JP2017168477A - 電磁ソレノイド及び燃料噴射弁 - Google Patents

電磁ソレノイド及び燃料噴射弁 Download PDF

Info

Publication number
JP2017168477A
JP2017168477A JP2016049222A JP2016049222A JP2017168477A JP 2017168477 A JP2017168477 A JP 2017168477A JP 2016049222 A JP2016049222 A JP 2016049222A JP 2016049222 A JP2016049222 A JP 2016049222A JP 2017168477 A JP2017168477 A JP 2017168477A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
iron core
fuel injection
end surface
core
convex
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2016049222A
Other languages
English (en)
Other versions
JP6605371B2 (ja
Inventor
昭宏 山▲崎▼
Akihiro Yamazaki
昭宏 山▲崎▼
貴博 齋藤
Takahiro Saito
貴博 齋藤
小林 信章
Nobuaki Kobayashi
信章 小林
明靖 宮本
Akiyasu Miyamoto
明靖 宮本
義人 安川
Yoshito Yasukawa
義人 安川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Astemo Ltd
Original Assignee
Hitachi Automotive Systems Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Automotive Systems Ltd filed Critical Hitachi Automotive Systems Ltd
Priority to JP2016049222A priority Critical patent/JP6605371B2/ja
Priority to PCT/JP2017/005643 priority patent/WO2017159198A1/ja
Priority to US16/084,365 priority patent/US10883461B2/en
Priority to CN201780010472.7A priority patent/CN108604490B/zh
Publication of JP2017168477A publication Critical patent/JP2017168477A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6605371B2 publication Critical patent/JP6605371B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M51/00Fuel-injection apparatus characterised by being operated electrically
    • F02M51/06Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle
    • F02M51/061Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means
    • F02M51/0625Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means characterised by arrangement of mobile armatures
    • F02M51/0664Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means characterised by arrangement of mobile armatures having a cylindrically or partly cylindrically shaped armature, e.g. entering the winding; having a plate-shaped or undulated armature entering the winding
    • F02M51/0671Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means characterised by arrangement of mobile armatures having a cylindrically or partly cylindrically shaped armature, e.g. entering the winding; having a plate-shaped or undulated armature entering the winding the armature having an elongated valve body attached thereto
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M51/00Fuel-injection apparatus characterised by being operated electrically
    • F02M51/06Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M51/00Fuel-injection apparatus characterised by being operated electrically
    • F02M51/06Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle
    • F02M51/061Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means
    • F02M51/0625Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means characterised by arrangement of mobile armatures
    • F02M51/0628Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means characterised by arrangement of mobile armatures having a stepped armature
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16KVALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K31/00Actuating devices; Operating means; Releasing devices
    • F16K31/02Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic
    • F16K31/06Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic using a magnet, e.g. diaphragm valves, cutting off by means of a liquid
    • F16K31/0644One-way valve
    • F16K31/0655Lift valves
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16KVALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K31/00Actuating devices; Operating means; Releasing devices
    • F16K31/02Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic
    • F16K31/06Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic using a magnet, e.g. diaphragm valves, cutting off by means of a liquid
    • F16K31/0675Electromagnet aspects, e.g. electric supply therefor
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16KVALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K31/00Actuating devices; Operating means; Releasing devices
    • F16K31/02Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic
    • F16K31/06Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic using a magnet, e.g. diaphragm valves, cutting off by means of a liquid
    • F16K31/0686Braking, pressure equilibration, shock absorbing
    • F16K31/0696Shock absorbing, e.g. using a dash-pot
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F7/00Magnets
    • H01F7/06Electromagnets; Actuators including electromagnets
    • H01F7/08Electromagnets; Actuators including electromagnets with armatures
    • H01F7/081Magnetic constructions
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F7/00Magnets
    • H01F7/06Electromagnets; Actuators including electromagnets
    • H01F7/08Electromagnets; Actuators including electromagnets with armatures
    • H01F7/16Rectilinearly-movable armatures
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F7/00Magnets
    • H01F7/06Electromagnets; Actuators including electromagnets
    • H01F7/08Electromagnets; Actuators including electromagnets with armatures
    • H01F7/16Rectilinearly-movable armatures
    • H01F7/1607Armatures entering the winding
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M2200/00Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
    • F02M2200/02Fuel-injection apparatus having means for reducing wear
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M2200/00Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
    • F02M2200/08Fuel-injection apparatus having special means for influencing magnetic flux, e.g. for shielding or guiding magnetic flux
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M2200/00Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
    • F02M2200/90Selection of particular materials
    • F02M2200/9038Coatings
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M2200/00Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
    • F02M2200/90Selection of particular materials
    • F02M2200/9053Metals
    • F02M2200/9061Special treatments for modifying the properties of metals used for fuel injection apparatus, e.g. modifying mechanical or electromagnetic properties
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M51/00Fuel-injection apparatus characterised by being operated electrically
    • F02M51/06Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle
    • F02M51/061Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means
    • F02M51/0625Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means characterised by arrangement of mobile armatures
    • F02M51/0632Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means characterised by arrangement of mobile armatures having a spherically or partly spherically shaped armature, e.g. acting as valve body
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16KVALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K27/00Construction of housing; Use of materials therefor
    • F16K27/02Construction of housing; Use of materials therefor of lift valves
    • F16K27/029Electromagnetically actuated valves
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16KVALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K31/00Actuating devices; Operating means; Releasing devices
    • F16K31/02Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic
    • F16K31/06Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic using a magnet, e.g. diaphragm valves, cutting off by means of a liquid
    • F16K31/0644One-way valve
    • F16K31/0655Lift valves
    • F16K31/0658Armature and valve member being one single element
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F7/00Magnets
    • H01F7/06Electromagnets; Actuators including electromagnets
    • H01F7/08Electromagnets; Actuators including electromagnets with armatures
    • H01F7/081Magnetic constructions
    • H01F2007/085Yoke or polar piece between coil bobbin and armature having a gap, e.g. filled with nonmagnetic material
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F7/00Magnets
    • H01F7/06Electromagnets; Actuators including electromagnets
    • H01F7/08Electromagnets; Actuators including electromagnets with armatures
    • H01F7/081Magnetic constructions
    • H01F2007/086Structural details of the armature
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F7/00Magnets
    • H01F7/06Electromagnets; Actuators including electromagnets
    • H01F7/08Electromagnets; Actuators including electromagnets with armatures
    • H01F7/16Rectilinearly-movable armatures
    • H01F2007/1661Electromagnets or actuators with anti-stick disc

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)
  • Magnetically Actuated Valves (AREA)
  • Electromagnets (AREA)

Abstract

【課題】
本発明の目的は、可動コアと固定コアとの接触部に発生する応力を抑制し、かつ磁気切れ性を向上することができる電磁ソレノイドを提供することにある。
【解決手段】
電磁ソレノイドは、内周面27ahと外周面27aeとの間に形成された端面27abを有する可動鉄心27aと、内周面25hと外周面25fとの間に形成され可動鉄心27aの端面27abに対向する端面25bを有する固定鉄心25と、を備え、可動鉄心27aの端面27ab又は固定鉄心25の端面25bの少なくともいずれか一方に環状を成して形成された凸形状部27akを有し、凸形状部27akは端面27abの径方向において内周側に偏った位置に設けられ、凸形状部27akの頂部27akpと内周縁27aoとの間の長さ寸法Wiが頂部27akpと外周縁27anとの間の長さ寸法Woよりも短い。
【選択図】図4

