(57)【要約】【課題】  ピエゾアクチュエータ２の伸縮方向と伝達部材４の変位伝達方向が平行でないことにより発生する駆動損失を低減する。【解決手段】  インジェクタボデー５の収納孔５１の底部５３とピエゾアクチュエータ２との間に中間部材７、８を配置し、この中間部材７、８のうち底部５３に当接する部位を曲面とし、底部５３を円錐面とする。これによると、ピエゾアクチュエータ２の軸と底部５３の円錐面の中心軸とが傾いていても、その角度振れ分が中間部材７、８にて吸収されるため、ピエゾアクチュエータの姿勢は、インジェクタボデー５の開口部側端面５２に対して垂直となり、ピエゾアクチュエータ２の軸と伝達部材４の軸が平行になる。したがって、ピエゾアクチュエータ２の伸縮方向と伝達部材４の変位伝達方向が平行になり、駆動損失が低減される。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
開弁時に燃料を噴射するノズル（１）と、
一端側が開口し他端側に底部（５３）を有する収納孔（５１）が形成されたインジェクタボデー（５）と、
前記収納孔（５１）に収納されて前記底部（５３）によって一端側の位置決めがなされるとともに、電荷の充放電により伸縮するピエゾアクチュエータ（２）と、
前記ピエゾアクチュエータ（２）の他端側に配置されるとともに、前記ピエゾアクチュエータ（２）の伸縮に応じて作動して前記ノズル（１）を開弁または閉弁させる制御機構（３、４）とを備える燃料噴射弁において、
前記底部（５３）と前記ピエゾアクチュエータ（２）との間に配置されて、一方の面が前記底部（５３）に当接するとともに他方の面が前記ピエゾアクチュエータ（２）に当接する中間部材（７、８、９）を備え、
この中間部材（７、８、９）のうち前記底部（５３）に当接する部位が曲面であり、
前記底部（５３）が円錐面であることを特徴とする燃料噴射弁。
【請求項２】
前記中間部材（７、８、９）のうち前記底部（５３）に当接する部位は、曲率が一定の曲面であ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】
前記底部（５３）の円錐面は、前記収納孔（５１）の開口側に向かって拡がっていることを特徴とする請求項１または２に記載の燃料噴射弁。
【請求項４】
前記ピエゾアクチュエータ（２）と前記中間部材（７、８、９）とが当接する部位は、ともに平面であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の燃料噴射弁。
【請求項５】
前記中間部材は、前記底部（５３）に当接する第１中間部材（７）と、この第１中間部材（７）と前記ピエゾアクチュエータ（２）との間に配置された第２中間部材（８）とからなることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の燃料噴射弁。
【請求項６】
前記第１中間部材（７）のうち前記第２中間部材（８）と当接する部位は曲面であり、前記第２中間部材（８）のうち前記第１中間部材（７）と当接する部位は円錐面であることを特徴とする請求項５に記載の燃料噴射弁。
【請求項７】
前記ピエゾアクチュエータ（２）は給電用のリード線（２２）を有し、
前記第１中間部材（７）および前記第２中間部材（８）は、前記リード線（２２）が貫通する孔（７１、８１）を有し、
前記第２中間部材（８）は、前記第１中間部材（７）の孔（７１）に挿入される突起部（８２）を有することを特徴とする請求項５または６に記載の燃料噴射弁。
【請求項８】
前記制御機構は、前記ノズル（１）の背圧を切替制御する制御弁（３）と、前記ピエゾアクチュエータ（２）の伸縮を前記制御弁（３）に伝達する伝達部材（４）とを備えることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１つに記載の燃料噴射弁。
【請求項９】
前記ピエゾアクチュエータ（２）と前記伝達部材（４）は、前記ピエゾアクチュエータ（２）と前記伝達部材（４）との径方向の位置決めを行う位置決め手段（２１、４１）を備えることを特徴とする請求項８に記載の燃料噴射弁。
【請求項１０】
