(57)【要約】【課題】  本発明の目的は、オーバーシュート及びアンダーシュートを抑制することができる燃料噴射弁を提供することにある。【解決手段】  燃料噴射弁は、プランジャロッド１１４Ａ及びアンカー１０２は、閉弁時に、段付き部１２９とアンカー１０２の上端面１０２Ａとの間に、中間部材１３３によって軸方向の間隙Ｇ２が形成される。燃料噴射弁は、プランジャロッド１１４Ａとアンカー１０２とが軸方向に摺動する第１摺動部１４１と、段付き部１２９と中間部材１３３とが軸方向に摺動する第２摺動部１４２と、アンカー１０２と中間部材１３３とが軸方向に摺動する第３摺動部１４３と、を有し、第１摺動部１４１の第１微小隙間、第２摺動部１４２の第２微小隙間及び第３摺動部１４３の第３微小隙間は、プランジャロッド１１４Ａ、アンカー１０２及び中間部材１３３で囲まれる閉空間１４４に接続されている。【選択図】図２
2020112087.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端に弁体が設けられたプランジャロッドと、プランジャロッドに対して軸方向に相対変位可能に設けられたアンカーと、を備え、
前記プランジャロッドは、前記アンカーが前記プランジャロッドに対して開弁方向に相対変位する場合に前記アンカーと係合して前記アンカーの前記相対変位を規制する段付き部を有し、
前記プランジャロッド及び前記アンカーは、閉弁時に、前記段付き部と前記段付き部に係合する前記アンカーの係合部との間に、中間部材によって軸方向の間隙が形成される燃料噴射弁において、
前記プランジャロッドと前記アンカーとが軸方向に摺動する第１摺動部と、前記段付き部と前記中間部材とが軸方向に摺動する第２摺動部と、前記アンカーと前記中間部材とが軸方向に摺動する第３摺動部と、を有し、
第１摺動部に形成される第１微小隙間、前記第２摺動部に形成される第２微小隙間及び前記第３摺動部に形成される第３微小隙間は、前記プランジャロッド、前記アンカー及び前記中間部材で囲まれる閉空間に接続されていることを特徴とする燃料噴射弁。
【請求項２】
請求項１に記載の燃料噴射弁において、
前記第１微小隙間、前記第２微小隙間及び前記第３微小隙間は、それぞれが独立して前記閉空間に接続されていることを特徴とする燃料噴射弁。
【請求項３】
請求項２に記載の燃料噴射弁において、
前記第１微小隙間、前記第２微小隙間及び前記第３微小隙間の少なくとも一つは、前記閉空間と外部との間で燃料の流通を可能にすることを特徴とする燃料噴射弁。
【請求項４】
請求項３に記載の燃料噴射弁において、
前記アンカーは前記段付き部及び前記中間部材を収容する凹部を備え、
前記凹部は、前記中間部材の外周面と対向する内周面を有する凸部を備え、
前記第３微小隙間は、前記中間部材の前記外周面と前記凹部の前記内周面との間に構成されることを特徴とする燃料噴射弁。
【請求項５】
請求項４に記載の燃料噴射弁において、
前記凸部は、前記凹部の内周面から径方向内側に突出し、かつ前記凹部の底面から前記凹部の開口側に向かって突出し、環状を成すように形成されることを特徴とする燃料噴射弁。
【請求項６】
請求項１に記載の燃料噴射弁において、
前記第１摺動部は、前記プランジャロッドの軸方向の移動を案内するガイド部を構成し、
前記第２微小隙間の間隔寸法及び前記第３微小隙間の間隔寸法は、前記第１微小隙間の間隔寸法以下であることを特徴とする燃料噴射弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関に用いられる燃料噴射弁に関し、特に電磁的に駆動される可動子によって燃料通路を開閉して燃料噴射を行う燃料噴射弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、高速化及び高燃圧化等の要求に対処するために予備ストローク機構を備えた燃料噴射弁が増加している。一般的な燃料噴射弁は、第一ばねにより弁閉状態に位置づけられた可動子を、電磁石により吸引する構造で、可動子に弁構造を有し通電により開弁動作を行う。可動子は、電磁石が作り出す磁束に応じて力を発生させるアンカーと、アンカーにより駆動され、端部に弁構造を有するプランジャロッドと、で構成されている。予備ストロークは、アンカーとプランジャロッドとの間に設けられた空間（遊び）である。
【０００３】
予備ストローク機構を備えた燃料噴射弁は、電磁力が作用しアンカーが予備ストロークを移動中は、プランジャロッドからの反作用力を受けにくい構造とすることで、無負荷に近い状態でアンカーを加速してプランジャロッドに衝突させることができる。このため、予備ストローク機構を備えた燃料噴射弁は、アンカーに作用する電磁エネルギに加え、アンカーの運動エネルギもプランジャロッドの加速に寄与し、高速で開弁動作を行うことが可能となる。一方、プランジャロッドに燃圧が作用する弁構造（プランジャロッドからの反作用力を受ける構造）では、開弁動作時に燃圧に逆らって弁を開くためのエネルギをプランジャロッドに作用させる必要があるため、予備ストロークを有する弁構造は、高燃圧に適していると言える。
【０００４】
例えば、国際公開第２０１６／０４２８９６号パンフレット（特許文献１）は予備ストローク機構を備えた燃料噴射弁を開示しており、中間部材によりプランジャロッドから離れる方向にアンカーを押しつける事で、所定の予備ストロークを確保している。中間部材をプランジャロッドから支持する第３ばねのばね力を、プランジャロッドを閉弁方向に押し付ける第１ばねのばね力よりも大きく且つ、アンカーをプランジャロッドに押し付ける第２ばねのばね力より大きく設定することで、アンカーの振動による二次噴射を抑制しつつ、高速動作を可能としている。
