(57)【要約】【課題】噴射弁を完全に組み立てた後でさえも流量を調整できるようにする。【解決手段】調量開口１６において終わった出口通路１４が設けられた端部を有するハウジング１２と、出口通路１４を貫通しており、調量開口１６の開閉を制御する、軸方向に可動な弁ニードル２０と、弁ニードル２０と軸方向で整合しており、弁ニードルの軸方向移動を制御するために弁ニードル２０と協働する圧電アクチュエータ１８とが設けられており、圧電アクチュエータ１８の底部端部片２４と弁ニードル２０の頭部２６との間に、塑性変形可能な調整エレメント２２が軸方向に整列して配置されており、調整エレメント２２の塑性変形が、圧電アクチュエータ１８と弁ニードル２０との間の軸方向間隔を調整し、これにより、調量装置のための流量を設定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加圧された流体を供給するための調量装置、特に内燃機関における燃料噴射システムのための噴射弁であって、
調量開口（１６）において終わった出口通路（１４）が設けられた端部を有するハウジング（１２）と、
出口通路（１４）を貫通しており、調量開口（１６）の開閉を制御する、軸方向に可動な弁ニードル（２０）と、
弁ニードル（２０）と軸方向で整合しており、弁ニードルの軸方向移動を制御するために該弁ニードル（２０）と協働する圧電アクチュエータ（１８）とが設けられている形式のものにおいて、
圧電アクチュエータ（１８）の底部端部片（２４）と弁ニードル（２０）の頭部（２６）との間に、塑性変形可能な調整エレメント（２２）が軸方向に整列して配置されており、調整エレメント（２２）の塑性変形が、圧電アクチュエータ（１８）と弁ニードル（２０）との間の軸方向間隔を調整し、これにより、調量装置のための流量を設定するようになっていることを特徴とする、加圧された流体を供給するための調量装置。
【請求項２】
塑性変形可能な調整エレメント（２２）が、該調整エレメントの半径方向圧縮が該調整エレメントの軸方向伸長を生ぜしめるように成形された金属製エレメント（３０，３２）から成っている、請求項１記載の調量装置。
【請求項３】
前記調整エレメント（２２）が、該調整エレメント（２２）を圧電アクチュエータ（１８）の底部端部片（２４）に取り付けるための第１の接触領域と、塑性変形可能な圧潰領域（３０，３２）と、弁ニードル（２０）の頭部（２６）と接触するための第２の接触領域（３４）とを有しており、前記圧潰領域の半径方向圧縮が、調整エレメント（２２）の軸方向伸長を生ぜしめるようになっている、請求項１又は２記載の調量装置。
【請求項４】
前記調整エレメント（２２）の第１の接触領域と、圧電アクチュエータ（１８）の底部端部片（２４）とが、調整エレメント（２２）を圧電アクチュエータ（１８）に取り付けるための対応する係合手段（３８，３９）を有している、請求項３記載の調量装置。
【請求項５】
前記調整エレメント（２２）の第２の接触領域が、ニードル頭部（２６）との良好な接触を提供するための硬化された半球形のヘッドピン（３４）を有している、請求項３記載の調量装置。
【請求項６】
前記調整エレメント（２２）が、中央の円筒形の領域（３２）を備えた、中空の円錐台形でかつ双円錐のボディ（３０）として形成されている、請求項１から５までのいずれか１項記載の調量装置。
【請求項７】
２つ以上の貫通孔（２８，２９）が、調量装置（１０）のハウジング（１２）に、調整エレメント（２２）の圧潰領域（３０，３２）と半径方向で整合しながら設けられており、前記貫通孔が、調整エレメント（２２）へのアクセスを提供し、調量装置の完全な組立ての後に調整エレメント塑性変形を可能にしている、請求項１から６までのいずれか１項記載の調量装置。
【請求項８】
請求項１から７までのいずれか１項記載の調量装置の流量を設定する方法において、完全に組み立てられた調量装置を通る流量が、繰返し測定され、調量装置を通る所定の流量が得られるまで調整エレメントが徐々に半径方向に圧縮されることを特徴とする、調量装置の流量を設定する方法。
【請求項９】
