(57)【要約】噴射ノズルは、ノズルボディ（１２）と、該ノズルボディ（１２）内に移動可能に支承されたノズルニードル（１８）と、流体流入通路（３０）および流体流出通路（３４）に接続された制御室（２０）と、流体流出通路（３４）を開閉することができる弁エレメント（４０）とを有している。制御室（２０）は、移動可能なリング（２４）によって側方で仕切られる。この場合、リング（２４）は、ノズルニードル（１８）に載置しており、閉鎖ばね（２８）は、リング（２４）を流体密にノズルニードル（１８）に向かって押圧している。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
噴射ノズルであって、ノズルボディ（１２）と、該ノズルボディ（１２）内に移動可能に支承されたノズルニードル（１８）と、流体流入通路（３０）および流体流出通路（３４）に接続された制御室（２０）と、流体流出通路（３４）を開閉することができる弁エレメント（４０）とが設けられている形式のものにおいて、制御室（２０）が、移動可能なリング（２４）によって側方で仕切られるようになっており、該リング（２４）が、ノズルニードル（１８）に載置しており、閉鎖ばね（２８）が、リング（２４）を流体密にノズルニードル（１８）に向かって押圧していることを特徴とする噴射ノズル。
【請求項２】
流体流入通路（３０）が、流入絞り（３２）を有しており、流体流出通路（３４）が、流出絞り（３６）を有している、請求項１記載の噴射ノズル。
【請求項３】
流入絞り（３２）と流出絞り（３６）とが、弁ブロック（２２）内に収納されている、請求項１または２記載の噴射ノズル。
【請求項４】
流入絞り（３２）が、リング（２４）内に収納されている、請求項１または２記載の噴射ノズル。
【請求項５】
流入絞り（３２）が、ノズルニードル（１８）内に収納されている、請求項１または２記載の噴射ノズル。
【請求項６】
ノズルボディ（１２）が、第１の斜め面取り部（４５）を有している、請求項５記載の噴射ノズル。
【請求項７】
制御室（２０）内で弁ブロック（２２）に突出部（４２）が形成されており、該突出部（４２）にノズルニードル（１８）が接触できるようになっている、請求項１から６までのいずれか１項記載の噴射ノズル。
【請求項８】
突出部（４２）が、ノズルボディ（１２）に形成されており、リング（２４）が、突出部（４２）に接触できるようになっている、請求項１から６までのいずれか１項記載の噴射ノズル。
【請求項９】
リング（２４）が、該リング（２４）とノズルニードル（１８）との間の当付け領域に第２の斜め面取り部（４６）を有している、請求項１から８までのいずれか１項記載の噴射ノズル。
【請求項１０】
当該噴射ノズルが、リング（２４）とノズルニードル（１８）との間の当付け領域にシールエレメント（４８）を有している、請求項１から９までのいずれか１項記載の噴射ノズル。
【請求項１１】
リング（２４）とノズルニードル（１８）との間のシールエレメント（４８）がシールリングである、請求項１０記載の噴射ノズル。
【請求項１２】
シールリング（４８）が、環状溝（５０）内に支承されている、請求項１１記載の噴射ノズル。
【請求項１３】
リング（２４）とノズルニードル（１８）との間のシールエレメント（４８）がシールばねである、請求項１０記載の噴射ノズル。
【請求項１４】
シールばね（４８）が皿ばねである、請求項１３記載の噴射ノズル。
【請求項１５】
リング（２４）が、第１のリング区分（５４）と第２のリング区分（５６）とを有している、請求項１から１４までのいずれか１項記載の噴射ノズル。
【請求項１６】
第１のリング区分（５４）と第２のリング区分（５６）との間の境界面が球状切欠き面である、請求項１５記載の噴射ノズル。
【請求項１７】
ノズルニードル（１８）が、第１のノズルニードル部分（５８）と第２のノズルニードル部分（６０）とから成っている、請求項１から１６までのいずれか１項記載の噴射ノズル。
【請求項１８】
第１のノズルニードル部分（５８）が、球区分として形成されていて、第２のノズルニードル部分（６０）内に形状接続的に位置している、請求項１７記載の噴射ノズル。
【請求項１９】
ノズルボディ（１２）の一方の区分（１２ａ）と弁ブロック（２２）とが一体に形成されている、請求項１から１８までのいずれか１項記載の噴射ノズル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
背景技術
本発明は、噴射ノズルであって、ノズルボディと、該ノズルボディ内に移動可能に支承されたノズルニードルと、流体流入通路および流体流出通路に接続された制御室と、流体流出通路を開閉することができる弁エレメントとが設けられている形式のものに関する。
【０００２】
