JPH0730854B2 - 流体制御用電磁弁 - Google Patents

流体制御用電磁弁

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JPH0730854B2
JPH0730854B2 JP1119163A JP11916389A JPH0730854B2 JP H0730854 B2 JPH0730854 B2 JP H0730854B2 JP 1119163 A JP1119163 A JP 1119163A JP 11916389 A JP11916389 A JP 11916389A JP H0730854 B2 JPH0730854 B2 JP H0730854B2
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輝忠 児島
岳久 矢吹
重樹 東條
秀敏 堂下
太喜男 谷
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日本電装株式会社
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、高圧流体の制御を電気的に行なう流体制御用
電磁弁に関するもので、例えばディーゼル機関へ燃料を
噴射する燃料噴射ポンプやユニットインジェクタにより
加圧された高圧燃料を機関の作動サイクル毎に任意所定
のタイミングで低圧側に溢流されて燃料噴射量を制御す
る電磁弁に用いて好適なものである。
〔従来の技術〕
従来の流体制御用電磁弁としては特開昭58−184378号公
報がある。これは、電磁アクチュエータで駆動されるシ
ャフト部材に弁部を構成するナットがねじ固定されてい
る。
〔発明が解決しようとする課題〕
上記電磁弁は、燃料噴射ポンプの高速制御に応対すべ
く、高速で作動を行う。そのため、ナットは繰り返し荷
重を受け、ナットは次第に緩みはじめ、その結果噴射量
が目標値からずれるという問題が生じる。
上記対策として、シャフトとナットとの結合を強固にす
べく、両者間を溶接により結合することも考えられる
が、弁部の移動ストロークを調整後、溶接する必要があ
り溶接時の熱の影響等により、ストロークが狙い値より
変化し、また溶接部に高速作動に伴なう慣性力や、高い
燃料圧力が作用することにより一度クラックが生じると
すぐに取り外れてしまうという問題がある。
〔課題を解決するための手段〕
上記問題点を解決すべく、本発明者らが試験・検討を行
ったところ、上記問題点の原因は、シャフトとナットと
のねじ固定において、おねじとめねじのねじ山間に加工
上避けられないギャップによるねじのガタがあるため、
電磁アクチュエータによってシャフトが移動して、弁部
であるナットがシート部に衝突すると、おねじとめねじ
のねじ山間にもギャップの変化(移動)が生じ、これが
繰り返されることによりナットが緩むことをつきとめ
た。
そこで、本発明は、シャフトと、弁部を構成するナット
とをねじ固定する流体制御用電磁弁において、電磁アク
チュエータによる作動によって生じるおねじとめねじの
ねじ山間のギャップ移動を防止することにより、ナット
の緩みを防止し、信頼性に優れた流体制御用電磁弁を提
供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明では電磁アクチュエー
タにより駆動されるアーマチュア(121)と、 一端に前記アーマチュアが固定され、他端にねじ形成さ
れたねじ部を有するシャフト(127)と、 このシャフトのねじ部に螺合固定されるナット部材(12
8)と、 このナット部材の締めつけ進行方向の前記シャフト上に
固定され、前記アーマチュアの作動によって高圧流路を
開閉する弁部材(126)と、 この弁部材を、前記ナット部材の締めつけ進行方向と逆
の方向に付勢してこのナット部材との間に狭持すること
で前記シャフト上に固定する付勢手段(124)と、 前記弁部材が前記高圧流路の閉時に当接することで前記
弁部材に前記付勢手段の付勢力と同じ方向に反作用力を
与えるシート部材(129)とを備え、 このシート部材に前記弁部材が当接する際に生じる反作
用力と前記付勢手段が前記弁部材を付勢する付勢力とを
合計した力よりも大きい力で、前記ナット部材が前記シ
ャフトに押圧され締めつけられていることを特徴として
いる。
〔作用〕
これにより、弁部材はあらかじめナット部材と付勢手段
の間に付勢手段によって付勢されてこの構成によれば、
