電磁弁、及びそれを用いた高圧ポンプ
【課題】 ノーマリークローズ型の電磁弁において、コイルへの通電オフ時の閉弁応答性を向上する。
【解決手段】 高圧ポンプの吸入弁部３０Ａとして適用される電磁弁は、コイル５１への通電時、フランジ５５Ａと可動コア５３との間に電磁吸引力が発生し、可動コア５３が吸引方向（図の左方向）へ移動する。コイル５１への通電がオフされると、電磁吸引力が消滅し、可動コア５３およびステム４１は、第２スプリング４３Ａの付勢力によって反吸引方向（図の右方向）へ一体に移動する。また、弁体３２は、第１スプリング３３の付勢力によって、シート部材３１のシート部３１６に着座する閉弁方向に移動する。第１スプリング３３と第２スプリング４３Ａとの付勢方向が同一なので、弁体３２の閉弁作動に対して、可動コア５３およびステム４１の重量が負荷とならない。よって、軽量の弁体３２が単独で移動することができる。
【解決手段】 高圧ポンプの吸入弁部３０Ａとして適用される電磁弁は、コイル５１への通電時、フランジ５５Ａと可動コア５３との間に電磁吸引力が発生し、可動コア５３が吸引方向（図の左方向）へ移動する。コイル５１への通電がオフされると、電磁吸引力が消滅し、可動コア５３およびステム４１は、第２スプリング４３Ａの付勢力によって反吸引方向（図の右方向）へ一体に移動する。また、弁体３２は、第１スプリング３３の付勢力によって、シート部材３１のシート部３１６に着座する閉弁方向に移動する。第１スプリング３３と第２スプリング４３Ａとの付勢方向が同一なので、弁体３２の閉弁作動に対して、可動コア５３およびステム４１の重量が負荷とならない。よって、軽量の弁体３２が単独で移動することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁弁、及びそれを用いた高圧ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、エンジンへ燃料を供給する燃料供給装置には、高圧燃料を圧送する高圧ポンプが設けられる。一般に、高圧ポンプはエンジンの回転に応じてプランジャが往復移動し、吸入行程、調量行程、加圧行程の行程サイクルを繰り返すことによって、燃料タンクから吸入した燃料を、燃料噴射弁に接続されるコモンレールへ吐出する。
【０００３】
この行程サイクルを作り出すため、プランジャの往復移動に応じて開閉する電磁弁が高圧ポンプの吸入弁として適用される。具体的には、（１）プランジャ下降時に吸入弁を開いて燃料を吸入し、（２）プランジャがストローク途中まで上昇する間、吸入弁を開き、燃料の一部を戻して調量した後、（３）吸入弁を閉じ、プランジャが残りのストロークを上昇することによって燃料を加圧し吐出する、という行程サイクルを繰り返す。ここで、（２）の調量行程から（３）の加圧行程への切換タイミングを調整することによって要求供給量に相応する調量が実現される。
【０００４】
ここで、高圧ポンプに適用される電磁弁は、コイルへの通電および非通電と開閉との関係によって、ノーマリーオープン型とノーマリークローズ型とに分けられる。
ノーマリーオープン型の電磁弁を適用した高圧ポンプは、非通電時に吸入行程および調量行程が実行され、通電時に燃料を加圧し吐出する。
一方、ノーマリークローズ型の電磁弁を適用した高圧ポンプは、通電時に吸入行程および調量行程が実行され、非通電時に燃料を加圧し吐出する。
【０００５】
例えば、特許文献１の高圧ポンプに適用されるノーマリークローズ型の電磁弁は、プランジャロッド３１（本発明の「弁体」に相当）とアンカー３５（本発明の「可動コア」に相当）とが一体に形成されている。コイルへの非通電時、ばね部材３４がアンカー３５を第１コア部３３（本発明の「固定コア」に相当）から離間する方向へ付勢することにより、アンカー３５と一体に形成されたプランジャロッド３１は、吸入弁部３１ａがシート部３２ａに接触した閉弁状態となる（特許文献１の図４、図５参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−１０６９４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１の高圧ポンプに適用される電磁弁は、可動コアと弁体とが一体に形成されているため、一体に移動する重量が重くなり、通電オフ時の移動速度が遅くなる。したがって、通電オフの指令から閉弁完了までの「閉弁応答時間」が長くなる。すなわち「閉弁応答性」が良くない。閉弁が完了するまでの時間は、プランジャの上昇に伴って加圧室の燃料が上流側に戻され、圧送量が低下する。その結果、特に、高回転時に大流量が要求されるとき、要求される供給量に対してポンプ圧送量が不足することとなる。
【０００８】
また、ノーマリークローズ型の別の電磁弁の構成として、「可動コアと弁体とが別体に設けられ、かつ、可動コアの付勢手段が、可動コアを電磁吸引力の吸引方向であって弁体の閉弁方向と反対方向（開弁方向）に付勢する」構成を想定する。この構成は、コイルの通電時には弁体を開弁させるのに有利である反面、通電オフ時には、可動コアの付勢手段の付勢力に抗して、弁体と可動コアとを閉弁方向に一体に動かす必要がある。言い換えれば、弁体が閉弁するとき、可動コアの重量が負荷となり、弁体を含む可動部の総重量が重くなる。そのため、通電オフ時の移動速度が遅くなり、弁体の閉弁応答時間が長くなる。よって、上記の特許文献１に係る電磁弁と同様にポンプ圧送量の不足を招くおそれがある。
【０００９】
本発明は上述した問題を解決するためになされたものであり、ノーマリークローズ型の電磁弁において、コイルへの通電オフ時の閉弁応答性を向上することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１に記載の電磁弁は、往復移動可能な弁体、シート部材、第１付勢手段、導線が巻回されるコイル、固定コア、可動コア、ステムおよび第２付勢手段を備える。
シート部材は、弁体が着座または離座可能なシート部を有する。
第１付勢手段は、弁体をシート部に着座する閉弁方向に付勢する。
固定コアは、コイルへの通電により電磁吸引力を発生する。
可動コアは、固定コアとの間に電磁吸引力が発生したとき吸引方向に移動する。
ステムは、可動コアと一体に形成され、可動コアと一体に吸引方向に移動したとき弁体の一方の端部に当接し、弁体を開弁方向に押圧する。
第２付勢手段は、可動コアおよびステムを吸引方向と反対方向である反吸引方向に付勢する。
【００１１】
ここで、第１付勢手段の付勢方向である閉弁方向と第２付勢手段の付勢方向である反吸引方向とは同一方向である。そして、コイルへの通電をオフしたとき、可動コアおよびステムは、第２付勢手段の付勢力によって反吸引方向に移動し、弁体は、第１付勢手段の付勢力によって閉弁方向に移動する。
【００１２】
以上の構成によるノーマリークローズ型の電磁弁は、弁体が、可動コアおよびステムと別体に設けられる。したがって、弁体と可動コアとが一体に形成される従来技術と比べ、コイルへの通電オフ時に、軽量の弁体が単独で移動することができる。
さらに、第２付勢手段は、弁体の閉弁方向と同一方向に可動コアおよびステムを付勢するため、第２付勢手段の付勢力が弁体の閉弁作動に対する負荷とならない。したがって、通電オフ時の閉弁応答時間が短縮し、閉弁応答性が向上する。よって、この電磁弁を高圧ポンプに適用した場合、要求される供給量に対してポンプ圧送量を適正に確保することができる。
【００１３】
請求項２に記載の発明によると、コイルへの通電をオフしたとき、可動コアおよびステムは、弁体が閉弁方向に移動する速度よりも速い速度で反吸引方向に移動する。
これにより、コイルへの通電オフ時、可動コアおよびステムが先行して反吸引方向に移動し、これに続いて弁体が閉弁方向に移動する。すなわち、可動コアおよびステムと弁体とは、一体にではなく独立して移動する。したがって、可動コアおよびステムの重量が負荷とならず、弁体を含む可動部の総重量が軽くなる。よって、通電オフ時の弁体の閉弁応答性をさらに向上させることができる。
【００１４】
請求項３および４では、第２付勢手段の設置位置に関する構成を具体的に示す。
請求項３に記載の発明によると、第２付勢手段は、一端が固定コアに当接し、他端が可動コアに当接する。言い換えれば、第２付勢手段は、固定コアと可動コアとの間に挟持され、可動コアを固定コアから離間させる方向（反吸引方向）に付勢する。
この場合、第２付勢手段が可動コアを直接押圧する比較的、単純な構成とすることができる。ただし、固定コアの可動コアと対向する側の端部に第２付勢手段を収容するスペースが必要となる分、電磁吸引力が作用する磁路面積が減少することとなる。
【００１５】
請求項４に記載の発明によると、第２付勢手段は、一端がステムに設けられる鍔部に当接し、他端が固定される。例えば、他端は、シート部材のシート部と反対側であって可動コア側の端面に当接するように設けられる。
この場合、第２付勢手段はステムの鍔部を押圧する。また、固定コアの可動コアと対向する側の端部に第２付勢手段を収容するスペースが不要となるため、電磁吸引力が作用する磁路面積を確保するのに有利である。逆に、確保する磁路面積を請求項３の構成と同等とすれば、請求項３の構成に対し可動コアの外径を小さくすることができる。そのため、可動コアの重量を軽量化することができ、閉弁応答性をさらに向上させることができる。
【００１６】
請求項５に記載の発明は、高圧ポンプに係る発明である。この高圧ポンプは、プランジャ、シリンダ、ハウジング、及び吸入弁部を備える。
シリンダは、プランジャを往復移動可能に収容する。ハウジングは、プランジャにより燃料が加圧される加圧室、及び、当該加圧室へ燃料を導入する導入通路を有する。吸入弁部は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の電磁弁によって構成され、プランジャの往復移動に応じて開閉し導入通路と加圧室とを連通または遮断する。
【００１７】
高圧ポンプは、特に高速回転で使用される場合、例えば数ｍｓオーダーの高速応答が要求される。よって、本発明の電磁弁による閉弁応答性向上の効果が顕著に発揮される。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１実施形態による電磁弁を吸入弁部として適用した高圧ポンプの全体構成を示す断面図である。
【図２】図１の高圧ポンプにおける吸入弁閉状態を示す断面図である。
【図３】図１の高圧ポンプにおける吸入弁開状態を示す断面図である。
【図４】（ａ）図２、（ｂ）図３の要部拡大断面図である。
