(57)【要約】燃料噴射弁（１）、特に内燃機関の燃料噴射装置のための燃料噴射弁であって、弁閉鎖体（４）が弁座面（６）とシール座を形成するように協働する弁ニードル（３）と、該弁ニードル（３）に係合している可動子（２０）とが設けられており、しかも、該可動子（２０）が弁ニードル（３）に軸方向可動に配置されており且つフランジ（３１）と当該可動子（２０）との間に配置されたエラストマ製の緩衝部材（３２）によって緩衝される。該緩衝部材（３２）と弁ニードル（３）との間に燃料で満たされた環状室（３７）が形成されており、該環状室（３７）が絞りギャップ（３９）に接続している。
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【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のための燃料噴射弁であって、弁閉鎖体（４）が弁座面（６）とシール座を形成するように協働する弁ニードル（３）と、該弁ニードル（３）に係合している可動子（２０）とが設けられており、しかも、該可動子（２０）が弁ニードル（３）に軸方向可動に配置されており且つフランジ（３１）と当該可動子（２０）との間に配置されたエラストマ製の緩衝部材（３２）によって緩衝される形式のものにおいて、
フランジ（３１）に環状の凹所（３６）が形成されており、該凹所に緩衝部材（３２）が配置されており、該緩衝部材（３２）と弁ニードル（３）との間に燃料で満たされた環状室（３７）が形成されており、該環状室（３７）が弁ニードル（３）に接した絞りギャップ（３９）に接続していることを特徴とする燃料噴射弁。
【請求項２】
絞りギャップ（３９）が、弁ニードル（３）と可動子（２０）の内壁（４０）との間に形成されている、請求項１記載の燃料噴射弁。
【請求項３】
可動子（２０）の円環状の突出部（３４）が環状の凹所（３６）を被覆する、請求項１又は２記載の燃料噴射弁。
【請求項４】
可動子（２０）の突出部（３４）が環状の凹所（３６）に配置された緩衝部材（３２）に載着する、請求項３記載の燃料噴射弁。
【請求項５】
可動子（２０）の流出側の側面（４２）に漏斗形の切欠き（３５）が設けられており、該切欠きに可動子（２０）を貫通する燃料通路（３０ａ）が開口している、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】
フランジ（３１）の弁ニードル（３）に面した内縁部（４３）が当該フランジ（３１）の外縁部（４４）よりも低い、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】
内縁部（４３）と可動子（２０）の突出部（３４）との間にギャップ（４５）が形成されている、請求項６記載の燃料噴射弁。
【請求項８】
ギャップ（４５）が絞りギャップ（３９）と接続している、請求項７記載の燃料噴射弁。
【請求項９】
突出部（３４）が、フランジ（３１）の直径よりも小さな直径の下端部（４６）を有している、請求項４，７又は８記載の燃料噴射弁。
【請求項１０】
緩衝部材（３２）が突出部（３４）の下端部（４６）とフランジ（３１）との間で半径方向で緊締されている、請求項９記載の燃料噴射弁。
【請求項１１】
キャップ形に形成されており且つ弁ニードル（３）によって貫通係合されるカバースリーブ（４１）に突出部（３４）が支持されている、請求項４，７，８，９又は１０記載の燃料噴射弁。
【請求項１２】
フランジ（３１）がディスク形で平らに形成されており且つカバースリーブ（４１）の内径に等しい外径を有している、請求項１１記載の燃料噴射弁。
【請求項１３】
緩衝部材（３２）がカバースリーブ（４１）とフランジ（３１）との間に配置されている、請求項１２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の上位概念に記載の形式の燃料噴射弁から出発する。
【０００２】
既に米国特許第４７６６４０５号明細書に基づき公知の燃料噴射弁は弁ニードルに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シール座を形成するように協働する。前記燃料噴射弁を電磁式で作動させ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と摩擦接続式で結合された可動子と協働する。この可動子と弁ニードルとの周りには、エラストマ層を介して可動子に結合された付加的な質量が円筒形に設けられている。
