JP6714660B2 - 自動車用高圧ポンプのための弁および高圧ポンプのための弁を製造する方法 - Google Patents

Description

本願は、自動車用高圧ポンプのための弁、特に自動車の内燃機関用の噴射システムのために流体を圧送するポンプのための弁に関する。本願はさらに、自動車用高圧ポンプのための弁、特にこのような弁を製造する方法に関する。

内燃機関用の燃料噴射システムは、流体、特にガソリンまたはディーゼルを内燃機関の流体タンクから噴射弁へ圧送する高圧ポンプを備えることができる。特に製造誤差が、弁の精度に影響を及ぼすことがある。

自動車用高圧ポンプのための、廉価で信頼できる弁を提供することが望まれている。さらに、信頼できる弁の廉価な製造を可能にする、自動車用高圧ポンプのための弁を製造する方法を提供することが望まれている。

少なくとも１つの実施形態では、自動車用高圧ポンプのための弁は、長手方向軸線とシール座とを備える第１のストッパ部材を有している。この弁は、長手方向軸線に沿って作用可能なアクチュエータ力を有するアクチュエータを有している。弁はピンを有しており、ピンは、第１のストッパ部材に対して相対的に、長手方向軸線に沿って可動である。ピンは、アクチュエータを介して作動可能である。弁は、シール部材を有している。弁は、ピンによりシール座に対して相対的に可動であり、これにより、弁を開閉することができるようになっている。弁は、第２のストッパ部材を有している。第２のストッパ部材は、第１のストッパ部材に固く固定されている。第２のストッパ部材は、シール部材に対するストッパを有している。ストッパは、長手方向軸線に沿ってシール座から離れるシール部材の運動を制限する。第２のストッパ部材は、第１のストッパ部材において規定された所定の位置に固定されている。シール座とストッパとは、規定された所定の相互間隔を有している。

弁は、例えば高圧ポンプ用の入口弁、体積流量調整弁または高圧ポンプを備えた燃料噴射システムにおいて使用される別の弁である。長手方向軸線に沿った２方向へのシール部材の運動を制限する２つのストッパ部材は、２つの別個の構成部材である。両ストッパ部材は、規定された所定の位置において互いに固定されており、これにより、規定された所定の間隔が保たれることになる。この規定された所定の間隔は、特に弁の組立中に測定される。これにより、両ストッパ部材の製造誤差が相殺され、シール部材の運動の制限に影響を及ぼすことが全くなくなるかまたは少なくなる。例えば、両ストッパ部材は接合法を用いて互いに結合されている。例えば、両ストッパ部材は共通の溶接結合部、共通の接着結合部、共通のろう接結合部、共通のプレス結合部および／または両ストッパ部材を確実に、規定された所定の位置において互いに結合する別種の結合部を有している。

弁行程とも呼ばれる、長手方向軸線に沿った、シール座とストッパとの間でのシール部材の運動は、特に規定された所定の位置または規定された所定の間隔の調整プロセスの精度に基づいてのみ、許容誤差を与えられる。個々の構成部材、特に両ストッパ部材の製造誤差は、無視し得る程度のものである。

少なくとも１つの実施形態では、第２のストッパ部材はスリーブである。スリーブの側壁は、第１のストッパ部材に固定されている。ストッパは、スリーブの底部領域に形成されている。底部領域は、側壁に対して横方向に、かつ特に長手方向軸線に対しても横方向に延在している。つまり、比較的単純な幾何学形状を有する構成部材を使用することができる。第１および／または第２のストッパ部材はそれぞれ、特に特殊鋼から成っている。例えば、第２のストッパ部材は打抜き曲げ部材であり、かつ／または金属射出成形（英：metal injection molding）により製造されている。

少なくとも１つの実施形態では、第１のストッパ部材は、内部に第２のストッパ部材が部分的に配置された溝を有している。この溝は、組立中に第２のストッパ部材を第１のストッパ部材に向かって押しずらすことを可能にする。さらに溝は、第１のストッパ部材の異なる複数の位置に第２のストッパ部材を固定することを可能にし、これにより、規定された所定の間隔が保たれる。

