(57)【要約】【課題】弁部材が弁部材に着座したときに発生する振動を噴射弁内部で効果的に抑制し、外部に放射される衝突音を低減できる燃料噴射弁を提供する。【解決手段】弁座部２１を有する弁ボディ２０と、弁座部２１に着座すると燃料噴射を遮断し、弁座部２１から離座すると燃料噴射を許容する弁部材５０と、弁ボディ２０を支持するハウジング１０と、外周壁７１がハウジング１０の内壁１５に接触し、内周壁７２がハウジング１０の内壁１５よりも内周側に突き出ている防振部材７０とを備えていることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
弁座部を有する弁ボディと、
前記弁座部に着座すると燃料噴射を遮断し、前記弁座部から離座すると燃料噴射を許容する弁部材と、
前記弁ボディを支持するハウジングと、
外周壁が前記ハウジングの内壁に接触し、内周壁が前記ハウジングの内壁よりも内周側に突き出ている防振部材とを備えていることを特徴とする燃料噴射弁。
【請求項２】
弁座部を有する弁ボディと、
前記弁座部に着座すると燃料噴射を遮断し、前記弁座部から離座すると燃料噴射を許容する弁部材と、
前記弁ボディを支持するハウジングと、
前記ハウジングの内壁に接触している、固有振動数のピーク値が前記ハウジングの固有振動数のピーク値よりも小さい材料からなる防振部材とを備えていることを特徴とする燃料噴射弁。
【請求項３】
弁座部を有する弁ボディと、
前記弁座部に着座すると燃料噴射を遮断し、前記弁座部から離座すると燃料噴射を許容する弁部材と、
前記弁ボディを支持するハウジングと、
前記ハウジングの内壁に接触している、弾性係数が前記ハウジングの弾性係数よりも小さい材料からなる防振部材とを備えていることを特徴とする燃料噴射弁。
【請求項４】
弁座部を有する弁ボディと、
前記弁座部に着座すると燃料噴射を遮断し、前記弁座部から離座すると燃料噴射を許容する弁部材と、
前記弁ボディを支持するハウジングと、
外周壁が前記ハウジングの内壁に接触し、前記ハウジングの段差部と前記弁ボディの端面との間に挟まれている防振部材とを備えていることを特徴とする燃料噴射弁。
【請求項５】
前記防振部材は、前記ハウジングの段差部と前記弁ボディの端面との間に挟まれていることを特徴とする請求項３に記載の燃料噴射弁。
【請求項６】
前記防振部材は、前記ハウジングの肉厚が前記弁ボディの肉厚よりも薄い部分に接触していることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の燃料噴射弁。
【請求項７】
前記防振部材は、前記弁ボディと前記ハウジングとの接合部と、ハウジングホルダの段差部との間の前記ハウジングの内壁に接触してい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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料噴射弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関に設けられている燃料噴射弁においては、弁部材が弁座やストッパに衝突する際に発生する振動がハウジングを伝播し衝突音となって噴射弁外部に放出される。特に、弁部材が弁ボディに形成されている弁座に着座する際に発生する振動は比較的大きく、衝突音も大きい。
【０００３】
その対策として、従来より、燃料噴射弁を樹脂からなる部材で覆うことにより、衝突音が燃料噴射弁の外部に放出されるのを抑える燃料噴射弁が知られている（特許文献１）。
【特許文献１】特開２００５−９８１７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の燃料噴射弁では、弁部材が弁座に着座したときに放出される衝突音の抑制効果は十分なものではなかった。それは、弁部材が弁座に着座したときに発生する振動を、ある程度は噴射弁を覆う樹脂にて抑えることができるものの、該振動は、ハウジング内を伝って上記樹脂では覆われていない部分から放出されることがあるためである。
