JP4285883B2 - 電磁弁およびそれを用いた燃料供給装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電磁弁およびそれを用いた燃料供給装置に関するもので、特に高圧燃料制御用に好適である。
【０００２】
【従来の技術】
電磁弁を燃料供給装置に固定するのに、リテーニングナットを用いてねじ締結するものが知られている（特開平１０−２５２６０３号公報）。特開平１０−２５２６０３号公報によれば、図１０に示すように、電磁弁５２０を閉弁することで燃料圧送を開始する燃料供給装置であって、この電磁弁５２０をリテーニングナット５３０を用いて燃料供給装置にねじ締め締結する。このねじ締めにより生じる軸力が、燃料加圧室５１６をプランジャ５５３が往復動することで加圧される燃料加圧力に抗するとともに気密にする構造としている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来構造では、上述の軸力による気密は、具体的には、燃料加圧室５１６の高圧燃料が、燃料タンクから吸い上げられ溜められる燃料溜室５１４に漏れないように、電磁弁５２０の端部であるバルブボディ５２４と燃料供給装置のシリンダ５１１とがストッパプレート５２６を介して、上述の軸力が加えられて面接触することで気密が保持されている。
【０００４】
また、このストッパプレート５２６は、電磁弁５２０の弁体５２５の開弁時のリフト量を規制することで、弁体５２５に所定の付勢力を与えている。これにより、プランジャ５５３の上昇によって燃料加圧室５１６に動圧が発生したとき、動圧により開弁している弁体５２５が弁座５２４ａに着座して閉塞してしまう現象（以下、自閉と呼ぶ）が防止される。
【０００５】
さらに、このストッパプレート５２６は、吸入工程では、燃料溜室５１４の燃料をプランジャ５５３の下方移動により吸入するため、このストッパプレート５２６を貫通する複数の貫通孔５２６ａを有する。
【０００６】
このため、上述のような機能を有するストッパプレート５２６の回りは構造が複雑となるので、燃料供給装置の燃料流量を大流量化したい場合は、ストッパプレート５２６の貫通孔５２６ａを大きくすることは困難であり、より多くの貫通孔５２６ａを開けて吸入燃料の通路面積を大きくする必要がある。これにより、貫通孔５２６ａの加工コストが上昇してしまう。また、例え貫通孔５２６ａを増やしたとしても、ストッパプレート５２６の強度を確保するために、ストッパプレート５２６にある程度の肉厚と、貫通孔５２６ａ同士の間隔が必要とされるので、ストッパプレート５２６の体格が大きくなってしまう。これに伴い、確保した貫通孔５２６ａを塞がぬように、例えばバルブボディ５２４を径方向に拡大する必要が生じるので、ストッパプレート５２４の回りを形成する電磁弁、および燃料供給装置の体格が大きくなる可能性がある。
【０００７】
さらに、燃料流量を大流量化すると、プランジャ５５３の上昇によって生じる動圧も上昇するので、動圧により開弁している弁体５２５が自閉しないようにしつつ、閉弁時の応答性を確保することが必要となる。
【０００８】
また、近年、車両居住性向上の観点からエンジンルーム内を高密度化して、車両居住空間拡大の要求が高まっており、電磁弁を用いた燃料供給装置は従来に増して、小型化が可能な構造が望まれている。
【０００９】
本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、その第１の目的は、体格を大きくすることなく燃料流量を増大できるとともに、安価な構造の電磁弁およびそれを用いた燃料供給装置を提供することにある。
【００１０】
第２の目的は、燃料流量を増大できるとともに、非通電時の自閉を防止しつつ、閉弁応答性能を向上できる電磁弁およびそれを用いた燃料供給装置を提供することにある。
【００１１】
第３の目的は、簡素な構成で、小型化に適した構成の電磁弁およびそれを用いた燃料供給装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１によると、付勢スプリングの付勢力に抗して弁体を開弁方向へ移動する距離を規制するストッパプレートであって、バルブボディを構成する弁座保持部とガイド部に外周が挟み込まれることにより該バルブボディと一体化された状態で該バルブボディの収容部に収容されるストッパプレートにおいて、その外周に切欠部を設けることで、燃料吸入時に、燃料入口孔から吸い込む燃料を導出する燃料通路として機能させることが可能である。例えば、プランジャの下方移動により燃料を吸入する場合、燃料入口孔から吸い込んだ燃料は、切欠部を流れてプランジャ側へ導出できる。このため、ストッパプレートは、開弁時に弁体と当接する範囲より外周側において燃料通路を形成する切欠部を設けることができるので、燃料流量の大流量化に対応可能である。
【００１３】
なお、ストッパプレートに多数の貫通孔等を設けて吸入燃料量を拡大する従来構成に比べて、外周に単に切欠部を設けるという簡素な形状を採用するので、ストッパプレートを例えばプレス加工で形成する場合、安価に製造できる。
【００１４】
本発明の請求項２によると、ストッパプレートの外周に設ける切欠部は、円環の一部となる形状とするので、ストッパプレートが開弁時に弁体と当接する範囲より外周側にある外周部に対して、円環の一部となる切欠部を環状に配置できる。このため、複数の切欠部を設けて吸入通路面積を確保したい場合、切欠部間の幅をストッパプレートの強度を確保する程度に設定すれば、吸入燃料通路面積がより拡大できる
本発明の請求項３によると、弁体とストッパプレートとが当接する当接面を円環状の形状とするので、円状に比べて、弁体とストッパプレートとの密着面積を小さくできる。このため、弁体がストッパプレートに密着してしまうことで生じる、閉弁応答性の低下、或いは応答時間のばらつきを防止できる。
【００１５】
