JP4227521B2 - 燃料噴射弁 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、請求項１の上位概念に記載の形式の燃料噴射弁に関する。
【０００２】
技術背景
ヨーロッパ特許出願公開第０４７７４００Ａ１号明細書により公知の燃料噴射弁は、圧電式のアクチュエータのための行程変換器を備えており、この場合、アクチュエータが行程力を出力プランジャーに伝達するようになっている。出力プランジャーが入力プランジャーのための案内シリンダに力伝達可能に結合されて、かつ該案内シリンダを閉鎖している。入力プランジャー、案内シリンダ及び出力プランジャーが液圧室を形成している。液圧室内にばねを配置してあり、該ばねが出力プランジャーと入力プランジャーとを互いに押し離すように作用している。案内スリーブの１つの端部区分及び入力プランジャーの周囲にゴムスリーブが配置されており、該ゴムスリーブによって粘性の液体のための貯蔵室が燃料室に対して密閉されている。液体の粘性が入力プランジャーと案内シリンダとの間のリング間隙に適合されている。
【０００３】
入力プランジャーが行程運動を例えば弁ニードルに機械的に伝達するようになっている。アクチュエータが出力プランジャー及び案内シリンダに行程運動を生ぜしめると、該行程運動が液圧室内の液体の圧力を介して入力プランジャーに伝達され、それというのは液圧室内の液体は圧縮されず、短い時間の行程中には液体の極めてわずかな量しか、リング間隙を通って、ゴムスリーブによって形成された貯蔵室内へ逃がされないからである。アクチュエータが出力プランジャーに押圧力を生ぜしめることのない静止段階では、ばねによって入力プランジャーが案内シリンダから押し出され、その際に生じる負圧によってリング間隙を介して液体が液体室内に吸い込まれて、該液体室を再び満たす。これによって、行程変換器が自動的に燃料噴射弁の圧力に依存した膨張及び伸長を生ぜしめるようになっている。
【０００４】
前記公知技術においては欠点として、２つの緊締リングを用いて案内シリンダの端部区分及び入力プランジャーに向けて押圧されるゴムスリーブによる密閉が、長時間にわたっては不十分である。高粘性の液体と燃料とが長い間には互いに混合して、連結器の故障を引き起こしてしまうことになる。例えば燃料としてのガソリンが連結器の内部に達すると、機能支障が発生し、それというのはガソリンの低い粘性に基づき該流体がリング間隙を急速に流出して、行程の著しく短い時間内では圧力室内に圧力が形成されなくなるからである。
【０００５】
発明の利点
請求項１に記載の本発明に基づく構成を備えた燃料噴射弁においては利点として、貯蔵室が波形管によって永続的に密閉される。結合部、例えば溶接継ぎ目はシール作用を材料疲労によって失うものではない。粘性の高い液体の使用によって、比較的大きな公差、ひいては出力プランジャーと該出力プランジャーの案内孔との間、並びに入力プランジャーと該入力プランジャーの案内孔との間の間隙が許容される。短い時間の行程中には液体のわずかな量しか逃がされない。続く静止段階で、出力プランジャー及び入力プランジャーが案内孔から押し出されて、液体がリング間隙を通して圧力室内に補充される。燃料噴射弁の熱膨張及び燃料圧力による膨張が補償され、それというのは出力プランジャーと入力プランジャーとが、行程伝達のための隣接の構成部分に接触するまで押し離されるからである。
【０００６】
従属請求項に記載の手段によって、主請求項に記載の燃料噴射弁の有利な改善及び実施態様が可能である。
【０００８】
有利には、波形管が連結器ばねの機能をも生ぜしめて、出力プランジャーと入力プランジャーとを互いに押し離すようになっており、従って固有の連結器ばねが省略され得る。
【０００９】
有利な実施態様では波形管が半径方向に変位可能であり、特にこのために、波形管がわずかな壁厚さに基づきたわみ易くなっている。これによって貯蔵室が、ひいてはリング間隙を介して圧力室が波形管の周囲の燃料室の圧力の作用を受ける。従って液体は休止段階で、出力プランジャー及び入力プランジャーの運動によって圧力室内に比較的小さな圧力が保たれていてかつ液体が圧力室を満たしている場合にリング間隙を介して押圧される。
【００１０】
出力プランジャーと入力プランジャーとが互いに異なる直径を有していてよく、特に出力プランジャーが大きな直径を有している。この場合有利には、案内スリーブがモーメント支持部によって入力プランジャーの方向で支えられるようになっている。これによって、安価でコンパクトなアクチュエータを使用することができ、該アクチュエータは高い作動力を有するものの、行程運動のためのわずかな作動距離しか有していない。行程伝動（行程増倍）によって、弁ニードルのための十分な作動距離が達成される。出力プランジャーと入力プランジャーとが同じ直径を有していない場合には、圧力室内には案内スリーブに有効な面が生じる。圧力上昇に際して、案内スリーブが前記有効な面×圧力の高さの押圧力を受ける。該押圧力は案内スリーブのモーメント支持部によって逃がされる。出力プランジャーと入力プランジャーとが１つの軸線上にあり、かつ出力プランジャーが大きな直径を有している場合には、生じる押圧力は入力プランジャーの運動方向に向けられる。
【００１１】
モーメント支持部が、案内スリーブと力伝達可能に結合された支えリングから成っていると有利であり、該支えリングが波形管の半径方向の１つのひだ部(eine radiale Faltung)を介して、弁本体と力伝達可能に結合された支持リングに接続している。波形管の半径方向のひだ部によって、支持力が伝達される。半径方向のひだ部は、半径方向の横断面で見て、波形管の壁区分がほぼ半径方向平面内に位置していて波形を成さないように形成された部分を意味している。このような構成は波形管を中断させるものではなく、付加的なシール結合を必要とするものではない。出力プランジャーに支持された緊締ばねが、支えリングを接続状態に保つようになっていてよい。
