(57)【要約】【課題】摺動自在に支持される摺動軸部と、摺動軸部を駆動するためのアーマチャとを備えるバルブ装置において、アーマチャを収容する収容室のエアを排出可能にすることを目的とする。【解決手段】減圧弁１は、アーマチャ１７を収容する収容室１８と低圧配管９とを摺動クリアランス３６を介さずに連通させる連通路４５を備える。これによれば、開弁時に、バルブ室１６→摺動クリアランス３６→収容室１８→連通路４５→低圧配管９という燃料流れが発生する。この結果、収容室１８にエアが存在する場合、エアを上記の燃料流れとともに、低圧配管９へと排出することができる。【選択図】図２
2015025442.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁アクチュエータ（１４）もしくはピエゾアクチュエータ（５０）の駆動力によって、高圧側燃料通路（４）と低圧側燃料通路（９）との間を弁体（１５）が開閉するバルブ装置であって、
所定の摺動クリアランス（３６）を形成して軸方向に摺動自在に支持されるとともに、軸方向一端に配された前記弁体（１５）に前記駆動力を伝達する摺動軸部（１３）と、
前記弁体（１５）を収容するバルブ室（１６）と、
前記電磁アクチュエータ（１４）のアーマチャ（１７）、もしくは、ピエゾアクチュエータ（５０）を収容する空間であって、前記バルブ室（１６）との間で前記摺動クリアランス（３６）を介する燃料流通が可能な収容室（１８）と、
前記収容室（１８）と前記低圧側燃料通路（９）とを前記摺動クリアランス（３６）を介さずに連通させる連通路（４５）とを備えることを特徴とするバルブ装置。
【請求項２】
電磁アクチュエータもしくはピエゾアクチュエータの駆動力によって、高圧側燃料通路（４）と低圧側燃料通路（９）との間を弁体が開閉するバルブ装置であって、
所定の摺動クリアランス（３６）を形成して軸方向に摺動自在に支持されるとともに、軸方向一端に配された前記弁体に前記駆動力を伝達する摺動軸部（１３）と、
前記弁体を収容するバルブ室（１６）と、
前記電磁アクチュエータ（１４）のアーマチャ（１７）、もしくは、ピエゾアクチュエータ（５０）を収容する空間であって、前記バルブ室（１６）との間で前記摺動クリアランス（３６）を介する燃料流通が可能な収容室（１８）と、
前記収容室（１８）と前記バルブ室（１６）とを前記摺動クリアランス（３６）を介さずに連通させる連通路（４８）とを備えることを特徴とするバルブ装置。
【請求項３】
請求項１に記載のバルブ装置において、
前記連通路（４５）に接続する前記低圧側燃料通路（９）は、前記収容室（１８）よりも重力方向上側に位置していることを特徴とするバルブ装置。
【請求項４】
請求項２に記載のバルブ装置において、
前記連通路（４８）は、前記摺動軸部（１３）内に形成されていることを特徴とするバルブ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハウジング内で軸方向に摺動自在に支持される摺動軸部の変位によって流路を開閉するバルブ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のバルブ装置として、例えば、コモンレール内の高圧燃料を排出して減圧する減圧弁がある（特許文献１参照）。
この減圧弁は、ハウジング内で軸方向に摺動自在に支持される摺動軸部と、摺動軸部を軸方向に変位させる電磁アクチュエータと、摺動軸部の軸方向一端に設けられて摺動軸部によって変位される弁体と、摺動軸部の軸方向一端側に形成されて弁体を収容するバルブ室と、電磁アクチュエータのアーマチャを収容するアーマチャ室とを備える。
【０００３】
