JP2005307936A - Expansion difference absorbing mechanism and fuel injection valve equipped with expansion difference absorbing mechanism - Google Patents

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正貴 岡田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an expansion difference absorbing mechanism having making difference in thermal expansion absorbing performance between individuals and certainly obtaining proper thermal expansion difference absorbing performance; and a fuel injection valve equipped with the expansion difference absorbing mechanism. <P>SOLUTION: The fuel injection valve moves a cylinder 3 by an actuator 9 to move a needle valve 10 through viscous fluid and a piston 7. The fuel injection valve comprises a sealing member 27 sealing between the cylinder 3 and the piston 7, and a communicating hole 29 formed on the piston 7 and communicating two chambers 5, 6 with each other. The size and/or shape of the communicating hole 29 is set to allow the viscous fluid pass through the communicating hole 29 to move between the tow chambers 5, 6 when force for moving the cylinder 3 or the piston 7 at speed slower than driving speed of the actuator 9 is generated by thermal expansion difference between members. On the other hand, the size and/or shape of the communicating hole 29 is set to prevent the viscous fluid from passing through the communicating hole 29 when force for moving the cylinder 3 at speed faster than force due to thermal expansion is generated by the actuator 9. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、部材間の熱膨張差を吸収する膨張差吸収機構及びそれを備えた燃料噴射弁に関するものである。   The present invention relates to an expansion difference absorbing mechanism that absorbs a difference in thermal expansion between members, and a fuel injection valve including the same.

長尺の部材(例えば長尺のアクチュエータやロッド等)を有する機構に共通する問題として、部材間の熱膨張差による物理的なズレや誤作動等が生じることが挙げられる。なぜなら、部材が長尺であると、部材間の温度差や熱膨張係数の差(材質違い)により生じる熱膨張差(熱膨張や熱収縮により生じる寸法変化の差)が大きくなるからである。   As a problem common to a mechanism having a long member (for example, a long actuator, a rod, etc.), there is a physical deviation or malfunction due to a difference in thermal expansion between members. This is because if the member is long, a difference in thermal expansion (difference in dimensional change caused by thermal expansion or contraction) caused by a temperature difference between members or a difference in thermal expansion coefficient (difference in material) increases.

長尺の部材を有する機構としては、エンジンの燃料噴射弁等がある。   As a mechanism having a long member, there is a fuel injection valve of an engine.

例えば気体燃料用の燃料噴射弁は、図3に示すように、比較的長尺のバレル101内に移動可能に収容されたシリンダ102と、シリンダ102内に移動可能に収容され、シリンダ102内を上室103と下室104とに区画するピストン105と、上室103及び下室104内に充填された非圧縮性の粘性流体と、シリンダ102を上昇させるためのアクチュエータ106と、ピストン105と一体的に取り付けられたニードル弁107とを備え、アクチュエータ106によりシリンダ102を上昇させることで下室104内の粘性流体とピストン105とを介してニードル弁107を上昇させ、バレル101の先端(下端)に形成された噴射孔108を開放するものである。   For example, as shown in FIG. 3, a fuel injection valve for gaseous fuel includes a cylinder 102 that is movably accommodated in a relatively long barrel 101, and a cylinder 102 that is movably accommodated in the cylinder 102. The piston 105 partitioned into the upper chamber 103 and the lower chamber 104, the incompressible viscous fluid filled in the upper chamber 103 and the lower chamber 104, the actuator 106 for raising the cylinder 102, and the piston 105 are integrated. A needle valve 107 attached thereto, and by raising the cylinder 102 by the actuator 106, the needle valve 107 is raised via the viscous fluid in the lower chamber 104 and the piston 105, and the tip (lower end) of the barrel 101. The injection hole 108 formed in is opened.

バレル101は、バレル本体109と、バレル本体109の下端にロックナット119を介して取り付けられたチップ110と、バレル本体109の上端に螺合されたキャップ112とを備える。チップ110の下端には燃料の噴射孔108が形成されており、キャップ112には燃料導入口111が形成されている。   The barrel 101 includes a barrel main body 109, a chip 110 attached to the lower end of the barrel main body 109 via a lock nut 119, and a cap 112 screwed to the upper end of the barrel main body 109. A fuel injection hole 108 is formed at the lower end of the chip 110, and a fuel inlet 111 is formed in the cap 112.

バレル本体109内にシリンダ102が長手方向(上下方向)に摺動可能に保持され、このシリンダ102はシリンダ本体117とシリンダキャップ118とで構成される。   A cylinder 102 is held in the barrel body 109 so as to be slidable in the longitudinal direction (vertical direction). The cylinder 102 includes a cylinder body 117 and a cylinder cap 118.

