JP4285466B2 - 電磁弁 - Google Patents

Description

本発明は、燃料噴射弁に用いられる電磁弁に関する。

従来、燃料の噴射時期及び噴射量を電磁弁によって制御する燃料噴射弁が知られている（特許文献１参照）。この燃料噴射弁に用いられる電磁弁は、例えば、図４に示す様に、電磁コイル１００への通電によって電磁石を形成するソレノイドを備え、このソレノイドがハウジング１１０と共に筒状のケース１２０に収納され、そのケース１２０を介してインジェクタボディ１３０に取り付けられている。
ところで、燃料などの液体シールを必要とする構造では、Ｏリングを使用することが多い。上記の電磁弁においても、ハウジング１１０とケース１２０との間、及びケース１２０とインジェクタボディ１３０との間をＯリング１４０、１５０によりシールしている。
特開２００１−１０２１２４号公報

上記のＯリングは、一般的に安価であるが、燃料噴射弁に用いられる電磁弁のように高温下に晒される製品に使用する場合は、耐熱性に優れた材質が必要になるため、比較的高価になる。
また、Ｏリングを使用する場合は、そのＯリングを入れる部位の溝加工や金属面の面粗さ加工、及びＯリングの傷の管理などもコストを上げる要因になっている。
さらに、上記の電磁弁の様に、シール部位が金属部品同士で構成される場合は、かしめ加工（図示Ａ部）等で締結されることが多く、構造が複雑になるため、コスト上昇の要因になっている。
本発明は、上記事情に基づいて成されたもので、その目的は、燃料噴射弁に用いられる電磁弁において、金属部品同士の固定及び燃料シールを低コストに実現できる技術を提供することにある。

（請求項１の発明）
本発明は、燃料噴射弁に用いられる電磁弁であって、電磁コイルへの通電によりステータを磁化してアーマチャを吸引するソレノイドと、ステータの反アーマチャ側に配置される金属製のハウジングと、ステータの外周を保持すると共に、ハウジングとの間にステータを挟み込んで固定する筒状の金属製ケースとを備え、このケースは、反アーマチャ側の端部がステータを超えてハウジング側まで延設され、ハウジングとの間にＯリングを用いることなく、ハウジングとの間の燃料シールを実現できる様に、ハウジングの外周面に全周に渡り溶接されていることを特徴とする。

本発明によれば、ケースとハウジングとを全周に渡り溶接するので、Ｏリングを使用することなく、両者間（ケースとハウジングとの間）の燃料シールができる。
また、Ｏリングを使用しないので、Ｏリングを入れる部位の溝加工や金属面の面粗さ加工、及びＯリングの傷の管理なども不要である。更に、ケースとハウジングとの固定手段として、かしめ加工を行う必要もないので、構造を簡単にできる。
上記の様に、ケースとハウジングとを全周溶接することで、かしめ加工が不要となり、同時に燃料シールの機能も持たせることができるので、金属部品同士の固定及び燃料シールを低コストに実現できる。

（請求項２の発明）
本発明は、燃料噴射弁に用いられる電磁弁であって、電磁コイルへの通電によりステータを磁化してアーマチャを吸引するソレノイドと、ステータの反アーマチャ側に配置される金属製のハウジングと、ステータの外周を保持すると共に、ハウジングとの間にステータを挟み込んで固定する筒状の金属製ケースと、このケースの外周に嵌合する金属製のボディとを備え、このボディは、ケースとの間にＯリングを用いることなく、ケースとの間の燃料シールを実現できる様に、ケースの外周面に全周に渡り溶接されていることを特徴とする。

本発明によれば、ケースとボディとを全周に渡り溶接するので、Ｏリングを使用することなく、両者間（ケースとボディとの間）の燃料シールができる。
また、Ｏリングを使用しないので、Ｏリングを入れる部位の溝加工や金属面の面粗さ加工、及びＯリングの傷の管理なども不要である。更に、ケースとボディとの固定手段として、ナット等により締結する必要もないので、構造を簡単にできる。
上記の様に、ケースとボディとを全周溶接することで、ナット等による締結が不要となり、同時に燃料シールの機能も持たせることができるので、金属部品同士の固定及び燃料シールを低コストに実現できる。

