JP7499205B2 - ガス燃料用噴射弁 - Google Patents

Description

本発明は，ＣＮＧ，ＬＰＧ等の天然ガスを燃料としてエンジンに供給するガス燃料用噴射弁に関し，特に，弁ハウジングと，該弁ハウジングの一端部に固設され，弁座及び該弁座の中心部を貫通するノズル孔を有するノズル部材と，前記弁ハウジングの他端部に同軸状に連結される固定コアと，前記弁座と協働してノズル孔を開閉する弁部に，前記固定コアの吸引面に被吸引面を対向させる可動コアを連結してなり，前記弁ハウジングの内周面に摺動可能に嵌装される弁体と，前記固定コアの外周に配設され，通電時，前記弁体を開弁すべく，前記固定コアに可動コアに対する吸引力を付与するコイルと，前記固定コア及び可動コア間に縮設されて，可動コアを前記弁体の閉弁方向に付勢する戻しばねとを備え，前記可動コアの被吸引面には，前記固定コアの可動コアに対する吸引時，前記吸引面に当接するゴム製の環状クッション部材が接合されるガス燃料用噴射弁の改良に関する。

かゝるガス燃料用噴射弁は，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２００７－４０２４５号公報

かゝるガス燃料用噴射弁においては，コイルの通電により，固定コアが可動コアを吸引したとき，可動コアの被吸引面に接合されたゴム製の環状クッション部材が固定コアの吸引面に当接して圧縮変形することにより，両コアの当接衝撃力を緩和して，それらの耐久性の向上を図ると共に，騒音の発生を抑えることができる。

ところで，特許特許文献１に記載されるガス用燃料噴射弁では，前記環状のクッション部材は，可動コアの被吸引面に接合される底面と，この底面と平行な頂面と，頂面及び底面の内周縁相互を接続する内周側テーパ面と，頂面及び底面の外周縁相互を接続する外周側テーパ面とを有し，内周側テーパ面と外周側テーパ面とは，それぞれの勾配が等しく設定されている。

こうしたものでは，コイルの通電に伴う固定コアの可動コアに対する吸引により，環状クッション部材が両コア間で圧縮荷重を受けたとき，環状クッション部材の周方向各部で生じる，環状クッション部材のゴムの横方向移動が一定せず，これにより環状クッション部材では底面と頂面との間で横方向のずれが生じ，これが原因で，環状クッション部材の頂面が固定コアと摩擦して環状クッション部材の耐摩耗性を損じたり，可動コア，即ち弁体に側圧を及ぼして弁体の弁ハウジングに対する摺動抵抗を増加させ，弁体の応答性を低下させる等の欠点がある。

本発明は，かゝる事情に鑑みてなされたもので，固定コアの可動コアに対する吸引により，クッション部材が両コア間で圧縮荷重を受けたとき，環状クッション部材の周方向各部で，環状クッション部材のゴムの横方向移動を一定させ，これにより環状クッション部材の底面と頂面との間で横方向のずれが生じることを防いで，上記欠点を解消することを可能にした前記ガス燃料用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、弁ハウジングと，該弁ハウジングの一端部に固設され，弁座及び該弁座の中心部を貫通するノズル孔を有するノズル部材と，前記弁ハウジングの他端部に同軸状に連結される固定コアと，前記弁座と協働してノズル孔を開閉する弁部に，前記固定コアの吸引面に被吸引面を対向させる可動コアを連結してなり，前記弁ハウジングの内周面に摺動可能に嵌装される弁体と，前記固定コアの外周に配設され，通電時，前記弁体を開弁すべく，前記固定コアに可動コアに対する吸引力を付与するコイルと，前記固定コア及び可動コア間に縮設されて，可動コアを前記弁体の閉弁方向に付勢する戻しばねとを備え，前記可動コアの被吸引面には，前記固定コアの可動コアに対する吸引時，前記吸引面に当接するゴム製の環状クッション部材が接合されるガス燃料用噴射弁において，前記環状クッション部材は，前記被吸引面に接合される底面と，この底面と平行な頂面と，該頂面及び底面の内周縁相互を接続するように，該底面側から頂面側に向かって大径となる内周側テーパ面と，前記頂面及び底面の外周縁相互を接続するように，該底面側から頂面側に向かって小径となる外周側テーパ面とを有し，該内周側テーパ面の勾配と該外周側テーパ面の勾配とが互いに異なると共に、前記内周側テーパ面における表面積と前記外周側テーパ面における表面積とが互いに異なるように形成され、前記内周側テーパ面と前記頂面との間、及び、前記外周側テーパ面と前記頂面との間に、円弧面がそれぞれ設けられていることを第１の特徴とする。

