JP2006177365A - 電磁弁 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は電磁弁、特に自動車の燃料噴射設備のための電磁弁に関し、電磁弁がケーシングと可動子とを有し、該ケーシングと可動子との間にリング室が形成されており、可動子が電磁弁の軸に対しほぼ平行に往復運動可能である電磁弁を改良して、キャビテーション気泡による材料損傷を回避すること。
【解決手段】リング室が横断面で見てほぼ細長い、電磁弁の軸線方向に向けられた方形横断面を有して形成されており、該方形横断面が主としてケーシングの円筒面及び端面と可動子の外套面及びリング面とから形成されており、軸線方向で測った前記外套面の長さと電磁弁の軸線に対して横方向に測った可動子のリング面（２０）の幅（ｂ）との比が約２（ａ／ｂ≒２）であること。
【選択図】図２

Description

本発明は、電磁弁、特に自動車の燃料噴射設備のための電磁弁であって、ケーシングと可動子とを有し、該ケーシングと可動子との間にリング室が形成されており、可動子が電磁弁の軸に対しほぼ平行に往復運動可能である形式のものに関する。

前記形式の弁は一般的に公知である。可動子の往復運動によって弁は開放状態と閉鎖状態とを採る。開放状態では液状媒体、特に燃料がリング室を通って流れる。弁が閉鎖状態に移行すると液状媒体の流れは急激に中断される。これがキャビテーションを惹起することは周知事実である。

キャビテーションは例えば液体が高速で移動した場合に圧力の降下に基づき蒸気が形成されることにより中空室が形成されることに起因すると考えられる。キャビテーション気泡とも呼ばれる蒸気中空室の崩落もしくは破裂に際してはエネルギが解放される。キャビテーション気泡がこの瞬間に可動子又は弁ケーシングの周面のすぐ近くに存在していると、気泡の破裂は材料の破壊につながる。これはキャビテーション浸蝕とも呼ばれる。

キャビテーション浸蝕を回避するためにはその危険のある外套表面に、硬度が特に高い層を設けることは公知である。これが電磁弁の製造費を上昇させることは言うまでもない。

本発明の課題はキャビテーションによる材料損傷に晒されない電磁弁を、製造費用を増大することなく提供することである。

本発明の課題は冒頭に述べた形式の弁において請求項１の特徴部に記載された構成によって解決された。

本発明では可動子と弁ケーシングとの間のリング室が横断面で見て細長い、弁の軸線方向に向けられた長方形に構成されている。これによって、弁が開放状態から閉鎖状態に移行する場合に、液体媒体の流れがリング室内で渦流に変えられる。場合によっては閉鎖状態への急激な移行によって形成されるキャビテーション気泡は可動子又はケーシングの外套面に達することはなく、常に渦流の内部に、ひいてはリング室の内部に存在させられることになる。したがってキャビテーション気泡の破裂に際して可動子又はケーシングの外套面に材料損傷が発生することもなくなる。

リング室の本発明による構成によって場合によって形成されるキャビテーション気泡のために内破裂室が生ぜしめられる。この結果、キャビテーション気泡はこの内破裂室の内部にて破裂し、ひいては可動子又は弁ケーシングの外套面に向かって破裂しなくなる。したがって、材料損傷はリング室の本発明の構成により、付加的な硬質の層又はそれに類似したものなしで確実に回避される。

本発明の有利な実施例によれば弁ケーシングにより形成されたリング室部分は有利にはできるだけ大きな半径を備えている。このような形式で記述した渦流がリング室内で確実に発生するようになる。

特に有利であるのはリング室を制限する可動子の部分も半径を有していることである。

本発明の有利な構成では少なくとも1つの剥離縁が設けられている。この剥離縁によって記述した渦流の形成はさらに改善される。

本発明のさらなる特徴、使用の可能性及び利点は図面に示された本発明の実施例に基づき以後説明してある。その際、記述した又は図示されたすべての特徴は単独でも任意に組合わされた形でも、特許請求の範囲における請求項の記載形態又は引用形態とは無関係にかつ明細書における記述形態とは無関係に本発明の対象を成すものである。

