(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端に噴射孔を有するノズルボデーと、このノズルボデー内に前記噴射孔を開閉するように収納されたニードルと、このニードルを前記噴射孔を閉鎖する方向に押さえ付けるプレッシャピンとを備えた燃料噴射ノズルにおいて、
前記プレッシャピンを前記ニードルの軸心から偏心させて配置すると共に、前記プレッシャピンから前記ニードルへの押圧荷重を前記ニードルに対して同心的若しくは均等に作用させる荷重作用位置調整手段を設け、
前記荷重作用位置調整手段は、前記プレッシャピンと前記ニードルとの間において該ニードルと同心位置に設けられた押圧突起であり、前記プレッシャピンからの押圧荷重が前記押圧突起を介して前記ニードルに同心的に作用することを特徴とする燃料噴射ノズル。
【請求項２】
前記荷重作用位置調整手段は、前記プレッシャピンと前記ニードルとの間において該ニードルの端面の全面をカバーするように設けられた荷重伝達部材であり、前記プレッシャピンからの押圧荷重が前記荷重伝達部材を介して前記ニードルの端面の全面に作用することを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射ノズル。
【請求項３】
前記ノズルボデーとホルダボデーとの間に介在されたパッキンに形成された摺動孔に、スプリングにより下方に付勢されたスプリングシートの筒状部が摺動自在に嵌合されていると共に、該筒状部に前記プレッシャピンの先端部分が摺動自在に挿通され、
開弁時には、第１段階で前記荷重伝達部材が前記スプリングシートの筒状部の下端に当接するまで前記プレッシャピンを押し上げて前記ニードルをプレリフト位置まで上昇させ、第２段階で前記荷重伝達部材が前記プレッシャピンと前記スプリングシートの双方を同時に押し上げて前記ニードルを最大リフト位置まで上昇させることを特徴とする請求項２に記載の燃料噴射ノズル。
【請求項４】
前記プレッシャピンの下端部に大径部が形成され、この大径部の下端面の全面が前記荷重伝達部材の上端面に当接していることを特徴とする請求項２に記載の燃料噴射ノズル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディーゼルエンジンに用いられる燃料噴射ノズルにおいて、噴射孔を開閉するニードルを押圧するプレッシャピンを、ニードルに対して偏心させて配置した構造の燃料噴射ノズルに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、燃料噴射ノズルの小径化と高耐圧化とを両立させるために、特開平７−６３１３７号公報（図７参照）に示すように、ホルダボデー１１内にプレッシャピン１２とスプリング１３とを偏心配置することで、ホルダボデー１１に厚肉部１４を形成し、この厚肉部１４に高圧燃料通路１５を形成したものがある。このものでは、プレッシャピン１２の下端部に鍔部１６と押圧突起部１７を形成し、この押圧突起部１７の下端でニードル１８の上端面を押圧することで、ニードル１８の下端をノズルボデー１９下端の噴射孔周囲のシート部（図示せず）に圧接させて、該噴射孔を閉鎖するようにしている。
【０００３】
この燃料噴射ノズル内に噴射ポンプ（図示せず）から圧送されてくる燃料は、高圧燃料通路１５を通ってノズルボデー１８の油だまり（図示せず）に送り込まれ、その燃料圧力が所定の開弁圧よりも高くなると、その燃料圧力によってニードル１８が押し上げられ、噴射孔が開放されて燃料が噴射される。この燃料噴射により、燃料圧力が開弁圧より低くなると、プレッシャピン１２でニードル１８が押し下げられ、噴射孔が閉鎖されて燃料噴射が終了する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記構成では、プレッシャピン１２を偏心配置するのに伴って、プレッシャピン１２下端の押圧突起部１７がニードル１８の軸心からずれてしまい、押圧突起部１７がニードル１８の上端面の隅部を押圧することになる。