JP4131118B2 - アーマチャの駆動装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電磁弁などに用いられるアーマチャの駆動装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、例えば内燃機関の燃料供給系には、内燃機関側に送り出される燃料量を調整するための調量弁が設けられている。この調量弁は、燃料が流れる燃料通路内に設けられた弁体と、この弁体を変位させて同通路の燃料流通面積を変更するアクチュエータとを備えている。
【０００３】
こうしたアクチュエータとしては、例えば特開平１０−２４６１６９公報に示されるアクチュエータ、即ち弁体と一体移動可能に連結された磁性体からなるアーマチャを電磁力を用いて往復移動させるアクチュエータを適用することが考えられる。
【０００４】
ここで、上記アクチュエータが適用された調量弁について、図１２〜図１４を参照して説明する。
図１２は、上記調量弁のアクチュエータ部分を示す拡大断面図である。
【０００５】
同図に示されるように、アクチュエータ９１は、そのハウジング９２内に設けられた円柱上のアーマチャ９３と、アーマチャ９３に電磁力を作用させるための電磁ソレノイド９４とを備えている。上記アーマチャ９３は、ハウジング９２を貫通して燃料通路９６内に突出する軸９５に連結されるとともに、この軸９５を介して燃料通路９６内の弁体（図示せず）とも連結されている。
【０００６】
これらアーマチャ９３、軸９５、及び弁体は、同一軸線上に位置しており、燃料通路９６側に設けられたバネ（図示せず）によって軸９５をハウジング９２内に没入させる方向に付勢されている。また、アーマチャ９３は、電磁ソレノイド９４の通電に伴い発生する電磁力によってバネの付勢力に抗して、軸９５をハウジング９２から突出させる方向に摺動するようになる。こうしたアーマチャ９３の摺動により燃料通路９６内の弁体が変位し、同通路９６の燃料流通面積が変更される。なお、電磁ソレノイド９４の非通電時には、弁体がバネの付勢力によって燃料通路９６の燃料流通面積を最大とする位置（全開位置）に保持されるようになる。
【０００７】
また、ハウジング９２内には、軸９５が貫通する部分を通じて、燃料通路９６内の燃料が潤滑のために送り込まれる。従って、ハウジング９２内は燃料で満たされ、この燃料によってアーマチャ９３が摺動するときの同アーマチャ９３とハウジング９２との間の微少隙間δの潤滑が行われるようになる。ただし、ハウジング９２内において、アーマチャ９３の軸線方向両側の空間（以下、流体室９７，９８という）が流体で満たされていると、その流体がアーマチャ９３を軸線方向に摺動させる際の妨げとなる。
【０００８】
そのため、二つの流体室９７，９８は、図１３及び図１４に示されるように、アーマチャ９３に軸９５と平行に延びるように形成された連通孔９９を通じて連通させられている。このように連通孔９９を形成すれば、アーマチャ９３を摺動させるときに二つの流体室９７，９８の間で燃料が行き来でき、流体室９７，９８内の燃料がアーマチャ９３の軸線方向への摺動の妨げとなるのを最小限に抑えることができる。なお、図１３はアーマチャ９３の径方向断面であって、図１４は図１３のアーマチャ９３を矢印Ａ−Ａ方向から見た断面図である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記のようにアーマチャ９３に連通孔９９を形成することで、アーマチャ９３が軸線方向に摺動する際に生じる流体室９７，９８内の流体による抵抗を最小限にとどめることはできる。
【００１０】
しかしながら、アーマチャ９３のその軸線を中心とする回転については何の考慮もされていないため、アーマチャ９３がその軸線を中心に回転するとは考えにくく、アーマチャ９３が軸線方向に摺動する際に同アーマチャ９３とハウジング９２とが常に同じ部分で摺り合わされる。
【００１１】
ハウジング９２におけるアーマチャ９３との摺動面については、摺動時の摩擦抵抗を低減するためのコーティングがなされることが多いが、上記のようにアーマチャ９３とハウジング９２とが常に同じ部分で摺り合わされると、その部分のコーティングが剥がれるおそれがある。
【００１２】
そして、剥がれたコーディング材がアーマチャ９３とハウジング９２との間に存在した状態で同アーマチャ９３が軸線方向に摺動すると、アーマチャ９３におけるハウジング９２との摺動面において例えば図１２の斜線部分Ｃが上記コーティング材で削られて偏摩耗する。
【００１３】
本発明はこのような実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、アーマチャをその軸線周りに回転させ、アーマチャとハウジングとの間で偏摩耗が生じるのを抑制することのできるアーマチャの駆動装置を提供することにある。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
（１）請求項１に記載の発明は、流体で満たされたハウジング内に摺動可能に設けられ、同ハウジング内を二つの流体室に区画するとともに、これら流体室を連通する連通孔が形成されたアーマチャに対し、電磁ソレノイドへの通電によって生じる電磁力を作用させて、前記アーマチャを前記ハウジング内で摺動させるアーマチャの駆動装置において、前記アーマチャの摺動時に前記連通孔を通過する流体の同アーマチャからの流出が、前記アーマチャの中心軸線の側方で同軸線に対し傾斜して行われるよう、前記連通孔が形成され、前記アーマチャの駆動開始時、または駆動終了時に前記電磁ソレノイドの電流量を変化させて前記アーマチャを摺動させ、前記流体の流出に基づき前記アーマチャに対しその軸線を中心とする回転方向に同アーマチャを回転させることの可能な力を付与するとともに、前記アーマチャの駆動開始時または駆動終了時における前記電流量の変化を前記アーマチャの駆動開始時から駆動終了時までの間における電流量の制御範囲の上限値と下限値との差よりも大きくする制御手段を備えることを要旨とした。
【００２６】
アーマチャの摺動時には、連通孔を通過する流体のアーマチャからの流出により、同アーマチャにその軸線を中心とする回転方向への力が働くようになる。上記構成によれば、アーマチャの駆動開始時や駆動終了時に上記回転方向への力がアーマチャをその軸線周りに回転させることが可能な値となるようアーマチャが摺動させられ、アーマチャの軸線周りの回転が実現される。これにより、アーマチャとハウジングとが同じ部分で摺り合わされて両者の間で偏摩耗が生じるのを抑制することができるようになる。
また、アーマチャの駆動中、即ち駆動開始から駆動終了までの間において、アーマチャを軸線方向に移動（摺動）させるとき、アーマチャがその軸線周りに回転すると、上記軸線方向への移動に加えて回転も同時に行われる。従って、上記回転に伴う摩擦がアーマチャの軸線方向についての移動制御に悪影響及ぼすおそれがある。しかし、上記構成によれば、アーマチャの駆動開始から駆動終了までの間における電磁ソレノイドの電流量の変化は、その駆動開始時や駆動終了時における電流量の変化よりも小さくなる。そのため、アーマチャの駆動開始時や駆動終了時に上記電流量を変化させるときだけアーマチャを回転させるようにし、その駆動開始から駆動終了までの間における上記電流量の変化ではアーマチャが回転しないようにすることができる。これにより、上記のような不都合が生じるのを抑制することができる。
【００２７】
（２）請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のアーマチャの駆動装置において、
前記アーマチャは、内燃機関の燃料供給系に設けられる調量弁に用いられるものであって、前記制御手段は、機関運転時には前記電磁ソレノイドの電流量を前記制御範囲内で制御するとともに、機関始動開始時または機関停止開始時に生じる前記電磁ソレノイドの電流量の変化を前記制御範囲の上限値と下限値との差よりも大きくすることを要旨としている。
