JP4327409B2 - 燃料噴射弁 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料噴射弁であって、弁座面と協働してシール座を形成する弁ニードルと、該弁ニードルに係合する可動子とを有しており、該可動子が、弁座とは反対側に、第１のストッパ面としての可動子ストッパ面を有しており、該可動子ストッパ面と協働する第２のストッパ面として用いられる対抗ストッパ面が設けられており、可動子ストッパ面及び／又は対抗ストッパ面が切欠内に弾性的な緩衝部材を有しており、該緩衝部材が可動子ストッパ面若しくは対抗ストッパ面を越えて突き出しており、可動子の噴射側に、エラストマー材料より成るリング状の緩衝部材が配置されており、該緩衝部材が第２のフランジ上に載っていて、該第２のフランジは溶接継ぎ目を介して弁ニードルに摩擦接続式に結合されている形式のものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
アメリカ合衆国特許第４７６６４０５号明細書によれば、弁ニードルに接続された弁閉鎖体を有し、この弁閉鎖体が弁座体に構成された弁座面と協働して１つのシール座を形成するようになっている燃料噴射弁が公知である。燃料噴射弁を電磁操作するために磁石コイルが設けられており、該磁石コイルは、弁ニードルと摩擦接続（摩擦による束縛；ｋｒａｆｔｓｃｈｌｕｅｓｓｉｇ）式に結合された可動子と協働する。可動子及び弁ニードルを円筒形に包囲する付加的な材料が設けられており、この付加的な材料は、エラストマー層を介して可動子に結合されている。可動子は、対抗ストッパ面と協働して最大ストロークを制限するストッパ面を有している。
【０００３】
上記アメリカ合衆国特許第４７６６４０５号明細書によれば、別の実施例による燃料噴射弁が公知である。この燃料噴射弁においては、緩衝及び衝突回避のために、可動子及び弁ニードルを包囲する別の円筒形の材料が設けられており、この別の円筒形の材料は、２つのエラストマーリングによってその位置で可動に緊締され、保持されている。弁ニードルがシール座にぶつかる際に、この第２の材料は、可動子及び弁ニードルに対して相対的に移動し、弁ニードルの衝突を阻止する。
【０００４】
この場合、可動子のストッパ面が対抗ストッパ面に当接する際に、弁ニードルの衝撃によって騒音が発生するという欠点がある。上記構成は、弁ニードルが弁座面上に載る際に、衝突回避のために役立つ。同様に、可動子のストッパ面が対抗ストッパ面上に載る際の衝突回避のためにも役立つ。しかしながらこの衝突回避によって、音響衝撃の発生、及び音響衝撃が固体伝播音として伝達されることを阻止することはできない。
【０００５】
ドイツ連邦共和国特許第１９８１６３１５号明細書によれば、特に内燃機関の燃焼室内に燃料を直接噴射するための、内燃機関の燃料噴射装置のための燃料噴射弁が公知である。この公知の燃料噴射弁は、磁石コイルによって第１の戻しばねに抗して上昇ストローク方向で負荷可能な可動子と、弁閉鎖体と接続された弁ニードルとを有している。弁ニードルは、この弁ニードルに沿って可動な可動子のためのストッパを有しており、この可動子は付加的に第２の戻しばねによって負荷されている。さらにまた可動子のための定置の第２のストッパが設けられている。第２の戻しばねは、可動子を上昇ストローク方向に抗して負荷し、磁石コイルが励磁されていない状態において非作業位置で可動子を第２のストッパに当接させて保持し、可動子が弁ニードルに構成された第１のストッパから所定の間隔だけ間隔を保つようになっている。
【０００６】
可動子に作用する第２の戻しばねを有する、このような公知の燃料噴射弁の構成においても、可動子がストロークを制限するためのストッパに当接する際に、騒音発生を阻止することができない。この公知の構成は、弁ニードルが弁閉鎖体上に載る際に衝突回避するためにだけ役立つ。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、このような公知の燃料噴射弁における欠点を取り除くことである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この課題は本発明によれば、緩衝部材の弾性係数は、可動子が引き寄せられた時に緩衝部材が溝内に押し込まれ、可動子ストッパ面と対抗ストッパ面とが互いに当接し合うように選定されている。
