JPH11513101A - 燃料噴射弁及びその製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、２つの主構成部分から組合わされた、内燃機関の燃料噴射装置用の燃料噴射弁に関する。この場合、内位弁部分（７０）が、燃料の直接的な流動経路に沿って位置する一切の単独構成部品から成っているのに対して、外位のプラスチック部分（６０）は主として電磁回路構成群並びにプラスチックジャケット（５０）によって形成されている。前記の内位弁部分（７０）は殊に、機械的作用及び熱的作用に対して著しく敏感な薄い肉厚の、非磁性体から成るスリーブ（１８）を有している。それ故に内位弁部分（７０）は外位のプラスチック部分（６０）とは別個に製作されかつ調整される。次いで外位のプラスチック部分（６０）の内部貫通孔（５４）内に、完全な内位弁部分（７０）がそっくり挿嵌され、この挿嵌時に前記のプラスチック部分（６０）と内位弁部分（７０）との固定的な結合が嵌入、係止又はスナップ止めによって得られる。本発明の燃料噴射弁は、混合気圧縮型火花点火式内燃機関の燃料噴射装置で使用するために特に適している。

Description

【発明の詳細な説明】 燃料噴射弁及びその製造法 技術分野： 本発明は、請求項１に記載した形式の燃料噴射弁及び請求項１０に記載した形 式の燃料噴射弁の製造法に関する。 背景技術： 米国特許第４９４６１０７号明細書に基づいて、殊にコアと弁座体との間の結 合部材として非磁性スリーブを有する電磁作動式の燃料噴射弁はすでに公知であ る。前記スリーブはその両軸方向端部でもってコア及び弁座体に固着結合されて いる。スリーブはその軸方向全長にわたって一定の外径及び一定の内径をもって 延在している。コア及び弁座体は、スリーブの両端部内に侵入するような外径を もって形成されており、従ってスリーブは両構成部材つまりコアと弁座体の侵入 域を完全に包囲している。スリーブの内部では、スリーブによってガイドされる 可動磁極子と共に弁ニードルが軸方向に運動する。スリーブとコア及び弁座体と の固着結合は例えば溶接によって達成される。コアと非磁性スリーブとは相俟っ て内位弁部分の外周を制限しており、該内位弁部分は別個に製作されて調整され かつ後に燃料噴射弁の内部を形成する。この内位弁部 分は最終的には、燃料噴射弁の組立済みの状態において複数の別の単独部品によ って包囲されており、その場合少なくとも１つのポット形ケーシング部分、コイ ル巻枠体に巻成された電磁コイル、コップ形のコイルケーシング並びにコネクタ 部分が必要とされる。前記の内位弁部分を包囲する多数の単独部品の配置及び形 成には比較的経費が嵩む。それのみならず外位の単独部品と内位弁部分との間に は多数の継手が製作されねばならない。 またドイツ連邦共和国特許出願公開第４３１０８１９号明細書に基づいて、弁 座支持体として薄い肉厚の非磁性スリーブを有する燃料噴射弁も同様に公知に成 っている。スリーブを含めて調整済みの全燃料噴射弁は、プラスチック射出成形 外装体によって外周をほぼ包囲されており、該プラスチック射出成形外装体は、 コアを起点として軸方向に電磁コイルを経て燃料噴射弁の下流側端部にまで及ん でいる。深絞りされたスリーブは、非磁性スリーブを介して導かれる磁束の損失 をできるだけ僅かにするために極めて薄い肉厚（＜０．３ｍｍ）しか有していな い。燃料噴射弁をプラスチックで包囲するためには（３５０バールにも及ぶ）高 い外装射出成形圧が必要であり、この外装射出成形圧はスリーブの変形を惹起さ せることがあり、これによって燃料噴射弁の組立問題及び機能問題が発生するこ とになる。 発明の利点： 請求項１の特徴部に記載した構成手段を備えた本発明の燃料噴射弁は、該燃料 噴射弁を簡便な方式でかつ手頃なコストで組立可能であるという利点を有してい る。燃料噴射弁のこの簡便な組立は本発明によれば、燃料噴射弁の２つの主構成 部分、つまり内位弁部分と外位のプラスチック部分とを互いに別個に製作かつ調 整することによって達成される。