(57)【要約】内燃機関の燃料噴射装置に用いられる燃料噴射弁（１）は、電磁コイル（１０）と、閉鎖方向で戻しばね（２３）によって負荷された、弁座面（６）と共にシール座部を形成している弁閉鎖体（４）を操作するための弁ニードル（３）と、該弁ニードル（３）に、動力が伝達されるように結合されたアーマチュア（２０）とを有している。第１の案内スリーブ（３５）と第２の案内スリーブ（３６）とは弁ニードル（３）に結合されている。アーマチュア（２０）は、弁ニードル（３）の直径よりも大きく寸法設定された直径を備えた中央の切欠き（３４）によって半径方向の遊びを弁ニードル（３）に対して有している。
2004505205.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の燃料噴射装置に用いられる燃料噴射弁（１）であって、電磁コイル（１０）と、閉鎖方向で戻しばね（２３）によって負荷された、弁座面（６）と共にシール座部を形成している弁閉鎖体（４）を操作するための弁ニードル（３）と、該弁ニードル（３）に、動力が伝達されるように結合されたアーマチュア（２０）と、弁ニードル（３）に結合された第１の案内スリーブ（３５）とが設けられている形式のものにおいて、
弁ニードル（３）が、第２の案内スリーブ（３６）に、動力が伝達されるように結合されており、アーマチュア（２０）が、軸方向で自由に運動可能に第１の案内スリーブ（３５）と第２の案内スリーブ（３６）との間に配置されており、アーマチュア（２０）が、中央の切欠き（３４）を有しており、該切欠き（３４）の直径が、弁ニードル（３）の直径よりも大きく寸法設定されており、これによって、アーマチュア（２０）が、半径方向の遊びを弁ニードル（３）に対して有していることを特徴とする、燃料噴射弁。
【請求項２】
第１の案内スリーブ（３５）が、アーマチュア（２０）の流入側の端面（３７）に配置されており、第２の案内スリーブ（３６）が、アーマチュア（２０）の流出側の端面（３８）に配置されている、請求項１記載の燃料噴射弁。
【請求項３】
第１の案内スリーブ（３５）と第２の案内スリーブ（３６）とが、弁ニードル（３）に溶接されている、請求項１または２記載の燃料噴射弁。
【請求項４】
戻しばね（２３）が、第１の案内スリーブ（３５）に支持されている、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】
弁ニードル（３）が、アーマチュア（２０）に設けられた中央の切欠き（３４）を貫通している、請求項１から４までのいずれか１項記載の燃料噴射弁。
【請求項６】
弁ニードル（３）が、回転可能にシール座部に支承されている、請求項１から５までのいずれか１項記載の燃料噴射弁。
【請求項７】
弁ニードル（３）が、回転対称的に形成されている、請求項６記載の燃料噴射弁。
【請求項８】
アーマチュア（２０）の流入側の端面（３７）と第１の案内スリーブ（３５）との間に第１のギャップ（４３）が形成されている、請求項１から７までのいずれか１項記載の燃料噴射弁。
【請求項９】
アーマチュア（２０）の流出側の端面（３８）と第２の案内スリーブ（３６）との間に第２のギャップ（４４）が形成されている、請求項８記載の燃料噴射弁。
【請求項１０】
案内スリーブ（３５，３６）が、それぞれ１つの楔状の面（３９，４０）を有している、請求項１から９までのいずれか１項記載の燃料噴射弁。
【請求項１１】
楔状の面（３９，４０）が、それぞれアーマチュア（２０）に向かい合っている、請求項１０記載の燃料噴射弁。
【請求項１２】
第１の案内スリーブ（３５）の楔状の面（３９）が、アーマチュア（２０）の流入側の端面（３７）に設けられた第１の楔状の張出し部（４１）に対応している、請求項１１記載の燃料噴射弁。
【請求項１３】
第２の案内スリーブ（３６）の楔状の面（４０）が、アーマチュア（２０）の流出側の端面（３８）に設けられた第２の楔状の張出し部（４２）に対応している、請求項１１または１２記載の燃料噴射弁。
【請求項１４】
