(57)【要約】【課題】本発明の目的は、シリンダヘッドのように燃料が噴射される燃料噴射室を構成する燃料噴射室構成部材側の燃料噴射弁取付け位置と燃料配管側の燃料噴射弁取付け位置との位置ずれの許容量を大きくすることができる求心構造を備えた燃料噴射弁を提供することにある。【解決手段】一端部に噴射孔３０，他端部に燃料供給口３１，噴射孔３０が設けられたノズル部３にシール部材４を備え、燃料が噴射される燃料噴射室を構成する燃料噴射室構成部材２８と燃料供給口３１に燃料を供給する燃料配管２７との間に組付けられる燃料噴射弁であって、燃料配管２７側の燃料噴射弁取付け位置と燃料噴射室構成部材２８側の燃料噴射弁取付け位置との位置ずれに対して燃料噴射弁を傾けて吸収する求心要素５を備え、求心要素５を、燃料噴射弁が傾く際の回転中心が、シール部材４よりも燃料噴射室側に設定されるように構成する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端部に噴射孔、他端部に燃料供給口、前記噴射孔が設けられたノズル部にシール部材を備え、燃料が噴射される燃料噴射室を構成する燃料噴射室構成部材と前記燃料供給口に燃料を供給する燃料配管との間に組付けられる燃料噴射弁であって、燃料配管側の燃料噴射弁取付け位置と燃料噴射室構成部材側の燃料噴射弁取付け位置との位置ずれに対して燃料噴射弁を傾けて吸収する求心要素を備えた燃料噴射弁において、
前記求心要素は、燃料噴射弁が傾く際の回転中心が、前記シール部材よりも燃料噴射室側に設定されるように構成された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、
前記求心要素は燃料噴射弁の中心軸方向に積層された２つのリング状部材を有し、
前記２つのリング状部材は相互に接触して摺動する摺動面を有し、
前記摺動面は、燃料噴射弁が傾く際の回転中心が前記燃料ガスシールよりも燃料噴射室側に設定されるような半径を有する球面の一部を成すように形成された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、
大径部と、前記大径部よりも外径の小さい小径部と、前記小径部よりも外径の小さいノズル部とが、前記燃料供給口側からこの順に構成され、
前記求心要素は前記大径部よりも前記小径部側に配置されてい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、
燃料噴射室構成部材はシリンダヘッドであり、
シリンダヘッドに固定された燃料配管とシリンダヘッドとの間に挟持され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】
本発明は内燃機関で使用される燃料噴射弁の取付け構造に関する。シリンダヘッドに燃料噴射弁を組付け、燃料噴射弁に燃料配管を取付ける際、シリンダヘッド側の取付け位置と燃料配管側の取付け位置とのずれに起因する軸偏心によって燃料噴射弁に曲げ応力がかかる。この曲げ応力を抑制するために、シリンダヘッドと燃料噴射弁との間に配置して軸偏心を吸収する求心要素を備えた燃料噴射弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、低燃費および高出力を狙ったエンジンとして、筒内直接噴射式ガソリンエンジン（以下、筒内噴射エンジンと称する）が実用化されている。筒内噴射エンジン用の燃料噴射弁は、噴射孔が形成された一端側がシリンダヘッドに形成された挿入孔に挿入され、他端側に設けられた燃料供給口に燃料配管を取付けることによって、シリンダヘッドと燃料配管との間に固定される。
【０００３】
しかし、燃料配管側の公差とシリンダヘッド側の公差とによって、燃料配管における燃料噴射弁との接続部とシリンダヘッドに形成された燃料噴射弁の挿入孔との間に位置ずれを生じることがある。この位置ずれにより、シリンダヘッドと燃料配管と間に組付けられた燃料噴射弁に曲げ応力が加わる。
