JP2022135698A - 電磁式燃料噴射弁 - Google Patents

Abstract

【課題】固定コア及び可動コア間に縮設されるコイルばねは，エンジンの高速回転域においても座屈現象を生起せず，正規のばねレートを保持し得て，弁体の開閉特性を安定させる得るようにした電磁式燃料噴射弁を提供する。【解決手段】固定コア５及び可動コア１２間に縮設されるコイルばね２３は，そのコイル中心径Ｄが該コイルばね２３の両端部２３ａ，２３ｂからその中央部に向かって減少するように構成される。【選択図】 図３

Description

本発明は，主としてエンジンの燃料供給系に使用される電磁式燃料噴射弁に関し，特に，一端部に弁座を有する弁ハウジングと，該弁ハウジングの他端に連設される中空の固定コアと，前記弁座と協働する弁体と，該弁体と連結されて，前記固定コアの吸引面に被吸引面を対向させる可動コアと，前記固定コアの外周に配設され，通電時，前記固定コア及び可動コア間に磁力による吸引力を発生させるコイルと，前記固定コア及び前記可動コア間に縮設されて，該コイルの非通電時に前記弁体を閉弁させるべく前記可動コアを付勢するコイルばねとを備え，該コイルばねが前記固定コアの中空部に配設されるように，該コイルばねの一端部及び他端部を支承する第１及び第２ばね座が前記固定コア及び前記可動コアにそれぞれ設けられる，電磁式燃料噴射弁の改良に関する。

かゝる電磁式燃料噴射弁は，下記特許文献１に開示されるように既に知られている。

特開２００６－２６３６号公報

従来のかゝる電磁式燃料噴射弁においては，可動コアを弁体の閉弁方向に付勢するコイルばねは，そのコイル中心径が全長に亙り一定である円筒状をなしている。このようなコイルばねでは，エンジンの高回転域において，コイルの通電オン，オフの高速繰り替えしに伴い，コイルばねの伸縮が高速で行われると，そのコイルばねは，サージング現象（固有振動）も加わって座屈現象を生起することがあり，その座屈現象によれば，座屈部が固定コアの内周面に激しく接触し，摩擦を生じることにより，コイルばねのばねレートが変化してしまい，弁体の安定した開閉特性の確保が困難となる不都合が生じる。

このような不都合を回避すべく，可動コアの吸引面からその内周面にかけて環状の逃げ凹部を設けて，コイルばねの座屈部がその内周面に接触しないようにしたものがあるが．そうしたものでは，環状の逃げ凹部の分，固定コアの吸引面積が減少してしまい，弁体の開弁応答性を低下させる不都合がある。

本発明は，かゝる事情に鑑みてなされたもので，エンジンの高速回転域においても前記コイルばねが座屈現象を生起せず，正規のばねレートを保持して，弁体の開閉特性を安定させ得るようにした前記電磁式燃料噴射弁を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために，本発明は，一端部に弁座を有する弁ハウジングと，該弁ハウジングの他端部に連設される中空円筒状の固定コアと，前記弁座と協働する弁体と，前記弁ハウジング内で前記弁体と連結されて，前記固定コアの吸引面に被吸引面を対向させる可動コアと，前記固定コアの外周に配設され，通電時，前記固定コアに前記可動コアに対する吸引力を発生させるコイルと，前記固定コア及び前記可動コア間に縮設されて，前記コイルの非通電時に，前記可動コアを前記固定コアから離反させて前記弁体を閉弁させるように前記可動コアを付勢するコイルばねとを備え，該コイルばねの主要部が前記固定コアの中空部に配設されるように，該コイルばねの一端部及び他端部をそれぞれ支承する第１及び第２ばね座が前記固定コア及び前記可動コアにそれぞれ設けられる，電磁式燃料噴射弁において，前記コイルばねは，そのコイル中心径が該コイルばねの両端部からその中央部に向かって減少するように構成されることを第１の特徴とする。

