JP4597376B2 - 燃料噴射弁 - Google Patents

Description

【０００１】
背景技術
本発明は請求項１の上位概念による燃料噴射弁から出発する。
【０００２】
米国特許第 4,946,107 号明細書から、なかんずく非磁性のスリーブをコアと弁座体との間の結合部分として有している電磁操作可能な燃料噴射弁が既に公知である。このスリーブはその両方の軸方向端部でコア及び弁座体と固く結合されている。このスリーブはその軸方向の全長にわたってコンスタントな外径及びコンスタントな内径をもって延びており、これに相応してその両方の端部に同じ大きさの入口開口を有している。コア及び弁座体は次のような外径、すなわちそれらがスリーブの両端部内に突入して、スリーブがこれら両方の構造部分であるコア及び弁座体の突入範囲を完全に取り囲むような外径、を有している。スリーブの内部では軸方向に、スリーブにより案内される接極子を有する弁ニードルが動く。スリーブとコア及び弁座体との固い結合は例えば溶接によって達成される。管形のスリーブによって燃料噴射弁の体積及び重量を減少させることができる。
【０００３】
更にドイツ連邦共和国特許出願公開第 195 47 406 号明細書から、細長い、薄壁の、非磁性のスリーブを有し、このスリーブがその外とう区分のほかに、なお底区分を有している燃料噴射弁が公知である。この底区分は、それ以外におけるスリーブの弁縦軸線に沿った軸方向の延びに対してほぼ垂直に延びている。スリーブの貫通開口内で弁ニードルが軸方向に動くことができる。弁ニードルと固く結合されている弁閉鎖体は弁座体に設けられている弁座面と協働し、その際弁座体はスリーブ内で押し込まれていて、直接にあるいは噴口ディスクを介して間接的にスリーブの底区分と接触している。軸方向に可動な弁ニードルと弁座体のほかに、スリーブの貫通開口内には内極として役立つ管形のコアが配置されており、このコアは転削部品として構成されている。コアは所望の位置において溶接によってスリーブと固く結合される。弁スリーブ内での管形のコアの類似した配置は、ドイツ連邦共和国特許出願公開第 197 12 590 号明細書からも公知である。
【０００４】
普通は燃料噴射弁のための、内極として役立つこのような磁気コアは表面材料層を切削により取り除いて製作され、その際転削加工、フライス加工、中ぐり加工及び精密仕上げ加工段階がこれらの磁気コアを製作する公知の方法である。
【０００５】
発明の利点
請求項１の特徴構成要件を具備した本発明による燃料噴射弁の利点は、極めて簡単な形式で製作可能かつ組み立て可能であることである。ロール曲げ加工若しくは曲げ加工は、材料経費が比較的にわずかな、比較的に簡単かつ安価な製作法である。
【０００６】
従属請求項には、請求項１に記載した燃料噴射弁の有利な実施の形態が記載されている。
【０００７】
内極は有利な形式で簡単な金属条片から製作される。この条片のロール曲げ加工によって、軸方向に延びる縦スリットが内極に生じ、この縦スリットによって更に渦電流の減少が生じ、これによって磁気回路のより高い効率が達成される。
【０００８】
更に弁スリーブ内での内極の組み立て並びに内極による行程調整が著しく簡単になる。ロール曲げ加工若しくは曲げ加工された内極は一面では最初から半径方向のプレストレスをかけられており、このプレストレスは内極を簡単に弁スリーブ内で固定させる。他面において内極はその縦スリットによって半径方向にわずかに大きさを変化させることができ、したがって内極を弁スリーブ内に押し込む際に有利な形式でまくれの形成が減少せしめられる。
【０００９】
相応して簡単に、内極は弁ニードルの行程調整のために調整工具によって移動させることもできる。このために弁スリーブは有利な形式で内極の近くに段部を有しており、調整工具をこの段部並びに内極に係合させることができる。
