WO2013047418A1 - 電磁アクチュエータ - Google Patents

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WO2013047418A1
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coil
magnetic
valve
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信幸 鶴
広至 赤瀬
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ナブテスコ株式会社
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    • H01F7/16—Rectilinearly-movable armatures
    • H01F7/1638—Armatures not entering the winding

Definitions

  • the present invention relates to an electromagnetic actuator, for example, one used for a fuel injection valve.
  • Patent Document 1 An example of an electromagnetic actuator used in a fuel injection valve, particularly a fuel injection valve used in a common rail system is disclosed in Patent Document 1.
  • the fuel injection valve of Patent Document 1 includes a nozzle body 2, a needle 3, a holder body 4, an orifice plate 6, an electromagnetic unit 8, and the like.
  • the nozzle body 2 is coupled to the lower end of the holder body 4 via the orifice plate 6 by a retaining nut 10.
  • a guide hole 12 is formed from the upper end surface of the nozzle body 2 toward the tip. This guide hole 12 accommodates the needle 3 slidably.
  • An injection port 14 is formed at the tip of the guide hole 12, and the injection port 14 injects fuel when the needle 3 is lifted.
  • a high-pressure passage 16 is formed by a gap between the inner peripheral surface of the guide hole 12 and the outer peripheral surface of the needle 3, and the high-pressure passage 16 guides high-pressure fuel to the injection port 14.
  • a fuel reservoir chamber 18 is formed in the middle of the guide hole 12 by enlarging the inner diameter.
  • the upper end of the high pressure passage 16 opens at the upper end surface of the nozzle body 2 and is connected to the high pressure passage 20 of the orifice plate 6.
  • the high-pressure passage 20 is connected to a pipe joint 24 provided at the upper end of the holder body 4 via a high-pressure passage 22 in the holder body 4, and high-pressure fuel is supplied to the pipe joint 24 from the common rail.
  • a cylindrical spring pedestal 26 is press-fitted and fixed in the guide hole 12, and a spring 28 is disposed between the spring pedestal 26 and the needle 3 to urge the needle 3 in the valve closing direction (downward in FIG. 4).
  • a back pressure chamber 30 is formed on the inner peripheral surface of the spring pedestal 26, and this back pressure chamber 30 applies a high pressure fuel pressure to the upper end surface of the needle 3 as a back pressure.
  • the needle 3 is also urged in the valve closing direction by this back pressure.
  • the pressure of the high-pressure fuel in the fuel reservoir chamber 18 urges the needle 3 in the valve opening direction (upward in FIG. 4).
  • an inflow passage 32 and an outflow passage 34 are formed in the orifice plate 6.
  • the inflow passage 32 allows high-pressure fuel to flow from the high-pressure passage 20 into the back pressure chamber 30.
  • the outflow passage 34 allows the high pressure fuel to flow out from the back pressure chamber 30 to the low pressure side.
  • the holder body 4 accommodates an electromagnetic unit 8.
  • the electromagnetic unit 8 has a stator 38, and the stator 38 has an electromagnetic coil 36 wound around a resin bobbin.
  • the electromagnetic unit 8 has an armature 40 that moves to face the stator 38.
  • the electromagnetic unit 8 also includes a ball valve 42 that moves integrally with the armature 40 to open and close the outflow passage 34.
  • a spring accommodating hole 44 extending in the vertical direction is formed at the center of the stator 38.
  • a spring 46 is accommodated in the spring accommodation hole 44. The spring 46 presses the armature 40 so as to press the ball valve 42 toward the outflow passage 34.
  • the lower portion of the stator 38 functions as a valve chamber that houses the ball valve 42, and the valve chamber is filled with low-pressure fuel that has flowed out of the outflow passage 34.
  • An annular groove 48 is formed on the upper surface of the orifice plate 6, and the low-pressure fuel in the valve chamber flows out to the low-pressure passage 52 through a linear groove 50 extending outward from the groove 48.
  • the armature 40 has a disk portion 54.
  • the disc portion 54 is disposed opposite to the stator 38 and forms a magnetic circuit together with the stator 38.
  • a pedestal portion 56 is formed at the center of the disc portion 54, and a contact portion 58 is formed toward the ball valve 42 therefrom.
  • a ball valve 42 is accommodated inside the contact portion 58.
  • a plurality of through holes 60 are concentrically formed around the center of the disc portion 54.
  • Guide pins 62 are inserted into some of the through holes 60, and the guide pins 62 are fixed to the orifice plate 6.
  • the through hole 60 is formed at a position where the magnetic circuit formed by the disk portion 54 and the stator 38 is interrupted.
  • a magnetic member 64 is disposed on the lower surface of the electromagnetic coil 36.
