(57)【要約】【課題】閉弁時に流体漏れが防止可能な流体噴射弁を提供する。【解決手段】弁ボディ３０内には、開口部３３、弁座３４、燃料溜め部３５、第一円錐面３６、第二円錐面３７、ガイド部３８および穴部３９が形成される。第二円錐面３７は、ニードルの軸方向への往復移動を案内しているガイド部３８に連続して形成される。ニードルの往復移動方向に沿ってガイド部３８から延長される仮想延長面をＳとし、Ｓに対して第一円錐面３６が形成する鋭角側の角度をθ１とし、Ｓに対して第二円錐面３７が形成する鋭角側の角度をθ２とすると、θ１＞θ２である。弁ボディ３０内を研削してガイド部３８を形成したとき、第二円錐面３７とガイド部３８とが連続している箇所に発生するばりが低減されるので、ニードルの往復移動によりばりが弁座３４に噛み込まれてニードルと弁座３４との間から燃料漏れが発生することを低減可能とする。【選択図】  図１
2004332630.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体溜め部、前記流体溜め部より小径のガイド部、前記ガイド部および前記流体溜め部の間に位置し、前記ガイド部と連続して形成される多段の円錐面ならびに弁座を有し、流体噴射側から前記弁座、前記流体溜め部、前記多段の円錐面および前記ガイド部がこの順で形成される弁ボディと、
中空の弁部材であって、前記弁部材内部に形成される流体通路と前記流体溜め部とを連通する流体孔を有し、前記ガイド部に往復移動可能に支持され、前記弁座に着座および前記弁座から離座することにより前記流体溜め部の流体の噴射を断続する弁部材と、
を備え、
前記弁部材の往復移動方向に沿って前記ガイド部から延びる仮想延長面に対し、前記円錐面が形成する鋭角側の角度は、前記流体溜め部側から前記ガイド部側に向かうにしたがって小さくなっていることを特徴とする流体噴射弁。
【請求項２】
前記仮想延長面に対し、前記ガイド部に隣り合う前記円錐面が形成する鋭角側の角度は４５°以下であることを特徴とする請求項１記載の流体噴射弁。
【請求項３】
前記仮想延長面に対し、前記ガイド部に隣り合う前記円錐面が形成する鋭角側の角度は２０°以下であることを特徴とする請求項２記載の流体噴射弁。
【請求項４】
流体溜め部、前記流体溜め部より小径のガイド部、前記ガイド部および前記流体溜め部の間に位置し、前記ガイド部と連続して形成される少なくとも一段の円錐面ならびに弁座を有し、流体噴射側から前記弁座、前記流体溜め部、前記少なくとも一段の円錐面および前記ガイド部がこの順で形成される弁ボディと、
中空の弁部材であって、前記弁部材内部に形成される流体通路と前記流体溜め部とを連通する流体孔を有し、前記ガイド部に往復移動可能に支持され、前記弁座に着座および前記弁座から離座することにより前記流体溜め部の流体の噴射を断続する弁部材と、
を備え、
前記弁部材の往復移動方向に沿って前記ガイド部から延びる仮想延長面に対し、前記ガイド部に隣り合う前記円錐面が形成する鋭角側の角度は、４５°以下であることを特徴とする流体噴射弁。
【請求項５】
前記仮想延長面に対し、前記ガイド部に隣り合う前記円錐面が形成する鋭角側の角度は２０°以下であることを特徴とする請求項４記載の流体噴射弁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、流体を噴射する流体噴射弁に関し、例えば燃料噴射弁に適用して好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、弁ボディに往復移動可能に支持されている弁部材として中空のニードルを用いている流体噴射弁が知られている（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１のような流体噴射弁では、ニードルは弁ボディのガイド部に往復移動可能に支持され、ニードルが弁座に着座することにより流体の噴射を遮断し、ニードルが弁座から離座することにより流体の噴射を許容している。ニードル内には流体通路が形成され、ニードルの側壁には流体通路と弁ボディ内部の流体溜め室とを連通する流体孔が形成されている。ニードルを往復移動可能に支持するガイド部は、流体溜め室を形成する流体溜め部の上流側に形成され流体溜め部よりも内径は小さい。流体溜め部とガイド部との間には、ガイド部から連続している円錐面が形成されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−３１７４２９号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような流体噴射弁において、弁ボディのガイド部を研削加工する際にガイド部からガイド部に隣り合う円錐面側にばりが発生することがある。この状態でニードルが往復移動すると、ばりが脱落し、ニードルと弁座との間に脱落したばりが入り込むことがある。その結果、閉弁時にニードルと弁座との間から流体が漏れる問題がある。
