(57)【要約】【課題】弁体のリフト量および開弁特性が安定的な電磁式燃料噴射弁を提供する。【解決手段】ストッパ１９側の固定ストッパ面３４を開弁時の球弁１８中心と同心である球面に形成し、フランジ２９側の可動当接面３５をストッパ１９側球面の半径Ｒ０より小さい半径ｒ０である球面に形成する。また、コア４の内側磁極片５と、この内側磁極片５との間にギャップＧ１を形成したアーマチュア１７の上端部を球面に形成し、アーマチュア１７側球面の半径ｒ１が内側磁極片５側球面の半径Ｒ１より小さい関係を有し、アーマチュア１７の球面を球弁１８中心と同心にする。【効果】簡単かつ安価に製造することができ、弁体の良好な作動応答性が得られる。【選択図】　図２
2004036470.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
噴射弁本体内に噴射孔を開閉する球弁を備えた可動体が摺動可能に組み込まれ、前記球弁のリフト量を規制するため互いに当接する前記噴射弁側の固定ストッパ面及び前記可動体側の可動当接面がそれぞれ設けられ、前記可動体と一体構造となっているアーマチュア，外周部に電磁コイルが嵌合装着されかつ前記アーマチュアの上端面に対向して配置されるコア、前記アーマチュアが軸方向に移動可能に配設される前記噴射弁本体の内周面が磁気回路を構成する電磁式燃料噴射弁において、前記固定ストッパ面及び前記可動当接面を前記噴射弁本体内に挟持されたストッパ及び前記可動体に形成されたフランジにそれぞれ設け、前記ストッパ側の固定ストッパ面を開弁時の前記球弁の中心と同心でほぼ球面状となるように形成し、前記フランジ側の可動当接面を前記ストッパ側球面の半径Ｒ０より小さい半径ｒ０でほぼ球面状となるように形成したことを特徴とする電磁式燃料噴射弁。
【請求項２】
請求項１記載の電磁式燃料噴射弁であって、前記コアの下端面と、このコアの下端面とギャップＧ１を形成して対向する前記アーマチュア上端面をほぼ球面状となるように形成し、前記アーマチュア側球面の半径ｒ１が対向する前記コア側球面の半径Ｒ１より小さい関係を有し、前記コアと前記アーマチュアのどちらか一方の球面中心が前記球弁の中心と同心であることを特徴とする電磁式燃料噴射弁。
【請求項３】
請求項１記載の電磁式燃料噴射弁であって、前記噴射弁本体の内周面と対向する前記アーマチュアの外周面のどちらか一方の面は円すい面に形成されており、前記噴射弁本体の内周面と前記アーマチュアの外周面とは前記球弁側が大きくなるようなギャップＧ２を形成していることを特徴とする電磁式燃料噴射弁。
【請求項４】
請求項１記載の電磁式燃料噴射弁であって、前記噴射弁本体の内周面及びこの噴射弁本体の内周面とギャップＧ２を形成して対向する前記アーマチュアの外周面に前記球弁側が大径となるような外側円すい面及び内側円すい面をそれぞれ形成し、前記外側円すい面の円すい角度が前記内側円すい面の円すい角度より大きい関係を有することを特徴とする電磁式燃料噴射弁。
【請求項５】
請求項１記載の電磁式燃料噴射弁であって、前記アーマチュアの外周面に設けられるリング部、前記リング部の上端面と対向してギャップＧ２を形成し、前記噴射弁本体に設けられる外側磁極片が磁気回路を構成しており、前記噴射弁本体の外側磁極片と前記リング部の上端面がほぼ球面状となるように形成され、前記リング部側球面の半径ｒ２が対向する前記外側磁極片側球面の半径Ｒ２より小さい関係を有し、前記噴射弁本体の外側磁極片と前記アーマチュアのリング部のどちらか一方の球面中心が前記球弁の中心と同心であることを特徴とする電磁式燃料噴射弁。
【請求項６】
請求項２記載の電磁式燃料噴射弁であって、前記固定ストッパ面及び前記可動当接面を前記コアの下端面及び前記アーマチュアの上端面にそれぞれ設け、前記コア側の固定ストッパ面を開弁時の前記球弁の中心と同心でほぼ球面状となるように形成し、前記アーマチュア側の可動当接面を前記コア側球面の半径Ｒ０より小さい半径ｒ０でほぼ球面状となるように形成したことを特徴とする電磁式燃料噴射弁。
【請求項７】
請求項５記載の電磁式燃料噴射弁であって、前記固定ストッパ面及び前記可動当接面を前記噴射弁本体に形成された外側磁極片及び前記アーマチュアに形成されたリング部の上端面にそれぞれ設け、前記噴射弁本体の外側磁極片の固定ストッパ面を開弁時の前記球弁の中心と同心でほぼ球面状となるように形成し、前記アーマチュアのリング部の可動当接面を前記噴射弁本体側球面の半径Ｒ０より小さい半径ｒ０でほぼ球面状となるように形成したことを特徴とする電磁式燃料噴射弁。
【請求項８】
