(57)【要約】【課題】必要吸引力(駆動エネルギ)を小さくでき、ソレノイド９が小型になり、バランスロッド１１の安定した位置決めを行うことが出来、噴射性能が安定する燃料噴射弁１を得る。【解決手段】圧縮ばね位置決め部材５によって位置が確定するバランスロッド１１のフランジ部１１ａと、圧縮ばね１０とを備え、また、バランスロッド１１を包み込みコアに連結された一体成型品よりなるニードル７とを備える。ニードル７の周囲に燃料室３５を形成し、シート面１６が形成されたボデーをニードル先端部に有する。圧縮ばね１０によるニードル７のシート面方向への押付け力と、摺動抵抗力との合力以上の力を、開弁方向へのソレノイドの電磁力と共に、燃料室３５の燃料の燃料圧を、ニードル７に付与する受圧部１９を備える。また、シート径ｄ１と、ニードル外径ｄ２と、大径部外径ｄ３の関係を、ｄ２＞ｄ１＝ｄ３としている。【選択図】図１
2011099358.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ソレノイドと、該ソレノイドを収容し保持するハウジングと、該ハウジングの内周面に形成された中空ホルダ部材とを備え、
前記中空ホルダ部材内に形成された固定ヨーク部材と、該固定ヨーク部材内に形成された圧縮ばね位置決め部材と、前記固定ヨーク部材に開弁時のニードルリフトに必要な隙間を介して対向し前記ソレノイドの電磁力にて前記隙間分だけ開弁方向に移動するコアとを備え、
前記圧縮ばね位置決め部材によって位置が確定するバランスロッドのフランジ部と、該バランスロッドのフランジ部と前記コアの間に保持された圧縮ばねとを備え、
前記バランスロッドのフランジ部から前記圧縮ばねの圧縮方向に伸び、前記フランジ部と反対側の端面において圧力室と対面したバランスロッドと、前記圧力室に連通する連通孔が形成されシート面に当接して閉弁作用をなし前記シート面から離間して開弁作用をなす先端部を有すると共に、前記バランスロッドを包み込み前記コアに連結されたニードルとを備え、
前記ニードルの周囲に燃料室を形成し、前記シート面が形成されたボデーを先端部に有するホルダ本体と、前記ボデーに形成され、前記開弁時に前記燃料室と連通し前記連通孔を介して前記圧力室に連通する噴孔及びサック室とを備え、
前記圧力室と前記バランスロッドと前記ニードルとの間の隙間を介して前記ホルダ本体の外部に連通する燃料リターン通路を備え、
前記ニードルは、前記燃料室から供給された燃料圧により前記ニードルに開弁方向の力を付与する受圧部を備え、
前記圧縮ばねによる前記コア及び前記ニードルの前記シート面方向への押付け力と、前記開弁時の移動に伴う摺動抵抗力との合力以上の力を、前記開弁方向への前記ソレノイドの電磁力と共に、前記受圧部が前記ニードルに付与することを特徴とする燃料噴射弁。
【請求項２】
前記受圧部は、前記ニードルの噴孔側の先端に形成されたリング状の受圧段差からなることを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射弁。
【請求項３】
前記閉弁時に前記シート面に当接部にて当接する前記ニードルの当接部間の径であるシート径ｄ１から前記ニードルの外径が前記受圧部を経由して、拡大されたニードルの外径ｄ２を形成しており、前記バランスロッドは前記圧力室に対面する大径部を有し、該大径部の外径をｄ３としたとき、前記シート径ｄ１と、前記ニードルの外径ｄ２と、前記バランスロッド大径部の外径ｄ３との関係が、実質的にｄ２＞ｄ１＝ｄ３となることを特徴とする請求項１または２に記載の燃料噴射弁。
【請求項４】
前記圧縮ばねによる前記コアと前記ニードルとを前記シート面方向に付勢する圧縮ばねの力をＦｓｐｇとし、
前記ニードルの先端部に印加される単位面積あたりの燃料圧力をＦｐｆとし、前記受圧部のリング状の面積が、（π／４）×{（ｄ２）２−（ｄ１）２}で表せるとき、前記圧縮ばねの力をＦｓｐｇと、前記受圧部により前記ニードルに加わる力との関係を、
Ｆｓｐｇ＞Ｆｐｆ×（π／４）{（ｄ２）２―（ｄ１）２）}
としたことを特徴とする請求項３に記載の燃料噴射弁。
【請求項５】
前記ハウジングの内周面に形成された中空ホルダ部材に、前記固定ヨーク部材と、該固定ヨーク部材内に形成された圧縮ばね位置決め部材とを備え、前記固定ヨーク部材は、前記中空ホルダ部材に圧入またはねじ込みにより結合されたリフト調整部材から成り、前記圧入またはねじ込みの量が調整されることにより、前記開弁時のニードルリフトに必要な前記隙間が設定されることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記載の燃料噴射弁。
【請求項６】
