(57)【要約】【課題】バルブニードルを確実に一方向に回転させるようにして、バルブニードルとバルブボディの偏摩耗を防止することができる流量制御弁を提供すること。【解決手段】流量制御弁１６は、バルブニードル３３を閉弁方向または開弁方向に付勢してバルブニードル３３の初期位置を保持するリターンスプリング３５と、バルブボディ３１に設けられ、リターンスプリング３５の一端部が固定される固定部８３とを備え、バルブニードル３３とリターンスプリング３５の他端部との接触部に、バルブニードル３３の閉弁方向または開弁方向への移動に伴うリターンスプリング３５の伸縮時に、バルブニードル３３が軸線回りの一方向に回転することを許容し他方向に回転することを規制する逆転防止機構８５を設けるように構成されている。【選択図】図２
2013057269.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バルブボディ内に配置されたバルブニードルを電磁力により駆動して流体の流量を制御する流量制御弁であって、
前記バルブニードルを閉弁方向または開弁方向に付勢して前記バルブニードルの初期位置を保持するリターンスプリングと、
前記バルブボディに設けられ、前記リターンスプリングの一端部が固定される固定部とを備え、
前記バルブニードルと前記リターンスプリングの他端部との接触部に、逆転防止機構を設け、
前記逆転防止機構は、前記バルブニードルの閉弁方向または開弁方向への移動に伴う前記リターンスプリングの伸縮時に、前記バルブニードルが軸線回りの一方向に回転することを許容し他方向に回転することを規制することを特徴とする流量制御弁。
【請求項２】
前記リターンスプリングは、伸縮時における前記他端部の軸線回りの回転角度が互いに異なる第１のリターンスプリングおよび第２のリターンスプリングを有し、
前記逆転防止機構は、
前記第１のリターンスプリングと前記バルブニードルとの間に設けられ、前記バルブニードルの閉弁方向または開弁方向への移動に伴う前記第１のリターンスプリングの伸縮時に、前記バルブニードルが軸線回りの一方向に回転することを許容し他方向に回転することを規制する第１のスプラグ機構と、
前記第２のリターンスプリングと前記バルブニードルとの間に設けられ、前記バルブニードルの閉弁方向または開弁方向への移動に伴う前記第２のリターンスプリングの伸縮時に、前記バルブニードルが軸線回りの他方向に回転することを許容し一方向に回転することを規制する第２のスプラグ機構とを有することを特徴とする請求項１に記載の流量制御弁。
【請求項３】
前記第１のリターンスプリングと前記第２のリターンスプリングは、巻径が互いに異なるとともに、何れか一方が他方の内側に同軸配置されたことを特徴とする請求項２に記載の流量制御弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流量制御弁に関し、特に、バルブニードルをバルブボディに対して相対的に移動させることにより流体の流量を制御する流量制御弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、例えばディーゼルエンジン用燃料噴射システムとして知られるコモンレール式燃料噴射システムでは、コモンレール内に高圧燃料を蓄え、このコモンレール内に蓄えられた高圧燃料をインジェクタを介して内燃機関の各気筒の燃焼室内に噴射供給するように構成されている。
【０００３】
コモンレールには燃料の噴射圧力に相当する高圧燃料を常時蓄える必要があるために、低圧ポンプにて燃料を高圧ポンプに供給し、高圧ポンプにて燃料を加圧し高圧化して高圧燃料をコモンレールに供給するように構成されている。
【０００４】
ここで、低圧ポンプから高圧ポンプに至る燃料経路の流路開口面積を流量制御弁にて調整することにより、高圧ポンプに供給される燃料の量、ひいては高圧ポンプから吐出される燃料の量を調整するようになっている。
【０００５】
その流量制御弁は、ソレノイドコイルの起磁力を制御してバルブボディに対するバルブニードルの相対的な位置を制御することにより、低圧ポンプから高圧ポンプに至る燃料経路の流路開口面積を調整するようになっている。
【０００６】
このような流量制御弁としては、バルブニードルをその軸線の方向に見たときの連通孔の軸線をバルブニードルの軸線からずれて配置することにより、連通孔から流出する流体によってバルブニードルに軸線回りの回転力が発生してバルブニードルが回転し、バルブニードルとバルブボディとの接触面が刷新され、バルブニードルとバルブボディの偏摩耗を防止するようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−３３６４９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、このような従来の流量制御弁にあっては、バルブニードルの回転力を、流体が連通孔から流出するときの反作用のみに依存しているため、バルブニードルに十分な回転力を発生することを期待することができず、バルブニードルを確実に一方向に回転させることが困難であるという問題がある。