請求項１，６，７記載の電磁式燃料噴射弁であって、前記可動体の外周面と前記アーマチュアの内周面、または前記可動体の内周面と前記アーマチュアの外周面がテーパ結合され、且つ、そのテーパ結合端の外周を溶接したことを特徴とする電磁式燃料噴射弁。
【請求項９】
請求項１，６，７記載の電磁式燃料噴射弁であって、前記可動体と一体の前記アーマチュアは強磁性材料により形成され、金属粉末射出成形法で一体成形されたことを特徴とする電磁式燃料噴射弁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電磁式燃料噴射弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電磁式燃料噴射弁に関連して、特開平５−２０２８２５号公報に記載がある。この文献においては、弁体のリフト量を規制するストッパ部は噴射弁内に設けられたストッパと可動体に設けられたフランジからなり、ストッパの固定ストッパ面はストッパの軸線に対して直交する平面で形成され、可動体のフランジの可動当接面は可動体の軸線に対して直交する平面で形成されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の電磁式燃料噴射弁では、ストッパは周方向に対して切欠きが一箇所だけに設けられているＣ形板状である。このため、弁座体を噴射弁本体に対して塑性流動結合，溶接等の手段で固定するときには、ストッパを介して噴射弁本体内の取付け面と弁座体の上端面との間に作用する加圧力が周方向に対して不均一となり易い。これにより、弁座体を噴射弁本体に固定するときには、弁座体が噴射弁本体内に傾いた状態で固定されたりすることがある。
【０００４】
また、機械加工，組立精度の関係から噴射弁内の各案内面と可動体の各摺動面の同軸を出すことが困難である。このため、可動体の上摺動面と噴射弁本体の上案内面とのクリアランスは可動体がスムーズに摺動可能な大きさに設定される。このクリアランスによって、可動体にはクリアランス分の傾きが発生してしまう。
【０００５】
可動体がクリアランスの影響でストッパに対して若干傾斜すると、開弁時に可動体の当接面がストッパの当接面と面接触状に当接できなくなり、点接触することにより弁リフト量が小さくなる方に変動する。更に、クリアランスの影響で可動体が往復移動する際の揺動を完全に抑えることができないため、ストッパと可動体のフランジで規制する弁体のリフト量にばらつきが生じることがある。このため、弁体のリフト量Ｌを予め調整しているにも拘らず、弁座体を固定する場合及び可動体の上摺動部のクリアランスが大きくなる場合に、リフト量の大きさが設計値に対して変動することがあり、燃料の噴射量が不安定になり易いという問題がある。
【０００６】
また、従来の磁気回路のものは、コアの下端面とアーマチュアの上端面が平面に形成されている。このため、取付誤差の影響による可動体の傾きが大きくなる場合はコアの下端面とアーマチュアの上端面との間に不均一なギャップを形成する。また、クリアランスの影響で可動体が往復移動する際の揺動を完全に抑えることができないため、コアとアーマチュアとの間のギャップにばらつきが生じたりすることがある。このギャップが不均一であると、吸引力がギャップの２乗に逆比例して増える関係から、コアからアーマチュアに働く吸引力のバラツキが大きくなる。これにより、弁体が噴射孔を開閉する速度が変動し、燃料噴射量が変化という問題がある。
【０００７】
また、従来の磁気回路のものは、噴射弁本体の内周面とアーマチュアの外周面が円筒形に形成されている。このため、取付誤差の影響による可動体の傾きが大きくなりアーマチュアが偏心する場合は、噴射弁本体の内周面とアーマチュアの外周面との間に不均一なギャップを形成する。また、クリアランスの影響で可動体が往復移動する際の揺動を完全に抑えることができないため、アーマチュアが偏心する場合は、噴射弁本体の内周面とアーマチュアの外周面との間のギャップにばらつきが生じたりすることがある。このアーマチュアの偏心によりギャップが不均一であると、噴射弁本体の内周面からギャップが小さいアーマチュア側に半径方向の電磁力（横力）が働き、摺動部の摺動抵抗が大きくなって弁体の動作性が低下するばかりか、摺動部の偏摩耗が発生して、耐久性が低下する問題がある。
【０００８】
また、従来の電磁式燃料噴射弁では、吸引力を発生するのはコアとアーマチュア間の１箇所である。このため、アーマチュアを高速で移動させ、燃料制御の応答性を向上させる場合には、電磁コイルが励磁された時のアーマチュアを通過する磁束密度を高め、アーマチュアの吸引力を大きくする必要がある。従来その手段として、昇圧ドライバ等の特殊な駆動回路を設けて増加させたりしていた。しかしながら、昇圧ドライバ等の特殊な駆動回路には、駆動回路自体が高価であるという問題がある。
