JP2004518888A - 内燃機関のための燃料噴射装置、特にインジェクタ - Google Patents

Abstract

本発明による内燃機関のための燃料噴射装置（１０）、特にインジェクタは基体（１２）を有している。さらに、噴射ハウジング（１４）と緊締装置（４８）とが設けられている。緊締装置（４８）は、環状ウェブ（３２）を備えた少なくとも１つの緊締ナット（１６）と、噴射ハウジング（１４）に設けられた環状肩部（４０）とを有している。緊締装置（４８）により、噴射ハウジング（１４）は軸方向で基体（１２）に緊締される。さらに、燃料入口（２４）と少なくとも１つの弁エレメント（２２）とが設けられている。基体（１２）と噴射ハウジング（１４）との間のシールを改善するために、緊締装置（４８）が、緊締ナット（１６）の環状ウェブ（３２）に面した少なくとも１つの環状面を有していて、この環状面が球セグメント面（４１）として凸面状に湾曲させられていることが提案される。

Description

【０００１】
背景技術
本発明は、内燃機関のための燃料噴射装置、特にインジェクタであって、基体と噴射ハウジングと緊締装置とが設けられており、該緊締装置が、環状ウェブを備えた少なくとも１つの緊締ナットと、噴射ハウジングに設けられた環状肩部とを有しており、前記緊締装置が、前記噴射ハウジングを軸方向で前記基体に緊締しており、さらに、燃料入口と少なくとも１つの弁エレメントとが設けられている形式のものに関する。
【０００２】
このような形式の燃料噴射装置は、ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９７２９８４３号明細書により公知である。上記ドイツ連邦共和国特許出願公開明細書に開示されている、内燃機関のための燃料噴射弁は緊締ナットを有しており、この緊締ナットは、円錐形に形成された内側の環状ウェブを有しており、この環状ウェブは、噴射ハウジングに設けられた環状肩部に接触している。こうして、噴射ハウジングは基体に対して緊締される。この環状肩部は、環状ウェブに面した側で湾曲させられて形成されており、この場合、燃料噴射装置の長手方向軸線から所定の間隔を置いて環状に巡って延びる支持点が生ぜしめられ、この支持点に円錐形の環状ウェブが、組付け状態で接触するようになっている。
【０００３】
本発明の課題は、冒頭で述べた形式の燃料噴射装置において、噴射ハウジングと基体との間のシールを改善することである。さらに、噴射量のばらつきが低減されることも望まれる。さらに、軸方向の均一な緊締により、ノズルニードルガイドおよびノズルニードルシートにおける摩耗が減じられることが望まれる。
【０００４】
この課題を解決するために本発明の構成では、冒頭で述べた形式の燃料噴射装置において、緊締装置が、緊締ナットの環状ウェブに面した少なくとも１つの環状面を有しており、該環状面が球セグメント面、つまり球台面もしくは球帯面として凸面状に湾曲させられているようにした。
【０００５】
発明の利点
本発明によれば、基体と噴射ハウジングとの間の接触面における圧着力が均一に加えられないことによって噴射ハウジングと基体との間にある程度の非シール性が生じる恐れのあることが判った。圧着力が小さくしか形成されない箇所が存在していると、この箇所ではシール性も比較的低くなる。これに対して、別の箇所では力のピークが生じる危険があり、このような力ピークは噴射ハウジングの変形を招いてしまう。このことは、個々の燃料噴射装置ごとに噴射量のばらつきが生じる原因となり得る。不均一な力分配が生じる原因は、基体に設けられたねじ山や、緊締ナット自体のねじ山に生じるランアウト公差もしくは振れ公差にある。
【０００６】
基体と噴射ハウジングとの間に生じる軸方向の緊締力のこのような不均一性は、本発明による燃料噴射装置では十分に回避される。このことは、噴射ハウジングが、存在する球セグメント面に基づいて組付け時に自動的に位置調整されて、緊締装置の全周にわたって力がほぼ均一に分配されるようになることにより達成される。つまり球セグメント面により、一種のジョイント機能が提供されて、このジョイント機能により、燃料噴射装置の組立て時に基体に対する噴射ハウジングの、自動的な最適な位置調整が可能になる。