Description

本発明は、電磁ソレノイド及び電磁ソレノイドを備えた燃料噴射弁に関する。
本技術分野の背景技術として、特開2015−204345号公報(特許文献1)に記載された流体制御ソレノイドが知られている。この流体制御ソレノイドは、固定磁気コアと、固定磁気コアに吸引されて駆動される可動部とを備え、可動部の固定磁気コア側の端面部に、凸方向の曲率半径を有する曲面で形成された凸部が周方向全周に設けられ、可動部が傾斜して固定磁気コアに衝突した際に凸部が衝突部となる構造を有する。さらに凸部は、曲率半径R2が可動部の外周面と端面部とをつなぐ角R部(丸面、丸み面取り)の曲率半径R1よりも大きくなる形状に、形成されている。また凸部は、凸部から内径側の平坦部及び外径側の角R部に続く部分の曲率半径が、径方向に連続的に変化する形状に、形成されている。このような凸部は、衝突部に施された表面処理層によって形成されている(要約参照)。この流体制御ソレノイドは、磁気吸引力を低下させることなく、可動部が傾いて固定磁気コアに衝突した際に、衝突部に過大な応力が発生することを防止し、流体制御ソレノイドの信頼性を高めることができる。
特開2015−204345号公報
特許文献1の流体制御ソレノイド(電磁ソレノイド)では、凸部が可動部(可動コア)の外周側に設けられている。このため、可動部と固定磁気コア(固定コア)とが接触する状態において両者の接触面積が大きくなり、コイルへの通電を停止した後の磁束の減衰に時間がかかり、磁束(磁気)の切れ(以下、磁気切れ性という)が悪化する可能性がる。燃料噴射弁においては、磁気切れ性の悪化は閉弁時の応答性(閉弁応答性)の悪化を招く。閉弁応答性が悪化すると、コイルへの通電時間に対して燃料噴射量が直線的に変化しなくなり、特に少量の燃料を噴射する領域において、燃料の噴射量を高精度に制御することが難しくなる。
本発明の目的は、可動鉄心と固定鉄心との接触部に発生する応力を抑制し、かつ磁気切れ性を向上することができる電磁ソレノイド及び燃料噴射弁を提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明の電磁ソレノイドは、
内周面と外周面との間に形成された端面を有する可動鉄心と、
内周面と外周面との間に形成され前記可動鉄心の前記端面に対向する端面を有する固定鉄心と、
を備え、
前記可動鉄心の前記端面又は前記固定鉄心の前記端面の少なくともいずれか一方に環状を成して形成された凸形状部を有し、
前記凸形状部は前記凸形状部が設けられる端面の径方向において内周側に偏った位置に設けられると共に、前記凸形状部は前記凸形状部の頂部と内周縁との間の長さ寸法が前記頂部と外周縁との間の長さ寸法よりも短く形成されている。
また上記目的を達成するために、本発明の燃料噴射弁は、
協働して燃料通路を開閉する弁座及び弁体と、
前記弁体が一端部に設けられ他端部に可動鉄心が設けられた可動子と、
前記可動鉄心に磁気吸引力を作用させて吸引する固定鉄心と、
を備え、
前記可動鉄心は、内周面と外周面との間に形成された端面を有し、
前記固定鉄心は、内周面と外周面との間に形成され前記可動鉄心の前記端面に対向する端面を有し、
前記可動鉄心の前記端面又は前記固定鉄心の前記端面の少なくともいずれか一方に環状を成して形成された凸形状部を有し、
前記凸形状部は前記凸形状部が設けられる端面の径方向において内周側に偏った位置に設けられると共に、前記凸形状部は前記凸形状部の頂部と内周縁との間の長さ寸法が前記頂部と外周縁との間の長さ寸法よりも短く形成されている燃料噴射弁。
本発明によれば、可動鉄心と固定鉄心との接触部に発生する応力を抑制し、かつ磁気切れ性を向上することにより閉弁応答性を向上することができる。
本発明に係る燃料噴射弁の一実施例について、中心軸線1aに沿う断面を示す断面図である。 図1に示すノズル部8の近傍を拡大して示す断面図である。 図1に示す可動鉄心27a及び固定鉄心25の近傍を拡大して示す拡大断面図である。 図3に示す可動鉄心27aと固定鉄心25との対向部(IV部)を拡大して示す拡大断面図である。 可動鉄心27aの凸形状部27akの構成の具体例を示す拡大断面図である。 可動鉄心27aの凸形状部27akの構成の具体例を示す拡大断面図である。 図4に示す可動鉄心27aが傾いた状態を示す拡大断面図である。 凸形状部の第1変更例を示す、可動鉄心27aと固定鉄心25との対向部(図3のIV部)を拡大して示す拡大断面図である。 凸形状部の第2変更例を示す、可動鉄心27aと固定鉄心25との対向部(図3のIV部)を拡大して示す拡大断面図である。 凸形状部の第3変更例を示す、可動鉄心27aと固定鉄心25との対向部(図3のIV部)を拡大して示す拡大断面図である。 凸形状部の第4変更例を示す可動鉄心27aの拡大断面図である。 燃料噴射弁1が搭載された内燃機関の断面図である。
本発明に係る実施例について、図1乃至図3を用いて説明する。
図1を参照して、燃料噴射弁1の全体構成について説明する。図1は、本発明に係る燃料噴射弁の一実施例について、中心軸線1aに沿う断面を示す断面図である。なお、中心軸線1aは、弁体27c、ロッド部(接続部)27b及び可動鉄心(可動コア)27aが一体に設けられた可動子(弁組立体)27の軸心(弁軸心)27l(図3参照)に一致し、筒状体5の中心軸線5fに一致している。
図1において、燃料噴射弁1の上端部(上端側)を基端部(基端側)と呼び、下端部(下端側)を先端部(先端側)と呼ぶ場合がある。基端部(基端側)及び先端部(先端側)という呼び方は、燃料の流れ方向或いは燃料配管に対する燃料噴射弁1の取り付け構造に基づいている。また、本明細書において説明される上下関係は図1に基づいており、燃料噴射弁1を内燃機関に搭載した形態における上下方向とは関係がない。
燃料噴射弁1には、金属材製の筒状体(筒状部材)5によって、その内側に燃料流路(燃料通路)3がほぼ中心軸線1aに沿うように構成されている。筒状体5は、磁性を有するステンレス等の金属素材を用い、深絞り加工等のプレス加工により中心軸線1aに沿う方向に段付きの形状に形成されている。これにより、筒状体5は、一端側5aの径が他端側5bの径に対して大きくなっている。すなわち、筒状体5は円筒形状に形成されている。
筒状体5の基端部には燃料供給口2が設けられ、この燃料供給口2に、燃料に混入した異物を取り除くための燃料フィルタ13が取り付けられている。
筒状体5の基端部は径方向外側に向けて拡径するように曲げられた鍔部(拡径部)5dが形成され、鍔部5dとカバー47の基端側端部47aとで形成される環状凹部(環状溝部)4にOリング11が配設されている。
筒状体5の先端部には、弁体27cと弁座部材15とからなる弁部7が構成されている。弁座部材15は、筒状体5の先端側内側に挿入され、レーザ溶接19により筒状体5に固定されている。レーザ溶接19は、筒状体5の外周側から全周に亘って実施されている。この場合、弁座部材15を筒状体5の先端側内側に圧入した上で、弁座部材15をレーザ溶接により筒状体5に固定してもよい。
筒状体5の中間部には弁体27cを駆動するための駆動部9が配置されている。駆動部9は電磁アクチュエータ(電磁駆動部)で構成されている。具体的には、駆動部9は、筒状体5の内部(内周側)に固定された固定鉄心(固定コア)25と、筒状体5の内部において固定鉄心25に対して先端側に配置され、中心軸線1aに沿う方向に移動可能な可動子(可動部材)27と、固定鉄心25と可動子27に構成された可動鉄心(可動コア)27aとが微小ギャップδ1を介して対向する位置で筒状体5の外周側に外挿された電磁コイル29と、電磁コイル29の外周側で電磁コイル29を覆うヨーク33とによって構成されている。
筒状体5の内側には可動子27が収容されており、筒状体5は可動鉄心27aの外周面と対向して可動鉄心27aを囲繞する。筒状体5、弁座部材15及び固定鉄心25は、可動子27を収容する弁ハウジングを構成している。
可動鉄心27aと固定鉄心25とヨーク33とは、電磁コイル29に通電することにより生じる磁束が流れる閉磁路(磁気回路)を構成する。磁束は微小ギャップδ1を通過するが、微小ギャップδ1の部分で筒状体5を流れる漏れ磁束を低減するため、筒状体5の微小ギャップδ1に対応する位置(微小ギャップδ1の外周側)に、非磁性部或いは筒状体5の他の部分よりも弱磁性の弱磁性部5cが設けられている。以下、この非磁性部或いは弱磁性部5cは、単に非磁性部5cと呼んで説明する。