  • the magnetic member 64 is fitted into a protruding portion 66 formed at the lower portion of the stator 38, is an annular member that reaches the step portion 65 from the outer periphery of the stator 38, and is in contact with the protruding portion 66.
  • the ball valve 42 closes the outflow passage 34. Therefore, the hydraulic pressure of the back pressure chamber 30 that biases the needle 3 in the valve closing direction and the biasing force of the spring 28 are 3 is larger than the oil pressure of the fuel reservoir chamber 18 that urges the valve 3 in the valve opening direction, the needle 3 closes the injection port 14, and no fuel is injected.
  • the electromagnetic coil 36 is energized, a magnetic flux is generated around the electromagnetic coil 36, the stator 38 and the armature 40 are magnetized, the armature 40 is attracted, and is guided by the guide pin 62 against the urging force of the spring 46. The armature 40 moves to the stator 38 side.
  • the ball valve 42 opens the outflow passage 34 in response to the oil pressure in the back pressure chamber 30, and the high pressure fuel in the back pressure chamber 30 is opened to the valve chamber of the ball valve 42.
  • the hydraulic pressure in the back pressure chamber 30 decreases, the force for opening the needle 3 increases, the needle 3 rises, and fuel is injected from the injection port 14.
  • the electromagnetic valve of Patent Document 1 when the electromagnetic coil 36 is energized, the magnetic flux generated by the electromagnetic coil 36 flows to the magnetic member 64, the armature 40, and the protruding portion 66 of the stator 38 and directly from the magnetic member 64. Also flows to the protrusion 66. As a result, only a part of the magnetic force generated by the electromagnetic coil 36 functions as the attractive force of the armature 40, and the armature 40 cannot be moved to the stator 38 side at high speed.
  • the solenoid valve used in the common rail system at a high speed is required to increase the speed, and the technique of Patent Document 1 cannot satisfy this requirement.
  • An object of the present invention is to provide an electromagnetic actuator that can increase the operating speed.
  • the electromagnetic valve of one embodiment of the present invention has a main body, and a coil is accommodated in the main body.
  • a first magnetic member is disposed inside the coil.
  • the armature attracted by the coil is disposed with a gap from the first magnetic member.
  • the armature is integrally formed with an operating portion.
  • a second magnetic member is disposed on the armature side of the coil with a gap from the first magnetic member. It is desirable that a part of the second magnetic member overlaps a part of the armature, for example, the outer peripheral portion, and a part of the armature desirably overlaps a part of the first magnetic member.
  • the gap between the first magnetic member and the second magnetic member is formed larger than the gap between the armature and the coil.
  • the gap between the first magnetic member and the second magnetic member is larger than the gap between the armature and the first magnetic member. Therefore, when the coil is excited, the gap is generated by the coil.
  • the magnetic flux that has passed through the second magnetic member hardly enters the first magnetic member, enters the armature, and enters the first magnetic member from the armature.
  • the armature is well magnetized and moves to the first magnetic member side at a high speed, and the operating portion provided on the armature also moves at a high speed.
  • the end surface of the second magnetic member facing the first magnetic member can be configured such that the coil side is farther from the first magnetic member than the armature side.
  • the electromagnetic valve according to the present invention can speed up the movement of the armature, and can provide an electromagnetic valve suitable for use in, for example, a common rail system.
  • FIG. 2 is a partially omitted enlarged cross-sectional view in which a part of the electromagnetic actuator of FIG. 1 is further enlarged. It is a cross-sectional view of the armature used with the electromagnetic actuator of FIG. It is a side view of the fuel injection valve which uses the conventional electromagnetic actuator.
  • FIG. 5 is a partially omitted enlarged cross-sectional view of the fuel injection valve of FIG. 4.
  • the electromagnetic actuator according to one embodiment of the present invention is provided in a fuel injection valve used in a common rail system, similarly to the above-described conventional technology.
  • the armature is moved by energizing the coil to flow the high-pressure fluid through the low-pressure channel.
  • the nozzle closing the injection port is raised, and high-pressure fuel is supplied from the injection port to the cylinder of the diesel engine.
  • This electromagnetic actuator has a main body 70 as shown in FIG.
  • the main body portion 70 includes a base portion 70a, a trunk portion 70b, a coupling portion 70c, a head portion 70d, and the like.
  • a recess having a stepped longitudinal cross-sectional shape is provided at the center of the upper surface of the base portion 70.
  • a valve seat forming portion 72 is disposed in this recess.
  • a valve seat 74 is formed at one end of the valve seat forming portion 72, in the center of the upper end in FIG. In the valve seat 74, an orifice 76 and an outflow passage 78 are formed in this order, and these form a high-pressure passage.
  • a high-pressure fluid is supplied to the valve seat 74 through this high-pressure passage.
