JP2000501812A - プラスチック接続手段を有するアーマチュア・ニードル弁組立体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ガソリン燃料噴射器のためのアーマチュア・ニードル弁組立体２６は弁座との接触および分離を行なうためのニードル２８を有している。第１の方向および第２の方向に移動可能なアーマチュア３０は前記ニードルをして前記弁座との接触および分離を行なわせしめる。モールド成形されたプラスチック接続手段装置３２は前記アーマチュアをニードルに取付けている。

Description

【発明の詳細な説明】 プラスチック接続手段を有するアーマチュア・ニードル弁組立体発明の分野 本発明は一般的には、内燃エンジンの導入システム内に液体燃料を噴射するの に用いられるタイプの燃料噴射器に関するものであり、より具体的にはガソリン 燃料噴射器のアーマチュア・ニードル弁組立体に関するものである。発明の背景 典型的には、燃料噴射器はニードル弁を含んだアーマチュアを有しており、該 アーマチュアはこれを弁座へと接触させるかまたは分離させるようにせしめる第 １および第２の位置間を移動可能である。これらの第１及び第２の位置はしばし ば機械的停止部材によって画成される。前記アーマチュアは、ワイヤ巻線によっ て生成される電磁力によって一方向に移動させられ、反対方向へと戻しばねによ って移動される如く、往復運動させられる。アーマチュア・ニードル弁が停止部 材に衝突すると、これは跳ね上がる。 高速燃料噴射器においては、ニードル弁がはねる度毎に、少量の制御されてい ない量の燃料がエンジン内に計量されるので、排出ガスに悪影響が及ぶ。理解さ れるように、エンジン内への燃料の漏洩はまた燃費に極めて悪い影響をもたらす 。前記アーマチュアはその運動の両端において、その質量および速度の結果とし て運動エネルギーを得る。エネルギーを放散させる手段が無いので、エネルギー はアーマチュアを停止部材と衝突させることによってアーマチュアに戻される。 その結果、エネルギーは一連の衝突および跳躍を行った後に放散される。アーマ チュアニードルの跳躍は噴射の持続期間を長くしたり、短くするとか、弁座領域 に過度の摩耗を誘起せしめるということによって、燃料噴射器の作動に影響を及 ぼす。このはね返り乃至跳躍は噴射時間の増大をもたらし、噴射される燃料の量 を増大させるので、燃料噴射総量、燃料送給速度の精度が悪化し、噴霧の品質も 低下する。 ガソリン燃料噴射器のアーマチュア・ニードル弁は自動車エンジンへのガソリ ンの配量の制御に寄与する。典型的には、アーマチュア・ニードル弁組立体は異 なる機能を果す２つの材質部材から製造されている。最初の部材はステンレス鋼 のような磁性材料から作成されたアーマチュアである。磁気回路内に導入された 時に、アーマチュアはそれがステータと衝突する迄移動を続け、かくしてニード ル弁が脱座させられ、燃料の流れが始まる。第２の部材はニードル弁であり、こ れは典型的にはステンレス鋼材料から作られており、アーマチュアへとスウェー ジ加工で成形されている。前記ニードル弁は先端を研摩した丸味部を有しており 、これは円錐形状をした弁座へと着座し、磁気回路が作動し弁を持上げ、燃料の 流れが開始される迄ガソリンの流れをシールする。この組立体はその寿命中１０ 億サイクルを超えて使用される。組立体が持上げられる速度はかなりのものであ る。というのも燃料噴射のタイミングはエンジンの作動タイミングにとって重要 だからである。前記速度は幾つかの技術的因子に依存しているが、その内の１つ は組立体の重量である。方向としては、軽量な程良い。 従来技術のアーマチュア・ニードル弁組立体と関連する諸問題を克服する改良 されたアーマチュア・ニードル弁組立体に対するニーズが存在している。発明の概要 このニーズは本発明によってかなえられており、本発明によれば、磁気アーマ チュアをニードル弁に取付けるための方法が開示されている。