【０００７】
基体と噴射ハウジングとの間の接触領域における面圧が均一化されているので、この接触領域において不密な箇所が出現する確率は減じられている。さらに、噴射ハウジングの変形が生じる確率も同じく減じられているので、個々の燃料噴射装置ごとに得られる噴射量はほとんど変動しなくなる。
【０００８】
本発明の有利な改良形は請求項２以下に記載されている。
【０００９】
第１の改良形では、緊締装置が、凸面状の球セグメント面に対して相補的な凹面状の球セグメント面を有しており、この凹面状の球セグメント面に凸面状の球セグメント面が面接触している。これにより、一種のボールソケット・ボールヘッドジョイントが形成される。この場合には、基体に対する噴射ハウジングの位置調整が、燃料噴射装置の組立て時に、特に小さな力でかつ容易に行われる。このことにより、基体と噴射ハウジングとの間の結合箇所において、特に均一な面圧が得られる。
【００１０】
しかし、緊締装置が、凸面状の球セグメント面に面した斜めで平坦な環状面を有しており、該環状面に凸面状の球セグメント面が線接触していることも可能である。このような斜めの環状面は、容易に製作することができ、かつ本発明による燃料噴射装置の安価な製作を可能にする。
【００１１】
この場合、斜めの環状面が約１２０゜の開き角を成していると特に有利である。このような角度では、確実な結合およびシールのために必要となる軸方向の力がさらに良好に伝達され、他方では、このような傾斜面により凸面状の球セグメント面のために良好なシートが提供される。
【００１２】
緊締装置が環状ディスクを有しており、該環状ディスクが噴射ハウジングと緊締ナットとの間に配置されており、凸面状の球セグメント面か、または凹面状の球セグメント面か、または斜めの環状面が前記環状ディスクに形成されていると特に有利である。このような環状ディスクは、たとえば汎用の緊締ナットを使用することを可能にし、このことは、本発明による燃料噴射装置の製作コストを低く抑える。しかし、択一的には噴射ハウジングも汎用の環状肩部を有していてよい。すなわち、本発明による環状ディスクが設けられる場合には、環状肩部には傾斜面も球セグメント面も存在していない。
【００１３】
しかし、凸面状の球セグメント面が噴射ハウジングの環状肩部に形成されていることが有利になる。噴射ハウジングは、もともと比較的複雑な構成部分であり、このような構成部分において付加的な加工ステップを実施することは、比較的小さな付加的手間を意味するにすぎない。
【００１４】
基体に対する噴射ハウジングの位置調整は、凸面状の球セグメント面と、この凸面状の球セグメント面と協働する凹面状の球セグメント面または斜めの環状面が、摩擦の少ない層、有利にはテフロン（テトラフルオロエチレン）が設けられていると、一層容易になる。
【００１５】
実施例の説明
以下に図面を参照しながら本発明の実施例について詳説する。
【００１６】
図１において、燃料噴射装置全体が符号１０で示されている。燃料噴射装置１０は、基体１２と噴射ハウジング１４と緊締ナット１６とを有している。基体１２にはねじ山１８が設けられており、このねじ山１８に緊締ナット１６が螺合されている。噴射ハウジング１４には、噴射ハウジング１４の長手方向に延在する切欠き２０が設けられており、この切欠き２０内には弁ニードル２２が配置されている。弁ニードル２２と切欠き２０との間に形成された環状室２６には、燃料入口２４によって燃料が供給される。弁ニードル２２の軸方向運動により、環状室２６に燃料流出開口（図示せず）が接続され得るので、燃料噴射装置１０から燃料が送出される。
【００１７】
この燃料噴射装置１０は一般に、燃料を内燃機関の燃焼室に直接噴射するために使用される。この燃料噴射装置１０を用いて、ガソリン燃料またはディーゼル燃料を噴射することができる。
【００１８】
緊締ナット１６（図３〜図５参照）は中空円筒状の部材であって、この部材は、壁区分３０と、この壁区分３０の、図１で見て下側の端部に一体成形されていて半径方向で内側に向かう環状ウェブ３２とを有している。環状ウェブ３２の、図１で見て上側の表面３３と、壁区分３０の内側の表面とは、互いに約９０゜の角度を成して位置している。