さらに、弁体がストッパプレートと当接している非通電状態の後、通電を開始して弁体が閉弁方向に移動を開始するとき、連続した当接面を採用した構成においては当接面の内部空間にある燃料が閉塞されるので、当接面の外部空間（例えば、燃料加圧室）にある燃料がプランジャ等により加圧される場合、外部空間の燃料圧力の上昇が、内部空間にある燃料に瞬時に伝播されない。この対策として、請求項３および請求項４によれば、ストッパプレートまたは弁体には径方向に凹状のスリットを設けるので、当接面の一部を不連続とすることができる。このため、凹状のスリットは、当接面の内部の燃料が外部の燃料から閉塞されるのを防止する。このため、電磁コイルに通電して弁体が閉弁方向に移動を開始すると、瞬時に当接面の内部の燃料にも燃料加圧力が伝播するので、ストッパプレートに対向する弁体の端部の全面積に、瞬時に燃料加圧力を加えることが可能となる。このため、電磁コイルの吸引力と共に、燃料加圧力が閉弁方向に加わり、閉弁応答性を向上させることができる。
【００１６】
なお、ストッパプレートの切欠部が周方向に開口する範囲内に、凹状のスリットの位置を配置すれば、燃料通路である切欠部の近傍から素早く当接面の内部に燃料圧力を伝播できる。
【００１７】
しかも、燃料供給装置に対向するストッパプレートの面とは反対面にスリットを径方向に設けるので、プランジャが軸方向に上昇することで発生する動圧の影響を直接受けることはない。これにより、非通電時に開弁している弁体の自閉が防止される。
【００１８】
本発明の請求項５によると、当接面を形成する弁体の端部、または弁体に対向するストッパプレートの端面部の中央に凹部を設けることで、当接面は円環状に形成されることができる。
【００１９】
本発明の請求項６によると、固定子鉄心は、電磁弁を用いる装置にボルト等で螺合する案内孔を有する第１の支持部材を備えるので、燃料加圧力に抗して燃料気密にする場合、従来のような電磁弁の外周部に設けたねじ或いはリテーニングナット等により生じた軸力を電磁弁の下部底面部に加えて面接触により油密をする手段を用いなくとも、燃料加圧力に抗して燃料気密にできる。
【００２０】
本発明の請求項７によると、第１の支持部材を固定する前記第２の支持部材の側壁が、第１の軸線を形成する案内孔間と異なる案内孔間で形成される第２の軸線に配置されることで、側壁は、変形を防止するリブとして、第１の支持部材の剛性を補強できる。
【００２１】
本発明の請求項８によると、第２の支持部材は略円筒状であって、周面の一部を径方向に切欠いた開口部を有するので、電磁弁を小型化したい場合、電磁コイルに通電するためのコネクタを開口部から径方向に突き出すように配置すれば、車両上の作業性に係るコネクタの大きさ、形状を制限することなく設定可能となる。このため、車両上での作業性と電磁弁の小型化とが両立可能な構成が提供できる。
【００２２】
本発明の請求項９によると、固定子鉄心に挟み込まれて収容される電磁コイルには、第１の支持部材または第２の支持部材に当接する端部に突起を設けるようにすることで、電磁コイルに加わる圧縮力等の外力に対して突起が先に変形して吸収するので、突起以外の電磁コイルに直接外力が加わらないようにできる。このため、電磁弁を小型化したい場合、電磁コイルの機能に影響がない程度に第１の支持部材または第２の支持部材の剛性を設定すれば、第１の支持部材と第２の支持部材から形成される固定子鉄心の体格を小さくすることが可能である。
【００２３】
燃料供給装置と電磁弁を固定する構造において、従来のような電磁弁の外周に設けたねじ部、或いはリテーニングナットにより電磁弁を固定する構成では、燃料供給装置の吸入通路を電磁弁の燃料入口孔より上方に配置したい場合、吸入通路と燃料入口孔とを連絡する燃料通路が複雑となるので、電磁弁およびそれを用いた燃料供給装置の体格、特にねじ部またはリテーニングナットを避けるために電磁弁の高さが高くなり、軸方向の体格が大きくなってしまう。
【００２４】
これに対して請求項１０に記載の本構成によれば、螺合する複数の案内孔を有する第１の支持部材と第２の支持部材とで形成される固定子鉄心の組立構造において、第１の支持部材に固定する第２の支持部材の壁面を所定の案内孔間を結ぶ軸線に配置する等の手段を用いて、燃料加圧力等の外力に対して第１の支持部材が変形を低減できるように剛性を向上できる。さらに、電磁弁を小型化したい場合、第２の支持部材に電磁コイルに通電するためのコネクタを径方向に配置すれば、車両上の作業性に係るコネクタの大きさ、形状が制約されないので、燃料加圧力に抗して燃料気密ができつつ、車両上の作業性と小型化が両立可能とすることもできる。
【００２５】
しかも、螺合するねじ締結部材は案内孔の近傍周りにあるだけで、従来のように、リテーニングナット等が電磁弁の外周を覆おうようなことはない。このため、体格が軸方向に大型化することなく、燃料供給装置の吸入通路が電磁弁の燃料入口孔より軸方向上方に配置する位置関係が達成できる。これにより、燃料、例えばガソリンがベーパ状態の場合、電磁弁の燃料入口孔が吸入通路より低い位置にあるので、燃料入口孔の下流にある高圧燃料発生筒部にベーパ状態の気泡等が流入することを防止できる。
【００２６】
また、電磁弁の燃料入口孔から吸い込んだ低圧燃料を下流側の高圧燃料発生筒部に導出する電磁弁の導出通路として、ストッパプレートの切欠部を機能させるので、燃料供給装置の燃料流量の大流量化が可能であり、しかもストッパプレートは簡素な形状で、製造コストを低減できる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の電磁弁及びそれを用いた燃料供給装置に具体化した実施形態を図面に従って説明する。
【００２８】
（電磁弁の第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態の電磁弁の構造を示す軸方向断面図である。図１に示すように、電磁弁１は、電磁コイル１０、固定子鉄心２０、可動子３０、弁体４０、弁座部材（以下、バルブボディと呼ぶ）５０等を含んで構成されている。
