JP2012154478A - 電磁駆動装置及び高圧ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】磁気特性と耐食性を共に高めることの可能な電磁駆動装置を提供する。
【解決手段】高圧ポンプのポンプボディ１１に接続される接続部材７６は、固定コア８０の吸入弁側に可動コア８１を往復移動可能に収容し供給通路１００の燃料が流入する可動コア室７４を有する。コイル７３の径方向外側を覆うケース６０は、軸方向の吸入弁側が接続部材７６に接続され、軸方向の吸入弁と反対側が固定コア８０に接続されることで、固定コア８０、可動コア８１および接続部材７６と共にコイル７３の励磁する磁界の磁束が流れる磁気回路を形成する。固定コア８０及び可動コア８１を形成するステンレス鋼の飽和磁束密度は、ケース６０を形成するステンレス鋼の飽和磁束密度よりも大きい。これにより、電磁駆動装置７０の耐食性を高めると共に、磁気吸引力を大きくすることができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、電磁駆動装置及びこれを用いた高圧ポンプに関する。

従来、内燃機関に燃料を供給する燃料供給系統に設けられ、燃料を加圧する高圧ポンプが知られている。燃料タンクから高圧ポンプの供給通路に供給された燃料は、高圧ポンプの備えるプランジャの下降により加圧室に吸入され、プランジャの上昇により加圧圧送される。
高圧ポンプの加圧室に燃料を供給する供給通路を吸入弁が開閉する。この吸入弁の開閉を電磁駆動装置が駆動制御する。電磁駆動装置は、プランジャが下死点から上死点に移動する途中まで吸入弁を開弁状態に維持することで供給通路を開放する。これにより、加圧室に吸入された燃料の一部が供給通路に排出される。また、電磁駆動装置はプランジャが下死点から上死点に移動する途中で吸入弁を閉弁状態として供給通路を閉塞する。これにより、高圧ポンプから内燃機関に適量の燃料が加圧圧送される。

特許文献１では、電磁駆動装置（特許文献１では「ソレノイド１００」）を構成する固定コア及び可動コア（特許文献１では「鉄心１０６，１０７」）を鉄から形成し、固定コア、可動コア及びコイルの径方向外側を覆うケース（特許文献１では「ケース部材１０３」）をステンレスから形成している。

特開２００８−１５１１５４号公報

ところで、一般に高圧ポンプに用いられる電磁駆動装置は、可動コアを往復移動可能に収容する可動コア室に燃料が流入する。このため、特許文献１のように、可動コア及び可動コア室に露出する固定コアを鉄から形成すると、燃料による腐食を生じる。このため、高圧ポンプに用いられる電磁駆動装置は、可動コア及び固定コアを耐食性を有するステンレス鋼から形成することで、燃料による腐食を抑制している。このため、鉄から形成した可動コア及び固定コアを備えたものと比較して、磁気特性が低下するおそれがある。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、磁気特性と耐食性を共に高めることの可能な電磁駆動装置及びこれを用いた高圧ポンプを提供することを目的とする。

請求項１に係る発明によると、高圧ポンプに用いられる電磁駆動装置は、プランジャの往復移動により燃料が加圧される加圧室に燃料を供給する供給通路を開放又は閉塞する吸入弁を駆動制御する。電磁駆動装置は、コイル、固定コア、可動コア、接続部材及びケースを備える。ステンレス鋼から形成される固定コアは、通電により磁界を生じるコイルの径内方向に設けられる。ステンレス鋼から形成される可動コアは、コイルの励磁する磁界により固定コアに磁気吸引されることで吸入弁を開弁方向又は閉弁方向に移動する。高圧ポンプのポンプボディに接続される接続部材は、固定コアの吸入弁側に可動コアを往復移動可能に収容する可動コア室を有する。ステンレス鋼から形成されるケースは、固定コア、可動コアおよび接続部材と共にコイルの励磁する磁界の磁束が流れる磁気回路を形成する。固定コア及び可動コアの飽和磁束密度は、ケースの飽和磁束密度よりも大きい。
固定コア、可動コアおよびケースをステンレス鋼で形成することで、電磁駆動装置の耐食性を高めることができる。また、固定コア及び可動コアをケースよりも飽和磁束密度の高いステンレス鋼で形成することで、磁気吸引力を大きくし、電磁駆動装置の磁気特性を高めることができる。
なお、固定コアと可動コアとは、同一の材料から形成されてもよく、異なる材料から形成されてもよい。

請求項２に係る発明によると、ケースを形成するステンレス鋼は、固定コア及び可動コアを形成するステンレス鋼よりも耐食性が高い。
一般に車両に用いられる電磁駆動装置のケースは、外気に曝されることから、塩水、融雪剤などの塩化物イオンが付着するので、腐食に関して厳しい環境下にある。一方、可動コアは燃料が充満する可動コア室に収容され、固定コアはその可動コア室に露出するので、塩化物イオンの影響を受けにくい。このため、固定コア及び可動コアよりも耐食性が高いステンレス鋼からケースを形成することで、電磁駆動装置の外観上の品質を高めることができる。

請求項３に係る発明によると、接続部材はステンレス鋼から形成される。固定コア及び可動コアの飽和磁束密度は、接続部材の飽和磁束密度よりも大きい。また、接続部材を形成するステンレス鋼は、固定コア及び可動コアを形成するステンレス鋼よりも耐食性が高い。
これにより、接続部材が外気に曝される場合、電磁駆動装置の磁気特性を高めると共に、外観上の品質を高めることができる。

請求項４に係る発明によると、固定コア及び可動コアは、Ｃｒ含有量０ｗｔ％を超え１５ｗｔ％未満のステンレス鋼から形成される。一方、ケースは、Ｃｒ含有量１５ｗｔ％以上のステンレス鋼から形成される。
Ｃｒ含有量１５ｗｔ％未満のステンレス鋼は、Ｃｒ含有量１５ｗｔ％以上のステンレス鋼と比較して、飽和磁束密度が高い。一方、Ｃｒ含有量１５ｗｔ％以上のステンレス鋼は、Ｃｒ含有量１５ｗｔ％未満のステンレス鋼と比較して、耐食性が高い。そこで、電磁駆動装置の磁気吸引力に大きく影響を与える固定コア及び可動コアをＣｒ含有量１５ｗｔ％未満のステンレス鋼から形成する。一方、電磁駆動装置の外観品質に大きく影響を与えるケースをＣｒ含有量１５ｗｔ％以上のステンレス鋼から形成する。このように、固定コア、可動コア及びケースの材料を使い分けることで、電磁駆動装置の磁気特性を高めると共に、耐食性を高めることができる。

