JP5135355B2 - 逆止弁並びに液圧的な圧力変換器と逆止弁とを備えたインジェクタ - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の上位概念に記載の形式の逆止弁及び請求項１０の上位概念に記載の形式のインジェクタに関する。

このような形式の逆止弁は先行技術により十分公知である。このような逆止弁は通常、弁ケーシングを有していて、弁ケーシングには孔が設けられており、孔には弁座が形成されている。さらに、このような逆止弁は、ボール状の弁部材を有していて、この弁部材は孔内に配置されていて、弁部材のために行程ストッパエレメントが設けられていて、この行程ストッパエレメントには弁部材が、逆止弁の開放時に当接する。

この逆止弁は、多様な使用に適しているが、特に、昨今の内燃機関のための燃料噴射系で使用されるような液圧的な圧力変換器を備えたインジェクタでの使用の際には、従来の逆止弁では耐久性が十分ではないとわかっている使用例がある。従来の逆止弁では、逆止弁の開放位置での弁部材が側方にずれることにより、弁部材が弁座に当接する際に初めて、弁部材は弁座によって再度センタリングされることとなる。これは弁部材と弁座との間の相対運動となる。このような相対運動により摩耗が生じ、弁座と弁部材の耐用寿命は著しく短縮される。

発明の開示
発明の利点
請求項１の特徴を備えた本発明による逆止弁は、弁部材が開放状態で、行程ストッパエレメントの凹部でセンタリングされ、これにより本発明による逆止弁の弁部材は、逆止弁が再び閉鎖する際には正確に弁座の中央に当接するので、弁座と弁部材との間には著しい摩耗は見られないという利点を有する。さらに、このような実施例では、弁ばねを省くことができ、これにより、本発明による逆止弁の製造コストと所要構成スペースは著しく減じられる。質量が減じられることにより、このような逆止弁は特に迅速に反応する。行程ストッパエレメントの少なくとも間接的な軸方向の位置固定を溶接結合により行うことにより、このために付加的な構成部分は不要であり、これによっても本発明による逆止弁の製造コストと所要構成スペースは減じられる。

弁部材の開放時に、弁部材と行程ストッパエレメントの近傍を通って、若しくはこれらを貫通して燃料が案内されるために、行程ストッパエレメントには少なくとも１つの横方向孔が設けられていて、この横方向孔は行程ストッパエレメントと孔との間の環状ギャップを、行程ストッパエレメント内の長手方向孔に接続している。この場合、長手方向孔は有利には凹部に向かって絞り孔として形成されていて、凹部から絞り孔への移行部は鋭い縁部を成して形成されているので、逆止弁の開放時に、行程ストッパエレメントに当接する前に弁部材の運動を緩衝することができる。これに対して、絞り孔から、長手方向孔の、凹部とは反対側の領域への移行部は、良好に流れるように形成されており、これにより逆止弁の閉鎖時に行程ストッパエレメントから弁部材が迅速に持ち上がることができる。

本発明による逆止弁は、内燃機関のための液圧的な圧力変換器を備えたインジェクタで特に有利に使用することができる。

本発明のさらなる利点及び有利な構成は、以下の図面、図面の説明、特許請求の範囲に記載されている。図面、図面の説明、特許請求の範囲に記載された全ての特徴は、個別にも、任意に互いに組み合わせた形でも本発明の本質を成すことができる。

本発明による逆止弁の実施例を示す縦断面図である。 液圧的な圧力変換器と本発明による逆止弁とを備えた本発明によるインジェクタを示した図である。

実施例の説明
図１には符号１で、例えば液圧的な圧力変換装置の圧力変換ピストンである構成部分が示されている。この構成部分１には、以下に詳しく説明する逆止弁が配置されており、構成部分１は逆止弁のための弁ケーシングを形成している。弁ケーシング１内には段付き孔３が設けられている。孔３の、異なる直径を有する２つの区分の間には弁座５が形成されている。

