(57)【要約】【課題】応答性の向上を図った電磁式燃料噴射弁を提供する。【解決手段】噴射弁本体の軸方向の燃料通路を構成する中空筒型の固定コア１側に磁気吸引される可動コア１０と、弁体５と、可動コア１０及び弁体５の間を連結する中空の中間要素としてのジョイント１１と、を備えて可動子１２を構成する。中間要素としてのジョイント１１は、可動コア１０側の上筒部と、その上筒部よりも小径であって弁体５側となる下筒部と、これら上筒部及び下筒部を連結する連結部１１ｂとを有する。連結部１１ｂには、燃料通路を通過する燃料の圧力を積極的に受ける面を形成する。また、中間要素としてのジョイント１１には、軸方向に対して直交する方向の、燃料を通過させるための燃料通路（孔）１１ｄを複数形成する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
噴射弁本体の軸方向の燃料通路を構成する中空筒型の固定コア側に磁気吸引される可動コアと、弁体と、前記可動コア及び前記弁体の間を連結する中空の中間要素と、を備えて可動子を構成し、
前記中間要素は、前記可動コア側の上筒部と、該上筒部よりも小径であって前記弁体側となる下筒部と、これら前記上筒部及び前記下筒部を連結する連結部とを有し、
該連結部には、前記燃料通路を通過する燃料の圧力を積極的に受ける面を形成した
ことを特徴とする電磁式燃料噴射弁。
【請求項２】
請求項１に記載の電磁式燃料噴射弁において、
前記面を前記軸方向に対して直交する方向に形成した
ことを特徴とする電磁式燃料噴射弁。
【請求項３】
請求項１に記載の電磁式燃料噴射弁において、
前記連結部にバネ性を持たせた
ことを特徴とする電磁式燃料噴射弁。
【請求項４】
請求項１に記載の電磁式燃料噴射弁において、
前記連結部をＲ形状と平面部との組合せで構成した
ことを特徴とする電磁式燃料噴射弁。
【請求項５】
請求項１に記載の電磁式燃料噴射弁において、
前記中間要素と前記可動コアとの間に板バネを設けた
ことを特徴とする電磁式燃料噴射弁。
【請求項６】
請求項１に記載の電磁式燃料噴射弁において、
前記可動子を案内する中空のノズルハウジングと、前記固定コアとを、非磁性材若しくは弱磁性材からなる中空のシールリングを用いて結合した
ことを特徴とする電磁式燃料噴射弁。
【請求項７】
請求項１に記載の電磁式燃料噴射弁において、
前記下筒部に前記燃料を通過させるための孔を複数形成した
ことを特徴とする電磁式燃料噴射弁。
【請求項８】
請求項７に記載の電磁式燃料噴射弁において、
前記孔を前記下筒部の軸方向に対して直交する方向に形成した
ことを特徴とする電磁式燃料噴射弁。
【請求項９】
請求項７に記載の電磁式燃料噴射弁において、
前記孔の総面積を前記燃料通路の断面積よりも大きくした
ことを特徴とする電磁式燃料噴射弁。
【請求項１０】
噴射弁本体の軸方向の燃料通路を構成する中空筒型の固定コア側に磁気吸引される可動コアと、弁体と、前記可動コア及び前記弁体の間を連結する中空の中間要素と、を備えて可動子を構成し、
前記中間要素には、前記軸方向に対して直交する方向の、前記燃料を通過させるための孔を複数形成した
ことを特徴とする電磁式燃料噴射弁。
【請求項１１】
請求項１０に記載の電磁式燃料噴射弁において、
前記孔を等間隔で配置した
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、内燃機関用の電磁式燃料噴射弁に関する。
【０００２  】
【従来の技術】
従来より、自動車等の内燃機関においては、エンジン制御ユニットからの電気信号により駆動する電磁式の燃料噴射弁が広く用いられている。従来の燃料噴射弁は、中空筒型の固定コア（センターコア）の周りに電磁コイルおよびヨークが配置され、電磁コイルを収納するヨークの下部には、弁体を有する可動子を内装したノズルボディが取付けられ、この可動子が戻しバネの力を受けて弁座側に付勢される構造となっている。
【０００３  】
従来の電磁式燃料噴射弁としては、例えば、下記特許文献１に記載されるように、部品点数の削減や組立性を向上させるために、複合磁性材料で形成した１本のパイプを磁性化するとともに、その中間部のみを誘導加熱などにより非磁性化することで、磁性の燃料コネクタ部、非磁性の中間パイプ部及びバルブボディ部を一体形成したものが知られている。この電磁式燃料噴射弁においては、燃料コネクタ部内に円筒状の固定鉄心を圧入し、バルブボディ部に弁体付の可動コアを内装している。また、パイプの中間外周部に電磁コイルを配置し、電磁コイルの外側にヨークを配置している。電磁コイルを通電すると、ヨーク、燃料コネクタ部、固定コア、可動コア、バルブボディ部、ヨークに磁気回路が形成され、可動コアが固定コア側に磁気吸引される。非磁性部は、燃料コネクタ部とバルブボディ部間の磁束の短絡を防止するために用いられている。
【０００４  】
【特許文献１】
特開平１０−３３９２４０号公報  （第３頁、第１図）
【０００５  】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来技術にあっては、パイプの中間に非磁性の中間パイプ部を設けているが、その中間パイプ部では、十分な磁束の漏れを防止することができず、磁束の漏れによる可動コアを吸引する磁気力が低下し、応答性が低下するという問題があった。