【０００９】
本発明は、上述のような従来の問題を解決するためになされたもので、バルブニードルを確実に一方向に回転させるようにして、バルブニードルとバルブボディの偏摩耗を防止することができる流量制御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】
【００１０】
本発明に係る流量制御弁は、上記目的を達成するため、（１）バルブボディ内に配置されたバルブニードルを電磁力により駆動して流体の流量を制御する流量制御弁であって、前記バルブニードルを閉弁方向または開弁方向に付勢して前記バルブニードルの初期位置を保持するリターンスプリングと、前記バルブボディに設けられ、前記リターンスプリングの一端部が固定される固定部とを備え、前記バルブニードルと前記リターンスプリングの他端部との接触部に、逆転防止機構を設け、前記逆転防止機構は、前記バルブニードルの閉弁方向または開弁方向への移動に伴う前記リターンスプリングの伸縮時に、前記バルブニードルが軸線回りの一方向に回転することを許容し他方向に回転することを規制するものから構成されている。
【００１１】
このため、流量制御弁の駆動および駆動停止が繰り返されてバルブニードルが開弁方向および閉弁方向への移動が繰り返される毎に、逆転防止機構により、バルブニードルは一方向に確実に回転することとなり、バルブニードルとバルブボディとの摺動面が刷新され、摺動面の偏摩耗が防止される。
【００１２】
したがって、バルブニードルを確実に一方向に回転させるようにして、バルブニードルとバルブボディの偏摩耗を防止することができる。また、バルブニードルが確実に一方向に回転することにより、異物の堆積等によるバルブニードルの固着が防止される。
【００１３】
上記（１）に記載の流量制御弁において、（２）前記リターンスプリングは、伸縮時における前記他端部の軸線回りの回転角度が互いに異なる第１のリターンスプリングおよび第２のリターンスプリングを有し、前記逆転防止機構は、前記第１のリターンスプリングと前記バルブニードルとの間に設けられ、前記バルブニードルの閉弁方向または開弁方向への移動に伴う前記第１のリターンスプリングの伸縮時に、前記バルブニードルが軸線回りの一方向に回転することを許容し他方向に回転することを規制する第１のスプラグ機構と、前記第２のリターンスプリングと前記バルブニードルとの間に設けられ、前記バルブニードルの閉弁方向または開弁方向への移動に伴う前記第２のリターンスプリングの伸縮時に、前記バルブニードルが軸線回りの他方向に回転することを許容し一方向に回転することを規制する第２のスプラグ機構とを有するものから構成されている。
【００１４】
このため、第１のリターンスプリングおよび第２のリターンスプリングの他端部の軸線回りの回転角度が互いに異なり、第１のリターンスプリングの伸縮時に、第１のスプラグ機構によって、バルブニードルが軸線回りの一方向に回転することが許容され他方向に回転することが規制され、第２のリターンスプリングの伸縮時に、第２のスプラグ機構によって、バルブニードルが軸線回りの他方向に回転することが許容され一方向に回転することが規制されるので、第１のリターンスプリングおよび第２のリターンスプリングの伸縮時に、第１のリターンスプリングおよび第２のリターンスプリングの他端部の軸線回りの回転角度の差分だけ、バルブニードルが確実に一方向に回転することができる。
【００１５】
上記（２）に記載の流量制御弁において、（３）前記第１のリターンスプリングと前記第２のリターンスプリングは、巻径が互いに異なるとともに、何れか一方が他方の内側に同軸配置されたものから構成されている。
【００１６】
このため、巻径が互いに異なる第１のリターンスプリングと第２のリターンスプリングとを、一方が他方の内側になるよう同軸配置することにより、第１のリターンスプリングと第２のリターンスプリングとを合わせた占有スペースの増大を抑制することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、バルブニードルを確実に一方向に回転させるようにして、バルブニードルとバルブボディの偏摩耗を防止することができる流量制御弁を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係る流量制御弁の一実施の形態を示す図であり、流量制御弁を備えたコモンレール式燃料噴射システムの構成図である。
【図２】本発明に係る流量制御弁の一実施の形態を示す図であり、流量制御弁の断面図である。
【図３】本発明に係る流量制御弁の一実施の形態を示す図であり、（ａ）は、小径リターンスプリングの他端部の正面図であり、（ｂ）は、小径リターンスプリングの側面図であり、（ｃ）は、バルブニードルと小径リターンスプリングの他端部との接触部の拡大図である。
