JP2006083808A - 電磁式燃料噴射弁 - Google Patents

Abstract

【課題】比較的少ない入熱によって，弁座部材及び磁性円筒体間に，強度及び液密性を満足させる環状溶接部を形成し得るようにした電磁式燃料噴射弁を提供する。
【解決手段】弁座部材３，並びにこの弁座部材３の後端部に環状溶接部５３を介して結合される磁性円筒体４を有する弁ハウジング２を備えた電磁式燃料噴射弁において，弁座部材３及び磁性円筒体４間に，これらの軸方向対向面３ｂ，４ａを突き当てゝなる衝合部５０を設けると共に，この衝合部５０の両側に近接した一対の環状溝５１，５２を弁座部材３及び磁性円筒体４の外周面３ｃ，４ｂに形成し，これら環状溝５１，５２間で衝合部５０の外周に環状溶接部５３を形成した。
【選択図】 図３

Description

本発明は，主として内燃機関の燃料供給系に使用される燃料噴射弁に関し，特に，弁座及びその中心を貫通する弁孔を前端部に有する弁座部材，並びにこの弁座部材の後端部に環状溶接部を介して結合される磁性円筒体を有する弁ハウジングと，弁座と協働して弁孔を開閉すべく弁ハウジング内に収容される弁体と，この弁体を電磁的に開閉駆動すべく弁ハウジングの外周に配設されるコイルとを備えた電磁式燃料噴射弁の改良に関する。

かゝる電磁式燃料噴射弁は，下記特許文献１に開示されるように既に知られている。
特開２００２−８９４００号公報

かゝる電磁式燃料噴射弁では，弁座部材及び磁性円筒体間に，両者を結合する環状溶接部を形成する際，入熱が過少であれば，環状溶接部の強度及び液密性に不足を来す傾向があり，また入熱が過大であれば，弁座部材及び磁性円筒体間の軸方向寸法精度や同軸精度に狂いが生じる傾向がある。

本発明は，かゝる事情に鑑みてなされたもので，比較的少ない入熱によって，弁座部材及び磁性円筒体間に，強度及び液密性を満足させる良好な環状溶接部を形成し得るようにした電磁式燃料噴射弁を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために，本発明は，弁座及びその中心を貫通する弁孔を前端部に有する弁座部材，並びにこの弁座部材の後端部に環状溶接部を介して結合される磁性円筒体を有する弁ハウジングと，弁座と協働して弁孔を開閉すべく弁ハウジング内に収容される弁体と，この弁体を電磁的に開閉駆動すべく弁ハウジングの外周に配設されるコイルとを備えた電磁式燃料噴射弁において，弁座部材及び磁性円筒体間に，これらの軸方向対向面を突き当てゝなる衝合部を設けると共に，この衝合部の両側に近接した一対の環状溝を弁座部材及び磁性円筒体の外周面に形成し，これら環状溝間で前記衝合部の外周に前記環状溶接部を形成したことを第１の特徴とする。

尚，前記弁座部材及び磁性円筒体の軸方向対向面は，後述する本発明の実施例中の弁座部材３の環状肩部３ｂ及び磁性円筒体４の前端面４ａにそれぞれ対応する。

また本発明は，第１の特徴に加えて，前記衝合部から前記環状溝に至る弁座部材及び磁性円筒体の外周面を略同径に形成すると共に，該衝合部の中心から前記各環状溝までの距離を略等しくしたことを第２の特徴とする。

さらに本発明は，第１又は第２の特徴に加えて，弁座部材を磁性円筒体より高硬度の素材で構成し，前記環状溶接部を，レーザビームの入射点を前記衝合部の中心から磁性円筒体側にオフセットして行うレーザ溶接により形成したことを第３の特徴とする。

