JP7519539B2 - 電磁式燃料噴射弁 - Google Patents

Description

本発明は，主としてエンジンの燃料供給系に使用される電磁式燃料噴射弁に関し，特に，弁座を有する弁座部材の後端部に磁性円筒体を同軸状に結合してなる弁ハウジングと，該弁ハウジング内に収容されて前記弁座と協働する弁体と，前記磁性円筒体の後端に同軸状に結合される非磁性円筒体と，該非磁性円筒体の後端部に同軸状に結合される固定コアと，前記弁体の後端部に結合され，後端面を前記固定コアの前端面に対向させながら前記磁性円筒体及び非磁性円筒体内に配置される可動コアと，前記固定コアの外周に配設され，通電時，前記固定コア及び可動コア間に吸引力を生じさせるコイルと，該コイルの通電遮断時，可動コア及び前記弁体を，該弁体の閉弁方向に付勢する弁ばねとを備え，前記磁性円筒体及び非磁性円筒体が溶接により相互に結合され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２００５－２４０７３３号公報

かゝる電磁式燃料噴射弁において，磁性円筒体，非磁性円筒体及び固定コアの三者の結合に当たっては，先ず非磁性円筒体及び固定コアを相互に突き合わせ溶接し，次いで非磁性円筒体及び磁性円筒体を相互に突き合わせ溶接する。その際，一体化した固定コア及び非磁性円筒体は，固定コアが厚肉であることから熱容量が大となるのに対して，肉薄の磁性円筒体は，熱容量が小さいため，非磁性円筒体との溶接後，冷却に伴う収縮歪みが著しく，特に，非磁性円筒体との溶接部に近い後端内周縁部が半径方向内側に変形して，隆起部を形成する。その隆起部は，そのままでは，可動コアと干渉してしまい，可動コアの作動に支障を来すので，従来では上記隆起部を除去すべく，磁性円筒体の内周面のみならず，それに隣接する非磁性円筒体の内周面を切削による仕上げ加工，つまり後加工を施していたが，この後加工は，電磁式燃料噴射弁の製造コストを高める一因となる。

本発明は，かゝる事情に鑑みてなされたもので，非磁性円筒体及び磁性円筒体の溶接後の冷却に伴う収縮歪みが磁性円筒体に生じることがあっても，それに影響されず，前記後加工を不要として，製造コストの低減を可能にした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、本発明の第１の特徴を有する電磁式燃料噴射弁は、
弁座を有する弁座部材の後端部に磁性円筒体を同軸状に結合してなる弁ハウジングと、該弁ハウジング内に収容されて前記弁座と協働する弁体と、前記磁性円筒体の後端に同軸状に結合される非磁性円筒体と、該非磁性円筒体の後端部に同軸状に結合される固定コアと、前記弁体の後端部に結合され、後端面を前記固定コアの前端面に対向させながら前記磁性円筒体及び非磁性円筒体内に配置される可動コアと、前記固定コアの外周に配設され、通電時、前記固定コア及び可動コア間に吸引力を生じさせるコイルと、該コイルの通電遮断時、可動コア及び前記弁体を、該弁体の閉弁方向に付勢する弁ばねとを備え、前記磁性円筒体の後端面と非磁性円筒体の前端面とが溶接により相互に結合される電磁式燃料噴射弁において、
前記磁性円筒体の、前記可動コアに対向する内周面には、その中間部から前記後端面側に向かって大径となり、該後端面に接続するテーパ面が設けられ、
前記溶接は、前記磁性円筒体の後端面と前記非磁性円筒体の前端面とを相互に突き合わせて行われる突き合わせ溶接であり、
前記磁性円筒体には、前記突き合わせ溶接後の前記磁性円筒体の冷却に伴って後端内周部が半径方向内側に変形して発生した隆起部を有し、
前記隆起部は、前記テーパ面と前記可動コアの外周面との間の空間に、前記可動コアとの干渉を生じさせることなく収容されることを特徴とする。

