JP2016050666A - 電磁弁 - Google Patents

Abstract

【課題】シャフトとスプリングホルダが当接している際の弁体およびスプリングホルダの傾きに基づく、弁体の応答時間のばらつきを低減する。
【解決手段】シャフト２２の一端側端部に、径方向中心部に凹部２２０を形成するとともに、凹部２２０を囲むように環状の突起部２２１を形成する。これにより、シャフト２２の径方向中心部はスプリングホルダ２６に当接せず、シャフト２２の径方向中心部から離れた位置にある突起部２２１がスプリングホルダ２６に当接する。したがって、シャフト２２とスプリングホルダ２６との当接部の径が大きくなるため、シャフト２２とスプリングホルダ２６との軸ずれがあっても、シャフト２２の突起部２２１とスプリングホルダ２６が当接している際の、弁体２５およびスプリングホルダ２６の傾きが発生しにくくなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、流体通路を開閉する電磁弁に関する。

従来、この種の電磁弁として、例えば特許文献１に記載されたものがある。この特許文献１に記載された電磁弁は、磁気吸引力によりステータコア側に吸引される可動部材と、シート部材に形成された流体通路を開閉する弁部材とが、別体に構成されている。

また、弁部材は、軸部がシート部材に摺動自在に挿入され、一端側が可動部材に当接している。そして、弁部材は、コイルに通電されていないときには、第１スプリングにより可動部材を介して付勢されて開弁向きに駆動され、コイルへの通電時には、第２スプリングにより直接付勢されて可動部材に追従作動するようになっている。

さらに、可動部材と弁部材との当接部の外径は、円筒コイルばねである第２スプリングのコイル中心径よりも小さくなっている。

特開２０１３−２４１９５２号公報

しかしながら、従来の電磁弁は、可動部材と弁部材との当接部の外径が第２スプリングのコイル中心径よりも小さいため、スプリング力の周方向不均一性や可動部材と弁部材との軸ずれによる偏芯力により、弁部材がシート部材のガイド孔内で容易に傾いてしまう。そして、弁部材が傾くことにより、弁部材とシート部材との摺動抵抗が増加するため、応答遅れが発生する。また、弁部材が傾くことにより、閉弁作動時には、弁部材はその周方向の一部がシート部材に当接した後に、傾きが解消されつつ全周がシート部材に当接するため、応答遅れが発生する。すなわち、弁部材の傾き度合いにより弁部材の応答時間がばらつくという問題が発生する。

本発明は上記点に鑑みて、弁部材の応答時間のばらつきを低減することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、通電時に磁界を形成するコイル（１５）と、コイルへの通電時に磁気吸引力を発生するステータコア（１０）と、磁気吸引力によりステータコア側に吸引される可動部材（１８、２２）と、流体通路（２３１）が形成されたシート部材（２３）と、軸部がシート部材に摺動自在に挿入され、端部が可動部材に当接し、可動部材に連動して流体通路を開閉する弁部材（２５、２６）と、コイルに通電されていないときに、可動部材を介して弁部材を所定の向きに付勢する第１スプリング（２１）と、弁部材との当接部が環状になり、コイルへの通電時に弁部材が可動部材に追従作動するように弁部材を付勢する第２スプリング（２７）とを備え、可動部材と弁部材との当接部のうち少なくとも一方は、環状の突起部（２２１）で構成されていることを特徴とする。

これによると、可動部材と弁部材との当接部の径が大きくなるため、スプリング力の周方向不均一性や可動部材と弁部材との軸ずれがあっても、弁部材の傾きが発生しにくくなる。したがって、弁部材の応答時間のばらつきを低減することができる。

なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

本発明の第１実施形態に係る電磁弁を示す断面図である。 本発明の第２実施形態に係る電磁弁の要部を示す断面図である。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について説明する。

本発明の電磁弁は、例えば、内燃機関（より詳細にはディーゼルエンジン）に燃料を供給する燃料噴射装置の吸入調量弁として用いられる。なお、燃料噴射装置は、燃料を高圧化して圧送するポンプ、このポンプにて高圧化された燃料を蓄えるコモンレール等を備えている。そして、吸入調量弁は、ポンプへ供給される燃料の流量を調整するものである。

図１に示すように、強磁性体金属よりなる有底円筒状のステータコア１０と、強磁性体金属よりなる円筒状のスリーブ１１が、反強磁性体金属よりなる円筒状のカラー１２を介して一体化されている。具体的には、ステータコア１０の開口側端部とカラー１２は、溶接またはろう付け等で気密的に接合され、スリーブ１１とカラー１２も、溶接またはろう付け等で気密的に接合されている。また、金属よりなる略円筒状のガイド１３が、スリーブ１１に溶接またはろう付け等で気密的に接合されている。

ヨーク１４は、強磁性体金属よりなり、略円筒状に形成されている。そして、ヨーク１４は、ステータコア１０の外周側に配置され、その一端面がガイド１３の端面に当接している。

