JP2006170206A - 燃料噴射装置に用いられるアクチュエータ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 薄板の公称厚みの変動にかかわらず、カラーと積層コア領域との良好な嵌合が維持される内側コアを備えたアクチュエータ装置を提供する。
【解決手段】 内燃機関の燃料噴射装置に用いられるアクチュエータ装置は、カラー（４８）と、第１積層軸（Ｌ_A）に沿って積層された複数の薄板（１４０）を有するコア領域（４４）を備える内側コア（４０）と、コア領域（４４）の少なくとも一部を受入れるための環状の第１外側磁極（４２）と、第１外側磁極（４２）とコア領域（４４）との間に画成された第１容積部内に受入れられる電磁巻線（５２）とを備えている。カラー（４８）は、少なくとも２つのカラー部分（４８ａ、４８ｂ）から形成され、これらのカラー部分（４８ａ、４８ｂ）は、それらの間隔を変更し、異なる直径のコア領域（４４）を収容するように、相互に調整可能である。
【選択図】 図７

Description

本発明は、電磁アクチュエータ装置に関する。特に（但し制限はされないが）、本発明は、内燃機関の燃料噴射装置に用いられる電磁アクチュエータ装置に関する。また、本発明は、電磁アクチュエータ装置を内蔵する噴射装置に関する。

図１に参照されるように、噴射装置内の流体圧を制御すべく独立して動作可能な２つの弁装置を有する燃料噴射装置１０が、例えば欧州特許第０９８７４３１号（デルファイ・テクノロジーズ（Delphi Technologies）社）により公知である。これらの弁装置１２、１４は、弁ニードルのシート部に対する燃料噴射弁ニードル１６の移動を制御し、噴射装置からの燃料の送給を制御するように構成されている。弁ニードル１６をシート部から離反させることにより、燃料が、噴射装置の１つ以上の出口開口１８を通って、噴射送給室１７からエンジンまたは他の燃焼空間内に流れることを可能にする。噴射送給室１７は燃料供給通路２０と連通し、この燃料供給通路２０は、噴射装置の一部を形成する高圧ポンプ室２３から燃料を受ける。

これらの弁装置の１つは、制御弁装置１２またはノズル制御弁として知られ、制御弁部材を有し、この制御弁部材は、弁ニードルの背後の噴射制御室２２と低圧ドレンとの間に連通経路が存在する第１（開）位置とその連通経路が閉鎖される第２（閉）位置との間で移動可能である。ノズル制御弁はバネによって閉位置に付勢されている。これらの弁装置の他の１つは、スピルまたはドレン弁装置１４の形態を取り、この弁装置１４は、ポンプ室２３、即ち、燃料供給通路２０が低圧ドレンと連通しているかどうか、または燃料供給通路２０と低圧ドレンとの間の連通経路が閉鎖しているかどうかを制御するように機能する。スピル弁１４が第１（開）位置にあるとき、燃料供給通路２０は低圧ドレンと連通し、スピル弁１４が第２（閉）位置にあるとき、燃料供給通路２０と低圧ドレンとの間の連通は閉鎖される。スピル弁は、ノズル制御弁と共有するバネによって開位置に付勢されている。

弁ニードル１６と関連する表面が制御室２２内において燃料圧を受圧し、その結果、制御室２２内の燃料の圧力が弁ニードル１６に付加され、弁ニードルをそのシート部に向けて付勢し、これにより出口開口１８を閉鎖する。この位置では、エンジンまたは他の燃焼空間内への燃料の噴射は生じない。

噴射を開始するには、ノズル制御弁１２が制御弁部材をその開位置に移動させるように作動され、これにより制御室２２を低圧ドレンと連通させ、制御室２２内の燃料圧を降下させる。すると弁ニードル１６をそのシート部に向けて付勢する力が低下し、その結果、弁ニードル１６は、噴射送給室１７内の燃料圧の力によって、そのシート部から離れて持上げられ、燃料が噴射出口開口１８を通って流れることを可能にする。

噴射を終了させるには、ノズル制御弁１２の作動を停止させるとよい。これによって、制御弁部材がその閉位置に移動し、制御室２２と低圧ドレンとの間の接続を閉鎖する。従って、制御室２２内の燃料圧によって弁ニードル１６に作用する力が増大し、弁ニードル１６をそのシート部に付勢させ、噴射を終了させる。

このように、ノズル制御弁１２は、制御室２２内の燃料と噴射送給室１７内の燃料との間の差圧、すなわち、ニードルを閉動作させるように作用する圧力とニードルを開動作させるように機能する圧力との間の差を制御するように、作動する。前述の閉鎖力を補助するために、弁ニードルを閉鎖するように付勢する傾向にある制御室２２内の燃料の圧力に加えて、閉鎖バネ２１が設けられている。

噴射を終了させる他の方法は、スピル弁装置１４を用いることである。スピル弁１４が開位置にあるとき、燃料供給通路２０（及び噴射送給通路１７）内の燃料圧が低下し、弁ニードル１６が閉鎖バネ２１によってそのシート部に付勢され、これにより噴射装置の本体内の出口開口１８を閉鎖し、噴射を終了させる。スピル弁１４が閉位置にある場合、高圧が燃料供給通路２０内に再び加えられ、弁ニードル１６が持上げられる。

