JP2007333140A - 流量制御用電磁比例制御弁及び燃料供給用ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】可動子のスムーズな軸方向移動を阻害することなく、流体の流量を安定的に制御することができる流量制御用電磁比例制御弁及びそのような電磁比例制御弁を備えた燃料供給用ポンプを提供する。
【解決手段】コイルに流れる電流に応じてケーシング内を軸方向移動する可動子を備え、当該可動子の移動量に応じて弁を開閉することにより流体の流量を比例制御する流量制御用電磁比例制御弁であって、ケーシングに固定された固定軸を備え、可動子は、軸方向両端側が開口した挿通孔を有するとともに軸受部材が配置され、挿通孔に固定軸を挿入することにより、可動子を軸方向に摺動可能な状態で保持することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、流量制御用電磁比例制御弁及び燃料供給用ポンプに関する。特に、弁体のリフト量を制御することにより流体の流量を比例制御するための電磁比例制御弁及びそのような電磁比例制御弁を備えた燃料供給用ポンプに関する。

従来より、燃料その他の流体の流量を制御するための流量制御用電磁比例制御弁が種々の装置に用いられている。そのような装置の一態様として、コモンレール内に高圧燃料を蓄積し、この高圧燃料を、インジェクタを介して内燃機関の複数の気筒に噴射供給する蓄圧式燃料噴射システム（CRS: Common Rail System）が各種提案されている。
かかる蓄圧式燃料噴射システムは、コモンレール内に高圧燃料を圧送するための燃料供給用ポンプを備えており、この燃料供給用ポンプの燃料加圧室内に送られる燃料は、電磁比例制御弁によって、内燃機関の運転状態に見合った最適な流量に制御されている。

この燃料供給用ポンプは、例えば、ポンプハウジング内に回転可能なカムを備えるとともに、カムの上方において、シリンダ内を摺動し、燃料加圧室内の燃料を加圧するプランジャを備えている。また、シリンダの上方には、燃料加圧室内に燃料を供給する燃料吸入弁が配置されるとともに、燃料加圧室の側方には燃料通路を介して燃料吐出弁が配置されている。さらに、燃料供給用ポンプは、燃料吸入弁に流れ込む燃料流量を制御する電磁比例制御弁を備えており、流量が制御された燃料が燃料吸入弁を介して燃料加圧室に供給され、カムの回転に伴って摺動するプランジャによって加圧された後、燃料吐出弁を介してコモンレールに対して圧送される。

このような目的で用いられる電磁比例制御弁の構成例を図１２に示す。この電磁比例制御弁は、外部ケーシング３５５の内周に円筒状のソレノイド３６０がはまり合うとともに、当該ソレノイド３６０の内周に可動子３７０がはまり合い、さらに、外部ケーシング３５５の開口部分にコア３８０がはまり合って開口が閉じられている。また、可動子３７０の心棒３７４は、コア３８０側のガイド部３８３と、他端側のガイド部としてのブッシュ３７８によって支持されるとともに、ガイドされている。また、コア３８０の孔３２１ｈには、ピストンからなる弁部材３９０が移動可能にはまり合い、弁部材３９０は、コイルばね３９４の付勢力とソレノイド３６０の電磁力とによって移動し、通過する燃料流量の制御が可能となっている。

このような電磁比例制御弁は、移動する可動子が、その軸線方向に離れた複数個所で支持されているが、可動子におけるそれら支持部の接触部分での摺動磨耗を防ぎ、適正な摺動状態を得るとともに、コモンレール圧を適正に制御して、エンジンの異音等の不具合を防止できる電磁比例制御弁が提案されている。より具体的には、図１３に示すように、可動子３７０のアンカー３７２内部の流れ通路３１０に対し、軸線方向に沿う通路部分３１１と、軸線方向に対してクロスする通路部分３１２とを設け、可動子３７０の両端の第１室から第２室、あるいはその逆方向に流れる液体によって可動子３７０に回転力を与えることにより、磨耗を一箇所に集中させることなく分散させるようにした流量制御弁である（特許文献１参照）。
特開２００５−２９９６８３号 （特許請求の範囲 図５）

しかしながら、特許文献１に開示された電磁比例制御弁は、可動子が回転することによって可動子における接触部分での偏磨耗を防ぐことができるものの、アンカー又は心棒が金属部材からなる場合には、バレル及び外部ケーシングにおける可動子との接触部分に配置される軸受材は、可動子よりも変形しやすい材料であることが多いため、当該軸受材が偏磨耗を生じ、可動子の適正な摺動状態が得られず、コモンレール圧の適正な制御が困難になるおそれがある。
特に、特許文献１に開示されたような電磁比例制御弁は、可動子の支持部が、異なる部材である外部ケーシング及びバレルにそれぞれ設けられており、外部ケーシングとバレルとを組付ける際の芯出し精度が、可動子又は軸受材の摺動磨耗の発生に大きく影響するものである。したがって、可動子と外部ケーシングとの間のクリアランス、及び可動子とバレルとの間のクリアランスを比較的大きく確保しなければならず、周方向に作用する電磁力が大きくなって、軸受材の偏磨耗が生じやすくなる場合がある。

