(57)【要約】【課題】  開弁特性の選択性の高いリードバルブを提供する。【解決手段】  図１に示すように、本発明は、リードバルブ３５を有する流体インジェクタ１９を提供する。前記リードバルブは、少なくとも１つのオリフィスと、少なくとも１つのリードバルブブレードを有しており、前記リードバルブブレードは、少なくとも１つの弾性ばねアームに繋がったバルブヘッドを有している。前記バルブヘッドは、前記弁座内の対応するオリフィスを開閉する。前記バルブブレードは、支持体によって囲まれている。各ばねアームは、前記支持体から内方に延びる。各ばねアームは曲線状である。【選択図】図１
2010540814.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部にポンプ室が形成されたハウジングと、
前記ハウジング内に設けられたボア内を軸方向に摺動することにより流体を前記ポンプ室内に導入または流体を前記ポンプ室から排出するピストンと、
前記ピストンを第一の方向に移動させるための場を形成する電気コイルと、
前記ピストンを前記第一の方向とは反対の第二の方向に移動させるよう前記ピストンに作用する付勢ばねと、
流体入口と、
流体出口と、
流体が前記流体入口から前記ポンプ室内に導入されるのを可能にする一方、流体が前記ポンプ室から前記流体入口に排出されるのを防ぐ一方向入口弁と、
流体が前記ポンプ室から前記流体出口に排出されるのを可能にする一方、流体が前記流体出口から前記ポンプ室内に導入されるのを防ぐ一方向出口弁と、
を備える流体インジェクタであって、
前記一方向入口弁は、
少なくとも１つのオリフィスを有する弁座と、
少なくとも１つの弾性ばねアームに繋がって前記弁座内のオリフィスを開閉するよう作動可能なバルブヘッドを有する少なくとも１つのリードバルブブレードと、
前記リードバルブブレードを支持する支持体と、を含むリードバルブであり、
前記ばねアームは、前記支持体から内方に延び、
前記ばねアームは曲線状である、流体インジェクタ。
【請求項２】
前記流体入口は、前記ピストン内に設けられ且つ流体がポンプ室内に導入される経路となる流体流入路からなり、
前記一方向入口弁は、前記ピストンに固定されることにより、前記ピストン内の前記流体流入路から前記ポンプ室への流体の流れを制御する、請求項１に記載の流体インジェクタ。
【請求項３】
前記流体入口は、前記ハウジング内に設けられ、前記ポンプ室における前記ピストンに対向する端面に開口する流体路からなり、
前記一方向入口弁は、前記ハウジングに固定されることにより、前記ハウジング内の前記流体入口から前記ポンプ室への流体の流れを制御する、請求項１に記載の流体インジェクタ。
【請求項４】
前記ばねアームが曲線状の尾部を形成することにより、前記リードバルブがコンマ形状をしている、請求項１ないし３のいずれかに記載の流体インジェクタ。
【請求項５】
前記リードバルブブレードは、前記支持体から内方に延びており、前記ばねアームは、前記支持体の中心から前記バルブヘッドの中心を通って延びる直線の前記支持体に対する交点から前記支持体の外周方向に離間した点において、対応する前記バルブヘッドを前記支持体に接続している、請求項１ないし４のいずれかに記載の流体インジェクタ。
【請求項６】
前記支持体は環状である、前記請求項のうちのいずれかに記載の流体インジェクタ。
【請求項７】
前記ばねアームは、前記支持体と一体的に形成されている、前記請求項のうちのいずれかに記載の流体インジェクタ。
【請求項８】
前記ばねアームは、約３０°、約９０°、約１１０°または約１５０°曲がっている、前記請求項のうちのいずれかに記載の流体インジェクタ。
【請求項９】
前記ばねアームの長さは、対応する前記バルブヘッドの最大寸法よりも大きい、前記請求項のうちのいずれかに記載の流体インジェクタ。
【請求項１０】
前記ばねアームの幅は、対応するバルブヘッドが非円形の場合には当該バルブヘッドの幅及び長さよりも小さく、対応するバルブヘッドが円形の場合には当該バルブヘッドの直径よりも小さい、前記請求項のうちのいずれかに記載の流体インジェクタ。
【請求項１１】
前記ばねアームの幅は、その長さにわたってほぼ均一である、前記請求項のうちのいずれかに記載の流体インジェクタ。
【請求項１２】
複数のバルブヘッドを有しており、各バルブヘッドは静止状態において同一平面内にある、前記請求項のうちのいずれかに記載の流体インジェクタ。
【請求項１３】
前記バルブヘッドは、ほぼ円形またはほぼ三角形である、請求項１ないし１１のいずれかに記載の流体インジェクタ。
【請求項１４】
前記リードバルブは３つのリードバルブブレードを有する、前記請求項のうちのいずれかに記載の流体インジェクタ。
【請求項１５】
