特許 6378692 高圧バルブ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6378692

(24)【登録日】2018年8月3日

(45)【発行日】2018年8月22日

(54)【発明の名称】高圧バルブ

(51)【国際特許分類】

   F02M 63/00 20060101AFI20180813BHJP

   F02M 55/00 20060101ALI20180813BHJP

   F02M 55/02 20060101ALI20180813BHJP

   F16K 31/06 20060101ALI20180813BHJP

   F16K 1/36 20060101ALI20180813BHJP

   F16K 1/42 20060101ALI20180813BHJP

【ＦＩ】

   F02M63/00 R

   F02M55/00 D

   F02M55/02 350P

   F02M55/02 360Z

   F16K31/06 385A

   F16K31/06 305L

   F16K1/36 K

   F16K1/42 G

【請求項の数】13

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2015-548378(P2015-548378)

(86)(22)【出願日】2013年12月12日

(65)【公表番号】特表2016-505757(P2016-505757A)

(43)【公表日】2016年2月25日

(86)【国際出願番号】EP2013076450

(87)【国際公開番号】WO2014095595

(87)【国際公開日】20140626

【審査請求日】2016年11月25日

(31)【優先権主張番号】1262266

(32)【優先日】2012年12月18日

(33)【優先権主張国】FR

(73)【特許権者】

【識別番号】514160386

【氏名又は名称】デルファイ・インターナショナル・オペレーションズ・ルクセンブルク・エス・アー・エール・エル

(74)【代理人】

【識別番号】100140109

【弁理士】

【氏名又は名称】小野 新次郎

(74)【代理人】

【識別番号】100075270

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 泰

(74)【代理人】

【識別番号】100101373

【弁理士】

【氏名又は名称】竹内 茂雄

(74)【代理人】

【識別番号】100118902

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 修

(74)【代理人】

【識別番号】100167243

【弁理士】

【氏名又は名称】上田 充

(72)【発明者】

【氏名】マレシャル，ミシェル

(72)【発明者】

【氏名】ソヴァージュ，フレデリック

【審査官】 木村 麻乃

(56)【参考文献】

【文献】 特開平１１−１０７８７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−０４０１０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−０３２４８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００７／００３４８１９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特表２０１３−５４０２３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１３／０２２１１３７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特表２０１１−５０６８３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１０／０２６９７９２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２０１２／０１１２１０５（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０２Ｍ ６３／００

Ｆ０２Ｍ ５５／００

Ｆ０２Ｍ ５５／０２

Ｆ１６Ｋ １／３６

Ｆ１６Ｋ １／４２

Ｆ１６Ｋ ３１／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

車両の内燃エンジンのディーゼル噴射システム（６）のコモンレール（８）内の燃料の圧力を調節するためのバルブ（１０）であって、
本体（１２）と、シャフト（１６）と、アクチュエータ（１４）と、ノズル（２０）とを備え、
ノズル座部（４４）を有する固定部材（２２）であって、前記ノズル座部の中央に、前記コモンレール（８）を排出ダクト（４０）に接続する排出オリフィス（４６）が開口する固定部材（２２）を備え、
前記シャフト（１６）は、
前記本体（１２）内で軸線方向（Ａ）に摺動するように配置され、
前記ノズル（２０）が、前記コモンレール（８）内の圧力が予め定められた限度値（Ｌ）よりも大きいときに前記排出オリフィス（４６）が開状態（ＥＯ）にあることと、前記コモンレール（８）内の圧力が前記予め定められた限度値（Ｌ）よりも小さいときに前記排出オリフィス（４６）が閉状態（ＥＦ）にあることと、の間で切り替えることができるように、前記アクチュエータ（１４）によって移動され、
前記バルブ（１０）は、さらに、前記シャフト（１６）と前記座部（４４）との間に配置された遮断部材（２４）であって、前記閉状態（ＥＦ）において前記シャフト（１６）が前記遮断部材（２４）を押圧して前記座部（４４）に当接し前記排出オリフィス（４６）を遮断するとともに、前記開状態（ＥＯ）において加圧燃料が前記遮断部材（２４）を押し戻して前記排出オリフィス（４６）を開け、前記シャフト（１６）自体は、前記遮断部材（２４）によって押し戻されるように配置された遮断部材（２４）を備え、
前記ノズル（２０）の前記固定部材（２２）は、内部ガイドシリンダ（４２）を形成するチューブ状部分（２６）を備え、
前記内部ガイドシリンダ（４２）は、第１の解放端から、前記ガイドシリンダ（４２）の底部端を形成する前記座部（４４）まで延在し、
前記遮断部材（２４）は、前記ガイドシリンダ（４２）内に配置されるとともに案内され、
前記ガイドシリンダ（４２）は、前記排出ダクト（４０）と流体連通する
バルブ。

