JPS62198105A - 燃料噴射装置の電磁石 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、燃料噴射装置の制御部材を操作する液圧式の
作業シリンダを制御するための６／３行程弁の３段階式
電磁石であって、ヨークに配置されたコイルと、ヨーク
と共に電磁回路上形成する可動子とを備えており、該可
動子が、３７３行程行程弁動な弁部材に接続されていて
、磁石力に抗して戻しばねによって負荷されるようにな
っており、前記可動子は、電流の流されない状態で出発
位置、中間値の電流が流された状態で中間位置、最大値
の電流が流された状態で終端位置をそれぞれ占めるよう
になっている形式のものに関する。

従来の技術 このような形式の電磁石は、行程スプールを戻しばねの
ばね力に抗して操作し、この時に電磁石は、電流の供給
されない位置で、例えば噴射量制御部材を操作する作業
シリンダ１０行程に接続し、可動子若しくはスプールの
中間位置で作業シリンダへの接続をしゃ断し、可動子若
しくはスプールの終端位置、つまシ最大電流供給時に、
液圧源を作業シリンダに接続し、これによって作業シリ
ンダが噴射量を増やす方向に移動せしめられるようにな
っている。この場合問題となるのは、中間位置の制御で
ある。何故ならば、この中間位置は、可動子又はスプー
ルのストッパによって規定されるのではなく、磁石に供
給された電流の中間値によって規定されるからである。

このためには、電流の中間値範囲に相当する磁石力が、
限界電流、零電流及び最大値電流に応じた限界力、つま
り零値及び最大値とは明らかに異なっている必要がある
。

理想的な場合、零としての中間位置から出発して、流体
流は電流に応じて変化するものでなければならない。つ
まり、最大電流は、噴射量増大方向における最大流体流
に相当し、最小電流（零電流）は、噴射量減少方向にお
ける最大流体流に相当しなければならない。

スプール弁を制御するためには、磁石を使用するのが一
般的であるが、この場合、コアケーシングが中央でコア
を有していて、このコアの周囲に、スプールの運動方向
と同軸的にコイルが配置されているので、磁束は、中央
のコア、ケーシングの外側部分及び可動子を通じて流れ
る。力の流れの形式には２つの応用原理が知られている
。まず第１の応用原理によれば、可動子は中央孔を有し
ていて、この中央孔にコアが挿入され、可動子はコアの
周囲で滑動可能に配置されていて、磁石が励磁されると
、このために設けられた、外部のヨーク部分間の開口内
に侵入する。可動子は、ヨークに向けられた側で円すい
形凹部を有しているので、戻しばねの一次関数的な特性
曲線で、電流の強さに、比例する可動子の調節行程若し
くは磁石力の変化が得られる。

発明が解決しようとする問題点 前記形式の、特性曲線によって影響を受ける比例式磁石
においても、２つの空気ヤヤツプ（コアと可動子との間
若しくはコアとケーシングとの間）のうちの一方だけ、
例えばコアとケーシングとの間の空気イヤツブだけが力
を発生させるために役立ち、他方の空気ヤヤツプはムダ
な磁気エネルヤヲ要求するという欠点がある。

また、第１の極性（例えばプラス）の磁極が、第２の極
性の磁極の間に設けられているので、所定の外径におい
て漂遊磁束は比較的大きい。

しかも、このような磁石が比較的汚れによって悪影響を
受けやすいことは度外視しても、左右非対称であるため
に可動子とコアとの間に摩擦損失が生じる。また別の欠
点は、弁とは反対側の端面側で接続ケーブル用の貫隙を
有している、コイルを受容する林状磁石に、油が達する
のを避けるために、磁石の１つ又は２つのリングシール
を、外側に向かって、つまり弁範囲とコイルとの間に設
けなければならないという欠点がある。大抵の場合、さ
らにもう１つのリングシール全、前記林状磁石と、この
磁石を受容するケーシングとの間に設ける必要がある。

