JPH09505868A - 燃料噴射器ニードルチェックバルブ付勢用ばね - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 一対のＣ字型ばね（１０）が、閉位置の方向に向けて燃料噴射器のニードルチェックバルブ（４０）を付勢するように適用された。該ばね（１０）は、従来技術の付勢ばねとほぼ同じ量の空間を占めるが、従来の螺旋形のばねで供給される以上のバルブ開口圧を何度も提供することができる。望ましくは、個々のＣ字型付勢ばね（１０）が、その上方端部と下方端部（１６、１４）内に半円形のくぼみ（１７、１５）を備えるので、付勢ばね（１０）は互いに接し、チェックバルブ（４０）用のニードルストップ（４７）のシャフトを全体的に囲む。

Description

【発明の詳細な説明】 燃料噴射器ニードルチェックバルブ付勢用ばね 技術分野 本発明は、一般に、燃料噴射器チェックバルブ用の付勢ばねに関する。より詳 細には、バルブ開口圧の高い燃料噴射器ニードルチェックバルブに関する。 従来技術 現在の燃料噴射器では、ニードルチェック用のバルブ開口圧（ＶＯＰ）は、噴 射器内での利用可能な空間の中に適合できるコイルばねの寸法によって制限され る。大部分の燃料噴射器の用途において、より高いバルブ開口圧は多数の利点を 与え、よりきれいなエンジン排出物と、噴射器の最低噴射量を低くできる能力と 、より効率的な燃焼とが達成される。燃料噴射器ニードルチェックバルブの技術 の現状況では、付勢要素としてコイルばねを利用している。残念ながら、高いバ ルブ開口圧が要求される用途では、コイルばねは十分な付勢力を必ずしも与える ことはできず、空間が限られているためにもっと大きいコイルばねを使用するこ ともできない。従来のコイル付勢ばねの位置に皿形（belville）ワッシャーの積 重体を代用して実験をしてきた業者もあったが、皿形ワッシャー積重体の力の定 数は、容易には予測できず、時間とともに変化しがちである。必要なのは、現在 のコイルばねとほぼ同じの容積に適合でき、さらに、比較的大きい力の定数を備 え、従来技術のコイルばねに匹敵する作動寿命を越えるような、容易に予測可能 な力の定数を有する付勢ばねである。 発明の開示 この必要性に応じて、本発明が、改良した燃料噴射器ニードルチェックバルブ 用付勢ばねを与える。該ばねは、下方部分と上方部分との間に中間部分を備える 全体としてＣ字型に形成されたほぼ同一形状の細長い金属部品を少なくとも２つ 備える。Ｃ字型は長さを有し、該中間部分がこの長さの大部分をなす。金属部品 のそれぞれが、平らな上方端部表面と平らな下方端部表面とを備える。金属部品 のそれぞれの対が、平らな表面に沿って互いに接する。 図面の簡単な説明 図１は、従来技術による燃料噴射器ニードルチェックバルブの一部の正面断面 図である。 図２は、本発明の好適実施例による燃料噴射器ニードルチェックバルブの一部 の正面断面図である。 図３は、本発明による付勢ばね要素の拡大斜視図である。 図４は、本発明による単一の付勢ばね要素の拡大側面図である。 図５は、本発明による付勢ばねの図１の端部側の拡大側面図である。 発明を実施するための最良の形態 図１を参照すると、当業技術において、燃料噴射器ニードルチェックバルブ１ ４０が長く知られている。これらの噴射器は、バルブボディ４１を備え、当業技 術において知られているいくつかの方法のうちの一つで互いに嵌合、又は設置さ れる複数の個別の構成要素を備えることができる。流路溝４５が、バルブボディ を通して入口供給開口からノズル４２まで延びる。流路溝４５での燃料圧力が、 コイル付勢ばね１１０の作動に抗してプラットフォーム４４を変位させるのに足 りるようになるまで、ニードルプランジャ４３は、普通はノズル４２に隣接して 位置し、燃料が漏出するのを防ぐ。ニードルストップ４７は、当業技術において 知られている方法で、ニードルプランジャ４３がプラットフォーム４４内のボア （図示せず）内の底面に突き当たるとき、その運動を制限する。ニードルストッ プ４７の他端部は、上方ばねストップ４６にはめ込まれる。図５を参照すると、 一対のＣ字型付勢ばね要素１０が、一本の線５１に沿ってプラットフォーム４４ の上方表面４９に接触して示されている。本発明では、上方ばねストップ４６と プラットフォーム４４は共に機械加工で作られ、プラットフォーム４４は付勢ば ねの端部を受ける比較的小さい浅い溝５０を備える。このことが、付勢ばねが移 動しないこと、又はそれでなければ噴射器の作動の際に横に移動しないことを保 証する。平らな表面１８を備えるように機械で作られた付勢ばねの端部に加えて 、ばね要素とプラットフォーム４４と上方ばねストップ４６との間にすき間を与 えるために、比較的小さい切り込み２０も機械加工で作られる。