(57)【要約】【課題】エンジンへの組付時等において偏荷重が作用する場合があっても、ピストン部材の摺動部での摺動抵抗の増加を抑制する燃料噴射装置を提供する。【解決手段】  圧電素子のピエゾスタックを変位発生源とするアクチュエータ５と、案内孔６ａに軸方向移動可能に支持される第１ピストン７１および第２ピストン７３を有し、アクチュエータ５の変位を第１ピストン７１および第２ピストン７３の順に伝達するピストン部材７と、ピストン部材７の変位に応じて噴孔３３を開閉するノズルニードル３１と、アクチュエータ５、ピストン部材７、およびノズルニードル３１を収容するハウジング２、６、３２とを備える燃料噴射装置において、第１ピストン７１は、案内孔６ａに沿う側面（表面）７１ａを軸方向に向かう球面（曲面）に形成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電素子または磁歪素子を変位発生源とするアクチュエータと、
案内孔に軸方向移動可能に支持される第１ピストンおよび第２ピストンを有し、前記アクチュエータの変位を前記第１ピストンおよび前記第２ピストンの順に伝達するピストン部材と、
前記ピストン部材の変位に応じて噴孔を開閉するノズルニードルと、
前記アクチュエータ、前記ピストン部材、および前記ノズルニードルを収容するハウジングと、
を備える燃料噴射装置において、
前記第１ピストンは、前記案内孔に沿う側面を軸方向に向かう曲面に形成されていることを特徴とする燃料噴射装置。
【請求項２】
前記第１ピストンは、球体であることを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射装置。
【請求項３】
前記案内孔は、前記ハウジング内に設けられ、前記第１ピストンおよび前記第２ピストンを軸方向移動可能に支持するシリンダ部材に形成され、
前記アクチュエータの前記第１ピストン側の軸方向端部は、前記第１ピストンに当接していることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の燃料噴射装置。
【請求項４】
前記案内孔は、前記ハウジング内に設けられ、前記第１ピストンおよび前記第２ピストンを軸方向移動可能に支持するシリンダ部材に形成され、
前記アクチュエータの前記第１ピストン側の軸方向端部と、前記第１ピストンとの間には、前記シリンダの前記案内孔に挿入可能、かつ前記軸方向端部および前記第１ピストンに当接する第３ピストンを備えていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の燃料噴射装置。
【請求項５】
前記第３ピストンの前記第１ピストン側の当接部は、前記第１ピストンに沿う曲面に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射装置。
【請求項６】
前記第２ピストンの前記第１ピストン側の端部は、前記第１ピストンに沿う曲面に形成されていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の燃料噴射装置。
【請求項７】
前記曲面は、球面に形成されていることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の燃料噴射装置。
【請求項８】
前記第３ピストンは、前記第１ピストンに一体成形されていることを特徴とする請求項４に記載の燃料噴射装置。
【請求項９】
前記ハウジングは、
前記アクチュエータ、前記ピストン部材を内部に移動可能に収容するロアボデーと、
前記噴孔が形成され、前記ノズルニードルを内部に摺動可能に収容するノズルボデーと、
前記ロアボデーと前記ノズルボデーを気密に固定する固定部材と、
を備え、
前記ハウジングが被装着部材の取付け孔に挿入され、
前記取付け孔より突出するロアボデーにクランプ力が加えられていることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の燃料噴射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料噴射装置に関し、例えば内燃機関に燃料を噴射供給する蓄圧式燃料噴射装置に適用して好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、燃料噴射装置は、例えばディーゼル機関用蓄圧式燃料噴射装置において、内燃機関の各気筒に設けられ、燃料をその気筒の燃焼室に噴射供給する燃料噴射弁が知られている（特許文献１参照）。この種の燃料噴射弁としては、応答性に優れたピエゾアクチュエータを駆動部に用いたピエゾインジェクタであり、その駆動部は、通常、ピエゾインジェクタの変位を油圧を介して伝達する油圧伝達装置を備えている（特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１の開示する技術では、段付きのシリンダ内の小径部に小径ピストンが、大径部に大径ピストンがそれぞれ摺動自在に保持され、小径ピストンと大径ピストンの間に油圧室が形成されている。この技術では、油圧室と大小ピストンを組め合わせることにより、ピエゾアクチュエータの変位を拡大する変位拡大機能を有している。
