JP2000502422A - 噴射弁のための弁ニードル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 弁ニードル（２２）は、可動子（２０）と弁閉鎖部材（２３）とを結合させる結合部分（２４）がプラスチックから棒状に形成されていることを特徴とする。個々のニードル構成部分を堅固に結合させるために、前記結合部分（２４）は、可動子（２０）とも、弁閉鎖部材（２３）とも形状接続的に結合する。結合部分（２４）と弁閉鎖部材（２３）との形状接続的な結合は、大きな直径と小さな直径とを有するそれぞれ対応する領域が互いに内外に係合することにより行われる。この弁ニードルは特に、混合気圧縮型の火花点火式内燃機関の燃料噴射装置における噴射弁に適している。

Description

【発明の詳細な説明】 噴射弁のための弁ニードル 背景技術 本発明は、請求項１に記載の形式の噴射弁のための弁ニードルに関する。ドイ ツ連邦共和国特許出願公開第４００８６７５号明細書により既に、電磁操作可能 な弁のための弁ニードルが公知である。この弁ニードルは、可動子と、弁閉鎖部 材と、この可動子を例えば球形の前記弁閉鎖部材に結合させるスリーブ状の結合 管とから成っている。これらの個々の区分は互いに別個に製造された個別部分を 成している。これらの個別部分は例えばレーザ溶接のような接合方法によって初 めて互いに結合される。この場合、可動子は結合管を半径方向では完全に、そし て軸方向では少なくとも部分的に取り囲んでいる。何故ならばこの結合管は可動 子に設けられた連続的な長手方向開口内に固定されているからである。この結合 管自体も連続的な内側の長手方向開口を有しており、この長手方向開口内で燃料 が弁閉鎖部材の方向で流れることができる。次いでこの燃料は、弁閉鎖部材の近 傍で、結合管の壁に設けられた、半径方向に延びる横方向開口から流出する。即 ち燃料は、まず最初に弁ニードルの内部を流れ、この弁ニードルから流出した後 でしか弁座に到達しない。 さらに米国特許第４６１００８０号明細書により、燃料噴射弁における弁ニー ドルが公知である。この弁ニードルは２つの部分から構成されている。この場合 はポット状の可動子が、縦長で棒状の金属製の結合部分に不動に結合されている 。この結合部分の下流側の端部には、球欠状の弁閉鎖部材が直接的に成形されて いる。ポット状の可動子の底面部分から外方に、結合管片が延びている。この結 合管片は内部の開口を有している。この内部の開口には、軸方向で間隔をおいて 相前後して続いている複数の溝が設けられているので、この開口内には、比較的 大きい直径の領域と比較的小さな直径の領域とが相前後して生じる。結合部分は 、同様に溝の設けられた、弁閉鎖区分とは反対側の端部で、結合管片に設けられ た開口内に突入する。これにより金属製の両構成部分は形状接続的に互いに結合 されている。 ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９５０３２２４号明細書によりさらに、電 磁作動式の噴射弁のための３つの部分から成る弁ニードルが既に公知である。こ の弁ニードルは、管状の可動子と、スリーブ状の結合部分と、球形の弁閉鎖体と から成っている。プラスチックから製造されたこの結合部分は、可動子と結合部 分とを不動に結合させるために、可動子の外周面で係止部材に後方から係合する 。結合部分の下流側の端部は、球冠状の切欠を有している。この切欠には球状の 弁閉鎖部材がスナップ結合又はクリップ結合する。この場合、この切欠の下方部 分は、この下方部分が弁閉鎖体の押し込みの際に拡大し、次いで弁閉鎖体を密に 取り囲むように弾性的である。 発明の利点 請求項１の特徴部に記載の本発明による弁ニードルは、特に簡単かつ安価に製 造可能であるという利点を有している。弁ニードルの個々の構成部分、即ち可動 子と、弁閉鎖部材と、この可動子を弁閉鎖部材に結合させる結合部分とは、その 極めて単純な外輪郭形状に基づき特に安価に製造され、加工される。