專利名稱：閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種閥的螺旋彈簧，更具體地涉及這樣一種閥的螺旋彈簧，所述閥設(shè)置在一通道內(nèi)，流體在泵的作用下從一箱傳送通過所述通道，并且所述閥調(diào)節(jié)所述流體的壓力，所述閥例如是調(diào)節(jié)在燃料泵的作用下從燃料箱向內(nèi)燃機的噴射器供給的燃料的壓力的閥。
背景技術(shù)：
如圖17所示，車輛等的用于供給流體的燃料供給系統(tǒng)包括與燃料箱1相連的燃料通道5、燃料泵2和發(fā)動機的噴射器6。燃料箱1中的燃料在設(shè)于燃料箱1內(nèi)的燃料泵2的作用下經(jīng)由過濾器3和4供給到發(fā)動機的噴射器6。在這種情況下，燃料通道5中的燃料的壓力根據(jù)例如發(fā)動機的運行狀態(tài)而波動。因此，在燃料供給系統(tǒng)中設(shè)有將燃料壓力調(diào)節(jié)成預(yù)定值的壓力調(diào)節(jié)閥8。壓力調(diào)節(jié)閥8設(shè)置在從燃料通道5延伸出的分支通道7內(nèi)。當(dāng)燃料供給系統(tǒng)中的壓力等于或高于預(yù)定值時，壓力調(diào)節(jié)閥8打開以使燃料返回燃料箱1。
圖16示出傳統(tǒng)的壓力調(diào)節(jié)閥10的示例。壓力調(diào)節(jié)閥10包括殼體11、閥元件14和螺旋彈簧16。殼體11是形成壓力調(diào)節(jié)閥10的構(gòu)架的部件。殼體11包括燃料入口12和燃料出口13。在殼體11的內(nèi)表面上在燃料入口12附近形成有閥座18。在殼體11的底部內(nèi)形成有彈簧支承部17。
閥元件14包括筒狀部15。閥元件14在殼體11內(nèi)上下移動，同時筒狀部15沿殼體11的內(nèi)表面移動。螺旋彈簧16設(shè)置在閥元件14的內(nèi)底面和彈簧支承部17之間。螺旋彈簧16始終朝燃料入口12擠壓閥元件14，使得閥元件14的端部與閥座18接觸并中斷燃料供給系統(tǒng)和燃料箱1之間的連通。但是，當(dāng)燃料供給系統(tǒng)中燃料的壓力等于或高于預(yù)定值時，螺旋彈簧16被閥元件14向下擠壓。結(jié)果，閥元件14移動離開閥座18，并且由此過量的燃料返回到燃料箱1中。在壓力調(diào)節(jié)閥10中設(shè)有沿殼體11的內(nèi)表面移動的筒狀部15。因此，閥元件14的軸線不與閥座18的軸線相偏離，并且在閥元件14和閥座18之間可提供良好的密封。另一方面，閥元件14的軸線由于配合尺寸公差和形狀公差而稍微傾斜。因此，閥元件14不能平滑地移動。結(jié)果，閥打開時的燃料壓力與閥關(guān)閉時的燃料壓力不同。而且，沿殼體的內(nèi)表面移動的配合部需要以高的尺寸精度形成。這增加了成本(參見日本專利申請公報No.8-320074(JP-A-8-320074))。
為了解決該問題，例如，可采用如圖1所示的包括圓錐狀閥元件的提升閥。在該提升閥中，閥元件34不包括沿殼體內(nèi)表面移動的部件，并且閥元件34由螺旋彈簧40支承。當(dāng)閥元件34打開燃料入口時，閥元件34由螺旋彈簧40的一端支承，使得閥元件34漂浮。同樣，當(dāng)閥元件34關(guān)閉燃料入口時，螺旋彈簧40使閥元件34與閥座31b接觸。
在這種提升閥中，閥元件呈圓錐狀。即使當(dāng)閥元件與閥座接觸以關(guān)閉燃料入口時閥元件的軸線相對于閥座的軸線稍微偏離或傾斜，也可提供良好的密封。這樣，雖然采取了措施例如使螺旋彈簧的材料品質(zhì)均一以及使整個螺旋彈簧具有均一的直徑，但是對于采取措施使載荷在螺旋彈簧伸展或收縮時均勻地施加在螺旋彈簧的整個圓周上未作特定考慮。例如，對于應(yīng)當(dāng)如何在俯視圖中設(shè)置螺旋彈簧的上側(cè)和下側(cè)的有效上卷繞端和有效下卷繞端未作特定考慮。因此，當(dāng)傳統(tǒng)的螺旋彈簧伸展或收縮時，螺旋彈簧的軸線易于相對于閥座的軸線偏離或傾斜。
近年來，更精確地控制車輛等中的燃料供給變得有所必要。因此，使用壓力調(diào)節(jié)閥更精確地調(diào)節(jié)燃料壓力變得有所必要。但是，如上所述，當(dāng)傳統(tǒng)的螺旋彈簧伸展或收縮時，傳統(tǒng)的螺旋彈簧的軸線易于相對于閥座的軸線偏離或傾斜。如果在螺旋彈簧伸展或收縮時螺旋彈簧的軸線相對于閥座的軸線偏離或傾斜，則在閥元件打開或關(guān)閉燃料入口時閥元件的軸線也相對于閥座的軸線偏離或傾斜。如果閥元件的軸線偏離或傾斜，則例如在閥元件打開燃料入口時的燃料壓力與閥元件關(guān)閉燃料入口時的燃料壓力不同，或者在閥元件和閥座之間無法提供良好的密封。結(jié)果，無法充分滿足精確調(diào)節(jié)燃料壓力的需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種閥，其中在俯視圖內(nèi)載荷特性在螺旋彈簧的整個圓周上是均勻的。
