(57)【要約】【課題】  本発明の目的は、可動鉄心の耐摩耗性を向上し、信頼性の高い燃料噴射弁を提供することにある。【解決手段】  弁体を駆動する電磁駆動部に、固定鉄心２５と、弁体と連結されて固定鉄心２５との間に作用する磁気吸引力によって弁体を開閉弁方向に駆動する可動鉄心２７ａと、通電されることにより固定鉄心２５と可動鉄心２７ａとの間に構成される磁路に磁束を発生させる電磁コイル２９とを備えた燃料噴射弁において、可動鉄心２７ａの固定鉄心２５と対向する側の外周部に、非磁性或いは可動鉄心２７ａよりも弱磁性であり、かつ可動鉄心２７ａよりも高硬度に構成された環状部６０が設けられ、この環状部６０は、可動鉄心２７ａを囲繞するハウジング部材の内周面と対向すると共に、開弁時に固定鉄心２５と当接するように構成される。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
協働して燃料通路を開閉する弁座及び弁体と、前記弁体を駆動する電磁駆動部とを有し、前記電磁駆動部に、固定鉄心と、前記弁体と連結されて前記固定鉄心との間に作用する磁気吸引力によって前記弁体を開閉弁方向に駆動する可動鉄心と、通電されることにより前記固定鉄心と前記可動鉄心との間に構成される磁路に磁束を発生させる電磁コイルとを備えた燃料噴射弁において、
前記可動鉄心の前記固定鉄心と対向する側の外周部に、非磁性或いは前記可動鉄心よりも弱磁性であり、かつ前記可動鉄心よりも高硬度に構成された環状部が設けられ、
前記環状部は、前記可動鉄心を囲繞するハウジング部材の内周面と対向すると共に、開弁時に前記固定鉄心と当接するように構成された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、
前記可動鉄心の飽和磁束密度は前記固定鉄心の飽和磁束密度よりも高いことを特徴とする燃料噴射弁。
【請求項３】
請求項２に記載の燃料噴射弁において、
前記ハウジング部材の前記可動鉄心を囲繞する部分は、非磁性或いは前記ハウジング部材の他の部分よりも弱磁性であり、前記ハウジング部の前記非磁性或いは弱磁性部分の内周面で、前記環状部の外周面を開閉弁方向に案内するように構成されたことを特徴とする燃料噴射弁。
【請求項４】
請求項３に記載の燃料噴射弁において、
前記環状部の硬度は前記固定鉄心及び前記ハウジング部の前記非磁性或いは弱磁性部分の硬度以上であ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、燃料を噴射する燃料噴射弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
本技術分野の背景技術として、特開２００４−２８５９２３号公報（特許文献１）に記載された燃料噴射弁が知られている。特許文献１に記載された燃料噴射弁は、固定コア（固定鉄心）及び可動コア（可動鉄心）に面倒なメッキ層等の耐摩耗処理を施さずに、両コアに高い耐摩耗性と応答性を付与することを目的としている。この目的のために、固定コアをフェライト系の高硬度磁性材製とする一方、可動コアには、コイルの励磁時に、固定コアに直接当接して両コア間にエアギャップを保持する非磁性又は可動コアよりも弱磁性のストッパ要素を、圧入によって固定している（要約参照）。具体的には、可動コアの固定コアの吸引面と対向する吸引面に嵌合凹部が形成され、この嵌合凹部に弁ばねを囲繞するカラー状のストッパ要素が圧入されている（段落００３３参照）。この嵌合凹部は弁ばねが挿入される凹部によって構成される可動コアの内周面側に形成されている（図２参照）。
【０００３】
また、特許文献１の燃料噴射弁では、弁組立体は、弁座と協働して弁孔を開閉する半球状の弁部及びこの弁部を支持する弁杆部からなる弁体と、弁杆部に連結される可動コアとを備えており、弁杆部にはその外周に半径方向に突出してガイド孔の内周面に摺動する一対のジャーナル部が形成されている。また、可動コアは磁性円筒体と非磁性円筒体とに跨ってこれらの円筒体に挿入されている（段落００２３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２８５９２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の燃料噴射弁では、弁杆部に形成された一対のジャーナル部が弁体と可動コアとからなる弁組立体をガイド孔の内周面に対して二点で支持する構成である。このため、可動コアの外周面は、可動コアが挿入される磁性円筒体及び非磁性円筒体と接触しない状態で、支持されているものと考えられる。
【０００６】
