JP2007064363A - 電磁弁及びこの電磁弁を備える燃料噴射弁 - Google Patents

Abstract

【課題】単純で安価な構造により、樹脂のクリープによる変形を抑制して、樹脂と金属との面圧低下を防止できる電磁弁を提供する。
【解決手段】樹脂製のコネクタ８には、環状の腕部８ｂが設けられ、この腕部８ｂの内側に係合部８ｃが設けられている。一方、金属製のハウジング７には、腕部８ｂに囲まれる外周面の全周に径方向内側へ窪む係合溝７ｂが形成され、この係合溝７ｂに腕部８ｂの係合部８ｃが嵌合している。これにより、樹脂と金属との線膨張係数の差による締め付け力を得ることができ、ハウジング７の上端面７ａとコネクタ８の当接面８ａとの間で面圧が発生して、外部から掛かる水に対してシール機能を持つことができる。また、ハウジング７の上端面７ａに形成された凹部７ｃと、コネクタ８の当接面８ａに形成された凸部８ｄとが凹凸嵌合することにより、樹脂の収縮時に発生する応力が腕部８ｂに集中しない様に、応力を緩和できる。
【選択図】図３

Description

本発明は、金属製のハウジングに樹脂製のコネクタがインサート成型されている電磁弁及びこの電磁弁を備える燃料噴射弁に関する。

例えば、特許文献１に記載された電磁弁では、金属製のハウジングに樹脂製のコネクタをインサート成型する構造を採用している。
しかし、樹脂部品と金属部品との界面が接着されることは無いため、水などが降り掛かる環境下で使用される製品では、水の浸入によって絶縁が低下する恐れがある。この問題を回避するための従来技術として、ａ）Ｏリング等のシール部品により水の浸入を防止する方法、ｂ）低融点の樹脂によって成形された一次成形部品の周囲に、高融点の樹脂によって二次成形部品（コネクタ）を成形する際に、その成形時の熱で一次成形部品と二次成形部品とを二次溶着させる方法等が知られている。
特開２００１−１０２１２４号公報

ところが、上記ａ）のシール部品を使用する方法は、部品点数が増加するため、コストアップを招く。また、樹脂は、長時間高い応力下に置かれると、クリープ現象により変形を生じるため、クリープの進行によって樹脂と金属との面圧が低下することにより、シール機能が損なわれる恐れがある。
上記ｂ）の二次溶着させる方法は、構造が複雑であり、高価なものとなるため、製品コストが上昇する要因となる。
本発明は、上記事情に基づいて成されたもので、その目的は、単純で安価な構造により、樹脂のクリープによる変形を抑制して、樹脂と金属との面圧低下を防止できる電磁弁及びこの電磁弁を備えた燃料噴射弁を提供することにある。

（請求項１の発明）
本発明は、絶縁部材を介して導電性のリードを保持する金属製のハウジングと、リードに接続されるターミナルを保持する樹脂製のコネクタとを有し、このコネクタがハウジングの端部にインサート成型されている電磁弁であって、コネクタは、ハウジングの端面に当接する当接面の外径からハウジング側へ延設されて、ハウジングの外側を全周に渡って囲う腕部が一体に設けられると共に、この腕部の内側に径方向内側へ突き出る係合部が設けられ、ハウジングは、腕部に囲まれる外周面の全周に径方向内側へ窪む係合溝が形成され、この係合溝に腕部の係合部が嵌合していると共に、ハウジングの端面には、凹部または凸部が略全周に渡ってリング状に形成され、コネクタの当接面には、ハウジングの凹部または凸部に凹凸嵌合する凸部または凹部が略全周に渡ってリング状に形成されていることを特徴とする。

本発明によれば、コネクタと一体に設けられた腕部がハウジングの外側を全周に渡って囲うと共に、腕部の内側に突設された係合部をハウジングの外周面に形成された係合溝に嵌合させているので、樹脂と金属との線膨張係数の差による締め付け力を得ることができる。つまり、樹脂であるコネクタは、通常、２００〜３００℃で成型されるが、金属より樹脂の方が線膨張係数が大きいため、電磁弁が使用される常温域では、樹脂製のコネクタの方が金属製のハウジングより寸法の収縮が大きくなる。その結果、コネクタとハウジングとの間で面圧が発生し、外部から掛かる水に対するシール機能を持つことができる。
また、ハウジングの端面に設けられた凹部または凸部と、コネクタの当接面に設けられた凸部または凹部とが凹凸嵌合することにより、樹脂の収縮時に発生する応力が腕部に集中しない様に、応力を緩和できるので、樹脂のクリープを抑制できる。

