JP2022053503A - フィルタを組み込んだインジェクタおよびインジェクタを組み立てる方法 - Google Patents

Abstract

【課題】組立性が改善されたインジェクタを提供する。【解決手段】液体を噴射するためのインジェクタに関し、密封座（４）に設けた少なくとも１つの貫通穴（３）を開閉するための閉鎖要素（２）と、前記閉鎖要素（２）に対し、復帰させるための復帰力と閉鎖力とを作用させて、前記閉鎖要素（２）を前記密封座（４）に対し密封するように押圧させるために設置された復帰要素（５）と、噴射すべき液体を濾過するためのフィルタ（６）と、前記インジェクタの軸線方向（Ｘ－Ｘ）において前記フィルタ（６）と前記復帰要素（５）との間の作用結合部に配置されているスリーブ（７）とを含んでいる。この場合、前記復帰要素（５）は前記スリーブ（７）で支持され、前記復帰要素（５）の最終的な軸線方向位置は、前記インジェクタ内での前記フィルタ（６）の位置によって決定されている。【選択図】図１

Description

本発明は、液体を、特に燃料または尿素または水を噴射するための内燃機関用インジェクタおよびインジェクタを組み立てる方法に関するものである。

内燃機関用インジェクタは、技術水準から種々の構成のものが知られている。燃料インジェクタの場合、たとえば燃料は微細な貫通穴を介して噴霧される。この場合、最近のインジェクタは極めて高精度で製造されており、燃料内の粒子による損傷および摩耗から保護されねばならない。このため、通常はフィルタが使用される。その際、フィルタをインジェクタ内に直接組み込むこと、好ましくはインジェクタ内への燃料の供給領域に組み込むことが知られている。これにより、噴射される液体内の粒子による損傷からインジェクタの構成部材を保護することができる。最終的な組み立ての前にすでに噴射量に関してインジェクタを調整し、その後さらに仕上げの組み立てを行う場合（たとえば電気接触部用のプラグ押出被覆を形成させるために）、これらの組み立てステップは１回分の公差を拡大させ、その結果公差に対する特に厳しい要求を保証できなくなる。

これに対し、請求項１の構成を備えた本発明によるインジェクタは、インジェクタ内に組み込まれているフィルタを正確に位置決めできるので、噴射すべき液体に対する小さな流動公差が維持されるという利点を有している。さらに、フィルタの位置決めにより、密封座においてインジェクタ内の貫通穴を閉鎖要素をして閉鎖させるためのインジェクタの復帰要素の復帰力および閉鎖力を正確に調整できる。これは、本発明によれば、インジェクタの軸線方向においてフィルタと復帰要素との間の作用結合部に配置されているスリーブが設けられていることによって達成される。この場合、復帰要素は直接にまたは間接にスリーブで支持される。その際、復帰要素の最終的な軸線方向位置は、取付けられたフィルタのインジェクタ内での位置によって決定される。というのは、フィルタの位置は、復帰要素が直接にまたは間接に支持されているスリーブの位置をも決定するからである。この場合、フィルタはインジェクタ内で好ましくは圧力ばめで固定される。特に有利には、スリーブもインジェクタ内で圧力ばめにより定置の構成部材で保持される。

本発明の格別な利点は、フィルタがダイナミックな量の堅牢な調整要素としても、粒子に対する保護手段としても機能し、たとえばインジェクタのプラスチック押出被覆のような汚染リスクの高いプロセスを実施する前の早い組み立てプロセスで挿入できることである。

従属請求項は、本発明の有利な更なる構成を示している。

好ましくは、スリーブは、復帰要素と直接に、且つフィルタと直接に接触している。これにより、部品数が可能な限り少なく維持され、迅速で簡単な組み立てが可能になる。さらに、これにより、製造によって生じる公差が加わって、スリーブの最終位置に対する、よって復帰要素の予緊張力に対する望ましくない影響を持つことが回避される。

フィルタは、特に有利には底部領域と側部領域を備えてポット状に形成され、その際底部領域はスリーブの方向に配置されている。これにより、インジェクタの強固な構造が可能になり、フィルタの取付け工具を特にポット状のフィルタ内部で位置決めすることができ、これによってフィルタの取付け工具は取付け中のフィルタの補強に補助的に寄与することができる。

フィルタは、好ましくは底部領域に濾過穴を有していない。したがって、底部領域は好ましくは中実材料から製造されており、このことはフィルタの剛性をさらに改善させる。この場合、燃料はポット状のフィルタ内部に流入し、その後側部領域の濾過穴を介してフィルタを貫流する。

