JP6380323B2 - 燃料噴射装置 - Google Patents
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Description
ノズル(10)は、燃料が噴射される噴孔(13)、および、噴孔の周囲に環状に形成される弁座(14)を有している。
可動コア(40)は、ニードルとともにハウジング内を往復移動可能に設けられている。
固定コア(50)は、第2筒部および第3筒部の内側の可動コアに対し弁座とは反対側に設けられている。
弁座側付勢部材(71)は、ニードルおよび可動コアを弁座側に付勢可能である。
(第1実施形態)
ハウジング20は、第1筒部21、第2筒部22、第3筒部23等を有している。
筒部材25のインレット部24とは反対側の端部の外壁にはねじ部251が形成されている。
ここで、インレット部24および筒部材25は、特許請求の範囲における「燃料入口部」に対応している。
フィルタ241は、インレット部24の内側に設けられている。フィルタ241は、燃料通路100に流入する燃料中の異物を捕集する。
ニードル30は、燃料通路100内をハウジング20の軸Ax1方向へ往復移動可能なようハウジング20内に収容されている。ニードル30は、ニードル本体31、シール部32、鍔部33等を有している。
ニードル本体31は、棒状、より具体的には長い円柱状に形成されている。シール部32は、ニードル本体31の一端、すなわち、弁座14側の端部に形成され、弁座14に当接可能である。
凹部44は、可動コア本体41の弁座14側の面から弁座14とは反対側へ円形に凹むよう可動コア本体41の中央に形成されている。ここで、軸穴部42は、凹部44の底部に開口している。
本実施形態では、可動コア本体41の弁座14とは反対側の面に、例えば硬質クロムめっき等の硬質加工処理および耐摩耗処理が施されている。
隙間形成部材60は、例えば非磁性材料により形成されている。隙間形成部材60の硬度は、ニードル30およびブッシュ52の硬度とほぼ同等に設定されている。
第3筒部23は、外壁から径方向外側へ環状に突出する第3筒部突出部231を有している。第3筒部突出部231の径方向外側の面には、ヨーク上ねじ部92に螺合可能な第3筒部ねじ部232が形成されている。
また、ヨーク90は、ヨーク下係止面911が第1筒部係止面211に係止され、ハウジング20に対する弁座14とは反対側への相対移動が規制されている。
第3筒部突出部231は、弁座14側の端面とヨーク90の内壁とハウジング20の外壁との間に、略円筒状のコイル収容室101を形成している。
本実施形態では、燃料噴射装置1は、ばね座部291、固定部292、筒部293およびスプリング73をさらに備えている。
本実施形態では、ばね座部291と固定部292とは、筒部293により互いに接続されている。ばね座部291、固定部292および筒部293は、例えばステンレス等の金属により一体に形成されている。
ばね座部291は、環状に形成され、可動コア40とガイド部28との間においてニードル本体31の径方向外側に位置している。
本実施形態では、燃料噴射装置1の製造方法は、以下の工程を含む。
(ハウジング溶接工程)
ハウジング20の内側にニードル30および可動コア40等を収容した状態で、第2筒部22と第1筒部21および第3筒部23とを溶接する。
(コイル組み付け工程)
ボビン延伸部811が溝部234に位置するようコイル80をハウジング20の外側に組み付ける。
第1筒部21および第3筒部23に第1筒部21と第3筒部23とが互いに近付く方向の所定の大きさの軸力F1が生じた状態となるよう、第1筒部係止面211にヨーク下係止面911を当接させ、第3筒部ねじ部232にヨーク上ねじ部92を螺合し、ヨーク90をハウジング20に組み付ける。