  • the valve seat 74 is seated with an operating portion formed in the armature 80, for example, a valve portion 82, and the valve seat 74 is closed.
  • the armature 80 can be moved up and down in FIG. 1 as will be described later, and the valve portion 82 is separated from the valve seat 74 when it is raised.
  • the high-pressure fluid flowing out from the valve seat 74 flows out into the low-pressure passage 83 formed by the body portion 70 b around the valve seat forming portion 72.
  • the low pressure passage 83 is formed around the valve seat forming portion 72 by a part of the body portion 70b penetrating into the recess. Note that the low-pressure oil in the low-pressure passage 83 is discharged to the outside through a passage (not shown).
  • the ball valve provided separately from the armature opens and closes the valve seat, but in this embodiment, the valve portion 82 formed integrally with the armature 80 opens and closes the valve seat 74. Yes.
  • the armature 80 does not require an abutting portion for holding the ball valve in the prior art described above, and is lighter than the armature of the prior art.
  • the armature 80 has a high strength portion 84 in the center as shown in FIG.
  • the high-strength portion 84 is formed in a disk shape from a high-strength material having relatively high strength, such as steel steel or titanium.
  • the high-strength portion 84 has a guided portion, for example, a plurality of through holes 86.
  • the through-holes 86 penetrate the high-strength portions 84 in the vertical direction in FIG. 1, and for example, four through-holes 86 are formed concentrically at intervals in the circumferential direction of the high-strength portions 84.
  • a magnetic part 88 is formed in contact with the periphery of the high-strength part 84.
  • the magnetic part 88 is an annular body made of a magnetic material, for example, a dust material, and is integrally fitted on the outer peripheral surface of the high-strength part 84.
  • a coil 96 is disposed on the upper portion of the armature 80 in the main body 70.
  • the coil 96 is wound around a core 98, and the core 98 in which the core 98 functions as a stator has a first magnetic member, for example, an inner cylindrical portion 98a at the center thereof, as shown in FIG.
  • One end, for example, the lower end of the inner cylindrical portion 98 a is located above the magnetic portion 88.
  • An outer cylindrical portion 98b is provided apart from the inner cylindrical portion 98a, that is, outside the outer peripheral edge of the armature 80.
  • One end, for example, the lower end of the outer cylindrical portion 98b is located above the surface on which the upper surface of the magnetic portion 88 is located.
  • the other ends for example, the upper ends of the inner cylindrical portion 98a and the outer cylindrical portion 98b are at the same height position, and are connected to each other by a connecting portion 98c.
  • a coil 96 is wound between the cylindrical portions 98a and 98b.
  • the outer cylindrical portion 98b is shorter in length than the inner cylindrical portion 98a, and a second magnetic flux member, for example, an annular magnetic flux concentrating member 100 is provided from the lower end of the outer cylindrical portion 98b to the vicinity of the inner cylindrical portion 98a.
  • the magnetic flux concentrating member 100 has a gap formed between its inner peripheral end face and the inner cylindrical portion 98a.
  • the magnetic flux accommodating member 100 is in contact with the outer cylindrical portion 98b. Further, a gap is formed between the armature 80 and the inner cylindrical portion 98a when the coil 96 is not energized.
  • the gap between the inner cylindrical portion 98a and the inner peripheral surface of the magnetic flux concentrating member 100 is larger than the gap formed between the armature 80 and the inner cylindrical portion 98a when the coil 96 is not energized.
  • the corner on the coil 96 side on the inner peripheral surface of the magnetic flux concentrating member 100 is chamfered.
  • the gap between the chamfered portion and the inner cylindrical portion 98 a is larger than the gap between the inner peripheral surface of the magnetic flux concentrating member 100 and the inner cylindrical portion 98 a on the armature 80 side.
  • the gap between the chamfered portion and the inner cylindrical portion 98a gradually decreases toward the armature 80 side, and after the chamfered portion is finished, a constant gap is left as it is to the armature 80 side. maintain.
  • the magnetic concentrating member 100 Since the gap between the magnetic flux concentrating member 100 and the inner cylindrical portion 98a near the coil 96 is relatively large, the magnetic concentrating member 100 is directly adjacent to the inner cylindrical portion 98a in the vicinity of the coil 96. The magnetic flux to go can be made rough.
  • the outer peripheral portion of the armature 80 extends to a position outside the inner peripheral surface of the magnetic flux concentrating member 100, but does not extend to the outer cylindrical portion 98b. That is, a part of the armature 80 and a part of the magnetic flux concentrating member 100 are overlapped. Further, the lower end of the inner cylindrical portion 98 a is located above the magnetic portion 88 of the armature 80.