【０００４】
特許文献２では、大径ピストン及び小径ピストンのピストン部材と、これらを支持するシリンダ（ケーシング）の案内孔との間の摺動隙間を、噴射時のピエゾアクチュエータ動作による油圧室（結合室）の液体損失分を再充填するための隙間量に設定する技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００２−２０２０２２号公報
【特許文献１】特表２００１−５１２５４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来技術では、例えば上記燃料噴射弁をエンジンへクランプ部材により取付けるものにおいて、クランプ力が均一に作用せず燃料噴射弁に偏荷重が加わる場合がある。燃料噴射弁に偏荷重が加わると、燃料噴射弁のノズルボデーやロアボデー内の摺動部材等の構成部品に、曲げによる変形や、傾いたり軸ずれしたりしてミスアライメントが生じる可能性がある。
【０００６】
特に、上記ピストン部材が傾いたり、ピストン部材を支持するシリンダの案内孔が変形すると、ピストン部材と案内孔との摺動部の摺動抵抗が増加するおそれがある。場合によっては、この摺動部の円滑な摺動ができなくなり、所定の変位量が得られず適正な噴射が行なえないおそれがある。
【０００７】
本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、エンジンへの組付時等において偏荷重が作用する場合があっても、ピストン部材の摺動部での摺動抵抗の増加を抑制する燃料噴射装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記目的を達成するために以下の技術的手段を備える。
【０００９】
即ち、請求項１乃至９に記載の発明では、圧電素子または磁歪素子を変位発生源とするアクチュエータと、案内孔に軸方向移動可能に支持される第１ピストンおよび第２ピストンを有し、アクチュエータの変位を第１ピストンおよび第２ピストンの順に伝達するピストン部材と、ピストン部材の変位に応じて噴孔を開閉するノズルニードルと、アクチュエータ、ピストン部材、およびノズルニードルを収容するハウジングとを備える燃料噴射装置において、第１ピストンは、案内孔に沿う側面を軸方向に向かう曲面に形成されていることを特徴とする。
【００１０】
これによると、ピストン部材は、案内孔に軸方向移動可能に支持される第１ピストンおよび第２ピストンを有し、アクチュエータの変位を第１ピストンおよび第２ピストンの順に伝達する。そのピストン部材において、第１ピストンは、案内孔に沿う側面を軸方向に向かう曲面に形成されている。
【００１１】
即ち、アクチュエータと第２ピストンとの間に配置され、アクチュエータの変位を第２ピストンへ伝達する第１ピストンは、案内孔に沿う側面を軸方向に向かう曲面に形成されているので、第１ピストンの軸方向の両端部において案内孔との隙間余裕が拡大されている。これにより、ハウジングに偏荷重が加わる場合があったとしても、アクチュエータと第２ピストンとの間で変位が第１ピストンに伝達される際に、第１ピストンと案内孔との摺動部は、従来技術の円柱形状の如く軸方向端部の案内孔への片当たり等による摺動抵抗の増加を、回避することができる。
【００１２】
なお、上記第１ピストンの側面において、上記曲面は、軸方向と周方向で曲率半径が異なるものであっても、同じものであってもいずれでもよい。
【００１３】
ここで、上記従来技術の第１ピストンが案内孔へ片当たりする場合において摺動抵抗が増加するのは、アクチュエータの伸長により変位が伝達されるとともに、伸長により駆動力が加わるためであり、その第１ピストンに加わる駆動力において、片当たりする案内孔に向けて略径方向の分力が作用するからである。
【００１４】
これに対して、請求項２に記載の発明の如く、第１ピストンは、球体であることが好ましい。
【００１５】
