JP4058026B2 - 電磁式燃料噴射弁 - Google Patents

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Description

本発明は、弁座を有する弁座部材ならびに該弁座部材に前端が同軸に連結される磁性円筒体から成る弁ハウジングと、前記弁座への着座を可能として弁ハウジングに収容される弁体ならびに後端面を可動側吸引作用面として前記弁体に同軸に連接される可動コアで構成されるとともに前記弁体を前記弁座に着座させる側にばね付勢される弁組立体と、前記可動コアの一部を囲繞するようにして前記磁性円筒体の後端に前端が同軸に結合される非磁性円筒体と、前記可動側吸引作用面に対向する固定側吸引作用面を前端に有するとともに前記非磁性円筒体の後部に前部が嵌合、固定される固定コアとを備える電磁式燃料噴射弁に関する。
このような電磁式燃料噴射弁は、たとえば特許文献1により既に知られている。
特開2000−8990号公報
ところが、上記従来のものでは、可動コアに非磁性円筒体の内面に摺接する環状の摺接凸部が設けられており、磁性円筒体および可動コア間のサイドギャップが比較的大きくなり、磁束の受け渡し効率が優れているとは言えず、開弁応答性に優れているとは言えない。
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、可動コアおよび磁性円筒体間での磁束の受け渡し効率を高め、開弁応答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、弁座を有する弁座部材ならびに該弁座部材に前端が同軸に連結される磁性円筒体から成る弁ハウジングと、前記弁座への着座を可能として弁ハウジングに収容される弁体ならびに後端面を可動側吸引作用面として前記弁体に同軸に連接される可動コアで構成されるとともに前記弁体を前記弁座に着座させる側にばね付勢される弁組立体と、前記可動コアの一部を囲繞するようにして前記磁性円筒体の後端に前端が同軸に結合される非磁性円筒体と、前記可動側吸引作用面に対向する固定側吸引作用面を前端に有するとともに前記非磁性円筒体の後部に前部が嵌合、固定される固定コアとを備える電磁式燃料噴射弁において、前記可動コアは、前記磁性円筒体の軸線に沿う所定長さにわたって該磁性円筒体の後部内周面に摺接する外周面を有する摺動筒部と、前記可動側吸引作用面を後端に有して前記摺動筒部の後端に同軸にかつ一体に連なるとともに外周を前記非磁性円筒体の内周に対向させる後部対向筒部と、外周を前記磁性円筒体の内周に対向させて前記摺動筒部の前端に同軸にかつ一体に連なる前部対向筒部とから成り、前記後部対向筒部の直径をD1、前記前部対向筒部の直径をD2、前記摺動筒部の直径をD3としたときに、D1<D2<D3に設定されるとともに、(D3−D2)/(D3−D1)≦0.5を満足するように設定され、前記可動コア(18)および前記弁体(20)がフェライト系の高硬度磁性材によって一体に形成されるとともに前記磁性円筒体(9)がフェライト系の高硬度磁性材によって形成され、前記弁体(20)に設けられるジャーナル部(20a)が前記弁座部材(10)の内周面に摺動可能に嵌合され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、前記所定長さが1mm以下に設定されることを特徴とする。
請求項3記載の発明は、請求項1または2記載の発明の構成に加えて、前記可動側吸引作用面が前記後部対向筒部の外周面とほぼ直角にして後部対向筒部の後端に形成され、前記固定側吸引作用面の直径をD4としたときに、D1≦D4に設定されることを特徴とする
請求項1記載の発明によれば、可動コアの摺動筒部が、磁性円筒体の軸線に沿う所定長さにわたって該磁性円筒体の内周面に摺接するので、可動コアおよび磁性円筒体間のサイドギャップは部分的には実質的に「0」となり、また磁性円筒体の内周に外周を対向させるようにして可動コアの一部を構成する部対向筒部の直径D2が、磁性円筒体の内周に外周を対向させるようにして可動コアの一部を構成する部対向筒部の直径D1よりも大きいので、可動コアおよび磁性円筒体間での磁束の受け渡し効率を高め、開弁応答性の向上を図ることができる。特に、前部対向筒部および磁性円筒体間の間隔を、後部対向筒部および非磁性円筒体間の間隔の半分以下として、前部対向筒部の外周を磁性円筒体の内周により近接させるようにすることにより、開弁応答性をより一層高めることができる。さらに、一体である可動コアおよび弁体と、磁性円筒体とがフェライト系の高硬度磁性材によって形成されることにより、クロムメッキ等の表面処理を可動コアおよび磁性円筒体に施す必要がなく、表面処理によって形成される非磁性の膜が形成されないので、可動コアおよび磁性円筒体間での磁束の受け渡し効率をより一層高め、可動コアの吸引力を高めて開弁応答性を飛躍的に高めることが可能となり、製造コストの面でも有利となる。しかも弁組立体の軸方向に離隔した2箇所が、弁ハウジングを構成する弁座部材および磁性円筒体に摺接するので、弁組立体の軸線が弁ハウジング内で傾くことを極力防止し、可動コアおよび磁性円筒体間のサイドギャップを全周にわたってほほ均等にかつ小さく設定することを可能とし、磁束の受け渡し効率を高め、開弁応答性の向上を図ることができる。
