ｂに圧入する、詳しくは、ボール３１の直径部分がリングプレート３２の板厚方向（図１中における上下方向）範囲内にあるように圧入すると、ボール３１とリングプレート３２とは強固に固定されてバルブ３を形成する。プレッシャレギュレータ１の完成状態において、リングプレート３２において弁座部材２とは反対側の面は、後述するキャップ４の端面４１と密着するガイド面３２ａとなる。このガイド面３２ａとボール３１とが交わって形成される円の直径は、図２に示すように、直径Ｄである。
【００３１】
コイルばね６は、金属材料、たとえば、ばね鋼線等から、オープンエンドの等ピッチコイルばねとして形成されている。
【００３２】
コイルばね６の両端には、それぞれに、図１に示すようにキャップ４が装着されている。キャップ４は、たとえば樹脂材料から形成されている。キャップ４は、略円筒状に形成され、中央には、孔である貫通孔４２がキャップ４と同軸上に形成されている。貫通孔４２の直径寸法は、図２に示すように、直径ｄである。ここで、貫通孔４２の直径ｄは、バルブ３におけるガイド面３２ａとボール３１との交線である円の直径Ｄよりも、わずかに大きく形成されている。また、キャップ４は、図２に示すように、コイルばね６のコイル内周に隙間を有して嵌合可能に形成された円筒面４４の外周側に、コイルばね６のピッチと等しいピッチで設けられた螺旋状面４３を備えている。この螺旋状面４３はキャップ４の周方向において３６０度に亘って設けられている。これにより、コイルばね６の両端にキャップ４が装着されると、コイルばね６は、その巻き始め端から３６０度において、言い換えるとコイル一巻き分だけ螺旋状面４３に当接し、且つ巻き終わり端から３６０度において、言い換えるとコイル一巻き分だけ螺旋状面４３に当接している。したがって、コイルばね６の有効巻き数Ｎｅとしての、コイルばね６がプレッシャレギュレータ１に装着された状態においてコイルばねとして作用可能な巻き数は、言い換えると弾性変形可能巻き数は、コイルばね６の総巻き数Ｎａから両端それぞれの一巻きを引いた数となる。すなわち、Ｎｅ＝Ｎａ−２、である。また、キャップ４のコイルばね６側と反対側の端部には、図２に示すように、面取り面４５が形成されている。
【００３３】
本発明の一実施形態によるプレッシャレギュレータ１においては、コイルばね６の有効巻き数Ｎｅを、［ｎ＋０．５］巻きとしている。ここで、ｎは整数である。つまり、コイルばね６をその軸方向から見ると、巻き始め端および巻き終わり端であるコイルの両端は、コイルの周方向において１８０度ずれた位置にある。プレッシャレギュレータ１の完成状態においては、コイルばね６は圧縮状態となっている。
【００３４】
コイルばね６の両端にキャップ４が装着された状態で、弁座部材２側のキャップ４には、図１に示すように、バルブ３が装着されている。すなわち、図２に示すように、キャップ４の貫通孔４２内にバルブ３のボール３１の一部、つまり、リングプレート３２よりも図２において下方に突き出している部分、が貫通孔４２内に嵌合している。一方、コイルばね６の両端にキャップ４が装着された状態で、弁座部材２側とは反対側のキャップ４は、図１に示すように、カバー７に保持されている。カバー７は、たとえば、鋼板にプレス加工を施して形成されている。カバー７は、図１に示すように中央部に凹部を備え、この凹部内にキャップ４が嵌合保持されている。同時に、カバー７は、その外周部がケーシング５の大径部５２内に圧入されてケーシング５に固定されている。
【００３５】
次に、本発明の一実施形態によるプレッシャレギュレータ１の組立方法について説明する。
【００３６】
先ず、ケーシング５の小径部５１内に弁座部材２を圧入し固定する。
【００３７】
次に、コイルばね６の両端それぞれにキャップ４を装着する。このとき、コイルスプリング４３の端部が螺旋状突起４３の終端に完全に到達するまで、コイルばね６とキャップ４の螺旋状突起４３とを螺合させる。そうすると、コイルばね６はその両端部それぞれにおいて、コイルの周方向において３６０度だけ、言い換えるとコイル一巻きだけキャップ４の螺旋状突起４３とコイルの軸方向において密着する。
【００３８】
次に、両端にキャップ４が装着されたコイルばね６において、一方のキャップ４にバルブ３を嵌合する。このとき、バルブ３のリングプレート３２のガイド面３２ａとキャップ４の端面とを密着させる。
【００３９】
次に、両端にキャップ４が装着され且つバルブ３が嵌合されたコイルばね６において、バルブ３が嵌合去れないほうのキャップ４をカバー７の凹部に嵌合する。続いて、この状態で、バルブ３をケーシング５内へ挿入し、バルブ３のボール３１を弁座部材２の弁座２１に密着させ、続いて、コイルばね６を圧縮しつつ、カバー７をケーシング５の大径部５２内に圧入する。以上で、本発明の一実施形態によるプレッシャレギュレータ１の組立が完了する。
【００４０】
次に、本発明の一実施形態によるプレッシャレギュレータ１の各特徴的構成の作用効果について説明する。
【００４１】
第一に、コイルばね６を、オープンエンド等ピッチコイルばねとして形成し、且つその有効巻き数Ｎｅを（ｎ＋０．５）巻き（ｎは整数）としたことの作用効果について説明する。
【００４２】
