JP5349502B2 - 細長い構成部材を整直させるための方法 - Google Patents

Description

背景技術
本発明は、少なくとも２つの構成部材区分をもって、相互間隔を置いて配置された同軸的な２つの組込み箇所に嵌め込まれるべき細長い構成部材を整直させるための方法に関する。

多気筒の内燃機関に用いられる燃料噴射装置は、複数の燃料噴射弁と、これらの燃料噴射弁に結合された１つの燃料分配器とを有している。複数の燃料噴射弁のうちそれぞれ１つの燃料噴射弁が、内燃機関の１つの燃焼シリンダに対応配置されている。燃料分配器を介して、高圧下にある燃料が燃料噴射弁に供給される。これらの燃料噴射弁は、通常、シリンダヘッドの孔に嵌め込まれており、弁座支持体によって形成された弁スロートで、内燃機関の燃焼シリンダの燃焼室内に突入する。これとは反対の側で、燃料噴射弁の細長い管形の燃料接続管片がシリンダヘッド孔から突出しており、燃料分配器に設けられた管片に嵌め込まれている。この管片の軸線は、シリンダヘッド孔の軸線に対して同軸的に位置調整されている。それゆえ、燃料噴射弁の組付けのためには、燃料噴射弁の、シリンダヘッド孔内に収容される区分と、燃料噴射弁の、管片に挿入したい区分とが、正確に同軸的に位置調整されていることが必須である。これにより、自動化された組付け時に、燃料分配器の管片が、シリンダヘッド孔内に固定された燃料噴射弁の接続管片に被せ嵌められ得るようになる。

通常、燃料噴射弁の長さ対直径の極端な割合に基づいて、管形の弁座支持体と管形の接続管片とは、別個の２つのスリーブから製造される。これらのスリーブは材料接続式に、つまり材料による束縛に基づいて互いに結合される。この場合、この材料接続は、両スリーブの突合せ箇所に環状に延びる溶接シームを形成することによって、溶接により得られると有利である。しかし、この溶接時には両方のスリーブが歪むので、一方ではシリンダヘッド孔内に、他方では燃料分配器の管片内に緊締された両弁区分の間の同軸性、いわゆる同心度は、もはや要求された精度は与えられていない。

２つの円筒状エレメント、たとえば燃料噴射弁の弁エレメントと磁石アーマチュアとを溶接するための公知の方法（ドイツ連邦共和国特許出願公開第１０２０７１４６号明細書）では、溶接による円筒状エレメントの変形を回避するために、形状接続式に、つまり形状に基づく束縛により互いに内外に嵌め合わされた中空の両円筒状エレメントが、溶接時に、その中心軸線を中心として回転させられ、円周に沿って互いに９０°ずらされた２つのエネルギ源を用いて溶接が実施される。この場合、円筒状エレメントは、所定の区分にわたって、第１のエネルギ源により一回目に溶融されて溶接され、第２のエネルギ源により二回目に溶融されて溶接される。

発明の開示
細長い構成部材を整直させるための本発明による方法は、たとえば２つの構成部材部分の接合および溶接時に生じる、構成部材の取付けのために設けられた当該構成部材の組込み領域の間で当該構成部材における非同軸性の存在を、製造技術的に簡単な方法で取り除くことができるという利点を有している。この場合、構成部材の長さに関する同心精度、つまり構成部材の両組込み領域の軸線の間の同軸性が得られる。たとえば、弁座支持体と接続管片とから組み合わされた管状の構成部材が、弁座支持体に設けられた少なくとも１つの組込み区分と、接続管片の自由端部の近傍に設けられた１つの組込み区分とを有している燃料噴射弁では、本発明による方法により、構成部材における組込み区分の間隔が約１００ｍｍである場合、５０〜１５０μｍの同心精度を形成可能である。

