JP6806782B2 - 高圧燃料ポンプ用のデジタル入口弁 - Google Patents

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Description

本発明は、高圧ポンプのポンプ室から排出される加圧燃料を計量するためのデジタル入口弁に関する。
特許文献1は、自動車の燃料噴射装置の高圧燃料ポンプにおける燃料入口を制御するための電磁デジタル入口弁(以下DIV)を開示している。ポンプには、燃料入口の開状態と閉状態との間を交互に切り替える受動的な入口弁部材が設けられている。DIVは、DIVに通電されていない場合に弁部材を開位置にし、DIVに通電した場合に弁部材にかかる力を取り除くことによって、弁部材と協働して、後者の状況では、入口弁部材は、圧縮チャンバ内の燃料圧力の関数としてパッシブモードで動作する。
DIVに通電すると、磁性電機子は平行移動してエアギャップを閉じ、この寸法精度は、DIVとポンプの性能にとって重要である。先行技術のDIVは、ポンプの上に部品ごとに組み立てられており、前記エアギャップは、特定の構成要素について測定される一連の寸法の結果である。製造上の部品間のばらつきと従来技術のこのDIVで達成可能な精度は、今日の性能要件と両立しなくなっている。
英国特許出願公開第1502693号明細書
したがって、本発明の目的は、モジュール設計概念を有するDIVを提供する上での上記の問題を解決することである。
第1の態様では、本発明は、デジタル入口弁(以降、DIV)の磁性電機子モジュールに関し、本体モジュールと作動モジュールとを含み、モジュールは、DIVを形成し、使用中に、燃料ポンプの入口弁部材と協働し、弁部材は、ポンプの圧縮チャンバ内の燃料入口を制御するために、開状態と閉状態との間を切り替える。
有利には、磁性電機子モジュールは、
‐ 筒状ベース部および細長いシャフトを有する磁性電機子部材であって、シャフトは、ベース部の上面から突出し、主軸に沿って遠位端に向かって延在する、磁性電機子部材と、
‐ 下面から上面に軸方向に延びる外側筒状面を有する管状の筒形スリーブであって、スリーブは、両面に開口する軸方向貫通ボアを有し、スリーブは、前記ボアに係合するシャフトに摺動可能に配置され、スリーブの下面は、電機子の基部の上面に対向する、スリーブと、
‐ シャフトに係合および固定された軸方向開口部が設けられた中央部から径方向に延びるディスク状フランジ部が設けられたスプリングシートを形成するフランジソケットであって、フランジ部は、シャフトから径方向に延在し、スリーブの状面に対向する下面と、コイルスプリングを受け入れるように適合された上面とを有する、フランジソケットと、
を備える。
フランジは、スリーブの下面が電機子ベース部材の上面の近位に当接する第1の極限位置と、スリーブの上面がスプリングシートの下面に近接して当接する第2の極限位置との間でシャフトに沿ってスリーブが自由に並進できる位置に固定される。
このDIVのモジュール設計は、エアギャップの直接的な制御を有利に可能にする。
代替案では、シャフトには、シャフト直径よりも小さい直径を有する頂部が設けられ、フランジが当接するように位置決めされる肩面を形成する。
また、スプリングシートは、シャフトと干渉する状態で圧入される。
代替案では、筒状ベース部と細長いシャフトとは別個の構成要素であり、シャフトはベース部に固定されている。
他の代替案では、磁性電機子はモノブロックであり、細長いシャフトはベース部と一体である。
第2の態様では、本発明は、使用時に上述された磁性電機子モジュールと協働するように適合されたDIVの本体モジュールに関する。本体モジュールは、
‐ 周辺小壁によって囲まれた横方向平面壁を有するベースプレート部材であって、横方向平面壁は、下面および前記平面壁の対向する上面に開口する軸方向貫通孔が設けられ、周壁は、ポンプの上面にDIVを配置するよう適合され、平面壁の下面は、ポンプ上面に面し、入口弁部材は、前記ポンプ上面から軸方向に突出する、ベースプレート部材と、
‐ 中央筒状通路を画定する外面および内面を有する筒状壁を有する非磁性管状リングであって、壁は下縁から上縁まで軸方向に延び、下縁はベースプレートに固定されて、ベースプレートの軸方向貫通孔がリングの中央通路と位置合わせされる、非磁性管状リングと、
‐ 下面から上面へ軸方向に延在する外側筒状面を有する磁性筒状本体であって、磁性筒状本体には、下面に開口する軸方向ブラインドボアが設けられ、上面に近接する下端部に向かって本体の内側で軸方向に延在し、本体の下面はリングの上縁に固定されており、ブラインドボアは、ベースプレートの軸方向貫通孔およびリングの中央通路と軸方向Xに位置合わせされている、磁性筒状本体と、
を備える。
また、本体の筒状外面は、非磁性リングの外面と同一平面上にある。
また、ベースプレート部材、筒状リング、および磁性本体とは、互いに溶接されている。
第3の態様では、本発明は、上述された本体モジュールと共に上述された磁性電機子モジュールの相補的アセンブリを含む電機子・本体モジュール構成に関する。前記電機子・本体モジュールは、
‐ コイルバネが、ボアの下端の近位のブラインドボア内に配置され、
‐ 管状の筒状スリーブが磁性筒状本体のブラインドボアに挿入されて固定され、コイルバネがボアの下端とスプリングシートとの間でブラインドボア内で軸方向に圧縮され、コイルバネが電機子モジュールを第2の極限位置に付勢する。
一実施形態では、スリーブは、ブラインドボアに干渉する状態で圧入される。
第4の態様では、本発明は、使用時に上述された電機子・本体モジュールアセンブリと協働するように適合されたDIVの作動モジュールに関する。作動モジュールは、カバー部材の内部に固定されて封入された電気ソレノイドを備え、ソレノイドは、通電されると使用時に、磁性電機子を引き付けて変位させるよう構成された磁場を生成する。
ソレノイドは、本体モジュール上に係合するように適合された中央開口部を画定するトロイダルであり、非磁性リングが、中央開口部の内側にある。
カバー部材の壁は、本体モジュールを受け入れるように構成された多部分内部空間を画定し、第1頂部閉鎖部は、磁性筒状本体を相補的に受け入れるように形成され、第2中間部は、ソレノイドを相補的に受け入れるように形成され、第3開口底部は、ベースプレート上の相補的な係合および固定のために形成されている。
