(57)【要約】【課題】  開閉弁応答性を向上させることができる燃料噴射弁提供すること。【解決手段】  弁体を閉弁方向に付勢するコイルばねが座る座面を弁可動子に形成し、弁可動子を弁軸の内周側に挿入した状態で、弁軸と固定した。【選択図】  図2
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
非磁性体により形成された筒状の弁軸と、
前記弁軸の一端側に固定され、磁性体により形成された弁可動子と、
前記弁軸の他端側に固定された弁体と、
閉弁時に前記弁体が座る弁座が形成された弁座部材と、
磁界を発生させる電磁コイルと、
前記電磁コイルにより磁界が発生しているときに、前記弁可動子との間で磁力による吸引力を発生させる電磁コアと、
前記弁体を閉弁方向に付勢するコイルばねと、
を有する燃料噴射弁において、
前記弁可動子に前記コイルばねが座る座面を形成し、
前記弁可動子を、前記弁軸の内周側に挿入した状態で、前記弁軸と固定することを特徴とする燃料噴射弁。
【請求項２】
請求項１に記載の燃料噴射弁において、
前記弁軸の肉厚が、前記弁可動子の小径部の肉厚よりも薄く形成されていることを特徴とする燃料噴射弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの燃料噴射に用いられる燃料噴射弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の技術としては、下記の特許文献１に記載の技術が開示されている。この公報には、稼働子、弁ニードル、弁閉鎖体が溶接により結合され、電磁コイルと稼働子との間に形成された電磁石回路を制御することにより開閉弁を行うも燃料噴射弁が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−７１３４６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１に記載の技術では、調整スリーブと弁ニードルとの間に戻しばねが設けられ、管状の弁ニードルの端部が戻しばねの座面を形成している。そのため、弁ニードルの肉厚を座面として機能する程度に確保する必要があり弁ニードルが重くなるため、開閉弁の応答性が悪化するおそれがあった。
本発明は上記問題に着目してなされたもので、その目的とするところは、開閉弁応答性を向上させることができる燃料噴射弁提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため本願発明では、弁体を閉弁方向に付勢するコイルばねが座る座面を弁可動子に形成し、弁可動子を弁軸の内周側に挿入した状態で、弁軸と固定した。
【発明の効果】
【０００６】
本発明により、開閉弁の応答性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】実施例１の燃料噴射弁の軸方向断面図である。
【図２】実施例１の弁軸の一端部と弁可動子の拡大断面図である。
【図３】従来例の燃料噴射弁の軸方向断面図である。
【図４】従来例の弁軸の一端部と弁可動子の拡大断面図である。
【図５】実施例２の燃料噴射弁の軸方向断面図である。
【図６】実施例２の弁軸の一端部と弁可動子の拡大断面図である。
【図７】実施例１の電磁コイル通電時の磁束回路の様子を示す図である。
【図８】実施例２の電磁コイル通電時の磁束回路の様子を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
〔実施例１〕
実施例１の燃料噴射弁1について説明する。
［燃料噴射弁の構成］
図１は燃料噴射弁1の軸方向断面図である。この燃料噴射弁1は、自動車用ガソリンエンジンに用いられるものであって、インテークマニホールド内に向けて燃料を噴射する、所謂低圧用の燃料噴射弁である。以下では、図１において燃料噴射弁1の紙面上方を一端、紙面下方を他端と記す。
燃料噴射弁1は、磁性筒体2と、磁性筒体2内に収容されるコア筒体3と、筒状の弁軸5と、弁軸5の他端側に一体に固定された弁体4と、弁軸5の一端側に一体に固定された弁可動子41と、閉弁時に弁体4により閉鎖される弁座6を有する弁座部材7と、開弁時に燃料が噴射される燃料噴射孔を有するノズルプレート8と、通電時に弁体4を開弁方向に摺動させる電磁コイル9と、磁束線を誘導するヨーク10とを有している。
【０００９】