また請求項2記載の発明によれば、摺動筒部は磁性円筒体の後部内周面に1mm以下の比較的短い長さだけ摺接するものであり、通電停止後に磁性円筒体および可動コア間に生じる磁気保持力を小さく抑え、閉弁応答性が悪化することを回避することができる。また前部対向筒部の長さを比較的長くして、前部対向筒部および磁性円筒体間のサイドギャップを一定に管理し易くし、個々の性能にばらつきが生じるのを防止し、前記サイドギャップのばらつきによって閉弁応答性に悪影響が及ぶことを極力回避することができる。
請求項3記載の発明によれば、固定コアの軸線に対して可動コアの軸線が偏心したときでも固定コアおよび可動コア間で磁束を効率的に受け渡し、可動側吸引作用面の面積を有効に活用して固定コアへの可動コアの吸引力を高めることができる
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および図2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体20が収容される弁部5と、前記弁座13から離座させる側に前記弁体20を駆動する電磁力を発揮し得るコイル組立体24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25内に収容されるソレノイド部6と、前記コイル組立体24のコイル30に連なる接続端子38…を臨ませるカプラ40を一体に有して少なくとも前記コイル組立体24および前記ソレノイドハウジング25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、前記弁体20をガイドするようにして前記弁座13の後端大径部に連なるガイド孔14とが同軸に設けられる。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15…を有する鋼板製のインジェクタプレート16が液密に全周溶接される。
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22と、可動コア18を固定コア22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23と、戻しばね23のばね力に抗して可動コア18を固定コア22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22を囲繞するように配置されるコイル組立体24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24を囲むソレノイドハウジング25とを備える。
弁ハウジング8内の後部には、前記可動コア18が摺動可能に嵌合されており、前記弁座13に着座して燃料出口孔12を閉鎖し得る前記弁体20に可動コア18が同軸に連接されることによって弁組立体17が構成される。この実施例では、前記可動コア18と、該可動コア18に一体に連なる弁軸19と、該弁軸19の前端に一体に形成される弁体20とで弁組立体17が構成され、この弁組立体17には、弁ハウジング8内に通じる通孔21が前端を閉じた有底状にして同軸に形成され、弁組立体17は弁体20を弁座13に着座させる側に戻しばね23により付勢される。
図2を併せて参照して、弁ハウジング8における磁性円筒体9の後端は、非磁性もしくは固定コア22よりも弱磁性の材料、この実施例で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26を介して前記固定コア22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26の前端に突き合わせ溶接され、非磁性円筒体26の後端は、固定コア22の前端部を非磁性円筒体26に嵌合せしめた状態で固定コア22に溶接される。
