JP2007263008A - 電磁アクチュエータ及び燃料噴射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】プランジャを往復動する電磁アクチュエータの小型化、低コスト化、推力のフラット化及び増大を図る。
【解決手段】ヨーク１３０、ヨークの周りに配置されたコイル１８０、ヨークの内側に摺動自在に配置されプランジャ１１０と一体的に形成されたアマチャ１２０、アマチャを休止位置に戻すリターンスプリング１５０を備え、ヨーク１３０は、軸線方向Ｌの所定位置において、外周１３１の一部が外側に向けて末広がり状の台形断面をなすように肉抜きされた環状ギャップ溝１３３を有する。これにより、磁路を短くでき、アマチャの移動量に対して発生する電磁力（推力）を大きくしつつフラット化することができ、アマチャの加速度（応答性）を向上させることができ、組付け位置を高精度に管理する必要がなく、部品点数の削減、組付け作業の簡素化、低コスト化等を達成することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、往復動するプランジャを備えた電磁アクチュエータ及びこの電磁アクチュエータを駆動源としエンジンの吸気通路に燃料を噴射する燃料噴射装置に関し、特に、二輪車等に搭載される小型エンジンに適用される電磁アクチュエータ及び燃料噴射装置に関する。

二輪車等に搭載される電子制御型の燃料噴射装置としては、燃料タンクよりも低い位置の吸気管等に配置されて、燃料タンクから導かれた燃料を、電磁駆動されるプランジャポンプにより圧送して燃料噴射ノズルから噴射すると共に、余剰の燃料及び発生したベーパをリターンパイプにより燃料タンクに戻すようにしたものが知られている。

ところで、この燃料噴射装置は、往復動により燃料の圧送及び吸引を行うプランジャ，プランジャと一体的に移動する円筒状のアマチャ，アマチャの周りにエアギャップを確保するべく二分割されて配置された円筒状のインナーヨーク，インナーヨークの周りに配置された励磁用のコイル，コイルの周りに配置されたアウターヨーク及びエンドヨーク等を含む電磁アクチュエータとしてのプランジャポンプと、プランジャを摺動自在に収容して圧送室を画定する筒体と、燃料供給通路から圧送室への燃料の供給を制御するインレットチェックバルブと、圧送室から余剰の燃料及び発生したベーパを排出するスピルバルブと、余剰の燃料及び発生したベーパを燃料タンクに戻すべくインナーヨークの外側でかつコイルの内側に形成された戻し通路と、圧送室から吐出された燃料を噴射する噴射ノズル等を備えている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。

しかしながら、この燃料噴射装置においては、二分割されたインナーヨークとアマチャの関係により、プランジャの推力はその移動量の増加に伴って増加する特性を示すため、装置同士のバラツキを無くし所定の推力を得るためには組付け時にプランジャ又はアマチャの位置を高精度に管理する必要があり、又、インナーヨークが二部品からなるため、部品管理及び組付け工数等が増え、コストが高くなるという問題があった。
また、インナーヨークとコイルの間に戻し通路を設け又アウターヨーク及びエンドヨークが圧送室を越えて噴射ノズル近傍まで伸びているため、全体としての磁路が長くなり、磁気損失が大きい（磁気効率が悪い）という問題があった。
さらに、インレットチェックバルブは、比較的大きく、プランジャの往復動方向に垂直な方向においてインナーヨークの外径よりも突出した構造になっているため、組付け性が悪く、装置の輪郭が大きくなり、エンジン上の搭載位置にも制約を生じ、艤装上の自由度が小さいという問題があった。

特開２００２−１５５８２８号公報 特開２００３−１６６４５５号公報

本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みて成されたものであり、その目的とするところは、部品点数の削減、構造の簡素化、小型化、低コスト化、組付け性の改善等を図りつつ、電磁力（駆動力又は推力）の増加及びフラット化並びに応答性の向上、生産性の向上、消費電量の低減、又、高精度で安定した燃料噴射を行える、電磁アクチュエータ及びこの電磁アクチュエータを駆動源とする燃料噴射装置を提供することにある。

本発明の電磁アクチュエータは、円筒状のヨーク、ヨークの周りに配置された励磁用のコイル、ヨークの内側に摺動自在に配置されたアマチャ、アマチャを休止位置に戻すリターンスプリングを備え、アマチャと一体的にプランジャを駆動する電磁アクチュエータであって、上記ヨークは、軸線方向の所定位置において、外周の一部が外側に向けて末広がり状の台形断面をなすように肉抜きされた環状ギャップ溝を有する、構成となっている。
この構成によれば、円筒状のヨークが、従来のように二分割ではなく１つの部品として形成され、エアギャップがその外周面において台形断面をなす環状ギャップ溝として形成され、しかもアマチャが円筒状のヨークに直接摺動自在に支持されているため、磁路を短くでき、アマチャの移動量に対して発生する電磁力（推力）を大きくしつつフラット化することができる。それ故に、アマチャの加速度（応答性）を向上させることができ、又、アマチャとヨークとの相対的な組付け位置を高精度に管理する必要がなく、部品点数の削減、組付け作業の簡素化、低コスト化等を達成することができる。

