JP2003049747A - 内燃機関の噴射弁を制御する電磁弁 - Google Patents
内燃機関の噴射弁を制御する電磁弁Info
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- F02M2547/003—Valve inserts containing control chamber and valve piston
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 構成及び製造が簡単化された機能確実な電磁
弁を提供する。 【解決手段】 内燃機関の噴射弁を制御する電磁弁であ
って、ケーシング部分３９と、マグネットコイル３２及
びマグネットコア３３を備えた電磁石２９と、該電磁石
と弁座２４との間において軸方向可動でかつ弁ばね３１
によって負荷されている可動子２７と、該可動子と共に
運動しかつ弁座２４と共働して燃料通路１７を開閉する
ために働く制御弁部材２２，２５とが設けられている形
式のものにおいて、可動子２７が機械的なガイド手段か
ら自由に半径方向可動に、ケーシング部分３９内に配置
されている。
弁を提供する。 【解決手段】 内燃機関の噴射弁を制御する電磁弁であ
って、ケーシング部分３９と、マグネットコイル３２及
びマグネットコア３３を備えた電磁石２９と、該電磁石
と弁座２４との間において軸方向可動でかつ弁ばね３１
によって負荷されている可動子２７と、該可動子と共に
運動しかつ弁座２４と共働して燃料通路１７を開閉する
ために働く制御弁部材２２，２５とが設けられている形
式のものにおいて、可動子２７が機械的なガイド手段か
ら自由に半径方向可動に、ケーシング部分３９内に配置
されている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の噴射弁
を制御する電磁弁であって、ケーシング部分と、マグネ
ットコイル及びマグネットコアを備えた電磁石と、該電
磁石と弁座との間において軸方向可動でかつ弁ばねによ
って負荷されている可動子と、該可動子と共に運動しか
つ弁座と共働して燃料通路を開閉するために働く制御弁
部材とが設けられている形式のものに関する。
を制御する電磁弁であって、ケーシング部分と、マグネ
ットコイル及びマグネットコアを備えた電磁石と、該電
磁石と弁座との間において軸方向可動でかつ弁ばねによ
って負荷されている可動子と、該可動子と共に運動しか
つ弁座と共働して燃料通路を開閉するために働く制御弁
部材とが設けられている形式のものに関する。
【０００２】
【従来の技術】ドイツ連邦共和国特許公開第１９６５０
８６５号明細書に基づいて公知の上記形式の電磁弁は、
噴射弁、例えばコモンレール噴射装置のインジェクタの
噴射弁の制御圧室内における燃料圧を制御するために使
用される。このような噴射弁では、制御圧室における燃
料圧を介して弁ピストンの運動が制御され、この弁ピス
トンによって噴射弁の噴射開口が開閉される。公知の電
磁弁は、ケーシング部分内に配置された電磁石と、滑り
部材内において案内されていて閉鎖ばねによって負荷さ
れている軸方向可動の可動子と、この可動子と共に運動
する制御弁部材とを有しており、この制御弁部材は電磁
弁の弁座と共働して、制御圧室からの燃料流出を制御す
る。可動子は可動子プレートと可動子ピンとを有してお
り、この可動子ピンは、滑り部材の、孔として形成され
た機械式のガイド内において摺動可能に支承されてい
る。
８６５号明細書に基づいて公知の上記形式の電磁弁は、
噴射弁、例えばコモンレール噴射装置のインジェクタの
噴射弁の制御圧室内における燃料圧を制御するために使
用される。このような噴射弁では、制御圧室における燃
料圧を介して弁ピストンの運動が制御され、この弁ピス
トンによって噴射弁の噴射開口が開閉される。公知の電
磁弁は、ケーシング部分内に配置された電磁石と、滑り
部材内において案内されていて閉鎖ばねによって負荷さ
れている軸方向可動の可動子と、この可動子と共に運動
する制御弁部材とを有しており、この制御弁部材は電磁
弁の弁座と共働して、制御圧室からの燃料流出を制御す
る。可動子は可動子プレートと可動子ピンとを有してお
り、この可動子ピンは、滑り部材の、孔として形成され
た機械式のガイド内において摺動可能に支承されてい
る。
【０００３】公知の電磁弁では、電磁弁の最適な機能を
保証するために、滑り部材は高い精度をもって製造され
ねばならない。滑り部材による機械式の可動子案内は、
摩擦損失を生ぜしめ、このような摩擦損失は系全体の設
計時に考慮しなくてはならない。さらに電磁弁のケーシ
ング部分内への滑り部材の組込みは、機械的に実に面倒
なもしくは高価な全体構造を必要とする。
保証するために、滑り部材は高い精度をもって製造され
ねばならない。滑り部材による機械式の可動子案内は、
摩擦損失を生ぜしめ、このような摩擦損失は系全体の設
計時に考慮しなくてはならない。さらに電磁弁のケーシ
ング部分内への滑り部材の組込みは、機械的に実に面倒
なもしくは高価な全体構造を必要とする。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ゆえに本発明の課題
は、冒頭に述べた形式の電磁弁を改良して、構成を単純
化し、製造を簡単化することができ、しかも機能確実に
働く電磁弁を提供することである。
は、冒頭に述べた形式の電磁弁を改良して、構成を単純
化し、製造を簡単化することができ、しかも機能確実に
働く電磁弁を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明の構成では、可動子が機械的なガイド手段から
自由に半径方向可動に、ケーシング部分内に配置されて
いるようにした。
に本発明の構成では、可動子が機械的なガイド手段から
自由に半径方向可動に、ケーシング部分内に配置されて
