JPH0726699B2 - 流体制御のための電磁弁 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、弁ケーシングと、強磁性材料から成る鉄心に
巻付けられた磁気コイルと、固定的な弁座と協働する弁
閉鎖部材を操作するプランジャとを有する流体制御のた
めの電磁弁であって、前記プランジャが磁気コイルの励
磁時に弁閉鎖部材を戻しばねのばね力に抗して、かつ流
体の流れ方向に抗して弁座に圧着する形式のものに関す
る。

従来の技術 上記形式の公知の電磁弁は、ディーゼル機関においてほ
ぼ300バールの圧力範囲までの燃料噴射の場合に使用さ
れる。

しかしながらディーゼル機関における直接噴射のために
は700〜1200バールの燃料圧が必要であり、このように
高い燃料圧によって、公知の弁を使用する場合には大き
な運動質量が必要となり、その結果電磁弁の切換え時間
が不都合に長くなってしまう。

発明が解決しようとする課題 ゆえに本発明の課題は、ディーゼル機関において700〜1
200バールの高い燃料圧で噴射する場合にもできるだけ
小さい運動質量で操作され得るような電磁弁を提供する
ことである。

課題を解決するための手段 この課題を解決するために本発明の構成では、冒頭に述
べた形式の電磁弁において、弁閉鎖部材の端面が、圧力
補償導管を介して互いに接続されており、さらに次のよ
うな付加ばね、すなわち、弁閉鎖部材の開放位置では弁
閉鎖部材との係合外にあり、２つのストッパの間におい
て緊張せしめられており、かつ磁気コイルの励磁時にお
ける弁閉鎖部材の閉鎖位置においては、弁閉鎖部材の閉
鎖運動による制御によって、閉鎖方向における弁閉鎖部
材の規定の調節運動距離の終了時に、付加的な緊張下
で、弁閉鎖部材を開放方向に負荷するような付加ばねが
設けられている。

さらに、特許請求の範囲の従属項に記載した手段によっ
て本発明による電磁弁の有利な実施態様及び改良が可能
である。

発明の効果 本発明によって得られる利点は、ディーゼル機関におい
て700〜1200バールの高燃料圧で噴射を行う場合にも、
電磁弁が迅速に切換えられることである。

実施例 第１図に示された電磁弁において、弁ケーシングが符号
１で示されている。弁ケーシング１内には、強磁性材料
から成る鉄心２が設けられており、該鉄心は磁気コイル
３を支持している。鉄心２は１つの内側円筒部４と１つ
の外側円筒部５とを有しており、両円筒部は、互いに同
心的に配置されていてかつ両円筒部によって磁気コイル
が把持されている。内側円筒部４と外側円筒部５とはヨ
ーク６によって磁気を伝導するように互いに結合されて
いる。ヨーク６とは反対側で、外側円筒部５から内側円
筒部４へ磁気を伝導する円形リング状のプレート７が突
出している。磁気コイル３はコイル体８によって支持さ
れている。内側円筒部４と円形リング状のプレート７と
の間で遮断された磁気回路は、プランジャ10によってシ
ョートされる。プランジャ10は皿状部分11を有してお
り、該皿状部分が中空円筒状の接続片12に移行してい
る。接続片12が、内側円筒部４の端面に対向して位置し
ていてかつ内側円筒部に整合してプレート７の開口９に
貫通係合している。接続片12と内側円筒部４との間に
は、第１のエアギャップ13が形成されている。プランジ
ャ10の皿状部分11は、内側円筒部４とは反対の側でプレ
ート７を越えて突出していてかつこのプレートと一緒に
第２のエアギャップ14を形成している。円板状のプラン
ジャヘッド16とロッド17とを有する非磁気性材料から成
る弁閉鎖部材15が、プランジャヘッド16で以てプランジ
ャ10の皿状部分11に圧着されている。弁閉鎖部材15の２
つの案内区分18,19が案内ブッシュ21のシリンダ孔20内
で案内されている。案内ブッシュ21は弁座体22の一部分
であり、該弁座体は案内ブッシュ21のシリンダ孔20とは
反対側の延長部に流入孔23を有している。ヨーク６と弁
座体22との間に中空室24が形成されており、ここから流
出孔25が出発している。流入孔23と環状室26との間にお
いて、弁座体22に弁座27が形成されており、この弁座
は、弁閉鎖部材15の球状に形成された閉鎖体28と協働す
る。案内ブッシュ21の接続孔29が中空室24と環状室26と
を接続している。流出孔25は、中間室30を介して戻し導
管31に通じている。流入孔23は、電磁弁閉鎖時に流体を
高圧で供給し、例えば内燃機関の燃料噴射装置のための
燃料送出ポンプのポンプ送出室から供給し、これに対し
て戻し導管31内の流体圧は低下する。戻し導管31は、例
えば燃料送出ポンプのポンププランジャの吸込側と接続
されている。案内ブッシュ21には戻しばね35が支持され
ており、該戻しばねは他面側では弁閉鎖部材15のプラン
ジャヘッド16に係合されていてかつ磁気コイル３の非励
磁状態では弁閉鎖部材15は弁座27から持上げられかつ電
磁弁を開放位置に保持する。プランジャ10及びプレート
７の上側においてストッパプレート36が弁ケーシング１
内に配置されている。