このような形式の制御スプールを操作する磁石の別の応
用原理によれば、扁平極磁石が知られている。この扁平
極磁石においては、比例式磁石におけるように可動子が
半径方向でヨーク内に侵入することはない。しかしなが
らその代わシ、特性曲線に影響を与えることは不可能で
あって、行程特性曲線は２次関数的な曲線金有している
。つまり、磁石力は、間隔が大きくなるに従って２次関
数的に大きくなる。このような欠点は、外側に、費用の
高価な液正による、非直線的特性曲線全形成することに
よってのみ取り除かれる。磁束を制御するためにはもち
ろんシステム全体を左右非対称にしておかなければなら
ず、従って制御精度のコントロールは非常に困難である
。この第２の応用原理においては前記第１の応用原理に
比較して、磁石が汚れによって不都合な影響を受けるこ
と、並びに付加的な摩擦力は、可動子がコアの周囲に沿
って滑動ガイドされていることが省かれているために、
著しく減少されてはいるが、２重にシールを行なわなけ
ればならないという欠点は第１の応用原理のものと同じ
である。

問題点を解決するだめの手段 前記問題点を解決した本発明によれば、（イ）可動子が
、円形横断面形状を有していて、これに対応する円筒形
の中空内周面を有する、ヨークの２つの極片間に侵入し
ており、（ロ）ヨークの極脚部の前記極片が別別の極性
を有しており、（ハ）コイルの軸線が、可動子の運動軸
線若しくは行程弁の弁体の軸線に対して直交する方向に
延びており、に）電磁石のコイルが、絶縁合成樹脂の射
出成形部を備えている。

実施態様 前記公知の使用原理とは異なり、本発明の実施態様によ
れば、可動子と制御スプールは１つの部分から製造され
る。何故ならば、本発明によるシステムの可動子は、磁
場の左右対称平面内に位置しているので、ここでは磁気
的な応力が零だからである。制御スプールが磁性材料よ
り成っていれば、不都合な力の弱まりが生じることがな
いという利点がある。制御スゾールにおいては磁場線が
ほとんど子じないので、磁気的な汚れ部分はほとんど引
き寄せられることはない。磁石可動子を備えた制御スプ
ールを、磁気伝導材料から一体的に製造することによっ
て、調整費用も相応に著しく節約される。

本発明の別の１実施態様によればヨークの極脚部は外に
露出しているので、熱導出作用は高められる。これによ
って、磁気力が高められるか又は電気的な時間定数が改
良される可能性が得られる。これは、フリーホイールダ
イオードによって電流をオフする際に特に重要である。

本発明の別の実施態様によれば、この電磁石システムは
、可動子とは反対側の端部で円形横断面形状を有してお
り、この円形横断面形状によって、この電磁システムは
、半径方向でシールされて、例えば噴射ポンプのケーシ
ングの対応する孔内に挿入可能であって、この場合、接
続ケーブルは、液圧側とは反対側の端部から外へ引き出
される。従って、液圧流体の流出を避けるためには１つ
の半径方向シールだけで十分である。電流接続ケーブル
は、液圧側とは反対側で、自己閉鎖しコイルを受容する
合成樹脂パケットから外へ引き出されている。このよう
な形式のシールは、前記公知の応用原理におけるように
、磁石部分が軸方向で貫通孔を備えているのではなく、
内室全体にコイルが充てんされていることによってのみ
可能である。液圧側とは反対側の端部では、有利には、
Ｕ字形の組立て部材が合成樹脂に接続されているか、あ
るいは、この端部で合成樹脂を取り囲んでいるか又は安
定化させている林状金属薄板が設けられている。

本発明の別の実施態様によれば、ヨークが、多数の金属
薄板を重ねた金属薄板パケットより成っておシ、この金
属薄板は例えば、接着又は溶接、特にレーデ浴接によっ
て互いに接続されている。これによって、渦巻き流の形
成は十分に避けられる。

