JP2010515854A - 膨張スリーブ式固定装置 - Google Patents

Abstract

本発明は燃料インジェクタ（２０）に関する。この燃料インジェクタ（２０）は保持体（２２）とノズル緊締ナット（２６）とを有している。燃料インジェクタ（２０）の周囲、特に保持体（２２）の周囲（２８）において、液圧媒体によって負荷可能な膨張スリーブ（３０）が受容されている。この膨張スリーブ（３０）は液圧媒体によって負荷可能な少なくとも１つのポケット状の切欠（４０，４２）を有している。

Description

本発明は、独立請求項の上位概念部に記載した形式の燃料インジェクタ、つまり保持体とノズル緊締ナットとを有する形式の燃料インジェクタに関する。

背景技術
ＤＥ１９６５０８６５Ａ１より、例えばコモンレール−高圧アキュムレータ噴射系の、噴射弁の制御室内の燃圧を制御する電磁弁が公知である。制御室内に存在する燃圧を介してこの燃圧の影響の下で噴射弁の噴射開口を開閉する弁ピストンの行程運動が制御される。電磁弁は電磁石と、可動子と、この可動子によって運動させられ、かつ弁閉鎖ばねによって流れ方向で負荷された弁部材とを有しており、この弁部材は電磁弁の弁座と協働し、したがって制御室からの燃料流出を制御する。

燃料インジェクタは取り付けられる場合に応じて、自動車メーカによるシリンダヘッドの構成次第で、例えば緊締つめなどによってシリンダヘッドに固定される。

内燃機関のためのシリンダヘッド領域において燃料インジェクタを固定する、これまで使用されてきたつめの解決策によると、製造誤差に起因して横方向力が導入され、ひいては燃料インジェクタの収容孔において燃料インジェクタの傾倒が引き起こされる。これによって燃料の燃焼とインジェクタ自体の機械部品の著しい磨耗とに反映される機能面の欠点が生じる。

発明の開示
冒頭に述べた形式の燃料インジェクタにおいて本発明の構成では、当該燃料インジェクタが液圧媒体によって負荷可能な膨張スリーブを有しており、この膨張スリーブによって当該燃料インジェクタがシリンダヘッドの収容孔内で不動に固定されかつセンタリングされているようにした。

本発明によれば、燃料インジェクタのインジェクタボディには液圧媒体を用いて負荷する液圧管路と、押圧ピストンと、膨張スリーブとが設けられている。押圧ピストンがインジェクタボディ内にねじ込まれると、圧力媒体用の管路系内に貯えられた液圧媒体が圧力管路系から押し退けられる。押し退けられた流体によって、ポケット状で薄肉に形成された少なくとも１つの領域を有する膨張スリーブが変形させられ、この膨張スリーブを薄肉に設計することによって、液圧媒体は膨張スリーブの壁を弾性的に変形させることができる。膨張スリーブにはポケット状に形成された薄肉の有利には２つの領域が形成され、これらの２つの領域は膨張スリーブの軸方向で見て互いに上下に位置するように配置されている。両方のポケット状の領域によって、燃料インジェクタのインジェクタボディはシリンダヘッド領域におけるその収容孔の中心に対して均等にセンタリングされるようになる。インジェクタボディ内に押圧ピストンをさらにねじ込むことによって膨張領域、つまり膨張スリーブの薄肉に形成された領域に対する圧力がさらに高められると、シリンダヘッドの孔内での膨張スリーブの半径方向の緊締が生じる。というのも膨張スリーブの外側面が内燃機関のシリンダヘッドにおいてこの燃料インジェクタの収容孔の内壁に接触するからである。インジェクタボディ内に形成された圧力管路系から液圧媒体をさらに押し退けることによって、燃焼圧力から生じて燃料インジェクタに作用する軸方向力に問題なく耐えることができる程度に、前記半径方向の緊締を強めることができる。