このため、押圧突起部１７からニードル１８への押圧荷重が偏荷重となり、これが原因で、ニードル１８とノズルボデー１９との間の摺動抵抗が大きくなって、ニードル１８の摺動面に偏摩耗が生じてニードル１８の摺動性（開閉弁時の応答性）が悪くなったり、燃料噴射ノズルの特性で最も重要なニードル１８と噴射孔周囲のシート部とのシール性（油密性）が悪くなり、弁性能を表すシュナール特性（圧力脈動特性）が悪化してしまう。
【０００５】
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、従ってその目的は、プレッシャピンを偏心配置して燃料噴射ノズルの小径化と高耐圧化とを両立させながら、偏荷重によるニードルの摺動面の偏摩耗を防止できて、開閉弁時の応答性、シート部の油密性、シュナール特性を長期間にわたって良好に維持することができる燃料噴射ノズルを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１の燃料噴射ノズルは、プレッシャピンをニードルの軸心から偏心させて配置することで、燃料噴射ノズルの小径化と高耐圧化とを両立させると共に、プレッシャピンから荷重作用位置調整手段を介してニードルに押圧荷重を作用させることで、押圧荷重をニードルに対して同心的若しくは均等に作用させる。これにより、ニードルに大きな偏荷重が作用しなくなり、ニードルの摺動面の偏摩耗を防止できて、開閉弁時の応答性、シート部の油密性、シュナール特性を長期間にわたって良好に維持することができる。
【０００７】
この場合、請求項１では、荷重作用位置調整手段として、プレッシャピンとニードルとの間において該ニードルと同心位置に設けられた押圧突起を用い、プレッシャピンからの押圧荷重が押圧突起を介してニードルに同心的に作用するようにしている。ここで、押圧突起は、プレッシャピンとニードルのいずれか一方に一体に形成しても良いし、別ピースで形成した押圧突起をプレッシャピンとニードルのいずれか一方に固着しても良い。要は、押圧突起をニードルと同心位置に設けば良く、それによってニードルに大きな偏荷重が作用することを防止できて、ニードルの摺動面の偏摩耗を防止できる。尚、押圧突起とニードルとの位置関係は、正確に同心位置でなくても、同心位置からのずれ量が小さければ良く（つまり同心位置に近ければ良く）、要は、押圧突起をニードルとほぼ同心位置に設けば良い。この場合でも、ニードルに作用する偏荷重が従来より小さくなり、ニードルの摺動面の偏摩耗が少なくなる。
【０００８】
また、請求項２では、荷重作用位置調整手段として、プレッシャピンとニードルとの間において該ニードルの端面の全面をカバーするように設けられた荷重伝達部材を用い、プレッシャピンからの押圧荷重が荷重伝達部材を介して前記ニードルの端面の全面に作用するようにしている。この場合、押圧荷重がニードルの端面の全面に作用することで、ニードルの端面全体に押圧荷重がほぼ均等に作用し、ニードルに大きな偏荷重が作用することが防止される。ここで、荷重伝達部材は、別ピースで形成したものをプレッシャピンとニードルとの間に介在させても良いし、いずれか一方に固着又は一体形成しても良い。
【０００９】
また、請求項３では、ノズルボデーとホルダボデーとの間に介在されたパッキンに形成された摺動孔に、スプリングにより下方に付勢されたスプリングシートの筒状部が摺動自在に嵌合されていると共に、該筒状部に前記プレッシャピンの先端部分が摺動自在に挿通されている。そして、開弁時には、第１段階で前記荷重伝達部材が前記スプリングシートの筒状部の下端に当接するまで前記プレッシャピンを押し上げて前記ニードルをプレリフト位置まで上昇させ、第２段階で前記荷重伝達部材が前記プレッシャピンと前記スプリングシートの双方を同時に押し上げて前記ニードルを最大リフト位置まで上昇させる。これにより、開弁圧とニードルリフト量との関係を２段階に設定でき、弁開度特性を負荷特性、噴射特性に適合させることができる。