また，本発明は，第１の特徴に加えて，前記コイルばねの両端部が，該コイルばねの円周上互いに逆位相に配置されることを第２の特徴とする。

本発明の第１の特徴によれば，コイルばねは，そのコイル中心径がコイルばねの両端部からその中央部に向かって減少するように構成されることで，不等ピッチばねとなって，サージングが生じ難くなる共に，圧縮時，コイルばねの中央部での横力の発生が抑えられ，座屈現象を効果的に防ぐことができる。これによりコイルばねのばねレートの変化を抑え，弁体の安定した開弁特性を確保することができる。しかも，固定コアの吸引面からその内周面にかけて，座屈するコイルばねとの接触を回避するための環状の逃げ凹部を設ける必要もないので，固定コアの吸引面積の減少もなく，弁体の開弁応答性を良好に保つことができる。

また，本発明の第２の特徴によれば，コイルばねの両端部が，該コイルばねの円周上互いに逆位相に配置されるので，コイルばねの圧縮変形時，その中央部での横力の発生を抑えることができ，座屈現象を一層効果的に防ぐことができる。

本発明に係る内燃機関用電磁式燃料噴射弁の実施形態を示す縦断面図 上記燃料噴射弁の閉弁状態を示す，図１の２矢視部拡大断面図 図２中のコイルばねの拡大側面図 図３の４矢視図

本発明の実施形態を添付図面に基づいて以下に説明する。本発明の電磁式燃料噴射弁I
において，燃料噴射側を前方，燃料入口側を後方とする。

先ず，図１において，エンジンＥのシリンダヘッド４０には，燃焼室４２に開口する装着孔４１が設けられており，この装着孔４１に，燃焼室４２に燃料噴射し得る電磁式燃料噴射弁Ｉが装着される。その際，この燃料噴射弁Ｉ及びシリンダヘッド４０間にはクッション部材４３が介装される。

図１及び図２において，この電磁式燃料噴射弁Ｉの弁ハウジング２は，円筒状の弁座部材３と，この弁座部材３の後端部に嵌合して液密に溶接される磁性円筒体４と，この磁性円筒体４の後端に突き当てゝ液密に溶接される非磁性円筒体６と，この非磁性円筒体６の内周面に前端部を嵌合して液密に溶接される中空円筒状の固定コア５と，この固定コア５の後端部外周に嵌合して液密に溶接される燃料入口筒２６とで構成される。

弁座部材３は，その前端面に開口する弁孔７と，この弁孔７の内周端に連なる円錐状の弁座８と，この弁座８の大径部に連なる円筒状のガイド孔９とを備えている。弁座部材３の前端面には，上記弁孔７と連通する複数の燃料噴孔１１を有する鋼板製のインジェクタプレート１０が液密に溶接される。

非磁性円筒体６の前端部には，固定コア５と嵌合しない部分が残され，その部分から磁性円筒体４にわたり，固定コア５の吸引面（下端面）に被吸引面（上端面）を対向させる中空円筒状の可動コア１２が摺動自在に嵌装され，この可動コア１２に弁体１３が一体的に連結される。

弁体１３は，前記弁座８と協働して弁孔７を開閉するように前記ガイド孔９を摺動し得る球状の弁部１４と，この弁部１４に下端部を溶接等により固着される弁杆１５とで構成され，この弁杆１５の上端が可動コア１２の内周面に圧入され，固着される。したがって，弁体１３は可動コア１２と一体となって昇降が可能である。

上記弁杆１５は，すり割１５ａ付きのパイプ材からなっており，その内部が可動コア１２の中空部と連通すると共に，すり割１５ａを介して弁杆１５の内外が連通する。また球状の弁部１４の周囲には，燃料の通過を許容する複数の平坦面１７が形成される。

而して，燃料入口筒２６，固定コア５，リテーナ２０，可動コア１２，及び弁杆１５の各中空部，弁杆１５のすり割１５ａ，弁座部材３のガイド孔９，弁孔７及び燃料噴孔１１は，弁ハウジング２内の一連の燃料流路１８を構成する。

前記固定コア５の中空部には，その中間部において，すり割付きパイプ材からなるリテーナ２０が圧入，固着され，その下端部が第１ばね座２１となる。一方，前記弁杆１５の上端部は，可動コア１２の中空部の途中で終わっており，その上端部が第２ばね座２２となり，これら第１及び第２ばね座２１，２２間にコイルばね２３が縮設され，このコイルばね２３のセット荷重によって，可動コア１２が固定コア５から下方へ離反する方向，即ち弁体１３の弁座８への着座方向へ付勢される。このコイルばね２３のセット荷重は，リテーナ２３の固定コア５への嵌合深さにより調整される。