【００２９】
電磁コイル１０は、スプール１１と、巻線１２と、コイルカバー１３とを備えている。樹脂製のスプール１１は巻線１２を巻装され、さらにこれらスプール１１および巻線１２を樹脂製のコイルカバー１３により２次成形する。このとき、樹脂製のコネクタ１４は、コイルカバー１３に一体的に成形される。このコネクタ１４には、電磁コイル１０に通電するため、巻線１２の端部と電気的に接続するターミナル１５が設けられている。
【００３０】
なお、スプール１１は、巻線１２を収容するよう、断面が凹状の形状であり、外周側に図１に示すような円環状の突起１１ｐを備えていることが望ましい。円環状突起１１ｐは、上述の２次成形をするとき、円環状突起１１ｐが融けることで樹脂同士の密着性を増すことができるので、巻線を収容するスプールの気密性を向上できる。また、後述の固定子鉄心２０を形成する第１の支持部材２１と第２の支持部材２５との間に挟み込まれて固定されるとき、挟み込まれることで生じる圧縮力等が直接作用して電磁コイル１０の機能を損傷しないように、図１に示すような複数の突起１３ａが電磁コイル１０に設けられていることが望ましい。これにより、電磁コイル１０に加わる圧縮力等の外力に対して突起１３ａが先に変形して吸収するので、突起１３ａ以外の電磁コイル１０の部分に直接外力が加わらないようにできる。
【００３１】
また、固定子鉄心２０は、第１の支持部材２１と、第２の支持部材２５とを備え、通電により吸引力を発生する電磁コイル１０を収容して、後述の可動子３０と共に磁束が流れる磁気回路を形成している。
【００３２】
第１の支持部材（以下、フランジ部と呼ぶ）２１は、磁性材のフランジ２２と、非磁性材の中間部材２３と、磁性材の吸引部材２４とで構成されている。フランジ２２は、中央が中空の略平板状であって、本発明の電磁弁１を例えば燃料供給装置に収容して固定できるように、固定用ボルト等を螺合する案内孔２９が複数設けられいる。
【００３３】
中間部材２３は、円環状であって、略円筒状の吸引部材２４とフランジ２２の中空端部２２ａと共に、溶接等により一体的に形成される。これにより、この吸引部材２４と中間部部材２３とフランジ２２との一体部（以下、収容部と呼ぶ）２８は、可動子３０を燃料気密に収容できる。
【００３４】
なお、非磁性材の中間部材２３は、可動子３０に対向する径方向位置に配置されているので、通電して磁気コイル１０に磁気を発生させると、磁束がフランジ２２、第２の支持部材２５、吸引部材２４の順で、可動子３０に流れる磁気回路が形成できる。このため、中間部材２３に磁束が流れにくくすることで、磁束が吸引部材２４から可動子３０へより多く流れるようにでき、可動子４０を吸引する吸引力を増大することができる。
【００３５】
第２の支持部材（以下、弁ハウジングと呼ぶ）２５は、有底の円筒の周面の一部を切欠いた形状であって、一端２５ａは、フランジ部２１に溶接等により固定される。なお、弁ハウジング２５の中央部には、嵌合孔２５ｂが設けられ、この嵌合孔２５ｂは、フランジ部２１の吸引部材２４を嵌合する。なお、上述の切欠くことで形成される開口部２５ｃには、電磁コイル１０に一体成形されたコネクタ部１４を径方向に突き出すようにすれば、コネクタ１４とハーネス（図示せず）との結線作業がし易いコネクタ１４の大きさ、形状を設定することが可能となる。
【００３６】
なお、この固定子鉄心２０を形成する第１の支持部材（フランジ部）２１と第２の支持部材（弁ハウジング）２５との固定は、コネクタ等の車両作業性を確保しつつ、燃料加圧力等の外力に対して変形を低減でき燃料気密性が向上するように、以下のようにするのが望ましい。以下、図１および図２に従って説明する。図２は、電磁弁１を上方からみた外観図である。まず、弁ハウジング２５は、前述した円筒の周面の一部を切欠いた形状であって、図２に示すように切欠いた開口部２５ｃが径方向に貫通した形状のようになっている。第１の開口部２５Ｃ１は、前述の通り、電磁コイル１０に一体成形されたコネクタ部１４を径方向に突き出すように配置するので、コネクタ１４とハーネス（図示せず）との結線作業がし易いコネクタの大きさ、形状を設定することが可能となる。このため、電磁弁１を小型化したい場合に、車両上でのコネクタ１４の脱着作業性を考慮したコネクタ１４の大きさ、形状を確保しつつ、電磁弁１の小型化が可能である。また、第２の開口部２５Ｃ２は、案内孔２９を螺合する固定用ボルト等の螺合部材（図示せず）と弁ハウジング２５との干渉が回避できるので、電磁弁１の径方向の小形化ができる。
【００３７】
次に、上述の弁ハウジング２５をフランジ部２１に溶接等で固定する場合、図２に示す案内孔２９中心同士の離間距離Ｌ（Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３）で形成される軸線Ｚのうちで、一番大きい離間距離をＬ１有する軸線Ｚ１に略並行となるように弁ハウジング２５を配置する。弁ハウジング２５とフランジ部２１とが一体的構造となってフランジ部２１の断面２次モーメントを増加するので、フランジ部２１の変形、特にフランジ２２の変形を低減できる。さらに、弁ハウジング２５の側壁２５ｒが、図２に示す軸線Ｚ２の近傍に配置され、一端２５ａがフランジ２２に溶接等で固定される。これにより、側壁２５ｒは、変形を防止するリブとして、フランジ２２の剛性を補強できる。
【００３８】
可動子３０は、略円筒であって、収容部２８内を軸方向に摺動自在に移動することができる。この可動子３０と吸引部材２４との間には、軸方向に、後述の弁体４０を開弁方向に付勢する付勢スプリング６０が配置され、可動子３０と吸引部材２４には、それぞれ付勢スプリング６０を保持する有底孔３０ａ、２４ａが設けられている。この付勢スプリング６０は、吸引方向とは反対の開弁方向（吸引部材２４から遠ざかる方向）に可動子３０を付勢している。これにより、非通電時には、付勢スプリング６０の付勢力により可動子３０と係合する弁体４０を開弁方向に移動させることができる。