いるようにした。
【０００６】
【発明の効果】本発明のように構成された電磁弁には公
知のものに比べて、主として次のような利点がある。す
なわち本発明による電磁弁では、従来使用されていた滑
り部材を節約することができ、ひいてはこれに関連した
製造及び作業ステップを省くことができる。可動子を案
内する滑り部材を省くことによって、電磁弁の開閉時に
おける機械的な可動子ガイドに起因する摩擦損失が回避
される。また別の利点としては、滑り部材の省略によっ
て、可動子の構成を著しく簡単化し、かつ機能を最適化
できるということが挙げられる。さらに簡単化された構
造によって、電磁弁の動的な特性のばらつきが減少し、
その結果系全体の確実性が高められる。さらにまた、電
磁弁の製造時における著しいコストの節減という利点も
得られる。従って滑り部材の節減のみならず、可動子を
も簡単かつ安価に構成することができ、例えば単純な打
抜き部材として製造することが可能である。
知のものに比べて、主として次のような利点がある。す
なわち本発明による電磁弁では、従来使用されていた滑
り部材を節約することができ、ひいてはこれに関連した
製造及び作業ステップを省くことができる。可動子を案
内する滑り部材を省くことによって、電磁弁の開閉時に
おける機械的な可動子ガイドに起因する摩擦損失が回避
される。また別の利点としては、滑り部材の省略によっ
て、可動子の構成を著しく簡単化し、かつ機能を最適化
できるということが挙げられる。さらに簡単化された構
造によって、電磁弁の動的な特性のばらつきが減少し、
その結果系全体の確実性が高められる。さらにまた、電
磁弁の製造時における著しいコストの節減という利点も
得られる。従って滑り部材の節減のみならず、可動子を
も簡単かつ安価に構成することができ、例えば単純な打
抜き部材として製造することが可能である。
【０００７】請求項１記載の電磁弁の別の有利な構成
は、請求項２以下に記載されている。
は、請求項２以下に記載されている。
【０００８】可動子が円板状の可動子プレートとして形
成されていて、該可動子プレートが、電磁石とは反対側
の面で直接、制御弁部材に作用するように構成されてい
ると、可動子の特に扁平な構造形式を得ることができ
る。そして電磁弁の閉鎖位置において閉鎖ばねによって
可動子に伝達される傾倒モーメントは、著しく減じら
れ、有利である。
成されていて、該可動子プレートが、電磁石とは反対側
の面で直接、制御弁部材に作用するように構成されてい
ると、可動子の特に扁平な構造形式を得ることができ
る。そして電磁弁の閉鎖位置において閉鎖ばねによって
可動子に伝達される傾倒モーメントは、著しく減じら
れ、有利である。
【０００９】別の有利な構成では、可動子プレートと制
御弁部材とが別体の部材として製造されており、その結
果可動子プレートが半径方向において制御弁部材に対し
て相対的にシフト可能であり、しかもこの際に、制御弁
部材が弁座に対するその中心ポジションから強制的にシ
フトされることはない。そしてこれによって、弁座のそ
ばで制御弁部材が側部で当接すること及び弁座内に摩擦
損失を伴って滑入することは、十分に回避される。
御弁部材とが別体の部材として製造されており、その結
果可動子プレートが半径方向において制御弁部材に対し
て相対的にシフト可能であり、しかもこの際に、制御弁
部材が弁座に対するその中心ポジションから強制的にシ
フトされることはない。そしてこれによって、弁座のそ
ばで制御弁部材が側部で当接すること及び弁座内に摩擦
損失を伴って滑入することは、十分に回避される。
【００１０】本発明の特に有利な構成では、可動子が電
磁石への給電時に半径方向において、その際に可動子に
作用する磁気抵抗力によって、電磁石の中心軸線に対し
て同心的なポジションに方向付け可能である。このこと
を達成するために有利な構成では、可動子とマグネット
コアとがその互いに向けられた極面に、それぞれの中心
軸線の周りに同心的に配置されたジオメトリ構造を有し
ており、該ジオメトリ構造が、電磁石への給電時に共働
して、可動子が同心的なポジションに方向付けられるよ
うになっている。
磁石への給電時に半径方向において、その際に可動子に
作用する磁気抵抗力によって、電磁石の中心軸線に対し
て同心的なポジションに方向付け可能である。このこと
を達成するために有利な構成では、可動子とマグネット
コアとがその互いに向けられた極面に、それぞれの中心
軸線の周りに同心的に配置されたジオメトリ構造を有し
ており、該ジオメトリ構造が、電磁石への給電時に共働
して、可動子が同心的なポジションに方向付けられるよ
うになっている。
【００１１】可動子の同心的なポジションにおいて可動
子の中心軸線が、燃料通路に対して同心的に配置されて
いると、可動子に作用する傾倒モーメントをさらに減じ
ることができる。そして電磁弁の閉鎖時に可動子はその
同心的なポジションから制御弁部材に真ん中で当接する
ので、電磁弁の閉鎖状態において制御弁部材は燃料通路
に対して同心的に弁座に接触し、傾倒モーメントは減じ
られる。
子の中心軸線が、燃料通路に対して同心的に配置されて
いると、可動子に作用する傾倒モーメントをさらに減じ
ることができる。そして電磁弁の閉鎖時に可動子はその
同心的なポジションから制御弁部材に真ん中で当接する
ので、電磁弁の閉鎖状態において制御弁部材は燃料通路
に対して同心的に弁座に接触し、傾倒モーメントは減じ
られる。
【００１２】
【発明の実施の形態】次に図面を参照しながら本発明の
実施の形態を説明する。
実施の形態を説明する。
【００１３】図１には、燃料噴射弁の上側部分が示され
ており、この燃料噴射弁は、特に、高圧フィードポンプ
によって高圧燃料を連続的に供給される燃料高圧アキュ
ムレータを備えたディーゼル燃料用のコモンレール系
の、燃料噴射装置において使用するためのものである。
