JP4641387B2

JP4641387B2 - 流体継手

Info

Publication number: JP4641387B2
Application number: JP2004163141A
Authority: JP
Inventors: 誠之鎌田; 宏熊谷
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2004-06-01
Filing date: 2004-06-01
Publication date: 2011-03-02
Anticipated expiration: 2024-06-01
Also published as: US7665484B2; US20050263198A1; EP1602820A3; EP1602820A2; US20080067805A1; CN100582546C; JP2005344547A; CN1704637A

Description

本発明は、流体継手に関し、例えば、自動車の燃料供給系などに用いるのに好適な流体継手に関するものである。

図１０に示す自動車の燃料供給系は、リターン式と呼ばれるもので、図外の燃料タンクからの燃料を、床下の供給配管１０１及び供給チューブを１０２を介してデリバリーパイプ１０３に供給し、同燃料をデリバリーパイプ１０３から各気筒のフュエルインジェクタ１０４に供給する。デリバリーパイプ１０３には、プレッシャーレギュレータ１０５が設けてあって、このプレッシャーレギュレータ１０５により、余剰燃料をリターンチューブ１０６及び床下のリターン配管１０７から燃料タンクに戻すことで、デリバリーパイプ１０３内の圧力を一定に保つようにしている。

また、図１１に示す自動車の燃料供給系は、リターンレス式と呼ばれるもので、図外の燃料タンクからの燃料を、床下の供給配管１０１及び供給チューブを１０２を介してデリバリーパイプ１０３に供給し、同燃料をデリバリーパイプ１０３から各フュエルインジェクタ１０４に供給するようになっており、この際、燃料ポンプの吐出運動やフュエルインジェクタ１０４の燃料噴射運動に起因する燃料の脈動及び脈動音を抑制するために、デリバリーパイプ１０３にパルセーションダンパ１０８が設けてある。

上記の各燃料供給系では、供給配管１０１と供給チューブ１０２の間、供給チューブ１０２とデリバリーパイプ１０３の間、プレッシャーレギュレータ１０５とリターンチューブ１０６の間、及びリターンチューブ１０６とリターン配管１０７の間に、クイックコネクタと呼ばれる流体継手１１０が各々設けてある。この流体継手１１０は、金属や樹脂から成ると共に、接続部分に１つ又は２つのＯリングを備えたものが一般的であり、ストレートタイプやエルボータイプのものが周知である。
特開平９−１９５８８５号公報

ところで、近年では、自動車の軽量化やコストダウンを図るためにさらなる改善が望まれており、燃料供給系においては、リターン式よりも部品点数の少ないリターンレス式のものが増えつつある。

しかしながら、リターンレス式の燃料供給系にあっては、リターン式に比べてデリバリーパイプ１０３側で燃料の脈動が発生し易いため、上述したようにパルセーションダンパ１０８が不可欠である。このため、デリバリーパイプ１０３にパルセーションダンパ１０８を結合するためのフランジ等の取付け部や、結合部分をシールする構造が必要であり、これらによって構造が複雑化し、充分なコストダウンを図ることが難しいと共に、エンジンルーム内の狭いスペースにレイアウトする際に支障が生じるといった問題点があった。

本発明は、上記従来の状況に鑑みて成されたもので、リターンレス式の燃料供給系において、小型で且つ安価であると共に、限られたスペースで効率良く燃料の脈動を抑制することができる流体継手を提供することを目的としている。

本発明の流体継手は、リターンレス式の燃料供給系において、フュエルインジェクタに燃料を供給するデリバリーパイプとデリバリーパイプに燃料を供給する供給チューブとを接続する流体継手であって、継手内部に、流体経路と、流体経路内にあって流体経路を流れる燃料の脈動を吸収する脈動吸収体とを備え、脈動吸収体が、樹脂又はゴムから成り且つ燃料の脈動と同じ方向に伸縮変形することにより空気ばねとして機能するベローズを備えており、燃料通過用の開口を有する支持体によって前記ベローズを流体経路内に支持したことを特徴としており、脈動吸収体で燃料の脈動を吸収することで、当該流体継手を用いた燃料流通系で発生する燃料の脈動を抑制する。

