JP4348185B2 - 液体を制御するための弁 - Google Patents

Description

【０００１】
本発明は、特許請求項１の上位概念部に記載された形式の、液体を制御するための弁に関する。特に、本発明は、燃料を内燃機関の燃焼室に噴射するための噴射弁に関する。
【０００２】
燃料を内燃機関の燃焼室に噴射するための噴射弁は、種々異なる構成で知られている。この種の噴射弁は例えば蓄圧式噴射システムとの関連で使用され、このシステムでは燃料は蓄え室内に高圧下で蓄えられ、それによって、燃料の、圧力一定の噴射を可能にしている。この種の噴射弁は複数の構成部分、例えば保持体、弁プレート、絞りプレートおよびノズル体のような構成部分から成っており、これらの構成部分は弁の軸方向で見て相前後して配置されている。この際、弁の個々の構成部分は、ノズル緊締ナットを用いて互いに緊締される。しかし、個々の構成部分が、蓄圧式噴射システムにおける高い圧力との関連で使用されることにより、シール性の問題が生じてしまう。この問題は、弁における燃料の漏れへとつながり得る。燃料が弁から外に、例えば機関区画内に達してしまう可能性を回避するために、適当なシールが必要である。この場合例えば、個々の構成部分間に高い表面圧力（Ｆｌａｅｃｈｅｎｐｒｅｓｓｕｎｇ）を加えることが知られており、それにより、個々の構成部分がその平坦な当接面で、高い表面圧力によって十分なシール性を確保することになる。構成部分内の非対称的な孔配置、特にアクチュエータ孔と高圧孔との間の非対称的な配置に基づいて、周方向で種々異なる剛性が生じるので、高圧領域から低圧領域へのいわゆる「しみだし漏れ（Ｓｃｈｗｉｔｚｌｅｃｋａｇｅ）」が発生し得る。さらに、個々の構成部分の平坦な端面には、一般に凹凸や粗さが存在しており、このことは同じく漏れへとつながり得る。さらに、高い表面圧力を介した高い負荷に基づいて、個々の構成部分間のシール平面における変形が発生してしまう可能性があって、この変形は燃料の漏れへとつながり得る。
【０００３】
噴射弁をシールするための、別の公知の可能性としては例えば、シールエレメント、例えばＯリングがノズル緊締ナットの上側の端部に配置されている。この場合、往々にして、シールエレメントを収容するために保持体に切欠きが設けられ、それによって、シールエレメントが収容されるようになっている。しかし、この公知の解決策では、特にＯリングの使用時に、組立て上の問題が発生し得る。それというのは、Ｏリングが組立て中に捩れてしまうことがあって、このことによって、シール性がもはや確実には保証され得ないからである。さらに、シールエレメントを収容するために保持体に形成された切欠きにより、付加的なノッチ箇所が弁内に形成され、その箇所で、構成部分に亀裂が形成されてしまう可能性がある。
【０００４】
将来的に１８００〜２０００バールという更に高いシステム圧を考慮すれば、上述の、噴射弁におけるシール性の問題はさらに深刻になるであろう。
【０００５】
本発明の利点
これに対して、本発明による、液体を制御するための弁が有する利点は、確実かつ簡単なシールを可能にし、その際、特に安価に提供され得るという点である。さらに、本発明による弁の場合、弁における付加的なノッチ効果によって引き起こされ得る、弁の構成部分における幾何学的な弱化もしくは強度の低下が生じる恐れが存在しない。これらの利点は、本発明により、弁の個々の構成部分を緊締する働きをする緊締ナットのねじ山と、この緊締ナットに螺合する、所定の構成部分に配置されたねじ山との間に、シールエレメントが配置されていることにより達成される。このようにシールエレメントを両ねじ山列間に位置決めしたことにより、構成部分の一つに、構成部分の強度を低下させノッチ効果を招きかねない、シールエレメントを収容するための切欠きを形成しなければならない必要がなくなる。さらにこのことによって、安価で簡単な、シールエレメントの組付けが可能になる。それによって、本発明により、外方に対する弁のシールの、安価で簡単な構成が提供されることができる。
【０００６】
有利には、シールエレメントはプラスチックリングまたは収縮チューブとして形成されている。収縮チューブは、有利にはプラスチックから、例えばＰＴＦＥから形成されており、構成部分に存在する雄ねじ山を被覆して設けられている。そして、緊締ナットを、雄ねじ山を備えた構成部分に組付けるに当たって、収縮チューブはねじ山列に接触して位置することになるので、確実なシールが得られる。
【０００７】
プラスチックリングの簡単な位置決めを可能にするために、有利には、切欠きが緊締ナットに、プラスチックリングを収容するために形成されている。特に有利には、この切欠きは緊締ナットの上側の端部に設けられている。
【０００８】
プラスチックリングを緊締ナットに確実に位置固定することを可能にするために、プラスチックリングは、有利には少なくとも一つの突出した領域を有しており、この領域は、これに対応して緊締ナットに形成された付加的な切欠き内に係入する。このために、緊締ナットには例えば単数または複数の孔または単数または複数の溝が設けられることができる。さらに、緊締ナットの、最も外側の端部領域に、内方に向けられたフランジが設けられることができる。
【０００９】
本発明の別の有利な構成では、シールエレメントが被覆層として形成されている。被覆層は簡単かつ安価に、構成部分に設けられた雄ねじ山または緊締ナットに設けられた雌ねじ山に被着されるか、もしくはその両方のねじ山に被着されることができる。有利には、被覆層はＰＴＦＥまたは別の、液状に被着可能なプラスチックまたは接着剤から形成されている。
【００１０】
弁の個々の構成部分間に場合によっては発生するしみだし漏れを受容するために、２つの構成部分間には有利には一つの溝が設けられており、この溝を介して弁の低圧領域への漏れが導出されることができる。
【００１１】
本発明は特に、例えばコモンレール式噴射システムのような蓄圧式噴射システムのための燃料噴射弁において使用される。この場合、緊締ナットと弁の構成部分との間のシールにより、弁の低圧領域は外側に対してシールされる。この場合、本発明によるシールエレメントは、弁の分解が実施された後に簡単な再組立てがシールエレメントと共に可能であるように構成されている。
【００１２】
以下に図面を参照しながら本発明の実施例について詳説する。
【００１３】
実施例の説明
以下に図１および図２を参照しながら、本発明の第１の実施例によるシールエレメントを備えた弁１について詳説する。
【００１４】