アーマチュア（２０）が、張出し部（４１，４２）を有しており、該張出し部（４１，４２）が、球形にもしくは球冠状に形成されている、請求項１１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、独立請求項の上位概念部に記載した形式の燃料噴射弁から出発する。
【０００２】
ドイツ連邦共和国特許出願公開第３３１４８９９号明細書に基づき、すでに電磁的に操作可能な燃料噴射弁が公知である。この燃料噴射弁では、電磁的な操作のために、アーマチュアが、電気的に励磁可能な電磁コイルと協働し、アーマチュアの行程が弁ニードルを介して弁閉鎖体に伝達される。この弁閉鎖体は弁座と協働する。アーマチュアは弁ニードルに剛性的に固定されておらず、弁ニードルに対して軸方向に運動可能に配置されている。第１の戻しばねは弁ニードルを閉鎖方向に負荷していて、したがって、燃料噴射弁を電磁コイルの無通電状態、つまり、励磁されていない状態で閉鎖して保持している。アーマチュアは第２の戻しばねによって持上げ方向で負荷される。この場合、アーマチュアは休止位置で、弁ニードルに設けられた第１のストッパに接触している。電磁コイルの励磁時には、アーマチュアが持上げ方向で引き寄せられ、第１のストッパを介して弁ニードルを連行する。電磁コイルを励磁する電流の遮断時には、弁ニードルが第１の戻しばねによって閉鎖位置に加速させられ、前記ストッパを介してアーマチュアを連行する。弁閉鎖体が弁座に衝突するやいなや、弁ニードルの閉鎖運動が急激に終了させられる。弁ニードルに剛性的に結合されていないアーマチュアの運動は持上げ方向とは逆方向で継続しかつ第２の戻しばねによって受け止められる。すなわち、アーマチュアは第１の戻しばねに比べて著しく僅かなばね定数を有する第２の戻しばねに対して上下に振動する。この第２の戻しばねはアーマチュアを最終的に新たに持上げ方向に加速させる。
【０００３】
ドイツ連邦共和国特許出願公開第３３１４８９９号明細書に基づき公知の燃料噴射弁においては、一方では不十分な衝突が不都合であり、他方では、アーマチュアと弁ニードルとの配置形式によって、弁ニードルもしくはアーマチュアの中心ずれによる引っ掛かりまたは締付けが生ぜしめられ得るという欠点がある。このことは、燃料噴射弁の個々の構成要素における製造ミスによって増大させられ、これによって、燃料噴射弁の誤機能が生ぜしめられる。
【０００４】
このことに関連して、アメリカ合衆国特許第５２９９７７６号明細書には同じく、アーマチュアを弁ニードルに剛性的に結合するのではなく、アーマチュアにある程度の軸方向の運動遊びを弁ニードルに対して可能にすることが提案されている。
【０００５】
しかし、アメリカ合衆国特許第５２９９７７６号明細書に記載された燃料噴射弁は、いわゆる「フラットアーマチュア（Ｆｌａｃｈａｎｋｅｒ）」を備えている。このフラットアーマチュアは弁ケーシング内に案内されておらず、コイルの内側磁極に沿って自由に運動する。さらに、弁ニードルはただ１つの案内スリーブを有している。この案内スリーブには戻しばねが支持されている。下側の案内ユニットとして、弁ケーシングに結合された案内体が働く。この案内体は弁ニードルを確かに取り囲んでいるが、しかし、この弁ニードルに、動力が伝達されるように結合されていない。
【０００６】
この配置形式の欠点は、特に弁ケーシングに結合された案内スリーブを介しての弁ニードル運動の自由度の制限ひいては弁ニードルの引っ掛かりの危険にある。この引っ掛かりに対処するためには、高い精度で製造された構成部材が必要となる。この構成部材は高い費用もしくは大きな製造手間によって特徴付けられている。
【０００７】
発明の利点
請求項１の特徴部に記載の特徴を備えた本発明による燃料噴射弁は従来のものに比べて、一方では、２つの案内スリーブとアーマチュアの中央の切欠きとによって生ぜしめられる半径方向のかつ軸方向の弁ニードルの遊びが、引っ掛かりが不可能となるほどに運動自由度を保証しており、他方では、燃料噴射弁の個々の構成要素を僅かな製造手間と同時に低い生産費用で、たとえば深絞り加工によって製造することができるという利点を有している。なぜならば、構成部材の製造ミスに対する本発明による構造の公差が極めて高いからである。
【０００８】