第3筒部突出部231とヨーク90との接続部c5を溶接する。なお、このとき、第3筒部突出部231の第3筒部ねじ部232に対し弁座14とは反対側の部位と、ヨーク90のヨーク上ねじ部92に対し弁座14とは反対側の部位とを溶接するため、「溶接時にヨーク90が軸方向に伸び、上記軸力F1が低下すること」を抑制できる。
(モールド工程)
加熱した熱可塑性樹脂を、溝部233を経由してコイル収容室101に充填し、かつ、加熱した熱可塑性樹脂で第3筒部23の外壁を覆い、モールド部83を形成する。
図1、3に示すように、コイル80に通電されていないときは、ニードル30のシール部32は弁座14に当接しており、隙間形成部材60の板部61はニードル30に当接し、延伸部62は可動コア40に当接している。このとき、鍔部33の当接面34と可動コア40との間には、軸方向隙間CL1が形成されている。
ハウジング20は、一端がノズル10に接続される第1筒部21、一端が第1筒部21の他端に接続され軸方向の少なくとも一部に磁気絞り部221を形成する第2筒部22、一端が第2筒部22の他端に接続される第3筒部23、ならびに、噴孔13に連通するよう第1筒部21、第2筒部22および第3筒部23の内側に形成され噴孔13に燃料を導く燃料通路100を有している。
可動コア40は、ニードル30とともにハウジング20内を往復移動可能に設けられている。
固定コア50は、第2筒部22および第3筒部23の内側の可動コア40に対し弁座14とは反対側に設けられている。
スプリング71は、ニードル30および可動コア40を弁座14側に付勢可能である。
このように、本実施形態の燃料噴射装置1では、燃料の漏れを抑制しつつ、高圧の燃料を高精度に噴射可能である。
第3筒部23は、第3筒部ねじ部232を有している。
ヨーク90は、第1筒部係止面211に係止されハウジング20に対する弁座14とは反対側への相対移動が規制されているヨーク下係止面911、および、第3筒部ねじ部232に螺合されているヨーク上ねじ部92を有している。
また、(3)本実施形態では、第3筒部23とヨーク90とは、相対回転不能に固定されている。そのため、「第3筒部23とヨーク90とが相対回転することによる軸力F1の低下」を抑制することができる。
また、(12)本実施形態では、第3筒部23は、固定コア50と一体に形成されている。そのため、部材点数および組み付け工数を低減できる。
可動コア40は、当接面34に当接または当接面34から離間可能なようニードル30に対し相対移動可能に設けられている。
当接面34と可動コア40との間に軸方向の隙間である軸方向隙間CL1を形成可能な隙間形成部材60を備えている。これにより、コイル80への通電時、可動コア40を軸方向隙間CL1で加速させて鍔部33に衝突させることができる。これにより、燃料通路100内の燃料の圧力が比較的高い場合でも、コイル80へ供給する電力を増大させることなく、開弁させることができる。
燃料入口部としてのインレット部24および筒部材25は、筒状に形成され、一端側のインレット部24が第3筒部23の他端に接続し、他端側の筒部材25が燃料配管6に接続し、外部からの燃料を燃料通路100に導く。
本発明の第2実施形態による燃料噴射装置の一部を図5に示す。第2実施形態は、第3筒部突出部231の構成が第1実施形態と異なる。
穴部236には、ボビン延伸部811が挿通された状態となっている。
本実施形態では、燃料噴射装置の製造方法は、以下のとおり、コイル組み付け工程およびモールド工程が第1実施形態と異なる。
(コイル組み付け工程)
ボビン延伸部811が穴部236に挿通された状態となるようコイル80をハウジング20の外側に組み付ける。
(モールド工程)
加熱した熱可塑性樹脂を、穴部235を経由してコイル収容室101に充填し、かつ、加熱した熱可塑性樹脂で第3筒部23の外壁を覆い、モールド部83を形成する。
また、本実施形態では、穴部235は円形状に形成され、穴部236は長円形状に形成されている。そのため、穴部235、236は、例えばドリル等により容易に形成することができる。