【図４】本発明に係る流量制御弁の一実施の形態を示す図であり、（ａ）は、大径リターンスプリングの他端部の正面図であり、（ｂ）は、大径リターンスプリングの側面図であり、（ｃ）は、バルブニードルと大径リターンスプリングの他端部との接触部の拡大図である。
【図５】本発明に係る流量制御弁の一実施の形態を示す図であり、バルブニードルが小径リターンスプリングの回転角度θ１と大径リターンスプリングの回転角度θ２の差分だけ一方向に回転する状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明に係る内燃機関の排気ガス還流装置の実施の形態について、図面を用いて説明する。
【００２０】
図１〜図５は、本発明に係る流量制御弁の一実施の形態を示す図である。
【００２１】
まず、構成を説明する。
【００２２】
図１において、本発明の第１の実施の形態に係る流量制御弁を適用したコモンレール式燃料噴射システムの構成を説明する。
【００２３】
本実施の形態のコモンレール式燃料噴射システム１は、自動車等の車両に搭載されるものであり、主として、例えばディーゼルエンジン等の内燃機関（多気筒ディーゼルエンジン：以下エンジンと言う）用の燃料噴射システムとして知られる蓄圧式燃料噴射装置である。
【００２４】
このコモンレール式燃料噴射システム１は、コモンレール１１内に蓄圧された高圧燃料を、エンジンの各気筒毎に対応して搭載された複数個（本例では４個）の電磁式燃料噴射弁であるインジェクタ１３を介してエンジンの各気筒の燃焼室内に噴射供給するように構成されている。
【００２５】
また、このコモンレール式燃料噴射システム１は、燃料の噴射圧力Ｐｃに相当する高圧燃料を蓄圧するコモンレール１１と、エンジンの各気筒の燃焼室内に燃料を所定のタイミングで噴射供給するインジェクタ１３と、電磁式の流量制御弁１６を経て加圧室内に吸入される燃料を加圧する吸入燃料調量方式の燃料供給ポンプ（以下サプライポンプと呼ぶ）１５と、複数個のインジェクタ１３の電磁弁１４およびサプライポンプ１５の流量制御弁１６を電子制御するエンジン制御ユニット（以下ＥＣＵと呼ぶ）２０とを備えている。
【００２６】
図１では、４気筒エンジンの１つの気筒に対応するインジェクタ１３のみを示し、他の気筒については図示を省略している。ここで、エンジンの出力軸（例えばクランク軸：以下クランクシャフトと言う）は、サプライポンプ１５のドライブシャフトまたはカムシャフトをベルト駆動している。
【００２７】
コモンレール１１は、燃料供給配管２２を介して高圧燃料を吐出するサプライポンプ１５の吐出口と接続されている。また、コモンレール１１から燃料タンク１７へ燃料を戻すためのリリーフ配管２４には、燃料タンク１７に連通する燃料排出路の開口度合を調整することが可能な常閉型の減圧弁１２が設置されている。
【００２８】
この減圧弁１２は、減圧弁駆動回路を介してＥＣＵ２０から印加される減圧弁駆動電流によって電子制御されることにより、例えば減速時またはエンジン停止時に速やかにコモンレール１１内の燃料圧力（コモンレール圧力）を高圧から低圧へ減圧させる降圧性能に優れる電磁弁である。
【００２９】
減圧弁１２は、コモンレール１１から燃料タンク１７へ燃料を還流させるための燃料還流路の開度を調整するバルブ（弁体：図示せず）と、このバルブを開弁方向に駆動するソレノイドコイル（電磁コイル：図示せず）と、バルブを閉弁方向に付勢するスプリング等のバルブ付勢手段（図示せず）とを有している。
【００３０】
そして、減圧弁１２は、減圧弁駆動回路を介してソレノイドコイルに印加される減圧弁駆動電流の大きさに比例して、コモンレール１１内からリリーフ配管２４を経て燃料タンク１７に還流される燃料の還流量（減圧弁流量）を調整して、コモンレール１１内の燃料圧力（コモンレール圧力）を変更する。
【００３１】
なお、減圧弁１２の代わりに、リリーフ配管２４に、コモンレール１１内の燃料圧力が限界設定圧力を超えた際に開弁してコモンレール１１内の燃料圧力を限界設定圧力以下に抑えるプレッシャリミッタを取り付けるようにしても良い。
【００３２】
エンジンの各気筒毎に対応して搭載された複数個のインジェクタ１３は、コモンレール１１より分岐する複数の分岐管２３の下流端に接続されて、エンジンの各気筒の燃焼室内への燃料噴射を行う燃料噴射ノズル、この燃料噴射ノズル内に収容されたノズルニードル（図示せず）を開弁方向に駆動する電磁弁１４、およびノズルニードルを閉弁方向に付勢するスプリング等のニードル付勢手段（図示せず）等から構成された電磁式燃料噴射弁である。
【００３３】
そして、各気筒のインジェクタ１３からエンジンの各気筒の燃焼室内への燃料噴射は、ノズルニードルと連動するコマンドピストンの動作制御を行う背圧制御室内の燃料圧力を増減制御する電磁弁１４のソレノイドコイル（図示せず）への通電および通電停止（ＯＮ／ＯＦＦ）により電子制御される。
【００３４】