前記圧縮ばね位置決め部材は、圧縮ばね調整部材から成り、前記固定ヨーク部材内に、圧入またはねじ込みにより結合されており、前記圧入またはねじ込みの量が調整されることにより、前記圧縮ばねの圧縮量が設定されることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一項に記載の燃料噴射弁。
【請求項７】
前記ニードルが、噴孔を備えた先端部から前記コアに連結された根元部に至るまで同一材料で連続的に一体に形成されていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一項に記載の燃料噴射弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジン内に燃料を噴射する燃料噴射弁に関するものであり、特に、高い燃料圧での低電流駆動（低エネルギ駆動）において有効な燃料噴射弁に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、燃料噴射弁内にニードルを昇降可能に収容し、そのニードルを昇降駆動して噴孔を開閉するようにしている。そのニードルの駆動方式として、特許文献１に知られているような直動タイプがある。直動タイプの燃料噴射弁は、ソレノイドや圧電素子などのアクチュエータによりニードルを直接駆動して、ニードルを引き上げるものである。
【０００３】
この直動タイプの燃料噴射弁では、図２の（ｄ）に示すように、ソレノイドの非通電時には、圧縮ばねの圧縮ばね力（付勢力）Ｆｓｐｇｄにより、ニードルが、閉弁位置に保持される。この時、噴孔が閉じ、燃料噴射弁による燃料噴射が停止される。
【０００４】
一方、開弁時は、ソレノイドが通電されると可動コアが、固定コアに吸引され、圧縮ばねの圧縮ばね力Ｆｓｐｇｄに抗して、ニードルが開弁側に移動する。これにより、噴孔が開き、燃料噴射が行われるものである。
【０００５】
また、供給された燃料の燃圧力Ｆｐｆｄをニードルで受けるため、開弁するためには、その燃圧力Ｆｐｆｄとニードルの閉弁動作のために付勢される圧縮ばね力Ｆｓｐｇｄ及び摺動抵抗力Ｆｒｄの合力以上の強い電磁吸引力（必要吸引力）Ｆｓｄが必要となる。そのため、ソレノイドが大型化（高エネルギ化）するという問題が有った。
【０００６】
このような問題に鑑みて、特許文献２に記載の燃料噴射弁が知られている。図３は、従来の特許文献２に記載の燃料噴射弁の縦断面図である。図４は、図３の燃料噴射弁におけるニードルの円錐状先端面周りの拡大図である。
【０００７】
この特許文献２の燃料噴射弁は、図３及び図４に示すように、ニードル７に、開弁時にも閉弁時にも、燃料圧による開弁方向及び閉弁方向の力が発生しないものである。
【０００８】
即ち、図３のニードル７は、圧縮ばね１０の圧縮ばね力により閉弁せしめられる構造である。また、ソレノイド９を励磁すれば、そのとき発生する電磁吸引力によってニードル７が開弁する。
【０００９】
この場合、圧縮ばね１０の圧縮ばね力および摺動抵抗力に打ち勝つだけの電磁吸引力を発生させればよいので、小さな吸引力を発生するだけで充分であり、従って、ソレノイド９として、小型のものを用いることができる（低エネルギ化できる）。
【００１０】
具体的には、上記作用効果を得るために、次の構造を採用している。即ち、図４のシート面１６の当接部２０、２１間のシート径ｄ１と、図３の環状段部４０の上方におけるニードル小径部４１の径ｄ２ｓと、バランスロッド受容孔７ａ内の大径部１１ｂの外径ｄ３とが等しく形成されている（ｄ１＝ｄ２ｓ＝ｄ３）。
【００１１】
それによって、ニードル７が閉弁していようと、開弁していようと、ニードル７の閉弁方向に作用する燃料圧と、ニードル７の開弁方向に作用する燃料圧とを、常にバランスさせるようにしている。
【００１２】
換言すれば、ニードル７が閉弁し、ニードル７が、図４のシート面１６の当接部２０、２１に着座しているときには、ニードル７の先端面周辺部４５（図４）に作用する燃料圧と、図３の各環状段部４０、４６に作用する燃料圧とが等しい。
【００１３】
即ち、ニードル７が閉成し、静止しているときには、ニードル７の先端面周辺部４５（図４）の燃料圧と、各環状断部４０及び４６（図３）の燃料圧とが等しい。また、このとき、ニードル７の先端面中央部５０（図４）と圧力室１７（図３）とには、極めて小さな圧力ではあるが、同じ燃料圧が加わっている。
【００１４】
ところが、上述したように、シート面１６のシート径ｄ１（図３、図４）と、ニードル小径部４１の外径ｄ２ｓとが等しいので、図４の先端面周辺部４５に加わる開弁方向の燃料圧と、各環状段部４０、４６（図３）に加わる閉弁方向の燃料圧とが等しくなっている。また、シート面１６のシート径ｄ１とバランスロッド受容孔７ａ内の大径部１１ｂの外径ｄ３とが等しくなっている。そのために、先端面中央部５０（図４）に加わる開弁方向の燃料圧と、バランスロッド受容孔７ａ（図３）内の圧力室１７に加わる閉弁方向の燃料圧とが等しくなる。
【００１５】