為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明而采用以下構(gòu)型。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，閥包括閥元件、閥座、螺旋彈簧和彈簧支承部。設(shè)置在所述閥元件和所述彈簧支承部之間的所述螺旋彈簧朝所述閥座擠壓所述閥元件。所述螺旋彈簧的有效上卷繞端和所述螺旋彈簧的有效下卷繞端在俯視圖中相互偏移180度。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，在根據(jù)第一方面的所述閥中，當(dāng)所述閥元件在運動范圍內(nèi)移動時，所述螺旋彈簧的相鄰卷繞部可設(shè)置成不相互接觸。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面，在根據(jù)第一或第二方面的所述閥中，所述螺旋彈簧包括與所述閥元件接觸的第一卷繞部、續(xù)接所述第一卷繞部的第二卷繞部、與所述彈簧支承部接觸的第三卷繞部和續(xù)接所述第三卷繞部的第四卷繞部。當(dāng)所述閥元件在運動范圍內(nèi)移動時，通過設(shè)置所述第一卷繞部和所述第二卷繞部使得所述第一卷繞部與所述第二卷繞部不相互接觸，以及通過設(shè)置所述第三卷繞部和所述第四卷繞部使得所述第三卷繞部與所述第四卷繞部不相互接觸，可維持所述有效上卷繞端和所述有效下卷繞端的位置。
根據(jù)本發(fā)明的第四方面，在根據(jù)第一或第二方面的所述閥中，所述螺旋彈簧包括與所述閥元件接觸的第一卷繞部、續(xù)接所述第一卷繞部的第二卷繞部、與所述彈簧支承部接觸的第三卷繞部和續(xù)接所述第三卷繞部的第四卷繞部。所述第一卷繞部和所述第二卷繞部可設(shè)置成使得當(dāng)所述閥元件在運動范圍內(nèi)移動時在所述第一卷繞部和所述第二卷繞部之間維持一間隙，以及所述第三卷繞部和所述第四卷繞部可設(shè)置成使得當(dāng)所述閥元件在所述運動范圍內(nèi)移動時在所述第三卷繞部和所述第四卷繞部之間維持一間隙。
根據(jù)本發(fā)明的第五方面，在根據(jù)第三或第四方面的所述閥中，所述閥可具有設(shè)置在所述第一卷繞部和所述第二卷繞部之間的第一間隔件和/或設(shè)置在所述第三卷繞部和所述第四卷繞部之間的第二間隔件。
根據(jù)本發(fā)明的第六方面，在根據(jù)第一至第四方面中任一方面的所述閥中，所述螺旋彈簧可包括開端等螺距彈簧(open-end constant pitchspring)、附裝在所述開端等螺距彈簧的上端卷繞部上的上支承件和附裝在所述開端等螺距彈簧的下端卷繞部上的下支承件。所述上支承件和所述下支承件通過所述開端等螺距彈簧彼此相對，在所述上支承件的表面上形成有上螺旋表面，在所述下支承件的表面上形成有下螺旋表面，所述上支承件的所述表面與所述下支承件的所述表面彼此相對。在所述上螺旋表面的起始部分和所述上螺旋表面的在俯視圖中與所述上螺旋表面的所述起始部分處在相同位置的部分之間存在一等于所述開端等螺距彈簧的螺距的距離。在所述下螺旋表面的起始部分和所述下螺旋表面的在俯視圖中與所述下螺旋表面的所述起始部分處在相同位置的部分之間存在一等于所述開端等螺距彈簧的螺距的距離。所述上螺旋表面接納所述開端等螺距彈簧的所述上端卷繞部，所述下螺旋表面接納所述開端等螺距彈簧的所述下端卷繞部。
根據(jù)本發(fā)明的第七方面，在根據(jù)第六方面的所述閥中，在所述上支承件中可形成一上突出部，所述上突出部平行于所述上螺旋表面延伸，并且在所述上突出部和所述上螺旋表面之間存在比所述螺距小的距離；在所述下支承件中可形成一下突出部，所述下突出部平行于所述下螺旋表面延伸，并且在所述下突出部和所述下螺旋表面之間存在比所述螺距小的距離。
根據(jù)本發(fā)明的第八方面，在根據(jù)第一至第六方面中任一方面的所述閥中，所述螺旋彈簧可以是具有矩形截面的開端等螺距彈簧，所述矩形截面具有在所述螺旋彈簧的軸向上延伸的長邊和在所述螺旋彈簧的徑向上延伸的短邊，并且在所述上端卷繞部和所述下端卷繞部中的每一個內(nèi)可形成一平表面部。
根據(jù)本發(fā)明的第九方面，在根據(jù)第一至第六方面中任一方面的所述閥中，所述螺旋彈簧可通過在彈簧鋼管的外周上形成具有恒定螺距的螺旋開口而形成。
根據(jù)本發(fā)明的第十方面，在根據(jù)第一至第九方面中任一方面的所述閥中，所述閥可設(shè)置在一通道內(nèi)，流體在泵的作用下從一箱傳送通過所述通道。當(dāng)所述通道中的所述流體的壓力等于或低于預(yù)定值時，所述閥元件與所述閥座接觸以關(guān)閉所述通道。當(dāng)所述流體的壓力高于所述預(yù)定值時，所述閥元件移動離開所述閥座以打開所述通道。
根據(jù)本發(fā)明的第十一方面，在根據(jù)第一至第十方面中任一方面的所述閥中，所述閥用在車輛的燃料系統(tǒng)中。
通過該構(gòu)型，在俯視圖中載荷特性在閥的圓周上基本均勻。這樣，閥的閥元件被維持在垂直/豎直位置。因此，當(dāng)閥元件在運動范圍內(nèi)移動以調(diào)節(jié)流體的壓力時，閥元件的軸線保持為基本上與流體入口的軸線相同。
根據(jù)本發(fā)明的各方面，有效上卷繞端和有效下卷繞端在俯視圖中相互偏移180度。因此，在俯視圖中從閥元件施加的載荷在螺旋彈簧的整個圓周上基本均勻。這樣，閥的閥元件被維持在垂直位置。因此，當(dāng)閥元件在運動范圍內(nèi)移動時，閥元件的軸線保持為基本上與流體入口的軸線相同。此外，可減小閥打開時的燃料壓力與閥關(guān)閉時的燃料壓力之間的差，并提高閥關(guān)閉時的密封性能。另外，沿閥的殼體的內(nèi)表面移動的部件無需在閥元件內(nèi)以高的尺寸精度形成。這降低了生產(chǎn)成本。


