(57)【要約】【課題】電磁式の燃料噴射弁において、開弁状態から閉弁状態への移行の際の弁体の作動応答性を向上させる。【解決手段】弁座とコア筒との間で移動可能に設けられ弁座に離着座する弁体６と、弁体６をコア筒に向けて移動させる磁力を発生させて弁体６を離座させる電磁コイルと、を備え、弁体６とコア筒との相互の対向面７ｂのうちの少なくとも一方に樹脂膜７ｃが設けられている。これにより、開弁状態から閉弁状態への移行に際して電磁コイルへの通電を停止した場合の渦電流の発生を抑制することができる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
弁座と、
磁性を有し前記弁座に対して離間して配置された固定部材と、
磁性を有し前記弁座と前記固定部材との間で移動可能に設けられ前記弁座に離着座する弁体と、
前記弁体を前記弁座に向けて付勢する付勢手段と、
前記付勢手段の付勢力に抗して前記弁体を前記固定部材に向けて移動させる磁力を発生させて、前記弁体を離座させる電磁コイルと、
を備える燃料噴射弁において、
前記固定部材と前記弁体との相互の対向面のうちの少なくとも一方に樹脂膜が設けられていることを特徴とする燃料噴射弁。
【請求項２】
前記弁体を離着座方向に摺動自在に支持する支持部材を備え、
前記弁体と前記支持部材との相互の当接面のうちの少なくとも一方に樹脂膜が設けられており、この樹脂膜は、前記弁体の磁性を有する部分よりも摩擦係数が低いことを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射弁。
【請求項３】
前記弁体と前記固定部材との相互の対向面のうちの少なくとも一方には、凹凸が形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の燃料噴射弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁式の燃料噴射弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、燃料噴射弁として、弁座と、磁性を有し弁座に対して離間して配置された固体部材と、磁性を有し弁座と固体部材との間で移動可能に設けられ弁座に離着座する弁体と、弁体を弁座に向けて付勢する付勢手段と、磁力を発生させて弁体を駆動する電磁コイルと、を備えた、所謂電磁式の燃料噴射弁が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この燃料噴射弁では、通電された電磁コイルが、弁体を固体部材に向けて移動させる磁力を発生させて、付勢手段の付勢力に抗して弁体を離座させ、これにより、燃料が噴射される。一方、電磁コイルの通電が停止されると、付勢手段によって弁体が弁座に着座して、燃料噴射が停止するようになっている。
【特許文献１】特開平３−１３０５７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、このような燃料噴射弁では、弁体と固体部材との相互の対向部が磁性材料で構成されているため、弁体を離座（開弁）状態から着座（閉弁）状態へ移行させるために電磁コイルの通電を停止すると、渦電流作用によって弁体の作動応答性が低く抑えられてしまうという問題がある。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、電磁式の燃料噴射弁において、開弁状態から閉弁状態への移行の際の弁体の作動応答性を向上させることである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、弁座と、磁性を有し前記弁座に対して離間して配置された固定部材と、磁性を有し前記弁座と前記固定部材との間で移動可能に設けられ前記弁座に離着座する弁体と、前記弁体を前記弁座に向けて付勢する付勢手段と、前記付勢手段の付勢力に抗して前記弁体を前記固定部材に向けて移動させる磁力を発生させて、前記弁体を離座させる電磁コイルと、を備える燃料噴射弁において、前記固定部材と前記弁体との相互の対向面のうちの少なくとも一方に樹脂膜が設けられていることを特徴とする。