この場合、内位弁部分は、殊に非磁性体から成 る薄い肉厚のスリーブでもって有利に構成され、このようなスリーブを使用する ことによって、公知の弁に対比して経費節減が達成される。それというのは材料 節約が可能であり、かつ個々の構成部品を結合するための継手を一部省くことが 可能だからである。更に又、外位のプラスチック部分は内部貫通孔を有し、該内 部貫通孔内に内位弁部分は極めて簡単に挿入することができ、かつ単純な、それ にも拘わらず確実な係止継手によって固定できるという利点がある。 このように２つの主構成部分に分割したことによって、プラスチック射出成形 外装体の製作時における一切のネガティブな影響（高いプラスチック外装射出成 形圧や高い熱発生）が、内位弁部分の、重要な弁機能を果たす構成部品から遠ざ けられるという格別顕著な利点が得られる。従ってプラスチック外装射出成形圧 による内位弁部分の薄い肉厚のスリーブの変形は完全 に排除されている。比較的汚れ易い外装射出成形工程は、内位弁部分の組立ライ ン（クリーンな空間）の外域で行うことができるので有利である。 請求項１に記載した燃料噴射弁の有利な構成及び改善は、請求項２以降に記載 した手段によって可能である。 係止継手の有利な形成は、プラスチック部分の係止エレメントを、内位弁部分 の外周に設けた溝に嵌入、係止又はスナップ止めすることによって行われる。係 止エレメントは多種多様の輪郭、例えば角張った輪郭又は丸味のある輪郭を有す ることができる。 図面の簡単な説明： 図１は本発明による燃料噴射弁の縦断面図、図２は外位の管状プラスチック部 分の縦断面図、図３は内位弁部分の縦断面図である。 発明を実施するための最良の形態： 次に図面に基づいて本発明の実施例を詳説する。 なお図２に示した外位の管状プラスチック部分と図３に示した内位弁部分とを 組合せて互いに結合すれば、図１に示した燃料噴射弁が得られる。 混合気圧縮型火花点火式内燃機関の燃料噴射装置用の燃料噴射弁の形態で図１ に例示した電磁作動弁は、電磁コイル１によって包囲されていて燃料入口接続管 片として役立てられる管状のコア２を有している。半径方向で段付けされたコイ ル巻枠体３は、電磁コイル １の巻線を収容しており、かつ、前記コア２と相俟って、電磁コイル１の領域に おいて燃料噴射弁を特にコンパクトな構造に形成することを可能にする。電磁コ イル１はそのコイル巻枠体３と共に、例えば継鉄として構成されかつ強磁性エレ メントとして役立つ少なくとも１つの導磁エレメント５によって囲まれており、 該導磁エレメント５は電磁コイル１を周方向で少なくとも部分的に包囲しており 、かつ上端部６でもってコア２に当接している。少なくとも１つの導磁エレメン ト５は、軸平行に延在する主区分７と前記上端部６とを、半径方向に延びる結合 区分８によって結合するように段付けして形成されている。結合区分８は電磁コ イルの上限域のカバーを形成している。磁気回路を閉じるために導磁エレメント ５の下端部９は例えば単数又は複数の溶接点によって例えばＬ形横断面の導磁リ ング１０と接合されており、該導磁リングは電磁コイルの下限域つまり下流方向 の制限域を形成している。磁束を導く部分つまり導磁エレメント５と導磁リング １０は、コイル巻枠体３に巻成された電磁コイル１を、少なくとも部分的にポッ ト状に包囲している。 コア２の、燃料入口として役立つ流入側上端部よりも幾分小さな外径を有する 、コア２のコア下端部１５には、結合部材として役立てられる管状の薄い肉厚の スリーブ１８が、弁縦軸線１６に対して同心的に例えば溶接によって液密に接合 されており、かつその際、 スリーブ上部区分１９でもってコア下端部１５を部分的に軸方向で包囲している 。コイル巻枠体３はスリーブ１８のスリーブ上部区分１９に少なくとも部分的に 軸方向で被さっている。つまりコイル巻枠体３は、軸方向の全延在長さにわたっ て、スリーブ１８のスリーブ上部区分１９の直径よりも大きな内径を有している 。