シリンダ102内にはピストン105が、シリンダ102の摺動方向と同方向(上下方向)に摺動可能に収容され、このピストン105によりシリンダ102内の空間が上室103と下室104とに二分される。上室103及び下室104内には非圧縮性の粘性流体が充填される。   A piston 105 is accommodated in the cylinder 102 so as to be slidable in the same direction (vertical direction) as the sliding direction of the cylinder 102, and the piston 105 divides the space in the cylinder 102 into an upper chamber 103 and a lower chamber 104. Is done. The upper chamber 103 and the lower chamber 104 are filled with an incompressible viscous fluid.

ピストン105の下端には、シリンダ本体117を貫通して下方に延出するニードル弁107が一体的に接続される。ピストン105の上端には、シリンダキャップ118を部分的に貫通するロッド120が形成される。   A needle valve 107 extending through the cylinder body 117 and extending downward is integrally connected to the lower end of the piston 105. A rod 120 that partially penetrates the cylinder cap 118 is formed at the upper end of the piston 105.

ニードル弁107とバレル本体109との間にアクチュエータ106が設けられ、そのアクチュエータ106は、ニードル弁107の周部に配置された磁歪素子113と、磁歪素子113の周部に配置されたコイル114とを備える。磁歪素子113の下端はシート115を介してバレル本体109の底壁と当接し、上端はシート116を介してシリンダ102の下面と当接する。   An actuator 106 is provided between the needle valve 107 and the barrel main body 109, and the actuator 106 includes a magnetostrictive element 113 disposed on the peripheral portion of the needle valve 107, and a coil 114 disposed on the peripheral portion of the magnetostrictive element 113. Is provided. The lower end of the magnetostrictive element 113 is in contact with the bottom wall of the barrel body 109 via the seat 115 and the upper end is in contact with the lower surface of the cylinder 102 via the seat 116.

シリンダ102の上方には、シリンダ102を下方に付勢してシート116及び磁歪素子113に押し付ける皿バネ121と、押圧部材122を介してピストン105及びニードル弁107を下方に付勢する皿バネ123とが設けられる。   Above the cylinder 102, a disc spring 121 that biases the cylinder 102 downward and presses it against the seat 116 and the magnetostrictive element 113, and a disc spring 123 that biases the piston 105 and the needle valve 107 downward via the pressing member 122. And are provided.

キャップ112の燃料導入口111からバレル本体109内に導入された燃料は、各部材間の隙間を通ってチップ110のシート部125まで流れ込む。   The fuel introduced into the barrel main body 109 from the fuel introduction port 111 of the cap 112 flows into the seat portion 125 of the chip 110 through the gap between the members.

アクチュエータ106のコイル114に対する通電が行われない場合、皿バネ123によりニードル弁107が下方に付勢されているため、ニードル弁107の下端部がチップ110のシート部125に所定圧力で押し付けられ噴射孔108を閉じる。従って、燃料は噴射孔108まで到達せず、燃料噴射は行われない。   When the coil 114 of the actuator 106 is not energized, since the needle valve 107 is biased downward by the disc spring 123, the lower end portion of the needle valve 107 is pressed against the seat portion 125 of the chip 110 with a predetermined pressure and injected. The hole 108 is closed. Therefore, the fuel does not reach the injection hole 108 and fuel injection is not performed.

一方、端子126を介してコイル114が通電されると、コイル114が磁化し、その磁力(磁場)により磁歪素子113が伸長する。このとき、磁歪素子113の下端がシート115を介してバレル本体109の底壁と当接しているため、磁歪素子113はシリンダ102を皿バネ121の付勢力に対抗して上方に押し上げるように伸長する。シリンダ102が押し上げられると、下室104内の粘性流体を介してピストン105及びニードル弁107が一体的に持ち上げられる(リフトされる)。これにより、ニードル弁107の下端がチップ110のシート部125から離れて噴射孔108が開かれ、燃料噴射が行われる。このような燃料噴射弁は例えば特許文献1にも開示されている。   On the other hand, when the coil 114 is energized through the terminal 126, the coil 114 is magnetized, and the magnetostrictive element 113 is expanded by the magnetic force (magnetic field). At this time, since the lower end of the magnetostrictive element 113 is in contact with the bottom wall of the barrel main body 109 via the seat 115, the magnetostrictive element 113 extends so as to push up the cylinder 102 against the biasing force of the disc spring 121. To do. When the cylinder 102 is pushed up, the piston 105 and the needle valve 107 are integrally lifted (lifted) via the viscous fluid in the lower chamber 104. As a result, the lower end of the needle valve 107 is separated from the seat portion 125 of the tip 110, the injection hole 108 is opened, and fuel injection is performed. Such a fuel injection valve is also disclosed in Patent Document 1, for example.