特にコスト上好ましい製造のため、フィルタは好ましくは完全にプラスチックから製造されている。択一的に、フィルタは補強用封入体を備えたプラスチックから製造されている。補強用封入体は、好ましくは金属封入体である。このとき、フィルタはたとえば射出成形法により、射出成形法におけるインサート部材としての補強用封入体とともに製造することができる。

特に有利には、フィルタはさらに、底部領域とは逆の側の端部に補強リングを有している。補強リングは、特に有利には、補強用封入体の一部である。この場合、好ましくは、補強用封入体は補強リングのほかに、軸線方向に延在する複数の細条部を有している。

好ましくは、補強用封入体はスリーブと直接に接触している。これにより、最終的に組み立てられたインジェクタ内でのスリーブの特に正確な位置決めを達成でき、しかも組み立ての際にフィルタを損傷させることはない。

さらに有利には、スリーブの内側領域へ至る流動結合部を提供するため、フィルタの底部領域に少なくとも１つの、特に２つのスリットが設けられている。両スリットは、好ましくは互いに対向するように配置されている。

本発明は、さらに、閉鎖要素と、復帰要素と、スリーブと、フィルタとを備えたインジェクタを組み立てる方法に関する。この場合、１回の組み立てステップでフィルタをインジェクタ内に次のように取付け、すなわちフィルタの取付け位置がスリーブの取付け位置をも定義し、且つ閉じたインジェクタ内での閉鎖要素に対する復帰要素の予緊張力が定義されるように取付ける。このようにして、フィルタの位置決めに依存して、閉鎖要素に対する復帰要素の復帰力と閉鎖力とを調整することができる。

特に有利には、インジェクタ内でのフィルタの取付けは、段状の取付け工具を用いて実施される。段状の取付け工具は、好ましくは、それぞれ異なる直径を備えた第１および第２の筒状領域を有し、その際第１の筒状領域はフィルタの内部に配置され、第２の筒状領域は、フィルタの、底部領域とは逆の側の端部に配置されている。したがって、このように段状に構成された取付け工具は、フィルタの底部領域とフランジとに同時に係合する。これによって、フィルタの損傷のない取付けを保証することができる。

次に、添付の図面を参照して、本発明の有利な１実施形態を詳細に説明する。

本発明の有利な１実施形態によるインジェクタの概略断面図である。 図１のインジェクタのフィルタの概略斜視図である。 本発明の取付け方法を説明するための概略部分断面図である。

次に、図１ないし図３を参照して、本発明の第１の有利な実施形態によるインジェクタ１を詳細に説明する。

インジェクタ１は液体を噴射するためのインジェクタであり、本実施形態では燃料インジェクタとして形成されている。

インジェクタ１は、複数の貫通穴３を開閉するための閉鎖要素２を含んでいる。この場合、閉鎖要素２はインジェクタ１の第１の端部に設けた密封座４において密封する。

インジェクタ１は、さらに、インジェクタが開いたときに閉鎖要素２に対し復帰力Ｆを提供し、且つインジェクタを閉じた状態で保持するように閉鎖力を提供するために設置された復帰要素５を含んでいる。図１から明らかなように、閉鎖要素２は、密封座４で密封している球体２ｂを備えた中空のバルブニードル２ａである。

図１は、インジェクタの閉じた状態を示している。

さらに、インジェクタ１は、燃料を閉鎖要素２の方向に流動させるスリーブ７と、フィルタ６とを含んでいる。

フィルタ６は、図２および図３から詳細に見て取れる。フィルタ６は基本的にはポット状の形態を有し、底部領域６０と、側部領域６１と、フランジ６２とを含んでいる。

図１から明らかなように、フィルタ６は、底部領域６０が閉鎖要素２の方向へ向いているように配置され、その結果燃料はインジェクタの供給端部においてポット状のフィルタの内部へ流入し、濾布が配置されている側部領域６１を通ってフィルタから流出する。したがって、燃料内に固形物質が含まれていても、固形物質はフィルタ６によりインジェクタ１内へ入る際に濾過でき、フィルタ６のポット状の内部に集めることができる。

インジェクタ１はさらにアクチュエータ９を含み、アクチュエータはこの実施形態ではマグネットアクチュエータである。さらに押出被覆部１６が設けられており、押出被覆部は、アクチュエータ９に電気を供給するべく、電気プラグ（図示せず）を配置するために設置されている。