プラスチッ クから形成されるこの結合部分は、金属製の弁ニードルよりも小さな弁ニードル の重量を有している。比較的縦長の弁ニードルが使用される、大きく前方に支承 された噴射点を有した噴射弁では、このような結合部分の構成により、さらに極 めて良好な動力学的な弁特性が得られる。さらにプラスチックの緩衝特性が、ノ イズを減衰するのに役立つ。有利には、本発明のように成形された結合部分と弁 閉鎖部材とは小さな外径を有しているので、このような弁ニードルを備えた噴射 弁は極めて小幅に形成することができる。本発明による、結合部分と弁閉鎖部材 との形状接続的な結合は、特に簡単に得られ、しかも極めて確実である。噴射弁 内で弁ニードルが軸方向で運動する際でも、このような結合の解離は、このよう な結合技術のもとでは全く 起こらない。 請求項２以下の構成により、請求項１に記載の弁ニードルの有利な別の構成及 び改良が可能である。 特に有利には、安価な棒状の材料が結合部分のために使用されている。この材 料は、所望の弁長さに応じて極めて簡単に、弁ニードルの使用のための正確な長 さにすることができる。このようにして、大きく前方に配置された噴射点を有す る噴射弁のための弁ニードルが確実で簡単に成形可能である。プラスチックから 内実に形成された結合部分は、内側の流通開口が設けられていないので小さな外 径を有しており、これにより寸法が小さくなるという利点を有している。この極 めて小幅に構成された弁ニードルは、噴射弁の特に小さな構成を可能にし、公知 の噴射弁よりも特に弁座体を小型化する。 図面 次に本発明の実施例を図面につき詳しく説明する。第１図は本発明による弁ニ ードルを備えた燃料噴射弁を、第１ａ図は、第１図の弁ニードルのためのガイド 板の領域の部分図を、第２図は異なる縮尺の弁ニードルを示す図である。 実施例の説明 第１図に例示した弁は、混合気圧縮型の火花点火式内燃機関の燃料噴射装置に 用いられる電磁的に操作可能な噴射弁である。この噴射弁は、電磁コイル１によ って取り囲まれていて、燃料流入管片として働く管状のコア２をいわゆる内極と して有している。コイル枠体３が電磁コイル１の巻線を収容し、コア２と相まっ て特に電磁コイル１の領域での噴射弁のコンパクトな構造を可能にしている。 コア２の下方のコア端部９には、管状で金属性の結合部分１２が、例えば溶接 によって、弁長手方向軸線１０に対して同心的に密に結合されていて、コア端部 ９を軸方向で部分的に取り囲んでいる。結合部分１２の下端部を起点として、縦 長で肉薄のスリーブ状の弁座支持体１６が延びている。この弁座支持体１６は、 結合部分１２に密で堅固に結合されていて、その比較的長い軸方向での延びによ って著しく前置された噴射点を有している。コア端部９の近くでは結合部分１２ が電磁的な絞り個所１３を有している。この絞り個所１３は、結合部分１２のそ の他の区分の肉厚よりも著しく薄い肉厚を特徴とする。従って通常使用される電 磁的でない中間部分は省かれる。 同様に結合部分として働く、肉薄のスリーブである弁座支持体１６内では長手 方向開口１７が延びている。この長手方向開口１７は、弁長手方向軸線１０に対 して同軸的に形成されていて、その内壁には選択的に取付け可能な同様に縦長の スリーブ状の絶縁部材１８が密に当て付けられている。このプラスチック製の絶 縁部材１８は、結合部分１２と弁座支持体１６の軸方 向延びの大部分にわたって、ポット状の可動子２０と弁座体２１との間で延びて いる。主に断熱のために働くこの絶縁部材１８はプレス嵌めによって弁座支持体 １６に例えば不動に圧入される。スリーブ状の絶縁部材１８内にはさらに、弁長 手方向軸線１０に対して同心的に延びる内側の長手方向開口１９が設けられてい る。この長手方向開口１９内には、本発明による内実に形成された弁ニードル２ ２が配置されている。この弁ニードル２２は、その下流側の端部で例えば円筒状 の弁閉鎖部材２３を有している。