(57)【要約】【課題】  電磁弁の作動速度を速める。【解決手段】  本体７０に、コイル１０２と、コイル１０２により吸引されるアーマチャ８０とが配置されている。アーマチャ８０と一体に形成された弁部８２が着座する弁座７４も、本体７０に設けられている。弁座７４に高圧通路７６が接続され、弁部８２の弁座７４への着座によって高圧通路７６と低圧通路とが遮断され、弁部８２の弁座７４への離座によって高圧通路７６と低圧通路とが連通する。弁部７４の着座及び離座は、コイル１０２への通電及び通電停止によるアーマチャ８０の移動によって行われる。弁部７４は、コイルバネ１０４の付勢力によって弁座７４に着座している。高圧通路７６に対向する弁部７４に貫通孔８６が形成されている。貫通孔８６に封止部材１０６，１１０が挿入され、本体７０に係止されている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
本体と、
この本体に収納されたコイルと、
このコイルにより吸引されるアーマチャと、
このアーマチャと一体的に形成された弁部と、
この弁部が着座する弁座とを、
具備し、前記弁座に高圧通路が接続され、前記弁部が前記弁座に着座することによって前記高圧通路と低圧通路とを遮断し、前記弁部が前記弁座から離座することによって前記高圧通路と前記低圧通路とが連通する電磁弁において、
前記高圧通路に対向する前記弁部に、前記アーマチャの移動方向に貫通孔を形成し、
この貫通孔に封止部材を挿入すると共に、前記封止部材を前記本体に係止され、
前記アーマチャが前記封止部材と摺動して、前記着座位置と前記離座位置とを移動可能に配置された電磁弁。
【請求項２】
請求項１記載の電磁弁において、
前記封止部材が前記本体に固定され、
前記封止部材が、前記アーマチャを前記着座位置と前記離座位置とに移動可能に支持する電磁弁。
【請求項３】
請求項１または２記載の電磁弁において、前記貫通孔に連続する筒状部を配置した電磁弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁弁に関し、例えば燃料噴射弁に使用されるものに関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料噴射弁、特にコモンレールシステムに使用される燃料噴射弁に使用されている電磁弁の一例が特許文献１に開示されている。特許文献１の燃料噴射弁は、図４に示すように、ノズルボディ２、ニードル３、ホルダボディ４、オリフィスプレート６及び電磁ユニット８等から構成されている。ノズルボディ２は、オリフィスプレート６を介してホルダボディ４の下端にリテーニングナット１０によって結合されている。ノズルボディ２の上端面から先端部に向かって、ニードル３を摺動自在に収容するガイド孔１２が形成され、ガイド孔１２の先端にはニードル３のリフト時に燃料を噴射する噴射口１４が形成されている。ガイド孔１２の内周面とニードル３の外周面との隙間を介して、噴射口１４へ高圧燃料を導く高圧通路１６がノズルボディ２に形成されている。ガイド孔１２の中途には内径を拡大した燃料溜め室１８が形成されている。高圧通路１６の上端は、ノズルボディ２の上端面に開口し、オリフィスプレート６の高圧通路２０に接続されている。高圧通路２０は、ホルダボディ４内の高圧通路２２を介してホルダボディ４の上端に設けた配管継手２４に接続されている。配管継手２４にはコモンレールから高圧燃料が供給される。
【０００３】
ガイド孔１２には円筒形状のスプリング台座２６が圧入固定され、スプリング台座２６とニードル３との間にニードル３を閉弁方向（図４の下方）に付勢するスプリング２８が配置されている。スプリング台座２６の内周面には、ニードル３の上端面に高圧燃料圧力を背圧として付与する背圧室３０が形成され、この背圧によってもニードル３は、閉弁方向に付勢されている。また、燃料溜め室１８の高圧燃料の圧力は、ニードル３を開弁方向（図４の上方）に付勢している。
【０００４】
図５に示すように、オリフィスプレート６には、高圧通路２０から背圧室３０へ高圧燃料を流入させる流入通路３２と、背圧室３０から高圧燃料を低圧側へ流出させる流出通路３４とが形成されている。
