JP2016532817A - 圧力制限弁を製造する方法、圧力制限弁及び、燃料噴射系用の部材 - Google Patents

Abstract

燃料噴射系用の圧力制限弁（１００）を製造する方法は、下記のステップ、すなわち、予め設定された誤差内において一定の直径（１１７）を長手方向軸線（１０２）に沿って有する、収容孔（１１６）を備えたハウジング（１１５）を準備するステップと、シールエレメント（１０８）とばね（１０５）と固定ピン（１０３）を備えたスリーブ（１０１）とを準備するステップであって、このとき固定ピン（１０３）がスリーブ（１０１）によって取り囲まれた中空室（１０４）を貫いて突出している、ステップと、シールエレメント（１０８）とばね（１０５）と固定ピン（１０３）を備えたスリーブ（１０１）とを、ばね（１０５）が第１の端部（１０６）でスリーブ（１０１）に支持されかつ第２の端部（１０７）でシールエレメント（１０８）に支持されるように、収容孔（１１６）内に配置するステップと、ハウジング（１１５）に対して長手方向軸線（１０２）に沿ってスリーブ（１０１）を移動させ、かつこれによってばね（１０５）の予荷重を変化させるステップと、ばね（１０５）の予荷重の値が前記圧力制限弁（１００）用の開放圧の予め設定された値に相当した時に、ハウジング（１１５）にスリーブ（１０１）を圧着させるために、固定ピン（１０３）を長手方向軸線（１０２）に沿ってスリーブ（１０１）に対して移動させ、かつこれによってスリーブ（１０１）を塑性変形させるステップと、を有する。

Description

本発明は、圧力制限弁を製造する方法に関する。本発明はさらに、燃料噴射系用の圧力制限弁、特に自動車の燃料噴射系用の圧力制限弁に関する。本発明はさらにまた、このような圧力制限弁を有する、燃料噴射系用の部材に関する。

自動車の内燃機関用の噴射系は、通常、圧力制限弁を有している。圧力制限弁は、例えば高圧燃料ポンプに組み込まれていて、部材を、熱膨張時又は故障時に過度に高い燃料圧に対して保護する。例えば圧力制限弁は、ガソリン噴射系では燃料圧が２５０バールを超えた場合に開放する。このとき圧力制限弁は、高圧側から低圧側への経路を開放する。

噴射系の確実な運転のためには、圧力制限弁の開放圧の精度に対して極めて高い要求が課せられる。誤差範囲を小さく保つために、例えば、液圧を測定する調節方法が開放圧を調節するために使用される。このとき通常は例えば、ねじによる回転運動によって、圧力制限弁の閉鎖体に対するばね力が、所望の開放圧が調節されるまで長く変化させられる。そのために必要なねじの製造及び別体のシール部材のためのスペースは、製造技術的なコストを含み、相応の構造空間を必要とする。

さらに圧力制限弁は、取り付けられた状態において４００バールまでの圧力に対して、測定可能な漏れなしにシールされていなくてはならない。

開放圧に対して大きな調節範囲を可能にする圧力制限弁を製造する方法を提供することが、望まれている。さらに、開放圧の大きな調節範囲を可能にする圧力制限弁を提供することが、望まれている。さらにまた、このような圧力制限弁を備えた部材を提供することが、望まれている。

本発明に係る、燃料噴射系用の圧力制限弁を製造する方法は、予め設定された誤差内において一定の直径を長手方向軸線に沿って有する、収容孔を備えたハウジングを準備するステップを有する。さらに、シールエレメントとばねと固定ピンを備えたスリーブとが準備される。固定ピンは、中空室を貫いて突出している。中空室は、スリーブによって取り囲まれている。シールエレメントとばねと固定ピンを備えたスリーブとは、ばねが第１の端部でスリーブに支持されかつ第２の端部でシールエレメントに支持されるように、収容孔内に配置される。スリーブは、ハウジングに対して長手方向軸線に沿って移動させられる。これによってばねの予荷重が変化させられる。ばねの予荷重の値が圧力制限弁用の開放圧の予め設定された値に相当した時に、スリーブをハウジングに圧着させるために、固定ピンは長手方向軸線に沿ってスリーブに対して移動させられ、これによってスリーブが塑性変形させられる。

