WO2007145140A1

WO2007145140A1 - 流量制御用電磁比例制御弁及び燃料供給用ポンプ

Info

Publication number: WO2007145140A1
Application number: PCT/JP2007/061615
Authority: WO
Inventors: Satoshi Takahashi
Original assignee: Bosch Corporation
Priority date: 2006-06-16
Filing date: 2007-06-08
Publication date: 2007-12-21
Also published as: US20090320797A1; EP2031286A1; EP2031286A4; JP2007333140A

Abstract

　可動子のスムーズな軸方向移動を阻害することなく、流体の流量を安定的に制御することができる流量制御用電磁比例制御弁及びそのような電磁比例制御弁を備えた燃料供給用ポンプを提供する。　コイルに流れる電流に応じてケーシング内を軸方向移動する可動子を備え、当該可動子の移動量に応じて弁を開閉することにより流体の流量を比例制御する流量制御用電磁比例制御弁であって、ケーシングに固定された固定軸を備え、可動子は、軸方向両端側が開口した挿通孔を有するとともに軸受部材が配置され、挿通孔に固定軸を挿入することにより、可動子を軸方向に摺動可能な状態で保持することを特徴とする。

Description

明細書

流量制御用電磁比例制御弁及び燃料供給用ポンプ

技術分野

[0001] 本発明は、流量制御用電磁比例制御弁及び燃料供給用ポンプに関する。特に、弁体のリフト量を制御することにより流体の流量を比例制御するための電磁比例制御弁及びそのような電磁比例制御弁を備えた燃料供給用ポンプに関する。

背景技術

[0002] 従来より、燃料その他の流体の流量を制御するための流量制御用電磁比例制御弁が種々の装置に用いられている。そのような装置の一態様として、コモンレール内に高圧燃料を蓄積し、この高圧燃料を、インジェクタを介して内燃機関の複数の気筒に噴射供給する蓄圧式燃料噴射システム（CRS: Common Rail System)が各種提案されている。

力かる蓄圧式燃料噴射システムは、コモンレール内に高圧燃料を圧送するための燃料供給用ポンプを備えており、この燃料供給用ポンプの燃料加圧室内に送られる燃料は、電磁比例制御弁によって、内燃機関の運転状態に見合った最適な流量に制御されている。

[0003] この燃料供給用ポンプは、例えば、ポンプハウジング内に回転可能なカムを備えるとともに、カムの上方において、シリンダ内を摺動し、燃料加圧室内の燃料を加圧するプランジャを備えている。また、シリンダの上方には、燃料加圧室内に燃料を供給する燃料吸入弁が配置されるとともに、燃料加圧室の側方には燃料通路を介して燃料吐出弁が配置されている。さらに、燃料供給用ポンプは、燃料吸入弁に流れ込む燃料流量を制御する電磁比例制御弁を備えており、流量が制御された燃料が燃料吸入弁を介して燃料加圧室に供給され、カムの回転に伴って摺動するプランジャによって加圧された後、燃料吐出弁を介してコモンレールに対して圧送される。

[0004] このような目的で用いられる電磁比例制御弁の構成例を図 12に示す。この電磁比例制御弁は、外部ケーシング 355の内周に円筒状のソレノイド 360が嵌まり合うとともに、当該ソレノイド 360の内周に可動子 370が嵌まり合い、さらに、外部ケーシング 35 5の開口部分にコア 380が嵌まり合って開口が閉じられている。また、可動子 370の心棒 374は、コア 380側のガイド部 383と、他端側のガイド部としてのブッシュ 378によって支持されるとともに、ガイドされている。また、コア 380の孔 321hには、ピストン力なる弁部材 390が移動可能に嵌まり合レ、、弁部材 390は、コイルばね 394の付勢力とソレノイド 360の電磁力とによって移動し、通過する燃料流量の制御が可能となっている。

[0005] このような電磁比例制御弁は、移動する可動子が、その軸線方向に離れた複数個所で支持されているが、可動子におけるそれら支持部の接触部分での摺動磨耗を防ぎ、適正な摺動状態を得るとともに、コモンレール圧を適正に制御して、エンジンの異音等の不具合を防止できる電磁比例制御弁が提案されている。より具体的には、図 1

3に示すように、可動子 370のアンカー 372内部の流れ通路 310に対し、軸線方向に沿う通路部分 311と、軸線方向に対してクロスする通路部分 312とを設け、可動子 370の両端の第 1室から第 2室、あるいはその逆方向に流れる液体によって可動子 3 70に回転力を与えることにより、磨耗を一箇所に集中させることなく分散させるようにした流量制御弁である（特許文献 1参照)。

特許文献 1 :特開 2005— 299683号（特許請求の範囲図 5)

