WO2011121839A1 - 電磁式燃料噴射弁及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

弁座部材（３），磁性円筒体（４），非磁性円筒体（６），固定コア（５）及び燃料入口筒（９）を順次連ねてなる弁ハウジング（２）と，その外周に配設されるコイル（３０）と，それを収容すると共に，前端部を磁性円筒体（４）の外周に溶接するコイルハウジング（３１）と，磁性円筒体（４）の内周面（４ａ）に摺動自在に嵌合されて固定コア（５）の吸引面（５ａ）に対置される可動コア（１２）を有する弁組立体（Ｖ）とを備える燃料噴射弁において，磁性円筒体（４）及び非磁性円筒体（６）を，その両者間の境界面（Ｂ）がコイル（３０）の前端面より前方に出るように配置すると共に，前記コイルハウジング（３１）の前端部（３１ｃ）の半径方向内方位置で前記磁性円筒体（４）の内周面に摺動自在に支承されるジャーナル部（１２ａ）を前記可動コア（１２）に形成した。これにより、可動コアからコイルハウジングの前端部に至る磁路の長さが短くなって磁路抵抗が減少し，弁組立体の応答性が良好な電磁式燃料噴射弁を提供する。

Description

電磁式燃料噴射弁及びその製造方法

　本発明は，主として内燃機関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，燃料噴射弁の前端から後端に向けて，弁孔を有する弁座部材，磁性円筒体，非磁性円筒体，固定コア及び燃料入口筒を順次連ねてなり内部を燃料流路とする弁ハウジングと，この弁ハウジングの外周に配設されるコイルと，このコイルを収容すると共に，前端部を溶接により前記磁性円筒体の外周に固着して前記磁性円筒体及び固定コア間を磁気的に接続するコイルハウジングと，前記磁性円筒体の内周面に摺動自在に嵌合されて前記固定コアの前端の吸引面に対置される可動コアを有し，前記固定コアの消磁及び励磁に伴ない前記弁孔を開閉する弁組立体とを備え，前記固定コア，可動コア，磁性円筒体及びコイルハウジングにより，前記コイルの通電時，前記固定コアを励磁するための磁路を形成する電磁式燃料噴射弁及びその製造方法の改良に関する。

　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。

日本特開２００６－８３８０８号公報

　一般にかゝる電磁式燃料噴射弁の磁性円筒体の内周面は，弁組立体の可動コアを摺動自在に支承しており，従来の電磁式燃料噴射弁では，コイルハウジングの前端部の磁性円筒体の外周面への溶接時，その溶接熱により磁性円筒体の内周面に歪みが発生することを極力避けるために，非磁性円筒体及び磁性円筒体相互の接続端面をコイルの前端面より後方に配置して，磁性円筒体内周面における可動コアの摺動部をコイルハウジングの前端部の溶接部から後方に遠ざけるようにしていた。

  しかしながら，こうした従来のものでは，コイルハウジングの前端部から可動コアを経て固定コアに至る区間の磁路長さが長くなり，これが磁路抵抗を増すので，弁組立体の応答性が低下することが判明した。

　本発明は，かゝる事情に鑑みてなされたもので，可動コアからコイルハウジングの前端部に至る磁路の長さが短くなって磁路抵抗が減少し，弁組立体の応答性が良好な電磁式燃料噴射弁及びその製造方法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，本発明は，電磁式燃料噴射弁の前端から後端に向けて，弁孔を有する弁座部材，磁性円筒体，非磁性円筒体，固定コア及び燃料入口筒を順次連ねてなり内部を燃料流路とする弁ハウジングと，この弁ハウジングの外周に配設されるコイルと，このコイルを収容すると共に，前端部を溶接により前記磁性円筒体の外周に固着して前記磁性円筒体及び固定コア間を磁気的に接続するコイルハウジングと，前記磁性円筒体の内周面に摺動自在に嵌合されて前記固定コアの前端の吸引面に対置される可動コアを有し，前記固定コアの消磁及び励磁に伴ない前記弁孔を開閉する弁組立体とを備え，前記固定コア，可動コア，磁性円筒体及びコイルハウジングにより，前記コイルの通電時，前記固定コアを励磁するための磁路を形成する電磁式燃料噴射弁において，前記磁性円筒体及び非磁性円筒体を，その両者間の境界面が前記コイルより前方に出るように配置すると共に，前記コイルハウジングの前端部の半径方向内方位置で前記磁性円筒体の内周面に摺動自在に支承されるジャーナル部を前記可動コアに形成したことを第１の特徴とする。

