(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
噴孔、弁座、および前記噴孔に連絡する燃料通路を有するハウジングと、
前記ハウジング内に設けられ、前記弁座に着座および離座することにより前記噴孔を流れる燃料を遮断および許容する弁部材と、
前記ハウジング内に設けられ、前記弁部材を閉弁方向に付勢する第１付勢部材と、
前記ハウジング内に設けられ、シリンダと、前記シリンダの内部を軸方向に摺動可能なピストンとを有する駆動力伝達部材と、
内部の燃料の圧力が高まると前記第１付勢部材の付勢力に抗して前記弁部材を開弁方向に付勢する圧力制御室と、前記圧力制御室に連通し前記ピストンによって内部の燃料が加圧される加圧室とを有する燃料圧力制御系統と、
前記加圧室の圧力が低下する方向に前記ピストンを付勢する第２付勢部材と、
前記ハウジングに一端が固定され、通電量に応じて他端が軸方向に変位可能なアクチュエータと、
前記アクチュエータの前記他端に設けられ、前記アクチュエータの変位方向に自在に伸縮して少なくとも前記アクチュエータの前記他端側を覆う収容部材を有し、前記アクチュエータの駆動力により前記第２付勢部材の付勢力に抗して前記加圧室を昇圧する方向に前記ピストンを押し当てる押圧部材とを備え、
前記押圧部材は、前記ピストンに押し当てらえる一端部を有し、
互いに押し当てられる前記一端部と前記ピストンの間を気密に保持する密着部材と、
前記ピストンに設けられ、前記シリンダの外周側に延びる隔壁部であって、前記加圧室の圧力に抗する反力が加えられる隔壁部と、
をさらに備えていることを特徴とする燃料噴射弁。
【請求項２】
前記シリンダには、前記ピストンの前記隔壁部側とは反対側に、前記隔壁部との間に気密空間を形成する蓋部が設けられてい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】
前記ハウジングは、前記ピストンおよび前記シリンダを収容する内周壁を有し、
前記ピストンの隔壁部、および前記シリンダの前記蓋部には、前記内周壁との間にシール部材を備え、
前記シール部材は、前記ピストンの前記隔壁部と前記ハウジング前記内周壁とに気密に接するＯリング、ベローズ、およびダイアフラムのうちのいずれかであることを特徴とする請求項２に記載の燃料噴射弁。
【請求項４】
前記密着部材は、前記押圧部材の前記一端部と前記ピストンとを溶接する溶接部であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の燃料噴射弁。
【請求項５】
前記密着部材は、前記押圧部材の前記一端部と前記ピストンとの間に挟み込まれて配置される第２シール部材であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の燃料噴射弁。
【請求項６】
前記ピストンは、前記アクチュエータ側にキャビティを有し、前記キャビティを形成する内壁に前記収容部材の一部が挿入されるとともに、前記内壁を前記押圧部材が押圧す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弁。
【請求項７】
噴孔、弁座、および前記噴孔に連絡する燃料通路を有するハウジングと、
前記ハウジング内に設けられ、前記弁座に着座および離座することにより前記噴孔を流れる燃料を遮断および許容する弁部材と、
前記ハウジング内に設けられ、前記弁部材を閉弁方向に付勢する第１付勢部材と、
前記ハウジング内に設けられ、シリンダと、前記シリンダの内部を軸方向に摺動可能なピストンとを有する駆動力伝達部材と、
内部の燃料の圧力が高まると前記第１付勢部材の付勢力に抗して前記弁部材を開弁方向に付勢する圧力制御室と、前記圧力制御室に連通し前記ピストンによって内部の燃料が加圧される加圧室とを有する燃料圧力制御系統と、
前記加圧室の圧力が低下する方向に前記ピストンを付勢する第２付勢部材と、
前記ハウジングに一端が固定され、通電量に応じて他端が軸方向に変位可能なアクチュエータと、
前記アクチュエータの前記他端に設けられ、前記アクチュエータの駆動力により前記第２付勢部材の付勢力に抗して前記加圧室を昇圧する方向に前記ピストンを押し当てる押圧部材とを備え、
前記シリンダには、前記ハウジングの内周壁の内側に配置され、前記ピストンと共に前記加圧室を形成する蓋部を有し、
前記蓋部と前記ハウジングの前記内周壁との間に設けられ、前記アクチュエータ側の空間区分と前記弁部材側の空間区分を隔離するシール部材と、
