(57)【要約】  流体を制御するための弁が提案され、この弁には保持体（３１）が設けられており、この保持体は収容室（３２）を有しており、この収容室（３２）内には特に圧電式のアクチュエータユニットとハイドロリック式のカプラモジュール（３４）とが配置されており、このカプラモジュール（３４）は少なくとも１つの調整ピストン（３７）と少なくとも操作ピストン（３９）とを有しており、この操作ピストン（３９）は、調整ピストン（３７）に、ハイドロリック式のカプラ（３８）を介して作用結合しており、弁閉鎖エレメント（２７）を操作し、この弁操作エレメント（２７）は、少なくとも１つの弁座（２９，３０）と協働し、閉鎖位置では、弁室（２５）から環流通路（４５）への流体流を遮断する。調整ピストン（３７）はシール（５０）により収容室（３２）内を案内されている。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体を制御するための弁であって、保持体（３１）が設けられており、該保持体（３１）が、収容室（３２）を有しており、該収容室（３２）内に、特に圧電式のアクチュエータユニット（３３）及びハイドロリック式のカプラモジュール（３４）が配置されておいり、該カプラモジュール（３４）が、少なくとも１つの調整ピストン（３７，６１）と少なくとも１つの操作ピストン（３９）とを有しており、該操作ピストン（３９）が、調整ピストン（３７，６１）にハイドロリック式のカプラ（３８）を介して作用結合しており、弁閉鎖エレメント（２７）を操作し、該弁閉鎖エレメント（２７）が、少なくとも１つの弁座（２９，３０）と協働し、閉鎖位置で、弁室（２５）から環流通路（４５）への流体流を遮断するようになっている形式のものにおいて、調整ピストン（３７，６１）が、シール（５０）により収容室（３２）内を案内されていることを特徴とする、流体を制御するための弁。
【請求項２】
調整ピストン（３７）が、環状溝（４９）を有しており、該環状溝（４９）内で、シール（５０）が位置決めされている、請求項１記載の弁。
【請求項３】
シール（５０）が、調整ピストン（６１）の環状カラー（６２）と調整ディスク（６３）との間に配置されている、請求項１記載の弁。
【請求項４】
シール（５０）が、Ｏリングの形で形成されている、請求項１から３までのいずれか１項記載の弁。
【請求項５】
シールが、ダイアフラム若しくはベローズシールの形で形成されている、請求項１から３までのいずれか１項記載の弁。
【請求項６】
収容室（３２）が、カプラモジュール（３４）の領域で第１の直径と、該第１の直径に対して減衰された第２の直径とにより形成されており、シール（５０）が、第２の直径の領域内に配置されている、請求項１から５までのいずれか１項記載の弁。
【請求項７】
挿入斜面（４８）が設けられており、該挿入斜面（４８）が、異なった直径の収容室領域を互いに接続している、請求項６記載の弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の上位概念部に詳しく定義された形式による、流体を制御するための弁に関する。
【０００２】
この形式の弁は実際に公知であり、例えば、特に自動車のディーゼル内燃機関のためのコモンレールインジェクタの燃料噴射弁の制御モジュールとして働く。
【０００３】
制御モジュールとして形成された弁は、保持体として働くケーシングを有しており、このケーシング内には、圧電式のアクチュエータユニット及びハイドロリック式のカプラモジュールのための収容室が形成されている。このハイドロリック式のカプラモジュールはアクチュエータユニットにより操作可能な制御ピストンと、操作ピストンとを有しており、この操作ピストンはハイドロリック式のカプラを介して調整ピストンに作用結合しており、弁閉鎖エレメントに作用し、この弁閉鎖エレメントは少なくとも１つの弁座と協働する。閉鎖位置では弁閉鎖エレメントは弁室から環流通路への流体流を遮断する。弁閉鎖エレメントが開放された場合には、弁室、ひいてはこの弁室に接続された弁制御室内の放圧が得られ、この弁制御室は弁制御ピストン若しくは弁ニードルの操作のために働く。
【０００４】