【図５】本発明の第１実施形態による電磁弁を適用した高圧ポンプの作動を説明する特性図である。
【図６】本発明の第１実施形態による電磁弁と比較例との閉弁応答性を比較する説明図である。
【図７】本発明の第２実施形態による電磁弁を吸入弁部として適用した高圧ポンプにおける吸入弁閉状態を示す断面図である。
【図８】比較例の電磁弁を吸入弁部として適用した高圧ポンプにおける吸入弁閉状態を示す断面図である。
【図９】比較例の電磁弁を適用した高圧ポンプの作動を説明する特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。
（第１実施形態）
図１に示すように、第１実施形態の電磁弁は、高圧ポンプ１０の吸入弁部３０Ａとして適用される。この高圧ポンプ１０は、車両用ディーゼルエンジンのコモンレール式燃料噴射装置に用いられる。コモンレール式燃料噴射装置は、主に燃料タンク、高圧ポンプ１０、図示しないコモンレールおよび燃料噴射弁を備えている。
高圧ポンプ１０は、燃料タンクから吸い上げた常圧の燃料を加圧し、高圧燃料をコモンレールへ供給する。コモンレールは、高圧ポンプ１０から供給された高圧燃料を蓄圧するとともに、当該コモンレール内の高圧燃料をエンジン各気筒に設けられた燃料噴射弁に分配する。燃料噴射弁は、分配された高圧燃料を気筒の燃焼室に噴射供給する。
【００２０】
高圧ポンプ１０のポンプハウジング１１は、主に、カムハウジング７０、軸受カバー７５および弁ハウジング１２により構成される。
カムハウジング７０および軸受カバー７５は、駆動軸８０を収容し、フィードポンプ７２からなる予備圧送部、及びカム８３、プランジャ１３等からなる圧送部を構成する。
【００２１】
弁ハウジング１２は、弁収容穴１６に吸入弁部３０Ａを収容する。また、弁ハウジング１２の筒部１８は、外壁がカムハウジング７０のカム室７１に連通する挿入孔７７に挿入されて収容されている。筒部１８の内部にはプランジャ１３を往復移動可能に支持するシリンダ（プランジャ摺動孔）１４が形成されている。筒部１８のシリンダ１４の内壁、プランジャ１３の軸方向端面、吸入弁部３０Ａのシート部材３１および弁体３２に区画された空間に、燃料が加圧される加圧室９５が形成される。
弁ハウジング１２は、特許請求の範囲に記載の「ハウジング」に相当する。
【００２２】
カムハウジング７０には、軸受けカバー７５を軸方向に挿入し支持する支持孔７６が形成されており、支持孔７６はカム室７１と連通している。
軸受カバー７５は、図１の破線で図示されるボルト等の固定部材でカムハウジング７０に固定されている。軸受カバー７５と駆動軸８０の駆動力入力部８１との間は、オイルシール８９によりシールされている。
【００２３】
第１軸受ブッシュ８６は、軸受カバー７５に圧入固定され、駆動軸８０の一方（図１のの上方）の軸端部である駆動力入力部８１を回転可能に支持する。第２軸受ブッシュ８７は、カムハウジング７０に圧入固定され、駆動軸８０の他方（図１の下方）の軸端部であるフィードポンプ駆動部８２を回転可能に支持する。軸受カバー７５がカムハウジング７０に固定されることにより、第１軸受ブッシュ８６と第２軸受ブッシュ８７とは、同軸上に配置される。
【００２４】
駆動軸８０は、駆動力入力部８１、フィードポンプ駆動部８２、およびカム８３を有している。カム８３は、駆動力入力部８１とフィードポンプ駆動部８２との間に形成され、カムハウジング７０のカム室７１に収容される。カム８３は、輪郭が円形状を呈している。また、カム８３の偏心軸８３ｊは、駆動力入力部８１及びフィードポンプ駆動部８２の中心軸８０ｊに対し偏心している。
【００２５】
フィードポンプ７２は、駆動軸８０のフィードポンプ駆動部８２と直接に、または継手部材などを介して連結されている。
フィードポンプ７２は、燃料タンクから燃料を吸引し予備加圧する低圧供給ポンプであり、インナギア式ポンプやベーン式ポンプなどの周知のポンプ構造で構成されている。
【００２６】
フィードポンプ７２で予備加圧された燃料は、図示しない圧力調整装置によって、燃料の予備圧力（フィード圧）を一定に保つように調整されている。フィードポンプ７２から吐出されたフィード燃料は、カムハウジング７０に設けられたフィード燃料供給口９０、及び弁ハウジング１２の導入通路９１を経由して加圧室９５へ供給される。また、フィード燃料の一部は、図示しない絞り部を介してカム室７１へ供給される。
【００２７】
高圧ポンプ１０の圧送部は、駆動軸８０のカム８３、プランジャ１３、及び、カム８３とプランジャ１３との間に設けられ駆動軸８０の駆動力をプランジャ１３へ伝達するカムリング８４とを備えている。圧送部は、フィードポンプ７２より吐出されるフィード燃料を加圧室９５で更に高圧に加圧して圧送する。
【００２８】
プランジャ１３は、駆動軸８０のカム８３に対して中心軸８０ｊおよび偏心軸８３ｊに直交する方向に配置されている。
プランジャ１３のカム８３側の端部には、カムリング８４の外壁側の摺接部８５に対して、図１の左右方向に相対的に摺接移動可能なタペット部１３ａが形成されている。すなわち、プランジャ１３のタペット部１３ａの端部と、カムリング８４の摺接部８５の端部とは、互いに平行な平面で形成されている。
【００２９】
カムリング８４は、外壁が、摺接部８５に対応する平坦面と、円弧状の曲面とからなる多角形状に形成され、内壁が円形に形成される。カムリング８４の内壁には、第３軸受ブッシュ８８が固定される。第３軸受ブッシュ８８は、円形状のカム８３に対して相対回転可能である。
【００３０】
プランジャ１３のタペット部１３ａと弁ハウジング１２との間には、筒部１８の軸方向に沿ってプランジャスプリング１９が設置されている。これにより、プランジャ１３のタペット部１３ａは、カムリング８４の摺接部８５に常に押し当てられている。
このプランジャスプリング１９の付勢力と、加圧室９５内の燃料圧力によりプランジャ１３が受ける作用力とによって、カムリング８４の回転が規制される。その結果、カムリング８４は、それ自体は回転（自転）せず、駆動軸８０の回転によるカム８３の動きに従って、駆動軸８０の中心軸８０ｊの周りを公転しつつ、図１の左右方向に往復移動する。
【００３１】
すると、カムリング８４の往復移動に伴って、プランジャ１３がシリンダ１４の内壁に沿って往復移動する。以下、プランジャ１３が図１の右方向に移動することを「上昇する」といい、プランジャ１３が図１の左方向に移動することを「下降する」という。
プランジャ１３が下降すると、導入通路９１から吸入弁部３０Ａを経由して加圧室９５にフィード燃料が吸入される。また、プランジャ１３が上昇すると、加圧室９５内の燃料が加圧され、燃料噴射圧相当の燃料圧に高圧化される。
【００３２】
加圧室９５の吐出側の燃料通路９６には逆止弁６８が設けられている。逆止弁６８は、コモンレールおよび燃料噴射弁へ供給される吐出燃料が加圧室９５へ逆流するのを防止する。加圧室９５の内圧が逆止弁６８の開弁圧を超えると、加圧された高圧燃料は、吐出通路９７を経由して吐出口９８から圧送され、コモンレールおよび燃料噴射弁へ供給される。
【００３３】
次に、吸入弁部３０Ａおよび電磁アクチュエータ５０Ａについて図２〜図４を参照して説明する。
吸入弁部３０Ａは、シート部材３１、弁体３２、「第１付勢手段」としての第１スプリング３３、保持部材３４およびプラグねじ３９からなり、導入通路９１から加圧室９５への燃料通路を開閉する。
シート部材３１は、略円筒状に形成され、弁ハウジング１２の弁収容穴１６の底部に設けられる。シート部材３１は、中心軸に沿って形成される軸孔３１１、及び、軸孔３１１と外壁３１２とを径方向に貫通する複数の連通孔３１３を有する。弁収容穴１６の、シート部材３１と電磁アクチュエータ５０Ａとの間の空間は、燃料溜まり室９３を形成する。
【００３４】
シート部材３１の軸方向の電磁アクチュエータ５０Ａ側の面は、段差状に形成されている。径方向内側の端面３１４は、第１スプリング３３の座面となる。また、プラグねじ３９は、外径に形成される雄ねじが弁収容穴１６内壁の雌ねじに螺合して弁ハウジング１２に組み付けられる。シート部材３１の径方向外側の段差面３１５がプラグねじ３９に押圧されることで、シート部材３１は、弁収容穴１６の底に押し付けられ、固定される。
シート部材３１の軸方向の加圧室９５側の面には、軸孔３１１の周囲に凹テーパ状のシート部３１６が形成される。シート部３１６は、弁体３２の先端に設けられる弁部３２１が着座可能である。
【００３５】
弁体３２は、軸状であり、加圧室９５側から軸方向に弁部３２１、中径部３２２、小径部３２３が形成される。弁部３２１は、弁体３２の中で外径が最大であり、加圧室９５の反対側がシート部材３１側のシート部３１６に対応するテーパ形状に形成されている。
中径部３２２は、シート部材３１の軸孔３１１に摺動可能に収容される。また、中径部３２２の周方向の一部には、軸孔３１１との間に燃料通路を確保するための平坦部３２５が形成される。
弁部３２１と中径部３２２との間には、弁部３２１のテーパ部から連続するくびれ部３２４が形成される。くびれ部３２４は、シート部材３１の軸孔３１１に対応する位置に設けられ、軸孔３１１の内壁との隙間に環状通路９２を形成する。
【００３６】
保持部材３４は、シート部材３１の電磁アクチュエータ５０Ａ側で、弁体３２の小径部３２３に圧入等により嵌合する。保持部材３４の電磁アクチュエータ５０Ａ寄りの外壁には鍔部３４１が形成される。第１スプリング３３は、保持部材３４の鍔部３４１とシート部材３１の端面３１４との間に挟持される。また、保持部材３４の周方向の一部には、燃料通路を確保するための溝部３４２が形成される。
保持部材３４が弁体３２に固定されることで、弁体３２および保持部材３４は軸方向の可動範囲が規制される。また、外部の力が作用しないとき、第１スプリング３３の付勢力により、弁体３２は、弁部３２１がシート部３１６に着座する閉弁方向に付勢される。
【００３７】
次に、電磁アクチュエータ５０Ａは、コイル５１、第一ステータ５２、可動コア５３、第二ステータ５４、フランジ（第三ステータ）５５Ａ、ステム４１、「第２付勢手段」としての第２スプリング４３Ａ、ストッパ５７、スプール５８およびスペーサ５９を備えている。
コイル５１は、樹脂製のスプール５８に導線が巻回されている。コイル５１へ通電することにより、フランジ５５Ａと可動コア５３との間に電磁吸引力が発生し、可動コア５３は図２〜図４の左方向に移動する。以下、図２〜図４の左方向を「吸引方向」、図２〜図４の右方向を「反吸引方向」という。
【００３８】