このような燃料噴射弁100では、ニードル弁107に必要とされる最大リフト量を確保するために、磁歪素子113の長さ(上下方向寸法)をある程度長くする必要がある。その結果、磁歪素子113の寸法に併せてバレル101、ニードル弁107等の寸法も長くする必要がある。   In such a fuel injection valve 100, in order to ensure the maximum lift amount required for the needle valve 107, it is necessary to lengthen the length (vertical dimension) of the magnetostrictive element 113 to some extent. As a result, it is necessary to lengthen the dimensions of the barrel 101, the needle valve 107, etc. in accordance with the dimensions of the magnetostrictive element 113.

上述したように、長尺の部材を備えた機構では、部品間の熱膨張差(熱膨張又は熱収縮により生じる寸法変化の差)が問題となる。特に、燃料噴射弁100では、ニードル弁107のリフト量、即ちアクチュエータ106の変位量(磁歪素子113の伸長量)等が比較的小さいので、僅かな熱膨張差が作動に影響を与えてしまうおそれがある。   As described above, in a mechanism including a long member, a difference in thermal expansion between components (a difference in dimensional change caused by thermal expansion or thermal contraction) becomes a problem. In particular, in the fuel injection valve 100, the lift amount of the needle valve 107, that is, the displacement amount of the actuator 106 (the extension amount of the magnetostrictive element 113) and the like are relatively small, so that a slight difference in thermal expansion may affect the operation. There is.

そこで、図3に示した燃料噴射弁100では、熱膨張差が生じたときに、粘性流体がシリンダ102の内面とピストン105の外面との間の僅かな隙間(クリアランス)を通って上室103と下室104との間を移動できるようにしている。   Therefore, in the fuel injection valve 100 shown in FIG. 3, when a difference in thermal expansion occurs, the viscous fluid passes through a slight gap (clearance) between the inner surface of the cylinder 102 and the outer surface of the piston 105. And the lower chamber 104 can be moved.

例えば、ニードル弁107よりも磁歪素子113の方が大きく熱膨張した場合、アクチュエータ106の駆動速度(磁場変化による磁歪素子113の伸長速度)と比べて非常に遅い速度でシリンダ102を上昇させる力が生じるが、このとき、下室104内の粘性流体がシリンダ102とピストン105とのクリアランスを通って上室103へ移動する。これにより、シリンダ102がピストン105に対して上方に相対移動し、熱膨張差が吸収される。この結果、ピストン105及びニードル弁107の位置は不変となり、作動に影響を与えることはない。   For example, when the magnetostrictive element 113 is larger in thermal expansion than the needle valve 107, the force that raises the cylinder 102 at a very slow speed compared to the driving speed of the actuator 106 (the extension speed of the magnetostrictive element 113 due to a change in the magnetic field). At this time, the viscous fluid in the lower chamber 104 moves to the upper chamber 103 through the clearance between the cylinder 102 and the piston 105. As a result, the cylinder 102 moves upward relative to the piston 105, and the thermal expansion difference is absorbed. As a result, the positions of the piston 105 and the needle valve 107 are not changed and do not affect the operation.

特表2003−512555号公報Special table 2003-512555 gazette

しかしながら、このように粘性流体をシリンダ102とピストン105とのクリアランスを通して移動させる従来の燃料噴射弁100では、各個体間(燃料噴射弁毎)の熱膨張差吸収性能に差が生じるという問題があった。   However, in the conventional fuel injection valve 100 that moves the viscous fluid through the clearance between the cylinder 102 and the piston 105 in this way, there is a problem that a difference occurs in the thermal expansion difference absorption performance between each individual (each fuel injection valve). It was.

この理由として、以下の点が挙げられる。   The reason for this is as follows.

理由1:シリンダ102の内面とピストン105の外面とのクリアランスを高精度で制御・管理することが難しいため、各個体間でクリアランス差が大きくなってしまう。この対策としては、シリンダ102及びピストン105の加工精度を高めたり、シリンダ102とピストン105の寸法を測定してそれらの組み合わせを選定したりすることでクリアランスの均一化を図ることが考えられるが、これらの場合、コスト増加、工数増加等、生産面での悪影響を回避できない。   Reason 1: Since it is difficult to control and manage the clearance between the inner surface of the cylinder 102 and the outer surface of the piston 105 with high accuracy, the clearance difference between the individual members increases. As measures against this, it is conceivable to increase the processing accuracy of the cylinder 102 and the piston 105, or to measure the dimensions of the cylinder 102 and the piston 105 and to select a combination thereof, thereby making the clearance uniform. In these cases, adverse effects on production such as cost increase and man-hour increase cannot be avoided.