弁制御室及び弁制御ピストンは噴射弁のノズルモジュールに対応配置されており、このノズルモジュールの先端には、内燃機関の燃焼室内へ燃料を噴射するためのノズルが配置されている。弁制御室は弁制御ピストンの自由な端部を取り囲んでおり、燃料供給管路を介して高圧接続部に接続されており、これにより、弁制御室は燃料を有している。制御モジュールにより調整された、弁制御室内の圧力レベルに関連して、弁制御ピストンの位置、ひいては燃料噴射を制御することができる。この燃料噴射は、内燃機関の燃焼室に通じる、噴射弁の噴射開口を介して得られる。弁制御ピストンの位置、ひいてはノズルニードルの位置は、したがって制御モジュールにより規定される。制御モジュールの弁室及びノズルモジュールの弁制御室は、流出絞りを介して互いに接続されている。
【０００５】
公知の弁では、カプラモジュール及び圧電式のアクチュエータユニットが運転時に燃料により周囲を洗われる。このことは、ハイドロリック式のカプラモジュールの場合には必要である。なぜならば、調整ピストンと操作ピストンの間には、ハイドロリック式クッションの形で形成されたハイドロリック式のカプラが配置されており、このカプラは、操作時にはリークによりハイドロリック流体若しくは燃料を失い、次いで再び充填される必要があり、このことは、カプラモジュールを取り囲む燃料により行われるからである。
【０００６】
圧電式のアクチュエータユニットは圧電式のアクチュエータを有しており、このアクチュエータは燃料と接触してはならない。この理由から、これまではアクチュエータユニットは手間をかけて形成されたスリーブを有しており、さらにこのスリーブの気密性が保持体内への組込み前に試験されなければならない。
【０００７】
発明の利点
請求項１の上位概念部に記載の特徴を有する、調整ピストンがシールにより収容室内を案内される、流体を制御するための本発明による弁は、次のような利点を有している、すなわち、確かにハイドロリック式のカプラモジュールの洗浄は流体により行うことができ、ひいてはこのハイドロリック式のカプラの再充填が補償されているが、しかしながら、圧電式のアクチュエータユニットが配置された収容室の領域はシールされており、これにより、このアクチュエータユニットは流体と接触することができないようになっている。これにより、アクチュエータユニットのカプセル化はもはや必要ではない。これにより、アクチュエータユニットはシールのための金属スリーブ又はベローズ若しくはダイアフラムなしに構成されていてよい。これまではこのために必要であった手間のかかるレーザ溶接作業も必要ない。さらにこのアクチュエータユニットは組付け前にもはやヘリウム密度を試験される必要はない。
【０００８】
収容室の、アクチュエータユニットが配置された領域を給電の方向にＯリングによりシールすることももはや必要ではない。収容室の、アクチュエータユニットが配置された領域は流体から自由なので、流体のための、リザーブタンクに通じる環流通路につながる、保持体の、前記領域から分岐した環流孔は必要ない。
【０００９】
本発明による弁は、特に噴射弁で使用可能であり、自動車のディーゼル内燃機関のコモンレール噴射システムの構成部材である。
【００１０】
調整ピストンでシールを位置決めするためには、この調整ピストンは環状溝を備えていてよく、この環状溝内にはシールが配置されている。択一的には、このシールは次のように調整ピストンに位置決めされていてよい、すなわち、調整ピストンの環状カラーと調整ピストンの調節ディスクとの間に配置されており、これにより調整ピストンの軸線方向に位置決めされているように、位置決めされていてよい。
【００１１】
基本的にはシールとしては、調整ピストンの行程を受け止めることのできるあらゆる環状シールを使用することができる。
【００１２】
調整ピストンの行程は、噴射弁の場合には、例えば最大で５０μｍである。例えば、シールはＯリングシール又はダイアフラム若しくはベローズシールの形で形成されている。
【００１３】
調整ピストンを、この調整ピストンに配置されたシールと共に快適に収容室内に挿入することができるように、収容室はカプラモジュールの領域では有利には、第１の直径と、この第１の直径に対して減衰された第２の直径とにより段付けされて形成されており、この場合にシールは第２の直径の領域内に配置されている。次いで、シールは組付け時には短い距離長さにわたってのみ収容室の壁部に沿って滑動する必要があり、このことは、非気密性の危険性を最小化する。
