JPS5886709A - リニアソレノイド装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、リニアソレノイド装置Ｃ二関するものであ
り１例えば特にディーゼルエンジン用の燃料噴射Ｉンゾ
の電気式調速機等に用いるのに適した電磁吸引力特性を
もったりニアソレノイド装置に関するものである。

前記のような電気式調速機においては１例えばりニアソ
レノイド方式の電磁アクチェータが用いられることがあ
るが、これはりニアソレノイｒにおける電磁吸引力と、
この吸引力に対抗する力を発生するスプリングの力との
平衡関係によって、燃料噴射ポ／ゾの燃料調節部材の位
置を保持し、それによりソレノイド機構の電磁フィルに
流される励磁電流Ｃ＝応じて、噴射燃料匿を制御するも
のである。このような電気式の調速機は、リニアソレノ
イドの可動鉄心と燃料調節部材とを連結して連動するよ
うに構成し。

さらにリニアソレノイドの内部あるいは外部に前記磁気
吸引力に対抗するスプリングを設けるように構成してい
る。そして、リニアソレノイドの電磁コイルに対する励
磁電流値が零の場合にはスプリングにより発生する力に
よって、噴射＄７７″の燃料調整部材を噴射燃料址の零
の方向に引きもどすように設定されており、燃料噴射時
には、電磁コイルに励磁電流を流すことにより発生する
磁気吸引力とスプリング力との平衡によって、可動鉄心
と連動する燃料調整部材を励磁電流量に応じた位置に保
持するように設定されている。

このような電気式調速機に用いられるリニアソレノイド
装置にあっては、リニアソレノイド装置の固定鉄心と可
動鉄心との対向部を、可動鉄心の移動方向に対してチー
・ｆ角度が一定の円錐状テーノ９にすることが一般的に
行なわれている。しかし、このようなテーノ？角度が一
定の円錐状テーノ４では、磁気吸引力の可動鉄心の移動
方向への力成分の効率が小さくなり１例えば機関の起動
時のように噴射ポンプの噴射燃料祉を常用時よりも多く
する必要のある場合には、可動鉄心の移動社も多くする
必要力［ある。したがって、このような状態ではスプリ
ング力に充分：壬対抗できるような大きな磁気吸引力が
必要となるため、前述のチー・譬角度が一定である円錐
状チーノーの形状をしたりニアソレノイド装置において
は、電磁コイルの巻線祉を極端に多くしなければならな
い。そのため、リニアソレノイドも極めて大型となり燃
料噴射ポンプの小型軽量化をはかる際に大きな障害とな
っていた。

この発明は上記のような点に鑑みなされたもので、固定
鉄心と可動鉄心との対向部の形状を。

チー・や角度を軸方向位置につれて変化させた略円錐状
チーづとすることにより、前記固定鉄心と可動鉄心との
軸方向の電磁吸引力が固定鉄心と可動鉄心との軸方向相
対位置のうちある特定の範囲において大きくなる小型軽
輩で消費電力の少ないリニアソレノイド装置を提供する
ことを目的とし、電磁コイルに流れる励磁電流で磁化制
御される固定鉄心と、この固定鉄心に同軸的１：移動自
在に互に対向して配設される可動鉄心と、前記固定鉄心
と可動鉄心との間の磁気吸引力に対抗するスプリングと
を備えると共に。

前記固定鉄心と可動鉄心との対向部の形状を対向面が互
に平行な略円錐状チー・ぞとすると共に。

その略円錐状チー・ぐ角度を軸方向位置につれて変化さ
せた構成のりニアソレノイド装置により。

その目的を達成するものである。

以下この発明について、この発明のりニアソレノイド装
置を、ディーゼルエンジン用の燃料噴射ポンプの心気式
調速機に用いた場合の一実施例につき図面を参照しなが
ら説明する。この調速機を構成するりニアソレノイド装
置についＣは後に詳細に示すが、まずここではその概略
を説明゛す゛る。リニアソレノイド装置の固定鉄心は略
円錐台状とされ、この固定鉄心の軸線（＝沿って移動可
能にＩＥ、に対向して配眩された可動鉄心は前記略円銭
台形状に適合する対向面が互に平行な略円錐孔を有する
形状とし、この両鉄心の円錐傾斜角、すなわち略円錐状
テーパのチーＩＰ角度を上記軸線に沿って２段階に異な
らせて設定する。そして、通常の噴射量制卸時には。

小さいテーノｆ角で構成される部分で発生する磁気吸引
力を有効に利用して、スプリング力との平衡関係を安定
にして直線性の良好な磁気吸引特性を作用させると共に
、例えば冷寒時を含む機関の始動時のように、噴射ポン
プの燃料調整部材を始動増加噴射量に達し得る固定鉄心
と可動鉄心とが軸方向に特に接近する位置に保持する場
合は、大きなチー・９角度で構成される部分により発生
する磁気吸引力を有効に利用して。