第5の態様では、本発明は、作動モジュール内に封入された電機子・本体モジュールの相補的アセンブリを含むデジタル入口弁DIVに関し、非磁性リングがソレノイドの中央に配置され、カバーの第3開口部は、ベースプレートに相補的に配置され、使用時には、DIVは、電機子モジュールを第1の位置に配置することによって入口弁部材を開状態に付勢することができ、ソレノイドが通電されると、磁場は、コイルバネをさらに圧縮する第2の極限位置に電機子モジュールを引き付けて、DIVは燃料入口を閉じることを可能にする。
本発明はまた、上述したような磁性電機子モジュールを組み立てる方法に関する。この方法は、
a)磁性電機子部材を提供するステップと、
b)管状の筒状スリーブを提供するステップと、
c)フランジソケットを提供するステップと、
d)スリーブを電機子の細長いシャフト上に摺動可能に係合し、スリーブの下面が電機子のベース部分の上面に面するステップと、
e)ソケットの中央部分の軸方向開口部にシャフトを係合させることによってフランジソケットを前記シャフトに圧入するステップであって、ディスク状フランジの下面がスリーブの上面に面する、ステップと、
f)フランジの下面とスリーブの上面との間、またはスリーブの下面と電機子部材ベース部分の上面との間に所定のエアギャップAが開いたままになるように、シャフトのソケットの位置を調整するステップと、
を備える。
本発明はまた、電機子・本体モジュールを組み立てる方法に関する。この方法は、
g)請求項に記載の方法に従って組み立てられた電機子モジュールを提供するステップと、
h)請求項に記載の本体モジュールを提供するステップと、
i)電機子・本体モジュール構成を次のようにして組み立てるステップと、
j)本体モジュールの前に電機子モジュールを配置するステップであって、シャフトが前記ブラインドボアと軸方向に整列し、スプリングシートがブラインドボア開口部に近接する、ステップと、
k)コイルバネがボアのブラインド端部とスプリングシートとの間で軸方向に圧縮され、スプリングが電機子モジュールを第1の極限位置に付勢するように、スプリングシートがボアに自由に入り、次いでスリーブがボアと干渉するように圧入されることによって電機子モジュールを係合するステップと、
を備える。
本発明はまた、DIVを組み立てる方法に関する。この方法は、
l)請求項に記載された方法に従って組み立てられた電機子・本体モジュールを提供するステップと、
m)請求項に記載の作動モジュールを提供するステップと、
n)作動モジュールの前に電機子・本体モジュールを配置するステップであって、磁性筒状本体は、カバー部材の開口底部に面する、ステップと、
o)電機子・本体モジュールを作動モジュールに係合させるステップであって、磁性筒状本体は、カバー部材の第1頂部閉鎖部内に適合し、非磁性リングは、トロイダルソレノイドの中央開口部に適合する、ステップと、
を備える。
以下、本発明を添付図面を参照して例として説明する。
本発明によるデジタル入口弁(DIV)を備えた燃料ポンプの軸方向断面図である。 図1のDIVの軸方向断面図である。 図2のDIVのブロック図である。 図1〜図3のDIVの電機子モジュールを組み立てるステップである。 図1〜図3のDIVの電機子モジュールを組み立てるステップである。 図1〜図3のDIVの電機子モジュールを組み立てるステップである。 図1〜図3のDIVの電機子モジュールを組み立てるステップである。 図1〜図3のDIVの本体モジュールである。 図7の電機子センブリを図8の本体モジュールに組み付けるステップである。 図7の電機子センブリを図8の本体モジュールに組み付けるステップである。
自動車では、数バール圧力の燃料が低圧タンクから噴射装置の燃料ポンプ10部分に流れる。燃料は、圧縮チャンバ14内で加圧され、内燃機関の燃焼室に燃料を噴霧する燃料インジェクタに向けて出口16を介して流入する前に、入口12を介してポンプ10に入る。
本発明は、複数の分野で利用される多くのタイプの電磁アクチュエータによって実施することができるが、自動車ディーゼル噴射装置の高圧ディーゼル燃料ポンプ部分に設けられたデジタル入口弁が最初に考えられてきた。
図1に示す周知のタイプの燃料ポンプ10には、ブラインドボア内でポンプ軸Xに沿って往復動するピストンシャフトが設けられ、ブラインドボアは、ボアのブラインド端部の近位の圧縮チャンバ14を画定する。入口12は、入口弁部材18によって制御され、入口弁部材は、圧縮チャンバ14内に新鮮な燃料の導入を可能にする開状態OSと、そのような導入を禁止する閉状態CSとの間を切り替えるように適合されている。典型的には、入口弁部材18は、入口チャネルと圧縮チャンバ14との間の燃料圧力差の影響下で切り替えられることを意味する受動弁である。ピストンシャフトが圧縮チャンバの低圧燃料を吸入すると、入口弁部材18は開状態OSに切り替わり、ピストンが燃料の圧縮を開始すると閉状態CSに戻る。
入口弁部材18は、圧縮チャンバ14の頂部に配置されたヘッド20、およびポンプの本体を貫通して軸方向Xに延び、ポンプの上面24から突出するステム22を有するポペット弁である。上面24の面とステム22に固定されたスプリングシート28との間で圧縮された弁ばね26が、入口弁部材18を閉状態CSに向かって上方に付勢する。
説明を容易にし、明確にするために、「上向き、上、下・・・」などの用語は、図1の任意のおよび非限定的な向きに関して利用される。
DIVと略記されるデジタル入口弁30は、入口弁部材18と協働するように入口弁部材18の真上に、ポンプの上面24に配置された電磁アクチュエータである。
図3のブロック図は、DIV30の一般的構造を詳細に示し、DIV30は、電機子・本体モジュール34と協働する作動モジュール32を備え、電機子・本体モジュール34は、本体モジュール38と協働する磁性電機子モジュール36を備える。モジュールのそれぞれは、モジュールを形成するために共に組み立てられた特定のものを含み、すべてのモジュールが利用可能になると、それらは互いに組み立てられてDIVを作成する。
各モジュール32〜38について、図4〜図10を参照して説明する。
ここで図4〜図7を参照して説明される電機子モジュール36は、磁性電機子40と、シャフト42と、スリーブ44と、スプリングシート46を形成するフランジソケットとを備えている。
磁性電機子40は、カップ状の筒状磁性ベース部分48と細長いシャフト42との固定されたアセンブリを含む。ベース部分48は、横方向上面52を画定する上壁50と、直径D56を有し、下側環状面58から横方向上面52まで軸方向Xに延びる外面56を画定する周辺筒状壁54とを有する。壁50,54は、下面58の中心に開口し、上面52に近接する横方向底面62を有する深い凹部60を画定する。内径D64を有する貫通ボア64は、上壁50を軸方向に貫通し、凹部の底面62および電機子の上面52に開口する。