第一ステータ５２、第二ステータ５４、及びフランジ（第三ステータ）５５Ａは、磁性材料で形成されている。第一ステータ５２は、フランジ５５Ａの加圧室９５と反対側で、コイル５１の径方向内側に設けられている。第二ステータ５４は、コイル５１の径方向外側を覆うように設けられており、フランジ５５Ａと第一ステータ５２とを磁気的に接続している。
第三ステータであるフランジ５５Ａは、弁ハウジング１２の加圧室９５と反対側の端部に取り付けられている。フランジ５５Ａは、加圧室９５と反対側の吸引面５５１Ａが可動コア５３と対向する。また、フランジ５５Ａには、ステム４１が挿通する軸孔５５２、及び軸孔５５２の周りで吸引面５５１Ａに開口するスプリング収容室５５３が形成される。
【００３９】
ここで、フランジ５５Ａの吸引面５５１Ａの外径をφｄ１とし、スプリング収容室５５３の面取り口元径をφｄ２とすると、吸引面５５１Ａの面積である磁路面積ＳＡは下式１で示される。
ＳＡ＝π／４×（φｄ１−φｄ２）2 ・・・（式１）
【００４０】
第一ステータ５２とフランジ５５Ａとの間には、非磁性材料から形成されるスペーサ５９が介装されている。スペーサ５９は、溶接やロウ付け等により第一ステータ５２およびフランジ５５Ａに接続される。スペーサ５９は、第一ステータ５２とフランジ５５Ａとの間で磁気が短絡しないように磁気を遮断する。
【００４１】
可動コア５３は、磁性材料で円筒状に形成されている。可動コア５３は、軸方向については第一ステータ５２とフランジ５５Ａとの間に、径方向については第一ステータ５２およびスペーサ５９の径方向内側に、軸方向に往復移動可能に収容されている。コイル５１に通電したとき、可動コア５３は第三ステータであるフランジ５５Ａに吸引されて移動する。また、可動コア５３は軸方向に貫通する連通孔５３１を有している。これにより、往復移動時、可動コア５３の軸方向の前後の圧力は均等に維持される。
【００４２】
ステム４１は、可動コア５３と溶接、ロウ付け、かしめ等によって一体に設けられ、可動コア５３と共にアーマチャアッセンブリ４０Ａを構成する。ステム４１は、フランジ５５Ａの軸孔５５２に挿通され、可動コア５３と共に軸方向に往復移動する。また、ステム４１の吸引方向の端部は、弁体３２の端部に対向する。以下、アーマチャアッセンブリ４０Ａの吸引方向への移動を「前進」、反吸引方向への移動を「後退」という。
【００４３】
第２スプリング４３Ａは、フランジ５５Ａのスプリング収容室５５３に収容され、一端がスプリング収容室５５３の底面に当接し、他端が可動コア５３のフランジ５５Ａ側の端面に当接する。第２スプリング４３Ａは、可動コア５３およびステム４１を反吸引方向に付勢する。このとき、ステム４１は、反吸引方向の端部が第１ステータ５２の内底に設けられたストッパ５７に当接することによって後退限が規制される。
【００４４】
（作動）
次に、高圧ポンプ１０の作動について説明する。高圧ポンプ１０は、駆動軸８０のカム８３の回転に連動してプランジャ１３が図１の左右方向に上昇または下降し、吸入行程、調量行程、及び、加圧行程のサイクルを繰り返すことで作動する。
【００４５】
（０）初期状態
コイル５１への通電されていないとき、可動コア５３は、第２スプリング４３Ａの付勢力によってストッパ５７に押し付けられている（図２参照）。そのとき、弁体３２は、第１スプリング３３の付勢力によってシート部３１６に着座している（図２、図４（ａ）参照）。
なお、環状通路９２の燃料は、弁体３２の中径部３２２に形成された平坦部３２５、及び保持部材３４の溝部３４２を経由して燃料溜まり室９３と流通可能であり（図４（ａ）の破線矢印Ｆ２）、環状通路９２と燃料溜まり室９３との燃料圧力が均衡する。
【００４６】
（１）吸入行程
吸入行程でカムリフトが下降し始めると、加圧室９５内が減圧されるため、環状通路９２と加圧室９５との間に差圧が生じる。そして、環状通路９２の燃料圧力が第１スプリング３３の付勢力を超えると、弁体３２は、シート部３１６から離座（開弁）し始める。
コイル５１に通電されると、フランジ５５Ａと可動コア５３との間に、磁路面積ＳＡに比例する電磁吸引力が発生する。この電磁吸引力が第２スプリング４３Ａの付勢力を超えると、アーマチャアッセンブリ４０Ａ（ステム４１および可動コア５３）は、吸引方向にリフト（前進）し始める。そして、ステム４１の先端が弁体３２に当接し、弁体３２を開弁方向に押す。コイル５１へ通電されている間、ステム４１は弁体３２を開弁状態に保つ（図３、図４（ｂ）参照）。
【００４７】
開弁状態では、燃料は、導入通路９１から環状通路９２を経由して加圧室９５へ流入する（図４（ｂ）の実線矢印Ｆ１）。燃料の一部は、弁体３２の中径部３２２に形成された平坦部３２５、及び保持部材３４の溝部３４２を経由して燃料溜まり室９３と流通する（図４（ｂ）の破線矢印Ｆ２）。これにより、環状通路９２と燃料溜まり室９３との燃料圧力が均衡し、また、流通する燃料が弁体３２とシート部材３１との摺動部を潤滑する。
【００４８】
（２）調量行程
カムリフトが下死点から上昇に転じると、吸入行程から調量行程に移行する。このとき、コイル５１への通電は継続され、弁体３２は開弁状態を保っている。プランジャ１３の上昇に伴い、加圧室９５に吸入された燃料が環状通路９２に吐き戻され、調量が行われる。
【００４９】
（３）加圧行程
コイル５１への通電がオフされると、可動コア５３とフランジ５５Ａとの間の電磁吸引力が消滅する。すると、アーマチャアッセンブリ４０Ａは、第２スプリング４３Ａの付勢力によって反吸引方向に移動し初期状態の位置に復帰する。また、弁体３２は、第１スプリング３３の付勢力により閉弁方向に移動する。
その結果、加圧室９５から環状通路９２への燃料の吐き戻しが終了する。その後、プランジャ１３の上昇に伴って加圧室９５の内圧が上昇し、逆止弁６８の開弁圧を超えると、燃料は、吐出通路９７を経由して吐出口９８から吐出される（図１参照）。
【００５０】
ここで、コイル５１への通電をオフしたとき、アーマチャアッセンブリ４０Ａの反吸引方向への移動速度が弁体３２の閉弁速度よりも速くなるように、第１スプリング３３および第２スプリング４３Ａのばね荷重等が設定される。具体的には、第２スプリング４３Ａの付勢力が第１スプリング３３の付勢力よりも大きくなるように設定される。
これにより、アーマチャアッセンブリ４０Ａは、電磁吸引力の消滅とともに先行して反吸引方向に後退し、それに続いて、弁体３２が閉弁方向に移動する。すなわち、アーマチャアッセンブリ４０Ａと弁体３２とは、それぞれ別の付勢力により独立して移動する。
【００５１】
（対比）
次に、本実施形態の効果について、比較例と対比しつつ説明する。
図８に、高圧ポンプの吸入弁部２０Ｃとして適用される比較例の電磁弁を示す。吸入弁部２０Ｃは、バルブアウタボディ２３とバルブインナボディ２４との間の空間に弁部材２１が設置されている。弁部材２１は、バルブインナボディ２４のスプリング収容室２４２に収容された第１スプリング２２の付勢力によって、バルブアウタボディ２３のシート部２３１に着座するように付勢されている。
【００５２】
一方、電磁アクチュエータ５０Ｃでは、第２スプリング５６は、ニードル６１の反吸引側の端部とストッパ５７との間に設けられ、ニードル６１を吸引方向（図８の左方向）へ付勢している。ここで、第２スプリング５６の付勢力は、第１スプリング２２の付勢力よりも弱く設定されているため、コイル５１に通電されていない状態では、弁部材２１は、第２スプリング５６の付勢力の影響を受けることなくシート部２３１に着座する。
その他、電磁アクチュエータ５０Ｃにおいて図２、図３と同一の符号を付した部材は、第１実施形態の電磁アクチュエータ５０Ａと実質的に同一である。
なお、プランジャ１３の往復移動方向、及び導入通路９１１の位置が第１実施形態と異なっているが、これらは本質的な違いではない。
【００５３】
コイル５１に通電されると、フランジ５５Ｃと可動コア５３との間に電磁吸引力が発生する。そして、ニードル６１は、電磁吸引力と第２スプリング５６の付勢力とによって吸引方向（図８の左方向）に前進する。
一方、弁部材２１は、吸入弁部２０Ｃが高圧ポンプに適用される場合は、第１実施形態と同様に、弁部材２１の上流側と下流側とに生ずる燃料差圧によって開弁する。また、仮に弁部材２１の両側に差圧が生じない場合であっても、前進したニードル６１が第１スプリング２２の付勢力に抗して弁部材２１を押すことで、弁部材２１は、第１スプリング２２の付勢力に抗して開弁する。その結果、導入通路９１１と加圧室９５とは、バルブアウタボディ２３およびバルブインナボディ２４の内部の通路を経由して連通する。
なお、高圧ポンプに適用される場合、ニードル６１に設けられる鍔部６１１は、鍔部６１１の上流側と下流側とに生ずる差圧を利用して、弁部材２１の開弁をアシストする。
【００５４】
コイル５１への通電がオフされると、可動コア５３への電磁吸引力が消滅する。そして、弁部材２１は、第１スプリング２２の付勢力と第２スプリング５６の付勢力との差の力によって閉弁方向に移動し、ニードル６１を反吸引方向（図８の右方向）に押すとともに、シート部２３１に着座する。すなわち、弁部材２１は、閉弁時にそれ自身の閉弁作動に加え、第２スプリング５６の付勢力に抗してニードル６１を押すという「余分な仕事（負荷）」を負っている。これによる影響について、次に図９を参照して説明する。
【００５５】
図９は、比較例の電磁弁を高圧ポンプの吸入弁として適用したときの作動特性を示す。詳しくは、（ａ）カムリフトの１サイクルに対応する（ｂ）通電（オンオフ）指令、（ｃ）電流、（ｄ）弁部材２１およびニードル６１のリフト、（ｅ）ポンプ圧送量変化を示す。
時刻ｔａでカムリフトが上死点から下降し始め、吸入行程が実行される。このとき、加圧室９５の燃圧が減圧するため、弁部材２１の上流通路９１２側と加圧室９５側との差圧により弁部材２１は開弁方向に移動し、時刻ｔ２で開弁完了する。また、時刻ｔ１で通電オンの指令によりコイル５１に通電開始され、電磁アクチュエータ５０Ｃに電磁吸引力が発生する。そして、ニードル６１が前進し、時刻ｔ３で前進限（フルリフト）に達する。
【００５６】
時刻ｔｂでカムリフトが下死点に達し、吸入行程から調量行程に移行する。時刻ｔ４に最大値に達した電流は、要求される圧送量に応じて決まる時刻ｔｃでの通電オフ指令によって切断される。その後、弁部材２１は、上述のように、ニードル６１を後退方向に押し戻しながら閉弁する。すると、この「ニードル６１を押し戻す負荷」が大きいほど、通電オフ時刻ｔｃから弁部材２１が閉弁完了する時刻ｔ５までの閉弁応答時間ＴｖＣは長くなる。ここで、「閉弁応答時間が長くなる」ことを「閉弁応答性が悪くなる」という。
