JP2000511615A - 燃料噴射弁並びに燃料噴射弁の弁ニードルの製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、少なくとも１つの閉鎖体ホルダー（１７）と１つの球形の弁閉鎖体（１８）とを含む軸方向に可動の弁ニードル（１２）を配備した燃料噴射弁に関する。前記閉鎖体ホルダー（１７）は、弁閉鎖体（１８）を下部の凹設部（３８）内に収容している。その場合、前記閉鎖体ホルダー（１７）の下流側終端域（３７）が、下流方向に弁閉鎖体（１８）の赤道（５２）を超えて延びて該弁閉鎖体（１８）を抱き締めている。弁閉鎖体（１８）と閉鎖体ホルダー（１７）との固定的な結合は、縁曲げ加工によって得られる。前記燃料噴射弁は、混合気圧縮型火花点火式内燃機関の燃料噴射装置において使用するのに特に適している。

Description

【発明の詳細な説明】 燃料噴射弁並びに燃料噴射弁の弁ニードルの製造法 背景技術 本発明は、請求項１に発明の上位概念として規定した形式の燃料噴射弁、並び に請求項８に発明の上位概念として規定した形式の燃料噴射弁の弁ニードルの製 造法に関する。 球形の弁閉鎖体用の閉鎖体ホルダーとして軸方向に可動の弁ニードルを有する 電磁作動式燃料噴射弁は、ドイツ連邦共和国特許出願公開第３３１８４８６号明 細書に基づいてすでに公知である。前記閉鎖体ホルダーは、弁閉鎖体の囲まれた 範囲が最大限で該弁閉鎖体の最大直径部位まででしかないように、該弁閉鎖体を 部分的にだけ下部終端域でもって抱き締めている。閉鎖体ホルダーの下部終端域 に形成されて弁閉鎖体を受容している凹設部の、弁縦軸線に対して直角方向の開 口幅は、要するに少なくとも弁閉鎖体の最大直径に等しい。前記凹設部からの弁 閉鎖体の滑落を防止するためには、溶接、鑞接又は接着のような材料接続的な接 合法が適用されねばならない。凹設部及び弁閉鎖体が締り嵌めの締め代を有して いる場合には、圧入によって弁閉鎖体を閉鎖体ホルダーに固定的に保持すること も可能である。 弁ニードルを有し、該弁ニードルの、結合部として役立てられる閉鎖体ホルダ ーをプラスチックから成形した形式の電磁作動式噴射弁も、ドイツ連邦共和国特 許出願公開第１９５０３２２４号明細書に基づいてすでに公知になっている。そ の場合、球形の弁閉鎖体と閉鎖体ホルダーとは、スナップ結合によって互いに固 定的に結合されており、しかも該閉鎖体ホルダーは、弁閉鎖体を抱き締めるばね 弾性的な保持顎を有している。 またドイツ連邦共和国特許出願公開第４００８６７５号明細書からも容易に推 考できるように、弁ニードルの個々の構成部分の固定的な結合を、材料接続的に 例えばシーム溶接によって得ることもすでに公知である。 更に又、外周にスパイラル状の溝を備えた弁ニードルを有する燃料噴射装置が 、ドイツ連邦共和国特許出願公開第３８０８６３５号明細書に基づいて公知であ る。弁体内に画成された溝は、スパイラル状の燃料通路を形成しており、該スパ イラル状燃料通路は燃料に回旋力（スワール）を与えるだけでなく、燃料流動速 度も制御する。 発明の利点 請求項１の特徴部に記載した構成手段を有する本発明の燃料噴射弁もしくは請 求項８に記載した製造法は、燃料噴射弁を、格別単純な仕方で低廉かつプロセス 確実に製造できるという利点を有している。しかも特に有利なことには、閉鎖体 ホルダーと球形の弁閉鎖体との間に、著しく単純にして割安の、にも拘わらず極 めて確実な継手を得ることが可能になる。その場合、凹設部でもって弁閉鎖体を 確実に抱き締めるために閉鎖体ホルダーの下流側終端域は、弁閉鎖体が軸方向で 見てその赤道を超えて、要するに半径方向最大拡がり域を超えて凹設部内へ侵入 するように成形されている。弁閉鎖体の固定は、リング状の保持顎を形成する下 流側終端域を少なくとも部分的に縁曲げ（かしめ）工具によって半径方向内向き に塑性変形して、前記凹設部の下流側端部では該凹設部の開口幅を、弁閉鎖体の 直径よりも小さくなるようにすることによって行われる。