このように、好 適実施例では、本発明によるＣ字型付勢ばね要素を備えることによってだけでな く、それらの所望の位置からばね要素が横に移動しないように上方ばねストップ ４６内に溝を形成するのと同様にばねプラットフォーム内に溝５０を機械加工で 作ることによっても、代表的噴射器の修正が行われる。場所の制約と高いバルブ 開口圧力とが、現在の技術水準を、従来の付勢用コイルばねの代わりになるコン パクトなものへ指向させてきた。 図２は、Ｃ字型付勢ばね１０が従来技術のコイル付勢ばね１１０に代えて用い られることを除いては上述したチェックバルブにほぼ同じ燃料噴射器ニードルチ ェックバルブ４０を示す。バルブの他の要素の全ては、従来技術のチェックバル ブの他の要素とほぼ同じで（図５及びその説明を除く）、同じ番号がつけられる 。この場合では、一対のＣ字型付勢ばね１０が、ニードルプランジャ４３の上方 シャフトの一部分を囲んで互いに向かい合って配置される。付勢ばね１０は、互 いにほぼ等しく、個々の細長い金属部品からＣ字型に形成される。 ばね作用は、可撓性、又は中央部分の曲げにより生じる。言い換えると、作動 中は、中央部分が外に曲がるにつれて、付勢ばねの端部が互いに接近するように 変位され、ニードルプランジャが座から離されノズル４２を通して燃料が噴出で きるようにする。ばね鋼から作られ、ほぼ図示したように形成される細長い金属 部品を使用することにより、十分な作動寿命を備えながら、開閉する高周波の多 数のサイクルの後でさえ、従来のコイルばねよりかなり高いバルブ開口圧を与え ることが判明した。さらに、均一な厚さ及び幅を有するばね鋼の細長い細片から 切り出されて、付勢ばねが形成されるとき、個々のばね間の製造誤差は最小限に され、それぞれのばねの力の定数は非常に予測できるようになる。このように、 本発明は、比較的近い公差で、低価格かつ多量に製造することができる。本発明 は、変形の際に、同じ寸法のコイルばねに比較してより高い割合の応力をばね材 料にかけることができるので、同じ寸法のコイルばねが有するよりもはるかに高 いばね定数とバルブ開口圧を与えることができる。本発明は、従来技術のコイル ばねよりもかなり堅いが、それにもかかわらず、噴射器ニードルチェックバルブ 環境で十分な撓みが十分に得られる。 図３を参照すると、個々の付勢ばね要素１０の拡大図が示される。ばね１０は 従来の方法でばね鋼の細長い細片から形成され、下方部分１３と上方部分１２と の間に中間部分１１を備える。中間部分がばねの長さの大部分をなし、そこで撓 みの大部分が生じる。しかし、付勢ばね１０は、変形の際に接触することを避け るように、バルブボディ壁４８（図４）から十分なすき間をもって噴射器内に設 置されることが重要である。このことで、ばねが撓みの範囲内で直線的に動くこ とができるようになり、ニードルプランジャ上の望ましくないサイドフォースか ら保護したりすることが可能になる。上方部分は、上方端部１６と、ニードルス トップの上方シャフトの一部分を部分的に囲むように形成されたくぼみ１７とを 備える。好適実施例では、向かい合う２つの付勢ばね要素１０が利用され、図２ に示すように、ばね要素の上方端部が平らな表面１８に沿って互いに接するよう に、くぼみ１７は半円形に形成される。さらに、下方部分１３は、ニードルスト ップシャフトを部分的に囲むような大きさに作られたくぼみ１５を備える下方端 部１４を有する。ニードルストップシャフトが、形状と直径がほぼ均一であると き、くぼみ１５は上方端部でのくぼみ１７にほぼ等しくなる。上方端部１６と下 方端部１４との残留部分が、ばねを囲む壁にほぼ平行である平らな表面１８をほ ぼ平坦にする。Ｃ字型に形成されたあと、平らな表面１８は、望ましくは、ばね １０の上に機械で作られるとよい。この形状により、向かい合うばね要素は、コ ーナー端部に沿う代わりに平らな表面に沿って互いに接触できる。製造の複雑さ と価格とを最小限度に抑えるために、ばね要素１０のそれぞれが、望ましくは、 全体的に均一な厚さと幅を有する細長い金属細片から作られるとよい。一つの特 定の例では、付勢ばね１０は、形成されたあとで、ほぼ１０mmの幅と、ほぼ１mm の厚さと、ほぼ２０mmの長さとを有する。２０mmの長さのおよそ１６mmを中間部 分が占め、それはばねが変形するとき外側に曲がる。この方法では、中間部分か ら上方部分と下方部分とに別れるコーナーで単に撓むよりもむしろ、比較的に長 い中間部分にわたって大部分の材料の変形が生じる。 図４を参照すると、本発明の付勢ばねの撓みの作用が、誇張して示される。前 述したように、撓むとき、中間部分がバルブボディの保持壁４８に隣接する方向 に外側に曲がる。