【０００６  】
特に、近年、ガソリンエンジンにおいても燃料を内燃機関のシリンダ内に直接噴射させる燃料噴射弁が実用化されている。直接噴射式の燃料噴射弁においては、ヨーク下部に設けるノズルボディを細身で長めにした、いわゆる、ロングノズルタイプのインジェクタが提案されている。ロングノズルインジェクタは、シリンダヘッドに取付ける場合に、シリンダヘッド付近に吸気弁、吸気管等の部品が密集している場合に、スペースの取らない細身のノズルボディだけをシリンダヘッド上に位置させ、ヨークやコネクタモールドなどの大径の胴体部分は他の部品やシリンダヘッドと干渉しないように離して設置できるので、取付の自由度が高い利点がある。しかしながら、ノズルボディが長くなる分、可動コアによって駆動されるノズルが長くなり、重量も増加するため、磁気力低下による応答遅れが顕著な問題となる。
【０００７  】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされるもので、応答性の向上を図った電磁式燃料噴射弁を提供することを課題とする。
【０００８  】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために種々の発明を提案する。そのうちの幾つかの特徴は次の通りである。
【０００９  】
すなわち、噴射弁本体の軸方向の燃料通路を構成する中空筒型の固定コア側に磁気吸引される可動コアと、弁体と、前記可動コア及び前記弁体の間を連結する中空の中間要素と、を備えて可動子を構成し、前記中間要素は、前記可動コア側の上筒部と、該上筒部よりも小径であって前記弁体側となる下筒部と、これら前記上筒部及び前記下筒部を連結する連結部とを有し、該連結部には、前記燃料通路を通過する燃料の圧力を積極的に受ける面を形成したことを特徴としたものである。
【００１０  】
また、噴射弁本体の軸方向の燃料通路を構成する中空筒型の固定コア側に磁気吸引される可動コアと、弁体と、前記可動コア及び前記弁体の間を連結する中空の中間要素と、を備えて可動子を構成し、前記中間要素には、前記軸方向に対して直交する方向の、前記燃料を通過させるための孔を複数形成したことを特徴としたものである。
【００１１  】
また、前記可動子を案内する中空のノズルハウジングと、前記固定コアとを、非磁性材若しくは弱磁性材からなる中空のシールリングを用いて結合したことを特徴としたものである。
【００１２  】
以上のような特徴を有する発明により、軸方向の流体力を閉弁時において付加することが可能になる。また、軸方向の破壊強度を向上させることが可能になる。また、可動コアを磁気吸引する磁気力の低下を防止することが可能になる。
【００１３  】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
最初に、図１を用いて、本実施形態による電磁式燃料噴射弁の全体構成について説明する。図１は本発明の一実施形態による電磁式燃料噴射弁の全体構成を示す縦断面図である。
【００１４  】
図１において、燃料噴射弁１００は、開弁時に噴射弁本体の上部から燃料が流入し、軸方向に流れて、噴射弁下端に設けたオリフィス２７より燃料が噴射される、いわゆるトップフィード式のものであり、以下、このような燃料噴射弁１００について説明する。
【００１５  】
燃料噴射弁１００の軸方向の燃料通路は、主として、燃料導入のための中空筒型である固定コア１と、下部にフランジを有する中空のシールリング１９と、外周にテーパを有する中空のノズルハウジング１３と、ノズルホルダ１４と、弁座付きのオリフィスプレート１６とを各要素として構成されている。
【００１６  】
ここで、図２を用いて、本実施形態による電磁式燃料噴射弁の一部の構成について説明する。図２は、本発明の一実施形態による電磁式燃料噴射弁の一部の断面図であり、図２（Ａ）は、第１の例の断面図、図２（Ｂ）は、他の例の断面図である。
【００１７  】
図２（Ａ）に示すように、シールリング１９の上端部は、符号Ｗ１で示される箇所で、固定コア１と圧入嵌合し、溶接されている。また、シールリング１９の下端部にはフランジ１９ａが設けられ、符号Ｗ２で示される箇所にて、ノズルハウジング１３と圧入嵌合し、溶接されている。この溶接は、円周方向に行われ、噴射弁組立前に予め結合されている。即ち、シールリング１９と固定コア１の間、及びシールリング１９のフランジ１９ａとノズルハウジング１３の間は、圧入嵌合により固定される。なお、両者の間を円周方向に溶接するのは、上述したように、固定コア１と、シールリング１９と、ノズルハウジング１３とが燃料通路を形成するため、燃料の漏れを防止するためである。圧入嵌合後にシールリング１９を溶接する場合の方が、シールリング１９を固定コア１やノズルハウジング１３と溶接だけにより固定する場合と比べて、溶接による熱歪みの影響を低減することができる。本実施形態では、ノズルハウジング１３の内径ｒ１に比べて、シールリング１９の内径ｒ２が大きくなるように形成されている（ｒ２＞ｒ１）。
【００１８  】
