WO2017159198A1 - 電磁ソレノイド及び燃料噴射弁 - Google Patents

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WO2017159198A1
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convex
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昭宏 山▲崎▼
貴博 齋藤
小林 信章
明靖 宮本
義人 安川
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日立オートモティブシステムズ株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to an electromagnetic solenoid and a fuel injection valve provided with the electromagnetic solenoid.
  • Patent Document 1 a fluid control solenoid described in JP-A-2015-204345 (Patent Document 1) is known.
  • This fluid control solenoid includes a fixed magnetic core and a movable part that is attracted to and driven by the fixed magnetic core, and is formed on the end surface part of the movable part on the fixed magnetic core side with a curved surface having a convex radius of curvature.
  • the convex portion is provided on the entire circumference in the circumferential direction, and the convex portion becomes a collision portion when the movable portion is inclined and collides with the fixed magnetic core.
  • the convex part is formed in a shape in which the curvature radius R2 is larger than the curvature radius R1 of the corner R part (round surface, round chamfering) connecting the outer peripheral surface and the end surface part of the movable part.
  • the convex portion is formed in a shape in which the radius of curvature of the portion following the convex portion from the flat portion on the inner diameter side and the corner R portion on the outer diameter side continuously changes in the radial direction.
  • Such a convex part is formed by the surface treatment layer given to the collision part (refer summary).
  • This fluid control solenoid prevents the occurrence of excessive stress in the collision part when the movable part tilts and collides with the fixed magnetic core without reducing the magnetic attractive force, thereby improving the reliability of the fluid control solenoid. Can be increased.
  • the convex portion is provided on the outer peripheral side of the movable portion (movable core). For this reason, in the state where the movable part and the fixed magnetic core (fixed core) are in contact with each other, the contact area between the two becomes large, and it takes time to attenuate the magnetic flux after stopping energization of the coil. (Hereinafter, referred to as magnetic breakability) may be deteriorated. In the fuel injection valve, the deterioration of the magnetic severability leads to the deterioration of the responsiveness (valve closing response) at the time of closing the valve.
  • the fuel injection amount does not change linearly with respect to the energization time of the coil, and it is difficult to control the fuel injection amount with high accuracy, particularly in a region where a small amount of fuel is injected. Become.
  • An object of the present invention is to provide an electromagnetic solenoid and a fuel injection valve capable of suppressing stress generated at a contact portion between a movable iron core and a fixed iron core and improving magnetic breakability.
  • the electromagnetic solenoid of the present invention comprises: A movable iron core having an end surface formed between the inner peripheral surface and the outer peripheral surface; A fixed iron core having an end face formed between an inner peripheral face and an outer peripheral face and facing the end face of the movable iron core; With A convex portion formed in an annular shape on at least one of the end surface of the movable core or the end surface of the fixed core; The convex shape portion is provided at a position biased toward the inner peripheral side in the radial direction of the end surface where the convex shape portion is provided, and the convex shape portion is a length dimension between the top portion and the inner peripheral edge of the convex shape portion. Is formed shorter than the length dimension between the top and the outer peripheral edge.
  • the fuel injection valve of the present invention comprises: A valve seat and a valve body that cooperate to open and close the fuel passage; A movable element in which the valve body is provided at one end and a movable iron core is provided at the other end; A stationary iron core that attracts the movable iron core by applying a magnetic attraction force;
  • the movable iron core has an end surface formed between an inner peripheral surface and an outer peripheral surface
  • the fixed iron core has an end surface that is formed between an inner peripheral surface and an outer peripheral surface and faces the end surface of the movable iron core,
  • a convex portion formed in an annular shape on at least one of the end surface of the movable core or the end surface of the fixed core;
  • the convex shape portion is provided at a position biased toward the inner peripheral side in the radial direction of the end surface where the convex shape portion is provided, and the convex shape portion is a length dimension between the top portion and the inner peripheral edge of the convex shape portion.
  • the valve closing response can be improved by suppressing the stress generated at the contact portion between the movable iron core and the fixed iron core and improving the magnetic breakability.
  • FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view showing the vicinity of a movable iron core 27a and a fixed iron core 25 shown in FIG.
  • FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view showing the vicinity of a movable iron core 27a and a fixed iron core 25 shown in FIG.
  • FIG. 2 is an expanded cross-sectional view showing the vicinity of a movable iron core 27a and a fixed iron core 25 shown in FIG.
  • FIG. 2 is an expanded sectional view which shows the specific example of a structure of the convex-shaped part 27ak of the movable iron core 27a.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a cross section taken along the central axis 1a of an embodiment of a fuel injection valve according to the present invention.
  • the central axis 1a has a valve element 27c, a rod part (connecting part) 27b and a movable iron core (movable core) 27a integrally provided with an axis (valve axis) 271 (valve axis) 27l ( 3) and coincides with the central axis 5f of the cylindrical body 5.
  • the upper end (upper end side) of the fuel injection valve 1 may be referred to as a base end (base end side), and the lower end (lower end side) may be referred to as a front end (front end side).
  • proximal end portion (proximal end side)” and “distal end portion (distal end side)” are based on the fuel flow direction or the structure of the fuel injection valve 1 attached to the fuel pipe. Further, the vertical relationship described in this specification is based on FIG. 1 and is not related to the vertical direction in the form in which the fuel injection valve 1 is mounted on the internal combustion engine.
  • the fuel injection valve 1 is constituted by a cylindrical body (tubular member) 5 made of a metal material so that a fuel flow path (fuel passage) 3 is substantially along the central axis 1a.
  • the cylindrical body 5 is formed in a stepped shape in the direction along the central axis 1a by press working such as deep drawing using a metal material such as magnetic stainless steel. Thereby, as for the cylindrical body 5, the diameter of the one end side is larger than the diameter of the other end side. That is, the cylindrical body 5 is formed in a cylindrical shape.
  • a fuel supply port 2 is provided at the base end of the cylindrical body 5, and a fuel filter 13 for removing foreign matters mixed in the fuel is attached to the fuel supply port 2.
  • the base end portion of the cylindrical body 5 is formed with a flange portion (expanded diameter portion) 5d that is bent so as to expand toward the radially outer side, and the flange portion 5d and the base end side end portion 47a of the resin cover 47 are formed.
  • An O-ring 11 is disposed in an annular recess (annular groove) 4 formed by
  • a valve portion 7 composed of a valve body 27 c and a valve seat member 15 is configured at the tip of the cylindrical body 5.
  • the valve seat member 15 is inserted on the inner side of the distal end side of the cylindrical body 5 and is fixed to the cylindrical body 5 by laser welding 19.
  • the laser welding 19 is performed from the outer peripheral side of the cylindrical body 5 over the entire periphery.
  • the valve seat member 15 may be fixed to the tubular body 5 by laser welding after the valve seat member 15 is press-fitted inside the distal end side of the tubular body 5.
  • a driving unit 9 for driving the valve body 27c is disposed in the middle part of the cylindrical body 5.
  • the drive unit 9 is composed of an electromagnetic actuator (electromagnetic drive unit).
  • the drive unit 9 includes a fixed iron core (fixed core) 25 fixed to the inside (inner peripheral side) of the cylindrical body 5 and a front end side with respect to the fixed iron core 25 inside the cylindrical body 5.
  • a movable element (movable member) 27 that is arranged and movable in a direction along the central axis 1a, and a fixed iron core 25 and a movable iron core (movable core) 27a formed on the movable element 27 face each other through a minute gap ⁇ 1.
  • the electromagnetic coil 29 is extrapolated to the outer peripheral side of the cylindrical body 5 at a position, and the yoke 33 covers the electromagnetic coil 29 on the outer peripheral side of the electromagnetic coil 29.
  • a movable element 27 is accommodated inside the cylindrical body 5, and the cylindrical body 5 surrounds the movable iron core 27a so as to face the outer peripheral surface of the movable iron core 27a.
  • the cylindrical body 5, the valve seat member 15, and the fixed iron core 25 constitute a valve housing that houses the mover 27.
  • the movable iron core 27a, the fixed iron core 25, and the yoke 33 constitute a closed magnetic circuit (magnetic circuit) through which a magnetic flux generated by energizing the electromagnetic coil 29 flows.
  • a closed magnetic circuit magnetic circuit
  • the magnetic flux passes through the minute gap ⁇ 1, in order to reduce the leakage magnetic flux flowing through the cylindrical body 5 at the minute gap ⁇ 1, a position corresponding to the minute gap ⁇ 1 of the cylindrical body 5 (at the outer peripheral side of the minute gap ⁇ 1).
  • a weak magnetic part 5 c that is weaker than the nonmagnetic part or other part of the cylindrical body 5 is provided.
  • the nonmagnetic portion or the weak magnetic portion 5c will be described simply as the nonmagnetic portion 5c.
  • the nonmagnetic part 5c can be formed by performing a demagnetization process on the cylindrical body 5 having magnetism with respect to the cylindrical body 5.
  • Such demagnetization treatment can be performed by, for example, heat treatment.
  • the portion corresponding to the non-magnetic portion 5c can be made thinner.
  • an example in which the nonmagnetic portion 5c is configured by an annular recess is shown.
  • the electromagnetic coil 29 is wound around a bobbin 31 formed in a cylindrical shape with a resin material and is extrapolated to the outer peripheral side of the cylindrical body 5.
  • the electromagnetic coil 29 is electrically connected to a terminal 43 provided on the connector 41.
  • An external drive circuit (not shown) is connected to the connector 41, and a drive current is passed through the electromagnetic coil 29 via the terminal 43.
  • the fixed iron core 25 is made of a magnetic metal material.
  • the fixed iron core 25 is formed in a cylindrical shape, and has a through hole 25a that penetrates the central portion in a direction along the central axis 1a.
  • the center axis 25c of the fixed iron core 25 and the through hole 25a coincides with the center axis 1a of the fuel injection valve.
  • the fixed iron core 25 is press-fitted and fixed to the proximal end side of the small-diameter portion 5 b of the cylindrical body 5, and is positioned at the intermediate portion of the cylindrical body 5. Since the large diameter portion 5a is provided on the base end side of the small diameter portion 5b, the fixed iron core 25 can be easily assembled.
  • the fixed iron core 25 may be fixed to the cylindrical body 5 by welding, or may be fixed to the cylindrical body 5 by using welding and press fitting together.
  • the mover (valve assembly) 27 includes a movable iron core 27a, a rod portion 27b, and a valve body 27c.
  • the movable iron core 27a is an annular member.
  • the valve body 27c is a member that contacts the valve seat 15b (see FIG. 2).
  • the valve seat 15b and the valve body 27c cooperate to open and close the fuel passage.
  • the rod portion 27b has an elongated cylindrical shape, and is a connection portion that connects the movable iron core 27a and the valve body 27c.
  • the movable iron core 27a is connected to the valve body 27c, and drives the valve body 27c in the on-off valve direction (direction along the central axis 1a) by a magnetic attraction acting between the fixed iron core 25 and the movable iron core 27a.
  • the rod portion 27b and the movable iron core 27a are constituted by one member, but those constituted by different members may be assembled together.
  • the rod portion 27b and the valve body 27c are formed of separate members, and the valve body 27c is fixed to the rod portion 27b.
  • the rod part 27b and the valve body 27c are fixed by press-fitting or welding.
  • the rod part 27b and the valve body 27c may be integrated by a single member.
  • the rod portion 27b has a cylindrical shape and has a hole 27ba that opens at the upper end of the rod portion 27b and extends in the axial direction.