【０００９】
本発明の目的は、弁体のリフト量とアーマチュアに働く電磁力が変化するのを抑制し、燃料の噴射量を安定させることができる電磁式燃料噴射弁を提供することである。
【００１０】
更には、比較的安価にかつ弁体の作動応答性を向上することのできる電磁式燃料噴射弁を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記した課題は、以下の特徴を有する電磁式燃料噴射弁によって解決される。まず一つは、固定ストッパ面及び可動当接面を噴射弁本体内に挟持されたストッパ及び可動体に形成されたフランジにそれぞれ設け、ストッパ側の固定ストッパ面を開弁時の球弁の中心と同心でほぼ球面状となるように形成し、フランジ側の可動当接面をストッパ側球面の半径Ｒ０より小さい半径ｒ０でほぼ球面状となるように形成する。
【００１２】
本構成によれば、弁座体を固定する場合及び可動体の上摺動部のクリアランスが大きくなる場合に可動体が傾いた状態でも、球弁のリフト量Ｌを所定の大きさに定めることができ、燃料の噴射量を安定させることができる。また、球弁の開弁時にはストッパの固定ストッパ面に可動体のフランジの可動当接面がほぼ線接触状に当接することにより、点接触状の当接の場合に比べて、球弁のバウンスが小さくなるため、閉弁信号のパルス幅を短くし、最小噴射量を小さくできることにより、大きなダイナミックレンジが得られる。
【００１３】
また、別の構成としては、コアの下端面と、このコアの下端面とギャップＧ１を形成して対向するアーマチュア上端面をほぼ球面状となるように形成し、アーマチュア側球面の半径ｒ１が対向するコア側球面の半径Ｒ１より小さい関係を有し、コアとアーマチュアのどちらか一方の球面中心が球弁の中心と同心である。このように構成すると、可動体が傾いてもコアと可動体のアーマチュアとの間に形成されるギャップＧ１の周方向の変化が小さくなり、アーマチュアに作用する電磁吸引力のバラツキを小さく抑え、可動体の開弁特性を安定させることができる。
【００１４】
また、別の構成としては、噴射弁本体の内周面と対向するアーマチュアの外周面のどちらか一方の面は円すい面に形成されており、噴射弁本体の内周面とアーマチュアの外周面とは球弁側が大きくなるようなギャップＧ２を形成している。このように構成すると、可動体が傾いても噴射弁本体の内周面と可動体のアーマチュアの円すい面との間に形成されるギャップＧ２の軸方向の変化が小さくなり、可動弁に作用する半径方向の電磁力のバラツキを小さく抑え、可動体の開弁特性を安定させることができる。
【００１５】
また、別の構成としては、噴射弁本体の内周面及びこの噴射弁本体の内周面とギャップＧ２を形成して対向するアーマチュアの外周面に球弁側が大径となるような外側円すい面及び内側円すい面をそれぞれ形成し、外側円すい面の円すい角度が内側円すい面の円すい角度より大きい関係を有している。このように構成すると、可動体が傾いても噴射弁本体の外側円すい面とアーマチュアの内側円すい面との間に形成されるギャップＧ２の軸方向の変化が僅かになり、可動弁に作用する半径方向の電磁力のバラツキを僅かに抑え、可動体の開弁特性を安定させることができる。
【００１６】
また、別の構成としては、アーマチュアの外周面に設けられるリング部、リング部の上端面と対向してギャップＧ２を形成し、噴射弁本体に設けられる外側磁極片が磁気回路を構成しており、噴射弁本体の外側磁極片とリング部の上端面がほぼ球面状となるように形成され、リング部側球面の半径ｒ２が対向する外側磁極片側球面の半径Ｒ２より小さい関係を有し、噴射弁本体の外側磁極片とアーマチュアのリング部のどちらか一方の球面中心が球弁の中心と同心である。このように構成すると、２箇所のギャップＧ１，Ｇ２をもつ磁気回路によってアーマチュアに作用する吸引力を発生することができ、吸引力が増大して弁体の作動応答性を向上させることができる。
【００１７】
また、別の構成としては、固定ストッパ面及び可動当接面をコアの下端面及びアーマチュアの上端面にそれぞれ設け、コア側の固定ストッパ面を開弁時の球弁の中心と同心でほぼ球面状となるように形成し、アーマチュア側の可動当接面をコア側球面の半径Ｒ０より小さい半径ｒ０でほぼ球面状となるように形成する。このように構成すると、アーマチュアの可動当接面の球面半径ｒ０とコアの固定ストッパ面の球面半径Ｒ０が大きいので、ヘルツの接触楕円が大きくなる。したがって、アーマチュアの可動当接面とコアの固定ストッパ面との当接時に局部的に加わるヘルツ応力が軽減されることにより、アーマチュアとコアとの繰り返し接触による摩耗を防止することができ、これにより耐久性および信頼性の向上が図られる。