【請求項2】

請求項１に記載のバルブ（１０）であって、
前記固定部材（２２）のチューブ状部分（３０）は、前記ガイドシリンダ（４２）を前記排出ダクト（４０）に接続する接続オリフィス（４８）を備え、
前記コモンレール（８）から流出する燃料は、前記ノズル（２０）が前記開状態（ＥＯ）にあるときに、前記排出オリフィス（４６）、前記ガイドシリンダ（４２）、前記接続オリフィス（４８）および前記排出ダクト（４０）を連続的に通過する
バルブ。

【請求項3】

請求項２に記載のバルブ（１０）であって、
前記本体（１２）は、前記チューブ状部分（２６）が内部に配置されるハウジング（３６）を備え、
前記チューブ状部分（２６）と前記ハウジング（３６）との間に中間チューブ状空間（３８）が形成され、
前記排出ダクト（４０）および前記接続オリフィス（４８）は、前記ノズル（２０）が前記開状態（ＥＯ）にあるときに、前記コモンレール（８）から流出する燃料が、前記排出ダクト（４０）に流入する前に、前記中間チューブ状空間（３８）を通過するように、前記中間チューブ状空間（３８）に表れる
バルブ。

【請求項4】

請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載のバルブ（１０）であって、
前記ノズル（２０）の前記固定部材（２２）は、追加的に、軸線方向の円筒状ベース（３０）を備え、
前記円筒状ベース（３０）は、該ベース（３０）が相補的なカウンターボア（３４）内に配置されることによって前記固定部材（２２）を位置決めするように、２つの径方向面（２８，３２）の間を延在し、
前記２つの径方向面（２８，３２）のうちの一方は、前記カウンターボア（３４）の端部に当接する
バルブ。

【請求項5】

請求項４に記載のバルブ（１０）であって、
前記カウンターボア（３４）は、前記バルブ（１０）の前記本体（１２）に設けられ、
前記ノズル（２０）の前記固定部材（２２）は、前記本体（１２）に固定される
バルブ。

【請求項6】

請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載のバルブ（１０）であって、
前記座部（４４）と協働する前記遮断部材（２４）の端部は、球状面を有しており、
前記座部（４４）は、円錐状面を有しており、該円錐状面の頂点は、前記コモンレール（８）に向けられる
バルブ。

【請求項7】

請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載のバルブ（１０）であって、
前記アクチュエータ（１４）は、中央ユニットによって制御される電磁石のプランジャである
バルブ。

【請求項8】

請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載のバルブ（１０）であって、
前記アクチュエータ（１４）は、前記予め定められた限度値（Ｌ）の軸線方向の力で前記シャフト（１６）を常に押圧する圧縮ばね（５６）であり、その結果、前記シャフト（１６）は、前記ノズル（２０）を前記閉状態（ＥＦ）に向けて押圧する
バルブ。

【請求項9】

請求項１ないし請求項８のいずれか一項に記載のバルブ（１０）であって、
軸線方向穴（１８）の直径と前記シャフト（１６）の直径との寸法公差は、３０μｍである
バルブ。

【請求項10】

請求項１ないし請求項９のいずれか一項に記載のバルブ（１０）であって、
前記シャフト（１６）が内部で案内される軸線方向穴（１８）は、Ｒａ３．２未満の表面粗さを有する
バルブ。

【請求項11】

自動車両の内燃エンジンのディーゼル噴射システム（６）のコモンレール（８）であって、
請求項４に記載のバルブ内に配置されたノズル（２０）を受け入れることができるカウンターボア（３４）を備え、
ベース（３０）が、前記カウンターボア（３４）内に嵌合され、
前記固定部材（２２）は、前記コモンレール（８）に固定される
コモンレール。

【請求項12】

コモンレール（８）タイプのディーゼル燃料噴射システム（６）であって、
請求項１ないし請求項１０のいずれか一項に記載のバルブ（１０）を備える
ディーゼル燃料噴射システム。

【請求項13】

請求項１２に記載の噴射システムであって、
請求項１１に記載のコモンレール（８）を備える
噴射システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ディーゼル噴射回路用の高圧バルブに関し、より詳細には、これらの構成要素の構成およびその製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