  • the magnetic flux generated by the coil 96 is, as shown by broken lines in FIG. 2, the outer cylindrical portion 98b, the magnetic flux concentrating member 100, the magnetic portion 88 of the armature 80, the inner cylindrical portion 98a, and the connecting portion 98c. Due to the large gap between the magnetic flux concentrating member 100 and the inner cylindrical portion 98a, the magnetic flux directly directed from the magnetic flux concentrating member 100 toward the inner cylindrical portion 98a becomes very rough. Therefore, when the coil 96 is energized, the magnetic flux generated by the coil 96 efficiently passes through the armature 80. As a result, the armature 80 is efficiently magnetized and attracted to the core 98 at a high speed.
  • the core 98 and the magnetic flux concentrating member 100 are not limited to the above-described shapes, and the magnetic flux concentrating member 100 and the outer cylindrical portion 98b are integrally formed, and the inner cylindrical portion 98a and the outer cylindrical shape are formed. You may divide
  • a guide for example, a guide pin 102 is inserted into a predetermined one of the above-described four through-holes 86 of the high-strength portion 84, for example, two facing each other across the center of the high-strength portion 84, and their base ends Is fixed in a recess formed in the valve seat forming portion 72.
  • the guide pin 102 guides the armature 80 when the armature 80 is raised by energizing the coil 96 or when the armature 80 is lowered due to the energization stop of the coil 96.
  • the through-hole 86 that guides the guide pin 102 is formed in the high-strength portion 84, the high-strength portion 84 is not cracked even if the through-hole 86 is formed. Further, as is clear from FIG. 2, these through holes 86 are formed in the high-strength portion 84 away from the portion where the magnetic flux concentrates in the armature 80 when the coil 96 is energized. Thus, the concentration of magnetic flux is not hindered, and the armature 80 moves at a high speed.
  • an elastic means for example, a coil spring 104
  • a coil spring 104 is disposed inside the inner cylindrical portion 98a of the core 96, one end of which contacts the magnetic portion 88 of the armature 80, and the other end receives a spring receiver as shown in FIG.
  • the head part 70 d in the main body part 70 is in contact via 106.
  • the coil spring 104 is compressed against the spring force when the armature 80 is raised by energization of the coil 96, and when the energization to the coil 96 is stopped, the armature 80 is rapidly lowered to the valve seat 74 by the spring force. It is for making it happen.
  • the through hole 86 for guiding the guide pin 102 is formed in the magnetic portion 88 of the armature 80, and the magnetic portion 88 is formed at a position where the magnetic flux from the coil 96 is coarse. Therefore, the magnetic force for attracting the armature 80 is not weakened by the through hole 86, and the armature 80 can be attracted at a high speed from this point.
  • the valve portion 82 is formed integrally with the armature 80, the armature 80 does not need to be provided with a contact portion unlike the armature of the prior art, the armature can be reduced in weight, and the armature can be made faster and faster. 80 can be moved.
  • the magnetic material 88 is used for the magnetic part 88 of the armature 80, eddy current can be reduced, and as a result, the magnetic attractive force can be increased, and the armature 80 can be moved at a higher speed. Can do.
  • a plurality of through holes 86 are provided and the guide pins 102 are inserted into some of them, it is possible to use a plurality of through holes 86 having good guide performance for the guide pins 102. it can. Therefore, the guide performance can be improved, and the frequency of reworking the through hole 86 in order to improve the guide performance can be reduced.
  • the through-hole 86 in which the guide pin 102 is not inserted acts as an oil drain, and when the armature 80 moves, when the armature 80 moves, the armature 80 and the coil 96 are separated from the through-hole 86 described above. Acts to drain or supply oil in between. Further, a hole 90 for oil draining that acts in the same manner as the through hole 86 is formed above the coil 96.
  • the present invention is applied to the fuel injection valve of the common rail system.
  • the present invention is not limited to this, and any other valve may be used as long as it is configured to flow high pressure fluid to the low pressure side by opening the valve. It can be used also for a valve, or can be configured to open or close a contact in accordance with movement of an operating part other than the valve, for example, the armature 80 toward the stator.

