JP2000511616A - 電磁作動弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、少なくとも１つの可動磁極子（１７）と球形の弁閉鎖体（１８）とから成る軸方向に可動の弁ニードル（１３）を備えた電磁作動弁に関する。前記可動磁極子（１７）は、下流側終端域（４６）でもって前記弁閉鎖体（１８）を受容する閉鎖体ホルダーを形成している。しかも本発明では前記下流側終端域（４６）は、前記可動磁極子（１７）の縦方向内孔（２３）と直接連通する少なくとも１つの通路（４９）を前記弁閉鎖体（１８）の表面に沿って形成するように、前記弁閉鎖体（１８）を抱き締めている。本発明の電磁作動弁は、混合気圧縮型火花点火式内燃機関で使用するために特に適している。

Description

【発明の詳細な説明】 電磁作動弁 背景技術： 本発明は、請求項１に発明の上位概念として規定した形式の電磁作動弁に関す る。 弁ニードルを、可動磁極子と連結管部と球形弁閉鎖体とから構成した形式の電 磁作動弁は、ドイツ連邦共和国特許第３８３１１９６号明細書に基づいてすでに 公知である。連結管部を介して可動磁極子と弁閉鎖体は互いに結合されており、 この場合直接的な閉鎖体ホルダーとして前記連結管部が使用され、該連結管部と 弁閉鎖体とは溶接シームによって固着接合されている。連結管部は、多数の流動 オリフィスを有しており、該流動オリフィスを通って燃料は内部貫通孔から流出 し、かつ連結管部の外側を弁閉鎖体に至るまで、もしくは、該弁閉鎖体と協働す る弁座面に至るまで流動することができる。前記連結管部は更にまた、全長にわ たって延在する縦方向スリットを有し、その大きな流動横断面積に基づいて燃料 は前記縦方向スリットを通って内部貫通孔から著しく迅速に流出することができ る。噴出すべき燃料の大部分はすでに連結管部の全長にわたって該連結管部から 流出するが、燃料の僅かな量の残分は直接に球表面に沿って始めて連結管部から 流出する。 また弁ニードルを有する電磁作動弁がドイツ連邦共和国特許出願公開第１９５ ０３２２４号明細書に基づいてすでに公知であり、該弁ニードルの、連結管部と して役立つ閉鎖体ホルダーはプラスチックから成形されている。球状の弁閉鎖体 と閉鎖体ホルダーとは、その場合スナップ継手によって互いに固定的に結合され ている。閉鎖体ホルダーには複数の横方向オリフィスが穿設されており、該横方 向オリフィスを通って燃料は弁閉鎖体の上流側で内部孔からすでに流出すること ができる。燃料は次いで閉鎖体ホルダーの外部をこれに沿って弁座面へ向かって 流れ、しかも燃料は、弁座面の直前で、閉鎖体ホルダーの外周面に成形された流 動通路を通流する。 またドイツ連邦共和国特許出願公開第４００８６７５号明細書に基づいて容易 に推考できるように、弁ニードルの個々の構成部分の固定的な結合を例えば溶接 シームによって得ることも充分公知である。 発明の利点： 請求項１の特徴部に記載した構成手段を備えた本発明の電磁作動弁は、特に簡 便な仕方で低廉に製造できるという利点を有している。その場合特に有利な点は 、閉鎖体ホルダーと球形弁閉鎖体との間に、極めて単純にして格安な継手が得ら れることである。この場合閉鎖体ホルダーは、弁閉鎖体を抱き締めるための下流 側終端域では、弁閉鎖体の表面に沿って直接に単数又は複数の通路を形成して、 該通路を介して燃料を内部縦方向孔から妨げなく弁座面の方へ向かって流動させ 得るように成形されている。こうして僅かな製作費で、電磁作動弁の配量域への 燃料の最適な流入が得られる。公知の電磁作動弁に対比して、閉鎖体ホルダー内 の横方向オリフィス及びスリットの必要がなくなる一方、弁閉鎖体を研削する必 要もしくは弁座体の通流溝を研削する必要もなくなる。 