【０００５】
本発明は、上記の点に鑑みなされたものであり、その目的は、弁部材が弁部材に着座したときに発生する振動を噴射弁内部で効果的に抑制し、外部に放射される衝突音を低減でき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】
【０００６】
請求項１に記載の発明によると、弁座部を有する弁ボディと、弁座部に着座すると燃料噴射を遮断し、弁座部から離座すると燃料噴射を許容する弁部材と、弁ボディを支持するハウジングと、外周壁がハウジングの内壁に接触し、内周壁がハウジングの内壁よりも内周側に突き出ている防振部材とを備えていることを特徴としている。
【０００７】
この発明よれば、外周壁がハウジングの内壁に接触し、内周壁がハウジングの内壁よりも内周側に突き出ている防振部材をハウジングの内壁に設けているので、防振部材が設けられている部分におけるハウジングの断面積を実質的に拡大することができる。このため、弁ボディで発生した振動を減衰させることができ、燃料噴射弁から放射される衝突音を低減できる。
【０００８】
請求項２に記載の発明によると、弁座部を有する弁ボディと、弁座部に着座すると燃料噴射を遮断し、弁座部から離座すると燃料噴射を許容する弁部材と、弁ボディを支持するハウジングと、ハウジングの内壁に接触している、固有振動数のピーク値がハウジングの固有振動数のピーク値よりも小さい材料からなる防振部材とを備えていることを特徴としている。
【０００９】
この発明によれば、固有振動数のピーク値がハウジングの固有振動数のピーク値よりも小さい材料からなる防振部材をハウジングの内壁に接触するように設けたので、弁ボディで発生した振動を減衰させることができる。その結果、燃料噴射弁から放射される衝突音を低減できる。
【００１０】
請求項３の発明によると、弁座部を有する弁ボディと、弁座部に着座すると燃料噴射を遮断し、弁座部から離座すると燃料噴射を許容する弁部材と、弁ボディを支持するハウジングと、ハウジングの内壁に接触している、弾性係数がハウジングの弾性係数よりも小さい材料からなる防振部材とを備えていることを特徴としている。
【００１１】
この発明によれば、弾性係数がハウジングの弾性係数よりも小さい材料からなる防振部材をハウジングの内壁に接触するように設けたので、弁ボディで発生した振動を減衰させることができる。その結果、燃料噴射弁から放射される衝突音を低減できる。
【００１２】
また、請求項４、５に記載の発明では、防振部材をハウジングの段差部と弁ボディの端面との間に挟みこむことを特徴としている。これによれば、防振部材の径方向スペースを確保できると共に、振動の減衰効果を向上できる
請求項６の発明によると、防振部材は、ハウジングの肉厚が弁ボディの肉厚よりも薄い部分に接触していることを特徴としている。
【００１３】
この発明によれば、ハウジングの断面積の防振部材の断面積に対する比を大きくできるため、弁ボディで発生した振動の減衰効果が向上できる。
【００１４】
請求項７の発明によると、防振部材は、弁ボディとハウジングとの接合部と、ハウジングホルダの段差部との間のハウジングの内壁に接触していることを特徴としている。
【００１５】
この発明によれば、振動の発生源に近いところでかつ、振動の減衰効果が比較的高い位置で振動を減衰させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の複数の実施の形態を図に基づいて説明する。
【００１７】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態の燃料噴射弁（以下、インジェクタ）１を図１および図２に示す。図１に示すように、インジェクタ１のホルダ１０は、磁性部材と非磁性部材とからなる円筒状に形成されている。ホルダ１０には燃料通路１１が形成されており、この燃料通路１１に弁ボディ２０、弁部材としてのニードル５０、可動コア６１、スプリング６３、固定コア６２およびアジャスティングパイプ６４が収容されている。
【００１８】
