JP4040093B2 - 弁における高い表面品質を有する回転対称な弁座面を製造する方法及び装置 - Google Patents
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Description
本発明は請求項1の上位概念に記載の方法もしくは請求項6の上位概念に記載の装置から出発する。このような方法を実施するための方法及び装置は既にドイツ連邦共和国特許第3925043号明細書によって公知であり、この場合、可動の弁部材を弁座体の弁座面に接触させて回転運動させ、しかも高い振動数を有して回転軸線に平行に作用する振動運動を、弁座体及び可動の弁部材に伝達する。この際、弁の良好なシール性を保証する極めて高い表面品質を有する弁表面が製造されるが、公知の方法に従って加工された可動の弁部材と弁座体との個々のペアリングを維持し続けなくてはならないということは、弁を組み込むには不利であり、弁の組込み過程を妨害するものである。
発明の利点
これに対して請求項1の特徴部に記載された本発明による方法は、回転対称な弁座面の表面品質を簡単に改良できるので、切削加工を必要とすることなく、弁のシール性が可動の弁部材におけるシール面と協働して著しく改良される。弁座面と工具体との間のヘルツ応力に基づく弾性的な変形は、比較的広幅の平滑化された痕跡を弁座面に生ぜしめ、この弁座面においては、弁座体の弁座面に重要な凹みが形成されることなく表面粗さが減じられる。本発明によって加工された弁座体を備えた弁を組み込む最中には、公知の方法で加工された弁座体とは異なり、あらかじめ規定された可動の弁部材とのペアリングを守る必要はない。
請求項2に記載された手段によって、この方法を実施するための請求項1に記載された方法の別の有利な構成及び改良が可能である。
工具体回転軸線を中心にして工具体を回転させ、弁座体の長手方向に延びる弁座体軸線に対して傾斜させると特に有利であり、これにより弁座体と工具体との間の接触面の領域に供給される滑剤が、この接触面に常に新しく供給されかつこの接触面に潤滑層を形成し、この潤滑層は弁座体と工具体との間の“ひっかかり”を防ぐ。同様に、この装置の弁座体組込みユニットを受容体と押さえ体から形成することも有利であり、これにより弁座体を簡単に装着、固定、離脱させることが可能である。
図面
本発明の実施例が図面に略示されており、次の実施例の説明において詳説されている。
図1は、弁における回転対称な弁座面を製造するための装置を示した概略図であり、図2は、図1に示した装置を拡大して部分的に表した図である。
実施例の説明
図1には本発明による、弁における高品質の表面品質を有する回転対称な弁座面を製造するための装置が示されており、この装置は装置枠1を有しており、この装置枠1には工具保持ユニット2と弁座体組込みユニット3とが支承されている。
工具保持ユニット2と弁座体組込みユニット3とは、装置枠1の縦軸線の方向にシフト可能である。工具保持ユニット2は、支承ブロック4を有しており、この支承ブロック4は、装置枠1の縦軸線に対して傾斜して延びる支承孔5を備えており、この支承孔5には軸受けブシュ6が配置されていて、この軸受けブシュ6は工具受容体8のための滑り軸受けとして働く。すなわちこの工具受容体8は回転可能に支承されており、かつ支承ブロック4の支承孔5を貫通して延びている。この工具受容体8にはプーリ9が結合されており、このプーリ9には駆動ベルト10が係合して、工具受容体8を矢印11方向に回転させる。ベルト駆動の代わりに直接又は伝動装置を介して、工具受容体8を電気モータによって駆動することもできる。支承ブロック4の、プーリ9とは反対側には、工具受容体8にストッパ盤12が固定されている。工具受容体8の、プーリ9とは反対の端部には、図2に示されているように、ボール状の工具体15が固定されている。この工具体15は、工具受容体8の端面16に当接して、そこに保持される1つのボール体によって形成されると有利である。このために、破線で示された円錐孔19が端面16から工具受容体8の内部に延びており、この円錐孔19がボール体をセンタリングする。工具体15は、例えば接着、ろう接又はこれらに類するもの、又は円錐孔19内に負圧を生ぜしめることによって、工具受容体8に保持される。工具体15は、工具受容体8と共に、工具受容体8の縦軸線でもある工具体回転軸線17を中心にして回転可能である。支承ブロック4には引張コイルばね18の一方の端部が係合しており、この引張コイルばねはその他方の端部で装置枠1に固定され、工具保持ユニット2に対してこの工具保持ユニット2を弁座体組込みユニット3の方向にシフトさせるための力を加える。
弁座体組込みユニット3はベース体21、押さえ体22及び受容体23を有している。この受容体23は鉢状に形成されており、受容体23の底部24は、装置枠1に結合された定置の軸受け体25を越えて半径方向に延びている。軸受け体25は長手方向に延びる貫通通路28を有しており、この貫通通路28を貫通して支承ブロック4から突出している工具受容体8の端部が、工具体15を受容体23の底部24に段付けされて設けられた受容開口部29の内部に少なくとも部分的に位置させるように延びている。受容開口部29は底部24を貫通し、軸受け体25に面して第1の区分30を有している。この第1の区分30は受容段部31において、第1の区分30よりも大きな直径を有する第2の区分32に移行する。軸受け体25には転がり軸受け35が載着され、この転がり軸受け35には円筒周壁36を備えた受容体23が載着されているので、受容体23は軸受け体25を中心にして、装置枠1に回転可能に支承されている。受容体23の、支承ブロック4とは反対側には、ベース体21が装置枠1に軸方向で可動に支承されている。
