JP2006242068A - 燃料噴射弁 - Google Patents

Abstract

【課題】 可動コアおよび固定コアの少なくともいずれか一方の外周面の少なくとも一部を覆う非磁性パイプがヨークと当接する箇所の磁気抵抗を低減しつつ、非磁性パイプの剛性の低下を抑制する燃料噴射弁を提供する。
【解決手段】 燃料噴射弁１０のパイプ部材１２は、噴孔の形成された噴孔プレート２０側から、磁性パイプ１４、非磁性パイプ１６をこの順で有している。非磁性パイプ１６は、外周面を内側に凹ませて形成した薄肉部１７を有している。薄肉部１７の肉厚ｔは０．２ｍｍ≦ｔ≦１．０ｍｍの範囲に設定されている。ヨーク５４はコイル５０の外周を覆っている。ヨーク５４の当接部５５は可動コア３０の径方向外側で磁性パイプ１４と当接し、ヨーク５４の当接部５６は固定コア３４の径方向外側で非磁性パイプ１６の薄肉部１７と当接している。
【選択図】 図１

Description

本発明は、内燃機関（以下、内燃機関を「エンジン」という）の燃料噴射弁に関する。

従来、可動コアおよび固定コアの外周を非磁性パイプで覆い、コイルが発生する磁束を非磁性パイプを通して可動コアと固定コアとの間に流す燃料噴射弁が知られている（例えば、特許文献１〜３参照）。このように非磁性パイプを通して可動コアと固定コアとの間に磁束を流す構成では、非磁性パイプの肉厚を薄くし、非磁性パイプの磁気抵抗を小さくすることが求められる。

米国特許第１９４６１０７号明細書 特表平１１−５０１１００号公報 特表平１１−５１３１０１号公報

しかしながら、非磁性パイプの肉厚を薄くすると非磁性パイプの剛性が低下するので、燃料噴射弁の組付時、搭載時、または燃料噴射弁の作動中に加わる外力により非磁性パイプが変形する恐れがある。
本発明は上記問題を解決するためになされたものであり、可動コアおよび固定コアの少なくともいずれか一方の外周面の少なくとも一部を覆う非磁性パイプがヨークと当接する箇所の磁気抵抗を低減しつつ、非磁性パイプの剛性の低下を抑制する燃料噴射弁を提供することを目的とする。

請求項１から４記載の発明では、可動コアおよび固定コアの少なくともいずれか一方の外周面の少なくとも一部を非磁性パイプが覆っており、ヨークと当接する非磁性パイプの当接箇所は凹んで肉厚が薄くなった薄肉部となっている。したがって、ヨークと当接する非磁性パイプの当接箇所の磁気抵抗は小さくなる。
また、非磁性パイプ全体を薄肉化するのではなくヨークと当接する当接箇所を凹ませて薄肉化してるので、非磁性パイプの剛性の低下を抑制できる。

請求項２記載の発明では、非磁性パイプの外周面を凹ませて肉厚を薄くし薄肉部を形成しているので、非磁性パイプの内周面を凹ませる必要はない。その結果、非磁性パイプの内周側に収容される可動コアまたは固定コアの外周面と薄肉部の内周面との間に隙間が形成されることを極力防止できる。したがって、薄肉部を介したヨークと可動コアまたは固定コアとの間の磁気抵抗を低減できる。

請求項３記載の発明では、非磁性パイプの外周面を凹ませた凹部の底面に当接しているヨークの当接部は、凹部の内側面に係止され軸方向位置を決められている。したがって、非磁性パイプに対してヨークの軸方向位置を容易に決めることができる。

ところで、非磁性パイプの薄肉部の肉厚が薄すぎると、加工が困難であり、かつ非磁性パイプの剛性が低下する。逆に、薄肉部の肉厚が厚すぎると、ヨークと当接する箇所の非磁性パイプの磁気抵抗が大きくなり、可動コアと固定コアとの間に働く磁気吸引力が低下する。
そこで請求項４記載の発明では、非磁性パイプの薄肉部の肉厚ｔを０．２ｍｍ≦ｔ≦１．０ｍｍの範囲に設定している。これにより、非磁性パイプの剛性を確保しつつ、ヨークと当接する箇所の非磁性パイプの磁気抵抗を極力小さくしている。

