JP2010159811A - 電磁弁 - Google Patents

Abstract

【課題】開弁時および閉弁時の両方において弁部の応答性向上が図れる電磁弁を提供する。
【解決手段】電磁弁５０では、軸方向突出部１７２は、ストッパ部１７１に対して軸方向に変位するとともに、電磁駆動力によって付勢力の作用する向きと逆向きにストッパ部１７１が移動されるときにはストッパ部１７１からの力を受けて一体になって付勢力の逆向きに移動するように構成される。第１スプリング２５は、第２スプリング２８よりも単位縮み長さ当たりの付勢力が大きく構成される。弁部１８によって流体通路が全開される全開弁状態では、ストッパ部１７１には第１スプリング２５の付勢力が作用し、軸方向突出部１７２には第２スプリング２８の付勢力が作用する。弁部１８によって燃料流路が閉じられる閉弁状態では、軸方向突出部１７２には第２スプリング２８の付勢力が作用するが、ストッパ部１７１には第１スプリング２５の付勢力は作用しない。
【選択図】図２

Description

本発明は、電磁弁に関するものであり、特に内燃機関の燃焼室へ供給する燃料を調節する燃料噴射弁に好適である。

従来の電磁弁は、例えば内燃機関の燃料を燃焼室側に噴射する燃料噴射弁（インジェクタ）に適用される弁装置であり、弁部が電気的に駆動されることによって燃料通路の一部である開口部が開閉されて燃料の噴射、停止の制御を行う。従来の電磁弁は、主にソレノイドを有する電磁吸引部と、弁部を駆動するアーマチャとによって構成され、ソレノイドが励磁するとアーマチャが磁気吸引されることによって開弁され、ソレノイドが消磁するとばねの付勢力で弁部が駆動されて閉弁されるようになっている。そして、従来の電磁弁では、アーマチャに与える付勢力は１個のばねによって実施されているものが多い。しかしながら、１個のばねでは、弁部による燃料通路の開弁時および閉弁時におけるばねのセット荷重をそれぞれ適切に調整することが困難であった。このように、開弁時と閉弁時の両方で適切な当該セット荷重を設定できないことにより、開弁時と閉弁時の両方における弁部の応答性を向上させることができない。

一方、弁部に対して付勢力を作用させるために、２個のばねを使用する従来の電磁弁として、例えば特許文献１記載の装置が知られている。特許文献１に係る従来の電磁弁は、コイル、第１制御弁、第２制御弁、第１スプリング、第２スプリング等で構成されている。第２制御弁は、内部に挿入された第１制御弁を内周壁によって往復移動自在に支持しており、第２スプリングの付勢力によりボデーに形成した弁座に着座可能である。第１制御弁は第１スプリングの付勢力によりプレートに着座可能である。第１制御弁の上部のコアは、コイルへの通電により発生する励起吸引力によって第１スプリングの付勢力に反して上方に吸引される。

そして、第１制御弁が当該励起吸引力により上方にリフトし、第２制御弁の下方端部に当接するまでのリフト量は第１リフト量である。コイルに供給される電流値がさらに高くなると、第１制御弁のコアを吸引する力がさらに大きくなり、第１スプリングと第２スプリングとの付勢力の和に抗して第１制御弁および第２制御弁がともに上昇し、第２制御弁がアーマチャの係止部に当接して停止する。第１制御弁が第２制御弁に当接してから第２制御弁がアーマチャの係止部に当接するまでリフト量は第２リフト量である。以上から、弁部を開閉する第１制御弁は、第１リフト量と第２リフト量の和となる最大リフトをする。

特開２００１−１４０７２４号公報（特許文献１の図４参照）

特許文献１に記載の従来技術は、直接的に弁座に対して接触したり離れたりすることによって燃料通路を開閉する第１制御弁と、第１制御弁に対して付勢力を与える第１スプリングと、第１制御弁を往復移動自在に支持する第２制御弁と、第２制御弁に対して付勢力を与える第２スプリングと、を有している。この構成により、第１制御弁を段階的にリフトさせることによって、エンジンの全領域において所望の燃料噴射率を得ようとするものである。しかしながら、当該従来技術は、開弁時および閉弁時の両方において、弁部が次の動作に移行しやすくするものではなく、弁部の応答性を向上することはできない。

そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、開弁時および閉弁時の両方において弁部の応答性向上が図れる電磁弁を提供することにある。

本発明は、上記目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。すなわち、請求項１に記載の電磁弁の発明では、以下の特徴を有する。電磁弁は、軸方向に移動して、流体が流れる流体通路を開閉する弁部と、ストッパ部、およびストッパ部から軸方向の一方側に延びる部分でありその端部に弁部を有する軸方向突出部を備えたアーマチャと、軸方向に伸縮する部材であって、ストッパ部に対して弁部側に付勢する力を作用させる第１の付勢部材と、軸方向に伸縮する部材であって、軸方向突出部に対して弁部側に付勢する力を作用させる第２の付勢部材と、弁部側に付勢する付勢力とは逆向きの電磁駆動力をストッパ部に作用させてストッパ部を軸方向に変位させる固定子と、を備える。

軸方向突出部は、ストッパ部に対して軸方向に変位するように構成されるとともに、電磁駆動力の作用によって付勢力の作用する向きと逆向きにストッパ部が移動されるときには、ストッパ部からの力を受けてストッパ部と一体になって移動するように構成される。第１の付勢部材は、第２の付勢部材よりも単位縮み長さ当たりの付勢力が大きくなるように構成される。弁部によって流体通路が全開されている全開弁状態においては、ストッパ部には第１の付勢部材による付勢力が作用し、軸方向突出部には第２の付勢部材による付勢力が作用する。弁部によって流体通路が閉じられている閉弁状態においては、軸方向突出部には第２の付勢部材による付勢力が作用するが、ストッパ部には第１の付勢部材による付勢力は作用しない。

この発明によれば、電磁弁の開弁時には第１の付勢部材がストッパ部に対して閉弁する方向に付勢力を作用させ、第２の付勢部材が軸方向突出部に対して閉弁する方向に付勢力を作用させる。また、電磁弁の閉弁時には、第１の付勢部材による付勢力はストッパ部に対して作用せず、第２の付勢部材は軸方向突出部に対して閉弁する方向に作用する。これにより、電磁弁の開弁時には弁部を閉弁する力が第１の付勢部材と第２の付勢部材の両方から加えられることになり、弁部が開弁状態から閉弁状態に移行しやすくなる。さらに、電磁弁の閉弁時には弁部を閉弁する力が単位縮み長さ当たりの付勢力が小さい方の第２の付勢部材からしか加わらないため、電磁駆動力の作用によって弁部が閉弁状態から開弁状態に移行しやすくなる。したがって、開弁時および閉弁時の両方において、弁部の動作の応答性が良好である電磁弁が得られる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、上記閉弁状態から上記全開弁状態に移行する途中で、ストッパ部に第１の付勢部材による付勢力が作用し始めることを特徴とする。この発明によれば、閉弁状態から全開弁状態に移行する途中のどこかでストッパ部に第１の付勢部材による付勢力が作用し始める構成を有することにより、閉弁状態ではストッパ部に作用していない第１の付勢部材の付勢力は、流体通路の開度が大きくなるにつれて次第に大きく働くようになる。このため、弁部は閉弁状態で第２の付勢部材よる軽い付勢力に打ち勝って開き始めると、その後、第１の付勢部材の付勢力が働き始めることで徐々に負荷が大きくなるため、弁部の挙動を安定したものにすることができる。したがって、弁部の応答性向上とともに、安定した挙動を提供できる。

請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の発明において、第１の付勢部材および第２の付勢部材はコイルスプリングで構成されていることを特徴とする。この発明によれば、第１の付勢部材および第２の付勢部材それぞれの単位縮み長さ当たりの付勢力を各コイルスプリングのばね定数に基づいて容易に設定することができる。さらに開弁時および閉弁時の各付勢部材の付勢力の働き具合についても、各コイルスプリングの自然長に基づいて容易に設定することができる。したがって、本発明の特徴を備える付勢部材の選択が実施しやすくなる。