非磁性部5cは、筒状体5に対する磁性を有する筒状体5に非磁性化処理を行うことにより形成することができる。このような非磁性化処理は、例えば熱処理によって行うことができる。或いは、筒状体5の外周面に環状凹部を形成することにより非磁性部5cに相当する部分を薄肉化して構成することができる。本実施例では、非磁性部5cを環状凹部で構成した例を示している。
電磁コイル29は、樹脂材料で筒状に形成されたボビン31に巻回され、筒状体5の外周側に外挿されている。電磁コイル29はコネクタ41に設けられたターミナル43に電気的に接続されている。コネクタ41には図示しない外部の駆動回路が接続され、ターミナル43を介して、電磁コイル29に駆動電流が通電される。
固定鉄心25は、磁性金属材料からなる。固定鉄心25は筒状に形成され、中心部を中心軸線1aに沿う方向に貫通する貫通孔25aを有する。固定鉄心25及び貫通孔25aの中心軸線25cは、燃料噴射弁の中心軸線1aに一致している。
固定鉄心25は、筒状体5の小径部5bの基端側に圧入固定され、筒状体5の中間部に位置している。小径部5bの基端側に大径部5aが設けられていることにより、固定鉄心25の組付けが容易になる。固定鉄心25は溶接により筒状体5に固定してもよいし、溶接と圧入を併用して筒状体5に固定してもよい。
可動子(弁組立体)27は、可動鉄心27aとロッド部27bと弁体27cとで構成される。可動鉄心27aは円環状の部材である。弁体27cは弁座15b(図2参照)と当接する部材である。弁座15b及び弁体27cは協働して燃料通路を開閉する。ロッド部27bは細長い円筒形状であり、可動鉄心27aと弁体27cとを接続する接続部である。可動鉄心27aは、弁体27cと連結され、固定鉄心25との間に作用する磁気吸引力によって、弁体27cを開閉弁方向(中心軸線1aに沿う方向)に駆動する。
本実施例では、ロッド部27bと可動鉄心27aとを一部材で構成しているが、別々の部材で構成したものを一体に組み付けてもよい。また本実施例では、ロッド部27bと弁体27cとを別部材で構成し、ロッド部27bに弁体27cを固定している。ロッド部27bと弁体27cとの固定は、圧入又は溶接により行われる。ロッド部27bと弁体27cとは一つの部材で一体化されて構成されてもよい。
ロッド部27bは円筒形状であり、ロッド部27bの上端に開口し軸方向に延設された孔27baを有する。ロッド部27bには内側と外側とを連通する連通孔(開口部)27boが形成されている。ロッド部27bの外周面と筒状体5の内周面との間には背圧室37が形成されている。固定鉄心25の貫通孔25a内の燃料通路3は、孔27ba及び連通孔27boを通じて背圧室37に連通している。孔27ba及び連通孔27boは貫通孔25a内の燃料通路3と背圧室37とを連通する燃料流路3を構成する。
固定鉄心25の貫通孔25aにはコイルばね39が設けられている。コイルばね39の一端は、可動鉄心27aの内側に設けられたばね座27ag(図3参照)に当接している。コイルばね39の他端部は、固定鉄心25の貫通孔25aの内側に配設されたアジャスタ(調整子)35の端面に当接している。コイルばね39は、ばね座27agとアジャスタ(調整子)35の下端(先端側端面)との間に、圧縮状態で配設されている。
コイルばね39は、弁体27cが弁座15b(図2参照)に当接する方向(閉弁方向)に可動子27を付勢する付勢部材として機能している。中心軸線1aに沿う方向におけるアジャスタ35の位置を貫通孔25a内で調整することにより、コイルばね39による可動子27(すなわち弁体27c)の付勢力が調整される。
アジャスタ35は、中心部を中心軸線1aに沿う方向に貫通する燃料流路3を有する。燃料供給口2から供給された燃料は、アジャスタ35の燃料流路3を流れた後、固定鉄心25の貫通孔25aの先端側部分の燃料流路3に流れ、可動子27内に構成された燃料流路3に流れる。
ヨーク33は、磁性を有する金属材料でできており、燃料噴射弁1のハウジングを兼ねている。ヨーク33は大径部33aと小径部33bとを有する段付きの筒状に形成されている。大径部33aは電磁コイル29の外周を覆って円筒形状を成しており、大径部33aの先端側に大径部33aよりも小径の小径部33bが形成されている。小径部33bは筒状体5の小径部5bの外周に圧入又は挿入されている。これにより、小径部33bの内周面は筒状体5の外周面に緊密に接触している。このとき、小径部33bの内周面の少なくとも一部は、筒状体5を介して、可動鉄心27aの外周面と対向しており、この対向部分に形成される磁路の磁気抵抗を小さくしている。
ヨーク33の先端側端部の外周面には周方向に沿って環状凹部33cが形成されている。環状凹部33cの底面に形成された薄肉部において、ヨーク33と筒状体5とがレーザ溶接24により全周に亘って接合されている。
筒状体5の先端部にはフランジ部49aを有する円筒状のプロテクタ49が外挿され、筒状体5の先端部がプロテクタ49によって保護されている。プロテクタ49はヨーク33のレーザ溶接部24の上を覆っている。
プロテクタ49のフランジ部49aと、ヨーク33の小径部33bと、ヨーク33の大径部33aと小径部33bとの段差面とによって環状溝34が形成され、環状溝34にOリング46が外挿されている。Oリング46は、燃料噴射弁1が内燃機関に取り付けられる際に、内燃機関側に形成された挿入口の内周面とヨーク33における小径部33bの外周面との間で液密及び気密を確保するシールとして機能する。
燃料噴射弁1の中間部から基端側端部の近傍までの範囲に、樹脂カバー47がモールドされている。樹脂カバー47の先端側端部はヨーク33の大径部33aの基端側の一部を被覆している。また、樹脂カバー47を形成する樹脂によりコネクタ41が一体的に形成されている。
次に、図2を参照して、ノズル部8の構成ついて、詳細に説明する。図2は、図1に示すノズル部8の近傍を拡大して示す断面図である。
弁座部材15には、中心軸線1aに沿う方向に貫通する貫通孔15d,15c,15v,15eが形成されている。この貫通孔の途中には下流側に向かって縮径する円錐面15vが形成されている。円錐面15v上には弁座15bが構成され、弁体27cが弁座15bに離接することにより、燃料通路の開閉が行われる。なお、弁座15bが形成された円錐面15vを弁座面と呼ぶ場合もある。また、弁座15bと、弁体27cの弁座15bに当接する部位とを、シール部という。
貫通孔15d,15c,15v,15eにおける、円錐面15vから上側の孔部分15d,15c,15vは、弁体27cを収容する弁体収容孔を構成する。弁体収容孔15d,15c,15vの内周面に、弁体27cを中心軸線1aに沿う方向に案内するガイド面15cが形成されている。
下流側ガイド面15cとこの下流側ガイド面15cに摺接する弁体27cの摺接面27cbとは、可動子27の変位を案内する下流側ガイド部50Aを構成する。
ガイド面15cの上流側には、上流側に向かって拡径する拡径部15dが形成されている。拡径部15dは弁体27cの組付けを容易にすると共に、燃料通路断面を拡大するのに役立っている。一方、弁体収容孔15d,15c,15vの下端部は燃料導入孔15eに接続され、燃料導入孔15eの下端面が弁座部材15の先端面15tに開口している。
弁座部材15の先端面15tには、ノズルプレート21nが取り付けられている。ノズルプレート21nは弁座部材15にレーザ溶接23により固定されている。レーザ溶接部23は、燃料噴射孔110が形成された噴射孔形成領域を取り囲むようにして、この噴射孔形成領域の周囲を一周している。
また、ノズルプレート21nは板厚が均一な板状部材(平板)で構成されており、中央部に外方に向けて突き出すように突状部21naが形成されている。突状部21naは曲面(例えば球状面)で形成されている。突状部21naの内側には燃料室21aが形成されている。この燃料室21aは弁座部材15に形成された燃料導入孔15eに連通しており、燃料導入孔15eを通じて燃料室21aに燃料が供給される。
