(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
閉鎖体縦軸線と、弁シャフトと、弁シャフトと円錐形の区分との間の移行区分と、移行区分と円錐形の区分との間の接触ライン内に位置する回転対称的なシール座とを備えた、特に内燃機関の燃料噴射弁用の弁閉鎖体において、シール座（１７）が、半径ｒ＝Ｄ／2cosα／２を有する狭幅な球帯域として形成されていて、この場合、Ｄは閉鎖体縦軸線（５）に対して垂直なシール座（１７）の直径を意味しかつαはシール座（１７）と協働する円錐形の弁座面（７）の円錐角を意味することを特徴とする、弁閉鎖体。
【請求項２】
特に内燃機関の燃料噴射弁用の、請求項１記載の弁閉鎖体に理想的な回転対称的なシール座を製作する方法であって、弁閉鎖体のシール座を工具体に接触させ、弁閉鎖体を弁閉鎖体縦軸線を中心にかつ工具体を垂直な工具縦軸線を中心に互いに相対的に回転運動させて、相互接近方向で圧着力により負荷する形式のものにおいて、弁閉鎖体（１）が歳差運動を実施するように、閉鎖体縦軸線（５）を工具縦軸線（２８）に対して傾けることを特徴とする、弁閉鎖体にシール座を製作する方法。
【請求項３】
圧着力を、弁閉鎖体（１）に向けられた圧力空気によって生ぜしめることを特徴とする、請求項２記載の方法。
【請求項４】
弁閉鎖体（１）と工具体（３８）とを逆方向で回転させることを特徴とする、請求項２又は３記載の方法。
【請求項５】
弁閉鎖体（１）を、所定の角度を成して弁閉鎖体周面に向けられた圧力空気によって高速回転させることを特徴とする、請求項２から４までのいずれか１項記載の方法。
【請求項６】
工具体（３８）を垂直に配置しかつ弁閉鎖体（１）を上方から工具体（３８）に載着することを特徴とする、請求項２から５までのいずれか１項記載の方法。
【請求項７】
特に内燃機関の燃料噴射弁用の弁閉鎖体に理想的な回転対称的なシール座を製作する装置であって、保持ユニットの工具受容体内に垂直に保持されかつ工具受容体と共に垂直な工具縦軸線を中心として回転可能な工具体と、弁閉鎖体を閉鎖体縦軸線を中心として回転させる回転ユニットと、弁閉鎖体に作用する半径方向ガイドとが設けられていて、弁閉鎖体と工具体とが相互接近方向で圧着力により負荷される形式のものにおいて、閉鎖体縦軸線（５）が工具縦軸線（２８）に対して傾斜して延びて弁閉鎖体（１）が歳差運動を実施するように、半径方向ガイドが弁閉鎖体（１）に作用していることを特徴とする、請求項２から６までのいずれか１項記載の方法を実施するための装置。
【請求項８】
工具体（３８）が液体で湿潤されていることを特徴とする、請求項７記載の装置。
【請求項９】
圧着力を発生させるための圧力空気を弁閉鎖体に向けて流出する空気力体（５９）が設けられていることを特徴とする、請求項７記載の装置。
【請求項１０】
回転ユニット（４２）が空気ノズル体（４４）を有していて、該空気ノズル体が、閉鎖体縦軸線（５）に対してずらされて弁閉鎖体（１）の周面に向けられた、圧力空気を流出する空気ノズル（５０）を有しており、圧力空気により弁閉鎖体（１）が、工具体（３８）の回転とは逆回転で高速回転駆動されることを特徴とする、請求項７記載の装置。
【発明の詳細な説明】
従来技術
本発明は、請求の範囲第１項の上位概念に記載の形式の弁閉鎖体並びに請求の範囲第２項の上位概念に記載の形式の方法及び請求の範囲第７項の上位概念に記載の形式の装置に関する。