図３及び図４に示すように，上記コイルばね２３は，コイルばねで構成されるもので，そのコイル中心径Ｄが両端部２３ａ，２３ｂで同径であると共に，軸方向中央部に向かって漸次小径となる形状，つまり軸方向中央部が最小径となる鼓形をなしている。しかも，このコイルばね２３の両端部２３ａ，２３ｂ，即ちコイルばねの巻き始まり端部及び巻き終わり端部は，コイルばね２３の円周上互いに逆位相に配置される。

このコイルばね２３の両端部２３ａ，２３ｂには，コイルばね２３の軸線Ｙと直交する平坦な第１及び第２座面２３ａ′，２３ｂ′がそれぞれ研磨により形成される。そして，これら第１及び第２座面２３ａ′，２３ｂ′が前記第１及び第２ばね座２５ａ，２５ｂにそれぞれ座り良く支承されることで，コイルばね２３は両コア５，１２間に適正な姿勢を以て縮設される。こうして，このコイルばね２３の中央部を含む大部分が固定コア５の中空部に収容される。

可動コア１２の内周面には，その被吸引面より僅かに突出する非磁性材製でリング状のストッパ部材３５が埋設される。このストッパ部材３５は，固定及び可動コア５，１２相互の吸引時，ストッパ部材３５が固定コア５の吸引面に当接することで，固定コア５及び可動コア１２の対向端面間に所定のギャップを残存させるもので，これにより，コイル３０の通電オフ時，両コア５，１２間の残留磁気を減少させ，弁体１３の閉弁応答性を良好にする。

再び図１において，弁ハウジング２の外周には，固定コア５及び可動コア１２に対応してコイル組立体２８が嵌装される。このコイル組立体２８は，磁性円筒体４の後端部から固定コア５に亙りそれらの外周面に嵌合する合成樹脂製のボビン２９と，これに巻装されるコイル３０とからなっており，そのボビン２９の後端部には，その一側方に突出する給電端子３３の基端部を支持する端子支持腕２９ａが一体に形成され，給電端子３３にはコイル３０の端末が接続される。コイル組立体２８は，その略半周面をヨーク３１で覆われる。

コイル組立体２８，固定コア５，及び燃料入口筒２６の後端部を除く部分には，これらを埋封する合成樹脂製の被覆層２７がモールド成形される。その際，給電端子３３を収容，保持してコイル組立体２８の一側方に突出するカプラ３４が被覆層２７と一体に成形される。

前記燃料入口管２６の入口には燃料フィルタ３６が装着される。また，燃料入口管２６の上端部外周には燃料キャップ４６がシール部材４７を介して嵌装される。この燃料キャップ４６は，燃料ポンプ（図示せず）の吐出口に連なる燃料レール４５より分岐形成された複数の燃料分配キャップのうちの一個である。

次に，この実施形態の作用について説明する。

コイル３０の通電オフ状態では，コイルばね２２の付勢力で可動コア１２及び弁体１３は前方に押圧され，弁体１３の弁部１４を弁座８に着座させている。

コイル３０を通電オン状態にすると，それにより生ずる磁束がヨーク３１，磁性円筒体４，可動コア１２，固定コア５を順次走り，両コア５，１２間に発生する磁力による吸引力により可動コア１２がコイルばね２２を圧縮しながら固定コア５に吸着され，弁体１３の弁部１４を弁座８から離座させるので，弁孔７が開放される。すると，図示しない燃料ポンプから燃料入口筒２６に圧送される高圧燃料が弁ハウジング２の燃料流路１８を通り，燃料噴孔１１から，エンジンＥの燃焼室４２に直接噴射される。

コイル３０を通電オフ状態にすると，可動コア１２は，磁力による固定コア５からの吸引力から解放されるので，コイルばね２３は，そのセット荷重をもって伸びながら可動コア１２を下降させて，弁体１３を閉弁させ，燃料噴孔１１からの燃料噴射を停止する。