燃料を内燃エンジンに直接噴射する回路は、加圧燃料をインジェクタに移送する制御弁（コモンレール上に直接的に係合されてもよい）を備えている。このバルブは、通常、閉状態にあり、通路の遮断を取り除いて燃料が出ることを可能にするために開状態に切り替えられることができ、したがって、噴射回路内の圧力を常に調節することが可能になる。

【0003】

とりわけ公知なものは、チューブ状本体を備えるバルブである。チューブ状本体では、軸線方向に移動可能な中央シャフトが燃料出口通路を遮断するか、あるいは、この遮断を取り除く。中央シャフトは、電磁石のプランジャと接触する平坦な端部と、固定された円錐状の座部と協働する、尖ったまたは半球状の端部と、を有している。座部の中央には、出口通路が開口している。通常動作では、通路は、閉じられたままであり、電磁石のプランジャは、コモンレールに沿って流れる加圧燃料によってシャフトの尖った端部に作用される反対方向の力よりも大きな閉鎖力を中央シャフトに作用させる。

【0004】

移動可能なシャフトは、本体の中央穴内を軸線方向に案内される。出口通路を遮断するために、中央穴および移動可能なシャフトの各々は、優れた表面仕上げ、および、非常に小さい程度の非円筒度を有する必要がある。組立体も小さい程度の非円筒度を有していなければならない。さらに、高い負荷が繰り返し与えられるので、移動可能なシャフトは、７００ＨＶのオーダーの表面硬度を得るために、高品質な鋼材（例えば、焼き入れおよび添加剤を有する１００Ｃｒ６スチール）から製造される必要がある。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

この高精度な加工は、技術的な複雑さを招き、製造および組立が簡単であると同時に完全に動作するバルブを提案することによって簡略化することが緊急の課題となっている。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明は、車両の内燃エンジンのディーゼル噴射システムのコモンレール内の燃料の圧力を調節するためのバルブを提案することによって、上述の問題を解決する。このバルブは、本体と、シャフトと、アクチュエータと、ノズルと、を備えている。ノズル自体は、ノズル座部を有する固定部材を備えている。ノズル座部の中央には、コモンレールを排出ダクトに接続する排出オリフィスが開口している。

【0007】

シャフトは、本体内で軸線方向に摺動するように構成され、コモンレール内の圧力が予め定められた限度値よりも高いときに排出オリフィスが開状態にあることと、コモンレール内の圧力が予め定められた限度値よりも低いときに排出オリフィスが閉状態にあることと、の間でノズルに切り替えを行わせるように、アクチュエータによって移動される。

【0008】

有利には、このバルブは、さらに、遮断部材を備えている。この遮断部は、材閉状態においてシャフトが遮断部材を押して座部に当接させ、排出オリフィスを遮断するとともに、開状態において加圧燃料が遮断部材を押し戻して排出オリフィスを開けるように、シャフトと座部との間に配置される。シャフト自体は、遮断部材によって押し戻される。この形態の実施形態によれば、シャフトの役割（この場合、押すだけである）と、遮断部材の役割（この役割は、遮断することである）と、役割を切り離すことが可能である。

【0009】

ノズルの固定部材は、内部ガイドシリンダを形成するチューブ状部分を備えている。内部ガイドシリンダは、第１の解放端から、ガイドシリンダの底部端を形成する座部に至るまで軸線方向に延在する。ノズルの遮断部材は、ガイドシリンダ内に配置されるとともに案内され、ガイドシリンダは、外部に開口する排出ダクトと流体連通する。

【0010】

固定部材のチューブ状部分には、接続オリフィスが設けられる。接続オリフィスは、ノズルが開状態にあるときにコモンレールから流出する燃料が連続して排出オリフィス、ガイドシリンダ、接続オリフィスおよび排出ダクトを通過するように、ガイドシリンダを排出ダクトに接続する。

【0011】

本体には、ハウジングが設けられる。ハウジング内には、チューブ状部分が配置される。ハウジングとチューブ状部分との間には、中間チューブ状空間が形成され、排出ダクトおよび接続オリフィスが中間チューブ状空間に流出する。ノズルが開状態にあるときに、コモンレールから流出した燃料は、排出ダクトに入る前に中間チューブ状空間を通過する。

【0012】

ノズルの固定部材は、さらに、軸線方向の円筒状ベースを備えている。このベースは、相補的なカウンターボア内にベースを配置することによって固定部材を位置決めするように、２つの径方向面の間を延在する。２つの面のうちの一方は、カウンターボアの端部に当接する。