【０００７】
したがって、樹脂膜は、非磁性材であるので、開弁状態から閉弁状態への移行に際して電磁コイルへの通電を停止した場合の渦電流の発生を抑制することができ、よって、開弁状態から閉弁状態への移行の際の弁体の作動応答性を向上させることができる。
【０００８】
また、離座（開弁）時に弁体を固定部材に当接させる場合、樹脂膜の弾性によってそれら弁体と固定部材との衝突の際の衝撃が緩衝され、燃料噴射弁の耐久性を向上させることができると共に、弁体と固定部材との衝突の際の衝突音を低く抑えることができる。
【０００９】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の燃料噴射弁において、前記弁体を離着座方向に摺動自在に支持する支持部材を備え、前記弁体と前記支持部材との相互の当接面のうちの少なくとも一方に樹脂膜が設けられており、この樹脂膜は、前記弁体の磁性を有する部分よりも摩擦係数が低いことを特徴とする。
【００１０】
したがって、樹脂膜の摩擦係数が弁体の磁性を有する部分の摩擦係数よりも低いことにより、弁体の磁性を有する部分が支持部材に直接摺動する構造に比べて、支持部材に対する弁体の摺動時の摺動抵抗を低減することができ、よって、開弁状態から閉弁状態への移行の際の弁体の作動応答性をさらに向上させることができると共に、閉弁状態から開弁状態への移行の際の弁体の作動応答性も向上させることができる。
【００１１】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の燃料噴射弁において、前記弁体と前記固定部材との相互の対向面のうちの少なくとも一方には、凹凸が形成されていることを特徴とする。
【００１２】
したがって、凹凸により、離座（開弁）時における弁体と固定部材との間に生じる燃料膜の面積を、弁体と固定部材との相互の対向面が両方とも平面の場合に比べて、小さくできるので、燃料膜による弁体と固定部材との密着作用を小さくすることができ、よって、開弁状態から閉弁状態への移行の際の弁体の作動応答性をさらに向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
（第１実施形態）本発明の第１実施形態を図１ないし図５に基づいて説明する。本実施形態は、内燃機関に用いられる燃料噴射弁への適用例である。図１は、本実施形態にかかる燃料噴射弁を示す断面図、図２は、燃料噴射弁の弁体付近を拡大して示す断面図、図３は、燃料噴射弁の弁体のアンカ部を拡大して示す断面図、図４は、燃料噴射弁の弁体におけるコア筒側の端部を示す平面図、図５は、図４におけるＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【００１４】
本実施形態にかかる燃料噴射弁１は、電磁式であり、燃料配管に設けられたボス部（いずれも図示せず）に接続され、燃料配管内を流れる燃料を内燃機関内（吸気ポートやシリンダ内等）に噴射するものである。
【００１５】
この燃料噴射弁１は、図１に示すように、本体部として、ケーシング２や、支持部材である筒体３、磁性を有する固定部材であるコア筒５、ヨーク１３、樹脂カバー１６等を含んでいる。
【００１６】
このうち、筒体３は、例えば、磁性を有するステンレス材料等の素材に深絞り加工等のプレス加工を施すことにより、段差を有する薄肉の金属管として形成される。本実施形態では、筒体３の軸方向の一端側には大径部３ａが、また他端側にはより小径の小径部３ｂが、それぞれ形成されており、大径部３ａの端部が燃料配管のボス部内に挿入された状態で、筒体３が燃料配管に接続されるようになっている。
【００１７】
この筒体３（大径部３ａ）の入口側の外周面には、筒体３と燃料配管のボス部との間の液密を確保するＯリング１８が外装される。
【００１８】
