JP2006083808A - 電磁式燃料噴射弁 - Google Patents
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Abstract
【課題】比較的少ない入熱によって,弁座部材及び磁性円筒体間に,強度及び液密性を満足させる環状溶接部を形成し得るようにした電磁式燃料噴射弁を提供する。
【解決手段】弁座部材3,並びにこの弁座部材3の後端部に環状溶接部53を介して結合される磁性円筒体4を有する弁ハウジング2を備えた電磁式燃料噴射弁において,弁座部材3及び磁性円筒体4間に,これらの軸方向対向面3b,4aを突き当てゝなる衝合部50を設けると共に,この衝合部50の両側に近接した一対の環状溝51,52を弁座部材3及び磁性円筒体4の外周面3c,4bに形成し,これら環状溝51,52間で衝合部50の外周に環状溶接部53を形成した。
【選択図】 図3
【解決手段】弁座部材3,並びにこの弁座部材3の後端部に環状溶接部53を介して結合される磁性円筒体4を有する弁ハウジング2を備えた電磁式燃料噴射弁において,弁座部材3及び磁性円筒体4間に,これらの軸方向対向面3b,4aを突き当てゝなる衝合部50を設けると共に,この衝合部50の両側に近接した一対の環状溝51,52を弁座部材3及び磁性円筒体4の外周面3c,4bに形成し,これら環状溝51,52間で衝合部50の外周に環状溶接部53を形成した。
【選択図】 図3
Description
本発明は,主として内燃機関の燃料供給系に使用される燃料噴射弁に関し,特に,弁座及びその中心を貫通する弁孔を前端部に有する弁座部材,並びにこの弁座部材の後端部に環状溶接部を介して結合される磁性円筒体を有する弁ハウジングと,弁座と協働して弁孔を開閉すべく弁ハウジング内に収容される弁体と,この弁体を電磁的に開閉駆動すべく弁ハウジングの外周に配設されるコイルとを備えた電磁式燃料噴射弁の改良に関する。
かゝる電磁式燃料噴射弁は,下記特許文献1に開示されるように既に知られている。
特開2002−89400号公報
かゝる電磁式燃料噴射弁では,弁座部材及び磁性円筒体間に,両者を結合する環状溶接部を形成する際,入熱が過少であれば,環状溶接部の強度及び液密性に不足を来す傾向があり,また入熱が過大であれば,弁座部材及び磁性円筒体間の軸方向寸法精度や同軸精度に狂いが生じる傾向がある。
本発明は,かゝる事情に鑑みてなされたもので,比較的少ない入熱によって,弁座部材及び磁性円筒体間に,強度及び液密性を満足させる良好な環状溶接部を形成し得るようにした電磁式燃料噴射弁を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために,本発明は,弁座及びその中心を貫通する弁孔を前端部に有する弁座部材,並びにこの弁座部材の後端部に環状溶接部を介して結合される磁性円筒体を有する弁ハウジングと,弁座と協働して弁孔を開閉すべく弁ハウジング内に収容される弁体と,この弁体を電磁的に開閉駆動すべく弁ハウジングの外周に配設されるコイルとを備えた電磁式燃料噴射弁において,弁座部材及び磁性円筒体間に,これらの軸方向対向面を突き当てゝなる衝合部を設けると共に,この衝合部の両側に近接した一対の環状溝を弁座部材及び磁性円筒体の外周面に形成し,これら環状溝間で前記衝合部の外周に前記環状溶接部を形成したことを第1の特徴とする。
尚,前記弁座部材及び磁性円筒体の軸方向対向面は,後述する本発明の実施例中の弁座部材3の環状肩部3b及び磁性円筒体4の前端面4aにそれぞれ対応する。
また本発明は,第1の特徴に加えて,前記衝合部から前記環状溝に至る弁座部材及び磁性円筒体の外周面を略同径に形成すると共に,該衝合部の中心から前記各環状溝までの距離を略等しくしたことを第2の特徴とする。