【０００９】
【発明の効果】
このように構成された本発明による燃料噴射弁は、弁ニードルの上昇ストローク時に、可動子のストッパ面が対抗ストッパ面に当接する前に、弾性的な緩衝部材が圧縮され、この減速によって衝撃ピークが発生することはなく、また騒音発生は最小にされる、という利点を有している。また本発明による燃料噴射弁は、コストが安価で、簡単に製造することができる。何故ならばストッパ面の１つに１つの切欠を設けるだけでよいからである。
【００１０】
従属請求項に記載した手段によって、請求項１に記載した燃料噴射弁の有利な変化実施例が可能である。
【００１１】
有利には、緩衝部材は対抗ストッパ面に配置されている。
【００１２】
弾性的な緩衝部材は、緊締によって固定することができる。何故ならば緩衝部材の対抗ストッパ面は可動な構成部分に成形されていないからである。
【００１３】
有利な実施例では、切欠は、弁ニードルに対して同心的に配置された円形の溝であって、この円形の溝は、対抗ストッパ面の最大曲率半径と最小曲率半径との間のほぼ中間に相当する。
【００１４】
有利には、溝は、弁ニードルが配置されている可動子の対称軸線に対して同心的に位置しているので、切欠は安価に製造することができる。可動子は典型的な回転切削部分として、その製造中に前記対称軸線を中心にして回転可能に緊締され、付加的な溝を安価な費用で形成することができる。円形溝の曲率半径を、半径方向断面に関連して対抗ストッパ面の自由面のほぼ中間であるように選択することによって、緩衝部材に衝突する際に良好な力の導入が得られ、最小の振動及びひいては最小の音響発生が得られる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を図示の実施例を用いて具体的に説明する。
【００１６】
まず、図１に本発明の第１実施例による燃料噴射弁１の全体的な図が概略的に示されている。燃料噴射弁１における本発明の構造的な配置をより理解し易くするために、図１では、本発明による重要な構成部材に関連した本発明による手段を度外視して、公知の燃料噴射弁１が示されている。
【００１７】
燃料噴射弁１は、混合気圧縮外部点火式内燃機関の燃料噴射装置のための燃料噴射弁のとして構成されている。この燃料噴射弁１は、特に燃料を内燃機関の図示していない燃焼室内に直接噴射するために適している。
【００１８】
燃料噴射弁１は、弁ニードル３が配置されているノズル体２より成っている。弁ニードル３は、弁閉鎖体４と作用接続しており、この弁閉鎖体４は、弁座体５に配置された弁座面６と協働してシール座を形成する。燃料噴射弁１は、図示の実施例では、内方に向かって開放する電磁操作式の燃料噴射弁１であって、該燃料噴射弁１は、噴射開口７を有している。ノズル体２はシール８によって磁石コイル１０の外極９に対してシールされている。磁石コイル１０は、コイルケーシング１１内にカプセル状に収容されていて、コイル支持体１２に巻き付けられている。このコイル支持体１２は、磁石コイル１０の内極１３に当接する。内極１３と外極９とは、ギャップ２６によって互いに分離されていて、非強磁性の接続構成部分２９によって互いに接続されている。磁石コイル１０は導線１９を介して供給される電流によって励磁される。差込み接点１７は、内極１３に射出成形で設けることができるプラスチック被覆部１８によって被覆されている。
【００１９】
弁ニードル３は、円板状に構成された弁ニードルガイド１４内でガイドされている。ストローク調節のために１組の調節円板１５が使用される。調節円板１５の他方の側に可動子２０が配置されている。この可動子２０は、第１のフランジ２１を介して摩擦接続（摩擦による束縛；ｋｒａｆｔｓｃｈｌｕｅｓｓｉｇ）式に弁ニードルに結合されており、この弁ニードルは溶接継目２２によって第１のフランジ２１に接続されている。第１のフランジ２１には戻しばね２３が支えられており、該戻しばね２３は、燃料噴射弁の図示の構成では、スリーブ２４によってプレロード（予圧）がかけられる。弁ニードルガイド１４内、可動子２０内に、また弁座体５に、燃料通路３０ａ，３０ｂ，３０ｃが延びている。燃料は、中央の燃料供給部１６を介して供給され、フィルタエレメント２５によって濾過される。燃料噴射弁１は、シール２８によって、詳しく図示していない燃料導管に対してシールされている。