従って、ニードル７には、燃料圧による開弁方向の力も閉弁方向の力も発生しないことになる。この特許文献２に記載された燃料噴射弁の開弁開始時に、ニードル７に働く外力を示したのが、図２の（ｃ）である。
【００１６】
この図２の（ｃ）のように、ニードル７を動かすのに必要な摺動抵抗力Ｆｒｃと、圧縮ばね力Ｆｓｐｇｃに対して、ソレノイド９の必要吸引力Ｆｓｃが、バランスする以上の力を出せば開弁でき、燃料圧は考慮しなくても良いため、ソレノイド９による必要吸引力Ｆｓｃを小さくすることが出来る。従って、上記特許文献２の構造は、ソレノイド９の小型化（低エネルギ化）という点で優れている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１７】
【特許文献１】特開２００３−１１３７５４号公報
【特許文献２】特開２００５−２６４８２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
ところが、上記特許文献２の技術では、以下の問題がある。第１に、バランスロッド１１の軸方向位置が拘束されていない（バランスロッド１１は上方においてステータコア６０に当接しているが、燃料圧によって宙に浮いている状態であり、下方に動き得る）ため、噴射時に、ニードル７とバランスロッド１１トータルの慣性質量が、噴射空間圧力やエンジン振動などで変化し、噴射量がばらつくという問題がある。
【００１９】
第２に、可動部品点数が多く、構造が複雑である。かつ、このために、接合部が多く、組み付け性が悪く、組み付け精度も悪く成り易いという問題がある。第３に、ニードルリフト量の調整、あるいは圧縮ばね力を調整する機構が存在しないという問題がある。
【００２０】
以下、これについて、更に詳述する。先ず、構造が複雑な点について説明すると、図３に示すように、ニードル小径部４１のニードル大径部５５側には、ニードル膨大部５６が形成されている。
【００２１】
バランスロッド受容孔７ａ内の大径部１１ｂをニードル内部に組み付けるためには、ニードル７をニードル大径部５５とニードル膨大部５６に切り分けないと組み付けられない。よって、部品点数大かつ組み付け性が悪い。
【００２２】
また、ニードル７のニードル小径部４１に連結された可動のコア（吸引板）１２が、上方でステータコア６０に吸引されるが、圧縮ばね１０の圧縮ばね力の調整機構は、特に存在しないことが明らかである。またニードル７のニードルリフト量を調整する機構についても存在していない。
【００２３】
本発明は、このような上記技術に存在する問題点に着目して成されたものであり、その目的は、必要吸引力を直動タイプの燃料噴射弁に比べて小さくでき、ソレノイドが小型に構成でき（低エネルギ）、バランスロッドの安定した位置決めを特別な部材を用いずに行うことが出来、噴射性能が安定する燃料噴射弁を得ることにある。
【００２４】
従来技術として列挙された特許文献の記載内容は、この明細書に記載された技術的要素の説明として、参照によって導入ないし援用することができる。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
本発明は上記目的を達成するために、下記の技術的手段を採用する。すなわち、請求項１に記載の発明では、ソレノイドと、該ソレノイドを収容し保持するハウジングと、該ハウジングの内周面に形成された中空ホルダ部材とを備え、中空ホルダ部材内に形成された固定ヨーク部材と、該固定ヨーク部材内に形成された圧縮ばね位置決め部材と、固定ヨーク部材に開弁時のニードルリフトに必要な隙間を介して対向しソレノイドの電磁力にて隙間分だけ開弁方向に移動するコアとを備え、圧縮ばね位置決め部材によって位置が確定するバランスロッドのフランジ部と、該バランスロッドのフランジ部とコアの間に保持された圧縮ばねとを備え、バランスロッドのフランジ部から圧縮ばねの圧縮方向に伸び、フランジ部と反対側の端面において圧力室と対面したバランスロッドと、圧力室に連通する連通孔が形成されシート面に当接して閉弁作用をなしシート面から離間して開弁作用をなす先端部を有すると共に、バランスロッドを包み込みコアに連結されたニードルとを備え、ニードルの周囲に燃料室を形成し、シート面が形成されたボデーを先端部に有するホルダ本体と、ボデーに形成され、開弁時に燃料室と連通し連通孔を介して圧力室に連通する噴孔及びサック室とを備え、圧力室とバランスロッドとニードルとの間の隙間を介してホルダ本体の外部に連通する燃料リターン通路を備え、ニードルは、燃料室から供給された燃料圧によりニードルに開弁方向の力を付与する受圧部を備え、圧縮ばねによるコア及びニードルのシート面方向への押付け力と、開弁時の移動に伴う摺動抵抗力との合力以上の力を、開弁方向へのソレノイドの電磁力と共に受圧部がニードルに付与することを特徴としている。
【００２６】