本発明の第１の特徴によれば，弁座部材及び磁性円筒体の外周面には，衝合部の両側に近接して一対の環状溝が形成されるので，両環状溝間に挟まれる衝合部付近の熱容量は比較的小さいものとなり，したがってこの衝合部の外周には比較的少ない入熱によって強度及び液密性の高い良好な環状溶接部を形成することができ，また環状溶接部に発生する熱歪みを少なくすることができる。しかも，多少とも発生した熱歪みは，環状溶接部の両側の環状溝でこれを遮断して，両環状溝の外方への波及を抑制することができ，これによって弁座部材及び磁性円筒体相互の軸方向寸法精度及び同軸精度を高めることができる。

また本発明の第２の特徴によれば，衝合部付近の弁座部材及び磁性円筒体の熱容量の均等化を図ることができ，より少ない入熱によって衝合部への良好な環状溶接部の形成が可能となる。

さらに本発明の第３の特徴によれば，環状溶接部の形成にレーザ溶接を使用することにより，入熱を一層少なくすることができ，前記各精度の一層の向上を図ることができる。しかも，レーザ溶接時，レーザビームの入射点を衝合部の中心から低硬度の磁性円筒体側にオフセットしたことで，弁座部材はレーザビームによる入熱を直接受けず，弁座部材での溶け込みが緩徐に進むことになり，したがって高硬度の弁座部材の溶接割れの発生を防ぎ，液密性が高く強固な環状溶接部を得ることができる。

本発明の実施の形態を，添付図面に示す本発明の好適な実施例に基づいて以下に説明する。

図１は本発明の実施例に係る電磁式燃料噴射弁の縦断面図，図２は図１の２部拡大図，図３は図２の３部拡大図である。

図１及び図２において，電磁式燃料噴射弁Ｉの弁ハウジング２は，前端に弁座８を有する円筒状の弁座部材３と，この弁座部材３の後端部に同軸状に結合される磁性円筒体４と，この磁性円筒体４の後端に同軸に結合される非磁性円筒体６と，この非磁性円筒体６の後端に同軸に結合される固定コア５と，この固定コア５の後端に同軸状に連設される燃料入口筒２６とで構成される。尚，弁座部材３及び磁性円筒体４の結合構造については，後で詳述する。

弁座部材３は，円筒状のガイド孔９と，このガイド孔９の前端に連なる円錐状の弁座８と，この弁座８の中心部を貫通する弁孔７とを備えている。弁座部材３の前端面には，上記弁孔７を同心状に囲繞する円形の凹部４５が形成され，この凹部４５において，インジェクタプレート１０が弁座部材３に液密に溶接される。このインジェクタプレート１０には弁孔７の中心線を同心状に囲繞する環状配列の複数の燃料噴孔１１，１１…が穿設されている。

弁座部材３の弁座８は円錐状に形成され，この弁座８と弁孔７との間には，弁座８を通過した燃料を集合させて弁孔７に誘導する漏斗状の燃料集合凹部３５が形成される。

また弁座部材３とインジェクタプレート１０との対向面間には，弁孔７を通過した燃料を半径方向外方に拡散させる偏平な燃料拡散室３６が形成される。この燃料拡散室３６は，図示例では弁座部材３の前端面に凹部として形成される。インジェクタプレート１０には，弁孔７から半径方向外方へ離れた位置で燃料拡散室３６に開口する複数の燃料噴孔１１，１１…が穿設される。したがって，弁孔７及び各燃料噴孔１１間は燃料拡散室３６を介して連通される。

非磁性円筒体６の内周面には，その後端側から中空円筒状の固定コア５が液密に圧入され，これによって非磁性円筒体６及び固定コア５は互いに同軸状に結合される。その際，非磁性円筒体６の前端部には，固定コア５と嵌合しない部分が残され，その部分から弁座部材３に至る弁ハウジング２内に弁組立体Ｖが収容される。