少なくとも１つの実施形態では、シール部材はディスク形を有している。特にシール部材は、ディスク形に平たく、長手方向軸線に体して横方向に広がっている。シール部材がストッパに接触しているとき、シール部材の、シール座に面した表面は、シール座に対して規定された所定の中間室を有している。これにより、流体が流れることのできる最大開放横断面が、シール座とシール部材の表面との間で規定されることになる。この最大開放横断面は、規定された所定の中間室の構成部材の製造誤差には左右されない。

少なくとも１つの実施形態では、本願による弁は、ガソリン高圧ポンプの入口弁として用いられる。ガソリン高圧ポンプは、例えば２００ｂａｒ〜５００ｂａｒ以上の圧力を提供するために設けられている。

少なくとも１つの実施形態では、自動車用高圧ポンプのための弁を製造する方法には、長手方向軸線とシール座とを備える第１のストッパ部材を準備することが含まれる。長手方向軸線に沿って作用可能なアクチュエータ力を有するアクチュエータを準備する。ピンと、シール部材と、シール部材に対するストッパを備えた第２のストッパ部材とを準備する。ピンは、部分的に第１のストッパ部材内に配置され、ピンは、第１のストッパ部材に対して相対的に、長手方向軸線に沿って可動でありかつアクチュエータを介して作動可能である。シール部材は、第１のストッパ部材と第２のストッパ部材との間に配置され、弁を開閉するために、シール部材は、ピンによりシール座に対して相対的に可動である。第１のストッパ部材と第２のストッパ部材とは、互いに相対的に長手方向軸線に沿って押しずらされる。これにより、シール座とストッパとの間の間隔が変化する。この間隔が、規定された所定の間隔に相当する場合に、第２のストッパ部材を、第１のストッパ部材に固定する。これにより、シール座とストッパとの間の間隔は常に、構成部材の製造誤差に左右されずに、規定された所定の値に調整されることになる。例えば構成部材の製造中に生じる、構成部材の製造誤差は、本願による方法に基づき相殺され、特にシール座とストッパとの間の間隔に影響を及ぼすことはまったくまたは極僅かにしかない。

例えば上記の方法により、本願の枠内で説明したような少なくとも１つの実施形態による弁が製造される。

少なくとも１つの実施形態では、押しずらし中に、シール部材はストッパに対して押圧される。シール部材とシール座との間の中間室が、押しずらしにより変化させられる。中間室が、規定された所定の中間室に相当する場合に、第２のストッパ部材を第１のストッパ部材に固定する。これにより、シール座とシール部材、特にシール部材の、シール座に面した表面との間に供与可能な最大開放横断面が、構成部材の製造誤差に左右されずに、規定された所定の値に調整されることになる。例えば、規定された所定の間隔および／または規定された所定の中間室は、ゲージにより規定される。ゲージは、押しずらし中に、両ストッパ部材間および／またはシール部材と第１のストッパ部材との間に配置され、これにより、規定された所定の間隔および／または規定された所定の中間室を規定する。

例えば、第２のストッパ部材を第１のストッパ部材に固定することには、溶接、接着、ろう接、プレスおよび／または別の結合法が含まれる。

第１のストッパ部材は、例えば金属の射出成形により製造される。代替的にまたは付加的に、第２のストッパ部材も金属の射出成形により製造される。この金属は、特に特殊鋼である。

別の複数の実施例では、第１のストッパ部材および／または第２のストッパ部材は、打抜き曲げ加工により製造される。

別の利点、特徴および改良は、図面に関して説明する以下の例から明らかである。その中で、同一の、同種の、および同じ作用を有する部材には、同一の符号が付されていてよい。

１つの実施例による弁を示す概略図である。 １つの実施例による弁の詳細を示す概略図である。 １つの実施例による製造方法のフローチャートを示す図である。

図１には、１つの実施例による弁１００の概略図が示されている。図示の実施例に基づく弁１００は、ガソリン用燃料圧送システムの高圧ポンプ１０１の入口弁として用いられる。例えば体積流量調整弁および／または圧力調整弁としての、弁１００の別の用途も可能である。

高圧ポンプ１０１は特に、ガソリンまたはディーゼル等の燃料を、自動車の燃料タンクから内燃機関へ圧送するために設けられている。例えば、燃料はインジェクタにより内燃機関の燃焼室内に噴射される。