【００１０】
この形式で、弁スリーブと内極との間の摩擦力結合が達成可能である。
【００１１】
実施例の説明
以下においては、図面に示した実施例によって本発明の構成をより具体的に説明する。
【００１２】
図１に示した、混合気圧縮火花点火式内燃機関の燃料噴射装置のための噴射弁の形の、本発明による電磁操作可能な弁は、磁石コイル１により取り囲まれた、内極としてかつ部分的に燃料流通路として役立つ管形のコア２を有している。磁石コイル１は、外側の、スリーブ形の、段付きに構成された、例えば強磁性の弁外とう５、すなわち外極若しくは外側の磁気回路構造部分である弁外とう、により円周方向で完全に取り囲まれている。磁石コイル１とコア２と弁外とう５とは一緒に電気的に励起可能な操作エレメントを形成している。
【００１３】
巻き枠３内に埋め込まれている磁石コイル１は弁スリーブ６を外側から取り囲んでいるのに対し、コア２は弁スリーブ６の、内側の弁縦軸線１０に対して同心的に延びる開口１１内に取り付けられている。例えばフェライトの弁スリーブ６は細長くかつ薄壁に構成されていて、外とう区分１２と底区分１３とを有し、その際外とう区分１２は円周方向で開口１１を、かつ底区分１３は軸方向で開口１１の下流側端部を仕切っている。開口１１は弁縦軸線１０に沿って軸方向に可動の弁ニードル１４のための案内開口としても役立つ。
【００１４】
更に、コア２と弁ニードル１４のほかに、開口１１内には弁座体１５が配置されており、この弁座体は例えば弁スリーブ６の底区分１３上に座着していて、不動の弁座面１６を弁座として有している。弁ニードル１４は例えば管形の接極子区分１７と、やはり管形のニードル区分１８と、球形の弁閉鎖体１９とによって形成され、その際弁閉鎖体１９は例えば溶接継ぎ目によってニードル区分１８と固く結合されている。弁座体１５の下流側の端面には例えば円すい台形に延びる凹所２０内に平らな噴口ディスク２１が配置されており、その際弁座体１５と噴口ディスク２１との固い結合は例えば環状の緊密な溶接継ぎ目によって実現されている。弁ニードル１４のニードル区分１８内には単数又は複数の横孔２が設けられており、したがって接極子区分１７の内側の縦孔２３を貫流する燃料は外側に出て、弁閉鎖体１９の例えば平面部２４に沿って弁座面１６にまで流れることができる。
【００１５】
噴射弁の操作は公知の形式で電磁的に行われる。弁ニードル１４を動かして、弁ニードル１４に作用する戻しばね２５のばね力に抗して噴射弁を開くため、若しくは噴射弁を閉じるために、磁石コイル１と、内側のコア２と、外側の弁外とう５と、接極子区分１７とを有する電磁回路が役立つ。接極子区分１７は弁閉鎖体１９とは逆の側の端部をコア２に向き合わされている。
【００１６】
球形の弁閉鎖体１９は、流動方向で円すい台形に先細になっている弁閉鎖体１５の弁座面１６と協働し、この弁座面は軸方向で弁座体１５の案内開口の下流側に形成されている。噴口ディスク２１は腐食、レーザ加工あるいは打ち抜きによって形成された４つの噴口２７を有している。
【００１７】
噴射弁内におけるコア２の押し込み深さはなかんずく弁ニードル１４の行程を決定するものである。この場合、磁石コイル１が励磁されていない場合の弁ニードル１３の一方の終端位置は弁閉鎖体１９が弁座体１５の弁座面１６に接触することによって定められるのに対し、磁石コイル１が励磁されている場合の弁ニードル１４の他方の終端位置は接極子区分１７が下流側コア端部に接触することによって生じる。行程調整は弁スリーブ６内でのコア２の軸方向の移動によって行われ、コアは所望の位置において弁スリーブ６と固く結合される。コア２はこのために弁スリーブ６の内径に対してわずかな過大寸法を有している。したがって、コア２の固定ひいては弁ニードル行程の調整は有利には自己制動作用によって行われる。しかし代替的にコア２は溶接点あるいは環状の溶接継ぎ目によって弁スリーブ６に固定しておくこともできる。