磁性筒体2は、例えば電磁ステンレス鋼等の磁性金属材料により形成された金属パイプ等からなり、深絞り等のプレス加工、研削加工等の手段を用いることにより、図１に示すように段付き筒状をなして形成されている。磁性筒体2は、一端側に形成された大径部11と、大径部11よりも小径であって他端側に形成された小径部12とを有している。
小径部12には、一部を薄肉化した薄肉部13が形成されている。小径部12は、薄肉部13より一端側にコア筒体3を収容するコア筒体収容部14と、薄肉部13より他端側に弁部材15（弁体4、弁軸5、弁可動子41、弁座部材7）を収容する弁部材収容部16とに分けられている。薄肉部13は、後述するコア筒体3と弁可動子41が磁性筒体2に収容された状態で、コア筒体3と弁可動子41との間の隙間部分を取り囲むように形成されている。薄肉部13は、コア筒体収容部14と弁部材収容部16との間の磁気抵抗を増大させ、コア筒体収容部14と弁部材収容部16間を磁気的に遮断している。
大径部11の内径は弁部材15に燃料を送る燃料通路17を構成しており、大径部11の一端部には燃料を濾過する燃料フィルタ18が設けられている。
【００１０】
コア筒体3は中空部19を有する円筒形に形成されており、磁性筒体2のコア筒体収容部14に圧入されている。中空部19には、圧入等の手段により固定されたばね受部材20が収容されている。このばね受部材20の中心には軸方向に貫通した燃料通路43が形成されている。
弁軸5は非磁性体により筒状に形成されており、その内周は燃料通路孔27を構成している。弁軸5の軸方向中心よりも他端側には、外周と燃料通路孔27とを貫通する燃料流出孔28が形成されている。
弁軸5の他端部には弁体4が溶接により一体に固定されている。弁体4の外形は略球体状に形成されており、周上に燃料噴射弁1の軸方向に対して並行に削られた燃料通路面21を有している。
【００１１】
弁軸5の一端部には弁可動子41が溶接により一体に固定されている。弁可動子41は、磁性部材によって形成されている。図２は、弁軸5の一端部と弁可動子41の拡大断面図である。弁可動子41は、一端側に磁性筒体2の小径部12の内周よりも若干小径な外径を有する大径部42と、大径部42より小径な外径を有する小径部54とを有する。
大径部42の外形は略円柱形に形成され、大径部42の周方向帯状に他の部分より凸状になったガイド部47が形成されている。このガイド部47が磁性筒体2の小径部12の内周と摺動して、弁可動子41が軸方向に移動可能としている。
大径部42の内側にはばね収容孔44が形成されている。ばね収容孔44の内径はコア筒体3の中空部19の内径とほぼ同径に形成されている。ばね収容孔44の底部には、ばね収容孔44の内周よりも小径な貫通孔である燃料通路孔45が形成されている。燃料通路孔45は弁軸5の燃料通路孔27と連通している。またばね収容孔44の底部は、ばね受部46を構成している。
小径部54の内周側には弁軸収容孔49が形成されている。弁軸収容孔49の内径は、弁軸5の外径とほぼ同径に形成されている。この弁軸収容孔49に弁軸5を挿入した後に溶接により弁軸5と弁可動子41とを一体に固定している。
【００１２】
弁座部材7は、略円錐状の弁座6と、弁座6より一端側に弁体4の径とほぼ同型に形成された弁体保持孔30と、弁体保持孔30から一端開口側に向かうにつれて大径に形成された上流開口部31と、弁座6の他端側に開口する下流開口部48とが形成されている。弁座6は、約角度45°で弁体保持孔30から下流開口部48へ向かって径が小さくなるように形成され、閉弁時には弁体4が弁座6に座るようになっている。弁座部材7の他端側にはノズルプレート8が溶接されている。
弁可動子41、弁軸5および弁体4は、磁性筒体2に軸方向摺動可能に収装されている。弁可動子41のばね受部46とばね受部材20との間にコイルばね29が設けられ、弁可動子41、弁軸5および弁体4を他端側に付勢している。弁座部材7は磁性筒体2に挿入され、溶接により磁性筒体2に固定されている。磁性筒体2の一端部外周には、燃料を送るポンプの配管に接続するためのOリング39が設けられている。
【００１３】
磁性筒体2のコア筒体3の外周には電磁コイル9が挿嵌されている。すなわち、電磁コイル9はコア筒体3の外周に配置されることとなる。電磁コイル9は、樹脂材料により形成されたボビン32と、このボビン32に巻回されたコイル33とから構成されている。コイル33は、コネクタピン34を介して電磁コイル制御装置に接続されている。
ヨーク10は中空の貫通孔を有し、一端開口側に形成された大径部35と、大径部35より小径に形成された中径部36と、中径部36より小径に形成され他端開口側に形成された小径部37から構成されている。小径部37は、弁部材収容部16の外周に嵌合されている。中径部36の内周には電磁コイル9が収装されている。大径部35の内周には連結コア38が配置されている。
