JP4767795B2 - 電磁式燃料噴射弁 - Google Patents

Description

本発明は，主として内燃機関の燃料供給系に使用される燃料噴射弁に関し，特に，前端部に弁座を有する弁座部材と，この弁座部材の後端に同軸に結合される磁性筒体と，この磁性筒体の後端に同軸に結合される非磁性カラーと，この非磁性カラーの後部に嵌合固定される固定コアとで弁ハウジングを構成し，この弁ハウジングに，前記弁座に着座可能の弁体及び，この弁体の後端に連設されて前記固定コアの前端吸引面に対向する可動コアよりなる弁組立体と，前記弁体の前記弁座への着座方向へ前記弁組立体を付勢する弁ばねとを収容し，前記非磁性カラー及び固定コアを囲繞するようにコイル組立体を配設し，このコイル組立体を収容する磁性のコイルハウジングを介して前記磁性筒体及び前記固定コア間を磁気的に接続し，このコイルハウジングは，前記コイル組立体を囲繞する胴部，前記コイル組立体の前端に対向する前端壁部及び，前記磁性筒体の外周面に圧入固定されるボス部を一体に連ねてなる，電磁式燃料噴射弁の改良に関する。

かゝる電磁式燃料噴射弁は，下記特許文献１に開示されるように既に知られている。
特開２００６−２６３６号公報

従来，かゝる電磁式燃料噴射弁の多くは，コイルハウジングを，磁性金属板より通常のプレス加工で成形しているので，コイルハウジングの前記胴部，前端壁部及びボス部は肉厚が略均一になっている。しかしながら，その前端壁部においては，環状の磁路面積は，内周側に向かって減少するので，その内周部で磁束飽和が生じることになり，これが固定コア及び可動コア間の吸引力特性の向上を妨げる一因となっている。また従来のものでは，コイル組立体の前端をコイルハウジングの前端壁部で支承してコイル組立体の軸方向位置を規制しているが，コイルハウジングは，磁性筒体の外周面に圧入固定されるので，その圧入誤差に伴ない，磁性筒体及びコイル組立体の相互間に多少とも位置ずれが発生し，これが固定コア及び可動コア間の吸引力特性を不安定にさせることがある。

本発明は，かゝる事情に鑑みてなされたもので，コイルハウジングの前端壁部で磁束飽和が起こらないようにして固定コア及び可動コア間の吸引力特性を向上させ，且つその吸引力特性を安定させ得る前記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，本発明は，前端部に弁座を有する弁座部材と，この弁座部材の後端に同軸に結合される磁性筒体と，この磁性筒体の後端に同軸に結合される非磁性カラーと，この非磁性カラーの後部に嵌合固定される固定コアとで弁ハウジングを構成し，この弁ハウジングに，前記弁座に着座可能の弁体及び，この弁体の後端に連設されて前記固定コアの前端吸引面に対向する可動コアよりなる弁組立体と，前記弁体の前記弁座への着座方向へ前記弁組立体を付勢する弁ばねとを収容し，前記非磁性カラー及び固定コアを囲繞するようにコイル組立体を配設し，このコイル組立体を収容する磁性のコイルハウジングを介して前記磁性筒体及び前記固定コア間を磁気的に接続し，このコイルハウジングは，前記コイル組立体を囲繞する胴部，前記コイル組立体の前端に対向する前端壁部及び，前記磁性筒体の外周面に圧入固定されるボス部を一体に連ねてなる，電磁式燃料噴射弁において，前記磁性筒体を，外径が前記コイル組立体の内径より大で且つその外径より小なる中間筒部と，その中間筒部の前端に連なる，それより厚肉の前側筒部と，その中間筒部の後端に連なる，それより厚肉の後側筒部とで構成し，前記前側筒部は，その外周面が後向きの第１位置決め段部を介して前記中間筒部の外周面に連なるように形成され，前記後側筒部は，その内周面の略全体が前記可動コアを囲繞し，またその後端に前記非磁性カラーより半径方向外方に広がる第２位置決め段部を有するように形成され，前記前端壁部を，その軸方向厚みが前記胴部の半径方向厚みより大となるように形成すると共に，前記前端壁部の前端面より突出する前記ボス部を，その内周面が該前端壁部の内周面に連続すると共に半径方向の厚みが該前端壁部の軸方向厚みより小となるように形成し，前記後側筒部及び前記中間筒部の連続した外周面に前記前端壁部及び前記ボス部の連続した内周面を圧入嵌合すると共に，前記ボス部の前端を前記第１位置決め段部に当接させることにより，この前端壁部と前記後側筒部とで，内周面の略全体で前記可動コアを囲繞して該可動コア及び前記胴部間を磁気的に接続する一連の磁路形成部を構成し，前記第２位置決め段部で前記コイル組立体の前端面の半径方向内側を支承して該コイル組立体の軸方向位置を規制し，前記前端壁部を前記コイル組立体の前端面の半径方向外側に対向させたことを第１の特徴とする。