以下、本発明の複数の実施形態を図に基づいて説明する。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態による燃料噴射弁を図１に示す。第１実施形態による燃料噴射弁１０は、例えばガソリンエンジンの燃焼室に接続する吸気管に設置され、吸気管が形成する吸気通路を流れる吸気に燃料を噴射する。なお、燃料噴射弁１０は、燃焼室に直接燃料を噴射する直噴式のガソリンエンジンに適用してもよく、またディーゼルエンジンに適用してもよい。

燃料噴射弁１０のパイプ部材１２は、噴孔の形成された噴孔プレート２０側から、磁性パイプ１４、非磁性パイプ１６をこの順で有している。磁性パイプ１４と非磁性パイプ１６とは溶接等により結合されている。磁性パイプ１４および非磁性パイプ１６は、それぞれ軸方向の一方の端部から他方の端部まで継ぎ目を有することなく一体に形成されている。

磁性パイプ１４は、非磁性パイプ１６と反対側の端部内周壁に弁ボディ２２を収容し、弁ボディ２２と溶接等により固定されている。弁ボディ２２の内壁面に弁部材２４が着座可能な弁座２３が形成されている。弁ボディ２２の底部外壁に、噴孔プレート２０が溶接等により結合されている。噴孔プレート２０には燃料を噴射する単数もしくは複数の噴孔が形成されている。

非磁性パイプ１６は、可動コア３０の固定コア３４側の外周面の一部、および固定コア３４の外周面を覆い、可動コア３０と固定コア３４との間に形成されるギャップの外周を覆っている。また、非磁性パイプ１６は、燃料噴射弁１０の噴孔プレート２０と軸方向反対側の端部まで延びて燃料入口４８を形成している。非磁性パイプ１６は、外周面を内側に凹ませて形成した薄肉部１７を有している。この当接箇所としての薄肉部１７の外周面にヨーク５４の当接部５６が当接している。

弁部材２４は弁ボディ２２の内壁面に形成した弁座２３に着座可能である。可動コア３０は弁部材２４の弁ボディ２２と反対側に溶接等により固定されている。可動コア３０の側壁を貫通して可動コア３０の内外を連通する燃料孔３２が形成されている。スプリング３８は、弁部材２４が弁座２３に着座する方向に可動コア３０および弁部材２４を付勢している。

固定コア３４は円筒状に形成されており、パイプ部材１２内に収容されている。固定コア３４は可動コア３０に対し弁ボディ２２と反対側に設置され可動コア３０と向き合っている。
アジャスティングパイプ３６は固定コア３４内に圧入され、スプリング３８の一端を係止している。スプリング３８の他端は弁部材２４に係止されている。アジャスティングパイプ３６の圧入量を調整することによりスプリング３８の付勢力を調整する。

燃料フィルタ４０は、非磁性パイプ１６の燃料入口４８側の内周壁に設置されており、燃料入口４８から燃料噴射弁１０内に流入した燃料に含まれる異物を除去する。Ｏリング４２は、非磁性パイプ１６の燃料入口４８側の外周壁に嵌合しており、燃料噴射弁１０の燃料入口４８側が挿入される図示しないデリバリパイプと燃料噴射弁１０との間をシールする。

コイル５０はスプール５２に巻回されており、パイプ部材１２の外周に設置されている。ヨーク５４はコイル５０の外周を覆っている。ヨーク５４の軸方向の一方の端部である当接部５５は可動コア３０の径方向外側で磁性パイプ１４と当接し、ヨーク５４の軸方向の他方の端部である当接部５６は固定コア３４の径方向外側で非磁性パイプ１６の薄肉部１７と当接している。ヨーク５４の当接部５６は、薄肉部１７を形成する凹部の底面に当接するとともに、薄肉部１７を形成する凹部の内側面１７ａに係止されている。これにより、ヨーク５４はパイプ部材１２に対して軸方向位置を決められている。当接部５６が係止されている内側面１７ａと軸方向反対側の内側面と当接部５６との間には隙間が形成されている。
樹脂ハウジング６０は、パイプ部材１２、コイル５０およびヨーク５４の外周を覆っている。ターミナル６２はコイル５０と電気的に接続されており、コイル５０に駆動電流を供給する。

