(57)【要約】  本発明は、自動車の補助加熱ユニットに燃料を供給するための燃料弁（１０）であって、磁気コイル（１２）、磁気アーマチュア（１４）及びばね（１６）を有し、ばねは、磁気コイルへの吸引電圧の印加により生ずる磁力が磁気アーマチュアを作動させることにより押し縮められることが可能であると共に磁気コイルに最大残留電圧が印加されているときには磁力に打ち勝って伸張状態にある、燃料弁に関する。本発明によれば、ばね力−変位特性曲線（ＦＷＫ）が、関連する全ての変位量において、吸引電圧が印加されているときの磁力−変位特性曲線（ＭＷＫＡ）と最大残留電圧が印加されているときの磁力−変位特性曲線（ＭＷＫＲ）との間にあるように適合している。
2009511833.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車の補助加熱ユニットに燃料を供給するための燃料弁（１０）であって、磁気コイル（１２）、磁気アーマチュア（１４）及びばね（１６）を有し、前記ばねは、前記磁気コイルへの吸引電圧の印加により生ずる磁力が前記磁気アーマチュアを作動させることにより押し縮められることが可能であると共に前記磁気コイルに最大残留電圧が印加されているときには磁力に打ち勝って伸張状態にある、燃料弁において、
ばね力−変位特性曲線（ＦＷＫ）が、関連する全ての変位量において、吸引電圧が印加されているときの磁力−変位特性曲線（ＭＷＫＡ）と最大残留電圧が印加されているときの磁力−変位特性曲線（ＭＷＫＲ）との間にあるように適合していることを特徴とする燃料弁。
【請求項２】
前記ばね力−変位特性曲線（ＦＷＫ）は、最高許容温度において、前記吸引電圧が印加されているときの磁力−変位特性曲線（ＭＷＫＡ）と前記最大残留電圧が印加されているときの磁力−変位特性曲線（ＭＷＫＲ）との間にあることを特徴とする請求項１に記載の燃料弁。
【請求項３】
前記ばね力−変位特性曲線（ＦＷＫ）の前記適合は、異なる巻回領域において異なるばね定数を有するばねによって実現されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の燃料弁。
【請求項４】
前記ばね力−変位特性曲線（ＦＷＫ）の前記適合は、異なる巻回領域において異なる巻回ピッチを有するばねによって実現されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の燃料弁。
【請求項５】
前記ばね力−変位特性曲線（ＦＷＫ）の前記適合は、異なる巻回領域において異なる材料太さを有するばねによって実現されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の燃料弁。
【請求項６】
前記ばね力−変位特性曲線（ＦＷＫ）の前記適合は、異なる巻回領域において異なる材料剛性を有するばねによって実現されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の燃料弁。
【請求項７】
前記ばね力−変位特性曲線（ＦＷＫ）の前記適合は、異なる巻回領域において異なる材料で構成されるばねによって実現されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の燃料弁。
【請求項８】
前記ばね力−変位特性曲線（ＦＷＫ）の前記適合は、異なる変位領域において前記磁気アーマチュアに個別に又は共同して作用する複数のばねによって実現されていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の燃料弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車の補助加熱ユニットに燃料を供給するための燃料弁であって、磁気コイル、磁気アーマチュア及びばねを有し、前記ばねは、前記磁気コイルへの吸引電圧の印加により生ずる磁力が前記磁気アーマチュアを作動させることにより押し縮められることが可能であると共に前記磁気コイルに最大残留電圧が印加されているときには磁力に打ち勝って伸張状態にある、燃料弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
前述のタイプの燃料弁は、特に噴霧式バーナを有する固定ヒータに燃料を供給するために用いられる。具体的には、前記燃料弁は、磁気コイルへの電流の供給により弁が開放され、次いでコイル電流の遮断によりばね力で弁が閉鎖されることで、燃料供給装置において常に所定の条件が得られるように作用する。
【０００３】
