JP6778742B2 - 弁機構のための電磁アクチュエータ - Google Patents

Description

本発明は、弁機構のための電磁アクチュエータに関し、より詳細には、請求項１の前文の特徴に係る自動車のコモンレールシステムに関する。

このような電磁アクチュエータとして、例えば、特許文献１が知られている。特許文献１は、燃料噴射システムのコモンレールシステムの低圧ポンプと高圧ポンプとの間に配置された容積式電磁流量制御弁を開示している。燃料は、低圧ポンプから高圧ポンプへの搬送ラインを通じて、燃料タンクから搬送される。高圧ポンプから高圧リザーバへ、すなわちコモンレールシステムへと導かれる燃料の量は、上述の容積式流量制御弁によって制御され、この容積式流量制御弁は搬送ラインに配置される。容積式流量制御弁は、いわゆる「常時開」弁として設計されているので、弁に欠陥または故障が生じた場合においても、引き続き燃料をレール内、すなわち、高圧リザーバ内に搬送することができ、また、「常時閉」弁とは異なり、弁に欠陥または故障があっても、内燃機関の機能不全が生じない、という明らかな利点を有する。

独国特許出願公開第１０２０１２１０７７６４号明細書

本出願のコモンレールシステムにおいて知られているこれらの弁を使用する場合、これらが典型的には制御弁として設計されている、ということが問題になる。このような制御弁は、コントロールコーンを備えた極鉄心の複雑な設計と、対応する関連接極子の調整とを必要とする。さらに、既知の容積式流量制御弁は非常に調節感度が高いので、高い精度で設置作業を行う必要がある。そのため、設置作業の労力が増える。これら電磁アクチュエータの設置スペースは、比較的大きい。

本発明は、上記課題を解決するものである。
本発明に係る電磁アクチュエータは、本質的には、前端にフランジを有する極鉄心を提供することに基づき、前記フランジは内側に突出して中心軸に面する。この構成により、電磁アクチュエータの磁気回路全体を比較的コンパクトに設計することが可能になる。

さらに、この構成により、本発明の更なる展開において、前記アクチュエータの案内スリーブを前記極鉄心とハウジング部との間にクランプすることが可能になる。このハウジング部は、例えばハウジングカバーとすることができ、特に、前記アクチュエータのばねカバーとすることができる。全体として、電磁アクチュエータ１０全体の設計は、従来の解決策とは異なり、アクチュエータをシールするためのＯリングを用いないことを特徴とする。

本発明に係るアクチュエータの別の利点は、複数の構成要素を容易に組み立てることができる、という点にあり、予め組み立てられた構造ユニットを提供することができるように、同構造ユニットを、コイル支持体とプラグ部分とを含む励磁コイルとともに押出被覆しておけばよい。複数の構成要素がそれ以上複雑な後工程を必要としない点も、利点である。

本発明のさらなる展開は、複数の従属請求項に記載されている。

本発明に係る電磁アクチュエータの実施形態。

本発明に係る電磁アクチュエータの実施形態は、唯一の図に示されている。
唯一の図に示された電磁アクチュエータは、参照番号１０を有し、本実施形態では、自動車のコモンレールシステムにおいて流路１００内の弁体１１０を調整するために使用される。流路１００は、自動車のコモンレールシステムの一部であり、流入用の流入流路１０２と、流出用の流出流路１０４と、別の流出口のための別の流路１０６とを備える。弁体１１０は、例えばタペットにすることができ、図示しないばね機構によって上向きに押圧され、図示した弁体１１０の上端部が電磁アクチュエータ１０の接極子タペット２２に押し付けられる。

図は、励磁された状態の電磁アクチュエータ１０を示している。これは、中心軸Ｘに対して中心を位置あわせされた接極子タペット２２が、その最上端位置にあることを意味する。また、弁体１１０は、図示しないばね機構のばねの作用により、その最上端位置にある。弁体１１０は流入流路１０２を閉じ、それ以上燃料が流入流路１０２から流出流路１０４，１０６に流れないようにする。

電磁アクチュエータ１０は、上述した接極子タペットを有する。接極子タペット２２は動作システム２０の一部であり、この動作システム２０は、励磁システム５０を介した作動により、後述するように、接極子タペット２２をその休止位置から図１に示す動作位置に向けて移動させる。

接極子タペット２２は、案内スリーブ２６内で軸方向に案内され、その前端に流路１００に面する拡幅部２２ａを有する。接極子タペット２２のこの拡幅部２２ａにおいて、接極子タペット２２は、例えば、他の部分の２倍の直径を有する。接極子タペット２２は、流路１００に面する前端にくぼみ２２ｂを有し、このくぼみ２２ｂにより、弁体１１０は中心に位置合わせされた状態で案内されることが可能になる。

