JPH11200980A

JPH11200980A - 燃料噴射弁

Info

Publication number: JPH11200980A
Application number: JP408298A
Authority: JP
Inventors: Takaaki Takagi; 孝明高城; Kazuaki Koyanagi; 和明小柳
Original assignee: Aisan Industry Co Ltd
Current assignee: Aisan Industry Co Ltd
Priority date: 1998-01-12
Filing date: 1998-01-12
Publication date: 1999-07-27

Abstract

(57)【要約】【課題】可動体と当接部材との繰り返し接触による摩
耗を防止し、耐久性および信頼性を向上する。【解決手段】ソレノイドコイルの通電により吸引作用
を受けて軸方向にスライドする可動体２０と、ソレノイ
ドコイルの通電によるスライド時の可動体２０のスライ
ド位置を同一軸線上で対向する対向面３ｃ，２２ｂ相互
の当接によって規制するコア３とを備える。可動体２０
のアーマチュア２２の後端面２２ｂには、コア３の前端
面３ｃと対向する径方向の対向範囲Ｈの外径より小さい
直径Ｄの円周線上に位置しかつ可動体２０の傾きによっ
てコア３の前端面３ｃと点接触する当接部２２ｂ₃を設
ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、燃料噴射弁に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】一般的な燃料噴射弁は、ソレノイドコイ
ルの通電により吸引作用を受けて軸方向にスライドする
可動体と、前記ソレノイドコイルの通電によるスライド
時の可動体のスライド位置を同一軸線上で対向する対向
面相互の当接によって規制する当接部材とを備えてい
る。例えば、特開平７−１５３６２４号公報で開示され
た燃料噴射弁においては、弁閉鎖体を有する可動子が可
動体に相当し、可動子の後端面が当接部材に対する対向
面に相当する。また内極が当接部材に相当し、内極の前
端面が可動子に対する対向面に相当する。

【０００３】前記燃料噴射弁における従来の可動体およ
び当接部材のそれぞれの対向面は、図１３に要部断面図
で示されるように、いずれも軸線Ｌ，Ｌ₁に直交する平
面１０３ｃ，１２２ｂで形成されていた。なお、可動体
１２０の外周面とその可動体１２０を案内する同心的な
内周壁１０２ａとの間には、可動体１２０のスムーズな
スライド動作を可能にするための例えば５０μｍ程度
のクリアランスＣが設定される。また可動体１２０は、
通常、スプリング（図示省略）の弾性によって、ソレノ
イドコイル（図示省略）の通電によるスライド方向と反
対方向へ付勢されている。

【０００４】前記クリアランスＣの設定やスプリングに
よる付勢によって、図１４に要部断面図で示されるよう
に、前記可動体１２０は当接部材１０３の軸線Ｌに対し
て例えば、０．２°程度の傾き角θ₁をもって常に傾い
た状態でスライドする。このため、前記ソレノイドコイ
ルの通電によるスライド時の可動体１２０と当接部材１
０３は、対向面１１２ｂ，１０３ｃ相互が面接触するの
ではなく、点Ｐ₁において点接触する。なお、図１３お
よび図１４ならびに同図に類する図（図９、図１１、図
１２）では、クリアランスＣ、傾き角θ₁等が誇張して
表されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の燃料噴射弁によ
ると、可動体１２０と当接部材１０３との点接触する点
Ｐ₁が可動体１２０の後端面１２２ｂの外周縁上にあっ
て、可動体１２０の軸心から離れた位置でモーメントが
大きく働く位置にある。したがって、両者１２０，１０
３の当接（接触ともいう。）時に前記点Ｐ₁に局部的に
大きな応力が加わり、可動体１２０と当接部材１０３に
摩耗を生じやすい。この摩耗を生じると、可動体１２０
のスライドストロークが増大することにより、噴射流量
の変化が生じる。さらには、可動体１２０と当接部材１
０３との当接面積が増大することにより、両者１２０，
１０３の当接時の密着力が増加し、可動体１２０が当接
部材１０３から離れて原状に復帰するときの復帰タイミ
ングに遅れを生じる。このような理由から、可動体１２
０と当接部材１０３との繰り返し接触により生じる摩耗
は、耐久性および信頼性の低下を招く一因となる。