理由2:シリンダ102の内面及びピストン105の外面の円筒度(真円度)のずれ、シリンダ102とピストン105との同心度のずれ(オフセット)、シリンダ102の中心軸とピストン105の中心軸とのずれ(傾き)等が各個体間で異なるため、結果として各個体間でクリアランス差が生じてしまう。   Reason 2: Deviation in cylindricity (roundness) between the inner surface of the cylinder 102 and the outer surface of the piston 105, deviation in concentricity between the cylinder 102 and the piston 105 (offset), the central axis of the cylinder 102 and the central axis of the piston 105 As a result, a difference in clearance (inclination) or the like varies between individuals, resulting in a difference in clearance between individuals.

理由3:シリンダ102とピストン105との摺動等による経時的な寸法変化が各個体毎に異なるため、使用が進むにつれて各個体間のクリアランス差が大きくなる。   Reason 3: Since the dimensional change over time due to the sliding of the cylinder 102 and the piston 105 is different for each individual, the clearance difference between the individual increases as the use proceeds.

理由4:シリンダ102とピストン105との摺動により発生する摩耗粉が粘性流体に入り込むことで粘性流体の粘度が変化するが、この粘度変化が個体間で異なるため、使用が進むにつれて熱膨張差の吸収性能に差が生じる。   Reason 4: The viscosity of the viscous fluid changes due to the wear powder generated by sliding between the cylinder 102 and the piston 105 entering the viscous fluid. However, since this viscosity change varies among individuals, the difference in thermal expansion as the use proceeds. A difference occurs in the absorption performance.

そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、個体間における熱膨張差吸収性能の差が小さく、かつ適切な熱膨張差吸収性能を確実に得ることができる熱膨張差吸収機構及びそれを備えた燃料噴射弁を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, to reduce a difference in thermal expansion difference absorption performance between individuals, and to obtain a thermal expansion difference absorption mechanism that can surely obtain an appropriate thermal expansion difference absorption performance and It is providing the fuel injection valve provided.

上記目的を達成するために本発明は、ケーシング内に移動可能に収容されたシリンダと、そのシリンダ内に移動可能に収容され、シリンダ内を二つの室に区画するピストンと、上記二つの室内に充填された粘性流体と、上記シリンダを移動させることで、上記粘性流体を介して上記ピストンを移動させるためのアクチュエータと、上記ピストンに連結された作動部材とを備え、上記ケーシング、アクチュエータ及び作動部材等の間の熱膨張差を吸収するための膨張差吸収機構であって、上記シリンダと上記ピストンとの間をシールするシール部材と、上記ピストンに形成され上記二つの室を互いに連通する連通孔とを備え、上記連通孔のサイズ及び/又は形状が、上記熱膨張差により、上記アクチュエータの駆動速度よりも遅い速度で上記シリンダ又はピストンを移動させる力が生じたときには、上記粘性流体が上記連通孔を通過して上記二つの室間を移動し、それにより上記シリンダと上記ピストンとが相対移動して上記熱膨張差を吸収し、一方、上記アクチュエータにより、上記熱膨張差による力よりも速い速度で上記シリンダを移動させる力が生じたときには、上記粘性流体が上記連通孔を通過できず、上記ピストンが上記シリンダと一体的に移動するようなサイズ及び/又は形状に設定されるものである。   To achieve the above object, the present invention provides a cylinder movably accommodated in a casing, a piston movably accommodated in the cylinder and dividing the cylinder into two chambers, and the two chambers. The casing, the actuator, and the operating member are provided with a filled viscous fluid, an actuator for moving the piston via the viscous fluid by moving the cylinder, and an operating member connected to the piston. An expansion difference absorbing mechanism for absorbing a difference in thermal expansion between the cylinder and the piston, and a communication hole formed in the piston for communicating the two chambers with each other. And the size and / or shape of the communication hole is slower than the driving speed of the actuator due to the thermal expansion difference. When a force for moving the cylinder or the piston is generated, the viscous fluid passes through the communication hole and moves between the two chambers, so that the cylinder and the piston move relative to each other and the thermal expansion difference is obtained. On the other hand, when the actuator generates a force that moves the cylinder at a speed faster than the force due to the thermal expansion difference, the viscous fluid cannot pass through the communication hole, and the piston is integrated with the cylinder. The size and / or shape is set so as to move.