燃料噴射弁は、長手方向孔５を備えた弁ケーシング４を
有しており、長手方向孔５内には、弁ピストン６が配置
されていて、この弁ピストン６は図１に示されていない
端部で、ノズル体内に配置された弁ニードルに対して作
用する。弁ニードルは圧力室内に配置されており、この
圧力室には、圧力孔を介して高圧下にある燃料が供給さ
れる。弁ピストン６の開放行程運動時に弁ニードルは、
弁ニードルの圧力肩部に常に作用する圧力室内の燃料高
圧によって、図示されていないばねの閉鎖力に抗して持
ち上げられる。この際の圧力室と接続された噴射開口を
通して、内燃機関の燃焼室内への燃料の噴射が行われ
る。弁ピストン６の降下によって弁ニードルは、閉鎖方
向で噴射弁の弁座内に押し込まれ、噴射過程が終了す
る。弁ピストン６は弁ニードルとは反対側の端部で、シ
リンダ孔１１内において案内され、このシリンダ孔１１
は、弁ケーシング４に挿入されている弁部材１２に設け
られている。シリンダ孔１１内において弁ピストン６の
端面は制御圧室１４を閉鎖しており、この制御圧室１４
は供給通路を介して、図示されていない燃料高圧接続部
と接続されている。供給通路はほぼ３つの部分から形成
されている。弁部材１２の壁を半径方向に貫いて延びて
いて、内壁がその長さの一部において供給絞り１５を形
成している孔は、弁部材１２の周囲を取り囲んでいるリ
ング室１６と常に接続されており、このリング室１６は
同様に燃料高圧接続部と常に接続されている。供給絞り
１５を介して制御圧室１４は、高圧アキュムレータ内に
おける高い燃料圧にさらされている。弁ピストン６に対
して同軸的に制御圧室１４からは、弁部材１２内を延び
ている孔が分岐しており、この孔は、排出絞り１８を備
えた燃料排出通路１７を形成している。この燃料排出通
路１７は、図１に示されていない燃料低圧接続部と接続
されている。弁部材１２からの燃料排出通路１７の出口
は、弁部材１２の端面の円錐形に凹んだ部分２１の領域
に設けられている。弁部材１２は図示の実施例では、相
互（wechselseitig）の２つの緊締肩部を備えた緊締エ
レメント２３を用いて、電磁弁のケーシング部分３９と
一緒に、ねじ部材７を介して弁ケーシング４内において
緊締されている。そのために弁部材１２は環状のフラン
ジ１３を有しており、このフランジ１３は弁ケーシング
４のリング状の肩部４７に載っている。フランジ１３は
緊締エレメント２３と弁ケーシング４との間において緊
締される。緊締エレメント２３の、弁ケーシング４とは
反対側の他方の肩部には、調節円板４８が接触してい
る。電磁弁のケーシング部分３９は環状の縁部区分で調
節円板４８に載っている。ねじ部材７は緊締肩部で電磁
弁ケーシング３９に接触していて、弁ケーシング４に螺
合される。図示の実施例では、ただ１つのねじ部材７に
よって電磁弁ケーシング３９は、弁ケーシング４に固定
され、かつ同時に弁部材１２を緊締している。
ており、この燃料噴射弁は、特に、高圧フィードポンプ
によって高圧燃料を連続的に供給される燃料高圧アキュ
ムレータを備えたディーゼル燃料用のコモンレール系
の、燃料噴射装置において使用するためのものである。
燃料噴射弁は、長手方向孔５を備えた弁ケーシング４を
有しており、長手方向孔５内には、弁ピストン６が配置
されていて、この弁ピストン６は図１に示されていない
端部で、ノズル体内に配置された弁ニードルに対して作
用する。弁ニードルは圧力室内に配置されており、この
圧力室には、圧力孔を介して高圧下にある燃料が供給さ
れる。弁ピストン６の開放行程運動時に弁ニードルは、
弁ニードルの圧力肩部に常に作用する圧力室内の燃料高
圧によって、図示されていないばねの閉鎖力に抗して持
ち上げられる。この際の圧力室と接続された噴射開口を
通して、内燃機関の燃焼室内への燃料の噴射が行われ
る。弁ピストン６の降下によって弁ニードルは、閉鎖方
向で噴射弁の弁座内に押し込まれ、噴射過程が終了す
る。弁ピストン６は弁ニードルとは反対側の端部で、シ
リンダ孔１１内において案内され、このシリンダ孔１１
は、弁ケーシング４に挿入されている弁部材１２に設け
られている。シリンダ孔１１内において弁ピストン６の
端面は制御圧室１４を閉鎖しており、この制御圧室１４
は供給通路を介して、図示されていない燃料高圧接続部
と接続されている。供給通路はほぼ３つの部分から形成
されている。弁部材１２の壁を半径方向に貫いて延びて
いて、内壁がその長さの一部において供給絞り１５を形
成している孔は、弁部材１２の周囲を取り囲んでいるリ
ング室１６と常に接続されており、このリング室１６は
同様に燃料高圧接続部と常に接続されている。供給絞り
１５を介して制御圧室１４は、高圧アキュムレータ内に
おける高い燃料圧にさらされている。弁ピストン６に対
して同軸的に制御圧室１４からは、弁部材１２内を延び
ている孔が分岐しており、この孔は、排出絞り１８を備
えた燃料排出通路１７を形成している。この燃料排出通
路１７は、図１に示されていない燃料低圧接続部と接続
されている。弁部材１２からの燃料排出通路１７の出口
は、弁部材１２の端面の円錐形に凹んだ部分２１の領域
に設けられている。弁部材１２は図示の実施例では、相
互（wechselseitig）の２つの緊締肩部を備えた緊締エ
レメント２３を用いて、電磁弁のケーシング部分３９と
一緒に、ねじ部材７を介して弁ケーシング４内において
緊締されている。そのために弁部材１２は環状のフラン
ジ１３を有しており、このフランジ１３は弁ケーシング
４のリング状の肩部４７に載っている。フランジ１３は
緊締エレメント２３と弁ケーシング４との間において緊
締される。緊締エレメント２３の、弁ケーシング４とは
反対側の他方の肩部には、調節円板４８が接触してい
る。電磁弁のケーシング部分３９は環状の縁部区分で調
節円板４８に載っている。ねじ部材７は緊締肩部で電磁