また，本発明は，第１の特徴に加えて，前記内周側テーパ面の勾配が，前記外周側テーパ面の勾配よりも大きく設定されることを第２の特徴とする。

さらに，本発明は，第１の特徴に加えて，前記外周側テーパ面の勾配が，前記内周側テーパ面の勾配よりも大きく設定されることを第３の特徴とする。

本発明の第１の特徴によれば，環状クッション部材において，内周側テーパ面と外周側テーパ面とで，それぞれのテーパ角度を異ならせたことにより，テーパ角度の小さいテーパ面の方が表面積が大となる。その結果，コイルの通電により，固定コアが可動コアを吸引して，環状クッション部材が両コア間で圧縮されたとき，環状クッション部材を構成するゴムは，抵抗が低い側，即ち表面積が大なるテーパ面側に移動しようとし，この現象は，環状クッション部材の円周方向に沿う各部で等しく生じるので，その底面と頂面との間でのずれを防ぐことができる。したがって，環状クッション部材の頂面が固定コアに対して摩擦することがない，もしくは少なくなり，環状クッション部材の耐摩耗性を保持することができる。また環状クッション部材が，その圧縮変形により，可動コアに側圧を及ぼすこともなく，弁体の開閉応答性を良好に維持することができる。

本発明に係るガス燃料用噴射弁の第１実施形態を示す縦断面図 上記噴射弁の２矢視部拡大断面図 図２の３矢視部拡大断面図 図３の４矢視部拡大断面図 本発明の第２実施形態を示す，図３との対応図

先ず，本発明の第１実施形態について添付の図１～図４を参照しながら説明する。

図１及び図２において，本発明に係るガス燃料用噴射弁Ｉは，エンジンの吸気管Ｐ１の管壁に設けられる取り付け孔１に前端部が装着され，エンジンの吸気行程時，ガス燃料を吸気管Ｐ１内に噴射することができる。この噴射弁Ｉの弁ハウジング２は，円筒状の第１ハウジング部３と，この第１ハウジング部３の後端のフランジ３ａに前端部がかしめ結合される，第１ハウジング部３より大径で円筒状の第２ハウジング部４と，この第２ハウジング部４の後端壁４ａに一体に連設される，第２ハウジング部４より小径の円筒状の第３ハウジング部５とからなっており，第１～第３ハウジング部３～５は何れも磁性材料で構成される。

第１ハウジング部３には，その前端に開口する取り付け孔８と，その後端に開口する，取り付け孔８より小径で且つ長い案内孔９とが同軸状に形成されており，取り付け孔８には，環状シム１０と円板状のノズル部材１１とが順次嵌合されると共に，第１ハウジング部３の前端縁の内方へのかしめにより固着される。その際，ノズル部材１１の外周には，取り付け孔８の内周面に密接する環状のシール部材１２が装着される。環状シム１０は，その厚みの選定によりノズル部材１１の嵌合位置を調整するものである。

一方，前記案内孔９には弁体１５が収容される。この弁体１５は前端側からフランジ状の弁部１６，短軸部１７1 ，ジャーナル部１８，長軸部１７2 及び可動コア１９を同軸状に一体に連ねてなるもので，上記弁部１６の前端面にはゴム製の着座部材２０が接合されており，この着座部材２０が前記弁座１３に着座したり離座することでノズル孔１４を開閉することができる。弁体１５は磁性材料により構成される。

上記弁体１５において，短軸部１７1 及び長軸部１７2 は，ジャーナル部１８よりも充分小径に形成され，ジャーナル部１８及び可動コア１９は，共に案内孔９に摺動自在に嵌合される。

