JPH08506877A - 電磁操作式の弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 公知の燃料噴射弁においては、例えば可動子及びコア等の摩耗にさらされる構成部材には、例えばクロム、モリブデン又はニッケルより成る耐摩耗性の層が施される。噴射弁の構成部材のコーティングは、電気的に行われるので、所望の楔状の層厚分布が得られ、これによって１つの小さい衝突領域だけが得られる。このような層厚分布は、物理的にあらかじめ与えられたものであって、殆ど影響を受けることはない。本発明による弁は、少なくとも１つの構成部材例えば可動子（２７）を有しており、この可動子（２７）は、耐摩耗性の層を施す前に楔状の表面を有しており、この楔状の表面は、磁石的及び液圧的な最適性に応じてそれぞれ調節可能に製造可能である。楔状部によって形成された環状の衝突区分（６９）は、全耐用年数にわたって一定に維持される、規定された衝突面幅若しくは接触幅（ａ）を有している。何故ならば、長時間運転時においては、接触幅の増大は生じないからである。

Description

【発明の詳細な説明】 電磁操作式の弁 技術分野 本発明は、請求項１の上位概念に記載した形式の電磁操作式の弁に関する。摩 耗にさらされる構成部分に耐摩耗性のコーティングを施す、電磁操作式の弁特に 燃料噴射弁は種々異なるものが公知である。 ドイツ連邦共和国特許出願公開第２９４２９２８号明細書によれば、可動子及 びノズル体等の摩耗にさらされる部分に耐摩耗性の反磁性の材料コーティングを 施すことが公知である。このようなコーティングは、弁ニードルの行程を制限す るために用いられ、これによって燃料噴射弁の可動な部分に作用する残留磁気の 影響は減少される。 ドイツ連邦共和国特許出願公開第３２３０８４４号明細書によれば同様に、燃 料噴射弁の衝突面及び可動子に耐摩耗性の表面を設けることが公知である。この ような表面は、例えばニッケルメめっきで付加的なコーティングを施すか、又は 窒化処理することによってつまり窒素を含浸（impregnation）させることによっ て硬化される。 またドイツ連邦共和国特許出願公開第３７１６０７２号明細書によれば、摩耗 及び侵食に特に強くさらさ れる、噴射弁の部分のために、薄く構成することができダイヤモンドによって後 処理することができるモリブデンハードコーティング（molybdenum hard coatin g）を使用することも公知である。 ドイツ連邦共和国特許出願公開第３８１０８２６号明細書によれば、非常に正 確なエアギャップを得るために、少なくとも１つの衝突面を球欠状若しくは球形 キャップ状（spherical cap）に形成し、この場合に衝突面の中央に、非磁性で 高強度の材料より成る球形挿入体が形成されている燃料噴射弁について記載され ている。 またヨーロッパ特許公開第０５３６７７３号明細書によれば同様に、可動子の 円筒形の外周面及び環状の衝突面が、電気めっきによって硬質合金が施されてい る燃料噴射弁が公知である。クロム又はニッケルより成るコーティング層の厚さ は例えば１５μｍ〜２５μｍである。電気めっきされたコーティングに従って、 やや楔状の層圧分布が形成され、この場合、その外側縁部において最小の層厚が 形成される。電気的に形成された層によって層厚分布は物理的にあらかじめ与え られており、ほとんど影響を受けることはない。所定の運転時間後に、衝突面は 摩耗によって不都合に処理され、これによって可動子の引き込み及び突き出し時 間が変化することにる。 発明の効果 請求項１に記載した特徴を有する、本発明の電磁石操作式の弁によれば、互い に衝突し合う構成部分のうちの少なくともどちらか一方が、耐摩耗性表面の形成 後に衝突面が長い運転時間後においても摩耗によって不都合に拡大されることが ないように構成されているので、可動な構成部分の引き込み及び突きだし時間が ほぼ一定に維持されるという利点を有している。