【００１２】
アクチュエータの行程がストッパによって制限されていてよく、この場合、ストッパがアクチュエータヘッドに形成されている。
【００１３】
有利な実施態様では、波形管が、アクチュエータ室と燃料室との間の密閉のために別の１つの波形管と一体的に形成されており、該波形管が連結器の領域でわずかな壁厚さしか有していない。これによって、わずかな構成体積しか必要とされず、構成部分の数が減少される。
【００１４】
さらに有利な実施態様では、出力プランジャー及び／又は入力プランジャー内に充填通路を配置してあり、該充填通路が貯蔵室を連結器の周囲の室に接続しており、前記充填通路が閉鎖部材によって圧密に閉鎖されるようになっている。この場合、出力プランジャー内の充填通路が充填孔によって形成されていてよく、貯蔵室をアキュムレータ室に接続しており、閉鎖部材が、充填孔内に圧入された球体である。このような構成は製造にとって有利である。連結器は高粘性の液体で充填されているものである。アキュムレータ室内に潤滑兼冷却媒体を無圧状態で充填することも有利である。必要な特性が唯一の液体、例えばシリコンオイルによって満たされてよい。アクチュエータの組み立ての前に連結器が簡単に充填される。
【００１５】
本発明の実施例を図面に示して、次に詳細に説明する。
【００１６】
図１は本発明に基づく燃料噴射弁の実施例の概略的な断面図であり、図２は本発明に基づく燃料噴射弁の別の実施例の、図１の符号ＩＩの箇所に対応する部分の概略的な断面図であり、図３は本発明に基づく燃料噴射弁のさらに別の実施例の、図１の符号ＩＩＩの箇所に対応する部分の概略的な断面図である。
【００１７】
実施例の説明
図１に概略的に示す燃料噴射弁１は弁ニードル２を有しており、弁ニードルが弁閉鎖体３に結合されており、該弁閉鎖体３が弁本体４内の弁座面５と協働して弁シール座６を形成している。図示の燃料噴射弁１は外側へ開く方式の燃料噴射弁であり、即ち弁シール座の開放のために外側へ移動する弁ニードル２を有している。弁ニードル２が案内区分７を介して弁ニードル案内１０内に案内されており、前記案内区分が弁閉鎖ばね９のための第１のばね支持面８を備えている。弁閉鎖ばね９が、弁本体４に設けられた第２のばね支持面１１に支えられていて、弁ニードル２を所定の力で負荷しており、該力が弁閉鎖体３を弁座面５に向けて押圧している。弁本体４の溝１２内に配置されたシールリング１３によって、弁本体と内燃機関（図示せず）のシリンダー孔との間のリング間隙との間の密閉が行われる。
【００１８】
弁ニードル２の作動のために弁本体上部１７内に圧電式若しくは磁気歪み特性のアクチュエータ１４を配置してあり、該アクチュエータが弁本体上部１７の孔１５内に配置された導線１６を介して電圧を供給されるようになっている。アクチュエータ１４が大きな構成長さを有していて、アクチュエータ１４への電圧の印加に際して著しい行程を生ぜしめるようになっている。アクチュエータ１４の構成長さの大部分は、図１では省略してある。アクチュエータ１４に接続するアクチュエータヘッド１８が、ばね支持面１９を有しており、該ばね支持面がアクチュエータ緊締ばね２０を支えており、該アクチュエータ緊締ばねが他方で分離プレート２１に支えられている。アクチュエータばね２０によって、アクチュエータ１４に初期荷重（プレストレス）が生ぜしめられ、その結果、導線１６を介した電圧供給に際してアクチュエータ１４の行程が、アクチュエータヘッド１８に伝達される。アクチュエータヘッド１８に押圧ロッド２２をアクチュエータヘッド１８と一体的に形成してあり、該押圧ロッドがアクチュエータ１４の行程を伝達する。アクチュエータヘッド１８がアクチュエータヘッドスリーブ２３を介して弁本体上部１７内に案内されており、アクチュエータヘッドスリーブ２３が最大の行程距離ｈの後に分離プレート２１に当接するようになっている。これによって、アクチュエータ１４の最大の行程距離ｈが規定され、ひいては弁ニードル２の最大の行程が規定される。
【００１９】
アクチュエータの押圧ロッド２２がアクチュエータ１４の行程運動を出力プランジャー（発信プランジャー）２４に伝達する。出力プランジャー２４が案内孔２５内に案内されており、該案内孔が支持プレート２１を貫通している。支持プレート２１がシールリング２６によって弁本体上部１７に対して密閉されている。波形管２７ａの第１の区分が、出力プランジャー２４を同軸的に取り囲んでいて、溶接継ぎ目２８によって出力プランジャー２４に結合されている。波形管２７ａが他方で支持プレート２１に溶接継ぎ目２９によって結合されている。
【００２０】
アクチュエータ１４の行程によって、ひいてはアクチュエータヘッド１８並びにアクチュエータ押圧ロッド２２の運動によって、出力プランジャー２４が長手方向に運動させられ、該運動に波形管２７ａの第１の区分が追従して、相応に伸びる。波形管２７ａは、溶接継ぎ目２８，２９によって出力プランジャー２４及び支持プレート２１に対する密閉部を形成していて、燃料室３０をアクチュエータ室３１に対してシールしている。
【００２１】
出力プランジャー２４が案内スリーブ３３の案内孔３２内に案内されている。同じ案内孔３２内で、入力プランジャー（受信プランジャー）３４が出力プランジャー２４に相対して配置されており、出力プランジャー２４と入力プランジャー３４との間に圧力室３５が設けられている。案内スリーブ３３の周囲に波形管２７ｂの第２の区分を配置してあり、該区分が壁厚さの小さいことに基づき燃料噴射弁１の仮想の縦軸線に関して半径方向に容易に変形可能である。波形管２７ｂが溶接継ぎ目２８によって出力プランジャー２４に密に結合されていてかつ、溶接継ぎ目３６によって入力プランジャー３４に密に結合されている。これによって、液体で満たされた貯蔵室３７が燃料室３０に対して密閉されている。液体として例えば、所望の粘性に良好に適合され得るシリコンオイルが用いられている。入力プランジャー３４の、弁ニードル２に向けられた側が半球状に形成されて、弁ニードル２の円錐形の面に当接していて、入力プランジャー３４と弁ニードル２との間に位置誤差を補償している。出力プランジャー２４、案内スリーブ３３、入力プランジャー３４及び、波形管２７ｂの下方の区分が液圧式の連結器（カプラー）４０を形成している。