そこで、本発明の発明者らは鋭意検討した結果、可動子の移動軸心をケーシングに固定された固定軸とするとともに、可動子側に軸受部材を配置し、可動子を固定軸に摺動保持させることにより、可動子と軸心との芯出し精度を向上させつつ、軸受部材の偏磨耗を低減できることを見出し、本発明を完成させたものである。
すなわち、本発明は、可動子の摺動性を阻害することなく、流体の流量を安定的に制御することができる流量制御用電磁比例制御弁及びそのような電磁比例制御弁を備えた燃料供給用ポンプを提供することを目的とする。

本発明によれば、コイルに流れる電流に応じてケーシング内を軸方向移動する可動子を備え、当該可動子の移動量に応じて弁を開閉することにより流体の流量を比例制御する流量制御用電磁比例制御弁であって、ケーシングに固定された固定軸を備え、可動子は軸方向両端側が開口した挿通孔を有するとともに、当該可動子に軸受部材が配置され、挿通孔に固定軸を挿入することにより、可動子を軸方向に摺動可能な状態で保持することを特徴とする流量制御用電磁比例制御弁が提供され、上述した問題を解決することができる。

また、本発明の流量制御用電磁比例制御弁を構成するにあたり、軸受部材を挿通孔の内周面に備えることが好ましい。

また、本発明の流量制御用電磁比例制御弁を構成するにあたり、軸受部材を挿通孔の内周面全域に配置することが好ましい。

また、本発明の流量制御用電磁比例制御弁を構成するにあたり、可動子が、軸方向に対して傾斜する傾斜部を含む燃料通過路を備えたローテーショナルアーマチャであることが好ましい。

また、本発明の流量制御用電磁比例制御弁を構成するにあたり、固定軸は、ケーシングの軸方向一端側に固定された片持ち式の固定軸であることが好ましい。

また、本発明の流量制御用電磁比例制御弁を構成するにあたり、固定軸は、ケーシングの軸方向一端側に形成された凹部内に圧入されて固定されていることが好ましい。

また、本発明の別の態様は、コイルに流れる電流に応じてケーシング内を軸方向移動する可動子を備え、当該可動子の移動量に応じて流体の流量を比例制御する流量制御用電磁比例制御弁によって流量を制御しながら燃料を加圧して圧送する燃料供給用ポンプであって、流量制御用電磁比例制御弁が、ケーシングに固定された固定軸を備え、可動子は軸方向両端側が開口した挿通孔を有するとともに、当該可動子に軸受部材が配置され、挿通孔に固定軸を挿入することにより、可動子を軸方向に摺動可能な状態で保持することを特徴とする燃料供給用ポンプである。

本発明によれば、可動子の軸心をケーシングに固定された固定軸として可動子を摺動保持させることにより、固定軸の芯出し精度を向上させることができる。また、芯出し精度が向上することで、可動子と軸心との間のクリアランスや可動子とソレノイドとの間のクリアランスを小さくすることができるため、周方向に作用する電磁力を低減させることができる。したがって、可動子のスムーズな軸方向移動を阻害することがなくなるために、流体の流量制御を安定的に行うことができる。

また、本発明の流量制御用電磁比例制御弁において、軸受部材を、可動子の挿通孔の内周面に備えることにより、可動子の軸方向の長さを変えることなく、軸受部材の軸方向長さを自由に設定することができ、軸受部材の配置構成の自由度を高めることができる。

また、本発明の流量制御用電磁比例制御弁において、軸受部材を、可動子の挿通孔の内周面全域に備えることにより、固定軸から受ける面圧を分散させることができるため、摺動摩擦をより小さくすることができる。

また、本発明の流量制御用電磁比例制御弁において、可動子がローテーショナルアーマチャであることにより、可動子に配置された軸受部材と固定軸との接触面を変化させやすくできる。したがって、仮に、可動子に偏荷重がかかった場合であっても、可動子の軸受部材の全面を使って固定軸に対して接触させることができ、軸受部材の偏磨耗を防止することができる。その結果、流量制御用電磁比例制御弁の耐久性が向上し、信頼性を高めることができる。

また、本発明の流量制御用電磁比例制御弁において、固定軸が片持ち式の固定軸であることにより、固定軸とコイル部分との芯出し精度が、ケーシングとバレルとの組み付けの際の芯出し精度に影響されることがないため、固定軸又は可動子の偏磨耗の発生を防止することができる。