請求項１に記載された方法の有利な変化および改良は、別の請求項に記載された手段により可能である。

以下に本発明を図面に示された実施例につき詳しく説明する。

中空円筒状の接続管片と中空円筒状の弁座支持体とから組み合わされた細長い構成部材を有する、内燃機関に用いられる燃料噴射弁の縦断面図である。 図１に示した構成部材の、接続管片と弁座支持体との接合箇所を示す縦断面である。 接続管片と弁座支持体とを材料接続式に結合したあとを示す図２と同様の図である。 構成部材の整直後を示す図３と同様の図である。 接続管片と弁座支持体との変更された接合部を示す図２と同様の図である。 弁座支持体を領域的に取り囲む電磁石を有する、接続管片と弁座支持体とから組み合わされた構成部材の別の実施例による側面図である。

図１に縦断面で示された電磁作動式の燃料噴射弁は、中空円筒状の接続管片１１と、端面側でこの接続管片１１に当て付けられた中空円筒状の弁座支持体１２とを有している。この接続管片１１と弁座支持体１２とは、材料接続式に組み合わされて、１つの細長い管形の構成部材１３を形成している。本実施例では、この材料接続が、接続管片１１と弁座支持体１２との突合せ箇所において環状に延びる溶接シーム３１により形成されている。管形の構成部材１３は、突合せ箇所の領域で電磁石１４により取り囲まれている。この電磁石１４は、電磁コイル１５、アーマチュア１６および磁石ポット１８を有している。このアーマチュア１６は、弁座支持体１２内で軸方向に移動可能に案内されており、弁ニードル１７に固く結合されている。アーマチュア１６と、このアーマチュア１６に軸方向で向かい合って位置する、接続管片１１の端面との間には、電磁石１４の作業エアギャップが存在している。アーマチュア１６を経由する電磁回路を閉じる磁石ポット１８は、接続管片および弁座支持体１２に外側で取り付けられている。接続管片１１と、電磁石１４と、弁座支持体１２の一部とは、プラスチックハウジング１９の射出成形時にこのプラスチックハウジング１９により取り囲まれている。このプラスチックハウジング１９内には、電磁コイル１５のための電気的な接続コネクタ２０が組み入れられている。この燃料噴射弁は、内燃機関の、段付き孔として形成されたシリンダヘッド孔内に挿入されている。この場合、このプラスチックハウジング１９は、電磁石１４の領域で、シリンダヘッド孔の大小異なる直径を有する２つの区分のうちの大径の孔区分の孔壁に接触していて、弁座支持体１２の領域で、プラスチックハウジング１９に配置されたシールリング２２が、この燃料噴射弁をシリンダヘッド孔の小径の孔区分の孔壁に対してシールしている。内燃機関の燃焼シリンダの燃料室内に部分的に突入している弁座支持体１２は、その自由端部に弁ボディ２３を支持している。この弁ボディ２３には、弁開口２４と、この弁開口２４を取り囲む弁座２５とが加工成形されている。弁ボディ２３は、噴射孔付きディスク２８と共に、弁座支持体１２に溶接されている。弁ニードル１７の、アーマチュア１６とは反対の側の端部には、弁座２５と協働するボール形の閉鎖体２６が溶接されている。この閉鎖体２６は、弁ニードル１７を介して、接続管片１１内で支持された弁閉鎖ばね２７により弁座２５に圧着される。噴射孔付きディスク２８は、閉鎖体２６が弁座２５から持ち上げられると弁開口２４から噴射される燃料量を拡開させて、扇形の燃料噴射流を形成する。

この燃料噴射弁の接続管片側の自由端部は、燃料分配器（図示せず）に設けられた管片内に挿入されていて、プラスチックハウジング１９の端面に支持されたシールリング２１によって、この管片の管壁に対してシールされている。燃料噴射弁の、シリンダヘッド孔内と、燃料分配器の管片内とへの申し分のない嵌入のためには、燃料噴射弁の、シリンダヘッド孔内での緊締領域と、燃料分配器の管片内での緊締領域とが、同軸的に位置調整されていることが必要である。この同軸性を保証するためには、接続管片１１の軸線１１１と、弁座支持体１２の軸線１２１とが互いに整合していなければならないが、少なくとも、接続管片１１と弁座支持体１２とから組み立てられた構成部材１３の、燃料分配器の管片内に固定される領域と、シリンダヘッド孔内に固定される領域とが、同軸的に位置調整されていなければならない。接続管片１１と弁座支持体１２とを溶接して構成部材１３を形成する場合に、通常、歪みが発生するので、この同軸性、いわゆる同心度は保証されておらず、同軸性は溶接に続く構成部材１３の整直作業により形成される。このためには、以下の過程が行われる。