上記構成の電磁アクチュエータにおいて、アマチャは、休止位置において、環状ギャップ溝の底を画定する壁面と離隔して対向するように軸線方向に突出して形成された環状縮径部を有する、構成を採用することができる。
この構成によれば、アマチャの環状縮径部が、ヨークの環状ギャップ溝（の底を画定する壁面）に内側から僅かに隙間をおいて対向しているため、磁気損失をさらに抑制でき、発生する電磁力（推力）をより大きくすることができる。

上記構成の電磁アクチュエータにおいて、円筒状のヨーク及びコイルの外側に配置された第２ヨークを有し、第２ヨークは、円筒状のヨークの軸線方向において、円筒状のヨークから突出しない範囲に設けられている、構成を採用することができる。
この構成によれば、第２ヨーク（例えば、円筒状のヨークをインナーヨークとした場合のアウターヨーク）を軸線方向において円筒状のヨークと同一の長さかそれよりも短い長さに設定するため、全体としての磁路の長さを短く設定でき、磁気損失をさらに抑制でき、発生する電磁力（推力）をより一層大きくすることができる。

上記構成の電磁アクチュエータにおいて、アマチャ及びプランジャは、同一材料により一体成形されている、構成を採用することができる。
この構成によれば、同一材料により一体的に成形することにより、組付け工数の削減、部品点数の削減、コストの低減等を達成することができる。

本発明の燃料噴射装置は、往復動により燃料を圧送室に吸引して圧送するプランジャと、燃料を圧送室に供給する供給通路と、供給された燃料の一部を元に戻す戻し通路と、プランジャを電磁駆動するべくプランジャと一体的に移動するアマチャ，アマチャを摺動自在に収容する円筒状のヨーク，ヨークの周りに配置された励磁用のコイル，アマチャを休止位置に戻すリターンスプリングを含む電磁アクチュエータと、圧送室から吐出された燃料を噴射する噴射ノズルと、を備えた燃料噴射装置であって、上記ヨークは、軸線方向の所定位置において、外周の一部が外側に向けて末広がり状の台形断面をなすように肉抜きされた環状ギャップ溝を有する、構成となっている。
この構成によれば、円筒状のヨークが、従来のように二分割ではなく１つの部品として形成され、エアギャップがその外周面において台形断面をなす環状ギャップ溝として形成され、しかもアマチャが円筒状のヨークに直接摺動自在に支持されている。
したがって、磁路を短くでき、アマチャの移動量に対して発生する電磁力（推力）を大きくしつつフラット化することができ、アマチャ及びプランジャの加速度（応答性）を向上させるすなわち与圧行程に要する時間を短縮することができる。これにより、従来同様の吐出特性でよければ駆動パルス幅を縮小して消費電力を低減でき、一方、駆動パルス幅を従来同様に設定すれば吐出（噴射量）精度を向上させることができる。また、アマチャとヨークとの相対的な組付け位置を高精度に管理する必要がないため、部品点数の削減、組付け作業の簡素化、低コスト化等を達成することができる。

上記構成の燃料噴射装置において、アマチャは、休止位置において、環状ギャップ溝の底を画定する壁面と離隔して対向するように軸線方向に突出して形成された環状縮径部を有する、構成を採用することができる。
この構成によれば、アマチャの環状縮径部が、ヨークの環状ギャップ溝（の底を画定する壁面）に内側から僅かな隙間をおいて対向しているため、磁気損失をさらに抑制でき、発生する電磁力（推力）をより大きくすることができる。したがって、プランジャの応答性を高めることができ、噴射量の精度を向上させることができる。

上記構成の燃料噴射装置において、円筒状のヨーク及びコイルの外側に配置された第２ヨークを有し、第２ヨークは、円筒状のヨークの軸線方向において、円筒状のヨークから突出しない範囲に設けられている、構成を採用することができる。
この構成によれば、第２ヨーク（例えば、円筒状のヨークをインナーヨークとした場合のアウターヨーク）を軸線方向において円筒状のヨークと同一の長さかそれよりも短い長さに設定するため、全体としての磁路の長さを短く設定でき、磁気損失をさらに抑制でき、発生する電磁力（推力）をより一層大きくすることができる。したがって、プランジャの応答性をさらに高めることができ、噴射量の精度をさらに向上させることができる。

上記構成の燃料噴射装置において、戻し通路は、円筒状のヨークの内側に設けられている、構成を採用することができる。
この構成によれば、戻し通路をヨークとコイルの間に設ける場合に比べて、ヨークとコイルを接近させて配置できるため、磁路をより短くしつつ磁気損失をさらに抑制して、発生する電磁力（推力）をさらに大きくすることができる。

上記構成の燃料噴射装置において、戻し通路は、アマチャの内部を軸線方向に貫通するように形成されている、構成を採用することができる。
この構成によれば、アマチャがヨークの内周面を摺動する際の摺動面を最大に確保できるため、摺動抵抗を減らしつつアマチャをより円滑に作動させることができる。

上記構成の燃料噴射装置において、戻し通路は、アマチャの外周面を軸線方向に肉抜きするように形成されている、構成を採用することができる。
この構成によれば、アマチャの内部に貫通孔を形成する場合に比べて、戻し通路をヨークの内周面と協働して画定するため、アマチャの製造が容易になりコストを低減することができる。