【００１８】
コア２の、弁縦軸線１０に対して同心的に延びる、燃料を弁座面１６の方向に供給するのに役立つ流動孔２８内に、戻しばね２５のほかに、調整ばね２９の形の調整エレメントが押し込まれている。調整ばね２９は、調整ばね２９に接触している戻しばね２５の初ばね力を調整するのに役立ち、戻しばね自体は他方の側で弁ニードル１４に支えられており、その際動的な噴射量の調整も調整ばね２９により行われる。この調整エレメントは、調整ばねの代わりに、調整ボルト、調整スリーブなどとして構成しておくこともできる。
【００１９】
ここまで説明した噴射弁は構造が特にコンパクトであり、極めて小さく、取り扱いやすいものである。これらの構造部材はあらかじめ組み立てられた独立した構造部材群を形成しており、以下においてはこの構造部材群を機能部分３０と呼ぶ。要するに機能部分３０は大体において電磁回路１，２，５並びに後続する噴流形成エレメント（噴口ディスク２１）を有するシール弁（弁閉鎖体１９，弁座体１５）を含んでいる。
【００２０】
弁外とう５と弁スリーブ６との間に形成されていて磁石コイル１によってほとんど完全に埋められているコイル室は弁座体１５に向いた方向では弁外とう５の段を付けられた半径方向範囲３２によって仕切られているのに対し、弁座体１５とは逆の方の側の閉鎖はディスク形のカバーエレメント３３によって行われている。カバーエレメント３３の１つの切り欠きを巻き枠３が貫通しており、この範囲において例えば２つの接触ピン３４が巻き枠３のプラスチックから突出している。これらの電気的な接触ピン３４を介して磁石コイル１の電気的な接続ひいてはその励磁が行われる。
【００２１】
機能部分３０とは全く無関係に、第２の構造部分群が製作され、これは以下において接続部分４０と呼ぶ。この接続部分４０はなかんずく燃料噴射弁の電気的及び液力的な接続部分を含んでいる。したがって大部分がプラスチックである部品として構成されている接続部分４０は、燃料入口短管として役立つ管形の基体４２を有している。基体４２内の、弁縦軸線１０に対して同心的に延びている内管４４の流動孔４３は、その中を燃料が燃料噴射弁の流入側端部から軸方向に流れるが、この流動孔内には例えば１つの燃料フィルタ４５が押し込まれている。
【００２２】
完全に組み立てられた燃料噴射弁において、接続部分４０と機能部分３０との液力的な接続は次のことによって、すなわち両方の構造部材群の流動孔４３及び２８が、燃料の支障のない貫流が保証されているように、突き合わされることによって、達成される。カバーエレメント３３の内側の開口４６は、弁スリーブ６及びコア２が開口４６を貫通し、少なくとも弁スリーブ６が接続部分４０の方向にカバーエレメント３３を著しく超えて突出するように、弁スリーブ６及びコア２を構成することを可能にする。接続部分４０を機能部分３０に組み立てる場合に、管４４の下端部４７は弁スリーブ６の突出している部分の開口１１内に突入して、結合の安定性を高める。基体４２は組み立てられた状態においては例えばカバーエレメント３３上及び弁外とう５の上端部上に座着する。
【００２３】
更に接続部分４０内には２つの電気的な接触エレメント５５が設けられており、これらの接触エレメントは基体４２のプラスチック射出成形プロセス中にプラスチックで鋳くるまれ、プラスチック内に埋め込まれている。基体４２には、一緒に射出成形された接続プラグ５６も所属している。電気的な接触エレメント５５はその一方の端部において電気的接続プラグ５６の露出している接触ピンとして終わっており、この接触ピンは、噴射弁の完全な電気的接触のために、例えば接触条片のような図示していない電気的な接続エレメントと接続させることができる。接続プラグ５６とは逆の側の端部において接触エレメント５５は接触ピン３４と電気的に接続される。