ボア64は、好ましくは貫通ボアであるが、代替的に、上面52にのみ開口するブラインドボアとすることができる。
本発明とは直接関係がないが、電機子ベース部分48には、使用時に燃料が流れ、電機子のいずれかの側で圧縮されないいくつかの大きなチャネル65が設けられている。
この説明の文脈において、「横方向」は、ポンプ軸Xに垂直な方向を明示的に指定し、「横方向面」は軸Xに垂直である。さらに、「軸方向・・」は、ポンプ軸Xの方向を指す。
細長いシャフト42は、ポンプ軸Xに沿って延在し、直径D42を有する筒状であり、ボア直径D64よりわずかに大きい、より大きい直径D66と、電機子の上壁48の厚さに略等しい軸方向高さを有する短いヘッド66が端部に設けられている。
図4に示すように、シャフトのヘッド66は、電機子のボア64に干渉する状態で圧入される。圧入の締め代は、ボアとシャフトヘッドの直径D64、D66のわずかな差に起因する。当業者は、シャフト42が電機子40内に永久的に固定されるような直径差、また鋭いエッジを避けるための面取りのような他の製造上の詳細を容易に決定するであろう。図4では、シャフト42がベース部分48に下方に挿入されているが、ヘッド66を凹部60から押し上げる上方への組み立ても可能である。
磁性電機子40の完全な同心性を確実にするために、シャフト42を電機子ベース48に組み立てた後に、シャフト42の直径D42、および電機子ベース部分の外面56の直径D56を確定するため、および電機子ベース部分48に対するシャフト42の完全な支承を確実にするために、最終組み立てステップを行うことができる。
代替的に、ヘッド66は、シャフト42の残りの部分と正確に同じ直径であってもよく、またはシャフト、圧入固定の原理が同一のままシャフトよりも小さな直径であってもよい。
この場合、締り嵌めを必要としない溶接などの他の可能な固定手段も知られている。さらに、シャフトは、単一のモノブロック電機子を形成するよう磁性ベース部分と一体であってもよい。
ここで説明するスリーブ44は、直径D68の、横方向下面70から横方向上面72に軸方向Xに延びる筒状外面68を有する筒状部材である。図に示された代替案では、スリーブの外側筒状面68には、中央アンダーカットが設けられていることが分かる。スリーブ44は、この外面68と干渉した状態で圧入されるため、アンダーカットにより直径D68の製造と制御が容易になる。スリーブ44にはさらに、直径D74を有し、下面70および上面72の両方に開口する軸方向貫通ガイドボア74が設けられている。前記直径D74は、シャフト直径D42よりも僅かに大きいので、スリーブをシャフト42に自由に係合させることができ、その上を摺動可能に案内することができ、スリーブの下面70は、電機子の上面52に面する。
また、本発明には直接関係しないが、スリーブ44には軸に平行な少なくとも1つのチャネルが設けられており、チャネルは、スリーブの両側で燃料を圧縮せずに、流体を移送することを容易にする。
図6および図7に示す代替案では、スリーブ44の下面70には、ボア74の開口部を取り囲む小さな環状突起75が設けられている。シャフト42に大きなヘッド66が設けられている代替案では、この環状突起75は、シャフトヘッドの直径D66よりもわずかに小さい外径を有しているので、使用時に前記突起75が前記ヘッド66と接触することにより、電機子40とスリーブ44との間の当接が行われる。これにより、表面の打撃を最小限に抑える材料の互換性のある選択が可能になる。この材料選択の詳細は、この説明の最後に記載されている。さらに、電機子の変位は、磁場Mによるものであるため、この突起75は、磁場Mが生成された場合に接触する表面を最小限に抑え、磁場がもはや印加されない場合には面の分離を容易にする。
ここでもまた、当業者は、シャフト42がボア74内で軸方向に案内されるように、シャフトの直径D42に対するスリーブガイドボアの直径D74を容易に決定するであろう。
ここで説明するスプリングシート46を形成するフランジソケットは、シャフト径D42より僅かに小さい直径D78を有する軸方向貫通開口78が設けられた筒状中央部分76を備える。中央部分76から、半径方向外側に、外径D80を有する横方向ディスク状フランジ80が延在し、前記フランジは、横方向下面82および横方向上面84を有する。
図6および図7に示すように、スプリングシート46は、シャフト42に係合して圧入され、フランジの下面82は、スリーブの上面72に面している。図7に示すように、スプリングシート46のシャフト42への係合は、フランジの下面82が上面72から所定距離Aにある場合に停止され、その距離は、DIVのエアギャップAである。
このDIVの大きな利点は、DIVの重要な特徴であるエアギャップAが直接選択され、他の寸法の結果ではないことである。このような実施形態は、各部品の寸法を正確に制御することを可能にし、容易なプロセスを使用して部品間の分散空気を最小にする。
代替案では、図6に示されているように、シャフト42には、直径D42より小さい直径D83を有する、ヘッド66とは反対側の頂部83が設けられる。これにより、肩面85が形成され、これに対してスプリングシート46を当接させることができる。この代替例では、エアギャップAは、シャフト42上の前記肩面85の製造位置によって直接的に得られる。
再度、当業者は、スプリングシート46がシャフト42に永久的に固定されるように、シャフト直径D42に対するソケットの直径D82を容易に決定するであろう。また、スプリングシートの挿入を正しい位置に停止させるために、較正された厚さAを有するシムを挿入し、下面82が前記シムに当接するまでスプリングシートを挿入することができる。代替方法は、スリーブと電機子のベースとの間に較正されたシムを置き、下面がスリーブに当接するまでスプリングシートを挿入することである。
また、スリーブは、電機子とスプリングシートとの間を自由に摺動することができることがわかるだろう。まず、シャフトと最後にスプリングシートを固定することが説明された。もちろん、スリーブが最初にシャフトに摺動可能に係合され、次にスプリングシートが圧入され、このアセンブリが最後に磁性ベース部材に固定されるという反対の順序も可能である。
ここで図8を参照して説明される本体モジュール38は、図の下部の、磁性ベースプレート86と、非磁性環状リング88と、図の上部の磁性筒状本体90の同軸Xスタックアセンブリを備える。