弁閉鎖体、方法及び方法を実施する装置は既に公知である（ドイツ国特許公開第３９２５０４３号明細書）。この場合、方法によれば、弁閉鎖体は弁座体の弁座面に接触し、回転運動を与えられかつ回転軸線に対して平行に作用する高周波数の振動運動が弁座体及び弁閉鎖体に伝達される。この場合、極めて高い表面質を有する表面が形成されるけれども、弁座縦軸線に対して閉鎖体縦軸線が傾斜する場合には十分なシール作用が得られなくなる。弁の弁座体の弁座面において弁閉鎖体を理想的にシールするためには、弁閉鎖体のシール座と弁座体の弁座面とが接触するシールラインに沿って、弁座面及び弁閉鎖体のシール座においてできるだけ完全に円形に近い形状が得られねばならない。しかしながら弁閉鎖体は、閉鎖体縦軸線が弁座縦軸線と合致するように正確にガイドすることができないので、つまり、所定のガイド遊びによって常に弁座縦軸線に対して傾いた弁閉鎖体位置が生ぜしめられるので、弁閉鎖体と弁座面との間の接触領域においてシールラインに沿って理想的な円形形状を得るためには、弁閉鎖体のシール座は球形に形成されねばならない。
発明の利点
請求の範囲第１項の特徴部分に記載の本発明による弁閉鎖体の利点は、弁閉鎖体が弁内で正確にガイドされない場合でも狭幅なシール座によって弁の密な遮断が可能であるということにある。請求項第２項による弁閉鎖体にシール座を製作する本発明による方法及び請求項第７項による弁閉鎖体にシール座を製作する方法を実施する本発明による装置によって、簡単な形式で球帯域の形状の理想的な回転対称的なシール座を形成することができる。
その他の請求項に記載の措置によって、請求項第２項に記載の方法及び請求項第７項に記載の装置の有利な構成及び改良が得られる。
特に有利には、弁閉鎖体に対する圧着力を圧力空気によって生ぜしめひいては無接触式にかつ摩耗を生ぜしめることなく工具体に対する弁閉鎖体の圧着力を生ぜしめることができる。
同様に有利には、弁閉鎖体の高速回転が弁閉鎖体に向けられた圧力空気によって生ぜしめられる、つまり、無接触式にしかも摩耗を生ぜしめることなく生ぜしめられる。
図面
次に図示の実施例につき本発明を説明する。
第１図は、弁ニードルとして構成された本発明による弁閉鎖体を弁座体の弁座面に接触した状態で示した部分的な図、第２図は、第１図の本発明による弁閉鎖体を製作するための本発明の装置を簡単に示した図、第３図は、本発明により構成された弁閉鎖体を第２図の工具に接触した状態で示した部分的な図、第４図は、第２図ＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図である。
実施例の説明
第１図では符号１で、弁ニードルとしての弁閉鎖体を部分的に図示している。この弁閉鎖体は例えば、混合気圧縮・外部点火式の内燃機関の燃料噴射装置用の公知の燃料噴射弁において使用される。例えばドイツ国特許公開第３９２５０４３号明細書で示されているように、弁閉鎖体は弁座体２のガイド孔３内に案内されていてかつ閉鎖体縦軸線５に沿って軸方向に摺動可能である。弁の第１図で図示の部分断面図では、ガイド孔３は流れ方向でみて段部６を介して円錐形に先細に延びる弁座面７に移行していて、この弁座面の下流側には円筒状の噴射開口９が接続されていて、この噴射開口は弁座体２の下面で終わっている。ニードル状の弁閉鎖体は、閉鎖体縦軸線５に対して回転対称的に延びる円筒状に形成された弁シャフト１１を有している。弁シャフトに続いて、例えば円形の移行区分１３が設けられかつこの移行区分の下流側に続いて先細に延びる円錐形の区分１４が設けられていて、この区分は、噴射開口９内に突入する円筒状の弁ピン１５に移行している。円形に形成された移行区分１３と円錐形の区分１４との間の接触ラインは、シール座１７を形成していて、このシール座は、閉鎖体縦軸線５に対して垂直に延びていてかつ理想的には円として形成されたラインを有していて、このラインによって弁閉鎖体は弁閉鎖状態で弁座面７に密に接触する。本発明によればシール座１７は、閉鎖体縦軸線５の中心点Ｍを中心として半径ｒ＝Ｄ／2cosα／２を有する狭幅な球帯域として形成されねばならない。この場合、Ｄは閉鎖体縦軸線５に対して垂直なシール座１７の直径を意味しかつαは弁座面７の円錐角を意味する。球帯域がシール座１７を成す中心点Ｍを中心とした半径ｒを有する仮想の円１８は鎖線で図示されている。この場合、球帯域は閉鎖体縦軸線５の方向でほぼ２０乃至１００μｍの高さを有している。円錐形の区分１４の円錐角は、円錐形の弁座面７によって形成される円錐角αよりも大きい。