次に、図１に示すように、ノズルホルダ１４は、ストローク調整リング１７を介して、ノズルハウジング１３の下部に収納されている。ノズルハウジング１３の下端部は、塑性流動結合によるメタルフローにより、ノズルホルダ１４に固定されている。プランジャロッドガイド１８は、ノズルホルダ１４内部に、圧入により固定されている。
【００１９  】
以上のようにして、固定コア１、シールリング１９、ノズルハウジング１３、ストローク調整リング１７、ノズルホルダ１４とが一連に結合されて、一つの燃料通路組立体が構成されている。
【００２０  】
上記燃料通路組立体の内部には、円筒型の可動コア１０、細長の弁体５、ジョイント１１、質量体８、戻しバネ７、Ｃリングピン６等が組み込まれている。弁体５には、弁ロッドが含まれている。可動コア１０と、弁体５と、ジョイント１１とは結合され、可動子１２を構成している。ジョイント１１は、可動コア１０と弁体５の間に介在する中間要素として設けられている。戻しバネ７は、可動子１２をオリフィスプレート１６の弁座１６ａ側に付勢している。Ｃリングピン６は、横断面がＣリング形状であり、戻しバネ７のバネ力を調整する部材として設けられている。
【００２１  】
固定コア１及びシールリング１９との圧入嵌合する位置の外周には、電磁コイル２が配置されており、その外側には、ヨーク４が固定コア１に圧入嵌合されている。ヨーク４の下端部は、ノズルハウジング１３と溶接結合されており、電磁コイル２を収納する組立体が構成されている。
【００２２  】
燃料噴射弁１００は、電磁コイル２に通電すると、ヨーク４、固定コア１、可動コア１０、ノズルハウジング１３により磁気回路が形成され、それによって、可動コア１０が戻しバネ７の力に抗して固定コア１側に吸引されることで、開弁動作が行われるようになっている。電磁コイル２の通電を止めると、戻しバネ７の付勢力により、可動子１２がオリフィスプレート１６の弁座１６ａに当接して弁が閉じるようになっている。すなわち、閉弁動作が行われるようになっている。本例では、固定コア１の下端面が開弁動作時に可動子１２を受け止めるストッパとしての役割をなしている。
【００２３  】
次に、本実施形態の燃料噴射弁１００に用いられる各部品の特徴について説明する。
【００２４  】
固定コア１は、磁性ステンレス鋼であり、プレス加工及び切削による細長の中空円筒型に形成されている。固定コア１の中空部は、燃料通路となっており、その内周部には、断面がＣの字状のＣリングピン６が圧入されている。Ｃリングピン６の圧入量により、戻しバネ７の荷重が調整されている。また、Ｃリングピン６の上部には、燃料フィルタ２４が装着されている。
【００２５  】
シールリング１９は、非磁性金属からなっている。なお、弱磁性金属を用いることも可能であるものとする。シールリング１９は、図２（Ａ）に示すように、下端部のようなフランジ部１９ａを有しており、断面の形状はＬ字型をなして形成されている。固定コア１とノズルハウジング１３とは、シールリング１９を介して結合されている。この時、固定コア１の下端面とノズルハウジング１３の上端面の位置は、概ね一致するように結合されている。
【００２６  】
ここで、シールリング１９のフランジ部１９ａは、ノズルハウジング１３の上端部に形成されたザグリ１３ｂに収納されている。フランジ部１９ａの高さ及びノズルハウジング１３のザグリ１３ｂの深さは、共に、１〜２ｍｍ程度が適当であり、シールリング１９のフランジ部１９ａは、電磁コイル２にて発生した磁束を遮断し、ノズルハウジング１３、可動コア１０、固定コア１へと効率よく導く構造となっている。従来の構造では、ノズルハウジング１３とシールリング１９とが一体化されているような構造であり、シールリング１９に相当する部分を非磁性化処理しているため、磁束の遮断が十分でなく、磁束の漏れが生じていたため、磁気力が低下している。それに対して、上述の構造とすることにより、磁気回路であるノズルハウジング１３、可動コア１０、固定コア１に磁束を集中させることが可能となり、可動子１２を吸引するために必要な磁気力を発生することが可能となる。従って、開弁時の応答性を向上させることができる。
【００２７  】
なお、図２（Ｂ）に示すように、シールリング１９ｃを非磁性金属及び弱磁性金属で中空円筒型として、ノズルハウジング１３及び固定コア１を結合することでも、可動子１２を吸引するための磁気回路に漏れ磁束が生じるのを防止することができる。
【００２８  】
次に、図２（Ａ）に示すように、ノズルハウジング１３は、磁性材からなり、外周部にはテーパ部を有している。さらに、ノズルハウジング１３は、座ぐり１３ｂ、１３ｃを備えている。座ぐり１３ｂは、シールリング１９を収納し圧入嵌合するためのものであって、圧入嵌合した状態でシールリング１９のフランジ部１９ａの上端面がノズルハウジング１３の上端面よりもわずかに突出る形状となっている。この突出しは、溶接時における組立誤差を極力防止するためである。
【００２９  】
シールリング１９とノズルハウジング１３が結合された後、シールリング内周１９ｂは、固定コア１との圧入嵌合の為、切削及び研削が行われる。これによりノズルハウジング内周１３ａの径（ｒ１）に比べて、シールリング内周１９ｂの径（ｒ２）が大きく設定され、加工によりシールリング内径１９ｂとノズルハウジング１３との同軸度を高精度に仕上げることが可能になるため、固定コア１の組立誤差を極力少なく防止でき、噴射弁１００自体の動作を安定化するとともに、燃料シールである図１のＯリング２１及びバックアップリング２２を適正使用範囲内にて使用することが可能である。
