(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
往復移動が可能な可動コアと、
弁孔が形成された弁座と、
前記可動コアと協動して往復移動すると共に、前記弁座に着座および前記弁座から離座して前記弁孔を開閉する弁部材と、
電磁コイルと、
前記電磁コイルへ通電時に励磁されて前記弁部材が離座する方向へ前記可動コアを吸引する固定コアと、
前記弁部材が着座する方向へ前記可動コアを付勢する付勢部材と、
前記可動コアと前記付勢部材の間に介在されると共に、前記付勢部材の受け座と、前記受け座から受けた前記付勢部材の付勢力を前記可動コアに伝達させる伝達部とを有するガイド部材と、を備え、
前記伝達部を、曲面状の凹部として形成し、
当接部を、曲面状の凹部として前記伝達部と対向させて前記可動コアに形成し、
前記可動コアと前記ガイド部材の間に介在される球状または楕円球状の中間部材であって、前記伝達部と前記当接部の両方に摺動可能に当接する中間部材を備えることを特徴とする電磁弁。
【請求項２】
前記凹部を、円錐状の凹状に形成していることを特徴とする請求項１に記載の電磁弁。
【請求項３】
請求項１または２に記載の電磁弁を備え、燃料が噴射される噴孔が先端部に形成された燃料噴射弁であって、
前記噴孔を開閉させるノズルニードルと、
前記弁孔を開閉して背圧を制御することによって、前記ノズルニードルと連動して往復移動するピストンと、を備えることを特徴とする燃料噴射弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁弁および電磁弁を備えた燃料噴射弁に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、電磁弁を備えた燃料噴射弁が知られている（特許文献１参照）。
【０００３】
この燃料噴射弁では、電磁弁を開閉することによって、ノズルニードルと連動するピストンの背圧を制御し、これにより、ノズルニードルを上下に移動させる。ノズルニードルを下方に移動させることによって噴孔を閉じ、ノズルニードルを上方に移動させることによって噴孔を開いて、噴孔から燃料を噴射させる。
【０００４】
電磁弁は、往復移動が可能な可動コアと、可動コアと協動して往復移動する弁部材と、電磁コイルと、電磁コイルへ通電時に励磁されて可動コアを吸引する固定コアと、この吸引方向と反対方向へ可動コアを付勢する付勢部材とを備える。電磁コイルへ通電すると、固定コアが可動コアを吸引して、弁部材が弁座から離座し、電磁コイルへの通電を停止すると、付勢部材のスプリングが可動コアを押して、弁部材が弁座に着座する。したがって、電磁コイルへ通電と非通電とを交互に繰り返すことによって、電磁弁が開閉し、これにより、燃料噴射弁は、噴孔を開閉して、噴孔からの燃料噴射を制御する。
【特許文献１】特開平９−４２１０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の電磁弁では、スプリングの押す力を受ける受け座を、可動コアに形成しているため、各構成部品の寸法誤差や、これらの組付け誤差等によって、スプリングに対して受け座が傾斜する。この傾斜している受け座にスプリングを着座させて組み付けるため、スプリングから受け座に、可動コアの移動方向とずれた方向の力が作用し、この力が、可動コアに作用する。このため、この傾斜が大きい場合には、可動コアの移動方向とずれた方向へ作用する力が大きくなって、電磁弁の開閉の応答性が悪化したり、可動コアの摺動部に磨耗が生じて、電磁弁の耐久性が悪化するおそれがある。
【０００６】
この反作用として、傾斜している受け座からスプリングに、スプリングの押す方向とずれた方向の力が作用するため、スプリングが収容されているスプリング室とスプリングに磨耗が生じて、電磁弁の耐久性が悪化するおそれがある。
【０００７】
本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、付勢部材に対して付勢部材の受け座の傾斜を抑えることが可能な電磁弁および電磁弁を備えた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】
