JP2018133530A - Electromagnetic actuator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、磁力によってアーマチャを駆動する電磁アクチュエータに関する。 The present invention relates to an electromagnetic actuator that drives an armature by a magnetic force.
従来、内燃機関への燃料噴射を制御するための燃料噴射装置を電磁力によって制御する電磁式の燃料噴射装置が知られている。この装置に用いられる電磁弁は、コイルを埋設したコアとコアに近接して設けられたアーマチャとを有し、コイルに電流を流して発生させた磁束がアーマチャを通ることによりアーマチャをコア側に吸引し、アーマチャに連結された弁体を駆動するものである。 2. Description of the Related Art Conventionally, an electromagnetic fuel injection device that controls a fuel injection device for controlling fuel injection to an internal combustion engine by electromagnetic force is known. The solenoid valve used in this device has a core in which a coil is embedded and an armature provided close to the core, and a magnetic flux generated by passing a current through the coil passes through the armature so that the armature is moved to the core side. It sucks and drives the valve body connected to the armature.
アーマチャをコアに吸引するために、コイルへの通電を停止している状態で、アーマチャとコアとの間には間隙が形成されている。この間隙は大きな吸引力を確保するためにできるだけ小さくすることが好ましい。 In order to attract the armature to the core, a gap is formed between the armature and the core in a state where energization to the coil is stopped. This gap is preferably as small as possible in order to ensure a large suction force.
そこで、たとえばコアとアーマチャとが対面する面は両方共に平面に形成すると、この間隙が対向面全域に亘って均一になるようにすることは部品の精度上困難である。したがって、アーマチャが傾いて取り付けられた場合でもアーマチュア端面が対向するコアの面と干渉することがないように充分な隙間を持った構成とされていた。しかし両方共に平面であると間隙を小さくすることが困難であった。そこで、特許文献1では、アーマチャの吸引面を段差形状もしくは凸状球面形状にしている。これによってアーマチャが傾いて取り付けられた場合でも、アーマチャとコアとが干渉を防いでいる。 Therefore, for example, if both the surfaces where the core and the armature face are formed to be flat, it is difficult in terms of accuracy of the parts to make this gap uniform over the entire facing surface. Therefore, even when the armature is attached with an inclination, the armature end face has a sufficient gap so that it does not interfere with the opposing core face. However, if both are flat, it is difficult to reduce the gap. Therefore, in Patent Document 1, the suction surface of the armature has a stepped shape or a convex spherical shape. This prevents the armature and the core from interfering with each other even when the armature is tilted.
前述の特許文献1におけるアーマチャの凸状球面形状は球面の均一化の加工が難しく、アーマチャの段差形状は段差の均一な加工が難しいという問題がある。さらにアーマチャの形状を変えることでアーマチャの作動状態が変化し易くなり、閉弁性能が変化してしまうという問題がある。 The above-described convex spherical shape of the armature in Patent Document 1 has a problem that it is difficult to make the spherical surface uniform, and the step shape of the armature has a problem that uniform processing of the step is difficult. Furthermore, there is a problem that changing the shape of the armature makes it easy to change the operating state of the armature and changes the valve closing performance.
そこで、本発明は吸引力を増加することができる電磁アクチュエータを提供することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide an electromagnetic actuator capable of increasing the attractive force.
本発明は前述の目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。 The present invention employs the following technical means in order to achieve the aforementioned object.
本発明は、磁力によってアーマチャ(33)を吸引する電磁アクチュエータ(30)であって、磁性材からなるステータ(82a,82b)と、ステータに設けられ、通電によって磁界を発生するコイル部(81)と、を含み、アーマチャは、ステータに対向して配置され、このアーマチャのステータに対向する吸引面(34)が平坦状であり、コイル部が磁界を発生していない場合、アーマチャの吸引面とステータのアーマチャに対向する磁極面(91)との間に隙間があり、磁極面は、隙間が中心側よりも外側が大きくなるように形成されている電磁アクチュエータである。 The present invention is an electromagnetic actuator (30) that attracts an armature (33) by magnetic force, and includes a stator (82a, 82b) made of a magnetic material, and a coil portion (81) that is provided on the stator and generates a magnetic field when energized. When the armature is disposed opposite to the stator, the attraction surface (34) facing the stator of the armature is flat, and the coil portion does not generate a magnetic field, the attraction surface of the armature There is a gap between the magnetic pole surface (91) facing the armature of the stator, and the magnetic pole surface is an electromagnetic actuator formed such that the gap is larger on the outer side than on the center side.
このような本発明に従えば、アーマチャは、ステータに対向して配置され、ステータに対向する吸引面が平坦状である。コイル部が磁界を発生していない場合、アーマチャの吸引面とステータのアーマチャに対向する磁極面との間に隙間がある。コイル部が通電によって磁界を発生すると、ステータにはアーマチャを吸引する磁力が発生し、隙間があるので、ステータはアーマチャを吸引する。 According to the present invention, the armature is disposed so as to face the stator, and the suction surface facing the stator is flat. When the coil portion does not generate a magnetic field, there is a gap between the attracting surface of the armature and the magnetic pole surface facing the armature of the stator. When the coil portion generates a magnetic field by energization, a magnetic force that attracts the armature is generated in the stator and there is a gap, so the stator attracts the armature.