請求項５に係る発明によると、接続部材は、Ｃｒ含有量１５ｗｔ％以上のステンレス鋼から形成される。
これにより、接続部材が外気に曝される場合、その耐食性を高めることができる。

請求項６に係る発明によると、電磁駆動装置は、固定コアの軸方向の可動コアと反対側を外気から遮断し、固定コアよりも耐食性の高い材料から形成されるカバーを備える。
これにより、外気に曝される固定コアの軸方向の端部を耐食性の高いカバーで覆うことで、固定コアの磁気性能を維持しつつ、電磁駆動装置の外観上の品質を高めることができる。

請求項７に係る発明によると、電磁駆動装置は、可動コアと固定コアとの間に設けられ、可動コアを吸入弁側へ付勢する付勢手段を備える。固定コアは、付勢手段を収容する収容室を有する。固定コアの軸方向の長さは、付勢手段の収容室の軸方向の長さよりも長い。
これにより、固定コアの断面積の減少を抑制することで、固定コアの磁気性能を維持することができる。

請求項８に係る発明によると、カバーは、Ｃｒ含有量１５ｗｔ％以上のステンレス鋼から形成される。
これにより、電磁駆動装置の耐食性を高めることができる。

請求項９に係る発明によると、ケース及びカバーは、同一材料から一体に形成される。
これにより、電磁駆動装置の部品点数を削減すると共に、磁気特性と耐食性を高めることができる。

請求項１０に係る発明によると、固定コアの軸方向の可動コア側の磁気吸引部は、固定コアとケースとが接続する接続部、またはカバーとケースとが接続する接続部よりも面積が小さい。
これにより、ケースまたはカバーを流れる磁束密度よりも、固定コアを流れる磁束密度を強くすることが可能になる。したがって、固定コアと可動コアとの磁気吸引力を強くすることができる。

請求項１１に係る発明によると、固定コア及び可動コアは、ＳＵＳ４０５から形成される。一方、ケース、接続部材及びカバーは、ＳＵＳ４３０から形成される。
固定コア及び可動コアを形成するＣｒ含有量１５ｗｔ％未満のステンレス鋼として、ＳＵＳ４０５が例示される。一方、ケース、接続部材及びカバーを形成するＣｒ含有量１５ｗｔ％以上のステンレス鋼として、ＳＵＳ４３０が例示される。

請求項１２に係る発明によると、固定コアは、軸方向の可動コアと反対側がコーティング、メッキ処理または塗装されることで、外気から遮断される。
これにより、外気に曝される固定コアの軸方向の端部をコーティング、メッキ処理または塗装することで、腐食を抑制することができる。したがって、固定コアの磁気性能を維持しつつ、耐食性を高め、電磁駆動装置の外観上の品質を向上することができる。
なお、コーティング、メッキ処理または塗装は、電磁駆動装置の構成部品を全て組み付け後、電磁駆動装置全体または溶接個所に行ってもよい。ステンレスは、溶接の熱により、クロムの含有率が減少し、腐食しやすくなる。したがって、電磁駆動装置の構成部品の組み付け後、全体塗装等を行うことで、腐食を抑制し、電磁駆動装置の外観上の品質を向上することができる。

請求項１３に係る発明によると、カバーは、樹脂から形成される。
カバーを形成する耐食性の高い材料として、樹脂が例示される。

請求項１４に係る発明によると、請求項１〜１３に記載の電磁駆動措置において、固定コア及び可動コアの飽和磁束密度がケースの飽和磁束密度よりも大きいことに代えて、固定コア及び可動コアの透磁率がケースの透磁率よりも大きい。
固定コア及び可動コアをケースよりも透磁率の大きいステンレス鋼で形成することで、磁気吸引力を大きくし、電磁駆動装置の磁気特性を高めることができる。

請求項１５に係る発明によると、高圧ポンプは、プランジャ、ポンプボディ、吸入弁及び請求項１〜１４のいずれか一項に記載の電磁駆動装置を備える。
これにより、高圧ポンプは、磁気特性と耐食性を共に高めることができる。

本発明の第１実施形態による電磁駆動装置の用いられる高圧ポンプの断面図である。 本発明の第１実施形態による電磁駆動装置の断面図である。 本発明の第１実施形態による電磁駆動装置に用いられるステンレス鋼の特性図である。 本発明の第１実施形態による電磁駆動装置と比較例による電磁駆動装置の特性図である。 本発明の第２実施形態による電磁駆動装置の断面図である。 本発明の第３実施形態による電磁駆動装置の断面図である。 本発明の第４実施形態による電磁駆動装置の断面図である。 本発明の第５実施形態による電磁駆動装置の断面図である。 本発明の第６実施形態による電磁駆動装置の断面図である。 本発明の第７実施形態による電磁駆動装置の断面図である。 本発明の第８実施形態による電磁駆動装置の断面図である。 本発明の第９実施形態による電磁駆動装置の断面図である。 本発明の第１０実施形態による電磁駆動装置の断面図である。 本発明の第１１実施形態による電磁駆動装置の断面図である。 本発明の第１２実施形態による電磁駆動装置の断面図である。

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。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態による電磁駆動装置の用いられる高圧ポンプを図１〜図４に示す。本実施形態の高圧ポンプ１０は、車両に搭載され、燃料タンクから低圧ポンプによって汲み上げられた燃料を加圧し、インジェクタが接続されるデリバリパイプへ吐出する。デリバリパイプに蓄圧された高圧燃料は、インジェクタから内燃機関の各気筒に噴射供給される。