これは、互いに衝突し合う構成 部分のうちの少なくとも一方が、耐摩耗性が得られる前に段突けされた表面を有 していることによって得られる。このような段突けされた表面は、磁気的又は液 圧的な最適性を得るために、それぞれ種々異なる状態に正確に合わせることがで きる。 請求項２以下に記載した手段によって、請求項１に記載した電磁操作式の弁の 特に燃料噴射弁の有利な実施態様及び改良が可能である。 互いに衝突し合う構成部分のうちの少なくとも一方の表面を、座ぐり研削工具 （ground counterbore）によって非常に正確に正確に形成すれば特に有利である 。これによって正確な寸法が得られる。このような非常に正確な研削工具を使用 することによって、従来のものよりも狭い公差を維持することができるので、噴 射弁の作動時に、可動子の引き込み時間及び特に突き出し時間の変動は非常にわ ずかである。 しかも楔状の可動子及び又はコアによって、液圧的 な固着は避けられるので有利である。何故ならば十分平らに形成された層におい ても楔状性は存在するからである。衝突する構成部分のうちの少なくとも１つに おけるコーティング層は、構成部分の楔状性の一部だけを有している。 少なくとも１つの構成部分、例えば可動子の表面を楔状に構成したことによっ て、非常に小さい衝突領域を得るという要求を満たしつつ、非電気式で磁性の耐 摩耗コーティングを施すこともできる。 互いに衝突し合う構成部分のうちの少なくともどちらか一方の衝突領域の表面 を、公知の方法例えばプラズマ窒化処理又はガス窒化処理等によって硬化させる ことによって耐摩耗性にすれば特に有利である。 図面 図面には本発明の実施例が概略的に示されていて、以下に詳しく説明されてい る。図１は燃料噴射弁であって、図２は、噴射弁の、コア及び可動子の領域にお ける衝突箇所の断面した部分的な拡大図であって、図３は、本発明によって形成 された楔状の可動子の第１実施例であって、図４は、本発明の第２実施例による 、楔状の可動子であって、図５は、本発明による楔状の可動子の第３実施例であ る。 実施例の説明 コア２の下側のコア端部９には、弁縦軸線１０に対して同心的に、しかも気密 に、管状金属製の中間部材 １２が例えば溶接によって接続されていて、この中間部材１２はコア端部９を部 分的に軸方向で取り囲んでいる。段付けされた巻芯３は、コア２を部分的に覆っ ていて、直径の大きい段部１５によって中間部材１２を少なくとも部分的に軸方 向で覆っている。巻芯３及び中間部材１２の下流には、管状の弁座支持体１６が 延びている。この弁座支持体１６は、例えば中間部材１２に堅固に結合されてい る。弁座支持体１６内には、弁縦軸線１０に対して同心的に構成された縦孔１７ が延びている。縦孔１７内には例えば管状の弁ニードル１９が配置されており、 該弁ニードル１９は、その下流側の端部２０が、円錐形の弁閉鎖体２１に例えば 溶接によって結合されている。この弁閉鎖体２１の外周部には、燃料を通過させ るための例えば５つの偏平部２２が設けられている。 噴射弁の操作は公知の形式で電磁石によって行われる。弁ニードル１９を軸方 向で移動させて、戻しばね２５のばね力に抗して噴射弁を開若しくは閉鎖させる ために、磁石コイル１、コア２及び可動子２７による電磁石的な回路が使用され る。可動子２７は、弁閉鎖体２１とは反対側における弁ニードル１９の端部と、 第１の溶接シーム２８によって結合されていて、コア２に整列されている。弁座 支持体１６の、下流側に存在する、コア２とは反対側の端部内における縦孔１７ 内には、定置の弁座を有する円筒形の弁座体２９が溶 接によって気密に取り付けられている。 