(57)【要約】【課題】燃料噴射弁の圧力導入室におけるシール機能を向上させることができる燃料噴射弁のシール構造を提供すること。【解決手段】インジェクターハウジング２とバルブピストン５を摺動可能に挿入したバルブボディ６との間に環状に形成される高圧の圧力導入室２１内の高圧燃料が、インジェクターハウジング２とバルブボディ６との間に形成される間隙２８から低圧側に逃げないようにシールするための燃料噴射弁のシール構造３０において、圧力導入室２１内に環状のシール部材３１を設け、シール部材３１の外径寸法を圧力導入室２１の外方環状壁２Ｂの径寸法よりも小さくし、これによりシール部材３１とバルブボディ６との間の密着性を向上させた。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インジェクターハウジングと、バルブピストンを摺動可能に挿入したバルブボディとの間に環状に形成される高圧の圧力導入室内の高圧燃料が前記インジェクターハウジングとバルブボディとの間に形成される間隙から低圧側に逃げないようにシールするための燃料噴射弁のシール構造であって、前記圧力導入室内に環状のシール部材を設け、該シール部材の外径寸法を前記圧力導入室の外方環状壁の径寸法よりも小さくしたことを特徴とする燃料噴射弁のシール構造。
【請求項２】
インジェクターハウジングと、バルブピストンを摺動可能に挿入したバルブボディとの間に環状に形成される高圧の圧力導入室内の高圧燃料が前記インジェクターハウジングとバルブボディとの間に形成される間隙から低圧側に逃げないようにシールするための燃料噴射弁のシール構造であって、前記圧力導入室内に環状のシール部材を設け、前記圧力導入室と前記間隙との間の境界部に対向している前記シール部材の環状端縁部が前記境界部に向かうくさび状となっていることを特徴とする燃料噴射弁のシール構造。
【請求項３】
インジェクターハウジングと、バルブピストンを摺動可能に挿入したバルブボディとの間に環状に形成される高圧の圧力導入室内の高圧燃料が前記インジェクターハウジングとバルブボディとの間に形成される間隙から低圧側に逃げないようにシールするための燃料噴射弁のシール構造であって、前記圧力導入室内に環状のシール部材を設け、該シール部材が前記圧力導入室の底面と前記間隙との間の境界部分に押しあてられるようにしたことを特徴とする燃料噴射弁のシール構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【特許文献１】
特開平７−２９３３８７号公報（図５）
【０００２】
【発明の属する技術分野】
本発明は燃料噴射弁のシール構造にかかるもので、とくに蓄圧器（コモンレール）などから供給される高圧燃料の所定のタイミングで噴射する燃料噴射弁のシール構造に関するものである。
【０００３】
【従来の技術】
従来の燃料噴射弁について図９および図１０に基づき概説する。
図９は、燃料噴射弁１の断面図であり、燃料噴射弁１は、インジェクターハウジング２と、ノズルボディ３と、ノズルニードル４と、バルブピストン５と、バルブボディ６と、背圧制御部７と、コネクティングロッド８とを有している。インジェクターハウジング２の先端部にはノズルボディ３がノズルナット９により取り付けられ、その上方部にコネクティングロッド８が取り付けられている。
【０００４】
燃料タンク１０からの燃料は、燃料ポンプ１１により高圧としてコモンレール１２（蓄圧器）に蓄えられている。コネクティングロッド８からインジェクターハウジング２およびノズルボディ３にかけて燃料通路１３が形成され、ノズルニードル４の受圧部４Ａに対向して燃料溜まり室１４を形成している。さらに、コネクティングロッド８から燃料通路１３の一部が図９中上方に延ばされて背圧制御部７部分から燃料還流路１５を形成し、燃料タンク１０に燃料を還流可能とするようになっている。
【０００５】
ノズルボディ３では、噴射孔１６につながるシート部１７にノズルニードル４の先端部がシートして噴射孔１６を閉鎖し、ノズルニードル４がシート部１７からリフトすることにより噴射孔１６を開放して燃料を噴射可能とするようになっている。
【０００６】
ノズルニードル４の上方部には、ノズルニードル４をシート部１７へのシート方向に付勢するノズルスプリング１８を設け、ノズルニードル４に一体のバルブピストン５をさらに上方に延ばし、このバルブピストン５がインジェクターハウジング２の摺動孔２Ａおよびバルブボディ６の摺動孔６Ａ内に摺動可能に挿入されている。