弁座体22、鉄心２、プレート７及びストッパプレート36
を内側に配置しているコップ状の弁ケーシング１はさら
にカバープレート37を有しており、該カバープレートは
一面ではストッパプレート36に当接していてかつ他面で
は弁ケーシング１のフランジ縁によって把持されてお
り、従ってカバープレートによって前記部材22,2,7,36,
37は弁ケーシング１内に緊締されている。磁気コイル３
への電流供給は、カバープレート37に設けられている電
気を伝導する接続ピン38を介して行われる。

ストッパプレート36には貫通孔39が設けられており、該
貫通孔に、プランジャヘッド16に接続されていて弁閉鎖
部材15の弁座27とは反対の側の端部40が貫通係合してお
り、かつカラー41がばねケーシング43の内室42内に突入
している。ばねケーシング43の底45が、ストッパプレー
ト36のプランジャ10とは反対側の面に当接しており、か
つばねケーシングの軸方向の周面がわずかな遊びを有し
てストッパプレート36の案内突出部46に滑動可能に支承
されている。底45とは反対の側において、ばねケーシン
グ43はストッパカバー47によって閉鎖されている。ばね
ケーシング43の内室42内にアングル部材48が配置されて
おり、該アングル部材は、半径方向で外方に延びる第１
のアングル端部49がストッパカバー47に当接していて、
かつ反対側の端部に形成されていて半径方向で内方に延
びていてカラー41を後方からつかむ第２のアングル端部
50が底45の底開口51に貫通係合してシールプレート52に
当接しており、該シールプレート52が、ストッパプレー
ト36の段状に形成された貫通孔39の付加部53にシールさ
れて当接している。シールプレート52は段状の貫通孔39
において半径方向で遊びを有しており、かつ軸方向では
ばねケーシング43の底45によって付加部53に圧着されて
いない。弁閉鎖部材15の端部40は遊びを有してシールプ
レート52のシール孔54を貫通している。アングル部材48
とばねケーシング43の壁との間には付加ばね56が配置さ
れており、該付加ばねは一面ではアングル部材48の第１
アングル端部49に、かつ他面ではばねケーシング43の底
45に支持されている。弁閉鎖部材15の開放位置では、カ
ラー41と、アングル部材48の第２のアングル端部50との
間に軸方向の間隔ａが存在する。弁閉鎖部材15の内部に
は、閉鎖体28の、弁座27に向かう端部から、補償孔57が
端部40まで延びておりかつばねケーシンク43の内室42に
開口している。このことによって弁閉鎖部材15において
圧力補償が生ぜしめられる。

