JP3993574B2 - 電磁式燃料噴射弁 - Google Patents

Description

本発明は、前端部に弁座を有する弁ハウジングの後端に固定コアが連設され、前記弁座に着座可能な弁部ならびに該弁部に連なる弁軸部を有する弁体と、前記固定コアに対向する可動コアとが一体に連なって成る弁組立体が、前記弁部を前記弁座に着座させる側にばね付勢されて前記弁ハウジングに収容され、前記弁座寄りの第１ジャーナル部と、該第１ジャーナル部から軸方向後方側に離間した第２ジャーナル部とが、前記弁ハウジングに設けられるガイド孔で摺動可能に支承されるようにして前記弁組立体に設けられる電磁式燃料噴射弁に関する。

弁組立体における弁軸部に、弁ハウジングのガイド孔で摺動可能に支承される第１および第２ジャーナル部が軸方向に間隔をあけて設けられるようにした電磁式燃料噴射弁が、特許文献１等で既に知られている。
実開昭６０−８８０７０号公報

このような電磁式燃料噴射弁において、弁組立体の弁軸部に設けられる第１および第２ジャーナル部と弁ハウジングとの間のガイドクリアランスは、弁組立体の弁ハウジング内への組付けを考慮して第２ジャーナル部側の方が第１ジャーナル部側よりも大きく設定されるのが一般的である。そのため弁部が弁座に着座した状態では弁組立体が傾斜する可能性があるのであるが、その傾斜角度は、第２ジャーナル部側のガイドクリアランスに依存することになり、弁部の着座状態では第１ジャーナル部がガイド孔の内面に接触することがないように第１ジャーナル部の直径が設定される必要がある。

一方、第１ジャーナル部の直径を小さくしてガイドクリアランスを大きくし過ぎると、閉弁作動時の弁部のぶれが大きくなり、弁座への弁部の正確な着座が難しく、着座時のシール性の低下につながる可能性がある。

しかるに上記特許文献１で開示された電磁式燃料噴射弁では、第１ジャーナル部が弁部から後方側に比較的離れた位置で弁軸部に設けられており、第１ジャーナル部でのガイドクリアランスを比較的大きく設定せざるを得ず、閉弁作動時の弁部のぶれが大きくなり、着座時のシール性が低下する可能性がある。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、弁ハウジングのガイド孔および第１ジャーナル部間のガイドクリアランスを小さく設定可能とし、閉弁作動時の弁部のぶれを抑え、閉弁着座時のシール性の向上を図った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、請求項１記載の発明は、磁性金属により形成される磁性円筒体と、該磁性円筒体の前端に液密に結合される弁座部材とにより構成され、前端部にテーパ状の弁座を有する弁ハウジングの後端に固定コアが連設されており、前記弁座部材には、前記弁座の後端大径部に連なって該弁座と同軸に前部ガイド孔が設けられ、前記磁性円筒体には、前記前部ガイド孔に同軸に連なって該前部ガイド孔よりも大径に形成される後部ガイド孔が設けられていて、前記弁座に着座可能で、弁軸部の軸線上に球面中心を有する仮想球面に沿う半球状に形成される弁部、ならびに該弁部に連なる弁軸部を有する弁体と、前記固定コアに対向する可動コアとが一体に連なって成る弁組立体が、前記弁ハウジングに収容されている電磁式燃料噴射弁において、前記弁組立体には、前記前部ガイド孔に摺動可能に支承される摺動面を有し、該摺動面の半径が前記仮想球面の半径よりも小さく設定されるとともに、前記球面中心を通り前記弁軸部の軸線に直交する平面が、前記摺動面の幅内に位置するように配置される第１ジャーナル部と、前記可動コアに設けられ、前記後部ガイド孔に摺動可能に支承される第２ジャーナル部と、前記可動コアの後端を開放するとともに前記平面を越える位置で前端を閉じる、前記弁軸部と同軸に延びる縦孔とが設けられており、前記弁組立体が、前記弁部が前記弁座に着座した状態において、前記第２ジャーナル部が前記後部ガイド孔に接触する方向に前記球面中心を中心として傾斜して、前記弁部を前記弁座に着座させる側にばね付勢されて前記弁ハウジングに収容されていて、前記弁座に前記弁部が着座したときのシール直径よりも前記第１ジャーナル部と前記弁部との間の前記弁軸部の直径が小さく設定され、前記球面中心を通る前記平面よりも前記弁部側において前記縦孔に通じ前記弁軸部に開口する複数の横孔が設けられていることを特徴とする。