【０００８】
本発明は上記目的を達成するため、以下の技術的手段を採用する。
【０００９】
請求項１に記載の電磁弁は、往復移動が可能な可動コアと、弁孔が形成された弁座と、可動コアと協動して往復移動すると共に、弁座に着座および弁座から離座して弁孔を開閉する弁部材と、電磁コイルと、電磁コイルへ通電時に励磁されて弁部材が離座する方向へ可動コアを吸引する固定コアと、弁部材が着座する方向へ可動コアを付勢する付勢部材と、可動コアと付勢部材の間に介在されると共に、付勢部材の受け座と、受け座から受けた付勢部材の付勢力を可動コアに伝達させる伝達部とを有するガイド部材と、を備え、伝達部を、曲面状の凹部として形成し、当接部を、曲面状の凹部として伝達部と対向させて可動コアに形成し、可動コアとガイド部材の間に介在される球状または楕円球状の中間部材であって、伝達部と当接部の両方に摺動可能に当接する中間部材を備えることを特徴とする。
【００１０】
請求項１に記載の発明によれば、可動コアおよび付勢部材と別体のガイド部材を、可動コアと付勢部材の間に介在させ、付勢部材の受け座を、ガイド部材に設けている。このため、可動コアおよび付勢部材に対するガイド部材の相対位置関係を調整することによって、付勢部材に対する受け座の傾斜を抑えることできる。
【００１１】
加えて、請求項１に記載の発明によれば、可動コアと中間部材の間および中間部材とガイド部材の間を、摺動可能な構造にしているため、可動コアおよび付勢部材に対するガイド部材の相対位置関係を円滑に調整できる。
【００１２】
請求項２に記載の発明によれば、円錐状の凹部と、この凹部に摺動可能に当接する中間部材を、球状または楕円球状に形成し、この凹部と中間部材によって摺動可能な構造としている。この凹部と中間部材の当接部分が、円状で線状となっているため、この当接部分に作用する力が、周方向で均一化され易くなっている。このため、ガイド部材と可動コアの間では、可動コアの移動方向から外れた方向へ作用する力が、抑えられる。したがって、電磁弁の開閉の応答性の悪化や、電磁弁の耐久性の悪化を、より抑えることができる。
【００１３】
請求項３の発明によれば、請求項１または２に記載の電磁弁が、上述の効果を得ることができるため、ピストンの背圧を高精度に制御できる。このため、この電磁弁を使用する燃料噴射弁は、燃料噴射を、高精度に制御できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、図中の互いに同一若しくは均等である部分に、同一符号を付している。
【００１５】
図１に示す燃料噴射弁１０は、図示しないエンジンのエンジンヘッドに挿入搭載され、エンジンの各気筒内に燃料を直接噴射するように構成される。燃料噴射弁１０は、背圧制御室２１の圧力を制御する電磁弁１と、燃料が噴射される噴孔１１１が先端部に形成されたノズルボデー１１と、噴孔１１１を開閉させるノズルニードル１２と、背圧制御室２１の圧力制御によって往復移動するピストン１３とを備える。
【００１６】
ピストン１３は、図１において上下方向へロアボデー１４内を往復摺動可能に、且つ、ノズルニードル１２と連動するように構成される。ピストン１３が図１において上方に移動すると、ノズルニードル１２も上方に移動し、ピストン１３が図１において下方に移動すると、ノズルニードル１２も下方に移動するように構成される。
【００１７】
高圧燃料は、ロアボデー１４に形成されている燃料流入路１４１から流入し、ノズルニードル１２が上方に移動して噴孔１１１が開いている状態で、燃料通路１４２と燃料溜まり１１２を通して噴孔１１１から噴射される。燃料流入路１４１から流入した高圧燃料は、燃料通路１４３を通して背圧制御室２１にも到達している。
【００１８】
ノズルニードル１２が下方に移動して噴孔１１１が閉じている状態では、燃料溜まり１１２は、燃料流入路１４１から流入した高圧燃料によって高圧になっている。これに対して、噴孔１１１が閉じている状態でも、後述する電磁弁１による背圧制御室２１の圧力制御によって、背圧制御室２１の圧力は低下する。このため、高圧の燃料溜まり１１２と低圧の背圧制御室２１の差圧によって、ノズルニードル１２は、ピストン１３と連動して上方に移動する。これにより、噴孔１１１が開いて噴孔１１１から高圧燃料が噴射される。
