JP3938563B2 - 電磁弁 - Google Patents

Description

この発明は、例えば内燃機関に高圧燃料を供給する燃料ポンプの燃料吐出量を制御する高圧燃料供給装置用電磁弁に関するものである。

従来、ソレノイドと、このソレノイドの軸線上に軸線方向に移動可能に設けられたプランジャと、このプランジャを摺動可能に収納したボディと、このボディを内部に固定するハウジングと、前記プランジャの端部と対向して設けられプランジャの端部が接離するバルブシートと、前記プランジャを前記バルブシート側に付勢したスプリングとを備え、前記ボディは大径部と小径部とから構成され、この大径部と小径部との間の段差部に前記ハウジングの端部が屈曲、変形したかしめ部を係止して、前記ボディと前記ハウジングとが一体化された電磁弁が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開昭６１−２６１６５４号公報

上記構成の電磁弁では、ボディは、かしめ部を係止する段差部を形成するために、大径部と小径部とから構成されており、それだけボディの外径寸法が大きくなり、電磁弁自体が大きくなってしまうという問題点があった。
また、ボディの外周面に段差部があることにより、外周面を大径部および小径部それぞれの形成工程に分けて形成しなければならないという問題点もあった。

この発明は、上述のような問題点を解決することを課題とするものであって、小型化することができるとともに、工作作業性が向上した電磁弁を得ることを目的とする。

この発明に係る電磁弁では、ボディに係止溝が形成され、この係止溝にハウジングの端部が屈曲、変形されたかしめ部が係止されることでボディとハウジングとは一体化されている。

この発明に係る電磁弁によれば、ボディに係止溝が形成され、この係止溝にハウジングの端部が屈曲、変形されたかしめ部が係止され、ボディとハウジングとは一体化されているので、電磁弁を小型化することができるとともに、ボディの工作作業性が向上する。

以下、この発明の実施の形態について説明するが、各図において同一、または同等部材、部位については同一符号を付して説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１の高圧燃料供給装置１を含む油圧回路図である。
この高圧燃料供給装置１は、低圧燃料吸入通路２に設けられ低圧燃料の脈動を吸収する低圧ダンパ３と、低圧ダンパ３からの低圧燃料を加圧して高圧燃料吐出通路４に吐出する高圧燃料ポンプ５と、高圧燃料ポンプ５の吸入側と加圧室との間を接続したリリーフ通路６と、リリーフ通路６に設けられ、開弁することにより高圧燃料ポンプ５の吐出量を調整する電磁弁７とを備えている。高圧燃料ポンプ５は、吸入弁８および吐出弁９を有している。

高圧燃料供給装置１の周辺には、燃料タンク１０、燃料タンク１０内の低圧燃料ポンプ１１、低圧燃料吸入通路２から分岐した配管に設けられ低圧燃料を定圧化する低圧レギュレータ１２、高圧燃料吐出通路４から分岐部１３で分岐されたドレイン配管１４に設けられたリリーフバルブ１５、高圧燃料吐出通路４に接続されたデリバリパイプ１６、デリバリパイプ１６に接続された噴射弁１７および低圧燃料ポンプ１１等に接続されたフィルタ１８がそれぞれ配設されている。

図２は図１の高圧燃料供給装置１の断面図である。
高圧燃料供給装置１の高圧燃料ポンプ５は、低圧燃料吸入通路２と連通する燃料吸入口２２および高圧燃料吐出通路４と連通する燃料吐出口２３が形成されたプレート２１と、円筒形状のスリーブ２４と、このスリーブ２４の上端面とプレート２１とに挟まれ吸入弁８を有する弁体２５と、高圧燃料吐出通路４に設けられた吐出弁９と、スリーブ２４内に摺動可能に挿入されスリーブ２４と協同して燃料加圧室２７を形成するとともに燃料加圧室２７内に流入した燃料を加圧するピストン２６と、受け部２８とブラケット３０との間に縮設され燃料加圧室２７の体積を拡大する方向にピストン２６を付勢したスプリング２９とを備えている。
また、高圧燃料ポンプ５は、低圧燃料吸入通路２および高圧燃料吐出通路４を有するケーシング３１と、外周面にねじ部を有しケーシング３１に螺着されたハウジング３２と、このハウジング３２の先端部に摺動自在に設けられカムシャフト３４に固定されたカム３５に当接してそのプロフィールに従ってピストン２６を往復運動させるタペット３３とを備えている。