可動子２７と共に弁ニードル１９が弁縦軸線１０に沿って軸方向で移動する間 、弁閉鎖体２１をガイドするために、弁座体２９のガイド孔３２が使用される。 球状の弁閉鎖体２１は、流れ方向で円錐台形に先細りする、弁座体２９の弁座と 協働する。弁座体２９は、弁閉鎖体２１とは反対側の端部で、例えば鉢状に構成 された噴射孔付き円板３４と同心的に堅固に結合されている。噴射孔付き円板３ ４の底部には、侵食又は打ち抜きによって成形された少なくとも１つ、例えば４ つの噴射孔３９が延びている。 噴射孔付き円板３４を備えた弁座体２９の押し込み深さは、弁ニードル１９の 行程の前調節を規定する。この場合、磁石コイル１が励磁されていない状態での 弁ニードル１９の一方の終端位置は、弁座体２９の弁座に弁閉鎖体２１が当接す ることによって規定され、これに対して磁石コイル１が励磁された状態での弁ニ ードル１９の他方の終端位置は、可動子２７がコイル端部９に当接することによ って得られる。つまり、本発明によって構成された、破線の円によって示された 領域内において正確に得られる。 弁縦軸線１０に対して同心的に延びる、コア２の流過孔４６内に挿入された調 節スリーブ４８（例えば転造されたばね鋼薄板より製造された）は、この調節ス リーブ４８に当接する戻しばね２５のプレロード（予 荷重）を調節するために使用される。この戻しばね２５は、調節スリーブ４８と 反対側では弁ニードル１９に支えられている。 この噴射弁はプラスチック射出成形部５０によって十分に取り囲まれており、 このプラスチック射出成形部５０は、コア２から軸方向で磁石コイル１を越えて 弁座支持体１６まで延びている。このプラスチック射出成形部５０には、例えば 射出成形によって一緒に埋め込まれた電気式のプラグ５２が属している。 燃料フィルタ６１は、コア２の流入側の端部５５でコア２の流過孔４６内に突 入していて、燃料噴射弁を詰まらせたり損傷させたりする原因となる大きい燃料 成分を濾過するようになっている。 図２には、図１の破線の円で示した、弁ニードル１９の一方の終端位置の領域 の拡大図が示されており、この終端位置において、可動子２７がコア２のコア端 部９に当接する。公知のように、コア２のコア端部９及び可動子２７には、例え ばクロムコーティング又はニッケルコーティングが電気めっきによって施される 。この場合、金属のコーティング６５は、弁縦軸線１０に対して垂直に延びる端 面６７にも、また可動子２７の外周面６６にも少なくとも部分的に施される。こ のコーティング６５は、特に耐摩耗性であって、また表面が小さいことによって 、突き当たる面が液圧式に固着することを減少させるが、これを確実に避けるも のではない。このコーティング６５の層の厚さは一般に１０μｍと２５μｍとの 間である。 噴射弁を作動させるためには、コア２と可動子２７とが、相対的に小さい範囲 内だけで、例えば可動子２７の上端面の、弁縦軸線１０とは反対側に向けられた 外側の範囲内だけで衝突するようにしなければならない。この要求は、電気的な コーティングによって得られる。電気的なコーティングにおいては、コーティン グしようとする部分、この実施例ではコア２及び可動子２７の縁部に磁界ライン の集中が生じ、この磁界ラインの集中によって、図２に示したような楔状のコー ティング分布が得られる。塗布された楔状のコーティング６５は、噴射弁の運転 時には小さい範囲内でのみ負荷を受けることになる。もちろん長時間運転時にお いて、衝突面が規定されることはない。何故ならば数百万回の衝突によってコー ティング６５の部分は削り取られ、衝突面はさらに拡大され、それによって楔状 性は次第に減少されるからである。 これに対して図３には、本発明による可動子２７の、上側の端面６７の領域に ある部分が図示されている。