【０００５】
また、例えば特開２０１４-２０８９９８号公報（特許文献２）では第３ばねを用いずに、第１ばねを用いて、プランジャロッド及び可動プレート（特許文献１の中間部材に相当）を弁閉側に押し付ける構造で、特許文献１と同様な予備ストロークを確保している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】国際公開第２０１６／０４２８９６号パンフレット
【特許文献２】特開２０１４-２０８９９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
高速化や高燃圧に対応するためには、電磁力を強めてアンカーの駆動力（もしくは移動速度）を高める必要があるが、その結果、開弁時においては、アンカーによって加速されたプランジャロッドが中間部材（可動プレート）とともにアンカーから開弁方向に跳び上がるオーバーシュートの発生や、閉弁時においては、アンカーが閉弁方向に大きく沈み込むアンダーシュートの発生が懸念される。オーバーシュートやアンダーシュートが発生すると、二次噴射等により噴射特性に悪影響を与えるのみならず、オーバーシュートやアンダーシュートによって一旦離れた中間部材とアンカーとが再び接触することによって生じる中間部材の摩耗や変形が懸念される。
【０００８】
本発明の目的は、オーバーシュート及びアンダーシュートを抑制することができる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】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明の燃料噴射弁は、
先端に弁体が設けられたプランジャロッドと、プランジャロッドに対して軸方向に相対変位可能に設けられたアンカーと、を備え、
前記プランジャロッドは、前記アンカーが前記プランジャロッドに対して開弁方向に相対変位する場合に前記アンカーと係合して前記アンカーの前記相対変位を規制する段付き部を有し、
前記プランジャロッド及び前記アンカーは、閉弁時に、前記段付き部と前記段付き部に係合する前記アンカーの係合部との間に、中間部材によって軸方向の間隙が形成される燃料噴射弁において、
前記プランジャロッドと前記アンカーとが軸方向に摺動する第１摺動部と、前記段付き部と前記中間部材とが軸方向に摺動する第２摺動部と、前記アンカーと前記中間部材とが軸方向に摺動する第３摺動部と、を有し、
第１摺動部に形成される第１微小隙間、前記第２摺動部に形成される第２微小隙間及び前記第３摺動部に形成される第３微小隙間は、前記プランジャロッド、前記アンカー及び前記中間部材で囲まれる閉空間に接続されている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、上記手段により、アンカー、プランジャロッド及び中間部材に囲まれた空間に対する燃料の流出入時の流体抵抗を大きくすることにより、前記空間の容積の拡大縮小を阻害する。これにより、オーバーシュートやアンダーシュートの発生を抑制することができると共に、アンカーと中間部材とが再接触することによる中間部材の摩耗や変形を抑制することができる。上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施例に係る燃料噴射弁１００の構造を示す、中心軸線１００ａに平行な断面図である。
【図２】図１のアンカー１０２の近傍を示す部分拡大図（断面図）である。
【図３】図２の中間部材１３３の近傍をさらに拡大した部分拡大図（断面図）である。
【図４】開弁動作途中の可動子１１４の状態を示す、図２と同様な断面図である。
【図５】アンカー１０２が固定コア１０７に衝突した状態を示す、図２と同様な断面図である。
【図６】プランジャロッド１１４Ａがアンカー１０２から分離して単独で動作するオーバーシュート状態を示す、図２と同様な断面図である。
【図７】アンカー１０２がプランジャロッド１１４Ａの段付き部１２９から分離して単独で動作するアンダーシュート状態を示す、図２と同様な断面図である。
【図８Ａ】アンカー１０２、プランジャロッド１１４Ａ及び中間部材１３３の開閉弁動作における、本発明に係る実施例の特徴を比較例と比較した説明図である。
【図８Ｂ】アンカー１０２、プランジャロッド１１４Ａ及び中間部材１３３の開閉弁動作における、本発明に係る実施例の特徴を比較例と比較した説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図１、図２及び図３を用いて、本発明に係る燃料噴射弁の一実施例の構成について説明する。図１は、本発明の一実施例に係る燃料噴射弁１００の構造を示す、中心軸線１００ａに平行な断面図である。図２は、図１のアンカー１０２の近傍を示す部分拡大図（断面図）である。図３は、図２の中間部材１３３の近傍をさらに拡大した部分拡大図（断面図）である。
【００１３】
本実施例の燃料噴射弁１００は、弁体１１４Ｂをばね（第１ばね）１１０によって閉弁方向に付勢し、可動子１１４を電磁的に駆動して燃料通路を開き、燃料噴射を行う電磁式燃料噴射弁である。図１及び図２は、電磁駆動部への通電がオフされ、閉弁した状態で、なお且つ可動子１１４が静止した状態を示している。
【００１４】