弁ケーシング３９に接触していて、弁ケーシング４に螺
合される。図示の実施例では、ただ１つのねじ部材７に
よって電磁弁ケーシング３９は、弁ケーシング４に固定
され、かつ同時に弁部材１２を緊締している。
【００１４】円錐形の部分２１には弁座２４が形成され
ており、この弁座２４とは、噴射弁を制御する電磁弁の
制御弁部材２２，２５が共働する。制御弁部材２２，２
５は弁球２５と、該弁球２５を受容するソケット部分２
２との２部分から形成されていて、可動子２７と連結さ
れており、この可動子２７は電磁弁の電磁石２９と共働
する。可動子を制御弁部材２２，２５と一体的に形成す
ることも可能ではあるが、図示の有利な実施例では、可
動子２７と制御弁部材２２，２５とは別体の部材として
形成されている。ソケット部分２２の、弁球２５とは反
対の側は、可動子２７のための平らな接触面として形成
されている。可動子２７は一体的に、かつほぼ真円形で
円板状の可動子プレートとして形成されている。可動子
プレートは、電磁石２９に向けられた極面３７と、該極
面３７とは反対側の平らな面３６とを有しており、この
面３６は直接、制御弁部材のソケット部分２２に作用す
る。可動子２７の極面３７の中心からはピン３５が鉛直
方向に突出しており、このピン３５は電磁石２９の切欠
き１０内に係合していて、この切欠き１０内にはさらに
閉鎖ばね３１も配置されており、この閉鎖ばね３１はピ
ン３５に支持されている。可動子２７と、この可動子２
７に連結された制御弁部材２２，２５とは、ケーシング
不動に支持される閉鎖ばね３１によって常に閉鎖方向で
負荷されており、従って制御弁部材２２，２５は通常は
閉鎖位置において弁座２４に接触している。電磁石２９
が励起されると、可動子２７は軸方向において弁座２４
から引き離され、排出通路１７は放圧室１９に向かって
開放される。
ており、この弁座２４とは、噴射弁を制御する電磁弁の
制御弁部材２２，２５が共働する。制御弁部材２２，２
５は弁球２５と、該弁球２５を受容するソケット部分２
２との２部分から形成されていて、可動子２７と連結さ
れており、この可動子２７は電磁弁の電磁石２９と共働
する。可動子を制御弁部材２２，２５と一体的に形成す
ることも可能ではあるが、図示の有利な実施例では、可
動子２７と制御弁部材２２，２５とは別体の部材として
形成されている。ソケット部分２２の、弁球２５とは反
対の側は、可動子２７のための平らな接触面として形成
されている。可動子２７は一体的に、かつほぼ真円形で
円板状の可動子プレートとして形成されている。可動子
プレートは、電磁石２９に向けられた極面３７と、該極
面３７とは反対側の平らな面３６とを有しており、この
面３６は直接、制御弁部材のソケット部分２２に作用す
る。可動子２７の極面３７の中心からはピン３５が鉛直
方向に突出しており、このピン３５は電磁石２９の切欠
き１０内に係合していて、この切欠き１０内にはさらに
閉鎖ばね３１も配置されており、この閉鎖ばね３１はピ
ン３５に支持されている。可動子２７と、この可動子２
７に連結された制御弁部材２２，２５とは、ケーシング
不動に支持される閉鎖ばね３１によって常に閉鎖方向で
負荷されており、従って制御弁部材２２，２５は通常は
閉鎖位置において弁座２４に接触している。電磁石２９
が励起されると、可動子２７は軸方向において弁座２４
から引き離され、排出通路１７は放圧室１９に向かって
開放される。
【００１５】図１からさらに分かるように、電磁石２０
はマグネットコイル３２とマグネットコア３３とを有し
ている。マグネットコア３３はその極面３８にリング状
の切欠き４１を有しており、この切欠き４１内にマグネ
ットコイル３２が配置されている。マグネットコイルの
接続部３４はマグネットコア３３を貫いて外方に案内さ
れている。切欠き４１によってマグネットコアの極面３
８は、内側の円形リング状の極面区分４５と外側の円形
リング状の極面区分４４とに分割されており、この両極
面区分４４，４５は、図３から最も良く分かるように、
可動子プレートの極面に向けられている。電磁石が給電
されると、極面区分４４と可動子の極面３７との間の間
隙及び、可動子の極面３７とマグネットコアの極面区分
４５との間の間隙を介して、閉じられた磁気回路が形成
される。マグネットコア３３の極面と可動子プレートの
極面３８との間には、マグネットコア３３における可動
子のいわゆる磁気による接着を回避するために、最小間
隔が維持されねばならない。このことは、図３に示され
ているように、例えば可動子プレートの極面３７におけ
る磁気非透過性材料から成る層２６によって達成するこ
とができる。例えばこの層２６はクローム又はテフロン
（登録商標）から製造することができる。そしてこの層
はろう接、溶接、接着又はその他の適宜な形式で可動子
と結合可能である。また、可動子２７の極面３８とマグ
ネットコア３３との間に単数又は複数のスペーサ円板を
挿入することも可能である。可動子プレートとマグネッ
トコアとの間における最小間隔を維持するための別の可
能性としては、可動子に、極面３７から突出する構造パ
ターン（例えば小突起（Noppen））を設けることがあ
り、このような構造パターンは電磁石に支持されている
か又は、電磁石内に設けられたスリーブに支持されてい
る。さらに、例えば可動子プレートが、電磁石内に設け
られていてマグネットコア３３の極面３８から突出して
いるスリーブに接触するようになっていてもよい。
はマグネットコイル３２とマグネットコア３３とを有し
ている。マグネットコア３３はその極面３８にリング状
の切欠き４１を有しており、この切欠き４１内にマグネ
ットコイル３２が配置されている。マグネットコイルの
接続部３４はマグネットコア３３を貫いて外方に案内さ
れている。切欠き４１によってマグネットコアの極面３
８は、内側の円形リング状の極面区分４５と外側の円形
