JP5077215B2 - 電磁駆動装置およびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、磁気吸引力によりアーマチャを駆動する電磁駆動装置に関する。

従来、ディーゼルエンジンの蓄圧式燃料噴射装置は、減速時に減圧弁を開弁させて蓄圧器内の高圧燃料を燃料タンクに排出し、蓄圧器内の圧力を目標値まで急速に低下させるようになっている（例えば、特許文献１参照）。

この減圧弁において、磁気吸引力によりアーマチャを駆動する電磁駆動装置は、バルブボデーとステータコアとの間に形成されたコイル収容空間にコイルが配置され、磁気回路を形成する円盤状のプレートが、バルブボデーの一端面、ステータコアの一端面、およびコイルの一端面に対向配置され、コイルに電気的に接続されたターミナルがプレートに形成されたターミナル通し孔を通ってコイル収容空間の外部まで延びている。また、コイルの外周側が樹脂製のコイル被覆部にて覆われ、コイル収容空間の外部において樹脂製のコネクタハウジングによりターミナルが覆われている。
特開２００７−１３２３３７号公報

しかしながら、上記した従来の電磁駆動装置は、磁気回路形成上バルブボデーとプレートとの間に樹脂層を設けることができないため、一般的には、コイル被覆部の成形とコネクタハウジングの成形を別々に実施する。したがって、成形のための工数が増加してしまうという問題がある。

本発明は上記点に鑑みて、コイル被覆部およびコネクタハウジングの成形のための工数を低減することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、バルブボデー（１２）とステータコア（１８）との間に形成されたコイル収容空間（１２２）にコイル（３１）が配置され、バルブボデー（１２）の一端面、ステータコア（１８）の一端面、およびコイル（３１）の一端面に対向して円盤状のプレート（３３）が配置され、コイル（３１）に接続されたターミナル（３２１）がプレート（３３）に形成され点対称に配置されたターミナル通し孔（３３１）を通ってコイル収容空間（１２２）の外部まで延びており、コイル収容空間（１２２）の外部において樹脂製のコネクタハウジング（３２）によりターミナル（３２１）が覆われ、コイル（３１）の外周側は樹脂製のコイル被覆部（３１２）にて覆われており、プレート（３３）には、コイル収容空間（１２２）に対向する位置に、コイル収容空間（１２２）とコイル収容空間（１２２）の外部とを連通するとともに、ターミナル通し孔（３３１）同士の間にプレート（３３）の周方向に沿って配置された連通孔（３３２）が複数形成され、コネクタハウジング（３２）とコイル被覆部（３１２）は連通孔（３３２）を介して一体に形成されていることを特徴とする。

これによると、コイル（３１）にプレート（３３）を組み付けた状態で、コイル収容空間（１２２）の外部から連通孔（３３２）を介してコイル収容空間（１２２）に樹脂を流入させることができるため、コイル被覆部（３１２）およびコネクタハウジング（３２）を１回の成形によって成形することができる。また、コイル収容空間（１２２）に対向する位置に連通孔（３３２）を形成しているため、バルブボデー（１２）やステータコア（１８）に対向する位置に連通孔（３３２）を形成する場合と比較して、通過する磁束の減少を少なくして磁気吸引力の低下を抑制することができる。すなわち、磁気吸引力の低下を抑制しつつ、コイル被覆部（３１２）およびコネクタハウジング（３２）の成形のための工数を低減することができる。

請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の電磁駆動装置において、ボビン（３１１）におけるプレート（３３）に対向する部位に、プレート（３３）側に向かって突出して先端部がプレート（３３）に当接する突起部（３１１ａ）が設けられていることを特徴とする。

これによると、コイル（３１）にプレート（３３）を組み付けた状態でボビン（３１１）とプレート（３３）との間に隙間を維持することができるため、コイル収容空間（１２２）の外部から連通孔（３３２）およびその隙間を介してコイル（３１）の外周側に確実に樹脂を流入させることができる。

請求項３に記載の発明のように、請求項１または２に記載の電磁駆動装置において、連通孔（３３２）は丸孔にすることができる。

請求項４に記載の発明では、請求項３に記載の電磁駆動装置において、連通孔（３３２）は、プレート（３３）の周方向に沿って均等に２〜６個設けられていることを特徴とする。これによると、磁気吸引力の低下を招くことなく、良好な成形性を確保することができる。