【００２０】
可動子２０の噴射側にはリング状の緩衝部材３２が配置されており、この緩衝部材３２はエラストマー材料より成っている。リング状の緩衝部材３２は第２のフランジ３１上に載っていて、この第２のフランジ３１は溶接継ぎ目３３を介して弁ニードル３に結合されている。
【００２１】
可動子２０は、その噴射側とは反対側で可動子ストッパ面３４を有しており、この可動子ストッパ面３４は、対抗ストッパ面３５と協働し、弁ニードル３のストロークを制限する。対抗ストッパ面３５の環状溝３６内に緩衝部材としてのＯリング３７が挿入されている。
【００２２】
燃料噴射弁の非作業状態において、可動子２０は戻しばね２３によってその上昇ストローク方向に抗して、弁閉鎖体４が弁座６に密接に当接保持されるように、負荷される。磁石コイル１０が励磁されると、磁石コイル１０は磁界を形成し、この磁界によって可動子２０を戻しばね２３のばね力に抗して上昇ストローク方向に移動させるようになっており、この場合、ストロークは、内極１２と可動子２０との間で非作業位置に存在する作業ギャップ２７によって予め与えられている。可動子２０は、弁ニードル３に溶接されている第１のフランジ２１を同様に上昇ストローク方向で連行する。弁ニードル３に作用接続している弁閉鎖体４は、弁座面６から持ち上がり、燃料が噴射開口７を通って噴射される。
【００２３】
コイル電流が遮断されると、可動子２０は、磁界が十分に消滅してから、戻しばね２３のばね力によって内極１３から落下し、それによって、弁ニードル３に作用接続しているフランジ２１が、上昇ストローク方向に抗して移動する。これによって弁ニードル３は同じ方向で移動せしめられ、ひいては弁閉鎖体４が弁座面６上に載り、燃料噴射弁１が閉鎖される。
【００２４】
図２には、図１の領域ＩＩの拡大した部分断面図が示されている。図２には、弁ニードル３の一部と、溶接継ぎ目２２によってこの弁ニードル３に溶接された第１のフランジ２１と、可動子２０とが図示されており、この可動子２０内に、燃料通路３０ａと可動子ストッパ面３４とが延びている。可動子ストッパ面３４は、対抗ストッパ面３５と協働して、弁ニードル３及び可動子２０のストロークを制限する。溶接継ぎ目３３で弁ニードル３に結合された第２のフランジ３１によって、緩衝部材３２を介して可動子２０は、第１のフランジ２１と第２のフランジ３１との間で保持される。本発明に従って、図２に示した実施例は対抗ストッパ面３５内に環状溝３６を有しており、該環状溝３６の曲率半径ｒは、対抗ストッパ面３５の最小の曲率半径ｒ_ｍｉｎと最大の曲率半径ｒ_ｍａｘとの間のほぼ中間に相当する。環状溝３６内にはＯリング３７が挿入されており、このＯリング３７は、突き出し部ｕの分だけ対抗ストッパ面３５から突き出している。
【００２５】
可動子２０と、この可動子２０によって連行された弁ニードル３とは上昇ストローク方向で移動せしめられ、それによって可動子２０はその可動子ストッパ面３４が、可動子ストッパ面３４がストッパする手前で間隔ｕを保って、対抗ストッパ面３５のＯリング３７に接触する。可動子２０は、Ｏリング３７を変形させながら、可動子ストッパ面３４と対抗ストッパ面３５とが互いに当接するまで、制動される。従って衝撃ピーク及び、この衝撃ピークに関連して発生する面同士の負荷時の雑音は生じない。曲率半径ｒを選択することによって、可動子ストッパ面３４の表面及び対抗ストッパ面３５の表面における可能な自由振動長さは減少される。またそれによって音響発生に関しても良好な影響が得られる。
【００２６】
コイル電流が遮断される、環状溝３６内に完全に押し込まれたＯリング３７はその変形エネルギーを再び部分的に放出し、可動子２０を付加的に加速させる。これによって、燃料噴射弁１の閉鎖時間は短縮される。さらに、図示の実施例においては、Ｏリング３７自体が緊締によって環状溝３６内で固定されるので有利である。何故ならば、対抗ストッパ面３５はその停止している構成部分において成形されているからである。
【００２７】
