JP4058024B2 - 電磁式燃料噴射弁 - Google Patents

Description

本発明は、円形の横断面を有する非磁性部材を介して固定コアに結合される磁性円筒体と、該磁性円筒体の前部に圧入される圧入筒部を後端に有する弁座部材とが溶接され、前記弁座部材に設けられる弁座に着座可能な弁体が該弁座に着座する方向にばね付勢されつつ前記弁座部材に収容され、前記固定コアの前端に後端を対向させる可動コアが前記弁体に同軸に連接される電磁式燃料噴射弁に関する。

磁性円筒体の前部に、前方に臨む環状段部を形成して大径孔部が同軸に設けられ、弁座から離座する側の弁体の移動端を規制するためのリング状のストッパが前記環状段部に当接するようにして大径孔部に挿入され、弁座部材の後部がその後端を前記ストッパに突き当てるようにして大径孔部に圧入され、磁性円筒体の前端および弁座部材の外周で形成される隅部が全周にわたって溶接されるようにした電磁式燃料噴射弁が、たとえば特許文献１により既に知られている。
特開２００２−８９４００号公報

ところが上記従来のものでは、ストッパを当接させる環状段部を形成するために磁性円筒体の肉厚を比較的大きく設定せざるを得ず、肉厚確保のために磁性円筒体の外径を大きくすると電磁式燃料噴射弁の大型化を招いてしまう。また電磁式燃料噴射弁の小型化を図るために磁性円筒体の外径を比較的小さく設定すると、磁性円筒体の前部肉厚が薄くなり、弁座部材との溶接に伴う溶接熱歪みが大きくなり、磁性円筒体の同軸精度が悪化してしまう。またストッパに弁座部材を突き当てる構造は、部品点数が多くなるので、各部品の単品精度を高めなければ同軸精度が悪化してしまい、コスト的にも不利となる。而して同軸精度が悪化すると、特に一体に連なる弁体および可動コアの移動を軸方向に離隔した２箇所でガイドするようにした構成では、可動コア側のガイドクリアランスを大きく設定しなければならず、可動コアおよび磁性円筒体間の磁束を受け渡すサイドギャップが大きくなり、応答性の悪化を招くことになる。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、磁性円筒体の薄肉化による小型化を可能とし、応答性の向上をも図り得るようにした電磁式燃料噴射弁を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、円形の横断面を有する非磁性部材を介して固定コアに結合される磁性円筒体と、該磁性円筒体の前部に圧入される圧入筒部を後端に有する弁座部材とが溶接され、前記弁座部材に設けられる弁座に着座可能な弁体が該弁座に着座する方向にばね付勢されつつ前記弁座部材に収容され、前記固定コアの前端に後端を対向させる可動コアが前記弁体に同軸に連接される電磁式燃料噴射弁において、前記磁性円筒体よりも高硬度の材料で形成した前記弁座部材には、前記圧入筒部と、前記磁性円筒体の外径と略同一の外径を有して前記圧入筒部よりも大径に形成される大径部と、前記圧入筒部の外周面に対して直角な平坦面に形成されて前記圧入筒部および前記大径部間を結ぶ環状肩部とが設けられ、前記磁性円筒体の前端に、前記圧入筒部を磁性円筒体の前部に圧入したときに前記環状肩部をその略全面にわたって当接させる環状の当接受け面が、磁性円筒体の内周面との間での直角度を規定するようにして形成され、レーザビームの照射点を前記磁性円筒体の前端および前記弁座部材の突き当て部の位置よりも磁性円筒体側にオフセットさせて該突き当て部に対し施されるレーザビームによる溶接により、該突き当て部が全周にわたって溶接されることを特徴とする。

本発明によれば、磁性円筒体の前端の当接受け面が弁座部材の環状肩部に略全面で当接するようにして、弁座部材の後端の圧入筒部が磁性円筒体の前部に圧入され、その状態で磁性円筒体の前端および弁座部材の突き当て部が全周にわたって溶接されるので、従来のように磁性円筒体の内部に環状段部を形成するものに比べると、磁性円筒体の肉厚を薄肉化することができ、磁性円筒体の外径が大きくなるのを回避して電磁式燃料噴射弁の小型化に寄与することができる。しかも磁性円筒体の内周面との間での直角度を規定するようにして当接受け面が形成されるので、同軸度が飛躍的に向上することになり、弁体および可動コアと、弁座部材および磁性円筒体との間のガイドクリアランスを小さくすることを可能として磁気効率の向上を図り、応答性を高めることができる。また磁性円筒体の前端および弁座部材の略同一外径の突き当て部が全周にわたって溶接されるので、磁性円筒体および弁座部材をその肉厚が比較的厚い部分で溶接することが可能となり、溶接熱歪みを小さく抑えることができる。