【００１９】
一方、電磁弁１による背圧制御室２１の圧力制御によって、背圧制御室２１の圧力が高圧に制御されると、高圧の燃料溜まり１１２と高圧の背圧制御室２１の差圧がなくなる。このため、ノズルニードル１２は、ピストン１３と連動して下方に移動して、噴孔１１１が閉じる。このように、電磁弁１による背圧制御室２１の圧力制御によって、噴孔１１１を開閉制御するように構成される。
【００２０】
次に、電磁弁１を、背圧制御室２１の圧力制御の構成を中心に説明する。
【００２１】
電磁弁１は、図２に示すように、プレート２、摺動孔４１が形成されたバルブボデー４、摺動孔４１内を往復摺動が可能なアーマチャ３、摺動孔４１内をアーマチャ３と協動して往復摺動する弁部材３３、電磁コイル５１、ステータ５、スプリング６、およびスプリングガイド７を備える。
【００２２】
プレート２には、弁孔２３と弁座２２が形成され、プレート２は、ロアボデー１４の内部にピンで位置決めされて固定される。背圧制御室２１は、ピストン１３の端部外壁、ロアボデー１４の内壁１４４、およびプレート２の内壁２４によって形成される。
【００２３】
略球状に形成された弁部材３３には、図２と図３に示すように、弁座２２に着座および弁座２２から離座して弁孔２３を開閉する平面部３４が形成される。弁部材３３は、平面部３４と反対側で、アーマチャ３と摺動可能に係合される。
【００２４】
アーマチャ３は、図２において、略円盤状の羽部３１を備え、スプリングガイド７を介してスプリング６によって、弁部材３３が着座する方向（図２において下方）へ付勢され、電磁コイル５１が通電されて励磁されたステータ５によって、弁部材３３が離座する方向（図２において上方）へ吸引される。電磁コイル５１は、ターミナル５２によって通電され、非通電時には、アーマチャ３がステータ５に吸引されないため、スプリングガイド７とアーマチャ３を介してスプリング６によって、弁部材３３は、弁孔２３側へ付勢される。
【００２５】
スプリング６は、筒体６１等に形成されたスプリング室６１１に収容され、スプリング６がアーマチャ３を付勢する付勢力（いわゆるセット荷重）は、シム６２によって調整される。
【００２６】
スプリングガイド７は、アーマチャ３とスプリング６の間に介在され、スプリング６の付勢力を受ける受け座７１と、半球状に形成された凸部７２と、スプリング６の内側に軽圧入される圧入部７３とを有する。凸部７２は、アーマチャ３に形成された円錐状で凹状の摺動面３２と摺動可能に当接し、受け座７１から受けたスプリング６の付勢力をアーマチャ３に伝達させる。
【００２７】
アーマチャ３は、請求項に記載の可動コアに相当し、摺動面３２は、請求項に記載の当接部に相当し、ステータ５は、請求項に記載の固定コアに相当する。スプリング６は、請求項に記載の付勢部材に相当し、スプリングガイド７は、請求項に記載のガイド部材に相当し、凸部７２は、請求項に記載の伝達部に相当する。
【００２８】
背圧制御室２１から弁孔２３を通して平面部３４に背圧が作用しているが、スプリング６の付勢力は、この背圧に抗して、弁部材３３の平面部３４を弁座２２に着座させるように設定される。これにより、電磁コイル５１へ非通電時に、平面部３４が、弁座２２に着座して弁孔２３を閉塞し、このため、背圧制御室２１は、高圧に維持される。
【００２９】
一方、電磁コイル５１が通電されると、励磁されたステータ５が、アーマチャ３を吸引する。この吸引力と背圧制御室２１の背圧は、スプリング６の付勢力に抗して、弁部材３３の平面部３４を弁座２２から離座させるように設定される。これにより、電磁コイル５１へ通電時に、平面部３４が、弁座２２から離座して弁孔２３を開き、このため、背圧制御室２１の背圧が低下して低圧になる。
【００３０】
なお、弁孔２３を開いている状態でも、燃料通路１４３を通して背圧制御室２１へ高圧燃料が流入するが、この流入量より弁孔２３からの流出量が多くなるように構成される。このため、弁孔２３を開いて背圧制御室２１が低圧に制御されている状態でも、電磁コイル５１への通電を停止すると、平面部３４が、弁座２２に着座して弁孔２３を閉塞する。このため、燃料通路１４３を通して背圧制御室２１へ高圧燃料が流入することによって、背圧制御室２１は、高圧に制御される。