また本発明は、バレル内に移動可能に収容されたシリンダと、そのシリンダ内に移動可能に収容され、シリンダ内を二つの室に区画するピストンと、上記二つの室内に充填された粘性流体と、上記シリンダを移動させるためのアクチュエータと、上記ピストンに連結されたニードル弁とを備え、上記アクチュエータにより上記シリンダを移動させることで、上記粘性流体及び上記ピストンを介して上記ニードル弁を移動させる燃料噴射弁であって、上記シリンダと上記ピストンとの間をシールするシール部材と、上記ピストンに形成され上記二つの室を互いに連通する連通孔とを備え、上記連通孔のサイズ及び/又は形状が、上記バレル、アクチュエータ及びニードル弁等の熱膨張差により、上記アクチュエータの駆動速度よりも遅い速度で上記シリンダ又はピストンを移動させる力が生じたときには、上記粘性流体が上記連通孔内に入り込んで上記二つの室間を移動し、それにより上記シリンダと上記ピストンとが相対移動して上記熱膨張差を吸収し、一方、上記アクチュエータにより、上記熱膨張差による力よりも速い速度で上記シリンダを移動させる力が生じたときには、上記粘性流体が上記連通孔内に入り込めず、上記ピストン及びニードル弁が上記シリンダと一体的に移動するようなサイズ及び/又は形状に設定されるものである。   The present invention also includes a cylinder movably accommodated in the barrel, a piston movably accommodated in the cylinder and dividing the cylinder into two chambers, and a viscous fluid filled in the two chambers. An actuator for moving the cylinder; and a needle valve connected to the piston, and the cylinder is moved by the actuator to move the needle valve via the viscous fluid and the piston. An injection valve, comprising: a seal member that seals between the cylinder and the piston; and a communication hole that is formed in the piston and communicates the two chambers with each other, and the size and / or shape of the communication hole is , Due to the difference in thermal expansion of the barrel, actuator, needle valve, etc., at a speed slower than the driving speed of the actuator When a force for moving the cylinder or piston is generated, the viscous fluid enters the communication hole and moves between the two chambers, whereby the cylinder and the piston move relative to each other to cause the thermal expansion difference. On the other hand, when a force for moving the cylinder at a speed faster than the force due to the thermal expansion difference is generated by the actuator, the viscous fluid cannot enter the communication hole, and the piston and the needle valve Is set to a size and / or shape that moves integrally with the cylinder.

ここで、上記アクチュエータは磁歪素子又は電歪素子を備えても良い。   Here, the actuator may include a magnetostrictive element or an electrostrictive element.

また、上記シリンダと上記アクチュエータとを押し付ける第一付勢手段と、上記ニードル弁を閉弁方向に付勢する第二付勢手段とを備えても良い。   Moreover, you may provide the 1st biasing means which presses the said cylinder and the said actuator, and the 2nd biasing means which urges | biases the said needle valve in a valve closing direction.

本発明によれば、個体間における熱膨張差吸収性能の差が小さく、かつ適切な熱膨張差吸収性能を確実に得ることができるという優れた効果を発揮するものである。   According to the present invention, the difference in thermal expansion difference absorption performance between individuals is small, and an excellent effect that an appropriate thermal expansion difference absorption performance can be obtained with certainty is exhibited.

以下、本発明の好適な一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。   Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

本実施形態は、圧縮天然ガス(CNG)、プロパンガス又は水素等の気体燃料をエンジンの燃焼室内に噴射するための燃料噴射弁に本発明の膨張差吸収機構を適用したものである。   In this embodiment, the expansion difference absorption mechanism of the present invention is applied to a fuel injection valve for injecting gaseous fuel such as compressed natural gas (CNG), propane gas, or hydrogen into a combustion chamber of an engine.

図1は本実施形態の膨張差吸収機構を備えた燃料噴射弁の断面図であり、図2は図1の部分拡大図である。   FIG. 1 is a sectional view of a fuel injection valve provided with an expansion difference absorbing mechanism of the present embodiment, and FIG. 2 is a partially enlarged view of FIG.

図1に示すように、本実施形態の燃料噴射弁1は、比較的長尺のバレル(ケーシング)2内に移動可能に収容されたシリンダ(チャンバ)3と、そのシリンダ3内に移動可能に収容され、シリンダ3内を上室5と下室6とに区画するピストン7と、上室5及び下室6内に充填された非圧縮性の粘性流体と、シリンダ3を上昇(移動)させるためのアクチュエータ9と、ピストン7に接続されたニードル弁10とを備え、アクチュエータ9によりシリンダ3を上昇させることで下室6内の粘性流体とピストン7とを介してニードル弁10を上昇(リフト)させ、バレル2の先端(下端)に形成された噴射孔(オリフィス)11を開放して燃料を噴射するものである。   As shown in FIG. 1, the fuel injection valve 1 according to this embodiment includes a cylinder (chamber) 3 movably accommodated in a relatively long barrel (casing) 2, and is movable in the cylinder 3. The piston 7 that is housed and divides the inside of the cylinder 3 into an upper chamber 5 and a lower chamber 6, an incompressible viscous fluid filled in the upper chamber 5 and the lower chamber 6, and the cylinder 3 is raised (moved). And a needle valve 10 connected to the piston 7. The cylinder 9 is lifted by the actuator 9 to lift (lift) the needle valve 10 through the viscous fluid in the lower chamber 6 and the piston 7. And the injection hole (orifice) 11 formed at the tip (lower end) of the barrel 2 is opened to inject fuel.