【００１０】
この構成では、パッキンに形成された摺動孔にスプリングシートの筒状部が摺動自在に嵌合されているため、スプリングシートの上下動がパッキンの摺動孔に案内されてスムーズに行われる。しかも、プレッシャピンがスプリングシートの筒状部内に摺動自在に挿通されているので、プレッシャピンとスプリングシートとの摺動面積が増加し、両者間の摩耗が少なくなる。
【００１１】
一方、請求項４では、プレッシャピンの下端部に大径部を形成し、この大径部の下端面の全面を荷重伝達部材の上端面に当接させている。この構成により、プレッシャピンと荷重伝達部材との当接面積が拡大され、プレッシャピンから荷重伝達部材に作用する偏荷重が低減される。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１の実施形態を図１乃至図４に基づいて説明する。まず、燃料噴射ノズル全体の概略構成を図３に基づいて説明する。ノズルボデー２１がリテーニングナット２２によりホルダボデー２３に取り付けられている。このホルダボデー２３内の偏心位置に形成された縦穴２４内に、プレッシャピン２５が軸受部材２６を介して上下摺動自在に収納されている。更に、ホルダボデー２３内のプレッシャピン２５の真上には第１のスプリング２７が収納され、この第１のスプリング２７の弾発力によってプレッシャピン２５が下方に付勢されている。このプレッシャピン２５には、第２のスプリング２８と環状のスプリングシート２９とが挿通され、第２のスプリング２８の弾発力によってスプリングシート２９が下方に付勢されている。
【００１３】
これらプレッシャピン２５とスプリング２７，２８を収納する縦穴２４をホルダボデー２３内に偏心して形成することで、ホルダボデー２３に厚肉部３０を形成し、この厚肉部３０に高圧燃料通路３１を形成している。そして、ホルダボデー２３とノズルボデー２１との間にパッキン３２が挟み込まれ、これら三者がリテーニングナット２２で締付固定されている。パッキン３２とスプリングシート２９は、共に軸受メタルによって形成されている。
【００１４】
パッキン３２とノズルボデー２１には、ホルダボデー２３の高圧燃料通路３１に連通する高圧燃料通路３３，３４が形成され、燃料ポンプ（図示せず）から圧送されてくる燃料が高圧燃料通路３１，３３，３４を通してノズルボデー２１の下部の油だまり（図示せず）に送り込まれるようになっている。また、ノズルボデー２１内の中心部には、プレッシャピン２５によって下方への押圧荷重が加えられるニードル３５が上下摺動自在に収納され、このニードル３５の下端部がノズルボデー２１の下端に形成された噴射孔周囲のシート部（図示せず）に圧接し、該噴射孔を閉鎖するようになっている。
【００１５】
次に、閉弁時の状態を示す図１に基づいて、プレッシャピン２５からニードル３５に押圧荷重を加えるための構造を説明する。前述したように、ホルダボデー２３に厚肉部３０（高圧燃料通路３１）を形成するために、プレッシャピン２５がニードル３５の軸心からずれた位置に配置されている。プレッシャピン２５の下端部には、大径部２５ａが一体に形成され、この大径部２５ａがパッキン３２に形成された摺動穴３６に上下摺動自在に嵌合されている。この大径部２５ａの下端面には、ニードル３５と同心の位置に押圧突起３７（荷重作用位置調整手段）が下向きに一体に形成され、この押圧突起３７がパッキン３２に摺動穴３６に連続して形成された挿通孔３８に挿通されて、押圧突起３７がニードル３５の上端面の中心部（軸心部）に当接している。