従属請求項に記載した手段によって、独立請求項に記載した燃料噴射弁の有利な改良形が可能となる。
【０００９】
案内スリーブのもしくはアーマチュア端面の相応の張出し部の楔状のまたは球形の構成も有利である。この構成は、弁ニードルの角度誤差を燃料噴射弁の長手方向軸線に対して相対的に補償している。
【００１０】
さらに、シール座部での弁ニードルの対称的な構成もしくは回転可能な支承が有利である。なぜならば、これによって、中心ずれが大きい場合でも弁ニードルを常に最適に方向付けることができるからである。
【００１１】
さらに、両案内スリーブとアーマチュアとの間のギャップによって、アーマチュアが弁ニードルをシール座部から持ち上げる前に弁ニードルの僅かな前加速を達成することができる。これによって、開放時間もしくは調量される燃料量を改善することができる。
【００１２】
実施例の説明
以下に、本発明の実施例を図面につき詳しく説明する。
【００１３】
燃料噴射弁１は、混合気圧縮型の火花点火式の内燃機関の燃料噴射装置に用いられる燃料噴射弁の形で形成されている。燃料噴射弁１は、特に燃料を内燃機関の燃焼室（図示せず）内に直接噴射するために適している。
【００１４】
燃料噴射弁１はノズルボディ２を有している。このノズルボディ２内には弁ニードル３が案内されている。この弁ニードル３は弁閉鎖体４に作用結合されている。この弁閉鎖体４は、弁座体５に配置された弁座面６と協働してシール座部を形成している。燃料噴射弁１は、本実施例では、内方に開放する燃料噴射弁１である。この燃料噴射弁１は噴射開口７を有している。
【００１５】
弁ニードル３は、単純なニードル案内を可能にするために、シール座部に回転可能に支承されている。これによって、燃焼噴射弁１の渦流調整に影響は与えられない。なぜならば、弁ニードル３は回転対称的に形成されているからである。
【００１６】
ノズルボディ２はシール部材８によって電磁コイル１０の外側磁極９に対してシールされている。電磁コイル１０はコイルケーシング１１内にカプセル封入されていて、コイル枠体１２に巻き付けられている。このコイル枠体１２は電磁コイル１０の内側磁極１３に接触している。この内側磁極１３と外側磁極９とはギャップ２６によって互いに分離されていて、結合構成部材２９に支持されている。電磁コイル１０は線路１９を介して、電気的な差込みコンタクト１７により供給可能な電流によって励磁される。差込みコンタクト１７はプラスチック被覆体１８によって取り囲まれている。このプラスチック被覆体１８は内側磁極１３を取り囲むように射出成形されていてよい。
【００１７】
弁ニードル３は弁ニードル案内部材１４内に案内されている。この弁ニードル案内部材１４は板状に形成されている。行程調整のためには、弁ニードル案内部材１４と対を成す調整板１５が役立つ。この調整板１５の他方の側にはアーマチュア２０が位置している。このアーマチュア２０は第１の案内スリーブ３５を介して、動力が伝達されるように弁ニードル３に結合されている。この弁ニードル３は溶接シーム２２によって第１の案内スリーブ３５に結合されている。この第１の案内スリーブ３５には戻しばね２３が支持されている。この戻しばね２３には、燃料噴射弁１の図示の構造では、スリーブ２４によって予荷重もしくはプレロードがかけられる。弁ニードル３に溶接シーム３３を介して結合されている第２の案内スリーブ３６は下側のアーマチュアストッパとして働く。
【００１８】
アーマチュア２０は中央の切欠き３４を有している。この切欠き３４を弁ニードル３は貫通している。中央の切欠き３４の半径方向の直径は弁ニードル３の直径よりも大きく寸法設定されているので、アーマチュア２０は半径方向の遊びを弁ニードル３に対して相対的に有している。この手段は両案内スリーブ３５，３６と相俟って、弁ニードル３が引っ掛からないかまたは締め付けられないことを保証している。
【００１９】
図１に符号ＩＩで特徴付けた、両案内スリーブ３５，３６の間の領域に関しては、図２および図３につき詳しく説明することにする。
【００２０】