連結コア38は磁性金属材料等により略Ｃ字状に形成されている。連結コア38により大径部35と磁性筒体2とが接続している。つまり、ヨーク10は小径部37と大径部35において磁性筒体2と接続しており、電磁コイル9の両端部で磁性筒体2と磁気的に接続されていることとなる。ヨーク10の他端側先端には、燃料噴射弁1をエンジンの吸気ポートと接続するためのOリング40を保持し、かつ磁性筒体先端を保護するためのプロテクタ52が取り付けられている。
【００１４】
燃料噴射弁1の図１に示すように、大部分が樹脂カバー53により被覆されている。樹脂カバー53に被覆されている部分は、磁性筒体2の大径部11の一端部を除いた部分から小径部12の電磁コイル9設置位置まで、電磁コイル9とヨーク10の中径部36との間、連結コア38の外周と大径部35との間、大径部35の外周、中径部36の外周、およびコネクタピン34の外周である。コネクタピン34の先端部分は樹脂カバー53が開口して形成されており、コントロールユニットのコネクタが差し込まれるようになっている。
コネクタピン34を介して電磁コイル9に給電されると磁界が発生し、この磁界の磁力によって、弁可動子41、弁体4および弁軸5をコイルばね29の付勢力に抗して開弁させる。これによりポンプから供給された燃料がエンジンの燃焼室に噴射される。
【００１５】
［従来例との比較］
図３は従来例の燃料噴射弁1の軸方向断面図である。図４は、従来例の弁軸5の一端部と弁可動子41の拡大断面図である。従来例では、弁可動子41のばね収容孔44と弁軸収容孔49の外径が等しく形成され、また弁軸5の他端がばね受部50を構成するようになっている。
従来例では、コイルばね29が座る座面を弁軸5の端部のばね受部50により構成するようにしているため、ばね受部50を形成するために弁軸5の肉厚を確保する必要があり弁軸5が重くなるため開閉弁の応答性が悪化するおそれがあった。
そこで実施例１では、弁可動子41にばね受部46を形成するようにした。これにより弁可動子41は一部肉厚を確保する必要があるものの、弁軸5のように軸方向に長い部材ではないため、弁軸5の肉厚をできるだけ薄くすることにより全体としては軽量化することができる。
【００１６】
［効果］
実施例１の効果について以下に説明する。
非磁性体により形成された筒状の弁軸5と、弁軸5の一端側に固定され、磁性体により形成された弁可動子41と、弁軸5の他端側に固定された弁体4と、閉弁時に弁体4が座る弁座6が形成された弁座部材7と、磁界を発生させる電磁コイル9と、電磁コイル9により磁界が発生しているときに、弁可動子41との間で磁力による吸引力を発生させるコア筒体3（電磁コア）と、弁体4を閉弁方向に付勢するコイルばね29と、を有する燃料噴射弁1において、弁可動子41にコイルばね29が座るばね受部46（座面）を形成した。
コイルばね29が座る座面を弁可動子41に形成したため、弁軸5の肉厚を薄くすることが可能となり、弁軸5の軽量化を図ることができ、開閉弁の応答性を向上させることができる。
【００１７】
〔実施例２〕
実施例２の燃料噴射弁1について説明する。実施例１では、弁可動子41の小径部54の内周側に弁軸収容孔49を形成し、この弁軸収容孔49に弁軸5を挿入した後に溶接により弁軸5と弁可動子41とを一体に固定していた。つまり、弁可動子41の小径部54の内周に弁軸5が挿入されていた。実施例２では、弁可動子41の小径部54の外周に弁軸5を挿入するようにした。以下、実施例２の燃料噴射弁1の構成について説明するが、実施例１と同じ構成については同一の符号を付して説明を省略する。
図５は燃料噴射弁1の軸方向断面図である。図６は弁軸5の一端部と弁可動子41の拡大断面図である。
弁可動子41は、一端側に磁性筒体2の小径部12の内周よりも若干小径な外径を有する大径部42と、大径部42より小径な外径を有する小径部54とを有する。
大径部42の外形は略円柱形に形成され、大径部42の周方向帯状に他の部分より凸状になったガイド部47が形成されている。このガイド部47が磁性筒体2の小径部12の内周と摺動して、弁可動子41が軸方向に移動可能としている。
大径部42の内側にはばね収容孔44が形成されている。ばね収容孔44の内径はコア筒体3の中空部19の内径とほぼ同径に形成されている。ばね収容孔44の底部には、ばね収容孔44の内周よりも小径な貫通孔である燃料通路孔51が形成されている。燃料通路孔51は弁可動子41を軸方向に貫通し、弁軸5の燃料通路孔27と連通している。またばね収容孔44の底部は、ばね受部46を構成している。
