JP2016520766A - 圧力調整弁のためのタペット先端構造 - Google Patents

Abstract

【課題】半径方向の不正確さ若しくは公差を軸方向位置を変えることなく、所定の範囲内で補正するように調整された圧力調整弁のためのタペット部材を提供する。【解決手段】凹部（１２）が第１の領域（１６ａ）と第２の領域（１６ｂ）とを有し、これら２つの領域（１６ａ，ｂ）が中心軸線（２ｄ）に関連して同心的に配置されており、第１の領域（１６ａ）内ではボール弁（６）が凹部（１２）の表面（２２ａ）上で中心軸線（２ｄ）に対して直角に主に半径方向（２０ａ）に可動（１８ａ）であり、第２の領域（１６ｂ）内ではボール弁（６）が凹部（１２）の表面（２２ｂ）上で主に半径方向（２０ａ）の運動と軸方向（２０ｂ）の運動とを組み合わせた運動で可動（１８ｂ）であることを特徴とする。【選択図】図４

Description

本発明は、車両のためのエンジン技術に関する。特に本発明は、ディーゼル噴射システムのための圧力調整弁に関する。さらに本発明は、圧力調整弁のための新規なタペット部材若しくは新規なタペット先端構造に関する。

圧力調整弁はとりわけ、エンジン技術においてディーゼルエンジンの枠内で燃料直接噴射のために使用される。特に、圧力調整弁はコモンレールディーゼルシステムの枠内で使用される。この場合、分配パイプ内で燃料圧力を維持するために高圧ポンプが使用される。圧力調整弁は、レール内の圧力をコントロールユニット内で予め設定された目標圧力に依存して調整し、かつ維持するために設けられている。この場合、大抵は、弁を閉鎖するために、磁力によってボール弁が弁座内に押し付けられる。

プレッシャコントロールバルブ“Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｖａｌｖｅ”（ＰＣＶ）とも呼ばれている、コモンレールに基づくディーゼル噴射システム内の圧力調整弁は、レール圧力を調整し、かつ制限するために用いられる。この場合、基本構造は、玉状の閉鎖部材としてのボール弁によって開閉され得る弁座若しくは弁体を含有している。ボール弁は、弁ハウジング内でガイドされた弁タペットによって操作され、弁タペットは、磁気回路の一部であって、この磁気回路に給電されることによって弁タペットの操作力が生ぜしめられるようになっている。

図１ａ，ｂは、従来の圧力調整弁の概略的な構造を示す。

圧力調整弁４は、第１の側２ｂにタペット先端１４を有するタペット部材２を有しており、タペット先端１４は、ボール弁６を弁座２４内に押し付け、それによって圧力調整弁４を閉鎖する。タペット部材２はそれ自体が、中心軸線２ｄを備えた縦長のタペット体２ａを有している。第２の側２ｃに駆動装置１０が配置されている。このような駆動装置１０は例えば磁石駆動装置であってよい。この磁石駆動装置は、作動状態で、図１ａ，ｂに示した状態から、タペット部材２をボール弁６に向かって移動し、それによってこのボール弁６を弁座２４内に押し付ける。従来形式に従って製造された圧力調整弁においては、弁体８ａが弁ハウジング８ｂ内に取り付けられ、ここに固定され、例えば圧入されるか、または図１ｂに示されているように縁曲げ固定される。

次に、図２ａ，ｂを参照して、従来の圧力調整弁のタペット先端１４の典型的な形態について説明する。

この場合、図２ａは、概ね平坦な外側面若しくは端部領域２２を備えたタペット先端１４を示す。図２ｂは凹部１２を示しており、この凹部１２は、従来のように所定の曲率半径を有する円形の凹部として構成されている。従って、図２ａに示したタペット先端１４は、表面仕上げされており、これに対して図２ｂに示したタペット先端１４は、球状圧刻成形部の形状の凹部１２を有している。

次に、図３ａ，ｂに、従来のタペット先端１４におけるボール弁６の配置を示す。

図３ａは、半径方向の公差補正を可能にするが、雑音最適化されていないボール弁を備えた、表面仕上げされたタペット先端の初期形状を示す。この場合、ボール弁６は、概ねタペット先端１４の外側面２２における支承点に敷設される。図３ｂは、 “Ｋｕｇｅｌ−ｉｎ−Ｋｕｇｅｌ−Ｋｏｎｓｔｅｌｌａｔｉｏｎ”（ボールインボール配置構造）を示す。このボールインボール配置構造は、雑音対策上の利点を提供するが、構成部品の半径方向遊びの補正の際に凹部の球状表面に基づいて軸方向位置が変化する。図３ｂでは、ボール弁６が凹部１２内に留まっており、通常は、凹部１２の曲率半径がボール弁６の曲率半径よりも少なくとも僅かに大きく構成されている。これによっても、ボール弁６は、凹部１２上若しくは凹部１２内において実質的に点状に載設される。