ホルダ１０は、図１において下方の弁ボディ側からハウジングとしての第１磁性部材１２、非磁性部材１４、第２磁性部材１３をこの順で有している。第１磁性部材１２と非磁性部材１４、ならびに非磁性部材１４と第２磁性部材１３とは溶接により結合している。溶接は例えばレーザ溶接により行う。非磁性部材１４は、第１磁性部材１２と第２磁性部材１３との間で磁束が短絡することを防止する。第１磁性部材１２の下端部には、弁ボディ２０が溶接により固定されている。そして、弁ボディ２０の上方には、第１磁性部材１２の内壁１５に接触するように、防振部材７０が溶接または圧入により固定されている。防振部材７０については、後ほど詳細に説明する。
【００１９】
図２に示すように、弁ボディ２０は、内周壁にニードル５０が着座可能な弁座部２１を有している。カップ状の噴孔プレート３０は弁ボディ２０の外周壁に溶接により固定されている。噴孔プレート３０は、薄板状に形成されており、中央部に複数の噴孔３１が形成されている。噴孔プレート３０の外側には、噴孔プレート３０を覆うスリーブ４０が装着されている。
【００２０】
ニードル５０は、内部に燃料通路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は弁ボディ２０に形成されている弁座部２１に着座可能である。当接部５２が弁座部２１に着座すると、噴孔３１が閉塞され燃料噴射が遮断される。
【００２１】
ニードル５０の反弁ボディ側に可動コア６１が溶接などにより固定されている。当接部５２の上流側にニードル５０の側壁を貫通する燃料孔５３、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、燃料孔５３、５４を内から外に通過し、当接部５２と弁座部２１とで区画される通路に流れる。
【００２２】
図２に示すように、固定コア６２は円筒状に形成されている。固定コア６２は、ホルダ１０の非磁性部材１４および第２磁性部材１３の内壁に圧入により固定されている。固定コア６２は、可動コア６１に対し反当接部側に設けられ、その下端面は可動コア６１の上端面と対向している。
【００２３】
アジャスティングパイプ６４は固定コア６２の内壁に圧入により固定されている。スプリング６４は一方の端部がアジャスティングパイプ６４に当接し、他方の端部が可動コア６１に当接する位置に設けられている。スプリング６３は、ニードル５０を弁座部２１方向へ付勢する。アジャスティングパイプ６４の固定位置を調整することにより、スプリング６３によるニードル５０を付勢する力を変更できる。
【００２４】
磁性部材８１、８２、８３、８４は、互いに磁気的に接続されてコイル９１の外周側に設けられている。ハウジングホルダとしての磁性部材８１は、第１磁性部材１２、コイル９１、磁性部材８２、８３、８４を支持する大径部８５と第１磁性部材１２を支持する小径部８６よりなり、第１磁性部材１２、磁性部材８２、８３、８４および第２磁性部材１３と磁気的に接続されている。磁性部材８１の外周には、インジェクタ１を吸気管（図示せず）に係止させるための段差部８７が形成されている。第１磁性部材１２を支持する部分の磁性部材８１の内径は、大径部８５から小径部８６にかけて同じであるため、小径部８６の肉厚は、大径部８５の肉厚よりも薄くなっている。
【００２５】
磁性部材８２は磁性部材８１および磁性部材８３と磁気的に接続されている。磁性部材８４は磁性部材８３および第２磁性部材１３と磁気的に接続されている。固定コア６２、可動コア６１、第１磁性部材１２、磁性部材８１、８２、８３、８４および第２磁性部材１３は磁気回路を構成している。
【００２６】
コイル９１を巻回しているスプール９２はホルダ１０の外周に取り付けられている。図１に示すように、樹脂ハウジング９３はホルダ１０およびコイル９１の外周を覆っている。ターミナル９４はコイル９１と電気的に接続しており、コイル９１に駆動電流を供給する。
【００２７】