固定コア22には、軸方向に延びる一条のスリット27aを有して略C字状の横断面形状を有する筒状のリテーナ27が同軸に圧入されており、前記戻しばね23は、リテーナ27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22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28が可動コア18の後端面から固定コア22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24は、弁ハウジング8の後部、非磁性円筒体26および固定コア22を囲繞するボビン29にコイル30が巻装されて成るものである。
ソレノイドハウジング25は、コイル組立体24の弁部5側端部に対向する環状の端壁31aを一端に有してコイル組立体24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31と、前記固定コア22の後端部から半径方向外方に張出してコイル組立体24の弁部5とは反対側の端部に対向するフランジ部22aとから成るものであり、フランジ部22aは磁性枠31の他端部に磁気的に結合される。しかも磁性枠31における端壁31a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31bが同軸に設けられており、ソレノイドハウジング25は、その嵌合筒部31b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22の後端には、円筒状である入口筒33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34が装着される。しかも入口筒33、リテーナ23および固定コア22には、可動コア18の通孔21に通じる燃料通路35が同軸に設けられる。
被覆部7は、ソレノイドハウジング25およびコイル組立体24だけでなく、ソレノイドハウジング25およびコイル組立体24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33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25の磁性枠31には、コイル組立体24のボビン29に一体に形成される腕部29aをソレノイドハウジング25外に配置するための切欠き部36が設けられる。
前記被覆部7には、前記コイル組立体24におけるコイル30の両端に連なる接続端子38…を臨ませるカプラ40が一体に設けられるものであり、前記接続端子38の基端は前記腕部29aに埋設されており、前記コイル30のコイル端30a…が接続端子38…に溶接される。
ところで、被覆部7は、ソレノイドハウジング25を覆うとともに前記カプラ40の一部を構成する第1樹脂成形層7aと、第1樹脂成形層7aを覆う第2樹脂成形層7bとから成る。カプラ40の中間部から先端側で第1樹脂成形層7aは第2樹脂成形層7bによって覆われることはなく外部に露出されており、また入口筒33の後部は第2樹脂成形層7bのみで覆われており、さらに弁ハウジング8の後部に対応する部分で第1樹脂成形層7aの一部は第2樹脂成形層7bによって覆われることはなく外部に露出されている。而してカプラ40の中間部および弁ハウジング8の後部に対応する部分での第1樹脂成形層7aには、第2樹脂成形層7bの端部を係合せしめる無端状の係合溝48,49が形成され、入口筒33の中間部外周には、第2樹脂成形層7bの端部を係合せしめる無端状の係合溝50が設けられる。すなわち第2被覆部7bの端部は第1被覆部7aおよび入口筒33に凹凸係合されることになる。
図2において、非磁性円筒体26の前端は、後端面を可動側吸引作用面41とした可動コア18の一部を囲繞するようにして、弁ハウジング8における磁性円筒体9の後端に突き合わせ溶接により同軸に結合され、非磁性円筒体26の後部には、前端面を固定側吸引作用面42とした固定コア22の前部が、可動側吸引作用面41に固定側吸引作用面42を対向させるようにして嵌合、固定される。
固定コア22の前部には、前方に臨む環状の段部43を外周側に形成する小径嵌合部22bが、その前端で固定側吸引作用面42を形成するようにして同軸に設けられており、この小径嵌合部22bが、固定側吸引作用面42に対応する部分では非磁性円筒体26の中間部内面に密接するようにして、段部43を非磁性円筒体26の後端に当接させるまで非磁性円筒体26の後部に嵌合され、その状態で、溶接により固定コア22が非磁性円筒体26に固定される。
しかも非磁性円筒体26の内面には、固定コア22における固定側吸引作用面42の外周に面一に連なる平面部44aを有する環状凹部44が、可動コア18の後部外周との間に環状室45を形成するようにして設けられる。