弁組立体（可動子）は、軸方向（摺動方向）において、離れた二点で支持する必要があるが、そのうちの一点を可動コアの外周面に設ける場合がある。このような構成にあっては、特許文献１の燃料噴射弁のようにストッパ要素が可動コアの内周面側に配置された場合、ストッパ要素は可動コアの外周面を支持する支持面に対する摺動部として機能することはない。このため、可動コアの内周面側に配置されたストッパ要素は、可動コア外周面の耐摩耗性を向上することはできない。
【０００７】
また、可動コアの外周面をその支持面に摺動させる構成にあっては、可動コアの内周面側と外周面側とを連通する連通孔を形成して、圧送される燃料を可動コアの内周面側から外周面側に供給して潤滑剤として利用する場合がある。しかし、このような構成では、可動コアに構成される磁路が狭くなって磁束量が制限されるため、磁気特性が低下する課題がある。
【０００８】
また、弁組立体（可動子）は、その支持面に対して摺動するため、支持面とこの支持面によって支持される弁組立体（可動子）側の被支持部との間には隙間が存在する。このため、弁組立体（可動子）の軸心が支持面に対して傾き、可動コアは固定コアの吸引面と対向する吸引面が固定コアの吸引面に対して全周で均等に当接することができず、片当たりすることがある。この場合、固定コアの吸引面に片当たりする可動コアの部分は、吸引面側の外周部である。この場合も、可動コアの内周面側に配置されたストッパ要素は固定コアの吸引面に対する当接部として機能することはない。このため、可動コアの内周面側に配置されたストッパ要素は、可動コア外周部の耐摩耗性を向上することはできない。
【０００９】
ただし、ストッパ要素における可動コアの吸引面からの突出し量を大きくすることにより、可動コアの外周部が固定コアの吸引面に当接する前に、可動コアの内周面側に配置されたストッパ要素を固定コアの吸引面に当接させることができる。しかし、この場合は、可動コアの吸引面と固定コアの吸引面との間の磁気ギャップが大きくなり、磁気特性が低下する課題がある。
【００１０】
なお、以下の説明では、固定コアを固定鉄心と呼び、可動コアを可動鉄心と呼んで説明する。
【００１１】
本発明の目的は、可動鉄心の耐摩耗性を向上し、信頼性の高い燃料噴射弁を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明の燃料噴射弁は、可動鉄心における固定鉄心の吸引面と対向する吸引面の外周部に、可動鉄心よりも硬度が高く、非磁性又は可動鉄心よりも弱磁性の環状部を設ける。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、可動鉄心の傾いた場合でも、可動鉄心の磁性部が固定鉄心に直接当接して固定鉄心から直接荷重を受けるのを防ぐことができ、可動鉄心の耐摩耗性を向上することができる。
【００１４】
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係る燃料噴射弁の一実施例について、弁軸心（中心軸線）に沿う縦断面を示す縦断面図である。
【図２】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３】図２に示すノズルプレート２１ｎをＩＣ矢視方向から見たＩＣ矢視図である。
【図４】図１に示す燃料噴射弁１の駆動部９の第１実施例であり、駆動部９を拡大して示す断面図である。
【図５】図１に示す可動鉄心２７ａの斜視図である。
【図６】図１に示す燃料噴射弁１に適用可能な駆動部９の第２実施例であり、駆動部９を拡大して示す断面図である。
【図７】図１に示す燃料噴射弁１に適用可能な駆動部９の第３実施例であり、駆動部９を拡大して示す断面図である。
【図８】第１実施例の駆動部９について、可動子２７の軸心１ａ’が中心軸線１ａに対して傾斜した状態を示す拡大断面図である。
【図９】可動鉄心２７ａの固定鉄心２５と対向する面積Ｓと磁束量との関係を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明に係る実施例について、図１乃至図９を用いて説明する。
【実施例１】
【００１７】
本発明の第１実施例に係る燃料噴射弁について、図１〜図５、図８及び図９を用いて説明する。
【００１８】
まず、図１乃至図３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、弁軸心（中心軸線）に沿う縦断面を示す縦断面図である。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。図３は、図２に示すノズルプレート２１ｎをIII矢視方向から見たIII矢視図である。なお、中心軸線１ａは、後述する弁体１７が一体に設けられた可動子２７の軸心（弁軸心）に一致し、後述する筒状体５の中心軸線に一致している。
【００１９】