電磁コイル３が励磁されると、プランジャ10が鉄心２に
向かって引張られて、弁閉鎖部材15の閉鎖体28に戻しば
ね35のばね力及び流入孔23内の流体圧力に抗して弁座27
に圧着される。同時にばねケーシング43の内室42内で上
昇する圧力によってばねケーシングがストッパプレート
36から離され、従ってアングル部材48の第２のアングル
端部50が弁閉鎖部材15のカラー41に当接し、ばねケーシ
ング43をさらに移動させる際に第２のアングル端部49は
ストッパカバー47にもはや追従することができずかつ持
上げられ、このことによって付加ばね56が緊張させられ
る。ばねケーシング43の運動は対抗ばね58のばね力に抗
して行われ、前記対抗ばねは一面ではカバープレート37
に、かつ他面ではストッパカバー47に支持されており、
かつカバープレート37において形成されたケーシングス
トッパ59によって制限されている。このことによって弁
閉鎖部材15の閉鎖運動は、磁気コイル36の励磁時に戻し
ばね35のばね力に抗してのみ行われ、これに対して付加
ばね56のばね力は弁閉鎖部材15の開放位置の方向で遅延
されて初めて形成される。要するに弁は極めて迅速に閉
鎖する。磁気コイル３の励磁が中止されると、開放方向
で弁閉鎖部材15に戻しばね35及び付加ばね56のばね力が
一緒に作用し、かつ弁閉鎖部材15は所望の形式で極めて
迅速に弁座27から持上げられる。

第２図に示された電磁弁の第２実施例では、第１図の同
一部分に同一の符号が付けられている。第１図による第
１実施例と異なって、第２実施例においては、ばねケー
シングの底開口51が弁閉鎖部材15の端部40を密に取り囲
んでおり、しかし滑りを許容しているような底45を有す
るばねケーシングが形成されている。アングル部材48の
第２のアングル端部50は、第２図の実施例の場合には、
カラー41と底45との間で終わっている。ストッパカバー
47には、内室42に向かって開く案内孔60が形成されてお
り、該案内孔内に弁閉鎖部材15の案内端部61が突入して
おりかつ案内孔内で案内端部は滑動可能に支承されてい
る。案内端部61は、底45とは反対の側でカラー41に接続
されており、かつ案内端部の直径は底開口51の範囲にお
ける端部40より小さい。横孔62は、案内端部61において
補償孔57からばねケーシング43の内室42に通じている。
第１図による実施例に対して第２図の実施例では、ばね
ケーシング43はその周面において半径方向で案内されて
いるのではなく、弁閉鎖部材15の端部40及び案内端部61
において底開口51及び案内孔60を介して案内されてい
る。第１図による実施例と同じ形式で、磁気コイル３が
励磁されるとまず初めに戻しばね35のばね力だけに抗し
て閉鎖体28が弁座27に圧着され、これに対して付加ばね
56のばね力はアングル部材48を介してばねケーシング43
をケーシングストッパ59に向かって移動させることによ
って遅延されて初めてカラー41に作用する。磁気コイル
の励磁を中止すると、戻しばね35及び付加ばね56のばね
力が一緒に弁閉鎖部材15の開放方向で作用する。

第３図に示された電磁弁の第３実施例では、前述の実施
例の同一部分に同一の符号が付けられている。第３図に
よる実施例の場合ロッド17はプランジャヘッド16を介し
てプランジャ10と接続されているが、しかしながら弁閉
鎖部材15の閉鎖体28とは接続されていない。ロッド17は
案内区分18,19によって鉄心２のシリンダ孔20内に案内
されており、前記鉄心が磁気コイル３を把持している。
プレート７がプランジャ10の皿状部分11への電磁回路を
閉じており、さらにプランジャの接続片12が鉄心２の内
側円筒部４に向けられている。ストッパプレート36が弁
の上方を閉鎖しておりかつプランジャ10の運動がストッ
パ64によって制限されている。プランジャヘッド16とス
トッパプレート36との間に圧縮ばね65が配置されてお
り、この圧縮ばねはロッド17を閉鎖体28に圧着させるよ
うに作用する。