以下の説明では、図１及び図２に基づいて上下方向を定義する。この上下方向は、燃料噴射弁１００の実装状態における上下方向とは必ずしも一致しない。また燃料噴射弁１００において、燃料供給口１１８側を基端側と呼び、燃料噴射孔１０側を先端側と呼んで説明する場合がある。すなわち燃料供給口１１８は燃料噴射弁１００の基端部に設けられており、燃料噴射孔１０は燃料噴射弁１００の先端部に設けられている。また本実施例においては、燃料噴射弁１００の中心軸線１００ａが図１のように定義され、可動子１１４（プランジャロッド１１４Ａ、アンカー１０２）及び固定コア１０７の中心軸線は燃料噴射弁１００の中心軸線１００ａと一致している。なお以下の説明では、中心軸線１００ａに沿う方向を軸方向と呼んで説明する。
【００１５】
ノズルホルダ１０１は直径が小さい小径筒状部１０１Ａと直径が大きい大径筒状部１０１Ｂとを備えている。小径筒状部１０１Ａの先端部分の内部に、ガイド部材１１５と、燃料噴射孔１０を備えたオリフィスカップ（燃料噴射形成部材）１１６とが挿入されて設けられている。ガイド部材１１５はオリフィスカップ１１６の内側に設けられ、オリフィスカップ１１６に圧入又は塑性結合により固定されている。オリフィスプカップ１１６は、先端面の外周部に沿って小径筒状部１０１Ａの先端部に溶接固定される。ガイド部材１１５は後述する可動子１１４を構成するプランジャロッド（弁部材）１１４Ａの先端に設けられた弁体１１４Ｂの外周を軸方向にガイドする。オリフィスカップ１１６にはガイド部材１１５に面する側に円錐状の弁座３９が形成されている。この弁座３９にはプランジャ１１４Ａの先端に設けた弁体１１４Ｂが当接し、燃料の流れを燃料噴射孔１０に導いたり遮断したりする。ノズルホルダ１０１の外周には溝が形成されており、この溝に樹脂材製のチップシール１８４に代表されるシール部材が嵌め込まれている。
【００１６】
ここで、可動子１１４の構成について、図２を用いて、詳細に説明する。
【００１７】
プランジャロッド１１４Ａの弁体１１４Ｂが設けられている端部（先端側端部）とは反対側の端部（基端側端部）には、プランジャロッド１１４Ａの直径より大きい外径を有する段付き部１２９を有する頭部１１４Ｃが設けられている。段付き部（鍔部）１２９はプランジャロッド１１４Ａの外周面から鍔状に張り出した鍔部を構成する。段付き部１２９の上端面から上部は段付き部１２９よりも小径の突起部１３１が設けられている。すなわちプランジャロッド１１４Ａの基端側端部には、段付き部１２９及び突起部１３１で構成される頭部１１４Ｃが設けられている。突起部１３１の上端部にはスプリング（第１のばね）１１０の着座面が形成されたキャップ１３２が設けられている。キャップ１３２は突起部１３１に圧入固定されている。
【００１８】
可動子１１４はプランジャロッド１１４Ａが貫通する貫通孔１２８を中央に備えたアンカー１０２を有する。アンカー１０２とノズルホルダ１０１との間にゼロスプリング（第２ばね）１１２が保持されている。ゼロスプリング１１２は一端部が燃料噴射弁１００の本体側（本実施例ではノズルホルダ１０１）に支持され、他端部がアンカー１０２の下端面１０２Ｂに当接しており、アンカー１０２を開弁方向に付勢している。この付勢力（セット荷重）は第１ばね１１０による付勢力（セット荷重）とは逆向きにアンカー１０２に作用している。すなわち、第１ばね１１０はプランジャロッド１１４Ａを閉弁方向に付勢し、第２ばね１１２はアンカー１０２を固定コア１０７の反対側から開弁方向に付勢している。なお、第１ばね１１０は、一端部が燃料噴射弁１００の本体側（本実施例では調整子５４）に支持され、他端部がキャップ１３２に支持されている。
【００１９】
アンカー１０２の上端面１０２Ａには下端面１０２Ｂ側に向けて凹部１０２Ｃが形成され、凹部１０２Ｃの内側に中間部材１３３が設けられている。中間部材１３３の下面側には上方に向けて凹部１３３Ａが形成されており、凹部１３３Ａは頭部１１４Ｃの段付き部１２９が収まる直径（内径）と深さを有している。すなわち、凹部１３３Ａの直径（内径）は段付き部１２９の直径（外径）よりも大きく、凹部１３３Ａの深さ寸法は段付き部１２９の上端面１２９Ａと下端面１２９Ｂとの間の寸法よりも大きい。凹部１３３Ａの底部には頭部１１４Ｃの突起部１３１が貫通する貫通孔１３３Ｂが形成されている。
【００２０】
本実施例では、アンカー１０２はプランジャロッド１１４Ａに対して軸方向に相対変位可能に設けられている。プランジャロッド１１４Ａの段付き部１２９は、アンカー１０２がプランジャロッド１１４Ａに対して開弁方向に相対変位する場合にアンカー１０２と係合してアンカー１０２の相対変位を規制する。
【００２１】
中間部材１３３とキャップ１３２との間にはスプリング（第３ばね）１３４が保持されており、中間部材１３３の上端面１３３Ｃは第３ばね１３４の一端部が当接するばね座を構成する。第３ばね１３４は、中間部材１３３を介して、アンカー１０２を固定コア１０７側から閉弁方向に付勢する。
【００２２】
中間部材１３３の上方に位置するキャップ１３２の上端部には径方向外側に張り出した鍔部１３２Ａが形成されており、鍔部１３２Ａの下端面１３２Ｂに第３ばね１３４の他端部が当接するばね座が構成され、鍔部１３２Ａの上端面１３２Ｉに第１ばね１１０の一端部（下端部）が当接するばね座が構成されている。キャップ１３２の鍔部１３２Ａの下端面から下方に筒状部１３２Ｃが形成されており、筒状部１３２Ｃの内周に突起部１３１が圧入固定されている。
【００２３】
キャップ１３２と中間部材１３３とがそれぞれ第３ばね１３４のばね座を構成するため、中間部材１３３の貫通孔１３３Ｂの直径（内径）はキャップ１３２の鍔部１３２Ａの直径（外径）よりも小さい。従って、中間部材１３３と第３ばね１３４とは、キャップ１３２と突起部１３１との圧入工程の前に、プランジャロッド１１４Ａに組み付けられる。
【００２４】