弁ニードル２２全体は、可動子２０と、弁閉鎖 部材２３と、この可動子２０を弁閉鎖部材２３に結合させる縦長の棒状の結合部 分２４とから成っている。 例えば非磁性の鋼から成る、しかし磁性のフェライト材料からも形成可能な弁 座支持体１６は、結合部分１２の下端部の他に、反対側の端部で弁座体２１と、 この弁座体２１に固定された噴射孔付き板２５も取り囲んでいる。弁座支持体１ ６の縦長の構成によって、噴射弁の噴射点は大きく前方に支承されている。この ことは、内燃機関における噴射弁の通常の組込位置では、噴射弁がその下流側の 端部で、ひいては調量・噴射領域で、吸気管内に明らかに突入しているというこ とを意味する。このことにより、単数又は複数の吸気弁への適宜の噴射によって 、吸気管の壁を濡らすことはほぼ回避でき、その結果、内燃機関の排ガスエミッ ションが低減できる。 噴射弁の操作は公知のように、第１図に示した噴射弁では電磁的に行われる。 弁ニードル２２を軸方向で運動させ、ひいては戻しばね２６のばね力に抗して開 放させるため、若しくは噴射弁を閉鎖させるために、電磁コイル１とコア２と可 動子２０とを有する電磁回路が働く。例えばポット状の可動子２０は、結合部分 ２４の、弁閉鎖部材２３とは反対側の端部２８に不動に結合されていて、コア２ の方に向けられている。弁座支持体１６の、コア２とは反対側の下流側に位置す る端部には長手方向開口１７内に、不動の弁座３１を有する例えば円筒状の弁座 体２１が、溶接によって密に組付けられている。 弁長手方向軸線１０に沿った弁ニードル２２の軸方向運動中に弁閉鎖部材２３ をガイドするために、例えば、弁座体２１の、噴射孔付き板２５とは反対側の上 方の端面３２に固定されたガイド板３３が使用される。可動子２０は、軸方向運 動中に結合部分１２内で、特に電磁的な絞り個所１３の領域で案内されている。 可動子２０の外周にはそのために、例えば特別に形成されたガイド面が設けられ ていてよい。ほぼ円筒状で、弁座３１に面して球欠の輪郭を有する弁閉鎖部材２ ３は、弁座体２１の、流れ方向で切頭円錐状に減径する弁座３１と協働する。弁 座体２１は、ガイド板３３とは反対側の端面で、例えばポット状の噴射孔付き板 ２５に堅固に結合されている。この噴射孔付き板２５は、侵食加工又は打ち抜き 成形又はエッチングによって成形された少なくとも１つの、例えば４つの噴射開 口を有している。噴射孔付き板２５の支持縁部は、外方に向かって円錐形に曲げ られており、これによりこの支持縁部は、長手方向開口１７によって規定された 、弁座支持体１６の内側の壁に当接し、この場合に半径方向での押圧が行われる 。噴射孔付き板２５は、弁座支持体１６の壁に例えば溶接によって密に結合され る。 弁座体２１の挿入深さは、弁ニードル２２の行程の大きさを規定する。この場 合、電磁コイル１が励磁されていない場合に弁ニードル２２の一方の終端位置は 、弁座３１に対する弁閉鎖部材２３の当接によって規定される。一方、電磁コイ ル１が励磁されている場合の弁ニードル２２の他方の終端位置は、コア端部９に 対する可動子２０の当接によって与えられる。電磁コイル１は、例えばＵ字型部 材として形成された、強磁性のエレメントとして働く少なくとも１つの導磁性エ レメント３８によって取り囲まれている。この導磁性エレメント３８は、電磁コ イル１を周方向で少なくとも部分的に取り囲んでいる。噴射弁は弁座支持体１６ の外側でプラスチック射出成形体４０によって十分に取り囲まれている。このプ ラスチック射出成形体４０には例えば一緒に射出成形された電気的な接続コネク タ４１が属している。 第１ａ図では、第１図に示した噴射弁の一区分をガイド板３３の領域で拡大し て示している。ガイド板３３は弁ニードル２２を、長手方向開口１７若しくは１ ９内での軸方向運動中に半径方向でガイドするために働き、これにより弁座３１ における高過ぎる摩耗及び、弁座３１と噴射孔付き板２５の噴射開口との間の非 対称的な流れ特性が回避される。