突状部21naには複数の燃料噴射孔110が形成されている。燃料噴射孔の形態は特に問わない。燃料噴射孔110の上流側に燃料に旋回力を付与する旋回室を有するものであってもよい。燃料噴射孔110の中心軸線110aは燃料噴射弁の中心軸線1aに対して平行であってもよいし、傾斜していてもよい。また、突状部21naが無い構成であってもよい。
本実施例において、燃料噴射孔110を開閉する弁部7は弁座部材15と弁体27cとによって構成され、燃料噴霧の形態を決定する燃料噴射部21はノズルプレート21nによって構成される。そして、弁部7と燃料噴射部21とは、燃料噴射を行うためのノズル部8を構成している。すなわち、本実施例におけるノズル部8は、ノズルプレート21nがノズル部8の本体側(弁座部材15)の先端面15tに接合されて構成されている。
また、本実施例では、弁体27cは、球状を成すボール弁を用いている。このため、弁体27cにおけるガイド面15cと対向する部位には、周方向に間隔を置いて複数の切欠き面27caが設けられ、この切欠き面27caによって燃料通路が構成されている。弁体27cはボール弁以外の弁体で構成することも可能である。例えば、ニードル弁を用いてもよい。
図3を参照して、可動子27の可動鉄心27aの近傍の構成について、詳細に説明する。図3は、図1に示す可動鉄心27a及び固定鉄心25の近傍を拡大して示す拡大断面図である。なお図3では、可動子27の中心軸線(弁軸心)27lと燃料噴射弁1の中心軸線1aとが一致した状態を示している。
本実施例では、可動鉄心27aとロッド部27bとが一部材で一体に形成されている。可動鉄心27aの上端面27abの中央部には、下端側に向けて窪んだ凹部27aaが形成されている。凹部27aaの底部には、ばね座27agが形成され、コイルばね39の一端がばね座27agに支持されている。さらに、凹部27aaの底部には、ロッド部27bの内側に連通する開口部27afが形成されている。開口部27afは、固定鉄心25の貫通孔25aから凹部27aa内の空間27aiに流入した燃料を、ロッド部27bの内側の空間27biに流す燃料通路を構成する。
可動鉄心27aの上端面27abは、固定鉄心25の下端面25bと対向する。上端面27abと下端面25bとは、相互に磁気吸引力が作用する磁気吸引面を構成する。可動鉄心27aの外周面27aeは筒状体5の内周面5eに摺動するよう構成されている。すなわち内周面5eは、可動鉄心27aを囲繞して可動子27の開閉弁方向の移動を案内する案内面を構成する。特に内周面5eは、可動鉄心27aの外周面27aeが摺接する上流側ガイド面を構成する。上流側ガイド面5eと可動鉄心27aの外周面27aeとは、可動子27の変位を案内する上流側ガイド部50Bを構成する。
本実施例では、可動子27は、弁座部材15に構成されたガイド面(下流側ガイド面)15c、及び筒状体5の内周面で構成された上流側ガイド面5eの二点で開閉弁方向の移動を案内されている。すなわち可動子27は、上流側ガイド部50Bと下流側ガイド部50A(図1参照)との二点で支持され、中心軸線1a方向に案内されて往復動作する。この場合、可動子27の弁体27cが下流側ガイド面15cにより案内され、可動鉄心27aの外周面27aeが上流側ガイド面5eにより案内される。
図4を参照して、固定鉄心25及び可動鉄心27aの構成を、具体的に説明する。図4は、図3に示す可動鉄心27aと固定鉄心25との対向部(IV部)を拡大して示す拡大断面図である。なお図4では、可動子27の中心軸線27lが固定コア25の中心軸線25cと一致する状態を示している。固定コア25の中心軸線25cはコイル29によって構成されるソレノイドの中心軸線でもある。
固定鉄心25の可動鉄心27aと対向する端面(磁気ギャップ側端面)25b側には、外周部に磁気絞り部25mが形成されている。本実施例では、磁気絞り部25mはテーパ面(テーパ部)で構成される。テーパ面25mは、固定鉄心25の外周面25fと端面25bとの間に形成されており、外周面25fと端面25bとの間の角部に設けられる面取り部を兼ねる。テーパ面25mは、可動鉄心27aと対向する側とは反対側(以下、反可動鉄心側という)から対向端面25bに向かって、固定鉄心25の外径が漸減するように形成されている。すなわち、テーパ面25mにおいては、反可動鉄心側から端面25bに向かって、外径が縮径する。
固定鉄心25の端面25bの内周部には、角部を面取り加工した面取り部25gが形成されている。面取り部25gは、固定鉄心25の内周面25hと端面25bとの間に形成されたテーパ面(テーパ部)によって構成される。
可動鉄心27aの固定鉄心25と対向する端面(磁気ギャップ側端面)27ab側には、外周部に磁気絞り部27amが形成されている。本実施例では、磁気絞り部27amはテーパ面(テーパ部)で構成されている。テーパ面27amは、固定鉄心25と対向する側とは反対側(以下、反固定鉄心側という)から対向端面27abに向かって、外径が漸減するように形成されている。すなわち、テーパ面27amにおいては、反固定鉄心側から対向端面27abに向かって、可動鉄心27aの外径が縮径する。
可動鉄心27aの端面27abの内周部には、角部を面取り加工した面取り部27ajが形成されている。面取り部27ajは、可動鉄心27aの内周面27ahと端面27abとの間に形成されたテーパ面(テーパ部)によって構成される。
本実施例では、端面27abの内周部(内周側端部)に円環状の凸形状部27akが形成されている。すなわち凸形状部27akは、凸形状部27akが設けられる端面27abの径方向において内周側に偏った位置に設けられる。このため、正確には、面取り部27ajは可動鉄心27aの内周面27ahと端面27abに設けられた凸形状部27akとの間に形成されている。
凸形状部27akの頂点(最も高くなる位置:最高点)27akpは、可動鉄心27aの径方向における外周面27aeと内周面27ahとの中央位置27abaよりも、内周面27ah側に位置する。可動鉄心27aは外周面27aeと内周面27ahとの幅寸法(径方向寸法)がW27aであり、中央位置27abaは外周面27aeからW27a/2、内周面27ahからW27a/2の寸法だけ離れた位置である。従って頂点27akpは、外周面27aeからW27a/2よりも長い長さ寸法だけ離れた位置にあり、内周面27ahからW27a/2よりも短い長さ寸法だけ離れた位置にある。これにより本実施例では、頂点27akpを、可動鉄心27aの端面27ab上において、内周側に寄せて配置することができる。
特に本実施例では、凸形状部27akの外周27anが中央位置27abaよりも内周面27ah側に位置するように構成されており、凸形状部27akの全体が中央位置27abaよりも内周面27ah側に位置する。すなわち凸形状部27akの外周27anは、外周面27aeからW27a/2以上の距離にあり、内周面27ahからW27a/2以下の距離にある。これにより本実施例では、頂点27akpを、可動鉄心27aの端面27ab上において、より内周側に寄せて配置することができる。
凸形状部27akの頂点27akpと内周27aoとの間の長さ寸法(径方向寸法)Wiは、頂点27akpと外周27anとの間の長さ寸法(径方向寸法)Woよりも短い。本実施例では、面取り部27ajが凸形状部27akと干渉するように形成されている。すなわち面取り部27ajは、可動鉄心27aの端面27abよりも高い位置(固定鉄心25側)27apまで形成されており、端面27abを含み端面27abに平行な水平面SHよりも高い位置27apで凸形状部27akの内周27aoと交わる。
本実施例では、凸形状部27akは端面27abを含み端面27abに平行な水平面SHを基準とし、水平面SHよりも高くなる部分を凸形状部27akとみなす。従って、凸形状部27akの内周27aoは、凸形状部27ak又は面取り部27ajと水平面SHとの交線に一致する。なお、水平面SHは、面取り部27ajではなく、凸形状部27akの曲面部に交わるように、構成されてもよい。
本実施例では、凸形状部27akの少なくとも頂点27akpの近傍は、曲面で形成されている。すなわち凸形状部27akは、頂点27akpから径方向に離れるに従って高さが低くなるように、かつ頂点27akpから径方向に離れるに従って高さの変化率が大きくなるような形状に形成されている。さらに凸形状部27akは、頂点27akpよりも内周側の方が外周側に比べて径方向長さに対する高さの変化率が大きい。