つまり、インジェクタ１３の電磁弁１４のソレノイドコイルが通電されてノズルニードルがノズルボデーの先端部に形成された複数個の噴射孔を開弁している間、コモンレール１１内に蓄圧された高圧燃料がエンジンの各気筒の燃焼室内に噴射供給される。これにより、エンジンが運転される。
【００３５】
また、インジェクタ１３には、余剰燃料や背圧制御室から排出された燃料を燃料系の低圧側に溢流させるためのリークポートが設けられており、インジェクタ１３からのリーク燃料は、リターン配管２５を介して燃料タンク１７に戻される。
【００３６】
サプライポンプ１５は、吸入した低圧燃料を加圧する圧送系統を備え、つまりポンプエレメントを備え、流量制御弁１６で、圧送系統の燃料吐出量を、各加圧室内に吸入される吸入燃料量を調整することで制御するタイプの高圧供給ポンプである。
【００３７】
このサプライポンプ１５は、エンジンのクランクシャフトの回転に伴ってポンプ駆動軸（ドライブシャフトまたはカムシャフト）が回転することで、燃料タンク１７から低圧燃料を汲み上げる周知のフィードポンプ（低圧供給ポンプ：図示せず）と、ポンプ駆動軸により回転駆動されるカム（図示せず）とを有している。
【００３８】
また、サプライポンプ１５は、このカムに駆動されて上死点と下死点との間を往復運動するプランジャ（図示せず）と、これらのプランジャがポンプハウジングに固定されたシリンダヘッド（図示せず）内を往復摺動することにより吸入された燃料を加圧して高圧化する加圧室（プランジャ室：図示せず）とを有している。
【００３９】
また、サプライポンプ１５は、各加圧室内の燃料圧力が所定値以上に上昇すると閉弁する吸入弁（図示せず）と、各加圧室内の燃料圧力が所定値以上に上昇すると開弁する吐出弁（図示せず）とを有している。なお、サプライポンプ１５は、本発明の高圧ポンプおよび低圧ポンプに相当する。
【００４０】
そして、サプライポンプ１５は、各プランジャがシリンダヘッド（ポンプシリンダ）内を往復摺動することで、燃料タンク１７から燃料供給配管２１を経て加圧室内に吸入された低圧燃料を加圧して高圧化する。なお、燃料供給配管２１の途中には、燃料フィルタ１８が設置されている。
【００４１】
また、吸入弁は、各加圧室よりも燃料の流れ方向の上流側、つまりフィードポンプから１個の流量制御弁１６を経て加圧室に至る燃料吸入経路の途中に設置された逆止弁よりなる。また、吐出弁は、各加圧室よりも燃料の流れ方向の下流側、つまり加圧室から吐出口に至る燃料吐出経路の途中に設置された逆止弁よりなる。
【００４２】
また、サプライポンプ１５には、内部の燃料温度が高温にならないように、リークポートが設けられており、サプライポンプ１５からのリーク燃料は、燃料還流配管２６を経て燃料タンク１７に戻される。
【００４３】
ここで、サプライポンプ１５内に形成される、フィードポンプから吸入弁を経て加圧室に至る燃料吸入経路（図示せず）の途中には、加圧室内に吸入される吸入燃料量を調整する流量制御弁１６が取り付けられている。
【００４４】
この流量制御弁１６は、図２に示すように、ポンプハウジングに固定されたスリーブ状のバルブボディ３１と、このバルブボディ３１の半径方向に開口した出口側ポート３２の流路開口面積を調整する弁体（以下バルブニードルと言う）３３と、このバルブニードル３３を開弁方向に駆動するリニアソレノイドアクチュエータ３４と、バルブニードル３３を閉弁方向に付勢するリターンスプリング３５とによって構成されている。なお、リターンスプリング３５は、大径リターンスプリング８２と、この大径リターンスプリング８２の内側に同軸配置した小径リターンスプリング８１とから構成される。
【００４５】
そして、流量制御弁１６は、図示しないポンプ駆動回路を介してＥＣＵ２０から印加されるポンプ駆動電流ｉによって電子制御されることにより、サプライポンプ１５の加圧室内に吸入される燃料吸入量を調整するノーマリクローズタイプ（常閉型）の電磁式流量制御弁である。
【００４６】
すなわち、流量制御弁１６は、ポンプ駆動回路を介してリニアソレノイドアクチュエータ３４に印加されるポンプ駆動電流ｉの大きさに比例して、バルブニードル３３をストローク方向に移動させて、燃料吸入経路の途中に設けられたバルブボディ３１の出口側ポート３２の流路開口面積を調整する。これにより、フィードポンプから燃料吸入経路、吸入弁を経て加圧室内に吸入される燃料吸入量が調整される。
【００４７】
したがって、サプライポンプ１５の加圧室からコモンレール１１内に吐出される燃料吐出量が、エンジンの運転条件（例えばエンジン回転速度、アクセル操作量、指令噴射量等）に対応した最適値に調整され、インジェクタ１３からエンジンの各気筒の燃焼室内に噴射供給する燃料の噴射圧力Ｐｃに相当するコモンレール１１内の燃料圧力、いわゆるコモンレール圧力が変更される。
【００４８】
ここで、リニアソレノイドアクチュエータ３４は、バルブボディ３１の図示右端部に一体的に設けられた袋筒状のステータ部（ステータコア）３６と、バルブニードル３３の図示右端部に一体的に設けられたアーマチャ部（アーマチャ、ムービングコア）３７と、ステータ部３６の円筒状部の外周に保持された樹脂製のコイルボビン３８とを含んで構成されている。