燃料噴射弁１には、金属材製の筒状体５によって、その内側に燃料流路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５ａの径が他端側５ｂの径に対して大きくなっている。図１においては、一端側に形成された大径部５ａが、他端側に形成された小径部５ｂの上側になるように描いてある。
【００２０】
図１において、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）と呼ぶことにする。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を基準とするもので、燃料噴射弁１の内燃機関への搭載時における上下方向とは関係がない。
【００２１】
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。燃料フィルタ１３は、筒状の芯金１３ａと、樹脂材料製のフレーム１３ｂと、メッシュ状のフィルタ本体１３ｃとで構成されている。フレーム１３ｂの樹脂材料は、例えば、ナイロン、フッ素樹脂等であり、芯金１３ａと一体に成形されている。フィルタ本体１３ｃはフレーム１３ｂに取り付けられ、芯金１３ａが筒状体５の大径部５ａの内側に圧入されることにより、筒状体５の基端部に固定されている。
【００２２】
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。
【００２３】
筒状体５の先端部には、弁体１７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には、中心軸線１ａに沿う方向に貫通する貫通孔１５ａが形成されている。貫通孔１５ａの途中には下流側に向かって縮径する円錐面が形成され、貫通孔１５ａはこの円錐面によって段付き状に形成されている。そして円錐面上には弁座１５ｂが構成され、弁体１７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全体を弁座面と呼ぶ場合もある。
【００２４】
貫通孔１５ａにおける、円錐面から上側の内周面は、弁体１７を収容する弁体収容孔を構成する。弁体収容孔を構成する貫通孔１５ａの内周面に、弁体１７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１７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１５ａの下端部は弁座部材１５の先端面１５ｔに開口し、この開口は燃料導入孔１５ｅを構成する。
【００２５】
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。
【００２６】
図２に示すように、弁座部材１５の先端側の端面（以下、先端面と言う）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に対して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１１０−１〜１１０−１０（図３参照）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。
【００２７】
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。燃料室２１ａの半径ｒ２１ａは燃料導入孔１５ｅの半径ｒ１５ｅよりも大きい。
【００２８】
突状部２１ｎａには複数の燃料噴射孔１１０−１〜１１０−１０が形成されている。燃料噴射孔１１０−１〜１１０−１０は、その入口開口が半径ｒ１５ｅよりも径方向外側に形成されており、出口開口は入口開口よりもさらに径方向外側に形成されている。このため、図２に示すように、燃料噴射孔１１０−３，１１０−８の中心軸線１１０−３ａ，１１０−８ａは燃料噴射弁１の中心軸線１ａに対して傾斜している。燃料噴射孔１１０−１，１１０−２，１１０−４〜１１０−７，１１０−９，１１０−１０の中心軸線も、燃料噴射弁１の中心軸線１ａに対して傾斜している。ただし、各中心軸線の傾斜方向及び傾斜角は、燃料を後述する方向に噴射するため、各燃料噴射孔毎に異なる。
【００２９】
本実施例では、図３の平面上において、燃料噴射孔１１０−１〜１１０−５から噴射される燃料は矢印Ａで示す方向に噴射されるように、また燃料噴射孔１１０−６〜１１０−１０から噴射される燃料は矢印Ｂで示す方向に噴射されるように、各燃料噴射孔１１０−１〜１１０−１０の中心軸線の傾き角が設定されている。これにより、本実施例では、燃料が二方向に分かれて噴射される二方向噴霧を形成する。燃料噴霧の形態については、二方向噴霧に限定されるものではなく、さらに多方向に噴霧を形成してもよく、或いは一方向のみに噴霧を形成するものであってもよい。なお、以下、燃料噴射孔１１０−１〜１１０−１０を区別する必要のない場合は、単に「燃料噴射孔１１０」として説明する。