公知先行技術に基づき、冒頭で述べた形式の噴射ノズルが公知である。この噴射ノズルはコモンレール噴射システムに使用される。公知の噴射ノズルは、ニードルを閉鎖するために閉鎖ばねを有している。この閉鎖ばねは制御室内に位置している。これによって、ばねのサイズが制御室容積を規定している。ばねは、ニードルの良好な閉鎖のために可能な限り高い強度を有していることが望ましく、ひいては、故障する割合が比較的大きいので、制御室容積も比較的大きくなっている。これによって、インジェクタが鈍感となり、噴射量および噴射時点を正確に規定することができない。
【０００３】
本発明の課題は、冒頭で述べた形式の噴射ノズルを改良して、閉鎖ばねの寸法が、制御室容積とは無関係にかつニードル速度にとって重要な制御ピストン直径とは無関係に自由に選択可能であるようにすることである。本発明の別の課題は、ノズルニードルガイドがもはやシール機能を引き受ける必要がないようにすることである。
【０００４】
発明の利点
請求項１の特徴を備えた噴射ノズルは、制御室容積を極めて小さく形成することができるという利点を有している。これによって、ノズルの迅速な応答特性が達成される。また、高いニードル速度を達成することができる。なぜならば、制御ピストンの直径を自由に規定することができるからである。閉鎖ばねはノズルの良好な閉鎖特性を可能にしている。さらに、リングとノズルニードルとの間の結合が流体密である。これによって、ノズルニードルガイドがもはやシール機能を引き受ける必要はない。これによって、ガイドの品質に課せられる要求がより少なくなる。
【０００５】
本発明の有利な構成によれば、流体流入管路が、第１の絞りエレメントを有しており、流体流出管路が、第２の絞りエレメントを有している。したがって、両絞りエレメントを弁体の制御ピストン直径に対して寸法設定することによって、ニードル速度を簡単に規定することができる。
【０００６】
本発明の別の有利な構成は従属請求項から得られる。
【０００７】
実施例の説明
以下に、本発明の構成を図面につき詳しく説明する。
【０００８】
図１には、本発明の第１の構成による噴射ノズルが示してある。この噴射ノズル１０はノズルボディ１２を有している。このノズルボディ１２は、ここでは、複数の区分１２ａ，１２ｂから形成されている。これらの区分１２ａ，１２ｂは締付けエレメント１３によって固く結合される。ノズルボディ１２はノズル開口１４を備えている。このノズル開口１４を通して燃料を内燃機関のシリンダ内に噴射することができる。ノズル開口１４には燃料通路１６が通じている。
【０００９】
ノズルボディ１２内にはノズルニードル１８が、ノズル開口１４が閉鎖されている出発位置から、ノズル開口１４が開放されている噴射位置に移動することができるように移動可能に配置されている。
【００１０】
ノズルニードル１８の、ノズル開口１４とは反対の側には制御室２０が形成されている。この制御室２０の一方の端面はノズルニードル１８の背面によって形成されており、制御室２０の他方の端面は弁ブロック２２によって形成されている。制御室２０の周壁はリング２４によって形成されている。このリング２４は弁ブロック２２の外壁に密に移動可能に配置されていて、ノズルニードル１８の平らな背面に接触している。これによって、リング２４とノズルニードル１８との間の誤差補償が可能となる。
【００１１】
ノズルボディ１２と弁ブロック２２との間の蓄え室２６内にはノズルニードル１８のための閉鎖ばね２８が配置されている。この閉鎖ばね２８はリング２４に支持されているので、このリング２４は、予め規定された力でノズルニードル１８に向かって押圧される。こうして、一方ではノズルニードル１８へのリング２４の流体密な当付けが維持され、他方ではノズルニードル１８がその出発位置に負荷される。
【００１２】
制御室２０は流体流入通路３０を有している。この流体流入通路３０は燃料通路１６から分岐していて、流入絞り３２を備えている。さらに、制御室２０は流体流出通路３４を有している。この流体流出通路３４は流出絞り３６を備えている。この流出絞り３６の横断面は流入絞り３２の横断面よりも大きく寸法設定されている。
【００１３】
流体流出通路３４は弁室３８に開口している。この弁室３８内には弁エレメント４０が配置されている。この弁エレメント４０は、流体流出通路３４が閉鎖されている位置と、流体流出通路３４が開放されている位置との間で調節することができる。弁エレメント４０の調節のためには、当業者に知られている任意の手段、たとえばピエゾアクチュエータが使用されてよい。
【００１４】
出発状態では、すなわち、燃料を噴射したくない場合には、弁エレメント４０が閉鎖位置に位置している。したがって、燃料が制御室２０内に溜められ、これによって、制御室２０に燃料圧が加えられる。ノズルニードル１８の背面の横断面はノズル開口１４の領域でのノズルニードル１８の横断面より大きく寸法設定されているので、制御室２０内に発生させられた、ノズルニードル１８を閉鎖位置に負荷する力は、ノズルニードル１８の先端部に発生させられかつノズルニードル１８を開放位置に負荷する力よりも大きく設定されている。さらに、閉鎖ぱね２８の力が加えられている。すなわち、ノズルニードルは閉鎖位置にとどまっている。