ところで，エンジンＥの高速回転域では，上記のようなにコイル３０の通電オン，オフ状態が高速で繰り替えされることで，可動コア１２の昇降に伴いコイルばね２３が高速で伸縮動作を繰り替えすことになるが，本発明では，コイルばね２３は，そのコイル中心径Ｄが軸方向中央部に向かって漸次小径となる鼓形に構成されるので，不等ピッチばねとなり，その各部でばねレートが異なるため，サージング現象が生じ難くなる共に，圧縮変形時，コイルばね２３の中央部での横力の発生が抑えられ，座屈現象を効果的に防ぐことができる。したがってコイルばね２３が固定コア５の中空部に収容されていても，コイルばね２３が固定コア５の内周面に接触することを回避でき，これによりコイルばね２３のばねレートの変化を抑え，弁体１３の適正な開閉特性を確保することができる。しかも，コイルばね２３において，その両端部２３ａ，２３ｂよりも小径の中央部では，固定コア５の内周面との間に比較的大きい隙間が必然的にできるので，コイルばね２３の中央部で多少の横振れが生じても，その横振れは上記隙間に吸収され，その中央部が固定コア５の内周面に激しく接触することもない。

また，固定コア５の吸引面からその内周面にかけて，座屈するコイルばね２３との接触を回避するための環状の逃げ凹部を設ける必要もないので，固定コア５の吸引面の面積の減少もなく，弁体１３の開弁応答性を良好に保つことができる。

さらに，上記コイルばね２３において，固定コア５及び可動コア１２における第１及び第２ばね座２５ａ，２５ｂに支承される，コイルばね２３の両端部２３ａ，２３ｂは，コイルばね２３の円周上互いに逆位相に配置されるので，コイルばね２３の圧縮変形時，その圧縮荷重は，コイルばね２３の両端部２３ａ，２３ｂ間を通る対角線Ｌ上に沿って作用する傾向となり，これによりコイルばね２３の中央部での横力の発生を抑えることができ，その座屈現象を一層効果的に防ぐことができる。

以上，本発明の実施形態について説明したが，本発明はそれに限定されることなく，その要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更が可能である。例えば，コイルばね２３の一端部２３ａ及び他端部２３ｂは，互いに異径とすることもできる。

Ｉ・・・・電磁式燃料噴射弁
Ｄ・・・・コイルばねのコイル中心径Ｄ
Ｙ・・・・コイルばねの軸線
２・・・・弁ハウジング
５・・・・固定コア
８・・・・弁座
１２・・・可動コア
１３・・・弁体
２１・・・第１ばね座
２２・・・第２ばね座
２３・・・コイルばね
２３ａ・・コイルばねの一端部
２３ｂ・・コイルばねの他端部

Claims (2)

1. 一端部に弁座（８）を有する弁ハウジング（２）と，該弁ハウジング（２）の他端部に連設される中空円筒状の固定コア（５）と，前記弁座（８）と協働する弁体（１３）と，前記弁ハウジング（２）内で前記弁体（１３）と連結されて，前記固定コア（５）の吸引面に被吸引面を対向させる可動コア（１２）と，前記固定コア（５）の外周に配設され，通電時，前記固定コア（５）に前記可動コア（１２）に対する吸引力を発生させるコイルと，前記固定コア（５）及び前記可動コア（１２）間に縮設されて，前記コイルの非通電時に，前記可動コア（１２）を前記固定コア（５）から離反させて前記弁体（１３）を閉弁させるように前記可動コア（１２）を付勢するコイルばねとを備え，該コイルばねが前記固定コア（５）の中空部に配設されるように，該コイルばね（２３）の一端部（２３ａ）及び他端部（２３ｂ）をそれぞれ支承する第１ばね座（２１）及び第２ばね座（２２）が前記固定コア（５）及び前記可動コア（１２）にそれぞれ設けられる，電磁式燃料噴射弁において，
   前記コイルばね（２３）は，そのコイル中心径（Ｄ）が該コイルばね（２３）の両端部（２３ａ，２３ｂ）からその中央部に向かって減少するように構成されることを特徴とする電磁式燃料噴射弁。
2. 請求項１に記載の電磁式燃料噴射弁において，
   前記コイルばね（２３）の両端部（２３ａ，２３ｂ）が，該コイルばね（２３）の円周上互いに逆位相に配置されることを特徴とする電磁式燃料噴射弁。

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