上記構成の燃料噴射装置において、アマチャ及びプランジャは、同一材料により一体成形されている、構成を採用することができる。
この構成によれば、同一材料により一体的に成形することにより、組付け工数の削減、部品点数の削減、コストの低減等を達成することができる。

上記構成をなす電磁アクチュエータ及び燃料噴射装置によれば、部品点数の削減、構造の簡素化、小型化、低コスト化、組付け性の改善等を達成しつつ、電磁力（駆動力又は推力）の増加及びフラット化並びに応答性の向上、生産性の向上、消費電量の低減等を達成でき、又、高精度で安定した燃料噴射特性を得ることができる。

以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しつつ説明する。
図１ないし図５は、本発明に係る電磁アクチュエータを駆動源とする燃料噴射装置の一実施形態を示すものであり、図１及び図２は装置の縦断面図、図３は円筒状のヨークを示す側面図及び縦断面図、図４はアマチャ及びプランジャを示す平面図及び側面図並びに断面図、図５は電磁アクチュエータの磁力線の流れを示す模式図である。

この燃料噴射装置は、図１及び図２に示すように、電磁アクチュエータを駆動源として燃料の圧送を行うプランジャポンプ１００、所定の圧力以上に加圧された燃料を噴射する噴射ノズル３００等を備えている。

プランジャポンプ１００は、図１及び図２に示すように、上下方向（軸線方向Ｌ）に往復動するプランジャ１１０、プランジャ１１０と一体的に形成されたアマチャ１２０、円筒状のインナーヨーク１３０、インナーヨーク１３０の下端に嵌合されて通路を形成する通路部材１４０、アマチャ１２０（及びプランジャ１１０）を上方の休止位置に戻すリターンスプリング１５０、インナーヨーク１３０の上端に結合されたリターンパイプ１６０、インナーヨーク１３０の周りに嵌合されたボビン１７０、ボビン１７０に巻回された励磁用のコイル１８０、ボビン１７０の上端から下端まで伸長して形成された第２ヨークとしてのアウターヨーク１９０、コイル１８０を覆うように成型されると共に供給パイプ２０１及び電気接続用のコネクタ２０２を形成する樹脂製のケース２００、通路部材１４０の周りに嵌合されたフィルタ部材２１０、通路部材１４０に配置されたインレットチェックバルブ２２０及びスピルバルブ２３０等を備えている。
ここで、プランジャ１１０を往復動させる電磁アクチュエータは、アマチャ１２０、円筒状のヨークとしてのインナーヨーク１３０、ボビン１７０及びコイル１８０、第２ヨークとしてのアウターヨーク１９０、リターンスプリング１５０等により構成されている。

プランジャ１１０は、図１、図２、図４に示すように、磁性ステンレス材料を用いてアマチャ１２０と一体的に形成されており、後述する通路部材１４０の貫通路１４１に対して摺動自在に嵌合されるように円柱状に形成され、その上方領域において軸線方向Ｌに伸長する肉抜き部１１１が形成されている。
肉抜き部１１１は、戻し通路の一部を画定するものであり、周方向において等間隔で４つ形成されている。
そして、プランジャ１１０は、後述するアマチャ１２０と一体的に移動し、貫通路１４１の下方に画定される圧送室Ｃに対して、上方の休止位置に戻る際に燃料を吸引する吸引行程を行い、下方に移動する際に圧送室Ｃの燃料を圧縮して圧送する圧送行程を行うようになっている。

アマチャ１２０は、図１、図２、図４に示すように、磁性ステンレス材料を用いてプランジャ１１０と一体的に形成されており、後述するインナーヨーク１３０の内周面１３２に摺動自在に嵌合するように円筒状に形成され、その内側に戻し通路の一部を画定する貫通路１２１、その下端において縮径して突出するように形成された環状縮径部１２２を備えている。
環状縮径部１２２は、図１及び図２に示すように、アマチャ１２０（及びプランジャ１１０）が上方の休止位置にあるとき、その外周面が後述するインナーヨーク１３０の環状ギャップ溝１３３の底を画定する内周面（壁面）１３２´と所定隙間をおいて対向するように形成されている。
このように、休止位置において、インナーヨーク１３０の環状ギャップ溝１３３の底を画定する内周面（壁面）１３２´に内側から僅かな隙間をおいて対向する環状縮径部１２２を設けたことにより、磁気損失をさらに抑制でき、発生する電磁力（推力）をより大きくすることができ、プランジャ１１０の応答性を高めることができる。
また、アマチャ１２０及びプランジャ１１０は、同一材料により一体成形されているため、組付け工数の削減、部品点数の削減、コストの低減等を達成できる。

インナーヨーク１３０は、図１ないし図３に示すように、磁路として機能する磁性材料を用いて、外周面１３１及び内周面１３２を画定する円筒状に形成されており、その軸線方向Ｌの略中間領域において、外周面１３１の一部が外側に向けて末広がり状の台形断面をなすように肉抜きされた環状ギャップ溝１３３、その上端外周において僅かに縮径されてアウターヨーク１９０を接合する嵌合部１３４、その上端内周において僅かに拡径されてリターンパイプ１６０を嵌合する嵌合孔１３５等を備えている。