【００２４】
図２においては全体の燃料噴射弁の１つの弁構造部材群が示されており、その際この弁構造部材群は大体において弁スリーブ６と、弁スリーブ６内の不動の構造部材及び可動の構造部材とから形成される。図２から分かるように、コア２は弁スリーブ６内に完全に突入しており、その軸方向の全延在長さにわたって円周方向で弁スリーブ６によって取り囲まれている。外方に向かってのシール性を完全に保証している弁スリーブ６は、ロール曲げ加工若しくは曲げ加工によって製作可能なコア２を使用することを可能にする。
【００２５】
コア２は本発明によれば一様な厚さの金属条片から製作されており、この金属条片は必要な寸法に応じて、四角形特に長方形の形で金属薄板から打ち抜かれ、次いでピン形の工具を使用して所望の形にロール曲げ加工若しくは曲げ加工され、最終的に円形の横断面にされる。この場合コア２の運動方向に延びる両方の条片端部６１，６２は軸方向に延びる縦スリット６３を形成する。なぜならこれらの条片端部はコア２の平面図としての図３が示すように、互いにわずかな間隔をおいて向き合っているからである。
【００２６】
このように形成されたコア２は燃料噴射弁の転削部品として構成された公知のコアに対して複数の利点を有している。ロール曲げ加工若しくは曲げ加工は、材料経費がわずかで、比較的に簡単かつ安価な製作方法である。コア２の軸方向に延びる縦スリットによって、渦電流の減少が生じ、これによって磁気回路のより高い効率が達成される。
【００２７】
更に、弁スリーブ６内でのコア２の組み立て並びにコア２による行程調整が著しく簡単化される。コア２はロール曲げ加工若しくは曲げ加工後に弁スリーブ６の開口１１の内径よりもわずかに大きい外径を有している。これによりコア２は一面では最初から半径方向のプレストレスを受けており、このプレストレスはコア２を簡単に弁スリーブ内で固定する。他面においてコア２はその縦スリット６３によって半径方向でその大きさをわずかに変えることができ、したがってコア２を弁スリーブ６内に押し込む際に有利な形式でまくれの形成が回避される。相応して簡単に、コア２は調整工具によって弁スリーブ内で弁ニードル１４の行程調整のために移動させることもできる。
【００２８】
図２に示すように、コア２の上流側の端面６４の近くにおいて、段部６５を弁スリーブ６に設けておくと有利である。段部６５の上流側では弁スリーブ６は段部６５の下流側、つまりコア２が開口１１内に取り付けられている範囲におけるよりも大きな直径を有している。行程の調整のためにコア２を軸方向に移動させる際に、調整工具は例えば次のように、すなわち一面では下流側の方向に力がコア２に、かつ他面では上流側の方向に対向力が弁スリーブ６の段部６５に作用せしめられ、これによって弁スリーブ６とコア２との間に摩擦力結合が達成されるように、コア２及び弁スリーブ６に係合する。図２において矢印Ｆはこの力作用を表す。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による内極を有する燃料噴射弁を示す。
【図２】 内極を有する弁構造部材群を変化した尺度で示す。
【図３】 内極の平面図である。
【符号の説明】
