JP3748892B2 - 電気的な配線が組み込まれた、プラスチックから成る燃料レール - Google Patents

Description

関連出願の相互参照事項
本発明は、１９９５年３月出願の米国特許出願一連番号第０８／３９８，１９６号（発明の名称：燃料レールに対するテンションおよび電気的な接続を有するコネクタ噴射器（Connector Injector with Tension and Electrical Connection to a Fuel Rail」）に関するものである。
発明の分野
本発明は、主として、エンジンのための燃料噴射系に関する。特に本発明は、外部コネクタを燃料噴射器の境界面（interface）に電気的に接続するための電気的なストリップを有する燃料レール（fuel rail）に関する。燃料噴射器境界面は、燃料レールに燃料噴射器を機械的および電気的に結合するように形成されている。
発明の背景
燃料系はしばしば金属から成る燃料レールに結合された１つまたは複数の噴射器を有している。燃料噴射器は燃料流入部で燃料レールから燃料を受容し、電気的な信号に応答してエンジンによって使用するために、この燃料を燃料流出部から供給する。燃料噴射器は、一般的に電気的な信号を受けるための外部の電気的な雄コネクタを有している。この電気的な信号は、電気的な点火制御系、または他の電気的な制御系によって形成され、外部の導体（すなわち制御配線つまり制御ワイヤリング）を横切って外部の雌コネクタに供給される。この雌コネクタは燃料噴射器の外部の雄コネクタに結合することができる。
一般的に、燃料噴射器は物理的に（つまり機械的に）金属クリップによって燃料レールに結合される。金属クリップは機械的に燃料噴射器の燃料流入部を燃料レールの噴射器カップに対して固定し、燃料が加圧されるときに燃料噴射器が噴射器カップ内に保持されるのを保証する。燃料噴射器は一般的に、外部コネクタと、機械的な境界面とは別個の導体とを介して電気的な点火制御系に電気的に接続されている。制御配線（つまり電気的な外部導体）は一般的に、制御配線がエンジン操作を妨げるのを防止し、かつ電気的な接続の完全な状態を保証するために、燃料レールまたは他のエンジン構成部材における特別な位置に対して固定されるかまたはハーネス結線（harness）されなければならない。
従来、燃料噴射系は、制御配線に燃料噴射器を電気的に接続するための、電気的な外部導体と電気的な外部コネクタとを有する電気的な接続系を要求してきた。このような系は、電気的なコネクタと燃料レールとが別個の組立段階において燃料噴射器に結合されなければならないので不都合である。外部のコネクタと導体とを使用する電気的な接続系は、安定した電気的な接続を提供するために、しばしば付加的な緊締具と嵩高な電気的なコネクタとを要求する。さらに、外部のコネクタと導体とは概して高価である。
したがって、燃料噴射器が機械的に噴射器カップに係合させられると同時に、電気的な点火制御系にも電気的に接続されることを可能にするような、燃料噴射系のための一体的に組み込まれた配線系が必要とされる。さらに、燃料噴射器に結合される外部の電気的なコネクタと導体とに対する必要性を取り除く、燃料レールに組み込まれた導電性のストリップが必要とされる。
発明の概要
本発明は、燃料噴射器を有する燃料供給系に関する。この燃料供給系は、内面と外面とを備えた燃料レールと、燃料レールに結合された噴射器アタッチメントまたは燃料噴射器境界面と、燃料レールの外面に配置された電気的なコネクタと、コネクタフィンガを有する電気的なコネクタストリップとを有している。噴射器アタッチメントは機械的に燃料噴射器を受容している。電気的なコネクタストリップは燃料レールの内面に隣接しており、前記電気的なコネクタに電気的に接続されている。コネクタフィンガは、燃料噴射器に電気的に接続するために燃料噴射アタッチメント内に配置されている。