本発明は組立体の 重量が著しく軽くなるという改良を含んだ、従来技術にくらべてすぐれた幾つか の利点を提供している。 本発明の１つの特徴によれば、ガソリン噴射器のためのアーマチュア・弁組立 体は弁座への接触および分離を行なうためのニードル弁を有している。第１の方 向及び第２の方向に往復動的に移動するアーマチュアにより、前記ニードル弁は 弁座への接触および分離がなされる。プラスチックの接続手段装置がアーマチュ アをニードルへと固定している。 本発明の特性および目的を完全に理解するために、以下の付図および請求の範 囲の詳細な説明を参照されたい。図面の簡単な説明 図１は慣用の従来技術アーマチュア・ニードル弁組立体の長手方向図である。 図２はアーマチュアの長さを長くして、線形性を改良した別の従来技術アーマ チュア・ニードル弁組立体の長手方向図である。 図３は本発明により構成されたアーマチュア・ニードル弁組立体の端面図であ る。 図４は図３の線４−４に沿って眺めた断面図である。好ましい実施例の説明 付図を参照すると、図１はニードル１２とアーマチュア１４を有する慣用の従 来技術アーマチュア・ニードル弁組立体１０を例示している。ニードル１２は例 えばニードル１２をアーマチュア１４の減径部分１６内に挿入し、次に部分１６ をニードル１２へとかしめるがごとく、任意の慣用的な手段によってアーマチュ ア１４へとスウェージ（朔性）加工されている。図２は別の従来技術のアーマチ ュア・ニードル弁組立体１８であり、該組立体はアーマチュア２０の軸線方向長 さによって特徴づけられる改良された線形性を有している。アーマチュア２０は やはりその減径部分２４においてニードル２２に取付けられている。 次に図３を参照すると、本発明に従って構成された、一体型アーマチュア・ニ ードル弁組立体２６が示されている。図３においては、アーマチュア・ニードル 弁組立体２６に対する３片式構造が例示されている。ニードル２８はプラスチッ ク接続手段装置３２を用いて磁気アーマチュア３０へと取付けられている。本発 明の好ましい実施例によると、前記プラスチック接続手段装置３２はアーマチュ ア３０をニードル２８に取付けるために、モールドされたポリフェニレンサルフ ァイド（商品名 ＲｙｔｏｎまたはＰＰＳとしても知られている）から成形され ている。図３からもわかるように、プラスチック接続手段装置３２は好ましくは その径がアーマチュアからニードル２８にかけて傾斜している。アーマチュア３ ０およびニードル２８はその寸法において図１のアーマチュア１４およびニード ル１２と極めて類似している。典型的には、前記ニードルは４４０ステンレス鋼 から形成されており、該ステンレス鋼はそれを硬化させるべく熱処理することに よってわずかに磁化する。アーマチュアは４３０ステンレス鋼であり、磁性材料 である。 アーマチュア３０とニードル２８を締結するための、本発明に係る技法は図１ および図２のアーマチュア・ニードル弁組立体１０および１８にくらべて幾つか の利点を提供する。例えば、図１に例示されたような慣用のニードル弁組立体の 重量は約１．７０グラムであり、図２に例示されたような「線形性を改良した」 アーマチュア・ニードル弁組立体の重量が約１．８６グラムであるのに対して、 図３に例示されたような、プラスチック接続手段装置３２を内蔵した、本発明に 従って構成されたアーマチュア・ニードル弁組立体の重量は約１．２３グラムに しか過ぎず、このことは組立体が用いられる噴射器の開口時間速度に関して著し い改善を提供するものである。 従来技術のアーマチュア・ニードル弁組立体１０および１８においては、燃料 通路１５および２１はアーマチュア１４および２０内へと機械加工により作り込 まなければならない。この作業を行なう時に、小さなバリが発生し、このバリは 噴射器の寿命中において、はくりし、噴射器の座内に落下し、噴射器の漏洩をも たらす。これらバリを除去するためには製造時における特別の注意とともに、付 加工程が必要とされる。