【００１４】
組付けをさらに簡易化するためには、収容室は有利には挿入斜面を有しており、この挿入斜面は第１の直径を有する領域と第２の直径を有する領域との間の移行部を形成しており、この移行部では、シールが組付け時に組付け位置の方向に滑動する。
【００１５】
本発明による対象の別の利点及び有利な構成が、実施例の説明、図面及び請求項に明らかである。
【００１６】
実施例の説明
本発明による弁の２つの実施例を図面に概略的に簡易化して示し、以下の実施例の説明で詳しく説明する。
【００１７】
図１、図２及び図３には、燃料噴射弁１０が示されている。この燃料噴射弁１０は、自動車の内燃機関（ここにはさらに詳しく図示していない）内に組み込むために形成されており、内燃機関の燃焼室内に、有利にはディーゼル燃料を噴射するためのコモンレールインジェクタの形で使用するために用いられる。この燃料噴射弁１０は、このために主な構成ユニットとしてノズルモジュール１１と弁制御モジュール１２とを有している。
【００１８】
前記ノズルモジュール１１はノズル体１３を有しており、このノズル体１３内には「弁制御ピストン１４」が軸線方向に摺動可能に案内されており、この弁制御ピストン１４はノズルニードル１５と共に１つの構成ユニットを形成しており、この構成ユニットにより、噴射弁１０の、内燃機関の燃焼室に通じる開口若しくはノズル１６が制御可能である。
【００１９】
弁制御ピストン１４の自由な端部がスリーブ１７内を案内されており、このスリーブ１７には、弁制御ピストン１４を取り囲む渦巻ばね１８の一方の端部が支持されており、この渦巻きばね１８の他方の端部は支持体１９で支持されており、この支持体１９は弁制御ピストン１４に堅固に結合されている。
【００２０】
前記ノズルモジュール１１はユニオンナット２０を介して弁制御モジュール１２に結合されており、この場合にノズルモジュール１１と弁制御モジュール１２との間には絞りプレート２１が配置されている。この絞りプレート１２はスリーブ１７及び弁制御ピストン１４と一緒に弁制御室２２を制限している。この弁制御室２２内の圧力比は、弁制御ピストン１４若しくはノズルニードル１５の位置を規定する。
【００２１】
弁制御室２２は、燃料のための供給管路２４を備えた、供給絞りを有する供給通路２３を介して高圧アキュムレータ、「コモンレール（ここには図示していない）」に接続されている。さらに燃料供給管路２４が燃料をノズルニードル１５の先端へ案内し、これにより、この燃料はノズルニードル１５による開口１６の解放時には内燃機関の燃焼室内へ噴射される。
【００２２】
さらに弁制御室２２は、流出絞りを有する流出通路（図面では見ることができない）を介して弁室２５に接続されており、この弁室２５には、燃料供給管路２４に接続されたバイパス２６も案内されており、前記弁室２５は弁制御モジュール１２に対応配置されている。供給通路２３、弁室２５に通じる流出通路及びバイパス２６は絞りプレート２１を貫通係合している。
【００２３】
弁室２５内には弁閉鎖エレメント２７が配置されており、この弁閉鎖エレメント２７は、渦巻ばね２８により、絞りプレート２１に向いていない方向にプレロード（予荷重）をかけられており、平坦座の形で形成された第１の弁座２９及び、円錐座の形で形成された第２の弁座３０と協働する。
【００２４】
さらに弁制御モジュール１２は保持体３１を有しており、この保持体３１内には燃料供給管路２４が形成されており、かつ保持体３１は、圧電式のアクチュエータユニット３３及びカプラモジュール（Ｋｏｐｐｌｅｒｍｏｄｕｌ）３４のための収容室３２を有している。圧電式のアクチュエータユニット３３は電気的な制御導体３５に接続されており、アクチュエータヘッド３６を介してハイドロリック式のカプラモジュール３４と作用結合している。
【００２５】