【０００５】
ホルダボディ４には、電磁ユニット８が収容されている。電磁ユニット８は、図５に示すように、樹脂製ボビンに巻回された電磁コイル３６を有するステータ３８と、このステータ３８に対向して稼動するアーマチャ４０と、アーマチャ４０と一体に稼動して流出通路３４を開閉するボール弁４２とを備えている。ステータ３８の中心部には、上下方向に伸びるスプリング収容孔４４が形成され、これにスプリング４６が収容され、ボール弁４２を流出通路３４側に押圧するようにアーマチャ４０を押圧している。ステータ３８の下方の空間は、ボール弁４２を収容する弁室として機能し、この弁室は流出通路３４から流出した低圧燃料で満たされている。オリフィスプレート６の上面には環状の溝４８が形成され、この溝４８から外側方向に伸びる溝５０を介して弁室の低圧燃料は、低圧通路５２に流出する。
【０００６】
アーマチャ４０は、円板部５４を有し、円板部５４は、ステータ３８と対向配置されて、ステータ３８と共に磁気回路を形成している。円板部５４の中央には台座部５６が形成され、これからボール弁４２に向かって当接部５８が形成され、その内部にボール弁４２が収容されている。円板部５４には、その中心の回りに同心的に複数の貫通孔６０が形成され、これらのうち何本かには、ガイドピン６２が挿入され、ガイドピン６２は、オリフィスプレート６に固定されている。貫通孔６０は、円板部５４とステータ３８とが形成する磁気回路を中断させる位置に形成されている。電磁コイル３６の下面には、磁性部材６３が配置されている。磁性部材６３は、ステータ３８の下部に形成した突出部６４に嵌められており、ステータ３８の外周囲から段部６４に到達する環状のもので、突出部６４に接触している。
【０００７】
電磁コイル３６へ通電停止の状態では、ボール弁４２が流出通路３４を閉弁しているので、ニードル３を閉弁方向へ付勢する背圧室３０の油圧とスプリング２８の付勢力が、ニードル３を開弁方向に付勢する燃料溜め室１８の油圧よりも大きいので、ニードル３が噴射口１４を閉じ、燃料は噴射されない。電磁コイル３６へ通電すると、電磁コイル３６の回りに磁束が発生し、ステータ３８、アーマチャ４０が磁化され、アーマチャ４０が吸引され、スプリング４６の付勢力に抗して、ガイドピン６２にガイドされながらアーマチャ４０がステータ３８側に移動する。これによって背圧室３０の油圧を受けてボール弁４２が流出通路３４を開弁し、背圧室３０の高圧燃料がボール弁４２の弁室に開放される。背圧室３０の油圧が低下し、ニードル３を開弁する力が大きくなり、ニードル３が上昇し、燃料が噴射口１４から噴射される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１０−１７４８２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１の電磁弁では、電磁コイル３６の非通電時には、流出通路３４を介してボール弁４２に加わる圧力よりも大きい付勢力をスプリング４６が発生する必要があり、付勢力が大きくサイズの大きいものをスプリング４６として使用する必要がある。スプリング４６が大きくなると、必然的にアーマチャ４０も大きくなり、その質量も増加し、ボール弁４２の開弁速度が低下する。この開弁速度の低下は、電磁弁の高速化が求められている例えばコモンレールシステムでは、大きな問題である。
【００１０】
本発明は、作動速度を速めることができる電磁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】
【００１１】
