(57)【要約】【課題】  高圧液体通路開閉弁を駆動するための電磁弁装置におけるアーマチュア吸引力の増大を図ること及び開閉弁の閉弁時バウンシング発生を防止或は緩和すること。【解決手段】  電磁弁装置において、コイルを埋設したコアのアーマチュアに対面する面と該面に小さな間隙をおいて対面するアーマチュアの面を、一方は平面とし他方は凸状の球面に形成する、或は一方は凸状球面、他方は凹状球面とし、凹状球面の曲率を凸状球面の曲率よりも大きくする、或はアーマチュアを薄板を積層して形成し薄板の外径を異ならせて近似凸状球面を形成することにより、アーマチュアが部品精度の不足で傾いて取り付けられた場合でも中心部間隙が外縁部間隙に比べて小さくでき余裕間隙の縮小を可能にしてアーマチュア吸引力を増大する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コイルを埋設したコアと該コアに対設されて電磁力により該コアに着脱されるアーマチュアとを備えた電磁弁装置において、前記コイルを埋設したコアの前記アーマチュアに対面する面を平面に形成するとともに、該面に小さな間隙をおいて対面するアーマチュアの面を凸状の球面、または楕円球面に形成し、中心部間隙を外縁部間隙に比べて縮小したことを特徴とする電磁弁装置。
【請求項２】
コイルを埋設したコアと該コアに対設されて電磁力により該コアに着脱されるアーマチュアとを備えた電磁弁装置において、前記コイルを埋設したコアのアーマチュアに対面する面を平面に形成するとともに、該面に小さな間隙をおいて対面するアーマチュアの面を中央部は平面で両側部は前記中央部の平面に接する球面、または楕円球面に形成したもしくは対面するアーマチュアの凸状の球面、または楕円球面の中央部だけを平面とすることで、中心部間隙を外縁部間隙に比べて縮小したことを特徴とする電磁弁装置。
【請求項３】
コイルを埋設したコアと該コアに対設されて電磁力により該コアに着脱されるアーマチュアとを備えた電磁弁装置において、前記コイルを埋設したコアのアーマチュアに対面する面は凸状の球面に形成するとともに、該面、または楕円球面に小さな間隙をおいて対面するアーマチュアの面を平面に形成したことを特徴とする電磁弁装置。
【請求項４】
コイルを埋設したコアと該コアに対設されて電磁力により該コアに着脱されるアーマチュアとを備えた電磁弁装置において、前記コイルを埋設したコアのアーマチュアに対面する面は凸状の球面、または楕円球面に形成するとともに、該面に小さな間隙をおいて対面するアーマチュアの面を凹状の球面、または楕円球面に形成し、前記アーマチュアの凹状球面の曲率半径を前記コアの凸状球面の曲率半径よりも大きく形成し中心部間隙を外縁部間隙に比べて縮小したことを特徴とする電磁弁装置。
【請求項５】
コイルを埋設したコアと該コアに対設されて電磁力により該コアに着脱されるアーマチュアとを備えた電磁弁装置において、コイルを埋設したコアのアーマチュアに対面する面は平面に形成し、アーマチュアは稼動軸に対し直角方向に薄板を積層して構成し、該薄板は前記コアの平面に近いほど外径が小さく形成された部分を有し中心部間隙を外縁部間隙に比べて縮小したことを特徴とする電磁弁装置。
【請求項６】
前記アーマチュアには複数の通路穴が中心対称位置に設けられ、これらの通路穴は前記コアの前記アーマチュアに対面する面側方向に広がるテーパ部を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかの項に記載の電磁弁装置。
【請求項７】
