JP2011163292A

JP2011163292A - 燃料噴射弁

Info

Publication number: JP2011163292A
Application number: JP2010029394A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Yamamoto; 一男山本; Eiji Mimura; 栄二三村
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2010-02-12
Filing date: 2010-02-12
Publication date: 2011-08-25
Anticipated expiration: 2030-02-12
Also published as: JP5509901B2

Abstract

【課題】弁部材の安定した駆動特性と高耐久性とを獲得する。
【解決手段】内燃機関１の支持面１ｄへの押付状態下、支持面１ｄ側へ押付軸力が作用する弁ハウジング１１に収容の弁部材４０によって燃料噴射を断続する燃料噴射弁１０において、電磁コイル６１を外周側から覆うコイルハウジング６６は、コイル６１よりも支持面１ｄ側にて弁ハウジング１１が内周側に圧入され、コイル６１への通電に応じて磁力を発生させるための磁気回路を弁ハウジング１１と形成する第一筒状部６６２と、第一筒状部６６２に対して支持面１ｄ側に隣接し、内周側の弁ハウジング１１との間に形成する径方向隙間Ｇｒを通じて弁ハウジング１１と溶接される第二筒状部６６４と、第一筒状部６６２との間に挟む第二筒状部よりも内周側へ突出して支持面１ｄに接触し、支持面１ｄとは反対側にて弁ハウジング１１に係合する突出部６６６とを有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、内燃機関用の燃料噴射弁に関する。

従来、燃料配管から供給される燃料の圧力により内燃機関の支持面に押付けられる状態下、噴孔から内燃機関への燃料噴射を弁部材の往復移動により断続する燃料噴射弁が、広く用いられている。例えば特許文献１，２の燃料噴射弁では、弁部材を収容する弁ハウジングの外周側に配置される電磁コイルにつき、内燃機関の支持面に支持されるコイルハウジングによって外周側から覆い、当該電磁コイルへの通電によって磁力を発生させることで、弁部材を正確に駆動している。

さて、特許文献１，２の燃料噴射弁では、弁ハウジングがコイルハウジングに圧入され、その圧入箇所において各ハウジングが互いに溶接されている。かかる構成によると、電磁コイルへの通電に応じて弁部材が駆動されるときには、当該駆動用の磁力を発生させるための磁気回路が各ハウジングを通って形成されることになる。

特開２００６−９０２７８号公報特開２００９−２４３４６６号公報

しかし、特許文献１の燃料噴射弁では、コイルハウジングのうち弁ハウジングが内周側に圧入されて磁気回路を形成する筒状部分に溶接を施しているため、溶接熱による当該筒状部分の変形や溶接ばらつきに起因して、磁気回路の磁束密度を変化させるおそれがある。こうした磁束密度の変化は、磁力による弁部材の駆動特性をばらつかせることになるので、望ましくない。

さらに特許文献１の燃料噴射弁において、燃料配管からの供給燃料の圧力により支持面側への押付軸力が作用する筒状の弁ハウジングは、当該支持面によって支持されるコイルハウジングに対して、圧入溶接される内周面が径方向に支持されているに過ぎない。そのため、弁ハウジングとコイルハウジングとの間の溶接界面にはせん断応力が発生して、当該溶接界面の疲労破壊を招くおそれがある。こうした溶接界面の疲労破壊は、耐久性を低下させることになるため、望ましくない。

一方、特許文献２の燃料噴射弁においてコイルハウジングは、弁ハウジングが圧入溶接される筒状部分よりも内周側へ突出して支持面に接触する部分を設け、当該突出部分を支持面とは反対側にて弁ハウジングに係合させている。かかる構成によると、弁ハウジングがコイルハウジングのうち支持面側の突出部分によって支持されることになるので、支持面側へ向かって弁ハウジングに作用する押付軸力は当該突出部分によって受け止められ得る。したがって、弁ハウジングとコイルハウジングとの間の溶接界面にせん断応力による疲労破壊が発生するのを抑制して、耐久性を確保することができるのである。

但し、本発明者らが鋭意研究を行なった結果、特許文献２の燃料噴射弁であっても、コイルハウジングのうち弁ハウジングを圧入されて磁気回路を形成する筒状部分が溶接時の溶接熱により変形して、弁部材の駆動特性ばらつきを招くおそれのあることが判明したのである。以下、この問題について説明する。

特許文献２の燃料噴射弁に関する模式図８は、コイルハウジング１０００の筒状部分１００２のうち弁ハウジング１１００との溶接箇所１００２ａに、圧入による緊迫力が強く作用する場合を示している。この場合、コイルハウジング１０００の筒状部分１００２のうち、緊迫力の強作用箇所１００２ａよりも電磁コイル１２００側にて磁気回路を形成する箇所１００２ｂには、弁ハウジング１１００から径方向の外周側へと離間するような熱変形が生じ易くなる。ここで、磁気回路の形成箇所１００２ｂが弁ハウジング１１００から径方向に離間して空隙１３００が生じると、当該磁気回路の磁束密度が低下するので、磁力による弁部材の駆動特性が設計特性からずれてしまうのである。