また、本発明の流量制御用電磁比例制御弁において、固定軸がケーシングの所定箇所に形成された凹部に圧入されていることにより、加工性を向上させつつ、固定軸の芯出し精度を高めることができる。

また、本発明の燃料供給用ポンプによれば、流量制御用電磁比例制御弁として、可動子の軸心を所定の固定軸とし、可動子を摺動保持させるとともに、軸受部材を可動子側に備えた流量制御用電磁比例制御弁を備えていることにより、燃料流量を安定的に制御できるために、コモンレール圧を適正に制御でき、異音等の不具合を少なくすることができる。

本発明の実施の形態は、コイルに流れる電流に応じてケーシング内を軸方向移動する可動子を備え、当該可動子の移動量に応じて流体の流量を比例制御する流量制御用電磁比例制御弁（以下、単に流量制御弁と称する場合がある。）によって流量を制御しながら燃料を加圧して圧送する燃料供給用ポンプである。
かかる燃料供給用ポンプにおいて、流量制御用電磁比例制御弁が、ケーシングに固定された固定軸を備え、可動子は軸方向両端側が開口した挿通孔を有するとともに、当該可動子に軸受部材が配置され、挿通孔に固定軸を挿入することにより、可動子を軸方向に摺動可能な状態で保持することを特徴とする。
以下、図面を参照して、本実施形態の燃料供給用ポンプについて具体的に説明する。ただし、かかる実施形態は、本発明の一態様を示すものであり、この発明を限定するものではなく、本発明の範囲内で任意に変更することが可能である。
なお、各図中、同一の符号を付してあるものは同一の部材を示しており、適宜説明を省略する。

１．燃料供給用ポンプ
本発明の燃料供給用ポンプの全体構成は特に制限されるものではないが、本実施形態の燃料供給用ポンプの一例を図１に示す。この燃料供給用ポンプ１は、燃料を加圧するプランジャ１３が配置されるシリンダ（円柱空間）１１ｂ、１１ｃを並列配置した、いわゆる列型のポンプであって、燃料を高圧化して圧送するポンプ本体部１０と、燃料タンク（図示せず）から燃料を汲み上げるためのフィードポンプ３と、加圧する燃料の流量を調整するための流量制御弁５とを備えている。
なお、この燃料供給用ポンプ１の例は、二本のプランジャ１３を用いて燃料を高圧化し圧送する構成であるが、より大容量の燃料を高圧処理するために、それ以上の数に増やすこともできる。

フィードポンプ３は、燃料タンク内の燃料を汲み上げて流量制御弁５に対して移送するための部位である。このフィードポンプ３は、例えば、カムシャフト２３の端部に連結された駆動ギヤと、駆動ギヤと連結された従動ギヤとを含むギヤポンプ構造からなり、カムシャフト２３と直結又は適当なギヤ比を介して駆動されている。このフィードポンプ３が駆動することにより、負圧を利用して、燃料が燃料タンクから吸い上げられ、流量制御弁５に対して移送される。
また、フィードポンプ３とポンプ本体１０との間には、メインフィルタ（図示せず）が介在し、燃料タンク内の燃料に異物が混入している場合に、それらの異物がポンプ本体１０内に流れ込まないように、一次的に捕集することができる。

流量制御弁５は、ポンプ本体部１０に取り付けられ、フィードポンプ３から移送されてきた燃料をポンプ本体部１０の燃料加圧室１４に移送する際に、その燃料流量を調整するための部位である。特に、本発明においては、かかる流量制御弁５として、ケーシングに固定された固定軸を備え、可動子は軸方向両端側が開口した挿通孔を有するとともに、当該可動子に軸受部材が配置され、挿通孔に固定軸を挿入することにより、可動子を軸方向に摺動可能な状態で保持した流量制御弁５が用いられている。流量制御弁の詳細については後述する。

また、図示しないものの、燃料供給用ポンプは、フィードポンプと流量制御弁とをつなぐ燃料通路の途中から分岐して、流量制御弁と並列的に配置されたオーバーフローバルブを備えている。このオーバーフローバルブによって、流量制御弁に移送される燃料の圧力が規定値を超えたり、あるいは、流量制御弁に移送される燃料流量が規定量を超えたりする場合に、オーバーフローバルブを介して燃料タンク等に還流させることができる。
このとき、オーバーフローバルブ側に流れてきた燃料を、後述するポンプ本体部のカム室内に移送し、潤滑油として使用することもできる。これによって、カム室内の潤滑油として別途潤滑オイル等を供給することなく、燃料を有効活用できるとともに、燃料供給用ポンプ全体の大型化や構成の複雑化を防ぐことができる。