さらに本発明は,第1又は第2の特徴に加えて,弁座部材を磁性円筒体より高硬度の素材で構成し,前記環状溶接部を,レーザビームの入射点を前記衝合部の中心から磁性円筒体側にオフセットして行うレーザ溶接により形成したことを第3の特徴とする。
本発明の第1の特徴によれば,弁座部材及び磁性円筒体の外周面には,衝合部の両側に近接して一対の環状溝が形成されるので,両環状溝間に挟まれる衝合部付近の熱容量は比較的小さいものとなり,したがってこの衝合部の外周には比較的少ない入熱によって強度及び液密性の高い良好な環状溶接部を形成することができ,また環状溶接部に発生する熱歪みを少なくすることができる。しかも,多少とも発生した熱歪みは,環状溶接部の両側の環状溝でこれを遮断して,両環状溝の外方への波及を抑制することができ,これによって弁座部材及び磁性円筒体相互の軸方向寸法精度及び同軸精度を高めることができる。
また本発明の第2の特徴によれば,衝合部付近の弁座部材及び磁性円筒体の熱容量の均等化を図ることができ,より少ない入熱によって衝合部への良好な環状溶接部の形成が可能となる。
さらに本発明の第3の特徴によれば,環状溶接部の形成にレーザ溶接を使用することにより,入熱を一層少なくすることができ,前記各精度の一層の向上を図ることができる。しかも,レーザ溶接時,レーザビームの入射点を衝合部の中心から低硬度の磁性円筒体側にオフセットしたことで,弁座部材はレーザビームによる入熱を直接受けず,弁座部材での溶け込みが緩徐に進むことになり,したがって高硬度の弁座部材の溶接割れの発生を防ぎ,液密性が高く強固な環状溶接部を得ることができる。
本発明の実施の形態を,添付図面に示す本発明の好適な実施例に基づいて以下に説明する。
図1は本発明の実施例に係る電磁式燃料噴射弁の縦断面図,図2は図1の2部拡大図,図3は図2の3部拡大図である。
図1及び図2において,電磁式燃料噴射弁Iの弁ハウジング2は,前端に弁座8を有する円筒状の弁座部材3と,この弁座部材3の後端部に同軸状に結合される磁性円筒体4と,この磁性円筒体4の後端に同軸に結合される非磁性円筒体6と,この非磁性円筒体6の後端に同軸に結合される固定コア5と,この固定コア5の後端に同軸状に連設される燃料入口筒26とで構成される。尚,弁座部材3及び磁性円筒体4の結合構造については,後で詳述する。
弁座部材3は,円筒状のガイド孔9と,このガイド孔9の前端に連なる円錐状の弁座8と,この弁座8の中心部を貫通する弁孔7とを備えている。弁座部材3の前端面には,上記弁孔7を同心状に囲繞する円形の凹部45が形成され,この凹部45において,インジェクタプレート10が弁座部材3に液密に溶接される。このインジェクタプレート10には弁孔7の中心線を同心状に囲繞する環状配列の複数の燃料噴孔11,11…が穿設されている。
弁座部材3の弁座8は円錐状に形成され,この弁座8と弁孔7との間には,弁座8を通過した燃料を集合させて弁孔7に誘導する漏斗状の燃料集合凹部35が形成される。
また弁座部材3とインジェクタプレート10との対向面間には,弁孔7を通過した燃料を半径方向外方に拡散させる偏平な燃料拡散室36が形成される。この燃料拡散室36は,図示例では弁座部材3の前端面に凹部として形成される。インジェクタプレート10には,弁孔7から半径方向外方へ離れた位置で燃料拡散室36に開口する複数の燃料噴孔11,11…が穿設される。したがって,弁孔7及び各燃料噴孔11間は燃料拡散室36を介して連通される。
非磁性円筒体6の内周面には,その後端側から中空円筒状の固定コア5が液密に圧入され,これによって非磁性円筒体6及び固定コア5は互いに同軸状に結合される。その際,非磁性円筒体6の前端部には,固定コア5と嵌合しない部分が残され,その部分から弁座部材3に至る弁ハウジング2内に弁組立体Vが収容される。