電磁弁５０を備えた燃料噴射弁１００を模式的に示した縦断面図である。 閉弁状態における電磁弁５０を模式的に示した縦断面図である。 全開弁状態における電磁弁５０を模式的に示した縦断面図である。

（第１実施形態）
本発明の一実施形態である電磁弁５０は、ソレノイドコイルによる電磁駆動力を利用した電気的駆動弁であり、例えば、自動車のオートマチックトランスミッションに使用される電磁弁や、自動車の燃料タンクで発生する蒸発燃料をエンジンへ送り出すシステムで蒸発燃料の流路を開閉する電磁弁に適用することができる。

本実施形態で示す電磁弁５０が用いられる燃料噴射弁は、例えば、ディーゼルエンジンまたは筒内噴射式火花点火内燃機関（以下、直噴ガソリンエンジン）の気筒内へ直接的に噴射する直噴型エンジンに使用する装置である。また、燃料噴射弁は、例えば吸気ポートへ燃料を噴射するものにも使用可能である。

以下、本発明の一例である第１実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明の要部である電磁弁５０を備える燃料噴射弁１００を模式的に示した断面図である。図２は、弁部１８によって流体が流れる流体通路（例えばオリフィス１５）が閉じられている閉弁状態における電磁弁５０を模式的に示した縦断面図である。図３は、弁部１８によって当該流体通路が全開されている全開弁状態（弁部１８の最大リフト状態）における電磁弁５０を模式的に示した縦断面図である。

図１に示すように、電磁弁５０を備える燃料噴射弁１００は、ノズルボデー１と下部ボデー２と上部ボデー３とを接続部材等を用いて一体化し構成されたボデーを備えている。電磁弁５０は、下部ボデー２の一部と上部ボデー３とに収納される弁装置である。下部ボデー２には、高圧燃料を噴射装置内に導入するための流入ポート４が形成されている。流入ポート４は、下部ボデー２に形成された第１部分通路５、ノズルボデー１に形成された第２部分通路６を順に介して、ノズルボデー１に形成された燃料溜まり室７に連通している。燃料溜まり室７の先端側にはノズルボデー１に形成された噴射孔８が設けられている。燃料溜まり室７と噴射孔８は、ニードル９の先端部の弁部１０によって、互いに連通状態または遮断状態となる。また、燃料噴射弁１００は、燃料を噴出するために先端に形成される噴射孔８が図示しない気筒内の燃焼室に接続されるように、シリンダヘッドに取り付けられている。

また、流入ポート４は、下部ボデー２に形成された他の第３部分通路１１、オリフィスボデー１２に形成された第４部分通路１３を順に介して、下部ボデー２に形成された制御室１４に連通している。制御室１４は、オリフィスボデー１２に形成されたオリフィス１５に連通しており、オリフィス１５の先には、低圧室１６が位置している。プレート部材３０には軸方向に貫通する貫通孔３１が形成されている。プレート部材３０は、貫通孔３１をすべりながら動く（以下、摺動と称することもある）ようにアーマチャ１７の軸方向突出部１７２を保持する。

オリフィス１５と低圧室１６との間にはアーマチャ１７の先端部に配された弁部１８が位置しており、オリフィス１５と低圧室１６は、弁部１８によって、互いに連通状態又は遮断状態となる。低圧室１６は下部ボデー２に形成された低圧燃料通路１９に連通している。低圧燃料通路１９は、燃料タンク（図示せず）に連通している。また、低圧室１６は、低圧燃料通路１９を介して、下部ボデー２に形成されたばね収容室２３に連通している。