前記蓋部に設けられ、前記加圧室と前記燃料通路とを連絡する連通路をさらに備えていることを特徴とする燃料噴射弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料噴射弁に関し、例えば内燃機関に燃料を噴射供給する燃料噴射弁に適用して好適である。
【背景技術】
【０００２】
従来、駆動体の駆動により流体を加圧し弁部材を離座させ、燃料を噴射する燃料噴射弁が知られている（特許文献１参照）。
【０００３】
このような燃料噴射弁の一種として特許文献１に開示の装置では、駆動体として、燃料噴射圧を高圧化するために、圧電素子や磁歪素子のように駆動力の大きな素子が伸縮するアクチュエータが利用されている。
【０００４】
また、燃料噴射弁の別の一種として特許文献２に開示の装置では、アクチュエータとしては、アクチュエータの周囲にリーク燃料が侵入する可能性がある環境に対して、燃料に対して密閉性を有する構造を有している。この技術では、アクチュエータの出力端部側が、アクチュエータの伸縮方向に伸縮自在なベローズで覆われており、当該ベローズによってアクチュエータの発生する変位（発生力）を損なうことなく密閉されている。これにより燃料侵入に対するアクチュエータの信頼性確保が図られる。
【特許文献１】特開２００６−３２９２００号公報
【特許文献２】独国特許出願公開第１０１４０５２９号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１及び特許文献２の組合せによる技術によれば、燃料噴射弁から噴射される噴射圧相当の燃圧を有する燃料でアクチュエータの周囲が満たされる場合であっても、そのような燃料に対してアクチュエータへの燃料侵入が防止され、ひいてはアクチュエータの信頼性確保が可能となる。しかしながら、アクチュエータの出力端部においてベローズ受圧径に燃圧が作用するため、その燃圧が高くなるほどアクチュエータへの圧縮荷重が増大するのである。こうした構成においては、燃圧を高めると、アクチュエータの発生する変位が小さくなり、ひいては最大作動燃圧が制限されるという懸念がある。
【０００６】
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、燃料侵入に対するアクチュエータの信頼性確保が図れるとともに、燃圧の高圧化に対応してアクチュエータへの圧縮荷重の低減が図れる燃料噴射弁を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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。
【０００８】
即ち、請求項１乃至６に記載の発明では、噴孔、弁座、および噴孔に連絡する燃料通路を有するハウジングと、ハウジング内に設けられ、弁座に着座および離座することにより噴孔を流れる燃料を遮断および許容する弁部材と、ハウジング内に設けられ、弁部材を閉弁方向に付勢する第１付勢部材と、ハウジング内に設けられ、シリンダと、シリンダの内部を軸方向に摺動可能なピストンとを有する駆動力伝達部材と、内部の燃料の圧力が高まると第１付勢部材の付勢力に抗して弁部材を開弁方向に付勢する圧力制御室と、圧力制御室に連通しピストンによって内部の燃料が加圧される加圧室とを有する燃料圧力制御系統と、加圧室の圧力が低下する方向にピストンを付勢する第２付勢部材と、ハウジングに一端が固定され、通電量に応じて他端が軸方向に変位可能なアクチュエータと、アクチュエータの他端に設けられ、アクチュエータの変位方向に自在に伸縮して少なくともアクチュエータの他端側を覆う収容部材を有し、アクチュエータの駆動力により第２付勢部材の付勢力に抗して加圧室を昇圧する方向にピストンを押し当てる押圧部材とを備え、
押圧部材は、ピストンに押し当てらえる一端部を有し、互いに押し当てられる一端部とピストンの間を気密に保持する密着部材と、ピストンに設けられ、シリンダの外周側に延びる隔壁部であって、加圧室の圧力に抗する反力が加えられる隔壁部と、をさらに備えていることを特徴とする。
【０００９】
かかる発明では、通電により軸方向に変位するアクチュエータの出力端部側には、駆動力伝達部材としてのピストンを押し当てる押圧部材と、押圧部材と少なくともアクチュエータの出力端部側とを覆うベローズ等の収容部材とを設ける構成としているので、燃料侵入に対するアクチュエータの信頼性確保が可能となるのだが、互いに押し当てられる押圧部材の一端部とピストンの間に燃料が回り込む場合があると、一端部に回り込んだ燃料の燃圧によってアクチュエータへの圧縮荷重が加わるという懸念がある。