ステータの磁極面は、アーマチャの吸引面との隙間が中心側よりも外側が大きい。アーマチャの吸引面は平坦状であるが、ステータの磁極面は平坦状ではなく、隙間が大きくなるように、たとえば外側が凹んでいる。これによってアーマチャが傾いた場合には、吸引面の外側と磁極面の外側と接触しにくくなり、アーマチャの傾きを許容することができる。したがってアーマチャが傾いて取り付けられた場合でも、アーマチャとステータとが干渉を防ぐことができる。これによって吸引面と磁極面がともに平坦状の構成に比べて、間隙を小さくすることができ、吸引力を増加することができる。したがってアーマチャの吸引面は平坦状という既存の形状から変更することなく、吸引力を増加することができる。またアーマチャは、たとえば燃料のような流体中にある場合は、アーマチャの挙動に流体からの影響があるが、既存の平坦状から変更しないことによって影響の変動を抑制することができる。 The clearance between the magnetic pole surface of the stator and the suction surface of the armature is larger on the outer side than on the center side. The attracting surface of the armature is flat, but the magnetic pole surface of the stator is not flat, and the outer surface is recessed, for example, so as to increase the gap. Thus, when the armature is tilted, it becomes difficult to contact the outside of the attraction surface and the outside of the magnetic pole surface, and the tilt of the armature can be allowed. Therefore, even when the armature is attached with an inclination, the armature and the stator can prevent interference. As a result, the gap can be made smaller and the attractive force can be increased as compared with a configuration in which both the suction surface and the magnetic pole surface are flat. Therefore, the suction force of the armature can be increased without changing from the existing shape of the flat shape. Further, when the armature is in a fluid such as fuel, the behavior of the armature is influenced by the fluid, but fluctuations in the influence can be suppressed by not changing the existing flat shape.
なお、前述の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一例である。 In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each above-mentioned means is an example which shows a corresponding relationship with the specific means as described in embodiment mentioned later.
以下、図面を参照しながら本発明を実施するための形態を、複数の形態を用いて説明する。各実施形態で先行する実施形態で説明している事項に対応している部分には同一の参照符を付すか、または先行の参照符号に一文字追加し、重複する説明を略する場合がある。また各実施形態にて構成の一部を説明している場合、構成の他の部分は、先行して説明している実施形態と同様とする。各実施形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施形態同士を部分的に組合せることも可能である。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described using a plurality of embodiments with reference to the drawings. In some embodiments, portions corresponding to the matters described in the preceding embodiments may be given the same reference numerals, or one letter may be added to the preceding reference numerals, and overlapping descriptions may be omitted. In addition, when a part of the configuration is described in each embodiment, the other parts of the configuration are the same as those of the embodiment described in advance. In addition to the combination of parts specifically described in each embodiment, the embodiments may be partially combined as long as the combination does not hinder the combination.