【００４９】
また、リニアソレノイドアクチュエータ３４は、コイルボビン３８の外周に巻回されたソレノイドコイル３９と、このソレノイドコイル３９の端末リード線（図示せず）に電気的に接続されたターミナル４０と、ソレノイドコイル３９の外周側を覆う円筒状のハウジング４１とを含んで構成されている。
【００５０】
なお、バルブボディ３１のステータ部３６は、ソレノイドコイル３９の通電時に、磁化されて電磁石となり、バルブニードル３３のアーマチャ部３７を吸引するための吸引部４２を有している。この吸引部４２は、バルブニードル３３を摺動可能に収容する略円筒状の収容部４３に対して薄肉部４４および円筒部４５を介して接続されている。
【００５１】
そして、ソレノイドコイル３９は、通電を受けることにより起磁力を発生してバルブボディ３１のステータ部３６およびバルブニードル３３のアーマチャ部３７を磁化することで、アーマチャ部３７をストローク方向（軸線方向の図示右側）に吸引するとともに、コイルボビン３８に、絶縁被膜を施した導線を複数回巻装したコイルである。このソレノイドコイル３９は、コイルボビン３８の一対の鍔状部間に巻装されたコイル部と、このコイル部より取り出された一対の端末リード線（端末線）とを有している。
【００５２】
また、ハウジング４１は、電気絶縁性に優れる樹脂材料によって一体的に形成され、ソレノイドコイル３９の外周側を覆う円筒状部、およびターミナル４０を保持する筒状のコネクタ部４６を備えている。
【００５３】
そして、ハウジング４１の外周には、バルブボディ３１の外周側に形成された略円環状のフランジ部にかしめ等の手段を用いて固定された円筒状のブラケット４７が設けられている。
【００５４】
このブラケット４７の外周側に形成された略円環状のフランジ部（鍔状部）は、サプライポンプ１５のポンプハウジングの外壁面にスクリュー等の締結具（図示せず）を用いて締め付け固定されている。そのフランジ部には、締結具を挿通する挿通孔４８が形成されている。
【００５５】
ここで、流量制御弁１６のバルブボディ３１は、収容部４３によりバルブニードル３３を摺動可能に収容するシリンダ機能と、ステータ部３６により磁路形成を行うステータ機能とを有している。
【００５６】
そして、バルブボディ３１をステータとして機能させるために、その材質をフェライト系のステンレス鋼（ＳＵＳ１３）等の軟質磁性材料としている。この軟質磁性材料は、磁気特性を悪化させることから焼き入れ等の熱処理を施すことができない。
【００５７】
しかし、バルブボディ３１に本来の機能であるシリンダ機能を持たせるには、耐摩耗性の向上および表面硬さの向上が要求されることから、バルブボディ３１のスプール孔４９の孔壁面にニッケル燐メッキ等の硬化層を施している。
【００５８】
なお、バルブボディ３１のスプール孔４９の孔壁面は、バルブニードル３３を軸線方向（ストローク方向）に案内（誘導）する円筒状のガイド部を構成している。
【００５９】
また、バルブボディ３１の図示左端部は、サプライポンプ１５のポンプハウジングの外壁面に設けられた嵌合凹部（図示せず）内に圧入嵌合されており、ポンプハウジングの嵌合凹部の内壁面とバルブボディ３１の図示左端部の外周面との間には、燃料の漏れを防止するためのＯリング等のシール材５０が装着されている。
【００６０】
そして、バルブボディ３１の図示左端部には、フィードポンプから燃料が送り込まれる燃料溜まり部（図示せず）に連通する入口側ポート５１が形成されている。
【００６１】
なお、上述した出口側ポート３２は、吸入弁を介して加圧室に連通する燃料吸入経路の後半部を構成する連通路に向けて開口している。そして、出口側ポート３２の入口側は、出口側に比べて流路径が小さくなっている。
【００６２】
また、バルブボディ３１は、バルブニードル３３が摺動するスプール孔（摺動孔）４９を有している。このスプール孔４９の図示右側部には、バルブニードル３３の内部に形成される内部流路（第２内部流路）５２および貫通孔７１を介して、入口側ポート５１に連通するスプリング収容室５３が形成されている。
【００６３】
ここで、流量制御弁１６のバルブニードル３３は、内部の軸線方向に内部流路５２を有する円筒状のスプール型バルブであって、その外周面にバルブボディ３１のスプール孔４９の孔壁面に摺接する摺動部５４を備えている。
【００６４】
このバルブニードル３３は、摺動部５４がバルブボディ３１の出口側ポート３２の流路開口面積を変更することで、吸入弁を介して加圧室に吸入される燃料流量（燃料吸入量）を調整している。
【００６５】
そして、バルブニードル３３は、バルブボディ３１のスプール孔４９内を摺動して出口側ポート３２の流路開口面積を変更する弁体本来のバルブ機能の他に、アーマチャ部３７によって磁路形成を行うアーマチャ機能を有している。
【００６６】