【００１６】
この場合、プレッシャピン２５の大径部２５ａの上下寸法をパッキン３２の摺動穴３６の深さ寸法をより小さくすると共に、押圧突起３７の上下寸法を挿通孔３８の上下寸法より大きく設定することで、プレリフト量ＰＨＤと最大リフト量ＨＤとを確保している。
【００１７】
閉弁時には、図１に示すように、スプリングシート２９がパッキン３２の上端面に当接し、且つこのスプリングシート２９とプレッシャピン２５の大径部２５ａの上端面との間にプレリフト量ＰＨＤに相当する隙間が確保されている。また閉弁時には、押圧突起３７がパッキン３２の下端面より下方に突出してニードル３５を押し下げることで、パッキン３２の下端面とニードル３５の上端面との間に最大リフト量ＨＤに相当する隙間が確保されている。
【００１８】
ノズルボデー２１の下部の油だまりの燃料圧力が第１の開弁圧（プレッシャピン２５からの押圧力に相当）より低い時には、プレッシャピン２５の押圧突起３７からの押圧力によってニードル３５の下端部を噴射孔周囲のシート部に圧接させて、該噴射孔を閉鎖した状態に保持する。その後、油だまりの燃料圧力が第１の開弁圧より高くなると、ニードル３５が押圧突起３７からの押圧力に打ち勝って上昇し、プレッシャピン２５の大径部２５ａの上端面がパッキン３２の下端面に当接した状態となり、噴射孔が開放されて燃料が噴射される。このときのニードル３５のリフト量がプレリフト量ＰＨＤとなる。
【００１９】
油だまりの燃料圧力が第１の開弁圧以上で第２の開弁圧以下の場合には、ニードル３５のリフト量がプレリフト量ＰＨＤに保持されるが、油だまりの燃料圧力が第２の開弁圧より高くなると、プレッシャピン２５の大径部２５ａでスプリングシート２９を第２のスプリング２８に抗して押し上げながらニードル３５が上昇し、該ニードル３５の上端面がパッキン３２の下端面に当接した状態となる。このときのニードル３５のリフト量が最大リフト量ＨＤとなる。
【００２０】
そして、燃料噴射により油だまりの燃料圧力が低下すると、プレッシャピン２５の押圧突起３７からの押圧力によってニードル３５が押し下げられ、ニードル３５の下端部が噴射孔周囲のシート部に圧接して、該噴射孔が閉鎖される。以上説明したニードル３５のリフト量の経時的変化の一例が図４に示されている。
【００２１】
以上説明した燃料噴射ノズルによれば、ホルダボデー２３内にプレッシャピン２５とスプリング２７，２８とを偏心配置することで、ホルダボデー２３に厚肉部３０を形成し、この厚肉部３０に高圧燃料通路３１を形成することで、燃料噴射ノズルの小径化と高耐圧化とを両立させている。このように、プレッシャピン２５を偏心配置するのに伴って、プレッシャピン２５の位置がニードル３５の軸心からずれるが、プレッシャピン２５の下端部（大径部２５ａ）には、ニードル３５と同心の位置に押圧突起３７を一体に突設しているので、プレッシャピン２５からの押圧荷重を押圧突起３７によってニードル３５の軸心部に作用させることができ、ニードル３５に大きな偏荷重が作用することを防止できる。これにより、ニードル３５の摺動面の偏摩耗を防止できて、ニードル３５の耐久性を向上することができ、開閉弁時の応答性（ニードル３５の摺動性）、シート部の油密性、シュナール特性を長期間にわたって良好に維持することができる。
【００２２】
尚、上記実施形態では、プレッシャピン２５の下端部（大径部２５ａ）に押圧突起３７を一体に突設したが、別ピースで形成した押圧突起をプレッシャピン２５の下端部（大径部２５ａ）に形成した穴に嵌着する等、別ピースの押圧突起をプレッシャピンに固着するようにしても良い。また、押圧突起は、ニードル３５の上端に設けても良く、要は、押圧突起をニードル３５とほぼ同心位置に設けば良い。また、押圧突起とニードル３５との位置関係は、正確に同心位置でなくても、同心位置からのずれ量が小さければ良い（つまり同心位置に近ければ良い）。この場合でも、ニードル３５に作用する偏荷重が従来より小さくなり、ニードル３５の摺動面の偏摩耗が少なくなる。
