JP2013540236A - 燃料システムの流量制御弁 - Google Patents

Abstract

燃料システム（１）に設けられた流量制御弁（１４）が提案される。この場合、流量制御弁（１４）は、操作部材（３４）と、該操作部材（３４）によって弁ばね（２６）の力に抗して付勢可能な弁部材（２４）と、少なくとも１つの第１のハウジング部分（２０）と、該第１のハウジング部分（２０）に形成され、前記操作部材（３４）をガイドするガイド部分（３０）と、前記第１のハウジング部分（２０）に形成され、かつ前記弁部材（２４）と協働する弁座（５５）とを備え、前記第１のハウジング部分（２０）は、前記ガイド部分（３０）および前記弁座（５５）と共に一体的に粉末射出成形法によって製造されている。

Description

背景技術
本発明は、請求項１の上位概念部に記載の形式の流量制御弁、すなわち操作部材と、該操作部材によって弁ばねの力に抗して付勢可能な弁部材と、少なくとも１つの第１のハウジング部分と、該第１のハウジング部分に形成された、前記操作部材をガイドするガイド部分と、前記第１のハウジング部分に形成され、かつ前記弁部材と協働する弁座とを備えた、燃料システムの流量制御弁に関する。

たとえば内燃機関の燃料システムに設けられた流量制御弁は、市場において公知である。流量制御弁は、一般的に電磁的に作動し、しばしば、燃料システムに設けられた高圧ポンプの構成部分を成す。流量制御弁は、高圧アキュムレータに対して流れる燃料量を制御する。この高圧アキュムレータから、燃料は内燃機関の噴射弁に導かれる。流量制御弁の弁ニードルに連結されたアーマチュアは、磁力により移動させることができ、これによって、弁ニードルが操作される。弁ニードル自体は、弁プレートを付勢している。弁プレートは、弁座に対して当接するか、もしくは弁座から離間することができる。これによって、内燃機関の燃料量を調節することができる。通常、流量制御弁は、様々な種類の機能を満たす複数の部材、たとえば特にニードルガイド、燃料貫流部、弁座および弁座ストッパを有している。

発明の開示
本発明の根底を成す課題は、請求項１に記載の流量制御弁、すなわち操作部材と、該操作部材によって弁ばねの力に抗して付勢可能な弁部材と、少なくとも１つの第１のハウジング部分と、該第１のハウジング部分に形成され、前記操作部材をガイドするガイド部分と、前記第１のハウジング部分に形成され、前記弁部材と協働する弁座とを備えた、燃料システムの流量制御弁において、前記第１のハウジング部分が、前記ガイド部分および前記弁座と共に一体的に粉末射出成形法によって製造されていることを特徴とする流量制御弁により解決される。有利な別の態様は、請求項２以下に記載されている。本発明のために重要な特徴は、さらに以下の説明および図面に記載されており、これらの特徴は、改めて明確に示唆されることなしに、単独でも、種々の組合せでも、本発明にとって重要であり得る。

本発明は、種々異なる複数の部材が、粉末射出成形により製造された一体的な、つまり一部分から成る、機能が同じである構成部分に纏められていることによって、燃料システムの流量制御弁を簡単に組み立てることができる、という利点を有している。この場合、複数の製造ステップを省き、組立てエラーおよび組付け公差を最小限にすることができる。さらに、このように一体的に製造された部材の品質は、既に完成した構成部材において、かつ組付け前に検査することができる。これによって失敗コストは回避される。射出成形型の作成にかかるコストのような方法技術的な初期コストが生じるにも拘わらず、たとえば自動車製造において通常の個数が多数であることに基づいてこの技術を有意に使用することができ、これによって総コストを減じることができる。

本発明は、流量制御弁が多数の要求を満たすために極めて細分化されて形成されている、という考察を起点とする。特に、種々異なる多数の部材が流量制御弁内で互いに結合される。本発明によれば、第１のハウジング部分は、操作部材をガイドするガイド部分および弁部材と協働する弁座と共に一体的に粉末射出成形法において製造される。

これにより、それ自体異なる機能もしくは部材は、一体的な構成部材に纏められる。この一体的な構成部材は、まず流量制御弁のハウジングもしくは支持部材の部分的機能を引き受け、さらに操作部材を半径方向でガイドする半径方向の滑り軸受けの機能を引き受け、その上、操作部材により付勢された弁部材が着座することができる弁座の機能を引き受ける。この場合、流量制御弁を組み立てるためのプレス結合部を省略することができ、これによって同時に、寸法精度を改善し、耐性を高めることができる。