【００１０】
しかしながら、上記構成に加えて、互いに押し当てられる押圧部材の一端部とピストンの間を気密に保持する密着部材を備えるという構成とするので、上記押圧部材の一端部とピストンの間に燃料が回り込むのを防止でき、ひいては回り込んだ燃料の燃圧によってアクチュエータへの圧縮荷重が加わるのを回避することができる。
【００１１】
しかもさらに、上記ピストンは、シリンダの外周側に延び、かつ加圧室の圧力に抗する反力が加えられる隔壁部を備えるという構成とするので、ピストンの加圧室側の受圧断面に加わる加圧室内の燃圧による第１作用力と、ピストンの隔壁部側に加わる加圧室の圧力に抗する反力による第２作用力とを、バランスさせることが可能である。言い換えると、一定の燃圧下においてピストンに加わる両作用力をバランスさせることができるのである。これにより、燃料通路から供給される燃圧に対して加圧室の圧力が昇圧される場合であっても、従来技術に比べてアクチュエータへの圧縮荷重を抑制することができ、アクチュエータへの圧縮荷重低減に優れた構成が実現できる。
【００１２】
以上の請求項１に記載の発明によれば、燃料侵入に対するアクチュエータの信頼性確保と、燃圧の高圧化に対応してアクチュエータへの圧縮荷重低減とが両立する燃料噴射弁を得ることができるのである。
【００１３】
なお、上記アクチュエータへの圧縮荷重が抑制される理由としては、加圧室内で昇圧される圧力と一定の燃圧との差圧分に相当する上記第１作用力の差分のみが上記圧縮荷重として実質的に作用するだけであり、従来技術のように高圧化された燃圧そのものが上記圧縮荷重として作用するという懸念はないからである。
【００１４】
また、請求項２乃至３に記載の発明では、シリンダには、前記ピストンの前記隔壁部側とは反対側に、前記隔壁部との間に気密な空間を形成する蓋部が設けられていることを特徴とする。
【００１５】
これによると、ピストン及びシリンダにおいてピストンの隔壁部とシリンダの蓋部の間に挟み込まれる空間区分を、気密な空間として形成することができる。それ故に、アクチュエータ側のピストンに接する燃圧による第２作用力と、ピストンの加圧室側に接する加圧室内の燃圧による第１作用力とをバランスさせることが容易にできる。
【００１６】
また、請求項３に記載の発明では、ハウジングは、ピストンおよびシリンダを収容する内周壁を有し、ピストンの隔壁部、およびシリンダの蓋部には、内周壁との間にシール部材を備え、シール部材は、ピストンの隔壁部とハウジング内周壁とに気密に接するＯリング、ベローズ、およびダイアフラムのうちのいずれかであることを特徴とする。
【００１７】
かかる発明では、上記空間区分を気密空間とする手段として、ピストンの隔壁部及びシリンダの蓋部と、ハウジングの内周壁との間にシール部材を設けることになるのだが、ピストンの隔壁部とハウジング内周壁の間に設けるシール部材は、Ｏリング、ベローズ、およびダイアフラムのうちのいずれかで構成されている。これにより、アクチュエータの変位により軸方向移動するピストンを、スムースに摺動移動させることが可能となる。
【００１８】
また、請求項４に記載の発明では、密着部材は、押圧部材の一端部とピストンとを溶接する溶接部であることを特徴とする。
【００１９】
これによると、押圧部材の一端部とピストンとを溶接することで密着部材を形成できるので、押圧部材の一端部及びピストン以外の構成部材を増やすことなく密着部材を形成でき、ひいては優れた生産性を有する燃料噴射弁を得ることが可能である。
【００２０】
また、請求項５に記載の発明では、密着部材は、押圧部材の一端部とピストンとの間に挟み込まれて配置される第２シール部材であることを特徴とする。
【００２１】
これによると、Ｏリングもしくはバックアップリングなどの第２シール部材を押圧部材の一端部とピストンとの間に配置することにより、押圧部材の一端部とピストンの間に燃料が回り込むのを防止することができる。
【００２２】
また、請求項６に記載の発明では、ピストンは、アクチュエータ側にキャビティを有し、キャビティを形成する内壁に収容部材の一部が挿入されるとともに、内壁を押圧部材が押圧することを特徴とする。
【００２３】