アクチュエータ装置は、ノズル制御弁とスピル弁の両方を制御するために設けられる。アクチュエータは、第１巻線２４及び第２巻線２６を備え、第１電機子２８及び第２電機子３０の移動をそれぞれ制御するために、第１巻線２４及び第２巻線２６に電流が印加される。第１電機子２８はノズル制御弁１２に連結され、第１巻線２４の励磁によって、第１電機子２８、従って、ノズル制御弁１２をその閉位置と開位置との間で移動させる。ここでは、アクチュエータの励磁がノズル制御弁１２を開位置に移動させ、アクチュエータの脱磁がノズル制御弁１２をバネの影響によって閉位置に移動させる。

第１電機子３０はスピル弁１４に連結され、第２巻線２６の励磁によって、第２電機子３０、従って、スピル弁１４をその開位置と閉位置との間で移動させる。ここでは、アクチュエータの励磁がスピル弁１４を閉位置に移動させ、アクチュエータの脱磁がスピル弁１４をバネの影響によって開位置に移動させる。

噴射装置の他の設計では、ノズル制御弁１２が存在せず、スピル弁１４のみが設けられる。このような装置では、スピル弁の作動を制御する単一の巻線を有する電磁アクチュエータを設けることが知られている。

図１に示される噴射装置では、弁１２、１４の各々が二重磁極アクチュエータによって制御され、従って、この装置は、２連の二重磁極アクチュエータ装置である。欧州特許出願公開第１１２０５６３ Ａ号（デルファイ・テクノロジーズ社）に記載されているような他の既知の噴射装置においては２つの弁１２、１４が設けられるが、ノズル制御弁は、単一磁極アクチュエータによって制御される。この種の噴射装置のアクチュエータ部が図２に示されている。スピル弁１４は、欧州特許第０９８７４３１号におけるのと同じように、二重磁極アクチュエータによって制御される。図２において、図１に示されるのと同様の部分は、同様の符号で示されている。

前述した形式の噴射装置のアクチュエータコアに存在する渦電流の影響を低減させることが望ましい。また、磁束密度の能力を改良する必要もある。これを達成する１つの方法は、複数の薄板から形成される内側コアを有し、環状の一体化外側磁極がこの内側コアの一部を受入れるアクチュエータを設けることである。このアクチュエータの巻線は、外側磁極と内側コアとの間に画成された容積部内に受入れられる。これらの特徴の組合せはアクチュエータの磁気的性能と構造的剛性に対して有益である。

内側コアが複数の薄板から形成されるので、それらの薄板が打ち抜かれる薄板シートの公称厚みにおける寸法許容差が最終的なコア構造に含まれ、その結果、ある程度の楕円率をもたらす。これによって製造及び組立上の問題が生じる。何故なら、同一の公称厚みの部分が、全て、アクチュエータの他の部分及び／またはアクチュエータ工具部分と良好に嵌合しないからである。特に、巻線を内側コアに巻き付ける巻線ボビンは、円形断面を有する内側コアを必要とする。本発明の目的は、この問題に対処することにある。

本発明の第１態様によれば、内燃機関の燃料噴射装置に用いられるアクチュエータ装置が設けられ、このアクチュエータ装置は、カラーと、第１積層軸の方向において（すなわち、第１積層軸に沿って）積層された複数の薄板を有するコア領域を備える内側コアを備えている。第１外側磁極が、コア領域の少なくとも一部を受入れ、電磁巻線が、外側磁極とコア領域との間に画成された容積部内に受入れられる。カラーは、少なくとも２つのカラー部分に分割して形成され、これらのカラー部分は、それらの間の間隔を変更し、異なる直径のコア領域を収容するように、互いに対して調整可能である。

従って、好ましくは、コア領域の薄板の少なくとも１つは、外側輪郭に関して、その隣接する１つまたは複数の薄板と異なっている。

好ましい実施形態において、カラー部分の各々は、第１積層軸と直交する第２積層軸の方向において（すなわち、第２積層軸に沿って）積層された複数の薄板から形成される。

アクチュエータの内側コアを積層化することによって、アクチュエータの磁気的性能に対して、利得が得られる。アクチュエータのコア領域を積層すると、特に有利である。何故なら、この部分は、直径が小さく、渦電流の方向から見た断面が、比較的大きいからである。従って、本発明は、渦電流の影響を低減させることが可能である。さらに、カラーは、互いに対して調整可能である２つの部分から成るので、異なる直径を有するコア領域に容易に対応することができる。コア領域の直径は、その薄板の厚みが公称厚みと異なっている場合に、変更するとよい。何故なら、このような状況において、コア領域の外側輪郭が常に円形の外周を確実に有するように、薄板の積重ねの輪郭を調整する必要があるからである。調整可能なカラーを設けることによって、コアの直径の変動は、２つのカラー部分の相対的な間隔を調整することによって、簡単に対処され得る。

好ましい実施形態において、内側コアは、外側磁極と共に、巻線容積部を画成する上側コア領域（すなわち、前述のコア領域が上側コア領域）を備えている。従って、噴射装置の用途において、この上側コア領域は、噴射装置のスピル弁用の二重磁極アクチュエータの磁極を画成する。

アクチュエータの内側コアの積層化によって、アクチュエータの磁気的性能に対して、利得が得られるが、（特に、上側コア領域用の）一体化外側磁極を用いることによって、構造的剛性が得られる。従って、これら２つの特徴の組合せは、特に有利である。

好ましい実施形態において、カラーの複数の薄板は、コア領域の薄板によって画成された外周と嵌合する内周を画成する。

さらに他の好ましい実施形態において、カラーの内周とコア領域の複数の薄板は、カラーとコア領域を相互接続し、第２積層軸に沿ったそれらの部分の相対運動を防ぐための手段を備えている。

