(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面を絶縁皮膜で覆った磁性体金属粉を固めてなり、環状を呈した電磁石用の圧粉ステータと、
この圧粉ステータに組付けられる磁力発生用のコイルと、
このコイルの発生する磁力によって前記圧粉ステータに吸引されるアーマチャと、
前記圧粉ステータの中心孔に挿通される中心部を備えるとともに、前記アーマチャとは異なった側の前記圧粉ステータの面に当接する円板部を備え、前記アーマチャが前記圧粉ステータに吸引されて、前記アーマチャが所定量移動した際に前記アーマチャが前記中心部の先端に当接するストッパとを具備し、
前記圧粉ステータが、作動流体に触れた状態で使用される電磁アクチュエータであって、
前記圧粉ステータの表面には、作動流体を透過しない保護膜が被覆されていることを特徴とする電磁アクチュエータ。
【請求項２】
請求項１に記載の電磁アクチュエータにおいて、
前記アーマチャが当接する前記中心部の先端〜前記圧粉ステータまでの距離を真のエアギャップＧとし、
前記アーマチャが当接する前記中心部の先端〜前記保護膜までの距離を見かけ上のエアギャップａとし、
前記保護膜の厚さをｂとした場合、
前記保護膜の厚さｂを所定の厚さに設け、前記見かけ上のエアギャップａを管理することで、前記真のエアギャップＧを管理することを特徴とする電磁アクチュエータ。
【請求項３】
請求項２に記載の電磁アクチュエータにおいて、
前記見かけ上のエアギャップａを所定の距離にすることによって、前記真のエアギャップＧを所定の距離にすることを特徴とする電磁アクチュエータ。
【請求項４】
請求項３に記載の電磁アクチュエータにおいて、
前記見かけ上のエアギャップａを所定の距離にする手段は、前記アーマチャが当接する前記中心部の先端を切削する、あるいは前記円板部における前記圧粉ステータとの当接面を切削することを特徴とする電磁アクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ステータが作動流体に触れた状態で使用される電磁アクチュエータに関するものであり、特にステータが液体燃料（作動流体の一例）に触れた状態で用いられる燃料噴射装置の電磁インジェクタに用いて好適な技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の技術の一例として、車両用燃料噴射装置の電磁インジェクタを例に説明する。
近年では、環境改善のために自動車業界ではＣＯ2 の排出量の低減、排気ガスの浄化が進められている。とりわけ、ディーゼルエンジンは、上記問題に対して燃料噴射の高圧化や、多段噴射化等の技術で対応を進めている。そのため、電磁インジェクタに搭載される電磁アクチュエータには、高い応答性が求められる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
電磁アクチュエータの応答性を向上させるために、応答性に大きく作用するステータの材料に圧粉を使用する提案が成されている。この圧粉を使用した圧粉ステータは、絶縁皮膜（例えば、燐酸塩等）で覆われた磁性体金属粉（例えば、鉄粉等）を圧縮し、主に機械的な結合によって所定のステータ形状に形成されるものである。
しかし、圧粉ステータは、上述のように主に機械的な結合で形状を保持しているため、強度や硬度が小さく、且つ脆い。
このため、電磁アクチュエータを作動した時のアーマチャの動き等による燃料（作動流体の一例）の流れや、キャビテーション等により圧粉ステータの表面の磁性体金属粉が脱落する不具合が発生する。
【０００４】
【発明の目的】
本発明は、ステータが作動流体に触れた状態で使用される電磁アクチュエータにおいて、電磁アクチュエータの応答性を向上させるために圧粉ステータを用いるとともに、その圧粉ステータにおける作動流体に触れる部分の磁性体金属粉の脱落を防ぐことを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