  また本発明は，第１の特徴に加えて，前記固定コアを，その前端の吸引面が前記コイルより前方に出るように配置したことを第２の特徴とする。

  さらに本発明は，第１又は第２の特徴の電磁式燃料噴射弁を製造するに当たり，前記コイルハウジングの前端部を前記磁性円筒体の外周面に溶接により固着した後，前記磁性円筒体の内周面及び前記固定コアの吸引面を切削加工により仕上げることを第３の特徴とする。

  本発明の第１の特徴によれば，磁性円筒体及び非磁性円筒体間の境界面がコイルより前方に配置されること，並びにコイルハウジングの前端部の半径方向内方位置で前記磁性円筒体の内周面に摺動自在に支承されるジャーナル部が前記可動コアに形成されることにより，コイルハウジングの前端から可動コアのジャーナル部を経て固定コアに至る区間の磁路長さが従来のものより短縮し，これに伴ない上記区間の磁路抵抗が減少し，その結果，コイルの通電時，両コア間に素早く磁束が走り，吸引力の立ち上がり角度が急峻になることで，弁組立体の応答性，特に開弁応答性の向上を図ることができる。

  本発明の第２の特徴によれば，固定コアの前端の吸引面がコイルの前端面より前方に配置されることになるから，コイルハウジングの前端から可動コアを経て固定コアに至る区間の磁路長さが更に短縮し，磁路抵抗が更に減少して弁組立体の開弁応答性を向上させるのみならず，コイルの通電遮断時，可動コアの残留磁気の消失が早くなり，弁組立体の閉弁応答性をも向上させることができる。その上，固定コアの前端の吸引面が，コイルの前端面より前方に来た分，弁組立体の軸方向長さが減少し，その軽量化が図られるので，弁組立体の作動騒音を低減することができる。

  本発明の第３の特徴によれば，コイルハウジングの前端部を前記磁性円筒体の外周面に溶接により固着した後，磁性円筒体の内周面及び前記固定コアの吸引面を切削加工により仕上げるようにしたので，前記第１又は第２の特徴の構成により，コイルハウジングの前端部と磁性円筒体との溶接による固着個所が磁性円筒体内周面や固定コアの吸引面に近づくことで，磁性円筒体内周面及び固定コアの吸引面に溶接熱により歪みが発生しても，その歪みを上記切削加工により取り去ることができ，したがって弁組立体の正確な作動を確保し，高性能な電磁式燃料噴射弁を得ることができる。

図１は本発明に係る電磁式燃料噴射弁の縦断面図である。（第１実施例） 図２は図１の２部拡大図である。（第１実施例） 図３は電磁式燃料噴射弁の製造工程中の切削工程説明図である。（第１実施例）

Ｂ・・・・・磁性円筒体及び非磁性円筒体間の境界面
Ｉ・・・・・電磁式燃料噴射弁
Ｖ・・・・・弁組立体
２・・・・・弁ハウジング
３・・・・・弁座部材
４・・・・・磁性円筒体
４ａ・・・・磁性円筒体の内周面
５・・・・・固定コア
５ａ・・・・固定コアの吸引面
６・・・・・非磁性円筒体
７・・・・・弁孔
１２・・・・可動コア
１２ａ・・・ジャーナル部
３０・・・・コイル
３１・・・・コイルハウジング
３１ｃ・・・コイルハウジングの前端部（連結筒部）
３２・・・・溶接
３９・・・・磁路

　本発明の実施の形態を添付図面に基づいて以下に説明する。

　図１において，エンジン用の電磁式燃料噴射弁（以下，単に燃料噴射弁という。）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の内周面に前端部を嵌合して液密に溶接される円筒状の固定コア５と，この固定コア５の後端に同一素材をもって一体に連設される燃料入口筒９とで構成される。