表面仕上げされたタペット先端３ａにおいて、ボール弁６は半径方向に、つまり図３ａでは左若しくは右に動くことができるが、この場合、軸方向で長さが変化することはなく、また軸方向力、つまり図３ａでは下方に向けられた力の伝達に重大な影響を及ぼすことはない。図３ｂにおいても、再び、ボール弁６はやや左若しくは右に、つまり中心軸線２ｄを基準にして半径方向に動くことができるが、凹部１２の球形状に基づいて、軸方向負荷時に再び中心軸線２ｄに引き寄せられ得るか、若しくは半径方向移動時にタペット先端の軸方向位置が変化し、それによって例えば駆動ユニットの磁気回路が狂うことがある。

本発明の概念は、半径方向の不正確さ若しくは公差を、軸方向位置を変えることなしに、所定の範囲内で補正するように調整された、圧力調整弁のためのタペット部材を提供する点にある。

従って、圧力調整弁のためのタペット部材、車両特に自動車のための圧力調整弁、車両のためのエンジン部材、並びに車両特に自動車が、独立請求項に記載される。好適な実施態様は、従属請求項に記載されている。

圧力調整弁の正確な機能のために、磁力特性マップ内の所定の作業点の調節が大変重要である。この場合、組み立て中に、取り付けられた個別部品の実際寸法の軸方向の不正確さが、適当な手段によって補正される。運転中に発生する、軸方向長さに関するすべての残留影響、例えば据え付け、平面加工、輪郭のエッチングその他は、組み立て中に得られる目標状態に対して磁気的な作業点を狂わせる。従って本発明の概念は、このような狂いを最小化する点にある。構成部品の半径方向の最終的なガイド精度、特に圧力調整弁のタペット部材の最終的なガイド精度は、軸方向の調整にできるだけ影響が及ばないようにするべきである。従って、弁体、ディスク、並びにこれらの部品を収容する弁ハウジング内の回転切削部は、通常は、弁の主軸線に対して直角に延びる平坦な載設面を有している。タペット先端の初期形状（図２ａ参照）を実現する際に、タペット先端は同様に平らに研削され、それによって主軸線に対して直角であるので、タペット部材の半径方向遊びは軸方向長さに影響を及ぼすことはない。タペット先端の平坦面若しくは外側面における、実際に発生するボール弁の圧痕を取り除き、それによって運転中の狂いを避けるために、タペット先端は組み立て前に圧刻成形され得る（図２ｂ参照）。この場合、この圧刻成形部は、ボール弁よりもやや大きい直径を有していて、圧力調整弁の雑音特性をさらに改善する。この場合、しかしながら、タペットの半径方向遊びは、タペット先端の凹部の円形表面に基づいて軸方向にも作用し、これによって磁気回路内の力の釣り合いが不都合に変化することがある。

本発明によれば、構成部品製造および／または組み立てに関する特記すべき追加費用を必要とすることなしに、半径方向の遊び補正並びに最適な雑音特性を均一に提供するように構成されたタペット部材が提供される。本発明によるタペット部材を使用した場合、弁ハウジングと弁体との間の嵌め合いは、構成部品間の半径方向遊びが、コスト的に支障のない手段の枠内で最小化されているように設計されていてよい。

本発明によれば、タペット先端は球の形ではなく、組み合わせた幾何学的構造を有して前もって圧刻成形されるので、存在する半径方向遊び内において軸方向作用が働くことはない。これによって、特に従来の互いに逆向きに作用する機能、つまり半径方向遊びの補正と雑音特性とを互いに組み合わせて最適化することができる。

従って、タペット先端に設けられた凹部は、第１および第２の領域を有している。これら２つの領域は、特にタペット部材の中心軸線を基準にして、互いに同軸的に配置され得る。第１の領域内では、この第１の領域は、タペット体の中心軸線若しくは長手方向に対して直角な、概ね平坦な表面として構成されている。従って、第１の領域は、タペット部材若しくはタペット先端の軸方向位置に影響を及ぼすことなしに、ボール弁に半径方向の補正若しくは半径方向の運動可能性を提供する可能性を有している。従ってボール弁は、第１の領域の平坦な表面上で実質的に自由に側方に動くことができ、この際にタペット部材の軸方向位置に影響を及ぼすことはない。第１の領域に続く第２の領域は、第１の領域と、タペット先端の本来の外側面若しくは端面との間の適切な移行領域を実質的に形成する。この場合、この第２の領域は、第１の領域と外側面との間の適切な移行部を形成する。この場合、このような第２の領域の表面構造は、例えば傾斜面、円錐台形区分、適切な湾曲された表面、例えば球状の表面として構成されていてよい。この場合、第２の領域の表面は、好適には、ボール弁と比較し得る、場合によってやはりやや大きい曲率半径を有している。しかしながら球状の表面は、ボール弁の曲率半径よりも大きい、特に著しく大きい曲率半径を有していてもよい。