（請求項３の発明）
本発明は、燃料噴射弁に用いられる電磁弁であって、電磁コイルへの通電によりステータを磁化してアーマチャを吸引するソレノイドと、ステータの反アーマチャ側に配置される金属製のハウジングと、ステータの外周を保持すると共に、ハウジングとの間にステータを挟み込んで固定する筒状の金属製ケースと、このケースの外周に嵌合する金属製のボディとを備え、ケースは、反アーマチャ側の端部がステータを超えてハウジング側まで延設され、ハウジングとの間にＯリングを用いることなく、ハウジングとの間の燃料シールを実現できる様に、ハウジングの外周面に全周に渡り溶接され、ボディは、ケースとの間にＯリングを用いることなく、ケースとの間の燃料シールを実現できる様に、ケースの外周面に全周に渡り溶接されていることを特徴とする。

本発明によれば、ケースとハウジング及びケースとボディとを、それぞれ全周に渡り溶接するので、Ｏリングを使用することなく、ケースとハウジングとの間、及びケースとボディとの間の燃料シールができる。
また、Ｏリングを使用しないので、Ｏリングを入れる部位の溝加工や金属面の面粗さ加工、及びＯリングの傷の管理なども不要である。更に、ケースとハウジングとの固定手段として、かしめ加工を行う必要がなく、且つ、ケースとボディとの固定手段として、ナット等により締結する必要もないので、構造を簡単にできる。
上記の様に、ケースとハウジング及びケースとボディとを全周溶接することで、かしめ加工やナット等による締結が不要となり、同時に燃料シールの機能も持たせることができるので、金属部品同士の固定及び燃料シールを低コストに実現できる。

（請求項４の発明）
請求項１に記載した電磁弁において、ケースは、円筒状を有するボディの内側にシール部材を介して嵌合していることを特徴とする。

（請求項５の発明）
請求項１〜４に記載した何れかの電磁弁において、ステータには、径方向中央部にスプリング室が形成され、このスプリング室にアーマチャを反ステータ方向へ付勢するスプリングが配設され、アーマチャには、ステータに吸引される吸引面から反吸引面までアーマチャを貫通する貫通孔が形成され、更に貫通孔とスプリング室とを連通する連通溝が吸引面に形成されていることを特徴とする。
本発明によれば、磁化されたステータにアーマチャが吸引されて燃料中を高速で移動した時に、スプリング室の燃料を連通溝と貫通孔を通って逃がすことができる。これにより、アーマチャが燃料中を高速で移動した時に発生する流体抗力を低減でき、安定した応答性を確保できる。

本発明を実施するための最良の形態を以下の実施例により詳細に説明する。

図１は実施例１に係る電磁弁１の断面図である。
本実施例の電磁弁１は、例えば、コモンレール式燃料噴射システムの燃料噴射弁（図示せず）に用いられ、内燃機関（例えばディーゼル機関）に噴射する燃料の噴射時期及び噴射量を制御する。
燃料噴射弁は、噴孔を開閉するニードルと、このニードルの背圧（ニードルを閉弁方向に付勢する油圧）を蓄える圧力室と、この圧力室の油圧を低圧側に開放するための圧力開放通路２（図１参照）と、この圧力開放通路２と圧力室との間を断続する本発明の電磁弁１等より構成される。なお、電磁弁１を除く燃料噴射弁の構造は周知であり、詳細な説明を省略する。