【0013】

一代替形態では、カウンターボアは、バルブの本体に設けられ、ノズルの固定部材は、本体に固定される。

【0014】

他の代替形態では、コモンレールは、とりわけ、ノズルを受け入れることができるカウンターボアを備えている。ベースは、カウンターボアに嵌合され、固定部材は、コモンレールに固定される。

【0015】

座部と協働する遮断部材の端部は、球状、円錐状または卵形の面を有しており、その座部としては、円錐状面を有しており、当該円錐状面の頂点は、コモンレール側に向けられている。あるいは、遮断要素と座部との間にボールが介在し、遮断要素がボールを押圧し、ボールは、排出オリフィスを遮断することができる十分な大きさを有している。

【0016】

アクチュエータは、中央ユニットによって制御される電磁石のプランジャである。

【0017】

代替形態では、アクチュエータは、予め定められた圧力制限値Ｌの軸線方向の力でシャフトを常に付勢する圧縮ばねである。その結果、シャフトは、ノズルを閉状態に向けて押圧する。

【0018】

有利には、軸線方向穴の直径とシャフトの直径との寸法公差は、３０μｍである。

【0019】

同様に、その中でシャフトが案内される軸線方向穴は、Ｒａ３．２未満の表面粗さを有している。

【0020】

また、本発明は、コモンレールタイプのディーゼル燃料噴射システムに関し、このシステムは、上述の段落のいずれか１つにしたがって製造されたバルブを備えている。

【0021】

本発明の一実施形態を次の図面を用いて説明する。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】本発明による高圧バルブの軸線方向の断面図である。

【図2】第２実施形態にしたがって製造されたバルブである。

【図3】図１または図２の実施形態に適用され得る代替的な機械バルブである。

【図4】前述の図のバルブのノズルの拡大図である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

図１、図２および図３は、内燃エンジンのディーゼル噴射システム６のコモンレール８に取り付けられることが意図された高圧バルブ１０を示している。

【0024】

図１および図２に示される好ましい実施形態によれば、バルブ１０は、長手方向軸線Ａに沿って延在する本体１２と、そのコイルが本体１２に固定される電磁石１４と、本体１２内で移動することができ、本体１２の中央穴１８内において、押圧（押された）位置ＰＡと後退位置ＰＲとの間で軸線方向に案内されるシャフトを作動させるプランジャと、を備えている。本体１２の電磁石１４と反対側の端部には、ノズル２４が配置されている。ノズル２４は、シャフト１６によって、シャフト１６が後退位置ＰＲにあるときに開状態ＥＯに切り替えられ、シャフト１６が押圧位置ＰＡにあるときに閉状態ＥＦに切り替えられる。バルブ１０は、相補的な雌穴が設けられたレール８内の空間内に本体１２の円筒表面を配置することによって、レール８に固定される。シールが本体１２とレール８との境界のところに配置されている。

【0025】

ノズル２４（特に図４に詳しく示されている）は、基本的には、移動可能な遮断部材２４と協働する固定部材２２を備えている。

【0026】

固定部材２２は、円筒状のチューブ状部分２６に沿って軸線方向に延在しており、それに続いて、大径の円筒状ベース３０につながる径方向肩部２８が形成されている。ベース３０は、径方向面３２まで延在している。ベース３０は、相補的な態様でカウンターボア３４内に配置されている。図１の構成によれば、カウンターボア３４は、本体１２に形成され、固定部材２２は、本体１２に固定され、径方向肩部２８は、カウンターボア３４の端部に当接する。

【0027】

図２に示される代替構成では、相補的なカウンターボア３４は、レール８に形成されている。ベース３０は、カウンターボア３４に嵌合し、径方向面３２は、固定部材２２がレール８に固定されるように、カウンターボア３４の端部に当接する。径方向肩部２８自体は、本体１２に当接する。

【0028】

固定部材２２のチューブ状部分２６は、本体１２の円筒状かつ軸線方向のハウジング３６内に配置され、したがって、中間チューブ状空間３８が、固定部材２２と本体１２との間に形成される。この空間３８への開口は、本体１２に形成された交差方向の排出ダクト４０である。

【0029】

チューブ状部分２６の内部は、ノズル２０の座部４４を形成する円錐状面で終端するガイドシリンダ４２である。座部４４の中央にある開口は、ベース３０を軸線方向に貫通してレール８に到達する排出オリフィス４６である。チューブ状部分２６の壁部には、中間空間３８をガイドシリンダ４２に接続する少なくとも１つの接続オリフィス４８が設けられている。

