JP4180122B2 - 燃料噴射弁 - Google Patents

Description

背景技術
本発明は、請求項１の上位概念部に記載の燃料噴射弁に関する。
ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９５０３８２１号明細書に基づいて既に公知の電磁作動式の燃料噴射弁では、弁の金属製のベース体が１つ又は２つの部分から、非磁性の中間部分なしに形成されている。ベース体はこの場合複数の区分すなわち流入管片と磁性の内極（コア）と弁座保持体とを有している。さらにベース体は、弁座と共働する弁閉鎖体を操作する可動子を案内するためにも働く。さらにまたベース体は磁気の絞り箇所を有しており、この絞り箇所は、上流側に位置するコアの壁厚及び下流側に続く弁座保持体の壁厚よりも、著しく薄い壁厚を有している。
また、ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９５３７３８２号明細書に基づいて既に公知の電磁作動式の燃料噴射弁では、内部のコアと外側のマグネットケーシングとが設けられている。この場合マグネットケーシングは段付けされて構成されていて、コアとマグネットケーシングとの間には、マグネットコイルを受容するためのコイル室が形成されている。この場合コイル室は一方ではマグネットコイルの上においてカバーエレメントによって、かつ他方ではマグネットコイルの下において非磁性の中間部分によって閉鎖されている。つまり、磁気回路を閉鎖するためもしくは磁気の短絡を阻止するため及びコイル室を制限するためには、コア及びマグネットケーシングに加えて、２つの別の部材が必要になる。
発明の利点
請求項１の特徴部に記載のように構成された本発明による燃料噴射弁には、弁機能をまったく損なうことなしに、特に簡単かつ安価に製造できるという利点がある。有利な形式で内極と弁周壁とは、該弁周壁が内極を少なくとも部分的に半径方向において間隔をもって取り囲むように、成形されていて、その結果内極と弁周壁との間に中間室が形成されており、該中間室内にマグネットコイルが設けられている。マグネットコイルが周方向において完全に弁周壁によって取り囲まれており、かつ中間室が軸方向でマグネットコイルの上下において弁周壁及び内極の金属製のコンタクトによって制限されていることに基づいて、マグネットコイルは安全確実に埋め込まれている。内極及び該内極に結合された閉鎖されたコイル室との弁周壁の直接的な金属製のコンタクトによって、材料及び部材を節約した安価な形式でその他の中間部材を不要にすることができる。この構成は、必要な軟磁性の特性を維持しながら、内極及び弁周壁を製造するために最も適した材料の選択を可能にする。
請求項１に記載の燃料噴射弁の別の有利な構成は請求項２以下に記載されている。
有利な構成では、内極が押出し成形を用いて製造可能であり、これは冷間変形として特に有利に実施することができる。冷間押出し成形のためには、引張り強度の小さな鋼（合金でない鋼）及び引張り強度の大きな鋼（高合金鋼）の両方が適している。合金でない鋼は冷間押出し成形の後で、焼き鈍しされた状態における合金鋼の強度値（引張り強度、硬度）に達する。内極の磁気特性に基づいて、相応に押出し成形された内極素材を次いで焼き鈍しすると有利である。このようにすると、必要な強度値をいずれにせよ得ることができるので、引張り強度の観察は不要である。内極を押出し成形することの大きな利点としては次のことが挙げられる。すなわち押出し成形によって、公知の旋削部品に比べて使用材料を減じることができ、ひいては著しくコストを節減することができる。
内極を押出し成形すると共に、弁周壁を深絞りを用いて製造すると、コスト節減に特に有利である。この弁周壁は、内極と堅固に結合されていて、該内極と一緒に金属製のベース体を形成し、該ベース体は弁の全軸方向長さにわたって延びている。