ホルダ１０の図１において上方から燃料通路１１に流入する燃料は、フィルタ部材９５により異物が除去される。異物が除去された燃料は、燃料通路１１、アジャスティングパイプ６４の内周側、固定コア６２の内周側、可動コア６１の内周側、ニードル５０の燃料通路５１および燃料孔５３または５４を経由して、当接部５２と弁座部２１とで区画される通路へ流れ、噴孔３１から噴射される。
【００２８】
次に、インジェクタ１の作動について説明する。コイル９１への通電がオフされているとき、可動コア６１と固定コア６２との間には磁気吸引力が発生していない。このとき、ニードル５０はスプリング６３の付勢力により弁座部２１方向へ付勢されているため、ニードル５０は弁座部２１方向へ移動し、当接部５２が弁座部２１に着座する。そのため、噴孔３１からの燃料の噴射は停止される。
【００２９】
コイル９１への通電をオンすると、固定コア６２、可動コア６１、第１磁性部材１２、磁性部材８１、８２、８３、８４および第２磁性部材１３からなる磁気回路を磁束が流れ、固定コア６２と可動コア６１との間に磁気吸引力が発生する。これにより、可動コア６１は固定コア６２に吸引されるとともに、可動コア６１と一体のニードル５０も固定コア６２方向へ移動する。ニードル５０の移動にともなって当接部５２が弁座部２１から離座すると、噴孔３１から燃料が噴射される。そして、可動コア６１と固定コア６２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。
【００３０】
再びコイル９１への通電をオフすると、磁気回路を流れる磁束が消失し、固定コア６２と可動コア６１との間の磁気吸引力も消失する。そのため、ニードル５０は、再びスプリング６３の付勢力により弁座部２１方向へ移動し、当接部５２が弁座部２１に着座する。これにより、噴孔３１からの燃料の噴射は停止される。
【００３１】
弁ボディ２０には、当接部５２が弁座部２１に着座するとき、振動が発生する。この振動は、弁ボディ２０から第１磁性部材１２、非磁性部材１４、第２磁性部材１３、磁性部材８１、８２、８３、８４に伝播し、ひいてはインジェクタ１の外部にまで伝播する。図２に示すように、第１磁性部材１２には、肉厚が他の部材（非磁性部材１４、第２磁性部材１３）の肉厚よりも薄くなっている部分があるため、振動が第１磁性部材１２に伝播すると、振動の振幅が増加する。
【００３２】
次に、本発明の特徴である第１磁性部材１２の内壁１５に取り付けられる防振部材７０について詳細に説明する。防振部材７０は、外周壁７１と内周壁７２を有する円環状の金属部品である。防振部材７０は、その外周壁７１が第１磁性部材１２の内壁１５に接するように、溶接または圧入によって取り付けられる。図２に示すように、防振部材７０の内径は、ニードル５０の外径よりも大きく、かつ、内周壁７２が第１磁性部材１２の内壁１５よりも内周側に突き出る程度の大きさとなっている。
【００３３】
一般に、構造体中を伝播する振動は、その構造体の断面積が変化している場所において、減衰することが知られている。また、振動伝播方向上流側構造体の断面積の下流側構造体の断面積に対する比が大きければ大きいほど、減衰量は大きくなる。
【００３４】
本実施形態のインジェクタ１によれば、防振部材７０が、該防振部材７０の外周壁７１が第１磁性部材１２の内壁１５に接触し、該防振部材７０の内周壁７２が内壁１５よりも内周側に突き出るように設けられているので、上記断面積の比を大きくできる。これにより、弁ボディ２０から第１磁性部材１２に伝播してきた振動をこの防振部材７０にて効果的に減衰させることができる。この発明によれば、発生した振動自体を減衰させることができるので、インジェクタ１から放射される衝突音を従来技術よりも低減できる。
【００３５】
更に、防振部材７０の外周壁７１を、弁ボディ２０の肉厚よりも薄い肉厚を有する部位（本実施形態では第１磁性部材１２）に接触させることにより、より上記断面積の比を大きくすることができるので、より効果的に振動を減衰させることができる。好ましくは、最も肉厚が薄い部位に防振部材７０の外周壁７１を接触させると、振動の減衰量を大きくできる。
【００３６】
