(57)【要約】内燃機関の燃料供給装置であって、内部の孔（３）にプランジャ形の構成部材（５）が長手方向摺動可能に配置されたケーシング（１）が設けられており、前記構成部材がガイド区分（１０５）を以て前記孔（３）内で密にガイドされており、前記ガイド区分（１０５）の一方の端部が燃料で満たされた第１の室（１９）に隣接しており且つ他方の端部が燃料で満たされた第２の室（１５）に隣接している。プランジャ形の構成部材（５）のガイド区分（１０５）に、少なくともほぼ周方向で延びる少なくとも１つの切欠き（３０）が形成されており、該切欠きが、プランジャ形の構成部材（５）の外周の少なくとも一部にわたって延びており且つプランジャ形の構成部材（５）の長手方向で見て非対称的な横断面を有している。
2004521264.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の燃料供給装置であって、内部の孔（３）にプランジャ形の構成部材（５）が長手方向摺動可能に配置されたケーシング（１）が設けられており、前記構成部材がガイド区分（１０５）を以て前記孔（３）内で密にガイドされており、前記ガイド区分（１０５）の一方の端部が燃料で満たされた第１の室（１９）に隣接しており且つ他方の端部が燃料で満たされた第２の室（１５）に隣接している形式のものにおいて、
プランジャ形の構成部材（５）のガイド区分（１０５）に、少なくともほぼ周方向で延びる少なくとも１つの切欠き（３０）が形成されており、該切欠きが、プランジャ形の構成部材（５）の外周の少なくとも一部にわたって延びており且つプランジャ形の構成部材（５）の長手方向で見て非対称的な横断面を有していることを特徴とする、内燃機関用の燃料噴射弁。
【請求項２】
少なくとも１つの切欠き（３０）がＶ字形の断面を有しており、これにより、第１のフランク（３８）及び第２のフランク（４０）が形成され、この場合、第１のフランク（３８）が第２のフランク（４０）よりも短い、請求項１記載の燃料供給装置。
【請求項３】
複数の切欠き（３０）がプランジャ形の構成部材（５）に形成されており、連続する２つの切欠きにおいて、切欠き（３０）の長い方のフランク（４０）と短い方のフランク（３８）とが互いに隣接している、請求項２記載の燃料供給装置。
【請求項４】
プランジャ形の構成部材（５）の表面から切欠き（３０）の短い方のフランク（３８）に到る移行部が鋭利に形成されているのに対して、長い方のフランク（４０）に到るプランジャ形の構成部材（５）の表面の移行部が丸みを付けられている、請求項２記載の燃料供給装置。
【請求項５】
フランク（３８；４０）が、プランジャ形の構成部材（５）の長手方向で見て０．０３ｍｍ〜１ｍｍの伸長を有している、請求項２から４までのいずれか１項記載の燃料供給装置。
【請求項６】
切欠き（３０）の深さがプランジャ形の構成部材（５）の全周にわたって変化する、請求項１記載の燃料供給装置。
【請求項７】
少なくとも１つの切欠きの深さ（ｔ）が０．１ｍｍ未満である、請求項１記載の燃料供給装置。
【請求項８】
切欠きの深さ（ｔ）が０．００１〜０．０４ｍｍである、請求項７記載の燃料供給装置。
【請求項９】
第１の室（１９）内を、少なくとも一時的に第２の室（１５）内よりも高い圧力が支配する、請求項１記載の燃料供給装置。
【請求項１０】
第２の室（１５）に対する第１の室（１９）の差圧が少なくとも５０ＭＰａ以上である、請求項９記載の燃料供給装置。
【請求項１１】
燃料供給装置が燃料噴射弁である、請求項１から１０までのいずれか１項記載の燃料供給装置。
【請求項１２】
プランジャ形の構成部材が弁ニードル（５）である、請求項１１記載の燃料供給装置。
【請求項１３】
第１の室が、高圧下で燃料を充填可能な圧力室（１９）であり、第２の室が、漏れオイル装置と接続された漏れオイル室（１５）である、請求項１２記載の燃料供給装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
背景技術
本発明は、請求項１の上位概念に記載の形式の内燃機関用の燃料供給装置から出発する。このような形式の燃料供給装置は、例えばドイツ連邦共和国特許出願公開第１９８２０２６４号明細書に基づき公知である。この公知の燃料供給装置は、内部の孔にプランジャ形の構成部材が長手方向摺動可能に配置されたケーシングを有している。例えば弁ニードルとして形成されていてよい前記のプランジャ形の構成部材は、孔のガイド区分内で密にガイドされる。このガイド区分の一方の端部には燃料で満たされた第１の室が続いており且つガイド区分の他方の端部には燃料で満たされた第２の室が続いている。密なガイドに基づき、著しく絞られた燃料しか、プランジャ形の構成部材と孔壁との間に形成された環状ギャップを通って燃料で満たされた一方の室から他方の室へ流入せず、この場合、前記環状ギャップ内の燃料は潤滑膜を形成する。