また、特許文献２の燃料噴射弁に関する模式図９は、コイルハウジング１０００の筒状部分１００２のうち、溶接箇所１００２ａを挟んで当該ハウジング１０００の突出部分１００４とは反対側に位置する箇所１００２ｂに、圧入による緊迫力が強く作用する場合を示している。この場合、筒状部分１００２のうち緊迫力の強作用箇所１００２ｂと、弁ハウジング１１００に密着状態の溶接箇所１００２ａとには、熱変形が生じ難い。故に弁ハウジング１１００のうち、溶接箇所１００２ａを挟んで緊迫力の強作用箇所１００２ｂとは反対側においては、突出部分１００４を弁ハウジング１１００から軸方向へ離間させるような熱変形が生じ易くなる。ここで、突出部分１００４が弁ハウジング１１００から離間して空隙１３０２が生じると、弁ハウジング１１００に作用する押付軸力を突出部分１００４によって受け止めることが困難になる。その結果、弁ハウジング１１００と溶接箇所１００２ａとの間の溶接界面にせん断応力が発生することになるので、上述の如き耐久性の確保効果が得られなくなってしまうのである。

本発明は、以上説明した問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、弁部材の安定した駆動特性と共に高い耐久性を獲得する燃料噴射弁を提供することにある。

請求項１に記載の発明は、燃料配管から供給される燃料の圧力により内燃機関の支持面に押付けられる状態下、噴孔から内燃機関への燃料噴射を弁部材の往復移動により断続する燃料噴射弁であって、弁部材を収容し、燃料配管からの供給燃料の圧力により支持面側へ向かって押付軸力が作用する筒状の弁ハウジングと、弁ハウジングの外周側に配置され、弁部材を駆動する磁力を通電により発生する電磁コイルと、電磁コイルを外周側から覆い、支持面に支持されるコイルハウジングと、を備えた燃料噴射弁において、コイルハウジングは、電磁コイルよりも支持面側にて弁ハウジングが内周側に圧入され、電磁コイルへの通電に応じて磁力を発生させるための磁気回路を弁ハウジングと共に形成する第一筒状部と、第一筒状部に対して支持面側に隣接し、内周側の弁ハウジングとの間に形成する径方向隙間を通じて当該弁ハウジングと溶接される第二筒状部と、第一筒状部との間に挟む第二筒状部よりも内周側へ突出して支持面に接触し、当該支持面とは反対側にて弁ハウジングに係合する突出部と、を有することを特徴としている。

このように請求項１に記載の発明によると、弁ハウジングの外周側に配置の電磁コイルを外周側から覆うと共に内燃機関の支持面に支持されるコイルハウジングのうち、第一筒状部の内周側には、電磁コイルよりも支持面側にて弁ハウジングが圧入される。かかる構成により、弁ハウジングに収容された弁部材の駆動用磁力を電磁コイルへの通電に応じて発生させるための磁気回路は、第一筒状部と弁ハウジングの圧入箇所とを通って形成されることとなる。

しかし、請求項１に記載の発明のコイルハウジングでは、第一筒状部に対して支持面側に隣接する第二筒状部が、内周側の弁ハウジングとの間に形成する径方向隙間を通じて当該弁ハウジングと溶接される。かかる構成によると、第一筒状部が弁ハウジングの圧入箇所と共に形成する磁気回路は、電磁コイルから当該第一筒状部よりも支持面側へ離れた第二筒状部が弁ハウジングの溶接箇所との間に形成する溶接界面から、溶接ばらつきの影響を受け難くなる。また、弁ハウジングの圧入による緊迫力が第一筒状部に作用した状態で第二筒状部が弁ハウジングに溶接されても、その溶接熱による変形は、弁ハウジングとの間の径方向隙間によって緊迫力の作用が軽減されている第二筒状部に、集中し易くなる。これによれば、第一筒状部を弁ハウジングから離間させて磁気回路の磁束密度を低下させるようなコイルハウジングの変形が抑制されるので、磁力による弁部材の駆動特性を安定させることが可能になるのである。

さらに請求項１に記載の発明によると、コイルハウジングにおいて弁ハウジングと溶接される第二筒状部よりも内周側へ突出する突出部は、内燃機関の支持面に接触して当該支持面とは反対側にて弁ハウジングに係合する。かかる構成では、弁ハウジングがコイルハウジングのうち支持面側の突出部によって軸方向に支持されることになるので、筒状の弁ハウジングに支持面側へ向かって作用する押付軸力は、当該突出部によって受け止められ得る。しかも、圧入による緊迫力が第一筒状部に作用した状態で第二筒状部が弁ハウジングに溶接されても、突出部が第一筒状部との間に挟む第二筒状部に上述の如く熱変形が集中することによれば、当該突出部を弁ハウジングから離間させる変形は抑制される。したがって、弁ハウジングと第二筒状部との間の溶接界面においてせん断応力による疲労破壊が発生するのを抑制して、耐久性を高めることも可能となるのである。

請求項２に記載の発明によると、弁ハウジングは、支持面側へ向かって縮径する縮径部を有し、当該縮径部に鍔状の突出部が係合する。これによれば、コイルハウジングのうち内周側へ鍔状に突出する突出部は、弁ハウジングのうち支持面側へ向かって縮径する縮径部に全周にて係合して、当該弁ハウジングに支持面側へ向かって作用する押付軸力を確実に受け止めることが可能となる。したがって、第二筒状部へ熱変形の集中作用とも相俟って、せん断応力による疲労破壊の発生がハウジングと第二筒状部との間の溶接界面にて抑制され得るので、高い耐久性を獲得することが可能となるのである。