【０００７】
図１０は、バルブボディ６および背圧制御部７の要部拡大断面図であって、バルブボディ６は、その上方中央部に制御圧室１９が形成され、バルブピストン５の先端部を下方側からこの制御圧室１９に臨ませている。
【０００８】
制御圧室１９は、バルブボディ６に形成した導入側オリフィス２０に連通している。導入側オリフィス２０は、バルブボディ６とインジェクターハウジング２との間に形成した圧力導入室２１を介して燃料通路１３に連通し、コモンレール１２からの導入圧力を制御圧室１９に供給している。
【０００９】
圧力導入室２１の下端部には、樹脂材、ゴム材あるいは銅材その他の軟質材によるシール部材２２を設けて、圧力導入室２１の高圧側と、インジェクターハウジング２およびバルブボディ６の間の低圧側（隙間２８、後述）とを遮断している。
【００１０】
制御圧室１９は、開閉用オリフィス２３にも連通し、開閉用オリフィス２３は背圧制御部７のバルブボール２４がこれを開閉可能としている。なお、制御圧室１９におけるバルブピストン５の頂部５Ａの受圧面積は、ノズルニードル４の受圧部４Ａ（図９）の受圧面積より大きくしてある。
【００１１】
図９に示すように、背圧制御部７は、マグネット２５と、バルブボール２４と、アーマチュア２７と、このアーマチュア２７に一体の上記バルブボール２４と、上述の制御圧室１９とを有する。マグネット２５への駆動信号の供給により、マグネット２５はバルブスプリング２６の付勢力に抗してアーマチュア２７を吸引し、バルブボール２４を開閉用オリフィス２３からリフトさせ、制御圧室１９の圧力を燃料還流路１５側に解放可能とする。
【００１２】
したがって、バルブボール２４の動作により、制御圧室１９の圧力を制御して、バルブピストン５を介してノズルニードル４の背圧を制御し、ノズルニードル４のシートおよびリフトを操作する。
【００１３】
こうした構成の燃料噴射弁１において、コモンレール１２からの高圧燃料は、コネクティングロッド８から燃料通路１３を介して燃料溜まり室１４におけるノズルニードル４の受圧部４Ａに供給されるとともに、圧力導入室２１および導入側オリフィス２０を介して制御圧室１９におけるバルブピストン５の頂部５Ａに供給される。
【００１４】
したがって、ノズルニードル４は、バルブピストン５を介して制御圧室１９の背圧を受け、ノズルスプリング１８の付勢力と併せて、ノズルボディ３のシート部１７にシートし、噴射孔１６を閉鎖している。
【００１５】
マグネット２５に所定タイミングで駆動信号を供給することにより、アーマチュア２７を吸引し、バルブボール２４が開閉用オリフィス２３を解放すると、制御圧室１９の高圧が開閉用オリフィス２３を介し燃料還流路１５を通って燃料タンク１０に還流するため、制御圧室１９におけるバルブピストン５の頂部５Ａに作用していた高圧が解放され、ノズルニードル４は受圧部４Ａの高圧によりノズルスプリング１８の付勢力に抗してシート部１７からリフトし、噴射孔１６を解放して燃料を噴射する。
【００１６】
マグネット２５を消磁することにより、バルブボール２４が開閉用オリフィス２３を閉鎖すれば、制御圧室１９内の圧力がバルブピストン５を介してノズルニードル４をそのシート位置（シート部１７）にシートさせ、噴射孔１６を閉鎖し、燃料噴射を終了させる。
【００１７】
しかして、圧力導入室２１における燃料圧力は、噴射孔１６からの燃料噴射量および噴射圧を制御する制御圧室１９への入り口部に位置することになるため、噴射圧と同等であり、シール部材２２には噴射圧力と同等の高圧力がかかることになる。
【００１８】
ただし、図１０に示すように、バルブピストン５とバルブボディ６との間はノズルニードル４と一体運動をするバルブピストン５の軸方向の摺動を許容するクリアランスが必要である。このバルブボディ６をインジェクターハウジング２内に圧入する構造を採用すると、バルブボディ６がわずかに内方に変形してバルブピストン５の摺動を阻害するおそれがあるため、インジェクターハウジング２とバルブボディ６との間にもわずかなクリアランス（隙間２８、図１０）を設けている。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、シール部材２２は、圧力導入室２１における高圧力により、インジェクターハウジング２とバルブボディ６との間の隙間２８（低圧側）に向けて押され、変形し、そのシール機能が低下する可能性がある。