この発明によれば、ニードルが閉弁していようと、開弁していようと、ニードルの閉弁方向に作用する燃料圧と、ニードルの開弁方向に作用する燃料圧とを、常にバランスさせるのではなく、燃料圧によって開弁方向に力が作用するニードルの受圧部を有する。故に、必要吸引力を直動タイプの燃料噴射弁に比べて小さくでき、ソレノイドを小型に構成（低エネルギ化）できる。また、バランスロッドの安定した位置決めに、圧縮ばねの力を活用することにより、バランスロッドの安定した位置決めがなされるので、噴射空間圧力やエンジン振動等でバランスロッドが振動することが抑制でき、噴射弁の噴射性能が安定する。即ち、ニードル７及びバランスロッドの軸方向の動きが抑制でき、噴射時に、ニードルやバランスロッドの慣性質量が、エンジン振動等で変化することが少なく、噴射量が均一に成り易い。かつ、燃料圧によって、開弁方向に力が作用するニードルの受圧部を有することにより、圧縮ばねを比較的強くして、バランスロッドの安定性を更に強化したり閉弁時の応答性を改善したりするか、または、圧縮ばねの大きさを従来程度にしてソレノイドを更に小型化することが任意に出来る。
できる。
【００２７】
請求項２に記載の発明では、受圧部は、ニードルの噴孔側の先端に形成されたリング状の受圧段差からなることを特徴としている。
【００２８】
この発明によれば、リング状の受圧段差からなる受圧部によって、均一にニードルに燃料圧を作用させることが出来る。
【００２９】
請求項３に記載の発明では、閉弁時にシート面に当接部にて当接するニードルの当接部間の径であるシート径ｄ１からニードルの外径が受圧部を経由して、拡大されたニードルの外径ｄ２を形成しており、バランスロッドは圧力室に対面する大径部を有し、該大径部の外径をｄ３としたとき、シート径ｄ１と、ニードルの外径ｄ２と、バランスロッド大径部の外径ｄ３との関係が、実質的にｄ２＞ｄ１＝ｄ３となることを特徴としている。
【００３０】
この発明によれば、シート径ｄ１とニードルの外径ｄ２との間に、受圧部を必要な大きさで形成することが出来る。
【００３１】
請求項４に記載の発明では、圧縮ばねによるコアとニードルとをシート面方向に付勢する圧縮ばねの力をＦｓｐｇとし、ニードルの先端部に印加される単位面積あたりの燃料圧力をＦｐｆとし、受圧部のリング状の面積が、（π／４）×{（ｄ２）２−（ｄ１）２}で表せるとき、圧縮ばねの力をＦｓｐｇと、受圧部によりニードルに加わる力との関係を、
Ｆｓｐｇ＞Ｆｐｆ×（π／４）{（ｄ２）２―（ｄ１）２）}
としたことを特徴としている。
【００３２】
この発明によれば、必要吸引力を直動タイプに比べて小さくでき、かつ、必要吸引力が小さいにも係らず、圧縮ばね力を強化することが出来て、燃料が燃料噴射弁内に充填され燃料圧が印加された場合に、ソレノイドによる吸引力が発生するまで、閉弁を安定して続ける燃料噴射弁を提供できる。
【００３３】
請求項５に記載の発明では、ハウジングの内周面に形成された中空ホルダ部材に、固定ヨーク部材と、該固定ヨーク部材内に形成された圧縮ばね位置決め部材とを備え、固定ヨーク部材は、中空ホルダ部材に圧入またはねじ込みにより結合されたリフト調整部材から成り、圧入またはねじ込みの量が調整されることにより、開弁時のニードルリフトに必要な隙間が設定されることを特徴としている。
【００３４】
この発明によれば、ニードルリフトに必要な隙間を調整して、開弁時にニードルがソレノイド方向に移動するニードルリフト量を設定して燃料噴射特性の均一な燃料噴射弁にすることが出来る。
【００３５】
請求項６に記載の発明では、圧縮ばね位置決め部材は、圧縮ばね調整部材から成り、固定ヨーク部材内に、圧入またはねじ込みにより結合されており、圧入またはねじ込みの量が調整されることにより、圧縮ばねの圧縮量が設定されることを特徴としている。
【００３６】
この発明によれば、圧縮ばねの圧縮力を調整することにより、圧縮ばねの力を調整して、所望の閉弁時応答性を得ることができ、燃料噴射特性の均一な燃料噴射弁にすることが出来る。
【００３７】
請求項７に記載の発明では、ニードルが、噴孔を備えた先端部からコアに連結された根元部に至るまで同一材料で連続的に一体に形成されていることを特徴としている。
【００３８】
この発明によれば、ニードルの構造が接合部の少ないシンプルな構造になり、ニードルの製作ないし組みつけが容易になる燃料噴射弁にすることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の第１実施形態におけるガソリン直噴エンジン用の燃料噴射弁の縦断面図である。
【図２】上記実施形態における燃料噴射弁の開弁開始時に、ニードルに作用する外力を比較して示すグラフである。
【図３】従来の特許文献２に記載の燃料噴射弁の縦断面図である。