前記リードバルブは、１つのリードバルブブレードからなり、前記１つのリードバルブブレードは、２つまたはそれ以上の前記曲線状ばねアームによって支持された１つのバルブヘッドを有する、請求項１ないし３のいずれかに記載の流体インジェクタ。
【請求項１６】
前記曲線状ばねアームのうちの３つは、前記支持体と前記バルブヘッドとの間に延びている、請求項１５に記載の流体インジェクタ。
【請求項１７】
前記バルブヘッドは環状である、請求項１５または１６に記載の流体インジェクタ。
【請求項１８】
前記ばねアームは、前記支持体から内方に向かって、対応するバルブヘッドに近づくように延び、前記バルブヘッドに繋がる手前において、前記バルブヘッドの外周の一部を囲むように、当該外周の一部に近接し且つ間隔を置いて延びている、前記請求項のうちのいずれかに記載の流体インジェクタ。
【請求項１９】
前記バルブヘッドは円形の外周を有しており、前記ばねアームは、前記バルブヘッドの前記外周の約半分にわたって、前記バルブヘッドに近接し且つ間隔を置いて延びて、請求項１８に記載の流体インジェクタ。
【請求項２０】
前記弁座は、円錐形または円錐台形の面を備えている、前記請求項のうちのいずれかに記載の流体インジェクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リードバルブ(reed valve)を備えた流体インジェクタであって、内燃機関において給気にガソリン燃料を注入するのに適した流体インジェクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在のところ、自動車の内燃機関の多くは、燃料噴射システムを用いて燃料をエンジンの燃焼室に供給している。燃料噴射システムは、それ以前の気化器の技術に代わって用いられるようになった。なぜなら、燃料噴射システムは、燃料供給の制御を容易にし、エンジンを排ガス規制目標を満たすものとし、且つエンジンの全体効率を向上させることが出来るからである。
【０００３】
現在用いられている燃料インジェクタの中には、容積式ポンプと、１またはそれ以上の一方向弁を備えたものがある。この一方向弁は、たとえば燃料インジェクタからの燃料出口に設けられ、燃料の燃料インジェクタからの排出を可能にし、燃料が燃料室内に戻るのを防ぐ。一方向弁としてリードバルブを用いることは、公知である。リードバルブは、たとえば薄い可撓性の小片からなり、その一端が固定されている。ブレードの他端は、燃料出口上に位置している。流体圧力がかかると、この小片が撓み、外側に開く。これにより、燃料は排出される。圧力が減少すると、リードバルブブレードは、小片の弾性により再び閉じる。
【０００４】
しかし、従来のリードバルブにおいては、燃料インジェクタが小さいために、リードバルブブレードの開弁特性の選択性が限られている。したがって、従来のリードバルブブレードでは、所望の速さで開かない、及び／または、所望の程度まで開かない、などの問題点があった。
【発明の概要】
【０００５】
本発明によれば、内部にポンプ室が形成されたハウジングと、前記ハウジング内に設けられたボア内を軸方向に摺動することにより流体を前記ポンプ室内に導入または流体を前記ポンプ室から排出するピストンと、前記ピストンを第一の方向に移動させるための場を形成する電気コイルと、前記ピストンを前記第一の方向とは反対の第二の方向に移動させるよう前記ピストンに作用する付勢ばねと、流体入口と、流体出口と、流体が前記流体入口から前記ポンプ室内に導入されるのを可能にする一方、流体が前記ポンプ室から前記流体入口に排出されるのを防ぐ一方向入口弁と、流体が前記ポンプ室から前記流体出口に排出されるのを可能にする一方、流体が前記流体出口から前記ポンプ室内に導入されるのを防ぐ一方向出口弁と、を備える流体インジェクタ、が提供される。前記一方向入口弁は、少なくとも１つのオリフィスを有する弁座と、少なくとも１つの弾性ばねアームに繋がっており前記弁座内のオリフィスを開閉するよう作動可能なバルブヘッド、を有する少なくとも１つのリードバルブブレードと、前記リードバルブブレードを支持する支持体と、を有するリードバルブである。前記ばねアームは、前記支持体から内方に延び、前記ばねアームは曲線状である。
【０００６】
曲線状のアームを採用することにより、ばねアームはリードバルブを素早く及び／又は完全に開くことができる付勢力を与えることができ、これにより、空間が制約されているにもかかわらず、燃料インジェクタからの効率良い燃料の供給を実現することが出来る。本発明は、理想的にはガソリン燃料の供給に適しているが、他のタイプの燃料、あるいはたとえば２工程エンジンにおける潤滑剤の供給などにも用いることができる。さらに、本インジェクタは、排ガス中に尿素を供給する、または、エンジン内の必要な箇所に直接潤滑剤を供給することにも用いることが出来る。
