JP2003520324A - 液体を制御する弁 - Google Patents

液体を制御する弁

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JP2003520324A JP2001553523A JP2001553523A JP2003520324A JP 2003520324 A JP2003520324 A JP 2003520324A JP 2001553523 A JP2001553523 A JP 2001553523A JP 2001553523 A JP2001553523 A JP 2001553523A JP 2003520324 A JP2003520324 A JP 2003520324A
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Abstract

(57)【要約】 本発明は、液体を制御する弁であって、それぞれ圧力室（６）に接続されている供給導管（７）及び漏れオイル導管（８）と、ピストンエレメント（３，４）とが設けられていて、該ピストンエレメント（３，４）が調節エレメント（２）によって移動可能であり、かつ供給導管（７）と圧力室（６）との間の第１貫流部（１０）を開閉するようになっている形式のものに関する。このような形式の液体を制御する弁において本発明では、ピストンエレメント（３，４）がスプールエレメント（３ｃ）を有していて、該スプールエレメント（３ｃ）がピストンの座に直接配置されており、しかも第１貫流部（１０）を開放するためのスプールエレメント（３ｃ）の行程長さ（ｈ２）が、圧力室（６）と漏れオイル導管（８）との間における第２貫流部を閉鎖するための行程長さ（ｈ１）よりも大きいか又は該行程長さ（ｈ１）と同じであるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 従来の技術 本発明は請求項１の上位概念部に記載された形式の液体を制御する弁に関する
。ヨーロッパ特許公開第０４７７４０１号明細書に基づいて公知の弁では、弁ケ
ーシングの段付孔内に、弁部材の操作ピストンが小径の段付孔部分において摺動
可能に配置されている。ピエゾアクチュエータによって可動の大きなピストンは
、大径の段付孔部分内に配置されている。両ピストンの間には、圧力媒体を満た
された液圧式の圧力室が形成されており、その結果ピエゾアクチュエータの運動
は液圧式に変換もしくは伝動される。つまり、大きなピストンがピエゾアクチュ
エータによって所定の運動距離だけ移動させられると、弁部材の操作ピストンは
、ピストン直径の伝達比だけ増大させられた行程を移動する。それというのは、
ピエゾアクチュエータのピストンは弁部材の操作ピストンよりも大きな面積を有
しているからである。
【０００２】 このような弁においては、例えば米国特許第５７３８０７５号明細書に開示さ
れている３ポート２位置制御弁が使用される。このような３ポート２位置制御弁
は座・スプール・弁（Sitz-Schieber-Ventil）又は座・座・弁（Sitz-Sitz-Vent
il）として形成されることができる。この場合例えばレールからの圧力は、制御
可能なピストンを用いて圧力室及び伝動ピストンを介して制御室に導かれ、この
制御室から燃料は燃焼室に噴射される。この場合不操作状態において圧力室は漏
れオイル導管と接続されており、その結果圧力室内には漏れオイル圧が存在する
。３ポート２位置制御弁の切換え時には弁の形式（座・スプール・弁又は座・座
・弁）とは無関係に、短時間、高圧領域と漏れオイル領域との間において接続が
生じる。その結果、漏れオイル導管内へのいわゆる制御衝撃が発生する。これに
よって弁の制御室の放圧は、弁が高圧領域への開口をシールするまで、阻止され
る。
【０００３】 発明の利点 請求項１の特徴部に記載のように構成された、本発明による液体を制御する弁
には、漏れオイル導管へのこのような制御衝撃が生じないという利点がある。従
来技術において見られたこのような制御衝撃は、制御弁の座にスプールエレメン
トが前置されていることによって阻止される。スプールエレメントはこの場合開
放方向で見て、弁座にピストンが座着するピストン領域の直前に配置される。こ
れはスプールエレメントの行程距離に関連して、供給導管と圧力室との間におけ
る貫流部の遅延させられた開放を可能にし、それにもかかわらず供給導管と圧力
室との間における貫流部の即座の閉鎖を可能にする。これによって如何なる時点
においても制御弁の切換え時に、供給導管と漏れオイル導管との間における接続
が生じないことを保証することができる。供給導管と圧力室との間における接続
を開放するためのピストンの行程距離は、制御弁の圧力室と漏れオイル導管との
間における貫流部を開閉するための行程距離と少なくとも同じであり、有利には