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態に関して、図1〜図8を用いて説明する。図1に示されるように、本発明の第1実施形態である燃料供給システム10は、たとえばディーゼルエンジンなどに用いられる燃料供給システムである。燃料供給システム10は、燃料タンク100、燃料フィルタ200、サプライポンプ300、ECU400、コモンレール500および燃料噴射弁600を含んで構成される。
(First embodiment)
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 1, a
燃料タンク100は、内燃機関に供給する燃料を貯蔵している容器である。燃料タンク100は、サプライポンプ300と燃料の流れる経路である管路700によって接続されており、燃料タンク100に貯蔵されている燃料は、サプライポンプ300によって汲み上げられる。サプライポンプ300は、燃料タンク100から燃料を汲み上げてコモンレール500に吐出する。また、燃料噴射弁600およびコモンレール500などにおける余剰な燃料である主リターン燃料、並びにサプライポンプ300からのポンプリターン燃料は、リターン燃料として、管路700を通じて燃料タンク100に戻される。
The
管路700は、低圧管路710、高圧管路720、およびリターン管路730を含んで構成される。低圧管路710は、燃料タンク100とサプライポンプ300との間に設けられた燃料の経路である。また、高圧管路720は、サプライポンプ300とコモンレール500との間に設けられた燃料の経路である。
The
リターン管路730は、内燃機関と燃料タンク100との間に設けられた燃料の経路である。リターン管路730は、主リターン管路731およびポンプリターン管路732とを有する。主リターン管路731は、燃料噴射弁600およびコモンレール500からの主リターン燃料を燃料タンク100に戻す経路である。ポンプリターン管路732は、サプライポンプ300からポンプリターン燃料を燃料タンク100に戻す経路である。リターン管路730は、これら主リターン管路731およびポンプリターン管路732から、主リターン燃料およびポンプリターン燃料を燃料タンク100に戻している。
The
燃料フィルタ200は、燃料タンク100とサプライポンプ300との間の低圧管路710に設けられている。燃料フィルタ200は、燃料が通過することにより、かかる燃料をろ過して燃料内に存在する異物を除去する。また、燃料フィルタ200には、燃料流出側にECU400と電気的に接続された目詰まりスイッチ部210が設けられている。目詰まりスイッチ部210は、燃料フィルタ200の目詰まりを検出し、目詰まりを検出すると、ECU400に情報を送信する。
The
燃料噴射弁600は、円筒状を呈しており、内燃機関の各気筒に設けられている。燃料噴射弁600は、コモンレール500と接続されており、燃料がコモンレール500から供給される。また、燃料噴射弁600は、ECU400と電気的に接続されており、ECU400からの指令信号に応じて各気筒内に燃料を噴射する。また、燃料噴射弁600は、主リターン管路731を介して燃料タンク100と接続されており、コモンレール500から供給されて気筒内に噴射されなかった燃料は、主リターン燃料として、かかる主リターン管路731を通じて燃料タンク100に戻される。
The
コモンレール500は、内部が中空の円筒状を呈している。コモンレール500は、サプライポンプ300との間の高圧管路720を介してサプライポンプ300と接続されている。コモンレール500は、高圧管路720を通じてサプライポンプ300から供給される燃料を保持しつつ、燃料噴射弁600に燃料を供給する。また、コモンレール500は、圧力センサ510とプレッシャリミッタ520とを有している。圧力センサ510は、コモンレール500内の燃料の圧力を検出するとともに、検出した圧力をECU400に伝える。プレッシャリミッタ520は、コモンレール500が所定圧以上になるのを防ぐため、所定圧以上になると燃料をコモンレール500から燃料タンク100に排出する。
The
ECU400は、各種演算を行うCPU410、その演算途中のデータや演算結果、および予め設計されたプログラムなどを記憶するメモリ420などからなる。ECU400は、燃料噴射弁600、サプライポンプ300、目詰まりスイッチ部210、および圧力センサ510などに電気的に接続されている。ECU400は、圧力センサ510が検出した圧力を受信して演算処理を行うことで、サプライポンプ300が汲み上げて吐出する燃料量の指令値を算出する。
The
また、ECU400は、サプライポンプ300が汲み上げてコモンレール500に吐出する燃料量の指令値を、サプライポンプ300に出力する。これによってECU400は、コモンレール500に吐出する燃料量および燃料噴射弁600による気筒内への噴射燃料圧力を制御している。さらに、ECU400は、噴射燃料の量の指令値を燃料噴射弁600に出力することにより、燃料噴射弁600が実際に噴射する噴射燃料の量を制御している。
In addition,
次に、燃料噴射弁600の具体的な構成に関して、図2を用いて説明する。燃料噴射弁600には、燃料配管733および主リターン管路731が接続されている。燃料噴射弁600は、燃焼室を形成するヘッド部材の挿入孔に挿入された状態で、当該ヘッド部材に取り付けられている。燃料噴射弁600は、燃料配管733を通じて供給される燃料を、複数の噴孔44から燃焼室内に直接的に噴射する。燃料噴射弁600は、噴孔44からの燃料の噴射を制御する弁機構を備えている。弁機構は、ECU400からの駆動信号に基づいて作動する圧力制御弁35と、噴孔44を開閉する主弁部50と、を含んでいる。
Next, a specific configuration of the
燃料噴射弁600は、模式的な断面として表した図2に示すように、制御ボデー40、ノズルニードル60、アーマチャ33、駆動部30、リターンスプリング66、およびフローティングプレート70を備えている。制御ボデー40には、噴孔44、高圧燃料通路51a、流入通路52a、流出通路52b、供給通路52c、圧力制御室53、アーマチャ室54、および低圧燃料通路51bが形成されている。
The
噴孔44は、図2に示すように、燃焼室へ挿入される制御ボデー40において、挿入方向の先端部に形成されている。先端部は、円錐状又は半球状に形成されている。噴孔44は、制御ボデー40の内側から外側に向けて放射状に複数設けられている。噴孔44を通じて、高圧の燃料が燃焼室内に噴射される。噴孔44を通過することにより、燃料は気化し、空気と混合し易い状態となる。
