JPWO2015173950A1 - 燃料噴射弁 - Google Patents

Abstract

燃料噴射弁において、ボビンは、コイルが巻かれている部分であるボビン本体と、ボビン本体の周方向の一部から上方へ突出したターミナル収納部とを有している。ターミナル収納部は、キャップ外に露出している。ターミナルは、ターミナル収納部内に挿入されてコイルに電気的に接続されている。ターミナル収納部のコア側の面である収納部内面とコアとの間には、隙間が設けられている。隙間には、コネクタモールドの樹脂が入り込んでいる。

Description

この発明は、例えば内燃機関などへの燃料供給系に使用される電磁式の燃料噴射弁に関するものである。

従来の燃料噴射弁では、弁機構を構成する可動弁体が、アマチュアと弁部とから構成されている。また、ソレノイド装置は、樹脂製のボビン、ボビンに巻装されているコイル、金属製のコア、ハウジング、及び蓋状のキャップにより構成されている。コイルには、電極であるターミナルが接続されている。

ハウジングとアマチュアとの間には、パイプが配置されている。パイプ内には、弁座、可動弁体、可動弁体を弁座側へ押圧するスプリング、アマチュア及びコアが挿入されている。ボビンは、パイプの外周に装着されており、かつハウジング内に収納されている。キャップは、ボビンを覆うようにハウジングの軸方向の一端部に溶接され固定されている。

ターミナル、パイプ、ハウジング及びキャップは、コネクタモールドでインサート成形されている。パイプの上端部は、コネクタモールド外へ突出している。また、パイプの上端部の外周には、ラバーリング（Ｏリング）が装着されている。

ボビンの内周面は、その全体がパイプの外周面に隙間なく接している。これにより、ボビンがパイプにガタなく装着されている。

閉弁時は、弁体がスプリングによって弁座に押圧されている。この状態から、ターミナルに通電すると、ソレノイド装置が励磁され、アマチュアがコア側へ吸引される。これにより、可動弁体がコア側へ移動し、弁部と弁座との間に隙間が生じ（開弁）、燃料が流れる（例えば、特許文献１参照）。

特開２００７−９７６４号公報

上記のような従来の燃料噴射弁では、例えばラバーリングの下部からパイプとコネクタモールドとの境界部に浸入した水分がボビンまで伝わった場合、ボビンがパイプの外周に隙間なく装着されているため、水分がボビン上面に沿って移動する。そして、水分がターミナルのボビンへの引き込み部まで到達すると、パイプとターミナルとが導通することにより、リーク電流が発生して噴射量特性が不安定になるという問題がある。

特に、近年、小排気量の二輪車においても内燃機関のＦＩ（Fuel Injection）化が進み、取付け長さ及び外径を縮小させた燃料噴射弁を二輪車に適用することがあり、二輪車の水の跳ね上げにより燃料噴射弁が被水することがある。このため、上記のような水分による噴射量特性の不安定化を防止することが求められている。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、コネクタモールド内でのターミナルへの水分の接触を防止し、安定した噴射量特性を実現することができる燃料噴射弁を得ることを目的とする。

この発明に係る燃料噴射弁は、ホルダ、ホルダに固定されている弁座、ホルダ内にスライド可能に設けられている弁体、弁体を弁座側へ押し付けるスプリング、ホルダに固定されている金属製のコアと、コアの外周に装着されている樹脂製のボビンと、ボビンに巻かれているコイルと、ボビンを囲繞する金属製のハウジングと、ハウジングの端部に設けられており、ボビンを覆う金属製のキャップとを有しており、スプリングに抗して弁体を弁座から引き離す電磁力を発生するソレノイド装置、コネクタ部を有しており、ホルダ及びソレノイド装置に一体成型されているコネクタモールド、及びコイルに電気的に接続されており、かつコネクタ部から引き出されているターミナルを備え、ボビンは、コイルが巻かれている部分であるボビン本体と、ボビン本体の周方向の一部から上方へ突出したターミナル収納部とを有しており、ターミナル収納部は、キャップ外に露出しており、ターミナルは、ターミナル収納部内に挿入されてコイルに電気的に接続されており、ターミナル収納部のコア側の面である収納部内面とコアとの間に隙間が設けられており、隙間にコネクタモールドの樹脂が入り込んでいる。