電磁弁１は、電磁石の吸引力を利用してボール弁３を駆動するソレノイド（以下に説明する）を有し、このソレノイドが、オリフィスプレート４、ハウジング５、ケース６等と共に、インジェクタボディ７の上端部に設けられた円筒壁部７ａに配置される。
ソレノイドは、電磁コイル８、ステータ９、アーマチャ１０、及びバルブボディ１１等より構成される。
電磁コイル８は、樹脂製のボビン１２に巻線されてステータ９の内部に挿入され、樹脂モールドされている。この電磁コイル８は、ボビン１２より取り出された一方のコイル端部が棒状のリード端子１３に接続され、そのリード端子１３を介して、コネクタ１４に保持されたターミナル１５に電気的に接続されている。また、他方のコイル端部は、インジェクタボディ７を介してアース接続されている。
コネクタ１４は、台座であるハウジング５をインサート品として樹脂成形されている。

ステータ９は、例えば、鉄等の強磁性体によって形成され、電磁コイル８への通電により磁化されて電磁石を形成する。このステータ９には、径方向中央部を図示上下方向に貫通する中心孔が形成され、この中心孔の内周に円筒部材１６が挿入されている。
円筒部材１６は、その内側にスプリング１７を配設するためのスプリング室１８を形成すると共に、円筒部材１６の図示下端面がアーマチャ１０のストッパ面として形成されている。なお、スプリング室１８の図示上端部には、スプリング１７の圧縮荷重を調整するスプリングシム１９が配設されている。

アーマチャ１０は、ステータ９とバルブボディ１１との間に形成されて燃料で満たされるバルブ室２０に配置され、前記スプリング１７の圧縮荷重を受けて図示下方へ付勢されている。このアーマチャ１０には、径方向中央部に反ステータ側（図示下側）へ突き出るシャフト部２１が一体に設けられ、このシャフト部２１がバルブボディ１１に摺動自在に保持されている。また、シャフト部２１の先端には、圧力室に通じる出口オリフィス２２を開閉するボール弁３が保持されている。

また、アーマチャ１０には、ステータ９に対向する吸引面（図１の上側端面）から反吸引面まで貫通する貫通孔１０ａが形成されると共に、この貫通孔１０ａと前記スプリング室１８とを連通する連通溝（図示せず）が吸引面に凹設されている。これにより、アーマチャ１０がステータ９に吸引されて高速で移動した時に、スプリング室１８の燃料を連通溝と貫通孔１０ａを通ってバルブ室２０に逃がすことができるので、アーマチャ１０の移動時に生じる流体抗力を低減でき、安定した応答性を確保できる。

バルブボディ１１は、インジェクタボディ７に設けられた円筒壁部７ａの内側でオリフィスプレート４の図示上側に配置され、円筒壁部７ａに螺子結合して固定される。このバルブボディ１１には、バルブ室２０に連通する縦孔２３と、この縦孔２３に接続される連通路２４とが設けられ、この連通路２４と出口オリフィス２２との間がボール弁３によって断続される。

オリフィスプレート４には、上記の圧力室と、この圧力室に高圧燃料を導く入口オリフィス（図示せず）、及び出口オリフィス２２が形成されている。
ハウジング５は、鉄あるいはステンレス等の金属製であり、ステータ１０の反アーマチャ側に配置され、ケース６に固定されている。このハウジング５には、前述のリード端子１３を取り出すための貫通孔と、圧力開放通路２とが形成され、この圧力開放通路２が前記スプリング室１８に連通している。
リード端子１３は、貫通孔に挿入される一組のブッシュ（絶縁材）２５を介して支持され、両ブッシュ２５の間に配置されるＯリング２６によって貫通孔とリード端子１３との間が液密にシールされている。

ケース６は、ハウジング５と同じく、鉄あるいはステンレス等の金属製であり、ステータ９の周囲を囲う筒状に設けられている。このケース６は、図示下側の端部がステータ９の外周面から底面（反ハウジング側の端面）に回り込む鉤形に設けられ、図示上側の端部がステータ９を超えてハウジング５側まで延設され、ハウジング５の外周面に全周に渡り溶接されている。これにより、ハウジング５とケース６との間にステータ９が固定され、アーマチャ１０とバルブボディ１１を除くサブアッシーが形成される。