そして、バルブニードル３３をアーマチャとして機能させるために、その材質を純鉄または低炭素鋼等の軟質磁性材料としている。この軟質磁性材料は、磁気特性を悪化させることから焼き入れ等の熱処理を施すことができない。
【００６７】
しかし、バルブニードル３３として機能させるには、耐摩耗性の向上および表面硬さの向上が要求される。そこで、バルブニードル３３の摺動部５４の外周面にニッケル燐メッキ等の硬化層を施している。
【００６８】
そして、バルブニードル３３は、バルブボディ３１の図示左端部の内周に圧入固定された円環状のストッパ６０によって初期位置が規定されている。そして、バルブニードル３３は、スプリング収容室５３内に収容されたリターンスプリング３５、すなわち大径リターンスプリング８２および小径リターンスプリング８１により常に付勢されている。このため、バルブニードル３３は、先端がストッパ６０に当接する位置で、バルブニードル３３の閉弁側の移動範囲が規定されている。
【００６９】
また、バルブニードル３３の図示右端部には、バルブボディ３１のステータ部３６に所定のエアギャップを介して対向するように設けられた円筒状のアーマチャ部３７が一体的に形成されている。
【００７０】
そして、バルブニードル３３の内部には、内部流路５２とスプリング収容室５３とを連通するように貫通孔７１が設けられている。この貫通孔７１は、内部流路５２よりも内径が小さくなっており、バルブニードル３３が軸線方向に移動する際にスプリング収容室５３内の燃料が貫通孔７１を通過することでバルブニードル３３の移動がし易くなっている。
【００７１】
そして、バルブニードル３３の摺動部５４の外周面には、円環状の調量溝（環状流路）５５と、円環状の調芯溝５６と、複数個（２個または３個）の円環状油溝５７とが形成されている。調量溝５５は、バルブニードル３３の外径を摺動部５４よりも小さくすることで設けられている。
【００７２】
図２に示すように、調芯溝５６は、バルブニードル３３の外径を摺動部５４よりも小さくすることで設けられている。この調芯溝５６は、調量溝５５よりも浅く、且つ調量溝５５よりも軸線方向に長く摺動部５４の周方向に設けられている。そして、調芯溝５６は、調芯溝５６よりも流路径の小さい連通孔５９を介して内部流路５２に連通している。また、連通孔５９は、調芯溝５６に向けて２個開口している。
【００７３】
そして、複数個の円環状油溝５７は、バルブニードル３３の図示左端部（先端部）または図示右端部（後端部）とバルブボディ３１のスプール孔４９との間から燃料が浸入して、バルブボディ３１のスプール孔４９の孔壁面とバルブニードル３３の摺動部５４の外周面との間に油膜を形成する周溝部である。
【００７４】
ここで、本実施例のバルブニードル３３の摺動部５４には、調量溝５５と調芯溝５６とを液密的に略遮断するシール部が設けられるとともに、バルブボディ３１のスプール孔４９内を摺動するのに必要な所定のクリアランスが設けられている。
【００７５】
図１に示すＥＣＵ２０には、制御処理、演算処理を行うＣＰＵ、各種プログラムおよびデータを保存する記憶装置（ＲＯＭ、ＲＡＭ等のメモリ）、入力回路、出力回路、電源回路、インジェクタ駆動回路（ＥＤＵ）、ポンプ駆動回路、減圧弁駆動回路等の機能を含んで構成される周知の構造のマイクロコンピュータが設けられている。
【００７６】
そして、各種センサからのセンサ信号は、Ａ／Ｄ変換器でＡ／Ｄ変換された後にマイクロコンピュータに入力されるように構成されている。そして、ＥＣＵ２０は、図１に示すように、燃料圧力センサ６５からの電圧信号や、その他の各種センサからのセンサ信号が、Ａ／Ｄ変換器でＡ／Ｄ変換された後に、ＥＣＵ２０に内蔵されたマイクロコンピュータに入力されるように構成されている。
【００７７】
また、ＥＣＵ２０は、エンジンをクランキングさせた後にエンジンキーをＩＧ位置に戻して、図示しないイグニッションスイッチがオン（ＩＧ・ＯＮ）すると、メモリ内に格納された制御プログラムまたは制御ロジックに基づいて、例えばインジェクタ１３の電磁弁１４およびサプライポンプ１５の流量制御弁１６を電子制御するように構成されている。
【００７８】
ここで、マイクロコンピュータには、エンジンのクランクシャフトの回転角度を検出するためのクランク角度センサ６１と、アクセル開度（ＡＣＣＰ）を検出するためのアクセル開度センサ６２と、エンジン冷却水温（ＴＨＷ）を検出するための冷却水温センサ６３と、サプライポンプ１５内に吸入されるポンプ吸入側の燃料温度（ＴＨＦ）を検出するための燃料温度センサ６４等が接続されている。
【００７９】
また、図２〜図４に示すように、流量制御弁１６は、リターンスプリング３５として、巻径が相対的に大きな大径リターンスプリング８２と、この大径リターンスプリング８２の内側に同軸配置した巻径が相対的に小さな小径リターンスプリング８１とを備えている。
【００８０】
小径リターンスプリング８１の一端部８１ｂおよび大径リターンスプリング８２の一端部８２ｂは、図３（ｂ）、図４（ｂ）に示すように、バルブボディ３１に設けられた固定部８３にそれぞれ固定されている。