内極との弁周壁の金属製のコンタクトに基づいて、内極に磁気の絞り箇所を設けると、特に有利であり、このようになっていると、磁界は弁周壁と内極と可動子とを介して磁気の絞り箇所を迂回して閉じられる。そして非磁性の中間部分を省くことができる。
結果的に乾いた状態にあるマグネットコイルを備えたコイル室のシールは、内極と弁周壁との間に設けられたシールリングを用いて行われ、このシールリングは、弁周壁と内極との堅固な結合部に軸方向で向かい合っている、マグネットコイルの側に配置されている。
図面
次に図面につき本発明の実施例を説明する。
第１図は、燃料噴射弁の第１実施例を示す図であり、第２図は燃料噴射弁の第２実施例を示す図である。
実施例の記載
第１図には、混合気圧縮型火花点火式内燃機関の燃料噴射装置のための燃料噴射弁の形をした、電磁作動式の弁が例示されており、この燃料噴射弁は、マグネットコイル１によって取り囲まれていて燃料流入管片として働く押出し成形された管状のコア２を、いわゆる内極として有している。プラスチック製のコイル体３は、マグネットコイル１の巻線を受容している。コア２はマグネットコイル１の軸方向における延在領域に、適宜な先細部を有している。ストッパ面６として機能する、コアの肩部５を起点として、下流方向には、壁の薄い磁気の絞り箇所８が接続している。この絞り箇所８の上流及び下流におけるコア２の壁厚に比べて著しく薄い壁厚を有する、同様に管状の絞り箇所８は、軸方向で見て、特に流入管片を形成していて長く延在する上側のコア部分９から、下側に位置する比較的短く形成されたコア端部１０への移行部を形成している。
壁の薄い磁気の絞り箇所８の壁厚は例えば０．２〜０．５ｍｍの間であるのに対して、上流及び下流において続くコア２の領域の壁厚は、最適な磁束を得るために、例えば１〜３．５ｍｍの値を有することが望ましく、つまり絞り箇所８における壁厚のほぼ５〜２０倍の大きさである。絞り箇所８の前後におけるコア２のリング状の横断面は例えば２０〜３０ｍｍ²の大きさを有している。この寸法表示は、良好な理解のためにのみ働くものであり、本発明を制限するものではない。
コア２の３つの主要な区分９，８，１０はすべて弁長手方向軸線１２に対して同心的に形成されている。磁気の絞り箇所８の領域には、先行技術の公知の噴射弁のほとんどでは、金属製の非磁性の中間部分が設けられており、これらの中間部分はコア２と、下流側に続いていて弁座保持体として働く接続部分とを磁気的に切り離すために働くが、このような中間部分は本発明では省くことができる。
コアもしくは流入管片２は押出し成形を用いて製造されている。押出し成形時にプランジャとダイとは成形間隙を形成する。プランジャは材料をこの成形間隙を通して押し出し、この際に相応な横断面が形状付与される。コア２の押出し成形は例えば、相応な鋼の冷間変形として実施される。冷間押出し成形は、３５０Ｎ／ｍｍ²の引張り強度をもつ合金でない鋼から、８００Ｎ／ｍｍ²の引張り強度をもつ高合金鋼までが可能である。コア２の押出し成形後に、コア２は例えば焼き鈍しされ、所望の輪郭が切削による後加工を用いて製造される。
同様に弁長手方向軸線１２に対して同心的に、燃料噴射弁は、有利には深絞りによって製造された壁厚の薄いスリーブ状の弁周壁１４を有しており、この弁周壁１４はケーシングとして、磁気回路の一部として及び弁座保持体として働く。そしてこの弁周壁１４は、コア２を少なくとも部分的に半径方向において、コア２の直径よりも大きな直径をもつ部材として取り囲んでいる。例えばマグネットコイル１はそのコイル体３と共に、弁周壁１４とコア２との間において、そのために設けられたリング状の中間室１５内に埋め込まれている。例えば複数箇所において段付けされた弁周壁１４内には、長手方向開口１８が延びており、この長手方向開口１８には少なくともコア端部１０が、該コア端部１０が弁周壁１４の内壁に接触するように、突入している。コア端部１０は、弁周壁１４から半径方向の間隙を介して可動子２２に磁束を伝達するために働く。