【００２２】
出力プランジャー２４内の充填孔３８ａ，３８ｂ，３８ｃが、アクチュエータ室３１と貯蔵室３７との間の接続部を形成している。該接続部が充填孔３８ｂ内に圧入された球体３９によって圧密に閉鎖されている。アクチュエータ室３１が同じくシリコンオイルで満たされており、該シリコンオイルがアクチュエータ１４と弁本体上部１７との間の摩擦の減少のため、並びにアクチュエータ１４の冷却のために役立っている。充填孔３８ｂを球体３９によって圧密に閉鎖してあることに基づき、アクチュエータ室３１が無圧になっている。
【００２３】
燃料供給孔４１を介して燃料が燃料室３０内に流入する。アクチュエータ１４に導線１６を介して電圧を印加すると、アクチュエータ１４が燃料噴射弁１の長手方向に伸びて、アクチュエータヘッド１８、ひいては該アクチュエータヘッドに一体成形された押圧ロッド２２を弁座６に向けて押圧する。該行程（押圧距離）は、アクチュエータヘッドスリーブ２３が所定の距離ｈを経て分離プレート２１に当接することによって制限される。前記行程（運動）が出力プランジャー２４に伝達される。圧力室３５内に満たされたシリコンオイルが液体としてほぼ非圧縮性であり、従って前記行程をさらに入力プランジャー３４へ伝達する。
【００２４】
弁ニードル２が弁シール座６から外側へ離れて開放する。行程中に圧力室３５からは、出力プランジャー２４と案内孔３２との間、並びに入力プランジャー３４と案内孔３２との間のリング間隙を介してシリコンオイルの間隙漏れ量しか逃がされない。
【００２５】
行程の終了に際して、アクチュエータがアクチュエータばね２０によって押し戻され、かつ弁ニードル２が弁ニードルばね９によって弁シール座６内へ押圧される。波形管の第２の区分２７ｂの応力（プレストレス）によって、入力プランジャー３４及び出力プランジャー２４が案内孔３２から引き出され、従って圧力室３５の容積が拡大される。前記リング間隙を介してシリコンオイルが貯蔵室３７から圧力室内へ移動して、入力プランジャー３４が弁ニードル２に接触する。波形管の応力下の第１の区分２７ａによって押圧プランジャー２４がアクチュエータヘッドロッド２２に接触して保持される。
【００２６】
本発明に基づく燃料噴射弁１は、アクチュエータ１４から弁ニードル２への行程力の前述の伝動手段を備えていることに基づき、燃料圧力の圧力変動に際して弁本体４の伸びに自動的に適合できて有利である。さらに、温度に起因した膨張も補償される。燃料噴射弁１の本発明に基づく構成によって、有利な製造、特に連結器４０内へのシリコンオイルの気泡のない充填が可能である。アクチュエータ１４及び弁本体上部１７を組み立てる前に、あらゆるガスが連結器４０から排気によってほぼ完全に除去されてよい。連結器４０内にシリコンオイルを充填した後に、球体３９の圧入によって連結器４０が密閉される。アクチュエータ室の無圧の充填のための十分な量のシリコンオイルがすでに注入されていてよい。次いで、アクチュエータ１４の組み立てが行われる。
【００２７】
さらに燃料噴射弁１の、燃料の蒸発に起因する故障が避けられ、それというのは連結器４０がシリコンオイルで満たされているからである。
【００２８】
図２は、本発明に基づく燃料噴射弁の別の実施例の概略的な断面図である。該実施例は、図１に示す実施例と図１の符号ＩＩの箇所の領域でのみ異なっている。従って繰り返しを避けるために、異なる箇所の領域のみが図示してある。
【００２９】
弁本体４内に挿入された弁ニードル案内１０によって、弁ニードル２が案内区分７を介して案内されている。出力プランジャー４２が案内スリーブ４４の案内孔４３内に案内されていて、入力プランジャー４５よりも大きな直径を有しており、前記入力プランジャーが同じく案内スリーブ４４の案内孔４６内に案内されている。案内スリーブ４４の周囲に波形管４７の１つの区分を配置してあり、該区分は壁厚さの小さいことに基づき半径方向に容易に変形可能である。波形管４７が溶接継ぎ目４８によって出力プランジャー４２に、かつ溶接継ぎ目４９によって入力プランジャー４５に密に結合されている。これによって、貯蔵室３７が燃料室３０に対して密閉されていて、シリコンオイルで満たされている。入力プランジャー４５の、弁ニードル２に向けられた側が半球状に形成されて、弁ニードル２の案内区分７の円錐形の面に当接していて、入力プランジャー４５と弁ニードル２との間に位置誤差を補償している。出力プランジャー４２、案内スリーブ４４、入力プランジャー４５及び、波形管４７の下方の区分が液圧式の連結器４０を形成している。連結器４０は、行程伝達比を有する構造で示してある。出力プランジャー４２が、入力プランジャー４５よりも大きな直径を有していて、従って圧力室３５に対する大きな有効面を有している。溶接継ぎ目５０によって支えリング５１を案内スリーブ４４に結合してある。支えリング５１が、波形管４７の１つのひだ部５２を介して支持リング５３に接続されて緊締ばね（予荷重ばね）５４によって密接されている。支持リング５３が、燃料のためのオーバーフロー通路５６によって貫通されている。支えリング５１と支持リング５３とがモーメント支持部(Momentabstueztung)５５を形成している。
【００３０】