前記アーマチュアの前記コアに対面する面から最も遠い薄板は前記コアに体面する薄板と略同じ外径に形成され、前記最も遠い薄板よりも前記コア側の積層板には、それら積層板を貫通して前記コアに対面する薄板において開口し前記最も遠い薄板の外周近傍で該最も遠い薄板により閉鎖される複数の通路穴が中心対称に設けられていることを特徴とする請求項５に記載の電磁弁装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に内燃機関の燃料噴射装置に用いられる、噴射時期制御のために高圧燃料通路の開閉を行う開閉弁の開閉駆動を行う電磁弁装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、内燃機関の燃料噴射時期を制御するための燃料通路開閉弁の開閉を電磁力によって行う電磁式弁駆動装置が知られている。これらの電磁弁はコイルを埋設したコアと該コアに近接して設けられたアーマチュアとよりなり、コイルに電流を流して発生させた磁束がアーマチュアを通ることによりアーマチュアをコア側に吸引し、アーマチュアに連結された弁体を駆動するものである。
アーマチュアがコア側に吸引された状態で弁体は座面に着座して燃料通路を閉鎖するように構成されているので、アーマチュアがコアに吸引された状態でコアとアーマチュアの間には間隙がなければならない。この間隙は大きな吸引力を確保するためにできるだけ小さくする必要がある。
しかしながら、従来はコアとアーマチュアが対面する面は両方共に平面に形成されており（例えば、特許文献１、２参照。）、この間隙が対向面全域に亘って均一になるようにすることは部品の精度上困難であるので、アーマチュアが傾いて取り付けられた場合でもアーマチュア端面が対向するコアの面と干渉することがないように充分な隙間を持った構成とされていた。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１９３９３９号公報（図１、３、４、５）
【特許文献２】特開２００２−９８０２４号公報（図１、２、３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
したがって、吸引力を増大するために前記間隙を小さくするのには限度があり、小型で大きな吸引力を発揮する電磁弁装置を実現することが困難であった。この課題を解決することが本発明の第１の目的である。
また、従来の電磁弁装置を燃料噴射装置の噴射時期を制御するための高圧燃料通路の開閉弁駆動に用いた場合、電磁弁装置のアーマチュアが吸引されて該アーマチュアに連結された開閉弁が閉じられる際の閉弁時バウンシングと開かれる際の開弁時バウンシング発生の問題がある。この課題を解決するのが本発明の第２の目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記第１の目的は、本発明において、コイルを埋設したコアのアーマチュアに対面する面は平面に形成するとともに、該面に小さな間隙をおいて対面するアーマチュアの面を凸状の球面または楕円球面に形成することによって中心部間隙を外縁部間隙に比べて縮小したことで解決される。
【０００６】
小さい間隙で互いに対面するコアとアーマチュアの面が両面とも平面の場合、また曲面であっても中心部間隙と外縁部間隙が同一の場合は、部品精度が充分でなくて前記コアの中心線に対して前記アーマチュアの中心線が傾いて取り付けられた場合に、前記アーマチュアがコアに吸引されると、アーマチュアに連結された開閉弁が弁座に着座するよりも以前にアーマチュアの外周の一端がコアに接触し、即ちアーマチュアがコアと干渉し、前記開閉弁が完全に閉弁しないことがある。
これを避けるためには前記間隙を充分に大きくしておく必要がある。本発明によれば、アーマチュアの面が凸状の球面に形成されているので、外縁部間隙は中心部間隙に比べて広い。このため、アーマチュアがコアに対して前記従来の場合と同じ角度傾いて取り付けられたとしても、アーマチュアがコアと干渉しない。即ち、同じ傾き角に対してアーマチュアがコアと干渉するに至る間隙を小さくすることができる。従って、電磁弁装置の吸引力が従来よりも大きくなるように構成することが可能となる。
【０００７】