また本発明は，第１の特徴に加えて，前記コイルハウジングの前記前端壁部の後端面と，前記第２位置決め段部に支承された前記コイル組立体の前端面とを，間隙を存して対向させたことを第２の特徴とする。

尚，前記第１位置決め段部及び前記第２位置決め段部は，後述する本発明の実施例中の位置決め段部３７及び位置決め段部８７にそれぞれ対応する。

本発明の第１の特徴によれば，コイルハウジングの前端壁部及び磁性筒体の後側筒部よりなっていて，内周面の略全体で前記可動コアを囲繞して可動コア及びコイルハウジングの胴部間を磁気的に接続する磁路形成部は，軸方向厚みが胴部の半径方向厚みより大となるように形成されるので，その内周側においても大なる磁路面積を確保でき，コイルハウジングの前端壁部での磁束飽和を防ぐことができる。したがって磁気効率が向上し，固定コア及び可動コア間の吸引力が増大し，弁体の開弁応答性を高めることができる。また固定コア及び可動コア間の吸引力の増大が得られことは，弁ばねのセット荷重の増加を可能にするので，弁体の閉弁時のバウンシング抑制を図ることもでき，電磁式燃料噴射弁の性能向上に寄与し得る。

またコイル組立体は，磁性筒体の後側筒部の後端に形成される第２位置決め段部に前端面の半径方向内側を支承されて，軸方向位置が規制されるので，コイルハウジングの磁性筒体への固定時の製作誤差がコイル組立体の軸方向位置に影響することを防ぐことができ，コイル組立体の位置が安定することで，コイル組立体の固定コア及び可動コアに与える磁気特性が安定し，電磁式燃料噴射弁の性能安定化に寄与し得る。

また，前端壁部及びボス部の連続した内周面を磁性筒体の後側筒部及び中間筒部の連続した外周面に圧入固定したので，前端壁部及び磁性筒体間の磁気抵抗を減少させて，磁路形成部の磁気誘導性を高め，固定コア及び可動コア間の吸引力増大を更に図ることができる。しかもそれらの圧入時には，ボス部の前端を磁性筒体の外周の第１位置決め段部に支承してコイルハウジングの軸方向位置を規制するので，コイルハウジングの前端壁部とコイル組立体のボビンとの間に間隙をつくることができて，第２位置決め段部によるコイル組立体の軸方向位置決めを保証することができる。

本発明の第２の特徴によれば，コイルハウジングの前端壁部の後端面と，第２位置決め段部に支承されたコイル組立体の前端面とを，間隙を存して対向させたので，第２位置決め段部によるコイル組立体の軸方向位置決めを確実に保証することができる。

本発明の実施の形態を，添付図面に示す本発明の好適な実施例に基づいて以下に説明する。

図１は本発明の一実施例に係る電磁式燃料噴射弁の縦断面図，図２は図１の２部拡大図，図３は本発明の電磁式燃料噴射弁と従来のものとの吸引力特性の比較テスト結果を示す線図である。

先ず，図１において，燃料噴射弁Ｉの弁ハウジング２は，前端部に弁座８を有する円筒状の弁座部材３と，この弁座部材３の後端部外周の同軸状に液密に嵌合，固定される磁性筒体４と，この磁性筒体４の後端に同軸状に液密に接合される非磁性カラー６と，この非磁性カラー６の後端部内周面に同軸状に液密に嵌合，固定される固定コア５と，この固定コア５の後端に同軸状に一体に連設される燃料入口筒２６とで構成される。