【０００６】本発明の目的は、可動体と当接部材との繰
り返し接触による摩耗を防止し、耐久性および信頼性を
向上することのできる燃料噴射弁を提供することにあ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決する請求
項１の発明は、ソレノイドコイルの通電により吸引作用
を受けて軸方向にスライドする可動体と、前記ソレノイ
ドコイルの通電によるスライド時の可動体のスライド位
置を同一軸線上で対向する対向面相互の当接によって規
制する当接部材とを備えた燃料噴射弁であって、前記可
動体と当接部材のどちらか一方の対向面には、他方の対
向面と対向する径方向の対向範囲の外径より小さい直径
の円周線上に位置しかつ前記可動体の傾きによって他方
の対向面と点接触する当接部を設けたものである。この
ように構成すると、ソレノイドコイルの通電によるスラ
イド時の可動体と当接部材とは、一方の対向面に設けた
当接部が他方の対向面と点接触することによって当接す
る。このとき、前記当接部が他方の対向面と対向する径
方向の対向範囲の外径より小さい直径の円周線上に位置
しているため、可動体と当接部材との当接点が従来の可
動体の外周縁上にある場合と比べて軸心寄りの位置とな
り、モーメントが小さくなる。したがって、可動体と当
接部材との当接時に局部的に加わる応力が従来と比べて
軽減されることにより、可動体と当接部材との繰り返し
接触による摩耗を防止することができ、これにより耐久
性および信頼性の向上が図れる。

【０００８】請求項２の発明は、請求項１記載の燃料噴
射弁であって、可動体および当接部材の対向面を形成す
る構成部材がそれぞれ磁路を形成する部材であり、一方
の対向面が軸線に直交する平面とその平面に対し可動体
の傾き角より大きいテーパ角をもって傾斜するテーパ面
とで形成され、他方の対向面が軸線に直交する平面で形
成されている。このように構成すると、一方の対向面の
平面とテーパー面とによる稜線を当接部として容易に形
成することができ、可動体が傾いても常に他方の対向面
の外径より小さい直径の稜線が当接することになる。ま
た、対向面相互の平面同志の対向部分を確保したことに
より、磁路面積の減少を防止することができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】〔実施の形態１〕実施の形態１に
ついて図１〜図１０を参照して説明する。先に、燃料噴
射弁の概要を述べた後、要部について詳述する。車両用
エンジンに使用される燃料噴射弁の断面図が図１に示さ
れている。なお都合上、図１における左方を燃料噴射弁
の前方、同様に右方を後方と呼ぶことにする。

【００１０】図１において、燃料噴射弁のボデー１は、
強磁性材により円管状に形成されている。ボデー１の後
端部内には、非磁性材からなるリング体２の前半部が圧
入後溶接されている。リング体２の後半部内には、強磁
性材からなる中空軸状のコア３の前端部が圧入後溶接さ
れている。コア３の軸方向のほぼ中央部には、半径方向
外方に突出するフランジ３ａが形成されている。コア３
には、前記フランジ３ａの後側に位置する膨出部３ｂが
形成されている。膨出部３ｂは、それより後方部分の外
径よりわずかに大きな外径で形成されている。

【００１１】リング体２とコア３との接続部分の周囲に
は、合成樹脂等の電気絶縁素材からなるボビン４が樹脂
成形されている。ボビン４には、ソレノイドコイル６が
巻線されている。ボビン４の後端部には、ターミナル取
り付け部４ａが設けられている。ターミナル取り付け部
４ａには、ターミナル５の接続端部５ａが圧入によって
取り付けられている。そのターミナル５の接続端部５ａ
は、前記ソレノイドコイル６と電気的に接続されてい
る。