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0006] し力しながら、特許文献 1に開示された電磁比例制御弁は、可動子が回転することによって可動子における接触部分での偏磨耗を防ぐことができるものの、アンカー又は心棒が金属部材からなる場合には、バレル及び外部ケーシングにおける可動子との接触部分に配置される軸受材は、可動子よりも変形しやすレ、材料であることが多レ、ため、当該軸受材が偏磨耗を生じ、可動子の適正な摺動状態が得られず、コモンレール圧の適正な制御が困難になるおそれがある。

特に、特許文献 1に開示されたような電磁比例制御弁は、可動子の支持部が、異なる部材である外部ケーシング及びバレルにそれぞれ設けられており、外部ケーシングとバレルとを組付ける際の芯出し精度が、可動子又は軸受材の摺動磨耗の発生に大きく影響するものである。したがって、可動子と外部ケーシングとの間のクリアランス、及び可動子とバレルとの間のクリアランスを比較的大きく確保しなければならず、周方向に作用する電磁力が大きくなつて、軸受材の偏磨耗が生じやすくなる場合がある。

[0007] そこで、本発明の発明者らは鋭意検討した結果、可動子の移動軸心をケーシングに固定された固定軸とするとともに、可動子側に軸受部材を配置し、可動子を固定軸に摺動保持させることにより、可動子と軸心との芯出し精度を向上させつつ、軸受部材の偏磨耗を低減できることを見出し、本発明を完成させたものである。

すなわち、本発明は、可動子の摺動性を阻害することなぐ流体の流量を安定的に制御することができる流量制御用電磁比例制御弁及びそのような電磁比例制御弁を備えた燃料供給用ポンプを提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

[0008] 本発明によれば、コイルに流れる電流に応じてケーシング内を軸方向移動する可動子を備え、当該可動子の移動量に応じて弁を開閉することにより流体の流量を比例制御する流量制御用電磁比例制御弁であって、ケーシングに固定された固定軸を備え、可動子は軸方向両端側が開口した揷通孔を有するとともに、当該可動子に軸受部材が配置され、揷通孔に固定軸を揷入することにより、可動子を軸方向に摺動可能な状態で保持することを特徴とする流量制御用電磁比例制御弁が提供され、上述した問題を解決することができる。

[0009] また、本発明の流量制御用電磁比例制御弁を構成するにあたり、軸受部材を揷通孔の内周面に備えることが好ましい。

[0010] また、本発明の流量制御用電磁比例制御弁を構成するにあたり、軸受部材を揷通孔の内周面全域に配置することが好ましい。

[0011] また、本発明の流量制御用電磁比例制御弁を構成するにあたり、可動子が、軸方向に対して傾斜する傾斜部を含む燃料通過路を備えたローテ一ショナルアーマチヤであることが好ましい。

[0012] また、本発明の流量制御用電磁比例制御弁を構成するにあたり、固定軸は、ケーシングの軸方向一端側に固定された片持ち式の固定軸であることが好ましい。

[0013] また、本発明の流量制御用電磁比例制御弁を構成するにあたり、固定軸は、ケーシングの軸方向一端側に形成された凹部内に圧入されて固定されていることが好ましい。

[0014] また、本発明の別の態様は、コイルに流れる電流に応じてケーシング内を軸方向移動する可動子を備え、当該可動子の移動量に応じて流体の流量を比例制御する流量制御用電磁比例制御弁によって流量を制御しながら燃料を加圧して圧送する燃料供給用ポンプであって、流量制御用電磁比例制御弁が、ケーシングに固定された固定軸を備え、可動子は軸方向両端側が開口した揷通孔を有するとともに、当該可動子に軸受部材が配置され、揷通孔に固定軸を揷入することにより、可動子を軸方向に摺動可能な状態で保持することを特徴とする燃料供給用ポンプである。

発明の効果

[0015] 本発明によれば、可動子の軸心をケーシングに固定された固定軸として可動子を摺動保持させることにより、固定軸の芯出し精度を向上させることができる。また、芯出し精度が向上することで、可動子と軸心との間のクリアランスや可動子とソレノイドとの間のクリアランスを小さくすることができるため、周方向に作用する電磁力を低減させること力 Sできる。したがって、可動子のスムーズな軸方向移動を阻害することがなくなるために、流体の流量制御を安定的に行うことができる。

[0016] また、本発明の流量制御用電磁比例制御弁において、軸受部材を、可動子の揷通孔の内周面に備えることにより、可動子の軸方向の長さを変えることなぐ軸受部材の軸方向長さを自由に設定することができ、軸受部材の配置構成の自由度を高めることができる。

[0017] また、本発明の流量制御用電磁比例制御弁において、軸受部材を、可動子の揷通孔の内周面全域に備えることにより、固定軸から受ける面圧を分散させることができるため、摺動摩擦をより小さくすることができる。