（請求項２の発明）
請求項１に記載した電磁弁において、係合溝が形成されるハウジングの外周面は、ハウジングの外径角部が滑らかなＲ面で形成され、且つ外径角部から係合溝の最深部に向かって徐々に掘り下げられていることを特徴とする。
上記の構成によれば、常温域で樹脂が収縮した場合に、腕部の係合部がハウジングの係合溝から外れて、腕部全体が収縮側にずれることができるので、樹脂のクリープによる変形を低減できる。その結果、高温域で樹脂が膨張した時に、ハウジングの外周と腕部の内周との間に隙間が発生することはなく、当初のシール機能を維持できる。

（請求項３の発明）
請求項１または２に記載した電磁弁において、ハウジングの端面に形成される凹部または凸部と、コネクタの当接面に形成される凸部または凹部は、それぞれ同心状に複数設けられていることを特徴とする。
これにより、樹脂の収縮時に発生する応力を緩和でき、腕部への応力集中を回避できるので、常温域でのクリープによる樹脂の変形を更に低減できる。

（請求項４の発明）
請求項１〜３に記載した何れかの電磁弁を備える燃料噴射弁であって、噴孔を開閉するニードルと、このニードルが噴孔を閉じる方向に燃料圧力を加える圧力室と、この圧力室の燃料圧力を低圧側に開放するための圧力開放通路とを有し、電磁弁によって圧力開放通路を開閉することを特徴とする。
例えば、自動車用エンジンに用いられる燃料噴射弁は、エンジンルーム内の高温環境下で使用されるため、常温域にて樹脂のクリープ現象が進行すると、高温域での使用時にコネクタとハウジングとの面圧が低下して、シール機能が損なわれる恐れがある。これに対し、本発明の電磁弁を採用した燃料噴射弁であれば、常温域での樹脂のクリープによる変形を低減できるので、高温域での使用時にコネクタとハウジングとの面圧が低下することはなく、シール機能を確保できる。

本発明を実施するための最良の形態を以下の実施例により詳細に説明する。

図１は燃料噴射弁に用いられる電磁弁１の断面図である。
実施例１に係る燃料噴射弁は、例えば、ディーゼル機関用のコモンレール式燃料噴射システムに使用されるもので、噴孔を開閉するニードル（図示せず）と、このニードルが噴孔を閉じる方向に燃料圧力を加える圧力室２と、この圧力室２の燃料圧力を低圧側に開放するための圧力開放通路３と、この圧力開放通路３を開閉する電磁弁１等によって構成される。

電磁弁１は、図１に示す様に、電磁コイル４、ステータ５、アーマチャ６、ハウジング７、コネクタ８等より構成され、リテーニングナット９によってインジェクタボディ１０の上端部に固定されている。
電磁コイル４は、コネクタ８に保持されたターミナル１１にリード端子１２を介して電気的に接続され、ステータ５の内部に保持されている。
ステータ５は、強磁性体であり、電磁コイル４への通電によって電磁石を形成する。
アーマチャ６は、ステータ５の図示下側に配置されるバルブボディ１３に摺動自在に保持され、スプリング１４により反ステータ側（図示下側）に付勢されている。

バルブボディ１３は、インジェクタボディ１０の上端部に設けられた円筒部１０ａの内周に螺子結合されている。このバルブボディ１３には、圧力開放通路３の一部である排出通路１５が形成されている。
アーマチャ６の反ステータ側端部には、前記圧力室２に通じるオリフィス１６を開閉するバルブ１７が保持されている。
オリフィス１６は、インジェクタボディ１０の端面とバルブボディ１３との間に挟持されるオリフィスプレート１８に形成され、バルブ１７がオリフィス１６を開口すると、そのオリフィス１６を通じて圧力室２と前記排出通路１５とが連通する。