弁ニードル案内部材１４と、アーマチュア２０と、弁座体５とには燃料通路３０ａ，３０ｂ，３０ｃが延びている。これらの燃料通路３０ａ，３０ｂ，３０ｃは、中央の燃料供給部１６を介して供給されかつフィルタエレメント２５によって濾過された燃料を噴射開口７にまで案内する。燃料噴射弁１はシール部材２８によってシリンダヘッド（図示せず）もしくは燃料分配管路に対してシールされている。
【００２１】
燃料噴射弁１の休止状態では、弁ニードル３が戻しばね２３によって第１の案内スリーブ３５を介して持上げ方向とは逆方向で負荷される。この場合、弁閉鎖体４は弁座６に密に当て付けられた状態で保持される。電磁コイル１０の励磁時には、この電磁コイル１０が磁界を形成する。この磁界は、両案内スリーブ３５，３６の間で自由に運動可能なアーマチュア２０をまず第１の案内スリーブ３５に向かって引っ張り、その後、アーマチュア２０を弁ニードル３および第１の案内スリーブ３５と共に戻しばね２３のばね力に抗して持上げ方向に運動させる。この場合、弁ニードル３は、この弁ニードル３に溶接されている第２の案内スリーブ３６を同じく持上げ方向に連行する。弁ニードル３に作用結合されている弁閉鎖体４が弁座面６から持ち上げられ、燃料が噴射開口７を介して噴射される。
【００２２】
コイル電流が遮断されると、磁界の十分な減少の後、アーマチュア２０が戻しばね２３の押圧によって内側磁極１３から降下する。これによって、弁ニードル３と、両ストッパスリーブ３５，３６と、アーマチュア２０とから成るユニットが持上げ方向とは逆方向に運動させられる。これによって、弁閉鎖体４が弁座面６に載置され、燃料噴射弁１が閉鎖される。
【００２３】
図２には、図１で符号ＩＩを付した領域が抜粋して極めて概略的に示してある。
【００２４】
戻しばね２３が支持されている第１の案内スリーブ３５と、第２の案内スリーブ３６との間にはアーマチュア２０が配置されている。このアーマチュア２０を貫通した弁ニードル３の直径よりも僅かに大きく選択されている直径を備えた、アーマチュア２０の中央の切欠き３４によって、アーマチュア２０の半径方向の遊びが保証されている。アーマチュア２０の第１の端面３７と第１の案内スリーブ３５との間には第１のギャップ４３がならびにアーマチュア２０の第２の端面３８と第２の案内スリーブ３６との間には第２のギャップ４４がそれぞれ形成されているので、僅かな軸方向の遊びも存在している。アーマチュア２０は、図示の第１実施例でスリーブ状に形成された、燃料噴射弁１の外側磁極９によってしか正確にかつ精密に案内されない。符号９で特徴付けたスリーブ状の構成部材は、弁ケーシングの一部としての非磁性の肉薄のスリーブであってもよい。
【００２５】
案内スリーブ３５自体は内側磁極１３内にならびに案内スリーブ３６自体は燃料噴射弁１のノズルボディ２内にそれぞれ僅かな遊びを備えて案内される。両案内スリーブ３５，３６は弁ニードル３に固く結合されていて、有利には溶接されている。これによって、弁ニードル３の回転対称性が維持され続けるだけでなく、中心ずれが高いかもしくは使用される部材の製造非精度が大きい場合でも弁ニードル３のもしくはアーマチュア２０の申し分のない案内も保証されていることが確保される。
【００２６】
電磁コイル１０を励磁する電流が流されると、磁界の十分な増加の後、アーマチュア２０が内側磁極１３に向かって引っ張られる。この場合、アーマチュア２０は戻しばね２３の力に抗して第１の案内スリーブ３５を介して弁ニードル３を連行する。これによって、燃料噴射弁１が開放される。第１の案内スリーブ３５とアーマチュア２０との間には第１のギャップ４３が位置しているので、磁界がアーマチュア２０の引寄せ時に持上げ作業を戻しばね２３の力に抗して行わなければならない前にアーマチュア２０が磁界によってまず前加速させられる。これによって、自由に運動可能なアーマチュア２０が保証されるかもしくは弁ニードル３の引っ掛かりなしの運転が保証される他に、燃料噴射弁１の開放時間も改善され得る。
【００２７】
同じくコイル電流の遮断後もアーマチュア２０は戻しばね２３によってまず内側磁極１３から押し離され、アーマチュア２０が第２の案内スリーブ３６を介して弁ニードル３を連行しかつ燃料噴射弁１が閉鎖される前にアーマチュア２０は第２のギャップ４４の行程にわたって前加速させられる。これによって、自由に運動可能なアーマチュア２０が保証されるかもしくは弁ニードル３の引っ掛かりなしの運転が保証される他に、燃料噴射弁１の閉鎖時間も改善され得る。全体的にこれらの手段は、調量される燃料量の精度も改善する。
