燃料噴射弁
【課題】可動弁とバルブシートとの衝突による作動音の発生と両者の摩耗を、シール径を拡大することなく同時に解決できる燃料噴射弁を提供する。
【解決手段】燃料噴射孔８が穿設されたバルブシート５を有するバルブボディ２と、バルブボディ２内にて燃料噴射孔８を開閉する可動弁２０と、電子力を発生するソレノイドコイル１２と、可動弁２０をフローティング状に支持する板バネ２１と、可動弁２０の先端面２０ｇに配されたシール部材２３とを有する。シール部材２３には、先端面２０ｇの外径よりも小径かつ燃料噴射孔８の内径よりも大径で、先端面２０ｇよりも突出する環状の凸部２３ａが形成されており、当該凸部２３ａの外側に、可動弁２０とバルブシート５との衝突を緩和する弾性部材２５・４０・４１が配されている。
【解決手段】燃料噴射孔８が穿設されたバルブシート５を有するバルブボディ２と、バルブボディ２内にて燃料噴射孔８を開閉する可動弁２０と、電子力を発生するソレノイドコイル１２と、可動弁２０をフローティング状に支持する板バネ２１と、可動弁２０の先端面２０ｇに配されたシール部材２３とを有する。シール部材２３には、先端面２０ｇの外径よりも小径かつ燃料噴射孔８の内径よりも大径で、先端面２０ｇよりも突出する環状の凸部２３ａが形成されており、当該凸部２３ａの外側に、可動弁２０とバルブシート５との衝突を緩和する弾性部材２５・４０・４１が配されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、天然ガス燃料や水素ガス燃料などの気体燃料を内燃機関または燃料電池システムに供給する燃料噴射弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の燃料噴射弁は、筒状のバルブボディ内に配された可動弁をソレノイドコイルの電磁作用によって可動させることで燃料噴射孔を開閉するよう構成されている。例えば燃料噴射孔が穿設されたバルブシートを含むバルブボディと、バルブボディ内にて軸方向に往復運動して燃料噴射孔を開閉する可動弁と、電磁力によって可動弁を可動するソレノイドコイルと、可動弁をバルブボディ内でフローティング状に支持する弾性変形可能な板バネと、燃料噴射孔に対向する可動弁の先端面に配されたシール部材とを有する燃料噴射弁として、本出願人による特許文献１および特許文献２がある。また、可動弁を電磁作用によって可動させて燃料噴射孔を開閉している燃料噴射弁として、他に特許文献３もある。
【０００３】
可動弁は電磁力を受けて往復運動するので、磁性金属により形成されている。一方、バルブボディを構成する燃料噴射孔が穿設されたバルブシートは、電磁力による可動弁の往復運動を阻害しないよう非磁性金属により形成されている。そのため、可動弁が往復運動してバルブシートとメタルタッチすると、大きな衝撃音が発生して燃料噴射弁の作動音が大きくなると共に、可動弁やバルブシートが摩耗してしまうという問題を有する。そこで特許文献１および特許文献２では、図１５に示すごとく可動弁１００の先端面１００ａに弾性体１０１を配している。この弾性体１０１は、本発明におけるシール部材に相当し、可動弁１００の先端面１００ａの外径よりも小径かつ燃料噴射孔１０２の内径よりも大径で、可動弁１００の先端面１００ａよりも突出する環状の凸部１０１ａを有しており、可動弁１００とバルブシート１０３との衝撃緩衝機能と、燃料噴射孔１０２のシール機能とを兼ね備えている。なお、特許文献１および特許文献２のバルブシート１０３はステンレス製であり、燃料噴射孔１０２には絞り部が形成されている。
【０００４】
また、ガス燃料用の燃料噴射弁である特許文献１および特許文献２では、液体燃料を供給する場合に比べてバルブボディ内の潤滑性が劣るので、可動弁１００の円滑な往復運動を担保すべく、可動弁１００をバルブボディに対してフローティング状態に板バネ１０４で支持している。当該板バネ１０４は、これの中央部に可動弁１００を挿通可能な挿通孔を有する外形円形部材であり、その内周縁に沿って配された弾性体１０５を介して可動弁１００の外周に締まり嵌めされている。また、板バネ１０４の挿通孔は図１５に示すように真円形であり、可動弁１００には弾性体１０５の摩擦力によって止着されているのみである（図１６参照）。
【０００５】
また、金属製の可動弁１００は同じく金属製のバルブボディ内を往復運動し、燃料噴射孔１０２の開弁方向への移動限界は、バルブボディ内に配された金属製のストッパ１０６によって規制されている。このとき、可動弁１００が理想的な軸方向での直線運動をすれば、基本的にはバルブボディ内においてバルブシート１０３とストッパ１０６以外の部材とは接触しないように設計されている。しかし、実際には図１６に示すように、外部からの振動や電磁力のばらつきなどによって可動弁１００の往復運動軸はブレることが多く、可動弁１００は傾斜状態で往復運動することが多い。この場合、金属製の可動弁１００やバルブシート１０３、およびストッパ１０６などが摩耗してしまう問題が生じる。そこで特許文献３では、可動弁１００とこれに接触し得るバルブボディやストッパ１０６などの表面に、耐摩耗性に優れる窒化層２００を形成している。なお、特許文献１ないし特許文献３の燃料噴射弁は、そのバルブボディの構成部材として、電磁力発生手段１０７からの電磁力を直接受けるコア（固定鉄心）１０８を含む。そして、電磁力発生手段１０７によって電磁力が発生されると、可動弁１００がコア１０８に引き寄せられることで燃料噴射孔１０２が開弁されることになる。
【０００６】
【特許文献１】特許第３７１８０３５号公報
【特許文献２】特開２０００−２４９０２２号公報
【特許文献３】再表２００３−０４２５２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１および特許文献２の燃料噴射弁では、図１５に示すごとく可動弁１００の先端面１００ａに配されている弾性体１０１は、当該可動弁１００の先端面１００ａの外径よりも小径に設計されているので、これよりも外周側、すなわち可動弁１００の先端面１００ａにおける外周縁は可動弁１００が露出している。このような形態でも、可動弁１００が理想的な軸方向での直線運動をしている限りは、弾性体１０１が可動弁１００よりも先にバルブシート１０３に衝突し弾性変形するので、有効に可動弁１００とバルブシート１０３との衝突衝撃を緩衝し得る。しかし、可動弁１００は板バネ１０４によってフローティング状に支持されているので、実際には燃料噴射弁を搭載した車両の走行時の外部からの振動や電磁力のばらつきなどによって往復運動軸がブレて、可動弁１００が傾斜状態で往復運動することが多い。しかも、一旦可動弁１００の往復運動軸がブレてしまうと、稼動中に直線運動に修正されることはない。この場合、図１６に示すごとく可動弁１００の外周縁が弾性体１０１に先行してバルブシート１０３と衝突してしまい、可動弁１００やバルブシート１０３が摩耗してしまうという問題があった。特に、このような燃料噴射弁を燃料電池システムに高圧の水素ガスを供給する装置として採用した場合、高圧に対応するべく可動弁の質量およびその吸引力（電磁力）を増大する必要があるが、その場合は上記問題がより顕在化する可能性がある。
【０００８】
これを解決するためには、弾性体１０１の凸部１０１ａが可動弁１００の先端面１００ａの外周縁にくるように設計することが考えられる。しかし、可動弁１００はコイルスプリングなどの弾性体によって常時閉弁方向へ付勢されており、この付勢力とシール面積に燃料圧力が作用する荷重とによって燃料噴射弁に対して閉弁力が作用する。したがって、弾性体１０１の凸部１０１ａの直径を大きくしてシール面積が大きくなると、その分可動弁に作用する燃料圧力の受圧面積が大きくなる。そうすると、これに伴い可動弁１００を開弁方向へ移動させるための電磁力も大きくする必要がある。これを達成するためには、電磁力発生手段（ソレノイドコイル）１０７の大型化が必要となるという新たな問題が生じてしまう。
【０００９】
特許文献１および特許文献２の燃料噴射弁では、可動弁１００をフローティング状に支持する板バネ１０４の内周縁の形状、すなわち弾性体１０５の径方向視での形状は真円形なので（図１５参照）、可動弁１００が板バネ１０４内で周方向に回転してしまい、燃料の流量が変動してしまうおそれがあった。また、板バネ１０４を、これの内周縁に沿って配した弾性体１０５の摩擦力によって可動弁１００の外周に締り嵌めしているのみなので（図１６参照）、高速で往復運動する可動弁１００が抜け外れるおそれもあった。
【００１０】
特許文献３の燃料噴射弁では、表面に耐摩耗性に優れる窒化層２００を形成することで可動弁１００の摩耗を効果的に防止しているが、当該窒化層２００は可動弁１００の表面全体に形成されている。しかし、窒化層２００は非磁性層である。したがって、特許文献３では可動弁１００におけるコア１０８との対向面にも窒化層２００が形成されているので、コア１０８と可動弁１００との間の磁性ギャップ（非磁性距離）は、図１７に示すように、コア１０８と可動弁１００との間の距離Ｓ１と窒化層２００の厚みＳ２との和であるＳ３となる。例えばコア１０８と可動弁１００との間の隙間を３０μｍとし、可動弁１００の表面に厚さ２０μｍの窒化層を設けたとき、その磁性ギャップは５０μｍとなる。これでは、窒化層２００を設けたことによって当該窒化層２００の厚みＳ２の分だけ磁性ギャップが大きくなり、コア１０８から可動弁１００へ作用する電磁力すなわち可動弁１００の吸引力が阻害されてしまう。
【００１１】
そこで本発明は上記課題を解決するものであって、本発明の目的は、可動弁とバルブシートとの衝突による作動音の発生と両者の摩耗を、シール径を拡大することなく同時に解決できる燃料噴射弁を提供することにある。本発明の目的は、可動弁がこれをフローティング状に支持する板バネ内で回転することがなく、かつ可動弁が板バネから抜け外れることのない燃料噴射弁を提供することにある。本発明の目的は、可動弁の表面に耐摩耗性に優れる窒化層を形成しながら、電磁力の磁性ギャップが小さい燃料噴射弁を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明は、燃料噴射孔を有するバルブボディと、前記バルブボディ内にて軸方向に往復運動して前記燃料噴射孔を開閉する可動弁と、電磁力によって前記可動弁を可動する電磁力発生手段と、前記可動弁を前記バルブボディ内でフローティング状に支持する弾性変形可能な支持部材と、前記可動弁の先端面に配されたシール部材とを有する燃料噴射弁において、以下のような構成とした。
【００１３】
まず、可動弁とバルブシートとの衝突音の発生と両者の摩耗を回避することに関し、前記バルブボディは、前記燃料噴射孔が穿設されたバルブシートを含んでおり、前記シール部材には、前記可動弁の先端面の外径よりも小径かつ前記燃料噴射孔の内径よりも大径で、前記可動弁の先端面よりも突出しシール部を形成する環状の凸部が形成されている。そのうえで、前記シール部材の凸部の外側に、前記可動弁と前記バルブシートとの衝突を緩和する弾性部材が配されている（請求項１）。
弾性部材がシール部材の凸部の外側に位置している構成であれば、当該弾性部材は可動弁に直接設けてもよいし、可動弁とバルブシートとの間に別体として介在させてあってもよい。また、可動弁とバルブシートとの衝突を緩和するとは、可動弁がバルブシートに衝突する際の荷重を直接的または間接的に軽減することを意味する。したがって、ここでの「緩和」には、弾性部材を可動弁に直接設けることで可動弁とバルブシートとの衝突を直接緩和する、すなわち可動弁とバルブシートとの衝突を「緩衝」する場合も含む概念である。また、可動弁の「先端面」とは、発明の詳細な説明において詳説するが、燃料流動方向を基準とした「前方先端」を意味する。
【００１４】
前記可動弁がバルブシートに当接して前記凸部でシール部が形成された閉弁状態において、前記可動弁と前記バルブシートとの間には、前記弾性部材の外側から前記シール部材側へ燃料が連通可能な通気部を確保しておくことが好ましい（請求項２）。
この場合、当該通気部は１つの弾性部材を使用してこれに溝を設けたり、複数の弾性部材を互いに間隔を空けて配置したりするだけでなく、例えばスプリングなど使用する弾性部材によっては本来的に通気部が確保されていてもよい。
【００１５】
このような構成として、例えば前記弾性部材をゴムで形成し、前記可動弁の先端面よりも突出するように、前記可動弁の先端面の外周縁に周回状に配すことができる。このとき、少なくとも前記可動弁の先端面の外周縁の一部には、前記可動弁を露出させておく（請求項３）。
弾性部材およびシール部材の凸部は、可動弁の先端面よりも突出しているので燃料噴射孔の閉弁状態ではガス圧などによってバルブシートと密着するが、可動弁とバルブシートとは密着することはない。これにより、可動弁の露出部分が必然的に通気部となる。可動弁の露出部分は１箇所でもよく複数箇所でもよい。少なくとも外周縁の一部において可動弁を露出させるには、例えば環状の弾性部材の一部を切り欠いてＣ字状にしたり、複数の弾性部材を互いに間隔を空けて環状に配すことができる。
【００１６】
その中でも、前記弾性部材を前記可動弁の先端面の外周縁に分割して配すことで、前記通気部を複数箇所形成しておくことが好ましい（請求項４）。
但し、配設個数や配設間隔は特に制限されない。また、各弾性部材の配設パターンは等間隔であると不等間隔であるとを問わない。
【００１７】
弾性部材を複数個に分割して配す場合は、前記可動弁の先端面における径方向中心を基準として、前記弾性部材が配されている領域に対向する領域は、前記可動弁が露出させておくとよい（請求項５）。
すなわち、可動弁の先端面において、その外周縁の一端とこれに径方向中心を基準として相対向する他端とで、露出している素材を異ならせてある。
【００１８】
前記バルブシートは、制振金属で形成することが好ましい（請求項６）。
【００１９】
