(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体のための調量弁（１）を製造する方法であって、前記流体のための少なくとも１つの貫流穴（３）を備えた板状の弁座要素（２）と、前記弁座要素（２）と協働して密封作用の用を成す、前記少なくとも１つの貫流穴（３）を開閉させるための往復動可能な弁頭（４）と、前記弁頭（４）のストロークを制限するためのリング状のストローク制限面（６）を備えたストローク制限要素（５）とを含んでいる前記調量弁（１）を製造する方法において、
前記ストローク制限要素（５）を、前記調量弁（１）を操作するための電磁石（１１）を介してばね（８）により、前記弁頭（４）を取り囲んでいるストローク調整リング（７）の方向において軸線方向に予緊張させ、前記弁頭（４）のストロークを微調整するために軸線方向予緊張力を変化させ、その際に前記ストローク制限要素（５）が変形することを特徴とする方法。
【請求項２】
前記軸線方向予緊張力を、前記ストローク調整リング（７）での支持のための前記ストローク制限要素（５）のリング状支持面（１０）に関し半径方向内側に配置されている、前記ストローク制限要素（５）の領域（９）に導入させることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記流体は、液状燃料またはガス状燃料であることを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記ばね（８）は、皿ばねまたはコイル圧縮ばねであることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
流体のための調量弁（１）であって、前記流体のための少なくとも１つの貫流穴（３）を備えた板状の弁座要素（２）と、前記弁座要素（２）と協働して密封作用の用を成す、前記少なくとも１つの貫流穴（３）を開閉させるための往復動可能な弁頭（４）と、前記弁頭（４）のストロークを制限するためのリング状のストローク制限面（６）を備えたストローク制限要素（５）とを含んでいる前記調量弁（１）において、
前記ストローク制限要素（５）が、ばね（８）のばね力により、前記弁頭（４）を取り囲んでいるストローク調整リング（７）の方向において軸線方向に予緊張され、軸線方向予緊張力が可変であり、その結果前記ストローク制限要素（５）の変形を介して前記弁頭（４）のストロークの微調整を生じさせ、
前記ばね（８）が、前記調量弁（１）を操作するための電磁石（１１）を介して、前記ストローク制限要素（５）で軸線方向に支持されていることを特徴とする調量弁（１）。
【請求項６】
前記ストローク制限要素（５）が、前記ストローク調整リング（７）で軸線方向に支持するためのリング状支持面（１０）と、前記軸線方向予緊張力を導入するための領域（９）とを有し、前記領域（９）が前記リング状支持面（１０）に関し半径方向内側に位置するように配置されていることを特徴とする、請求項５に記載の調量弁（１）。
【請求項７】
前記ストローク制限要素（５）が、ディスク状またはリング状に実施され、および／または、中央の繰り抜き部（１２）を有していることを特徴とする、請求項５または６に記載の調量弁（１）。
【請求項８】
前記弁頭（４）が、前記弁座要素（２）の方向において、少なくとも１つのコイル圧縮ばねのばね力によって軸線方向に予緊張されていることを特徴とする、請求項５〜７のいずれか一項に記載の調量弁（１）。
【請求項９】
前記流体は、液状燃料またはガス状燃料であることを特徴とする、請求項５〜８のいずれか一項に記載の調量弁（１）。
【請求項１０】
前記ばね（８）は、皿ばねまたはコイル圧縮ばねであることを特徴とする、請求項５〜９のいずれか一項に記載の調量弁（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前提部の構成を備えた、流体のための、特に液状燃料および／またはガス状燃料のための調量弁を製造する方法に関するものである。本発明は、さらに、請求項７の前提部の構成を備えた、流体のための、特に液状燃料および／またはガス状燃料のための調量弁に関する。
【０００２】
提案される調量弁の有利な使用分野は内燃機関の燃料供給であり、内燃機関とは特に車両の、たとえば乗用車、商用車、軌条車両、または船舶のガス機関またはガス・ディーゼル機関である。モバイルな適用以外に、エネルギー回収またはエネルギー発生用の定置の設備における調量弁の使用も想定される。
【０００３】
調量弁は特にＣＶガス弁、“Large Engine Gas Valve”（ＬＥＧＶ）、“Multiport Injection Valve”（ＭＰＩ）、または“Ported Fuel Injection”（ＰＦＩ）Valveであってよい。
【背景技術】
【０００４】