〔請求項１の手段〕
請求項１の手段を採用する電磁アクチュエータは、圧粉ステータを用いることで電磁アクチュエータの応答性を向上させることができる。また、圧粉ステータの表面に作動流体を透過しない保護膜を被覆したため、圧粉が直接的に作動流体に触れなくなる。この結果、作動流体の流れ等によって磁性体金属粉が脱落する不具合がなくなる。
【０００６】
〔請求項２の手段〕
請求項２の手段を採用する電磁アクチュエータは、（真のエアギャップＧ＝見かけ上のエアギャップａ＋保護膜の厚さｂ）であり、保護膜の厚さｂを所定の厚さに設け、見かけ上のエアギャップａを管理することで、真のエアギャップＧを管理することができる。
【０００７】
〔請求項３の手段〕
請求項３の手段を採用する電磁アクチュエータは、上述したように、（真のエアギャップＧ＝見かけ上のエアギャップａ＋保護膜の厚さｂ）であり、保護膜の厚さｂを所定の厚さに設け、見かけ上のエアギャップａを所定の距離にすることによって、真のエアギャップＧを所定の距離にすることができる。
【０００８】
〔請求項４の手段〕
請求項４の手段を採用する電磁アクチュエータは、アーマチャが当接する中心部の先端を切削する、あるいは円板部における圧粉ステータとの当接面を切削することにより、見かけ上のエアギャップａを所定の距離にすることができる。
このように、見かけ上のエアギャップａを所定の距離にすることによって、真のエアギャップＧを所定の距離にすることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を、実施例および変形例を用いて説明する。
〔実施例の構成〕
図１〜図３は実施例を示すものであり、図１を参照して電磁インジェクタにおける電磁アクチュエータを説明する。
この図１に示す電磁アクチュエータは、ディーゼルエンジンにおける燃料噴射装置の電磁インジェクタの頭部に搭載される。具体的には、電磁アクチュエータのハウジングを成すインジェクタボディ１の上部に取り付けられるものである。
【００１０】
この電磁アクチュエータは、図示しないニードルピストンの上部に形成される圧力制御室２を高圧あるいは低圧に切替制御するものである。具体的には、電磁アクチュエータのアーマチャ３がボディバルブ４のシート部４ａに着座することにより、高圧燃料が供給される圧力制御室２と低圧油路５が遮断された状態になり、圧力制御室２が高圧になる。また、電磁アクチュエータのアーマチャ３が、電磁ソレノイド６の磁力によりボディバルブ４のシート部４ａから離座することにより、圧力制御室２と低圧油路５が連通された状態になり、圧力制御室２が低圧になる。
【００１１】
電磁アクチュエータは、上述したアーマチャ３および電磁ソレノイド６の他に、アーマチャ３をシート部４ａに押しつけるスプリング７、および電磁アクチュエータをインジェクタボディ１の上部に固定するための固定手段を備える。
この固定手段は、インジェクタボディ１の上端に螺合される略筒状のリテーニングナット８、その内側に挿入された略筒状のケース９、このケース９の上部に装着された略円板状のカバー１０からなる。
なお、ボディバルブ４およびケース９は、リテーニングナット８の上端内側に形成された段差部８ａによってインジェクタボディ１に固定されるものであり、カバー１０はケース９の上端に形成されたリブ９ａを内側に曲げることによってケース９内に固定されるものである。
【００１２】
電磁ソレノイド６は、電磁石用の圧粉ステータ１１と、この圧粉ステータ１１内に組付けられた磁力発生用のコイル１２と、アーマチャ３を吸引した際にアーマチャ３と当接するストッパ１３とを備える。
【００１３】
圧粉ステータ１１は、表面が絶縁皮膜（例えば、燐酸塩等）で覆われた磁性体金属粉１４（符号図３参照、例えば鉄粉等）をプレス機等によって所定のステータ形状（略筒形円環形状）に圧縮して形成したものであり、磁性体金属粉１４の機械的な結合によって形状が保たれる。