また特にレーザビームの照射点を前記磁性円筒体の前端および前記弁座部材の突き当て部の位置よりも磁性円筒体側にオフセットさせて該突き当て部に対し施されるレーザビームによる溶接により、該突き当て部が全周にわたって溶接されるので、比較的硬度の高い弁座部材へのレーザビームによる直接入熱を避け、弁座部材に溶接割れが生じることを防止することができる。

以下、本発明の実施形態を、添付図面に示す本発明の一実施例に基づいて説明する。

図１〜図３は本発明の一実施例を示すものであり、図１は電磁式燃料噴射弁の縦断面図、図２は磁性円筒体への弁座部材の圧入構造を示す分解拡大断面図、図３は磁性円筒体および弁座部材の溶接部構造を示す拡大断面図である。

先ず図１において、図示しないエンジンに燃料を噴射するための電磁式燃料噴射弁は、前端に弁座１３を有する弁ハウジング８内に前記弁座１３に着座する方向にばね付勢される弁体２０が収容される弁部５と、前記弁座１３から離座させる側に前記前記弁体２０を駆動する電磁力を発揮し得るコイル組立体２４が前記弁ハウジング８に連設されるソレノイドハウジング２５内に収容されるソレノイド部６と、前記コイル組立体２４のコイル３０に連なる接続端子３８…を臨ませるカプラ４０を一体に有して少なくとも前記コイル組立体２４および前記ソレノイドハウジング２５を埋封せしめた合成樹脂製の被覆部７とを備える。

弁ハウジング８は、磁性金属により形成される磁性円筒体９と、該磁性円筒体９の前部に圧入状態での溶接によって液密に結合される弁座部材１０とで構成される。弁座部材１０は、その後端部を磁性円筒体９の前端部に嵌合した状態で、磁性円筒体９に溶接されるものであり、この弁座部材１０には、その前端面に開口する燃料出口孔１２と、該燃料出口孔１２の内端に連なるテーパ状の弁座１３と、前記弁体２０をガイドするようにして前記弁座１３の後端大径部に連なるガイド孔１４とが同軸に設けられる。また弁座部材１０の前端には、燃料出口孔１２に通じる複数の燃料噴孔１５…を有する鋼板製のインジェクタプレート１６が液密に全周溶接される。

ソレノイド部６は、可動コア１８と、該可動コア１８に対向する円筒状の固定コア２２と、可動コア１８を固定コア２２から離反させる側に付勢するばね力を発揮する戻しばね２３と、戻しばね２３のばね力に抗して可動コア１８を固定コア２２側に吸引する電磁力を発揮することを可能としつつ弁ハウジング８の後部および固定コア２２を囲繞するように配置されるコイル組立体２４と、弁ハウジング８に前端部が連設されるようにしてコイル組立体２４を囲むソレノイドハウジング２５とを備える。

弁ハウジング８内の後部には、前記可動コア１８が摺動可能に嵌合されており、前記弁座１３に着座して燃料出口孔１２を閉鎖し得る前記弁体２０に可動コア１８が同軸に連接されることによって弁組立体１７が構成される。この実施例では、前記可動コア１８と、該可動コア１８に一体に連なる弁軸１９と、該弁軸１９の前端に一体に形成される弁体２０とで弁組立体１７が構成され、この弁組立体１７には、弁ハウジング８内に通じる通孔２１が前端を閉じた有底状にして同軸に形成され、弁組立体１７は弁体２０を弁座１３に着座させる側に戻しばね２３により付勢される。

図２を併せて参照して、弁ハウジング８における磁性円筒体９の後端は、ステンレス鋼等の非磁性金属により横断面円形に形成される非磁性部材としての非磁性円筒体２６を介して前記固定コア２２の前端に同軸に結合されるものであり、磁性円筒体９の後端は非磁性円筒体２６の前端に突き合わせ溶接され、非磁性円筒体２６の後端は、固定コア２２の前端部を非磁性円筒体２６に嵌合せしめた状態で固定コア２２に溶接される。