次に、燃料噴射弁１０の作動について説明する。
コイル５０に通電されると、コイル５０に発生した磁界によりヨーク５４、磁性パイプ１４、非磁性パイプ１６、可動コア３０、固定コア３４で形成される磁気回路に磁束が流れる。ヨーク５４と磁性パイプ１４とはいずれも磁性材料から形成されているため、ヨーク５４の当接部５５と可動コア３０との間における磁気抵抗は小さい。一方、ヨーク５４の当接部５６と固定コア３４との間には、非磁性パイプ１６が挟み込まれている。しかし、非磁性パイプ１６がヨーク５４の当接部５６と当接する箇所の外周面は内側に凹んで薄肉部１７を形成している。したがって、ヨーク５４の当接部５６と固定コア３４との間を磁束が十分に通過する。そのため、ヨーク５４の当接部５６と固定コア３４との間の磁気抵抗は低減される。上記磁気回路を磁束が流れることにより、固定コア３４と可動コア３０との間に磁気吸引力が発生し、可動コア３０は固定コア３４側に吸引される。そして、弁部材２４は、可動コア３０が固定コア３４側に吸引されることにともない、図１の上方に移動して弁座２３から離座する。これにより、噴孔プレート２０に形成した噴孔から燃料が噴射される。

コイル５０への通電を停止すると、固定コア３４と可動コア３０との間の磁気吸引力は消滅する。その結果、弁部材２４および可動コア３０はスプリング３８の付勢力により固定コア３４から離れる方向、つまり弁座２３に向けて移動する。弁部材２４が弁座２３に着座すると、燃料噴射は遮断される。
ここで、非磁性パイプ１６の薄肉部１７の肉厚ｔと、可動コア３０と固定コア３４との間に働く磁気吸引力との関係を図２に示す。

図２に示すように、薄肉部１７の肉厚を薄くすると、薄肉部１７の磁気抵抗が小さくなるので、可動コア３０と固定コア３４との間に働く磁気吸引力は増加する。しかしながら、薄肉部１７の肉厚が薄くなりすぎると、非磁性パイプ１６の剛性が低下し、変形しやすくなる。また、加工も困難である。一方、薄肉部１７の肉厚が厚すぎると、薄肉部１７の磁気抵抗が大きくなり磁気吸引力が低下するので、必要な磁気吸引力を確保できない。
そこで第１実施形態では、薄肉部１７の肉厚ｔを、０．２ｍｍ≦ｔ≦１．０ｍｍの範囲に設定することにより、薄肉部１７の磁気抵抗を低減するとともに、非磁性パイプ１６の剛性を確保し、かつ加工を容易にしている。

（第２、第３、第４、第５、第６実施形態）
本発明の第２実施形態を図３に、第３実施形態を図４に、第４実施形態を図５に、第５実施形態を図６に、第６実施形態を図７に示す。尚、第１実施形態と実質的に同一構成部分には同一符号を付す。
図３に示す第２実施形態の燃料噴射弁７０では、ヨーク５４が非磁性パイプ１６と当接する当接部５７の軸方向長さを第１実施形態の当接部５６よりも長くしている。それに合わせて、非磁性パイプ１６の外周面を内側に凹ませて形成する薄肉部１８の軸方向長さも長くなっている。ヨーク５４の軸方向の他方の端部である当接部５７は、薄肉部１８を形成する凹部の底面に当接するとともに、薄肉部１８を形成する凹部の内側面１８ａに係止されている。これにより、ヨーク５４はパイプ部材１２に対して軸方向位置を決められている。当接部５７が係止されている内側面１８ａと軸方向反対側の内側面と当接部５７との間には隙間が形成されている。
第２実施形態では、薄肉部１８を挟んで固定コア３４と径方向に向き合うヨーク５４の当接部５７の長さを第１実施形態よりも長くすることにより、ヨーク５４と固定コア３４との間に流れる磁束量を増やし、磁気吸引力を増加させている。