具体的には、頂点(頂部)27akpよりも内周側の凸形状部27akは曲率半径R02の曲面で形成し、頂点27akpよりも外周側の凸形状部27akは曲率半径R01の曲面で形成し、曲率半径R02を曲率半径R01よりも小さくする(R02<R01)。すなわち、頂点27akpよりも内周側の凸形状部27akは、頂点27akpよりも外周側の凸形状部27akに対して、曲率の大きな曲面で形成する。
なお曲率半径R01は、曲率半径R02よりも大きく、1.5mm以上50mm以下の寸法にすることが好ましい。また凸形状部27akは、端面27abからの高さHが15μm以上50μm以下の寸法を有するように、構成することが好ましい。
特に本実施例では、凸形状部27akは、曲率半径R02の曲面と曲率半径R01の曲面とが、頂点27akpで接続されるように形成している。すなわち凸形状部27akは、頂点27akpを境に外周側が曲率半径をR01とする曲面で形成されると共に、内周側が曲率半径をR02とする曲面で形成される。
図5A及び図5Bを参照して、凸形状部27akの構成を具体的に説明する。
図5Aは、可動鉄心27aの凸形状部27akの構成の具体例を示す拡大断面図である。
図5Aでは、凸形状部27akを、端面27abに施された表面処理層27asによって、形成している。表面処理層27asは、下地となる金属部材(下地部材)27arの表面(端面)27ab’にめっき等の表面処理を行うことによって形成される。この場合、表面処理層27asは端面27ab(27ab’)の全体に亘って施されている。そして表面処理層27asの内周側部分が端面27abから盛り上がり、凸形状部27akを形成している。
本例では、端面27abは表面処理層27asの表面によって構成される。この場合、前述した凸形状部27akの内周27aoは、下地部材27arの表面27ab’と表面処理層27asとの境界に位置し、凸形状部27akの内周27aoは端面27abよりも低い位置に存在する。
図5Bは、可動鉄心27aの凸形状部27akの構成の具体例を示す拡大断面図である。
図5Bでは、図5Aの具体例と同様に、凸形状部27akを端面27abに施された表面処理層27asによって形成している。ただし、本例では、凸形状部27akの部分のみに表面処理層27asを設けており、凸形状部27akよりも外周側の部分では、下地部材27arの表面27ab’が露出している。すなわち本例では、端面27abは下地部材27arの表面27ab’によって構成される。
本発明の実施例の特徴の一つは凸形状部27akの形状にある。従って、凸形状部27akの形成方法、材料或いは表面処理層27asとの関係は、上述した実施例或いは具体例の構成に限定されるものではない。
次に、本実施例の効果について説明する。
本実施例では、凸形状部27akが可動鉄心27aの端面27abの内周側に形成されている。凸形状部27akは、可動鉄心27aが固定鉄心25に吸引される際に、固定鉄心25の端面25bと接触する部位である。このため凸形状部27akでは、固定鉄心25の端面25bとの間隔寸法が小さく、大きな磁気吸引力が生じる。凸形状部27akが端面27abの外周側に形成される場合、端面27abの内周側に形成される場合と比べて、端面27ab上における凸形状部27akの面積が大きくなり、過大な磁気吸引力が発生すると共に、磁気切れ性が悪くなる。
本実施例では、上述したように、凸形状部27akが端面27abの内周側に形成される。これにより本実施例では、凸形状部27akが端面27abの外周側に形成される場合に比べて、端面27ab上における凸形状部27akの面積を小さくすることができ、過大な磁気吸引力の発生を防ぐことができると共に、磁気切れ性の悪化を防ぐことができる。
上述した理由により、凸形状部27akは、端面27ab上において、できるだけ内周側に寄せて配置することが望ましい。特に、凸形状部27akが可動鉄心27aの径方向に曲率を有する曲面で形成される構成では、凸形状部27akの頂点27akpの位置を端面27ab上において、できるだけ内周側に寄せて配置することが望ましい。
そこで本実施例では、凸形状部27akの頂点27akpと内周27aoとの間の長さ寸法(径方向寸法)Wiを、頂点27akpと外周27anとの間の長さ寸法(径方向寸法)Woよりも短くしている。或いは、頂点27akpよりも内周側の凸形状部27akの曲率半径R02を、頂点27akpよりも外周側の凸形状部27akの曲率半径R01よりも小さくしている(R02<R01)。これらの構成により、頂点27akpの位置を、端面27ab上において、より内周側に寄せて配置することができる。従って本実施例では、過大な磁気吸引力の発生を防ぐことができると共に、磁気切れ性の悪化を防ぐことができる。
また本実施例では、曲率半径R01を1.5mm以上50mm以下の寸法にすることにより、凸形状部27akが固定鉄心25の端面25bと接触する際に生じる応力を低減することができる。また本実施例では、凸形状部27akの高さ寸法Hを15μm以上50μm以下にすることにより、粘性流体(燃料)によって満たされた環境下で、固定鉄心25と可動鉄心27aとが接触する際に、固定鉄心25と可動鉄心27aとの貼り付きを防止することができる。
図6は、図4に示す可動鉄心27aが傾いた状態を示す拡大断面図である。
図6では、可動子27の中心軸線27lが固定鉄心25の中心軸線25cに対して、角度βの傾きを生じた状態を示している。この傾き角度βが大きくなると、可動鉄心27aの端面27abの外周(外周縁)27abbが固定鉄心25の端面25bに接触するか、固定鉄心25の端面25bの外周(外周縁)25bbが可動鉄心27aの端面27abに接触する。なお可動子27は、上流側ガイド部50Bと下流側ガイド部50Aとの二点で支持されているため、傾き角度βには上限値(最大値)βmaxが存在する。
本実施例では、凸形状部27akの曲面と可動鉄心27aの端面27abの外周27abbとに接する平面と、可動子27の中心軸線27lに垂直な平面SHとの成す角度αが、傾き角度βの最大値βmaxよりも大きい角度になるように、凸形状部27akの形状及び突出高さHを設定する。なお本実施例では、中心軸線27lは可動鉄心27aの中心軸線に一致する。これにより、可動子27が傾いた場合に、可動鉄心27aの端面27abの外周(外周縁)27abbと固定鉄心25の端面25bとの接触、或いは固定鉄心25の端面25bの外周(外周縁)25bbと可動鉄心27aの端面27abとの接触を防止することができる。これにより、燃料噴射弁1の信頼性を高めることができる。
次に、図7乃至図9を参照して、凸形状部の変更例について、説明する。
図7は、凸形状部の第1変更例を示す、可動鉄心27aと固定鉄心25との対向部(ず3のIV部)を拡大して示す拡大断面図である。
本変更例では、凸形状部27akを単一の曲率半径R01で形成している。このため、頂部(頂点)27akpは曲面の最内周に位置し、頂部27akpを形成する曲面の最内周(最内周縁)が面取り部27ajに接続されている。その他の構成は、上述した実施例及び具体例と同様に構成される。
本変更例においても、上述した実施例及び具体例と同様の効果を得ることができる。さらに本変更例では、曲率半径R02の曲面部を設けない分、頂部27akpを可動鉄心27aの端面27abの内周に近づけて配置することができる。
図8は、凸形状部の第2変更例を示す、可動鉄心27aと固定鉄心25との対向部(図3のIV部)を拡大して示す拡大断面図である。
本変更例では、凸形状部27akに替えて、凸形状部25kを固定鉄心25の端面25bに設けている。凸形状部25kは凸形状部27akと同様に端面25bに設けられる。従って、凸形状部27akにおける可動鉄心27aの端面27abとの関係は、凸形状部25kにおける固定鉄心25の端面25bとの関係に適用される。すなわち、図4で説明した凸形状部27akの曲率半径R01,R02(R01>R02)が凸形状部25kの曲面に適用される。また凸形状部25kは、上述した第1変更例と同様の形状に形成してもよい。