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、閉弁時に流体漏れが防止可能な流体噴射弁を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１から３記載の発明によると、弁部材の往復移動方向に沿ってガイド部から延びる仮想延長面に対し、円錐面が形成する鋭角側の角度は流体溜め部側からガイド部側に向かうにしたがって小さくなっている。すると、仮想延長面に対し、ガイド部に隣接する円錐面が形成する鋭角側の角度は小さくなり、ガイド部に隣接する円錐面とガイド部とが連続している箇所に発生するばりが低減されるので、ガイド部に支持されている弁部材の往復移動によってばりが脱落し、弁部材と弁座との間に脱落したばりが入り込むことが低減される。これにより、閉弁時において、弁部材と弁座との間からの流体漏れが低減される。
【０００６】
請求項２記載の発明によると、弁部材の往復移動方向に沿ってガイド部から延びる仮想延長面に対し、ガイド部に隣り合う円錐面が形成する鋭角側の角度は４５°以下である。このように、仮想延長面に対し、ガイド部に隣り合う円錐面が形成する鋭角側の角度の上限を決めることにより、ガイド部に隣接する円錐面とガイド部とが連続している箇所に発生するばりが低減する。そのため、上記同様に弁部材と弁座との間からの流体漏れが低減される。
【０００７】
請求項３記載の発明のように、弁部材の往復移動方向に沿ってガイド部から延びる仮想延長面に対し、ガイド部に隣り合う円錐面が形成する鋭角側の角度を２０°以下にすることが望ましい。すると、ガイド部に隣接する円錐面とガイド部との間にばりが発生することがさらに低減される。そのため、弁部材と弁座との間からの流体漏れがさらに低減される。
【０００８】
請求項４記載の発明によると、弁部材の往復移動方向に沿ってガイド部から延びる仮想延長面に対し、ガイド部に隣り合う円錐面が形成する鋭角側の角度は、４５°以下である。このように、仮想延長面に対し、ガイド部に隣り合う円錐面が形成する鋭角側の角度の上限を決めることにより、ガイド部に隣接する円錐面とガイド部とが連続している箇所に発生するばりが低減する。そのため、上記同様に弁部材と弁座との間からの流体漏れが低減される。
【０００９】
請求項５記載の発明のように、弁部材の往復移動方向に沿ってガイド部から延びる仮想延長面に対し、ガイド部に隣り合う円錐面が形成する鋭角側の角度を２０°以下にすることが望ましい。すると、ガイド部に隣接する円錐面とガイド部との間にばりが発生することがさらに低減される。そのため、弁部材と弁座との間からの流体漏れがさらに低減される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態では、本発明を内燃機関用の燃料噴射弁に適用した実施形態について説明する。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態による燃料噴射弁を図２に示す。なお、本実施形態の燃料噴射弁はガソリンエンジン用の燃料噴射弁である。
燃料噴射弁１０はホルダ２０、弁ボディ３０、固定コア４０、ニードル５０、可動コア６０およびコイル７０を有している。ホルダ２０は磁性部材と非磁性部材とからなり、円筒状に形成されている。ホルダ２０には燃料通路２１が形成されており、燃料通路２１にはフィルタ部材２９、固定コア４０、アジャスティングパイプ４１、スプリング４２、弁部材としてのニードル５０および可動コア６０が収容されている。
【００１１】