弁座部材３には，円錐状の弁座８の中心部を貫通する弁孔７と，弁座８の後端に連なる円筒状のガイド孔９とが設けられる。

非磁性カラー６の前端部には，固定コア５と嵌合しない部分が残され，その部分から弁座部材３に至る弁ハウジング２内に弁組立体Ｖが収容される。この弁組立体Ｖは，前記ガイド孔９に摺動自在に嵌合されて弁座８に対し開閉動作する球状の弁部１６及びそれを支持する中空の杆部１７からなる弁体１８と，杆部１７に溶接されて固定コア５の前端吸引面に対向する可動コア１２とからなっており，その可動コア１２は，非磁性カラー６の内周面より摺動自在に案内され，磁性筒体４の内周面とは極力接触しないようになっている。

図１及び図２に示すように，弁組立体Ｖには，可動コア１２の後端面から弁部１６の手前で終わる縦孔１９と，この縦孔１９を，杆部１７の外周面に連通する複数の横孔２０と，弁部１６の外周面に形成されて上記横孔２０に連なる複数の面取り部１６ａとが設けられる。縦孔１９の途中には，杆部１７の端壁よりなる環状のばね座２４が形成される。

固定コア５は，弁組立体Ｖの縦孔１９と連通する縦孔２１を中心部に有しており，この縦孔２１に圧入，固定されるパイプ状のリテーナ２３（図１参照）と前記ばね座２４との間に弁ばね２２が縮設され，これにより弁組立体Ｖは，その弁部１６の弁座８との着座方向に付勢される。可動コア１２の内周面には，高硬度で円筒状のストッパ部材１４が弁ばね２２を囲繞するようにして固着される。このストッパ部材１４は，その外端を可動コア１２の後端吸引面から僅かに突出させていて，通常，弁組立体Ｖの開弁ストロークに相当する間隙を存して固定コア５の前端吸引面と対置される。

図１及び図２において，弁ハウジング２の外周にはコイル組立体２８が嵌装される。このコイル組立体２８は，磁性筒体４の後端部から非磁性カラー６及び固定コア５にかけてそれらの外周面に嵌合するボビン２９と，これに巻装されるコイル３０とからなっており，このコイル組立体２８を収容する磁性体のコイルハウジング３１により磁性筒体４及び固定コア５間が磁気的に接続される。

図２に明示するように，前記磁性筒体４は，外径がコイル組立体２８の内径より大で且つその外径より小なる中間筒部４ｍと，この中間筒部４ｍの前端に連なると共に中間筒部４ｍの外周面との間に環状の位置決め段部３７を形成する厚肉の前側筒部４ｆと，中間筒部４ｍの後端に連なると共に中間筒部４ｍの内周面との間に環状段部３９を形成する厚肉の後側筒部４ｒとよりなっている。

而して，前側筒部４ｆ及び中間筒部４ｍの内周面に弁座部材３が圧入固定されると共に，環状段部３９に弁座部材３の後端が接することなく対向する。こうすることで弁座部材３を可動コア１２より大径にして，弁体１８の大径化を可能とする。また後側筒部４ｒ内に可動コア１２が摺動自在に収容されて後側筒部４ｒの内周面の略全体で囲繞され，後側筒部４ｒの後端面内周側に非磁性カラー６の前端面が溶接され，同後端面には，非磁性カラー６より半径方向外方に広がる環状の位置決め段部３８が形成され，この位置決め段部３８がボビン２９前端面の半径方向内側を支承して前記コイル組立体２８の軸方向位置を規制する。

一方，前記コイルハウジング３１は，コイル組立体２８を囲繞する胴部３１ａと，この胴部３１ａの前端から半径方向内方に向っていてボビン２９前端面の半径方向外側に対向する前端壁部３１ｂと，この前端壁部３１ｂの内周部より前方に突出すると共にその内周面が前端壁部３１ｂの内周面に連続するボス部３１ｃとを磁性材料により一体に形成してなるもので，特に，前端壁部３１ｂは，その軸方向厚みｔ１が胴部３１ａの半径方向厚みｔ２より大となるように形成される。こうしてコイルハウジング３１中，磁路面積の最小部は胴部３１ａに設定される。ボス部３１ｃは，その半径方向厚みが胴部３１ａの半径方向厚みｔ２より小となるように形成される。