従来の弁装置に用いられるコイルばねは、端部の略一巻きを隣接する一巻き側に折り曲げ、コイルばねの端面が研削によりコイルばねの軸方向に直交する平面を成すように形成されてなる、いわゆるクローズエンドタイプのコイルばねが用いられている。このようなコイルばねは、コイルの両端部においてコイルピッチが小さくなっているために、コイルばねに作用する荷重の増大に連れてコイルばねが撓むと、ばねとして作用する有効巻き数が減少する。そうすると、荷重・変位特性が非線形となり、弁装置の作動中において圧力ヒステリシスが生じやすくなる。また、有効巻き数が整数の場合、有効巻き部の始点と有効巻き部の終点とは、コイルばねの周方向において同一角度位置にある。言い換えると、コイルの軸方向から見たときに、有効巻き数部の始点と有効巻き部の終点とは、コイルの軸方向において重なっている。このため、コイルの軸方向からコイルばねを見ると、コイルの周方向における有効巻き部の両端では、コイルを形成する素線が（有効巻き数＋１）本重なっている。一方、コイルの周方向における有効巻き部の両端を除いた部分では、コイル素線が（有効巻き数）本だけ重なっている。すなわち、コイル素線の重なり本数が、コイルの周方向において有効巻き部の両端部である一点のみにおいて、他の部分よりも１本多くなっている。このため、有効巻き数が整数の場合、コイルばねの軸方向における剛性がコイルの周方向各部において不均一になり、コイルばね単体において荷重偏心が生じたり、あるいは圧縮コイルばね組み付け時に偏心が生じたりして、弁体および弁座の磨耗発生、弁体・弁座間のシール性低下を招く恐れがある。しかるに、従来の弁装置では、コイルばねの有効巻き数を特に規定していない。したがって、従来の弁装置では、上述した問題が発生する、つまり、コイルばね単体において荷重偏心が生じたり、あるいは圧縮コイルばね組み付け時に偏心が生じたりして、弁体および弁座の磨耗発生、弁体・弁座間のシール性低下を招く可能性があった。
【００４３】
これに対して、本発明の一実施形態によるプレッシャレギュレータ１では、コイルばね６として、オープンエンドの等ピッチコイルばねを用いるとともに、その有効巻き数Ｎｅを（ｎ＋０．５）巻き（ｎは整数）としている。
【００４４】
オープンエンド等ピッチコイルばねを用いると、コイルばねが撓んでも、ばねとして作用する有効巻き数が変化しない。これにより、荷重・変位特性を常に線形に保つことができ、プレッシャレギュレータ１の作動中における燃料圧力ヒステリシスの発生を抑制することができる。
【００４５】
次に、有効巻き数Ｎｅを（ｎ＋０．５）巻き（ｎは整数）としたことの効果を説明する。
【００４６】
このような構成においては、コイルの軸方向からコイルばねを見たとき、コイルの周方向において有効巻き数部の始点からコイル巻き方向において有効巻き数部の終点までの１８０度の間では、コイルの軸方向におけるコイル素線の重なり本数は、（ｎ＋１）本である。一方、上述した１８０度から３６０度までの部分では、コイル素線の重なり本数は、ｎ本となっている。これにより、コイルばねの軸方向における剛性のコイルの周方向における分布状態は、有効巻き数が整数である場合と比べて、より均一なものとなる。したがって、コイルばね６単体において荷重偏心が生じ難くなるとともに、コイルばね６をプレッシャレギュレータ１に組み付けた時に径方向への偏心が生じ難くなるので、バルブ３および弁座２１の磨耗発生、両者間のシール性低下を防止することができる。
【００４７】
次に、バルブ３が、キャップ４の貫通孔４２内に嵌合した状態で貫通孔４２の径方向に移動可能としたことの作用効果について説明する。プレッシャレギュレータ１の組立工程において、各部品の寸法精度や組付け時の位置ずれ等により、バルブ３と弁座２１との同軸度が低下する可能性がある。このような事態が発生しても、バルブ３がキャップ４の貫通孔４２内において貫通孔４２の径方向に移動可能であれば、プレッシャレギュレータ１の作動中にバルブ３が貫通孔４２の径方向に移動し、それにより、バルブ３と弁座２１との同軸度を高めることができる。このようにして、バルブ３と弁座２１との同軸度を常に良好に維持できるので、バルブ３と弁座２１の磨耗発生、バルブ３と弁座２１間のシール性低下を防止することができる。
【００４８】
第２に、本発明の一実施形態によるプレッシャレギュレータ１では、バルブ３と弁座２１の装着状態において、バルブ３のリングプレート３２においてキャップ４の端面４１と当接する面であるガイド面３２ａの輪郭線であるガイド面輪郭線３２ａａが、図２に示すように、端面４１の輪郭線である端面輪郭線４１ａの外側にあるように設定されている。ここで、キャップ４のコイルばね６と反対側の端部には、図２に示すように、面取り面４５が設けられている。この場合、端面４１の輪郭線である端面輪郭線４１ａは、端面４１と面取り面４５との交線である。以下に、このような構成の作用効果について説明する。
【００４９】
プレッシャレギュレータ１を構成する各部品の寸法精度や組付け時の位置ずれ等の影響で、バルブ３と弁座２１との同軸度が低下した場合、本発明に係るプレッシャレギュレータ１では、バルブ３がキャップ４の貫通孔４２内において貫通孔４２の径方向に移動可能なので、バルブ３と弁座２１との同軸度が良好な位置関係が得られるまで、バルブ３のリングプレート３２がキャップ４の端面４１上を摺動する。この場合、ガイド面輪郭線３２ａａが、端面輪郭線４１ａの内側にある場合を考える。このような状態においては、バルブ３がキャップ４に対して傾斜する、つまりバルブ３の軸線とキャップ４の軸線とが平行ではなく交差するように傾斜すると、リングプレート３２の角、すなわちガイド面輪郭線３２ａａ、が端面４１に当たる。そうすると、リングプレート３２の角が端面４１に食い込む、言い換えるとリングプレート３２の角が端面４１に引っかかるような状態となり、リングプレート３２が滑らかに端面４１上を摺動することが妨げられてしまう。このため、バルブ３と弁座２１との同軸度が良好に維持することが困難となる。これに対して、本発明の一実施形態によるプレッシャレギュレータ１のように、ガイド面輪郭線３２ａａが端面輪郭線４１ａの外側にあるように設定すれば、リングプレート３２が端面４１に対して傾斜した場合、端面４１の角がガイド面３２ａに当たるものの、リングプレート３２はそのまま摺動し続けることができる。したがって、バルブ３と弁座２１との同軸度が低下した場合に、確実にバルブ３を、バルブ３と弁座２１との同軸度が良好な位置関係が得られるまで、端面４１上を摺動することができる。これにより、バルブ３と弁座２１との同軸度を常に良好に維持できるので、バルブ３と弁座２１の磨耗発生、バルブ３と弁座２１間のシール性低下を防止することができる。
【００５０】