ホルダ２０は、弁ボディ３０側から第一磁性部材２２、非磁性部材２３および第二磁性部材２４をこの順で有している。第一磁性部材２２および非磁性部材２３と非磁性部材２３および第二磁性部材２４とは溶接により結合している。溶接はレーザ溶接などによって行われる。非磁性部材２３は第一磁性部材２２と第二磁性部材２４との間で磁束が短絡することを防止する。磁性部材２５、２６、２７、２８は互いに磁気的に接続されてコイル７０の外周側に設置されており、第一磁性部材２２と第二磁性部材２４とを磁気的に結合している。第一磁性部材２２、第二磁性部材２４、磁性部材２５、２６、２７、２８、固定コア４０および可動コア６０は磁気回路を構成している。フィルタ部材２９は第二磁性部材２４の反非磁性部材側に取り付けられ、燃料噴射弁１０に流入してくる燃料の異物を除去している。
【００１２】
弁ボディ３０は第一磁性部材２２の反非磁性部材側に溶接により固定されている。弁ボディ３０の外周壁にはカップ状の噴孔プレート３１が溶接により固定されている。噴孔プレート３１は薄板状に形成されており、中央部に複数の噴孔３１ａが形成されている。プレートホルダ３２は噴孔プレート３１を覆うように弁ボディ３０側の磁性部材２５に装着されている。弁座３４は弁ボディ３０の内周壁３０ａに形成されている。
【００１３】
固定コア４０は円筒状に形成されている。固定コア４０は、ホルダ２０の非磁性部材２３および第二磁性部材２４の内部に圧入されることによりホルダ２０に取り付けられ固定されている。アジャスティングパイプ４１は固定コア４０の内部に圧入されている。スプリング４２の一方の端部はアジャスティングパイプ４１に係止され、スプリング４２の他方の端部は可動コア６０に係止されている。スプリング４２は弁座３４に着座する方向にニードル５０を付勢している。アジャスティングパイプ４１の圧入量を調整することにより、スプリング４２の荷重は変更される。
【００１４】
ニードル５０は、内部に流体通路としての燃料通路５１を有する中空の有底円筒状であり、底側に当接部５２が形成されている。当接部５２は弁座３４に着座可能である。当接部５２が弁座３４に着座すると、噴孔３１ａが閉塞され燃料の噴射が遮断される。ニードル５０の側壁には流体孔としての燃料穴５４が形成されている。ニードル５０の燃料通路５１に流入した燃料は、燃料穴５４を通過し、当接部５２と弁座３４とが形成されている弁ボディ３０内に流れる。
【００１５】
可動コア６０は第一磁性部材２２と非磁性部材２３との内部に往復移動可能に収容されており、固定コア４０と向かいあっている。可動コア６０の固定コア４０側には凹部６１が形成され、凹部６１はスプリング４２の一端を係止している。可動コア６０の弁ボディ３０側には凹部６２が形成され、凹部６２にはニードル５０の反当接部側が圧入されている。凹部６２とニードル５０とは溶接されて固定されている。連通孔６３は凹部６１と凹部６２とを連通している。
【００１６】
コイル７０が巻回されているスプール７１はホルダ２０の外周に取り付けられている。ターミナル７２は、コイル７０と電気的に接続されており、コイル７０に駆動電流を供給する。樹脂ハウジング８０はホルダ２０およびコイル７０の外周を覆っている。
【００１７】
次に弁ボディ３０について説明する。
図１または２に示すように、弁ボディ３０内には、開口部３３、弁座３４、燃料溜め部３５、第一円錐面３６、第二円錐面３７、ガイド部３８および穴部３９が噴孔３１ａ側からこの順で形成されている。
【００１８】
開口部３３は噴孔３１ａ側の弁ボディ３０内に形成されており、弁座３４に隣接している。開口部３３は弁ボディ３０内と噴孔３１ａとを連通している。燃料溜め室３５ａの燃料は開口部３３を通って噴孔３１ａへと流入する。
弁座３４は開口部３３と燃料溜め部３５との間に環状に形成されている。弁座３４にはニードル５０の当接部５２が着座し、燃料溜め室３５ａに溜まっている燃料が噴孔３１ａから燃料噴射弁１０外部に噴出されない。
【００１９】
流体溜め部としての燃料溜め部３５は弁座３４と第一円錐面３６との間に形成されている。弁ボディ３０の内周壁３０ａの一部からなる燃料溜め部３５の内径は、ガイド部３８の内径より大きい。燃料溜め部３５と第一円錐面３６と第二円錐面３７とから囲まれた燃料溜め室３５ａはニードル５０の燃料穴５４から流入する燃料を溜めておく空間である。
【００２０】
円錐面としての第一円錐面３６は燃料溜め部３５と第二円錐面３７との間に形成されている。
