JP2005226525A - 燃料噴射弁 - Google Patents

Abstract

【課題】 燃料噴射弁における動的噴射量の精度の向上を図る上で有効な技術を提供する。
【解決手段】 筒状のボディ２０と、ボディ内を移動して燃料噴射孔３１ａを開閉するバルブ３５と、常に燃料噴射孔を閉じる方向にバルブを付勢するスプリング４１と、スプリングの付勢力を調整するべくボディ内に設置されるスプリングアジャスタ４３と、を備えた燃料噴射弁において、スプリングアジャスタ４３は、外周における軸方向の少なくとも一部に雄ネジ４５を有するとともに、ボディ内にねじ込まれた状態では半径方向に生ずるバネ作用により当該ボディに固定される構成とした。
【選択図】 図１

Description

本発明は、燃料噴射弁における動的噴射量の調整技術に関する。

内燃機関に燃料を供給する燃料噴射弁の動的噴射量は、ノズル（燃料噴射孔）開閉用のバルブを常に閉じ方向に付勢するためのスプリングの付勢力（スプリング荷重）に依存する。従って、スプリングの付勢力の調整が燃料の動的噴射量を決定する上で、極めて重要となる。従来、スプリングの荷重の調整は、スプリングアジャスタの位置調整によって行っている。スプリングアジャスタの位置調整に関する構成が、例えば特許文献１、特許文献２、特許文献３にそれぞれ開示されている。
特許文献１に記載の技術では、スプリングアジャスタがアジャストボルトによって構成されており、当該アジャストボルトをボディ本体（固定鉄心）にねじ込んで位置調整を行った後、ロックナットにて固定する構成としている。特許文献２に記載の技術では、スプリングアジャスタが外周にローレット状の凹凸面を有する棒状部材（あるいは筒状部材）によって構成されており、当該棒状部材をボディ本体内に遊嵌状に挿入して位置調整した後、当該ボディ本体を外側からコーキングすることによって固定する構成としている。特許文献３に記載の技術では、スプリングアジャスタが概ね筒状に形成されたスプリングピンによって構成されており、当該スプリングピンをボディ本体内に圧入することによって位置調整する構成としている。

ところが、ボディ本体にアジャストボルトをねじ込む特許文献１に記載の構成の場合、当該アジャストボルトの微妙な位置調整が可能な反面、緩み防止用のロックナットの締着時に、あるいは締着後の緩みによって位置ずれが生じる可能性があるとともに、部品点数が多くなる。またボディ本体に棒状部材をコーキング（カシメ）によって固定する特許文献２に記載の構成では、ボディ本体にコーキングを実施する際に、棒状部材に位置ずれが生じる可能性がある。さらにボディ本体にスプリングピンを圧入する特許文献３に記載の構成では、圧入であるが故に微妙な位置調整が難しい。このように、従来技術の場合、スプリングアジャスタの位置調整の精度が低く、結果として動的噴射量の精度が低くなるという点に問題がある。
特開平７−２１７５１５号公報 特開平６−３３６９６１号公報 特開２００２−１３００８８号公報

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、燃料噴射弁における動的噴射量の精度の向上を図る上で有効な技術を提供することを目的とする。

上記課題を達成するため、特許請求の範囲の各請求項に記載の発明が構成される。
請求項１に記載の発明によれば、筒状のボディと、ボディ内を移動して燃料噴射孔を開閉するバルブと、常に燃料噴射孔を閉じる方向にバルブを付勢するスプリングと、スプリングの付勢力を調整するべくボディ内に設置されるスプリングアジャスタと、を備えた燃料噴射弁が構成される。本発明における「燃料噴射弁」は、典型的にはバルブを電磁力により開閉駆動する電磁式であって、機関に燃料を噴射供給する装置として好適に用いられる。また本発明における「燃料噴射孔を開閉するバルブ」としては、ボール式、ニードル式、ポペット式等を好適に用いることができる。