図２に示すように、インジェクタ１には、コイル９１を覆い、他の磁性部材１２、１３、８２、８３、８４または非磁性部材１４を支持する磁性部材８１が設けられている。この磁性部材８１の段差部８７よりも上方の外径は、コイル９１を覆う構造となっているため、大きくなっており、その肉厚も厚くなっている。したがって、効果的に振動を減衰させるには、弁ボディ２０と第１磁性部材１２との接合部２３と、磁性部材８１の段差部８７との間の第１磁性部材１２の内壁１５に接触するように設けるのが良い。
【００３７】
また、防振部材７０の材質によっても効果的に振動を減衰させることができる。本実施形態では、第１磁性部材１２はステンレス鋼からなっている。一方、防振部材７０は固有振動数のピーク値がステンレス鋼の固有振動数のピーク値よりも小さい金属材料である鋳鉄系材料からなっている。これによれば、防振部材７０の固有振動数のピーク値が第１磁性部材１２のそれよりも低い値となっているので、防振部材７０自身で振動を減衰させることができる。
【００３８】
また、この材料を使用し、上記のように防振部材７０の配置を適当な場所とすることで振動の減衰効果は更に向上する。
【００３９】
ステンレス鋼の固有振動数のピーク値が低いピーク値を有する材料が好ましいという観点から防振部材７０に使用する金属材料を考慮した場合、鋳鉄系材料の他に純鉄、ニッケル、マグネシウム、マグネシウム合金、ニッケル−チタン合金、アルミニウム−銅系合金、アルミニウム−亜鉛系合金、マンガン−銅合金などが挙げられる。
【００４０】
これらの中では、鋳鉄系材料を防振部材７０にするのが最も適当である。純鉄は、それ自身が錆びるという性質があり、ニッケル、マグネシウム、アルミニウム、マンガンなどの合金は鋳鉄系材料に比べ高価である。以上の理由により、防振部材７０として鋳鉄系材料を適用するのが最も好ましい。なお、防振部材７０は、円環状に限らず一部が欠けているＣ型の部材であっても良い。
【００４１】
（第２実施形態）
また、図３に示すような位置に防振部材７０を取り付けても良い。図３には、第１磁性部材１２に形成されている段差部１６に弁ボディ２０の上端面２２を当接させた状態で第１磁性部材１２に弁ボディ２０を固定した形式のインジェクタ１が示されている。なお、第１実施形態と同一機能物は、第１実施形態と同一の符号を付す。ここでは、第１実施形態と相違する特徴点のみ説明する。
【００４２】
図３に示すような形式のインジェクタ１の場合は、断面積の比を最大限大きくする位置、すなわち第１磁性部材１２の最も肉厚の薄い部分に防振部材７０の外周壁７１を接触させることができない。このような形式のインジェクタ１でも、弁ボディ２０と第１磁性部材１２との接合部２３と、磁性部材８１の段差部８７との間の第１磁性部材１２の内壁１５に防振部材７０の外周壁７１を接触させる場所があるので、そこに防振部材７０を設けることにより振動を減衰させることができる。
【００４３】
また、防振部材７０に使用する材質を第１実施形態で説明したような思想に基づき適宜選択することで、振動の減衰効果を向上させることができる。また、図３に示すように、本実施形態のインジェクタ１には、防振部材７０を軸方向に長くすることができる空間があるので、防振部材７０の軸方向長さを長くでき、振動の減衰効果を向上させることができる。
【００４４】
（第３実施形態）
また、防振部材７０は、上述の第１、第２実施形態とは異なる形式のインジェクタ１にも取り付けることができる。図４には、ホルダ１０の内径、すなわち、第１、第２磁性部材１２、１３および非磁性部材１４の内径が同一となっている形式のインジェクタ１が示されている。なお、第１実施形態と同一機能物は、第１実施形態と同一の符号を付す。ここでは、第１実施形態と相違する特徴点のみ説明する。
【００４５】
このような形式のインジェクタ１でも、弁ボディ２０と第１磁性部材１２との接合部２３と、磁性部材８１の段差部８７との間の第１磁性部材１２の内壁１５に防振部材７０の外周壁７１を接触させる場所があるので、そこに防振部材７０を設けることにより振動を減衰させることができる。
【００４６】