コイル１５は、通電時に磁界を形成するもので、ボビンにコイル線が巻かれて円筒状に形成されており、ステータコア１０とヨーク１４との間に配置されている。そして、コイル１５への通電時にステータコア１０が磁気吸引力を発生するようになっている。

プレート１６は、強磁性体金属にて環状に形成され、ステータコア１０における底部の外周側に配置され、ステータコア１０とヨーク１４との間の磁気回路を形成している。また、プレート１６とステータコア１０とを螺合させてプレート１６とステータコア１０とを接合することにより、プレート１６とガイド１３との間にヨーク１４が挟持されている。

ステータコア１０、スリーブ１１、カラー１２、およびガイド１３によって、アーマチャ室１７が区画形成されている。このアーマチャ室１７は、アーマチャ室１７に収容されたアーマチャ１８（詳細後述）によって２つの室に分割されている。具体的には、アーマチャ１８よりもステータコア１０側に位置する第１アーマチャ室１７０と、アーマチャ１８よりも反ステータコア側に位置する第２アーマチャ室１７１とに分割されている。

ステータコア１０内には、第１アーマチャ室１７０と連通する第１スプリング室１９が形成されている。この第１スプリング室１９には、円柱状のコア側ストッパ２０、およびアーマチャ１８をステータコア１０から遠ざかる向きに付勢する第１スプリング２１が配置されている。

コア側ストッパ２０は、第１スプリング室１９の底部側に位置して、第１スプリング２１の一端を受ける円柱状のスプリング受け部２００、および第１スプリング２１の内側に位置して、後述するシャフト２２との当接によりアーマチャ１８のステータコア１０側への移動範囲を規制する円柱状のストッパ部２０１を備えている。

アーマチャ１８は、強磁性体金属よりなり、円筒状に形成されている。このアーマチャ１８には、その径方向中心部に金属製の円柱状のシャフト２２が挿入されている。アーマチャ１８とシャフト２２は、溶接にて接合されている。

アーマチャ１８はその一端面がステータコア１０に対向し、アーマチャ１８およびシャフト２２は磁気吸引力によりステータコア１０側に吸引されるようになっている。なお、アーマチャ１８およびシャフト２２は、本発明の可動部材を構成している。

シャフト２２の一端はアーマチャ１８からガイド１３側に向かって突出しており、ガイド１３に形成されたガイド孔１３０にシャフト２２の突出部位が摺動自在に挿入されている。

シャフト２２の一端側端部には、径方向中心部に凹部２２０が形成されるとともに、凹部２２０を囲み且つ後述するスプリングホルダ２６側に向かって突出する環状の突起部２２１が形成されている。

シャフト２２の他端はコア側ストッパ２０のストッパ部２０１と対向しており、ストッパ部２０１とシャフト２２との当接により、アーマチャ１８のステータコア１０側への移動範囲が規制されるようになっている。

ガイド１３における反アーマチャ側には、金属よりなる円筒状のシート部材２３が溶接にて接合されている。そして、ガイド１３とシート部材２３によって、第２スプリング室２４が形成されている。

シート部材２３には、後述する弁体２５の軸部が摺動自在に挿入されるシート部孔２３０、流体が流通する流体通路２３１、および流体通路２３１中に位置して弁体２５が接離するシート面２３２が形成されている。

弁体２５は、金属にて円柱状に形成されている。弁体２５の一端側には、シート面２３２と接離して流体通路２３１を開閉する弁部２５０が形成されている。弁体２５の他端側は第２スプリング室２４に突出しており、その他端側端面はシャフト２２の端面に対向している。弁体２５における軸部の外周面には、第２スプリング室２４と流体通路２３１とを連通させる切り欠き部２５１が形成されている。

弁体２５の他端側には、金属にて円筒状に形成されたスプリングホルダ２６が、圧入やかしめによって固定されている。そして、スプリングホルダ２６とシート部材２３との間に挟持された第２スプリング２７により、弁体２５およびスプリングホルダ２６がシャフト２２側に付勢されている。また、スプリングホルダ２６の一端面はシャフト２２の突起部２２１に対向している。なお、弁体２５およびスプリングホルダ２６は、本発明の弁部材を構成している。

第２スプリング２７は、円筒コイルばねである。したがって、スプリングホルダ２６と第２スプリング２７との当接部は環状になっている。また、シャフト２２、弁体２５、スプリングホルダ２６および第２スプリング２７は、同軸上に配置されている。そして、突起部２２１の内径は、第２スプリング２７のコイル中心径よりも大きく設定されている。

上記構成において、コイル１５に通電すると、アーマチャ１８およびシャフト２２が第１スプリング２１の付勢力に抗してステータコア１０側に吸引され、第２スプリング２７に付勢された弁体２５およびスプリングホルダ２６がアーマチャ１８およびシャフト２２に追従して移動し、弁体２５の弁部２５０がシート面２３２に着座して流体通路２３１が閉塞される。

