(57)【要約】【課題】通電オフ時に噴孔を閉塞する小型のインジェクタを提供する。【解決手段】駆動部３０は圧電素子を積層して形成されている。貫通孔３２は、駆動部３０を圧電素子の積層方向である伸縮方向に貫通して形成されている。駆動部３０の伸縮にともない、シャフト４２、係止部４４および作動部４６は一体となって駆動部３０の伸縮方向に往復移動する。シャフト４２は貫通孔３２に挿入されている。通電がオフされ駆動部３０への電圧印加が遮断されると、駆動部３０が縮むことにより作動部４６は制御室１１０の容積を減少する方向に移動する。制御室１１０の燃料圧力は上昇し、制御室１１０の燃料から弁座１４に向けてノズルニードル２０が受ける力は増加する。ノズルニードル２０は弁座１４に着座し、噴孔１３からの燃料噴射は遮断される。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
通電を制御されることにより伸縮する圧電素子または磁歪素子を駆動源として用い、伸縮方向に貫通する貫通孔を有し、伸縮方向の一方側端部を係止されている駆動部と、
前記貫通孔に挿入されているシャフト、前記シャフトの一方側端部に設置され前記駆動部の伸縮方向の他方側端部に係止されている係止部、ならびに前記シャフトの他方側端部に設置されている作動部を有し、前記駆動部の伸縮にともない前記シャフト、前記係止部および前記作動部が一体となって前記駆動部の伸縮方向に往復移動する伝達部材と、
往復移動することにより噴孔を開閉する弁部材と、
前記作動部および前記弁部材を往復移動可能に支持し、前記作動部の反シャフト側の端面、ならびに前記弁部材の往復移動方向の一方である反噴孔側の端面とともに制御室を形成する内壁を有するハウジングとを備え、
前記制御室には作動流体が充填されており、前記弁部材は前記制御室の作動流体から噴孔閉塞方向に力を受け、
前記駆動部の伸縮を制御する通電をオフすると、前記駆動部が縮むことにより前記作動部は前記制御室の容積を減少する方向に移動し、前記制御室の作動流体から噴孔閉塞方向に前記弁部材が受ける力が大きくなることにより前記弁部材は前記噴孔を閉塞し、
前記駆動部の伸縮を制御する通電をオンすると、前記駆動部が伸びることにより前記作動部は前記制御室の容積を増加する方向に移動し、前記制御室の作動流体から噴孔閉塞方向に前記弁部材が受ける力が小さくなることにより前記弁部材は前記噴孔を開放することを特徴とする燃料噴射装置。
【請求項２】
前記駆動部は駆動源として圧電素子を用い、前記圧電素子に電圧を加えるターミナルを前記駆動部の前記一方側端部の外周に設置していることを特徴とする請求項１記載の燃料噴射装置。
【請求項３】
前記係止部は、前記駆動部の前記他方側端部を伸縮方向の他方側に投影した範囲内に設置されていることを特徴とする請求項１または２記載の燃料噴射装置。
【請求項４】
前記作動部が前記制御室の作動流体から前記作動部の往復移動方向に流体圧力を受ける受圧面積は、前記弁部材が前記制御室の作動流体から前記弁部材の往復移動方向に流体圧力を受ける受圧面積よりも大きいことを特徴とする請求項１、２または３記載の燃料噴射装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関（以下、内燃機関を「エンジン」という。）の燃料噴射装置（以下、「燃料噴射装置」をインジェクタという。）に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、通電を制御されることにより伸縮する圧電素子を駆動部の駆動源として用いて弁部材としてのノズルニードルを駆動し、噴孔を開閉するインジェクタが公知である。圧電素子に代え、通電制御により増減する磁束密度の変化により伸縮する磁歪素子を駆動部の駆動源として用いることも公知である。このようなインジェクタにおいて、駆動部から弁部材への駆動力の伝達を駆動部と弁部材とを機械的に結合して行うのではなく、制御室に充填された作動流体を介して行うものが知られている。作動流体として燃料を用いることが一般的である。制御室には、駆動部の伸縮に伴い伸縮方向に往復移動する伝達部材と、弁部材の往復移動方向の一方側端面である反噴孔側端面とが面している。駆動部の伸縮に伴い伝達部材が往復移動することにより、制御室の作動流体を介して駆動部の駆動力がノズルニードルに伝わり、ノズルニードルは往復移動する。
【０００３】