また環状凹部44よりも前方側の非磁性円筒体26の内周で、固定側吸引作用面42の外径よりも大きな内径を有する中心孔46が形成されるものであり、磁性円筒体9の内周には、弁座部材10のガイド孔14よりも大径であるガイド孔47が前記中心孔46に面一に連なるようにして設けられる。
一方、可動コア18には、固定側吸引作用面42と略同一外径の可動側吸引作用面41が後端面に形成されるのであるが、この可動コア18は、磁性円筒体9の軸線に沿う所定長さLにわたって該磁性円筒体9の後部内周面であるガイド孔47の内面に摺接する外周面を有する摺動筒部18aと、可動側吸引作用面42を後端に有して摺動筒部18aの後端に同軸にかつ一体に連なるとともに外周を非磁性円筒体26の内周に対向させる後部対向筒部18bと、外周を磁性円筒体9の内周であるガイド孔47の内周に対向させて摺動筒部18aの前端に同軸にかつ一体に連なる前部対向筒部18cとから成る。
しかも後部対向筒部18bの直径をD1、前部対向筒部18cの直径をD2、摺動筒部18aの直径をD3としたときに、D1<D2<D3に設定され、しかも前記所定長さLは1mm以下に設定される。
また(D3−D2)/(D3−D1)≦0.5を満足するように前記D1〜D3が設定されるものであり、この条件を満足すべく(D3−D2)がたとえば0.036〜0.056mmとされ、(D3−D1)がたとえば0.086〜0.112mmとされる。これにより前部対向筒部18cおよび摺動筒部18aの外周間の段差が0.018〜0.028mmとなるのに対し、後部対向筒部18bおよび摺動筒部18aの外周間の段差は0.043〜0.056mmとなり、前部対向筒部18cおよび磁性円筒体9間の間隔が、後部対向筒部18bおよび非磁性円筒体26間の間隔の半分以下となる。
また可動側吸引作用面41は前記後部対向筒部18bの外周面とほぼ直角にして後部対向筒部18bの後端に形成されるものであり、固定コア22の前端における固定側吸引作用面42の直径をD4としたときに、D1≦D4に設定される。
さらに可動コア18および弁体20が一体に形成されて成る弁組立体17と、磁性円筒体9とはフェライト系の高硬度磁性材によって形成され、弁体20には、弁座部材10の内周面すなわちガイド孔14に摺動可能に嵌合されるジャーナル部20aが設けられている。
次にこの実施例の作用について説明すると、可動コア18は、磁性円筒体9の軸線に沿う所定長さLにわたって該磁性円筒体9の後部内周面に摺接する外周面を有する摺動筒部18aと、可動側吸引作用面42を後端に有して摺動筒部18aの後端に同軸にかつ一体に連なるとともに外周を非磁性円筒体26の内周に対向させる後部対向筒部18bと、外周を磁性円筒体9の内周に対向させて摺動筒部18aの前端に同軸にかつ一体に連なる前部対向筒部18cとから成り、後部対向筒部18bの直径をD1、前部対向筒部18cの直径をD2、摺動筒部18aの直径をD3としたときに、D1<D2<D3に設定されている。
このような可動コア18の形状によれば、摺動筒部18aが、磁性円筒体9の軸線に沿う所定長さLにわたって該磁性円筒体9の内周面に摺接することにより、可動コア18および磁性円筒体9間のサイドギャップは部分的には実質的に「0」となり、また磁性円筒体の内周に外周を対向させるようにして可動コア18の一部を構成する部対向筒部18cの直径D2が、磁性円筒体26の内周に外周を対向させるようにして可動コア18の一部を構成する部対向筒部18bの直径D1よりも大きいので、可動コア18および磁性円筒体9間での磁束の受け渡し効率を高めて、開弁応答性の向上を図ることができる。
また前記所定長さLが1mm以下に設定されるので、摺動筒部18aは磁性円筒体9の後部内周面に1mm以下の比較的短い長さだけ摺接するものであり、通電停止後に磁性円筒体9および可動コア18間に生じる磁気保持力を小さく抑え、閉弁応答性が悪化することを回避することができる。また前部対向筒部18cの長さを比較的長くして、前部対向筒部18cおよび磁性円筒体9間のサイドギャップを一定に管理し易くし、個々の性能にばらつきが生じるのを防止し、前記サイドギャップのばらつきによって閉弁応答性に悪影響が及ぶことを極力回避することができる。
また後部対向筒部18bの直径D1、前部対向筒部18cの直径D2、摺動筒部18aの直径D3が(D3−D2)/(D3−D1)≦0.5を満足するように設定されるので、前部対向筒部18cおよび磁性円筒体9間の間隔を、後部対向筒部18bおよび非磁性円筒体26間の間隔の半分以下として、前部対向筒部18cの外周を磁性円筒体9の内周により近接させるようにして、開弁応答性をより一層高めることができる。
