(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ソレノイド作動式の燃料噴射装置（１０）のためのコンパクトな燃料噴射装置可動子弁アセンブリであって、燃料噴射装置（１０）におけるＯリング間の間隔が低減されており、前記燃料噴射装置に、
ソレノイドコイル（１４）を収容したハウジング（１２）が設けられており、前記ソレノイドコイルが、燃料噴射装置（１０）を操作するために電流によって選択的に作動させられるようになっており、
前記ハウジング（１２）内に液体燃料を供給するためにソレノイドコイル（１４）内に延びた入口接続管（５０）が設けられており、
軸線方向反対側のノズル出口端部（２２）が設けられており、該出口端部を介して燃料がハウジング（１２）から噴射されるようになっており、
入口接続管（５０）と出口端部（２２）との間でハウジング内に配置された弁座機構（３０）が設けられており、該弁座機構が、前記入口接続管（５０）と出口端部（２２）との間でハウジング（１２）を貫通した流路を開放および閉鎖するために、ばね負荷された可動子弁アセンブリ（５２）を介して作用するソレノイドコイル（１４）によって操作されるようになっている形式のものにおいて、
可動子弁アセンブリ（５２）に、
戻しばね（５８）の一方の端部を収容することができるようにカウンタボアが形成された上端部（５６）を備えた、管状で円筒状の可動子（４０）が設けられており、該可動子（４０）が、可動子弁アセンブリ（５２）のための上部案内部材を形成しており、
前記カウンタボアの直径よりも小さくかつ前記カウンタボアと軸線方向で整合した内径を形成するための、前記可動子（４０）と一体的なネック管状部分（４２）が設けられており、ボール弁シール部材（５４）が設けられており、該ボール弁シール部材が、該ボール弁シール部材を前記内径にクリンプするために、ボール弁シール部材の主直径と、前記ネック部分（４２）の前記内径に隣接したボール弁シール部材の頂部との間に設けられた環状の溝（６２）を有しており、前記ボール弁シール部材が、流体が流過するのを防止するように弁座機構（３０）をシールするために設けられている
ことを特徴とする、コンパクトな燃料噴射装置可動子弁アセンブリ。
【請求項２】
前記弁シール部材（５４）が、金属製の玉軸受である、請求項１記載のコンパクトな燃料噴射装置可動子弁アセンブリ。
【請求項３】
前記弁シール部材が、セラミック製の玉軸受である、請求項１記載のコンパクトな燃料噴射装置可動子弁アセンブリ。
【請求項４】
前記ボール（５４）の往復運動時に該ボールを軸線方向で案内するための下部案内部材（６４）が付加的に設けられている、請求項１から３までのいずれか１項記載のコンパクトな燃料噴射装置可動子弁アセンブリ。
【請求項５】
前記管状部分（４２）が、該管状部分（４２）の一方の端部の内径を、前記管状部分の外径に接続するための少なくとも１つの流過通路（６６）を有している、請求項１から４までのいずれか１項記載のコンパクトな燃料噴射装置可動子弁アセンブリ。
【発明の詳細な説明】
発明の分野
本発明は、内燃機関に液体燃料を噴射するための燃料噴射装置等の電気作動式の弁、特に、ソレノイド作動式燃料噴射装置のための、経済的でコンパクトな可動子弁アセンブリに関する。
発明の背景
燃料噴射装置等の電気作動式弁の運動は、ニードルによって行われ、このニードルは、電気機械的な作動装置の作動および作動解除に応答して弁体内部を軸線方向に往復運動し、これにより、弁を貫通した流過通路を選択的に開放および閉鎖する。燃料噴射装置は、通常ソレノイドアセンブリを有しており、このソレノイドアセンブリは、電磁コイルを有しており、この電磁コイルは、給電されたときに、可動子の軸線方向運動を実施するために働くことができる。燃料の噴射を制御するために、弁座に対して可動な弁と作用的に関連した可動子は、通常摺動可能に収容されておりかつ燃料噴射装置のハウジングに設けられた案内孔内の周面によって案内されている。可動子は、コイルによって生ぜしめられる電磁力によって１つの方向に移動することができかつ戻しばねによって逆方向に移動することができる。