このように、圧電素子または磁歪素子を駆動源として用い、通電を制御されることにより伸縮する駆動部の駆動力を制御室を介してノズルニードルに伝達するインジェクタにおいて、通電をオンし駆動部が伸びることにより伝達部材が制御室の容積を減少する方向に移動し、制御室から弁部材が噴孔閉塞方向に受ける力が大きくなることにより弁部材が噴孔を閉塞するものが知られている。通電をオフし駆動部が縮むと、伝達部材が制御室の容積を増加する方向に移動し、制御室から弁部材が噴孔閉塞方向に受ける力が小さくなることにより弁部材は噴孔を開放する。
このように通電をオフすると噴孔から燃料を噴射するインジェクタでは、例えば駆動部の伸縮を通電制御するための配線が断線することにより通電がオフされると、噴孔が常に開放され燃料を噴射し続けるという問題がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
特開平１１−３７０１３号公報に開示されているインジェクタは、通電をオンし駆動部が伸びることにより噴孔を開放し、通電をオフし駆動部が縮むことにより噴孔を閉塞する構成であるから、配線が断線することにより通電がオフされても、噴孔は閉塞される。
【０００５】
しかしながら、特開平１１−３７０１３号公報に開示されているインジェクタでは、駆動部の伸縮とともに伸縮方向に往復移動する伝達部材が駆動部の外周を囲んでいるので、インジェクタの外径が大きくなるとともに、構造が複雑になるという問題がある。また、往復移動する伝達部材を通り駆動部に配線する必要があるため、配線が困難である。さらに、往復移動する伝達部材を通って配線するので、配線が断線する恐れがある。
【０００６】
本発明の目的は、通電オフ時に噴孔を閉塞する小型のインジェクタを提供することにある。
本発明の他の目的は、駆動部を通電制御するための配線が断線しにくいインジェクタを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１記載のインジェクタは、通電をオフすると噴孔を閉塞する。断線等により通電がオフされ駆動部の伸縮を通電制御できなくなると噴孔が閉塞されるので、燃料を噴射し続けることを防止する。
また、駆動部を伸縮方向に貫通する貫通孔に挿入されているシャフトと、シャフトの両端部に設置されている係止部と作動部とにより、駆動部の駆動力を弁部材に伝達する伝達部材を構成している。駆動部の伸縮方向の長さ範囲内で伝達部材は駆動部の外側に設置されていない。したがって、インジェクタを小型化できる。
【０００８】
本発明の請求項２記載のインジェクタによると、圧電素子に電圧を加えるターミナルを駆動部が係止されている伸縮方向の一方側端部の外周に設置している。駆動部が伸縮してもターミナルが殆ど移動しないので、ターミナルと電気的に接続する配線が断線しにくい。
【０００９】
本発明の請求項３記載のインジェクタによると、伝達部材の係止部は、係止部を係止している駆動部の伸縮方向の他方側端部を伸縮方向の他方側に投影した範囲内に設置されている。駆動部の伸縮にともない往復移動する係止部が配線と干渉することを防止するので、配線の断線を防止できる。
【００１０】
本発明の請求項４記載のインジェクタによると、作動部が制御室の作動流体から往復移動方向に流体圧力を受ける受圧面積は、弁部材が制御室の作動流体から往復移動方向に流体圧力を受ける受圧面積よりも大きい。伝達部材の往復移動量、つまり駆動部の伸縮量に対し弁部材のリフト量の変換率を大きくすることができる。したがって、駆動部の伸縮量が小さくても弁部材のリフト量を大きくすることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を示す実施例を図に基づいて説明する。
本発明の一実施例によるインジェクタを図１に示す。図１は模式的にインジェクタ１０を示しているので、１部材で示されている部材が複数の部材で構成されている場合もある。インジェクタ１０は、例えば図示しないデリバリパイプで一定圧に蓄圧された燃料をガソリンエンジンの各気筒に噴射する燃料噴射装置である。
【００１２】
インジェクタ１０のハウジングは、弁ボディ１２、プレート１６およびハウジング本体１７で構成されている。弁ボディ１２、プレート１６およびハウジング本体１７はリテーニングナット１８で結合されている。デリバリパイプで蓄圧された燃料は弁ボディ１２、プレート１６およびハウジング本体１７に形成されている燃料通路１００を通り、弁部材としてのノズルニードル２０の周囲に形成されている燃料溜まり１０２に供給される。