まず、弁体と弁ハウジングとの間の遊びのない形態を提供するために、弁体の外径の公差ではなく呼び寸法は、プラスの最大調整が０ｍｍとなるように選定されてよい。最小調整はややマイナスにされ、それによって弁体は概ね弁ハウジング内に圧入することができ、従って、常に弁ハウジングの回転切削部内に同心的に配置されている。さらに、弁ハウジングの回転切削部の製作が、タペットの中央のガイド孔と共に１回のセッティング作業で可能であるかどうかを検査することができ、それによって、同じ作業ステップで製作することができ、それによって、弁体におけるそれ以上の半径方向公差は省くことができる。場合によってはまだ残っている半径方向遊びは、構造的に規定することができ、タペット部材のタペット先端のための圧刻成形工具の構造のためのベースとして使用することができる。従って、第１の領域は好適には、半径方向遊び内でタペット部材の軸方向位置が影響を受けないか若しくは変化しないように、存在する半径方向遊びを補正するために十分な寸法を有している。

タペット先端の凹部は、好適には、中央の平坦部、円形の平坦部、平らな平坦部（第１の領域）と、圧刻成形構造としての球状の（球に似た）形（第２の領域）との組み合わせとして構成されていてよい。特にタペット部材の中心軸線に対して直角に構成された概ねフラットな平面と、第２の領域の球に似た構成とから成る、このような形式の組み合わせは、以下ではフラットラウンド圧刻成形部と呼ばれる。

従来の圧力調整弁の構造の、本発明による概略図である。 従来の圧力調整弁の構造の、本発明による概略図である。 従来の圧力調整弁のタペット先端１４の典型的な形態を、本発明に従って示す図である。 従来の圧力調整弁のタペット先端１４の典型的な形態を、本発明に従って示す図である。 従来のタペット先端１４におけるボール弁６の配置を、本発明に従って示す図である。 従来のタペット先端１４におけるボール弁６の配置を、本発明に従って示す図である。 本発明によるタペット先端の凹部の形状の典型的な形態を示す図である。

図面に示した本発明の実施例を、以下に詳しく説明する。

さらに図４に関連して、本発明によるタペット先端の凹部の形状の典型的な形態が示されている。

タペット先端１４の、フラットラウンド圧刻成形部を有する圧刻成形構造の詳細が示されており、フラットラウンド圧刻成形部の直径は、凹部１２内におけるボール弁とタペット先端１４との間の接触が、残存する半径方向公差を介して常に平坦部の範囲内、つまり第１の領域１６ａ内に残るように構成されている。これによって、半径方向運動２０ａ、実質的にタペット部材２の軸方向位置に影響を及ぼすことのない、領域１６ａの平面に沿った運動１８ａが可能である。この第１の領域１６ａの外に第２の領域１６ｂが配置されていて、例えば、この構造は、球状圧刻成形部と比較可能な形式で連続する。第２の領域１６ｂのこの接続構造は、球状圧刻成形部のどのような限界条件が維持されるべきかに依存して、例えば、球状にまたはプログレッシブに実施され得る。従って、第２の領域１６ｂ内では、第２の領域１６ｂの表面の具体的な幾何学的形態に基づく凹部１２に依存した運動１８ｂが行われる。この運動１８ｂは、図４の例では、円を描き、ひいては、第２の領域１６ｂ内の凹部１２の曲率半径Ｒを有する中心点を中心にした運動を行う。従って、第２の領域１６ｂ内の運動において、半径方向運動２０ａだけではなく、別の運動と組み合わせて軸方向２０ｂにおける運動も実施し、それによってタペット部材の軸方向位置、およびひいては駆動装置１０、特に磁気回路の設計が変わる。しかしながら、領域１６ａ内の運動時に、軸方向位置は変化しない。全公差が、このような公差を補正するために、第１の領域１６ａ内でのボール弁６の運動だけを必要とするように構成されていれば、この公差は、実質的にタペット部材２の軸方向位置をまったく変えることなしに、ひいては軸方向２０ｂでの運動なしに、生ぜしめることができる。