  • the rod portion 27b is formed with a communication hole (opening) 27bo that communicates the inside and the outside.
  • a back pressure chamber 37 is formed between the outer peripheral surface of the rod portion 27 b and the inner peripheral surface of the cylindrical body 5.
  • the fuel flow path 3 in the through hole 25a of the fixed iron core 25 communicates with the back pressure chamber 37 through the hole 27ba and the communication hole 27bo.
  • the hole 27ba and the communication hole 27bo constitute a fuel flow path 3 that connects the fuel flow path 3 in the through hole 25a and the back pressure chamber 37.
  • a coil spring 39 is provided in the through hole 25 a of the fixed iron core 25.
  • One end of the coil spring 39 is in contact with a spring seat 27ag (see FIG. 3) provided inside the movable iron core 27a.
  • the other end of the coil spring 39 is in contact with an end face of an adjuster (adjuster) 35 disposed inside the through hole 25 a of the fixed iron core 25.
  • the coil spring 39 is disposed in a compressed state between the spring seat 27ag and the lower end (tip end surface) of the adjuster (adjuster) 35.
  • the coil spring 39 functions as an urging member that urges the mover 27 in a direction (valve closing direction) in which the valve element 27c contacts the valve seat 15b (see FIG. 2).
  • the adjuster 35 has a fuel flow path 3 that penetrates the central portion in a direction along the central axis 1a.
  • the fuel supplied from the fuel supply port 2 flows through the fuel flow path 3 of the adjuster 35, then flows into the fuel flow path 3 at the tip side portion of the through hole 25 a of the fixed iron core 25, and is configured in the mover 27. It flows to the fuel flow path 3.
  • the yoke 33 is made of a magnetic metal material and also serves as a housing for the fuel injection valve 1.
  • the yoke 33 is formed in a stepped cylindrical shape having a large diameter portion 33a and a small diameter portion 33b.
  • the large diameter portion 33a has a cylindrical shape covering the outer periphery of the electromagnetic coil 29, and a small diameter portion 33b having a smaller diameter than the large diameter portion 33a is formed on the distal end side of the large diameter portion 33a.
  • the small diameter portion 33 b is press-fitted or inserted into the outer periphery of the small diameter portion 5 b of the cylindrical body 5. Thereby, the inner peripheral surface of the small diameter portion 33 b is in close contact with the outer peripheral surface of the cylindrical body 5.
  • An annular recess 33c is formed along the circumferential direction on the outer peripheral surface of the end portion on the front end side of the yoke 33.
  • the yoke 33 and the cylindrical body 5 are joined over the entire circumference by laser welding.
  • a cylindrical protector 49 having a flange portion 49 a is extrapolated to the distal end portion of the cylindrical body 5, and the distal end portion of the cylindrical body 5 is protected by the protector 49.
  • the protector 49 covers the top of the laser welding portion 24 of the yoke 33.
  • An annular groove 34 is formed by the flange portion 49a of the protector 49, the small diameter portion 33b of the yoke 33, and the step surface of the large diameter portion 33a and the small diameter portion 33b of the yoke 33, and an O-ring 46 is extrapolated to the annular groove 34.
  • the O-ring 46 is liquid-tight and air-tight between the inner peripheral surface of the insertion port formed on the internal combustion engine side and the outer peripheral surface of the small-diameter portion 33b of the yoke 33. Acts as a seal to ensure.
  • the resin cover 47 is molded in the range from the middle part of the fuel injection valve 1 to the vicinity of the proximal end part.
  • the end portion on the front end side of the resin cover 47 covers a part of the base end side of the large diameter portion 33 a of the yoke 33.
  • the connector 41 is integrally formed of a resin that forms the resin cover 47.
  • FIG. 2 is an enlarged sectional view showing the vicinity of the nozzle portion 8 shown in FIG.
  • the valve seat member 15 has a through hole penetrating in a direction along the central axis 1a.
  • a conical surface 15v whose diameter decreases toward the downstream side is formed in the middle of the through hole.
  • a valve seat 15b is formed on the conical surface 15v, and the fuel passage is opened and closed by the valve body 27c coming into and out of contact with the valve seat 15b.
  • the conical surface 15v on which the valve seat 15b is formed may be referred to as a valve seat surface.
  • the valve seat 15b and the portion that contacts the valve seat 15b of the valve body 27c are referred to as a seal portion.
  • the hole portion on the upper side from the conical surface 15v in the through hole constitutes a valve body accommodation hole for accommodating the valve body 27c.
  • a guide surface 15c that guides the valve body 27c in a direction along the central axis 1a is formed on the inner peripheral surface of the valve body housing hole.
  • the guide surface 15c and the sliding contact surface 27cb of the valve element 27c that is in sliding contact with the guide surface 15c constitute a downstream guide portion 50A that guides the displacement of the mover 27.
  • a diameter-enlarged portion 15d that increases in diameter toward the upstream side is formed on the upstream side of the guide surface 15c.
  • the enlarged diameter portion 15d facilitates the assembly of the valve body 27c and serves to enlarge the fuel passage cross section.
  • the lower end portion of the valve body accommodation hole is connected to the fuel introduction hole 15 e, and the lower end surface of the fuel introduction hole 15 e is open to the distal end surface 15 t of the valve seat member 15.
  • a nozzle plate 21 n is attached to the tip surface 15 t of the valve seat member 15.
  • the nozzle plate 21n is fixed to the valve seat member 15 by laser welding.
  • the laser welding part 23 goes around the injection hole forming region so as to surround the injection hole forming region where the fuel injection hole 110 is formed.
  • the nozzle plate 21n is composed of a plate-like member (flat plate) having a uniform plate thickness, and a protruding portion 21na is formed at the center portion so as to protrude outward.
  • the protruding portion 21na is formed of a curved surface (for example, a spherical surface).
  • a fuel chamber 21a is formed inside the protruding portion 21na. The fuel chamber 21a communicates with a fuel introduction hole 15e formed in the valve seat member 15, and fuel is supplied to the fuel chamber 21a through the fuel introduction hole 15e.
  • a plurality of fuel injection holes 110 are formed in the protruding portion 21na.
  • the form of the fuel injection hole is not particularly limited.
  • a swirl chamber that imparts a swirling force to the fuel may be provided upstream of the fuel injection hole 110.
  • the central axis 110a of the fuel injection hole 110 may be parallel to or inclined with respect to the central axis 1a of the fuel injection valve.
  • the structure which does not have the protruding part 21na may be sufficient.
  • valve portion 7 that opens and closes the fuel injection hole 110 is constituted by the valve seat member 15 and the valve body 27c
  • the fuel injection portion 21 that determines the form of fuel spray is constituted by the nozzle plate 21n.
  • the valve part 7 and the fuel injection part 21 comprise the nozzle part 8 for performing fuel injection. That is, the nozzle portion 8 in the present embodiment is configured by joining the nozzle plate 21n to the tip surface 15t on the main body side (valve seat member 15) of the nozzle portion 8.
  • the valve element 27c uses a spherical ball valve. For this reason, a plurality of notch surfaces 27ca are provided at intervals in the circumferential direction at a portion facing the guide surface 15c in the valve element 27c, and a fuel passage is configured by the notch surfaces 27ca.
  • the valve body 27c can be configured by a valve body other than the ball valve. For example, a needle valve may be used.
  • FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view showing the vicinity of the movable iron core 27a and the fixed iron core 25 shown in FIG. 3 shows a state in which the central axis (valve axis) 271 of the mover 27 and the central axis 1a of the fuel injection valve 1 coincide with each other.
  • the movable iron core 27a and the rod portion 27b are integrally formed as one member.
  • a concave portion 27aa that is recessed toward the lower end side is formed at the center of the end surface 27ab of the movable iron core 27a.
  • a spring seat 27ag is formed at the bottom of the recess 27aa, and one end of the coil spring 39 is supported by the spring seat 27ag.
  • an opening 27af that communicates with the inside of the rod portion 27b is formed at the bottom of the recess 27aa.
  • the opening 27af constitutes a fuel passage through which the fuel that has flowed into the space 27ai in the recess 27aa from the through hole 25a of the fixed iron core 25 flows into the space 27bi inside the rod portion 27b.
  • the end surface 27ab of the movable iron core 27a faces the end surface 25b of the fixed iron core 25.
  • the end face 27ab and the end face 25b constitute a magnetic attraction surface on which a magnetic attraction force acts.
  • the outer peripheral surface 27ae of the movable iron core 27a is configured to slide on the inner peripheral surface 5e of the cylindrical body 5. That is, the inner peripheral surface 5e constitutes a guide surface that surrounds the movable iron core 27a and guides the movement of the mover 27 in the opening / closing valve direction.
  • the inner peripheral surface 5e constitutes an upstream guide surface with which the outer peripheral surface 27ae of the movable iron core 27a comes into sliding contact.
  • the upstream guide surface and the outer peripheral surface 27ae of the movable iron core 27a constitute an upstream guide portion 50B that guides the displacement of the mover 27.
  • the mover 27 has two points: a guide surface (downstream guide surface) 15c formed on the valve seat member 15 and an upstream guide surface formed by the inner peripheral surface 5e of the cylindrical body 5. Guided movement in the direction of the on-off valve. That is, the mover 27 is supported at two points, the upstream guide portion 50B and the downstream guide portion 50A (see FIG. 1), and is guided in the direction of the central axis 1a to reciprocate. In this case, the valve element 27c of the mover 27 is guided by the guide surface 15c, and the outer peripheral surface 27ae of the movable iron core 27a is guided by the upstream guide surface.
  • FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view showing, in an enlarged manner, a facing portion (IV portion) between the movable iron core 27a and the fixed iron core 25 shown in FIG.
  • FIG. 4 shows a state where the central axis 271 of the mover 27 coincides with the central axis 25 c of the fixed iron core 25.
  • a central axis 25 c of the fixed iron core 25 is also a central axis of a solenoid constituted by the electromagnetic coil 29.
  • the magnetic diaphragm portion 25m is formed of a tapered surface (tapered portion).
  • the tapered surface is formed between the outer peripheral surface 25f and the end surface 25b of the fixed iron core 25, and also serves as a chamfered portion provided at a corner between the outer peripheral surface 25f and the end surface 25b.
  • the tapered surface is formed such that the outer diameter of the fixed core 25 gradually decreases from the side opposite to the side facing the movable core 27a (hereinafter referred to as the anti-movable core side) toward the end surface 25b. That is, in the tapered surface, the outer diameter decreases from the non-movable iron core side toward the end surface 25b.
  • a chamfered portion 25g having chamfered corners is formed on the inner peripheral portion of the end surface 25b of the fixed iron core 25.
  • the chamfered portion 25g is configured by a tapered surface (tapered portion) formed between the inner peripheral surface 25h of the fixed iron core 25 and the end surface 25b.
  • a magnetic throttle part 27am is formed on the outer peripheral part.
  • the magnetic diaphragm portion 27am is configured with a tapered surface (tapered portion).
  • the tapered surface is formed such that the outer diameter gradually decreases from the side opposite to the side facing the fixed core 25 (hereinafter referred to as the anti-fixed core side) toward the end surface 27ab. That is, at the tapered surface, the outer diameter of the movable iron core 27a decreases from the anti-fixed iron core side toward the end face 27ab.
  • a chamfered portion 27aj whose corners are chamfered is formed on the inner peripheral portion of the end surface 27ab of the movable iron core 27a.
  • the chamfered portion 27aj is configured by a tapered surface (tapered portion) formed between the inner peripheral surface 27ah and the end surface 27ab of the movable iron core 27a.