弁座支持体１２は保持装置の緊締ジョー３０内にチャックされる（図２）。次いで、接続管片１１と弁座支持体１２とが接合され、このためには、接続管片１１が、端面側で、チャックされた弁座支持体１２に突き合わせ式に載着される。溶接装置、たとえば溶接レーザを用いて、接続管片１１と弁座支持体１２とは、そのインタフェースにおいて円周に沿って互いに溶接される。この場合に生じた環状に延びる溶接シームは、図３および図４に、符号３１で示されている。この溶接時には、通常、接続管片１１が歪み、弁座支持体１２の軸線１２１と同軸的な整合ライン（Fluchtlinie）２９に対する、接続管片１１の軸線１１１のずれまたは変位ａが生じる（図３）。溶接箇所の冷却後に、変位もしくは偏差ａの大きさおよび方向が測定される。接続管片１１と弁座支持体１２とから成る構成部材１３の、変位ａの方向に対して直径方向の表面領域において、燃料分配器の管片内への取付けのために役立つ構成部材区分と、シリンダヘッド孔内への取付けのために役立つ構成部材区分との間に、半径方向かつ周方向で画定された材料溶融部３２が生ぜしめられる。この場合、材料溶融部３２は、この材料溶融部３２の冷却時に開始する軸方向の収縮が、測定された変位ａを元に戻し、これにより燃料分配器の管片内およびシリンダヘッド孔内への嵌込みのために役立つ構成部材区分が、再び互いに許容可能な範囲内で同軸的になるような大きさで生ぜしめられる。図３および図４に示された実施例では、この材料溶融部３２が、接続管片１１の表面領域に、溶接シーム３１の近傍で生ぜしめられる。これによって、材料溶融部の冷却後に接続管片１１の軸線１１１と弁座支持体１２の軸線１２１とは、図４に示されているように再び互いに整合する。部分的な材料溶融部３２は、レーザを用いて生ぜしめられると有利である。材料溶融部の位置と、溶融深さと、材料溶融部３２の、周方向で見た長さとは、特性マップから取り出される。この特性マップ内には、これらの値が変位ａの方向および大きさに対応してファイルされている。この特性マップは経験により求められている。上述したように実施された最初の材料溶融部３２の形成が所望の結果をもたらさなかった場合、少なくとも１つの別の材料溶融部の形成が、第１の材料溶融部３２から（周方向で見て）小さな間隔を置いて実施される。

同様に接続管片１１と、弁座支持体１２とから組み立てられた構成部材１３の、図５に縦断面で示された実施例では、接続管片１１と弁座支持体１２との、材料接続式の結合前の接合が変えられている。接続管片１１と弁座支持体１２とは、もはや互いに突き合わせ式に載着されるのではなく、接続管片１１の減径された端部区分１１２が、形状接続式に弁座支持体１２内に進入している。材料接続式の結合、つまりこの場合にも溶接は、接続管片１１と弁座支持体１２とのオーバラップ領域で行われる。構成部材１３の、溶接後に生じる歪みは、既に述べたように補償される。