外周面１３１は、後述するボビン１７０の貫通路１７１に密接して嵌合されるように形成されている。内周面１３２は、アマチャ１２０を密接させて軸線方向Ｌに摺動自在に案内するように形成されている。
環状ギャップ溝１３３は、図３（ｂ）に示すように、外周面１３１から内周面１３２までの壁厚Ｈ０が約２ｍｍの場合に、その底の壁厚Ｈ１が約０．３ｍｍ程度となるように、すなわち、全体の肉厚に対して約１５パーセントとなるように形成されている。尚、軸線方向Ｌにおける環状ギャップ溝１３３の底の長さＧは、アマチャ１２０及びプランジャ１１０のストローク（休止位置から最大移動端までの移動量）に応じて適宜設定される。

このように、インナーヨーク１３０は、従来のように完全に離れたエアギャップを設けて二分割にするのではなく、底が薄い肉厚をもつ環状ギャップ溝１３３を採用して１つの部品として形成されているため、部品点数を削減でき、組付け工数あるいは管理工数を簡素化できる。また、環状ギャップ溝１３３を外側に向けて末広がり状のテーパ面を画定するように形成すると共にアマチャ１２０に環状縮径部１２２を形成し、さらに、内周面１３２でアマチャ１２０を直接摺動自在に支持したことにより、磁路を短くでき、アマチャ１２０の移動量に対して発生する電磁力（推力）を大きくしつつフラット化することができる。これにより、アマチャ１２０及びプランジャ１１０の加速度（応答性）を向上させることができる。

通路部材１４０は、図１及び図２に示すように、非磁性のステンレス材料により形成されて、プランジャ１１０を摺動自在に嵌合させる円形断面をなす貫通路１４１、貫通路１４１の側面から径方向に貫通する貫通孔１４１ａ、貫通孔１４１ａよりも上方位置において貫通路１４１の側面から径方向に貫通する貫通孔１４１ｂ、貫通孔１４１ａの外側においてインレットチェックバルブ２２０を装着する凹部１４２、貫通孔１４１ｂの外側においてスピルバルブ２３０を装着する凹部１４３、上端においてインナーヨーク１３０の下端を嵌合する円筒部１４４ａをもつ接合部１４４、フィルタ部材２１０を外嵌させる外周面１４５、フィルタ部材２１０を担持する環状フランジ１４６、Ｏリングを外嵌させて担持する環状フランジ１４７、噴射ノズル３００を嵌合して固定するための円形断面をなす嵌合凹部１４８、フィルタ部材２１０を通過した燃料を上方のインナーヨーク１３０内に導く戻し通路としての上下方向に伸長して肉抜きされた複数の肉抜き部１４９等を備えている。

そして、貫通路１４１の貫通孔１４１ａ、１４１ｂが設けられた近傍領域においては、燃料を吸引して圧縮する圧送室Ｃが画定されるようになっている。
また、凹部１４２には、インレットチェックバルブ２２０が装着され、凹部１４３には、スピルバルブ２３０が装着されている。
ここでは、通路部材１４０が非磁性ステンレス材料により形成されているため、コイル１８０への通電により発生した磁力線がこの領域まで流れ込むのを遮断でき、インナーヨーク１３０及び後述するアウターヨーク１９０により形成される短い磁路内を流れさせることができる。

リターンスプリング１５０は、図１及び図２に示すように、圧縮型のコイルスプリングであり、インナーヨーク１３０の下方空間に収容されて、その上端がアマチャ１２０の環状縮径部１２２の下面に当接され、その下端が通路部材１４０の円筒部１４４ａの内側において接合部１４４に当接され、所定の圧縮代に圧縮された状態で装着されている。
そして、リターンスプリング１５０は、コイル１８０が通電されたときアマチャ１２０（及びプランジャ１１０）が下方に移動するのを許容すると共に、コイル１８０が非通電のときアマチャ１２０（及びプランジャ１１０）を上方の休止位置に復帰させるように付勢力を及ぼしている。

リターンパイプ１６０は、余剰の燃料及び発生したベーパを元に（燃料タンクＦＴに）戻す戻し通路を画定すると共に、図７に示すようにリターンホースＲＨを接続するものであり、アマチャ１２０を休止位置に停止させるストッパ１６１を挟んでインナーヨーク１３０の嵌合孔１３５に嵌合されて接続されている。

ボビン１７０は、図１及び図２に示すように、樹脂材料を用いて、中央に円形断面の貫通路１７１、外周面に矩形断面の環状溝１７２を画定するように形成されている。
貫通路１７１には、図１及び図２に示すように、インナーヨーク１３０が嵌合して取り付けられ、環状溝１７２には励磁用のコイル１８０が巻回されている。