【０００４】
この曲げ応力を低減するために、燃料噴射弁とシリンダヘッドとの間に求心部材を配置し、軸偏心によって生じる応力を逃がす技術が知られている（特許文献１参照）。求心部材は燃料噴射弁の軸方向に積層された２つのリング（以下、積層リングという）で構成されている。積層リングはその相互に接触する接触面が球面状に形成されている。この接触面の球面形状は、シリンダヘッドとの間でシールを行う燃焼ガスシール（チップシールともいう）の配置された位置を回転中心として、燃料噴射弁の軸が傾くように形成されている。燃焼ガスシールは、燃料噴射弁の軸方向において、噴射孔と固定コア，コイル及びヨーク等からなる電磁駆動部との間に設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第６２６３８６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記従来技術では、燃料噴射弁の中心軸が傾くように回転するときの回転中心が燃焼ガスシール取付け部に位置しているため、燃料配管における燃料噴射弁との接続部とシリンダヘッドにおける燃料噴射弁の挿入孔との位置ずれが大きくなって燃料噴射弁の傾きが大きくなると、ノズル先端部がシリンダヘッドの挿入孔側壁に当たってしまう可能性がある。
【０００７】
本発明の目的は、シリンダヘッドのように燃料が噴射される燃料噴射室を構成する燃料噴射室構成部材側の燃料噴射弁取付け位置と燃料配管側の燃料噴射弁取付け位置との位置ずれの許容量を大きくすることができる求心構造を備えた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】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の燃料噴射弁は、一端部に噴射孔、他端部に燃料供給口、前記噴射孔が設けられたノズル部にシール部材を備え、燃料が噴射される燃料噴射室を構成する燃料噴射室構成部材と燃料供給口に燃料を供給する燃料配管との間に組付けられる燃料噴射弁であって、燃料配管側の燃料噴射弁取付け位置と燃料噴射室構成部材側の燃料噴射弁取付け位置との位置ずれに対して燃料噴射弁を傾けて吸収する求心要素を備え、求心要素を、燃料噴射弁が傾く際の回転中心が、シール部材よりも燃料噴射室側に設定されるように構成する。
【０００９】
このとき、求心要素は燃料噴射弁の中心軸方向に積層された２つのリング状部材を有し、２つのリング状部材は相互に接触して摺動する摺動面を有し、摺動面は、燃料噴射弁が傾く際の回転中心が前記燃料ガスシールよりも燃料噴射室側に設定されるような半径を有する球面の一部を成すように形成されるとよい。
【００１０】
さらに、大径部と、大径部よりも外径の小さい小径部と、小径部よりも外径の小さいノズル部とが、燃料供給口側からこの順に構成され、前記求心要素は大径部よりも小径部側に配置されているとよい。
【００１１】
さらに、燃料噴射室構成部材はシリンダヘッドであり、燃料噴射弁はシリンダヘッドに固定された燃料配管とシリンダヘッドとの間に挟持されるものであると良い。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、燃料配管側の燃料噴射弁取付け位置と燃料噴射室構成部材側の燃料噴射弁取付け位置との位置ずれに対する燃料噴射弁の傾きを、傾きの回転中心がシール部材のノズル部への取付け部に位置しているときよりも小さくすることができるので、結果として、燃料配管側の燃料噴射弁取付け位置と燃料噴射室構成部材側の燃料噴射弁取付け位置との位置ずれの許容量を大きくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係る燃料噴射弁の取付け構造を示す断面図である。