本発明の一態様の電磁弁は、本体を有し、この本体にはコイルが収納されている。本体内に、前記コイルにより吸引されるアーマチャが配置されている。このアーマチャと一体的に弁部が形成されている。本体内には、この弁部が着座する弁座も、設けられている。前記弁座に高圧通路が接続されている。この高圧通路は、例えば上述した先行技術文献における背圧室に接続されている。前記弁部が前記弁座に着座することによって前記高圧通路と、高圧通路から流体、例えば液体、具体的には燃料を流す低圧通路とを遮断し、前記弁部が前記弁座から離座することによって前記高圧通路と前記低圧通路とが連通する。この弁部の着座及び離座は、前記コイルへの通電及び通電停止によるアーマチャの移動によって行われる。弁部は、例えば高圧通路と反対側に設けた弾性手段、例えばばねの付勢力によって弁座に着座させることが望ましい。前記高圧通路に対向する前記弁部に、前記アーマチャの移動方向に貫通孔が形成されている。この貫通孔に封止部材が挿入され、前記封止部材が前記本体に係止されている。封止部材と貫通孔との隙間は、前記アーマチャの稼動を阻害せず、漏れが極力少なくなるように、設定されていることが望ましい。前記アーマチャは、前記着座位置と前記離座位置とを移動する際、前記封止部材と摺動する。
【００１２】
このように構成された電磁弁では、アーマチャに貫通孔を設けているので、アーマチャが高圧通路からの高圧流体を受ける受圧面積は、貫通孔の分だけ減らすことができる。従って、弁を弁座に着座させるための弾性手段には、付勢力の小さい小型のものを使用することができ、その結果、アーマチャも小さい付勢力に対応した小型軽量のものを使用することができ、離座、即ち開弁させる速度を速くすることができる。なお、貫通孔内の高圧流体の圧力は、封止部材が受けるが、この封止部材は本体部に係止されているので、封止部材が移動することはない。
【００１３】
前記封止部材を前記本体に固定することができる。この場合、前記封止部材が、前記アーマチャを前記着座位置と前記離座位置とに移動可能に支持している。即ち、封止部材がアーマチャをガイドしている。
【００１４】
このように構成すると、封止部材がガイドとして機能するので、上述した技術文献のように別途ガイド部材を設ける必要がなく、電磁弁の部品点数を減少させることができる。
【００１５】
前記貫通孔に連続する筒状部を配置することもできる。この筒状部は、封止部材を包囲して、高圧通路と反対側に伸ばすことが望ましい。
【００１６】
このように筒状部を設けると、封止部材と貫通孔との隙間から、高圧通路からの流体の漏れを減少させることができる。その上、アーマチャが高圧通路の高圧流体の影響を受けて傾くことを、低減できる。
【発明の効果】
【００１７】
以上のように、本発明による電磁弁では、アーマチャの移動を高速化することができ、例えばコモンレールシステムにおいて使用するのに適した電磁弁を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１実施形態の電磁弁の部分省略拡大縦断面図である。
【図２】図１の電磁弁で使用するアーマチャの横断面図及び縦断面図である。
【図３】本発明の第２実施形態の電磁弁の部分省略拡大縦断面図である。
【図４】従来の電磁弁を使用した燃料噴射弁の部分省略側面図である。
【図５】図４の燃料噴射弁の部分省略拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の第１の実施形態の電磁弁は、上述した従来技術と同様に、コモンレールシステムで使用される燃料噴射弁に設けられている。この電磁弁では、コイルへの通電によってアーマチャを移動させて、高圧流体を低圧流路に流す。これによって、噴射口を閉じているノズルを上昇させて、噴射口から高圧燃料をディーゼルエンジンのシリンダに供給する。
【００２０】
この電磁弁では、図１に示すように、本体部７０を有している。この本体部７０は、ベース部７０ａ、胴部７０ｂ、結合部７０ｃ、頭部７０ｄ等からなる。ベース部７０ａの上面中央に設けた凹所７１に弁座形成部７２が配置されている。この弁座形成部７２の一端、図１においては上端の中央に弁座７４が形成されている。弁座７４から弁座形成部７２内に高圧通路７６が形成され、この高圧通路７６には、図１における弁座形成部７２の下方にある背圧室（図示せず）から高圧流体が供給されている。
【００２１】