次に、可動弁の抜け外れや回転の防止に関して、前記支持部材は、これの中央部に前記可動弁を挿通可能な挿通孔を有する板バネであり、該板バネは、これの内周縁に沿って配された弾性体を介して前記可動弁の外周に締まり嵌められている。そのうえで、前記板バネの内周縁の形状と、前記板バネが締まり嵌められる部分の前記可動弁の外形とが、互いに相似する非真円形とされている（請求項７）。
板バネの内周縁の形状などが非真円形としては、例えば三角形や四角形のような多角形の他に、楕円形や波状円形などもある。
【００２０】
また、前記可動弁の外周面には、前記板バネの内周縁に沿って配された弾性体の厚みと同じ幅の溝が形成されており、前記板バネが前記溝内に締り嵌められている（請求項８）。
板バネを締まり嵌める部分となる溝は、可動弁の外周面を径方向内方に向けて凹み形成したり、板バネを締まり嵌める部分の上下または下方を径方向外方に向けて突出させて形成することもできる。
【００２１】
このとき、前記板バネの内周縁に沿って配される弾性体の内側形状を、径方向内側へ湾曲する円弧状としたり（請求項９）、傾斜面としたり（請求項１０）することが好ましい。
【００２２】
さらに、可動弁の表面に窒化層を形成することに関して、前記バルブボディは、前記電磁力発生手段の電磁力によって前記可動弁を引き寄せるコアを含んでおり、前記可動弁は磁性材からなる。そのうえで、前記可動弁の表面に、前記コアとの対向面を除いて全体的に窒化層が形成されている（請求項１１）。
窒化層とは、可動弁を形成する素材を窒素と反応させて窒素化合物が形成された層（被膜）をいう。
【００２３】
このとき、前記バルブボディ内の前記可動弁と接触し得る部材の表面にも、前記コアの前記可動弁との対抗面を除いて窒化層を形成しておくことが好ましい（請求項１２）。
可動弁との対向面に窒化層を形成する部材としては、バルブボディを構成する部材のうち可動弁が往復運動する際にこれと接触し得る構成部材であれば全て含まれる。
【００２４】
なお、前記可動弁には、これが開弁位置または閉弁位置にあるときに前記バルブボディと密着する弾性体が配されている。そして、該弾性体の配設部位には、前記窒化層を形成しないことが好ましい（請求項１３）。
ここでの弾性体は、可動弁がバルブボディ内で往復運動して、その往復移動限界位置にきたときに可動弁とバルブボディとが衝突する際の衝撃を緩衝するための部材である。したがって、ここでの弾性体には、上述した可動弁の先端面に配されたシール部材も含まれる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、可動弁とバルブシートとの間に、可動弁の先端面に配したシール部材に加えて別の弾性部材も介在させているので、シール部材の衝撃緩衝機能との相乗効果により、可動弁とバルブシートとが衝突する際の衝撃をさらに緩和させることができ、以って可動弁およびバルブシートの摩耗を軽減させることができる。また、この弾性部材はシール部材の凸部の外側に配しているので、可動弁が傾斜状に往復運動してその外周縁がシール部材に先行してバルブシートに接触し得る場合でも、当該外周縁での衝撃も有効に緩和させることができる。可動弁とバルブシートとの衝撃が緩和されれば、燃料噴射弁の作動音も低減される（請求項１）。
【００２６】
可動弁とバルブシートとの間に、閉弁状態でも弾性部材の外側からシール部材側へ燃料が連通可能な通気部を確保しておけば、当該弾性部材がシール部材として機能することはない。したがって、従来から配されていたシール部材が、そのまま本来のシール機能を発揮する。これによれば、シール部材の外側に弾性部材を配してもシール径が拡大することがないので、燃料からの受圧面積も拡大することもない。而して、電磁力を増大させることなく、可動弁とバルブシートとが衝突する際の衝撃を緩和させることができる（請求項２）。
【００２７】
弾性部材を可動弁の先端面の外周縁に周回状に配しておけば、可動弁が傾斜状態で往復運動しても、可動弁の外周縁が直接バルブシートと接触することがないので、可動弁およびバルブシートの摩耗を確実に防止することができる。また、弾性部材を可動弁の先端面よりも突出させておけば、より確実に可動弁に先行してバルブシートと接触させることができる。可動弁が閉弁位置にあるとき、少なくとも可動弁の外周縁の一部に形成された可動弁露出領域がバルブボディと密着することはない。これにより、可動弁露出領域が必然的に通気部となるので、わざわざ弾性部材に通気部を形成する必要はない。また、弾性部材としてゴムを使用していれば、ゴムを可動弁に焼付け形成することでシール部材と同時に型成形できるので、形状寸法精度が向上すると共に、製造コストも低減できる（請求項３）。
【００２８】
弾性部材を分割して配しておけば、必然的に通気部が複数箇所形成されるので、確実に弾性部材の外側からシール部材側へ燃料を連通させることができる。すなわち、より確実にシール部材で本来的なシール機能を発揮させて、電磁力増大の必要性を避けることができる（請求項４）。
【００２９】
可動弁の先端面における径方向中心を基準として、弾性部材が配されている領域に対向する領域を可動弁の露出領域としておけば、効率良く可動弁およびバルブシートの摩耗を軽減させることができる。
すなわち、可動弁は高速で往復運動し、何万回という単位でバルブシートとの衝突を繰り返す。そして、可動弁が傾斜状態で往復運動する場合は、外周縁の一端がバルブシートと衝突したとき、その反発力によって往復運動軸が反転し、次回は径方向中心を基準として対向する他端がバルブシートと衝突することになる。したがって、可動弁の先端面において、その外周縁の一端とこれに径方向中心を基準として相対向する他端とで露出している素材が同じであれば、たまたま可動弁が露出している部分が最初にバルブシートと衝突すれば、次回も反対側の可動弁露出部分がバルブシートと衝突することになり、弾性部材を配した意義が没却されてしまう。これに対し、可動弁の先端面において、その外周縁の一端とこれに径方向中心を基準として相対向する他端とで露出している素材を異ならせてあれば、最初に可動弁がバルブシートと直接衝突しても、次回は確実に弾性体がバルブシートと衝突することになるので、上記のような問題はない。
また、可動弁とバルブシートとは高剛性部材で形成されているので、両者の衝突による反発力も大きい。したがって、可動弁とバルブシートとが直接衝突した場合は、その反発力も相俟って次回の衝突時の衝撃力が大きくなってしまう。しかし、可動弁の先端面において、その外周縁の一端とこれに径方向中心を基準として相対向する他端とで露出している素材を弾性部材と可動弁とで異ならせてあれば、仮に最初に可動弁がバルブシートと直接衝突しても、次回は弾性部材がバルブシートと衝突することになるので、その衝撃力が緩衝されると共に反発力も大幅に減衰される。これにより、次回の衝突時における衝撃力も大きく減衰するので、可動弁およびバルブシートの摩耗を有効に軽減させることができる。この効果は、特に燃料噴射弁の稼動を停止した場合に大きい（請求項５）。
【００３０】
バルブシートを制振金属で形成しておけば、可動弁との衝突によるバルブシートの振動の伝達が抑えられるので、燃料噴射弁の作動音を抑えることができる（請求項６）。
【００３１】
板バネの内周縁の形状と板バネが締まり嵌められる部分の可動弁の外形とを非真円形としていれば、少なくとも１箇所に角部が形成されているので、可動弁が板バネ内で回転することはない。これにより、流量変動が生じることがないことから燃料の安定供給が可能であると共に、可動弁の摩耗も避けることができる。また、板バネの内周縁と可動弁の外形とを互いに相似形状としていれば、板バネの内周縁に沿って配された弾性体を的確に可動弁に密着させることができるので、可動弁が板バネ内でガタつくこともない（請求項７）。
【００３２】
板バネが可動弁の外周に設けた溝内に締り嵌められていれば、確実に可動弁が板バネから抜け外れることを防止できる（請求項８）。
【００３３】
板バネの内周縁に沿って配される弾性体の内側形状を、径方向内側へ湾曲する円弧状としていれば、弾性体が可動弁の外周面を摺動し易くなるので、板バネの嵌め込み操作が容易となる（請求項９）。
【００３４】
板バネの内周縁に沿って配される弾性体の内側形状を傾斜面していれば、板バネの嵌め込み操作が容易となることに加え、さらに傾斜面の先端が可動弁の溝に引っかかるので、より確実に可動弁の抜け外れを防止することができる（請求項１０）。
【００３５】
窒化層は耐摩耗性および耐食性に優れるので、可動弁の表面の全体的に窒化層を形成しておけば、有効に可動弁の摩耗や腐食を軽減させることができる。空気や気体燃料は非磁性層である。したがって、可動弁が電磁力発生手段からの電磁力によってコアに吸引されるとき、図１７のように可動弁とコアとの隙間Ｓ１が磁性ギャップとなるので、可動弁とコアとの隙間が大きければその分電磁力が作用し難くなり、可動弁の吸引力も低下する。そのうえ、窒化層も非磁性層なので、可動弁とコアとの間に窒化層が介在していると、当該窒化層の厚みＳ２も磁性ギャップとなる。そこで、可動弁の表面のうちコアとの対向面に窒化層を設けていなければ、コアと可動弁との間の最終的な磁性ギャップＳ３が大きくなることなく可動弁の摩耗を効率良く軽減させることができる（請求項１１）。
【００３６】
また、バルブボディを構成する部材のうち、コアの可動弁との対抗面を除いた可動弁と接触し得る部材の表面にも窒化層を形成しておけば、磁性ギャップが大きくなることなくバルブボディの摩耗も軽減させることができる（請求項１２）。
【００３７】
また、弾性体の配設部位に窒化層を形成していなければ、可動弁と弾性体との結合不良を防止できる（請求項１３）。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
（実施例）
以下、本発明の実施例につき、図１〜６を参照しつつ具体的に説明する。実施例の流体用制御弁は、燃料電池自動車に搭載され燃料電池に水素ガス燃料を供給したり、ＣＮＧ自動車に搭載され天然ガス燃料を内燃機関に供給したりする、気体燃料用の噴射弁として好適に用いられる。図１は、燃料噴射弁１の全体構成を示す断面図である。図１において燃料噴射弁１は、磁性材からなるほぼ円筒状のバルブボディ２を有する。バルブボディ２は、アッパボディ３と、該アッパボディ３に圧入嵌合されたロアボディ４と、該ロアボディ４に圧入嵌合されたバルブシート５と、アッパボディ３内の中央部に挿入配置された円筒状のコア６と、ロアボディ４とコア６との間に配された鍔付リング７とを有する。そして、バルブシート５の中央部に燃料噴射孔８が貫通状に穿設されており、ロアボディ４内であってバルブシート５の燃料流動方向上流側に、燃料噴射孔８を開閉する可動弁２０が往復運動可能に配されている。アッパボディ３、ロアボディ４、コア６、および可動弁２０は磁性材からなるが、鍔付リング７は、ソレノイドコイル１２の可動弁２０に対する電磁力の作用を効率的に行わせるべく非磁性材からなる。
【００３９】
なお、詳しくは後述するが、本実施例の燃料噴射弁１では、図外のガスボンベに圧縮封入された水素ガスなどの気体燃料が、コア６から可動弁２０内を通ってバルブシート５の燃料噴射孔８へ流通していくように構成されている。したがって、本発明の説明では、適宜燃料流動方向の上流側に位置しているコア６側（図１において上方）を後方と言い、燃料流動方向下流側に位置しているバルブシート５側（図１において下方）を前方と言うことがある。特に、燃料噴射孔８と対向する可動弁２０の燃料流動方向下流側端面が、可動弁２０の先端面となる。
【００４０】
アッパボディ３とコア６との間には、ほぼ円筒状のボビン１１が配置されている。ボビン１１は合成樹脂などの電気絶縁材からなり、これの外周にソレノイドコイル１２が多層状に巻かれている。ボビン１１にはターミナル１３が接合されており、当該ターミナル１３がソレノイドコイル１２と電気的に接続されている。アッパボディ３の外周領域には、ターミナル１３を取り囲むソケット部１４ａを有する受電用コネクタ１４が設けられており、ソケット部１４ａに制御装置の給電用コネクタ（図示せず）が接続され、制御装置によりソレノイドコイル１２に対する通電および遮電が制御される。給電用コネクタから受電用コネクタ１４を介してボビン１１に巻装されたソレノイドコイル１２に通電されると電磁力が発生し、コア６などの磁性材からなる部材が磁性を帯びることになる。したがって、ボビン１１およびソレノイドコイル１２が、本発明における電磁力発生手段に相当する。
【００４１】
バルブシート５は、ステンレス鋼などの非磁性制振合金からなり、その後端面（燃料流動方向上流側面）が、後述の可動弁２０が当接する座面５ａとなる。バルブシート５の径方向中心部に穿設された燃料噴射孔８は、燃料流動方向上流側から下流側に向かって、順に絞り部８ａ、同径部８ｂ、拡張部８ｃを有する構成とされており、燃料噴射孔８から気体燃料が噴射される際に一旦絞り部８ａを通過することで、気流音の低減が図られている。
【００４２】
ロアボディ４内には、可動弁２０の開弁方向の移動限界を規制するストッパ１７、可動弁２０の支持部材としての板バネ２１を上下から挟持するカラー１８およびリング１９が配されている。ストッパ１７、カラー１８、板バネ２１、およびリング１９は、燃料流動方向上流からこれの順でロアボディ４の内側フランジ部４ａとバルブシート５との間に積層されている。詳しくは、ストッパ１７は磁性材でリング状に形成され、ロアボディ４内に嵌合され、かつ内側フランジ部４ａに当接されている。カラー１８は、例えばステンレス材でリング状に形成され、ロアボディ４内に嵌合され、かつストッパ１７および板バネ２１の外周部と当接されている。リング１９は、例えばステンレス材でリング状に形成され、ロアボディ４内に嵌合され、かつ板バネ２１の外周部と当接されている。リング１９は、ロアボディ４に対するバルブシート５の固定に伴い板バネ２１の外周部をカラー１８に押圧している。これにより、板バネ２１の外周部がカラー１８とリング１９との間に挟持される。
【００４３】