本発明の第3実施形態による燃料噴射装置の一部を図6に示す。第3実施形態は、第3筒部突出部231の構成が第2実施形態と異なる。
4つの穴部237のうちの1つには、ボビン延伸部811が挿通された状態となっている。
本実施形態では、燃料噴射装置の製造方法は、以下のとおり、コイル組み付け工程およびモールド工程が第2実施形態と異なる。
(コイル組み付け工程)
ボビン延伸部811が穴部237に挿通された状態となるようコイル80をハウジング20の外側に組み付ける。
(モールド工程)
加熱した熱可塑性樹脂を、穴部237を経由してコイル収容室101に充填し、かつ、加熱した熱可塑性樹脂で第3筒部23の外壁を覆い、モールド部83を形成する。
本発明の第4実施形態による燃料噴射装置の一部を図7に示す。第4実施形態は、特に第1筒部21、第3筒部23、ヨーク90の構成が第3実施形態と異なる。
第4実施形態では、第1筒部21は、外壁から径方向外側へ環状に突出する第1筒部突出部212を有している。第1筒部突出部212の径方向外側の面には、第1筒部ねじ部213が形成されている。
ヨーク90は、弁座14側の端部の内壁に形成され第1筒部ねじ部213に螺合可能なヨーク下ねじ部94を有している。
また、ヨーク90は、ヨーク上係止面931が第3筒部係止面238に係止され、ハウジング20に対する弁座14側への相対移動が規制されている。
本実施形態では、燃料噴射装置の製造方法は、以下のとおり、ヨーク組み付け工程およびヨーク溶接工程が第3実施形態と異なる。
(ヨーク組み付け工程)
第1筒部21および第3筒部23に第1筒部21と第3筒部23とが互いに近付く方向の所定の大きさの軸力F1が生じた状態となるよう、第3筒部係止面238にヨーク上係止面931を当接させ、第1筒部ねじ部213にヨーク下ねじ部94を螺合し、ヨーク90をハウジング20に組み付ける。
第1筒部突出部212とヨーク90との接続部c6を溶接する。なお、このとき、第1筒部突出部212の第1筒部ねじ部213に対し弁座14側の部位と、ヨーク90のヨーク下ねじ部94に対し弁座14側の部位とを溶接するため、「溶接時にヨーク90が軸方向に伸び、上記軸力F1が低下すること」を抑制できる。
また、(7)第1筒部21とヨーク90とは、相対回転不能に固定されている。そのため、「第1筒部21とヨーク90とが相対回転することによる軸力F1の低下」を抑制することができる。
本発明の第5実施形態による燃料噴射装置の一部を図8に示す。第5実施形態は、特に第1筒部21、ヨーク90の構成が第4実施形態と異なる。
第5実施形態では、ハウジング20の第1筒部21の外壁には、第1実施形態と同様、第1筒部係止面211が形成されている。
ヨーク90は、第1ヨーク901および第2ヨーク902からなる。第1ヨーク901および第2ヨーク902は、筒状に形成され、同軸となるよう設けられている。
第1ヨーク901は、第1筒部係止面211に係止されることでハウジング20に対する弁座14とは反対側への相対移動が規制されるヨーク下係止面911を有している。
本実施形態では、燃料噴射装置の製造方法は、以下のとおり、ヨーク組み付け工程が第4実施形態と異なる。また、本実施形態では、燃料噴射装置の製造方法は、第4実施形態で示したヨーク溶接工程を含まない。
第1筒部21および第3筒部23に第1筒部21と第3筒部23とが互いに近付く方向の所定の大きさの軸力F1が生じた状態となるよう、第1筒部係止面211に第1ヨーク901のヨーク下係止面911を当接させ、第3筒部係止面238に第2ヨーク902のヨーク上係止面931を当接させ、第1ヨークねじ部903と第2ヨークねじ部904とを螺合し、ヨーク90をハウジング20に組み付ける。
本発明の第6実施形態による燃料噴射装置の一部を図9に示す。第6実施形態は、特にヨーク90の構成が第5実施形態と異なる。
本実施形態では、燃料噴射装置の製造方法は、以下のとおり、ヨーク組み付け工程が第5実施形態と異なる。
(ヨーク組み付け工程)