【００１３】
ノズルニードル２０は弁ボディ１２の内壁に往復移動可能に支持されている。弁ボディ１２の底部を貫通して噴孔１３が形成されており、弁ボディ１２の内壁にノズルニードル２０が着座可能な弁座１４が形成されている。ノズルニードル２０が弁座１４に着座すると、噴孔１３からの燃料噴射が遮断される。
【００１４】
ノズルニードル２０の往復移動方向の一方である反噴孔側端面、弁ボディ１２、プレート１６およびハウジング本体１７の内壁、ならびに後述する作動部４６の反シャフト側の端面により制御室１１０が形成されている。制御室１１０には、作動流体として燃料が充填されている。図１では、制御室１１０は密封された空間として示されている。これに対し、燃料通路１００から連通路を通り制御室１１０に燃料を供給する構成でもよい。コイルスプリング２２は制御室１１０に収容されており、噴孔１３を閉塞する方向である弁座１４に向けノズルニードル２０を付勢している。
【００１５】
駆動部３０は、駆動源として圧電素子を用いており、圧電素子を積層して形成されている。貫通孔３２は、駆動部３０を圧電素子の積層方向である伸縮方向に貫通して形成されている。通電を制御されることにより、駆動部３０は図１の上下方向に伸縮する。駆動部３０の伸縮方向の一方側端部３４はハウジング本体１７の内壁に係止されている。駆動部３０の一方側端部３４の外周にターミナル６２が設置されており、駆動部３０とターミナル６２とは電気的に直接接続している。ターミナル６０、配線６４を介しターミナル６２から駆動部３０に電圧が印加される。駆動部３０への通電がオンされ駆動部３０に電圧が印加されると、一方側端部３４が係止されているので駆動部３０は図１の上方に伸びる。駆動部３０への通電がオフされ駆動部３０への電圧印加が遮断されると、駆動部３０は図１の下方に縮む。
【００１６】
伝達部材４０は、シャフト４２、係止部４４および作動部４６を有している。シャフト４２は、駆動部３０の一方側端部３４から制御室１１０側に突出して貫通孔３２に挿入されている。係止部４４は駆動部３０の伸縮方向の他方側端部３６に係止され、シャフト４２の一方側端部と結合している。作動部４６は係止部４４と反対側のシャフト４２の他方側端部に設置されており、シャフト４２と当接している。作動部４６の外周壁にＯリング４８が嵌合している。Ｏリング４８は制御室１１０の燃料が駆動部３０側に漏れることを防止する。作動部４６が制御室１１０の燃料から往復移動方向に圧力を受ける受圧面積は、ノズルニードル２０が制御室１１０の燃料から往復移動方向に圧力を受ける受圧面積よりも大きくなるように設定されている。コイルスプリング５０はシャフト４２に向けて作動部４６を付勢している。コイルスプリング５２は駆動部３０の他方側端部３６に向けて係止部４４を付勢している。
【００１７】
次に、駆動部３０への通電制御によるインジェクタ１０の作動について説明する。
通電がオンされターミナル６０、配線６４、ターミナル６２を介し駆動部３０に電圧が印加されると、駆動部３０は作動部４６が制御室１１０の容積を増加する方向である図１の上方に伸びる。係止部４４およびシャフト４２は駆動部３０の伸び量と同じ移動量で図１の上方に移動する。作動部４６はコイルスプリング５０の付勢力によりシャフト４２の動きに追随しシャフト４２に当接した状態を保持しながら図１の上方に移動する。
【００１８】
駆動部３０が伸びることにより作動部４６が制御室１１０の容積を増加する方向に移動するので、制御室１１０の燃料圧力は低下し、制御室１１０の燃料から弁座１４に向けてノズルニードル２０が受ける力は低下する。したがって、制御室１１０の燃料から弁座１４に向けてノズルニードル２０が受ける力とコイルスプリング２２から弁座１４に向けてノズルニードル２０が受ける力との和は、燃料溜まり１０２の燃料により弁座１４から離座する方向にノズルニードル２０が受ける力よりも小さくなる。したがって、ノズルニードル２０は弁座１４から離座し、噴孔１３から燃料が噴射される。
【００１９】
通電がオフされ駆動部３０への電圧印加が遮断されると、駆動部３０は作動部４６が制御室１１０の容積を減少する方向である図１の下方に縮む。係止部４４およびシャフト４２は駆動部３０の伸び量と同じ移動量で図１の下方に移動する。作動部４６はコイルスプリング５０の付勢力によりシャフト４２の動きに追随しシャフト４２に当接した状態を保持しながら図１の下方に移動する。