なお、上述した実施形態は、本発明による弁装置を、自動車の燃料タンク内に設置されて燃料ポンプから吐出された燃料の圧力を調整するプレッシャレギュレータ１に適用したものであるが、適用対象流体を自動車用燃料に限定する必要はなく、他の種類の流体を扱う装置に適用してもよい。さらには、弁装置が搭載される対象を自動車に限定する必要はなく、他の種類の機器に搭載される弁装置に適用してもよい。
【符号の説明】
【００５１】
１ プレッシャレギュレータ（弁装置）
２ 弁座部材
２１ 弁座
２２ 貫通孔
３ バルブ（弁体）
３１ ボール（球体）
３２ リングプレート（環状板）
３２ａ ガイド面
３２ａａ ガイド面輪郭線
３２ｂ 貫通孔（内周）
４ キャップ
４１ 端面
４１ａ 端面輪郭線
４２ 貫通孔（孔）
４３ 螺旋状面
４４ 円筒面
４５ 面取り面
５ ケーシング
５１ 小径部
５２ 大径部
５３ 貫通孔
６ コイルばね
７ カバー
７１ 貫通孔
８ バックアップリング
９ Ｏ−リング
１００ 燃料供給モジュール
１０１ ハウジング
１０１ａ 燃料通路（通路）
１０１ｂ 貫通孔
１０１ｃ フランジ
１０２ 燃料タンク
１０２ａ 開口孔
１０３ 送出口
Ｄ 外径
ｄ 内径
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体の圧力による流体力と弾性部材による付勢力との差によって弁の開閉を行うように構成された弁装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の弁装置としては、たとえば、燃料通路途中に設けられ、燃料通路に臨む弁座と、弁座と協働して燃料通路を開閉する球状の弁体と、調圧ばねの付勢力を弁座に向かう方向に弁体へ伝達するキャップと、を備え、弁体に作用する流体の圧力による流体力と調圧ばねによる付勢力との差によって弁の開閉を行うように構成された弁装置がある（特許文献１参照）。
【０００３】
別の従来の弁装置としては、流体通路途中に設けられ、流体通路に臨む円錐状の弁座と、弁座の円錐面に当接可能な球体と、球体を保持するとともに、球体が弁座へ着座および離間する方向に移動可能な軸部材と、球体を弁座に当接させる方向に軸部材に当接付勢する圧縮コイルばねと、を備え、軸部材を動かして球体と弁座との距離を変えて、弁座の球体と反対側の流体圧力を予め設定された低い圧力に制御する減圧弁において、球体を軸部材に、球体と弁座の着座・離間方向と直交する全方向に移動可能に係合させたものがある（特許文献２）。
【０００４】
特許文献２に記載される弁装置では、圧縮コイルばね単体において荷重偏心が有る、あるいは圧縮コイルばね組み付け時に偏心が生じて球体と弁座との同軸度が低下しても、球体と弁座との良好な同軸度を維持するように保持部が移動するという、いわゆる調心機能を果たすことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１３８７８５号公報
【特許文献２】特開２００１−２０８２３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した、従来の弁装置である特許文献１に記載された弁装置では、球状の弁体は、キャップに設けられた球面状の凹部に密着し位置決めされている。このため、ばね単体で荷重に偏りがある場合、あるいは組み付け時に偏心が生じた場合には、弁体が弁座に着座する際に弁座に対して偏荷重が生じる。そうすると、弁体の低リフト時、つまり弁体の移動方向において弁体と弁座が重なっているときに、流量調節作動において圧力ヒステリシスが生じる可能性がある。また、弁体が弁座に対して着座・離間を繰り返す際に、弁体は弁座の径方向へも移動するため、弁体および弁座が磨耗して、弁体・弁座間のシール性が損なわれる可能性もある。
【０００７】
本発明は、このような問題に鑑みなされたものであり、その目的は、容易な手段の採用により、部品点数の増加、コスト増大を抑制しつつ、作動中において圧力ヒステリシス発生、球体および弁座の磨耗発生、球体弁座間のシール性低下を防止することができる弁装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述の目的を達成するために、本発明の請求項１に記載の弁装置は、流体が流れる通路の途中に設けられる円環状の弁座と、通路内且つ弁座よりも下流側に弁座に当接可能に配置される弁体と、弁体を弁座に当接する方向へ付勢するコイルばねと、を備え、弁体が通路内を流れる流体から受ける力である流体力は弁体に対して弁座から離れる方向に作用し、流体力の大きさがコイルばねによる付勢力の大きさを上回ると弁体が弁座から離れる方向へ移動し、流体力の大きさがコイルばねによる付勢力の大きさを下回ると弁体が弁座に当接する方向へ移動するように構成された弁装置であって、コイルばねはオープンエンド等ピッチばねであり、且つその有効巻き数は（ｎ＋０．５）巻き（ｎは整数）であり、コイルばねの両端部にはコイルばねと同軸上にキャップが嵌合装着され、キャップはその外周にコイルばねを支持するためのオープンエンド等ピッチばねと同一ピッチの螺旋状突起または螺旋状溝を備え、キャップは弁体と嵌合可能に且つコイルばねと同軸上に形成された孔を備え、弁体はキャップの弁座側の端部に嵌合保持され、弁体は孔内において孔の径方向に移動可能であることを特徴としている。
【０００９】
