JP2003502573A - 燃料噴射弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 電磁コイル（１５）と、該電磁コイル（１５）によって上昇方向に負荷可能な可動子（１７）と、弁閉鎖体（３）に結合された弁ニードル（２）とが設けられており、可動子（１７）が、弁ニードル（２）に結合された、可動子（１７）の移動を上昇方向で制限する第１のストッパ（２０）と、弁ニードル（２）に結合された、可動子（１７）を前記上昇方向とは反対方向で制限する第２のストッパ（２５）との間で移動可能である形式の内燃機関の燃料噴射装置用の燃料噴射弁（１）において、第２のストッパがばねエレメント（２５）によって形成されているようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 背景技術 本発明は主請求項の上位概念部に記載した形式の燃料噴射弁から出発する。

【０００２】 米国特許第５２９９７７６号明細書に基づきすでに請求項１の上位概念部に記
載した形式の燃料噴射弁は公知である。このような形式の燃料噴射弁は弁ニード
ルに結合された弁閉鎖体を有しており、この弁閉鎖体は弁座体に形成された弁座
面と協働してシール座を成す。燃料噴射弁を電磁的に作動させるために電磁コイ
ルが設けられている。この電磁コイルはマグネット可動子と協働し、このマグネ
ット可動子の弁ニードルは、可動子の移動を弁ニードルの上昇方向で制限する第
１のストッパと、可動子の移動を弁ニードルの前記上昇方向とは反対の方向で制
限する第２のストッパとの間で移動可能である。これらの両ストッパによって規
定された、可動子の軸線方向の移動遊びはある程度、一方では弁ニードルと弁閉
鎖体との慣性質量を遮断し、他方では可動子の慣性質量を遮断する。これにより
燃料噴射弁が閉じられた際、弁閉鎖面からの弁閉鎖体の跳ね返りはある程度阻止
される。弁ニードルもしくは弁閉鎖体の跳ね返りは燃料噴射弁の、コントロール
されない短時間の開放を生ぜしめ、これにより再成できない燃料の調量量と、コ
ントロールされない噴射行動を生ぜしめる。弁ニードルに関連した可動子の軸線
方向位置は、弁ニードルに向かう可動子の自由な移動性によって完全に規定され
ていないので、跳ね返りはある程度しか防止されない。特に可動子が燃料噴射弁
の閉鎖移動の際に、弁閉鎖体に面したストッパ上に当接し、その衝撃を突発的に
弁ニードルに、ひいては弁閉鎖体に伝達することは防止されない。

【０００３】 弁閉鎖体に面した側のストッパとの可動子の跳ね返りを緩衝するために、米国
特許第４７６６４０５号明細書に基づき、可動子とストッパとの間に、ゴムのよ
うなエラストマ材料からなる緩衝体を配置することが公知である。このような材
料の緩衝能力は著しく温度に左右され、緩衝効果は温度の上昇とともに低下する
という欠点を有している。さらにエラストマ材料の長期的な安定性は特にこのエ
ラストマ材料が、噴射された燃料に触れている場合には制限されている。さらに
エラストマ材料から成る緩衝板の組み付けはコスト高である。緩衝特性の所望の
調整は同様に不可能である。

【０００４】 米国特許第５２３６１７３号明細書に基づき、弁閉鎖体と、弁座体が組み付け
られた弁座支持体との間に緩衝ばねが設けられていることが公知である。これに
より弁閉鎖体は弁座体に形成された弁座面に柔軟に接触するようになる。しかし
このような形式の緩衝では、一方で弁座体が、弁閉鎖体に噴射方向で接触した後
振動し、他方で弁閉鎖体が動かないかまたは衝撃反動に基づき弁座体から噴射方
向とは反対側に戻されるという欠点を有している。そのためこのような燃料噴射
弁の構造では弁の跳ね返りはさらに増大され得る。

【０００５】 発明の効果 主請求項の特徴部に記載の構成を有する本発明による燃料噴射弁は場合によっ
ては生じ得る弁ニードルの跳ね返りを十分に防止することができるという利点を
有している。ばね部材はエラストマ材料と比べて高い耐用寿命を有しており、特
に燃料により破損することもないので、燃料噴射弁の長期的な安定性が得られる
。規定された材料、形状およびプレロードがばね部材のために使用されている限
り緩衝特性の所望の調整が可能である。