【００２８】
機関運転時であって燃料量の調量のために調量弁のアーマチャをその軸線方向に移動（摺動）させるとき、アーマチャがその軸線周りに回転すると、上記軸線方向への移動に加えて回転も同時に行われることから、その回転に伴う摩擦がアーマチャの軸線方向についての移動制御に悪影響及ぼすおそれがある。しかし、上記構成によれば、機関始動開始時や機関停止開始時など、アーマチャの摺動が伴う調量弁による燃料流量の調量が行われないとき、アーマチャがその軸線周りに回転させられるため、上記のような不都合が生じることはない。
【００２９】
（３）請求項３に記載の発明は、流体で満たされたハウジング内に摺動可能に設けられ、同ハウジング内を二つの流体室に区画するとともに、これら流体室を連通する連通孔が形成されたアーマチャに対し、電磁ソレノイドへの通電によって生じる電磁力を作用させて、前記アーマチャを前記ハウジング内で摺動させるアーマチャの駆動装置において、前記アーマチャの摺動時に前記連通孔を通過する流体の同アーマチャからの流出が前記アーマチャの中心軸線の側方で同軸線に対し傾斜して行われるよう、前記連通孔が形成され、前記アーマチャの駆動開始時または駆動終了時に前記電磁ソレノイドの電流量を変化させて前記アーマチャを摺動させ、前記流体の流出に基づき前記アーマチャに対しその軸線を中心とする回転方向に同アーマチャを回転させることの可能な力を付与するとともに、前記アーマチャの駆動開始時と駆動終了時との間においては、前記流体が前記連通孔から前記流体室に流出する際のこれにともなう反力の成分である前記アーマチャの径方向の成分について、これが前記アーマチャを回転させる値に達しない所定範囲内で前記電磁ソレノイドの電流量を変化させる制御手段を備えることを要旨としている。
【００３０】
上記構成によっても、請求項１に記載の発明と同様に、アーマチャとハウジングとが同じ部分で摺り合わされて両者の間で偏摩耗が生じることを抑制することができるようになる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を、自動車に搭載されるディーゼルエンジンの燃料供給系に設けられて燃料流量の調量を行う調量弁に適用した一実施形態について、図１〜図５を参照して説明する。
【００３２】
図１は、ディーゼルエンジン１の燃料供給系を示す概略図である。
この燃料供給系では、燃料タンク２の燃料がサプライポンプ３に吸入され、同ポンプ３で加圧された後に高圧燃料としてコモンレール４に送り出される。このコモンレール４内の高圧燃料は、ディーゼルエンジン１の燃料噴射弁５に供給され、同弁５の駆動に基づきディーゼルエンジン１の燃焼室内に噴射供給される。こうしたディーゼルエンジン１においては、コモンレール４内が所定の圧力となるようにサプライポンプ３の燃料吐出量が調整されるとともに、燃料噴射弁５から噴射される燃料量を変更してアイドル回転速度やエンジン出力の調整が行われる。
【００３３】
上記サプライポンプ３は、燃料タンク２内の燃料を吸入するフィードポンプ６と、このフィードポンプ６によって吸入された燃料を加圧するプランジャポンプ７と、フィードポンプ６からプランジャポンプ７に燃料を送る燃料通路８の燃料流量を調量する調量弁９とを備えている。
【００３４】
調量弁９は、コモンレール４内が所定圧力となるように燃料通路８の燃料流量を調量するものであって、自動車に搭載された電子制御装置１０によって駆動制御される。この電子制御装置１０には、ディーゼルエンジン１の始動開始時及び停止開始時に運転者によって操作されるイグニッションスイッチ１１からの信号が入力される。
【００３５】
ここで、上記調量弁９の内部構造について図２を参照して詳しく説明する。
図２に示されるように、調量弁９は、燃料通路８内に設けられた弁体１２と、燃料通路８の燃料流通面積を変更すべく弁体１２を変位させるアクチュエータ１３とを備えている。
【００３６】
アクチュエータ１３のハウジング１４内には、磁性体からなる円柱状のアーマチャ１５が、その軸線方向（図中左右方向）について摺動可能に設けられている。アーマチャ１５は、その中心軸線Ｌと同軸上に延びて上記弁体１２に当接する軸１６と連結されている。これらアーマチャ１５、軸１６、及び弁体１２は、燃料通路８側に設けられたバネ２１によって軸１６をハウジング１４の内奥部に没入させる方向に付勢されている。
【００３７】
また、ハウジング１４には、アーマチャ１５に電磁力を作用させてアーマチャ１５をバネ２１の付勢力に抗して摺動させる電磁ソレノイド１７が設けられている。アーマチャ１５に作用する電磁力は、電子制御装置１０を通じて電磁ソレノイド１７の電流量を制御することによって調整される。そして、アーマチャ１５は、上記電磁力によって軸１６がハウジング１４の内奥部から突出する方向に押されるようになる。
【００３８】
従って、アーマチャ１５は、バネ２１による付勢力及び電磁ソレノイド１７による電磁力によって、アーマチャ１５の軸線方向に摺動（変位）することとなる。こうしたアーマチャ１５の摺動により燃料通路８内の弁体１２が変位し、同通路８の燃料流通面積が変更される。
【００３９】
ハウジング１４内には燃料通路８から弁体１２に形成された孔２２を通じて燃料が入り込み、この燃料によってアーマチャ１５が軸線方向に摺動するときのハウジング１４とアーマチャ１５との間の潤滑が行われるようになる。このようにハウジング１４内に燃料が入りこむため、ハウジング１４内においてアーマチャ１５の摺動方向両側には、当該アーマチャ１５により区画されるとともに燃料が満たされる流体室１８，１９が存在するようになる。
【００４０】
流体室１８，１９に燃料が満たされていると、アーマチャ１５が軸線方向に摺動しようとしても、容積が小さくなるほうの流体室から他方の流体室へと燃料が流れないと、アーマチャ１５を摺動させることができないことから、流体室１８，１９内の燃料がアーマチャ１５の摺動の妨げとなるおそれがある。このため、アーマチャ１５には、両方の流体室１８，１９の間で燃料を行き来させる連通孔２０が形成され、同連通孔２０を通じた二つの流体室１８間での燃料の流通によって上記のような不都合を抑制するようにしている。
【００４１】
次に、アーマチャ１５の連通孔２０について、図３を併せ参照して詳しく説明する。
上記連通孔２０については、アーマチャ１５の中心軸線Ｌ周りに等間隔をおいて同形状のものが二つ設けられている。このため、アーマチャ１５の重心は中心軸線Ｌ上に存在することとなり、アーマチャ１５が軸線Ｌ周りにスムーズに回転可能となる。また、連通孔２０は、中心軸線Ｌと平行に延びて流体室１９側に開口する平行部分２０ａと、この平行部分２０ａよりも流体室１８側の端部よりに位置する傾斜部分２０ｂとからなる。傾斜部分２０ｂは、平行部分２０ａに対し所定角度（例えば４５°）だけ傾斜し、中心軸線Ｌの側方で同軸線Ｌに対し傾斜した状態で流体室１８側に開口している。
【００４２】
従って、電磁ソレノイド１７の電流量を制御してアーマチャ１５を流体室１９側に摺動させると、流体室１９内の燃料が連通孔２０の平行部分２０ａに導入され、この流体が傾斜部分２０ｂを通過してアーマチャ１５から流体室１８側に流出される。この燃料の流出は、図３に矢印で示されるように、アーマチャ１５の中心軸線Ｌの側方で同軸線Ｌに対し傾斜するよう行われる。そして、このように燃料を流出させる際には、図４に大きい矢印で示される燃料流出方向とは反対の方向に働く反力Ｆが連通孔２０（平行部分２０ａ）の内壁に作用する。
【００４３】
この反力Ｆをアーマチャ１５の径方向成分Ｆｒと軸方向成分Ｆｓとに分けた場合、径方向成分Ｆｒは中心軸線Ｌから離れた位置で径方向に作用することから、アーマチャ１５に対しその軸線Ｌを中心とする回転方向への力として働くこととなる。こうした回転方向への力の作用でアーマチャ１５が中心軸線Ｌ周りに回転することにより、アーマチャ１５が駆動時にハウジング１４と常に同じ部分で摺り合わされ、両者の間で偏摩耗が生じるのを抑制することができる。
