JP2024033937A - 電磁式燃料噴射弁及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電磁式燃料噴射弁において，弁座部材及び弁ハウジング間の圧入部に高度の液密性を付与して，燃料の噴射圧力の高圧化に対応し得るようにする。
【解決手段】弁ハウジングボディ１０の内周に，圧入孔１０ｂと，この圧入孔１０ｂに圧入される弁座部材１１の後端面を突き当てる段部１０ｃとが設けられ，弁ハウジングボディ１０の外周面から弁座部材１１及び段部１０ｃの突き当て部の半径方向内端に達する第１の環状溶接ビードＢ１と，弁ハウジングボディ１０の外周面から圧入孔１０ｂ及び弁座部材１１の圧入面を超えて延びる第２の環状溶接ビードＢ２とを形成する。
【選択図】 図２

Description

本発明は，主として内燃機関の燃料供給系に使用される電磁式燃料噴射弁に関し，特に弁座，及び該弁座の下流側に配設される燃料噴孔を有する弁座部材と，該弁座部材を圧入される圧入孔を前端に開口する弁ハウジングボディと，前記弁座と協働する弁部を前端に有して前記弁ハウジングボディに収容される弁体と，前記弁ハウジングボディの後方部に連設され，燃料ポンプより吐出される高圧燃料を前記弁ハウジングボディ内に導入する燃料入口筒と，前記弁ハウジングボディに連設され，通電時，前記弁体に開き動作を与える電磁作動装置とを備え，前記弁座部材及び前記弁ハウジングボディ間の圧入部を液密に溶接される電磁式燃料噴射弁及びその製造方法の改良に関する。

かか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２０１５－７２０１９号公報

近年，この種のエンジン用電磁式燃料噴射弁では，噴射燃料の極微粒化のため，燃料の噴射圧力の高圧化が求められ，これに伴い，特に高圧燃料に曝される，弁座部材及び前記弁ハウジングボディ間の圧入部の液密性の強化が求められている。

特許文献１記載の電磁式燃料噴射弁では，図３に示すように，弁ハウジングボディ１０の圧入孔１０ｂと弁座部材１１との圧入部の液密を図るべく，弁ハウジングボディ１０の外周面側から溶接して，環状の溶接ビードＢを，弁ハウジングボディ１０の外周面から圧入部を超えて延びるように形成している。

しかしながら，上記のものでは，弁ハウジングボディ１０の圧入孔１０ｂに対する弁座部材１１の圧入限界を，弁座部材１１の前端部外周に形成した後向きの段部１１ａを弁ハウジングボディ１０の前端面に突き当てて規制しているため，弁座部材１１の後端面が弁ハウジングボディ１０内に露出し，その後端面に弁ハウジングボディ１０内を満たす高圧燃料の圧力が作用し，これにより上記溶接ビードＢに大なる剪断荷重が加わることになり，その剪断強度，延いては液密性に不安がある。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので，弁ハウジングボディ１０の圧入孔１０ｂと弁座部材１１との圧入部に高度の液密性を付与して，燃料の噴射圧力の高圧化に対応し得る前記電磁式燃料噴射弁及びその製造方法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，弁座，及び該弁座の下流側に配設される燃料噴孔を有する弁座部材と，該弁座部材を圧入される圧入孔を前端部に有する弁ハウジングボディと，前記弁座と協働する弁部を前端に有して前記弁ハウジングボディに収容される弁体と，前記弁ハウジングボディの後方部に連設され，燃料ポンプより吐出される高圧燃料を前記弁ハウジングボディ内に導入する燃料入口筒と，前記弁ハウジングボディに連設され，通電時，前記弁体に開き動作を与える電磁作動装置とを備える電磁式燃料噴射弁において，前記弁ハウジングボディに，前記圧入孔に圧入される前記弁座部材の後端面を突き当てる段部が設けられ，前記弁ハウジングボディの外周面から前記弁座部材及び段部の突き当て部の半径方向内端に達する第１の環状溶接ビードと，前記弁ハウジングボディの外周面から前記圧入孔及び弁座部材の圧入面を超えて延びる第２の環状溶接ビードとを備えることを第１の特徴とする。