この発明の燃料噴射弁は、ターミナル収納部のコア側の面である収納部内面とコアとの間に隙間が設けられており、隙間にコネクタモールドの樹脂が入り込んでいるので、コアとコネクタモールドとの間に浸入した水分が収納部上面に進むのが防止され、これによりコネクタモールド内でのターミナルへの水分の接触を防止し、安定した噴射量特性を実現することができる。

この発明の実施の形態１による燃料噴射弁の軸線に沿う断面図である。 図１のボビンの上端部付近を拡大して示す断面図である。 図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図である。 ボビンの収納部内面とコアとの間の隙間の大きさを変化させてコアとターミナルとの導通状態を調べた実験結果を示すグラフである。 図２の隙間を模式的に示す断面図である。 図５の隙間の隅部にダレが生じた状態を示す断面図である。 図６の隙間の軸方向寸法が小さい場合を示す断面図である。 この発明の実施の形態２による燃料噴射弁の要部拡大断面図である。

以下、この発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による燃料噴射弁の軸線に沿う断面図であり、燃料は図１の燃料噴射弁の上端から下方へ流れる。図において、円筒状のホルダ１の上端部には、円筒状で金属製のコア（固定鉄心）２が固定されている。ホルダ１及びコア２は、同軸に配置されている。また、ホルダ１は、コア２の下流側端部に圧入され溶接されている。

ホルダ１内の下端部には、弁座３と噴孔プレート４とが固定されている。噴孔プレート４には、燃料を噴射する複数の噴孔が設けられている。噴孔は、噴孔プレート４を板厚方向（図１の上下方向）に貫通している。また、噴孔プレート４は、弁座３の下流側端面に溶接され固定された状態で、ホルダ１に挿入された後、ホルダ１にも溶接され固定されている。

ホルダ１内には、弁体５が挿入されている。弁体５は、弁部（ボール）６と、弁部６に溶接固定されたニードルパイプ７と、ニードルパイプ７の上流側端部（弁部６と反対側の端部）に固定されたアマチュア（可動鉄心）８とを有している。

アマチュア８は、ホルダ１内で軸方向へスライド可能となっている。アマチュア８がスライドすることにより、ニードルパイプ７及び弁部６も軸方向へ一体に移動する。これにより、弁部６は、弁座３に着座・離座される。また、アマチュア８の上端面は、コア２の下端面に対して接したり離れたりする。

コア２内には、弁部６を弁座３に押し付ける方向へニードルパイプ７を押圧するスプリング９が挿入されている。また、コア２内には、スプリング９の荷重を調整するロッド（アジャスタ）１０が挿入されている。

ホルダ１のコア２への固定部及びコア２の下流側端部（アマチュア８側端部）の外周には、樹脂製のボビン１１が装着されている。ボビン１１の外周には、コイル１２が巻かれている。

ホルダ１の上流側端部、ボビン１１のコイル１２の装着部、及びコイル１２は、金属製のハウジング１３内に収容されている。ハウジング１３は、ホルダ１の外周面に接する下部円筒部１３ａと、ボビン１１を囲繞する上部円筒部１３ｂとを有している。上部円筒部１３ｂの径は、下部円筒部１３ａの径よりも大きい。即ち、ハウジング１３の形状は、２段円筒形状である。

上部円筒部１３ｂの下部円筒部１３ａとは反対側の端部には、ボビン１１を覆う蓋状のキャップ１４が固定されている。キャップ１４は、金属製であり、ハウジング１３の外周の一部に溶接されている。

ホルダ１、コア２、ボビン１１、ハウジング１３及びキャップ１４の外周には、コネクタモールド１５が一体成型されている。コネクタモールド１５は、コネクタ部１５ａを有している。コネクタ部１５ａ内には、コイル１２に電気的に接続された一対のターミナル１６が引き出されている。

燃料の導入部となるコア２の上端部は、コネクタモールド１５から突出している。また、コア２の上端部の外周には、ラバーリング（Ｏリング）１７が装着されている。

ソレノイド装置２０は、コア２、ボビン１１、コイル１２、ハウジング１３及びキャップ１４を有している。また、ソレノイド装置２０は、スプリング９に抗して弁体５を弁座３から引き離す電磁力を発生する。

燃料噴射弁は、内燃機関の弁装着部２１に固定されている。ホルダ１の先端部（下端部）は、弁装着部２１に設けられた吸気通路２１ａ内に挿入されている。コネクタモールド１５の弁装着部２１への結合端面１５ｂと弁装着部２１との間には、シール部材２２が介在している。