図２は、可動弁２０が理想状態で往復運動した場合の開弁位置にある要部拡大断面図である。図１および図２において可動弁２０は、磁性材である電磁ステンレス材からなり、コア６とほぼ同様の断面形状をなす円筒状の主部２０ａと、主部２０ａの前方（バルブシート５側）の径方向外側に張り出すフランジ部２０ｂと、フランジ部２０ｂの前方に繋がる円形のバルブ部２０ｃとを有する。主部２０ａの中空部２０ｄの内周面には、段付面からなるバネ座面２０ｅが形成されており、フランジ部２０ｂの後面はストッパ１７と面接触可能な当接面２０ｆとなっている。そして、燃料噴射孔８と対向するバルブ部２０ｃの先端面２０ｇが、閉弁時にバルブシート５の座面５ａと面接触することになる。なお、主部２０ａおよびフランジ部２０ｂは、ソレノイドコイル１２の通電時において、アーマチュアとして機能する。
【００４４】
可動弁２０の当接面２０ｆの外周縁には、当該当接面２０ｆよりも燃料流動方向上流側（ストッパ１７側）へ突出し、可動弁２０がストッパ１７に当接する際の衝撃を緩衝するゴム製で環状の緩衝部材２２が焼き付け接合されている。一方、可動弁２０の先端面２０ｇの径方向中央部には、当該可動弁２０の先端面２０ｇの外径よりも小径でかつ燃料噴射孔８の内径よりも大径な、ゴム製のシール部材２３が焼き付け接合されている。このシール部材２３には、可動弁２０の先端面２０ｇよりも燃料流動方向下流側（バルブシート５側）へ突出する環状の凸部２３ａが一体形成されている。このシール部材２３の凸部２３ａは、可動弁２０の閉弁時にバルブシート５の座面５ａに先行衝突して緩衝部材として機能すると共に、弾性変形してバルブシート５の座面５ａと密着することで、気体燃料の連通を不可とするシール部を形成する。なお、シール部材２３の凸部２３ａの弾性変形量は、可動弁２０の先端面２０ｇがバルブシート５の座面５ａに当接した位置で規定される。すなわち、可動弁２０の最終的な閉弁位置は、座面５ａと先端面２０ｇとが直接接触した状態で規定される。また、バルブ部２０ｃには、主部２０ａの中空部２０ｄと連通すると共に、径方向に放射状に延びる複数本（実施例では６本）の貫通孔２０ｈが、周方向に等間隔（実施例では６０度間隔）で穿設されている。中空部２０ｄと貫通孔２０ｈとによって可動弁２０のガス流路が構成される。
【００４５】
また、可動弁２０と板バネ２１を燃料流動方向下流側から見た図１のＡ−Ａ断面図を示す図３において、シール部材２３の凸部２３ａの外側、すなわち可動弁２０の先端面２０ｇの外周縁に、弾性部材としてゴム材２５が焼き付け接合されている。このゴム材２５は、互いに所定間隔を隔てて複数個分割（実施例では９分割）して等間隔に配されており、可動弁２０の先端面２０ｇよりも燃料流動方向下流側（バルブシート５側）に突出している（図２参照）。また、各ゴム材２５の隙間は可動弁２０が露出しており、図２および図３によく示されるように、可動弁２０の先端面２０ｇにおける径方向中心を基準として、ゴム材２５が配されている領域に対向する領域は、可動弁２０が露出している。上述のように、燃料噴射孔８の閉弁時にはシール部材２３の凸部２３ａでシール部が形成されているが、可動弁２０とバルブシート５とが密着することはない。したがって、閉弁時においてゴム材２５がバルブシート５と密着しても、可動弁２０とバルブシート５との間には、可動弁２０の露出部分を通ってゴム材２５の外側からシール部材２３側へ気体燃料が連通可能となっている。すなわち、可動弁２０の露出部分が通気部２６として機能する。なお、実施例ではゴム材２５と通気部２６との周方向の長さ寸法は、同一に設計されている。
【００４６】
また、図３において板バネ２１は析出硬化系ステンレスからなる外形円板状に形成されており、その径方向中央部に穿設された可動弁２０のバルブ部２０ｃが挿通される挿通孔と、外周縁と内周縁との間の中間領域に穿設された周方向に延びる複数のスリット２１ｂとを有する。このスリット２１ｂが複数穿設されていることで、板バネ２１が燃料噴射弁１の軸方向（可動弁２０の移動方向）に弾性変形可能となっている。また、板バネ２１の内周縁は非真円形に設計されている。具体的には、板バネ２１の内周縁は径方向に３つの凹凸を有する波状円形に形成されており、当該板バネ２１の内周縁に沿って板バネ２１の上下両面に跨るゴム製の弾性体３０がインサート成形により一体化されている。この弾性体３０は、板バネ２１に穿設された複数個（実施例では６個）の連結孔２１ｃを通して板バネ２１の上面側と下面側とが連結していることで、板バネ２１に不離一体とされている。
【００４７】
板バネ２１は、図１および図２に示すごとく、これの内周縁に沿って配された弾性体３０を介して可動弁２０の外周に締まり嵌められている。詳しくは、図４によく示されるように、可動弁２０のバルブ部２０ｃの後端のフランジ部２０ｂとのつけ根部分外周には、径方向内側へ向けて溝３１が周回状に凹み形成されており、当該溝３１に板バネ２１の弾性体３０が嵌合されている。溝３１も板バネ２１の内周縁の形状と相似する非真円形となっており、その上下幅は板バネ２１の弾性体３０の厚みと略同一に設計されている。弾性体３０の内径は、板バネ２１の挿通孔の内径より若干小さく、かつ可動弁２０の溝３１の外径よりも若干小さく形成されている。また、弾性体３０の内側形状は、径方向内側へ突出状に湾曲する円弧状に形成されている。これにより、板バネ２１の挿通孔に可動弁２０のバルブ部２０ｃを挿通していき、弾性体３０を溝３１内に円滑に摺動嵌合できるようになっている。そして、この板バネ２１によって可動弁２０がロアボディ４の内周面等に接触しないフローティング状態で支持され、可動弁２０がバルブシート５の燃料噴射孔８を開閉すべく軸方向に移動されるとき、板バネ２１も同方向に弾性変形する。
【００４８】
また、可動弁２０は、コア６内に配置された圧縮コイルバネ３５によって燃料噴射孔８の閉弁方向に付勢され、常時には図１に示す先端面２０ｇのシール部材２３がバルブシート５の座面５ａに押し付けられた閉弁状態に置かれる。このときの圧縮コイルバネ３５の付勢力は、コア６内に配置されたバネ荷重調整用のパイプ３６によって調整することが可能とされる。圧縮コイルバネ３５は、その一端が可動弁２０のバネ座面２０ｅに当接され、他端がパイプ３６の一端に当接される。パイプ３６は、コア６の内周に圧入することで取り付けられ、その圧入量を変えることによって圧縮コイルバネ３５の付勢力を調整する構成とされる。なお、パイプ３６の取り付けは、コア６の内周に設けた雌ネジにパイプ３６の外周に設けた雄ネジをねじ込み、そのねじ込み量を変えることによって圧縮コイルバネ３５の付勢力を調整する構成であってもよい。可動弁２０が圧縮コイルバネ３５によって閉弁状態に置かれるとき板バネ２１は弾性変形しており、これにより可動弁２０には開弁方向に付勢力が作用している。但し、板バネ２１の付勢力は、圧縮コイルバネ３５の付勢力に比べてはるかに小さく、圧縮コイルバネ３５による可動弁２０の閉弁動作を損なうものではない。
【００４９】
水素ガスなどの気体燃料は、コア６の中空内部およびパイプ３６の中空内部を経て可動弁２０の中空部２０ｄへと導かれる。可動弁２０が図１に示す閉弁状態に置かれているとき、気体燃料は可動弁２０の中空部２０ｄから貫通孔２０ｈを通り、可動弁２０の外周領域とロアボディ４の内周面との間の中空空間に充満している。なおコア６のガス入口には異物の混入を防止するストレーナ３７が配置されている。
【００５０】
本実施例の燃料噴射弁１は、上記のように構成さている。そして、図外の制御装置で断続的な通電状態を制御しながら、ソレノイドコイル１２に通電されると電磁力が発生する。このソレノイドコイル１２からの電磁力を磁性材からなるコア６が直接受けることで、コア６が磁性を帯びる。コア６が磁性を帯びることで、これの燃料流動方向下流側に配され、圧縮コイルバネ３５の付勢力で閉弁状態に置かれた磁性材からなる可動弁２０が、圧縮コイルバネ３５の付勢力に抗して図１に示す状態から図２に示すように燃料流動方向上流側へ吸引移動される。このとき、非磁性材からなる鍔付リング７をソレノイドコイル１２の燃料流動方向下流側の内周角部を覆うように配していることで、ソレノイドコイル１２からの電磁力が可動弁２０に直接作用しないように構成されている。そして、可動弁２０のバルブ部２０ｃがバルブシート５の座面５ａから離れて、バルブシート５の燃料噴射孔８が開弁される。これにより、ストレーナ３７を通ってコア６、可動弁２０の中空内部を通過した気体燃料が燃料噴射孔８から噴射され、燃料噴射弁１の下流側へと流れ出すことになる。
【００５１】
燃料噴射孔８の開度、すなわち可動弁２０の開弁方向への移動限界は、可動弁２０のフランジ部２０ｂの当接面２０ｆがストッパ１７に当接することで規定される。そこで、可動弁２０の当接面２０ｆの外周縁に、該当接面２０ｆよりも燃料流動方向上流側（ストッパ１７側）へ突出する環状の緩衝部材２２を配していることで、当該緩衝部材２２が可動弁２０に先行してストッパ１７に衝突することになる。そして、可動弁２０がストッパ１７に当接するまで緩衝部材２２が弾性変形することで、可動弁２０とストッパ１７との衝撃が緩衝され、両者２０・１７の摩耗が防止されている。また、可動弁２０は板バネ２１によってフローティング状に支持されているので、図２に示すような理想状態で軸方向に往復運動する場合は、可動弁２０は水平状態を保ちながら往復運動することになる。
【００５２】
一方、ソレノイドコイル１２に対する通電が遮断されたときは、可動弁２０は圧縮コイルバネ３５の付勢力で燃料流動方向下流側へと移動され、バルブ部２０ｃがバルブシート５の座面５ａに当接して燃料噴射孔８を閉じる。このとき、可動弁２０の先端面２０ｇにシール部材２３が焼き付け接合されている。したがって、可動弁２０が理想状態で閉弁方向へ移動するとき、先端面２０ｇより燃料流動方向下流側へ突出する凸部２３ａが、先端面２０ｇに先行してバルブシート５の座面５ａに衝突することになる。そして、先端面２０ｇが座面５ａに当接するまで凸部２３ａが弾性変形することで、可動弁２０とバルブシート５との衝撃が緩衝され、両者２０・５の摩耗が防止されている。先端面２０ｇが座面５ａに当接したときは、凸部２３ａは弾性変形して押し潰されていることで、気体燃料の連通を塞ぐシール部として機能する。
【００５３】
このように、可動弁２０はストッパ１７やバルブシート５と当接することで、その往復運動の移動限界が規制されている。そのため、上述のように先端面２０ｇや当接面２０ｆにゴム材２５および緩衝部材２２を配していることでこれらの摩耗を避けてはいるが、実際にはゴム材２５や緩衝部材２２を配した部分以外においても、可動弁２０はストッパ１７やバルブシート５と当接する。そのため、当該可動弁２０とストッパ１７やバルブシート５とが直接当接する部分でのこれらの摩耗をも有効に避けるために、図５に示すごとく可動弁２０、ストッパ１７、およびバルブシート５の表面に耐摩耗性や耐食性に優れる窒化層５０を設けている。詳しくは、ストッパ１７とバルブシート５とにはその表面全体に窒化層５０を設けているが、可動弁２０では、コア６と対向する後端面２０ｉには窒化層５０を設けていない。窒化層５０は非磁性層なので、コア６との磁性ギャップが大きくなるからである。これにより、コア６と可動弁２０との磁性ギャップは、コア６と可動弁２０との間の隙間寸法Ｓ１のみとなる。また、可動弁２０において、ゴム材２５、シール部材２３、および緩衝部材２２を配してある部分の表面にも窒化層５０は形成していない。これらの部材２２・２３・２５はゴム製であり、可動弁２０の適所に焼き付け接合しているので、窒化層５０を設けることによって接合性が悪化することを防ぐためである。なお、図５はバルブボディ２の左半分を示しているが、バルブボディ２は左右対称なので、バルブボディ２の右半分にも図５に示す部分と左右対称に窒化層５０が形成されており、その図示は省略している。
【００５４】
窒化層は周知の方法により形成することができ、例えば可動弁２０やストッパ１７などを高温雰囲気下で窒素ガス雰囲気に所定時間晒すことで形成できる。非窒化層を設ける場合は、窒化層を形成したくない領域に窒素との反応性を有しない被覆材を被せてシールしてから窒化処理すればよい。または、全体的に窒化層を形成してから、研磨などによって窒化層を除去してもよい。なお、窒化層は必ずしもストッパ１７などの表面全体に形成する必要はなく、少なくとも可動弁２０とストッパ１７およびバルブシート５とが接触し得る各対向面に形成していればよい。本実施例では、各窒化層５０の厚みを２０μｍとした。また、閉弁時におけるコア６と可動弁２０との隙間は３０μｍに設定した。
【００５５】
板バネ２１は、図２に示す可動弁２０が開弁位置にあるときに、水平状になる高さ位置に配されている。したがって、可動弁２０が圧縮コイルバネ３５の付勢力によって図１に示す閉弁位置にあるときは、板バネ２１は前方へ弾性変形している。これにより、可動弁２０が電磁力によって開弁方向へ吸引される際は、板バネ２１の付勢力も作用している。このように、可動弁２０と板バネ２１との間にも大きな力が作用することになるが、板バネ２１の内周縁に沿って配された弾性体３０が、可動弁２０の外周に設けられた溝３１内に締まり嵌められていることで、可動弁２０が激しく往復運動しても、板バネ２１から抜け外れることはない。また、板バネ２１の内周縁と溝３１とが、互いに相似する波状円形に形成されているので、可動弁２０が激しく往復運動しても、可動弁２０が板バネ２１内で周方向に回転するこがなく、安定した燃料噴射量を維持できる。
【００５６】
しかし、実際には外部からの振動や、電磁力または板バネ２１の付勢力のばらつきなどによって、図６に示すごとく可動弁２０は軸が傾斜した状態で往復運動することが多い。この場合、せっかく可動弁２０の先端面２０ｇにシール部材２３を配しているにもかかわらず、先端面２０ｇの外周縁がシール部材２３の凸部２３ａよりも先にバルブシート５の座面５ａに接触してしまうことになる。しかし、本実施例では可動弁２０の先端面２０ｇの外周縁にゴム材２５を配しているので、当該ゴム材２５が先端面２０ｇに衝突することで、可動弁２０やバルブシート５が摩耗することが防止されている。このゴム材２５は、確実に緩衝機能を発揮できるように可動弁２０の先端面２０ｇよりも下流側へ突出しているが、その対向領域は可動弁２０が露出しているので、燃料噴射孔８の閉弁時に先端面２０ｇの外周縁部分がシール部となることはない。したがって、ゴム材２５を先端面２０ｇの外周縁に配しても、シール径が大きくなることはなく、電磁力の増大化を図る必要はない。