ベース体21の支承開口部37には2つの転がり軸受け38が軸方向で互いに間隔をあけて圧力嵌めされており、さらに両転がり軸受け38の間にはスペーサスリーブ39が配置されている。外側のスペーサスリーブ39は、ベース体21を貫通する少なくとも1つのクランプねじ又はピンによって固定されている。転がり軸受け38には押さえ体22のシャフト体42が圧力嵌めされており、これによりこのシャフト体42はベース体21内に部分的に突入している。押さえ体22は同様にカラー体43を有しており、このカラー体43はベース体21から突出しているシャフト体42の端部に接続されておりかつ受容体23に面している。カラー体43には弾性的なリング体44が配置されており、このリング体44を用いてカラー体43は受容体23に当接可能であり、この受容体23を押さえ体22の回転時に、摩擦接続によって同じ回転方向に連行する。押さえ体22のシャフト体42及びカラー体43に設けられた滑孔45は、プランジャ46を滑動可能に支承しており、このプランジャ46は圧縮コイルばね49によって受容体23の方向に負荷される。この圧縮コイルばね49のばね力は引張コイルばね18のばね力よりも大きい。カラー体43から突出したプランジャ46の端部には、有利には弾性的に形成された押圧体50が配置されている。図1に示された本発明の装置の実施例の場合、この押圧体50を受容しているプランジャ46の端部の周囲には、少なくとも2つの面51が設けられており、プランジャ46の端部は連行リング52内に突入している。この連行リング52はねじ53によってカラー体43の内部に保持されかつ連行開口部56を有している。この連行開口部56は面51に対応する面を有しているので、押さえ体22の回転時に連行リング52によって、プランジャ46に同じ回転運動が惹起される。図2に示された本発明の実施例においては、プランジャ46の壁に設けられた連行リングの代わりに連行溝57が形成されている。この連行溝57には、シャフト体42の壁を貫通する連行ピン58が突入している。
カラー体43に離反した方で滑孔45内には伝達ピン59が突入しており、この伝達ピン59にプランジャ46とは離反した方の、圧縮コイルばね49の端部が当接してかつ第1の横方向ピン60が貫通しており、この第1の横方向ピンはシャフト体42の壁も貫通しているので、伝達ピン59とシャフト体42とは互いに固く連結されている。シャフト体42から突出している伝達ピン59の端部には、第2の横方向ピン63が貫通してスペーサスリーブ64に突入している。このスペーサスリーブ64は、伝達ピン59に面してフォーク状に形成され、かつ伝達ピン59から突出している第2の横方向ピン63を介して長手方向溝65に係合している。従ってスペーサスリーブ64の回転時に、伝達ピン59が同じ回転方向に連行される。スペーサスリーブ64の連結開口部66には、ベース体21に固定された電気モータ70の回転軸67が突入しており、この回転軸67は、連結開口部66のキー溝72と回転軸67とに突入している嵌合キー71を介して、相対回動不能に結合されているので、電気モータ70はスペーサスリーブ64を介して、押さえ体22を矢印73の方向に回転させることができる。この矢印73の方向は、工具受容体8の回転方向(矢印11)とは逆方向である。
図1及び図2には弁座体組込みユニット3が各所定の位置で示されており、この位置において弁座体74が、受容体23の受容開口部29の受容段部31に載着されて、押さえ体22のプランジャ46によって当該位置に保持される。この位置には長手方向に延びる弁座体軸線77が弁座体組込みユニット3の縦軸線78と一直線になって延びている。弁座体74は、押さえ体22の矢印73方向への回転時に、同様に弁座体軸線77を中心にして、縦軸線78に対して同軸的に回転するように、プランジャ46と受容体23との間に固く緊定されている。本発明によれば、工具体回転軸線17は弁座体軸線77に対して角度αだけ傾斜しており、この角度は、およそ2〜10°の間、特に3°である。弁座体74は、弁座体軸線77に対して同軸的に延びかつ段付けされた区分を以て弁座体74を貫通している長手方向孔79を有している。しかも案内区分80において、弁座体軸線77に対して平行な受容段部31の壁の、受容段部31とは離反した方に、やはり長手方向孔79の区分として弁座面81が接続されており、この弁座面81は、受容段部31から離れる方向で円錐形に先細りしている。弁座体74は、例えば内燃機関、特に混合気圧縮型の火花点火式の内燃機関の燃料噴射装置の公知の燃料噴射弁に使用される。弁座体74の長手方向孔79には工具体15を備えた工具受容体が突入しており、しかもボール状の工具体15は、引張コイルばね18によって加えられた約5〜50N、特に約20Nの押圧力を以て、弁座面81に押し付けられる。