JP2011501036A - 電磁操作可能な弁 - Google Patents

Abstract

本発明は、電磁操作可能な弁、特に内燃機関の燃料噴射装置のための燃料噴射弁に関する。本発明に係る弁は、弁座体（１５）に設けられた弁座面（１６）と協働する弁閉鎖体（１９）を操作するための、磁石コイル（１）、固定のコア（２）、弁ジャケット（５）及び可動のプランジャ（１７）を備える電磁式の操作部材を有する。さらに、本発明に係る弁は、前記弁閉鎖体（１９）を前記弁座面（１６）に当接するまで復帰させるための戻しばね（２５）を有する。前記戻しばね（２５）と、前記プランジャ（１７）の内側の長手方向孔（２３）とは、前記プランジャ（１７）の軸方向運動中の案内が専ら前記戻しばね（２５）に沿って行われるように、互いに対偶をなしている。本発明に係る弁は、燃料噴射弁として、特に、混合気圧縮・火花点火式の内燃機関の燃料噴射装置で使用するために適している。

Description

従来技術
本発明は、主請求項の上位概念部に記載の電磁操作可能な弁、すなわち、電磁操作可能な弁、特に内燃機関の燃料噴射装置のための燃料噴射弁であって、弁長手方向軸線を備え、弁座体に設けられた弁座面と協働する弁閉鎖体を操作するための、磁石コイル、内極、外側の磁気回路構成部分及び可動のプランジャを備える電磁回路の形態の励磁可能なアクチュエータと、前記弁閉鎖体を前記弁座面に当接するまで復帰させるための戻しばねとを備える形式のものに関する。

図１及び図２には、従来技術から公知の、燃料噴射弁の形態の電磁操作可能な弁が記載されている。この公知の電磁操作可能な弁は、周囲を取り巻くように延びる案内鍔の一般的な構造的構成を、可動なプランジャの外周面に有する。プランジャは、プランジャの軸方向運動中、プランジャの案内鍔でもって弁スリーブの内側の開口内をその内壁に沿って滑動する。プランジャはその点において弁スリーブ内で案内される。これにより、プランジャの傾き又は引っ掛かりが回避される。

電磁作動式の燃料噴射弁の可動なプランジャの案内の別の変化例も、公知である。例えば、ドイツ連邦共和国特許出願公開第４１３７９９４号明細書には、少なくとも部分的に周囲を取り巻くように延びる案内ノーズが、ノズル支持体に型付加工可能であり、この案内ノーズがプランジャを、その外周面で案内することが記載されている。加えて、周囲に分配された複数の案内ノーズを、長尺に延在する弁体の磁気的な絞り箇所の領域に型付加工することが公知である。案内ノーズは、プランジャをその軸方向運動中案内する（ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９５０３８２０号明細書）。ドイツ連邦共和国特許出願公開第１００５１０１６号明細書から既に公知の燃料噴射弁では、プランジャの外周面に、最も強い半径方向の磁束の領域にある案内鍔セグメントが形成されている。

発明の利点
請求項１の特徴部に記載の特徴を備える本発明に係る電磁操作可能な弁、すなわち、電磁操作可能な弁、特に内燃機関の燃料噴射装置のための燃料噴射弁であって、弁長手方向軸線を備え、弁座体に設けられた弁座面と協働する弁閉鎖体を操作するための、磁石コイル、内極、外側の磁気回路構成部分及び可動のプランジャを備える電磁回路の形態の励磁可能なアクチュエータと、前記弁閉鎖体を前記弁座面に当接するまで復帰させるための戻しばねとを備える形式のものにおいて、前記戻しばねと、前記プランジャの内側の長手方向孔とが、前記プランジャの軸方向運動中の案内が専ら前記戻しばねに沿って行われるように、互いに対偶をなしていることを特徴とする、電磁操作可能な弁は、コンパクトな構造形式の利点を有する。本発明に係る弁は、プランジャの案内が特に簡単かつ安価に実現されているので、特に安価に製造可能である。本発明において、戻しばねと、プランジャの内側の長手方向孔とは、プランジャの軸方向運動中の案内が専ら戻しばねに沿って行われるように、互いに対偶をなしている。戻しばねは、弁ニードルのその本来の戻し機能の他、プランジャの案内機能も請け負う。これにより、簡単に機能統合が実現されている。案内のために役立つ接触面は、従来技術の解決策に対して有利には減少されている。機能の改善は、プランジャの外周面が案内されずに済むため、不都合な半径方向力が回避されることから生じる。