弁閉鎖部材15は、截頭円すい状に形成された閉鎖体28及
び支承区分66によって形成されており、該支承区分は弁
座体22の支承孔67に滑動可能に支承されている。流入孔
23が支承区分66の環状みぞ68に開口しており、該支承区
分は閉鎖体28から直接始まっていて、この閉鎖体28の最
大直径は支承孔67の直径より大きい。磁気コイル３が励
磁されない場合には、一面で支承区分66の閉鎖体28とは
反対の側の端面69に、かつ他面で弁ケーシング１内に支
承された底カバー70に支持されている戻しばね35が、弁
閉鎖部材15を、かつロッド17を介してプランジャ10を圧
縮ばね65のばね力に抗して開放位置に移動し、このこと
によって閉鎖体28が弁座27から持上げられて、流体が流
入孔23から弁座27を介して中空室24へ、かつそこから戻
し導管31へ流れることができる。支承孔67内において支
承区分66の端面69と底カバー70との間に対抗室71が形成
されており、該対抗室は接続通路72を介して中空室24と
接続されている。対抗室71内には減少された直径の滑り
区分74を有する、底カバー70にねじ込まれたボルト73が
突入しており、前記滑り区分においてばね受75が軸方向
で可動に段部76に当接する。滑り区分74が、弁閉鎖部材
15の盲孔77の方向で延びていてかつやはり滑動可能に支
承された皿形ストッパ78を有しており、該皿形ストッパ
の滑り区分74に沿って運動がストッパリング79によって
制限されている。ばね受75と皿形ストッパ78との間にお
いて戻しばね35の内側に付加ばね56が配置されている。
弁閉鎖部材15の開放位置で皿形ストッパ78が支承区分66
の端面69に対して間隔ａを有しており、この間隔はボル
ト73の回動によって調節可能である。弁ケーシング１の
下方が栓80によって閉鎖されている。磁気コイル３が励
磁されると、プランジャ10がロッド17を介して弁閉鎖部
材15を弁座27に向かって移動させる。この場合弁閉鎖部
材15は戻しばね35のばね力だけに抗して運動することが
できる。間隔ａによって規定された距離により、支承区
分66の端面69は、閉鎖体28が弁座27に当接する前に皿形
ストッパ78に当接して、閉鎖体28が弁座27に座着するま
で付加ばね56を圧縮する。そして磁気コイル３の励磁が
中止されると、弁閉鎖部材15の開放方向で戻しばね35及
び付加ばね56のばね力が一緒に作用して弁の迅速な開放
を保証する。