第1筒部21および第3筒部23に第1筒部21と第3筒部23とが互いに近付く方向の所定の大きさの軸力F1が生じた状態となるよう、第1筒部係止面211にヨーク下係止面911を当接させ、例えばヨーク90の径方向外側から治具を押し当て、ヨーク上係止面931が第3筒部係止面238に当接するようヨーク上かしめ部95を形成し、ヨーク90を第3筒部突出部231にかしめる。
なお、本実施形態では、ヨーク90は、第3筒部突出部231にかしめられることによりハウジング20に組み付けられている。そのため、ヨーク90をハウジング20に比較的容易に組み付けることができる。
本発明の第7実施形態による燃料噴射装置の一部を図10に示す。第7実施形態は、特にヨーク90の構成が第5実施形態と異なる。
本実施形態では、燃料噴射装置の製造方法は、以下のとおり、ヨーク組み付け工程が第5実施形態と異なる。
(ヨーク組み付け工程)
第1筒部21および第3筒部23に第1筒部21と第3筒部23とが互いに近付く方向の所定の大きさの軸力F1が生じた状態となるよう、第3筒部係止面238にヨーク上係止面931を当接させ、例えばヨーク90の弁座14側の端部の径方向外側から治具を押し当て、ヨーク下係止面911が第1筒部係止面211に当接するようヨーク下かしめ部96を形成し、ヨーク90を第1筒部21にかしめる。
なお、本実施形態では、ヨーク90は、第1筒部21にかしめられることによりハウジング20に組み付けられている。そのため、ヨーク90をハウジング20に比較的容易に組み付けることができる。
本発明の第8実施形態による燃料噴射装置の一部を図11に示す。第8実施形態は、特に第1筒部21、第2筒部22、第3筒部23、ヨーク90の構成が第1実施形態と異なる。
第2筒部22は、軸方向の一部に磁気絞り部221を有している。磁気絞り部221は、第2筒部22の軸方向の他の部位と比べ、薄肉化されている。
第2筒部22の第3筒部23側の端部は、第3筒部23に溶接されている。
第3筒部23は、固定コア50の固定コア本体51とは別部材により別体に形成されている。固定コア本体51は、例えば圧入により第3筒部23の内側に設けられている。
第3筒部ねじ部232は、第3筒部突出部231の軸方向の全範囲に亘って形成されている。ヨーク90の軸方向の途中の内壁には、第3筒部ねじ部232に螺合可能なヨーク上ねじ部92が形成されている。
本実施形態では、燃料噴射装置の製造方法は、以下のとおり、ハウジング溶接工程が第1実施形態と異なる。また、本実施形態では、燃料噴射装置の製造方法は、固定コア圧入工程を含み、第1実施形態で示したヨーク溶接工程を含まない。
(固定コア圧入工程)
固定コア本体51を第3筒部23の内側に圧入する。
(ハウジング溶接工程)
ハウジング20の内側にニードル30および可動コア40等を収容した状態で、第2筒部22と第3筒部23とを溶接する。
(コイル組み付け工程)
ボビン延伸部811が溝部234に位置するようコイル80をハウジング20の外側に組み付ける。
第1筒部21および第3筒部23に第1筒部21と第3筒部23とが互いに近付く方向の所定の大きさの軸力F1が生じた状態となるよう、第1筒部係止面211にヨーク下係止面911を当接させ、第3筒部ねじ部232にヨーク上ねじ部92を螺合し、ヨーク90をハウジング20に組み付ける。
本実施形態においても、ヨーク90が、第1筒部21および第3筒部23に第1筒部21と第3筒部23とが互いに近付く方向の軸力F1が生じるよう設けられている。そのため、磁気絞り部221を形成する第2筒部22には、第1筒部21と第3筒部23とから軸Ax1方向に縮まる方向の力が作用している。これにより、燃料通路100内の燃料の圧力が高くなっても、第2筒部22と第3筒部23との接続部c2、または、磁気絞り部221に作用する「各部材が軸Ax1方向に離れる方向の力」を抑制することができる。したがって、第2筒部22と第3筒部23との接続部c2、または、磁気絞り部221に応力が集中し破断するのを抑制することができる。よって、本実施形態では、第1実施形態と同様、燃料の漏れを抑制しつつ、高圧の燃料を噴射することができる。