前記位置決め手段は、前記ピエゾアクチュエータ（２）および前記伝達部材（４）の一方に設けられた突起部（２１）と、前記ピエゾアクチュエータ（２）および前記伝達部材（４）の他方に設けられて、前記突起部（２１）が嵌合される凹部（４１）からなることを特徴とする請求項９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、ピエゾアクチュエータの伸縮に応じてノズルを開弁または閉弁作動させる燃料噴射弁に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の燃料噴射装置は、コモンレール内に蓄えられた高圧燃料を燃料噴射弁を介して内燃機関の各気筒の燃焼室内に噴射供給するように構成されている。燃料噴射弁は、噴孔をニードルにて開閉して開弁時に燃料を噴射するノズル、電荷の充放電により伸縮するピエゾアクチュエータ、ピエゾアクチュエータの伸縮に応じて作動してノズルを開弁または閉弁させる制御機構等を備えている。
【０００３】
この制御機構は、具体的には、ニードルの反噴孔側に作用する圧力（以下、背圧という）を切替制御する制御弁と、油圧ピストンを用いてピエゾアクチュエータの伸縮を制御弁に伝達する伝達部材とから構成されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、他の従来の燃料噴射弁は、図４に示すように、インジェクタボデー５の収納孔５１にピエゾアクチュエータ２および伝達部材４が収納され、インジェクタボデー５の収納孔５１の開口部を覆うようにして制御弁３が配置されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
そして、インジェクタボデー５における収納孔５１の底部５３は円錐面になっており、ピエゾアクチュエータ２のうち収納孔５１の底部５３に当接する部位２３も円錐面になっている。一方、制御弁３は、インジェクタボデー５における収納孔５１の開口部側端面５２に当接しており、制御弁３と開口部側端面５２が当接する部位は、ともに平面になっている。さらに、ピエゾアクチュエータ２のうち伝達部材４に当接する部位２４は曲面になっており、伝達部材４のうちピエゾアクチュエータ２に当接する部位４２は円錐面になっている。なお、ピエゾアクチュエータ２は給電用の２本のリード線２２を有し、リード線２２はインジェクタボデー５の孔５４を通ってインジェクタボデー５の外部まで延びている。
【０００６】
ところで、燃料噴射弁完成状態でのピエゾアクチュエータ２の姿勢は、収納孔５１の底部５３の円錐面によって決定され、ピエゾアクチュエータ２の軸は底部５３の円錐面の中心軸と一致する。一方、伝達部材４および制御弁３の姿勢は、インジェクタボデー５の開口部側端面５２に対して垂直となる。
【０００７】
そして、収納孔５１を加工する時の加工精度や、インジェクタボデー５の熱処理時の歪等により、インジェクタボデー５の開口部側端面５２に対して、底部５３の円錐面の中心軸が垂直になりにくい。この場合、ピエゾアクチュエータ２の軸と伝達部材４および制御弁３の軸が平行にならない。そこで、図４に示す従来の燃料噴射弁においては、ピエゾアクチュエータ２と伝達部材４が当接する部位２４、４２を曲面と円錐面にして、ピエゾアクチュエータ２の軸と伝達部材４および制御弁３の軸の角度振れ分を吸収するようにしている。
【特許文献１】特開２００２−２５７００２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】
【０００８】
しかしながら、図４に示す従来の燃料噴射弁においては、ピエゾアクチュエータ２と伝達部材４が当接する部位２４、４２を曲面と円錐面にすることにより、静的に安定した組付けは可能となるが、ピエゾアクチュエータ２の伸縮方向と伝達部材４の変位伝達方向が平行でないため、動的には駆動損失が発生する。具体的には、ピエゾアクチュエータ２が発生する駆動力のうち、伝達部材４の変位伝達方向に対して直交する方向の分力が駆動損失量となる。
【０００９】
また、ピエゾアクチュエータ２の伸縮方向と伝達部材４の変位伝達方向が平行でないため、伝達部材４内の摺動部品（油圧ピストン等）の摺動抵抗が増加するという問題が発生する。
【００１０】
本発明は上記点に鑑みて、駆動損失を低減し、且つ伝達部材内の摺動部品の摺動抵抗を低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１に記載の発明では、ピエゾアクチュエータ（２）の伸縮に応じて作動してノズル（１）を開弁または閉弁させる制御機構（３、４）を備える燃料噴射弁において、インジェクタボデー（５）の収納孔（５１）の底部（５３）とピエゾアクチュエータ（２）との間に配置されて、一方の面が収納孔（５１）の底部（５３）に当接するとともに他方の面がピエゾアクチュエータ（２）に当接する中間部材（７、８、９）を備え、この中間部材（７、８、９）のうち底部（５３）に当接する部位が曲面であり、底部（５３）が円錐面であることを特徴とする。