これにより、第１ピストンは、例えばアクチュエータ側および第２ピストン側の両当接部との作用点の位置がずれる場合があったとしても、その作用点位置を変えることなく、球状の第１ピストンの回転等により上記分力を吸収することが可能である。
【００１６】
したがって、ハウジングに偏荷重が加わる場合があったとしても、第１ピストンと案内孔との摺動部は、摺動抵抗の増加を防止することができる。
【００１７】
上記案内孔が、ハウジング内に設けられ、第１ピストンおよび第２ピストンを軸方向移動可能に支持するシリンダ部材に形成されている場合において、請求項３に記載の発明の如く、アクチュエータの第１ピストン側の軸方向端部は、第１ピストンに当接していることが好ましい。
【００１８】
上記請求項１に記載の如き第１ピストンは案内孔に沿う側面を軸方向に向かう曲面に形成されているものである故に、上記摺動抵抗の増加が回避されるので、アクチュエータの伸長により第１ピストンへ変位を伝達する際に、摺動抵抗によるアクチュエータへの反力を比較的小さく抑えることが可能である。
【００１９】
従って請求項３に記載の発明では、第１ピストンを変位させることによりアクチュエータへ加わる反力は比較的小さいため、アクチュエータの第１ピストン側の軸方向端部を第１ピストンに直接当接させることができる。これにより、例えばアクチュエータに過大な反力が加わることによりアクチュエータの圧電素子または磁歪素子が損傷するのを回避することができる。
【００２０】
また、上記案内孔が上記シリンダ部材に形成されている場合において、請求項４乃至５に記載の発明の如く、アクチュエータの第１ピストン側の軸方向端部と、第１ピストンとの間には、シリンダの案内孔に挿入可能、かつ軸方向端部および第１ピストンに当接する第３ピストンを備えていることが好ましい。
【００２１】
これにより、アクチュエータの伸長により第１ピストンへ変位を伝達する際に、アクチュエータの第１ピストン側の軸方向端部が第１ピストンに直接当接することはないため、第３ピストンを介して第１ピストンとアクチュエータとのミスアライメントを吸収することが可能である。
【００２２】
特に、上記第３ピストンにおいて、請求項５に記載の発明の如く、第１ピストン側の当接部は、第１ピストンに沿う曲面に形成されていることが好ましい。
【００２３】
これによると、アクチュエータと第１ピストンとの間に挟み込まれて配置される第３ピストンは、第１ピストン側の当接部を第１ピストンに沿う曲面に形成しているので、第３ピストンにおける第１ピストンに沿う曲面を利用して、第１ピストンとアクチュエータとのミスアライメントを吸収することができる。
【００２４】
また、請求項６に記載の発明の如く、第２ピストンの第１ピストン側の端部は、第１ピストンに沿う曲面に形成されていることを特徴とする。これによると、第２ピストンが第１ピストンに当接する当接部を、第１ピストンに沿う曲面に形成することができる。それ故に、第１ピストンと第２ピストンとの接触状態が面接触となるので、第１ピストンおよび第２ピストンの両当接部の摩耗を抑制することができるとともに、第１ピストンから第２ピストンへの変位の伝達がスムースに行える。
【００２５】
また、上記曲面は、請求項７に記載の発明の如く、球面であることが好ましい。
【００２６】
これにより、ハウジングに加えられた偏荷重により第１ピストンの姿勢が変化させられる場合があったとしても、曲面が球面である故に、第１ピストンと、案内孔および第２ピストンとの接触状態が変化することなく、第１ピストンと案内孔との摺動部において摺動抵抗の増加防止が可能である。
【００２７】
上記第３ピストンは、請求項８に記載の発明の如く、第１ピストンに一体成形されていることを特徴とする。
【００２８】
これによると、第３ピストンは案内孔に挿入される程度のものである故に、案内孔および第２ピストンとの接触状態を第１ピストンのみで決定可能である。これにより、第１ピストンと第３ピストンの一体化により部品点数の低減が図れる。
【００２９】
請求項１から請求項８のいずれか一項に記載のハウジングは、請求項９に記載の発明の如く、アクチュエータ、ピストン部材を内部に移動可能に収容するロアボデーと、噴孔が形成され、ノズルニードルを内部に摺動可能に収容するノズルボデーと、ロアボデーとノズルボデーを気密に固定する固定部材とを備え、ハウジングが被装着部材としての内燃機関等の取付け孔に挿入され、取付け孔より突出するロアボデーにクランプ力が加えられていることを特徴とする。
【００３０】