リング状の極面区分４４とに分割されており、この両極
面区分４４，４５は、図３から最も良く分かるように、
可動子プレートの極面に向けられている。電磁石が給電
されると、極面区分４４と可動子の極面３７との間の間
隙及び、可動子の極面３７とマグネットコアの極面区分
４５との間の間隙を介して、閉じられた磁気回路が形成
される。マグネットコア３３の極面と可動子プレートの
極面３８との間には、マグネットコア３３における可動
子のいわゆる磁気による接着を回避するために、最小間
隔が維持されねばならない。このことは、図３に示され
ているように、例えば可動子プレートの極面３７におけ
る磁気非透過性材料から成る層２６によって達成するこ
とができる。例えばこの層２６はクローム又はテフロン
（登録商標）から製造することができる。そしてこの層
はろう接、溶接、接着又はその他の適宜な形式で可動子
と結合可能である。また、可動子２７の極面３８とマグ
ネットコア３３との間に単数又は複数のスペーサ円板を
挿入することも可能である。可動子プレートとマグネッ
トコアとの間における最小間隔を維持するための別の可
能性としては、可動子に、極面３７から突出する構造パ
ターン（例えば小突起（Noppen））を設けることがあ
り、このような構造パターンは電磁石に支持されている
か又は、電磁石内に設けられたスリーブに支持されてい
る。さらに、例えば可動子プレートが、電磁石内に設け
られていてマグネットコア３３の極面３８から突出して
いるスリーブに接触するようになっていてもよい。
【００１６】噴射弁の開閉は、以下において述べるよう
に電磁弁３０によって制御される。既に述べたように、
可動子２７は常に閉鎖ばね３１によって閉鎖方向に負荷
されているので、制御弁部材２５は電磁石の励磁されて
いない場合には閉鎖位置において弁座２４に接触してお
り、かつ制御圧室１４は放圧側１９に対して閉鎖されて
いる。その結果制御圧室１４では、供給通路を介して極
めて迅速に、燃料高圧アキュムレータにおいても存在し
ている高い圧力が形成される。制御圧室１４内における
圧力は弁ピストン６及び、該弁ピストンに結合されてい
る弁ニードルに対して閉鎖力を生ぜしめ、この閉鎖力
は、他方において存在する高圧に基づいて開放方向に作
用する力よりも大きい。制御圧室１４が電磁弁の開放に
よって放圧側１９に向かって開放されると、制御圧室１
４の僅かな容積内における圧力は極めて迅速に消滅す
る。それというのは制御圧室１４は、供給絞り１５を介
して高圧側から遮断されているからである。その結果、
弁ニードルにおける燃料高圧に基づいて弁ニードルに対
して開放方向で作用する力が上回るので、弁ニードルは
上方に向かって運動し、この場合少なくとも１つの噴射
開口が噴射のために開放される。電磁弁３０が燃料排出
通路１７を閉鎖すると、制御圧室１４における圧力は、
供給通路１５を介して流れる燃料によって再び形成され
ることができ、その結果本来の閉鎖力が発生して、燃料
噴射弁の弁ニードルを閉鎖する。
に電磁弁３０によって制御される。既に述べたように、
可動子２７は常に閉鎖ばね３１によって閉鎖方向に負荷
されているので、制御弁部材２５は電磁石の励磁されて
いない場合には閉鎖位置において弁座２４に接触してお
り、かつ制御圧室１４は放圧側１９に対して閉鎖されて
いる。その結果制御圧室１４では、供給通路を介して極
めて迅速に、燃料高圧アキュムレータにおいても存在し
ている高い圧力が形成される。制御圧室１４内における
圧力は弁ピストン６及び、該弁ピストンに結合されてい
る弁ニードルに対して閉鎖力を生ぜしめ、この閉鎖力
は、他方において存在する高圧に基づいて開放方向に作
用する力よりも大きい。制御圧室１４が電磁弁の開放に
よって放圧側１９に向かって開放されると、制御圧室１
４の僅かな容積内における圧力は極めて迅速に消滅す
る。それというのは制御圧室１４は、供給絞り１５を介
して高圧側から遮断されているからである。その結果、
弁ニードルにおける燃料高圧に基づいて弁ニードルに対
して開放方向で作用する力が上回るので、弁ニードルは
上方に向かって運動し、この場合少なくとも１つの噴射
開口が噴射のために開放される。電磁弁３０が燃料排出
通路１７を閉鎖すると、制御圧室１４における圧力は、
供給通路１５を介して流れる燃料によって再び形成され
ることができ、その結果本来の閉鎖力が発生して、燃料
噴射弁の弁ニードルを閉鎖する。
【００１７】図１に示されているように、本発明による
燃料噴射弁の可動子２７は電磁弁のケーシング部分３９
内において、機械的な案内によて阻止されることなく、
半径方向において運動することができる。可動子２７の
半径方向運動時に、可動子プレートの面３６はソケット
部分２２に沿って滑動することができる。電磁弁の閉鎖
時に、閉鎖ばね３１は可動子２７と制御弁部材２２，２
５とを弁座２４に向かって押圧し、この際に機械的に案
内されていない可動子プレートは、ソケット部分２２に
偏心して当接すると、幾分傾倒することがある。しかし
ながら半径方向において可動子プレートが幾分ずれたと
しても、制御弁部材２５は常に確実に弁座２４内に押し
込まれる。可動子２７が円板状の可動子プレートとして
扁平に形成されていることによって、この場合の傾倒モ
ーメントは、可動子プレートから突出している可動子ピ
ンを備えたＴ字形の可動子に比べて、さらに著しく減じ
られる。
燃料噴射弁の可動子２７は電磁弁のケーシング部分３９
内において、機械的な案内によて阻止されることなく、
半径方向において運動することができる。可動子２７の
半径方向運動時に、可動子プレートの面３６はソケット
部分２２に沿って滑動することができる。電磁弁の閉鎖
時に、閉鎖ばね３１は可動子２７と制御弁部材２２，２
５とを弁座２４に向かって押圧し、この際に機械的に案
内されていない可動子プレートは、ソケット部分２２に
偏心して当接すると、幾分傾倒することがある。しかし
