JP4149852B2 - 燃料噴射弁 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はエンジンに供給する燃料を電子式制御装置から送られてくる電気信号により制御して吸気管に噴射する燃料噴射弁に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
エンジンの運転状態に応じて電子式制御装置が出力する電気信号の通電時に電磁力による開き動作を弁体に行なわせ、非通電時に戻しばねによる閉じ動作を弁体に行なわせることをきわめて短かい時間で繰返すことによって燃料を継続的に噴射する燃料噴射弁においては、電気信号に弁体が鋭敏に応答すること、長時間に亘って所定の開閉動作を正確に且つ安定して行なうことが必要である。
【０００３】
応答性については、戻しばねを例えば実開昭５５−１８００６６号公報に記載されているような固定鉄心と可動鉄心との間に装入したコイルばねとしたものに比べて、例えば特開平９−７９１０７号公報に記載されているような周縁部を固定し中心部に可動鉄心と弁体とを固着した円板状の板ばねとしたものの方が有利である。 これは、可動鉄心および弁体が摺動部分をもたずに浮遊状態で往復動することによるものである。
【０００４】
図２は円板状の板ばねを戻しばねに用いた燃料噴射弁の一例を示す縦断面図であって、外ケース５１に内装したコイルケース５３の中心に固定鉄心５４が貫通状態で配備されているとともに、固定鉄心５４の先端面と向かい合った可動鉄心５５および弁座５６と向かい合った弁体５７が戻しばね５８の中心部に固着されている。 コイル５２に通電すると外ケース５１→スペーサプレート５９→可動鉄心５５→固定鉄心５４→外ケース５１からなる磁気回路が形成され、可動鉄心５５が固定鉄心５４に吸引されて弁体５７が弁座５８から離れることによって燃料が噴射口６０から噴射される。
【０００５】
前記の燃料噴射弁において、固定鉄心５４は図２に示されているように外ケース５１の基端外方部分に設けてあるねじ孔６１に基端部を螺装することによって保持されるか、または前記特開平９−７９１０７号公報の図面に示されているように外ケース５１、コイルケース５３に基端部分を嵌込んでＯリングなどで保持されて可動鉄心５５と同一の中心線上に配備される。 しかしながら、ねじや嵌め込み部分に僅かな傾きがあると、固定鉄心５４は中心線に対し傾いてコイルケース５３を貫通し、その先端面である吸引面５４Ａとこれに向かい合った可動鉄心５５の吸着面５５Ａとが非平行となり、コイル５２に通電したとき吸着面５５Ａは吸引面５４Ａに片当たりする。 この片当たりによって吸引面５４Ａ、吸着面５５Ａが偏摩耗すると、弁体５７の開弁ストロークが変化して燃料噴射量を変化させる。また、吸着面５５Ａが吸引面５４Ａに全面で吸着しようとすると、可動鉄心５５が傾いてスペーサプレート５９に接触し作動不良となったり、戻しばね５８に偏荷重が作用して早期劣化や破損の原因となる、という問題を生じ、長期間に亘って所定の開閉動作を正確に且つ安定して行なわせる、という要求に応じられなくなる。
【０００６】
その対策として、ねじ部分や嵌め込み保持部材を長くして傾きが全体として相殺されるようにすることが考えられるが、外ケース５１や固定鉄心５４が長大化して燃料噴射弁全体を大形化、大重量化するばかりか、そのためにエンジンなどの振動の影響を受けやすくなって吸気管への取り付け個所が緩む心配を生じる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は戻しばねを板ばねとした燃料噴射弁が第一の要求である応答性にすぐれている反面、所定の開閉動作を長期間正確に且つ安定して行なわせるという第二の要求に対応できないことがある、という前記の課題を解決するためになされたものであって、全体を大形化、大重量化することなく、第一、第二の要求を完全に満足させることができる燃料噴射弁を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は外ケースに内装したコイルケースの中心に基端部を外ケースに保持させた固定鉄心が貫通配備されているとともに、固定鉄心と同一の中心線上に配置されてその先端面と向かい合った可動鉄心および弁座と向かい合った弁体が板ばねからなる戻しばねの中心部に固着されており、コイルへの通電・非通電に対応して可動鉄心と弁体とが浮遊状態で往復動し燃料を断続的に噴射する燃料噴射弁について、次のようにすることによって前記課題を解決した。
【０００９】