【００４４】
次に、アーマチャ１５を軸線方向への摺動によって中心軸線Ｌ周りに回転させる強制回転制御について、図５のタイムチャートを参照して説明する。なお、こうした強制回転制御は、電子制御装置１０による電磁ソレノイド１７の電流制御を通じて実行される。
【００４５】
ディーゼルエンジン１の運転時には、コモンレール４内を所定圧力とする燃料通路８の燃料流量が得られるように、電磁ソレノイド１７の電流制御を通じてアーマチャ１５が軸線方向に摺動させられる。このような燃料流量の調量が行われる際には、アーマチャ１５の流体室１９側への摺動が、同アーマチャ１５を中心軸線Ｌ周りに回転させることのない移動量及び移動速度をもって行われるよう、電磁ソレノイド１７の電流量が所定範囲Ａ内だけで変更される。即ち、所定範囲Ａ内だけで上記電流量を変更する限りは、連通孔２０の傾斜部分２０ｂから流体室１８側に燃料が流出される際の反力Ｆの径方向成分Ｆｒがアーマチャ１５を回転させる値に達しないよう、当該所定範囲Ａが設定されているのである。
【００４６】
そして、運転中のディーゼルエンジン１を停止させるため、運転者によってイグニッションスイッチ１１がオフにされると、アーマチャ１５を中心軸線Ｌ周りに回転させる強制回転制御が実行される。なお、イグニッションスイッチ１１がオフされても所定時間Ｔが経過するまでの間は、電磁ソレノイド１７に対する通電が可能な状態とされ、この期間中に強制回転制御が実行されることとなる。
【００４７】
上記強制回転制御では、まず電子制御装置１０を通じて電磁ソレノイド１７の電流量が一時的に上記所定範囲Ａを越えて大とされ、アーマチャ１５が流体室１８側に摺動させられる。その後、電流量が減少側への変化量Ｂをもって所定範囲Ａの下限値を越えて減少され、アーマチャ１５が流体室１９側に摺動させられる。このアーマチャ１５の摺動により、連通孔２０を通過する燃料が傾斜部分２０ｂからアーマチャ１５外に流出するようになる。
【００４８】
上記電流量の変化量Ｂ分の低下によるアーマチャ１５の流体室１９側への摺動は、上記連通孔２０を通過する燃料のアーマチャ１５からの流出により、同アーマチャ１５を中心軸線Ｌ周りに回転させ得る移動量及び移動速度をもって行われる。即ち、上記燃料の流出の際にアーマチャ１５に作用する反力Ｆの径方向成分Ｆｒが、アーマチャ１５を回転させる値以上になるように上記移動量および移動速度をもってアーマチャ１５が流体室１９側に摺動するのである。なお、強制回転制御として最初に電流量が一時的に所定範囲Ａを越えて大きくされたときには、電流量が変化量Ｂ分だけ低下するときに上述したアーマチャ１５の流体室１９側への移動量を確保できるよう、アーマチャ１５が流体室１８側へと摺動させられる。
【００４９】
こうした強制回転制御の実行により、アーマチャ１５が中心軸線Ｌ周りに回転させられ、アーマチャ１５とハウジング１４とが常に同じ部分で摺り合わされることに伴い、両者の間、とりわけアーマチャ１５側に偏摩耗が生じるのを抑制することができる。
【００５０】
以上詳述した本実施形態によれば、以下に示す効果が得られるようになる。
（１）アーマチャ１５を流体室１９側に摺動させるとき、流体室１９内の燃料が連通孔２０における平行部分２０ａに導入され、その後に連通孔２０の傾斜部分２０ｂからアーマチャ１５外に流出される。上記傾斜部分２０ｂはアーマチャ１５の中心軸線Ｌの側方で同軸線Ｌに対し傾斜するように形成されているため、傾斜部分２０ｂからの燃料流出が上記中心軸線Ｌの側方で同軸線Ｌ１に対し傾斜するように行われる。従って、上記傾斜部分２０ｂからの燃料流出により、アーマチャ１５にはその軸線を中心とする回転方向への力が的確に働くようになる。そして、この回転方向への力の作用でアーマチャ１５が軸線Ｌ周りに回転することにより、アーマチャ１５とハウジング１４とが常に同じ部分で摺り合わされて両者の間で偏摩耗が生じるのを抑制することができる。更に、同偏摩耗の進行によってエンジン運転中にアーマチャ１５を軸線方向に摺動させる際に引っ掛かり等が生じ、アーマチャ１５の位置を適切に制御できずに燃料通路８の燃料流量の調量が不適切になるのを抑制することができる。なお、燃料通路８の燃料流量の調量が不適切になると、例えばディーゼルエンジンのアイドル回転速度を燃料噴射量の調整によって制御する場合に、そのアイドル回転速度の制御を適切に行えず、アイドル回転速度のハンチングといった不具合が生じる可能性がある。こうした不具合の発生を抑制することができる。
【００５１】
（２）アーマチャ１５を流体室１９側に摺動させるときに連通孔２０を通過した燃料をアーマチャ１５外へ流出させる傾斜部分２０ｂは、流体室１８側に開口している。従って、連通孔２０からアーマチャ１５外への燃料の流出がスムーズに行われ、連通孔２０を通過する燃料の勢いが増すため、アーマチャ１５（傾斜部分２０ｂ）からの燃料の流出によって同アーマチャ１５に働く回転方向への力を高めることができる。
【００５２】
（３）アーマチャ１５を流体室１９側に摺動させるとき、流体室１９内の燃料が最初に導入される連通孔２０の平行部分２０ａは、アーマチャ１５の中心軸線Ｌと平行、即ちアーマチャ１５の摺動方向に平行となっている。従って、連通孔２０に流体室１９内の燃料がスムーズに導入され、この流体が傾斜部分２０ｂを通過してアーマチャ１５外へと流出される。上記のような連通孔２０へのスムーズな燃料の導入によって連通孔２０を通過する流体の勢いが増すため、アーマチャ１５（傾斜部分２０ｂ）からの燃料の流出によって同アーマチャ１５に働く回転方向への力を高めることができる。
【００５３】
（４）連通孔２０については、アーマチャ１５の中心軸線Ｌ周りに等間隔をおいて同形状のものが複数設けられているため、アーマチャ１５の重心を同アーマチャ１５の中心軸線Ｌ上に位置させることができる。そのため、アーマチャ１５をその軸線Ｌ周りに回転させ易くし、上記傾斜部分２０ｂからの燃料流出によるアーマチャ１５の回転を、より小さい力で実現することができる。また、アーマチャ１５に回転方向への力を付与するための傾斜部分２０ｂからの燃料流出が複数箇所から行われるため、上記回転方向への力が大きくなってアーマチャ１５を回転させ易くなる。
【００５４】
（５）ディーゼルエンジン１の運転中には、調量弁９で燃料通路８の燃料流量を調量するためにアーマチャ１５を軸線方向に摺動させる際、アーマチャ１５が中心軸線Ｌ周りに回転しない移動量及び移動速度をもって当該摺動が行われるよう、電磁ソレノイド１７の電流量が所定範囲Ａ内で制御される。一方、ディーゼルエンジン１を停止開始すべくイグニッションスイッチ１１がオフにされたときには、アーマチャ１５を流体室１９側への摺動によって中心軸線Ｌ周りに回転させる強制回転制御が実行される。この強制回転制御では、上記所定範囲Ａの上限値と下限値との差よりも大きい変化量Ｂだけ、電磁ソレノイド１７の電流量が低下させられるため、それに伴うアーマチャ１５の流体室１９側への摺動によって同アーマチャ１５を的確に中心軸線Ｌ周りに回転させることができる。従って、アーマチャ１５を中心軸線Ｌ周りに強制的に回転させることは、運転者によってイグニッションスイッチ１１がオフされたときに限られるようになる。仮に、エンジン運転時であって調量弁９による燃料流量の調量が行われているとき、アーマチャ１５を中心軸線Ｌ周りに回転させたとすると、アーマチャ１５は軸線方向への移動に加えて回転も同時に行うことになる。そのため、当該回転に伴う摩擦がアーマチャ１５の軸線方向への移動制御に悪影響を及ぼすおそれがある。しかし、上記のように調量弁９による燃料流量の調量が行われないエンジン停止開始時に強制回転制御の実行を限ることで、上述した悪影響を回避することができる。
【００５５】
