(57)【要約】【課題】  固定コアおよび可動コアの外周を覆う筒状部材の加工を容易にし、可動コアを滑らかに往復移動させる燃料噴射弁を提供する。【解決手段】  筒状部材１２は、可動コア２６および固定コア３０の外周を覆っており、可動コア２６および固定コア３０と磁気回路を形成する。弁ボディ２０は弁部材２２を往復移動可能に支持している。可動コア２６の外周全体に、可動コア２６と筒状部材１２の小径部１４とが形成するギャップ１１０は、可動コア２６が小径部１４に接触しない程度の大きさに設定されており、径方向の片側に形成されるギャップ１１０の大きさは５０μｍ以上であることが望ましい。また、片側のギャップ１１０の大きさを５００μｍ以下に設定し固定コア３０と可動コア２６との間に働く磁気吸引力を確保することが望ましい。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定コアと、
前記固定コアと向き合う可動コアと、
前記可動コアとともに往復移動し噴孔からの燃料噴射を断続する弁部材と、
前記弁部材が着座することにより前記噴孔からの燃料噴射を遮断し、前記弁部材が離座することにより前記噴孔からの燃料噴射を許容する弁座を有する弁ボディと、
通電することにより前記固定コアと前記可動コアとの間に磁気吸引力を発生させるコイルと、
前記固定コアおよび前記可動コアの外周を覆うように設けられ、前記固定コアおよび前記可動コアと磁気回路を形成する筒状部材と、
を備える燃料噴射弁であって、
前記弁ボディは前記弁部材を往復移動可能に支持しており、
前記可動コアの外周全体に、前記可動コアと前記筒状部材との接触を防止するギャップが前記筒状部材との間に形成されていることを特徴とする燃料噴射弁。
【請求項２】
前記筒状部材の少なくとも前記可動コアの外周を覆う部分は磁性材で形成されていることを特徴とする請求項１記載の燃料噴射弁。
【請求項３】
前記磁性部と前記可動コアとの間に形成される前記ギャップは５０μｍ以上５００μｍ以下であることを特徴とする請求項１または２記載の燃料噴射弁。
【請求項４】
前記弁ボディと前記弁部材との摺動クリアランスは３μｍ以上１５μｍ以下であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項記載の燃料噴射弁。
【請求項５】
前記固定コアは、前記可動コアと向き合う対向部と、前記対向部の反可動コア側に設けられ前記可動コアの外径よりも大きく前記可動コアの前記固定コアとの対向側よりも磁路面積の大きい大径部とを有し、前記対向部の前記可動コアと向き合う対向端面側は前記大径部よりも径方向内側に凹んでいることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項記載の燃料噴射弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固定コアおよび可動コアの外周を筒状部材で覆う燃料噴射弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、特許文献１のように、固定コアおよび可動コアの外周を磁性パイプで覆う燃料噴射弁が知られている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２０６４６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に示された磁性パイプに限らず固定コアおよび可動コアの外周を筒状部材で覆い筒状部材で可動コアを支持する構成では、可動コアが往復移動するときの可動コアと筒状部材との摺動抵抗を低減するため、筒状部材の同軸度、真円度および面粗さの精度を確保することが必要になることがある。したがって、筒状部材の加工工数が増加し、製造コストが上昇するという問題がある。
本発明は上記問題を解決するためになされたものであり、固定コアおよび可動コアの外周を覆う筒状部材の加工を容易にし、可動コアを滑らかに往復移動させる燃料噴射弁を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１記載の発明では、可動コアの外周全体に、可動コアの外周を覆う筒状部材と可動コアとが接触することを防止する程度のギャップが形成されている。可動コアの外周を覆う筒状部材と可動コアとが接触しないので、可動コアが滑らかに往復移動する。また、可動コアの外周を覆う筒状部材と可動コアとが接触しないので、筒状部材の加工が容易である。
また請求項１記載の発明では、可動コアとともに往復移動する弁部材が弁ボディに往復移動可能に支持されているので、可動コアの軸ずれを低減できる。