尚，前記電磁作動装置は，後述する本発明の実施形態中の固定コア１４，可動コア４１，コイル３２，弁ばね５４及び補助ばね５５に対応する。

また，本発明は，弁座，及び該弁座の下流側に配設される燃料噴孔を有する弁座部材と，該弁座部材を装着される圧入孔を前端部に有する弁ハウジングボディと，前記弁座と協働する弁部を前端に有して前記弁ハウジングボディに収容される弁体と，前記弁ハウジングボディの後方部に連設され，燃料ポンプより吐出される高圧燃料を前記弁ハウジングボディ内に導入する燃料入口筒と，前記弁ハウジングボディに連設され，通電時，前記弁体に開き動作を与える電磁作動装置とを備える電磁式燃料噴射弁を製造するにあたり，前記弁ハウジングボディの内周に，その弁ハウジングボディの前端面に開口すると共に前方向きの段部を後端に有する圧入孔を形成する第１工程と，前記圧入孔に，前記弁座部材を圧入して，該弁座部材の後端面を前記段部に突き当てる第２工程と，前記弁ハウジングボディの外周面から前記弁座部材及び前記段部の突き当て面の半径方向内端に達する第１の環状溶接ビードを形成する第３工程と，前記弁ハウジングボディの外周面から前記圧入孔及び弁座部材の圧入面を超えて延びる第２の環状溶接ビードを形成する第４工程を順次実行することを第２の特徴とする。

本発明の第１の特徴によれば，第１の環状溶接ビードは，弁ハウジングボディ内を満たす高圧燃料の圧力が弁座部材の後端面に作用することを防ぐ封緘機能を発揮して，第２の環状溶接ビードに前記圧力による剪断荷重が加えられることを防ぎ，その耐久性を高めることができる。しかも，第１及び第２溶接ビードは，協働して，弁座部材及び圧入孔間への高圧燃料の侵入を防ぐことができ，燃料の噴射圧力の高圧化に対応し得る。

本発明の第２の特徴によれば，弁ハウジングボディの外周面から前記弁座部材及び前記段部の突き当て面の半径方向内端に達する第１の環状溶接ビードを，弁ハウジングボディの外周面から前記圧入孔及び弁座部材の圧入面を超えて延びる第２の環状溶接ビードに先行して形成することにより，第２の環状溶接ビードの形成時，その熱歪みが，既に第１環状溶接ビードによって結合された弁座部材及び環状段部の突き当て面に影響することを回避して，第１の環状溶接ビードの良好な封緘機能を確保することができる。したがって，弁ハウジングボディ内を満たす高圧燃料の圧力が弁座部材の内端面に作用することを確実に防いで，第２の環状溶接ビードに前記圧力による剪断荷重を回避することができ，その耐久性を高めることができる。しかも，第１及び第２溶接ビードが協働して，弁座部材及び圧入孔間への高圧燃料の侵入を防ぐことができ，燃料噴射圧力の高圧化に対応し得る。

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。 図１中の２部（弁座部材周辺部）の拡大図。 従来の電磁式燃料噴射弁の弁座部材周辺部拡大図。

本発明の実施形態について添付の図１及び図２を参照しながら説明する。

先ず図１において，内燃機関Ｅのシリンダヘッド５には，燃焼室６に開口する装着孔７が設けられており，燃焼室６に向かって燃料を噴射し得る本発明の電磁式燃料噴射弁Ｉが前記装着孔７に装着される。本発明の電磁式燃料噴射弁Ｉでは，燃料噴射側を前方，その反対側を後方とする。

この電磁式燃料噴射弁Ｉの弁ハウジング９は，中空円筒状の弁ハウジングボディ１０と，この弁ハウジングボディ１０の前端部内周に嵌合して結合される弁座部材１１と，弁ハウジングボディ１０の後端部外周に前端部を嵌合させて弁ハウジングボディ１０に溶接される磁性円筒体１２と，この磁性円筒体１２の後端部に前端部が同軸に結合される非磁性円筒体１３とで構成される。前記弁ハウジングボディ１０及び弁座部材１１の結合構造の詳細については後述する。