弁座７４の図１における上方にはアーマチャ８０が、高圧通路７６と同心に配置されている。このアーマチャ８０の例えば下面中央に形成した弁部８２が弁座７４に着座して、弁座７４を閉弁している。アーマチャ８０は、後述するように図１における上下方向に昇降可能で、上昇時に弁座７４から弁部８２が離座して、開弁する。ベース部７０ａの凹所７１に弁座形成部７２を包囲するように胴部７０ｂが嵌められることによって、弁座形成部７２の周囲に低圧通路８３が形成されている。弁部８２の弁座７４からの離座によって、背圧室から高圧通路７６を介した高圧流体が、弁座７４から、低圧通路８３に流出する。低圧通路８３の低圧油は、図示していない通路を介して外部に排出される。これによって、上述したように、噴射口を閉じているノズルが上昇し、噴射口から高圧燃料がディーゼルエンジンのシリンダに供給される。
【００２２】
アーマチャ８０は、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、中央に円板状の高強度部８４を有している。この高強度部８４の下面中心に弁座８２が形成されている。高強度部８４は、円板状の比較的強度が高い高強度材、例えばスチール鋼やチタン等で構成されている。この高強度部８４の中心には、図１における上下方向に貫通した貫通孔８６が穿設されている。この貫通孔８６の直径は、高圧通路７６の直径とほぼ等しい。この高強度部８４の周囲に磁性部８８が形成されている。磁性部８８は、磁性材料、例えば圧粉材料製の環状体で、高強度部８４の外周面に一体にはめ込まれている。
【００２３】
図１に示すように、本体部７０内におけるアーマチャ８０の上部である胴部７０ｂ内には、ステータ９５が配置されている。ステータ９５は、弁座７４に着座しているアーマチャ８０の高強度部８４の上方に所定の間隙をあけて下端が位置する内側円筒状部９６を有している。この内側円筒状部９６は、高圧通路７６と同心状に配置されている。この内側円筒状部９６と同心に、内側円筒状部９６から間隔を空けて、外側円筒状部９８が胴部７０ｂの内周面近傍に配置されている。これら内側円筒状部９６と外側円筒状部９８との間に、コア１００が配置されている。このコア１００の下端面は、弁座７４に着座しているアーマチャ８０と所定の間隔を空けて位置しており、このコア１００にコイル１０２が巻回されている。コイル１０２も、高圧通路７６と同心に配置され、コイル１０２の中心部分が高圧通路７６と対向している。
【００２４】
コイル１０２に通電された場合、コイル１０２が発生した磁束によって、コア１００が磁化され、これに伴いアーマチャ８０も磁化されて、コア１００側に向かって図１における上方に移動し、弁部８２が弁座７４から離座する。なお、上述したように、コイル１０２の中心部分が高圧通路７６と対向している。この中心部分の磁束は少なく、この中心部分に対向するアーマチャ８０の中心部分に貫通孔８６が形成されていても、コア１００及びコイル１０２による吸引力への影響は少ない。
【００２５】
また、内側円筒状部９６の内部には、弾性手段、例えばコイルバネ１０４が配置されている。このコイルバネ１０４の一端はアーマチャ８０の高強度部８４の上面に接触し、他端は、バネ受け１０６に接触している。このコイルバネ１０４は、コイル１０２への通電によりアーマチャ８０が上昇したとき、そのバネ力に抗して圧縮され、コイル１０２への通電停止時に、そのバネ力によってアーマチャ８０を、その下面が受ける圧力に抗して、弁座７４に降下させるためのものである。
【００２６】
バネ受け１０６は、内円筒状部９６の上端及び頭部７０ｄに連なる円筒ブロック部１０８に形成された段部に、コイルバネ１０４の付勢力、例えばバネ力によって押圧固定されている。このバネ受け１０６の下面中央から、弁部８２が着座しているアーマチャ８０の貫通孔８６内まで、例えば棒状のガイド部１１０がコイルバネ１０４内を通って伸延している。このガイド部１１０は、その外周面が貫通孔８６の内周面と接触しており、アーマチャ８０が昇降する際に、そのガイドとして機能する。また、ガイド部１１０の下端は、弁部８２が着座している状態のアーマチャ８０において、貫通孔８６内に止まっている。その結果、ガイド部１１０が高圧通路７６を塞ぐことはなく、貫通孔８６内において、高圧通路８６からの高圧流体の圧力を、このガイド部１１０が受けている。これらバネ受け部１０６とガイド部１１０とが、封止部材を構成している。符号１１２、１１３で示すのは、円筒ブロック１０８及び内側円筒部９６の周囲に位置する円筒ブロックで、符号１１４で示すのは、外側円筒部９８に連なる円筒ブロックである。