この相互接続するための手段は、コア領域の複数の薄板の１つ以上によって画成された溝とカラーの複数の薄板の１つ以上に設けられた突起とを備え、この突起が溝内に嵌入されるとよい。逆の配置も可能であり、この場合、カラーの複数の薄板の１つ以上が溝を画成し、コア領域の薄板の１つ以上が溝内に嵌入される突起を備える。

一実施形態において、内側コアは、第１外側磁極と共に、第１電磁巻線用の第１巻線容積部を画成する上側コア領域を備えている。

好ましくは、内側コアは、第２電磁巻線を受入れるための第２容積部を少なくとも部分的に画成する下側コア領域をさらに備える。

一実施形態において、下側コア領域と共に、第２電磁巻線を受入れるための第２容積部を画成する第２外側磁極が設けられている。

代替的に、第１外側磁極は、上側コア領域と下側コア領域の両方を受入れるように拡張された長さを有していてもよい。換言すれば、第１外側磁極は、第１及び第２巻線の両方を包囲する。この実施形態において、アクチュエータ装置は、各アクチュエータの第１磁極を画成する第１外側磁極と各アクチュエータの他の磁極を画成する内側コアとを有する２連の二重磁極アクチュエータ装置である。

さらに他の代替案において、第１外側磁極は、２つの部分、すなわち、第１容積部を画成する第１部分と第２容積部を画成する第２部分に分割して形成される。

本発明の第２態様によれば、内燃機関の燃料噴射装置に用いられるアクチュエータ装置が設けられ、このアクチュエータ装置は、カラーと、第１積層軸の方向において積層された複数の薄板を有するコア領域とを備える内側コアと、コア領域の少なくとも一部を受入れるための第１外側磁極と、第１外側磁極とコア領域との間に画成された第１容積部内に受入れられる電磁巻線とを備えている。このアクチュエータ装置は、カラーが第１積層軸と直交する第２積層軸に沿って積層された複数の薄板から形成されることを特徴とする。

本発明の第１態様のアクチュエータ装置の好適な及び／または随意的な特徴は、単独でまたは適切に組合せて、本発明の第２態様のアクチュエータ装置内に含まれてもよいことが理解されるだろう。

本発明の第３態様によれば、内燃機関に用いられる燃料噴射装置が設けられ、この噴射装置は、噴射装置による噴射を制御する弁装置によって作動可能である弁ニードルと、弁装置を制御するためのアクチュエータ装置とを備え、このアクチュエータ装置は、本発明の第１態様で設定された形式のアクチュエータ装置である。

本発明の第４態様によれば、内燃機関に用いられる燃料噴射装置が設けられ、この噴射装置は、噴射装置による噴射を制御する弁装置によって作動可能である弁ニードルと、弁装置を制御するためのアクチュエータ装置とを備え、このアクチュエータ装置は、本発明の第２態様で設定された形式のアクチュエータ装置である。

本発明の第１態様のアクチュエータ装置の好適な及び／または随意的な特徴が、単独でまたは適切に組み合わせて、本発明の第３態様または第４態様の燃料噴射装置内に組み込まれてもよいことが、理解されるだろう。

一例において、上記の弁装置は、噴射供給通路内の燃料圧を制御するためのスピル弁を備えている。

他の例において、上記の弁装置は、噴射制御室内の燃料圧を制御するためのノズル制御弁を備えている。

さらに他の例において、上記の弁装置は、噴射供給通路内の燃料圧を制御するためのスピル弁と、噴射制御室内の燃料圧を制御するためのノズル制御弁とを備え、弁ニードルの移動を制御する。第１電磁巻線の励磁及び／または脱磁によって、スピル弁を制御し、噴射装置は、アクチュエータ装置の下側コア領域に巻き付けられた第２電磁巻線をさらに備え、この第２電磁巻線の励磁及び／または脱磁によって、ノズル制御弁を制御する。

この場合、噴射装置は、下側コア領域と共に、第２電磁巻線を受入れるための第２容積部を画成する第２外側磁極をさらに備えていてもよい。

他の場合、第１外側磁極は、上側コア領域と下側コア領域の両方を受入れるように拡張された長さを有し、これによって、前述したように、第１外側磁極は、下側コア領域と共に、第２電磁巻線を受入れるための第２容積部を画成する。

代替的に、第１外側磁極は、２つの部分、すなわち、第１容積部を画成する第１部分と第２電機巻線を受入れるための第２容積部を画成する第２部分に分割して形成される。

特に好ましい実施形態において、第１積層軸は、アクチュエータの軸、すなわち、スピル弁またはノズル制御弁の移動の軸と直交している。

以下、単なる例示にすぎないが、添付の図面を参照して、本発明を説明する。

以下の説明は、スピル弁１４が噴射送給室１７内の圧力を制御し、ノズル制御弁１２が噴射を制御する図１または図２に示される噴射装置に用いられるのに適した形式のアクチュエータ装置またはアクチュエータ組立体に関する。

