JP4588782B2

JP4588782B2 - 燃料噴射弁及びその製造方法

Info

Publication number: JP4588782B2
Application number: JP2008267181A
Authority: JP
Inventors: 章男新宮; 雅之青田; 毅宗実
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2008-10-16
Filing date: 2008-10-16
Publication date: 2010-12-01
Anticipated expiration: 2028-10-16
Also published as: JP2010096075A

Description

この発明は内燃機関の燃料供給システムにおいて使用される燃料噴射弁及びその製造方法に関するものであり、特に開閉弁時におけるバウンドを抑制するための構造及び当該構造を有する燃料噴射弁の製造方法に関するものである。

燃料噴射弁では開閉弁時ニードル弁にバウンドが生じると、バウンドにともなって噴射量が一定せず、又閉弁後に２次噴射などが生じるという問題点がある。そこで従来においてはバウンドを抑制するためにニードル弁に２つのストッパを設置し、このストッパの間にアマチュアを配置することによりアマチュアがニードル弁に対して軸方向に所定量だけ移動できるようにして、ニードル弁が弁座に着座する際、ニードル弁とアマチュアに互いに逆方向の慣性力を生じさせ、衝突場所での衝撃力を緩和するようにしたものがあった（特許文献１参照）。

特開２００６−０１７１０１号公報

従来の燃料噴射弁は以上のように構成されており、ニードル弁のバウンドを抑制するためアマチュアがニードル弁に対して軸方向に所定量だけ移動できるようにするに際しては、この所定量がバウンドを抑制するための重要なパラメータとなるため精密に設定する必要がある。しかしこの所定量は非常に微小であるため、この所定量を正確に確保するためには、ニードル弁、アマチュア及び２つのストッパの寸法精度、並びにストッパの取付位置調整精度を厳密に確保する必要があるが、これらの精度を確保することは難しく、従って所定量がばらついてしまうことによりバウンド抑制効果にばらつきが生じてしまうという問題点があった。

この発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、厳密な寸法精度並びに取付位置調整精度を必要とせずにアマチュアがニードル弁に対して移動可能な所定量を容易に確保することのできる燃料噴射弁及びその製造方法を提供することを目的とするものである。

この発明に係る燃料噴射弁は、弁座に離接して噴射口を開閉する弁体と、弁体に連結されたアマチュアと、アマチュアに対向して配置されたコアと、アマチュアを移動させるための電磁力を発生するコイルとを有するものであって、アマチュアにはプレートが取り付けられるとともにプレートが弁体に対して弁体の軸方向に移動可能に取り付けられ、プレートの軸方向における第１端面あるいは第２端面のいずれか一方に内周側の厚さが外周側の厚さよりも小さくなるような段差を設け、弁体にはプレートを挟んで２つのストッパを取り付けるとともに２つのストッパの間の軸方向の距離は外周側の厚さと等しくなるように設定し、段差が設けられた側に位置する２つのストッパのうちの１つのストッパはプレートの内周側と接触するように構成されたものである。

又この発明に係る燃料噴射弁の製造方法は、プレートの周方向の一部に切り欠き部を設け、第１工程において弁体に２つのストッパのうちの一方のストッパを取り付け、第２工程においてプレートの切り欠き部を段差が設けられていない端面が一方のストッパに接触するように弁体の側面から圧入し、第３工程においてプレートの切り欠き部を弁体の側面から圧入する途中の弁体がプレートの切り欠き部に位置する状態で２つのストッパのうちの他方のストッパを弁体に挿入し、プレートの外周側と他方のストッパを接触させた状態で他方のストッパを弁体に対して結合させ、第４工程においてプレートの切り欠き部を弁体に対して最後まで押し込んで圧入するようにしたものである。

この発明に係る燃料噴射弁によれば、弁座に離接して噴射口を開閉する弁体と、弁体に連結されたアマチュアと、アマチュアに対向して配置されたコアと、アマチュアを移動させるための電磁力を発生するコイルとを有するものであって、アマチュアにはプレートが取り付けられるとともにプレートが弁体に対して弁体の軸方向に移動可能に取り付けられ、プレートの軸方向における第１端面あるいは第２端面のいずれか一方に内周側の厚さが外周側の厚さよりも小さくなるような段差を設け、弁体にはプレートを挟んで２つのストッパを取り付けるとともに２つのストッパの間の軸方向の距離は外周側の厚さと等しくなるように設定し、段差が設けられた側に位置する２つのストッパのうちの１つのストッパはプレートの内周側と接触するように構成されたので、弁体、アマチュア等の部品の寸法精度やストッパの位置調整精度が正確でなくても、一部品であるプレートの内周側と外周側との段差の精度のみでアマチュアが弁体に対して移動可能な所定量を容易に確保することができるようになる。