なお、上記実施形態は、例えば以下のように変更することもできる。
・図６に示されるように、連通孔２０の平行部分２０ａを流体室１８側に開口させ、この連通孔２０において平行部分２０ａよりも流体室１９側を傾斜部分２０ｂとしてもよい。この場合、上記実施形態とは逆にアーマチャ１５を流体室１８側に摺動させるとき、流体室１８内の燃料が連通孔２０の平行部分２０ａに導入され、この燃料が傾斜部分２０ｂから流出されることとなる。従って、強制回転制御については、図７に示されるように、イグニッションスイッチ１１がオフにされたとき、まず電磁ソレノイド１７の電流量が一時的に所定範囲Ａを越えて小とされ、アーマチャ１５が流体室１９側に摺動させられる。その後、電流量が変化量Ｂをもって所定範囲Ａの上限値を越えて大とされ、アーマチャ１５が流体室１８側に摺動させられる。このアーマチャ１５の摺動により、連通孔２０を通過する燃料が傾斜部分２０ｂからアーマチャ１５外に流出し、アーマチャ１５が中心軸線Ｌ周りに回転するようになる。
【００５６】
・エンジン停止開始すべくイグニッションスイッチ１１がオフされたとき（アーマチャ１５の駆動終了時）に強制回転制御を実行する代わりに、エンジン始動開始すべくイグニッションスイッチ１１がオンされたとき（アーマチャ１５の駆動開始時）に強制回転制御を実行してもよい。この場合、強制回転制御の実行が調量弁９による燃料流量の調量が行われないエンジン始動開始時に限られるため、上記（４）に示されるような悪影響を回避することができる。なお、この場合の強制回転制御の具体的な実行手順については以下に示すようなものになる。
【００５７】
アーマチャ１５の連通孔２０を図２に示すように形成したとすると、イグニッションスイッチ１１がオンとされたとき、図８に示されるように電磁ソレノイド１７の電流量が例えば一時的に所定範囲Ａを越えて大とされ、その後に変化量Ｂをもって所定範囲Ａの下限値を越えて小とされる。この電流量の増減に基づきアーマチャ１５が流体室１９側に摺動するとき、同アーマチャ１５が中心軸線Ｌ周りに回転するようになる。
【００５８】
また、アーマチャ１５の連通孔２０を図６に示すように形成したとすると、イグニッションスイッチ１１がオンとされたとき、図９に示されるように電磁ソレノイド１７の電流量が「０」から変化量Ｂ以上の変化量で上昇させられることによって所定範囲Ａの上限値を越えて大とされる。この電流量の増大に基づきアーマチャ１５が流体室１８側に摺動するとき、同アーマチャ１５が中心軸線Ｌ周りに回転するようになる。
【００５９】
これらのように強制回転制御を実行した後、電流値は要求される燃料通路８の燃料流量に応じて所定範囲Ａ内で変更されるようになる。
・強制回転制御をイグニッションスイッチ１１がオンにされたときとオフにされたときとの両方で実行してもよい。
【００６０】
・アーマチャ１５の流体室１９側への摺動時に傾斜部分２０ｂからの流出が、アーマチャ１５の中心軸線Ｌの側方で同軸線Ｌと傾斜して行われるようにすることを前提として、連通孔２０の形状を適宜変更することも可能である。例えば図１０に示されるように、連通孔２０の流体室１８側の端部２３をアーマチャ１５の単面付近で中心軸線Ｌに対し９０°屈曲させ、その端部を上記アーマチャ１５の単面で開口させる開口部２３ａを形成してもよい。この場合も、開口部２３ａから流体室１８への燃料の流出が、アーマチャ１５の中心軸線Ｌに対し傾斜するように行われる。そして、このように燃料を流出させる際には、図１１に大きい矢印で示される燃料流出方向とは反対方向に働く反力Ｆが連通孔２０の端部２３の内壁に作用する。この反力Ｆの径方向成分Ｆｒがアーマチャ１５に対しその軸線Ｌを中心とする回転方向への力として働き、アーマチャ１５がその中心軸線Ｌ周りに回転するようになる。
【００６１】
・連通孔２０の数を適宜変更してもよい。
・各連通孔２０について、必ずしも同形状である必要はなく、また中心軸線Ｌ周りに等間隔毎に設けられている必要もない。なお、この場合には、アーマチャ１５の重心が中心軸線Ｌ上に位置するように各連通孔２０の形状及び位置を設定することが好ましい。
【００６２】
・ディーゼルエンジン１の燃料供給系に設けられる調量弁９に本発明を適用したが、これに代えてガソリンエンジンの燃料供給系に設けられる調量弁に適用してもよい。
【００６３】
・調量弁９以外の電磁弁に本発明を適用してもよい。また、電磁弁以外にもアーマチャを電磁力で移動させることで作動するアクチュエータを備えるものであれば、それに本発明を適用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用される調量弁を備えるディーゼルエンジンの燃料供給系を示す概略図。
【図２】調量弁の内部構造を示す断面図。
【図３】調量弁に用いられるアーマチャを示す正面図。
【図４】アーマチャに形成された連通孔を燃料が通過するとき、アーマチャに働く力について説明するための説明図。
【図５】ディーゼルエンジンを停止させるとき、調量弁における電磁ソレノイドの電流量をどのように変化させるかを示すタイムチャート。
【図６】連通孔の形状の他の例を示す調量弁におけるアクチュエータ部分の断面図。
【図７】ディーゼルエンジンを停止させるとき、調量弁における電磁ソレノイドの電流量をどのように変化させるかを示すタイムチャート。
【図８】ディーゼルエンジンを始動させるとき、調量弁における電磁ソレノイドの電流量をどのように変化させるかを示すタイムチャート。
【図９】ディーゼルエンジンを始動させるとき、調量弁における電磁ソレノイドの電流量をどのように変化させるかを示すタイムチャート。
【図１０】連通孔の形状の他の例を示す調量弁におけるアクチュエータ部分の断面図。
【図１１】上記連通孔を燃料が通過するとき、アーマチャに働く力について説明するための説明図。
【図１２】調量弁におけるアクチュエータ部分の従来例を示す断面図。
【図１３】上記アクチュエータに用いられるアーマチャの断面図。
【図１４】図１３のアーマチャを矢印Ａ−Ａ方向から見た断面図。
【符号の説明】
１…ディーゼルエンジン、２…燃料タンク、３…サプライポンプ、４…コモンレール、５…燃料噴射弁、６…フィードポンプ、７…プランジャポンプ、８…燃料通路、９…調量弁、１０…電子制御装置（制御手段）、１１…イグニッションスイッチ、１２…弁体、１３…アクチュエータ、１４…ハウジング、１５…アーマチャ、１６…軸、１７…電磁ソレノイド、１８，１９…流体室、２０…連通孔、２０ａ…平行部分、２０ｂ…傾斜部分（一端部）、２１…バネ、２２…孔、２３…端部。
【発明の属する技術分野】
本発明は、電磁弁などに用いられるアーマチャの駆動装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、例えば内燃機関の燃料供給系には、内燃機関側に送り出される燃料量を調整するための調量弁が設けられている。この調量弁は、燃料が流れる燃料通路内に設けられた弁体と、この弁体を変位させて同通路の燃料流通面積を変更するアクチュエータとを備えている。
【０００３】
こうしたアクチュエータとしては、例えば特開平１０−２４６１６９公報に示されるアクチュエータ、即ち弁体と一体移動可能に連結された磁性体からなるアーマチャを電磁力を用いて往復移動させるアクチュエータを適用することが考えられる。
【０００４】
ここで、上記アクチュエータが適用された調量弁について、図１２〜図１４を参照して説明する。
図１２は、上記調量弁のアクチュエータ部分を示す拡大断面図である。
【０００５】
同図に示されるように、アクチュエータ９１は、そのハウジング９２内に設けられた円柱上のアーマチャ９３と、アーマチャ９３に電磁力を作用させるための電磁ソレノイド９４とを備えている。上記アーマチャ９３は、ハウジング９２を貫通して燃料通路９６内に突出する軸９５に連結されるとともに、この軸９５を介して燃料通路９６内の弁体（図示せず）とも連結されている。