バレル2は、バレル本体2aと、バレル本体2aの下端にロックナット12を介して一体的に取り付けられたチップ2bと、バレル本体2aの上端に螺合されたキャップ2cとを備える。チップ2bの下端には燃料の噴射孔11が放射状に複数形成され、キャップ2cには燃料をバレル本体2a内に導入するための燃料導入口13が形成される。   The barrel 2 includes a barrel body 2a, a tip 2b integrally attached to the lower end of the barrel body 2a via a lock nut 12, and a cap 2c screwed to the upper end of the barrel body 2a. A plurality of fuel injection holes 11 are formed radially at the lower end of the tip 2b, and a fuel introduction port 13 for introducing fuel into the barrel body 2a is formed in the cap 2c.

バレル本体2a内にシリンダ3が長手方向(上下方向)に摺動可能に保持される。シリンダ3は有底円筒状のシリンダ本体3aと、シリンダ本体3aの上端に螺合されたシリンダキャップ3bとで構成される。シリンダ本体3aとシリンダキャップ3bとの間はシール部材14(ここではOリング)によりシールされる。   The cylinder 3 is held in the barrel body 2a so as to be slidable in the longitudinal direction (vertical direction). The cylinder 3 includes a cylinder body 3a having a bottomed cylindrical shape and a cylinder cap 3b screwed to the upper end of the cylinder body 3a. A seal member 14 (here, an O-ring) is sealed between the cylinder body 3a and the cylinder cap 3b.

シリンダ3内にはピストン7が、シリンダ3の摺動方向と同方向(上下方向)に摺動可能に収容され、このピストン7によりシリンダ3内の空間が上室5と下室6とに二分される。上室5及び下室6内には非圧縮性の粘性流体(例えばシリコン油等)が充填される。   A piston 7 is accommodated in the cylinder 3 so as to be slidable in the same direction (vertical direction) as the sliding direction of the cylinder 3. The piston 7 divides the space in the cylinder 3 into an upper chamber 5 and a lower chamber 6. Is done. The upper chamber 5 and the lower chamber 6 are filled with an incompressible viscous fluid (for example, silicon oil).

ニードル弁10はピストン7の下端に接続され、シリンダ本体3aの底壁を貫通して下方に延出するロッド10aと、ロッド10aの下端に一体的に取り付けられたニードル10bとからなる。ピストン7の上端には、シリンダキャップ3bを貫通して上方に延出する大径ロッド15と、大径ロッド15の上端から上方に延出する小径ロッド16とが一体的に形成されている。ニードル弁10のロッド10aとシリンダ本体3aとの間、及び大径ロッド15とシリンダキャップ3bとの間はそれぞれ、シール部材17,19(ここではOリング)によりシールされる。   The needle valve 10 is connected to the lower end of the piston 7, and includes a rod 10a penetrating the bottom wall of the cylinder body 3a and extending downward, and a needle 10b integrally attached to the lower end of the rod 10a. A large-diameter rod 15 that extends upward through the cylinder cap 3 b and a small-diameter rod 16 that extends upward from the upper end of the large-diameter rod 15 are integrally formed at the upper end of the piston 7. Seals between the rod 10a of the needle valve 10 and the cylinder body 3a and between the large-diameter rod 15 and the cylinder cap 3b are respectively sealed by seal members 17 and 19 (here, O-rings).

ニードル弁10とバレル本体2aとの間にアクチュエータ9が設けられ、そのアクチュエータ9は、ニードル弁10のロッド10aの周部に配置された磁歪素子20と、磁歪素子20の周部に配置されたコイル21とを備える。磁歪素子20の下端はシート22を介してバレル本体2aの底壁と当接し、上端はシート23を介してシリンダ3の下面と当接する。   An actuator 9 is provided between the needle valve 10 and the barrel body 2a, and the actuator 9 is disposed on the periphery of the rod 10a of the needle valve 10 and on the periphery of the magnetostrictive element 20. A coil 21. The lower end of the magnetostrictive element 20 is in contact with the bottom wall of the barrel main body 2 a through the seat 22, and the upper end is in contact with the lower surface of the cylinder 3 through the seat 23.

シリンダ3の上面とキャップ2cとの間には、シリンダ3を下方に付勢してシート23及び磁歪素子20に押し付ける第一付勢部材25(ここではコイルスプリング)と、大径ロッド15及びピストン7を介してニードル弁10を下方(閉弁方向)に付勢する第二付勢部材26(ここでは、コイルスプリング)が設けられる。これらスプリング25,26は、キャップ2cにより所定荷重で圧縮された状態で設けられる。   Between the upper surface of the cylinder 3 and the cap 2c, a first urging member 25 (here, a coil spring) that urges the cylinder 3 downward to press it against the seat 23 and the magnetostrictive element 20, a large-diameter rod 15 and a piston. A second biasing member 26 (here, a coil spring) that biases the needle valve 10 downward (in the valve closing direction) via 7 is provided. These springs 25 and 26 are provided in a state compressed by a predetermined load by the cap 2c.

