(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料噴射弁（１）、特に内燃機関の燃料噴射装置用の燃料噴射弁であって、弁ニードル（３）が設けられていて、該弁ニードル（３）が弁座面（６）と協働してシールシートを形成するようになっており、前記弁ニードル（３）に作用するアーマチュア（２０）が設けられていて、該アーマチュア（２０）が弁ニードル（３）で軸方向に可動であって、エラストマーから成る緩衝エレメント（３２）によって緩衝されるようになっており、しかも前記アーマチュア（２０）と緩衝エレメント（３２）との間に第１の中間リング（３４）が配置されており、前記緩衝エレメント（３２）が、前記弁ニードル（３）と摩擦接続式に結合されたフランジ（３１）に載置されている形式のものにおいて、第１の中間リング（３４）および／またはフランジ（３１）が、半径方向および／または軸方向の少なくとも１つの通路を有しており、該通路が、弁ニードル（３）と緩衝エレメント（３２）との間に位置する内部容積（３６）を、当該燃料噴射弁（１）の中央切欠き（４２）に接続していることを特徴とする燃料噴射弁。
【請求項２】
緩衝エレメント（３２）とフランジ（３１）との間に第２の中間リング（３９）が配置されている、請求項１記載の燃料噴射弁。
【請求項３】
第２の中間リング（３９）が、内部容積（３６）を当該燃料噴射弁（１）の中央切欠き（４２）に接続するためのに同じく少なくとも１つの通路を有している、請求項２記載の燃料噴射弁。
【請求項４】
前記少なくとも１つの通路が、フランジ（３１）に設けられた半径方向孔（４３）として形成されている、請求項１から３までのいずれか１項記載の燃料噴射弁。
【請求項５】
前記少なくとも１つの通路が、第１の中間リング（３４）の下流側の面（４０）に設けられた半径方向溝として形成されている、請求項１から３までのいずれか１項記載の燃料噴射弁。
【請求項６】
前記少なくとも１つの通路が、第２の中間リング（３９）の上流側の面（４１）に設けられた半径方向溝として形成されている、請求項１から３までのいずれか１項記載の燃料噴射弁。
【請求項７】
フランジ（３１）が、セグメント溶接によって弁ニードル（３）に固定されている、請求項１から６までのいずれか１項記載の燃料噴射弁。
【請求項８】
フランジ（３１）が、少なくとも２つの溶接セグメント（３７）を介して弁ニードル（３）に結合されており、前記溶接セグメント（３７）の半径方向の両端縁が、約９０゜の角度を成している、請求項７記載の燃料噴射弁。
【請求項９】
前記溶接セグメント（３７）間にドレン隙間（３８）が形成されている、請求項８記載の燃料噴射弁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
背景技術
本発明は、請求項１の上位概念部に記載の形式の燃料噴射弁、特に内燃機関の燃料噴射装置用の燃料噴射弁に関する。
【０００２】
米国特許第４７６６４０５号明細書に基づき既に公知の燃料噴射弁は、弁ニードルと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１つのシールシートを形成するようになっている。燃料噴射弁を電磁的に操作するためには、電磁コイルが設けられており、この電磁コイルは、弁ニードルに摩擦接続式に結合されたアーマチュアと協働する。アーマチュアと弁ニードルとを取り囲むように、付加的な質量体が円筒形に設けられており、この質量体はエラストマー層を介して前記アーマチュアと結合されている。
【０００３】
特に、付加的な構成部品を有する手間のかかる構造が不都合となる。また大面積のエラストマーリングは磁界の経過にとって好ましくなく、磁束線の閉鎖を困難にし、ひいては燃料噴射弁の開弁運動時に高い吸着力を達成することを困難にする。
【０００４】
前挙の米国特許第４７６６４０５号明細書に基づいて公知になっている燃料噴射弁の別の実施形態では、緩衝および反跳防止もしくはバウンス防止のために、アーマチュアおよび弁ニードルを取り囲むように別の円筒形質量体が設けられており、該円筒形質量体は２つのエラストマーリングによって位置可動に緊締されて保持される。弁ニードルがシールシートに衝突すると、この第２の質量体は、アーマチュアおよび弁ニードルに対して相対的に運動して弁ニードルの反跳、つまりバウンスを阻止することができる。