該行程距離よりも大きい。このようになっていることによって、漏れオイル導管
への制御衝撃を有利に阻止することができる。さらに有利に、制御弁の切換え時
に制御室の放圧はもはや阻止されない。それというのは、スプールエレメントに
基づいて高圧領域に対しては直ちにシールがなされるからである。
【０００４】 特に有利な構成では、ピストンのスプールエレメントは円筒形に形成されてい
る。これによって一方ではスプールエレメントの簡単な製造が達成され、かつ他
方ではこれによって全体として制御弁の簡単な構造が可能になる。
【０００５】 別の有利な構成では、制御弁のピストンは２部分から構成されている。これに
よって、間に圧力室を配置された座・スプール・弁を実現することができる。こ
の場合制御弁が力補償弁（kraftausgleichendes Ventil）として構成されている
と、特に有利である。この場合弁座におけるガイド直径はスプールエレメントの
直径に相当している。
【０００６】 別の有利な構成では、制御弁のピストンが一体的に形成されている。これによ
って３ポート２位置・座・スプール・弁を流出弁として使用することができる。
【０００７】 液体を制御する弁は有利には、３ポート２位置・座・スプール・弁として又は
３ポート２位置・座・座・弁として形成される。
【０００８】 これによって全体として本発明による弁によって、制御弁の一義的な機能を、
高圧供給領域から漏れオイル導管への制御衝撃なしに得ることができる。弁座に
おけるスプールエレメントの行程距離もしくは行程長さもしくは、漏れオイル導
管への接続部の開閉のための行程長さを変化させることによって、漏れオイルス
プールエレメントにおけるオーバラップもしくは重なりを最適化させることがで
きる。
【０００９】 この場合使用目的に応じて、その都度の行程長さから最適なスプール比を形成
することができる。この場合オーバラップもしくは重なりは次のように、すなわ
ち問題になるような弁の遅延が発生せず、しかも漏れオイル導管への制御衝撃の
発生を確実に防止できるように、選択されることが望ましい。
【００１０】 図面 次に図面を参照しながら本発明の２つの実施例を説明する。
【００１１】 図１は、本発明の第１実施例を示す燃料噴射弁の断面図である。
【００１２】 図２は、本発明の第２実施例を示す燃料噴射弁の部分的な断面図である。
【００１３】 実施例の記載 図１に示された実施例では本発明による弁は、圧力変換もしくは圧力伝動され
るコモンレールインジェクタにおいて使用されている。本発明による弁は、３ポ
ート２位置・座・スプール・制御弁１として形成されている。
【００１４】 図１には、本発明の第１実施例による燃料噴射弁が示されている。この場合燃
料噴射弁は３ポート２位置制御弁１を有している。この制御弁１は調節エレメン
ト２と第１ピストン３と第２ピストン４とから成っている。調節エレメント２と
しては例えば、公知の電磁式調節装置又は公知の圧電式調節装置を使用すること
ができる。
【００１５】 第１ピストン３は複数のピストン区分３ａ〜３ｅから成っている。第１ピスト
ン区分３ａは円筒形に形成されていて、調節エレメント２と結合されている。こ
の第１ピストン区分３ａには第２ピストン区分３ｂが接続されており、この第２
ピストン区分３ｂは凹面状に形成されていて、ピストン３の相応な位置において
弁座における第１貫流部１０を開放する。第２ピストン区分３ｂに続いて、スプ
ールエレメント３ｃとして形成された第３ピストン区分が設けられている。この
第３ピストン区分３ｃは弁座もしくは第１貫流部１０に直接配置されている。さ
らにピストン２は、拡大した第４ピストン区分３ｄと別のシリンダ状の第５ピス
トン区分３ｅとを有している。第５ピストン区分３ｅは、第１ピストン３と第２
ピストン４との間に配置された圧力室６と接続されている。
【００１６】 第２ピストン４はスプールエレメント４ａとベース体４ｂとから成っている。
制御弁１が操作されていない場合、ピストン４はばね９によって開放位置に保持
され、その結果圧力室６と漏れオイル導管８との間における第２貫流部５は開放
している。これによって不操作状態において圧力室６内には漏れオイル圧が存在
している。
【００１７】 図１に示された制御弁１では、第１ピストン３におけるガイド直径ｄ１は第２
ピストン４におけるスプール直径ｄ２と同じである。従って制御弁１は圧力補償
弁として構成されている。
【００１８】 さらに圧力室６は導管１９を介して伝動ピストン１１と接続されている。多段
式に構成された伝動ピストン１１は、戻しばね１２を介してその出発ポジション
に保持され、その小さなピストン直径部で制御室１５と接続されている。制御室
１５には充填弁１３と燃料導管１４とを介して燃料が充填される。燃料は、ばね
１７を用いて予負荷された噴射ノズル１６を介して、図示されていない燃焼室に