別の実施例として、アクチュエータ１４の行程が弁ニードル２の大きな作動距離に変換されてよい。しかしながら図示の実施例では、入力プランジャー４５の小さな直径によって案内スリーブ４４の有効な面５６が生じており、該面に基づき圧力室の圧力上昇に際して案内スリーブ４４が入力プランジャー４５の運動に追従する。該押圧力がモーメント支持部５５に基づき案内スリーブ４４の有効な面５６を介して導き出される。モーメント支持部は、貯蔵室３７が燃料室３０に対して密閉されており、かつ波形管４７の運動特性が不当に制限されない限り、別の構造形式で実施されてよい。モーメント支持部は例えば、弁本体４と波形管４７との間、並びに波形管４７と案内スリーブ４４との間の点溶接(Punktverschweissung)若しくはクランプ結合、又は締め付け結合(Klemmverbindung)によって実施されてよい。
【００３１】
図３は、本発明に基づく燃料噴射弁のさらに別の実施例の概略的な断面図である。弁本体４内に挿入された弁ニードル案内１０によって、弁ニードル２が案内区分７を介して案内されている。出力プランジャー４２が案内スリーブ５７の案内孔４３内に案内されており、該案内スリーブが入力プランジャー５８と一体的に形成されている。案内スリーブ５７の周囲に波形管４７の１つの区分を配置してあり、該区分は壁厚さの小さいことに基づき半径方向に容易に変形可能である。波形管４７が溶接継ぎ目４８によって出力プランジャー４２に、かつ溶接継ぎ目４９によって入力プランジャー４５に密に結合されている。これによって、貯蔵室３７が燃料室３０に対して密閉されていて、シリコンオイルで満たされている。入力プランジャー５８の、弁ニードル２に向けられた側が半球状に形成されて、弁ニードル２の案内区分７の円錐形の面に当接していて、入力プランジャー５８と弁ニードル２との間に位置誤差を補償している。出力プランジャー４２、案内スリーブ５７、入力プランジャー５８及び、波形管４７の下方の区分が液圧式の連結器４０を形成している。
【００３２】
該実施例では、案内スリーブ５７と入力プランジャー５８とを互いに一体的に形成したことによって、付加的な構成部分及びシール嵌合が省略されている。
【００３３】
出力プランジャー内に充填孔を備え、かつ貯蔵室をアクチュエータ室に接続していて、充填孔内に閉鎖部材として球体を圧入して成る燃料噴射弁の製造に際して、最初のステップ（工程）で適切な製造装置によって充填開口を介して連結器の圧力室及び貯蔵室が排気される。第２のステップで連結器が液体を充填され、かつ第３のステップで球体が充填孔内に圧入される。これによって、アクチュエータの組み立ての前に連結器の気泡のない充填が有利に達成される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に基づく燃料噴射弁の実施例の概略的な断面図。
【図２】 本発明に基づく燃料噴射弁の別の実施例の、図１の符号ＩＩの箇所に対応する部分の概略的な断面図。
【図３】 本発明に基づく燃料噴射弁のさらに別の実施例の、図１の符号ＩＩＩの箇所に対応する部分の概略的な断面図。
【符号の説明】
１ 燃料噴射弁
２ 弁ニードル
３ 弁閉鎖体
４ 弁本体
５ 弁座面
６ 弁シール座
７ 案内区分
８ ばね支持面
９ 弁閉鎖ばね
１０ 弁ニードル案内
１１ ばね支持面
１２ 溝
１３ シールリング
１４ アクチュエータ
１５ 孔
１６ 導線
１７ 弁本体上部
１８ アクチュエータヘッド
１９ ばね支持面
２０ アクチュエータばね
２１ 支持プレート
２２ 押圧ロッド
２３ アクチュエータヘッドスリーブ
２４ 出力プランジャー
２５ 案内孔
２６ シールリング
２７ａ 波形管の第１の区分
２７ｂ 波形管の第２の区分
２８，２９ 溶接継ぎ目
３０ 燃料室
３１ アクチュエータ室
３２ 案内孔
３３ 案内スリーブ
３４ 入力プランジャー
３５ 圧力室
３６ 溶接継ぎ目
３７ 貯蔵室
３８ａ，３８ｂ，３８ｃ 充填孔
３９ 球体
４０ 連結器
４１ 燃料供給孔
４２ 出力プランジャー
４３ 案内孔
４４ 案内スリーブ
４５ 入力プランジャー
４６ 案内孔
４７ 波形管
４８，４９，５０ 溶接継ぎ目
５１ 支えリング
５２ ひだ部
５３ 支持リング
５４ 緊締ばね
【発明の属する技術分野】
本発明は、請求項１の上位概念に記載の形式の燃料噴射弁に関する。
【０００２】
技術背景
ヨーロッパ特許出願公開第０４７７４００Ａ１号明細書により公知の燃料噴射弁は、圧電式のアクチュエータのための行程変換器を備えており、この場合、アクチュエータが行程力を出力プランジャーに伝達するようになっている。出力プランジャーが入力プランジャーのための案内シリンダに力伝達可能に結合されて、かつ該案内シリンダを閉鎖している。入力プランジャー、案内シリンダ及び出力プランジャーが液圧室を形成している。液圧室内にばねを配置してあり、該ばねが出力プランジャーと入力プランジャーとを互いに押し離すように作用している。案内スリーブの１つの端部区分及び入力プランジャーの周囲にゴムスリーブが配置されており、該ゴムスリーブによって粘性の液体のための貯蔵室が燃料室に対して密閉されている。液体の粘性が入力プランジャーと案内シリンダとの間のリング間隙に適合されている。
【０００３】
入力プランジャーが行程運動を例えば弁ニードルに機械的に伝達するようになっている。アクチュエータが出力プランジャー及び案内シリンダに行程運動を生ぜしめると、該行程運動が液圧室内の液体の圧力を介して入力プランジャーに伝達され、それというのは液圧室内の液体は圧縮されず、短い時間の行程中には液体の極めてわずかな量しか、リング間隙を通って、ゴムスリーブによって形成された貯蔵室内へ逃がされないからである。アクチュエータが出力プランジャーに押圧力を生ぜしめることのない静止段階では、ばねによって入力プランジャーが案内シリンダから押し出され、その際に生じる負圧によってリング間隙を介して液体が液体室内に吸い込まれて、該液体室を再び満たす。これによって、行程変換器が自動的に燃料噴射弁の圧力に依存した膨張及び伸長を生ぜしめるようになっている。
【０００４】