図３〜５を参照すると、このアクチュエータ組立体は、アクチュエータ軸Ａを画成し、内側磁極または内側コアの形態にある（総称的に４０で示される）積層コア構造と、（総称的に４２で示される）第１外側磁極とを備えている。図４に最も明瞭に示されるように、内側コア４０は、３つの異なる領域、すなわち、第１直径Ｄ１を有する上側コア領域４４と、第２直径Ｄ２を有する下側コア領域４６と、第３直径Ｄ３を有するカラー４８とを有している。カラー４８は、上側コア領域４４の底から周辺に突出し、下側コア領域４６と交わっている。上側及び下側コア領域４４、４６の第１及び第２直径Ｄ１、Ｄ２は、ほぼ同じ大きさである。但し、第２直径Ｄ２は、第１直径Ｄ１よりもわずかに小さい。カラー４８の直径Ｄ３は、外側磁極４２が支持または載置される台を画成するために、直径Ｄ１及びＤ２よりも大きい。

外側磁極４２は、略環状の形状を有し、内穴５０を画成し、この内穴５０内に、上側コア領域４４が受入れられる。ここで、外側磁極４２の内穴５０と上側コア領域４４の外面は、（図４及び図５にのみ示される）アクチュエータ組立体の第１巻線またはソレノイド５２を受入れるための第１容積部を共に画成する。第１巻線５２は、当業者に知られている方法で、巻線ボビン（図示せず）によって、上側コア領域４４に巻き付けられる。

図５を特に参照すると、アクチュエータ組立体は、使用時に、電流を巻線５２に印加し、その巻線を励磁する電気コネクタ５４をさらに備えている。この目的のために、外側磁極４２も、接続ワイヤ（図示せず）を電気コネクタ５４と巻線５２との間に通す開口５６を備えている。

内側コア４０の上側領域４４は、燃料噴射装置のスピル弁用の二重磁極アクチュエータの磁極の１つを形成する。この二重磁極アクチュエータは、電流が巻線に印加されたときに磁場を生成し、得られた磁場が内側コア４０の（図示の配置における）上方に配置された電機子（図示せず）を駆動する。内側コア４０の下側領域４６は、噴射装置のノズル制御弁用のアクチュエータの単一磁極をもたらす。内側コア４０用の（図４及び図５にのみ示される）第２巻線５９が、下側コア領域４６に巻き付けられ、電気コネクタ５４を介する適切な電機接続が、第２巻線５９に対してなされる。

図６に示されるように、アクチュエータ組立体の全体が、外部ハウジング部５７内に置かれる。この外部ハウジング部５７は、典型的には、（図１または図２に示されるような）噴射装置ハウジングの一部を構成する。

内側コア４０の上側及び下側領域４４、４６が積層化され、さらにカラー４８も積層化されていることが本発明の特徴である。図７〜９を参照すると、上側及び下側領域４４、４６は、複数の異なる積層、すなわち、「薄板」を備え、これらの２つが１４０で示されている。ここで、各薄板は、その隣接する１つまたは複数の薄板に対して、異なる形状を有している。薄板１４０は、アクチュエータ軸Ａと直交する積層軸Ｌ_Aに沿って積層されている。従って、図示される配置において、薄板１４０は、垂直の姿勢で互いに隣接して配列されている。

図８及び図９に最も明瞭に示されるように、上側及び下側コア領域４４、４６の直径が異なることによって、最も外側の薄板（例えば、図９における１４０ａ）は、横材１４４で終端するステム１４２を有する略Ｔ字状であり、内側の薄板（例えば、図９における１４０ｂ）は、横材１４４の両側からステムが突出する略十字状である。各薄板１４０の横材１４４は、その最外端の各々に凹部１４６を備えている。薄板１４０が互いに隣接して積層されたとき、これらの凹部１４６は溝１４８を共に画成し、この溝１４８は、以下にさらに述べるように、内側コア４０の外側カラー４８と連携し、その結果、これらの部分を一緒に係止する。薄板１４０は、従来の工具を用いて、シート状の薄板から打ち抜かれので、各々は、同一の公称厚みを有している。図７を特に参照すると、一例であるが、上側及び下側コア領域４４、４６を形成する薄板１４０の各々は、略０．３から０．５ｍｍの厚みを有していることが想定される。例えば、２０ｍｍのコア直径を有するアクチュエータの場合、４０から６０個の個別の薄板１４０によって、内側コア４０が得られるだろう。典型的には、上側コア領域４４の薄板ステム１４２の幅ｗは、４から１３．５ｍｍの範囲内になるだろう。好ましくは、薄板１４０は、珪素鉄（SiFe）から形成されるとよい。

図１０を参照すると、カラー４８は、複数の積層または「薄板」を備え、これらの２つが、２４０で示されている。外側カラー４８の薄板２４０は、上側及び下側コア領域４４、４６の積層軸Ｌ_Aと直交する積層軸Ｌ_Bに沿って積み重ねられている。換言すれば、上側及び下側コア領域４４、４６の薄板１４０は、垂直の姿勢で積層されているが、カラー４８の薄板２４０は、水平の姿勢で積層されている。

外側カラー４８の薄板２４０は、上側及び下側コア領域４４、４６の薄板１４０の外側輪郭部と嵌合するような相補的な形状である略正方形のカラー内周２４２を共に画成する。カラー４８の外周は、第１磁極４２の内穴５０と整合するような略円形状を有している。カラー４８は、主交差軸Ｃ_Aと二次交差軸Ｃ_B（両方とも図１０に示されている）を画成し、これらの軸Ｃ_AとＣ_Bは、互いに直交している。