【０００７】
以下、添付図面を参照して本発明の好ましい実施例を述べる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、本発明に基づく燃料インジェクタの概略図である。
【図２】図２は、図１の燃料インジェクタにおいて使用されるリードバルブの第１実施例を示す平面図である。
【図３】図３は、図２のリードバルブの斜視図である。
【図４】図４は、図１の流体インジェクタのピストンを示す切欠き断面図である。
【図５】図５は、図４のピストンの端面図である。
【図６】図６は、図４のピストンに用いるためのキャップの側面図である。
【図７】図７は、図６のキャップの端面図である。
【図８ａ】図８ａは、図１の流体インジェクタに用いるためのリードバルブの第２実施例を示す平面図である。
【図８ｂ】図８ｂは、図８ａのリードバルブの斜視図である。
【図９ａ】図９ａは、図１の流体インジェクタに用いるためのリードバルブの第３実施例を示す平面図である。
【図９ｂ】図９ｂは、図９ａのリードバルブの斜視図である。
【図１０ａ】図１０ａは、図１の流体インジェクタに用いるためのリードバルブの第４実施例を示す平面図である。
【図１０ｂ】図１０ｂは、図１０ａのリードバルブの斜視図である。
【図１１ａ】図１１ａは、図１の流体インジェクタに用いるためのリードバルブの第５実施例を示す平面図である。
【図１１ｂ】図１１ｂは、図１１ａのリードバルブの斜視図である。
【図１２ａ−１２ｄ】図１２ａ〜１２ｄは、使用中の異なる段階における図１の流体インジェクタの概略図である。
【図１３】図１３は、本発明による流体インジェクタの第2実施例を示す断面図である。
【図１４】図１４は、図１３の流体インジェクタの一部を示す詳細図である。
【図１５ａ−１５ｃ】図１５ａ、１５ｂ、及び１５ｃは、それぞれ、図１４の流体インジェクタにおける使用に適したリードバルブの平面図、側面図、及び斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明は、リードバルブを有する流体インジェクタに関する。この流体インジェクタは、ピストンが内部で往復動するシリンダを有しており且つシリンダとピストンとの間に燃焼室が形成された内燃機関において使用されるものである。好ましくは、このエンジンは、たとえば芝刈り機またはその他の庭園用機器の単気筒エンジンなどの単純なエンジンである。
【００１０】
エンジンは、ガソリン燃料を入口弁の上流の流入路に供給するよう配置された本発明による流体インジェクタを含む燃料噴射システムを有する。この流入路には、スロットルバルブが設けられており、燃料室への給気の流れを絞る働きをする。
【００１１】
図１は、流体インジェクタ１９を示している。この流体インジェクタでは、ピストン３０が、流体ポンプ室３６内に設けられている。流体入口４２が設けられていることにより、流体が流体インジェクタ１９内に流入し、ピストン３０内を延びる燃料路に流入できるようになっている。この流入路からポンプ室３６内への流体の流れを、一方向入口弁３５が制御する。
【００１２】
インジェクタ内には、電気コイル３２が、連係するバックアイアン(back-iron)３３と共に設けられている。これらは、電気コイル３２が通電された際に、磁場を形成することによりピストン３０を(図示のように)下方に引き下げる。これにより、ポンプ室３６の体積が増加する。ピストンばね３４は、ピストン３０をバックアイアン３３から離れる方向に付勢している。電気コイル３２の通電が断たれると、ばね３４がピストン３０を押圧し、ポンプ室の体積が減少する。これにより、流体がポンプ室内から排出される。
【００１３】
流体は、一方向出口弁３８を介して、ポンプ室３６から流体出口３７へと送られる。以下、図１２ａ〜図１２ｄを参照して、流体インジェクタ１９の動作を詳細に述べる。
【００１４】
図２〜図１１ｂは、本流体インジェクタにおける一方向入口リードバルブを詳細に示している。
【００１５】
図２及び図３は、３つの独立リードバルブブレード６１を有するリードバルブ６０を示している。各リードバルブブレード６１は、バルブヘッド６２と、このバルブヘッド６２から延びるばねアーム６４を有している。３つのリードバルブブレード６１は、そのすべてが、これらを囲む環状支持体６６から延びている。各リードバルブブレードは、コンマ(comma)形状をしており、円形のバルブヘッドがシール面を形成する一方、曲線状のばねアームがバルブヘッドから渦巻状に延びている。この曲線形状は、ばねアームを所望の長さのものにするために必要である。（アームが所望のバネ力を提供し、且つ、バルブヘッドが所望の範囲の動きが出来るようにするためには、過度に延ばす必要は無いにしても、ある程度の長さが必要である。）