孔３には、少なくともほぼ球状の弁部材７が配置されている。弁部材７は、弁ケーシング１における弁座５と協働し、弁部材７が弁座５に当接するとすぐに逆止弁を閉鎖する。弁座５に続いて、孔３は、弁部材７の直径よりも幾分大きい直径を有する区分３ａを有している。弁ケーシング１の端部に向かって孔３は開かれており、区分３ａよりも大きな直径を有する区分３ｂを有している。区分３ａから区分３ｂへの直径が変化していることにより、孔３には、弁座５とは反対側で環状肩部１０が形成されている。

弁部材７の開放行程を制限するために、孔３には、弁ケーシング１の開かれた端部から行程ストッパエレメント１２が挿入されている。行程ストッパエレメント１２は直径において段状に形成されていて、孔３の区分３ａに配置される区分１２ａの直径は、孔３の区分３ａの直径よりも幾分小さいので、これにより行程ストッパエレメント１２の区分１２ａと、孔３の区分３ａとの間には環状ギャップ１４が存在する。行程ストッパエレメント１２はさらに、前記区分１２ａよりも大きな直径を有する区分１２ｂを有しており、この区分１２ｂは、孔３の区分３ｂに配置される。行程ストッパエレメント１２の区分１２ｂの直径は、孔３の区分３ｂの直径よりも僅かにだけ小さい。行程ストッパエレメント１２の直径が変化していることにより、行程ストッパエレメント１２には、弁座５に面した環状肩部１３が形成されている。

行程ストッパエレメント１２の、弁部材７に面した側には、漏斗状の凹部１６が設けられていて、この凹部は例えばほぼ円錐台形状又は球冠状に形成されている。凹部１６の直径は弁部材７の直径よりも小さいので、弁部材７は部分的に凹部１６内に進入することができる。凹部１６は、孔３の長手方向軸線４に対して少なくともほぼ同心的に配置されており、弁部材７は少なくともほぼ同心的に孔３内に配置されていて、長手方向軸線４の方向で可動である。

行程ストッパエレメント１２には、直径において複数に段付けされた一貫した長手方向孔２０が設けられている。この長手方向孔２０は、一方では凹部１６に、他方では行程ストッパエレメント１２における孔３の開かれた端部に開口している。長手方向孔２０は、凹部１６に向かって延びる領域２０ａで小さい直径を有しており、これにより絞り孔２０ａを形成している。凹部１６への長手方向孔２０の開口２０ｂは、絞り孔２０ａよりもずっと大きな直径を有している。開口２０ｂから絞り孔２０ａへの移行部は階段状に形成されており、鋭い縁部を成して形成されている。これにより、凹部１６から絞り孔２０ａへの流れは著しく妨げられる。絞り孔２０ａには、凹部１６とは反対側で、長手方向孔２０の別の領域２０ｃが続いている。この別の領域２０ｃは、絞り孔２０ａよりも大きな直径を有している。長手方向孔２０の領域２０ｃから絞り孔２０ａへの移行部は良好に流れるように形成されており、例えば図１に示したようにやや円錐状のまたは丸み付けられた移行部が設けられている。行程ストッパエレメント１２の区分１２ａには少なくとも１つの横方向孔２２が設けられており、この横方向孔２２を通って、長手方向孔２０の領域２０ｃが環状ギャップ１４に接続されている。有利には周面にわたって分配配置された複数の横方向孔２２が行程ストッパエレメント１２に設けられている。

逆止弁の開放の際に弁部材７が行程ストッパエレメント１２に当接するので、僅かな摩耗を保証するために、行程ストッパエレメント１２は有利には硬化された鋼から製造されている。弁部材７も有利には硬化された鋼から製造されており、弁部材７としては例えば、標準的な部品として入手可能なボール軸受のための通常のボールを使用することができる。漏斗状の凹部１６により弁部材７は、行程運動の際にセンタリングされ、これにより弁部材７は閉鎖運動の際に少なくともほぼセンタリングされて弁座５に当接し、これにより弁座５の摩耗も僅かであるように維持することができる。