積層カラー４８は、２つの外側カラー部分４８ａ、４８ｂを画成するように、２つの半体に分割して形成されている。これらの部分４８ａ、４８ｂの各々は、水平の姿勢で積層された５枚の薄板を含んでいる。以下の説明のために、カラー４８の薄板は、そのカラー４８の上面から下面に向かって、薄板１、２、３、４、及び５と番号が付けられている。薄板１、２、３、４、５の各々は、部分円外周、内側開口、及び第１及び第２端領域（例えば、薄板１の１ａ、１ｂ）を画成するように、形付けられている。１つのカラー部分４８ａの薄板の第１及び第２端領域１ａ、１ｂは、それぞれ、他のカラー部分４８ｂの第１及び第２端領域１ａ、１ｂに面し、かつそれらと嵌合する。

カラー４８の各部分４８ａ、４８ｂにおける薄板３は、正方形の内側開口２４２ａを画成し、この内側開口２４２ａは、各端領域１ａ、１ｂの拡大幅領域２４４によって画成された突起によって、他の薄板１、２、４、及び５と比較して、（主交差軸Ｃ_Aに沿って）狭い幅を有している。拡大幅領域２４４は、（図８に示される）コア溝１４８内に嵌入され、種々のコア部分４４、４６、４８を第２積層軸Ｌ_Bの方向に沿った相対的な運動に対して一緒に係止するように機能するために設けられている。

薄板１〜５の１つ置きに並ぶ薄板１、３、５及び薄板２、４の端領域１ａ、１ｂは、以下の寸法を有している。すなわち、１つのカラー部分４８ｂにおける薄板１、３、５の端領域１ａ、１ｂは、同一のカラー部分４８ｂにおける薄板２、４の端領域１ａ、１ｂよりも二次交差軸Ｃ_Bに沿って長く、他のカラー部分４８ａにおける薄板１、３、５の端領域１ａ、１ｂは、同一のカラー部分４８ａにおける薄板２、４の端領域１ａ、１ｂよりも二次交差軸Ｃ_Bに沿って短い。従って、薄板１〜５の端領域１ａ、１ｂは、薄板の端領域１ａ、１ｂ間の重なりの程度が二次交差軸Ｃ_Bに沿って変化し得るように、その一方、その交差軸と直交する移動（すなわち、アクチュエータ軸Ａに沿った移動）が阻止されるように、外側カラー部分４８ａ、４８ｂを相互接続するまたは共に係合する手段を画成する。

さらに説明すれば、例えば、カラー部分４８ａ、４８ｂの各々の薄板１〜５が十分に係合する場合の二次交差軸Ｃ_Bに沿った外側カラー４８の直径は、それらの薄板１〜５が部分的にしか係合しない場合の外側カラー４８の直径よりも小さい。例えば、図７と図１０では、薄板１〜５が部分的にしか係合されず、それぞれの部分４８ａ、４８ｂの対向する端領域１ａ、１ｂ間にわずかの間隔が残っている状態が、示されている。カラー部分４８ａ、４８ｂの端領域１ａ、１ｂ間の重なりの程度にかかわらず、主交差軸Ｃ_Aに沿ったカラー４８の直径は不変であることが理解されるだろう。

カラー部分４８ａ、４８ｂ間の係合の程度を変化させることによって、上側及び下側コア領域４４、４６の薄板１４０の公称厚みの差を補償する手段をもたらすことが、本発明の格段の利得である。これは、図１１及び図１２に最も明瞭に例示されている。これらの図は、薄板１４０の厚みが各図で異なっているアクチュエータの内側コア４０の（部分４４と４８が見える）上面図である。

図１１において、薄板の厚みは、公称厚みｔ１と等しく、その結果、上側コア領域４４の外周は円形である。しかし、各薄板１４０の厚みが公称厚みｔ１よりも小さい場合、それらの薄板１４０が共に組み立てられると、上側コア領域４４の外周は、円形ではなく卵形、すなわち、楕円形になるだろう。これは多くの理由から望ましくない。例えば、ソレノイド巻線５２を内側コア４０に巻き付けるのに用いられる巻線ボビンは、楕円形のコアではなく、円形のコアに巻き付けるように特に設計され、従って、内側コア４０がある程度の楕円率を有している場合、製造上の問題が生じる。この理由から、薄板１４０を打ち抜く工具は、上側コア領域４４に対して、厚みの変動とは無関係に、円形状の外径が常に確実に得られるように、測定された薄板の厚みに応じて、薄板ステム１４２の幅ｗ１を自動的に調整する。

図１２を参照すると、この場合、薄板１４０の厚みｔ２は、図１１に示される公称厚みｔ１よりも小さいが、薄板ステムの幅ｗ２が（図１１における幅ｗ１と比較して）大きいので、上側コア領域４４の外周は、ステム幅ｗ２の増大によって縁部がわずかに「平ら」になっているが、円形状を維持している。上側コア領域４４の直径は、いくらか減少するが、これは、外径が円形状を維持している限り、問題にならない。

上側及び下側コア領域４４、４６の外径を、円形の外輪郭を維持するように、調整することができるこの融通性によって、以前に生じていた問題、すなわち、上側コア領域４４の円形の外輪郭が望ましくない程度の楕円率を有するか、またはその直径が減少することによって、上側コア領域４４が組立体の残りの部分及び／または組立工具ともはや適合しないという問題に、対処することができる。

本発明の調整可能なカラー４８を用いて、上側コア領域４４の同一の公称厚みを有する部分における直径を変動させることによって、単一のカラー部分４８を作製すれば、その単一のカラー部分４８が、薄板の厚みに関わらず、いかなる積層内側コア構造４０とも嵌合することができる。