例えば非磁性鋼から成る管状のスリーブ１８は下流寄りではスリーブ下部区分 ２０でもって燃料噴射弁の下流側末端まで延在しており、しかもスリーブ下部区 分２０は、スリーブ上部区分１９の直径よりも僅かに小さな直径を有している。 この場合小さな段部２３の形の縮径部は、導磁リング１０の上端域に位置してい る。それというのは導磁リング１０は、コイル巻枠体３の内径よりも極く僅かに 小さな内径を有しているからである。この構成は、追って詳説するところの燃料 噴射弁の組立を確実にするために寄与する。 要するにスリーブ１８はその軸方向全長にわたって管状に形成されている。そ れと共に該スリーブ１８は、その軸方向の全延在長さにわたって、前記段部２３ を除けばほぼ一定の直径を有する貫通孔２１を形成し、該貫通孔は弁縦軸線１６ に対して同心的に延びている。段部２３の下流側に続くスリーブ区分でもって、 スリーブ１８は可動磁極子２４を取り囲み、更に下流側では弁座体２５を取り囲 んでいる。弁座体２５の下流側端面で該弁座体２５に固着結合された例えば深皿 形の噴射穴あき円板２６が、スリーブ１８によって周方向で同じく包囲され、こ の場合前記の弁座体２５と噴射穴あき円板２６との固着結合は、例えば円環状の 液密な溶接シームによって実現されている。従ってスリーブ１８は単に結合部材 であるばかりでなく、特に弁座体２５のための保持機能もしくは支持体機能を果 たしているので、スリーブ１８は事実上、弁座支持体でもある。貫通孔２１内に は、例えば管状の弁ニードル２８が配置されており、該弁ニードルは、噴射穴あ き円板２６寄りの下流側端部２９で例えば溶接によって、例えば球形の弁閉鎖体 ３０に結合されており、該弁閉鎖体の周面には、噴出させるべき燃料の流過面を 形成するために例えば５つの扁平面取り部３１が設けられている。 燃料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２８を軸方向 に運動させ、ひいては燃料噴射弁を戻しばね３３のばね力に抗して開弁させ、或 いは閉弁させるためには、電磁コイル１、コア２、少なくとも１つの導磁エレメ ント５、導磁リング１０及び可動磁極子２４を有する電磁回路が使用される。前 記可動磁極子２４は例えば溶接シームによって、弁閉鎖体３０とは反対側の弁ニ ードル２８の端部に結合されておりかつコア２に整合されている。可動磁極子２ ４に連動する弁ニードル２８の軸方向運動時に弁閉鎖体３０を弁縦軸線１６に沿 ってガイドするためには、 弁座体２５の案内開口３４が働く。更にまた軸方向運動中、可動磁極子２４はス リーブ１８内でガイドされる。 球形の弁閉鎖体３０は、流動方向に截頭円錐状にテーパを成す弁座体２５の弁 座面３５と協働し、該弁座面３５は軸方向で見て案内開口３４の下流側に形成さ れている。深皿形の噴射穴あき円板２６は底部４１以外に、該底部から下流側に 延びる円環状の保持縁部４３を有している。前記底部４１に弁座体２５が固着さ れていると共に該底部内を、腐食処理又は打抜き加工によって成形された少なく とも１つの、例えば４つの噴出ポート４２が貫通している。前記保持縁部４３は 下流側へ外向き円錐状に屈曲されているので、該保持縁部４３は、貫通孔２１に よって規定されたスリーブ１８の内周壁に接しており、しかも半径方向に接圧し ている。噴射穴あき円板２６の保持縁部４３は下流側端部で、例えばレーザーを 介して製作された円環状の液密な溶接シームによってスリーブ１８の内周壁面と 接合されている。前記噴出ポート４２の外部で内燃機関の吸気導管内へ燃料が直 接通流することは、噴射穴あき円板２６に沿った溶接シームによって回避される 。 スリーブ１８内における弁座体２５並びに噴射穴あき円板２６の挿入深さは殊 に弁ニードル２８のストロークにとって決定的なファクタとなる。