図１には燃料噴射弁１が示されており、この燃料噴射弁１は主として、弁の軸方向Ｘ−Ｘで相前後して配置された複数の構成部分から成っている。この際、弁１の構成部分は、保持体２、弁プレート３、絞りプレート４およびノズル体５である。弁のこれらの構成部分は、ノズル緊締ナット６を用いて互いに緊締される。このために、ノズル緊締ナット６は、その上側の端部領域に雌ねじ山１０を有している（図２参照）。雌ねじ山１０により、ノズル緊締ナット６は保持体２の雄ねじ山９に螺合される。
【００１５】
特に図２に示されているように、ノズル緊締ナット６の雌ねじ山１０と保持体２の雄ねじ山９との間に、シールエレメントが被覆層８の形で配置されている。被覆層８は雌ねじ山１０または雄ねじ山上にか、または両方のねじ山上に被着されていることができる。被覆層８はねじ山の全周にわたって延在している。この本発明による被覆層８により、弁１の低圧領域を外側の環境に対して確実にシールすることが達成される。
【００１６】
図２から判るように、被覆層８は主としてノズル緊締ナット６の、上側の端部領域に形成されており、高さＨを有している。この高さＨは、弁の軸方向で見た、ねじ山列の高さの１／３〜１／２に達する。被覆層８は簡単に組立て前に一方または両方のねじ山上に被着されることができるので、シールは、ノズル緊締ナット６を保持体２に螺合した後に存在することになる。
【００１７】
図３および図４には、本発明の第２の実施例によるシールが示されている。両図では、第１の実施例に対して、機能的に同じ部分には同じ符号が付与されている。
【００１８】
第１の実施例に対して、第２の実施例ではシールエレメントとしてプラスチックリング１１が使用される。図３には、組立てられた状態の、つまりノズル緊締ナット６を保持体２に螺合した状態のプラスチックリングが示されており、さらに図４には、組立て前のプラスチックリング１１が示されている。図３および図４の比較が直接的に示しているように、プラスチックリング１１は組立て時に、保持体２に設けられた雄ねじ山９に密に接触して位置するように変形される。これによって、十分なシール性が、弁の低圧領域と外側との間で達成される。この際に、プラスチックリング１１は、噛み合い状態にあるねじ山列の約１／３をカバーするような高さを有している。それによって、第２の実施例では、シールエレメント自体がねじ山の一部分を形成しているので、簡単かつ安価なシールを得ることができる。この場合、シール性は、ノズル緊締ナットを保持体２に螺合する際に自動的に生ぜしめられる。この際、保持体２に設けられるねじ山として、有利にはＭ１７×０．７５のねじ山が使用される。この場合、プラスチックリング１１は、ノズル緊締ナット６の端部領域に設けられた切欠き１２内に配置されている。
【００１９】
図５〜図７には、プラスチックリング１１をノズル緊締ナット６に固定するための、種々異なる固定可能性が示されている。例えば図５では、１８０°互いに対向して位置する２つの孔１４が設けられており、これらの孔１４内に、各孔１４に対応して形成された２つの、突出した領域１３が係入する。これと同じような、プラスチックリング１１の位置固定方法が図６に示されており、この場合では、互いに対向して位置した２つの、突出した領域１３が、これらに対応してノズル緊締ナット６の上側の端部領域に形成された２つの溝１５内に係入する。図７に示した実施例の位置固定方法は、フランジもしくは縁折り曲げ部１６から構成されていて、このフランジ１６はノズル緊締ナット６の内側に張り出している内向きフランジであって、プラスチックリング１１を固定する。
【００２０】
図８ａ〜図８ｃには、本発明の第３の実施例によるシールエレメントが示されている。第３の実施例によるシールエレメントは、収縮チューブ１７から成っており、収縮チューブ１７は保持体２の雄ねじ山９に被着されている。図８ａには、収縮チューブ１７が緊張した状態で示されており、この状態で収縮チューブ１７は保持体２の雄ねじ山９に被着されている。図８ａから判るように、この場合、収縮チューブ１７の高さはねじ山９の高さの約半分である。図８ｂには、収縮チューブ１７が組み付けられた状態で示されており、この状態では、収縮チューブ１７は雄ねじ山９のねじ山先端に位置している。そして、ノズル緊締ナットが保持体２の雄ねじ山９に螺合されると、収縮チューブ１７は、直接に雄ねじ山９とノズル緊締ナットの雌ねじ山とに沿って接して位置するように変形される。収縮チューブ１７のこの状態は図８ｃに示されている。図示を簡単化する理由から、図８ｃには、ノズル緊締ナットは示されていない。それによって、収縮チューブ１７は密に両ねじ山間に接触して位置しているので、燃料噴射弁を外側に対して確実にシールすることが達成される。この場合、収縮チューブ１７は、ノズル緊締ナット６の取り外しが行われた後にも保持体２上にとどまって、再使用されることができる。
【００２１】
それにより、本発明は、弁の軸方向Ｘ−Ｘで見て相前後して配置されている複数の構成部分２，３，４，５を備えた、液体を制御するための弁に関する。これらの構成部分のうちの少なくとも一つに、雄ねじ山９が、緊締ナット６の雌ねじ山と噛み合うようにするために形成されている。緊締ナット６は弁の構成部分を緊締する働きをしている。シールエレメント８，１１，１７は、緊締ナット６の雌ねじ山１０と構成部分２の雄ねじ山９との間に配置されている。
【００２２】
上記の、本発明による実施例の説明は説明の目的を果たすだけのものであって、本発明の制限を目的とするものではない。本発明の枠内で様々な変化および変更が、本発明の範囲とその等価性を逸脱することなしに可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施例によるシールを備えた弁の概略的な断面図である。
【図２】 図１に示した弁の拡大断面図である。
【図３】 本発明の第２の実施例によるシールの拡大断面図である。
【図４】 組立て前の状態の、第２の実施例によるシールを示す図である。
【図５】 第２の実施例によるシールの固定可能性を示す図である。
【図６】 第２の実施例によるシールエレメントの、別の固定可能性を示す図である。
【図７】 第２の実施例によるシールエレメントの、さらに別の固定可能性を示す図である。
【図８ａ】 本発明の第３の実施例によるシールエレメントの組立ての第一段階を示す図である。
【図８ｂ】 本発明の第３の実施例によるシールエレメントの組立ての第二段階を示す図である。
【図８ｃ】 本発明の第３の実施例によるシールエレメントの組立ての第三段階を示す図である。