【００３０  】
シールリング１９は、固定コア１とノズルハウジング１３とを、符号Ｗ１、Ｗ２の位置の２箇所において溶接結合される。このような溶接箇所において内周間をシールすることにより、噴射弁本体１００を通過する燃料の漏れを防止することができる。
【００３１  】
また、溶接部Ｗ１をシールリング１９の薄肉部に溶接をすることにより、溶接に必要とする熱エネルギーの省力化を図ることができ、また、溶接の熱により噴射弁本体の部品に熱変形が生じるのを防ぐことができる。
【００３２  】
ノズルハウジング１３は、ノズルホルダ１４の一部及びストローク調整リング１７を収納するための座ぐり１３ｃを備え、ノズルハウジング１３とノズルホルダ１４との結合するために必要な環状溝１３ｄを有している。
【００３３  】
図１に示すノズルハウジング１３とノズルホルダ１４の結合は、ノズルハウジング１３の端面を押圧して塑性変形させ、ノズルホルダ１４の最大外径部に形成された２本の溝１４ａに流動させることで結合するメタルフローにより、ノズルホルダ１４の固定及び内周部をシールして、噴射弁本体１００を通過する燃料の漏れを防止するようになっている。
【００３４  】
図２（Ａ）に示すように、ノズルハウジング１３は、上端部外周部に段付部１３ｅが形成されており、図１に示した中空円筒形状のヨーク４とインローを構成するようになっている。なお、インローを構成することにより、電磁コイル２を収納した後、ヨーク４とノズルハウジング１３を溶接結合する際の位置ずれを防止することができる。
【００３５  】
図１に示す電磁コイル２のピン端子２０は曲げられている。そして、樹脂モールド２３が施され、ヨークブクミ５２が形成されている。
【００３６  】
ここで、図３および図８を用いて、ヨークブクミ５２の組立工程について説明する。
【００３７  】
図３は、本発明の一実施形態による電磁式燃料噴射弁の全体構成を示す分解斜視図である。図８は、本発明の一実施形態による電磁式燃料噴射弁に用いられる部品であるヨークブクミ５２の拡大図である。
【００３８  】
本実施形態におけるヨークブクミ５２の製造工程の特徴的なことは、各部品を一方向から順次積層していることである。すなわち、図８に示すヨークブクミ５２を製造するには、最初に、ノズルハウジング１３の上部方向から、シールリング１９が圧入嵌合され、さらに、溶接される。次に、シールリング１９の上部方向から、固定コア１が圧入嵌合され、溶接される。次に、ノズルハウジング１３の上部方向から、電磁コイル２を固定コア１の軸方向より挿入し、さらに電磁コイル２の外周部を覆うようにヨーク４を固定コア１の軸方向より圧入する。そして、ノズルハウジング１３とヨーク４の対向部外周を全周溶接により接合する。さらに、電磁コイル２のピン端子２０を曲げ、樹脂モールド２３を施すと、これによって、図８に示すようなヨークブクミ５２が形成される。
【００３９  】
以上のように、本実施形態によるヨークブクミ５２は、各部品を一方向から順次積み重ねて製造するため、ヨークブクミ５２の製造の自動化を容易に行うことができる。
【００４０  】
次に、図１に示すように、ロングノズル部１４ｂの外周には、シール部材取り付け用の溝１４ｃが設けられている。この溝１４ｃには、シール部材２６、例えば、チップシールが装着されている。ロングノズル部１４ｂは、従来のものよりも長く形成されている。
【００４１  】
ここで、図９を用いて、燃料噴射弁１００を用いた内燃機関の構成について説明する。
【００４２  】
図９は、本発明の一実施形態による電磁式燃料噴射弁を用いた内燃機関の断面図である。
【００４３  】
図１に示した燃料噴射弁１００のロングノズル部１４ｂは、エンジン１０５のシリンダヘッド１０６に直接設ける噴射方式において、吸気弁１０１、吸排気弁の駆動機構１０２、吸気管１０３等の実装密度が高い場合に、大径の噴射弁胴体部をこれらの部品やシリンダヘッド１０６から離した位置（干渉しない位置）に置くことができ、取り付けの自由度を高める利点を有している。また、従来は燃料噴射弁１００をシリンダヘッドに取付けた場合、大径のヨーク底部とシリンダヘッドの間にガスケットを配置してエンジンの燃焼ガス漏れを防いでいたが、本実施形態では、細身のロングノズル部１４ｂの外周に設けたシール部材２６により、ロングノズル部１４ｂの外周とその挿入穴１０４（シリンダヘッド１０６側）の内周間をシールしてエンジンの燃焼ガス漏れを防止するので、そのシール位置での燃焼受圧面積を小さくできる。また、シール部材の小形簡易化、コスト低減を図ることができる。
【００４４  】
図１に示すように、ノズルホルダ１４の下端（先端）には、オリフィスプレート１６と、燃料旋回子（以下、「スワラー」と称する）１５とが設けられている。これらの部材１４、１５、１６は別部材により成形されている。
【００４５  】
ここで、図１０を用いて、オリフィスプレート１６の構成について説明する。図１０は、本発明の一実施形態による電磁式燃料噴射弁に用いるオリフィスプレート１６と可動子１２の先端部の構成を示す拡大図である。
【００４６  】