弁部材はあらかじめナット部材との間で付勢手段によっ
て狭持されることでシャフトに固定されており、この付
勢手段の付勢力の方向は、弁部材が閉弁時に、シート部
材に当接した際にシート部材より受ける反作用力の方向
と一致している。
従って、一旦弁部材が閉弁後ただちに開かれるような場
合でも、弁部材は慣性力の影響に関係なく付勢手段にて
ナット部材に追従して離れることなくシャフトと共に移
動することができ安定した作動が得られる。
また、弁部材が閉弁時にシート部材に当接する際の衝突
に伴い発生する反作用力と付勢手段の付勢力との合計力
よりも大きな力でナット部材をシャフトに対して押圧さ
れ締めつけられているので、閉弁時の衝撃による反作用
力以上の力でナット部材は締めつけられることになり、
ナット部材の緩みを確実に防止できる。
〔実施例〕
以下図面に基づき本発明の実施例を説明する。
電磁弁1は噴射ポンプやユニットインジェクタのハウジ
ング2に設置され、この電磁弁1は図示しない高圧室へ
連通する高圧通路3の下流側に位置している。また、溢
流通路4は図示しない低圧室へ連通している。
電磁弁1は、略円筒状の回転対称形状をなし、弁部120,
電磁ソレノイド部140,スペーサリング160をケーシング1
00に嵌挿し、リテーニングリング110を組み付けること
により一体の電磁弁を形成している。
弁部120は、高圧通路3を介して圧送される高圧流路の
断続を行なうもので、アーマチュア121,バルブハウジン
グ122,シム123,スプリング124,スプリング受け125,中空
カップ状のキャップ126(弁部材),シャフト127,シー
トスペーサ129およびナット128とから構成されている。
シャフト127は、アーマチュア121が螺合固定されるシャ
フト径より小径でねじ形成された端部127aと、バルブハ
ウジング122に摺動自在に嵌挿される摺動部127bと、ナ
ット129が固定される先端部127cとから構成されてい
る。
このシャフト127は、バルブハウジング122,シム123,ス
プリンブ124,スプリング受け125,中空カップ状のキャッ
プ126およびシートスペーサ128を貫通しており、スプリ
ング124によりスプリング受け125,キャップ126,シャフ
ト127およびナット128は図中下方へ付勢されている。
シャフト127の先端部127cは、第2図に示すように、お
ねじが形成されたねじ部127dと、そのねじ部127dと連続
して形成された棒状の押圧部127eとから構成され、押圧
部127eの先端面127fは中心軸に垂直な平面として形成さ
れている。
また、ナット128は、シャフト127のねじ部127dと螺合固
定されるめねじが形成されたねじ部128aと、シャフト12
7の押圧部127eが位置するように形成された空間部128b
とから構成されている。このナット128は、シャフト127
と同様に鉄鋼材(例えば、窒化クロムモリブデン鋼等)
の材料で形成され、まず材料にドリルで穴を穿設し、続
いて端面128cをエンドミルでほぼ平面状に加工し、そし
てねじ部128bを形成した後、耳かきバイトで空間部128b
を形成している。
このナット128がシャフト127の先端部127cに固定される
と、ナット128のねじ部128aとシャフト127のねじ部127d
と螺合固定されるとともに、シャフト127の先端面127f
が空間部128bの端面128cを押圧する。この時、ナット12
8のシャフト127に対する締付けトルクは、シャフト127
が電磁アクチュエータ140で移動した際に生じる衝突に
よる慣性力よりも大きい軸力反力が生じるような値(本
実施例では6.5〜8.5kgf・cm)に設定されている。つま
り、この締付トルクは、キャップ126がシートスペーサ1
29に当接した際に受ける反作用とスプリング124の付勢
力とを合計した力よりもおおきく設定されている。
弁部120は、スプリング受け125を嵌挿したシャフト127
をシートスペーサ192に通し、シム123,スプリング124を
配設したバルブハウジンブ122を通し、端部127aにアー
マチュア121を螺合固定し、シートスペーサ128を通し、
先端部127cにキャップ126およびナット128を固定し、キ
ャップ126にスリーブ130を重ねることにより組み付けら
れる。そして、キャップ126は、スプリング124からの付
勢力をスプリング受け125、スリーブ130を介してナット
128の締めつけ進行方向とは逆の方向から受け、スプリ