【０００６】 第１にばね部材は可動子用の下方の第２ストッパとして、第２に、可動子の動
きを連続的に緩衝し、このような形式で弁座面における弁ニードルの跳ね返りを
防止するかもしくは著しく制限する緩衝部材として、第３に、可動子を第１のス
トッパに接触させるために静止位置に押し付ける板ばねとして働く。有利な形式
ではばね部材の構成部材によって非常に高い機能集積性が得られる。

【０００７】 本発明によるばね部材は有利な形式では簡単で安価に製造することができ、か
つ燃料噴射弁を弁ニードルに組み付けかつ調整することができる。

【０００８】 従属請求項に記載した構成によって主請求項に記載した燃料噴射弁の有利な改
良形態および変化実施例が可能である。

【０００９】 ばね部材がシャフトと、このシャフトから出発する複数のばねアームとから形
成されていると有利である。この際、深絞りおよび打抜きによって所望のきのこ
形にされたばね薄鋼板を使用することが言及されている。

【００１０】 図面 本発明の実施例が図面に簡略的に図示されており、以下にこの図面に基づき詳
説する。図１には本発明による燃料噴射弁の断面図が示されている。図２には図
１の、可動子を中心に拡大した断面図である。図３は図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に
沿った断面図であり、図４は緩衝ばねとして働くばね部材の選択的な構成を図３
に類似して示した図である。図５はばね部材の平面図である。

【００１１】 実施例の説明 図１は本発明による燃料噴射弁の部分断面図である。この燃料噴射弁１は混合
圧縮火花点火式の内燃機関において燃料を噴射するために使用される。ここに示
した実施例は燃料特にガソリンを内燃機関の燃焼室に直接噴射するための高圧噴
射弁として使用可能である。

【００１２】 この燃料噴射弁１は本実施例では弁ニードル２に一体的に結合された弁閉鎖体
３を有しており、この弁閉鎖体３は弁座体４に形成された弁座面と協働してシー
ル座を成している。この弁座体４は管状の弁座支持体５内に固定されている。こ
の弁座支持体５は内燃機関のシリンダヘッドの収容孔内に導入可能であり、この
弁座支持体５はシール部材６によってシールされている。この弁座支持体５の流
入側の端部７がケーシング体９の長手方向孔８内に挿入されていて、このケーシ
ング体９に対してシールリング１０でシールされている。この弁座支持体５の端
部７はねじ山付リング１１によってプレロードがかけられており、しかもケーシ
ング体９の段部１２と、弁座支持体５の端面１３との間には昇降調整板１４が緊
締されている。

【００１３】 燃料噴射弁１を電磁的に操作するために、コイル支持体１６に巻きつけられた
電磁コイル１５が働く。この電磁コイル１５を電気的に励起させた場合、可動子
１７はケーシング体９のストッパ面１８に向かって引っ張られる。しかもこのケ
ーシング体９はストッパ面１８の流れ方向上流側に磁力的なインナポールとして
形成されている。このインナポールにはストッパ面１８から出発して流れ方向下
流側で薄壁状の磁力的な絞り箇所１９が接続している。上昇動の際に可動子１７
は流れ上流側の端面３５の、第１のストッパを形成するストッパ体２０との接触
に基づき、このストッパ体２０に堅固に結合された弁ニードル２と、弁閉鎖体３
とを連行する。この弁ニードル２は例えばストッパ体２０に溶接シーム２２によ
って結合されている。弁ニードル２の動きは戻しばね２３に抗して行われる。こ
の戻しばね２３は調整ブシュ２４とストッパ体２０との間に配置されている。

【００１４】 燃料はケーシング体９の軸線方向孔３０と、可動子１７内に設けられた少なく
とも１つの軸線方向孔３１と、ガイド板３２に設けられた軸線方向孔３３とを介
して、弁座支持体５の長手方向開口３４を、燃料噴射弁１のシール座まで流れる
。