即ち、固定鉄心について先端面に薄板状の緩衝層を有し先端部の外側周面に形成した環状凹部に前記固定鉄心と同一外径である硬質の円筒体からなる当り部材を前記緩衝層の表面より先端面を少し引込ませて装着して前記可動鉄心が前記固定鉄心に吸引されたとき、前記緩衝層を弾性変形範囲内の圧縮に制限するとともに、前記中心線を中心とする嵌込み孔を有する硬質非磁性材料製の保持部材が前記コイルケースとスペーサプレートとの間の空間を利用してスペーサプレート１５に固定されてコイルケースの先端前方に設置されており、前記固定鉄心が前記当り部材を前記嵌込み孔に密に嵌込んで前記中心線に同心に保持されているものとした。
【００１０】
このようにした本発明によると、基端部をねじ込みまたは嵌込みによって外ケースに保持させた固定鉄心が先端部を保持部材の嵌込み孔に密に嵌込んで同心に保持されるため、基端部の取り付けによって生じた傾きが矯正され、固定鉄心の吸引面と可動鉄心の吸着面とが平行となることにより、すぐれた応答性と長期間に亘る正確且つ安定した開閉動作とを両立させることが容易に可能となる。
【００１１】
また、前記における緩衝層と当り部材とをいずれも非磁性材料製とすると、コイルへの通電が非通電となったときの開弁動作応答性が向上し、加えて当り部材と保持部材とがいずれも非磁性材料製であることによって磁気特性が向上することと相俟って、応答性に一段とすぐれたものとすることができる。更に、当り部材を緩衝層の圧縮が弾性変形範囲内に制限されるものとすると、固定鉄心と可動鉄心とが同一の中心線上に配置されていることと相俟って緩衝層の圧縮量変化や偏摩耗をなくし、長期間に亘って正確且つ安定した開閉動作を行なわせるという目的を更に確実に達成させることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１を参照して本発明の実施の形態を説明すると、外ケース１は円筒形のケース本体２の基端にエンドカバー３を一体に有するとともに保持ナット４をエンドカバー３の中心に装備している。また、コイル６を保持したコイルケース７が基端に突設した筒壁７Ａを保持ナット４に嵌装し先端のフランジ７Ｂに装着したＯリング８をケース本体２に内接させることによって外ケース１に同心に内装されている。
【００１３】
更に、固定鉄心１０が基端部外側周面に設けた雄ねじ１１を保持ナット４のねじ孔５に螺装することによって外ケース１に保持され、この固定鉄心１０はコイルケース７の筒壁７Ａに連続する中心孔９をＯリング１２に保持されて貫通し、先端部をコイルケース７の先端前方に突出させている。
【００１４】
一方、外ケース１の先端にはフランジ７Ｂに重ねたスペーサプレート１５、円板状の板ばねからなる戻しばね１７の外側周縁部を挟み込んでスペーサプレート１５に重ねた弁座ホルダ１８が配置されており、これらはケース本体２を曲げ成形した折込み部２Ａによって外ケース１に固定されている。 弁座ホルダ１８は中心に弁座１９を嵌込み固定して保持しているとともに噴射口２０を有し、また戻しばね１７と弁座ホルダ１８とに挟まれた空間である弁室２２に燃料を導入する燃料通口２１を弁座１９の外側方に有している。
【００１５】
戻しばね１７の中心には可動鉄心２３と弁体２４とが互いに反対方向を向き且つ戻しばね１７を挟み込んで固着されている。可動鉄心２３はスペーサプレート１５の中心孔１６に緩く嵌込まれており、固定鉄心１０の先端面である吸引面１０Ａと向かい合った面は吸着面２３Ａを形成する。そして、保持ナット４、コイルケース７、固定鉄心１０、可動鉄心２３、弁体２４および弁座１９は同一の中心線Ｎ−Ｎ上に配置されている。
【００１６】
本実施の形態では、固定鉄心１０の吸引面１０Ａに衝突音低減および開放電圧確保のための非磁性で弾性ある材料、例えばゴムで作られた薄板状の緩衝層２５が積層されているとともに、この緩衝層２５を囲んで円筒体からなる当り部材２６が固定鉄心１０の先端部外側周面に装着されている。 当り部材２６の先端面は緩衝層２５の表面よりも少し引込んでおり、この当り部材２６は可動鉄心２３が固定鉄心１０に吸引されたとき緩衝層２５を弾性変形範囲内で圧縮した段階で停止させ、過度の圧縮の繰り返しによる緩衝層２５の早期劣化を防止するようになっている。
【００１７】
スペーサプレート１５のコイルケース７と向かい合った面には、中心孔１６の開口端を囲んだ環状の保持部材２７が環状凹凸の嵌合わせによって固定設置されている。この保持部材２７の中空孔である嵌込み孔２８は中心線Ｎ−Ｎと同心とされており、コイルケース７の先端から突出している固定鉄心１０の先端部は当り部材２６を嵌込み孔２８に密に嵌込むことによって嵌込み孔２８と同心とされている。
【００１８】
当り部材２６は磁性材料で作ることも可能であるが、本実施の形態では当り部材２６および保持部材２７をともに硬質の非磁性材料、例えば高硬質の合成樹脂またはステンレス鋼から選ばれたＳＵＳ３０４にチッ化処理を施したもので作ったものとした。
【００１９】