長手方向開口１８内にはさらに弁ニードル１９が配置されており、この弁ニードル１９は例えば管状の結合部分２０を備えて形成されており、この場合結合部分２０の上流側の端部には可動子２２が固定され、下流側の端部には球形の弁閉鎖体２３が固定されている。例えば溶接によって結合部分２０と結合された弁閉鎖体２３の周囲には、例えば５つの平らな面取り部２４が、燃料を通流させるために設けられている。
燃料噴射弁の操作は公知の形式で電磁式に行われる。弁ニードル１９の軸方向運動のため、ひいては戻しばね２５のばね力に抗した開放もしくは噴射弁の閉鎖のために、マグネットコイル１とコア２と弁周壁１４と可動子２２とを備えた電磁回路が働く。可動子２２は結合部分２０の、弁閉鎖体２３とは反対側の端部と、同様に溶接シームによって結合されていて、かつコア部分９もしくはコア２のストッパ面６に向かって方向付けられている。弁周壁１４の、下流側に位置していてコア２とは反対側の端部には、長手方向開口１８内に、弁座面３０を有するシリンダ状の弁座体２９が、例えば溶接によって密に取り付けられている。
弁ニードル１９の軸方向運動中に弁長手方向軸線１２に沿って弁閉鎖体２３を案内するためには、弁座体２９の案内開口３２が働く。可動子２２の外周部には例えば案内面３６が設けられており、この案内面３６は例えば旋削加工によって製造されていて、ここでは絞り箇所８の領域においてコア２に対して同様に弁ニードル１９を軸方向案内するために働く。少なくとも１つの案内面３６は例えば、環状の連続した１つの案内リングとして、又は互いに間隔をおいて周囲に形成された複数の案内面として構成されることができる。
球状の弁閉鎖体２３は、流れ方向において円錐台形に先細になる、弁座体２９の弁座面３０と共働する。弁閉鎖体２３とは反対側の端面において弁座体２９は、例えばポット状に形成された噴射口円板３４と堅く結合されている。噴射口円板３４は、浸食又は打抜きによって成形された少なくとも１つの、例えば４つの噴射開口３５を有している。
弁座体２９の押込み深さは、弁ニードル１９の行程の大きさを規定する。この場合、マグネットコイル１の励磁されていない場合における弁ニードル１９の一方の終端位置は、弁座体２９の弁座面３０と弁閉鎖体２３との当接によって決定され、これに対してマグネットコイル１の励磁時における弁ニードル１９の他方の終端位置は、コア２の肩部５の例えば硬質クロムメッキされたストッパ面６との可動子２２の当接によって生ぜしめられる。
弁周壁１４とコア２との間における中間室１５には、コイル体３の下に、例えばＯリングの形に形成されたシールリング３７が配置されており、このシールリング３７はコイル室をシールするために働く。シールリング３７を受容するために働くリング室は、コイル体３の下側面と、この領域において段付けされていて下流に向かって直径を減じられる弁周壁１４の内壁と、内側において可動子案内のために働くコア端部１０の外周壁とによって、制限される。
弁長手方向軸線１２に対して同心的に延びる、コア２の流れ孔３８には、例えば圧延されたばね鋼薄板から成形された調節スリーブ３９が挿入されており、この調節スリーブ３９は、該調節スリーブ３９に接触している戻しばね２５のばねプレロードもしくは予負荷を調節するために働き、戻しばね２５はその反対側において弁ニードル１９の結合部分２０に支持されている。またコア２の流れ孔３８にはその流入側の端部に、燃料フィルタ４０が突入しており、この燃料フィルタ４０は、その大きさに基づいて噴射弁内において閉塞を惹起したり又は損傷を惹起するおそれのあるような燃料成分を、濾過して排除するために役立つ。