【００２０】
本発明は従来技術における上記問題点に鑑みてなされたもので、燃料噴射弁の圧力導入室におけるシール機能を向上させることができる燃料噴射弁のシール構造を提供することを課題とする。
【００２１】
本発明は、またシール部材の耐久性ないし寿命の向上を図ることができる燃料噴射弁のシール構造を提供することを課題とする。
【００２２】
本発明は、また燃料噴射弁の耐久性ないし寿命の向上を図ることができる燃料噴射弁のシール構造を提供することを課題とする。
【００２３】
本発明は、また部品精度を過剰に必要とせず、この点から安価に製造可能な燃料噴射弁のシール構造を提供することを課題とする。
【００２４】
本発明は、またシール機能を安定化することができる燃料噴射弁のシール構造を提供することを課題とする。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、環状シール部材を高圧燃料によって下方（低圧側）にのみ向けて押し付けるのではなく、シール部材を横向きにも押し付けるようにし、これによりシール部材とバルブボディとの間の密着性を向上させるようにしたものである。
【００２６】
第１の発明は、インジェクターハウジングと、バルブピストンを摺動可能に挿入したバルブボディとの間に環状に形成される高圧の圧力導入室内の高圧燃料が前記インジェクターハウジングとバルブボディとの間に形成される間隙から低圧側に逃げないようにシールするための燃料噴射弁のシール構造であって、前記圧力導入室内に環状のシール部材を設け、該シール部材の外径寸法を前記圧力導入室の外方環状壁の径寸法よりも小さくしたことを特徴とする燃料噴射弁のシール構造である。
【００２７】
第２の発明は、インジェクターハウジングと、バルブピストンを摺動可能に挿入したバルブボディとの間に環状に形成される高圧の圧力導入室内の高圧燃料が前記インジェクターハウジングとバルブボディとの間に形成される間隙から低圧側に逃げないようにシールするための燃料噴射弁のシール構造であって、前記圧力導入室内に環状のシール部材を設け、前記圧力導入室と前記間隙との間の境界部に対向している前記シール部材の環状端縁部が前記境界部に向かうくさび状となっていることを特徴とする燃料噴射弁のシール構造である。
【００２８】
第３の発明は、インジェクターハウジングと、バルブピストンを摺動可能に挿入したバルブボディとの間に環状に形成される高圧の圧力導入室内の高圧燃料が前記インジェクターハウジングとバルブボディとの間に形成される間隙から低圧側に逃げないようにシールするための燃料噴射弁のシール構造であって、前記圧力導入室内に環状のシール部材を設け、該シール部材が前記圧力導入室の底面と前記間隙との間の境界部分に押しあてられるようにしたことを特徴とする燃料噴射弁のシール構造である。
【００２９】
ここで、前記底面が前記間隙内を覗くように傾斜しているテーパ面となっており、前記シール部材の前記底面に対向する環状面が前記底面のテーパ角度よりも大きくテーパ付けされているようにしてもよい。
【００３０】
いずれの場合も、シール部材は軟質の金属材料、例えば、銅系の硬度ＨＶ＜１５０で適度の値のものを使用することにより良好のシート性を得ることができる。
【００３１】
シート部材は、例えば、組み立て時に圧力導入室内に挿入しておくだけでもよいが、このとき、圧入又は軽圧入固定をしておくこともできる。シール部材は、実際の使用時に、燃料圧が作用することにより、シート性を増す方向に作用する。シート部材を金属系材料とすると、１００℃以上の高温となるインジェクタ内部において、耐高温性および耐油性の面で有利である。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態の一例につき説明する。ただし、図９および図１０と同様の部分には同一の符号を付し、その詳述はこれを省略する。
【００３３】
図１は、図１０と同様の、バルブボディ６および背圧制御部７の要部拡大断面図であって、本発明による燃料噴射弁のシール構造３０を示す。当該シール構造３０は、環状空間である圧力導入室２１の底面２１Ａに、環状のシール部材３１を、底面２１Ａに開口している隙間２８に臨むように設けた構成となっている。