請求項１に記載した電磁作動弁の更に有利な構成及び改良は、請求項２以降に 記載した手段によって可能になる。 弁閉鎖体を、非材料接続式の接合法によって、例えばプレス嵌め又は縁曲げ（ かしめ）加工によって閉鎖体ホルダーに固着するのが特に有利である。その場合 、閉鎖体ホルダーの下流側終端域は、なお下流方向に球形弁閉鎖体の球赤道を超 えて張出しているのが有利である。 特に有利には可動磁極子自体は閉鎖体ホルダーとして直接役立てることができ るので、弁閉鎖体と相俟って２部品から成る１つの弁ニードルが得られる。この ような弁ニードルは特に簡単かつ低廉に製造することができ、部品数の削減によ って唯１つの結合部位しか有していない。有利な実施形態では可動磁極子の縦方 向内孔は、閉鎖体ホルダーの下流側終端域に設けた複 数の通路へ直接移行する複数の流動枝を有するように形成されている。このよう な流動枝と通路は、ブローチ切削加工によって格別効果的に成形することができ る。 可動磁極子は、冷間プレス成形部品として形成できるので有利である。また閉 鎖体ホルダーとして働く連結部材は同じく冷間プレス成形部品として形成するこ とができる。冷間プレス成形の場合には、下流側終端域に、複数の通路を形成す る切欠部を極めて簡単に成形することが可能である。前記切欠部に、まくれ除去 のための後加工を施す必要もなくなる。また可動磁極子を焼結部品又はＭＩＭ（ 金属射出成形）部品として構成するのも有利である。 図面： 次に図面に基づいて本発明の実施例を詳説する。図１は本発明による電磁作動 弁の縦断面図、図２は弁ニードルの第１実施例の部分縦断面図、図３は図２のＩ ＩＩ−ＩＩＩ線に沿った横断面図、図４は弁ニードルの第２実施例の部分縦断面 図、図５は弁ニードルの第３実施例の縦断面図である。 実施例の説明： 図１において混合気圧縮型火花点火式内燃機関の燃料噴射装置用の噴射弁とし て例示しかつ部分的に略示した本発明の電磁作動弁は、電磁コイル１によって囲 繞されていてインナー極として、かつ部分的には燃料 通流路として役立てられるほぼ管状のコア２を有している。上部のディスク状の カバーエレメント３と相俟ってコア２は、噴射弁の電磁コイル１の領域を特にコ ンパクトに構成することができる。電磁コイル１は、外周のアウター極として働 く強磁性の弁周壁５によって包囲されており、該弁周壁は電磁コイル１を周方向 で完全に包囲し、かつその上端で例えば溶接シーム６によってカバーエレメント ３と固着結合されている。電磁回路を閉じるために弁周壁５はその下端部を段付 けされて、導磁区分８が形成されており、該導磁区分は、カバーエレメント３と ほぼ同様に電磁コイル１を軸方向で包囲し、かつ電磁コイル１の領域を下側で、 つまり下流方向で制限している。 弁周壁５の導磁区分８と電磁コイル１とカバーエレメント３は、弁縦軸線１０ に対して同心的に延在する１つの内部開口１１，５８を形成しており、該内部開 口内では、１本の長く伸びたスリーブ１２が延在している。フェライト組織のス リーブ１２の縦方向内部開口９は部分的には、弁縦軸線１０に沿って軸方向に可 動の弁ニードル１３をガイドするための案内開口として役立てられる。それ故に スリーブ１２は、縦方向内部開口９の内径に正確に合致する寸法に製作されてい る。該スリーブ１２は、下流方向で見て例えば弁周壁５の導磁区分８の領域で終 わり、かつ例えば溶接シーム５４によって該導磁区分と固着結合されている。前 記スリーブ１２の縦方向内部開口９内には、軸方向に可動の前記弁ニードル１３ 以外に定置のコア２も配置されている。スリーブ１２は、可動磁極子１７をガイ ドしかつコア２を収容する機能以外にシール機能も果たしているので、噴射弁内 には、乾燥した電磁コイル１が内蔵されている。