従来の弁装置に用いられるコイルばねは、端部の略一巻きを隣接する一巻き側に折り曲げ、コイルばねの端面が研削によりコイルばねの軸方向に直交する平面を成すように形成されてなる、いわゆるクローズエンドタイプのコイルばねが用いられている。このようなコイルばねは、コイルの両端部においてコイルピッチが小さくなっているために、コイルばねに作用する荷重の増大に連れてコイルばねが撓むと、ばねとして作用する有効巻き数が減少する。そうすると、荷重・変位特性が非線形となり、弁装置の作動中において圧力ヒステリシスが生じやすくなる。また、有効巻き数が整数の場合、有効巻き部の始点と有効巻き部の終点とは、コイルばねの周方向において同一角度位置にある。言い換えると、コイルの軸方向から見たときに、有効巻き数部の始点と有効巻き部の終点とは、コイルの軸方向において重なっている。このため、コイルの軸方向からコイルばねを見ると、コイルの周方向における有効巻き部の両端では、コイルを形成する素線が（有効巻き数＋１）本重なっている。一方、コイルの周方向における有効巻き部の両端を除いた部分では、コイル素線が（有効巻き数）本だけ重なっている。すなわち、コイル素線の重なり本数が、コイルの周方向において有効巻き部の両端部である一点のみにおいて、他の部分よりも１本多くなっている。このため、有効巻き数が整数の場合、コイルばねの軸方向における剛性がコイルの周方向各部において不均一になり、コイルばね単体において荷重偏心が生じたり、あるいは圧縮コイルばね組み付け時に偏心が生じたりして、弁体および弁座の磨耗発生、弁体・弁座間のシール性低下を招く恐れがある。しかるに、従来の弁装置では、コイルばねの有効巻き数を特に規定していない。したがって、従来の弁装置では、上述した問題が発生する、つまり、コイルばね単体において荷重偏心が生じたり、あるいは圧縮コイルばね組み付け時に偏心が生じたりして、弁体および弁座の磨耗発生、弁体・弁座間のシール性低下を招く可能性がある。
【００１０】
ここで、コイルばねの「有効巻き数」の定義について説明する。コイルばねの「有効巻き数」とは、コイルばねが弁装置に組みつけられた状態において、弾性変形可能且つばねとして作用可能な部分の巻き数である。一般に、オープンエンドタイプのコイルばねが弁装置に組み込まれる場合、コイルばねを保持する部材であるキャップ等が、コイルばねの両端に装着される。このとき、コイルばねの端部のたとえば一巻きはキャップと密着しており、コイルばね両端のキャップと密着しているこれら各一巻きは、弁装置の作動時において、弾性変形せず、ばねとして機能していない。コイルばね両端のキャップと密着しているこれら各一巻きを除いた部分が有効巻き部であり、有効巻き部の巻き数が「有効巻き数」である。
【００１１】
本発明の請求項１に記載の弁装置は、オープンエンド等ピッチコイルばねを用いるとともに、その有効巻き数を（ｎ＋０．５）巻き（ｎは整数）としている。
【００１２】
このような構成においては、コイルの軸方向からコイルばねを見たとき、コイルの周方向において有効巻き数部の始点から有効巻きの終点までの１８０度の間では、コイル素線の重なり本数が（有効巻き数＋１）本となっている。一方、上述した１８０度部分を除いた残りの部分では、コイル素線の重なり本数が（有効巻き数）本となっている。これにより、コイルばねの軸方向における剛性のコイルの周方向における分布状態は、有効巻き数が整数である場合と比べて、より均一なものとなる。したがって、コイルばね単体において荷重偏心が生じ難くなるとともに、圧縮コイルばね組み付け時に偏心が生じ難くなるので、弁体および弁座の磨耗発生、弁体・弁座間のシール性低下を防止することができる。
【００１３】
さらに、本発明の請求項１に記載の弁装置では、弁体は孔内において孔の径方向に移動可能な構成としているので、万が一、圧縮コイルばね組み付け時に偏心が生る、あるいは各部品寸法精度や組付け時の位置ずれ等の影響で、それにより弁体と弁座の同軸度がくずれても、弁体がキャップの孔内において孔の径方向に移動して弁座と同軸上となるように位置を修正することができる。これにより、弁体と弁座の同軸度を良好に維持して弁体および弁座の磨耗発生、弁体・弁座間のシール性低下を防止することができる。
【００１４】
以上により、本発明の請求項１に記載の弁装置によれば、コイルばねとして、オープンエンド等ピッチコイルばねを用い、且つその有効巻き数を（ｎ＋０．５）巻き（ｎは整数）とする、という容易な手段の採用により、部品点数の増加、コスト増大を抑制しつつ、作動中において圧力ヒステリシス発生、球体および弁座の磨耗発生、球体弁座間のシール性低下を防止することができる弁装置を提供することができる。さらに、弁体は孔内において孔の径方向に移動可能な構成とすることにより、弁体と弁座の同軸度を常に良好に維持できるので、弁体および弁座の磨耗発生、弁体・弁座間のシール性低下を防止することが可能な弁装置を提供できる。
【００１５】
本発明の請求項２に記載の弁装置は、弁体は球体と球体の外周に固定された環状板とを備え、環状板の弁座と反対側の面がキャップの端面と当接し、球体における環状板よりも弁座側の部分が弁座に当接し、球体における弁座と反対側の部分が孔内に嵌合することを特徴としている。
【００１６】
上述した構成によれば、キャップの孔内において孔の径方向に移動可能な弁体・弁座構造を容易に形成することができる。
【００１７】
本発明の請求項３に記載の弁装置は、環状板においてキャップの端面と当接する面であるガイド面の輪郭線であるガイド面輪郭線は端面の輪郭線である端面輪郭線の外側にあることを特徴としている。
【００１８】
弁装置を構成する各部品の寸法精度や組付け時の位置ずれ等の影響で、弁体と弁座との同軸度が低下した場合、本発明に係る弁装置では、弁体がキャップの孔内において孔の径方向に移動して、弁体が弁座と同軸上となるように位置を修正する。この弁体の姿勢修正は、弁体の環状板がキャップの端面上を摺動することにより行われる。この、弁体の環状板とキャップの端面との摺動について考える。先ず、環状板においてキャップの端面と当接する面であるガイド面の輪郭線であるガイド面輪郭線が、キャップの端面の輪郭線である端面輪郭線の内側にある場合を考える。この場合、環状板が端面に対して傾斜すると、環状板の角が端面に当たる。そうすると、環状板の角が端面に食い込むような状態、言い換えると環状板の角が端面に引っかかるような状態となり、環状板が滑らかに摺動することが妨げられてしまう。これに対して、本発明の請求項３に記載の弁装置のように、環状板においてキャップの端面と当接する面であるガイド面の輪郭線であるガイド面輪郭線が、キャップの端面の輪郭線である端面輪郭線の外側にあるような構成とすれば、環状板が端面に対して傾斜すると端面の角が環状板のガイド面に当たるが、環状板はそのまま摺動し続けることができる。