円錐面としての第二円錐面３７はガイド部３８に連続し、第一円錐面３６とガイド部３８との間に形成されている。ニードル５０の往復移動方向に沿ってガイド部３８から延長される仮想延長面をＳとし、Ｓに対して第一円錐面３６が形成する鋭角側の角度をθ１とし、Ｓに対して第二円錐面３７が形成する鋭角側の角度をθ２とすると、θ１＞θ２である。
【００２１】
ガイド部３８は第二円錐面３７と穴部３９との間に形成され、ガイド部３８の内径はニードル５０の外径よりわずかに大きい。ガイド部３８はニードル５０の外周壁と摺動し、ニードル５０の軸方向への往復移動を案内している。
穴部３９は可動コア６０側の弁ボディ３０の内周壁３０ａに形成されており、ガイド部３８と隣接している。穴部３９の内径はガイド部３８から燃料噴射の反対側に向けて拡径している。
【００２２】
次に、燃料噴射弁１０の作動について説明する。
図２に示すように、コイル７０への通電がオフにされているとき、可動コア６０と固定コア４０との間には磁気吸引力が発生しない。このとき、ニードル５０はスプリング４２の付勢力により弁座３４方向へ付勢されているため、ニードル５０は弁ボディ３０方向へ移動し、当接部５２は弁座３４に着座している。そのため、噴孔３１ａからの燃料の噴射は停止されている。また、このとき燃料は、ホルダ２０の上方から燃料通路２１に流入し、フィルタ部材２９により異物が除去され、燃料通路２１、アジャスティングパイプ４１の内周側、固定コア４０の内周側、可動コア６０の内周側、ニードル５０の燃料通路５１および燃料穴５４を経由して燃料溜め室３５ａへ供給されている。
【００２３】
コイル７０への通電をオンにすると、固定コア４０、可動コア６０、第一磁性部材２２、磁性部材２５、２６、２７、２８および第二磁性部材２４からなる磁気回路を磁束が流れ、固定コア４０と可動コア６０との間に磁気吸引力が発生する。これにより、可動コア６０は固定コア４０に吸引されるとともに、可動コア６０と一体のニードル５０も固定コア４０側へ移動する。ニードル５０の移動にともなって当接部５２が弁座３４から離座すると、燃料溜め室３５ａへ供給されている燃料は、燃料溜め室３５ａから当接部５２と弁座３４との間に形成される開口を通り、噴孔３１ａへ流れ、噴孔３１ａから噴射される。可動コア６０と固定コア４０とが当接することにより、ニードル５０の移動は制限される。
【００２４】
再びコイル７０への通電をオフにすると、磁気回路を流れる磁束が消失し、固定コア４０と可動コア６０との間の磁気吸引力も消失する。そのため、ニードル５０はスプリング４２の付勢力により弁ボディ３０方向へ移動し、当接部５２は弁座３４に着座する。これにより、噴孔３１ａからの燃料の噴射は停止される
【００２５】
次に弁ボディ３０の加工方法について説明する。
先ず、切削加工により、図３（ａ）または図４（ａ）に示すように弁ボディ３０の内に開口部３３、弁座３４、燃料溜め部３５、第一円錐面３６、第二円錐面３７ａおよび穴部３９ａを形成する。
【００２６】
次に図３（ｂ）または図４（ａ）に示すように、第二円錐面３７ａと穴部３９ａとから形成されている凸部３９ｂを砥石１００を使用して研削する。すると、図３（ｃ）または図４（ｂ）に示すように、弁ボディ３０の内に第二円錐面３７、ガイド部３８および穴部３９が形成される。
【００２７】
本発明の第１実施形態によると、第二円錐面３７はガイド部３８に連続し、第一円錐面３６とガイド部３８との間に形成されている。ニードル５０の往復移動方向に沿ってガイド部３８から延長される仮想延長面をＳとし、Ｓに対して第一円錐面３６が形成する鋭角側の角度をθ１とし、Ｓに対して第二円錐面３７が形成する鋭角側の角度をθ２とすると、Ｓに対して円錐面が形成する鋭角側の角度は燃料溜め室からガイド部に向かうにしたがい小さくなっているので、θ１＞θ２である。すると、凸部３９ｂを研削してガイド部３８を形成したとき、ガイド部３８とガイド部３８に隣接する第二円錐面３７とが連続している箇所に発生するばりが低減されるので、ガイド部３８に支持されているニードル５０の往復移動によってばりが脱落することが低減される。そのため、ニードル５０の当接部５２が弁座３４に着座しようとするときに当接部５２と弁座３４との間に脱落したばりが入り込み、ばりが弁座３４に噛み込まれて当接部５２が弁座３４に着座できないことが低減される。さらに、当接部５２が弁座３４に着座できないことが低減されることより、当接部５２と弁座３４との間からの燃料漏れを低減可能とする。また、図５に示すように、θ２が４５°より大きくなるとばりの発生率が急激に上昇し、θ２の変化に対してばりの発生率の変化も大きい。θ２が４５°以下になるとばりの発生率が低減し、θ２の変化に対してばりの発生率の変化も小さい。そのため、θ１＞θ２において、θ２≦４５°とすることが望ましい。さらに、θ２が２０°以下になるとばりの発生率がほぼ０になる。そのため、θ１＞θ２において、θ２≦２０°とすることがさらに望ましい。