從下面參照附圖對優(yōu)選實施例的說明可清楚看到本發(fā)明的上述和其它目的、特征和優(yōu)點，在附圖中同樣的附圖標(biāo)記用于表示同樣的元件，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明的壓力調(diào)節(jié)閥的剖視圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的螺旋彈簧在被設(shè)定時的透視圖，其中有效上卷繞端和有效下卷繞端相互偏移180度(0.5圈)；
圖3是根據(jù)本發(fā)明的螺旋彈簧在被設(shè)定時的俯視圖，其中有效上卷繞端和有效下卷繞端相互偏移180度；圖4是沿圖3中的線IV-IV截取的剖視圖；圖5是螺旋彈簧在被設(shè)定時的剖視圖，其中有效上卷繞端和有效下卷繞端相互偏移90度(0.25圈)；圖6A是示出根據(jù)本發(fā)明的螺旋彈簧的特性的曲線圖，圖6B是示出圖5中的螺旋彈簧的特性的曲線圖；圖7是示出當(dāng)使用根據(jù)本發(fā)明的螺旋彈簧時和當(dāng)使用圖5中的螺旋彈簧時的燃料壓力差的比較曲線圖；圖8是根據(jù)本發(fā)明的螺旋彈簧的局部剖視圖，其中有效上卷繞端和有效下卷繞端相互偏移180度；圖9是根據(jù)本發(fā)明的另一個螺旋彈簧的局部剖視圖，其中有效上卷繞端和有效下卷繞端相互偏移180度；圖10A是圖9所示的支承件的前視圖，圖10B是圖9所示的支承件的后視圖；圖11是根據(jù)本發(fā)明的又一個螺旋彈簧的局部剖視圖，其中有效上卷繞端和有效下卷繞端相互偏移180度；圖12A是圖11所示的支承件的前視圖，圖12B是圖11所示的支承件的后視圖；圖13是根據(jù)本發(fā)明的再一個螺旋彈簧的前視圖，其中有效上卷繞端和有效下卷繞端相互偏移180度；圖14A和圖14B是根據(jù)本發(fā)明的另一個螺旋彈簧的剖視圖和前視圖，其中有效上卷繞端和有效下卷繞端相互偏移180度；圖15A至15E是示出根據(jù)本發(fā)明的第一卷繞部T1和第二卷繞部T2之間的有效卷繞區(qū)域根據(jù)彎曲量/屈服量的變化的圖示；圖16是傳統(tǒng)的壓力調(diào)節(jié)閥的剖視圖；以及圖17是示出車輛的燃料供給系統(tǒng)的示意圖。
具體實施例方式
圖1示出包括根據(jù)本發(fā)明第一實施例的螺旋彈簧的壓力調(diào)節(jié)閥。圖2是根據(jù)第一實施例的螺旋彈簧的透視圖，其中根據(jù)第一實施例有效上卷繞端和有效下卷繞端相互偏移180度(即0.5圈)。圖3是所述螺旋彈簧的俯視圖。圖4是沿圖3中的線IV-IV截取的剖視圖。圖5是一螺旋彈簧的剖視圖，其中與圖4所示的螺旋彈簧相比，有效下卷繞端與有效上卷繞端偏移90度(0.25圈)。
根據(jù)第一實施例的壓力調(diào)節(jié)閥30在圖17中用附圖標(biāo)記8表示。壓力調(diào)節(jié)閥8設(shè)置在燃料箱1內(nèi)，使得壓力調(diào)節(jié)閥8與燃料通道5連通，燃料通道5將燃料泵2連接至發(fā)動機的噴射器6。例如，壓力調(diào)節(jié)閥8使過量的燃料返回到燃料箱1中，并將供給到噴射器6的燃料的壓力適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)成預(yù)定值。
壓力調(diào)節(jié)閥30包括殼體32、彈簧支承部33、閥元件34和螺旋彈簧40。殼體32是其中形成有空間32a的中空部件。在殼體32的頂部形成有開口，并且在殼體32的底部形成有開口。在殼體32的中空部的端部處形成有燃料入口31a。在燃料入口31a的下端部的內(nèi)周上形成有具有截頭圓錐形狀的閥座31b。如箭頭所示，燃料供給系統(tǒng)中的燃料通過燃料入口31a供給到空間32a。
彈簧支承部33通過壓力附裝在殼體32的下部的內(nèi)周表面上。在彈簧支承部33的中央部內(nèi)形成有燃料出口33a。如箭頭所示，燃料供給系統(tǒng)中的過量燃料通過燃料出口33a返回到燃料箱1。一臺階部33b形成在彈簧支承部33的內(nèi)底面上以環(huán)繞燃料出口33a。臺階部33b支承螺旋彈簧40。
閥元件34是提升閥，并在閥元件34的端部具有圓錐部34a。圓錐部34a面向具有基本為截頭圓錐形狀的閥座31b。當(dāng)壓力調(diào)節(jié)閥30關(guān)閉時，閥元件34與閥座31b接觸。由于圓錐部34a的表面具有圓錐形狀，所以即使閥元件34的軸線相對于閥座31b的軸線稍微偏離，在閥元件34和閥座31b之間也可提供良好的密封。
對螺旋彈簧40進(jìn)行說明。螺旋彈簧40是通過將基本具有均一直徑的桿狀部件卷繞成線圈狀態(tài)而形成的已知彈簧。上端面和下端面是水平的并且相互平行。這樣，在上端面和下端面的每一個上形成有平表面部。更具體地，如圖4所示，螺旋彈簧40在從螺旋彈簧40的上部到下部的方向上包括第一卷繞部T1、第二卷繞部T2、第三卷繞部T3、第四卷繞部T4、第五卷繞部T5和第六卷繞部T6。第一卷繞部T1包括上卷繞端41。第六卷繞部T6包括下卷繞端42。在螺旋彈簧40中，作為上端卷繞部的第一卷繞部T1朝第二卷繞部T2彎曲(屈服)，使得第一卷繞部T1的上卷繞端41定位在第二卷繞部T2附近，或者上卷繞端41與第二卷繞部T2接觸。此外，第一卷繞部T1的上表面被研磨成水平的。這樣，在第一卷繞部T1的上表面上形成平表面部。類似地，作為下端卷繞部的第六卷繞部T6朝第五卷繞部T5彎曲，使得第六卷繞部T6的下卷繞端42定位在第五卷繞部T5附近，或者下卷繞端42與第五卷繞部T5接觸。此外，第六卷繞部T6的下表面被研磨成水平的。這樣，在第六卷繞部T6的下表面上形成平表面部。