高圧ポンプ１０は、ポンプボディ１１、プランジャ１３、ダンパ室２０１、吸入弁部３０、電磁駆動装置７０及び吐出弁部９０などを備えている。
ポンプボディ１１とプランジャ１３について説明する。
ポンプボディ１１は、例えばステンレス鋼から形成されている。ポンプボディ１１には、円筒状のシリンダ１４が設けられている。シリンダ１４には、プランジャ１３が軸方向に往復移動可能に収容されている。プランジャ１３は、シリンダ１４の深部に形成された加圧室１２１に臨むように設けられている。プランジャ１３の加圧室１２１と反対側の端部１７は、スプリング座１８と結合している。スプリング座１８とオイルシールホルダ２５との間には、スプリング１９が設けられている。このスプリング１９の弾性力により、スプリング座１８は図示しないエンジンのカムシャフトの方向へ付勢される。これにより、プランジャ１３は、図示しないタペットを介してカムシャフトのカムと接することで軸方向に往復移動する。プランジャ１３の往復移動により、加圧室１２１の容積が変化することで燃料が吸入、加圧される。

次に、ダンパ室２０１について説明する。
ポンプボディ１１には、シリンダ１４の反対側に突出する筒状の筒部２０５が設けられている。筒部２０５に有底筒状のカバー２００が被さることで、ダンパ室２０１が形成される。
ダンパ室２０１には、パルセーションダンパ２１０、第１支持部材２１１、第２支持部材２１２及び波ばね２１３が収容されている。
パルセーションダンパ２１０は、２枚の金属ダイアフラムから構成され、内部に所定圧の気体が密封されている。パルセーションダンパ２１０は、２枚の金属ダイアフラムがダンパ室２０１の圧力変化に応じて弾性変形することで、ダンパ室２０１の燃圧脈動を低減する。

第１支持部材２１１と第２支持部材２１２は、筒状に形成され、パルセーションダンパ２１０を上下から挟持している。第１支持部材２１１は、ダンパ室２０１の底に設けられた溝部１１０に嵌入している。これにより、第１支持部材２１１は、径方向の移動が制限される。
波ばね２１３は、第２支持部材２１２とカバー２００との間に設けられている。波ばね２１３は、第２支持部材２１２を溝部１１０側に押圧している。これにより、第２支持部材２１２、パルセーションダンパ２１０及び第１支持部材２１１がダンパ室２０１内に固定される。
第１支持部材２１１は、径方向に燃料を通す孔を有している。これにより、第１支持部材２１１の内側と外側とを燃料が流れる。

ダンパ室２０１は、図示しない燃料通路を通じて図示しない燃料入口と連通している。この燃料入口には図示しない燃料タンクから燃料が供給される。したがって、ダンパ室２０１は、燃料入口から燃料通路を通じて燃料タンクの燃料が供給される。

続いて、吸入弁部３０について説明する。
ポンプボディ１１には、シリンダ１４の中心軸と略垂直に筒部１５が設けられている。筒部１５の開口を接続部材７６が覆うことで、ダンパ室２０１から加圧室１２１までの供給通路１００が区画される。その供給通路１００の加圧室１２１側に弁ボディ３１が収容されている。弁ボディ３１は、係止部材２０によって供給通路１００内に固定されている。弁ボディ３１の内側には、逆テーパ状の円周面を有する弁座３４が形成されている。
吸入弁４０は弁ボディ３１の内側に配置されている。吸入弁４０は、その弁体から軸方向に延びる軸部４５が弁ボディ３１の底部に設けられた孔３２の内壁に案内されて往復移動する。吸入弁４０は、弁座３４から離座することで供給通路１００を開放し、弁座３４に着座することで供給通路１００を閉塞する。

ストッパ５０は、弁ボディ３１の内壁に固定されている。このストッパ５０は、吸入弁４０の開弁方向（図１の右方向）への移動を規制する。ストッパ５０の内側と吸入弁４０の端面との間には第１スプリング２１が設けられている。第１スプリング２１は、吸入弁４０を閉弁方向（図１の左方向）へ付勢している。
ストッパ５０には、ストッパ５０の軸に対して傾斜する傾斜通路１０２が周方向に複数形成されている。この傾斜通路１０２を通り、加圧室１２１と弁ボディ３１の内側の通路とを燃料が流れる。

次に電磁駆動装置７０について図１及び図２を参照して説明する。
電磁駆動装置７０を構成する接続部材７６、固定コア８０、可動コア８１およびケース６０は磁性体から形成され、コイル７３が励磁する磁界の磁束が流れる磁気回路を構成している。

接続部材７６は、ポンプボディ１１の筒部１５に取り付けられ、その筒部１５の開口を塞いでいる。接続部材７６は、固定コア８０及び可動コア８１よりも耐食性の高いフェライト系のステンレス鋼から形成される。具体的に、接続部材７６は、Ｃｒ含有量１５ｗｔ％以上のステンレス鋼のうち、例えばＳＵＳ４３０から形成される。接続部材７６の筒部１５の反対側に円筒状の可動コア室７４が設けられている。
この可動コア室７４に可動コア８１は軸方向に往復移動可能に収容されている。可動コア８１は、ケース６０及び接続部材７６よりも飽和磁束密度または透磁率の高いフェライト系のステンレス鋼から形成される。具体的に、可動コア８１は、Ｃｒ含有量１５ｗｔ％未満のステンレス鋼のうち、例えばＳＵＳ４０５から形成される。なお、可動コア８１は、好ましくは、ＤＳＵＳ１３Ａ（デンソーステンレス鋼Ｃｒ含有量１３ｗｔ％アルミ添加）から形成される。可動コア８１は、軸方向に通じる複数の呼吸孔８２を有している。呼吸孔８２を通じ、可動コア８１の軸方向の一方と他方を燃料が流通する。
接続部材７６の中央に設けられた孔の内壁には、筒状のガイド筒７５が固定されている。このガイド筒７５の径内側にニードル４１が往復移動可能に設けられている。ニードル４１は、一方の端部が可動コア８１に固定され、他方の端部が吸入弁４０の軸部４５の端面に当接可能である。ニードル４１の径外方向の外壁に設けられた切り欠き４２を経由し、供給通路１００から可動コア室７４に燃料が流入する。