【００１９】
なお、キャップの端面の外周に面取り加工が施されている場合は、端面輪郭線は、キャップの外周線ではなく、端面においてガイド面と直接接する面である平面部の輪郭線、言い換えると、端面と面取り面（円錐面等）との交線となる。
【００２０】
したがって、本発明の請求項３に記載の弁装置の構成によれば、部品点数の増加、コスト増大を抑制しつつ、作動中において圧力ヒステリシス発生、球体および弁座の磨耗発生、球体弁座間のシール性低下を防止することができる弁装置を提供することができると同時に、万が一弁体と弁座との同軸度が低下した場合でも、弁体がキャップに対して滑らかに移動して速やかに両者の同軸度を良好に維持することができる。
【００２１】
本発明の請求項４に記載の弁装置は、球体と環状板とは球体を環状板の内周に圧入することにより固定されることを特徴としている。
【００２２】
これにより、弁体を容易に且つ高精度な形状に製作することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施形態による弁装置であるプレッシャレギュレータ1が装着された燃料供給モジュール１００の部分断面図である。
【図２】プレッシャレギュレータ１の拡大断面図である。
【図３】図２中のＩＩＩ矢視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明による弁装置の一実施形態を、自動車の燃料タンク内に設置されて燃料タンク内の燃料を加圧してエンジンへ供給する役割を果たしている燃料供給モジュールに取り付けられた弁装置であるプレッシャレギュレータ１に適用した場合を例に、図面に基づいて説明する。
【００２５】
燃料供給モジュール１００は、図示しない電動式燃料ポンプおよび図示しない燃料フィルタをハウジング１０１内に一体的に保持して形成され、自動車の燃料タンク１０２に取り付けられている。燃料供給モジュール１００において、図示しない電動式燃料ポンプおよび燃料フィルタは、燃料タンク１０２の開口孔１０２ａを介して燃料タンク１０２内に配置され、燃料供給モジュール１００は、ハウジング１０１のフランジ１０１ｃを介して燃料タンク１０２に固定されている。電動式燃料ポンプ（図示せず）により吸入・加圧された燃料は、図示しない燃料フィルタを通過して濾過された後、燃料通路１０１ａを送出口１０３へ向かって流れる。燃料供給モジュール１００の送出口１０３には、図示しない燃料配管が接続され、燃料供給モジュール１００から送出された燃料をエンジン（図示せず）へ導いている。
【００２６】
本発明の一実施形態による弁装置としてのプレッシャレギュレータ１は、図１に示すように、燃料供給モジュール１００のハウジング１０１が備える燃料通路１０１ａの途中に設置されている。詳しくは、図１に示すように、ハウジング１０１に燃料通路１０１ａと燃料タンク１０２内部空間とを連通するように設けられている貫通孔１０１ｂに圧入固定されている。
【００２７】
プレッシャレギュレータ１は、図１に示すように、ケーシング５、弁座部材２、弁体であるバルブ３、コイルばね６、キャップ４およびカバー７を備えている。
【００２８】
ケーシング５は、たとえば、鋼板にプレス加工を施して形成されている。ケーシング５は、図１に示すように、その底部側に形成された小径部５１、および小径部５１と同軸上に形成された大径部５２を備えている。ケーシング５の底部には、貫通孔５３が小径部５１と同軸上に形成されている。プレッシャレギュレータ１は、ケーシング５の小径部５１が燃料供給モジュール１００のハウジング１０１の貫通孔１０１ｂに圧入されて、燃料供給モジュール１００に固定されている。また、ケーシング５の大径部５２の外周面とハウジング１０１の貫通孔１０１ｂの内周面との間には、図１に示すように、Ｏ−リング９が装着されている。これにより、燃料通路１０１ａ内を流れる燃料がプレッシャレギュレータ１のケーシング５とハウジング１０１の貫通孔１０１ｂとの間を通って燃料タンク１０２内へ流出することを阻止している。ケーシング５の大径部５２の外周には、図１に示すように、バックアップリング８が嵌合装着されている。このバックアップリング８は、大径部５２を貫通孔１０１ｂ内の適正位置に保持するとともに、Ｏ−リングの移動を規制してシール機能を維持する役目を果たしている。
【００２９】
ケーシング５の小径部５１の内周には、図１に示すように、弁座としての弁座部材２が圧入固定されている。弁座部材２は、たとえば金属材料から円環状に形成され、内周孔である貫通孔２２は、図１に示すように、ケーシング５の貫通孔５３と連通している。弁座部材２において、貫通孔５３と反対側の貫通孔２２の周縁部には、後述する弁体であるバルブ３と当接可能な弁座としての弁座２１が形成されている。
【００３０】
弁体であるバルブ３は、図１に示すように、球体であるボール３１と環状板であるリングプレート３２とから構成されている。ボール３１は、たとえば金属材料から球状に形成されている。リングプレート３２も、たとえば金属材料から平座金状に形成されている。リングプレート３２の内周孔である貫通孔３２ｂは、その直径寸法がボール３１の直径寸法よりもわずかに小さく形成されている。これにより、ボール３１をリングプレート３２の貫通孔３２ｂに圧入する、詳しくは、ボール３１の直径部分がリングプレート３２の板厚方向（図１中における上下方向）範囲内にあるように圧入すると、ボール３１とリングプレート３２とは強固に固定されてバルブ３を形成する。プレッシャレギュレータ１の完成状態において、リングプレート３２において弁座部材２とは反対側の面は、後述するキャップ４の端面４１と密着するガイド面３２ａとなる。このガイド面３２ａとボール３１とが交わって形成される円の直径は、図２に示すように、直径Ｄである。