さらに、本発明はエンジンにおいて使用するための燃料噴射器系に関する。この燃料噴射器系は制御信号に応答してエンジンに燃料を供給するための燃料噴射器手段と、燃料を供給するための燃料レール手段と、機械的に燃料噴射器を受容し、燃料を燃料レールから燃料噴射器に供給するための噴射器アタッチメント手段と、制御信号を受けるための入力手段と、燃料噴射器手段の電気的な内部コネクタに入力手段を電気的に接続するための電気的なストリップ手段とを有している。電気的なストリップ手段は入力手段に結合されており、少なくとも部分的に燃料噴射器手段内に配置されている。電気的なストリップ手段は入力手段から燃料噴射器手段に制御信号を供給するようになっており、少なくとも部分的に燃料レール手段内に配置されている。
さらに本発明は、電気的なストリップが一体的に組み込まれた燃料レールを製造する方法に関する。燃料レールは、燃料噴射器と、燃料噴射器境界面と、燃料レールに配置された電気的な外部コネクタと、コネクタフィンガを有する、初めはほぼ扁平な電気的なストリップとを有する燃料噴射系において使用するためのものである。燃料噴射器境界面は、燃料噴射器に結合されるように適合されている。この方法は、燃料レール内に電気的なストリップを挿入する段階と、電気的な外部コネクタに電気的なストリップを電気的に接続する段階と、燃料噴射器境界面内部に位置するようにコネクタフィンガを配置する段階とを有している。燃料噴射器は電気的なストリップを介して外部コネクタに電気的に接続される。
本発明の１構成においては、プラスチックから成る燃料レールは、噴射器カップに機械的に結合された燃料噴射器と、燃料レールに設けられた電気的な外部コネクタとを接続するための、一体的に組み込まれた電気的なストリップを有している。電気的なストリップは有利には、上面および底面に少なくとも１つの導線を有する、ほぼ扁平な非導電性のプラスチック部材から成っている。電気的なストリップは概してフレキシブルなので、燃料レール内に簡単に組み込むことができる。
本発明の別の構成においては、電気的なストリップに設けられたコネクタフィンガは、燃料噴射器に設けられたクリップ状の電気的な内部コネクタを受容するために、噴射器カップ内に配置されている。クリップ状の電気的なコネクタはコネクタフィンガを摘む。燃料噴射器は、燃料噴射器境界面で半径方向のフランジとスナップとが係合することにより、燃料レールに対して機械的に保持される。
本発明は有利には、プラスチックから成る燃料レール内に組み込まれる。燃料レールはエンジン制御配線、つまり、電気的な外部コネクタと個々の燃料噴射器との間の電気的な接続部を有するマニホルド内に位置していてよい。燃料噴射器は、上方に向けられた唯１回の機械的な動作によって、燃料レールに機械的に結合され、電気的な噴射制御系に電気的に接続されてよい。
【図面の簡単な説明】
以下に本発明を図面を参照しながら説明する。なお同じ符号は同じ部材を示す。
第１図は、本発明の１実施例に基づき、燃料噴射器に機械的かつ電気的に係合した燃料レールを有する燃料供給系を概略的に示す側方断面図である。
第２図は、燃料噴射器境界面と電気的な外部コネクタとを有する、第１図に示された燃料レールを上方から見た概略図である。
第３図は、第２図を３−３線で断面した燃料レールの横断面図である。
第４図は、本発明の１実施例に基づいた第２図の燃料レール内で使用するための電気的なストリップを上方から見た状態で示す概略図である。
有利な実施例の詳細な説明
第１図の概略的な横断面図に示されているように、エンジンは、燃料供給系１０を収納するマニホルド８を有している。この燃料供給系１０は主として燃料レール１２と燃料噴射器１４とを有している。燃料レール１２はプラスチックから製造されてよく、電気的なストリップ２０を有している。このストリップは、組み込まれたワイヤリング（配線）として使用される。この配線は、燃料噴射器１４のクリップ状の電気的なコネクタ２２に接続されている。電気的なストリップ２０は外部コネクタ２６（第２図）に接続されている。このコネクタは電気的な点火制御系（図示せず）に接続されている。