この場合、インジェクタ１の機能は以下のとおりであり、アクチュエータ９を通電すると、閉鎖要素２はインジェクタの内部において定置の構成部材８の方向に復帰要素５のばね力に抗して引っ張られ、その際閉鎖要素２の球体が密封座４から持ち上げられて、燃料を貫通穴３を介して排流することができる。

インジェクタが開いている時の燃料の流動経路は、図１において矢印ＡないしＥによって示されている。燃料はフィルタ６のポット状の内部へ流入し、側部領域６１を介して（矢印Ｂ）フィルタ６から流出し、これによって濾過過程が実施される。燃料は、さらに、矢印Ｃによって示唆したようにスリーブ７の内部へ流入し、筒状の復帰ばね５によって中空の閉鎖要素２の内部へ流入する。この場合、閉鎖要素２は密封座４の方向に向けられている端部領域に複数の側部開口部２ｃを有し、これら側部開口部に第２のフィルタ１５が配置されており、その結果燃料は、矢印Ｅによって示唆したように、閉鎖要素２の内部から流出することができる。この時点で閉鎖要素２が密封座４から持ち上げられると、燃料は閉鎖要素２の球体のそばを通って貫通穴３内へ流入することができる。

インジェクタ１の確実で正確な機能を保証するには、一方で閉じた出発位置への閉鎖要素２の復帰位置を実現させる復帰要素５の力Ｆも、閉鎖要素２を閉じた状態で密封座４で保持させる復帰要素５の閉鎖力も、正確に調整せねばならない。この場合、図１から明らかなように、復帰要素５は第１の端部において閉鎖要素２の段部２ｄで支持され、第２の端部ではスリーブ７で直接に支持されている。これによって、スリーブ７の位置は復帰要素５の閉鎖力も復帰力も決定する。この場合、スリーブ７と定置の構成部材８との間にプレスばめ部７０が設けられている。これにより、軸線方向Ｘ－Ｘにおけるスリーブ７の位置の調整は、フィルタ６を用いて行われる。

図２および図３から明らかなように、フィルタ６は、中実材料から成る底部領域６０と、側部領域６１と、半径方向外側へ向けられたフランジ６２とを含んでいる。フィルタ６は複合部材であり、プラスチック領域と、プラスチック領域よりも高い剛性を有する材料から成る補強領域とを含んでいる。

この場合、底部領域６０は完全にプラスチックから形成されており、貫通穴またはこれに類似したものを有していない。フィルタ６は、フィルタ６の剛性を特に軸線方向Ｘ－Ｘにおいて著しく高めるために、補強用封入体１０を含んでいる。補強用封入体１０は好ましくは金属から成り、フランジ６２に設けた補強リング１１と、軸線方向Ｘ－Ｘにおいて補強リング１１を起点に延びている複数の細条部、この実施形態では４つの細条部１２とを含んでいる。これにより、フィルタ６に対してはただ１つの挿入部材１０のみを必要とするにすぎない。好ましくは、挿入部材は濾過封入体１３とも、たとえば金属性の濾布とも結合され、または一体的に製造されている。その後、フィルタ６は部分的にプラスチック１４により押出被覆され、その結果フィルタ６の更なる領域がプラスチックから製造されている。

図２および図３から明らかなように、底部領域６０には、２つの幅広のスリット６３が互いに対向するように形成されている。この場合スリット６３は、図１で矢印Ｃによって示唆したように、濾過した燃料をスリーブ７内へ移送するために用いられる。

このようにして、スリーブ７の軸線方向位置を調整するために、よって復帰要素５の閉鎖力と復帰力とを調整するために設置されている、特に堅牢なフィルタ６を提供することができる。図３から明らかになるように、フィルタ６をインジェクタ１内に取付ける工具２０を設けてよい。この場合工具２０は、フィルタ６のポット状の内部に挿入されている突出部分２１と、フィルタ６のフランジ６２に係合する段部２２とを有している。このとき、圧入力Ｐによりフィルタをすでにインジェクタ内に取付けられているスリーブ７に配置し、軸線方向Ｘ－Ｘにおけるスリーブ７の端部位置を決定する。その際、フィルタ６はその底部領域６０でもって、スリーブ７の、フィルタのほうへ向けられている端部と接触し、スリーブ７が軸線方向Ｘ－Ｘにおいて所定の端部位置へ変位するのを可能にする。