また、筒体３の入口側（上流側）の開口部には、フィルタ２１が装着される。フィルタ２１は、筒体３の大径部３ａ内に圧入される筒状の芯金２１ａと、筒体３よりも軟質な樹脂材料、例えばナイロン、フッ素樹脂等を用いて芯金２１ａと一体に形成（射出成形）されたフレーム２１ｂと、当該フレーム２１ｂに取り付けられて燃料を透過させるメッシュ２１ｃとによって大略構成されている。
【００１９】
そして、筒体３の内側には、コア筒５が嵌挿され、このコア筒５の下流側に磁性を有する弁体６が配設され、さらに、この弁体６の下流側に弁座部材９が配設される。
【００２０】
コア筒５は、磁性材料、例えば電磁ステンレス鋼等によって構成されと共に、軸方向に延びて形成されている。このコア筒５は、弁体６のアンカ部７、ヨーク１３と共に電磁コイル１５による閉磁路を形成するとともに、弁体６の開弁位置を規定するものである。コア筒５は、筒体３の小径部３ｂ内に圧入して取り付けられており、閉弁状態の弁体６の対向面７ｂ（図３参照）に隙間ａをもって対向する構成となっている。
【００２１】
弁座部材９は、図２に示すように、筒体３の下流側端部に圧入状態で配設されている。この弁座部材９は、弁体６の弁部８に対向する円盤状のプレート部９ａを有している。このプレート部９ａは、筒体３の軸芯を中心として弁体６に向けて突出したドーム状に形成されており、このプレート部９ａには、その表裏（内外）面を貫通する複数の噴射孔９ｂが形成されている。これらの噴射孔９ｂの噴射方向は、軸方向に対して径方向外側に僅かに傾斜している。また、このプレート部９ａにおける弁体６側の面の周縁部には、弁体６の弁部８が離着座する環状の弁座９ｃが形成されている。この弁座９ｃは、全ての噴射孔９ｂを囲繞していると共に、コア筒５に対して離間している。
【００２２】
そして、筒体３の小径部３ｂ内において、コア筒５と弁座部材９との間に弁体６が収納される。この弁体６は、弁座９ｃとコア筒５との間で筒体３の軸方向に沿って移動可能とされ、弁座９ｃに離着座する。
【００２３】
弁体６は、軸方向に延びる筒状のアンカ部７と、このアンカ部７の下流側端部に嵌合固定されて弁座部材９の弁座９ｃに離着座する弁部８とを備えている。
【００２４】
アンカ部７は、図３に示すように、磁性材料、例えばパーマロイ材によって形成され筒状の基体７ａを有している。この基体７ａのコア筒５側の外面には、樹脂膜７ｃが設けられている。この樹脂膜７ｃが、弁体６におけるコア筒５に対向する対向面７ｂとなっている。この樹脂膜７ｃは、弁体６の磁性を有する部分である基体７ａよりも摩擦係数が低い。このような樹脂膜７ｃとしては、例えば、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）を挙げることができる。そして、樹脂膜７ｃは、その厚さが８μｍ〜６０μｍ、その弾性率が２ＧＰａ〜３０ＧＰａ、その表面硬度がビッカース硬度でＨｖ１０〜Ｈｖ１００の範囲内であることが好適である。
【００２５】
また、このアンカ部７の対向面７ｂ（樹脂膜７ｃ）には、図４に示すように、凹部７ｅと凸部７ｆとから構成された凹凸７ｇが形成される一方、アンカ部７の周面には、図３に示すように、筒体３（小径部３ｂ）の内周面に当接する円環状の張出部７ｄが形成されている。そして、この張出部７ｄの表面、即ち、筒体３に対するアンカ部７の当接面にも樹脂膜７ｃが形成されている。
【００２６】
アンカ部７の内部は、図２に示すように、段付形状に形成されており、アンカ部７におけるコア筒５側の部位に、コイルスプリング１２が収納されるスプリング収納部７ｈが形成されている。
【００２７】
弁部８は、有底円筒状に形成されており、アンカ部７よりも細い径の小径部８ａと、アンカ部７の張出部７ｄと同じ径の張出部８ｂを有する大径部８ｃとを備える。小径部８ａの周囲は、燃料収容室１０となる。そして、小径部８ａがアンカ部７の下流側端部に嵌挿されて固定されている。
【００２８】