【００５７】
通電オフ時刻ｔｃ後、見かけ上は、調量行程から加圧行程に移行するものの、閉弁応答時間Ｔｖｃ中は加圧室９５の燃料が上流通路９１２に戻されることになるため、実際には燃料の加圧および吐出（圧送）が行われない。
そして、閉弁応答時間ＴｖＣを経過した時刻ｔ５から燃料の加圧および吐出が行われる。しかし、このとき既にカムの位置は上死点に近づいており、残りの上昇ストロークが少なくなっているため、ポンプ圧送量ＱＣが低下する。よって、閉弁応答性の悪化は、ポンプ圧送量の低下、すなわち要求される供給量に対するポンプ圧送量の不足を引き起こす。
【００５８】
このように、比較例の電磁弁は、高速応答が要求される装置に適用された場合、閉弁応答性が問題となる。そこで次に、図５を参照して、本実施形態の作動特性と対比する。
図５における各パラメータは、図９と同一である。また、吸入行程から調量行程までの挙動については比較例とほぼ同様である。なお、詳細には、通電オンのとき電磁吸引力に対して第２スプリング４３Ａの付勢力がロスとなるため、時刻ｔ３が比較的遅くなる傾向がある。しかし、このことは、高圧ポンプとしての機能に関して何ら影響しない。
【００５９】
時刻ｔｃで通電オフ指令によってコイル５１への通電が切断された後、アーマチャアッセンブリ４０Ａは、第２スプリング４３Ａの付勢力により、弁体３２の閉弁作動に先行して反吸引方向（図１の右方向）に後退する。そして、弁体３２は、アーマチャアッセンブリ４０Ａが負荷となることなく、第１スプリング３３の付勢力によって単独で閉弁方向に移動する。したがって、迅速な閉弁作動が可能となるため、閉弁開始時刻ｔ４から閉弁完了時刻ｔ５までの閉弁応答時間ＴｖＡを短縮し、閉弁応答性を向上させることができる。
すると、時刻ｔ５で、カムの上死点までの上昇ストロークが十分に残っているため、ポンプ圧送量ＱＡが増加する。よって、閉弁応答性を向上させることで、要求される供給量に対してポンプ圧送量を適正に確保することができる。
【００６０】
図６は、本実施形態による吸入弁部３０Ａ、及び比較例による吸入弁部２０Ｃの閉弁応答性を比較して示す図である。
図６に示すように、本実施形態における第１スプリング３３、または比較例における第１スプリング２２のばね荷重が大きくなるほど、閉弁応答時間は短縮する。仮に、第１スプリング以外の要因（可動部重量、移動距離等）をすべて同等とすると、第１スプリングのばね荷重が同一のとき、比較例の吸入弁部２０Ｃよりも本実施形態の吸入弁部３０Ａの方が閉弁応答時間を短縮することができる。
【００６１】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態の電磁弁について、図７を参照して説明する。第１実施形態と実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
第２実施形態の電磁弁は、第１実施形態と同様、高圧ポンプの吸入弁部３０Ｂとして適用される。吸入弁部３０Ｂは、第１実施形態の吸入弁部３０Ａに対し、ステムおよびフランジの形状、並びに第２スプリングの設置箇所が異なる。
【００６２】
ステム４２は、フランジ５５Ｂのシート部材３１側に、径外方向へ突出する鍔部４２１が形成されている。「第２付勢手段」としての第２スプリング４３Ｂは、第１スプリング３３の径外側に配置され、一端がステム４２の鍔部４２１に当接し、他端が保持部材３４の端面３１４に当接する。これにより、第２スプリング４３Ｂは、アーマチャアッセンブリ４０Ｂ（ステム４２および可動コア５３）を反吸引方向（図７の右方向）に付勢する。
また、フランジ５５Ｂは、第１実施形態のフランジ５５Ａのように吸引面に開口するスプリング収容室５５３を設ける必要がない。
【００６３】
ここで、フランジ５５Ｂの吸引面５５１Ｂの外径をφｄ３とし、軸孔５５２の面取り口元径をφｄ４とすると、吸引面５５１Ｂの面積である磁路面積ＳＢは下式２で示される。
ＳＢ＝π／４×（φｄ３−φｄ４）2 ・・・（式２）
【００６４】
コイル５１に通電されると、フランジ５５Ｂと可動コア５３との間に、磁路面積ＳＢに比例する電磁吸引力が発生する。そして、アーマチャアッセンブリ４０Ｂは、第２スプリング４３Ｂの付勢力に抗して吸引方向（図７の左方向）に前進し、ステム４２が弁体３２を押す。すると、弁体３２は、第１スプリング３３の付勢力に抗して開弁する。
【００６５】
コイル５１への通電がオフされると、第２スプリング４３Ｂの付勢力によってアーマチャアッセンブリ４０Ｂが反吸引方向（図７の右方向）に後退する。また、第１スプリング３３の付勢力によって弁体３２が閉弁方向に移動し、シート部３１６に着座する。このとき、アーマチャアッセンブリ４０Ｂの移動速度が弁体３２の閉弁速度よりも速くなるように、言い換えれば、アーマチャアッセンブリ４０Ｂの移動が弁体３２の閉弁作動に先行するように、第１スプリング３３および第２スプリング４３Ｂのばね荷重等が設定される。これにより、第１実施形態と同様、弁体３２の閉弁応答性を向上させることができる。
【００６６】
また、第２実施形態では磁路面積ＳＢが上記の式２のように定められる。そこで、第１実施形態と同等の電磁吸引力を発生させるためには、磁路面積ＳＢを第１実施形態の磁路面積ＳＡ（式１参照）と同一とすればよい。すると、第２実施形態ではスプリング収容室５５３が設けられない分、面取り口元径φｄ４は第１実施形態の径φｄ２よりも小さくなるため、吸引面５５１Ｂの外径φｄ３を第１実施形態の外径φｄ１よりも小さくすることができる。そのため、可動コア５３の外径を小さくし、可動コア５３を軽量化することができる。よって、吸入弁部３０Ｂの閉弁応答性をさらに向上することができる。
【００６７】
（その他の実施形態）
（ア）上記実施形態では、通電オフ時のアーマチャアッセンブリ４０Ａ、４０Ｂの反吸引方向への移動速度が弁体３２の閉弁速度よりも速くなるように、第１スプリング３３および第２スプリング４３Ａ、４３Ｂのばね荷重等が設定されている。しかし、アーマチャアッセンブリ４０Ａ、４０Ｂの移動速度は、必ずしも弁体３２の閉弁速度よりも速くなくてもよい。
【００６８】
アーマチャアッセンブリ４０Ａ、４０Ｂの移動速度が、アーマチャアッセンブリ４０Ａ、４０Ｂが無いと仮定したときの弁体３２単独での閉弁速度よりも遅い場合、弁体３２の閉弁速度はアーマチャアッセンブリ４０Ａ、４０Ｂの移動速度に制限されることとなる。
しかし、その場合でも、アーマチャアッセンブリ４０Ａ、４０Ｂは、弁体３２と同方向に付勢され、同一方向に移動するため、弁体３２の閉弁作動に対して速度の差分のみがロスとなるに過ぎない。すなわち、図８の比較例のようにニードル６１が弁体３２の閉弁方向と反対方向に付勢されている場合と比べれば、弁体３２の閉弁作動は明らかに有利になる。したがって、本発明の効果を発揮することができる。
【００６９】
（イ）第２実施形態の吸入弁部３０Ｂでは、第２スプリング４３Ｂは、ステム４２の鍔部４２１と反対側の端部がシート部材３１の端面３１４に当接する。これに限らず、第２スプリング４３Ｂの鍔部４２１と反対側の端部は、いずれかの部材によって固定されればよい。例えば、プラグねじの内壁に段差部を設け、この段差部に第２スプリング４３Ｂの端部が当接するようにしてもよい。
【００７０】
（ウ）上記実施形態では、高圧ポンプ１０に、プランジャ１３、吸入弁部３０Ａ、３０Ｂ、電磁アクチュエータ５０Ａ、５０Ｂ等が一組設けられるものとして説明した。その他の実施形態では、高圧ポンプは、駆動軸の周囲に、プランジャ、吸入弁部、電磁アクチュエータ等からなるユニットが複数組設けられてもよい。
【００７１】
（エ）本発明の電磁弁は、ディーゼルエンジン用の高圧ポンプに限らず、ガソリンエンジン用の高圧ポンプの吸入弁部に適用されてもよい。また、本発明の電磁弁は、エンジン用の高圧ポンプに限らず、例えば燃料噴射弁等、高速応答が要求される様々な用途に適用することができる。
以上、本発明はこのような実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の形態で実施することができる。
【符号の説明】
【００７２】
１０ ・・・高圧ポンプ、
１２ ・・・弁ハウジング（ハウジング）、
１３ ・・・プランジャ、
１４ ・・・シリンダ、
３０Ａ、３０Ｂ・・・吸入弁部（電磁弁）、
３１ ・・・シート部材、
３１６ ・・・シート部、
３２ ・・・弁体、
３３ ・・・第１スプリング（第１付勢手段）、
４０Ａ、４０Ｂ・・・アーマチャアッセンブリ（＝ステム＋可動コア）、
４１、４２ ・・・ステム、
４３Ａ、４３Ｂ・・・第２スプリング（第２付勢手段）、
５０Ａ、５０Ｂ・・・電磁アクチュエータ、
５１ ・・・コイル、
５３ ・・・可動コア、
５５Ａ、５５Ｂ・・・フランジ（第三ステータ、固定コア）、
９１ ・・・導入通路、
９５ ・・・加圧室。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁弁、及びそれを用いた高圧ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、エンジンへ燃料を供給する燃料供給装置には、高圧燃料を圧送する高圧ポンプが設けられる。一般に、高圧ポンプはエンジンの回転に応じてプランジャが往復移動し、吸入行程、調量行程、加圧行程の行程サイクルを繰り返すことによって、燃料タンクから吸入した燃料を、燃料噴射弁に接続されるコモンレールへ吐出する。
【０００３】
この行程サイクルを作り出すため、プランジャの往復移動に応じて開閉する電磁弁が高圧ポンプの吸入弁として適用される。具体的には、（１）プランジャ下降時に吸入弁を開いて燃料を吸入し、（２）プランジャがストローク途中まで上昇する間、吸入弁を開き、燃料の一部を戻して調量した後、（３）吸入弁を閉じ、プランジャが残りのストロークを上昇することによって燃料を加圧し吐出する、という行程サイクルを繰り返す。ここで、（２）の調量行程から（３）の加圧行程への切換タイミングを調整することによって要求供給量に相応する調量が実現される。
【０００４】
ここで、高圧ポンプに適用される電磁弁は、コイルへの通電および非通電と開閉との関係によって、ノーマリーオープン型とノーマリークローズ型とに分けられる。
ノーマリーオープン型の電磁弁を適用した高圧ポンプは、非通電時に吸入行程および調量行程が実行され、通電時に燃料を加圧し吐出する。
一方、ノーマリークローズ型の電磁弁を適用した高圧ポンプは、通電時に吸入行程および調量行程が実行され、非通電時に燃料を加圧し吐出する。
【０００５】