ベースプレート86は、横方向平面壁92を有し、その外縁から、ポンプの上面24に当接するように適合された環状位置決め面96まで軸方向に延びる周辺小壁94が垂直に出ている。横方向平面壁92には、前記平面壁92の横方向下面100および対向する横方向上面102に開口する直径D98の軸方向貫通孔98が設けられている。上面102の前記孔98の開口部は、環状リング位置決め突起104によって取り囲まれている。上で述べたように、周壁94は、DIV30をポンプの上面24上に位置決めし、固定するよう適合され、平面壁の下面100は、ポンプ上面に面し、入口弁部材18は、ポンプ上面から軸方向Xに突出する。結果として、前記周壁の正確な形状は、ポンプの上面24の形状に依存し、従って、図の表示とは異なる可能性がある。
ここで説明する非磁性管状リング88は、外径D108を有する外面108を画定する筒状壁106と、中央筒状通路112を画定する内径D110を有する平行内面110とを有する。壁106は、ベースプレートの環状位置決め突起104のプロファイルと相補的なプロファイル114を有する下縁112から、位置決めプロファイル118を有する上縁116まで軸方向に延びている。
ここで説明する磁性筒状本体90は、リングの外径D108に対して、図に示すように等しいか、小さい直径D120の外周面120を有する筒状部材である。前記外周面120は、横方向下面122から横方向上面124まで軸方向Xに延びている。前記下面122の周囲において、本体90は、リングの上縁116の位置決めプロファイル118と相補的な位置決めプロファイル126を有する。
上に述べられ図に示されている位置決めプロファイルについては、これ以上説明しない。当業者は、所望の位置決め機能を満たすアンダーカットまたは溝のような複数の相補的なプロファイルについて周知しているだろう。
下面122において、本体90にはさらに、浅い円形凹部128が設けられている。凹部128の中心から、軸方向Xに本体90内部にブラインドボア130が延び、ブラインドボア130は、凹部128の近位に、スリーブ外径D68より僅かに小さい直径D132の開口部132と、開口部132よりわずかに小さい直径のブラインド端部134とを有する。
図6に示すように、リング88は、ベースプレート86上に配置され、リングの下縁の位置決めプロファイル114は、ベースプレートの環状位置決め突起104に相補的に係合し、本体90もまた、リング88の上に正確に配置され、本体の位置決めプロファイル126は、リングの上縁の位置決めプロファイル118に相補的に係合している。部品を共に維持するために、本体90は、部品の円周分割線に沿ってリング88に溶接されており、リング88は、部品の円周分割線に沿ってベースプレート86に溶接されている。溶接作業の後、ベースプレート貫通孔98の直径D98およびボアの開口部132の直径D132の最終製造ステップによって、2つの直径の間の完全な同心性が確実になる。
図7を参照して説明される電機子・本体モジュール34は、電機子モジュール36と本体モジュール38の組立体である。図に見られるように、コイルバネ136が最初にボア130のブラインド端部134に係合して配置され、次に、電機子モジュール36が、ブラインドボア130にシャフト42が係合することによって組み立てられ、ボアのブラインド端部にディスクフランジの上面が面する状態でソケットフランジ46が最初に入り、次にスリーブ44がボアの開口部132に圧入される。スリーブの外径D68は、ボアの開口部の内径D132よりわずかに大きい。
この場合もまた、当業者は、電機子モジュール36の本体モジュール38への必要な固定を保証するために、スリーブの外径D68とボアの開口部の内径D132との間の直径差を容易に決定するであろう。
作動モジュール32について、図1を参照して説明する。前記モジュール32は、トロイダルソレノイド140のカバー部材138内のアセンブリを備え、トロイダルソレノイド140は、電気コネクタ142をオーバーモールドすることによって固定される。
よく知られているように、トロイダルソレノイド140は、中央開口部を画定するリング形状を有する電気コイルであり、ソレノイドは、外径DO140と、本体のリングの外径D108、D120よりわずかに大きな内径DI140を有し、両方の外径は、既に述べたように、必要な製造公差の近似値に等しい。
カバー部材138は、内部空間を画定する周壁144を有し、磁性筒状本体90の上部を相補的に受け入れるために軸方向Xの筒状に形成された第1頂部閉鎖部146と、ソレノイド140を相補的に受け入れるように形成された大きな径の同軸筒状壁を有する第2中間部148と、ベースプレート86上に相補的に係合し固定されるように形成された第3開口底部150とを含む。
ソレノイド140は、カバー部材138の第2部分148に軸方向に配置され、ソレノイド140に一体化された電気コネクタ142は、カバー部材138の第2部分の外側に径方向に突出しており、コネクタの半径方向の拡張を収容する特定の開口と特定のプロファイルを局所的に有する。コネクタ142は、使用時に、ソレノイド140を外部コマンドユニットに電気的に接続するための相補的コネクタを受けるようになっている。
図1に示されている完成したDIVは、作動モジュール32に電機子・本体モジュール34を挿入することによって得られ、本体90の頂部は、カバー部材の第1部分146に配置され、非磁性環状リング88は、ソレノイドの中央開口の内側に係合し、ベースプレート86は、第3開口部分150に部分的に相補的に係合して固定されている。環状下面58を含むベースプレートの周壁94の先端部は、カバー部材138の外側に突出している。
DIVの操作について簡単に説明する。燃料ポンプの上面24上に配置され、固定され、入口弁部材のステム22は、DIVと位置合わせされて軸方向Xに突出している。
第1段階では、ソレノイド140は通電されず、ボアのブラインド端部に圧縮されたコイルバネ136は、電機子モジュールを第1の位置P1に下方に付勢する。エアギャップAは、スリーブの下面70と電機子のベースの上面52との間に開いている。このような第1の位置P1において、電機子は、入口弁部材18の頂部を押す。
第2段階では、ソレノイド140が通電され、第2の位置P2に電機子モジュール36を上方に引き寄せて変位させる磁場Mを生成し、コイルバネ136をボアの端部においてさらに圧縮する。電機子の上面52は、スリーブの下面70に近接して当接し、この第2の位置P2において、エアギャップAは、スリーブの上面72とディスクフランジの下面82との間に開いている。この第2の位置P2において、DIVは、入口弁部材18からの力を取り除く。