圖3示出螺旋彈簧40的俯視圖。在圖3中，作為平表面部的水平表面和弧形表面之間的分界用附圖標(biāo)記45表示。在圖3中，上卷繞端41和分界45之間的位于右側(cè)的大區(qū)域示出被磨平的水平表面43。分界45和上卷繞端41之間的位于左側(cè)的小區(qū)域示出未被研磨的弧形表面44。圖4是沿圖3中的線IV-IV截取的剖視圖。圖3中的線IV-IV等同于圖2中的線a-a。圖3中的線b-b垂直于線IV-IV，圖3中的線b-b等同于圖2中的線b-b。
螺旋彈簧40設(shè)置在閥元件34的臺階部34b和彈簧支承部33的臺階部33b之間。當(dāng)燃料通道中燃料的壓力等于或低于預(yù)定值時，螺旋彈簧40使閥元件34與閥座31b接觸以防止燃料通道中的燃料返回到燃料箱1中。當(dāng)燃料通道中燃料的壓力高于預(yù)定值時，螺旋彈簧40被擠壓，并且閥元件34移動離開閥座31b，同時閥元件34抵抗螺旋彈簧40的彈簧力。這樣，燃料通道中的過量燃料返回到燃料箱1中。當(dāng)壓力調(diào)節(jié)閥30打開時，閥元件34由螺旋彈簧40的一端(即圖4中的作為下端卷繞部的第六卷繞部T6)支承，使得閥元件34漂浮。閥元件34在非常窄的運動范圍內(nèi)移動，例如從0到大約0.3mm的運動范圍。
對于被記作“T2的P”的有效上卷繞端和被記作“T5的Q1”的有效下卷繞端之間的位置關(guān)系未作特定考慮。對于圖3中的P點(即相對于卷繞端的0度位置)、R點(即相對于卷繞端的90度位置)、Q點(即相對于卷繞端的180度位置)和S點(即相對于卷繞端的270度位置)處相對于螺旋彈簧彎曲量的剛度進(jìn)行了試驗。在該試驗中使用了圖5所示的螺旋彈簧。在圖5所示的螺旋彈簧中，被記作“T2的P”的有效上卷繞端和被記作“T5的Q1”的有效下卷繞端例如在順時針方向上相互偏移90度，即0.25圈。結(jié)果，如圖6B所示，可發(fā)現(xiàn)各個點處的剛度互不相同。
各個點處的剛度互不相同的原因被認(rèn)為如下。在圖5中，第一卷繞部T1和第二卷繞部T2之間的距離在P點處大約為零，在R點(或S點)處為“h”，在Q點處為“H”。距離“H”大于距離“h”。這樣，第一卷繞部T1和第二卷繞部T2之間的距離在T2的P點處最小，第一卷繞部T1與第二卷繞部T2在T2的P點處相接觸并且有效上卷繞端定位在T2的P點處。第五卷繞部T5和第六卷繞部T6之間的距離在T5的Q1點處最小，第五卷繞部T5與第六卷繞部T6在T5的Q1點處相接觸并且有效下卷繞端定位在T5的Q1點處。因此，當(dāng)螺旋彈簧被擠壓時，P點和R1點處的剛度大于其它任意點的剛度。這樣，當(dāng)閥元件34上下移動時，閥元件34的軸線相對于閥座31b的軸線偏離或傾斜。結(jié)果，如在稍后將說明的圖7中所示，閥打開時的燃料壓力與閥關(guān)閉時的燃料壓力不同。因此，無法適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)燃料壓力。
在根據(jù)本發(fā)明一個實施例的螺旋彈簧40中，如圖4所示，被記作“T2的P”的有效上卷繞端和被記作“T5的Q1”的有效下卷繞端在俯視圖中相互偏移180度。由于被記作“T2的P”的有效上卷繞端和被記作“T5的Q1”的有效下卷繞端在俯視圖中在徑向上彼此相對，所以在俯視圖中載荷基本均勻地施加在螺旋彈簧40的圓周上。在圖4中，第一卷繞部T1和第二卷繞部T2之間的距離在有效上卷繞端定位的T2的P點處基本為零，并且第一卷繞部T1和第二卷繞部T2的剛度在P點處最大。第一卷繞部T1和第二卷繞部T2之間的距離在與P點相對的Q點處為“H”且是最大的，并且第一卷繞部T1和第二卷繞部T2的剛度在Q點處最小。第五卷繞部T5和第六卷繞部T6之間的距離在有效下卷繞端定位的T5的Q1點處基本為零，并且第五卷繞部T5和第六卷繞部T6的剛度在Q1點處最大。第五卷繞部T5和第六卷繞部T6之間的距離在與Q1點相對的P1點處為“H”且是最大的，并且第五卷繞部T5和第六卷繞部T6的剛度在Q1點處最小。
這樣，由于被記作“T2的P”的有效上卷繞端和被記作“T5的Q1”的有效下卷繞端在俯視圖中相互偏移180度，所以螺旋彈簧40在軸向上在P點處的剛度基本上與螺旋彈簧40在軸向上在Q點處的剛度相同，盡管在P點處上部(第一卷繞部T1和第二卷繞部T2)的剛度大于下部(第五卷繞部T5和第六卷繞部T6)的剛度，而在Q點處上部的剛度小于下部的剛度。此外，第一卷繞部T1和第二卷繞部T2之間在R點處的距離基本上等于第一卷繞部T1和第二卷繞部T2之間在S點處的距離。第五卷繞部T5和第六卷繞部T6之間在R1點處的距離基本上等于第五卷繞部T5和第六卷繞部T6之間在S1點處的距離。因此，螺旋彈簧40在軸向上在R點處的剛度基本上與螺旋彈簧40在軸向上在S點處的剛度相同。圖6A示出使用根據(jù)第一實施例的螺旋彈簧40進(jìn)行的試驗的結(jié)果。即，圖6A示出各個點P、R、Q和S處的彈簧載荷根據(jù)彎曲量的變化。如圖6A所示，各個點P、R、Q和S處的彈簧載荷的特性基本一致。