このようなハウジングが被装着部材としての内燃機関等の取付け孔に挿入され、取付け孔より突出するロアボデーにクランプ力が加えられている燃料噴射装置に適用するので、燃料噴射装置の外部からクランプ力の如き外力によって偏荷重が加わる場合があったとしても、ピストン部材の摺動部での摺動抵抗の増加を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、本発明の燃料噴射装置を、蓄圧式燃料噴射装置に用いられる燃料噴射弁に適用して具体化した実施形態を図面に従って説明する。
【００３２】
（第１の実施形態）
図１は、本実施形態の燃料噴射装置に係わるピストン部材の摺動部を示す断面図である。図２は、本実施形態の燃料噴射装置をエンジンヘッドに装着したときの部分断面図である。図３は、図１中のアクチュエータの端部、第１ピストン、第２ピストン、および案内孔の接触状態の一例を示す模式的断面図である。
【００３３】
図２に示すように、燃料噴射弁１は、例えばディーゼルエンジン（以下、エンジン）用の蓄圧式燃料噴射装置に用いられるものであり、図示しない蓄圧装置から供給される高圧燃料をエンジンの燃焼室に噴射するものである。この燃料噴射弁１は、燃料噴射ノズル（以下、単に噴射ノズルという）３、ロアボデー２、ピストン部材７、シリンダ６、アクチュエータ５を含んで構成されている。
【００３４】
噴射ノズル３は、図２において上端面から下端近傍までノズル孔３５が形成され、下端部（底部）３４に噴孔３３を有するノズルボデー３２と、ノズル孔３５の内部で摺動自在に支持されるノズルニードル３１とから構成されている。このノズルニードル３１は、ノズルニードル３１の上部の周囲に配設されたコイルスプリング３９によって下方（閉弁方向）へ付勢されている。また、噴射ノズル３は、リテーニングナット４によりロアボデー２の下部に締結されることで、ロアボデー２に間接的または直接的に突き当てられて気密に固定されている。
【００３５】
ロアボデー２は略棒状に形成され、ロアボデー２には、アクチュエータ５およびシリンダ６を挿入するシリンダ孔２１、蓄圧装置から供給された高圧燃料を噴射ノズル３へ導く高圧通路２２等が形成されている。
【００３６】
シリンダ６は、上記ピストン部材７としての第１ピストン７１および第２ピストン７３を軸方向移動可能に支持する案内孔２１を有している。この案内孔２１はシリンダ孔２１と同軸になるように形成されており、第１ピストン７１および第２ピストン７３がアクチュエータ５に対して同軸に配置される。なお、第１ピストン７１および第２ピストン７３を有するピストン部材７の詳細は後述する。
【００３７】
アクチュエータ５は、ＰＺＴ等の圧電素子を軸方向に積層したピエゾスタックからなり、外部からのエネルギー供給を受けることによって図２下方に伸長し、注入されたエネルギーを放出することによって上方に収縮する特性を有する周知のものである。具体的には、アクチュエータ５は、図示しない通電回路からターミナルを有するコネクタ５９を介して通電（高電圧の印加）されると、高電圧の電気エネルギーを受けてピエゾスタックが伸長し、通電が停止されると、電気エネルギーを放出してピエゾスタックが収縮する。
【００３８】
また、上記アクチュエータ５は、上記ピエゾスタックを挟んで可動端部５ａ、および固定端部５ｂを有しており、固定端部５ｂはシリンダ孔２１に変位不動に固定さている。一方、可動端部５ａはピエゾスタックの下端部に当接され、ピエゾスタックの伸縮に伴ない軸方向へ変位する。
【００３９】
アクチュエータ５は、上記ピストン部材７を内部に配置するシリンダ孔２１内に装着されるため、上記ピエゾスタックに燃料が浸入するのを阻止する構造となっている。具体的には、ピエゾスタック、可動端部５ａ、および固定端部５ｂは、内部にスタック室を形成する図示しない円筒状の金属製のスタックケースで側壁が形成されるともに、スタックケースの可動端部５ａ側端部と可動端部５ａとの間はダイアフラムで気密に連結されている。なお、図１および図２において可動端部５ａは、ダイアフラムでシールされたもののうちの、ダイアフラムから露出して軸方向下方へ突出した部分のみが図示されている。
【００４０】
可動端部５ａの先端面（以下、当接面）５ａｓは、平坦面に形成されるものであっても、球面などの曲面に形成されているものであってもいずれでもよい。以下の実施例では平坦面とする。
【００４１】
また、ロアボデー２とノズルボデー３２との間には、制御弁８を収容する制御弁部材（図示せず）が配置されており、ロアボデー２、ノズルボデー３２、および上記制御弁部材は上記リテーニングナット４により気密に固定されているものである。
【００４２】
