JP4511950B2 - 殊に電磁弁のための電磁石 - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の上位概念部に記載した、特に電磁弁のための電磁石に関する。

このような形式の電磁石は、文献、例えば「Dieselmotor-Magnet，Verlag Vieweg, 2. Auflage 1998, Seite 246, Bild 14（ディーゼルモータ・磁石、フィーベーク出版社、第２版、１９９８年、第２４６頁、図面１４）」により公知である。この電磁石は、中空円筒形のコイル巻線と、このコイル巻線に接続されたコイル支持体とを備えたマグネットコイルを有している。コイル支持体は同様に中空円筒形に構成されていて、その外周壁に、横断面で見てｕ字形の凹部を有しており、この凹部内にコイル巻線が受容されている。これによってコイル支持体は、半径方向でも軸方向でも、電磁石のマグネットアーマチャ（マグネット回転子）とマグネットコイルとの間に配置されているので、マグネットアーマチャとマグネットコイルとの間に比較的大きい間隔が存在する。これによって、比較的大きい漂遊損失、及びひいては電磁石の磁気回路内における力の発生の遅れが生じる。従って最適な電磁石のダイナミズムは得られない。また、このようなコイル支持体の構成は、比較的大きい構造スペースを必要とするので、電磁石は全体的に大きく構成される。マグネットコイルを備えた公知の電磁石は、内燃機関の燃料噴射装置の電磁弁の、燃料噴射を制御する構成部分である。特に内燃機関の有害物質排出を低減させるために電磁弁を非常に迅速に切り換える必要がある。しかしながらこれは前述のようなコイル支持体の構成では困難である。しかも、電磁弁をできるだけコンパクトに構成することが望まれており、これは同様にコイル支持体の構成によって困難である。

発明の利点
これに対して、請求項１に記載した特徴を有する本発明による電磁石は、コイル支持体をディスク状（scheibenfoermig；円板状）に構成したことによって、マグネットコイルとマグネットアーマチャとの間の小さい間隔が得られ、これによって電磁石のダイナミズムが改善され、電磁石の構造的な大きさが縮小された、という利点が得られた。

コイル支持体が、コイル巻線の、マグネットアーマチャとは反対側に配置されていることによって、コイル巻線をコイル支持体に簡単に結合することができる。従属請求項に記載した構成によれば、コイル巻線の簡単な接触が可能である。

図面
本発明の実施例が図面に示されていて、以下に詳しく説明されている。図１には、電磁弁を備えた内燃機関のための燃料噴射装置が断面図で示され、図２には、電磁弁の電磁石が拡大して示され、図３には、図２に示した電磁石のコイル支持体及びコイル巻線を示している。

実施例の説明
図１には例えば自動車の内燃機関のための燃料噴射装置が概略的に示されている。内燃機関は有利な形式で自己点火式の内燃機関であって、単数又は複数のシリンダを有している。この燃料噴射装置は例えば図１に示されているように、ポンプ・ノズルユニットとして構成されており、このポンプ・ノズルユニットは、内燃機関の各シリンダのための燃料高圧ポンプ１０と燃料噴射弁１２とを有している。これの各シリンダは１つの共通の構成ユニットを形成している。ポンプ・ノズルユニットには、燃料噴射を制御するための少なくとも１つの電磁弁５６，６０が配置されている。選択的に、燃料噴射装置は、ポンプ・管路ノズルユニットとして構成されていてもよい。このポンプ・管路ノズルユニットにおいては、内燃機関の各シリンダのためのそれぞれ１つの燃料高圧ポンプと燃料噴射弁とが設けられているが、この燃料高圧ポンプと燃料噴射弁とは互いに分離して配置されていて、液圧式の管路を介して互いに接続されていてもよい。ポンプ・管路・ノズルユニットの燃料高圧ポンプ又は燃料噴射弁には、燃料噴射ポンプを制御するための電磁弁が配置されている。さらに、燃料噴射装置はコモンレールシステムとして構成されていてもよい。このコモンレースシステムにおいては、燃料高圧ポンプによって燃料が蓄圧器に送られ、この蓄圧器は、内燃機関のシリンダに配置された各インジェクタに接続されていて、これらのインジェクタに、燃料噴射を制御するための各１つの電磁弁が配置されている。さらにまた燃料噴射装置は、燃料を高圧下で圧送する燃料噴射ポンプとして構成されていて、この燃料噴射ポンプに、内燃機関の各シリンダに配置された燃料噴射弁が接続されており、この場合、燃料噴射ポンプには、高圧発生及びひいては燃料噴射を制御するための電磁弁が配置されている。