　図２に示すように，弁座部材３には，その前端面に開口する弁孔７と，この弁孔７の内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弁体ガイド１５と，この弁体ガイド１５の後端にテーパ孔１６を介して接続される，弁体ガイド１５より大径で円筒状の大径孔１７とが設けられる。

  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，その部分から弁座部材３に至る弁ハウジング２内に弁組立体Ｖが収容される。

　弁組立体Ｖは，固定コア５の前端の吸引面５ａに対置される可動コア１２と，この可動コア１２の前端に一体に突設される弁杆１３と，この弁杆１３に溶接され，前記弁座８と協働して弁孔７を開閉するよう前記ガイド１５に摺動自在に支承される基本形が球状の弁体１４とで構成される，その可動コア１２の外周面には，磁性円筒体４の内周面４ａに摺動自在に支承される環状のジャーナル部１２ａが形成される。したがって，弁組立体Ｖは，弁体１４及びジャーナル部１２ａの互いに大きく離れた２点で弁ハウジング２に摺動自在に支承され，弁組立体Ｖの開閉姿勢を安定させるようになっている。球状の弁体１４の周囲には，燃料の通過を許容する複数の平坦な流路部１８，１８…が等間隔をおいて形成される。

  固定コア５には，燃料入口筒９の中空部に連なる第１縦孔１９が設けられる。また弁組立体Ｖには，可動コア１２の後端面から始まり弁杆１３の中間部で終わる第２縦孔２０と，この第２縦孔２０を弁座部材３の前記大径孔１７に開放する横孔２１とが設けられる。

  図１及び図２に示すように，第２縦孔２０の途中には，固定コア５側を向いた環状のばね座２４が形成される。固定コア５の第１縦孔１９にはすり割り付きパイプ状のリテーナ２３が圧入され，このリテーナ２３と前記ばね座２４との間に可動コア１２を弁体１４の閉弁側に付勢する弁ばね２２が縮設される。その際，リテーナ２３の第１縦孔１９への嵌合深さにより弁ばね２２のセット荷重が調整される。

  可動コア１２には，その後端面より僅かに突出して固定コア５の吸引面５ａに対向する非磁性材製でリング状のストッパ部材２７が埋設される。このストッパ部材２７は，固定及び可動コア５，１２相互の吸引時，ストッパ部材２７が固定コア５の吸引面５ａ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ものである。

  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にかけてそれらの外周面に嵌合するボビン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カプラ端子３３の基端部が保持され，このカプラ端子３３にコイル３０の端末が接続される。このコイル組立体２８には，コイル３０を埋封するよう，その外周を覆う合成樹脂製の１次被覆層３４がモールド成形される。その際，前記カプラ端子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３５が１次被覆層３４と一体成形される。

　上記コイル組立体２８を収容保持する磁性体のコイルハウジング３１が弁ハウジング２に取り付けられる。このコイルハウジング３１は，コイル組立体２８を囲繞する胴部３１ａと，この胴部３１ａの両端から半径方向内方に屈曲してコイル組立体２８の前後両端面を支持する前後一対の端壁３１ｂ，３１ｂ′と，これら両端壁３１ｂ，３１ｂ′から軸方向外方に突出して磁性円筒体４及び固定コア５の各外周面に嵌合する前後一対の連結筒部３１ｃ，３１ｃ′とよりなっており，これら連結筒部３１ｃ，３１ｃ′の各先端部は，外周が削られて薄肉部３１ｄとなっている。これら薄肉部３１ｄが磁性円筒体４及び固定コア５の各外周面にレーザによる溶接３２により固着される。薄肉部３１ｄでのレーザによる溶接には，必要な入熱が比較的少なくて済み，磁性円筒体４及び固定コア５の熱歪みを小さく抑えることができる。