【０００５】
この実施形態の欠点は、付加的な手間と所要スペースが必要になることである。またアーマチュア自体も分離されておらず、したがってアーマチュアの衝撃は弁ニードルにおいて反跳傾向を増大させる。
【０００６】
米国特許第５２９９７７６号明細書に基づいて公知になっている弁ニードルとアーマチュアとを備えた燃料噴射弁では、前記アーマチュアが弁ニードルに沿って可動に案内されており、該アーマチュアの運動は、弁ニードルの揚程方向では第１のストッパによって制限され、かつ弁ニードルの揚程方向とは反対の方向では第２のストッパによって制限される。両ストッパにより規定された、アーマチュアの軸方向の運動遊びは、ある程度の範囲内で、弁ニードルの慣性質量とアーマチュアの慣性質量との分離を生ぜしめる。これによって燃料噴射弁の閉弁時における弁座面からの弁ニードルの跳ね返りが、ある程度範囲内で阻止される。しかしながら弁ニードルに対するアーマチュアの軸方向位置は、弁ニードルに対するアーマチュアの運動自在性によって全く無規定であるので、反跳もしくはバウンスは、制限された程度で回避されるにすぎない。特に当該米国特許第５２９９７７６号明細書に基づいて公知になっている燃料噴射弁の構造の場合、燃料噴射弁の閉弁運動時にアーマチュアが、弁閉鎖体寄りのストッパに衝突しかつこれによってその衝撃を弁ニードルに対して衝撃的に伝達することが回避されない。この衝撃的な衝撃伝達は弁閉鎖体の付加的な反跳を招く恐れがある。
【０００７】
さらに、弁ニードルに沿って軸方向に可動に配置されたアーマチュアをエラストマーリングによって位置可動に緊締して固定することは実地から知られている。このためにはアーマチュアが２つのストッパ間に保持され、しかもアーマチュアと下側のストッパとの間に１つのエラストマーリングが位置している。しかしながらその場合、燃料を弁座面へ供給するためには、アーマチュアを通る孔を形成することが必要となるという問題が生じる。アーマチュアを通る孔は弁ニードルの近くに構成されている。
【０００８】
発明の利点
請求項１の特徴部に記載の特徴を有する本発明による燃料噴射弁は従来技術に対比して、アーマチュアと緩衝エレメントとの間、もしくは該緩衝エレメントとフランジとの間に配置された中間リングがその位置と構造とによって、補償された圧力特性を生ぜしめるので、緩衝エレメントは定位置に留まるようになり、しかも滑りずれによって破壊される恐れもなくなるという利点を有している。半径方向および／または軸方向の通路によって、弁ニードルとアーマチュアと緩衝エレメントとによって取り囲まれた内部容積と、燃料噴射弁の中央切欠きとの間の液体補償が可能になる。この液体補償によって、ショックアブソーバもしくは衝撃ダンパの原理に基づく付加的な緩衝作用が生じる。
【０００９】
緩衝エレメントはさらに中間リングによって支持され、これによってエラストマーの振動が回避される。
【００１０】
請求項２以下に記載の構成により、請求項１に記載の燃料噴射弁の有利な改良が可能となる。
【００１１】
フランジに設けられた複数のドレン孔は簡単に製作可能であり、これらのドレン孔は緩衝エレメントと弁ニードルとの間の燃料を迅速にかつ渦流発生なしに導出する。
【００１２】
前記中間リングは、半径方向で内側から外側へ延びる複数の溝を、たとえば圧刻された構造の形で有していると有利である。これにより、燃料を緩衝エレメントの下面および上面でも導出することができる。これによって一方では過圧が阻止され、ひいては緩衝エレメントの側方の滑りずれが阻止され、他方ではアーマチュアおよび弁ニードルの反跳挙動に対するポジティブな効果が得られる。それというのは燃料の粘度が緩衝作用を高め、こうして反跳もしくはバウンスを抑止するからである。
【００１３】
弁ニードルとアーマチュア間のギャップのドレンは、セグメント溶接によって特に簡単に達成することができる。この場合、弁ニードルは、連続的に一貫した溶接シームによってフランジと結合されるのではなくて、いわば点状の局部的な溶接によって結合され、これによって固定区分と、燃料が流出できる通過区分とが交互に位置することになる。