本発明の燃料噴射弁におけるスプリングアジャスタは、外周における軸方向の少なくとも一部に雄ネジを有するとともに、ボディ内にねじ込まれた状態では半径方向に生ずるバネ作用により当該ボディに固定される構成とされる。本発明におけるスプリングアジャスタの外周に雄ネジを形成する態様としては、当該スプリングアジャスタのボディに対するねじ込み方向の前側、後側、中間部のいずれかに形成する態様、前後両側に形成する態様、あるいは全長にわたって形成する態様のいずれをも包含する。スプリングアジャスタは、雄ネジを介してボディ内にねじ込んで取り付ける方式のため、当該ボディに対する取付位置の微調整が可能であり、それに伴いバルブを押圧するスプリングの付勢力についても微調整することができる。一方、ボディ内に挿入されたスプリングアジャスタは、半径方向に生ずるバネ作用によって当該ボディに固定される。換言すれば、スプリングアジャスタは、ボディ内に挿入することに伴い径を縮小され、その変形による反発力（復元力）がボディの壁面に作用することで当該ボディに固定される。かくして、本発明によれば、スプリングアジャスタを、所望の動的噴射量が得られる位置に正確に調整することができるとともに、調整された位置に確実に固定することができ、これにより燃料噴射弁における動的噴射量の精度を向上することが可能となる。

（請求項２に記載の発明）
請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の燃料噴射弁におけるスプリングアジャスタの雄ネジは、少なくとも１つのネジ山の頂部に沿って切込溝を有しており、ボディに設けられた雌ネジにねじ込まれたとき、当該雌ネジのフランクによって雄ネジのネジ山のフランクが切込溝幅を狭める方向に両側から押圧変形される構成とされる。このような切込溝付きの雄ネジをスプリングアジャスタに設けることで、スプリングアジャスタは、緩みに対する強い抵抗を受けて、いわゆるセルフロックされることとなり、ボディに対し上述したバネ作用と相俟ってより強固に固定されることになる。その結果、使用に伴うスプリングアジャスタの位置ずれを抑えて動的噴射量の精度を長期に維持することができる。

（請求項３に記載の発明）
請求項３に記載の発明によれば、筒状のボディと、ボディ内を移動して燃料噴射孔を開閉するバルブと、常に燃料噴射孔を閉じる方向にバルブを付勢するスプリングと、スプリングの付勢力を調整するべくボディ内に設置されるスプリングアジャスタと、を備えた燃料噴射弁が構成される。本発明における「燃料噴射弁」は、典型的にはバルブを電磁力により開閉駆動する電磁式であって、機関に燃料を噴射供給する装置として好適に用いられる。また本発明における「燃料噴射孔を開閉するバルブ」としては、ボール式、ニードル式、ポペット式等を好適に用いることができる。
本発明の燃料噴射弁におけるスプリングアジャスタは、外周における軸方向の少なくとも一部に雄ネジを備えている。本発明におけるスプリングアジャスタの外周に雄ネジを形成する態様としては、当該スプリングアジャスタのボディに対するねじ込み方向の前側、後側、中間部のいずれかに形成する態様、前後両側に形成する態様、あるいは全長にわたって形成する態様のいずれをも包含する。スプリングアジャスタは、雄ネジを介してボディ内にねじ込んで取り付ける方式のため、当該ボディに対する取付位置の微調整が可能であり、それに伴いバルブを押圧するスプリングの付勢力についても微調整することができる。
本発明における雄ネジは、少なくとも１つのネジ山の頂部に沿って切込溝を有しており、ボディに設けられた雌ネジにねじ込まれたとき、当該雌ネジのフランクによって雄ネジのネジ山のフランクが切込溝幅を狭める方向に両側から押圧変形される構成とされる。すなわち、本発明では、スプリングアジャスタに形成される雄ネジにつき、ネジの頂部に切込溝を備えた構成としたことにより、ボディ内にねじこまれたスプリングアジャスタは、緩みに対する強い抵抗を受けて、いわゆるセルフロックされることとなり、その結果、使用に伴うスプリングアジャスタの位置ずれを抑えて動的噴射量の精度を長期に維持することができる。かくして、本発明によれば、スプリングアジャスタを、所望の動的噴射量が得られる位置に正確に調整することができるとともに、調整された位置に確実に固定することができ、これにより燃料噴射弁における動的噴射量の精度を向上することが可能となる。