この部分は、コーティング前に又は表面の耐摩耗性 を形成する前に既に、弁縦軸線１０に対して傾斜した斜めの形状を有する楔状部 分７３を備えているので、可動子２７はここで楔状性を有している。可動子２７ の端面６７の楔状部分７３は、図３の実施例において は内側に傾斜して延びており、この場合、端面６７の楔状部分７３は外側に傾斜 して延びるように構成してもよい（図４参照）。端面６７の領域内における可動 子２７の楔状性は、機械的な処理において既に、例えば相応の座ぐり研削工具に よって形成される。 電気式に形成されたコーティング６５におい生ぜしめらたコーティング部分の 分布が物理的に与えられ、ほとんど影響を与えることができないのに対して、可 動子２７の段部は、コーティング前に若しくは耐摩耗性を形成する前に、相応に 要求された値に応じて、使用時にそれぞれ磁石式及び液圧式な最適さが得られる ように、あらかじめ規定されて製造される。非常に正確な座ぐり研削工具を使用 することによって、段部のための狭い公差が維持されるので、噴射弁の運転時に おける、可動子２７の引き込み及び突き出し時間の変動は非常にわずかである。 しかも端面６７の段部区分７０は、非常に小さい衝突領域に基づく要求を満たし ながら、非電気式に設けられる耐摩耗性のコーティング（磁気的であってもよい ）を施すことを可能にする。 しかも、端面６７は、少なくともその衝突区分６９の領域内で、硬化法で表面 処理をほどこして耐摩耗性にすることができる。この場合、硬化法としては、例 えばプラズマ窒化法又はガス窒化法等の公知の窒化法が適している。 図３に示した実施例においては、可動子２７の外周面６６から始まって、まず 端面６７の衝突区分６８が設けられており、この衝突区分６８は幅ａに亘って弁 縦軸線１０に対して直角に延びていて、衝突面として用いられる。この衝突区分 ６８は、全運転時間に亘って、ほぼ完全に一定な幅ａを維持する環状面を形成し ている。長時間運転時における衝突面の摩耗は、これによって正確に規定される 。液圧的及び磁気的な最適性を得るために、楔状部分７３は、理想的には＞０° と＜＝１°との間の角度だけ衝突区分６８に対して傾斜している。端面６７上に 施される、最小の楔状の、例えばクロムより形成されたコーティング６５は、衝 突区分６８から内側に連続する、可動子２７の傾斜した楔状部分７３の傾斜度の 一部だけを成している。従って、コーティングする前に可動子２７に設けられた 楔状部分７３の傾斜は、完全に維持されるか若しくは最小限だけ強められる。 衝突区分６８の幅ａに相当する衝突面幅は、摩耗時においても一定に維持され るので、コア２と可動子２７とが衝突する間、全耐用年数に亘って一定の接触面 が得られ、これによって、コア２と可動子２７との間のギャップの液圧的な比が 一定に維持されるという特別な利点が得られる。前述のように、少なくとも衝突 区分６８の表面は、硬化法によっても耐摩耗性にすることができるので、端面６ ７に付加的なコーティング ６５を施す必要はない。 これと同様の効果は、可動子２７とコア２とに、コーティングを施す前に若し くは耐摩耗性の表面を形成する前に、端面６７の楔状部分７３を設けれることに よっても得られる。これによって、さらに高い衝突確実性若しくは液圧的な固着 の阻止が補償される。有利でれば、勿論コア２の端面だけに楔状区分を設けるこ とが可能である。この場合には可動子２７は例えば扁平は端面を維持する。 本発明によって構成された可動子の別の実施例が図４及び図５に図示されてい る。図４には、端面６７の楔状部分７３が外方へ傾斜して構成されている可動子 ２７が示されいる。 端面６７が楔状部分７３だけによって形成されている、本発明による可動子の ２７の実施例は図５に示されている。