また、小径部８ａの周壁には、弁体６の内部と燃料収容室１０とを連通する複数の貫通孔８ｄが形成される。また、大径部８ｃの外周には、燃料収容室１０の燃料を弁座部材９側に供給するための溝状の燃料通路（図示せず）が所定のピッチで複数形成される。
【００２９】
また、大径部８ｃの底面には、弁座部材９のプレート部９ａに略沿った球面状の凹部８ｅが筒体３の軸芯を中心として形成されている。この凹部８ｅの曲げ半径は、弁座部材９のプレート部９ａの曲げ半径よりも小さく設定されている。そして、この凹部８ｅの周縁部には、円環状の当接部８ｆが突設されている。当接部８ｆは、弁座部材９の弁座９ｃに沿った形状に形成されており、弁座９ｃに当接する。この当接部８ｆが、弁座９ｃに当接した状態が着座（閉弁）状態であり、当接部８ｆが、弁座９ｃから離間した状態が離座（開弁）状態である。この構造では、プレート部９ａに凹部８ｅが当接することにより、弁部８の軸芯がプレート部９ａの軸芯に一致するように凹部８ｅがプレート部９ａに案内されて、弁座９ｃに対する弁体６の調芯がなされる。即ち、プレート部９ａと凹部８ｅとは、弁体６の着座の際に弁座部材９に対して弁体６を位置合わせする位置合わせ構造を構成している。これにより、弁体６と弁座部材９との位置ずれを抑制し、弁体６と弁座部材９とのシール性を確保して、閉弁時に燃料漏れが発生することを防止している。
【００３０】
このような形状の弁体６における、アンカ部７の張出部７ｄに形成された樹脂膜７ｃ及び弁部８の大径部８ｃは、筒体３によって、離着座方向に摺動自在に支持されており、これにより、弁体６が筒体３によって離着座方向に移動自在に支持される。
【００３１】
そして、この弁体６は、駆動部２４により駆動されて弁座９ｃに対して離着座する。図１及び図２に示すように、駆動部２４は、付勢手段としてのコイルスプリング１２、電磁コイル１５などから構成されている。
【００３２】
コイルスプリング１２の上端は、コア筒５内に嵌挿された筒状のアジャスタ１９の下端に当接する一方、コイルスプリング１２の下端部は、弁体６のスプリング収納部７ｈ内に挿入されており、軸方向に伸びる方向に弾性力を発生させる。すなわち、このコイルスプリング１２は圧縮バネとして用いられ、弁体６に対し、弁座９ｃに向う方向、すなわち閉弁方向に付勢力を作用させる。
【００３３】
筒体３の外周側には、段付筒状に形成されたヨーク１３が設けられている。本実施形態では、ヨーク１３を、筒体３の小径部３ｂの外周側に圧入して固着している。また、ヨーク１３と筒体３の小径部３ｂとの間は、連結コア１４が設けられている。本実施形態では、連結コア１４を、小径部３ｂの外周側を取囲む略Ｃ字状の磁性体として形成している。また、ヨーク１３の先端側には、Ｏリング２３の溝を形成する樹脂キャップ１１が取り付けられる。
【００３４】
そして、これら筒体３とヨーク１３との間に、電磁コイル１５が設けられる。本実施形態では、電磁コイル１５を、樹脂材料により形成された筒状のコイルボビン１５ａと、該コイルボビン１５ａに巻装されたコイル１５ｂとを有するものとし、コイルボビン１５ａを筒体３の小径部３ｂに外装させている。なお、電磁コイル１５は、コネクタ１７のピン２０および樹脂カバー１６内に形成される導線２２を介して通電される。
【００３５】
樹脂カバー１６は、筒体３の外周側に設けられる。この樹脂カバー１６は、例えば、筒体３の外周側に、ヨーク１３や、連結コア１４、電磁コイル１５等を組付けた状態で射出成形することによって形成することができる。なお、樹脂カバー１６とコネクタ１７は一体成形されている。
【００３６】
以上の構成を備える燃料噴射弁１において、弁体６にはコイルスプリング１２から閉弁方向の付勢力が作用しており、電磁コイル１５が通電されない状態では、弁体６が弁座部材９の弁座９ｃに着座し、弁体６の当接部８ｆと弁座９ｃとが当接する状態が維持される（閉弁状態；図２）。
【００３７】