従来、燃料噴射装置は、少なくとも２部構成の可動子ニードルアセンブリから成っていた。この可動子は、磁性材料から形成されておりかつ磁束経路内に位置している。ニードルは、通常硬化磁性材料であり、シール、調量または案内面を提供するために使用されている。ニードルは種々異なる機能を行うので、従来のニードル構成は、多くの切削精密面を有しており、アセンブリの複雑さおよびコストが高くなっている。
シーメンス・オートモーティブ・コーポレイション（Siemens Automotive Corporation）によって製造されたタイプのＤＥＫＡインジェクタにおいて用いられている最近の１つのニードル構成は、可動子への取付けのための一方の端部に設けられた溝と、他方の端部に設けられた精密な切削シール・案内面とを備えたロッドを有している。このニードルの構成は、それまでのニードルの構成よりも、正確な機械加工が必要とされず、ひいてはこれに伴いコストも低いが、制限を有している。可動子外径が支持面であることに加え、ニードルに設けられた別個の案内部材およびシール面もまた支持部として働くので、３点案内構造が形成されている。あらゆる多数箇所案内形式に見られるように、案内部材の不整合は、不正な運動を引き起こしかつ反復を不可能にし、さらにその結果、燃料噴射装置のシールに悪影響を与えるような磨耗現象を生ぜしめるおそれがある。支持部材長さの短縮により、中心線の整合がより一層重要となる。
燃料噴射装置弁アセンブリの別の例が、ドイツ連邦共和国特許出願公開第４３１０８１９号明細書に記載されている。この明細書に示された構成は、ハウジングと、入口と、出口とを有しており、この出口を介して燃料がハウジングを通過する。ハウジングを貫通する通路は、可動子弁アセンブリを介して作用するソレノイドコイルによって機械的に操作される弁座機構によって開放および閉鎖される。可動子弁アセンブリは、管状部材を有しており、この管状部材は、この管状部材と軸線方向で整合した内径を形成した管状部分を有している。弁シール部材は、液体が流れないように弁座機構に当て付けられる。
現在はエンジンの構成要素を縮小する傾向にあるので、エンジン室内の高さを低くすることにより、燃料噴射装置における、ＯリングからＯリングまでの間隔を減じなければならない。燃料噴射装置の長さの大部分は、可動子とニードルとの長さが占めているので、これらの部材の長さを減じることにより、Ｏリング間の間隔全体が減じられる。長さを減じるためには、可動子への弁シール部材またはボールの取付けを変更しなければならない。
したがって、従来の欠点を克服するような、ソレノイド作動式燃料噴射装置のためのコンパクトな可動子アセンブリを有することが望ましい。
発明の概要
この要求は、本発明による、経済的でコンパクトな可動子弁アセンブリによって満たされる。この場合、弁シール部材もしくはボールが、可動子に直接に取り付けられている。より小さなサイズに加え、アセンブリは極めて経済的に製造され、燃料噴射装置の性能に利益をもたらす。つまり、本発明は、可動子領域において、燃料噴射装置に構造的な特徴を提供する。もちろん本発明の原理は、本願に特に図示および記載された構成以外の燃料噴射装置の構成にも適用可能である。
本発明によれば、ソレノイド作動式の燃料噴射装置のためのコンパクトな燃料噴射装置可動子弁アセンブリであって、燃料噴射装置におけるＯリング間の間隔が低減されており、前記燃料噴射装置に、
ソレノイドコイルを収容したハウジングが設けられており、前記ソレノイドコイルが、燃料噴射装置を操作するために電流によって選択的に作動させられるようになっており、
前記ハウジング内に液体燃料を供給するためにソレノイドコイル内に延びた入口接続管が設けられており、
軸線方向反対側のノズル出口端部が設けられており、該出口端部を介して燃料がハウジングから噴射されるようになっており、
入口接続管と出口端部との間でハウジング内に配置された弁座機構が設けられており、該弁座機構が、前記入口接続管と出口端部との間でハウジングを貫通した流路を開放および閉鎖するために、ばね負荷された可動子弁アセンブリを介して作用するソレノイドコイルによって操作されるようになっている形式のものにおいて、