この際、弁座面81とボール状の工具体15とは所定の接触面で接触し、この接触面には、弁が組み込まれた状態において可動の閉鎖体、特にボール状に形成された、工具体15と同じ直径の閉鎖体が密に当接する。弁座体74は金属、特に合金鋼から製造される。ボール状の工具体15のためには、少なくとも弁座体74と同等の硬度を持つ材料、例えば鋼、セラミック、ガラス又はこれらに類するものが選択される。弁座体74を加工するためにはまず、ベース体21を押さえ体22と共に装置枠1の縦軸線78に沿って、ベース体21が受容体23に対して十分大きな間隔を有するようにシフトさせる。これにより弁座体74を、その弁座面81が工具体15に当接するように受容開口部29に挿入することが可能になる。押さえ体22が受容体23から持ち上げられた場合、工具保持ユニット2は引張コイルばね18の力で、支承ブロック4が装置枠1のストッパピン84に当接するまで装置枠1に沿って受容体23の方向にシフトされる。この位置において工具体15は受容開口部29から突出し、これにより弁座体74の工具体15への適合が容易になる。次いで、例えば空気式シリンダ又は液圧式シリンダを用いて、カラー体43のリング体44が受容体23に当接し、かつ弁座体74が押圧体50によって受容段部31にしっかりと押し付けられるまで、ベース体21が押さえ体22と共に受容体23に向かってシフトされる。この際、工具保持ユニット2は工具体15と共に引張コイルばね18の力に抗してシフトされ、ストッパピン84から持ち上げられる。この位置において工具体15は、引張コイルばね18によって加えられた例えば20Nの押圧力で弁座面81に当接する。工具体15と弁座面81との間の“ひっかかり”を回避するために、工具体15と弁座面81との間の接触面の領域に、例えば研磨油等の油状の滑剤を供給することが有効となる。この滑剤は、滑剤供給装置85によって、可動の滑剤導管86を介して弁座面81と工具体15との間の接触面の領域に、工具体15への弁座体74の載着前及び載着後、又は加工行程の最中に供給されることができる。本発明の別の構成では、弁座面81が弁座体74の工具体15への載着前に滑剤で湿らされている。弁座体74が工具体15に装着されて装置が閉鎖された場合、工具体15は矢印11の方向に回転させられ、弁座体74は逆の回転方向、つまり矢印73の方向に回転させられる。この際、弁座体74は約2000〜5000回転/分、特に約4000回転/分で回転し、工具体15は約300〜1000回転/分、特に約500回転/分で回転する。加工時間はおよそ30秒である。この方法を実施するために、工具体15と弁座体74とが逆方向に回転することは必ずしも不可欠ではなく、むしろ工具体15及び弁座体74のうちの一方が静止するか、又は工具体15及び弁座体74の両方が同じ方向に異なる回転数で回転することも可能である。工具体15が弁座面81に押圧されると、その接触面の領域における弁座面81にヘルツ応力に基づく弾性的な変形がもたらされる。これにより、比較的広幅の平滑化された痕跡が問題のある凹みを生ぜしめることなく弁座面に付けられ、この弁座面は、後で弁閉鎖体に組み合わされる時に、弁を密に閉鎖することを保証する。弁座体軸線77に対する工具体回転軸線17の角度αの傾きは、新しい滑剤が弁座面81と工具体15との間の接触面の領域に常に供給されるようにし、これにより“ひっかかり”を回避する滑剤の膜が前記接触面に絶えず形成されるようになる。
Claims (2)
- 弁座体に形成された少なくとも1つの傾斜した弁座面を備えた弁、特に内燃機関用の燃料噴射弁における、高い表面品質を有する回転対称な弁座面を製造する方法であって、弁座体の弁座面を工具体と接触させかつ弁座体と工具体とを相対的に回転運動させ、互いに向き合う方向で所定の押圧力によって負荷する方法において、
ボール状に形成された工具体(15)を、所定の押圧力(18)によって弁座体(74)の弁座面(81)に接触させ、弁座面(81)と工具体(15)との接触面において、弁座面をヘルツ応力に基づき弾性的にのみ変形させ、これにより、弁座面(81)において問題のある凹みを生ぜしめること無く、平滑な痕跡が達成され、弁座面(81)と工具体(15)との間の接触面の領域に滑剤を供給し、弁座体(74)を、弁座体軸線(77)を中心にして回転させ、かつ工具体(15)を、工具体回転軸線(17)を中心にして回転させ、かつ弁座体軸線(77)と工具体回転軸線(17)とを相対的に傾斜させ、これにより弁座体と工具体との間の接触面の領域に供給される滑剤が、この接触面に常に新しく供給されかつこの接触面に潤滑層を形成し、この潤滑層が弁座体と工具体との間の“ひっかかり”を防ぐようにし、弁座体(74)と工具体(15)とを互いに逆方向に回転させ、弁座体(74)を2000〜5000回転/分で回転させ、工具体(15)を300〜1000回転/分で回転させることを特徴とする、回転対称な弁座面を製造するための方法。 - 押圧力(18)を、工具体(15)を介して付与する、請求項1記載の方法。
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