本発明の別の実施態様によれば、調節方向で可動子に向
き合って、磁性材料より成るストッパプレートが設けら
れていて、このストッパプレートで戻しばねが支えられ
ており、このストッパプレートは、戻しばねのばね力を
均すために、調整方向で塑性変形可能である。このよう
な変形は、弁が組み立て完成された状態で行なわれる。

つまシ、制御スプール及び可動子の、負荷軽減用の中央
孔全貫通するビンを介して、ストッパプレートのばね支
持部が圧縮によって容易に変形されることによって行な
われる。絶縁合成樹脂は、限定された温度安定性及び長
時間安定性しか有していないので、ストッパプレートは
縁部範囲で軸方向変形部を有していて、この軸方向変形
部によって、ストッパは、極片とコイル部分との間で形
状接続的にしかもばね弾性的に緊締される。

実施例 次に図面に示した実施例について本発明の構成を具体的
に説明する。

第１図〜第６図までに示された６／３電磁弁は、特に燃
料噴射装置用に開発されたものであるが、別の課題のた
めにも良好に適用させることができる。この電磁弁は、
行程弁１と磁石２とから成っており、この行程弁１と磁
石２とは組み合わされて、ケーシング、例えば噴射装置
ケーシングの孔内に挿入される。行程弁１と電磁石２と
は同一直径寸法を有している。一般的な行程弁と同様に
、弁体３の中央孔４同に制御スプール５が軸方向可動に
配置されている。図示の、制御スプールの出発位置にお
いては、消費器接続部Ｖが、制御スプール５に形成され
たリング溝６と半径方向孔７とを介して中央の負荷軽減
孔８に接続されているので、制御液体は消費器から無圧
で流出する。消費器としては例えば液圧式の作業シリン
ダが設けられており、この作業シリンダを介して噴射ポ
ンプの噴射量制御部材が操作されるので、作業シリンダ
の負荷解除時つまシ制御スプール５の図示の位置におい
て、噴射量制御部材は、噴射量の減少方向で調節される
。この調節速度は一方では、作業シリンダに作用する戻
しばね、ひいては制御液体の戻し圧に左右され、他方で
は、消費器接続部■とリング溝６との間の制御横断面に
左右される。負荷軽減孔８は、液体容器に向かう方向で
圧力負荷解除される、中央孔４の終端区分１１に開口し
ている。

この電磁石は比例式磁石として構成されているので、所
定の強さの電流の範囲で、可動子１２の調節位置はその
つどの電流の強さに相当する。可動子１２は制御スプー
ル５と一体に形成されていて、戻しばね１３によって出
発位置方向、若しくは磁石力に抗する方向に負荷される
。しかも、可動子１２の直径は、制御スプール５の直径
よりも大きくなっており、この直径差によって形成され
たショルダ１４は、出発位置（第１の制御位置）を規定
するために弁体３に当接する。

制御スプール５が第２の制御位置を占めるようにするた
めには、電磁石に所定の強さの電流が供給される。この
電流の中間値に相当する制御スゾール５の位置は、ポン
プ接続部Ｐが解放されていて、リング＠６が消費器接続
部■から仕切られた（戻し導管に通じる制御横断面９が
小さくなる）位置である。この第２の位置で、作業シリ
ンダはそのそれぞれの位置で固定される。何故ならば、
液圧流体は流入も流出もしないからである。

電磁石２に完全に電流が供給され、制御スプール５を有
する可動子１２がその終端位置にずらされると、制御ス
プール５は第３の制御位置を占める。この可動子１２の
終端位置で、ポンプ１２に通じるポンプ接続部Ｐに常に
接続されている、制御スゾール５のリング溝１５が消費
器接続部■に接続されるので、制御液体がポンプ接続部
Ｐからリング溝１５ｆ：介して消費器接続部■に流入す
る。この状態では圧力が供給されるので、それに応じて
ピストンが作業シリンダ内で、燃料質射量の増大する方
向で移動せしめられる。もちろん、電流の強さに応じて
制御スプール５は別の中間位置にも移動せしめられるの
で、それぞれの位置に応じて、流入若しくは流出のため
の種種異なる制御横断面が提供される。これは、所定の
制御速度、つまシ噴射量の所定の変化時間で行なわれる
。