【００１６】
リードバルブ６０は、金属、特にステンレス鋼などの弾性変形可能な材料からなる薄板によって形成されている。静止状態では、３つのリードバルブブレード６１及びリム６６は同一平面内に位置している。静止状態では、各リードバルブブレード６１のバルブヘッド６２及びアーム６４もまた、同一平面内に延びている。
【００１７】
各リードバルブブレード６１のバルブヘッド６２とばねアーム６４とは、一体的に形成されている。環状支持体６６は、これらリードバルブブレード６１のばねアーム６４と一体的に形成されている。
【００１８】
各リードバルブブレード６１のアーム６４は、環状リム６６の半径方向内側面から延びている。３つのアーム６４は、環状支持体６６の円周周りに等間隔で設けられている。
【００１９】
アーム６４は、バルブヘッド６２の（静止状態の）平面内で湾曲している。アーム６４は、環状支持体６６に近接して延びている。各アーム６４は、リムの円周のほぼ９０°分延びている。あるいは、アーム６４は、３０°、１１０°または１５０°の弧にわたって延びていてもよい。
【００２０】
各バルブヘッド６２は、ほぼ円盤形である。各バルブヘッド６２の直径は、当該バルブヘッドが繋がっているばねアーム６４の幅より大きい。各バルブヘッド６２は、対応するばねアーム６４の半径方向内方に延びている。すなわち、ばねアーム６４は、バルブヘッド６２の半径方向外側部分においてバルブヘッド６６に接続されている。各バルブヘッド６２と、これに接続されたアーム６４とで、コンマ形状のリードバルブブレード６１が形成されている。
【００２１】
リードバルブブレード６１は、それぞれ独立して作動可能である。リードバルブの開閉特性は、アーム６４の弾性に依存する。アーム６４は曲線状であるため、アーム６４の長さは、リードバルブ６０の全体のサイズの割には比較的大きい。また、アーム６４は曲線状であるため、環状リム６２のそばに、これとほぼ平行に配置することが出来る。これにより、比較的長いアーム６４を有することにより良好な開弁特性をもたらす３つのバルブヘッドを、小さな全体面積内に収容することができる。各ばねアーム６４の長さは、対応するバルブヘッド６２の最大寸法より大きい。各ばねアーム６４の幅は、その長さにわたって均一である。
【００２２】
環状支持体６６には、半径方向外方に延びる位置決め用突起６８が設けられている。この位置決め用突起６８を切欠き内に係入することによって、リードバルブ６０を適切な向きに配置させることができる。さらに、位置決め用突起６８は、使用中のリードバルブ６０の回転を防止する。
【００２３】
図４及び図５は、図１のピストンの一部を形成するピストン体７０を示している。ピストン体７０は、流体路７２を有しており、この流体路７２を通って、流体が入口７４から３つの出口オリフィス７６へと流れる。出口オリフィス７６は、弁座７８及びキャップシート８０を形成する段状凹部に開口している。図２及び図３に示すリードバルブ６０が、弁座７８上に収容されている。位置決め用突起６８は、位置決め用凹部７９に収容されている。各バルブヘッド６２は、１つのオリフィス７６に対して整列配置されている。図８及び図９を参照して後述するように、キャップシート８０にはキャップが収容されており、これによりリードバルブ６０が適所に固定される。
【００２４】
図６及び図７は、ピストン体７０に取り付けられることによってリードバルブ６０を適所に保持するキャップ８４を示している。キャップ８４は、３つの開口８８を有する板状部材８６からなる。開口８８は、ピストン体７０内のオリフィス７６、及びバルブヘッド６２に対して整列配置されている。開口８８の直径は、バルブヘッド６２よりも大きい。板状部材８６には環状フランジ９０が設けられている。環状フランジ９０は、リードバルブ６０の環状支持体６６と接触しており、弁座７８内に位置している。キャップ８４は、リードバルブ６０を適所に保持する働きに加えて、ばねアームが過度に伸びるのを防ぐ働きをする。リードバルブ６０は、弁座とキャップ８４との間に挟まれている。
【００２５】
あるいは、キャップ８４は、リードバルブ６０の外縁に沿って延びる１つの開口を形成する環状リングであってもよい。この場合、各出口オリフィス７６から流れてくる流体は、この１つの開口を通過する。この場合でも、キャップ８４はリードバルブアセンブリを適所に保持することができ、リードバルブヘッドの動きを制限することはない。
【００２６】