【００３０】
上述したノズルプレート２１ｎによって、燃料噴霧の形態を決定する燃料噴射部２１が構成される。本実施例では、棒状の燃料を噴射する燃料噴射孔１１０−１〜１１０−１０を燃料噴射部２１に設けているが、燃料を旋回させる旋回室を燃料噴射孔１１０−１〜１１０−１０の上流側に設け、燃料噴射孔１１０−１〜１１０−１０から旋回燃料をコーン状に噴射するようにしてもよい。
【００３１】
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１７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。
【００３２】
また、本実施例では、弁体１７は、球状を成すボール弁を用いている。このため、弁体１７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１７ａが設けられ、この切欠き面１７ａによって燃料通路が構成されている。ボール弁以外で弁体１７を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。
【００３３】
筒状体５の中間部には弁体１７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２７ａとが微小ギャップδ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。
【００３４】
筒状体５の内側には可動子２７及び可動鉄心２７ａ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を囲繞するハウジングを構成している。
【００３５】
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を構成する。磁束は微小ギャップδを通過するが、微小ギャップδ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δに対応する位置に、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。また、熱処理又は冷間加工等によって非磁性部５ｃの硬度を高める高硬度化処理も実施する。或いは、磁性を有する筒状体５に非磁性の筒状体５ｃを接続してもよい。この場合、非磁性の筒状体５ｃは筒状体５よりも高硬度の材料であることが好ましい。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。
【００３６】
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。電磁コイル２９、ボビン３１及びターミナル４３等によってコイル装置７０が構成される。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。
【００３７】
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。
【００３８】
可動子２７は、基端側に大径部２７ａが形成されており、この大径部２７ａが固定鉄心２５と対向する可動鉄心２７ａを構成する。可動子２７の可動鉄心２７ａに対して先端側には小径部２７ｂが形成されており、この小径部２７ｂの先端に弁体１７が溶接により固定されている。この小径部２７ｂは可動鉄心２７ａと弁体１７とを接続する接続部２７ｂを構成する。本実施例では、可動鉄心２７ａと接続部２７ｂとを一体（同一材料からなる一部材）に形成しているが、二つの部材を接合して構成してもよい。本実施例では、弁体１７を可動子２７と別の構成要素としているが、弁体１７を可動子２７の一部に含めてもよい。
【００３９】
上述したように本実施例では、可動鉄心２７ａは、弁体１７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２７を開閉弁方向に駆動する部材である。
【００４０】
また、可動鉄心２７ａの外周面が筒状体５の内周面に接触することにより、可動子２７は中心軸線１ａに沿う方向（開閉弁方向）における移動を案内される。この場合、上述した非磁性部５ｃは非磁性化処理によりその硬度を高めるとよい。或いは、筒状体５の他の部分よりも硬度の高い非磁性部材（筒状体）を使用して非磁性部５ｃを構成するとよい。そして、この非磁性部５ｃで可動鉄心２７ａの外周部を案内する案内面（支持面）を構成するとよい。これにより、可動鉄心２７ａの外周部が摺動する筒状体５側の摺動面の耐摩耗性を高めることができる。