上側コア領域４４の円外周を維持するようにその上側コア領域４４の薄板の幅を調整することによる１つの結果として、下側コア領域４６の外周は楕円になるだろう。この理由は、薄板の幅を調整する機械工具が、上側領域４４のステム領域と下側領域のステム領域の両方に対して、薄板の幅を調整することができないからである。これは、２つの正確な円形断面コア領域を有する理想を犠牲にすることを意味しているが、それでも改良をもたらすことができる。

アクチュエータの内側コア４０が前述したように積層されることは有益であるが、外側磁極４２は、一体化剛性構造であることが好ましい。この理由は、磁気的に、内側コア４０は、磁束を導く材料が少なく、従って、他の領域の前に飽和に達する傾向にあるからである。従って、薄板に典型的に用いられるような磁気的に「良好な」粒子配向の材料を用いることが有利である。逆に、第１外側磁極４２は、比較的大きな周辺を有し、従って、大量の材料を含み、その結果、それほど容易に飽和しない傾向にある。この理由から、第１外側磁極４２が積層される必要がない。さらに、リング状の外側磁極４２は、より大きな構造一体性を有することが明らかであり、これによって、内側コアと外側磁極の協働作用面が互いに良好に嵌合する。磁気的な性能も改良される。

アクチュエータを組み立てるには、以下の一連のステップが適用されるとよい。まず、積層内側コア４０が、前述した積層手順を用いて組み立てられる。その後、第１巻線５２が、巻線ボビンによって、内側コア４０の上側領域４４に巻線容積部を埋めるように巻き付けられ、次いで、第２巻線５９が内側コア４０の下側領域４６に巻き付けられる。第１外側磁極４２が、上側領域４４の上部に、外側磁極４２の下面がカラー部分４８ａ、４８ｂの薄板２４０（すなわち、薄板１）の上面と嵌合するように、被せられる。最終的に、組立体の全体が、（図６に示されるような）アクチュエータハウジング５７内に嵌入され、残りの噴射装置部分との組立に備える。

本発明の他の実施形態（図示せず）では、２連の二重磁極アクチュエータ装置が、内側コア４０の下側領域４６と第２巻線５９を含む第２外側磁極を備えている（すなわち、上側及び下側コア領域の各々が、二重磁極装置の一部を形成する）。図１は、この代替的実施形態の２連の二重磁極アクチュエータ装置と共に用いられる噴射装置を示している。巻線２４、２６は、同一方向に巻かれるとよいだろう。この場合、アクチュエータの内側コア４０の積層カラー４８は、両巻線用の磁束経路を、比較的低い正味の磁束のみがカラー４８を通って流れるように画成する。

前述した形式の２連の二重磁極アクチュエータ装置において、（図４に最も明瞭に示されるように）、第１外側磁極４２は、それ自体、第１巻線５２用の第１容積部と第２巻線５９用の第２容積部の両方を画成してもよい。第１外側磁極４２は、カラー４８の下方に延在し、下側コア領域４６を包囲するように拡張された長さを有していてもよいし、または代替的に、２つの分離部分、すなわち、第１容積部を画成する部分と第２容積部を画成する部分に分割して形成されてもよい。

上記の噴射装置は、スピル弁が含まれる噴射装置として説明したが、必ずしもその通りでなくてもよく、本発明は、弁ニードルを制御するノズル制御弁のみが設けられるコモンレール噴射装置にも同じように適用可能であることが理解されるだろう。同様に、本発明は、スピル弁のみが設けられ、ノズル制御弁が設けられない噴射装置にも適用可能である。この場合、下側コア領域４６に第２巻線を設ける必要はなく、かつ（状況によるが）、下側コア領域４６を設ける必要もない。

前述の実施形態では、内側コアの薄板の全てがそれらの隣接する薄板の積重ねに対して異なる形状を有することが想定されているが、薄板の積重ねの厚みによっては、何枚かの薄板が同一形状を有する内側コア輪郭も想定される。

本発明の特に好ましい実施形態について説明したが、これらの実施形態は、単なる例示にすぎず、適切な知識と技術を有する者に思いつくような変更形態及び修正形態が、前述したように、本発明の範囲から逸脱することなくなされ得ることが、理解されるべきである。例えば、巻線に対する励磁と脱磁の記述は、置き換え可能であり、各弁の開動作をもたらすのは、巻線の励磁または巻線の脱磁のいずれであってもよいことが、理解されるだろう。

本発明のアクチュエータ装置が用いられ得る既知の燃料噴射装置の断面図である。 他の既知の燃料噴射装置におけるアクチュエータ装置の拡大断面図である。 アクチュエータ装置の巻線が取り外された、本発明の第１実施形態のアクチュエータ装置の透視図である。 巻線が適所に配置された、図３に示されるアクチュエータ装置の切断図である。 巻線に対する電機コネクタも示す、図３及び図４におけるアクチュエータ装置の透視図である。 アクチュエータハウジング内に収容された、図３及び図４におけるアクチュエータ装置の透視図である。 上側及び下側積層コア領域と積層コアを示す、図３〜６におけるアクチュエータ装置の内側コアの透視図である。 積層カラーの一部が取り外された、図７における内側コアの透視図である。 図７及び図８における積層コア領域の一部を形成する４枚の異なる薄板の透視図である。 図７及び図８におけるアクチュエータ装置の積層カラーの透視図である。 積層コア領域に対する薄板の積重ねにおける公称厚みの変動の影響を示す、図４〜１０におけるアクチュエータ装置の上面図である。 積層コア領域に対する薄板の積重ねにおける公称厚みの変動の影響を示す、図４〜１０におけるアクチュエータ装置の上面図である。