可動鉄心を確実に対応位置まで移動させるように構成し
ている。

第１図および第２図はこの電気式調速機の構造を示すも
ので％１１は調速機ケーシングであり、このケーシング
１１はぜルトな用いて図では示され２（い燃料噴射ポン
プに対して収り付は固定される。このケーシング１１に
対しては、その内部を封するように他のケーシング１２
が適宜ゲルトを用いて取り付けられるもので、このケー
シング１２に対してはりニアソレノイド方式の電磁アク
チェータ１３が一体的に設けられている。この電磁アク
チェータ１３は、中空円筒状の磁性材料よりなるケーシ
ング１４を備え、このケーシング１４の内部には円筒状
ゲビン１５の外周に巻線を施した電磁コイル１６が同軸
的（二固定設定される。この電磁コイル１６の円筒状中
空部には、略円錐台形状の磁極対向面々設定した固定鉄
心１７が同軸的に固定設定されており、この固定鉄心１
７にはその中心軸部に対応して軸孔が形成され、この軸
孔の両端部にそれぞれ軸受部１４　Ｚ　Ｊｌ　、　ｘ　
９が圧入設定されている。そして、この固定鉄心１７の
軸孔部には、上記軸受部材１８．１９に支持して軸線方
向に移動自在にして出力ロット２０を挿入設定し、この
出力ロット２０の一端には可動鉄心２１が一体に結合さ
れている。この可動鉄心２１は上記固定鉄心１７と共に
磁性材料で構成され、固定鉄心１７の略円錐台形状のチ
ー７４部に対向して適合する円錐孔状の磁極対向面を有
するもので、前記略円錐台形状および略円錐孔状のテー
ノ４１部のチー／１面は、互に平行：二対向するように
設定される。そして、前記出力ロット２０の固定鉄心１
７から突出する部分には、二面幅形状の溝を有する連絡
部材２２がねじによ２３はリンク機構であり、このリン
ク機構ｚはシャフト２４でケーシング１１に回転自在に
支持されており、このシャフト２４はブロック２５にゾ
ツ・シュな介して回転自在に挿入され。

このブロック２５はボルト２６，２７によってケーシン
グ１）に固定設定されている。そして。

リンク機構２３のレバー２８はシャフト２４に固定して
シャフト２４と共に回転自在に設置され、このレバー２
８の先端には球面形状部を有するピン２９を突設し、こ
のピン２９は連結部材２２の二面幅部に嵌め込み係合さ
れている。

このため、出力ロット２ｏの軸線に沿う移動で。

レバー２８がシャフト２４を支点に回動される。

上記シャフト２４には、さらに一体的に結合してレバー
２８と共に回動するレバー３ｏが設けられ、このレバー
３０にはさらに一体的に回動するローラ３１が収り付け
られる。そして。

このレバー３０の先端部には二面幅形状の連絡構造を形
成し、この連絡構造部には燃料噴射ポンプ（図示しない
）の蝶料噴射ｔｍ節部材３２に設けられたピン３３の球
面状部力玉嵌め込まれ。

レバー３０の回動監二伴ない燃料噴射量調節部材３２が
直線的Ｃ二移動され、燃料噴射ポンプの燃料噴射量を可
変制御するようにしている。また。

ローラ３１は１位置センサ３４のロッド３５の端面に当
接される。

位置センサ３４は、ケーシング１１に固定されるケーシ
ング３６を備え、このケーシング３６の一部にはロッド
３５を摺動および回動自在に挿通するブツシュ３７が設
けられ、このブツシュ３７とロット０３６の先端に設け
た段状鍔部３８との間Ｉ：圧圧縮スリリング９を介在さ
せる。このスプリング３９はローラ３１方向に四方に釣
り合わせるためのものであり、ローラ３１の回動動作に
対応してロッド３５は直線的に移動制卸される。尚４０
はスプリング３９の取付荷重を調節するシムである。

が固定設定され、このコイル４１の軸線中空部に）ｉ、
”ｆｆ７４ｊを上記ロッド３５（＝延長結合シて、軸線
方向移動自在に設定する。そして、ロッド３５の軸線方
向位置ζ：対応した検出信号がコイル４１から取り出さ
れる。

４３は燃料噴射ポンプ（図ボしない）のカムシャフトで
あり、このカムシャフト４３のケーシング１ノ内の先端
にはラウンドナツト４４で磁性材料よりなる円盤４６が
固定される。この円盤４５の外周には１等間隔できざま
れだ溝が形成され、この外周面に近接して電磁ピックア
ップ４６がケーシング１１に適宜固定して設けられる。