燃料インジェクタのインジェクタボディ内で液圧媒体用の圧力管路系を負荷する押圧ピストンがインジェクタボディから螺出され、これによって液圧媒体が貯えられている圧力管路系の減圧が行われることによって、本発明による燃料インジェクタの結合の弛緩が可能となる。膨張スリーブにおいてポケット状で薄肉に形成された２つの領域を有する構成が例えばスペース上の理由から不可能であっても、１つの半径方向の予負荷領域もしくは緊締領域を構成することによって、ノズル緊締ナットの領域において燃料インジェクタの第２の案内部を使用して半径方向の予負荷力もしくは緊締力を発揮することができる。膨張スリーブがシリンダヘッド孔の内周面に及ぼす接触圧によって、さもないと通常用いられるシールエレメントがインジェクタボディにおいて、またはシリンダヘッドカバー内で省略される。本発明による解決策によれば、つめまたはフランジと、それに付随する固定ねじなどの付加的な構成部材が不要となる。内燃機関の個々のシリンダ間の間隔は最小に減じることができる。例えばカムシャフトのカム、弁ばねのための弁、または液圧式のバルブクリアランスアジャスタを使用するための構成部材、ならびに内燃機関に取り付けられる他の技術的な細かな部品といった他の構成部材のために構成スペースを用いることができる。

以下に本発明を図面につき詳述する。

本発明による燃料インジェクタを非緊締状態の膨張スリーブとともに示す断面図である。 本発明による燃料インジェクタをインジェクタボディに受容された緊締状態の膨張スリーブとともに示す図である。

実施例の説明
図１には、内燃機関のシリンダヘッドにおける収容孔内に挿入されている本発明による燃料インジェクタが示されている。

図１には、シリンダヘッド１０が部分的に断面された概略図で示されており、このシリンダヘッド１０の内部に収容孔１２が延びている。この収容孔１２は孔内壁１４と、第１の孔区分１６ならびに第２の孔区分１８とを有している。第１の孔区分１６は第２の孔区分１８よりも大きな直径で、シリンダヘッド１０の材料内で内燃機関の燃焼室の上方に形成されている。

収容孔１２内には燃料インジェクタ１０が挿入されている。燃料インジェクタ２０は保持体２２を有している。燃料インジェクタ２０の軸線は符号２４で示されている。保持体２２の他に、燃料インジェクタ２０はノズル緊締ナット２６を有しており、このノズル緊締ナット２６の周面は符号２８で示されている。

燃料インジェクタ２０の保持体２２の周面２８には、図１において膨張スリーブ３０が非緊締状態６４で位置している。膨張スリーブ３０は第１の接合箇所３２および第２の接合箇所３４において、燃料インジェクタ２２の保持体２２の周面２８で有利には素材結合式に保持体２２と接合されている。素材結合式の接合箇所として第１の接合箇所３２ならびに第２の接合箇所３４が形成されていることによって、保持体２２の周面２８においてスリーブ３０は圧密につまり圧力負荷時においてもシール作用をもって固定される。

さらに図１に示されているように、燃料インジェクタ２０の保持体２２内を圧力管路５０が延びている。この圧力管路５０は盲孔５８と燃料インジェクタ２０の軸線２４に対して平行に延びる通路６０とを有しており、この通路６０は保持体２２の周面２８における開口箇所６２において開口している。少なくとも前述の構成要素を有する圧力管路５０は液圧媒体で充填されている。この圧力管路５０は一方で燃料インジェクタ２０の保持体２２の周面２０の開口箇所６２において開口しており、他方でこの圧力管路５０は図１に示されているように、例えば止めねじなどのように形成されている押圧ピストン４８を有している。押圧ピストン４８は、例えば前述の止めねじの形状で圧力管路５０の盲孔５８内に収容することができる。押圧ピストン４８はシールエレメント５６を有しており、このシールエレメント５６によって圧力管路５０から周囲への液圧媒体の流出が防止される。図１においては、押圧ピストン４８は符号７２によって示された螺出されたポジション７２を占めており、つまり押圧ピストン４８の端面は燃料インジェクタ２０の保持体２２の周面に位置している。

さらに図１に示されているように、第１の接合箇所３２および第２の接合箇所３４において保持体２２の周面２８と結合されている膨張スリーブ３０は、少なくとも１つのポケット状の切欠４０、有利には第１のポケット状の切欠４０と第２のポケット状の切欠４２とを有している。これらの両方のポケット状の切欠４０もしくは４２は、図１に示されているように軸方向で見て保持体２２の軸線２４に対して平行に位置している。