As shown in FIG. 2, the
高圧燃料通路51aは、燃料配管733と接続されている。高圧燃料通路51aは、コモンレール500から供給される高圧の燃料を、流入通路52aおよび供給通路52cに流通させる。流入通路52aは、高圧燃料通路51aと圧力制御室53とを連通させている。流入通路52aは、圧力制御室53に高圧の燃料を流入させる。流出通路52bは、圧力制御室53とアーマチャ室54とを連通させている。流出通路52bは、圧力制御室53内の燃料をアーマチャ室54へ流出させる。供給通路52cは、高圧燃料通路51aを通じて供給される高圧の燃料を、噴孔44まで流通させる。
The high
圧力制御室53は、制御ボデー40の内部において、ノズルニードル60を挟んで噴孔44の反対側に設けられている。圧力制御室53には、燃料配管733および流入通路52aを通じて供給される高圧の燃料が流入する。圧力制御室53内の燃料の圧力は、流入通路52aからの高圧の燃料の流入と、流出通路52bを通じたアーマチャ室54への燃料の流出とにより、変動する。圧力制御室53は、燃料の圧力変動を利用して、ノズルニードル60を往復変位させる。
The
アーマチャ室54には、流出通路52bを通じて圧力制御室53から燃料が流出する。アーマチャ室54は、アーマチャ33を往復変位可能に収容している。アーマチャ室54内の燃料の圧力は、圧力制御室53内の燃料の圧力よりも低くなっている。
Fuel flows out from the
低圧燃料通路51bは、アーマチャ室54および主リターン管路731と接続されている。低圧燃料通路51bは、制御ボデー40内において、高圧燃料通路51aに沿って延伸している。低圧燃料通路51bは、アーマチャ室54内の燃料を、主リターン管路731へ排出させる。
The low
制御ボデー40は、金属材料よって形成されたノズルボデー41、シリンダ56、オリフィスプレート46、およびホルダ48等によって構成されている。ノズルボデー41、オリフィスプレート46、およびホルダ48は、燃料噴射弁600の挿入方向の先端部側から、この順序で並んでいる。
The
ノズルボデー41は、有底円筒状の部材である。ノズルボデー41には、噴孔44と、供給通路52cとが形成されている。ノズルボデー41は、ノズルニードル収容室43およびシート部45を有している。ノズルニードル収容室43は、円筒穴状に形成されており、ノズルニードル60およびシリンダ56を収容している。ノズルニードル収容室43は、シリンダ56と共に供給通路52cを区画している。シート部45は、先端部の内側に円錐状に形成されており、供給通路52cに臨んでいる。
The
シリンダ56は、円筒状に形成されている。シリンダ56は、オリフィスプレート46およびノズルニードル60と共に圧力制御室53を区画している。シリンダ56は、ノズルボデー41の内周側に、当該ノズルボデー41と同軸となるように配置されている。
The
オリフィスプレート46は、円盤状に形成されている。オリフィスプレート46には、流入通路52aおよび流出通路52bが形成されている。オリフィスプレート46は、制御シート部46aを有している。制御シート部46aは、ホルダ48側を向くオリフィスプレート46の頂面のうちで、流出通路52bの開口を囲むように形成されている。制御シート部46aは、アーマチャ33と共に圧力制御弁35を形成している。
The
ホルダ48は、筒状に形成されている。ホルダ48には、軸方向に沿って延伸する二つの縦孔が形成されている。各縦孔は、高圧燃料通路51aおよび低圧燃料通路51bをそれぞれ形成している。ホルダ48には、駆動部30が収容されている。
The
ノズルニードル60は、金属材料によって全体として円柱状に形成されている。ノズルニードル60は、ノズルボデー41に収容されている。ノズルニードル60の一端は、シリンダ56に挿入されている。ノズルニードル60は、シリンダ56の内周壁に形成された支持面56aに沿って、軸方向に往復変位可能である。
The
ノズルニードル60は、弁受圧面61およびフェース部65を有している。ノズルニードル60は、弁受圧面61に受ける圧力制御室53の燃料圧力の変動により、ノズルボデー41の軸方向に沿って往復変位し、フェース部65をシート部45に離着座させる。フェース部65は、噴孔44を開閉する主弁部50を、シート部45と共に形成している。シート部45からフェース部65が離れると、噴孔44が開弁されて燃料が噴射される。またシート部45にフェース部65が着座すると、噴孔44が閉弁されて燃料噴射が停止される。
The
リターンスプリング66は、金属製の線材を螺旋状に巻設したコイルスプリングである。リターンスプリング66は、ノズルニードル60を噴孔44に向けて付勢し、フェース部65をシート部45に着座させる。
The
アーマチャ33は、アーマチャ室54に収容されており、アーマチャ室54内を往復変位可能である。アーマチャ33は、強磁性体である金属材料によって形成された二段円柱状の部材である。アーマチャ33は、圧力制御室53からアーマチャ室54への燃料の流出を制御することで、圧力制御室53の圧力を変動させる。アーマチャ33は、吸引部33a、制御フェース部33bおよび円柱部33cを有している。吸引部33aは、円形の板状に形成されている。吸引部33aは、駆動部30の発生する磁力により、駆動部30へ向けて吸引される。制御フェース部33bは、吸引部33aの中央から流出通路52bの開口へ向けて突出する円柱部33cの先端に形成されている。制御フェース部33bは、アーマチャ33の変位によって制御シート部46aに押し当てられて、アーマチャ室54に臨む流出通路52bの開口を塞ぐことができる。円柱部33cは、吸引方向に案内される案内部である。円柱部33cは、ホルダ48の内壁によって傾きが規制されている。
The
駆動部30は、電磁アクチュエータであって、磁力によってアーマチャ33を駆動する。駆動部30は、アーマチャ33の上方に配置される。駆動部30は、ソレノイド31aおよびスプリング31cを有している。ソレノイド31aには、ECU400からパルス状の駆動信号が供給される。ソレノイド31aは、駆動信号の供給により磁界を発生させる。ソレノイド31aの発生させた磁界によって、吸引部33aを吸引する。スプリング31cは、金属製の線材を螺旋状に巻設したコイルスプリングである。スプリング31cは、アーマチャ33を駆動部30の下面から離間させる方向へ付勢している。