【００２３】
次に、図５に基づいて本発明の第２の実施形態を説明する。但し、前記第１の実施形態と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、異なる部分についてのみ異符号を付して説明する。この第２の実施形態では、スプリングシート２９の中央部に筒状部２９ａを下向きに一体に突設し、この筒状部２９ａをパッキン３２に形成された摺動孔３９に摺動自在に嵌合し、該筒状部２９ａにプレッシャピン２５の下端部を摺動自在に挿通している。このプレッシャピン２５の下端部には、第１の実施形態のような大径部２５ａや押圧突起３７が形成されていない。
【００２４】
一方、パッキン３２には、摺動孔３９の下方に大径穴４０が偏心して形成されている。この大径穴４０内には、ニードル３５とスプリングシート２９の筒状部２９ａとが突出し、更に、スプリングシート２９の筒状部２９ａからプレッシャピン２５の下端が突出している。このプレッシャピン２５とニードル３５との間に荷重伝達部材４１（荷重作用位置調整手段）が挟み込まれ、該荷重伝達部材４１がパッキン３２の大径穴４０内に上下摺動自在に嵌合されている。そして、プレッシャピン２５の下端面全体が荷重伝達部材４１の上端面に当接し、ニードル３５の上端面全体が荷重伝達部材４１の下端面に当接し、プレッシャピン２５の押圧荷重が荷重伝達部材４１を介してニードル３５の上端面全体に伝えられるようになっている。
【００２５】
この場合、パッキン３２の大径穴４０内にスプリングシート２９の筒状部２９ａが突出し、更に、この筒状部２９ａからプレッシャピン２５の下端が突出することで、プレリフト量ＰＨＤと最大リフト量ＨＤとを確保している。
【００２６】
ノズルボデー２１の下部の油だまりの燃料圧力が第１の開弁圧（プレッシャピン２５からの押圧力に相当）より低い時には、荷重伝達部材４１からの押圧力によってニードル３５の下端部を噴射孔周囲のシート部に圧接させ、該噴射孔を閉鎖した状態に保持する。その後、油だまりの燃料圧力が第１の開弁圧より高くなると、ニードル３５が荷重伝達部材４１からの押圧力に打ち勝って上昇し、荷重伝達部材４１の上端面がスプリングシート２９の筒状部２９ａの下端面に当接した状態となり、噴射孔が開放されて燃料が噴射される。このときのニードル３５のリフト量がプレリフト量ＰＨＤとなる。
【００２７】
油だまりの燃料圧力が第１の開弁圧以上で第２の開弁圧以下の場合には、ニードル３５のリフト量がプレリフト量ＰＨＤに保持されるが、油だまりの燃料圧力が第２の開弁圧より高くなると、荷重伝達部材４１でスプリングシート２９を第２のスプリング２８に抗して押し上げながらニードル３５が上昇し、該荷重伝達部材４１の上端面がパッキン３２の大径穴４０の上端面に当接した状態となる。このときのニードル３５のリフト量が最大リフト量ＨＤとなる。このように、開弁圧とニードルリフト量との関係を２段階に設定することで、弁開度特性を負荷特性、噴射特性に適合させることができる。
【００２８】
そして、燃料噴射により油だまりの燃料圧力が低下すると、荷重伝達部材４１からの押圧力によってニードル３５が押し下げられ、ニードル３５の下端部が噴射孔周囲のシート部に圧接して、該噴射孔が閉鎖される。
【００２９】
以上説明した第２の実施形態では、プレッシャピン２５とニードル３５との間に該ニードル１５の上端面全体をカバーする荷重伝達部材４１を介在させ、プレッシャピン２５からの押圧荷重が荷重伝達部材４１を介してニードル３５の上端面全体に作用するようにしている。このため、ニードル３５の上端面に押圧荷重がほぼ均等に作用し、ニードル３５に作用する偏荷重が低減され、ニードル３５の摺動面の偏摩耗が防止される。