重要なことは、上方部分と下方部分とが外向きの方向に向いて いるので、それぞれの付勢ばねが、コーナー端部に沿って上方ばねストップ４６ とプラットフォーム４４とに接触することになるということである。この形状は 、個々の部分を湾曲部においてよりも中間部分での撓みを助長する傾向がある。 撓む間でさえ、隣接するばね要素１０が、平らな表面１８において互いに接触し 続ける。２つのばね要素１０を利用するこの構造が、渦巻きばねの構造に匹敵す る作動寿命を有することが、わかった。 産業上の適用 本発明は、付勢ばね要素に対して噴射器内で利用可能な限られた容積を有する 燃料噴射器での特別な適用の可能性を見いだす。新型の金属を使用しても、固定 された容積内に適合されなければならないコイルばねからの利用可能な力の定数 の大きさの制限があることは、よく知られている。前述したように、本発明にお いては、撓みに際して、コイルばねと比べると多くのばね変形を生じるので、よ り高いばね定数が可能になる。これにより、本発明は、比較的大きな力の定数を 得る。当業者には容易に明らかになるように、限られたばね容積を有し、比較的 小さい撓み距離が要求され、比較的大きなばね力の定数を必要とするような公知 の種々の装置用の付勢されたチェックバルブに、本発明の適用の可能性がある。 本文内で述べたように、種々の変形が本発明に対してなされ得ることや、添付 の請求の範囲から逸脱することなしに本発明の精神の範囲内で、たくさんの明ら かに異なる実施例が実施されることは、当業者に明らかであろう。例えば、ある 実施例では、３つ、又は４つ、又は５つ以上のＣ字型ばね要素が、中央プランジ ャ要素の周囲に配置されることが、望ましい。そのような場合では、プランジャ 要素が円筒形であると仮定すると、ばね要素の上方端部と下方端部でのくぼみは 円弧状のみになる。とにかく、ニードルプランジャシャフト上のサイドフォース が問題となるような場合や、当業技術において周知のどんな別の理由の場合にお いても、複数のＣ字型ばね要素が望ましい。上述の説明は、本発明の理解を助け るだけでなく、以下に述べる請求の範囲によって単に形成される特許の法的な範 囲を制限するものではない。

───────────────────────────────────────────────────── 【要約の続き】

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．バルブボディ（４１）、ニードルプランジャ（４３）、上方ばねストップ（ ４６）、ニードルストップ（４７）、ばねプラットフォーム（４４）、流路溝（ ４５）、ノズル（４２）、及び付勢ばね（１０）を備える燃料噴射器ニードルチ ェックバルブであって、 前記付勢ばね（１０）は、下方部分（１３）と上方部分（１２）との間に中間 部分（１１）を備えるほぼＣ字型に形成されたほぼ同一の細長い少なくとも２つ の金属部品であり、一端は前記上方ばねストップ（４６）に、他端は前記ばねプ ラットフォーム（４４）に接触して配置され、前記上方部分（１２）は上方端部 （１６）を有し、前記下方部分（１３）は下方端部（１４）を有し、それぞれの 側端部がチェックバルブの前記ニードルストップ（４７）を部分的に囲む大きさ に作られたくぼみ（１７）を有するチェックバルブ（４０）。 ２．細長い前記金属部品のそれぞれが、全体的に一様な厚さを有することを特徴 とする請求項１に記載のチェックバルブ（４０）。 ３．前記くぼみ（１５、１７）が、ほぼ半円形であることを特徴とする請求項１ に記載のチェックバルブ（４０）。 ４．細長い前記金属部品のそれぞれの前記上方端部（１６）が、細長い前記金属 部品の少なくとも他方の前記上方端部（１６）に接することを特徴とする請求項 １に記載のチェックバルブ（４０）。 ５．細長い前記金属部品のそれぞれの前記下方端部（１４）が、細長い前記金属 部品の少なくとも他方の前記下方端部（１４）に接することを特徴とする請求項 １に記載のチェックバルブ（４０）。 ６．全体的に等しい細長い前記金属部品の少なくとも２つが、全体的に等しい細 長い前記金属部品の２つであることを特徴とする請求項１に記載のチェックバル ブ（４０）。 ７．前記上方部分（１２）と前記下方部分（１３）とが、発散方向に向かうこと を特徴とする請求項１に記載のチェックバルブ（４０）。 ８．前記上方ばねストップ（４６）内に形成される第一溝（５０）と、前記ばね プラットフォーム（４４）内に形成される第二溝（５０）とを備え、前記上方端 部（１６）が前記第一溝（５０）内で受容され、前記下方端部（１４）が前記第 二溝（５０）内で受容されることを特徴とする請求項１に記載のチェックバルブ （４０）。