弁１００は、例えば高圧ポンプ１０１の圧送室１２０内の流体を調量供給するために設けられている。開かれた弁１００において、流体は、流体タンクに面した入口１２２から、圧送室１２０に面した出口１２３に向かって流れることができる。弁１００は特に、高圧ポンプ１０１の圧送圧力に抗して開かれたままであってもよく、これにより流体は、圧送室１２０から弁１００を通り、燃料タンクに向かって流れることもできる。

弁１００は、アクチュエータ１０５を有している。アクチュエータ１０５は、例えば電磁アクチュエータである。アクチュエータ１０５は、アクチュエータ力１０６が長手方向軸線１０４に沿って作用するように形成されている。アクチュエータ１０５はコイル１２４を有しており、コイル１２４には電流を供給することができる。アクチュエータ１０５はさらに、コイル１２４の内部に配置された磁極鉄心１２５を有している。アーマチュア１２６は、磁極鉄心１２５に対して相対的に、長手方向軸線１０４に沿って可動である。

例えば弁１００は、アクチュエータ１０５と、アクチュエータ１０５を介して切り換えられる液圧システムとを組み合わせて構成された、切換弁である。機能的には、例えば液圧システムの２つの切換状態、すなわち開放状態と閉鎖状態とが実現される。

アクチュエータ１０５において、磁極鉄心１２５とアーマチュアとは、アクチュエータばね１２７により、非通電状態では間隔をあけて保持される。コイル１２４に電流が流れることにより、コイル１２４内に磁界が形成される。この磁界は、包囲している金属構成部材内へ誘導され、これにより、アーマチュア１２６と磁極鉄心１２５との間にアクチュエータ力１２６が形成される。このアクチュエータ力１２６により、特に圧縮ばねとして形成されたアクチュエータばね１２７のばね力が克服される。アクチュエータ力１０６は弁１００のピン１０７に伝達され、これにより液圧システムが制御されるようになっている。

図２には、液圧システムまたはパッシブユニットとも呼ぶことができる弁１００の、詳細な概略図が示されている。

弁１００は、第１のストッパ部材１０２を有している。このストッパ部材１０２は、長手方向軸線１０４に沿ってアクチュエータ１０５に面している。弁１００は、第２のストッパ部材１０３を有している。第２のストッパ部材１０３は、作動準備状態では圧送室１２０に面している。第１のストッパ部材１０２は、長手方向軸線１０４に沿ってアクチュエータ１０５と第２のストッパ部材１０３との間に配置されている。

第１のストッパ部材１０２は環状に形成されている。第１のストッパ部材１０２は、アクチュエータ１０５とは反対の側にシール座１１８を有している。

第２のストッパ部材１０３は、スリーブ１１１の形態を有している。特に実質的に長手方向軸線１０４に沿って方向付けられた側壁１１２は、少なくとも部分的に、第１のストッパ部材１０２と接触している。第２のストッパ部材１０３の底部領域１１３は、長手方向軸線１０４に対して横方向に向けられており、第２のストッパ部材１０３は、作動準備状態では圧送室１２０の方に閉じられている。底部領域１１３にはストッパ１０９が形成されている。ストッパ１０９は、特に第１のストッパ部材１０２に面している。例えばストッパ１０９は、段部、突出部または別の幾何学形状により形成されている。

長手方向軸線１０４に沿って、シール座１１８とストッパ１０９との間には、ディスク状のシール部材１０８が設けられている。このシール部材１０８がシール座１１８に当接すると、流体流は弁１００によって特に遮断される。弁１００による流体流の解放のために、シール部材１０８が、例えばアクチュエータ力１０６により、シール座１１８から離間されて配置される。シール座１１８と、シール部材１０８の、シール座１１８に面した表面１１６との間の中間室を通り、流体は出口１２３に向かって流れることができる。

複数の実施例では、底部領域１１３とシール部材１０８との間に、ばね１１９が配置されている。ばね１１９は、シール部材１０８を長手方向軸線１０４に沿ってアクチュエータ１０５の方向で、シール座１１８に向かって押圧している。