噴射される。
【００１９】 以下に燃料噴射弁の作用形式を記載する： 調節エレメント２の操作時にピストン３は、圧力室６に向かって弁座から移動
させられる。座の開放時にはしかしながら、レールから延びる供給導管７と圧力
室６との間の接続は直ちに生ぜしめられるのではなく、この接続が生ぜしめられ
る前に、まず初めにスプールエレメント３ｃのスプール高さｈ２が克服されねば
ならない。圧力室６に向かってのピストン３の運動によって、ピストン４はばね
９のばね力に抗して閉鎖される。この場合スプールエレメント４における行程長
さｈ１が克服されねばならない。本発明によればスプールエレメント３ｃの行程
長さｈ２はピストン４における行程長さｈ１よりも大きいか又は少なくとも該行
程長さｈ１と同じであるので、高圧が存在している供給導管７と漏れオイル導管
８との間において接続が生じることは、確実に阻止されている。
【００２０】 ピストン３が圧力室６の方向に行程長さｈ２だけ進むと、圧力室６は高圧供給
導管７と接続され、その結果戻しばね１２の力に抗して、伝動ピストン１１には
高圧が作用する。この高圧は伝動ピストン１１の異なった直径に基づいて、燃料
を満たされた制御室１５に伝達される。これによって、噴射ノズル１６に設けら
れた圧力肩部１８を介してばね１７の力が克服され、燃料は図示されていない燃
焼室内に噴射される。
【００２１】 制御弁１の戻り時にスプールエレメント３ｃの行程長さに基づいて、供給導管
７と圧力室６との間の接続は直ちに中断され、これに対して第２貫流部５は圧力
室６における高圧に基づいてスプールエレメント４ａによってなお閉鎖されてい
る。ばね９のばね力が圧力室６における圧力よりも大きくなった時に初めて、ピ
ストン４のスプールエレメント４ａは貫流部５を開放し、その結果圧力室６と漏
れオイル導管８との間の接続が開放される。
【００２２】 これによって開放時にも閉鎖時にも、制御弁１の一義的な機能が常に保証され
、そしてこの際に圧力室６から漏れオイル導管８への制御衝撃（Absteuerstoss
）が発生することはない。従って、開放方向で見てピストン３の本来の開放区分
３ｄの前にスプールエレメント３ｃが配置されていることによって、従来技術に
おける欠点を排除することができる。さらにスプール比ｈ２／ｈ１によって、ピ
ストン４におけるオーバラップもしくは重なりを使用に応じて最適化することが
できる。漏れオイル衝撃の発生を確実に防止するためには、通常、重なり（ｈ２ −ｈ１）は延長される（例えば０よりも大である）。
【００２３】 図２には、液体を制御する本発明による弁の第２実施例が示されている。この
制御弁１は同様に燃料噴射弁において使用することができる。第２実施例の燃料
噴射弁は、第１実施例との比較において制御弁１においてしか変わっていないの
で、図２には燃料噴射弁のその他の部分、つまり第１実施例とまったく同じに形
成されたその他の部分の図示が省かれており、また、それについての記載も省略
されている。また第２実施例において、第１実施例と同じ部材に対しては同一符
号が使用されている。
【００２４】 第２実施例の制御弁１は、第１実施例とは異なり１つのピストン３しか有して
いない。このピストンは複数のピストン区分３ａ〜３ｅを有している。ピストン
３は同様に円筒形の第１ピストン区分３ａと凹面状に形成された第２ピストン区
分３ｂとを有している。第２ピストン区分３ｂにはスプールエレメント３ｃが接
続しており、このスプールエレメント３ｃは直接弁座に配置されている。ピスト
ン３はさらに、先細に形成された第４ピストン区分３ｄと、円筒形の第５ピスト
ン区分３ｅとを有しており、この第５ピストン区分３ｅは調節エレメント２と結
合されている。ピストン３は部分的に圧力室６内に配置されていて、レールから
延びる供給導管７と、導管１９を介して圧力室６に接続された伝動ピストン（図
示せず）との間の接続を開閉する。制御弁１はさらに漏れオイル導管８をも有し
ている。
【００２５】 第２実施例による制御弁１の作用形式は以下の通りである： 調節エレメントが操作されると、ピストン３は調節エレメント２に向かって移
動させられる。これによって、先細に形成された第４ピストン区分３ｄが第１貫
流部１０におけるピストン座から持ち上がる。しかしながら第２ピストン区分３
ｂに接続して直接スプールエレメント３ｃが配置されているので、高圧供給導管
７と圧力室６との間における接続部１０は、スプールエレメント３ｃの、第２ピ
ストン区分３ｂに向けられた縁部が弁座１０を通過した時に初めて、開放される
。
【００２６】 図２に示されているように、スプールエレメント３ｃの行程長さｈ２は、第１
ピストン区分３ａと第２ピストン区分３ｂとの間において第２貫流部５に設けら
れた行程長さｈ１よりも大きいので、供給導管７と圧力室６との間における第１
貫流部１０を介した接続部が開放される前に、圧力室６と漏れオイル導管８との