一方、コイル１５への通電が停止されると、アーマチャ１８およびシャフト２２は第１スプリング２１に付勢されて弁体２５側に向かって（すなわち、ステータコア１０から遠ざかる向きに）移動し、シャフト２２の突起部２２１がスプリングホルダ２６に当接する。

さらに、シャフト２２の突起部２２１がスプリングホルダ２６に当接すると、弁体２５およびスプリングホルダ２６は、シャフト２２を介して第１スプリング２１に付勢され、弁体２５の弁部２５０がシート面２３２から離れて流体通路２３１が開かれる。

ここで、シャフト２２には径方向中心部に凹部２２０が形成されているため、シャフト２２の径方向中心部はスプリングホルダ２６に当接せず、シャフト２２の径方向中心部から離れた位置にある突起部２２１がスプリングホルダ２６に当接する。

したがって、シャフト２２とスプリングホルダ２６との当接部の径が大きくなるため、シャフト２２とスプリングホルダ２６との軸ずれがあっても、シャフト２２の突起部２２１とスプリングホルダ２６が当接している際の、弁体２５およびスプリングホルダ２６の傾きが発生しにくくなる。

その結果、弁体２５とシート部材２３との摺動抵抗が減少し、また、閉弁作動時には弁部２５０の全周が速やかにシート面２３２に当接するため、弁体２５の応答性が向上し、ひいては弁体２５の応答時間のばらつきが小さくなる。

特に、本実施形態のように、突起部２２１の内径を第２スプリング２７のコイル中心径よりも大きく設定することにより、シャフト２２とスプリングホルダ２６との当接部の径を十分に大きくすることができ、シャフト２２の突起部２２１がスプリングホルダ２６に当接した際の、弁体２５およびスプリングホルダ２６の傾きが一層発生しにくくなる。

上記の説明から明らかなように、本実施形態によると、弁体２５およびスプリングホルダ２６の傾きが発生しにくくなるため、弁体２５の応答時間のばらつきを低減することができる。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について説明する。以下、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

図２に示すように、シャフト２２の突起部２２１の内周側は、ステータコア１０（図１参照）側からスプリングホルダ２６側に向かって拡径するテーパ面になっている。

また、スプリングホルダ２６において、シャフト２２の突起部２２１の内周側（すなわち、テーパ面になっている部位）に対向する部位は、シャフト２２側からシート部材２３（図１参照）側に向かって拡径するテーパ面になっている。

そして、シャフト２２のテーパ面とスプリングホルダ２６のテーパ面が当接することにより、シャフト２２とスプリングホルダ２６は両者の軸心が一致する方向に位置調整され、弁体２５およびスプリングホルダ２６の姿勢をさらに安定させることが可能となる。

したがって、本実施形態によると、弁体２５の応答時間のばらつきをさらに低減することができる。

（他の実施形態）
上記各実施形態では、本発明の電磁弁を内燃機関用燃料噴射装置の吸入調量弁に適用したが、本発明は、流体通路を開閉する電磁弁に広く適用することができる。

また、上記各実施形態では、シャフト２２に環状の突起部２２１を形成したが、スプリングホルダ２６に環状の突起部を形成して、スプリングホルダ２６の突起部をシャフト２２に当接させるようにしてもよい。

なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。

また、上記各実施形態は、互いに無関係なものではなく、組み合わせが明らかに不可な場合を除き、適宜組み合わせが可能である。

また、上記各実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。

また、上記各実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではない。

また、上記各実施形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その形状、位置関係等に限定されるものではない。

１０ ステータコア
１５ コイル
１８ アーマチャ（可動部材）
２１ 第１スプリング
２２ シャフト（可動部材）
２３ シート部材
２５ 弁体（弁部材）
２６ スプリングホルダ（弁部材）
２７ 第２スプリング
２３１ 流体通路

Claims (3)

1. 通電時に磁界を形成するコイル（１５）と、
   前記コイルへの通電時に磁気吸引力を発生するステータコア（１０）と、
   前記磁気吸引力により前記ステータコア側に吸引される可動部材（１８、２２）と、
   流体通路（２３１）が形成されたシート部材（２３）と、
   軸部が前記シート部材に摺動自在に挿入され、端部が前記可動部材に当接し、前記可動部材に連動して前記流体通路を開閉する弁部材（２５、２６）と、
   前記コイルに通電されていないときに、前記可動部材を介して前記弁部材を所定の向きに付勢する第１スプリング（２１）と、
   前記弁部材との当接部が環状になり、前記コイルへの通電時に前記弁部材が前記可動部材に追従作動するように前記弁部材を付勢する第２スプリング（２７）とを備え、
   前記可動部材と前記弁部材との当接部のうち少なくとも一方は、環状の突起部（２２１）で構成されていることを特徴とする電磁弁。
2. 前記第２スプリングは、円筒コイルばねであり、
   前記突起部の内径は、前記第２スプリングのコイル中心径よりも大であることを特徴とする請求項１に記載の電磁弁。
3. 前記可動部材と前記弁部材との当接面は、テーパ状であることを特徴とする請求項１または２に記載の電磁弁。

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