また請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明の構成に加えて、前記摺動面の周方向複数箇所に、燃料の流通を許容する面取り部が形成されており、前記可動コアには、前記縦孔に通じる横孔が設けられていることを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、半球状とした弁部をテーパ状の弁座に着座させることにより、弁体の調心性を高めることが可能となるだけでなく、第１ジャーナル部の摺動面を弁部により近接した位置に配置することにより、弁ハウジングのガイド孔および第１ジャーナル部間のガイドクリアランスを小さく設定可能とし、閉弁作動時の弁部のぶれを抑え、閉弁着座時のシール性の向上を図ることができる。また、摺動面の半径が仮想球面の半径よりも小さく設定されることにより、弁座に弁部が着座した状態で弁組立体が首振り作動しても第１ジャーナル部の摺動面がガイド孔の内面に接触しないようにして、ガイドクリアランスをより小さく設定可能とし、閉弁作動時の弁部のぶれをより一層効果的に抑え、閉弁着座時のシール性をより高めることができ、しかも第１ジャーナル部をより小径化することで弁組立体を軽量化することができる。さらに、弁軸部をより小径化するとともに弁組立体を中空化することで弁組立体のさらなる軽量化を図ることができる。

また請求項２記載の発明によれば、第１ジャーナル部における摺動面の周方向複数箇所に設けられた面取り部を、燃料通路からの燃料が流通することにより、弁座近傍での燃料の流れを安定化させることができ、それにより弁組立体の挙動も安定化させることができる。

以下、本発明の実施の形態を、添付の図面に示した本発明の一実施例に基づいて説明する。

図１〜図４は本発明の一実施例を示すものであり、図１は電磁式燃料噴射弁の縦断面図、図２は図１の２矢示部拡大図、図３は図２の３矢示部拡大図、図４は図１の４−４線断面図である。

先ず図１において、図示しないエンジンに燃料を噴射するための電磁式燃料噴射弁は、前端に弁座１３を有する弁ハウジング８内に前記弁座１３に着座する方向にばね付勢される弁組立体２０が収容される弁作動部５と、前記弁座１３から離座させる側に前記弁組立体２０を駆動する電磁力を発揮し得るコイル組立体３０が前記弁ハウジング８に連設されるソレノイドハウジング３１内に収容されるソレノイド部６と、前記コイル組立体３０のコイル３６に連なる接続端子４１…を臨ませるカプラ４２を一体に有して少なくとも前記コイル組立体３０および前記ソレノイドハウジング３１を埋封せしめた合成樹脂製の被覆部７とを備える。

弁ハウジング８は、磁性金属により形成される磁性円筒体９と、該磁性円筒体９の前端に液密に結合される弁座部材１０とで構成される。弁座部材１０は、その後端部を磁性円筒体９の前端部に嵌合した状態で、磁性円筒体９に溶接されるものであり、この弁座部材１０には、その前端面に開口する燃料出口孔１２と、該燃料出口孔１２の内端に連なるテーパ状の弁座１３と、該弁座１３の後端大径部に連なる前部ガイド孔１４とが同軸に設けられ、磁性円筒体９には、前部ガイド孔１４に同軸に連なって前部ガイド孔１４よりも大径に形成される後部ガイド孔１５が設けられる。また弁座部材１０の前端には、燃料出口孔１２に通じる複数の燃料噴孔１６…を有する鋼板製のインジェクタプレート１７が液密に全周溶接される。

弁ハウジング８内には、弁座１３に着座可能な弁部１９ａならびに該弁部１９ａに連なる弁軸部１９ｂを有する弁体１９と、ソレノイド部６の一部を構成する可動コア１８とが同一材料により一体に連なって成る弁組立体２０が、前記弁部１９ａを前記弁座１３に着座させる側にばね付勢されて収容される。