スリーブは単に軸方向において収容孔内を移動させられる。ハウジングに対するスリーブの回転は、省くことができる。これによって、圧力制限弁の開放圧のための調節範囲を大きくすることができる。特に、ばねの予荷重を変化させるために、スリーブは、長手方向軸線に沿って１ｍｍよりも長い距離を移動可能である。

本発明の別の観点によれば、燃料噴射系用の圧力制限弁が、長手方向軸線に沿ったスリーブを有している。圧力制限弁は、中空室を貫いて突出している固定ピンを有している。中空室は、スリーブによって取り囲まれている。ばねは、第１の端部でスリーブに支持され、かつ反対側に位置する第２の端部でシールエレメントに支持されている。圧力制限弁は、圧力制限弁を通る流体の流れを、シールエレメントがシール座と接触している閉鎖ポジションにおいて遮断し、かつ別のポジションにおいては開放するために、シール座を有している。スリーブは、外周部を有していて、該外周部は、第１の状態において長手方向軸線に沿って、予め設定された誤差内において等しい大きさである。固定ピンは、長手方向軸線に沿ったスリーブに対する固定ピンの移動によって、スリーブが塑性変形可能であり、これによってハウジングにスリーブが圧着され得るような形状を有している。

第１の状態は、特に、スリーブがまだハウジングに圧着されていない本来の状態に相当している。スリーブの外周部は、段部、ねじ山又はこれに類したものを有していない。外周部の変化は例えば単に、製造に基づく誤差によってしか発生しない。本発明の別の態様によれば、ハウジングに圧着されたスリーブのより良好な保持のために、スリーブは、溝又はこれに類したもののようなパターニングを有している。このとき外周部は、パターニングの最大外周部である。特に、外周部は予め設定された誤差内において最大で０.５ｍｍだけ変化する。

弁スリーブは塑性変形によってハウジングに圧着されるので、スリーブとハウジングとの間におけるねじ結合部は不要である。これによって、ハウジング内におけるスリーブの取付けを簡単かつ迅速に実施可能になる。さらに、弁スリーブを安価に製造することが可能になる。弁スリーブは、例えば深絞り加工によって製造されている。スリーブに対する固定ピンの移動は、もしハウジングがない場合には、スリーブの外周部を増大させることになる。固定ピンはスリーブを外方に向かって押圧し、このときスリーブを、第１の状態における形状に比べて変形させる。

本発明の態様によれば、固定ピンは、ばねのためのガイドを形成するために、シールエレメントに向かってスリーブを越えて突出している。固定ピンは、半径方向において、圧力制限弁の組立て中においてもかつ運転中においても、ばねを固定する。

本発明の態様によれば、固定ピンは、シールエレメントに向けられた端部に突出領域を有していて、該突出領域を用いてスリーブは塑性変形可能である。固定ピンは、その直径が長手方向軸線に沿って変化する形状を有している。第１の状態において、小径の領域は中空室の内部に配置されている。プレス固定のために、突出領域が中空室内に引き込まれるように、ピンはスリーブに対して移動させられる。これによってスリーブは塑性変形する。

本発明の態様によれば、中空室がシールエレメントに向けられた端部において、シールエレメントとは反対側の端部の直径よりも大きな直径を有するように、スリーブは中空室を取り囲んでいる。これによって、シールエレメントとは反対側の端部においても、固定ピンの小径部との遊びのない接触が実現される。さらに、より確実なプレス固定が可能になる。