特許文献１からは、たとえば、弁座要素に対し往復動可能な密封要素を含んでいる内燃機関の吸込路内へガス状燃料を調量するためのガス弁が読み取れる。密封要素は、弁座要素内に形成された少なくとも１つの貫流穴を閉鎖するために該貫流穴と重ね合わせることができる密封面を形成している。特にコンパクトな構成でコスト上好ましく製造可能なガス弁を創作するため、この特許文献１では、密封要素がディスク状に実施されて、外側リング部分と内側リング部分とを定義する円形または円弧状の少なくとも１つの繰り抜き部を有することが提案される。この場合、外側リング部分と内側リング部分とは少なくとも１つの細条部を介して結合され、細条部は弾性アームとして実施されて、密封要素の変形を許容する。このようにして、密封要素を弁座要素に対し軸線方向に予緊張させるために外側リング部分を介して密封要素を締め付け固定することができる。ガス弁を開くには、内側リング部分のみを持ち上げればよく、その際密封要素が弾性変形する。この弾性変形により、内側リング部分を持ち上げる力（本例では磁力）がなくなったときに密封要素は自動的に閉じる。すなわち、ガス弁を閉じるための閉鎖弁が必要なく、これによって弁の構成が簡潔になり、構成空間が節減される。
【０００５】
調量弁に対しては、通常、調量精度に関し高度な要求が課せられる。特に、調量弁が内燃機関の燃料供給に用いられる場合がそうである。というのは、調量精度は燃料消費および有害物質放出に対し影響するからである。
【０００６】
高い調量精度を得るには、調量弁が開いたときに所定の開口横断面が開放されるように確保されていなければならない。この種の調量弁の場合、開口横断面は密封要素に形成されているシールエッジのストロークごとの長さから生じるので、特に精確なストローク調整が要求されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】独国特許出願公開第１０２０１５２１２４７５Ａ１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の課題は、最大許容質量流拡散を維持するために、高い調量精度を有する調量弁の製造方法を提示することである。特に、本方法は正確なストローク調整を可能にするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この課題を解決するため、請求項１の構成を備えた調量弁の製造方法および請求項５の構成を備えた調量弁が提案される。本発明の有利な更なる構成は、それぞれの従属請求項から読み取れる。
【００１０】
提案した方法は、流体のための、特に液状燃料および／またはガス状燃料のための調量弁の製造に用いられ、この場合調量弁は、前記液状燃料および／またはガス状燃料のための少なくとも１つの貫流穴を備えた好ましくは板状の弁座要素と、前記弁座要素と協働して密封作用の用を成す、前記少なくとも１つの貫流穴を開閉させるための往復動可能な弁頭と、前記弁頭のストロークを制限するためのリング状のストローク制限面を備えたストローク制限要素とを含んでいる。調量弁の製造時に、特に組み立て時に、ストローク制限要素を、弁頭を取り囲んでいるストローク調整リングの方向において軸線方向に予緊張させる。このようにして、ストローク調整リングを介して弁頭のストロークを予め調整する。弁頭のストロークを微調整するために軸線方向予緊張力を変化させ、その際にストローク制限要素が変形する。
【００１１】
ストロークの微調整は、調量弁が開く際に開放される開口横断面が正確に定義されていることに寄与する。したがって、提示された方法に従って製造される調量弁は高い調量精度を有する。よって、調量弁は特に高い調量精度を要求する適用例に対し適している。
【００１２】
本発明による方法では、ストロークの微調整を調量弁の組み立て中および／または組み立て後に行うことができ、その際後処理コストは比較的低い。というのは、ストローク制限要素に作用する軸線方向予緊張力だけを変化させればよいからである。取り外し、新たな取り付け、および調量弁のすべての機能の繰り返しの検査と並行して行われる面倒な部品交換は、通常は必要ない。したがって、提案した方法は組み立て時間または後処理時間を短縮させ、結果的にコスト節減になる。
【００１３】
ストロークの微調整に必要なストローク制限要素の変形は、好ましくはマイクロメートルの範囲で変動する。すなわち、このようにして生じるストロークの微調整にはある程度の制限が与えられている。この制限をすでに越えているようであれば、場合によっては、最大許容質量流拡散を維持するために部品交換が必要なことがある。この事例では、ストローク制限要素を交換することができる。たとえば、より剛性が小さく、したがってより強く変形可能なストローク制限要素を使用してよい。択一的にまたは補完的に、弁頭および／またはストローク調整リングを交換してよい。
【００１４】
ストローク制限要素の変形の結果、弁座要素に対するストローク制限要素の間隔またはストローク制限要素に形成されているリング状のストローク制限面の間隔が短くなる。これも弁頭の運動空間を限定し、その結果ストローク調整リングを介して予め調整されたストロークが小さくなる。これを介して発生するストロークの微調整は、通常、製造公差および／または組み立て公差を補償するには十分である。さらに、ストローク調整リングおよび／または弁頭の製造は、これら部品を高度に精確に製造する必要がなくなるので、簡潔化することができる。