【００３９】
なお、この電磁コイル１０と固定子鉄心２０と可動子３０は、所謂、電磁駆動部１Ｓを形成している。
【００４０】
次に、弁体４０は、前述の可動子３０に溶接等により固定され、バルブボディ５０の弁孔５１に軸方向摺動自在に保持されている。なお、弁体４０の下端には、大径部４３を備えている。
【００４１】
また、バルブボディ５０は、フランジ部２１の略円環状の凸設部２２ｂに溶接等により固定されるとともに、収容部２８の内周壁と同軸に配置されて、貫通された弁孔５１が設けられている。これにより、弁体４０は、可動子３０と一体的に移動ができる。
【００４２】
さらに、バルブボディ５０は、その外周と弁孔５１とを径方向に連通する複数の燃料入口孔５２と、弁孔５１の下端側に開口の外周を囲んで形成された弁座５３とが設けられている。この弁座５３の弁座面５３ａは、弁体４０の下端に形成された大径部４３の弁座当接面４３ａに当接、離間可能に対面している。この部座５３と弁体４０に囲まれた燃料空間は、弁孔燃料溜室ＢＧを形成する。
なお、弁体４０とバルブボディ５０は、所謂、ＯＮ−ＯＦＦ制御のポペット弁部１Ｂを形成している。
【００４３】
また、バルブボディ５０には、非通電時、付勢スプリング６０により弁体４０を開弁方向に移動するリフト量を規制するストッパプレート７０がバルブボディ５０内に保持されている。なお、ストッパプレート７０には外周に切欠部７０ａを設けて、燃料入口孔５２から導入した燃料を弁孔５１（詳しくは、後述の燃料溜室ＢＧ）を経由して、燃料通路を形成する切欠部７０ａから燃料を導出することが可能である。具体的にはストッパプレート７０は、図１に示すバルブボディ５０を形成する弁座保持部５０ａとガイド部５０ｂに挟み込まれることによりバルブボディ５０に保持される。この弁座保持部５０ａとガイド部５０ｂは、溶接等で固定される。なお、ストッパプレート７０周りの弁部１Ｂの構造の詳細については、後述する。
【００４４】
また、バルブボディ５０周りには、図1に示す燃料入口孔５２より下部側の、バルブボディ５０のガイド部５０ｂに周方向の凹状の溝５０ｐを設けてＯリング１５１とバックアップリング１５２を配置して、高圧燃料の気密性を確保することが望ましい。
【００４５】
本発明の弁部１Ｂ、特にストッパプレート７０周りの構造について、以下図１および図３に従って説明する。図３は、電磁弁１の要部を示す軸方向断面図である。ストッパプレート７０は、前述のバルブボディ５０を構成する弁座保持部５０ａとガイド部５０ｂに挟まれ、弁座保持部５０ａとガイド部５０ｂを溶接等で固定することで、バルブボディ５０の収容部５５に油密に収容されている。また、ストッパプレート７０の外周には、図３に示す複数の切欠部７０ａが設けられている。このため、ストッパプレート７０の外周に設けた切欠部７０ａ（詳しくは収容部５５の壁面５５ａと切欠部７０ａの壁面で形成される部分）は、燃料入口孔５２から弁孔５１の弁孔燃料溜室ＢＧを経由して導入した吸入燃料を、下流側に導出することができる。
【００４６】
切欠部７０ａは、図３に示す円環状の一部をなす形状に形成されている。このため、非通電時弁体４０が開弁して、ストッパプレート７０に当接する弁体４０の大径部４３の外周Ｓ２、つまり弁体４０の大径部４３が当接する範囲より外側の外周部７０ｇであれば、円環状の一部をなす切欠部７０ａが設定できることになる。例えば、図３に示す切欠部の内径ｒ１を、弁体外周Ｓ２の外径ｒ２までに縮小すれば、切欠部７０ａを通過する燃料の燃料通路断面積（以下、燃料導出断面積と呼ぶ）Ａを拡大できる。また、ストッパプレート７０は、外周に単に切欠部７０ａを設けるだけなので、例えばプレス加工で形成する場合、従来のストッパプレートに多数の貫通孔を明ける加工に比べて、安価に製造できる。
【００４７】
次に、電磁弁１の動作について、以下説明する。まず、電磁駆動部１Ｓの動作について説明する。電磁コイル１０に通電するために、コネクタ１４のターミナル１５に電流を供給すると、電磁コイル１０に磁束が発生し、固定子鉄心２０を形成するフランジ部２１と弁ハウジング２５、および可動子とで構成された磁気回路に磁束が流れ、フランジ部２１に形成された吸引部材２４と可動子３０との間に可動子１０を吸引する磁気吸引力が発生する。なお、このとき、フランジ部２１に形成された収容部２８の一部に、非磁性材で形成され、可動子に対向する径方向位置に中間部材２３を設けるので、収容部２８には磁束が流れにくくなり、吸引部材２４に磁束を集中できるため、可動子１０を吸引する磁気吸引力が増大できる。
【００４８】
次に、ＯＮ−ＯＦＦ制御弁部１Ｂの動作について電磁駆動部１Ｓへの非通電時と通電時とに分けて、説明する。
【００４９】
（１）非通電時
可動子３０を付勢する付勢スプリング６０は、弁体４０を開弁方向に移動させ、開弁時の弁体４０のリフト量を規制するストッパプレート７０に弁体４０を押圧する。これにより、弁体４０の弁座当接面４３ａがバルブボディ５０の弁座面５３ａとが離間するので、燃料入口孔５３から導入した燃料は、弁孔５１を経由してストッパプレート７０の切欠部７０ａから導出される。
【００５０】
本発明の実施形態では、切欠部７０ａをストッパプレート７０の外周に設けるというもので、例えば円環状の一部をなす切欠部７０ａを弁体４０に当接する範囲の外側の近傍の外周部７０ｇに設ければ、燃料導出断面積Ａを拡大できるので、燃料流量の大流量化に適している。
【００５１】
（２）通電時
電磁コイル１０に通電すると、電磁コイル１０に吸引力を発生する磁束が発生し、固定子鉄心２０と可動子３０との間に磁束が流れる磁気回路が形成され、可動子３０が、付勢スプリング６０の付勢力に抗して、磁気吸引力により吸引部材２４とのギャップを詰める方向に移動する。これにより、弁体４０の弁座当接面４３ａとバルブボディ５０の弁座面５３ａとが当接するので、弁孔５１は閉塞されて、閉弁する（詳しくは、燃料溜室ＢＧと燃料加圧室Ｐとを連通する経路は閉塞される）。