前記ポンプ接続部Ｖ及び消費器接続部Ｐに対応して、弁
体３を受容するケーシングに孔が設けられている。また
、これらの孔を互いに仕切るために、弁体３とこの弁体
３を受容する孔との間全シールするリング状シール部材
１６が弁体３の外周のそれぞれ所定箇所にはめ込まれて
いる。さらに、制御範囲が汚れるのを避けるために、ス
クリーンフィルタ１７が設けられている。

電磁石２は、可動子１２以外にコアケーシングとしてヨ
ーク１８及びコイル１９を有しており、これらは絶縁合
成樹脂より成る射出成形部２１によっておおわれている
。

コイル１９を貫通する、ヨーク１８の中央区分２２の軸
線及びコイル１９の軸線は行程弁１の長手方向軸線に対
して直交して延びている。

この中央区分２２には２つの極脚部２３が溶接されてお
り、これら２つの獲脚部２３はさらに極片２４で終って
いる。これらの他片２４に対して、可動子１２の円筒形
の外周面２５０２つの範囲が、出発位置では軸方向でず
らされていて、また作業位置では極片２４に対して直接
向き合って位置している。コイル１９が励磁されると、
コイル及びヨークの配置に基づいて、極片２４にＮ（Ｎ
極）、Ｓ（Ｓ極）で示された極性が形成される。

第１図の右側では、電磁石２が、上半部及び下半部で９
０°ずらされた２つの平面で断面して示されており、右
側の上半部に、Ｎ極として記載された極片２４が図示さ
れている。もちろん実際にはこの右側の上半部に示した
断面図では左右対称の断面図が向き合っている（第２図
参照）。極脚部２３の外周面は比較的大きく、シかもこ
の電磁弁を受容する壁部に直接向き合っているので、こ
の壁部に容易に接触させることができる。また、極脚部
２３の円弧状横断面が比較的大きいので、非常に良好な
熱導出作用が得られ、従ってこのような形式の電磁石は
比較的強く負荷することができる。

戻しはね１３は、負荷軽減孔８内の内部フランジによっ
て形成される、制御スプール５のショルダ２６で支えら
れている。このショルダ２６とは反対側では、戻しばね
１３はストッパプレート２７で支えられている。このス
トッパプレート２７の縁部範囲は、極片２４と、射出成
形部２１でおおわれたコイル１９との間に緊締されてい
る。戻しばね１３のばね力全磁石力に合わせて調節する
ために、弁の組み立てられだ状態で、負荷軽減孔８を通
って案内されたピンを介して、ストッパプレート２７の
中央範囲２８をコイル１９に向かう方向で容易に変形さ
せることができる。このための対応受けとして、射出成
形部２１の対応する突起部が使用される。

ストッパプレート２７はさらにＵ字形ばね３１を有して
いるので、合成樹脂の長時間安定性が悪い場合でも、Ｕ
字形ばね３１の弾性作用によって及び極片２４における
ストッパプレート２Ｔの金属的な当接によって、ストッ
パプレート２７の中央範囲２８の位置は塑性変形に従っ
て維持される。

絶縁作用を有する合成樹脂の射出成形部２１は、行程弁
１とは反対側の区分３２で円形に構成されていて、リン
グ状シール部材３４に受容するためのリング溝３３を備
えている。接続ケーブル３７は端部側で前記合成樹脂の
区分３２を通って外ヘガイドされており、完全に射出成
形部によっておおわれたコイル１９はリング状シール部
材３４を介して行程弁１に対して液密にシールされてい
る。極片２４の外部では射出成形部２１が弁体３にまで
達している。

電磁石２をケーシングから取シ外すことができるよって
、区分３２には、外部から接近できるような位置にＵ字
形の組立て部材３５がかぶせはめられている。この組立
て部材３５は合成樹脂の射出成形部２１の突起部３６に
引掛けられて、少なくとも部分的に、リング状シール部
材３４の補強された支持部として働く。