ながら半径方向において可動子プレートが幾分ずれたと
しても、制御弁部材２５は常に確実に弁座２４内に押し
込まれる。可動子２７が円板状の可動子プレートとして
扁平に形成されていることによって、この場合の傾倒モ
ーメントは、可動子プレートから突出している可動子ピ
ンを備えたＴ字形の可動子に比べて、さらに著しく減じ
られる。
【００１８】図２には、本発明の別の実施例が示されて
いる。図２に示された電磁弁の基本構造は図１に示され
た実施例と同様である。ゆえに同一部材は同一符号で示
されている。図面から分かるように、この場合プレート
状の可動子２７は、図１の実施例とは異なり、電磁石に
向けられた側において真ん中に切欠き４０を有してお
り、この切欠き４１には閉鎖ばね３１が係合している。
閉鎖ばね３１の係合ポイントはここでは特に、制御弁部
材の球２５の近くに位置しているので、電磁弁閉鎖時に
可動子に対して作用する傾倒モーメントはさらに減じら
れる。さらに弁部材１２は別体の螺合可能な緊締部材２
３を用いて弁ケーシング４内において緊締されている。
電磁弁ケーシング３９はねじ部材７によって中間円板４
８を介して直接、弁ケーシング４に固定される。扁平な
可動子にもかかわらず緊締部材２３のために十分な空間
を得るために、弁部材の電磁石に向けられた端面１２
は、円錐台形状の区分２０を有しており、この区分２０
はフランジ１３によって取り囲まれている。弁座２４は
円錐台形状の区分２０の真ん中に設けられている。図面
から分かるように、円錐台形状の面２０を取り囲む室
は、弁部材１２のフランジ１３に接触する緊締ナット２
３のための受容部を形成する。可動子２７と電磁石２９
との間における最小間隔は、非磁性材料による可動子の
被覆によって達成される。
いる。図２に示された電磁弁の基本構造は図１に示され
た実施例と同様である。ゆえに同一部材は同一符号で示
されている。図面から分かるように、この場合プレート
状の可動子２７は、図１の実施例とは異なり、電磁石に
向けられた側において真ん中に切欠き４０を有してお
り、この切欠き４１には閉鎖ばね３１が係合している。
閉鎖ばね３１の係合ポイントはここでは特に、制御弁部
材の球２５の近くに位置しているので、電磁弁閉鎖時に
可動子に対して作用する傾倒モーメントはさらに減じら
れる。さらに弁部材１２は別体の螺合可能な緊締部材２
３を用いて弁ケーシング４内において緊締されている。
電磁弁ケーシング３９はねじ部材７によって中間円板４
８を介して直接、弁ケーシング４に固定される。扁平な
可動子にもかかわらず緊締部材２３のために十分な空間
を得るために、弁部材の電磁石に向けられた端面１２
は、円錐台形状の区分２０を有しており、この区分２０
はフランジ１３によって取り囲まれている。弁座２４は
円錐台形状の区分２０の真ん中に設けられている。図面
から分かるように、円錐台形状の面２０を取り囲む室
は、弁部材１２のフランジ１３に接触する緊締ナット２
３のための受容部を形成する。可動子２７と電磁石２９
との間における最小間隔は、非磁性材料による可動子の
被覆によって達成される。
【００１９】本発明の特に有利な別の構成では、可動子
プレートが磁気抵抗力を用いてセンタリングされるよう
になっており、このようになっていると、制御弁部材へ
の衝突時における可動子プレートの偏心及びそれに基づ
く可動子プレートの傾倒を回避することができる。これ
は次のことによって達成することができる。すなわちこ
の場合、可動子２７及び電磁石２９のマグネットコア３
３が所定のジオメトリ構造（geometrische Struktur）
を備えていて、両方のジオメトリ構造が電磁石２９への
給電時に共働して、可動子２７が中心のポジションに方
向付けられ、このポジションにおいて可動子２７の中心
軸線４５は電磁石の中心軸線３０に対して同軸的に延び
る（中心軸線４５と中心軸線３０とは一直線上に位置す
る）。このことには次のような利点、すなわち可動子プ
レートが電磁弁の開放時に常にセンタリングされ、電磁
石への給電の遮断時における電磁弁の閉鎖時には、中心
のポジションから制御弁部材に当接するという利点があ
る。このようなジオメトリ構造は、図１に示された電磁
弁においても図２に示された電磁弁においても設けるこ
とができる。図２においてジオメトリ構造は符号４１，
４２によって示されており、図３には拡大図で示されて
いる。
プレートが磁気抵抗力を用いてセンタリングされるよう
になっており、このようになっていると、制御弁部材へ
の衝突時における可動子プレートの偏心及びそれに基づ
く可動子プレートの傾倒を回避することができる。これ
は次のことによって達成することができる。すなわちこ
の場合、可動子２７及び電磁石２９のマグネットコア３
３が所定のジオメトリ構造（geometrische Struktur）
を備えていて、両方のジオメトリ構造が電磁石２９への
給電時に共働して、可動子２７が中心のポジションに方
向付けられ、このポジションにおいて可動子２７の中心
軸線４５は電磁石の中心軸線３０に対して同軸的に延び
る（中心軸線４５と中心軸線３０とは一直線上に位置す
る）。このことには次のような利点、すなわち可動子プ
レートが電磁弁の開放時に常にセンタリングされ、電磁
石への給電の遮断時における電磁弁の閉鎖時には、中心
のポジションから制御弁部材に当接するという利点があ
る。このようなジオメトリ構造は、図１に示された電磁
弁においても図２に示された電磁弁においても設けるこ
とができる。図２においてジオメトリ構造は符号４１，
４２によって示されており、図３には拡大図で示されて
いる。
【００２０】図３から分かるように、電磁石２９はマグ
ネットコア３３とコイル３２とを有している。マグネッ
トコア３３はその中心軸線３０に対して同心的に延びて
いる溝状の切欠き４１を備えており、この切欠き４１内