下部ボデー２の内部空間には、第１制御棒２１がその軸方向（図１のＸ方向、Ｙ方向）へ移動可能に収容されている。第１制御棒２１は、第１制御棒２１よりも噴射孔８寄りに配される第２制御棒２２を介してニードル９と軸方向に連動するようになっている。ニードル９の軸方向の一部は燃料溜まり室７に配されている。ニードル９の先端部は噴射孔８を開閉する弁部１０を構成している。第１制御棒２１はその後端部（図１におけるＹ方向の端部）が制御室１４に位置するように設けられている。第１制御棒２１の先端部（図１におけるＸ方向の端部）は、ばね収容室２３に配され、第３スプリング２４が外側に嵌められている。第３スプリング２４は、軸方向においてコイル径が一定の圧縮コイルスプリングで構成され、ばね収容室２３に収容されている。第３スプリング２４は、ニードル９に対し、ノズルボデー１の弁部１０を押し付ける方向（図１のＸ方向）に付勢力（勢いを増加させる力）を常時加えている。

低圧室１６にはアーマチャ１７が配置されている。アーマチャ１７は、軸方向一方の先端部（図１におけるＸ方向の端部）側に位置する軸方向突出部１７２と、軸方向他方の後端部（図１におけるＹ方向の端部）側に位置し、磁性のある材料で構成されているストッパ部１７１と、を備えている。アーマチャ１７は、軸方向突出部１７２の先端部（図のＸ方向の端部）に弁部１８を有している。軸方向突出部１７２は、ストッパ部１７１に対して軸方向に変位するように構成されている。つまり、ストッパ部１７１と軸方向突出部１７２は、例えば元々が別体の両部品を組み立てて一体に構成したものであり、軸方向突出部１７２は、外力を受けると、ストッパ部１７１に対してすべるように動く（以下、「摺動する」とも称する）ようになっている。アーマチャ１７の縦断面（軸方向に沿った断面）形状は、Ｔ字状を呈している。

磁性体であるストッパ部１７１は、ソレノイド２７を備える固定子２６とプレート部材３０との間に配置された部分であり、ソレノイド２７による電磁駆動力と、軸方向に伸縮する第１の付勢部材である第１スプリング２５の付勢力（軸方向に勢いを増加させる力）とを直接受けて、両者の間を往復移動する。

軸方向突出部１７２は、ストッパ部１７１とは別体の部品であるが、ストッパ部１７１の中央部に形成された貫通孔１７１ｃを貫通して設けられ、ストッパ部１７１によって摺動するように保持されている。軸方向突出部１７２は、ストッパ部１７１に対して軸方向に延びる形状であり、ストッパ部１７１よりも径方向（軸方向に対して垂直な方向）について長さが短く、軸方向に長さが長い形状である。

軸方向突出部１７２は、軸方向他方側の端部（図のＹ方向の端部）に、ストッパ部１７１の貫通孔１７１ｃに挿入される部分よりも径方向外方に突出する形状である鍔部１７５と、鍔部１７５の軸方向他方側の端面から軸方向他方側に突出する突起部１７４と、を備えている。鍔部１７５は、その軸方向一方側の端面（図のＸ方向の端面）がストッパ部１７１の軸方向他方側の端面１７１ａ（図のＹ方向の端面）に当接する（突き当たる）ことにより、軸方向一方側（図のＸ方向）への移動が規制されるようになっている。突起部１７４と鍔部１７５とによって形成されて軸方向に垂直な平面である座部１７３には、第２の付勢部材である第２スプリング２８の軸方向一方側の端部（図のＸ方向の端部）が載置される。つまり、軸方向突出部１７２には、ストッパ部１７１の軸方向他方側（図のＹ方向）への移動量（変位）によっては、第２スプリング２８による軸方向一方側（図のＸ方向）へ作用する付勢力（スプリングの弾性力）に反する外力（図のＹ方向）をストッパ部１７１から受ける。