図３は図２の電磁弁７の拡大断面図である。電磁弁７は、軸線に沿って燃料通路４０Ａを有するプランジャ４０と、ハウジング４４の内部に固定され、かつプランジャ４０を摺動可能に収納したボディ４１と、プランジャ４０の端部が圧接するとともにボディ４１に溶接されたバルブシート４２と、ハウジング４４に固定されているとともにプランジャ４０の開弁時のリフトを規制する平断面Ｃ形状のストッパ４３と、プランジャ４０に溶接された磁性体からなるアマチュア４５と、アマチュア４５と対向したコア４６と、このコア４６に巻回されたソレノイド４７と、コア４６内に縮設されプランジャ４０をアマチュア４５を介してバルブシート４２側に付勢したスプリング４８とを備えている。
ボディ４１には周方向に延びた係止溝５０が形成されている。この係止溝５０には、ハウジング４４の下端部が内側に屈曲されて係止されている。この屈曲されたかしめ部５１が係止溝５０に係止しており、ボディ４１はハウジング４４と一体化されている。

上記構成の高圧燃料供給装置１では、エンジンのカムシャフト３４のカム３５の回転により、タペット３３を介してピストン２６が往復運動する。
ピストン２６の降下時（燃料吸入行程時）には、燃料加圧室２７内の容積が増加し、燃料加圧室２７内は減圧される。その結果、吸入弁８が開き、低圧燃料供給通路２内の燃料は燃料吸入口２２を通じて燃料加圧室２７内に流入する。
ピストン２６の上昇時（燃料吐出行程時）には、燃料加圧室２７内は増圧される。その結果、吐出弁９が開き、燃料加圧室２７内の燃料は燃料吐出口２３、高圧燃料吐出通路４を介してデリバリパイプ１６に供給され、その後図示しないエンジンの各気筒に燃料を噴射する燃料噴射弁１７に供給される。

また、ソレノイド４７が通電されて、励磁されると、アマチュア４５とコア４６との間で吸引力が発生し、プランジャ４０は、スプリング４８の弾性力に抗してストッパ４３に当接するまで移動し、バルブシート４２から離れ、電磁弁７は開弁する。その結果、プランジャ４０の燃料通路４０Ａ、連通口３７を通じて燃料加圧室２７内と連通し、燃料加圧室２７内は圧力が低下して吐出弁９は閉じ、燃料噴射弁１７への高圧燃料の供給は停止されるとともに、燃料はリリーフ通路６に流れる。
一方、ソレノイド４７への通電が無くなると、アマチュア４５とコア４６との間で吸引力がゼロとなり、プランジャ４０は、スプリング４８の弾性力によりバルブシート４２に圧接し、電磁弁７は閉弁し、リリーフ通路６は閉じる。
この後、ピストン２６の上昇時には、前述したように、燃料加圧室２７内の燃料は燃料吐出口２３、高圧燃料吐出通路４を介してデリバリパイプ１６に供給される。

図４は電磁弁７の駆動と、高圧燃料ポンプ５の吸入・吐出行程との関係を示すタイミングチャートである。図において、上側はプランジャリフト量を示し、黒塗り部は高圧燃料ポンプ５から燃料が吐出している領域を示し、また下側は電磁弁７の駆動状態を示す。この図から分かるように、電磁弁７の駆動時期を制御することで、燃料吐出行程における高圧燃料ポンプ５の吐出量が調整されている。

図５（ａ）はボディ４１にハウジング４４の下端部が屈曲変形される前の状態を示す図、図５（ｂ）はボディ４１にハウジング４４の下端部が屈曲変形され、かしめ部５１が係止溝５０に係止されている状態を示す図である。
これに対して、図６（ａ）はボディ６０に段差部６１を有する従来のものの場合のハウジング４４の下端部が屈曲変形される前の状態を示す図、図６（ｂ）はボディ６０にハウジング４４の下端部が屈曲変形され、かしめ部５１が段差部６１に係止されている状態を示す図である。
この実施の形態では、ボディ６０に段差部６１を有する従来のものと比較して、かしめ部５１を係止するための段差部６１が不要とした分、径方向の寸法を縮小することができ、電磁弁７の小型化を図ることができる。
また、ボディ４１の外周面に段差部が無いことにより、ボディ４１の外周面の加工を一工程で行うことができ、工作作業性が向上する。