弁組立体Ｖは，前記弁座８に対して開閉動作する弁部１６及びそれを支持する弁杆部１７からなる弁体１８と，弁杆部１７に連結され，磁性円筒体４から非磁性円筒体６に跨がって，それらに挿入されて固定コア５に同軸で対置される可動コア１２とからなっている。弁杆部１７は，前記ガイド孔９より小径に形成されており，その外周には，半径方向外方に突出して，前記ガイド孔９の内周面に摺動可能に支承されるジャーナル部１７ａが一体に形成されている。また可動コア１２に外周には，磁性円筒体４の内周面に摺動可能に支承されるジャーナル部１７ｂが形成されている。

弁組立体Ｖには，可動コア１２の後端面から弁部１６の手前で終わる縦孔１９と，この縦孔１９を，可動コア１２外周面に連通する複数の第１横孔２０ａと，同縦孔１９をジャーナル部１７ａと弁部１６との間の弁杆部１７外周面に連通する複数の第２横孔２０ｂとが設けられる。その際，縦孔１９の途中には，固定コア５側を向いた環状のばね座２４が形成される。

固定コア５は，可動コア１２の縦孔１９と連通する縦孔２１を有し，この縦孔２１に内部が連通する燃料入口筒２６が固定コア５の後端に一体に連設される。燃料入口筒２６は，固定コア５の後端に連なる縮径部２６ａと，それに続く拡径部２６ｂとからなっており，その縮径部２６ａから縦孔２１に圧入されるすり割り付きパイプ状のリテーナ２３と前記ばね座２４との間に可動コア１２を弁体１８の閉弁側に付勢する弁ばね２２が縮設される。その際，リテーナ２３の縦孔２１への嵌合深さにより弁ばね２２のセット荷重が調整される。拡径部２６ｂ内には燃料フィルタ２７が装着され，拡径部２６ｂの外周にはシール部材４９が装着される。

固定コア５はフェライト系の高硬度磁性材製とされる。一方，可動コア１２には，固定コア５の吸引面と対向する吸引面に，前記弁ばね２２を囲繞するカラー状の高硬度のストッパ要素１４が埋設される。このストッパ要素１４は，その外端を可動コア１２の吸引面から僅かに突出させていて，通常，弁体１８の開弁ストロークに相当する間隙を存して固定コア５の吸引面と対置される。

弁ハウジング２の外周には，固定コア５及び可動コア１２に対応してコイル組立体２８が嵌装される。このコイル組立体２８は，磁性円筒体４の後端部から固定コア５にかけてそれらの外周面に嵌合するボビン２９と，これに巻装されるコイル３０とからなっており，このコイル組立体２８を囲繞するコイルハウジング３１の前端が磁性円筒体４の外周面に溶接され，その後端には，固定コア５の後端部外周からフランジ状に突出するヨーク５ａの外周面に溶接される。コイルハウジング３１は円筒状をなし，且つ一側に軸方向に延びるスリット３１ａが形成されている。

前記磁性円筒体４の一部，コイルハウジング３１，コイル組立体２８，固定コア５及び燃料入口筒２６の前半部は，射出成形による合成樹脂製の円筒状モールド部３２に埋封される。その際，コイルハウジング３１内へのモールド部３２の充填はスリット３１ａを通して行われる。またモールド部３２の中間部には，一側方に突出するカプラ３４が一体に形成され，このカプラ３４は，前記コイル３０に連なる通電用端子３３を保持する。モールド部３２は，その主要部が二層構造になっており，その二層構造により，弁組立体Ｖの作動音の外部への漏洩を防ぐようになっている。

而して，コイル３０を消磁した状態では，弁ばね２２の付勢力で弁組立体Ｖは前方に押圧され，弁体１８を弁座８に着座させている。この状態では，図示しない燃料ポンプから燃料入口筒２６に圧送された燃料は，パイプ状のリテーナ２３内部，弁組立体Ｖの縦孔１９及び第１及び第２横孔２０ａ，２０ｂを通して弁座部材３内に待機させられ，弁組立体Ｖのジャーナル部１７ａ，１７ｂ周りの潤滑に供される。