【００３１】
コイルばね６は、金属材料、たとえば、ばね鋼線等から、オープンエンドの等ピッチコイルばねとして形成されている。
【００３２】
コイルばね６の両端には、それぞれに、図１に示すようにキャップ４が装着されている。キャップ４は、たとえば樹脂材料から形成されている。キャップ４は、略円筒状に形成され、中央には、孔である貫通孔４２がキャップ４と同軸上に形成されている。貫通孔４２の直径寸法は、図２に示すように、直径ｄである。ここで、貫通孔４２の直径ｄは、バルブ３におけるガイド面３２ａとボール３１との交線である円の直径Ｄよりも、わずかに大きく形成されている。また、キャップ４は、図２に示すように、コイルばね６のコイル内周に隙間を有して嵌合可能に形成された円筒面４４の外周側に、コイルばね６のピッチと等しいピッチで設けられた螺旋状面４３を備えている。この螺旋状面４３はキャップ４の周方向において３６０度に亘って設けられている。これにより、コイルばね６の両端にキャップ４が装着されると、コイルばね６は、その巻き始め端から３６０度において、言い換えるとコイル一巻き分だけ螺旋状面４３に当接し、且つ巻き終わり端から３６０度において、言い換えるとコイル一巻き分だけ螺旋状面４３に当接している。したがって、コイルばね６の有効巻き数Ｎｅとしての、コイルばね６がプレッシャレギュレータ１に装着された状態においてコイルばねとして作用可能な巻き数は、言い換えると弾性変形可能巻き数は、コイルばね６の総巻き数Ｎａから両端それぞれの一巻きを引いた数となる。すなわち、Ｎｅ＝Ｎａ−２、である。また、キャップ４のコイルばね６側と反対側の端部には、図２に示すように、面取り面４５が形成されている。
【００３３】
本発明の一実施形態によるプレッシャレギュレータ１においては、コイルばね６の有効巻き数Ｎｅを、［ｎ＋０．５］巻きとしている。ここで、ｎは整数である。つまり、コイルばね６をその軸方向から見ると、巻き始め端および巻き終わり端であるコイルの両端は、コイルの周方向において１８０度ずれた位置にある。プレッシャレギュレータ１の完成状態においては、コイルばね６は圧縮状態となっている。
【００３４】
コイルばね６の両端にキャップ４が装着された状態で、弁座部材２側のキャップ４には、図１に示すように、バルブ３が装着されている。すなわち、図２に示すように、キャップ４の貫通孔４２内にバルブ３のボール３１の一部、つまり、リングプレート３２よりも図２において下方に突き出している部分、が貫通孔４２内に嵌合している。一方、コイルばね６の両端にキャップ４が装着された状態で、弁座部材２側とは反対側のキャップ４は、図１に示すように、カバー７に保持されている。カバー７は、たとえば、鋼板にプレス加工を施して形成されている。カバー７は、図１に示すように中央部に凹部を備え、この凹部内にキャップ４が嵌合保持されている。同時に、カバー７は、その外周部がケーシング５の大径部５２内に圧入されてケーシング５に固定されている。
【００３５】
次に、本発明の一実施形態によるプレッシャレギュレータ１の組立方法について説明する。
【００３６】
先ず、ケーシング５の小径部５１内に弁座部材２を圧入し固定する。
【００３７】
次に、コイルばね６の両端それぞれにキャップ４を装着する。このとき、コイルスプリング４３の端部が螺旋状突起４３の終端に完全に到達するまで、コイルばね６とキャップ４の螺旋状突起４３とを螺合させる。そうすると、コイルばね６はその両端部それぞれにおいて、コイルの周方向において３６０度だけ、言い換えるとコイル一巻きだけキャップ４の螺旋状突起４３とコイルの軸方向において密着する。
【００３８】
次に、両端にキャップ４が装着されたコイルばね６において、一方のキャップ４にバルブ３を嵌合する。このとき、バルブ３のリングプレート３２のガイド面３２ａとキャップ４の端面とを密着させる。
【００３９】
次に、両端にキャップ４が装着され且つバルブ３が嵌合されたコイルばね６において、バルブ３が嵌合去れないほうのキャップ４をカバー７の凹部に嵌合する。続いて、この状態で、バルブ３をケーシング５内へ挿入し、バルブ３のボール３１を弁座部材２の弁座２１に密着させ、続いて、コイルばね６を圧縮しつつ、カバー７をケーシング５の大径部５２内に圧入する。以上で、本発明の一実施形態によるプレッシャレギュレータ１の組立が完了する。
【００４０】
次に、本発明の一実施形態によるプレッシャレギュレータ１の各特徴的構成の作用効果について説明する。
【００４１】
第一に、コイルばね６を、オープンエンド等ピッチコイルばねとして形成し、且つその有効巻き数Ｎｅを（ｎ＋０．５）巻き（ｎは整数）としたことの作用効果について説明する。
【００４２】
従来の弁装置に用いられるコイルばねは、端部の略一巻きを隣接する一巻き側に折り曲げ、コイルばねの端面が研削によりコイルばねの軸方向に直交する平面を成すように形成されてなる、いわゆるクローズエンドタイプのコイルばねが用いられている。このようなコイルばねは、コイルの両端部においてコイルピッチが小さくなっているために、コイルばねに作用する荷重の増大に連れてコイルばねが撓むと、ばねとして作用する有効巻き数が減少する。そうすると、荷重・変位特性が非線形となり、弁装置の作動中において圧力ヒステリシスが生じやすくなる。また、有効巻き数が整数の場合、有効巻き部の始点と有効巻き部の終点とは、コイルばねの周方向において同一角度位置にある。言い換えると、コイルの軸方向から見たときに、有効巻き数部の始点と有効巻き部の終点とは、コイルの軸方向において重なっている。このため、コイルの軸方向からコイルばねを見ると、コイルの周方向における有効巻き部の両端では、コイルを形成する素線が（有効巻き数＋１）本重なっている。一方、コイルの周方向における有効巻き部の両端を除いた部分では、コイル素線が（有効巻き数）本だけ重なっている。すなわち、コイル素線の重なり本数が、コイルの周方向において有効巻き部の両端部である一点のみにおいて、他の部分よりも１本多くなっている。このため、有効巻き数が整数の場合、コイルばねの軸方向における剛性がコイルの周方向各部において不均一になり、コイルばね単体において荷重偏心が生じたり、あるいは圧縮コイルばね組み付け時に偏心が生じたりして、弁体および弁座の磨耗発生、弁体・弁座間のシール性低下を招く恐れがある。しかるに、従来の弁装置では、コイルばねの有効巻き数を特に規定していない。したがって、従来の弁装置では、上述した問題が発生する、つまり、コイルばね単体において荷重偏心が生じたり、あるいは圧縮コイルばね組み付け時に偏心が生じたりして、弁体および弁座の磨耗発生、弁体・弁座間のシール性低下を招く可能性があった。