【００１２】
これによると、ピエゾアクチュエータの軸と収納孔底部の円錐面の中心軸とが傾いていても、その角度振れ分が中間部材にて吸収されるため、ピエゾアクチュエータの姿勢は、制御機構に倣ってインジェクタボデーの開口部側端面に対して垂直となり、ピエゾアクチュエータの軸と制御機構の軸が平行になる。したがって、ピエゾアクチュエータの伸縮方向と制御機構の変位伝達方向が平行になるため、駆動損失が低減されるとともに、制御機構内の摺動部品の摺動抵抗が低減される。
【００１３】
請求項７に記載の発明では、中間部材が第１中間部材（７）と第２中間部材（８）とからなり、第１中間部材（７）および第２中間部材（８）は、リード線（２２）が貫通する孔（７１、８１）を有し、第２中間部材（８）は、第１中間部材（７）の孔（７１）に挿入される突起部（８２）を有することをの特徴とする。
【００１４】
これによると、第２中間部材の突起部が第１中間部材の孔に挿入されることにより、第１中間部材と第２中間部材との相対的なずれが規制されるため、第１中間部材と第２中間部材とのずれが過大になってリード線が破損されるのを防止することができる。
【００１５】
請求項９に記載の発明では、制御機構は、ノズル（１）の背圧を切替制御する制御弁（３）と、ピエゾアクチュエータ（２）の伸縮を制御弁（３）に伝達する伝達部材（４）とを備え、ピエゾアクチュエータ（２）と伝達部材（４）は、ピエゾアクチュエータ（２）と伝達部材（４）との径方向の位置決めを行う位置決め手段（２１、４１）を備えることを特徴とする。
【００１６】
これによると、ピエゾアクチュエータと伝達部材とを略同一軸線上に位置決めすることが容易であるため、ピエゾアクチュエータの駆動力が伝達部材内の摺動部品に対してバランスよく作用し、伝達部材内の摺動部品の摺動抵抗がさらに低減される。また、ピエゾアクチュエータと伝達部材との径方向の位置決めがなされるため、ピエゾアクチュエータと伝達部材の組付け性が向上する。
【００１７】
なお、特許請求の範囲およびこの欄で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について説明する。図１は本発明の第１実施形態に係る燃料噴射弁を一部断面で示す模式的な構成図である。
【００１９】
まず、燃料噴射弁の基本的な構成、作動について説明する。燃料噴射弁は、コモンレール（図示せず）内に蓄えられた高圧燃料をディーゼル内燃機関（図示せず）の気筒内に噴射するものであり、図示しない噴孔を図示しないニードルにて開閉して開弁時に燃料を噴射するノズル１、電荷の充放電により伸縮するピエゾアクチュエータ２、ノズル１の背圧を切替制御する制御弁３、図示しない油圧ピストンを用いてピエゾアクチュエータ２の伸縮を制御弁３に伝達する伝達部材４を備えている。
【００２０】
因みに、制御弁３および伝達部材４は、周知のものであり、具体的な構成の一例は例えば特許文献１に示されている。なお、制御弁３および伝達部材４は、本発明の制御機構を構成する。
【００２１】
略円筒状のインジェクタボデー５には、その径方向中心部に、インジェクタボデー５の軸線方向に延びる円柱状の収納孔５１が形成されている。この収納孔５１は、一端側がインジェクタボデー５の開口部側端面５２に開口し、他端側に底部５３を有する。そして、この収納孔５１にピエゾアクチュエータ２および伝達部材４が収納されている。また、略円筒状のリテーナ６をインジェクタボデー５に螺合させることにより、インジェクタボデー５の端部にノズル１および制御弁３が保持されている。
【００２２】
燃料噴射弁には、コモンレールから高圧燃料が供給される図示しない高圧通路、および図示しない燃料タンクに接続される図示しない低圧通路が形成されている。そして、ニードルにおける噴孔側の面には、常時高圧燃料が供給されるようになっている。
【００２３】
上記構成において、ピエゾアクチュエータ２が縮んだ状態では、制御弁３は、ニードルの反噴孔側を高圧通路と接続する。これにより、ノズル１の背圧は高圧となり、ニードルが閉弁向きに付勢されて噴孔が閉じられる。
【００２４】
一方、ピエゾアクチュエータ２に電圧が印加されると、ピエゾアクチュエータ２の伸びが伝達部材４を介して制御弁３に伝達され、制御弁３は、ニードルの反噴孔側を低圧通路と接続する。これにより、ノズル１の背圧は低圧となり、ニードルにおける噴孔側の面に作用する高圧燃料の圧力によりニードルが開弁向きに付勢されて噴孔が開かれ、この噴孔から内燃機関の気筒内へ燃料が噴射される。