【００２８】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態における燃料噴射弁を図６に示す。第１実施形態と実質的に同一箇所には同一符号を付し、説明を省略する。
弁ボディ９０内には円錐面としての第一円錐面９６がガイド部３８に連続して燃料溜め部３５とガイド部３８との間に形成されている。ニードル５０の往復移動方向に沿ってガイド部３８から延長される仮想延長面をＳとし、Ｓに対して第一円錐面９６が形成する鋭角側の角度をθ３とすると、θ３≦４５°である。
【００２９】
次に弁ボディ９０の加工方法について説明する。
先ず、切削加工により、図７（ａ）に示すように弁ボディ９０の内に開口部３３、弁座３４、燃料溜め部３５、第一円錐面９６ａおよび穴部３９ａを形成する。
【００３０】
次に図７（ｂ）に示すように、第一円錐面９６ａと穴部３９ａとで形成されている凸部３９ｂを砥石１００を使用して研削する。すると、図６または図７（ｃ）に示すように、弁ボディ９０の内壁に第一円錐面９６、ガイド部３８および穴部３９が形成される。
【００３１】
本発明の第２実施形態によると、第一円錐面９６はガイド部３８に連続し、ガイド部３８と燃料溜め部３５との間に形成されている。ニードル５０の往復移動方向に沿ってガイド部３８から延長される仮想延長面をＳとし、Ｓに対して第一円錐面９６が形成する鋭角側の角度をθ３とすると、θ３≦４５°である。すると、図５に示すように、θ３が４５°以下になると、ガイド部３８の研削時に第一円錐面９６とガイド部３８とが連続している箇所に発生するばりの発生率が低減する。そのため、当接部５２と弁座３４との間からの燃料漏れを低減可能とする。さらに、θ３が２０°以下になるとばりの発生率がほぼ０となる。そのため、θ３≦２０°とすることが望ましい。
（他の実施形態）
以上説明した各実施形態では、本発明の流体噴射弁を、内燃機関用の、特にガソリンエンジン用の燃料噴射弁に適用したが、これに限らず、例えばディーゼルエンジン用の燃料噴射弁に適用しても良いし、燃料以外の流体を噴射する流体噴射弁に適用しても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態による燃料噴射弁の弁ボディを示す断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態による燃料噴射弁を示す断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態による弁ボディの加工順序を示す概略図である。
【図４】（ａ）は、本発明の第１実施形態による凸部を示す部分拡大図、（ｂ）は、本発明の第１実施形態による第二円錐面を示す部分拡大図である。
【図５】本発明の第１実施形態によるθ２およびθ３の角度とばりの発生率との関係を示すグラフである。
【図６】本発明の第２実施形態による燃料噴射弁の弁ボディを示す断面図である。
【図７】本発明の第２実施形態による弁ボディの加工順序を示す概略図である。
【符号の説明】
１０      燃料噴射弁
３０、９０      弁ボディ
３３      弁座
３５      燃料溜め部（流体溜め部）
３６、９６、９６ａ      第一円錐面（円錐面）
３７、３７ａ、      第二円錐面（円錐面）
３８      ガイド部
５０      ニードル（弁部材）
５１      燃料通路（流体通路）
５４      燃料穴（流体孔）
【図１】
2004332630.tif 000003
【図２】
2004332630.tif 000004
【図３】
2004332630.tif 000005
【図４】
2004332630.tif 000006
【図５】
2004332630.tif 000007
【図６】
2004332630.tif 000008
【図７】
2004332630.tif 000009