前記公知技術においては欠点として、２つの緊締リングを用いて案内シリンダの端部区分及び入力プランジャーに向けて押圧されるゴムスリーブによる密閉が、長時間にわたっては不十分である。高粘性の液体と燃料とが長い間には互いに混合して、連結器の故障を引き起こしてしまうことになる。例えば燃料としてのガソリンが連結器の内部に達すると、機能支障が発生し、それというのはガソリンの低い粘性に基づき該流体がリング間隙を急速に流出して、行程の著しく短い時間内では圧力室内に圧力が形成されなくなるからである。
【０００５】
発明の利点
請求項１に記載の本発明に基づく構成を備えた燃料噴射弁においては利点として、貯蔵室が波形管によって永続的に密閉される。結合部、例えば溶接継ぎ目はシール作用を材料疲労によって失うものではない。粘性の高い液体の使用によって、比較的大きな公差、ひいては出力プランジャーと該出力プランジャーの案内孔との間、並びに入力プランジャーと該入力プランジャーの案内孔との間の間隙が許容される。短い時間の行程中には液体のわずかな量しか逃がされない。続く静止段階で、出力プランジャー及び入力プランジャーが案内孔から押し出されて、液体がリング間隙を通して圧力室内に補充される。燃料噴射弁の熱膨張及び燃料圧力による膨張が補償され、それというのは出力プランジャーと入力プランジャーとが、行程伝達のための隣接の構成部分に接触するまで押し離されるからである。
【０００６】
従属請求項に記載の手段によって、主請求項に記載の燃料噴射弁の有利な改善及び実施態様が可能である。
【０００８】
有利には、波形管が連結器ばねの機能をも生ぜしめて、出力プランジャーと入力プランジャーとを互いに押し離すようになっており、従って固有の連結器ばねが省略され得る。
【０００９】
有利な実施態様では波形管が半径方向に変位可能であり、特にこのために、波形管がわずかな壁厚さに基づきたわみ易くなっている。これによって貯蔵室が、ひいてはリング間隙を介して圧力室が波形管の周囲の燃料室の圧力の作用を受ける。従って液体は休止段階で、出力プランジャー及び入力プランジャーの運動によって圧力室内に比較的小さな圧力が保たれていてかつ液体が圧力室を満たしている場合にリング間隙を介して押圧される。
【００１０】
出力プランジャーと入力プランジャーとが互いに異なる直径を有していてよく、特に出力プランジャーが大きな直径を有している。この場合有利には、案内スリーブがモーメント支持部によって入力プランジャーの方向で支えられるようになっている。これによって、安価でコンパクトなアクチュエータを使用することができ、該アクチュエータは高い作動力を有するものの、行程運動のためのわずかな作動距離しか有していない。行程伝動（行程増倍）によって、弁ニードルのための十分な作動距離が達成される。出力プランジャーと入力プランジャーとが同じ直径を有していない場合には、圧力室内には案内スリーブに有効な面が生じる。圧力上昇に際して、案内スリーブが前記有効な面×圧力の高さの押圧力を受ける。該押圧力は案内スリーブのモーメント支持部によって逃がされる。出力プランジャーと入力プランジャーとが１つの軸線上にあり、かつ出力プランジャーが大きな直径を有している場合には、生じる押圧力は入力プランジャーの運動方向に向けられる。
【００１１】
モーメント支持部が、案内スリーブと力伝達可能に結合された支えリングから成っていると有利であり、該支えリングが波形管の半径方向の１つのひだ部(eine radiale Faltung)を介して、弁本体と力伝達可能に結合された支持リングに接続している。波形管の半径方向のひだ部によって、支持力が伝達される。半径方向のひだ部は、半径方向の横断面で見て、波形管の壁区分がほぼ半径方向平面内に位置していて波形を成さないように形成された部分を意味している。このような構成は波形管を中断させるものではなく、付加的なシール結合を必要とするものではない。出力プランジャーに支持された緊締ばねが、支えリングを接続状態に保つようになっていてよい。
【００１２】
アクチュエータの行程がストッパによって制限されていてよく、この場合、ストッパがアクチュエータヘッドに形成されている。
【００１３】
有利な実施態様では、波形管が、アクチュエータ室と燃料室との間の密閉のために別の１つの波形管と一体的に形成されており、該波形管が連結器の領域でわずかな壁厚さしか有していない。これによって、わずかな構成体積しか必要とされず、構成部分の数が減少される。
【００１４】
さらに有利な実施態様では、出力プランジャー及び／又は入力プランジャー内に充填通路を配置してあり、該充填通路が貯蔵室を連結器の周囲の室に接続しており、前記充填通路が閉鎖部材によって圧密に閉鎖されるようになっている。この場合、出力プランジャー内の充填通路が充填孔によって形成されていてよく、貯蔵室をアキュムレータ室に接続しており、閉鎖部材が、充填孔内に圧入された球体である。このような構成は製造にとって有利である。連結器は高粘性の液体で充填されているものである。アキュムレータ室内に潤滑兼冷却媒体を無圧状態で充填することも有利である。必要な特性が唯一の液体、例えばシリコンオイルによって満たされてよい。アクチュエータの組み立ての前に連結器が簡単に充填される。
【００１５】
本発明の実施例を図面に示して、次に詳細に説明する。
【００１６】
図１は本発明に基づく燃料噴射弁の実施例の概略的な断面図であり、図２は本発明に基づく燃料噴射弁の別の実施例の、図１の符号ＩＩの箇所に対応する部分の概略的な断面図であり、図３は本発明に基づく燃料噴射弁のさらに別の実施例の、図１の符号ＩＩＩの箇所に対応する部分の概略的な断面図である。
【００１７】
実施例の説明
