JP2008303879A - 特に内燃機関の燃料インジェクタのための制御弁 - Google Patents

Abstract

【課題】アクチュエータ頭部とカプラピストンとの間の支持部ジオメトリのカルダン状の支承部を、できるだけ小さな行程損失を伴うように形成する。
【解決手段】燃料インジェクタのための制御弁であって、アクチュエータユニット２５がカプラモジュール３０を介して弁エレメント４１に作用しており、弁エレメントは、閉鎖位置で、弁室４２から戻り流通路への液体流を遮断しており、カプラモジュールは、カプラケーシング３１内にガイドされたカプラピストン３３と弁ピストン３４とを有しており、アクチュエータユニットはアクチュエータ頭部２６でカプラピストンに作用し、弁ピストンは弁エレメント４１に作用しており、アクチュエータ頭部２６とカプラピストンとの間に、カルダン接続個所５０が形成されており、カルダン接続個所が、カプラピストンのアクチュエータ側の端面５５とアクチュエータ頭部との間に形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、請求項１の上位概念に記載の形式の、特に内燃機関の燃料インジェクタのための制御弁に関する。

燃料インジェクタのノズルニードルを間接的に制御するためのサーボ弁として使用される、燃料インジェクタのための制御弁は、例えばドイツ連邦共和国特許出願公開第１０３２２６７２号明細書に記載されている。このサーボ弁はピエゾアクチュエータを有しており、該ピエゾアクチュエータはカプラモジューを介して弁部材に作用する。カプラモジュールは、閉鎖位置で、弁室から戻し流通路への液体流を遮断し、弁座の開放により、ノズルニードルの後方の制御室からの液体流を戻し流通路に接続する。ピエゾアクチュエータと弁部材との間に配置されたカプラは、カプラケーシング内に案内されたカプラピストンと弁ピストンとを有しており、これらのピストンの間には、液圧的なカプラとしての液圧クッションが位置している。カプラピストンには、カプラギャップを調節するための調節部材が載置されており、カプラピストンへの、調節部材のコンタクトジオメトリはほぼ平らに形成されている。ピエゾアクチュエータにはボール状の支持部ジオメトリを有したアクチュエータ頭部が形成されており、このアクチュエータ頭部は、調節部材に設けられた円弧状の凹状の凹部内に沈められている。調節部材は定置で、弁プレートに対して整列されているので、アクチュエータ頭部の半径方向の位置は、調節部材に合わせて方向付けることができなければならない。このような理由から、ピエゾアクチュエータは、ボール状・円錐状の支持部ジオメトリを備えた保持体においてカルダン状に支承されている。
ドイツ連邦共和国特許出願公開第１０３２２６７２号明細書

本発明の課題は、アクチュエータ頭部とカプラピストンとの間の支持部ジオメトリのカルダン状の支承部を、できるだけ小さな行程損失を伴うように形成することであり、この場合、横方向力とトルクがピストンに加えられないようにすることである。この接続個所は、これまでの機能を損なうことなく形成されるのが望ましく、同時に安価な構造であると望ましい。

この課題を解決するために本発明の構成では、カルダン接続個所が、カプラピストンのアクチュエータ側の端面とアクチュエータ頭部との間に形成されているようにした。

アクチュエータ頭部とカプラピストンとの間の本発明による接続個所により、別個の調節部材を不要にする支持部ジオメトリが形成される。これにより、より安価な構造が提供される。保持体におけるピエゾアクチュエータの支承はこの場合、先行技術のものに対して変更されることなく留まる。

これにより、本発明によれば、角度誤差の補償も、アクチュエータモジュールと調節部材の間の接続部若しくは調節部材とカプラピストンとの間の接続部におけるアクチュエータモジュールと液圧カプラとの間の同軸的なずれの補償も行われるので、保持体におけるアクチュエータモジュールの支持の別の形式を形成することも考えられる。

本発明の有利な別の構成は、従属請求項に記載されている。

カルダン接続個所の有利な構成では、カプラピストンのアクチュエータ側の端面に凹部が形成されていて、この凹部に、中間部材のボール状の支持部が載置されている。中間部材が、ボール状の支持部とは反対側で平坦部を有しており、該平坦部により中間部材が、アクチュエータ頭部のプランジャ状の付加部に付加されている。これにより、中間部材は調節部材として働くことができ、この場合、平坦部の大きさを介して、カプラモジュールのカプラギャップの調節が規定される。アクチュエータ頭部と中間部材とが一体的に形成されているとさらに有利である。