ポンプ本体部１０は、流量制御弁５を介して移送されてくる燃料を高圧化して、下流側のコモンレール等に圧送するための部位である。ポンプ本体部１０は、例えば、ポンプハウジング１１と、ポンプハウジング１１の円柱空間１１ｂ、１１ｃ内に装着されたプランジャバレル１２と、プランジャバレル１２の内部空間に摺動保持されたプランジャ１３と、両端をプランジャバレル１２及びスプリングシート１９に係止され、プランジャ１３を下方側に付勢するためのスプリング１５と、プランジャ１３及びカム２１の間に介在し、カム２１の回転に伴いプランジャ１３を芯出ししつつ押し上げるためのタペット構造体１８とを備えている。また、プランジャバレル１２の内部空間の上方開口部には燃料吸入弁２０が配置されるとともに、プランジャバレル１２の内部空間から横方向に延びる燃料通路（図示せず）を介して、燃料吐出弁（図示せず）が配置されている。

また、プランジャバレル１２の内部空間の一部は、プランジャバレル１２の内周面とプランジャ１３と燃料吸入弁２０とによって閉塞された燃料加圧室１４を形成している。そして、燃料吸入弁２０を介して供給される燃料が、当該燃料加圧室１４内で、カム２１の回転運動に伴って押し上げられるプランジャ１３によって高圧化され、燃料吐出弁を介して下流側のコモンレール等に圧送される。

２．流量制御用電磁比例制御弁（流量制御弁）
図２は、本実施形態の流量制御弁５の断面図を示す。この図２は、可動子７０の動きの理解を容易にするため、可動子７０の２つの状態を半断面によって示している。
この流量制御弁５は、入力ソケット部５１ｅを含む樹脂部分５１と、樹脂部分５１と一体化した磁性材料からなるケース５２とによって構成され、軸線方向の一端が閉じ、他端が開口したケーシング５５を備えている。また、ケーシング５５を構成するケース５２の一端側にシリンダ部分５２ｂが設けられ、さらにケーシング５５の内周にコイル６４を含むソレノイド６０が配設され、これらのシリンダ部分５２ｂ及びソレノイド６０の内周に磁性材料からなる可動子７０が、シリンダ部分５２ｂ及びマグネティックコア８１に対して適切なクリアランスをもって配設されている。コイル６４は、入力ソケット部５１ｅに電気的に接続され、外部から通電される。図２に示す流量制御弁５の構成では、ケース５２にシリンダ部分５２ｂが設けられているが、後述するように、このシリンダ部分を省略した構成とすることもできる。

また、ケーシング５５の開口部分には、フランジ部８０ｆを含むシリンダ体からなるバレル８０が嵌め合わせされ、開口を閉じている。すなわち、バレル８０は、ケーシング５５と相俟って、流量制御弁５のハウジングを構成する。このバレル８０のケーシング５５側にはマグネティックコア８１が取り付けられている。マグネティックコア８１の軸方向部分８１ａはソレノイド６０の内周に配置され、可動子７０と適正なクリアランスをもって配設されるとともに、シリンダ部分５２ｂとは可動子７０を介さず直接磁束が透過しない十分なクリアランスをもって配設されている。また、マグネティックコア８１のフランジ部８０ｆの外周が磁性材料からなるケース５２と嵌め合わせられ、電磁サーキットを構成している。
図２に示す流量制御弁５では、バレル８０とマグネティックコア８１とが別部材となっているが、磁性材料を用いてこれらを一体化して構成したものであっても構わない。

また、バレル８０のシリンダ部分８２の孔８２ｈには、ピストンからなる弁部材９０が移動可能に収容されている。この弁部材９０は、図３に示すように、三角形状のスリット９２を有し、そのスリット９２がフィードポンプ（図示せず）側に連絡するポート８４、及びサプライポンプ（図示せず）側に連絡する通路８５にそれぞれ連絡可能となっている。このスリット９２の形状は三角形状に限られるものではなく、弁部材９０のリフト量に応じて開口面積が変化すればよく、適宜変更が可能である。
また、図２に示すように、弁部材９０は、一端が可動子７０側の非磁性材料からなるプッシュロッド７４の先端に当接しているとともに、シリンダ部分８２の開口部分に圧入したばね受け９６との間にコイルばね９４を挟持しており、このコイルばね９４によって常時可動子７０側に付勢されている。コイルばね９４によるばね力は、ソレノイド６０の励磁に伴う電磁力と釣り合っているが、電磁力が生じないときに、弁部材９０を通して可動子７０を軸方向移動できるように構成されている。

また、バレル８０のケーシング５５側のシリンダ部分８２の端面には、リング状のスペーサ８８が配設されている。このスペーサ８８によって、可動子７０の軸方向移動距離を調整することができる。ただし、このスペーサ８８を省略した構成とすることもできる。
また、スペーサ８８と対向する側の、可動子７０の軸方向移動端のケーシング５５内面側にはワッシャ８９が配設されている。このワッシャ８９は、ケーシング５５と可動子７０との間の電磁力シール部となって、可動子７０とケース５２とが磁力によって過度に引き付けられることを防ぎ、可動子７０のスムーズな摺動性が確保されている。