図１に概略的に示す燃料噴射弁１は弁ニードル２を有しており、弁ニードルが弁閉鎖体３に結合されており、該弁閉鎖体３が弁本体４内の弁座面５と協働して弁シール座６を形成している。図示の燃料噴射弁１は外側へ開く方式の燃料噴射弁であり、即ち弁シール座の開放のために外側へ移動する弁ニードル２を有している。弁ニードル２が案内区分７を介して弁ニードル案内１０内に案内されており、前記案内区分が弁閉鎖ばね９のための第１のばね支持面８を備えている。弁閉鎖ばね９が、弁本体４に設けられた第２のばね支持面１１に支えられていて、弁ニードル２を所定の力で負荷しており、該力が弁閉鎖体３を弁座面５に向けて押圧している。弁本体４の溝１２内に配置されたシールリング１３によって、弁本体と内燃機関（図示せず）のシリンダー孔との間のリング間隙との間の密閉が行われる。
【００１８】
弁ニードル２の作動のために弁本体上部１７内に圧電式若しくは磁気歪み特性のアクチュエータ１４を配置してあり、該アクチュエータが弁本体上部１７の孔１５内に配置された導線１６を介して電圧を供給されるようになっている。アクチュエータ１４が大きな構成長さを有していて、アクチュエータ１４への電圧の印加に際して著しい行程を生ぜしめるようになっている。アクチュエータ１４の構成長さの大部分は、図１では省略してある。アクチュエータ１４に接続するアクチュエータヘッド１８が、ばね支持面１９を有しており、該ばね支持面がアクチュエータ緊締ばね２０を支えており、該アクチュエータ緊締ばねが他方で分離プレート２１に支えられている。アクチュエータばね２０によって、アクチュエータ１４に初期荷重（プレストレス）が生ぜしめられ、その結果、導線１６を介した電圧供給に際してアクチュエータ１４の行程が、アクチュエータヘッド１８に伝達される。アクチュエータヘッド１８に押圧ロッド２２をアクチュエータヘッド１８と一体的に形成してあり、該押圧ロッドがアクチュエータ１４の行程を伝達する。アクチュエータヘッド１８がアクチュエータヘッドスリーブ２３を介して弁本体上部１７内に案内されており、アクチュエータヘッドスリーブ２３が最大の行程距離ｈの後に分離プレート２１に当接するようになっている。これによって、アクチュエータ１４の最大の行程距離ｈが規定され、ひいては弁ニードル２の最大の行程が規定される。
【００１９】
アクチュエータの押圧ロッド２２がアクチュエータ１４の行程運動を出力プランジャー（発信プランジャー）２４に伝達する。出力プランジャー２４が案内孔２５内に案内されており、該案内孔が支持プレート２１を貫通している。支持プレート２１がシールリング２６によって弁本体上部１７に対して密閉されている。波形管２７ａの第１の区分が、出力プランジャー２４を同軸的に取り囲んでいて、溶接継ぎ目２８によって出力プランジャー２４に結合されている。波形管２７ａが他方で支持プレート２１に溶接継ぎ目２９によって結合されている。
【００２０】
アクチュエータ１４の行程によって、ひいてはアクチュエータヘッド１８並びにアクチュエータ押圧ロッド２２の運動によって、出力プランジャー２４が長手方向に運動させられ、該運動に波形管２７ａの第１の区分が追従して、相応に伸びる。波形管２７ａは、溶接継ぎ目２８，２９によって出力プランジャー２４及び支持プレート２１に対する密閉部を形成していて、燃料室３０をアクチュエータ室３１に対してシールしている。
【００２１】
出力プランジャー２４が案内スリーブ３３の案内孔３２内に案内されている。同じ案内孔３２内で、入力プランジャー（受信プランジャー）３４が出力プランジャー２４に相対して配置されており、出力プランジャー２４と入力プランジャー３４との間に圧力室３５が設けられている。案内スリーブ３３の周囲に波形管２７ｂの第２の区分を配置してあり、該区分が壁厚さの小さいことに基づき燃料噴射弁１の仮想の縦軸線に関して半径方向に容易に変形可能である。波形管２７ｂが溶接継ぎ目２８によって出力プランジャー２４に密に結合されていてかつ、溶接継ぎ目３６によって入力プランジャー３４に密に結合されている。これによって、液体で満たされた貯蔵室３７が燃料室３０に対して密閉されている。液体として例えば、所望の粘性に良好に適合され得るシリコンオイルが用いられている。入力プランジャー３４の、弁ニードル２に向けられた側が半球状に形成されて、弁ニードル２の円錐形の面に当接していて、入力プランジャー３４と弁ニードル２との間に位置誤差を補償している。出力プランジャー２４、案内スリーブ３３、入力プランジャー３４及び、波形管２７ｂの下方の区分が液圧式の連結器（カプラー）４０を形成している。
【００２２】
出力プランジャー２４内の充填孔３８ａ，３８ｂ，３８ｃが、アクチュエータ室３１と貯蔵室３７との間の接続部を形成している。該接続部が充填孔３８ｂ内に圧入された球体３９によって圧密に閉鎖されている。アクチュエータ室３１が同じくシリコンオイルで満たされており、該シリコンオイルがアクチュエータ１４と弁本体上部１７との間の摩擦の減少のため、並びにアクチュエータ１４の冷却のために役立っている。充填孔３８ｂを球体３９によって圧密に閉鎖してあることに基づき、アクチュエータ室３１が無圧になっている。
【００２３】
燃料供給孔４１を介して燃料が燃料室３０内に流入する。アクチュエータ１４に導線１６を介して電圧を印加すると、アクチュエータ１４が燃料噴射弁１の長手方向に伸びて、アクチュエータヘッド１８、ひいては該アクチュエータヘッドに一体成形された押圧ロッド２２を弁座６に向けて押圧する。該行程（押圧距離）は、アクチュエータヘッドスリーブ２３が所定の距離ｈを経て分離プレート２１に当接することによって制限される。前記行程（運動）が出力プランジャー２４に伝達される。圧力室３５内に満たされたシリコンオイルが液体としてほぼ非圧縮性であり、従って前記行程をさらに入力プランジャー３４へ伝達する。
【００２４】
弁ニードル２が弁シール座６から外側へ離れて開放する。行程中に圧力室３５からは、出力プランジャー２４と案内孔３２との間、並びに入力プランジャー３４と案内孔３２との間のリング間隙を介してシリコンオイルの間隙漏れ量しか逃がされない。
【００２５】