本発明の流体継手によれば、リターンレス式の燃料供給系において、脈動吸収体の余分な設置スペースを必要とせずに、燃料の脈動を効率良く吸収することができ、これにより、燃料流通系で発生する様々な燃料の脈動を抑制することができると共に、このような脈動抑制機能を小型の構成で安価に得ることが可能となる。そして、構成が小型であることから、燃料供給系の軽量化や低コスト化に貢献することができ、スペースが限られたエンジンルーム内のレイアウトにも容易に対処し得るものとなる。また、本発明の流体継手は、ベローズの配置部位において、狭くなった流体経路がオリフィスの役目を果たすこととなり、これにより脈動の伝達を低く抑えることができる。

以下、図面に基づいて、本発明の流体継手の実施例を説明する。なお、以下の各実施例では、先に説明した図１１に示すリターンレス式の燃料供給系において、供給チューブ１０２とデリバリーパイプ１０３とを接続する流体継手（クイックコネクタ）に用いるものを示している。

図１は本発明の流体継手の一実施例を説明する図である。図示の流体継手Ａ１は、ストレートタイプであって、内側に２つのＯリング１，１とバックアップリング２を装着した一方の接続部Ｊ１と、外周にチューブ抜け止め用の突部３を形成した他方の接続部Ｊ２を一体的に備えている。そして、一方の接続部Ｊ１の内側に、スペーサ４とともに金属製パイプ（デリバリーパイプ）Ｐを接続し、他方の接続部Ｊ２の外側に、樹脂製チューブ（供給チューブ）Ｔを接続して、流体である燃料を流通させる。

流体継手Ａ１は、継手本体の材料として、燃料に対して耐久性を有するものが用いられ、例えば、ポリアミド、ポリオレフィン、ポリスルフィド、ふっ素樹脂、ポリエステル、ポリアセタール及びポリケトンから成る群より選ばれた樹脂を主成分とする材料で成形してある。

上記の流体継手Ａ１は、流体経路５内に、流体経路５を流れる燃料の脈動と同じ方向に変形して燃料の脈動を吸収する脈動吸収体が配置してあると共に、脈動吸収体の配置部位の流体経路断面が、非配置部位の流路経路断面よりも小さいものとなっている。そして、この実施例では、脈動吸収体として、流体経路５内に固定した支持体６により支持したベローズ７を用いている。

支持体６は、継手本体と同種の材料から成るものであって、具体例としては、ガラス繊維を強化材としたポリアミド１２樹脂を用いており、燃料を充分に通過させるための開口を有すると共に、回転溶着により継手本体に固定してある。

ベローズ７は、樹脂又はゴムから成るものであって、具体例としては、ポリアミド１２樹脂を用いており、ブロー成形により成形してあると共に、支持体６に対して気密的に溶着連結してあり、空気ばねとして機能する。なお、ベローズ７の材料としては、上記したポリアミド１２樹脂のほか、ポリアミド系、ポリオレフィン系、ふっ素系、ポリエステル系及びポリスルフィド系等の熱可塑性樹脂、熱可塑性エラストマー、ふっ素系、ニトリル系及びアクリル系等のゴムを用いることができる。

上記構成を備えた流体継手Ａ１は、脈動吸収体であるベローズ７が流体経路５内に配置されて燃料の脈動と同じ方向に変形することとなり、燃料の脈動を効率良く吸収することができる。すなわち、リターンレス式の燃料供給系において、燃料タンクからの燃料を金属製パイプＰに供給し、同パイプＰ側の燃料の脈動すなわちフュエルインジェクタ（図１１の符号１０４）の燃料噴射運動に起因する燃料の脈動が生じた場合には、その脈動波の伝播方向に対向するベローズ７が伸縮変形して脈動を効率的に吸収することができる。