第１のストッパ部材１０２と第２のストッパ部材１０３とは、第２のストッパ部材１０３の側壁１１２の領域と、第１のストッパ部材１０２の溝１１４の領域とにおいて互いに結合されている。溝１１４は、特に長手方向軸線１０４を中心として環状に形成されていて、アクチュエータ１０５とは反対の側に向かって開いている。つまり、第１のストッパ部材１０２は、溝１１４の内側を画定する環状と突出部１２８を有している。長手方向軸線１０４に沿って伸ばされた突出部１２８と、長手方向軸線１０４に沿って方向付けられた側壁１１２とは、互いに接触している。接合技術を用いて形成された結合部により、第２のストッパ部材１０３は第１のストッパ部材１０２に固定されている。

第２のストッパ部材１０３は、第１のストッパ部材１０２に対して相対的に規定された所定の位置で、第１のストッパ部材１０２に固定されている。特にこの位置は、シール座１１８とストッパ１０９との間の所定の間隔１１０に基づいて規定されている。代替的にまたは付加的に、長手方向に沿って見て、シール部材１０８がアクチュエータ１０５から最大に離された位置に配置される場合には、この位置は、表面１１６とシール座１１８との間に設定された所定の中間室１１７に基づいて規定される。

製造中に所定の中間室１１７および／または所定の間隔１１０を維持するために、例えばゲージ１２１が用いられる。第２のストッパ部材１０３が第１のストッパ部材１０２に固く結合される前に、所定の間隔１１０および／または所定の中間室１１７が、ゲージ１２１により調整される。次いで、第１のストッパ部材１０２と第２のストッパ部材１０３とが互いに固く結合され、これにより、所定の間隔１１０および／または所定の中間室１１７が、弁１００用に調整されることになる。

ゲージ１２１は、明示しない別の実施例では、シール部材１０８の表面１１６と、第１のストッパ部材１０２の、長手方向軸線１０４に沿ってシール部材１０８とは反対の側の上面との間の間隔を規定するように、形成されている。このことは特に、第１のストッパ部材１０２が極めて正確に製造された旋削部品であり、シール座１１８が例えば研削されている場合に可能である。

本願に基づく弁１００は、長手方向軸線１０４に沿ったシール部材１０８の軸方向運動（弁行程とも言う）の制限を正確に調整することを可能にする。シール部材１０８は、ストッパ１０９とシール座１１８との間で軸方向に可動である。シール部材１０８の最大の軸方向運動は、本願に基づく弁１００では、まず第１に製造に基づいて影響を及ぼされるのではなく、特に個別の構成部材の製造に基づいては変化しない。構成部材、特に２つのストッパ部材１０２，１０３および／またはシール部材１０８の製造に起因する製造誤差は、例えばゲージ１２１によって所定の間隔１１０および／または所定の中間室１１７を調整することで相殺される。これにより、磁気的な行程における許容誤差の追加を省くことができる。さらに、例えばピン１０７における追加のストッパを省くこともできる。

シール部材１０８の行程は、溝１１４およびスリーブ１１１を介して、特に２つのストッパ部材１０２および１０３相互の相対的な位置を介して調整可能である。

図３には、１つの実施例による弁１００のための製造方法のフローチャートが示されている。ステップ２０１では、アクチュエータ１０５、ピン１０７、第１のストッパ部材１０２、第２のストッパ部材１０３およびシール部材１０８を準備する。

例えば、第１のストッパ部材１０２および／または第２のストッパ部材１０３は、いわゆるＭＩＭ（metal injection molding、金属射出成形）により製造される。これにより、両ストッパ部材１０２，１０３用に、特に複雑な幾何学形状も製造することができる。このことは、大量の個数を製造する場合に、特に経済的である。

代替的にまたは付加的に、第１のストッパ部材１０２および／または第２のストッパ部材１０３は、打抜き曲げ加工により製造される。特に、第１のストッパ部材１０２も、第２のストッパ部材１０３も、シール部材１０８も、それぞれ特殊鋼から製造される。

ステップ２０２では、ピンを部分的に、第１のストッパ部材１０２内に配置する。ピン１０７は、特に長手方向軸線１０４に沿って方向付けられており、ストッパ部材１０２に対して相対的に可動である。例えば、ピン１０７はアクチュエータ１０５に結合され、これにより、アクチュエータ力１０６および／またはばね１２７のばね力が、シール部材１０８に伝達される。