  • an annular convex portion 27ak is formed on the inner peripheral portion (inner peripheral side end portion) of the end surface 27ab. That is, the convex portion 27ak is provided at a position that is biased toward the inner peripheral side in the radial direction of the end surface 27ab where the convex portion 27ak is provided. For this reason, exactly, the chamfered portion 27aj is formed between the inner peripheral surface 27ah of the movable iron core 27a and the convex-shaped portion 27ak provided on the end surface 27ab.
  • the apex (highest position: highest point) 27akp of the convex portion 27ak is located closer to the inner peripheral surface 27ah than the central position 27aba between the outer peripheral surface 27ae and the inner peripheral surface 27ah in the radial direction of the movable iron core 27a.
  • the width dimension (diameter dimension) between the outer peripheral surface 27ae and the inner peripheral surface 27ah is W27a. It is the position. Therefore, the apex 27akp is located at a position away from the outer peripheral face 27ae by a length dimension longer than W27a / 2, and is located at a position away from the inner peripheral face 27ah by a length dimension shorter than W27a / 2.
  • the apex 27akp can be arranged close to the inner peripheral side on the end surface 27ab of the movable iron core 27a.
  • the outer peripheral edge 27an of the convex portion 27ak is configured to be located closer to the inner peripheral surface 27ah than the central position 27aba, and the entire convex portion 27ak is inner peripheral surface relative to the central position 27aba.
  • the outer peripheral edge 27an of the convex portion 27ak is a distance of W27a / 2 or more from the outer peripheral surface 27ae, and is a distance of W27a / 2 or less from the inner peripheral surface 27ah.
  • the apex 27akp can be arranged closer to the inner peripheral side on the end surface 27ab of the movable iron core 27a.
  • the length dimension (radial dimension) Wi between the apex 27akp and the inner peripheral edge 27ao of the convex portion 27ak is shorter than the length dimension (radial dimension) Wo between the apex 27akp and the outer peripheral edge 27an.
  • the chamfered portion 27aj is formed so as to interfere with the convex portion 27ak. That is, the chamfered portion 27aj is formed up to a position 27ap higher than the end surface 27ab of the movable core 27a (on the fixed core 25 side) 27ap, and the convex portion 27ak at a position 27ap higher than the horizontal plane SH including the end surface 27ab and parallel to the end surface 27ab. Intersects with the inner peripheral edge 27ao.
  • the convex portion 27ak includes the end surface 27ab and the horizontal plane SH parallel to the end surface 27ab is taken as a reference, and a portion higher than the horizontal plane SH is regarded as the convex portion 27ak. Accordingly, the inner peripheral edge 27ao of the convex portion 27ak coincides with the intersection line between the convex portion 27ak or the chamfered portion 27aj and the horizontal plane SH.
  • the horizontal plane SH may be configured to intersect the curved surface portion of the convex portion 27ak instead of the chamfered portion 27aj.
  • the convex portion 27ak is formed in such a shape that its height decreases as it moves away from the apex 27akp in the radial direction, and the rate of change in height increases as it moves away from the apex 27akp in the radial direction. Further, the convex portion 27ak has a higher rate of change in height with respect to the radial length on the inner peripheral side than on the apex 27akp compared to the outer peripheral side.
  • the convex portion 27ak on the inner circumference side from the vertex (apex) 27akp is formed with a curved surface with a radius of curvature R02
  • the convex shape portion 27ak on the outer circumference side with respect to the vertex 27akp is formed with a curved surface with a radius of curvature R01.
  • the curvature radius R02 is made smaller than the curvature radius R01 (R02 ⁇ R01). That is, the convex portion 27ak on the inner peripheral side with respect to the vertex 27akp is formed with a curved surface having a large curvature with respect to the convex portion 27ak on the outer peripheral side with respect to the vertex 27akp.
  • the curvature radius R01 is larger than the curvature radius R02 and has a dimension of 1.5 mm or more and 50 mm or less.
  • the convex portion 27ak is preferably configured so that the height H from the end surface 27ab has a dimension of 15 ⁇ m or more and 50 ⁇ m or less.
  • the convex portion 27ak is formed such that a curved surface having a curvature radius R02 and a curved surface having a curvature radius R01 are connected by a vertex 27akp. That is, the convex portion 27ak is formed with a curved surface having a radius of curvature R01 on the outer peripheral side with the vertex 27akp as a boundary, and is formed with a curved surface having a radius of curvature R02 on the inner peripheral side.
  • FIG. 5A is an enlarged cross-sectional view showing a specific example of the configuration of the convex portion 27ak of the movable iron core 27a.
  • the convex portion 27ak is formed by the surface treatment layer 27as applied to the end face 27ab.
  • the surface treatment layer 27as is formed by performing a surface treatment such as plating on the surface (end surface) 27ab 'of the metal member (base member) 27ar serving as a base.
  • the surface treatment layer 27as is applied over the entire end face 27ab (27ab ').
  • the inner peripheral side part of the surface treatment layer 27as swells from the end surface 27ab, and forms the convex-shaped part 27ak.
  • the end face 27ab is constituted by the surface of the surface treatment layer 27as.
  • the inner peripheral edge 27ao of the convex-shaped part 27ak described above is located at the boundary between the surface 27ab ′ of the base member 27ar and the surface treatment layer 27as, and the inner peripheral edge 27ao of the convex-shaped part 27ak is lower than the end face 27ab.
  • FIG. 5B is an enlarged cross-sectional view showing a specific example of the configuration of the convex portion 27ak of the movable iron core 27a.
  • the convex portion 27ak is formed by the surface treatment layer 27as applied to the end face 27ab.
  • the surface treatment layer 27as is provided only in the convex portion 27ak, and the surface 27ab 'of the base member 27ar is exposed in the outer peripheral portion of the convex portion 27ak. That is, in this example, the end surface 27ab is constituted by the surface 27ab 'of the base member 27ar.
  • One of the features of the embodiment of the present invention is the shape of the convex portion 27ak. Accordingly, the method of forming the convex portion 27ak, the material, and the relationship with the surface treatment layer 27as are not limited to the configurations of the above-described embodiments or specific examples.
  • the convex portion 27ak is formed on the inner peripheral side of the end surface 27ab of the movable iron core 27a.
  • the convex portion 27ak is a part that contacts the end surface 25b of the fixed core 25 when the movable core 27a is attracted to the fixed core 25.
  • interval dimension with the end surface 25b of the fixed iron core 25 is small, and a big magnetic attraction force arises.
  • the convex portion 27ak is formed on the outer peripheral side of the end surface 27ab, the area of the convex portion 27ak on the end surface 27ab is larger than when formed on the inner peripheral side of the end surface 27ab, and an excessive magnetic attraction force is generated. Occurs and the magnetic cutting property deteriorates.
  • the convex portion 27ak is formed on the inner peripheral side of the end surface 27ab.
  • the area of the convex portion 27ak on the end surface 27ab can be reduced compared to the case where the convex portion 27ak is formed on the outer peripheral side of the end surface 27ab, and an excessive magnetic attractive force is generated. Can be prevented, and the deterioration of the magnetic cutability can be prevented.
  • the convex portion 27ak is arranged as close to the inner peripheral side as possible on the end face 27ab.
  • the position of the vertex 27akp of the convex portion 27ak is arranged as close as possible to the inner peripheral side on the end surface 27ab. Is desirable.
  • the length dimension (radial dimension) Wi between the apex 27akp and the inner peripheral edge 27ao of the convex portion 27ak is set to the length dimension (radial dimension) between the apex 27akp and the outer peripheral edge 27an. It is shorter than Wo.
  • the curvature radius R02 of the convex portion 27ak on the inner peripheral side from the vertex 27akp is made smaller than the curvature radius R01 of the convex portion 27ak on the outer peripheral side from the vertex 27akp (R02 ⁇ R01).
  • the stress generated when the convex portion 27ak comes into contact with the end face 25b of the fixed core 25 can be reduced by setting the radius of curvature R01 to 1.5 mm or more and 50 mm or less. Further, in the present embodiment, when the height H of the convex portion 27ak is 15 ⁇ m or more and 50 ⁇ m or less, the fixed core 25 and the movable core 27a come into contact with each other in an environment filled with a viscous fluid (fuel). The sticking between the fixed iron core 25 and the movable iron core 27a can be prevented.
  • FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view showing a state in which the movable iron core 27a shown in FIG. 4 is tilted.
  • FIG. 6 shows a state in which the central axis 271 of the mover 27 is inclined at an inclination angle ⁇ with respect to the central axis 25c of the fixed iron core 25.
  • the inclination angle ⁇ increases, the outer periphery (outer peripheral edge) 27abb of the end surface 27ab of the movable core 27a contacts the end surface 25b of the fixed core 25, or the outer periphery (outer peripheral edge) 25bb of the end surface 25b of the fixed core 25 becomes movable arm 27a.
  • the inclination angle ⁇ has an upper limit (maximum value) ⁇ max.
  • an angle ⁇ formed by a plane contacting the curved surface of the convex portion 27ak and the outer periphery 27abb of the end surface 27ab of the movable iron core 27a and a horizontal plane SH perpendicular to the central axis 271 of the mover 27 is an inclination angle ⁇ .
  • the shape and height H of the convex portion 27ak are set so that the angle is larger than the maximum value ⁇ max.
  • the central axis line 27l coincides with the central axis line of the movable iron core 27a.
  • FIG. 7 is an enlarged cross-sectional view showing, in an enlarged manner, a facing portion (IV portion in FIG. 3) between the movable iron core 27a and the fixed iron core 25, showing a first modification of the convex portion.
  • the convex portion 27ak is formed with a single radius of curvature R01.
  • the top part (vertex) 27akp is located at the innermost circumference of the curved surface, and the innermost circumference (innermost peripheral edge) of the curved surface forming the vertex 27akp is connected to the chamfered portion 27aj.
  • Other configurations are the same as those in the above-described embodiments and specific examples.
  • the same effects as those of the above-described embodiments and specific examples can be obtained.
  • the apex 27akp can be arranged close to the inner periphery of the end surface 27ab of the movable iron core 27a by the amount that the curved surface portion having the curvature radius R02 is not provided.
  • FIG. 8 is an enlarged cross-sectional view showing, in an enlarged manner, a facing portion (IV portion in FIG. 3) between the movable iron core 27a and the fixed iron core 25, showing a second modification of the convex portion.
  • the convex portion 25k is provided on the end surface 25b of the fixed core 25 in place of the convex portion 27ak.
  • the convex portion 25k is provided on the end face 25b in the same manner as the convex portion 27ak. Therefore, the relationship between the convex shape portion 27ak and the end surface 27ab of the movable core 27a is applied to the relationship between the convex shape portion 25k and the end surface 25b of the fixed core 25. That is, the radii of curvature R01, R02 (R01> R02) of the convex portion 27ak described in FIG. 4 are applied to the curved surface of the convex portion 25k. Moreover, you may form the convex-shaped part 25k in the shape similar to the 1st modification mentioned above.
  • the convex portion 25k provided on the end surface 25b of the fixed core 25 is provided.
  • the outer periphery (outer periphery) of the end surface 27ab of the movable core 27a contacts the end surface 25b of the fixed core 25, or the outer periphery (outer periphery) of the end surface 25b of the fixed core 25 contacts the end surface 27ab of the movable core 27a.
  • the angle ⁇ b formed by the plane contacting the curved surface of the convex portion 25k and the outer peripheral edge of the end surface 25b of the fixed core 25 and the plane perpendicular to the central axis 25c of the fixed core 25 is the maximum value ⁇ max of the tilt angle ⁇ .