この図５に示した実施例においては、少な くとも１つの小さい半径方向区分を有する衝突区分６８は省かれていて、端面６ ７全体に楔状性が存在している。つまり弁縦軸線１０に対して垂直に延びる、端 面６７の領域は存在しない。特に楔状部分７３の小さい角度においても安定した 衝突が行なわれるので、長時間運転においても所定の衝突面が維持される。図５ に示したような、弁縦軸線１０に向かう方向での、楔状部分７３の傾斜の可能性 の他に、図４に示した実施例と同様の次のような実施例も考えられる。つまり、 楔状部分７３は、弁縦軸線１０から遠ざかる方向に延びている構成、即ち外方に 傾斜して延びる構成も考えられる。 従来では、クロムコーティング又はニッケルコーティングを施すことによって はじめて形成されていた楔状部分７３が、可動子２７の端面６７及び又はコア２ の端面の少なくとも一方に既に楔状部分７３が形成されているので、端面６７の 耐摩耗性を改良することによる品質向上を得るための別の方法を使用することも 可能である。可動子２７及び又はコア２の表面構造を変える、硬化法、例えばプ ラズマ窒化法、ガス窒化法又は気化法（carbureting）を使用することによって 、直接的なコーティングを行う方法を完全にやめることも可能である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＢＲ，ＣＮ，ＣＺ，ＪＰ，Ｋ Ｒ，ＲＵ，ＵＳ (72)発明者 ハイゼ，イエルク ドイツ連邦共和国 71706 マルクグレー ニンゲン アイヒェンヴェーク 15 (72)発明者 カイム，ノルベルト ドイツ連邦共和国 74321 ビーティヒハ イム―ビッシンゲン メルゲンターラーシ ュトラーセ 21

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 電磁操作式の弁、特に内燃機関の燃料噴射装置のための燃料噴射弁であっ て、弁縦軸線と、強磁性材料より成るコアと、磁石コイルと、可動子とを備えて おり、該可動子が、定置の弁座と協働する弁閉鎖体を操作し、磁石コイルの励磁 された状態でコアの衝突面に向かって引き寄せられるようになっている形式のも のにおいて、 それぞれ互いに向き合っている、可動子（２７）の端面（６７）及びコア （２）の端面の少なくともどちらか一方の端面が、弁縦軸線（１０）に対して傾 斜して延びる少なくとも１つの楔状部分（７３）を有していることを特徴とする 、電磁操作式の弁。 ２． 可動子（２７）及びコア（２）の構成部分の２つの端面（６７）の少なく ともどちらか一方が、衝突区分（６８）と、弁縦軸線（１０）に対して傾斜して 延びる少なくとも１つの楔状部分（７３）とに分割されていて、少なくとも１つ の衝突区分（６８）が所定の幅（ａ）を有している、請求項１記載の弁。 ３． 可動子（２７）及び又はコア（２）における少なくとも一方の衝突区分（ ６８）が、端面（６７）の直径の一部である幅（ａ）を有している、請求項２記 載の弁。 ４． 弁縦軸線（１０）に対して傾斜して延びる少なくとも１つの楔状部分（７ ３）が端面（６７）全体に亘って延びている、請求項１記載の弁。 ５． コア（２）及び又は可動子（２７）における少なくとも１つの楔状部分（ ７３）が弁縦軸線（１０）に向かって傾斜して延びている、請求項２又は４記載 の弁。 ６． コア（２）及び又は可動子（２７）における少なくとも１つの楔状部分（ ７３）が、弁縦軸線（１０）から離れる方向で傾斜して延びている、請求項２又 は４記載の弁。 ７． コア（２）及び又は可動子（２７）が端面（６７）の領域でコーティング されている、請求項２又は４記載の弁。 ８． コーティング（６５）によって施された層が磁気層である、請求項７記載 の弁。 ９． コア（２）及び又は可動子（２７）が端面（６７）の領域で硬化法によっ て処理されている、請求項１記載の弁。