The
以上の駆動部30は、ECU400からの電力供給が無い場合、スプリング31cの付勢力により、制御フェース部33bを制御シート部46aに着座させる。これにより、圧力制御弁35は、圧力制御室53と燃料流出室であるアーマチャ室54との連通を遮断した閉弁状態となる。
When the electric power is not supplied from the
一方、ECU400からの電力供給が有る場合、駆動部30は、アーマチャ33を吸引して、制御シート部46aから制御フェース部33bを離座させる。これにより、圧力制御弁35は、圧力制御室53とアーマチャ室54とを連通させた開弁状態となる。以上のように、駆動部30は、ECU400の制御によってアーマチャ33を往復変位させることにより、圧力制御弁35を開閉する。その結果、圧力制御室53からアーマチャ室54への燃料の流出が圧力制御弁35によって制御される。
On the other hand, when electric power is supplied from the
フローティングプレート70は、可動プレートであって、圧力制御室53に収容され、高圧燃料通路51aが連通した状態と高圧燃料通路51aが遮断した状態とを切替える。またフローティングプレート70は、流出通路52bと圧力制御室53とを連通する連通路であるアウトオリフィス71が形成されている。フローティングプレート70は、金属材料によって円盤状に形成されている。フローティングプレート70は、ノズルボデー41の軸方向に沿って往復変位可能な状態で、圧力制御室53内に配置されている。フローティングプレート70は、プレート用スプリング72により、オリフィスプレート46へ向けて付勢されている。フローティングプレート70には、アウトオリフィス71が形成されている。アウトオリフィス71は、フローティングプレート70を板厚方向に貫通する貫通孔である。アウトオリフィス71の流路面積は、流出通路52bの流路面積よりも狭く規定されている。アウトオリフィス71は、フローティングプレート70がオリフィスプレート46に密着した状態において、圧力制御室53から流出通路52bへの燃料の流出を許容し、かつ、流出通路52bに流出する燃料の流量を制限する。
The floating
以上の燃料噴射弁600では、圧力制御弁35の開弁により、圧力制御室53内の燃料がアウトオリフィス71および流出通路52bを通じてアーマチャ室54へ流出する。その結果、圧力制御室53内の燃料圧力が下がり、ノズルニードル60は、圧力制御室53側に移動して、噴孔44を開状態とする。そして、圧力制御弁35の閉弁によって圧力制御室53とアーマチャ室54との連通が遮断されると、流入通路52aを通じて供給される燃料がフローティングプレート70をプレート用スプリング72の付勢力に抗して押し下げつつ、圧力制御室53に流入する。その結果、圧力制御室53の燃料圧力が回復し、ノズルニードル60は、シート部45側に素早く移動して、噴孔44を閉状態とする。
In the
次に、図3を用いて、燃料噴射弁600がECU400からの駆動電流に応じて燃料噴射を行う動作について説明する。噴射前、すなわち噴射停止中は、ソレノイド31aに駆動電流が流れていない。したがってアーマチャ33は閉弁状態であるので、圧力制御室53の燃料圧力が高圧で維持されている。したがってノズルニードル60は、圧力制御室53の燃料圧力によって押し下げられており、噴孔44の閉状態を維持している。またフローティングプレート70は、高圧燃料通路51aが遮断した状態である。
Next, the operation in which the
次に、噴射開始時の動作に関して説明する。噴射するために、ECU400からの駆動電流をソレノイド31aへ流して、圧力制御弁35の開弁を開始させるように開弁制御すると、流出通路52bはアーマチャ室54と連通状態となる。すると圧力制御室53内の燃料がアウトオリフィス71および流出通路52bを通じてアーマチャ室54へ流出する。その結果、圧力制御室53内の燃料圧力が下がり、ノズルニードル60は、圧力制御室53側に移動して、噴孔44を開状態とする。これによって噴射が開始される。この状態では、圧力制御室53の圧力によって、フローティングプレート70は高圧燃料通路51aが遮断した状態を維持している。
Next, the operation at the start of injection will be described. In order to inject, when the valve opening control is performed so that the drive current from the
次に、噴射終了時の動作に関して説明する。噴射を停止するために、ECU400によって駆動電流を停止すると、スプリング31cによって圧力制御弁35が閉弁し、流出通路52bはアーマチャ室54と遮断状態となる。すると流入通路52aを通じて供給される燃料がフローティングプレート70を押し下げつつ、圧力制御室53に流入する。したがってフローティングプレート70は、高圧燃料通路51aを連通した状態になる。
Next, the operation at the end of injection will be described. When the drive current is stopped by the
その結果、圧力制御室53の燃料圧力が回復するので、ノズルニードル60がシート部45側に押し下げられて噴孔44を閉状態とする。さらに圧力制御室53の燃料圧力が回復すると、プレート用スプリング72の付勢力によってオリフィスプレート46へ向けてフローティングプレート70が変位して、高圧燃料通路51aを遮断する。
As a result, the fuel pressure in the
次に、駆動部30の構成に関して、図4〜図7を用いてさらに詳細に説明する。ソレノイド31aは、コイル部81、インナーステータ82a、アウターステータ82b、ストッパ83およびモールド樹脂部94を含んで構成される。コイル部81は、アーマチャ33を引き寄せる電磁力を発生する円筒状の電磁石である。インナーステータ82aおよびアウターステータ82bは、アーマチャ33よりも硬度の低い磁性材からなり、それぞれコイル部81の内側および外側に配置されている。モールド樹脂部94は、絶縁性を有する材料、たとえば樹脂からなる。モールド樹脂部94は、インナーステータ82aとアウターステータ82bとの間に設けられ、インナーステータ82aとアウターステータ82bとを絶縁する。各ステータ82a,82bは、コイル部81に電流が流れると磁化される。これによってコイル部81が通電すると、各ステータ82a,82bとアーマチャ33との間に電磁力を発生する。コイル部81は、合成樹脂製のコイルボビン81aの外周側に、絶縁被覆を施した導線が複数回にわたって巻回されて構成される。