【００１８】
また、別の構成としては、固定ストッパ面及び可動当接面を噴射弁本体に形成された外側磁極片及びアーマチュアに形成されたリング部の上端面にそれぞれ設け、噴射弁本体の外側磁極片の固定ストッパ面を開弁時の球弁の中心と同心でほぼ球面状となるように形成し、アーマチュアのリング部の可動当接面を噴射弁本体側球面の半径Ｒ０より小さい半径ｒ０でほぼ球面状となるように形成する。このように構成すると、リング部と噴射弁本体との当接時に局部的に加わるヘルツ応力が軽減されることにより、リング部と噴射弁本体との繰り返し接触による摩耗を防止することができる。更に、２箇所のギャップＧ１，Ｇ２によりアーマチュアに作用する吸引力が増大して、弁体の作動応答性を向上させることができる。
【００１９】
また、別の構成としては、可動体の外周面とアーマチュアの内周面、または可動体の内周面とアーマチュアの外周面がテーパ結合され、且つ、そのテーパ結合端の外周が溶接されている。このように構成すると、弁体と可動鉄心とのずれをテーパ結合面で規制することができ、弁体と可動鉄心との一体結合の寸法精度を向上できる。しかも、弁体と可動鉄心とのずれを防止する治具を必要としないため、コストアップを招くこともない。
【００２０】
また、別の構成としては、可動体と一体のアーマチュアは強磁性材料により形成され、金属粉末射出成形法で一体成形されている。このように可動体と一体のアーマチュアを金属射出成形で製造することにより、複雑形状の難加工材料の成形が容易にでき、バリ取り等の後加工が不要になる。したがって、可動体と一体のアーマチュアを金属粉末射出成形化して工程を省力化することにより、従来の機械加工での製造と比較してコストダウン化が図られる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、実施例１を図１〜図４により説明する。図１は、燃料を上部から供給するトップフィード方式の電磁式燃料噴射弁１の実施例を示している。
【００２２】
電磁式燃料噴射弁１の弁ボディ２は、強磁性材により筒状に形成されている。弁ボディ２の上端部内には、非磁性材からなるスリーブ３が挿入後に全周溶接されている。スリーブ３の上端部には、強磁性材からなる筒状のコア４の下端部に形成された内側磁極片５が挿入後に全周溶接されている。コア４のほぼ中央部の段部６には、板状の磁性材からなるカバー７の取付孔８が圧入されている。
【００２３】
弁ボディ２とカバー７との間に位置するスリーブ３及びコア４の外周部分には、合成樹脂製のボビン９が配設される。ボビン９には、電磁コイル１０が巻線されている。ボビン９の上端部には電磁コイル１０と電気的に接続するターミナル１１が一体成形される。電磁コイル１０の外周部は筒状の強磁性材からなる磁路形成部材１２によって取り囲まれている。磁路形成部材１２の上端部にはカバー７に当接する縁曲部１３が形成されている。磁路形成部材１２は縁曲部１３をカバー７に当接させることによってカバー７に位置決めされた状態で取付けられている。この取付けとともに、磁路形成部材１２の下端部が弁ボディ２の外側面に圧入状態で溶接結合されている。
【００２４】
弁ボディ２の上半部からコア４の上端部に至る部分にはその部分を取巻くように樹脂モールド成形１４が施されている。この樹脂モールド成形１４によってターミナル１１のコネクタ１５が形成されている。このコネクタ１５には図示されない電子制御装置の給電用コネクタが接続され、その電子制御装置からの入力を受けて電磁コイル１０の通電及び解除がなされる。弁ボディ２内とスリーブ３内には、可動体１６が収納される。可動体１６は、強磁性材料からなるアーマチュア１７と、そのアーマチュア１７の先端部に取付けられた球弁１８とにより構成されている。
【００２５】
弁ボディ２の下端部内周面には、Ｃ形板状のストッパ１９を介して弁座体２０が挿入される。この弁座体２０の内部には、可動体１６の下摺動面２１が摺動する下案内面２２を有する旋回体２３が備えられ、可動体１６の球面状の球弁１８が着座する弁座２４が形成される。さらに、弁座体２０の底部中央には噴射孔
２５が形成される。旋回体２３には、球弁１８が開弁すると、径方向内向きに弁座体２０の噴射孔２５に流れ込もうとする燃料に旋回運動を与える旋回溝２６が形成される。