【００４１】
可動鉄心２７ａには、固定鉄心２５と対向する端面に開口する凹部２７ｃが中心軸線１ａ方向に形成されている。凹部２７ｃの底面にはスプリング（コイルばね）３９のばね座となる環状面２７ｅが形成されている。環状面２７ｅの内周側には中心軸線１ａに沿って小径部（接続部）２７ｂの先端側端部まで貫通する貫通孔２７ｆが形成されている。また、小径部２７ｂには側面に開口部２７ｄが形成されている。小径部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。貫通孔２７ｆが凹部２７ｃの底面に開口し、開口部２７ｄが小径部２７ｂの外周面に開口することにより、可動子２７の内部に、可動子２７の基端部側と可動子２７の側面部に形成された背圧室３７とを連通する燃料流路３が構成される。
【００４２】
固定鉄心２５の貫通孔２５ａと可動鉄心２７ａの凹部２７ｃとに跨って、コイルばね３９が圧縮状態で配設されている。コイルばね３９は、可動子２７を、弁体１７が弁座１５ｂに当接する方向（閉弁方向）に付勢する付勢部材として機能している。
【００４３】
固定鉄心２５の貫通孔２５ａの内側にはアジャスタ（調整子）３５が配設されており、コイルばね３９の基端側端部はアジャスタ３５の先端側端面に当接している。中心軸線１ａに沿う方向におけるアジャスタ３５の貫通孔２５ａ内での位置を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１７）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。
【００４４】
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、可動鉄心２７ａの外周面と筒状体５を介して対向しており、この対向部分における閉磁路の磁気抵抗を小さくしている。
【００４５】
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２４により全周に亘って接合されている。ヨーク３３は、その先端側端部が弁座部材１５の基端側端部に対して先端側に位置している。このため、ヨーク３３と弁座部材１５とが中心軸線１ａに沿う方向において重複する範囲に設けられており、筒状体５の先端部を補強している。なお、弁座部材１５のレーザ溶接部１９はヨーク３３の先端側端部よりもさらに先端側に位置しており、弁座部材１５とヨーク３３との組み付け順序に制約が生じないようにしている。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
燃料噴射弁１の中間部から基端側端部の近傍までを、樹脂カバー４７がモールドされて被覆している。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は電磁コイル２９とターミナル４３とを接続する配線部材を被覆し、樹脂カバー４７によりコネクタ４１が一体的に形成されている。
【００４９】
次に、燃料噴射弁１の動作について説明する。
【００５０】
電磁コイル２９が非通電状態にあり電磁コイル２９に駆動電流が流れていない場合、可動子２７はコイルばね３９により閉弁方向に付勢され、弁体１７が弁座１５ｂに当接（着座）した状態にある。この場合、固定鉄心２５の先端側端面と可動鉄心２７ａの基端側端面との間には、ギャップδが存在する。なお、本実施例では、このギャップδは可動子２７（すなわち弁体１７）のストロークに等しい。
【００５１】
電磁コイル２９が通電状態に切り替わり電磁コイル２９に駆動電流が流れると、可動鉄心２７ａと固定鉄心２５とヨーク３３とによって構成される閉磁路に磁束が発生する。この磁束により、ギャップδを挟んで対向する固定鉄心２５と可動鉄心２７ａとの間に磁気吸引力が発生する。この磁気吸引力が、コイルばね３９による付勢力や、可動子２７に対して閉弁方向に作用する燃料圧力などの合力に打ち勝つと、可動子が開弁方向に移動し始める。可動子２７が開弁方向にギャップδに等しい距離δだけ移動して固定鉄心２５に当接すると、可動鉄心２７ａは開弁方向への移動を止められ、開弁して静止した状態に至る。
【００５２】
可動子２７が開弁方向に移動して弁体１７が弁座１５ｂから離れると、弁体１７と弁座１５ｂとの間に隙間（燃料流路）が形成され、燃料導入孔１５ｅを通じて燃料室２１ａに燃料が流れる。燃料導入孔１５ｅから燃料室２１ａに供給された燃料は、燃料室２１ａの中央部から径方向外側に向かって流れ、燃料噴射孔１１０の入口開口から燃料噴射孔１１０の内部に流入し、出口開口より燃料噴射弁１の外部に噴射される。
【００５３】