【００５２】
なお、電磁弁１の開閉により燃料流量を調整する燃料供給装置に用いられる場合、電磁弁１、特に制御弁部１Ｓに面する加圧燃料が電磁弁１、特に電磁駆動部１Ｂのフランジ部２１に背圧荷重として加わる。このため、この加圧燃料の背圧荷重によりフランジ部２１が変形する。これに対して本実施形態では、弁ハウジング２５とフランジ部２１とを溶接等で固定するとき、フランジ部２１の案内孔２９と弁部ハウジング２１との位置関係を前述の位置関係とするので、フランジ部２１の剛性が向上できる。このため、フランジ部２１が変形しにくい構造となるので、燃料供給装置等の燃料加圧力の抗して燃料気密性が向上できる。
【００５３】
（第２の実施形態）
第２の実施形態の構造について、図４および図５を参照して説明する。図４は、本発明の実施形態の電磁弁を示す軸方向断面図である。図５は、図４中のストッパプレート７０を上方からみた平面図である。第１の実施形態の構造とは、弁体４０の大径部４３とストッパプレート７０との当接面の形状と、この当接面を形成する部位に径方向の凹状のスリットを備えていることが異なる。
【００５４】
まず、弁体４０の大径部４３とストッパプレート７０との当接面ＳＳは、大径部４３の底面に図４に示す凹部４３ｋが設けられているので、図３に示すように円環状に形成される。なお、当接面ＳＳは、外周Ｓ１が前述の大径部４３の外周、内周Ｓ２が凹部４３ｋの外周で形成されている。これにより、第１の実施形態の円状に比べて、弁体４０とストッパプレート７０の密着面積を低減できるので、弁体４０の開閉による繰返し作動による摩耗量を低減するため当接面ＳＳの面粗さを小さく場合等において、弁体４０がストッパプレート７０に密着してしまことで生じる閉弁応答性の低下、或いは応答性時間のばらつきを防止できる。
【００５５】
また、非通電時開弁状態において、単に円環状の当接面を採用した構成では、円環で連続した当接面の内部つまり凹部４３ｋの内部空間にある燃料は、当接面の外部空間（例えば、後述の燃料供給装置の燃料加圧室Ｐ）の燃料と遮断され、閉塞される。このため、通電を開始して弁体４０が閉弁方向に移動を開始する場合、外部空間の燃料圧が上昇しても、内部空間にある燃料に瞬時に燃料圧が伝播されない。この対策として、本実施形態では、当接面ＳＳは径方向に不連続となって、内部空間の燃料と外部空間の燃料と繋ぐ凹状のスリット７０ｓを設ける。なお、スリット７０ｓの断面積は、絞り程度の面積とする。凹状の形状は、三角溝等、絞り程度の断面積を形成できるものであれば、多角形状でもよい。これにより、当接面ＳＳの内部の燃料が外部の燃料から閉塞される状態が防止できる。このため、電磁コイル１０に通電して弁体４０が閉弁方向に移動を開始すると、瞬時に当接面ＳＳの内部の燃料にも燃料加圧力が伝播するので、ストッパプレート７０に対向する弁体４０の大径部４３の下部底面の全面積に、瞬時に燃料加圧力を加えることが可能となる。したがって、電磁駆動部１Ｓの吸引力と共に、燃料加圧力が閉弁方向に加わり、閉弁応答性を向上させることができる。
【００５６】
なお、スリット７０ｓを設ける位置を、ストッパプレート７０の切欠部７０ａが周方向に開口する位置に配置すれば、燃料通路である切欠部７０ａの近傍から燃料加圧力の変化を素早く当接面ＳＳの内部の燃料に伝播できる。しかも、燃料加圧力を発生させる、例えば燃料供給装置に対向するストッパプレート７０の面とは反対面にスリット７０ｓを径方向に設けるので、プランジャが軸方向に上昇する等で発生する動圧の影響を直接受けることはない。
【００５７】
以上をまとめると、本実施形態は、第１の実施形態と同様の効果を得ることができ、しかも、非通電時の弁体４０の自閉を防止しつつ、閉弁応答性の向上ができる。
【００５８】
（変形例）
ストッパプレートと弁体との当接面を円環状にして、当接面を不連続にする径方向の凹状のスリットを配置する構造として、図６から図８を参照して変形例を説明する。図６は第２の実施形態の第１の変形例、図７は第２の変形例、および図８は第３の変形例であって、夫々、電磁弁の要部を示す軸方向断面図である。
【００５９】
第１の変形例の構造において、第２の実施形態の構造とは径方向のスリットを設けている部材のみが異なり、図６に示すように弁体４０の大径部４３の下部底面にスリット４３ｓを設けている。
【００６０】
第２の変形例の構造において、第２の実施形態の構造とは円環状の当接面ＳＳをのみ形成する凹部を設ける部材のみが異なり、図７に示すようにストッパプレート７０に凹部７０ｋを設けている。
【００６１】
第３の変形例の構造において、第２の実施形態の構造とは径方向のスリットを設けている部材および円環状の当接面ＳＳを形成する凹部を設ける部材のみが異なり、図８に示すように弁体４０の大径部４３の下部底面にスリット４３ｓを設けて、ストッパプレート７０に凹部７０ｋを設けている。
【００６２】
変形例１から変形３のいずれも、第２の実施形態と同様な効果を得ることができる。
【００６３】
なお、本実施形態では、ストッパプレート７０を電磁弁１のバルブボディ５０の収容部５５に収容する構成として説明したが、ストッパプレート７０とバルブボディ５０の端面と面接触させることで油密にする構成でも、非通電時の弁体４０の自閉を防止しつつ、閉弁応答性を向上させたいのであれば、本発明の実施形態であるストッパプレートと弁体との当接面を円環状にして、当接面を不連続にする径方向の凹状のスリットを用いることができる。
【００６４】
（電磁弁を用いた燃料供給装置の実施形態）
本発明の電磁駆動装置を用いた電磁弁を以下、図９を参照して説明する。図９は、本発明の実施形態の電磁弁を用いた燃料供給装置の構造を示す断面図である。
【００６５】