従属請求項に記載された手段によって、請求項１に記載の電磁操作可能な弁の有利な形態及び改良が可能である。好ましくは、前記戻しばねが、前記プランジャの、案内開口として役立つ前記長手方向孔の他、前記内極の内側の流動孔内も延在する。好ましくは、前記内極の前記流動孔及び前記プランジャの前記長手方向孔が、同じ内径を有する。好ましくは、前記内極の前記流動孔及び／又は前記プランジャの前記長手方向孔が、リーミングによってその正確な寸法にされている。好ましくは、前記戻しばねが、円形の横断面を備える耐摩耗性の線材から形成されている。好ましくは、前記戻しばねが、扁平化された外周面を備える。好ましくは、前記戻しばねの周面に設けられる扁平部が、部分的に又は前記戻しばねの全長にわたって形成されている。好ましくは、前記扁平部が研削、特にセンターレス研削によって設けられている。好ましくは、前記プランジャの前記外周面が案内鍔なしである。

プランジャの長手方向孔、及びオプションとしては内極の流動孔をリーミングによってその正確な内寸にすることが特に有利である。

扁平部を戻しばねの周面に設けると有利である。扁平部に沿ってプランジャの案内が行われる。扁平部は、部分的に形成されていても、戻しばねの全長にわたって形成されていてもよい。

図面
本発明の実施の形態を図面に概略的に示し、以下に詳細に説明する。

背景技術における燃料噴射弁の形態の電磁操作可能な弁を示す図である。 本発明に関連する領域を示す、背景技術における公知の燃料噴射弁の図１の部分図ＩＩである。 本発明に係る弁の部分図である。 図３の一部ＩＶを切り取った、本発明により構成される戻しばねの部分図である。

実施の形態の説明
図１には、例示的に、従来技術における混合気圧縮・外部点火式の内燃機関の燃料噴射装置のための燃料噴射弁の形態の、電磁操作可能な弁が、本発明のより良好な理解のために示されている。

弁は、磁石コイル１により包囲される、内極として働き、かつ部分的に燃料流路として働く略管状のコア２を有する。磁石コイル１は、外側のスリーブ状の、段付けされて構成された例えば強磁性の弁ジャケット５によって、周方向で完全に包囲されている。弁ジャケット５は、外極として役立つ外側の磁気回路構成部分をなしている。磁石コイル１、コア２及び弁ジャケット５は、相俟って１つの電気的に励磁可能な操作部材を形成する。

巻線４を備える、コイルボディ３内に埋設された磁石コイル１が、弁スリーブ６を外側から包囲する一方、コア２は、弁スリーブ６の、弁長手方向軸線１０に対して同心的に延びる内側の開口１１内に装入されている。弁スリーブ６は、長尺に延在し、かつ薄壁に構成されている。開口１１は、とりわけ、弁長手方向軸線１０に沿って軸方向で可動な弁ニードル１４のための案内開口として役立つ。弁スリーブ６は、軸方向で、例えば燃料噴射弁の軸方向の全長の約半分にわたって延在している。

コア２及び弁ニードル１４の他、開口１１内にはさらに弁座体１５が配置されている。弁座体１５は、弁スリーブ６に例えば溶接シーム８によって固定されている。弁座体１５は、固定の弁座面１６を弁座として備える。弁ニードル１４は、例えば、管状のプランジャ１７、やはり管状のニードル区分１８及び球状の弁閉鎖体１９により形成される。弁閉鎖体１９は、例えば溶接シームによって固くニードル区分１８に結合されている。弁座体１５の下流側の端面には、例えばポット状の噴孔ディスク２１が配置されている。噴孔ディスク２１の、折り曲げられ周方向で環状に延びる保持縁部２０は、流動方向とは逆向きに上向きに方向付けられている。弁座体１５及び噴孔ディスク２１の固結は、例えば、環状に延びる密な溶接シームによって実現されている。弁ニードル１４のニードル区分１８には、単数又は複数の横方向開口２２が設けられているので、プランジャ１７を貫いて内側の長手方向孔２３内を貫流する燃料は、外部に流出して、弁閉鎖体１９、例えば扁平部２４に沿って、弁座面１６まで流動可能である。