キャップ１３２は上方から第１ばね１１０の付勢力を受け、下方から第３ばね１３４の付勢力（セット荷重）を受ける。後述するように第１ばね１１０の付勢力は第３ばね１３４の付勢力よりも大きく、結果的に、キャップ１３２は第１ばね１１０の付勢力と第３ばね１３４の付勢力との差分の付勢力によって突起部１３１に押し付けられている。キャップ１３２には突起部１３１から抜ける方向の力が加わらないので、キャップ１３２は突起部１３１に圧入固定するだけで十分であり、溶接する必要はない。
【００２５】
再び、中間部材１３３について説明する。図２及び図３に示す状態は、プランジャロッド１１４Ａが第１ばねによる付勢力を受け、なお且つアンカー１０２に電磁力は作用していない状態である。この状態では、弁体１１４Ｂが弁座３９に当接して燃料噴射弁１００が閉弁しており、且つ可動子１１４が静止して安定した状態にある。
【００２６】
この状態では、中間部材１３３は第３ばね１３４の付勢力を受けて、凹部１３３Ａの底面１３３Ａ２がプランジャロッド１１４Ａの段付き部１２９の上端面１２９Ａに当接している。すなわち、凹部１３３Ａの底面１３３Ａ２と段付き部１２９の上端面１２９Ａとの間隙Ｇ３の大きさ（寸法）がゼロである。中間部材１３３の底面１３３Ａ２と段付き部１２９の上端面１２９Ａとはそれぞれ中間部材１３３とプランジャロッド１１４Ａの段付き部１２９とが当接する当接面を構成する。
【００２７】
一方、アンカー１０２はゼロスプリング（第２ばね）１１２の付勢力を受けて固定コア１０７側に向けて付勢される。このため、アンカー１０２の凹部１０２Ｃの底面１０２Ｃ２が中間部材１３３の下端面（凹部１３３Ａの開口縁部）１３３Ｄに当接する。第２のばね１１２の付勢力は第３のばね１３４の付勢力よりも弱い（小さい）ため、アンカー１０２は第３のばね１３４により付勢された中間部材１３３を押し返すことはできず、中間部材１３３と第３ばね１３４とにより上方（開弁方向）への動きを止められる。アンカー１０２の底面１０２Ｃ２と中間部材１３３の下端面１３３Ｄとはそれぞれアンカー１０２と中間部材１３３とが当接する当接面を構成する。
【００２８】
中間部材１３３の凹部１３３Ａの深さ寸法は段付き部１２９の上端面１２９Ａと下端面１２９Ｂとの間の寸法よりも大きいため、図２に示す状態では、アンカー１０２の底面１０２Ｃ１と段付き部１２９の下端面１２９Ｂとは当接しておらず、底面１０２Ｃ２と下端面１２９Ｂとの間隙Ｇ２はＤ２の大きさ（寸法）を有している。この隙間Ｇ２は、アンカー１０２の上端面（固定コア１０７との対向面）１０２Ａと固定コア１０７の下端面（アンカー１０２との対向面）１０７Ｂとの隙間Ｇ１の大きさ（寸法）Ｄ１よりも小さい（Ｄ２＜Ｄ１）。ここで説明したように、中間部材１３３は、アンカー１０２の底面１０２Ｃ２と段付き部１２９の下端面１２９Ｂとの間に、Ｄ２の大きさの間隙Ｇ２を形成する部材であり、間隙形成部材と呼んでもよい。
【００２９】
中間部材（間隙形成部材）１３３は、プランジャロッド１１４Ａの段付き部上端面（基準位置）１２９Ａに位置づけられた状態で下端面１３３Ｄがアンカー１０２と当接することにより、プランジャロッド１１４Ａの係合部（段付き部下端面）１２９Ｂとアンカー１０２の係合部（凹部底面１０２Ｃ２）との間に間隙Ｄ２を形成する。第３ばね１３４は中間部材１３３を段付き部上端面（基準位置）１２９Ａに位置づけるように閉弁方向に付勢している。中間部材１３３は、凹部底面１３３Ａ２が段付き部上端面（基準位置）１２９Ａと当接することにより、段付き部上端面（基準位置）１２９Ａに位置づけられる。
【００３０】
ここで、以上説明した３つのばねの付勢力について改めて説明しておく。第１ばね１１０と第２ばね１１２と第３ばね１３４とのうち、第１ばね１１０のばね力（付勢力）が最も大きく、次に第３ばね１３４のばね力（付勢力）が大きく、第２ばね１１２のばね力（付勢力）が最も小さい。
【００３１】
本実施例の可動子１１４では、頭部１１４Ｃ（図１参照）の段付き部１２９の直径よりアンカー１０２に形成された貫通孔１２８の直径の方が小さいので、閉弁状態から開弁状態に移行する開弁動作時或いは開弁状態から閉弁状態に移行する閉弁動作時においては、プランジャロッド１１４Ａの段付き部１２９の下端面１２９Ｂがアンカー１０２の底面１０２Ｃ２と係合し、アンカー１０２とプランジャロッド１１４Ａとが協働して動くことになる。しかし、プランジャロッド１１４Ａを上方（開弁方向）へ動かす力、あるいはアンカー１０２を下方（閉弁方向）へ動かす力が独立して作用した場合、プランジャロッド１１４Ａとアンカー１０２とは別々の方向に動くことができる。可動子１１４の動作については、後で詳細に説明する。
【００３２】
本実施例では、アンカー１０２は、その外周面がノズルホルダ１０１の大径筒状部１０１Ｂの内周面と接することによって、上下方向（開閉弁方向）の動きを案内されている。さらに、プランジャロッド１１４Ａは、その外周面１１４Ａ１がアンカー１０２の貫通孔１２８の内周面に接することによって、上下方向（開閉弁方向）の動きを案内されている。つまり、ノズルホルダ１０１の大径筒状部１０１Ｂの内周面はアンカー１０２が軸方向に移動するときのガイドとして機能し、アンカー１０２の貫通孔１２８の内周面はプランジャロッド１１４Ａが軸方向に移動するときのガイドとして機能している。プランジャロッド１１４Ａの先端部はガイド部材１１５のガイド孔によってガイドされており、ガイド部材１１５とノズルホルダ１０１の大径筒状部１０１Ｂ及びアンカー１０２の貫通孔１２８とによってまっすぐに往復動するようガイドされている。
【００３３】
アンカー１０２の下端面１０２Ｂはノズルホルダ１０１の大径筒状部１０１Ｂと小径筒状部１０１Ａとの段差面に対面しているが、第２ばね１１２が介在していることで両者が接触することはない。