前記第１の目的は、次の請求項２乃至５に記載の発明によっても達成される。即ち、コア側は平面でアーマチュア側は中央部を平面とし両側部は中央部の平面に接する球面または楕円球面とする所謂クラウニングを施すこと、或はアーマチュア側は平面としコア側を凸球面とすること、或はコア側は凸球面、アーマチュア側は凹球面とし、凹球面の曲率半径を凸球面の曲率半径よりも大きくすること、或はコア側は平面としアーマチュアは薄板を積層して形成し、該薄板はコアの面に近いほど外径が小さくなるように形成された部分を有すること、によっても第１の目的を達成することができる。
【０００８】
次に前記第２の目的は、前記電磁弁において、前記アーマチュアに複数個の通路穴を中心対称位置に設け、これらの通路穴は前記コアの前記アーマチュアに対面する面側方向に広がるテーパ部を有するように形成することによって達成される。これにより、アーマチュアがコア側に吸引されて該アーマチュアに連結された燃料噴射装置の高圧燃料通路の開閉弁が閉じられる際に、コア面とアーマチュア面との間隙にある燃料が急激に圧縮される際に前記通路穴を通って逃げるので、ばねを介して支持されているアーマチュアと一体の開閉弁の閉弁時バウンシング発生が防止或は緩和される。
【０００９】
電磁弁装置の吸引力が解除されてアーマチュアが開閉弁と共に前記ばねによってコア面から引き離されて前記開閉弁の端面が取り付け底面に当接する開弁時には、ある程度の抵抗があった方が開弁時のバウンシングが発生し難くなる。即ち前記通路穴を断面積変化のない穴として設けると閉弁時のバウンシングを抑制する効果があるが、逆に開弁時バウンシングを助長する効果がある。前記テーパ部を形成して閉弁時の方が開弁時よりも燃料が前記通路穴を通り易くすることにより、開弁時のバウンシング発生を大きく助長することなく閉弁時のバウンシング発生を防止或は緩和することができる。
【００１０】
また、前記第２の目的は、薄板を積層して形成されたアーマチュアを、該アーマチュアのコアに対面する面から最も遠い薄板はコアに対面する薄板と略同じ外径に形成され、前記最も遠い薄板よりも前記コア側の積層板にはそれら積層板を貫通する複数の通路穴が中心対称に設けられていて、これらの通路穴はコアに対面する薄板において開口しコアから最も遠い薄板の外周近傍で該最も遠い薄板により閉鎖されるように形成することによっても達成される。
この場合、アーマチュアが急激にコア面側に吸引されることにより圧縮されたコア面とアーマチュア面との間隙の燃料が、前記最も遠い薄板を撓ませて前記通路穴から逃げることができて、閉弁時のバウンシングを防止或は緩和することができる。そして、アーマチュアがコア面から引き離される開弁時には前記通路穴は前記最も遠い薄板により閉鎖されるので、燃料は前記間隙の方へ前記通路穴を通って移動することはなく、開弁時のバウンシング発生を助長することがない。さらに、薄板を積層することにより渦電流の損失低減効果も発生する。
【発明の効果】
【００１１】
以上のように本発明によれば、アーマチュアとコアとの間隙を小さくできるので電磁弁装置のアーマチュア吸引力を増大することができ、またアーマチュアがコア側に吸引される際に前記間隙からの燃料の逃げを容易にしてアーマチュアがコア側から引き離される際には前記間隙への燃料に進入がより困難或は不可能となるようにアーマチュアに通路穴を設けることにより、燃料噴射装置の高圧燃料通路の開閉弁の開弁時バウンシング発生を助長することなく閉弁時バウンシング発生を防止或は緩和することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、特に特定的な記載がない限りはこの発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
【実施例】
【００１３】
図１乃至図７は、夫々本発明の第１乃至第７の実施例を燃料噴射ポンプの高圧燃料通路の開閉弁駆動用として装着した状態の断面図を前記開閉弁と共に示す。