これは、ディスク状のカバーエ レメント３が電磁コイル１の上側を完全に被覆していることによっても達成され る。カバーエレメント３の内部開口５８は、スリーブ１２を、ひいてはコア２も 延長構成することを可能にするので、両構成部分つまりスリーブ１２とコア２は 、内部開口５８を貫通してカバーエレメント３を超えて突出している。 弁周壁５の下部の導磁区分８に続いて弁座体１４が配置されており、該弁座体 は固定的な弁座面１５を弁座として有している。弁座体１４は、例えばレーザ加 工により形成された第２の溶接シーム１６によって、弁周壁５と固着結合されて いる。弁ニードル１３は、管状の可動磁極子１７と球形の弁閉鎖体１８とから成 り、その場合、可動磁極子１７は閉鎖体ホルダーとして直接役立つ。弁座体１４ の下流側端面の例えば凹所１９内に扁平な噴射オリフィス穿穴円板２０が配置さ れており、しかも弁座体１４と噴射オリフィス穿穴円板２０との固定的な結合は 、例えば円環状の液密な溶接シーム２１によって実現されている。管状の可動磁 極子１７は、噴射オリフィス穿穴円板２０寄りの下流 側端部において例えば縁曲げ（かしめ）加工によって球形の弁閉鎖体１８と固定 的に結合されており、この結合域には複数の溝又は通路が設けられているので、 可動磁極子１７の縦方向内孔２３を通流する燃料は外方へ流出し、かつ弁閉鎖体 １８に直接沿って弁座面１５まで流れることができる。 噴射弁の作動は公知のように電磁式に行われる。弁ニードル１３を軸方向に動 かし、ひいては噴射弁を戻しばね２５のばね力に抗して開弁するため、もしくは 該ばね力の作用によって閉弁するために、電磁コイル１と内部のコア２と外側の 弁周壁５と可動磁極子１７とから成る電磁回路が使用される。可動磁極子１７は 、弁閉鎖体１８から離反した方の端部でもってコア２に面整合されている。 球形の弁閉鎖体１８は、弁座体１４の、流動方向に截頭円錐形にテーパを成す 弁座面１５と協働し、該弁座面は軸方向で見て弁座体１４内の案内開口２６の下 流側に形成されている。噴射オリフィス穿穴円板２０は、腐食処理又は打抜き加 工によって成形された少なくとも１つの噴出オリフィス、例えば４つの噴出オリ フィス２７を有している。 噴射弁におけるコア２の押込み深さは、殊に弁ニードル１３のストロークにと って決定的なファクタとなる。その場合電磁コイル１の滅勢時における弁ニード ル１３の一方の終端位置が、弁座体１４の弁座面１５ に対する弁閉鎖体１８の当接によって確定されているのに対して、電磁コイル１ の励磁時における弁ニードル１３の他方の終端位置は、コア２の下流側端部に対 する可動磁極子１７の当接によって生じる。ストロークの設定は、スリーブ１２ 内のコア２を軸方向にシフトし、所望の位置に応じて次いで該コア２をスリーブ １２と固定的に結合することによって行われ、この場合溶接シーム２２を得るた めにはレーザ溶接が有利である。 弁縦軸線１０に対して同心的にコア２内に延在する流動孔２８は、燃料を弁座 面１５の方向に供給するために使用されるが、該流動孔内には、戻しばね２５以 外に調整スリーブ２９が挿嵌されている。調整スリーブ２９は、該調整スリーブ ２９に当接している戻しばね２５のばね予荷重を調整するために使用され、しか も動的な噴出量の調整も調整スリーブ２９によって行われる。なお前記戻しばね ２５は、調整スリーブ２９から離反した方の側では可動磁極子１７に支持されて いる。 このような噴射弁は、その構造が格別コンパクトであるので、極めて小形の扱 い易い噴射弁が生じ、該噴射弁の弁周壁５は例えば、約１１ｍｍの外径を有して いるにすぎない。