DIVの動作条件のこの簡単な説明は、シャフト42およびスリーブ44を製造するために、100Cr6軸受鋼のような硬質鋼を選択することにつながる。この硬質鋼は、第1のP1位置と第2のP2位置との間で切り替わる場合の摩耗、およびシャフトのヘッド66がスリーブの下面70または環状突起75に当接した場合の打撃を最小限に抑える傾向がある。また、図から分かるように、スリーブ44は、シャフトおよびスリーブのガイド直径D42、D74よりもはるかに大きい、下面70と上面72との間で測定された軸方向高さを有し、優れたガイド機能を提供する。
また、上述したリング88は、非磁性鋼で作られ、一方、電機子のベース部分48および本体部材90には、電磁鋼が選択される。
ソレノイド140によって生成された磁場Mは、カバー138、本体部材90、スリーブ44、電機子40およびベースプレート86の間のソレノイド140の周りをループする。全ての前記構成要素は、磁性材料でできており、DIVの動作を最適化するために、電機子ベース部分の外面56は、ベースプレート貫通ボア98の側面に近接している。これはさらに、電機子ベースプレート98と周囲のコンポーネントとの間に要求される非常に正確な同心性を説明する。
この実施形態の別の利点は、本体モジュール38の構成要素がその周囲の全周に溶接されて、作動モジュール36が中に配置されるシール密閉エンクロージャを形成することである。ソレノイド140は、本体モジュールの外面、カバーの内面およびベースプレートの間の特定の区画で密閉されており、燃料接触の影響を受けない。
DIVの組立プロセスは、製品の説明の一部として部分的に記載されているが、このプロセスのより詳細な段階的記述が以下に提示される。
磁性電機子モジュール36を組み立てる方法200は、
a)ベース部材48およびシャフト42を有する磁性電機子部材40を準備するステップと、
b)管状の筒状スリーブ44を準備するステップと、
c)フランジソケット46を準備するステップと、
d)スリーブ44を電機子の細長いシャフト42に摺動可能に係合するステップであって、スリーブの下面70が電機子のベース部分の上面52に面する、ステップと、
e)ソケットの中央部分の軸方向開口部78を通してシャフト42を係合することによって、ディスク状フランジの下面82がスリーブの上面72に面するように、フランジソケット46をシャフト42に圧入するステップと、
f)所定のエアギャップAがフランジの下面82とスリーブの上面72との間、またはスリーブの下面70と電機子部材のベース部の上面52との間で開いたままになるように、シャフト42上のソケット46の位置を調整するステップと、
を備える。
電機子・本体モジュール34を組み立てる方法202は、
g)上記の方法200に従って組み立てられた電機子モジュール36を準備するステップと、
h)本体モジュール38を準備するステップと、
i)電機子・ボデーモジュール34の構成を以下のステップによって組み立てるステップであって、
j)本体モジュール38の前に電機子モジュール36を配置し、シャフト42は、ブラインドボア130と軸方向に位置合わせされ、スプリングシート46は、ブラインドボア開口部132の近位にある、ステップと、
k)スプリングシート46をボア130内に自由に進入させることによって電機子モジュール36を係合し、スリーブ44と干渉した状態でボア130に圧入するステップであって、それにより、コイルバネ136がボアのブラインド端部134およびスプリングシート46の間で軸方向に圧縮され、コイルスプリングが電機子モジュール36を第1の極限位置P1に付勢する、ステップと
を備える。
DIV30を組み立てる方法204は、
l)上記の方法202に従って組み立てられた電機子・本体モジュール34を準備するステップと、
m)作動モジュール32を準備するステップと、
n)作動モジュール32の前に電機子・ボデーモジュール34を配置するステップであって、磁性筒状本体90は、カバー部材の開口底部に面する、ステップと、
o)電機子・本体モジュール34を作動モジュール32内に係合させるステップであって、磁性筒状本体90は、カバー部材の第1頂部閉鎖部146内に適合し、非磁性リング88は、トロイダルソレノイド140の中央開口部内に適合する、ステップと、
を備える。
X ポンプ軸
OS 入口弁部材の開状態
CS 入口弁の閉状態
A エアギャップ
M 磁場
D42 シャフト直径
D56 電機子ベース部分の外面の直径
D64 電機子の貫通孔の直径
D66 シャフトのヘッドの直径
D68 スリーブの外径
D74 スリーブガイドボアの直径
D78 貫通孔の直径
D80 ディスク状フランジの外径
D98 ベースプレートの貫通孔の直径
D108 リングの外径
D110 リングの内径
D120 本体の外径
D132 ボアの開口部の直径
DO140 ソレノイドの外径
DI140 ソレノイドの内径

10 燃料ポンプ
12 ポンプ入口
14 圧縮チャンバ
16 ポンプ出口
18 入口弁部材
20 ポペット入口弁部材のヘッド
22 ポペット入口弁部材のステム
24 ポンプの上面
26 弁ばね
28 スプリングシート
30 デジタル入口弁DIV
32 作動モジュール
34 電機子・本体モジュール
36 電機子モジュール
38 本体モジュール
40 磁性電機子
42 細長いシャフト
44 スリーブ
46 スプリングシートを形成するフランジソケット
48 カップ状筒状磁性ベース部分
50 電機子の上壁
52 横方向上面
54 周辺筒状壁
56 外面
58 環状下面
60 凹部
62 凹部の底面
64 電機子のボア
65 チャネル
66 シャフトのヘッド
68 スリーブの外側筒状面
70 スリーブの下面
72 スリーブの上面
74 スリーブに設けられたガイドボア
76 スプリングシートの筒状中央部
78 スプリングシートの貫通孔
80 ディスク状フランジ
82 フランジの下面
83 シャフトの頂部
84 フランジの上面
85 シャフトの肩面
86 ベースプレート
88 非磁性環状リング
90 磁性筒状本体
92 ベースプレートの横方向平面壁
94 ベースプレートの周辺小壁
96 ベースプレートの位置決め面
98 ベースプレートの貫通孔
100 横方向壁の下面
102 横方向壁の上面
104 環状位置決め突起
106 環状リングの筒状壁
108 リングの壁の外面