【００１２】ソレノイドコイル６の外周部は、次に述べ
る強磁性材料からなる外側磁路形成部材７の延長片７ａ
によって部分的に取り囲まれている。外側磁路形成部材
７の背面図が図３に、またその底面図が図４に、図３の
Ｖ−Ｖ線断面図が図５にそれぞれ示されている。図３〜
図５に示されるように、外側磁路形成部材７は、ほぼ小
判形状をなしかつ中心部に円形の取り付け孔８を有する
端板部７ｂと、その端板部７ｂの上下端部からそれぞれ
前方に向けて延長された断面円弧状をした２個一対の延
長片７ａとからなる。取り付け孔８は、前記コア３の膨
出部３ｂの外径よりわずかに小さい口径で形成されてい
る。前記外側磁路形成部材７は、強磁性金属材料の１枚
の板状材を深絞り成形して成る一体成形品である。な
お、端板部７ｂの取り付け孔８は打ち抜き加工によって
形成されている。

【００１３】上記外側磁路形成部材７は、図１に示すよ
うに、前記取り付け孔８をコア３の後端に嵌合しさらに
そのコア３の膨出部３ｂに圧入するとともに、端板部７
ｂをコア３のフランジ３ａに軸方向から当接させること
によって、コア３に位置決めした状態で取り付けられて
いる。この取り付け作業と同時に、外側磁路形成部材７
の延長片７ａの先端部に前記ボデー１の後端部が溶接で
結合される。

【００１４】図１において、ボデー１の後半部からコア
３の後端部に至る周囲には、その部分を取り巻くように
樹脂モールド成形が施されている。この樹脂モールド成
形によって、前記ターミナル５を囲むコネクタ９が形成
されている。コネクタ９には図示しない電子制御装置の
給電用コネクタが接続され、また、その電子制御装置か
らの入力を受けることにより前記ソレノイドコイル６の
通電およびその解除がなされる。

【００１５】前記ボデー１とリング体２との接続部分に
は、次に述べる可動体２０の後端部がスライド可能に嵌
入されている。可動体２０の側面図が図６に、またその
図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線断面図が図７に、図７のＶＩＩ
Ｉ−ＶＩＩＩ線断面図が図８にそれぞれ示されている。
図６〜図８に示されるように、可動体２０は、中空軸状
をなす強磁性材料からなるアーマチュア２２と、そのア
ーマチュア２２の先端開口部を塞ぐように取り付けられ
た球弁２３とにより構成されている。前記アーマチュア
２２の先端部側壁に一対の横孔２２ａが形成されてい
る。前記アーマチュア２２に、その中空部と横孔２２ａ
の孔部とによる燃料通路２４（図８参照）が形成されて
いる。

【００１６】前記アーマチュア２２の後端部には、それ
より前方部分の外径よりも大きい外径の大径筒部２２Ａ
が一体形成されている。また図８に示すように、アーマ
チュア２２の大径筒部２２Ａとそれより前方の小径筒部
（符号省略）との接続部分の内周面には、段付面２５が
形成されている。

【００１７】前記アーマチュア２２は、金属射出成形に
よって一体成形されている。金属射出成形の成形工程
は、周知のように、金属材料の微粉末とバインダーとを
混練する混練工程と、前記混練した材料を射出成形機で
成形する成形工程と、脱脂炉で溶剤により前記成形体か
らバインダーを除く液体脱脂工程と、脱脂した成形体を
焼結炉で焼結する焼結工程とからなる。この場合の金属
材料としては、強磁性材料、例えば、電磁ＳＵＳ、パー
マロイ等が使用される。

【００１８】前記可動体２０は、次のようにしてボデー
１内に配置されている。すなわち図１に示すように、ア
ーマチュア２２の大径筒部２２Ａは、前記ボデー１とリ
ング体２との接続部分にスライド可能に嵌入されてい
る。これにより、可動体２０のアーマチュア２２の後端
面とコア３の前端面とがほぼ同一軸線上において対向す
る。前記アーマチュア２２は、前記ソレノイドコイル６
の通電時に吸引作用を受けることによりコア３に吸引さ
れる。このとき、アーマチュア２２の後端面がコア３の
前端面と当接することによって、可動体２０のスライド
位置が規制される。