圖7示出表明閥打開時的燃料壓力和閥關(guān)閉時的燃料壓力之間的差(即滯后特性)減小的試驗數(shù)據(jù)。在圖7中，水平軸表示燃料的流量，豎直軸表示閥打開時的燃料壓力和閥關(guān)閉時的燃料壓力之間的差。當(dāng)使用有效上卷繞端和有效下卷繞端相互偏移90度的螺旋彈簧時，閥打開時的燃料壓力和閥關(guān)閉時的燃料壓力大不相同，如圖7中的圓圈所示。相反，當(dāng)使用根據(jù)第一實施例的有效上卷繞端和有效下卷繞端相互偏移180度的螺旋彈簧40時，閥打開時的燃料壓力和閥關(guān)閉時的燃料壓力之間的差減小到基本為零，如圖7中的方塊所示。通過使用根據(jù)第一實施例的螺旋彈簧40，閥元件34沿閥座31b的軸線上下移動。結(jié)果，可減小閥打開時的燃料壓力和閥關(guān)閉時的燃料壓力之間的差，并適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)燃料壓力。
上述螺旋彈簧40是所謂的“閉端(closed-end)螺旋彈簧”，其中上卷繞端41與第二卷繞部T2相接觸。類似地，下卷繞端42與第五卷繞部T5相接觸。但是在下文中將主要對第一卷繞部T1和第二卷繞部T2進(jìn)行說明。在這種閉端螺旋彈簧中，第一卷繞部T1是不具有彈簧作用并支承閥元件34的區(qū)域(即被稱作“轉(zhuǎn)繞端部(turn-end)”的區(qū)域)。螺旋彈簧40的在第一卷繞部T1與第二卷繞部T2相接觸的位置和第五卷繞部T5與第六卷繞部T6相接觸的位置之間的區(qū)域具有彈簧作用。第一卷繞部T1與第二卷繞部T2相接觸的位置被認(rèn)為是“有效上卷繞端”，第五卷繞部T5與第六卷繞部T6相接觸的位置被認(rèn)為是“有效下卷繞端”。這樣，有效上卷繞端和有效下卷繞端之間的區(qū)域被認(rèn)為是“有效卷繞區(qū)域”。上卷繞端41定位在有效上卷繞端的上方。在俯視圖中，有效上卷繞端和上卷繞端41處在相同位置。
閉端螺旋彈簧的作用將參照圖15A至15C進(jìn)行說明。在閥元件34被設(shè)定后，上卷繞端41的下表面與第二卷繞部T2的上表面相接觸。類似地，下卷繞端42的上表面與第五卷繞部T5的下表面相接觸。但是下文中將主要對第一卷繞部T1和第二卷繞部T2進(jìn)行說明。當(dāng)閥元件34工作時，螺旋彈簧40被向下擠壓，并且螺距減小。第一卷繞部T1和第二卷繞部T2之間的間隙如圖15A至15C所示地變化。
圖15A至15C示出第一卷繞部T1和第二卷繞部T2之間的有效卷繞區(qū)域的變化。圖15A示出當(dāng)螺旋彈簧40被設(shè)定且彎曲量為零時螺旋彈簧40的狀態(tài)。圖15B示出當(dāng)彎曲量小時螺旋彈簧40的狀態(tài)。圖15C示出當(dāng)彎曲量大時螺旋彈簧40的狀態(tài)。在彎曲量為零的圖15A中，上卷繞端41與第二卷繞部T2接觸處的接觸部分即有效上卷繞端處在最左邊的位置，而接觸部分右側(cè)的整個區(qū)域為有效卷繞區(qū)域。在這種情況下，有效卷繞區(qū)域向第五卷繞部T5與第六卷繞部T6接觸處的接觸部分延伸。在上卷繞端41和第二卷繞部T2之間存在可變螺距角區(qū)域和恒定螺距角區(qū)域。
當(dāng)閥元件34稍微向下移動時，即當(dāng)螺旋彈簧40的狀態(tài)從圖15A所示的狀態(tài)變化到圖15B所示的狀態(tài)時，可變螺距角區(qū)域內(nèi)的間隙和恒定螺距角區(qū)域內(nèi)的間隙都減小。結(jié)果，接觸部分向右移動，并且有效卷繞區(qū)域減小。當(dāng)閥元件34進(jìn)一步向下移動時，即當(dāng)螺旋彈簧的狀態(tài)從圖15B所示的狀態(tài)變化到圖15C所示的狀態(tài)時，可變螺距角區(qū)域內(nèi)的間隙和恒定螺距角區(qū)域內(nèi)的間隙都進(jìn)一步減小。結(jié)果，接觸部分進(jìn)一步向右移動，并且有效卷繞區(qū)域進(jìn)一步減小。這樣，載荷不均勻地作用在螺旋彈簧40上，并且閥元件34的軸線相對于閥座31b的軸線偏離。
即使螺旋彈簧40形成為滿足上述條件，也難以在閥元件34內(nèi)將所有的螺旋彈簧40設(shè)定成相同狀態(tài)。這樣，接觸部分的位置會根據(jù)產(chǎn)品而改變，并且由此精度會根據(jù)產(chǎn)品而改變。下文中對可防止這種問題的實施例進(jìn)行說明。
上述問題的原因在于，接觸部分即有效上卷繞端和有效下卷繞端的位置發(fā)生移動，并且有效卷繞區(qū)域減小。在下述實施例中，注意力集中在有效上卷繞端和有效下卷繞端。即，有效上卷繞端和有效下卷繞端在俯視圖中相互偏移180度。此外，當(dāng)閥元件34工作時，有效上卷繞端和有效下卷繞端無法移動，以防止螺旋彈簧40的有效卷繞區(qū)域減小。這樣，本發(fā)明不僅可應(yīng)用于閉端螺旋彈簧，而且可應(yīng)用于所謂的開端等螺距彈簧，即具有恒定螺距的開端彈簧。
圖8示出一閉端螺旋彈簧——螺旋彈簧40a，以及圖2所示的螺旋彈簧40。在螺旋彈簧40a中，在作為轉(zhuǎn)繞端部的第一卷繞部T1和第二卷繞部T2之間以及在作為轉(zhuǎn)繞端部的第六卷繞部T6和第五卷繞部T5之間通過釬焊、焊接等固定有楔形間隔件49。每個楔形間隔件49具有最大厚度S1。上間隔件49具有最大厚度S1的位置與下間隔件49具有最大厚度S1的位置在俯視圖中偏移180度。即，在這種情況下，上間隔件49具有最大厚度S1的位置是有效上卷繞端的位置，而下間隔件49具有最大厚度S1的位置是有效下卷繞端的位置。在每個所述位置處具有間隙S1。結(jié)果，即使當(dāng)閥元件34工作時螺旋彈簧40a發(fā)生變形，有效上卷繞端和有效下卷繞端之間的相鄰卷繞部也不相互接觸，并且有效上卷繞端和有效下卷繞端不發(fā)生移動。