【００４３】
これに対して、本発明の一実施形態によるプレッシャレギュレータ１では、コイルばね６として、オープンエンドの等ピッチコイルばねを用いるとともに、その有効巻き数Ｎｅを（ｎ＋０．５）巻き（ｎは整数）としている。
【００４４】
オープンエンド等ピッチコイルばねを用いると、コイルばねが撓んでも、ばねとして作用する有効巻き数が変化しない。これにより、荷重・変位特性を常に線形に保つことができ、プレッシャレギュレータ１の作動中における燃料圧力ヒステリシスの発生を抑制することができる。
【００４５】
次に、有効巻き数Ｎｅを（ｎ＋０．５）巻き（ｎは整数）としたことの効果を説明する。
【００４６】
このような構成においては、コイルの軸方向からコイルばねを見たとき、コイルの周方向において有効巻き数部の始点からコイル巻き方向において有効巻き数部の終点までの１８０度の間では、コイルの軸方向におけるコイル素線の重なり本数は、（ｎ＋１）本である。一方、上述した１８０度から３６０度までの部分では、コイル素線の重なり本数は、ｎ本となっている。これにより、コイルばねの軸方向における剛性のコイルの周方向における分布状態は、有効巻き数が整数である場合と比べて、より均一なものとなる。したがって、コイルばね６単体において荷重偏心が生じ難くなるとともに、コイルばね６をプレッシャレギュレータ１に組み付けた時に径方向への偏心が生じ難くなるので、バルブ３および弁座２１の磨耗発生、両者間のシール性低下を防止することができる。
【００４７】
次に、バルブ３が、キャップ４の貫通孔４２内に嵌合した状態で貫通孔４２の径方向に移動可能としたことの作用効果について説明する。プレッシャレギュレータ１の組立工程において、各部品の寸法精度や組付け時の位置ずれ等により、バルブ３と弁座２１との同軸度が低下する可能性がある。このような事態が発生しても、バルブ３がキャップ４の貫通孔４２内において貫通孔４２の径方向に移動可能であれば、プレッシャレギュレータ１の作動中にバルブ３が貫通孔４２の径方向に移動し、それにより、バルブ３と弁座２１との同軸度を高めることができる。このようにして、バルブ３と弁座２１との同軸度を常に良好に維持できるので、バルブ３と弁座２１の磨耗発生、バルブ３と弁座２１間のシール性低下を防止することができる。
【００４８】
第２に、本発明の一実施形態によるプレッシャレギュレータ１では、バルブ３と弁座２１の装着状態において、バルブ３のリングプレート３２においてキャップ４の端面４１と当接する面であるガイド面３２ａの輪郭線であるガイド面輪郭線３２ａａが、図２に示すように、端面４１の輪郭線である端面輪郭線４１ａの外側にあるように設定されている。ここで、キャップ４のコイルばね６と反対側の端部には、図２に示すように、面取り面４５が設けられている。この場合、端面４１の輪郭線である端面輪郭線４１ａは、端面４１と面取り面４５との交線である。以下に、このような構成の作用効果について説明する。
【００４９】
プレッシャレギュレータ１を構成する各部品の寸法精度や組付け時の位置ずれ等の影響で、バルブ３と弁座２１との同軸度が低下した場合、本発明に係るプレッシャレギュレータ１では、バルブ３がキャップ４の貫通孔４２内において貫通孔４２の径方向に移動可能なので、バルブ３と弁座２１との同軸度が良好な位置関係が得られるまで、バルブ３のリングプレート３２がキャップ４の端面４１上を摺動する。この場合、ガイド面輪郭線３２ａａが、端面輪郭線４１ａの内側にある場合を考える。このような状態においては、バルブ３がキャップ４に対して傾斜する、つまりバルブ３の軸線とキャップ４の軸線とが平行ではなく交差するように傾斜すると、リングプレート３２の角、すなわちガイド面輪郭線３２ａａ、が端面４１に当たる。そうすると、リングプレート３２の角が端面４１に食い込む、言い換えるとリングプレート３２の角が端面４１に引っかかるような状態となり、リングプレート３２が滑らかに端面４１上を摺動することが妨げられてしまう。このため、バルブ３と弁座２１との同軸度が良好に維持することが困難となる。これに対して、本発明の一実施形態によるプレッシャレギュレータ１のように、ガイド面輪郭線３２ａａが端面輪郭線４１ａの外側にあるように設定すれば、リングプレート３２が端面４１に対して傾斜した場合、端面４１の角がガイド面３２ａに当たるものの、リングプレート３２はそのまま摺動し続けることができる。したがって、バルブ３と弁座２１との同軸度が低下した場合に、確実にバルブ３を、バルブ３と弁座２１との同軸度が良好な位置関係が得られるまで、端面４１上を摺動することができる。これにより、バルブ３と弁座２１との同軸度を常に良好に維持できるので、バルブ３と弁座２１の磨耗発生、バルブ３と弁座２１間のシール性低下を防止することができる。
【００５０】
なお、上述した実施形態は、本発明による弁装置を、自動車の燃料タンク内に設置されて燃料ポンプから吐出された燃料の圧力を調整するプレッシャレギュレータ１に適用したものであるが、適用対象流体を自動車用燃料に限定する必要はなく、他の種類の流体を扱う装置に適用してもよい。さらには、弁装置が搭載される対象を自動車に限定する必要はなく、他の種類の機器に搭載される弁装置に適用してもよい。
【符号の説明】
【００５１】