図４に示す第３実施形態の燃料噴射弁８０では、パイプ部材８２は、噴孔プレート２０側から、非磁性パイプ８４、磁性パイプ８８をこの順で有している。非磁性パイプ８４は、可動コア３０の外周面、および固定コア３４の可動コア３０側の外周面の一部を覆い、可動コア３０と固定コア３４との間に形成されるギャップの外周を覆っている。そして、ヨーク５４の当接部５５が当接している非磁性パイプ８４の外周面を内側に凹ませて薄肉部８５が形成されている。ヨーク５４の当接部５５は、薄肉部８５を形成する凹部の底面に当接するとともに、薄肉部８５を形成する凹部の内側面８５ａに係止されている。これにより、ヨーク５４はパイプ部材８２に対して軸方向位置を決められている。当接部５５が係止されている内側面８５ａと軸方向反対側の内側面と当接部５５との間には隙間が形成されている。

図５に示す第４実施形態の燃料噴射弁９０では、ヨーク５４が非磁性パイプ８４と当接する当接部５８の軸方向長さを第３実施形態の当接部５５よりも長くしている。それに合わせて、非磁性パイプ８４の外周面を内側に凹ませて形成する薄肉部８６の軸方向長さも長くなっている。ヨーク５４の当接部５８は、薄肉部８６を形成する凹部の底面に当接するとともに、薄肉部８６を形成する凹部の内側面８６ａに係止されている。これにより、ヨーク５４はパイプ部材８２に対して軸方向位置を決められている。当接部５８が係止されている内側面８６ａと軸方向反対側の内側面と当接部５８との間には隙間が形成されている。

図６に示す第５実施形態の燃料噴射弁１００では、噴孔プレート２０側から燃料入口側まで１部材の非磁性パイプ１０２がパイプ部材を構成している。非磁性パイプ１０２は、可動コア３０および固定コア３４の外周面を覆い、可動コア３０と固定コア３４との間に形成されるギャップの外周を覆っている。そして、ヨーク５４の当接部５５、５６が当接している非磁性パイプ１０２の外周面を内側に凹ませてそれぞれ薄肉部１０４、１０５が形成されている。ヨーク５４の当接部５５、５６は、薄肉部１０４、１０５を形成する凹部の底面に当接している。そして、ヨーク５４の当接部５５、５６のいずれか一方は、薄肉部１０４、１０５を形成する凹部の内側面１０４ａ、１０５ａのいずれか一方に係止されている。これにより、ヨーク５４は非磁性パイプ１０２に対して軸方向位置を決められている。

図７に示す第６実施形態の燃料噴射弁１１０では、固定コア１１２の外径は第１実施形態〜第５実施形態の固定コア３４よりも大きくなっている。そして、固定コア１１２の可動コア３０側端部に非磁性パイプ１２０が結合し、固定コア１１２の可動コア３０と反対側の燃料入口側端部に通路部材１２４が結合している。非磁性パイプ１２０は、固定コア１１２の可動コア３０側の外周面の一部および可動コア３０の外周面を覆い、可動コア３０と固定コア１２０との間に形成されるギャップの外周を覆っている。通路部材１２４は燃料フィルタ４０を収容しており、磁性材または非磁性材のいずれで形成されてもよい。

第６実施形態では、ヨーク５４の一方の当接部５６は固定コア１１２の外周面に直接当接している。そして、ヨーク５４の他方の当接部５８が当接している非磁性パイプ１２０の外周面を内側に凹ませて薄肉部１２２が形成されている。ヨーク５４の当接部５８は、薄肉部１２２を形成する凹部の底面に当接するとともに、薄肉部１２２を形成する凹部の内側面１２２ａに係止されている。これにより、ヨーク５４は非磁性パイプ１２０に対して軸方向位置を決められている。当接部５８が係止されている内側面１２２ａと軸方向反対側の内側面と当接部５８との間には隙間が形成されている。

以上説明した上記複数の実施形態では、ヨーク５４の当接部が当接している箇所の非磁性パイプの外周面を内側に凹ませて薄肉部を形成した。これにより、薄肉部を形成した箇所の非磁性パイプの磁気抵抗を低減し、薄肉部を介して可動コア３０および固定コアの少なくともいずれか一方とヨーク５４との間に流れる磁束量を増加している。その結果、可動コア３０と固定コアとの間に働く磁気吸引力を増加している。

また、非磁性パイプの内周面ではなく外周面を凹ませて薄肉部を形成したので、非磁性パイプの内周側に収容される可動コア３０または固定コアの外周面と薄肉部の内周面との間に隙間が形成されることを極力防止できる。これにより、非磁性パイプの薄肉部を介したヨーク５４と可動コア３０または固定コアとの間の磁気抵抗を低減できる。