その場合、電 磁コイル１の消磁時における弁ニードル２８の一方の終端位置が、弁座体２５の 弁座面３５における弁閉鎖体３０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の励磁時における弁ニードル２８の他方の終端位置は、コア下端部１ ５における可動磁極子２４の当接によって得られる。更にまたストローク調整は 、スリーブ１８のスリーブ上部区分１９内における、僅かな締め代でプレス嵌め されているコア２の軸方向シフトによって行われる。コア２は適当な所望位置で 次いでスリーブ１８と固着結合されるが、その場合スリーブ１８の円周に沿って レーザー溶接を施すのが有利である。またプレス嵌めの接合締め代は、発生応力 を吸収することができかつ完全な液密性を保証する程度に充分大きく選ぶことも 可能であり、これによって溶接を省略することも可能である。 弁座の方向に、特に弁座面３５の方向に燃料を供給するためにコア２内に穿設 された、弁縦軸線１６に対して同心的に延びる段付きの流動孔３８内には、調整 スリーブ３９が挿入されている。この調整スリーブ３９は、該調整スリーブ３９ に当接している戻しばね３３のばね予荷重を調整するためのものである。前記戻 しばね３３自体は他方の側では弁ニードル２８に支持されている。コア２の流動 孔２８内には、しかも該コアの流入側端部で燃料フィルタ４０が侵入しており、 該燃料フィルタは、燃料噴射弁に閉塞又は損傷を惹起 することになるような大きさの燃料成分を濾別するために使用される。 調整済みかつ組立済みの燃料噴射弁はほぼプラスチックジャケット５０によっ て包囲されており、該プラスチックジャケット５０は、コア２を起点として軸方 向に電磁コイル１を経てスリーブ１８の下流側末端にまで及んでおり、しかも該 プラスチックジャケット５０には、一緒に射出成形された電気的なプラグ形端子 コネクタ５１が所属している。この電気的なプラグ形端子コネクタ５１を介して 、電磁コイル１の電気的接続、ひいては該電磁コイルの励磁が行われる。図２に 示したように、前記プラスチックジャケット５０は１つの管状プラスチック部分 であり、該プラスチック部分は、公知の燃料噴射弁を被覆するプラスチック射出 成形部材とは著しく異なっている。 図２には、電磁コイル構成群を装備した外位の管状プラスチック部分６０が図 示されており、該管状プラスチック部分は主として、プラグ形端子コネクタ５１ を有するプラスチックジャケット５０から構成される。該管状プラスチック部分 ６０は具体的には電磁コイル１と、電磁コイル１の巻線を支持するプラスチック 製のコイル巻枠体３と、例えば継鉄形の少なくとも１つの導磁エレメント５と、 導磁リング１０と、電磁コイル構成群と呼ばれるユニットの外周を周方向で完全 に包囲するプラスチックジャケット５０とから成って いる。この管状のプラスチックジャケット５０はこの場合、従来慣用のように形 成されたプラグ形端子コネクタ５１を含んでおり、該プラグ形端子コネクタは、 電磁コイル１を電気的に励磁するための例えば２本の接点ピン５２を有している 。該接点ピン５２は、コイル巻枠体３からプラグ形端子コネクタ５１にまで延び ている。 プラスチックジャケット５０は、軸方向に延在する内部貫通孔５４を形成する ように成形されている。この場合、管状プラスチック部分６０の内部貫通孔５４ は、完全にプラスチックジャケット５０の内径のみによって規定されるのではな く、導磁エレメント５の上端部６の内径、コイル巻枠体３の内径並びに導磁リン グ１０の内径によっても規定される。前記構成部材３，５，１０の内径の、すで に述べたような微々たる内径差に相応して、管状プラスチック部分６０には、軽 度の段付けを数回施された内部貫通孔５４が生じる。電磁コイル構成群の領域外 では内部貫通孔５４の直径は、プラスチックジャケット５０の内径によって規定 され、しかも電磁コイル１の上流側に位置する上部孔区域５５の内径は、電磁コ イル１の下流側に位置する下部孔区域５６の内径よりも大である。 