アウターヨーク１９０は、図１及び図２に示すように、磁路として機能する磁性材料を用いて、ボビン１７０を上下方向において挟む上側ヨーク１９１及び下側ヨーク１９２、上側ヨーク１９１と下側ヨーク１９２を接続するべく上下方向（軸線方向Ｌ）に伸長する２つの縦ヨーク１９３を画定するように形成されている。縦ヨーク１９３は、軸線方向Ｌにおいて、インナーヨーク１３０から突出しない長さ（同一の長さかそれよりも短い長さ）に設定されている。
そして、上側ヨーク１９１がインナーヨーク１３０の嵌合部１３４に外嵌されて接合され、下側ヨーク１９２がインナーヨーク１３０の外周面１３１に外嵌されて接合されている。
これにより、インナーヨーク１３０及びアウターヨーク１９０により形成される磁路の長さを従来に比べて短く設定でき、磁気損失を抑制でき、発生する電磁力（推力）をより一層大きくすることができる。したがって、プランジャ１１０の応答性を高めることができ、噴射ノズル３００から噴射される噴射量の精度をさらに向上させることができる。

ケース２００は、図１及び図２に示すように、コイル１８０を巻回したボビン１７０及びアウターヨーク１９０を一体的に組み込んだ状態で、樹脂材料を用いて成型（モールド）されており、燃料を供給する供給通路２０１ａを画定する供給パイプ２０１、コネクタ２０２、Ｏリングを嵌合させるべくインナーヨーク１３０の外周面１３１よりも大きい径をなす内周面２０３、内周面２０３よりも大きい径をなしＯリングを嵌合させると共に筒状部材１４０を嵌合させて戻し通路の壁面を画定する内周面２０４等を備えている。
供給パイプ２０１は、図７に示すように、燃料タンクＦＴから燃料を供給するべく、フィードホースＦＨに接続されるようになっている。

フィルタ部材２１０は、図１及び図２に示すように、樹脂材料を用いて形成され、ゴミ等の混入物又はベーパを分離するフィルタが取り付けられており、筒状部材１４０の外周面１４５に外嵌され、その下端が環状フランジ１４６に担持され、その上端が内周面２０３に嵌合されたＯリングを押圧するように形成されている。

インレットチェックバルブ２２０は、図１に示すように、略半球状の頭部をもつ弁体２２１、弁体２２１を閉弁方向に付勢する圧縮型のスプリング２２２等により形成されて、通路部材１４０の凹部１４２に装着されている。
そして、インレットチェックバルブ２２０は、プランジャ１１０の吸引行程において、所定圧力以上の燃料が貫通孔１４１ａを通して圧送室Ｃ内に流れ込むのを許容すると共に、プランジャ１１０の圧送行程において、貫通孔１４１ａから外部（供給通路２０１ａ又は戻し通路としての肉抜き部１１１）に燃料が流れ出るのを規制するようになっている。

スピルバルブ２３０は、図１に示すように、略半球状の頭部をもつ弁体２３１、弁体２３１を閉弁方向に付勢する圧縮型のスプリング２３２等により形成されて、通路部材１４０の凹部１４３に装着されている。
そして、スピルバルブ２３０は、プランジャ１１０の吸引行程において、貫通孔１４１ｂを通して圧送室Ｃ内に燃料が流れ込むのを規制すると共に、プランジャ１１０の圧送行程の初期領域において、貫通孔１４１ｂから外部（戻し通路）に燃料又はベーパが流れ出るのを許容するようになっている。

上記構成において、余剰の燃料又は発生したベーパを燃料タンクＦＴに戻す戻し通路は、通路部材１４０の肉抜き部１４９、インナーヨーク１３０の内周面１３２により画定される空間、プランジャ１１０の肉抜き部１１１、アマチャ１２０の貫通路１２１により画定されている。
すなわち、供給通路２０１ａから供給された燃料の一部は、プランジャ１１０の吸引行程において、フィルタ部材２１０を経てインレットチェックバルブ２２０から圧送室Ｃ内に流れ込み、余剰の燃料及びフィルタ部材２１０の上流側で発生したベーパは、戻し通路（肉抜き部１４９、内周面１３２により画定される空間、肉抜き部１１１、貫通路１２１）を経てリターンパイプ１６０に導かれ、その後、リターンホースＲＨを介して燃料タンクＦＴに戻されるようになっている。

このように、戻し通路は、円筒状のインナーヨーク１３０の内側を通るように設けられているため、従来のようにインナーヨークとコイルの間に設ける場合に比べて、インナーヨーク１３０とコイル１８０を接近させて配置できるため、磁路をより短くしつつ磁気損失をさらに抑制して、発生する電磁力（推力）をさらに大きくすることができる。
また、ここでは、戻し通路の一部が、アマチャ１２０の内部を軸線方向Ｌに貫通する貫通路１２１として形成されているため、アマチャ１２０がインナーヨーク１３０の内周面１３２を摺動する際の摺動面を最大に確保でき、摺動抵抗を減らしつつアマチャ１２０をより円滑に作動させることができる。

噴射ノズル３００は、図１及び図２に示すように、通路部材１４０の貫通路１４１及び嵌合凹部１４８に嵌合されるべく筒状に形成されたノズルボデー３１０、圧送室Ｃの下端に形成された吐出通路３１１、吐出通路３１１からの流出のみを許容するチェックバルブ３２０（すなわち、弁体３２１、弁体３２１を閉弁方向に付勢するスプリング３２２）、燃料が所定圧力以上のとき開弁するポペットバルブ３３０（すなわち、ポペット弁体３３１、ポペット弁体３３１を閉弁方向に付勢するスプリング３３２）等を備えている。
この噴射ノズル３００は、図７に示すように、エンジンＥの吸気通路内に露出するように挿入されるものである。