また、薄肉部の肉厚ｔを０．２ｍｍ≦ｔ≦１．０ｍｍの範囲に設定することにより、薄肉部の磁気抵抗を低減するとともに、非磁性パイプの剛性を確保し、かつ加工を容易にしている。
また上記複数の実施形態では、可動コア３０および固定コアの外周面を第１実施形態〜第４実施形態のように磁性パイプおよび非磁性パイプの２部材、あるいは第５、第６実施形態のように非磁性パイプの１部材で覆っている。したがって、例えば、非磁性パイプを挟んで軸方向両側に磁性パイプを設置して可動コア３０および固定コアの外周面を覆う構成に比べ、部品点数が減少する。

（他の実施形態）
以上説明した複数の実施形態では、非磁性パイプの薄肉部の肉厚ｔを０．２ｍｍ≦ｔ≦１．０ｍｍの範囲に設定したが、製造が可能であれば、薄肉部の肉厚ｔをｔ＜０．２ｍｍの範囲に設定してもよい。また、要求される磁気吸引力を得ることができるのであれば、薄肉部の肉厚ｔをｔ＞１．０ｍｍの範囲に設定してもよい。

また上記複数の実施形態では、非磁性パイプの外周面を内側に凹ませて薄肉部を形成したが、非磁性パイプの内周面を外側に凹ませて薄肉部を形成してもよい。
また上記複数の実施形態では、非磁性パイプは、可動コアおよび固定コアの両外周面の少なくとも一部をそれぞれ覆い、可動コアと固定コアとの間に形成されるギャップの外周を覆った。これに対し、非磁性パイプが可動コアまたは固定コアの一方の外周面の少なくとも一部を覆い、非磁性パイプが可動コアと固定コアとの間に形成されるギャップの外周を覆わない構成でもよい。

本発明の第１実施形態による燃料噴射弁を示す断面図である。 薄肉部の肉厚と磁気吸引力との関係を示す特性図である。 本発明の第２実施形態による燃料噴射弁を示す断面図である。 本発明の第３実施形態による燃料噴射弁を示す断面図である。 本発明の第４実施形態による燃料噴射弁を示す断面図である。 本発明の第５実施形態による燃料噴射弁を示す断面図である。 本発明の第６実施形態による燃料噴射弁を示す断面図である。

符号の説明

１０、７０、８０、９０、１００、１１０ 燃料噴射弁、１２、８２ パイプ部材、１４、８８ 磁性パイプ、１６、８４、１０２、１２０ 非磁性パイプ、１７、１８、８５、８６、１０４、１０５、１２２ 薄肉部、１７ａ、１８ａ、８５ａ、８６ａ、１０４ａ、１０５ａ、１２２ａ 内側面、２４ 弁部材、３０ 可動コア、３４、１１２ 固定コア、５０ コイル、５４ ヨーク、５５、５６、５７、５８ 当接部

Claims (4)

1. 燃料噴射を断続する弁部材と、
   前記弁部材とともに往復移動する可動コアと、
   前記可動コアと向き合って設置され前記可動コアとの間に磁気吸引力を発生する固定コアと、
   前記可動コアおよび前記固定コアの少なくともいずれか一方の外周面の少なくとも一部を覆う非磁性パイプと、
   前記固定コアの外周側に設置され、通電することにより前記可動コアと前記固定コアとの間に磁気吸引力を発生させるコイルと、
   前記コイルの外周側を覆い前記非磁性パイプの外周面と当接しているヨークと、
   を備え、
   前記ヨークと当接している前記非磁性パイプの当接箇所は凹んで肉厚が薄くなった薄肉部であることを特徴とする燃料噴射弁。
2. 前記薄肉部は前記非磁性パイプの外周面を凹ませて形成されていることを特徴とする請求項１記載の燃料噴射弁。
3. 前記外周面を凹ませて前記薄肉部を形成する凹部の底面に当接している前記ヨークの当接部は、前記凹部の内側面に係止され軸方向位置を決められていることを特徴とする請求項２記載の燃料噴射弁。
4. 前記薄肉部の肉厚をｔとすると、０．２ｍｍ≦ｔ≦１．０ｍｍであることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項記載の燃料噴射弁。

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