燃料レール１２は有利には、燃料供給系１０の全体的な取り付けを単純化するために、マニホルド８の成形時にマニホルドに埋め込まれる。燃料レール１２は、完全にマニホルド８内に埋め込まれていてよい。この場合、燃料導管アタッチメントに接続するための燃料流入部３５および電気的な外部コネクタ２６のような外部の境界面つまりインタフェイスが要求されるだけである。外部コネクタ２６および燃料流入部３５は、マニホルド８に対してシールされていると有利である。マニホルド８内の燃料供給系１０のこのような位置決めは、主として、燃料通路の周りの二重壁をもたらす。これにより、各壁を薄くすることができる。燃料レール１２はプラスチックのような適宜の材料から成っていると有利である。
電気的なストリップ２０は、台形の端子２４を有するコネクタフィンガ３０を有している（第４図参照）。電気的なストリップ２０は、電気的な外部コネクタ２６（第２図）とコネクタフィンガ３０とに結合されている。コネクタフィンガ３０は噴射器カップ３１内に配置されている。この噴射器カップは噴射器アタッチメント５６内に配置されている（第２図）。燃料レール１２は燃料噴射器１４を噴射器カップ３１で機械的に受容している。燃料レール１２は別の燃料源（図示せず）の燃料導管から燃料流入部３５で燃料を受容し、この燃料を噴射器カップ３１で燃料噴射器１４に供給する。
燃料噴射器１４は有利にはマニホルド８の空気流４１内に突入しており、燃料レール１２の噴射器カップ３１から燃料を受容する燃料流入部２９を有している。燃料噴射器１４は燃料流入部２９から、コネクタ２２で受信された１つまたは複数の電気的な信号に応答して、マニホルド８によって使用するためのノズルまたは燃料流出部３２に、燃料を供給する。燃料噴射器１４は燃料流入部２９で噴射器アタッチメント５６にスライド可能に取り付けられている。これにより、燃料レール１２に対する噴射器１４の挿入、取り外し、交換が可能になる。
さらに燃料噴射器１４は半径方向のフランジ３８を有している。このフランジは機械的に、噴射器アタッチメント５６のスナップ境界面２１に挿入してこれに係合させるように形成されている。スナップ境界面２１は燃料噴射器１４を燃料レール１２に対してロックし、噴射器カップ３１に対してシールされた機械的な結合を保証する。噴射器カップ３１は、燃料が噴射器１４と燃料レール１２との境界面で漏れるのを防止するためのＯリング３７を有していると有利である。
燃料供給系１０は、燃料噴射器１４と係合した燃料レール１２によって形成されている。このような実施例によれば、燃料噴射器１４は機械的に、半径方向のフランジ３８とスナップ境界面２１とを結合する、上方に向けられた物理的な動作により、燃料レール１２に結合される。スナップ境界面２１および半径方向のフランジ３８は、燃料レール１２内の加圧された燃料に基づき下方に作用する力に抵抗する。マニホルド８は、適当な誤差を維持するためにロストコア成形法で製造されて、マニホルド８がスナップ境界面２１をシールすることができるようになっていると有利である。選択的に、別個のスリーブ（図示せず）がスナップ境界面２１をカバーするために使用されてもよい。
電気的なコネクタ２２は、燃料レール１２に燃料噴射器１４を機械的に結合するのと同じ動作によって同時に、電気的なストリップ２０のコネクタフィンガ３０に結合または接続される。コネクタフィンガ３０がコネクタ２２に係合（つまり接続）されると、燃料噴射器１４は電気的な点火制御系（図示せず）から外部コネクタ２６と電気的なストリップ２０とを介して１つまたは複数の電気的な信号を受ける。コネクタ２２は有利には、コネクタフィンガ３０の台形の端子２４に沿って上方に向かってスライドする。コネクタ２２は有利には、コネクタフィンガ３０を圧縮する、コネクタ２２のクリップ状の構造に基づく機械的な力によってその位置に保持される。したがって、燃料レール１２および燃料噴射器１４の位置決めによって、燃料レール１２は、スナップ境界面２１が半径方向のフランジ３８に係合すると同時に、電気的かつ機械的に燃料噴射器１４に係合することが可能になるので有利である。