固定コア８０は、コイル７３の径内方向で、可動コア８１の吸入弁４０と反対側に設けられている。固定コア８０は、ケース６０及び接続部材７６よりも飽和磁束密度または透磁率の高いフェライト系のステンレス鋼から形成される。具体的に、固定コア８０は、Ｃｒ含有量１５ｗｔ％未満のステンレス鋼のうち、例えばＳＵＳ４０５から形成される。なお、固定コア８０は、好ましくは、ＤＳＵＳ１３Ａから形成される。固定コア８０と接続部材７６との間に非磁性材料から形成された筒部材８５が設けられている。筒部材８５は、固定コア８０と接続部材７６との間の磁束の短絡を抑制し、可動コア８１と固定コア８０との間に流れる磁束量を増加する。筒部材８５の径方向内側に固定コア８０と可動コア８１との磁気ギャップが形成される。
固定コア８０は、可動コア８１側の端部に開口する第１収容室８３を有する。また、可動コア８１は、固定コア８０側の端部に開口する第２収容室８４を有する。固定コア８０の第１収容室８３と可動コア８１の第２収容室８４とに第２スプリング２２が収容されている。第２スプリング２２は、第１スプリング２１が吸入弁４０を閉弁方向に付勢する力よりも強い力で、可動コア８１を開弁方向へ付勢している。
なお、第１収容室８３が特許請求の範囲に記載の「収容室」に相当し、第２スプリング２２が特許請求の範囲に記載の「付勢手段」に相当する。

固定コア８０の径方向外側に樹脂から形成されたボビン７８が設けられている。そのボビン７８にコイル７３が巻回されている。コイル７３の径外側に樹脂から形成されたコネクタ７７が設けられ、径方向の一方へ延びている。コネクタ７７の端子７７１を通じてコイル７３に通電されると、コイル７３は磁界を生じる。
コイル７３の径方向外側を筒状のケース６０が覆い、電磁駆動装置７０を外気から遮蔽している。ケース６０は、固定コア８０及び可動コア８１よりも耐食性の高いフェライト系のステンレス鋼から形成される。具体的に、ケース６０は、Ｃｒ含有量１５ｗｔ％以上のステンレス鋼のうち、例えばＳＵＳ４３０から形成される。ケース６０は、軸方向の吸入弁４０側が接続部材７６に溶接などにより接続されている。また、ケース６０は、軸方向吸入弁４０と反対側が固定コア８０に溶接などにより接続されている。ケース６０の径方向に形成された開口からコネクタ７７が延出している。

コイル７３に通電していないとき、可動コア８１と固定コア８０とは、第２スプリング２２の弾性力により互いに離れている。これにより、可動コア８１と一体のニードル４１が加圧室１２１側へ移動し、ニードル４１の端面が吸入弁４０を押圧することで吸入弁４０が開弁する。
コイル７３に通電されると、固定コア８０、可動コア８１、接続部材７６及びケース６０によって形成される磁気回路に磁束が流れ、可動コア８１が第２スプリング２２の弾性力に抗し、固定コア８０側に磁気吸引される。これにより、ニードル４１は、吸入弁４０に対する押圧力を解除する。ケース６０と固定コア８０との接続部は、固定コア８０の軸方向可動コア８１側の磁気吸引部８６よりも面積が大きい。これにより、ケース６０から固定コア８０に流れる磁束は、固定コア８０の可動コア８１側端面の磁気吸引部８６で集約され、磁束密度が大きくなる。

次に可変容積室１２２について図１を参照して説明する。
プランジャ１３は、小径部１３１及び大径部１３３を有している。小径部１３１と大径部１３３との接続部分に段差面１３２が形成される。段差面１３２に向き合うように、略円環状のプランジャストッパ２３が設けられている。
プランジャストッパ２３は、加圧室１２１側の端面がポンプボディ１１に当接している。プランジャ１３は、プランジャストッパ２３の中央部に設けられた孔２３３に挿通している。プランジャストッパ２３は、径方向に放射状に延びる複数の溝路２３２を有している。
プランジャ１３の段差面１３２、小径部１３１の外壁、シリンダ１４の内壁、プランジャストッパ２３およびシール部材２４に囲まれる略円環状の空間により可変容積室１２２が形成される。

ポンプボディ１１には、シリンダ１４が開口する側の外壁に、加圧室１２１側へ略円環状に凹む凹部１６が設けられている。凹部１６には、オイルシールホルダ２５が嵌め込まれている。オイルシールホルダ２５は、プランジャストッパ２３との間にシール部材２４を挟んで、ポンプボディ１１に固定されている。シール部材２４は、小径部１３１周囲の燃料油膜の厚さを規制し、プランジャ１３の摺動によるエンジンへの燃料のリークを抑制する。オイルシールホルダ２５の加圧室１２１と反対側の端部には、オイルシール２６が装着されている。オイルシール２６は、小径部１３１周囲のオイル油膜の厚さを規制し、プランジャ１３の摺動によるオイルのリークを抑制する。

オイルシールホルダ２５とポンプボディ１１との間には、筒状通路１０６とこの筒状通路１０６に連通する環状通路１０７が形成されている。筒状通路１０６はプランジャストッパ２３の溝路２３２に連通している。環状通路１０７はポンプボディ１１に形成された戻し通路１０８を経由してダンパ室２０１に連通している。このように、溝路２３２、筒状通路１０６、環状通路１０７及び戻し通路１０８が順に連通することで、可変容積室１２２とダンパ室２０１とが連通する。

次に吐出弁部９０について説明する。
吐出弁部９０は、吐出弁９２、規制部材９３、スプリング９４などから構成されている。
ポンプボディ１１には、シリンダ１４の中心軸と略垂直に吐出通路１１４が形成されている。吐出通路１１４は加圧室１２１と燃料出口９１とを連通している。
吐出弁９２は、有底筒状に形成され、吐出通路１１４に往復移動可能に収容されている。吐出弁９２は、弁座９５に着座することで吐出通路１１４を閉塞し、弁座９５から離座することで吐出通路１１４を開放する。
吐出弁９２の燃料出口９１側に設けられた筒状の規制部材９３は、吐出通路１１４の内壁に固定されている。規制部材９３は、吐出弁９２の燃料出口９１側への移動を規制する。
スプリング９４は、一端が規制部材９３に当接し、他端が吐出弁９２に当接している。スプリング９４は、吐出通路１１４の内壁に形成される弁座９５側へ吐出弁９２を付勢している。規制部材９３の設置位置によって、スプリング９４のばね荷重を変化させることで吐出弁９２の開弁圧を調整することができる。