【００２６】
スリーブ３の内周には、アーマチュア１７を支持案内する上案内面２７が形成されている。アーマチュア１７の外周面には、球面状の上摺動面２８が設けられ、スリーブ３の上案内面２７と摺動自在に嵌合される。アーマチュア１７の上端面は、コア４の下端部の内側磁極片５と所定のギャップＧ１を介して対向するように設けられる。さらに、可動体１６には、このアーマチュア１７の下方近傍に、弁ボディ２内に収容されるストッパ１９の下端面から所定の隙間を介して対向するようにフランジ２９が形成される。
【００２７】
アーマチュア１７の上端内径部には、アーマチュア１７を図中下方へ付勢し、可動体１６の球弁１８を弁座体２０の弁座２４に着座させるスプリング３０が設けられる。このスプリング３０は、アーマチュア１７の内部へ突出し、コア４の内部に挿入固定されるアジャスティングパイプ３１に支持される。そして、このアジャスティングパイプ３１の軸方向位置を調整することによって、このスプリング３０の付勢力は調整される。
【００２８】
また、電磁式燃料噴射弁１のコア４上部の外周には、図示しない燃料分配管の内周面に密接するＯリング３２が装着される。更に、コア４の上方には、燃料タンクから燃料ポンプ等によって圧送され、電磁式燃料噴射弁１内に流入する燃料中のゴミ等を除去するフィルタ３３が設けられる。そして、コア４内に流入する燃料は、アジャスティングパイプ３１からアーマチュア１７内、さらに旋回体２３の旋回溝２６を通過して、噴射孔２５に到る。
【００２９】
次に、本実施の形態に係る電磁式燃料噴射弁１の動作について説明する。燃料はフィルタ３３によってろ過された後、コア４の燃料通路，可動体１６の燃料通路を通って弁座体２０の内部まで到達している。この状態で、可動体１６の球弁１８はスプリング３０の弾性によって弁座体２０の噴射孔２５を閉じた状態に保持しているため、その噴射孔２５から燃料の噴射は生じない。図示されていない電子制御装置からの電気信号が入力されて電磁コイル１０が通電状態になると、磁界がコア４→アーマチュア１７→弁ボディ２→磁路形成部材１２→カバー７→コア４を通り、アーマチュア１７とコア４の内側磁極片５との間には吸引力が働く。
【００３０】
これによって、スプリング３０の弾性に抗して可動体１６が後退し、噴射孔２５が開かれて燃料が噴射される。また、電磁コイル１０の通電が解除されると、アーマチュア１７とコア４の内側磁極片５間で吸引力が働かなくなり、可動体１６はスプリング３０の弾性力で前進する。これによって、噴射孔２５が球弁１８によって閉じられ、燃料噴射が停止する。
【００３１】
本発明の実施例１について、図２〜図４を参照して説明すると、可動体１６には、スリーブ３と旋回体２３の加工誤差や組立誤差に起因する取付誤差により、傾きθが付与される。この可動体１６の傾きには、図３に示す案内面軸線の心違いの場合と、図４に示す案内面軸線の傾きの場合がある。案内面軸線の心違いの場合は、図３に示すようにスリーブ３の上案内面２７軸線Ｌ１と旋回体２３の下案内面２２軸線Ｌ２の心違いｅによる傾きθが可動体１６に付与される。
【００３２】
案内面軸線の傾きの場合は、図４に示すようにスリーブ３の上案内面２７軸線Ｌ１と旋回体２３の下案内面２２軸線Ｌ２の傾きによって可動体１６に傾きθ１，θ２が付与される。尚、可動体１６の傾き角は取付誤差の最悪組合せ状態でも１．５°　程度であり、図３および図４の傾き角θ，θ１，θ２は誇張して表わされている。
【００３３】
固定ストッパ面３４及び可動当接面３５は、弁ボディ２内に保持されたストッパ１９及び可動体１６に形成されたフランジ２９にそれぞれ設けられている。ストッパ１９側の固定ストッパ面３４は開弁時の球弁１８の中心と同心で、可動体１６の傾きθに対応した範囲以上の球面となるように形成されている。フランジ２９側の可動当接面３５はストッパ１９側球面の半径Ｒ０より小さい半径ｒ０で球面となるように形成されている。
【００３４】
これにより、フランジ２９側の球面の傾き中心は球弁１８中心にあるため、スリーブ３と旋回体２３の取付誤差等によって可動体１６が傾いた状態で開弁した時、フランジ２９側の球面は開弁時の球弁１８中心に傾いてストッパ１９側の球面に当接する。したがって、球弁１８の閉弁位置（点線）からのリフト量Ｌは変動しないので一定の大きさに定めることができ、燃料の噴射量を安定させることができる。更に、球弁１８の開弁時にはストッパ１９の固定ストッパ面３４にフランジ２９の可動当接面３５がほぼ線接触状に当接することにより、点接触状の当接の場合に比べて、球弁１８のバウンスが小さくなるため、閉弁信号のパルス幅を短くし、最小噴射量を小さくできることにより、大きなダイナミックレンジが得られる。