かかる発明では、アクチュエータの出力端部側には、押圧部材と少なくともアクチュエータの出力端部側とを覆うベローズ等の収容部材とを設け、かつ押圧部材の一端部とピストンの間を気密に保持する密着部材を備えるという構成とするので、押圧部材およびピストンの軸方向長さが比較的長くなるおそれがある。特に、ピストンとシリンダとの摺動部からの燃料リークを防止するため、ピストンの摺動部軸方向の長さを確保する必要となるので、ピストンの体格の大型化を招き、ひいてはピストンの移動に生じる慣性力（慣性抵抗ともいう）の増加によるエネルギロスを招くという懸念がある。
【００２４】
しかしながら、請求項６に記載の発明によると、ピストンはキャビティを有しているので、摺動部軸方向の長さを確保することができるとともに、慣性力増加に繋がるピストンの可動マスを低減することができる。
【００２５】
また、請求項７に記載の発明では、噴孔、弁座、および噴孔に連絡する燃料通路を有するハウジングと、ハウジング内に設けられ、弁座に着座および離座することにより噴孔を流れる燃料を遮断および許容する弁部材と、ハウジング内に設けられ、弁部材を閉弁方向に付勢する第１付勢部材と、ハウジング内に設けられ、シリンダと、シリンダの内部を軸方向に摺動可能なピストンとを有する駆動力伝達部材と、内部の燃料の圧力が高まると第１付勢部材の付勢力に抗して弁部材を開弁方向に付勢する圧力制御室と、圧力制御室に連通しピストンによって内部の燃料が加圧される加圧室とを有する燃料圧力制御系統と、加圧室の圧力が低下する方向にピストンを付勢する第２付勢部材と、ハウジングに一端が固定され、通電量に応じて他端が軸方向に変位可能なアクチュエータと、アクチュエータの他端に設けられ、アクチュエータの駆動力により第２付勢部材の付勢力に抗して加圧室を昇圧する方向にピストンを押し当てる押圧部材とを備え、
シリンダには、ハウジングの内周壁の内側に配置され、ピストンと共に加圧室を形成する蓋部を有し、蓋部とハウジングの内周壁との間に設けられ、アクチュエータ側の空間区分と弁部材側の空間区分を隔離するシール部材と、蓋部に設けられ、加圧室と燃料通路とを連絡する連通路をさらに備えていることを特徴とする。
【００２６】
これによると、蓋部を挟んでアクチュエータ側の空間区分と弁部材側の空間区分をシール部材で隔離し、シリンダにおいて弁部材側にある蓋部に、加圧室と燃料通路とを連絡する連通路を設ける構成とするので、アクチュエータ側の空間区分を、燃料侵入のない気密な空間とすることができる。これにより、アクチュエータへの燃料侵入が防止できる。
【００２７】
しかも、上記構成とするので、ピストン側に、加圧室と燃料通路とを連絡する連通路を設ける必要がない。それ故に、ピストンの加圧室側の受圧断面を小さくすることが容易となるので、ピストンの加圧室側に接する加圧室内の燃圧による第１作用力を低減でき、ひてはアクチュエータへの圧縮荷重の低減ができる。
【００２８】
以上の請求項７に記載の発明によれば、燃料侵入に対するアクチュエータの信頼性確保と、燃圧の高圧化に対応してアクチュエータへの圧縮荷重低減とが両立する燃料噴射弁を得ることができるのである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００３０】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態による燃料噴射弁の模式的断面を図１に示す。図１に示す燃料噴射弁１は、例えばディーゼルエンジンまたは筒内噴射式火花点火内燃機関（以下、直噴ガソリンエンジン）の気筒内へ直接的に噴射する直噴型エンジンに使用するものであって、先端に形成されている噴孔１１が図示しない気筒内の燃焼室の上端面（図示しないシリンダヘッドにて形成される壁面）の中央部に設置されるように、シリンダヘッドに取り付けられている。燃料噴射弁１は、図示しない各気筒共通の蓄圧容器としてのコモンレールから分配供給される高圧燃料を噴射する。なお、本実施形態による燃料噴射弁は、上記気筒内以下の例えば吸気ポートへ燃料を噴射するものにも使用可能である。
【００３１】
図１に示すように、燃料噴射弁１は、ハウジング１０と、弁部材としてのニードル２０と、ニードル案内シリンダ３０と、「蓋部」としての蓋部材４０と、シリンダとしてのピストン案内シリンダ６０と、ピストン７０と、アクチュエータ８０と、アクチュエータ８０を伸縮自在に収容する収容部材９０とを備えている。
【００３２】
ハウジング１０は、筒状に形成されており、軸方向一端部１０１に噴孔１１、及び弁座１２が形成されている。噴孔１１は、ハウジング１０の内壁と外壁とを連通している。噴孔１１の入口側には燃料溜り室２０１が形成されている。ハウジング１０の内壁には、燃料溜り室２０１と噴孔１１の入口との間に弁座２２が形成されている。