コア（内極、流入管片）２は、マグネットコイル１を受容する中間室１５の上側を閉鎖していて半径方向外側に向かって張り出しているカラー４１の上において、プラスチック射出成形体４２によって取り囲まれている。このプラスチック射出成形体４２には例えば一緒に射出成形された電気的な接続コネクタ４３が、その一部として設けられており、この接続コネクタ４３は例えばコア２のカラー４２の直ぐ上で、かつ弁周壁１４の、噴射弁の流入側端部に向けられた上側の端部の直ぐ上で、半径方向外側に向かって突出している。プラスチック製のこの接続コネクタ４３にはその一部として、例えば金属製の２つのコネクタピン４４が設けられており、この場合両コネクタピン４４はマグネットコイル１の巻線と直接接続されている。コンタクトピン４４は接続コネクタ４３に向かってコイル体３から、カラー４１に設けられた切欠き４７を貫いて延びている。この切欠き４７においてコンタクトピン４４は、射出成形によってプラスチック内に埋め込まれている。それというのはプラスチック射出成形体４２は、例えば、弁周壁１４とコア２との間においてマグネットコイル１を受容する中間室１５内にまで延在していて、その結果この中間室１５はコイル体３に加えて十分にプラスチックによって満たされているからである。接続コネクタ４３の近傍において弁周壁１４は、周囲に例えばレーザによって生ぜしめられた複数の溶接ポイント４５によって、コア２のカラー４１に固定されている。この堅固な固定はシール機能を果たす必要はない。しかしながらまた、環状の連続した溶接シーム４５を設けることも可能である。
深絞りされた弁周壁１４は、その下流側端部の近傍に、弁周壁１４の軸方向の延びに対して垂直に外方に向かって突出している、折畳みによって形成された環状のリング隆起部４９を有しており、これに対して弁周壁１４はその下流側端部に、チューリップ状に開いていて外方に向かって張り出したカラー５０を有している。リング隆起部４９及びカラー５０は弁周壁１４の外壁と一緒に、この領域においてリング溝５１を形成しており、このリング溝５１内には、弁受容部に対するシールのためにシールリング５２が配置されている。
第２図に示された第２実施例において、第１図に示された第１実施例と同じままの部分もしくは同じ機能を有する部分には、同一符号が付けられている。第２実施例が第１実施例と異なる点は主として次のことである。すなわち第２実施例では、内極であるコア２と、磁気の絞り箇所８と、弁座保持体１４′を形成する弁管５５とだけが、押出し成形を用いて製造可能であり、これに対して本来の弁周壁１４は弁流入管片５６と一体的に深絞りされた部材として構成されている。
第２図に示された燃料噴射弁は同様に、マグネットコイル１によって取り囲まれていて押出し成形された管状のコア２を有しており、このコア２はしかしながら第１図に示された実施例におけるように直接的な燃料流入管片として働くのではなく、その代わりに弁座保持体１４′と一体的に下流側に形成されており、そしてコア２と弁座保持体１４′とは一緒に、弁管５５と呼ばれる部材を形成している。ストッパ面６として機能するコアの肩部５を起点として、下流方向には、壁の薄い磁気の絞り箇所８が続いている。絞り箇所８の上流側及び下流側における弁管５５の壁厚に比べて著しく薄い壁を有するこの絞り箇所８は、つまり軸方向において弁座保持体１４′へのコア２の移行部を形成している。押出し成形された弁座保持体１４′は、その下流側端部の近傍にリング溝５１を有しており、このリング溝５１には、弁受容部に対するシールのためにシールリング５２が配置されている。
弁長手方向軸線１２に対して同心的に燃料噴射弁は、有利には深絞りによって製造されたスリーブ状で壁の薄い弁周壁１４を有しており、この弁周壁１４は、ケーシングとして、磁気回路の一部としてかつ弁流入管片５６として働き、しかも、弁管５５を少なくとも部分的に半径方向において、該弁管５５の直径よりも大きな直径をもつ部材として取り囲んでいる。このようにしてマグネットコイル１及びそのコイル体３は、弁周壁１４と弁管５５との間においてそのために設けられたリング状の中間室１５内に埋め込まれている。弁周壁１４の弁流入管片５６内には流れ孔３８が延びており、この流れ孔３８には少なくとも上側のコア部分９が突入していて、該コア部分９は弁流入管片５６の内壁に接触している。