軸方向突出部１７２は、プレート部材３０の貫通孔３１内を摺動する摺動部でもあり、軸方向一方側の端面（図のＸ方向の端面）がストッパ部１７１の軸方向他方側の端面１７１ａ（図のＹ方向の端面）に当接していない状態では単独で軸方向に移動し、当該当接している状態ではストッパ部１７１とともに軸方向に往復運動する。このようにして、軸方向突出部１７２は、第２スプリング２８による付勢力と、当該付勢力の逆向きに作用するストッパ部１７１による力（図の上方に軸方向突出部１７２を押し上げる力）と、を直接受けて、両者の間を往復移動する。

ストッパ部１７１の後面（図のＹ方向の端面）には、付勢部材である第１スプリング２５がストッパ部１７１、固定子２６および上部ボデー３に亘って配されている。第１スプリング２５は、ストッパ部１７１に対して弁部側に付勢する力を作用させる付勢部材である。第１スプリング２５の一端部（図のＸ方向の端部）は、鍔部１７５の外周面に同心上に嵌入されてストッパ部１７１の軸方向他方側の端面１７１ａ（図のＹ方向の端面）に当接されており、他端部（図のＹ方向の端部）は上部ボデー３に形成された凹部４１に固定されないで収納されている。つまり、第１スプリング２５は、その軸方向一方側の端部が固定端であり、軸方向他方側の端部が自由端となっている。また、第１スプリング２５のばね定数（単位縮み長さ当たりの付勢力（弾性力））は、第２スプリング２８のばね定数よりも大きい。つまり、第１スプリング２５は、軸方向に受ける同じ力に対して第２スプリング２８よりも縮み量が小さい。

第２スプリング２８は、軸方向に伸縮する部材であり、軸方向突出部１７２に対して弁部側に付勢する力を作用させる付勢部材である。第２スプリング２８は、軸方向においてコイル径が一定の圧縮コイルスプリングで構成され、軸方向突出部１７２に対し、弁部１８をオリフィス１５の出口に押し付ける方向（図１のＸ方向）の付勢力（軸方向に勢いを増加させる力）を常時加えている。第２スプリング２８の一端部（図のＸ方向の端部）は、突起部１７４の外周面に同心上に嵌入されて座部１７３に当接されており、他端部（図のＹ方向の端部）はリング状の調整シム４０を介在させて上部ボデー３内に収納されている。調整シム４０は、第２スプリング２８のセット荷重を調整する働きをする。第２スプリング２８は、その軸方向一方側の端部および軸方向他方側の端部が固定端となっている。

上記構成により、弁部１８によって流体通路が全開されている全開弁状態（開度１００％）においては、ストッパ部１７１には第１スプリング２５による付勢力（第１スプリング２５が伸長しようとする弾性力）が作用し、軸方向突出部１７２には第２スプリング２８による付勢力（第２スプリング２８が伸長しようとする弾性力）が作用している。さらに、弁部１８によって流体通路が閉じられている閉弁状態においては、軸方向突出部１７２には第２スプリング２８による付勢力（第２スプリング２８が伸長しようとする弾性力）が作用するが、第１スプリング２５の軸方向他端部（図のＹ方向の端部）と上部ボデー３の凹部４１の底面との間には所定長さ寸法Ｈ１の隙間が形成されているため、第１スプリング２５は自然長の状態であり、ストッパ部１７１には第１スプリング２５による大きな付勢力は作用しないようになっている。

また、上記の所定長さ寸法Ｈ１の隙間が形成されていることにより、第１スプリング２５は、閉弁状態から全開弁状態に移行する途中で、ストッパ部１７１に付勢力（第１スプリング２５が伸長しようとする弾性力）が作用し始めるように設けられている。つまり、閉弁状態からのストッパ部１７１のリフト量が軸方向に長さＨ１を超えるまでは、ストッパ部１７１には第１スプリング２５の大きな付勢力は作用しないようになっており、軸方向突出部１７２には、小さい方の第２スプリング２８の付勢力のみが作用する。