非磁性円筒体１３の後端部には，中空部１５を有する円筒状の固定コア１４の前端部が同軸に結合され，この固定コア１４の後端部に，前記中空部１５に通じる燃料入口筒１６が一体に且つ同軸に連設される。

磁性円筒体１２は，その軸方向中間部にフランジ状のヨーク部１２ａを一体に有しており，装着孔７の外端を囲繞するようにしてシリンダヘッド５に設けられる環状凹溝１７に収容されるクッション材１８が，シリンダヘッド５及びヨーク部１２ａ間に介装される。

燃料入口筒１６の入口には，オリフィス部材２４と，その下流側に位置する燃料フィルタ１９とが装着される。この燃料入口筒１６には，図示しない燃料ポンプの吐出口に連なる燃料分配管２０から分岐した燃料供給キャップ２１が環状のシール部材２２を介して嵌合される。燃料供給キャップ２１の頂部にはブラケット２３が係止され，このブラケット２３は，シリンダヘッド５に立設される不図示の支柱に適当な固定手段（例えばボルト）を以てシリンダヘッド５に着脱可能に締結される。

燃料供給キャップ２１と，燃料入口筒１６の中間部に設けられて燃料供給キャップ２１側に臨む環状段部２５との間には，板ばねからなる弾性部材２６が介装される。この弾性部材２６が発揮する弾発力で電磁式燃料噴射弁Ｉがシリンダヘッド５に保持される。

弁座部材１１は，端壁部１１ａを前端部に有して有底円筒状に形成されており，前記端壁部１１ａには，円錐状の弁座２７が形成されると共に，その弁座２７の中心近傍に開口する複数の燃料噴孔２８が設けられる。この弁座部材１１は，燃料噴孔２８を燃焼室６に向けて開口するようにして弁ハウジングボディ１０の前端部に嵌合，溶接される。即ち弁ハウジング９が，その前端部に弁座２７を有するように構成される。

磁性円筒体１２の後端部から固定コア１４に至る外周面にはコイル組立体３０が嵌装される。このコイル組立体３０は，上記外周面に嵌合するボビン３１と，このボビン３１に巻装されるコイル３２とからなり，このコイル組立体３０を囲繞する磁性体のコイルハウジング３３の前端部が磁性円筒体１２と結合される。

固定コア１４の後端部外周は，コイルハウジング３３の後端部に連なってモールド成形される合成樹脂製の被覆層３４で被覆されており，この被覆層３４には，コイル３２に連なる端子３５を保持するカプラ３４ａが電磁式燃料噴射弁Ｉの一側方に突出するようにして一体に形成される。

固定コア１４の前端小径部に，固定コア１４に外周面を連ならせるようにして非磁性円筒体１３の後端部が嵌合され，液密に溶接される。

弁座部材１１から非磁性円筒体１３に至る弁ハウジング９内には，弁体４０の一部と可動コア４１とが収容される。弁体４０は，弁座２７と協働して燃料噴孔２８を開閉する弁部４２に，固定コア１４内まで延びるロッド４３が連設されてなる。そして，図２に明示するように，弁部４２は，弁座部材１１内で摺動するように，球状に形成され，ロッド４３は弁部４２よりも小径に形成される。弁座部材１１及びロッド４３間には環状の燃料通路４４が画成され，弁部４２の外周面には，弁座部材１１との間に燃料通路を画成する複数の平面部４５が形成される。したがって弁座部材１１は，弁体４０の開閉動作を案内しながら燃料の通過を許容する。

再び図１において，前記可動コア４１は，その後端面（被吸引面４１ａ）を固定コア１４の前端面（吸引面１４ａ）に対向させながら，弁ハウジング９の内周面とロッド４３の外周面とに摺動及び回転可能に嵌装される。したがって，可動コア４１の外周面及び弁ハウジング９の内周面間には環状間隙５６ａが，また可動コア４１の内周面及びロッド４３の外周面間には環状の間隙５６ｂがそれぞれ設けられる。また，可動コア４１は，磁性円筒体１２及び非磁性円筒体１３に跨がって配置される。