材料接続的な結合を得 るために接合法を適用することなしに、弁ニードルにおける極めて確実かつ耐久 的な結合が得られる。 請求項１に記載した燃料噴射弁の有利な構成と改良は、請求項２乃至７に記載 した手段によって、また請求項８に記載した製造法の有利な構成と改良は、請求 項９乃至１０に記載した手段によって得られる。 閉鎖体ホルダーは冷間据込み部品として形成されているのが有利である。この 冷間据込み加工時にすでに簡単に貫通孔を一緒に成形することが可能である。 燃料流動経路として溝を弁ニードルの周面にスパイラル状に成形するのが特に 有利である。該スパイラル 状溝によって燃料には旋動成分が負荷されて、燃料の霧化を一層改善することが 可能になる。 図面 図１は本発明による燃料噴射弁の縦断面図、図２は本発明によって製造可能な 弁ニードルの拡大詳細図である。 実施例の説明 次に図面に基づいて本発明の１実施例を詳説する。 混合気圧縮型火花点火式内燃機関の燃料噴射装置用の噴射弁として図１におい て部分的に簡略化して例示した、本発明の電磁作動弁は、電磁コイル１によって 包囲されていてインナー極として、かつ燃料入口もしくは燃料通流路として役立 つと共に、弁座支持体としても役立つ一体的な、ほぼ管状の金属製の基体２を有 している。該基体２は多重に段付けされており、しかも特に電磁コイル１の上流 側では半径方向段を有するように構成されているので、基体２は上部のカバー区 分３でもって電磁コイル１を部分的に覆っており、かつ電磁コイル１の領域にお いて、噴射弁の格別コンパクトな構造を可能にする。電磁コイル１は、外側のス リーブ状の例えば強磁性の、アウター極としての弁周壁５によって包囲されてお り、該弁周壁５は、電磁コイル１を周方向で完全に包囲しており、かつその上端 部において例えば溶接シーム６によって、基体２のカバー区分３に固着接合され ている。電磁回路を閉じる ために基体２は、電磁コイル１の下流側で、同じく段付けされているので、導磁 区分８が形成されている。該導磁区分８は、カバー区分３とほぼ同様に電磁コイ ル１を軸方向で制限し、それによって電磁コイル１の領域を下寄りで、つまり下 流方向で制限する下限部を成している。 弁周壁５と相俟って基体２は、その２つの区分つまりカバー区分３と導磁区分 ８とによって、電磁コイル１を収容する環状室を形成している。基体２は、弁縦 軸線１０は、弁縦軸線１０に対して同心的に延びる縦方向内部開口１１を有し、 該縦方向内部開口は上流域１１ａでは燃料流動通路として役立てられ、かつ下流 域１１ｂでは、この燃料流動通路として役立てられる以外になお少なくとも部分 的には、弁縦軸線１０に沿って軸方向に可動の弁ニードル１２のための案内開口 として役立てられている。下流域１１ｂは、上流域１１ａよりも大きな直径を有 している。それというのは電磁コイル１の軸方向延在領域内において、縦方向内 部開口１１の段階部１３が設けられているからである。該段階部１３の下流側に 直接続いて基体２は、薄肉壁の磁気的な絞り部位１６を有している。 導磁区分８の下流側で基体２は弁座支持体として機能する。それというのは縦 方向内部開口１１の下流域１１ｂの下流側端部に、固定的な弁座面１５を弁座と して有する弁座体１４が装嵌されているからである。 該弁座体１４は、例えばレーザ加工により形成された溶接シームによって、基体 ２に固着接合されている。縦方向内部開口１１の下流域１１ｂは、弁座体の装嵌 部以外では、弁ニードル１２を収容するために使用され、該弁ニードルは、可動 磁極子１７と球形の弁閉鎖体１８とによって形成される。弁座体１４の下流側端 面では例えば凹所１９内に、扁平な噴射オリフィス穿穴円板２０が配置されてお り、この場合、弁座体１４と噴射オリフィス穿穴円板２０との固定的な結合は、 例えば円環状の液密な溶接シーム２１によって実現されている。閉鎖体ホルダー としての可動磁極子１７は、前記噴射オリフィス穿穴円板２０寄りの下流側端部 で、本発明によれば縁曲げ（かしめ）加工によって球形の弁閉鎖体１８と固定的 に締結されている。 