図１においては軸線１１に対し回転対称的に構成された電磁弁１０が示されている。この場合、図１は軸線１１を通って断面されている。

弁１０は例えば特に自動車の燃料噴射設備の制御弁である。

弁１０はケーシング１２を有し、ケーシング１２内にはコイル１３並びに可動子１４が配置されている。可動子１４とケーシング１２との間にはリング室１５が存在している。

リング室１５内には液状媒体が存在している。弁１０が燃料噴射設備で使用されると、液状媒体は燃料である。

可動子１４は軸線１１の方向で往復運動可能である。これにより弁１０は開閉される。弁１０の開放状態は図１に示されている。

図２においてはリング室１５が可動子１４とケーシング１２と共にもう一度拡大されて示されている。図２は弁１０の開放状態を示している。

この開放状態では可動子１４における、軸線１１に対し横方向に向けられた端面１６と、これに向き合ったケーシング１２における端面１７とは相互に間隔を有しているので、両者の間には半径方向のギャップが存在している。弁１０が閉じた状態ではストッパの助けで両端面１６，１７の間に残留ギャップが維持され、この残留ギャップで両端面１６，１７の磁気的な付着は回避される。

図２からは可動子１４の外套面１８とこれに向き合ったケーシング１２の円筒面１９との間にはリングギャップが形成されていることが判る。このリングギャップは弁が開放した状態でも閉鎖した状態でも存在している。

これによってリング室１５、リングギャップ及び半径方向のギャップを通って液状媒体は移動することができる。

既に述べたようにリング室１５は可動子１４とケーシング１２とによって形成される。図２によればケーシング１２は既に述べたように、軸線１１に対し平行に向けられた、リング室１５の領域を延びる円筒面１９を有している。さらにケーシング１２には同様に既に述べたように軸線１１に対し垂直に向けられかつ同様にリング室１５の領域まで延びる端面１７を有している。リング室１５の領域にて、前記両面１７、１９は相互に移行する。図２によればこの移行部には半径Ｒ１が与えられている。

可動子１４は軸線１１に対しほぼ平行に向けられた外套面１８を既に述べたように有している。リング室１５を形成するために外套面１８にはリング面２０が続いている。このリング面２０は外套面１８に対し横方向に、ひいては軸線１１に対しほぼ横方向に向けられている。さらに可動子１４は記述の端面１６を有している。リング室１５を形成するためにこの端面１６には外套面２１が接続している。この外套面２１は端面１６に対しほぼ横方向に、ひいては軸線１１に対しほぼ平行に向けられている。図２に相応して前記両面２０、２１は互いに移行しあっている。この場合、移行部には半径Ｒ２が与えられている。

図２によれば端面１６は可動子１４のリング面２０から、軸線１１の方向に間隔ａを有している。さらに外套面２１は外套面１８から軸線１１に対し横方向に間隔ｂ（リング面２０の幅）を有している。

間隔ａ、ｂの比は、リング室１５が横断面で見て軸線１１の方向に向けられた細長い、２つの丸味の付けられたコーナを有する長方形を形成するように選択されている。このためには間隔ａ、ｂの比は約２、したがってａ／ｂ≒２であると有利である。これは例えば間隔ａが０．８ｍｍと１．２ｍｍとの間、特に１．０ｍｍであるのに対し、間隔ｂは０．４ｍｍと０．６ｍｍとの間、特に０．５ｍｍであることで実現される。

さらに半径Ｒ１は半径Ｒ２よりも大きく構成することが提案されている。この場合、半径Ｒ１はできるだけ大きく選択されている。例えば半径Ｒ１は０．５ｍｍと０．７ｍｍとの間、特に０．６ｍｍであるのに対し、半径Ｒ２は０．１５ｍｍと０．３ｍｍとの間、特に０．２ｍｍであることができる。

可動子１４の外套面２１に対する端面１６の移行部は図３ａに部分Ｘとして拡大されて示されている。この拡大図からは、端面１６がまず面２２へ移行しかつそこから外套面２１へ移行していることが判る。この場合、端面１６から面２２への移行線は面２２から外套面２１への移行線に対し間隔ｃを有している。軸線１１に対して平行な方向で前述の移行線は間隔ｄを有している。さらに図３ａからは外套面２１が正確に軸線１１に対し平行に向けられているのではなく、外套面２１が軸線１１に対し角度ｗを有していることが判る。

両方の間隔ｄ、ｃの比は３よりも大きく選ばれている。したがってｄ／ｃ＞３である。間隔ｃは０．０３ｍｍで、間隔は０．１ｍｍであると有利である。

角度ｗは有利には−５°と＋５°との間で形成され、有利には−５°である。

図３ｂには外套面１８に対する可動子１４のリング面２０の移行部が拡大されて示されて部分Ｙとして示されている。この移行部は面２３で実現されている。図３ｂにおいては相応する間隔ｃ、ｄと相応する角度ｗが記入されている。図３ｂの前記間隔と前記角度には図３ａの相応する間隔と相応する角度とに対する条件と同じ条件があてはまる。その限りにおいて図３ａについての記述を参照されたい。