このサブアッシーは、インジェクタボディ７の円筒壁部７ａの内側にバルブボディ１１を螺子結合して組み付けた後、そのバルブボディ１１とケース６との間にシム２７を挟み込んで円筒壁部７ａの内側に挿入され、円筒壁部７ａの外周に形成された雄螺子部７ｂにナット２８を結合して固定される。なお、円筒壁部７ａの内側に挿入されるケース６の外周面には、Ｏリング２９が装着され、このＯリング２９によってケース６と円筒壁部７ａとの間がシールされる。

次に、燃料噴射弁の作動を説明する。
電磁コイル８に通電されてステータ９が磁化されると、ステータ９とアーマチャ１０との間に吸引力が作用するため、スプリング１７の付勢力に抗して、アーマチャ１０がステータ９側（図１の上方）へ移動する。このアーマチャ１０の移動により、ボール弁３が出口オリフィス２２を開くと、圧力室の油圧が出口オリフィス２２→連通路２４→縦孔２３→バルブ室２０→スプリング室１８→圧力開放通路２を通って低圧側に開放される。
これにより、ニードルの背圧が低下して、ニードルを閉弁方向に付勢する力より、ニードルを開弁方向に付勢する油圧力の方が打ち勝つと、ニードルがリフトして、噴孔より燃料が噴射される。

その後、電磁コイル８への通電が停止して吸引力が消滅すると、アーマチャ１０がスプリング１７に押し戻され、ボール弁３が出口オリフィス２２を閉じることにより、再び圧力室の油圧が上昇する。これにより、ニードルを閉弁方向に付勢する力が、ニードルを開弁方向に付勢する油圧力に打ち勝つと、ニードルが押し戻されて、噴孔に通じる燃料通路を遮断することにより、噴射が終了する。

（実施例１の効果）
実施例１に記載した電磁弁１は、ケース６の端部をハウジング５の外周面全周に溶接しているので、Ｏリング（特に耐熱性を有する比較的高価なＯリング）を使用することなく、両者間（ケース６とハウジング５との間）の燃料シールができる。
また、Ｏリングを使用しないので、Ｏリングを入れる部位の溝加工や金属面の面粗さ加工、及びＯリングの傷の管理なども不要である。更に、ケース６とハウジング５との固定手段として、例えば、図４に示す様なかしめ加工（図示Ａ部）を行う必要もないので、構造を簡単にできる。
この様に、ケース６とハウジング５とを全周溶接することで、かしめ加工が不要となり、同時に燃料シールの機能も持たせることができるので、図４に示す従来構造と比較した場合に、金属部品同士（ケース６とハウジング５）の固定及び燃料シールを低コストに実現できる。

図２は実施例２に係る電磁弁１の断面図である。
この実施例２に示す電磁弁１は、図２に示す様に、ケース６の外周面に対しインジェクタボディ７の円筒壁部７ａを全周溶接により固定した場合の一例である。
但し、ケース６とハウジング５は、図４に示す従来構造と同様に、かしめ加工によって固定され、且つＯリング３０によって燃料シールされている。
この場合、ケース６の外周面に円筒壁部７ａを全周溶接することで、両者間の燃料シールを実現でき、且つサブアッシーを確実にインジェクタボディ７に固定できるので、実施例１に記載したＯリング２９が不要であり、更にサブアッシーをインジェクタボディ７に固定するためのナット２８も不要となる。その結果、ケース６の外周にＯリングを入れるための溝加工が不要であり、円筒壁部７ａの外周に雄螺子部７ｂ（図１参照）を形成する必要もないため、構造を簡単にできる。これにより、金属部品同士（ケース６と円筒壁部７ａ）の固定及び両者間の燃料シールを低コストに実現できる。