閉弁時は、弁部６がスプリング９によって弁座３に押し付けられている。この状態から、ターミナル１６に通電すると、ソレノイド装置２０が励磁され、アマチュア８がコア２側へ吸引される。これにより、弁体５がコア２側へ移動し、弁部６と弁座３との間に隙間が生じ（開弁）、噴孔プレート４の噴孔から吸気通路２１ａに燃料が噴射される。

コイル１２への通電が停止されると、ソレノイド装置の磁束が減少し、スプリング９のばね力により弁体５が図１の下方へ移動する。これにより、弁部６と弁座３との間の隙間が閉じられ、燃料噴射が終了する。

燃料噴射弁の上端面２３ａから結合端面１５ｂ（コネクタモールド１５のシール部材２２への接合面）までの取付け長さ（弁装着部２１の外側に突出している燃料噴射弁の実質的な長さ）は、ボビン１１の軸方向寸法を極力短くすることで短縮される。このため、各ターミナル１６のコイル１２との接続部であるコイル接続部１６ａは、水平方向に展開されている。

ボビン１１は、コイル１２が巻かれている部分であるボビン本体１１ａと、ボビン本体１１ａの周方向の一部から上方へ突出したターミナル収納部１１ｂとを有している。ターミナル収納部１１ｂは、キャップ１４に設けられた切欠部を通してキャップ１４外に露出している。コイル接続部１６ａが水平方向に展開されていることにより、ターミナル収納部１１ｂには水平又はほぼ水平な収納部上面１１ｃが形成されている。

図２は図１のボビン１１の上端部付近を拡大して示す断面図、図３は図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図である。コイル接続部１６ａは、燃料噴射弁の軸方向に直交する面に平行、即ち水平に配置されている。また、コイル接続部１６ａの先端は、ターミナル収納部１１ｂ内に挿入されてコイル１２に電気的に接続されている。

ボビン１１のターミナル収納部１１ｂのコア２側の面である収納部内面１１ｄは、鉛直又はほぼ鉛直な平面である。キャップ１４の切欠部には、収納部内面１１ｄに対向する一対の対向面１４ａが形成されている。収納部内面１１ｄには、対向面１４ａ側へ突出し対向面１４ａに接触する半円柱状（断面半円状）の一対の突起部（ダボ）２４が、コア２の軸方向な方向に沿って設けられている。

突起部２４を対向面１４ａに接触（線接触又は面接触）させることにより、対向面１４ａの外側の角部１４ｂのボビン１１への接近が阻止され、対向面１４ａが収納部内面１１ｄに平行又はほぼ並行に保たれている。突起部の上端部には、ボビン１１へのコア２の挿入をスムーズにするために球面状の丸みが付けられている。

ボビン本体１１ａの内周面であるボビン内周面１１ｅは、コア２の外周面に接している。収納部内面１１ｄは、ボビン内周面１１ｅに対してボビン１１の径方向外側へオフセットされている。即ち、収納部内面１１ｄとボビン内周面１１ｅとの間には、径方向への段差が設けられている。

このようにして、収納部内面１１ｄと対向面１４ａ及びコア２の外周面との間には、コア２の径方向への隙間２５が形成されている。隙間２５には、コネクタモールド１５の樹脂が入り込んでいる。

突起部２４の上端部は、収納部上面１１ｃに対して段差Ｌ（図２）だけ下方に位置している。これにより、キャップ１４の上面から突起部２４の上端部を介して収納部上面１１ｃに水分が伝わるのが防止されている。

このような燃料噴射弁を二輪車両に搭載し、例えば二輪車の水の跳ね上げにより燃料噴射弁が被水した場合、ラバーリング１７の下からコア２とコネクタモールド１５との境界部に水分が浸入することがある。浸入した水分は、ボビン１１まで伝わった後、収納部内面１１ｄとコア２及びキャップ１４との間の隙間２５に導かれる。

しかし、隙間２５にはコネクタモールド１５が入り込んで遮断壁を形成しているため、水分は収納部上面１１ｃに到達しにくい。また、隙間２５から収納部上面１１ｃへは、距離が長く、かつ浸入経路に角部が多いため、角部のバリア効果によっても、水分は収納部上面１１ｃに到達しにくくなっている。このため、ターミナル１６のコイル接続部１６ａとコア２又はキャップ１４との間の水分のつながりによる導通が防止され、リーク電流が発生しない。従って、コネクタモールド１５内でのターミナル１６への水分の接触を防止し、安定した噴射量特性を実現することができる。また、耐久性を向上させることができる。