なお、圧粉ステータ１１の表面に保護膜１５（符号図２参照）を形成しているが、この保護膜１５については後述する。
【００１４】
コイル１２は、通電を受けて磁力を発生する周知なものであり、圧粉ステータ１１に形成された環状の凹部１１ａ内に組付けられる。なお、コイル１２の両端は、リード１６およびワイヤ１７を介して外部接続用のコネクタ１８に接続されている。
【００１５】
ストッパ１３は、圧粉ステータ１１の中心孔１１ｂに挿通される中心部１９と、アーマチャ３とは異なった側の圧粉ステータ１１の面に当接する円板部２０を備えたものであり、アーマチャ３が圧粉ステータ１１に吸引されてアーマチャ３が所定量移動した際には、アーマチャ３が中心部１９の先端１９ａに当接する。なお、上述したスプリング７は、ストッパ１３の中心に形成された孔１３ａ内に組付けられるものである。
【００１６】
上述したリテーニングナット８、ケース９およびカバー１０の内部、つまり電磁アクチュエータが配置される部分は、低圧油路５と連通しており、ディーゼルエンジンの燃料（軽油）が満たされた状態となる。つまり、圧粉ステータ１１は、燃料（作動流体に相当する）に触れた状態で使用される。なお、図１中の符号２１〜２４はＯリングを示すものであり、内部の燃料が外部に漏れ出るのを防いでいる。また、図１中の符号２５は絶縁体を示すものである。
【００１７】
圧粉ステータ１１の表面には、図２（ａ）に示すように、燃料を透過しない保護膜１５が被覆されている。この実施例では、保護膜１５の一例としてメッキ層（例えばＮｉＰメッキ層）を用いた例を説明する。メッキ層（保護膜１５）は、非磁性体で、且つ厚さのバラツキが数μｍの範囲で管理できるものが望ましく、例えば無電解メッキ法によって形成されるものである。
【００１８】
保護膜１５の厚みは、３〜２０μｍの範囲に設けることが望ましい。この理由を次に説明する。
保護膜１５を形成していない状態における圧粉ステータ１１の表面の一部には、図３（ａ）に示すような微細な隙間αが形成される場合がある。
保護膜１５の厚みが３μｍの範囲よりも薄い場合は、図３（ｂ）に示すように、隙間αに保護膜１５が形成されない。隙間αに保護膜１５が形成されないと、その隙間αから燃料が浸透して圧粉ステータ１１の強度が低下する可能性があるとともに、隙間αによってキャビテーションが発生して、隙間αに露出する磁性体金属粉１４が脱落する可能性がある。
一方、保護膜１５の厚みが２０μｍの範囲よりも厚い場合は、図３（ｃ）に示すように、保護膜１５の表面にピットｐと呼ばれる窪みが発生しやすくなり、ピットｐによって表面を流れる燃料にキャビテーションを発生させる可能性がある。
このため、保護膜１５の厚みを３〜２０μｍの範囲に設けることにより、隙間αを保護膜１５で塞ぐことができるとともに、保護膜１５の表面にピットｐが形成される不具合を回避できる。
【００１９】
次に、保護膜１５の厚さのバラツキを数μｍの範囲で管理する理由を、図２（ｂ）を参照して説明する。
電磁インジェクタを高精度で作動させるために、アーマチャ３と圧粉ステータ１１の隙間（エアギャップ）を高い精度で管理する必要がある。
そのために、アーマチャ３が当接する中心部１９の先端１９ａ〜圧粉ステータ１１までの距離（以下、真のエアギャップＧ）を高い精度で管理する必要がある。
【００２０】
アーマチャ３が当接する中心部１９の先端１９ａ〜保護膜１５までの距離を見かけ上のエアギャップａとし、保護膜１５の厚さをｂとした場合、真のエアギャップＧは、Ｇ＝ａ＋ｂで表される。
ここで、保護膜１５が形成された圧粉ステータ１１では、見かけ上のエアギャップａしか測定できないため、保護膜１５の厚さｂのバラツキが大きいと、真のエアギャップＧの精度も当然悪くなってしまう。