図６には、整直された細長い構成部材１３の別の実施例が側面図で示されている。この構成部材は、やはり管形の接続管片１１と、管形の弁座支持体１２とから組み立てられており、これらの接続管片１１と弁座支持体１２とは、溶接シーム３１の領域で材料接続式に互いに結合されている。弁座支持体１２は、所定の領域で電磁石１４により取り囲まれている。この電磁石１４の磁石ハウジング１８は、弁座支持体１２に溶接されている。燃料噴射弁としてのあとからの使用時に、構成部材１３は、図６に「Ａ」および「Ｂ」または「Ａ」および「Ｂ１」で示された箇所でシリンダヘッド孔内に固定される。これにより、弁座支持体１２の軸線１２１は、孔軸線と同軸的に位置調整されている。さらに、構成部材１３は、「Ｃ」で示された構成部材区分で燃料分配器の管片内に固定される。このためには、構成部材１３が、燃料分配器の、雌ねじ山を備えた管片内へのねじ込みのために、接続管片１１の端部に形成された雄ねじ山付き区分３３を有している。このような燃料分配器の１例は、欧州特許出願公開第１３５９３１７号明細書に開示されている。接続管片１１を弁座支持体１２に溶接する場合に構成部材が歪むので、構成部材区分Ｃが、緊締箇所ＡおよびＢの間もしくは緊締箇所ＡおよびＢ１の間の構成部材区分と同軸的に、つまり弁座支持体１２の軸線１２１とほぼ同軸的に位置調整されるように構成部材１３を整直させることが必要である。このことは、同じく構成部材１３の表面領域にレーザにより生ぜしめられる材料溶融部３２によって達成される。この材料溶融部３２は、構成部材１３に、構成部材区分Ｃと、構成部材区分Ｂ／Ａもしくは構成部材区分Ｂ１／Ａとの間の領域で設けられている。構成部材１３の同心性は、図６の箇所Ｃ１において測定される。

上記の整直方法は、燃料噴射弁のための接続管片と弁座支持体との溶接に制限されていない。むしろ任意の管、スリーブまたは別の細長いエレメントを、互いに材料接続式に結合させ、次いで上述のように整直させることができる。同じく、長さに沿って歪みを有する一体的な細長い構成部材も上記のように整直させることができる。

Claims (4)

1. 少なくとも２つの構成部材区分をもって、相互間隔を置いて配置された同軸的な２つの組込み箇所に嵌め込まれるべき細長い構成部材（１３）を整直させるための方法において、
   前記構成部材（１３）が、接合された少なくとも２つの構成部材部分から成っており、
   前記構成部材部分の接合を、前記構成部材部分の互いに向かい合った端面を付き合わせ式に載着することにより行い、
   接合された構成部材部分を、溶接により互いに結合し、
   前記構成部材区分の同軸性を検査し、該同軸性からの存在する偏差（ａ）を測定し、前記構成部材部分のうちの一方の構成部材部分の、前記構成部材区分の間に位置する表面領域に、半径方向および周方向で画定された少なくとも１つの材料溶融部（３２）を、該材料溶融部（３２）の冷却時に開始する軸方向の収縮により前記構成部材区分の同軸性が、少なくとも許容可能な範囲内で生ずるような大きさに形成し、この場合に、
   同軸性からの偏差（ａ）の大きさおよび方向を測定し、前記材料溶融部（３２）の形成を、前記構成部材（１３）の、測定された前記偏差（ａ）の方向に対して直径上で反対の表面領域で実施し、
   複数の材料溶融部（３２）を、両構成部材部分の結合箇所の近傍に、相互間隔を置いて周方向で相並んで形成することを特徴とする、細長い構成部材を整直させるための方法。
2. 前記材料溶融部（３２）の形成を、レーザによって実施する、請求項１項記載の方法。
3. 前記構成部材部分が、管またはスリーブのような中空円筒体である、請求項１または２記載の方法。
4. 互いに接合させかつ材料接続式に結合させたい構成部材部分として、燃料噴射弁の中空円筒状の接続管片（１１）と、磁石ハウジング（１８）を備えた電磁石（１４）により所定の領域にわたって取り囲まれた中空円筒状の弁座支持体（１２）とを使用し、嵌め込まれるべき構成部材区分を、一方では接続管片（１１）の自由端部に、他方では磁石ハウジング（１８）と、弁座支持体（１２）の、該磁石ハウジング（１８）とは反対側の端部とに対応配置させる、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。

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