また、図５に示すように、インジェクタ１のホルダ１０が１つの磁性部材または１つの非磁性部材からなるホルダ１０を有した形式のインジェクタ１においても、弁ボディ２０と第１磁性部材１２との接合部２３と、磁性部材８１の段差部８７との間の内壁１５に防振部材７０を接触させることができ、振動を減衰させることができる。
【００４７】
（第４実施形態）
次に、振動部材７０の材質として、非金属、言い換えると金属よりも弾性係数の小さい物性値を有したものを使用した場合について図６に基づいて説明する。図６には、防振部材７０として、第１磁性部材１２の弾性係数よりも小さい材料であるゴムを使用したインジェクタ１が示されている。なお、第１実施形態と同一機能物は、第１実施形態と同一の符号を付す。ここでは、第１実施形態と相違する特徴点のみ説明する。
【００４８】
図６に示すように、防振部材７０は、第１から第３実施形態で説明したように、防振部材７０の外周壁７１が第１磁性部材１２の内壁１５に接し、かつ、防振部材７０の内周壁７２が第１磁性部材１２の内壁１５よりも内周側に突き出るように設けられている。
【００４９】
これによれば、第１磁性部材１２と弁ボディ２０との接合部２３から第１磁性部材１２を伝播する振動を減衰させることができる。
【００５０】
更に、防振部材７０は、第１磁性部材１２の段差部１６と弁ボディ２０の上端面２２との間に挟まれるようにして設けられている。
【００５１】
このように防振部材７０を第１磁性部材１２に設けると、防振部材７０には、弁ボディ２０の上端面２２からも振動が伝わる。防振部材７０は、弾性係数の小さい材料からなっているため、それ自身で振動を減衰させることができる。
【００５２】
本実施形態では、防振部材７０としてゴムを使用した例で説明したが、この防振部材７０は金属材料で形成しても良い。これによれば、防振部材７０の径方向スペースを確保することができ、すなわち、前記スペース分だけ防振部材７０の径方向の大きさを大きくすることができるので、防振部材７０による振動の減衰効果を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の第１実施形態による燃料噴射弁の断面図である。
【図２】図１の要部を拡大した断面図である。
【図３】本発明の第２実施形態による燃料噴射弁の断面図である。
【図４】本発明の第３実施形態による燃料噴射弁の断面図である。
【図５】本発明の第３実施形態の他の例による燃料噴射弁の断面図である。
【図６】本発明の第４実施形態による燃料噴射弁の断面図である。
【符号の説明】
【００５４】
１        インジェクタ、１０      ホルダ（ハウジング）、１１      燃料通路、１２      第１磁性部材（ハウジング）、１３      第２磁性部材、１４      非磁性部材、１５      内壁、１６      段差部、２０      弁ボディ、２１      弁座部、２２      上端面、２３      接合部、３０      噴孔プレート、３１      噴孔、４０      スリーブ、５０      ニードル（弁部材）、５１      燃料通路、５２      当接部、５３      燃料孔、５４      燃料孔、６１      可動コア、６２      固定コア、６３      スプリング、６４      アジャスティングパイプ、７０      防振部材、７１      外周壁、７２      内周壁、８１      磁性部材（ハウジングホルダ）、８２      磁性部材、８３      磁性部材、８４      磁性部材、８５      大径部、８６      小径部、８７      段差部、９１      コイル、９２      スプール、９３      樹脂ハウジング、９４      ターミナル、９５      フィルタ部材
【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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