逆止弁の開放状態で、行程ストッパエレメント１２の凹部１６における長手方向孔２０の開口部２０ｂは弁部材７によって閉じられる。液体の流出は、環状ギャップ１４と、行程ストッパエレメント１２に設けられた少なくとも１つの横方向孔２２と長手方向孔２０とを通って可能である。凹部１６における長手方向孔２０の開口部２０ｂから絞り孔２０ａへの鋭い縁部を成す移行部により、凹部１６から長手方向孔２０への液体の進入は困難にされ、ここには高い流れ抵抗が存在する。逆止弁の開放時には、弁部材７が凹部１６へと進入し、ここから液体が長手方向孔２０へと押しのけられる。高い流れ抵抗により、弁部材７の運動は緩衝され、これにより行程ストッパエレメント１２への弁部材７の衝突は弱められる。逆止弁の閉鎖時には、弁部材７は行程ストッパエレメント１２から迅速に持ち上がることが保証されている。何故ならば、長手方向孔２０から凹部１６への液体の流入は、領域２０ｃから絞り孔２０ａへの良好に流れるように形成された移行部により行うことができるからである。

弁ケーシング１への逆止弁の組み込みの際には、まず、弁部材７が孔３内に導入される。次いで、行程ストッパエレメント１２が弁ケーシング１の開放側から孔３へと長手方向軸線４の方向で、行程ストッパエレメント１２の環状肩部１３が弁ケーシング１の環状肩部１０に当接するまで導入される。行程ストッパエレメント１２の軸方向の位置により、弁座５の当接部と行程ストッパエレメント１２との間で弁部材７が進むことができる弁部材７の最大の行程が規定される。

行程ストッパエレメント１２は弁ケーシング１の孔３内で、溶接結合により少なくとも間接的に軸方向で位置固定されている。有利には、行程ストッパエレメント１２自体が、その周面で、溶接結合部２６によって孔３において弁ケーシング１に材料接続的に結合されている。これは図１の上半部に示されている。溶接結合部２６はこの場合、弁ケーシング１の開放端部の近傍に配置されている。選択的には、行程ストッパエレメント１２を孔３に挿入した後、図１の下半部に示したように、溶接リング２８を挿入しても良い。この溶接リング２８により、行程ストッパエレメント１２は軸方向で位置固定され、溶接リング２８は溶接結合部３０により弁ケーシング１に材料接続的に結合される。

図２には、本発明による逆止弁のための使用例が概略的に示されている。インジェクタはその全体を符号５５で示されている。インジェクタ５５は高圧導管（符号なし）を介して、コモンレール５７から高圧燃料を供給される。インジェクタ５５には液圧的な圧力変換器５９が設けられている。液圧的な圧力変換器５９は変換器ピストン６１を有しており、この変換器ピストン６１は低圧室６３を高圧室６５から分離している。変換器ピストン６１内には長手方向孔３が設けられている。孔３内には概略的に示された逆止弁６７が配置されており、この逆止弁６７は、燃料が高圧室６５から低圧室６３へと流れるのを阻止する。この逆止弁６７は、図１につき上述した実施例による逆止弁である。

高圧室６５は圧力室６９に液圧的に接続されていて、この圧力室６９にはノズルニードル７１が配置されている。３ポート２位置弁として形成されていて、液圧的な圧力変換器５９を制御する第１の電磁弁７３と、圧力室６９内の圧力を制御する第２の電磁弁７５とを介してノズルニードル７１は開閉される。

変換器ピストン６１は有利には、約１％の炭素含有率を有した転がり軸受鋼から製造される。変換器ピストン６１は極めて僅かな遊びを有して案内され、その外面に摩耗保護層を有している。従って、溶接及び／又は熱変形の際の熱的影響、及びこれにより、変換器ピストン６１のガイド遊びが後から小さくなりすぎ、摩耗が高くなることにより、変換器ピストン６１のガイド遊びが影響を受けたり、変換器ピストン６１の摩耗保護層が損なわれたりすることがないように、変換器ピストン６１の孔３における行程ストッパエレメント１２の位置固定のために溶接結合部２６，３０を製造する際の変換器ピストン６１への熱の導入はできるだけ僅かに維持されなければならない。