また本変更例においては、可動子27の中心軸線27lが固定鉄心25の中心軸線25cに対して、角度βの傾きを生じた場合に、固定鉄心25の端面25bに設けた凸形状部25kによって、可動鉄心27aの端面27abの外周(外周縁)が固定鉄心25の端面25bに接触するか、或いは固定鉄心25の端面25bの外周(外周縁)が可動鉄心27aの端面27abに接触するのを防止する。このため、凸形状部25kの曲面と固定鉄心25の端面25bの外周縁とに接する平面と、固定鉄心25の中心軸線25cに垂直な平面との成す角度αbが、傾き角度βの最大値βmaxよりも大きい角度になるように、凸形状部25kの形状及び突出高さHbを設定する。
なお、曲率半径R01は1.5mm以上50mm以下の寸法にするとよい。また凸形状部25kの高さ寸法Hは15μm以上50μm以下にするとよい。
本変更例においても、上述した実施例、具体例及び変更例と同様の効果を得ることができる。
図9は、凸形状部の第3変更例を示す、可動鉄心27aと固定鉄心25との対向部(図3のIV部)を拡大して示す拡大断面図である。
本変更例は、固定鉄心25の端面25bに凸形状部25kを設け、可動鉄心27aの端面27abに凸形状部27akを設け、凸形状部25kと凸形状部27akが接触するように構成したものである。本変更例における凸形状部25k及び凸形状部27akは、上述した第1変更例の凸形状部27akと同様の形状(曲率半径R01,R02、高さH等)に形成してもよい。或いは、本変更例における凸形状部25k又は凸形状部27akのいずれか一方を、第1変更例の凸形状部27akと同様の形状(曲率半径R01,R02、高さH等)に形成してもよい。
本変更例においては、可動子27の中心軸線27lが固定鉄心25の中心軸線25cに対して、角度βの傾きを生じた場合に、可動鉄心27aに設けた凸形状部27akと固定鉄心25に設けた凸形状部25kとによって、可動鉄心27aの端面27abの外周縁が固定鉄心25の端面25bに接触するか、或いは固定鉄心25の端面25bの外周縁が可動鉄心27aの端面27abに接触するのを防止する。このため、下記の角度αa,αbと、突出高さHa,Hbとを考慮する。
αa:凸形状部27akの曲面と可動鉄心27aの端面27abの外周縁とに接する平面と、可動子27の中心軸線27lに垂直な平面との成す角度
αb:凸形状部25kの曲面と固定鉄心25の端面25bの外周縁とに接する平面と、固定鉄心25の中心軸線25cに垂直な平面との成す角度
Ha:凸形状部27akの端面27abからの突出高さ
Hb:凸形状部25kの端面25bからの突出高さ
そして、αaとαbとを加えた角度α(=αa+αb)が、傾き角度βの最大値βmaxよりも大きい角度(α>βmax)になるように、凸形状部27ak,25kの形状及び突出高さHa,Hbを設定する。この場合、HaとHbとの合計値H0(=Ha+Hb)は、15μm以上50μm以下にするとよい。
また本変更例における凸形状部27ak,25kの有効接触半径R0は(式1)で表される。
R0=(R01a×R01b)/(R01a+R01b) (式1)
この場合、R0,R01a及びR01bは、(式2)の関係を有する。
(1/R0)=(1/R01a)+(1/R01b) (式2)
そしてR0は、1.5mm以上50mm以下にするとよい。
本変更例においても、上述した実施例、具体例及び変更例と同様の効果を得ることができる。さらに本変更例では、凸形状部25kと凸形状部27akが接触している部分から径方向に離れるにしたがって、凸形状部25kと凸形状部27akとの間隔を急激に拡大することができる。このため、過大な磁気吸引力の発生を防ぐ効果、及び磁気切れ性の悪化を防ぐ効果が高まる。
図10は、凸形状部の第4変更例を示す可動鉄心27aの拡大断面図である。なお、図10では、固定鉄心25と対向する端面27abの近傍を示している。
本変更例では、可動鉄心27aの端面27abが径方向の幅B全体に亘って曲面で構成されている。すなわち、上述した凸形状部27akが端面27ab全体に設けられている形態に相当する。特に本変更例では、可動鉄心27aの内周面27ahから外周面27aeまで、径方向に単一の曲率半径R01を有する曲面で構成している。この曲率半径R01の曲面は、図4で説明した、凸形状部27akの頂部27akpと外周縁27anとの間に形成される曲面部に相当する。
凸形状部27akの頂部27akpから内周側に、図4で説明したものと同様な曲率半径R02(R02<R01)の曲面部を設けてもよい。また、端面27abの内周縁部に、図4で説明した面取り部27ajと同様な面取り部を設けてもよい。また、端面27abの外周縁部に、図4で説明したテーパ面27amと同様なテーパ面を設けてもよい。
上述した実施例、具体例及び変更例は、燃料噴射弁に発明を適用したものであるが、燃料噴射弁以外の電磁駆動装置(電磁ソレノイド)を備える機器に適用することができる。本発明は磁気切れ性を向上できるため、燃料噴射弁に適用した場合は閉弁時間を短縮して閉弁応答性を向上することができる。
次に、図11を参照して、燃料噴射弁1が搭載された内燃機関の一実施例について説明する。図11は、燃料噴射弁1が搭載された内燃機関の断面図である。
内燃機関100のエンジンブロック101にはシリンダ102が形成されおり、シリンダ102の頂部に吸気口103と排気口104とが設けられている。吸気口103には、吸気口103を開閉する吸気弁105が、また排気口104には排気口104を開閉する排気弁106が設けられている。エンジンブロック101に形成され、吸気口103に連通する吸気流路107の入口側端部107aには吸気管108が接続されている。
燃料噴射弁1の燃料供給口2(図1参照)には燃料配管110が接続される。
吸気管108には燃料噴射弁1の取付け部109が形成されており、取付け部109に燃料噴射弁1を挿入する挿入口109aが形成されている。挿入口109aは吸気管108の内壁面(吸気流路)まで貫通しており、挿入口109aに挿入された燃料噴射弁1から噴射された燃料は吸気流路内に噴射される。二方向噴霧の場合、エンジンブロック101に吸気口103が二つ設けられた形態の内燃機関を対象として、それぞれの燃料噴霧が各吸気口103(吸気弁105)を指向して噴射される。
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、一部の構成の削除や、記載されていない他の構成の追加が可能である。また、上述した実施例、変更例及び具体例とは、それぞれの説明に記載された構成を、矛盾しない範囲内で、相互に適用可能である。
1…燃料噴射弁、1a…燃料噴射弁の中心軸線、2…燃料供給口、3…燃料流路(燃料通路)、5…筒状体、5e…上流側ガイド面、5f…筒状体の中心軸線、9…駆動部、15…弁座部材、15b…弁座、15c…ガイド面、25…固定鉄心(固定コア)、25a…固定鉄心の貫通孔、25b…固定鉄心の下端面、25bb…固定鉄心の端面の外周(外周縁)、25f…固定鉄心25の外周面、25g…固定鉄心の面取り部、25h…固定鉄心の内周面、25k…固定鉄心の端面に設けた凸形状部、25m…固定鉄心のテーパ面、27…可動子(弁組立体)、27a…可動鉄心(可動コア)、27ab…可動鉄心の上端面、27aba…可動鉄心の径方向における外周面と内周面との中央位置、27abb…可動鉄心の端面の外周(外周縁)、27ae…可動鉄心の外周面、27aj…可動鉄心の面取り部、27ah…可動鉄心の内周面、27ak…凸形状部、27akp…凸形状部の頂点、27am…可動鉄心テーパ面、27an…凸形状部27akの外周、27ao…凸形状部27akの内周、27ar…下地となる金属部材(下地部材)、27as…表面処理層、27b…ロッド部、27c…弁体、27l…可動子の軸心(弁軸心)、29…電磁コイル、33…ヨーク、35…アジャスタ(調整子)、39…コイルばね、41…コネクタ、43…ターミナル、50A…下流側ガイド部、50B…上流側ガイド部、110…燃料噴射孔、R01,R02…凸形状部の曲率半径、SH…水平面、27ab’…下地部材の表面(端面)、H…凸形状部の高さ寸法、β…可動子の傾き角度β、βmax…可動子の傾き角度βの上限値(最大値)。