第２ハウジング部４にはコイル組立体２３が収容される。このコイル組立体２３は，ボビン２４と，このボビン２４の外周に巻装されるコイル２５と，このコイル２５をボビン２４に埋封する樹脂モールド部２６とからなっており，ボビン２４と前記第１ハウジング部３のフランジ３ａとの間には環状のシール部材２７が介装される。

第２ハウジング部４の後端壁４ａには，ボビン２４の内周面に嵌合する円筒状の固定コア２９が一体に形成されており，それらの嵌合部をシールするシール部材２８がボビン２４及び固定コア２９間に介装される。前記可動コア１９は，その後端部をボビン２４内に突入させて，その被吸引面（後端面）１９ａを固定コア２９の吸引面（前端面）２９ａに対向させている。

弁体１５には，その後端面から弁部１６の手前で終わる縦孔３０と，この縦孔３０を，短軸部１７1 の外周面に連通する複数の横孔３１とが設けられる。その際，縦孔３０の途中には，固定コア２９側を向いた環状のばね座３２が形成される。

一方，固定コア２９から第３ハウジング部５の前半部に亙り，それらの中心部には，前記縦孔３０と連通する支持孔３５が形成され，また第３ハウジング部５の後半部には，上記支持孔３５に連なる，それより大径の入口孔３６が設けられる。支持孔３５には，弁体１５を弁座１３側に付勢する戻しばね３３を前記ばね座３２との間で支持するパイプ状のリテーナ３７が圧入され，その圧入深さを加減して戻しばね３３のセット荷重を調整した後，リテーナ３７は，第３ハウジング部５の外周からのかしめにより第３ハウジング部５に固着される。符号３８は，そのかしめ部を示す。入口孔３６には，燃料フィルタ３９が装着される。

第２ハウジング部４の後端部から第３ハウジング部５の前半部に亙り，それらの外周面を覆うと共に，一側にカプラ４０を一体に備える樹脂モールド部４１が形成され，そのカプラ４０は，前記コイル２５に連なる通電用端子４２を保持する。

第１ハウジング部３の前端部外周には，環状溝４５を画成する前後一対の合成樹脂製のリング部材４６，４６′が嵌着され，環状溝４５にはシール部材４７が装着される。このシール部材４７は，第１ハウジング部３をエンジンの吸気管Ｐ１の取り付け孔１に挿入したとき，その内周面に密接するようになっている。

また第３ハウジング部５の後端部外周には環状溝４９が形成され，これにシール部材５０が装着される。このシール部材５０は，第３ハウジング部５をガス燃料分配管Ｐ２に挿入したとき，その内周面に密接するようになっている。

前記ジャーナル部１８の外周面，及び可動コア１９の前半部外周面にフッ素樹脂製の被膜４４がコーティングされる。

図３及び図４に示すように，可動コア１９の被吸引面１９ａには，固定コア２９の吸引面２９ａに対向するゴム製の環状クッション部材５２が焼き付けにより接合される。

この環状クッション部材５２は，可動コア１９の被吸引面１９ａに接合される平坦で環状の底面５３と，この環状底面５３と平行で固定コア２９の吸引面２９ａに対向する平坦で環状の頂面５４と，これら底面５３及び頂面５４の内周縁を相互に接続する内周側テーパ面５５と，これら底面５３及び頂面５４の外周縁を相互に接続する外周側テーパ面５６とを備えている。ここで，内周側テーパ面５５には，底面５３側から頂面５４側に向かって大径となるような勾配αが付与され，また外周側テーパ面５６には，底面５３側から頂面５４側に向かって小径となるような勾配βが付与され，本発明では，前者，即ち内周側テーパ面５５の勾配αと後者，即ち外周側テーパ面５６の勾配βとを互いに異ならせた点に特徴があり，この第１実施形態では，前者の勾配αを，後者の勾配βの略２倍に設定している。その結果，内周側テーパ面５５の面積は，外周側テーパ面５６の面積よりも充分広くなっている。