この可動コア４１のロッド４３上での摺動ストロークを一定に規制するために，可動コア４１を挟むように並ぶ開弁側ストッパ４８及び閉弁側ストッパ４９がロッド４３に溶接により固着される。その際，開弁側ストッパ４８は，可動コア４１の，固定コア１４に対向する被吸引面４１ａに当接可能に対向し，閉弁側ストッパ４９は，可動コア４１の，被吸引面４１ａと反対側の前端面に当接可能に対向するように配置される。

而して，弁体４０の閉弁状態では，可動コア４１は，閉弁側ストッパ４９に当接していて，開弁側ストッパ４８との間に前記摺動ストロークに対応する間隔を置いて対向し，この間隔，即ち摺動ストロークは，閉弁側ストッパ４９に当接状態の可動コア４１と固定コア１４との間に設けられる間隔よりも小さく設定される。したがって，コイル３２の通電に伴い固定コア１４が可動コア４１を吸引したときは，可動コア４１は，先ず開弁側ストッパ４８に当接し，次いで固定コア１４に吸着されるタイミングとなる。

開弁側ストッパ４８は，固定コア１４の内周面に摺動自在に嵌合するフランジ部４８ａと，このフランジ部４８ａから可動コア４１側に突出する円筒状の軸部４８ｂとで構成される。そして，フランジ部４８ａが溶接によりロッド４３に固着され，弁体４０の閉弁位置では軸部４８ｂの一部が吸引面１４ａよりも可動コア４１側に突出するように配置される。

固定コア１４の中空部１５にはパイプ状のリテーナ５３が嵌挿されてかしめ固定される。このリテーナ５３と，開弁側ストッパ４８のフランジ部４８ａとの間には弁体４０を弁座２７への着座方向，即ち閉弁方向へ付勢する弁ばね５４が縮設される。

また開弁側ストッパ４８のフランジ部４８ａと可動コア４１との間には，開弁側ストッパ４８の軸部４８ｂを囲繞する補助ばね５５が縮設される。この補助ばね５５は，弁ばね５４のセット荷重よりも小さいセット荷重を付与されており，可動コア４１を開弁側ストッパ４８から離反させて閉弁側ストッパ４９に当接させる側に付勢する。

ロッド４３の後端部は，開弁側ストッパ４８のフランジ部４８ａよりも突出し，弁ばね５４の可動端部の内周面に嵌合して，その位置決めの役割を果たしている。また開弁側ストッパ４８の軸部４８ｂは，補助ばね５５の内周面に嵌合して，その位置決めの役割を果たしている。

開弁側ストッパ４８のフランジ部４８ａの外周の複数箇所には，固定コア１４の内周面との間に燃料通路を画成する平面部５７が設けられ，また可動コア４１には，環状配列の複数の燃料通孔５８が設けられる。

而して，コイル３２の非通電状態では，弁体４０は，弁ばね５４のセット荷重によって押圧されることで，弁座２７に着座して燃料噴孔２８を閉鎖する閉弁状態となる。この閉弁状態では，図示しない燃料ポンプから燃料分配管２０に吐出される高圧燃料が燃料供給キャップ２１を通して燃料入口筒１６に供給され，燃料噴射弁Ｉの内部，即ち燃料入口筒１６，パイプ状のリテーナ５３，固定コア１４，可動コア４１，弁ハウジング９等の内部を満たして待機する。

その際，燃料ポンプの吐出圧変動等に起因して燃料分配管２０内に発生する燃料圧力の脈動は，燃料入口筒１６の入口に配設されるオリフィス部材２４のオリフィスにより減衰され，燃料噴射弁Ｉ内部への影響を解消，もしくは軽減している。