【００３４】
コア１０７の下端面（衝突面）１０７Ｂ、アンカー１０２の上端面（衝突面）１０２Ａ、中間部材１３３の上下端面（当接面）１３３Ｃ，１３３Ｄ及び段付き部１２９の上下端面（当接面）１２９Ａ，１２９Ｂには、適宜メッキを施して耐久性を向上させることがある。アンカー１０２に比較的軟らかい軟磁性ステンレス鋼を用いた場合においても、硬質クロムメッキや無電解ニッケルメッキを用いることで、耐久信頼性を確保することができる。
【００３５】
なお、アンカー１０２と固定コア１０７との衝突面における衝突力に対して、アンカー１０２と中間部材１３３との当接面及び中間部材１３３と段付き部１２９との当接面における衝突力ははるかに小さく、アンカー１０２と固定コア１０７との衝突面におけるメッキの必要性に比べて、アンカー１０２と中間部材１３３との当接面及び中間部材１３３と段付き部１２９との当接面におけるメッキの必要性は格段に小さい。
【００３６】
なお、本実施例では、アンカー１０２の上端面１０２Ａと固定コア１０７の下端面１０７Ｂとが当接するものとして説明しているが、アンカー１０２の上端面１０２Ａ又は固定コア１０７の下端面１０７Ｂのいずれか一方、或いはアンカー１０２の上端面１０２Ａ又は固定コア１０７の下端面１０７Ｂの両方に突起部が設けられ、突起部と端面とが、或いは突起部同士が当接するように構成される場合もある。この場合、上述した隙間Ｇ１は、アンカー１０２側の当接部と固定コア１０７側の当接部との間の間隙になる。
【００３７】
再び図１に戻って説明する。ノズルホルダ（ハウジング部材）１０１の大径筒状部１０１Ｂの内周部には固定コア１０７が圧入され、圧入接触位置で溶接接合されている。固定コア１０７は、アンカー１０２に対して磁気吸引力を作用させて、アンカー１０２を開弁方向に吸引する部品である。固定コア１０７の溶接接合によりノズルホルダ１０１の大径筒状部１０１Ｂの内部と外気との間に形成される隙間が密閉される。固定コア１０７は中心に中間部材１３３の直径よりわずかに大きい直径の貫通孔１０７Ａが燃料通路として設けられている。貫通孔１０７Ａの下端部内周にはプランジャロッド１１４Ａの頭部１３１及びキャップ１３２が非接触状態で挿通されている。
【００３８】
プランジャロッド１１４Ａの頭部１３１に設けられたキャップ１３２の上端面に形成されたばね受け面には初期荷重設定用の第１ばね１１０の下端が当接しており、第１ばね１１０の他端が固定コア１０７の貫通孔１０７Ａの内部に圧入される調整子５４で受け止められることで、第１ばね１１０がキャップ１３２と調整子５４との間に固定されている。調整子５４の固定位置を調整することで第１ばね１１０がプランジャロッド１１４Ａを弁座３９に押付ける初期荷重を調整することができる。
【００３９】
可動子１１４のストローク調整は、アンカー１０２をノズルホルダ１０１の大径筒状部１０１Ｂ内にセットし、ノズルホルダ１０１の大径筒状部１０１Ｂ外周にボビン１０４に巻回された電磁コイル１０５及びハウジング１０３を装着した後、キャップ１３２、中間部材１３３及び第３ばね１３４を組み付けたプランジャロッド１１４Ａを固定コア１０７の貫通孔１０７Ａを通してアンカー１０２に挿通する。この状態で、治具によりプランジャロッド１１４Ａを閉弁位置に押下し、コイル１０５へ通電したときのプランジャロッド１１４のストロークを検出しながら、オリフィスカップ１１６の圧入位置を決定することで可動子１１４のストロークを任意の位置に調整する。
【００４０】
スプリング１１０の初期荷重が調整された状態で、固定コア１０７の下端面１０７Ｂが可動子１１４のアンカー１０２の上端面１０２Ａに対して約７０乃至１５０ミクロン程度の磁気吸引ギャップＧ１を隔てて対面するように構成されている。なお図中では寸法の比率を無視して拡大して表示している。
【００４１】
次に、図２〜図８（８Ａ，８Ｂ）を用いて、可動子１１４の動作について説明する。
【００４２】
図２はアンカー１０２が開弁方向への移動を開始する前の状態（閉弁静止時、初期位置）を示している。プランジャロッド１１４Ａとアンカー１０２とは第１間隙部（第１摺動部）１４１（図３の隙間間隔Ｇａ部分）を介し、またプランジャロッド段付き部１２９と中間部材１３３とは第２間隙部（第２摺動部）１４２（図３の隙間間隔Ｇｂ部分）を介して、摺動可能な構造となっている。アンカー１０２と中間部材１３３との間にも運動方向に平行で密接した面からなる第３間隙部（第３摺動部）１４３（図３の隙間間隔Ｇｃ部分）が存在する。第１間隙部の第１微小隙間、第２間隙部の第２微小隙間及び第３間隙部の第３微小隙間は、それぞれが独立して閉空間１４４に接続されている。
【００４３】
プランジャロッド段付き部１２９、アンカー１０２及び中間部材１３３で囲まれた圧力室（閉空間）１４４は、燃料で満たされており、プランジャロッド１１４Ａとアンカー１０２と中間部材１３３との移動速度差により、拡大、収縮する。その際、圧力室１４４外部との燃料の流出・流入が第１間隙部１４１、第２間隙部１４２及び第３間隙部１４３を介して発生する。なお、第１間隙部１４１の第１微小隙間、第２間隙部１４２の第２微小隙間及び第３間隙部１４３の第３微小隙間の少なくとも一つを通じて、閉空間１４４と外部との間で燃料の流通が可能であればよい。
【００４４】
導体１０９の先端部に形成されたコネクタ４３Ａには高電圧電源、バッテリ電源より電力を供給するプラグが接続され、図示しないコントローラによって通電、非通電が制御される。コイル１０５に通電中は、磁気吸引ギャップＧ１において可動子１１４のアンカー１０２と固定コア１０７との間に磁気吸引力が発生し、アンカー１０２が第３ばね１３４の付勢力を超える力で吸引されることで上方へ動き始める。