圖15D示出螺旋彈簧40a的狀態(tài)。如圖15D所示，由于楔形間隔件49設(shè)置在第一卷繞部T1和第二卷繞部T2之間，所以形成了與間隔件49的最大厚度相等的間隙S1。間隙S1的位置被認(rèn)為是接觸部分的位置。即，間隙S1的位置是有效上卷繞端和有效下卷繞端的位置。結(jié)果，當(dāng)閥元件34工作時，有效上卷繞端和有效下卷繞端之間的相鄰卷繞部不相互接觸，并且因此有效卷繞區(qū)域不發(fā)生變化。這使得能夠獲得精確調(diào)節(jié)燃料壓力的期望效果。
圖9示出使用所謂的開端等螺距彈簧的第三實施例。在該實施例中使用螺旋彈簧單元54。螺旋彈簧單元54包括一個螺旋彈簧50和兩個支承件55。螺旋彈簧單元54可被認(rèn)為是“螺旋彈簧”。盡管圖9只示出螺旋彈簧單元54的上端部，但是螺旋彈簧單元54的下端部與上端部類似。
螺旋彈簧50是所謂的開端等螺距彈簧。圖10A是支承件55的前視圖。圖10B是支承件55的后視圖。支承件55由金屬或樹脂制成。支承件55包括位于上端的凸緣部56和位于下端的柱部57。在凸緣部56的上表面上形成有水平的平表面部56a。在凸緣部56的下表面上形成有螺旋表面59，如圖9、10A和10B所示。螺旋表面59具有預(yù)定長度(基本等于圖9中的第一卷繞部T1的長度)，并從上起始部分58向下延伸。在螺旋表面59的起始部分58和螺旋表面59的在俯視圖中與起始部分58處在相同位置的部分之間存在一等于螺旋彈簧50的螺距的距離。
柱部57是包括中空部57a的筒形件。中空部57a從柱部57的頂部延伸到柱部57的底部。柱部57的外周邊裝配在螺旋彈簧50的內(nèi)周邊之內(nèi)。第一卷繞部T1裝配在柱部57上，使得螺旋彈簧50的上卷繞端50a與起始部分58接觸。在這種情況下，第一卷繞部T1和下端卷繞部中的每一個都被用作由支承件55支承的被支承部。當(dāng)使用螺旋彈簧單元54時，閥元件34裝配在從柱部57的頂部延伸到底部的中空部57a中。閥元件34可一體地形成在支承件55的上表面上。通過該構(gòu)型，可減少部件的數(shù)量和組裝過程所需的工時數(shù)。
在該實施例中，有效上卷繞端和有效下卷繞端中的每一個的位置是螺旋彈簧50的與螺旋表面59緊密接觸的區(qū)域和螺旋彈簧50的不與螺旋表面59緊密接觸的區(qū)域之間的分界的位置，即圖9中用箭頭Y示出的位置。即，在該實施例中，有效上卷繞端和有效下卷繞端Y的位置在俯視圖中相互偏移180度。結(jié)果，在圖9所示的有效上卷繞端Y的位置處形成間隙S2，而在俯視圖中與有效上卷繞端Y偏移180度的有效下卷繞端的位置處也形成一間隙。這樣，即使當(dāng)閥元件34工作時螺旋彈簧50發(fā)生變形，有效上卷繞端和有效下卷繞端之間的相鄰卷繞部也不會相互接觸，并且有效上卷繞端和有效下卷繞端的位置不會移動。因此，可獲得精確調(diào)節(jié)燃料壓力的期望效果。在該實施例中，上卷繞端50a和下卷繞端(未示出)在俯視圖中可相互偏移180度，或者也可不相互偏移180度。
圖11示出如在圖9所示的第三實施例中那樣使用所謂的開端等螺距彈簧的第四實施例。在第四實施例中使用螺旋彈簧單元60。螺旋彈簧單元60包括一個螺旋彈簧50和兩個支承件61。螺旋彈簧單元60可被認(rèn)為是“螺旋彈簧”。盡管圖11只示出螺旋彈簧單元60的上端部，但是螺旋彈簧單元60的下端部與上端部類似。
螺旋彈簧50與圖9所示的螺旋彈簧50相同，即，螺旋彈簧50是所謂的開端等螺距彈簧。圖12A是支承件61的前視圖。圖12B是支承件61的后視圖。支承件61由金屬或樹脂制成。支承件61具有包括中空部61b的柱形，中空部61b從支承件61的頂部延伸到底部。在支承件61的上表面上形成有水平的平表面部61a。沿著支承件61的外周形成有螺旋表面62。螺旋表面62具有預(yù)定長度(基本等于圖11中的第一卷繞部T1的長度)，并從上起始部分63向下延伸。
如圖11所示，一突出部64形成為沿周向延伸并平行于螺旋表面62。在第二卷繞部T2的上表面和突出部64的下表面的在俯視圖中與起始部分63處在相同位置的部分之間存在間隙S3。第一卷繞部T1裝配在螺旋表面62上，使得螺旋彈簧50的上卷繞端50a與起始部分63接觸。第一卷繞部T1和下端卷繞部中的每一個都被用作由支承件61支承的被支承部。當(dāng)使用螺旋彈簧單元60時，閥元件34裝配在從支承件61的頂部延伸到底部的中空部61b中。閥元件34可一體地形成在支承件61的上表面上。通過該構(gòu)型，可減少部件的數(shù)量和組裝過程所需的工時數(shù)。
在該實施例中，有效上卷繞端和有效下卷繞端中的每一個的位置是螺旋彈簧50的與螺旋表面62緊密接觸的區(qū)域和螺旋彈簧50的不與螺旋表面62緊密接觸的區(qū)域之間的分界的位置，即圖11中用箭頭Z示出的位置。即，在該實施例中，有效上卷繞端和有效下卷繞端Z的位置在俯視圖中相互偏移180度。結(jié)果，在如圖11所示的有效上卷繞端Z的位置處形成間隙S3，而在俯視圖中與有效上卷繞端Z偏移180度的有效下卷繞端的位置處也形成一間隙。這樣，即使當(dāng)閥元件34工作時螺旋彈簧50發(fā)生變形，有效上卷繞端和有效下卷繞端之間的相鄰卷繞部也不會相互接觸，并且有效上卷繞端和有效下卷繞端的位置不會移動。因此，可獲得精確調(diào)節(jié)燃料壓力的期望效果。在該實施例中，上卷繞端50a和下卷繞端(未示出)在俯視圖中可相互偏移180度，或者也可不相互偏移180度。