可動子弁アセンブリに、
戻しばねの一方の端部を収容することができるようにカウンタボアが形成された上端部を備えた、管状で円筒状の可動子が設けられており、該可動子が、可動子弁アセンブリのための上部案内部材を形成しており、
前記カウンタボアの直径よりも小さくかつ前記カウンタボアと軸線方向で整合した内径を形成するための、前記可動子と一体的なネック管状部分が設けられており、ボール弁シール部材が設けられており、該ボール弁シール部材が、該ボール弁シール部材を前記内径にクリンプするために、ボール弁シール部材の主直径と、前記ネック部分の前記内径に隣接したボール弁シール部材の頂部との間に設けられた環状の溝を有しており、前記ボール弁シール部材が、流体が流過するのを防止するように弁座機構をシールするために設けられている
ことを特徴とする、コンパクトな燃料噴射装置可動子弁アセンブリが提供される。
本発明の本質および目的を完全に理解するために、添付の図面および請求項に関連した以下の詳細な説明を参照してよい。
有利な実施例の説明
図面中、同一の部材は同一の符号で示した。第１図には、内燃機関に燃料を噴射するために構成された典型的な従来の、ソレノイド作動式の燃料噴射装置１０が縦断面図で示されている。燃料噴射装置１０は、金属粉末または軟鋼等の磁性鋼から形成された管状のハウジング１２を有している。電磁式のソレノイドコイルアセンブリ１４は、燃料噴射装置１０を作動させるために、１対の端子１５を介して、図示しない制御源からの電流によって作動させられる。管状のハウジング１２の内部は、種々異なる機能のための様々な肩部を形成するために、異なる直径を有している。燃料噴射装置１０の各端部には、燃料噴射装置が配置された機関マニホルドの孔と、燃料噴射装置が取り付けられた燃料レールとにおいて燃料噴射装置１０をシールするために、シール手段もしくはＯリング１６，１８が位置決めされている。燃料噴射装置１０は、入口端部２０と、ノズル出口端部２２とを有している。入口端部２０に隣接してフィルタ２１が設けられており、ノズル出口端部２２に向かって燃料を搬送するためにフィルタ２１から燃料入口接続管５０に液体が流過するようになっている。弁座アセンブリ２６を配置するための肩部２４を形成するために、ノズル出口端部２２にはカウンタボアが形成されている。弁座アセンブリ２６は、弁座３０と、下部ニードル案内ディスク２８と、オリフィスディスク３２とから成っている。
下部ニードル案内ディスク２８を肩部２４に対して配置するために、弁座アセンブリ２６は弁体部材２９内にクリンプされている。弁座アセンブリ２６の周囲からの燃料漏れを回避するために、弁座アセンブリ２６は、Ｏリングシール３４等のシール手段を有していてよい。弁座アセンブリ２６に隣接して、軸線方向に整合した孔３６を有する下部ニードル案内ディスク２８が設けられており、前記孔３６を貫通してニードル弁３８が往復運動を行う。
弁座アセンブリ２６に設けられた弁座３０と協働して燃料噴射装置１０を閉鎖するために、ノードル弁３８は一方の端部において球面半径を有している。ニードル弁３８の、球面半径とは反対の側の端部において、可動子４０が設けられており、この可動子４０は、ノードル弁３８と共に上部案内部材４１に沿って軸線方向に極めて僅かに自由に移動するようになっている。可動子４０は、ばね４４によってプレロードをかけられており、ばね４４は、弁にプレロードをかけて閉鎖するために、入口接続管５０に設けられた孔内に摺動可能に収容されている。
これらの様々な部材の相対的な機構および配置は、既存の燃料噴射装置の典型である。異なっている部分が本発明の特徴に該当する。可動子の中空環状部分に取り付けられた玉軸受タイプの下部シールコンポーネントが、当該技術において提案されている。このボールは、シール部材としても案内部材としても働いており、可動子ニードルが弁座３０に当接する場合に可動子ニードルの回動を許容する。２点支持による案内は、整合については従来の３点案内の場合ほど敏感ではない。この２点案内により、この形式の可動子およびニードルを従来の可動子およびニードルよりも短縮することができ、しかも耐久度が不足することもない。