本発明の第２の特徴を有する電磁式燃料噴射弁は、
弁座を有する弁座部材の後端部に磁性円筒体を同軸状に結合してなる弁ハウジングと、該弁ハウジング内に収容されて前記弁座と協働する弁体と、前記磁性円筒体の後端に同軸状に結合される非磁性円筒体と、該非磁性円筒体の後端部に同軸状に結合される固定コアと、前記弁体の後端部に結合され、後端面を前記固定コアの前端面に対向させながら前記磁性円筒体及び非磁性円筒体内に配置される可動コアと、前記固定コアの外周に配設され、通電時、前記固定コア及び可動コア間に吸引力を生じさせるコイルと、該コイルの通電遮断時、可動コア及び前記弁体を、該弁体の閉弁方向に付勢する弁ばねとを備え、前記磁性円筒体の後端面と非磁性円筒体の前端面とが溶接により相互に結合される電磁式燃料噴射弁において、
前記磁性円筒体の、前記可動コアに対向する内周面には、その中間部から前記後端面側に向かって大径となり、該後端面に接続するテーパ面が設けられ、
前記非磁性円筒体の内周面に，それとの前記可動コアの摺動を案内する摺動ガイド面が設けられる一方、前記磁性円筒体の、前記テーパ面を除く内周面が、前記摺動ガイド面よりも大径に形成されることを特徴とする。

本発明の第１の特徴によれば，磁性円筒体の内周面に形成されたテーパ面と可動コアの外周面との間には断面三角形状の空間が画成され，この空間に，磁性円筒体及び非磁性円筒体の溶接後，磁性円筒体の後端内周縁部に発生する隆起部が吸収される。したがって，その隆起部が可動コアと干渉するようなことはない。これにより，前記溶接後，磁性円筒体及び非磁性円筒体の内周面に，従来のような後加工を施す必要がなくなり，製造コストの低減を図ることができる。

本発明の第２の特徴によれば，磁性円筒体の内周に，それに対する可動コアの摺動を案内する摺動ガイド面が形成される一方，磁性円筒体の，前記テーパ面を除く内周面が上記摺動ガイド面より大径に形成されるので，磁性円筒体の外周面を被覆する合成樹脂製の被覆層が射出成形された場合，それらの冷却により磁性円筒体の内周面が縮径しても，その内周面が前記摺動ガイド面よりも半径方向内方に張り出すことはない。したがって，可動コアの前記摺動ガイド面に対する円滑な摺動を確保することができる。

本発明に係る内燃機関用電磁式燃料噴射弁の実施形態を示す縦断面図 図１の２矢示部拡大図

本発明の実施形態を添付図面に基づいて以下に説明する。本発明の電磁式燃料噴射弁Ｉにおいて，燃料噴射側を前方，燃料入口側を後方とする。

先ず，図１において，エンジンＥのシリンダヘッド４０には，燃焼室４２に開口する装着孔４１が設けられており，この装着孔４１に，燃焼室４２に燃料噴射し得る電磁式燃料噴射弁Ｉが装着される。その際，燃料噴射弁Ｉ及びシリンダヘッド４０間にはクッション部材４３が介装される。

上記電磁式燃料噴射弁Ｉの弁ハウジング２は，円筒状の弁座部材３と，この弁座部材３の後端部外周面に嵌合して液密に溶接される磁性円筒体４と，この磁性円筒体４の後端に突き当てゝ液密に溶接される非磁性円筒体６と，この非磁性円筒体６の内周面に，小径の前端部５ａを嵌合して液密に溶接される中空円筒状の固定コア５と，この固定コア５の後端部外周に嵌合して液密に溶接される燃料入口筒２６とで構成される。

弁座部材３は，その前端面に開口する弁孔７と，この弁孔７の内周端に連なる円錐状の弁座８と，この弁座８の大径部に連なる円筒状のガイド孔９とを有している。弁座部材３の前端面には，上記弁孔７と連通する複数の燃料噴孔１１を有する鋼板製のインジェクタプレート１０が液密に溶接される。

非磁性円筒体６の前端部には，固定コア５と嵌合しない部分が残され，その部分から磁性円筒体４にわたり，固定コア５の前端面に対向する中空円筒状の可動コア１２が嵌装され，この可動コア１２に弁体１３が連結される。中空円筒状の固定コア５及び可動コア１２は，磁性円筒体４及び非磁性円筒体６よりも厚肉である。