【図２】第１のリング５ａと第２のリング５ｂとを中心軸１００ｃ方向に離して示した斜視図である。
【図３】第１のリング５ａと第２のリング５ｂとを中心軸１００ｃ方向に離して周方向の４分の１の部分について示した斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施例を説明する。
【００１５】
図１は、本発明に係る燃料噴射弁１００の第一の実施形態を示す断面図である。
【００１６】
ノズル３の下端部には、プランジャロッド６と、その内周面でプランジャロッド６を案内するガイドプレート２と、オリフィスプレート１が設けられており、このオリフィスプレート１の外周部は溶接等の方法によりノズル３に固定されている。
【００１７】
プランジャロッド６は、ロッドガイド７の中央部に設けられる穴とガイドプレート２の内周面とによって摺動案内される。プランジャロッド６は可動コアであるアンカー１２とジョイントパイプ１０によって連結されており、アンカー１２とジョイントパイプ１０，ジョイントパイプ１０とプランジャロッド６はそれぞれ溶接等の方法で結合されている。アンカー１２の内部に設けられるダンパプレート１１は、ジョイントパイプ１０の上端面によってその外周部が上下方向について支持されるように形成される。マスパイプ１７は、内側の固定コア１８の内部において軸方向に摺動可能となるように支持されている。マスパイプ１７の先端部は、ダンパプレート１１の内部に接触するように位置している。このダンパプレート１１は、その外周部が支持され内周部が軸方向にたわむことにより、板ばねとして機能する。
【００１８】
ノズル３は、ハウジング８の下端部の内部に固定されている。その上端部には、プランジャロッド６のストロークを調整するためのストロークリング９が設けられている。固定コア１８の内部には、アジャスタピン２０が固定されており、アジャスタピン２０の下端部を固定端として、スプリング１９が圧縮状態で設けられている。スプリング１９のスプリング力（付勢力）は、マスパイプ１７及びダンパプレート１１を介してプランジャロッド６に伝達され、これに伴って、プランジャロッド６はオリフィスプレート１に形成された弁座２９に押し付けられる。この状態では、燃料通路が閉じられているため、燃料は燃料噴射弁１００内部に留まり、噴射孔３０からの燃料噴射は行われない。
【００１９】
ハウジング８，アンカー１２，固定コア１８，ヨーク１４によって、ボビン１６に巻かれたコイル１５の周りを一巡する磁気回路が構成される。
【００２０】
噴射パルスがオンの状態になるとコネクタ２１のターミナル２２を通じてコイル１５に電流が流れ、アンカー１２は電磁力によって固定コア１８に向けて吸引され、プランジャロッド６はアンカー１２の上端面が固定コア１８の下端面に接触する位置まで移動して、開弁状態となる。この開弁状態ではプランジャロッド６と弁座２９との間に隙間ができるため、燃料通路が開かれて噴射孔３０から燃料が噴射される。
【００２１】
噴射パルスがオフの状態になると、ターミナル２２，コイル１５に電流が流れなくなり、電磁力が消滅するため、スプリング１９のスプリング力（付勢力）によってプランジャロッド６は下方に移動して弁座２９と接触し、閉弁状態となり、燃料の噴射が終わる。
【００２２】
燃料噴射弁１００の動作は、上記のように、噴射パルスに従って、弁体であるプランジャロッド６の位置を開弁状態と閉弁状態に切り替え、燃料供給量を制御することである。
【００２３】
ヨーク１４，ハウジング８，ノズル３は燃料噴射弁１００の外側を囲む外郭部材であり、ハウジング８とノズル３は筒状部材で一体成形してもよい。外郭部材（本実施例ではハウジング８）の外周面には、テーパ部１３が形成されている。外郭部材にはこのテーパ部１３を挟んで大径部８ａと小径部８ｂとが構成されている。このテーパ部１３から小径部８ｂ側に、小径部８ｂに接触するようにして求心要素５が設けられている。テーパ部１３は求心要素５の受け部を構成するが、必ずしもテーパ形状である必要はない。