上述の第8実施形態では、第2筒部22と第1筒部21とが一体に形成される例を示した。これに対し、本発明の他の実施形態では、第2筒部22は、例えば薄肉化等により磁気絞り部221を形成するのであれば、第3筒部23と一体に形成されることとしてもよい。また、第2筒部22は、第1筒部21および第3筒部23と一体に形成されることとしてもよい。
また、本発明の他の実施形態では、ハウジング20は、例えば鉄、アルミ等、ステンレス以外の金属により形成されていてもよい。
また、上述の実施形態では、ノズル10と第1筒部21とが別体に形成される例を示した。これに対し、本発明の他の実施形態では、ノズル10と第1筒部21とは、一体に形成されることとしてもよい。
また、本発明の他の実施形態では、筒部材25、および、ねじ結合部材26を備えないこととしてもよい。
また、本発明の他の実施形態では、燃料噴射装置は、例えば燃料レールの分配管等により、所定の力で取付穴部5の段差面等に押し付けられるようエンジン2に取り付けられることとしてもよい。
本発明は、直噴式のガソリンエンジンに限らず、例えばポート噴射式のガソリンエンジンやディーゼルエンジン等に適用してもよい。
このように、本発明は、上記実施形態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形態で実施可能である。
Claims (14)
- 燃料が噴射される噴孔(13)、および、前記噴孔の周囲に環状に形成される弁座(14)を有するノズル(10)と、
一端が前記ノズルに接続される第1筒部(21)、一端が前記第1筒部の他端に接続され軸(Ax1)方向の少なくとも一部に磁気絞り部(221)を形成する第2筒部(22)、一端が前記第2筒部の他端に接続される第3筒部(23)、ならびに、前記噴孔に連通するよう前記第1筒部、前記第2筒部および前記第3筒部の内側に形成され前記噴孔に燃料を導く燃料通路(100)を有するハウジング(20)と、
棒状のニードル本体(31)、および、前記弁座に当接可能なよう前記ニードル本体の一端に環状に形成されるシール部(32)を有し、前記シール部が前記弁座から離間または前記弁座に当接すると前記噴孔を開閉するニードル(30)と、
前記ニードルとともに前記ハウジング内を往復移動可能に設けられる可動コア(40)と、
前記第2筒部および前記第3筒部の内側の前記可動コアに対し前記弁座とは反対側に設けられる固定コア(50)と、
前記ニードルおよび前記可動コアを前記弁座側に付勢可能な弁座側付勢部材(71)と、
一端側が前記第1筒部に接続し、他端側が前記第3筒部に接続し、前記第1筒部および前記第3筒部に前記第1筒部と前記第3筒部とが互いに近付く方向の軸力(F1)が生じ、前記第2筒部には前記第1筒部と前記第3筒部とから前記軸方向に縮まる方向の力が作用した状態となるよう前記ハウジングの径方向外側に設けられている筒状のヨーク(90、901、902)と、
前記ハウジングと前記ヨークとの間に設けられ、通電されると前記第1筒部、前記可動コア、前記固定コア、前記第3筒部および前記ヨークに磁気回路を形成し、前記可動コアを前記固定コア側に吸引し前記ニードルを前記弁座とは反対側に移動させることが可能なコイル(80)と、
を備える燃料噴射装置(1)。 - 前記第1筒部は、第1筒部係止面(211)を有し、
前記第3筒部は、第3筒部ねじ部(232)を有し、
前記ヨークは、前記第1筒部係止面に係止され前記ハウジングに対する前記弁座とは反対側への相対移動が規制されているヨーク下係止面(911)、および、前記第3筒部ねじ部に螺合されているヨーク上ねじ部(92)を有する請求項1に記載の燃料噴射装置。 - 前記第3筒部と前記ヨークとは、相対回転不能に固定されている請求項2に記載の燃料噴射装置。