【００３３】
ハウジング１０には、図示しないコモンレールに連通する流入口１４、１５が形成され、内部には燃料通路２００が形成されている。燃料通路２００には、コモンレールの内部と概ね同じ圧力の燃料が供給される。上記燃料溜り室２０１はこの燃料通路２００の一部を構成する。燃料通路２００は、流入口１４、１５に連通する燃料室２０３、２０４に主たる燃料溜り部が形成される。
【００３４】
ハウジング１０の内部には、ニードル２０、ニードル案内シリンダ３０、蓋部材４０、ピストン案内シリンダ６０、ピストン７０、アクチュエータ８０、及び収容部材９０などが設けられ、背圧室２０２、圧力制御室３０１、及び加圧室３０２などが形成されている。
【００３５】
ニードル２０は、ハウジング１０の内部に往復移動可能に収容されている。ニードル２０は、弁座１２に着座及び離座するシール部２１を有している。シール部２１が弁座１２から離座すると、燃料溜り室２０１と噴孔１１、つまり燃料室２０３側の燃料通路２００と噴孔１１は連通し、噴孔１１からの燃料噴射が許容される。一方、シール部２１が弁座１２に着座すると、燃料通路２００と噴孔１１とは遮断され、噴孔１１からの燃料噴射が停止される。
【００３６】
ニードル案内シリンダ３０は、略円筒状に形成され、一方の端部がハウジング１０の噴孔１１側内壁に接し、他方の端部が蓋部材４０により閉塞されている。蓋部材４０は、略円盤状に形成され、ニードル案内シリンダ３０側端部に、背圧室２０２を形成する凹部４１を有している。ニードル案内シリンダ３０の内周壁３１には、ニードル２０の外周壁２２が摺動可能に接している。ニードル２０は、ニードル案内シリンダ３０によって軸方向に往復移動可能に案内されるのである。ニードル２０が弁座１２に着座するとき、ニードル２０と蓋部材４０との間には、幅Ｌの隙間が形成されている。ニードル２０は、弁座１２に接する位置から蓋部材４０に接する位置まで移動可能なのである。即ち、ニードル２０の最大リフト量は、上記隙間の幅Ｌで規定される。
【００３７】
また、ニードル２０の噴孔１１側の端部の外壁と、ニードル案内シリンダ３０の内周壁３１と、ハウジング１０の内壁との間には、略円環状の圧力制御室３０１が形成されている。
【００３８】
ニードル２０の反噴孔１１側の端部と、蓋部材４０と、ニードル案内シリンダ３０の内周壁３１との間には、背圧室２０２が形成されている。蓋部材４０に形成された通路４２は燃料通路２００と背圧室２０２とを連通している。また、背圧室２０２には、第１付勢部材としての第１スプリング５１が収容されている。第１スプリング５１は、一方の端部がニードル２０と接し、他方の端部が凹部４１と接しており、ニードル２０を弁座１２方向、即ち閉弁方向へ付勢する。また、ニードル２０には、背圧室２０２と、燃料溜り室２０１とを連通する連通孔２３が形成されており、燃料溜り室２０１には、連通孔２３を通じて背圧室２０２から燃料が流入する。
【００３９】
ピストン案内シリンダ６０は、略円筒状に形成され、蓋部材５０に固定されており、ピストン案内シリンダ６０の一方の端部が蓋部材５０により閉塞されている。ピストン案内シリンダ６０は、内周壁６１にピストン７０が摺動可能に案内されている。
【００４０】
ピストン７０は、略円筒状に形成され、ピストン案内シリンダ６０の他方の端部側から蓋部材５０側に挿入され、ピストン７０の反蓋部材５０側の端部は、径方向外側に延びる環状の鍔部７５を有している。ピストン７０の外周壁７１が、ピストン案内シリンダ６０の内周壁６１と軸方向に摺動可能に接している。ピストン７０は、ピストン案内シリンダ６０の内周壁６１によって軸方向に往復移動可能に案内されるのである。
【００４１】
また、ピストン７０の蓋部材５０側の端部と、ピストン案内シリンダ６０の内周壁６１と、蓋部材４０との間には、加圧室３０２が形成されている。
【００４２】
ピストン案内シリンダ６０の外周側には、第２付勢部材としての第２スプリング５２が設けられている。第２スプリング５２は、一方の端部がピストン案内シリンダ６０と接し、他方の端部がピストン７０の鍔部７２と接しており、ピストン７０を反蓋部材４０方向、即ち加圧室３０２の容積が増大する方向へ付勢する。第２スプリング５２の付勢力によって、加圧室３０２の容積が増大する方向へピストン７０が移動すると、加圧室３０２の圧力は低下する。
【００４３】
アクチュエータ８０は、ピストン７０の反蓋部材４０側に設けられている。アクチュエータ８０は、略円柱状に形成され、一方の端部８１がハウジング１０の反弁座１２側の端部、即ちハウジング１０の軸方向他端部１０２に収容されて固定されている。