  • the shape of the convex portion 25k and the protrusion height Hb are set so that the angle is larger than the angle.
  • the radius of curvature R01 is preferably 1.5 mm to 50 mm.
  • the height H of the convex portion 25k is preferably 15 ⁇ m or more and 50 ⁇ m or less.
  • FIG. 9 is an enlarged cross-sectional view showing, in an enlarged manner, a facing portion (IV portion in FIG. 3) between the movable iron core 27a and the fixed iron core 25, showing a third modification of the convex portion.
  • a convex shape portion 25k is provided on the end surface 25b of the fixed iron core 25
  • a convex shape portion 27ak is provided on the end surface 27ab of the movable iron core 27a, and the convex shape portion 25k and the convex shape portion 27ak are in contact with each other. It is.
  • the convex shape portion 25k and the convex shape portion 27ak in this modified example may be formed in the same shape (curvature radius R01, R02, height H, etc.) as the convex shape portion 27ak of the first modified example described above.
  • either one of the convex shape portion 25k and the convex shape portion 27ak in the present modification example is formed in the same shape (curvature radius R01, R02, height H, etc.) as the convex shape portion 27ak in the first modification example. Also good.
  • ⁇ a an angle formed by a plane contacting the curved surface of the convex portion 27ak and the outer peripheral edge of the end surface 27ab of the movable core 27a, and a plane perpendicular to the central axis 271 of the movable element 27 ⁇ b: the curved surface of the convex portion 25k and the fixed core
  • Ha Projection height from the end surface 27ab of the convex portion 27ak
  • Hb End surface of the convex portion 25k Projection Height from 25b
  • R0 (R01a ⁇ R01b) / (R01a + R01b) (Formula 1)
  • R0, R01a, and R01b have the relationship of (Formula 2).
  • the same effects as those of the above-described embodiments, specific examples, and modified examples can be obtained. Furthermore, in this modified example, the distance between the convex shape portion 25k and the convex shape portion 27ak can be rapidly increased as the distance from the portion where the convex shape portion 25k and the convex shape portion 27ak are in contact with each other in the radial direction. For this reason, the effect which prevents generation
  • FIG. 10 is an enlarged cross-sectional view of the movable iron core 27a showing a fourth modified example of the convex portion. In FIG. 10, the vicinity of the end face 27ab facing the fixed iron core 25 is shown.
  • the end surface 27ab of the movable iron core 27a is formed of a curved surface over the entire width B in the radial direction. That is, it corresponds to a form in which the above-described convex portion 27ak is provided on the entire end surface 27ab.
  • the movable iron core 27a is configured by a curved surface having a single radius of curvature R01 from the inner peripheral surface 27ah to the outer peripheral surface 27ae.
  • the curved surface having the curvature radius R01 corresponds to the curved surface portion formed between the vertex 27akp of the convex portion 27ak and the outer peripheral edge 27an described with reference to FIG.
  • a curved surface portion having a radius of curvature R02 (R02 ⁇ R01) similar to that described in FIG. 4 may be provided on the inner peripheral side from the apex 27akp of the convex shape portion 27ak. Moreover, you may provide the chamfering part similar to the chamfering part 27aj demonstrated in FIG. 4 in the inner peripheral part of end surface 27ab. Moreover, you may provide the taper surface similar to the taper surface demonstrated in FIG. 4 in the outer-periphery edge part of end surface 27ab.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view of the internal combustion engine on which the fuel injection valve 1 is mounted.
  • a cylinder 102 is formed in the engine block 101 of the internal combustion engine 100, and an intake port 103 and an exhaust port 104 are provided at the top of the cylinder 102.
  • the intake port 103 is provided with an intake valve 105 that opens and closes the intake port 103
  • the exhaust port 104 is provided with an exhaust valve 106 that opens and closes the exhaust port 104.
  • An intake pipe 108 is connected to an inlet side end 107 a of an intake passage 107 formed in the engine block 101 and communicating with the intake port 103.
  • a fuel injection hole 110 is connected to the fuel supply port 2 (see FIG. 1) of the fuel injection valve 1.
  • the intake pipe 108 is formed with an attachment portion 109 for the fuel injection valve 1, and an insertion port 109 a for inserting the fuel injection valve 1 is formed in the attachment portion 109.
  • the insertion port 109a penetrates to the inner wall surface (intake passage) of the intake pipe 108, and the fuel injected from the fuel injection valve 1 inserted into the insertion port 109a is injected into the intake passage.
  • intake passage the inner wall surface of the intake pipe 108
  • each fuel spray is injected toward each intake port 103 (intake valve 105) for an internal combustion engine in which two intake ports 103 are provided in the engine block 101.
  • the electromagnetic solenoid has a movable iron core having an end surface formed between an inner peripheral surface and an outer peripheral surface, and is formed between the inner peripheral surface and the outer peripheral surface and faces the end surface of the movable iron core.
  • a fixed iron core having an end surface to be fixed.
  • At least one of the end surface of the movable core and the end surface of the fixed core has a convex portion formed in an annular shape.
  • the convex shape portion is provided at a position biased toward the inner peripheral side in the radial direction of the end surface where the convex shape portion is provided, and the convex shape portion is a length dimension between the top portion and the inner peripheral edge of the convex shape portion. Is formed shorter than the length dimension between the top and the outer peripheral edge.