【００５７】
また、バルブシート５を制振合金で形成してあるので、可動弁２０のバルブ部２０ｃがバルブシート５の座面５ａに当接する際の衝撃が緩和されると共に、その振動の伝達も抑えられるので、作動音の発生が低減される。さらに、可動弁２０の跳ね返りも有意に抑えられるので気体燃料噴射量の適正化も図られる。
【００５８】
（変形例）
図７〜９に、本発明における可動弁２０の先端面２０ｇの外周縁に配す弾性部材としてのゴム材２５の配設パターンの変形例を示す。図７〜９は、可動弁２０を前方から見た先端面図であり、図１の方向を基準とすれば底面図に相当する。先の実施例では、ゴム材２５を、互いに所定間隔を隔てて細かく９分割して等間隔に配し、可動弁２０の先端面２０ｇにおける径方向中心を基準として、ゴム材２５が配されている領域に対向する領域を可動弁２０が露出する通気部２６とした。また、各ゴム材２５と各通気部２６との周方向長さを同一にしている。しかし、これに限らず種々の配設パターンが可能である。
【００５９】
まず、ゴム材２５を比較的少ない数で分割してもよい。例えば図７に示すごとく、ゴム材２５を３分割して、各ゴム材２５と各通気部２６との周方向長さを大きくすることができる。これによれば、各通気部２６が大きくなるので、確実にゴム材２５の内外に気体燃料を連通させることができる。また、ゴム材２５の配設個数が少なくなれば、生産も容易になる。
【００６０】
また、ゴム材２５を等間隔で配設していなくてもよく、かつ各ゴム材２５の周方向長さを異ならせていてもよい。例えば図８に示すごとく、３つに分割配置したゴム材２５のうちの一のゴム材２５を他のゴム材よりも周方向長さを大きくすることができる。このように配設すれば、必然的に各ゴム材２５同士は等間隔ではなくなる。これによれば、例えば可動弁２０が往復運動する際にある一定方向に傾斜し易い場合、それによる摩耗し易い部分を的確に保護することができるなど、用途に応じて設計することができる。
【００６１】
また、必ずしも可動弁２０の先端面２０ｇにおける径方向中心を基準として、ゴム材２５の対向面を通気部２６とする必要もない。例えば図９および図１０に示すごとく、４分割して等間隔で配設した各ゴム材２５を、互いに可動弁２０の先端面２０ｇにおける径方向中心を基準として対向状に配設することもできる。このように配設することで、各通気部２６も可動弁２０の先端面２０ｇにおける径方向中心を基準として対向位置関係にある。これによれば、可動弁２０の先端面２０ｇの外周縁における両端において緩衝機能を発揮させることができる。
【００６２】
また、図示していないが、各ゴム材２５の周方向長さを大きくして、通気部２６の周方向長さを十分に小さくすることもできる。これによれば、最低限の通気部２６を確保しながら、可動弁２０の先端面２０ｇの外周縁の大部分において摩耗を回避させることができる。また、ゴム材２５を可動弁２０の先端面２０ｇの外周縁の全周に亘って配設したうえで、通気部２６をゴム材２５に凹み形成した溝によって確保してもよい。さらに、ゴム材２５は必ずしも可動弁２０の先端面２０ｇより突出させておく必要はなく、少なくとも先端面２０ｇと面一であればよい。
【００６３】
図１０〜１１に、本発明におけるシール部材２３の凸部２３ａの外側に配す弾性部材自体の変形例を示す。先の実施例では、弾性部材としてゴム材２５を使用したが、少なくとも可動弁２０とバルブシート５との衝突を緩和できるものであれば、これに限らない。例えば図１１に示すごとく、弾性部材として可動弁２０とバルブシート５との間に配した圧縮コイルバネ４０としてもよい。弾性部材を圧縮コイルバネ４０とすれば、圧縮コイルバネ４０の隙間が通気部２６となる。このときのバルブシート５の座面５ｂは、バルブシート５の後端面よりも後方へ突出形成させてある。一方、可動弁２０の先端面２０ｇの外周縁は、先端面２０ｇよりも後方へ凹み形成している。そして、この突出する座面５ｂの外側と凹み形成した先端面２０ｇの外周縁に圧縮コイルバネ４０を配設している。これにより、可動弁２０が閉弁方向へ移動すると、当該可動弁２０が圧縮コイルバネ４０で受けられることで、可動弁２０とバルブシート５との衝突が緩和される。但し、可動弁２０が閉弁位置にあるとき、これに作用する圧縮コイルバネ４０と板バネ２１との付勢力が、コア６内に配した圧縮コイルバネ３５の付勢力よりも小さくなるように構成する必要がある。
【００６４】
また、弾性部材としてゴム材２５に代えて、図１２に示すごとく弾性部材として可動弁２０とバルブシート５との間に配した板バネ４１を使用することもできる。このときのバルブシート５の座面５ｃは、バルブシート５の後端面よりも前方へ凹みさせてある。一方、可動弁２０の先端面２０ｇの外周縁は、先端面２０ｇよりも後方へ凹み形成している。そして、この凹んだ座面５ｃの内周面と可動弁２０のバルブ部２０ｃの外周面との間に、後方に傾斜する板バネ４１を配設している。これにより、可動弁２０が閉弁方向へ移動すると、当該可動弁２０が板バネ４１で受けられることで、可動弁２０とバルブシート５との衝突が緩和される。但し、この場合も、可動弁２０が閉弁位置にあるとき、これに作用する板バネ４１と板バネ２１との付勢力が、コア６内に配した圧縮コイルバネ３５の付勢力よりも小さくなるように構成する必要がある。この板バネ４１は、細長形状の板バネを可動弁２０の外周に少なくとも３個以上（好ましくは４個）等間隔で配した複数点支持としている。この場合、各板バネ４１の間が通気部２６となる。
【００６５】
図１３に板バネ２１の挿通孔と、この内周縁に沿ってインサート成形する弾性体３０の変形例を示す。先の実施例では、板バネ２１の連通孔と弾性体３０を径方向内外に３つの凹凸を有する波型円形状に形成したが、これらの形状は少なくとも径方向において少なくとも１つの角部を有する形状とすればよい。例えば図１３に示すごとく、板バネ２１の連通孔と弾性体３０を、径方向内外に４つの凹凸を有する波型円形状に形成することもできる。また、図示していないが、三角形や四角形などの多角形や、楕円形、多数の凹凸を有する波型円形とすることも可能である。このような少なくとも１つの角部を有する形状であれば、当該角部が周方向で引っ掛かるので、可動弁２０が板バネ２１内で周方向に回転することがない。このとき、板バネ２１を締り嵌めする可動弁２０の溝３１も、当該板バネ２１の連通孔や弾性体３０と相似形にしておく。
【００６６】
また、図１４に板バネ２１の内周縁に沿って配する弾性体３０と可動弁２０の溝３１の変形例を示す。先の実施例では、弾性体３０の内側形状を、径方向内側へ湾曲する円弧状に形成し、溝３１の奥面は垂直面としていた。これに対し、弾性体３０の内側形状を下流側から上流側にいくにしたがって径方向外側へ拡がる傾斜面とし、可動弁２０の溝３１の奥面もこれに対応する傾斜面とすることもできる。これによれば、傾斜面を摺動させながら板バネ２１を溝３１に容易に嵌め込むことができる。そのうえ、傾斜面の先端が溝３１の前方面に引っかかるので、より確実に可動弁２０の抜け外れを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】閉弁状態の燃料噴射弁の縦断面図である。
【図２】開弁状態の可動弁を中心とした要部拡大断面図である。
【図３】図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】板バネを可動弁へ締り嵌めした部分の要部拡大断面図である。
【図５】窒化層を設ける部分を示す要部拡大断面図である。
【図６】可動弁が傾斜状に往復運動する機構を示す可動弁を中心とした要部拡大断面図である。
【図７】可動弁の先端面の外周縁に配設する弾性部材の変形例を示す可動弁の先端面図である。
【図８】可動弁の先端面の外周縁に配設する弾性部材の別の変形例を示す可動弁の先端面図である。
【図９】可動弁の先端面の外周縁に配設する弾性部材のさらに別の変形例を示す可動弁の先端面図である。
【図１０】図９の変形例に対応する可動弁の縦断面図である。
【図１１】別の弾性部材を使用した可動弁を中心とした要部拡大断面図である。
【図１２】さらに別の弾性部材を使用した可動弁を中心とした要部拡大断面図である。
【図１３】板バネの挿通孔と可動弁の溝の形状の変形例を示す図１のＡ−Ａ線に相当する断面図である。
【図１４】板バネの内周縁に沿って配設する弾性体と溝の形状の変形例を示す板バネを可動弁へ締り嵌めした部分の要部拡大断面図である。
【図１５】従来例における図１のＡ−Ａ線に相当する断面図である。
【図１６】従来例における可動弁の往復運動機構を示す可動弁を中心とした要部拡大断面図である。
【図１７】従来例における窒化層か形成された可動弁とコアとの関係を示す要部拡大断面図である。
【符号の説明】
【００６８】
１ 燃料噴射弁
２ バルブボディ
３ アッパボディ
４ ロアボディ
５ バルブシート
５ａ 座面
６ コア
７ 鍔付リング
８ 燃料噴射孔
８ａ 絞り部
１２ ソレノイドコイル
１４ 受電用コネクタ
１７ ストッパ
１８ カラー
１９ リング
２０ 可動弁
２０ｆ 当接面
２０ｇ 先端面
２１ 板バネ
２２ 緩衝部材
２３ シール部材
２３ａ 凸部
２５ ゴム材（弾性部材）
２６ 通気部
３０ 弾性体
３１ 溝
３５ 圧縮コイルバネ
３６ パイプ
３７ ストレーナ
４０ 圧縮コイルバネ（弾性部材）
４１ 板バネ（弾性部材）
５０ 窒化層
１００ 可動弁
１００ａ 先端面
１０１ 弾性体
１０１ａ 凸部
１０２ 燃料噴射孔
１０３ バルブシート
１０４ 板バネ
１０５ 弾性体
１０６ ストッパ
１０８ コア
２００ 窒化層
Ｓ１ 隙間寸法（磁性ギャップ）
Ｓ２ 窒化層の厚み寸法
Ｓ３ 磁性ギャップ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、天然ガス燃料や水素ガス燃料などの気体燃料を内燃機関または燃料電池システムに供給する燃料噴射弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の燃料噴射弁は、筒状のバルブボディ内に配された可動弁をソレノイドコイルの電磁作用によって可動させることで燃料噴射孔を開閉するよう構成されている。例えば燃料噴射孔が穿設されたバルブシートを含むバルブボディと、バルブボディ内にて軸方向に往復運動して燃料噴射孔を開閉する可動弁と、電磁力によって可動弁を可動するソレノイドコイルと、可動弁をバルブボディ内でフローティング状に支持する弾性変形可能な板バネと、燃料噴射孔に対向する可動弁の先端面に配されたシール部材とを有する燃料噴射弁として、本出願人による特許文献１および特許文献２がある。また、可動弁を電磁作用によって可動させて燃料噴射孔を開閉している燃料噴射弁として、他に特許文献３もある。
【０００３】
可動弁は電磁力を受けて往復運動するので、磁性金属により形成されている。一方、バルブボディを構成する燃料噴射孔が穿設されたバルブシートは、電磁力による可動弁の往復運動を阻害しないよう非磁性金属により形成されている。そのため、可動弁が往復運動してバルブシートとメタルタッチすると、大きな衝撃音が発生して燃料噴射弁の作動音が大きくなると共に、可動弁やバルブシートが摩耗してしまうという問題を有する。そこで特許文献１および特許文献２では、図１５に示すごとく可動弁１００の先端面１００ａに弾性体１０１を配している。この弾性体１０１は、本発明におけるシール部材に相当し、可動弁１００の先端面１００ａの外径よりも小径かつ燃料噴射孔１０２の内径よりも大径で、可動弁１００の先端面１００ａよりも突出する環状の凸部１０１ａを有しており、可動弁１００とバルブシート１０３との衝撃緩衝機能と、燃料噴射孔１０２のシール機能とを兼ね備えている。なお、特許文献１および特許文献２のバルブシート１０３はステンレス製であり、燃料噴射孔１０２には絞り部が形成されている。
【０００４】
また、ガス燃料用の燃料噴射弁である特許文献１および特許文献２では、液体燃料を供給する場合に比べてバルブボディ内の潤滑性が劣るので、可動弁１００の円滑な往復運動を担保すべく、可動弁１００をバルブボディに対してフローティング状態に板バネ１０４で支持している。当該板バネ１０４は、これの中央部に可動弁１００を挿通可能な挿通孔を有する外形円形部材であり、その内周縁に沿って配された弾性体１０５を介して可動弁１００の外周に締まり嵌めされている。また、板バネ１０４の挿通孔は図１５に示すように真円形であり、可動弁１００には弾性体１０５の摩擦力によって止着されているのみである（図１６参照）。
【０００５】
また、金属製の可動弁１００は同じく金属製のバルブボディ内を往復運動し、燃料噴射孔１０２の開弁方向への移動限界は、バルブボディ内に配された金属製のストッパ１０６によって規制されている。このとき、可動弁１００が理想的な軸方向での直線運動をすれば、基本的にはバルブボディ内においてバルブシート１０３とストッパ１０６以外の部材とは接触しないように設計されている。しかし、実際には図１６に示すように、外部からの振動や電磁力のばらつきなどによって可動弁１００の往復運動軸はブレることが多く、可動弁１００は傾斜状態で往復運動することが多い。この場合、金属製の可動弁１００やバルブシート１０３、およびストッパ１０６などが摩耗してしまう問題が生じる。そこで特許文献３では、可動弁１００とこれに接触し得るバルブボディやストッパ１０６などの表面に、耐摩耗性に優れる窒化層２００を形成している。なお、特許文献１ないし特許文献３の燃料噴射弁は、そのバルブボディの構成部材として、電磁力発生手段１０７からの電磁力を直接受けるコア（固定鉄心）１０８を含む。そして、電磁力発生手段１０７によって電磁力が発生されると、可動弁１００がコア１０８に引き寄せられることで燃料噴射孔１０２が開弁されることになる。
【０００６】
【特許文献１】特許第３７１８０３５号公報