【００２４】
燃料配管２７はシリンダヘッド２８に対して位置決めされて固定され、これにより燃料噴射弁１００が燃料配管２７とシリンダヘッド２８との間に固定される。シリンダヘッド２８は、燃料噴射弁１００のノズル先端側が組付けられ、燃料が噴射される燃料噴射室（の一部）を構成する燃料噴射室構成部材である。
【００２５】
燃料配管２７には燃料噴射弁１００の一端部に形成された燃料供給口３１を嵌める接続部２７ａが設けられている。接続部２７ａは燃料供給口３１が嵌め込まれる凹部２７ｂが形成され、カップ形状を成している。凹部２７ｂの底部には燃料配管２７の燃料通路２７ｄと凹部２７ｂとを連通する連通路２７ｃが形成されている。
【００２６】
燃料噴射弁１００の中心軸１００ｃ方向において、ヨーク１４と燃料供給口３１との間の外周部は樹脂でモールド（樹脂モールド部２３）されている。この樹脂モールド部２３の外周にはワッシャ２６が取付けられている。燃料配管２７がシリンダヘッド２８に固定されたときに、燃料噴射弁１００はワッシャ２６を介して接続部２７ａの先端部からヘッドシリンダ２８への押し付け力を受ける。
【００２７】
凹部２７ｂの内部では、燃料噴射弁１００の燃料供給口３１の外周部に設けられたＯリング２５とバックアップリング２４とにより、燃料のシールが行われる。通常は、Ｏリング２５によりシールが行われるが、燃料圧力が高くなった場合、バックアップリング２４が樹脂モールド部２３に押し付けられることにより径方向に拡がり、シール効果を発揮する。
【００２８】
シリンダヘッド２８には、燃料噴射弁１００のハウジング８の大径部８ａと小径部８ｂとがそれぞれ挿入される凹部２８ａと凹部２８ｂとが形成されている。凹部２８ｂは凹部２８ａに対して小径であり、凹部２８ａと凹部２８ｂとで段付きの凹部を構成している。凹部２８ｂの底部にはシリンダ内に連通する貫通孔２８ｃが形成されている。貫通孔２８ｃには燃料噴射弁１００のノズル３が挿入され、ノズル３の先端部に設けられた噴射孔３０からシリンダ内に燃料が噴射されるように構成されている。
【００２９】
燃料配管２７がシリンダヘッド２８に対して位置決め固定される際に、燃料配管２７の接続部２７ａとシリンダヘッド２８の貫通孔３０との間に相対的な位置ずれが生じる。この位置ずれによって、燃料噴射弁１００に曲げ応力が加わる。
【００３０】
この位置ずれによって燃料噴射弁１００に作用する曲げ応力を緩和するように、求心要素５が機能する。
【００３１】
求心要素５（または求心部材ともいう）は、燃料噴射弁と接する第１のリング５ａと、シリンダヘッド２８と接して第１のリング５ａを支える第２のリング５ｂとを持つ構造である。第１のリング５ａと第２のリング５ｂとは、それぞれが金属製のリング形状をした部材であり、燃料噴射弁１００の中心軸１００ｃの方向に積層されて用いられる。
【００３２】
図１，図２及び図３を参照してさらに詳しく説明する。図２は第１のリング５ａと第２のリング５ｂとを中心軸１００ｃ方向に離して示す斜視図である。図３は、第１のリング５ａと第２のリング５ｂとを中心軸１００ｃ方向に離して周方向の４分の１の部分を斜視図として示しており、中心軸１００ｃを含みかつ中心軸１００ｃに平行な第１のリング５ａと第２のリング５ｂとの断面５ａｓ０，５ｂｓ０を示している。
【００３３】
第１のリング５ａの面５ａｓ２は燃料噴射弁１００のテーパ部１３と接触している。このために、面５ａｓ２の傾斜角度はテーパ部１３の傾斜角度と同じ角度に形成されている。第２のリング５ｂの下面５ｂｓ２はシリンダヘッド２８の凹部２８ａと凹部２８ｂとの間の段部２８ｄに接触している。燃料噴射弁１００は第１のリング５ａと第２のリング５ｂとを介して段部２８ｄに押し付けられるようにしてシリンダヘッド２８と燃料配管２７との間に組付けられている。
【００３４】