しかしながら、前述のタイプの燃料弁には、確実な作動ということに関して問題がある。高温においては、磁気コイルの電気抵抗が増大するので、所定の電圧でコイルに流れる電流は減少し、結果として磁力が減少する。このことは、磁気コイルに電圧が印加されても、弁の閉鎖状態を保とうとするばね力に打ち勝つことができない、という結果をもたらし得る。その結果、弁を開放することができない。また逆に弁が再閉鎖されるべきときに、更なる問題が生じ得る。一般的なシステムにおいて、電磁弁を作動させる制御ユニットの制御出力に例えば０．４Ｖの残留電圧があることはごく普通であるが、その残留電圧は例えば５ｍＡ程度の電流を発生させ得る。そのため、弁の閉鎖プロセスを起こす磁力がゼロまで落ちることがなく、前述のコイル電流に応じた磁力が残留する。したがって、ばね力が前記残留磁力に打ち勝つには十分でないことも起り得る。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、上述の従来技術における問題を克服することであり、特に、あらゆる環境で確実に作動する燃料弁を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記目的は、独立請求項の特徴によって達成される。
【０００６】
本発明の有利な実施形態は、従属請求項において特定される。
【０００７】
本発明は、ばね力−変位特性曲線が、関連する全ての変位量において、吸引電圧が印加されているときの磁力−変位特性曲線と最大残留電圧が印加されているときの磁力−変位特性曲線との間にあるように適合している、一般的な燃料弁についてのものである。これにより、関連する全ての環境下において、燃料弁を確実に開閉できることが保証される。
【０００８】
これに関連して、前記ばね力−変位特性曲線は、最高許容温度において、前記吸引電圧が印加されているときの磁力−変位特性曲線と前記最大残留電圧が印加されているときの磁力−変位特性曲線との間にあることが同様に提供され得る。燃料弁の開放に関する問題は、特に高温において発生するので、ばね力−変位特性曲線の前記適合は、発生する最高許容温度を考慮する必要がある。
【０００９】
ばね力−変位特性曲線の適合は、種々の方法によって実現できるが、その一部を例示する。
【００１０】
ばね力−変位特性曲線の適合は、異なる巻回領域において異なるばね定数を有するばねによって実現されることが提供され得る。
【００１１】
ばね力−変位特性曲線の適合は、異なる巻回領域において異なる巻回ピッチを有するばねによって実現されることも提供され得る。
【００１２】
同様に本発明の好適な実施形態によれば、ばね力−変位特性曲線の適合は、異なる巻回領域において異なる材料太さを有するばねによって実現されることが提供され得る。
【００１３】
ばね力−変位特性曲線の適合は、異なる巻回領域において異なる材料剛性を有するばねによって実現されることも可能である。
【００１４】
ばね力−変位特性曲線の適合は、異なる巻回領域において異なる材料で構成されるばねによって実現されることも提供され得る。
【００１５】
ばね力−変位特性曲線の適合は、異なる変位領域において前記磁気アーマチュアに個別に又は共同して作用する複数のばねによって実現されることも可能である。
【００１６】
本発明は、燃料弁の開閉に関する問題が、全ての起り得る温度において、ばね力−変位特性曲線を磁力−変位特性曲線に適合させることによって克服できるという知見に基づく。本発明は、本明細書においては「無電流状態において閉鎖」される燃料弁に関連して説明される。したがって、弁の開放は、磁気コイルに電流が供給されることによって起こり、弁の閉鎖は、電流の流れが遮断又は減少されることによって起こる。しかしながら、本発明はこれに限定されない。「無電流状態において開放」される弁も、種々の応用と共に使用される。本発明は、これに関連しても好適に使用され得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明について、好ましい実施形態に基づき添付の図面を参照して例示として詳細に説明する。
【００１８】