符号の説明

１０ 燃料噴射装置
１２ ノズル制御弁
１４ スピル弁
１６ 弁ニードル
１７ 噴射送給室
１８ 出口開口
２０ 燃料供給通路
２１ 閉鎖バネ
２２ 噴射制御室
２３ 高圧ポンプ室
２４ 第１巻線
２６ 第２巻線
２８ 第１電機子
３０ 第２電機子
４０ 内側磁極（内側コア）
４２ 第１外側磁極
４４ 上側コア領域
４６ 下側コア領域
４８ カラー
４８ａ カラー部分
４８ｂ カラー部分
５０ 内穴
５２ 第１巻線
５４ 電気コネクタ
５６ 開口
５７ 外部ハウジング部
５９ 第２巻線
１４０ 薄板
１４０ａ 最外薄板
１４０ｂ 内側薄板
１４２ ステム
１４４ 横材
１４６ 凹部
１４８ コア溝
２４０ 薄板（Ｎｏ．１、２、３、４、５）
１ａ 第１端領域
１ｂ 第２端領域
２４２ カラー内周
２４２ａ 内側開口
２４４ 拡大幅領域
Ａ アクチュエータ軸
Ｌ_A 第１積層軸
Ｌ_B 第２積層軸
Ｃ_A 主交差軸
Ｃ_B 二次交差軸
ｔ１ 公称厚み
ｔ２ 厚み
ｗ１ 幅
ｗ２ 幅

Claims (25)