ノズルニードル３１の上端面を室壁として区画される空間は、制御油圧室９を形成しており、制御弁８は、制御油圧室９内に配置され、制御油圧室９内の圧力（油圧力）を制御する。制御弁８は、アクチュエータ５の伸縮により、ピストン部材７を介して駆動されるものであって、制御弁８により制御油圧室９の油圧を増減させる。これにより、ノズルニードル３１の背圧（閉弁方向の作用力）を制御し、ノズルニードル３１が噴孔３３を開閉する。なお、図２において制御弁８、制御油圧室９、およびこれに連通する燃料回路は、説明便宜上、簡素化して示している。
【００４３】
次に、ピストン部材７の詳細を、図１および図２に従って説明する。ピストン部材７は、第１ピストン７１および第２ピストン７３からなり、第１ピストン７１および第２ピストン７３は案内孔６ａに軸方向移動可能に支持されている。ピストン部材７は、アクチュエータ５の伸縮による変位を、第１ピストン７１および第２ピストン７３の順で制御弁８に伝達し、制御弁８を駆動する。
【００４４】
案内孔６ａは、段付きの円形状の内周に形成されており、第２ピストン７３と、第２ピストン７３の径Ｄ３より大径の径Ｄ１を有する第１ピストン７１とを収容している。
【００４５】
第１ピストン７１は、図１および図２に示すように、球体に形成され、第２ピストン７３は円柱状に形成されている。
【００４６】
第２ピストン７３は、第２ピストン７３と案内孔６ａの間に、摺動隙間（以下、第２摺動隙間）が形成されており、この第２摺動隙間は、燃料上流側に配置されている制御油圧室９側から第２摺動隙間を通じて燃料低圧側に漏れるリーク燃料を抑制するため、比較的僅かな隙間量に設定されている。
【００４７】
また、第１ピストン７１は、第１ピストン７１と案内孔６ａの間の摺動隙間（以下、第１摺動隙間）が形成されており、この第１摺動隙間は第２摺動隙間より大きく形成されている。即ち、第１摺動隙間において、球体である第１ピストン７１の直径方向での隙間部分（以下、直径隙間部分）が、第２摺動隙間の隙間量より大きいとともに、第１ピストン７１の軸方向断面において球面と案内孔６ａとの間で形成される隙間部分（以下、軸方向隙間部分）は、直径隙間部分から軸方向に離れるほど直径隙間部分より隙間量が増加し、隙間余裕が拡大される。このような第１ピストン７１と案内孔６ａが接触する場合は、常に、上記直径隙間部分において線接触または点接触する。
【００４８】
第１ピストン７１は、図１に示すように、アクチュエータ５の可動端部５ａと当接しており、第１ピストン７１の球面状の表面７１ａが可動端部５ａの当接面５ａｓに点接触している。また、第１ピストン７１は、第２ピストン７３と当接しており、第１ピストン７１の上記表面７１ａが第２ピストン７３の当接面７３ｓに点接触している。
【００４９】
また、燃料噴射弁１をエンジン１００に搭載する方法として、一般に以下の方法が用いられている。即ち、図２に示すように、エンジンヘッド（シリンダヘッド）１０１には、燃料噴射弁１を挿入し、その噴射ノズル３が燃焼室１０４に臨むように収容可能な取付け孔１０２が形成されている。この取付け孔１０２に燃料噴射弁１を装着し、取付け孔１０２から突出しているロアボデー２に、図示しないクランプ部材によってクランプ力を加えられる。このクランプ力を燃料噴射弁１の軸方向に付与することにより燃料噴射弁１がエンジンヘッド１０１に取付け固定されている。このクランプ力は、二股状のクランプ部材でロアボデー２側の両受け部に付与される。
【００５０】
なお、上記取付け孔１０２は、段付き内周に形成されており、この段付き内周段差部と燃料噴射弁１の先端部側のリテーニングナット４との間にガスケット１０３を挟み込むことで気密にシールされている。
【００５１】
ここで、本発明に係わるピストン部材７の効果を説明するために、図７に示す比較例を説明する。一般に、図７（ａ）に示すように、ピストン部材９０７としては、第１ピストン９７１および第２ピストン９７３を円柱状に形成し、第１ピストン９７１および第２ピストン９７３と案内孔９０６ａとの間に形成される第１摺動隙間、第２摺動隙間は、リーク燃料を抑制するため、いずれも僅かな隙間量に設定されている。図７（ａ）の如くクランプ力が偏加重となることなく燃料噴射弁１に付与される場合には、第１ピストン９７１および第２ピストン９７３および案内孔６ａの摺動部は、上記隙間量が狭まることなく、適正な摺動抵抗を形成している。即ち第１ピストン９７１および第２ピストン９７３の側面９７１ａ、９７３ａは案内孔９０６ａの内周面と面接触しており、上記側面９７１ａ、９７３ａと内周９０６ａの面接触状態に応じた摺動抵抗が生じていた。
【００５２】