図８ａ〜図１１ｂは、リードバルブの変形例を示す。これらの変形例は、上記リードバルブ６０の代わりに用いることが出来るものである。出口オリフィス７６の位置及び数は、各バルブヘッドが弁座内の各オリフィスの開閉を行えるよう、適宜変更されうる。また、キャップ８４における各開口８８の位置及び大きさは、各オリフィスの開放時に燃料がリードバルブを通過できるよう、変更が必要な場合がある。
【００２７】
図８ａ及び図８ｂに示すリードバルブ１６０は、３つの独立リードバルブブレードを有する。各リードバルブブレード１６１は、バルブヘッド１６２と、弾性の曲線状ばねアーム１６４とを有している。リードバルブ１６０は、リードバルブブレード１６１を囲む環状支持体１６６を有しており、３つのリードバルブブレード１６１は環状支持体１６６から内方に延びている。
【００２８】
各リードバルブブレード１６１は、円形のヘッド１６２と曲線状のばねアーム１６４とを有することによりコンマ形状をしている。各ばねアーム１６４は、ヘッド１６２に対してほぼ直径方向に繋がる。この点が、アーム６４がバルブヘッド６６に対して接線方向に繋がっている、図２及び図３に示したバルブブレード６１とは異なっている。
【００２９】
図９ａ及び図９ｂは、第３実施例に基づくリードバルブ２６０を示している。このリードバルブ２６０は、それぞれが円形のバルブヘッド２６２及び弾性の曲線状ばねアーム２６４を有する、３つの独立リードバルブブレード２６１を有する。リードバルブ２６０は、前記３つのリードバルブブレード２６１を囲む環状支持体を有しており、曲線状ばねアーム２６４は、この環状支持体１６６から内方に延びている。曲線状アームは、上記他の実施例のアームよりも長い。すなわち、各ばねアーム２６４は、対応するバルブヘッド２６２の外周周り約１８０°にわたって延びており、当該ヘッド２６２を部分的に囲んでいる。各ばねアーム２６４は、バルブヘッド２６２における、当該ばねアーム２６４が環状支持体２６６と繋がっている点に面する側とは反対側に繋がっている。リードバルブブレード２６１は、環状支持体２６６の内面に近接してほぼその円周方向に沿って延びるよう配置されている。これにより、３つのブレード２６１を環状支持体２６６内に収容することができる。これらの長いばねアーム２６４によって、バルブヘッド２６２の開放を制御するのに適したバネ弾性(spring rate)を得ることができる。
【００３０】
図１０ａ及び図１０ｂは、第４実施例に基づくリードバルブ３６０を示している。このリードバルブ３６０は、バルブヘッド３６２及び２つの弾性曲線状ばねアーム３６４を有する単一のリードバルブブレード３６１を有する。各曲線状ばねアーム３６４は、バルブブレード３６１を囲む環状支持体３６６に繋がっている。リードバルブブレード３６１は、全体がこれを囲む支持体３６６内に位置している。
【００３１】
各ばねアーム３６４は、ヘッド３６２に沿ってこのヘッドの一部を取り囲むように設けられおり、約１５０°の角度分延びている。これらのばねアーム３６４は、円形のヘッド３６１の両側で延びるように設けられている。
【００３２】
１つのヘッドに対して２つのばねアームを設けることにより、ヘッド３６２を弁座からまっすぐ上方に持ち上げ、且つ、弁座によって形成されたオリフィスの長軸に対して垂直な平面内にヘッドを保持することができる。この点が、各ヘッドに対して１つのアームが設けられた前記実施例とは異なる。つまり、前記実施例では、曲線状アームが弾性により屈曲すると、バルブヘッドが弁座に対して角度をなして持ち上がる。
【００３３】
図１１ａ及び図１１ｂは、第５実施例に基づくリードバルブ４６０を示している。このリードバルブ４６０は、３つの独立リードバルブブレード４６１を有する。各リードバルブブレード４６１は、バルブヘッド４６２及び弾性の直線状ばねアーム４６４を有している。リードバルブ４６０は、リードバルブブレード４６１を囲む環状支持体４６６を有しており、前記３つのリードバルブブレード４６１は、環状支持体４６６から内方に延びている。
【００３４】
各ばねアーム４６４が対応するバルブヘッド４６２と繋がる点は、当該バルブヘッドの直径と一直線に並んでいる。
【００３５】
各ばねアーム４６４は、環状支持体ないしリムにおける、対応するバルブヘッド４６２に最も近い点から周方向に離間した点に、当該バルブヘッド４６２を繋いでいる。
【００３６】
ピストン３０が作動して燃料を燃料室に導くと、バルブブレードのばねアームの働きにより、バルブヘッドが動き弁座から外れる。これにより、弁座のオリフィスが開放され、燃料が流れる。次に、ピストンが停止すると、ばねアームの弾性によりバルブヘッドが戻り、弁座と再び係合する。これによりオリフィスが閉じる。ピストンが、燃料を燃料室から排出する方向に動いている間は、ばねアームの弾性及びリードバルブを境界とする圧力差の双方の働きによって、バルブヘッドは弁座と強固に係合し、弁座のオリフィスは閉じた状態を保つ。この後、このサイクルが再び開始される。