図３は実施例３に係る電磁弁１の断面図である。
この実施例３に示す電磁弁１は、図３に示す様に、実施例１に記載した構成と実施例２に記載した構成の両方を有する場合の一例である。
すなわち、ケース６とハウジング５及びケース６とインジェクタボディ７の円筒壁部７ａとが、それぞれ全周溶接されている。これにより、金属部品同士（ケース６とハウジング５及びケース６と円筒壁部７ａ）の固定及び両者間の燃料シールを低コストに実現できる。

電磁弁の断面図である（実施例１）。 電磁弁の断面図である（実施例２）。 電磁弁の断面図である（実施例３）。 電磁弁の断面図である（従来技術）。

符号の説明

１ 電磁弁
５ ハウジング
６ ケース
７ インジェクタボディ（ボディ）
８ 電磁コイル
９ ステータ
１０ アーマチャ
１０ａ アーマチャを貫通する貫通孔
１７ スプリング
１８ スプリング室
２９ Ｏリング（シール部材）

Claims (5)

1. 燃料噴射弁に用いられる電磁弁であって、
   電磁コイルへの通電によりステータを磁化してアーマチャを吸引するソレノイドと、
   前記ステータの反アーマチャ側に配置される金属製のハウジングと、
   前記ステータの外周を保持すると共に、前記ハウジングとの間に前記ステータを挟み込んで固定する筒状の金属製ケースとを備え、
   前記ケースは、反アーマチャ側の端部が前記ステータを超えて前記ハウジング側まで延設され、前記ハウジングとの間にＯリングを用いることなく、前記ハウジングとの間の燃料シールを実現できる様に、前記ハウジングの外周面に全周に渡り溶接されていることを特徴とする電磁弁。
2. 燃料噴射弁に用いられる電磁弁であって、
   電磁コイルへの通電によりステータを磁化してアーマチャを吸引するソレノイドと、
   前記ステータの反アーマチャ側に配置される金属製のハウジングと、
   前記ステータの外周を保持すると共に、前記ハウジングとの間に前記ステータを挟み込んで固定する筒状の金属製ケースと、
   このケースの外周に嵌合する金属製のボディとを備え、
   前記ボディは、前記ケースとの間にＯリングを用いることなく、前記ケースとの間の燃料シールを実現できる様に、前記ケースの外周面に全周に渡り溶接されていることを特徴とする電磁弁。
3. 燃料噴射弁に用いられる電磁弁であって、
   電磁コイルへの通電によりステータを磁化してアーマチャを吸引するソレノイドと、
   前記ステータの反アーマチャ側に配置される金属製のハウジングと、
   前記ステータの外周を保持すると共に、前記ハウジングとの間に前記ステータを挟み込んで固定する筒状の金属製ケースと、
   このケースの外周に嵌合する金属製のボディとを備え、
   前記ケースは、反アーマチャ側の端部が前記ステータを超えて前記ハウジング側まで延設され、前記ハウジングとの間にＯリングを用いることなく、前記ハウジングとの間の燃料シールを実現できる様に、前記ハウジングの外周面に全周に渡り溶接され、
   前記ボディは、前記ケースとの間にＯリングを用いることなく、前記ケースとの間の燃料シールを実現できる様に、前記ケースの外周面に全周に渡り溶接されていることを特徴とする電磁弁。
4. 請求項１に記載した電磁弁において、
   前記ケースは、円筒状を有するボディの内側にシール部材を介して嵌合していることを特徴とする電磁弁。
5. 請求項１〜４に記載した何れかの電磁弁において、
   前記ステータには、径方向中央部にスプリング室が形成され、このスプリング室に前記アーマチャを反ステータ方向へ付勢するスプリングが配設され、
   前記アーマチャには、前記ステータに吸引される吸引面から反吸引面まで前記アーマチャを貫通する貫通孔が形成され、更に前記貫通孔と前記スプリング室とを連通する連通溝が前記吸引面に形成されていることを特徴とする電磁弁。
   

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