本発明によれば、プラスチック接続手段装置３２がアー マチュア３０およびニードル２８を互いに結合する如くモールド成形しているの で、燃料通路３４はプラスチック接続手段装置３２内へモールド成形されるので 前述のような潜在的汚染物の発生が防止出来る。 アーマチュア・ニードル弁組立体２６はその寿命中数１０億回の繰返しサイク ルを受けるが、この場合１回のサイクルはニードル２８の先端２９またはアーマ チュア衝突面３６が弁座または金属停止部材と衝突して進行する予設定ストロー ク移動量として定義される。かくしてストローク移動量はサイクル作動中長過ぎ たり、短か過ぎたりしないことが重要である。このことを達成するため、前記プ ラスチック接続手段装置３２はアーマチュアの内径上に設けた保持溝を充填し、 プラスチック接続手段装置はニードル２８上に設けた既存の慣用溝３８内へと流 入する。前記保持溝（図示せず）はアーマチュアの内径部に設けたキー溝に類似 している。この保持溝はプラスチック接続手段装置３２に、一体の構造体の形成 するべくニードル２８およびアーマチュア３０を把持するための領域を提供する 。前記プラスチックはまたアーマチュア３０のレッジ４０をも充填するので、ア ーマチュア３０の剛性が増加する。前記レッジはアーマチュアを中ぐり穴加工す る ことによって形成することが出来る。 アーマチュア・ニードル弁組立体において、アーマチュア３０の衝突面３６は ２つの作用を行なう。第１の作用は衝撃荷重を配分するための衝突面としての作 用であり、第２の作用は磁気回路内の一表面としての作用である。図３の衝突面 ３６は、対応する図１および図２の衝突面のように寸法が減少していないので、 これらの両特徴を備えている。 本発明に係るアーマチュア・ニードル弁組立体２６によれば、幾つかの製造工 程が省略出来る。その１つとして、現行のアーマチュア・ニードル弁組立体１０ または１８はメッキする前にアーマチュアを研削しなければならないのに対して 、アーマチュア・ニードル弁２６は非研削アーマチュア２８を用いることが出来 るのでコストが低減出来る。また、現行のアーマチュア・ニードル弁組立体はク ロームメッキを施しているので、高価なマスキング工程が必要となる。アーマチ ュア・ニードル弁２６はアーマチュア３０を１つの部品としてメッキすることが 出来るので、やはりコストを低減することが出来る。加えるに、現行の構造１０ または１８はスウェージング加工を行なうためにアーマチュア１４または２０上 に延長された先端１６または２４を有しているが、これらは棒素材から機械加工 して行かねばならず、ねじ工作機械上での作業時間および材料の無駄が生じてし まう。プラスチック接続手段装置３２は延長先端１６または２４に相当する材料 を１００％節約することが出来、やはりねじ工作機械の製作サイクル時間を減少 させることが出来る。 プラスチックアーマチュア・ニードル弁組立体２６の剛性は衝突荷重を受け止 める４個の支持ガセット（リブ）４２のまわりに集中している。ガセット４２は プラスチック接続手段装置がアーマチュア３０をニードル２８に取付ける時に同 時にモールド成形される。加えるに、少なくとも１つの通路３４が定位置にモー ルド成形され、アーマチュア３０およびプラスチック接続手段装置３２中に燃料 を流すための通路が設けられる。図３および図４においては、２つの以上の通路 が例示されている。前記ガセット４２は衝突面がアーマチュア・ニードル弁組立 体と均等にぶつかり、衝突面によって傾かせる作用が生ずるのを確実に防止する 。最後に、弁の開閉におけるニードルのはね返りまたは「跳躍」はプラスチック 接 続手段装置３２が吸収手段装置または減衰手段装置として機能することによって 減少することが出来る。 当業者ならば本発明の技法は多くの既存の噴射器に適用可能であること、また ここで説明したアーマチュア・ニードル弁組立体への適用に限定されるものでは ないことを理解されるであろう。 本発明を詳細に、かつその好ましい実施例を参照して説明したので、付記の請 求の範囲に規定された本発明の範囲から離脱することなく他の修整例および変更 例をなすことが可能なることは明白であろう。