また，図示例では，内周側テーパ面５５及び外周側テーパ面５６と頂面５４との各接続部は，滑らかな円弧面５７，５８に形成される。

また，環状クッション部材５２の頂面５４には，その周方向に等間隔に並ぶ複数の切欠き５９が設けられる。

次に，この第１実施例の作用について説明する。

コイル２５の非通電状態では，弁体１５は，戻しばね３３の付勢力により前方に押圧され，着座部材２０を弁座１３の弁座被膜５１に着座させている。この状態では，図示しないガス燃料タンクから分配管Ｐ２に送られたガス燃料は，弁ハウジング２の入口孔３６に流入して燃料フィルタ３９で濾過され，そしてパイプ状のリテーナ３７内部，弁体１５の縦孔３０及び横孔３１…を通って案内孔９内に待機する。

コイル２５に通電すると，それにより生ずる磁束が固定コア２９，第２ハウジング部４及びフランジ３ａ，可動コア１９を順次走り，その磁力により，可動コア１９が戻しばね３３のセット荷重に抗して固定コア２９に吸引され，可動コア１９の環状クッション部材５２が固定コア２９の吸引面２９ａに当接することで，着座部材２０の弁座１３に対する開き限界が規制される。すると案内孔９に待機していたガス燃料が弁座１３を通過してノズル孔１４からエンジンの吸気管Ｐ１内に噴射され，その燃料噴射量は，弁体１５の開弁時間により制御される。

ところで，固定コア２９の可動コア１９に対する吸引時，環状クッション部材５２は，その圧縮変形により両コア２９，１９間の当接衝撃を緩和して，騒音の発生や，弁体１５の振動を抑えることに寄与する。

しかも，環状クッション部材５２の圧縮変形時には，内周側テーパ面５５の勾配αが外周側テーパ面５６の勾配βよりも大きく設定されているので，環状クッション部材５２を構成するゴムは，底面５３及び頂面５４間で圧縮荷重を受けると，抵抗の少ない側，即ち面積が広い内周側テーパ面５５側へ多くが移動する。このような現象が環状クッション部材５２の全周に亙り生じるため，底面５３及び頂面５４間でのずれの発生を防ぐことができる。これにより，環状クッション部材５２が固定コア２９との間で摩擦することが抑えられ，その耐摩耗性を高めることができる。また，底面５３及び頂面５４間でのずれの発生を防ぐことは，そのずれによる弁体１５への側圧を抑えることにもなり，弁体１５の開閉応答性の向上を図ることができる。

また，コイル２５の通電時，即ち固定コア２９の可動コア１９に対する吸引時，環状クッション部材５２は，固定コア２９の吸引面２９ａ及び可動コア１９の被吸引面１９ａ間に小間隙を確保するので，コイル２５の通電遮断時には，固定コア２９及び可動コア１９間の残留磁気を減少させ，弁体１５の閉弁応答性を良好にすることができる。

前述のように，燃料タンクから噴射弁Ｉに供給される燃料には，多少ともオイルが混入しているので，ガス燃料が弁座１３を通過するとき，それに含まれるオイルが弁座１３に付着しようとするが，弁座１３には，フッ素樹脂製の弁座被膜５１がコーティングしてあるため，この弁座被膜５１が撥油作用を発揮して弁座１３へのオイルの付着を防ぐことになる。したがって，寒冷時でも付着オイルに起因する着座部材２０の弁座１３への張りつきを未然に防ぐことができるから，弁体１５の開弁応答性の向上を図ることができる。

また，環状クッション部材５２の頂面５４には，その周方向に沿って等間隔に並ぶ複数の切欠き５９が設けられるので，コイル２５の通電時，環状クッション部材５２が固定コア吸引面２９ａに密着しても，前記オイルの付着に起因する吸盤効果を抑制して，固定コア２９への環状クッション部材５２の張りつきを防ぎ，閉弁応答性を高めることができる。

次に，図５に示す本発明の第２実施形態について説明する。

この第２実施形態では，環状クッション部材５２において，外周側テーパ面５６の勾配βが内周側テーパ面５５の勾配αよりも大きく設定される。したがって，外周側テーパ面５６の面積は，内周側テーパ面５５の面積よりも大となっている。その他の構成は，前記第１実施形態と同様であり，その同様の構成については，図５中，第１実施形態と同様の符号を付して，その説明は省略する。