【０００３】
この場合に不都合なのは、特に付加的な構成部材を備えた手間のかかる構成である。また、大面積のエラストマリングも磁界の特性にとっては不都合であり、磁力線の閉鎖延いては燃料噴射弁の開放運動時の高い作動力の達成を困難にする。
【０００４】
やはり前掲の刊行物に基づき公知の燃料噴射弁の構成では、緩衝及びチャタリング除去用に可動子及び弁ニードルの周囲に別の円筒形の質量が設けられており、この質量は２つのエラストマリングによって位置を可動に緊締且つ保持される。弁ニードルが弁座にぶつかると、前記の第２の質量が可動子と弁ニードルとに対して相対運動して、弁ニードルのチャタリングを防止することができる。
【０００５】
この構成の欠点は、付加的な手間と所要スペースである。また、可動子は分離されていないので、その脈動が弁ニードルにおいてチャタリング傾向を増大させる。
【０００６】
米国特許第５２９９７７６号明細書に基づき、弁ニードルと可動子とを備えた燃料噴射弁が公知であり、前記可動子は弁ニードルに沿って可動に案内されており、その運動は、弁ニードルのストローク方向では第１のストッパによって、ストローク方向とは逆方向では第２のストッパによって制限される。２つのストッパによって規定される可動子の軸方向の運動遊びは、ある程度の範囲内で一方では弁ニードルの慣性質量の分離及び他方では可動子の慣性質量の分離を生ぜしめる。これにより、燃料噴射弁の閉鎖時の弁ニードルの弁座面からの跳返りにある程度抵抗するように作用する。但し、弁ニードルに関する可動子の軸方向位置は、この可動子の自由な運動性に基づき完全には規定されていないので、チャタリングはある程度の範囲内でしか防止されない。特に、前掲の刊行物に基づき公知の燃料噴射弁の構成の場合は、可動子が燃料噴射弁の閉鎖運動時に弁閉鎖体に面したストッパにぶつかり、その脈動を弁ニードルに伝達することは避けられない。この衝撃状の脈動伝達は、弁閉鎖体の付加的なチャタリングを惹起する恐れがある。
【０００７】
更に実地に基づき、弁ニードルに沿って案内される可動子を，エラストマリングによって位置を可動に緊締して固定することが公知である。このためには、可動子は弁ニードルに溶接された２つのフランジ間で保持される。この場合、可動子と下側のフランジとの間にエラストマリングが位置している。但し、この場合はシール座に燃料を供給するために可動子を貫通する孔が必要であるという問題が発生する。可動子を貫通するこの孔は弁ニードルの近くに構成されており、しかも、弁座に面した孔の開口が部分的にエラストマリングによって被覆される。これにより、エラストマリングは不均等に圧着され、最終的には孔縁部が縁部圧着に基づきエラストマリングの破壊を生ぜしめる。その他に、やはり孔縁部による障害に寄与する支持されていないエラストマリングの振動励起も生ぜしめられる。このことは、エラストマが剛性状態に移行する場合は特に低い温度において生ぜしめられる。
【０００８】
発明の利点
これに対して請求項１の特徴部に記載の構成を有する本発明による燃料噴射弁は、可動子と弁ニードルとが液体緩衝器によって緩衝されるという利点を有している。この液体緩衝器は、エラストマリングと液体で満たされた室との協働に基づき、可動子と弁ニードルとの間に形成される。これにより、一方では下側の可動子ストッパによる可動子のチャタリングが緩衝され且つ他方ではシール座による弁ニードルのチャタリングが効果的に緩衝される。
【０００９】
請求項２以下に記載の手段により、請求項１記載の燃料噴射弁の有利な改良が可能である。
【００１０】
特に、閉鎖運動時に燃料が環状室から吐き出される弁ニードルと可動子の壁との間の絞りギャップの絞り作用が有利である。
【００１１】
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。
【００１２】
図２〜４に基づき本発明による燃料噴射弁１の実施例を詳しく説明する前に、本発明をより良く理解するためにまず図１に基づいて、本発明による手段は別として同じ構成の従来技術に基づく燃料噴射弁を、その重要な構成部材に関して簡単に説明しておく。
【００１３】