このような閉弁状態でコイル３２に通電すると，固定コア１４及び可動コア４１間に生じる磁力により，可動コア４１は，固定コア１４に吸引されるので，先ず，補助ばね５５を圧縮しながら，ロッド４３上を上方へ摺動して開弁側ストッパ４８に当接する。即ち可動コア４１は，その初動時，弁ばね５４よりセット荷重が小さい補助ばね５５を素早く圧縮しながら固定コア１４に近接して，固定コア１４からの吸引力の急増を得て，開弁側ストッパ４８を勢いよく突き上げる。

したがって，可動コア４１は，開弁側ストッパ４８を伴いながら，弁ばね５４の大なるセット荷重に抗して速やかに更に後方へ移動して可動コア４１の吸引面１４ａに吸着される。

こうして可動コア４１と共に後方へ移動する開弁側ストッパ４８は，弁体４０のロッド４３に固定されているので，弁部４２を弁座２７から離座させ，開弁状態とすることができる。弁体４０が開弁すると，弁ハウジング９等の内部で待機する高圧燃料が燃料噴孔２８から内燃機関Ｅの燃焼室６に直接噴射される。このようにして，弁体４０の開弁応答性が高められると共に，コイル３２の消費電力の軽減を図ることができる。

次に，コイル３２への通電を遮断すると，弁ばね５４の大なるセット荷重により開弁側ストッパ４８が押動されるので，開弁側ストッパ４８は可動コア４１及び弁体４０を伴なって弁座２７側に直ちに移動し，弁部４２を弁座２７に着座させ，閉弁状態となって燃料噴孔２８からの燃料噴射を停止する。

さて，図２を参照して，前記弁ハウジングボディ１０及び弁座部材１１の結合構造については詳しく説明する。

中空円筒状の弁ハウジングボディ１０には，その中空部１０ａよりも大径で，その前端面に開口する圧入孔１０ｂが設けられ，この圧入孔１０ｂ及び中空部１０ａ間には，前向きの環状段部１０ｃが形成される。圧入孔１０ｂには，その前方より円筒状の弁座部材１１が圧入され，その後端面が前記環状段部１０ｃに突き当てられる。尚，弁座部材１１の内径Ｄ１は，弁ハウジングボディ１０の中空部１０ａの内径Ｄ２よりも大径，もしくはそれと同等に設定される。

弁座部材１１の圧入孔１０ｂへの圧入後，弁ハウジングボディ１０の外周側からのビーム溶接によって第１及び第２の環状溶接ビードＢ１，Ｂ２が形成される。その第１の環状溶接ビードＢ１は，弁ハウジングボディ１０の外周面から弁座部材１１及び環状段部１０ｃの突き当て面の半径方向内端に達するように形成され，また第２の環状溶接ビードＢ２は，弁ハウジングボディ１０の外周面から圧入孔１０ｂ及び弁座部材１１の圧入面を超えて延びるように形成される。

而して，第１の環状溶接ビードＢ１は，弁ハウジングボディ１０内を満たす高圧燃料の圧力が弁座部材１１の内端面に作用することを防ぐ封緘機能を発揮して，第２の環状溶接ビードＢ２に前記圧力による剪断荷重が加えられることを防ぎ，その耐久性を高めることができる。しかも，第１及び第２溶接ビードＢ１，Ｂ２は，協働して，弁座部材１１及び圧入孔１０ｂ間への高圧燃料の侵入を防ぐことができ，燃料の噴射圧力の高圧化に対応し得る。

また，弁座部材１１の内径Ｄ１が，弁ハウジングボディ１０の中空部１０ａの内径Ｄ２よりも大径，もしくはそれと同等に設定されることによって，弁座部材１１の後端面に弁ハウジングボディ１０内の高圧燃料の圧力が作用することを確実に防ぐことができる。

また，第１及び第２の環状溶接ビードＢ１，Ｂ２の形成の際，第１の環状溶接ビードＢ１を形成した後，第２の環状溶接ビードＢ２を形成する。この形成順序によれば，第２の環状溶接ビードＢ２の形成時の熱歪みが，既に第１の環状溶接ビードＢ１によって結合された弁座部材１１及び環状段部１０ｃの突き当て面に影響することを回避して，第１の環状溶接ビードＢ１の封緘機能を確実なものとすることができる。