図１０に示すように、オリフィスプレート１６は、例えばステンレス系の円板状のチップにより形成されており、その中央部には、オリフィス（噴射孔）２７が設けられている。また、そのオリフィス２７に続く上流部には、弁座１６ａが形成されている。
【００４７  】
オリフィスプレート１６は、図１に示すように、ノズルホルダ１４の下端内周１４ｄに圧入により取付けられている。一方、スワラー１５は、焼結合金により形成されており、ノズルホルダ１４の下端内周１４ｄに嵌合されている。
【００４８  】
ここで、図１１を用いて、スワラー１５の構成について説明する。図１１は、本発明の一実施形態による電磁式燃料噴射弁に用いるスワラー１５の構成を示す拡大図である。図１１（Ａ）は上面図であり、図１１（Ｂ）は、図１１（Ａ）のＣ−Ｃ断面図であり、図１１（Ｃ）は下面図である。
【００４９  】
図１１（Ａ）に示すように、スワラー１５は、正三角形に近い形で頂点に代わりＲを三方に設けた形状をなすチップである。スワラー１５の中央には、可動子１２の先端（弁体５）を摺動案内するための中央孔（ガイド）２５が設けられている。また、スワラー１５の上面には、燃料を外周三辺の面取り１５′に導くための案内溝２８が環状溝２８′を中心に外側に向けて放射状に形成されている。
【００５０  】
一方、図１１（Ｃ）に示すように、スワラー１５の下面には、その外周縁に環状段差の環状流路２９が形成されており、その環状流路２９と中央孔２５との間に、燃料旋回形成用の通路溝３０が複数、例えば６個配設されている。通路溝３０は、スワラー１５の外径側から内径にほゞ接線方向に向けて形成されており、通路溝３０から中央孔２５の下端に向けて噴出する燃料に旋回力が生じるように設定がなされている。環状流路２９は、燃料溜りとするために設けられている。
【００５１  】
また、図１１（Ａ）に示すように、スワラー１５の外周には、三辺の面取り１５′が形成されている。その面取り１５′は、スワラー１５をノズルホルダ１４の先端に嵌合させたときに、ノズルホルダ１４の内周との間に燃料通路３１を確保すると共に、案内溝２８、通路溝３０等の加工時に基準とする役割をなしている。スワラー１５の外周に設けたＲ面は、ノズルホルダ１４の先端内周に嵌まり合うようになっている。スワラー１５の形状を上記のようにＲをつけたほぼ正三角形に近い形とした場合には、それ以上の多角辺のチップよりも燃料流量を充分に確保し得る利点を有している。
【００５２  】
図１に示すように、ノズルホルダ１４の先端（燃料噴射側一端）には、スワラー１５とオリフィスプレート１６を装着するための受け面１４ｅ付きの下端内周（段付き内周）１４ｄが設けられている。スワラー１５は、ノズルホルダ１４の受け面１４ｅに受け止められるようにしてノズルホルダ１４の内周に嵌め込まれている。一方、オリフィスプレート１６は、スワラー１５を押し付けるようにして、下端内周１４ｄに圧入・溶接されている。符号Ｗ３は、オリフィスプレート１６とスワラー１５の溶接位置を示しており、オリフィスプレート１６の全周にかけて溶接されている。
【００５３  】
このようにスワラー１５及びオリフィスプレート１６を装着することにより、スワラー１５は、受け面１４ｅとオリフィスプレート１６の間に挾持されるようになっている。スワラー１５の上面は、ノズルホルダ１４の受け面１４ｅに圧接するために、図１１に示した燃料の案内溝２８が設けられている。スワラー１５上流側の燃料がこの案内溝２８を介してスワラー１５外周の燃料流路３１に流れるようになっている。
【００５４  】
ここで、図１２を用いて、可動子１２の構成について説明する。図１２は、本発明の一実施形態による電磁式燃料噴射弁に用いる可動子１２の側面図である。
【００５５  】
図１２に示すように、可動子１２における可動コア１０と弁体５とがばね機能を有するジョイント１１を介して連結されている。可動子１２には、可動コア１０とジョイント１１との間に板バネ（ダンパープレート）９が組み込まれている。
【００５６  】
また、図１に示すように、固定コア１の燃料通路を構成する軸孔ｆから可動コア１０に設けた軸孔にわたって、可動子１２と独立して軸方向に可動な質量体（重錘、可動マスなどと称されることもある）８が配置されている。質量体８は、戻しバネ７と板バネ９との間に位置するように配置されている。したがって、戻しバネ７のばね荷重は、質量体８、板バネ９を介して、可動子１２に加わるように設定されている。
【００５７  】
図１２に示すように、可動コア１０は、質量体８の一部を導入するための上部軸孔１０ａと、この上部軸孔１０ａよりも径を大きくした下部軸孔１０ｂとを有している。
【００５８  】
ここで、図１３を用いて、ジョイント１１の構成について説明する。図１３は、本発明の一実施形態による電磁式燃料噴射弁に用いるジョイント１１の構成を示す拡大図である。図１３（Ａ）は、ジョイント１１の平面図であり、図１３（Ｂ）は、ジョイント１１の縦断面図である。
【００５９  】
図１３に示すように、ジョイント１１は、上部筒部１１ａと、それよりも径を小さくした下部筒部１１ｃと、上部筒部１１ａ及び下部筒部１１ｃ間のＲ形状及び平面部で構成される連結部１１ｂとを一体に形成したカップ形のパイプよりなっており、連結部１１ｂが板ばねとしての機能を有している。なお、連結部１１ｂ及び下部筒部１１ｃに関しては後述する。