【００１４】
たとえばフランジがセグメント溶接によって弁ニードルと結合され、かつ緩衝エレメントが流入側もしくは上流側と、流出側もしくは下流側とに中間リングを有することにより、個々のドレン装置の組み合わせが得られると特に有利である。
【００１５】
実施例の説明
図２Ａ，図２Ｂおよび図３につき本発明による燃料噴射弁１の実施例を詳説するに先立って、本発明の理解を一層助けるためにまず図１に基づいて、本発明の構成手段は別として同じ構造の、公知先行技術による燃料噴射弁を、その主要な構成部分に関して簡単に説明しておく。
【００１６】
燃料噴射弁１は、混合気圧縮型火花点火式内燃機関用の燃料噴射弁として構成されている。該燃料噴射弁１は特に、燃料を内燃機関の燃焼室（図示せず）内へ直接噴射するために適している。
【００１７】
燃料噴射弁１はノズルボディ２を有しており、このノズルボディ２内には、弁ニードル３が配置されている。この弁ニードル３は弁閉鎖体４と作用結合しており、該弁閉鎖体は、弁座体５上に配置された弁座面６と協働してシールシートを形成する。燃料噴射弁１は本実施例では内向きに開弁する燃料噴射弁１であり、該燃料噴射弁は１つの噴射開口７を有している。ノズルボディ２は、電磁コイル１０の外側磁極９に対してパッキン８によってシールされている。電磁コイル１０はコイルハウジング１１内にカプセル封入されており、かつコイル枠体１２に巻かれており、該コイル枠体は電磁コイル１０の内側磁極１３に接続されている。内側磁極１３と外側磁極９は狭窄部２６によって相互に分離されており、かつ非強磁性の接続構成部分２９によって相互に接続されている。電磁コイル１０は、電気的な差込み接点１７を介して給電される電流によって、導電線路１９を介して励磁される。前記差込み接点１７はプラスチック被覆体１８によって取り囲まれており、該プラスチック被覆体は内側磁極１３を埋め込むように射出成形されていてよい。
【００１８】
弁ニードル３は、ディスク状に形成された弁ニードルガイド１４内で案内されている。弁揚程を調整するためには、前記弁ニードルガイドに対して対偶関係にある調整ディスク１５が使用される。該調整ディスク１５の他方の側にアーマチュア２０が位置している。該アーマチュア２０は第１のフランジ２１を介して摩擦接続式に弁ニードル３と接続し、該弁ニードルは溶接シーム２２によって第１のフランジ２１に結合されている。第１のフランジ２１上には戻しばね２３が支持されており、該戻しばねは、燃料噴射弁１の本構造形態ではスリーブ２４によって予荷重をかけられる。弁ニードルガイド１４内、アーマチュア２０内および弁座体５に沿って燃料通路３０ａ，３０ｂ，３０ｃが延びており、これらの燃料通路は、中央燃料供給路１６を介して供給されてフィルタエレメント２５を通って濾過される燃料を噴射開口７へ導く。燃料噴射弁１はパッキン２８によって、詳細な図示を省いた燃料導管に対してシールされている。
【００１９】
アーマチュア２０の噴射開口寄りの側には、エラストマー材料から成るリング状の緩衝エレメント３２が配置されている。該緩衝エレメントは、溶接シーム３３を介して摩擦接続式に弁ニードル３と結合された第２のフランジ３１上に載置されている。
【００２０】
アーマチュア２０と弁ニードル３とから成る構成部分を製作する場合、第１のフランジ２１が弁ニードル３に溶接され、アーマチュア２０と緩衝エレメント３２が差し嵌められ、次いで第２のフランジ３１が緩衝エレメント３２に圧着され、かつ同じく弁ニードル３と溶接される。このようにしてアーマチュア２０は、第１のフランジ２１と緩衝エレメント３２との間には、振動を強く減衰された微々たる遊びを有しているにすぎない。
【００２１】