別の態様によれば、固定ピンは、流体に対するシール作用をもってスリーブと結合するために、パターニング（Strukturierung）を有している。固定ピンは例えば、突出領域に食い付きエッジ又はこれに類したものを有しており、これによって、プレス固定後に圧力制限弁の長い運転時間にわたって固定ピンとスリーブとの結合状態を確実に維持することができる。さらに、これによって、スリーブにおける圧力制限弁のシール性も保証される。

本発明の別の観点によれば、燃料噴射系用の部材は、本発明に係る圧力制限弁を有している。当該部材はさらに、収容孔を備えたハウジングを有している。収容孔内には、スリーブ、ばね及びシールエレメントが配置されている。収容孔は、長手方向軸線に沿って、予め設定された誤差内において一定の直径を有している。例えば当該部材は、燃料圧送のための高圧ポンプ、特に高圧ピストンポンプである。別の態様によれば、当該部材は、コモンレール、又は燃料噴射系のその他のエレメントである。

本発明の別の態様によれば、当該部材は、収容孔を備えたハウジングを有しており、この収容孔は、長手方向軸線に沿って、所定の誤差内において一定の直径を有している。スリーブは、長手方向軸線に沿って変化する外周部を有している。しかしながら、スリーブの外周部は、予め設定された誤差内において僅かしか変化しないので、収容孔内におけるスリーブの確実なプレス固定が可能である。圧力制限弁の残りのエレメントは、それとは異なり変化しないままである。

塑性変形を用いたスリーブの固定によって、スリーブとハウジングとの間における簡単な連結が可能である。ハウジング内におけるスリーブの取付けは、簡単かつ迅速に実施可能である。さらに、ハウジングに対する種々異なったポジションで、スリーブをハウジングと固定することができる。スリーブの種々異なったポジションによって、圧力制限弁の開放圧が調節される。収容孔が、長手方向軸線に沿ってほぼ一定の直径を有していることによって、開放圧のための調節範囲を大きくすることができる。ハウジングに対するスリーブの相対移動は、もはや、収容孔の２つの異なった直径の間の差によって制限されない。さらに、ハウジングとスリーブとの間をシールするための、例えばＯリングのような別体のシール部材は不要である。これにより部材の数が減じられる。さらに、部材のための取付け空間を減じることが可能である。収容孔の直径を、ねじ山のための汎用の収容孔に比べて小さくすることができる。従って、収容孔の周りにおける壁厚が同じままの場合、取付け空間を減じることができる。これによって一方では、部材の重量が低減され、ひいては特に、燃料噴射系によって燃料が供給される内燃機関の運転中に発生する排ガスが減じられる。他方において、ポンプの外寸が等しいままの場合により大きな壁厚を実現することができるので、系圧を上昇させることができる。

本発明の態様によれば、スリーブは、全外周部に沿ってハウジングと直に接触している。スリーブは、スリーブとハウジングとの間に間隔を生ぜしめる突出部又は凹部を有していない。汎用の形式では、このような凹部には例えばＯリングが設けられている。スリーブとハウジングとの間における、シール作用を有する結合は、プレス固定によって実現される。

その他の利点、特徴及び態様は、図面とともに説明される以下の実施例にて与えられる。

実施の形態に係る圧力制限弁を備えた部材を示す図である。

図１には、燃料噴射系用の部材１２４の１つの実施の形態が示されている。例えばこの部材１２４は、高圧ポンプ、特に往復動ピストンポンプである。高圧ポンプは、特に、例えばガソリン又はディーゼルのような流体を流体タンクから蓄圧器（コモンレールとも呼ばれる）に圧送するようになっている。燃料噴射系には、ガソリンの場合には１５０バール以上、例えば２５０バール又は３５０バール又はそれ以上までの系圧が存在している。流体は、蓄圧器から噴射弁を用いて、自動車を駆動する内燃機関の燃焼室内に噴射される。

部材１２４には、圧力制限弁１００が配置されている。この圧力制限弁１００は、スリーブ１０１を有している。このスリーブ１０１は、長手方向軸線１０２に沿って延びている。