請求項３に記載の発明によると、第二筒状部の径方向厚さは、第一筒状部の径方向厚さよりも薄い。これによれば、圧入による緊迫力が第一筒状部に作用した状態で第二筒状部が弁ハウジングに溶接されても、径方向隙間によって緊迫力の作用が軽減されていると共に第一筒状部よりも径方向に薄く形成されている第二筒状部には、熱変形が確実に集中し得る。したがって、第一筒状部を弁ハウジングから離間させて磁気回路の磁束密度低下を招く変形や、突出部を弁ハウジングから離間させて溶接界面の疲労破壊を招く変形を、コイルハウジングにつき抑制して、弁部材の安定した駆動特性と高い耐久性とを獲得することが可能となる。

請求項４に記載の発明によると、第二筒状部の径方向厚さは、弁ハウジングにおいて第二筒状部が溶接される箇所の径方向厚さよりも薄い。これによれば、圧入による緊迫力が第一筒状部に作用した状態で第二筒状部が弁ハウジングに溶接されても、径方向隙間によって緊迫力の作用が軽減されていると共に弁ハウジングの溶接箇所よりも径方向に薄く形成されている第二筒状部には、熱変形が確実に集中し得る。したがって、第一筒状部を弁ハウジングから離間させて磁気回路の磁束密度低下を招く変形や、突出部を弁ハウジングから離間させて溶接界面の疲労破壊を招く変形を、コイルハウジングにつき抑制して、弁部材の安定した駆動特性と高い耐久性とを実現することが可能となる。それと共に、弁ハウジングに収容される弁部材が当該弁ハウジングの変形により駆動を阻害される事態を回避して、弁部材の駆動特性を安定させることも可能となる。

請求項５に記載の発明によると、第二筒状部と弁ハウジングとの間の径方向隙間は、第二筒状部の径方向厚さに対して半分以下の間隔に形成される。これにより第二筒状部は、当該第二筒状部の径方向厚さに対して半分以下の間隔の径方向隙間を通すことで、当該第二筒状部への熱変形の集中作用を妨げることなく、弁ハウジングに確実に溶接され得る。したがって、第一筒状部を弁ハウジングから離間させて磁気回路の磁束密度低下を招く変形や、突出部を弁ハウジングから離間させて溶接界面の疲労破壊を招く変形を、コイルハウジングにつき抑制して、弁部材の安定した駆動特性と高い耐久性とを獲得することが可能となる。

請求項６に記載の発明によると、第二筒状部は、第一筒状部の内周面よりも外周側へ凹む凹部を有し、当該凹部の開口を塞ぐ弁ハウジングの外周面と、当該凹部との間に径方向隙間を形成する。これにより径方向隙間は、第二筒状部において第一筒状部の内周面よりも外周側へ凹む凹部を弁ハウジングの外周面により塞ぐことで形成され得るので、第一筒状部への圧入面でもある弁ハウジングの外周面につき、面精度を確保し易い。したがって、弁ハウジングの外周面の面粗さに起因して当該外周面から第一筒状部が離間して磁気回路の磁束密度低下を招くような変形を、コイルハウジングにつき抑制して、弁部材の駆動特性を安定させることが可能となる。

請求項７に記載の発明によると、弁ハウジングは、弁ハウジングの外周面から内周側へ凹む凹部を有し、当該凹部の開口を塞ぐ第二筒状部の内周面と、当該凹部との間に径方向隙間を形成する。これにより径方向隙間は、弁ハウジングの外周面から内周側へ凹む凹部を第二筒状部の内周面により塞ぐことで形成され得るので、弁ハウジングの外周面の加工により当該凹部を形成する作業を容易化して、生産性を高めることが可能となる。

本発明の第一実施形態による燃料噴射弁を示す断面図である。本発明の第一実施形態による燃料噴射弁の要部を拡大して示す断面図である。本発明の第一実施形態による燃料噴射弁の特徴を説明するための模式図である。本発明の第一実施形態による燃料噴射弁の作用効果を説明するための模式図である。本発明の第一実施形態による燃料噴射弁の作用効果を説明するための模式図である。本発明の第二実施形態による燃料噴射弁の要部を拡大して示す断面図である。本発明の第一実施形態による燃料噴射弁の特徴を説明するための模式図である。本発明により解決する課題について説明するための模式図である。本発明により解決する課題について説明するための模式図である。

以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。尚、各実施形態において対応する構成要素には同一の符号を付すことにより、重複する説明を省略する。

（第一実施形態）
図１は、本発明の第一実施形態による燃料噴射弁１０を示している。燃料噴射弁１０は内燃機関１と燃料配管２との間に取付けられ、燃料配管２から供給される燃料を内燃機関１のシリンダ室１ａへ噴射する。尚、本実施形態において燃料噴射弁１０は、ガソリン式内燃機関１のシリンダ室１ａへ燃料噴射するものであるが、例えばガソリン式内燃機関１のシリンダ室１ａと連通する吸気通路へ燃料噴射するものや、ディーゼル式内燃機関１のシリンダ室１ａへ燃料噴射するもの等であってもよい。