調整エレメントを半径方向に圧縮するために、１つ又は複数のパンチが、ハウジングの貫通孔に挿入され、内方へ駆動され、これにより、圧電アクチュエータと弁ニードルとの間の間隔の軸方向調整を生ぜしめる、請求項７又は８記載の方法。
【請求項１０】
前記１つ又は複数のパンチが、課せられた行程によって内方へ駆動される、請求項９記載の方法。
【請求項１１】
前記１つ又は複数のパンチが、課せられた負荷によって内方へ駆動される、請求項９記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加圧された流体を供給するための調量装置、特に内燃機関における燃料噴射システムのための噴射弁に関する。調量装置は、調量開口で終わった出口通路が設けられた端部を有するハウジングと、出口通路を貫通しておりかつ調量開口の開閉を制御する、軸方向に可動な弁ニードルと、弁ニードルと軸方向で整列した、弁ニードルの軸方向運動を制御するために弁ニードルと協働する圧電アクチュエータとを有している形式のものである。本発明は、さらに、このような調量装置の流量を設定するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
欧州特許出願公開第１０４６８０９号明細書には、この形式の噴射弁が記載されている。これらの噴射弁の場合には、インジェクタによって供給される流量は、工場での組立てプロセスの最終段階において所定の値に設定されることができることが重要である。現在では、このようなインジェクタの較正は、インジェクタが完全に組み立てられておらずかつ溶接されていない状態において行われる。
【０００３】
較正しようとするインジェクタは、適切なブロッキング工具に導入される。インジェクタを通る流量の調整は、弁ばねブロッケージに１つ又は２つ以上の較正されたスペーサリングを挿入し、所望の流量が達成されるまで流量を繰り返し測定することによって行われる。較正プロセスが完了した後、インジェクタは、ハウジングにおける入口フィッティングの最終的な溶接へ進む。このような繰り返される操作シーケンスは、時間がかかりかつ高価であり、工場における大量生産には向いていない。
【０００４】
現在のプロセスは極めて複雑でもある。なぜならば、圧電積層体の長さ及び伸び率、関連する部材の寸法公差、温度補正装置のチャンバ高さ等の複数のプロセス変量を考慮しなければならないからである。さらに、スペーサリングを繰り返し交換しなければならないので、流体の流れ段階においてインジェクタを較正することができない。
【０００５】
現在の解決手段の主要な欠点は、組立てプロセスが全て完了した後にインジェクタの流れを調整することができないということである。現在の流れ調整形式は、インジェクタのハウジングと弁体とを最終的に溶接する前にのみ可能である。したがって、較正後の運転においてインジェクタが流れ要求を満たさないことが分かったとしても、もはや修正は不可能であり、インジェクタを廃棄しなければならない。
【特許文献１】欧州特許出願公開第１０４６８０９号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記のことを考慮して、本発明の課題は、前記形式の調量装置の流れ調節プロセスを改良することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題は、添付の請求項１の特徴を備えた調量装置と、独立請求項８の調量装置の流量を設定するための方法とによって解決された。
【０００８】
本発明の有利な実施形態は従属請求項に開示されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明によれば、前記形式の調量装置において、塑性変形可能な調整エレメントが、軸方向で整列しながら、圧電アクチュエータの底部端部片と弁ニードルの頭部との間に配置されており、調整エレメントの塑性変形が、圧電アクチュエータと弁ニードルとの間の軸方向間隔を調整し、調量装置のための流量を設定する。
【００１０】
つまり、本発明は、調量装置が完全に組み立てられた後でさえも流量較正を行うことを可能にする変形可能な調整エレメントを調量装置に提供するという概念に基づいている。