【００６０  】
図１３に示すように、上部筒部１１ａは、可動コア１０の下部軸孔１０ｂに嵌合して、符号Ｗ５の位置で可動コア１０と全周にわたり溶接されている。これにより、ジョイント１１と可動コア１０とが結合されている。
【００６１  】
可動コア１０の上部軸孔１０ａ、下部軸孔１０ｂ間の内径段差面１０ｃと、ジョイント１１の上部筒部１１ａの上端面との間に板バネ９が介在している。ジョイント１１の下部筒部１１ｃには、可動子１２の弁体（弁ロッド）５の上部が符号Ｗ６に示す位置で、全周にわたり溶接結合されている。
【００６２  】
ここで、図１４を用いて、板バネ９の構成について説明する。図１４は、本発明の一実施形態による電磁式燃料噴射弁に用いる板バネ９の構成を示す拡大図である。図１４（Ａ）は、板バネ９の平面図であり、図１４（Ｂ）は、板バネ９の縦断面図（Ｂ−Ｂ断面図）である。
【００６３  】
図１４に示すように、板バネ９は、環状でその内側の符号５１で示す部分が打ち抜き個所となっており、この打ち抜きにより内側に向けて弾性片９ａが複数突出形成されている。これらの弾性片９ａは、周方向に等間隔に配設されている。この板バネ９の弾性片９ａによって、円筒形の可動する質量体８の下端が受け止められるようになっている。
【００６４  】
図１２に示すように、可動コア１０の下側の外周部には、薄肉部１０ｄが全周に亘って設けられている。図１に示すシールリング１９は、非磁性体で構成されているため、磁気回路は構成しないものであるが、シールリング１９の下端のすぐ下に位置するノズルハウジング１３と可動コア１０の部分が磁気回路を構成する。さらに、可動コア１０の下端部は、磁束密度が低下するため、磁気回路としては機能しないものである。この磁気回路としては機能しない可動コア１０の下端部に、薄肉部１０ｄが設けられている。薄肉部１０ｄは、磁気回路としては機能しないため、肉薄形状としても磁気回路の特性に影響を与えないものであり、一方、薄肉化することにより、可動コア１０の重量を軽減できるため、可動部分である可動子１２の重量を低減して、開弁時の応答性を向上させることができる。
【００６５  】
以上説明したように、本実施形態では、板バネ９が質量体（第１の質量体）８を受け、ジョイント１１の板ばねである連結部１１ｂが可動コア（第２の質量体）１０を受けるので、質量体８及びそれを受ける板ばね機能（ダンパー機能）が２重構造になっている。
【００６６  】
そして、燃料噴射弁の閉弁動作時に、戻しバネ７のばね力により弁体５が弁座１６ａに衝突した時には、まず、その衝撃がジョイント１１のＲ形状及び平面部で構成される連結部１１ｂで吸収され、さらに、弁体５の跳ね返りの運動エネルギーが可動する質量体８の慣性と板バネ９の弾性変形により吸収されて、はね返りが防止される。特に、以上のような２重構造のダンパー機能にすることにより、戻しバネ７のばね荷重が大きい筒内噴射方式の燃料噴射弁であってもその弁体の閉弁時の衝撃エネルギーを充分に減衰させて、跳ね返りに伴う２次噴射を有効に防止することができる。
【００６７  】
図１３に示すように、ジョイント１１は、質量体８と共にその内部が燃料通路用の軸孔ｆとなり、Ｒ形状及び平面部で構成される連結部１１ｂには、燃料の圧力を積極的に受ける面１１ｅが形成されている。その面１１ｅは、噴射弁体の軸に対して直交する方向に沿って形成されている。なお、テーパとなる面を妨げるものではないものとする。下部筒部１１ｃには、燃料をノズルホルダ１４側に通す燃料通路（孔）１１ｄが複数配設されている。その燃料通路（孔）１１ｄは、噴射弁体の軸に対して直交する方向に具備されている。このようなジョイント１１は、閉弁時に流体力を弁体５が閉じる方向に付加する効果を有しており、応答性を向上させている。また、強度向上も図られている。
【００６８  】
本実施例では、燃料通路１１ｄの総断面積は、固定コア１と質量体８との内部で規定される燃料通路となる軸孔ｆの断面積より大きく設定されている。軸孔ｆの内径を２φとするとき、燃料通路１１ｄの内径を１．５φとすることにより、軸孔ｆの断面積（３．１ｍｍ２）に対し、４個ある燃料通路１１ｄの総断面積は（７．１ｍｍ２）となる。これにより、燃料通路内においてジョイント１１での圧力損失を軽減することが可能となり、また極端な流量絞りとなることを避けることができる。その結果、可動子１２の動作を安定して行うことができ、さらには、燃料噴射弁としての動作可能な燃料圧力を高くすることができる。
【００６９  】
図１に示すように、弁体５の一部が可動側のガイド面となっている。また、プランジャロッドガイド１８の内周１８ａが、弁体５を摺動案内させるガイド面となり、スワラー１５の中央孔２５の内周が、弁体５を摺動案内させるガイド面となっている。いわゆる２点支持ガイド方式が構成されている。
【００７０  】
図１に示したヨーク４は、磁性ステンレス鋼をプレスもしくは切削加工したものであって、電磁コイル２を収容する円筒形状に形成されている。電磁コイル２は、ヨーク４に収納されている。ヨーク下部４ｃとノズルハウジング１３の一部外周とが嵌合し、電磁コイル２はシールリング１９の上端面もしくはフランジ部１９ａにてその位置が規定されている。