環状のガイド板３３には中央の貫通孔４３が設 けられている。この貫通孔４３は、弁ニードル２２の弁閉鎖部材２３の外径より も僅かに大きい直径を有している。この寸法差が、約１０μｍの最小の遊びとな る。貫通孔４３の外側では、ガイド板３３に複数の貫流開口４４が設けられてい る。これらの貫流開口４４は弁座３１への妨げられない流れを保証する。これら の貫流開口４４は、フィルタ作用をするほど小さく（例えば６０μｍよりも小さ く）選択されていてもよい。 第２図では、可動子２０と結合部分２４と弁閉鎖部材２３とから成る弁ニード ル２２を、個々の構成部分とは異なる縮尺で示している。ポット状の可動子２０ は、軸方向で延びる環状の周面部分４６と、弁長手方向軸線１０に対して垂直に 位置する扁平な底面部分４７とを有している。可動子２０の底面部分４７には、 少なくとも１つの、例えば３つ又は４つの貫流開口４８が設けられている。この 貫流開口４８は、燃料によ って弁座３１の方向で貫流される。液体、特に燃料は貫流開口４８の下流側で、 結合部分２４の外周において長手方向開口１９に沿って流れる。さらに底面部分 ４７には中央の開口４９が成形されている。この中央の開口４９を貫通して結合 部分２４の端部２８が延びている。軟電磁性の材料から形成された可動子２０は 、弁閉鎖部材２３とは反対側の、ストッパとして働く上方の端面５０で若しくは 周面部分４６の外周で、表面処理されて耐摩耗性に形成されている。例えばクロ ムメッキされている。 結合部分２４は、可動子２０に結合する上方の端部２８で例えば環状のリング 溝５２を有している。このリング溝５２の溝基部は、棒状の結合部分２４の、リ ング溝５２のすぐ下流及び上流に続く領域よりも小さな外径を有している。リン グ溝５２は、可動子２０の底面部分４７の厚さにほぼ相当するような軸方向の延 びを有している。何故ならば、底面部分４７がリング溝５２形状接続的に係合す るからである。これによりリング溝５２の溝基部の直径も可動子２０の開口部４ ９の直径と同じ大きさであるからである。結合部分２４の端部２８は、その一部 分がさらに可動子２０内に突入するように構成されている。中央開口４９の外側 で底面部分４７の内側の端面５３に載置される戻しばね２６内には、結合部分２ ４の端部２８が突入している。従ってこの結合部分２４は、戻しばね２６のセン タリングのために役立つ。戻しばね２６によって部分的に取り囲まれる、結合部 分２４の端部２８は、その終端部で例えば環状の斜め面取り部５４を有している 。結合部分２４はプラスチックから成っていて、例えば射出成形によって製造さ れる。可動子２０の開口４９内への結合部分２４の取付けは、例えばプレス嵌め 、押し込み又は熱間リベット締め過程によって行われる。 結合部分２４は、可動子２０とは反対側の下方の端部５６で、弁長手方向軸線 １０若しくは弁ニードル２２の長手方向軸線に対して同心的に延びる袋孔状の、 基部を有する内側の開口５７を有している。この開口５７内には、ピン状の弁閉 鎖部材２３がプレス嵌めされている。結合部分２４と弁閉鎖部材２３との堅固な 形状接続的な結合は、弁閉鎖部材２３が開口５７内に押し込まれることにより得 られる。開口５７は、その軸方向の延びにわたって、相前後して続いているがそ れぞれ互いに間隔をおいて位置する複数の環状の溝５８を有している。これによ り開口５７は、大きな直径と小さな直径の、軸方向で相前後して続く複数の領域 を交互に設けられて形成されている。弁閉鎖部材２３が、結合部分２４に係合す る上方の区分５９で、開口５７に対してネガ型の構成を有して形成されていて、 同様に大きな直径と小さな直径の領域を交互に有しているので、弁閉鎖部材２３ と開口５７との、寸法が正 確に合う確実な形状接続的な係止が保証される。 弁閉鎖部材２３の、結合部分２４内に形状接続的に埋め込まれた区分５９は、 可動子２０とは反対側で下方の段部６０で終わっている。