一方、電磁コイル１５が通電されると、コア筒５、アンカ部７、およびヨーク１３等によって閉磁路が形成され、これにより、アンカ部７にはコア筒５に引き寄せられる方向の磁力が作用する。ここで、この磁力は、コイルスプリング１２の付勢力より大きくなるように設定してあるため、電磁コイル１５が通電されると、電磁コイル１５によって発生された磁力によって、コイルスプリング１２の付勢力に抗して、弁体６がコア筒５に向けて移動され、弁体６が弁座９ｃから離座し、弁体６の当接部８ｆと弁座９ｃとが離間する（開弁状態）。
【００３８】
この開弁状態において、燃料は、筒体３およびコア筒５内の燃料通路４を流下した後、アジャスタ１９およびコア筒５内、弁体６内、および貫通孔８ｄを経由して燃料収容室１０に流入する。さらに、燃料は、燃料収容室１０から、大径部８ｃの外周に形成された燃料通路（図示せず）、および弁体６の当接部８ｆと弁座部材９の弁座９ｃとの隙間を経由して、噴射孔９ｂから噴射される。
【００３９】
以上の本実施形態によれば、コア筒５に対する弁体６の対向面７ｂに樹脂膜７ｃが設けられており、樹脂膜７ｃは、非磁性材であるので、開弁状態から閉弁状態への移行に際して電磁コイル１５への通電を停止した場合の渦電流の発生を抑制することができ、よって、開弁状態から閉弁状態への移行の際の弁体６の作動応答性を向上させることができる。
【００４０】
このとき、樹脂膜７ｃの膜厚が、８μｍ〜６０μｍの範囲内であることにより、閉弁状態から開弁状態への移行の際の弁体６の作動応答性を良好に保ちつつ、開弁状態から閉弁状態への移行の際の弁体６の作動応答性を向上させることができる。
【００４１】
また、離座（開弁）時に弁体６をコア筒５に当接させる場合、樹脂膜７ｃの弾性によってそれら弁体６とコア筒５との衝突の際の衝撃が緩衝され、燃料噴射弁１の耐久性を向上させることができると共に、弁体６とコア筒５との衝突の際の衝突音を低く抑えることができる。そして、このような効果を得るには、弁体６とコア筒５との一方にだけ樹脂膜７ｃを設ければよく、例えば同様な効果を得るために弁体とコア筒との両方にクロムメッキを設ける場合に比べて、燃料噴射弁１を安価に実現することができる。
【００４２】
また、本実施形態によれば、筒体３に対する弁体６の当接面に樹脂膜７ｃが設けられ、この樹脂膜７ｃの摩擦係数が、弁体６の磁性を有する部分である基体７ａの摩擦係数よりも低いことにより、弁体の基体が筒体に直接摺動する構造に比べて、筒体３に対する弁体６の摺動時の摺動抵抗を低減することができる。よって、開弁状態から閉弁状態への移行の際の弁体６の作動応答性をさらに向上させることができると共に、閉弁状態から開弁状態への移行の際の弁体６の作動応答性も向上させることができる。
【００４３】
また、本実施形態によれば、コア筒５に対する弁体６の対向面７ｂに、凹凸７ｇが形成されていることにより、離座（開弁）時における弁体６とコア筒５との間に生じる燃料膜の面積を、コア筒と弁体との相互の対向面の両方が平面の場合に比べて、小さくできるので、燃料膜による弁体６とコア筒５との密着作用を小さくすることができる。よって、開弁状態から閉弁状態への移行の際の弁体６の作動応答性をさらに向上させることができる。
【００４４】
（第２実施形態）次に、本発明の第２実施形態を図６に基づいて説明する。図６は、本実施形態にかかる燃料噴射弁のコア筒の一部を拡大して示す断面図である。なお、本実施形態にかかる燃料噴射弁は、上記実施形態にかかる燃料噴射弁と同様の構成を備える。よって、それら同様の構成については、同じ符号を付し、重複する説明を省略する。
【００４５】
本実施形態では、コア筒５Ａが第１実施形態に対して異なる。本実施形態のコア筒５Ａは、磁性材料である電磁ステンレス鋼によって形成され、軸方向に延びる筒状の基体５Ａａを有し、この基体５Ａａにおける弁体６側の外面に、樹脂膜５Ａｂが設けられており、この樹脂膜５Ａｂが、コア筒５Ａにおける弁体６に対向する対向面５Ａｃとなっている。樹脂膜５Ａｂは、コア筒５Ａの磁性を有する部分である基体５Ａａよりも摩擦係数が低い。このような樹脂膜７ｃは、第１実施形態と同様に、例えば、ＰＥＥＫである。なお、本実施形態では、弁体６には、樹脂膜７ｃが形成されていても良いし、形成されていなくても良い。