かかる構成の流量制御弁５では、ソレノイド６０の励磁に伴う電磁力によって、可動子７０が軸方向に移動するとき、プッシュロッド７４は、マグネティックコア８１内をシリンダ部分８２の孔８２ｈ側に進入する。そして、コイルばね９４をたわめ、可動子７０の端面がスペーサ８８に近づく方向が、内燃機関のアイドリング状態であり、コイルばね９４が弁部材９０を押し、可動子７０をスペーサ８８から遠ざけるとき、内燃機関は高速運転状態にある。図４は、横軸に電流、縦軸に流量をとった制御特性の一例を示している。言うまでもなく、この特性とは逆に、電流が増大するに伴って流量を増やすような制御特性にすることもできる。このように構成される流量制御弁において、高精度な制御特性および迅速なレスポンスを得るためには、可動子をできるだけスムーズに移動させることが必要である。

ここで、可動子が磁力によってソレノイドに接触して、可動子のスムーズな移動が阻害されることがないように、可動子を適切な方向に移動可能にすべく、可動子をガイドする必要がある。ただし、従来のように、ケーシングとバレルとにそれぞれガイド部を設けて可動子の心棒をガイドしようとすると、ケーシング及びバレルそれぞれのガイド部の加工精度が要求されるとともに、ケーシングとバレルとを組付ける際の芯出し精度が要求される。したがって、加工精度あるいは組付け精度が低い場合には、可動子の心棒及びガイド部に偏荷重がかかり偏磨耗が発生し、可動子のスムーズな摺動性が失われてしまう。そのため、可動子にはできるだけ偏荷重がかからないようにする必要がある。

そこで、本発明にかかる流量制御弁５は、図２に示すように、ケーシング５５に固定された固定軸４０を備え、可動子７０は軸方向両端側が開口した挿通孔７０ａを有するとともに、当該可動子７０に軸受部材４２が配置され、挿通孔７０ａに固定軸４０が挿入されることにより、可動子７０を軸方向に摺動可能な状態で保持していることを特徴としている。固定軸と可動子との関係を理解しやすくするために、図５に、可動子７０の挿通孔７０ａに対して、ケーシング５５（ケース５２）に固定された固定軸４０を挿入して組み付けられる様子を示す。この図５では、ケース５２、固定軸４０、可動子７０以外の部材は省略されている。
このように可動子７０の軸心を固定軸４０とすることにより、組み付けの際の可動子７０と固定軸４０との軸芯のずれをなくすことができる。また、流量制御弁５のケーシング５５に固定された固定軸４０であれば、ソレノイド６０が配置される空間と同心円の棒状の固定軸４０を容易に形成することができるため、ソレノイド６０の内周面との芯出しについても精度良く行うことができる。したがって、可動子７０に偏荷重をかけることなくスムーズに軸方向移動させることが可能になる。

また、本発明の流量制御弁５では、可動子７０と固定軸４０との芯出し精度、及び可動子７０とソレノイド６０との芯出し精度を高くできることから、可動子７０に配設された軸受部材４２と固定軸４０との間のクリアランスを小さく設計することができるようになる。かかるクリアランスを小さく設定した場合には、周方向に作用する電磁力を低減させることができるため、可動子７０をよりスムーズに軸方向移動させることができる。
さらに、本発明の流量制御弁５では、可動子７０側に軸受部材４２を配置しているために、仮に偏荷重がかかるような状態であっても、固定軸４０に摺動保持された可動子７０の回転位置が変化することに伴い、軸受部材４２の受圧面を変化させることができる。したがって、軸受部材４０の偏磨耗を防ぎ、耐摩耗性を飛躍的に向上させることができる。

ケーシングに固定される固定軸は、例えば、図６（ａ）に示すように、ケーシングを構成するケース５２の軸方向一端側に凹部５２ａを形成するとともに、当該凹部５２ａに非磁性材料からなる心棒４４が圧入されて固定された固定軸４０Ａとすることができる。このような固定軸４０Ａであれば、芯出ししながらの凹部５２ａの加工が容易であるとともに、加工精度の高い心棒４４を圧入することによって、固定軸４０Ａの芯出し精度を著しく高めることができる。
また、非磁性材料からなる心棒をケースに圧入して固定軸４０Ａを構成する場合には、図６（ｂ）に示すように、ケース５２に、心棒４４が圧入される凹部５２ａとは別の周方向段部５２ｃを形成して、シリンダ状にした構成とすることもできる。このように構成した場合であっても、適切な電磁サーキットを形成することができる。