プラスチックジャケット５０は電磁コイル構成群を周方向及び軸方向で包囲す るばかりでなく、少なくとも１つの導磁エレメント５の領域では、このような導 磁エレメント５と電磁コイル１もしくはコイル巻枠体３との間にも及んでいる。 コイル巻枠体３の直ぐ上位ではプラスチックジャケット５０の内部貫通孔５４は 、該内部貫通孔５４内へ例えば３６０°にわたって円環状に張出す係止エレメン ト５８が内部貫通孔５４の横断面積を幾分縮小させるように形成されている。前 記係止エレメント５８は、リング突起、内向きビード又は内向きカラーとして形 成することができ、かつ角張った輪郭又は丸味のある輪郭を有することができる 。また同じく、内部貫通孔５４の全周面にわたって配分された複数の係止突起も 考えられる。プラスチックジャケット５０の外側輪郭は、所望の組込み条件に適 合されており、この場合例えばプラスチックジャケット５０の下端部には環状溝 ５９が設けられており、該環状溝にはシールリング６２（図１参照）が挿嵌可能 である。 図２に示したように係止エレメント５８を有する管状プラスチック部分６０を 形成することによって、燃料噴射弁にとって斬新にして簡便な組立が可能になる 。磁束を導く部材つまり導磁エレメント５及び導磁リング１０は先ずコイル巻枠 体３において例えばクリップ継手によってか又は溶接点によって電磁コイル１と 固着結合される。この電磁コイル構成群は次いでプラスチック外装体で包囲され るので、すでに詳説した管状プラスチック部分６０の輪郭が生じる。その場合、 プラスチック外装射出成形工具の内部に、図３に示した内位弁部分７０をシミュ レートする中子マンドレルを設けることによって内部貫通孔５４が得られる。 図３に示した、外位の管状プラスチック部分６０とは別個に製作されて調整さ れる内位弁部分７０は、図１に示した燃料噴射弁の内位構成群に相当する。内位 弁部分７０は主として次の構成部材から成り、つまりコア２、燃料フィルタ４０ 、調整スリーブ３９、戻しばね３３、弁閉鎖体３０を装備した弁ニードル２８、 可動磁極子２４、スリーブ１８及び、噴射穴あき円板２６を装備した弁座体２５ から構成されている。個々の構成部材は前述のように協働し、或いは図１に関連 して説明したように互いに結合されている。 比較的低廉なスリーブ１８を使用することに基づいて、外径が比較的大きいた めに嵩張りかつスリーブ１８よりも製作費が高くつく例えば弁座支持体又はノズ ルホルダーのような、燃料噴射弁で慣用されている旋削部品を省くことが可能で ある。薄い肉厚のスリーブ１８（肉厚例えば０．３ｍｍ）は例えば深絞りによっ て形成されており、しかも素材として非磁性材料、例えばＣｒＮｉ−不銹鋼が使 用されている。金属薄板深絞り部品として存在するスリーブ１８は、すでに述べ たように、その大きな軸方向延在長さに基づいて、弁座体２５、噴射穴あき円板 ２６、可動磁極子２４を装備した弁ニードル２８、戻しばね３３並びに少なくと も部分的にはコア２、ひいてはストロークを制限するための可動磁極子２４及び コア２の当接区域を収容するために役立つ。スリーブ１８はその軸方向上端部に 例えばやや半径方向外向きに屈曲された円環状縁部６４を有している。該円環状 縁部６４は、深絞り時の材料の過剰伸び代分を断裁することによって生じ、かつ 燃料噴射弁における係止結合を確実にするために役立つ。 ストロークを調整し、かつ内位弁部分７０に単独構成部品を組付けた後、完全 な内位弁部分７０が、管状プラスチック部分６０の内部貫通孔５４内に上部孔区 域５５から挿入される。内位弁部分７０と管状プラスチック部分６０は、適当な 所望の挿入長さの部位で固定的な係止結合を行う。このために管状プラスチック 部分６０の係止エレメント５８は、スリーブ１８の円環状縁部６４とコア外周段 部６５との間に形成された溝６６内に嵌合する。この場合の嵌合は、嵌入、係止 又はスナップ止めである。また前記溝６６は、コア２の外周の別の部位に形成さ れていてもよい。