【００８１】
小径リターンスプリング８１の他端部８１ａおよび大径リターンスプリング８２の他端部８２ａとバルブニードル３３との接触部には、図３（ｃ）、図４（ｃ）に示すように、バルブニードル３３の閉弁方向または開弁方向への移動に伴う小径リターンスプリング８１および大径リターンスプリング８２の伸縮時に、バルブニードル３３が軸線回りの一方向に回転することを許容し他方向に回転することを規制する逆転防止機構８５が設けられている。
【００８２】
具体的には、逆転防止機構８５は、バルブニードル３３と小径リターンスプリング８１の他端部８１ａとの接触部に設けられた鋸歯状歯部８６、８７と、バルブニードル３３と大径リターンスプリング８２の他端部８２ａとの接触部に設けられた鋸歯状歯部８８、８９とから構成されている。
【００８３】
ここで、図３（ｃ）に示すように、鋸歯状歯部８６はバルブニードル３３の端部に同心円状に設けられ、鋸歯状歯部８７は小径リターンスプリング８１の他端部８１ａに同心円状に設けられており、互いに係合するようになっている。鋸歯状歯部８６、８７は、バルブニードル３３が図３（ａ）における時計回りにのみ回転することを許容するスプラグ機構８５ａを構成している。
【００８４】
また、図４（ｃ）に示すように、鋸歯状歯部８８はバルブニードル３３の端部に同心円状に設けられ、鋸歯状歯部８９は大径リターンスプリング８２の他端部８２ａに同心円状に設けられており、互いに係合するようになっている。鋸歯状歯部８８、８９は、バルブニードル３３が図４（ａ）における反時計回りにのみ回転することを許容するスプラグ機構８５ｂを構成している。
【００８５】
このように、鋸歯状歯部８６、８７により構成されるスプラグ機構８５ａの回転許容方向（時計回り）と、鋸歯状歯部８８、８９により構成されるスプラグ機構８５ｂの回転許容方向（反時計回り）とは、逆方向となっている。
【００８６】
ここで、小径リターンスプリング８１の伸縮時、すなわち伸長時と収縮時には、小径リターンスプリング８１の線長自体は変化しないため、小径リターンスプリング８１の他端部８１ａは、図３（ａ）に示すように軸線回りに回転角度θ１だけ位相が変化する。
【００８７】
同様に、大径リターンスプリング８２の伸縮時、すなわち伸長時と収縮時には、大径リターンスプリング８２の線長自体は変化しないため、大径リターンスプリング８２の他端部８２ａは、図４（ａ）に示すように軸線回りに回転角度θ２だけ位相が変化する。
【００８８】
本実施の形態では、大径リターンスプリング８２の１回の伸縮時の回転角度θ２は、小径リターンスプリング８１の１回の伸縮時の回転角度θ１に対して小さく設定されている。
【００８９】
次に、作用を説明する。
【００９０】
鋸歯状歯部８６、８７により構成されるスプラグ機構８５ａの回転許容方向（時計回り）と、鋸歯状歯部８８、８９により構成されるスプラグ機構８５ｂの回転許容方向（反時計回り）とは、逆方向となっている。
【００９１】
このため、図５に示すように、バルブニードル３３は、小径リターンスプリング８１および大径リターンスプリング８２の収縮時には、回転角度θ１だけ位相が変化し、伸長時には回転角度θ２だけ位相が元に戻る。
【００９２】
したがって、本実施の形態では、回転角度θ１＞回転角度θ２に設定されているため、小径リターンスプリング８１および大径リターンスプリング８２の１回の伸縮により、バルブニードル３３は、図５における反時計回りにθ１−θ２だけ回転することとなる。
【００９３】
流量制御弁１６の駆動および駆動停止によりバルブニードル３３の開弁方向および閉弁方向への移動が繰り返される毎に、バルブニードル３３は図５における反時計回りにθ１−θ２だけ確実に回転することとなり、バルブニードル３３とバルブボディ３１との摺動面が刷新され、摺動面の偏摩耗が防止される。
【００９４】
また、バルブニードル３３が確実に一方向に回転することにより、異物の堆積等によるバルブニードル３３の固着が防止される。
【００９５】
このように本実施の形態では、バルブボディ３１内に配置されたバルブニードル３３を電磁力により駆動して流体の流量を制御する流量制御弁１６であって、バルブニードル３３を閉弁方向または開弁方向に付勢してバルブニードル３３の初期位置を保持するリターンスプリング３５と、バルブボディ３１に設けられ、リターンスプリング３５の一端部８１ｂ、８２ｂが固定される固定部８３とを備え、バルブニードル３３とリターンスプリング３５の他端部８１ａ、８２ａとの接触部に、逆転防止機構８５を設け、この逆転防止機構８５は、バルブニードル３３の閉弁方向または開弁方向への移動に伴うリターンスプリング３５の伸縮時に、バルブニードル３３が軸線回りの一方向に回転することを許容し他方向に回転することを規制するように構成した。
【００９６】