加圧室１２１の燃料の圧力が上昇し、加圧室１２１側の燃料から吐出弁９２が受ける力がスプリング９４のばね力と弁座９５の下流側の燃料から受ける力との和よりも大きくなると、吐出弁９２は弁座９５から離座する。これにより、加圧室１２１から吐出通路１１４を通り、燃料出口９１から燃料が吐出される。
一方、加圧室１２１の燃料の圧力が低下し、加圧室１２１側の燃料から吐出弁９２が受ける力がスプリング９４のばね力と弁座９５の下流側の燃料から受ける力との和よりも小さくなると、吐出弁９２は弁座９５に着座する。これにより、弁座９５の下流側の燃料が加圧室１２１へ逆流することが防止される。

次に高圧ポンプ１０の作動について説明する。
（１）吸入行程
カムシャフトの回転により、プランジャ１３が上死点から下死点に向かって下降すると、加圧室１２１の容積が増加し、燃料が減圧される。吐出弁９２は弁座９５に着座し、吐出通路１１４を閉塞する。
一方、吸入弁４０は、加圧室１２１と供給通路１００との差圧により、第１スプリング２１の付勢力に抗して加圧室１２１側へ移動し、開弁状態となる。このとき、コイル７３への通電は停止されているので、可動コア８１と一体のニードル４１は第２スプリング２２の付勢力により加圧室１２１側へ移動する。したがって、ニードル４１と吸入弁４０とが当接し、吸入弁４０は開弁状態を維持する。これにより、供給通路１００から加圧室１２１に燃料が吸入される。

吸入行程では、プランジャ１３の下降により、可変容積室１２２の容積が減少する。したがって、可変容積室１２２の燃料は、筒状通路１０６、環状通路１０７及び戻し通路１０８を経由し、ダンパ室２０１へ送り出される。
ここで、大径部１３３と可変容積室１２２の断面積比は概ね１：０．６である。したがって、加圧室１２１の容積の増加分と可変容積室１２２の容積の減少分の比も１：０．６となる。よって、加圧室１２１が吸入する燃料の約６０％が可変容積室１２２から供給され、残りの約４０％が燃料入口から吸入される。これにより、加圧室１２１への燃料の吸入効率が向上する。

（２）調量行程
カムシャフトの回転により、プランジャ１３が下死点から上死点に向かって上昇すると、加圧室１２１の容積が減少する。このとき、所定の時期まではコイル７３への通電が停止されているので、第２スプリング２２の付勢力によりニードル４１と吸入弁４０は開弁位置にある。これにより、供給通路１００は開放された状態が維持される。このため、一度加圧室１２１に吸入された低圧燃料が供給通路１００へ戻される。したがって、加圧室１２１の圧力は上昇しない。

調量行程では、プランジャ１３の上昇により、可変容積室１２２の容積が増大する。したがって、ダンパ室２０１の燃料は、戻し通路１０８、環状通路１０７及び筒状通路１０６を経由し、可変容積室１２２へ流入する。
このとき、加圧室１２１がダンパ室２０１側へ排出する低圧燃料の容積の約６０％が、ダンパ室２０１から可変容積室１２２に吸入される。これにより、燃圧脈動の約６０％が低減される。

（３）加圧行程
プランジャ１３が下死点から上死点に向かって上昇する途中の所定の時刻に、コイル７３へ通電される。するとコイル７３に発生する磁界により、固定コア８０と可動コア８１との間に磁気吸引力が発生する。この磁気吸引力が第２スプリング２２の弾性力と第１スプリング２１の弾性力との差よりも大きくなると、可動コア８１とニードル４１は固定コア８０側（図１の左方向）へ移動する。これにより、吸入弁４０に対するニードル４１の押圧力が解除される。吸入弁４０は、第１スプリング２１の弾性力、及び加圧室１２１からダンパ室２０１側へ排出される低圧燃料の流れによって生ずる力により、弁座３４側へ移動する。したがって、吸入弁４０は弁座３４に着座し、供給通路１００が閉塞される。

吸入弁４０が弁座３４に着座した時から、加圧室１２１の燃料圧力は、プランジャ１３の上死点に向かう上昇と共に高くなる。加圧室１２１の燃料圧力が吐出弁９２に作用する力が、吐出通路１１４の燃料圧力が吐出弁９２に作用する力およびスプリング９４の付勢力よりも大きくなると、吐出弁９２が開弁する。これにより、加圧室１２１で加圧された高圧燃料は吐出通路１１４を経由して燃料出口９１から吐出する。
なお、加圧行程の途中でコイル７３への通電が停止される。加圧室１２１の燃料圧力が吸入弁４０に作用する力は、第２スプリング２２の付勢力より大きいので、吸入弁４０は閉弁状態を維持する。

高圧ポンプ１０は、（１）から（３）の行程を繰り返し、内燃機関に必要な量の燃料を加圧して吐出する。
コイル７３へ通電するタイミングを早くすれば、調量行程の時間が短くなると共に、加圧行程の時間が長くなる。これにより、加圧室１２１から供給通路１００へ戻される燃料が少なくなり、吐出通路１１４から吐出される燃料が多くなる。
一方、コイル７３へ通電するタイミングを遅くすれば、調量行程の時間が長くなると共に、吐出行程の時間が短くなる。これにより、加圧室１２１から供給通路１００へ戻される燃料が多くなり、吐出通路１１４から吐出される燃料が少なくなる。
このように、コイル７３へ通電するタイミングを制御することで、高圧ポンプ１０から吐出される燃料の量を内燃機関が必要とする量に制御することができる。