この場合の係止エレメント５８もしくは溝６６の幾何学的形状 は、スリップずれのない絶対確実な結合が生じるように設計さている。付加的な 工具を用いること無しには、この結合を解離することは最早不可能である。この 組立方式によって得られる顕著な利点は、プラスチック外装射出成形時に必要な 高い（３５０バールにも及 ぶ）外装射出成形圧によって、薄い肉厚のスリーブ１８に変形が惹起されること はあり得ないことである。それというのは、該スリーブ１８は、管状プラスチッ ク部分６０の成形後に始めて全体的な内位弁部分７０と一緒に前記管状プラスチ ック部分６０内に組込まれるからである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｆ０２Ｍ 61/16 Ｆ０２Ｍ 61/16 Ｑ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．１本の弁縦軸線と、１本の管状のコアと、１つの電磁コイルと、電磁回路を 閉じる少なくとも１つの導磁エレメントと、前記弁縦軸線に沿って軸方向に可動 な弁ニードルの部分を形成しかつ弁座体に設けた弁座と協働する１つの弁閉鎖体 と、前記弁ニードルの軸方向運動をガイドしかつ前記コアに固着結合された軸方 向に延在しかつ非磁性体から成る１本の薄い肉厚のスリーブとを有し、しかも前 記のコアとスリーブとが相俟って弁部分の外周を制限しており、かつ少なくとも 部分的に燃料噴射弁を包囲するプラスチック射出成形外装体が設けられている形 式の、内燃機関の燃料噴射装置用の燃料噴射弁において、 ａ）プラスチック射出成形外装体がプラスチックジャケット（５０）として、 電磁コイル（１）と少なくとも１つの導磁エレメント（５，１０）を少なくとも 部分的に包囲しており、かつ前記電磁コイル及び前記導磁エレメントと共に独立 して製作された１つのプラスチック部分（６０）を形成しており、 ｂ）該プラスチック部分（６０）が内部貫通孔（５４）を有し、かつ ｃ）独立して製作された内位弁部分（７０）が、前記内部貫通孔（５４）内で 係止継手によって前記プ ラスチック部分（６０）と固定的に結合されていること を特徴とする、燃料噴射弁。 ２．プラスチック部分（６０）の内部貫通孔（５４）内に少なくとも１つの係止 エレメント（５８）が設けられている、請求項１記載の燃料噴射弁。 ３．内位弁部分（７０）の外周に少なくとも１つの溝（６６）が設けられている 、請求項１記載の燃料噴射弁。 ４．少なくとも１つの溝（６６）内に少なくとも１つの係止エレメント（５８） が嵌入、係止又はスナップ止めすることによって、固定的な係止継手が形成され ている、請求項２又は３記載の燃料噴射弁。 ５．係止エレメント（５８）が、内部貫通孔（５４）内に張出す円環状の係止突 起である、請求項２又は４記載の燃料噴射弁。 ６．少なくとも１つの係止エレメント（５８）が、内部貫通孔（５４）の全周に わたって配置された複数の係止突起である、請求項２又は４記載の燃料噴射弁。 ７．スリーブ（１８）がその上端部に円環状縁部（６４）を有し、該円環状縁部 が、内位弁部分（７０）の外周の溝（６６）を部分的に制限している、請求項１ 又は３記載の燃料噴射弁。 ８．少なくとも１つの溝（６６）が、コア（２）の外 周に設けられている、請求項１又は３記載の燃料噴射弁。 ９．内位弁部分（７０）のスリーブ（１８）が金属薄板深絞り部品である、請求 項１記載の燃料噴射弁。 10．請求項１から９までのいずれか１項記載の燃料噴射弁の製造法において、１ つのプロセス段階で独立した内位弁部分（７０）を製作し、別のプロセス段階で 独立したプラスチック部分（６０）を製作し、かつ最終プロセス段階で前記内位 弁部分（７０）と前記プラスチック部分（６０）とを、係止結合によって組合せ ることを特徴とする、燃料噴射弁の製造法。 11．係止結合を、プラスチック部分（６０）内における内位弁部分（７０）の嵌 入、係止又はスナップ止めによって達成する、請求項１０記載の製造法。