【０００６】
請求項２記載の発明では、筒状部材の少なくとも可動コアの外周を覆う部分が磁性材で形成されている。前述したように、可動コアの外周を覆う筒状部材と可動コアとが接触しないので、例えば板状の磁性母材をプレス加工して磁性パイプを形成し、可動コアと向き合う磁性パイプの内周面を加工しないでそのまま用いることができる。したがって、筒状部材の製造が容易である。また、筒状部材の可動コアの外周を覆う部分が磁性材であるから、可動コアと筒状部材との間を流れる磁束量が増加する。したがって、可動コアを吸引する磁気吸引力が増加する。
【０００７】
ここで、可動コアの外周を覆う筒状部材と可動コアとのギャップが５０μｍより小さいと、筒状部材と可動コアとが接触しないようにギャップを管理することが困難である。また、筒状部材と可動コアとのギャップが５００μｍより大きいと、可動コアと筒状部材との間に流れる磁束量が減少し、固定コアと可動コアとの間に働く磁気吸引力が低下する。ここで可動コアと筒状部材との間に可動コアの全周に形成されるギャップの大きさとは、径方向の両側に形成されるギャップの片側のギャップの大きさを表すものとする。そこで請求項３記載の発明では、筒状部材と可動コアとのギャップを５０μｍ以上５００μｍ以下にすることにより、可動コアと筒状部材とが非接触になるギャップの管理を容易にするとともに、固定コアと可動コアとの間に働く磁気吸引力の低下を防止できる。
【０００８】
ところで、請求項１記載の発明のように弁ボディが弁部材を往復移動可能に支持している構成では、弁ボディと弁部材との摺動クリアランスが１５μｍより大きいと、可動コアが軸ずれを起こし、筒状部材と接触する恐れがある。また、弁ボディと弁部材との摺動クリアランスが３μｍより小さいと、弁ボディと弁部材との摺動抵抗が大きくなり弁部材の往復移動が妨げられる恐れがある。ここで弁ボディと弁部材との摺動クリアランスの大きさとは、径方向の両側に形成される摺動クリアランスの片側の摺動クリアランスの大きさを表すものとする。そこで請求項４記載の発明では、弁ボディと弁部材との摺動クリアランスを３μｍ以上１５μｍ以下に設定している。その結果、可動コアの軸ずれを低減するとともに、弁ボディと弁部材との摺動抵抗を低減できる。
【０００９】
可動コアと向き合っている固定コアの対向側を流れる磁束は、主に可動コアとの間に流れ可動コアを吸引する磁気吸引力として作用する。一方、可動コアとの対向側から反可動コア側に離れた箇所の固定コアを流れる磁束においては、磁気吸引力として作用しない磁束の流れる割合が高くなる。そこで請求項５記載の発明では、固定コアの反可動コア側の外径を可動コアの外径よりも大きくすることにより固定コアの反可動コア側の磁路面積を可動コアの固定コアとの対向側の磁路面積よりも大きくしている。その結果、磁気吸引力として作用しない磁束が流れている割合の高い箇所の固定コアの磁路面積が大きくなるので、磁気吸引力として作用する磁束量が増加する。
【００１０】
さらに、可動コアと向き合う対向部の対向端面側、つまり固定コアの可動コアと向き合う対向端面側は固定コアの大径部よりも径方向内側に凹んでいる。その結果、固定コアの対向端面の外径は大径部の外径よりも小さくなるので、固定コアの対向端面が可動コアの外周に設置されている磁性部材と向き合う面積が小さくなる。したがって、固定コアと可動コアとの間に流れる磁束の一部が可動コアの外周に設置された磁性部材と固定コアとの間に流れることを抑制できる。これにより、前述したように固定コアの反可動コア側に可動コアよりも外径の大きい大径部を設けたことにより増加した固定コアと可動コアとの間を流れる磁束の減少を低減できる。したがって、可動コアを吸引する磁気吸引力が増加し開弁応答性が向上する。
【００１１】
また請求項５記載の発明では、外径を大きくして固定コアの磁路面積を増加しているので、径の変化量が同じであれば、内径に比べ磁路面積の増加量を大きくすることができる。
また、固定コアの内周に可動コアおよび弁部材を一方向に付勢する付勢部材として例えばコイルスプリングを収容する場合、固定コアの内径が小さくなると固定コアの内周に収容するコイルスプリングの径が小さくなる。その結果、コイルスプリングのばね定数が上昇し付勢力の調整範囲が狭くなるので、付勢力の調整が困難になるという問題が生じる。これに対し請求項１記載の発明では、固定コアの内径を変更せず外径を大きくすることにより固定コアの磁路面積を大きくすることができるので、コイルスプリングの小径化を防止し、コイルスプリングのばね定数の上昇を防止できる。したがって、付勢力の調整範囲が広くなり、付勢力の調整が容易である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の複数の実施形態を図に基づいて説明する。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態による燃料噴射弁を図２に示す。燃料噴射弁１０は、ガソリンエンジン用の燃料噴射弁である。