噴射弁の作動は公知のように電磁式に行われる。弁ニードル１２を軸方向に運 動させるため、ひいては噴射弁を戻しばね２５のばね力に抗して開弁させ、或い は該戻しばね２５のばね作用によって閉弁させるために、電磁コイル１と内側の 基体２と外側の弁周壁５と可動磁極子１７とから成る電磁回路が使用される。可 動磁極子１７は基体２に軸整合されている。戻しばね２５は縦方向内部開口１１ 内で例えば段階部１３の上流側でも下流側でも、要するに上流域１１ａ並びに下 流域１１ｂで延在している。 球形の弁閉鎖体１８は、弁座体１４の、流動方向に 截頭円錐形状にテーパを成す弁座面１５と協働し、該弁座面は、軸方向で見て案 内開口の下流側で弁座体１４内に形成されている。噴射オリフィス穿穴円板２０ は、腐食加工又は押抜き加工によって成形された少なくとも１つの噴出オリフィ ス、例えば４つの噴出オリフィス２７を有している。 噴射弁における弁座体１４の押込み深さは、殊に弁ニードル１２のストローク にとって決定的である。その場合、電磁コイル１の滅勢時における弁ニードル１ ２の一方の終端位置が、弁座体１４の弁座面１５に対する弁閉鎖体１８の当接に よって確定されているのに対して、電磁コイル１の付勢時における弁ニードル１ ２の他方の終端位置は、基体２の段階部１３に対する可動磁極子１７の当接によ って生じる。ストローク調整は、弁座体１４を軸方向にシフトし、所望の位置で 次いで基体２と固定的に結合することによって行われる。 縦方向内部開口１１の上流域１１ａ内には、戻しばね２５以外に調整スリーブ ２９が挿嵌されている。該調整スリーブ２９は、該調整スリーブ２９に当接する 戻しばね２５のばね予荷重を調整するために役立てられ、該戻しばねは、調整ス リーブから離反した方の側では、閉鎖体ホルダーつまり可動磁極子１７の内部凹 所３１のボトム域３０に支持さており、それによって動的な噴出量の調整も調整 スリーブ２９によって行わ れる。 可動磁極子１７は例えば外周の磁気的な絞り部位１６の軸方向延在域内に、リ ング状の上部案内面３２を有し、該上部案内面は、縦方向内部開口１１に沿って 軸方向可動の弁ニードル１２をガイドするためのものである。例えば冷間据込み 部品として形成された可動磁極子１７は、段階部１３に対面した上部ストッパ面 ３３を有し、該上部ストッパ面は耐摩耗層、例えばクロムメッキ層を有している 。閉鎖体ホルダーとしての可動磁極子１７内には、内部凹所３１のボトム域３０ を起点として少なくとも１つの貫通孔３５が成形され、例えば２つ又は４つの貫 通孔３５が穿設されており、該貫通孔は、弁縦軸線１０に対して斜め外向きに延 びている。前記可動磁極子１７は貫通孔３５の領域で下流方向にテーパを成して おり、その外側輪郭は截頭円錐形状である。可動磁極子１７つまり閉鎖体ホルダ ーをこのように形成したことに基づいて、弁座面１５に供給すべき燃料は、閉鎖 体ホルダーの内部凹所３１を先ず通流し、貫通孔３５から流出した後には、閉鎖 体ホルダーの外側を妨げなく流動することが可能になる。前記貫通孔３５は、断 面成形自在であり（例えば円形横断面、楕円形横断面又は多角形横断面を有する ことができ）かつ軸方向、半径方向又は傾斜方向に延びることができる。 貫通孔３５の下流側では可動磁極子１７つまり閉鎖 体ホルダーはニードルシャンク３６として中実に形成されている。下流側終端域 ３７に達するまでニードルシャンク３６はほぼ一定の外径を有しているが、該外 径は、内部凹所３１を備えた閉鎖体ホルダー１７の上流側領域の外径よりも著し く小さい。閉鎖体ホルダー１７の下流側終端域３７は、ニードルシャンク３６よ りも大きな外径を再び有し、しかも前記の下流側終端域とニードルシャンクとの 間の移行部は例えば截頭円錐形状に形成されている。下流側終端域３７は、盲穴 状の凹設部３８内に球形の弁閉鎖体１８を収容する機能を有しており、前記盲穴 状の凹設部３８は、弁閉鎖体１８寄りの下側から形成されている。