【００３７】
試験により、上記リードバルブが公知のディスクバルブよりも優れた働きをすることが明らかになっている。上記リードバルブが流れの無い状態でばね力によって自動的に閉じることが、その理由の１つである。上記リードバルブは、動作速度が速く、効率が良い。上記バルブは、流れ領域を改善させ、より滑らかな流路を形成する。（流体が、ディスクの外周のすぐ近くを流れる必要が無い。）これは、開弁に対するばね力による初期抵抗を補う以上の効果をもたらす。いずれにしても、上記バルブは、素早く閉じることによって燃料室からの流体の排出を向上させることができる。さらに、上記バルブは容易に製造可能である。
【００３８】
図１２ａ〜図１２ｄは、使用中の燃料インジェクタを示している。この燃料インジェクタは、たとえば、上記実施例のうちのいずれかのリードバルブを有している。
【００３９】
図１２ａは、ピストン３０が上方停止位置に位置するときの燃料インジェクタ１９を示している。入口弁３５は閉じており、この位置において流体の流れは無い。
【００４０】
図１２ｂは、電流により電気コイル３２が通電された状態の燃料インジェクタ１９を示している。ピストン３０は、バックアイアン３３を流れる磁束によって、バックアイアン３３に向かって引き下げされる。ピストン体３０内の流体によって、チェックバルブ３５内のリードバルブブレード６１が上方に押される。入口チェックバルブ３５が開放し、これにより、流体が直ちにオリフィス７６を通過し、リードバルブブレードの周り、及びオリフィス８８を通って流れる。ピストン３０が下方に移動し続けるにつれて、流体はポンプ室３６に流入し、ポンプ室を満たす。
【００４１】
図１２ｃは、ソレノイド３２が通電され、ピストン３０が引っ張られてバックアイアン３３と係合した状態を示している。この状態では、リードバルブブレード６１は、ポンプ室３６内に流入し続けている流体によって、持ち上がった状態を維持している（すなわち、バルブ３５は開放状態にある）。
【００４２】
図１２ｄは、ソレノイドへの通電が断たれた状態を示している。ピストン３０は、ばね３４に駆動され上方に移動する。このピストン３０の上方への移動により、流体は一方向出口弁３８を介してポンプ室から排出される。この動きの間、リードバルブブレード６１は弁座７８に押し付けられ、これにより入口弁３５は閉じた状態を保つ。こうして、ポンプ室３６から押し出されたすべての流体は、一方向出口弁３８を介して流出し、出口３７を通って燃料インジェクタから排出される。
【００４３】
ピストン３０が上方停止位置に到達すると、上記のサイクルが図１２ａから再び開始される。
【００４４】
使用においては、バルブを境界とする圧力差というよりはむしろばねアームの弾性によってバルブが閉じられるということが明らかになっている。
【００４５】
上述の構成では、電気コイルは通電された際にピストンを引き下げ、ばねはこのソレノイドへの通電が断たれた際に流体を押し出すようピストンを移動させる。しかし、これとは異なり、ばねがピストンを引き下げることにより流体をポンプ室内に流入させ、電気コイルが、通電された際に流体をポンプ室３６から押し出すようにピストンを移動させる、という構成であってもよい。
【００４６】
上述の構成では、リードバルブは燃料インジェクタにおけるピストン上に位置している。しかし、これとは異なり、以下に図１３、図１４及び図１５ａ〜図１５ｃを参照して述べるように、リードバルブはハウジングに固定されていてもよい。
【００４７】
図１３は、燃料インジェクタ１４００を示している。この燃料インジェクタは、ピストン１４０１を有しており、このピストンは、シリンダブロック１４０３内に設けられたインサートからなるシリンダ１４０２内を摺動可能である。電気コイル１４０４がシリンダ１４０２を囲むように設けられており、バックアイアンと連係させられている。ばね１４０６が、ピストン１４０１とばね力アジャスター１４０７との間に延びるよう設けられている。ばね力アジャスター１４０７は、雄ネジが形成されたばね座であり、この雄ネジは、シリンダブロック１４０３内に延びるねじ穴に螺合している。アジャスター１４０７をシリンダブロック１４０３に対して相対回転させることによりばねを伸縮させることができ、これにより、ばね１４０６によって付与されるばね力を調整することが出来る。ピストン１４０１は閉鎖孔１４５０を有しており、ばねはその閉鎖孔内に延出しその閉鎖端と係合している。
【００４８】