請求項５に記載の発明のように、請求項１または２に記載の電磁駆動装置において、連通孔（３３２）は長孔にすることができる。

請求項６に記載の発明のように、コイル（３１）にプレート（３３）を組み付けた状態で、コイル収容空間（１２２）の外部から連通孔（３３２）を通ってコイル収容空間（１２２）に流入する樹脂によってコイル被覆部（３１２）を成形することにより、請求項１ないし５のいずれか１つに記載の電磁駆動装置を製造することができる。

なお、特許請求の範囲およびこの欄で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

本発明の一実施形態について説明する。図１は一実施形態に係る電磁駆動装置を備える蓄圧式燃料噴射装置の全体構成を示す図である。この燃料噴射装置は、高圧燃料が蓄えられる略円筒状の蓄圧器１を備えており、蓄圧器１には、図示しない内燃機関（より詳細には、ディーゼルエンジン）の各気筒毎に設けられる複数の燃料噴射弁２が接続され、蓄圧器１内に蓄えられる高圧燃料が各燃料噴射弁２から対応する気筒に噴射されるようになっている。燃料噴射弁２の開弁時期および開弁時間は、図示しない電子制御ユニット（以下、ＥＣＵという）によって制御される。

ＥＣＵは、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等からなる周知のマイクロコンピュータを備え、マイクロコンピュータに記憶された各種処理を順に実行する。そして、ＥＣＵには、エンジン回転数や図示しないアクセルペダルの踏み込み量等の情報が入力され、ＥＣＵは、それらの情報に基づいて、燃料噴射弁２や、後述する圧送量制御弁７、減圧弁９の作動を制御する。

蓄圧器１内には、燃料ポンプ３から圧送される高圧燃料が、燃料の噴射圧力に相当する所定圧で蓄えられる。燃料ポンプ３としては、公知の構造の可変吐出量高圧ポンプが用いられ、低圧部としての燃料タンク４からフィードポンプ５を経て吸入される低圧燃料を高圧に加圧する。ＥＣＵは、蓄圧器１に設けた圧力センサ６からの信号を基に燃料ポンプ３に設けた圧送量制御弁７を駆動して、噴射圧力が負荷や回転数に応じて定めた所定値となるように圧送量を制御する。

蓄圧器１は、排出流路を構成するリークパイプ８を介して燃料タンク４に接続されている。また、蓄圧器１における長手方向の一端側には、排出流路を開閉する減圧弁９が装着されている。減圧弁９は、ＥＣＵによって内燃機関の運転状態に応じて制御され、開弁時に蓄圧器１内の高圧燃料を排出流路を介して燃料タンク４に戻すことにより、蓄圧器１の圧力を目標値まで低減するものである。

次に、減圧弁９について説明する。図２は減圧弁９の構成を示す正面断面図、図３は減圧弁９を分解して示す断面図、図４は減圧弁９におけるコネクタハウジング３２成形前のコイルユニット３０を示す正面断面図、図５は減圧弁９におけるプレート３３の側面図である。

減圧弁９は、排出通路を開閉する弁体１１を含む弁部ユニット１０と、コイル３１に通電されたときに弁体１１を開弁方向に吸引するコイルユニット３０とに分割可能に構成されている（図３参照）。

まず、弁部ユニット１０について説明する。図２、図３に示すように、弁部ユニット１０は、蓄圧器１に締結される磁性体金属製の略円筒状のバルブボデー１２を備えている。このバルブボデー１２の内部には、磁性体金属製の円筒状のステータコア１８が配置され、バルブボデー１２とステータコア１８は非磁性金属製の環状の接合部材１７を介して一体化されている。具体的には、バルブボデー１２と接合部材１７は、溶接またはろう付け等で気密的に接合され、ステータコア１８と接合部材１７も、溶接またはろう付け等で気密的に接合されている。

そして、バルブボデー１２内の一端側には、弁体１１およびアーマチャ１３が収容される円柱状の弁部材収容空間１２１が形成されている。また、バルブボデー１２内の他端側には、バルブボデー１２とステータコア１８との間に、コイル３１が収容される円筒状のコイル収容空間１２２が形成されている。

アーマチャ１３は磁性体金属よりなり、ステータコア１８に対向配置され、弁体１１とアーマチャ１３は圧入もしくは溶接により接合されている。また、弁部材収容空間１２１には、弁体１１を摺動自在に支持する円筒状のガイド１４が挿入されている。そして、ガイド１４とバルブボデー１２とによって弁体１１とアーマチャ１３が保持される構成になっている。