また、図７（ａ）に示すように、ケーシングを構成するケース５２を製造する際に一体加工により形成された固定軸４０Ｂとすることもできる。このような固定軸４０Ｂであれば、芯出ししながらの加工が容易であるため、芯出し精度を著しく高めることができるとともに、部品点数の増加を伴わず、組付け工程が増えることもない。また、固定軸４０Ｂ自体が磁性材料からなる構成であることから、シリンダ部分を省略した場合であっても、適切な電磁サーキットを形成することができる。ただし、ケース５２と一体化した固定軸４０Ｂとする場合であっても、図７（ｂ）に示すように、ケース５２にシリンダ部分５２ｂを設けた構成としても構わない。

特に、これらの図６や図７に示すように、固定軸４０Ａ、４０Ｂがケーシングを構成するケース５２の軸方向一端側に固定された片持ち式の固定軸４０Ａ、４０Ｂであれば、バレルを組付ける際の位置精度が多少低い場合であっても、可動子と固定軸との組付け時の芯出しには全く影響されることがないため好適な態様である。
なお、図示しないものの、固定軸はケーシングと併せてバレル側にも固定される構成であっても構わない。ただし、この場合には、流量制御弁内の燃料の通過や、可動子による弁部材の押圧を妨げることがないように構成する必要がある。

また、コイルばねの付勢力とソレノイドの励磁に伴う電磁力とによって軸方向移動する可動子に関し、その外形は、実質的に円筒状であれば特に制限されるものではない。図２に示す流量制御弁５に用いられている可動子７０は円筒状の可動子７０であり、一方の端部において、挿通孔７０ａの縁に沿った凹部７０ｂが形成され、プッシュロッド７４の嵌合部７４ａと嵌め合わせられている。

また、可動子に配置される軸受部材は、図８（ａ）〜（ｃ）に示すように配置することができる。中でも、図８（ｂ）及び（ｃ）に示すように、可動子７０に形成された挿通孔７０ａの内周面に備えられることが好ましい。かかる位置に軸受部材４２を配置することにより、可動子７０の軸方向の大きさを変えることがない一方、配置する軸受部材４２の軸方向長さの選択幅が広げられる。
例えば、図８（ｂ）は、可動子７０の挿通孔７０ａの内周面全域に軸受部材４２を配置した例である。このように配置することにより、固定軸と摺動面積が大きくなり、固定軸から受ける面圧を小さくすることができる。したがって、可動子７０の軸受部材４２の摺動摩擦を小さくすることができ、可動子７０をスムーズに軸方向移動させることができるとともに、固定軸及び軸受部材４２の磨耗を抑えて、信頼性を向上させることができる。
また、図８（ｃ）は、可動子７０の挿通孔７０ａの内周面全域に軸受部材４２を配置していないものの、複数の軸受部材４２を軸方向両端側近傍にそれぞれ配置した例である。このように配置することにより、仮に軸受部材４２の厚さにバラつきが生じた場合であっても、部分的に荷重を受けることを防いで、摺動摩擦を小さくすることができる。

また、可動子は、図９（ａ）〜（ｂ）に一例を示すような、軸方向に対して傾斜する傾斜部４８Ａを含む燃料通過路４８を備えたローテーショナルアーマチャ７０Ａであることが好ましい。すなわち、中心軸を含み可動子の軸方向に沿った断面を想定した場合に、この断面上にすべての燃料通過路４８が現れることがないように、燃料通過路４８の少なくとも一部に傾斜部４８Ａを設けることが好ましい。このように、燃料の流れを利用し、軸線回りに回転可能な可動子７０Ａであれば、固定軸に対する軸受部材４２の接触位置を変化させることが容易になり、可動子７０Ａの軸受部材４２あるいは固定軸が周方向の全体にわたって摩耗することになるため、局部的な偏摩耗を有効に防止することができる。

また、このように燃料通過路内の燃料の流れを利用して、可動子を軸線周りに回転可能にするにあたり、可動子７０Ａが軸線上を移動する際に、可動子７０Ａの前方から後方へ置換される燃料のすべてを、燃料通過路４８を通過させることが好ましい。特に、本発明の流量制御弁５の構成であれば、可動子７０Ａ、固定軸、ソレノイドそれぞれの芯出し精度を高めることができ、可動子７０Ａとソレノイドとの間のクリアランスを小さく設定することができることから、燃料通過路を流れる燃料量が増やされ、より多くの回転力を得ることができる。
ただし、可動子とソレノイドとの間のクリアランスを小さくしすぎると、周方向電磁力が大きくなってしまうことから、この場合には、可動子の摺動性を確保すべく、スペーサ部材をソレノイド又は可動子に配置することが好ましい。

このような傾斜部４８Ａを含む燃料通過路４８は、可動子の内部に孔を形成したり、あるいは可動子の周囲を一部変形あるいは変更したりすることにより形成することができる。中でも、図１０（ａ）〜（ｃ）に示すように、磁性材料からなる可動子７０Ａの外周に、傾斜部４８ａ〜４８ｃを含む燃料通過路４８を形成するとともに、非磁性材料からなるスペーサ部材９１で被覆することにより、内部に孔を形成する場合と比較して、燃料通過路４８の配置の自由度を著しく高めることができる。