  • At least the outer peripheral side of the convex portion is a curved surface having a curvature.
  • a plane contacting the curved surface shape of the convex portion and the outer periphery of the end surface of the movable core and a plane perpendicular to the central axis of the movable core are formed.
  • the top portion of the convex shape portion is located on an inner peripheral edge of an end surface on which the convex shape portion is provided, and is between the top portion and the inner peripheral edge.
  • the length dimension is zero.
  • the convex portion is formed by a curved surface having a radius of curvature R01 on the outer periphery side from the top, and the radius of curvature is R02 on the inner periphery side. And has a relationship of R01 ⁇ R02.
  • the convex portion is formed by a surface treatment layer formed by a surface treatment applied to an end surface provided with the convex portion.
  • a valve seat and a valve body that cooperatively open and close the fuel passage, a movable element in which the valve body is provided at one end and a movable iron core is provided at the other end, A stationary iron core that attracts the movable iron core by applying a magnetic attraction force to the movable iron core.
  • the movable iron core has an end surface formed between an inner peripheral surface and an outer peripheral surface.
  • the fixed iron core has an end surface that is formed between an inner peripheral surface and an outer peripheral surface and faces the end surface of the movable iron core. At least one of the end surface of the movable core and the end surface of the fixed core has a convex portion formed in an annular shape.
  • the convex shape portion is provided at a position biased toward the inner peripheral side in the radial direction of the end surface where the convex shape portion is provided, and the convex shape portion is a length dimension between the top portion and the inner peripheral edge of the convex shape portion. Is formed shorter than the length dimension between the top and the outer peripheral edge.
  • At least the outer peripheral side of the convex portion is a curved surface having a curvature.
  • a plane contacting the curved surface shape of the convex portion and the outer periphery of the end surface of the movable core and a plane perpendicular to the central axis of the movable core are provided.
  • the top portion of the convex shape portion is located at an inner peripheral edge of an end surface on which the convex shape portion is provided, and between the top portion and the inner peripheral edge.
  • the length dimension of is zero.
  • the convex portion is formed by a curved surface having a radius of curvature R01 on the outer peripheral side from the top, and the radius of curvature of the inner peripheral side is R02. And has a relationship of R01 ⁇ R02.
  • the curvature radius R01 of the curved surface formed on the outer peripheral side with the apex as a boundary has a relationship of R01 ⁇ 1.5 mm.
  • the convex portion is formed by a surface treatment layer formed by a surface treatment applied to an end surface on which the convex portion is provided.
  • the height of the convex portion is 15 ⁇ m or more.

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Abstract

電磁ソレノイドは、内周面27ahと外周面27aeとの間に形成された端面27abを有する可動鉄心27aと、内周面25hと外周面25fとの間に形成され可動鉄心27aの端面27abに対向する端面25bを有する固定鉄心25と、を備え、可動鉄心27aの端面27ab又は固定鉄心25の端面25bの少なくともいずれか一方に環状を成して形成された凸形状部27akを有し、凸形状部27akは端面27abの径方向において内周側に偏った位置に設けられ、凸形状部27akの頂点27akpと内周縁27aoとの間の長さ寸法Wiが頂点27akpと外周縁27anとの間の長さ寸法Woよりも短い。

Description

電磁ソレノイド及び燃料噴射弁
 本発明は、電磁ソレノイド及び電磁ソレノイドを備えた燃料噴射弁に関する。
 本技術分野の背景技術として、特開2015-204345号公報(特許文献1)に記載された流体制御ソレノイドが知られている。この流体制御ソレノイドは、固定磁気コアと、固定磁気コアに吸引されて駆動される可動部とを備え、可動部の固定磁気コア側の端面部に、凸方向の曲率半径を有する曲面で形成された凸部が周方向全周に設けられ、可動部が傾斜して固定磁気コアに衝突した際に凸部が衝突部となる構造を有する。さらに凸部は、曲率半径R2が可動部の外周面と端面部とをつなぐ角R部(丸面、丸み面取り)の曲率半径R1よりも大きくなる形状に、形成されている。また凸部は、凸部から内径側の平坦部及び外径側の角R部に続く部分の曲率半径が、径方向に連続的に変化する形状に、形成されている。このような凸部は、衝突部に施された表面処理層によって形成されている(要約参照)。この流体制御ソレノイドは、磁気吸引力を低下させることなく、可動部が傾いて固定磁気コアに衝突した際に、衝突部に過大な応力が発生することを防止し、流体制御ソレノイドの信頼性を高めることができる。
特開2015-204345号公報
 特許文献1の流体制御ソレノイド(電磁ソレノイド)では、凸部が可動部(可動コア)の外周側に設けられている。このため、可動部と固定磁気コア(固定コア)とが接触する状態において両者の接触面積が大きくなり、コイルへの通電を停止した後の磁束の減衰に時間がかかり、磁束(磁気)の切れ(以下、磁気切れ性という)が悪化する可能性がる。
燃料噴射弁においては、磁気切れ性の悪化は閉弁時の応答性(閉弁応答性)の悪化を招く。閉弁応答性が悪化すると、コイルへの通電時間に対して燃料噴射量が直線的に変化しなくなり、特に少量の燃料を噴射する領域において、燃料の噴射量を高精度に制御することが難しくなる。
 本発明の目的は、可動鉄心と固定鉄心との接触部に発生する応力を抑制し、かつ磁気切れ性を向上することができる電磁ソレノイド及び燃料噴射弁を提供することにある。
 上記目的を達成するために、本発明の電磁ソレノイドは、
 内周面と外周面との間に形成された端面を有する可動鉄心と、
 内周面と外周面との間に形成され前記可動鉄心の前記端面に対向する端面を有する固定鉄心と、
を備え、
 前記可動鉄心の前記端面又は前記固定鉄心の前記端面の少なくともいずれか一方に環状を成して形成された凸形状部を有し、
 前記凸形状部は前記凸形状部が設けられる端面の径方向において内周側に偏った位置に設けられると共に、前記凸形状部は前記凸形状部の頂部と内周縁との間の長さ寸法が前記頂部と外周縁との間の長さ寸法よりも短く形成されている。
 また上記目的を達成するために、本発明の燃料噴射弁は、
 協働して燃料通路を開閉する弁座及び弁体と、
 前記弁体が一端部に設けられ他端部に可動鉄心が設けられた可動子と、
 前記可動鉄心に磁気吸引力を作用させて吸引する固定鉄心と、
を備え、
 前記可動鉄心は、内周面と外周面との間に形成された端面を有し、
 前記固定鉄心は、内周面と外周面との間に形成され前記可動鉄心の前記端面に対向する端面を有し、
 前記可動鉄心の前記端面又は前記固定鉄心の前記端面の少なくともいずれか一方に環状を成して形成された凸形状部を有し、
 前記凸形状部は前記凸形状部が設けられる端面の径方向において内周側に偏った位置に設けられると共に、前記凸形状部は前記凸形状部の頂部と内周縁との間の長さ寸法が前記頂部と外周縁との間の長さ寸法よりも短く形成されている燃料噴射弁。
 本発明によれば、可動鉄心と固定鉄心との接触部に発生する応力を抑制し、かつ磁気切れ性を向上することにより閉弁応答性を向上することができる。
本発明に係る燃料噴射弁の一実施例について、中心軸線1aに沿う断面を示す断面図である。 図1に示すノズル部8の近傍を拡大して示す断面図である。 図1に示す可動鉄心27a及び固定鉄心25の近傍を拡大して示す拡大断面図である。 図3に示す可動鉄心27aと固定鉄心25との対向部(IV部)を拡大して示す拡大断面図である。 可動鉄心27aの凸形状部27akの構成の具体例を示す拡大断面図である。 可動鉄心27aの凸形状部27akの構成の具体例を示す拡大断面図である。 図4に示す可動鉄心27aが傾いた状態を示す拡大断面図である。 凸形状部の第1変更例を示す、可動鉄心27aと固定鉄心25との対向部(図3のIV部)を拡大して示す拡大断面図である。 凸形状部の第2変更例を示す、可動鉄心27aと固定鉄心25との対向部(図3のIV部)を拡大して示す拡大断面図である。 凸形状部の第3変更例を示す、可動鉄心27aと固定鉄心25との対向部(図3のIV部)を拡大して示す拡大断面図である。 凸形状部の第4変更例を示す可動鉄心27aの拡大断面図である。 燃料噴射弁1が搭載された内燃機関の断面図である。
 本発明に係る実施例について、図1乃至図3を用いて説明する。
 図1を参照して、燃料噴射弁1の全体構成について説明する。図1は、本発明に係る燃料噴射弁の一実施例について、中心軸線1aに沿う断面を示す断面図である。なお、中心軸線1aは、弁体27c、ロッド部(接続部)27b及び可動鉄心(可動コア)27aが一体に設けられた可動子(弁組立体)27の軸心(弁軸心)27l(図3参照)に一致し、筒状体5の中心軸線5fに一致している。
 図1において、燃料噴射弁1の上端部(上端側)を基端部(基端側)と呼び、下端部(下端側)を先端部(先端側)と呼ぶ場合がある。基端部(基端側)及び先端部(先端側)という呼び方は、燃料の流れ方向或いは燃料配管に対する燃料噴射弁1の取り付け構造に基づいている。また、本明細書において説明される上下関係は図1に基づいており、燃料噴射弁1を内燃機関に搭載した形態における上下方向とは関係がない。