【００１９】また、前記ボデー１の先端部には、噴射口
１３ａを前端面に有する有底円筒状のバルブシート１３
が挿入されている。バルブシート１３を含む噴射ノズル
部が図２に要部断面図で示されている。図２において、
バルブシート１３の前端面には、オリフィスプレート１
４がレーザ溶接等により溶接（図２に符号、１２を付
す。）されている。オリフィスプレート１４は、その中
心部に複数の噴射孔１４ａを有する円形プレート材から
なる。また、オリフィスプレート１４の外周部には、前
方へ折曲された環状の取り付け片部１４ｂが形成されて
いる。ボデー１へのバルブシート１３の挿入後におい
て、バルブシート１３の位置が調整された後、オリフィ
スプレート１４の取り付け片部１４ｂがボデー１の内周
面にレーザ溶接等により溶接（図２に符号、１５を付
す。）されている。これにより、ボデー１にバルブシー
ト１３が所定の位置にて固定される。図１に示すよう
に、バルブシート１３とコア３との間で可動体２０が軸
方向にスライドし、これにより、バルブシート１３の噴
射口１３ａが可動体２０の球弁２３によって開閉され
る。

【００２０】図１において、前記コア３内には、コイル
スプリング製バルブスプリング１６が挿入され、続いて
断面Ｃ字状のスプリングピン１７が圧入されている。バ
ルブスプリング１６の前端部は前記可動体２０のアーマ
チュア２２の大径筒部２２Ａ内に挿入され、同バルブス
プリング１６の前端面がアーマチュア２２の段付面２５
（図８参照）によって支持されている。バルブスプリン
グ１６は、常には前記可動体２０を閉弁方向に付勢して
いる。

【００２１】コア３の後端開口からバルブシート１３の
噴射口１３ａまでの間の内部空間により一連の燃料通路
１８が形成される。燃料通路１８には、可動体２０の燃
料通路２４も含まれる。コア３の後端部には、ストレー
ナ１９が圧入によって取り付けられている。また、前記
コネクタ９の樹脂モールド時において、コア３の後端部
の外周面に環状溝（図１に符号、１０を付す。）が形成
されている。環状溝１０にＯリング１１が嵌着されてい
る。そのＯリング１１は、コア３とそのコア３に連通接
続される図示しないデリバリパイプとの間のシール作用
を果たす。

【００２２】なお、前記燃料噴射弁の主な構成部品の具
体的な材質の一例を記しておくと、ボデー１は電磁ＳＵ
Ｓ、リング体２はＳＵＳ３０４、コア３は電磁ＳＵＳ、
外側磁路形成部材７は電磁ＳＵＳ、アーマチュア２２は
電磁ＳＵＳあるいはパーマロイ、バルブシート１３はＳ
ＵＳ４４０Ｃ、オリフィスプレート１４はＳＵＳ３０４
である。

【００２３】上記のように構成された燃料噴射弁の作動
を説明すると、図示しない燃料タンクから所定の圧力を
付与された状態で供給される燃料は、ストレーナ１９に
よってろ過された後、燃料通路１８を通ってバルブシー
ト１３の内部まで至っている。しかしながら、可動体２
０の球弁２３はバルブスプリング１６の弾性によってバ
ルブシート１３の噴射口１３ａを閉じた状態に保持され
ているため、この噴射口１３ａからの燃料噴射は生じな
い。

【００２４】ここで、電子制御装置からの電気信号の入
力によってソレノイドコイル６が通電状態になると、コ
ア３、可動体２０のアーマチュア２２、ボデー１および
外側磁路形成部材７を通る磁路が構成され、これによる
コア３の吸引作用によって、可動体２０が軸方向にスラ
イドすなわち後退する。この結果、可動体２０の球弁２
３がバルブシート１３の噴射口１３ａを開き、ここから
燃料が噴射される。噴射された燃料はさらにオリフィス
プレート１４の噴射孔１４ａ（図２参照）を通じて噴出
される。そして、ソレノイドコイル６に対する電気信号
がオフになり、アーマチュア２２に作用していたコア３
の吸引作用が解除されると、バルブスプリング１６の弾
性によって可動体２０が前進させられることにより、そ
の可動体２０の球弁２３が再び噴射口１３ａを閉じた状
態に保持され、噴射口１３ａからの燃料噴射は停止す
る。