【００２０】
駆動部３０が縮むことにより作動部４６が制御室１１０の容積を減少する方向に移動するので、制御室１１０の燃料圧力は上昇し、制御室１１０の燃料から弁座１４に向けてノズルニードル２０が受ける力は増加する。したがって、制御室１１０の燃料から弁座１４に向けてノズルニードル２０が受ける力とコイルスプリング２２から弁座１４に向けてノズルニードル２０が受ける力との和は、燃料溜まり１０２の燃料により弁座１４から離座する方向にノズルニードル２０が受ける力よりも大きくなる。したがって、ノズルニードル２０は弁座１４に着座し、噴孔１３からの燃料噴射は遮断される。
【００２１】
本実施例では、通電をオフし駆動部３０が縮むとノズルニードル２０が弁座１４に着座し噴孔１３からの燃料噴射が遮断される。したがって、例えばインジェクタ１０に電力を供給する配線が断線し駆動部３０に電圧が印加されなくなることにより通電がオフされ駆動部３０の通電制御が不能になっても、インジェクタ１０から燃料を噴射し続けることを防止できる。
【００２２】
また、駆動部３０の駆動力を係止部４４から作動部４６に伝達するシャフト４２が駆動部３０を伸縮方向に貫通する貫通孔３２に挿入されているので、伸縮方向の長さ範囲内で駆動部３０の外側に伝達部材４０が設置されていない。したがって、インジェクタ１０を小型化できる。
【００２３】
また、係止部４４は駆動部３０の他方側端部３６を伸縮方向の他方に投影した範囲内に設置されている。したがって、駆動部３０に電圧を印加する配線が係止部４４の周囲を通過する構成であっても、配線と係止部４４とが干渉しないので、配線の断線を防止できる。さらに、実際には複数の部材で構成されているハウジング本体１７に、作動部４６、駆動部３０、シャフト４２および係止部４４の順に容易に組み付けることができる。本実施例では、伝達部材４０を構成するシャフト４２、係止部４４および作動部４６において、シャフト４２と係止部４４とを結合し、シャフト４２と作動部４６とを当接させたが、シャフト４２と作動部４６とを結合し、シャフト４２と係止部４４とを当接させてもよい。
【００２４】
また、駆動部３０と電気的に接続するターミナル６２は駆動部３０がハウジング本体１７の内壁に係止されている一方側端部３４の外周に配置されている。通電を制御されることにより駆動部３０が伸縮しても、一方側端部３４は殆ど移動しないので、駆動部３０とターミナル６２との電気的接続を維持できる。さらに、駆動部３０の一方側端部３４とともにターミナル６２が殆ど移動しないので、ターミナル６２と配線６４との電気的接続を維持できる。さらに、駆動部３０の外周側面を伝達部材４０が覆っていないので、ターミナル６２と駆動部３０とを電気的に直接接続できる。したがって、配線が容易である。
【００２５】
本実施例では、作動部４６が制御室１１０の燃料から往復移動方向に圧力を受ける受圧面積は、ノズルニードル２０が制御室１１０の燃料から往復移動方向に圧力を受ける受圧面積よりも大きい。したがって、駆動部３０の伸縮量が小さくても、ノズルニードル２０のリフト量を大きくすることができる。これに対し、作動部４６の受圧面積とノズルニードル２０の受圧面積とをほぼ等しくしてもよい。また、作動部４６の受圧面積をノズルニードル２０の受圧面積より小さくしてもよい。
【００２６】
本実施例では、駆動部３０の駆動源として圧電素子を用いたが、駆動源として磁歪素子を用いてもよい。
また本実施例では、ガソリンエンジン用のインジェタに本発明を適用したが、ディーゼルエンジン用のインジェクタに本発明を適用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例によるインジェクタを示す模式的断面図である。
【符号の説明】
１０　　インジェクタ（燃料噴射装置）
１２　　弁ボディ（ハウジング）
１３　　噴孔
１４　　弁座
１６　　プレート（ハウジング）
１７　　ハウジング本体（ハウジング）
２０　　ノズルニードル（弁部材）
２２　　コイルスプリング
３０　　駆動部
３２　　貫通孔
３４　　一方側端部
３６　　他方側端部
４０　　伝達部材
４２　　シャフト
４４　　係止部
４６　　作動部
１１０　　制御室
【図１】
2004019564.tif 000003