Claims (14)

  1. 内周面と外周面との間に形成された端面を有する可動鉄心と、
    内周面と外周面との間に形成され前記可動鉄心の前記端面に対向する端面を有する固定鉄心と、
    を備え、
    前記可動鉄心の前記端面又は前記固定鉄心の前記端面の少なくともいずれか一方に環状を成して形成された凸形状部を有し、
    前記凸形状部は前記凸形状部が設けられる端面の径方向において内周側に偏った位置に設けられると共に、前記凸形状部は前記凸形状部の頂部と内周縁との間の長さ寸法が前記頂部と外周縁との間の長さ寸法よりも短く形成されている電磁ソレノイド。
  2. 請求項1に記載の電磁ソレノイドにおいて、
    前記凸形状部の少なくとも外周側は曲率を有する曲面形状であることを特徴とする電磁ソレノイド。
  3. 請求項2に記載の電磁ソレノイドにおいて、
    前記凸形状部の曲面形状と前記可動鉄心の前記端面の外周とに接する平面と前記可動鉄心の中心軸線に垂直な平面とが成す角度をαとし、前記可動鉄心の前記中心軸線の前記固定鉄心の中心軸線に対する最大の傾き角度をβmaxとしたとき、α>βmaxなる関係を有することを特徴とする電磁ソレノイド。
  4. 請求項1に記載の電磁ソレノイドにおいて、
    前記凸形状部の前記頂部は、前記凸形状部が設けられる端面の内周縁に位置し、前記頂部と前記内周縁との間の長さ寸法がゼロであることを特徴とする電磁ソレノイド。
  5. 請求項1に記載の電磁ソレノイドにおいて、
    前記凸形状部は、前記頂部を境に外周側が曲率半径をR01とする曲面で形成されると共に、内周側が曲率半径をR02とする曲面で形成され、
    R01≧R02なる関係を有することを特徴とする電磁ソレノイド。
  6. 請求項1に記載の電磁ソレノイドにおいて、
    前記凸形状部は、前記凸形状部が設けられる端面に施される表面処理によって形成される表面処理層により形成されることを特徴とする電磁ソレノイド。
  7. 協働して燃料通路を開閉する弁座及び弁体と、
    前記弁体が一端部に設けられ他端部に可動鉄心が設けられた可動子と、
    前記可動鉄心に磁気吸引力を作用させて吸引する固定鉄心と、
    を備え、
    前記可動鉄心は、内周面と外周面との間に形成された端面を有し、
    前記固定鉄心は、内周面と外周面との間に形成され前記可動鉄心の前記端面に対向する端面を有し、
    前記可動鉄心の前記端面又は前記固定鉄心の前記端面の少なくともいずれか一方に環状を成して形成された凸形状部を有し、
    前記凸形状部は前記凸形状部が設けられる端面の径方向において内周側に偏った位置に設けられると共に、前記凸形状部は前記凸形状部の頂部と内周縁との間の長さ寸法が前記頂部と外周縁との間の長さ寸法よりも短く形成されている燃料噴射弁。
  8. 請求項7に記載の燃料噴射弁において、
    前記凸形状部の少なくとも外周側は曲率を有する曲面形状であることを特徴とする燃料噴射弁。
  9. 請求項8に記載の燃料噴射弁において、
    前記凸形状部の曲面形状と前記可動鉄心の前記端面の外周とに接する平面と前記可動鉄心の中心軸線に垂直な平面とが成す角度をαとし、前記可動鉄心の前記中心軸線の前記固定鉄心の中心軸線に対する最大の傾き角度をβmaxとしたとき、α>βmaxなる関係を有することを特徴とする燃料噴射弁。
  10. 請求項7に記載の燃料噴射弁において、
    前記凸形状部の前記頂部は、前記凸形状部が設けられる端面の内周縁に位置し、前記頂部と前記内周縁との間の長さ寸法がゼロであることを特徴とする燃料噴射弁。
  11. 請求項7に記載の燃料噴射弁において、
    前記凸形状部は、前記頂部を境に外周側が曲率半径をR01とする曲面で形成されると共に、内周側が曲率半径をR02とする曲面で形成され、
    R01≧R02なる関係を有することを特徴とする燃料噴射弁。
  12. 請求項11に記載の燃料噴射弁において、
    前記頂部を境に外周側に形成される曲面の曲率半径R01がR01≧1.5mmなる関係を有することを特徴とする燃料噴射弁。
  13. 請求項7に記載の燃料噴射弁において、
    前記凸形状部は、前記凸形状部が設けられる端面に施される表面処理によって形成される表面処理層により形成されることを特徴とする燃料噴射弁。
  14. 請求項7に記載の燃料噴射弁において、
    前記凸形状部の高さ寸法は15μm以上であることを特徴とする燃料噴射弁。
JP2016049222A 2016-03-14 2016-03-14 電磁ソレノイド及び燃料噴射弁 Active JP6605371B2 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016049222A JP6605371B2 (ja) 2016-03-14 2016-03-14 電磁ソレノイド及び燃料噴射弁
PCT/JP2017/005643 WO2017159198A1 (ja) 2016-03-14 2017-02-16 電磁ソレノイド及び燃料噴射弁
US16/084,365 US10883461B2 (en) 2016-03-14 2017-02-16 Electromagnetic solenoid and fuel injection valve
CN201780010472.7A CN108604490B (zh) 2016-03-14 2017-02-16 电磁螺线管以及燃料喷射阀