また１図面では示されていないが、燃料噴射ｉＩＬ調節
部材３２には、燃料噴射ポンプのノ・ウジングとピン３
３の間に作用するようζ二、スプリング３９よりも弱い
力の圧縮スジリン・グが、ガタ消しのため僅：介在され
、常ζ二煽料噴射Ｉｌｌ調節部材３２を燃料噴射量減量
方向（第１図上で右方向）に押圧作用されるようにして
いる。

すなわち、上記のように構成される調速機において、電
磁アクチェータ１３の電磁コイル１６に励磁電流が供給
されると、固定鉄心１７に発生される磁気吸引力にょっ
て可動鉄心２１は吸引駆動され、図上で左方向に移動さ
れる。

この可動鉄心２１の動きは、出力ロット２ｏを介してレ
バー２８に伝えられ、さらにシャフト２４を介してレバ
ー３ｏを回動駆動する。したがってこのレバー３ｏの動
きはロー２３１を介してロッド３５をスプリング３９に
抗して直線的に駆動し、コア４２を移動させるようにな
る。

ここで、上記スゲリング３９の弾撥作用力は。

ローラ３１．レバー３０．シャフト２４　レノぐ用する
ようにローラ３１とレノ譬−ＳＯとの関係が設定され、
前記磁気吸引力とスプリング３ｇの力がヰ衡にて釣り合
う位置に、出方ロッド２゜が留まる。そして、この出力
ロット２ｏの位ｆ＆に対応して燃料噴射量調節部材３２
の位置が設定され、電磁コイル１６に対する動磁電流値
によって燃料噴射ポンプの＠科噴射曖が制御されるよう
になる。

中だ、位置センサ３４からは、前記出力ロット２０の位
置に対応するコア４２の位置に応じて出力信号が得られ
、コの出力信号を図示し゛ない制御回路に入力すること
によって、燃料噴射量調節部材３２の位置をフィードバ
ックする位置制御が行なわれるようになる。さらに、円
盤４５とピックアップ４６等によって１機関回転数に比
例した周波数の信号が得ら゛れ、この信号を前記制御回
路に入力することによって、ｌ／ｉ４関の回転数をフィ
ード）４ツクする制御が可情となる。

ここで、前記電気式調速機の電磁アクチェータ１３を構
成するりニアソレノイド装置について詳細に説明する。

このリニアソレノイド装置は、第３図に取り出して示し
たように構成する。

すなわち、固定鉄心１２および可動鉄心２１の対向する
磁極面のチーツヤ形状部は、それぞれチー・す５ｅｒお
よびθ２の２Ｗ階にされ軸方向で異ならせて、を目互に
平行に対面するように設定されている。

第４図はこの発明に係る前記リニアソレノイド装置に対
応する従来のりニアソレノイド装置を示すもので、固定
鉄心および可動鉄心の対向するテーノ９形状は、１つの
チーツク角０１で１段構成とされている。

第５図は、このようなりニアソレノイド装置における電
磁コイル（＝対する励磁電流値ｉを）母うメータとした
場合の燃料噴射量調節部材３２の位１１Ｒｗと、可動鉄
心２１の軸方向への磁気吸引力Ｆとの関係を示すもので
、実線は第３図に示したように構成した場合を、また破
線は第４図で示した従来例の場合をそれぞれ示している
。図においてＡは励磁電流ｉをある一定値にした場合、
Ｂはｉをａより大きな一定値にした場合、Ｃはｉをａよ
り小さな一定値にした場合であり、■）はこれに関連す
るスプリング力特性を示す。またＩは常用使用域を、■
は始動増量時使用域を示す。

すなわち、第５図において横軸の燃料噴射量調節部材３
２の位置Ｒｗの値が増す方向は、噴射量増方向であり、
第３図の可動鉄心２１の図中の矢印方向の位置に相当す
る。第３図において可動鉄心２ノが１屯鎖線で示すＩの
状態にある時は、機関を常用使用域で制御する場合に対
応し、この状態では可動鉄心２１と固定鉄心１７との対
向部のテーノ４角が０１で構成される部分の磁気吸引力
が有効に利用され、燃料噴射量調節部材３２の位置によ
らず、略一定の吸引力皓性が得られるため、スプリング
力との安定の平衡関係が保たれ、制御性が良好になる。