又この発明に係る燃料噴射弁の製造方法によれば、プレートの周方向の一部に切り欠き部を設け、第１工程において弁体に２つのストッパのうちの一方のストッパを取り付け、第２工程においてプレートの切り欠き部を段差が設けられていない端面が一方のストッパに接触するように弁体の側面から圧入し、第３工程においてプレートの切り欠き部を弁体の側面から圧入する途中の弁体がプレートの切り欠き部に位置する状態で２つのストッパのうちの他方のストッパを弁体に挿入し、プレートの外周側と他方のストッパを接触させた状態で他方のストッパを弁体に対して結合させ、第４工程においてプレートの切り欠き部を弁体に対して最後まで押し込んで圧入するようにしたので、プレートが弁体に対して移動することができる所定量を正確に設定することができる。

実施の形態１．
以下この発明の一実施形態を図に基づいて説明する。図１はこの発明の実施の形態１による燃料噴射弁を示す断面図、図２は同じく燃料噴射弁の要部を示す断面図、図３は図２におけるＡ−Ａ線断面図である。図において、燃料噴射弁１はソレノイド装置２を備えており、ソレノイド装置２は磁気回路を構成するヨーク部分となるハウジング３と、磁気回路を構成する固定鉄心部分であるコア４と、コイル５と、磁気回路を構成する可動鉄心部分であるアマチュア６と、ニードル弁７（弁体）を押し付けるためのスプリング８とを備えている。

このようなソレノイド装置２には弁装置９が連結されている。弁装置９はアマチュア６に対して移動可能に連結されたニードル弁７（弁体）と、ハウジング３に連結された中空状のボディ１０と、ボディ１０内に設けられてニードル弁７を摺動可能に支持するためのガイド１１と、ニードル弁７が離接するとともに噴射口１２ｂを有する弁座１２とを備えており、ニードル弁７が噴射口１２ｂを開閉することにより燃料の流れが制御される。尚上記説明においては弁体としてニードル弁７を使用した場合を示したが、弁体の先端にボール弁を取り付けるように構成しても良い。

ターミナルを介してソレノイド装置２におけるコイル５に電流を流すと電磁力が発生し、アマチュア６はコア４側に引き付けられることにより、アマチュア６に連結されたニードル弁７は噴射口１２ｂから離れ、燃料は噴射口１２ｂに流れ込む。そしてコイル５に流されていた電流を遮断すると、スプリング８の押し付け力によりアマチュア６はコア４から離れる方向に移動し、アマチュア６に連結されたニードル弁７は噴射口１２ｂを塞ぐ。

本実施形態においては図２、図３に示すように、その周方向の一部に切り欠き部１３ｃを有するＣ型の形状のプレート１３をニードル弁７に対して摺動可能になるようニードル弁７を側方から切り欠き部１３ｃを経て圧入することにより取り付けたものである。このようにプレート１３の内周部にニードル弁７の外周部が摺動できるようにすることにより、プレート１３に連結されたアマチュア６とニードル弁７との同軸性を担保することができる。プレート１３の内径はニードル弁７の外径より大きく構成されるとともに、切り欠き部１３ｃにおいては、絞り部１３ｃ１の幅がニードル弁７の外径より小さく設計されている。従って後述するようにニードル弁７に切り欠き部１３ｃを圧入する際、絞り部１３ｃ１にニードル弁７が引っ掛かるようになるとともに、切り欠き部１３ｃをニードル弁７に対して最後まで押し込んでプレート１３を圧入した後においてもプレート１３がニードル弁７から外れることはなくなる。

ニードル弁７にはプレート１３を挟んで第１ストッパ１４と第２ストッパ１５とが取り付けられており、プレート１３が２つのストッパ１４，１５の間を軸方向に移動可能とすることにより、ニードル弁７と弁座１２とが衝突する際、ニードル弁７及びプレート１３には互いに逆方向の慣性力が生じ、衝突の際の衝撃力が緩和される。

プレート１３において、第１ストッパ１４と向かい合う第１端面１３ｄは段差のないフラットな面で構成されるとともに、第２ストッパ１５と向かい合う第２端面は段差を有しており、第２端面の内周側１３ａは外周側１３ｂよりも厚さが小さくなるよう構成されている。