燃料供給装置２は、高圧燃料の供給量を電磁弁の開閉により制御する燃料装置であって、例えば、車両等の燃料をインジェクタに供給する高圧サプライポンプであり、図９の紙面上下方向が略天地方向となるように、車両上に装着されている。
燃料供給装置２は、電磁弁１と、電磁弁１の開閉により燃料圧送する開始タイミングを可変に制御された燃料を高圧化する高圧ポンプ３等を含んで構成されている。なお、電磁弁１は、図１に示す本発明の電磁弁の実施形態であって、その電磁弁の構成、符号は同じに図９に示す。したがって、電磁弁１の構造、および作動は、前述した通りである。
【００６６】
まず、本発明の電磁弁１を用いた燃料供給装置２の構造を説明する。電磁弁１と高圧ポンプ３は、前述のとおり、電磁弁１を構成するフランジ部２１に設けられた案内孔２９を螺合する固定用ボルト等により高圧ポンプ３に締結されることにより一体化して燃料供給装置２をなす。
【００６７】
次に、高圧ポンプ３について、以下説明する。高圧ポンプ３は、低圧燃料導入筒部２００と、高圧燃料発生筒部３００とを備えている。
【００６８】
まず、低圧燃料導入筒部２００は、上端部２００ａに凹状溝２０１ａが環状に設けられ、凹状溝２０１ａにはＯリング２０２を配置されている。また、上端部２００ａの中央には、電磁弁１を収容する周壁２０３が設けられている。この周壁２０３は、小径周壁２０３ａと、その下部に設けられた大径周壁２０３ｂとからなり、大径周壁２０３ｂ は、燃料溜室（以下、燃料ギャラリと呼ぶ）Ｇを形成する。なお、この燃料ギャラリＧは、具体的には、電磁弁１の周りに環状に配置され、この大径周壁２０３ｂと後述する高圧燃料発生筒部３００の凸設端部３１１と電磁弁１の外周とで形成された燃料空間である。さらに大径周壁２０３ｂには、径方向に穿設され、低圧燃料導入筒部２００の外周２００ｂと貫通する吸入通路２１０が設けられている。この吸入通路２１０は、外周２００ｂ側に、燃料タンク６００内からフューエルポンプ６１０により数１００ｋｐａ程度に加圧された低圧燃料が燃料パイプ（図示せず）を介して吸入通路２２０に導入するためのインレットスクリュ（図示せず）を取り付けるねじ部２１０ａを有している。なお、吸入通路２１０には、ねじ部２１０ａの下流に燃料タンク６００から送油される燃料中に含まれる異物を捕集するフィルタ２１１が設けらていることが望ましい。また、低圧燃料導入筒部２００の下端部２００ｃに凹状溝２０１ｃが環状に設けられ、凹状溝２０１ｃにはＯリング２０２を配置されている。
【００６９】
なお、従来のような電磁弁の外周に設けたねじ、或いはリテーニングナット等により電磁弁１を固定する構成では、吸入通路と燃料入口孔とを連通する燃料通路が複雑となるので電磁弁および燃料供給装置の体格、特にリテーニングナット等が電磁弁の周りを覆うために軸方向の体格が大型化してしまう。これに対して、本発明の構成では、螺合するねじ締結部材は案内孔２９の近傍周りにあるだけで、従来のように、リテーニングナット等が電磁弁の外周を覆おうようなことはない。このため、体格が軸方向に大型化することなく、上述の吸入通路２１０と燃料入口孔５２の位置関係を容易に達成できる。これにより、燃料、例えばガソリンがベーパとなって吸入通路から導入されても、燃料入口孔５２が吸入通路２１０より下方にあるので、ベーパ状態の気泡を燃料入口５２から吸い込むことを防止できる。
【００７０】
なお、周壁２０３は、後述の大径孔３１２と共に、電磁弁１を収容する収容部Ｈを形成している。
次に、高圧燃料発生筒部３００は、シリンダ部３１０と、プランジャ３３０と、駆動力伝達部３４０と、吐出弁３８０とを含んで構成されている。
まず、シリンダ部３１０の中央には、凸設端部３１１の下方に向かって大径孔３１２、小径孔３１３および、摺動孔３１４が貫通して設けられている。大径孔３１２の周壁３１２ａは、電磁弁１のバルブボディ５０に設けられたＯリング１５１と密着する。また、摺動孔３１４は、プランジャ３３０が摺動自在に往復移動可能に保持する。小径孔３１３の壁面３１３aには、径方向に穿設された吐出通路３１５が設けられている。吐出通路３１５の下流には、吐出弁（以下、デリバリバルブと呼ぶ）３８０が設けられおり、筒部３００とねじ結合で固定されている。
【００７１】
次に、プランジャ３３０は、略円筒状に形成され、シリンダ部３１０の摺動孔３１４に摺動自在に保持され、往復移動可能に後述の駆動力伝達部材３４０に係合されている。プランジャ３３０は、駆動力伝達部３４０により往復動移動され、燃料加圧室Ｐに流入した低圧燃料を加圧する。
【００７２】
駆動力伝達部３４０は、タペット３５０と、タペットガイド３６０と、プランジャスプリング部３７０とを含んで構成されている。
【００７３】
タペット３５０は、有底円筒状に形成され、エンジン８００のバルブカムシャフト８１０に取り付けられたポンプカム８１１に底面３５０ａに当接している。またタペット３５０は、タペットガイド３６０の内周壁３６０ａに摺動可能に支持されている。なお、タペット３５０には、連絡孔３５１が設けられており、この連絡孔３５１からエンジンのエンジンオイルを導入することが可能である。
【００７４】
タペットガイド３６０は、略円筒状に形成され、上部には外周に円環部３６１を設け、下部には内周に環状の凸設部３６２を設けている。円環部３６１は、本発明の燃料供給装置２をエンジン８００に螺合するためのステー３９０とＯリング３６８を介して当接している。凸設部３６２は、内周壁３６０ａにより摺動自在に支持されたタペット３５０が下方に脱落することを防止する。なお、タペットガイド３６０の上部に設けられた連通口３６３は、連絡孔３５１と同様に、タペット３５０がポンプカムによる上下動して、プランジャスプリング室４００の容積変化する空間に対してエンジンオイルを導入する。また、連通口３６３は、空気を導入、排出し、プランジャスプリング室４００の空気圧縮による不具合を防止している。
【００７５】