【００２５】次に、要部の構成について詳述する。前記
燃料噴射弁において、可動体２０のアーマチュア２２と
コア３の対向面は次のように形成されている。図９の要
部断面図において、アーマチュア２２は、コア３の前端
面（符号、３ｃを付す。）に対する対向面（後端面とも
いう、符号２２ｂを付す。）を形成する可動体２０の構
成部材に相当する。またコア３は、可動体２０のアーマ
チュア２２の後端面２２ｂに対する対向面（前端面３ｃ
が相当する。）を形成する当接部材に相当する。

【００２６】コア３の前端面３ｃは、軸線Ｌに直交する
平面３ｃ（同一符号を付す。）で形成されている。ま
た、アーマチュア２２の後端面２２ｂは、軸線Ｌ₁に直
交する平面２２ｂ₁とその平面２２ｂ₁に対し可動体２
０の傾き角θ₁（図１１参照）より大きいテーパ角θ₂
をもって傾斜するテーパ面２２ｂ₂とで形成されてい
る。アーマチュア２２の後端面２２ｂに前記平面２２ｂ
₁とテーパー面２２ｂ₂を形成することにより、コア３
の前端面３ｃと対向する径方向の対向範囲Ｈの外径より
小さい直径Ｄの円周線上に位置する稜線からなる当接部
２２ｂ₃が設けられている。なお、アーマチュア２２の
後端面２２ｂが図１０に示されている。

【００２７】また図９において、アーマチュア２２の大
径筒部２２Ａの外周面と、その大径筒部２２Ａを案内す
る同心的なリング体２の内周壁２ａとの間には、可動体
２０のスムーズなスライド動作を可能にするためのクリ
アランスＣが設定されている。このクリアランスＣの設
定や前記バルブスプリング１６（図１参照）による可動
体２０の付勢によって、図１１に要部断面図で示される
ように、前記アーマチュア２２はコア３の軸線Ｌに対し
て傾き角θ₁をもって常に傾いた状態でスライドする。
このため、前記ソレノイドコイル６の通電によるスライ
ド時のアーマチュア２２とコア３は対向面３ｃ，２２ｂ
相互が面接触するのではなく、アーマチュア２２の当接
部２２ｂ₃とコア３の前端面（平面）３ｃとが点Ｐにお
いて点接触する。

【００２８】上記の燃料噴射弁によると、ソレノイドコ
イル６の通電によるスライド時の可動体２０のアーマチ
ュア２２とコア３とは、アーマチュア２２の後端面２２
ｂに設けた当接部２２ｂ₃がコア３の前端面３ｃと点Ｐ
において点接触することによって当接する。このとき、
前記当接部２２ｂ₃がコア３の前端面３ｃと対向する径
方向の対向範囲Ｈの外径より小さい直径Ｄ（図９参照）
の円周線上に位置しているため、可動体２０とコア３と
の点接触する点Ｐが従来の可動体２０の外周縁上の点Ｐ
₁（図１４参照）にある場合と比べて軸心寄りの位置と
なり、モーメントが小さくなる。したがって、可動体２
０とコア３との当接時に局部的に加わる応力が従来と比
べて軽減されることにより、可動体２０とコア３との繰
り返し接触による摩耗を防止することができ、これによ
り耐久性および信頼性の向上が図れる。

【００２９】また、可動体２０およびコア３の対向面を
形成する構成部材すなわちアーマチュア２２およびコア
３がそれぞれ磁路を形成する部材であり、アーマチュア
２２の後端面２２ｂが軸線Ｌ₁に直交する平面２２ｂ₁
とその平面２２ｂ₁に対し可動体２０の傾き角θ₁より
大きいテーパ角θ₂をもって傾斜するテーパ面２２ｂ ₂
とで形成され、コア３の前端面３ｃが軸線Ｌに直交する
平面で形成されている。このため、アーマチュア２２の
後端面２２ｂの平面２２ｂ₁とテーパ面２２ｂ ₂とによ
る稜線を当接部２２ｂ₃として容易に形成することがで
き、可動体２０が傾いても、アーマチュア２２の後端面
２２ｂに形成された前記稜線は常にコア３の前端面３ｃ
に当接することができる。また、対向面（３ｃ，２２
ｂ）相互の平面（３ｃ，２２ｂ₁）同志の対向部分を確
保したことにより、磁路面積の減少を防止することがで
きる。