以下に本発明を、ポンプ・ノズルユニットにおいて使用した場合について説明する。この場合、ポンプ・ノズルユニットは、上記燃料噴射弁とは異なる構成のものにも応用することができる。燃料高圧ポンプ１０は、ポンプ体１６のシリンダ孔１８内に気密にガイドされたプランジャ２０を有しており、このプランジャ２０は、シリンダ孔１８内でポンプ作業室２２を制限している。プランジャ２０は、内燃機関のカムシャフトのカム２４によって少なくとも間接的に、例えばロッカアームを介して、戻しばね２６のばね力に抗してストローク運動で駆動される。ポンプ作業室２２に、プランジャ２０の吸込みストローク時に燃料が燃料貯蔵容器２８から例えばフィードポンプ２９によって供給される。

燃料噴射弁１２は、ポンプ体１６に接続された弁体３０を有しており、この弁体３０は、複数の部分より構成されていて、この弁体３０の孔３２内に噴射弁部材３４が長手方向しゅう動可能に気密にガイドされている。弁体３０とポンプ体１６との間に中間体３６が配置されている。弁体３０は、内燃機関のシリンダの燃焼室に向いた側の端部領域に少なくとも１つ有利には複数の噴射開口３８を有している。噴射弁部材３４は、燃焼室に向いた側の端部領域に、例えばほぼ円錐形状のシール面４０を有しており、このシール面４０は、弁体３０内でその燃焼室に向いた側の端部領域に形成された弁座４１と協働する。この弁座４１から又はこの弁座４１の後ろに噴射開口３８が導出している。弁体３０内で、噴射弁部材３４と孔３２との間に、弁座４１に向かって環状室４２が設けられており、この環状室４２は、その弁座４１とは反対側の端部において、孔３２の半径方向の拡張部を通じて、噴射弁部材３４を包囲する圧力室４４に移行している。噴射弁部材３４は、圧力室４４の高さ位置において、弁座４１に向けられた加圧ショルダ４６を有している。プリロード（予備荷重）のかけられた閉鎖ばね４８が、燃焼室と反対側の、噴射弁部材３４の端部に作用しており、この閉鎖ばね４８によって噴射弁部材３４が弁座４１に向かって押し付けられている。閉鎖ばね４８は、弁体３０の又は孔５０に続く中間体３６のばね室４９内に配置されている。

ばね室４９の、圧力室４４とは反対側の端部に、より小さい直径を有する孔５０が続いている。この孔５０内に制御ピストン５１が気密にガイドされており、この制御ピストン５１は孔５０内で制御圧室５２を制限している。制御ピストン５１は噴射弁部材３４で支えられていて、制御圧室５２内に形成された圧力に基づいて閉鎖ばね４８を補助する、噴射弁部材３４に向かう閉鎖方向に作用する力を生ぜしめる。ポンプ作業室２２から、ポンプ体１６、中間体３６及び弁体３０を通る通路５４が、燃料噴射弁１２の圧力室４４内に通じている。また、通路５４から、フィードポンプ２９及び燃料貯蔵容器２８に通じる接続路５５が分岐している。この接続路５５は、２／２（２ポート２位置）切換弁として構成された第１の電磁弁５６によって制御される。この電磁弁５６は、電子式の制御装置５７によって制御されるが、以下に詳しく説明する。通路５４から別の通路５８が制御圧室５２内に通じていて、この制御圧室５２は、放圧領域例えば燃料貯蔵容器２８へのリターン管路を備えた接続部５９を有している。放圧領域と制御圧室５２との接続部５９は、第２の電磁弁６０によって制御され、この第２の電磁弁６０は同様に制御装置５７によって制御される。第１の電磁弁５６によって、燃料高圧ポンプ１０のポンプ作業室２２内の増圧が制御され、第２の電磁弁６０によって、制御圧室５２内の圧力が制御され、それによって燃料噴射弁１２の開放が制御される。第２の電磁弁６０及び制御圧室５２は省くことができ、この場合燃料噴射弁１２の開放は、閉鎖ばね４８によってのみ規定される。圧力室４４内に形成される圧力が、加圧ショルダ４６を介して、閉鎖ばね４８及び制御圧室５２に形成される圧力よりも大きい力を噴射弁部材３４に作用させると、噴射弁部材３４は開放方向３５で移動し、噴射開口３８を開放する。