第１実施例を示す図１において、１は電磁弁装置、１０は開閉弁装置、３０は燃料噴射装置のポンプケースである。
【００１４】
前記電磁弁装置１はコイル４が埋設されたコア３とアーマチュア５を有し、電磁弁ケース２、９に覆われて前記ポンプケース３０に取り付けられている。６、７は合成樹脂製の封止材である。前記開閉弁１０は弁座部材１１と該弁座部材１１に往復習動可能に嵌合された開閉弁１２と前記弁座部材１１を前記ポンプケース３０の開閉弁装置取付け部の底面３３に密着固定する固定部材１３（ポンプケース３０にねじ込まれる）と該固定部材に支持されて前記開閉弁１２を下方に付勢するばね１４からなる。
そして、前記アーマチュア３はボルト８により前記開閉弁１２に固定されている。１５は前記弁座部材１１の座面に前記開閉弁１２の弁シートが着座する着座部を示している。３１は図示しない燃料噴射装置のプランジャ室およびノズル針弁油だめに連通する高圧燃料通路であり、３２は燃料タンクに通じる低圧燃料通路である。
【００１５】
前記電磁弁装置１のコイル４に電流を流すと前記アーマチュア５が前記コア３側に吸引され、アーマチュアに連結された開閉弁が上方に持ち上げられて前記着座部１５が閉じられる。そうすると、前記高圧燃料通路３１から燃料噴射装置側の燃料は閉じ込められた状態になり、燃料は燃料噴射装置のプランジャの動きにより圧縮され、燃料噴射ノズルからシリンダ室内に噴射される。
前記コイル４への電流を遮断すると、前記コアの吸引力が解除されて前記開閉弁１２はアーマチュア５と共に前記ばね１４のばね力により開閉弁の下端面が前記ポンプケース３０の開閉弁取付け部の底３３に当接するまで押し下げられ、前記着座部１５は開かれた状態となる。そうすると前記高圧燃料通路３１は前記低圧燃料通路３２に連通されて燃料噴射ポンプ内の高圧の燃料が燃料タンク側に戻されて燃料噴射ポンプ内の圧力が低下し、燃料噴射が終了される。
【００１６】
前記開閉弁１２には軸中心部の穴１２aとばね室１６に通じる横穴１２bが設けられており、弁座部材１１と開閉弁１２の摺動部から漏出した燃料は前記ばね室に入り固定部材１３と開閉弁の隙間１７または固定部材と螺合するポンプケース３０とのねじ部隙間を通ってアーマチュア室９bに流出し、該アーマチュア室９bから燃料タンクに戻される。
【００１７】
前記開閉弁１２の弁座部材１１への着座部１５で着座して弁が閉じられた際には、前記アーマチュア５とコア３な間にはギャップＧが確保されていなければならない。そうでないとアーマチュア５がコア３に干渉して開閉弁１２が着座部１５で完全に閉じられないからである。
【００１８】
ところで、アーマチュアとコアとのギャップが小さいほどコアがアーマチュアを吸引する吸引力は大きくなる。しかしながら、部品には精度のばらつきがあり、コアの平面に対してアーマチュアが傾いて取り付けられる場合がある。
そのような場合に前記ギャップが小さいとアーマチュアの外径端がコアと干渉して開閉弁が完全に閉弁しない事態が生じるので、前記ギャップは余裕を持ったギャップに設定しておく必要があり、その余裕分だけ吸引力が減少することになる。アーマチュアのコアに対面する面を凸球面に形成することによりこの余裕分を減少することができる。このことを図により説明するに、図１１（Ａ）において、コアとアーマチュアの両面とも平面でギャップがＳ0の場合、アーマチュア５が角度θだけ傾いて取り付けられるとアーマチュア５の外径の一端がコアの面に接触するが、（Ｂ）のようにアーマチュアが凸球面に形成されていると同じ角度θだけ傾いて取り付けられてもまだＳ1の間隙が残っている。従って、前記余裕間隙を減少することが可能になる。
【００１９】