【００４６】
本実施形態によれば、弁体６に対するコア筒５Ａの対向面５Ａｃに樹脂膜７ｃが設けられており、樹脂膜７ｃは、非磁性材であるので、第１実施形態と同様に、開弁状態から閉弁状態への移行に際して電磁コイル１５への通電を停止した場合の渦電流の発生を抑制することができ、よって、開弁状態から閉弁状態への移行の際の弁体６の作動応答性を向上させることができる。
【００４７】
なお、本発明は、次のような別の実施形態に具現化することができる。以下の別の実施形態でも上記実施形態と同様の作用および効果を得ることができる。
【００４８】
（１）上記実施形態では、弁体６と筒体３との相互の当接面のうち弁体６の当接面に樹脂膜７ｃが設けられた例を説明したが、この樹脂膜７ｃは、筒体３側の当接面に設けられていても良いし、弁体６及び筒体３の両方の当接面に設けられていても良い。
【００４９】
（２）上記実施形態では、弁体６とコア筒５，５Ａとの相互の対向面７ｂ，５Ａｃのうち弁体６の対向面７ｂに、凹凸７ｇが設けられた例を説明したが、凹凸７ｇは、コア筒５，５Ａ側の対向面５Ａｃに設けられていても良いし、弁体６及びコア筒５，５Ａの両方の対向面７ｂ，５Ａｃに設けられていても良い。
【００５０】
また、上記実施形態から把握し得る請求項以外の技術思想について、以下にその効果と共に記載する。
【００５１】
（イ）請求項１ないし３に記載の燃料噴射弁では、前記樹脂膜の膜厚は、８μｍ〜６０μｍの範囲内であることが好適である。
【００５２】
この構成によれば、閉弁状態から開弁状態への移行の際の弁体の作動応答性を良好に保ちつつ、開弁状態から閉弁状態への移行の際の弁体の作動応答性を向上させることができる。
【００５３】
（ロ）請求項１ないし３及び上記（イ）に記載の燃料噴射弁では、前記樹脂膜の弾性率は、２ＧＰａ〜３０ＧＰａの範囲内であることが好適である。
【００５４】
（ハ）請求項１ないし３及び上記（イ），（ロ）に記載の燃料噴射弁では、前記樹脂膜の表面硬度は、ビッカース硬度でＨｖ１０〜Ｈｖ１００の範囲内であることが好適である。
【００５５】
上記（ロ），（ハ）の構成によれば、樹脂膜によって弁体とコア筒との衝突の際の衝撃が緩衝され、燃料噴射弁の耐久性を向上させることができると共に、弁体とコア筒との衝突の際の衝突音を低く抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる燃料噴射弁を示す断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態にかかる燃料噴射弁の弁体付近を拡大して示す断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態にかかる燃料噴射弁の弁体のアンカ部を拡大して示す断面図である。
【図４】本発明の第１実施形態にかかる燃料噴射弁の弁体におけるコア筒側の端部を示す平面図である。
【図５】図４におけるＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【図６】本発明の第２実施形態にかかる燃料噴射弁のコア筒の一部を拡大して示す断面図である。
【符号の説明】
【００５７】
１      燃料噴射弁
３      筒体（支持部材）
５      コア筒（固定部材）
５Ａ    コア筒（固定部材）
５Ａｂ  樹脂膜
５Ａｃ  対向面
６      弁体
７ｂ    対向面
７ｃ    樹脂膜
７ｇ    凹凸
９ｃ    弁座
１２    コイルスプリング（付勢手段）
１５    電磁コイル
【図１】
2007120434.tif 000003
【図２】
2007120434.tif 000004
【図３】
2007120434.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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