シリンダヘッド１４０８は、符号１４０９で示すようなボルトによって、シリンダブロック１４０３に固定されている。シリンダヘッド１４０８は、その内部に流体流入路１４１０を有しており、この流体流入路１４１０は、シリンダヘッド１４０８内に設けられた環状通路１４１１で行き止っている。シリンダブロック１４０８は、さらに流体流出路１４１２を有している。この流体流出路は、環状通路１４１１の径方向中心点において、シリンダヘッド１４０８の下面で開放している。一方向出口弁１４１３は、弁座１４１４とバルブ部材１４１５とによって形成されている。弁座１４１４は、シリンダヘッド１４０８の上面に形成された凹部内に固定されている。バルブ部材１４１５は、この部材１４１５とばね座１４１７との間で作動するバルブばね１４１６によって付勢されることにより、弁座１４５に接触している。ばね座１４１７は、バルブヘッドに固定されたキャップ１４１８に螺入された雄ネジ部材を有する。ばね座１４１７をキャップ１４１８に対して相対回転させることにより、ばね１４１６の事前負荷がかけられている。一方向弁１４１３は、流出路１４１２を通る流体の流れを制御する。
【００４９】
ピストン１４０１、シリンダ１４０２、およびシリンダヘッド１４の間にはポンプ室１４２０が形成されている。このポンプ室１４２０への流体の流れを制御するのが、リードバルブ１５００である。所定位置にある状態のリードバルブ１５００を図１４に、その詳細を図１５ａ、図１５ｂ及び図１５ｃに示す。リードバルブ１５００は、環状支持体１５０１と、環状バルブヘッド１５０５と、環状支持体１５０１と環状バルブヘッド１５０５との間に延びる３つのばねアーム１５０２、１５０３、１５０４と、を有する。各ばねアームは、環状支持体１５０１における半径方向内側の点であって、環状支持体１５０１周りに互いに１２０°離間した点から延びている。各ばねアームは、約１８０°の弧にわたって延びており、各ばねアームが環状バルブヘッド１５０５に繋がっている点は、この環状バルブヘッド１５０５における、当該ばねアームが環状支持体に繋がっている位置に最も近い点と、直径方向にほぼ対向している。リードバルブ１５００は、一枚の金属板から形成されている。
【００５０】
リードバルブ１５００は、環状バルブヘッド１５０５が環状通路１４１１と並んだ状態で、インサート１４０２とシリンダヘッド１４０８との間の適所に固定されている。バルブヘッド１５０５は、ばねアーム１５０２、１５０３、１５０４によって付勢されることにより、環状通路を塞ぎ且つこれによりポンプ室１４２０への流体入口を塞ぐ位置に位置している。コイル１４０４によって形成された場の影響によりピストン１４０１が摺動し、ポンプ室１４２０の体積が増加すると、環状バルブヘッド１５０５が環状通路１４１１をチャンバ１４２０に対して開放することにより、リードバルブ１５００が開く。次に、ばね１４０６がピストン１４０１を摺動させることによりチャンバ１４２０の体積が減少すると(コイル１４０４によって形成された場が消えると)、リードバルブ１５００は閉じ、これにより、流体がポンプ室１４２０から入口１４１０へ逆流するのを防ぐ。一方、出口弁１４１３は開放し、これにより流体がポンプ室１４２０から排出される。
【００５１】
環状入口からポンプ室１４２０そして中央出口１４１２への流体の流れは、良好な流れ特性をもたらす。流体入口を(上記実施例のように)ピストン内に設けるのではなく、シリンダヘッド１４０８内に設けることにより、作動中にコイル１４０４によって発生する熱から流体を遠ざけておくことができる。実際、ヘッド１４０８は冷却しやすい。環状通路１４１１により大きな流体入口面積を実現できるという利点もある。
【００５２】
バルブブレードを囲むリムは環状であると述べたが、リムは楕円形、正方形あるいはその他の規則または不規則形状であってもよい。
【００５３】
上記実施例におけるバルブヘッドはほぼ円形であると述べたが、バルブヘッドは三角形であってもよい。たとえば、一実施例においては、３つの三角形のバルブヘッドが設けられる。三角形バルブヘッドのそれぞれは、１つの円の３分の１弱をカバーする扇形を形成しており、環状リム内に位置している。各ヘッドは、曲線状アームを介してリムに繋がっている。各曲線状アームは、ヘッドの半径方向外縁周りを、ほぼ円周方向に延びている。この実施例においては、弁座の開口も三角形であってもよい。あるいは、上記の開口のいずれかは非円形、すなわち、正方形または矩形などであってもよい。
【００５４】
上記各実施例においては、曲線状アームは、円周方向且つ半径方向に延びることによりバルブヘッドをリムに接続している。環状支持体においては、上記ばねアームは、当該ばねアームがバルブヘッドに繋がっている点に最も近い環状支持体における点から周方向に離間した点において、対応するバルブヘッドを環状支持体に接続している。これを、非円形のリムないし支持体の場合に当てはめて言い換えると、各ばねアームは、リムの中心から対応するバルブヘッドの中心を通って延びる線のリムに対する交点からリムの外縁に沿う方向に離間したリム上の点に、バルブヘッドをリムに接続する。これにより、所定の面積全体の中に、１つまたはそれ以上のバルブヘッドを効率良く収容することが出来る。