【０００２】
例えば内燃機関用の燃料噴射弁であってよい燃料供給装置において、プランジャ形の構成部材は孔内で長手方向に運動する。これにより、プランジャ形の構成部材と孔壁との間に摩耗が生じる恐れがある。特に、燃料で満たされた第１の室と第２の室との間を差圧が支配している場合、前記摩耗を最小限にするためには、例えばプランジャ形の構成部材の構造化及び被覆等の様々な手段が公知である。前掲のドイツ連邦共和国特許出願公開第１９８２０２６４号明細書には、プランジャ形の構成部材のガイド区分に設けられた刻み目状の溝が示されており、これらの溝は異なる深さ及び幅並びに異なる配置形式で形成されている。但しこの場合、燃料供給装置の燃料で満たされた第１及び第２の室の機能及びこれらの室内に発生する圧力は同じではなく、プランジャ形の構成部材が例えば両長手方向でその都度異なる速度で運動するということは考慮されない。これにより、プランジャ形の構成部材のガイド区分と孔壁との間の潤滑膜は、常に最適に形成されるわけではない。
【０００３】
発明の利点
これに対して本発明による内燃機関用の燃料供給装置は、プランジャ形の構成部材のガイド区分と孔壁との間に、孔内のプランジャ形の構成部材の摩擦を最小限にする最適な燃料潤滑膜が常に形成されるという利点を有している。この目的のためには、プランジャ形の構成部材のガイド区分に少なくともほぼ接線方向で少なくとも１つの切欠きが延びており、該切欠きは少なくとも前記構成部材の外周の一部にわたって延びている。前記構成部材の長手方向で見て、切欠きは非対称的な横断面を有しているので、プランジャ形の構成部材が一方の若しくは他方の長手方向で運動する際に支配するような種々様々な条件が考慮される。
【０００４】
本発明の有利な構成では、切欠きはプランジャ形の構成部材の長手方向で見てＶ字形の断面を有しており、しかも、この断面の一方のフランクは他方のフランクよりも短い。プランジャ形の構成部材の長手方向に関するフランクの向きに応じて、プランジャ形の構成部材と孔壁との間の環状ギャップにおける潤滑特性の最適化が達成され得る。
【０００５】
別の有利な構成では、プランジャ形の構成部材に、それぞれＶ字形の断面を有する複数の切欠きが形成されており、この場合、短い方のフランクが、切欠き毎に交互に第１の室及び第２の室の方を向いている。この配置形式は、内燃機関の圧力及び運転に関して特定の構成において有利であるということが判った。
【０００６】
更に別の有利な構成では、プランジャ形の構成部材のガイド区分の表面から切欠きの短い方のフランクに到る移行部が鋭利に形成されているのに対して、Ｖ字形の切欠きの長い方のフランクに到るプランジャ形の構成部材の表面の移行部は丸みを付けられている。移行部のこの構成により、潤滑特性の更なる最適化が達成され得る。
【０００７】
更に別の有利な構成では、Ｖ字形の切欠きのフランクは、０．０３ｍｍ〜１ｍｍの長さを有している。このマイクロ構造化は、例えば自己着火式の内燃機関用に使用される燃料噴射弁において用いられるようなプランジャ形の構成部材の高精密なガイドに対する潤滑特性の適合を可能にする。
【０００８】
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。
【０００９】
図１には本発明による燃料供給装置が示されている。この場合、この燃料供給装置はケーシング１を備えた燃料噴射弁である。ケーシング１は互いに接触し且つ所定の装置（図示せず）によって相互に圧着される弁体２と弁保持体４とを有している。弁体２には孔３が形成されており、この孔３の燃焼室側の端部は、ほぼ円錐形の弁座９によって閉鎖されている。この弁座９には、少なくとも１つの噴射開口１１が形成されており、この噴射開口１１は孔３を内燃機関の燃焼室と接続している。孔３内にはプランジャ形の構成部材が弁ニードル５の形で配置されており、この弁ニードル５は、長手方向軸線６を有しており且つ孔３のガイド域１０３においてガイド区分１０５を以て密にガイドされている。弁ニードル５は、圧力ショルダ１３の形成下で弁座９に向かってテーパされており且つ燃焼室側の端部において、弁座９と協働するほぼ円錐形の弁シール面７に移行している。この場合、前記協働は、弁シール面７が弁座９に当接すると、噴射開口１１が孔３に対して閉じられる一方で、弁シール面７が弁座９から持ち上げられると、噴射開口１１が解放されるように行われる。孔３の半径方向拡張部を貫通して、圧力ショルダ１３の高さに燃料で満たされた第１の室１９が配置されており、この第１の室１９は弁体２内の圧力室として形成されており且つ弁ニードルを取り囲む環状通路として弁座９まで続いている。この場合、前記圧力室１９は弁体２及び弁保持体４内で延びる流入通路２５を介して、高圧下で燃料を充填可能である。