【０００６】
これらアーマチャ９３、軸９５、及び弁体は、同一軸線上に位置しており、燃料通路９６側に設けられたバネ（図示せず）によって軸９５をハウジング９２内に没入させる方向に付勢されている。また、アーマチャ９３は、電磁ソレノイド９４の通電に伴い発生する電磁力によってバネの付勢力に抗して、軸９５をハウジング９２から突出させる方向に摺動するようになる。こうしたアーマチャ９３の摺動により燃料通路９６内の弁体が変位し、同通路９６の燃料流通面積が変更される。なお、電磁ソレノイド９４の非通電時には、弁体がバネの付勢力によって燃料通路９６の燃料流通面積を最大とする位置（全開位置）に保持されるようになる。
【０００７】
また、ハウジング９２内には、軸９５が貫通する部分を通じて、燃料通路９６内の燃料が潤滑のために送り込まれる。従って、ハウジング９２内は燃料で満たされ、この燃料によってアーマチャ９３が摺動するときの同アーマチャ９３とハウジング９２との間の微少隙間δの潤滑が行われるようになる。ただし、ハウジング９２内において、アーマチャ９３の軸線方向両側の空間（以下、流体室９７，９８という）が流体で満たされていると、その流体がアーマチャ９３を軸線方向に摺動させる際の妨げとなる。
【０００８】
そのため、二つの流体室９７，９８は、図１３及び図１４に示されるように、アーマチャ９３に軸９５と平行に延びるように形成された連通孔９９を通じて連通させられている。このように連通孔９９を形成すれば、アーマチャ９３を摺動させるときに二つの流体室９７，９８の間で燃料が行き来でき、流体室９７，９８内の燃料がアーマチャ９３の軸線方向への摺動の妨げとなるのを最小限に抑えることができる。なお、図１３はアーマチャ９３の径方向断面であって、図１４は図１３のアーマチャ９３を矢印Ａ−Ａ方向から見た断面図である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記のようにアーマチャ９３に連通孔９９を形成することで、アーマチャ９３が軸線方向に摺動する際に生じる流体室９７，９８内の流体による抵抗を最小限にとどめることはできる。
【００１０】
しかしながら、アーマチャ９３のその軸線を中心とする回転については何の考慮もされていないため、アーマチャ９３がその軸線を中心に回転するとは考えにくく、アーマチャ９３が軸線方向に摺動する際に同アーマチャ９３とハウジング９２とが常に同じ部分で摺り合わされる。
【００１１】
ハウジング９２におけるアーマチャ９３との摺動面については、摺動時の摩擦抵抗を低減するためのコーティングがなされることが多いが、上記のようにアーマチャ９３とハウジング９２とが常に同じ部分で摺り合わされると、その部分のコーティングが剥がれるおそれがある。
【００１２】
そして、剥がれたコーディング材がアーマチャ９３とハウジング９２との間に存在した状態で同アーマチャ９３が軸線方向に摺動すると、アーマチャ９３におけるハウジング９２との摺動面において例えば図１２の斜線部分Ｃが上記コーティング材で削られて偏摩耗する。
【００１３】
本発明はこのような実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、アーマチャをその軸線周りに回転させ、アーマチャとハウジングとの間で偏摩耗が生じるのを抑制することのできるアーマチャの駆動装置を提供することにある。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
（１）請求項１に記載の発明は、流体で満たされたハウジング内に摺動可能に設けられ、同ハウジング内を二つの流体室に区画するとともに、これら流体室を連通する連通孔が形成されたアーマチャに対し、電磁ソレノイドへの通電によって生じる電磁力を作用させて、前記アーマチャを前記ハウジング内で摺動させるアーマチャの駆動装置において、前記アーマチャの摺動時に前記連通孔を通過する流体の同アーマチャからの流出が、前記アーマチャの中心軸線の側方で同軸線に対し傾斜して行われるよう、前記連通孔が形成され、前記アーマチャの駆動開始時、または駆動終了時に前記電磁ソレノイドの電流量を変化させて前記アーマチャを摺動させ、前記流体の流出に基づき前記アーマチャに対しその軸線を中心とする回転方向に同アーマチャを回転させることの可能な力を付与するとともに、前記アーマチャの駆動開始時または駆動終了時における前記電流量の変化を前記アーマチャの駆動開始時から駆動終了時までの間における電流量の制御範囲の上限値と下限値との差よりも大きくする制御手段を備えることを要旨とした。
【００２６】
アーマチャの摺動時には、連通孔を通過する流体のアーマチャからの流出により、同アーマチャにその軸線を中心とする回転方向への力が働くようになる。上記構成によれば、アーマチャの駆動開始時や駆動終了時に上記回転方向への力がアーマチャをその軸線周りに回転させることが可能な値となるようアーマチャが摺動させられ、アーマチャの軸線周りの回転が実現される。これにより、アーマチャとハウジングとが同じ部分で摺り合わされて両者の間で偏摩耗が生じるのを抑制することができるようになる。
また、アーマチャの駆動中、即ち駆動開始から駆動終了までの間において、アーマチャを軸線方向に移動（摺動）させるとき、アーマチャがその軸線周りに回転すると、上記軸線方向への移動に加えて回転も同時に行われる。従って、上記回転に伴う摩擦がアーマチャの軸線方向についての移動制御に悪影響及ぼすおそれがある。しかし、上記構成によれば、アーマチャの駆動開始から駆動終了までの間における電磁ソレノイドの電流量の変化は、その駆動開始時や駆動終了時における電流量の変化よりも小さくなる。そのため、アーマチャの駆動開始時や駆動終了時に上記電流量を変化させるときだけアーマチャを回転させるようにし、その駆動開始から駆動終了までの間における上記電流量の変化ではアーマチャが回転しないようにすることができる。これにより、上記のような不都合が生じるのを抑制することができる。
【００２７】
（２）請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のアーマチャの駆動装置において、
前記アーマチャは、内燃機関の燃料供給系に設けられる調量弁に用いられるものであって、前記制御手段は、機関運転時には前記電磁ソレノイドの電流量を前記制御範囲内で制御するとともに、機関始動開始時または機関停止開始時に生じる前記電磁ソレノイドの電流量の変化を前記制御範囲の上限値と下限値との差よりも大きくすることを要旨としている。
【００２８】
機関運転時であって燃料量の調量のために調量弁のアーマチャをその軸線方向に移動（摺動）させるとき、アーマチャがその軸線周りに回転すると、上記軸線方向への移動に加えて回転も同時に行われることから、その回転に伴う摩擦がアーマチャの軸線方向についての移動制御に悪影響及ぼすおそれがある。しかし、上記構成によれば、機関始動開始時や機関停止開始時など、アーマチャの摺動が伴う調量弁による燃料流量の調量が行われないとき、アーマチャがその軸線周りに回転させられるため、上記のような不都合が生じることはない。
【００２９】
（３）請求項３に記載の発明は、流体で満たされたハウジング内に摺動可能に設けられ、同ハウジング内を二つの流体室に区画するとともに、これら流体室を連通する連通孔が形成されたアーマチャに対し、電磁ソレノイドへの通電によって生じる電磁力を作用させて、前記アーマチャを前記ハウジング内で摺動させるアーマチャの駆動装置において、前記アーマチャの摺動時に前記連通孔を通過する流体の同アーマチャからの流出が前記アーマチャの中心軸線の側方で同軸線に対し傾斜して行われるよう、前記連通孔が形成され、前記アーマチャの駆動開始時または駆動終了時に前記電磁ソレノイドの電流量を変化させて前記アーマチャを摺動させ、前記流体の流出に基づき前記アーマチャに対しその軸線を中心とする回転方向に同アーマチャを回転させることの可能な力を付与するとともに、前記アーマチャの駆動開始時と駆動終了時との間においては、前記流体が前記連通孔から前記流体室に流出する際のこれにともなう反力の成分である前記アーマチャの径方向の成分について、これが前記アーマチャを回転させる値に達しない所定範囲内で前記電磁ソレノイドの電流量を変化させる制御手段を備えることを要旨としている。