このような構成とした本実施の形態において、コイル６の非通電時に戻しばね１７のばね力で弁体２４の当り面２４Ａが弁座１９のシート面１９Ａに密着して弁座２２と弁通路１９Ａとを遮断するとともに、可動鉄心２３が固定鉄心１０から離れている。コイル６に通電すると当り部材２６および保持部材２７が非磁性材料製であることによって、外ケース１→スペーサプレート１５→可動鉄心２３→固定鉄心１０→外ケース１の磁気回路が形成され、可動鉄心２３が固定鉄心１０に吸引されて弁体２４が弁座１９から離れることによって、弁室２２の燃料が弁通路１９Ａを通り噴射口２０から噴射される。
【００２０】
ここで、固定鉄心１０の基端部を保持ナット４とのねじ嵌合によって外ケース１に保持させた本実施の形態において、雄ねじ１１やねじ孔５のねじに僅かな傾きがあると固定鉄心１０は中心線Ｎ−Ｎに対し傾いた状態となり、この傾きはＯリング１２で補正することができないが、保持部材２７の中心線Ｎ−Ｎと同心の嵌込み孔２８に先端部が密に嵌込まれることによって傾きが強制的に矯正され、固定鉄心１０は中心線Ｎ−Ｎと同心に保持されているものとなる。
【００２１】
このため、固定鉄心１０の吸引面１０Ａと可動鉄心２３の吸着面２３Ａとが互いに平行となって、コイル６への通電時に吸着面２３Ａは緩衝層２５を均等に圧縮して当り部材２６の先端面の全面に密着して停止する。この開弁動作において、当り部材２６と保持部材２７が非磁性であることによって磁気漏れが少なく、前記の磁気回路が高磁束密度で形成され開弁動作を応答よく開始するとともに、弁体２４の開弁ストロークを常に一定のものとすることができる。尚、当り部材２６は固定鉄心１０の外側周面に設けたので、可動鉄心２３を大きな直径上で安定よく密着させ弁体２４の開度を常に一定とすることができるばかりか、薄肉としても可動鉄心２３の当り面積が大きく、衝突荷重を軽減して当り個所の破損を防止することができる。
【００２２】
コイル６への通電が非通電となったとき、吸引面１０Ａと吸着面２３Ａとの間に非磁性の緩衝層２５と当り部材２６が挟まれて開放電圧を確保していることによって開弁動作を応答よく開始し、このことと開弁ストロークが一定であることとが相俟って、常に正確に所定量の燃料を噴射させることができる。
【００２３】
尚、本実施の形態では保持部材２７をコイルケース７とスペーサプレート１５との間の空間を利用してスペーサプレート１５に固定設定しており、加えて当り部材２６は固定鉄心１０の先端部外側周面に装着しているので、噴射弁全体を大形化、大重量化することなく固定鉄心１０を中心線Ｎ−Ｎと同心に設置し、すぐれた応答性をもたせて適確な開閉動作を行わせることができる。
【００２４】
【発明の効果】
以上のように、本発明によると全体を大形化、大重量化することなく電気信号に対する弁体の応答性がすぐれたものとすることと、所定の開閉動作を長期間正確に且つ安定して行なえるものとすることとを両立させ、常に正確な所定量の燃料を噴射させることができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す縦断面図。
【図２】従来例を示す縦断面図。
【符号の説明】
１ 外ケース、 ６ コイル、 ７ コイルケース、 １０ 固定鉄心、 １５スペーサプレート、 １７ 戻しばね、 １９ 弁座、 ２３ 可動鉄心、 ２４ 弁体、 ２５ 緩衝層、 ２６ 当り部材、 ２７ 保持部材

Claims (2)

1. 外ケースに内装したコイルケースの中心に基端部を前記外ケースに保持させた固定鉄心が貫通配備されているとともに、前記固定鉄心と同一の中心線上に配置されてその先端面と向かい合った可動鉄心および弁座と向かい合った弁体が板ばねからなる戻しばねの中心部に固着されており、コイルへの通電・非通電に対応して前記可動鉄心と弁体とが浮遊状態で往復動し燃料を断続的に噴射する燃料噴射弁において、前記固定鉄心は先端面に薄板状の緩衝層を有し先端部の外側周面に形成した環状凹部に前記固定鉄心と同一外径である硬質の円筒体からなる当り部材を前記緩衝層の表面より先端面を少し引込ませて装着して前記可動鉄心が前記固定鉄心に吸引されたとき、前記緩衝層を弾性変形範囲内の圧縮に制限するとともに、前記中心線を中心とする嵌込み孔を有する硬質非磁性材料製の保持部材が前記コイルケースとスペーサプレートとの間の空間を利用してスペーサプレート１５に固定されてコイルケースの先端前方に設置されており、前記固定鉄心が前記当り部材を前記嵌込み孔に密に嵌込んで前記中心線に同心に保持されている、
   ことを特徴とする燃料噴射弁。
2. 前記緩衝層と当り部材とはいずれも非磁性材料で作られている請求項１に記載した燃料噴射弁。

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