図１は、本発明が適用された燃料弁の断面図を示す。図示された燃料弁１０はハウジング２０を有し、ハウジング２０の内部には磁気コイル１２、磁気アーマチュア１４及びばね１６が配置されている。更に、ハウジング２０には、燃料供給管１８が配置されている。磁気コイル１２には、電圧印加部２２、２４、２６により電圧が印加可能である。燃料弁１０は燃料出口２８を有し、燃料が燃料出口２８を介して燃料消費部へ送られる。燃料出口２８は、細い燃料ライン３０によって弁座３２に接続されている。前記弁座は、磁気アーマチュア１４に接続されているエラストマーシール３４によって封止可能である。燃料は、燃料供給管１８から燃料ライン３６を経由して横孔３８に流れる。燃料ライン３６は、直径が段階的に変化していて、磁気アーマチュア１４の領域においてばね１６によって囲まれている。横孔３８を介して、供給された燃料は、エラストマーシール３４によって封止される弁座３２の領域に入ることができる。
【００１９】
図示された燃料弁は、以下のように動作する。図示の状態では、ばね１６が、磁気アーマチュア１４をエラストマーシール３４と共に、弁座３２に対して押し付けている。それにより、燃料弁１０は閉鎖されている。この状態は、弁を通る燃料質量流の圧力による力（ＦＰ）及び弁の中のアーマチュアの動きにより生じる摩擦力（ＦＲ）を磁力（Ｆｍａｇｎ）から引いた差をばね力（ＦＦ）が上回れば実現される：Ｆｍａｇｎ＝ＦＦ＋ＦＰ＋ＦＲ。この燃料弁が閉鎖された状態は、特に、磁気コイル１２が無電流状態であるとき又はわずかな電流だけが磁気コイル１２を流れているときに実現される。燃料弁１０を開放するためには、磁力Ｆｍａｇｎが増大するように、磁気コイル１２を流れる電流が増やされる。前述の力の式において磁力Ｆｍａｇｎが対抗力を上回ると、エラストマーシール３４が弁座３２から浮いて、横孔３８から出た燃料がライン３０を経由して燃料出口２８に流れることが可能となる。燃料弁１０が再閉鎖されるときは、磁気コイル１２を流れる電流が例えば零又は低い値まで減らされる。その結果、ばね力が磁気アーマチュアをエラストマーシール３４と共に弁座３２に対して封止の目的のために再び押し付けることが可能となる。
【００２０】
図２は、本発明を説明するための力−変位図である。種々の曲線及び領域が、一つの力−変位図に表されている。斜線が施された領域は、図１に関連して示された燃料弁１０に使用される従来のばねの力−変位プロファイルを示す。この力−変位プロファイルは、直線状であり、斜線が施された領域に分散している。曲線ＭＷＫＡは、吸引電圧が印加されているときの磁力−変位特性曲線の典型的なプロファイルを示す。曲線ＭＷＫＲは、残留電圧が印加されているときの典型的な磁力−変位特性曲線を示す。残留電圧は、燃料弁の再閉鎖の際にも磁気コイルに印加されていることがある。この図の重要な領域は、変位量が小さい部分と、変位量が中程度である非重要領域の反対側の、変位量が大きい部分と、である。例えば変位量が０．３ｍｍで燃料弁が閉鎖されていると仮定すると、斜線が施された領域、即ち従来のばねに生じ得る力が、部分的に曲線ＭＷＫＡの上にあることが分かる。これは、ばね力に対抗して磁気アーマチュアを動かすためには磁力が十分でないであろうことを意味する。更に、燃料弁が完全に開放している状態に対応する、変位量が零である領域に注目すると、曲線ＭＷＫＲに対応する残留電圧が印加されているとき、従来のばねに対応する斜線が施された領域の一部が、曲線ＭＷＫＲよりも下にあることが分かる。結果として、曲線ＭＷＫＲに対応する残留磁力に打ち勝つためにはばね力が十分でないことがあり得る。
【００２１】
本発明により、燃料弁が閉鎖されているとき及び燃料弁が開放されているとき双方の問題が克服される。本発明による燃料弁では、ばね力−変位特性曲線は、例えば曲線ＦＷＫのようになっている。前記曲線は全ての変位量において曲線ＭＷＫＡと曲線ＭＷＫＲとの間にあるので、燃料弁が完全に閉鎖された状態の変位量（０．３ｍｍ）及び電磁弁が完全に開放された状態の変位量（０）において、前述したような不具合はもはや起り得ない。
【００２２】
前述の説明、図面及び特許請求の範囲に開示された本発明の特徴は、個別でもそれらの任意の所望の組み合わせにおいても、本発明を実現するために必要なものであり得る。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明が使用される燃料弁の断面図である。
【図２】本発明を説明する力−変位図である。
【符号の説明】
【００２４】
１０…燃料弁、１２…磁気コイル、１４…磁気アーマチュア、１６…ばね、１８…燃料供給管、２０…ハウジング、２２…電圧印加部、２４…電圧印加部、２６…電圧印加部、２８…燃料出口、３０…燃料ライン、３２…弁座、３４…エラストマーシール、３８…横孔
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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