凹設部３８は 、例えば軸方向で上下に相前後して続く２つの凹設区分３９ａ，３９ｂから成る ように構成されており、しかも電磁コイル１寄りの上部凹設区分３９ａは円錐形 に、また噴射オリフィス穿穴円板２０寄りの下部凹設区分３９ｂはほぼ円筒形に 形成されている。弁閉鎖体１８は、組付け状態で円錐形の上部凹設区分３９ａの 壁に、少なくとも線接触の形で当接している。図２では閉鎖体ホルダー１７の下 流側終端域３７が変化した尺度で図示されている。 前記の構造形式の噴射弁は、構造が特にコンパクトであるので、著しく小形の 、扱い易い噴射弁が生じ、該噴射弁の弁周壁５は例えば約１２ｍｍの外径を有し ているにすぎない。これまで説明した構成部分は、予 め組立てられた独立した構成群を形成し、該構成群は機能部４０と呼ぶことがで きる。調整済みかつ組立済みの機能部４０は、例えばカバー区分３の上部端面４ ２を有し、該上部端面を超えて例えば２本の接点ピン４３が突出している。電気 的な接続素子として働く電気的な接点ピン４３を介して電磁コイル１の電気的な 接点接続、ひいては該電磁コイルの励磁が行われる。 このような機能部４０に、図示を省いた接続部を接続することが可能であり、 該接続部は殊に、全噴射弁の電気的接続と液圧的接続とを含む点で傑出している 。図示を省いた接続部と機能部４０との液圧的接続は、噴射弁が完全に組付けら れた場合、燃料の支障のない通流を保証するように、両構成群の流動孔相互を整 合させることによって得られる。その場合例えば機能部４０の上部端面４２は、 接続部の下部端面に直接接して位置し、かつ該接続部と固定的に結合されている 。機能部４０の上に接続部を組付ける場合、基体２の上部端面４２を超えて、従 ってカバー区分３を超えて張出している基体接続管片４５は、連結安定性を高め るために、接続部の流動孔内へ突入することができる。連結域では、確実な封隙 のために例えば、カバー区分３の上部端面４２の上に載設されて基体接続管片４ ５を囲繞するシールリング４６が設けられている。電気的接続素子として働く接 点ピン４３は、噴射弁が完全に組付けられた場合、図示を省いた接続部の対応し た電気的接続素子との確実な電気接続を可能にする。 図２では弁ニードル１２の領域が再度図示されており、該弁ニードル領域にお いて閉鎖体ホルダー１７と弁閉鎖体１８が互いに結合されている。下流側終端域 ３７の外周には、燃料を通流させるために、２条又は３条又は多条のスパイラル 状溝４８が形成されており、該スパイラル状溝はニードルシャンク３６の端部か ら、下流側終端域３７の下限縁４９まで延びている。スパイラル状溝４８を介し て、該スパイラル状溝を通流する燃料は旋動成分成分で負荷されるので、殊に霧 化作用が改善される。他面において燃料流動速度の制御が可能である。スパイラ ル状溝４８外の下流側終端域３７の外周は、弁座体１４内における弁ニードル１ ２の下部案内面５０として働き、かつ上部案内面３２と協働する。 下流側終端域３７の下限平面では凹設部３８は、弁閉鎖体１８の直径よりも小 さな開口幅を有している。弁閉鎖体１８が閉鎖体ホルダー１７に固定される以前 、凹設部３８の下部凹設区分３９ｂは例えば完全に円筒形に形成されており、し かも該下部凹設区分３９ｂの直径は弁閉鎖体１８の直径にほぼ等しいので、弁閉 鎖体１８は、上部凹設区分３９ａに当接するまで凹設部３８内へ問題なく導入す ることができる。その導入に当たって、弁閉鎖体１８の赤道５２、つまり半径方 向最大拡がり域が凹設部３８の内部に位置しかつ下流 側終端域３７の下限縁４９が前記赤道よりも更に下流側で始めて位置するような 深さに凹設部３８内へ弁閉鎖体１８は挿嵌される。 この構成は、縁曲げ加工（又はかしめ加工）によって閉鎖体ホルダー１７と弁 閉鎖体１８を極めて単純にして格安な仕方で、にも拘わらず確実に結合すること を可能にする。弁閉鎖体１８の固定は、凹設部３８の領域内に１つのリング状の 保持顎を形成する下流側終端域３７を少なくとも部分的に、縁曲げ（かしめ）工 具（図示せず）によって、矢印５４に相当する作用方向で半径方向内向きに塑性 変形することによって行われる。