【００５５】
いくつかの実施例においては、ばねアームは、支持体から内方にバルブヘッドに近づくように延び、バルブヘッドに繋がる手前において、バルブヘッドの外周の一部を囲むように、当該外周の一部に近接し且つ間隔を置いて延びている。好ましくは、ばねアームは、バルブヘッドの外周の約半分にわたって、バルブヘッドに近接し且つ間隔を置いて延びている。
【００５６】
上記とは異なり、リードバルブブレードをピストンにおける円錐形または円錐台形の端面上に配置してもよい。この場合、リードバルブブレードは事前負荷がかかっているので、ブレードの閉鎖性が向上する。あるいは、上記実施例において、リードバルブアセンブリを、内方に向かって先細りになったチャネルの端部に配置してもよい。この場合、チャネルの先細り形状によって圧力が増すため、ブレードの開放性が向上する。
【００５７】
上記実施例において、弁座の各オリフィス７６にはフランジが設けられていてもよい。この場合、閉鎖時には、リードバルブヘッドは各フランジに接触し、したがって、弁座の残りの部分からは離隔した状態となる。これにより、弁座に対するリードバルブヘッドのシール性が向上する。
【００５８】
上記実施例において、リードバルブは、環状支持体面からずれた変形部分を有することにより、閉弁状態で弁座に対して付勢されていてもよい。このようなリードバルブでは、開放力に対抗するように事前負荷がかかった状態となる。これにより、使用中においてリードバルブが塑性変形し、上方すなわち弁座から離れる方向に曲がることを抑制することができる。
【００５９】
上記実施例とは異なり、キャップまたは固定リングをピストン体と一体に形成し、弁座を別体の部材として形成してもよい。この場合、弁座は、燃料を排出するようピストンを動かす働きも行うばねによって、適所に固定される。
【００６０】
クレームを含む本明細書において「コンマ形状」について述べているが、これはバルブヘッドが必ず円形でなければならないという意味ではなく、バルブヘッドがいかなる形を有していてもよいと解釈されるべきものである。コンマ形状という用語は、ヘッド部と、このヘッド部から延びる曲線状の尾部とを有する形状を表現するために用いたものである。
【００６１】
リードバルブは３つのリードバルブブレードを有するものとして述べたが、これとは異なり、４つのリードバルブブレードが環状支持体内に設けられていてもよい。
【００６２】
各実施例におけるいかなる特徴も、他の実施例と組み合わせて採用することが可能である。
【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８ａ】
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【図８ｂ】
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【図９ａ】
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【図９ｂ】
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【図１０ａ】
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【図１０ｂ】
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【図１１ａ】
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【図１１ｂ】
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【図１２ａ】
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【図１２ｂ】
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【図１２ｃ】
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【図１２ｄ】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５ａ−１５ｃ】
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【国際調査報告】
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