１ プレッシャレギュレータ（弁装置）
２ 弁座部材
２１ 弁座
２２ 貫通孔
３ バルブ（弁体）
３１ ボール（球体）
３２ リングプレート（環状板）
３２ａ ガイド面
３２ａａ ガイド面輪郭線
３２ｂ 貫通孔（内周）
４ キャップ
４１ 端面
４１ａ 端面輪郭線
４２ 貫通孔（孔）
４３ 螺旋状面
４４ 円筒面
４５ 面取り面
５ ケーシング
５１ 小径部
５２ 大径部
５３ 貫通孔
６ コイルばね
７ カバー
７１ 貫通孔
８ バックアップリング
９ Ｏ−リング
１００ 燃料供給モジュール
１０１ ハウジング
１０１ａ 燃料通路（通路）
１０１ｂ 貫通孔
１０１ｃ フランジ
１０２ 燃料タンク
１０２ａ 開口孔
１０３ 送出口
Ｄ 外径
ｄ 内径
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体が流れる通路の途中に設けられる円環状の弁座と、
前記通路内且つ前記弁座よりも下流側に前記弁座に当接可能に配置される弁体と、
前記弁体を前記弁座に当接する方向へ付勢するコイルばねと、を備え、
前記弁体が前記通路内を流れる流体から受ける力である流体力は前記弁体に対して前記弁座から離れる方向に作用し、
前記流体力の大きさが前記コイルばねによる付勢力の大きさを上回ると前記弁体が前記弁座から離れる方向へ移動し、前記流体力の大きさが前記コイルばねによる付勢力の大きさを下回ると前記弁体が前記弁座に当接する方向へ移動するように構成された弁装置であって、
前記コイルばねはオープンエンド等ピッチばねであり、且つその巻き数は（ｎ＋０．５）巻き（ｎは整数）であり、
前記コイルばねの両端部には前記コイルばねと同軸上にキャップが嵌合装着され、
前記キャップはその外周に前記コイルばねを支持するための前記オープンエンド等ピッチばねと同一ピッチの螺旋状突起または螺旋状溝を備え、
前記キャップは前記弁体と嵌合可能に且つ前記コイルばねと同軸上に形成された孔を備え、
前記弁体は前記キャップの前記弁座側の端部に嵌合保持され、
前記弁体は前記孔内において前記孔の径方向に移動可能であることを特徴とする弁装置。
【請求項２】
前記弁体は球体と前記球体の外周に固定された環状板とを備え、
前記環状板の前記弁座と反対側の面が前記キャップの端面と当接し、
前記球体における前記環状板よりも弁座側の部分が前記弁座に当接し、
前記球体における前記弁座と反対側の部分が前記孔内に嵌合することを特徴とする請求項１に記載の弁装置。
【請求項３】
前記環状板において前記キャップの前記端面と当接する面であるガイド面の輪郭線であるガイド面輪郭線は前記端面の輪郭線である端面輪郭線の外側にあることを特徴とする請求項２に記載の弁装置。
【請求項４】
前記球体と前記環状板とは前記球体を前記環状板の内周に圧入することにより固定されることを特徴とする請求項２または請求項３のどちらか一方に記載の弁装置。
【請求項１】
流体が流れる通路の途中に設けられる円環状の弁座と、
前記通路内且つ前記弁座よりも下流側に前記弁座に当接可能に配置される弁体と、
前記弁体を前記弁座に当接する方向へ付勢するコイルばねと、を備え、
前記弁体が前記通路内を流れる流体から受ける力である流体力は前記弁体に対して前記弁座から離れる方向に作用し、
前記流体力の大きさが前記コイルばねによる付勢力の大きさを上回ると前記弁体が前記弁座から離れる方向へ移動し、前記流体力の大きさが前記コイルばねによる付勢力の大きさを下回ると前記弁体が前記弁座に当接する方向へ移動するように構成された弁装置であって、
前記コイルばねはオープンエンド等ピッチばねであり、且つその巻き数は（ｎ＋０．５）巻き（ｎは整数）であり、
前記コイルばねの両端部には前記コイルばねと同軸上にキャップが嵌合装着され、
前記キャップはその外周に前記コイルばねを支持するための前記オープンエンド等ピッチばねと同一ピッチの螺旋状突起または螺旋状溝を備え、
前記キャップは前記弁体と嵌合可能に且つ前記コイルばねと同軸上に形成された孔を備え、
前記弁体は前記キャップの前記弁座側の端部に嵌合保持され、
前記弁体は前記孔内において前記孔の径方向に移動可能であることを特徴とする弁装置。
【請求項２】
前記弁体は球体と前記球体の外周に固定された環状板とを備え、
前記環状板の前記弁座と反対側の面が前記キャップの端面と当接し、
前記球体における前記環状板よりも弁座側の部分が前記弁座に当接し、
前記球体における前記弁座と反対側の部分が前記孔内に嵌合することを特徴とする請求項１に記載の弁装置。
【請求項３】
前記環状板において前記キャップの前記端面と当接する面であるガイド面の輪郭線であるガイド面輪郭線は前記端面の輪郭線である端面輪郭線の外側にあることを特徴とする請求項２に記載の弁装置。
【請求項４】
前記球体と前記環状板とは前記球体を前記環状板の内周に圧入することにより固定されることを特徴とする請求項２または請求項３のどちらか一方に記載の弁装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１１−３８５６６（Ｐ２０１１−３８５６６Ａ）
【公開日】平成２３年２月２４日（２０１１．２．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１８４９６７（Ｐ２００９−１８４９６７）
【出願日】平成２１年８月７日（２００９．８．７）
【出願人】（０００１６１８４０）京三電機株式会社 (99)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年２月２４日（２０１１．２．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年８月７日（２００９．８．７）
【出願人】（０００１６１８４０）京三電機株式会社 (99)
【Ｆターム（参考）】
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