第２図に示したように、燃料レール１２は有利には、プラスチック成形された個別のレベル部分５０，５２から形成されている。これらのレール部分５０，５２は有利には、Ｏリングシール部材（図示せず）を有する結合部５３で結合されている。さらに燃料レール１２は外部コネクタ２６を有している。この外部コネクタ２６は、電気的なストリップ２０を介して各噴射器アタッチメント５６に一体的に電気的に接続されている。
各噴射器または噴射器アタッチメント５６はその固有の噴射器カップ３１を有している（第１図）。外部コネクタ２６は有利には、燃料レール１２の外面６２に一体的に形成されたコネクタである。このコネクタは、電気的な点火制御系（図示せず）に結合された雄コネクタに接続するために形成されている。外部コネクタ２６は、雄コネクタ（図示せず）にアクセスするために燃料レール１２の外面６２に位置している。
有利には、外部コネクタ２６は５つのピン８１（すなわち燃料噴射器１４の数よりも１つ多い数のピン）を有している。さらに、燃料レール１２は燃料流入部３５に結合されている。この燃料流入部３５は、エンジンの燃料導管（図示せず）を受容するために形成されている。
第３図に示した燃料レール１２の横断面図において、燃料レール１２は外部コネクタ２６と電気的なストリップ２０とを有している。電気的なストリップ２０は燃料レール１２内に、内面６８に隣接して配置されているので、燃料レール１２内の燃料流はさほど大きな影響を受けることはない。ストリップ２０は、ピン８１のヘッド９２が開口９０を貫通することによって燃料レール１２に固定されている。ワッシャ９８とＯリングシール部材９５とを貫通して配置されたピン８１はヘッド９２を介してストリップ２０に電気的に接続されている。選択的に、ピン８１はストリップ２０にろう接されてよい。開口９０は有利には、燃料レール１２の開口９９と整合している。
第４図にストリップ２０を上方から見た状態で示したように、このストリップは、ほぼ方形の、初めは扁平なプラスチック部材である。このプラスチック部材は、上面１０２に導体パターンを有している。この導体パターンは導線１０４，１０６，１０８，１１０を有している。これらの導線はそれぞれ別個に、コネクタフィンガ３０の１つから開口９０の１つに延びている。さらにストリップ２０は背面（図示せず）に導線を有している。この導線は開口９０の中央の孔から各コネクタフィンガ３０に延びている。導線１０４，１０６，１０８，１１０は燃料供給系１０内の各燃料噴射器１４のための個々の制御信号を供給する。各導線は、開口９０のうちの１つにおいて各ピン８１にヘッド９２を介して結合されている。
電気的なストリップ２０の背面に設けられた導線も開口９０のうちの中央の開口に結合されており、各コネクタフィンガ３０に基準信号を供給する。クリップ状のコネクタ２２は導線１０４，１０６，１０８，１１０と、ストリップ２０の背面の導線とに、ストリップ２０と燃料噴射器１４との間に確実な電気的な接続をもたらすために係合している。台形の端子２４は、コネクタフィンガ３０に係合してコネクタフィンガ３０が噴射器カップ３１から押し出されるのを防止するために、クリップ状のコネクタ２２のための大きな面積の領域を提供する。
電気的なストリップ２０が組み込まれた燃料レール１２の製造について、第１図〜第４図を参照して、以下のように説明する。燃料レール１２はレール部分５０，５２に分割される。電気的なストリップ２０は巻かれてつまり丸められてレール部分５０内に挿入され、ストリップ２０の開口９０が、電気的なコネクタ２６のすぐ近くで、燃料レール１２に同様に形成された開口９２に整合するように操作される。ピン８１が各開口９０，９９を通してリベット結合される。ストリップは燃料レール１２の内面６８に対して、ピン８１のヘッド９２とワッシャ９３とによって保持される。選択的にピン８１はストリップ２０に対してろう接されてもよい。