【図４】図３の燃料噴射弁におけるニードルの円錐状先端面周りの拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について図１および図２を用いて詳細に説明する。図１は、第１実施形態のガソリン直噴エンジン用の燃料噴射弁１の縦断面図である。図１において、図示しないコモンレールから２０ＭＰａ程度の燃料圧で燃料が燃料フィードパイプ２を介して供給されるものである。３は、上部にフランジ部３ａを有する円筒状のプラグであり、ステンレスで構成されている。４は、シールリングであり、ゴムで構成されている。
【００４１】
５は、圧縮ばね位置決め部材を構成する中空円筒状の圧縮ばね調整部材であり、同じく円筒状のリフト調整部材（固定ヨーク部材ともいう）６内に圧入（またはねじ込み）されている。５ｃは、圧入部（またはねじ込み部）からなる進入量調整部である。この圧入量（進入量）は、後述するように、スプリングから成る圧縮ばね１０の圧縮ばね力の調整を行う作用を成す。
【００４２】
８は、ハウジングであり、磁性材より成る電磁ステンレスから構成され、内部にソレノイド９が収納され、ソレノイド９が発生する磁束の磁路となるヨークを形成している。ハウジング８の内周には、リフト調整部材６を圧入（またはねじ込み）する圧入部（またはねじ込み部）からなる挿入量調整部６ｃが形成されている。
【００４３】
１０は、スプリングからなる圧縮ばねであり、バランスロッド１１のバランスロッドフランジ部１１ａの下端１１ａ１に圧縮ばね１０の一端が保持されている。圧縮ばね１０の他端は、電磁ステンレスからなるコア１２の窪みの底部１２ａに当接している。
【００４４】
また、この圧縮ばね１０の強さは、調節可能であるが、噴孔２５ａ、２５ｂを介して、図示しないエンジンの気筒内の圧力変動が、サック室２６及び連通孔１８を介して圧力室１７に加わったときに、バランスロッド１１の下方向への移動を充分に抑制できる程度の強さに設定されている。
【００４５】
コア（可動コア、アーマチャとも呼ばれる）１２は、ソレノイド９に通電されて電磁力が発生したときに、電磁ステンレスからなるリフト調整部材６に吸引される。
【００４６】
コア１２の上側端面１２ｂとリフト調整部材６の下端面６ａとの間には、数十ミクロンの微小な隙間Ｇ１が形成されており、この隙間Ｇ１が、ニードル７のニードルリフト量と成る。このニードルリフト量と成る隙間Ｇ１の調整は、ニードル７が閉弁位置にあるときに、コア１２とリフト調整部材６との相対位置を調整することで、可能となっている。このために、上記挿入量調整部６ｃにおいて、リフト調整部材６の中空ホルダ部材（コネクタホルダ部材ともいう）３３への圧入量が調整される。
【００４７】
圧縮ばね１０の力によって、コア１２は図中下側に押圧され、コア１２と一体に連結されたニードル７も図中下側のボデー１５に形成されたシート面１６（図４と同じ）に押し付けられ、燃料噴射弁１が閉弁状態に成る。
【００４８】
コア１２の下端面１２ｃには、円筒状の突起１２ｄが形成され、この円筒状の突起１２ｄの内部に、中空円筒状のニードル７の根元部が挿入され、図中三角印で模式的に示された溶接部１３によってニードル７と突起１２ｄとが結合されている。尚、この結合は、溶接以外で行っても良い。
【００４９】
この溶接部１３の下には、ニードル７に設けられた貫通孔２８が形成されている。この貫通孔２８は、燃料リターンパイプ３１と共に、燃料リターン通路を形成している。ニードル７の下部には、圧力室１７が形成され、連通孔１８がニードル７の下部中央に穿設されている。
【００５０】
そして、連通孔１８の周囲のニードル７の周面には受圧部１９（受圧段差１９ともいう）が形成され、ボデー１５のシート面１６にニードル７の先端が当接部２０、２１にて当接している。この様子は、従来の図４と同様である。
【００５１】
図１中のｄ１は、当接部２０、２１間の直径であるシート径ｄ１を表している。この当接によって、燃料フィードパイプ２から供給された図示しないコモンレールからの燃料が遮断されており、燃料噴射弁１は閉弁状態である。
【００５２】
そして、ニードル７が上方にリフトし、シート面１６からニードル７が離れると、ボデー１５に形成された噴孔２５ａ、２５ｂから燃料が噴射される。連通孔１８の先端には、ボデー１５との間にサック室２６が形成され、このサック室２６は、連通孔１８を介して圧力室１７と連通している。
【００５３】
ニードル７のバランスロッド受容孔７ａ内には、バランスロッド１１が、クリアランスを介して摺動可能に挿入されており、このバランスロッド１１の下端には、径が拡大した大径部１１ｂ（ピストン部）が存在する。この大径部１１ｂの上方には、バランスロッド１１の小径部１１ｃが大径部１１ｂと一体に連続して形成され、バランスロッド１１の小径部１１ｃは、上方でバランスロッドフランジ部１１ａに一体化されている。このバランスロッド１１は、冷間鍛造及び切削で形成されている。