このように、上記の流体継手Ａ１は、流体経路５内に、空気ばねとして機能するベローズ７を配置したことにより、小型で且つ部品点数の少ない簡単な構造であるうえに、燃料供給系で発生する脈動を抑制し得るものとなる。そして、図１１に示すリターンレス式の燃料供給系において、パルセーションダンパを廃止することが可能になり、燃料供給系の軽量化や低コスト化を実現すると共に、スペースが限られたエンジンルーム内のレイアウトにも容易に対処し得るものとなる。

また、上記の流体継手Ａ１は、脈動吸収体であるベローズ７が樹脂又はゴムで成形してあるので、それ自体が軽量で且つ安価であり、しかも、ベローズ７の変形効率が良いので脈動を効果的に吸収することができると共に、樹脂又はゴムは成形性が良いので、所定のばね定数が得られるようにベローズ７を成形することも容易である。

さらに、上記の流体継手Ａ１では、継手本体に対して支持体６を回転溶着し、この支持体６に対してベローズ７を溶着連結することから、連結部品を一切用いることなく夫々の部品を互いに容易に且つ確実に連結することができ、構造のさらなる簡略化や軽量化を実現することができる。

さらに、上記の流体継手Ａ１は、図１１に示す燃料供給系において、供給配管１０１と供給チューブ１０２の間に設けることもでき、この場合には、一方の接続部Ｊ１に供給配管１０１を接続することにより、燃料ポンプの吐出運動に起因する脈動を吸収することができる。

そしてさらに、上記の流体継手Ａ１は、脈動吸収体（ベローズ７）の配置部位の流体経路断面を、非配置部位の流路経路断面よりも小さいものとしたことにより、脈動吸収体（ベローズ７）の配置部位において狭くなった流体経路がオリフィスの役目を果たすこととなり、これにより脈動の伝達を低く抑えることができる。

図２は、本発明の流体継手の参考例を説明する図である。なお、先の実施例と同一の構成部位は、同一符号を付して詳細な説明を省略する。

図示の流体継手Ａ２は、エルボータイプであって、先の実施例と同様の一方の接続部Ｊ１と、一方の接続部Ｊ１に対してほぼ直交した他方の接続部Ｊ２を一体的に備えており、エルボー部分に、一方の接続部Ｊ１と同軸状に延長してその先端部を開放した延長部Ｅを有し、この延長部Ｅに、支持体１１と、流体経路５を流れる燃料の脈動を吸収する脈動吸収体を備えている。

支持体１１は、この参考例では、ガラス繊維を強化材としたポリアミド１２樹脂から成る板部材であって、脈動吸収体を取付けた後、回転溶着により延長部Ｅの開放端部を閉塞するように固定してある。

脈動吸収体は、先の実施例と同様に樹脂又はゴムから成るベローズ７と、ベローズ７の内部においてベローズ７とともに伸縮する弾性体を備えており、ここでは、弾性体として樹脂又はゴムから成る成形体１２を用いている。この成形体１２は、円柱状に圧縮成形したふっ素ゴム製であって、ベローズ７と同軸状に設けてある。

なお、成形体１２の材料としては、上記したふっ素ゴムのほか、ニトリルゴム、アクリルゴム、シリコーンゴム、ふっ素化シリコーンゴム、ヒドリンゴム、ウレタンゴム、エチレンプロピレンゴム及びブチルゴム等の各種ゴムや、ポリオレフィン、ポリスルフィド、ふっ素樹脂、ポリエステル、ポリアセタール、ポリケトン、ポリ塩化ビニル及び熱可塑性エラストマーなどの各種樹脂を用いることができる。

上記の流体継手Ａ２は、脈動吸収体であるベローズ７及び成形体１２が、空気ばね＋ゴムばねとして機能することとなり、なお且つ、樹脂又はゴムから成るベローズ7及び成形体１２は夫々ダンピング効果が高いので、燃料の圧力が比較的高い場合であっても、燃料の脈動を高効率で吸収することができる。