接極子タペット２２の細い部分は、上述した案内スリーブ２６内で軸方向に案内される。接極子タペット２２の拡幅部２２ａが接極子２４の内壁に圧入されることにより、拡幅部２２ａは環状の接極子２４に固定するように連結される。案内スリーブ２６は、管状極鉄心２８内に挿入される。案内スリーブ２６もまた、この極鉄心２８の内壁に圧入される。

図に示すように、極鉄心２８は管状の部材として設計され、中心軸Ｘに沿ってほぼ一定の直径を有する。しかし、環状フランジ２８ａは、中心軸Ｘに対して、流路１００に面する極鉄心の前部から内側に突出している。環状フランジ２８ａの内径は、対向する環状の接極子２４の内径と、少なくとも実質的に対応する。電磁アクチュエータ１０が励磁されたとき、この内側への突出及び極鉄心２８の環状フランジ２８ａによって、最適な流れが得られる。

接極子タペット２２は、拡幅部２２ａと反対側の端部が、ばねプレート３２に固定するように連結されている。ばね機構３４の底端はこのばねプレート３２に当接しており、この場合、ばねプレート３２はコイルばねである。このばね機構３４の上端は、ハウジング部の内壁に、この場合はＵ字型のばねカバー３６に、支持されている。このばねカバー３６は非磁性材料、好ましくはステンレス鋼で形成される。

電磁アクチュエータ１０の上部には、深鍋型のハウジング部４３の開口を閉じるプレート状のハウジングカバー４２が配置されている。ハウジングカバー４２は、一端が極鉄心２８の外壁に支持されるとともに他端がハウジングカバー４２の上側の外壁に支持されるクランプリング４４によってクランプされることにより保持される。

コイル支持体５４上に設置される励磁コイル５２は、深鍋型のハウジング４３と極鉄心２８との間に、中心軸Ｘと同軸上に配置される。コイル支持体５４及び励磁コイル５２は、電磁アクチュエータ１０の中心軸Ｘと同軸上に配置されている。励磁コイル５２は、複数の接続ピン５６に電気的に接続されている。励磁コイル５２は、これら接続ピン５６を介して励磁することができる。複数の接続ピン５６は、プラスチックの射出成形部品として設計されたプラグハウジング５８内に設置される。

図からわかるように、電磁アクチュエータ１０は、電磁アクチュエータ１０を例えば自動車のエンジンケーシングに固定するための取付孔４１を有するフランジ４０上に設置される。固定フランジ４０は、電磁アクチュエータ１０内に突出する周壁４０ａを有する。図に示すように、上向きに延びるハウジングリング３８は、例えば溶接により、周壁４０ａに固着される。このハウジングリング３８はコイル支持体５４と極鉄心２８の外壁との間に延びる。

電磁アクチュエータ１０を組み立てるときには、接極子タペット２２、案内スリーブ２６、接極子２４、ばねプレート３２、ばね機構３４、及びばねカバー３６により構成される予め組み立てられた構造ユニットを、ハウジングリング３８の間に押し入れる。次の工程では、ハウジングカバー４３を上に置き、クランプリング４４でクランプする。続く工程では、励磁コイル５２とともにコイル支持体５４をハウジングリング３８の周りに摺動させてハウジングリング３８上に設置する。便宜上、プラグハウジング５８は既にコイル支持体５４上に成形されている。

全体として、こうした構成により、電磁アクチュエータ１０全体の組み立ては非常に簡素化される。アクチュエータ１０を組み立てるときに、複数のＯリング及び複雑な後工程を省くことができる。加えて、アクチュエータ１０をコンパクトな設計にすることができる。

さらに図からわかるように、接極子２４及び案内スリーブ２６は、ともに、補正孔２４ａ，２７を有する。これら補正孔２４ａ，２７は、例えば極鉄心２８の内側に突出したフランジ２８ａの開口を介して、相互に接続されている。

上述したように、唯一の図は、電磁アクチュエータ１０が励磁された状態、すなわち、励磁コイル５２によって励磁されたときの状態を示している。この場合、接極子タペット２２は、励磁コイル５２の励磁により、最大限、上方に偏る。ばねプレート３２と案内スリーブ２６との間の隙間４７は、この位置において最大になる。しかし、突出したフランジ２８ａと接極子２４との間の隙間４６は最小になる。

さらに、案内スリーブ２６は、内側に突出したフランジ２８ａを有する極鉄心２８を通って流路１００に向かって突出し、接極子タペット２２の拡幅部２２ａに達するように設計されていることに留意されたい。案内スリーブ２６の周壁は極鉄心２８の環状フランジ２８ａに接触し、その反対側の上壁はばねカバー３６の周壁に接触している。案内スリーブ２６は、環状フランジ２８ａとばねカバー３６との間に堅固にクランプされることによってしっかりと保持されるので、溶接による連結を必要としない。