ハイドロリック式のカプラモジュール３４は、調整ピストンである第１のピストン３７を有しており、このピストン３７は、ハイドロリック式クッションの形で形成されたカプラ３８を介して、操作ピストンである第２のピストン３９と作用結合しており、この場合に、操作ピストン３９は調整ピストン３７よりも小さい直径を有している。調整ピストン３７及び操作ピストン３９は円筒状のスリーブ４０内を案内されており、このスリーブ４０は中間プレート４１に載置されており、スリーブ４０内には半径方向孔４２が形成されており、これらの半径方向孔４２は、弁座３０の下流側に配置された環流室４３を円筒状のスリーブ４０の外側に接続している。閉鎖位置では、前記弁閉鎖エレメント２７は、弁室２５と環流室４３との間の流体流を遮断する。
【００２６】
図３に見ることができるように、収容室３２の、カプラモジュール３４が配置された領域からは環流開口４４が分岐しており、この環流開口４４は保持体３１内に形成されており、同様に保持体３１内に形成された、軸線方向に整列された環流管路４５に通じており、この環流管路４５は燃料リザーブタンク（ここには図示しない）に通じている。これにより、環流室４３は半径方向孔４２及び堅固な管状ばね４７の開口部（ここには図示していない）を介して環流管路４５に接続されている。
【００２７】
調整ピストン３７にはアクチュエータヘッド３６が支承プレート５１を介して作用し、この調整ピストン３７は、支承プレート５１に隣接した領域に拡大された直径を備えている。この領域には調整ピストン３７は環状溝４９を有しており、この環状溝４９内にはシールとして働くＯリング５０が配置されており、このＯリング５０は収容室３２の壁部に接触している。これにより、収容室３２の、アクチュエータユニット３３が配置された領域は、収容室３２の、カプラモジュール３４が配置された領域に対してシールされている。調整ピストン３７は、流入弁の運転時にはほぼ最大で約５０μｍの行程を行う。この行程は、Ｏリング５０を形成する材料の弾性により補償することができる。
【００２８】
さらに調整ピストン３７には調整ディスク４６が配置されており、この調整ディスク４６は、スリーブ４０に対して同心的に配置された管状ばね４７に載置されており、この調整ディスク４６により、両方のピストン３７及び３９の間に配置されたハイドロリック式のカプラ３８の容積が調整可能である。
【００２９】
収容室３２は、管状ばね４７が配置された領域では、Ｏリング５０が配置された領域よりも大きい直径を有している。異なった直径の領域の間には挿入斜面４８が配置されており、この挿入斜面４８はカプラモジュール３４の組付けを簡易化する。Ｏリング５０は前記挿入斜面４８に沿って組付け位置へ滑動する。組み付けられた状態では、調整ディスク４６は挿入斜面４８の領域に位置している。
【００３０】
図４には図１に示した形式の噴射弁の弁制御モジュール６０の択一的な構成が示されている。この弁制御モジュール６０は図２に示した弁制御モジュールにほぼ対応しているが、しかしながら、これとは制御ピストン６１により異なっており、この制御ピストン６１は、アクチュエータヘッド３６に向いた側に環状カラー６２を有しており、この環状カラー６２はＯリング５０を位置決めするために働き、このＯリング５０は、収容室３２の、アクチュエータユニットが配置された領域を、収容室３２の、カプラモジュール３４が配置された領域に対してシールしている。
【００３１】
さらにＯリング５０を位置決めするためには調整ディスク６３が働き、この調整ディスク６３はハイドロリック式のカプラ３８の容積を調節するために働き、管状ばね４７に載置されている。調整ディスク６３とＯリング５０とは、収容室３２の減衰された直径の領域に配置されている。
【００３２】
その他の点では、弁モジュール６０の構造は、図２による弁制御モジュールの構造に対応している。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明による弁を有する噴射弁を示す横断面図である。
【図２】図１の領域ＩＩを拡大して示す横断面図である。
【図３】図１による噴射弁の保持体の横断面図である。
【図４】本発明による弁の択一的な構成を示す、図２に対応した横断面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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