【００１５】
燃料を噴射したい場合には、流体流出通路３４が弁エレメント４０によって開放される。いま、流出絞り３６と流入絞り３２との横断面比率に基づき制御室２０内の圧力が低下するので、ノズルニードル１８の先端部に作用する燃料圧によって、ノズルニードル１８がノズル開口１４から持ち上がり、開放位置に移動させられることが達成される。この移動は、弁ブロック２２の、ストッパとして働く突出部４２へのノズルニードル１８の背面の当付けによって制限される。
【００１６】
開放位置へのノズルニードル１８の移行時には、リング２４がノズルニードル１８によって押し戻される。この場合、リング２４とノズルニードル１８との間の密な接触は維持されたままである。リング２４の移動時に押し退けられた、閉鎖ばね２８の領域における流体容積はリング２４を取り囲みながら蓄え室２６の下側の部分に流入することができる。制御室２０内の圧力は、ノズルの、全周にわたって延びる部分における圧力よりも決して大きくないので、リング２４はノズルニードル１８から持ち上げられない。この構成は、流体に対してノズルニードル１８とリング２４との間に高いシール性が達成されるという利点を提供している。さらに、これによって、ノズルボディ１２内でのノズルニードル１８の案内の流体シール性に課せられる要求が軽減される。これによって、噴射ノズル１８の構造が単純となる。さらに、閉鎖ばね２８のサイズは制御ピストン直径および制御室容積とは無関係に選択することができる。これによって、インジェクタの寸法設定が容易となる。
【００１７】
図２には、本発明の第２の構成による噴射ノズルが示してある。この構成では、第１の構成から分かる構成部材が使用される限り同一の符号が使用してある。これらの構成部材の機能に関しては、上述した説明を参照されたい。
【００１８】
ノズルニードルのためのストッパが弁ブロック２２に設けられている第１の構成とは異なり、ここでは、ノズルボディ１２が突出部４２を有している。この突出部４２はリング２４ひいてはノズルニードル１８の移動を制限している。このことは、ノズルボディに対するノズルニードルの当接位置が正確に規定されていて、さらに、また、ノズルボディに対する弁ブロック２２の位置に関連していないという利点を有している。
【００１９】
図３には、本発明の第３の構成による噴射ノズルが示してある。前述した構成から分かる構成部材には同一の符号が使用してあるので、これらの構成部材に関しては、上述した説明を参照されたい。
【００２０】
第１の構成とは異なり、ここでは、流入絞り３２を備えた流体流入通路３０がリング２４に位置している。流入絞り３２と流出絞り３６とは、ここでは、互いに異なる構成部材に付与されている。このことは、両構成部材であるリング２４と弁ブロック２２との互いに異なる構成の組合せの可能性を提供している。
【００２１】
図４には、本発明の第４の構成による噴射ノズルが示してある。前述した構成から分かる構成部材には同一の符号が使用してあるので、これらの構成部材に関しては、上述した説明を参照されたい。
【００２２】
第１および第２の構成とは異なり、ノズルニードル１８への燃料供給は、ここでは、流入室４４を介して行われる。この流入室４４はノズルニードル１８に研削されている。ノズルニードル１８とシールリング２４との間のシール機能を保証するためには、流入室４４がニードルの全案内高さにわたって設けられていないように流入室４４を形成することができる。この構成では、流入絞り３２がノズルニードル１８内に収納されている。第１の斜め面取り部４５によって、流入通路３０への燃料の流入が容易となる。構成部材であるノズルニードルと弁ブロックとに設けられた流体流入通路と流体流出通路との位置によって、ここでは、両構成部材の互いに異なる構成を組み合わせることが可能となる。
【００２３】
図５には、本発明の第５の構成による噴射ノズルが示してある。前述した構成から分かる構成部材には同一の符号が使用してあるので、これらの構成部材に関しては、上述した説明を参照されたい。
【００２４】
リング２４は、ここでは、第２の斜め面取り部４６を備えている。したがって、載置面の減少によって、リング２４とノズルニードル１８との間の平面座により良好なシールが達成される。
【００２５】
図６には、本発明の第６の構成による噴射ノズルが示してある。前述した構成から分かる構成部材には同一の符号が使用してあるので、これらの構成部材に関しては、上述した説明を参照されたい。
【００２６】
この構成では、リング２４とノズルニードルとの間の載置領域にシールエレメント４８が挿入されている。この場合、リングとノズルニードルとの間の結合部の領域に制御室２０の、改善されたシールが達成される。ここでは、リング２４が環状溝５０を備えている。なぜならば、この環状溝５０によってシールエレメント４８を確実に支承することができるからである。ノズルニードル１８とリング２４との間の力伝達は環状突出部５２を介して行われる。