図３の部分的な断面図には、図１の領域ＩＩに相当する、本発明による燃料噴射弁１の別の実施例が示されている。この図３の構成は、弁ニードル３と、この弁ニードル３に溶接された第１のフランジ２１と、可動子２０と、この可動子２０内に延びる燃料通路３０ａと、可動子ストッパ面３４と対抗ストッパ面３５とを備えた、図２に示した構成に相当する。溶接継ぎ目３３によって弁ニードル３と結合された第２のフランジ３１によって、緩衝部材３２を介して可動子２０は第１のフランジ２１と第２のフランジ３１との間で保持される。図２に示した実施例のものとは異なり、対抗ストッパ面３５に形成された環状溝３６内に断面四角形リング３８が挿入されており、この断面四角形リング２８は、突き出し部ｕだけ対抗ストッパ面３５を越えて突き出している。
【００２８】
図示の実施例によって、より強い制動力が得られる。
【００２９】
本発明は図示の実施例だけに限定されるものではなく、例えば外方に開放する燃料噴射弁１又は、その他の可動子（これが面状のストッパを有している限りは）形状のためにも適している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１実施例による燃料噴射弁の概略的な断面図である。
【図２】図１の領域ＩＩに相当する本発明による燃料噴射弁の詳細を示す部分断面図である。
【図３】図１の領域ＩＩに相当する、本発明の別の実施例による燃料噴射弁の詳細を示す部分断面図である。
【符号の説明】
１ 燃料噴射弁、 ２ ノズル体、 ３ 弁イードル、 ４ 弁閉鎖体、 ５弁座体、 ６ 弁座面、 ７ 噴射開口、 ８ シール、 ９ 外極、 １０磁石コイル、 １１ コイルケーシング、 １２ コイル支持体、 １３ 内極、 １４ 弁ニードルガイド、 １５ 調節円板、 １６ 燃料供給部、 １７ 差込み接点、 １８ プラスチック被覆部、 １９ 導管、 ２０ 可動子、 ２１ 第１のフランジ、 ２２ 溶接継ぎ目、 ２３ 戻しばね、 ２４ スリーブ、 ２５ フィルタエレメント、 ２６ ギャップ、 ２７ 作業ギャップ、 ２８ シール、 ２９ 接続構成部分、 ３０ａ，３０ｂ 燃料通路、３１ 第２のフランジ、 ３２ 緩衝部材、 ３３ 溶接継ぎ目、 ３４ 可動子ストッパ面、 ３５ 対抗ストッパ面、 ３６ 環状溝、 ３７ Ｏリング、 ３８ 四角形リング

Claims (8)

1. 燃料噴射弁（１）であって、弁座面（６）と協働してシール座を形成する弁ニードル（３）と、該弁ニードル（３）に係合する可動子（２０）とを有しており、該可動子（２０）が、弁座とは反対側に、第１のストッパ面としての可動子ストッパ面（３４）を有しており、該可動子ストッパ面（３４）と協働する第２のストッパ面として用いられる対抗ストッパ面（３５）が設けられており、可動子ストッパ面（３４）及び／又は対抗ストッパ面（３５）が切欠（３６）内に弾性的な緩衝部材（３７，３８）を有しており、該緩衝部材が可動子ストッパ面（３４）若しくは対抗ストッパ面（３５）を越えて突き出しており、可動子（２０）の噴射側に、エラストマー材料より成るリング状の緩衝部材（３２）が配置されており、該緩衝部材（３２）が第２のフランジ（３１）上に載っていて、該第２のフランジ（３１）は溶接継ぎ目（３３）を介して弁ニードル（３）に摩擦接続式に結合されている形式のものにおいて、
   緩衝部材（３７，３８）の弾性係数は、可動子（２０）が引き寄せられた時に緩衝部材（３７，３８）が溝（３６）内に押し込まれ、可動子ストッパ面（３４）と対抗ストッパ面（３５）とが互いに当接し合うように選定されていることを特徴とする、燃料噴射弁。
2. 緩衝部材（３７，３８）が対抗ストッパ面（３５）内に配置されている、請求項１記載の燃料噴射弁。
3. 前記切欠（３６）が前記円形の溝（３６）である、請求項１又は２記載の燃料噴射弁。
4. 円形の溝（３６）が弁ニードル（３）に対して同心的に配置されている、請求項３記載の燃料噴射弁。
5. 円形の溝（３６）が、対抗ストッパ面（３５）の最大曲率半径（ｒ_ｍａｘ）と最小曲率半径（ｒ_ｍｉｎ）との間のほぼ中間に相当する曲率半径（ｒ）を有している、請求項４記載の燃料噴射弁。
6. 緩衝部材（３７，３８）が、エラストマーより成る断面四角形リング（３８）である、請求項４又は５記載の燃料噴射弁。
7. 緩衝部材（３７，３８）が、エラストマーより成るＯリング（３７）である、請求項４又は５記載の燃料噴射弁。
8. 弾性的な緩衝部材（３７，３８）がばね部材である、請求項１又は２記載の燃料噴射弁。

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