ング124とナット128との間で狭持されることでシャフト
127に対して固定されている。
アーマチュア121は、スペーサリング160によってケーシ
ング100内に形成される円柱状の空間101内に位置し、ア
ーマチュア121は端面121aがバルブハウジンブ122に当接
することにより図中下方への移動が規制される。
バルブハウジング122には、通路131および通路132を介
して空間101に連通している。
スプリング受け125とシートサペーサ129との間には通路
139が形成されている。
従って、キャップ126がシートスペーサ129から離座した
状態にあっては、高圧通路3から圧送された高圧液体は
通路139,通路131を順次介して溢流通路4へ導出され
る。
電磁ソレノイド部140は、ハウジング153とこのハウジン
グ153内に収容される樹脂ケーシ143,樹脂スペーサ148,
積層Eコア149,巻線151を巻き付けた樹脂ボビン150とか
ら構成される。
樹脂ケース143は、プラス極とマイナス極の2個のター
ミナル141を一体成型したもので、Oリング145およびバ
ックアップリング146を介在させてハウジング153内に収
容される。ターミナル141は巻線151とスポット溶接等に
より強固に接合される。
積層E型コア149は、E型の鉄板を多数枚積層したもの
であり、樹脂ボビン150と嵌合結合される。また、樹脂
ボビン150のターミナル141側の両端には樹脂の肩部150a
が延設されており、この肩部150aにより板状金属141aと
巻線151の接合部と積層Eコア149とは絶縁され、ショー
ト等の不具合は生じない。
電磁ソレノイド部140は、ハウジング153内に樹脂ケース
143,樹脂スペース148,積層Eコア149,樹脂ボビン150を
挿入し、エポキシ等の充填樹脂152を注入して固化させ
ることにより組付けられる。
このように組み付けられた電磁ソレノイド部140は、ケ
ーシング100内に嵌合され、リテーナリング110によって
固定される。
ハウジング153の外周とケーシング100の内周との間に
は、Oリング147およびバックアップリング146が設けら
れている。このバックアップリング146はテフロン樹脂
により形成されている。
次に、上記構成から成る本実施例の作動について説明す
る。
電磁ソレノイド部140のターミナル141に通電が行なわれ
ていない時には、スプリング124によってスプリング受
け125,キャップ126,シャフト127およびナット128は図中
下方へ付勢されている。そのため、キャップ126はシー
トスペーサ129から離座し、開弁状態を保つ。従って、
高圧通電3を介して圧送された高圧燃料は、通電139,通
路131を順次介して溢流通路4へ導出される。
この状態で、電磁ソレノイド部140のターミナル141に通
電が行なわれると、第1図にCで示されるように磁気回
路が形成され、アーマチュア121は図中上方へ吸引され
る。従って、シャフト127もスプリング124の付勢力に抗
してアーマチュア121と一体に図中上方へ移動する。こ
れに伴ない、スプリング受け125,キャップ126およびナ
ット128も図中上方に移動し、キャップ126はシートスペ
ーサ129に着座する。その結果、高圧通路3と通路139と
の連通が遮断され、圧送される高圧流体は溢流通路4か
ら導出されなくなる。
上記動作において、シャフト127には、開弁時における
アーマチュア121がバルブハウジング122に衝突して停止
することによって生じる慣性力Fiと、閉弁時におけるキ
ャップ126がシートスペーサ129に衝突して停止すること
によって生じる慣性力Fi′とが作用する。これは、シャ
フト127とねじ固定されているナット128にも作用する。
ここで、第3図に示すように、シャフト127の先端部127
cにはナット128が締付トルクTにより締付けられている
ので、先端面127fがナット128の端面128cを押圧し、こ
れにより締付軸力反力FTが生じている。この締付軸力反
力FTは上述したナット128をシャフト127から引き離そう
とする慣性力FiおよびFi′より大きく設定されているの
で、慣性力FiあるいはFi′の作用時においても、ナット
128とシャフト127との間には、FT−Fi,FT−Fi′という
正の当接力が常に維持され、この当接力により各々の部
材間のねじ締結が保持される。すなわち、締付軸力反力
FTによりナット128とシャフト127とのねじ山は互いに常
に一方向に付勢されてねじ山は互いに当接しており、慣