【特許文献２】特開２０００−２４９０２２号公報
【特許文献３】再表２００３−０４２５２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１および特許文献２の燃料噴射弁では、図１５に示すごとく可動弁１００の先端面１００ａに配されている弾性体１０１は、当該可動弁１００の先端面１００ａの外径よりも小径に設計されているので、これよりも外周側、すなわち可動弁１００の先端面１００ａにおける外周縁は可動弁１００が露出している。このような形態でも、可動弁１００が理想的な軸方向での直線運動をしている限りは、弾性体１０１が可動弁１００よりも先にバルブシート１０３に衝突し弾性変形するので、有効に可動弁１００とバルブシート１０３との衝突衝撃を緩衝し得る。しかし、可動弁１００は板バネ１０４によってフローティング状に支持されているので、実際には燃料噴射弁を搭載した車両の走行時の外部からの振動や電磁力のばらつきなどによって往復運動軸がブレて、可動弁１００が傾斜状態で往復運動することが多い。しかも、一旦可動弁１００の往復運動軸がブレてしまうと、稼動中に直線運動に修正されることはない。この場合、図１６に示すごとく可動弁１００の外周縁が弾性体１０１に先行してバルブシート１０３と衝突してしまい、可動弁１００やバルブシート１０３が摩耗してしまうという問題があった。特に、このような燃料噴射弁を燃料電池システムに高圧の水素ガスを供給する装置として採用した場合、高圧に対応するべく可動弁の質量およびその吸引力（電磁力）を増大する必要があるが、その場合は上記問題がより顕在化する可能性がある。
【０００８】
これを解決するためには、弾性体１０１の凸部１０１ａが可動弁１００の先端面１００ａの外周縁にくるように設計することが考えられる。しかし、可動弁１００はコイルスプリングなどの弾性体によって常時閉弁方向へ付勢されており、この付勢力とシール面積に燃料圧力が作用する荷重とによって燃料噴射弁に対して閉弁力が作用する。したがって、弾性体１０１の凸部１０１ａの直径を大きくしてシール面積が大きくなると、その分可動弁に作用する燃料圧力の受圧面積が大きくなる。そうすると、これに伴い可動弁１００を開弁方向へ移動させるための電磁力も大きくする必要がある。これを達成するためには、電磁力発生手段（ソレノイドコイル）１０７の大型化が必要となるという新たな問題が生じてしまう。
【０００９】
特許文献１および特許文献２の燃料噴射弁では、可動弁１００をフローティング状に支持する板バネ１０４の内周縁の形状、すなわち弾性体１０５の径方向視での形状は真円形なので（図１５参照）、可動弁１００が板バネ１０４内で周方向に回転してしまい、燃料の流量が変動してしまうおそれがあった。また、板バネ１０４を、これの内周縁に沿って配した弾性体１０５の摩擦力によって可動弁１００の外周に締り嵌めしているのみなので（図１６参照）、高速で往復運動する可動弁１００が抜け外れるおそれもあった。
【００１０】
特許文献３の燃料噴射弁では、表面に耐摩耗性に優れる窒化層２００を形成することで可動弁１００の摩耗を効果的に防止しているが、当該窒化層２００は可動弁１００の表面全体に形成されている。しかし、窒化層２００は非磁性層である。したがって、特許文献３では可動弁１００におけるコア１０８との対向面にも窒化層２００が形成されているので、コア１０８と可動弁１００との間の磁性ギャップ（非磁性距離）は、図１７に示すように、コア１０８と可動弁１００との間の距離Ｓ１と窒化層２００の厚みＳ２との和であるＳ３となる。例えばコア１０８と可動弁１００との間の隙間を３０μｍとし、可動弁１００の表面に厚さ２０μｍの窒化層を設けたとき、その磁性ギャップは５０μｍとなる。これでは、窒化層２００を設けたことによって当該窒化層２００の厚みＳ２の分だけ磁性ギャップが大きくなり、コア１０８から可動弁１００へ作用する電磁力すなわち可動弁１００の吸引力が阻害されてしまう。
【００１１】
そこで本発明は上記課題を解決するものであって、本発明の目的は、可動弁とバルブシートとの衝突による作動音の発生と両者の摩耗を、シール径を拡大することなく同時に解決できる燃料噴射弁を提供することにある。本発明の目的は、可動弁がこれをフローティング状に支持する板バネ内で回転することがなく、かつ可動弁が板バネから抜け外れることのない燃料噴射弁を提供することにある。本発明の目的は、可動弁の表面に耐摩耗性に優れる窒化層を形成しながら、電磁力の磁性ギャップが小さい燃料噴射弁を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明は、燃料噴射孔を有するバルブボディと、前記バルブボディ内にて軸方向に往復運動して前記燃料噴射孔を開閉する可動弁と、電磁力によって前記可動弁を可動する電磁力発生手段と、前記可動弁を前記バルブボディ内でフローティング状に支持する弾性変形可能な支持部材と、前記可動弁の先端面に配されたシール部材とを有する燃料噴射弁において、以下のような構成とした。
【００１３】
まず、可動弁とバルブシートとの衝突音の発生と両者の摩耗を回避することに関し、前記バルブボディは、前記燃料噴射孔が穿設されたバルブシートを含んでおり、前記シール部材には、前記可動弁の先端面の外径よりも小径かつ前記燃料噴射孔の内径よりも大径で、前記可動弁の先端面よりも突出しシール部を形成する環状の凸部が形成されている。そのうえで、前記シール部材の凸部の外側に、前記可動弁と前記バルブシートとの衝突を緩和する弾性部材が配されている（請求項１）。
弾性部材がシール部材の凸部の外側に位置している構成であれば、当該弾性部材は可動弁に直接設けてもよいし、可動弁とバルブシートとの間に別体として介在させてあってもよい。また、可動弁とバルブシートとの衝突を緩和するとは、可動弁がバルブシートに衝突する際の荷重を直接的または間接的に軽減することを意味する。したがって、ここでの「緩和」には、弾性部材を可動弁に直接設けることで可動弁とバルブシートとの衝突を直接緩和する、すなわち可動弁とバルブシートとの衝突を「緩衝」する場合も含む概念である。また、可動弁の「先端面」とは、発明の詳細な説明において詳説するが、燃料流動方向を基準とした「前方先端」を意味する。
【００１４】
前記可動弁がバルブシートに当接して前記凸部でシール部が形成された閉弁状態において、前記可動弁と前記バルブシートとの間には、前記弾性部材の外側から前記シール部材側へ燃料が連通可能な通気部を確保しておくことが好ましい（請求項２）。
この場合、当該通気部は１つの弾性部材を使用してこれに溝を設けたり、複数の弾性部材を互いに間隔を空けて配置したりするだけでなく、例えばスプリングなど使用する弾性部材によっては本来的に通気部が確保されていてもよい。
【００１５】
このような構成として、例えば前記弾性部材をゴムで形成し、前記可動弁の先端面よりも突出するように、前記可動弁の先端面の外周縁に周回状に配すことができる。このとき、少なくとも前記可動弁の先端面の外周縁の一部には、前記可動弁を露出させておく（請求項３）。
弾性部材およびシール部材の凸部は、可動弁の先端面よりも突出しているので燃料噴射孔の閉弁状態ではガス圧などによってバルブシートと密着するが、可動弁とバルブシートとは密着することはない。これにより、可動弁の露出部分が必然的に通気部となる。可動弁の露出部分は１箇所でもよく複数箇所でもよい。少なくとも外周縁の一部において可動弁を露出させるには、例えば環状の弾性部材の一部を切り欠いてＣ字状にしたり、複数の弾性部材を互いに間隔を空けて環状に配すことができる。
【００１６】
その中でも、前記弾性部材を前記可動弁の先端面の外周縁に分割して配すことで、前記通気部を複数箇所形成しておくことが好ましい（請求項４）。
但し、配設個数や配設間隔は特に制限されない。また、各弾性部材の配設パターンは等間隔であると不等間隔であるとを問わない。
【００１７】
弾性部材を複数個に分割して配す場合は、前記可動弁の先端面における径方向中心を基準として、前記弾性部材が配されている領域に対向する領域は、前記可動弁が露出させておくとよい（請求項５）。
すなわち、可動弁の先端面において、その外周縁の一端とこれに径方向中心を基準として相対向する他端とで、露出している素材を異ならせてある。
【００１８】
前記バルブシートは、制振金属で形成することが好ましい（請求項６）。
【００１９】
次に、可動弁の抜け外れや回転の防止に関して、前記支持部材は、これの中央部に前記可動弁を挿通可能な挿通孔を有する板バネであり、該板バネは、これの内周縁に沿って配された弾性体を介して前記可動弁の外周に締まり嵌められている。そのうえで、前記板バネの内周縁の形状と、前記板バネが締まり嵌められる部分の前記可動弁の外形とが、互いに相似する非真円形とされている（請求項７）。
板バネの内周縁の形状などが非真円形としては、例えば三角形や四角形のような多角形の他に、楕円形や波状円形などもある。
【００２０】
また、前記可動弁の外周面には、前記板バネの内周縁に沿って配された弾性体の厚みと同じ幅の溝が形成されており、前記板バネが前記溝内に締り嵌められている（請求項８）。
板バネを締まり嵌める部分となる溝は、可動弁の外周面を径方向内方に向けて凹み形成したり、板バネを締まり嵌める部分の上下または下方を径方向外方に向けて突出させて形成することもできる。
【００２１】
このとき、前記板バネの内周縁に沿って配される弾性体の内側形状を、径方向内側へ湾曲する円弧状としたり（請求項９）、傾斜面としたり（請求項１０）することが好ましい。
【００２２】
さらに、可動弁の表面に窒化層を形成することに関して、前記バルブボディは、前記電磁力発生手段の電磁力によって前記可動弁を引き寄せるコアを含んでおり、前記可動弁は磁性材からなる。そのうえで、前記可動弁の表面に、前記コアとの対向面を除いて全体的に窒化層が形成されている（請求項１１）。
窒化層とは、可動弁を形成する素材を窒素と反応させて窒素化合物が形成された層（被膜）をいう。
【００２３】
このとき、前記バルブボディ内の前記可動弁と接触し得る部材の表面にも、前記コアの前記可動弁との対抗面を除いて窒化層を形成しておくことが好ましい（請求項１２）。
可動弁との対向面に窒化層を形成する部材としては、バルブボディを構成する部材のうち可動弁が往復運動する際にこれと接触し得る構成部材であれば全て含まれる。
【００２４】
なお、前記可動弁には、これが開弁位置または閉弁位置にあるときに前記バルブボディと密着する弾性体が配されている。そして、該弾性体の配設部位には、前記窒化層を形成しないことが好ましい（請求項１３）。
ここでの弾性体は、可動弁がバルブボディ内で往復運動して、その往復移動限界位置にきたときに可動弁とバルブボディとが衝突する際の衝撃を緩衝するための部材である。したがって、ここでの弾性体には、上述した可動弁の先端面に配されたシール部材も含まれる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、可動弁とバルブシートとの間に、可動弁の先端面に配したシール部材に加えて別の弾性部材も介在させているので、シール部材の衝撃緩衝機能との相乗効果により、可動弁とバルブシートとが衝突する際の衝撃をさらに緩和させることができ、以って可動弁およびバルブシートの摩耗を軽減させることができる。また、この弾性部材はシール部材の凸部の外側に配しているので、可動弁が傾斜状に往復運動してその外周縁がシール部材に先行してバルブシートに接触し得る場合でも、当該外周縁での衝撃も有効に緩和させることができる。可動弁とバルブシートとの衝撃が緩和されれば、燃料噴射弁の作動音も低減される（請求項１）。
【００２６】
可動弁とバルブシートとの間に、閉弁状態でも弾性部材の外側からシール部材側へ燃料が連通可能な通気部を確保しておけば、当該弾性部材がシール部材として機能することはない。したがって、従来から配されていたシール部材が、そのまま本来のシール機能を発揮する。これによれば、シール部材の外側に弾性部材を配してもシール径が拡大することがないので、燃料からの受圧面積も拡大することもない。而して、電磁力を増大させることなく、可動弁とバルブシートとが衝突する際の衝撃を緩和させることができる（請求項２）。
【００２７】
弾性部材を可動弁の先端面の外周縁に周回状に配しておけば、可動弁が傾斜状態で往復運動しても、可動弁の外周縁が直接バルブシートと接触することがないので、可動弁およびバルブシートの摩耗を確実に防止することができる。また、弾性部材を可動弁の先端面よりも突出させておけば、より確実に可動弁に先行してバルブシートと接触させることができる。可動弁が閉弁位置にあるとき、少なくとも可動弁の外周縁の一部に形成された可動弁露出領域がバルブボディと密着することはない。これにより、可動弁露出領域が必然的に通気部となるので、わざわざ弾性部材に通気部を形成する必要はない。また、弾性部材としてゴムを使用していれば、ゴムを可動弁に焼付け形成することでシール部材と同時に型成形できるので、形状寸法精度が向上すると共に、製造コストも低減できる（請求項３）。
【００２８】
弾性部材を分割して配しておけば、必然的に通気部が複数箇所形成されるので、確実に弾性部材の外側からシール部材側へ燃料を連通させることができる。すなわち、より確実にシール部材で本来的なシール機能を発揮させて、電磁力増大の必要性を避けることができる（請求項４）。
【００２９】
可動弁の先端面における径方向中心を基準として、弾性部材が配されている領域に対向する領域を可動弁の露出領域としておけば、効率良く可動弁およびバルブシートの摩耗を軽減させることができる。
すなわち、可動弁は高速で往復運動し、何万回という単位でバルブシートとの衝突を繰り返す。そして、可動弁が傾斜状態で往復運動する場合は、外周縁の一端がバルブシートと衝突したとき、その反発力によって往復運動軸が反転し、次回は径方向中心を基準として対向する他端がバルブシートと衝突することになる。したがって、可動弁の先端面において、その外周縁の一端とこれに径方向中心を基準として相対向する他端とで露出している素材が同じであれば、たまたま可動弁が露出している部分が最初にバルブシートと衝突すれば、次回も反対側の可動弁露出部分がバルブシートと衝突することになり、弾性部材を配した意義が没却されてしまう。これに対し、可動弁の先端面において、その外周縁の一端とこれに径方向中心を基準として相対向する他端とで露出している素材を異ならせてあれば、最初に可動弁がバルブシートと直接衝突しても、次回は確実に弾性体がバルブシートと衝突することになるので、上記のような問題はない。