次に、本実施形態の燃料噴射弁1の特徴点を図2を用いて説明する。   Next, the feature point of the fuel injection valve 1 of this embodiment is demonstrated using FIG.

図に示すように、本実施形態の燃料噴射弁1は、シリンダ3(シリンダ本体3a)の内面とピストン7の外面との間を完全にシールするシール部材27を備える。つまり、この燃料噴射弁1では、粘性流体がシリンダ3とピストン7とのクリアランスを通って上室5と下室6との間を移動することが完全に禁止される。シール部材27は、シリンダ3とピストン7との間をシールしつつ、シリンダ3とピストン7との相対移動を許容する部材であればあらゆるタイプのものが使用可能である。例えば、ゴムOリング、パッキン、メタルシール、あるいはダイアフラム/ベローシール等を用いることができる。   As shown in the figure, the fuel injection valve 1 of the present embodiment includes a seal member 27 that completely seals between the inner surface of the cylinder 3 (cylinder body 3a) and the outer surface of the piston 7. That is, in the fuel injection valve 1, the viscous fluid is completely prohibited from moving between the upper chamber 5 and the lower chamber 6 through the clearance between the cylinder 3 and the piston 7. Any type of seal member 27 can be used as long as it seals between the cylinder 3 and the piston 7 and allows relative movement between the cylinder 3 and the piston 7. For example, a rubber O-ring, packing, metal seal, diaphragm / bellow seal, or the like can be used.

更に燃料噴射弁1は、ピストン7を上下方向に貫通して形成され、上室5と下室6とを連通する連通孔29を備える。本実施形態では、連通孔29はピストン7の周方向に180°間隔を隔てて二個設けられる。即ち、シリンダ3とピストン7とのクリアランスを完全に閉鎖(シール)する代わりに、ピストン7内に粘性流体の移動通路(連通孔29)を別途形成している。   The fuel injection valve 1 further includes a communication hole 29 that is formed so as to penetrate the piston 7 in the vertical direction and communicates the upper chamber 5 and the lower chamber 6. In the present embodiment, two communication holes 29 are provided in the circumferential direction of the piston 7 with an interval of 180 °. That is, instead of completely closing (sealing) the clearance between the cylinder 3 and the piston 7, a viscous fluid moving passage (communication hole 29) is separately formed in the piston 7.

連通孔29のサイズ及び/又は形状は、バレル2、アクチュエータ9(特に磁歪素子20)、及びニードル弁10等の部材間における温度差又は熱膨張係数差(材質違い)により生じる熱膨張差(熱膨張や熱収縮により生じる寸法変化の差)により、アクチュエータ9の駆動速度(磁場変化による磁歪素子20の伸長速度)よりも遅い速度でシリンダ3又はピストン7を移動させる力が生じたときには、粘性流体が連通孔29を通過して上室5と下室6との間を移動することができ、かつ、アクチュエータ9により、上記熱膨張差による力よりも速い速度でシリンダ3を移動させる力が生じたときには、粘性流体が連通孔29を通過することができないようなサイズ及び/又は形状に設定される。連通孔29のサイズ、形状、個数等は、アクチュエータ9の駆動特性(駆動速度等)や粘性流体の特性(粘度等)等に基づいて適宜設定される。   The size and / or shape of the communication hole 29 is a thermal expansion difference (heat) caused by a temperature difference or a thermal expansion coefficient difference (material difference) among members such as the barrel 2, the actuator 9 (particularly the magnetostrictive element 20), and the needle valve 10. When a force for moving the cylinder 3 or the piston 7 is generated at a speed slower than the driving speed of the actuator 9 (extension speed of the magnetostrictive element 20 due to a magnetic field change) due to a dimensional change caused by expansion or thermal contraction, the viscous fluid Can move between the upper chamber 5 and the lower chamber 6 through the communication hole 29, and the actuator 9 generates a force for moving the cylinder 3 at a speed faster than the force due to the difference in thermal expansion. The size and / or shape is set so that the viscous fluid cannot pass through the communication hole 29. The size, shape, number, etc. of the communication holes 29 are appropriately set based on the drive characteristics (drive speed, etc.) of the actuator 9 and the characteristics (viscosity, etc.) of the viscous fluid.

以下、本実施形態の燃料噴射弁1の作用を説明する。   Hereinafter, the operation of the fuel injection valve 1 of the present embodiment will be described.