【００２７】
このように構成された電磁弁では、上述したようにコイル１０２に通電した際に、アーマチャ８０がガイド部１１０にガイドされてコイルバネ１０４のバネ力に抗しながら、上昇して、弁部８２が弁座７４から離座し、背圧室の高圧流体が低圧通路８３に流出し、噴射口を閉じているノズルが上昇し、噴射口から高圧燃料がディーゼルエンジンのシリンダに供給される。また、コイル１０２の通電が絶たれたとき、コイルバネ１０４のバネ力によってアーマチャ８０が降下する。
【００２８】
アーマチャ８０には貫通孔８６が形成され、貫通孔８６内にガイド部１１０が挿入されているので、アーマチャ８０に作用する高圧通路７６からの高圧流体の受圧面積は、貫通孔８６の分だけ減少させられている。これにより、アーマチャ８０を降下させるために使用するコイルバネ１００には、バネ力が大きくない小型のものを使用できる。更に、アーマチャ８０も小型軽量化できる。また、アーマチャ８０の受圧面積を減少させるために設けた貫通孔８６内にガイド部１１０が挿入されているので、高圧流体の圧力はガイド部１１０にも加わるが、ガイド部１１０は、バネ受け部１０６と一体であり、このバネ受け部１０６は、円筒ブロック１０８に固定されているので、ガイド部１１０が高圧流体の圧力を受けても、問題は無い。また、ガイド部１１０と貫通孔８６とでガイドが構成されているので、アーマチャをガイドするガイドを別途設ける必要は無い。また、アーマチャ８０には、貫通孔８６が形成されているので、貫通孔８６の分だけアーマチャ８０の軽量化が図られている。さらに、貫通孔８６を形成してあるので、アーマチャ８０が押しのける流体の量を減少させることができる。また、弁座７４を大きくすると共に、貫通孔８６も大きくすれば、アーマチャ８０に作用する高圧流体の受圧面積に比較して、開口面積を大きくすることができ、大流量の流体を流すことができる。流量に対して電磁弁を小型にできるから、電磁弁の応答速度を速くすることができる。
【００２９】
本発明の第２の実施形態の電磁弁を図３に示す。この実施形態では、アーマチャ８０の中央の貫通孔８６の図３における上面の周囲から、ガイド部１１０の外周面に接触するように、筒状部、例えば円筒状部１１６を一体に形成したものである。他の構成は、第１の実施形態の電磁弁と同一であるので、同一部分には同一符号を付して、その説明を省略する。
【００３０】
このように構成すると、ガイド部１１０とアーマチャ８０の貫通孔８６との隙間から漏れる流体の量を低減することができる。さらに、アーマチャ８０の昇降の際に、アーマチャ８０が傾斜することを低減できる。
【００３１】
上記の両実施形態では、コモンレールシステムの燃料噴射弁に、この発明を実施したが、これに限ったものではなく、弁を開くことによって高圧流体を低圧側に流す構成の弁であれば、他の弁にも使用することができる。上記の両実施形態では、封止部材の一部であるバネ受け１０６は、コイルバネ１０４のバネ力によって円筒ブロック部１０８に固定したが、バネ力によらず、例えばバネ受け１０８の外周におねじを設け、円筒ブロック１０８の内周面に、バネ受け１０８のおねじと螺合する雌ねじを設け、このおねじと雌ねじとの螺合によって、バネ受け１０６を円筒ブロック部１０８に固定することもできる。
【符号の説明】
【００３２】
７０  本体部
７４  弁座
７６    高圧通路
８０  アーマチャ
８２  弁部
８６  貫通孔
９５  ステータ
１０２  コイル
１０４  コイルバネ
１０６  バネ受け（封止部材）
１１０  ガイド部（封止部材）
【図１】
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【図２】
2013174158.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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