電磁コイル２９の通電を打ち切ると、磁気吸引力が減少し、やがて消失する。この段階で、磁気吸引力がコイルばね３９の付勢力よりも小さくなると、可動子２７が閉弁方向へ移動を開始する。弁体１７が弁座１５ｂに当接すると、弁体１７は弁部７を閉弁して静止した状態に至る。
【００５４】
可動子２７が開弁方向に移動して弁体１７が弁座１５ｂから離れ始める時点から、可動子２７が閉弁方向へ移動して弁体１７が再び弁座１５ｂに当接する時点までを開弁時（開弁状態）と呼び、弁体１７が弁座１５ｂに当接して閉弁している間を閉弁時（閉弁状態）と呼ぶ。
【００５５】
なお、可動鉄心２７ａと固定鉄心２５との間に作用するスクイズ力を低減するために、可動鉄心２７ａの固定鉄心２５と対向する端面に突起を設ける場合がある。このような場合は、弁体１７の移動距離（ストローク）はギャップδから突起高さを差し引いた大きさになる。また、可動鉄心２７ａと固定鉄心２５とが接触する前に、可動子２７の開弁方向への移動を制限するストッパを設ける場合もある。
【００５６】
次に、図４、図５、図８及び図９を参照して、駆動部９の構成を詳細に説明する。
【００５７】
図４は、図１に示す燃料噴射弁１の駆動部９を拡大して示す断面図である。なお、図４では中心軸線１ａから右側だけを示しているが、左側の部分は中心軸線１ａを対象軸として右側の部分が対称に構成されている。
【００５８】
筒状体５には、上述したように、非磁性部５ｃが設けられている。非磁性部５ｃは固定鉄心２５の吸引面２５ｂと可動鉄心２７ａの吸引面２７ｈとがギャップｇを挟んで対向する部分の周囲を囲むように設けられている。すなわち、非磁性部５ｃは、その内周面が固定鉄心２５の吸引面２５ｂ側の外周面と可動鉄心２７ａの吸引面２７ｈ側の外周面とに対向するように、設けられている。
【００５９】
可動鉄心２７ａの吸引面２７ｈ側の外周面には、ブッシュ６０が設けられている。ブッシュ６０は非磁性或いは可動鉄心２７ａよりも弱磁性の材料からなる環状部材である。また、ブッシュ６０が弱磁性を有する場合においては、ブッシュ６０は固定鉄心２５よりも弱磁性の材料で構成される。
【００６０】
ブッシュ６０の外周面は非磁性部５ｃの内周面と対向している。ブッシュ６０を設けるために、可動鉄心２７ａの吸引面２７ｈ側の外周面には、段差面２７ａｄと、段差面２７ａｄによって可動鉄心２７ａの外周面から低く窪んだ位置で可動鉄心２７ａを周回する周面２７ａｃとが形成されている。段差面２７ａｄと周面２７ａｃとで形成される凹状部にブッシュ６０が嵌められている。本実施例では、ブッシュ６０は可動鉄心２７ａに圧入して固定している。
【００６１】
ブッシュ６０の中心軸線１ａに沿う方向の長さ寸法ｌ６０は、可動鉄心２７ａの中心軸線１ａに沿う方向の長さ寸法よりも短く、ブッシュ６０の外周面の全範囲が非磁性部５ｃの内周面と対向する長さに設定されている。本実施例では、ヨーク３３は、ボビン３１の下端位置で、大径部３３ａから小径部３３ｂに遷移し、ヨーク３３の内周面が磁性を有する筒状体５の外周面に接触している。可動鉄心２７ａの外周面は、ヨーク３３の内周面が磁性を有する筒状体５の外周面に接触する位置で、筒状体５を介してヨーク３３の内周面と対向している。これにより、ヨーク３３と可動鉄心２７ａとの間に磁路が形成される。このため、非磁性部５ｃの下端は可動鉄心２７ａの下端よりも上側に位置している。また、非磁性部５ｃの下端はボビン３１の下端よりもさらに上側に位置している。
【００６２】
吸引面２７ｈの幅（厚さ）寸法Ｗ２７は磁路の断面積を大きくするため、大きくする必要がある。そのため、ブッシュ６０の幅寸法Ｗ６０は可動鉄心２７ａの吸引面２７ｈの幅寸法Ｗ２７よりも小さい。ブッシュ６０の幅寸法Ｗ６０を小さくしても、可動鉄心２７ａの吸引面２７ｈの幅寸法Ｗ２７は減少する。このため、可動鉄心２７ａは、その飽和磁束密度Ｂ２７が固定鉄心２５の飽和磁束密度Ｂ２５よりも大きくなるように、材料を選定する。
【００６３】
図９は、可動鉄心１７ａの固定鉄心２５と対向する面積Ｓと磁束量との関係を説明する図である。可動鉄心２７ａの飽和磁束密度がＢ２（Ｂ２＞Ｂ１）の場合には、対向面積がＳ１の値で開弁吸引力に必要な磁束量が得られる。なお、Ｂ１は固定子鉄心２５の飽和磁束密度である。これに対して、可動鉄心２７ａの飽和磁束密度がＢ１の場合には、対向面積がＳ１の値では開弁吸引力に必要な磁束量が得られなくなる。可動鉄心２７ａの吸引面２７ｈはブッシュ６０を設けることにより、固定子鉄心２５の吸引面２５ｂよりも狭くなる。そこで、可動鉄心２７ａの材料を選定することにより、可動鉄心２７ａの飽和磁束密度が固定子鉄心２５の飽和磁束密度Ｂ１よりも大きくなるようにする。
【００６４】