以上説明した構成部分は、予め組立てられた１つの独立した構 成群を形成しており、該構成群は機能部３０と称することができる。調整済みか つ組立済みの該機能部３０は例えば上部端面３２を有し、該上部端面を超えて２ 本の接点ピン３３が突出している。電気的な接続素子としての接点ピン３３を介 して、電磁コイル１の電気的な接点接続、ひいては該電磁コイルの励磁が行われ る。 このような機能部３０は、図示を省いた接続部と接続可能であり、該接続部の 特徴は殊に、噴射弁の電気的な接続機能及び液圧的な接続機能を共に包有してい ることである。噴射弁が完全に組立てられた場合、機能部３０と、図示を省いた 接続部との液圧的接続は、両構成群の流動孔相互を、燃料の支障のない通流を保 証するように整合させることによって得られる。その場合例えば機能部３０の上 部端面３２は、図示を省いた接続部の下部端面に直接接触しかつ該接続部と固定 的に結合される。機能部３０の上に接続部を組付ける場合、上部端面３２を超え て突出するコア２及びスリーブ１２の張出し部分は、連結安定性を高めるために 接続部の流動孔内へ侵入することができる。連結域には、封隙を確実にするため に例えばシールリング３６が設けられており、該シールリングは、カバーエレメ ント３の上部端面３２の上に載設されてスリーブ１２を囲繞している。電気的な 接続素子としての接点ピン３３は、噴射弁が完全に組立てられていれば、図示を 省いた接続部の対応した電気的な接続素子と電気的に確実に接続される。 図２には、図１に対比して尺度を拡大された弁ニードル１３が図示されている 。管状の可動磁極子１７は旋削部品として形成されており、該旋削部品は多重に 段付けされた外側輪郭を有している。可動磁極子１７の外周には、例えば２つの リング状案内面４０，４１が成形されており、該リング状案内面は、一方では軸 方向可動の弁ニードル１３をスリーブ１２の内周壁に沿ってガイドするため、ま た他方では弁座体１４の内周壁に沿ってガイドするためのものである。例えばフ ェライト材料（クロム鋼）から製作された可動磁極子１７は、コア２に対面した 上部ストッパ面４２を有し、該上部ストッパ面は、耐摩耗層、例えばクロムメッ キ層を有している。 可動磁極子１７の縦方向内孔２３はほぼ円形の横断面を有しているが、該円形 横断面の円周は例えばその都度１２０°毎に中断されている。それというのは縦 方向内孔から３つの流動枝４４が延びているからである。例えばブローチ切削加 工によって形成された流動枝４４はこの場合、可動磁極子１７の軸方向全長にわ たって延在している。可動磁極子１７の内側輪郭は、所謂インナーブローチ削り によって成形することができ、その場合ブローチは段階的に配列された多数の刃 を有し、かつ縦方向内孔２３内で直線的な切削運動を行なう。弁閉鎖体１８に面 した下端部に縦方向内孔２３は円錐肩４５を有し、該円錐肩によって該縦方向内 孔２３は下流方向に拡張されており、かつ該円錐肩は弁閉鎖体１８のためのスト ッパとして働く。円錐肩４５を起点として可動磁極子１７の終端域４６が球形の 弁閉鎖体１８の外周に沿って延びており、しかも該終端域４６でも流動枝４４が 相応の中断を配慮している。 球形の弁閉鎖体１８は、弁縦軸線１０に直交して延びる球赤道４８を有し、終 端域４６は下流方向に見て前記球赤道４８まで又は該球赤道を超えて延びている 。要するに換言すれば少なくとも半球が、従って球形の弁閉鎖体１８の半径が可 動磁極子１７によって囲まれている。終端域４６は弁閉鎖体１８よりも大きな外 径を有している。閉鎖体ホルダーとして働く可動磁極子１７と弁閉鎖体１８との 固定的な結合は例えば縁曲げ（かしめ）又はプレスによって、或いは圧入し次い で縁曲げを施すことによって得られ、その場合殊に球赤道４８の下流側の抱き締 め域が確実な結合を保証する。