ステップ２０３では、シール部材１０８を第１のストッパ部材１０２と第２のストッパ部材１０３との間に配置する。シール部材１０８は、特にシール座１１８とストッパ１０９との間に配置される。

ステップ２０４では、第１のストッパ部材１０２と第２のストッパ部材１０３とを、互いに対して相対的に、長手方向軸線１０４に沿って押しずらす。両ストッパ部材１０２，１０３は、シール座１１８とストッパ１０９との間の間隔が変化するように、互いに押しずらされる。シール座１１８とストッパ１０９との間の間隔を規定するために、例えばゲージ１２１が予め与えられている。両ストッパ部材１０２，１０３は、シール座１１８とストッパ１０９との間の間隔が、例えばゲージ１２１により規定された所定の間隔１１０に相当するまで、互いに相対的に押しずらされる。

ステップ２０５では続いて、第２のストッパ部材１０３を、第１のストッパ部材１０２において規定された間隔１１０に対応する位置に固定する。

代替的にまたは付加的に、ステップ２０４では、シール座１１８とシール部材１０８の表面１１６との間の中間室を、この中間室が例えばゲージ１２１により規定される所定の中間室１１７に相当するまで、変化させる。

つまり、この製造方法の精度が、シール部材１０８の行程の許容誤差、特に間隔１１０および／または中間室１１７の許容誤差を規定する。よって、例えば製造中に発生する各構成部材の製造誤差を相殺することができる。シール部材１０８の行程が、特に各構成部材の製造誤差に左右されることがないかまたは可能な限りない。

図３に示した製造方法は、特に廉価である。例えば、比較的大きな製造誤差を有する個々の構成部材が製造されてよい。このこともまた、構成部材費の削減をもたらす。構成部材の比較的大きな個別製造誤差は、本願による方法に基づき相殺される。さらに、アクチュエータ１０５と、特に電磁石とに比較的大きな製造誤差が供与されずに済む。よってアクチュエータ１０５と、特に電磁石とを、より小型に形成可能である。これにより、費用削減を達成することができる。さらに、より小さな構成空間も可能である。複数の弁１００の製造では、個々の弁１００の間のばらつきが減少する。なぜなら、各弁１００の切換時間に、あまりばらつきがないからである。弁１００の切換時間は、シール部材１０８の行程によって直接に影響を及ぼされる。さらに、圧力降下の変動が弁１００にわたり比較的少なく、特に燃料ポンプ１０１における入口弁として使用した場合、充填挙動があまり変動しない。これにより、弁１００を全体的に、比較的小型に設計することができる。

弁１００は、複数の実施例では無電流状態で開く弁である。別の複数の実施例では、弁１００は無電流状態で閉じる弁として形成されている。

Claims (8)