110 リングの壁の内面
112 リングの下縁
114 下縁のプロファイル
116 リングの上縁
118 上縁のプロファイル
120 本体の外面
122 本体の下面
124 本体の上面
126 本体の位置決めプロファイル
128 本体の浅い凹部
130 本体のブラインドボア
132 ボアの開口部
134 ボアのブラインド端部
136 コイルばね
138 カバー部材
140 ソレノイド
142 電気コネクタ
144 カバー部材の周壁
146 カバー部材の第1頂部閉鎖部
148 カバー部材の第2中間部
150 カバー部材の第3開口部

200 電機子モジュールの組み立て方法
202 電機子・本体モジュールの組み立て方法
204 DIVの組み立て方法
a)−o) 方法ステップ

Claims (17)

  1. 本体モジュール(38)および作動モジュール(32)を備えるデジタル入口弁(DIV)(30)の磁性電機子モジュール(36)であって、前記モジュールは、前記DIV(30)を形成し、かつ使用時に燃料ポンプ(10)の入口弁部材(18)と協働し、前記ポンプ(10)の圧縮チャンバ(14)の燃料入口を制御するために、前記弁部材(18)は、開状態(OS)および閉状態(CS)の間で切り替わる、磁性電機子モジュール(36)において、
    前記磁性電機子モジュール(36)が、
    筒状ベース部(48)および細長いシャフト(42)を有する磁性電機子部材(40)であって、前記シャフト(42)が前記ベース部の上面(52)から突出するとともに、遠位端に向かって主軸(X)に沿って延在する、磁性電機子部材(40)と、
    下面(70)から上面(72)へ軸方向に延在する外側筒状面(68)を有する管状筒状スリーブ(44)であって、前記スリーブ(44)はまた、両面(70,72)に開口する軸方向貫通ボア(74)を有し、前記スリーブ(44)は、前記ボア(74)に係合する前記シャフト(42)に摺動可能に配置され、前記スリーブの前記下面(70)は、電機子の前記ベース部の前記上面(52)に面する、管状筒状スリーブ(44)と、
    スプリングシートを形成するフランジソケット(46)であって、スプリングシートには、前記シャフト(42)に係合および固定される軸方向開口部(78)が設けられた中央部分(76)から半径方向に延在するディスク状フランジ部(80)が設けられ、前記フランジ部は、前記シャフトから半径方向に延在し、前記スリーブの前記上面(72)に面する下面(82)、およびコイルバネ(136)を受け入れるよう構成された上面(84)を有する、フランジソケット(46)と、
    を備え、
    前記スリーブの前記下面(70)が電機子ベース部材の前記上面(52)の近位に当接する第1極限位置(P1)と、前記スリーブの前記上面(72)が前記スプリングシートの前記下面(82)の近位に当接する第2極限位置(P2)との間で、前記スリーブ(44)が前記シャフト(42)に沿って自由に移動できるような位置に前記フランジソケット(46)が固定されており、
    前記スリーブ(44)の前記下面(70)には、前記ベース部(48)の前記上面(52)との接触面積を低減する環状突起(75)が設けられていることを特徴とする、磁性電機子モジュール(36)。
  2. 前記シャフト(42)には、シャフト直径(D42)より小さい直径を有する頂部(83)が設けられ、前記フランジソケット(46)が当接するよう位置決めされる肩面(85)を形成する、請求項1に記載の磁性電機子モジュール(36)。
  3. 前記スプリングシート(46)が前記シャフト(42)と干渉する状態で圧入される、請求項1または2に記載の磁性電機子モジュール(36)。
  4. 前記筒状ベース部(48)および前記細長いシャフト(42)は、個別の構成要素であり、前記シャフト(42)が前記ベース部(48)に固定されている、請求項1〜3のいずれか一項に記載の磁性電機子モジュール(36)。
  5. 磁性電機子(40)がモノブロックであり、前記細長いシャフト(42)は、前記ベース部(48)と一体である、請求項1または3に記載の磁性電機子モジュール(36)。
  6. デジタル入口弁(DIV)(30)の本体モジュール(38)であって、
    前記本体モジュールが、磁性電機子モジュール(36)および作動モジュール(32)と共に前記DIVを形成し、使用時に磁性電機子モジュール(36)と協働するよう構成されており、
    前記DIVが、使用時に燃料ポンプ(10)の入口弁部材(18)と協働し、前記ポンプ(10)の圧縮チャンバ(14)の燃料入口を制御するために、前記弁部材(18)は、開状態(OS)および閉状態(CS)の間で切り替わり、
    前記磁性電機子モジュール(36)が、
    筒状ベース部(48)および細長いシャフト(42)を有する磁性電機子部材(40)であって、前記シャフト(42)が前記ベース部の上面(52)から突出するとともに、遠位端に向かって主軸(X)に沿って延在する、磁性電機子部材(40)と、
    下面(70)から上面(72)へ軸方向に延在する外側筒状面(68)を有する管状筒状スリーブ(44)であって、前記スリーブ(44)はまた、両面(70,72)に開口する軸方向貫通ボア(74)を有し、前記スリーブ(44)は、前記ボア(74)に係合する前記シャフト(42)に摺動可能に配置され、前記スリーブの前記下面(70)は、電機子の前記ベース部の前記上面(52)に面する、管状筒状スリーブ(44)と、
    スプリングシートを形成するフランジソケット(46)であって、スプリングシートには、前記シャフト(42)に係合および固定される軸方向開口部(78)が設けられた中央部分(76)から半径方向に延在するディスク状フランジ部(80)が設けられ、前記フランジ部は、前記シャフトから半径方向に延在し、前記スリーブの前記上面(72)に面する下面(82)、およびコイルバネ(136)を受け入れるよう構成された上面(84)を有する、フランジソケット(46)と、
    を備え、
    前記スリーブの前記下面(70)が電機子ベース部材の前記上面(52)の近位に当接する第1極限位置(P1)と、前記スリーブの前記上面(72)が前記スプリングシートの前記下面(82)の近位に当接する第2極限位置(P2)との間で、前記スリーブ(44)が前記シャフト(42)に沿って自由に移動できるような位置に前記フランジソケット(46)が固定されており、
    前記本体モジュール(38)は、