弁組立体２０には、弁ハウジング８に設けられる前部ガイド孔１４で摺動可能に支承される第１ジャーナル部２１と、弁ハウジング８に設けられる後部ガイド孔１５で摺動可能に支承されるようにして第１ジャーナル部２１から軸方向後方に間隔をあけて配置される第２ジャーナル部２２とが設けられるものであり、第１ジャーナル部２１は、前記弁座１３寄りで弁軸部１９ｂに設けられ、第２ジャーナル部２２は可動コア１８に設けられる。

弁組立体２０には、後端を開放するとともに弁部１９ａで前端を閉じて弁軸部１９ｂと同軸に延びる縦孔２３と、該縦孔２３に通じる複数組の横孔２４ａ…，２４ｂ…とが、協働して燃料通路２５を構成するようにして設けられる。

而して複数の前記横孔２４ａ…は、第１ジャーナル部２１および前記弁部１９ａ間で弁軸部１９ｂに設けられ、複数の前記横孔２４ｂ…は可動コア１８に設けられる。

ソレノイド部６は、前記可動コア１８と、該可動コア１８に対向する円筒状の固定コア２８と、可動コア１８を固定コア２８から離反させる側に付勢するばね力を発揮する戻しばね２９と、戻しばね２９のばね力に抗して可動コア１８を固定コア２８側に吸引する電磁力を発揮することを可能としつつ弁ハウジング８の後部および固定コア２８を囲繞するように配置されるコイル組立体３０と、弁ハウジング８に前端部が連設されるようにしてコイル組立体３０を囲むソレノイドハウジング３１とを備える。

弁ハウジング８における磁性円筒体９の後端は、ステンレス鋼等の非磁性金属により形成される非磁性円筒体３２を介して前記固定コア２８の前端に同軸に結合されるものであり、磁性円筒体９の後端は非磁性円筒体３２の前端に突き合わせ溶接され、非磁性円筒体３２の後端は、固定コア２８の前端部を非磁性円筒体３２に嵌合せしめた状態で固定コア２８に溶接される。

固定コア２８には円筒状のリテーナ３３が同軸に嵌合してかしめ固定されており、前記戻しばね２９は、リテーナ３３および可動コア１８間に介装される。可動コア１８の後端部内周には、可動コア１８が固定コア２８に直接接触することを回避すべく、非磁性材から成るリング状のストッパ３４が可動コア１８の後端面から固定コア２８側にわずかに突出するようにして圧入される。またコイル組立体３０は、弁ハウジング８の後部、非磁性円筒体３２および固定コア２８を囲繞するボビン３５にコイル３６が巻装されて成るものである。

ソレノイドハウジング３１は、コイル組立体３０の弁作動部５側端部に対向する環状の端壁３７ａを一端に有してコイル組立体３０を囲繞する円筒状にして磁性金属により形成される磁性枠３７と、前記固定コア２８の後端部から半径方向外方に張出してコイル組立体３０の弁作動部５とは反対側の端部に対向するフランジ部２８ａとから成るものであり、フランジ部２８ａは磁性枠３７の他端部に磁気的に結合される。しかも磁性枠３７における端壁３７ａの内周には、前記弁ハウジング８における磁性円筒体９を嵌合せしめる嵌合筒部３７ｂが同軸に設けられており、ソレノイドハウジング３１は、その嵌合筒部３７ｂに弁ハウジング８を嵌合せしめることで弁ハウジング８に連設される。

固定コア２８の後端には、円筒状である入口筒３８が一体にかつ同軸に連設されており、その入口筒３３の後部に燃料フィルタ３９が装着される。しかも入口筒３８、リテーナ３３および固定コア２８には、可動コア１８の縦孔２３に通じる燃料通路４０が同軸に設けられる。

被覆部７は、ソレノイドハウジング３１およびコイル組立体３０だけでなく、ソレノイドハウジング３１およびコイル組立体３０間の間隙を満たしつつ、弁ハウジング８の一部および入口筒３８の大部分を埋封せしめるように形成されるものであり、ソレノイドハウジング３１の磁性枠３７には、コイル組立体３０のボビン３５に一体に形成される腕部３５ａをソレノイドハウジング３１外に配置するための切欠き部４３が設けられる。