塑性変形加工の施される区域は、前記下流側終 端域３７の末端そのものにすぎないので、凹設部３８の開口幅は、殊に弁閉鎖体 １８の赤道５２の下流側で縮小される。下流側終端域３７の材料は、球形の弁閉 鎖体１８を赤道５２の直ぐ下で抱き締めるように塑性流れを起こす。従って凹設 部３８の開口幅は、下限縁４９の平面では弁閉鎖体１８の直径よりも小さく、こ れによって凹設部３８からの弁閉鎖体１８の滑落は完全に除かれている。下流側 終端域３７は、縁曲げ工具を作用させた後には例えば円錐形の下限面５５を有し ており、該下限面は、スパイラル状溝４８によって中断することができる。 弁ニードル１２は、所望の形状トレランス及び位置トレランスを高い精度で保 証するために、例えば縁曲 げ加工後に始めて、その上部案内面３２及び下部案内面５０並びに上部ストッパ 面３３に沿って正確に加工（研削）される。トレランスの微小なばらつきは、噴 射弁のシリーズ大量生産時において安定した関数データを有利な仕方で可能にす る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０２Ｍ 61/18 ３１０ Ｆ０２Ｍ 61/18 ３１０Ａ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 1. 弁縦軸線、電磁回路及び、少なくとも１つの金属性の閉鎖体ホルダーと球 形の弁閉鎖体とを含む軸方向に可動の弁ニードルを配備し、前記閉鎖体ホルダー が、該閉鎖体ホルダーと前記弁閉鎖体とを固定的に結合するために前記弁閉鎖体 の外周に嵌合する凹設部を有しており、かつ前記弁閉鎖体が固定的な弁座と協働 する形式の、内燃機関の燃料噴射装置用の燃料噴射弁において、閉鎖体ホルダー （１７）が、該閉鎖体ホルダーの凹設部（３８）と共に、弁閉鎖体（１８）の赤 道（５２）を超えて下流方向に延びる下流側終端域（３７）を有しており、かつ 前記の弁閉鎖体（１８）と閉鎖体ホルダー（１７）が縁曲げ加工によって固定的 に結合されていることを特徴とする、内燃機関の燃料噴射装置用の燃料噴射弁。 2. 凹設部（３８）が、弁縦軸線（１０）に沿って延びる盲穴状の開口であり 、該開口が、弁座面（１５）寄りの下部凹設区分（３９ｂ）と、前記弁座面（１ ５）から離反した上部凹設区分（３９ａ）とを有している、請求項１記載の燃料 噴射弁。 3. 上部凹設区分（３９ａ）が円錐形に延び、かつ下部凹設区分（３９ｂ）が ほぼ円筒形に延びている、請求項２記載の燃料噴射弁。 4. 上部凹設区分（３９ａ）が、弁閉鎖体（１８） のためのストッパを形成している、請求項２又は３記載の燃料噴射弁。 5. 凹設部（３８）の開口幅が、下流側終端域（３７）の下限縁（４９）では 、弁閉鎖体（１８）の直径よりも小さい、請求項１から４までのいずれか１項記 載の燃料噴射弁。 6. 閉鎖体ホルダー（１７）が冷間据込み部品（冷間塑性変形加工品）として 形成されている、請求項１記載の燃料噴射弁。 7. 閉鎖体ホルダー（１７）の下流側終端域（３７）の周面に、燃料を通流さ せるためのスパイラル状溝（４８）が形成されている、請求項１から６までのい ずれか１項記載の燃料噴射弁。 8. 燃料噴射弁、特に請求項１から７までのいずれか１項記載の燃料噴射弁の 弁ニードルの製造法において、第１プロセス段階で１つの凹設部（３８）を有す る金属性の閉鎖体ホルダー（１７）と１つの球形の弁閉鎖体（１８）とを製造し 、次いで該弁閉鎖体（１８）を前記凹設部（３８）内へ挿入し、これに続くプロ セス段階で縁曲げ工具（５４）によって前記閉鎖体ホルダー（１７）に塑性変形 加工を施して、前記凹設部（３８）内の弁閉鎖体（１８）を前記閉鎖体ホルダー （１７）と固定的に結合するようにしたことを特徴とする、燃料噴射弁の弁ニー ドルの製造法。 9. 金属性の閉鎖体ホルダー（１７）を冷間据込み 部品（冷間塑性変形加工品）として製造する、請求項８記載の製造法。 10．縁曲げ加工後に弁ニードル（１２）の案内面（３２，５０）並びにストッ パ面（３３）に精密加工を施す、請求項８又は９記載の製造法。