弁体１３は，前記弁座８と協働して弁孔７を開閉するように前記ガイド孔９を摺動し得る球状の弁部１４と，この弁部１４に前端部を固着される弁杆１５とで構成され，この弁杆１５の後端部が可動コア１２の内周面に圧入されて溶接される。したがって，弁体１３は可動コア１２と一体となって弁ハウジング内で昇降が可能である。

上記弁杆１５は，すり割１５ａ付きのパイプ材からなっており，その内部が可動コア１２の中空部と連通すると共に，すり割１５ａを介して弁杆１５の内外が連通する。また球状の弁部１４の周囲には，燃料の通過を許容する複数の平坦面１７が形成される。

而して，燃料入口筒２６，固定コア５，リテーナ２０，可動コア１２及び弁杆１５の各中空部，弁杆１５のすり割１５ａ，弁座部材３のガイド孔９，弁孔７及び燃料噴孔１１は，弁ハウジング２内の一連の燃料流路１８を構成する。

前記固定コア５の中空部には，その中間部において，すり割付きパイプ材からなるリテーナ２０が圧入，固着され，その前端部が第１ばね座２１となる。一方，前記弁杆１５の後端部は，可動コア１２の中空部の途中で終わっており，その上端部が第２ばね座２２となり，これら第１及び第２ばね座２１，２２間に弁ばね２３が縮設され，この弁ばね２３のセット荷重によって，可動コア１２が固定コア５から下方へ離反する方向，即ち弁体１３の弁座８への着座方向へ付勢される。この弁ばね２３のセット荷重は，リテーナ２０の固定コア５への嵌合深さにより調整される。

可動コア１２の内周面には，その後端面より僅かに突出する非磁性材製でリング状のストッパ部材３５が埋設される。

弁ハウジング２の外周には，固定コア５及び可動コア１２に対応してコイル組立体２８が嵌装される。このコイル組立体２８は，磁性円筒体４の後端部から固定コア５に亙りそれらの外周面に嵌装される合成樹脂製のボビン２９と，これに巻装されるコイル３０とからなっており，そのボビン２９の後端部には，その一側方に突出する給電端子３３の基端部を支持する端子支持腕２９ａが一体に形成され，給電端子３３にはコイル３０の端末が接続される。コイル組立体２８は，その略半周面をヨーク３１で覆われる。

磁性円筒体４から燃料入口筒２６にわたり，それらの外周面を被覆すると共にコイル組立体２８を埋封する合成樹脂製の被覆層２７が射出成形される。その際，給電端子３３を収容，保持してコイル組立体２８の一側方に突出するカプラ３４が上記被覆層２７と一体に成形される。

前記燃料入口筒２６の入口には燃料フィルタ３６が装着される。また，燃料入口筒２６の上端部外周には燃料キャップ４６がシール部材４７を介して嵌装される。この燃料キャップ４６は，燃料ポンプ（図示せず）の吐出口に連なる燃料レール４５より分岐形成された複数の燃料分配キャップのうちの一個である。

而して，コイル３０の通電オフ状態では，弁ばね２２の付勢力で可動コア１２及び弁体１３は前方に押圧され，弁体１３の弁部１４を弁座８に着座させている。

コイル３０を通電オン状態にすると，コイル３０が発生する磁束がヨーク３１，磁性円筒体４，可動コア１２，固定コア５を順次走り，両コア５，１２間に発生する磁力による吸引力により可動コア１２が弁ばね２３を圧縮しながら固定コア５に吸着され，弁体１３の弁部１４を弁座８から離座させるので，弁孔７が開放される。すると，図示しない燃料ポンプから燃料入口筒２６に圧送される高圧燃料が弁ハウジング２の燃料流路１８を通り，燃料噴孔１１から，エンジンＥの燃焼室４２に直接噴射される。

その際，可動コア１２の後端面より突出したストッパ部材３５が，固定コア５の前端面に当接することで，固定コア５及び可動コア１２の対向端面間に所定のギャップを残存させるので，後述するコイル３０の通電オフ時，両コア５，１２間の残留磁気を減少させ，弁体１３の閉弁応答性を良好にする。