保持体２２の周壁２８に受容されている膨張スリーブ３０は内側面３８を有しており、この内側面３８は保持体２２の周面２８に対して僅かな間隔でもって位置していて、例えば符号４２で示した第２のポケット状の切欠から内側面３８と周面２８との間のリングギャップを介して第１のポケット状の切欠４０への液圧媒体のオーバーフローを可能にする。したがって液圧媒体が開口箇所６２において流出する際に、周面２８において固定されている膨張スリーブ３０の内側面３８全体は液圧媒体によって負荷されている。

さらに図１に示されているように、燃料インジェクタ２０は保持体２２の下方でノズル緊締ナット２６において案内面６８を有している。収容孔１２がスペース上の理由や組立て上の理由から短縮されて形成される場合、および膨張スリーブ３０が第１の孔区分１６の内部でポケット状の切欠４０または４２のうちただ１つだけを有している場合に、この案内面６８は燃料インジェクタ２０を収容孔１２の内部へ案内するために、もしくは収容孔１２の内部でセンタリングするために役立つ。この場合本発明による構成によれば、膨張スリーブ３０の圧力負荷によって、１つのポケット状の切欠４０または４２だけによっても収容孔１２において燃料インジェクタ２０を固定することおよびセンタリングすることが可能となる。なぜならノズル緊締ナット２６の周囲の案内面６８によって、収容孔１２での燃料インジェクタ２０のセンタリングが保証されるからである。

図２には、本発明による燃料インジェクタがシリンダヘッドにおいて緊締された状態で示されている。

図２には、押圧ピストン４８が盲孔５８内にねじ込まれた状態７０で示されている。非緊締状態６４が示された図１における押圧ピストン４８のポジションと比較して、押圧ピストン４８は行程距離５４の分だけ盲孔５８内にねじ込まれている。この状態に基づいて圧力管路５０内に貯えられた液圧媒体は盲孔４８から通路６０を介して押し退けられ、膨張スリーブ３０の内側の、保持体２２の周面２８における開口箇所６２において流出する。押圧ピストン４８が盲孔４８内に運動させられる行程距離５４に応じて、液圧媒体が開口箇所６２において多くまたは少なく流出して膨張スリーブ３０の内側面３８を負荷する。第１の接合箇所３２もしくは第２の接合箇所３４が素材結合式の接合箇所として構成されていることに基づいて、液圧媒体は収容孔１２内に浸入するのではなく、膨張スリーブ３０を変形させる。この膨張スリーブ３０は、例えば緊締された状態６６が示されている図２においてと同様に変形させられる。膨張スリーブ３０の第１のポケット状の切欠４０と第２のポケット状の切欠４２とが変形することに基づいて、この膨張スリーブ３０の外側面３６は収容孔１２の孔壁１４に接触する。

さらに図２に示されているように、膨張スリーブ３０の第１のポケット状の切欠４０の領域においてこの膨張スリーブ３０が半径方向で見て外向きに変形することによって第１の緊締力Ｆ_１が作用し、第２のポケット状の切欠４２の領域において膨張スリーブ３０の壁が変形することによって第２の緊締力４６（Ｆ_２）が作用する。半径方向において作用する緊締力４４もしくは４６（Ｆ_１，Ｆ_２）は軸方向において作用する保持力を形成し、この保持力によって燃料インジェクタ２０はその保持体２２でもってシリンダヘッド１０の収容孔１２内で固定される。膨張スリーブ３０の内側面３８への圧力負荷に応じて軸方向の保持力を形成することができ、この保持力は内燃機関の燃焼室において作用する圧力に抗して作用し、燃料インジェクタ２２が保持体２２の周面２８において固定されている膨張スリーブ３０によって確実に、かつシリンダヘッド１０の収容孔１２内でシールされて固定された状態を保つ程度に、前記圧力を上回る。その上第１のポケット状の切欠４０の領域において作用して半径方向において延びている緊締力４４（Ｆ_１）はシールとしても作用するので、膨張スリーブ３０は収容孔１２内での燃料インジェクタ２０の予負荷または緊締作用の他にシール作用をも担っており、これによって付加的なシールエレメントを不要にすることができる。