１ 磁石コイル、２ コア、３ 巻き枠、５ 弁外とう、６ 弁スリーブ、１０ 弁縦軸線、１１ 開口、１２ 外とう区分、１３ 底区分、１４ 弁ニードル、１５ 弁座体、１６ 弁座面、１７ 接極子区分、１８ ニードル区分、１９ 弁閉鎖体、２０ 凹所、２１ 噴口ディスク、２２ 横孔、２３ 縦孔、２４ 平面部、２５ 戻しばね、２７ 噴口、２８ 流動孔、２９ 調整ばね、３０ 機能部分、３２ 半径方向範囲、３３ カバーエレメント、３４ 接触ピン、４０ 接続部分、４２ 基体、４３ 流動孔、４４ 内管、４５ 燃料フィルタ、４６ 開口、４７ 下端部、５５ 接触エレメント、５６ 接続プラグ、６１ 条片端部、６２ 条片端部、６３ 縦スリット、６４ 端面、６５ 段部、Ｆ 力作用

Claims (5)

1. 内燃機関の燃料噴射装置用の燃料噴射弁であって、少なくとも１つの磁石コイル（１）と管形の内極（２）と外側の磁気回路構造部分（５）とを含む電磁操作エレメントと、内側の開口（１１）を有している弁スリーブ（６）と、弁座体（１５）に設けられている弁座（１６）と協働する弁閉鎖体（１９）と、弁閉鎖体（１９）を作動する弁ニードル（１４）とを有し、弁座体（１５）及び内極（２）は不動にかつ弁閉鎖体（１９）は可動に、弁スリーブ（６）の内側の開口（１１）内に配置されている形式のものにおいて、円形にロール曲げ加工された金属製の条片として内極（２）が構成されており、ロール曲げ加工に際して、内極（２）の軸方向に延びる条片端部（６１，６２）が、弁スリーブ（６）に内極（２）が組込まれた状態で、縦スリット（６３）を形成するように間隔をおいて互いに向き合っており、内極（２）が上流側の端面（６４）を有しており、この端面（６４）の近くにおいて、段部（６５）が弁スリーブ（６）に設けられており、弁スリーブ（６）が段部（６５）の上流側において、内極（２）が取り付けられている弁スリーブ（６）の範囲におけるよりも、大きな直径を有していることを特徴とする、燃料噴射弁。
2. 内極（２）がその軸方向の全延在長さにわたって、円周方向で弁スリーブ（６）によって取り囲まれていることを特徴とする、請求項１記載の燃料噴射弁。
3. 弁閉鎖体（１９）が軸方向に可動の弁ニードル（１４）の一部であり、弁ニードル（１４）の運動距離が内極（２）の移動によって調整可能であることを特徴とする、請求項１記載の燃料噴射弁。
4. 内極（２）が摩擦力結合で弁スリーブ（６）と結合されていることを特徴とする、請求項１記載の燃料噴射弁。
5. 内燃機関の燃料噴射装置用の燃料噴射弁であって、少なくとも１つの磁石コイル（１）と管形の内極（２）と外側の磁気回路構造部分（５）とを含む電磁操作エレメントと、内側の開口（１１）を有している弁スリーブ（６）と、弁座体（１５）に設けられている弁座（１６）と協働する弁閉鎖体（１９）と、弁閉鎖体（１９）を作動する弁ニードル（１４）とを有し、弁座体（１５）及び内極（２）は不動にかつ弁閉鎖体（１９）及び弁ニードル（１４）は可動に、弁スリーブ（６）の内側の開口（１１）内に配置されている形式の燃料噴射弁を製造する方法において、弁ニードル（１４）を弁スリーブ（６）の開口（１１）内に挿入し、弁スリーブ（６）によって取囲まれた長手方向の軸線に沿って可動に配置し、金属製の条片を弁スリーブ（６）の軸線に対し垂直な方向でロール曲げ加工して内極（２）を形成して、内極（２）が弁スリーブ（６）に組込まれた状態で、内極（２）の軸方向に延びる条片端部（６１，６２）が縦スリット（６３）を形成するように間隔をおいて互いに向き合いかつ内極（２）の上流側の端面（６４）が弁スリーブ（６）の直径を拡大させる段部（６５）の近くに位置するように、内極（２）を弁スリーブ（６）の開口（１１）内に挿入し、燃料噴射弁の行程調整のために、行程調整工具を内極（２）に作用させて内極（２）を移動させることを特徴とする、内燃機関の燃料噴射装置用の燃料噴射弁を製造する方法。

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