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Abstract

【解決手段】　本体（７０）にコイル（６８）を収納し、コイル（６８）の内側に内円筒状部（９８ａ）を配置し、コイル（６８）により吸引されるアーマチャ（８０）を、内円筒状部（９８ａ）と間隙を空けて配置し、内円筒状部（９８ａ）と間隙を空けて、コイル（６８）のアーマチャ（８０）側に磁束集中部材（１００）を配置し、アーマチャ（８０）と内円筒状部（９８ａ）との間隙よりも、内円筒状部（９８ａ）と磁束集中部材（１００）との間隙の方が大きく形成されている。

Description

電磁アクチュエータ
　本発明は、電磁アクチュエータに関し、例えば燃料噴射弁に使用されるものに関する。
　燃料噴射弁、特にコモンレールシステムに使用される燃料噴射弁に使用されている電磁アクチュエータの一例が特許文献１に開示されている。特許文献１の燃料噴射弁は、図４に示すように、ノズルボディ２、ニードル３、ホルダボディ４、オリフィスプレート６及び電磁ユニット８等から構成されている。ノズルボディ２は、オリフィスプレート６を介してホルダボディ４の下端にリテーニングナット１０によって結合されている。ノズルボディ２の上端面から先端部に向かって、ガイド孔１２が形成されている。このガイド孔１２がニードル３を摺動自在に収容している。ガイド孔１２の先端には噴射口１４が形成され、この噴射口１４は、ニードル３のリフト時に燃料を噴射する。ガイド孔１２内周面とニードル３の外周面との間の隙間により高圧通路１６が形成され、この高圧通路１６は噴射口１４へ高圧燃料を導く。ガイド孔１２の中途には内径を拡大することによって燃料溜め室１８が形成されている。高圧通路１６の上端は、ノズルボディ２の上端面に開口し、オリフィスプレート６の高圧通路２０に接続されている。高圧通路２０は、ホルダボディ４内の高圧通路２２を介してホルダボディ４の上端に設けた配管継手２４に接続され、配管継手２４にはコモンレールから高圧燃料が供給される。
　ガイド孔１２には円筒形状のスプリング台座２６が圧入固定され、スプリング台座２６とニードル３との間にニードル３を閉弁方向（図４の下方）に付勢するスプリング２８が配置されている。スプリング台座２６の内周面には背圧室３０が形成され、この背圧室３０は、ニードル３の上端面に高圧燃料圧力を背圧として付与する。この背圧によってもニードル３は、閉弁方向に付勢されている。また、燃料溜め室１８の高圧燃料の圧力は、ニードル３を開弁方向（図４の上方）に付勢している。
　図５に示すように、オリフィスプレート６には流入通路３２と流出通路３４とが形成されている。流入通路３２は、高圧通路２０から背圧室３０へ高圧燃料を流入させる。流出通路３４は、背圧室３０から高圧燃料を低圧側へ流出させる。
　ホルダボディ４には、電磁ユニット８が収容されている。電磁ユニット８はステータ３８を有し、このステータ３８は、樹脂製ボビンに巻回された電磁コイル３６を有している。電磁ユニット８は、ステータ３８に対向して移動するアーマチャ４０を有している。電磁ユニット８は、アーマチャ４０と一体に移動して流出通路３４を開閉するボール弁４２も備えている。ステータ３８の中心部には、上下方向に伸びるスプリング収容孔４４が形成されている。このスプリング収容孔４４にスプリング４６が収容されている。このスプリング４６は、ボール弁４２を流出通路３４側に押圧するようにアーマチャ４０を押圧している。ステータ３８の下方は、ボール弁４２を収容する弁室として機能し、この弁室は流出通路３４から流出した低圧燃料で満たされている。オリフィスプレート６の上面には環状の溝４８が形成され、この溝４８から外側方向に伸びる直線状の溝５０を介して弁室の低圧燃料は、低圧通路５２に流出する。
　アーマチャ４０は、円板部５４を有している。円板部５４は、ステータ３８と対向配置されて、ステータ３８と共に磁気回路を形成している。円板部５４の中央には台座部５６が形成され、これからボール弁４２に向かって当接部５８が形成されている。当接部５８の内部にボール弁４２が収容されている。円板部５４には、その中心の回りに同心的に複数の貫通孔６０が形成されている。これら貫通孔６０のうち何本かには、ガイドピン６２が挿入され、ガイドピン６２は、オリフィスプレート６に固定されている。貫通孔６０は、円板部５４とステータ３８とが形成する磁気回路を中断させる位置に形成されている。電磁コイル３６の下面には、磁性部材６４が配置されている。磁性部材６４は、ステータ３８の下部に形成した突出部６６に嵌められており、ステータ３８の外周囲から段部６５に到達する環状のもので、突出部６６に接触している。