この第２実施形態によれば，環状クッション部材５２の圧縮変形時には，環状クッション部材５２を構成するゴムは，底面５３及び頂面５４間で圧縮荷重を受けると，抵抗の少ない側，即ち面積が広い外周側テーパ面５６側へ多くが移動する。このような現象が環状クッション部材５２の全周に亙り生じるため，底面５３及び頂面５４間でのずれの発生を防ぐことができ，第１実施形態と同様の効果をもたらすことができる。

以上，本発明の実施の形態について説明したが，本発明は上記実施形態に限定されるものではなく，特許請求の範囲に記載された本発明を逸脱することなく種々の設計変更を行うことが可能である。

例えば，環状クッション部材５２の，固定コア２９に対する吸盤効果を回避するため，頂面５４の切欠き５９に代えて，その頂面を梨地面に加工することもできる。

Ｉ・・・・ガス燃料用噴射弁
α・・・・内周側テーパ面の勾配
β・・・・外周側テーパ面の勾配
２・・・・弁ハウジング
１１・・・ノズル部材
１３・・・弁座
１４・・・ノズル孔
１５・・・弁体
１６・・・弁部
１９・・・可動コア
１９ａ・・被吸引面
２５・・・コイル
２９・・・固定コア
３３・・・戻しばね
５２・・・環状クッション部材
５３・・・底面
５４・・・頂面
５５・・・内周側テーパ面
５６・・・外周側テーパ面

Claims (3)

1. 弁ハウジング（２）と，
   該弁ハウジング（２）の一端部に固設され，弁座（１３）及び該弁座（１３）の中心部を貫通するノズル孔（１４）を有するノズル部材（１１）と，
   前記弁ハウジング（２）の他端部に同軸状に連結される固定コア（２９）と，
   前記弁座（１３）と協働してノズル孔（１４）を開閉する弁部（１６）に，前記固定コア（２９）の吸引面（２９ａ）に被吸引面（１９ａ）を対向させる可動コア（１９）を連結してなり，前記弁ハウジング（２）の内周面に摺動可能に嵌装される弁体（１５）と，
   前記固定コア（２９）の外周に配設され，通電時，前記弁体（１５）を開弁すべく，前記固定コア（２９）に可動コア（１９）に対する吸引力を付与するコイル（２５）と，
   前記固定コア（２９）及び可動コア（１９）間に縮設されて，可動コア（１９）を前記弁体（１５）の閉弁方向に付勢する戻しばね（３３）とを備え，
   前記可動コア（１９）の被吸引面（１９ａ）には，前記固定コア（２９）の可動コア（１９）に対する吸引時，前記吸引面（２９ａ）に当接するゴム製の環状クッション部材（５２）が接合されるガス燃料用噴射弁において，
   前記環状クッション部材（５２）は，前記被吸引面（１９ａ）に接合される底面（５３）と，この底面（５３）と平行な頂面（５４）と，該頂面（５４）及び底面（５３）の内周縁相互を接続するように，該底面（５３）側から頂面（５４）側に向かって大径となる内周側テーパ面（５５）と，前記頂面（５４）及び底面（５３）の外周縁相互を接続するように，該底面（５３）側から頂面（５４）側に向かって小径となる外周側テーパ面（５６）とを有し，
   該内周側テーパ面（５５）の勾配（α）と該外周側テーパ面（５６）の勾配（β）とが互いに異なると共に、前記内周側テーパ面（５５）における表面積と前記外周側テーパ面（５６）における表面積とが互いに異なるように形成され、前記内周側テーパ面（５５）と前記頂面（５４）との間、及び、前記外周側テーパ面（５６）と前記頂面（５４）との間に、円弧面（５７），（５８）がそれぞれ設けられていることを特徴とする，ガス燃料用噴射弁。
2. 請求項１に記載のガス燃料用噴射弁において，
   前記内周側テーパ面（５５）の勾配（α）が，前記外周側テーパ面（５６）の勾配（β）よりも大きく設定されることを特徴とする，ガス燃料用噴射弁。
3. 請求項１に記載のガス燃料用噴射弁において，
   前記外周側テーパ面（５６）の勾配（β）が，前記内周側テーパ面（５５）の勾配（α）よりも大きく設定されることを特徴とするガス燃料用噴射弁。