　上記溶接３２による薄肉部３１ｄの固着後，図３に示すように，前記固定コア５を摺動自在に支承する磁性円筒体４の内周面４ａと，弁体１４の開弁時，可動コア１２のストッパ部材２７が当接する固定コア５の吸引面５ａと，可動コア１２の後端縁を受容する非磁性円筒体６の環状逃げ溝３８とが切削加工により精密に仕上げられるが，上記のように磁性円筒体４及び固定コア５の熱歪みが小さいので，切削加工代を小さくすることができる。

  而して，コイルハウジング３１，磁性円筒体４，可動コア１２及び固定コア５により，コイル３０の通電時，固定コア５を励磁するための磁路３９が形成される。その際，磁性円筒体４及び非磁性円筒体６は，その両者４，６間の境界面Ｂがコイル３０より前方に距離Ｓ１，出るように配置され，また固定コア５は，その前端の吸引面５ａがコイル３０より前方に距離Ｓ２，出るように配置される。それに加えて，磁性円筒体４の内周面に摺動自在に支承される可動コア１２外周のジャーナル部１２ａは，コイルハウジング３１の前端部，即ち連結筒部３１ｃの半径方向内方位置に配置される。

　再び図１において，磁性円筒体４の後半部から固定コア５の後端部に亙りそれらの外周面には，コイル組立体２８，コイルハウジング３１及びカプラ３５の根元を埋封する合成樹脂製の２次被覆層３６がモールド成形により形成される。

  また燃料入口筒９の後端部の外周には，Ｏリング等のシール部材４０を装着する環状のシール溝４１が形成される。このシール溝４１の前端壁は，燃料入口筒９の前部外周面に圧入される合成樹脂製のカラー４２の後端のフランジ４２ａで構成され，またその後端壁は，燃料入口筒９の入口に圧入される燃料フィルタ４３の取り付けフランジ４３ａで構成される。したがって，シール部材４０の装着に際しては，カラー４２を燃料入口筒９の前部外周面に圧入してから，シール部材４０を燃料入口筒９の後部外周面に嵌装し，その後，燃料フィルタ４３の取り付けフランジ４３ａを燃料入口筒９の入口に圧入する。こうすることで，シール部材４０に無理な拡径を強制することなく，それをシール溝４１に装着することができる。また磁性円筒体４の外周には，２次被覆層３６の前端面に密接するシール部材４４が装着される。

  次に，この実施例の作用について説明する。

  図示しない燃料ポンプから燃料入口筒９に圧送される高圧燃料は燃料フィルタ４３で濾過された後，弁ハウジング２の内部，即ち燃料入口筒９の中空部，固定コア５の第１縦孔１９，弁組立体Ｖの第２縦孔２０及び横孔２１，並びに弁座部材３の大径孔１７，テーパ孔１６及び弁体ガイド孔１５等を満たす。そしてコイル３０を消磁した状態では，弁ばね２２の付勢力で弁組立体Ｖは前方に押圧され，弁体１４を弁座８に着座させている。

  コイル３０を通電により励磁すると，それにより生ずる磁束が前記磁路３９，即ちコイルハウジング３１，磁性円筒体４，可動コア１２及び固定コア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２２のセット荷重に抗して固定コア５に吸引され，弁体１４が弁座８から離座するので，弁孔７が開放され，弁座部材３内の高圧燃料が弁孔７を出て，インジェクタプレート１０の燃料噴孔１１から，この燃料噴射弁Ｉを装着した図示しないスロットルボディ又はエンジンの吸気路に噴射される。

  ところで，前述のように，磁性円筒体４及び非磁性円筒体６は，その両者４，６間の境界面Ｂがコイル３０より前方に出るように配置され，これに加えて，磁性円筒体４の内周面に摺動自在に支承される可動コア１２外周のジャーナル部１２ａが，コイルハウジング３１の前端部の連結筒部３１ｃの半径方向内方位置に配置されるので，コイルハウジング３１の前端から可動コア１２のジャーナル部１２ａを経て固定コア５に至る区間の磁路長さが従来のものより短縮し，これに伴ない上記区間の磁路抵抗が減少する。その結果，コイル３０の通電時，両コア５，１２間に素早く磁束が走り，吸引力の立ち上がり角度が急峻になることで，弁組立体Ｖの応答性，特に開弁応答性の向上を図ることができる。