【００３５】
次に、スリーブ３の上摺動面２８は、可動体１６の傾き角θに対応する範囲以上の球面で形成されている。球弁１８の下摺動面２１は、可動体１６の傾き角θに対応する範囲以上の球面で形成されている。可動体１６上部の上摺動面２８と上案内面２７とのクリアランスと、可動体１６下部の下摺動面２１と下案内面２２とのクリアランスは、がたのない精密なはめあい状態になるように設定されている。これにより、上下の摺動面２８，２１と案内面２７，２２がエッジで接触するのを防止でき、こじりが生じない滑らかな摺動が可能になる。更に、スリーブ３と旋回体２３の取付誤差を高精度にする必要がなく、低コスト，高歩留まりの要求を満たすことができる。
【００３６】
次に、コア４の内側磁極片５と可動体１６のアーマチュア１７の上端面との間にはギャップＧ１が形成され、コア４の内側磁極片５と可動体１６のアーマチュア１７の上端面は球面に形成されている。アーマチュア１７の上端面側球面の半径ｒ１は、コア４の内側磁極片５側球面の半径Ｒ１より小さい関係を有しており、アーマチュア１７側球面中心は球弁１８の中心と同心になっている。これにより、アーマチュア１７の上端面側球面の傾き中心は球弁１８中心であるため、可動体１６が傾いたとき、アーマチュア１７の上端面側球面は球弁１８中心に傾いてコア４の内側磁極片５の球面と対向する。そして、コア４の内側磁極片５の球面とアーマチュア１７の上端面側球面との間に形成されるギャップＧ１は、アーマチュア１７の上端面側球面の半径ｒ１がコア４の内側磁極片５側球面の半径Ｒ１より小さいため、周方向のギャップＧ１Ｅ，Ｇ１Ｓの変化が小さく抑えられる。
【００３７】
したがって、ギャップの２乗に逆比例して増加し、アーマチュア１７に作用する電磁吸引力のバラツキが小さく抑えられ、球弁１８の開弁特性を安定させることができる。更に、コア４の内側磁極片５の球面は、アーマチュア１７の傾きθに対応した範囲以上の球面となるように形成されているので、可動体１６が傾いても対向する球面同志の対向部分が確保され、磁路面積の減少を防止することができる。したがって、磁気回路のコア４の内側磁極片５とアーマチュア１７の間に均一で精度の高いギャップが形成され、吸引力のバラツキによる可動体１６の動作不安定を防止し、安定した可動体１６の動作を得ることができる。
【００３８】
次に、弁ボディ２の内周面に形成された内周円筒面３６と対向するアーマチュア１７の外周には、可動体１６の傾きθに対応した円すい角度で球弁１８側が小径になる外周円すい面３７が設けられいる。そのアーマチュア１７の外周円すい面３７と弁ボディ２の内周円筒面３６とは、球弁１８側が大きくなるようなギャップＧ２を形成している。
【００３９】
これにより、可動体１６が弁ボディ２に対して傾いたとき、可動体１６の外周円すい面３７は可動体１６の上摺動面２８の球面中心に回転して傾いた状態になる。そして、弁ボディ２の内周円筒面３６とアーマチュア１７の外周円すい面３７との間に形成されるギャップＧ２は、球弁１８側が大きくなるように形成されているため、球弁１８側が大きいギャップＧ２Ｅ，Ｇ２Ｓの変化が小さく抑えられる。したがって、可動体１６が傾いてもアーマチュア１７に作用する半径方向の電磁力のバラツキが小さく抑えられ、球弁１８の開弁特性を安定させることができる。
【００４０】
次に、本発明の実施例２を図５により説明する。弁ボディ２の内周面及びこの弁ボディ２の内周面とギャップＧ２が形成して対向するアーマチュア１７の外周面には、球弁１８側が大径となるような外側円すい面３８及び内側円すい面３９がそれぞれ形成されている。弁ボディ２の外側円すい面３８は、可動体１６の傾きθに対応した円すい角度でアーマチュア１７の内側円すい面３９の円すい角度αより大きくなるように設定されている。
【００４１】
その弁ボディ２の外側円すい面３８とアーマチュア１７の内側円すい面３９とは、球弁１８側が大きくなるようなギャップＧ２を形成している。これにより、可動体１６が弁ボディ２に対して傾いたとき、可動体１６の内側円すい面３９は可動体１６の上摺動面２８の球面中心に回転して傾いた状態になる。そして、弁ボディ２の内側円すい面３９とアーマチュア１７の外側円すい面３８との間に形成されるギャップＧ２は、球弁１８側が大きくなるように形成されているため、球弁１８側が大きいギャップＧ２の変化が僅かに抑えられる。したがって、可動体１６が傾いてもアーマチュア１７に作用する半径方向の電磁力のバラツキが僅かに抑えられ、球弁１８の開弁特性を安定させることができる。