しかしながら、図７（ｂ）の如く、比較例のピストン部材９０７を有する燃料噴射弁１では、クランプ力Ｆ１、Ｆ２において偏荷重（Ｆ１＜Ｆ２、またはＦ１＞Ｆ２）が生じると、燃料噴射弁１のロアボデー２が変形し、アクチュエータ５の可動端部５ａが軸ずれを起すおそれがある。軸ずれした可動端部５ａと第１ピストン９７１との当接部は、第１ピストン９７３の上端部の当接面９７１ｓの右方側にずれるため、第１ピストン９７１の上端部側の側面９７１ａと案内孔９０６ａとで片当たりが発生するおそれがある。
【００５３】
第１ピストン９７１と案内孔９０６ａとで片当たりすると、適正な面接触状態を維持することはできず、摺動部において片当たり部で線接触または点接触となって摺動抵抗が増加するおそれがあった。
【００５４】
これに対して、本実施形態では、第１ピストン７１を球体とし、案内孔６ａに沿う側面、即ち表面７１ａが、球面の如き軸方向に沿う曲面に形成されているので、第１ピストン７１と案内孔６ａとの第１摺動隙間において、軸方向隙間部分は、直径隙間部分から軸方向に離れるほど直径隙間部分より隙間量が増加している。即ち、第１ピストン７１の両軸端側に向かって隙間余裕が拡大される。この拡大された隙間余裕により、第１ピストン７１は、案内孔６ａに片当たりすることはなく、第１ピストン７１と案内孔６ａが接触する場合は、常に、上記直径隙間部分において線接触または点接触する。
【００５５】
これにより、クランプ力Ｆ１、Ｆ２等の外力による偏荷重が燃料噴射弁１に付与される場合があったとしても、アクチュエータ５と第２ピストン７３との間で変位が第１ピストン７１に伝達される際に、第１ピストン７１と案内孔６ａとの摺動部は、図７（ｂ）の比較例の如き円柱形状の第１ピストン９０７が案内孔９０６ａへ片当たりすることで生じる摺動抵抗の増加を、回避することができる。
【００５６】
また、ここで、上記比較例の第１ピストン９０７が案内孔９０６ａへ片当たりする場合において摺動抵抗が増加するのは、アクチュエータの伸長により変位が伝達されるとともに、伸長により駆動力が加わるためであり、その第１ピストン９７１に加わる駆動力において、片当たりする案内孔９０６ａに向けて略径方向の分力が作用するからである。
【００５７】
これに対して、本実施形態では、第１ピストン７１が球体である故に、アクチュエータ５側および第２ピストン７３側の両当接部５ａｓ、７３ｓとの作用点の位置がずれる場合があったとしても、その作用点位置を変えることなく、球状の第１ピストン７１の回転等により上記分力を吸収することが可能である。
【００５８】
即ち、図３のアクチュエータ５の可動端部５ａおよび第２ピストン７３の両当接部５ａｓ、７３ｓにおいて、両当接部５ａｓ、７３ｓの作用点の軸ずれが生じているミスアライメントの一例が示されている。図３に示すように、アクチュエータ５の伸張に伴ない第２ピストン７１を下方へ変位させようとする駆動力Ｎ１は、第１ピストン７１を介して第２ピストン７３が受け、アクチュエータ５および第１ピストン７１への反力Ｎ２を作用させる。また、第１ピストン７１には、駆動力Ｎ１に対抗する作用力Ｎｒ１、上記反力Ｎ２に対抗する作用力Ｎｒ２が生じるとともに、作用力Ｎｒ１および作用力Ｎｒ２によって偶力が発生しているため、白抜きの矢印方向に回転モーメントが作用する。
【００５９】
このような球体である第１ピストン７１は、上記回転モーメントにより回転運動する。これにより、上記ミスアライメントを生じる場合であっても、第１ピストン７１を駆動する駆動力において、比較例の如き摺動抵抗の増加を招く分力を、回転モーメントの回転運動として消費し吸収することができる。
【００６０】
したがって、燃料噴射弁１に上記偏荷重が付与される場合があったとしても、第１ピストン７１と案内孔６ａとの摺動部は、摺動抵抗の増加を確実に防止することができる。
【００６１】
以上説明した本実施形態において、第１ピストン７１が球体である故に、摺動抵抗の増加が防止されるので、アクチュエータ５の伸長により第１ピストン７１へ変位を伝達する際に、摺動抵抗によるアクチュエータ５への反力を比較的小さく抑えるようにすることができる。即ち、第１ピストン７１を変位させることによりアクチュエータ５へ加わる反力は比較的小さいため、図２に示すように、アクチュエータ５の可動端部５ａを第１ピストン７１に直接当接させることができる。これにより、例えばアクチュエータ５に過大な反力が加わることによりアクチュエータ５のピエゾスタックが損傷するのを回避することができる。
【００６２】
なお、ここで、ロアボデー２、ノズルボデー３２、およびシリンダ６は、請求範囲に記載のハウジングに相当する。リテーニングナット４は、請求範囲に記載の固定部材に相当する。可動端部５ａは、請求範囲に記載のアクチュエータ５の第１ピストン側の軸方向端部に相当する。エンジンヘッド（シリンダヘッド）は、請求範囲に記載の被装着部材に相当する。