コイル３０を通電オフ状態にすると，可動コア１２は，固定コア５からの吸引力から解放されるので，弁ばね２３は，そのセット荷重をもって可動コア１２を固定コア５から離反させて弁体１３を閉弁させ，燃料噴孔１１からの燃料噴射を停止する。

次に，図２において，前記磁性円筒体４，非磁性円筒体６及び固定コア５の外周面は同一直径に形成される。

また，非磁性円筒体６の，可動コア１２に対向する内周面は，可動コア１２が摺動自在に嵌合する摺動ガイド面４９に形成される。

また磁性円筒体４の，可動コア１２に対向する内周面には，その中間部から後端にわたり，その後端側に向かって大径となるテーパ面５０が形成される。

さらに，磁性円筒体４の，上記テーパ面５０を除いた内周面の直径Ｄ２は，前記摺動ガイド面４９の直径Ｄ１よりも大きく設定される。したがって，磁性円筒体４の内周面は，摺動ガイド面４９よりも，半径方向外方へ後退することになる。

次に，この実施形態の作用について説明する。
磁性円筒体４，非磁性円筒体６及び固定コア５の三者の結合に当たっては，先ず非磁性円筒体６及び固定コア５を相互に突き合わせ溶接し，次いで非磁性円筒体６及び磁性円筒体４を相互に突き合わせ溶接する。而して，非磁性円筒体６及び固定コア５間には溶接ビードｂ１が形成され，非磁性円筒体６及び磁性円筒体４には溶接ビードｂ２が形成される。

ところで，厚肉の固定コア５と一体化された非磁性円筒体６は熱容量が大きいのに対して，薄肉の磁性円筒体４は熱容量が小さい。このため，非磁性円筒体６及び磁性円筒体４間の溶接後には，磁性円筒体４に冷却に伴う収縮歪みが発生し，特に，溶接ビードｂ２に近い後端内周縁部が半径方向内側に変形して隆起部５２が発生する。

このような現象に対応して，本発明では，磁性円筒体４の内周面に予め前記テーパ面５０を形成しておくので，このテーパ面５０と可動コア１２の外周面との間には断面三角形状の空間５１が画成され，この空間５１に前記隆起部５２が吸収されることになり，したがって，その隆起部５２が可動コア１２と干渉するようなことはない。これにより，前記溶接後，磁性円筒体４及び非磁性円筒体６の内周面に，従来のような後加工を施す必要がなくなり，製造コストの低減を図ることができる。

尚，前記テーパ面５０及び可動コア１２間の断面三角形状の空間５１は，コイル３０の通電オン時，可動コア１２及び磁性円筒体４間の磁路を狭めて固定コア５及び可動コア１２間の吸引力を多少とも減少させることになる。したがって，前記テーパ面５０の軸方向長さＬは，前記断面三角形状の空間５１が前記隆起部５２を吸収するに足る最小の寸法に設定することが望ましい。実験によれば，そのテーパ面５０の軸方向長さＬは，１～１．５ｍｍとすることが適当である。

また，磁性円筒体４から燃料入口筒２６にわたり，それらの外周面を被覆すると共にコイル組立体２８を埋封する合成樹脂製の被覆層２７が射出成形される場合には，上記被覆層２７及び磁性円筒体４の冷却時，これらに収縮歪みが発生し，磁性円筒体４の内周面が僅かに縮径する。

このような現象に対応して，本発明では，磁性円筒体４の内周面に，それに対する可動コア１２の摺動を案内する摺動ガイド面４９を形成する一方，磁性円筒体４の，前記テーパ面５０を除く内周面を上記摺動ガイド面４９より大径に形成したので，磁性円筒体４の内周面は，摺動ガイド面４９よりも，半径方向外方へ後退している。その結果，上述のように磁性円筒体４の内周面が僅かに縮径しても，縮径した該内周面が前記摺動ガイド面４９よりも半径方向内方に張り出すことはない。

以上により，従来のような後加工無しで，可動コア１２は，非磁性円筒体６の摺動ガイド面４９との円滑な摺動が確保される。したがって，可動コア１２は，コイル３０の通電のオン，オフに常に軽快に応答して弁体１３を的確に開閉することができる。

以上，本発明の実施形態について説明したが，本発明はそれに限定されることなく，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。