【００１５】 可動子１７はストッパ体２０と、板ばねおよび緩衝ばねとして形成されかつ第
２のストッパとして働く本発明によるばね部材２５との間で弁ニードル２上を移
動可能であるように配置されている。ばね部材２５のばね力作用によって可動子
１７は励起されていない静止位置においてストッパ体２０との接触状態が保たれ
る。このばね部材２５は堅固に弁ニードル２に結合されている。

【００１６】 ストッパ体２０とばね部材２５との間に形成された、可動子１７の移動遊びに
よって、一方で可動子１７の慣性質量が遮断され、他方で可動子１７と弁閉鎖体
３との慣性質量が遮断される。そのため弁ニードル２の閉鎖移動の際には、弁ニ
ードル２の慣性質量だけが弁座体４の弁座面２６にかかる。この可動子１７は弁
閉鎖体３が弁座面２６に接触する際に不意に遅延するのではなく、ばね部材２５
に抗して移動され、これにより可動子１７は移動を緩衝する。このばね部材２５
は、ストッパ体２０とは反対側に位置する第２の可動子ストッパとの可動子１７
の接触を緩衝する。この第２の可動子ストッパは本発明のこの実施例ではばね部
材２５自体である。

【００１７】 図２では可動子を中心に拡大した本発明による断面図が示されている。軸線方
向に移動可能な可動子１７の、両ストッパの間への配置が明確に示されている。
この場合、ストッパ体２０は図１と比べて簡素化された形式で示されている。こ
のばね部材２５は第１に可動子１７用の下方のストッパとして、かつ第２に、可
動子の動きを連続的に緩衝し、このような形式で弁座面における弁ニードルの跳
ね返りを防止するかもしくは著しく制限する緩衝部材として、第３に、可動子を
第一のストッパに接触させるために静止位置に押し付ける板ばねとして働く。有
利な形式ではこの構成部材によって非常に高い機能集積性が得られる。

【００１８】 このばね部材２５は有利な形式では管状のシャフト３８と、このシャフト３８
から出発する複数のばねアーム３９とによって形成されている。ばね部材２５の
シャフト３８は直接弁ニードル２を取り囲み、この弁ニードル２に接触している
。この際、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿って断面した図である図３および図４に
示したようにシャフト３８の異なる２つの実施形態が考えられる。図３による実
施例ではシャフト３８はブシュ形状で円形の横断面を有する弁ニードル２に直接
接触していて周方向で完全に取り囲んでいる。これに対して図４による実施例で
は例えば軸線方向に延在する３つのリブ４１を有するシャフト３８が形成されて
おり、このリブ４１は弁ニードル２から突出しそれぞれ１２０°の間隔をおいて
配置されている。この軸線方向のリブ４１はばね部材２５の半径方向の弾性を高
め、弁ニードル２に堅固に結合部を製造するために必要な圧縮嵌合のための比較
的大きな許容誤差を可能にする。さらにばね部材２５の組付けおよび調整の際の
必要性に基づき、ばね部材２５を軸線方向で弁ニードル２上を移動させることが
できるように、このような形式で大きな作用面が形成される。

【００１９】 すでに記載したような、堅固な圧縮結合を得るための圧縮嵌合部を有する、対
をなす弁ニードル２／ばね部材２５の構成の他に、図２の右側に示したように、
さらに位置固定するためにシャフト２８の領域に単数または複数の溶接点もしく
は溶接シーム４０を設けることも可能である。例えばステンレスなばね薄鋼板か
ら加工成形されたばね部材２５は例えば深絞りおよび関連した打抜きによって所
望の形に形成される。本来のばね作用はばねアーム３９によって得られる。この
ばねアーム３９はシャフト３９から出発し弁ニードル２によって支持されている
。ばねアーム３９はフィンガー状に全周にわたってシャフト３８から離れる方向
に延在している。個々のばねアーム３９それぞれがばね応力のもとで湾曲されて
いる。図２から分るようにばねアーム３９は、可動子１７の縁部領域が、外周面
近傍の、弁ニードル２から離れた外側領域において、ばねアーム３９に接触する
ように湾曲されており、その結果可動子１７の傾倒を排除することができる。こ
のばねアーム３９の半径方向端部は外側領域４２の後方に、可動子接触部として
働くばねアーム端部４４を形成する。これらのばねアーム端部４４は再び可動子
１７から離れる方向で湾曲されているので、鋭い縁部は可動子１７には接触しな
い。