また固定コア22の前端の固定側吸引作用面42に対向する可動側吸引作用面41が前記後部対向筒部18bの外周面とほぼ直角にして後部対向筒部18bの後端に形成され、固定側吸引作用面42の直径をD4としたときに、D1≦D4に設定されるので、固定コア22の軸線に対して可動コア18の軸線が偏心したときでも固定コア22および可動コア18間で磁束を効率的に受け渡し、可動側吸引作用面41の面積を有効に活用して固定コア22への可動コア18の吸引力を高めることができる。
さらに可動コア18および弁体20がフェライト系の高硬度磁性材によって一体に形成されるとともに磁性円筒体9がフェライト系の高硬度磁性材によって形成されるので、クロムメッキ等の表面処理を可動コア18および磁性円筒体9に施す必要がなく、表面処理によって形成される非磁性の膜が形成されないので、可動コア18および磁性円筒体9間での磁束の受け渡し効率をより一層高め、可動コア18の吸引力を高めて開弁応答性を飛躍的に高めることが可能となり、製造コストの面でも有利となる。
しかも弁体20に設けられるジャーナル部20aが弁座部材10の内周面に摺動可能に嵌合されることにより、弁組立体17の軸方向に離隔した2箇所が、弁ハウジング8を構成する弁座部材10および磁性円筒体9に摺接するので、弁組立体17の軸線が弁ハウジング8内で傾くことを極力防止し、可動コア18および磁性円筒体9間のサイドギャップを全周にわたってほほ均等にかつ小さく設定することを可能とし、磁束の受け渡し効率を高め、開弁応答性の向上を図ることができる。
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。
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
17・・・弁組立体
18・・・可動コア
18a・・・摺動筒部
18b・・・後部対向筒部
18c・・・前部対向筒部
20・・・弁体
20a・・・ジャーナル部
22・・・固定コア
26・・・非磁性円筒体
41・・・可動側吸引作用面
42・・・固定側吸引作用面

Claims (3)

  1. 弁座(13)を有する弁座部材(10)ならびに該弁座部材(10)に前端が同軸に連結される磁性円筒体(9)から成る弁ハウジング(8)と、前記弁座(13)への着座を可能として弁ハウジング(8)に収容される弁体(20)ならびに後端面を可動側吸引作用面(41)として前記弁体(20)に同軸に連接される可動コア(18)で構成されるとともに前記弁体(20)を前記弁座(13)に着座させる側にばね付勢される弁組立体(17)と、前記可動コア(18)の一部を囲繞するようにして前記磁性円筒体(9)の後端に前端が同軸に結合される非磁性円筒体(26)と、前記可動側吸引作用面(41)に対向する固定側吸引作用面(42)を前端に有するとともに前記非磁性円筒体(26)の後部に前部が嵌合、固定される固定コア(22)とを備える電磁式燃料噴射弁において、
    前記可動コア(18)は、前記磁性円筒体(9)の軸線に沿う所定長さにわたって該磁性円筒体(9)の後部内周面に摺接する外周面を有する摺動筒部(18a)と、前記可動側吸引作用面(41)を後端に有して前記摺動筒部(18a)の後端に同軸にかつ一体に連なるとともに外周を前記磁性円筒体(26)の内周に対向させる後部対向筒部(18b)と、外周を前記磁性円筒体(9)の内周に対向させて前記摺動筒部(18a)の前端に同軸にかつ一体に連なる前部対向筒部(18c)とから成り、
    前記後部対向筒部(18b)の直径をD1、前記前部対向筒部(18c)の直径をD2、前記摺動筒部(18a)の直径をD3としたときに、D1<D2<D3に設定されるとともに、(D3−D2)/(D3−D1)≦0.5を満足するように設定され、
    前記可動コア(18)および前記弁体(20)がフェライト系の高硬度磁性材によって一体に形成されるとともに前記磁性円筒体(9)がフェライト系の高硬度磁性材によって形成され、
    前記弁体(20)に設けられるジャーナル部(20a)が前記弁座部材(10)の内周面に摺動可能に嵌合されることを特徴とする電磁式燃料噴射弁。
  2. 前記所定長さが1mm以下に設定されることを特徴とする請求項1記載の電磁式燃料噴射弁。
  3. 前記可動側吸引作用面(41)が前記後部対向筒部(18b)の外周面とほぼ直角にして後部対向筒部(18b)の後端に形成され、前記固定側吸引作用面(42)の直径をD4としたときに、D1≦D4に設定されることを特徴とする請求項1または2記載の電磁式燃料噴射弁。
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