他方の側において弁管５５は、燃料によって貫流される内部の長手方向開口１８を有している。この長手方向開口１８内には弁ニードル１９が配置されており、この弁ニードル１９は少なくとも可動子２２と、下流側端部に固定された球形の弁閉鎖体２３とによって形成される。弁ニードルは第１実施例とは異なり、結合部分２０が省かれていることに基づいて、短縮されて構成されている。
乾いたマグネットコイル１を得ることを目的としてコイル室をシールするために必要であって、例えばＯリングの形で形成されたシールリング３７は、この実施例では中間室１５内には配置されていない。この実施例ではシールリング３７は弁周壁１４と弁管５５との間に設けられており、より正確に言うならば弁流入管片５６とコア２の上側のコア部分９との間に設けられている。シールリング３７を受容するために働く環状のリング溝５８は、そのためにコア２の外周部に設けられている。
弁周壁１４の一部である弁流入管片５６は、プラスチック射出成形体４２によって取り囲まれている。このプラスチック射出成形体４２にはその一部に、一緒に射出成形された電気的な接続コネクタ４３が設けられており、この接続コネクタ４３は例えば弁周壁１４の半径方向肩部５９の直ぐ上で、半径方向外側に向かって突出している。半径方向肩部５９によって、弁周壁１４はマグネットコイル１の延在領域において、弁流入管片５６の領域におけるよりも大きな直径を有することが可能になる。そしてこれによって、マグネットコイル１を受容するための中間室１５が得られる。プラスチック製の接続コネクタ４３にはその一部として、例えば２つの金属製のコンタクトピン４４が設けられており、これらのコンタクトピン４４は直接的にマグネットコイル１の巻線と接続されている。コンタクトピン４４は接続コネクタ４３に向かってコイル体３から、半径方向肩部５９における切欠き４７を貫いて延びている。
中間室１５の下における弁座保持体１４′の領域において弁周壁１４は、例えば複数の周囲に設けられていてレーザによって生ぜしめられた溶接ポイント４５′によって、又は連続的に環状の溶接シームによって、弁管５５に固定されている。この堅固な結合部は、シール機能を果たす必要はない。

Claims (9)

1. 少なくとも１つのマグネットコイル（１）と金属製の内極（２）と金属製の弁周壁（１４）と可動子（２２）とを有する電磁回路を備え、かつ弁長手方向軸線（１２）を備えた燃料噴射弁であって、内極（２）と弁周壁（１４）とが、該弁周壁（１４）が内極（２）を少なくとも部分的に半径方向において間隔をもって取り囲むように、成形されていて、その結果内極（２）と弁周壁（１４）との間に中間室（１５）が形成されており、該中間室（１５）内にマグネットコイル（１）が設けられており、該マグネットコイル（１）が周方向において完全に弁周壁（１４）によって取り囲まれており、さらに可動子（２２）によって、不動の弁座面（３０）と共働する弁閉鎖体（２３）が操作可能である形式のものにおいて、内極（２）と弁周壁（１４）とが一緒に、中間室（１５）を軸方向でマグネットコイル（１）の上下において制限しており、しかも内極（２）と弁周壁（１４）との間においてマグネットコイル（１）の上においても下においても金属同士の接触部が存在しており、内極（２）と弁周壁（１４）とが両接触部の少なくとも１つにおいて、互いに堅固に結合されており、内極（２）が押出し成形により製造された部材であり、かつ弁周壁（１４）が深絞りにより製造された部材であり、さらに、内極（２）が、磁気回路のコアとして、弁流入管片として及び可動子案内として働くように、成形されており、内極（２）が可動子（２２）の領域において終わっていて、内極（２）のこの端部領域において弁周壁（１４）との金属同士の接触部が形成されており、深絞りされた弁周壁（１４）が、内極（２）の端部領域を越えてさらに下方に延び、同時に弁座保持体として形成されていて、弁座体（２９）を完全に受容していることを特徴とする燃料噴射弁。