固定コア２２には、軸方向に延びる一条のスリット２７ａを有して略Ｃ字状の横断面形状を有する筒状のリテーナ２７が同軸に圧入されており、前記戻しばね２３は、リテーナ２７および可動コア１８間に介装される。可動コア１８の後端部内周には、可動コア１８が固定コア２２に直接接触することを回避すべく、非磁性材料から成るリング状のストッパ２８が可動コア１８の後端面から固定コア２２側にわずかに突出するようにして圧入される。またコイル組立体２４は、弁ハウジング８の後部、非磁性円筒体２６および固定コア２２を囲繞するボビン２９にコイル３０が巻装されて成るものである。

ソレノイドハウジング２５は、コイル組立体２４の弁部５側端部に対向する環状の端壁３１ａを一端に有してコイル組立体２４を囲繞する円筒状にして磁性金属により形成される磁性枠３１と、前記固定コア２２の後端部から半径方向外方に張出してコイル組立体２４の弁部５とは反対側の端部に対向するフランジ部２２ａとから成るものであり、フランジ部２２ａは磁性枠３１の他端部に磁気的に結合される。しかも磁性枠３１における端壁３１ａの内周には、前記弁ハウジング８における磁性円筒体９を嵌合せしめる嵌合筒部３１ｂが同軸に設けられており、ソレノイドハウジング２５は、その嵌合筒部３１ｂに弁ハウジング８を嵌合せしめることで弁ハウジング８に連設される。

固定コア２２の後端には、円筒状である入口筒３３が一体にかつ同軸に連設されており、その入口筒３３の後部に燃料フィルタ３４が装着される。しかも入口筒３３、リテーナ２３および固定コア２２には、可動コア１８の通孔２１に通じる燃料通路３５が同軸に設けられる。

被覆部７は、ソレノイドハウジング２５およびコイル組立体２４だけでなく、ソレノイドハウジング２５およびコイル組立体２４間の間隙を満たしつつ、弁ハウジング８の一部および入口筒３３の大部分を埋封せしめるように形成されるものであり、ソレノイドハウジング２５の磁性枠３１には、コイル組立体２４のボビン２９に一体に形成される腕部２９ａをソレノイドハウジング２５外に配置するための切欠き部３６が設けられる。

前記被覆部７には、前記コイル組立体２４におけるコイル３０の両端に連なる接続端子３８…を臨ませるカプラ４０が一体に設けられるものであり、前記接続端子３８の基端は前記腕部２９ａに埋設されており、前記コイル３０のコイル端３０ａ…が接続端子３８…に溶接される。

ところで、被覆部７は、ソレノイドハウジング２５を覆うとともに前記カプラ４０の一部を構成する第１樹脂成形層７ａと、第１樹脂成形層７ａを覆う第２樹脂成形層７ｂとから成る。カプラ４０の中間部から先端側で第１樹脂成形層７ａは第２樹脂成形層７ｂによって覆われることはなく外部に露出されており、また入口筒３３の後部は第２樹脂成形層７ｂで覆われることなく外部に露出されており、さらに弁ハウジング８の後部に対応する部分で第１樹脂成形層７ａの一部は第２樹脂成形層７ｂによって覆われることはなく外部に露出されている。而してカプラ４０の中間部および弁ハウジング８の後部に対応する部分での第１樹脂成形層７ａには、第２樹脂成形層７ｂの端部を係合せしめる無端状の係合溝４８，４９が形成され、入口筒３３の中間部外周には、第２樹脂成形層７ｂの端部を係合せしめる無端状の係合溝５０が設けられる。すなわち第２被覆部７ｂの端部は第１被覆部７ａおよび入口筒３３に凹凸係合されることになる。

非磁性円筒体２６の前端は可動コア１８の一部を囲繞するようにして、弁ハウジング８における磁性円筒体９の後端に突き合わせ溶接により同軸に結合され、非磁性円筒体２６の後部には、前端を可動コア１８の後端に対向させる固定コア２２の前部が嵌合、固定される。

固定コア２２の前部には、前方に臨む環状の段部４３を外周側に形成する小径嵌合部２２ｂが同軸に設けられており、この小径嵌合部２２ｂが、非磁性円筒体２６の中間部内面に密接するようにして、段部４３を非磁性円筒体２６の後端に当接させるまで非磁性円筒体２６の後部に嵌合され、その状態で、溶接により固定コア２２が非磁性円筒体２６に固定される。