また、ブッシュ６０は、その硬度が可動鉄心２７ａの硬度よりも高い高硬度材料で作られる。また、非磁性部５ｃ及び固定鉄心２５もブッシュ６０と同程度の硬度を有する高硬度材料で製作される。従って、ブッシュ６０、非磁性部５ｃ及び固定鉄心２５は同じ材料で構成してもよい。或いは、固定鉄心２５は磁気特性についての制約があるため、ブッシュ６０及び非磁性部５ｃよりも高度の低い材料で製作し、可動鉄心２７ａが当接する吸引面２５ｂに保護膜を形成するようにしてもよい。
【００６５】
図５は、可動鉄心２７ａの斜視図である。本実施例では、ブッシュ６０の吸引面２７ｈ側の側面は、吸引面２７ｈと同じ高さに形成されて、吸引面２７ｈと同一平面上に構成されている。また、ブッシュ６０の外周面は、可動鉄心２７ａの外周面２７ａａ（図５参照）と同じ半径（直径）に形成されて、外周面２７ａａと同一の円筒面上に構成される。このため、開弁時には、可動鉄心２７ａの吸引面２７ｈは固定鉄心２５の吸引面２５ｂと当接する。また、可動子２７が開閉弁方向（中心軸線１ａに沿う方向）に駆動されるとき、可動鉄心２７ａの外周面２７ａａは筒状体５の内周面に摺接する。
【００６６】
しかし、ブッシュ６０の吸引面２７ｈ側の側面が固定鉄心２５の吸引面２５ｂと当接することにより、吸引面２５ｂと当接するときの荷重をブッシュ６０で負担することができ、吸引面２７ｈの摩耗を防止或いは抑制することができる。また、ブッシュ６０の外周面が非磁性部５ｃの内周面に摺動することにより、摺動時に可動鉄心２７ａに作用する荷重をブッシュ６０で負担することができ、可動鉄心２７ａの外周面２７ａａの摩耗を防止或いは抑制することができる。
【００６７】
また、可動鉄心２７ａの外周面は、上側（吸引面２７ｈ側）外周面２７ａａと下側（反吸引面２７ｈ側）外周面２７ａｂとで構成されている。外周面２７ａａの半径（直径）はブッシュ６０の半径（直径）と同じであり、外周面２７ａａとブッシュ６０の外周面とで一つの円筒面を構成する。外周面２７ａｂの半径（直径）は外周面２７ａａの半径（直径）よりも僅かに小さくなっている。すなわち、外周面２７ａａと外周面２７ａｂとは段付の外周面を形成する。これにより、外周面２７ａａと筒状部５ｃの内周面との間の隙間に対して、外周面２７ａｂと筒状部５ｃの内周面との間の隙間を大きくすることができ、可動鉄心２７ａの外周面と筒状部５ｃの内周面との間に作用する燃料から受ける粘性抵抗を小さくすることができる。
【００６８】
可動鉄心２７ａの外周面２７ａａの摩耗を防止するために、ブッシュ６０の外周面の半径（直径）を外周面２７ａａの半径（直径）よりも僅かに大きくして、ブッシュ６０の外周面が外周面２７ａａよりも径方向外側に僅かに突出するようにしてもよい。ブッシュ６０の外周面の半径（直径）に対して外周面２７ａａの半径（直径）を小さくし過ぎると、
外周面２７ａａと筒状体５の内周面との間の隙間が大きくなり、磁路における磁気抵抗が増加するので好ましくない。
【００６９】
図８は、可動子２７の軸心１ａ’が中心軸線１ａに対して傾斜した状態を示す拡大断面図である。可動子２７の軸心１ａ’が中心軸線１ａに対して傾くと、可動鉄心２７ａの吸引面２７ｈが固定鉄心２５の吸引面２５ｂに対して全周で均等に当接することができず、片当たりする。本実施例では、ブッシュ６０が可動鉄心２７ａの外周部に設けられていることにより、図８に示すように、ブッシュ６０が固定鉄心２５の吸引面２５ｂに当接する。このため、可動子２７の軸心１ａ’が中心軸線１ａに対して傾斜した状態で可動子２７が固定鉄心２５の吸引面２５ｂに当接する場合も、可動鉄心２７ａの吸引面２７ｈの摩耗を防止することができる。
【００７０】
さらに、本実施例では、ブッシュ６０が可動鉄心２７ａの吸引面２７ｈ側の外周部に設けられていることにより、非磁性部５ｃ側への漏れ磁束を低減する効果が期待できる。非磁性部５ｃを設けていても、非磁性部５ｃを通る磁束（漏れ磁束）を無くすことができない場合もある。ブッシュ６０が設けられていることで、磁束が可動鉄心２７ａの吸引面２７ｈの中央部に寄せられ、非磁性部５ｃを通る漏れ磁束を低減できる。特に、非磁性部５ｃを上述した薄肉部で構成する場合には、大きな効果が期待できる。
【００７１】
また、本実施例では、外周面２７ａｂの半径（直径）が外周面２７ａａの半径（直径）よりも小さいことにより、可動子２７が図８のように傾斜しても外周面２７ａｂが筒状体５に接触し難くなる。これにより、可動子２７が傾斜した場合に、ブッシュ６０が非磁性部５ｃに確実に接触できるようにすることができる。
【実施例２】
【００７２】
次に、本発明の第２実施例について、図６を参照して説明する。図６は、図１に示す燃料噴射弁１に適用可能な駆動部９の第２実施例であり、駆動部９を拡大して示す断面図である。燃料噴射弁１の基本的な構成は第１実施例で説明した構成をそのまま使用することができる。また、第１実施例と同じ構成については、同じ符号を用いており、以下第１実施例との差異について説明する。
【００７３】