Claims (5)

1. 液体を制御するための弁であって、複数の構成部分（２，３，４，５）が設けられており、該構成部分が弁の軸方向（Ｘ−Ｘ）で相前後して配置されており、少なくとも一つの構成部分（２）に雄ねじ山（９）が形成されており、該雄ねじ山（９）が弁の組立て状態において緊締ナット（６）の雌ねじ山（１０）と噛み合っており、それによって、構成部分（２，３，４，５）が互いに緊締されるようになっており、シールエレメント（８；１１；１７）が、緊締ナット（６）の雌ねじ山（１０）と、構成部分（２）の雄ねじ山（９）との間に配置され、プラスチックリング（１１）として形成されている形式のものにおいて、プラスチックリング（１１）が、少なくとも一つの突出した領域（１３）を、プラスチックリング（１１）の位置固定のために有していることを特徴とする、液体を制御するための弁。
2. プラスチックリング（１１）が、緊締ナット（６）に形成された切欠き（１２）内に配置されている、請求項１記載の弁。
3. 切欠き（１２）が、緊締ナット（６）の端部領域に配置されている、請求項２記載の弁。
4. 緊締ナット（６）に、フランジ（１６）が、プラスチックリング（１１）の固定のために形成されている、請求項１から３までのいずれか１項記載の弁。
5. 前記構成部分（２）と弁プレート（３）との間に溝が形成されており、それによって、弁の低圧領域に、場合によっては発生する漏れが導出されるようになっている、請求項１から４までのいずれか１項記載の弁。

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