【００１９】
噴射ハウジング１４は、大小異なる直径を有する２つの区分、つまり大径の区分３４と小径の区分３６とを有している。小径の区分３６の直径は、緊締ナット１６の環状ウェブ３２により仕切られた開口３８の直径よりも少しだけ小さく形成されている。噴射ハウジング１４の大径の区分３４の直径は、緊締ナット１６の壁区分３０の内径よりも少しだけ小さく形成されている。
【００２０】
噴射ハウジング１４の大径の区分３４と小径の区分３６との間には、環状肩部４０が形成されている。環状肩部４０は、一種の球台面もしくは球セグメント面（Ｋｕｇｅｌｓｅｇｍｅｎｔｆｌａｅｃｈｅ）４１として凸面状に湾曲させられている。球セグメント面４１の中心点Ｍは、燃料噴射装置１０の長手方向軸線４２上に位置している。球セグメント面４１が切り出されている球体の半径はＲである。
【００２１】
緊締ナット１６の環状ウェブ３２と、噴射ハウジング１４の環状肩部４０との間には、環状ディスク４４が設けられている（図２参照）。環状ディスク４４の内径は、噴射ハウジング１４の小径の区分３６の外径よりも少しだけ大きく形成されており、それに対して環状ディスク４４の外径は、緊締ナット１６の壁区分３０の内径よりも少しだけ小さく形成されている。環状ディスク４４の上面４５は、凹面状の球セグメント面４６として形成されていて、この凹面状の球セグメント面４６は、噴射ハウジング１４に設けられた凸面状の球セグメント面４１に対して相補的である。環状ディスク１４の下面は円錐形の凹設部を有している。
【００２２】
したがって、凹面状の球セグメント面４６が切り出されている球体の半径も同じくＲであり、この球体の中心点Ｍも同じく燃料噴射装置１０の長手方向軸線４２上に位置している。両球セグメント面４１，４６は、摩擦の少ないテフロン層（図面には見えていない）を備えている。したがって、両球セグメント面４１，４６は一緒になって、一種のボールソケット・ボールヘッドジョイントとして働く。環状ウェブ３２を備えた緊締ナット１６と、噴射ハウジング１４に設けられた環状肩部４０と、環状ディスク４４とは、全体として１つの緊締装置４８を形成している。
【００２３】
緊締装置４８を用いての燃料噴射装置１０の組立ては、以下のように行われる。
【００２４】
まず、環状ディスク４４が下方から、噴射ハウジング１４の小径の区分３６に被せ嵌められる。このとき、環状ディスク４４は凹面状の球セグメント面４６が上方を向くように、つまり噴射ハウジング１４の環状肩部４０の方向を向くように被せ嵌められる。次いで、緊締ナット１６が噴射ハウジング１４に被せ嵌められる。このとき、環状ウェブ３２は下側に配置されている。緊締ナット１６は、基体１２に設けられたねじ山１８に螺合される。
【００２５】
このときに、噴射ハウジング１４の、図１では緊締ナット１６により遮蔽されている領域は、基体１２の、図１ではやはり遮蔽されている領域に当て付けられる。場合によっては、両部材の間にシールエレメント、たとえばＯリングが設けられていてよい。緊締ナット１６を基体１２に締付ける際に、噴射ハウジング１４は基体１２に対して自動的に位置調整され、この場合、噴射ハウジング１４と基体１２との間のシール面に加えられる面圧がほぼ均一に形成されるようになる。
【００２６】
このことは、凹面状の球セグメント面４６と、対応する凸面状の球セグメント面４１とが一緒になって、ボールソケット・ボールヘッドジョイントとして働き、ひいては緊締ナット１６の軸方向位置調整と噴射ハウジング１４の軸方向位置調整とが互いに別個に行われることにより可能になる。したがって、基体１２のねじ山１８における振れ公差や、緊締ナット１６の、図１には見えていない雌ねじ山における振れ公差が生じても、これらの振れ公差はもはや噴射ハウジング１４の位置調整には影響を与えなくなる。
【００２７】
次に、図６〜図９につき、燃料噴射装置の第２実施例を説明する。図６〜図９において、図１〜図５に示した第１実施例による燃料噴射装置に対して同等の機能を有するような構成部分およびエレメントは、第１実施例の場合と同じ符号で示されており、これらの構成部分およびエレメントについては再度の詳細な説明を省略する。