縦方向内孔２３の流動枝４４は、弁閉鎖体１８の 領域において、終端域４６円周の方へ開いた細い通路４９へ移行しており、縦方 向内孔２３内を供給されて球表面に沿って流動する燃料は前記通路４９を介して 弁座面１５の方へ更に導かれる。該通路４９は例えば、流動枝４４と同じブロー チ切削で形成される。弁ニードル１３をこのように構成することによって、燃料 は噴射弁の調量域へ極めて容易に流入することが可能 になる。図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿って断面した断面図であり、主と して可動磁極子１７の縦方向内孔２３の輪郭を示すものであり、該縦方向内孔２ ３は、その都度１２０°毎に形成された半径方向外向きに延びる３つの流動枝４ ４を有している。 図４には、弁ニードル１３の第２実施例が図示されており、この場合、図２に 示した実施例の場合に等しい又は同等機能の構成要素は同一符号を付して示した 。図４に示した弁ニードル１３の顕著な点は、縦方向内孔２３が幾分異なって成 形されていることである。ここでは冷間プレス成形品として成形されている可動 磁極子１７は、段付けされた１つの縦方向内孔２３を有し、該縦方向内孔は一貫 して円形の横断面を有している。可動磁極子１７の外周には、やはり弁ニードル １３をガイドするための案内面４０，４１が設けられている。可動磁極子１７の 終端域４６は、この場合も同じく弁閉鎖体１８の球赤道４８を下流方向に超えて 延びている。終端域４６内には、円錐肩４５の領域を起点として、やはり少なく とも１つの、例えば３つの溝又は通路４９が成形されており、この溝又は通路は 縦方向内孔２３を起点とする軸方向延在成分を有しており、かつ燃料は前記の溝 又は通路を介して弁座面１５へ向かって通流する。球形の弁閉鎖体１８は、例え ば可動磁極子１７の縦方向内孔２３内へプレス嵌めされ、かつ／又は縁曲げ加工 によって終端域４６で固定 されている。 図５には弁ニードル１３の更に異なった実施例が図示されている。弁ニードル １３の本実施例では、可動磁極子１７と弁閉鎖体１８は、スリーブ状の連結部材 ５０を介して互いに結合されている。この場合、弁ニードル１３における全ての 継手は、非材料接続式の接合法によって製作されている。例えば冷間プレス成形 品としてのフェライト組織の可動磁極子１７はセンター保持域５３でもって、連 結部材５０の上流側端部の周面にプレス嵌めされている。弁ニードル１３の軸方 向運動時に該弁ニードルをガイドするための上部のリング状案内面４０は、可動 磁極子１７にリング脚片５１を寸法正確に一体成形することによって得られる。 可動磁極子１７との結合域では、例えば矢張り冷間プレス成形された（但しオー ステナイト組織の）連結部材５０は、軸方向に延びる少なくとも１つのスリット 状切欠部５２を有しており、該スリット状切欠部に基づいて、連結部材５０への 可動磁極子１７の組付けが改善される。 連結部材５０の下流側端部で該連結部材５０の外周には１つの案内リング５５ がプレス嵌めされており、該案内リングはＨ形横断面を有しかつ外周に下部案内 面４１を備えている。すでに述べたように球形の弁閉鎖体１８は矢張り、プレス 嵌め又は縁曲げによって固着結合されており、但し本実施例では可動磁極子１７ とではなくて、閉鎖体ホルダーとして働く連結部材５０と固着結合されている。 燃料通流のために必要とされる溝又は通路４９は、前記連結部材５０の冷間プレ ス成形時に極めて簡単な仕方で単数又は複数切欠き成形される。球形の弁閉鎖体 １８は、燃料を供給する縦方向内孔２３の下流側端部内へストッパまで挿嵌され 、この場合ストッパとして、やはり円錐肩４５が使用される。