第１のリング５ａと第２のリング５ｂの相互に接触して摺動する面５ａｓ１，５ｂｓ１は、燃料噴射弁の中心軸１００ｃが傾く向きの回転中心Ｏが、少なくとも燃焼ガスシール４の取付け部よりも噴射孔３０側（ノズル３の先端側或いは燃焼室側）でかつ中心軸１００ｃ上に位置するような半径Ｒを有する球面に形成されている。本実施例では、回転中心Ｏがノズル３の先端に位置するような形状に形成されている。そして、面５ａｓ１，５ｂｓ１はノズル先端部に設定された回転中心Ｏまでの距離Ｒを半径とする球面形状の部分を成すように形成されている。すなわち、面５ａｓ１，５ｂｓ１はノズル先端部に設定された回転中心Ｏを中心とする半径Ｒの球面の部分をなす。厳密には、面５ａｓ１は面５ｂｓ１に対して摺動可能なように、面５ａｓ１の半径は面５ｂｓ１の半径に対して若干大きな値を有する。
【００３５】
また、第２のリング５ｂの内周面５ｂｓ３は、燃料噴射弁１００の傾く動きを阻害しないように小径部８ｂの外周面との間に間隙を有するように、その直径５ｂｄ２が小径部８ｂの外周面の直径よりも大きな値を有するように形成されている。
【００３６】
また、第１のリング５ａが第２のリング５ｂに対して円滑に摺動できるように、面５ｂｓ１部分の外径５ｂｄ１が面５ａｓ１部分の外径５ａｄ１に対して大きな値を有するように、第１のリング５ａと第２のリング５ｂとが形成されている。
【００３７】
シリンダヘッド２８に対する燃料配管２７の軸ずれ（燃料配管２７における燃料噴射弁１００との接続部２７ａとシリンダヘッド２８における燃料噴射弁１００の挿入孔２８ａとの位置ずれ）が起きた際に第１のリング５ａと第２のリング５ｂとがノズル先端の点Ｏを回転中心とするように摺動し、軸ずれ（軸偏心）によって燃料噴射弁１００に応力が加わることを防止する。
【００３８】
このとき、摺動面５ａｓ１，５ｂｓ１が、ノズル先端部に位置して中心軸１００ｃ上に設定された点Ｏを中心とする半径Ｒの球面の部分を成し、燃料噴射弁１００の中心軸１００ｃが点Ｏを中心に回転するようにして傾くことにより、点Ｏが燃焼ガスシール４の取付け部に位置しているときよりも、傾き角度を小さくすることができ、結果として、燃料噴射弁１００に対する燃料配管２７側の接続部２７ａとシリンダヘッド２８側の接続部（貫通孔２８ｃ）との位置ずれの許容量を大きくすることができる。上記説明では、回転中心Ｏの位置をノズル先端部として説明したが、燃焼ガスシール４の取付け部よりもノズル先端側に位置することにより、従来例と比べて燃料噴射弁１００の傾き角度を小さくできることは言うまでもない。回転中心Ｏの位置をノズル部から外れて、シリンダ内でかつ中心軸１００ｃの延長線上に設定してもよい。
【００３９】
尚、燃焼ガスシール４は、シリンダの気密性を保持するために、ノズル３とシリンダヘッド２８との間に設けられるシール部材であり、アンカー１２が内包されたハウジング８（外郭部材）の小径部８ｂよりも小径で且つ外径がほぼ一定に形成された外郭部材の部分（すなわちノズル３の部分）に設けられており、ノズル３の先端よりもハウジング８の小径部８ｂ側に位置している。
【符号の説明】
【００４０】
１  オリフィスプレート
２  ガイドプレート
３  ノズル
４  燃焼ガスシール
５  求心要素
６  プランジャロッド
７  ロッドガイド
８  ハウジング
９  ストロークリング
１０  ジョイントパイプ
１１  ダンパプレート
１２  アンカー
１３  テーパ部
１４  ヨーク
１５  コイル
１６  ボビン
１７  マスパイプ
１８  固定コア
１９  スプリング
２０  アジャスタピン
２１  コネクタ
２２  ターミナル
２３  樹脂モールド部
２４  バックアップリング
２５  Ｏリング
２６  ワッシャ
２７  燃料配管
２８  シリンダヘッド
２９  弁座
３０  噴射孔
【図１】
2011196293.tif 000003
【図２】
2011196293.tif 000004
【図３】
2011196293.tif 000005