但し、凸球面の曲率半径が小さいとアーマチュア５の中心から外側になるほど間隙が大きくなるので、余裕間隙を小さくしても吸引力は却って小さくなる。従って、凸球面の曲率半径はできるだけ大きくしたい。この曲率半径を大きくすると前記余裕間隙もその分大きくすることが必要となるのであるが、この兼ね合い図りながらアーマチュアを凸球面とした場合と従来の平面の場合との設定ギャップと吸引力との関係が図８に示してある。図８には、従来のアーマチュアが平面の場合と最適な曲率半径の凸球面とした場合の設定可能ギャップと吸引力の関係が示されており、アーマチュアを凸球面とすることにより吸引力を増大できることが分かる。
【００２０】
図２は第２実施例を示し、コア３側は平面でアーマチュア５側は中央部を平面とし両側部は中央部の平面に接する球面とする所謂クラウニングを施してある。その他は図１と同じであり説明は省略する。この実施例ではアーマチュア５の平面部の径が小さくしてあるので、余裕間隙を小さくすることができ、図１の実施例と同様な効果を得ることができる。
【００２１】
図３は第３実施例を示し、アーマチュア５側は平面としコア３側を凸球面に形成してある。その他は図１と同じであり説明は省略する。この実施例でも図１の実施例と同様の効果が得られることは容易に理解できる。
【００２２】
図４は第４実施例を示し、コア３側は凸球面、アーマチュア５側は凹球面とし、凹球面の曲率半径を凸球面の曲率半径よりも大きく形成してある。その他は図１と同じであり説明は省略する。この実施例でも図１の実施例と同様の効果が得られることは容易に理解できる。
【００２３】
図５は第５実施例を示し、コア３側は平面としアーマチュア５は薄板を積層して形成し、該薄板はコア３の面に近いほど外径が小さくなるように形成された部分を有するように形成してある。その他は図１と同じであり説明は省略する。アーマチュア５のコア３に最も近くて該コア３と直接に対面する薄板５ｂは外径が小さく形成されているので、余裕間隙を小さくすることができ図１の実施例と同様な効果を得ると共にさらに渦電流損失も低減することができる。
【００２４】
図６は第６実施例を示す。本実施例は余裕間隙を減じて吸引力の増大を図るとともに、開閉弁１２の開弁時のバウンシングを防止或は緩和する目的を達成するためにアーマチュア５に複数の通路穴５ａを中心対称に設けたものである。
アーマチュア５がコア３側に吸引されて開閉弁１２が閉弁される際にアーマチュア５が該アーマチュア５とコア３との間の隙間に存在する燃料を急激に圧縮することになり、その衝撃でばね１４で支持された開閉弁１２が振動し始めるが、前記隙間の燃料を前記通路穴５ａを介して逃がすことにより衝撃を緩和して振動の発生を防止或は緩和する、即ち閉弁時のバウンシング発生を防止或は緩和することができる。前記通路穴５ａの上側即ちコア３側は円錐状に広げられて前記隙間の燃料が逃げ易いようにしてある。この円錐角は６０°程度で最良の結果が得られる。
【００２５】
図１０に開閉弁のバウンシングの状況が示してある。開閉弁のバウンシングには閉弁時バウンシングと開弁時バウンシングがある。開閉弁閉弁時のバウンシングは燃料噴射開始時における噴射率の変動を誘起し、開弁時バウンシングは燃料噴射終わりにおける噴射の切れを悪化させ、どちらも燃料噴射の制御とエンジン性能にとって悪影響を齎すものである。
【００２６】
図７は第７実施例を示す。本実施例は図５の実施例と同様にアーマチュア５を薄板を積層して形成し、コアから最も遠い薄板５ｃの外径をコアに最も近くてコアと直接対面する薄板５ｂの外径と略同じに形成し、前記薄板５ｃ以外の薄板積層を貫通する中心対称の通路穴５ａが前記薄板５ｃの外周近傍で該薄板５ｃにより閉鎖されるように設けられている。
アーマチュア５がコア３側に吸引されて開閉弁１２が閉弁される際にアーマチュア５が該アーマチュア５とコア３との間の隙間に存在する燃料を急激に圧縮することになるが、その圧力によってコア３から最も遠い薄板５ｃが図９に示すように撓んで前記隙間の燃料を逃がすことができるので、図６の実施例と同様に閉弁時のバウンシング発生を防止或は緩和することができる。アーマチュア５が下降して開閉弁１２が開弁する際には前記通路穴は最下部の薄板５ｃによって閉ざされる。
【００２７】