次に、この装置の動作について説明する。
先ず、アマチャ１２０（及びプランジャ１１０）が休止位置にある状態において、コイル１８０が通電されると、図５（ａ）に示すように、インナーヨーク１３０の上側、アマチャ１２０及び環状縮径部１２２、インナーヨーク１３０の下側、アウターヨーク１９０により形成される磁路内を磁力線が流れ、休止位置にあるプランジャ１１０は、リターンスプリング１５０の付勢力に抗して下向きに移動し始めて、圧送室Ｃ内の燃料を加圧しつつ圧送行程を開始する。
そして、この圧送行程の初期領域においては、圧送される燃料が所定の圧力（与圧）以上になるとスピルバルブ２３０が開弁して、ベーパ混じりの燃料が戻し通路（肉抜き部１４９、１１１、貫通路１２１）を経て、リターンパイプ１６０に向け排出される。

続いて、プランジャ１１０がさらに移動することにより圧送行程の後期領域に入ると、プランジャ１１０の側面が貫通孔１４１ｂを閉塞すると同時に、圧送室Ｃ内の燃料をさらに昇圧させる。
そして、圧送室Ｃ内の燃料が所定の圧力に上昇した時点で、チェックバルブ３２０が開弁し、所定圧力以上の燃料が、ポペットバルブ３３０を開弁させると同時にエンジンＥの吸気通路内に噴射される。
ここで、プランジャ１１０が最大ストロークまで移動した時点においても、図５（ｂ）に示すように、磁力線は、図５（ｂ）に示すように、インナーヨーク１３０の上側、アマチャ１２０及び環状縮径部１２２、インナーヨーク１３０の下側、アウターヨーク１９０により形成される磁路内を流れるため、磁気損失が抑制されて、移動始めから略フラットで大きな推力が得られ、プランジャ１１０は迅速に移動することができる。

一方、燃料噴射後においてコイル１８０への通電が断たれると、リターンスプリング１５０の付勢力により、プランジャ１１０及びアマチャ１２０は上方に向けて移動し始める。このとき、インレットチェックバルブ２２０が開弁して吸引行程が開始され、供給通路２０１ａ内の燃料がフィルタ部材２１０を経て圧送室Ｃ内に吸引される。
このとき、燃料内に発生したベーパは、フィルタ部材２１０により積極的に分離されて、戻し通路（肉抜き部１４９、１１１、貫通路１２１）に向け排出される。
噴射ノズル３００からの燃料の噴射においては、上記プランジャポンプ１００による圧送行程及び吸引行程からなる一連の動作が連続的に繰り返されることになる。

このように、上記電磁アクチュエータを駆動源とする燃料供給装置によれば、インナーヨーク１３０が従来のように二分割ではなく１つの部品として形成され、エアギャップがその外周面１３１において台形断面をなす環状ギャップ溝１３３として形成され、しかもアマチャ１２０がインナーヨーク１３０の内周面１３２に直接摺動自在に支持されているため、部品点数を削減しつつ、磁路を短くでき、図６に示すように、アマチャ１２０の移動量に対して発生する電磁力（推力）を大きくしつつフラット化することができる。
これにより、アマチャ１２０及びプランジャ１１０の加速度（応答性）を向上させる、すなわち、与圧行程に要する時間を短縮することができる。したがって、従来同様の吐出特性でよければ駆動パルス幅を縮小して消費電力を低減でき、一方、駆動パルス幅を従来同様に設定すれば吐出（噴射量）精度を向上させることができる。また、アマチャ１２０（及びプランジャ１１０）の移動範囲において、推力がフラット化されるため、アマチャ１２０とインナーヨーク１３０との相対的な組付け位置を高精度に管理する必要がなく、組付け作業の簡素化、低コスト化等を達成することができる。

また、図７に示すように、上記電磁アクチュエータを駆動源とする燃料供給装置Ｍは、従来の燃料供給装置Ｍ´に比べて小型化されるため、エンジンＥへの取り付け自由度が増え、又、供給パイプ２０１の高さを従来に比べて低くすることができるため、供給パイプ２０１から燃料タンクＦＴまでのヘッド差を十分確保することができ、安定した燃料の供給が達成される。

図８ないし図１１は、本発明に係る電磁アクチュエータ及び燃料供給装置の他の実施形態を示すものであり、図８及び図９は装置の縦断面図、図１０はアマチャ及びプランジャを示す平面図及び側面図並びに縦断面図、図１１は電磁アクチュエータの磁力線の流れを示す模式図である。
この実施形態においては、アマチャ１２０´及びプランジャ１１０´を変更した以外は、前述の実施形態と同一であるため、同一の構成については同一の符号を付してその説明を省略する。

すなわち、この装置において、プランジャ１１０´は、図８ないし図１０に示すように、磁性ステンレス材料を用いてアマチャ１２０´と一体的に円柱状に形成されている。
そして、プランジャ１１０´は、アマチャ１２０´と一体的に移動し、貫通路１４１の下方に画定される圧送室Ｃに対して、上方の休止位置に戻る際に燃料を吸引する吸引行程を行い、下方に移動する際に圧送室Ｃの燃料を圧縮して圧送する圧送行程を行うようになっている。