スリーブ１０１の内部には固定ピン１０３が配置されている。この固定ピン１０３は、長手方向軸線１０２に沿って縦長に延びるように延在している。固定ピン１０３は、特にスリーブ１０１より長いので、固定ピン１０３はスリーブ１０１の両側において該スリーブ１０１を越えて突出している。これによって、内方に向けられた側に、固定ピン１０３の突出領域１１２が形成され、かつ外方に向けられた側に、接触領域１２２が形成されている。固定ピン１０３は、スリーブ１０１の中空室１０４を貫いて突出している。中空室１０４は、長手方向軸線１０２に沿ってスリーブ１０１を貫いて延びている。

ばね１０５が、第１の端部１０６でスリーブ１０１に支持されている。ばね１０５は特にコイルばねである。ばね１０５は、その第２の端部１０７でシールエレメント１０８に支持されている。ばね１０５は、シールエレメント１０８をシール座１０９に押圧するようになっている。シール座１０９には、流体入口１１９が設けられている。

流体入口１１９には、運転中に流体及び圧力が作用している。閉鎖状態において、シールエレメント１０８がシール座１０９に接触している場合、流体入口１１９から圧力制限弁１００内への流体の流れは遮断されている。流体入口１１９における圧力が、主としてばね１０５によって予め設定されている圧力制限弁１００の開放圧を超えて高まると、シールエレメント１０８はシール座１０９から持ち上がる。これによって、流体入口１１９から流体出口１２０への流体の流れが開放される。圧力制限弁１００は、例えば、流体入口１１９の側における系圧が例えば１５０バール以上、特に２５０バール又は３５０バールであるような開放圧を有している。

部材１２４はハウジング１１５を有している。このハウジング１１５は例えば、高圧ポンプのポンプハウジングである。このハウジング１１５には収容孔１１６が設けられている。この収容孔１１６は、ハウジング１１５の外側面１２６を起点として、領域１２７に到るまで、ほぼ一定の直径１１７を有している。領域１２７は特に、シールエレメント１０８が配置されていてシール座１０９に隣接する領域である。収容孔１１６は、外側面１２６を起点として長手方向軸線１０２に沿って延びている。

直径１１７は、単に、製造に起因する誤差に基づく変動を有するだけである。特に収容孔１１６は、種々異なるドリルサイズに基づく段差なしに形成された直径１１７を有している。収容孔１１６をハウジング１１５内に形成するために、例えばただ１つのドリルが使用される。例えば収容孔１１６の直径１１７は、外側面１２６を起点として領域１２７に到るまで、５ｍｍの直径を有しており、このとき変動は１％未満である。誤差に基づく直径１１７の変動は、特に１ｍｍ未満である。

スリーブ１０１は外周部１１０を有している。この外周部１１０の直径は直径１１７に対応する。スリーブ１０１の外周部１１０は、長手方向軸線１０２に沿ってほぼ同じままである。単に製造に基づく誤差及び／又はシールを改善するためのパターニングは、外周部１１０に設けられている。スリーブ１０１がまだハウジング１１５に結合されていない第１の状態において、スリーブ１０１は収容孔１１６内に挿入可能であり、かつ収容孔１１６内においてハウジング１１５に対して摺動可能である。スリーブ１０１はハウジング１１５の内部において、ばね１０５の予め設定された予荷重が得られるまで、ばね１０５に押し付けられる。そのためにスリーブ１０１は、ハウジング１１５の内部において調節領域１２１に沿って長手方向軸線１０２に対して軸方向に摺動可能である。スリーブ１０１をねじ込むための回転は、不要である。調節領域１２１は、特に１ｍｍよりも長く、例えば１.５ｍｍよりも長い。