弁組立体Vは,前記弁座8に対して開閉動作する弁部16及びそれを支持する弁杆部17からなる弁体18と,弁杆部17に連結され,磁性円筒体4から非磁性円筒体6に跨がって,それらに挿入されて固定コア5に同軸で対置される可動コア12とからなっている。弁杆部17は,前記ガイド孔9より小径に形成されており,その外周には,半径方向外方に突出して,前記ガイド孔9の内周面に摺動可能に支承されるジャーナル部17aが一体に形成されている。また可動コア12に外周には,磁性円筒体4の内周面に摺動可能に支承されるジャーナル部17bが形成されている。
弁組立体Vには,可動コア12の後端面から弁部16の手前で終わる縦孔19と,この縦孔19を,可動コア12外周面に連通する複数の第1横孔20aと,同縦孔19をジャーナル部17aと弁部16との間の弁杆部17外周面に連通する複数の第2横孔20bとが設けられる。その際,縦孔19の途中には,固定コア5側を向いた環状のばね座24が形成される。
固定コア5は,可動コア12の縦孔19と連通する縦孔21を有し,この縦孔21に内部が連通する燃料入口筒26が固定コア5の後端に一体に連設される。燃料入口筒26は,固定コア5の後端に連なる縮径部26aと,それに続く拡径部26bとからなっており,その縮径部26aから縦孔21に圧入されるすり割り付きパイプ状のリテーナ23と前記ばね座24との間に可動コア12を弁体18の閉弁側に付勢する弁ばね22が縮設される。その際,リテーナ23の縦孔21への嵌合深さにより弁ばね22のセット荷重が調整される。拡径部26b内には燃料フィルタ27が装着され,拡径部26bの外周にはシール部材49が装着される。
固定コア5はフェライト系の高硬度磁性材製とされる。一方,可動コア12には,固定コア5の吸引面と対向する吸引面に,前記弁ばね22を囲繞するカラー状の高硬度のストッパ要素14が埋設される。このストッパ要素14は,その外端を可動コア12の吸引面から僅かに突出させていて,通常,弁体18の開弁ストロークに相当する間隙を存して固定コア5の吸引面と対置される。
弁ハウジング2の外周には,固定コア5及び可動コア12に対応してコイル組立体28が嵌装される。このコイル組立体28は,磁性円筒体4の後端部から固定コア5にかけてそれらの外周面に嵌合するボビン29と,これに巻装されるコイル30とからなっており,このコイル組立体28を囲繞するコイルハウジング31の前端が磁性円筒体4の外周面に溶接され,その後端には,固定コア5の後端部外周からフランジ状に突出するヨーク5aの外周面に溶接される。コイルハウジング31は円筒状をなし,且つ一側に軸方向に延びるスリット31aが形成されている。
前記磁性円筒体4の一部,コイルハウジング31,コイル組立体28,固定コア5及び燃料入口筒26の前半部は,射出成形による合成樹脂製の円筒状モールド部32に埋封される。その際,コイルハウジング31内へのモールド部32の充填はスリット31aを通して行われる。またモールド部32の中間部には,一側方に突出するカプラ34が一体に形成され,このカプラ34は,前記コイル30に連なる通電用端子33を保持する。モールド部32は,その主要部が二層構造になっており,その二層構造により,弁組立体Vの作動音の外部への漏洩を防ぐようになっている。
而して,コイル30を消磁した状態では,弁ばね22の付勢力で弁組立体Vは前方に押圧され,弁体18を弁座8に着座させている。この状態では,図示しない燃料ポンプから燃料入口筒26に圧送された燃料は,パイプ状のリテーナ23内部,弁組立体Vの縦孔19及び第1及び第2横孔20a,20bを通して弁座部材3内に待機させられ,弁組立体Vのジャーナル部17a,17b周りの潤滑に供される。
コイル30を通電により励磁すると,それにより生ずる磁束が固定コア5,コイルハウジング31,磁性円筒体4及び可動コア12を順次走り,その磁力により弁組立体Vの可動コア12が弁ばね22のセット荷重に抗して固定コア5に吸引され,弁体18の弁部16が弁座部材3の弁座8から離座するので,弁座部材3内の高圧燃料は,弁座8を通過した後,燃料集合凹部35により弁孔7へ集合誘導され,弁孔7で流れを反転させて,燃料拡散室36に移り,半径方向外方へ拡散してインジェクタプレート10の複数の燃料噴孔11,11…から噴射し,燃料噴霧フォームFを形成することができる。