本実施例では、ブッシュ（環状部材）６０の可動鉄心２７ａの吸引面２７ｈ側の側面が、ｈ２７の高さ寸法で吸引面２７ｈから上方に突き出すように構成されている。これにより、開弁時に、ブッシュ（環状部材）６０の吸引面２７ｈ側の側面が固定鉄心２５の吸引面２５ｂに当接し、吸引面２７ｈと吸引面２５ｂとの間に隙間が維持される。このため、燃料による吸引面２７ｈと吸引面２５ｂとの吸着現象を防止或いは抑制して、可動子２７の閉弁動作の遅れを防止或いは抑制することができる。また、本実施例によれば、消磁を早めて閉弁遅れを抑制することができる。
【００７４】
上述したブッシュ（環状部材）６０の吸引面２７ｈ側の側面が吸引面２７ｈより上方に突き出すように構成されている構成を除いては、第１実施例と同様な構成であり、第１実施例と同じ効果を得ることができる。
【実施例３】
【００７５】
次に、本発明の第３実施例について、図７を参照して説明する。図７は、図１に示す燃料噴射弁１に適用可能な駆動部９の第３実施例であり、駆動部９を拡大して示す断面図である。燃料噴射弁１の基本的な構成は第１実施例で説明した構成をそのまま使用することができる。また、第１実施例と同じ構成については、同じ符号を用いており、以下第１実施例との差異について説明する。
【００７６】
本実施例では、ブッシュ６０を設ける代わりに、第１実施例においてブッシュ６０を配置した可動鉄心２７ａの部分（磁性部）を非磁性化処理すると共に、硬度を高める処理（高硬度化処理）を行った高硬度非磁性部６０’を設けたものである。非磁性化処理は当該部分６０’を非磁性或いは可動鉄心２７ａよりも弱磁性にするための処理である。このような非磁性化処理及び高硬度化処理は熱処理によって行うことができる。或いは、高硬度化のための熱処理を行うと、磁気特性が低下して非磁性化されることになる。また、本実施例において第２実施例と同様な構成を実現するために、可動鉄心２７ａの吸引面２７ｈの外周部に突状部を形成しておき、この突状部を含めて非磁性化処理及び高硬度化処理を行ってもよい。
【００７７】
本実施例では、ブッシュ６０を構成する環状部材が不要になり、部品点数を減らすことができる。また、非磁性部５ｃと摺動する摺動部が可動鉄心２７ａで構成されるため、非磁性部５ｃと摺動する摺動部の形状における精度を高めることができる。
【００７８】
本発明に係る各実施例では、ブッシュ６０或いは高硬度非磁性部６０’により、可動鉄心２７ａの固定鉄心２５と対向する側の外周部に、非磁性或いは可動鉄心２７ａよりも弱磁性であり、かつ可動鉄心２７ａよりも高硬度に構成された環状部６０，６０’が構成されている。
【００７９】
上記各実施例では、ブッシュ６０或いは高硬度非磁性部６０’が非磁性部５ｃと摺動するようにしたので、可動鉄心２７ａは耐摩耗性については配慮する必要がなくなり、磁気特性を優先して磁気特性に優れた材料を選定して使用することができる。
【００８０】
また、ブッシュ６０或いは高硬度非磁性部６０’の硬度と固定鉄心２５の硬度と非磁性部５ｃ（ハウジング部の非磁性或いは弱磁性部分）の硬度とは同程度にすることが好ましい。このために、ブッシュ６０或いは高硬度非磁性部６０’の硬度は、可動鉄心２７ａの硬度よりも大きくし、さらに固定鉄心２５及び非磁性部５ｃ（ハウジング部の非磁性或いは弱磁性部分）の硬度以上の高さを確保するとよい。
【００８１】
上述した各実施例において、可動鉄心２７ａの材料としては、例えば、フェライト系またはマルテンサイト系の磁性材、或いはパーマロイなどを使用することができ、固定鉄心２５の材料としては、例えば、フェライト系またはマルテンサイト系の高硬度磁性材等を使用することができ、非磁性部５ｃおよびブッシュ６０の材料としては、例えば、オーステナイト系ステンレス鋼等を使用することができる。
【００８２】
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。
【符号の説明】
【００８３】
１…燃料噴射弁、５…筒状体、５ｃ…非磁性部、９…駆動部、２５…固定鉄心、２５ｂ…吸引面、２７ａ…可動鉄心、２７ｈ…吸引面、２７ａａ，外周面２７ａｂ…可動鉄心の外周面、２７ａｃ…可動鉄心の周面、２７ａｄ…可動鉄心の段差面、６０…ブッシュ、６０’…高硬度非磁性部。
【図１】
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【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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【図９】
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