JP4273468B2 - 内燃機関用燃料噴射装置等の圧力の異なる二つの空洞部の間のシール装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧力の異なる二つの空洞部の間のシール装置に関し、例えば、内燃機関燃料噴射装置のシール装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
公知の噴射装置は、通常、ノズルを保持する中空体と、ノズルを制御するための制御ロッドをスライドさせる大気圧下の空洞部とを備える。制御ロッドは、圧力下で燃料を供給される制御チャンバーを有するバルブ体を備える絞り弁により水力学的に制御される。
【０００３】
公知の噴射装置のバルブ体は、実質的に円筒形状を有し、中空体の円筒形状シートの内側に取り付けられ、制御チャンバーへ燃料を供給するための環状空洞部を有し、高い圧力下にあり、環状空洞部と大気圧下の空洞部との間でシール装置により中空体に連結されなければならない。
【０００４】
この目的のため、バルブ体の円筒形状壁と中空体のシートとの間に、少なくとも一つの環状シールが備えられ、このシールは、通常、シートの肩部に置かれ、バルブ体に取り付けられるとき、バルブ体の表面を効果的にシールするように少し延ばされるような大きさにされている。技術的な理由のため、バルブ体は、シートに対して５〜３５ミクロンの放射方向のクリアランスを有する。
【０００５】
噴射装置の操作中、分配空洞部の約１３５０バールの高い燃料圧力は、バルブ体とシートとの間のギャップ内のシールを押しつけ、すなわち、シールは、ギャップ内に押し出され、その結果、押し出しリング（extrusion rings）を形成し、シールを劣化させる。この結果、高い圧力の燃料が、押し出しリングを介して次第に漏れ、圧力差が減少され、漏洩摩擦のために熱が発生し、熱がさらにシールの抵抗力を弱め、シールが擦り切れ始め、たびたび取り替えなければならない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、組立が容易で、使用寿命が長く、公知のシール装置が通常有する上記欠点を解消することができる、上記形式の噴射装置用のシール装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に従うシール装置は、圧力の異なる二つの空洞部の間のシール装置であって、前記空洞部を分離する同心の二つの表面の間に環状シールを備え、前記シールは、前記表面の軸と平行な方向で前記表面に備えられた二つの肩部の間で圧縮され、前記表面及び前記肩部の両方をシールするものである。
【０００８】
上記装置は、内燃機関用燃料噴射装置内に取り付けられ、噴射装置は、ノズル保持する中空体と、前記ノズルを開くための絞り弁とを備え、前記絞り弁は、前記中空体の円筒形状のシートの内側に収容されるバルブ体を備え、前記肩部は、前記円筒形状のシートの表面及び前記バルブ体の一つの部位の外表面に備えられる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しつつ本発明の一実施の形態について説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るシール装置を組み込んだ燃料噴射装置の一部断面側面図であり、図２は、図１の拡大図である。
【００１０】
図１の１１は、燃料噴射装置、例えば、内燃機関用燃料噴射装置全体を示す。噴射装置１１は、一つ又はそれ以上の噴射オリフィスを有する底部で終端されるノズル（図示省略）を保持する中空体１２を備える。中空体１２は、軸上の空洞部１３と、付加部１５とを備え、空洞部１３は、噴射オリフィスを閉じるためのピンに連結された制御ロッド１４をルーズにスライドさせ、付加部１５には、高い圧力、例えば１３５０バールで燃料を供給する通常の燃料供給ポンプに連結される吸気部品１６が挿入される。
【００１１】
中空体１２は、ノズルの噴射チャンバーに吸気部品１６を連結する導管１７と、ネジ山１９を有する実質的に円筒形状の空洞部１８と、肩部２３により空洞部１８から分離される円筒形状の表面２２を備えるシート２１とを備える。また、噴射装置１１は、２４により全体的に示される絞り弁（metering valve）を備え、絞り弁２４は、シート２１内に取り付けられ、電磁石（図示省略）の電機子のステム２５により制御される。
【００１２】