1. 内燃機関の燃料噴射装置に用いられるアクチュエータ装置において、
   カラー（４８）と、第１積層軸（Ｌ_A）の方向に積層された複数の薄板（１４０）を有するコア領域（４４）とを備える内側コア（４０）と、
   前記コア領域（４４）の少なくとも一部を受入れるための第１外側磁極（４２）と、
   前記第１外側磁極（４２）と前記コア領域（４４）との間に画成された第１容積部内に受入れられる電磁巻線（５２）と
   を備え、
   前記カラー（４８）は、少なくとも２つのカラー部分（４８ａ、４８ｂ）から形成され、前記カラー部分（４８ａ、４８ｂ）は、それらの間隔を変更して、異なる直径のコア領域（４４）を収容しうるように、相互に調整可能に構成されていることを特徴とするアクチュエータ装置。
2. 前記カラー部分（４８ａ、４８ｂ）の各々は、前記第１積層軸（Ｌ_A）と直交する第２積層軸（Ｌ_B）に沿って積層された複数の薄板（１、２、３、４、５）から形成されていることを特徴とする請求項１に記載のアクチュエータ装置。
3. 内燃機関の燃料噴射装置に用いられるアクチュエータ装置において、
   カラー（４８）と、第１積層軸（Ｌ_A）の方向に積層された複数の薄板（１４０）を有するコア領域（４４）とを備える内側コア（４０）と、
   前記コア領域（４４）の少なくとも一部を受入れるための第１外側磁極（４２）と、
   前記第１外側磁極（４２）と前記コア領域（４４）との間に画成された第１容積部内に受け入れられる電磁巻線（５２）と
   を備え、
   前記カラー（４８）は、前記第１積層軸（Ｌ_A）と直交する第１積層軸（Ｌ_B）に沿って積層された複数の薄板（１、２、３、４、５）から形成されていることを特徴とするアクチュエータ装置。
4. 前記カラー（４８）の前記複数の薄板（１、２、３、４、５）は、前記コア領域（４４）の前記薄板（１４０）によって画成された外周と嵌合する内周（２４２）を画成していることを特徴とする請求項２あるいは３に記載のアクチュエータ装置。
5. 前記カラー（４８）の前記内周（２４２）と前記コア領域（４４）の前記複数の薄板（１４０）は、前記カラー（４８）と前記コア領域（４４）とを、前記第２積層軸（Ｌ_B）に沿った相対的な移動を阻止しつつ相互接続する手段（１４８、２４４）を備えていることを特徴とする請求項４に記載のアクチュエータ装置。
6. 前記相互接続する手段は、前記コア領域（４４）の前記複数の薄板（１４０）の１つ以上によって画成された溝（１４８）と、前記カラー（４８）の前記複数の薄板の１つ以上に設けられた突起（２４４）を含み、前記突起（２４４）は、前記溝（１４８）内に嵌入されるように構成されていることを特徴とする請求項５に記載のアクチュエータ装置。
7. 前記内側コア（４０）は、上側コア領域（４４）を備え、前記上側コア領域（４４）は、前記第１外側磁極（４２）と共に、前記第１電磁巻線（５２）用の第１巻線容積部を画成していることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のアクチュエータ装置。
8. 前記内側コア（４０）は、第２電磁巻線を受入れるための第２容積部を少なくとも部分的に画成する下側コア領域（４６）をさらに備えていることを特徴とする請求項７に記載のアクチュエータ装置。
9. 前記下側コア領域（４６）と共に、前記第２電磁巻線を受入れるための前記第２容積部を画成する第２外側磁極をさらに備えていることを特徴とする請求項８に記載のアクチュエータ装置。
10. 前記第１外側磁極（４２）は、前記上側コア領域（４４）と前記下側コア領域（４６）の両方を包囲しうるように延長された長さを有し、前記第１外側磁極（４２）は、前記下側コア領域（４６）と共に、前記第２電磁巻線を受入れるための前記第２容積部を画成していることを特徴とする請求項８に記載のアクチュエータ装置。
11. 前記第１外側磁極（４２）は、前記第１容積部を画成する第１部分と、前記第２容積部を画成する第２部分の、２つの部分に分割して形成されていることを特徴とする請求項８に記載のアクチュエータ装置。
12. 前記内側コア（４０）の前記薄板（１４０）の少なくとも１つは、それに隣接する１つまたは複数の薄板と、外側輪郭が異なることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載のアクチュエータ装置。
13. 前記第１積層軸（Ｌ_A）は、アクチュエータ軸と直交していることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか一項に記載のアクチュエータ装置。
14. 内燃機関に用いられる燃料噴射装置において、
    弁ニードル（１６）であって、前記弁ニードル（１６）の移動を制御する弁装置によって動作可能である弁ニードル（１６）と、
    前記弁装置を制御するためのアクチュエータ装置であって、カラー（４８）と第１積層軸（Ｌ_A）の方向に積層された複数の薄板（１４０）を有するコア領域（４４）とを備えた内側コア（４０）と、前記コア領域（４４）の少なくとも一部を受入れるための第１外側磁極（４２）と、前記第１外側磁極（４２）と前記コア領域（４４）との間に画成された第１容積部内に受入れられる電磁巻線（５２）とを備え、前記カラー（４８）は、少なくとも２つのカラー部分（４８ａ、４８ｂ）から形成され、前記カラー部分（４８ａ、４８ｂ）は、それらの間隔を変更して、異なる直径のコア領域（４４）を収容しうるように、相互に調整可能であるようなアクチュエータ装置と
    を備えていることを特徴とする燃料噴射装置。
15. 前記カラー部分（４８ａ、４８ｂ）の各々は、前記第１積層軸（Ｌ_A）と直交する第２積層軸（Ｌ_B）の方向に積層された複数の薄板（１、２、３、４、５）から形成されていることを特徴とする請求項１４に記載の燃料噴射装置。
16. 内燃機関に用いられる燃料噴射装置において、
    弁ニードル（１６）であって、前記弁ニードル（１６）の移動を制御する弁装置によって動作可能である弁ニードル（１６）と、
    前記弁装置を制御するためのアクチュエータ装置であって、カラー（４８）と第１積層軸（Ｌ_A）の方向に積層された複数の薄板（１４０）を有するコア領域（４４）とを備えた内側コア（４０）と、前記コア領域（４４）の少なくとも一部を受入れるための第１外側磁極（４２）と、前記第１外側磁極（４２）と前記コア領域（４４）との間に画成された第１容積部内に受入れられる電磁巻線（５２）とを備え、前記カラー（４８）は、前記第１積層軸（Ｌ_A）と直交する第２積層軸（Ｌ_B）の方向に積層された複数の薄板（１、２、３、４、５）から形成されているようなアクチュエータ装置と
    を備えていることを特徴とする燃料噴射装置。
17. 前記カラー（４８）は、上側コア領域（４４）が前記カラー（４８）の一側に位置し、下側コア領域（４６）が前記カラー（４８）の他側に位置するように、前記内側コア（４０）の前記積層軸に沿って突出していることを特徴とする請求項１４〜１６のいずれか一項に記載の燃料噴射装置。
18. 前記上側コア領域（４４）は、前記第１外側磁極（４２）と共に、前記第１電磁巻線（５２）を受入れるための前記第１容積部を画成していることを特徴とする請求項１７に記載の燃料噴射装置。
19. 前記弁装置は、噴射供給通路（２０）内の燃料圧を制御するためのスピル弁（１４）を備えていることを特徴とする請求項１８に記載の燃料噴射装置。
20. 前記弁装置は、噴射制御室（２２）内の燃料圧を制御するためのノズル制御弁（１２）を備えていることを特徴とする請求項１８に記載の燃料噴射装置。
21. 前記弁装置は、噴射供給通路（２０）内の燃料圧を制御するためのスピル弁（１４）と、噴射制御室（２２）内の燃料圧を制御して前記弁ニードル（１６）の移動を制御するためのノズル制御弁（１２）とを備え、前記第１電磁巻線（５２）の励磁及び／または脱磁によって、前記スピル弁（１４）を制御しうるように構成されている一方、
    前記下側コア領域（４６）に巻き付けられた第２電磁巻線（５９）をさらに備え、前記第２電磁巻線（５９）の励磁及び／または脱磁によって、前記ノズル制御弁（１２）を制御しうるように構成されていることを特徴とする請求項１８に記載の燃料噴射装置。
22. 前記下側コア領域（４６）と共に、前記第２電磁巻線（５９）を受入れるための第２容積部を画成する第２外側磁極をさらに備えていることを特徴とする請求項２１に記載の燃料噴射装置。
23. 前記第１外側磁極（４２）は、前記上側コア領域（４４）と前記下側コア領域（４６）の両方を包囲するように延長された長さを有し、前記第１外側磁極（４２）は、前記下側コア領域（４６）と共に、前記第２電磁巻線（５９）を受入れるための第２容積部を画成していることを特徴とする請求項２１に記載の燃料噴射装置。
24. 前記第１外側磁極（４２）は、前記第１容積部を画成する第１部分と、前記第２電磁巻線（５９）を受入れるための第２容積部を画成する第２部分の、２つの部分に分割して形成されていることを特徴とする請求項２１に記載の燃料噴射装置。
25. 前記第１積層軸（Ｌ_A）は、前記弁装置の移動の軸と直交していることを特徴とする請求項１４〜２４のいずれか一項に記載の燃料噴射装置。

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