　また前述のように，固定コア５は，その前端の吸引面５ａが，コイル３０より前方に配置されるので，コイルハウジング３１の前端から可動コア１２を経て固定コア５に至る区間の磁路長さが更に短縮し，磁路抵抗が更に減少して弁組立体Ｖの開弁応答性を向上させるのみならず，コイル３０の通電遮断時，可動コア１２の残留磁気の消失が早くなり，弁組立体Ｖの閉弁応答性をも向上させることができる。その上，固定コア５の前端の吸引面５ａがコイル３０より前方に出た分，弁組立体Ｖの軸方向長さが従来のものより減少し，その軽量化が図られるので，弁体１４が弁座８に着座したり，可動コア１２のストッパ部材２７が固定コア５の吸引面５ａに当接することに起因して発生する作動騒音が従来のものより低減する。

　また燃料噴射弁Ｉの製造に当たっては，コイルハウジング３１の前端部を前記磁性円筒体４の外周面に溶接３２により固着した後，磁性円筒体４の内周面４ａ及び前記固定コア５の吸引面５ａを切削加工により仕上げるようにしたので，上記構成により，コイルハウジング３１の前端部と磁性円筒体４との溶接３２による固着個所が磁性円筒体４の内周面４ａや固定コア５の吸引面５ａに近づくことで，磁性円筒体４の内周面４ａ及び固定コア５の吸引面５ａに溶接熱により歪みが発生しても，その歪みを上記切削加工により取り去ることができる。その切削加工後，磁性円筒体４内に弁組立体Ｖを挿入し，弁座部材３を磁性円筒体４の前端部に嵌合して溶接する。かくして，弁組立体Ｖの正確な作動を確保し，高性能な燃料噴射弁Ｉを得ることができる。

  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。

Claims (3)

1.   電磁式燃料噴射弁（Ｉ）の前端から後端に向けて，弁孔（７）を有する弁座部材（３），磁性円筒体（４），非磁性円筒体（６），固定コア（５）及び燃料入口筒（９）を順次連ねてなり内部を燃料流路とする弁ハウジング（２）と，この弁ハウジング（２）の外周に配設されるコイル（３０）と，このコイル（３０）を収容すると共に，前端部（３１ｃ）を溶接（３２）により前記磁性円筒体（４）の外周に固着して前記磁性円筒体（４）及び固定コア（５）間を磁気的に接続するコイルハウジング（３１）と，前記磁性円筒体（４）の内周面（４ａ）に摺動自在に嵌合されて前記固定コア（５）の前端の吸引面（５ａ）に対置される可動コア（１２）を有し，前記固定コア（５）の消磁及び励磁に伴ない前記弁孔（７）を開閉する弁組立体（Ｖ）とを備え，前記固定コア（５），可動コア（１２），磁性円筒体（４）及びコイルハウジング（３１）により，前記コイル（３０）の通電時，前記固定コア（５）を励磁するための磁路（３９）を形成する電磁式燃料噴射弁において，
     前記磁性円筒体（４）及び非磁性円筒体（６）を，その両者間の境界面（Ｂ）が前記コイル（３０）の前端面より前方に出るように配置すると共に，前記コイルハウジング（３１）の前端部（３１ｃ）の半径方向内方位置で前記磁性円筒体（４）の内周面に摺動自在に支承されるジャーナル部（１２ａ）を前記可動コア（１２）に形成したことを特徴とする電磁式燃料噴射弁。
2.   請求項１記載の電磁式燃料噴射弁において，
     前記固定コア（５）を，その前端の吸引面（５ａ）が前記コイル（３０）より前方に出るように配置したことを特徴とする電磁式燃料噴射弁。
3. 　請求項１又は２記載の電磁式燃料噴射弁を製造するに当たり，
   　前記コイルハウジング（３１）の前端部を前記磁性円筒体（４）の外周面に溶接（３２）により固着した後，前記磁性円筒体（４）の内周面（４ａ）及び前記固定コア（５）の吸引面（５ａ）を切削加工により仕上げることを特徴とする電磁式燃料噴射弁の製造方法。

Images