【００３０】
上記構成によっても、請求項１に記載の発明と同様に、アーマチャとハウジングとが同じ部分で摺り合わされて両者の間で偏摩耗が生じることを抑制することができるようになる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を、自動車に搭載されるディーゼルエンジンの燃料供給系に設けられて燃料流量の調量を行う調量弁に適用した一実施形態について、図１〜図５を参照して説明する。
【００３２】
図１は、ディーゼルエンジン１の燃料供給系を示す概略図である。
この燃料供給系では、燃料タンク２の燃料がサプライポンプ３に吸入され、同ポンプ３で加圧された後に高圧燃料としてコモンレール４に送り出される。このコモンレール４内の高圧燃料は、ディーゼルエンジン１の燃料噴射弁５に供給され、同弁５の駆動に基づきディーゼルエンジン１の燃焼室内に噴射供給される。こうしたディーゼルエンジン１においては、コモンレール４内が所定の圧力となるようにサプライポンプ３の燃料吐出量が調整されるとともに、燃料噴射弁５から噴射される燃料量を変更してアイドル回転速度やエンジン出力の調整が行われる。
【００３３】
上記サプライポンプ３は、燃料タンク２内の燃料を吸入するフィードポンプ６と、このフィードポンプ６によって吸入された燃料を加圧するプランジャポンプ７と、フィードポンプ６からプランジャポンプ７に燃料を送る燃料通路８の燃料流量を調量する調量弁９とを備えている。
【００３４】
調量弁９は、コモンレール４内が所定圧力となるように燃料通路８の燃料流量を調量するものであって、自動車に搭載された電子制御装置１０によって駆動制御される。この電子制御装置１０には、ディーゼルエンジン１の始動開始時及び停止開始時に運転者によって操作されるイグニッションスイッチ１１からの信号が入力される。
【００３５】
ここで、上記調量弁９の内部構造について図２を参照して詳しく説明する。
図２に示されるように、調量弁９は、燃料通路８内に設けられた弁体１２と、燃料通路８の燃料流通面積を変更すべく弁体１２を変位させるアクチュエータ１３とを備えている。
【００３６】
アクチュエータ１３のハウジング１４内には、磁性体からなる円柱状のアーマチャ１５が、その軸線方向（図中左右方向）について摺動可能に設けられている。アーマチャ１５は、その中心軸線Ｌと同軸上に延びて上記弁体１２に当接する軸１６と連結されている。これらアーマチャ１５、軸１６、及び弁体１２は、燃料通路８側に設けられたバネ２１によって軸１６をハウジング１４の内奥部に没入させる方向に付勢されている。
【００３７】
また、ハウジング１４には、アーマチャ１５に電磁力を作用させてアーマチャ１５をバネ２１の付勢力に抗して摺動させる電磁ソレノイド１７が設けられている。アーマチャ１５に作用する電磁力は、電子制御装置１０を通じて電磁ソレノイド１７の電流量を制御することによって調整される。そして、アーマチャ１５は、上記電磁力によって軸１６がハウジング１４の内奥部から突出する方向に押されるようになる。
【００３８】
従って、アーマチャ１５は、バネ２１による付勢力及び電磁ソレノイド１７による電磁力によって、アーマチャ１５の軸線方向に摺動（変位）することとなる。こうしたアーマチャ１５の摺動により燃料通路８内の弁体１２が変位し、同通路８の燃料流通面積が変更される。
【００３９】
ハウジング１４内には燃料通路８から弁体１２に形成された孔２２を通じて燃料が入り込み、この燃料によってアーマチャ１５が軸線方向に摺動するときのハウジング１４とアーマチャ１５との間の潤滑が行われるようになる。このようにハウジング１４内に燃料が入りこむため、ハウジング１４内においてアーマチャ１５の摺動方向両側には、当該アーマチャ１５により区画されるとともに燃料が満たされる流体室１８，１９が存在するようになる。
【００４０】
流体室１８，１９に燃料が満たされていると、アーマチャ１５が軸線方向に摺動しようとしても、容積が小さくなるほうの流体室から他方の流体室へと燃料が流れないと、アーマチャ１５を摺動させることができないことから、流体室１８，１９内の燃料がアーマチャ１５の摺動の妨げとなるおそれがある。このため、アーマチャ１５には、両方の流体室１８，１９の間で燃料を行き来させる連通孔２０が形成され、同連通孔２０を通じた二つの流体室１８間での燃料の流通によって上記のような不都合を抑制するようにしている。
【００４１】
次に、アーマチャ１５の連通孔２０について、図３を併せ参照して詳しく説明する。
上記連通孔２０については、アーマチャ１５の中心軸線Ｌ周りに等間隔をおいて同形状のものが二つ設けられている。このため、アーマチャ１５の重心は中心軸線Ｌ上に存在することとなり、アーマチャ１５が軸線Ｌ周りにスムーズに回転可能となる。また、連通孔２０は、中心軸線Ｌと平行に延びて流体室１９側に開口する平行部分２０ａと、この平行部分２０ａよりも流体室１８側の端部よりに位置する傾斜部分２０ｂとからなる。傾斜部分２０ｂは、平行部分２０ａに対し所定角度（例えば４５°）だけ傾斜し、中心軸線Ｌの側方で同軸線Ｌに対し傾斜した状態で流体室１８側に開口している。
【００４２】
従って、電磁ソレノイド１７の電流量を制御してアーマチャ１５を流体室１９側に摺動させると、流体室１９内の燃料が連通孔２０の平行部分２０ａに導入され、この流体が傾斜部分２０ｂを通過してアーマチャ１５から流体室１８側に流出される。この燃料の流出は、図３に矢印で示されるように、アーマチャ１５の中心軸線Ｌの側方で同軸線Ｌに対し傾斜するよう行われる。そして、このように燃料を流出させる際には、図４に大きい矢印で示される燃料流出方向とは反対の方向に働く反力Ｆが連通孔２０（平行部分２０ａ）の内壁に作用する。
【００４３】
この反力Ｆをアーマチャ１５の径方向成分Ｆｒと軸方向成分Ｆｓとに分けた場合、径方向成分Ｆｒは中心軸線Ｌから離れた位置で径方向に作用することから、アーマチャ１５に対しその軸線Ｌを中心とする回転方向への力として働くこととなる。こうした回転方向への力の作用でアーマチャ１５が中心軸線Ｌ周りに回転することにより、アーマチャ１５が駆動時にハウジング１４と常に同じ部分で摺り合わされ、両者の間で偏摩耗が生じるのを抑制することができる。
【００４４】
次に、アーマチャ１５を軸線方向への摺動によって中心軸線Ｌ周りに回転させる強制回転制御について、図５のタイムチャートを参照して説明する。なお、こうした強制回転制御は、電子制御装置１０による電磁ソレノイド１７の電流制御を通じて実行される。
【００４５】
ディーゼルエンジン１の運転時には、コモンレール４内を所定圧力とする燃料通路８の燃料流量が得られるように、電磁ソレノイド１７の電流制御を通じてアーマチャ１５が軸線方向に摺動させられる。このような燃料流量の調量が行われる際には、アーマチャ１５の流体室１９側への摺動が、同アーマチャ１５を中心軸線Ｌ周りに回転させることのない移動量及び移動速度をもって行われるよう、電磁ソレノイド１７の電流量が所定範囲Ａ内だけで変更される。即ち、所定範囲Ａ内だけで上記電流量を変更する限りは、連通孔２０の傾斜部分２０ｂから流体室１８側に燃料が流出される際の反力Ｆの径方向成分Ｆｒがアーマチャ１５を回転させる値に達しないよう、当該所定範囲Ａが設定されているのである。
【００４６】
そして、運転中のディーゼルエンジン１を停止させるため、運転者によってイグニッションスイッチ１１がオフにされると、アーマチャ１５を中心軸線Ｌ周りに回転させる強制回転制御が実行される。なお、イグニッションスイッチ１１がオフされても所定時間Ｔが経過するまでの間は、電磁ソレノイド１７に対する通電が可能な状態とされ、この期間中に強制回転制御が実行されることとなる。