ま゛た、第３図に破線■で示す位置に可動鉄心２１が位
置する状態にある時は、冷寒時を含む機関の始動時のよ
うに特別に燃料槽蓋噴射をする必要のある場合すなわち
始動増量時使用域に対応し、この状態では可動鉄心２１
と固定鉄心１７の苅向部のチー・９角θ２で構成される
部分の′電磁吸引力を有効に利用する。そして、第５図
で示したように燃料噴射量調節部材３２の位置が始動増
址時使用斌■にある場合の吸引力特性を得パて、ｉイ碑
コイルに対する励磁電流の小さい場合にも始動増量時に
使用埴噴射が効呆的Ｃ実行六れるようになる。

尚、′＠５Ｍで破線で示した従来例の吸引力特性の場合
は、制御は容易であるが燃料噴射を行なう場合には電磁
コイルに対する励磁電流を特ｆ二大きくして移動量を大
きくする必要があるので、第４図に示すような従来の形
のりニアソレノイド装置では大型で藏＜、また消費シカ
の大きなものとなってしまうことは前述の通りである。

また、前記実施例では燃料噴射ゾンデを制御する電気式
調速機を例にして示したが、このようなりニアソレノイ
ド装置は他の電磁機構に適宜応用可能となるものであり
、例えば電磁式燃２料噴射弁のンレノイド機構等にも応
用できるものである。

以上詳細に説明したように、この発明は電磁コイルに流
れる励磁電流で磁化制御される［回定鉄心と、この固定
鉄心に同軸的に移動自在に互Ｉ：対向して配設され′る
ａｒＩＩＩＩＩ鉄心と、　１’ｌｉｌ記固定鉄心と可動
鉄心との間の磁気吸引力に対抗するスプリングとを備え
ると共に、前記固定鉄心と可−１鉄心との対向部の形状
を対向部が互に平行ｔｒ略。円錐状チー・母とすると共
に、この略円錐状テーノ譬のチーツヤ角度を軸方向位置
につれて変化させたｌＩｉ　ｈ２のりニアソレノイド装
置（二より、前記電磁コイルの一定励磁電流を供給する
状態での固定鉄心と、可動鉄心との軸方向の相対位置に
よる軸方向の電磁吸引力特性を固定鉄心と可動鉄心との
軸方向の相対位置のうちある特定の範囲において大きな
吸引力が発生する特性に設定することができ、この結果
このような吸引力特性を必要とするりニアソレノイド装
置を小型軽量で消費電力の少ないものとすることも可能
とｔ「る。

よた、さらに前記円錐状テーノ９のチー／４’角度を軸
方向位置につれてしだいに増量させるように構成するこ
とにより、前記電磁コイルＩニ一定励磁電流を供給する
状態での固定鉄心と可動鉄心との軸方向の相対位ＷＩＩ
＝よる軸方向の電磁吸引力特性を、１６１定鉄心と可動
鉄心との軸方向の相対位置のうち、固定鉄心と可動鉄心
とが特に接近する範囲において、極めて大きな吸引力が
発生する特性に設定することができる。この結果、例え
ばディーゼルエンジン用の撚料噴射インノ嘔磁調速機に
用いるのに適した小型軽量で消費心力の少ないリニアソ
レノイド装置が得られる。

尚、以上の実施例では可動鉄心および固定鉄心のチー／
ｆＦ形状のチーツヤ角を２段にして示したが、これはさ
らに多段にしまた連続的（−変化する形状としてもよい
。またチーツヤ角θ２は１８０度の場合も含むものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図はこの発明の一実施例に係、るリニ
アソレノイド装置を用いた電気式調速機を示すもので第
１図は第２図のＡ−Ａ線断面図、第２図は第１図のＢ−
Ｂ線断面図、第３図は上記リニアソレノイド装置部を取
り出して示した図、’−＄４図は従来のりニアソレノイ
ド装置を示す図、第５図は前記第３図および第４図のソ
レノイド装置の磁気吸引力特性を示す図である。 １３・・・電磁アクチェータ、１７・・・固定鉄心、２
１・・・可動鉄心、３２・・・燃料噴射量調節部材、３
４−・・位置センサ％　３９・・・スプリング。 出願人代理人　　弁理士　鈴　江　武　彦第１図 ８．ｌ 第２図 第３図 第４図 第５図 １゛■

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （り電磁コイルに流れる励磁電流で磁化制御される固定
   鉄心と、この固定鉄心に同軸的に移動自在に互に対向し
   て配設される可動鉄心と。 前記固定鉄心と可動鉄心との間の磁気的引力に対抗する
   スプリングとを備えると共に、前記固定鉄心と可動鉄心
   との対向部が互に平行な略円錐状チーツヤとすると共に
   その略円錐状チーツヤのテーノ４角度を軸方向位置につ
   れて変化させたことを特徴とするりニアソレノイド装置
   。 （２）前記円錐状チー・譬のチー・母角度を軸方向位置
   につれてしだいに増加させるようにした特許請求の範囲
   第１項記載のりニアソレノイド装置。