[0018] また、本発明の流量制御用電磁比例制御弁において、可動子がローテーショナルァーマチヤであることにより、可動子に配置された軸受部材と固定軸との接触面を変化させやすくできる。したがって、仮に、可動子に偏荷重力 Sかかった場合であっても、可動子の軸受部材の全面を使って固定軸に対して接触させることができ、軸受部材の偏磨耗を防止することができる。その結果、流量制御用電磁比例制御弁の耐久性が向上し、信頼性を高めることができる。

[0019] また、本発明の流量制御用電磁比例制御弁において、固定軸が片持ち式の固定軸であることにより、固定軸とコイル部分との芯出し精度力ケーシングとバレルとの組み付けの際の芯出し精度に影響されることがないため、固定軸又は可動子の偏磨耗の発生を防止することができる。

[0020] また、本発明の流量制御用電磁比例制御弁において、固定軸がケーシングの所定箇所に形成された凹部に圧入されていることにより、加工性を向上させつつ、固定軸の芯出し精度を高めることができる。

[0021] また、本発明の燃料供給用ポンプによれば、流量制御用電磁比例制御弁として、可動子の軸心を所定の固定軸とし、可動子を摺動保持させるとともに、軸受部材を可動子側に備えた流量制御用電磁比例制御弁を備えていることにより、燃料流量を安定的に制御できるために、コモンレール圧を適正に制御でき、異音等の不具合を少なくすることができる。

図面の簡単な説明

[0022] [図 1]本発明の実施の形態に力かる燃料供給用ポンプの部分切り欠きを含む側面図である。

[図 2]本発明の実施の形態に力かる流量制御用電磁比例制御弁の断面図である。

[図 3]弁部材のスリットについて説明するために供する図である。

[図 4]本実施形態の流量制御用電磁比例制御弁の電流一流量制御特性を示す図である。

[図 5]固定軸と可動子との組付け状態を説明するために供する図である。

[図 6]固定軸の構成例を示す図である。

[図 7]固定軸の別の構成例を示す図である。

[図 8]可動子における軸受部材の配置例を示すである。

[図 9]ローテ一ショナルアーマチヤの構成例を示す図である。

[図 10]ローテ一ショナルアーマチヤの別の構成例を示す図である。

[図 11]ピストン増圧方式の蓄圧式燃料噴射システム (APCRS)を説明するために供する図である。 [図 12]従来の流量制御弁の構成を説明するために供する図である。

[図 13]従来の回転可能な可動子を説明するために供する図である。

発明を実施するための最良の形態

[0023] 本発明の実施の形態は、コイルに流れる電流に応じてケーシング内を軸方向移動する可動子を備え、当該可動子の移動量に応じて流体の流量を比例制御する流量制御用電磁比例制御弁（以下、単に流量制御弁と称する場合がある。）によって流量を制御しながら燃料を加圧して圧送する燃料供給用ポンプである。

かかる燃料供給用ポンプにおいて、流量制御用電磁比例制御弁が、ケーシングに固定された固定軸を備え、可動子は軸方向両端側が開口した挿通孔を有するとともに、当該可動子に軸受部材が配置され、揷通孔に固定軸を挿入することにより、可動子を軸方向に摺動可能な状態で保持することを特徴とする。

以下、図面を参照して、本実施形態の燃料供給用ポンプについて具体的に説明する。ただし、かかる実施形態は、本発明の一態様を示すものであり、この発明を限定するものではなぐ本発明の範囲内で任意に変更することが可能である。

なお、各図中、同一の符号を付してあるものは同一の部材を示しており、適宜説明を省略する。

[0024] 1.燃料供給用ポンプ

本発明の燃料供給用ポンプの全体構成は特に制限されるものではなレ、が、本実施形態の燃料供給用ポンプの一例を図 1に示す。この燃料供給用ポンプ 1は、燃料を加圧するプランジャ 13が配置されるシリンダ（円柱空間） l lb、 11cを並列配置した、いわゆる列型のポンプであって、燃料を高圧化して圧送するポンプ本体部 10と、燃料タンク（図示せず)力燃料を汲み上げるためのフィードポンプ 3と、加圧する燃料の流量を調整するための流量制御弁 5とを備えている。

なお、この燃料供給用ポンプ 1の例は、二本のプランジャ 13を用いて燃料を高圧化し圧送する構成であるが、より大容量の燃料を高圧処理するために、それ以上の数に増やすこともできる。

[0025] フィードポンプ 3は、燃料タンク内の燃料を汲み上げて流量制御弁 5に対して移送するための部位である。このフィードポンプ 3は、例えば、カムシャフト 23の端部に連結された駆動ギヤと、駆動ギヤと連結された従動ギヤとを含むギヤポンプ構造からなり、カムシャフト 23と直結又は適当なギヤ比を介して駆動されている。このフィードポンプ 3が駆動することにより、負圧を利用して、燃料が燃料タンクから吸い上げられ、流量制御弁 5に対して移送される。