Claims (10)

1. 逆止弁であって、弁ケーシング（１；６１）が設けられており、該弁ケーシングには孔（３）が設けられており、該孔（３）には弁座（５）が形成されていて、ボール状の弁部材（７）と該弁部材（７）のための行程ストッパエレメント（１２）とが設けられており、該行程ストッパエレメント（１２）には、弁部材（７）が、逆止弁の開放時に当接し、行程ストッパエレメント（１２）が、弁部材（７）に面した側に漏斗状の凹部（１６）を有しており、該凹部（１６）には、逆止弁の開放状態で弁部材（７）が進入し、行程ストッパエレメント（１２）は、前記弁ケーシング（１；６１）に、前記孔（３）内で溶接結合部（２６；３０）によって直接的又は間接的に軸方向で固定されている形式のものにおいて、
   行程ストッパエレメント（１２）が、貫通する長手方向孔（２０）を有しており、長手方向孔（２０）が凹部（１６）に向かって、絞り孔（２０ａ）として形成された領域を有しており、凹部（１６）への長手方向孔（２０）の開口（２０ｂ）が、絞り孔（２０ａ）よりも大きな直径を有していることを特徴とする逆止弁。
2. 行程ストッパエレメント（１２）と弁ケーシング（１；６１）とが硬化された鋼により製造されている、請求項１記載の逆止弁。
3. 行程ストッパエレメント（１２）が周面において、孔（３）内で弁ケーシング（１；６１）に溶接されている、請求項１又は２記載の逆止弁。
4. 孔（３）内に、孔（３）の直径変更により、弁座（５）とは反対の側に環状肩部（１０）が形成されていて、該環状肩部（１０）は、行程ストッパエレメント（１２）のための当接部を形成し、行程ストッパエレメント（１２）は、軸方向で孔（３）内に弁座（５）に向かって挿入される際に環状肩部（１０）に当接する、請求項１から３までのいずれか１項記載の逆止弁。
5. 長手方向孔（２０）の絞り孔（２０ａ）と開口（２０ｂ）との間の移行部が鋭い縁部を成すように形成されている、請求項１から４までのいずれか１項記載の逆止弁。
6. 長手方向孔（２０）が、凹部（１６）とは反対側で絞り孔（２０ａ）に続く、絞り孔（２０ａ）よりも大きな直径を有する別の領域（２０ｃ）を有しており、長手方向孔（２０）の絞り孔（２０ａ）と前記別の領域（２０ｃ）との間の移行部が、良好に流れるように形成されている、請求項１から５までのいずれか１項記載の逆止弁。
7. 前記移行部が円錐状に又は丸み付けられて形成されている、請求項６記載の逆止弁。
8. 環状肩部（１０）と弁座（５）との間の孔（３）の領域で、行程ストッパエレメント（１２）と孔（３）との間に、環状ギャップ（１４）が設けられており、行程ストッパエレメント（１２）には、環状ギャップ（１４）を長手方向孔（２０）に接続する少なくとも１つの横方向孔（２２）が設けられている、請求項１から７までのいずれか１項記載の逆止弁。
9. 内燃機関の燃料噴射システムのためのインジェクタであって、液圧的な圧力変換器（５９）を有する形式のものにおいて、
   液圧的な圧力変換器（５９）内に、請求項１から８までのいずれか１項記載の逆止弁（６７）が設けられていることを特徴とする、内燃機関の燃料噴射システムのためのインジェクタ。
10. 前記逆止弁（６７）が、前記液圧的な圧力変換器（５９）の変換器ピストン（６１）内に設けられていることを特徴とする、請求項９記載の内燃機関の燃料噴射システムのためのインジェクタ。

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