本発明によれば、燃料噴射弁における動的噴射量の精度の向上を図る上で有効な技術が提供されることとなった。

（第１の実施形態）
以下、本発明の実施の形態につき、図面を参照しつつ、詳細に説明する。
図１は電磁式燃料噴射弁１０の縦断面図である。図１に示すように、電磁式燃料噴射弁１０は、概括的に見て、ボディ本体２０と、当該ボディ本体２０の内部に設けられたバルブ機構３０と、当該バルブ機構３０を駆動するべくボディ本体２０の外周に設けられた駆動機構５０を主体に構成される。ボディ本体２０が本発明における「ボディ」に対応する。ボディ本体２０は、筒状に形成された中空の部材であり、筒孔によって燃料供給通路２１が形成されている。ボディ本体２０は、上流側（図中上側）にあって磁気回路の固定鉄心を構成する磁性材からなる固定コア部２０Ａと、下流側（図中下側）にあってバルブ３５等を収容するバルブボディ部２０Ｂとから構成されている。固定コア部２０Ａとバルブボディ部２０Ｂとは非磁性材からなるスリーブ２３を介して連接されている。なお図１に示すように、燃料供給通路２１の上流側には、フィルター２５が取り付けられている。

バルブ機構３０は、バルブボディ部２０Ｂ内に圧入されたノズル３１、当該ノズル３１の下流側端部（下面）に接合されたプレートオリフィス３３、ノズル３１に形成された燃料噴射孔３１ａを開閉するバルブ３５、ノズル３１のシート面（円錐面）３１ｂに向ってバルブ３５を押圧する（閉弁方向に付勢する）スプリング４１、当該スプリング４１の荷重を調整するスプリングピン４３等から構成されている。

ノズル３１は、底を有する円筒状に形成され、当該底部に燃料噴射孔３１ａとシート面３１ｂを有する。バルブ３５は、ノズル３１の燃料噴射孔３１ａを開閉する球状の弁体３７と、軸方向の一端（図中上端）が前記固定コア部２０Ａの下流側端部に対向するように配置されるとともに、バルブボディ部２０Ｂに対し軸方向に摺動自在に取り付けられた段付きの筒体３９とから構成され、当該筒体３９の他端部に弁体３７が接合されている。なおバルブ３５のうちの少なくとも筒体３９は、磁性材によって形成され、常にスプリング４１によって弁体３７がシート面３１ｂに押し付けられる方向に付勢されており、その状態では、固定コア部２０Ａとの間に微小隙間が設定されている。また筒体３９の筒孔３９ａは、燃料供給通路２１の一部を構成しており、当該筒体３９に形成された連通孔３９ｂを介してノズル３１の筒孔３１ｃに連通されている。上記のバルブ３５が本発明における「バルブ」に対応する。プレートオリフィス３３は、複数の小孔（図示省略）を有している。この小孔は、燃料噴射孔３１ａの開放時において当該燃料噴射孔３１ａから噴射される燃料を霧化するとともに、噴射方向を決定する。

バルブ３５を開閉駆動する駆動機構５０は、前記固定コア部２０Ａと、当該固定コア部２０Ａを取り巻くように配置されたソレノイドコイル５１によって構成される。なおソレノイドコイル５１は、ボディ本体２０の大部分と共に樹脂成形体６１によって被覆されている。ソレノイドコイル５１は、コネクタ５３を介して電力供給装置（図示省略）と接続されており、当該ソレノイドコイル５１への通電により発生する電磁力によってバルブ３５の筒体３９を固定コア部２０Ａに吸着させる。これにより、バルブ３５の弁体３７がノズル３１のシート面３１ｂから引き離され、燃料噴射孔３１ａが開放されて燃料が噴射される。

燃料噴射孔３１ａから噴射される燃料の動的噴射量は、バルブ３５の開弁時間によって決まる。そしてバルブ３５の開弁時間は、当該バルブ３５を閉弁方向に付勢するためのスプリング４１の付勢力（以下、荷重という）を調整することで調整される。本実施の形態においては、上記の動的噴射量が適正となるように、スプリング４１の荷重を調整するためのスプリングピン４３を備えている。スプリングピン４３は、図１に示すように、固定コア部２０Ａの内部に軸方向に位置調整可能に取り付けられている。スプリング４１は、スプリングピン４３とバルブ３５との間に配置されている。従って、スプリングピン４３の取付位置を調整することによってスプリング４１の荷重が調整される。このスプリングピン４３が本発明における「スプリングアジャスタ」に対応する。以下、スプリングピン４３につき図２〜図５を参照して説明する。