本発明は、ソレノイド作動式の燃料噴射装置１０のための、第２図に示したコンパクトな燃料噴射装置可動子弁アセンブリ５２を提供する。可動子弁アセンブリ５２は、２つのコンポーネント、すなわち狭幅なネック部分４２を有する円筒管状の磁石片である可動子４０と、弁シール部材もしくはボール５４とからしか成っていない。弁シール部材もしくはボール５４は、クリンプ等の手段または化学的接着によって可動子４０のネック部分４２に直接に取り付けられており、慣用の溶接は必要ではない。これにより、可動子弁アセンブリ５２の全長を著しく短縮することができる。可動子４０のネック部分４２を弁シール部材もしくはボール５４の中間部分よりも上方で取り付けることにより、使用したい回動形式の案内機構の強度が許容される。
図２に示したように、磁性材料から形成された可動子４０は、上端部５６において、カウンタボアもしくは戻しばね５８の一方の端部を収容することができる内径を有している。ネック部分４２は、比較的小さな直径を有しており、この直径は、カウンタボアの直径よりも小さくかつこのカウンタボアと整合しており、さらに、弁シール部材もしくはボール５４を収容することができる。弁シール部材もしくはボール５４は、金属またはセラミックを含むあらゆる適切な材料の玉軸受から成っている。弁シール部材もしくはボール５４へのネック部分４２の取付けは、プレス嵌めまたは化学的取付けにより実施することができる。可動子３０のネック部分４２への弁シール部材もしくはボール５４のより簡単な組み付けを許容するかまたは容易にするために、ボール５４は、このボール５４の主直径と頂部すなわち上端部との間に配置された、選択的な環状の溝６２を有していてよい。
可動子４０は、ロッドを切削する等のあらゆる適切な手段により形成されてよいか、プレスされた金属粉末であることができる。より小さなサイズに加え、金属粉末から成る可動子ハウジングは、極めて経済的に製造でき、燃料噴射装置の性能を高める。ネック部分４２にボールを取り付けるための手段により、改良された可動子弁アセンブリ５２は、ＯリングからＯリングまでのより短い間隔の燃料噴射装置構成に特に適している。
本発明の有利な実施例の場合には、可動子４０の上部外径は、案内面として利用されており、ボール５４の直径は、下部案内部材６４によって案内されている。下部案内部材６４は、弁座３０と弁体３９に設けられた肩部６５との間で燃料噴射装置内に固定されている。下部案内部材６４は、複数の流過通路６８を有する下方へ延びた複数の部材を有している。
可動子４０は、ネック部分４２の内径を外径に接続させた１つまたは複数の流過通路６６を有しているが、通常は、取付け領域には有していない。ネック部分４２に設けられた流過通路６６は、製造工程中を含むあらゆる時点において形成されてよい。燃料が弁座に向かって流れ、また、燃料噴射装置が開放している場合にはノズル端部２２から流出するように、下部案内部材６４も流過通路６８を有している。
したがって、Ｏリング間の距離が減じられた燃料噴射装置において使用するための、経済的でコンパクトな、燃料噴射装置の可動子弁アセンブリの有利な実施例を説明した。可動子弁アセンブリは、ネック部分を備えた成形または鋳造された可動子を有しており、前記ネック部分には弁シール部材が取り付けられている。弁シール部材はボールであり、このボールは、クリンプまたは化学的接着によってネック部分に固定されている。ネック部分近傍でボールの上部に設けられた環状の溝は、取付けを容易にするために用いられてよい。コンパクトな燃料噴射装置可動子弁アセンブリの案内は、下部案内部材におけるボールと、上部案内部材またはアイレット４１における可動子とによって実施される。閉鎖を保証するために、ボールは弁座内で回動することができる。
【図１】
0003737120.tif 000002
【図２】
0003737120.tif 000003