【００５４】
ニードル７の外径は、図１中、ｄ２で表されている。また、バランスロッド１１の大径部１１ｂの外径はｄ３（ニードル７の内周とバランスロッド１１間のクリアランスを無視すれば、実質的にニードル７の内径に等しい）で表されている。ホルダ本体３０やボデー１５は、通常のステンレスで形成され、ホルダ本体３０には、上述の燃料フィードパイプ２が挿入され、また、燃料リターンパイプ３１がホルダ本体３０に挿入されている。圧力室１７に蓄積された燃料は、ニードル７とバランスロッド１１の微小隙間を介して貫通孔２８から燃料リターンパイプ３１内に連通している。
【００５５】
また、コネクタホルダ３３の下端面３３ａと、ホルダ本体３０の円筒状上端面３０ａとの間に、リング状のホルダパイプ３４が形成されている。このホルダパイプ３４は、非磁性体のステンレスで構成され、ソレノイド９で発生した磁束が、リークせずに有効にコア１２とリフト調整部材６とに流れ、充分な電磁吸引力が発生するようにされている。
【００５６】
そして、上記シート径ｄ１と、バランスロッド１１の大径部１１ｂの外径ｄ３と、ニードル７の外径ｄ２の関係は、数式１の様になる。
【００５７】
（数式１）ｄ２＞ｄ１＝ｄ３
即ち、バランスロッド１１の大径部１１ｂの外径ｄ３と、シート径ｄ１が等しく、このシート径ｄ１もしくはバランスロッド１１の大径部１１ｂの外径ｄ３よりも、ニードル７の外径ｄ２が大きくされている。なお、ｄ１＝ｄ３の寸法は厳密に一致する必要は無く、１割程度の誤差は許容される。
【００５８】
図１に示すように、シート径ｄ１と同じ直径でニードル７の先端側壁面が図１中、上方向に立ち上がり、受圧段差１９の幅だけニードル７の外径ｄ２が大きく構成されている。これによって、燃料フィードパイプ２を介してコモンレールから供給された燃料圧は、受圧段差１９に加わり、ニードル７及びコア１２を、燃料圧で上方に押し上げる働きを成す。
【００５９】
なお、受圧段差１９は、急に直角に曲がる段差でなくても良く、徐々に外径が拡大していく傾斜面やスロープ面であっても良く、要は、燃料圧でニードル７を図１中上方に持ち上げる受圧部１９を構成する形状であれば良い。
【００６０】
（閉弁時）
そして、図１の様に、ニードル７が閉弁し、ニードル７がシート面１６に着座しているときには、上述の様に、ニードル７の先端面周辺部の受圧段差１９に燃料圧が加わる。また、このとき、ニードル７の先端面中央部（サック室２６に対面する部分）と、圧力室１７には極めて小さな圧力ではあるが、連通路１８を介して同じ燃料圧が加わっている。
【００６１】
上述したように、シート面１６のシート径ｄ１と、ニードル７の外径ｄ２と、大径部１１ｂの外径ｄ３を比較したときに、ｄ２＞ｄ１＝ｄ３の関係であるため、ニードル７の先端面周辺部の受圧段差（受圧部）１９に加わる開弁方向の燃料圧が、圧縮ばね１０の閉弁方向の押し付け力に対向するようになる。
【００６２】
なお、シート径ｄ１と、バランスロッド１１の大径部１１ｂの外径ｄ３とが等しいので、サック室２６に対面するニードル７の先端面中央部に加わる開弁方向の燃料圧と、大径部１１ｂの下面に対向する圧力室１７に加わる閉弁方向の燃料圧（圧力室１７内の圧力）とが等しくなる。
【００６３】
（開弁時）
一方、ニードル７が上方にリフトして、開弁すると、燃料室３５内の高圧燃料が、サック室２６に導入され、更に、連通路１８を介して圧力室１７に導入される。この結果、燃料室３５内、サック室２６内およびバランスロッド受容孔７ａ内の圧力室１７の燃料圧は同じ燃料圧となる。
【００６４】
よって、このとき、シート径ｄ１と同じ直径を持つニードル７の円錐状先端面に加わる開弁方向の燃料圧と、バランスロッド受容孔７ａ内の圧力室１７に加わる閉弁方向の燃料圧とが等しくなる。その結果、受圧段差（受圧部）１９に加わり、ニードル７及びコア１２を、燃料圧で上方に押し上げる力のみが、圧縮ばね１０の押し下げ力に対向して、開弁方向に働き、ソレノイド９の電磁吸引力を補助（アシスト）する。
【００６５】
上記第１実施形態の燃料噴射弁１と、特許文献２に係る燃料噴射弁との相違点は、次の点である。先ず、上記第１実施形態の燃料噴射弁１では、燃料圧を完全に相殺（キャンセル）せず、受圧段差（受圧部）１９の働きで、燃料圧を若干開弁方向へ働かせる構造を採用している。また、バランスロッド１１周りのニードル７を、特別な複数の部品を追加せずに形成している。
【００６６】
即ち、図１のニードル７は、コア１２に結合されている中空円筒形の同一金属材料が連続して成る一体成型品であり、複数部品を結合したものではない。また、圧力室１７からコア１２まで同一内径ｄ３のバランスロッド受容孔７ａを有している。
【００６７】