（構成）
まず、第一実施形態による燃料噴射弁１０の構成を、図１に基づき説明する。燃料噴射弁１０は、弁ハウジング１１、固定コア２０、可動コア３０、弁部材４０、弾性部材５０，５２、並びに駆動部６０を備えている。

弁ハウジング１１は、パイプ部材１２、入口部材１３及びノズル部材１４等から構成されている。パイプ部材１２は円筒状に形成されており、内燃機関１のシリンダヘッド１ｂ側から燃料配管２側へと向かう軸方向において順に、第一磁性部１２０、非磁性部１２１及び第二磁性部１２２を有している。磁性材からなる各磁性部１２０，１２２と、非磁性材からなる非磁性部１２１とは、例えばレーザ溶接等によって結合されている。かかる結合構造によって非磁性部１２１は、第一磁性部１２０と第二磁性部１２２の間において磁束が短絡するのを防止している。

第二磁性部１２２において非磁性部１２１とは反対側の軸方向端部には、円筒状の入口部材１３が固定されている。入口部材１３は、燃料ポンプ（図示しない）から燃料配管２を通じて供給される燃料が流入するように、燃料流入口１５を内周側に形成している。この燃料流入口１５への供給燃料を濾過するために本実施形態では、入口部材１３の内周側に燃料フィルタ１６が収容されている。

第一磁性部１２０において非磁性部１２１とは反対側の軸方向端部には、ノズル部材１４が固定されている。ノズル部材１４は有底円筒状に形成されており、燃料を流通させる燃料通路１７をパイプ部材１２と共同して形成している。ノズル部材１４は、弁ハウジング１１のパイプ部材１２のうち第一磁性部１２０と共に、シリンダヘッド１ｂの取付孔１ｃ内に挿入されている。ノズル部材１４には、噴孔１８及び弁座１９が設けられている。燃料通路１７に連通する噴孔１８は、ノズル部材１４の中心軸線周りに等間隔をあけて複数設けられ、それぞれ円筒孔状に形成されている。弁座１９は、各噴孔１８よりも燃料上流側において燃料通路１７の周囲に形成されている。

固定コア２０は、磁性材によって円筒状に形成されており、弁ハウジング１１のパイプ部材１２のうち非磁性部１２１及び第二磁性部１２２の内周面に同軸上に固定されている。固定コア２０は、軸方向に貫通する貫通孔２１を、径方向の中央部において円筒孔状に形成している。貫通孔２１は、入口部材１３の燃料流入口１５と連通しており、当該流入口１５への供給燃料が流入する。貫通孔２１の内周側には、第一弾性部材５０が弾性変形可能に収容されていると共に、当該弾性部材５０のセット荷重を調整するためのアジャスティングパイプ２２が圧入によって固定されている。

可動コア３０は、磁性材によって円筒状に形成されており、弁ハウジング１１のパイプ部材１２の内周側に同軸上に収容されて一方の軸方向端面３２を固定コア２０と対向させている。可動コア３０は、弁ハウジング１１のパイプ部材１２のうち非磁性部１２１によって軸方向両側に摺動案内される。これにより可動コア３０の軸方向端面３２は、固定コア２０側への軸方向移動によって当該コア２０に当接可能となっている。

可動コア３０は、軸方向に貫通する軸方向孔３４を、径方向の中央部において円筒孔状に形成している。このような可動コア３０において軸方向孔３４は、固定コア２０側の軸方向端面３２と、固定コア２０とは反対側の軸方向端面３３とに、開口する形となっている。

弁部材４０は、非磁性材によって円形横断面のニードル状に形成されており、弁ハウジング１１のパイプ部材１２及びノズル部材１４の内周側に同軸上に収容されている。弁部材４０は、ノズル部材１４の弁座１９と対向するシート部４１を、ノズル部材１４側の軸方向端部に有している。弁部材４０は、固定コア２０側への軸方向移動によってシート部４１を弁座１９から離座させることで、各噴孔１８を燃料通路１７に対して開放する。また一方、弁部材４０は、固定コア２０とは反対側への軸方向移動によってシート部４１を弁座１９に着座させることで、各噴孔１８を燃料通路１７に対して閉塞する。このように弁部材４０は、軸方向両側への往復移動によって各噴孔１８を開閉することにより、それら噴孔１８からシリンダ室１ａへの燃料噴射を断続可能となっている。

弁部材４０は、シート部４１から固定コア２０側へ向かって軸方向に延伸する円柱状の軸部４２を、当該部材４０の本体部として有している。軸部４２は可動コア３０の軸方向孔３４に同軸上に挿入されて、当該孔３４の内周面に対し軸方向両側に摺動可能となっている。

弁部材４０は、軸部４２から外周側へ突出する円形鍔状の突部４４を、固定コア２０側の軸方向端部に有している。固定コア２０の貫通孔２１よりも小径に形成される突部４４は、当該孔２１に挿入されて第一弾性部材５０と接触している。また、可動コア３０の軸方向孔３４よりも大径に形成される突部４４は、当該コア３０の軸方向端面３２に固定コア２０側から当接可能となっている。