次に図面につき本発明の実施例を詳しく説明する。

図面には、制御弁を有した燃料インジェクタの一部の断面図が示されている。

自動車の内燃機関に組み付けるための燃料インジェクタは、例えば先行技術として引用したドイツ連邦共和国特許出願公開第１０３２２６７２号明細書に記載されている。このような燃料インジェクタは、ノズルニードルを備えた噴射弁部材を有していて、ノズルニードルは後方の制御室にさらされている。この制御室は、以下で詳しく述べる制御弁を介して低圧戻り系に接続可能であるので、ノズルニードルの圧力肩部に作用するコモンレールの高圧が、ノズルニードル座部からノズルニードルを持ち上げ、これによりコモンレール内に形成された圧力を有する燃料が噴射される。

図示した燃料インジェクタは、インジェクタ本体１０とノズル本体１１と弁プレート１２と絞りプレート１３とを有しており、これらはノズル緊締ナット１５によって液圧密に緊締されている。インジェクタ本体１０には、収容室１６と高圧孔１７とが形成されていて、収容室１６内には、アクチュエータ頭部２６とカプラモジュール３０とを備えたピエゾアクチュエータ２５が配置されている。

ノズル本体１１には、ノズルニードル圧力室１８が形成されている。ノズルニードル圧力室１８にはノズルニードル１９が軸方向可動にガイドされている。ノズルニードル１９は後方の端部で制御室２０にさらされており、制御室２０は半径方向で、制御室２０をノズルニードル圧力室１８から液圧的に分離する制御室スリーブ２１によって取り囲まれている。ノズルニードル圧力室１８には、絞りプレート１３を貫通する高圧孔２３と、弁プレート１２を貫通する別の高圧孔２２とが案内されていて、これらの高圧孔２２，２３は高圧孔１７に液圧的に接続されている。この液圧接続を介して、形成されたシステム圧を有するコモンレール内に貯えられた燃料が、ノズルニードル圧力室１８へと到る。ノズルニードル圧力室１８にはノズルニードル１９の圧力肩部（図示せず）がさらされている。

カプラモジュール３０は、カプラケーシング３１とばねスリーブ３２とカプラピストン３３と弁ピストン３４と弁ピストンばね３５と補償ディスク３６とを有している。カプラケーシング３１はフランジ３７で弁プレート１２上に載置されている。フランジ３７にはさらに、ばねスリーブ３２が係合しており、このばねスリーブ３２上には補償ディスク３６が載置されている。補償ディスク３６には、カプラピストン３３のカプラピストンフランジ３８が支持されている。カプラピストンフランジ３８にはアクチュエータ側の端面５５が形成されている。カプラピストン３３と弁ピストン３４とは、カプラケーシング３１に形成されたガイドにそれぞれガイドされている。カプラピストン３３と弁ピストン３４の、カプラケーシング３１内に向かう端面は、互いに間隔をおいて配置されているので、これらの端面の間にはカプラギャップ３９が形成されている。このカプラギャップ３９には、カプラピストン３３と弁ピストン３４のガイドに設けられた漏れギャップを介して液圧媒体が充填されている。これにより、カプラギャップ３９を有したカプラモジュール３０は、ピエゾアクチュエータ２５の長手方向の膨張を補償するための液圧的なカプラとして働く。

弁プレート１２には弁エレメント４１を備えた弁部材４０が配置されている。弁エレメント４１は弁室４２内に支承されていて、弁ばね４３によって弁座４４へと保持されている。弁エレメント４１には、弁ピストン３４に形成された弁プランジャ４５が作用する。この弁プランジャ４５によって弁エレメント４１は弁座４４から離れるように押圧される。弁ピストン３４は、弁ピストンばね３５によって弁エレメント４１の方向にプレロードをかけられている。

カプラピストン３３とアクチュエータ頭部２６との間には、カルダン接続個所５０が形成されている。このためにアクチュエータ側のカプラピストンフランジ３８の端面５５には、例えばＶ字状の凹部５１が形成されている。アクチュエータ頭部２６は、円筒状のプランジャ状段部５３に向かってトランペット状に減径していて、前記段部５３には、ボール状の支持部５６を有した中間部材５４が形成されている。中間部材５４は、ボール状の支持部５６とは反対側に位置する平坦部５７を有している。この平坦部５７で中間部材５４は、アクチュエータ頭部２６のプランジャ状段部５３に付加されている。平坦部５７の大きさによって、中間部材５４はカプラギャップ３９を調節するための調節部材として働く。従ってカルダン接続個所５０では、アクチュエータ２５の中間部材５４のボール状の支持部５６が、カプラピストン３３の凹部５１内に載置されている。