筒状部材としての磁性パイプ１２は、全体が磁性材で形成されており、ほぼ均一の厚みで燃料入口から弁ボディ２０の底部外壁まで有底筒状に形成されている。磁性パイプ１２は、例えば図３に示すように、ＳＵＳ等の板状の磁性母材２００からプレス加工および絞り加工により１部材で一体に形成される。磁性パイプ１２には燃料通路１００が形成されており、この燃料通路１００に、弁ボディ２０、弁部材２２、可動コア２６、付勢部材としてのスプリング２８および固定コア３０等が収容されている。
【００１３】
磁性パイプ１２は、弁ボディ２０および可動コア２６の外周を覆う小径部１４、固定コア３０の外周を覆う中径部１６、および燃料入口側の大径部１８を燃料噴射側からこの順番で有している。小径部１４および中径部１６は、可動コア２６および固定コア３０の外周を覆う磁性部である。磁性パイプ１２は段付き形状であり、小径部１４と中径部１６との間に、可動コア２６と固定コア３０との外径差に合わせて段差１５が形成されている。
【００１４】
弁ボディ２０は小径部１４の噴孔側先端の底部内側に溶接により固定されている。弁ボディ２０は内周壁に弁部材２２が着座可能な弁座２１を有している。
弁部材２２は可動コア２６と結合し可動コア２６とともに往復移動する。図１に示すように、弁部材２２が弁ボディ２０の内周面と摺動する箇所には、面取り２３が周方向に４箇所形成されており、これら面取り２３と弁ボディ２０の内周面との間を燃料が流れる。そして面取り２３と面取り２３との間に、軸方向に延びる摺動部２４が周方向に４箇所形成されている。摺動部２４は弁ボディ２０の内周壁と摺動する。第１実施形態では面取り２３および摺動部２４を周方向にそれぞれ４箇所形成したが、弁ボディ２０に対する弁部材２２の傾きを防止するためには、３箇所以上であればよい。
【００１５】
可動コア２６は弁部材２２の反弁ボディ側端部に溶接等により固定され結合している。可動コア２６と弁部材２２との結合箇所には固定コア３０側と弁ボディ２０側とを連通する燃料通路１０２が形成されている。付勢部材としてのスプリング２８は、固定コア３０に直接係止されており、弁部材２２が弁座２１に着座する方向に可動コア２６および弁部材２２を付勢している。
【００１６】
図２に示すように、固定コア３０は円筒状に形成されており、磁性パイプ１２内に収容されている。固定コア３０は可動コア２６に対し弁部材２２と反対側に設置され可動コア２６と向き合っている。
図１に示すように、固定コア３０の可動コア２６と向き合っている対向面３２の面積は可動コア２６の対向面２７の面積とほぼ等しい。固定コア３０は、対向面３２から反可動コア側に軸方向に磁路面積の等しいストレート部３４、ならびにストレート部３４から反可動コア側に向けて外径が大きくなっているテーパ部３５、ならびにテーパ部３５の反可動コア側にストレート部３４よりも磁路面積の大きい大径部３６を有している。
【００１７】
図２に示す磁性部材４０、４２は互いに磁気的に接続してコイル４４の外周側に設置されている。磁性部材４０は小径部１４と磁気的に接続し、磁性部材４２は中径部１６と磁気的に接続している。磁性パイプ１２、可動コア２６、固定コア３０、および磁性部材４０、４２は磁気回路を形成している。
コイル４４を巻回しているスプール４６は磁性パイプ１２の外周に取付けられている。樹脂ハウジング５０は磁性パイプ１２およびコイル４４の外周を覆っている。ターミナル５２はコイル４４と電気的に接続しており、コイル４４に駆動電流を供給する。
【００１８】
磁性パイプ１２の図２において上方から燃料通路１００に流入した燃料は、固定コア３０内の燃料通路、可動コア２６の燃料通路１０２、弁部材２２の面取り２３と弁ボディ２０の内周面との間、弁部材２２が弁座２１から離座したときに弁部材２２と弁座２１との間に形成される開口を通り、噴孔２０ａから噴射される。
【００１９】
以上のように構成した燃料噴射弁１０において、コイル４４への通電がオフされると、スプリング２８によって弁部材２２が図２の下方、つまり閉弁方向に移動して弁部材２２が弁座２１に着座し、噴孔２０ａが閉塞され燃料噴射が遮断される。