【0030】

代替的に、チューブ状部分２６は、中間空間を形成することなくハウジング３６に密接に嵌合されていてもよい。この場合、本体１２に設けられる排出ダクト４０は、接続オリフィス４８と直接的に位置整合する。

【0031】

遮断部材２４は、ガイドシリンダ４２内に配置されるとともに案内される。例示目的で選択された描写によれば、遮断部材２４は、ガイドシリンダ４２内での摺動嵌めを形成する直径の円柱状第１部分５２として、次いで、点で終端してノズル２０の座部４４と協働する円錐状第２部分５４として、シャフト１６と接触する平坦な径方向面５０から延在するニードルの端部の形態をとる。

【0032】

説明されたニードル端部の代替形態として、遮断部材２４は、球状、円錐状、または、他の何らかの形状の末端部を有していてもよい。この末端部は、同様にして、同じ目的で座部４４と協働する。また、遮断要素２４は、シャフト１６が押圧する単純なボールであってもよい。このボールは、排出オリフィス４６を遮断する。遮断要素２４と座部４４との間に遮断要素２４が押圧するボールが介在することも考えられる。このボールは、排出オリフィス４６を遮断するのにちょうどな大きさを有している。

【0033】

バルブ１０が組み立てられると、本体１２、シャフト１６、遮断要素２４、座部４４および排出オリフィス４６は、それらの位置が整合される。

【0034】

動作時において、加圧燃料は、レール８に沿って流れる。予め定められた限度圧Ｌよりも低い圧力で、電磁石１４は、シャフトを押圧位置ＰＡに保持する。遮断部材２４の径方向面５０と接触するシャフト１６の端部は、遮断部材２４の円錐状部分５４が、座部４４と相補的に接触した状態に維持されて排出オリフィス４６を遮断するように径方向面５０を押圧する。レール８内の燃料の圧力が予め定められた限度値Ｌを越えると、燃料は、その円錐状部分５４を押圧することによって遮断部材２４を押し戻し、排出オリフィス４６を開ける。次いで、加圧燃料は、レール８から排出オリフィス４６へ連続的に通過して排出され、次いで、ガイドシリンダ４２に入り、接続オリフィス４８を通って中間空間３８に入り、排出ダクト４０に到達することができる。

【0035】

図３に示される他の実施形態では、電磁石は、作動圧縮ばね５６に置き換えられる。作動圧縮ばね５６は、シャフト１６を押圧位置ＰＡに常に押圧する。ばね５６は、レール８内の燃料の予め定められた限度圧Ｌの力をシャフト１６に加える。レール８内の圧力が限度値Ｌを越えると、わずかに圧縮するばね５６の力に打ち勝ち、排出オリフィス４６を介して燃料が流出することができる。圧力が限度圧Ｌよりも低い圧力まで戻ると、ばね５６によって加えられる力が勝り、排出オリフィス４６が再び遮断される。

【0036】

シャフト１６の役割が、遮断要素２４を押圧する押圧ロッドの役割に限定され、遮断要素２４の役割が、排出オリフィス４６を遮断する役割そのものとなる。製造の観点からは、加工公差は、各々の構成要素によって果たされる役割に適したものとなっている。したがって、シャフト１６と、本体１２の軸線方向穴１８とは、一方では、それらのそれぞれの直径間についての３０μｍの寸法公差（以前は１２μｍであった）で製造されることができ、他方では、Ｒａ３．２の表面仕上げ（以前は、Ｒａ１．６であった）を有している。最後に、遮断部材２４用の鋼材は、高品質鋼材のままであり、シャフト１６に使用される鋼材は、より一般的なものとすることができる。

【符号の説明】

【0037】

６…ディーゼル噴射システム
８…コモンレール
１０…バルブ
１２…本体
１４…電磁石
１６…シャフト
１８…軸線方向穴
２０…ノズル
２２…固定部材
２４…遮断部材
２６…チューブ状部分
２８…径方向肩部
３０…ベース
３２…径方向面
３４…カウンターボア
３６…ハウジング
３８…中間チューブ状空間
４０…排出ダクト
４２…ガイドシリンダ
４４…座部
４６…排出オリフィス
４８…接続オリフィス
５０…径方向面
５２…円柱状第１部分
５４…円錐状第２部分
５６…作動圧縮ばね
Ａ…長手方向軸線

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】