プランジャスプリング部３７０は、プランジャスプリング３７１と、ロアシート３７２と、プランジャ収容座部３７３と含んで構成されている。プランジャスプリング３７１は、下部底面をロアシート３７２と当接し、上部表面をプランジャ収容座部３７３と当節している。具体的には、ロアシート３７２は、略円盤状であって、中央部３７２ｂがプランジャ側上方へ凸設するように形成され、タペット３５０の底面に当している。なお、ロアシート３７２は、外周面３７２ａがプランジャスプリング３７１と当接し、中央部３７２ｂがプランジャ３３０の下部と係合している。プランジャ収容座部３７３は、略円筒状に形成され、上部には外周に円環部３７３ａを設け、下部には内周に環状の凸設部３７３ｂを設けている。プランジャ収容部３７３は、タペットガイド３６０の内周壁３６０ａに収容され、下部底面３７３ｃは、プランジャスプリング３７１と当接している。なお、環状凸設部３７３ｂには、プランジャ３３０と摺動孔３１４の隙間から漏れる燃料とエンジンオイルと分離するオイルシール３７９が設けられていることが望ましい。
【００７６】
さらに、両円環部３６１、３７３ａには、上部表面にＯリング３６９、３７９、およびそれを収容する凹状溝３６５、３７５を設ける。このため、低圧燃料導入部２００と高圧燃料発生部とを図９のような複数の固定用ボルトにより螺合する構造とすれば、電磁弁１と、低圧燃料導入部２００と、高圧燃料発生部３００、特に駆動力伝達部３４０とが軸方向に連結するように組付けできるので、自動組立し易い構成となり、製造コストを低減できる。
【００７７】
次に、吐出弁（以下、デリバリバルブと呼ぶ）３８０は、吐出弁体３８１と圧縮コイルスプリング３８２と弁座３８３とを含んで構成されている。吐出弁体３８１は、圧縮コイルスプリング３８２により弁座３８３に付勢されている。燃料加圧室Ｐの圧力が所定圧力以上になると、圧縮コイルスプリング３８２の付勢力に抗して吐出弁体３８１がリフトし、吐出通路３１５が吐出口３８４と連通する。
【００７８】
なお、デリバリバルブ３２０は、燃料鋼管（図示せず）によりコモンレール７００に接続されている。コモンレール７００に蓄圧された高圧燃料は、分岐通路（図示せず）を介してエンジン８００各気筒に設けられたインジェクタ７５０に供給される。コモンレール７００には、その内部の燃料の圧力を検出する圧力センサ７１０が配置されている。圧力センサ７１０により検出された圧力信号は、エンジンの回転数信号等とともに、電子制御ユニット(以下、ＥＣＵと呼ぶ）９００に入力される。ＥＣＵ９００は、圧力センサ７１０により検出された圧力信号、およびエンジンの回転数や負荷等のエンジン運転状態に応じて燃料噴射圧が最適値になるように、電磁弁１の通電時期（詳しくは、閉弁時期）を制御するために電磁弁１に電磁弁制御信号を出力する。これにより、ＥＣＵ９００は、燃料供給装置２からコモンレール７００へ吐出される高圧燃料量を制御する。また、ＥＣＵ９００はエンジンの回転数や負荷等のエンジン運転状態に応じて燃料噴射時期および噴射期間を制御するためにインジェクタ７５０にインジェクタ制御信号を出力する。
【００７９】
本発明の構成では、燃料供給装置２の吸入通路２１０が、電磁弁１の燃料入口孔５２より軸方向上方に配置できるので、燃料、例えばガソリンがベーパとなって吸入通路から導入されても、燃料入口孔５２が吸入通路２１０より下方にあるので、ベーパ状態の気泡を燃料入口５２から吸い込むことを防止できる。
【００８０】
次に、燃料供給装置２の作動を、燃料の吸入行程と、燃料の加圧圧送行程に分けて、以下説明する。
【００８１】
（１）燃料の吸入行程
バルブカムシャフト８１０の回転に伴いポンプカム８１１が回転し、駆動力伝達部３４０とともにプランジャ３００が往復動する。電磁弁１の電磁駆動部１Ｓの通電が遮断され、かつプランジャ３３０が上死点から下死点側へ移動すると、付勢スプリング６０の付勢力により弁体４０の弁座当接面４３ａが弁座面５３ａから離間し電磁弁１は開弁状態となる。このとき、プランジャ４３が軸方向下方に移動することにより、フューエルポンプ６１０から送油された低圧燃料が、吸入通路２１０、燃料ギャラリＧ、燃料入口孔５２、およびストッパプレート７０の切欠部７０ａを介して燃料加圧室Ｐに流入される。そしてプランジャ３３０が下死点に位置するとき、燃料加圧室Ｐ内には最大量の低圧燃料が流入する。
【００８２】
（２）燃料の加圧圧送行程
プランジャ３３０が下死点から上死点へ移動する行程において、所望の燃料吐出量に対応した位置にプランジャ３３０が到達したとき、ＥＣＵ９００により電磁弁１の電磁駆動部１Ｓに通電される。通電により発生した電磁駆動部１Ｓの吸引力により可動子３０に固定された弁体４０は、弁座当接面４３ａと弁座面５３ａとの離間距離を縮める方向に移動して弁座５３に着座する。すなわち、電磁弁１は閉弁状態となる。その後、プランジャ３３０がさらに軸方向上方に移動すると、燃料加圧室Ｐ内の燃料は高圧となり、吐出通路３１５、弁座３８３と吐出弁体３８１との隙間、吐出口３８４を介して高圧燃料がデリバリバルブ３８０からコモンレール７００に吐出される。なお、この時電磁弁１の電磁駆動部１Ｓへの通電を遮断しても、燃料加圧室Ｐ内の燃料圧力によって電磁弁１の弁体４０は保持され、着座状態を維持する。
【００８３】
本実施形態では、プランジャを往復動させて燃料を高圧化する燃料供給装置に本発明の電磁弁を用いたが、これ以外にも、高圧燃料の吐出量を制御し、高圧燃料が電磁弁に背圧として加わるものであって、燃料加圧力に抗して燃料気密ができつつ、電磁弁及びそれを用いた燃料供給装置を車両上の作業性を向上させ、或いは小型化しようとするものであれば、どのような燃料供給装置に対しても、本発明の電磁弁を用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態の電磁弁の構造を示す軸方向断面図である。
【図２】図１中の電磁弁を上方からみた外観図である。
【図３】図１中のストッパプレートを上方からみた平面図である。