    周辺小壁(94)によって囲まれる横方向平面壁(92)を有するベースプレート部材(86)であって、前記横方向平面壁(92)には、前記平面壁の下面(100)および対向する上面(102)に開口する軸方向貫通孔(98)が設けられ、前記周辺壁(94)は、前記DIV(30)を前記ポンプの上面(24)に配置するよう構成され、前記平面壁の前記下面(100)は、前記ポンプ上面(24)に面し、かつ前記入口弁部材(18)は、前記ポンプ上面(24)から軸方向に突出する、ベースプレート部材(86)と、
    中央筒状通路を画定する外面(108)および内面(110)を有する筒状壁(106)を有する非磁性管状リング(88)であって、前記壁(106)は、下縁(112)から上縁(116)に軸方向に延在し、前記ベースプレート部材の前記軸方向貫通孔(98)が前記リングの中央通路に位置合わせされるように、前記下縁(112)は、前記ベースプレート部材(86)に固定される、非磁性管状リング(88)と、
    下面(122)から上面(124)に軸方向に延在する外側筒状面(120)を有するとともに、軸方向ブラインドボア(130)が設けられた磁性筒状本体(90)であって、前記軸方向ブラインドボア(130)は、前記下面(122)に開口し、前記上面近くの底端部(134)に向かって前記本体の内部で軸方向に延在し、前記本体の前記下面(122)は、前記リングの前記上縁(116)に固定され、それにより前記ブラインドボア(130)が前記ベースプレート部材の前記軸方向貫通孔(98)および前記リングの前記中央通路と軸方向に(X)位置合わせされる、磁性筒状本体(90)と、
    を備える、本体モジュール(38)。
  7. 前記本体の前記外側筒状面(120)は、前記非磁性リングの前記外面(108)と同一平面上にある、請求項6に記載の本体モジュール(38)。
  8. 前記ベースプレート部材(86)、前記管状リング(88)、および前記磁性本体(90)は、互いに溶接されている、請求項6または7に記載の本体モジュール(38)。
  9. 性電機子モジュール(36)および本体モジュール(38)の相補的なアセンブリを備える電機子・本体モジュール(34)装置であって、
    前記電機子・本体モジュール(34)装置が、作動モジュール(32)と共にデジタル入口弁(DIV)(30)を形成し、
    前記DIVが、使用時に燃料ポンプ(10)の入口弁部材(18)と協働し、前記ポンプ(10)の圧縮チャンバ(14)の燃料入口を制御するために、前記弁部材(18)は、開状態(OS)および閉状態(CS)の間で切り替わり、
    前記磁性電機子モジュール(36)が、
    筒状ベース部(48)および細長いシャフト(42)を有する磁性電機子部材(40)であって、前記シャフト(42)が前記ベース部の上面(52)から突出するとともに、遠位端に向かって主軸(X)に沿って延在する、磁性電機子部材(40)と、
    下面(70)から上面(72)へ軸方向に延在する外側筒状面(68)を有する管状筒状スリーブ(44)であって、前記スリーブ(44)はまた、両面(70,72)に開口する軸方向貫通ボア(74)を有し、前記スリーブ(44)は、前記ボア(74)に係合する前記シャフト(42)に摺動可能に配置され、前記スリーブの前記下面(70)は、電機子の前記ベース部の前記上面(52)に面する、管状筒状スリーブ(44)と、
    スプリングシートを形成するフランジソケット(46)であって、スプリングシートには、前記シャフト(42)に係合および固定される軸方向開口部(78)が設けられた中央部分(76)から半径方向に延在するディスク状フランジ部(80)が設けられ、前記フランジ部は、前記シャフトから半径方向に延在し、前記スリーブの前記上面(72)に面する下面(82)、およびコイルバネ(136)を受け入れるよう構成された上面(84)を有する、フランジソケット(46)と、
    を備え、
    前記スリーブの前記下面(70)が電機子ベース部材の前記上面(52)の近位に当接する第1極限位置(P1)と、前記スリーブの前記上面(72)が前記スプリングシートの前記下面(82)の近位に当接する第2極限位置(P2)との間で、前記スリーブ(44)が前記シャフト(42)に沿って自由に移動できるような位置に前記フランジソケット(46)が固定されており、
    前記本体モジュール(38)が、請求項6から8のいずれか一項に記載の本体モジュール(38)であり、
    前記コイルバネ(136)が前記ボアの前記底端部の近位の前記ブラインドボア(130)に配置され、かつ
    前記管状筒状スリーブ(44)が磁性筒状本体の前記ブラインドボア(130)に挿入および固定され、前記コイルバネ(136)が前記ブラインドボア(130)内で前記ボアの前記底端部(134)および前記スプリングシート(46)の間で軸方向に圧縮され、前記コイルバネ(136)が前記電機子モジュール(36)を前記第2極限位置(P2)に付勢する、電機子・本体モジュール(34)装置。
  10. 前記スリーブ(44)は、前記ブラインドボア(130)に干渉する状態で圧入される、請求項9に記載の電機子・本体モジュール(34)。
  11. 使用時に請求項9または10に記載の電機子・本体モジュール(34)アセンブリと協働するよう構成されたDIVの作動モジュール(32)であって、前記作動モジュール(32)は、
    カバー部材(138)の内部に固定および密閉された電気ソレノイド(140)であって、使用時に通電されると、前記ソレノイドが前記磁性電機子(40)を引き付けて変位させるよう構成された磁場(M)を生成する、電気ソレノイド(140)を備える、作動モジュール(32)。
  12. 前記ソレノイド(140)は、前記本体モジュール(38)に係合されるよう構成された中央開口部を画定するトロイダルであり、前記非磁性リング(88)が前記中央開口部の内側にある、請求項11に記載の作動モジュール(32)。
  13. 前記カバー部材の前記壁が前記本体モジュール(38)を受け入れるよう構成された多部分内部空間を画定し、第1頂部閉鎖部(146)は、前記磁性筒状本体(90)を相補的に受け入れるよう形成され、第2中間部(148)は、前記ソレノイド(140)を相補的に受け入れるよう形成され、かつ第3開口底部(150)は、前記ベースプレート(86)に相補的に係合、および固定するよう形成されている、請求項11または12に記載の作動モジュール(32)。