絞り弁２４は、実質的に円筒形状の外表面２８（図２）を有する部位２７を有するバルブ体２６を備え、バルブ体２６は、空洞部１８のネジ山１９にねじ込まれる、外側にネジ山を有するリングナット３１により、中空体１２の肩部２３（図１）に通常は当接して保持されるフランジ２９を有する。
【００１３】
リングナット３１とステム２５との間のギャップは、絞り弁２４の放出チャンバー３２を規定している。放出チャンバー３２は、燃料タンクに連結される放出部品３３に公知の方法で連通し、放出チャンバー３２の燃料は、実質的に大気圧下にある。中空体１２の空洞部１３は、中空体１２に形成される放出導管３４を介して放出部品３３と連通し、大気圧下にある。
【００１４】
バルブ体２６は、制御ロッド１４の上部３７をガイドする軸上の孔３６を有し、軸上の制御チャンバー３８は、孔３６と連通している。バルブ体２６の部位２７は、制御チャンバー３８の吸気導管を規定する校正された導管４１を介して孔３６の端部と連通する環状溝３９を有する。
【００１５】
中空体１２は、環状溝３９に吸気部品１６を連結する導管４２をさらに備え、環状溝３９は、導管４２から制御チャンバー３８へ燃料を配給するための配給用空洞部として機能し、通常、高い圧力下で燃料を格納している。
【００１６】
制御チャンバー３８は、放出チャンバー３２と連通する校正された放出導管４４を有している。制御ロッド１４の上部３７の端部は、吸気導管４１を閉じないで孔３６と制御チャンバー３８との間の連通を切り離すための付属部４６を備えている。制御ロッド１４の上部３７は、制御チャンバー３８から軸上の空洞部１３までの流通を妨げるための二つの環状シール４７を備える。
【００１７】
孔３６の燃料の圧力は、通常、噴射装置１１のノズルを閉じる下部位置に制御ロッド１４を保持している。制御チャンバー３８の放出導管４４は、通常、球体４８の形のシャッターにより閉じ続けられ、球体４８は、導管４４を有する、接触面により規定される円錐状のシート５０（図２）の上で静止している。球体４８（図１）は、電機子のステム２５のフランジ５１に作用するガイド板によりガイドされる。
【００１８】
分配空洞部である環状溝３９が高い圧力の燃料を通常収容し、一方、空洞部１３及び放出チャンバー３２は、大気圧の燃料を収容しているため、環状溝３９の空洞部領域は、効果的なシール装置により空洞部１３及び放出チャンバー３２から水力学的に分離されなければならない。環状溝３９と放出チャンバー３２との間のシールは、肩部２３と接触するフランジ２９及びフランジ２９と接触するリングナット３１により公知の方法で確実に行われる。
【００１９】
本発明に従えば、高い圧力の環状溝３９と大気圧の空洞部１３との間のシール装置は、弾性材料、例えば、グラスファイバー又はブロンズ（bronze）ファイバーが付加されたテフロン（登録商標）から作られる円形断面の又は楕円形断面の環状シール５２からなり、環状シール５２は、円筒形状シートの軸に平行な方向に二つの肩部５３、５４の間で圧縮される。
【００２０】
より具体的には、肩部５３（図２）は、バルブ体２６のシート２１に設けられ、円筒形状表面２２より直径の小さい、シートの部位５７の円筒形状表面５６から円筒形状表面２２を分離する。他の肩部５４は、部位２７の外表面２８に設けられ、表面２８より直径の小さい、バルブ体２６の他の部位５９の表面５８から表面２８を分離する。
【００２１】
従って、二つの肩部５３、５４は、環状で、同軸で、互いに平行である。肩部５４は、環状溝３９の下方に位置し、リングナット３１が中空体１２の肩部２３にフランジ２９を接触させるとき、肩部５４は、変形するように軸方向にシール５２を圧縮し、肩部５３、５４だけでなく、中空体１２のシート２１の表面２２及びバルブ体２６の部位５９の表面５８に接触させてシールし、シール５２によりシート２１及びバルブ体２６の両方を良好にシールすることができる。
【００２２】
バルブ体２６へのシール５２の取付を容易にするために、部位５９は、円筒形状部分６１（図２）及び少しテーパーを付けた円錐台形状部分６２を備える。より具体的には、円筒形状部分６１の高さは、部位５９の高さのほぼ４分の１に等しく、円錐台形状部分６２の高さは、部位５９の高さのほぼ４分の３に等しい。
【００２３】
噴射装置１１の絞り弁２４（図１）は、以下のようにして組み立てられる。
【００２４】