この場合、フラットラウンド圧刻成形部は、特に第２の領域１６ｂの曲率半径とボール弁６の曲率半径とが実質的にほんの僅かしか相違していないことに関連して、図４では誇張して示されている。従って、第２の領域１６ｂ内では、巨視的に球状圧刻成形部（図３参照）と比較し得る状況が得られ、これによって、雑音防止作用が得られ、タペット部材の前もって行われた設置も維持される。しかしながら、この配置の半径方向遊びの範囲内では、領域１６ａ内の平坦部によって、軸方向に影響を及ぼすことはない。

２ タペット部材
２ａ タペット体
２ｂ 第１の側
２ｃ 第２の側
２ｄ 中心軸線
４ 圧力調整弁
６ ボール弁
８ａ 弁体
８ｂ 弁ハウジング
１０ 駆動装置
１２ 凹部
１４ タペット先端
１６ａ 第１の領域
１６ｂ 第２の領域
１８ａ 運動
１８ｂ 運動
２０ａ 半径方向
２０ｂ 軸方向
２２ 端部領域
２２ａ 表面
２２ｂ 移行領域
２２ｃ 端部領域
２４ 弁座

Claims (8)

1. 特に圧力調整弁（４）のためのタペット部材（２）であって、特に縦長のタペット体（２ａ）を有する第１の側（２ｂ）と、第２の側（２ｃ）と、中心軸線（２ｄ）とを有しており、前記第１の側（２ａ）にタペット先端（１４）が形成されていて、ボール弁（６）と接触するように取り付けられており、前記第２の側（２ｃ）に、前記タペット部材（２）のための駆動装置（１０）を設けることができるようになっていて、前記タペット先端（１４）が、前記ボール弁（６）と接触するための凹部（１２）を有している形式のタペット部材において、
   前記凹部（１２）が、第１の領域（１６ａ）と第２の領域（１６ｂ）とを有していて、これら２つの領域（１６ａ，ｂ）が前記中心軸線（２ｄ）に関連して同心的に配置されており、
   前記第１の領域（１６ａ）内では、前記ボール弁（６）が、前記凹部（１２）の表面（２２ａ）上で、前記中心軸線（２ｄ）に対して直角に主に半径方向（２０ａ）だけに可動（１８ａ）であって、
   前記第２の領域（１６ｂ）内では、前記ボール弁（６）が、前記凹部（１２）の表面（２２ｂ）上で、主に半径方向（２０ａ）の運動と軸方向（２０ｂ）の運動とを組み合わせた運動で可動（１８ｂ）である
   ことを特徴とする圧力調整弁のためのタペット部材。
2. 前記凹部（１２）、特に前記凹部（１２）の前記第１の領域（１６ａ）によって、前記タペット体（２ａ）の遊びが半径方向（２０ａ）で補正可能である
   請求項１に記載のタペット部材。
3. 前記半径方向（２０ａ）の遊びが、実質的に前記ボール弁（６）の軸方向位置を変えることなしに補正可能であり、それによって特に前記半径方向（２０ａ）の遊びが、弁座（２４）内における前記ボール弁（６）の位置に実質的に影響を及ぼすことがない
   請求項２に記載のタペット部材。
4. 前記凹部（１２）の前記第１の領域（１６ａ）が、前記中心軸線（２ｄ）に対して直角な表面（２２ａ）として構成されており、前記第２の領域（１６ｂ）が、前記第１の領域（１６ａ）から前記タペット先端（１４）の外側面若しくは端部領域（２２ｃ）への移行領域（２２ｂ）を提供する
   請求項１から３までのいずれか１項に記載のタペット部材。
5. 前記第２の領域（１６ｂ）が、前記中心軸線に対して直角ではない線状の領域と、部分円形の領域と、部分楕円形の領域と、湾曲された領域と、曲線領域とから成るグループより形成された領域として、およびフラットラウンド圧刻成形部として形成された領域として構成されている
   請求項１から４までのいずれか１項に記載のタペット部材。
6. 車両、特に自動車のための圧力調整弁（４）において、請求項１から５までのいずれか１項に記載のタペット部材（２）を有している圧力調整弁。
7. 車両、特に自動車のためのエンジン部材において、請求項１から５までのいずれか１項に記載のタペット部材（２）および／または請求項６に記載の圧力調整弁（４）を有しているエンジン部材。
8. 車両、特に自動車において、請求項１から５までのいずれか１項に記載のタペット部材（２）、請求項６に記載の圧力調整弁（４）および／または請求項７に記載のエンジン部材を有している車両。

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