また、リフト調整部材６内に、圧縮ばね調整部材５を圧入する圧入量を調整することで、バランスロッドフランジ部１１ａを圧力室１７側に押し下げる量、即ち、圧縮ばね１０の圧縮ばね力の調整を可能としている。また、閉弁したときの、コア１２の上側端面１２ｂとリフト調整部材６の下端面６ａとの相対位置を調整することで、微小な隙間Ｇ１からなるニードルリフト量の調整を可能としている。
【００６８】
次に、受圧段差１９の働きにより、燃圧力がニードル７を押し上げるように働くので、この燃圧力が、ソレノイド９の電磁吸引力の方向と一致し、圧縮ばね１０及び摺動抵抗力に抗してニードル７を上方に押し上げる。
【００６９】
即ち，ソレノイド９による必要吸引力は、この必要吸引力と、受圧段差１９に加わる燃圧力の合計が圧縮ばね１０の力と摺動抵抗力の合力以上になれば、ニードル７が上方にリフトされることになる。そして、電磁吸引力がなくなると、圧縮ばね１０の力により、ニードル７がボデー１５のシート面１６に押付けられて閉弁する。
【００７０】
また、圧縮ばね１０の圧縮ばね力をＦｓｐｇとし、燃料フィードパイプ２からニードル７の周囲に供給される単位面積当たりの燃圧力をＦｐｆとし、上述のシート径ｄ１、シート径ｄ１から受圧段差１９を介して更に外径が大きくなったニードル７の外径をｄ２とした場合に、受圧段差１９のリング状の面積は、
（π／４）×（ｄ２）２−（π／４）×（ｄ１）２、即ち、
（π／４）×{（ｄ２）２−（ｄ１）２}  で表される。
【００７１】
この受圧段差１９のリング状の面積に、単位面積当たりの燃圧力Ｆｐｆが印加されると、ニードル７を開弁方向に押し上げる力が発生する。よって、燃圧力が印加されたときに自然に燃料噴射弁１が開弁してしまわないようにするために、圧縮ばね力Ｆｓｐｇと、上記押し上げる力との関係を、数式２の様にする必要がある。
【００７２】
（数式２）  Ｆｓｐｇ＞Ｆｐｆ×（π／４）{（ｄ２）２―（ｄ１）２）}
これによって、燃料が供給され、受圧段差１９に燃料圧が作用して、ニードル７を押し上げるように作用する力Ｆｐｆ×（π／４）{（ｄ２）２―（ｄ１）２）}が受圧段差１９に働いても、圧縮ばね１０の圧縮ばね力Ｆｓｐｇの方が大きいため、ニードル７はボデー１５のシート面１６に押付けられ、安定して閉弁状態にある。
【００７３】
そして、ソレノイド９の電磁吸引力が、受圧段差１９に加わっている燃料圧と同じ方向、即ち、上方に作用すると、電磁吸引力と受圧段差１９の燃圧力とが、上記圧縮ばね力と摺動抵抗力に打ち勝って、リフト調整部材６の下端面６ａとコア１２の上側端面１２ｂに形成された隙間（ニードルリフト量）Ｇ１分だけ、コア１２並びにニードル７が上方にリフトされ、ニードル７周囲の燃料がサックス室２６と連通すると共に、噴孔２５ａ、２５ｂから燃料がエンジン内に噴射される。
【００７４】
図２は、開弁開始時に、ニードル７に作用する外力を比較して示すグラフである。図２において、上方に、開弁するための電磁吸引力（必要吸引力）等の開弁力をとり、下方に圧縮ばね等による閉弁力を示している。
【００７５】
ここで、比較例として示す直動タイプの特許文献１の燃料噴射弁では、図２の（ｄ）に示すように、開弁開始時にソレノイドに必要とされる必要吸引力Ｆｓｄは、ニードル７をシート面１６に押付けようとする燃圧力Ｆｐｆｄ、圧縮ばね力Ｆｓｐｇｄ、及び摺動抵抗力Ｆｒｄに打ち勝つだけの必要吸引力Ｆｓｄが作用して、初めて、ニードル７が上方に移動する。
【００７６】
また、特許文献２に示された燃料噴射弁では、コモンレールから供給された燃圧力が、ニードル７に相殺されて作用するため、燃料圧はキャンセル状態にあり、図２の（ｃ）に示すように、圧縮ばね力Ｆｓｐｇｃと摺動抵抗力Ｆｒｃの合計に打ち勝つだけのソレノイド９の電磁吸引力、即ち、必要吸引力Ｆｓｃがあれば、開弁を開始することが出来る。即ち、特許文献２では、特許文献１に比べて、ソレノイド９の必要吸引力Ｆｓｃを小さくすることが出来るが、上述した問題点を有する。
【００７７】
ここで、上記第１実施形態の燃料噴射弁１の開弁開始時に、ニードル７に働く外力の関係は、図２の（ａ）または（ｂ）の様になる。先ず、図２の（ｂ）について説明する。ニードル７をシート面１６に押付けて閉弁させようとする圧縮ばね力Ｆｓｐｇｂと摺動抵抗力Ｆｒとに打ち勝つだけの、受圧段差１９に加わる燃圧力Ｆｐｆとソレノイド９の必要吸引力Ｆｓｂがあれば、ニードル７を開弁方向に動かすことが出来る。即ち、この第１実施形態では、ソレノイド９の電磁吸引力Ｆｓｂをアシストするように受圧段差１９の燃圧力Ｆｐｆが作用する。
【００７８】
これによって、必要吸引力Ｆｓｂを、図２の（ｃ）の特許文献２の必要吸引力Ｆｓｃと同じとした場合は、圧縮ばねＦｓｐｇｂを圧縮ばね力Ｆｓｐｇｃより強くすることが出来、圧縮ばね力Ｆｓｐｇｂを強くすることにより、閉弁応答特性が改善出来る。また、図１のニードル７の位置及びニードル７内部に収納されたバランスロッド１１の位置が安定することになるため、燃料噴射特性がエンジン振動等でばらつくことがない。