弁部材４０は、軸部４２及び突部４４に跨って燃料孔４６を有している。燃料孔４６は、突部４４のうち第一弾性部材５０との接触面と、軸部４２のうち軸方向孔３４から露出する外周面とに開口している。かかる開口形態によって燃料孔４６は、突部４４の挿入される貫通孔２１と、燃料通路１７との間を連通している。したがって、燃料流入口１５から貫通孔２１へと流入した燃料は、燃料孔４６を経由して燃料通路１７まで届くようになっている。

第一弾性部材５０は金属製の圧縮コイルスプリングからなり、固定コア２０の貫通孔２１の内周側に同軸上に収容されている。第一弾性部材５０の一端部はアジャスティングパイプ２２に係止され、当該弾性部材５０の他端部は弁部材４０の突部４４に係止されている。かかる係止構造により第一弾性部材５０は、アジャスティングパイプ２２と弁部材４０との間で圧縮されて弾性変形することにより、弁部材４０を固定コア２０とは反対側へ付勢する復原力を発生する。

第二弾性部材５２は金属製の圧縮コイルスプリングからなり、弁ハウジング１１のパイプ部材１２のうち第一磁性部１２０の内周側且つ弁部材４０のうち軸部４２の外周側に同軸上に収容されている。第二弾性部材５２の一端部は第一磁性部１２０に係止され、当該弾性部材５２の他端部は可動コア３０の軸方向孔３４に係止されている。かかる係止構造により第二弾性部材５２は、弁ハウジング１１と可動コア３０との間で圧縮されて弾性変形することにより、可動コア３０を固定コア２０側へ付勢する復原力を第一弾性部材５０の復原力よりも小さく発生する。

駆動部６０は、電磁コイル６１、樹脂ボビン６２、コネクタ６４及びコイルハウジング６６等から構成されている。電磁コイル６１は、樹脂ボビン６２に金属線材を巻回してなる。電磁コイル６１は、弁ハウジング１１のパイプ部材１２のうち固定コア２０の外周側となる非磁性部１２１及び第二磁性部１２２の外周側に、同軸上に配置されている。コネクタ６４は、外部の制御回路（図示しない）と電磁コイル６１との間を電気接続するターミナル６４ａを有しており、当該制御回路によって電磁コイル６１への通電が制御されるようになっている。

コイルハウジング６６は、磁性材によって円筒状に形成されており、電磁コイル６１及び弁ハウジング１１の外周側に配置されて当該コイル６１を覆っている。それと共にコイルハウジング６６は、内燃機関１の取付孔１ｃのうち燃料配管２側へ拡径する形に形成された段差面状の支持面１ｄに対し、押付状態にて軸方向に支持されている。ここで、特に本実施形態において弁ハウジング１１の入口部材１３には、燃料配管２から燃料流入口１５へ供給される燃料の圧力によって、支持面１ｄ側となる軸方向のノズル部材１４側へと向かう押付軸力Ｎが作用するようになっている。したがって、本実施形態の燃料噴射弁１０は、かかる押付軸力Ｎの作用によってコイルハウジング６６が支持面１ｄに押付けられる状態下、各噴孔１８からの燃料噴射を断続することになるのである。

ここで、電磁コイル６１が通電によって励磁するときには、コイルハウジング６６、第一磁性部１２０、可動コア３０、固定コア２０及び第二磁性部１２２が共同して形成する磁気回路Ｃ（図３参照）に、磁束が流れる。その結果、互いに対向する可動コア３０と固定コア２０との間に、可動コア３０を固定コア２０側へ吸引して駆動する「磁力」としての磁気吸引力が、発生する。また一方、通電の停止によって電磁コイル６１が消磁するときには、磁気回路Ｃに磁束が流れなくなるため、可動コア３０と固定コア２０との間にて磁気吸引力が消失する。

このように構成された燃料噴射弁１０の開弁作動では、電磁コイル６１への通電が開始されることに応じて、磁気吸引力が可動コア３０に作用する。この磁気吸引力の作用により可動コア３０は、第一弾性部材５０の復原力を受けて突部４４が固定コア２０側の軸方向端面３２と当接している弁部材４０を、当該復原力に抗して押圧する。その結果、軸方向端面３２が固定コア２０と衝突するまで可動コア３０は、弁部材４０と一体となって当該コア２０側へ移動するので、シート部４１が弁座１９から離座して各噴孔１８から燃料が噴射されることになる。

また、開弁作動後における燃料噴射弁１０の閉弁作動では、電磁コイル６１への通電が停止することに応じて、可動コア３０に作用する磁気吸引力が消失する。この磁気吸引力の消失により、第二弾性部材５２よりも大きな復原力を第一弾性部材５０から受ける弁部材４０は、突部４４を軸方向端面３２に当接させて可動コア３０を固定コア２０とは反対側へ押圧する。その結果、シート部４１が弁座１９に着座するので、弁部材４０の移動が停止すると共に、各噴孔１８からの燃料噴射も停止することになる。

（特徴）
次に、第一実施形態による燃料噴射弁１０の特徴について、詳しく説明する。図１，２に示すように、弁ハウジング１１のパイプ部材１２のうち第一磁性部１２０は、支持面１ｄ側となる軸方向のノズル部材１４側へ向かって縮径するように、縮径部１２０ａを形成している。縮径部１２０ａは、コイルハウジング６６を介して支持面１ｄにより支持されている。ここで、特に本実施形態の縮径部１２０ａは、段階的に縮径する段差面状に形成されているが、例えば漸次縮径するテーパ面状等に形成されていてもよい。