【００２０】 図５には、周面にわたって分割された６つのばねアーム３９を有するばね部材
２５の平面図が示されている。しかしばね部材２５の別の個数のばねアーム３９
もまた同様に考えられる。これらのばねアーム３９は例えばまげモーメント経過
に相応して半径方向で外方に向かって、シャフト３８に向かう幅より小さな幅を
有している。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明による燃料噴射弁の断面図である。

【図２】 図１の、可動子を中心に拡大した断面図である。

【図３】 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図である。

【図４】 緩衝ばねとして働くばね部材の選択的な構成を図３に類似して示した図である
。

【図５】 ばね部材の１平面図である。

【符号の説明】

１ 燃料噴射弁、 ２ 弁ニードル、 ３ 弁閉鎖体、 ４ 弁座体、 ５
弁座支持体、 ６ シール部材、 ７ 端部、 ８ 長手方向孔、 ９ ケーシ
ング体、 １０ シールリング、 １１ ねじ山付リング、 １２ 段部、 １
３ 端面、 １４ 昇降調整板、 １５ 電磁コイル、 １６ コイル支持体、
１７ 可動子、 １８ ストッパ面、 １９ 絞り箇所、 ２０ ストッパ体
、 ２２ 溶接点（溶接シーム）、 ２３ 戻しばね、 ２４ 調整ブシュ、
２５ ばね部材、 ２６ 弁座面、 ３０，３１ 軸線方向孔、 ３２ ガイド
板、 ３３ 軸線方向孔、 ３４ 長手方向開口、 ３５ 端面、 ３８ シャ
フト、 ３９ ばねアーム、 ４０ 溶接点（溶接シーム）、 ４１ リブ、
４２ 外側領域、 ４４ ばねアーム端部

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関の燃料噴射装置用の燃料噴射弁（１）であって、電
   磁コイル（１５）と、該電磁コイル（１５）によって上昇方向に負荷可能な可動
   子（１７）と、弁閉鎖体（３）に結合された弁ニードル（２）とが設けられてお
   り、可動子（１７）が、可動子（１７）の移動を上昇方向で制限する、弁ニード
   ル（２）に結合された第１のストッパ（２０）と、可動子（１７）を前記上昇方
   向とは反対方向で制限する、弁ニードル（２）に結合された第２のストッパ（２
   ５）との間で移動可能である形式のものにおいて、 第２のストッパがばねエレメント（２５）によって形成されていることを特徴
   とする、燃料噴射弁。
2. 【請求項２】 ばねエレメント（２５）が板ばねもしくは緩衝ばねであり、
   該ばねが弁ニードル（２）に不動に設置されている、請求項１記載の燃料噴射弁
   。
3. 【請求項３】 ばねエレメント（２５）が、弁ニードル（２）にプレス嵌め
   されている、請求項２記載の燃料噴射弁。
4. 【請求項４】 ばねエレメント（２５）が、少なくとも１つの溶接点（４０
   ）または溶接シームによって付加的に位置固定されている、請求項３記載の燃料
   噴射弁。
5. 【請求項５】 ばね部材（２５）が、弁ニードル（２）を取り囲む１つのシ
   ャフト（３８）と、該シャフト（３８）から出発するばねアーム（３９）とを有
   している、請求項１から４までのいずれか１項記載の燃料噴射弁。
6. 【請求項６】 シャフト（３８）がその周面にわたって複数の軸線方向のリ
   ブ（４１）を有しており、該軸線方向のリブ（４１）が弁ニードルから突出する
   ように形成されている、請求項５記載の燃料噴射弁。
7. 【請求項７】 ばねアーム（３９）が、ばね応力によって湾曲されて形成さ
   れている、請求項５または６記載の燃料噴射弁。
8. 【請求項８】 可動子（１７）の縁部領域が、外周面近傍の、弁ニードル（
   ２）から離れた外側領域において、ばねアーム（３９）に接触するように形成さ
   れている、請求項５から７までのいずれか１項記載の燃料噴射弁。
9. 【請求項９】 ばね部材（２５）が、深絞りまたは打抜きによってばね薄鋼
   板から製造可能である、請求項１から８までのいずれか１項記載の燃料噴射弁。