図１との関連ですでに述べたように、構成スペース上の理由から膨張スリーブ３０においてただ１つのポケット状の切欠４０または４２だけを設けることもできる。燃料インジェクタ２０がノズル緊締ナット２６において形成された案内面６８でもってシリンダヘッド１０における収容孔１２の第２の孔区分１８内に案内された状態であれば、この場合燃料インジェクタ２２の保持体２２を収容孔１２内で固定するために緊締力Ｆ_１またはＦ_２を形成するだけで十分である。

図１および図２に基づく実施例において示された両方のポケット状の切欠４０もしくは４２を介して、膨張スリーブ３０を収容孔１２の内部で半径方向において緊締することができる。液圧媒体によって、緊締力４４もしくは４６に基づく半径方向のこの緊締作用を燃焼圧力によって生じる軸方向力に問題なく耐えられる程度に強めることができる。圧力管路５０の盲孔５８からの押圧ピストン４８の運動によって、またそれと同時に生じる膨張スリーブ３０の減圧によって、結合の弛緩が可能になる。収容孔１２の領域における状況によってポケット状の２つの切欠４０，４２の第２の構成が不可能であっても、ノズル緊締ナット２６において形成された案内面６８によって燃料インジェクタ２０を案内し、かつセンタリングすることができる。

収容孔１２の孔壁１４に対する半径方向の緊締と、これと同時に膨張スリーブ３０の壁が収容孔１２の孔壁１４に向かって変形することとによって、さもなくば通常使用される、シリンダヘッド１０のシリンダヘッドカバー内で保持体２２をシールするシールエレメントを不要にすることができる。例えば緊締つめまたはフランジなどと、それに付随する固定ねじなどの付加的な構成部材が不要なので、内燃機関の個々のシリンダ間の間隔を最小に減じること、または択一的に、構成スペースを例えばカムシャフトのカム、弁、液圧弁などのための弁ばねなどの他の構成部材のために利用することができる。

Claims (10)

1. 燃料インジェクタ（２０）であって、保持体（２２）とノズル緊締ナット（２６）とを有する形式のものにおいて、
   当該燃料インジェクタ（１０）が液圧媒体によって負荷可能な膨張スリーブ（３０）を有しており、該膨張スリーブ（３０）によって当該燃料インジェクタ（２０）がシリンダヘッド（１０）の収容孔（１２）内で不動に固定されかつセンタリングされていることを特徴とする、燃料インジェクタ。
2. 前記膨張スリーブ（３０）が当該燃料インジェクタ（２０）の前記保持体（２２）の周面（２８）において固定されている、請求項１記載の燃料インジェクタ。
3. 前記膨張スリーブが第１の接合箇所（３２）および別の接合箇所（３４）において、前記保持体（２２）の前記周面（２８）に素材結合式に固定されている、請求項２記載の燃料インジェクタ。
4. 前記膨張スリーブ（３０）の内側面（３８）に少なくとも１つのポケット状の切欠（４０，４２）が形成されている、請求項１記載の燃料インジェクタ。
5. 前記膨張スリーブ（３０）の材料内で、少なくとも１つのポケット状の前記切欠（４０，４２）の領域において該膨張スリーブ（３０）の壁厚が減じられている、請求項４記載の燃料インジェクタ。
6. 当該燃料インジェクタ（２０）の前記保持体（２２）内に液圧媒体のための圧力管路（５０）が形成されている、請求項１記載の燃料インジェクタ。
7. 前記圧力管路（５０）が盲孔ならびに通路（６０）を有しており、該通路（６０）が前記周面（２８）の開口箇所（６２）において、前記膨張スリーブ（３０）によって取り囲まれた前記周面（２８）の領域の内部で開口している、請求項１から６までのいずれか１項記載の燃料インジェクタ。
8. 前記圧力管路（５０）において、前記液圧媒体を圧力負荷する、または減圧する押圧ピストン（４８）が収容されている、請求項１記載の燃料インジェクタ。
9. 前記押圧ピストン（４８）が止めねじ状に形成されていて、かつ少なくとも１つのシールエレメント（５６）を有している、請求項８記載の燃料インジェクタ。
10. 前記シリンダヘッド（１０）における前記収容孔が軸方向長さを短縮されて形成されている場合に、当該燃料インジェクタ（２０）の前記ノズル緊締ナット（２６）が、当該燃料インジェクタ（２０）をセンタリングおよび案内する案内面（６８）として働く、請求項１記載の燃料インジェクタ。

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