コイルハウジング６６は、ノズル部材１４側へ向かう軸方向において順に、コイル収容部６６０、第一筒状部６６２、第二筒状部６６４及び突出部６６６を図２の如く有している。具体的には、有底円筒状のコイル収容部６６０は、電磁コイル６１を径方向の外周側から覆って収容している。

円筒状の第一筒状部６６２は、コイル収容部６６０に対して軸方向の支持面１ｄ側に隣接することで、電磁コイル６１よりも当該支持面１ｄ側に位置している。第一筒状部６６２の内周面６６２ａは、弁ハウジング１１のパイプ部材１２のうち縮径部１２０ａを挟んで支持面１ｄとは反対側に位置する箇所１２０ｂにて、第一磁性部１２０の外周面１２０ｃに圧入されている。これにより、電磁コイル６１への通電に応じて第一筒状部６６２は、図３に磁力線を模式的に示すように、弁部材４０を駆動する磁気吸引力を発生するための磁気回路Ｃを第一磁性部１２０と共に形成する。

図２に示すように円筒状の第二筒状部６６４は、第一筒状部６６２に対して軸方向の支持面１ｄ側に隣接することで、電磁コイル６１から第一筒状部６６２よりも当該支持面１ｄ側へ離れて位置している。第二筒状部６６４には、第一筒状部６６２の内周面６６２ａよりも径方向の外周側へ向かって凹むように、凹部６６５が設けられている。この凹部６６５は、周方向及び軸方向のそれぞれの全域に亘って延伸するように、本実施形態では円環溝状に形成されている。これにより、図３に示すように第二筒状部６６４の径方向厚さＴ２は、第一筒状部６６２における最小の径方向厚さＴ１に対して薄く設定されている。

図２に示すように、弁ハウジング１１のパイプ部材１２のうち第二筒状部６６４に対して径方向の内周側に位置する第一磁性部１２０は、第一筒状部６６２への圧入箇所１２０ｂから縮径部１２０ａに到るまでの間にて、実質的に一定径の外周面１２０ｃを有している。これにより、第二筒状部６６４の凹部６６５の開口６６５ａを塞ぐ第一磁性部１２０の外周面１２０ｃと、当該凹部６６５との間には、例えば数十μｍ等に適宜設定可能な幅の径方向隙間Ｇｒが周方向に連続して形成されている。そして、かかる径方向隙間Ｇｒを通じて第二筒状部６６４は、内周側の第一磁性部１２０に周方向の全域にて溶接されている。

ここで、図３に示すように径方向隙間Ｇｒの間隔Δｒは、上述した第二筒状部６６４の径方向厚さＴ２に対して、半分以下の間隔に設定されている。これにより、第一磁性部１２０に対する溶接を第二筒状部６６４の外周側から径方向隙間Ｇｒを通じて行なっても、当該隙間Ｇｒの間隔Δｒよりも厚い第二筒状部６６４の溶融物を第一磁性部１２０に確実に接触させることができるので、溶接界面Ｗにおける溶接不良が回避され得る。また、第一磁性部１２０において第二筒状部６６４が溶接される箇所１２０ｄについては、最小の径方向厚さＴｖｈが第二筒状部６６４の径方向厚さＴ２よりも厚く設定されることで、剛性が確保されている。

さて、図２に示すように円形鍔状の突出部６６６は、第二筒状部６６４に対して軸方向の支持面１ｄ側に隣接する箇所から、第二筒状部６６４よりも径方向の内周側へ突出している。これにより突出部６６６は、第一筒状部６６２との間に第二筒状部６６４を挟んで位置し、第一磁性部１２０の縮径部１２０ａと支持面１ｄとの間に介装されている。突出部６６６は、第一筒状部６６２とは反対側の軸方向端面６６６ａを支持面１ｄに接触させることで、当該支持面１ｄに全周にて支持されている。それと共に突出部６６６は、支持面１ｄとは反対側の軸方向端面６６６ｂを第一磁性部１２０の縮径部１２０ａに接触させることで、当該縮径部１２０ａに全周にて係合している。

このような特徴的構成の第一実施形態において、弁ハウジング１１のパイプ部材１２にコイルハウジング６６を固定する際には、まず、パイプ部材１２の第一磁性部１２０をコイル収容部６６０側からコイルハウジング６６の第一筒状部６６２の内周側に圧入する。かかる圧入により、コイルハウジング６６の突出部６６６を第一磁性部１２０の縮径部１２０ａに係合させた後、コイルハウジング６６の第二筒状部６６４を、第一磁性部１２０のうち当該筒状部６６４の内周側箇所１２０ｄに径方向隙間Ｇｒを介して溶接する。

ここで、例えば本実施形態では、第二筒状部６６４の外周側からレーザ光を径方向に照射して、その光エネルギーにより第二筒状部６６４を溶融させる。このとき第二筒状部６６４の溶融物は、径方向隙間Ｇｒを通じて第一磁性部１２０の上記内周側箇所１２０ｄに接触して当該箇所１２０ｄを溶融させるので、その後の冷却固化によって溶接が完了することになる。尚、例えば、磁性材としてのステンレス鋼よりなる第一磁性部１２０及びコイルハウジング６６を、径方向隙間Ｇｒを通して溶接する場合には、ＹＡＧレーザ等を用いた溶接方法が採用される。