噴射弁の作動は、公知の形式で電磁式に行われる。弁ニードル１４の軸方向の運動、ひいては弁ニードル１４に作用する戻しばね２５のばね力に抗した開弁、あるいは噴射弁の閉弁のために、磁石コイル１、内側のコア２、外側の弁ジャケット５及びプランジャ１７を備える電磁回路が役立つ。プランジャ１７は、弁閉鎖体１９とは反対側の端部でもって、コア２に向かって方向付けられている。コア２の代わりに、例えば、磁気回路を閉鎖する、内極として役立つカバー部分が設けられていてもよい。

球状の弁閉鎖体１９は、弁座体１５の、流動方向で円錐台状に先細りした弁座面１６と協働する。流動方向で円錐台状に先細りした弁座面１６は、軸方向で見て、弁座体１５内に設けられた案内開口の下流に形成されている。噴孔ディスク２１は、少なくとも１つ、例えば４つの、侵食加工（Ｅｒｏｄｉｅｒｅｎ）、レーザ穴あけ又は打抜きによって形成される噴射開口２７を備える。

噴射弁内でのコア２の挿入深さは、とりわけ、弁ニードル１４のストロークにとって決定的な意味を有する。磁石コイル１の非励磁時における弁ニードル１４の一方の終端位置は、弁閉鎖体１９が弁座体１５の弁座面１６に当接することによって確定されており、磁石コイル１の励磁時における弁ニードル１４の他方の終端位置は、プランジャ１７がコア２の下流側の端部に当接することによって生じる。ストロークの調節は、コア２の軸方向のスライドによって実施される。コア２は、所望の位置に応じて、続いて固く弁スリーブ６に結合される。

燃料を弁座面１６に向かって供給するために役立ち、弁長手方向軸線１０に対して同心的に延びる、コア２の流動孔２８内には、戻しばね２５の他、調節スリーブ２９の形態の調節部材が挿入されている。調節スリーブ２９は、調節スリーブ２９に当接する戻しばね２５のばねプリロードを調節するために役立つ。戻しばね２５は、反対側において、弁ニードル１４にプランジャ１７の領域で支持されている。動的な噴射量の調節も、調節スリーブ２９によって行われる。燃料フィルタ３２は、調節スリーブ２９の上方に、弁スリーブ６内に配置されている。

弁の流入側の端部は、金属製の燃料入口管体４１により形成される。燃料入口管体４１は、燃料入口管体４１を安定化し、保護しかつ包囲するプラスチック射出成形体４２によって被覆されている。燃料入口管体４１の管４４の、弁長手方向軸線１０に対して同心的に延びる流動孔４３は、燃料入口として役立つ。プラスチック射出成形体４２は、例えば、プラスチックが直接弁スリーブ６及び弁ジャケット５の一部を包囲するようにインサート成形される。

確実なシールは、例えば、弁ジャケット５の周囲に設けられたラビリンスシール４６を介して達成される。プラスチック射出成形体４２には、一体的に射出成形される電気的なターミナルコネクタ５６も属する。

図２は、従来技術における公知の燃料噴射弁の図１の部分図ＩＩであり、本発明に関連する領域を示す。特に、プランジャ１７の案内領域が明らかである。可動のプランジャ１７は、その外周面に公知の形式で、プランジャ１７を弁スリーブ６内で確実にかつ傾倒なしに案内するために、環状に延びる案内鍔６０又は周囲に分配された複数のノブ状又はノーズ状の案内鍔６０を備える。反対に、単数又は複数の案内鍔６０が、弁スリーブ６に一体形成されていてもよい。この場合、プランジャ１７の外周面は、一定の直径を備えて円筒形に構成されている。戻しばね２５は、相応に、コア２内の流動孔２８の内壁に対して、あるいはプランジャ１７内の長手方向孔２３の内壁に対して明確な遊びを有する。