- 前記第3筒部は、前記コイルに対し前記弁座とは反対側において外壁から径方向外側へ環状に突出し径方向外側の面に前記第3筒部ねじ部が形成されている第3筒部突出部(231)を有している請求項2または3に記載の燃料噴射装置。
- 前記第3筒部突出部は、前記弁座側の端面と前記ヨークの内壁と前記ハウジングの外壁との間に前記コイルを収容するコイル収容室(101)を形成し、前記第3筒部ねじ部の径方向内側において前記弁座側の端面と前記弁座とは反対側の端面とを接続する穴部(235、236、237)を有し、
前記コイル収容室内の前記コイルの周囲は樹脂で覆われている請求項4に記載の燃料噴射装置。 - 前記第1筒部は、第1筒部ねじ部(213)を有し、
前記第3筒部は、第3筒部係止面(238)を有し、
前記ヨークは、前記第3筒部係止面に係止され前記ハウジングに対する前記弁座側への相対移動が規制されているヨーク上係止面(931)、および、前記第1筒部ねじ部に螺合されているヨーク下ねじ部(94)を有している請求項1に記載の燃料噴射装置。 - 前記第1筒部と前記ヨークとは、相対回転不能に固定されている請求項6に記載の燃料噴射装置。
- 前記第3筒部は、前記コイルに対し前記弁座とは反対側において外壁から径方向外側へ環状に突出し前記弁座とは反対側の端面に前記第3筒部係止面が形成されている第3筒部突出部(231)を有し、
前記第3筒部突出部は、前記弁座側の端面と前記ヨークの内壁と前記ハウジングの外壁との間に前記コイルを収容するコイル収容室(101)を形成し、前記第3筒部係止面の径方向内側において前記弁座側の端面と前記弁座とは反対側の端面とを接続する穴部(237)を有し、
前記コイル収容室内の前記コイルの周囲は樹脂で覆われている請求項6または7に記載の燃料噴射装置。 - 前記第1筒部は、第1筒部係止面(211)を有し、
前記第3筒部は、第3筒部係止面(238)を有し、
前記ヨークは、前記第1筒部係止面に係止されることで前記ハウジングに対する前記弁座とは反対側への相対移動が規制されるヨーク下係止面(911)、および、前記第3筒部係止面に係止されることで前記ハウジングに対する前記弁座側への相対移動が規制されるヨーク上係止面(931)を有している請求項1に記載の燃料噴射装置。 - 前記ヨークは、前記ヨーク下係止面が形成される第1ヨーク(901)、および、前記ヨーク上係止面が形成される第2ヨーク(902)からなり、
前記第1ヨークは、内壁または外壁に第1ヨークねじ部(903)を有し、
前記第2ヨークは、外壁または内壁に前記第1ヨークねじ部に螺合されている第2ヨークねじ部(904)を有している請求項9に記載の燃料噴射装置。 - 前記第2筒部は、前記第1筒部または前記第3筒部の少なくとも一方と一体に形成されている請求項1〜10のいずれか一項に記載の燃料噴射装置。
- 前記第3筒部は、前記固定コアと一体に形成されている請求項1〜11のいずれか一項に記載の燃料噴射装置。
- 前記ニードルは、前記可動コアの前記固定コア側の面に当接可能な当接面(94)を有し、
前記可動コアは、前記当接面に当接または前記当接面から離間可能なよう前記ニードルに対し相対移動可能に設けられ、
前記当接面と前記可動コアとの間に軸方向の隙間である軸方向隙間(CL1)を形成可能な隙間形成部材(60)をさらに備える請求項1〜12のいずれか一項に記載の燃料噴射装置。 - 燃料配管(6)を経由して外部から燃料が供給される燃料噴射装置であって、
一端が前記第3筒部の他端に接続し、他端が前記燃料配管に接続し、外部からの燃料を前記燃料通路に導く筒状の燃料入口部(24、25)と、
前記燃料入口部と前記燃料配管とが互いに密着した結合状態となるよう前記燃料入口部または前記燃料配管に螺合されるねじ結合部材(26)と、
をさらに備える請求項1〜13のいずれか一項に記載の燃料噴射装置。
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