Next, the configuration of the
インナーステータ82aは、内部にストッパ83を収容する空間が形成されている。インナーステータ82aは、内部と外部とを連通する連通路82cが形成されている。インナーステータ82aの内部および連通路82cは、低圧燃料通路51bの一部として機能する。
The
ストッパ83は、インナーステータ82aの内側に配置される。ストッパ83は、インナーステータ82aよりも硬く、非磁性鋼材、たとえばクロムモリブデン鋼によって構成されている。また、ストッパ83は、両側が開口した円筒状の非磁性金属パイプである。ストッパ83は、根元部はインナーステータ82aに圧入されて固定されている。ストッパ83において根元部を除く部分は、インナーステータ82aの内壁とストッパ83の外壁との間には、クリアランス86が設けられている。
The
駆動部30は、コイル部81に流れる励磁電流を遮断した後の残留磁気による応答不良を防止するため、アーマチャ33がフルリフトした場合でも、アーマチャ33の上面とインナーステータ82aの下面との間に適正な隙間を確保している。このギャップは、ストッパ83によって確保されている。したがってストッパ83は、アーマチャ33のフルリフト位置を規制する。またストッパ83の内部には、スプリング31cが設けられる。スプリング31cは、アーマチャ33を押し付ける方向、すなわち閉弁方向に付勢する。
In order to prevent a response failure due to residual magnetism after the exciting current flowing through the
図4は、図5のIV−IV切断線による断面図である。図4および図5に示すように、アーマチャ33は、インナーステータ82aおよびアウターステータ82bに対向して配置され、各ステータ82a,82bに対向する吸引面34が平坦状である。したがってアーマチャ33の吸引部33aは、上面の吸引面34が平坦状である。またインナーステータ82aおよびアウターステータ82bの下面は、磁極面91とも称する。したがって吸引面34と磁極面91とは、図4の上下方向に対向している。そして吸引面34は、コイル部81が磁界を発生していない場合、磁極面91との間に隙間がある。コイル部81が磁界を発生すると、前述のように吸引部33aが吸引されて、吸引面34は磁極面91の中心部のストッパ83と接触する。
4 is a cross-sectional view taken along the line IV-IV in FIG. As shown in FIGS. 4 and 5, the
磁極面91は、平坦状ではなく、吸引面34との隙間が中心側の中心部よりも外側の外周部が大きい。中心部は、ストッパ83が配置されている部分である。外周部は、アウターステータ82bが配置されている部分である。具体的には、磁極面91は、中心部から外側に向けて、隙間が大きくなる段差92を1つ有する。本実施形態では、インナーステータ82aとアウターステータ82bとの間に段差92を有する。
The
磁極面91と吸引面34との隙間であるギャップをできるだけ小さくするために、インナーステータ82aとアウターステータ82bに段差92をつけている。磁極面91と吸引面34との隙間を小さくすることでアーマチャ33が吸引される力が強くなる。しかし隙間を小さくするとアーマチャ33が傾いた際に接触が懸念される。そこで図6に示すように、アウターステータ82bの最外径とインナーステータ82aの最外径を結んだ稜線の段差角度θ1をアーマチャ33の傾き角度θ2以上にすることで接触を回避している。アーマチャ33の傾き角度θ2は、ホルダ48によって規制されており、中心部を基準に吸引方向、図6の上方向に対する許容角度である。換言すると、アーマチャ33は、許容角度が設定されており、傾き角度θ2を超えて傾くことがホルダ48の内壁によって制限されている。したがって図7に示すように、磁極面91は、傾き角度θ2で傾いている状態のアーマチャ33を吸引している場合、中心部がストッパ83と接触し、外周部が吸引面34と離間している。また図7に仮想線で示すように、比較例としてインナーステータ82aの磁極面91が平坦状である場合には、吸引面34がステータに接触することがわかる。
In order to make the gap that is the gap between the
図8に示すように、吸引力と傾き角度θ2とは相関関係がある。図8の比較例では、磁極面91と吸引面34とが両方とも平坦状の場合である。比較例の場合には、アーマチャ33の傾き角度θ2で傾いても接触しないように、予め間隔を実施例よりも大きくとる必要がある。そのため、アーマチャ33の傾き角度にかかわらず、吸引力が実施例の方が大きくなる。このようにアーマチャ33の組付け状態が悪く、傾いた状態であっても、吸引力の低下を抑えることができる。
As shown in FIG. 8, there is a correlation between the attractive force and the inclination angle θ2. In the comparative example of FIG. 8, both the
以上説明したように本実施形態の駆動部30である電磁アクチュエータは、アーマチャ33とステータとが対向して配置され、吸引面34が平坦状である。吸引面34は、コイル部81が磁界を発生していない場合、磁極面91との間に隙間がある。コイル部81が通電によって磁界を発生すると、各ステータ82a,82bにはアーマチャ33を吸引する磁力が発生し、隙間があるので、各ステータ82a,82bはアーマチャ33を吸引する。
As described above, in the electromagnetic actuator that is the