【００３４】
図２はシール部材３１の斜視図、図３は図１のＩＩＩ部拡大断面図であり、シール部材３１は、軟質系の金属材料から成り、断面が短形の環状部材として形成されている。シール部材３１は、好ましくは、銅系であってＨＶ＜１５０の範囲で良好なシート性を確保できる程度の硬さの材料が選ばれる。このように、シール部材３１の材質を金属系の材料とすることにより、耐高温性、耐油性の面で有利である。
【００３５】
図３から判るように、シール部材３１は、その内径寸法が圧力導入室２１の内方周壁の径寸法と略同一であり、シール部材３１の内周面３１Ａはバルブボディ６の外周面６Ｂと殆ど隙間のない状態で接している。一方、シール部材３１の外径寸法は圧力導入室２１の外方周壁（外方環状壁）の径寸法より小さく、シール部材３１の外周面３１Ｂとインジェクターハウジング２の内周面２Ｂとの間には若干の隙間が形成されている。
【００３６】
シール部材３１は、このように、その下側の内側周縁３１Ｃが、圧力導入室２１の底面２１Ａと隙間２８の開口部２８Ａとの境界部分に臨んで圧力導入室２１を低圧側からシールする構成である。
【００３７】
シール部材３１が図３に示す状態に配設されている場合に圧力導入室２１に高圧燃料が注入されると、シール部材３１は高圧燃料によって底面２１Ａに向けて（矢印Ｙ方向）押し付けられると共に、外周面６Ｂに向けて（矢印Ｘ方向）も押し付けられる。この結果、シール部材３１の内側周縁３１Ｃが、圧力導入室２１の底面２１Ａと隙間２８の開口部２８Ａとの境界部分に向けて押され、その軟質性のために多少変形して隙間２８の開口を良好に塞ぎ、圧力導入室２１と低圧部との間を確実にシールすることができる。
【００３８】
なお、シール部材３１をバルブボディ６に対して圧入固定又は軽圧入固定してもよいことは勿論である。
【００３９】
上述の構成によれば、このほか、以下のような利点を得ることができる。
【００４０】
バルブボディとインジェクターハウジングの隙間を従来よりも粗く設計可能と同時に、それぞれの部品の部品精度および組み立て精度も厳しくする必要がなくなる。この結果、加工コストの低減を図ることができる。
【００４１】
バルブボディとインジェクターハウジング間のクリアランスを大きくすることが可能なため、外力によりハウジングが多少変形しても曲げ影響を受けずらく、クリアランスの確保が容易である上、ピストンの摺動が損なわれる恐れが小さくなるので噴射量の安定化に役立つ。
【００４２】
シール部材３１には、わん曲した部分がないので、過度の応力による金属破壊の可能性も小さく、破損時における２次的な不具合も避けられる。
【００４３】
シール部材３１の耐久性／寿命の向上、さらには、インジェクタの耐久性／寿命の向上が図れ、組付時の部品点数削減も実現できる。
【００４４】
以上の効果により、製造コストの低減が可能であり、安価な部品の提供が可能となる。
【００４５】
図４は、本発明の他の実施の形態の要部の断面拡大図である。図４に示されるシール構造４０は、シール部材４１がくさび状の形状を有している環状シール部材であること、及びシール部材４１を受け入れる圧力導入室２１の底面２１Ａ’がテーパ面となっていることが特徴である。
【００４６】
詳しく説明すると、圧力導入室２１と隙間２８の開口２８Ａとの境界部に対向している、シール部材４１の環状端縁部４１Ａがその境界部に向かうくさび状となっている。具体的には、シール部材４１の下端面４１Ｂが隙間２８をその開口２８Ａから覗くような方向にテーパ付けされたテーパ面となっており、図４に示すように、そのテーパ角度はＮとなっている。
【００４７】
そして、圧力導入室２１の底面２１Ａ’もまた、隙間２８をその開口２８Ａから覗くようにテーパ付けされたテーパ面となっており、図４に示すように、そのテーパ角度はＭ（＜Ｎ）となっている。
【００４８】
なお、図４では、シール部材４１とインジェクターハウジング２との間には殆ど隙間がない構成となっているが、図３に示すように、若干の隙間が設けられていてもよい。さらに、シール部材４１の材質は、シール部材３１と同様、銅系であってＨＶ＜１５０の範囲で良好なシート性を確保できる程度の硬さの材料が選ばれるのが好ましい。
【００４９】