1. 自動車用高圧ポンプ（１０１）のための弁（１００）であって、
   長手方向軸線（１０４）およびシール座（１１８）を備える第１のストッパ部材（１０２）と、
   前記長手方向軸線（１０４）に沿って作用可能なアクチュエータ力（１０６）を有するアクチュエータ（１０５）と、
   前記第１のストッパ部材（１０２）に対して相対的に前記長手方向軸線（１０４）に沿って可動であって、前記アクチュエータ（１０５）を介して作動可能であるピン（１０７）と、
   前記ピン（１０７）により前記シール座（１１８）に対して相対的に可動であり、これにより、前記弁（１００）を開閉するシール部材（１０８）と、
   第２のストッパ部材（１０３）であって、前記第１のストッパ部材（１０２）に固く固定されていて、前記シール座（１１８）から離れる方向への前記長手方向軸線（１０４）に沿った前記シール部材（１０８）の運動を制限するために、該シール部材（１０８）に対するストッパ（１０９）を有しており、前記第１のストッパ部材（１０２）において規定された所定の位置に固定されており、これにより、前記シール座（１１８）と前記ストッパ（１０９）とが、規定された所定の相互間隔（１１０）を有している、第２のストッパ部材（１０３）と、
   を有しており、
   前記第２のストッパ部材（１０３）は、側壁（１１２）を有しているスリーブ（１１１）であり、前記ストッパ（１０９）は、前記側壁（１１２）に対して横方向に延在する底部領域（１１３）に形成されており、
   前記第１のストッパ部材（１０２）は、内部に前記側壁（１１２）が部分的に配置された溝（１１４）を有しており、
   前記第２のストッパ部材（１０３）を前記第１のストッパ部材（１０２）に固定する前に、前記シール座（１１８）と前記ストッパ（１０９）との間隔は、前記溝（１１４）と前記側壁（１１２）との相対的な位置を介して調整することによって調整可能である、弁。
2. 前記シール部材（１０８）はディスク形を有しており、該シール部材（１０８）が前記ストッパ（１０９）に接触しているとき、前記シール部材（１０８）の、前記シール座（１１８）に面した表面（１１６）は、前記シール座（１１８）に対して規定された所定の中間室（１１７）を有している、請求項１記載の弁。
3. ガソリン高圧ポンプの入口弁としての、請求項１または２記載の弁の使用。
4. 自動車用高圧ポンプ（１０１）のための弁（１００）を製造する方法であって、
   長手方向軸線（１０４）およびシール座（１１８）を備える第１のストッパ部材（１０２）と、前記長手方向軸線に沿って作用可能なアクチュエータ力（１０６）を有するアクチュエータ（１０５）と、ピン（１０７）と、シール部材（１０８）と、該シール部材（１０８）に対するストッパ（１０９）を備えた第２のストッパ部材（１０３）とを準備するステップと、
   前記ピン（１０７）を、部分的に前記第１のストッパ部材（１０２）内に配置して、前記ピン（１０７）を、前記第１のストッパ部材（１０２）に対して相対的に、前記長手方向軸線（１０４）に沿って可動にし、かつ前記アクチュエータ（１０５）を介して作動可能にするステップと、
   前記シール部材（１０８）を、前記第１のストッパ部材（１０２）と前記第２のストッパ部材（１０３）との間に配置して、前記弁（１００）を開閉するために、前記シール部材（１０８）を、前記ピン（１０７）により前記シール座（１１８）に対して相対的に可動にするステップと、
   前記第１のストッパ部材（１０２）と前記第２のストッパ部材（１０３）とを、互いに相対的に前記長手方向軸線（１０４）に沿って押しずらすステップと、これにより、
   前記シール座（１１８）と前記ストッパ（１０９）との間の間隔を変化させるステップと、
   前記間隔が、規定された所定の間隔（１１０）に相当する場合に、前記第２のストッパ部材（１０３）を、前記第１のストッパ部材（１０２）に固定するステップと、
   を含み、
   前記第１のストッパ部材（１０２）は、溝（１１４）を有しており、
   前記第２のストッパ部材（１０３）は、側壁（１１２）を有しているスリーブ（１１１）であり、前記ストッパ（１０９）は、前記側壁（１１２）に対して横方向に延在する底部領域（１１３）に形成されており、前記側壁（１１２）は、前記溝（１１４）内を前記長手方向軸線（１０４）に平行な方向で相対的に移動可能であり、
   前記シール座（１１８）と前記ストッパ（１０９）との間の間隔を変化させるステップは、前記溝（１１４）と前記側壁（１１２）との相対的な位置を介して調整することによって実行される、方法。
5. 前記押しずらしの最中に、前記シール部材（１０８）を前記ストッパ（１０９）に対して押圧するステップと、
   前記押しずらしにより、前記シール部材（１０８）と前記シール座（１１８）との間の中間室を変化させるステップと、
   前記中間室が、規定された所定の中間室（１１７）に相当する場合に、前記第２のストッパ部材（１０３）を前記第１のストッパ部材（１０２）に固定するステップと、
   を含む、請求項４記載の方法。
6. 前記固定には、溶接、接着、ろう接、およびプレスのうちの少なくとも１つが含まれる、請求項４または５記載の方法。
7. ゲージ（１２１）による、前記規定された所定の間隔（１１０）の規定を含む、請求項４から６までのいずれか１項記載の方法。
8. 前記第１のストッパ部材（１０２）および／または前記第２のストッパ部材（１０３）の準備には、金属の射出成形が含まれる、請求項４から７までのいずれか１項記載の方法。