【００２５】
次に、本実施形態の燃料噴射弁の具体的な構成について説明する。ピエゾアクチュエータ２の軸方向両端面は、平面であり、平行かつピエゾアクチュエータ２の軸に対して垂直に管理されている。制御弁３の軸方向両端面は、平面であり、平行かつ制御弁３の軸に対して垂直に管理されている。伝達部材４の軸方向両端面は、平面であり、平行かつ伝達部材４の軸に対して垂直に管理されている。
【００２６】
そして、制御弁３の一端面にノズル１が当接し、制御弁３の他端面における外周部がインジェクタボデー５の開口部側端面５２に当接し、制御弁３の他端面における内周部に伝達部材４の一端面が当接している。また、伝達部材４の他端面には、ピエゾアクチュエータ２の一端面が当接している。
【００２７】
これにより、燃料噴射弁完成状態では、ピエゾアクチュエータ２の軸と、制御弁３の軸と、伝達部材４の軸は、平行になり、また、インジェクタボデー５の開口部側端面５２に対して垂直になる。
【００２８】
ピエゾアクチュエータ２の一端面には、その径方向中心部に突起部２１が設けられている。また、伝達部材４の他端面には、その径方向中心部に、突起部２１が嵌合される凹部４１が設けられている。因みに、図１では、伝達部材４は凹部４１付近を部分的に断面で示している。そして、凹部４１に突起部２１を嵌合することにより、ピエゾアクチュエータ２と伝達部材４との径方向の位置決めがなされ、ピエゾアクチュエータ２と伝達部材４が同一軸線上に配置される。なお、突起部２１および凹部４１は、本発明の位置決め手段を構成する。
【００２９】
インジェクタボデー５の開口部側端面５２は、インジェクタボデー５の軸線に対して垂直な平面になっている。収納孔５１の底部５３は、開口部側端面５２に向かって拡がる円錐面になっている。因みに、インジェクタボデー５は、例えば浸炭焼き入れを施したクロムモリブデン鋼よりなる。
【００３０】
インジェクタボデー５の底部５３とピエゾアクチュエータ２との間には、底部５３に当接する第１中間部材７と、ピエゾアクチュエータ２に当接する第２中間部材８が配置されている。この第１中間部材７および第２中間部材８は、工具鋼、或いは軸受け鋼よりなる。なお、第１中間部材７および第２中間部材８は、本発明の中間部材を構成する。
【００３１】
第１中間部材７のうち底部５３と当接する部位は曲面になっており、第１中間部材７のうち第２中間部材８と当接する部位も曲面になっている。それらの曲面は、曲率が一定であってもよいし、或いは、曲率が一定でなくてもよい。
【００３２】
第２中間部材８のうち第１中間部材７と当接する部位は、第１中間部材７に向かって拡がる円錐面になっており、第２中間部材８のうちピエゾアクチュエータ２と当接する部位は平面になっている。
【００３３】
ピエゾアクチュエータ２は給電用の２本のリード線２２を有し、第１中間部材７および第２中間部材８には、そのリード線２２が貫通する孔７１、８１が形成されている。また、インジェクタボデー５にも、リード線２２が貫通する孔５４が形成されており、リード線２２はインジェクタボデー５の孔５４を通ってインジェクタボデー５の外部まで延びている。
【００３４】
前述したように、燃料噴射弁完成状態では、ピエゾアクチュエータ２の軸と、制御弁３の軸と、伝達部材４の軸は、平行になり、また、インジェクタボデー５の開口部側端面５２に対して垂直になる。ここで、図１に示すように、インジェクタボデー５の底部５３に形成された円錐面の中心軸が、インジェクタボデー５の開口部側端面５２に対して垂直でない場合には、ピエゾアクチュエータ２の軸と底部５３の円錐面の中心軸とが傾いて角度振れが生じる。
【００３５】
この角度振れ分は、燃料噴射弁の組み立て工程において、第１中間部材７および第２中間部材８にて吸収される。すなわち、燃料噴射弁の組み立て時に、第１中間部材７および第２中間部材８が、角度振れ分に応じて、インジェクタボデー５の軸線に対して直交する方向に移動するとともに、第１中間部材７が、角度振れ分に応じて傾くことにより、角度振れ分が吸収される。この結果、第２中間部材８の軸中心とピエゾアクチュエータの軸中心とにずれが生じるが、このずれは静的動的とも固定なので駆動損失は生じない。
【００３６】
本実施形態によると、第１中間部材７および第２中間部材８にて角度振れ分が吸収されることにより、ピエゾアクチュエータ２の軸と伝達部材４の軸が平行となる状態が維持される。したがって、ピエゾアクチュエータ２の伸縮方向と伝達部材４の変位伝達方向が平行になり、駆動損失が低減されるとともに、伝達部材４内の油圧ピストン等の摺動部品の摺動抵抗が低減される。