【００２７】
図７、図７ａおよび図７ｂに示したように、別の有利な構成では、シールエレメント４８がシールばねとして形成されている。この場合、特に有利には、皿ばね（図７ａ参照）が設けられている。このことは、ノズルニードル１８に一様に載置しないリング２４に対しても、皿ばね４８がリングとノズルニードルとの間の完全なシールを可能にしているので特に有利である。皿ばね４８の予荷重もしくはプレロードは、リング２４が常にノズルニードル１８に接触しているように閉鎖ばね２８の応力よりも常に小さく設定されていることが望ましい。
【００２８】
ノズルボディの部分１２ａと弁ブロック２２とが一体に形成される（図７参照）と、噴射ノズルの組付けが簡単になり、ノズル全体の製造精度が改善される。
【００２９】
図８には、本発明の第８の構成による噴射ノズルが示してある。前述した構成から分かる構成部材には同一の符号が使用してあるので、これらの構成部材に関しては、上述した説明を参照されたい。
【００３０】
この構成では、リング２４が第１のリング区分５４と第２のリング区分５６とから成っている。第１のリング区分５４と第２のリング区分５６との間の境界面は球状切欠き面である。噴射ノズルの組付けは、弁ブロック２２の中心軸線がノズルニードル１８の中心軸線に正確に合致していない、すなわち、両軸線が互いにやや傾けられていることに通じ得る。リング２４は弁ブロック２２の外壁に載置しているので、この場合、リングの中心軸線もノズルニードルの中心軸線からずれており、これによって、リングとノズルニードルとの間の完全なシールが不可能となる。リングが２つのリング区分から形成されている場合には、第１のリング区分５４の中心軸線がノズルニードルの中心軸線に合致しており、第２のリング区分５６の中心軸線が弁ブロックの中心軸線に合致している。第１のリング区分と第２のリング区分とは球状切欠き面と共に１つの共通の滑り面を有しているので、第１のリング区分と第２のリング区分とは互いにずれることができる。さらに、共通の境界面は両リング区分の間のシールを可能にしている。ノズルニードルの中心軸線と第１のリング区分の中心軸線とは合致しているので、リング２４とノズルニードル１８との間の完全なシールが達成される。
【００３１】
図９には、噴射ノズルの別の有利な構成が示してある。ノズルニードル１８は、ここでは、第１のノズルニードル部分５８と第２のノズルニードル部分６０とから成っている。これによって、弁ブロック２２とノズルニードル１８との間の軸線偏差を特に簡単に補償することができる。このためには、第１のノズルニードル部分が、球区分を形成しかつ第２のノズルニードル部分内に形状接続的（ｆｏｒｍｓｃｈｌｕｅｓｓｉｇ）に位置しているように形成されると有利である。これによって、軸線偏差の特に容易な補償が達成される。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明の第１の構成による噴射ノズルの断面図である。
【図２】
本発明の第２の構成による噴射ノズルの断面図である。
【図３】
本発明の第３の構成による噴射ノズルの断面図である。
【図４】
本発明の第４の構成による噴射ノズルの断面図である。
【図５】
本発明の第５の構成による噴射ノズルの断面図である。
【図６】
本発明の第６の構成による噴射ノズルの断面図である。
【図７】
本発明の第７の構成による噴射ノズルの断面図である。
【図７ａ】
図７に一点鎖線の○で示した部分の拡大図である。
【図７ｂ】
図７ａの変化形を示す図である。
【図８】
本発明の第８の構成による噴射ノズルの断面図である。
【図９】
本発明の第９の構成による噴射ノズルの断面図である。
【符号の説明】
１０  噴射ノズル、  １２  ノズルボディ、  １２ａ  区分、  １２ｂ  区分、  １３  締付けエレメント、  １４  ノズル開口、  １６  燃料通路、  １８  ノズルニードル、  ２０  制御室、  ２２  弁ブロック、  ２４  リング、  ２６  蓄え室、  ２８  閉鎖ばね、  ３０  流体流入通路、  ３２  流入絞り、  ３４  流体流出通路、  ３６  流出絞り、  ３８  弁室、  ４０  弁エレメント、  ４２  突出部、  ４４  流入室、  ４５  斜め面取り部、  ４６  斜め面取り部、  ４８  シールエレメント、  ５０  環状溝、  ５２  環状突出部、  ５４  リング区分、  ５６  リング区分、  ５８  ノズルニードル部分、  ６０  ノズルニードル部分
【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
2004518871.tif 000026
2004518871.tif 000027
2004518871.tif 000028
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