また、フィードポンプ 3とポンプ本体 10との間には、メインフィルタ（図示せず）が介在し、燃料タンク内の燃料に異物が混入している場合に、それらの異物がポンプ本体 10内に流れ込まないように、一次的に捕集することができる。

[0026] 流量制御弁 5は、ポンプ本体部 10に取り付けられ、フィードポンプ 3から移送されてきた燃料をポンプ本体部 10の燃料加圧室 14に移送する際に、その燃料流量を調整するための部位である。特に、本発明においては、力、かる流量制御弁 5として、ケーシングに固定された固定軸を備え、可動子は軸方向両端側が開口した揷通孔を有するとともに、当該可動子に軸受部材が配置され、揷通孔に固定軸を揷入することにより、可動子を軸方向に摺動可能な状態で保持した流量制御弁 5が用いられている。流量制御弁の詳細については後述する。

[0027] また、図示しなレ、ものの、燃料供給用ポンプは、フィードポンプと流量制御弁とをつなぐ燃料通路の途中から分岐して、流量制御弁と並列的に配置されたオーバーフロ一バルブを備えている。このオーバーフローバルブによって、流量制御弁に移送される燃料の圧力が規定値を超えたり、あるいは、流量制御弁に移送される燃料流量が規定量を超えたりする場合に、オーバーフローバルブを介して燃料タンク等に還流させること力 Sできる。

このとき、オーバーフローバルブ側に流れてきた燃料を、後述するポンプ本体部のカム室内に移送し、潤滑油として使用することもできる。これによつて、カム室内の潤滑油として別途潤滑オイル等を供給することなぐ燃料を有効活用できるとともに、燃料供給用ポンプ全体の大型化や構成の複雑化を防ぐことができる。

[0028] ポンプ本体部 10は、流量制御弁 5を介して移送されてくる燃料を高圧化して、下流側のコモンレール等に圧送するための部位である。ポンプ本体部 10は、例えば、ポンプハウジング 11と、ポンプハウジング 11のシリンダ l lb、 11c内に装着されたプランジャバレル 12と、プランジャバレル 12の内部空間に摺動保持されたプランジャ 13と、両端をプランジャバレル 12及びスプリングシート 19に係止され、プランジャ 13を下方側に付勢するためのスプリング 15と、プランジャ 13及びカム 21の間に介在し、カム 2 1の回転に伴いプランジャ 13を芯出ししつつ押し上げるためのタペット構造体 18とを備えている。また、プランジャバレル 12の内部空間の上方開口部には燃料吸入弁 20 が配置されるとともに、プランジャバレル 12の内部空間から横方向に延びる燃料通路 (図示せず）を介して、燃料吐出弁（図示せず）が配置されてレ、る。

[0029] また、プランジャバレル 12の内部空間の一部は、プランジャバレル 12の内周面とプランジャ 13と燃料吸入弁 20とによって閉塞された燃料加圧室 14を形成している。そして、燃料吸入弁 20を介して供給される燃料が、当該燃料加圧室 14内で、カム 21 の回転運動に伴って押し上げられるプランジャ 13によって高圧化され、燃料吐出弁を介して下流側のコモンレール等に圧送される。

[0030] 2.流量制御用電磁比例制御弁（流量制御弁）

図 2は、本実施形態の流量制御弁 5の断面図を示す。この図 2は、可動子 70の動きの理解を容易にするため、可動子 70の 2つの状態を半断面によって示している。この流量制御弁 5は、入力ソケット部 51eを含む樹脂部分 51と、樹脂部分 51と一体化した磁性材料からなるケース 52とによって構成され、軸線方向の一端が閉じ、他端が開口したケーシング 55を備えている。また、ケーシング 55を構成するケース 52 の一端側にシリンダ部分 52bが設けられ、さらにケーシング 55の内周にコイル 64を含むソレノイド 60が配設され、これらのシリンダ部分 52b及びソレノイド 60の内周に磁性材料からなる可動子 70が、シリンダ部分 52b及びマグネティックコア 81に対して適切なクリアランスをもって配設されている。コィノレ 64は、入力ソケット部 51eに電気的に接続され、外部から通電される。図 2に示す流量制御弁 5の構成では、ケース 52にシリンダ部分 52bが設けられている力後述するように、このシリンダ部分を省略した構成とすることちできる。

[0031] また、ケーシング 55の開口部分には、フランジ部 80fを含むシリンダ体からなるバレル 80が嵌め合わせされ、開口を閉じている。すなわち、バレノレ 80は、ケーシング 55 と相俟って、流量制御弁 5のハウジングを構成する。このバレル 80のケーシング 55側にはマグネティックコア 81が取り付けられている。マグネティックコア 81の軸方向部分 81aはソレノイド 60の内周に配置され、可動子 70と適正なクリアランスをもって配設されるとともに、シリンダ部分 52bとは可動子 70を介さず直接磁束が透過しない十分なクリアランスをもって配設されている。また、マグネティックコア 81のフランジ部 80fの外周が磁性材料からなるケース 52と嵌め合わせられ、電磁サーキットを構成している図 2に示す流量制御弁 5では、バレル 80とマグネティックコア 81とが別部材となっている力磁性材料を用いてこれらを一体化して構成したものであっても構わない。