【００４４】
アクチュエータ８０は、ピエゾスタック８２を有している。ピエゾスタック８２は、例えばＰＺＴ等の圧電セラミック層と電極層とを交互に積層したものであり、電気的なエネルギが充填されることにより積層方向、即ち軸方向に伸長する。一方、ピエゾスタック８２から電気的なエネルギが放電されることにより軸方向に収縮する。
【００４５】
アクチュエータ８０は、図示しない駆動回路にて充放電されることにより軸方向一端部１０１側に伸縮する。電極層には図示しないリード線８３が接続され、上記駆動回路に電気的に接続されている。リード線は、ハウジング１０の軸方向他端部１０２を貫通する貫通孔からハウジング１０の外部に取り出されている。
【００４６】
押圧部材８５は、ピエゾスタック８２のピストン７０側に設けられており、ピストン側に略棒状に延びる軸部８６、８７を有している。軸部８６、８７は棒状の軸本体部８６と軸端部８７とを有しており、軸端部８７がピストン７０と接している。アクチュエータ８０のピエゾスタック８２が伸長すると、押圧部材８５の軸端部８７は、第２スプリング５２の付勢力に抗してピストン７０を蓋部材４０方向、即ち加圧室３０２の容積が減少する方向へ押圧する。押圧部材８５の押圧により、加圧室３０２の容積が減少する方向へピストン７０が移動すると、加圧室３０２内の圧力は上昇する。
【００４７】
収容部材９０は燃料室２０４の内部に配置されるアクチュエータ８０を燃料侵入から保護するものであり、ピエゾスタックケース９１と、ベローズ９２とを有している。
【００４８】
ピエゾスタックケース９１は、円筒状に形成され、一方の端部９２がハウジング１０の軸方向他端部１０２内壁に固定されており、他方の端部９３が押圧部材８５の軸本体部８６を挿通する開口部９３が設けられている。
【００４９】
ベローズ９４は、押圧部材８５の軸部８６、８７を覆うように蛇腹状に形成されており、蛇腹状の両端部９５、９６がピエゾスタックケース９１の他方の端部９３と押圧部材８５の軸端部８７に接合されている。ベローズ９４はアクチュエータ８０を燃料室２０４とを隔離しており、ベローズ９４及びピエゾスタックケース９１の内部への燃料侵入を防止する。
【００５０】
ピストン７０には、燃料室２０４と加圧室３０２とを連通する連通路７６が形成されている。連通路７６の途中には、逆止弁７７が設けられている。逆止弁７７は、連通路７６において燃料室２０４から加圧室３０２へ向かう燃料の流通を許容し、加圧室３０２から燃料室２０４へ向かう燃料の流通を遮断する。これにより、第２スプリング５２の付勢力によってピストン７０が反蓋部材４０方向へ移動するとき、燃料が燃料室２０４から連通路７６を通じて加圧室３０２に流入する。一方、アクチュエータ８０の押圧部材８５による押圧によってピストン７０が蓋部材４０方向へ移動するとき、加圧室３０２から燃料室２０４への燃料の流出が規制され、加圧室３０２の圧力が上昇する。
【００５１】
蓋部材４０及びニードル案内シリンダ３０には、加圧室３０２と圧力制御室３０１とを連通する接続通路３０３が設けられている。接続通路３０３は通路３３、４３を有しており、通路４３が蓋部材４０に形成され、通路３３がニードル案内シリンダ３０に形成されている。これにより、圧力制御室３０１内の燃料圧力と加圧室３０２内の燃料圧力が実質同等になるとともに、加圧室３０２内の燃料が加圧されると、加圧室３０２と同期して圧力制御室３０１の燃料圧力が上昇する。
【００５２】
流入口１５、燃料室２０４、流入口１４、燃料室２０３、通路４２、背圧室２０２、連通孔２３、および燃料溜り室２０１は燃料通路２００を構成している。流入口１４、燃料室２０３、通路４２、背圧室２０２、連通孔２３、および燃料溜り室２０１はお互いに接続された燃料系を構成する。また、圧力制御室３０１、接続通路３０３、および加圧室３０２は請求範囲に記載の燃料圧力制御系統を構成している。
【００５３】
以上、燃料噴射弁１の基本構成について説明した。以下、燃料噴射弁１の特徴的構成について説明する。
【００５４】
（特徴的構成）
図１及び図２に示すように、上記円筒状のピストン７０は略有底円筒状に形成されており、側壁７２及び底壁７３からなる内壁７１によりキャビティ７４が形成されている。キャビティ７４は、反蓋部材４０側の端部に開口している。押圧部材８５の軸部８６、８７及びベローズ９４がピストン７０のキャビティ７４内に挿入され、押圧部材８５の軸端部８７が底壁７３と接している。アクチュエータ８０が伸長すると、押圧部材８５の軸端部８７が底壁７３を押圧し、ピストン７０を蓋部材４０方向へ押圧する。