例えば、特許文献１の高圧ポンプに適用されるノーマリークローズ型の電磁弁は、プランジャロッド３１（本発明の「弁体」に相当）とアンカー３５（本発明の「可動コア」に相当）とが一体に形成されている。コイルへの非通電時、ばね部材３４がアンカー３５を第１コア部３３（本発明の「固定コア」に相当）から離間する方向へ付勢することにより、アンカー３５と一体に形成されたプランジャロッド３１は、吸入弁部３１ａがシート部３２ａに接触した閉弁状態となる（特許文献１の図４、図５参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−１０６９４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１の高圧ポンプに適用される電磁弁は、可動コアと弁体とが一体に形成されているため、一体に移動する重量が重くなり、通電オフ時の移動速度が遅くなる。したがって、通電オフの指令から閉弁完了までの「閉弁応答時間」が長くなる。すなわち「閉弁応答性」が良くない。閉弁が完了するまでの時間は、プランジャの上昇に伴って加圧室の燃料が上流側に戻され、圧送量が低下する。その結果、特に、高回転時に大流量が要求されるとき、要求される供給量に対してポンプ圧送量が不足することとなる。
【０００８】
また、ノーマリークローズ型の別の電磁弁の構成として、「可動コアと弁体とが別体に設けられ、かつ、可動コアの付勢手段が、可動コアを電磁吸引力の吸引方向であって弁体の閉弁方向と反対方向（開弁方向）に付勢する」構成を想定する。この構成は、コイルの通電時には弁体を開弁させるのに有利である反面、通電オフ時には、可動コアの付勢手段の付勢力に抗して、弁体と可動コアとを閉弁方向に一体に動かす必要がある。言い換えれば、弁体が閉弁するとき、可動コアの重量が負荷となり、弁体を含む可動部の総重量が重くなる。そのため、通電オフ時の移動速度が遅くなり、弁体の閉弁応答時間が長くなる。よって、上記の特許文献１に係る電磁弁と同様にポンプ圧送量の不足を招くおそれがある。
【０００９】
本発明は上述した問題を解決するためになされたものであり、ノーマリークローズ型の電磁弁において、コイルへの通電オフ時の閉弁応答性を向上することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１に記載の電磁弁は、往復移動可能な弁体、シート部材、第１付勢手段、導線が巻回されるコイル、固定コア、可動コア、ステムおよび第２付勢手段を備える。
シート部材は、弁体が着座または離座可能なシート部を有する。
第１付勢手段は、弁体をシート部に着座する閉弁方向に付勢する。
固定コアは、コイルへの通電により電磁吸引力を発生する。
可動コアは、固定コアとの間に電磁吸引力が発生したとき吸引方向に移動する。
ステムは、可動コアと一体に形成され、可動コアと一体に吸引方向に移動したとき弁体の一方の端部に当接し、弁体を開弁方向に押圧する。
第２付勢手段は、可動コアおよびステムを吸引方向と反対方向である反吸引方向に付勢する。
【００１１】
ここで、第１付勢手段の付勢方向である閉弁方向と第２付勢手段の付勢方向である反吸引方向とは同一方向である。そして、コイルへの通電をオフしたとき、可動コアおよびステムは、第２付勢手段の付勢力によって反吸引方向に移動し、弁体は、第１付勢手段の付勢力によって閉弁方向に移動する。
【００１２】
以上の構成によるノーマリークローズ型の電磁弁は、弁体が、可動コアおよびステムと別体に設けられる。したがって、弁体と可動コアとが一体に形成される従来技術と比べ、コイルへの通電オフ時に、軽量の弁体が単独で移動することができる。
さらに、第２付勢手段は、弁体の閉弁方向と同一方向に可動コアおよびステムを付勢するため、第２付勢手段の付勢力が弁体の閉弁作動に対する負荷とならない。したがって、通電オフ時の閉弁応答時間が短縮し、閉弁応答性が向上する。よって、この電磁弁を高圧ポンプに適用した場合、要求される供給量に対してポンプ圧送量を適正に確保することができる。
【００１３】
請求項２に記載の発明によると、コイルへの通電をオフしたとき、可動コアおよびステムは、弁体が閉弁方向に移動する速度よりも速い速度で反吸引方向に移動する。
これにより、コイルへの通電オフ時、可動コアおよびステムが先行して反吸引方向に移動し、これに続いて弁体が閉弁方向に移動する。すなわち、可動コアおよびステムと弁体とは、一体にではなく独立して移動する。したがって、可動コアおよびステムの重量が負荷とならず、弁体を含む可動部の総重量が軽くなる。よって、通電オフ時の弁体の閉弁応答性をさらに向上させることができる。
【００１４】
請求項３および４では、第２付勢手段の設置位置に関する構成を具体的に示す。
請求項３に記載の発明によると、第２付勢手段は、一端が固定コアに当接し、他端が可動コアに当接する。言い換えれば、第２付勢手段は、固定コアと可動コアとの間に挟持され、可動コアを固定コアから離間させる方向（反吸引方向）に付勢する。
この場合、第２付勢手段が可動コアを直接押圧する比較的、単純な構成とすることができる。ただし、固定コアの可動コアと対向する側の端部に第２付勢手段を収容するスペースが必要となる分、電磁吸引力が作用する磁路面積が減少することとなる。
【００１５】
請求項４に記載の発明によると、第２付勢手段は、一端がステムに設けられる鍔部に当接し、他端が固定される。例えば、他端は、シート部材のシート部と反対側であって可動コア側の端面に当接するように設けられる。
この場合、第２付勢手段はステムの鍔部を押圧する。また、固定コアの可動コアと対向する側の端部に第２付勢手段を収容するスペースが不要となるため、電磁吸引力が作用する磁路面積を確保するのに有利である。逆に、確保する磁路面積を請求項３の構成と同等とすれば、請求項３の構成に対し可動コアの外径を小さくすることができる。そのため、可動コアの重量を軽量化することができ、閉弁応答性をさらに向上させることができる。
【００１６】
請求項５に記載の発明は、高圧ポンプに係る発明である。この高圧ポンプは、プランジャ、シリンダ、ハウジング、及び吸入弁部を備える。
シリンダは、プランジャを往復移動可能に収容する。ハウジングは、プランジャにより燃料が加圧される加圧室、及び、当該加圧室へ燃料を導入する導入通路を有する。吸入弁部は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の電磁弁によって構成され、プランジャの往復移動に応じて開閉し導入通路と加圧室とを連通または遮断する。
【００１７】
高圧ポンプは、特に高速回転で使用される場合、例えば数ｍｓオーダーの高速応答が要求される。よって、本発明の電磁弁による閉弁応答性向上の効果が顕著に発揮される。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１実施形態による電磁弁を吸入弁部として適用した高圧ポンプの全体構成を示す断面図である。
【図２】図１の高圧ポンプにおける吸入弁閉状態を示す断面図である。
【図３】図１の高圧ポンプにおける吸入弁開状態を示す断面図である。
【図４】（ａ）図２、（ｂ）図３の要部拡大断面図である。
【図５】本発明の第１実施形態による電磁弁を適用した高圧ポンプの作動を説明する特性図である。
【図６】本発明の第１実施形態による電磁弁と比較例との閉弁応答性を比較する説明図である。
【図７】本発明の第２実施形態による電磁弁を吸入弁部として適用した高圧ポンプにおける吸入弁閉状態を示す断面図である。
【図８】比較例の電磁弁を吸入弁部として適用した高圧ポンプにおける吸入弁閉状態を示す断面図である。
【図９】比較例の電磁弁を適用した高圧ポンプの作動を説明する特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。
（第１実施形態）
図１に示すように、第１実施形態の電磁弁は、高圧ポンプ１０の吸入弁部３０Ａとして適用される。この高圧ポンプ１０は、車両用ディーゼルエンジンのコモンレール式燃料噴射装置に用いられる。コモンレール式燃料噴射装置は、主に燃料タンク、高圧ポンプ１０、図示しないコモンレールおよび燃料噴射弁を備えている。
高圧ポンプ１０は、燃料タンクから吸い上げた常圧の燃料を加圧し、高圧燃料をコモンレールへ供給する。コモンレールは、高圧ポンプ１０から供給された高圧燃料を蓄圧するとともに、当該コモンレール内の高圧燃料をエンジン各気筒に設けられた燃料噴射弁に分配する。燃料噴射弁は、分配された高圧燃料を気筒の燃焼室に噴射供給する。
【００２０】
高圧ポンプ１０のポンプハウジング１１は、主に、カムハウジング７０、軸受カバー７５および弁ハウジング１２により構成される。
カムハウジング７０および軸受カバー７５は、駆動軸８０を収容し、フィードポンプ７２からなる予備圧送部、及びカム８３、プランジャ１３等からなる圧送部を構成する。
【００２１】
弁ハウジング１２は、弁収容穴１６に吸入弁部３０Ａを収容する。また、弁ハウジング１２の筒部１８は、外壁がカムハウジング７０のカム室７１に連通する挿入孔７７に挿入されて収容されている。筒部１８の内部にはプランジャ１３を往復移動可能に支持するシリンダ（プランジャ摺動孔）１４が形成されている。筒部１８のシリンダ１４の内壁、プランジャ１３の軸方向端面、吸入弁部３０Ａのシート部材３１および弁体３２に区画された空間に、燃料が加圧される加圧室９５が形成される。
弁ハウジング１２は、特許請求の範囲に記載の「ハウジング」に相当する。
【００２２】
カムハウジング７０には、軸受けカバー７５を軸方向に挿入し支持する支持孔７６が形成されており、支持孔７６はカム室７１と連通している。
軸受カバー７５は、図１の破線で図示されるボルト等の固定部材でカムハウジング７０に固定されている。軸受カバー７５と駆動軸８０の駆動力入力部８１との間は、オイルシール８９によりシールされている。
【００２３】
第１軸受ブッシュ８６は、軸受カバー７５に圧入固定され、駆動軸８０の一方（図１のの上方）の軸端部である駆動力入力部８１を回転可能に支持する。第２軸受ブッシュ８７は、カムハウジング７０に圧入固定され、駆動軸８０の他方（図１の下方）の軸端部であるフィードポンプ駆動部８２を回転可能に支持する。軸受カバー７５がカムハウジング７０に固定されることにより、第１軸受ブッシュ８６と第２軸受ブッシュ８７とは、同軸上に配置される。
【００２４】