行程の終了に際して、アクチュエータがアクチュエータばね２０によって押し戻され、かつ弁ニードル２が弁ニードルばね９によって弁シール座６内へ押圧される。波形管の第２の区分２７ｂの応力（プレストレス）によって、入力プランジャー３４及び出力プランジャー２４が案内孔３２から引き出され、従って圧力室３５の容積が拡大される。前記リング間隙を介してシリコンオイルが貯蔵室３７から圧力室内へ移動して、入力プランジャー３４が弁ニードル２に接触する。波形管の応力下の第１の区分２７ａによって押圧プランジャー２４がアクチュエータヘッドロッド２２に接触して保持される。
【００２６】
本発明に基づく燃料噴射弁１は、アクチュエータ１４から弁ニードル２への行程力の前述の伝動手段を備えていることに基づき、燃料圧力の圧力変動に際して弁本体４の伸びに自動的に適合できて有利である。さらに、温度に起因した膨張も補償される。燃料噴射弁１の本発明に基づく構成によって、有利な製造、特に連結器４０内へのシリコンオイルの気泡のない充填が可能である。アクチュエータ１４及び弁本体上部１７を組み立てる前に、あらゆるガスが連結器４０から排気によってほぼ完全に除去されてよい。連結器４０内にシリコンオイルを充填した後に、球体３９の圧入によって連結器４０が密閉される。アクチュエータ室の無圧の充填のための十分な量のシリコンオイルがすでに注入されていてよい。次いで、アクチュエータ１４の組み立てが行われる。
【００２７】
さらに燃料噴射弁１の、燃料の蒸発に起因する故障が避けられ、それというのは連結器４０がシリコンオイルで満たされているからである。
【００２８】
図２は、本発明に基づく燃料噴射弁の別の実施例の概略的な断面図である。該実施例は、図１に示す実施例と図１の符号ＩＩの箇所の領域でのみ異なっている。従って繰り返しを避けるために、異なる箇所の領域のみが図示してある。
【００２９】
弁本体４内に挿入された弁ニードル案内１０によって、弁ニードル２が案内区分７を介して案内されている。出力プランジャー４２が案内スリーブ４４の案内孔４３内に案内されていて、入力プランジャー４５よりも大きな直径を有しており、前記入力プランジャーが同じく案内スリーブ４４の案内孔４６内に案内されている。案内スリーブ４４の周囲に波形管４７の１つの区分を配置してあり、該区分は壁厚さの小さいことに基づき半径方向に容易に変形可能である。波形管４７が溶接継ぎ目４８によって出力プランジャー４２に、かつ溶接継ぎ目４９によって入力プランジャー４５に密に結合されている。これによって、貯蔵室３７が燃料室３０に対して密閉されていて、シリコンオイルで満たされている。入力プランジャー４５の、弁ニードル２に向けられた側が半球状に形成されて、弁ニードル２の案内区分７の円錐形の面に当接していて、入力プランジャー４５と弁ニードル２との間に位置誤差を補償している。出力プランジャー４２、案内スリーブ４４、入力プランジャー４５及び、波形管４７の下方の区分が液圧式の連結器４０を形成している。連結器４０は、行程伝達比を有する構造で示してある。出力プランジャー４２が、入力プランジャー４５よりも大きな直径を有していて、従って圧力室３５に対する大きな有効面を有している。溶接継ぎ目５０によって支えリング５１を案内スリーブ４４に結合してある。支えリング５１が、波形管４７の１つのひだ部５２を介して支持リング５３に接続されて緊締ばね（予荷重ばね）５４によって密接されている。支持リング５３が、燃料のためのオーバーフロー通路５６によって貫通されている。支えリング５１と支持リング５３とがモーメント支持部(Momentabstueztung)５５を形成している。
【００３０】
別の実施例として、アクチュエータ１４の行程が弁ニードル２の大きな作動距離に変換されてよい。しかしながら図示の実施例では、入力プランジャー４５の小さな直径によって案内スリーブ４４の有効な面５６が生じており、該面に基づき圧力室の圧力上昇に際して案内スリーブ４４が入力プランジャー４５の運動に追従する。該押圧力がモーメント支持部５５に基づき案内スリーブ４４の有効な面５６を介して導き出される。モーメント支持部は、貯蔵室３７が燃料室３０に対して密閉されており、かつ波形管４７の運動特性が不当に制限されない限り、別の構造形式で実施されてよい。モーメント支持部は例えば、弁本体４と波形管４７との間、並びに波形管４７と案内スリーブ４４との間の点溶接(Punktverschweissung)若しくはクランプ結合、又は締め付け結合(Klemmverbindung)によって実施されてよい。
【００３１】
図３は、本発明に基づく燃料噴射弁のさらに別の実施例の概略的な断面図である。弁本体４内に挿入された弁ニードル案内１０によって、弁ニードル２が案内区分７を介して案内されている。出力プランジャー４２が案内スリーブ５７の案内孔４３内に案内されており、該案内スリーブが入力プランジャー５８と一体的に形成されている。案内スリーブ５７の周囲に波形管４７の１つの区分を配置してあり、該区分は壁厚さの小さいことに基づき半径方向に容易に変形可能である。波形管４７が溶接継ぎ目４８によって出力プランジャー４２に、かつ溶接継ぎ目４９によって入力プランジャー４５に密に結合されている。これによって、貯蔵室３７が燃料室３０に対して密閉されていて、シリコンオイルで満たされている。入力プランジャー５８の、弁ニードル２に向けられた側が半球状に形成されて、弁ニードル２の案内区分７の円錐形の面に当接していて、入力プランジャー５８と弁ニードル２との間に位置誤差を補償している。出力プランジャー４２、案内スリーブ５７、入力プランジャー５８及び、波形管４７の下方の区分が液圧式の連結器４０を形成している。
【００３２】
該実施例では、案内スリーブ５７と入力プランジャー５８とを互いに一体的に形成したことによって、付加的な構成部分及びシール嵌合が省略されている。
【００３３】