弁体を高精度に駆動するためには、アーマチャ室が燃料によって満たされていることが好ましい。しかし、従来のバルブ装置は、アーマチャ室が袋小路となっているため、組み付け時などにアーマチャ室にエアが混入した場合に、アーマチャ室からエアが排出されないままとなり、そのエアが外乱となって、弁体の作動特性がばらつく場合があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２００７−５０２３８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、摺動軸部を駆動するアクチュエータのアーマチャ等を収容する収容室のエア抜きを可能とすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のバルブ装置は、アクチュエータもしくはピエゾアクチュエータの駆動力によって、高圧側燃料通路と低圧側燃料通路との間を弁体が開閉するバルブ装置である。
【０００７】
そして、所定の摺動クリアランスを形成して軸方向に摺動自在に支持されるとともに、軸方向一端に配された弁体に前記駆動力を伝達する摺動軸部と、弁体を収容するバルブ室と、電磁アクチュエータのアーマチャ、もしくは、ピエゾアクチュエータを収容する空間であって、バルブ室との間で摺動クリアランスを介する燃料流通が可能な収容室とを備える。
【０００８】
そして、収容室と低圧側燃料通路とを摺動クリアランスを介さずに連通させる連通路を備える。
これによれば、収容室にエアが存在する場合に、この連通路を通って低圧側燃料通路へ燃料と共にエアを排出することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】コモンレール式燃料噴射装置の概略図である（実施例１）。
【図２】減圧弁（バルブ装置）の構成を示す断面図である（実施例１）。
【図３】減圧弁の要部拡大断面図である（実施例１）。
【図４】減圧弁の構成を示す断面図である（実施例２）。
【図５】減圧弁の構成を示す断面図である（実施例３）。
【図６】減圧弁の構成を示す断面図である（実施例４）。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明を実施するための形態を以下の実施例により詳細に説明する。
【実施例】
【００１１】
〔実施例１〕
〔実施例１の構成〕
実施例１のバルブ装置１を、図１〜３を用いて説明する。
まず、本実施例のバルブ装置１が適用されるコモンレール式燃料噴射装置２について説明する。
コモンレール式燃料噴射装置２は、ディーゼルエンジン（以下、エンジンＥと呼ぶ）の燃焼室に燃料を供給するために用いられるものである。
【００１２】
コモンレール式燃料噴射装置２は、高圧ポンプ３から吐出された燃料を高圧状態で蓄圧するコモンレール４、コモンレール４に蓄圧された燃料をエンジンの気筒内に噴射するインジェクタ５等を備える。
【００１３】
高圧ポンプ３は、コモンレール４の燃料がエンジンの状態に応じた目標圧力で蓄圧されるように、燃料タンク６の燃料を吸入して加圧し吐出するものである。
【００１４】
コモンレール４は、高圧ポンプ３の吐出口と高圧配管７を介して接続され、加圧された燃料の供給を受けて燃料を高圧状態で蓄圧するとともに、インジェクタ５と高圧配管８を介して接続され、燃料をインジェクタ５に供給する。すなわち、コモンレール４は、高圧の燃料を蓄圧する蓄圧容器として機能するとともに、高圧の燃料をインジェクタ５に分配する分配容器として機能する。
【００１５】
コモンレール４には、減圧弁を介してコモンレール４から燃料タンク６へ燃料を戻す低圧配管９が接続されている。
減圧弁は、コモンレール内の圧力の減圧を行う電磁弁であって、本実施例のバルブ装置１である。以下、バルブ装置１を減圧弁１と呼ぶ。
【００１６】
次に、減圧弁１の構成を説明する。減圧弁１の断面図においては、図示左側を軸方向一端側もしくは先端側、図示右側を軸方向他端側もしくは後端側という。
【００１７】