【００５５】
押圧部材８５の軸端部８７とピストン７０の側壁７２の間にシール部材３５が設けられており、軸端部８７と側壁７２がシール部材３５で気密にシールされている。これにより、互い押し当てられる軸端部８７とピストン７０の内壁７２、７３の部分との間が、燃料室２０４から隔離され、気密に保持される。これにより、押圧部材８５の軸端部８７とピストン７０の上記７２、７３の部分の間に燃料が回り込むのを防止でき、ひいては回り込んだ燃料の燃圧によってアクチュエータ８０への圧縮荷重が加わるのを回避することができる。
【００５６】
また、上記ピストン７０の鍔部７５は側壁７２の反蓋部材４０側の端部から径方向外側に延び、かつその鍔部７５の径方向端部７５ａは、ハウジング１０の内周壁１０ａに対向して配置されている。鍔部７５の径方向端部７５ａとハウジング１０の内周壁１０ａの間を気密にシールするシール部材３６が設けられている。鍔部７５は請求範囲に記載の隔壁部に相当する。
【００５７】
これにより、鍔部７５を挟んで燃料室２０４と分離室４０１が気密に分離される。燃料室２０４の圧力と分離室の圧力の差圧によって、ピストン７０の加圧室３０２側の受圧断面に加わる加圧室３０２の燃圧による第１作用力に抗する第２作用力が生じる反力を形成することができる。そのため、その反力が加わるピストン７０の鍔部７５の受圧断面を調節するにより、第１作用力と上記反力による第２作用力が釣り合うピストン７０を設定することができる。
【００５８】
上記分離室４０１は、以下の構成のように燃料室２０３、２０４から隔離され、気密空間が形成されていることが好ましい。即ち、ピストン７０の側壁７２と、ピストン案内シリンダ６０の内周壁６１と間、及び蓋部材４０の径方向端部４０ａと、ハウジング１０の内周壁１０ａの間には、それぞれ、シール部材３７、３８が設けられている。シール部材３７は、ピストン７０とピストン案内シリンダ６０の摺動部を経由して加圧室３０２から燃料が分離室４０１へ流出するのを防止する。シール部材３８は、蓋部材４０の径方向端部４０ａを挟んで分離室４０１と燃料室２０３とを気密に分離するので、燃料室２０３から分離室４０１へ燃料が流入するのを防止する。
【００５９】
これによる、第２作用力は、ピストン７０の鍔部７５に加わる燃料室２０４の圧力で形成され、燃料通路２００に供給される燃料の燃圧で規定される。一方、第１作用力は、加圧室３０２の圧力で形成されるが、加圧室３０２の圧力を昇圧する前には、燃料通路２００に供給される燃料の燃圧と実質同等となる。これにより、燃料通路２００に供給される燃料の燃圧が高圧化される場合でも、いずれの高圧された燃圧条件下においもピストン７０に加わる第１作用力及び第２作用力の両者を釣り合わせることが容易にできる。
【００６０】
上記シール部材３５、３６、３７、３８は、図１に示すようにＯリングを用いているが、Ｄリング、もしくはバックアップリング部を有するＯリングあるいはＤリングであってもよい。
【００６１】
また、上記ピストン７０はキャビティ７４を有していることが好ましい。これにより、ピストン７０の慣性マスを抑えて、ピストン７０の摺動部軸方向の長さを拡大することができるのである。
【００６２】
（第２実施形態）
第２実施形態を図２に示す。第２実施形態は第１実施形態の変形例である。第２実施形態では、押圧部材８５の軸端部８７とピストン７０の内壁７１の間を気密に保持する部材
として、シール部材に代えて、溶接による溶接部１３５とする一例を示すものである。
【００６３】
図２に示すように、押圧部材８５の軸端部８７とピストン７０の底壁７３を溶接することで、溶接部１３５が形成されている。
【００６４】
このような構成にしても、第1実施形態と同様な効果を得ることができる。
【００６５】
さらに、押圧部材８５の軸端部８７とピストン７０とを溶接することで密着部を形成というものであるので、押圧部材８５及びピストン７０以外のシール部材３５という構成部材を増やすことなく形成でき、ひいては優れた生産性を有する燃料噴射弁１を得られる。
【００６６】
（第３実施形態）
第３実施形態を図３に示す。第３実施形態は第１実施形態の変形例である。第３実施形態では、鍔部７５の径方向端部７５ａとハウジング１０の内周壁１０ａの間を気密にシールするシール部材を、ダイアフラム１３６とする一例を示すものである。
【００６７】
図３に示すように、鍔部７５の径方向端部７５ａとハウジング１０の内周壁１０ａが、環状のダイアフラム１３６の両端部に接続されており、ダイアフラム１３６を挟む前後の区分が気密に分離されている。