【００１０】
孔３の燃焼室とは反対の側の端部は、弁保持体４に形成された、燃料で満たされた第２の室１５に隣接しており、この第２の室１５は本実施例では漏れオイル室として形成されている。この場合、この漏れオイル室１５は、該漏れオイル室１５が常に放圧されていることを保証する漏れオイル系（図示せず）と常時接続されている。即ち、圧力室として形成された第１の室１９と、漏れオイル室として形成された第２の室１５との間には、少なくとも一時的に大きな差圧が生じることになる。弁ニードル５と孔３の壁との間には環状ギャップ１７が残されており、この環状ギャップ１７を介して、著しく絞られたある程度の燃料流が圧力室１９から漏れオイル室１５に流入する。これにより、環状ギャップ１７内には燃料潤滑膜が形成され、この燃料潤滑膜上を弁ニードル５が滑動する。この場合、圧力室１９内は１５０ＭＰａ以上の燃料圧に達していてよいのに対して、漏れオイル室１５内は、ほぼ雰囲気圧に相当する圧力が常に支配している。
【００１１】
弁ニードル５のガイド区分１０５には、環状溝として弁ニードル５の全周を取り囲む複数の切欠き３０が配置されている。図２には、図１において符号ＩＩを付した部分が拡大して示されており、この場合、図２では弁体２も、弁ニードル５若しくは該弁ニードル５のガイド区分１０５も断面して示されている。図２に見られるように、切欠き３０は、第１のフランク３８と第２のフランク４０とによって形成されるＶ字形の断面を有している。この場合、第１のフランク３８は第２のフランク４０よりも短いので、第１のフランク３８は弁ニードル５の長手方向軸線６と相俟って、第２のフランク４０よりも大きな角度を成している。第１のフランク３８と第２のフランク４０とはピークライン３４でぶつかっており、このピークライン３４において切欠き３０は最大深さｔを有している。この場合、前記ピークライン３４は鋭利に構成されているか、又は丸みを付けられていてもよい。
【００１２】
長手方向軸線６の方向で見て、第１のフランク３８は伸長ａを、第２のフランク４０は伸長ｂをそれぞれ有しており、この場合、切欠き３０はそれぞれ相互間隔ｄを有している。切欠き３０の潤滑特性を、孔壁３及び弁ニードル５の表面又は環状ギャップ１７のサイズに適合させるためには、ａ対ｂの比率が広範に可変であってよい。第１のフランク３８に到るガイド区分１０５の移行部には第１の移行縁部３２が形成されており、第２のフランク４０に到るガイド区分１０５の移行部にも、やはり第２の移行縁部３６が形成されている。切欠き３０の潤滑特性を最適にするためには、圧力室１９に面した第１の移行縁部３２が、丸みの付けられない鋭利な移行部として形成されている。逆に、第２の移行縁部３６は丸みを付けられて形成されている。これにより、シミュレーションでもテストでも証明可能なのだが、切欠き３０の潤滑特性が最適にされ得る。
【００１３】
図３には、本発明による切欠き３０の別の実施例が示されている。これらの切欠き３０の寸法並びに第１のフランク３８及び第２のフランク４０の構成は図２に示した切欠き３０に対応しているが、隣接する切欠き３０はそれぞれ異なる向きを有している。つまり、一方の切欠き３０では第１の短いフランク３８が圧力室１９の方に向いており、隣接した切欠き３０では圧力室１９とは反対の方を向いている。切欠き３０のこのような交互配置は、特に第２の室１５に対する第１の室１９の差圧が非常に大きくはない場合に有利である。この場合も、第１の移行縁部３２が鋭利に形成されているのに対して、第２の移行縁部３６は丸みを付けられて構成されている。
【００１４】
既に述べたように、第１のフランク３８の寸法ａ若しくは第２のフランク４０の寸法ｂは広範に可変であってよい。第１のフランク３８の軸方向延びａ＝０にすることも可能であり、その結果、第１のフランク３８は弁ニードル５の長手方向軸線６の半径方向平面内に配置されている。フランク３８；４０は直線的に構成されているのではなく、凸面又は凹面の湾曲を採用することも可能であり、このことは場合によっては有利であってよい。