アクチュエータ２５の操作時にはアクチュエータ２５は延びる。これにより生じた圧力は、カプラピストン３３、カプラギャップ３９、弁ピストン３４を介して伝達される。この場合、弁ピストン３４は弁プランジャ４５で、弁エレメント４１を弁座４４から離れるように押す。これによりピエゾアクチュエータ２５の行程運動は弁エレメント４１に伝えられ、弁座４４に相応の弁座ギャップが生じ、これにより弁エレメント４１の開放状態が形成される。このような切換位置では、弁室４２と制御室２０との間に設けられた、図示されていない流出孔が、同様に図示されていない流出通路へと液圧的に接続される。この場合、流出通路は収容室１６へと開口しており、この収容室１６はさらに、低圧・戻し流系に液圧的に接続されている。これにより制御室２０は放圧され、開放方向で、ノズルニードル１９の圧力肩部（図示せず）に作用する開放力が、制御室２０内で作用する閉鎖力を超過する。これにより、コモンレールのシステム圧を有した燃料がノズルニードル圧力室１８から噴射される。

制御弁を有した燃料インジェクタの一部を示した断面図である。

符号の説明

１０ インジェクタ本体、 １１ ノズル本体、 １２ 弁プレート、 １３ 絞りプレート、 １５ 緊締ナット、 １６ 収容室、 １７ 高圧孔、 １８ ノズルニードル圧力室、 １９ ノズルニードル、 ２０ 制御室、 ２１ 制御室スリーブ、 ２２ 高圧孔、 ２３ 高圧孔、 ２５ ピエゾアクチュエータ、 ２６ アクチュエータ頭部、 ３０ カプラモジュール、 ３１ カプラケーシング、 ３２ ばねスリーブ、 ３３ カプラピストン、 ３４ 弁ピストン、 ３５ 弁ピストンばね、 ３６ 補償ディスク、 ３７ フランジ、 ３８ カプラピストンフランジ、 ３９ カプラギャップ、 ４０ 弁部材、 ４１ 弁エレメント、 ４２ 弁室、 ４３ 弁ばね、 ４４ 弁座、 ４５ 弁プランジャ、 ５０ カルダン接続個所、 ５１ 凹部、 ５３ 段部、 ５４ 中間部材、 ５５ 端面、 ５６ 支持部、 ５７ 平坦部

Claims (5)

1. 特に内燃機関の燃料インジェクタのための、液体を制御するための制御弁であって、アクチュエータユニット（２５）が設けられており、該アクチュエータユニットは、カプラモジュール（３０）を介して弁エレメント（４１）に作用しており、該弁エレメントは弁座（４４）と協働して、閉鎖位置で、弁室（４２）から戻り流通路への液体流を遮断しており、カプラモジュール（３０）は、カプラケーシング（３１）内にガイドされたカプラピストン（３３）と弁ピストン（３４）とを有しており、アクチュエータユニット（２５）はアクチュエータ頭部（２６）でカプラピストン（３３）に作用し、弁ピストン（３４）は弁エレメント（４１）に作用しており、アクチュエータ頭部（２６）とカプラピストン（３３）との間に、カルダン接続個所（５０）が形成されている形式のものにおいて、
   カルダン接続個所（５０）が、カプラピストン（３３）のアクチュエータ側の端面（５５）とアクチュエータ頭部（２６）との間に形成されていることを特徴とする、特に内燃機関の燃料インジェクタのための、液体を制御するための制御弁。
2. アクチュエータ側の端面（５５）に凹部（５１）が形成されており、該凹部（５１）に、中間部材（５４）のボール状の支持部（５６）が載置されている、請求項１記載の制御弁。
3. 中間部材（５４）が、ボール状の支持部（５６）とは反対の側に位置する平坦部（５７）を有しており、該平坦部（５７）で中間部材（５４）は、アクチュエータ頭部（２６）のプランジャ状の付加部（５３）に付加されている、請求項１又は２記載の制御弁。
4. アクチュエータ頭部（２６）の中間部材（５４）とプランジャ状の段部（５３）とが一体的に形成されている、請求項３記載の制御弁。
5. 中間部材（５４）が調節部材として働き、平坦部（５７）の大きさにより、カプラギャップ（３９）が調節される、請求項３記載の制御弁。

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