第４図に示された電磁弁の第４実施例の場合は、前述の
実施例、特に第３図による実施例の同一部材と同一の符
号が付けられている。第３図による実施例と異なる点
は、第４図による実施例においてボルト73が滑動可能に
底カバー70の滑り孔81内に支承されていて、かつボルト
の対抗室71とは反対の端部が流体室82内に突入してお
り、該流体室が流体通路83によって流入孔23に接続され
ていることにある。ボルト73の端部は、流体室82内のス
トッパアングル部材84と結合されており、ストッパアン
グル部材の軸方向に延びる自由端部は底カバー70に向か
って延びている。圧縮ばね85が流体室82内でボルト73を
取り囲んでいて、かつ一面では底カバー70に、かつ他面
ではストッパアングル部材84に支持されている。磁気コ
イル３が励磁されると、プランジャ10がロッド17を介し
て閉鎖体28を弁座に向かって戻しばね35のばね力に抗し
て移動する。支承区分66の端面69とストッパリング79と
の接触は、前記運動時には全く行われないか、又は閉鎖
体28が弁座27に座着する直前に行われ、従って弁閉鎖運
動は迅速に行われる。流体室82内の圧力形成によってボ
ルト73を支承区分66に向かって遅らせて移動させると、
端面69に当接する皿形ストッパ78によって付加ばね56が
プレロードをかけられる。磁気コイルの励磁を中止する
と、弁閉鎖部材15の開放方向で、戻しばね35及び付加ば
ね56のばね力が一緒に作用して、弁が迅速に開放する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による電磁弁の第１実施例を示す縦断面
図、第２図は第２実施例の縦断面図、第３図は第３実施
例の縦断面図、第４図は第４実施例の縦断面図である。 １……弁ケーシング、２……鉄心、３……磁気コイル、
４……内側円筒部、５……外側円筒部、６……ヨーク、
７……プレート、８……コイル体、９……開口、10……
プランジャ、11……皿状部分、12……接続片、13……第
１のエアギャップ、14……第２のエアギャップ、15……
弁閉鎖部材、16……プランジャヘッド、17……ロッド、
18,19……案内区分、20……シリンダ孔、21……案内ブ
ッシュ、22……弁座体、23……流入孔、24……中空室、
25……流出孔、26……環状室、27……弁座、28……閉鎖
体、29……接続孔、30……中間室、31……戻し導管、35
……戻しばね、36……ストッパプレート、37……カバー
プレート、38……接続ピン、39……貫通孔、40……端
部、41……カラー、42……内室、43……ばねケーシン
グ、45……底、46……案内突出部、47……ストッパカバ
ー、48……アングル部材、49……第１のアングル端部、
50……第２のアングル端部、51……底開口、52……シー
ルプレート、53……付加部、54……シール孔、56……付
加ばね、57……補償孔、58……対抗ばね、59……ケーシ
ングストッパ、60……案内孔、61……案内端部、62……
横孔、64……ストッパ、65……圧縮、66……支承区分、
67……支承孔、68……環状みぞ、69……端面、70……底
カバー、71……対抗室、72……接続通路、73……ボル
ト、74……滑り区分、75……ばね受、76……段部、77…
…盲孔、78……皿形ストッパ、79……ストッパリング、
80……栓、81……滑り孔、82……流体室、83……流体通
路、84……ストッパアングル部材、85……圧縮ばね