減圧弁１は、ハウジング１２内で軸方向に摺動自在に支持される摺動軸部１３と、摺動軸部１３を駆動する駆動装置としての電磁アクチュエータ１４と、摺動軸部１３の軸方向一端に設けられ、摺動軸部１３を介して電磁アクチュエータ１４の駆動力が伝達される弁体１５と、弁体１５を収容するバルブ室１６と、電磁アクチュエータ１４のアーマチャ１７（後述する）が収容される収容室１８とを備える。
【００１８】
ハウジング１２は、内部に貫通穴２０を有するスリーブ部２１と、スリーブ部２１の後端側で貫通穴２０に連通すると共に貫通穴２０よりも径大な貫通穴２２を有する径大筒部２３と、径大筒部２３の後端の開口を塞ぐカバー２４と、スリーブ部２１の先端に嵌め込まれるシート部材２５とを備える。
【００１９】
スリーブ部２１には摺動軸部１３が収容され、径大筒部２３には主に電磁アクチュエータ１４が収容される。
スリーブ部２１はコモンレール４の端部に形成された凹部４ａに挿入され、螺子締結される。
【００２０】
シート部材２５は、スリーブ部２１とは別体であり、略円盤形状を呈している。そして、その中心部は、スリーブ部２１側に開口しており、スリーブ部２１の先端側部２１ａとともに弁体１５を収容するバルブ室１６を形成している。
バルブ室１６には、弁体１５により開閉される第１ポート３１と、第１ポート３１が開放された際にバルブ室１６を介して第１ポート３１と連通する第２ポート３２とが接続されている。
【００２１】
シート部材２５には、第１ポート３１が開口しており、第１ポート３１の開口縁には、弁体１５が着座する弁座が形成されている。
【００２２】
摺動軸部１３は、例えば、ステンレス鋼等の非磁性材料によって形成された円柱棒状のシャフトであり、スリーブ部２１に挿通されて、スリーブ部２１内に配される軸受部材３３によって軸方向に摺動自在に支持される。
【００２３】
弁体１５は、例えば、摺動軸部１３の先端に配置されたボール弁であり、摺動軸部１３の先端に形成された平面（ボール押圧面）により、軸方向一端側へ押し付けられて、弁座に着座するものである。
なお、本実施例では、摺動軸部１３の先端に配置した弁体１５が第１ポート３１を開閉するものであるが、摺動軸部１３の先端に直接弁体を形成し、摺動軸部１３が直接、第１ポート３１を開閉する構成であってもよい。
【００２４】
バルブ室１６は、上述のように、シート部材２５とスリーブ部２１の先端側部２１ａとで形成されており、内部には弁体１５及び弁体１５を押圧する摺動軸部１３の先端部が収容される。
【００２５】
第１ポート３１は、シート部材２５に摺動軸部１３と同軸に貫通して形成されている。第１ポート３１は、バルブ室１６とコモンレール４内の高圧燃料通路４ｂ（高圧側燃料通路）とを連通している。
【００２６】
第２ポート３２は、バルブ室１６を形成するスリーブ部２１の側壁に開口している。第２ポート３２は、バルブ室１６と低圧配管９（低圧側燃料通路）との間を連通している。
なお、本実施例では、凹部４ａの内周面と凹部４ａ内に挿入されたスリーブ部２１の外周面との間に空間３５が形成されており、この空間３５が低圧配管９に連通している。そこで、第２ポート３２はこの空間３５に連通するように設けられている。
【００２７】
軸受部材３３は、例えば、ステンレス鋼等の非磁性材料によって円筒状に形成されており、摺動軸部１３を所定の摺動クリアランス３６を介して軸方向に摺動自在に支持する（図３参照）。
【００２８】
電磁アクチュエータ１４は、通電時に磁界を形成するソレノイドコイル３９と、ソレノイドコイル３９への通電により励磁されて軸方向一端側に磁気吸引されるアーマチャ１７と、アーマチャ１７の軸方向他端側に配されて、アーマチャと共に磁気回路を形成するアッパーステー４０と、アーマチャ１７を開弁方向（軸方向他端側）に付勢するスプリング４１とを備える。
【００２９】
アーマチャ１７は、磁性部材（例えば、鉄などの強磁性材料）で形成されており、摺動軸部１３の後端部に固定されている。
【００３０】