プレート１３においては、第１ストッパ１４とは第１端面１３ｄにより接触し、第２ストッパ１５とは第２端面の内周側１３ａにより接触するように構成されており、第１ストッパ１４と第２ストッパ１５との間の軸方向の距離はプレート１３の外周側１３ｂの厚さと等しくなるよう設定されている。このように構成することにより、プレート１３およびプレート１３に結合されたアマチュア６はニードル弁７に対して内周側１３ａと外周側１３ｂとの段差分（所定量）１６だけニードル弁７の軸方向に移動できるようになっている。

尚上記説明においては、プレート１３の第２端面に段差を設けるようにしたが、プレート１３の第１端面１３ｄ側に段差を設けるとともに、第２端面をフラットになるよう構成しても良い。この場合には上流側に位置するストッパ１５が第１ストッパとなるとともに、下流側に位置するストッパ１４が第２ストッパとなる。そしてストッパ１４は第１端面１３ｄの内周側と接触するとともに、ストッパ１５はフラットな第２端面と接触するように構成される。

本発明においてはニードル弁７が弁座１２に着座する際、プレート１３がニードル弁７に対して段差分（所定量）１６だけニードル弁７の軸方向に移動することができるので、着座の際の衝撃力を吸収し、緩和することができ、従ってニードル弁７のバウンドを抑制することができるものである。ここで所定量１６はニードル弁７の開弁量の約１０〜５０％程度となるよう設定するものである。

本発明においては、ニードル弁７及びアマチュア６等の部品の寸法精度やストッパ１４、１５の位置調整精度が正確でなくても、一部品であるプレート１３の内周側１３ａと外周側１３ｂとの段差の精度のみで所定量１６を決定することができるので、厳格な寸法精度を必要とせず、所定量１６のバラツキを大幅に低減できる。

このようにして所定量１６のバラツキを低減できる結果として、バウンド抑制効果を安定して保持することができるので、本発明の燃料噴射弁は長期間に亘って使用することができるとともに耐久性を向上させることができる。更には厳格な寸法精度が要求されないので生産工程において歩留まりを向上させることができる。

次に上記のように構成された燃料噴射弁の組立方法について図４〜図８に基づいて説明する。先ず図４に示すように、ニードル弁７に第１ストッパ１４を溶接等により取り付けたものを用意する。次に図５（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、第１端面１３ｄが第１ストッパ１４と接触した状態でプレート１３をニードル弁７の側面から圧入し、プレート１３の切り欠き部１３ｃにおける絞り部１３ｃ１にニードル弁７の外周部が引っ掛かる状態、即ち切り欠き部１３ｃをニードル弁７の側面から圧入する途中のニードル弁７が切り欠き部１３ｃに位置する状態にする。尚図５（ａ）は組立方法を示すための斜視図、図５（ｂ）は同じく平面図、図５（ｃ）は図５（ｂ）におけるＸ−Ｘ線断面図であり、後述の図６、図７においても同様である。

次に図６に示すように、図５に示された状態において第２ストッパ１５をニードル弁７に挿入し、プレート１３の外周側１３ｂと第２ストッパ１５を接触部Ｂにおいて接触させた状態において第２ストッパ１５をニードル弁７に対してかしめ、溶接等により結合させる。そして図７に示すように、第２ストッパ１５をニードル弁７に対してかしめ、溶接等により結合させた後でプレート１３をニードル弁７に対して最後まで押し込んで圧入するようにする。最後に図８に示すように、アマチュア６とプレート１３とを溶接等により固定する。

以上のようにして組み立てることにより、第１ストッパ１４と第２ストッパ１５との間の軸方向の距離はプレート１３の外周側１３ｂの厚さと等しくなるよう容易に設定することができ、プレート１３およびプレート１３に結合されたアマチュア６はニードル弁７に対して内周側１３ａと外周側１３ｂとの段差分（所定量）１６だけ軸方向に移動できるようになる。

尚上記組立方法においては、第２ストッパ１５をニードル弁７に圧入する必要がなく、両者を隙間ばめとしておき、第２ストッパ１５をプレート１３の外周側１３ｂに接触させた状態でかしめ、溶接等の手段により第２ストッパ１５をニードル弁７に結合することができるため、スプリング８の復帰力によっても所定量１６が変化せず、所定量１６を高精度に保つことができる。

実施の形態２．
図９はこの発明の実施の形態２による燃料噴射弁の要部を示す断面図であり、図において、プレート１３の内周部とニードル弁７の外周部との間の隙間を実施の形態１の場合と比べて大きく設計し、アマチュア６とプレート１３を結合した状態でアマチュア６内周部と第２ストッパ１５の外周部とを摺動させるようにしたものである。尚上述のように、プレート１３の第１端面１３ｄ側に段差を設けるとともに、第２端面をフラットになるよう構成した場合には、上流側に位置する第１ストッパとなるストッパ１５の外周部とアマチュア６内周部とを摺動させるようにする。