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】弁ケーシング（１）と、強磁性材料から成
   る鉄心（２）に巻付けられた磁気コイル（３）と、固定
   的な弁座（27）と協働する弁閉鎖部材（15）を操作する
   プランジャ（10）とを有する流体制御のための電磁弁で
   あって、前記プランジャ（10）が磁気コイル（３）の励
   磁時に弁閉鎖部材（15）を戻しばね（35）のばね力に抗
   して、かつ流体の流れ方向に抗して弁座（27）に圧着す
   る形式のものにおいて、前記弁閉鎖部材（15）の端面
   が、圧力補償導管（57,73）を介して互いに接続されて
   おり、さらに次のような付加ばね（56）、すなわち、弁
   閉鎖部材（15）の開放位置では弁閉鎖部材（15）との係
   合外にあり、２つのストッパ（45,49;75,78）の間にお
   いて緊張せしめられており、かつ磁気コイル（３）の励
   磁時における弁閉鎖部材（15）の閉鎖位置においては、
   弁閉鎖部材（15）の閉鎖運動による制御によって、閉鎖
   方向における弁閉鎖部材（15）の規定の調節運動距離の
   終了時に、付加的な緊張下で、弁閉鎖部材（15）を開放
   方向に負荷するような付加ばね（56）が設けられている
   ことを特徴とする、流体制御のための電磁弁。
2. 【請求項２】弁閉鎖部材（15）の、弁座（27）とは反対
   側の端部（40）が、弁ケーシング（１）内において案内
   （46）内に密に摺動可能に配置されているばねケーシン
   グ（43）の底開口（51）を貫いて案内されており、かつ
   ばねケーシング（43）の内側にカラー（41）が設けられ
   ており、圧力補償導管（57）が、ばねケーシング（43）
   に開口しており、ばねケーシング（43）が、圧力補償導
   管を介して供給される圧力媒体の作用下で、位置固定に
   支持されている対抗ばね（58）の力に抗して、案内（4
   6）内において摺動可能であり、付加ばね（56）が、ば
   ねケーシングの軸方向制限部分の間において、ばね受
   （48）を介在させて緊張させられており、該ばね受が、
   弁閉鎖部材の閉鎖位置への圧力負荷時に、前記カラーの
   弁座側部分に接触するようになっている、特許請求の範
   囲第１項記載の電磁弁。
3. 【請求項３】ばねケーシング（43）が、対抗ばね（58）
   の力に抗してケーシングストッパ（59）にまで摺動可能
   であり、内室（42）の中にばね受としてアングル部材
   （48）が配置されており、該アングル部材が、ばねケー
   シング（43）のケーシングストッパ（59）に向かうスト
   ッパカバー（47）に支持されていて半径方向で外方に向
   かう第１のアングル端部（49）と、弁座（27）に向いて
   いてばねケーシング（43）の底開口（51）を貫通しかつ
   半径方向で内方に延びていてかつ弁閉鎖部材（15）のカ
   ラー（41）に後方から係合しかつ弁閉鎖部材（15）の開
   放位置でのみカラー（41）に対して軸方向の間隔（ａ）
   を有している第２のアングル端部（50）とを備えてお
   り、さらに前記付加ばね（56）が一面ではアングル部材
   （48）の第１のアングル端部（49）に、かつ他面ではば
   ねケーシング（43）の弁座（27）に向かう底（45）に支
   持されている、特許請求の範囲第２項記載の電磁弁。
4. 【請求項４】ばねケーシング（43）が、ストッパカバー
   （47）に構成された案内孔（60）を備えており、該案内
   孔内に、弁閉鎖部材（15）のカラー（41）に接続する該
   弁閉鎖部材の案内端部（61）が、進入しており、該案内
   端部が、ばねケーシング内に密に導入されている範囲に
   おける弁閉鎖部材（15,40）よりも、小さな横断面を有
   している、特許請求の範囲第３項記載の電磁弁。
5. 【請求項５】弁閉鎖部材（15）が、弁座（27）とは反対
   の側で支承孔（67）内に滑動可能に案内された支承区分
   （66）を有しており、該支承区分の端面（69）に戻しば
   ね（35）が係合しており、付加ばね（56）が該戻しばね
   （35）の内側において、ばね受（75）と、支承区分（6
   6）の端面（69）に向いていてボルト（73）に滑動可能
   に支承されかつストッパ（79）に支持されている皿形ス
   トッパ（78）との間において、緊張させられており、こ
   の場合該皿形ストッパが、弁閉鎖部材（15）の端面によ
   って制御されて、ある一定の摺動運動距離（ａ）の後で
   付加ばねの緊張下で、前記ストッパ（79）から持上げ可
   能である、特許請求の範囲第１項記載の電磁弁。
6. 【請求項６】付加ばね（56）のばね受（75）の移動のた
   めに、ボルト（73）が軸方向で運動可能に弁ケーシング
   （１）内に配置されており、ボルト（73）の皿形ストッ
   パ（78）とは反対側の端部が流体室（82）内に突入して
   おり、該流体室がもっぱら弁座（27）の上流で流体と接
   続されており、この流体の圧力によってボルト（73）が
   弁閉鎖部材（15）の閉鎖位置でのみ弁閉鎖部材（15）に
   向かって移動可能である、特許請求の範囲第５項記載の
   電磁弁。