【００４５】
この状態では、アンカー１０２側の衝突面（上端面１０２Ａ）と固定コア１０７側の衝突面（下端面１０７Ｂ）との間に間隙Ｇ１＝Ｄ１が存在し、プランジャロッド１１４Ａの段付き部１２９の下端面１２９Ｂとアンカー１０２の凹部底面１０２Ｃ１との間に間隙Ｇ２＝Ｄ２が存在する。中間部材１３３の凹部底面１３３Ａ２と段付き部１２９の上端面１２９Ａとは接触しており、また中間部材１３３の下端面１３３Ｄとアンカー１０２の凹部底面１０２Ｃ２とは接触している。プランジャロッド１１４Ａは第１ばね１１０による付勢力で閉弁方向に付勢され、弁体１１４Ｂは弁座３９に当接している。
【００４６】
アンカー１０２は図２の状態で、中間部材１３３を介して第３ばね１３４により、図中下方向に付勢されている。コイル１０５を流れる電流は、通電後時間とともに徐々に上昇するため、コイル１０５に通電開始した直後は、第３ばね１３４による付勢力が磁気吸引力よりも大きく、アンカー１０２は動かない。
【００４７】
磁気吸引力が第３ばね１３４による付勢力を上回ると、アンカー１０２が移動を開始する。
【００４８】
図８Ａを用いて、本実施例の可動子１１４の動作について、比較例と比較する。図８Ａは、アンカー１０２、プランジャロッド１１４Ａ及び中間部材１３３の開閉弁動作における、本発明に係る実施例の特徴を比較例と比較した説明図である。図８Ａにおいて、（ｂ）は本発明の実施例であり、（ａ）が比較例を示す。本実施例のプランジャロッド１１４Ａ、段付き部１２９、アンカー１０２及び中間部材１３３に対応する比較例の構成を、プランジャロッド１１４Ａ’、段付き部１２９’、アンカー１０２’及び中間部材１３３’として示す。図２の状態は、図８Ａの（１）に示す状態に対応する。
【００４９】
図４は、開弁動作途中の可動子１１４の状態を示す、図２と同様な断面図である。図４では、コイル１０５の通電開始から一定時間が経過し、アンカー１０２の凹部底面１０２Ｃ２がプランジャロッド段付き部１２９の下端面１２９Ｂに到達した状態を示している。
【００５０】
図４の状態では、間隙Ｇ２＝０となっている。間隙Ｇ３は、中間部材１３３が距離Ｄ２分押し上げられているため、Ｇ３＝Ｄ２となる。また、間隙Ｇ１は距離Ｄ２分縮小し、Ｄ３（＝Ｄ１−Ｄ２）となる。図３から図４の状態に移行するに伴い、圧力室１４４は縮小する。この過程で圧力室１４４内の燃料は、第１間隙部１４１、第２間隙部１４２、第３間隙部１４３を経て圧力室１４４外部に漏出する。この流出流速は、アンカー１０２の移動速度と比例関係にあり、第１間隙部１４１ないし第３間隙部１４３では、流出流速の２乗に比例した圧力損失が生じて、圧力室１４４内の圧力は上昇するが、燃料の圧縮性は微小であるため、圧力室１４４の容積変化がない状態では、圧力室１４４外部と内部との圧力差は無い。図４の状態は、図８Ａの（２）に示す状態に対応する。
【００５１】
図５は、アンカー１０２が固定コア１０７に衝突した状態を示す、図２と同様な断面図である。図５では、図４の状態から更に時間が経過した状態でのプランジャロッド段付き部１２９（プランジャロッド１１４Ａ）、アンカー１０２及び中間部材１３３の位置関係を示しており、アンカー１０２が固定コア１０７に到達した時点における各部材の位置関係を示している。この段階で間隙Ｇ１＝０となり、同時にアンカー１０２の上方への移動速度は一瞬でゼロとなる。このとき、Ｇ２及びＧ３は図４の状態と同じ状態を維持している。図５の状態から更に時間が経過すると、上方への移動を停止したアンカー１０２に対して、プランジャロッド段付き部１２９および中間部材１３３は慣性により上昇を続け、アンカー１０２の上端面１０２Ａから跳び上がるオーバーシュート状態となる。
【００５２】
オーバーシュート状態の初期状態が図８Ａの（３）に示す状態に対応する。すなわち、図８Ａの（３）に示す状態は、図５の状態と図６の状態との中間の状態であり、アンカー１０２が固定コア１０７に衝突した後、プランジャロッド１１４Ａ及び中間部材１３３のうちプランジャロッド１１４Ａのみがアンカー１０２から分離してオーバーシュートした状態である。本実施例では、この段階から圧力室１４４に負圧域が形成され、負圧域が形成された時点から、プランジャロッド１１４Ａ及び中間部材１３３のオーバーシュートを抑制する効果が得られる。特に、質量の小さい中間部材１３３は、アンカー１０２から分離して跳躍するのに寄与する慣性力が小さく、負圧域の影響によりアンカー１０２から跳躍しにくくなる。
【００５３】
一方、比較例では、プランジャロッド段付き部１２９’、アンカー１０２’及び中間部材１３３’の間に間隔の大きな隙間が形成され、圧力室を構成することができず、空間１４４’を負圧に維持することができない。この段階の比較例では、プランジャロッド１１４Ａ’のオーバーシュートを抑制する効果は得られない。
【００５４】
図６は、プランジャロッド１１４Ａがアンカー１０２から分離して単独で動作するオーバーシュート状態を示す、図２と同様な断面図である。図６では、図５の状態から更に時間が経過したオーバーシュート状態でのプランジャロッド段付き部１２９、アンカー１０２及び中間部材１３３の位置関係を示しており、プランジャロッド段付き部１２９及び中間部材１３３は上昇を続け、間隙Ｇ２が増大する（図６ではＧ２＝Ｄ４）。ここで、圧力室１４４は体積膨張が継続しているため負圧となっていて、第１間隙部１４１、第２間隙部１４２及び第３間隙部１４３を経て、圧力室１４４外部より内部に燃料が流入する。この流入流速は、プランジャロッド段付き部１２９および中間部材１３３の移動速度と比例関係にあり、第１間隙部１４１ないし第３間隙部１４３では、流入流速の２乗に比例した圧力損失が生じて、圧力室１４４内の圧力は負圧となる。この負圧は、プランジャロッド段付き部１２９および中間部材１３３に対し、アンカー１０２より離脱する事を阻止する方向の力として作用するため、オーバーシュートの低減に貢献する。