  14. 請求項11〜13のいずれか一項に記載の作動モジュール(32)内に封入された請求項9または10に記載の電機子・本体モジュール(34)の相補的なアセンブリを備えるデジタル入口弁(DIV)(30)であって、前記非磁性リング(88)が前記ソレノイド(140)の中央に配置され、かつ前記カバーの前記第3開口部分(150)が前記ベースプレート(86)に相補的に配置され、使用時には、
    前記電機子モジュール(36)を前記第1の位置(P1)に配置することによって前記DIV(30)が前記入口弁部材(18)を開くよう付勢することができ、前記ソレノイド(140)が通電されると、磁場(M)は、前記電機子モジュール(36)を前記第2極限位置(P2)に引き付け、前記コイルバネ(136)をさらに圧縮し、前記DIVは、前記燃料入口を閉じることができる、デジタル入口弁(DIV)(30)。
  15. 本体モジュール(38)および作動モジュール(32)を備えるデジタル入口弁(DIV)(30)の磁性電機子モジュール(36)を組み立てる方法(200)であって、
    前記本体モジュール、前記作動モジュールおよび当該磁性電気子モジュールは、前記DIV(30)を形成し、かつ使用時に燃料ポンプ(10)の入口弁部材(18)と協働し、前記ポンプ(10)の圧縮チャンバ(14)の燃料入口を制御するために、前記弁部材(18)は、開状態(OS)および閉状態(CS)の間で切り替わり、
    前記磁性電機子モジュール(36)が、
    筒状ベース部(48)および細長いシャフト(42)を有する磁性電機子部材(40)であって、前記シャフト(42)が前記ベース部の上面(52)から突出するとともに、遠位端に向かって主軸(X)に沿って延在する、磁性電機子部材(40)と、
    下面(70)から上面(72)へ軸方向に延在する外側筒状面(68)を有する管状筒状スリーブ(44)であって、前記スリーブ(44)はまた、両面(70,72)に開口する軸方向貫通ボア(74)を有し、前記スリーブ(44)は、前記ボア(74)に係合する前記シャフト(42)に摺動可能に配置され、前記スリーブの前記下面(70)は、電機子の前記ベース部の前記上面(52)に面する、管状筒状スリーブ(44)と、
    スプリングシートを形成するフランジソケット(46)であって、スプリングシートには、前記シャフト(42)に係合および固定される軸方向開口部(78)が設けられた中央部分(76)から半径方向に延在するディスク状フランジ部(80)が設けられ、前記フランジ部は、前記シャフトから半径方向に延在し、前記スリーブの前記上面(72)に面する下面(82)、およびコイルバネ(136)を受け入れるよう構成された上面(84)を有する、フランジソケット(46)と、
    を備え、
    前記スリーブの前記下面(70)が電機子ベース部材の前記上面(52)の近位に当接する第1極限位置(P1)と、前記スリーブの前記上面(72)が前記スプリングシートの前記下面(82)の近位に当接する第2極限位置(P2)との間で、前記スリーブ(44)が前記シャフト(42)に沿って自由に移動できるような位置に前記フランジソケット(46)が固定されており、
    方法は、
    a)前記磁性電機子部材(40)を準備するステップと、
    b)前記管状筒状スリーブ(44)を準備するステップと、
    c)前記フランジソケット(46)を準備するステップと、
    d)前記スリーブ(44)を前記電機子の前記細長いシャフト(42)に摺動可能に係合するステップであって、前記スリーブの前記下面(70)が前記電機子の前記ベース部の前記上面(52)に面する、ステップと、
    e)前記ソケットの前記中央部分の前記軸方向開口部(78)に前記シャフト(42)を係合することによって、前記フランジソケット(46)を前記シャフト(42)に圧入するステップであって、前記ディスク状フランジの前記下面(82)が前記スリーブの前記上面(72)に面する、ステップと、
    f)前記フランジの前記下面(82)および前記スリーブの前記上面(72)の間、または前記スリーブの前記下面(70)および前記電機子部材ベース部の前記上面(52)の間で所定のエアギャップ(A)が開いたままとなるように、前記シャフト(42)上の前記ソケット(46)の位置を調整するステップと、
    を備える、方法。
  16. 請求項10に記載の電機子・本体モジュール(34)を組み立てる方法(202)であって、前記方法は、
    g)請求項15に記載の方法(200)によって組み立てられた電機子モジュール(36)を準備するステップと、
    h)請求項8に記載の本体モジュール(38)を準備するステップと、
    i)電機子・本体モジュール(34)装置を以下のステップによって組み立てるステップであって、
    j)前記本体モジュール(38)の前に前記電機子モジュール(36)を配置するステップであって、前記シャフト(42)は、前記ブラインドボア(130)に軸方向に位置合わせされ、前記スプリングシート(46)は、ブラインドボア開口部(132)に近接する、ステップと、
    k)前記ボアの前記ブラインド端部(134)および前記スプリングシート(46)の間で前記コイルバネ(136)が軸方向に圧縮され、前記バネが前記電機子モジュール(36)を前記第1極限位置(P1)に付勢するように、前記スプリングシート(46)を前記ボア(130)に自由に入れ、前記スリーブ(44)を干渉するように前記ボア(130)に圧入することによって前記電機子モジュール(136)を係合するステップと、
    を備える、方法(202)。
  17. 請求項14に記載のDIV(30)を組み立てる方法(204)であって、方法(204)は、
    l)請求項16に記載の方法(202)によって組み立てられた電機子・本体モジュール(34)を準備するステップと、
    m)請求項13に記載の作動モジュール(32)を準備するステップと、
    n)前記作動モジュール(32)の前に前記電機子・本体モジュール(34)を配置するステップであって、前記磁性筒状本体(90)が前記カバー部材の前記開口底部に面する、ステップと、
    o)前記電機子・本体モジュール(34)を前記作動モジュール(32)に係合するステップであって、前記磁性筒状本体(90)は、前記カバー部材の前記第1頂部閉鎖部(146)内で適合し、前記非磁性リング(88)は、前記トロイダルソレノイド(140)の前記中央開口部に適合する、ステップと、
    を備える、方法(204)。
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