アッパーステー４０は、磁性部材（例えば、鉄などの強磁性材料）で形成されており、軸方向一端側に開口する有底円筒状を呈しており、ソレノイドコイル３９内に配されている。アッパーステー４０の筒内周には、アーマチャ１７が配され、アーマチャ１７の軸方向他端面はアッパーステー４０の底部４０ａと軸方向に対向している。
【００３１】
貫通穴２０と貫通穴２２の間に形成されるハウジング１２の段部１２ａは、アーマチャ１７の軸方向一端面に軸方向に対向しており、ソレノイドコイル３９、ハウジング１２、アーマチャ１７、アッパーステー４０によって磁気回路が形成される。
【００３２】
ソレノイドコイル３９及びアッパーステー４０は径大筒部２３内に固定されており、径大筒部２３内において、段部１２ａの後端側でアッパーステー４０の内側に形成される空間がアーマチャ１７の収容される収容室１８となっている。
【００３３】
収容室１８は、燃料により充填されており、バルブ室１６との間で摺動クリアランス３６（図３参照）を介する燃料流通が可能となっている。
【００３４】
〔減圧弁の作動〕
この減圧弁１は、ノーマリオープンタイプであって、ソレノイドコイル３９に通電されていない状態では、スプリング４１によって、アーマチャ１７が開弁方向に付勢されている。このとき、弁体１５には摺動軸部１３からの押圧力を受けないので、弁体１５は弁座から離座しており、第１ポート３１が開放されている。そして、第１ポート３１から流入する燃料は、バルブ室１６、第２ポート３２を通って、低圧配管９へと流れる。これにより、コモンレール圧が低下する。
【００３５】
そして、ソレノイドコイル３９に通電されると、スプリング４１の付勢力に抗してアーマチャ１７が軸方向一端側へ吸引され、アーマチャ１７と共に摺動軸部１３が軸方向一端側へ移動して、弁体１５が摺動軸部１３に押圧されて、着座する。これにより、第１ポート３１が閉鎖されて、低圧配管９への燃料の流出が停止する。これにより、コモンレール圧が上昇する。
【００３６】
〔本実施例の特徴〕
減圧弁１は、収容室１８と低圧配管９とを摺動クリアランス３６を介さずに連通させる連通路４５を備える。
【００３７】
連通路４５は、ハウジング１２内に形成された流路４６と空間３５とからなっている。
流路４６の一端の開口４６ａは空間３５に、流路４６の他端の開口４６ｂは収容室１８に接続している。
これにより、収容室１８は、空間３５及び流路４６を介して低圧配管９へ接続される。
【００３８】
収容室１８側の開口４６ｂは、例えば、段部１２ａに設けられており、アーマチャ１７の外径端１７ａよりも径方向外側に位置している。
また、低圧配管９の連通路４５へ接続される接続部９ａは、収容室１８よりも重力方向上側に位置している。
【００３９】
〔本実施例の作用効果〕
本実施例によれば、減圧弁１は、収容室１８と低圧配管９とを連通する連通路４５を備える。
これによれば、開弁時に、バルブ室１６→摺動クリアランス３６→収容室１８→連通路４５→低圧配管９という燃料流れが発生する。
この結果、収容室１８にエアが存在する場合、エアを上記の燃料流れとともに、低圧配管へと排出することができる。
【００４０】
また、低圧配管９の連通路４５へ接続される接続部９ａは、収容室１８よりも重力方向上側に位置している。
これによれば、より確実にエアを排出することができる。また、ノーマリーオープンの場合、非通電時に減圧弁１から燃料が低圧配管９を通じて排出されてエアが混入する可能性が生じる。しかし、低圧配管９の連通路４５へ接続される接続部９ａを収容室１８よりも重力方向上側に位置させるなら、燃料が排出されにくくなり、エアの混入がしにくくなる。
【００４１】
なお、本実施例では、図３に示すように、第２ポート３２の流路断面積を、連通路４５の流路断面積及び摺動クリアランス３６の流路面積よりも小さくすることにより、空間３５とバルブ室１６との間に圧力差を生じるようにして、第２ポート３２を経由して低圧配管９へ流れる燃料流れよりも、連通路４５を流れる燃料流れが促進されるようにしている。