【００３１】
したがって、コイル６への通電をオン・オフすることによって、背圧制御室２１の背圧を制御し、これによって、噴孔１１１を開閉制御する。
【００３２】
以上の構成により、アーマチャ３およびスプリング６と別体のスプリングガイド７を、アーマチャ３とスプリング６の間に介在させ、スプリング６の受け座７１を、スプリングガイド７に設けている。このため、アーマチャ３およびスプリング６に対するスプリングガイド７の相対位置関係を調整することによって、スプリング６に対する受け座７１の傾斜を抑えることできる。
【００３３】
具体的に、アーマチャ３とスプリングガイド７の間を、円錐状の摺動面３２と摺動面３２に摺動可能に当接する半球状の凸部７２とから摺動可能な構造とし、これにより、アーマチャ３およびスプリング６に対するスプリングガイド７の相対位置関係を円滑に調整できる。したがって、スプリング６に対する受け座７１の傾斜を抑えることが可能になる。
【００３４】
例えば、図４に示すように、各構成部品の寸法誤差や、これらの組付け誤差等によって、スプリング室６１１を含めたスプリング６のアーマチャ３に対する傾斜が大きい場合でも、摺動面３２と凸部７２の摺動によって、スプリング６に対する受け座７１の傾斜を抑えることが可能になる。なお、図４では、わかり易くするため、アーマチャ３に対するスプリング６の傾斜を強調して示している。
【００３５】
一方、図５に示す比較例では、スプリング６の付勢力を受ける受け座３０１と、スプリング６の内側に軽圧入される圧入部３０２を、アーマチャ３０に形成している。スプリング６に対して傾斜している受け座３０１にスプリング６を着座させて組み付けるため、スプリング６から受け座３０１に、アーマチャ３０の移動方向（図５において上下方向）とずれた方向の力が作用し、この力が、アーマチャ３０に作用する。この反作用として、傾斜している受け座３０１からスプリング６に、スプリング６の付勢方向（スプリング６の長手方向）とずれた方向の力が作用する。
【００３６】
図５に示すように、アーマチャ３０に対するスプリング６の傾斜が大きい場合には、スプリング６をアーマチャ３０に組み付けるために、圧入部３０２をスプリング６の内側に軽圧入すると、スプリング６は、図５に示すように変形する。この変形によってスプリング６に生じたばね力が、アーマチャ３０の移動方向とずれた方向（図５において左右方向）へアーマチャ３０に作用する。このため、摺動孔４１内においてアーマチャ３０の摺動性が悪くなって、弁孔２３の開閉の応答性が悪化する。また、アーマチャ３０と摺動孔４１に磨耗が生じて、電磁弁１の耐久性が悪化するおそれがある。
【００３７】
この傾斜によるスプリング６の変形によって、スプリング室６１１とスプリング６に磨耗が生じて、電磁弁１の耐久性が悪化するおそれがある。なお、図５でも、わかり易くするため、アーマチャ３０に対するスプリング６の傾斜を強調して示し、スプリング６の変形によって、スプリング室６１１が磨耗して変形した状態を示している。
【００３８】
これに対して、図１〜４に示したように、本発明では、スプリング６に対する受け座７１の傾斜を抑えることができるため、図５に示す比較例で生じる問題を解消できる。
【００３９】
上述したように、円錐状で凹状の摺動面３２に半球状の凸部７２を摺動可能に当接させているため、摺動面３２と凸部７２の当接部分が、アーマチャ３０に対するスプリング６の傾斜度合いと無関係に、円状で線状となっている。このため、この当接部分に作用する力が、周方向で均一化され易くなっているため、スプリングガイド７とアーマチャ３の間では、アーマチャ３の移動方向から外れた方向へ作用する力が、抑えられる。したがって、弁孔２３の開閉の応答性の悪化や、電磁弁１の耐久性の悪化を抑えることができる。
【００４０】
以上のようにして背圧制御室２１の背圧を高精度に制御可能な電磁弁１を使用する燃料噴射弁１０は、噴孔１１１からの燃料噴射を、高精度に制御できる。
【００４１】