【００７９】
換言すれば、圧縮ばね力が強いほど、ニードル７をシート面１６側に押付ける力が強く、良好な閉弁応答性が得られ、かつバランスロッド１１の圧力室１７側への移動阻止力の余裕度を向上させることができる。
【００８０】
また、図２の（ｃ）の特許文献２のものと同程度の圧縮ばね力Ｆｓｐｇａを付与するだけでよければ、究極、図２の（ａ）に示すように、必要吸引力Ｆｓａを更に小さい最小限の必要吸引力とすることも出来る。なお、図２の（ａ）、（ｂ）のＦｒは、上記第１実施形態の燃料噴射弁１の開弁開始時に作用する摺動抵抗力である。
【００８１】
更に、図１のシート径ｄ１と、バランスロッド１１の大径部１１ｂの外径ｄ３と、ニードル７の外径ｄ２の関係は、上記数式１の（ｄ２＞ｄ１＝ｄ３）の様にしている。この構成にすることで、ニードル７の内径を、バランスロッド１１の大径部１１ｂの外径ｄ３とほぼ（実質的に）等しい、圧力室１７からコア１２まで均一な肉厚とすることができ、それにより、ニードル７を複数部品に分割することなく、組付けすることが可能となる。
【００８２】
従って、ニードル７の部品点数を減らし、かつ、ニードル７の組付性を改善することが出来る（図１の上方よりの一方向組付けが可能になる）。また、バランスロッド１１をバランスロッドフランジ部１１ａを有する形状にして圧縮ばね１０の上端を押さえ込む特異な構成にして、バランスロッド１１の位置決めを行っている。
【００８３】
つまり、通常、この種の燃料噴射弁に使用されている圧縮ばね１０を、バランスロッド１１の位置決めに活用できることに着眼し、バランスロッド１１を特別な部品の追加なしで安定して位置決めしている。また、圧縮ばね１０の力が強いほど、バランスロッド１１が、図１の下方に下がりにくく、上記安定した位置決めが行われるが、図２の（ｂ）で説明したように、図２の（ｃ）に比べて、同じソレノイド１０の必要吸引力であれば、燃圧力Ｆｐｆが開弁方向にアシスト（助勢）されることにより、より強い圧縮ばね力の採用が可能となっている。
【００８４】
また、上述したように、図１のリフト調整部材６内に圧縮ばね調整部材５を圧入する圧入量を調整することで、圧縮ばね１０の圧縮ばね力の調整を可能としている。また、閉弁したときのコア１２とリフト調整部材６との相対位置を調整することで、ニードルリフト量Ｇ１の調整を可能としている。
【００８５】
（その他の実施形態）
本発明は上述した実施形態にのみ限定されるものではなく、次のように変形または拡張することができる。例えば、上述の第１実施形態では、ガソリン直噴エンジン用の燃料噴射弁に本発明を適用したが、ディーゼルエンジン用の燃料噴射弁に適用することも出来る。
【００８６】
また、図１の圧縮ばね調整部材５は、パイプのような中空部材でなくても良い。更に、コネクタホルダ３３は、図示しないソレノイド通電用のコネクタを保持するが、これを単なる円筒形等の中空ホルダ部材とし、コネクタはハウジング８側に設けても良い。
【００８７】
また、圧縮ばね１０（図１）は、単純なコイル状のスプリング以外の種々のばね形状を採用することが出来る。また、図１のリング状のホルダパイプ３４は省略して空間部分にしたり、樹脂等の非磁性体を充填したりすることが出来る。
【００８８】
また、図１の固定ヨーク部材６をなすリフト調整部材６は、底部を有する逆Ｕ字状の形状であってもよい。そして、この底部に非パイプ材からなる棒状の圧縮ばね調整部材５を打ち込んで、圧縮ばねの変形量（圧縮量）を調整しても良い。
【符号の説明】
【００８９】
１  燃料噴射弁
２  燃料フィードパイプ
３  プラグ
４  シールリング
５  圧縮ばね調整部材（圧縮ばね位置決め部材）
６  リフト調整部材（固定ヨーク部材）
７  ニードル
７ａ  バランスロッド受容孔
８  ハウジング
９  ソレノイド
１０  スイッチプリン部（圧縮ばね）
１１  バランスロッド
１１ａ  バランスロッドフランジ部
１１ｂ  大径部
１１ｃ  小径部
１２  コア
１５  ボデー
１６  シート面
１７  圧力室
１８  連通孔
１９  受圧段差（受圧部）
２０、２１  当接部
２６  サック室
２５ａ、２５ｂ  噴孔
２８  貫通孔
３０  ホルダ本体
３１  燃料リターンパイプ
３３  コネクタホルダ（中空ホルダ部材）
３４  ホルダパイプ
３５  燃料室
ｄ１  当接部間の径であるシート径
ｄ２  ニードルの外径
ｄ３  大径部の外径
Ｇ１  ニードルリフト量と成る隙間
Ｆｓｐｇａ、Ｆｓｐｇｂ  圧縮ばね力
Ｆｐｆ  単位面積当たりの燃圧力
Ｆｒ  摺動抵抗力
Ｆｓａ、Ｆｓｂ  ソレノイドの必要吸引力
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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