さて,図2及び図3を参照して,弁座部材3及び磁性円筒体4の結合構造について説明する。
弁座部材3には,磁性円筒体4側に向かって延びる連結筒部3aと,この連結筒部3aの基端から半径方向外方に広がる環状肩部3bとが設けられる。この連結筒部3aを磁性円筒体4の前端部内周面に圧入し,そして磁性円筒体4の前端面4aと環状肩部3bとを突き当てゝ衝合部50を構成することにより,弁座部材3及び磁性円筒体4は互いに同軸状に仮止めされる。
衝合部50に連なる弁座部材3及び磁性円筒体4の外周面3c,4bは略同径に形成され,これら外周面3c,4bに,衝合部50の両側に近接した一対の環状溝51,52が設けられる。その際,各環状溝51,52から衝合部50の中心,即ち前記環状肩部3b及び前端面4aまでのそれぞれの距離tが略等しく設定される。これら環状溝51,52間で衝合部50の外周に環状溶接部53が形成され,これによって弁座部材3及び磁性円筒体4間は強固に結合される。
尚,弁座8及びガイド孔9を有する弁座部材3は,耐摩耗性を必要とすることから高硬度材で構成される。例えばマルテンサイト系ステンレス材(SUS440C)から削り出した後,焼き入れ処理をしたものである。一方,磁性円筒体4は,磁性を必要とすることから,オーステナイト又はフェライト系ステンレス材から削り出したもので,弁座部材3よりは低硬度である。
前記衝合部50への環状溶接部53の形成に当たっては,図3に明示するように,レーザ溶接トーチTから発射されるレーザビームBの入射点を衝合部50の中心Sから低硬度の磁性円筒体4側に所定距離eだけオフセットした位置に設定し,その位置にレーザビームBを入射しながら,相互に仮止めされる弁座部材3及び磁性円筒体4を,それらの中心軸線O(図2参照)周りに一回転させることにより,衝合部50の外周に環状溶接部53を形成する。
ところで,弁座部材3及び磁性円筒体4の外周面には,衝合部50の両側に近接して一対の環状溝51,52が形成されているので,両環状溝51,52間に挟まれる衝合部50付近の熱容量は比較的小さいものとなり,その結果,衝合部50の外周には,比較的少ない入熱によって強度及び液密性の高い良好な環状溶接部53を形成することができ,また環状溶接部50に発生する熱歪みを少なくすることができる。しかも,多少とも発生した熱歪みは,環状溶接部53の両側の環状溝51,52でこれを遮断して,両環状溝51,52の外方への波及を抑制することができ,これによって弁座部材3及び磁性円筒体4相互の軸方向寸法精度及び同軸精度を高め,弁組立体Vの適正な開弁ストローク及び良好な摺動性を確保し,電磁式燃料噴射弁Iの性能の向上に寄与することができる。
その際,特に,衝合部50から環状溝51,52に至る弁座部材3及び磁性円筒体4の外周面が略同径に形成され,かつ衝合部50から各環状溝51,52までの距離tが略等しくされることで,弁座部材3及び磁性円筒体4における衝合部50外周部の熱容量の均等化が図られ,より少ない入熱によって衝合部50に良好な環状溶接部53を形成することができ,弁座部材3及び磁性円筒体4相互の軸方向寸法精度及び同軸精度の更なる向上に寄与し得る。
また,環状溶接部53の形成にはレーザ溶接を使用することにより,入熱を一層少なくしながら衝合部50に良好な環状溶接部53を形成することができ,弁座部材3及び磁性円筒体4相互の軸方向寸法精度及び同軸精度の,より一層の向上に寄与し得る。
また,そのレーザ溶接時には,レーザビームBの入射点が衝合部50の中心Sから低硬度の磁性円筒体4側に所定距離eだけオフセットした位置に設定されるので,レーザビームBによる溶け込みが低硬度の磁性円筒体4で開始し,その溶け込みが周囲に広がって高硬度の弁座部材3に及ぶことになる。したがって,高硬度の弁座部材3は,レーザビームBによる入熱を直接受けないため,溶け込みが緩徐に進むことになり,高硬度の弁座部材3の溶接割れの発生を防ぐことができ,液密性が高く強固な環状溶接部53を得ることができる。