また、可動弁とバルブシートとは高剛性部材で形成されているので、両者の衝突による反発力も大きい。したがって、可動弁とバルブシートとが直接衝突した場合は、その反発力も相俟って次回の衝突時の衝撃力が大きくなってしまう。しかし、可動弁の先端面において、その外周縁の一端とこれに径方向中心を基準として相対向する他端とで露出している素材を弾性部材と可動弁とで異ならせてあれば、仮に最初に可動弁がバルブシートと直接衝突しても、次回は弾性部材がバルブシートと衝突することになるので、その衝撃力が緩衝されると共に反発力も大幅に減衰される。これにより、次回の衝突時における衝撃力も大きく減衰するので、可動弁およびバルブシートの摩耗を有効に軽減させることができる。この効果は、特に燃料噴射弁の稼動を停止した場合に大きい（請求項５）。
【００３０】
バルブシートを制振金属で形成しておけば、可動弁との衝突によるバルブシートの振動の伝達が抑えられるので、燃料噴射弁の作動音を抑えることができる（請求項６）。
【００３１】
板バネの内周縁の形状と板バネが締まり嵌められる部分の可動弁の外形とを非真円形としていれば、少なくとも１箇所に角部が形成されているので、可動弁が板バネ内で回転することはない。これにより、流量変動が生じることがないことから燃料の安定供給が可能であると共に、可動弁の摩耗も避けることができる。また、板バネの内周縁と可動弁の外形とを互いに相似形状としていれば、板バネの内周縁に沿って配された弾性体を的確に可動弁に密着させることができるので、可動弁が板バネ内でガタつくこともない（請求項７）。
【００３２】
板バネが可動弁の外周に設けた溝内に締り嵌められていれば、確実に可動弁が板バネから抜け外れることを防止できる（請求項８）。
【００３３】
板バネの内周縁に沿って配される弾性体の内側形状を、径方向内側へ湾曲する円弧状としていれば、弾性体が可動弁の外周面を摺動し易くなるので、板バネの嵌め込み操作が容易となる（請求項９）。
【００３４】
板バネの内周縁に沿って配される弾性体の内側形状を傾斜面していれば、板バネの嵌め込み操作が容易となることに加え、さらに傾斜面の先端が可動弁の溝に引っかかるので、より確実に可動弁の抜け外れを防止することができる（請求項１０）。
【００３５】
窒化層は耐摩耗性および耐食性に優れるので、可動弁の表面の全体的に窒化層を形成しておけば、有効に可動弁の摩耗や腐食を軽減させることができる。空気や気体燃料は非磁性層である。したがって、可動弁が電磁力発生手段からの電磁力によってコアに吸引されるとき、図１７のように可動弁とコアとの隙間Ｓ１が磁性ギャップとなるので、可動弁とコアとの隙間が大きければその分電磁力が作用し難くなり、可動弁の吸引力も低下する。そのうえ、窒化層も非磁性層なので、可動弁とコアとの間に窒化層が介在していると、当該窒化層の厚みＳ２も磁性ギャップとなる。そこで、可動弁の表面のうちコアとの対向面に窒化層を設けていなければ、コアと可動弁との間の最終的な磁性ギャップＳ３が大きくなることなく可動弁の摩耗を効率良く軽減させることができる（請求項１１）。
【００３６】
また、バルブボディを構成する部材のうち、コアの可動弁との対抗面を除いた可動弁と接触し得る部材の表面にも窒化層を形成しておけば、磁性ギャップが大きくなることなくバルブボディの摩耗も軽減させることができる（請求項１２）。
【００３７】
また、弾性体の配設部位に窒化層を形成していなければ、可動弁と弾性体との結合不良を防止できる（請求項１３）。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
（実施例）
以下、本発明の実施例につき、図１〜６を参照しつつ具体的に説明する。実施例の流体用制御弁は、燃料電池自動車に搭載され燃料電池に水素ガス燃料を供給したり、ＣＮＧ自動車に搭載され天然ガス燃料を内燃機関に供給したりする、気体燃料用の噴射弁として好適に用いられる。図１は、燃料噴射弁１の全体構成を示す断面図である。図１において燃料噴射弁１は、磁性材からなるほぼ円筒状のバルブボディ２を有する。バルブボディ２は、アッパボディ３と、該アッパボディ３に圧入嵌合されたロアボディ４と、該ロアボディ４に圧入嵌合されたバルブシート５と、アッパボディ３内の中央部に挿入配置された円筒状のコア６と、ロアボディ４とコア６との間に配された鍔付リング７とを有する。そして、バルブシート５の中央部に燃料噴射孔８が貫通状に穿設されており、ロアボディ４内であってバルブシート５の燃料流動方向上流側に、燃料噴射孔８を開閉する可動弁２０が往復運動可能に配されている。アッパボディ３、ロアボディ４、コア６、および可動弁２０は磁性材からなるが、鍔付リング７は、ソレノイドコイル１２の可動弁２０に対する電磁力の作用を効率的に行わせるべく非磁性材からなる。
【００３９】
なお、詳しくは後述するが、本実施例の燃料噴射弁１では、図外のガスボンベに圧縮封入された水素ガスなどの気体燃料が、コア６から可動弁２０内を通ってバルブシート５の燃料噴射孔８へ流通していくように構成されている。したがって、本発明の説明では、適宜燃料流動方向の上流側に位置しているコア６側（図１において上方）を後方と言い、燃料流動方向下流側に位置しているバルブシート５側（図１において下方）を前方と言うことがある。特に、燃料噴射孔８と対向する可動弁２０の燃料流動方向下流側端面が、可動弁２０の先端面となる。
【００４０】
アッパボディ３とコア６との間には、ほぼ円筒状のボビン１１が配置されている。ボビン１１は合成樹脂などの電気絶縁材からなり、これの外周にソレノイドコイル１２が多層状に巻かれている。ボビン１１にはターミナル１３が接合されており、当該ターミナル１３がソレノイドコイル１２と電気的に接続されている。アッパボディ３の外周領域には、ターミナル１３を取り囲むソケット部１４ａを有する受電用コネクタ１４が設けられており、ソケット部１４ａに制御装置の給電用コネクタ（図示せず）が接続され、制御装置によりソレノイドコイル１２に対する通電および遮電が制御される。給電用コネクタから受電用コネクタ１４を介してボビン１１に巻装されたソレノイドコイル１２に通電されると電磁力が発生し、コア６などの磁性材からなる部材が磁性を帯びることになる。したがって、ボビン１１およびソレノイドコイル１２が、本発明における電磁力発生手段に相当する。
【００４１】
バルブシート５は、ステンレス鋼などの非磁性制振合金からなり、その後端面（燃料流動方向上流側面）が、後述の可動弁２０が当接する座面５ａとなる。バルブシート５の径方向中心部に穿設された燃料噴射孔８は、燃料流動方向上流側から下流側に向かって、順に絞り部８ａ、同径部８ｂ、拡張部８ｃを有する構成とされており、燃料噴射孔８から気体燃料が噴射される際に一旦絞り部８ａを通過することで、気流音の低減が図られている。
【００４２】
ロアボディ４内には、可動弁２０の開弁方向の移動限界を規制するストッパ１７、可動弁２０の支持部材としての板バネ２１を上下から挟持するカラー１８およびリング１９が配されている。ストッパ１７、カラー１８、板バネ２１、およびリング１９は、燃料流動方向上流からこれの順でロアボディ４の内側フランジ部４ａとバルブシート５との間に積層されている。詳しくは、ストッパ１７は磁性材でリング状に形成され、ロアボディ４内に嵌合され、かつ内側フランジ部４ａに当接されている。カラー１８は、例えばステンレス材でリング状に形成され、ロアボディ４内に嵌合され、かつストッパ１７および板バネ２１の外周部と当接されている。リング１９は、例えばステンレス材でリング状に形成され、ロアボディ４内に嵌合され、かつ板バネ２１の外周部と当接されている。リング１９は、ロアボディ４に対するバルブシート５の固定に伴い板バネ２１の外周部をカラー１８に押圧している。これにより、板バネ２１の外周部がカラー１８とリング１９との間に挟持される。
【００４３】
図２は、可動弁２０が理想状態で往復運動した場合の開弁位置にある要部拡大断面図である。図１および図２において可動弁２０は、磁性材である電磁ステンレス材からなり、コア６とほぼ同様の断面形状をなす円筒状の主部２０ａと、主部２０ａの前方（バルブシート５側）の径方向外側に張り出すフランジ部２０ｂと、フランジ部２０ｂの前方に繋がる円形のバルブ部２０ｃとを有する。主部２０ａの中空部２０ｄの内周面には、段付面からなるバネ座面２０ｅが形成されており、フランジ部２０ｂの後面はストッパ１７と面接触可能な当接面２０ｆとなっている。そして、燃料噴射孔８と対向するバルブ部２０ｃの先端面２０ｇが、閉弁時にバルブシート５の座面５ａと面接触することになる。なお、主部２０ａおよびフランジ部２０ｂは、ソレノイドコイル１２の通電時において、アーマチュアとして機能する。
【００４４】
可動弁２０の当接面２０ｆの外周縁には、当該当接面２０ｆよりも燃料流動方向上流側（ストッパ１７側）へ突出し、可動弁２０がストッパ１７に当接する際の衝撃を緩衝するゴム製で環状の緩衝部材２２が焼き付け接合されている。一方、可動弁２０の先端面２０ｇの径方向中央部には、当該可動弁２０の先端面２０ｇの外径よりも小径でかつ燃料噴射孔８の内径よりも大径な、ゴム製のシール部材２３が焼き付け接合されている。このシール部材２３には、可動弁２０の先端面２０ｇよりも燃料流動方向下流側（バルブシート５側）へ突出する環状の凸部２３ａが一体形成されている。このシール部材２３の凸部２３ａは、可動弁２０の閉弁時にバルブシート５の座面５ａに先行衝突して緩衝部材として機能すると共に、弾性変形してバルブシート５の座面５ａと密着することで、気体燃料の連通を不可とするシール部を形成する。なお、シール部材２３の凸部２３ａの弾性変形量は、可動弁２０の先端面２０ｇがバルブシート５の座面５ａに当接した位置で規定される。すなわち、可動弁２０の最終的な閉弁位置は、座面５ａと先端面２０ｇとが直接接触した状態で規定される。また、バルブ部２０ｃには、主部２０ａの中空部２０ｄと連通すると共に、径方向に放射状に延びる複数本（実施例では６本）の貫通孔２０ｈが、周方向に等間隔（実施例では６０度間隔）で穿設されている。中空部２０ｄと貫通孔２０ｈとによって可動弁２０のガス流路が構成される。
【００４５】
また、可動弁２０と板バネ２１を燃料流動方向下流側から見た図１のＡ−Ａ断面図を示す図３において、シール部材２３の凸部２３ａの外側、すなわち可動弁２０の先端面２０ｇの外周縁に、弾性部材としてゴム材２５が焼き付け接合されている。このゴム材２５は、互いに所定間隔を隔てて複数個分割（実施例では９分割）して等間隔に配されており、可動弁２０の先端面２０ｇよりも燃料流動方向下流側（バルブシート５側）に突出している（図２参照）。また、各ゴム材２５の隙間は可動弁２０が露出しており、図２および図３によく示されるように、可動弁２０の先端面２０ｇにおける径方向中心を基準として、ゴム材２５が配されている領域に対向する領域は、可動弁２０が露出している。上述のように、燃料噴射孔８の閉弁時にはシール部材２３の凸部２３ａでシール部が形成されているが、可動弁２０とバルブシート５とが密着することはない。したがって、閉弁時においてゴム材２５がバルブシート５と密着しても、可動弁２０とバルブシート５との間には、可動弁２０の露出部分を通ってゴム材２５の外側からシール部材２３側へ気体燃料が連通可能となっている。すなわち、可動弁２０の露出部分が通気部２６として機能する。なお、実施例ではゴム材２５と通気部２６との周方向の長さ寸法は、同一に設計されている。
【００４６】
また、図３において板バネ２１は析出硬化系ステンレスからなる外形円板状に形成されており、その径方向中央部に穿設された可動弁２０のバルブ部２０ｃが挿通される挿通孔と、外周縁と内周縁との間の中間領域に穿設された周方向に延びる複数のスリット２１ｂとを有する。このスリット２１ｂが複数穿設されていることで、板バネ２１が燃料噴射弁１の軸方向（可動弁２０の移動方向）に弾性変形可能となっている。また、板バネ２１の内周縁は非真円形に設計されている。具体的には、板バネ２１の内周縁は径方向に３つの凹凸を有する波状円形に形成されており、当該板バネ２１の内周縁に沿って板バネ２１の上下両面に跨るゴム製の弾性体３０がインサート成形により一体化されている。この弾性体３０は、板バネ２１に穿設された複数個（実施例では６個）の連結孔２１ｃを通して板バネ２１の上面側と下面側とが連結していることで、板バネ２１に不離一体とされている。
【００４７】
板バネ２１は、図１および図２に示すごとく、これの内周縁に沿って配された弾性体３０を介して可動弁２０の外周に締まり嵌められている。詳しくは、図４によく示されるように、可動弁２０のバルブ部２０ｃの後端のフランジ部２０ｂとのつけ根部分外周には、径方向内側へ向けて溝３１が周回状に凹み形成されており、当該溝３１に板バネ２１の弾性体３０が嵌合されている。溝３１も板バネ２１の内周縁の形状と相似する非真円形となっており、その上下幅は板バネ２１の弾性体３０の厚みと略同一に設計されている。弾性体３０の内径は、板バネ２１の挿通孔の内径より若干小さく、かつ可動弁２０の溝３１の外径よりも若干小さく形成されている。また、弾性体３０の内側形状は、径方向内側へ突出状に湾曲する円弧状に形成されている。これにより、板バネ２１の挿通孔に可動弁２０のバルブ部２０ｃを挿通していき、弾性体３０を溝３１内に円滑に摺動嵌合できるようになっている。そして、この板バネ２１によって可動弁２０がロアボディ４の内周面等に接触しないフローティング状態で支持され、可動弁２０がバルブシート５の燃料噴射孔８を開閉すべく軸方向に移動されるとき、板バネ２１も同方向に弾性変形する。
【００４８】