 燃料噴射弁1には、金属材製の筒状体(筒状部材)5によって、その内側に燃料流路(燃料通路)3がほぼ中心軸線1aに沿うように構成されている。筒状体5は、磁性を有するステンレス等の金属素材を用い、深絞り加工等のプレス加工により中心軸線1aに沿う方向に段付きの形状に形成されている。これにより、筒状体5は、一端側の径が他端側の径に対して大きくなっている。すなわち、筒状体5は円筒形状に形成されている。
 筒状体5の基端部には燃料供給口2が設けられ、この燃料供給口2に、燃料に混入した異物を取り除くための燃料フィルタ13が取り付けられている。
 筒状体5の基端部は径方向外側に向けて拡径するように曲げられた鍔部(拡径部)5dが形成され、鍔部5dと樹脂カバー47の基端側端部47aとで形成される環状凹部(環状溝部)4にOリング11が配設されている。
 筒状体5の先端部には、弁体27cと弁座部材15とからなる弁部7が構成されている。弁座部材15は、筒状体5の先端側内側に挿入され、レーザ溶接19により筒状体5に固定されている。レーザ溶接19は、筒状体5の外周側から全周に亘って実施されている。この場合、弁座部材15を筒状体5の先端側内側に圧入した上で、弁座部材15をレーザ溶接により筒状体5に固定してもよい。
 筒状体5の中間部には弁体27cを駆動するための駆動部9が配置されている。駆動部9は電磁アクチュエータ(電磁駆動部)で構成されている。具体的には、駆動部9は、筒状体5の内部(内周側)に固定された固定鉄心(固定コア)25と、筒状体5の内部において固定鉄心25に対して先端側に配置され、中心軸線1aに沿う方向に移動可能な可動子(可動部材)27と、固定鉄心25と可動子27に構成された可動鉄心(可動コア)27aとが微小ギャップδ1を介して対向する位置で筒状体5の外周側に外挿された電磁コイル29と、電磁コイル29の外周側で電磁コイル29を覆うヨーク33とによって構成されている。
 筒状体5の内側には可動子27が収容されており、筒状体5は可動鉄心27aの外周面と対向して可動鉄心27aを囲繞する。筒状体5、弁座部材15及び固定鉄心25は、可動子27を収容する弁ハウジングを構成している。
 可動鉄心27aと固定鉄心25とヨーク33とは、電磁コイル29に通電することにより生じる磁束が流れる閉磁路(磁気回路)を構成する。磁束は微小ギャップδ1を通過するが、微小ギャップδ1の部分で筒状体5を流れる漏れ磁束を低減するため、筒状体5の微小ギャップδ1に対応する位置(微小ギャップδ1の外周側)に、非磁性部或いは筒状体5の他の部分よりも弱磁性の弱磁性部5cが設けられている。以下、この非磁性部或いは弱磁性部5cは、単に非磁性部5cと呼んで説明する。
 非磁性部5cは、筒状体5に対する磁性を有する筒状体5に非磁性化処理を行うことにより形成することができる。このような非磁性化処理は、例えば熱処理によって行うことができる。或いは、筒状体5の外周面に環状凹部を形成することにより非磁性部5cに相当する部分を薄肉化して構成することができる。本実施例では、非磁性部5cを環状凹部で構成した例を示している。
 電磁コイル29は、樹脂材料で筒状に形成されたボビン31に巻回され、筒状体5の外周側に外挿されている。電磁コイル29はコネクタ41に設けられたターミナル43に電気的に接続されている。コネクタ41には図示しない外部の駆動回路が接続され、ターミナル43を介して、電磁コイル29に駆動電流が通電される。
 固定鉄心25は、磁性金属材料からなる。固定鉄心25は筒状に形成され、中心部を中心軸線1aに沿う方向に貫通する貫通孔25aを有する。固定鉄心25及び貫通孔25aの中心軸線25cは、燃料噴射弁の中心軸線1aに一致している。
 固定鉄心25は、筒状体5の小径部5bの基端側に圧入固定され、筒状体5の中間部に位置している。小径部5bの基端側に大径部5aが設けられていることにより、固定鉄心25の組付けが容易になる。固定鉄心25は溶接により筒状体5に固定してもよいし、溶接と圧入を併用して筒状体5に固定してもよい。
 可動子(弁組立体)27は、可動鉄心27aとロッド部27bと弁体27cとで構成される。可動鉄心27aは円環状の部材である。弁体27cは弁座15b(図2参照)と当接する部材である。弁座15b及び弁体27cは協働して燃料通路を開閉する。ロッド部27bは細長い円筒形状であり、可動鉄心27aと弁体27cとを接続する接続部である。可動鉄心27aは、弁体27cと連結され、固定鉄心25との間に作用する磁気吸引力によって、弁体27cを開閉弁方向(中心軸線1aに沿う方向)に駆動する。
 本実施例では、ロッド部27bと可動鉄心27aとを一部材で構成しているが、別々の部材で構成したものを一体に組み付けてもよい。また本実施例では、ロッド部27bと弁体27cとを別部材で構成し、ロッド部27bに弁体27cを固定している。ロッド部27bと弁体27cとの固定は、圧入又は溶接により行われる。ロッド部27bと弁体27cとは一つの部材で一体化されて構成されてもよい。
 ロッド部27bは円筒形状であり、ロッド部27bの上端に開口し軸方向に延設された孔27baを有する。ロッド部27bには内側と外側とを連通する連通孔(開口部)27boが形成されている。ロッド部27bの外周面と筒状体5の内周面との間には背圧室37が形成されている。固定鉄心25の貫通孔25a内の燃料流路3は、孔27ba及び連通孔27boを通じて背圧室37に連通している。孔27ba及び連通孔27boは貫通孔25a内の燃料流路3と背圧室37とを連通する燃料流路3を構成する。
 固定鉄心25の貫通孔25aにはコイルばね39が設けられている。コイルばね39の一端は、可動鉄心27aの内側に設けられたばね座27ag(図3参照)に当接している。コイルばね39の他端部は、固定鉄心25の貫通孔25aの内側に配設されたアジャスタ(調整子)35の端面に当接している。コイルばね39は、ばね座27agとアジャスタ(調整子)35の下端(先端側端面)との間に、圧縮状態で配設されている。
 コイルばね39は、弁体27cが弁座15b(図2参照)に当接する方向(閉弁方向)に可動子27を付勢する付勢部材として機能している。中心軸線1aに沿う方向におけるアジャスタ35の位置を貫通孔25a内で調整することにより、コイルばね39による可動子27(すなわち弁体27c)の付勢力が調整される。
 アジャスタ35は、中心部を中心軸線1aに沿う方向に貫通する燃料流路3を有する。
燃料供給口2から供給された燃料は、アジャスタ35の燃料流路3を流れた後、固定鉄心25の貫通孔25aの先端側部分の燃料流路3に流れ、可動子27内に構成された燃料流路3に流れる。
 ヨーク33は、磁性を有する金属材料でできており、燃料噴射弁1のハウジングを兼ねている。ヨーク33は大径部33aと小径部33bとを有する段付きの筒状に形成されている。大径部33aは電磁コイル29の外周を覆って円筒形状を成しており、大径部33aの先端側に大径部33aよりも小径の小径部33bが形成されている。小径部33bは筒状体5の小径部5bの外周に圧入又は挿入されている。これにより、小径部33bの内周面は筒状体5の外周面に緊密に接触している。このとき、小径部33bの内周面の少なくとも一部は、筒状体5を介して、可動鉄心27aの外周面と対向しており、この対向部分に形成される磁路の磁気抵抗を小さくしている。
 ヨーク33の先端側端部の外周面には周方向に沿って環状凹部33cが形成されている。環状凹部33cの底面に形成された薄肉部において、ヨーク33と筒状体5とがレーザ溶接により全周に亘って接合されている。
 筒状体5の先端部にはフランジ部49aを有する円筒状のプロテクタ49が外挿され、筒状体5の先端部がプロテクタ49によって保護されている。プロテクタ49はヨーク33のレーザ溶接部24の上を覆っている。
 プロテクタ49のフランジ部49aと、ヨーク33の小径部33bと、ヨーク33の大径部33aと小径部33bとの段差面とによって環状溝34が形成され、環状溝34にOリング46が外挿されている。Oリング46は、燃料噴射弁1が内燃機関に取り付けられる際に、内燃機関側に形成された挿入口の内周面とヨーク33における小径部33bの外周面との間で液密及び気密を確保するシールとして機能する。
 燃料噴射弁1の中間部から基端側端部の近傍までの範囲に、樹脂カバー47がモールドされている。樹脂カバー47の先端側端部はヨーク33の大径部33aの基端側の一部を被覆している。また、樹脂カバー47を形成する樹脂によりコネクタ41が一体的に形成されている。
 次に、図2を参照して、ノズル部8の構成ついて、詳細に説明する。図2は、図1に示すノズル部8の近傍を拡大して示す断面図である。
 弁座部材15には、中心軸線1aに沿う方向に貫通する貫通孔が形成されている。この貫通孔の途中には下流側に向かって縮径する円錐面15vが形成されている。円錐面15v上には弁座15bが構成され、弁体27cが弁座15bに離接することにより、燃料通路の開閉が行われる。なお、弁座15bが形成された円錐面15vを弁座面と呼ぶ場合もある。また、弁座15bと、弁体27cの弁座15bに当接する部位とを、シール部という。
 貫通孔における、円錐面15vから上側の孔部分は、弁体27cを収容する弁体収容孔を構成する。弁体収容孔の内周面に、弁体27cを中心軸線1aに沿う方向に案内するガイド面15cが形成されている。
 ガイド面15cとこのガイド面15cに摺接する弁体27cの摺接面27cbとは、可動子27の変位を案内する下流側ガイド部50Aを構成する。
 ガイド面15cの上流側には、上流側に向かって拡径する拡径部15dが形成されている。拡径部15dは弁体27cの組付けを容易にすると共に、燃料通路断面を拡大するのに役立っている。一方、弁体収容孔の下端部は燃料導入孔15eに接続され、燃料導入孔15eの下端面が弁座部材15の先端面15tに開口している。
 弁座部材15の先端面15tには、ノズルプレート21nが取り付けられている。ノズルプレート21nは弁座部材15にレーザ溶接により固定されている。レーザ溶接部23は、燃料噴射孔110が形成された噴射孔形成領域を取り囲むようにして、この噴射孔形成領域の周囲を一周している。
 また、ノズルプレート21nは板厚が均一な板状部材(平板)で構成されており、中央部に外方に向けて突き出すように突状部21naが形成されている。突状部21naは曲面(例えば球状面)で形成されている。突状部21naの内側には燃料室21aが形成されている。この燃料室21aは弁座部材15に形成された燃料導入孔15eに連通しており、燃料導入孔15eを通じて燃料室21aに燃料が供給される。
 突状部21naには複数の燃料噴射孔110が形成されている。燃料噴射孔の形態は特に問わない。燃料噴射孔110の上流側に燃料に旋回力を付与する旋回室を有するものであってもよい。燃料噴射孔110の中心軸線110aは燃料噴射弁の中心軸線1aに対して平行であってもよいし、傾斜していてもよい。また、突状部21naが無い構成であってもよい。
 本実施例において、燃料噴射孔110を開閉する弁部7は弁座部材15と弁体27cとによって構成され、燃料噴霧の形態を決定する燃料噴射部21はノズルプレート21nによって構成される。そして、弁部7と燃料噴射部21とは、燃料噴射を行うためのノズル部8を構成している。すなわち、本実施例におけるノズル部8は、ノズルプレート21nがノズル部8の本体側(弁座部材15)の先端面15tに接合されて構成されている。
 また、本実施例では、弁体27cは、球状を成すボール弁を用いている。このため、弁体27cにおけるガイド面15cと対向する部位には、周方向に間隔を置いて複数の切欠き面27caが設けられ、この切欠き面27caによって燃料通路が構成されている。弁体27cはボール弁以外の弁体で構成することも可能である。例えば、ニードル弁を用いてもよい。
 図3を参照して、可動子27の可動鉄心27aの近傍の構成について、詳細に説明する。図3は、図1に示す可動鉄心27a及び固定鉄心25の近傍を拡大して示す拡大断面図である。なお図3では、可動子27の中心軸線(弁軸心)27lと燃料噴射弁1の中心軸線1aとが一致した状態を示している。
 本実施例では、可動鉄心27aとロッド部27bとが一部材で一体に形成されている。
可動鉄心27aの端面27abの中央部には、下端側に向けて窪んだ凹部27aaが形成されている。凹部27aaの底部には、ばね座27agが形成され、コイルばね39の一端がばね座27agに支持されている。さらに、凹部27aaの底部には、ロッド部27bの内側に連通する開口部27afが形成されている。開口部27afは、固定鉄心25の貫通孔25aから凹部27aa内の空間27aiに流入した燃料を、ロッド部27bの内側の空間27biに流す燃料通路を構成する。
 可動鉄心27aの端面27abは、固定鉄心25の端面25bと対向する。端面27abと端面25bとは、相互に磁気吸引力が作用する磁気吸引面を構成する。可動鉄心27aの外周面27aeは筒状体5の内周面5eに摺動するよう構成されている。すなわち内周面5eは、可動鉄心27aを囲繞して可動子27の開閉弁方向の移動を案内する案内面を構成する。特に内周面5eは、可動鉄心27aの外周面27aeが摺接する上流側ガイド面を構成する。上流側ガイド面と可動鉄心27aの外周面27aeとは、可動子27の変位を案内する上流側ガイド部50Bを構成する。
 本実施例では、可動子27は、弁座部材15に構成されたガイド面(下流側ガイド面)15c、及び筒状体5の内周面5eで構成された上流側ガイド面の二点で開閉弁方向の移動を案内されている。すなわち可動子27は、上流側ガイド部50Bと下流側ガイド部50A(図1参照)との二点で支持され、中心軸線1a方向に案内されて往復動作する。この場合、可動子27の弁体27cがガイド面15cにより案内され、可動鉄心27aの外周面27aeが上流側ガイド面により案内される。
 図4を参照して、固定鉄心25及び可動鉄心27aの構成を、具体的に説明する。図4は、図3に示す可動鉄心27aと固定鉄心25との対向部(IV部)を拡大して示す拡大断面図である。なお図4では、可動子27の中心軸線27lが固定鉄心25の中心軸線25cと一致する状態を示している。固定鉄心25の中心軸線25cは電磁コイル29によって構成されるソレノイドの中心軸線でもある。