【００４２】
また、本実施例では、収容室１８側の開口４６ｂが、段部１２ａに設けられており、アーマチャ１７の外径端１７ａよりも径方向外側に位置している。
アーマチャ１７に対向するハウジング１２の段部１２ａに開口４６ｂを設ける場合、磁極面積の縮小によって磁気吸引力が低下してしまう可能性があるが、本実施例では、開口４６ｂをアーマチャ１７に対向しない位置に配しているため、段部１２ａとアーマチャ１７間の磁気吸引力の低下を防止することができる。
【００４３】
〔実施例２〕
実施例２の減圧弁１を、実施例１とは異なる点を中心に、図４を用いて説明する。
本実施例の減圧弁１は、連通路４５の代わりに、収容室１８とバルブ室１６とを摺動クリアランス３６を介さずに連通させる連通路４８を備える。
【００４４】
連通路４８は、ハウジング１２内に形成された流路であって、流路の一端の開口４８ａはバルブ室１６に、流路の他端の開口４８ｂは収容室１８に接続している。
【００４５】
アーマチャ１７が変位すると、収容室１８の圧力がバルブ室１６よりも高くなるため、収容室１８→連通路４８→バルブ室１６という燃料流れが発生する。
この結果、収容室１８にエアが存在する場合、エアを上記の燃料流れとともに、収容室１８の外部へと排出することができる。
【００４６】
〔実施例３〕
実施例３の減圧弁１を、実施例２とは異なる点を中心に、図５を用いて説明する。
本実施例では、連通路４８が摺動軸部１３内に形成された流路であって、流路の一端の開口４８ａは摺動軸部１３の先端部の側面に開口しておりバルブ室１６に接続している。流路の他端の開口４８ｂは摺動軸部１３の後端面に開口しており収容室１８においてアーマチャ１７の後端側の部分に接続している。
【００４７】
本実施例においても、アーマチャ１７が変位すると、収容室１８の圧力がバルブ室１６よりも高くなるため、収容室１８→連通路４８→バルブ室１６という燃料流れが発生する。
この結果、収容室１８にエアが存在する場合、エアを上記の燃料流れとともに、収容室１８の外部へと排出することができる。
【００４８】
〔実施例４〕
実施例４の減圧弁１を、実施例１とは異なる点を中心に、図６を用いて説明する。
本実施例の減圧弁１は、摺動軸部１３を駆動する駆動装置としてピエゾアクチュエータ５０が採用されている。
そして、収容室１８は、摺動軸部１３の後端側でピエゾアクチュエータ５０を収容する空間であって、収容室１８が連通路４５によって低圧配管９と連通している。これにより、実施例１と同様の作用効果を奏する。
【００４９】
〔変形例〕
実施例１では、開弁時に第２ポート３２を介して低圧配管９へ排出される構造を有していたが、第２ポート３２をなくして、第１ポート３１→バルブ室１６→摺動クリアランス３６→収容室１８→連通路４５→低圧配管９の経路のみを有するものであってもよい。
【００５０】
また、実施例では、減圧弁１はノーマリオープンタイプであったが、ノーマリクローズタイプであってもよい。
【００５１】
また、実施例では、減圧弁１に本発明を適用した例を示したが、これに限らず、摺動軸部１３の後端側に収容室１８が存在する構造の様々なバルブ装置に適用することができる。
【符号の説明】
【００５２】
１  減圧弁（バルブ装置）
４  コモンレール（高圧側燃料通路）
９  低圧配管（低圧側燃料通路）
１３  摺動軸部
１４  電磁アクチュエータ
１５  弁体
１６  バルブ室
１７  アーマチャ
１８  収容室
３６  摺動クリアランス
４５  連通路
５０  ピエゾアクチュエータ
【図１】
2015025442.tif 000003
【図２】
2015025442.tif 000004
【図３】
2015025442.tif 000005
【図４】
2015025442.tif 000006
【図５】
2015025442.tif 000007
【図６】
2015025442.tif 000008