前記被覆部７には、前記コイル組立体３０におけるコイル３６の両端に連なる接続端子４１…を臨ませるカプラ４２が一体に設けられるものであり、前記接続端子４１の基端は前記腕部３５ａに埋設されており、前記コイル３６のコイル端３６ａ…が接続端子４１…に溶接される。

図２において、弁座１３はテーパ状に形成されており、その弁座１３に着座する弁部１９ａは仮想球面Ｓに沿う半球状に形成される。一方、弁ハウジング８の前部ガイド孔１４に摺動可能に支承される第１ジャーナル部２１は、前部ガイド孔１４に摺接可能な摺動面４５と、該摺動面４５の前後両側にそれぞれ連なる一対のテーパ状の傾斜面４６，４７とで構成されるものであり、弁軸部１９ｂの軸線に直交して弁部１９ａの球面中心Ｃを通る平面Ｐが摺動面４５の幅内に位置するようにして、第１ジャーナル部２１が弁軸部１９ｂに設けられる。

しかも摺動面４５の半径Ｒ１は、仮想球面Ｓの半径Ｒ２よりも小さく設定されており、弁ハウジング８の軸線に沿う方向での長さすなわち幅Ｌを、０．２〜０．３ｍｍとして摺動面４５が形成される。

また弁座１３に弁部１９ａが着座したときのシール直径Ｄ１よりも弁軸部１９ｂの直径Ｄ２が小さく設定され、摺動面４５の直径Ｄ３（＝Ｒ１×２）は前記シール直径Ｄ１よりも大きく設定される。

図３において、第１ジャーナル部２１の外面の一部を構成する一対の傾斜面４６，４７のうち少なくとも可動コア１８側の傾斜面４７、この実施例では可動コア１８側の傾斜面４７は、弁軸部１９ｂの軸線に沿う摺動面４５の端部に連なる第１傾斜面部分４７ａと、第１傾斜面部分４７ａに連なる第２傾斜面部分４７ｂとから成り、弁軸部１９ｂの軸線に直交する平面と第１傾斜面部分４７ａがなす角度αは、第２傾斜面部分４７ｂが前記平面となす角度βよりも大きく設定され、この実施例ではαは７０度、βは２０度に設定される。

また第１ジャーナル部２１が備える一対の傾斜面４６，４７のうち弁座１３側の傾斜面４６は、弁軸部１９ｂの軸線に平行な平面となす角度γを一定としてテーパ状に形成されるものであり、この実施例では前記角度γは４５度に設定される。

図４において、第１ジャーナル部２１における摺動面４５の周方向複数箇所には、燃料の流通を許容する平面状の面取り部４５ａ…が形成され、燃料通路２５の横孔２４ｂ…から弁ハウジング８内に流出した燃料は、前記面取り部４５ａ…および弁ハウジング８間を流通して弁座１３側に流れることになる。

次にこの実施例の作用について説明すると、弁組立体２０に設けられる第１および第２ジャーナル部２１，２２のうち弁座１３寄りの第１ジャーナル部２１の外面は、弁ハウジング８における弁座部材１０に設けられる前部ガイド孔１４の内面に摺接可能な摺動面４５と、該摺動面４５の前後両側にそれぞれ連なる一対のテーパ状の傾斜面４６，４７とで構成されており、両傾斜面４６，４７のうち可動コア１８側の傾斜面４７は、弁軸部１９ｂの軸線に沿う摺動面４５の端部に連なる第１傾斜面部分４７ａと、第１傾斜面部分４７ａに連なる第２傾斜面部分４７ｂとから成り、弁軸部１９ｂの軸線と直交する平面に対して第１傾斜面部分４７ａがなす角度αは、第２傾斜面部分４７ｂが前記平面に対してなす角度βよりも大きく設定されている。

すなわち第１ジャーナル部２１の外面の一部を構成するテーパ状の傾斜面４６，４７のうち可動コア１８側の傾斜面４７が、急傾斜の第１傾斜面部分４７ａと、緩傾斜の第２傾斜面部分４７ｂとから成るので、第１ジャーナル部２１を極力小さく形成して弁組立体２０の軽量化を図ることが可能となる。