電気的なストリップ２０がレール部分５０内に挿入されたあと、ストリップ２０は、コネクタフィンガ３０が噴射器アタッチメント５６の噴射器カップ３１内に延びるように、巻きを伸ばされて操作される。次いで、ストリップ２０は巻かれて、レール部分５２内に挿入される。電気的なストリップは次いで、コネクタフィンガ３０がレール部分５２の噴射器アタッチメント５６の噴射器カップ３１内に延びるように、巻きを伸ばされて操作される。両レール部分５０，５２は結合点５３で結合され、燃料が燃料流入部３５から、両レール部分５０，５２の噴射器カップ３１および噴射器アタッチメント５６への燃料流として、漏れることがないようにシールされる。台形の端子２４は、コネクタフィンガ３０が巻きを伸ばされて噴射器カップ３１内に突入すると、このコネクタフィンガ３０が噴射器カップ３１の内方に押し戻されるのを防止する。
別の噴射器１４、燃料レール１２およびストリップ２０が特別な使用要件に応じて、燃料供給系１０において使用されてもよい。例えば、８気筒型エンジンのための燃料レール１２は８つの別個の燃料噴射器１４と８つの別個の噴射器カップ３１とを有していてよい。選択的に燃料ストリップ２０は燃料レール１２における使用に適した種々の材料から製造されてよい。さらに、燃料レール１２および燃料噴射器１４は、燃料供給系１０において安定した接続機構または結合機構を提供するための取付け具、切欠き、キー、キー溝、または通路を有していてよい。
以上のような詳細な説明および図面は本発明の特別な実施例を示しているのであって、これが一例を示したものにすぎないことは勿論である。本発明はここに述べた詳細および条件に限定されるものではない。例えばクリップ状の電気的なコネクタ２２が燃料噴射器１４上に形成され、電気的な雌コネクタが燃料レール１２に形成され、燃料噴射器１４と燃料レール１２との間の別の形式の電気的な境界面が使用されてもよい。さらに、燃料レール１２とストリップ２０とがプラスチックから成っていると有利ではあるが、燃料供給系１０内で使用するのに他の材料が適していることもある。以下の請求の範囲によって規定された本発明の思想を逸脱せずに、開示された詳細に多様な変更を加えることができる。

Claims (15)

1. 複数の燃料噴射器（１４）で使用するための燃料供給系であって、
   (イ) 内面（６８）と外面（６２）とを備えた燃料レール（１２）が設けられており、
   (ロ) 燃料レール（１２）の外面（６２）に配置された電気的なコネクタ（２６，９０）が設けられており、
   (ハ) 燃料レール（１２）の内面（６８）に、電気的なコネクタストリップ（２０）が配置されており、該コネクタストリップが、前記電気的なコネクタ（２６，９０）に接続されていて、電気的なコネクタ（２６，９０）から前記電気的なコネクタストリップ（２０）を介して供給される、燃料噴射器（１４）を作動させるための電気的な信号を伝達するために配置されている形式のものにおいて、
   燃料供給系が複数の噴射器アタッチメント（５６）を有しており、該噴射器アタッチメントが、前記燃料レール（１２）に一体的に形成されており、前記コネクタストリップ（２０）が複数のコネクタフィンガ（３０）を備えており、該コネクタフィンガ（３０）が前記噴射器アタッチメント（５６）内に配置されて、操作中には前記噴射器アタッチメント（５６）が前記燃料噴射器と機械的に相互に係合するために用いられる一方、前記コネクタフィンガ（３０）は前記電気的な信号を前記燃料噴射器（１４）に伝達するために用いられることを特徴とする、複数の燃料噴射器で使用するための燃料供給系。
2. コネクタストリップ（２０）が、導電性の表面を有するほぼ扁平な非導電性のストリップから成っている、請求項１記載の燃料供給系。
3. 前記コネクタストリップ（２０）が第１の側と、第２の側と、第１の側に配置された第１の導線と、第２の側に配置された第２の導線とを有している、請求項１または２記載の燃料供給系。
4. 前記第２の導線（１０４，１０６，１０８，１１０）が各燃料噴射器（１４）に電気的に接続されている、請求項３記載の燃料供給系。