出力プランジャー内に充填孔を備え、かつ貯蔵室をアクチュエータ室に接続していて、充填孔内に閉鎖部材として球体を圧入して成る燃料噴射弁の製造に際して、最初のステップ（工程）で適切な製造装置によって充填開口を介して連結器の圧力室及び貯蔵室が排気される。第２のステップで連結器が液体を充填され、かつ第３のステップで球体が充填孔内に圧入される。これによって、アクチュエータの組み立ての前に連結器の気泡のない充填が有利に達成される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に基づく燃料噴射弁の実施例の概略的な断面図。
【図２】 本発明に基づく燃料噴射弁の別の実施例の、図１の符号ＩＩの箇所に対応する部分の概略的な断面図。
【図３】 本発明に基づく燃料噴射弁のさらに別の実施例の、図１の符号ＩＩＩの箇所に対応する部分の概略的な断面図。
【符号の説明】
１ 燃料噴射弁
２ 弁ニードル
３ 弁閉鎖体
４ 弁本体
５ 弁座面
６ 弁シール座
７ 案内区分
８ ばね支持面
９ 弁閉鎖ばね
１０ 弁ニードル案内
１１ ばね支持面
１２ 溝
１３ シールリング
１４ アクチュエータ
１５ 孔
１６ 導線
１７ 弁本体上部
１８ アクチュエータヘッド
１９ ばね支持面
２０ アクチュエータばね
２１ 支持プレート
２２ 押圧ロッド
２３ アクチュエータヘッドスリーブ
２４ 出力プランジャー
２５ 案内孔
２６ シールリング
２７ａ 波形管の第１の区分
２７ｂ 波形管の第２の区分
２８，２９ 溶接継ぎ目
３０ 燃料室
３１ アクチュエータ室
３２ 案内孔
３３ 案内スリーブ
３４ 入力プランジャー
３５ 圧力室
３６ 溶接継ぎ目
３７ 貯蔵室
３８ａ，３８ｂ，３８ｃ 充填孔
３９ 球体
４０ 連結器
４１ 燃料供給孔
４２ 出力プランジャー
４３ 案内孔
４４ 案内スリーブ
４５ 入力プランジャー
４６ 案内孔
４７ 波形管
４８，４９，５０ 溶接継ぎ目
５１ 支えリング
５２ ひだ部
５３ 支持リング
５４ 緊締ばね
Claims (15)
- 燃料噴射弁（１）、殊に内燃機関の燃料噴射装置の噴射弁であって、圧電式若しくは磁気歪み特性のアクチュエータ（１４）を備えており、該アクチュエータが液圧式の連結器（４０）を介して弁ニードル（２）の弁閉鎖体（３）を作動するようになっており、弁閉鎖体が弁座面（５）と協働して弁シール座（６）を形成しており、連結器（４０）が出力プランジャー（２４，４２）及び入力プランジャー（３４，４５，５８）を有しており、出力プランジャー及び入力プランジャーが案内スリーブ（３３，４４，５７）の孔（３２，４３，４６）内に案内されており、出力プランジャー（２４，４２）と入力プランジャー（３４，４５，５８）との間に、液体の満たされた圧力室（３５）が設けられている形式のものにおいて、
案内スリーブ（３３，４４，５７）の周囲に波形管（２７ｂ，４７）が配置されて、一方の端部で出力プランジャー（２４，４２）に密に結合され、かつ他方の端部で入力プランジャー（３４，４５，５８）に密に結合されていて、該出力プランジャー（２４，４２）と該入力プランジャー（３４，４５，５８）とを互いに押し離す方向に作用する予荷重を有しており、該波形管（２７ｂ，４７）が前記液体のための貯蔵室（３７）を、該貯蔵室の周囲の燃料室（３０）に対して密閉していることを特徴とする燃料噴射弁。 - 波形管（２７ｂ，４７）が出力プランジャー（２４，４２）並びに入力プランジャー（３４，４５，５８）に力伝達可能に結合されている請求項１記載の燃料噴射弁。
- 波形管（２７ｂ，４７）が半径方向に変位可能である請求項１又は２記載の燃料噴射弁。
- 波形管（２７ｂ，４７）が、わずかな壁厚さによってたわみ易く、従って半径方向に変位可能である請求項３記載の燃料噴射弁。
- 入力プランジャー（５８）と案内スリーブ（５７）とが互いに一体的に形成されている請求項１から４のいずれか１項記載の燃料噴射弁。
- 出力プランジャー（４２）と入力プランジャー（４５）とが互いに異なる直径を有している請求項１から４のいずれか１項記載の燃料噴射弁。
- 出力プランジャー（４２）が入力プランジャー（４５）よりも大きな直径を有しており、案内スリーブ（４４）がモーメント支持部（５５）によって入力プランジャー（４５）の方向で支えられるようになっている請求項６記載の燃料噴射弁。
- モーメント支持部（５５）が、案内スリーブ（４４）と力伝達可能に結合された支えリング（５１）から成っており、該支えリングが波形管（４７）の半径方向の１つのひだ部（５２）を介して、弁本体（４）と力伝達可能に結合された支持リング（５３）に接続している請求項７記載の燃料噴射弁。
- 出力プランジャー（４２）に支持された緊締ばね（５４）が、支えリング（５１）を接続状態に保つようになっている請求項８記載の燃料噴射弁。
- アクチュエータ（１４）の行程（ｈ）がストッパによって制限されている請求項１から９のいずれか１項記載の燃料噴射弁。
- ストッパがアクチュエータヘッド（２３）に形成されている請求項１０記載の燃料噴射弁。
- 波形管（２７ｂ，４７）が、アクチュエータ室（３１）と燃料室（３０）との間の密閉のために波形管（２７ａ）と一体的に形成されており、該波形管（２７ａ，４７）が連結器（４０）の領域でわずかな壁厚さしか有していない請求項１から１１のいずれか１項記載の燃料噴射弁。
- 出力プランジャー（２４，４２）及び／又は入力プランジャー（３４，４５，５８）内に充填通路を配置してあり、該充填通路が貯蔵室（３７）と連結器（４０）の周囲の室とを接続しており、前記充填通路が閉鎖部材によって圧密に閉鎖されるようになっている請求項１から１２のいずれか１項記載の燃料噴射弁。
- 出力プランジャー（４２）内の充填通路が充填孔（３８ａ，３８ｂ，３８ｃ）によって形成されていて、貯蔵室（３７）をアキュムレータ室（３１）に接続している請求項１３記載の燃料噴射弁。
- 閉鎖部材が、充填孔（３８ｂ）内に圧入された球体（３９）である請求項１４記載の燃料噴射弁。
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