燃料噴射弁１の休止状態においてアーマチュア２０は、戻しばね２３によって揚程方向とは逆向きに負荷されて、弁閉鎖体４は弁座６に液密に接触して保持される。電磁コイル１０の励磁時に該電磁コイルは磁界を形成し、該磁界はアーマチュア２０を、戻しばね２３のばね力に抗して揚程方向に動かすが、この場合揚程は、不作用位置で内側磁極１２とアーマチュア２０との間に位置する作業ギャップ２７によって設定されている。アーマチュア２０は、弁ニードル３に溶接された第１のフランジ２１を、同じく揚程方向に連動する。弁ニードル３に結合している弁閉鎖体４は弁座面６から離間し、かつ燃料通路３０ａ〜３０ｃを介して導かれた燃料が、噴射開口７を通って噴出される。
【００２２】
コイル電流が遮断されると、磁界が充分に消滅した後にアーマチュア２０は、戻しばね２３のばね圧によって内側磁極１３から落下し、これによって弁ニードル３に結合している第１のフランジ２１は、揚程方向とは逆向きに運動する。弁ニードル３は、これによって同一方向に動かされ、これによって弁閉鎖体４は弁座面６上に載り、かつ燃料噴射弁１は閉弁される。
【００２３】
図２Ａは、部分的に断面して示した図１の一点鎖線の円ＩＩＡに相当する範囲の拡大側面図である。
【００２４】
図２Ａでは、弁ニードル３の部分、これに溶接された第２のフランジ３１並びに、内部に燃料通路３０ａの延在するアーマチュア２０の下部分が図示されている。第２のフランジ３１上には緩衝エレメント３２が載設されている。本発明によれば、図２Ａに図示した実施例は第１の中間リング３４を有し、該第１の中間リングは、下流側のアーマチュア面３５と緩衝エレメント３２との間に配置されている。
【００２５】
第１の中間リング３４にはその場合二重の役目が分担させられている。すなわち第１の中間リング３４の第１の役目は、緩衝エレメント３２を、これに衝突するアーマチュア２０から防護することである。燃料噴射弁１の連続使用の場合特に燃料通路３０ａのエッジが緩衝エレメント３２を損傷することがあり、したがって燃料噴射弁１の正しい機能態様をもはや保証しなくなるからである。
【００２６】
第１の中間リング３４の第２の役目は、その意図的に付与された表面構造に基づき、燃料噴射弁１の運転中に侵入する燃料を、緩衝エレメント３２と弁ニードル３との間の内部容積３６から排出させるようにすることである。したがって第１の中間リング３４の表面構造は、内部容積３６と燃料噴射弁１の中央切欠き４２との間を連通させることにある。
【００２７】
燃料噴射弁１の運転中に内部容積３６内に流入して、弁ニードル３とアーマチュア２０との間の相対運動に基づいて圧縮された燃料が、前記内部容積３６から流出できない場合、これによってたとえば緩衝エレメント３２が横方向変位を生ぜしめることがあり、その結果、不都合な歪みや切欠き効果に基づく緩衝エレメント３２の損傷あるいは燃料の流動障害が生じることになる。
【００２８】
内部容積３６内で圧縮された燃料の排出は、また図２ＡのＩＩＢ−ＩＩＢ断面線に沿った図２Ｂの半径方向断面図に示したように、半径方向にではなくて、軸方向で下流方向に行なうこともできる。この目的を達成するために第２のフランジ３１はセグメント溶接によって弁ニードル３に固着される。第２のフランジ３１はその場合、隙間無く全周をめぐる溶接シーム３３を介して弁ニードル３と接合されるのではなくて、個別的な溶接セグメント３７を介して弁ニードル３と接合されるのであり、前記の各溶接セグメントの半径方向の両端縁は、図２Ｂに示したように、たとえば約９０゜の角度範を成しており、そして同じく約９０゜の角度を成す半径方向の両端縁を有するセグメント状のドレン隙間３８を形成している。内部容積３６内で圧縮された燃料は、したがってドレン隙間３８を介して弁ニードル３と第２のフランジ３１との間を流出することができる。
【００２９】
セグメント溶接の当該方法は特に、内部容積３６内で圧縮された燃料を、付加的な構成部品なしに簡単に導出できるという利点を有している。
【００３０】
第２のフランジ３１を弁ニードル３と接合するために２つの溶接セグメント３７を設けることが可能であるばかりでなく、たとえば、適当に４つのドレン隙間３８を中間に介在させた、互いに十字形に対置する４つの溶接セグメント３７を設けることも可能である。溶接セグメント３７およびドレン隙間３８の個数は、要求に応じて適当に適合することができる。
【００３１】