圖13示出第五實施例，其中螺旋彈簧80用彈簧鋼管形成。螺旋彈簧80通過在具有圓筒形狀的彈簧鋼管上形成螺旋開口81而形成。螺旋開口81具有恒定螺距(pitch)。螺旋彈簧80在從螺旋彈簧80的上部到下部的方向上包括作為轉(zhuǎn)繞端部的第一卷繞部T1、第二卷繞部T2、第三卷繞部T3、第四卷繞部T4、第五卷繞部T5和作為轉(zhuǎn)繞端部的第六卷繞部T6。當(dāng)使用螺旋彈簧80時，閥元件34裝配在從螺旋彈簧80的頂部延伸到底部的開口內(nèi)。閥元件34可一體地形成在螺旋彈簧80的上表面上。
在該實施例中，螺旋彈簧80是開端等螺距彈簧。有效上卷繞端和有效下卷繞端的位置是圖13所示的螺旋開口81的上端81a和下端81b的位置。在該實施例中，上端81a和下端81b的位置在俯視圖中相互偏移180度。結(jié)果，如圖13所示，在上端81a的位置處以及下端81b的位置處形成間隙S4。這樣，即使當(dāng)閥元件34工作時螺旋彈簧80發(fā)生變形，有效上卷繞端和有效下卷繞端之間的相鄰卷繞部也不會相互接觸，并且有效上卷繞端和有效下卷繞端的位置不會移動。因此，可獲得精確調(diào)節(jié)燃料壓力的期望效果。
圖14A和14B示出使用螺旋彈簧70的第六實施例。螺旋彈簧70是所謂的開端等螺距彈簧。在螺旋彈簧70中，在作為轉(zhuǎn)繞端部的第一卷繞部T1的上表面上形成有水平的平表面部71。水平的平表面部71也形成在作為轉(zhuǎn)繞端部的第六卷繞部T6的下表面上。螺旋彈簧70具有矩形截面。螺旋彈簧70滿足方程b＞a，且b≥(5/8)p，其中“b”表示螺旋彈簧70在軸向上的長度，“a”表示螺旋彈簧70在徑向上的長度，而“p”表示螺距。平表面部71形成在第一卷繞部T1的上表面上至少為225度的范圍內(nèi)。平表面部71可形成在任意范圍內(nèi)，只要當(dāng)閥元件34工作時閥元件34的軸線不傾斜即可。例如，平表面部71可形成在至少為180度的范圍內(nèi)。但是，優(yōu)選將平表面部71形成在至少為225度的范圍內(nèi)以確保閥元件34的穩(wěn)定性。形成平表面部的范圍可應(yīng)用于上述實施例中的每一個。
在該實施例中，有效上卷繞端為傾斜起始部分72a，該傾斜起始部分72a是第一卷繞部T1的水平的平表面部71和續(xù)接該平表面部71的傾斜部72之間的分界，閥元件34安置在第一卷繞部T1的所述平表面部71上。有效下卷繞端為傾斜起始部分72b，該傾斜起始部分72b是第六卷繞部T6的水平的平表面部71和續(xù)接該平表面部71的傾斜部72之間的分界，第六卷繞部T6的所述平表面部71與彈簧支承部33接觸。螺旋彈簧70形成為使得傾斜起始部分72a和72b相互偏移180度。
在該實施例中，平表面部71和傾斜部72彼此續(xù)接。即，不像在圖8、9、11和13中所示的實施例那樣，在該實施例中未采用用于形成間隙的手段。因此，可能存在這樣的顧慮，即如參照圖15A至15C所述，當(dāng)閥元件34工作時傾斜起始部分72a和72b可能發(fā)生移動。然而，由于本實施例所用的螺旋彈簧70是所謂的開端等螺距彈簧，所以如圖15E所示，即使在閥元件34工作時，在第一卷繞部T1和第二卷繞部T2之間也維持有大角度θ。這樣，當(dāng)閥元件34工作時，傾斜起始部分72a和72b不發(fā)生移動，并且有效上卷繞端和有效下卷繞端的位置不發(fā)生移動。在該實施例中，螺旋彈簧70具有矩形截面。但是，螺旋彈簧70例如也可具有橢圓形截面。
本發(fā)明不限于上述實施例中的構(gòu)型。在本發(fā)明的范圍內(nèi)可對設(shè)計作適當(dāng)更改。例如，可使用球狀、扁平狀或弧狀的閥元件。同樣，壓力調(diào)節(jié)閥不僅可用于車輛，也可用于其它應(yīng)用場合。
權(quán)利要求
1.一種閥，包括閥元件(34)、閥座(31b)、螺旋彈簧(40)和彈簧支承部(33)，其中設(shè)置在所述閥元件(34)和所述彈簧支承部(33)之間的所述螺旋彈簧(40)朝所述閥座(31b)擠壓所述閥元件(34)，其特征在于所述螺旋彈簧的有效上卷繞端(T2的P)和所述螺旋彈簧的有效下卷繞端(T5的Q1)在俯視圖中相互偏移180度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的閥，其中當(dāng)所述閥元件在運動范圍內(nèi)移動時，所述螺旋彈簧的相鄰卷繞部不相互接觸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的閥，其中所述螺旋彈簧包括與所述閥元件接觸的第一卷繞部(T1)、續(xù)接所述第一卷繞部的第二卷繞部(T2)、與所述彈簧支承部接觸的第三卷繞部(T6)和續(xù)接所述第三卷繞部的第四卷繞部(T5)；并且當(dāng)所述閥元件在運動范圍內(nèi)移動時，通過設(shè)置所述第一卷繞部(T1)和所述第二卷繞部(T2)使得所述第一卷繞部與所述第二卷繞部不相互接觸，以及通過設(shè)置所述第三卷繞部(T6)和所述第四卷繞部(T5)使得所述第三卷繞部與所述第四卷繞部不相互接觸，可維持所述有效上卷繞端和所述有效下卷繞端的位置。