 固定鉄心25の可動鉄心27aと対向する端面(磁気ギャップ側端面)25b側には、外周部に磁気絞り部25mが形成されている。本実施例では、磁気絞り部25mはテーパ面(テーパ部)で構成される。テーパ面は、固定鉄心25の外周面25fと端面25bとの間に形成されており、外周面25fと端面25bとの間の角部に設けられる面取り部を兼ねる。テーパ面は、可動鉄心27aと対向する側とは反対側(以下、反可動鉄心側という)から端面25bに向かって、固定鉄心25の外径が漸減するように形成されている。すなわち、テーパ面においては、反可動鉄心側から端面25bに向かって、外径が縮径する。
 固定鉄心25の端面25bの内周部には、角部を面取り加工した面取り部25gが形成されている。面取り部25gは、固定鉄心25の内周面25hと端面25bとの間に形成されたテーパ面(テーパ部)によって構成される。
 可動鉄心27aの固定鉄心25と対向する端面(磁気ギャップ側端面)27ab側には、外周部に磁気絞り部27amが形成されている。本実施例では、磁気絞り部27amはテーパ面(テーパ部)で構成されている。テーパ面は、固定鉄心25と対向する側とは反対側(以下、反固定鉄心側という)から端面27abに向かって、外径が漸減するように形成されている。すなわち、テーパ面においては、反固定鉄心側から端面27abに向かって、可動鉄心27aの外径が縮径する。
 可動鉄心27aの端面27abの内周部には、角部を面取り加工した面取り部27ajが形成されている。面取り部27ajは、可動鉄心27aの内周面27ahと端面27abとの間に形成されたテーパ面(テーパ部)によって構成される。
 本実施例では、端面27abの内周部(内周側端部)に円環状の凸形状部27akが形成されている。すなわち凸形状部27akは、凸形状部27akが設けられる端面27abの径方向において内周側に偏った位置に設けられる。このため、正確には、面取り部27ajは可動鉄心27aの内周面27ahと端面27abに設けられた凸形状部27akとの間に形成されている。
 凸形状部27akの頂点(最も高くなる位置:最高点)27akpは、可動鉄心27aの径方向における外周面27aeと内周面27ahとの中央位置27abaよりも、内周面27ah側に位置する。可動鉄心27aは外周面27aeと内周面27ahとの幅寸法(径方向寸法)がW27aであり、中央位置27abaは外周面27aeからW27a/2、内周面27ahからW27a/2の寸法だけ離れた位置である。従って頂点27akpは、外周面27aeからW27a/2よりも長い長さ寸法だけ離れた位置にあり、内周面27ahからW27a/2よりも短い長さ寸法だけ離れた位置にある。これにより本実施例では、頂点27akpを、可動鉄心27aの端面27ab上において、内周側に寄せて配置することができる。
 特に本実施例では、凸形状部27akの外周縁27anが中央位置27abaよりも内周面27ah側に位置するように構成されており、凸形状部27akの全体が中央位置27abaよりも内周面27ah側に位置する。すなわち凸形状部27akの外周縁27anは、外周面27aeからW27a/2以上の距離にあり、内周面27ahからW27a/2以下の距離にある。これにより本実施例では、頂点27akpを、可動鉄心27aの端面27ab上において、より内周側に寄せて配置することができる。
 凸形状部27akの頂点27akpと内周縁27aoとの間の長さ寸法(径方向寸法)Wiは、頂点27akpと外周縁27anとの間の長さ寸法(径方向寸法)Woよりも短い。
本実施例では、面取り部27ajが凸形状部27akと干渉するように形成されている。
すなわち面取り部27ajは、可動鉄心27aの端面27abよりも高い位置(固定鉄心25側)27apまで形成されており、端面27abを含み端面27abに平行な水平面SHよりも高い位置27apで凸形状部27akの内周縁27aoと交わる。
 本実施例では、凸形状部27akは端面27abを含み端面27abに平行な水平面SHを基準とし、水平面SHよりも高くなる部分を凸形状部27akとみなす。従って、凸形状部27akの内周縁27aoは、凸形状部27ak又は面取り部27ajと水平面SHとの交線に一致する。なお、水平面SHは、面取り部27ajではなく、凸形状部27akの曲面部に交わるように、構成されてもよい。
 本実施例では、凸形状部27akの少なくとも頂点27akpの近傍は、曲面で形成されている。すなわち凸形状部27akは、頂点27akpから径方向に離れるに従って高さが低くなるように、かつ頂点27akpから径方向に離れるに従って高さの変化率が大きくなるような形状に形成されている。さらに凸形状部27akは、頂点27akpよりも内周側の方が外周側に比べて径方向長さに対する高さの変化率が大きい。
 具体的には、頂点(頂部)27akpよりも内周側の凸形状部27akは曲率半径R02の曲面で形成し、頂点27akpよりも外周側の凸形状部27akは曲率半径R01の曲面で形成し、曲率半径R02を曲率半径R01よりも小さくする(R02<R01)。
すなわち、頂点27akpよりも内周側の凸形状部27akは、頂点27akpよりも外周側の凸形状部27akに対して、曲率の大きな曲面で形成する。
 なお曲率半径R01は、曲率半径R02よりも大きく、1.5mm以上50mm以下の寸法にすることが好ましい。また凸形状部27akは、端面27abからの高さHが15μm以上50μm以下の寸法を有するように、構成することが好ましい。
 特に本実施例では、凸形状部27akは、曲率半径R02の曲面と曲率半径R01の曲面とが、頂点27akpで接続されるように形成している。すなわち凸形状部27akは、頂点27akpを境に外周側が曲率半径をR01とする曲面で形成されると共に、内周側が曲率半径をR02とする曲面で形成される。
 図5A及び図5Bを参照して、凸形状部27akの構成を具体的に説明する。
 図5Aは、可動鉄心27aの凸形状部27akの構成の具体例を示す拡大断面図である。
 図5Aでは、凸形状部27akを、端面27abに施された表面処理層27asによって、形成している。表面処理層27asは、下地となる金属部材(下地部材)27arの表面(端面)27ab’にめっき等の表面処理を行うことによって形成される。この場合、表面処理層27asは端面27ab(27ab’)の全体に亘って施されている。そして表面処理層27asの内周側部分が端面27abから盛り上がり、凸形状部27akを形成している。
 本例では、端面27abは表面処理層27asの表面によって構成される。この場合、前述した凸形状部27akの内周縁27aoは、下地部材27arの表面27ab’と表面処理層27asとの境界に位置し、凸形状部27akの内周縁27aoは端面27abよりも低い位置に存在する。
 図5Bは、可動鉄心27aの凸形状部27akの構成の具体例を示す拡大断面図である。
 図5Bでは、図5Aの具体例と同様に、凸形状部27akを端面27abに施された表面処理層27asによって形成している。ただし、本例では、凸形状部27akの部分のみに表面処理層27asを設けており、凸形状部27akよりも外周側の部分では、下地部材27arの表面27ab’が露出している。すなわち本例では、端面27abは下地部材27arの表面27ab’によって構成される。
 本発明の実施例の特徴の一つは凸形状部27akの形状にある。従って、凸形状部27akの形成方法、材料或いは表面処理層27asとの関係は、上述した実施例或いは具体例の構成に限定されるものではない。
 次に、本実施例の効果について説明する。
 本実施例では、凸形状部27akが可動鉄心27aの端面27abの内周側に形成されている。凸形状部27akは、可動鉄心27aが固定鉄心25に吸引される際に、固定鉄心25の端面25bと接触する部位である。このため凸形状部27akでは、固定鉄心25の端面25bとの間隔寸法が小さく、大きな磁気吸引力が生じる。凸形状部27akが端面27abの外周側に形成される場合、端面27abの内周側に形成される場合と比べて、端面27ab上における凸形状部27akの面積が大きくなり、過大な磁気吸引力が発生すると共に、磁気切れ性が悪くなる。
 本実施例では、上述したように、凸形状部27akが端面27abの内周側に形成される。これにより本実施例では、凸形状部27akが端面27abの外周側に形成される場合に比べて、端面27ab上における凸形状部27akの面積を小さくすることができ、過大な磁気吸引力の発生を防ぐことができると共に、磁気切れ性の悪化を防ぐことができる。
 上述した理由により、凸形状部27akは、端面27ab上において、できるだけ内周側に寄せて配置することが望ましい。特に、凸形状部27akが可動鉄心27aの径方向に曲率を有する曲面で形成される構成では、凸形状部27akの頂点27akpの位置を端面27ab上において、できるだけ内周側に寄せて配置することが望ましい。
 そこで本実施例では、凸形状部27akの頂点27akpと内周縁27aoとの間の長さ寸法(径方向寸法)Wiを、頂点27akpと外周縁27anとの間の長さ寸法(径方向寸法)Woよりも短くしている。或いは、頂点27akpよりも内周側の凸形状部27akの曲率半径R02を、頂点27akpよりも外周側の凸形状部27akの曲率半径R01よりも小さくしている(R02<R01)。これらの構成により、頂点27akpの位置を、端面27ab上において、より内周側に寄せて配置することができる。従って本実施例では、過大な磁気吸引力の発生を防ぐことができると共に、磁気切れ性の悪化を防ぐことができる。
 また本実施例では、曲率半径R01を1.5mm以上50mm以下の寸法にすることにより、凸形状部27akが固定鉄心25の端面25bと接触する際に生じる応力を低減することができる。また本実施例では、凸形状部27akの高さHを15μm以上50μm以下にすることにより、粘性流体(燃料)によって満たされた環境下で、固定鉄心25と可動鉄心27aとが接触する際に、固定鉄心25と可動鉄心27aとの貼り付きを防止することができる。
 図6は、図4に示す可動鉄心27aが傾いた状態を示す拡大断面図である。
 図6では、可動子27の中心軸線27lが固定鉄心25の中心軸線25cに対して、傾き角度βの傾きを生じた状態を示している。この傾き角度βが大きくなると、可動鉄心27aの端面27abの外周(外周縁)27abbが固定鉄心25の端面25bに接触するか、固定鉄心25の端面25bの外周(外周縁)25bbが可動鉄心27aの端面27abに接触する。なお可動子27は、上流側ガイド部50Bと下流側ガイド部50Aとの二点で支持されているため、傾き角度βには上限値(最大値)βmaxが存在する。
 本実施例では、凸形状部27akの曲面と可動鉄心27aの端面27abの外周27abbとに接する平面と、可動子27の中心軸線27lに垂直な水平面SHとの成す角度αが、傾き角度βの最大値βmaxよりも大きい角度になるように、凸形状部27akの形状及び高さHを設定する。なお本実施例では、中心軸線27lは可動鉄心27aの中心軸線に一致する。これにより、可動子27が傾いた場合に、可動鉄心27aの端面27abの外周(外周縁)27abbと固定鉄心25の端面25bとの接触、或いは固定鉄心25の端面25bの外周(外周縁)25bbと可動鉄心27aの端面27abとの接触を防止することができる。これにより、燃料噴射弁1の信頼性を高めることができる。
 次に、図7乃至図9を参照して、凸形状部の変更例について、説明する。
 図7は、凸形状部の第1変更例を示す、可動鉄心27aと固定鉄心25との対向部(図3のIV部)を拡大して示す拡大断面図である。
 本変更例では、凸形状部27akを単一の曲率半径R01で形成している。このため、頂部(頂点)27akpは曲面の最内周に位置し、頂点27akpを形成する曲面の最内周(最内周縁)が面取り部27ajに接続されている。その他の構成は、上述した実施例及び具体例と同様に構成される。
 本変更例においても、上述した実施例及び具体例と同様の効果を得ることができる。さらに本変更例では、曲率半径R02の曲面部を設けない分、頂点27akpを可動鉄心27aの端面27abの内周に近づけて配置することができる。
 図8は、凸形状部の第2変更例を示す、可動鉄心27aと固定鉄心25との対向部(図3のIV部)を拡大して示す拡大断面図である。
 本変更例では、凸形状部27akに替えて、凸形状部25kを固定鉄心25の端面25bに設けている。凸形状部25kは凸形状部27akと同様に端面25bに設けられる。
従って、凸形状部27akにおける可動鉄心27aの端面27abとの関係は、凸形状部25kにおける固定鉄心25の端面25bとの関係に適用される。すなわち、図4で説明した凸形状部27akの曲率半径R01,R02(R01>R02)が凸形状部25kの曲面に適用される。また凸形状部25kは、上述した第1変更例と同様の形状に形成してもよい。
 また本変更例においては、可動子27の中心軸線27lが固定鉄心25の中心軸線25cに対して、傾き角度βの傾きを生じた場合に、固定鉄心25の端面25bに設けた凸形状部25kによって、可動鉄心27aの端面27abの外周(外周縁)が固定鉄心25の端面25bに接触するか、或いは固定鉄心25の端面25bの外周(外周縁)が可動鉄心27aの端面27abに接触するのを防止する。このため、凸形状部25kの曲面と固定鉄心25の端面25bの外周縁とに接する平面と、固定鉄心25の中心軸線25cに垂直な平面との成す角度αbが、傾き角度βの最大値βmaxよりも大きい角度になるように、凸形状部25kの形状及び突出高さHbを設定する。
 なお、曲率半径R01は1.5mm以上50mm以下の寸法にするとよい。また凸形状部25kの高さHは15μm以上50μm以下にするとよい。
 本変更例においても、上述した実施例、具体例及び変更例と同様の効果を得ることができる。
 図9は、凸形状部の第3変更例を示す、可動鉄心27aと固定鉄心25との対向部(図3のIV部)を拡大して示す拡大断面図である。
 本変更例は、固定鉄心25の端面25bに凸形状部25kを設け、可動鉄心27aの端面27abに凸形状部27akを設け、凸形状部25kと凸形状部27akが接触するように構成したものである。本変更例における凸形状部25k及び凸形状部27akは、上述した第1変更例の凸形状部27akと同様の形状(曲率半径R01,R02、高さH等)に形成してもよい。或いは、本変更例における凸形状部25k又は凸形状部27akのいずれか一方を、第1変更例の凸形状部27akと同様の形状(曲率半径R01,R02、高さH等)に形成してもよい。