（変形例）
凸部７２を、半楕円球状に形成することが可能であり、摺動面３２を、半楕円球状の凸部と摺動可能な曲面状の凹状に形成することが可能である。
【００４２】
図６に示すアーマチャ３Ａとスプリングガイド７Ａにおいて、円錐状で凹状の摺動面７２Ａをスプリングガイド７Ａに形成し、摺動面７２Ａと摺動可能に当接する半球状の凸部３２Ａをアーマチャ３Ａに形成することが可能である。
【００４３】
図７において、球状のボールジョイント３５を、アーマチャ３とスプリングガイド７Ａの間に介在させて、摺動面３２，７２Ａに摺動可能に当接させることが可能である。
【００４４】
（参考例）
図８に示すアーマチャ３Ｂとスプリングガイド７Ｂにおいて、平面状の平面部７２Ｂをスプリングガイド７Ｂに形成し、平面状の平面部３２Ｂをアーマチャ３Ｂに形成し、平面部３２Ｂ、７２Ｂを互いに当接させるようにすることが可能である。
【００４５】
本参考例では、平面部３２Ｂ、７２Ｂは、互いに摺動可能に当接させる構造ではないが、アーマチャ３Ｂおよびスプリング６と別体のスプリングガイド７Ｂを、アーマチャ３Ｂおよびスプリング６の間に介在させ、スプリング６の受け座７１を、スプリングガイド７Ｂに設けている。このため、アーマチャ３Ｂおよびスプリング６に対するスプリングガイド７Ｂの相対位置関係を調整することによって、スプリング６に対する受け座７１の傾斜を抑えることできる。
【００４６】
図９に示すように、アーマチャ３０に対するスプリング６の傾斜が大きい場合でも、平面部３２Ｂに対して平面部７２Ｂを傾斜させる配置で、スプリング６に対する受け座７１の傾斜を抑えることができる。このため、図５に示す比較例で生じる問題を解消できる。
【００４７】
アーマチャ３Ａ，３Ｂは、請求項に記載の可動コアに相当し、凸部３２Ａと平面部３２Ｂは、請求項に記載の当接部に相当し、ボールジョイント３５は、請求項に記載の中間部材に相当する。スプリングガイド７Ａ，７Ｂは、請求項に記載のガイド部材に相当し、摺動面７２Ａと平面部７２Ｂは、請求項に記載の伝達部に相当する。
【００４８】
なお、図９でも、わかり易くするため、アーマチャ３Ｂに対するスプリング６の傾斜を強調して示している。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の一実施形態による電磁弁を備えた燃料噴射弁の縦断面図である。
【図２】図１中のＩＩ部の拡大断面図である。
【図３】図２中のＩＩＩ部の拡大断面図である。
【図４】本発明を説明するための模式的断面図である。
【図５】比較例を説明するための模式的断面図である。
【図６】図３の第１変形例を示す拡大断面図である。
【図７】図３の第２変形例を示す拡大断面図である。
【図８】図３の参考例を示す拡大断面図である。
【図９】参考例を説明するための模式的断面図である。
【符号の説明】
【００５０】
１０  燃料噴射弁、１１  ノズルボデー、１１１  噴孔、１１２  燃料溜まり
１２  ノズルニードル、１３  ピストン、１４  ロアボデー
１４１  燃料流入路、１４２，１４３  燃料通路、１４４  内壁、１  電磁弁
２  プレート、２１  背圧制御室、２２  弁座、２３  弁孔、２４  内壁
３，３Ａ、３Ｂ  アーマチャ（可動コア）、３１  羽部、３２  摺動面（当接部、凹部）
３２Ａ  凸部（当接部）、３２Ｂ  平面部（当接部）、３３  弁部材、３４  平面部
３５  ボールジョイント（中間部材）、３０  アーマチャ（比較例）
３０１  受け座、３０２  圧入部、４  バルブボデー、４１  摺動孔
５  ステータ（固定コア）、５１  電磁コイル、５２  ターミナル
６  スプリング（付勢部材）、６１  筒体、６１１  スプリング室、６２  シム
７  スプリングガイド（ガイド部材）、７１  受け座、７２  凸部（伝達部）
７２Ａ  摺動面（伝達部、凹部）、７２Ｂ  平面部（伝達部）、７３  圧入部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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