【００１５】
本発明による方法では、好ましくはストローク制限要素を、ばねのばね力によりストローク調整リングの方向において軸線方向に予緊張させる。したがって、弁頭のストロークの微調整を行うには、ばねの予緊張力を変化させるだけでよい。択一的に、ばねを交換してよい。ばねは、たとえば皿ばねまたはコイル圧縮ばねであってよい。適当なばねの選択にあたっては、ばねのばね力をストローク制限要素の剛性に整合させるべきである。
【００１６】
択一的にまたは補完的に、軸線方向予緊張力を、ストローク制限要素に対し軸線方向の位置が可変であるような物体を介して生じさせてもよい。このために、この物体は調量弁のハウジング部分内にねじ込まれていてよく、その結果ねじ込み深さを介して軸線方向予緊張力を変えることができる。
【００１７】
軸線方向予緊張力は直接的にまたは間接的にストローク制限要素へ導入させることができる。間接的な力の導入、たとえば力伝達要素を介しての導入には、特に均等な力伝達が得られるという利点がある。
【００１８】
有利には、軸線方向予緊張力を、ストローク調整リングでの支持のためのストローク制限要素のリング状支持面に関し半径方向内側に配置されている、ストローク制限要素の領域に導入させる。軸線方向支持領域と力導入領域との間の半径方向の間隔が大きければ大きいほど、ストローク制限要素はより強く変形する（「片持ち梁」の作用原理）。好ましくは、力の導入は、ストローク制限要素のリング状支持面に対し同心に配置されているリング状領域を介して行われ、その結果均一な変形が得られる。
【００１９】
さらに、冒頭で挙げた課題を解決するため、流体のための、特に液状燃料および／またはガス状燃料のための調量弁が提案される。この調量弁は、前記液状燃料および／またはガス状燃料のための少なくとも１つの貫流穴を備えた好ましくは板状の弁座要素と、前記弁座要素と協働して密封作用の用を成す、前記少なくとも１つの貫流穴を開閉させるための往復動可能な弁頭と、前記弁頭のストロークを制限するためのリング状のストローク制限面を備えたストローク制限要素とを含んでいる。本発明によれば、前記ストローク制限要素は、前記弁頭を取り囲んでいるストローク調整リングの方向において軸線方向に予緊張され、その際軸線方向予緊張力は可変であり、その結果前記ストローク制限要素の変形を介して前記弁頭のストロークの微調整を生じさせることができる。
【００２０】
したがって、提案した調量弁は、特に前述した本発明による方法に従って製造された弁である。
【００２１】
本発明による調量弁のストローク制限要素は軸線方向に予め予緊張されているので、軸線方向予緊張力の増大または減少によって、弁頭のストロークが縮小または拡大するようにストローク制限要素の変形に影響を与えることができる。ストロークの拡大は、ストローク制限要素がこれに荷重を加える軸線方向予緊張力によってすでに変形されることを前提としている。他の場合には、ストロークの縮小のみを生じさせることができる。
【００２２】
このようにして、本発明による調量弁の構造は、弁頭のストロークの微調整を可能にし、その結果弁を開く際に、所定の開口横断面が開放されるよう保証されている。したがって、調量弁は調量精度が高いことを特徴としている。
【００２３】
本発明の有利な実施態様によれば、ストローク制限要素は、ばねのばね力によりストローク調整リングの方向において軸線方向に予緊張されている。したがって、弁頭のストロークの微調整をばね予緊張力の変更によって簡単に行うことができる。ばねはたとえば皿ばねまたはコイル圧縮ばねとして実施されていてよい。
【００２４】
ばねは、直接的にまたは間接的にストローク制限要素で軸線方向に支持されていてよい。間接的な支持、たとえば調量弁の操作のためにばねとストローク制限要素との間に配置されている電磁石を介しての支持には、ばね力が均等に伝達されるという利点がある。さらに、電磁石を位置固定するために通常はすでに設けられているばねをストローク制限要素の軸線方向予緊張のために利用でき、その結果更なるばねを設けなくて済む。このようにして構成空間を節減できる。
【００２５】
さらに、ストローク制限要素が、ストローク調整リングで軸線方向に支持するためのリング状支持面と、軸線方向予緊張力を導入するための領域とを有し、この領域がリング状支持面に関し半径方向内側に位置するように配置されていることが提案される。すなわち、ストローク制限要素の力導入領域と軸線方向支持部との間に、「片持ち梁」の作用原理に従ってストローク制限要素を所望通りに変形させる半径方向の間隔が維持される。好ましくは、この半径方向の間隔は周回するように延在して均一であり、その結果ストローク制限要素の均等な変形が達成される。
【００２６】
有利には、ストローク制限要素はディスク状またはリング状に実施されている。すなわち、ストローク制限要素は平坦な構成形態を持っている。平坦な構成形態は、ストローク制限要素の変形を好ましくさせる。