図３は、部分的に断面して示した本発明の燃料噴射弁１の別の実施例の概略的な側面図である。この場合第２のフランジ３１と緩衝エレメント３２との間には第２の中間リング３９が挿入されている。
【００３２】
内部容積３６内で圧縮された燃料を導出するためには、第１の中間リング３４の下流側端面４０と第２中間リング３９の上流側端面４１とに複数の半径方向溝を設け、該半径方向溝を介して、第１の中間リング３４と第２中間リング３９との間の内部容積３６から燃料を緩衝エレメント３２の表面に沿って流出させるようにするのが有利である。第１の中間リング３４の下流側端面４０および第２中間リング３９の上流側端面４１の表面構造はその場合、たとえばエンボッシング加工またはフライス加工によって製作することができる。
【００３３】
内部容積３６内に滞留した燃料を導出するために可能な別の実施形態では、第２フランジ３１内に複数の半径方向孔４３が穿設されており、該半径方向孔はたとえば緩衝エレメント３２の直ぐ下で内部容積３６と燃料噴射弁１の中央切欠き４２との間を連通する。前記半径方向孔の個数は１つに制限することもでき、あるいはたとえば等しい角度間隔で配置された複数の半径方向孔４３を設けることも可能である。
【００３４】
本発明の燃料噴射弁１の前述の全ての実施例に共通な点は、半径方向孔４３の孔径、ドレン隙間３８または溝構造を適当に選択することによって、内部容積３６からの燃料の流出量と内部容積３６への燃料の流入量との比を調節できることである。これによって生じる緩衝作用をバウンス衝撃（Ｐｒｅｌｌｅｒ）の回避のために利用することが可能である。
【００３５】
特にこの手段によって弁ニードルのバウンス衝撃が低下される。それというのは、弁ニードル３は弁閉鎖体４の上に載った後に、内部容積３６内の燃料の粘稠性に基づいて抵抗に出会い、したがって再び揚程方向へ運動することが不可能になるからである。
【００３６】
本発明は、図示の実施例に限定されるものではなく、たとえば外向きに開弁する燃料噴射弁１のためにも、あるいはその他のアーマチュア形状、たとえば平形アーマチュア（Ｆｌａｃｈａｎｋｅｒ）のためにも適している。
【図面の簡単な説明】
【図１】  従来技術による燃料噴射弁の１実施例の概略的な縦断面図である。
【図２Ａ】  図１の鎖線円ＩＩＡに相当する範囲の本発明の燃料噴射弁の概略的な縦断面図である。
【図２Ｂ】  図２ＡのＩＩＢ−ＩＩＢ断面線に沿った概略的な断面図である。
【図３】  図１の鎖線円ＩＩＡに相当する範囲の本発明の燃料噴射弁の別の実施例の概略的な縦断面図である。
【符号の説明】
１    燃料噴射弁、  ２    ノズルボディ、  ３    弁ニードル、  ４    弁閉鎖体、  ５    弁座体、  ６    弁座面、  ７    噴射開口、  ８    パッキン、  ９    外側磁極、  １０    電磁コイル、  １１    コイルハウジング、  １２    コイル枠体、  １３    内側磁極、  １４    弁ニードルガイド、  １５    調整ディスク、  １６    中央燃料供給路、  １７    差込み接点、  １８    プラスチック被覆体、  １９    導電線路、  ２０    アーマチュア、  ２１    第１のフランジ、  ２２    溶接シーム、  ２３    戻しばね、  ２５    フィルタエレメント、  ２６    狭窄部、  ２７    作業ギャップ、  ２８    パッキン、  ２９    非強磁性の接続構成部分、  ３０ａ，３０ｂ，３０ｃ    燃料通路、  ３１    第２フランジ、  ３２    緩衝エレメント、  ３３    溶接シーム、  ３４    第１の中間リング、  ３５    アーマチュア面、  ３６    内部容積、  ３７    溶接セグメント、  ３８    ドレン隙間、  ３９    第２中間リング、  ４０    下流側端面、  ４１    上流側端面、  ４２    中央切欠き、  ４３    半径方向孔
【図１】
0004646180.tif 000002
【図２Ａ】
0004646180.tif 000003
【図２Ｂ】
0004646180.tif 000004
【図３】
0004646180.tif 000005