【００４７】
上記強制回転制御では、まず電子制御装置１０を通じて電磁ソレノイド１７の電流量が一時的に上記所定範囲Ａを越えて大とされ、アーマチャ１５が流体室１８側に摺動させられる。その後、電流量が減少側への変化量Ｂをもって所定範囲Ａの下限値を越えて減少され、アーマチャ１５が流体室１９側に摺動させられる。このアーマチャ１５の摺動により、連通孔２０を通過する燃料が傾斜部分２０ｂからアーマチャ１５外に流出するようになる。
【００４８】
上記電流量の変化量Ｂ分の低下によるアーマチャ１５の流体室１９側への摺動は、上記連通孔２０を通過する燃料のアーマチャ１５からの流出により、同アーマチャ１５を中心軸線Ｌ周りに回転させ得る移動量及び移動速度をもって行われる。即ち、上記燃料の流出の際にアーマチャ１５に作用する反力Ｆの径方向成分Ｆｒが、アーマチャ１５を回転させる値以上になるように上記移動量および移動速度をもってアーマチャ１５が流体室１９側に摺動するのである。なお、強制回転制御として最初に電流量が一時的に所定範囲Ａを越えて大きくされたときには、電流量が変化量Ｂ分だけ低下するときに上述したアーマチャ１５の流体室１９側への移動量を確保できるよう、アーマチャ１５が流体室１８側へと摺動させられる。
【００４９】
こうした強制回転制御の実行により、アーマチャ１５が中心軸線Ｌ周りに回転させられ、アーマチャ１５とハウジング１４とが常に同じ部分で摺り合わされることに伴い、両者の間、とりわけアーマチャ１５側に偏摩耗が生じるのを抑制することができる。
【００５０】
以上詳述した本実施形態によれば、以下に示す効果が得られるようになる。
（１）アーマチャ１５を流体室１９側に摺動させるとき、流体室１９内の燃料が連通孔２０における平行部分２０ａに導入され、その後に連通孔２０の傾斜部分２０ｂからアーマチャ１５外に流出される。上記傾斜部分２０ｂはアーマチャ１５の中心軸線Ｌの側方で同軸線Ｌに対し傾斜するように形成されているため、傾斜部分２０ｂからの燃料流出が上記中心軸線Ｌの側方で同軸線Ｌ１に対し傾斜するように行われる。従って、上記傾斜部分２０ｂからの燃料流出により、アーマチャ１５にはその軸線を中心とする回転方向への力が的確に働くようになる。そして、この回転方向への力の作用でアーマチャ１５が軸線Ｌ周りに回転することにより、アーマチャ１５とハウジング１４とが常に同じ部分で摺り合わされて両者の間で偏摩耗が生じるのを抑制することができる。更に、同偏摩耗の進行によってエンジン運転中にアーマチャ１５を軸線方向に摺動させる際に引っ掛かり等が生じ、アーマチャ１５の位置を適切に制御できずに燃料通路８の燃料流量の調量が不適切になるのを抑制することができる。なお、燃料通路８の燃料流量の調量が不適切になると、例えばディーゼルエンジンのアイドル回転速度を燃料噴射量の調整によって制御する場合に、そのアイドル回転速度の制御を適切に行えず、アイドル回転速度のハンチングといった不具合が生じる可能性がある。こうした不具合の発生を抑制することができる。
【００５１】
（２）アーマチャ１５を流体室１９側に摺動させるときに連通孔２０を通過した燃料をアーマチャ１５外へ流出させる傾斜部分２０ｂは、流体室１８側に開口している。従って、連通孔２０からアーマチャ１５外への燃料の流出がスムーズに行われ、連通孔２０を通過する燃料の勢いが増すため、アーマチャ１５（傾斜部分２０ｂ）からの燃料の流出によって同アーマチャ１５に働く回転方向への力を高めることができる。
【００５２】
（３）アーマチャ１５を流体室１９側に摺動させるとき、流体室１９内の燃料が最初に導入される連通孔２０の平行部分２０ａは、アーマチャ１５の中心軸線Ｌと平行、即ちアーマチャ１５の摺動方向に平行となっている。従って、連通孔２０に流体室１９内の燃料がスムーズに導入され、この流体が傾斜部分２０ｂを通過してアーマチャ１５外へと流出される。上記のような連通孔２０へのスムーズな燃料の導入によって連通孔２０を通過する流体の勢いが増すため、アーマチャ１５（傾斜部分２０ｂ）からの燃料の流出によって同アーマチャ１５に働く回転方向への力を高めることができる。
【００５３】
（４）連通孔２０については、アーマチャ１５の中心軸線Ｌ周りに等間隔をおいて同形状のものが複数設けられているため、アーマチャ１５の重心を同アーマチャ１５の中心軸線Ｌ上に位置させることができる。そのため、アーマチャ１５をその軸線Ｌ周りに回転させ易くし、上記傾斜部分２０ｂからの燃料流出によるアーマチャ１５の回転を、より小さい力で実現することができる。また、アーマチャ１５に回転方向への力を付与するための傾斜部分２０ｂからの燃料流出が複数箇所から行われるため、上記回転方向への力が大きくなってアーマチャ１５を回転させ易くなる。
【００５４】
（５）ディーゼルエンジン１の運転中には、調量弁９で燃料通路８の燃料流量を調量するためにアーマチャ１５を軸線方向に摺動させる際、アーマチャ１５が中心軸線Ｌ周りに回転しない移動量及び移動速度をもって当該摺動が行われるよう、電磁ソレノイド１７の電流量が所定範囲Ａ内で制御される。一方、ディーゼルエンジン１を停止開始すべくイグニッションスイッチ１１がオフにされたときには、アーマチャ１５を流体室１９側への摺動によって中心軸線Ｌ周りに回転させる強制回転制御が実行される。この強制回転制御では、上記所定範囲Ａの上限値と下限値との差よりも大きい変化量Ｂだけ、電磁ソレノイド１７の電流量が低下させられるため、それに伴うアーマチャ１５の流体室１９側への摺動によって同アーマチャ１５を的確に中心軸線Ｌ周りに回転させることができる。従って、アーマチャ１５を中心軸線Ｌ周りに強制的に回転させることは、運転者によってイグニッションスイッチ１１がオフされたときに限られるようになる。仮に、エンジン運転時であって調量弁９による燃料流量の調量が行われているとき、アーマチャ１５を中心軸線Ｌ周りに回転させたとすると、アーマチャ１５は軸線方向への移動に加えて回転も同時に行うことになる。そのため、当該回転に伴う摩擦がアーマチャ１５の軸線方向への移動制御に悪影響を及ぼすおそれがある。しかし、上記のように調量弁９による燃料流量の調量が行われないエンジン停止開始時に強制回転制御の実行を限ることで、上述した悪影響を回避することができる。
【００５５】
なお、上記実施形態は、例えば以下のように変更することもできる。
・図６に示されるように、連通孔２０の平行部分２０ａを流体室１８側に開口させ、この連通孔２０において平行部分２０ａよりも流体室１９側を傾斜部分２０ｂとしてもよい。この場合、上記実施形態とは逆にアーマチャ１５を流体室１８側に摺動させるとき、流体室１８内の燃料が連通孔２０の平行部分２０ａに導入され、この燃料が傾斜部分２０ｂから流出されることとなる。従って、強制回転制御については、図７に示されるように、イグニッションスイッチ１１がオフにされたとき、まず電磁ソレノイド１７の電流量が一時的に所定範囲Ａを越えて小とされ、アーマチャ１５が流体室１９側に摺動させられる。その後、電流量が変化量Ｂをもって所定範囲Ａの上限値を越えて大とされ、アーマチャ１５が流体室１８側に摺動させられる。このアーマチャ１５の摺動により、連通孔２０を通過する燃料が傾斜部分２０ｂからアーマチャ１５外に流出し、アーマチャ１５が中心軸線Ｌ周りに回転するようになる。
【００５６】
・エンジン停止開始すべくイグニッションスイッチ１１がオフされたとき（アーマチャ１５の駆動終了時）に強制回転制御を実行する代わりに、エンジン始動開始すべくイグニッションスイッチ１１がオンされたとき（アーマチャ１５の駆動開始時）に強制回転制御を実行してもよい。この場合、強制回転制御の実行が調量弁９による燃料流量の調量が行われないエンジン始動開始時に限られるため、上記（４）に示されるような悪影響を回避することができる。なお、この場合の強制回転制御の具体的な実行手順については以下に示すようなものになる。