【００７１  】
本実施形態では、可動子１２のストロークは、弁座１６ａと固定コア１の下端とによって規定されている。そのため、固定コア１の下端面と可動コア１０の上面とは、閉弁時において衝突するので、図１５に示すように、固定コア１の下端面と可動コア１０の上面には、硬質被膜処理、例えば、クロムめっき膜６０、６１が形成されている。図１５は、本発明の一実施形態による電磁式燃料噴射弁に用いる固定コア１と可動コア１０の要部拡大図である。
【００７２  】
図１５に示すように、固定コア１の下端部１ｂには、シールリング１９への圧入のガイド曲面となるＲ部１ｃが設けられている。Ｒ部１ｃは、符号Ｌ１で示す範囲で、本例では、Ｒ＝２．５ｍｍ程度の曲率を有している。このように、固定コア１の下端部１ｂをＲ部１ｃにより先細にすることで、固定コア１の下端部１ｂをテーパ状の先細形状に形成する場合と較べて、スムーズな圧入を保証することができる。すなわち、テーパ状の先細の場合には、テーパラインとそれに交わるストレートラインとの間の交わるところが広角エッジになるために、圧入時にこの広角エッジの位置でシールリング１９の圧入部にかじりが生じる可能性があるが、本例ではそのような問題は生じないものである。なお、固定コア１の下端面１ｂに施されるクロムめっき膜６０のような硬質被膜処理は、固定コア１の下端側面にまで及ぶが、圧入に支障のないように（硬質被膜処理の厚みを加えた固定コア１の下端部外径が固定コア１のストレート部の外径よりも小さくなるように）、固定コア１の下端面１ｂからＲ部（ガイド曲面）１ｃ（符号Ｌ１の範囲を超えない）にかけて硬質被膜が形成されており、耐磨耗、耐衝撃が図られている。
【００７３  】
図１０に示すように、可動子１２の弁体５は、その先端が球面１２ａと円錐突起１２ｂとを組合わせた形状としている。これらの球面１２ａと円錐突起１２ｂとは、符号１２ｃの部位において、不連続部を有している。球面１２ａは、閉弁時に弁座１６ａに着座するようになっている。弁座１６ａに接触する面を球面１２ａにすることで、弁体５が傾いても、弁座１６ａと弁体５との間に隙間が生じることを防止している。円錐突起１２ｂは、オリフィス２７のデッドボリュームを少なくして燃料の整流作用をなす機能を有している。また、不連続部１２ｃを形成すると、円錐突起１２ｂと球面１２ａを連続させた場合よりも研磨仕上げを容易に精密仕上げする利点を有している。
【００７４  】
次に、図３ないし図７を用いて、ノズルの組立工程について説明する。図３は、本発明の一実施形態による電磁式燃料噴射弁の全体構成を示す分解斜視図である。図４は、図３の第一部分の構成を示す分解斜視図、図５は、図３の第二部分の構成を示す分解斜視図、図６は、図３の第三部分の構成を示す分解斜視図、図７は、図３の第四部分の構成を示す分解斜視図である。
【００７５  】
ノズルホルダ１４の先端にスワラー１５を挟んでオリフィスプレート１６を圧入溶接し、図１に示したように構成する。これに、図８に示したように、予め組み立てた可動子１２を挿入する。図１１に示すように、可動子１２は、組み立てた後に、クロムめっき膜６１が形成されている。このノズルホルダ１４を、図４に示した予め組立てられたヨークブクミ５２に組み込む際、ストローク調整リング１７の寸法を規定することにより、可動子１２のストローク量を、容易に設定することができる。その後、ノズルハウジング１３とノズルホルダ１４とがメタルフローにより結合される。最後の工程で、質量体８、戻しバネ７、Ｃリングピン６、燃料フィルタ２４、Оリング２１、バックアップリング２２が組み込まれる。
【００７６  】
次に、図１６を用いて、本実施形態による燃料噴射弁の応答特性について説明する。図１６は、本発明の一実施形態による燃料噴射弁の応答特性図である。図１６の横軸は時間（ｍｓ）を示し、縦軸は可動子１２の変位（μｍ）を示している。
【００７７  】
図１６は、時間０ｍｓにおいて燃料噴射弁１００に閉弁指令を与えた場合の、可動子１２の変位を示している。図中、符号Ｘは、従来の燃料噴射弁の閉弁時の応答特性を示しており、閉弁まで約０．４２ｍｓだけ要している。ここで、従来の燃料噴射弁とは、ノズルホルダの一部を非磁性化処理したものである。一方、符号Ｙ、Ｚは、本実施形態による燃料噴射弁の閉弁時の応答特性を示している。符号Ｙで示す燃料噴射弁は、図１２に示したように、可動コア１０の下端部に薄肉部１０ｄを設けて、可動子１２の重量を低減した場合の例である。応答時間は、０．４０５ｍｓであり、符号Ｘで示す従来のものよりも応答時間が短縮されている。また、符号Ｚで示す燃料噴射弁は、図１２に示したように、可動コア１０の下端部に薄肉部１０ｄを設けて、可動子１２の重量を低減するとともに、図１に示した独立した非磁性体のシールリング１９を用いることにより、磁束漏れを低減した場合の例である。応答時間は、０．３７ｍｓであり、符号Ｘで示す従来のものよりも応答時間が短縮されている。
【００７８  】
以上説明したように、本実施形態によれば、中間要素としてのジョイント１１の構造により、閉弁時の応答性を向上させることができる。また、軸方向の破壊強度を向上させることができる。一方、シールリング１９を用いて固定コア１とノズルハウジング１３とを結合する構造により、磁束が固定コア１下端と可動コア１０との間に集中的に流れ、電磁弁の磁気吸引特性を向上させることができる。したがって、閉弁時の応答性を向上させることができる。