而して，前端壁部３１ｂ及びボス部３１ｃはそれらの連続した内周面を，磁性筒体４の中間筒部４ｍ及び後側筒部４ｒの連続した外周面に圧入固定され，その結果，後側筒部４ｒ及び前端壁部３１ｂにより，内周面の略全体で可動コア１２を囲繞して可動コア１２及び胴部３１ａ間を磁気的に接続する磁路形成部３６が構成され，この磁路形成部３６は，軸方向厚みｔ１が前端壁部３１ｂと同様に，胴部３１ａの半径方向厚みｔ２より大となる。またボス部３１ｃの前端は位置決め段部３７に当接して，コイルハウジング３１の軸方向位置が規制される。このとき，前端壁部３１ｂは，ボビン２９前端面の半径方向外側に間隙ｇを存して対向し，位置決め段部３８へのボビン２９前端面の半径方向内側の部分の当接を妨げないようになっている。上記磁性筒体４及びコイルハウジング３１は，鍛造，切削もしくは焼結により製作される。

コイルハウジング３１の後端部と固定コア５とは，これら間に圧入固定されるヨーク３５により相互に磁気的接続される。このヨーク３５も，前記前端壁部３１ｂと同様に，軸方向厚みが胴部３１ａの半径方向厚みｔ２より大となるように形成されている。またこのヨーク３５はボビン２９の後端に当接していて，前記磁性筒体４の位置決め段部３８と協働してボビン２９を挟持固定する役割をも果たす。

弁座部材３の前端面には，前記弁孔７に連通する複数の燃料噴孔１１が穿設されたインジェクタプレート１０が，その外周部をレーザ溶接により環状に接合され，このインジェクタプレート１０の前面外周部を覆う保護キャップ２５が磁性筒体４に嵌装される。

再び図１において，固定コア５の後端部外周面には，内部が前記リテーナ２３内に連通する燃料入口筒２６が嵌合して液密に溶接され，この燃料入口筒２６の入口に燃料フィルタ２７が装着される。

コイルハウジング３１の後半部から燃料入口筒２６にかけて，それらの外周面に射出成形による合成樹脂製の被覆体３２が形成される。その際，コイルハウジング３１の胴部３１ａの一部に形成されたスリット３１ｓを通して上記合成樹脂がコイルハウジング３１内に充填されてコイル組立体２８を埋封する。またこの被覆体３２の中間部には，一側方に突出するカプラ３４が一体成形され，このカプラ３４は，前記コイル３０に連なる給電用端子３３を保持する。

次に，この実施例の作用について説明する。

コイル３０を消磁した状態では，弁ばね２２の付勢力で弁組立体Ｖは前方に押圧され，弁体１８を弁座８に着座させている。この状態では，図示しない燃料ポンプから燃料入口筒２６に圧送された燃料は，パイプ状のリテーナ２３内部，弁組立体Ｖの縦孔１９及び横孔２０を通して弁座部材３内に待機させられる。

コイル３０を通電により励磁すると，それにより生ずる磁束が固定コア５からヨーク３５，コイルハウジング３１の胴部３１ａ，前端壁部３１ｂ及び磁性筒体４を経て，非磁性カラー６を迂回しながら可動コア１２へ，そして固定コア５へとを順次走り，これに伴い発生する磁力により可動コア１２が弁ばね２２のセット荷重に抗して固定コア５に吸引され，弁体１８の弁部１６が図２に示すように弁座部材３の弁座８から離座するので，弁座部材３内の高圧燃料は，弁座８に沿って弁孔７側に進み，燃料噴孔１１から微粒化しながら噴射される。