第２図では、例えば第１図で概略的に図示されているような弁閉鎖体に理想的な回転対称的なシール座を製作するための装置が図示されている。第２図の装置は、基体２１を備えた保持ユニット２０有している。基体２１を貫通して垂直方向に段状の貫通孔２２が延びていて、この貫通孔内には転がり軸受け２４が配置されている。それぞれの転がり軸受けの内部孔２５内には管状の工具受容体２６が圧入されていて、この工具受容体は、基体の貫通孔２２を介して延びていてかつ遊びなく転がり軸受け２４によって支承されて垂直に延びる工具縦軸線２８を中心として回転可能である。工具受容体の回転は、例えば概略的に図示されているように、ベルト駆動装置２９によって行われ、このベルト駆動装置は、ベルト車３０を介して工具受容体２６に作用しかつ工具受容体２６を回転させる。工具受容体２６の駆動は、別の形式で、例えば電動機（図示せず）を介して及び増速及び減速歯車伝動装置を介して行なうこともきできる。
基体２１はベルト駆動装置２９とは反対側で支持面３２を有していて、この支持面を介して工具受容体２６の締付け端部３３が突出している。工具縦軸線２８に対して同心的に工具受容体２６を介して、締付け端部３３の領域に雌ねじ山３６を有する縦孔３４が延びている。雌ねじ山内には工具支持体３７の、雄ねじ山を備えたねじシャフトがねじ込まれている。工具支持体３７はねじシャフトの他にヘッドを有していて、このヘッドには工具体３８が載着されて例えば接着固定されている。工具体３８は管状に形成されていてかつ軸方向で工具縦軸線２８に沿って延びている。この場合、工具体３８は、例えば部分的に締付け端部３３内に突入しかつ工具受容体２６と共に遊びなく回転可能である。工具体３８は工具支持体３７とは反対側の端部で中空の内部に向かって円錐形に先細に延びる加工面４０を有していて、この加工面の円錐角は、第１図の弁座面７の円錐角に等しい。
基体２１の支持面３２には、少なくとも１つの保持Ｕ字形部材４１が載着されて固定されている。基体２１に対して軸方向間隔をおいて保持Ｕ字形部材４１によって回転ユニット４２が保持されていて、この回転ユニット４２は、例えば、工具縦軸線２８に対して同軸的に配置された空気ノズル体４４を有している。空気ノズル体４４には環状に延びる空気通路４５が形成されていて、この空気通路は、例えば周方向に延びかつ保持Ｕ字形部材４１によって覆われかつ圧力空気導管４６に接続されている。圧力空気導管４６は、第１の圧力空気遮断弁４８によって遮断可能であるか又は圧力空気ポンプ又は別の圧力空気源に接続可能である。空気ノズル体４４の空気通路４５からは水平に又は工具縦軸線２８に対して傾斜して半径方向に空気ノズル５０が案内されていて、この空気ノズルは、第４図で図示されているように、工具縦軸線２８に対してずらされて工具縦軸線２８のそばを延びている。空気通路４５から延びる空気ノズル５０は、空気ノズル体４４によって半径方向で取り囲まれた空気駆動室５２に連通している。
弁閉鎖体１は軸方向で空気駆動室５２を介して案内されていてかつシール座１７によって（第３図拡大図参照）工具体３８の加工面４０に接触している。弁シャフト１１には公知の形式でガイド区分５３が形成されていて、このガイド区分は、弁座体２のガイド孔３内で滑動しひいては弁閉鎖体１を半径方向でガイドする。電磁操作される弁の場合には、弁シャフト１１のシール座１７とは反対側の端部に円筒状の可動子５４が連結されていて、この可動子は、弁閉鎖体を装置内に嵌込んだ場合に空気駆動室５２内に遊びをもって突入しかつ可動子の周面には空気ノズル５０から流出する空気噴流が例えばほぼ接線方向で衝突しかつ可動子は工具体３８とは逆回転方向で高速駆動される。第４図では、互いに等間隔をおいて４つの空気ノズル５０が図示されているが、可動子に向けられた２つ又は３つ又は４つ以上の空気ノズルが設けられてもよい。空気ノズル５０は必ずしも可動子に対して方向付ける必要はなく、空気ノズル５０を同様に弁閉鎖体の軸方向延長部の別の個所に配置してこの個所に空気噴流を方向付けることもできる。例えば微粒子状のコランダム材料から成る工具体３８は、液体で湿潤することができ、このために、液体導管５７を介して液体を加工面４０に供給する液体供給装置５６（第２図で鎖線で図示）が用いられる。