【図４】第２の実施形態の電磁弁を示す軸方向断面図である。
【図５】図４中のストッパプレートを上方からみた平面図である。
【図６】第２の実施形態の変形例１である電磁弁の要部を示す軸方向断面図である。
【図７】第２の実施形態の変形例２である電磁弁の要部を示す軸方向断面図である。
【図８】第２の実施形態の変形例３である電磁弁の要部を示す軸方向断面図である。
【図９】第２の実施形態の電磁弁を用いた燃料供給装置の構造を示す断面図である。
【図１０】従来構造の電磁弁を用いた燃料供給装置の構造を示す断面図である。
【符号の説明】
１ 電磁弁
１Ｓ 電磁駆動部
１Ｂ 弁部
２ 燃料供給装置
３ 高圧ポンプ
１０ 電磁コイル
１３ コイルカバー
１３ａ 突起
１４ コネクタ
２０ 固定鉄心
２１ 第１の支持部材（フランジ部）
２２ フランジ
２３ 非磁性材で形成される中間部材
２４ 吸引部材
２５ 第２の支持部材（弁ハウジング）
２５ｃ 開口部
２５ｒ 側壁
２８ 収容部（第１の支持部材で形成され、可動子３０を収容する収容部）
２９ 案内孔
３０ 可動子
４０ 弁体
４３ 大径部
４３ｋ、７０ｋ 凹部（当接面ＳＳを円環状とする凹部）
５０ バルブボディ
５２ 燃料入口孔
６０ 付勢スプリング
７０ ストッパプレート
７０ａ 切欠部
７０ｓ、４３ｓ 凹状のスリット（当接面ＳＳを径方向に不連続にするスリット）
２００ 低圧燃料導入部
２１０ 吸入通路
３００ 高圧燃料発生部
３１０ シリンダ部
３３０ プランジャ
３４０ 駆動力伝達部
３８０ 吐出弁
Ｌ 、Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３ 案内孔の中心同士の離間距離
Ｚ、Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３ 案内孔の中心同士の離間距離を形成する軸線
Ｇ 燃料溜室（燃料ギャラリ）
Ｐ 燃料加圧室
ＳＳ 当接面（非通電時に弁体が開弁して、弁体４０の大径部４３とストッパプレート７０とが当接する面）

Claims (10)

1. 吸引力を発生させる電磁コイルを収容する固定子鉄心と、
   該固定子鉄心内に収容され、摺動自在な可動子と、
   前記固定子鉄心に固定され、弁孔と該弁孔に燃料を導入する燃料入口孔とを備えたバルブボディと、
   前記弁孔に摺動自在に保持され、前記可動子とともに往復移動することで前記弁孔の開閉をする弁体と、
   前記弁体が開弁する方向へ前記可動子を付勢する付勢スプリングと、
   前記付勢スプリングの付勢力に抗して前記弁体が開弁方向に移動する距離を規制するストッパプレートとを備えた電磁弁において、
   該ストッパプレートは、前記バルブボディを構成する弁座保持部とガイド部に外周が挟み込まれることにより該バルブボディと一体化された状態で該バルブボディの収容部に収容され、前記弁体が開弁時に当接する範囲より外周側において前記燃料入口孔からの吸入燃料を下流に導出する切欠部が、前記弁座保持部と前記ガイド部に挟み込まれた外周に形成されていることを特徴とする電磁弁。
2. 前記切欠部は、円環の一部からなる形状であることを特徴とする請求項１に記載の電磁弁。
3. 前記ストッパプレートと前記弁体とが当接する当接面が円環であって、
   前記当接面の一部が不連続となるように、前記ストッパプレートまたは前記弁体には、径方向に凹状のスリットが設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電磁弁。
4. 前記スリットの周方向位置は、前記切欠部が周方向に開口する範囲内に設けられていることを特徴とする請求項３に記載の電磁弁。
5. 前記当接面は、前記弁体の端部または前記弁体に対向する前記ストッパプレートの端面部の中央に、凹部を設けることで形成されることを特徴とする請求項３または請求項４に記載の電磁弁。
6. 前記固定子鉄心は、前記電磁コイルを挟み込むとともに、磁気回路を構成する第１の支持部材および第２の支持部材を備え、
   第１の支持部材は、前記可動子を軸方向に移動自在に収容する収容部と、前記電磁弁を収容する収容孔を有する燃料供給装置に螺合する複数の案内孔を有し、前記収容部の一部は、非磁性材料からなることをを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の電磁弁。
7. 前記第１の支持部材と前記第２の支持部材とは、所定の前記案内孔間を結ぶ軸線に前記第２の支持部材の側壁が配置されて固定されていることを特徴とする請求項６に記載の電磁弁。
8. 前記第２の支持部材は、略有底の円筒であって、周面の一部を径方向に切欠いた開口部を有することを特徴とする請求項６または請求項７に記載の電磁弁。
9. 前記第１の支持部材および前記第２の支持部材の少なくとも一方と前記電磁コイルとは、前記電磁コイルの端部に形成された複数の突起を介して当接されていることを特徴とする請求項６から請求項８のいずれか一項に記載の電磁弁。
10. 請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の電磁弁を収容する燃料供給装置であって、
    前記電磁弁を収容する収容部と、前記収容部の周壁に径方向に穿接された吸入通路と、前記収容部の周壁により囲まれ前記電磁弁の外周に略円環状に形成された燃料溜室とを備えた低圧燃料導入筒部と、
    前記低圧燃料導入筒部と連結され、前記電磁弁の下流側より燃料を導入する摺動孔を備えたシリンダ部と、前記摺動孔に摺動自在に保持され往復移動可能なプランジャとを有する高圧燃料発生筒部とを備え、
    前記吸入通路は、前記電磁弁の燃料入口孔より軸方向上側に配置されていることを特徴とする燃料供給装置。

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