[0032] また、バレル 80のシリンダ部分 82の孔 82hには、ピストン力、らなる弁部材 90が移動可能に収容されている。この弁部材 90は、図 3に示すように、三角形状のスリット 92を有し、そのスリット 92がフィードポンプ（図示せず）側に連絡するポート 84、及びサプライポンプ（図示せず)側に連絡する通路 85にそれぞれ連絡可能となってレ、る。このスリット 92の形状は三角形状に限られるものではなぐ弁部材 90のリフト量に応じて開口面積が変化すればよぐ適宜変更が可能である。

また、図 2に示すように、弁部材 90は、一端が可動子 70側の非磁性材料からなるプッシュロッド 74の先端に当接しているとともに、シリンダ部分 82の開口部分に圧入したばね受け 96との間にコイルばね 94を挟持しており、このコイルばね 94によって常時可動子 70側に付勢されている。コイルばね 94によるばね力は、ソレノイド 60の励磁に伴う電磁力と釣り合っているが、電磁力が生じないときに、弁部材 90を通して可動子 70を軸方向移動できるように構成されてレ、る。

[0033] また、バレル 80のケーシング 55側のシリンダ部分 82の端面には、リング状のスぺーサ 88が配設されている。このスぺーサ 88によって、可動子 70の軸方向移動距離を調整すること力 Sできる。ただし、このスぺーサ 88を省略した構成とすることもできる。また、スぺーサ 88と対向する側の、可動子 70の軸方向移動端のケーシング 55内面側にはヮッシャ 89が配設されている。このヮッシャ 89は、ケーシング 55と可動子 70 との間の電磁力シール部となって、可動子 70とケース 52とが磁力によって過度に引き付けられることを防ぎ、可動子 70のスムーズな摺動性が確保されている。

[0034] 力、かる構成の流量制御弁 5では、ソレノイド 60の励磁に伴う電磁力によって、可動子 70が軸方向に移動するとき、プッシュロッド 74は、マグネティックコア 81内をシリンダ部分 82の孔 82h側に進入する。そして、コイルばね 94をたわめ、可動子 70の端面力 Sスぺーサ 88に近づく方向力内燃機関のアイドリング状態であり、コイルばね 94が弁部材 90を押し、可動子 70をスぺーサ 88から遠ざけるとき、内燃機関は高速運転状態にある。図 4は、横軸に電流、縦軸に流量をとつた制御特性の一例を示している。言うまでもなぐこの特性とは逆に、電流が増大するに伴って流量を増やすような制御特性にすることもできる。このように構成される流量制御弁において、高精度な制御特性および迅速なレスポンスを得るためには、可動子をできるだけスムーズに移動させることが必要である。

[0035] ここで、可動子が磁力によってソレノイドに接触して、可動子のスムーズな移動が阻害されることがないように、可動子を適切な方向に移動可能にすべぐ可動子をガイドする必要がある。ただし、従来のように、ケーシングとバレルとにそれぞれガイド部を設けて可動子の心棒をガイドしょうとすると、ケーシング及びバレルそれぞれのガイド部の加工精度が要求されるとともに、ケーシングとバレルとを組付ける際の芯出し精度が要求される。したがって、加工精度あるいは組付け精度が低い場合には、可動子の心棒及びガイド部に偏荷重力 Sかかり偏磨耗が発生し、可動子のスムーズな摺動性が失われてしまう。そのため、可動子にはできるだけ偏荷重がかからないようにする必要がある。

[0036] そこで、本発明に力かる流量制御弁 5は、図 2に示すように、ケーシング 55に固定された固定軸 40を備え、可動子 70は軸方向両端側が開口した揷通孔 70aを有するとともに、当該可動子 70に軸受部材 42が配置され、揷通孔 70aに固定軸 40が挿入されることにより、可動子 70を軸方向に摺動可能な状態で保持していることを特徴としている。固定軸と可動子との関係を理解しやすくするために、図 5に、可動子 70の揷通孔 70aに対して、ケーシング 55 (ケース 52)に固定された固定軸 40を揷入して組み付けられる様子を示す。この図 5では、ケース 52、固定軸 40、可動子 70以外の部材は省略されている。

このように可動子 70の軸心を固定軸 40とすることにより、組み付けの際の可動子 7 0と固定軸 40との軸芯のずれをなくすことができる。また、流量制御弁 5のケーシング 55に固定された固定軸 40であれば、ソレノイド 60が配置される空間と同心円の棒状の固定軸 40を容易に形成することができるため、ソレノイド 60の内周面との芯出しについても精度良く行うことができる。したがって、可動子 70に偏荷重をかけることなくスムーズに軸方向移動させることが可能になる。