アマチャ１２０´は、図８ないし図１０に示すように、磁性ステンレス材料を用いてプランジャ１１０´と一体的に形成されており、その外周面の一部おいて軸線方向Ｌに肉抜きされた３つの肉抜き部１２１´を備えている。
すなわち、アマチャ１２０´とインナーヨーク１３０の領域における戻し通路は、インナーヨーク１３０の内周面１３２とアマチャ１２０´の肉抜き部１２１´とにより画定されるようになっている。
このように、戻し通路がインナーヨーク１３０の内側でかつアマチャ１２０´の外周面を肉抜きして形成されるため、アマチャ１２０の内部に貫通孔１２１を形成する場合に比べて、アマチャ１２０´の製造が容易になり、コストを低減することができる。
また、アマチャ１２０´においては、前述のような環状縮径部１２２は設けられていないが、図１１（ａ）の休止位置及び図１１（ｂ）の最大ストローク位置にて示すように、短い磁路を形成して磁気損失を抑制することができるため、前述同様に、フラットで大きな推力を得ることができる。
さらに、アマチャ１２０´及びプランジャ１１０´が同一材料により一体成形されているため、組付け工数の削減、部品点数の削減、コストの低減等を達成できる。

すなわち、この実施形態に係る燃料供給装置によれば、前述同様に、インナーヨーク１３０が従来のように二分割ではなく１つの部品として形成され、エアギャップがその外周面１３１において台形断面をなす環状ギャップ溝１３３として形成され、しかもアマチャ１２０´がインナーヨーク１３０の内周面１３２に直接摺動自在に支持されているため、部品点数を削減しつつ、磁路を短くでき、アマチャ１２０´の移動量に対して発生する電磁力（推力）を大きくしつつフラット化することができる。
これにより、アマチャ１２０´及びプランジャ１１０´の加速度（応答性）を向上させて、与圧行程に要する時間を短縮することができる。したがって、従来同様の吐出特性でよければ駆動パルス幅を縮小して消費電力を低減でき、一方、駆動パルス幅を従来同様に設定すれば吐出（噴射量）精度を向上させることができる。
また、従来の燃料供給装置Ｍ´に比べて小型化されるため、エンジンＥへの取り付け自由度が増え、又、供給パイプ２０１の高さを従来に比べて低くすることができるため、供給パイプ２０１から燃料タンクＦＴまでのヘッド差を十分確保することができ、安定した燃料の供給が達成される。

上記実施形態においては、本発明に係る電磁アクチュエータを燃料噴射装置の駆動源として適用した場合を示したが、これに限定されるものではなく、プランジャを一方向に往復動させるものであれば、その他の機械の駆動源としても適用することができる。
上記実施形態においては、プランジャ１１０，１１０´とアマチャ１２０，１２０´を一体的に形成した場合を示したが、これに限定されるものではなく、プランジャ１１０，１１０´をその他の軽量材料により別個に形成した後に、アマチャに接合してもよい。

以上述べたように、本発明の電磁アクチュエータ及び燃料噴射装置は、部品点数の削減、構造の簡素化、小型化、低コスト化、組付け性の改善等を達成しつつ、電磁力（駆動力又は推力）の増加及びフラット化並びに応答性の向上等を達成できるため、小型化が要求される二輪車の搭載されるエンジンの燃料噴射装置として適用できるのは勿論のこと、小型化が要求されないその他の車両等に搭載されるエンジンにおいても有用である。

本発明に係る電磁アクチュエータ及び燃料噴射装置の一実施形態を示す縦断面図である。 本発明に係る電磁アクチュエータ及び燃料噴射装置の一実施形態を示す縦断面図である。 図１に示す電磁アクチュエータ及び燃料噴射装置の一部をなすインナーヨークを示すものであり、（ａ）はその側面図、（ｂ）はその縦断面図である。 図１に示す電磁アクチュエータ及び燃料噴射装置の一部をなすプランジャ及びアマチャを示すものであり、（ａ）はその平面図、（ｂ）はその側面図、（ｃ）は（ａ）中のＥ１−Ｅ１における縦断面図、（ｄ）は（ａ）中のＥ２−Ｅ２における縦断面図である。 図１に示す電磁アクチュエータにおける磁路及び磁力線の流れを示すものであり、（ａ）はアマチャが休止位置にあるときの模式図、（ｂ）はアマチャが最大ストローク位置にあるときの模式図である。 図１に示す電磁アクチュエータ及び燃料噴射装置において、アマチャ及びプランジャのストロークに対する推力を示すグラフである。 図１に示す燃料噴射装置がエンジンに搭載された状態を示す概略構成図である。 本発明に係る電磁アクチュエータ及び燃料噴射装置の他の実施形態を示す縦断面図である。 本発明に係る電磁アクチュエータ及び燃料噴射装置の他の実施形態を示す縦断面図である。 図８に示す電磁アクチュエータ及び燃料噴射装置の一部をなすプランジャ及びアマチャを示すものであり、（ａ）はその平面図、（ｂ）はその側面図、（ｃ）は（ａ）中のＥ３−Ｅ３における縦断面図である。 図８に示す電磁アクチュエータにおける磁路及び磁力線の流れを示すものであり、（ａ）はアマチャが休止位置にあるときの模式図、（ｂ）はアマチャが最大ストローク位置にあるときの模式図である。