流量制御弁の１態様では、第１のハウジング部分が、ポット形の円筒形状を有し、ガイド部分は、第１のハウジング部分の底部の中心開口に沿って設けられている。これによって、第１のハウジング部分はほぼ回転対称的に形成されていてよく、ガイド部分は対応して中心に配置されていてよい。これは、簡単に製造され得る。補足的には、底部が、軸方向のガイドを改善するために、ガイド部分の領域で軸方向に比較的大きな厚さを備えていてよい。

第１のハウジング部分は、第１のハウジング部分の底部に燃料の貫流開口が設けられている場合に改善される。第１のハウジング部分に貫流開口を統合することは、流量制御弁の、特にコンパクトかつ単純な構造形式を可能にし、別の箇所における対応する作業ステップを省略する。この場合に、貫流開口の横断面は、粉末射出成形によりほぼ任意の形状を有することができる。場合によっては、この貫流開口は溝として形成されていてもよい。

さらに、弁座は、軸方向に延びる環状ウェブにより形成されていてよい。これによって、流量制御弁の機能にとって重要な弁座は、第１のハウジング部分に統合される。したがって、別個に組み付ける必要のある付加的な部材は必要とならない。

第１のハウジング部分が、少なくとも１つの第２のハウジング部分に対する少なくとも１つのプレス結合部を形成する、軸方向に延びる少なくとも１つの結合部分を有している場合に、流量制御弁はさらに改善され得る。これにより、第１のハウジング部分を、第２のハウジング部分に、かつ場合によっては流量制御弁の別のハウジング部分に配置することが、付加的な取付け部材を必要とすることなしに可能となる。この場合、軸方向に延びる結合部分は、第１のハウジング部分の統合された構成部分である。第１のハウジング部分が、両軸方向に、少なくともそれぞれ１つの結合部分を有していると特に有利であり、これによって、第１のハウジング部分の両側で、別のハウジング部分が圧着され得る。

補足的には、第１のハウジング部分内にポット形の円筒状の第２のハウジング部分が圧入されていて、第２のハウジング部分に弁部材用の弁ばねが支持されている。つまり、第２のハウジング部分は、第１のハウジング部分に対応してほぼ回転対称的に形成されている。したがって、第１および第２のハウジング部分を、互いに簡単にプレス結合することができる。この場合、圧入前に、弁部材と、該弁部材に対応する弁ばねとを、両ハウジング部分の間に装入することができる。これによって、流量制御弁の製造を簡単化することができ、公差を最小限にすることができる。

本発明の別の態様では、第１のハウジング部分が、少なくとも１つの軸方向の溝を有している。この溝を通って、燃料は第１のハウジング部分と、第２のハウジング部分および／または別のハウジング部分との間で軸方向に流れることができる。少なくとも１つの軸方向の溝によって、付加的な部材または複雑な形状付与が必要とされることなしに、流量制御弁の機能にとって必要である燃料の交換を行うことができる。これによって、場合よっては第２のハウジング部分をより単純に形成することができ、かつ廉価に製造することができる。

流量制御弁が弁部材に対する硬化されたストッパリングを備え、このストッパリングが第２のハウジング部分内に圧入されている場合、流量制御弁はさらに改善される。これによって、第２のハウジング部分を、比較的軟質の材料から、たとえば深絞り加工および／または打抜き加工により製造することができる。この場合、硬質のストッパリングによって、弁部材の耐摩耗性のストッパが製造される。したがって、第２のハウジング部分を、比較的に単純かつ廉価に製造することができ、かつそれにも拘わらず軸方向に延びる結合部分によって、第１のハウジング部分とプレス結合することができる。

以下に、本発明の例示的な実施の形態を図面につき詳しく説明する。

内燃機関の燃料システムを示す概略図である。 図１に示した燃料システムの流量制御弁の第１の実施の形態を断面で示した部分図である。 流量制御弁の第２の実施の形態を断面で示した部分図である。 流量制御弁の第３の実施の形態を断面で示した部分図である。

全ての図面において、機能同等の部材およびサイズに対しては、実施の形態が異なる場合でも、同一の参照符号が使用される。

図１は、内燃機関の燃料システム１を極めて簡略化した図で示している。燃料タンク９から、燃料が、フィードポンプ５によって吸込み管路４を介し、かつ低圧管路７と、電磁石１５により操作可能な流量制御弁１４とを介して、高圧ポンプ３（ここでは詳しく説明しない）に供給される。高圧ポンプ３は、下流側で、高圧管路１１を介して、高圧アキュムレータ１３（コモンレール）に接続されている。たとえば高圧ポンプ３に設けられた弁のような他の部材は、図１に示されていない。流量制御弁１４が、高圧ポンプ３を備えた構成ユニットとして形成されていてよいことは自明である。たとえば、流量制御弁１４は、高圧ポンプ３の、強制的に開放可能な流入弁であってよい。さらに、流量制御弁１４は、電磁石１５とは別の操作装置、たとえばピエゾアクチュエータまたはハイドロリック式の操作部材を有していてもよい。