回転ユニット４２の上側で保持ユニット２０には、空気力体５９が配置されていて、この空気力体は工具軸線２８に沿って上下方向に摺動可能に支承されている（二重矢印６０参照）。空気力体端面６１は可動子端面６３のように水平に延びかつこの可動子端面６３に向けられている。空気力体端面６１からは空気力体を貫通して第２の圧力空気遮断弁６５に案内された空気導管６４が延びている。空気力体と第２の圧力空気遮断弁６５との間の空気導管６４には、真空遮断弁６８が組み込まれた真空導管６７が接続されている。真空遮断弁６８は、真空導管６７から吸込みポンプ６９への接続を連結するか又は遮断する。装置内へひいては工具体３８に弁閉鎖体１を取り付けるために又は装置から弁閉鎖体を取り除くために、第２の圧力空気遮断弁６５が閉じられかつ真空遮断弁６８が開かれるので、吸込みポンプ６９は、空気力体５９の空気力体端面６１が可動子端面６３に接触すると、真空導管６７及び空気導管６４を介して負圧を発生させる。可動子５４を備えた弁閉鎖体に作用する大気圧と空気導管６４内の真空との間の差圧によって、弁閉鎖体１は空気力体５９に保持されかつ下向きの空気力体５９の運動により工具体３８に載着されかつ上向きの空気力体５９の運動により工具体３８から持ち上げられるようになる。このようにして、加工すべき個々の弁閉鎖体１の交換が行われる。弁閉鎖体１が工具体３８に載着すると、真空遮断弁６８が閉じられる。次いで、第２の圧力空気遮断弁６５が開放されかつ空気導管６４が圧力空気ポンプ４９に接続されるので、空気導管６４内で過圧が形成される。この過圧の圧力は可動子端面６３に、工具体３８の方向で作用する圧着力を生ぜしめる。この場合、可動子端面６３と空気力体端面６１との間に小さな軸方向間隔が生じ、この間隔だけ空気力体５９が上方に移動するので、可動子及び空気力体は接触することなく対置する。第１の圧力空気遮断弁４８、第２の圧力空気遮断弁６５及び真空遮断弁６８の操作は、例えば電磁式に又は空気又はオイルのような制御媒体によって行われる。
方法を実施するために、空気駆動室５２内での可動子５４の半径方向ガイドは、閉鎖体縦軸線５が垂直方向に向けられた工具縦軸線２８に対して、角度β、例えばほぼ１０′乃至８０′だけ傾いて延びるように、遊びをもって形成される。工具縦軸線２８に対する閉鎖体縦軸線５の傾きは、弁閉鎖体が回転した場合に歳差運動を生ぜしめ、これによって、シール座１７は、例えば微粒子状のコランダム材料から成る工具体３８によって、第１図記載による球帯域の形状でほぼ１０乃至１００μｍの軸方向高さで加工される。狭幅な球帯域としてのシール座１７の構成によって、弁内に組込んだ状態でガイド遊びが常に存在するにも拘わらず、弁閉鎖体は、閉鎖状態で弁座体２の弁座面７に常に密に接触する。
弁閉鎖体１の回転は、運動センサ７１（第２図で鎖線で図示）によって監視される。運動センサ７１は、例えば、光学的なセンサとして構成され、このセンサは、弁閉鎖体１のガイド区分５３に対し光線を発する光源とガイド区分５３から反射する光線を受信する感光性の素子、例えばフォトダイオードとを有している。また、例えば誘導式に又は磁石によって作動される別の運動センサ７１を使用することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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