【００４２】
次に、本発明の実施例３を図６により説明する。アーマチュア１７の外周面にはリング部４０が同心的に設けられ、弁ボディ２に設けられる外側磁極片４１は、リング部４０の上端面と対向してギャップＧ２を形成し、磁気接続されている。弁ボディ２の外側磁極片４１とリング部４０の上端面は、球面に形成されている。アーマチュア１７のリング部４０の球面半径ｒ２は、弁ボディ２の外側磁極片４１の球面半径Ｒ２より小さい関係を有し、アーマチュア１７のリング部４０の球面中心が球弁１８の中心と同心になっている。
【００４３】
これにより、２箇所のギャップＧ１，Ｇ２をもつ磁気回路によってアーマチュア１７に作用する吸引力を発生することができ、吸引力が増大して球弁１８の作動応答性を向上させることができる。更に、リング部４０の球面の傾き中心は球弁１８中心であるため、可動体１６が傾いたとき、リング部４０の球面は球弁１８中心に傾いて弁ボディ２の外側磁極片４１の球面と対向する。そして弁ボディ２の外側磁極片４１の球面とリング部４０の上端面の球面との間に形成されるギャップＧ２は、アーマチュア１７のリング部４０の球面半径ｒ２が弁ボディ２の外側磁極片４１の球面半径Ｒ２より小さいため、周方向のギャップＧ２変化が小さく抑えられる。したがって、ギャップの２乗に逆比例して増加し、アーマチュア１７のリング部４０に作用する吸引力のバラツキが小さく抑えられ、球弁１８の開弁特性を安定させることができる。
【００４４】
次に、本発明の実施例４を図７により説明する。固定ストッパ面４２及び可動当接面４３は、コア４の内側磁極片５及びアーマチュア１７の上端面にそれぞれ設けられている。コア４側の固定ストッパ面４２は開弁時の球弁１８の中心と同心で、可動体１６の傾きθに対応した範囲以上の球面となるように形成されている。アーマチュア１７側の可動当接面３５はコア４の内側磁極片５側球面の半径Ｒ０より小さい半径ｒ０で球面となるように形成されている。
【００４５】
これにより、アーマチュア１７の可動当接面４３の球面とコア４の固定ストッパ面４２の凹球面との接触は、可動当接面４３の球面半径ｒ０と固定ストッパ面４２の球面半径Ｒ０が大きいので、ヘルツの接触楕円が大きくなる。したがって、アーマチュア１７とコア４との当接時に局部的に加わるヘルツ応力が軽減されることにより、アーマチュア１７とコア４との繰り返し接触による摩耗を防止することができ、耐久性および信頼性の向上が図られる。
【００４６】
更に、アーマチュア１７の可動当接面４３側球面の傾き中心は球弁１８中心であるため、可動体１６が傾いたとき、可動当接面４３側の球面は球弁１８中心に傾いてコア４の固定ストッパ面４２の球面に当接する。したがって、球弁１８の閉弁位置（点線）からのリフト量Ｌは変動しないので所定の大きさに定めることができ、燃料の噴射量を安定させることができる。
【００４７】
また、球弁１８のリフト量を規制するストッパをもたない構成であるから、弁ボディ２内へのストッパの組付けや切削加工が不要となり、低コスト化の要求を満たすことができる。
【００４８】
次に、可動体１６の上端部の外側テーパ面４４とアーマチュア１７の下端部の内側テーパ面４５はテーパ結合され、且つ、そのテーパ結合端の外周はレーザ溶接接合されている。これにより、可動体１６とアーマチュア１７とのずれをテーパ結合面で規制することができ、可動体１６とアーマチュア１７との一体結合の寸法精度を向上できる。しかも、可動体１６とアーマチュア１７とのずれを防止する治具を必要としないため、コストアップを招くこともない。
【００４９】
次に、本発明の実施例５を図８により説明する。固定ストッパ面４６及び可動当接面４７は弁ボディ２に形成された外側磁極片４１及びアーマチュア１７に形成されたリング部４０の上端面にそれぞれ設けられている。弁ボディ２の外側磁極片４１の固定ストッパ面４６は開弁時の球弁１８の中心と同心で球面となるように形成されている。
【００５０】
アーマチュア１７のリング部４０の可動当接面４７は弁ボディ２の外側磁極片４１側球面の半径Ｒ０より小さい半径ｒ０で球面となるように形成されている。これにより、弁ボディ２の凹球面とリング部４０の球面との当接時に局部的に加わるヘルツ応力が軽減されることにより、弁ボディ２とリング部４０との繰り返し接触による摩耗を防止することができ、耐久性および信頼性の向上が図られる。更に、リング部４０，可動当接面４７側の球面の傾き中心は球弁１８中心であるため、可動体１６が傾いたとき、可動当接面４７側の球面は球弁１８中心に傾いて外側磁極片４１側の球面に当接する。したがって、球弁１８の閉弁位置（点線）からのリフト量Ｌは変動しないので所定の大きさに定めることができ、燃料の噴射量を安定させることができる。