【００６８】
これにより、第１実施形態にシール部材３５と同様に、アクチュエータ８０の変位により軸方向移動するピストン７０を、スムースに摺動移動させることが可能となる。
【００６９】
さらに、上記ダイアフラム１３６で気密を保持する本実施形態では、鍔部７５の径方向端部７５ａとハウジング１０の内周壁１０ａの両者間に挟み込む必要がない。故に、ダイアフラム１３６と、両者のいずれかとの摺動摩耗を抑制することができる。
【００７０】
なお、上記ダイアフラム１３６に限らず、ベローズを用い、鍔部７５の径方向端部７５ａとハウジング１０の内周壁１０ａの両者間にベローズを装着する構成としてもよい。
【００７１】
（第４実施形態）
第４実施形態を図４に示す。第４実施形態は第１実施形態の変形例である。第４実施形態では、燃料噴射弁１内において分離室４０１の領域を拡大した一例を示すものである。
【００７２】
本実施形態では、図４に示すように、分離室４０１を拡大し、アクチュエータ８０の周囲が気密な空間とするものである。
【００７３】
図４に示すように、蓋部材４０には、燃料室２０３に連通する連絡路１７６と、連絡路１８６の途中に配置する逆止弁１７７が形成されている。これにより、第１実施形態のように上記連絡路７６及び逆止弁７７を形成する必要がないため、ピストン７０において、ピストン案内シリンダ６０の内周壁６１に摺動移動する摺動部１７３ａの体格を小型化できる。これにより、ピストン７０に加わる上記第１作用力そのものを大きさを抑制でき、ひいてはアクチュエータ８０への圧縮荷重低下できる。
【００７４】
このような構成では、第１の実施形態と同様に、燃料侵入に対するアクチュエータ８０の信頼性確保と、燃圧の高圧化に対応してアクチュエータ８０への圧縮荷重低減とが両立する燃料噴射弁１を得ることができる。
【００７５】
（他の実施形態）
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、かかる実施形態に限定して解釈されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において種々の実施形態に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】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２】第２実施形態に係わる燃料噴射弁の特徴的部分を示す部分断面図である。
【図３】第３実施形態に係わる燃料噴射弁の特徴的部分を示す部分断面図である。
【図４】第４実施形態に係わる燃料噴射弁を示す断面図である。
【符号の説明】
【００７７】
１        燃料噴射弁
１０      ハウジング
１０ａ    内周壁
１１      噴孔
１２      弁座
２０      ニードル（弁部材）
３０      ニードル案内シリンダ
３５、３６、３７、３８  シール部材（密着部材）
４０      蓋部材（蓋部）
５１      第１スプリング（第１付勢部材）
５２      第２スプリング（第２付勢部材）
６０      ピストン案内シリンダ
７０      ピストン
７１      内壁
７２      側壁
７３      底壁
７４      キャビティ
７５      鍔部（隔壁部）
７６      連通路
７７      逆止弁
８０      アクチュエータ
８１      端部
８２      ピエゾスタック
８５      押圧部材
８６      軸本体部
８７      軸端部
９０      収容部材
９１      ピエゾスタックケース
９４      ベローズ
９５      ベローズ一端部
９６      ベローズ他端部
１０１    軸方向一端部
１０２    軸方向他端部
２００    燃料通路
２０１    燃料溜り室
２０２    背圧室
２０３    燃料室
２０４    燃料室
３０１    圧力制御室
３０２    加圧室
３０３    通路
４０１    隔離室
【図１】
0004831131.tif 000002
【図２】
0004831131.tif 000003
【図３】
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【図４】
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