バルブボデー１２における弁部材収容空間１２１の端部には、バルブシート１５がかしめまたは圧入により固定されている。そして、弁部材収容空間１２１は、バルブシート１５に形成された貫通穴１５１によって蓄圧器１の内部に接続されている。また、弁部材収容空間１２１は、ガイド１４に形成された貫通穴１４１およびバルブボデー１２に形成された貫通穴１２３を介して蓄圧器１の貫通穴１ａに接続されている。さらに、排出流路を構成する蓄圧器１の貫通穴１ａは、リークパイプ８に接続されている。

バルブボデー１２の外周面には、蓄圧器１の雌ねじ１ｂに螺合される第１雄ねじ１２４、貫通穴１２３と第１雄ねじ１２４との間に位置して、Ｏリング等のシール部材１６が挿入される環状の溝１２５、蓄圧器１の外に位置する六角部１２６、バルブボデー１２の端部に位置して、後述するリテーニングナット３４が螺合される第２雄ねじ１２７が形成されている。

ステータコア１８は、収納穴１８１を有する有底円筒状であり、収納穴１８１内に配置されたスプリング１９により、弁体１１およびアーマチャ１３がバルブシート１５側に付勢されている。

次に、コイルユニット３０について説明する。図２〜図４に示すように、コイルユニット３０は、通電時に磁界を形成するコイル３１、相手コネクタハウジングと嵌合されるコネクタハウジング３２、磁気回路を形成するプレート３３、およびリテーニングナット３４からなる。

コイル３１は、樹脂製のボビン３１１に電線を巻いて円筒状に形成されている。コイル３１の外周側は樹脂製のコイル被覆部３１２にて覆われている。ボビン３１１におけるプレート３３に対向する部位には、プレート３３側に向かって突出して先端部がプレート３３に当接する突起部３１１ａが複数個設けられている。この突起部３１１ａは、ボビン３１１の周方向に沿って均等に配置されている。

コイル３１の電線には、コネクタのターミナル３２１が電気的に接続されている。このターミナル３２１は、プレート３３に形成されたターミナル通し孔３３１を通ってコイル収容空間１２２の外部まで延びている。そして、ターミナル３２１は、コイル収容空間１２２の外部において樹脂製のコネクタハウジング３２に覆われている。

プレート３３は、磁性金属製で円盤状に形成されるとともに、コイル３１の一端面、バルブボデー１２の一端面およびステータコア１８の一端面に対向して配置され、バルブボデー１２やステータコア１８、アーマチャ１３とともに磁気回路を形成する。

締結手段としてのリテーニングナット３４は、雌ねじ３４１が形成された円筒部３４２と、円筒部３４２の一端から径方向内側に向かって延びる鍔部３４３とを備えている。リテーニングナット３４は、コイル３１とコネクタハウジング３２とプレート３３が一体化された後に、その一体化されたコイル３１等の部材にプレート３３の外縁部分を抱え込む状態で装着される。

コイルユニット３０は、図４に示すようにコイル３１とプレート３３とを仮組みした後、図２または図３に示すようにコイル被覆部３１２およびコネクタハウジング３２がモールド成形によって成形される。図４に示すように、コイル３１とプレート３３とを仮組みした状態では、突起部３１１ａがプレート３３に当接することにより、ボビン３１１の本体部とプレート３３との間に、モールド成形時に樹脂の流路となる隙間３１３が形成される。なお、モールド成形後において、プレート３３の外縁部分は露出している。

図５に示すように、プレート３３には、コネクタのターミナル３２１が挿入される長孔のターミナル通し孔３３１が、点対称に２つ設けられている。また、プレート３３には、モールド成形時に樹脂の流路となる丸孔の連通孔３３２が複数個（本例では４個）設けられている。この連通孔３３２は、プレート３３の周方向に沿って均等に（換言すると、点対称に）配置されている。

なお、図５では、プレート３３においてコイル収容空間１２２に対向する部位を、便宜的に斜線で表示している。これから明らかなように、連通孔３３２は、コイル収容空間１２２に対向する位置に設けられている。したがって、モールド成形時には、連通孔３３２を介して、コイル収容空間１２２とコイル収容空間１２２の外部とが連通する。

モールド成形時には、図４に示すようにコイル３１とプレート３３とを仮組みした状態で、コイル収容空間１２２の外部（すなわち、コネクタハウジング３２側）から樹脂が注入される。その樹脂は、連通孔３３２および隙間３１３を介してコイル収容空間１２２に流入し、その流入した樹脂によってコイル被覆部３１２が成形される。また、さらに注入される樹脂によってコネクタハウジング３２が成形される。このように、コイル被覆部３１２およびコネクタハウジング３２を１回の成形によって成形することができる。