【００５１】
次に、可動体１６と一体のアーマチュア１７は強磁性材料により形成され、金属粉末射出成形法で一体成形されている。このように可動体１６と一体のアーマチュア１７を金属射出成形で製造することにより、複雑形状の難加工材料の成形が容易にでき、バリ取り等の後加工が不要になる。したがって、可動体１６と一体のアーマチュア１７を金属粉末射出成形化して工程を省力化することにより、従来の機械加工での製造と比較してコストダウン化が図られる。
【００５２】
以上のべた各実施例によれば、次の効果を得ることが出来る。
【００５３】
まず、スリーブと弁座部材の加工誤差や組立誤差に起因する取付誤差によって弁体が傾いた状態でも、球弁のリフト量Ｌを一定の大きさに定めることができ、燃料の噴射量を安定させることができる。また、球弁の開弁時にはストッパの固定ストッパ面に可動体の可動当接面がほぼ線接触状に当接することにより、球弁のバウンスが小さいので最小噴射量を小さくでき、大きなダイナミックレンジが得られる。
【００５４】
請求項２，３，４記載の発明によれば、可動体が傾いてもコアとアーマチュアとの間に形成されるギャップＧ１および弁ボディの内周面とアーマチュアとの間に形成されるギャップＧ２の変化を小さくして、アーマチュアに作用する電磁力のバラツキを小さく抑え、球弁の開弁特性を安定させることができる。
【００５５】
また、２箇所のギャップＧ１，Ｇ２をもつ磁気回路によってアーマチュアに作用する吸引力を発生することができ、吸引力が増大して球弁の作動応答性を向上させることができる。更に、可動体が傾いても弁ボディの外側磁極片とリング部との間に形成されるギャップＧ２の変化が小さくなり、アーマチュアのリング部に作用する吸引力のバラツキを小さく抑え、球弁の開弁特性を安定させることができる。
【００５６】
また、可動体とアーマチュアとのずれをテーパ結合面で規制することができ、可動体とアーマチュアとの一体結合の寸法精度を向上できる。しかも、可動体とアーマチュアとのずれを防止する治具を必要としないため、コストアップを招くこともない。
【００５７】
また、可動体と一体のアーマチュアを金属射出成形で製造することにより、複雑形状の難加工材料の成形が容易にでき、バリ取り等の後加工が不要になる。したがって、可動体と一体のアーマチュアを金属粉末射出成形化して工程を省力化することにより、従来の機械加工での製造と比較してコストダウン化が図られる。
【００５８】
【発明の効果】
本発明によれば、弁体のリフト量とアーマチュアに働く電磁力が変化するのを抑制し、燃料の噴射量を安定させることができる電磁式燃料噴射弁を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例の電磁式燃料噴射弁の縦断面図である。
【図２】第１実施例の可動体部分の要部断面図である。
【図３】第１実施例における案内面軸線の心違いの場合の説明図である。
【図４】第１実施例における案内面軸線の傾きの場合の要部断面図である。
【図５】第２実施例の可動体部分の要部断面図である。
【図６】第３実施例の可動体部分の要部断面図である。
【図７】第４実施例の可動体部分の要部断面図である。
【図８】第５実施例の可動体部分の要部断面図である。
【符号の説明】
１…電磁式燃料噴射弁、２…弁ボディ、３…スリーブ、４…コア、５…内側磁極片、６…段部、７…カバー、８…取付孔、９…ボビン、１０…電磁コイル、１１…ターミナル、１２…磁路形成部材、１３…縁曲部、１４…樹脂モールド成形、１５…コネクタ、１６…可動体、１７…アーマチュア、１８…球弁、１９…ストッパ、２０…弁座体、２１…下摺動面、２２…下案内面、２３…旋回体、２４…弁座、２５…噴射孔、２６…旋回溝、２７…上案内面、２８…上摺動面、２９…フランジ、３０…スプリング、３１…アジャスティングパイプ、３２…Ｏリング、３３…フィルタ、３４，４２，４６…固定ストッパ面、３５，４３，４７…可動当接面、３６…内周円筒面、３７…外周円すい面、３８…外側円すい面、３９…内側円すい面、４０…リング部、４１…外側磁極片、４４…外側テーパ面、４５…内側テーパ面。
【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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