連結部材５０の冷 間プレス成形時に形成される溝又は通路４９及びスリット状切欠部５２は、まく れ除去の後加工を施す必要がないので有利である。更にまた弁閉鎖体１８には、 燃料を通流させるための研削部を設ける必要はない。それというのは燃料は縦方 向内孔２３から弁閉鎖体１８の表面に沿って前記の溝又は通路４９を通って支障 無く通流できるからである。 閉鎖体ホルダー１７を旋削部品又は冷間プレス成形部品として形成する以外に 、焼結部品又はＭＩＭ(ミム＝Metal Injection Moulding＝金属射出成形)部品と して形成することも考えられる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ディーター マイヤー ドイツ連邦共和国 Ｄ―70839 ゲルリン ゲン ロンテルシュトラーセ 24

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 1. １本の縦軸線と、電磁コイルによって少なくとも部分的に囲繞されたコアと 、軸方向に可動の弁ニードルとを備え、前記弁ニードルが少なくとも１つの閉鎖 体ホルダーと球形の弁閉鎖体とから成り、しかも該弁閉鎖体が前記閉鎖体ホルダ ーと固着結合されて固定的な弁座と協働し、かつ前記閉鎖体ホルダーが、前記弁 閉鎖体の表面に達するまで延在する縦方向内孔並びに前記弁閉鎖体の直径よりも 大きな外径を有する下流側終端域を備えている形式の電磁作動弁、特に内燃機関 の燃料噴射装置用の噴射弁において、閉鎖体ホルダー（１７，５０）が下流側終 端域（４６）でもって弁閉鎖体（１８）を抱き締めており、しかも前記閉鎖体ホ ルダーの縦方向内孔（２３）と連通していて軸方向の延在成分を有する少なくと も１つの通路（４９）が、前記弁閉鎖体（１８）の表面に沿って形成されており 、該通路が前記下流側終端域（４６）の末端まで、しかも少なくとも前記弁閉鎖 体（１８）の球赤道（４８）に達するまで下流方向に延びていることを特徴とす る、電磁作動弁。 2. 弁閉鎖体（１８）が、閉鎖体ホルダー（１７，５０）の下流側終端域（４６ ）にプレス嵌めすることによって縦方向内孔（２３）内に固着可能である、 請求項１記載の電磁作動弁。 3. 弁閉鎖体（１８）が、閉鎖体ホルダー（１７，５０）の下流側終端域（４６ ）を縁曲げすることによって縦方向内孔（２３）内に固着可能である、請求項１ 記載の電磁作動弁。 4. 閉鎖体ホルダー（１７）が可動磁極子として構成されている、請求項１から ３までのいずれか１項記載の電磁作動弁。 5. 可動磁極子（１７）と弁閉鎖体（１８）とを結合する連結部材（５０）が、 閉鎖体ホルダーとして設けられている、請求項１から３までのいずれか１項記載 の電磁作動弁。 6. 閉鎖体ホルダー（１７，５０）が縦方向内孔（２３）に、弁閉鎖体（１８） 用のストッパとして働く肩（４５）を有している、請求項１から５までのいずれ か１項記載の電磁作動弁。 7. 可動磁極子（１７）の縦方向内孔（２３）内に、軸方向で複数の通路（４９ ）へ直接移行する複数の流動枝（４４）が設けられている、請求項４記載の電磁 作動弁。 8. 流動枝（４４）及び通路（４９）がブローチ切削加工によって可動磁極子（ １７）内に成形可能である、請求項７記載の電磁作動弁。 9. ３つの通路（４９）が下流側終端域（４６）に設けられている、請求項１か ら８までのいずれか１項 記載の電磁作動弁。 10．閉鎖体ホルダー（１７，５０）が旋削部品又は冷間プレス成形部品である、 請求項１から９までのいずれか１項記載の電磁作動弁。 11．閉鎖体ホルダー（１７，５０）が焼結部品又はＭＩＭ（金属射出成形）部品 である、請求項１から９までのいずれか１項記載の電磁作動弁。