【００５５】
図６に示すオーバーシュート状態は、図８Ａの（４）に示す状態に対応し、プランジャロッド１１４Ａ及び中間部材１３３の両方がアンカー１０２から分離してオーバーシュート状態にある。図６及び図８Ａの（４）に示すオーバーシュート状態は、プランジャロッド１１４Ａ及び中間部材１３３が上昇している状態であり、オーバーシュート状態におけるのぼりの状態にある。本実施例では、この段階においても圧力室１４４に負圧域が形成され、プランジャロッド１１４Ａ及び中間部材１３３のオーバーシュートを抑制する効果が得られる。
【００５６】
一方、比較例では、プランジャロッド段付き部１２９’と中間部材１３３’とが当接することで、空間１４４‘が圧力室となり、圧力室１４４’ に負圧域が形成される。比較例では、この段階から、プランジャロッド１１４Ａ’及び中間部材１３３’のオーバーシュートを抑制する効果が得られることになる。
【００５７】
プランジャロッド１１４Ａは第１ばね１１０による付勢力で閉弁方向に付勢されているため、プランジャロッド段付き部１２９および中間部材１３３は一定距離上昇した後に下降に転じる。下降開始後、圧力室１４４の容積は減少を開始し、第１間隙部１４１、第２間隙部１４２及び第３間隙部１４３を経て、圧力室１４４内部より外部に燃料が流出する。この流出流速は、プランジャロッド段付き部１２９および中間部材１３３の移動速度と比例関係にあり、第１間隙部１４１ないし第３間隙部１４３では、流出流速の２乗に比例した圧力損失が生じて、圧力室内の圧力は上昇する。この圧力上昇は中間部材１３３に作用し、第３ばね１３４による付勢力よりも大きくなった状況で中間部材１３３を押し戻す効果が生じ、中間部材１３３がアンカー１０２に衝突する際の速度を低減させる。
【００５８】
この状態が、図８Ａの（５）に示す状態に対応し、圧力室１４４に正圧域が形成され、プランジャロッド１１４Ａ及び中間部材１３３のオーバーシュート下降時（くだり）の速度が抑制される。
【００５９】
プランジャロッド１１４Ａおよび中間部材１３３のオーバーシュートが収束した後、コイル１０５への電力供給中は、図５の状態を保持する。コイル１０５への電力供給の停止後、プランジャロッド１１４Ａ、中間部材１３３及びアンカー１０２は下降を開始し、一旦は図２の初期状態に戻るが、プランジャロッド１１４Ａ及び中間部材１３３は、閉弁に伴い急停止する。この状態が、図８Ａの（６）（図８Ｂの（６））に示す状態に対応する。この場合、アンカー１０２は慣性力により図２の状態を維持することができず、図２の状態から沈み込み、アンダーシュート状態となる。
【００６０】
図７は、アンカー１０２がプランジャロッド１１４Ａの段付き部１２９から分離して単独で動作するアンダーシュート状態を示す、図２と同様な断面図である。図７では、アンダーシュート状態でのプランジャロッド段付き部１２９、アンカー１０２及び中間部材１３３の位置関係を示しており、アンカー１０２は下降を続け、間隙Ｇ２が増大する（図７ではＧ２＝Ｄ６）。この状態が、図８Ｂの（９）に示す状態に対応し、図８Ｂの（６）に示す状態から（７）及び（８）に示す状態を経て、（９）に示す状態に至る。
【００６１】
本実施例では、図８Ｂの（７）に示す状態から、圧力室１４４に負圧域が形成される。すなわち、アンカー１０２がプランジャロッド段付き部１２９から分離した時点から、圧力室１４４に負圧域が形成され、アンカー１０２のアンダーシュートを抑制する効果が得られる。
【００６２】
一方、比較例では、プランジャロッド段付き部１２９’、アンカー１０２’及び中間部材１３３’の間に間隔の大きな隙間が形成され、圧力室を構成することができず、空間１４４’を負圧に維持することができない。この段階の比較例では、アンカー１０２’のアンダーシュートを抑制する効果は得られない。
【００６３】
図８Ｂの（９）及び（１０）に示す状態では、本実施例の圧力室１４４は体積膨張が継続しているため負圧となっていて、第１間隙部１４１、第２間隙部１４２及び第３間隙部１４３を経て、圧力室１４４外部より内部に燃料が流入する。この流入流速は、アンカー１０２の移動速度と比例関係にあり、第１間隙部１４１ないし第３間隙部１４３では、流入流速の２乗に比例した圧力損失が生じて、圧力室１４４内の圧力は負圧となる。この負圧は、アンカー１０２に対し、プランジャロッド段付き部１２９および中間部材１３３より離脱する事を阻止する方向の力として作用するため、アンダーシュートの低減に貢献する。
【００６４】
一方、比較例では、プランジャロッド段付き部１２９’と中間部材１３３’とが当接することで、空間１４４‘が圧力室となり、圧力室１４４’ に負圧域が形成される。比較例では、この段階から、プランジャロッド１１４Ａ’及び中間部材１３３’のアンダーシュートを抑制する効果が得られることになる。しかし、図８Ｂの（１０）に示す状態になると、アンカー１０２’が中間部材１３３’から分離し、圧力室１４４’が外部に開放され、負圧域が消失してアンダーシュートの抑制効果が得られなくなる。
【００６５】
本実施例では、アンカー１０２は、アンダーシュートが収束した後に再び図２の初期位置に戻るが（アンダーシュートのぼり）、この際も圧力室１４４の圧力は上昇する。この圧力上昇は、第２ばね１１２による付勢力に対抗するように、アンカー１０２に作用する。その結果、第２ばね１１２による付勢力により上昇するアンカー１０２が中間部材１３３の下端面１３３Ｄに衝突する際の速度を低減させる。すなわち、図８Ｂの（１１）に示すように、圧力室１４４に正圧域が形成され、アンカー１０２の上昇速度を抑制する。