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】１９９７年１１月３日（１９９７．１１．３） 【補正内容】 明細書 プラスチック接続手段を有するアーマチュア・ニードル弁組立体発明の分野 本発明は一般的には、内燃エンジンの導入システム内に液体燃料を噴射するの に用いられるタイプの燃料噴射器に関するものであり、より具体的にはガソリン 燃料噴射器のアーマチュア・ニードル弁組立体に関するものである。発明の背景 アーマチュア／ニードル弁組立体を提供するべく、アーマチュアに結合された ニードル弁を有する既知のタイプの燃料噴射器が米国特許第５４６５９１０号に 示されている。前記アーマチュアは１つの通路を有しており、該通路は弁ボディ 内の更に別の通路と導通することにより、燃料が弁座部材へと流れるのを許容し ている。 典型的には、燃料噴射器はニードル弁を含んだアーマチュアを有しており、該 アーマチュアはこれを弁座へと接触させるかまたは分離させるようにせしめる第 １および第２の位置間を移動可能である。これらの第１及び第２の位置はしばし ば機械的停止部材によって画成される。前記アーマチュアは、ワイヤ巻線によっ て生成される電磁力によって一方向に移動させられ、反対方向へと戻しばねによ って移動される如く、往復運動させられる。アーマチュア・ニードル弁が停止部 材に衝突すると、これは跳ね上がる。 高速燃料噴射器においては、ニードル弁がはねる度毎に、少量の制御されてい ない量の燃料がエンジン内に計量されるので、排出ガスに悪影響が及ぶ。理解さ れるように、エンジン内への燃料の漏洩はまた燃費に極めて悪い影響をもたらす 。前記アーマチュアはその運動の両端において、その質量および速度の結果とし て運動エネルギーを得る。エネルギーを放散させる手段が無いので、エネルギー はアーマチュアを停止部材と衝突させることによってアーマチュアに戻される。 その結果、エネルギーは一連の衝突および跳躍を行った後に放散される。アーマ チュアニードルの跳躍は噴射の持続期間を長くしたり、短くするとか、弁座領域 に 過度の摩耗を誘起せしめるということによって、燃料噴射器の作動に影響を及ぼ す。このはね返り乃至跳躍は噴射時間の増大をもたらし、噴射される燃料の量を 増大させるので、燃料噴射総量、燃料送給速度の精度が悪化し、噴霧の品質も低 下する。 ガソリン燃料晴射器のアーマチュア・ニードル弁は自動車エンジンへのガソリ 請求の範囲 １．電磁燃料噴射器に用いるアーマチュア・ニードル弁組立体（２６）におい て、 円筒状ニードル部材（２８）にして、その第１の端部には球状の先端（２９） が設けられており、ニードル部材の軸線方向に延びた複数個の溝（３８）が該部 材（２８）の第２の端部付近に設けられているニードル部材（２８）と、 磁性材料から形成された管状アーマチュア部材（３０）にして、前記部材はそ の内径に沿って軸方向に、第１の端部と衝突面である第２の端部の中間の地点迄 該第１の端部から延びているレッジ（４０）を有しているアーマチュア部材（３ ０）と、 前記ニードル部材をして前記アーマチュア部材へと取付けて、一体のアーマチ ュア・ニードル弁を得るためのプラスチック接続装置（３２）にして、該プラス チック持続装置は前記アーマチュア中を延び、燃料を前記アーマチュア部材（３ ０）および前記プラスチック接続装置中に流すための通路（３４）を形成するた めの少なくとも１つの通路を有しているプラスチック接続装置（３２）とが含ま れているアーマチュア・ニードル弁組立体。 ２．前記プラスチック接続装置（３２）がその直径において前記アーマチュア 部材（３０）から前記ニードル部材（２８）迄傾斜していることを特徴とする請 求項１に記載のアーマチュア・ニードル弁組立体（２６）。 ３．