ところで，コイルハウジング３１において，その前端壁部３１ｂの軸方向厚みｔ１は，胴部３１ａの半径方向厚みｔ２より大となっており，この前端壁部３１ｂと，内周面の略全体で可動コア１２を囲繞する，磁性筒体４の厚肉の後側筒部４ｒとで，内周面の略全体で可動コア１２を囲繞して，可動コア１２及びコイルハウジング３１の胴部３１ａ間を電磁的に接続する磁路形成部３６が構成され，この磁路形成部３６も，前端壁部３１ｂと同様に軸方向厚みｔ１が胴部３１ａの半径方向厚みｔ２より大となっているから，その内周側においても環状の大なる磁路面積を確保でき，前端壁部３１ｂでの磁束飽和を防ぐことができる。またコイルハウジングの後端部及び固定コア５間を電磁的に接続するヨーク３５においても軸方向厚みが充分に与えられ，したがって充分な環状の磁路面積を有するので，磁束飽和を防ぐことができる。

こうして，コイルハウジング３１の前端壁部３１ｂにおいて磁束飽和を防ぐので，磁気効率が向上し，固定コア５及び可動コア１２間の吸引力が増大し，弁体１８の開弁応答性を高めることができる。また固定コア５及び可動コア１２間の吸引力の増大が得られことは，弁ばね２２のセット荷重の増加を可能にするので，弁体１８の閉弁時のバウンシング抑制を図ることもでき，電磁式燃料噴射弁Ｉの性能向上に大いに寄与し得る。

また，前端壁部３１ｂ及びボス部３１ｃの連続した内周面を磁性筒体４の後側筒部４ｒ及び中間筒部４ｍの連続した外周面に圧入固定しているので，前端壁部３１ｂ及び磁性筒体４間の磁気抵抗を減少させて，磁路形成部３６の磁気誘導性を高め，上記吸引力の効果的な増大を図ることができる。

またコイル組立体２８のボビン２９は，磁性筒体４の後側筒部４ｒの後端に形成される位置決め段部３８に前端面の半径方向内側を支承されて，軸方向位置が規制されるので，コイルハウジング３１の磁性筒体４への圧入固定時の製作誤差がボビン２９の軸方向位置に影響することを防ぐことができ，コイル組立体２８の位置が安定することで，コイル組立体２８の固定コア５及び可動コア１２に与える磁気特性が安定し，電磁式燃料噴射弁Ｉの性能安定化に寄与し得る。

またコイルハウジング３１の磁性筒体４への圧入固定時には，コイルハウジング３１の前端を磁性筒体４の位置決め段部３７に当接させることで，その軸方向位置を規制して，コイルハウジング３１の前端壁部３１ｂとボビン２９との間に間隙ｇをつくることができると共に，その間隙ｇにより位置決め段部３８によるボビン２９の軸方向位置決めを保証することができる。

弁体１８の開弁後，コイル３０に流れる電流の増加により，コイルハウジング３１を通る磁束も増加するが，コイルハウジング３１中，磁路面積が胴部３１ａで最小となっているので，磁束の増加は，或る時点でその胴部３１ａでの磁束の飽和により抑制され，その結果，両コア５，１２間の吸引力の無用な増加も抑えることができる。またこうすることで，次のコイル３０への通電遮断時には，両コア５，１２の残留磁気を極力減少させることができ，弁体１８の弁ばね２２による閉弁応答性を高めることができる。

本発明の電磁式燃料噴射弁Ｉと従来の電磁式燃料噴射弁との両コア５，１２間の吸引力特性を比較テストしたところ，図３に示すような結果を得た。即ち，本発明の電磁式燃料噴射弁Ｉでは，コイル３０の通電時，吸引力の立ち上がりが従来のものより早く，また吸引力の増加抑制も従来のものより早く起きることが明らかとなり，前記効果を裏付けている。

本発明は上記実施例に限定されるものではなく，その要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更が可能である。

本発明の一実施例に係る電磁式燃料噴射弁の縦断面図。 図２は図１の２部拡大図。 本発明の電磁式燃料噴射弁と従来のものとの吸引力特性の比較テスト結果を示す線図。

Ｉ・・・・・電磁式燃料噴射弁
ｇ・・・・・間隙
ｔ１・・・・軸方向厚み
ｔ２・・・・半径方向厚み
Ｖ・・・・・弁組立体
２・・・・・弁ハウジング
３・・・・・弁座部材
４・・・・・磁性筒体
４ｆ・・・・前側筒部
４ｍ・・・・中間筒部
４ｒ・・・・後側筒部
１８・・・・弁体
２２・・・・弁ばね
２８・・・・コイル組立体
３１・・・・コイルハウジング
３１ａ・・・胴部
３１ｂ・・・前端壁部
３１ｃ・・・ボス部
３６・・・・磁路形成部
３７・・・・第１位置決め段部（位置決め段部）
３８・・・・第２位置決め段部（位置決め段部）