【００６６】
一方、比較例では、アンカー１０２’はアンカー１０２’のアンダーシュートのぼりのほとんどの範囲で中間部材１３３’から分離しているため、圧力室１４４’に正圧域が形成されるのはアンカー１０２’が初期位置に戻る直前である。このため、比較例では、アンカー１０２’が中間部材１３３’に衝突する際の速度を低減させる効果を得ることが難しい。
【００６７】
本実施例では、以上の効果により、プランジャロッド１１４Ａ、アンカー１０２及び中間部材１３３のオーバーシュート及びアンダーシュートを軽減することができ、弁の特性が改善される。更に、中間部材１３３とアンカー１０２との衝突速度を低減できるため、中間部材１３３の摩耗抑制に効果がある。
【００６８】
本実施例では、図３に示すように、圧力室１４４を構成するために、アンカー１０２の凹部１０２Ｃ内に、環状に形成された凸部（突出部）１０２Ｅを設ける。凸部１０２Ｅは凹部１０２Ｃの側面（内周面）１０２Ｃ１から径方向内側に突出し、凹部１０２Ｃの底面１０２Ｃ２から上方（凹部１０２Ｃの開口側）に向かって突出するように、形成される。凸部１０２Ｅは側面（内周面）１０２Ｅ１と上端面１０２Ｅ２とを有する。側面（内周面）１０２Ｅ１は中間部材１３３の外周面１３３Ｅと対向し、第３間隙部１４３を構成する。
【００６９】
第１間隙部１４１の隙間間隔Ｇａの間隔寸法は、プランジャロッド１１４Ａをアンカー１０２でガイドするため微小な間隔寸法に設定され、圧力室１４４を形成するのに十分な微小間隔に設定されている。第２間隙部１４２の隙間間隔Ｇｂ及び第３間隙部１４３の隙間間隔Ｇｃは、圧力室１４４を形成するために、第１間隙部１４１の隙間間隔Ｇａと同じ又はこの間隔寸法よりも小さいことが好ましい。
【００７０】
さらに、凸部（突出部）１０２Ｅの高さ寸法は、プランジャロッド１１４Ａ及び中間部材１３３がアンカー１０２に対してオーバーシュートした場合、及びアンカー１０２がプランジャロッド１１４Ａ及び中間部材１３３に対してアンダーシュートした場合に、中間部材１３３の外周面１３３Ｅと凸部１０２Ｅの側面１０２Ｅ１とが対向した状態を維持できる寸法に設定する。なお、凸部（突出部）１０２Ｅの高さ寸法は、凸部１０２Ｅの上端面１０２Ｅ２と凹部１０２Ｃの底面１０２Ｃ２との軸方向における間隔寸法である。
【００７１】
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【００７２】
本実施例の燃料噴射弁１００は、以下の構成を有する。
【００７３】
（１）先端に弁体１１４Ｂが設けられたプランジャロッド１１４Ａと、プランジャロッド１１４Ａに対して軸方向に相対変位可能に設けられたアンカー１０２と、を備え、
プランジャロッド１１４Ａは、アンカー１０２がプランジャロッド１１４Ａに対して開弁方向に相対変位する場合にアンカー１０２と係合してアンカー１０２の相対変位を規制する段付き部１２９を有し、
プランジャロッド１１４Ａ及びアンカー１０２は、閉弁時に、段付き部１２９と段付き部１２９に係合するアンカー１０２の係合部（上端面１０２Ａ）との間に、中間部材１３３によって軸方向の間隙Ｇ２が形成される燃料噴射弁１００において、
プランジャロッド１１４Ａとアンカー１０２とが軸方向に摺動する第１摺動部１４１と、段付き部１２９と中間部材１３３とが軸方向に摺動する第２摺動部１４２と、アンカー１０２と中間部材１３３とが軸方向に摺動する第３摺動部１４３と、を有し、
第１摺動部１４１に形成される第１微小隙間、第２摺動部１４２に形成される第２微小隙間及び第３摺動部１４３に形成される第３微小隙間は、プランジャロッド１１４Ａ、アンカー１０２及び中間部材１３３で囲まれる閉空間１４４に接続されている。
【００７４】
（２）第１微小隙間、第２微小隙間及び第３微小隙間は、それぞれが独立して閉空間１４４に接続されている。
【００７５】
（３）第１微小隙間、第２微小隙間及び第３微小隙間の少なくとも一つは、閉空間と外部との間で燃料の流通を可能にする。
【００７６】
（４）アンカー１０２は段付き部１２９及び中間部材１３３を収容する凹部１０２Ｃを備え、
凹部１０２Ｃは、中間部材１３３の外周面１３３Ｅと対向する内周面１０２Ｅ１を有する凸部１０２Ｅを備え、
第３微小隙間は、中間部材１３３の外周面１３３Ｅと凹部１０２Ｃの内周面１０２Ｅ１との間に構成される。
【００７７】
（５）凸部１０２Ｅは、凹部１０２Ｃの内周面１０２Ｃ１から径方向内側に突出し、かつ凹部１０２Ｃの底面１０２Ｃ２から凹部１０２Ｃの開口側に向かって突出し、環状を成すように形成される。
【００７８】
（６）第１摺動部１４１は、プランジャロッド１１４Ａの軸方向の移動を案内するガイド部を構成し、
第２微小隙間の間隔寸法Ｇｂ及び第３微小隙間の間隔寸法Ｇｃは、第１微小隙間の間隔寸法Ｇａ以下である。
【符号の説明】
【００７９】
１０２…アンカー、１０２Ｃ…アンカー１０２の凹部、１０２Ｅ…凸部、１０２Ｅ１…凸部１０２Ｅの内周面、１１４Ａ…プランジャロッド、１１４Ｂ…弁体、１２９…プランジャロッド１１４Ａの段付き部、１３３…中間部材、１３３Ｅ…中間部材１３３の外周面、１４１…第１摺動部（第１隙間部）、１４２…第２摺動部（第２隙間部）、１４３…第３摺動部（第３隙間部）、１４４…閉空間。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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