にはコイル３２が挿入されている。切欠き４１によって
マグネットコア３３の極面３８は、外側のリング状の極
面区分４４と内側の極面区分４５とに分割される。この
実施例における特殊性は切欠き４２にあり、この切欠き
４２は可動子２７の、マグネットコア３３に向けられた
極面３７に、可動子の中心軸線４５に対して同心的に設
けられている。同様にリング状のこの切欠き４２は、環
状の溝の形をしており、マグネットコア３３の切欠き４
１とほぼ等しい外径及び内径を有していて、ひいては等
しい幅ｄを有している。互いに対向して位置している切
欠き４１，４２は磁気的に共働して、電磁石への給電時
に可動子２７の中心軸線４５が電磁石の中心軸線３０に
対して同軸的に延びるようになっている。磁気によるセ
ンタリング作用は、可動子プレートの半径方向における
偏位時に生じる磁気抵抗力に基づくものである。切欠き
４１，４２が互いに合同な形で上下に配置されていない
場合には、磁力線は両切欠き４１，４２の縁部において
歪められる。それによって生じる磁気抵抗力は可動子プ
レートを再び、両切欠き４１，４２が互いに合同な形で
上下に位置し、可動子の中心軸線４５が電磁石２９の中
心軸線３０に対して同軸的に延びるようになるまで、引
き戻す。そのために切欠き４２は必ずしも環状に可動子
２７に設けられていなくてもよい。中心軸線４５に対し
て同心的に配置されたセグメントやその他の適宜な構成
も使用することが可能である。
ネットコア３３とコイル３２とを有している。マグネッ
トコア３３はその中心軸線３０に対して同心的に延びて
いる溝状の切欠き４１を備えており、この切欠き４１内
にはコイル３２が挿入されている。切欠き４１によって
マグネットコア３３の極面３８は、外側のリング状の極
面区分４４と内側の極面区分４５とに分割される。この
実施例における特殊性は切欠き４２にあり、この切欠き
４２は可動子２７の、マグネットコア３３に向けられた
極面３７に、可動子の中心軸線４５に対して同心的に設
けられている。同様にリング状のこの切欠き４２は、環
状の溝の形をしており、マグネットコア３３の切欠き４
１とほぼ等しい外径及び内径を有していて、ひいては等
しい幅ｄを有している。互いに対向して位置している切
欠き４１，４２は磁気的に共働して、電磁石への給電時
に可動子２７の中心軸線４５が電磁石の中心軸線３０に
対して同軸的に延びるようになっている。磁気によるセ
ンタリング作用は、可動子プレートの半径方向における
偏位時に生じる磁気抵抗力に基づくものである。切欠き
４１，４２が互いに合同な形で上下に配置されていない
場合には、磁力線は両切欠き４１，４２の縁部において
歪められる。それによって生じる磁気抵抗力は可動子プ
レートを再び、両切欠き４１，４２が互いに合同な形で
上下に位置し、可動子の中心軸線４５が電磁石２９の中
心軸線３０に対して同軸的に延びるようになるまで、引
き戻す。そのために切欠き４２は必ずしも環状に可動子
２７に設けられていなくてもよい。中心軸線４５に対し
て同心的に配置されたセグメントやその他の適宜な構成
も使用することが可能である。
【００２１】図４に示された別の実施例では、可動子２
７の極面３７は切欠きなしに形成されており、その代わ
りに、マグネットコアの外側の極面区分４４の内径より
も幾分大きな外径を有している。可動子の極面３７の外
径は有利には、マグネットコア３３の外側の極面区分４
４の内径よりも１ｍｍよりも小さな寸法だけ大きく形成
されている。電磁石への給電時に磁界は、極面３７と外
側の極面区分４４とのオーバラップ領域ｅにおいて強く
なる。それというのは、そこでは磁力線がより密に延び
ているからである。このような磁界の強化は、オーバラ
ップ領域ｅが小さければ小さいほど、大きい。可動子プ
レートが半径方向における偏位すると、この領域におい
て強い磁気抵抗力が生じ、この磁気抵抗力によって可動
子は、中心軸線３０，４５が同軸的に位置する（一直線
上に位置する）中心のポジションに戻される。
７の極面３７は切欠きなしに形成されており、その代わ
りに、マグネットコアの外側の極面区分４４の内径より
も幾分大きな外径を有している。可動子の極面３７の外
径は有利には、マグネットコア３３の外側の極面区分４
４の内径よりも１ｍｍよりも小さな寸法だけ大きく形成
されている。電磁石への給電時に磁界は、極面３７と外
側の極面区分４４とのオーバラップ領域ｅにおいて強く
なる。それというのは、そこでは磁力線がより密に延び
ているからである。このような磁界の強化は、オーバラ
ップ領域ｅが小さければ小さいほど、大きい。可動子プ
レートが半径方向における偏位すると、この領域におい
て強い磁気抵抗力が生じ、この磁気抵抗力によって可動
子は、中心軸線３０，４５が同軸的に位置する（一直線
上に位置する）中心のポジションに戻される。
【図１】本発明による電磁弁の第１実施例による、燃料
噴射弁の上側部分を示す断面図である。
噴射弁の上側部分を示す断面図である。
【図２】本発明による電磁弁の第２実施例による、燃料
噴射弁の上側部分を示す断面図である。
噴射弁の上側部分を示す断面図である。
【図３】可動子をセンタリングするジオメトリ構造を備
えた別の実施例による、電磁弁を拡大して示す図であ
る。
えた別の実施例による、電磁弁を拡大して示す図であ
る。
【図４】さらに別の実施例による、電磁弁を拡大して示
す図である。
す図である。
４ 弁ケーシング、 ５ 長手方向孔、 ６ 弁ピスト
ン、 ７ ねじ部材、１１ シリンダ孔、 １２ 弁部
材、 １３ フランジ、 １４ 制御圧室、１５ 供給
絞り、 １６ リング室、 １７ 排出通路、 １８
排出絞り、１９ 放圧室、 ２０ 区分、 ２１ 凹ん
だ部分、 ２２ ソケット部分、２３ 緊締エレメン
ト、 ２４ 弁座、 ２５ 弁球、 ２６ 層、 ２７
可動子、 ２９ 電磁石、 ３０ 電磁弁、 ３１ 閉