【００７９  】
その他、ノズルホルダ１４の一部をノズルハウジング１３に収納結合する際に、可動子１２のストロークを規定するストローク調整リング１７を介することから、ストロークを規定量に決定でき、それにより燃料噴射弁に要求される噴射量を満足させることができる。
【００８０  】
また、燃料噴射弁の閉弁時における衝撃及び弁体５の跳ね返りを二重構造のダンパー機能により有効に防止することから、２次噴射を今まで以上に有効に防止することができる。
【００８１  】
また、ヨークブクミは、各部品を順次同じ方向から積み重ねる構造であるため、組立が容易であり、また、自動化も容易に行えるものである。
【００８２  】
なお、上述の説明では、筒内噴射方式の燃料噴射弁について説明しているが、本発明は、吸気通路に配置する燃料噴射弁にも適用することができるものである。
【００８３  】
次に、図１７及び図１８を用いて、本発明の他の実施形態による燃料噴射弁の構成について説明する。図１７及び図１８は、本発明の他の実施形態による燃料噴射弁の可動子の構成を示す縦断面図である。なお、図３と同一符号は、同一部分を示している。
【００８４  】
図１７に示す可動子１２Ａは、可動コア１０と、板バネ９と、ジョイント１１と、弁体５Ａとから構成されている。図３に示した弁体５は、丸棒を加工しているのに対して、弁体５Ａは、パイプによって構成されている。これによって、可動子１２Ａの重量を低減して、応答性をさらに向上させることができる。なお、パイプ状の弁体５Ａの内部にも燃料が流入するため、弁体５Ａの下方には、燃料の排出穴が設けられている。
【００８５  】
また、図１８に示す可動子１２Ｂは、可動コア１０と、板バネ９と、ジョイント１１と、弁体５Ｂとから構成されている。図３に示した弁体５は、丸棒を加工しているのに対して、弁体５Ｂは、サイドにスリットが形成された割ピン形状によって構成されている。これによって、可動子１２Ｂの重量を低減して、応答性をさらに向上させることができる。なお、弁体５Ｂは、サイドにスリットが形成されている。そのスリットは、板状体を丸めることで容易に製造することができる。
【００８６  】
その他、本発明は本発明の主旨を変えない範囲で種々変更実施可能なことは勿論である。
【００８７  】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、電磁式燃料噴射弁の応答性を向上させることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による電磁式燃料噴射弁の全体構成を示す縦断面図である。
【図２】本発明の一実施形態による電磁式燃料噴射弁の一部の断面図である。
【図３】本発明の一実施形態による電磁式燃料噴射弁の全体構成を示す分解斜視図である。
【図４】図３の第一部分の構成を示す分解斜視図である。
【図５】図３の第二部分の構成を示す分解斜視図である。
【図６】図３の第三部分の構成を示す分解斜視図である。
【図７】図３の第四部分の構成を示す分解斜視図である。
【図８】本発明の一実施形態による電磁式燃料噴射弁に用いられる部品であるヨークブクミの拡大図である。
【図９】本発明の一実施形態による電磁式燃料噴射弁を用いた内燃機関の断面図である。
【図１０】本発明の一実施形態による電磁式燃料噴射弁に用いるオリフィスプレートと可動子の先端部の構成を示す拡大図である。
【図１１】本発明の一実施形態による電磁式燃料噴射弁に用いるスワラーの構成を示す拡大図である。
【図１２】本発明の一実施形態による電磁式燃料噴射弁に用いる可動子の側面図である。
【図１３】本発明の一実施形態による電磁式燃料噴射弁に用いるジョイントの構成を示す拡大図である。
【図１４】本発明の一実施形態による電磁式燃料噴射弁に用いる板バネの構成を示す拡大図である。
【図１５】本発明の一実施形態による電磁式燃料噴射弁に用いる固定コアと可動コアの要部拡大図である。
【図１６】本発明の一実施形態による燃料噴射弁の応答特性図である。
【図１７】本発明の他の実施形態による燃料噴射弁の可動子の構成を示す縦断面図である。
【図１８】本発明の更に他の実施形態による燃料噴射弁の可動子の構成を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１…固定コア
２…電磁コイル
３…コイル用樹脂モールド
４…ヨーク
７…戻しバネ
８…質量体
９…板バネ（ダンパープレート）
１０…可動コア
１１…ジョイント
１１ｂ…連結部
１１ｄ…燃料通路（孔）
１１ｅ…面
１２…可動子
１４…ノズルホルダ
１６…オリフィスプレート
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
2005009421.tif 000017
【図１６】
2005009421.tif 000018
【図１７】
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【図１８】
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