[0037] また、本発明の流量制御弁 5では、可動子 70と固定軸 40との芯出し精度、及び可動子 70とソレノイド 60との芯出し精度を高くできることから、可動子 70に配設された軸受部材 42と固定軸 40との間のクリアランスを小さく設計することができるようになる。力、かるクリアランスを小さく設定した場合には、周方向に作用する電磁力を低減させることができるため、可動子 70をよりスムーズに軸方向移動させることができる。

さらに、本発明の流量制御弁 5では、可動子 70側に軸受部材 42を配置しているために、仮に偏荷重力 Sかかるような状態であっても、固定軸 40に摺動保持された可動子 70の回転位置が変化することに伴い、軸受部材 42の受圧面を変化させることができる。したがって、軸受部材 40の偏磨耗を防ぎ、耐摩耗性を飛躍的に向上させることができる。

[0038] ケーシングに固定される固定軸は、例えば、図 6 (a)に示すように、ケーシングを構成するケース 52の軸方向一端側に凹部 52aを形成するとともに、当該凹部 52aに非磁性材料からなる心棒 44が圧入されて固定された固定軸 40Aとすることができる。このような固定軸 40Aであれば、芯出ししながらの凹部 52aの加工が容易であるとともに、加工精度の高い心棒 44を圧入することによって、固定軸 40Aの芯出し精度を著しく高めること力 Sできる。

また、非磁性材料からなる心棒をケースに圧入して固定軸 40Aを構成する場合には、図 6 (b)に示すように、ケース 52に、心棒 44が圧入される凹部 52aとは別の周方向段部 52cを形成して、シリンダ状にした構成とすることもできる。このように構成した場合であっても、適切な電磁サーキットを形成することができる。

[0039] また、図 7 (a)に示すように、ケーシングを構成するケース 52を製造する際に一体カロェにより形成された固定軸 40Bとすることもできる。このような固定軸 40Bであれば、芯出ししながらの加工が容易であるため、芯出し精度を著しく高めることができるとともに、部品点数の増加を伴わず、組付け工程が増えることもない。また、固定軸 40B 自体が磁性材料からなる構成であることから、シリンダ部分を省略した場合であっても、適切な電磁サーキットを形成することができる。ただし、ケース 52と一体化した固定軸 40Bとする場合であっても、図 7 (b)に示すように、ケース 52にシリンダ部分 52bを設けた構成としても構わない。

[0040] 特に、これらの図 6や図 7に示すように、固定軸 40A、 40Bがケーシングを構成するケース 52の軸方向一端側に固定された片持ち式の固定軸 40A、 40Bであれば、バレルを組付ける際の位置精度が多少低い場合であっても、可動子と固定軸との組付け時の芯出しには全く影響されることがないため好適な態様である。

なお、図示しないものの、固定軸はケーシングと併せてバレル側にも固定される構成であっても構わない。ただし、この場合には、流量制御弁内の燃料の通過や、可動子による弁部材の押圧を妨げることがないように構成する必要がある。

[0041] また、コイルばねの付勢力とソレノイドの励磁に伴う電磁力とによって軸方向移動する可動子に関し、その外形は、実質的に円筒状であれば特に制限されるものではなレ、。図 2に示す流量制御弁 5に用いられている可動子 70は円筒状の可動子 70であり、一方の端部において、挿通孔 70aの縁に沿った凹部 70bが形成され、プッシュ口ッド 74の嵌合部 74aと嵌め合わせられてレヽる。

[0042] また、可動子に配置される軸受部材は、図 8 (a)〜（c)に示すように配置することができる。中でも、図 8 (b)及び（c)に示すように、可動子 70に形成された揷通孔 70aの内周面に備えられることが好ましい。力かる位置に軸受部材 42を配置することにより、可動子 70の軸方向の大きさを変えることがない一方、配置する軸受部材 42の軸方向長さの選択幅が広げられる。

例えば、図 8 (b)は、可動子 70の挿通孔 70aの内周面全域に軸受部材 42を配置した例である。このように配置することにより、固定軸と摺動面積が大きくなり、固定軸から受ける面圧を小さくすることができる。したがって、可動子 70の軸受部材 42の摺動摩擦を小さくすることができ、可動子 70をスムーズに軸方向移動させることができるとともに、固定軸及び軸受部材 42の磨耗を抑えて、信頼性を向上させることができる。また、図 8 (c)は、可動子 70の揷通孔 70aの内周面全域に軸受部材 42を配置してレ、ないものの、複数の軸受部材 42を軸方向両端側近傍にそれぞれ配置した例である。このように配置することにより、仮に軸受部材 42の厚さにバラつきが生じた場合であっても、部分的に荷重を受けることを防いで、摺動摩擦を小さくすることができる。