鎖ばね、 ３２ マグネットコイル、 ３３ マグネッ
トコア、 ３４ 接続部、 ３５ ピン、 ３６面、
３７ 極面、 ３８ 極面、 ３９ ケーシング部分、
４０ 切欠き、 ４１ 切欠き、 ４４，４５ 極面
区分、 ４５ 中心軸線、 ４７ 肩部、 ４８ 調節
円板
ン、 ７ ねじ部材、１１ シリンダ孔、 １２ 弁部
材、 １３ フランジ、 １４ 制御圧室、１５ 供給
絞り、 １６ リング室、 １７ 排出通路、 １８
排出絞り、１９ 放圧室、 ２０ 区分、 ２１ 凹ん
だ部分、 ２２ ソケット部分、２３ 緊締エレメン
ト、 ２４ 弁座、 ２５ 弁球、 ２６ 層、 ２７
可動子、 ２９ 電磁石、 ３０ 電磁弁、 ３１ 閉
鎖ばね、 ３２ マグネットコイル、 ３３ マグネッ
トコア、 ３４ 接続部、 ３５ ピン、 ３６面、
３７ 極面、 ３８ 極面、 ３９ ケーシング部分、
４０ 切欠き、 ４１ 切欠き、 ４４，４５ 極面
区分、 ４５ 中心軸線、 ４７ 肩部、 ４８ 調節
円板
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 アンドレアス ヴェンゲルト
ドイツ連邦共和国 オッペンヴァイラー−
ライヒェンベルク オーベレ オルツシュ
トラーセ 28
(72)発明者 ラルフ マイアー
ドイツ連邦共和国 シュヴェービッシュ−
グミュント バルバロッサシュトラーセ
23
(72)発明者 シュテファン ハウク
ドイツ連邦共和国 ヴァルデンブーフ リ
ーベネッカーヴェーク 24
Ｆターム(参考） 3G066 AA07 AB02 BA54 BA61 CC06T
CC08U CE13 CE22
Claims (11)
- 【請求項１】 内燃機関の噴射弁を制御する電磁弁であ
って、ケーシング部分（３９）と、マグネットコイル
（３２）及びマグネットコア（３３）を備えた電磁石
（２９）と、該電磁石（２９）と弁座（２４）との間に
おいて軸方向可動でかつ弁ばね（３１）によって負荷さ
れている可動子（２７）と、該可動子（２７）と共に運
動しかつ弁座（２４）と共働して燃料通路（１７）を開
閉するために働く制御弁部材（２２，２５）とが設けら
れている形式のものにおいて、可動子（２７）が機械的
なガイド手段から自由に半径方向可動に、ケーシング部
分（３９）内に配置されていることを特徴とする、内燃
機関の噴射弁を制御する電磁弁。 - 【請求項２】 可動子（２７）が円板状の可動子プレー
トとして形成されていて、該可動子プレートが、電磁石
とは反対側の面（３６）で直接、制御弁部材（２２，２
５）に作用する、請求項１記載の電磁弁。 - 【請求項３】 可動子プレート（２７）と制御弁部材
（２２，２５）とが別体の部材として製造されていて、
可動子プレートが半径方向において制御弁部材に対して
相対的にシフト可能である、請求項２記載の電磁弁。 - 【請求項４】 可動子（２７）が電磁石（２９）への給
電時に半径方向において、その際に可動子（２７）に作
用する磁気抵抗力によって、電磁石の中心軸線（３０）
に対して同心的なポジションに方向付け可能である、請
求項１から３までのいずれか１項記載の電磁弁。 - 【請求項５】 可動子（２７）とマグネットコア（３
３）とがその互いに向けられた極面（３７，３８）に、
それぞれの中心軸線（３０，４５）の周りに同心的に配
置されたジオメトリ構造（４１，４２，４３，４４）を
有しており、該ジオメトリ構造が、電磁石（２９）への
給電時に共働して、可動子（２７）が同心的なポジショ
ンに方向付けられるようになっている、請求項４記載の
電磁弁。 - 【請求項６】 同心的なポジションにおいて可動子（２
７）の中心軸線（４５）が、燃料通路（１７）に対して
同心的に配置されている、請求項４又は５記載の電磁
弁。 - 【請求項７】 ジオメトリ構造が、マグネットコア（３
３）及び可動子（２７）の互いに向けられた極面（３
７，３８）における切欠き（４１，４２）によって形成
され、該切欠きが、同心的なポジションにおいて互いに
合同に上下に配置されている、請求項５記載の電磁弁。 - 【請求項８】 マグネットコア（３３）の、可動子（２
７）に向けられた極面（３８）が、第１のリング状の切
欠き（４１）を有していて、該切欠き（４１）内にマグ
ネットコイル（３２）が配置されており、可動子（２
７）の、電磁石（２９）に向けられた極面（３７）が、
前記第１の切欠き（４１）に対応配置されていて可動子
（２７）の中心軸線（４５）の周りに同心的に配置され
たリング状又は部分リング状の第２の切欠き（４２）を
有している、請求項７記載の電磁弁。 - 【請求項９】 マグネットコア（３３）のジオメトリ構
造が、マグネットコア（３２）を取り囲む、マグネット
コアの円形リング状の極面区分（４４）によって形成さ
れていて、可動子（２７）のジオメトリ構造が、可動子
の円形又は円形リング状の極面（３７）によって形成さ
れていて、該極面（３７）の外径が、マグネットコア
（３３）の円形リング状の極面区分（４４）の内径より
も幾分大きく形成されている、請求項５記載の電磁弁。 - 【請求項１０】 可動子（２７）の極面（３７）の外径
が、マグネットコア（３３）の円形リング状の極面区分
（４４）の内径よりも１ｍｍ未満だけ大きく形成されて
いる、請求項９記載の電磁弁。 - 【請求項１１】 弁座（２４）が、燃料通路（１８）を
有する弁部材（１２）の、可動子（２７）に向かって突
出する円錐台形状の面（２０）において真ん中に配置さ
れていて、円錐台形状の面（２０）を取り囲む室が、弁
部材（１２）を噴射弁において固定する緊締ナット（２
３）のための受容部を形成している、請求項１から１０
までのいずれか１項記載の電磁弁。
Applications Claiming Priority (2)
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