　電磁コイル３６へ通電停止の状態では、ボール弁４２が流出通路３４を閉弁しているので、ニードル３を閉弁方向へ付勢する背圧室３０の油圧とスプリング２８の付勢力が、ニードル３を開弁方向に付勢する燃料溜め室１８の油圧よりも大きく、ニードル３が噴射口１４を閉じ、燃料は噴射されない。電磁コイル３６へ通電すると、電磁コイル３６の回りに磁束が発生し、ステータ３８、アーマチャ４０が磁化され、アーマチャ４０が吸引され、スプリング４６の付勢力に抗して、ガイドピン６２にガイドされながらアーマチャ４０がステータ３８側に移動する。これによって背圧室３０の油圧を受けてボール弁４２が流出通路３４を開弁し、背圧室３０の高圧燃料がボール弁４２の弁室に開放される。背圧室３０の油圧が低下し、ニードル３を開弁する力が大きくなり、ニードル３が上昇し、燃料が噴射口１４から噴射される。
特開２０１０－１７４８２０号公報
　特許文献１の電磁弁によれば、電磁コイル３６が通電されたとき、電磁コイル３６が発生した磁束は、磁性部材６４、アーマチャ４０、ステータ３８の突出部６６に流れると共に、磁性部材６４から直接に突出部６６へも流れる。その結果、電磁コイル３６が発生した磁力の一部しかアーマチャ４０の吸引力として機能せず、アーマチャ４０を高速にステータ３８側に移動させることができない。高速にコモンレールシステムに使用される電磁弁は、高速化が要求されており、特許文献１の技術では、この要求を満たすことができない。
　本発明は、作動速度を速めることができる電磁アクチュエータを提供することを目的とする。
　本発明の一態様の電磁弁は、本体を有し、この本体にはコイルが収納されている。このコイルの内側に第１磁性部材が配置されている。前記コイルにより吸引されるアーマチャが、第１磁性部材と間隙を空けて配置されている。アーマチャには一体に作動部が形成されている。第１磁性部材と間隙を空けて、第２磁性部材が前記コイルのアーマチャ側に配置されている。第２磁性部材の一部は、アーマチャの一部、例えば外周部と重なり合うことが望ましく、アーマチャの一部は第１磁性部材の一部と重なり合うことが望ましい。アーマチャとコイルとの間隙よりも、第１磁性部材と第２磁性部材との間隙の方が大きく形成されている。
　このように構成された電磁アクチュエータでは、第１磁性部材と第２磁性部材との間の間隙が、アーマチャと第１磁性部材との間隙よりも大きいので、コイルが励磁されたときコイルによって発生し、第２磁性部材を通過した磁束は、第１磁性部材に直接に殆ど入らずに、アーマチャに入り、アーマチャから第１磁性部材に入る。その結果、良好にアーマチャが磁化されて、高速に第１磁性部材側に移動し、アーマチャに設けられている作動部も高速に移動する。
　第２磁性部材の第１磁性部材と対向する端面は、前記コイル側が前記アーマチャ側よりも前記第１磁性部材から離れているように構成することもできる。このように構成することにより、第２磁性部材から第１磁性部材に直接に向かう磁束を少なくすることができ、より多くの磁束をアーマチャ側に向かわせることができ、更に高速にアーマチャを移動させることができる。
　以上のように、本発明による電磁弁では、アーマチャの移動を高速化することができ、例えばコモンレールシステムにおいて使用するのに適した電磁弁を得ることができる。
本発明の１実施形態の電磁アクチュエータの部分省略拡大断面図である。 図１の電磁アクチュエータの一部をさらに拡大した部分省略拡大断面図である。 図１の電磁アクチュエータで使用するアーマチャの横断面図である。 従来の電磁アクチュエータを使用した燃料噴射弁の側面図である。 図４の燃料噴射弁の部分省略拡大断面図である。
　本発明の１実施形態の電磁アクチュエータは、上述した従来技術と同様に、コモンレールシステムで使用される燃料噴射弁に設けられている。この電磁アクチュエータでは、コイルに通電することによってアーマチャを移動させて、高圧流体を低圧流路に流す。この高圧流体を低圧流路に流すことによって、噴射口を閉じているノズルを上昇させて、噴射口から高圧燃料をディーゼルエンジンのシリンダに供給する。
　この電磁アクチュエータでは、図１に示すように、本体部７０を有している。この本体部７０は、ベース部７０ａ、胴部７０ｂ、結合部７０ｃ、頭部７０ｄ等からなる。ベース部７０の上面中央に、縦断面形状が段状の凹所が設けられている。この凹所に弁座形成部７２が配置されている。この弁座形成部７２の一端、図１においては上端の中央に弁座７４が形成されている。弁座７４内には順にオリフィス７６、流出通路７８が形成され、これらが高圧通路を形成している。この高圧通路を介して弁座７４には高圧流体が供給されている。