効果 本発明による電磁石は、特性曲線制御を有している。本
発明の電磁石は、比例式磁石であって、半径方向力がわ
ずかしか生じないので、支承部における大きい遊びが許
容され、この磁石は汚れの影響を受けにくいという利点
がある。

また、本発明による電磁石は、前記公知の磁石原理とは
異なり、特べ、作業ヤヤツプ付近で鉄が大任の場合飽和
状態にあるという事実を考慮すれば、生じる半径方向力
はわずかであって、作業ギャップ付近で鉄が飽和されて
いない場合にのみ半径方向力は、比較対照となシ得る磁
石において生じるものと同じ程度である。

また、中央のコアが省かれているために１弁及び磁石ケ
ーシングをよシ安価に、しかも１回の加工工程で回転対
称的に製造することができるという別の利点も有してい
る。弁全体の軸線に対してコアをセンタリングさせるた
めの費用は省かれる。極片によって形成された２つだけ
の極範囲が設けられていることによって、前記公知の磁
石において設けられているような環状の極範囲に比較し
て、ヨーク範囲に可動子を組み込む（差し込む）ために
必要とされる製造許容誤差は大きくても済む。比例作用
を得るために、可動子又は可動子対抗部材に設けられる
円すい形部分は必ずしも必要ではない。磁束密度が高い
場合、空気ヤヤップ範囲に飽和状態が生じるので、偏心
性が大きな半径方向力を生ぜしめないように安定化さｎ
る。しかも、磁石コアが省かれているために、硬遊磁束
は最小化される。

シールに関しても特別な利点が得られた。つまり本発明
によれば、接続範囲に対して液圧範囲をシールするため
には、絶縁合成樹脂と、磁石弁を受容するケーシング、
例えば孔付きケーシングとの間に、１つのシールを設け
るだけで十分である。

本発明によれば、漂遊インダクタンスが減少することに
よって、電磁石的な減衰が生ぜしめられる。しかも、漂
遊磁束がわずかであることによって、可動子質量も減少
されるという利点が得られる。何故ならば一般に、可動
子においては、磁束は空気ヤヤツノ内における２つの半
径方向の磁束の流れ間で軸方向に分割されるからである
。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の１実施例による電磁石を備えた電磁
弁の、第２図及び第３図の１−１線に沿った部分断面図
であって、右側の上半部と下半部とは互いに９０’ずら
された断面図を示しており、第２図は、第１図のｆｆ−
ｎ線に沿った断面図、第３図は第１図のＩ［−１１線に
沿った断面図である。 １・・・行程弁、２・・・電磁石、３・・・弁体、４・
・・中央孔、５・・・制御スゾール、６・・・リング溝
、７・・・半径方向孔、８・・・負荷軽減孔、９・・・
制御横断面、１１・・・終端区分、１２・・・可動子、
１３・・・戻しばね、１４・・・ショルダ、１５・・・
リング溝、１６・・・リンク状シール部材、１７・・・
スクリーンフィルタ、１８・・・ヨーク、１９・・・コ
イル、２１・・・射出成形部、２２・・・中央区分、２
３・・・極膜部、２４・・・極片、２５・・・外周面、
２６・・・ショルダ、２７・・・ストッパプレート、２
８・・・中央範囲、２９・・・凸部、３１・・・Ｕ字形
ばね、３２・・・区分、３３・・・リング溝、３４・・
・リング状シール部材、３５・・・Ｕ字形の組立て部材
、３６・・・突起部、３７・・・接続ケーブル、Ｐ・・
・ポンプ接続部、■・・・消費器接続部