【００６３】
（第２の実施形態）
以下、本発明を適用した他の実施形態を説明する。なお、以下の実施形態においては、第１の実施形態と同じもしくは均等の構成には同一の符号を付し、説明を繰返さない。
【００６４】
第２の実施形態を図４に示す。第２の実施形態は、軸方向と周方向で異なる曲率半径を有する第１ピストン１７１とする一例を示すものである。図４は、本実施形態に係わるピストン部材の摺動部を示す断面図である。
【００６５】
図４に示すように、ピストン部材７は、第１ピストン１７１と、第２ピストン７３を有しており、第１ピストン１７１は、軸方向と周方向とも曲率半径を有する球体ではなく、略卵状に形成されている。図４の軸方向断面（縦断面図）において、第１ピストン１７１の断面形状は、楕円であって、その楕円は軸方向に長径Ｄ２、径方向に短径Ｄ１としている。即ち、第１ピストン１７１の側面（表面）１７１ａに形成される曲面において、軸方向に向かう曲面形状即ち軸方向の曲率半径は長径Ｄ１の１／２で代表され、周方向に向かう曲面形状即ち周方向の曲率半径は短径Ｄ２の１／２で代表されるものである。
【００６６】
上記第１ピストン１７１は、周方向に向かう曲面において、球体の球面である場合の曲率半径（短径Ｄ２の１／２と同じ）より大きい軸方向の曲率半径を有することになる。
【００６７】
このような形状を有する第１ピストン１７１においても、第１摺動隙間において軸方向隙間部分が、短径（直径）隙間部分から軸方向に離れるほど短径隙間部分より隙間量が増加する。即ち、第１ピストン１７１の両軸端側に向かって隙間余裕が拡大される。
【００６８】
（第３の実施形態）
第３の実施形態を図５に示す。第３の実施形態は、アクチュエータ５と第１ピストン７１との間に第３ピストン７５を挟み込む一例を示すものである。図５は、本実施形態に係わるピストン部材の摺動部を示す断面図である。
【００６９】
図５に示すように、アクチュエータ５の可動端部５ａと、第１ピストン７１との間には、シリンダ６の案内孔６ａに挿入可能、かつ可動端部５ａおよび第１ピストン７１に当接する第３ピストン７５を備えている。
【００７０】
これにより、アクチュエータ５の伸長により第１ピストン７１へ変位を伝達する際に、アクチュエータ５の可動端部５ａが第１ピストン７１に直接当接することはなく、第３ピストン７５が介在しているため、第３ピストン７５を介して第１ピストン７１とアクチュエータ５とのミスアライメントを吸収することが可能である。
【００７１】
特に、上記第３ピストン７５において、その第１ピストン７１側の先端面（以下、当接面）７５ｓが、第１ピストン７１の表面７１ａに沿う球面であることが好ましい。これによると、アクチュエータ５と第１ピストン７１との間に挟み込まれて配置される第３ピストン７５は、第１ピストン７１側の当接面７５を第１ピストン７１に沿う球面に形成しているので、第３ピストン７５における第１ピストン７１に沿う球面状の当接面７５ｓを利用して、第１ピストン７１とアクチュエータ５とのミスアライメントを吸収することができる。
【００７２】
また、本実施形態において、第３ピストン７５と第１ピストン７１の当接部の接触状態は、第３ピストン７５の当接面７５ｓを第１ピストン７１に沿う球面に形成する故に、面接触となる。これにより、第３ピストン７５と第１ピストン７１の当接部の摩耗が低減される。
【００７３】
なお、ここで、上記第３ピストン７５の当接面７５ｓを、第１ピストン７１が球体である故に球面としたが、第１ピストン７１が球体でなく、例えば略卵状のもの如き曲面であるものに対しては曲面とする。
【００７４】
（第４の実施形態）
第４の実施形態を図６に示す。第４の実施形態は、第１ピストン７１と第２ピストン７３の当接部の接触状態の変形例を示すものである。図６は、本実施形態に係わるピストン部材の一部を示す拡大断面図である。
【００７５】
図６に示すように、第２ピストン７３において、その第１ピストン７１側の先端面（以下、当接面）７３ｓが、第１ピストン７１の表面７１ａに沿う球面に形成されている。
【００７６】
これによると、第２ピストン７３と第１ピストン７１の当接部の接触状態は、第２ピストン７３の当接面７３ｓを第１ピストン７１に沿う球面に形成する故に、面接触となる。これにより、第２ピストン７３と第１ピストン７１の当接部の摩耗が低減される。
【００７７】
したがって、第１ピストン７１および第２ピストンの両当接部の摩耗を抑制することができるとともに、第１ピストン７１から第２ピストン７３への変位の伝達がスムースに行える。
【００７８】