【００１１】
本発明の有利な実施形態では、塑性変形可能な調整エレメントは、半径方向圧縮が軸方向伸長を生じるように成形された金属エレメントから成る。次いで、流量は、調量装置のハウジングを通って半径方向内方に２つ又は３つ以上の成形されたパンチを駆動し、これにより、調整エレメントを半径方向に圧縮しかつ軸方向伸長させることによって設定されることができる。金属エレメントの上面と下面との相対移動は、金属エレメントの制御された変形に基づくので、ニードルの所望の持上げ、ひいては所望の流量を達成することができる。
【００１２】
有利には、調整エレメントは、調整エレメントを圧電アクチュエータの底部端部片に取り付けるための第１の接触領域と、塑性変形可能な圧潰領域と、弁ニードルの頭部と接触するための第２の接触領域とを有しており、前記圧潰領域の半径方向圧縮が、調整エレメントの軸方向伸長を生ぜしめる。
【００１３】
本発明の別の有利な実施形態において、調整エレメントの第１の接触領域と、圧電アクチュエータの底部端部片とは、調整エレメントを圧電アクチュエータに取り付けるための対応する係合手段を有している。
【００１４】
調整エレメントの第２の接触領域は、有利には、ニードル頭部との良好な接触を提供するために、硬化された半球体のヘッドピンを有している。
【００１５】
特に有利な実施形態において、調整エレメントは、中央の円筒形領域を備えた、中空の円錐台形でかつ双円錐のボディとして形成されている。
【００１６】
有利には、調量装置のハウジングに２つ以上の貫通孔が設けられており、これらの貫通孔は、調整エレメントの圧潰領域と半径方向で整合している。貫通孔は、調整エレメントへのアクセスを提供し、調量装置の完全な組立ての後に調整エレメントの塑性変形を許容する。
【００１７】
本発明によれば、上記の調量装置のいずれかの流量を設定する方法において、完全に組み立てられた調量装置を通る流量は、繰返し測定され、調整エレメントは、調量装置を通る所定の流量が達成されるまで、徐々に半径方向に圧縮される。
【００１８】
調整エレメントを半径方向に圧縮するために、有利には１つ又は２つ以上のパンチが、ハウジングの貫通孔に挿入され、内方へ駆動され、これにより、圧電アクチュエータと弁ニードルとの間の間隔の軸方向調整を行う。
【００１９】
有利な実施形態においては、１つ又は複数のパンチは、課せられた行程によって内方へ駆動される。択一的に、１つ又は複数のパンチは、課せられた負荷によって内方へ駆動される。
【００２０】
本発明の技術的特徴によって得られる利点は、
−インジェクタの所望の流量を正確に設定するための容易な方法
−インジェクタの完全な組立て後に流量を較正することができること
−調量装置のための大量生産プロセスにおいてこの方法を適用することができること
を含む。
【００２１】
本発明の構造及び操作方法は、発明の付加的な課題及び利点と共に、添付の図面に関連した以下の特定の実施形態の説明を読むことによって最もよく理解されるであろう。
【実施例１】
【００２２】
図１は、直接噴射ガソリンエンジンのための噴射弁１０を示している。噴射弁１０は、ハウジング１２を有しており、ハウジングの下部は、調量開口１６において終わった出口通路１４を有している。
【００２３】
本発明に関係のない他のエレメントのうち、ハウジング１２は、圧電アクチュエータ１８を有している。励起電圧が圧電アクチュエータ１８に印加され、これにより、噴射弁１０を開放させてガソリンをエンジンシリンダへ噴射する。励起電圧に応答して、圧電アクチュエータ１８の長さが所定量だけ軸方向に増大する。この長さの増大は、出口通路１４に配置された弁ニードル２０へ伝達される。ニードル２０は、バイアスばねを圧縮し、座部から持ち上がり、エンジンシリンダ内への加圧されたガソリンの噴射を開始する。励起電圧が断絶されると、圧電アクチュエータ１８の長さは通常の値まで減少し、弁ニードル２０が閉鎖位置へ押し戻される。
【００２４】