上部ボデー３の内部空間には、ソレノイド２７を有する固定子２６が設けられている。固定子２６は、ソレノイド２７に電流が通電された時に、第１スプリング２５の付勢力に打ち勝ってストッパ部１７１を磁気吸引し、弁部１８をオリフィス１５の出口から離すように動作させる。ターミナル２９は、ソレノイド２７と外部の制御装置（図示せず）とに電気的に接続されている。ターミナル２９を通じてソレノイド２７には、制御装置の制御指令値に応じた時間、電流が供給される。

このようにアーマチャ１７の軸方向突出部１７２は、第１スプリング２５による付勢力および第２スプリング２８による付勢力の少なくともいずれか一方と、ソレノイド２７による電磁駆動力とによって、貫通孔３１の内壁面の摺動案内作用を受けながら軸方向に往復移動される。

ストッパ部１７１が固定子２６の軸方向一方（図のＸ方向）側の端面に突き当たっている状態（全開弁状態）では、ストッパ部１７１のプレート部材側の端面（図のＸ方向の端面）とプレート部材３０のストッパ部側の端面（図のＹ方向の端面）との間には、所定長さＨ１より大きい軸方向長さの隙間が形成されるようになる。一方、ストッパ部１７１がプレート部材３０の軸方向他方（図のＹ方向）側の端面に突き当たっている状態（閉弁状態）では、ストッパ部１７１の固定子側の端面（図のＹ方向の端面）と固定子２６のストッパ部側の端面（図のＸ方向の端面）との間には、所定長さＨ１より大きい軸方向長さの隙間が形成されるようになる。アーマチャ１７は、所定長さＨ１より大きい軸方向長さの隙間分、軸方向に変位可能であり、この長さはアーマチャ１７の最大リフト量に相当する。

上記構成の燃料噴射弁１００の作動について説明する。図２に示すように、ソレノイド２７に通電されていないときには、磁気吸引力はストッパ部１７１に働かず、第１スプリング２５の付勢力はストッパ部１７１に作用していないが、第２スプリング２８の付勢力のみが軸方向突出部１７２にＸ方向に作用しており、ストッパ部１７１の固定子２６側の端面と固定子２６のストッパ部１７１側の端面とは接触していない状態である。このため、弁部１８は最大限Ｘ方向に移動した状態で、オリフィス１５を塞いでおり、制御室１４および燃料溜まり室７が高圧燃料で満たされている。ニードル９には、第１制御棒２１および第２制御棒２２を介して伝達される制御室１４の高圧燃料によるＸ方向に作用する力Ｆ１と、第３スプリング２４によるＸ方向に作用する力Ｆ２と、燃料溜まり室７の高圧燃料によるＹ方向の力Ｆ３とが働いている。そして、Ｆ１とＦ２の合成力がＦ３を上回るため、弁部１０は噴射孔８を塞いでおり（閉弁状態）、燃料は噴射されない。

そして、ソレノイド２７に通電されると、固定子２６およびストッパ部１７１によって磁気回路が形成され、固定子２６とストッパ部１７１との間に電磁駆動力としての磁気吸引力が発生する。このとき、ストッパ部１７１には、第２スプリング２８の付勢力が軸方向突出部１７２を介して作用しているが、第１スプリング２５の付勢力は作用していないため、ストッパ部１７１は磁気吸引力によって容易にＹ方向へ移動し始める。そして、ストッパ部１７１が開弁状態からＹ方向にＨ１長さリフトされると、さらに第１スプリング２５の付勢力が作用し始める。さらにストッパ部１７１がリフトされ続けると、図３に示すように、ストッパ部１７１は固定子２６のストッパ部側の端面に磁気吸着されるようになる。このストッパ部１７１のＹ方向の移動により、軸方向突出部１７２も連れだってＹ方向にリフトし、弁部１８はオリフィス１５の出口から離れるため、制御室１４の高圧の燃料はオリフィス１５を経て低圧室１６に放出される（全開弁状態）。このため、制御室１４内の圧力が急激に低下してＦ１とＦ２の合成力がＦ３よりも小さくなる。また、ばね収容室２３は低圧燃料通路１９に連通しているので、ニードル９は燃料溜まり室７の高圧の燃料に押されてＹ方向に移動し、第３スプリング２４の付勢力に抗して第２制御棒２２をＹ方向に変位させる。また、この第２制御棒２２のＹ方向への変位により、第１制御棒２１がＹ方向に変位される。このようにして、弁部１０は開弁され、燃料溜まり室７の高圧燃料が噴射孔８から噴射されるようになる。