【００２８】
図３には、図２と同じ図面で本発明による燃料噴射弁１の第２実施例が示してある。
【００２９】
自由なアーマチュア２０の案内をさらに改善するためには、本発明による第２実施例では、両案内スリーブ３５，３６の、アーマチュア２０の端面３７，３８に向かい合った面３９，４０が楔状にまたは円錐形に加工成形されている。両案内スリーブ３５，３６の楔状の面３９，４０に対応する当接領域として張出し部４１，４２が働く。この張出し部４１，４２はアーマチュア２０の端面３７，３８に回転対称的に形成されていて、たとえば円錐台形にまたは球形にもしくは球冠状に成形されている。
【００３０】
このように形成された張出し部４１，４２は楔状の面３９，４０にほぞ接合されていて、したがって、アーマチュア２０の自由な運動もしくは弁ニードル３の回転対称性を制限することなしに、両案内スリーブ３５，３６での弁ニードル３のより正確な案内のために働く。
【００３１】
ギャップ４３，４４の軸方向の延在長さの合計は全体的にほぞ接合部の高さよりも小さく寸法設定されているので、アーマチュア２０が両案内スリーブ３５，３６の楔状の面３９，４０の窪みから解離することはあり得ない。したがって、弁ニードル３が引っ掛からないようになっているかまたは締め付けられないようになっている。
【００３２】
本発明は図示の実施例に限定されておらず、多数の別の燃料噴射弁、特に外方に開放する燃料噴射弁のためにも使用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明による燃料噴射弁の第１実施例の概略的な断面図である。
【図２】
図１に示した本発明による燃料噴射弁の領域ＩＩの概略的な拡大断面図である。
【図３】
図１に示した領域ＩＩにおける本発明による燃料噴射弁の第２実施例の概略的な拡大断面図である。
【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　シール部材、　９　外側磁極、　１０　電磁コイル、　１１　コイルケーシング、　１２　コイル枠体、　１３　内側磁極、　１４　弁ニードル案内部材、　１５　調整板、　１６　燃料供給部、　１７　差込みコンタクト、　１８　プラスチック被覆体、　１９　管路、　２０　アーマチュア、　２２　溶接シーム、　２３　戻しばね、　２４　スリーブ、　２５　フィルタエレメント、　２６　ギャップ、　２８　シール部材、　２９　結合構成部材、　３０ａ　燃料通路、　３０ｂ　燃料通路、　３０ｃ　燃料通路、　３３　溶接シーム、　３４　切欠き、　３５　案内スリーブ、　３６　案内スリーブ、　３７　端面、　３８　端面、　３９　面、　４０　面、　４１　張出し部、　４２　張出し部、　４３　ギャップ、　４４　ギャップ
【国際公開パンフレット】
2004505205.tif 000003
2004505205.tif 000004
2004505205.tif 000005
2004505205.tif 000006
2004505205.tif 000007
2004505205.tif 000008
2004505205.tif 000009
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2004505205.tif 000011
2004505205.tif 000012
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2004505205.tif 000014
2004505205.tif 000015
2004505205.tif 000016
2004505205.tif 000017
2004505205.tif 000018
【国際調査報告】
2004505205.tif 000019
2004505205.tif 000020
2004505205.tif 000021
2004505205.tif 000022