[0043] また、可動子は、図 9 (a)〜（b)に一例を示すような、軸方向に対して傾斜する傾斜部 48Aを含む燃料通過路 48を備えたローテ一ショナルアーマチヤ 70Aであることが好ましレ、。すなわち、中心軸を含み可動子の軸方向に沿った断面を想定した場合に、この断面上にすべての燃料通過路 48が現れることがないように、燃料通過路 48の少なくとも一部に傾斜部 48Aを設けることが好ましい。このように、燃料の流れを利用し、軸線回りに回転可能な可動子 70Aであれば、固定軸に対する軸受部材 42の接触位置を変化させることが容易になり、可動子 70Aの軸受部材 42あるいは固定軸が周方向の全体にわたって摩耗することになるため、局部的な偏摩耗を有効に防止すること力 Sできる。

[0044] また、このように燃料通過路内の燃料の流れを利用して、可動子を軸線周りに回転可能にするにあたり、可動子 70Aが軸線上を移動する際に、可動子 70Aの前方から後方へ置換される燃料のすべてを、燃料通過路 48を通過させることが好ましい。特に、本発明の流量制御弁 5の構成であれば、可動子 70A、固定軸、ソレノイドそれぞれの芯出し精度を高めることができ、可動子 70Aとソレノイドとの間のクリアランスを小さく設定することができることから、燃料通過路を流れる燃料量が増やされ、より多くの回転力を得ることができる。

ただし、可動子とソレノイドとの間のクリアランスを小さくしすぎると、周方向電磁力が大きくなつてしまうことから、この場合には、可動子の摺動性を確保すベぐスぺーサ部材をソレノイド又は可動子に配置することが好ましい。

[0045] このような傾斜部 48Aを含む燃料通過路 48は、可動子の内部に孔を形成したり、あるいは可動子の周囲を一部変形あるいは変更したりすることにより形成することができる。中でも、図 10 (a)〜（c)に示すように、磁性材料からなる可動子 70Aの外周に、傾斜部 48a〜48cを含む燃料通過路 48を形成するとともに、非磁性材料からなるスぺーサ部材 91で被覆することにより、内部に孔を形成する場合と比較して、燃料通過路 48の配置の自由度を著しく高めることができる。

[0046] 3.ピストン増圧方式の蓄圧式燃料噴射システムへの使用例

これまで説明した本発明の燃料供給用ポンプは、蓄圧器 (コモンレール)から供給された高圧燃料を、さらに増圧ピストンで増圧した後にインジヱクタから噴射する、ピストン増圧方式の蓄圧式燃料噴射システム (APCRS)に用いられる燃料供給用ボンプとして好適に使用することができる。

図 11は、 APCRSの構成例を示している。この APCRSは、燃料タンク 112と、燃料タンク 112内の燃料を高圧化して圧送する燃料供給用ポンプ 1と、かかる燃料供給用ポンプ 1から圧送された高圧燃料を蓄圧するための蓄圧器 (コモンレール） 116と、コモンレール 116で蓄圧された燃料をさらに増圧するための増圧装置（増圧ピストン） 6 8と、インジヱクタ 120とから構成されている。

[0047] コモンレール 116の構成は特に制限されるものではなぐ公知のものを使用することができる。コモンレール 116には、複数のインジヱクタ 120が接続されており、燃料供給用ポンプ 1で高圧化された燃料がすべてのインジヱクタ 120に対して均等に供給され、インジェクタ 120を制御することにより内燃機関（図示せず）に所望の噴射タイミングで噴射させること力 Sできる。このようなコモンレール 116を備えることにより、ポンプの回転が噴射圧に直接影響を与えることなぐ回転数に見合った噴射圧で、インジヱクタ 120を介してエンジンに燃料を噴射することができる。

また、コモンレール 116には、圧力検知器（図示せず）が接続されており、かかる圧カ検知器で得られた圧力検知信号力電子制御ユニット（ECU: Electrical Controllin g Unit)に送られる。そして、 ECUは、圧力検知器からの圧力検知信号を受けつつ、コモンレール圧が所定の圧力となるように、同じくコモンレール 116に備えられた電磁制御弁（図示せず。）を制御する。

[0048] また、増圧装置としては、図 11に例示されるように、シリンダ 75と、機械式ピストン（増圧ピストン） 79と、受圧室 78と、電磁弁 87と、循環路 77とを含み、機械式ピストン 7 9が、受圧部 72と受圧部 72よりも相対的に面積が小さい加圧部 76とを備えた構成とすること力 Sできる。

かかる増圧装置では、シリンダ 75内に収容された機械式ピストン 79が、受圧部 72 においてコモンレール圧を有する燃料により押圧されて移動し、受圧室 78内の燃料が加圧部 76によって増圧される。