　弁座７４には、アーマチャ８０に形成した作動部、例えば弁部８２が着座して、弁座７４を閉弁している。アーマチャ８０は、後述するように図１における上下方向に昇降可能で、上昇時に弁座７４から弁部８２が離座する。これによって、弁座７４から流出した高圧流体が、弁座形成部７２の周囲に胴部７０ｂによって形成された低圧通路８３に流出する。低圧通路８３は、前記凹所内に侵入している胴部７０ｂの一部によって弁座形成部７２の周囲に形成されている。なお、低圧通路８３の低圧油は、図示していない通路を介して外部に排出される。上述した従来技術では、アーマチャとは別個に設けたボール弁が弁座の開閉を行っていたが、この実施形態では、アーマチャ８０に一体に形成した弁部８２が弁座７４の開閉を行っている。アーマチャ８０は、上述した従来技術におけるボール弁を保持するための当接部が不要で、従来技術のアーマチャよりも軽量化されている。
　アーマチャ８０は、図３に示すように中央に高強度部８４を有している。高強度部８４は、比較的強度が高い高強度材、例えばスチール鋼やチタン等で円板状に構成されている。この高強度部８４には、被ガイド部、例えば複数の貫通孔８６が穿設されている。貫通孔８６は、図１における上下方向に高強度部８４を貫通しており、例えば４つ、高強度部８４の円周方向に間隔をおいて同芯状に形成されている。この高強度部８４の周囲に接触して磁性部８８が形成されている。磁性部８８は、磁性材料、例えば圧粉材料製の環状体で、高強度部８４の外周面に一体にはめ込まれている。
　本体部７０内におけるアーマチャ８０の上部には、コイル９６が配置されている。コイル９６は、コア９８に巻回され、このコア９８がステータとして機能するコア９８は、図２に示すように、その中央に第１磁性部材、例えば内円筒状部９８ａを有している。この内円筒状部９８ａの一端、例えば下端が、磁性部８８の上方に位置している。この内円筒状部９８ａから離れて、即ちアーマチャ８０の外周縁よりも外側に外円筒状部９８ｂが設けられている。この外円筒状部９８ｂの一端、例えば下端は、磁性部８８の上面が位置する面よりも上方に位置している。これら内円筒状部９８ａおよび外円筒状部９８ｂの他端、例えば上端は、それぞれ同じ高さ位置にあり、連結部９８ｃによって互いに結合されている。これら両円筒状部９８ａ、９８ｂ間にコイル９６が巻回されている。
　外円筒状部９８ｂは、内円筒状部９８ａよりも長さが短く、この外円筒状部９８ｂの下端から内円筒状部９８ａの近傍まで第２磁束部材、例えば環状の磁束集中用部材１００が配置されている。この磁束集中用部材１００は、その内周端面と内円筒状部９８ａとの間に隙間が形成されている。なお、外円筒状部９８ｂに磁束収容部材１００は接している。また、コイル９６が非通電時に、アーマチャ８０と内円筒状部９８ａとの間に隙間が形成されている。内円筒状部９８ａと磁束集中用部材１００の内周面との間の隙間は、コイル９６の非通電時にアーマチャ８０と内円筒状部９８ａとの間に形成される隙間よりも大きい。
　また、磁束集中用部材１００の内周面におけるコイル９６側の角は面取りされている。この面取りされた部分の内円筒状部９８ａとの間の間隙は、磁束集中用部材１００の内周面のアーマチャ８０側における内円筒状部９８ａとの間の隙間よりも大きく、特にコイル９６に近い位置で隙間は最も大きく、面取りされた部分と内円筒状部９８ａとの間の間隙はアーマチャ８０側に向かうに従って徐々に小さくなり、面取り部分が終了後、そのままアーマチャ８０側まで一定の隙間を維持する。コイル９６に近く比較的磁力の大きい部分での磁束集中部材１００と内円筒状部９８ａとの隙間を大きくしてあるので、コイル９６の近傍で磁束集中部材１００から直接に内円筒状部９８ａに向かう磁束を粗にすることができる。
　アーマチャ８０の外周部分は磁束集中用部材１００の内周面よりも外側の位置まで伸びているが、外側円筒状部９８ｂまでは伸びていない。即ち、アーマチャ８０の一部と磁束集中用部材１００の一部とが重なりあっている。また、内円筒状部９８ａの下端は、アーマチャ８０の磁性部８８の上方に位置している。
　コイル９６に通電された場合、コイル９６が発生した磁束は、図２に破線で示すように、外側円筒部９８ｂ、磁束集中部材１００、アーマチャ８０の磁性部８８、内側円筒部９８ａ、連結部９８ｃの間に集中して密となり、磁束集中部材１００と内円筒状部９８ａとの大きい隙間に起因して、磁束集中部材１００から直接に内円筒状部９８ａに向かう磁束は非常に粗となる。従って、コイル９６に通電された場合、コイル９６が発生した磁束は、効率的にアーマチャ８０を通過する。その結果、アーマチャ８０は効率的に磁化され、コア９８に高速に吸引される。このように効率的に磁化されるので、アーマチャ８０の直径を大きくして、外円筒状部９８ｂの外周付近にアーマチャ８０の外周が位置するようにする必要が無く、アーマチャ８０を小型化することができる。なお、コア９８と磁束集中用部材１００とは、上述の形状に限定されることなく、磁束集中用部材１００と外円筒状部９８ｂとを一体に形成し、内円筒状部９８ａと外円筒状部９８ｂとを別体に形成するなど、その他別の形状で分割しても良い。