燃料システム１の運転時に、圧送ポンプ５は、燃料を燃料タンク９から低圧管路７内に圧送する。この場合、流量制御弁１４は、高圧ポンプ３の作業室に供給される燃料の量を規定する。

図２は、流量制御弁１４の一部を示す断面図である。流量制御弁１４は、長手方向軸線１８を中心としてほぼ回転対称的に形成されている。図２の中央には、第１のハウジング部分２０が配置されている。第１のハウジング部分２０は、ほぼポット形の円筒形状を有していて、円筒状の壁部分２２を図２の下側領域に有している。半径方向内側に向かって円筒状の壁部分２２により形成される容積内に、板状の弁部材２４、弁ばね２６および第２のハウジング部分２８が同軸的に配置されている。同様に円筒状の第２のハウジング部分２８は、第１のハウジング部分２０の壁部分２２内に圧入されている。この場合、弁ばね２６は、第２のハウジング部分２８に支持されている。

さらに、第１のハウジング部分２０は、ポット形の第１のハウジング部分２０の底部（符号なし）に存在する、中心開口３２を備えたガイド部分３０を有している。この中心開口３２内で、軸方向に可動の操作部材３４の端部分３３が半径方向でガイドされる。端部分３３は、当該弁部材２４の球形に切り欠かれた形状の切欠き２５において弁部材２４を付勢している。第１のハウジング部分２０の底部に孔として形成された複数の貫流開口３６を通じて、第１のハウジング部分２０の図中で上側の領域と下側の領域との間で燃料を交換することができる。第１のハウジング部分２０の図中で上方に、第３のハウジング部分３８が配置されている。第３のハウジング部分３８は、図２において左側の領域に開口４０を有している。この開口４０は、低圧管路７に接続されている。半径方向で第１のハウジング部分２０と、第２のハウジング部分２８との間に、第２のハウジング部分２８において全周にわたって分配された複数の通路４８が形成されている。これらの通路４８を通って、燃料は軸方向に流れることができる。

さらに、第１のハウジング部分２０は、図２において軸方向上方に向かって延びるピン状の複数の結合部分５０を有している。これらの結合部分５０によって、第２のハウジング部分２８に対するプレス結合部が形成されている。結合部分５０は、第１のハウジング部分２０の直径と、プレス結合部の軸方向の長さとの適切な比が達成されるように形成されている。第１のハウジング部分２０は、図中で下側の面に、軸方向に延びる環状ウェブ５４を有している。この環状ウェブ５４は、弁部材２４に対する弁座５５を形成する。

運転中に、流量制御弁１４は２つの状態をとることができる。図２に示されている開放された状態では、操作部材３４が弁部材２４を図中で下方に向かって付勢し、弁部材２４を、第２のハウジング部分２８に形成されたほぼ環状のストッパ５２に向かって押圧する。この場合、弁部材２４と、第１のハウジング部分２０に設けられた環状ウェブ５４との間で環状ギャップ５６が開放される。これによって、低圧管路７、開口４０、貫流開口３６、環状ギャップ５６および通路４８によって、燃料が高圧ポンプ３の作業室内に流れるか、もしくは逆の方向に流れ戻ることができる。

図２には示されていない、流量制御弁１４の遮断された状態では、操作部材３４は、図中で上方に向かって、少なくとも弁部材２４が弁ばね２６の力によって環状ウェブ５４に向かって押圧されることが可能になるまで、弁部材２４から離間されている。これによって、流量制御弁１４は遮断されて、燃料は通路４８と開口４０との間を流れることはできない。

第１のハウジング部分２０は、粉末射出成形法により一体的に、つまり一部分から製造されている。第１のハウジング部分２０が、上記のように種々異なる複数の役割を引き受けていることが判る。第１には、第１のハウジング部分２０は部分的に流量制御弁１４のハウジングの一部を形成している、もしくは別のハウジング部分２８および３８の支持体を形成している。第２には、第１のハウジング部分２０は貫流開口３６と、通路４８とによって燃料のための流れ通路を形成している。第３には、第１のハウジング部分２０は中心開口３２を備えた、操作部材３４のガイド部分３０を形成し、第４には、第１のハウジング部分２０は環状ウェブ５４によって弁部材２４に対する弁座５５を形成している。