小径部54の外周側は弁軸挿入部52を構成している。弁軸挿入部52の外径は、弁軸5の内径とほぼ同径に形成されている。この弁軸5の内周に弁軸挿入部52を挿入した後に溶接により弁軸5と弁可動子41とを一体に固定している。
【００１８】
［作用］
図７は実施例１の電磁コイル9通電時のヨーク10、弁可動子41、コア筒体3を流れる磁束回路の様子を示す図である。図８は実施例２の電磁コイル9通電時のヨーク10、弁可動子41、コア筒体3を流れる磁束回路の様子を示す図である。
電磁コイル9の通電時には、ヨーク10→弁可動子41→コア筒体3→（連結コア38）→ヨーク10の順（又は反対の順）で磁束が流れる。このとき、弁可動子41は全体が磁性体により形成されているため、磁束の一部が小径部54側に流れることがある。小径部54側に磁束が流れるとコア筒体3と弁可動子41との間の吸引力の低下につながるため、できるだけ小径部54側に磁束が流れることは避けることが望ましい。
実施例１では、弁軸5の外周側に弁可動子41の小径部54が配置されている。そのため、コア筒体3と小径部54との距離が近く、小径部54に磁束が流れやすい。一方、実施例２では、弁軸5の内周側に弁可動子41の小径部54が配置されている。そのため、コア筒体3と小径部54との距離が実施例１に比べて遠く、小径部54に磁束が流れにくい。
【００１９】
［効果］
実施例２の効果について以下に説明する。
弁可動子41を、弁軸5の内周側に挿入した状態で弁軸5と固定するようにした。
これにより、弁可動子41の弁軸5との連結部分（小径部54）に磁束が流れにくくすることができ、コア筒体3と弁可動子41との間の吸引力の低下を抑制することができる。
〔実施例３〕
実施例３の燃料噴射弁1について説明する。実施例２の燃料噴射弁1では、弁可動子41の小径部54の外周に弁軸5を挿入した後に溶接により弁軸5と弁可動子41とを一体に固定していた。つまり、弁可動子41の小径部54の外周に弁軸5が挿入されていた。実施例3の燃料噴射弁1では、弁可動子41の小径部54の肉厚より弁軸5の肉厚を薄くなるようにした。以下、実施例３の燃料噴射弁1の構成について説明するが、実施例２の燃料噴射弁1と同じ構成については同一の符号を付して説明を省略する。
［作用］
弁可動子41の小径部54と弁軸5との溶接時には、弁軸5側から溶接する。このとき、弁軸5の肉厚が厚い場合には溶接時の入熱が大きいため、弁軸5および弁可動子41に歪みが発生することがあるため、溶接時の入熱を小さくすることが望ましい。
弁可動子41の小径部54の肉厚が薄い場合には、溶接時に溶け込みが弁可動子41の小径部54の内側に貫通することがある。溶け込みが弁可動子41の小径部54の内側に貫通すると、溶接部におけるクラックが発生したり、溶接部が弁可動子41の小径部54の内側に盛り上がり燃料流路を狭めることになるため、溶接時に溶け込みが弁可動子41の小径部54の内側に貫通することは避けることが望ましい。
そこで実施例３の燃料噴射弁1では、弁可動子41の小径部54の肉厚に対し、弁軸5の肉厚を薄く形成するようにした。これにより弁可動子41の小径部54と弁軸5との溶接時の入熱を低減し、溶け込みが弁可動子41の小径部54の内側に貫通することを防止することができる。
［効果］
実施例３の効果について以下に説明する。
弁可動子41の小径部54の肉厚よりも弁軸5の肉厚を薄くなるように形成した。
これにより、弁可動子41の小径部54と弁軸5との溶接時の入熱を低減し、溶け込みが弁可動子41の小径部54の内側に貫通することを防止することができ、溶接性を向上させることができる。
【００２０】
〔他の実施例〕
以上、本願発明を実施例１ないし実施例３に基づいて説明してきたが、各発明の具体的な構成は実施例１ないし実施例３に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても、本発明に含まれる。
【符号の説明】
【００２１】
3    コア筒体（電磁コア）
4    弁体
5    弁軸
6    弁座
7    弁座部材
9    電磁コイル
29    コイルばね
41    弁可動子
46    ばね受部
【図１】
2014066177.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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