図３ｂにおいては間隔ｃは軸線１１に対し平行な方向に与えられ、間隔ｄは軸１１に対し横方向に与えられている。さらに面２０と軸線１１に対し横方向の線との間には角度ｗが形成されている。

図３ａ、３ｂの面２２、２３は常に短い方の間隔ｃがそれぞれ直接的に接続すギャップに隣接して配置されるように配置されている。この場合、面２２は面１６、１７によって形成されたリングギャップに対応配置されるに対し、面２３は面１８、１９によって形成されたリングギャップに対応配置されている。したがって面２２、２３はこのギャップのための剥離縁を成す。

前記ギャップにおいては弁１０の運転中に、液状媒体の高い流動速度が発生する。弁１０が閉鎖状態に移行すると前記流速はギャップの幾何学的な縮小に相応して上昇する。リング室１５の記述した構成によって流れはこの瞬間に渦流に移行する。これは特にケーシング１２の大きい半径Ｒ１よって達成される。さらにこれは図３ａ、３ｂによる剥離縁によっても助成される。

流れにキャビテーション気泡が形成される限り、キャビテーション気泡はリング室１５内に発生する渦流によって捉えられる。次いでキャビテーション気泡はリング室内部の前記渦流にて破裂し、可動子１４の壁又はケーシング１２の壁の近くでは破裂しない。したがってキャビテーション浸蝕による材料損傷は回避される。

本発明による電磁弁の１実施例の概略的な断面図。 図1の弁のリング室の概略的な拡大図。 図２の拡大図の詳細図。 図２の拡大図の詳細図。

符号の説明

１０ 電磁弁、 １１ 軸線、 １２ ケーシング、 １３ コイル、 １４ 可動子、 １５ リング室、 １６，１７ 端面、 １８ 外套面、 １９ 円筒面、 ２０ リング面、 ２１ 外套面、 ２２ 面、 ２３ 面

Claims (7)

1. 電磁弁（１０）、特に自動車の燃料噴射設備のための電磁弁（１０）であって、ケーシング（１２）と可動子（１４）とを有し、該ケーシング（１２）と可動子（１４）との間にリング室（１５）が配置されており、可動子（１４）が電磁弁（１０）の線（１１）に対しほぼ平行に往復運動可能である形式のものにおいて、前記リング室（１５）が横断面で見て、ほぼ細長い、前記軸線（１１）の方向に向けられた長方形を形成しており、該長方形が主としてケーシング（１２）の円筒面（１９）とその一方の端面（１７）と可動子（１４）の外套面（２１）とそのリング面（２０）とから構成されており、前記軸線（１１）の方向で測った可動子（１４）の外套面（２１）の長さ（ａ）と前記軸線（１１）に対し横方向で測った可動子（１４）のリング面（２０）の幅（ｂ）の比がほぼ２（ａ／ｂ≒２）であることを特徴とする、電磁弁。
2. ケーシング（１２）の円筒面（１９）に対するケーシング（１２）の端面（１７）に対する移行部に有利にはできるだけ大きな半径（Ｒ１）が与えられている、請求項1記載の電磁弁。
3. 可動子（１４）の外套面（２１）に対する可動子（１４）のリング面（２０）の移行部に半径（Ｒ２）が与えられている、請求項1又は2記載の電磁弁（１０）。
4. 可動子（１４）が外側の外套面（１８）と端面（１６）とを有し、該端面（１６）と内側の外套面（２１）との移行部及び／又はリング面（２１）と外側の外套面（１８）との間に剥離縁が存在している、請求項1から3までのいずれか1項記載の電磁弁。
5. 前記剥離縁が面（２２，２３）を有し、該面（２２，２３）と隣接する面との移行部が前記軸線（１１）の方向とそれに対し垂直な方向で見てそれぞれ間隔(ｃ，ｄ)を有しており、該間隔（ｃ，ｄ）が3よりも大きい比（ｄ／ｃ＞３）を成している、請求項4記載の電磁弁。
6. 前記両間隔（ｃ，ｄ）の短い方が可動子（１４）の端面（１６）に又は外側の外套面（１８）にあてられている、請求項４又は５記載の電磁弁。
7. 可動子（１４）のリング面（２０）及び／又は内側の外套面（２１）が軸線（１１）に対し角度（ｗ）を成しているか又は軸線（１１）に対し垂直である、請求項１から６までのいずれか１項記載の電磁弁。

Images