Claims (2)

1. 前端部に弁座（８）を有する弁座部材（３）と，この弁座部材（３）の後端に同軸に結合される磁性筒体（４）と，この磁性筒体（４）の後端に同軸に結合される非磁性カラー（６）と，この非磁性カラー（６）の後部に嵌合固定される固定コア（５）とで弁ハウジング（２）を構成し，この弁ハウジング（２）に，前記弁座（８）に着座可能の弁体（１８）及び，この弁体（１８）の後端に連設されて前記固定コア（５）の前端吸引面に対向する可動コア（１２）よりなる弁組立体（Ｖ）と，前記弁体（１８）の前記弁座（８）への着座方向へ前記弁組立体（Ｖ）を付勢する弁ばね（２２）とを収容し，前記非磁性カラー（６）及び固定コア（５）を囲繞するようにコイル組立体（２８）を配設し，このコイル組立体（２８）を収容する磁性のコイルハウジング（３１）を介して前記磁性筒体（４）及び前記固定コア（５）間を磁気的に接続し，このコイルハウジング（３１）は，前記コイル組立体（２８）を囲繞する胴部（３１ａ），前記コイル組立体（２８）の前端に対向する前端壁部（３１ｂ）及び，前記磁性筒体（４）の外周面に圧入固定されるボス部（３１ｃ）を一体に連ねてなる，電磁式燃料噴射弁において，
   前記磁性筒体（４）を，外径が前記コイル組立体（２８）の内径より大で且つその外径より小なる中間筒部（４ｍ）と，その中間筒部（４ｍ）の前端に連なる，それより厚肉の前側筒部（４ｆ）と，その中間筒部（４ｍ）の後端に連なる，それより厚肉の後側筒部（４ｒ）とで構成し，前記前側筒部（４ｆ）は，その外周面が後向きの第１位置決め段部（３７）を介して前記中間筒部（４ｍ）の外周面に連なるように形成され，前記後側筒部（４ｒ）は，その内周面の略全体が前記可動コア（１２）を囲繞し，またその後端に前記非磁性カラー（６）より半径方向外方に広がる第２位置決め段部（３８）を有するように形成され，
   前記前端壁部（３１ｂ）を，その軸方向厚み（ｔ１）が前記胴部（３１ａ）の半径方向厚み（ｔ２）より大となるように形成すると共に，前記前端壁部（３１ｂ）の前端面より突出する前記ボス部（３１ｃ）を，その内周面が該前端壁部（３１ｂ）の内周面に連続すると共に半径方向の厚みが該前端壁部（３１ｂ）の軸方向厚み（ｔ１）より小となるように形成し，
   前記後側筒部（４ｒ）及び前記中間筒部（４ｍ）の連続した外周面に前記前端壁部（３１ｂ）及び前記ボス部（３１ｃ）の連続した内周面を圧入嵌合すると共に，前記ボス部（３１ｃ）の前端を前記第１位置決め段部（３７）に当接させることにより，この前端壁部（３１ｂ）と前記後側筒部（４ｒ）とで，内周面の略全体で前記可動コア（１２）を囲繞して該可動コア（１２）及び前記胴部（３１ａ）間を磁気的に接続する一連の磁路形成部（３６）を構成し，前記第２位置決め段部（３８）で前記コイル組立体（２８）の前端面の半径方向内側を支承して該コイル組立体（２８）の軸方向位置を規制し，前記前端壁部（３１ｂ）を前記コイル組立体（２８）の前端面の半径方向外側に対向させたことを特徴とする，電磁式燃料噴射弁。
2. 請求項１記載の電磁式燃料噴射弁において，
   前記コイルハウジング（３１）の前記前端壁部（３１ｂ）の後端面と，前記第２位置決め段部（３８）に支承された前記コイル組立体（２８）の前端面とを，間隙（ｇ）を存して対向させたことを特徴とする，電磁式燃料噴射弁。

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