しかも弁組立体２０の傾斜に応じて可動コア１８側の傾斜面４７および摺動面４５の連設部が前部ガイド孔１４の内面に接触し易くなるのであるが、急傾斜の第１傾斜面部分４７ａが摺動面４５の可動コア１８側の端部に連設されるので、可動コア１８側の傾斜面４７および摺動面４５の連設部が鋭角となることを回避して、前部ガイド孔１４の内面との初期なじみ性を良好とし、摩耗量も小さく抑えることができるので、良好な応答性および流量特性を維持することができる。

また少なくとも可動コア１８側の傾斜面４７、この実施例では両傾斜面４６，４７が角度をなして摺動面４５に連設されるので、摺動面４５の摩耗に従って摺動面４５の幅が変化し難くなり、両傾斜面４６，４７および摺動面４５がなす角度も変化しないので、摩擦の状態に悪影響を及ぼすこともない。

しかも第１ジャーナル部２１の摺動面４５が、弁ハウジング８の軸線に沿う方向の長さＬを０．２〜０．３ｍｍとして形成されるので、弁ハウジング８の前部ガイド孔１４および第１ジャーナル部２１間のガイドクリアランスを小さく設定しても、摺動面４５の幅を０．２〜０．３ｍｍ程度に小さく設定することで、自由度を損なうことなく弁組立体２０を開閉作動せしめることができ、摺動抵抗の低減にも寄与することができる。

またテーパ状に形成される弁座１３に着座する弁部１９ａが仮想球面Ｓに沿う半球状に形成されており、第１ジャーナル部２１は、弁軸部１９ｂの軸線に直交して弁部１９ａの球面中心Ｃを通る平面Ｐが摺動面４５の幅内に位置するようにして、弁軸部１９ｂに設けられている。

したがって半球状とした弁部１９ａをテーパ状の弁座１３に着座させることにより、弁体１９の調心性を高めることが可能となるだけでなく、第１ジャーナル部２１の摺動面４５を弁部１９ａにより近接した位置に配置することにより、弁ハウジング８の前部ガイド孔１４および第１ジャーナル部２１間のガイドクリアランスを、たとえば４〜６μｍ程度に小さく設定可能とし、閉弁作動時の弁部１９ａのぶれを抑え、閉弁着座時のシール性の向上を図ることができる。

また第１ジャーナル部２１における摺動面４５の半径Ｒ１が、仮想球面Ｓの半径Ｒ２よりも小さく設定されることにより、弁座１３に弁部１９ａが着座した状態で弁組立体２０が首振り作動しても第１ジャーナル部２１の摺動面４５が前部ガイド孔１４の内面に接触しないようにして、ガイドクリアランスをより小さく設定可能とし、閉弁作動時の弁部１９ａのぶれをより一層効果的に抑え、閉弁着座時のシール性をより高めることができ、しかも第１ジャーナル部２１をより小径化することで弁組立体２０を軽量化することができる。

さらに弁座１３に弁部１９ａが着座したときのシール直径Ｄ１よりも弁軸部１９ｂの直径Ｄ２が小さく設定され、シール直径Ｄ１よりも大きな直径Ｄ３を有する摺動面４５の周方向複数箇所に、燃料の流通を許容する面取り部４５ａ…が形成され、弁組立体２０には、後端を開放するとともに前端を閉じて弁軸部１９ｂと同軸に延びる縦孔２３と、第１ジャーナル部２１よりも後方で縦孔２３に通じる横孔２４ｂとを少なくとも有する燃料通路２５、この実施例では、縦孔２３と、該縦孔２３に通じる複数組の横孔２４ａ…，２４ｂ…とを有する燃料通路２５が設けられるので、弁軸部１９ｂをより小径化するとともに弁組立体２０を中空化することで弁組立体２０のさらなる軽量化を図ることができ、しかも第１ジャーナル部２１における摺動面４５の周方向複数箇所に設けられた面取り部４５ａ…を、燃料通路２５からの燃料が流通することにより、弁座１３近傍での燃料の流れを安定化させることができ、それにより弁組立体２０の挙動も安定化させることができる。