また、実施の形態１の燃料噴射弁は、結合端面１５ｂでシール部材２２と接しており、軸方向にシール面を有するシール部材２２の内周部は大気圧より低い負圧状態となっている。そして、ラバーリング１７の下のコネクタモールド１５とコア２との境界部は、結合端面１５ｂ上のコネクタモールド１５とホルダ１との境界部よりも高圧となっている。

このため、一旦隙間２５に導かれた水分は、シール部材２２側に引かれてボビン１１とコア２との間に浸入することになり、収納部上面１１ｃ側へは到達しにくくなっている。従って、コイル接続部１６ａとコア２又はキャップ１４との間の水分のつながりによる導通がより確実に防止される。

また、収納部内面１１ｄとボビン内周面１１ｅとの間に径方向への段差を設けることにより隙間２５が形成されているので、ボビン１１の形状を変更するだけで隙間２５を形成することができ、安定した噴射量特性を低コストで実現することができる。

さらに、ボビン１１に突起部２４を形成してキャップ１４の角部１４ｂがボビン１１に接近するのを阻止したので、コア２とコネクタモールド１５との境界部からキャップ１４の上面に達した水分が角部１４ｂから収納部上面１１ｃに到達するのも防止することができる。

さらにまた、突起部２４を対向面１４ａに線接触させることにより、各パーツの寸法バラツキにより突起部２４がキャップ１４に大きく干渉する場合でも、突起部２４先端部の弾塑性変形によりスムーズな組付けが可能となる。

また、突起部２４を対向面１４ａに面接触させることにより、各パーツの寸法バラツキにより突起部２４がキャップ１４に大きく干渉する場合でも、突起部２４の先端部の弾塑性変形を伴わずにターミナル収納部１１ｂ全体が変位することで組付けが可能となる。これにより、収納部内面１１ｄと対向面１４ａとの間隔は突起部２４の高さとほぼ同一になり、間隔の縮小を伴わずに組付けが可能となる。

さらに、コネクタモールド１５の弁装着部２１への結合端面１５ｂと弁装着部２１との間にシール部材２２を介在させたので、コネクタモールド１５とホルダ１との境界部は吸気通路２１ａに近く比較的低い圧力となる。このため、隙間２５に浸入した水分が吸気通路２１ａ側に吸引され、ボビン１１の収納部上面１１ｃに到達しにくくなる。

ここで、図４はボビン１１の収納部内面１１ｄとコア２との間の間隔、即ち隙間２５の大きさ（横軸）を変化させてコア２とターミナル１６との導通状態（縦軸）を調べた実験結果を示すグラフである。実験結果は、間隔ａに対する導通抵抗値ｂを（ａ：ｂ）で表すと、（0.01：0.1）、（0.03：0.1）、（0.04：0.1）、（0.06：0.1）、（0.07：0.1）、（0.09：0.3）、（0.1：1）、（0.12：2.5）、（0.13：4）、（0.15：6）、（0.16：8）、（0.18：9.5）、（0.19：10）、（0.21：10）、（0.22：10）、（0.24：10）、（0.25：10）、（0.27：10）であった。

このような実験結果から、収納部内面１１ｄとコア２との間の間隔（図２の寸法ｇ）は、０．２ｍｍ以上とするのが好適である。これにより、隙間２５にコネクタモールド１５の樹脂がより確実に流入し、収納部内面１１ｄとコア２との間をより確実に遮断することができる。

また、図５は図２の隙間２５を模式的に示す断面図である。コア２の軸方向への隙間２５の寸法は、コア２と収納部内面１１ｄとの間隔の２倍以上とするのが好適である。このような構成にすることで、例えば図６に示すように、隙間２５のボビン１１側の隅部に段差と同一半径の丸み（Ｒ）又はダレがある場合でも、収納部上面１１ｃと収納部内面１１ｄとの間のエッジ部１１ｆがダレ部にかからず、ほぼ直角となる。このため、コネクタモールド１５に対するボビン１１の楔効果により、水分がエッジ部１１ｆを乗り越えて収納部上面１１ｃに移動するのが防止される。

これに対して、例えば図７に示すように、コア２の軸方向への隙間２５の寸法が小さい場合、収納部上面１１ｃまでの経路長が短くなるだけでなく、ダレ部によりエッジ部１１ｆが丸くなり、水分が収納部上面１１ｃに移動しやすくなる。