[0049] この増圧装置 68では、機械式ピストン 79を押圧するために、コモンレール圧を有する燃料を大量に使用するが、加圧後には、電磁弁 87を介して、燃料タンク 112に還流される。すなわち、コモンレール圧を有する燃料の大部分は、機械式ピストン 79を押圧した後、例えば、ライン 93を介して、燃料タンク 1 12に還流され、再び、高圧燃料として使用すること力 Sできる。

一方、加圧部 76によって増圧された燃料は、インジヱクタ 120のノズノレ 73側に送液され噴射される一方、インジ工クタ 120の背圧制御に用いられ、電磁弁 71から排出された燃料については、ライン 93を介して燃料タンク 112に還流することになる。このような増圧装置を設けることにより、コモンレールを過度に大型化することなぐかつ、任意の時期に、コモンレール圧を有する燃料によって効果的に機械式ピストンを押圧すること力 Sできる。

[0050] また、インジェクタ 120の形態は特に制限されるものではなレ、が、例えば、図 11に例示されるように、ニードル弁体 101が着座する着座面 102と、この着座面 102の弁体当接部位よりも下流側に形成される噴孔 73と、を有するノズルボディ 103を備え、ニードル弁体 101のリフト時に着座面 102の上流側から供給される燃料を噴孔 73へ導く構成とすることができる。

また、インジ工クタ 120は、スプリング 104等によってニードル弁体 101を着座面 10 2に向かって常時付勢しておき、ニードル弁体 101をソレノイド 105の通電/非通電の切り替えによって開閉する電磁弁型とすることができる。

[0051] このような増圧方式の蓄圧式燃料噴射システムでは、燃料供給用ポンプは大流量の吐出量を求められるが、制御性を維持するため、大きい制御電流と大きい可動子移動量が求められることが多ぐ結果的に周方向に作用する電磁力が大きくなりやすくなる。このような蓄圧式燃料噴射システムにおいても、上述したような流量制御用電磁比例制御弁を備えた燃料供給用ポンプを用いることにより、高圧化して圧送する燃料の流量を安定的に制御して、コモンレール圧を安定的に制御することができる。したがって、コモンレール圧の脈動が不安定になって異音が生じたり、排気ガスに含まれる有害物質が大量になったりするといつた不具合を防止することができる。

産業上の利用可能性

[0052] 以上説明したように、本発明の流量制御用電磁比例制御弁によれば、可動子のスムーズな軸方向移動を可能にできるとともに、偏荷重による偏磨耗の発生を低減させて、安定的に流量制御を行うことができる流量制御用電磁比例制御弁を提供することができるようになった。

したがって、上述の実施形態では、内燃機関に供給する燃料の流量を制御するための流量制御弁を例にとって説明した力これ以外にも、主として液体の流量制御を目的として、種々の分野において用いることができる。

Claims

請求の範囲

[1] コイルに流れる電流に応じてケーシング内を軸方向移動する可動子を備え、当該可動子の移動量に応じて弁を開閉することにより流体の流量を比例制御する流量制御用電磁比例制御弁にぉレ、て、

前記ケーシングに固定された固定軸を備え、

前記可動子は軸方向両端側が開口した揷通孔を有するとともに、当該可動子に軸受部材が配置され、

前記挿通孔に前記固定軸を挿入することにより、前記可動子を軸方向に摺動可能な状態で保持することを特徴とする流量制御用電磁比例制御弁。

[2] 前記軸受部材を前記挿通孔の内周面に備えることを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の流量制御用電磁比例制御弁。

[3] 前記軸受部材を前記挿通孔の内周面全域に配置することを特徴とする請求の範囲第 2項に記載の流量制御用電磁比例制御弁。

[4] 前記可動子が、前記軸方向に対して傾斜する傾斜部を含む燃料通過路を備えたローテ一ショナルアーマチヤであることを特徴とする請求の範囲第 1項〜第 3項のいずれか一項に記載の流量制御用電磁比例制御弁。

[5] 前記固定軸は、前記ケーシングの前記軸方向一端側に固定された片持ち式の固定軸であることを特徴とする請求の範囲第 1項〜第 4項のいずれか一項に記載の流量制御用電磁比例制御弁。

[6] 前記固定軸は、前記ケーシングの前記軸方向一端側に形成された凹部内に圧入されて固定されていることを特徴とする請求の範囲第 5項に記載の流量制御用電磁比例制御弁。

[7] コイルに流れる電流に応じてケーシング内を軸方向移動する可動子を備え、当該可動子の移動量に応じて流体の流量を比例制御する流量制御用電磁比例制御弁によって流量を制御しながら燃料を加圧して圧送する燃料供給用ポンプにおいて、前記流量制御用電磁比例制御弁が、前記ケーシングに固定された固定軸を備え、前記可動子は、軸方向両端側が開口した挿通孔を有するとともに軸受部材が配置され、前記挿通孔に前記固定軸を挿入することにより、前記可動子を軸方向に摺動可能な状態で保持することを特徴とする燃料供給用ポンプ。