 本変更例においては、可動子27の中心軸線27lが固定鉄心25の中心軸線25cに対して、傾き角度βの傾きを生じた場合に、可動鉄心27aに設けた凸形状部27akと固定鉄心25に設けた凸形状部25kとによって、可動鉄心27aの端面27abの外周縁が固定鉄心25の端面25bに接触するか、或いは固定鉄心25の端面25bの外周縁が可動鉄心27aの端面27abに接触するのを防止する。このため、下記の角度αa,αbと、突出高さHa,Hbとを考慮する。
 αa:凸形状部27akの曲面と可動鉄心27aの端面27abの外周縁とに接する平面と、可動子27の中心軸線27lに垂直な平面との成す角度
 αb:凸形状部25kの曲面と固定鉄心25の端面25bの外周縁とに接する平面と、固定鉄心25の中心軸線25cに垂直な平面との成す角度
 Ha:凸形状部27akの端面27abからの突出高さ
 Hb:凸形状部25kの端面25bからの突出高さ
 そして、αaとαbとを加えた角度α(=αa+αb)が、傾き角度βの最大値βmaxよりも大きい角度(α>βmax)になるように、凸形状部27ak,25kの形状及び突出高さHa,Hbを設定する。この場合、HaとHbとの合計値H0(=Ha+Hb)は、15μm以上50μm以下にするとよい。
 また本変更例における凸形状部27ak,25kの有効接触半径R0は(式1)で表される。
   R0=(R01a×R01b)/(R01a+R01b)   (式1)
 この場合、R0,R01a及びR01bは、(式2)の関係を有する。
   (1/R0)=(1/R01a)+(1/R01b)   (式2)
 そしてR0は、1.5mm以上50mm以下にするとよい。
 本変更例においても、上述した実施例、具体例及び変更例と同様の効果を得ることができる。さらに本変更例では、凸形状部25kと凸形状部27akが接触している部分から径方向に離れるにしたがって、凸形状部25kと凸形状部27akとの間隔を急激に拡大することができる。このため、過大な磁気吸引力の発生を防ぐ効果、及び磁気切れ性の悪化を防ぐ効果が高まる。
 図10は、凸形状部の第4変更例を示す可動鉄心27aの拡大断面図である。なお、図10では、固定鉄心25と対向する端面27abの近傍を示している。
 本変更例では、可動鉄心27aの端面27abが径方向の幅B全体に亘って曲面で構成されている。すなわち、上述した凸形状部27akが端面27ab全体に設けられている形態に相当する。特に本変更例では、可動鉄心27aの内周面27ahから外周面27aeまで、径方向に単一の曲率半径R01を有する曲面で構成している。この曲率半径R01の曲面は、図4で説明した、凸形状部27akの頂点27akpと外周縁27anとの間に形成される曲面部に相当する。
 凸形状部27akの頂点27akpから内周側に、図4で説明したものと同様な曲率半径R02(R02<R01)の曲面部を設けてもよい。また、端面27abの内周縁部に、図4で説明した面取り部27ajと同様な面取り部を設けてもよい。また、端面27abの外周縁部に、図4で説明したテーパ面と同様なテーパ面を設けてもよい。
 上述した実施例、具体例及び変更例は、燃料噴射弁に発明を適用したものであるが、燃料噴射弁以外の電磁駆動装置(電磁ソレノイド)を備える機器に適用することができる。
本発明は磁気切れ性を向上できるため、燃料噴射弁に適用した場合は閉弁時間を短縮して閉弁応答性を向上することができる。
 次に、図11を参照して、燃料噴射弁1が搭載された内燃機関の一実施例について説明する。図11は、燃料噴射弁1が搭載された内燃機関の断面図である。
 内燃機関100のエンジンブロック101にはシリンダ102が形成されおり、シリンダ102の頂部に吸気口103と排気口104とが設けられている。吸気口103には、吸気口103を開閉する吸気弁105が、また排気口104には排気口104を開閉する排気弁106が設けられている。エンジンブロック101に形成され、吸気口103に連通する吸気流路107の入口側端部107aには吸気管108が接続されている。
 燃料噴射弁1の燃料供給口2(図1参照)には燃料噴射孔110が接続される。
 吸気管108には燃料噴射弁1の取付け部109が形成されており、取付け部109に燃料噴射弁1を挿入する挿入口109aが形成されている。挿入口109aは吸気管108の内壁面(吸気流路)まで貫通しており、挿入口109aに挿入された燃料噴射弁1から噴射された燃料は吸気流路内に噴射される。二方向噴霧の場合、エンジンブロック101に吸気口103が二つ設けられた形態の内燃機関を対象として、それぞれの燃料噴霧が各吸気口103(吸気弁105)を指向して噴射される。
 なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、一部の構成の削除や、記載されていない他の構成の追加が可能である。また、上述した実施例、変更例及び具体例とは、それぞれの説明に記載された構成を、矛盾しない範囲内で、相互に適用可能である。
 以上説明した実施例に基づく電磁ソレノイドとしては、例えば、以下に述べる態様のものが考えられる。
 電磁ソレノイドは、その1つの態様において、内周面と外周面との間に形成された端面を有する可動鉄心と、内周面と外周面との間に形成され前記可動鉄心の前記端面に対向する端面を有する固定鉄心と、を備えている。前記可動鉄心の前記端面又は前記固定鉄心の前記端面の少なくともいずれか一方に環状を成して形成された凸形状部を有している。前記凸形状部は前記凸形状部が設けられる端面の径方向において内周側に偏った位置に設けられると共に、前記凸形状部は前記凸形状部の頂部と内周縁との間の長さ寸法が前記頂部と外周縁との間の長さ寸法よりも短く形成されている。
 上記電磁ソレノイドの好ましい態様において、前記凸形状部の少なくとも外周側は曲率を有する曲面形状である。
 別の好ましい態様では、上記電磁ソレノイドの態様のいずれかにおいて、前記凸形状部の曲面形状と前記可動鉄心の前記端面の外周とに接する平面と前記可動鉄心の中心軸線に垂直な平面とが成す角度をαとし、前記可動鉄心の前記中心軸線の前記固定鉄心の中心軸線に対する最大の傾き角度をβmaxとしたとき、α>βmaxなる関係を有している。
 別の好ましい態様では、上記電磁ソレノイドの態様のいずれかにおいて、前記凸形状部の前記頂部は、前記凸形状部が設けられる端面の内周縁に位置し、前記頂部と前記内周縁との間の長さ寸法がゼロである。
 別の好ましい態様では、上記電磁ソレノイドの態様のいずれかにおいて、前記凸形状部は、前記頂部を境に外周側が曲率半径をR01とする曲面で形成されると共に、内周側が曲率半径をR02とする曲面で形成され、R01≧R02なる関係を有している。
 別の好ましい態様では、上記電磁ソレノイドの態様のいずれかにおいて、前記凸形状部は、前記凸形状部が設けられる端面に施される表面処理によって形成される表面処理層により形成される。
 また、以上説明した実施例に基づく燃料噴射弁としては、例えば、以下に述べる態様のものが考えられる。
 燃料噴射弁は、その1つの態様において、協働して燃料通路を開閉する弁座及び弁体と、前記弁体が一端部に設けられ他端部に可動鉄心が設けられた可動子と、前記可動鉄心に磁気吸引力を作用させて吸引する固定鉄心と、を備えている。前記可動鉄心は、内周面と外周面との間に形成された端面を有している。さらに、前記固定鉄心は、内周面と外周面との間に形成され前記可動鉄心の前記端面に対向する端面を有している。前記可動鉄心の前記端面又は前記固定鉄心の前記端面の少なくともいずれか一方に環状を成して形成された凸形状部を有している。前記凸形状部は前記凸形状部が設けられる端面の径方向において内周側に偏った位置に設けられると共に、前記凸形状部は前記凸形状部の頂部と内周縁との間の長さ寸法が前記頂部と外周縁との間の長さ寸法よりも短く形成されている。
 上記燃料噴射弁の好ましい態様において、前記凸形状部の少なくとも外周側は曲率を有する曲面形状である。
 別の好ましい態様では、上記燃料噴射弁の態様のいずれかにおいて、前記凸形状部の曲面形状と前記可動鉄心の前記端面の外周とに接する平面と前記可動鉄心の中心軸線に垂直な平面とが成す角度をαとし、前記可動鉄心の前記中心軸線の前記固定鉄心の中心軸線に対する最大の傾き角度をβmaxとしたとき、α>βmaxなる関係を有している。
 別の好ましい態様では、上記燃料噴射弁の態様のいずれかにおいて、前記凸形状部の前記頂部は、前記凸形状部が設けられる端面の内周縁に位置し、前記頂部と前記内周縁との間の長さ寸法がゼロである。
 別の好ましい態様では、上記燃料噴射弁の態様のいずれかにおいて、前記凸形状部は、前記頂部を境に外周側が曲率半径をR01とする曲面で形成されると共に、内周側が曲率半径をR02とする曲面で形成され、R01≧R02なる関係を有している。
 別の好ましい態様では、上記燃料噴射弁の態様のいずれかにおいて、前記頂部を境に外周側に形成される曲面の曲率半径R01がR01≧1.5mmなる関係を有している。
 別の好ましい態様では、上記燃料噴射弁の態様のいずれかにおいて、前記凸形状部は、前記凸形状部が設けられる端面に施される表面処理によって形成される表面処理層により形成される。
 別の好ましい態様では、上記燃料噴射弁の態様のいずれかにおいて、前記凸形状部の高さ寸法は15μm以上である。

Claims (14)

  1.  内周面と外周面との間に形成された端面を有する可動鉄心と、
     内周面と外周面との間に形成され前記可動鉄心の前記端面に対向する端面を有する固定鉄心と、
     を備え、
     前記可動鉄心の前記端面又は前記固定鉄心の前記端面の少なくともいずれか一方に環状を成して形成された凸形状部を有し、
     前記凸形状部は前記凸形状部が設けられる端面の径方向において内周側に偏った位置に設けられると共に、前記凸形状部は前記凸形状部の頂部と内周縁との間の長さ寸法が前記頂部と外周縁との間の長さ寸法よりも短く形成されている電磁ソレノイド。
  2.  請求項1に記載の電磁ソレノイドにおいて、
     前記凸形状部の少なくとも外周側は曲率を有する曲面形状であることを特徴とする電磁ソレノイド。
  3.  請求項2に記載の電磁ソレノイドにおいて、
     前記凸形状部の曲面形状と前記可動鉄心の前記端面の外周とに接する平面と前記可動鉄心の中心軸線に垂直な平面とが成す角度をαとし、前記可動鉄心の前記中心軸線の前記固定鉄心の中心軸線に対する最大の傾き角度をβmaxとしたとき、α>βmaxなる関係を有することを特徴とする電磁ソレノイド。
  4.  請求項1に記載の電磁ソレノイドにおいて、
     前記凸形状部の前記頂部は、前記凸形状部が設けられる端面の内周縁に位置し、前記頂部と前記内周縁との間の長さ寸法がゼロであることを特徴とする電磁ソレノイド。
  5.  請求項1に記載の電磁ソレノイドにおいて、
     前記凸形状部は、前記頂部を境に外周側が曲率半径をR01とする曲面で形成されると共に、内周側が曲率半径をR02とする曲面で形成され、
     R01≧R02なる関係を有することを特徴とする電磁ソレノイド。
  6.  請求項1に記載の電磁ソレノイドにおいて、
     前記凸形状部は、前記凸形状部が設けられる端面に施される表面処理によって形成される表面処理層により形成されることを特徴とする電磁ソレノイド。
  7.  協働して燃料通路を開閉する弁座及び弁体と、
     前記弁体が一端部に設けられ他端部に可動鉄心が設けられた可動子と、
     前記可動鉄心に磁気吸引力を作用させて吸引する固定鉄心と、
     を備え、
     前記可動鉄心は、内周面と外周面との間に形成された端面を有し、
     前記固定鉄心は、内周面と外周面との間に形成され前記可動鉄心の前記端面に対向する端面を有し、
     前記可動鉄心の前記端面又は前記固定鉄心の前記端面の少なくともいずれか一方に環状を成して形成された凸形状部を有し、
     前記凸形状部は前記凸形状部が設けられる端面の径方向において内周側に偏った位置に設けられると共に、前記凸形状部は前記凸形状部の頂部と内周縁との間の長さ寸法が前記頂部と外周縁との間の長さ寸法よりも短く形成されている燃料噴射弁。
  8.  請求項7に記載の燃料噴射弁において、
     前記凸形状部の少なくとも外周側は曲率を有する曲面形状であることを特徴とする燃料噴射弁。
  9.  請求項8に記載の燃料噴射弁において、
     前記凸形状部の曲面形状と前記可動鉄心の前記端面の外周とに接する平面と前記可動鉄心の中心軸線に垂直な平面とが成す角度をαとし、前記可動鉄心の前記中心軸線の前記固定鉄心の中心軸線に対する最大の傾き角度をβmaxとしたとき、α>βmaxなる関係を有することを特徴とする燃料噴射弁。
  10.  請求項7に記載の燃料噴射弁において、
     前記凸形状部の前記頂部は、前記凸形状部が設けられる端面の内周縁に位置し、前記頂部と前記内周縁との間の長さ寸法がゼロであることを特徴とする燃料噴射弁。
  11.  請求項7に記載の燃料噴射弁において、
     前記凸形状部は、前記頂部を境に外周側が曲率半径をR01とする曲面で形成されると共に、内周側が曲率半径をR02とする曲面で形成され、
     R01≧R02なる関係を有することを特徴とする燃料噴射弁。
  12.  請求項11に記載の燃料噴射弁において、
     前記頂部を境に外周側に形成される曲面の曲率半径R01がR01≧1.5mmなる関係を有することを特徴とする燃料噴射弁。
  13.  請求項7に記載の燃料噴射弁において、
     前記凸形状部は、前記凸形状部が設けられる端面に施される表面処理によって形成される表面処理層により形成されることを特徴とする燃料噴射弁。
  14.  請求項7に記載の燃料噴射弁において、
     前記凸形状部の高さ寸法は15μm以上であることを特徴とする燃料噴射弁。
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