また、可動弁２０は、コア６内に配置された圧縮コイルバネ３５によって燃料噴射孔８の閉弁方向に付勢され、常時には図１に示す先端面２０ｇのシール部材２３がバルブシート５の座面５ａに押し付けられた閉弁状態に置かれる。このときの圧縮コイルバネ３５の付勢力は、コア６内に配置されたバネ荷重調整用のパイプ３６によって調整することが可能とされる。圧縮コイルバネ３５は、その一端が可動弁２０のバネ座面２０ｅに当接され、他端がパイプ３６の一端に当接される。パイプ３６は、コア６の内周に圧入することで取り付けられ、その圧入量を変えることによって圧縮コイルバネ３５の付勢力を調整する構成とされる。なお、パイプ３６の取り付けは、コア６の内周に設けた雌ネジにパイプ３６の外周に設けた雄ネジをねじ込み、そのねじ込み量を変えることによって圧縮コイルバネ３５の付勢力を調整する構成であってもよい。可動弁２０が圧縮コイルバネ３５によって閉弁状態に置かれるとき板バネ２１は弾性変形しており、これにより可動弁２０には開弁方向に付勢力が作用している。但し、板バネ２１の付勢力は、圧縮コイルバネ３５の付勢力に比べてはるかに小さく、圧縮コイルバネ３５による可動弁２０の閉弁動作を損なうものではない。
【００４９】
水素ガスなどの気体燃料は、コア６の中空内部およびパイプ３６の中空内部を経て可動弁２０の中空部２０ｄへと導かれる。可動弁２０が図１に示す閉弁状態に置かれているとき、気体燃料は可動弁２０の中空部２０ｄから貫通孔２０ｈを通り、可動弁２０の外周領域とロアボディ４の内周面との間の中空空間に充満している。なおコア６のガス入口には異物の混入を防止するストレーナ３７が配置されている。
【００５０】
本実施例の燃料噴射弁１は、上記のように構成さている。そして、図外の制御装置で断続的な通電状態を制御しながら、ソレノイドコイル１２に通電されると電磁力が発生する。このソレノイドコイル１２からの電磁力を磁性材からなるコア６が直接受けることで、コア６が磁性を帯びる。コア６が磁性を帯びることで、これの燃料流動方向下流側に配され、圧縮コイルバネ３５の付勢力で閉弁状態に置かれた磁性材からなる可動弁２０が、圧縮コイルバネ３５の付勢力に抗して図１に示す状態から図２に示すように燃料流動方向上流側へ吸引移動される。このとき、非磁性材からなる鍔付リング７をソレノイドコイル１２の燃料流動方向下流側の内周角部を覆うように配していることで、ソレノイドコイル１２からの電磁力が可動弁２０に直接作用しないように構成されている。そして、可動弁２０のバルブ部２０ｃがバルブシート５の座面５ａから離れて、バルブシート５の燃料噴射孔８が開弁される。これにより、ストレーナ３７を通ってコア６、可動弁２０の中空内部を通過した気体燃料が燃料噴射孔８から噴射され、燃料噴射弁１の下流側へと流れ出すことになる。
【００５１】
燃料噴射孔８の開度、すなわち可動弁２０の開弁方向への移動限界は、可動弁２０のフランジ部２０ｂの当接面２０ｆがストッパ１７に当接することで規定される。そこで、可動弁２０の当接面２０ｆの外周縁に、該当接面２０ｆよりも燃料流動方向上流側（ストッパ１７側）へ突出する環状の緩衝部材２２を配していることで、当該緩衝部材２２が可動弁２０に先行してストッパ１７に衝突することになる。そして、可動弁２０がストッパ１７に当接するまで緩衝部材２２が弾性変形することで、可動弁２０とストッパ１７との衝撃が緩衝され、両者２０・１７の摩耗が防止されている。また、可動弁２０は板バネ２１によってフローティング状に支持されているので、図２に示すような理想状態で軸方向に往復運動する場合は、可動弁２０は水平状態を保ちながら往復運動することになる。
【００５２】
一方、ソレノイドコイル１２に対する通電が遮断されたときは、可動弁２０は圧縮コイルバネ３５の付勢力で燃料流動方向下流側へと移動され、バルブ部２０ｃがバルブシート５の座面５ａに当接して燃料噴射孔８を閉じる。このとき、可動弁２０の先端面２０ｇにシール部材２３が焼き付け接合されている。したがって、可動弁２０が理想状態で閉弁方向へ移動するとき、先端面２０ｇより燃料流動方向下流側へ突出する凸部２３ａが、先端面２０ｇに先行してバルブシート５の座面５ａに衝突することになる。そして、先端面２０ｇが座面５ａに当接するまで凸部２３ａが弾性変形することで、可動弁２０とバルブシート５との衝撃が緩衝され、両者２０・５の摩耗が防止されている。先端面２０ｇが座面５ａに当接したときは、凸部２３ａは弾性変形して押し潰されていることで、気体燃料の連通を塞ぐシール部として機能する。
【００５３】
このように、可動弁２０はストッパ１７やバルブシート５と当接することで、その往復運動の移動限界が規制されている。そのため、上述のように先端面２０ｇや当接面２０ｆにゴム材２５および緩衝部材２２を配していることでこれらの摩耗を避けてはいるが、実際にはゴム材２５や緩衝部材２２を配した部分以外においても、可動弁２０はストッパ１７やバルブシート５と当接する。そのため、当該可動弁２０とストッパ１７やバルブシート５とが直接当接する部分でのこれらの摩耗をも有効に避けるために、図５に示すごとく可動弁２０、ストッパ１７、およびバルブシート５の表面に耐摩耗性や耐食性に優れる窒化層５０を設けている。詳しくは、ストッパ１７とバルブシート５とにはその表面全体に窒化層５０を設けているが、可動弁２０では、コア６と対向する後端面２０ｉには窒化層５０を設けていない。窒化層５０は非磁性層なので、コア６との磁性ギャップが大きくなるからである。これにより、コア６と可動弁２０との磁性ギャップは、コア６と可動弁２０との間の隙間寸法Ｓ１のみとなる。また、可動弁２０において、ゴム材２５、シール部材２３、および緩衝部材２２を配してある部分の表面にも窒化層５０は形成していない。これらの部材２２・２３・２５はゴム製であり、可動弁２０の適所に焼き付け接合しているので、窒化層５０を設けることによって接合性が悪化することを防ぐためである。なお、図５はバルブボディ２の左半分を示しているが、バルブボディ２は左右対称なので、バルブボディ２の右半分にも図５に示す部分と左右対称に窒化層５０が形成されており、その図示は省略している。
【００５４】
窒化層は周知の方法により形成することができ、例えば可動弁２０やストッパ１７などを高温雰囲気下で窒素ガス雰囲気に所定時間晒すことで形成できる。非窒化層を設ける場合は、窒化層を形成したくない領域に窒素との反応性を有しない被覆材を被せてシールしてから窒化処理すればよい。または、全体的に窒化層を形成してから、研磨などによって窒化層を除去してもよい。なお、窒化層は必ずしもストッパ１７などの表面全体に形成する必要はなく、少なくとも可動弁２０とストッパ１７およびバルブシート５とが接触し得る各対向面に形成していればよい。本実施例では、各窒化層５０の厚みを２０μｍとした。また、閉弁時におけるコア６と可動弁２０との隙間は３０μｍに設定した。
【００５５】
板バネ２１は、図２に示す可動弁２０が開弁位置にあるときに、水平状になる高さ位置に配されている。したがって、可動弁２０が圧縮コイルバネ３５の付勢力によって図１に示す閉弁位置にあるときは、板バネ２１は前方へ弾性変形している。これにより、可動弁２０が電磁力によって開弁方向へ吸引される際は、板バネ２１の付勢力も作用している。このように、可動弁２０と板バネ２１との間にも大きな力が作用することになるが、板バネ２１の内周縁に沿って配された弾性体３０が、可動弁２０の外周に設けられた溝３１内に締まり嵌められていることで、可動弁２０が激しく往復運動しても、板バネ２１から抜け外れることはない。また、板バネ２１の内周縁と溝３１とが、互いに相似する波状円形に形成されているので、可動弁２０が激しく往復運動しても、可動弁２０が板バネ２１内で周方向に回転するこがなく、安定した燃料噴射量を維持できる。
【００５６】
しかし、実際には外部からの振動や、電磁力または板バネ２１の付勢力のばらつきなどによって、図６に示すごとく可動弁２０は軸が傾斜した状態で往復運動することが多い。この場合、せっかく可動弁２０の先端面２０ｇにシール部材２３を配しているにもかかわらず、先端面２０ｇの外周縁がシール部材２３の凸部２３ａよりも先にバルブシート５の座面５ａに接触してしまうことになる。しかし、本実施例では可動弁２０の先端面２０ｇの外周縁にゴム材２５を配しているので、当該ゴム材２５が先端面２０ｇに衝突することで、可動弁２０やバルブシート５が摩耗することが防止されている。このゴム材２５は、確実に緩衝機能を発揮できるように可動弁２０の先端面２０ｇよりも下流側へ突出しているが、その対向領域は可動弁２０が露出しているので、燃料噴射孔８の閉弁時に先端面２０ｇの外周縁部分がシール部となることはない。したがって、ゴム材２５を先端面２０ｇの外周縁に配しても、シール径が大きくなることはなく、電磁力の増大化を図る必要はない。
【００５７】
また、バルブシート５を制振合金で形成してあるので、可動弁２０のバルブ部２０ｃがバルブシート５の座面５ａに当接する際の衝撃が緩和されると共に、その振動の伝達も抑えられるので、作動音の発生が低減される。さらに、可動弁２０の跳ね返りも有意に抑えられるので気体燃料噴射量の適正化も図られる。
【００５８】
（変形例）
図７〜９に、本発明における可動弁２０の先端面２０ｇの外周縁に配す弾性部材としてのゴム材２５の配設パターンの変形例を示す。図７〜９は、可動弁２０を前方から見た先端面図であり、図１の方向を基準とすれば底面図に相当する。先の実施例では、ゴム材２５を、互いに所定間隔を隔てて細かく９分割して等間隔に配し、可動弁２０の先端面２０ｇにおける径方向中心を基準として、ゴム材２５が配されている領域に対向する領域を可動弁２０が露出する通気部２６とした。また、各ゴム材２５と各通気部２６との周方向長さを同一にしている。しかし、これに限らず種々の配設パターンが可能である。
【００５９】
まず、ゴム材２５を比較的少ない数で分割してもよい。例えば図７に示すごとく、ゴム材２５を３分割して、各ゴム材２５と各通気部２６との周方向長さを大きくすることができる。これによれば、各通気部２６が大きくなるので、確実にゴム材２５の内外に気体燃料を連通させることができる。また、ゴム材２５の配設個数が少なくなれば、生産も容易になる。
【００６０】
また、ゴム材２５を等間隔で配設していなくてもよく、かつ各ゴム材２５の周方向長さを異ならせていてもよい。例えば図８に示すごとく、３つに分割配置したゴム材２５のうちの一のゴム材２５を他のゴム材よりも周方向長さを大きくすることができる。このように配設すれば、必然的に各ゴム材２５同士は等間隔ではなくなる。これによれば、例えば可動弁２０が往復運動する際にある一定方向に傾斜し易い場合、それによる摩耗し易い部分を的確に保護することができるなど、用途に応じて設計することができる。
【００６１】
また、必ずしも可動弁２０の先端面２０ｇにおける径方向中心を基準として、ゴム材２５の対向面を通気部２６とする必要もない。例えば図９および図１０に示すごとく、４分割して等間隔で配設した各ゴム材２５を、互いに可動弁２０の先端面２０ｇにおける径方向中心を基準として対向状に配設することもできる。このように配設することで、各通気部２６も可動弁２０の先端面２０ｇにおける径方向中心を基準として対向位置関係にある。これによれば、可動弁２０の先端面２０ｇの外周縁における両端において緩衝機能を発揮させることができる。
【００６２】
また、図示していないが、各ゴム材２５の周方向長さを大きくして、通気部２６の周方向長さを十分に小さくすることもできる。これによれば、最低限の通気部２６を確保しながら、可動弁２０の先端面２０ｇの外周縁の大部分において摩耗を回避させることができる。また、ゴム材２５を可動弁２０の先端面２０ｇの外周縁の全周に亘って配設したうえで、通気部２６をゴム材２５に凹み形成した溝によって確保してもよい。さらに、ゴム材２５は必ずしも可動弁２０の先端面２０ｇより突出させておく必要はなく、少なくとも先端面２０ｇと面一であればよい。
【００６３】
図１０〜１１に、本発明におけるシール部材２３の凸部２３ａの外側に配す弾性部材自体の変形例を示す。先の実施例では、弾性部材としてゴム材２５を使用したが、少なくとも可動弁２０とバルブシート５との衝突を緩和できるものであれば、これに限らない。例えば図１１に示すごとく、弾性部材として可動弁２０とバルブシート５との間に配した圧縮コイルバネ４０としてもよい。弾性部材を圧縮コイルバネ４０とすれば、圧縮コイルバネ４０の隙間が通気部２６となる。このときのバルブシート５の座面５ｂは、バルブシート５の後端面よりも後方へ突出形成させてある。一方、可動弁２０の先端面２０ｇの外周縁は、先端面２０ｇよりも後方へ凹み形成している。そして、この突出する座面５ｂの外側と凹み形成した先端面２０ｇの外周縁に圧縮コイルバネ４０を配設している。これにより、可動弁２０が閉弁方向へ移動すると、当該可動弁２０が圧縮コイルバネ４０で受けられることで、可動弁２０とバルブシート５との衝突が緩和される。但し、可動弁２０が閉弁位置にあるとき、これに作用する圧縮コイルバネ４０と板バネ２１との付勢力が、コア６内に配した圧縮コイルバネ３５の付勢力よりも小さくなるように構成する必要がある。
【００６４】
また、弾性部材としてゴム材２５に代えて、図１２に示すごとく弾性部材として可動弁２０とバルブシート５との間に配した板バネ４１を使用することもできる。このときのバルブシート５の座面５ｃは、バルブシート５の後端面よりも前方へ凹みさせてある。一方、可動弁２０の先端面２０ｇの外周縁は、先端面２０ｇよりも後方へ凹み形成している。そして、この凹んだ座面５ｃの内周面と可動弁２０のバルブ部２０ｃの外周面との間に、後方に傾斜する板バネ４１を配設している。これにより、可動弁２０が閉弁方向へ移動すると、当該可動弁２０が板バネ４１で受けられることで、可動弁２０とバルブシート５との衝突が緩和される。但し、この場合も、可動弁２０が閉弁位置にあるとき、これに作用する板バネ４１と板バネ２１との付勢力が、コア６内に配した圧縮コイルバネ３５の付勢力よりも小さくなるように構成する必要がある。この板バネ４１は、細長形状の板バネを可動弁２０の外周に少なくとも３個以上（好ましくは４個）等間隔で配した複数点支持としている。この場合、各板バネ４１の間が通気部２６となる。