図１の実施形態において、塑性変形可能な調整エレメント２２が、圧電アクチュエータ１８の底部動作キャップ（底部端部片）２４と弁ニードル２０の頭部２６との間に軸方向に整列して配置されている。図２の拡大図に最も詳しく示されているように、調整エレメント２２は、中央の円筒状領域３２を備えた、中空の円錐台形でかつ双円錐（biconical）のボディ３０として形成されている。図２から分かるように、金属製のボディ３０は、ボディ３０の半径方向圧縮が調整エレメント２２の軸方向伸長を生ぜしめるような形状を有している。
【００２５】
図３は、圧電アクチュエータ１８と共に、調整エレメント２２の分解図を示している。圧電アクチュエータ１８の底部端部片２４は、係合エレメント３８を有しており、この係合エレメント３８は、調整エレメント２２の接触領域３９（図２）を対応する係合エレメント３８と幾何学的に嵌合させることによって、金属製のボディ３０が圧電アクチュエータ１８に容易に取り付けられることを可能にしている。
【００２６】
さらに、調整エレメント２２は、ニードル頭部２６との接触を最適化するために、硬化された半球形のヘッドピン３４を有している。圧電アクチュエータ１８と同様に、半球形のヘッドピン３４は係合エレメント３６を有しており、この係合エレメント３６は、幾何学的な嵌合によって金属製のボディ３０が半球形のヘッドピン３４に容易に取り付けられることを可能にしている。
【００２７】
今一度図１を参照すると、調整エレメント２２へのアクセスを提供するために噴射弁１０のハウジング１２には２つの貫通孔２８及び２９が設けられており、これらの貫通孔は、噴射弁１０の完全な組立て後に調整エレメントの塑性変形を可能にしている。２つの貫通孔２８及び２９は、調整エレメントの中央圧潰領域３２と半径方向で整合しており、ハウジング１２の円周に沿って互いに１８０゜だけ間隔をおいて配置されている。図１の実施形態には２つの貫通孔しか示されていないが、ハウジング１２には３つ以上の適切に間隔をおいて配置された貫通孔が設けられてよいことが認められるであろう。
【００２８】
したがって、噴射弁１０の流量は、噴射弁が完全に組み立てられて溶接された後に調整されることができる。この状態において、貫通孔２８及び２９は、パッケージング目的のためにプラスチックプラグによって最初は閉鎖されている。
【００２９】
まず最初に、予め調整された持上げ量及び／又は流量が測定される。所望の流量が得られない場合には、プラスチックプラグが取り外され、１つ又は２つ以上のパンチが貫通孔２８及び２９に挿入され、行程又は一定の負荷を加えることによって内方へ駆動される。これにより、調整エレメント２２の金属製のボディ３０は徐々に変形させられる。
【００３０】
パンチの作用によって生ぜしめられた金属製のボディの結果的な塑性変形は、調整エレメント２２の軸方向伸長を生ぜしめ、ひいては圧電アクチュエータ１８とニードル２０との間の間隔を増大させる。金属製のボディ３０の上面と下面との相対移動は、制御された変形に基づいているので、所望の持上げ量及び所望の流量を得ることができる。
【００３１】
前記説明、図面及び請求項に開示された特徴は、それ自体で及びあらゆる可能な組み合わせで、本発明の実現のために重要である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施形態によるインジェクタバルブの下部の概略的な縦断面図である。
【００３３】
【図２】図１に示された調整エレメントの拡大図である。
【００３４】
【図３】図１の圧電アクチュエータと共に示された、調整エレメントの部材の分解図である。
【符号の説明】
【００３５】
１０  噴射弁、  １２  ハウジング、  １４  出口通路、  １６  調量開口、  １８  圧電アクチュエータ、  ２０  弁ニードル、  ２２  調整エレメント、  ２４  底部動作キャップ、  ２６  頭部、  ２８，２９  貫通孔、  ３０  ボディ、  ３４  ヘッドピン、  ３６  係合エレメント、  ３８  係合エレメント、  ３９  接触領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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