ここで、固定コア８０及び可動コア８１を形成するステンレス鋼と、ケース６０を形成するステンレス鋼との磁気特性の違いを図３を参照して説明する。
図３では、Ｃｒ含有量（ｗｔ％）の異なるステンレス鋼について、所定の磁化力（Ｂ１０）を印加したときの磁束密度（Ｇ）を示している。
Ｃｒ含有量１３ｗｔ％のステンレス鋼は、１２０００〜１３０００ガウスの値を示す。
Ｃｒ含有量１８ｗｔ％のステンレス鋼とＣｒ含有量２０ｗｔ％のステンレス鋼は、９０００〜１００００ガウスの値を示す。
これにより、Ｃｒ含有量が１５ｗｔ％未満のステンレス鋼は磁気性能が高く、Ｃｒ含有量が１５ｗｔ％以上のステンレス鋼は磁気性能が低いといえる。詳細には、Ｃｒ含有量が１４ｗｔ％未満のステンレス鋼は磁気性能が高く、Ｃｒ含有量が１６ｗｔ％以上のステンレス鋼は磁気性能が低いといえる。

次に、磁気性能の高いステンレス（Ｂ１０＝１１６００（Ｇ）、以下このステンレスを「ステンレスα」という）と、磁気性能の低いステンレス（Ｂ１０＝４７００（Ｇ）、以下このステンレスを「ステンレスβ」という）とで形成した固定コア８０、可動コア８１及びケース６０を用いて種々の組み合わせで電磁駆動装置７０を構成した場合の磁気特性の違いを図４を参照して説明する。
図４において、横軸は、固定コア８０と可動コア８１との間のエアギャップ（ｍｍ）を示している。また、縦軸は、固定コア８０と可動コア８１との間の静的吸引力を示している。
実線Ａに示すように、固定コア、可動コア及びケースを全てステンレスαから形成した電磁駆動装置は、最も高い静的吸引力を示した。
実線Ｃに示すように、固定コア、可動コア及びケースを全てステンレスβから形成した電磁駆動装置は、最も低い静的吸引力を示した。
実線Ｂに示すように、固定コア、可動コアをステンレスαから形成し、ケースをステンレスβから形成した電磁駆動装置７０では、実線Ａと実線Ｂとの間で、実線Ｂよりも実線Ａにより近い静的吸引力を示した。
この結果、固定コア８０、可動コア８１をステンレスαから形成し、ケース６０をステンレスβから形成した電磁駆動装置７０（実線Ｂ）は、固定コア、可動コア及びケースを全てステンレスαから形成した電磁駆動装置（実線Ａ）と比較して磁気特性がほとんど低下することなく、これに対し、固定コア、可動コア及びケースを全てステンレスβから形成した電磁駆動装置（実線Ｃ）と比較して磁気特性がかなり高いといえる。

本実施形態は、以下の作用効果を奏する。
本実施形態では、固定コア８０及び可動コア８１をケース６０よりもコイルの励磁する磁界の強さに対し、磁束密度の大きいステンレス鋼、つまり、飽和磁束密度又は透磁率の大きいステンレス鋼（Ｃｒ含有量１５ｗｔ％未満のステンレス鋼）で形成することで、燃料に対する耐食性を高めると共に、磁気吸引力を大きくすることが可能になる。したがって、電磁駆動装置７０の磁気特性を高めることができる。
また、ケース６０及び接続部材７６を固定コア８０及び可動コア８１よりも耐食性の高いステンレス鋼（Ｃｒ含有量１５ｗｔ％以上のステンレス鋼）でケース６０を形成することで、磁気吸引力の低下を抑制すると共に、塩水、融雪剤などの塩化物イオンに対する耐食性を高めることが可能になる。この結果、電磁駆動装置７０の磁気特性を高めると共に、外観上の品質を高めることができる。

本実施形態では、ケース６０と固定コア８０との接続部は、固定コア８０の軸方向可動コア８１側の磁気吸引部８６よりも面積が大きい。これにより、ケース６０から固定コア８０に流れる磁束は、磁気吸引部８６で集約され、磁束密度が大きくなる。したがって、電磁駆動装置７０の磁気吸引力を高め、磁気特性を高めることができる。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態による電磁駆動装置を図５に示す。以下、複数の実施形態において、上述した第１実施形態と実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
本実施形態では、固定コア８０の軸方向の可動コア８１と反対側に略円盤状のカバー６１が設けられている。カバー６１は、固定コア８０及び可動コア８１よりも耐食性の高いフェライト系のステンレス鋼から形成される。具体的に、カバー６１は、Ｃｒ含有量１５ｗｔ％以上のステンレス鋼のうち、例えばＳＵＳ４３０から形成される。
カバー６１の固定コア８０側に設けられた凹部６１１の内壁にめねじが形成されている。一方、固定コア８０のカバー６１側に設けられた凸部８０１の外壁におねじが形成されている。カバー６１と固定コア８０とは、凹部６１１と凸部８０１とのねじ結合により固定される。カバー６１は、固定コア８０の軸方向可動コア８１と反対側を外気から遮断している。

カバー６１は、その軸方向の長さが、固定コア８０の軸方向の長さよりも短い。これにより、カバー６１の設置による固定コア８０の体積の減少を抑制することで、固定コア８０の磁気性能を維持することができる。
カバー６１とケース６０とは、例えば溶接により接続される。カバー６１とケース６０との接続部は、固定コア８０の軸方向可動コア８１側の磁気吸引部８６よりも面積が大きい。これにより、カバー６１からケース６０を経由して固定コア８０に流れる磁束は、磁気吸引部８６で集約され、磁束密度が大きくなる。

本実施形態では、外気に曝される固定コア８０の軸方向の端部を耐食性の高いステンレス鋼からなるカバー６１で覆うことで、固定コア８０の磁気性能を維持しつつ、塩水、融雪剤などの塩化物イオンに対する耐食性を高めることが可能になる。この結果、電磁駆動装置の磁気特性を高めると共に、外観上の品質を高めることができる。
なお、カバー６１は、例えば耐食性の高い樹脂から形成されもよい。これにより、塩水、融雪剤などの塩化物イオンに対する耐食性を高めることで、電磁駆動装置の外観上の品質を高めることができる。