この燃料噴射弁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のための燃料噴射弁の形で構成されている。当該燃料噴射弁１は特に燃料を内燃機関の燃焼室（図示せず）に直接噴射するのに適している。
【００１４】
燃料噴射弁１は内部に弁ニードル３が配置されたノズルボディ２から成っている。前記弁ニードル３は弁閉鎖体４と作用結合しており、この弁閉鎖体４は弁座体５に配置された弁座面６とシール座を形成するように協働する。この実施例では、当該燃料噴射弁１は噴射開口７を有する、内側に向かって開く燃料噴射弁１である。ノズルボディ２はシール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にカプセル式で入れられており且つ当該電磁コイル１０の内側磁極１３に接触しているコイル支持体１２に巻き付けられている。前記内側磁極１３と外側磁極９とは、狭小部２６によって互いに分離されており且つ非強磁性の結合構成部材２９によって互いに結合されている。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を介して供給可能な電流によって励磁される。前記差込みコンタクト１７は、内側磁極１３と一体に射出成形されていてよいプラスチックカバー１８によって取り囲まれている。
【００１５】
弁ニードル３は、ディスク形に構成された弁ニードルガイド１４内で案内されている。ストローク調節のためには、対応する対の調節ディスク１５が役立つ。この調節ディスク１５の他方の側には可動子２０が位置している。この可動子２０は第１のフランジ２１を介して弁ニードル３と摩擦接続式で結合しており、この弁ニードル３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。この第１のフランジ２１には戻しばね２３が支持されており、この戻しばね２３は、燃料噴射弁１のこの構成ではスリーブ２４によって予負荷される。弁ニードルガイド１４及び可動子２０の内部並びに弁座体５に接して、中央の燃料供給部１６を介して供給され且つフィルタ部材２５によって濾過される燃料を噴射開口７へ導く燃料通路３０ａ〜３０ｃが延在している。当該燃料噴射弁１はシール２８によって燃料管路（詳しくは図示せず）に対してシールされている。
【００１６】
可動子２０の噴射側にはエラストマ材料から成る環状の緩衝部材３２が配置されている。この緩衝部材３２は、溶接シーム３３を介して摩擦接続式で弁ニードル３に結合された第２のフランジ３１に載着されている。
【００１７】
可動子２０と弁ニードル３とから成る構成部材の製作に際して、第１のフランジ２１が弁ニードル３に溶接され、可動子２０及び緩衝部材３２が被せ嵌められてから第２のフランジ３１が圧力下で緩衝部材３２に圧着され、やはり弁ニードル３に溶接される。このようにして、可動子２０は第１のフランジ２１と緩衝部材３２との間に著しく緩衝される小さな遊びしか有していない。
【００１８】
燃料噴射弁１の休止位置では、可動子２０は戻しばね２３によってストローク方向とは逆方向で、弁閉鎖体４が弁座６に密着されるように負荷される。電磁コイル１０を励磁すると、この電磁コイル１０は可動子２０を戻しばね２３のばね力に抗してストローク方向で運動させる磁界を形成する。この場合、ストロークは休止位置で内側磁極１３と可動子２０との間に位置する作業ギャップ２７によって規定されている。可動子２０は、弁ニードル３に溶接されたフランジ２１もやはりストローク方向で連行する。弁ニードル３と結合している弁閉鎖体４が弁座面６から持ち上がり、燃料通路３０ａ〜３０ｃを介して案内された燃料が噴射開口７を介して噴射される。
【００１９】
コイル電流が遮断されると、可動子２０は磁界が十分に減少した後に戻しばね２３の押圧力によって内側磁極１３から復帰するので、弁ニードル３と結合しているフランジ２１はストローク方向とは逆方向で運動する。これにより、弁ニードル３は同じ方向で運動されるので、弁閉鎖体４が弁座面６に載着されて燃料噴射弁１が閉じられる。
【００２０】
この段階で、一方では燃料噴射弁１の閉鎖過程において噴射方向で内側磁極１３から復帰する可動子２０によって、且つ他方では弁ニードル３若しくはシール座に載着する弁閉鎖体４によって惹起されるチャタリングが発生する。
【００２１】