性力Fi,Fi′の作用時においてもねじ山は離れることが
なく、これによってねじ山のギャップ間の移動が防止さ
れ、ねじの緩みが防止される。その結果、長期の使用に
おいて、常に安定した開閉弁のストロークを維持するこ
とができ、ひいては燃料噴射特性を精度良く制御するこ
とが可能となる。
第4図は、200Hzの周波数で連続的に作動させた場合の
ストロークのずれを実験により求めたもので、Aは本実
施例を示し、Bはシャフト127とナット128とを単にねじ
固定しただけのものを各々示している。第4図から明ら
かなように、本実施例によれば、ストロークのずれを大
幅に低減することができる。
第5図は、本実施例の変形例を示すもので、ナット108
の空間部128bに樹脂材料(例えばエポキシ樹脂)200を
充填したもので、この実施例によれば、慣性力の伝達が
さらに緩衝されるため、第4図のA′に示すようにスト
ロークのずれをさらに低減することができる。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明によれば、アーマチュアの
高速作動に対応して弁部材を確実に作動させつつ、閉弁
時の衝撃に対してもナット部材の緩みを防ぐことがで
き、長期にわたって精度良く流体制御を行うことができ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図〜第4図は本発明の実施例に関するもので、第1
図は本実施例の全体構成を示す断面部、第2図は本実施
例の特徴部分を示す拡大図、第3図は本実施例の作動を
説明するため図、第4図は本実施例のストローク変化を
示す特性図、第5図は本発明の他の実施例を示す図来で
ある。 1……電磁弁,121……アーマチュア,124……スプリン
ブ,126……キャップ,127……シャフト,127d……ねじ部,
127e……押圧部,128……ナット,140……電磁ソレノイド
フロントページの続き (72)発明者 堂下 秀敏 愛知県刈谷市昭和町1丁目1番地 日本電 装株式会社内 (72)発明者 谷 太喜男 愛知県刈谷市昭和町1丁目1番地 日本電 装株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−140186(JP,A)

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】電磁アクチュエータにより駆動されるアー
    マチュア(121)と、 一端に前記アーマチュアが固定され、他端にねじ形成さ
    れたねじ部を有するシャフト(127)と、 このシャフトのねじ部に螺合固定されるナット部材(12
    8)と、 このナット部材の締めつけ進行方向の前記シャフト上に
    固定され、前記アーマチュアの作動によって高圧流路を
    開閉する弁部材(126)と、 この弁部材を、前記ナット部材の締めつけ進行方向とは
    逆の方向に付勢してこのナット部材との間に狭持するこ
    とで前記シャフト上に固定する付勢手段(124)と、 前記弁部材が前記高圧流路の閉時に当接することで前記
    弁部材に前記付勢手段の付勢力と同じ方向に反作用力を
    与えるシート部材(129)とを備え、 このシート部材に前記弁部材が当接する際に生じる反作
    用力と前記付勢手段が前記弁部材を付勢する付勢力とを
    合計した力よりも大きい力で、前記ナット部材が前記シ
    ャフトに押圧され締めつけられていることを特徴とする
    流体制御用電磁弁。
  2. 【請求項2】前記シャフトのねじ部より先端に押圧部が
    形成されており、前記ナット部材の内側にはこの押圧部
    に当接する端面が形成されており、このナット部材が前
    記シャフトに所定の締付トルクで締めつけられることに
    よって生じる押圧力で前記端面が前記押圧部を押圧して
    いることを特徴とする請求項1記載の流体制御用電磁
    弁。
  3. 【請求項3】前記ナット部材が6.5〜8.5kgf.cmの力で前
    記シャフトに押圧されていることを特徴とする請求項1
    記載の流体制御用電磁弁。
JP1119163A 1989-05-13 1989-05-13 流体制御用電磁弁 Expired - Fee Related JPH0730854B2 (ja)

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