【００２８】
図１〜図５に示した燃料噴射装置１０とは異なり、第２実施例では緊締ナット１６の環状ウェブ３２の、図６で見て上方に向けられている表面が、斜めの環状面５０として形成されている。この場合、斜めの環状面５０は、約１２０゜の角度を成している（図９参照）。噴射ハウジング１４の環状肩部４０は、第２実施例では凸面状に湾曲させられているのではなく、噴射ハウジング１４の小径の区分３６から直線状に、かつ約９０゜の角度で半径方向外側に向かって延びている。環状ディスク４４の下面が球セグメント面４１として凸面状に湾曲させられている。環状ディスク４４の上面４５は凹設部を有している。
【００２９】
すなわち、図６〜図９に示した第２実施例では、緊締ナット１６の位置調整と、噴射ハウジング１４の位置調整との分離が、斜めの環状面５０と、この環状面５０と協働する凸面状の球セグメント面４１とによって得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
緊締ナットと環状ディスクとを備えた燃料噴射装置の第１実施例を示す部分的な縦断面図である。
【図２】
図１に示した燃料噴射装置の環状ディスクの断面図である。
【図３】
図１に示した燃料噴射装置の緊締ナットの平面図である。
【図４】
図１に示した燃料噴射装置の緊締ナットを示す部分的な縦断面図もしくは側面図である。
【図５】
図４に示した線Ｖ−Ｖに沿った断面図である。
【図６】
緊締ナットと環状ディスクとを備えた燃料噴射装置の第２実施例を示す、図１に類似した断面図である。
【図７】
図６に示した燃料噴射装置の環状ディスクの平面図である。
【図８】
図７に示した線ＩＸ−ＩＸに沿った断面図である。
【図９】
図６に示した燃料噴射装置の緊締ナットの領域の縦断面図である。

Claims (7)

1. 内燃機関のための燃料噴射装置（１０）、特にインジェクタであって、基体（１２）と噴射ハウジング（１４）と緊締装置（４８）とが設けられており、該緊締装置（４８）が、環状ウェブ（３２）を備えた少なくとも１つの緊締ナット（１６）と、噴射ハウジング（１４）に設けられた環状肩部（４０）とを有しており、前記緊締装置（４８）が、前記噴射ハウジング（１４）を軸方向で前記基体（１２）に緊締しており、さらに、燃料入口（２４）と少なくとも１つの弁エレメント（２２）とが設けられている形式のものにおいて、緊締装置（４８）が、緊締ナット（１６）の環状ウェブ（３２）に面した少なくとも１つの環状面を有しており、該環状面が球セグメント面（４１）として凸面状に湾曲させられていることを特徴とする、内燃機関のための燃料噴射装置。
2. 緊締装置（４８）が、凸面状の球セグメント面（４１）に対して相補的な凹面状の球セグメント面（４６）を有しており、該凹面状の球セグメント面（４６）に前記凸面状の球セグメント面（４１）が面接触している、請求項１記載の燃料噴射装置。
3. 緊締装置（４８）が、凸面状の球セグメント面（４１）に面した斜めで平坦な環状面（５０）を有しており、該環状面（５０）に前記凸面状の球セグメント面（４１）が線接触している、請求項１または２記載の燃料噴射装置。
4. 斜めの環状面（５０）が約１２０゜の角度を成している、請求項３記載の燃料噴射装置。
5. 緊締装置（４８）が環状ディスク（４４）を有しており、該環状ディスク（４４）が噴射ハウジング（１４）と緊締ナット（１６）との間に配置されており、凸面状の球セグメント面（４１）か、または凹面状の球セグメント面（４６）か、または斜めの環状面が、前記環状ディスク（４４）に形成されている、請求項１から４までのいずれか１項記載の燃料噴射装置。
6. 凸面状の球セグメント面（４１）が、噴射ハウジング（１４）の環状肩部（４０）に形成されている、請求項１から５までのいずれか１項記載の燃料噴射装置。
7. 凸面状の球セグメント面（４１）と、該凸面状の球セグメント面（４１）と協働する凹面状の球セグメント面（４６）または斜めの環状面（５０）が、摩擦の少ない層、有利にはテフロンから成る層を備えている、請求項１から６までのいずれか１項記載の燃料噴射装置。