また、コイル収容空間１２２に対向する位置に連通孔３３２を形成しているため、バルブボデー１２やステータコア１８に対向する位置に連通孔３３２を形成する場合と比較して、通過する磁束の減少を少なくして磁気吸引力の低下を抑制することができる。すなわち、磁気吸引力の低下を抑制しつつ、コイル被覆部３１２およびコネクタハウジング３２の成形のための工数を低減することができる。

図６は、連通孔３３２の数をパラメータとして、本実施形態の減圧弁９のモールド成形時の樹脂成形性および磁気吸引力を評価した結果を示すものである。ここで、樹脂成形性は、コイル被覆部３１２およびコネクタハウジング３２が所定の品質を満足するように成形された場合を１００％としている。また、磁気吸引力は、従来構造の減圧弁（すなわち、連通孔なし）の磁気吸引力との比較である。

図６に示すように、連通孔３３２を２個以上設けた場合には、良好な樹脂成形性が得られた。また、連通孔３３２を６個以下にした場合には、連通孔３３２を設けていない従来品と同等の磁気吸引力が得られた。したがって、連通孔３３２を２〜６個にすることにより、磁気吸引力の低下を招くことなく、良好な成形性を確保することができる。

次に、減圧弁９を蓄圧器１に組付ける手順を説明する。まず、弁部ユニット１０とコイルユニット３０を仮組みする。具体的には、バルブボデー１２の端面とリテーニングナット３４の鍔部３４３との間にプレート３３の外縁部分を挟持した状態で、バルブボデー１２の第２雄ねじ１２７とリテーニングナット３４の雌ねじ３４１を螺合させて、弁部ユニット１０とコイルユニット３０を一体化する。

次に、蓄圧器１の雌ねじ１ｂにバルブボデー１２の第１雄ねじ１２４を締付けて、蓄圧器１に減圧弁９を締結する。これにより、バルブシート１５の先端面１５２が蓄圧器１の端面シール部１ｃに軸力により押し付けられて、先端面１５２と端面シール部１ｃとの間がシールされる。また、シール部材１６が蓄圧器１の内周面シール部１ｄに接して、バルブボデー１２と蓄圧器１との間からの燃料の外部洩れが防止される。

その後、リテーニングナット３４を緩めて、蓄圧器１に対するコネクタハウジング３２の向きを調整し、再度リテーニングナット３４を締め付けることにより、蓄圧器１への減圧弁９の組付けが完了する。

尚、上記の例では、弁部ユニット１０とコイルユニット３０を仮組みした後に蓄圧器１に組付けたが、弁部ユニット１０とコイルユニット３０を仮組みせずに、弁部ユニット１０のみを蓄圧器１に組付け、その後、コイルユニット３０を弁部ユニット１０に組付けても良い。

上記構成になる蓄圧式燃料噴射装置は、内燃機関の減速時以外は、減圧弁９のコイル３１への通電が断たれており、スプリング１９によって弁体１１およびアーマチャ１３がバルブシート１５側に付勢され、弁体１１がバルブシート１５に当接してバルブシート１５の貫通穴１５１が閉じられ、排出流路が遮断されている。

一方、アクセルペダルの踏み込み量が急激に減少した場合、すなわち内燃機関の減速時には、ＥＣＵが減圧弁９を開弁させ、これにより、蓄圧器１内の高圧燃料を燃料タンク４に排出し、蓄圧器１内の圧力を目標値まで急速に低下させる。

具体的には、コネクタハウジング３２のターミナル３２１からコイル３１に電流を流すことによりコイル３１の周りに磁束が発生し、ステータコア１８とアーマチャ１３との間に吸引力が発生することにより、スプリング１９のばね力に抗して弁体１１およびアーマチャ１３がステータコア１８側に向かって変位する。これにより、弁体１１がバルブシート１５から離れてバルブシート１５の貫通穴１５１が開かれ、蓄圧器１内の高圧燃料が、バルブシート１５の貫通穴１５１、ガイド１４の貫通穴１４１、バルブボデー１２の貫通穴１２３、蓄圧器１の貫通穴１ａ、およびリークパイプ８を介して燃料タンク４に排出される。