　高強度部８４の上述した４つの貫通孔８６のうち所定のもの、例えば高強度部８４の中心を挟んで対向する２つのものには、ガイド、例えばガイドピン１０２が挿通され、それらの基端は、弁座形成部７２に形成した凹所に固定されている。上述したようにコイル９６に通電されてアーマチャ８０が上昇したり、コイル９６への通電停止によってアーマチャ８０が降下したりするとき、ガイドピン１０２がアーマチャ８０をガイドする。ガイドピン１０２をガイドする貫通孔８６は、高強度部８４に形成されているので、貫通孔８６を形成しても、高強度部８４には割れが発生しない。また、これら貫通孔８６は、図２から明らかなように、コイル９６への通電時にアーマチャ８０において磁束が集中する部分から離れた高強度部８４に形成されているので、貫通孔８６を形成したことにより、磁束の集中が阻害されることが無く、アーマチャ８０が高速に移動する。
　また、コア９６の内側円筒状部９８ａの内部には、弾性手段、例えばコイルバネ１０４が配置され、その一端はアーマチャ８０の磁性部８８に接触し、他端は、図１に示すようにバネ受け１０６を介して本体部７０内の頭部７０ｄに接触している。このコイルバネ１０４は、コイル９６への通電によりアーマチャ８０が上昇したとき、そのバネ力に抗して圧縮され、コイル９６への通電停止時に、そのバネ力によってアーマチャ８０を弁座７４に急速に降下させるためのものである。
　この電磁アクチュエータでは、上述したようにガイドピン１０２をガイドする貫通孔８６は、アーマチャ８０における磁性部８８に形成され、この磁性部８８は、コイル９６からの磁束が粗である位置に形成されているので、アーマチャ８０を吸引するための磁力が貫通孔８６によって弱められることがなく、この点からも、高速にアーマチャ８０を吸引することができる。しかも、アーマチャ８０に一体に弁部８２を形成しているので、アーマチャ８０には従来技術のアーマチャのように当接部を設ける必要が無く、アーマチャを軽量化することができ、益々高速にアーマチャ８０を移動させることができる。また、アーマチャ８０の磁性部８８には圧粉材料を使用しているので、渦電流を低減することができ、その結果、磁気吸引力を高めることができ、更に高速にアーマチャ８０を移動させることができる。また、複数の貫通孔８６を設けて、そのうちの幾つかのものにガイドピン１０２を挿入する構成であるので、複数の貫通孔８６のうちガイドピン１０２に対するガイド性能のよいものを使用することができる。従って、ガイド性能を向上させることができる上に、ガイド性能を向上させるために貫通孔８６に対して加工の手直しをする頻度を減少させることができる。また、ガイドピン１０２が挿入されていない貫通孔８６は、油抜きとして作用し、アーマチャ８０が移動するときに、アーマチャ８０が移動する際に、上述の貫通孔８６からアーマチャ８０とコイル９６との間の油を排出または供給するように作用する。さらに、コイル９６の上方には貫通孔８６と同様に作用する油抜きのための孔９０が形成されている。
　上記の実施形態では、コモンレールシステムの燃料噴射弁に、この発明を実施したが、これに限ったものではなく、弁を開くことによって高圧流体を低圧側に流す構成の弁であれば、他の弁にも使用することができるし、弁以外の作動部、例えばアーマチャ８０のステータ側への移動に従って接点を開または閉するような構成とすることもできる。
　７０　本体部
　８０　アーマチャ
　８２　弁部（作動部）
　９６　コイル
　９８ａ　内円筒状部（第１磁性部材）
　１００　磁束集中部材（第２磁性部材）

Claims (2)

  1. 　本体と、
    　前記本体に収納されたコイルと、
    　前記コイルの内側に配置された第１磁性部材と、
    　前記コイルにより吸引され、前記第１磁性部材と間隙を空けて配置されたアーマチャと、
    　前記第１磁性部材と間隙を空けて、前記コイルのアーマチャ側に配置された第２磁性部材と、
    　前記アーマチャと一体的に形成された作動部とを、
    備えた電磁アクチュエータにおいて、
    　前記アーマチャと前記第１磁性部材との間隙よりも、前記第１磁性部材と第２磁性部材との間隙の方が大きく形成されている電磁アクチュエータ。
  2. 　請求項１記載の電磁アクチュエータにおいて、第２磁性部材の第１磁性部材と対向する端面は、前記コイル側が前記アーマチャ側よりも前記第１磁性部材から離れている電磁アクチュエータ。
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