5. 前記第２の導線（１０４，１０６，１０８，１１０）が複数の別個の制御線路（１０４，１０６，１０８，１１０）を有しており、該複数の別個の制御線路のそれぞれが前記燃料噴射器（１４）の１つに接続されている、請求項４記載の燃料供給系。
6. 前記電気的なコネクタストリップ（２０）がほぼ扁平であり、フレキシブルな材料から製造されていて、これにより前記電気的なコネクタストリップ（２０）を、前記燃料レール（１２）の内面（６８）に適合するように変形可能に曲げることができる、請求項１から５までのいずれか１項記載の燃料供給系。
7. 前記燃料レール（１２）が、該燃料レール（１２）内への電気的なコネクタストリップ（２０）の組み込みを容易にする、互いに結合可能な２つの部分から成っている、請求項１から６までのいずれか１項記載の燃料供給系。
8. 燃料噴射器（１４）が噴射器の内部コネクタ（２２）を有しており、該内部コネクタが、前記コネクタフィンガ（３０）に電気的に接続されるために配置されており、前記内部コネクタが、クリップ（２２）として形成された複数の導電性の端子から成っている、請求項１から７までのいずれか１項の燃料供給系。
9. 各噴射器アタッチメント手段が保持スナップ（２１）を有しており、各前記燃料噴射器（１４）が頂部フランジ（３８）を有しており、前記燃料噴射器（１４）が前記噴射器アタッチメント（５６）に、前記頂部フランジ（３８）と前記保持スナップ（２１）との係合を介して機械的に結合されている、請求項１から８までのいずれか１項記載の燃料噴射系。
10. 電気的なコネクタストリップが、Ｏリング（３７）を通して配置されたリベットを介して、前記電気的なコネクタ（２６，９０）に結合されており、このＯリング（３７）が燃料レール（１２）の内面（６８）と外面（６２）との間に配置されている、請求項１から９までのいずれか１項記載の燃料供給系。
11. 前記燃料レール（１２）がエンジン制御配線を有するマニホルド（８）内に配置されており、前記電気的なコネクタ（２６，９０）が前記マニホルド（８）から突出するように配置されている、請求項１から１０までのいずれか１項記載の燃料供給系。
12. 複数の燃料噴射器（１４）と、燃料レール（１２）に結合された複数の噴射器アタッチメント（５６）と、燃料レール（１２）に配置された電気的な外部コネクタ（２６，９０）と、コネクタフィンガ（３０）を有する、初めはほぼ扁平な電気的なストリップ（２０）とが設けられていて、前記噴射器アタッチメント（５６）が燃料噴射器（１４）に結合されるようにかつ燃料レール（１２）から燃料噴射器（１４）に燃料を供給するように適合されているような燃料噴射器系において使用するための、電気的なストリップ（２０）が組み込まれた燃料レール（１２）を製造する方法において、
    該方法が
    (イ) 電気的なストリップ（２０）を燃料レール（１２）内部に挿入する段階と、
    (ロ) この電気的なストリップを電気的な外部コネクタ（２６）に電気的に接続する段階と、
    (ハ) コネクタフィンガ（３０）を噴射器アタッチメント（５６）内に配置し、これにより燃料噴射器（１４）を、電気的なストリップ（２０）を介して外部コネクタ（２６）に電気的に接続する段階と
    から成っていることを特徴とする、燃料レールを製造する方法。
13. 電気的なストリップ（２０）の挿入を可能にするために燃料レール（１２）を複数のレール部分で形成し、該レール部分を互いに結合して燃料レール（１２）を形成する、請求項１２記載の方法。
14. 複数のレール部分を結合する段階において、該複数のレール部分相互間にＯリングを設ける、請求項１３記載の方法。
15. 電気的に接続する段階において、燃料レール（１２）の開口と電気的なストリップ（２０）の開口とを整合させ、これらの開口を通して導電性のリベットを打ち込む、請求項１２から１４までのいずれか１項記載の方法。

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