ハウジング７は、鉄あるいはステンレス等の金属製であり、ステータ５の図示上側に配置され、溶接等によりステータ５に接合されている。このハウジング７には、上下方向に貫通する貫通孔が形成されると共に、この貫通孔に絶縁ブッシュ１９を介して前記リード端子１２が挿通され、そのリード端子１２の上端部がハウジング７の上端面７ａより図示上方へ取り出されて、ターミナル１１に結合されている。
コネクタ８は、例えば、ナイロン等の熱可塑製樹脂により形成され、ハウジング７の上端部にインサート成型されている。

次に、本発明に係る電磁弁１の特徴を説明する。
コネクタ８には、ハウジング７の上端面７ａに当接する当接面８ａの外径からハウジング７側へ突き出る環状の腕部８ｂが設けられている。この腕部８ｂは、ハウジング７の外側を全周に渡って囲うと共に、腕部８ｂの内側に径方向内側へ突き出る係合部８ｃが設けられている。
一方、ハウジング７には、腕部８ｂに囲まれる外周面の全周に径方向内側へ窪む係合溝７ｂが形成され、この係合溝７ｂに腕部８ｂの係合部８ｃが嵌合している。なお、係合溝７ｂが形成されるハウジング７の外周面は、図３（ａ）に示す様に、ハウジング７の外径角部が滑らかな凸曲面（Ｒ面）で形成され、且つ外径角部から係合溝７ｂの最深部に向かって徐々に掘り下げられ、更に係合溝７ｂの最新部が滑らかな凹曲面（Ｒ面）で形成されている。

一方、係合部８ｃを有する腕部８ｂの内周面は、ハウジング７の外周面に倣って、滑らかな曲面で形成されている。すなわち、当接面８ａと腕部８ｂとの角部が滑らかな凹曲面（Ｒ面）で形成され、且つ角部から係合部８ｃの先端部に向かって徐々に突出し、更に係合部８ｃの先端部が滑らかな凸曲面（Ｒ面）で形成されている。
また、ハウジング７の上端面７ａには、図２に示す様に、貫通孔に絶縁ブッシュ１９が挿入されている部分を除く略全周に渡って凹部７ｃがリング状に形成され、コネクタ８の当接面８ａには、ハウジング７の凹部７ｃに凹凸嵌合する凸部８ｄが略全周に渡ってリング状に形成されている。

（実施例１の効果）
上記の電磁弁１によれば、コネクタ８と一体に設けられた腕部８ｂがハウジング７の外側を全周に渡って囲うと共に、腕部８ｂの内側に突設された係合部８ｃをハウジング７の外周面に形成された係合溝７ｂに嵌合させているので、樹脂と金属との線膨張係数の差による締め付け力を得ることができる。つまり、樹脂製であるコネクタ８は、通常、２００〜３００℃で成型されるが、金属より樹脂の方が線膨張係数が大きいため、常温域での使用時には、樹脂製のコネクタ８の方が金属製のハウジング７より寸法の収縮が大きくなる。その結果、ハウジング７とコネクタ８との界面で面圧が発生するため、外部から掛かる水に対してシール機能を持つことができる。
また、ハウジング７の上端面７ａに形成された凹部７ｃと、コネクタ８の当接面８ａに形成された凸部８ｄとが凹凸嵌合することにより、樹脂の収縮時に発生する応力が腕部８ｂに集中しない様に、応力を緩和できるので、樹脂のクリープを抑制できる。

ところで、係合溝７ｂ及び係合部８ｃの形状が、図４（ａ）に示す様に、クランク状に形成されていると、同図（ｂ）に示す様に、常温域での使用時に樹脂の収縮が規制されるため、腕部８ｂに過大な応力が発生して、クリープによる変形が生じる。その結果、高温域での使用時には、同図（ｃ）に示す様に、係合溝７ｂと係合部８ｃとの間に隙間が発生して、樹脂と金属との面圧が低下するため、シール機能が損なわれる。
これに対し、本実施例の係合溝７ｂ及び係合部８ｃは、図３（ａ）に示す様に、それぞれＲ形状を有する滑らかな曲面で構成されている。これにより、常温域での使用時に樹脂が収縮した場合に、同図（ｂ）に示す様に、腕部８ｂの係合部８ｃがハウジング７の係合溝７ｂから外れて、腕部８ｂ全体が収縮側（図示矢印方向）にずれることができるので、樹脂のクリープによる変形を低減できる。その結果、高温域での使用時において、同図（ｃ）に示す様に、ハウジング７の外周と腕部８ｂの内周との間に隙間が発生することはなく、当初のシール機能を維持できる。