符号の説明

Ｅ エンジン
ＦＴ 燃料タンク
ＦＨ フィードホース
ＲＨ リターンホース
Ｌ 軸線方向
１００ プランジャポンプ
１１０，１１０´ プランジャ
１１１ 肉抜き部（戻し通路）
１２０，１２０´ アマチャ
１２１ 貫通路（戻し通路）
１２１´ 肉抜き部（戻し通路）
１２２ 環状縮径部
１３０ インナーヨーク（円筒状のヨーク）
１３１ 外周面
１３２ 内周面
１３２´ 環状ギャップ溝の底を画定する内周面（壁面）
１３３ 環状ギャップ溝
１３４ 嵌合部
１３５ 嵌合孔
１４０ 通路部材
１４１ 貫通路
１４１ａ，１４１ｂ 貫通孔
１４２，１４３ 凹部
１４４ 接合部
１４４ａ 円筒部
１４５ 外周面
１４６，１４７ 環状フランジ
１４８ 嵌合凹部
１４９ 肉抜き部（戻し通路）
１５０ リターンスプリング
１６０ リターンパイプ
１７０ ボビン
１８０ 励磁用のコイル
１９０ アウターヨーク（第２ヨーク）
１９１ 上側ヨーク
１９２ 下側ヨーク
１９３ 縦ヨーク
２００ ケース
２０１ 供給パイプ
２０１ａ 供給通路
２０２ コネクタ
２０３，２０４ 内周面
２１０ フィルタ部材
２２０ インレットチェックバルブ
２３０ スピルバルブ
３００ 噴射ノズル
３１０ ノズルボデー
３１１ 吐出通路
３２０ チェックバルブ
３３０ ポペットバルブ

Claims (11)

1. 円筒状のヨーク、前記ヨークの周りに配置された励磁用のコイル、前記ヨークの内側に摺動自在に配置されたアマチャ、前記アマチャを休止位置に戻すリターンスプリングを備え、前記アマチャと一体的にプランジャを駆動する電磁アクチュエータであって、
   前記ヨークは、軸線方向の所定位置において、外周の一部が外側に向けて末広がり状の台形断面をなすように肉抜きされた環状ギャップ溝を有する、
   ことを特徴とする電磁アクチュエータ。
2. 前記アマチャは、休止位置において、前記環状ギャップ溝の底を画定する壁面と離隔して対向するように軸線方向に突出して形成された環状縮径部を有する、
   ことを特徴とする請求項１記載の電磁アクチュエータ。
3. 前記円筒状のヨーク及びコイルの外側に配置された第２ヨークを有し、
   前記第２ヨークは、前記円筒状のヨークの軸線方向において、前記円筒状のヨークから突出しない範囲に設けられている、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の電磁アクチュエータ。
4. 前記アマチャ及びプランジャは、同一材料により一体成形されている、
   ことを特徴とする請求項１ないし３いずれかに記載の電磁アクチュエータ。
5. 往復動により燃料を圧送室に吸引して圧送するプランジャと、燃料を前記圧送室に供給する供給通路と、供給された燃料の一部を元に戻す戻し通路と、前記プランジャを電磁駆動するべく前記プランジャと一体的に移動するアマチャ，前記アマチャを摺動自在に収容する円筒状のヨーク，前記ヨークの周りに配置された励磁用のコイル，前記アマチャを休止位置に戻すリターンスプリングを含む電磁アクチュエータと、前記圧送室から吐出された燃料を噴射する噴射ノズルと、を備えた燃料噴射装置であって、
   前記ヨークは、軸線方向の所定位置において、外周の一部が外側に向けて末広がり状の台形断面をなすように肉抜きされた環状ギャップ溝を有する、
   ことを特徴とする燃料噴射装置。
6. 前記アマチャは、休止位置において、前記環状ギャップ溝の底を画定する壁面と離隔して対向するように軸線方向に突出して形成された環状縮径部を有する、
   ことを特徴とする請求項５記載の燃料噴射装置。
7. 前記円筒状のヨーク及びコイルの外側に配置された第２ヨークを有し、
   前記第２ヨークは、前記円筒状のヨークの軸線方向において、前記円筒状のヨークから突出しない範囲に設けられている、
   ことを特徴とする請求項５又は６に記載の燃料噴射装置。
8. 前記戻し通路は、前記円筒状のヨークの内側に設けられている、
   ことを特徴とする請求項５ないし７いずれかに記載の燃料噴射装置。
9. 前記戻し通路は、前記アマチャの内部を軸線方向に貫通するように形成されている、
   ことを特徴とする請求項８記載の燃料噴射装置。
10. 前記戻し通路は、前記アマチャの外周面を軸線方向に肉抜きするように形成されている、
    ことを特徴とする請求項８記載の燃料噴射装置。
11. 前記アマチャ及び前記プランジャは、同一材料により一体成形されている、
    ことを特徴とする請求項５ないし１０いずれかに記載の燃料噴射装置。
    

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