また、脈動吸収体をベローズ７と成形体１２との組み合わせとしたことで、脈動吸収体におけるばね定数の設定の自由度を高めることが可能となり、これにより様々な大きさの圧力及び圧力脈動に対応し得るほか、先の実施例と同様に、小型で且つ部品点数の少ない簡単な構造であるうえに、燃料供給系の軽量化や低コスト化を実現し、スペースが限られたエンジンルーム内のレイアウトにも容易に対処し得るものとなる。

図３〜図７は、本発明の流体継手における脈動吸収体の他の実施例を説明する図であって、図３に示す脈動吸収体は、樹脂又はゴムから成るベローズ７と、ベローズ７内においてベローズ７とともに伸縮する弾性体を備えており、弾性体が、樹脂又はゴムから成るベローズ状の中空成形体１３を備えたものとなっている。

図４に示す脈動吸収体は、樹脂又はゴムから成るベローズ７と、ベローズ７内においてベローズ７とともに伸縮する弾性体を備えており、弾性体が、内部に多数の気泡を含む樹脂又はゴムから成る円柱状の発泡成形体１４を備えたものとなっている。

図５に示す脈動吸収体は、樹脂又はゴムから成るベローズ７と、ベローズ７内においてベローズ７とともに伸縮する弾性体を備えており、弾性体が、樹脂又はゴムから成る円柱状の成形体１２を備えたものとなっている。また、支持体１１には、ベローズ７の内部を外気に開放する空気孔１１ａが設けてあり、脈動負荷時に空気孔１１ａから空気の出し入れを行うことで、より良いダンパー効果が得られるようにしてある。

図６に示す脈動吸収体は、樹脂又はゴムから成るベローズ７と、ベローズ７内においてベローズ７とともに伸縮する弾性体を備えており、弾性体が、樹脂又はゴムから成る細い円柱状の成形体１５と、この成形体１５の外側に同心状に配置したコイルばね１６を備えたものとなっている。

図７に示す脈動吸収体は、樹脂又はゴムから成るベローズ７と、ベローズ７内においてベローズ７とともに伸縮する弾性体を備えており、弾性体が、樹脂又はゴムにコイルばね１６をインサート成形して成る複合成形体１７を備えたものとなっている。

上記した図３〜図７に示す脈動吸収体は、図１及び図２に示す流体継手Ａ１，Ａ２に適用することができ、その流体継手において、先の実施例及び参考例と同様の効果を得ることができると共に、とくに、ベローズと、成形体及びコイルばねのうちの少なくとも一方とを組み合わせたものでは、脈動吸収体におけるばね定数の設定の自由度をより一層高めることが可能となる。

なお、図３及び図５〜図７に示した成形体には、図４に示すような発泡成形体を用いることも可能であり、発泡成形体を用いた場合には、発泡率を変えることで任意のばね定数を得ることができ、また、オイル等の流体を含浸させることで成形体の劣化を防止しつつ脈動の吸収機能を調整することも可能である。さらに、図４に示した支持体１１の空気孔１１ａは、上記した実施例及び参考例や後記する参考例にも適用することができる。

図８は本発明の流体継手のさらに他の参考例を説明する図である。なお、先の実施例と同一の構成部位は、同一符号を付して詳細な説明を省略する。

図示の流体継手Ａ３は、ストレートタイプであって、先の実施例と同様の一方の接続部Ｊ１と他方の接続部Ｊ２を一体的に備えており、継手本体のほぼ中間に、流体経路５から分岐した緩衝室Ｆを一体的に備え、緩衝室Ｆ内に、流体経路５を流れる燃料の脈動を吸収する脈動吸収体を備えている。

そして、この実施例では、脈動吸収体としてベローズ７を備えている。なお、緩衝室Ｆは、同緩衝室Ｆよりも狭められた連通路８を介して流体経路５に連通すると共に、その反対側で開放されており、この開放端部には、先の実施例と同様に、ベローズ７を取付けた支持体１１が固定してある。