駆動軸８０は、駆動力入力部８１、フィードポンプ駆動部８２、およびカム８３を有している。カム８３は、駆動力入力部８１とフィードポンプ駆動部８２との間に形成され、カムハウジング７０のカム室７１に収容される。カム８３は、輪郭が円形状を呈している。また、カム８３の偏心軸８３ｊは、駆動力入力部８１及びフィードポンプ駆動部８２の中心軸８０ｊに対し偏心している。
【００２５】
フィードポンプ７２は、駆動軸８０のフィードポンプ駆動部８２と直接に、または継手部材などを介して連結されている。
フィードポンプ７２は、燃料タンクから燃料を吸引し予備加圧する低圧供給ポンプであり、インナギア式ポンプやベーン式ポンプなどの周知のポンプ構造で構成されている。
【００２６】
フィードポンプ７２で予備加圧された燃料は、図示しない圧力調整装置によって、燃料の予備圧力（フィード圧）を一定に保つように調整されている。フィードポンプ７２から吐出されたフィード燃料は、カムハウジング７０に設けられたフィード燃料供給口９０、及び弁ハウジング１２の導入通路９１を経由して加圧室９５へ供給される。また、フィード燃料の一部は、図示しない絞り部を介してカム室７１へ供給される。
【００２７】
高圧ポンプ１０の圧送部は、駆動軸８０のカム８３、プランジャ１３、及び、カム８３とプランジャ１３との間に設けられ駆動軸８０の駆動力をプランジャ１３へ伝達するカムリング８４とを備えている。圧送部は、フィードポンプ７２より吐出されるフィード燃料を加圧室９５で更に高圧に加圧して圧送する。
【００２８】
プランジャ１３は、駆動軸８０のカム８３に対して中心軸８０ｊおよび偏心軸８３ｊに直交する方向に配置されている。
プランジャ１３のカム８３側の端部には、カムリング８４の外壁側の摺接部８５に対して、図１の左右方向に相対的に摺接移動可能なタペット部１３ａが形成されている。すなわち、プランジャ１３のタペット部１３ａの端部と、カムリング８４の摺接部８５の端部とは、互いに平行な平面で形成されている。
【００２９】
カムリング８４は、外壁が、摺接部８５に対応する平坦面と、円弧状の曲面とからなる多角形状に形成され、内壁が円形に形成される。カムリング８４の内壁には、第３軸受ブッシュ８８が固定される。第３軸受ブッシュ８８は、円形状のカム８３に対して相対回転可能である。
【００３０】
プランジャ１３のタペット部１３ａと弁ハウジング１２との間には、筒部１８の軸方向に沿ってプランジャスプリング１９が設置されている。これにより、プランジャ１３のタペット部１３ａは、カムリング８４の摺接部８５に常に押し当てられている。
このプランジャスプリング１９の付勢力と、加圧室９５内の燃料圧力によりプランジャ１３が受ける作用力とによって、カムリング８４の回転が規制される。その結果、カムリング８４は、それ自体は回転（自転）せず、駆動軸８０の回転によるカム８３の動きに従って、駆動軸８０の中心軸８０ｊの周りを公転しつつ、図１の左右方向に往復移動する。
【００３１】
すると、カムリング８４の往復移動に伴って、プランジャ１３がシリンダ１４の内壁に沿って往復移動する。以下、プランジャ１３が図１の右方向に移動することを「上昇する」といい、プランジャ１３が図１の左方向に移動することを「下降する」という。
プランジャ１３が下降すると、導入通路９１から吸入弁部３０Ａを経由して加圧室９５にフィード燃料が吸入される。また、プランジャ１３が上昇すると、加圧室９５内の燃料が加圧され、燃料噴射圧相当の燃料圧に高圧化される。
【００３２】
加圧室９５の吐出側の燃料通路９６には逆止弁６８が設けられている。逆止弁６８は、コモンレールおよび燃料噴射弁へ供給される吐出燃料が加圧室９５へ逆流するのを防止する。加圧室９５の内圧が逆止弁６８の開弁圧を超えると、加圧された高圧燃料は、吐出通路９７を経由して吐出口９８から圧送され、コモンレールおよび燃料噴射弁へ供給される。
【００３３】
次に、吸入弁部３０Ａおよび電磁アクチュエータ５０Ａについて図２〜図４を参照して説明する。
吸入弁部３０Ａは、シート部材３１、弁体３２、「第１付勢手段」としての第１スプリング３３、保持部材３４およびプラグねじ３９からなり、導入通路９１から加圧室９５への燃料通路を開閉する。
シート部材３１は、略円筒状に形成され、弁ハウジング１２の弁収容穴１６の底部に設けられる。シート部材３１は、中心軸に沿って形成される軸孔３１１、及び、軸孔３１１と外壁３１２とを径方向に貫通する複数の連通孔３１３を有する。弁収容穴１６の、シート部材３１と電磁アクチュエータ５０Ａとの間の空間は、燃料溜まり室９３を形成する。
【００３４】
シート部材３１の軸方向の電磁アクチュエータ５０Ａ側の面は、段差状に形成されている。径方向内側の端面３１４は、第１スプリング３３の座面となる。また、プラグねじ３９は、外径に形成される雄ねじが弁収容穴１６内壁の雌ねじに螺合して弁ハウジング１２に組み付けられる。シート部材３１の径方向外側の段差面３１５がプラグねじ３９に押圧されることで、シート部材３１は、弁収容穴１６の底に押し付けられ、固定される。
シート部材３１の軸方向の加圧室９５側の面には、軸孔３１１の周囲に凹テーパ状のシート部３１６が形成される。シート部３１６は、弁体３２の先端に設けられる弁部３２１が着座可能である。
【００３５】
弁体３２は、軸状であり、加圧室９５側から軸方向に弁部３２１、中径部３２２、小径部３２３が形成される。弁部３２１は、弁体３２の中で外径が最大であり、加圧室９５の反対側がシート部材３１側のシート部３１６に対応するテーパ形状に形成されている。
中径部３２２は、シート部材３１の軸孔３１１に摺動可能に収容される。また、中径部３２２の周方向の一部には、軸孔３１１との間に燃料通路を確保するための平坦部３２５が形成される。
弁部３２１と中径部３２２との間には、弁部３２１のテーパ部から連続するくびれ部３２４が形成される。くびれ部３２４は、シート部材３１の軸孔３１１に対応する位置に設けられ、軸孔３１１の内壁との隙間に環状通路９２を形成する。
【００３６】
保持部材３４は、シート部材３１の電磁アクチュエータ５０Ａ側で、弁体３２の小径部３２３に圧入等により嵌合する。保持部材３４の電磁アクチュエータ５０Ａ寄りの外壁には鍔部３４１が形成される。第１スプリング３３は、保持部材３４の鍔部３４１とシート部材３１の端面３１４との間に挟持される。また、保持部材３４の周方向の一部には、燃料通路を確保するための溝部３４２が形成される。
保持部材３４が弁体３２に固定されることで、弁体３２および保持部材３４は軸方向の可動範囲が規制される。また、外部の力が作用しないとき、第１スプリング３３の付勢力により、弁体３２は、弁部３２１がシート部３１６に着座する閉弁方向に付勢される。
【００３７】
次に、電磁アクチュエータ５０Ａは、コイル５１、第一ステータ５２、可動コア５３、第二ステータ５４、フランジ（第三ステータ）５５Ａ、ステム４１、「第２付勢手段」としての第２スプリング４３Ａ、ストッパ５７、スプール５８およびスペーサ５９を備えている。
コイル５１は、樹脂製のスプール５８に導線が巻回されている。コイル５１へ通電することにより、フランジ５５Ａと可動コア５３との間に電磁吸引力が発生し、可動コア５３は図２〜図４の左方向に移動する。以下、図２〜図４の左方向を「吸引方向」、図２〜図４の右方向を「反吸引方向」という。
【００３８】
第一ステータ５２、第二ステータ５４、及びフランジ（第三ステータ）５５Ａは、磁性材料で形成されている。第一ステータ５２は、フランジ５５Ａの加圧室９５と反対側で、コイル５１の径方向内側に設けられている。第二ステータ５４は、コイル５１の径方向外側を覆うように設けられており、フランジ５５Ａと第一ステータ５２とを磁気的に接続している。
第三ステータであるフランジ５５Ａは、弁ハウジング１２の加圧室９５と反対側の端部に取り付けられている。フランジ５５Ａは、加圧室９５と反対側の吸引面５５１Ａが可動コア５３と対向する。また、フランジ５５Ａには、ステム４１が挿通する軸孔５５２、及び軸孔５５２の周りで吸引面５５１Ａに開口するスプリング収容室５５３が形成される。
【００３９】
ここで、フランジ５５Ａの吸引面５５１Ａの外径をφｄ１とし、スプリング収容室５５３の面取り口元径をφｄ２とすると、吸引面５５１Ａの面積である磁路面積ＳＡは下式１で示される。
ＳＡ＝π／４×（φｄ１−φｄ２）2 ・・・（式１）
【００４０】
第一ステータ５２とフランジ５５Ａとの間には、非磁性材料から形成されるスペーサ５９が介装されている。スペーサ５９は、溶接やロウ付け等により第一ステータ５２およびフランジ５５Ａに接続される。スペーサ５９は、第一ステータ５２とフランジ５５Ａとの間で磁気が短絡しないように磁気を遮断する。
【００４１】
可動コア５３は、磁性材料で円筒状に形成されている。可動コア５３は、軸方向については第一ステータ５２とフランジ５５Ａとの間に、径方向については第一ステータ５２およびスペーサ５９の径方向内側に、軸方向に往復移動可能に収容されている。コイル５１に通電したとき、可動コア５３は第三ステータであるフランジ５５Ａに吸引されて移動する。また、可動コア５３は軸方向に貫通する連通孔５３１を有している。これにより、往復移動時、可動コア５３の軸方向の前後の圧力は均等に維持される。
【００４２】
ステム４１は、可動コア５３と溶接、ロウ付け、かしめ等によって一体に設けられ、可動コア５３と共にアーマチャアッセンブリ４０Ａを構成する。ステム４１は、フランジ５５Ａの軸孔５５２に挿通され、可動コア５３と共に軸方向に往復移動する。また、ステム４１の吸引方向の端部は、弁体３２の端部に対向する。以下、アーマチャアッセンブリ４０Ａの吸引方向への移動を「前進」、反吸引方向への移動を「後退」という。
【００４３】
第２スプリング４３Ａは、フランジ５５Ａのスプリング収容室５５３に収容され、一端がスプリング収容室５５３の底面に当接し、他端が可動コア５３のフランジ５５Ａ側の端面に当接する。第２スプリング４３Ａは、可動コア５３およびステム４１を反吸引方向に付勢する。このとき、ステム４１は、反吸引方向の端部が第１ステータ５２の内底に設けられたストッパ５７に当接することによって後退限が規制される。
【００４４】
（作動）
次に、高圧ポンプ１０の作動について説明する。高圧ポンプ１０は、駆動軸８０のカム８３の回転に連動してプランジャ１３が図１の左右方向に上昇または下降し、吸入行程、調量行程、及び、加圧行程のサイクルを繰り返すことで作動する。
【００４５】
（０）初期状態
コイル５１への通電されていないとき、可動コア５３は、第２スプリング４３Ａの付勢力によってストッパ５７に押し付けられている（図２参照）。そのとき、弁体３２は、第１スプリング３３の付勢力によってシート部３１６に着座している（図２、図４（ａ）参照）。