以上、本発明の実施例を説明したが、本発明は上記実施例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。

電磁式燃料噴射弁の縦断面図である。 図１の２矢示部拡大図である。 図２の３矢示部拡大図である。 図１の４−４線断面図である。

符号の説明

８・・・弁ハウジング
９・・・磁性円筒体
１０・・・弁座部材
１３・・・弁座
１４・・・前部ガイド孔
１５・・・後部ガイド孔
１８・・・可動コア
１９・・・弁体
１９ａ・・・弁部
１９ｂ・・・弁軸部
２０・・・弁組立体
２１・・・第１ジャーナル部
２２・・・第２ジャーナル部
２３・・・縦孔
２４ａ，２４ｂ・・・横孔
２５・・・燃料通路
２８・・・固定コア
４５・・・摺動面
４５ａ・・・面取り部
Ｃ・・・球面中心
Ｐ・・・平面
Ｓ・・・仮想球面

Claims (2)

1. 磁性金属により形成される磁性円筒体（９）と、該磁性円筒体（９）の前端に液密に結合される弁座部材（１０）とにより構成され、前端部にテーパ状の弁座（１３）を有する弁ハウジング（８）の後端に固定コア（２８）が連設されており、
   前記弁座部材（１０）には、前記弁座（１３）の後端大径部に連なって該弁座（１３）と同軸に前部ガイド孔（１４）が設けられ、前記磁性円筒体（９）には、前記前部ガイド孔（１４）に同軸に連なって該前部ガイド孔（１４）よりも大径に形成される後部ガイド孔（１５）が設けられていて、
   前記弁座（１３）に着座可能で、弁軸部（１９ｂ）の軸線上に球面中心（Ｃ）を有する仮想球面（Ｓ）に沿う半球状に形成される弁部（１９ａ）、ならびに該弁部（１９ａ）に連なる弁軸部（１９ｂ）を有する弁体（１９）と、前記固定コア（２８）に対向する可動コア（１８）とが一体に連なって成る弁組立体（２０）が、前記弁ハウジング（８）に収容されている電磁式燃料噴射弁において、
   前記弁組立体（２０）には、前記前部ガイド孔（１４）に摺動可能に支承される摺動面（４５）を有し、該摺動面（４５）の半径が前記仮想球面（Ｓ）の半径よりも小さく設定されるとともに、前記球面中心（Ｃ）を通り前記弁軸部（１９ｂ）の軸線に直交する平面（Ｐ）が、前記摺動面（４５）の幅内に位置するように配置される第１ジャーナル部（２１）と、前記可動コア（１８）に設けられ、前記後部ガイド孔（１５）に摺動可能に支承される第２ジャーナル部（２２）と、前記可動コア（１８）の後端を開放するとともに前記平面（Ｐ）を越える位置で前端を閉じる、前記弁軸部（１９ｂ）と同軸に延びる縦孔（２３）とが設けられており、
   前記弁組立体（２０）が、前記弁部（１９ａ）が前記弁座（１３）に着座した状態において、前記第２ジャーナル部（２２）が前記後部ガイド孔（１５）に接触する方向に前記球面中心（Ｃ）を中心として傾斜して、前記弁部（１９ａ）を前記弁座（１３）に着座させる側にばね付勢されて前記弁ハウジング（８）に収容されていて、
   前記弁座（１３）に前記弁部（１９ａ）が着座したときのシール直径よりも前記第１ジャーナル部（２１）と前記弁部（１９ａ）との間の前記弁軸部（１９ｂ）の直径が小さく設定され、
   前記球面中心（Ｃ）を通る前記平面（Ｐ）よりも前記弁部（１９ａ）側において前記縦孔（２３）に通じ前記弁軸部（１９ｂ）に開口する複数の横孔（２４ａ）が設けられていることを特徴とする電磁式燃料噴射弁。
2. 前記摺動面（４５）の周方向複数箇所に、燃料の流通を許容する面取り部（４５ａ）が形成されており、
   前記可動コア（１８）には、前記縦孔（２３）に通じる横孔（２４ｂ）が設けられていることを特徴とする請求項１記載の電磁式燃料噴射弁。

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