図２を併せて参照して、可動コア１８の中間部には、磁性円筒体９の後部内周面に摺接するガイド部１８ａが設けられ、弁体２０には、弁座部材１０の内周面すなわちガイド孔１４に摺動可能に嵌合されるジャーナル部２０ａが設けられている。

弁座部材１０には、磁性円筒体９の前部に圧入される圧入筒部１０ａと、磁性円筒体９の外径と略同一の外径を有して前記圧入筒部１０ａよりも大径に形成される大径部１０ｂと、前記圧入筒部１０ａの外周面に対して直角な平坦面に形成されて前記圧入筒部１０ａおよび前記大径部１０ｂ間を結ぶ環状肩部１０ｃとが設けられる。

しかも前記圧入筒部１０ａの外周には、その先端側から、磁性円筒体９の前部への挿入を誘導するテーパ状の誘導面５１と、誘導面５１の大径部よりも大径の円筒状をなして磁性円筒体９の前部内周面に適合し得る同軸の調整面５２と、調整面５２よりも大径の円筒状をなして磁性円筒体９の前部内周面に圧入される圧入面５３とが順次形成されるとともに、誘導面５１および調整面５２間を結ぶ第１円弧面５４と、調整面５２および圧入面５３間を結ぶ第２円弧面５５とが形成される。

このような圧入筒部１０ａの外周形状によれば、圧入筒部１０ａを磁性円筒体９に圧入する際には、先ずテーパ状の誘導面５１で磁性円筒体９への挿入が誘導され、次いで円筒状の調整面５２が磁性円筒体９の前部内周に適合することで磁性円筒体９および圧入筒部１０ａの同軸性が確保され、最後に円筒状の圧入面５３が磁性円筒体９の前部内周に圧入されることにより、高い同軸性を確保しつつ圧入筒部１０ａを磁性円筒体９の前部に強固に圧入することが可能となる。

しかも誘導面５１および調整面５２間の段差部、ならびに調整面５２および圧入面５３間の段差部が第１および第２円弧面５４，５５によって円弧状となっているので、第１および第２円弧面５４，５５が、後続の調整面５２や圧入面５３の磁性円筒体９への嵌入を誘導する機能を発揮し、圧入筒部１０ａの磁性円筒体９への圧入を、両者１０ａ，９の同軸性を正確に維持しつつスムーズに行うことができる。したがって切粉を発生させることもなく、切粉による燃料通路の閉塞を未然に回避することができる。

一方、磁性円筒体９の前端には、圧入筒部１０ａを磁性円筒体９の前部に圧入したときに前記環状肩部１０ｃをその略全面にわたって当接させる環状の当接受け面９ａが、磁性円筒体９の内周面との間での直角度を規定するようにして形成される。

しかも弁座部材１０における圧入筒部１０ａおよび環状肩部１０ｃの直角度は、弁座部材１０の研削加工時に同一の研削工具を用いた研削によって規定され、磁性円筒体９の前部内周面および当接受け面９ａは、磁性円筒体９のの研削加工時に同一の研削工具を用いた研削によって規定されるものであり、それにより圧入筒部１０ａおよび環状肩部１０ｃの直角度、ならびに磁性円筒体９の前部内周面および当接受け面９ａの直角度の精度向上を図ることが可能となる。

図３を併せて参照して、磁性円筒体９の前端および弁座部材１０の突き当て部は、レーザビームＢによって全周にわたって溶接される。しかも弁座部材１０は磁性円筒体９よりも高硬度の材料、たとえばＳＵＳ４４０Ｃで形成されるものであり、レーザトーチ５６からのレーザビームＢの照射点Ｐを、磁性円筒体９の前端および弁座部材９の突き当て位置よりも磁性円筒体９側にオフセットして、磁性円筒体９の前端および弁座部材１０の突き当て部にレーザビームＢによる溶接が施される。

次にこの実施例の作用について説明すると、弁座部材１０には、磁性円筒体９の前部に圧入される圧入筒部１０ａと、磁性円筒体９の外径と略同一の外径を有して圧入筒部１０ａよりも大径に形成される大径部１０ｂと、圧入筒部１０ａの外周面に対して直角な平坦面に形成されて圧入筒部１０ａおよび大径部１０ｂ間を結ぶ環状肩部１０ｃとが設けられ、磁性円筒体９の前端に、圧入筒部１０ａを磁性円筒体９の前部に圧入したときに環状肩部１０ｃをその略全面にわたって当接させる環状の当接受け面９ａが、磁性円筒体９の内周面との間での直角度を規定するようにして形成され、磁性円筒体９の前端および弁座部材１０の突き当て部が全周にわたって溶接される。