【００２７】
さらに、ストローク制限要素は中央の繰り抜き部を有している。中央の繰り抜き部は必然的にストローク制限要素をリング形状にさせる。好ましくは、中央の繰り抜き部にリング状のストローク制限面が境を接し、したがってストローク制限面は半径方向内側に位置するように配置されている。ストローク調整リングでのストローク制限要素の軸線方向支持は、好ましくは、半径方向外側に位置するように配置されているリング状支持面を介して行われる。このようにして、作用原理「片持ち梁」への転換が最適に行われる。
【００２８】
ストローク制限要素の中央の繰り抜き部は、アーマチュアとの弁頭の結合をも可能にさせる。アーマチュアには電磁石を用いて作用させることができ、その結果弁頭のストロークは磁力により生じさせることができる。
【００２９】
さらに、弁頭が、弁座要素の方向において、少なくとも１つのばねのばね力によって軸線方向に予緊張されていることが提案される。ばねは、たとえば、弁頭とストローク制限要素との間に配置されるコイル圧縮ばねとして実施されていてよい。少なくとも１つのばねを介して調量弁は電磁石の非通電時に閉弁状態を維持する。さらに、ばねにより弁頭の復帰を生じさせることができる。
【００３０】
次に、本発明による方法および本発明による調量弁の有利な実施形態を、添付の図面を用いてより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明による調量弁の概略縦断面図である。
【図２】弁頭のストロークを微調整するために変形されたストローク制限要素を備えた図１の調量弁をきわめて簡潔に示した縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
図１は、ガス状燃料を内燃機関の吸込路内へ調量するための調量弁１を示している。図示した調量弁１は本発明による方法に従って製造されたものであり、この方法は、調量弁１のストロークの微調整を可能にし、よって調量弁が開いているときの有効開放面積の正確な調整を可能にする。
【００３３】
図示した調量弁１は中空筒状の第１のハウジング部分１５を含み、第１のハウジング部分内には、互いに同心に配置される複数の円弧状貫流穴３を備えた板状の弁座要素２が配置されている。貫流穴３を開閉するため、弁座要素２の上方に配置されている往復動可能な弁頭４が設けられている。弁頭４はアーマチュア１３と結合されており、その結果弁頭４のストロークは、第１のハウジング部分１５と結合されている他のハウジング部分１６内に受容された電磁石１１を用いて発生させることができる。
【００３４】
弁頭４のストロークを制限するため、弁頭４側にリング状のストローク制限面６を備えたリング状のストローク制限要素５が設けられている。したがって弁頭４の両端部位置は、一方では弁座要素２によって決定され、他方ではストローク制限要素５によって決定されており、この場合弁座要素２とストローク制限要素５との間隔は弁頭４のストロークに対応している。この間隔は、本実施形態では、ストローク調整リング７によって予め設定され、該ストローク調整リングに対しストローク制限要素５はばね８のばね力により予め軸線方向に緊張されている。このため、皿ばねとして実施されているばね８は電磁石１１で支持され、その結果軸線方向予緊張力は、間接的に電磁石１１を介してストローク制限要素５へ導入される。予緊張力の導入は、アーマチュア１３が受容されているストローク制限要素５の中央の繰り抜き部１２を画成するリング状領域９で行われる。軸線方向予緊張力はストローク制限要素５を変形させ、この変形は図２でかなり簡略化してまたは誇張して図示されている。この変形に伴いリング状のストローク制限面６は弁座要素２に対しより近くに接近し、その結果ストロークを定義しているストローク制限面６と弁座要素２との間の間隔が小さくなる。したがって、ストローク制限要素５の軸線方向予緊張力の変化により、弁頭４のストロークの微調整を行うことができる。軸線方向予緊張力は、図２で「Ｆ」で示したばね８のばね力またはばね８の予緊張力に対応し、電磁石１１を介してストローク制限要素５に作用する。
【００３５】
電磁石１１を通電させると、磁場が形成され、その磁力は、弁頭４がストローク制限要素５のリング状のストローク制限面６で係止されるまでアーマチュア１３を弁頭４とともに電磁石１１の方向へ引っ張る。この位置で弁頭４は所定の開口横断面を開放させる。電磁石１１の通電を終了させると、ガス圧力と、ストローク制限要素５と弁頭４との間に配置されているコイル圧縮ばねの形態のばね１４とが、弁頭４とアーマチュア１３とをそれらの出発位置へ復帰させる。
【符号の説明】
【００３６】
１  調量弁
２  弁座要素
３  貫流穴
４  弁頭
５  ストローク制限要素
６  ストローク制限面
７  ストローク調整リング
８  ばね
９  リング状領域
１０  リング状支持面
１１  電磁石
１２  繰り抜き部
１３  アーマチュア
１４  ばね
【図１】
0006916952.tif 000002
【図２】
0006916952.tif 000003