図４に示した構成によると、圧力導入室２１内に高圧燃料が供給されると、シール部材４１は底面２１Ａ’に向けて押し付けられるが、底面２１Ａ’はテーパ付けされている上に、シール部材４１が上述したようにくさび状となっているので、シール部材４１の環状端縁部４１Ａ（くさび状部分）が隙間２８内に入り込み、且つ、各テーパ面のテーパ角度がＮ＞Ｍと設定されているので、シール部材４１、特に環状端縁部４１Ａ（くさび状部分）、が若干変形して隙間２８の開口２８Ａを確実にシールすることができる。
【００５０】
以上、図４に基づいて、本発明の他の実施の形態について説明したが、図４に示す実施の形態にあっても、図１〜図３に示した実施の形態の場合と同様の効果を得ることができる。
【００５１】
図５乃至図８には、本発明のさらに他の実施の形態の要部が示されている。図５〜８図の各部のうち、図４の各部と同一の部分については同一の符号を付してあり、それらの説明は省略する。
【００５２】
図５に示したシール構造５０は、環状のシール部材５１の底面５１Ｂが、緩やかなテーパ面の第１底面部５１Ｂａとそれより急なテーパ面の第２底面部５１Ｂｂとから成る段形状となっており、その環状端縁部５１Ａ（くさび状部分）が開口２８Ａに臨むように構成されている。
【００５３】
図６に示したシール構造６０は、環状のシール部材６１の底面６１Ｂが、緩やかな球面または曲面となっており、その環状端縁部６１Ａ（くさび状部分）が開口２８Ａに臨むように構成されている。
【００５４】
図７に示したシール構造７０は、環状のシール部材７１の底面７１Ｂは図４に示したシール部材４１と同様のテーパ面であるが、圧力導入室２１の底面２１Ｘが穏やかな球面形状あるいは曲面形状となっており、その環状端縁部７１Ａ（くさび状部分）が開口２８Ａに臨むように構成されている。
【００５５】
図８に示したシール構造８０は、環状のシール部材８１の底面８１Ｂは図４に示したシール部材４１と同様のテーパ面であるが、圧力導入室２１の底面２１Ｙが、相手部材になじみやすいように同心同状の凹凸溝を形成したものとなっており、その環状端縁部８１Ａ（くさび状部分）が開口２８Ａに臨むように構成されている。
【００５６】
【発明の効果】
本発明によれば、上述の如く、圧力導入室内に環状のシール部材を設け、環状のシール部材が、圧力導入室内に導入される高圧燃料によって圧力導入室の底面と低圧側に通じている隙間の開口との境界部分に押し当てられるようにしたので、圧力導入室内に高圧燃料が導入されることによってシール部材は上記境界部分、すなわちシール部分に向けて食い込み、シート性を増す方向に作用する。この結果、各部品のクリアランス精度を過剰に必要とすることなしに、良好な高圧シール性を低コストで実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による燃料噴射弁のシール構造の実施の形態の一例の要部拡大断面図。
【図２】図１のシール部材の斜視図。
【図３】図１のＩＩＩ部拡大断面図。
【図４】本発明の他の実施の形態の要部の拡大断面図。
【図５】本発明のさらに他の実施の形態の要部の拡大断面図。
【図６】本発明のさらに他の実施の形態の要部の拡大断面図。
【図７】本発明のさらに他の実施の形態の要部の拡大断面図。
【図８】本発明のさらに他の実施の形態の要部の拡大断面図。
【図９】従来の燃料噴射弁の断面図。
【図１０】図９のバルブボディおよび背圧制御部の要部拡大断面図。
【符号の説明】
１　燃料噴射弁
２　インジェクターハウジング
２Ｂ　内周面
３　ノズルボディ
４　ノズルニードル
５　バルブピストン
６　バルブボディ
６Ｂ　外周面
７　背圧制御部
８　コネクティングロッド
２１　圧力導入室
２１Ａ、２１Ａ’　底面
２８　隙間
２８Ａ　開口部
３０、４０　シール構造
３１、４１　シール部材
３１Ａ　内周面
３１Ｂ　外周面
３１Ｃ　内側周縁
４１Ａ　環状端縁部
【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８】
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【図９】
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【図１０】
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