【００５７】
アーマチャ１５の連通孔２０を図２に示すように形成したとすると、イグニッションスイッチ１１がオンとされたとき、図８に示されるように電磁ソレノイド１７の電流量が例えば一時的に所定範囲Ａを越えて大とされ、その後に変化量Ｂをもって所定範囲Ａの下限値を越えて小とされる。この電流量の増減に基づきアーマチャ１５が流体室１９側に摺動するとき、同アーマチャ１５が中心軸線Ｌ周りに回転するようになる。
【００５８】
また、アーマチャ１５の連通孔２０を図６に示すように形成したとすると、イグニッションスイッチ１１がオンとされたとき、図９に示されるように電磁ソレノイド１７の電流量が「０」から変化量Ｂ以上の変化量で上昇させられることによって所定範囲Ａの上限値を越えて大とされる。この電流量の増大に基づきアーマチャ１５が流体室１８側に摺動するとき、同アーマチャ１５が中心軸線Ｌ周りに回転するようになる。
【００５９】
これらのように強制回転制御を実行した後、電流値は要求される燃料通路８の燃料流量に応じて所定範囲Ａ内で変更されるようになる。
・強制回転制御をイグニッションスイッチ１１がオンにされたときとオフにされたときとの両方で実行してもよい。
【００６０】
・アーマチャ１５の流体室１９側への摺動時に傾斜部分２０ｂからの流出が、アーマチャ１５の中心軸線Ｌの側方で同軸線Ｌと傾斜して行われるようにすることを前提として、連通孔２０の形状を適宜変更することも可能である。例えば図１０に示されるように、連通孔２０の流体室１８側の端部２３をアーマチャ１５の単面付近で中心軸線Ｌに対し９０°屈曲させ、その端部を上記アーマチャ１５の単面で開口させる開口部２３ａを形成してもよい。この場合も、開口部２３ａから流体室１８への燃料の流出が、アーマチャ１５の中心軸線Ｌに対し傾斜するように行われる。そして、このように燃料を流出させる際には、図１１に大きい矢印で示される燃料流出方向とは反対方向に働く反力Ｆが連通孔２０の端部２３の内壁に作用する。この反力Ｆの径方向成分Ｆｒがアーマチャ１５に対しその軸線Ｌを中心とする回転方向への力として働き、アーマチャ１５がその中心軸線Ｌ周りに回転するようになる。
【００６１】
・連通孔２０の数を適宜変更してもよい。
・各連通孔２０について、必ずしも同形状である必要はなく、また中心軸線Ｌ周りに等間隔毎に設けられている必要もない。なお、この場合には、アーマチャ１５の重心が中心軸線Ｌ上に位置するように各連通孔２０の形状及び位置を設定することが好ましい。
【００６２】
・ディーゼルエンジン１の燃料供給系に設けられる調量弁９に本発明を適用したが、これに代えてガソリンエンジンの燃料供給系に設けられる調量弁に適用してもよい。
【００６３】
・調量弁９以外の電磁弁に本発明を適用してもよい。また、電磁弁以外にもアーマチャを電磁力で移動させることで作動するアクチュエータを備えるものであれば、それに本発明を適用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用される調量弁を備えるディーゼルエンジンの燃料供給系を示す概略図。
【図２】調量弁の内部構造を示す断面図。
【図３】調量弁に用いられるアーマチャを示す正面図。
【図４】アーマチャに形成された連通孔を燃料が通過するとき、アーマチャに働く力について説明するための説明図。
【図５】ディーゼルエンジンを停止させるとき、調量弁における電磁ソレノイドの電流量をどのように変化させるかを示すタイムチャート。
【図６】連通孔の形状の他の例を示す調量弁におけるアクチュエータ部分の断面図。
【図７】ディーゼルエンジンを停止させるとき、調量弁における電磁ソレノイドの電流量をどのように変化させるかを示すタイムチャート。
【図８】ディーゼルエンジンを始動させるとき、調量弁における電磁ソレノイドの電流量をどのように変化させるかを示すタイムチャート。
【図９】ディーゼルエンジンを始動させるとき、調量弁における電磁ソレノイドの電流量をどのように変化させるかを示すタイムチャート。
【図１０】連通孔の形状の他の例を示す調量弁におけるアクチュエータ部分の断面図。
【図１１】上記連通孔を燃料が通過するとき、アーマチャに働く力について説明するための説明図。
【図１２】調量弁におけるアクチュエータ部分の従来例を示す断面図。
【図１３】上記アクチュエータに用いられるアーマチャの断面図。
【図１４】図１３のアーマチャを矢印Ａ−Ａ方向から見た断面図。
【符号の説明】
１…ディーゼルエンジン、２…燃料タンク、３…サプライポンプ、４…コモンレール、５…燃料噴射弁、６…フィードポンプ、７…プランジャポンプ、８…燃料通路、９…調量弁、１０…電子制御装置（制御手段）、１１…イグニッションスイッチ、１２…弁体、１３…アクチュエータ、１４…ハウジング、１５…アーマチャ、１６…軸、１７…電磁ソレノイド、１８，１９…流体室、２０…連通孔、２０ａ…平行部分、２０ｂ…傾斜部分（一端部）、２１…バネ、２２…孔、２３…端部。
Claims (3)
- 流体で満たされたハウジング内に摺動可能に設けられ、同ハウジング内を二つの流体室に区画するとともに、これら流体室を連通する連通孔が形成されたアーマチャに対し、電磁ソレノイドへの通電によって生じる電磁力を作用させて、前記アーマチャを前記ハウジング内で摺動させるアーマチャの駆動装置において、
前記アーマチャの摺動時に前記連通孔を通過する流体の同アーマチャからの流出が前記アーマチャの中心軸線の側方で同軸線に対し傾斜して行われるよう、前記連通孔が形成され、
前記アーマチャの駆動開始時または駆動終了時に前記電磁ソレノイドの電流量を変化させて前記アーマチャを摺動させ、前記流体の流出に基づき前記アーマチャに対しその軸線を中心とする回転方向に同アーマチャを回転させることの可能な力を付与するとともに、前記アーマチャの駆動開始時または駆動終了時における前記電流量の変化を前記アーマチャの駆動開始時から駆動終了時までの間における電流量の制御範囲の上限値と下限値との差よりも大きくする制御手段を備える
ことを特徴とするアーマチャの駆動装置。 - 請求項１に記載のアーマチャの駆動装置において、
前記アーマチャは、内燃機関の燃料供給系に設けられる調量弁に用いられるものであって、
前記制御手段は、機関運転時には前記電磁ソレノイドの電流量を前記制御範囲内で制御するとともに、機関始動開始時または機関停止開始時に生じる前記電磁ソレノイドの電流量の変化を前記制御範囲の上限値と下限値との差よりも大きくする
ことを特徴とするアーマチャの駆動装置。 - 流体で満たされたハウジング内に摺動可能に設けられ、同ハウジング内を二つの流体室に区画するとともに、これら流体室を連通する連通孔が形成されたアーマチャに対し、電磁ソレノイドへの通電によって生じる電磁力を作用させて、前記アーマチャを前記ハウジング内で摺動させるアーマチャの駆動装置において、
前記アーマチャの摺動時に前記連通孔を通過する流体の同アーマチャからの流出が前記アーマチャの中心軸線の側方で同軸線に対し傾斜して行われるよう、前記連通孔が形成され、
前記アーマチャの駆動開始時または駆動終了時に前記電磁ソレノイドの電流量を変化させて前記アーマチャを摺動させ、前記流体の流出に基づき前記アーマチャに対しその軸線を中心とする回転方向に同アーマチャを回転させることの可能な力を付与するとともに、前記アーマチャの駆動開始時と駆動終了時との間においては、前記流体が前記連通孔から前記流体室に流出する際のこれにともなう反力の成分である前記アーマチャの径方向の成分について、これが前記アーマチャを回転させる値に達しない所定範囲内で前記電磁ソレノイドの電流量を変化させる制御手段を備える
ことを特徴とするアーマチャの駆動装置。
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