各ステータ82a,82bの磁極面91は、アーマチャ33の吸引面34との隙間が中心部よりも外周部が大きい。アーマチャ33の吸引面34は平坦状であるが、各ステータ82a,82bの磁極面91は平坦状ではなく、隙間が大きくなるように、外周部が凹んでいる。これによってアーマチャ33が傾いた場合には、吸引面34の外周部と磁極面91の外周部と接触しにくくなり、アーマチャ33の傾きを許容することができる。したがってアーマチャ33が傾いて取り付けられた場合でも、アーマチャ33と各ステータ82a,82bとが干渉を防ぐことができる。これによって吸引面34と磁極面91がともに平坦状の構成に比べて、間隙を小さくすることができ、吸引力を増加することができる。したがってアーマチャ33の吸引面34は平坦状という既存の形状から変更することなく、吸引力を増加することができる。またアーマチャ33は流体である燃料中にあるので、アーマチャ33の形状を変えるとアーマチャ33が作動している際の油圧力が変化し、閉弁のバウンス特性の変化してしまうといった問題がある。しかし本実施形態では、アーマチャ33の形状を変えていないので、バウンス特性が変化することを抑制することができる。
The
また本実施形態では、磁極面91は、中心部から外側に向けて、隙間が大きくなる段差92を1つ有する。このように段差92を設けるという簡単な構成で、磁極面91と吸引面34との接触を防ぐことができる。また段差92は1つに限らず、複数であってもよい。
In the present embodiment, the
さらに本実施形態では、ステータは、アーマチャ33を吸引する吸引方向に延びる内側部材であるインナーステータ82aと、吸引方向に延び、内側部材の外側に配置される外側部材であるアウターステータ82bとを含む。インナーステータ82aおよびアウターステータ82bにおけるアーマチャ33と対向する面は、磁極面91を形成している。そしてインナーステータ82aは、アウターステータ82bよりもアーマチャ33との距離が小さく、インナーステータ82aの端面とアウターステータ82bの端面とは段差92を有する。このようにステータは、2部品で構成されているので、構造として容易に実現できる。換言すると、インナーステータ82aを凸部形状にするのみで段差92を容易に作り出せる。
Furthermore, in the present embodiment, the stator includes an
また本実施形態では、磁極面91は、傾き角度θ2が最大の許容角度で傾いている状態のアーマチャ33を吸引している場合、中心部のストッパ83が吸引面34と接触し、外周部が吸引面34と離間している。このように許容角度に傾いていても中心部が先に接触するので、間隙を小さくすることができる。
Further, in the present embodiment, when the
(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態に関して、図9および図10を用いて説明する。本実施形態では、磁極面91に段差92がなく、テーパ状に形成されている点に特徴を有する。具体的には、磁極面91は、中心部から外側に向けて、隙間が大きくなるように傾斜する傾斜面93を有する。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The present embodiment is characterized in that the
傾斜面93の傾斜角度は、図10に示すように、アウターステータ82bの最外径とストッパ83の先端を結んだ稜線の角度θ1をアーマチャ33の傾き角度θ2以上にすることで接触を回避している。これによって図10に示すように、磁極面91は、傾き角度θ2で傾いている状態のアーマチャ33を吸引している場合、中心部のストッパ83が吸引面34と接触し、外周部が吸引面34と離間している。また図10に仮想線で示すように、比較例としてインナーステータ82aの磁極面91が平坦状である場合には、吸引面34がステータに接触することがわかる。
As shown in FIG. 10, the inclination angle of the
このように本実施形態では、磁極面91は中心部から傾斜しているので、外側が吸引面34と接触することを抑制することができる。これによって前述の第1実施形態と同様の作用および効果を奏することができる。さらに、インナーステータ82a及びアウターステータ82bはアーマチャ33よりも硬度が低いので、加工を容易に行なうことができる。
Thus, in this embodiment, since the
また本実施形態では、傾斜面93は、1つであったが、1つに限るものではない。たとえば傾斜角度が異なる傾斜面93を複数有する構成であってもよい。
In the present embodiment, the number of the
(その他の実施形態)
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は前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。
(Other embodiments)
The preferred embodiments of the present invention have been described above, but the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
前述の実施形態の構造は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれらの記載の範囲に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含むものである。 The structure of the above-described embodiment is merely an example, and the scope of the present invention is not limited to the scope of these descriptions. The scope of the present invention is indicated by the description of the scope of claims, and further includes meanings equivalent to the description of the scope of claims and all modifications within the scope.