（変形例）
実施例１では、ハウジング７の上端面７ａに凹部７ｃを形成し、コネクタ８の当接面８ａに凸部８ｄを形成する一例を示したが、凹部７ｃと凸部８ｄとの関係を逆にしても良い。つまり、図５（ａ）に示す様に、ハウジング７の上端面７ａに凸部７ｄを形成し、コネクタ８の当接面８ａに凹部８ｅを形成しても良い。
また、図５（ｂ）に示す様に、ハウジング７の上端面７ａに形成される凸部７ｄ（または凹部）と、コネクタ８の当接面８ａに形成される凹部８ｅ（または凸部）は、それぞれ同心状に複数設けることもできる。

燃料噴射弁に用いられる電磁弁の断面図である（実施例１）。 図１に示す電磁弁のＡ−Ａ断面図である（実施例１）。 係合部と係合溝との嵌合状態を示す断面図である（実施例１）。 係合部と係合溝とがクランク状に形成されている断面図である。 係合部と係合溝との嵌合状態を示す断面図である（変形例）。

符号の説明

１ 電磁弁
２ 圧力室
３ 圧力開放通路
７ ハウジング
７ａ ハウジングの上端面（ハウジングの端面）
７ｂ 係合溝
７ｃ ハウジングの上端面に形成された凹部
８ コネクタ
８ａ コネクタの当接面
８ｂ 腕部
８ｃ 係合部
８ｄ コネクタの当接面に形成された凸部
１１ ターミナル
１２ リード端子（リード）
１５ 排出通路（圧力開放通路の一部）
１９ 絶縁ブッシュ（絶縁部材）

Claims (4)

1. 絶縁部材を介して導電性のリードを保持する金属製のハウジングと、
   前記リードに接続されるターミナルを保持する樹脂製のコネクタとを有し、
   このコネクタが前記ハウジングの端部にインサート成型されている電磁弁であって、
   前記コネクタは、前記ハウジングの端面に当接する当接面の外径から前記ハウジング側へ延設されて、前記ハウジングの外側を全周に渡って囲う腕部が一体に設けられると共に、この腕部の内側に径方向内側へ突き出る係合部が設けられ、
   前記ハウジングは、前記腕部に囲まれる外周面の全周に径方向内側へ窪む係合溝が形成され、この係合溝に前記腕部の係合部が嵌合していると共に、
   前記ハウジングの端面には、凹部または凸部が略全周に渡ってリング状に形成され、
   前記コネクタの当接面には、前記ハウジングの凹部または凸部に凹凸嵌合する凸部または凹部が略全周に渡ってリング状に形成されていることを特徴とする電磁弁。
2. 請求項１に記載した電磁弁において、
   前記係合溝が形成される前記ハウジングの外周面は、前記ハウジングの外径角部が滑らかなＲ面で形成され、且つ前記外径角部から前記係合溝の最深部に向かって徐々に掘り下げられていることを特徴とする電磁弁。
3. 請求項１または２に記載した電磁弁において、
   前記ハウジングの端面に形成される前記凹部または凸部と、前記コネクタの当接面に形成される前記凸部または凹部は、それぞれ同心状に複数設けられていることを特徴とする電磁弁。
4. 請求項１〜３に記載した何れかの電磁弁を備える燃料噴射弁であって、
   噴孔を開閉するニードルと、
   このニードルが前記噴孔を閉じる方向に燃料圧力を加える圧力室と、
   この圧力室の燃料圧力を低圧側に開放するための圧力開放通路とを有し、
   前記電磁弁によって前記圧力開放通路を開閉することを特徴とする燃料噴射弁。
   

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