この段部６０から、弁 閉鎖部材２３は下流側で、区分５９の直径よりも大きな直径を有して形成されて いて、段部６０は、例えば結合部分２４の下方の端面６１に当接している。例え ばさびない硬化された鋼からなる弁閉鎖部材２３の、段部６０の下流側に続く極 めて正確に製造された領域は、既に述べたようにガイド板３３の貫通孔４３で案 内されている。弁閉鎖部材２３は段部６０の下流側に存在するこのような領域で 、例えば軸方向の延びの大部分にわたる結合部分２４よりも小さな外径を有して いる。 弁閉鎖部材２３と結合部分２４との形状接続的な結合は、例えば弁閉鎖部材２ ３を開口５７内に圧入する若しくは押し込むことによって得られる。弁閉鎖部材 ２３は結合部分２４を製造するためのプラスチック射出成形過程において直接、 挿入部分として射出成形されてもよい。さらに、弁閉鎖部材２３のスナップ結合 も考えられる。この場合、開口５７の小さい直径の方の領域が例えば斜めに面取 りされるので、開口５７では相前後して続く鋸の歯状の複数の区分が形成される 。弁閉鎖部材２３を取付けるさらに別の可能性は、弁閉鎖部材２３を加熱し、開 口５７内に沈め込むことに ある。さらに、弁閉鎖部材２３が超音波によって負荷されてもよい。これにより 加熱が行われ、結合部分２４のプラスチックが開口５７の近傍で、弁閉鎖部材２ ３が挿入される際に部分的に溶融される。冷却されたあと、形状接続的な結合が 得られる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．噴射弁、特に内燃機関の燃料噴射装置のための電磁作動式の噴射弁のための 弁ニードルであって、コアと、電磁コイルと、固定の弁座とを有しており、該弁 座が、可動子とプラスチック製の結合部分と金属製の弁閉鎖部材とから成る弁ニ ードルと協働し、前記結合部分が可動子と弁閉鎖部材とを結合させている形式の ものにおいて、 前記結合部分（２４）が、その下方の端面（６１）を起点として、可動子（２ ０）の方向に向かって延びる、基部を有した開口（５７）を備えており、該開口 （５７）が、異なる直径を有した相前後して続く少なくとも２つの領域を有して おり、前記開口（５７）内に、前記弁閉鎖部材（２３）が所定の区分（５９）で 形状接続的に係合することを特徴とする、噴射弁のための弁ニードル。 ２．弁閉鎖部材（２３）がピン状に形成されている、請求項１記載の弁ニードル 。 ３．結合部分（２４）の開口（５７）内に係合する、弁閉鎖部材（２３）の前記 区分（５９）が、異なる直径を有した相前後して続く少なくとも２つの領域を有 して形成されている、請求項１又は２記載の弁ニードル。 ４．結合部分（２４）の開口（５７）において比較的 大きい直径を有する領域が、環状の溝（５８）である、請求項１記載の弁ニード ル。 ５．弁閉鎖部材（２３）が、外周面で段部（６０）を有していて、該段部（６０ ）で弁閉鎖部材（２３）が、結合部分（２４）の下方の端面（６１）に当接して おり、弁閉鎖部材（２３）の、前記段部（６０）を起点として開口（５７）内に 突入する前記区分（５９）が、弁閉鎖部材（２３）の、前記開口（５７）の外側 に位置する部分よりも小さな直径を有している、請求項１から４までのいずれか １項記載の弁ニードル。 ６．結合部分（２４）が、プラスチックから内実の棒状に成形されている、請求 項１から５までのいずれか１項記載の弁ニードル。 ７．可動子（２０）が、周面部分（４６）と底面部分（４７）とを有してポット 状に形成されていて、前記底面部分（４７）には、液体のための少なくとも１つ の貫流開口（４８）と、前記結合部分（２４）を貫通させるための開口（４９） とが設けられている、請求項１記載の弁ニードル。 ８．前記結合部分（２４）の、可動子（２０）に面した端部（２８）の周面に、 環状のリング溝（５２）が設けられていて、該リング溝（５２）内に可動子（２ ０）の底面部分（４７）が、前記開口（４９）の壁で形状接続的に係合する、請 求項７記載の弁ニ ードル。