スプリングピン４３は、図３および図４に示すように、横断面がＣ形の一様断面形状を有する円筒状部材によって形成されている。すなわち、軸方向に全長にわたって延在するスリット４３ａを備えた円筒状の部材であり、外周面には軸方向の概ね全長にわたって雄ネジ４５が形成されている。スプリングピン４３は、ボディ本体２０における固定コア部２０Ａの燃料供給通路２１、すなわち筒孔に設けた雌ネジ４７に雄ネジ４５を介してねじ込むことによって取り付けられ（図２参照）、そして取り付けられた状態では筒孔４３ｂが燃料供給通路２１の一部を構成する。雌ネジ４７は、燃料供給通路２１の下流側に形成された取付孔部２１ａの内周面に形成されている。このため、スプリングピン４３は、固定コア部２０Ａの燃料供給経路２１（上流側の大径孔）内に上流側から遊嵌状に挿入された後、取付孔部２１ａにねじ込まれることになる。なおスプリングピン４３の一端部には、当該スプリングピン４３をねじ込むための工具を取り付ける工具取付溝４３ｃが形成されている。

雄ネジ４５は、図４および図５に示すように、ネジ山４５ａの頂部に沿って切込溝４６を有する。そして雄ネジ４５のフランク４５ｂ（山の頂と谷底とを連絡する面）が軸線に直角な直線となす角、すなわちフランク角が、雌ネジ４７のフランク角よりも小さく形成されている。これにより、雄ネジ４５を雌ネジ４７にねじ込んだときに、図５に２点鎖線で示すように当該雌ネジ４７のフランク４７ａによって当該雄ネジ４５のフランク４５ｂが切込溝４６を狭める方向に両側から押圧変形される構成とされる。このため、押圧変形されたフランク４５ｂの復元力が雌ネジ４７のフランク４７ａに作用し、その結果として雄ネジ４５の緩みに抵抗する強い摩擦力が生じ、スプリングピン４３は、いわゆるセルフロック機能を奏することになる。

またスプリングピン４３の外径（雄ネジ４７の外径）は、固定コア部２０Ａの取付孔部２１ａの内径（雌ネジ４９の内径）よりもやや小径に設定されている。このため、スプリングピン４３を取付孔部２１ａにねじ込んで取り付けたとき、当該スプリングピン４３には、半径方向にバネ作用が発生し、このバネ作用によって固定コア部２０Ａに固定される構成とされる。すなわち、スプリングピン４３は、固定コア部２０Ａの取付孔部２１ａ内に挿入することに伴い径を縮小するように弾性変形され、その弾性変形による反発力（復元力）が取付孔部２１ａの壁面を押圧するように作用することによって固定される。

本実施の形態においては、スプリング４１の荷重を調整する手段としてのスプリングアジャストを、外周に雄ネジ４５が形成されたスプリングピン４３によって構成している。従って、固定コア部２０Ａに対しスプリングピン４３を軸方向に微小ストロークで移動させることができるため、取付位置の微調整が可能となる。また雄ネジ４５のネジ山４５ａに切込溝４６を設け、雌ネジ４７にねじ込むだけでセルフロックされる構成のため、調整位置に確実に固定できるとともに、調整後のネジの緩みによる位置ずれも生じない。加えてスプリングピン４３は、それ自体の径方向に作用する弾発力（バネ作用）により固定コア部２０Ａに固定されるため、上記のネジによるセルフロック機能と相俟ってより強固な固定が実現される。これにより、スプリングピン４３を所望の動的噴射量が得られる位置に正確に調整し、かつ固定することができる結果、燃料噴射弁における動的噴射量の精度を向上することが可能となる。

なおスプリングピン４３は、固定コア部２０Ａの取付孔部２１ａに取り付けられる際、外径が当該取付孔部２１ａの内径まで縮小され、これによりスリット４３ａが狭められる。従って、スリット４３ａの幅を、スプリングピン４３が取付孔部２１ａにねじ込まれたときにスリット４３ａの対向端部が互いに密着するような大きさに予め設定おくことで、スプリングピン４３は、取付状態では周方向に隙間を有しない円筒体となる。一方、スプリングピン４３の取付構造は、雄ネジ４５に切込溝４６を備えたネジ式としたので、雄ネジ４５のフランク４５ａと雌ネジ４７のフランク４７ａが互いに押圧し合うことで、いわゆるバックラッシュによる隙間が生じない構造となる。