（第３実施形態）
本発明の第３実施形態による電磁駆動装置を図６に示す。本実施形態ではカバー６１の固定コア８０側に設けられた凸部６１２の外壁におねじが形成されている。一方、固定コア８０のカバー６１側に設けられた凹部８０２の内壁にめねじが形成されている。カバー６１と固定コア８０とは、凸部６１２と凹部８０２とのねじ結合により固定される。カバー６１は、固定コア８０の可動コア８１と反対側を外気から遮断している。
本実施形態では、固定コア８０の軸方向の端部を耐食性の高いステンレス鋼からなるカバー６１で覆うことで、固定コア８０の磁気性能を維持しつつ、耐食性を高めることができる。

（第４実施形態）
本発明の第４実施形態による電磁駆動装置を図７に示す。本実施形態ではカバー６１の固定コア８０側に凹部６１３が設けられ、一方、固定コア８０のカバー６１側に凸部８０３が設けられている。カバー６１と固定コア８０とは、凹部６１３と凸部８０３との圧入により固定される。カバー６１は、固定コア８０の可動コア８１と反対側を外気から遮断している。
本実施形態では、固定コア８０の軸方向の端部を耐食性の高いステンレス鋼からなるカバー６１で覆うことで、固定コア８０の磁気性能を維持しつつ、耐食性を高めることができる。

（第５実施形態）
本発明の第５実施形態による電磁駆動装置を図８に示す。本実施形態ではカバー６１の固定コア８０側に凸部６１４が設けられ、一方、固定コア８０のカバー６１側に凹部８０４が設けられている。カバー６１と固定コア８０とは、凸部６１４と凹部８０４との圧入により固定される。カバー６１は、固定コア８０の可動コア８１と反対側を外気から遮断している。
本実施形態では、固定コア８０の軸方向の端部を耐食性の高いステンレス鋼からなるカバー６１で覆うことで、固定コア８０の磁気性能を維持しつつ、耐食性を高めることができる。

（第６実施形態）
本発明の第６実施形態による電磁駆動装置を図９に示す。本実施形態では、カバー６１は円盤状に形成されている。カバー６１と固定コア８０とは、径方向外側から溶接により固定される。カバー６１は、固定コア８０の軸方向可動コア８１と反対側を外気から遮断している。
本実施形態では、固定コア８０の軸方向の端部を耐食性の高いステンレス鋼からなるカバー６１で覆うことで、固定コア８０の磁気性能を維持しつつ、耐食性を高めることができる。

（第７実施形態）
本発明の第７実施形態による電磁駆動装置を図１０に示す。本実施形態では、固定コア８０の可動コア８１と反対側の端面に、コーティング６２が施されている。
また、固定コア８０の可動コア８１と反対側の端面に、メッキ処理をしてもよい。また、固定コア８０の可動コア８１と反対側の端面に、塗装をしてもよい。
これにより、外気に曝される固定コア８０の軸方向の端面の腐食を抑制することができる。したがって、固定コア８０の磁気性能を維持しつつ、耐食性を高めることで、電磁駆動装置の外観上の品質を向上することができる。

なお、コーティング、メッキ処理または塗装は、電磁駆動装置７０の構成部品を全て組み付け後、電磁駆動装置７０の全体または溶接個所に行ってもよい。ステンレスは、溶接の熱により、クロムの含有率が減少し、腐食しやすくなる。したがって、電磁駆動装置７０の構成部品の組み付け後、全体塗装等を行うことで、腐食を抑制し、電磁駆動装置７０の外観上の品質を向上することができる。

（第８〜１２実施形態）
本発明の第８〜１２実施形態による電磁駆動装置を図１１〜図１５に示す。
第８〜１２実施形態では、ケース６０が略有底筒状に形成され、コイル７３の径方向外側、および固定コア８０の可動コア８１と反対側の端面を覆い、電磁駆動装置７０を外気から遮蔽している。第８〜１２実施形態におけるケース６０は、第２〜６実施形態のケース６０とカバー６１とを一体で構成したものと捉えることが可能である。
第８実施形態では、図１１に示すように、ケース６０の固定コア８０側に設けられた凹部６０１の内壁にめねじが形成されている。一方、固定コア８０のカバー６１側に設けられた凸部８０１の外壁におねじが形成されている。ケース６０と固定コア８０とは、凹部６０１と凸部８０１とのねじ結合により固定される。

第９実施形態では、図１２に示すように、ケース６０の軸中心に、板厚方向に通じる孔６０２が設けられている。固定コア８０のカバー６１側に設けられた凹部８０２の内壁にめねじが形成されている。ねじ部材６３が、ケース６０の孔６０２を通り、固定コア８０のめねじにねじ止めされている。ねじ部材６３により、ケース６０と固定コア８０とが固定される。

第１０実施形態では、図１３に示すように、ケース６０の固定コア８０側に凹部６０３が設けられている。一方、固定コア８０のカバー６１側に凸部８０３が設けられている。ケース６０と固定コア８０とは、凸部８０３と凹部６０３との圧入により固定される。

第１１実施形態では、図１４に示すように、ケース６０の軸中心に板厚方向に通じる孔６０２が設けられている。固定コア８０のカバー６１側に凹部８０４が設けられている。圧入部材６４が、ケース６０の孔６０２を通り、固定コア８０の凹部８０４に圧入されている。圧入部材６４により、ケース６０と固定コア８０とが固定される。

第１２実施形態では、ケース６０の軸中心に、板厚方向に通じる孔６０２が設けられている。固定コア８０のカバー６１側に凸部８０３が設けられている。固定コア８０の凸部８０３とケース６０の孔６０２とが圧入されることで、ケース６０と固定コア８０とが固定される。
固定コア８０の凸部８０３の軸方向の端面には、コーティング６２が施されている。また、固定コア８０の凸部８０３の軸方向の端面に、メッキ処理または塗装をしてもよい。これにより、外気に曝される固定コア８０の凸部８０３の軸方向の端面の腐食を抑制することができる。したがって、固定コア８０の磁気性能を維持しつつ、耐食性を高めることで、電磁駆動装置７０の外観上の品質を向上することができる。
なお、コーティング６２、メッキ処理または塗装は、電磁駆動装置７０の構成部品を全て組み付け後、電磁駆動装置７０の全体または溶接個所に行ってもよい。