【００３０】
更に、パッキン３２に形成された摺動孔３９にスプリングシート２９の筒状部２９ａが摺動自在に嵌合されているため、スプリングシート２９の上下動がパッキン３２の摺動孔３９に案内されてスムーズに行われ、開閉弁時の応答性が良くなる。しかも、プレッシャピン２５がスプリングシート２９の筒状部２９ａ内に摺動自在に挿通されているので、プレッシャピン２５とスプリングシート２９との摺動面積が増加し、両者間の摩耗が少なくなる。
【００３１】
以上説明した第２の実施形態では、プレッシャピン２５とニードル３５との間に荷重伝達部材４１が挟み込まれているが、荷重伝達部材４１をプレッシャピン２５とニードル３５のいずれか一方に固着したり、或は一体に形成しても良い。また、ニードル３５の上端面の一部が荷重伝達部材４１に当接しない構成しても良く、この場合であっても、ニードル３５の上端面に荷重伝達部材４１から押圧荷重が加わる面積を拡大でき、ニードル３５に作用する偏荷重を低減できる。
【００３２】
次に、図６に基づいて本発明の第３の実施形態を説明する。この第３の実施形態は、前記第２の実施形態の構造を部分的に変更したものである。即ち、スプリングシート２９は、第１の実施形態と同じく筒状部２９ａが無いものを使用し、プレッシャピン２５の下端部には、第１の実施形態と同じく大径部２５ａが一体に形成され、この大径部２５ａがパッキン３２に形成された摺動穴３６に上下摺動自在に嵌合されている。パッキン３２の摺動穴３６は、荷重伝達部材４１が上下摺動自在に嵌合された大径穴４０と連続し、パッキン３２の摺動穴３６から下方に突出したプレッシャピン２５の大径部２５ａの下端面全体が荷重伝達部材４１の上端面に当接した状態となっている。
【００３３】
この構成では、プレリフト量ＰＨＤは、プレッシャピン２５の大径部２５ａの上端面とスプリングシート２９の下端面との間の隙間寸法で規制され、最大リフト量ＨＤは、荷重伝達部材４１の上端面とパッキン３２の大径穴４０の上端面との間の隙間寸法で規制される。
【００３４】
以上説明した第３の実施形態では、プレッシャピン２５の下端部に形成した大径部２５ａの下端面全体を荷重伝達部材４１の上端面に当接させることで、プレッシャピン２５と荷重伝達部材４１との当接面積を拡大することができて、プレッシャピン２５から荷重伝達部材４１に作用する偏荷重も低減できる。これにより、荷重伝達部材４１からプレッシャピン２５に作用する偏荷重を第２の実施形態よりも更に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態を示す燃料噴射ノズルの主要部の拡大縦断面図
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿って示す横断面図
【図３】燃料噴射ノズルの部分破断断面図図
【図４】ニードルのリフト動作を示すタイムチャート
【図５】本発明の第２の実施形態を示す燃料噴射ノズルの主要部の拡大縦断面図
【図６】本発明の第３の実施形態を示す燃料噴射ノズルの主要部の拡大縦断面図
【図７】従来の燃料噴射ノズルの主要部の拡大縦断面図
【符号の説明】
２１…ノズルボデー、２２…リテーニングナット、２３…ホルダボデー、２５…プレッシャピン、２５ａ…大径部、２７…第１のスプリング、２８…第２のスプリング、２９…スプリングシート、２９ａ…筒状部、３０…厚肉部、３１…高圧燃料通路、３２…パッキン、３３，３４…高圧燃料通路、３６…摺動穴、３７…押圧突起（荷重作用位置調整手段）、３８…挿通孔、３９…摺動孔、４０…大径穴、４１…荷重伝達部材（荷重作用位置調整手段）。
【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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