コイル４４への通電をオンすると、磁性パイプ１２、可動コア２６、固定コア３０、および磁性部材４０、４２からなる磁気回路を磁束が流れ、固定コア３０と可動コア２６との間に磁気吸引力が発生する。すると、可動コア２６とともに弁部材２２はスプリング２８の付勢力に抗して固定コア３０側に移動し、弁部材２２が弁座２１から離座する。これにより、燃料が噴孔２０ａから噴射される。弁部材２２の最大リフト量は、可動コア２６が固定コア３０に係止されることにより規定される。
【００２０】
次に、可動コア２６と小径部１４とのギャップ１１０、ならびに弁ボディ２０と弁部材２２との摺動クリアランス１１２について説明する。
可動コア２６の外周全体に、可動コア２６と小径部１４との間に形成されるギャップ１１０（図１の（Ｂ）に示すｄ）は、可動コア２６が小径部１４に接触しない程度の大きさに設定されており、５０μｍ以上であることが望ましい。また、可動コア２６と小径部１４とのギャップが大きくなりすぎると、可動コア２６と小径部１４との間に流れる磁束量が減少し、固定コア３０と可動コア２６との間に働く磁気吸引力が低下する。したがって、可動コア２６と小径部１４とのギャップを５００μｍ以下に設定し固定コア３０と可動コア２６との間に働く磁気吸引力を確保することが望ましい。ここで、可動コア２６の外周全体に可動コア２６と小径部１４との間に形成されるギャップ１１０の大きさとは、径方向の両側に形成されるギャップ１１０の片側の大きさを表すものとする。
【００２１】
弁ボディ２０と弁部材２２の摺動部２４との間に径方向に形成される摺動クリアランス１１２は、可動コア２６が軸ずれし小径部１４と接触することを防止できる程度に設定されており、１５μｍ以下であることが望ましい。また、摺動クリアランス１１２が小さくなりすぎると、弁ボディ２０と弁部材２２の摺動抵抗が増加し、弁部材２２の滑らかな往復移動が妨げられる。したがって、摺動クリアランス１１２を３μｍ以上に設定することが望ましい。ここで弁ボディ２０と弁部材２２の摺動部２４との間に径方向に形成される摺動クリアランス１１２の大きさとは、径方向の両側に形成される摺動クリアランス１１２の片側の大きさを表すものとする。
【００２２】
次に、固定コア３０に流れる磁束について説明する。
可動コア２６と向き合っている対向側である固定コア３０の対向面３２付近を流れる磁束は、主に可動コア２６との間を流れ、可動コア２６を固定コア３０側に吸引する磁気吸引力として作用する。これに対し、固定コア３０の反可動コア側である大径部３６では、可動コア２６との間を流れず磁気吸引力として作用しない磁束の含まれる割合が対向面３２側よりも高くなっている。したがって、磁束が流れる総量としては、固定コア３０の対向面３２側よりも大径部３６側の方が多い。そこで第１実施形態では、可動コア２６の磁路面積を増加せず、固定コア３０の反可動コア側である大径部３６の外径を対向面３２側よりも大きくし大径部３６の磁路面積を可動コア２６の対向面２７側よりも大きくしている。これにより、可動コア２６の重量を増加せずに、磁気吸引力として作用する磁束量を増加し、固定コア３０に可動コア２６を吸引する磁気吸引力を増加できる。したがって、開弁応答性が向上する。
【００２３】
また、固定コア３０のストレート部３４の磁路面積は固定コア３０の反可動コア側の大径部３６の磁路面積よりも小さく磁気絞りとして働くので、飽和吸引力の増加を抑制できる。したがって、残存磁束量が減少し、閉弁開始時に固定コア３０と可動コア２６との間に働く磁気吸引力が低下する。したがって、閉弁応答性が向上する。
【００２４】
対向面３２に対するテーパ部３５のテーパ角度が大きくなると、吸引力が増加する。これは、テーパ角度が大きくなると、固定コア３０の対向面３２側の外周側面がストレート部３４から大径部３６に向けて急激に磁性パイプ１２の内周面に近づかず、固定コア３０の可動コア２６との対向側から磁性パイプ１２に磁束が漏れることを低減するからである。
【００２５】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態を図４に示す。第１実施形態と実質的に同一構成部分に同一符号を付す。
弁ボディ２０と摺動する箇所の弁部材６０の外周面には、軸に対して斜めにスプライン溝６２が周方向に４個形成されている。スプライン溝６２とスプライン溝６２との間には、弁ボディ２０の内周面と摺動する摺動部６３が周方向に４箇所形成されている。第２実施形態ではスプライン溝６２および摺動部６３を周方向にそれぞれ４箇所形成したが、弁ボディ２０に対する弁部材６０の傾きを防止するためには、３箇所以上であればよい。
【００２６】
スプライン溝６２が軸に対して斜めに形成されているので、弁座２１に着座する弁部材６０の当接部６４を加工するために弁部材６０のスプライン溝６２の周囲を加工治具で掴んでも、スプライン溝６２の形状が当接部６４に転写されない。