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016049222A JP6605371B2 (ja) 2016-03-14 2016-03-14 電磁ソレノイド及び燃料噴射弁

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2017168477A true JP2017168477A (ja) 2017-09-21
JP6605371B2 JP6605371B2 (ja) 2019-11-13

Family

ID=59850228

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016049222A Active JP6605371B2 (ja) 2016-03-14 2016-03-14 電磁ソレノイド及び燃料噴射弁

Country Status (4)

Country Link
US (1) US10883461B2 (ja)
JP (1) JP6605371B2 (ja)
CN (1) CN108604490B (ja)
WO (1) WO2017159198A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023223565A1 (ja) * 2022-05-20 2023-11-23 日立Astemo株式会社 電磁式燃料噴射弁

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3261102A1 (en) 2016-06-23 2017-12-27 Rain Bird Corporation Universal solenoid
US10980120B2 (en) 2017-06-15 2021-04-13 Rain Bird Corporation Compact printed circuit board
US11503782B2 (en) 2018-04-11 2022-11-22 Rain Bird Corporation Smart drip irrigation emitter
JP6788085B1 (ja) * 2019-09-20 2020-11-18 株式会社ケーヒン 電磁式燃料噴射弁
US11721465B2 (en) 2020-04-24 2023-08-08 Rain Bird Corporation Solenoid apparatus and methods of assembly
JP7326632B2 (ja) * 2020-09-24 2023-08-15 日立Astemo株式会社 燃料噴射装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007218205A (ja) * 2006-02-17 2007-08-30 Hitachi Ltd 電磁燃料噴射弁及びその組立て方法
JP2011089432A (ja) * 2009-10-21 2011-05-06 Hitachi Automotive Systems Ltd 電磁式燃料噴射弁
WO2015136974A1 (ja) * 2014-03-14 2015-09-17 日立オートモティブシステムズ株式会社 電磁式弁

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1049951C (zh) * 1993-12-09 2000-03-01 罗伯特·博施有限公司 电磁操纵阀
DE10039083A1 (de) * 2000-08-10 2002-02-21 Bosch Gmbh Robert Brennstoffeinspritzventil
JP4058026B2 (ja) * 2004-06-16 2008-03-05 株式会社ケーヒン 電磁式燃料噴射弁
JP4168448B2 (ja) * 2004-07-08 2008-10-22 株式会社デンソー 燃料噴射弁
JP2006266231A (ja) * 2005-03-25 2006-10-05 Aisan Ind Co Ltd 燃料噴射弁
JP5048617B2 (ja) * 2008-09-17 2012-10-17 日立オートモティブシステムズ株式会社 内燃機関用の燃料噴射弁
JP2011208530A (ja) * 2010-03-29 2011-10-20 Keihin Corp 電磁式燃料噴射弁及びその製造方法
JP6381946B2 (ja) 2014-04-14 2018-08-29 日立オートモティブシステムズ株式会社 流体制御ソレノイド

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007218205A (ja) * 2006-02-17 2007-08-30 Hitachi Ltd 電磁燃料噴射弁及びその組立て方法
JP2011089432A (ja) * 2009-10-21 2011-05-06 Hitachi Automotive Systems Ltd 電磁式燃料噴射弁
WO2015136974A1 (ja) * 2014-03-14 2015-09-17 日立オートモティブシステムズ株式会社 電磁式弁

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023223565A1 (ja) * 2022-05-20 2023-11-23 日立Astemo株式会社 電磁式燃料噴射弁

Also Published As

Publication number Publication date
US10883461B2 (en) 2021-01-05
CN108604490B (zh) 2021-05-11
JP6605371B2 (ja) 2019-11-13
US20190078543A1 (en) 2019-03-14
WO2017159198A1 (ja) 2017-09-21
CN108604490A (zh) 2018-09-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6605371B2 (ja) 電磁ソレノイド及び燃料噴射弁
JP5262972B2 (ja) 燃料噴射弁
JP6546044B2 (ja) 燃料噴射弁
JP6275902B2 (ja) 燃料噴射装置
CN107850022B (zh) 燃料喷射阀
US11591994B2 (en) Fuel injection device
JP6807827B2 (ja) 燃料噴射弁
JP6673797B2 (ja) 燃料噴射弁
JP7482065B2 (ja) 燃料噴射弁
JP6765346B2 (ja) 燃料噴射弁
JP6339461B2 (ja) 燃料噴射弁
JP2018044479A (ja) 燃料噴射弁
JP6867239B2 (ja) 燃料噴射弁
JP2023082881A (ja) 燃料噴射弁
JP2017160912A (ja) 燃料噴射装置
JP6797615B2 (ja) 燃料噴射弁
JP2023000620A (ja) 燃料噴射弁
JP6531014B2 (ja) 燃料噴射弁
JP2023057255A (ja) 燃料噴射弁
US20200102922A1 (en) Fuel injection valve
JP2015055168A (ja) 燃料噴射弁
JP2019039437A (ja) 燃料噴射装置
JP2013068228A (ja) 燃料噴射弁
JP2016166534A (ja) 燃料噴射弁
JP2010133368A (ja) 燃料噴射弁

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20180308

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20181002

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20181127

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20190514

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20190809

A911 Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911

Effective date: 20190819

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20190917

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20191016

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6605371

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250