なお、環状通路９２の燃料は、弁体３２の中径部３２２に形成された平坦部３２５、及び保持部材３４の溝部３４２を経由して燃料溜まり室９３と流通可能であり（図４（ａ）の破線矢印Ｆ２）、環状通路９２と燃料溜まり室９３との燃料圧力が均衡する。
【００４６】
（１）吸入行程
吸入行程でカムリフトが下降し始めると、加圧室９５内が減圧されるため、環状通路９２と加圧室９５との間に差圧が生じる。そして、環状通路９２の燃料圧力が第１スプリング３３の付勢力を超えると、弁体３２は、シート部３１６から離座（開弁）し始める。
コイル５１に通電されると、フランジ５５Ａと可動コア５３との間に、磁路面積ＳＡに比例する電磁吸引力が発生する。この電磁吸引力が第２スプリング４３Ａの付勢力を超えると、アーマチャアッセンブリ４０Ａ（ステム４１および可動コア５３）は、吸引方向にリフト（前進）し始める。そして、ステム４１の先端が弁体３２に当接し、弁体３２を開弁方向に押す。コイル５１へ通電されている間、ステム４１は弁体３２を開弁状態に保つ（図３、図４（ｂ）参照）。
【００４７】
開弁状態では、燃料は、導入通路９１から環状通路９２を経由して加圧室９５へ流入する（図４（ｂ）の実線矢印Ｆ１）。燃料の一部は、弁体３２の中径部３２２に形成された平坦部３２５、及び保持部材３４の溝部３４２を経由して燃料溜まり室９３と流通する（図４（ｂ）の破線矢印Ｆ２）。これにより、環状通路９２と燃料溜まり室９３との燃料圧力が均衡し、また、流通する燃料が弁体３２とシート部材３１との摺動部を潤滑する。
【００４８】
（２）調量行程
カムリフトが下死点から上昇に転じると、吸入行程から調量行程に移行する。このとき、コイル５１への通電は継続され、弁体３２は開弁状態を保っている。プランジャ１３の上昇に伴い、加圧室９５に吸入された燃料が環状通路９２に吐き戻され、調量が行われる。
【００４９】
（３）加圧行程
コイル５１への通電がオフされると、可動コア５３とフランジ５５Ａとの間の電磁吸引力が消滅する。すると、アーマチャアッセンブリ４０Ａは、第２スプリング４３Ａの付勢力によって反吸引方向に移動し初期状態の位置に復帰する。また、弁体３２は、第１スプリング３３の付勢力により閉弁方向に移動する。
その結果、加圧室９５から環状通路９２への燃料の吐き戻しが終了する。その後、プランジャ１３の上昇に伴って加圧室９５の内圧が上昇し、逆止弁６８の開弁圧を超えると、燃料は、吐出通路９７を経由して吐出口９８から吐出される（図１参照）。
【００５０】
ここで、コイル５１への通電をオフしたとき、アーマチャアッセンブリ４０Ａの反吸引方向への移動速度が弁体３２の閉弁速度よりも速くなるように、第１スプリング３３および第２スプリング４３Ａのばね荷重等が設定される。具体的には、第２スプリング４３Ａの付勢力が第１スプリング３３の付勢力よりも大きくなるように設定される。
これにより、アーマチャアッセンブリ４０Ａは、電磁吸引力の消滅とともに先行して反吸引方向に後退し、それに続いて、弁体３２が閉弁方向に移動する。すなわち、アーマチャアッセンブリ４０Ａと弁体３２とは、それぞれ別の付勢力により独立して移動する。
【００５１】
（対比）
次に、本実施形態の効果について、比較例と対比しつつ説明する。
図８に、高圧ポンプの吸入弁部２０Ｃとして適用される比較例の電磁弁を示す。吸入弁部２０Ｃは、バルブアウタボディ２３とバルブインナボディ２４との間の空間に弁部材２１が設置されている。弁部材２１は、バルブインナボディ２４のスプリング収容室２４２に収容された第１スプリング２２の付勢力によって、バルブアウタボディ２３のシート部２３１に着座するように付勢されている。
【００５２】
一方、電磁アクチュエータ５０Ｃでは、第２スプリング５６は、ニードル６１の反吸引側の端部とストッパ５７との間に設けられ、ニードル６１を吸引方向（図８の左方向）へ付勢している。ここで、第２スプリング５６の付勢力は、第１スプリング２２の付勢力よりも弱く設定されているため、コイル５１に通電されていない状態では、弁部材２１は、第２スプリング５６の付勢力の影響を受けることなくシート部２３１に着座する。
その他、電磁アクチュエータ５０Ｃにおいて図２、図３と同一の符号を付した部材は、第１実施形態の電磁アクチュエータ５０Ａと実質的に同一である。
なお、プランジャ１３の往復移動方向、及び導入通路９１１の位置が第１実施形態と異なっているが、これらは本質的な違いではない。
【００５３】
コイル５１に通電されると、フランジ５５Ｃと可動コア５３との間に電磁吸引力が発生する。そして、ニードル６１は、電磁吸引力と第２スプリング５６の付勢力とによって吸引方向（図８の左方向）に前進する。
一方、弁部材２１は、吸入弁部２０Ｃが高圧ポンプに適用される場合は、第１実施形態と同様に、弁部材２１の上流側と下流側とに生ずる燃料差圧によって開弁する。また、仮に弁部材２１の両側に差圧が生じない場合であっても、前進したニードル６１が第１スプリング２２の付勢力に抗して弁部材２１を押すことで、弁部材２１は、第１スプリング２２の付勢力に抗して開弁する。その結果、導入通路９１１と加圧室９５とは、バルブアウタボディ２３およびバルブインナボディ２４の内部の通路を経由して連通する。
なお、高圧ポンプに適用される場合、ニードル６１に設けられる鍔部６１１は、鍔部６１１の上流側と下流側とに生ずる差圧を利用して、弁部材２１の開弁をアシストする。
【００５４】
コイル５１への通電がオフされると、可動コア５３への電磁吸引力が消滅する。そして、弁部材２１は、第１スプリング２２の付勢力と第２スプリング５６の付勢力との差の力によって閉弁方向に移動し、ニードル６１を反吸引方向（図８の右方向）に押すとともに、シート部２３１に着座する。すなわち、弁部材２１は、閉弁時にそれ自身の閉弁作動に加え、第２スプリング５６の付勢力に抗してニードル６１を押すという「余分な仕事（負荷）」を負っている。これによる影響について、次に図９を参照して説明する。
【００５５】
図９は、比較例の電磁弁を高圧ポンプの吸入弁として適用したときの作動特性を示す。詳しくは、（ａ）カムリフトの１サイクルに対応する（ｂ）通電（オンオフ）指令、（ｃ）電流、（ｄ）弁部材２１およびニードル６１のリフト、（ｅ）ポンプ圧送量変化を示す。
時刻ｔａでカムリフトが上死点から下降し始め、吸入行程が実行される。このとき、加圧室９５の燃圧が減圧するため、弁部材２１の上流通路９１２側と加圧室９５側との差圧により弁部材２１は開弁方向に移動し、時刻ｔ２で開弁完了する。また、時刻ｔ１で通電オンの指令によりコイル５１に通電開始され、電磁アクチュエータ５０Ｃに電磁吸引力が発生する。そして、ニードル６１が前進し、時刻ｔ３で前進限（フルリフト）に達する。
【００５６】
時刻ｔｂでカムリフトが下死点に達し、吸入行程から調量行程に移行する。時刻ｔ４に最大値に達した電流は、要求される圧送量に応じて決まる時刻ｔｃでの通電オフ指令によって切断される。その後、弁部材２１は、上述のように、ニードル６１を後退方向に押し戻しながら閉弁する。すると、この「ニードル６１を押し戻す負荷」が大きいほど、通電オフ時刻ｔｃから弁部材２１が閉弁完了する時刻ｔ５までの閉弁応答時間ＴｖＣは長くなる。ここで、「閉弁応答時間が長くなる」ことを「閉弁応答性が悪くなる」という。
【００５７】
通電オフ時刻ｔｃ後、見かけ上は、調量行程から加圧行程に移行するものの、閉弁応答時間Ｔｖｃ中は加圧室９５の燃料が上流通路９１２に戻されることになるため、実際には燃料の加圧および吐出（圧送）が行われない。
そして、閉弁応答時間ＴｖＣを経過した時刻ｔ５から燃料の加圧および吐出が行われる。しかし、このとき既にカムの位置は上死点に近づいており、残りの上昇ストロークが少なくなっているため、ポンプ圧送量ＱＣが低下する。よって、閉弁応答性の悪化は、ポンプ圧送量の低下、すなわち要求される供給量に対するポンプ圧送量の不足を引き起こす。
【００５８】
このように、比較例の電磁弁は、高速応答が要求される装置に適用された場合、閉弁応答性が問題となる。そこで次に、図５を参照して、本実施形態の作動特性と対比する。
図５における各パラメータは、図９と同一である。また、吸入行程から調量行程までの挙動については比較例とほぼ同様である。なお、詳細には、通電オンのとき電磁吸引力に対して第２スプリング４３Ａの付勢力がロスとなるため、時刻ｔ３が比較的遅くなる傾向がある。しかし、このことは、高圧ポンプとしての機能に関して何ら影響しない。
【００５９】
時刻ｔｃで通電オフ指令によってコイル５１への通電が切断された後、アーマチャアッセンブリ４０Ａは、第２スプリング４３Ａの付勢力により、弁体３２の閉弁作動に先行して反吸引方向（図１の右方向）に後退する。そして、弁体３２は、アーマチャアッセンブリ４０Ａが負荷となることなく、第１スプリング３３の付勢力によって単独で閉弁方向に移動する。したがって、迅速な閉弁作動が可能となるため、閉弁開始時刻ｔ４から閉弁完了時刻ｔ５までの閉弁応答時間ＴｖＡを短縮し、閉弁応答性を向上させることができる。
すると、時刻ｔ５で、カムの上死点までの上昇ストロークが十分に残っているため、ポンプ圧送量ＱＡが増加する。よって、閉弁応答性を向上させることで、要求される供給量に対してポンプ圧送量を適正に確保することができる。
【００６０】
図６は、本実施形態による吸入弁部３０Ａ、及び比較例による吸入弁部２０Ｃの閉弁応答性を比較して示す図である。
図６に示すように、本実施形態における第１スプリング３３、または比較例における第１スプリング２２のばね荷重が大きくなるほど、閉弁応答時間は短縮する。仮に、第１スプリング以外の要因（可動部重量、移動距離等）をすべて同等とすると、第１スプリングのばね荷重が同一のとき、比較例の吸入弁部２０Ｃよりも本実施形態の吸入弁部３０Ａの方が閉弁応答時間を短縮することができる。
【００６１】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態の電磁弁について、図７を参照して説明する。第１実施形態と実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
第２実施形態の電磁弁は、第１実施形態と同様、高圧ポンプの吸入弁部３０Ｂとして適用される。吸入弁部３０Ｂは、第１実施形態の吸入弁部３０Ａに対し、ステムおよびフランジの形状、並びに第２スプリングの設置箇所が異なる。
【００６２】
ステム４２は、フランジ５５Ｂのシート部材３１側に、径外方向へ突出する鍔部４２１が形成されている。「第２付勢手段」としての第２スプリング４３Ｂは、第１スプリング３３の径外側に配置され、一端がステム４２の鍔部４２１に当接し、他端が保持部材３４の端面３１４に当接する。これにより、第２スプリング４３Ｂは、アーマチャアッセンブリ４０Ｂ（ステム４２および可動コア５３）を反吸引方向（図７の右方向）に付勢する。