なお、ここで、上記第２ピストン７３の当接面７３ｓを、第１ピストン７１が球体である故に球面としたが、第１ピストン７１が球体でなく、例えば略卵状のもの如き曲面であるものに対しては曲面とする。
【００７９】
（他の実施形態）
（１）以上説明した本実施形態において、第１、第３、および第４実施形態における第１ピストン７１の表面（側面）７１ａを球面とし、第２実施形態における第１ピストン１７１の表面（側面）１７１ａを曲面とした。第１ピストン７１の表面（側面）は、単に曲面であるだけであるより、更に球面であることが好ましい。
【００８０】
これにより、燃料噴射弁１に付与された偏荷重により第１ピストン７１の姿勢が変化させられる場合があったしても、第１ピストン７１の曲面が球面である故に、第１ピストン７１と、案内孔６ａおよび第２ピストン７３との接触状態が変化することなく、第１ピストン７１と案内孔６ａとの摺動部において摺動抵抗の増加防止を効果的に行える。
【００８１】
（２）以上説明した第３実施形態において、アクチュエータ５の可動端部５ａと、第１ピストン７１との間に、第３ピストン７５を設け、この第３ピストン７５と第１ピストン７１は別部材とした。第３ピストンは、これに限らず、第１ピストンに一体成形されているものであってもよい。
【００８２】
この場合、第３ピストンを、案内孔に対して挿入される程度の大きさに設定する。それ故に、第３ピストンと第１ピストンに一体成形されたものにおいて、第３ピストン部分に関係なく、第１ピストン部分のみで案内孔および第２ピストンとの接触状態を決定することができる。これにより、第１ピストンと第３ピストンの一体化により部品点数の低減が図れる。
【００８３】
（３）以上説明した本実施形態において、本発明に係わるピストン部材を有する燃料噴射装置を、
アクチュエータ５、ピストン部材７を内部に移動可能に収容するロアボデー２と、噴孔３３が形成され、ノズルニードル３１を内部に摺動可能に収容するノズルボデー３２と、ロアボデー２とノズルボデー３２を間接的または直接的に突き当て気密に締結するリテーニングナットとを具備する燃料噴射弁１であって、燃料噴射弁がエンジンヘッド１０２の取付け孔１０２に挿入され、かつ取付け孔１０２より突出するロアボデー２にクランプ力が付与されるものに適用した。
【００８４】
このような燃料噴射弁１では、燃料噴射装置の外部からクランプ力の如き外力によって偏荷重が加わる場合があったとしても、ピストン部材の摺動部での摺動抵抗の増加を抑制することができる。
（４）以上説明した本実施形態では、伸縮によりピストン部材７を変位させる変位発生源として、圧電素子を積層したピエゾスタックからなるアクチュエータで説明したが、磁歪み素子からなるアクチュエータであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本発明の第１実施形態の燃料噴射装置に係わるピストン部材の摺動部を示す断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態の燃料噴射装置をエンジンヘッドに装着したときの部分断面図である。
【図３】図１中のアクチュエータの端部、第１ピストン、第２ピストン、および案内孔の接触状態の一例を示す模式的断面図である。
【図４】第２実施形態に係わるピストン部材の摺動部を示す断面図である。
【図５】第３実施形態に係わるピストン部材の摺動部を示す断面図である。
【図６】第４実施形態に係わるピストン部材の一部を示す拡大断面図である。
【図７】比較例のピストン部材の摺動部を示す図であって、図７（ａ）は燃料噴射装置に偏荷重が付与されていない状態を示す断面図、図７（ａ）は燃料噴射装置に偏荷重が付与されている状態を示す断面図である。
【符号の説明】
【００８６】
１  燃料噴射弁（燃料噴射装置）
２  ロアボデー（ハウジング）
３  噴射ノズル（燃料噴射ノズル）
３１  ノズルニードル
３２  ノズルボデー（ハウジング）
３３  噴孔
４  リテーニングナット（固定部材）
５  アクチュエータ
５ａ  可動端部
５ａｓ  当接面
５ｂ  固定端部
６  シリンダ（ハウジング）
６ａ  案内孔
７  ピストン部材
７１  第１ピストン
７１ａ  表面（側面）
７３  第２ピストン
７３ａ  側面
７３ｓ  当接面
９  制御弁
１００  エンジン（内燃機関）
１０１  エンジンヘッド
１０２  取付け孔
１０４  燃焼室
【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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