いずれの場合でもアマチュア６内周部と摺動するのは下流側に位置するストッパ１４ではなく、上流側に位置するストッパ１５の外周部である。又図９においては、アマチュア６内周部と第２ストッパ１５の外周部とを摺動させるようにした場合を示したが、図１０に示すようにアマチュア６内周部とニードル弁７の外周部とを摺動させるようにしても良い。

以上のように構成することにより、プレート１３をニードル弁７に圧入固定した際、プレート１３内周部に塑性変形が生じてプレート１３の内径が変化してもプレート１３内周部とニードル弁７の外周部とは移動することができるとともに、アマチュア６内周部は第２ストッパ１５又はニードル弁７の外周部に沿って摺動するので、アマチュア６とニードル弁７の同軸性を担保することができる。

この発明の実施の形態１による燃料噴射弁を示す断面図である。この発明の実施の形態１による燃料噴射弁の要部を示す断面図である。図２におけるＡ−Ａ線断面図である。この発明の実施の形態１による燃料噴射弁の組立方法を示すための斜視図である。この発明の実施の形態１による燃料噴射弁の組立方法を示すための斜視図（ａ）、平面図（ｂ）及び図５（ｂ）におけるＸ−Ｘ線断面図（ｃ）である。この発明の実施の形態１による燃料噴射弁の組立方法を示すための斜視図（ａ）、平面図（ｂ）及び図６（ｂ）におけるＸ−Ｘ線断面図（ｃ）である。この発明の実施の形態１による燃料噴射弁の組立方法を示すための斜視図（ａ）、平面図（ｂ）及び図６（ｂ）におけるＸ−Ｘ線断面図（ｃ）である。この発明の実施の形態１による燃料噴射弁の組立方法を示すための斜視図である。この発明の実施の形態２による燃料噴射弁の要部を示す断面図である。この発明の実施の形態２による燃料噴射弁の要部を示す断面図である。

符号の説明

１燃料噴射弁、４コア、５コイル、６アマチュア、７弁体、１２弁座、
１２ｂ噴射口、１３プレート、１３ｃ切り欠き部、１４第１ストッパ、
１５第２ストッパ。

Claims

弁座に離接して噴射口を開閉する弁体と、上記弁体に連結されたアマチュアと、上記アマチュアに対向して配置されたコアと、上記アマチュアを移動させるための電磁力を発生するコイルとを有する燃料噴射弁において、上記アマチュアにはプレートが取り付けられるとともに上記プレートが上記弁体に対して上記弁体の軸方向に移動可能に取り付けられ、上記プレートの軸方向における第１端面あるいは第２端面のいずれか一方に内周側の厚さが外周側の厚さよりも小さくなるような段差を設け、上記弁体には上記プレートを挟んで２つのストッパを取り付けるとともに上記２つのストッパの間の軸方向の距離は上記外周側の厚さと等しくなるように設定し、上記段差が設けられた側に位置する上記２つのストッパのうちの１つのストッパは上記プレートの上記内周側と接触するように構成されたことを特徴とする燃料噴射弁。
上記プレートの内周部と上記弁体の外周部とを摺動させることを特徴とする請求項１記載の燃料噴射弁。
上記アマチュアの内周部と上記弁体の外周部もしくは上記２つのストッパのうちの上流側に配置されたストッパの外周部とを摺動させるようにしたことを特徴とする請求項１記載の燃料噴射弁。
上記請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の燃料噴射弁の製造方法であって、上記プレートの周方向の一部に切り欠き部を設け、第１工程において上記弁体に上記２つのストッパのうちの一方のストッパを取り付け、第２工程において上記プレートの上記切り欠き部を上記段差が設けられていない端面が上記一方のストッパに接触するように上記弁体の側面から圧入し、第３工程において上記プレートの上記切り欠き部を上記弁体の側面から圧入する途中の上記弁体が上記プレートの上記切り欠き部に位置する状態で上記２つのストッパのうちの他方のストッパを弁体に挿入し、上記プレートの上記外周側と上記他方のストッパを接触させた状態で上記他方のストッパを上記弁体に対して結合させ、第４工程において上記プレートの上記切り欠き部を上記弁体に対して最後まで押し込んで圧入するようにしたことを特徴とする燃料噴射弁の製造方法。