このため、保護膜１５の厚さｂのバラツキを数μｍの範囲で管理することにより、見かけ上のエアギャップａを管理することで、真のエアギャップＧを管理することができる。
【００２１】
なお、電磁インジェクタに用いられる電磁アクチュエータでは、電磁インジェクタを高精度で作動させるために、真のエアギャップＧのバラツキを５〜１０μｍ以下に抑える要求があり、保護膜１５の厚さｂのバラツキを５μｍ以下に抑えることが望まれる。
【００２２】
電磁インジェクタを高精度で作動させるためには、真のエアギャップＧを所定の範囲内にする必要がある。そこで、真のエアギャップＧを所定の範囲内に調整する方法を説明する。
真のエアギャップＧは、上述したようにＧ＝ａ＋ｂで表されるため、見かけ上のエアギャップａを調整することで、真のエアギャップＧを調整できる。
【００２３】
具体的には、先ず、見かけ上のエアギャップａを測定する。そして、見かけ上のエアギャップａの測定結果が規定量より長い時は、中心部１９の先端１９ａ（アーマチャ３が当接する部分）を規定量より長い分だけ切削し、中心部１９を短くする。
逆に、見かけ上のエアギャップａの測定結果が規定量より短い時は、円板部２０における圧粉ステータ１１との当接面２０ａを規定量より短い分だけ切削し、中心部１９を長くする。
以上によって、見かけ上のエアギャップａを規定量に調整でき、保護膜１５の厚さｂが一定である条件下において、真のエアギャップＧを規定量に管理できる。
【００２４】
〔実施例の効果〕
上記の実施例で示したように、電磁インジェクタに搭載される電磁アクチュエータは、圧粉ステータ１１を用いているため、電磁アクチュエータが高い応答性で作動する。また、電磁アクチュエータにおける真のエアギャップＧが高精度に管理されるため、電磁インジェクタを高精度で作動させることができる。
つまり、燃料噴射の高圧化や、多段噴射化等に十分答えることのできる電磁インジェクタを提供できる。
【００２５】
また、圧粉ステータ１１の表面に作動流体を透過しない保護膜１５を被覆したため、圧粉が直接的に燃料に触れなくなる。このため、圧粉ステータ１１の強度が保たれるとともに、燃料の流れ等によって磁性体金属粉１４が脱落する不具合がない。このため、脱落した磁性体金属粉１４によって作動不良を引き起こす不具合が抑えられ、圧粉ステータ１１を用いた電磁インジェクタの信頼性を高めることができる。
【００２６】
さらに、圧粉ステータ１１の表面に保護膜１５を被覆したことにより、圧粉ステータ１１の表面が滑らかになり、保護膜１５の表面を燃料が円滑に流れるようになる。
【００２７】
〔変形例〕
上記の実施例では、電磁アクチュエータを燃料噴射装置の電磁インジェクタに適用した例を示したが、圧粉ステータ１１を用いた他の電磁アクチュエータに本発明を適用しても良い。
上記の実施例では、保護膜１５の一例としてメッキ層を開示したが、エポキシ樹脂等の樹脂類を塗布して保護膜１５を形成しても良いし、タングステン・カーバイト（ＷＣ）等のコーティング剤を塗布して保護膜１５を形成しても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】電磁インジェクタにおける電磁アクチュエータの断面図である。
【図２】圧粉ステータの断面図および要部寸法値の説明図である。
【図３】圧粉ステータの表面部分を示す図である。
【符号の説明】
３    アーマチャ
１１    圧粉ステータ
１１ｂ  圧粉ステータの中心孔
１２    コイル
１３    ストッパ
１４    磁性体金属粉
１５    保護膜
１９    中心部
１９ａ  中心部の先端
２０    円板部
２０ａ  円板部における圧粉ステータとの当接面
ａ    見かけ上のエアギャップ
ｂ    保護膜の厚さ
Ｇ    真のエアギャップ
【図１】
0004022856.tif 000002
【図２】
0004022856.tif 000003
【図３】
0004022856.tif 000004