こうした本実施形態の溶接は、第一磁性部１２０の圧入による緊迫力が第一筒状部６６２に作用した状態下、径方向隙間Ｇｒにより緊迫力の作用が軽減されている第二筒状部６６４と第一磁性部１２０との間にて、行なわれる。その結果、図４，５に示すようにコイルハウジング６６の熱変形は、緊迫力の作用が軽減されているのみならず、第一筒状部６６２及び第一磁性部１２０の溶接箇所１２０ｄよりも薄肉となっている第二筒状部６６４に、集中し易くなる。即ち、第一磁性部１２０の圧入から逃がされている低剛性の第二筒状部６６４によれば、溶接熱による歪みを吸収することができるのである。ここで図４は、第二筒状部６６４が内周側の径方向隙間Ｇｒへ向かって熱変形する場合の例を示し、また図５は、第二筒状部６６４が径方向隙間Ｇｒとは反対側の外周側へ向かって熱変形する場合の例を示している。

これら図４，５のいずれの場合でも、緊迫力の作用側となる第一筒状部６６２と第一磁性部１２０の圧入箇所１２０ｂとにおいては、周面６６２ａ，１２０ｃ同士を離間させるような熱変形は抑制され得るので、それら周面６６２ａ，１２０ｃの密着性が維持され得る。したがって、周面６６２ａ，１２０ｃ同士の離間に起因した磁気回路Ｃの磁束密度低下を回避して、当該回路Ｃが発生する磁気吸引力により弁部材４０の安定した駆動特性を実現することが可能となる。

また、緊迫力の作用する第一筒状部６６２との間に第二筒状部６６４を挟んで突出部６６６を有するコイルハウジング６６では、第二筒状部６６４への熱変形集中により、第一磁性部１２０の縮径部１２０ａから当該突出部６６６を離間させるような変形は抑制され得る。これにより、鍔状突出部６６６が縮径部１２０ａに全周係合して弁ハウジング１１を軸方向に支持する状態は、第二筒状部６６４の変形に拘らずに確保される。このように弁ハウジング１１が支持面１ｄ側の突出部６６６によって軸方向支持されることによれば、弁ハウジング１１に作用する支持面１ｄ側への押付軸力Ｎを当該突出部６６６によって確実に受け止めることができる。したがって、第二筒状部６６４と第一磁性部１２０との溶接界面Ｗにおいては、押付軸力Ｎに起因してせん断応力による疲労破壊が発生することを抑制して、高い耐久性を確保することが可能となる。

以上の他、図３の如く第一筒状部６６２が圧入箇所１２０ｂと共に形成する磁気回路Ｃは、当該筒状部６６２よりも電磁コイル６１から離れた第二筒状部６６４が溶接箇所１２０ｄと共に形成する溶接界面Ｗから、溶接ばらつきの影響を受け難い。また、第二筒状部６６４において第一筒状部６６２の内周面６６２ａよりも凹んだ凹部６６５を、第一磁性部１２０の外周面１２０ｃにより塞いで径方向隙間Ｇｒを形成することから、第一筒状部６６２への圧入面でもある当該外周面１２０ｃにつき面精度の確保が容易となる。さらにまた、溶接箇所１２０ｄが第二筒状部６６４よりも厚肉に形成されて剛性を確保されている第一磁性部１２０によれば、溶接熱によっては変形し難い。これらによれば、溶接界面Ｗの溶接ばらつきや外周面１２０ｃの面粗さに起因する磁気回路Ｃの磁束密度低下と、第一磁性部１２０の変形に起因する弁部材４０の駆動阻害とを、いずれも抑制し得る。したがって、このことによっても、弁部材４０の駆動特性を安定させることが可能となるのである。

（第二実施形態）
図６，７に示すように本発明の第二実施形態は、第一実施形態の変形例である。図６に示す第二実施形態において、コイルハウジング６６の第二筒状部６６４と弁ハウジング１１の第一磁性部１２０との間の径方向隙間Ｇｒは、第二筒状部６６４側ではなく第一磁性部１２０側に設けた凹部１２５によって、形成されている。

具体的に凹部１２５は、第一磁性部１２０の外周面１２０ｃから径方向の内周側へ向かって凹んでいる。本実施形態において凹部１２５は、周方向の全域に亘って延伸し且つ軸方向では第二筒状部６６４の内周側箇所１２０ｄの全域に亘って延伸する円環溝状に、形成されている。これに対して第二筒状部６６４の内周面６６４ａは、軸方向の全域で実質的に一定径の円筒孔状に、形成されている。こうした構成により本実施形態では、第一磁性部１２０の凹部１２５の開口１２５ａを塞ぐ第二筒状部６６４の内周面６６４ａと、当該凹部１２５との間に、周方向に連続する径方向隙間Ｇｒが形成されている。そして、かかる径方向隙間Ｇｒを通じて第二筒状部６６４は、本実施形態においても、内周側の第一磁性部１２０に周方向の全域にて溶接されているのである。