その後、ソレノイド２７への通電が遮断されると、軸方向突出部１７２が第２スプリング２８の付勢力によってＸ方向に押され、ストッパ部１７１が第１スプリング２５の付勢力によってＸ方向に押されるため、両方のスプリングによってストッパ部１７１はＸ方向へ容易に移動し始め、ついには弁部１８はオリフィス１５を塞ぐようになる。このため、制御室１４内の圧力が急激に上昇し、Ｆ１とＦ２の合成力がＦ３を上回るため、ニードル９はＸ方向に移動し、弁部１０は噴射孔８を塞ぎ（閉弁）、燃料は噴射されなくなる。

以下、本実施形態の電磁弁５０がもたらす作用効果について述べる。電磁弁５０は以下の特有の構成を備える。電磁弁５０において、軸方向突出部１７２は、ストッパ部１７１に対して軸方向に変位するように構成されるとともに、電磁駆動力の作用によって付勢力の作用する向きと逆向きにストッパ部１７１が移動されるときにはストッパ部１７１からの力を受けて一体になって付勢力の逆向きに移動するように構成される。第１スプリング２５は、第２スプリング２８よりも単位縮み長さ当たりの付勢力が大きくなるように構成される。弁部１８によって流体通路が全開されている全開弁状態においては、ストッパ部１７１には第１スプリング２５による付勢力が作用し、軸方向突出部１７２には第２スプリング２８による付勢力が作用する。弁部１８によって流体通路が閉じられている閉弁状態においては、軸方向突出部１７２には第２スプリング２８による付勢力が作用するが、ストッパ部１７１には第１スプリング２５による付勢力は作用しないようになっている。

この構成によれば、開弁時には第１スプリング２５がストッパ部１７１に対して閉弁する方向に弾性力を作用させ、第２スプリング２８が軸方向突出部１７２に対して閉弁する方向に弾性力を作用させる。また、閉弁時には、第１スプリング２５による弾性力はストッパ部１７１に対して作用せず、第２スプリング２８の弾性力は軸方向突出部１７２に対して閉弁する方向に作用する。これにより、開弁時には弁部１８を閉弁する力が第１スプリング２５と第２スプリング２８の両方から加えられるため、弁部１８が開弁状態から閉弁状態に移行しやすくなる。さらに、閉弁時には弁部１８を閉弁する力がばね定数が小さい方の第２スプリング２８からしか加わらないため、弁部１８を閉じるほう方向に移動させる力は小さく、電磁駆動力の作用によって弁部１８が閉弁状態から開弁状態に移行しやすくなる。したがって、開弁時および閉弁時の両方において、弁部の動作の応答性が良好になる。このように弁部の応答性が良好に保たれることは、開弁時の吸引力の余裕度向上や、閉弁時における弁部１８のバウンド現象（バルブバウンス）軽減にとって有用である。

また、アーマチャ１７は、別体のストッパ部１７１と軸方向突出部１７２とを互いに変位可能なように一体にして構成される。この構成により、特に閉弁しようとするときに、まず、ばね定数の大きい方の第１スプリング２５の付勢力によってストッパ部１７１が移動し、次にばね定数の小さい方の第２スプリング２８の付勢力によって軸方向突出部１７２が移動する傾向にある。したがって、閉弁時に向かう場合のアーマチャ１７の動作が軽くなり、全開弁状態から閉弁状態への応答性にすぐれた電磁弁を提供できる。