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、燃料噴射装置の制御部材を操作する液圧式の作業シ
   リンダを制御するための３／３行程弁の３段階式電磁石
   であつて、ヨーク（１８）に配置されたコイル（１９）
   と、ヨーク（１８）と共に電磁回路を形成する可動子（
   １２）とを備えており、該可動子（１２）が、３／３行
   程弁の可動な弁部材に接続されていて、磁石力に抗して
   戻しばね（１３）によつて負荷されるようになつており
   、前記可動子（１２）は、電流の流されない状態で出発
   位置、中間値の電流が流された状態で中間位置、最大値
   の電流が流された状態で終端位置をそれぞれ占めるよう
   になつている形式のものにおいて、（イ）可動子（１２
   ）が、円形横断面形状を有していて、これに対応する円
   筒形の中空内周面を有する、ヨーク（１８）の２つの極
   片（２４）間に侵入しており、 （ロ）ヨーク（１８）の極脚部（２３）の前記極片（２
   ４）が別別の極性を有しており、 （ハ）コイル（１９）の軸線が、可動子（１２）の運動
   軸線若しくは行程弁（１）の弁体（３）の軸線に対して
   直交する方向に延びており、（ニ）電磁石（２）のコイ
   ル（１９）が、絶縁合成樹脂の射出成形部（２１）を備
   えている、ことを特徴とする、燃料噴射装置の電磁石。 ２、可動な弁部材としての制御スプール（５）を備えて
   おり、この制御スプール（５）と可動子（１２）とが同
   じ材料の一体部材より成つている、特許請求の範囲第１
   項記載の電磁石。 ３、ヨーク（１８）の極脚部（２３）の外周面が、熱を
   導出させるために絶縁されていない、特許請求の範囲第
   １項又は第２項記載の電磁石。 ４、電磁石の射出成形部（２１）の、可動子（１２）と
   は反対側が、円形横断面形状の区分（３２）として形成
   されていて、半径方向のシール装置を有しており、接続
   ケーブル （３７）が前記射出成形部（２１）の区分 （３２）を通つて外部にガイドされている、特許請求の
   範囲第１項から第３項までのいずれか１項記載の電磁石
   。 ５、合成樹脂の射出成形部（２１）の前記区分（３２）
   に、半径方向シール装置を形成するリング状シール部材
   （３４）のはめ込まれたリング溝（３３）が設けられて
   いる、特許請求の範囲第４項記載の電磁石。 ６、合成樹脂の前記射出成形部（２１）の前記区分（３
   ２）にｕ字形の組立て部材（３５）がかぶせはめられて
   いる、特許請求の範囲第４項又は第５項記載の電磁石。 ７、ｕ字形の組み立て部材（３５）が、リング状シール
   部材（３４）をはめ込むためのリング溝（３３）の一方
   側を軸方向で制限している、特許請求の範囲第６項記載
   の電磁石。 ８、ヨーク（１８）が、多数の金属薄板を重ねた金属薄
   板パケットより成つている、特許請求の範囲第１項から
   第７項までのいずれか１項記載の電磁石。 ９、前記金属薄板パケットの金属薄板が、接着又は溶接
   によつて互いに接続されている、特許請求の範囲第８項
   記載の電磁石。 １０、ヨーク（１８）の極脚部（２３）の少なくとも１
   つが、コイル（１９）を組み立てた後で、このコイル（
   １９）を貫通する、ヨーク（１８）の中央区分（２２）
   に溶接されている、特許請求の範囲第１項から第９項ま
   でのいずれか１項記載の電磁石。 １１、調節方向で可動子（１２）に向き合つて、戻しば
   ね（１８）のためのストツパプレート（２７）が設けら
   れており、該ストツパプレート（２７）が、戻しばね（
   １３）のばね力に合わせるために、ばね力のかかる方向
   で塑性変形可能である、特許請求の範囲第１項から第１
   ０項までのいずれか１項記載の電磁石。 １２、ストッパプレート（２７）が縁部範囲で、合成樹
   脂の老化による収縮を補償するために緊締されている、
   特許請求の範囲第１１項記載の電磁石。 １３、ストッパプレート（２７）が、行程弁（１）と電
   磁石（２）とから成る電磁弁の組み立てた状態で、制御
   スプール（５）若しくは可動子（１２）に形成された軸
   方向貫通孔を通つて調整ピンによつて変形可能である、
   特許請求の範囲第１１項又は第１２項記載の電磁石。