上記のことから、スプリングピン４３の外周と取付孔部２１ａの内周との間の隙間が小さい円筒状部材が提供されることになる。このため、例えばフィルター２５を固定コア部２０Ａの上流側端部に取り付ける構成に変え、図６および図７に示す如くスプリングピン４３の筒孔４３ｂ内に配置する構成が可能となる。なお図６にはメッシュフィルター２７が配置された場合が示され、図７には焼結フィルター２９が配置された場合が示される。そして上記構成としたときは、スプリングピン４３の取付孔部２１ａ内へのねじ込み時における当該スプリングピン４３の径の縮小作用を利用して筒孔４３ｂ内にフィルター２７，２９を固定状に保持することが可能となり、特別な固定手段が不要となる。

（第２の実施形態）
次に本発明の第２の実施形態につき図８および図９を参照して説明する。この第２の実施形態では、スプリングピン４３を、図示の如く、軸方向の一方に小径部４３ｄ、他方に大径部４３ｅを有する段付き円筒状部材によって構成し、小径部４３ｄの外周には、第１の実施形態と同様の切込溝４６付きの雄ネジ４５を備え、大径部４３ｅには、軸方向に延在する複数（本実施の形態では４個の場合を示す）のスリット４３ａを備えた構成としている。なお小径部４３ｄはスリットのない円筒形状に形成されている。一方、固定コア部２０Ａには、スプリングピン４３の段付き円筒形状に対応した形状、すなわち雄ネジ４５付きの小径部４３ｄに対応する形状の雌ネジ２７付き小径取付孔部２２ａと、バネ作用を有する大径部４３ｅに対応する、当該大径部４３ｅよりやや小径の大径取付孔部２２ｂが形成されている。

上記のように構成された第２の実施の形態によれば、小径部４３ｄの雄ネジ４５を小径取付孔部２２ａの雌ネジ４７にねじ込むことによって固定コア部２０Ａにスプリングピン４３を取付位置を微調整しつつ取り付けることができる。そのとき、大径部４３ｅには大径取付孔部２２ｂに対し径方向へのバネ作用による固定力が発生し、雄ネジ４５のセルフロック機能と相俟ってスプリングピン４３を調整された位置により強固に固定することができる。すなわち、第２の実施形態によれば、スプリングピン４３における小径部４３ｄが雄ネジ４５による取付位置の微調整機能を奏し、大径部４３ｅがバネ作用による軸方向の位置ずれ防止機能を奏する構成とされる。これにより、スプリングピン４３を所望の動的噴射量が得られる位置に正確に調整し、かつ固定することができる結果、燃料噴射弁における動的噴射量の精度を向上することが可能となる。
また第２の実施形態の場合、小径部４３ｄがスリットを有しない円筒形状であり、スプリング４１の一端と当接する当接面（座面）に周方向に隙間が無いため、スプリングピン４３のねじ込み操作を害することがないとともに、スプリングピン４３の荷重を安定的に受けることができる。
なおこの構成を除いた他の構成に関しては、第１の実施形態の構成と実質的に同等とされているため、図示および説明を省略する。

なお上述した実施の形態では、スプリングピン４３の外周に、頂部に沿って切込溝４６を有する特殊な雄ネジ４５を形成することによってスプリングアジャスタを構成したが、スリット４３ａを有しない中空状部材あるいは中実状部材の外周に特殊ネジを設けることでスプリングアジャスタを構成してもよい。
また上述した実施の形態では、スプリングピン４３の概ね全長にわたって雄ネジ４５を形成する態様、およびスプリングピン４３のねじ込み方向の前側に雄ネジ４５を形成する態様の場合を図示したが、雄ネジ４５をねじ込み方向の後側に形成する態様、あるいはねじ込み方向の中間部に形成する態様に変更してもよい。また雄ネジ４５に切込溝４６を設ける場合、雄ネジ４５の全体にわたって設ける構成に変えて雄ネジの一部に設けてもよい。
また第１および第２の実施形態においては、スプリングピン４３に切込溝４６を有する特殊構造の雄ネジ４５を設ける構成としたが、当該特殊構造の雄ネジ４５に変え、スプリングピン４３の外周、換言すれば、ボディ内にねじ込まれた状態では半径方向に生ずるバネ作用により当該ボディに固定される筒状部材の外周に、頂部に切込溝４６を有しない一般的な雄ネジを設ける構成としてもよい。またスプリングピンにスリットを有しない構成、換言すれば、半径方向に生ずるバネ作用により固定する機能を有しない構成の筒状部材の外周における軸方向の少なくとも一部に、切込溝４６付きの雄ネジ４５を設けることでスプリングアジャスタを構成してもよい。