図２には燃料噴射弁１の、図１において符号ＩＩで示した部分の断面図が抜粋して示されている。一致する構成部材には一致する符号が付されている。
【００２２】
図１で説明した従来技術による燃料噴射弁１に比べて、本発明による燃料噴射弁１のこの第１実施例は、可動子２０の噴射側の側面４２に内側の円環状の突出部３４と漏斗形の切欠き３５とを有している。この漏斗形の切欠き３５には燃料通路３０ａが開口している。弁ニードル３によって可動子２０の中央切欠き３８に貫通係合される円環状の突出部３４は緩衝部材３２延いては第２のフランジ３１に支持されており、この第２のフランジ３１は溶接シーム３３を介して弁ニードル３と材料接続的に結合されている。
【００２３】
第２のフランジ３１は緩衝部材３２が配置された環状の凹所３６を有しており、この凹所３６は円環状の突出部３４によってカバー状に被覆されている。この場合、円環状の突出部３４は緩衝部材３２に載着されている。環状の凹所３６は、弁ニードル３に面した内縁部４３及び半径方向外側の外縁部４４を有しており、この外縁部４４は軸方向で見て内縁部４３よりも高い。これにより、円環状の突出部３４が環状の凹所３６を外部に対して閉鎖するのに対して、燃料噴射弁１の休止状態においては、内縁部４３と突出部３４との間に軸方向ギャップ４５が残る。環状の凹所３６には、半径方向で弁ニードル３と緩衝部材３２とによって仕切られた環状室３７が形成されている。この環状室３７は、絞りと同様に作用する可動子２０の中央切欠き３８を介して当該環状室３７に流入する燃料で満たされている。
【００２４】
燃料噴射弁１の閉鎖時に弁閉鎖体４が弁座面６に載着されると直ちに、弁ニードル３に可動に配置された可動子２０が振動する。通常、この振動は可動子２０をストローク方向で改めて運動させるので、燃料噴射弁１の不都合な一時的な別の開放過程を生ぜしめる恐れがある。それというのも、これにより弁ニードル３も再度ストローク方向で運動されるからである。このことは、環状室３７内の燃料と緩衝部材３２とによって２つの方式で防止される。即ち：
一方では、環状室３７内の燃料は、まず可動子２０と弁ニードル３との逆方向の運動によって圧縮される。可動子２０は、内縁部４３と可動子２０の突出部３４との間のギャップ４５が閉じられている点までしか振動できない。環状室３７の閉鎖された形に基づき、燃料は絞りと同様に作用する、可動子２０の内壁４０と弁ニードル３との間の絞りギャップ３９を通ってしか環状室３７から流出できない。これにより、一方では可動子２０の運動が、且つ他方では弁ニードル３の戻り運動が緩衝される。他方では、特に可動子２０の戻り運動が環状の凹所３６に配置された緩衝部材３２によって効果的に緩衝される。それというのも、この緩衝部材３２は可動子２０の運動エネルギの大部分を、当該緩衝部材３２の変形エネルギに変換するからである。更に、前記戻り運動に際して環状室３７内に負圧が発生するからである。
【００２５】
図３には、図２と同様に本発明による燃料噴射弁１の第２実施例が示されている。
【００２６】
この実施例では、第２のフランジ３１に前記実施例におけるよりも深い環状の凹所３６が設けられている。第２のフランジ３１の外縁部４４が高くされているのに対して、内縁部４３は無くなっている。この場合、可動子２０の突出部３４の下端部４６は、緩衝部材３２が半径方向で見て突出部３４の細い端部４６と第２のフランジ３１の縁部４４との間に配置されており、しかも、突出部３４の下端部４６と第２のフランジとの間に軸方向ギャップ４５が形成されているように構成されている。これにより、図２におけるのと同じ第２のフランジ３１の外径において、この場合は緩衝部材３２の下位に配置された有効緩衝体積が拡大される。
【００２７】
特に、本発明による燃料噴射弁１の第２実施例では、個々の構成部材のぴったりと合う正確な製作若しくは組立てはあまり重要ではないので、構成部材の製作及び組立てを比較的廉価にすることができる。
【００２８】
作用形式においては、本発明による燃料噴射弁１の第２実施例は図２に示した第１実施例と同じである。燃料噴射弁１が閉じると可動子２０が振動し、これにより、緩衝部材３２及び環状室３７内の燃料が可動子２０の突出部３４によって圧縮される。可動子２０は、突出部３４の下端部４６が第２のフランジ３１にぶつかるまでしか振動することができない。緩衝部材３２が可動子２０の運動エネルギの大部分を吸収する一方で、環状室３７から押し退けられる燃料が、弁ニードル３と可動子２０の内壁４０との間の絞りギャップ３９を介して流出するので弁ニードル３の振動が制動され、弁閉鎖体４が再度一時的に弁座面６から持ち上がることが防止される。