また、ストッパ部１７１には、閉弁状態から全開弁状態に移行する途中で、第１スプリング２５による付勢力が作用し始めるに構成されている。この構成によれば、閉弁状態から全開弁状態に移行する途中のどこかでストッパ部１７１に第１スプリング２５の付勢力が作用し始めることため、第１スプリング２５の付勢力は、閉弁状態ではストッパ部１７１に作用していないが、オリフィス１５の開度が大きくなるにつれて次第に大きく働くようになる。したがって、弁部１８は閉弁状態で第２スプリング２８よる小さい方の付勢力に打ち勝って容易に開き始め、その後、第１スプリング２５の大きな付勢力が働き始めるので、徐々にアーマチャ１７にかかる負荷が次第に大きくなる。このようなアーマチャ１７に対する負荷の変化により、弁部１８の安定した挙動を提供することができる。

また、第１スプリング２５および第２スプリング２８はコイルスプリングで構成されていることにより、第１スプリング２５および第２スプリング２８の各コイルスプリングのばね定数に基づいて、開弁時および閉弁時の付勢部材のセット荷重を容易に設定することができる。したがって、開弁時と閉弁時の両方において応答性に優れた付勢部材を実現しやすくなる。

（その他の実施形態）
上述の実施形態では、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。

上記実施形態において第１の付勢部材、第２の付勢部材は、それぞれ第１スプリング２５、第２スプリング２８のような圧縮コイルスプリングであるが、この形態に限定されるものではない。例えば、付勢部材としては他に、板ばね、軸方向に作用する外力によって軸方向に伸縮する伸縮性の素材からなる部材等、その材質、形状に関わりなく広く採用することができる。

また、上記実施形態において、ノズルボデー１、下部ボデー２、上部ボデー３、プレート部材３０等は特にその材質を限定するものではない。各部品に求められる機能を発揮できる素材であれば、適宜採用することができる。

１５…オリフィス（流体通路）
１７…アーマチャ
１８…弁部
２５…第１スプリング（第１の付勢部材）
２６…固定子
２８…第２スプリング（第２の付勢部材）
５０…電磁弁
１７１…ストッパ部
１７２…軸方向突出部

Claims (3)

1. 軸方向に移動して、流体が流れる流体通路を開閉する弁部と、
   ストッパ部、および前記ストッパ部から前記軸方向の一方側に延びる部分でありその端部に前記弁部を有する軸方向突出部を備えたアーマチャと、
   前記軸方向に伸縮する部材であって、前記ストッパ部に対して前記弁部側に付勢する力を作用させる第１の付勢部材と、
   前記軸方向に伸縮する部材であって、前記軸方向突出部に対して前記弁部側に付勢する力を作用させる第２の付勢部材と、
   前記弁部側に付勢する前記付勢力とは逆向きの電磁駆動力を前記ストッパ部に作用させて前記ストッパ部を前記軸方向に変位させる固定子と、
   を備え、
   前記軸方向突出部は、前記ストッパ部に対して前記軸方向に変位するように構成されるとともに、前記電磁駆動力の作用によって前記付勢力の作用する向きと逆向きに前記ストッパ部が移動されるときには、前記ストッパ部からの力を受けて一体になって前記逆向きに移動するように構成され、
   前記第１の付勢部材は、前記第２の付勢部材よりも単位縮み長さ当たりの付勢力が大きくなるように構成され、
   前記弁部によって前記流体通路が全開されている全開弁状態においては、前記ストッパ部には前記第１の付勢部材による付勢力が作用し、前記軸方向突出部には前記第２の付勢部材による付勢力が作用しており、
   前記弁部によって前記流体通路が閉じられている閉弁状態においては、前記軸方向突出部には前記第２の付勢部材による付勢力が作用するが、前記ストッパ部には前記第１の付勢部材による付勢力は作用しないことを特徴とする電磁弁。
2. 前記閉弁状態から前記全開弁状態に移行する途中で、前記ストッパ部に前記第１の付勢部材による付勢力が作用し始めることを特徴とする請求項１に記載の電磁弁。
3. 前記第１の付勢部材および前記第２の付勢部材はコイルスプリングで構成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電磁弁。

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