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的閥，還包括設(shè)置在所述第一卷繞部和所述第二卷繞部之間的第一間隔件(49)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的閥，還包括設(shè)置在所述第三卷繞部和所述第四卷繞部之間的第二間隔件(49)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的閥，其中所述螺旋彈簧包括與所述閥元件接觸的第一卷繞部(T1)、續(xù)接所述第一卷繞部的第二卷繞部(T2)、與所述彈簧支承部接觸的第三卷繞部(T6)和續(xù)接所述第三卷繞部的第四卷繞部(T5)；并且所述第一卷繞部(T1)和所述第二卷繞部(T2)設(shè)置成使得當(dāng)所述閥元件在運動范圍內(nèi)移動時在所述第一卷繞部和所述第二卷繞部之間維持一間隙，以及所述第三卷繞部(T6)和所述第四卷繞部(T5)設(shè)置成使得當(dāng)所述閥元件在所述運動范圍內(nèi)移動時在所述第三卷繞部和所述第四卷繞部之間維持一間隙。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的閥，還包括設(shè)置在所述第一卷繞部和所述第二卷繞部之間的第一間隔件(49)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的閥，還包括設(shè)置在所述第三卷繞部和所述第四卷繞部之間的第二間隔件(49)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的閥，其中所述螺旋彈簧包括開端等螺距彈簧(50)、附裝在所述開端等螺距彈簧的上端卷繞部上的上支承件(55)和附裝在所述開端等螺距彈簧的下端卷繞部上的下支承件；所述上支承件(55)和所述下支承件通過所述開端等螺距彈簧(50)彼此相對；在所述上支承件的表面上形成有上螺旋表面(59；62)，在所述下支承件的表面上形成有下螺旋表面，所述上支承件的所述表面與所述下支承件的所述表面彼此相對；在所述上螺旋表面(59；62)的起始部分(58；63)和所述上螺旋表面的在俯視圖中與所述上螺旋表面的所述起始部分處在相同位置的部分(Y；Z)之間存在一等于所述開端等螺距彈簧的螺距的距離；在所述下螺旋表面的起始部分和所述下螺旋表面的在俯視圖中與所述下螺旋表面的所述起始部分處在相同位置的部分之間存在一等于所述開端等螺距彈簧的螺距的距離；并且所述上螺旋表面接納所述開端等螺距彈簧的所述上端卷繞部，所述下螺旋表面接納所述開端等螺距彈簧的所述下端卷繞部。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的閥，其中在所述上支承件(55)中形成有上突出部(64)，所述上突出部平行于所述上螺旋表面(59；62)延伸，并且在所述上突出部和所述上螺旋表面之間存在比所述螺距小的距離；并且在所述下支承件中形成有下突出部，所述下突出部平行于所述下螺旋表面延伸，并且在所述下突出部和所述下螺旋表面之間存在比所述螺距小的距離。
11.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的閥，其中所述螺旋彈簧是具有矩形截面的開端等螺距彈簧(70)，所述矩形截面具有在所述螺旋彈簧的軸向上延伸的長邊和在所述螺旋彈簧的徑向上延伸的短邊，并且在所述上端卷繞部和所述下端卷繞部中的每一個內(nèi)形成有平表面部(71)。
12.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的閥，其中所述螺旋彈簧(80)通過在彈簧鋼管的外周上形成具有恒定螺距的螺旋開口(81)而形成。
13.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的閥，其中所述閥設(shè)置在一通道內(nèi)，流體在泵的作用下從一箱傳送通過所述通道；并且當(dāng)所述通道中的所述流體的壓力等于或低于預(yù)定值時，所述閥元件與所述閥座接觸以關(guān)閉所述通道，以及當(dāng)所述流體的壓力高于所述預(yù)定值時，所述閥元件移動離開所述閥座以打開所述通道。
14.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的閥，其中所述閥用在車輛的燃料系統(tǒng)中。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種閥，該閥包括閥元件(34)、閥座(31b)、螺旋彈簧(40)和彈簧支承部(33)。設(shè)置在所述閥元件(34)和所述彈簧支承部(33)之間的所述螺旋彈簧(40)朝所述閥座(31b)擠壓所述閥元件(34)。所述螺旋彈簧的有效上卷繞端(T2的P)和所述螺旋彈簧的有效下卷繞端(T5的Q1)在俯視圖中相互偏移180度。
文檔編號F02M37/00GK101089383SQ20071010914
公開日2007年12月19日 申請日期2007年6月13日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月13日
發(fā)明者遠(yuǎn)藤忠男, 木村明廣 申請人:京三電機株式會社