コイル３０を通電により励磁すると，それにより生ずる磁束が固定コア５，コイルハウジング３１，磁性円筒体４及び可動コア１２を順次走り，その磁力により弁組立体Ｖの可動コア１２が弁ばね２２のセット荷重に抗して固定コア５に吸引され，弁体１８の弁部１６が弁座部材３の弁座８から離座するので，弁座部材３内の高圧燃料は，弁座８を通過した後，燃料集合凹部３５により弁孔７へ集合誘導され，弁孔７で流れを反転させて，燃料拡散室３６に移り，半径方向外方へ拡散してインジェクタプレート１０の複数の燃料噴孔１１，１１…から噴射し，燃料噴霧フォームＦを形成することができる。

さて，図２及び図３を参照して，弁座部材３及び磁性円筒体４の結合構造について説明する。

弁座部材３には，磁性円筒体４側に向かって延びる連結筒部３ａと，この連結筒部３ａの基端から半径方向外方に広がる環状肩部３ｂとが設けられる。この連結筒部３ａを磁性円筒体４の前端部内周面に圧入し，そして磁性円筒体４の前端面４ａと環状肩部３ｂとを突き当てゝ衝合部５０を構成することにより，弁座部材３及び磁性円筒体４は互いに同軸状に仮止めされる。

衝合部５０に連なる弁座部材３及び磁性円筒体４の外周面３ｃ，４ｂは略同径に形成され，これら外周面３ｃ，４ｂに，衝合部５０の両側に近接した一対の環状溝５１，５２が設けられる。その際，各環状溝５１，５２から衝合部５０の中心，即ち前記環状肩部３ｂ及び前端面４ａまでのそれぞれの距離ｔが略等しく設定される。これら環状溝５１，５２間で衝合部５０の外周に環状溶接部５３が形成され，これによって弁座部材３及び磁性円筒体４間は強固に結合される。

尚，弁座８及びガイド孔９を有する弁座部材３は，耐摩耗性を必要とすることから高硬度材で構成される。例えばマルテンサイト系ステンレス材（ＳＵＳ４４０Ｃ）から削り出した後，焼き入れ処理をしたものである。一方，磁性円筒体４は，磁性を必要とすることから，オーステナイト又はフェライト系ステンレス材から削り出したもので，弁座部材３よりは低硬度である。

前記衝合部５０への環状溶接部５３の形成に当たっては，図３に明示するように，レーザ溶接トーチＴから発射されるレーザビームＢの入射点を衝合部５０の中心Ｓから低硬度の磁性円筒体４側に所定距離ｅだけオフセットした位置に設定し，その位置にレーザビームＢを入射しながら，相互に仮止めされる弁座部材３及び磁性円筒体４を，それらの中心軸線Ｏ（図２参照）周りに一回転させることにより，衝合部５０の外周に環状溶接部５３を形成する。

ところで，弁座部材３及び磁性円筒体４の外周面には，衝合部５０の両側に近接して一対の環状溝５１，５２が形成されているので，両環状溝５１，５２間に挟まれる衝合部５０付近の熱容量は比較的小さいものとなり，その結果，衝合部５０の外周には，比較的少ない入熱によって強度及び液密性の高い良好な環状溶接部５３を形成することができ，また環状溶接部５０に発生する熱歪みを少なくすることができる。しかも，多少とも発生した熱歪みは，環状溶接部５３の両側の環状溝５１，５２でこれを遮断して，両環状溝５１，５２の外方への波及を抑制することができ，これによって弁座部材３及び磁性円筒体４相互の軸方向寸法精度及び同軸精度を高め，弁組立体Ｖの適正な開弁ストローク及び良好な摺動性を確保し，電磁式燃料噴射弁Ｉの性能の向上に寄与することができる。