前記プラスチック接続装置（３２）がポリフェニレンサルファイドからな っていることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載のアーマチュア・ニ ードル弁組立体（２６）。 ４．前記プラスチック接続装置（３２）がポリフェニレンサルファイド材から モールド成形された部材であり、モールド成形中において前記材料が前記ニード ル部材（２８）の前記溝（３８）のまわりに、かつまた前記アーマチュア部材（ ３０）のレッジ（４０）上に流れ込むことを特徴とする、請求項３に記載のアー マチュア・ニードル弁組立体（２６）。 ５．請求項４に記載のアーマチュア・ニードル弁組立体において、前記アーマ チュア部材（３０）の前記第１の端部から前記ニードル部材（２８）の両端部中 間の地点迄前記プラスチック接続装置（３２）上において延び、前記ニードル部 材（２８）および前記アーマチュア部材（３０）を支持しているガセット部材が 付加的に含まれていることを特徴とするアーマチュア・ニードル弁組立体（２６ ）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．ソレノイド作動式弁のためのアーマチュア・ニードル弁組立体であって、 弁座との接触、分離を行なうためのニードルと、 第１の方向および第２の方向に移動し、前記ニードルをして弁座との接触、分 離を行なわせることの出来るアーマチュアと、 前記アーマチュアを前記ニードルに取付けるためのプラスチック接続手段装置 とを有するアーマチュア・ニードル弁組立体。 ２．前記プラスチック接続手段装置がその直径において前記アーマチュアから 前記ニードル迄傾斜していることを特徴とする請求項１に記載のアーマチュア・ ニードル弁組立体。 ３．前記プラスチック接続手段装置がポリフェニレンサルファイドからなって いることを特徴とする、請求項１に記載のアーマチュア・ニードル弁組立体。 ４．燃料噴射器において用いる、請求項１に記載のアーマチュア・ニードル弁 組立体。 ５．前記プラスチック接続手段装置が燃料噴射器の開口時間速度への寄与に関 して著しい改善物を形成していることを特徴とする、請求項４に記載のアーマチ ュア・ニードル弁組立体。 ６．前記第１の方向が前記ニードルをして前記弁座と接触せしめる閉鎖方向で あり、前記第２の方向が前記ニードルをして前記弁座から分離せしめる開口方向 であることを特徴とする、請求項１に記載のアーマチュア・ニードル弁組立体。 ７．前記アーマチュアが磁性体であることを特徴とする、請求項１に記載のア ーマチュア・ニードル弁組立体。 ８．電磁燃料噴射器に用いるアーマチュア・ニードル弁において、 円筒状ニードル部材にして、その第１の端部には球状の先端が設けられており 、ニードル部材の軸線方向に延びた複数個の溝が該部材の第２の端部付近に設け られているニードル部材と、 磁性材料から形成された管状アーマチュア部材にして、前記部材はその内径に 沿って軸方向に、第１の端部と衝突面である第２の端部の中間の地点迄該第１の 端部から延びているレッジを有しているアーマチュア部材と、 前記ニードル部材をして前記アーマチュア部材へと取付けて、一体のアーマチ ュア・ニードル弁を得るための接続装置にして、該接続装置は前記アーマチュア 中を延び、燃料を前記アーマチュアおよび前記接続装置中に流すための通路を形 成するための少なくとも１つの通路を有している接続装置とが含まれているアー マチュア・ニードル弁。 ９．前記接続手段装置がポリフェニレンサルファイド材からモールド成形され た部材であり、モールド成形中において前記材料が前記ニードルの前記溝のまわ りに、かつまた前記アーマチュアのレッジ上に流れ込むことを特徴とする、請求 項８に記載のアーマチュア・ニードル弁。 10．請求項９に記載のアーマチュア・ニードル弁において、前記アーマチュア の前記第１の端部から前記ニードルの両端部中間の地点迄前記接続装置上におい て延び、前記ニードル部材および前記アーマチュア部材を支持しているガセット 部材が付加的に含まれていることを特徴とするアーマチュア・ニードル弁。