１０ 電磁アクチュエータ
２０ 動作システム
２２ 接極子タペット
２２ａ 拡幅部
２２ｂ くぼみ
２４ 接極子
２４ａ 孔
２６ 案内スリーブ
２７ 孔
２８ 極鉄心
２８ａ 環状極鉄心フランジ
３２ ばねプレート
３４ ばね機構
３６ ばねカバー
３８ ハウジングリング
４０ 固定フランジ
４０ａ 周壁
４１ 取付孔
４２ ハウジングカバー
４３ 深鍋型ハウジング
４４ クランプリング
４６ 第１隙間
４７ 第２隙間
５０ 励磁システム
５２ 励磁コイル
５４ コイル支持体
５６ 接続ピン
５８ プラグハウジング
１００ 流路
１０２ 流入流路
１０４ 流出流路
１０６ 流出流路
１１０ 弁体
Ｘ 中心軸

Claims (10)

1. 自動車のコモンレールシステムの弁機構のための電磁アクチュエータ（１０）であって、
   流路（１００）内に配置される弁体（１１０）を動作させるための接極子タペット（２２）と、
   極鉄心（２８）と、
   を備え、
   前記接極子タペットは、励磁システム（５０）の励磁コイル（５２）が励磁されたときに、前記アクチュエータ（１０）の中心軸（Ｘ）に沿って軸方向に移動可能であり、
   前記極鉄心（２８）は、管状に形成され、前記流路（１００）に面する前記極鉄心端部の領域に環状のフランジ（２８ａ）を有し、
   前記フランジ（２８ａ）は前記中心軸（Ｘ）に対して内向きに延び、
   前記接極子タペット（２２）は案内スリーブ（２６）内で案内され、
   前記案内スリーブ（２６）は、前記極鉄心（２８）の環状フランジ（２８ａ）の内側と前記アクチュエータ（１０）のハウジング部との間にクランプされて保持され、
   前記ハウジング部はＵ字型のばねカバー（３６）であり、
   前記ばねカバー（３６）の内側にはばね機構（３４）が配置され、
   前記ばね機構（３４）は一端が前記ばねカバー（３６）の内側に支持されるとともに他端が接極子タペット（２２）に固定されたばねプレート（３２）に当接する、
   ことを特徴とする弁機構のための電磁アクチュエータ（１０）。
2. 前記ばねカバー（３６）は非磁性材料で形成される
   ことを特徴とする請求項１に記載の電磁アクチュエータ（１０）。
3. 前記極鉄心（２８）及び前記案内スリーブ（２６）はともに圧入される
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の電磁アクチュエータ（１０）。
4. 管状の接極子（２４）が設けられ、
   前記環状の接極子（２４）内には、前記接極子タペット（２２）の前記流路（１００）に面する前部が圧入された状態で保持される
   ことを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の電磁アクチュエータ（１０）。
5. 前記ばねプレート（３２）は前記接極子タペット（２２）に固定するように連結される
   ことを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の電磁アクチュエータ（１０）。
6. 前記ばねカバー（３６）は前記極鉄心（２８）とともに圧入される
   ことを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の電磁アクチュエータ（１０）。
7. 管状の接極子（２４）が設けられ、
   前記極鉄心（２８）は、前記ばねカバー（３６）、前記ばね機構（３４）、前記ばねプレート（３２）、前記接極子タペット（２２）、前記接極子（２４）、及び前記案内スリーブ（２６）とともに予め組み立てられた構造ユニットを形成し、前記予め組み立てられた構造ユニットは固定フランジ（４０）に固定するように連結されている
   ことを特徴とする請求項１〜６の何れか一項に記載の電磁アクチュエータ（１０）。
8. 前記固定フランジ（４０）は、前記構造ユニットが圧入により挿入されるハウジングリング（３８）とともに設けられる
   ことを特徴とする請求項７に記載の電磁アクチュエータ（１０）。
9. 励磁コイル（５２）は前記中心軸（Ｘ）と同軸上に配置され、
   前記励磁コイル（５２）はコイル支持体（５４）の上に設置され、
   プラグハウジング（５８）が押出被覆部として前記コイル支持体（５４）に成形される
   ことを特徴とする請求項１〜８の何れか一項に記載の電磁アクチュエータ（１０）。
10. 前記案内スリーブ（２６）は、前記極鉄心（２８）の前記フランジ（２８ａ）内に向けて、または前記フランジ（２８ａ）を通じて、突出する
    ことを特徴とする請求項１〜９の何れか一項に記載の電磁アクチュエータ（１０）。

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