以上，本発明の実施の形態について説明したが，本発明は上記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された本発明を逸脱することなく種々の設計変更を行うことが可能である。

Ｉ・・・・電磁式燃料噴射弁
Ｂ１・・・第１の環状溶接ビード
Ｂ２・・・第２の環状溶接ビード
１０・・・弁ハウジングボディ
１０ｂ・・圧入孔
１０ｃ・・段部
１１・・・弁座部材
１４・・・固定コア
１６・・・燃料入口筒
２７・・・弁座
２８・・・燃料噴孔
３２・・・コイル
４０・・・弁体
４１・・・可動コア
４２・・・弁部
５４・・・弁ばね
５５・・・補助ばね

Claims (2)

1. 弁座（２７），及び該弁座（２７）の下流側に配設される燃料噴孔（２８）を有する弁座部材（１１）と，該弁座部材（１１）を圧入される圧入孔（１０ｂ）を前端部に有する弁ハウジングボディ（１０）と，前記弁座（２７）と協働する弁部（４２）を前端に有して前記弁ハウジングボディ（１０）に収容される弁体（４０）と，前記弁ハウジングボディ（１０）の後方部に連設され，燃料ポンプより吐出される高圧燃料を前記弁ハウジングボディ（１０）内に導入する燃料入口筒（１６）と，前記弁ハウジングボディ（１０）に連設され，通電時，前記弁体（４０）に開き動作を与える電磁作動装置（１４，４１，３２，５４，５５）とを備える電磁式燃料噴射弁において，
   前記弁ハウジングボディ（１０）に，前記圧入孔（１０ｂ）に圧入される前記弁座部材（１１）の後端面を突き当てる段部（１０ｃ）が設けられ，前記弁ハウジングボディ（１０）の外周面から前記弁座部材（１１）及び段部（１０ｃ）の突き当て部の半径方向内端に達する第１の環状溶接ビード（Ｂ１）と，前記弁ハウジングボディ（１０）の外周面から前記圧入孔（１０ｂ）及び弁座部材（１１）の圧入面を超えて延びる第２の環状溶接ビード（Ｂ２）とを備えることを特徴とする，電磁式燃料噴射弁。
2. 弁座（２７），及び該弁座（２７）の下流側に配設される燃料噴孔（２８）を有する弁座部材（１１）と，該弁座部材（１１）を装着される圧入孔（１０ｂ）を前端部に有する弁ハウジングボディ（１０）と，前記弁座（２７）と協働する弁部（４２）を前端に有して前記弁ハウジングボディ（１０）に収容される弁体（４０）と，前記弁ハウジングボディ（１０）の後方部に連設され，燃料ポンプより吐出される高圧燃料を前記弁ハウジングボディ（１０）内に導入する燃料入口筒（１６）と，前記弁ハウジングボディ（１０）に連設され，通電時，前記弁体（４０）に開き動作を与える電磁作動装置（１４，４１，３２，５４，５５）とを備える電磁式燃料噴射弁を製造するにあたり，
   前記弁ハウジングボディ（１０）の内周に，その弁ハウジングボディ（１０）の前端面に開口すると共に前方向きの段部（１０ｃ）を後端に有する圧入孔（１０ｂ）を形成する第１工程と，前記圧入孔（１０ｂ）に，前記弁座部材（１１）を圧入して，該弁座部材（１１）の後端面を前記段部（１０ｃ）に突き当てる第２工程と，前記弁ハウジングボディ（１０）の外周面から前記弁座部材（１１）及び前記段部（１０ｃ）の突き当て面の半径方向内端に達する第１の環状溶接ビード（Ｂ１）を形成する第３工程と，前記弁ハウジングボディ（１０）の外周面から前記圧入孔（１０ｂ）及び弁座部材（１１）の圧入面を超えて延びる第２の環状溶接ビード（Ｂ２）を形成する第４工程を順次実行することを特徴とする，電磁式燃料噴射弁の製造方法。