上記の流体継手Ａ３は、ベローズ７の伸縮により燃料の脈動吸収を行うほか、緩衝室Ｆがヘルムホルツ型の共鳴室として作用して、燃料の脈動をより一層効率的に吸収することができ、しかも、ストレートタイプの流体経路５に対して直交する方向に分岐する緩衝室Ｆを設けて、この緩衝室Ｆ内に脈動吸収体を配置しているので、燃料の流れを何ら妨げることがなく、燃料の圧力損失が極めて少ないという利点もある。

また、上記の流体継手Ａ３は、先の実施例と同様に、小型で且つ部品点数の少ない簡単な構造であるうえに、燃料供給系の軽量化や低コスト化を実現し、スペースが限られたエンジンルーム内のレイアウトにも容易に対処し得るものとなり、さらには、図２〜図７に示す脈動吸収体を適用することも可能である。

図９は、図８に示す流体継手Ａ３に対して、脈動吸収体の他の実施例を説明する図である。図示の脈動吸収体は、樹脂又はゴムから成るダイアフラム１８と、ダイアフラム１８の変形とともに伸縮する弾性体を備えている。ダイアフラム１８は、緩衝室Ｆ内を仕切る状態で設けてある。また、弾性体は、コイルばね１９であって、ダイアフラム１８と支持体１１の間に介装してある。

このような脈動吸収体を備えた流体継手にあっても、先の各実施例と同様の効果を得ることができる。なお、図９に示す脈動吸収体は、図２に示すエルボータイプの流体継手Ａ２に適用することも可能であり、用いる弾性体としては、上記したコイルばね以外に、図２〜図７に示す脈動吸収体の弾性体を適用することができ、例えばダイアフラム１８と弾性体（成形体）とを同一材料で一体的に形成することも可能であって、一体成形することで部品点数の削減や低コスト化に貢献し得るものとなる。

本発明の流体継手の実施例を説明する断面図である。本発明の流体継手の参考例を説明する断面図である。脈動吸収体の他の実施例を説明する断面図である。脈動吸収体のさらに他の実施例を説明する断面図である。脈動吸収体のさらに他の実施例を説明する断面図である。脈動吸収体のさらに他の実施例を説明する断面図である。脈動吸収体のさらに他の実施例を説明する断面図である。本発明の流体継手のさらに他の参考例を説明する断面図である。図８に示す流体継手における脈動吸収体の他の例を説明する断面図である。リターン式の燃料供給系を示す説明図である。リターンレス式の燃料供給系を示す説明図である。

符号の説明

Ａ１〜Ａ３流体継手
Ｆ緩衝室
５流体経路
７ベローズ（脈動吸収体）
１２成形体（脈動吸収体の弾性体）
１３中空成形体（脈動吸収体の弾性体）
１４発泡成形体（脈動吸収体の弾性体）
１５成形体（脈動吸収体の弾性体）
１６コイルばね（脈動吸収体の弾性体）
１７複合成形体（脈動吸収体の弾性体）
１８ダイアヤフラム（脈動吸収体）
１９コイルばね（脈動吸収体の弾性体）

Claims

リターンレス式の燃料供給系において、フュエルインジェクタに燃料を供給するデリバリーパイプとデリバリーパイプに燃料を供給する供給チューブとを接続する流体継手であって、継手内部に、流体経路と、流体経路内にあって流体経路を流れる燃料の脈動を吸収する脈動吸収体とを備え、脈動吸収体が、樹脂又はゴムから成り且つ燃料の脈動と同じ方向に伸縮変形することにより空気ばねとして機能するベローズを備えており、燃料通過用の開口を有する支持体によって前記ベローズを流体経路内に支持したことを特徴とする流体継手。
ベローズが、その内部にベローズとともに伸縮する弾性体を備えていることを特徴とする請求項１に記載の流体継手。
弾性体が、樹脂又はゴムから成る成形体、及びコイルばねのうちの少なくとも一方を備えていることを特徴とする請求項２に記載の流体継手。
成形体が、内部に多数の気泡を含む樹脂又はゴムであることを特徴とする請求項３に記載の流体継手。