この場合、一体的に製造された第１のハウジング部分２０は、特に、他の場合には必要とされる２つのプレス結合部を代替する。特に、ガイド部分３０を形成する部材と、支持部材との間に設けられ得るプレス結合部は、第１のハウジング部分２０の一体的な形成に基づいて不要である。これによって、操作部材３４のガイドを、付加的な公差なしに行うことができ、場合によっては生じ得る弁部材３２の非同軸的な位置調整（ニードル傾斜状態）を回避することができる。さらに、第１のハウジング部分２０は、寸法精度よく製造できるため、中心開口３２を仕上げ加工する必要が無い。

図３は、図２を基礎とした、流量制御弁１４の別の実施の形態を示している。補足的に、図３では、通路４８が、溝５８（貫流溝）によって、第１のハウジング部分２０に形成されている。これらの溝５８を通って、第１のハウジング部分２０の壁部分２２と、第２のハウジング部分２８の半径方向外側の画定面との間で、燃料は軸方向に流れることができる。図３に示した流量制御弁１４のその他の部分は、図２に示した流量制御弁１４の部分と同一または同様に形成されている。

図４は、図２および図３を基礎とした、流量制御弁１４のさらに別の実施の形態を示している。第２のハウジング部分２８は、やはりポットとして形成されている。第２のハウジング部分２８は、比較的軟質の材料から深絞り加工法および／または打抜き加工法により製造されている。第２のハウジング部分２８内には、ストッパリング６２が圧入されている。このストッパリング６２は、比較的硬質の材料から製造されるか、または硬化されて製造されている。これによって、弁部材２４は、開放位置において、規定されてストッパリング６２に当接し、かつ載置することができる。

さらに、第１のハウジング部分２０は、図２において軸方向上方に向かって延びるピン状の複数の結合部分５０を有している。これらの結合部分５０によって、第３のハウジング部分３８に対するプレス結合部が形成されている。結合部分５０は、第１のハウジング部分２０の直径と、プレス結合部の軸方向の長さとの適切な比が達成されるように形成されている。第１のハウジング部分２０は、図中で下側の面に、軸方向に延びる環状ウェブ５４を有している。この環状ウェブ５４は、弁部材２４に対する弁座５５を形成する。

Claims (8)

1. 操作部材（３４）と、
   該操作部材（３４）によって弁ばね（２６）の力に抗して付勢可能な弁部材（２４）と、
   少なくとも１つの第１のハウジング部分（２０）と、
   該第１のハウジング部分（２０）に形成された、前記操作部材（３４）をガイドするガイド部分（３０）と、
   前記第１のハウジング部分（２０）に形成され、かつ前記弁部材（２４）と協働する弁座（５５）とを備えた、燃料システム（１）の流量制御弁（１４）であって、
   前記第１のハウジング部分（２０）は、前記ガイド部分（３０）および前記弁座（５５）と共に一体的に粉末射出成形法によって製造されていることを特徴とする、流量制御弁。
2. 前記第１のハウジング部分（２０）は、ポット形の円筒形状を有し、前記ガイド部分（３０）は、前記第１のハウジング部分（２０）の底部の中心開口（３２）に沿って設けられている、請求項１記載の流量制御弁。
3. 前記第１のハウジング部分（２０）の前記底部に、燃料の貫流開口（３６）が設けられている、請求項２記載の流量制御弁。
4. 前記弁座（５５）は、軸方向に延びる環状ウェブ（５４）により形成されている、請求項１から３までのいずれか１項記載の流量制御弁。
5. 前記第１のハウジング部分（２０）は、少なくとも１つの第２のハウジング部分（２８）に対する少なくとも１つのプレス結合部を形成する、軸方向に延びる少なくとも１つの結合部分（５０）を有する、請求項１から４までのいずれか１項記載の流量制御弁。
6. 前記第１のハウジング部分（２０）内に、ポット形で円筒状の第２のハウジング部分（２８）が圧入されており、該第２のハウジング部分（２８）に、前記弁部材（２４）用の弁ばね（２６）が支持されている、請求項１から５までのいずれか１項記載の流量制御弁。
7. 前記第１のハウジング部分（２０）は、少なくとも１つの軸方向の溝（５８）を有し、該溝（５８）を通って、前記第１のハウジング部分（２０）と、前記第２のハウジング部分（２８）および／または別のハウジング部分（３８）との間で燃料が軸方向に流れることができる、請求項６記載の流量制御弁。
8. 前記第２のハウジング部分（２８）内に圧入された、前記弁部材（２４）に対する硬化されたストッパリング（６２）を備える、請求項６または７記載の流量制御弁。

Images