実施の形態２．
次に、図８はこの発明の実施の形態２による燃料噴射弁の要部拡大断面図である。実施の形態１では、突起部２４を収納部内面１１ｄに形成したが、実施の形態２では、突起部２４がキャップ１４の対向面１４ａに形成されている。突起部２４は、収納部内面１１ｄ側へ突出しており、かつ収納部内面１１ｄに接している。他の構成は、実施の形態１と同様である。

このような構成によれば、金属製のキャップ１４に突起部２４を形成したので、樹脂特有の吸水及びクリープ等による突起部２４の寸法変化が無く、隙間２５の大きさのバラツキを抑えることができる。

また、突起部２４を収納部内面１１ｄに線接触させることにより、各パーツの寸法バラツキにより突起部２４が収納部内面１１ｄに大きく干渉する場合でも、収納部内面１１ｄの弾塑性変形によりスムーズな組付けが可能となる。さらに、実施の形態１とは異なり、樹脂製のボビン１１が凹み側となるため、樹脂の塑性変形による脱落の懸念が少なく、コンタミのない状態での組付けが可能となる。

さらに、突起部２４を収納部内面１１ｄに面接触させることにより、実施の形態１とは異なり、収納部内面１１ｄの凹みが抑制され、突起部２４とターミナル１６とが接近又は接触することが無く、短絡不良の無い燃料噴射弁を製造することができる。

なお、突起部２４の断面形状は半円形に限定されるものではなく、例えば三角形又は台形等であってもよい。

Claims (11)

1. ホルダ、
   前記ホルダに固定されている弁座、
   前記ホルダ内にスライド可能に設けられている弁体、
   前記弁体を弁座側へ押し付けるスプリング、
   前記ホルダに固定されている金属製のコアと、前記コアの外周に装着されている樹脂製のボビンと、前記ボビンに巻かれているコイルと、前記ボビンを囲繞する金属製のハウジングと、前記ハウジングの端部に設けられており、前記ボビンを覆う金属製のキャップとを有しており、前記スプリングに抗して前記弁体を前記弁座から引き離す電磁力を発生するソレノイド装置、
   コネクタ部を有しており、前記ホルダ及び前記ソレノイド装置に一体成型されているコネクタモールド、及び
   前記コイルに電気的に接続されており、かつ前記コネクタ部から引き出されているターミナル
   を備え、
   前記ボビンは、前記コイルが巻かれている部分であるボビン本体と、前記ボビン本体の周方向の一部から上方へ突出したターミナル収納部とを有しており、
   前記ターミナル収納部は、前記キャップ外に露出しており、
   前記ターミナルは、前記ターミナル収納部内に挿入されて前記コイルに電気的に接続されており、
   前記ターミナル収納部の前記コア側の面である収納部内面と前記コアとの間に隙間が設けられており、前記隙間に前記コネクタモールドの樹脂が入り込んでいる燃料噴射弁。
2. 前記コイル本体の内周面と前記収納部内面との間には、径方向への段差が設けられており、これにより前記収納部内面と前記コアとの間に前記隙間が設けられている請求項１記載の燃料噴射弁。
3. 前記コアの軸方向への前記隙間の寸法が前記コアと前記収納部内面との間隔の２倍以上である請求項２記載の燃料噴射弁。
4. 前記収納部内面と前記コアとの間に間隔が０．２ｍｍ以上である請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の燃料噴射弁。
5. 前記収納部内面には、前記キャップの前記収納部内面に対向する面である対向面側へ突出する突起部が形成されており、
   前記突起部を前記対向面に接触させることにより、前記収納部内面と前記コア及び前記キャップとの間に前記隙間が設けられている請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の燃料噴射弁。
6. 前記突起部は、前記対向面に線接触している請求項５記載の燃料噴射弁。
7. 前記突起部は、前記対向面に面接触している請求項５記載の燃料噴射弁。
8. 前記キャップの前記収納部内面に対向する面である対向面には、前記収納部内面側へ突出する突起部が形成されており、
   前記突起部を前記収納部内面に接触させることにより、前記収納部内面と前記コア及び前記キャップとの間に前記隙間が設けられている請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の燃料噴射弁。
9. 前記突起部は、前記収納部内面に線接触している請求項８記載の燃料噴射弁。
10. 前記突起部は、前記収納部内面に面接触している請求項８記載の燃料噴射弁。
11. 内燃機関の弁装着部への前記コネクタモールドの結合端面と前記弁装着部との間に介在するシール部材をさらに備えている請求項１から請求項１０までのいずれか１項に記載の燃料噴射弁。

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