３．ピストン増圧方式の蓄圧式燃料噴射システムへの使用例
これまで説明した本発明の燃料供給用ポンプは、蓄圧器（コモンレール）から供給された高圧燃料を、さらに増圧ピストンで増圧した後にインジェクタから噴射する、ピストン増圧方式の蓄圧式燃料噴射システム（ＡＰＣＲＳ）に用いられる燃料供給用ポンプとして好適に使用することができる。
図１１は、ＡＰＣＲＳの構成例を示している。このＡＰＣＲＳは、燃料タンク１１２と、燃料タンク１１２内の燃料を高圧化して圧送する燃料供給用ポンプ１と、かかる燃料供給用ポンプ１から圧送された高圧燃料を蓄圧するための蓄圧器（コモンレール）１１６と、コモンレール１１６で蓄圧された燃料をさらに増圧するための増圧装置（増圧ピストン）６８と、インジェクタ１２０とから構成されている。

コモンレール１１６の構成は特に制限されるものではなく、公知のものを使用することができる。コモンレール１１６には、複数のインジェクタ１２０が接続されており、燃料供給用ポンプ１で高圧化された燃料がすべてのインジェクタ１２０に対して均等に供給され、インジェクタ１２０を制御することにより内燃機関（図示せず）に所望の噴射タイミングで噴射させることができる。このようなコモンレール１１６を備えることにより、ポンプの回転が噴射圧に直接影響を与えることなく、回転数に見合った噴射圧で、インジェクタ１２０を介してエンジンに燃料を噴射することができる。
また、コモンレール１１６には、圧力検知器（図示せず）が接続されており、かかる圧力検知器で得られた圧力検知信号が、電子制御ユニット（ECU: Electrical Controlling Unit）に送られる。そして、ＥＣＵは、圧力検知器からの圧力検知信号を受けつつ、コモンレール圧が所定の圧力となるように、同じくコモンレール１１６に備えられた電磁制御弁（図示せず。）を制御する。

また、増圧装置としては、図１１に例示されるように、シリンダ７５と、機械式ピストン（増圧ピストン）７９と、受圧室７８と、電磁弁８７と、循環路７７とを含み、機械式ピストン７９が、受圧部７２と受圧部７２よりも相対的に面積が小さい加圧部７６とを備えた構成とすることができる。
かかる増圧装置では、シリンダ７５内に収容された機械式ピストン７９が、受圧部７２においてコモンレール圧を有する燃料により押圧されて移動し、受圧室７８内の燃料が加圧部７６によって増圧される。

この増圧装置６８では、機械式ピストン７９を押圧するために、コモンレール圧を有する燃料を大量に使用するが、加圧後には、電磁弁８７を介して、燃料タンク１１２に還流される。すなわち、コモンレール圧を有する燃料の大部分は、機械式ピストン７９を押圧した後、例えば、ライン９３を介して、燃料タンク１１２に還流され、再び、高圧燃料として使用することができる。
一方、加圧部７６によって増圧された燃料は、インジェクタ１２０のノズル７３側に送液され噴射される一方、インジェクタ１２０の背圧制御に用いられ、電磁弁７１から排出された燃料については、ライン９３を介して燃料タンク１１２に還流することになる。
このような増圧装置を設けることにより、コモンレールを過度に大型化することなく、かつ、任意の時期に、コモンレール圧を有する燃料によって効果的に機械式ピストンを押圧することができる。

また、インジェクタ１１０の形態は特に制限されるものではないが、例えば、図１１に例示されるように、ニードル弁体１０１が着座する着座面１０２と、この着座面１０２の弁体当接部位よりも下流側に形成される噴孔７３と、を有するノズルボディ１０３を備え、ニードル弁体１０１のリフト時に着座面１０２の上流側から供給される燃料を噴孔７３へ導く構成とすることができる。
また、インジェクタ１２０は、スプリング１０４等によってニードル弁体１０１を着座面１０２に向かって常時付勢しておき、ニードル弁体１０１をソレノイド１０５の通電／非通電の切り替えによって開閉する電磁弁型とすることができる。

このような増圧方式の蓄圧式燃料噴射システムでは、燃料供給用ポンプは大流量の吐出量を求められるが、制御性を維持するため、大きい制御電流と大きい可動子移動量が求められることが多く、結果的に周方向に作用する電磁力が大きくなりやすくなる。このような蓄圧式燃料噴射システムにおいても、上述したような流量制御用電磁比例制御弁を備えた燃料供給用ポンプを用いることにより、高圧化して圧送する燃料の流量を安定的に制御して、コモンレール圧を安定的に制御することができる。したがって、コモンレール圧の脈動が不安定になって異音が生じたり、排気ガスに含まれる有害物質が大量になったりするといった不具合を防止することができる。