Ｉ・・・・電磁式燃料噴射弁
Ｄ１・・・摺動ガイド面の直径
Ｄ２・・・磁性円筒体内周面の直径
２・・・・弁ハウジング
３・・・・弁座部材
４・・・・磁性円筒体
５・・・・固定コア
６・・・・非磁性円筒体
８・・・・弁座
１２・・・可動コア
１３・・・弁体
２７・・・被覆層
３０・・・コイル
４９・・・摺動ガイド面
５０・・・テーパ面
５１・・・三角形状空間
５２・・・隆起部

Claims (2)

1. 弁座（８）を有する弁座部材（３）の後端部に磁性円筒体（４）を同軸状に結合してなる弁ハウジング（２）と、該弁ハウジング（２）内に収容されて前記弁座（８）と協働する弁体（１３）と、前記磁性円筒体（４）の後端に同軸状に結合される非磁性円筒体（６）と、該非磁性円筒体（６）の後端部に同軸状に結合される固定コア（５）と、前記弁体（１３）の後端部に結合され、後端面を前記固定コア（５）の前端面に対向させながら前記磁性円筒体（４）及び非磁性円筒体（６）内に配置される可動コア（１２）と、前記固定コア（５）の外周に配設され、通電時、前記固定コア（５）及び可動コア（１２）間に吸引力を生じさせるコイル（３０）と、該コイル（３０）の通電遮断時、可動コア（１２）及び前記弁体（１３）を、該弁体（１３）の閉弁方向に付勢する弁ばね（２３）とを備え、前記磁性円筒体（４）の後端面と非磁性円筒体（６）の前端面とが溶接により相互に結合される電磁式燃料噴射弁において、
   前記磁性円筒体（４）の、前記可動コア（１２）に対向する内周面には、その中間部から前記後端面側に向かって大径となり、該後端面に接続するテーパ面（５０）が設けられ、
   前記溶接は、前記磁性円筒体（４）の後端面と前記非磁性円筒体（６）の前端面とを相互に突き合わせて行われる突き合わせ溶接であり、
   前記磁性円筒体（４）には、前記突き合わせ溶接後の前記磁性円筒体（４）の冷却に伴って後端内周部が半径方向内側に変形して発生した隆起部（５２）を有し、
   前記隆起部（５２）は、前記テーパ面（５０）と前記可動コア（１２）の外周面との間の空間（５１）に、前記可動コア（１２）との干渉を生じさせることなく収容されることを特徴とする電磁式燃料噴射弁。
2. 弁座（８）を有する弁座部材（３）の後端部に磁性円筒体（４）を同軸状に結合してなる弁ハウジング（２）と、該弁ハウジング（２）内に収容されて前記弁座（８）と協働する弁体（１３）と、前記磁性円筒体（４）の後端に同軸状に結合される非磁性円筒体（６）と、該非磁性円筒体（６）の後端部に同軸状に結合される固定コア（５）と、前記弁体（１３）の後端部に結合され、後端面を前記固定コア（５）の前端面に対向させながら前記磁性円筒体（４）及び非磁性円筒体（６）内に配置される可動コア（１２）と、前記固定コア（５）の外周に配設され、通電時、前記固定コア（５）及び可動コア（１２）間に吸引力を生じさせるコイル（３０）と、該コイル（３０）の通電遮断時、可動コア（１２）及び前記弁体（１３）を、該弁体（１３）の閉弁方向に付勢する弁ばね（２３）とを備え、前記磁性円筒体（４）の後端面と非磁性円筒体（６）の前端面とが溶接により相互に結合される電磁式燃料噴射弁において、
   前記磁性円筒体（４）の、前記可動コア（１２）に対向する内周面には、その中間部から前記後端面側に向かって大径となり、該後端面に接続するテーパ面（５０）が設けられ、
   前記非磁性円筒体（６）の内周面に，それとの前記可動コア（１２）の摺動を案内する摺動ガイド面（４９）が設けられる一方、前記磁性円筒体（４）の、前記テーパ面（５０）を除く内周面が、前記摺動ガイド面（４９）よりも大径に形成されることを特徴とする電磁式燃料噴射弁。