【００２９】
図４に示した本発明による燃料噴射弁１の第３実施例の構成は、前記の２つの実施例とは少し異なっている。可動子２０の円環状の突出部３４の代わりに、可動子２０の突出部３４を支持するキャップ形のカバースリーブ４１が環状の凹所３６を形成している。この環状の凹所３６は、第３実施例では燃料の流出方向で開口している。この場合、第２のフランジ３１は平らに形成されており且つ環状の凹所３６をカバー状に流出方向で閉鎖している。カバースリーブ４１は別個の構成部材として可動子２０とは無関係に特に軽量に製作可能であるという特別な利点を有している。
【００３０】
カバースリーブ４１の環状の凹所３６には緩衝部材３２が配置されており、環状室３７は前記実施例と同様、可動子２０の内壁４０と弁ニードル３との間の絞りギャップ３９に接続している。第３実施例の構成部材は、一方では特に軽量に製作可能であり且つ他方では可動子２０に設けられる燃料通路３０ａの下流側が比較的簡単に加工且つバリ取りされ得るように可動子２０を構成することができるという利点を有している。
【００３１】
燃料噴射弁１を閉鎖すると可動子２０もやはり噴射方向で振動し、これにより、第２のフランジ３１の上位のキャップ状のカバースリーブ４１が押しずらされる。それというのも、フランジ３１の外径がカバースリーブ４１の周面域の内径に等しいか若しくは僅かに小さいからである。この実施例では、有利にはギャップ４５は上で説明した実施例のように特別なジオメトリの配置形式に基づいて制限する必要はなく、環状室３７の高さと同じである。カバースリーブ４１と第２のフランジ３１との間に位置する緩衝部材３２及び環状室３７内の燃料は運動によって圧縮され、この場合、緩衝部材３２が可動子２０の運動エネルギを吸収する一方で、燃料が環状室３７から弁ニードル３と可動子２０の内壁４０との間の絞りギャップ３９に押し退けられる。燃料の粘性若しくは絞りギャップ３９の絞り作用に基づき、弁ニードル３の振動が緩衝される。
【００３２】
本発明は図示の実施例に限定されるものではなく、例えば燃料噴射弁の平形可動子若しくは任意の構成に適している。
【図面の簡単な説明】
【図１】
従来技術による可動子衝突部を備えた燃料噴射弁の一例の概略断面図である。
【図２】
図１の範囲ＩＩにおける本発明による燃料噴射弁の第１実施例の拡大図である。
【図３】
図２と同じ範囲における本発明による燃料噴射弁の第２実施例を示した図である。
【図４】
図２及び図３と同じ範囲における本発明による燃料噴射弁の第３実施例を示した図である。
【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、　８，２８　シール、　９　外側磁極、　１０　電磁コイル、　１１　コイルケーシング、　１２　コイル支持体、　１３　内側磁極、　１４　弁ニードルガイド、　１５　調節ディスク、　１６　燃料供給部、　１７　差込みコンタクト、　１８　プラスチックカバー、　１９　線路、　２０　可動子、　２１　第１のフランジ、　２３　戻しばね、　２４　スリーブ、　２５　フィルタ部材、　２６　狭小部、　２７　作業ギャップ、　２９　結合構成部材、　３０ａ，３０ｂ，３０ｃ　燃料通路、　３１　第２のフランジ、　３２　緩衝部材、　３３　溶接シーム、　３４　突出部、　３５　切欠き、　３６　凹所、　３７　環状室、　３８　中央切欠き、　３９　絞りギャップ、　４０　内壁、　４１　カバースリーブ、　４２　噴射側の側面、　４３　内縁部、　４４　外縁部、　４５　軸方向ギャップ、　４６　下端部
【国際公開パンフレット】
2004507661.tif 000003
2004507661.tif 000004
2004507661.tif 000005
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【国際調査報告】
2004507661.tif 000023
2004507661.tif 000024
2004507661.tif 000025
2004507661.tif 000026
2004507661.tif 000027
2004507661.tif 000028