間の接続部が閉鎖されることを、確実に保証することができる。制御弁１の閉鎖
時には、圧力室６と漏れオイル導管８との間の貫流部５が開放される前にまず初
めに、供給導管７と圧力室６との間の接続が閉鎖される。
【００２７】 従って本発明による第２実施例においても、制御弁１の切換え時に、漏れオイ
ル導管８への制御衝撃は確実に阻止される。さらに使用目的に応じて、スプール
エレメント３ｃの行程長さｈ２と第２貫流部５における行程長さｈ１との比によ
って、所望のオーバラップもしくは重なり（ｈ１−ｈ２）を調節することができ
る。
【００２８】 上に記載の本発明の実施例は、単に本発明の実施の形態を示すものであり、本
発明の枠内において種々様々な実施態様が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１実施例を示す燃料噴射弁の断面図である。
【図２】 本発明の第２実施例を示す燃料噴射弁の部分的な断面図である。
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１４年２月２７日（２００２．２．２７）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】 従来の技術 本発明は請求項１の上位概念部に記載された形式の液体を制御する弁に関する
。ヨーロッパ特許公開第０４７７４００号明細書に基づいて公知の弁では、弁ケ
ーシングの段付孔内に、弁部材の操作ピストンが小径の段付孔部分において摺動
可能に配置されている。ピエゾアクチュエータによって可動の大きなピストンは
、大径の段付孔部分内に配置されている。両ピストンの間には、圧力媒体を満た
された液圧式の圧力室が形成されており、その結果ピエゾアクチュエータの運動
は液圧式に変換もしくは伝動される。つまり、大きなピストンがピエゾアクチュ
エータによって所定の運動距離だけ移動させられると、弁部材の操作ピストンは
、ピストン直径の伝達比だけ増大させられた行程を移動する。それというのは、
ピエゾアクチュエータのピストンは弁部材の操作ピストンよりも大きな面積を有
しているからである。

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 液体を制御する弁であって、それぞれ圧力室（６）に接続さ
    れている供給導管（７）及び漏れオイル導管（８）と、ピストンエレメント（３
    ，４）とが設けられていて、該ピストンエレメント（３，４）が調節エレメント
    （２）によって移動可能であり、かつ供給導管（７）と圧力室（６）との間の第
    １貫流部（１０）を開閉するようになっている形式のものにおいて、ピストンエ
    レメント（３，４）がスプールエレメント（３ｃ）を有していて、該スプールエ
    レメント（３ｃ）がピストンエレメントの座に直接配置されており、スプールエ
    レメント（３ｃ）が第１貫流部（１０）を開放するための行程長さ（ｈ２）を有
    していて、該行程長さ（ｈ２）が、第２貫流部を閉鎖するための行程長さ（ｈ１ ）よりも大きいか又は該行程長さ（ｈ１）と同じであることを特徴とする、液体
    を制御する弁。
  2. 【請求項２】 スプールエレメント（３ｃ）が円筒形に形成されている、請
    求項１記載の液体を制御する弁。
  3. 【請求項３】 ピストンエレメントが第１ピストン（３）と第２ピストン（
    ４）とを有している、請求項１又は２記載の液体を制御する弁。
  4. 【請求項４】 ピストンエレメント（３）が一体的に形成されている、請求
    項１又は２記載の液体を制御する弁。
  5. 【請求項５】 弁が３ポート２位置・座・スプール・弁として形成されてい
    る、請求項１から４までのいずれか１項記載の液体を制御する弁。
  6. 【請求項６】 弁が３ポート２位置・座・座・弁として形成されている、請
    求項１から４までのいずれか１項記載の液体を制御する弁。
  7. 【請求項７】 弁が力補償弁として形成されている、請求項１から６までの
    いずれか１項記載の液体を制御する弁。
JP2001553523A 2000-01-22 2001-01-13 液体を制御する弁 Pending JP2003520324A (ja)

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EP (1) EP1252429B1 (ja)
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CZ (1) CZ20022414A3 (ja)
DE (2) DE10002702A1 (ja)
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