金属から成っている補強用封入体１０は、たとえば冷間鍛造されていてよい。その際、フィルタ６とハウジング部分１８との間に、第２のプレスばめ部６４が形成されている。したがって、フィルタ６の取付けの際に底部領域６０とフランジ領域６２の双方に同時に作用する工具２０を使用することにより、損傷のない取付けを可能にさせることができ、その結果燃料に対するフィルタ６の流量も変化しない。これにより、技術水準において頻繁に生じる問題を解決することができる。というのは、取付け力が大きすぎることによる損傷または変形により、フィルタを通過する流量が計画目標値に対応しないことが頻繁にあったからである。補強用封入体１０を備えた複合部材としてのフィルタ６の優れた構成により、インジェクタの作動中にフィルタ６を通過する流量を変化させるような望ましくない変形がフィルタ６に発生しないよう保証することができる。

１ インジェクタ
２ 閉鎖要素
３ 貫通穴
４ 密封座
５ 復帰要素
６ フィルタ
７ スリーブ
１０ 補強用封入体
１１ 補強リング
１２ 細条部
１４ プラスチック
２０ 工具（取付け工具）
６０ フィルタの底部領域
６１ フィルタの側部領域
６２ フィルタのフランジ
６３ スリット
Ｘ－Ｘ インジェクタの軸線方向

Claims (11)

1. 液体を噴射するためのインジェクタにおいて、
   密封座（４）に設けた少なくとも１つの貫通穴（３）を開閉するための閉鎖要素（２）と、
   前記閉鎖要素（２）に対し、復帰させるための復帰力と閉鎖力とを作用させて、前記閉鎖要素（２）を前記密封座（４）に対し密封するように押圧させるために設置された復帰要素（５）と、
   噴射すべき液体を濾過するためのフィルタ（６）と、
   前記インジェクタの軸線方向（Ｘ－Ｘ）において前記フィルタ（６）と前記復帰要素（５）との間の作用結合部に配置されているスリーブ（７）と、
   を含み、
   前記復帰要素（５）が前記スリーブ（７）で支持され、
   前記復帰要素（５）の最終的な軸線方向位置が、前記インジェクタ内での前記フィルタ（６）の位置によって決定されている、
   インジェクタ。
2. 前記スリーブ（７）が、前記復帰要素（５）と直接に、且つ前記フィルタ（６）と直接に接触している、請求項１に記載のインジェクタ。
3. 前記フィルタ（６）が、底部領域（６０）と側部領域（６１）を備えてポット状に形成され、前記底部領域（６０）が前記スリーブ（７）の方向に配置されている、請求項１または２に記載のインジェクタ。
4. 前記底部領域（６０）が濾過穴またはこれに類似したものなしに形成されている、請求項３に記載のインジェクタ。
5. 前記フィルタ（６）が完全にプラスチックから製造されている、請求項１～４のいずれか一項に記載のインジェクタ。
6. 前記フィルタ（６）が補強用封入体（１０）を備えたプラスチック（１４）から製造されている、請求項１～５のいずれか一項に記載のインジェクタ。
7. 前記補強用封入体（１０）が、補強リング（１１）と、軸線方向（Ｘ－Ｘ）において前記補強リング（１１）から延びている多数の細条部（１２）とを含んでいる、請求項６に記載のインジェクタ。
8. 前記補強用封入体（１０）が前記スリーブ（７）と直接に接触している、請求項６または７に記載のインジェクタ。
9. 前記フィルタ（６）の外側領域から前記スリーブ（７）の内側領域へ至る液体用流動結合部を提供するため、前記フィルタ（６）の前記底部領域（６０）が少なくとも１つのスリット（６３）を有し、特に互いに対向している２つのスリット（６３）を有している、請求項３～８のいずれか一項に記載のインジェクタ。
10. 閉鎖要素（２）と、復帰要素（５）と、スリーブ（７）と、フィルタ（６）とを備えたインジェクタを組み立てる方法において、
    １回の組み立てステップで前記フィルタ（６）を前記インジェクタ（１）内に次のように取付け、すなわち前記インジェクタの軸線方向（Ｘ－Ｘ）における前記フィルタ（６）の取付け位置が、前記スリーブ（７）を介して、前記閉鎖要素（２）に対する前記復帰要素（５）の閉鎖力および復帰力を定義するように取付ける方法。
11. 前記フィルタ（６）を取付けるため、前記フィルタ（６）の底部領域（６０）とフランジ（６２）とに係合する段状の取付け工具（２０）を使用する、請求項１０に記載の方法。

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