本発明は上記実施例に限定されるものではなく,その要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更が可能である。
B・・・・・レーザビーム
I・・・・・燃料噴射弁
S・・・・・衝合部の中心
2・・・・・弁ハウジング
3・・・・・弁座部材
3b・・・・軸方向対向面(環状肩部)
4・・・・・磁性円筒体
4a・・・・軸方向対向面(前端面)
7・・・・・弁孔
8・・・・・弁座
18・・・・弁体
30・・・・コイル
50・・・・衝合部
51,52・・・環状溝
53・・・・環状溶接部
I・・・・・燃料噴射弁
S・・・・・衝合部の中心
2・・・・・弁ハウジング
3・・・・・弁座部材
3b・・・・軸方向対向面(環状肩部)
4・・・・・磁性円筒体
4a・・・・軸方向対向面(前端面)
7・・・・・弁孔
8・・・・・弁座
18・・・・弁体
30・・・・コイル
50・・・・衝合部
51,52・・・環状溝
53・・・・環状溶接部
Claims (3)
- 弁座(8)及びその中心を貫通する弁孔(7)を前端部に有する弁座部材(3),並びにこの弁座部材(3)の後端部に環状溶接部(53)を介して結合される磁性円筒体(4)を有する弁ハウジング(2)と,弁座(8)と協働して弁孔(7)を開閉すべく弁ハウジング(2)内に収容される弁体(18)と,この弁体(18)を電磁的に開閉駆動すべく弁ハウジング(2)の外周に配設されるコイル(30)とを備えた電磁式燃料噴射弁において,
弁座部材(3)及び磁性円筒体(4)間に,これらの軸方向対向面(3b,4a)を突き当てゝなる衝合部(50)を設けると共に,この衝合部(50)の両側に近接した一対の環状溝(51,52)を弁座部材(3)及び磁性円筒体(4)の外周面(3c,4b)に形成し,これら環状溝(51,52)間で前記衝合部(50)の外周に前記環状溶接部(53)を形成したことを特徴とする電磁式燃料噴射弁。 - 請求項1記載の電磁式燃料噴射弁において,
前記衝合部(50)から前記環状溝(51,52)に至る弁座部材(3)及び磁性円筒体(4)の外周面(3c,4b)を略同径に形成すると共に,該衝合部(50)の中心(S)から前記各環状溝(51,52)までの距離(t)を略等しくしたことを特徴とする電磁式燃料噴射弁。 - 請求項1又は2記載の電磁式燃料噴射弁において,
弁座部材(3)を磁性円筒体(4)より高硬度の素材で構成し,前記環状溶接部(53)を,レーザビーム(B)の入射点を前記衝合部(50)の中心(S)から磁性円筒体(4)側にオフセットして行うレーザ溶接により形成したことを特徴とする電磁式燃料噴射弁。
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008095681A (ja) * | 2006-10-06 | 2008-04-24 | Man Diesel Sa | 内燃機関の燃料供給装置及びその制御弁 |
JP2009222020A (ja) * | 2008-03-18 | 2009-10-01 | Keihin Corp | 電磁式燃料噴射弁 |
US11560867B2 (en) | 2019-02-12 | 2023-01-24 | Denso Corporation | Fuel flow passage member and fuel injection valve including the same |
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2004
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