図１２（Ａ）、（Ｂ）は前記アーマチュア５の他の実施例を示す。（Ａ）の実施例では、アーマチュア５の球面５２を加工後、中央部上面を削り落として平面部５１を加工、形成し、該平面部５１と前記コア３との間に前記ギャップＧを形成している。
（Ｂ）の実施例では、アーマチュア５の上面を、加工円５４を円周方向に回転させて形成される２つの球面５３、５３にて形成し、該球面５３、５３の頂部と前記コア３との間に前記ギャップＧを形成している。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明によれば、燃料噴射装置の噴射時期制御等に用いられる高圧液体通路開閉弁駆動用電磁弁装置のコアによるアーマチュア吸引力を増大することができ、また前記開閉弁の閉弁時バウンシングを緩和或は防止できる電磁弁装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の第１実施例に係る電磁弁装置が燃料噴射ポンプの高圧燃料通路の開閉弁駆動用として装着された状態を前記開閉弁と共に示す断面図である。
【図２】本発明の第２実施例に係る電磁弁装置が燃料噴射ポンプの高圧燃料通路の開閉弁駆動用として装着された状態を前記開閉弁と共に示す断面図である。
【図３】本発明の第３実施例に係る電磁弁装置が燃料噴射ポンプの高圧燃料通路の開閉弁駆動用として装着された状態を前記開閉弁と共に示す断面図である。
【図４】本発明の第４実施例に係る電磁弁装置が燃料噴射ポンプの高圧燃料通路の開閉弁駆動用として装着された状態前記開閉弁と共に示す断面図である。
【図５】本発明の第５実施例に係る電磁弁装置が燃料噴射ポンプの高圧燃料通路の開閉弁駆動用として装着された状態を前記開閉弁と共に示す断面図である。
【図６】本発明の第６実施例に係る電磁弁装置が燃料噴射ポンプの高圧燃料通路の開閉弁駆動用として装着された状態を前記開閉弁と共に示す断面図である。
【図７】本発明の第７実施例に係る電磁弁装置が燃料噴射ポンプの高圧燃料通路の開閉弁駆動用として装着された状態を前記開閉弁と共に示す断面図である。
【図８】本発明の電磁弁装置による吸引力の増大を従来と比較した図である。
【図９】本発明の電磁弁装置の第７実施例の作用を説明する図である。
【図１０】本発明の第６及び第７実施例の場合の高圧燃料通路開閉弁の閉弁時バウンシングが防止される状況を説明する図である。
【図１１】本発明により電磁弁のコアとアーマチュアの間隙を狭めることができることを説明する図である。
【図１２】（Ａ）、（Ｂ）は本発明に係るアーマチュアの他の２つの実施例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３０】
１    電磁弁装置
２、９    電磁弁ケース
３    コア
４    コイル
５    アーマチュア
６、７    合成樹脂充填材
８    ボルト
１０    開閉弁装置
１１    弁座部材
１２    開閉弁
１３    固定部材
１４    ばね
１５    着座部
１６    ばね室
１７    隙間
３０    ポンプケース
３１    高圧燃料通路
３２    低圧燃料通路
３３    開閉弁取付け部底面
【図１】
2005240981.tif 000003
【図２】
2005240981.tif 000004
【図３】
2005240981.tif 000005
【図４】
2005240981.tif 000006
【図５】
2005240981.tif 000007
【図６】
2005240981.tif 000008
【図７】
2005240981.tif 000009
【図８】
2005240981.tif 000010
【図９】
2005240981.tif 000011
【図１０】
2005240981.tif 000012
【図１１】
2005240981.tif 000013
【図１２】
2005240981.tif 000014