第１の実施形態に係る電磁式燃料電磁弁を示す縦断面図である。 図１におけるII部の拡大断面図である 図１におけるIII−III線に基づくスプリングピンの断面図である。 スプリングピンを示す斜視図である。 スプリングピンの雄ネジの説明図であり、雌ネジにねじ込む前の状態とねじ込まれた状態を示す。 スプリングピンの筒孔内にメッシュフィルターを収容した状態を示す断面図である。 スプリングピンの筒孔内に焼結フィルターを収容した状態を示す断面図である。 第２の実施形態に係るスプリングピンを示す縦断面図である。 図８におけるIX−IX線に基づくスプリングピンの断面図である。

符号の説明

１０ 電磁式燃料噴射弁（燃料噴射弁）
２０ ボディ本体（ボディ）
２０Ａ 固定コア部
２０Ｂ バルブボディ部
２１ 燃料供給通路
２１ａ 取付孔部
２３ スリーブ
２５ フィルター
２７ フィルター
２９ フィルター
３０ バルブ機構
３１ ノズル
３１ａ 燃料噴射孔
３１ｂ シート面
３１ｃ 筒孔
３３ プレートオリフィス
３５ バルブ
３７ 弁体
３９ 筒体
３９ａ 筒孔
３９ｂ 連通孔
４１ スプリング
４３ スプリングピン（スプリングアジャスタ）
４３ａ スリット
４３ｂ 筒孔
４３ｃ 工具取付溝
４５ 雄ネジ
４５ａ ネジ山
４５ｂ フランク
４６ 切込溝
４７ 雌ネジ
４７ａ フランク
５０ 駆動機構
５１ ソレノイドコイル
５３ コネクタ

Claims (3)

1. 筒状のボディと、前記ボディ内を移動して燃料噴射孔を開閉するバルブと、常に前記燃料噴射孔を閉じる方向に前記バルブを付勢するスプリングと、前記スプリングの付勢力を調整するべく前記ボディ内に設置されるスプリングアジャスタと、を備えた燃料噴射弁であって、
   前記スプリングアジャスタは、外周における軸方向の少なくとも一部に雄ネジを有するとともに、前記ボディ内にねじ込まれた状態では半径方向に生ずるバネ作用により当該ボディに固定される構成としたことを特徴とする燃料噴射弁。
2. 請求項１に記載の燃料噴射弁であって、
   前記雄ネジは、少なくとも１つのネジ山の頂部に沿って切込溝を有しており、前記ボディに設けられた雌ネジにねじ込まれたとき、当該雌ネジのフランクによって雄ネジのネジ山のフランクが前記切込溝幅を狭める方向に両側から押圧変形される構成としたことを特徴とする燃料噴射弁。
3. 筒状のボディと、前記ボディ内を移動して燃料噴射孔を開閉するバルブと、常に前記燃料噴射孔を閉じる方向に前記バルブを付勢するスプリングと、前記スプリングの付勢力を調整するべく前記ボディ内に設置されるスプリングアジャスタと、を備えた燃料噴射弁であって、
   前記スプリングアジャスタは、外周における軸方向の少なくとも一部に雄ネジを備え、当該雄ネジは、少なくとも１つのネジ山の頂部に沿って切込溝を有しており、前記ボディに設けられた雌ネジにねじ込まれたとき、当該雌ネジのフランクによって雄ネジのネジ山のフランクが前記切込溝幅を狭める方向に両側から押圧変形される構成としたことを特徴とする燃料噴射弁。

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