【００１５】
切欠き３０の寸法は以下の通りである。即ち、フランク３８；４０の軸方向の延びは、弁ニードル５の長手方向軸線６の方向で見て０．０３〜１ｍｍ、有利には０．０２〜０．１ｍｍである。この場合、切欠き３０の深さｔは０．１ｍｍ未満、有利には０．００１〜０．０４ｍｍである。切欠き３０の相互間隔ｄは０．０５〜１ｍｍである。
【００１６】
切欠き３０は、ここでは弁ニードル５として形成されたプランジャ形の構成部材の全周を取り囲む環状溝として形成されているのではなく、外周の一部だけを取り囲んでいてもよい。更に、切欠き３０の深さｔは範囲と相俟って変化してよい。対応実施例が図４に示されており、ここでは図１のＩＶ−ＩＶ線に沿った弁ニードル５の横断面が示されている。この場合、切欠き３０は１点において深さ０を有しており、しかも切欠き３０の深さは全周にわたって、弁ニードル５の対向位置する側で最大値をとるまで増大している。別の例が図５に示されており、ここでは切欠き３０の横断面が三日月形の輪郭を有しているので、この場合も深さｔは０から最大値にまで達する。図６には切欠き３０の更に別の実施例が示されており、この場合、切欠き３０は外周の約１／４にわたってしか延在していない。但し、この切欠き３０は一定の深さｔを有している。複数の切欠き３０が弁ニードル５に設けられており、これらの切欠き３０がそれぞれ弁ニードル５のガイド区分１０５の外周の一部しかカバーしていない場合、当該切欠き３０はそれぞれガイド区分１０５の全周にわたって配分されて配置されていてよい。図７には、全周にわたって同一深さｔを有する環状溝として構成された切欠き３０の場合の、弁ニードル５のガイド区分１０５の横断面が示されている。
【００１７】
説明した切欠き３０の形は、プランジャ形の構成部材５若しくはそのガイド区分１０５にも、孔３の内壁にも形成されていてよい。切欠きの前記のような構造を２つの面、即ち孔３の内側にもプランジャ形の構成部材５のガイド面１０５にも形成することが規定されていてもよい。同様に、溝として形成された切欠き３０が、正確にプランジャ形の構成部材５の接線方向で延びているのではなく、プランジャ形の構成部材５の長手方向軸線に対して、例えば５°〜１０°の多少なりとも大きな角度で延びているということが規定されていてもよい。
【００１８】
燃料噴射弁の弁ニードルに本発明による切欠き３０を形成することのみならず、このような切欠きを、孔内でガイドされており且つ孔内の摩擦が減少されるのが望ましい、プランジャ形のその他の構成部材に形成することが規定されていてもよい。燃料又はその他の液体で満たされた第１及び第２の室が互いに著しく異なる圧力を有している場合に前記のような切欠きを形成すると、特に有利である。
【図面の簡単な説明】
【図１】
内燃機関用の燃料噴射弁の縦断面図である。
【図２】
図１に符号ＩＩで示した部分の拡大図である。
【図３】
別の実施例の図２と同様の部分断面図である。
【図４】
図１に示した弁ニードルのＩＶ−ＩＶ線に沿った横断面図である。
【図５】
別の実施例の、図１に示した弁ニードルのＩＶ−ＩＶ線に沿った横断面図である。
【図６】
更に別の実施例の、図１に示した弁ニードルのＩＶ−ＩＶ線に沿った横断面図である。
【図７】
更に別の実施例の、図１に示した弁ニードルのＩＶ−ＩＶ線に沿った横断面図である。
【符号の説明】
１  ケーシング、  ２  弁体、  ３  孔、  ４  弁保持体、  ５  弁ニードル、  ６  長手方向軸線、  ７  弁シール面、  ８  弁座、  １１  噴射開口、  １３  圧力ショルダ、  １５  漏れオイル室、  １７  環状ギャップ、  １９  圧力室、  ２５  流入通路、  ３０  切欠き、  ３２  第１の移行縁部、  ３４  ピークライン、  ３６  第２の移行縁部、  ３８  第１のフランク、  ４０  第２のフランク、  １０３  垣戸範囲、  １０５  ガイド区分
【国際公開パンフレット】
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2004521264.tif 000005
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【国際調査報告】
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