なお、従来のものでは、ボディ６０の外周面に摺動する円環状の治具５２をハウジング４４の下端部側から押圧して下端部を屈曲変形させて段差部６１にかしめ部５１を係止させることで、ボディ６０とハウジング４４とは一体化されており、図６（ｂ）に示すように下端部は段差部６１と治具５２との間に挟まれた状態で屈曲変形されており、治具５２からの押圧力は主にかしめ部５１を介してボディ６０の軸線方向に伝達され、ボディ６０の径方向の変形は、殆ど生じない。
これに対して、この実施の形態では、ボディ４１の外周面に摺動する円環状の治具５２をハウジング４４の下端部側から押圧して下端部を屈曲変形させて係止溝５０にかしめ部５１を係止させることで、ボディ４１とハウジング４４とを一体化しており、図５（ｂ）に示すように治具５２が係止溝５０上を通過するときに下端部が屈曲変形される。そのため、治具５３からの大部分の押圧力はかしめ部５１を介してボディ６０の径方向に伝達される可能性があり、また治具５２が必要以上にボディ４１のストッパ４３側に圧入されたときには、特にその可能性が高く、それだけボディ４１の径方向の変形が生じ易く、径方向の係止強度は十分であるものの、かしめ部５１のボディ４１に対する軸線方向の係止強度が不安定になる可能性が高い。

これに対しては、本願の発明者は、図８〜図１０に示す実験結果から、係止溝５０の深さＤ、かしめ部５１の倒れ長さＥとの関係（図７参照）を１．５＜Ｅ/Ｄ＜１．６にすることで、ボディ４１の径方向の変形を低減することができ、またかしめ部５１のボディ４１に対する軸線方向の係止強度を安定化させることができることが分かった。この範囲では、ボディ４１の径方向の変形を低減するためにかしめ部５１の先端は係止溝５０の底面に非接触である。
なお、図８は（Ｅ/Ｄ）とボディ４１の円筒度変化（ボディ４１内の最大内径寸法と最小内径寸法との差）との関係図、図９は（Ｅ/Ｄ）とストッパたわみ寸法との関係図、図１０は（Ｅ/Ｄ）とかしめ抜き荷重（ハウジング４４からボディ４１を軸線方向に沿って引き抜くことができる荷重）との関係図である。

実施の形態２．
図１１（ａ）はこの発明の実施の形態２の電磁弁におけるボディ４１にハウジング４４が固定される前の部分断面図、図１１（ｂ）は図１１（ａ）のＡ−Ａ線に沿った矢印断面図である。
図１２（ａ）はこの発明の実施の形態２の電磁弁におけるボディ４１にハウジング４４が固定されたときの部分断面図、図１２（ｂ）は図１２（ａ）のＡ−Ａ線に沿った矢印断面図である。
実施の形態１では、ボディ４１の全周に渡って係止溝５０が形成され、かつかしめ部５１もハウジング４４の全周に渡って形成されているのに対して、この実施の形態では、かしめ部５１Ａが周方向に等分間隔をおいて複数形成されている。他の構成は実施の形態１と異なる。
この実施の形態によれば、ハウジング４４の下端部が屈曲変形されてなる複数のかしめ部５１Ａが係止溝５０に係止されているので、実施の形態１のものと比較して屈曲変形荷重は小さくてよく、またボディ４１の径方向の荷重は小さく、ボディ４１の径方向の変形も生じにくい。

実施の形態３．
図１３（ａ）はこの発明の実施の形態３の電磁弁におけるボディ４１にハウジング４４が固定される前の部分断面図、図１３（ｂ）は図１３（ａ）のＡ−Ａ線に沿った矢印断面図である。
図１４（ａ）はこの発明の実施の形態３の電磁弁におけるボディ４１にハウジング４４が固定されたときの部分断面図、図１４（ｂ）は図１４（ａ）のＡ−Ａ線に沿った矢印断面図である。
この実施の形態では、かしめ部５１Ａが周方向に等分間隔をおいて複数形成されており、またボディ４１の全周に渡って等分間隔で複数の係止溝５０Ａが形成されている。他の構成は実施の形態１と異なる。
この実施の形態によれば、ハウジング４４の下端部が屈曲変形されてなる複数のかしめ部５１Ａがそれぞれの係止溝５０Ａに係止されているので、ボディ４１とハウジング４４との周方向の相対位置決めが容易となる。