その際，特に，衝合部５０から環状溝５１，５２に至る弁座部材３及び磁性円筒体４の外周面が略同径に形成され，かつ衝合部５０から各環状溝５１，５２までの距離ｔが略等しくされることで，弁座部材３及び磁性円筒体４における衝合部５０外周部の熱容量の均等化が図られ，より少ない入熱によって衝合部５０に良好な環状溶接部５３を形成することができ，弁座部材３及び磁性円筒体４相互の軸方向寸法精度及び同軸精度の更なる向上に寄与し得る。

また，環状溶接部５３の形成にはレーザ溶接を使用することにより，入熱を一層少なくしながら衝合部５０に良好な環状溶接部５３を形成することができ，弁座部材３及び磁性円筒体４相互の軸方向寸法精度及び同軸精度の，より一層の向上に寄与し得る。

また，そのレーザ溶接時には，レーザビームＢの入射点が衝合部５０の中心Ｓから低硬度の磁性円筒体４側に所定距離ｅだけオフセットした位置に設定されるので，レーザビームＢによる溶け込みが低硬度の磁性円筒体４で開始し，その溶け込みが周囲に広がって高硬度の弁座部材３に及ぶことになる。したがって，高硬度の弁座部材３は，レーザビームＢによる入熱を直接受けないため，溶け込みが緩徐に進むことになり，高硬度の弁座部材３の溶接割れの発生を防ぐことができ，液密性が高く強固な環状溶接部５３を得ることができる。

本発明は上記実施例に限定されるものではなく，その要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更が可能である。

本発明の実施例に係る電磁式燃料噴射弁の縦断面図。 図１の２部拡大図。 図２の３部拡大図。

符号の説明

Ｂ・・・・・レーザビーム
Ｉ・・・・・燃料噴射弁
Ｓ・・・・・衝合部の中心
２・・・・・弁ハウジング
３・・・・・弁座部材
３ｂ・・・・軸方向対向面（環状肩部）
４・・・・・磁性円筒体
４ａ・・・・軸方向対向面（前端面）
７・・・・・弁孔
８・・・・・弁座
１８・・・・弁体
３０・・・・コイル
５０・・・・衝合部
５１，５２・・・環状溝
５３・・・・環状溶接部

Claims (3)

1. 弁座（８）及びその中心を貫通する弁孔（７）を前端部に有する弁座部材（３），並びにこの弁座部材（３）の後端部に環状溶接部（５３）を介して結合される磁性円筒体（４）を有する弁ハウジング（２）と，弁座（８）と協働して弁孔（７）を開閉すべく弁ハウジング（２）内に収容される弁体（１８）と，この弁体（１８）を電磁的に開閉駆動すべく弁ハウジング（２）の外周に配設されるコイル（３０）とを備えた電磁式燃料噴射弁において，
   弁座部材（３）及び磁性円筒体（４）間に，これらの軸方向対向面（３ｂ，４ａ）を突き当てゝなる衝合部（５０）を設けると共に，この衝合部（５０）の両側に近接した一対の環状溝（５１，５２）を弁座部材（３）及び磁性円筒体（４）の外周面（３ｃ，４ｂ）に形成し，これら環状溝（５１，５２）間で前記衝合部（５０）の外周に前記環状溶接部（５３）を形成したことを特徴とする電磁式燃料噴射弁。
2. 請求項１記載の電磁式燃料噴射弁において，
   前記衝合部（５０）から前記環状溝（５１，５２）に至る弁座部材（３）及び磁性円筒体（４）の外周面（３ｃ，４ｂ）を略同径に形成すると共に，該衝合部（５０）の中心（Ｓ）から前記各環状溝（５１，５２）までの距離（ｔ）を略等しくしたことを特徴とする電磁式燃料噴射弁。
3. 請求項１又は２記載の電磁式燃料噴射弁において，
   弁座部材（３）を磁性円筒体（４）より高硬度の素材で構成し，前記環状溶接部（５３）を，レーザビーム（Ｂ）の入射点を前記衝合部（５０）の中心（Ｓ）から磁性円筒体（４）側にオフセットして行うレーザ溶接により形成したことを特徴とする電磁式燃料噴射弁。
   

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