図２には、電磁弁５６，６０が拡大して示されている。電磁弁は、マグネットコイル６４及びマグネットアーマチャ６６を備えた電磁弁６２を有している。弁部材６８はマグネットアーマチャ６６に接続されており、この弁部材６８によって、制御しようとする接続部を開閉することができる。マグネットコイル６４は、中空円筒形のコイル巻線７０を有しており、このコイル巻線７０は、軸方向でコイル巻線７０の隣に配置されたコイル支持体７２に接続されている。コイル支持体７２は、マグネットアーマチャ６６とは反対側の、コイル巻線７０の側に配置されている。コイル支持体７２はフラットなディスク状に構成されていて、有利にはプラスチック特に熱可塑性プラスチックより成っている。コイル巻線７０は、このコイル巻線７０に向いた側の、コイル支持体７２の端面側に接続されている。コイル巻線７０とコイル支持体７２との接続は、形状結合（形状による束縛）的な結合、例えば歯列又は接着によって行われる。コイル巻線７０とコイル支持体７２との特に有利な結合は、コイル巻線７０が、加熱によって溶融するバックエナメル線（Backlackdraht）より成っていることによって可能である。コイル巻線７０の製作後に、コイル巻線７０は、このコイル巻線７０に高圧電流が流れることによって加熱されるので、バックエナメル線が溶融し、それと同時にコイル巻線７０は軸方向でコイル支持体７２に押し付けられる。この際に、コイル支持体７２のプラスチックも溶融し、コイル巻線７０の溶融したバックエナメル線と結合されて、冷却後にコイル巻線７０とコイル支持体７２との間の結合が得られる。コイル巻線７０を軸方向で圧縮することによって、コイル巻線７０は圧縮されて、必要な寸法、直径及び厚さを有するように、所望に成形される。

コイル支持体７２には、コイル巻線７０とは反対側で管状の２つの付加部７４が一体成形されており、この管状の付加部７４内で、コイル巻線７０のワイヤの各端部７１がガイドされている。これらの付加部７４は、ほぼ直径方向で互いに向き合って配置されている。これらの付加部７４内にそれぞれ１つの接触ピン７６が挿入、例えば押し込まれており、この接触ピン７６は、コイル巻線７０の各端部７１に、例えば溶接又はろう付けによって電気的に接続されている。マグネットコイル６４は磁石上部７８内に挿入されていて、この磁石上部７８内で、液状の流し込み材料７０、例えば後で硬化する流動性のエポキシ樹脂が充填されることによって固定される。この場合、接触ピン７６は流し込み材料及び磁石上部７８から突き出している。マグネットコイル６４とマグネットアーマチャ６６との間には、半径方向及び軸方向に、流し込み材料７９の厚さに応じた僅かな間隔だけが存在している。これによって、電磁石６２の磁気回路の漂遊損失が小さく維持される。これによって電磁石の質量が小さく維持され、それによって電磁石６２のダイナミズムが改善される。つまり、マグネットアーマチャ６６は、慣性が小さく、相応に迅速に運動することができる。マグネットコイル６４に給電されると、磁石力が発生し、この磁石力によってマグネットアーマチャ６６は、極性に応じてマグネットコイル６４に向かって軸方向で引き寄せられるか、又はこのマグネットコイル６４から離れる方向に移動する。マグネットコイル６４に給電されないと、マグネットアーマチャ６６はばねによって初期位置で保持される。マグネットアーマチャ６６が移動する際に、弁部材６８は、それぞれの接続を開放する位置と、それぞれの接続を閉鎖する位置との間で、マグネットアーマチャ６６と一緒に移動する。

電磁弁を備えた内燃機関のための燃料噴射装置の断面図である。 電磁弁の電磁石の拡大した断面図である。 図２に示した電磁石のコイル支持体及びコイル巻線を示す部分的な断面図である。

Claims (3)

1. マグネットコイル（６４）及びマグネットアーマチャ（６６）を備えた、電磁弁のための電磁石であって、マグネットコイル（６４）は、コイル支持体（７２）と、このコイル支持体（７２）に接続された中空円筒形のコイル巻線（７０）とを有している形式のものにおいて、
   前記コイル支持体（７２）が、軸方向で前記コイル巻線（７０）の隣に配置されたディスクとして構成されており、前記コイル支持体（７２）が、前記コイル巻線（７０）の、マグネットアーマチャ（６６）とは反対側に配置されており、前記コイル巻線（７０）がバックエナメル線より成っており、前記コイル支持体（７２）がプラスチックより成っていて、該コイル支持体（７２）がバックエナメル線と共に溶融されることによって、前記コイル巻線（７０）が前記コイル支持体（７２）に接続されていることを特徴とする、電磁弁。
2. 前記コイル巻線（７０）とは反対側で前記コイル支持体（７２）に少なくとも１つの管状の付加部（７４）が一体成形されており、該付加部（７４）内に前記コイル巻線（７０）の少なくとも一端部（７１）が配置されている、請求項１記載の電磁石。
3. 前記少なくとも１つの管状の付加部（７４）内に接触ピン（７６）が挿入されていて、該接触ピン（７６）が、前記コイル支持体（７０）の端部（７１）に電気的に接続されている、請求項２記載の電磁石。

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