図３は、本発明に係る弁の部分図であり、プランジャ１７の案内は、その外周面から内部に、長手方向孔２３内へと移されている。本発明において、プランジャ１７は、その軸方向の長手方向運動中、戻しばね２５に案内される。このために、戻しばね２５は、極めて正確にコア２の流動孔２８及びプランジャ１７の長手方向孔２３内に圧入されている。その結果、戻しばね２５は、弁ニードル１４のその本来の戻し機能の他、プランジャ１７の案内機能も請け負う。これにより、簡単な形式で、機能統合が実現されている。プランジャ１７の長手方向孔２３は、戻しばね２５に沿って運動するので、本来の案内孔をなす。コア２の流動孔２８も、プランジャ１７の長手方向孔２３も、安価かつ正確に、その正確な寸法にリーミング（Ｒｅｉｂｅｎ）によってされることができる。両孔２３，２８は、理想的な形式で、正確に同じ内径を有する。戻しばね２５は、製造に基づいて、図３に示すように一般に円形の横断面を有する、硬質の耐摩耗性の線材からなる。

しかし、案内機能を託した戻しばね２５をその外側の案内周面において改変することも可能である。図４は、図３の一部ＩＶを切り取った、本発明により構成された戻しばね２５の部分図である。この戻しばね２５は、扁平化された外周面を有する。外側の扁平部６１は、例えばプランジャ１７の長手方向孔２３の領域におけるばね巻線にのみ形成されていてもよいが、戻しばね２５の全長にわたって延びていてもよい。扁平部６１は、例えば研削、特にセンターレス研削によって設けられる。研削、特にセンターレス研削は、高い精度で極めて安価に実施可能である。

Claims (9)

1. 電磁操作可能な弁、特に内燃機関の燃料噴射装置のための燃料噴射弁であって、弁長手方向軸線（１０）を備え、弁座体（１５）に設けられた弁座面（１６）と協働する弁閉鎖体（１９）を操作するための、磁石コイル（１）、内極（２）、外側の磁気回路構成部分（５）及び可動のプランジャ（１７）を備える電磁回路の形態の励磁可能なアクチュエータと、前記弁閉鎖体（１９）を前記弁座面（１６）に当接するまで復帰させるための戻しばね（２５）とを備える形式のものにおいて、前記戻しばね（２５）と、前記プランジャ（１７）の内側の長手方向孔（２３）とが、前記プランジャ（１７）の軸方向運動中の案内が専ら前記戻しばね（２５）に沿って行われるように、互いに対偶をなしていることを特徴とする、電磁操作可能な弁。
2. 前記戻しばね（２５）が、前記プランジャ（１７）の、案内開口として役立つ前記長手方向孔（２３）の他、前記内極（２）の内側の流動孔（２８）内も延在する、請求項１記載の電磁操作可能な弁。
3. 前記内極（２）の前記流動孔（２８）及び前記プランジャ（１７）の前記長手方向孔（２３）が、同じ内径を有する、請求項２記載の電磁操作可能な弁。
4. 前記内極（２）の前記流動孔（２８）及び／又は前記プランジャ（１７）の前記長手方向孔（２３）が、リーミングによってその正確な寸法にされている、請求項２又は３記載の電磁操作可能な弁。
5. 前記戻しばね（２５）が、円形の横断面を備える耐摩耗性の線材から形成されている、請求項１から４までのいずれか１項記載の電磁操作可能な弁。
6. 前記戻しばね（２５）が、扁平化された外周面を備える、請求項５記載の電磁操作可能な弁。
7. 前記戻しばね（２５）の周面に設けられる扁平部（６１）が、部分的に又は前記戻しばね（２５）の全長にわたって形成されている、請求項６記載の電磁操作可能な弁。
8. 前記扁平部（６１）が研削、特にセンターレス研削によって設けられている、請求項６又は７記載の電磁操作可能な弁。
9. 前記プランジャ（１７）の前記外周面が案内鍔なしである、請求項１から８までのいずれか１項記載の電磁操作可能な弁。

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