以上説明した本発明の上記複数の実施形態では、一体に形成された磁性パイプ１２で固定コア３０および可動コア２６の外周を覆い、可動コア２６の外周全体に磁性パイプ１２と接触しない程度のギャップ１１０が形成されている。可動コア２６が磁性パイプ１２に接触しないので、可動コア２６が滑らかに往復移動する。
また可動コア２６および固定コア３０の外周を磁性材が覆っているので、可動コア２６を吸引する磁気吸引力が増加する。
【００２７】
また、可動コア２６が軸ずれを起こし磁性パイプ１２に接触しないように、２０〜３０μｍ程度の通常の摺動クリアランスよりもギャップ１１０の大きさを大きく設定しているので、磁性パイプ１２または可動コア２６に加工誤差が生じても磁性パイプ１２と可動コア２６とが接触することを防止できる。したがって、可動コア２６と磁性パイプ１２との接触を防止するギャップ１１０の管理が容易であり、磁性パイプ１２および可動コア２６の加工が容易である。その結果、磁性パイプ１２の同軸度、真円度、および可動コア２６と摺動する摺動面粗さの加工精度を低下できる。したがって、例えばパイプのプレス加工および絞り加工で形成した磁性パイプ１２の内周面を仕上げ加工することなく、筒状部材として使用できる。
【００２８】
また上記複数の実施形態では、可動コア２６との対向側の固定コア３０の磁路面積よりも反可動コア側の磁路面積を大きくしている。これにより、可動コア２６の重量を増加することなく可動コア２６を吸引する磁気吸引力が増加するので、開弁応答性が向上する。また、可動コア２６と対向する側の固定コア３０の磁路面積が反可動コア側に比べて小さくなり磁気絞りとして作用するので、飽和吸引力が低下する。その結果、残存磁束量が減少するので、閉弁応答性が向上する。
【００２９】
また、固定コア３０および可動コア２６と磁気回路を形成する磁性パイプ１２が固定コア３０および可動コア２６の外周を覆い、固定コア３０を支持している。磁性パイプ１２内で固定コア３０の軸方向位置を調整すれば可動コア２６と固定コア３０とのギャップのばらつきを防止できる。あるいは、磁性パイプ１２内で固定コア３０の軸方向位置を調整することにより、可動コア２６と固定コア３０とのギャップを調整し、所望の噴射量を得ることができる。
【００３０】
（他の実施形態）
上記複数の実施形態では、磁性母材２００から１部材の磁性パイプ１２を形成したが、複数の磁性パイプを溶接等により結合し本発明で用いる磁性パイプを形成してもよい。また、固定コアと可動コアの外周を覆う磁性部の間に非磁性部を有する筒状部材を複合磁性材から形成してもよい。また、固定コアおよび可動コアの外周を覆う磁性部を有し、固定コアおよび可動コアと磁気回路を形成する筒状部材が形成されるのであれば、筒状部材の全てを磁性材で形成する必要はなく、例えば磁性部材と非磁性部材とを溶接等で結合して筒状部材を形成してもよい。また、筒状部材が固定コアおよび可動コアの外周を覆い固定コアおよび可動コアと磁気回路を形成するのであれば、筒状部材を全て非磁性材で形成してもよい。
また、固定コアの反可動コア側の磁路面積を可動コアの固定コアとの対向側の磁路面積よりも大きくしたが、固定コアと可動コアとの磁路面積を同じにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】（Ａ）は本発明の第１実施形態による可動コアおよび弁部材の周囲を示す断面図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図であり、（Ｃ）は（Ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。
【図２】第１実施形態による燃料噴射弁を示す断面図である。
【図３】磁性パイプの製造工程を示す説明図である。
【図４】第２実施形態による燃料噴射弁を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３２】
１０  燃料噴射弁、１２  磁性パイプ（筒状部材）、１４  小径部（磁性部）、１６  中径部（磁性部）、２０  弁ボディ、２１  弁座、２０ａ  噴孔、２６  可動コア、２８  スプリング（付勢部材）、３０  固定コア、４４  コイル
【図１】
2005194880.tif 000003
【図２】
2005194880.tif 000004
【図３】
2005194880.tif 000005
【図４】
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