【００３７】
また、ピエゾアクチュエータ２の突起部２１と伝達部材４の凹部４１を嵌合することにより、ピエゾアクチュエータ２と伝達部材４が同一軸線上に配置されるため、ピエゾアクチュエータ２の駆動力が伝達部材４内の摺動部品に対してバランスよく作用し、伝達部材４内の摺動部品の摺動抵抗がさらに低減される。
【００３８】
また、ピエゾアクチュエータ２の突起部２１と伝達部材４の凹部４１を嵌合することにより、ピエゾアクチュエータ２と伝達部材４との径方向の位置決めがなされるため、突起部２１と凹部４１はピエゾアクチュエータ２と伝達部材４の組付け性向上に寄与する。
【００３９】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について説明する。図２は第２実施形態に係る燃料噴射弁における第１中間部材および第２中間部材を示す断面図である。なお、第１実施形態と同一もしくは均等部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００４０】
図２に示すように、第２中間部材８のうち第１中間部材７に対向する側には、第１中間部材７側に向かって突出する円筒状の突起部８２が設けられている。この突起部８２内には、ピエゾアクチュエータ２のリード線２２（図１参照）が貫通する孔８１が形成されている。
【００４１】
第１中間部材７の孔７１のうちインジェクタボデー５の底部５３（図１参照）側は、円錐状になっている。また、第１中間部材７の孔７１のうち第２中間部材８側は、大径で且つ円錐状になっている。
【００４２】
そして、第１中間部材７の孔７１に突起部８２が挿入されており、これにより、第１中間部材７と第２中間部材８との、インジェクタボデー５（図１参照）の軸線に対して直交する方向への相対的なずれが規制されるため、第１中間部材７と第２中間部材８とのずれが過大になってリード線２２が破損されるのを防止することができる。
【００４３】
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態について説明する。図３は第３実施形態に係る燃料噴射弁における中間部材を示す断面図である。
【００４４】
本実施形態は、第１実施形態における第１中間部材７および第２中間部材８を、一体化したものである。  
【００４５】
図３に示すように、本実施形態の中間部材９は、インジェクタボデー５の底部５３（図１参照）と当接する部位９１は曲面になっており、ピエゾアクチュエータ２（図１参照）と当接する部位９２は平面になっている。また、中間部材９における径方向中心部には、ピエゾアクチュエータ２のリード線２２（図１参照）が貫通する孔９３が形成されている。この孔９３の両端は円錐状になっている。
【００４６】
本実施形態では、インジェクタボデー５の底部５３に形成された円錐面の中心軸とピエゾアクチュエータ２の軸とが傾いて角度振れが生じている場合、燃料噴射弁の組み付け工程において、中間部材９が、角度振れ分に応じてインジェクタボデー５の軸線に対して直交する方向に移動することにより、角度振れ分が吸収される。
【００４７】
（他の実施形態）
上記実施形態では、ピエゾアクチュエータ２に突起部２１を設け、伝達部材４に凹部４１を設けたが、ピエゾアクチュエータ２に凹部を設け、伝達部材４に突起部を設けてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の第１実施形態に係る燃料噴射弁を一部断面で示す模式的な構成図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係る燃料噴射弁における第１中間部材および第２中間部材を示す断面図である。
【図３】本発明の第３実施形態に係る燃料噴射弁における中間部材を示す断面図である。
【図４】従来の燃料噴射弁の要部を一部断面で示す模式的な構成図である。
【符号の説明】
【００４９】
１…ノズル、２…ピエゾアクチュエータ、３…制御弁（制御機構）、４…伝達部材（制御機構）、５…インジェクタボデー、７…第１中間部材、８…第２中間部材、９…中間部材、５１…収納孔、５２…開口部側端面、５３…底部。
【図１】
2007016751.tif 000003
【図２】
2007016751.tif 000004
【図３】
2007016751.tif 000005
【図４】
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