尚、図７に示すように本実施形態では、第二筒状部６６４の外周面６６４ｂが第一筒状部６６２の外周面６６２ｂよりも凹んで形成されていることにより、第二筒状部６６４の径方向厚さＴ２が第一筒状部６６２の最小の径方向厚さＴ１よりも薄く設定されている。また、かかる第二筒状部６６４の径方向厚さＴ２に対しては、径方向隙間Ｇｒの間隔Δｒが半分以下の間隔となるように且つ第一磁性部１２０の溶接箇所１２０ｄの径方向厚さＴｖｈが薄くなるように、設定されている。

以上説明した第二実施形態によると、第一実施形態に準じて、弁部材４０の安定した駆動特性と高い耐久性との獲得が可能になると共に、第一磁性部１２０の外周面１２０ｃの加工により凹部１２５の形成作業を容易化して、生産性を高めることも可能となる。

（他の実施形態）
以上、本発明の複数の実施形態について説明したが、本発明はそれらの実施形態に限定して解釈されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において種々の実施形態に適用することができる。

具体的には、第一及び第二実施形態においてコイルハウジング６６の第二筒状部６６４と弁ハウジング１１の第一磁性部１２０との溶接は、レーザ溶接以外にも、例えばアーク溶接やプラズマ溶接等により行なってもよい。また、第一実施形態の凹部６６５と第二実施形態の凹部１２５とを組み合わせることで、コイルハウジング６６の第二筒状部６６４と弁ハウジング１１の第一磁性部１２０との間の径方向隙間Ｇｒを形成してもよい。さらにまた、第二実施形態において第二筒状部６６４の外周面６６４ｂと第一筒状部６６２の外周面６６２ｂとを、実質的に一定径の円筒面状に連続させて形成してもよい。

１内燃機関、１ｃ取付孔、１ｄ支持面、２燃料配管、１０燃料噴射弁、１１弁ハウジング、１２パイプ部材、１３入口部材、１４ノズル部材、１８噴孔、２０固定コア、３０可動コア、４０弁部材、５０第一弾性部材、５２第二弾性部材、６０駆動部、６１電磁コイル、６２樹脂ボビン、６４コネクタ、６６コイルハウジング、１２０第一磁性部、１２０ａ縮径部、１２０ｂ圧入箇所、１２０ｃ外周面、１２０ｄ溶接箇所、１２１非磁性部、１２２第二磁性部、１２５，６６５凹部、１２５ａ，６６５ａ開口、６６０コイル収容部、６６２第一筒状部、６６２ａ内周面、６６２ｂ外周面、６６４第二筒状部、６６４ａ内周面、６６４ｂ外周面、６６６突出部、６６６ａ，６６６ｂ軸方向端面、Ｃ磁気回路、Ｇｒ径方向隙間、Ｎ押付軸力、Ｗ溶接界面、Δｒ間隔

Claims

燃料配管から供給される燃料の圧力により内燃機関の支持面に押付けられる状態下、噴孔から前記内燃機関への燃料噴射を弁部材の往復移動により断続する燃料噴射弁であって、
前記弁部材を収容し、前記燃料配管からの供給燃料の圧力により前記支持面側へ向かって押付軸力が作用する筒状の弁ハウジングと、
前記弁ハウジングの外周側に配置され、前記弁部材を駆動する磁力を通電により発生する電磁コイルと、
前記電磁コイルを外周側から覆い、前記支持面に支持されるコイルハウジングと、
を備えた燃料噴射弁において、前記コイルハウジングは、
前記電磁コイルよりも支持面側にて前記弁ハウジングが内周側に圧入され、前記電磁コイルへの通電に応じて前記磁力を発生させるための磁気回路を前記弁ハウジングと共に形成する第一筒状部と、
前記第一筒状部に対して前記支持面側に隣接し、内周側の前記弁ハウジングとの間に形成する径方向隙間を通じて当該弁ハウジングと溶接される第二筒状部と、
前記第一筒状部との間に挟む前記第二筒状部よりも内周側へ突出して前記支持面に接触し、当該支持面とは反対側にて前記弁ハウジングに係合する突出部と、
を有することを特徴とする燃料噴射弁。
前記弁ハウジングは、前記支持面側へ向かって縮径する縮径部を有し、当該縮径部に鍔状の前記突出部が係合することを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射弁。
前記第二筒状部の径方向厚さは、前記第一筒状部の径方向厚さよりも薄いことを特徴とする請求項１又は２に記載の燃料噴射弁。
前記第二筒状部の径方向厚さは、前記弁ハウジングにおいて前記第二筒状部が溶接される箇所の径方向厚さよりも薄いことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の燃料噴射弁。
前記第二筒状部と前記弁ハウジングとの間の前記径方向隙間は、前記第二筒状部の径方向厚さに対して半分以下の間隔に形成され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燃料噴射弁。
前記第二筒状部は、前記第一筒状部の内周面よりも外周側へ凹む凹部を有し、当該凹部の開口を塞ぐ前記弁ハウジングの外周面と、当該凹部との間に前記径方向隙間を形成することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の燃料噴射弁。
前記弁ハウジングは、前記弁ハウジングの外周面から内周側へ凹む凹部を有し、当該凹部の開口を塞ぐ前記第二筒状部の内周面と、当該凹部との間に前記径方向隙間を形成すること特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の燃料噴射弁。