なお、上記各実施の形態では、開弁時にはソレノイド４７に通電することでアマチュア４５がコア４６に吸引され、プランジャ４０の端部がスプリング４８の弾性力に抗してバルブシート４２から離れるようになっているが、勿論この発明は、開弁時はプランジャの端部がスプリングの弾性力によりバルブシートから離間しており、閉弁時はソレノイドに通電することでアマチュアがコアに吸引され、プランジャの端部がバルブシートに当接する電磁弁であってもよい。
また、この発明は、勿論高圧燃料供給装置用電磁弁に限定されるものではなく、例えば、燃料噴射用電磁弁にも適用できる。

この発明の実施の形態１の電磁弁が組み込まれた高圧燃料供給装置の回路図である。 図１の高圧燃料ポンプの断面図である。 図２の電磁弁の部分断面図である。 図３の電磁弁の駆動と、高圧燃料ポンプの吸入・吐出行程との関係を示すタイミングチャートである。 図５（ａ）は図３のボディにハウジングの下端部が屈曲変形される前の状態を示す部分断面図、図５（ｂ）は図３のボディにハウジングの下端部が屈曲変形された状態を示す部分断面図である。 図６（ａ）は従来のボディにハウジングの下端部が屈曲変形される前の状態を示す部分断面図、図６（ｂ）は従来のボディにハウジングの下端部が屈曲変形された状態を示す部分断面図である。 この発明に係る係止溝の深さＤ、かしめ部の倒れ長さＥを示す図である。 この発明に係る（Ｅ/Ｄ）とボディ円筒度変化との関係図である。 この発明に係る（Ｅ/Ｄ）とストッパたわみとの関係図である。 この発明に係る（Ｅ/Ｄ）とかしめ抜き荷重との関係図である。 （ａ）はこの発明の実施の形態２の電磁弁におけるボディにハウジングが固定される前の部分断面図、（ｂ）は図１１（ａ）のＡ−Ａ線に沿った矢印断面図である。 （ａ）はこの発明の実施の形態２の電磁弁におけるボディにハウジングが固定されたときの部分断面図、（ｂ）は図１２（ａ）のＡ−Ａ線に沿った矢印断面図である。 （ａ）はこの発明の実施の形態３の電磁弁におけるボディにハウジングが固定される前の部分断面図、（ｂ）は図１２（ａ）のＡ−Ａ線に沿った矢印断面図である。 （ａ）はこの発明の実施の形態３の電磁弁におけるボディにハウジングが固定されたときの部分断面図、（ｂ）は図１３（ａ）のＡ−Ａ線に沿った矢印断面図である。

符号の説明

２ 低圧燃料吸入通路、４ 高圧燃料吐出通路、５ 高圧燃料ポンプ、６ リリーフ通路、４０ プランジャ、４１ ボディ、４２ バルブシート、４４ ハウジング、４７ ソレノイド、４８ スプリング、５０，５０Ａ 係止溝、５１，５１Ａ かしめ部。

Claims (6)

1. ソレノイドと、このソレノイドの軸線上に軸線方向に移動可能に設けられたプランジャと、このプランジャを摺動可能に収納したボディと、このボディを内部に固定するハウジングと、前記プランジャの端部と対向して設けられプランジャの端部が接離するバルブシートと、前記プランジャを前記バルブシート側または反バルブシート側に付勢したスプリングとを備えた電磁弁であって、
   前記ボディには周方向に沿って凹状の係止溝が形成され、この係止溝に、前記ハウジングの前記バルブシート側の先端面が前記係止溝の底面に非接触で指向して屈曲、変形されたかしめ部が係止され、前記ボディと前記ハウジングとは一体化されている電磁弁。
2. 前記かしめ部の先端は前記係止溝の底面に非接触である請求項１に記載の電磁弁。
3. 前記かしめ部の倒れ長さＥと前記係止溝の深さＤとの比（Ｅ/Ｄ）の値が１．５〜１．６の範囲である請求項１または請求項２に記載の電磁弁。
4. 前記かしめ部は、前記ハウジングの周方向に間隔をおいて複数設けられている請求項１ないし請求項３の何れか１項に記載の電磁弁。
5. 前記係止溝は、前記ボディの周方向に間隔をおいて複数設けられている請求項１ないし請求項４の何れか１項に記載の電磁弁。
6. 前記電磁弁は、開弁により、内燃機関に高圧燃料を供給する燃料ポンプの燃料吐出量を制御する高圧燃料供給装置用電磁弁である請求項１ないし請求項５の何れか１項に記載の電磁弁。

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