第８〜１２実施形態では、ケース６０と固定コア８０との接続部の面積を大きくすることで、ケース６０から固定コア８０に流れる磁束を強くすることができる。
第８〜１２実施形態では、固定コア８０の軸方向の端部を耐食性の高いステンレス鋼からなるケース６０で覆うことで、固定コア８０の磁気性能を維持しつつ、耐食性を高めることができる。
第８〜１２実施形態では、ケース６０とカバー６１とを一体で構成することで、電磁駆動装置７０の部品点数を削減し、製造上のコストを低減することができる。

（他の実施形態）
上述した実施形態では、コイル７３に通電していないとき、可動コア８１が吸入弁４０を開弁するノーマリーオープン弁について説明した。これに対し、本発明は、コイルに通電していないとき、可動コアが吸入弁を閉弁するノーマリークローズ弁に適用してもよい。
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の形態で実施することができる。

１０ ・・・高圧ポンプ
１１ ・・・ポンプボディ
１３ ・・・プランジャ
４０ ・・・吸入弁
６０ ・・・ケース
６１ ・・・カバー
７０ ・・・電磁駆動装置
７３ ・・・コイル
７４ ・・・可動コア室
７６ ・・・接続部材
８０ ・・・固定コア
８１ ・・・可動コア
８６ ・・・磁気吸引部
１００ ・・・供給通路
１２１ ・・・加圧室

Claims (15)

1. 高圧ポンプに用いられ、プランジャの往復移動により燃料が加圧される加圧室に燃料を供給する供給通路を開放又は閉塞する吸入弁を駆動制御する電磁駆動装置であって、
   通電により磁界を生じるコイルと、
   ステンレス鋼から形成され、前記コイルの径内方向に設けられる固定コアと、
   ステンレス鋼から形成され、前記コイルの励磁する磁界により前記固定コアに磁気吸引されることで前記吸入弁を開弁方向又は閉弁方向に移動する可動コアと、
   前記高圧ポンプの前記ポンプボディに接続され、前記固定コアの前記吸入弁側に前記可動コアを往復移動可能に収容する可動コア室を有する接続部材と、
   ステンレス鋼から形成され、前記固定コア、前記可動コアおよび前記接続部材と共に前記コイルの励磁する磁界の磁束が流れる磁気回路を形成するケースと、を備え、
   前記固定コア及び前記可動コアの飽和磁束密度は、前記ケースの飽和磁束密度よりも大きいことを特徴とする電磁駆動装置。
2. 前記ケースを形成するステンレス鋼は、前記固定コア及び前記可動コアを形成するステンレス鋼よりも耐食性が高いことを特徴とする請求項１に記載の電磁駆動装置。
3. 前記接続部材はステンレス鋼から形成され、
   前記固定コア及び前記可動コアの飽和磁束密度は、前記接続部材の飽和磁束密度よりも大きく、
   前記接続部材を形成するステンレス鋼は、前記固定コア及び前記可動コアを形成するステンレス鋼よりも耐食性が高いことを特徴とする請求項１または２に記載の電磁駆動装置。
4. 前記固定コア及び前記可動コアは、Ｃｒ含有量０ｗｔ％を超え１５ｗｔ％未満のステンレス鋼から形成され、
   前記ケースは、Ｃｒ含有量１５ｗｔ％以上のステンレス鋼から形成され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電磁駆動装置。
5. 前記接続部材は、Ｃｒ含有量１５ｗｔ％以上のステンレス鋼から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電磁駆動装置。
6. 前記固定コアの軸方向の前記可動コアと反対側を外気から遮断し、前記固定コアよりも耐食性の高い材料から形成されるカバーを備え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電磁駆動装置。
7. 前記可動コアと前記固定コアとの間に設けられ、前記可動コアを前記吸入弁側へ付勢する付勢手段を備え、
   前記固定コアは、前記付勢手段を収容する前記収容室を有し、
   前記固定コアの軸方向の長さは、前記付勢手段の前記収容室の軸方向の長さよりも長いことを特徴とする請求項６に記載の電磁駆動装置。
8. 前記カバーは、Ｃｒ含有量１５ｗｔ％以上のステンレス鋼から形成されることを特徴とする請求項６または７に記載の電磁駆動装置。
9. 前記ケース及び前記カバーは、同一材料から一体に形成されることを特徴とする請求項６〜８のいずれか一項に記載の電磁駆動装置。
10. 前記固定コアの軸方向の前記可動コア側の磁気吸引部は、前記固定コアと前記ケースとが接続する接続部、または前記固定コアの軸方向の前記可動コアと反対側を外気から遮断するカバーと前記ケースとが接続する接続部よりも面積が小さいことを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の電磁駆動装置。
11. 前記固定コア及び前記可動コアは、ＳＵＳ４０５から形成され、
    前記ケース、前記接続部材及び前記固定コアの軸方向の前記可動コアと反対側を外気から遮断するカバーは、ＳＵＳ４３０から形成されることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の電磁駆動装置。
12. 前記固定コアは、軸方向の前記可動コアと反対側がコーティング、メッキ処理または塗装されることで、外気から遮断されることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載の電磁駆動装置。
13. 前記カバーは、樹脂から形成されることを特徴とする請求項６または７に記載の電磁駆動装置。
14. 請求項１〜１３に記載の電磁駆動措置において、
    前記固定コア及び前記可動コアの飽和磁束密度が前記ケースの飽和磁束密度よりも大きいことに代えて、前記固定コア及び前記可動コアの透磁率は前記ケースの透磁率よりも大きいことを特徴とする電磁駆動装置。
15. プランジャと、
    前記プランジャの往復移動により燃料が加圧される加圧室、及びこの加圧室に燃料を供給する供給通路を有するポンプボディと、
    前記供給通路を開放又は閉塞する吸入弁と、
    前記吸入弁の開閉を駆動制御する請求項１〜１４のいずれか一項に記載の電磁駆動装置と、を備えることを特徴とする高圧ポンプ。

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