したがって、従来のように磁性円筒体の内部に環状段部を形成するものに比べると、磁性円筒体９の肉厚を薄肉化することができ、磁性円筒体９の外径が大きくなるのを回避して電磁式燃料噴射弁の小型化に寄与することができる。しかも磁性円筒体９の内周面との間での直角度を規定するようにして当接受け面９ａが形成されるので、同軸度が飛躍的に向上することになり、弁体１０および可動コア１８と、弁座部材１０および磁性円筒体９との間のガイドクリアランスを小さくすることを可能として磁気効率の向上を図り、応答性を高めることができる。また磁性円筒体９の前端および弁座部材１０の略同一外径の突き当て部が全周にわたって溶接されるので、磁性円筒体９および弁座部材１０をその肉厚が比較的厚い部分で溶接することが可能となり、溶接熱歪みを小さく抑えることができる。

また弁座部材１０が磁性円筒体９よりも高硬度の材料で形成され、レーザビームＢの照射点Ｐを磁性円筒体９の前端および弁座部材１０の突き当て位置よりも磁性円筒体９側にオフセットさせて、磁性円筒体９の前端および弁座部材１０の突き当て部にレーザビームＢによる溶接が施されるので、比較的硬度の高い弁座部材１０へのレーザビームＢによる直接入熱を避け、弁座部材１０に溶接割れが生じることを防止することができる。

以上、本発明の実施例を説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明を逸脱することなく種々の設計変更を行うことが可能である。

電磁式燃料噴射弁の縦断面図である。 磁性円筒体への弁座部材の圧入構造を示す分解拡大断面図である。 磁性円筒体および弁座部材の溶接部構造を示す拡大断面図である。

符号の説明

９・・・・磁性円筒体
９ａ・・・当接受け面
１０・・・弁座部材
１０ａ・・圧入筒部
１０ｂ・・大径部
１０ｃ・・環状肩部
１３・・・弁座
１８・・・可動コ
２０・・・弁体
２２・・・固定コア
２６・・・非磁性部材である非磁性円筒体
Ｂ・・・・レーザビーム
Ｐ・・・・照射点

Claims (1)

1. 円形の横断面を有する非磁性部材（２６）を介して固定コア（２２）に結合される磁性円筒体（９）と、該磁性円筒体（９）の前部に圧入される圧入筒部（１０ａ）を後端に有する弁座部材（１０）とが溶接され、前記弁座部材（１０）に設けられる弁座（１３）に着座可能な弁体（２０）が該弁座（１３）に着座する方向にばね付勢されつつ前記弁座部材（１０）に収容され、前記固定コア（２２）の前端に後端を対向させる可動コア（１８）が前記弁体（２０）に同軸に連接される電磁式燃料噴射弁において、
   前記磁性円筒体（９）よりも高硬度の材料で形成した前記弁座部材（１０）には、前記圧入筒部（１０ａ）と、前記磁性円筒体（９）の外径と略同一の外径を有して前記圧入筒部（１０ａ）よりも大径に形成される大径部（１０ｂ）と、前記圧入筒部（１０ａ）の外周面に対して直角な平坦面に形成されて前記圧入筒部（１０ａ）および前記大径部（１０ｂ）間を結ぶ環状肩部（１０ｃ）とが設けられ、
   前記磁性円筒体（９）の前端に、前記圧入筒部（１０ａ）を磁性円筒体（９）の前部に圧入したときに前記環状肩部（１０ｃ）をその略全面にわたって当接させる環状の当接受け面（９ａ）が、磁性円筒体（９）の内周面との間での直角度を規定するようにして形成され、
   レーザビーム（Ｂ）の照射点（Ｐ）を前記磁性円筒体（９）の前端および前記弁座部材（１０）の突き当て部の位置よりも磁性円筒体（９）側にオフセットさせて該突き当て部に対し施されるレーザビーム（Ｂ）による溶接により、該突き当て部が全周にわたって溶接されることを特徴とする電磁式燃料噴射弁。

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