また、フランジ５５Ｂは、第１実施形態のフランジ５５Ａのように吸引面に開口するスプリング収容室５５３を設ける必要がない。
【００６３】
ここで、フランジ５５Ｂの吸引面５５１Ｂの外径をφｄ３とし、軸孔５５２の面取り口元径をφｄ４とすると、吸引面５５１Ｂの面積である磁路面積ＳＢは下式２で示される。
ＳＢ＝π／４×（φｄ３−φｄ４）2 ・・・（式２）
【００６４】
コイル５１に通電されると、フランジ５５Ｂと可動コア５３との間に、磁路面積ＳＢに比例する電磁吸引力が発生する。そして、アーマチャアッセンブリ４０Ｂは、第２スプリング４３Ｂの付勢力に抗して吸引方向（図７の左方向）に前進し、ステム４２が弁体３２を押す。すると、弁体３２は、第１スプリング３３の付勢力に抗して開弁する。
【００６５】
コイル５１への通電がオフされると、第２スプリング４３Ｂの付勢力によってアーマチャアッセンブリ４０Ｂが反吸引方向（図７の右方向）に後退する。また、第１スプリング３３の付勢力によって弁体３２が閉弁方向に移動し、シート部３１６に着座する。このとき、アーマチャアッセンブリ４０Ｂの移動速度が弁体３２の閉弁速度よりも速くなるように、言い換えれば、アーマチャアッセンブリ４０Ｂの移動が弁体３２の閉弁作動に先行するように、第１スプリング３３および第２スプリング４３Ｂのばね荷重等が設定される。これにより、第１実施形態と同様、弁体３２の閉弁応答性を向上させることができる。
【００６６】
また、第２実施形態では磁路面積ＳＢが上記の式２のように定められる。そこで、第１実施形態と同等の電磁吸引力を発生させるためには、磁路面積ＳＢを第１実施形態の磁路面積ＳＡ（式１参照）と同一とすればよい。すると、第２実施形態ではスプリング収容室５５３が設けられない分、面取り口元径φｄ４は第１実施形態の径φｄ２よりも小さくなるため、吸引面５５１Ｂの外径φｄ３を第１実施形態の外径φｄ１よりも小さくすることができる。そのため、可動コア５３の外径を小さくし、可動コア５３を軽量化することができる。よって、吸入弁部３０Ｂの閉弁応答性をさらに向上することができる。
【００６７】
（その他の実施形態）
（ア）上記実施形態では、通電オフ時のアーマチャアッセンブリ４０Ａ、４０Ｂの反吸引方向への移動速度が弁体３２の閉弁速度よりも速くなるように、第１スプリング３３および第２スプリング４３Ａ、４３Ｂのばね荷重等が設定されている。しかし、アーマチャアッセンブリ４０Ａ、４０Ｂの移動速度は、必ずしも弁体３２の閉弁速度よりも速くなくてもよい。
【００６８】
アーマチャアッセンブリ４０Ａ、４０Ｂの移動速度が、アーマチャアッセンブリ４０Ａ、４０Ｂが無いと仮定したときの弁体３２単独での閉弁速度よりも遅い場合、弁体３２の閉弁速度はアーマチャアッセンブリ４０Ａ、４０Ｂの移動速度に制限されることとなる。
しかし、その場合でも、アーマチャアッセンブリ４０Ａ、４０Ｂは、弁体３２と同方向に付勢され、同一方向に移動するため、弁体３２の閉弁作動に対して速度の差分のみがロスとなるに過ぎない。すなわち、図８の比較例のようにニードル６１が弁体３２の閉弁方向と反対方向に付勢されている場合と比べれば、弁体３２の閉弁作動は明らかに有利になる。したがって、本発明の効果を発揮することができる。
【００６９】
（イ）第２実施形態の吸入弁部３０Ｂでは、第２スプリング４３Ｂは、ステム４２の鍔部４２１と反対側の端部がシート部材３１の端面３１４に当接する。これに限らず、第２スプリング４３Ｂの鍔部４２１と反対側の端部は、いずれかの部材によって固定されればよい。例えば、プラグねじの内壁に段差部を設け、この段差部に第２スプリング４３Ｂの端部が当接するようにしてもよい。
【００７０】
（ウ）上記実施形態では、高圧ポンプ１０に、プランジャ１３、吸入弁部３０Ａ、３０Ｂ、電磁アクチュエータ５０Ａ、５０Ｂ等が一組設けられるものとして説明した。その他の実施形態では、高圧ポンプは、駆動軸の周囲に、プランジャ、吸入弁部、電磁アクチュエータ等からなるユニットが複数組設けられてもよい。
【００７１】
（エ）本発明の電磁弁は、ディーゼルエンジン用の高圧ポンプに限らず、ガソリンエンジン用の高圧ポンプの吸入弁部に適用されてもよい。また、本発明の電磁弁は、エンジン用の高圧ポンプに限らず、例えば燃料噴射弁等、高速応答が要求される様々な用途に適用することができる。
以上、本発明はこのような実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の形態で実施することができる。
【符号の説明】
【００７２】
１０ ・・・高圧ポンプ、
１２ ・・・弁ハウジング（ハウジング）、
１３ ・・・プランジャ、
１４ ・・・シリンダ、
３０Ａ、３０Ｂ・・・吸入弁部（電磁弁）、
３１ ・・・シート部材、
３１６ ・・・シート部、
３２ ・・・弁体、
３３ ・・・第１スプリング（第１付勢手段）、
４０Ａ、４０Ｂ・・・アーマチャアッセンブリ（＝ステム＋可動コア）、
４１、４２ ・・・ステム、
４３Ａ、４３Ｂ・・・第２スプリング（第２付勢手段）、
５０Ａ、５０Ｂ・・・電磁アクチュエータ、
５１ ・・・コイル、
５３ ・・・可動コア、
５５Ａ、５５Ｂ・・・フランジ（第三ステータ、固定コア）、
９１ ・・・導入通路、
９５ ・・・加圧室。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
往復移動可能な弁体と、
前記弁体が着座または離座可能なシート部を有するシート部材と、
前記弁体を前記シート部に着座する閉弁方向に付勢する第１付勢手段と、
導線が巻回されるコイルと、
前記コイルへの通電により電磁吸引力を発生する固定コアと、
前記固定コアとの間に電磁吸引力が発生したとき吸引方向に移動する可動コアと、
前記可動コアと一体に形成され、前記可動コアと一体に吸引方向に移動したとき前記弁体の一方の端部に当接し前記弁体を開弁方向に押圧するステムと、
前記可動コアおよび前記ステムを前記吸引方向と反対方向である反吸引方向に付勢する第２付勢手段と、
を備え、
前記第１付勢手段の付勢方向である前記閉弁方向と前記第２付勢手段の付勢方向である前記反吸引方向とは同一方向であり、
前記コイルへの通電をオフしたとき、前記可動コアおよび前記ステムは、前記第２付勢手段の付勢力によって前記反吸引方向に移動し、前記弁体は、前記第１付勢手段の付勢力によって前記閉弁方向に移動することを特徴とする電磁弁。
【請求項２】
前記コイルへの通電をオフしたとき、前記可動コアおよび前記ステムは、前記弁体が前記閉弁方向に移動する速度よりも速い速度で前記反吸引方向に移動することを特徴とする請求項１に記載の電磁弁。
【請求項３】
前記第２付勢手段は、一端が前記固定コアに当接し、他端が前記可動コアに当接することを特徴とする請求項１または２に記載の電磁弁。
【請求項４】
前記第２付勢手段は、一端が前記ステムに設けられる鍔部に当接し、他端が固定されることを特徴とする請求項１または２に記載の電磁弁。
【請求項５】
プランジャと、
前記プランジャを往復移動可能に収容するシリンダと、
前記プランジャにより燃料が加圧される加圧室、及び、当該加圧室へ燃料を導入する導入通路を有するハウジングと、
請求項１〜４のいずれか一項に記載の電磁弁によって構成され、前記プランジャの往復移動に応じて開閉し前記導入通路と前記加圧室とを連通または遮断する吸入弁部と、
を備えることを特徴とする高圧ポンプ。
【請求項１】
往復移動可能な弁体と、
前記弁体が着座または離座可能なシート部を有するシート部材と、
前記弁体を前記シート部に着座する閉弁方向に付勢する第１付勢手段と、
導線が巻回されるコイルと、
前記コイルへの通電により電磁吸引力を発生する固定コアと、
前記固定コアとの間に電磁吸引力が発生したとき吸引方向に移動する可動コアと、
前記可動コアと一体に形成され、前記可動コアと一体に吸引方向に移動したとき前記弁体の一方の端部に当接し前記弁体を開弁方向に押圧するステムと、
前記可動コアおよび前記ステムを前記吸引方向と反対方向である反吸引方向に付勢する第２付勢手段と、
を備え、
前記第１付勢手段の付勢方向である前記閉弁方向と前記第２付勢手段の付勢方向である前記反吸引方向とは同一方向であり、
前記コイルへの通電をオフしたとき、前記可動コアおよび前記ステムは、前記第２付勢手段の付勢力によって前記反吸引方向に移動し、前記弁体は、前記第１付勢手段の付勢力によって前記閉弁方向に移動することを特徴とする電磁弁。
【請求項２】
前記コイルへの通電をオフしたとき、前記可動コアおよび前記ステムは、前記弁体が前記閉弁方向に移動する速度よりも速い速度で前記反吸引方向に移動することを特徴とする請求項１に記載の電磁弁。
【請求項３】
前記第２付勢手段は、一端が前記固定コアに当接し、他端が前記可動コアに当接することを特徴とする請求項１または２に記載の電磁弁。
【請求項４】
前記第２付勢手段は、一端が前記ステムに設けられる鍔部に当接し、他端が固定されることを特徴とする請求項１または２に記載の電磁弁。
【請求項５】
プランジャと、
前記プランジャを往復移動可能に収容するシリンダと、
前記プランジャにより燃料が加圧される加圧室、及び、当該加圧室へ燃料を導入する導入通路を有するハウジングと、
請求項１〜４のいずれか一項に記載の電磁弁によって構成され、前記プランジャの往復移動に応じて開閉し前記導入通路と前記加圧室とを連通または遮断する吸入弁部と、
を備えることを特徴とする高圧ポンプ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１３−２４５９（Ｐ２０１３−２４５９Ａ）
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１３１００２（Ｐ２０１１−１３１００２）
【出願日】平成２３年６月１３日（２０１１．６．１３）
【出願人】（０００００４６９５）株式会社日本自動車部品総合研究所 (1,981)
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月１３日（２０１１．６．１３）
【出願人】（０００００４６９５）株式会社日本自動車部品総合研究所 (1,981)
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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