2. 少なくとも１つのマグネットコイル（１）と金属製の内極（２）と金属製の弁周壁（１４）と可動子（２２）とを有する電磁回路を備え、かつ弁長手方向軸線（１２）を備えた燃料噴射弁であって、内極（２）と弁周壁（１４）とが、該弁周壁（１４）が内極（２）を少なくとも部分的に半径方向において間隔をもって取り囲むように、成形されていて、その結果内極（２）と弁周壁（１４）との間に中間室（１５）が形成されており、該中間室（１５）内にマグネットコイル（１）が設けられており、該マグネットコイル（１）が周方向において完全に弁周壁（１４）によって取り囲まれており、さらに可動子（２２）によって、不動の弁座面（３０）と共働する弁閉鎖体（２３）が操作可能である形式のものにおいて、内極（２）と弁周壁（１４）とが一緒に、中間室（１５）を軸方向でマグネットコイル（１）の上下において制限しており、しかも内極（２）と弁周壁（１４）との間においてマグネットコイル（１）の上においても下においても金属同士の接触部が存在しており、内極（２）と弁周壁（１４）とが両接触部の少なくとも１つにおいて、互いに堅固に結合されており、内極（２）が押出し成形により製造された部材であり、かつ弁周壁（１４）が深絞りにより製造された部材であり、さらに、弁管（５５）としての内極（２）が、磁気回路のコアとして、弁座保持体（１４′）として及び可動子案内として働くように、成形されており、内極（２）がマグネットコイル（１）の上の領域において終わっていて、内極（２）のこの端部領域において弁周壁（１４）との金属同士の接触部が形成されており、深絞りされた弁周壁（１４）が、内極（２）の端部領域を越えてさらに上方に延び、同時に弁流入管片（５６）として形成されていて、燃料噴射弁への燃料の流入を保証していることを特徴とする燃料噴射弁。
3. 内極（２）が、壁の薄い磁気の絞り箇所（８）を備えて構成されており、該絞り箇所（８）には上流方向及び下流方向において、該絞り箇所（８）よりも著しく大きな壁厚を有する領域が接続している、請求項１又は２記載の燃料噴射弁。
4. 絞り箇所（８）の壁厚が０．２〜０．５ｍｍである、請求項３記載の燃料噴射弁。
5. 絞り箇所（８）が、内極（２）の軸方向における延在領域に形成されており、該延在領域が中間室（１５）によって弁周壁（１４）から間隔をおいて位置している、請求項３又は４記載の燃料噴射弁。
6. マグネットコイル（１）を受容する中間室（１５）が、内極（２）と弁周壁（１４）との間に設けられたシールリング（３７）を用いてシールされている、請求項１から５までのいずれか１項記載の燃料噴射弁。
7. 内極（２）と弁周壁（１４）とが一緒に、弁の全軸方向長さにわたって伸びている、請求項１又は２記載の燃料噴射弁。
8. 内極（２）がマグネットコイル（１）の上側において、半径方向外側に向かって張り出すカラー（４１）を備えて形成されており、該カラー（４１）が切欠き（４７）を有していて、該切欠き（４７）を貫いてコンタクトピン（４４）が、マグネットコイル（１）から電気的な接続コネクタ（４３）に向かって延びている、請求項１記載の燃料噴射弁。
9. 弁周壁（１４）がマグネットコイル（１）の上側において、半径方向肩部（５９）を備えて形成されており、該半径方向肩部（５９）が切欠き（４７）を有していて、該切欠き（４７）を貫いてコンタクトピン（４４）が、マグネットコイル（１）から電気的な接続コネクタ（４３）に向かって延びている、請求項２記載の燃料噴射弁。

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