【００３０】〔実施の形態２〕実施の形態２について図
１２の部分断面を参照して説明する。実施の形態２は、
実施の形態１に変更を加えたものであるからその変更部
分について詳述し、重複する説明は省略する。図１２に
おいて、本形態では、アーマチュア２２の後端面２２ｂ
は、軸線Ｌ₁に直交する平面２２ｂ（同一符号を付
す。）で形成されている。また、コア３の前端面３ｃ
は、軸線Ｌに直交する平面３ｃ₁とその平面３ｃ₁に対
し可動体２０の傾き角θ₁（図１１参照）より大きいテ
ーパ角θ₂をもって傾斜するテーパ面３ｃ₂とで形成さ
れている。コア３の前端面３ｃに平面３ｃ₁とテーパー
面３ｃ₂を形成することにより、アーマチュア２２の後
端面２２ｂと対向する半径方向の対向範囲Ｈの外径より
小さい直径Ｄの円周線上に位置する稜線からなる当接部
３ｃ₃が設けられている。本形態によっても、実施の形
態１とほぼ同等の作用効果が得られる。

【００３１】本発明は前記実施の形態に限定されるもの
ではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更
が可能である。例えば、可動体２０のスライド位置を規
制する部材は、磁路を形成するコア３およびアーマチュ
ア２２に限らず、磁路を形成しない部材の場合もある。
また、テーパ面２２ｂ₂，３ｃ₂に代えて、凸型曲面あ
るいは凹型曲面を形成してもよい。またアーマチュアの
後端面２２ｂあるいはコア３の前端面３ｃを凸型曲面で
形成し、その凸型曲面上の１点を当接部に設定すること
も考えられる。

【００３２】

【発明の効果】本発明の燃料噴射弁によれば、可動体と
当接部材との繰り返し接触による摩耗を防止することが
でき、これにより耐久性および信頼性の向上が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態１に係る燃料噴射弁の断面図であ
る。

【図２】燃料噴射弁の噴射ノズル部の部分断面図であ
る。

【図３】外側磁路形成部材の背面図である。

【図４】外側磁路形成部材の底面図である。

【図５】図３のＶ−Ｖ線断面図である。

【図６】可動体の側面図である。

【図７】図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線断面図である。

【図８】図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線断面図である。

【図９】アーマチュアとコアの要部断面図である。

【図１０】アーマチュアの端面図である。

【図１１】アーマチュアとコアの当接状態を示す要部断
面図である。

【図１２】実施の形態２に係るアーマチュアとコアの要
部断面図である。

【図１３】従来例の可動体と当接部材の要部断面図であ
る。

【図１４】可動体と当接部材の当接状態を示す要部断面
図である。

【符号の説明】

３コア（当接部材）３ｃ前端面３ｃ₁ 平面３ｃ₂ テーパ面３ｃ₃ 当接部６ソレノイドコイル２０可動体２２アーマチュア（可動体の対向面を形成する構成部
材）２２ｂ後端面２２ｂ₁ 平面２２ｂ₂ テーパ面２２ｂ₃ 当接部 θ₁ 可動体の傾き角 θ₂ テーパ角

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ソレノイドコイルの通電により吸引作用
を受けて軸方向にスライドする可動体と、前記ソレノイ
ドコイルの通電によるスライド時の可動体のスライド位
置を同一軸線上で対向する対向面相互の当接によって規
制する当接部材とを備えた燃料噴射弁であって、前記可
動体と当接部材のどちらか一方の対向面には、他方の対
向面と対向する径方向の対向範囲の外径より小さい直径
の円周線上に位置しかつ前記可動体の傾きによって他方
の対向面と点接触する当接部を設けた燃料噴射弁。
【請求項２】請求項１記載の燃料噴射弁であって、可
動体および当接部材の対向面を形成する構成部材がそれ
ぞれ磁路を形成する部材であり、一方の対向面が軸線に
直交する平面とその平面に対し可動体の傾き角より大き
いテーパ角をもって傾斜するテーパ面とで形成され、他
方の対向面が軸線に直交する平面で形成されている燃料
噴射弁。