ばね１０５が予め設定された予荷重を有する、ハウジング１１５に対するスリーブ１０１の位置が得られると、スリーブ１０１はハウジング１１５に圧着させられる。そのために固定ピン１０３が長手方向軸線１０２に沿って外側に向かって引っ張られる。固定ピン１０３は、該固定ピン１０３の運動が外側に向かってスリーブ１０１を少なくとも部分的に塑性変形させるような形状を有する。これによってスリーブ１０１は、流体に対するシール作用をもってハウジング１１５に圧着される。これにより別のシールエレメントを省くことができる。流体に対するシール作用をもってスリーブ１０１をハウジング１１５と連結するためには、単に、一体のスリーブしか必要ない。プレス固定された状態において、スリーブ１０１及びハウジング１１５は接触面１１８を有している。特に接触面１１８は、長手方向軸線１０２に沿ってスリーブ１０１の全外周部１１０に沿って延びている。スリーブ１０１とハウジング１１５との間において、外周部１１０に空隙は設けられていない。

ハウジング１１５にスリーブ１０１をプレス固定（verpressen）するために、固定ピン１０３は、シールエレメント１０８に向けられた端部１１１に突出領域１１２を有している。本実施の形態によれば、この突出領域１１２はパターニング１１４を有している。固定ピン１０３の突出領域１１２と、この突出領域１１２よりも小さな直径を有する、固定ピン１０の軸部との間には、傾斜面１２３が設けられている。プレス固定されていない第１の状態において、傾斜面１２３は特にスリーブ１０１と接触している。プレス固定のために工具が接触領域１２２においてピン１０３に係合し、突出領域１１２を中空室１０４内に引っ張る。このとき傾斜面１２３は、固定ピン１０３とスリーブ１０１との間における相対運動を容易にする。中空室１０４の直径１１３と突出領域１１２の直径とは、中空室１０４内への突出領域１１２の進入によってスリーブ１０１をプレス固定する塑性変形が可能になるように、互いに合わせられている。

ハウジング１１５におけるスリーブ１０１の固定後においても、固定ピン１０３はシールエレメント１０８に向かってスリーブ１０１を越えて突出している。この突出領域は、運転中に、ばね１０５を半径方向において固定するばねガイド１２５として機能する。突出領域１１２は、スリーブ１０１と固定ピン１０３との間の接触面が流体に対するシール作用をもって形成されるように、スリーブ１０１内に挿入されている。突出領域１１２におけるパターニング１１４は、流体に対してシール作用を有する結合を改善する。

一定の外径１１０を有するスリーブ１０１と、一定の直径１１７を有する収容孔１１６を備えたハウジング１１５とを使用することによって、汎用の段付けされた収容孔に比べて調節領域１２１を増大させることができる。調節ねじ及びシールエレメントの代わりに、ただ１つの部材、つまりスリーブ１０１が設けられているだけである。一定の直径１１７に基づいて、ねじ山直径よりも大きなシール直径を備えたポンプに比べて、ポンプの所要空間を減じることができる。

Claims (10)