前述の第1実施形態では、磁極面91は1つの段差92を有する構成であったがこのような構成に限るものではない。第1実施形態と第2実施形態とを組み合わせて、少なくとも1つの段差92と少なくとも1つの傾斜面93を有する構成であってもよい。また磁極面91は、吸引面34との隙間が中心部よりも外周部が大きい形状であれば、傾斜面93および段差92に限るものではない。たとえば磁極面91は、断面が円弧状など曲線を用いた形状であってもよい。
In the first embodiment described above, the
また前述の第1実施形態では、電磁アクチュエータは燃料噴射弁600の駆動部30に適用されているが、このような用途に限るものではない。電磁アクチュエータは、アーマチャ33を駆動する他の装置に適用してもよい。
In the first embodiment described above, the electromagnetic actuator is applied to the
10…燃料供給システム 30…駆動部(電磁アクチュエータ)
31a…ソレノイド 31c…スプリング 33…アーマチャ
33a…吸引部 33b…制御フェース部 33c…円柱部(案内部)
34…吸引面 54…アーマチャ室 81…コイル部 81a…コイルボビン
82a…インナーステータ(ステータ,内側部材)
82b…アウターステータ(ステータ,外側部材) 82c…連通路
83…ストッパ 86…クリアランス 91…磁極面 92…段差
93…傾斜面 600…燃料噴射弁
DESCRIPTION OF
31a ...
34 ...
82b ... Outer stator (stator, outer member) 82c ...
Claims (5)
磁性材からなるステータ(82a,82b)と、
前記ステータに設けられ、通電によって磁界を発生するコイル部(81)と、を含み、
前記アーマチャは、前記ステータに対向して配置され、このアーマチャの前記ステータに対向する吸引面(34)が平坦状であり、
前記コイル部が磁界を発生していない場合、前記アーマチャの吸引面と前記ステータの前記アーマチャに対向する磁極面(91)との間に隙間があり、
前記磁極面は、前記隙間が中心側よりも外側が大きくなるように形成されている電磁アクチュエータ。 An electromagnetic actuator (30) for attracting the armature (33) by magnetic force,
A stator (82a, 82b) made of a magnetic material;
A coil portion (81) provided on the stator and generating a magnetic field by energization,
The armature is disposed facing the stator, and the suction surface (34) of the armature facing the stator is flat.
When the coil portion does not generate a magnetic field, there is a gap between the attracting surface of the armature and the magnetic pole surface (91) facing the armature of the stator,
The magnetic pole surface is an electromagnetic actuator in which the gap is formed so that the outer side is larger than the center side.
前記内側部材および前記外側部材における前記アーマチャと対向する面は、前記磁極面を形成しており、
前記内側部材は、前記外側部材よりも前記アーマチャとの距離が小さく、前記内側部材の端面と前記外側部材の端面とは段差を有する請求項1〜3のいずれか1つに記載の電磁アクチュエータ。 The stator includes an inner member (82a) extending in a suction direction for sucking the armature, and an outer member (82b) extending in the suction direction and disposed outside the inner member,
The surfaces facing the armature in the inner member and the outer member form the magnetic pole surface,
The electromagnetic actuator according to claim 1, wherein the inner member has a smaller distance from the armature than the outer member, and the end surface of the inner member and the end surface of the outer member have a step.
前記アーマチャは、前記吸引方向に対する傾きを許容する許容角度が設定されており、
前記磁極面は、前記許容角度で傾いている状態の前記アーマチャを吸引している場合、前記中心側が前記吸引面と接触し、前記外側が前記吸引面と離間している請求項1〜4のいずれか1つに記載の電磁アクチュエータ。 The armature includes a guide portion (33c) guided in a suction direction that is a suction direction, and a suction portion (33a) that is disposed closer to the stator than the guide portion and has the suction surface. ,
The armature is set with an allowable angle that allows inclination with respect to the suction direction,
5. The magnetic pole surface according to claim 1, wherein when the armature is inclined at the allowable angle, the center side is in contact with the suction surface and the outer side is separated from the suction surface. The electromagnetic actuator as described in any one.
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