以上述べたように、本実施形態では、モールド成形時に樹脂の流路となる連通孔３３２を設けたことにより、コイル被覆部３１２およびコネクタハウジング３２を１回の成形によって成形することができる。また、コイル収容空間１２２に対向する位置に連通孔３３２を形成しているため、通過する磁束の減少を少なくして磁気吸引力の低下を抑制することができる。すなわち、磁気吸引力の低下を抑制しつつ、コイル被覆部３１２およびコネクタハウジング３２の成形のための工数を低減することができる。

さらに、連通孔３３２を２〜６個にすることにより、磁気吸引力の低下を招くことなく、良好な成形性を確保することができる。

なお、上記実施形態においては、連通孔３３２を丸孔にしたが、図７に示す第１変型例のように、連通孔３３２を矩形の長孔にしてもよいし、図８に示す第２変型例のように、連通孔３３２は、長手方向両端を円弧にした長孔でもよい。

本発明の一実施形態に係る電磁駆動装置を備える蓄圧式燃料噴射装置の全体構成を示す図である。 図１の減圧弁９の構成を示す正面断面図である。 図２は減圧弁９を分解して示す断面図である。 図２の減圧弁９におけるコネクタハウジング３２成形前のコイルユニット３０を示す正面断面図である。 図２の減圧弁９におけるプレート３３の側面図である。 図２の減圧弁９の成形性および磁気吸引力を評価した結果を示す図である。 図２の減圧弁９におけるプレート３３の第１変型例を示す側面図である。 図２の減圧弁９におけるプレート３３の第２変型例を示す側面図である。

符号の説明

１２ バルブボデー
１３ アーマチャ
１８ ステータコア
３１ コイル
３２ コネクタハウジング
３３ プレート
１２２ コイル収容空間
３１１ ボビン
３１２ コイル被覆部
３２１ ターミナル
３３１ ターミナル通し孔
３３２ 連通孔

Claims (6)

1. 磁気回路を形成する筒状のバルブボデー（１２）と、
   前記バルブボデー（１２）の内周側に配置されて磁気回路を形成するステータコア（１８）と、
   ボビン（３１１）に電線を巻いて構成されるとともに、前記バルブボデー（１２）と前記ステータコア（１８）との間に形成されたコイル収容空間（１２２）に配置されて通電時に磁界を形成する筒状のコイル（３１）と、
   前記バルブボデー（１２）の一端面、前記ステータコア（１８）の一端面、および前記コイル（３１）の一端面に対向配置されて磁気回路を形成する円盤状のプレート（３３）と、
   前記ステータコア（１８）の他端面に対向配置されて磁気吸引力により駆動されるアーマチャ（１３）と、
   前記コイル（３１）に電気的に接続されるとともに、前記プレート（３３）に形成され点対称に配置されたターミナル通し孔（３３１）を通って前記コイル収容空間（１２２）の外部まで延びるターミナル（３２１）と、
   前記コイル収容空間（１２２）の外部において前記ターミナル（３２１）を覆う樹脂製のコネクタハウジング（３２）とを備え、
   前記コイル（３１）の外周側は樹脂製のコイル被覆部（３１２）にて覆われており、
   前記プレート（３３）には、前記コイル収容空間（１２２）に対向する位置に、前記コイル収容空間（１２２）と前記コイル収容空間（１２２）の外部とを連通するとともに、前記ターミナル通し孔（３３１）同士の間に前記プレート（３３）の周方向に沿って配置された連通孔（３３２）が複数形成され、
   前記コネクタハウジング（３２）と前記コイル被覆部（３１２）は前記連通孔（３３２）を介して一体に形成されていることを特徴とする電磁駆動装置。
2. 前記ボビン（３１１）における前記プレート（３３）に対向する部位に、前記プレート（３３）側に向かって突出して先端部が前記プレート（３３）に当接する突起部（３１１ａ）が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の電磁駆動装置。
3. 前記連通孔（３３２）は丸孔であることを特徴とする請求項１または２に記載の電磁駆動装置。
4. 前記連通孔（３３２）は、前記プレート（３３）の周方向に沿って均等に２〜６個設けられていることを特徴とする請求項３に記載の電磁駆動装置。
5. 前記連通孔（３３２）は長孔であることを特徴とする請求項１または２に記載の電磁駆動装置。
6. 請求項１ないし５のいずれか１つに記載の電磁駆動装置の製造方法であって、
   前記コイル（３１）に前記プレート（３３）を組み付けた状態で、前記コイル収容空間（１２２）の外部から前記連通孔（３３２）を通って前記コイル収容空間（１２２）に流入する樹脂によって前記コイル被覆部（３１２）を成形することを特徴とする電磁駆動装置の製造方法。

Images