【００６５】
図１３に板バネ２１の挿通孔と、この内周縁に沿ってインサート成形する弾性体３０の変形例を示す。先の実施例では、板バネ２１の連通孔と弾性体３０を径方向内外に３つの凹凸を有する波型円形状に形成したが、これらの形状は少なくとも径方向において少なくとも１つの角部を有する形状とすればよい。例えば図１３に示すごとく、板バネ２１の連通孔と弾性体３０を、径方向内外に４つの凹凸を有する波型円形状に形成することもできる。また、図示していないが、三角形や四角形などの多角形や、楕円形、多数の凹凸を有する波型円形とすることも可能である。このような少なくとも１つの角部を有する形状であれば、当該角部が周方向で引っ掛かるので、可動弁２０が板バネ２１内で周方向に回転することがない。このとき、板バネ２１を締り嵌めする可動弁２０の溝３１も、当該板バネ２１の連通孔や弾性体３０と相似形にしておく。
【００６６】
また、図１４に板バネ２１の内周縁に沿って配する弾性体３０と可動弁２０の溝３１の変形例を示す。先の実施例では、弾性体３０の内側形状を、径方向内側へ湾曲する円弧状に形成し、溝３１の奥面は垂直面としていた。これに対し、弾性体３０の内側形状を下流側から上流側にいくにしたがって径方向外側へ拡がる傾斜面とし、可動弁２０の溝３１の奥面もこれに対応する傾斜面とすることもできる。これによれば、傾斜面を摺動させながら板バネ２１を溝３１に容易に嵌め込むことができる。そのうえ、傾斜面の先端が溝３１の前方面に引っかかるので、より確実に可動弁２０の抜け外れを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】閉弁状態の燃料噴射弁の縦断面図である。
【図２】開弁状態の可動弁を中心とした要部拡大断面図である。
【図３】図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】板バネを可動弁へ締り嵌めした部分の要部拡大断面図である。
【図５】窒化層を設ける部分を示す要部拡大断面図である。
【図６】可動弁が傾斜状に往復運動する機構を示す可動弁を中心とした要部拡大断面図である。
【図７】可動弁の先端面の外周縁に配設する弾性部材の変形例を示す可動弁の先端面図である。
【図８】可動弁の先端面の外周縁に配設する弾性部材の別の変形例を示す可動弁の先端面図である。
【図９】可動弁の先端面の外周縁に配設する弾性部材のさらに別の変形例を示す可動弁の先端面図である。
【図１０】図９の変形例に対応する可動弁の縦断面図である。
【図１１】別の弾性部材を使用した可動弁を中心とした要部拡大断面図である。
【図１２】さらに別の弾性部材を使用した可動弁を中心とした要部拡大断面図である。
【図１３】板バネの挿通孔と可動弁の溝の形状の変形例を示す図１のＡ−Ａ線に相当する断面図である。
【図１４】板バネの内周縁に沿って配設する弾性体と溝の形状の変形例を示す板バネを可動弁へ締り嵌めした部分の要部拡大断面図である。
【図１５】従来例における図１のＡ−Ａ線に相当する断面図である。
【図１６】従来例における可動弁の往復運動機構を示す可動弁を中心とした要部拡大断面図である。
【図１７】従来例における窒化層か形成された可動弁とコアとの関係を示す要部拡大断面図である。
【符号の説明】
【００６８】
１ 燃料噴射弁
２ バルブボディ
３ アッパボディ
４ ロアボディ
５ バルブシート
５ａ 座面
６ コア
７ 鍔付リング
８ 燃料噴射孔
８ａ 絞り部
１２ ソレノイドコイル
１４ 受電用コネクタ
１７ ストッパ
１８ カラー
１９ リング
２０ 可動弁
２０ｆ 当接面
２０ｇ 先端面
２１ 板バネ
２２ 緩衝部材
２３ シール部材
２３ａ 凸部
２５ ゴム材（弾性部材）
２６ 通気部
３０ 弾性体
３１ 溝
３５ 圧縮コイルバネ
３６ パイプ
３７ ストレーナ
４０ 圧縮コイルバネ（弾性部材）
４１ 板バネ（弾性部材）
５０ 窒化層
１００ 可動弁
１００ａ 先端面
１０１ 弾性体
１０１ａ 凸部
１０２ 燃料噴射孔
１０３ バルブシート
１０４ 板バネ
１０５ 弾性体
１０６ ストッパ
１０８ コア
２００ 窒化層
Ｓ１ 隙間寸法（磁性ギャップ）
Ｓ２ 窒化層の厚み寸法
Ｓ３ 磁性ギャップ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料噴射孔を有するバルブボディと、
前記バルブボディ内にて軸方向に往復運動して前記燃料噴射孔を開閉する可動弁と、
電磁力によって前記可動弁を可動する電磁力発生手段と、
前記可動弁を前記バルブボディ内でフローティング状に支持する弾性変形可能な支持部材と、
前記燃料噴射孔と対向する前記可動弁の先端面に配されたシール部材とを有し、
前記バルブボディは、前記燃料噴射孔が穿設されたバルブシートを含み、
前記シール部材には、前記可動弁の先端面の外径よりも小径かつ前記燃料噴射孔の内径よりも大径で、前記可動弁の先端面よりも突出しシール部を形成する環状の凸部が形成されており、
前記シール部材の凸部の外側に、前記可動弁と前記バルブシートとの衝突を緩和する弾性部材が配されている燃料噴射弁。
【請求項２】
前記可動弁が前記バルブシートに当接して前記シール部材の凸部でシール部が形成された閉弁状態において、前記可動弁と前記バルブシートとの間には、前記弾性部材の外側から前記シール部材側へ燃料が連通可能な通気部が確保されている請求項１に記載の燃料噴射弁。
【請求項３】
前記弾性部材がゴムで形成されており、
該弾性部材は、前記可動弁の先端面よりも突出するように、前記可動弁の先端面の外周縁に周回状に配されているが、少なくとも前記可動弁の先端面の外周縁の一部には、前記可動弁が露出しており、
該可動弁の露出部分が前記通気部となる請求項２に記載の燃料噴射弁。
【請求項４】
前記弾性部材は、前記可動弁の先端面の外周縁に分割して配されて、前記通気部が複数箇所形成されている請求項３に記載の燃料噴射弁。
【請求項５】
前記可動弁の先端面における径方向中心を基準として、前記弾性部材が配されている領域に対向する領域は、前記可動弁が露出している請求項４に記載の燃料噴射弁。
【請求項６】
前記バルブシートは、制振金属で形成されている請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の燃料噴射弁。
【請求項７】
燃料噴射孔を有するバルブボディと、
前記バルブボディ内にて軸方向に往復運動して前記燃料噴射孔を開閉する可動弁と、
電磁力によって前記可動弁を可動する電磁力発生手段と、
前記可動弁を前記バルブボディ内でフローティング状に支持する弾性変形可能な支持部材と、
前記可動弁の先端面に配されたシール部材とを有し、
前記支持部材は、これの中央部に前記可動弁を挿通可能な挿通孔を有する板バネであり、
該板バネは、これの内周縁に沿って配された弾性体を介して前記可動弁の外周に締まり嵌められ、
前記板バネの内周縁の形状と、前記板バネが締り嵌められる部分の前記可動弁の外形とが、互いに相似する非真円形となっている燃料噴射弁。
【請求項８】
前記可動弁の外周面には、前記板バネの内周縁に沿って配された弾性体の厚みと同じ幅の溝が形成されており、前記板バネが前記溝内に締り嵌められている請求項７に記載の燃料噴射弁。
【請求項９】
前記板バネの内周縁に沿って配される弾性体の内側形状が、径方向内側へ湾曲する円弧状である請求項７または請求項８に記載の燃料噴射弁。
【請求項１０】
前記板バネの内周縁に沿って配される弾性体の内側形状が、傾斜面となっている請求項７または請求項８に記載の燃料噴射弁。
【請求項１１】
燃料噴射孔を有するバルブボディと、
前記バルブボディ内にて軸方向に往復運動して前記燃料噴射孔を開閉する可動弁と、
電磁力によって前記可動弁を可動する電磁力発生手段と、
前記可動弁を前記バルブボディ内でフローティング状に支持する弾性変形可能な支持部材と、
前記可動弁の先端面に配されたシール部材とを有し、
前記バルブボディは、前記電磁力発生手段の電磁力によって前記可動弁を引き寄せるコアを含み、
前記可動弁は磁性材からなり、その表面には前記コアとの対向面を除いて全体的に窒化層が形成されている燃料噴射弁。
【請求項１２】
前記コアの前記可動弁との対抗面を除いて、前記バルブボディ内の前記可動弁と接触し得る部材の表面にも窒化層が形成されている請求項１１に記載の燃料噴射弁。
【請求項１３】
前記可動弁には、これが開弁位置または閉弁位置にあるときに前記バルブボディと密着する弾性体が配されており、該弾性体の配設部位には、前記窒化層が形成されていない請求項１１または請求項１２に記載の電磁駆動バルブ。
【請求項１】
燃料噴射孔を有するバルブボディと、
前記バルブボディ内にて軸方向に往復運動して前記燃料噴射孔を開閉する可動弁と、
電磁力によって前記可動弁を可動する電磁力発生手段と、
前記可動弁を前記バルブボディ内でフローティング状に支持する弾性変形可能な支持部材と、
前記燃料噴射孔と対向する前記可動弁の先端面に配されたシール部材とを有し、
前記バルブボディは、前記燃料噴射孔が穿設されたバルブシートを含み、
前記シール部材には、前記可動弁の先端面の外径よりも小径かつ前記燃料噴射孔の内径よりも大径で、前記可動弁の先端面よりも突出しシール部を形成する環状の凸部が形成されており、
前記シール部材の凸部の外側に、前記可動弁と前記バルブシートとの衝突を緩和する弾性部材が配されている燃料噴射弁。
【請求項２】
前記可動弁が前記バルブシートに当接して前記シール部材の凸部でシール部が形成された閉弁状態において、前記可動弁と前記バルブシートとの間には、前記弾性部材の外側から前記シール部材側へ燃料が連通可能な通気部が確保されている請求項１に記載の燃料噴射弁。
【請求項３】
前記弾性部材がゴムで形成されており、
該弾性部材は、前記可動弁の先端面よりも突出するように、前記可動弁の先端面の外周縁に周回状に配されているが、少なくとも前記可動弁の先端面の外周縁の一部には、前記可動弁が露出しており、
該可動弁の露出部分が前記通気部となる請求項２に記載の燃料噴射弁。
【請求項４】
前記弾性部材は、前記可動弁の先端面の外周縁に分割して配されて、前記通気部が複数箇所形成されている請求項３に記載の燃料噴射弁。
【請求項５】
前記可動弁の先端面における径方向中心を基準として、前記弾性部材が配されている領域に対向する領域は、前記可動弁が露出している請求項４に記載の燃料噴射弁。
【請求項６】
前記バルブシートは、制振金属で形成されている請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の燃料噴射弁。
【請求項７】
燃料噴射孔を有するバルブボディと、
前記バルブボディ内にて軸方向に往復運動して前記燃料噴射孔を開閉する可動弁と、
電磁力によって前記可動弁を可動する電磁力発生手段と、
前記可動弁を前記バルブボディ内でフローティング状に支持する弾性変形可能な支持部材と、
前記可動弁の先端面に配されたシール部材とを有し、
前記支持部材は、これの中央部に前記可動弁を挿通可能な挿通孔を有する板バネであり、
該板バネは、これの内周縁に沿って配された弾性体を介して前記可動弁の外周に締まり嵌められ、
前記板バネの内周縁の形状と、前記板バネが締り嵌められる部分の前記可動弁の外形とが、互いに相似する非真円形となっている燃料噴射弁。
【請求項８】
前記可動弁の外周面には、前記板バネの内周縁に沿って配された弾性体の厚みと同じ幅の溝が形成されており、前記板バネが前記溝内に締り嵌められている請求項７に記載の燃料噴射弁。
【請求項９】
前記板バネの内周縁に沿って配される弾性体の内側形状が、径方向内側へ湾曲する円弧状である請求項７または請求項８に記載の燃料噴射弁。
【請求項１０】
前記板バネの内周縁に沿って配される弾性体の内側形状が、傾斜面となっている請求項７または請求項８に記載の燃料噴射弁。
【請求項１１】
燃料噴射孔を有するバルブボディと、
前記バルブボディ内にて軸方向に往復運動して前記燃料噴射孔を開閉する可動弁と、
電磁力によって前記可動弁を可動する電磁力発生手段と、
前記可動弁を前記バルブボディ内でフローティング状に支持する弾性変形可能な支持部材と、
前記可動弁の先端面に配されたシール部材とを有し、
前記バルブボディは、前記電磁力発生手段の電磁力によって前記可動弁を引き寄せるコアを含み、
前記可動弁は磁性材からなり、その表面には前記コアとの対向面を除いて全体的に窒化層が形成されている燃料噴射弁。
【請求項１２】
前記コアの前記可動弁との対抗面を除いて、前記バルブボディ内の前記可動弁と接触し得る部材の表面にも窒化層が形成されている請求項１１に記載の燃料噴射弁。
【請求項１３】
前記可動弁には、これが開弁位置または閉弁位置にあるときに前記バルブボディと密着する弾性体が配されており、該弾性体の配設部位には、前記窒化層が形成されていない請求項１１または請求項１２に記載の電磁駆動バルブ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２００９−５２４７０（Ｐ２００９−５２４７０Ａ）
【公開日】平成２１年３月１２日（２００９．３．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２１９８２０（Ｐ２００７−２１９８２０）
【出願日】平成１９年８月２７日（２００７．８．２７）
【出願人】（０００１１６５７４）愛三工業株式会社 (1,018)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年３月１２日（２００９．３．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年８月２７日（２００７．８．２７）
【出願人】（０００１１６５７４）愛三工業株式会社 (1,018)
【Ｆターム（参考）】
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