このため、流量制御弁１６の駆動および駆動停止が繰り返されてバルブニードル３３が開弁方向および閉弁方向への移動が繰り返される毎に、逆転防止機構８５により、バルブニードル３３は図５における反時計回りにθ１−θ２だけ確実に回転することとなり、バルブニードル３３とバルブボディ３１との摺動面が刷新され、摺動面の偏摩耗が防止される。
【００９７】
したがって、バルブニードル３３を確実に一方向に回転させるようにして、バルブニードル３３とバルブボディ３１の偏摩耗を防止することができる。また、バルブニードル３３が確実に一方向に回転することにより、異物の堆積等によるバルブニードル３３の固着が防止される。
【００９８】
また本実施の形態では、リターンスプリング３５は、伸縮時における他端部８１ａ、８２ａの軸線回りの回転角度が互いに異なる小径リターンスプリング８１および大径リターンスプリング８２を有し、逆転防止機構８５は、小径リターンスプリング８１とバルブニードル３３との間に設けられ、バルブニードル３３の閉弁方向または開弁方向への移動に伴う小径リターンスプリング８１の伸縮時に、バルブニードル３３が軸線回りの一方向に回転することを許容し他方向に回転することを規制するスプラグ機構８５ａと、大径リターンスプリング８２とバルブニードル３３との間に設けられ、バルブニードル３３の閉弁方向または開弁方向への移動に伴う大径リターンスプリング８２の伸縮時に、バルブニードル３３が軸線回りの他方向に回転することを許容し一方向に回転することを規制するスプラグ機構８５ｂとを有するように構成した。
【００９９】
このため、小径リターンスプリング８１および大径リターンスプリング８２の他端部８１ａ、８２ａの軸線回りの回転角度が互いに異なり、小径リターンスプリング８１の伸縮時に、スプラグ機構８５ａによって、バルブニードル３３が軸線回りの一方向に回転することが許容され他方向に回転することが規制され、大径リターンスプリング８２の伸縮時に、スプラグ機構８５ｂによって、バルブニードル３３が軸線回りの他方向に回転することが許容され一方向に回転することが規制されるので、小径リターンスプリング８１および大径リターンスプリング８２の伸縮時に、小径リターンスプリング８１および大径リターンスプリング８２の他端部８１ａ、８２ａの軸線回りの回転角度の差分だけ、バルブニードル３３が確実に一方向に回転することができる。
【０１００】
また本実施の形態では、小径リターンスプリング８１と大径リターンスプリング８２は、巻径が互いに異なるとともに、何れか一方が他方の内側に同軸配置されるよう構成した。
【０１０１】
このため、巻径が互いに異なる小径リターンスプリング８１と大径リターンスプリング８２とを、一方が他方の内側になるよう同軸配置することにより、小径リターンスプリング８１と大径リターンスプリング８２とを合わせた占有スペースの増大を抑制することができる。
【０１０２】
また、今回開示された実施の形態は、全ての点で例示であってこの実施の形態に制限されるものではない。本発明の範囲は、上記した実施の形態のみの説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
【０１０３】
例えば、上記の実施の形態では、ソレノイドコイル３９への通電停止時に全閉、つまり出口側ポート３２の流路開口面積が最小となるノーマリクローズタイプ（常閉型）の流量制御弁１６を例示したが、ソレノイドコイル３９への通電停止時に全開、つまり出口側ポート３２の流路開口面積が最大となるノーマリオープンタイプ（常開型）の流量制御弁１６を用いてもよい。
【０１０４】
また、上記の実施の形態では、燃料の送油量を調整するために流量制御弁１６を例示したが、本発明の流量制御弁１６は、潤滑油や作動油等のオイル、水等の液体、あるいは空気、排気ガス等の気体の流量を調整する用途にも用いることができる。
【０１０５】
以上のように、本発明に係る流量制御弁は、バルブニードルを確実に一方向に回転させるようにして、バルブニードルとバルブボディの偏摩耗を防止することができるという効果を有し、バルブニードルをバルブボディに対して相対的に移動させることにより流体の流量を制御する流量制御弁として有用である。
【符号の説明】
【０１０６】
１  コモンレール式燃料噴射システム
１６  流量制御弁
３１  バルブボディ
３３  バルブニードル
３５  リターンスプリング
７１  貫通孔
８１  小径リターンスプリング（第１のリターンスプリング）
８１ａ、８２ａ  他端部
８１ｂ、８２ｂ  一端部
８２  大径リターンスプリング（第２のリターンスプリング）
８３  固定部
８５  逆転防止機構
８５ａ  スプラグ機構（第１のスプラグ機構）
８５ｂ  スプラグ機構（第２のスプラグ機構）
８６、８７、８８、８９  鋸歯状歯部
θ１、θ２  回転角度
【図１】
2013057269.tif 000003
【図２】
2013057269.tif 000004
【図３】
2013057269.tif 000005
【図４】
2013057269.tif 000006
【図５】
2013057269.tif 000007