1. 燃料噴射系用の圧力制限弁（１００）を製造する方法であって、
   予め設定された誤差内において一定の直径（１１７）を長手方向軸線（１０２）に沿って有する、収容孔（１１６）を備えたハウジング（１１５）を準備するステップと、
   シールエレメント（１０８）とばね（１０５）と固定ピン（１０３）を備えたスリーブ（１０１）とを準備するステップであって、このとき前記固定ピン（１０３）が前記スリーブ（１０１）によって取り囲まれた中空室（１０４）を貫いて突出している、ステップと、
   前記シールエレメント（１０８）と前記ばね（１０５）と固定ピン（１０３）を備えたスリーブ（１０１）とを、前記ばね（１０５）が第１の端部（１０６）で前記スリーブ（１０１）に支持されかつ第２の端部（１０７）でシールエレメント（１０８）に支持されるように、前記収容孔（１１６）内に配置するステップと、
   前記ハウジング（１１５）に対して前記長手方向軸線（１０２）に沿って前記スリーブ（１０１）を移動させ、かつこれによって前記ばね（１０５）の予荷重を変化させるステップと、
   前記ばね（１０５）の予荷重の値が前記圧力制限弁（１００）用の開放圧の予め設定された値に相当した時に、前記ハウジング（１１５）に前記スリーブ（１０１）を圧着させるために、前記固定ピン（１０３）を前記長手方向軸線（１０２）に沿って前記スリーブ（１０１）に対して移動させ、かつこれによって前記スリーブ（１０１）を塑性変形させるステップと、
   を有することを特徴とした、燃料噴射系用の圧力制限弁（１００）を製造する方法。
2. 前記スリーブ（１０１）は、前記予荷重を変化させるために、前記長手方向軸線（１０２）に沿って１ｍｍよりも長い距離を移動可能である、請求項１記載の方法。
3. 燃料噴射系用の圧力制限弁（１００）であって、
   長手方向軸線（１０２）に沿ったスリーブ（１０１）と、
   前記スリーブ（１０１）によって取り囲まれた中空室（１０４）を貫いて突出している固定ピン（１０３）と、
   第１の端部（１０６）で前記スリーブ（１０１）に支持されたばね（１０５）と、
   前記ばね（１０５）の第２の端部（１０７）を支持するシールエレメント（１０８）と、
   当該圧力制限弁（１００）を通る流体の流れを、前記シールエレメント（１０８）が前記シール座（１０９）と接触している閉鎖ポジションにおいて遮断し、かつ別のポジションでは開放するための、シールエレメント（１０８）と、
   を有しており、
   前記スリーブ（１０１）は、外周部（１１０）を有していて、該外周部（１１０）は、第１の状態において前記長手方向軸線（１０２）に沿って、予め設定された誤差内において等しい大きさであり、
   前記固定ピン（１０３）は、前記長手方向軸線（１０２）に沿った前記スリーブ（１０１）に対する前記固定ピン（１０３）の移動によって、前記スリーブ（１０１）が塑性変形可能であり、これによってハウジング（１１５）に前記スリーブ（１０１）が圧着され得るような形状を有している
   ことを特徴とする、燃料噴射系用の圧力制限弁。
4. 前記固定ピン（１０３）は、前記ばね（１０５）のためのガイド（１２５）を形成するために、前記シールエレメント（１０８）に向かって前記スリーブ（１０１）を越えて突出している、請求項３記載の圧力制限弁。
5. 前記固定ピン（１０３）は、前記シールエレメント（１０８）に向けられた端部（１１１）に突出領域（１１２）を有していて、該突出領域（１１２）を用いて前記スリーブ（１０１）は塑性変形可能である、請求項３又は４記載の圧力制限弁。
6. 前記中空室（１０４）が前記シールエレメント（１０８）に向けられた端部において、前記シールエレメント（１０８）とは反対側の端部の直径よりも大きな直径（１１３）を有するように、前記スリーブ（１０１）は前記中空室（１０４）を取り囲んでいる、請求項３から５までのいずれか１項記載の圧力制限弁。
7. 前記固定ピン（１０３）は、流体に対するシール作用をもって前記スリーブ（１０１）と結合するために、パターニング（１１４）を有している、請求項３から６までのいずれか１項記載の圧力制限弁。
8. 請求項３から７までのいずれか１項記載の圧力制限弁（１００）を有する、燃料噴射系用の部材（１２４）であって、
   ハウジング（１１５）が収容孔（１１６）を有しており、該収容孔（１１６）内にスリーブ（１０１）、ばね（１０５）及びシールエレメント（１０８）が配置されていて、前記収容孔（１１６）が長手方向軸線（１０２）に沿って、予め設定された誤差内において一定の直径（１１７）を有していることを特徴とする、燃料噴射系用の部材。
9. 前記ばね（１０５）の予荷重を、予め設定された値に調節するために、前記スリーブ（１０１）は第１の状態において前記ハウジング（１１５）に対して移動可能である、請求項８記載の部材。
10. 前記スリーブ（１０１）は、全外周部（１１０）に沿って前記ハウジング（１１５）と直に接触している、請求項８又は９記載の部材。

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