まず、シール５２は、肩部５４に接触するように部位５９に取り付けられ、絞り弁２４のバルブ体２６は、シール５２と共に、中空体１２のシート２１の内側に挿入され、制御ロッド１４は、孔３６の内側に挿入され、リングナット３１は、ネジ山１９にねじ込まれ、肩部２３に対してフランジ２９を押し付け、シール５２が変形して、実質的に矩形断面になり、二つの肩部５３、５４の間の環状ギャップを充填する。
【００２５】
噴射装置１１は、以下に簡単に説明するように公知の方法で動作する。
【００２６】
電磁石が駆動されると、電機子のステム２５が上がり、制御チャンバー３８の燃料の圧力により絞り弁２４が開かれ、制御ロッド１４が上がって噴射装置１１のノズルを開き、制御チャンバー３８の燃料は、放出チャンバー３２及び放出部品３３を介してタンク内に放出される。
【００２７】
電磁石の駆動が停止されると、バネ（図示省略）がステム２５を下方に動かし、円錐形状のシート５０（図２参照）に対して球体４８を押し付け、絞り弁２４を閉じ、制御チャンバー３８の燃料の圧力が増加して制御ロッド１４を迅速に下方に動かし、噴射装置１１のノズルを閉じる。
【００２８】
公知の装置と比較すると、本発明に従うシール装置の利点は、上記の説明から明らかであろう。二つの肩部５３、５４の間のシール５２の圧縮は、中空体１２のシート２１とバルブ体２６の部位５９との間に余剰なシールをもたらし、押し出しリング（extrusion rings）がシール５２の材料で形成されないようにする。また、シール５２の能力の改善は、燃料漏れを低減し、摩擦により発生する熱を減少してシール５２の使用寿命を増加する。
【００２９】
本発明の範囲を逸脱しない範囲で、上記のシール装置に変更を加えられることは明らかであり、例えば、シール５２は、異なる弾性材料から作られてもよく、シール装置は、一つ以上の環状シールを備えてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るシール装置を組み込んだ燃料噴射装置の一部断面側面図である。
【図２】図１の拡大図である。
【符号の説明】
１１ 噴射装置
１２ 中空体
１３、３９ 空洞部
１４ 制御ロッド
１９ ネジ山
２１ シート
２２、５８ 表面
２３ 肩部
２４ 絞り弁
２６ バルブ体
２９ フランジ
３１ リングナット
３２ 放出チャンバー
３８ 制御チャンバー
３９ 環状溝（環状空洞部）
４１ 校正された導管（吸気導管）
４４ 放出導管
４８ 球体（シャッター）
５２ 環状シール
５３、５４ 肩部
５９ 部位（バルブ体の一つの部位）
６２ 円錐台形状部分

Claims (3)

1. 内燃機関用燃料噴射装置に用いられ、圧力の異なる二つの空洞部の間のシール装置であって、
   前記二つの空洞部を分離する同心の二つの表面の間に環状シールを備え、
   前記シールは、前記表面の軸と平行な方向で前記表面に備えられた二つの肩部の間で圧縮され、前記表面及び前記肩部をシールし、
   前記噴射装置は、ノズルを保持する中空体と、前記ノズルを開くための絞り弁とを備え、
   前記絞り弁は、前記中空体の円筒形状のシートの内側に収容されるバルブ体を備え、
   前記肩部は、前記円筒形状のシートの表面及び前記バルブ体の一つの部位の外表面に設けられ、
   前記シールは、実質的に円形断面を有し、
   前記バルブ体は、ネジ山を有するリングナットにより前記中空体に連結され、
   前記リングナットは、前記中空体のネジ山の内側にねじ込まれて前記シールの断面が変形し、前記円筒形状のシートの前記表面及び前記外表面をシールすることを特徴とするシール装置。
2. 前記バルブ体は、前記リングナットが作用するフランジを備え、
   前記フランジは、前記中空体の他の肩部に止められ、
   前記バルブ体は、前記円筒形状のシートの内側に前記バルブ体を挿入しやすいように少しテーパーを付けた円錐台形状部分を有することを特徴とする請求項１記載のシール装置。
3. 前記バルブ体は、制御チャンバーを有し、
   前記制御チャンバーは、放出導管を介して放出チャンバーと連通し、前記噴射装置を制御する制御ロッドに作用する高圧力燃料の吸気導管を有し、
   前記放出導管は、電磁的に制御されるシャッターにより制御され、
   前記吸気導管は、前記二つの空洞部の一方の環状空洞部の放射方向に配置され、
   前記バルブ体の前記肩部は、前記環状空洞部と前記円錐台形状部分との間の配置されることを特徴とする請求項２記載のシール装置。

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