以上説明したように、本発明の流量制御用電磁比例制御弁によれば、可動子のスムーズな軸方向移動を可能にできるとともに、偏荷重による偏磨耗の発生を低減させて、安定的に流量制御を行うことができる流量制御用電磁比例制御弁を提供することができるようになった。
したがって、上述の実施形態では、内燃機関に供給する燃料の流量を制御するための流量制御弁を例にとって説明したが、これ以外にも、主として液体の流量制御を目的として、種々の分野において用いることができる。

本発明の実施の形態にかかる燃料供給用ポンプの部分切り欠きを含む側面図である。 本発明の実施の形態にかかる流量制御用電磁比例制御弁の断面図である。 弁部材のスリットについて説明するために供する図である。 本実施形態の流量制御用電磁比例制御弁の電流−流量制御特性を示す図である。 固定軸と可動子との組付け状態を説明するために供する図である。 固定軸の構成例を示す図である。 固定軸の別の構成例を示す図である。 可動子における軸受部材の配置例を示すである。 ローテーショナルアーマチャの構成例を示す図である。 ローテーショナルアーマチャの別の構成例を示す図である。 ピストン増圧方式の蓄圧式燃料噴射システム（ＡＰＣＲＳ）を説明するために供する図である。 従来の流量制御弁の構成を説明するために供する図である。 従来の回転可能な可動子を説明するために供する図である。

符号の説明

１：燃料供給用ポンプ、３：フィードポンプ、５：流量制御弁、１０：ポンプ本体部、１１：ポンプハウジング、１２：プランジャバレル、１３：プランジャ、１４：燃料加圧室、１５：スプリング、１６：タペット本体部、１８：タペット構造体、１９：スプリングシート、２０：燃料吸入弁、２１：カム、２３：カムシャフト、４０・４０Ａ・４０Ｂ：固定軸、４２：軸受部材、４４：心棒、４８・４８ａ・４８ｂ・４８ｃ：燃料通過路、４８Ａ：傾斜部、５１：樹脂部分、５２：ケース、５２ａ：凹部、５２ｃ：周方向段部、５５：ケーシング、６０：ソレノイド、６４：コイル、６８：増圧装置（増圧ピストン）、７０：可動子、７０Ａ・７０Ｂ：ローテーショナルアーマチャ、７０ａ：挿入孔、７４：プッシュロッド、８０：バレル、８１：マグネティックコア、８２：シリンダ部分、８４：ポート、８５：通路、８８：スペーサ、８９：ワッシャ、９０：弁部材、９４：コイルばね、９６：ばね受け、１１２：燃料タンク、１１６：コモンレール、１２０：インジェクタ

Claims (7)

1. コイルに流れる電流に応じてケーシング内を軸方向移動する可動子を備え、当該可動子の移動量に応じて弁を開閉することにより流体の流量を比例制御する流量制御用電磁比例制御弁において、
   前記ケーシングに固定された固定軸を備え、
   前記可動子は軸方向両端側が開口した挿通孔を有するとともに、当該可動子に軸受部材が配置され、
   前記挿通孔に前記固定軸を挿入することにより、前記可動子を軸方向に摺動可能な状態で保持することを特徴とする流量制御用電磁比例制御弁。
2. 前記軸受部材を前記挿通孔の内周面に備えることを特徴とする請求項１に記載の流量制御用電磁比例制御弁。
3. 前記軸受部材を前記挿通孔の内周面全域に配置することを特徴とする請求項２に記載の流量制御用電磁比例制御弁。
4. 前記可動子が、前記軸方向に対して傾斜する傾斜部を含む燃料通過路を備えたローテーショナルアーマチャであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の流量制御用電磁比例制御弁。
5. 前記固定軸は、前記ケーシングの前記軸方向一端側に固定された片持ち式の固定軸であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の流量制御用電磁比例制御弁。
6. 前記固定軸は、前記ケーシングの前記軸方向一端側に形成された凹部内に圧入されて固定されていることを特徴とする請求項５に記載の流量制御用電磁比例制御弁。
7. コイルに流れる電流に応じてケーシング内を軸方向移動する可動子を備え、当該可動子の移動量に応じて流体の流量を比例制御する流量制御用電磁比例制御弁によって流量を制御しながら燃料を加圧して圧送する燃料供給用ポンプにおいて、
   前記流量制御用電磁比例制御弁が、前記ケーシングに固定された固定軸を備え、
   前記可動子は、軸方向両端側が開口した挿通孔を有するとともに軸受部材が配置され、
   前記挿通孔に前記固定軸を挿入することにより、前記可動子を軸方向に摺動可能な状態で保持することを特徴とする燃料供給用ポンプ。

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