キャップ2cの燃料導入口13からバレル本体2a内に導入された燃料は、小径ロッド16とキャップ2cとの隙間、シリンダ3とバレル本体2aとの隙間、ニードル弁10と磁歪素子20との隙間、ニードル弁10とチップ2bとの隙間等を通ってチップ2bのシート部30まで流れ込む。この供給燃料の圧力は例えば100〜250Bar程度である。   The fuel introduced into the barrel body 2a from the fuel inlet 13 of the cap 2c is a gap between the small diameter rod 16 and the cap 2c, a gap between the cylinder 3 and the barrel body 2a, a gap between the needle valve 10 and the magnetostrictive element 20, It flows into the seat portion 30 of the tip 2b through a gap between the needle valve 10 and the tip 2b. The pressure of the supplied fuel is, for example, about 100 to 250 Bar.

アクチュエータ9のコイル21に対する通電が行われない場合、スプリング26によりニードル弁10が下方に付勢されているため、ニードル弁10の下端部がチップ2bのシート部30に所定圧力で押し付けられ噴射孔11を閉じる。従って、燃料は噴射孔11まで到達せず、燃料噴射は行われない。   When the coil 21 of the actuator 9 is not energized, the needle valve 10 is urged downward by the spring 26. Therefore, the lower end portion of the needle valve 10 is pressed against the seat portion 30 of the tip 2b with a predetermined pressure, and the injection hole 11 is closed. Therefore, the fuel does not reach the injection hole 11 and fuel injection is not performed.

一方、図示しない制御器(ECU等)により所望の値に制御された電力が、端子31を介してコイル21に供給されると、コイル21が供給電力に応じた強度の磁場を発生させる。   On the other hand, when electric power controlled to a desired value by a controller (ECU or the like) (not shown) is supplied to the coil 21 via the terminal 31, the coil 21 generates a magnetic field having an intensity corresponding to the supplied electric power.

コイル21が磁化すると、磁歪素子20がその磁場強度に応じた長さだけ上下方向に伸長する。このとき、磁歪素子20は、その下端がシート22を介してバレル本体2aの底壁と当接しているため、磁歪素子20はシリンダ3をスプリング25の付勢力に対抗して上方に押し上げるように伸長する。磁歪素子20の伸長速度、即ち、アクチュエータ9によるシリンダ3の駆動速度は比較的迅速(例えば、数μm/μs程度)である。上述したように、連通孔29のサイズ及び/又は形状が、アクチュエータ9によりシリンダ3が駆動されたときは粘性流体が連通孔29内に流れ込むことができないように設定されているため、磁歪素子20がシリンダ3を上昇させるとき、非圧縮性の粘性流体は固体として作用する。従って、磁歪素子20によりシリンダ3が押し上げられると、下室6内の粘性流体を介してピストン7及びニードル弁10が一体的に持ち上げられ(リフトされ)、スプリング26を撓ませる。これにより、ニードル弁10の下端がチップ2bのシート部30から離れて噴射孔11が開かれ、シート部30まで供給されていた高圧燃料が噴射孔11から噴霧となって外部(燃焼室内)へ噴射される。   When the coil 21 is magnetized, the magnetostrictive element 20 extends in the vertical direction by a length corresponding to the magnetic field strength. At this time, since the lower end of the magnetostrictive element 20 is in contact with the bottom wall of the barrel body 2 a via the sheet 22, the magnetostrictive element 20 pushes the cylinder 3 upward against the urging force of the spring 25. Elongate. The extension speed of the magnetostrictive element 20, that is, the driving speed of the cylinder 3 by the actuator 9 is relatively quick (for example, about several μm / μs). As described above, the size and / or shape of the communication hole 29 is set so that the viscous fluid cannot flow into the communication hole 29 when the cylinder 3 is driven by the actuator 9. When raising the cylinder 3, the incompressible viscous fluid acts as a solid. Accordingly, when the cylinder 3 is pushed up by the magnetostrictive element 20, the piston 7 and the needle valve 10 are integrally lifted (lifted) via the viscous fluid in the lower chamber 6, and the spring 26 is bent. As a result, the lower end of the needle valve 10 is separated from the seat portion 30 of the tip 2b to open the injection hole 11, and the high-pressure fuel supplied up to the seat portion 30 is sprayed from the injection hole 11 to the outside (combustion chamber). Be injected.

ところで、コイル21の発熱や、チップ2bを介して伝達される燃焼室内の熱等により各部材間に温度差が生じたり、各部材間の熱膨張係数の違い等により、部材間で熱膨張差が生じた場合、アクチュエータ9の駆動速度と比べて非常に緩やかな速度(例えば、数μm/min程度)でシリンダ3又はピストン7をスプリング25,26の付勢力に対向して移動させる力が生じる場合がある。   By the way, due to the heat generated in the coil 21, heat in the combustion chamber transmitted through the chip 2b, or the like, a temperature difference occurs between the members, or a difference in thermal expansion coefficient between the members causes a difference in thermal expansion between the members. Occurs, a force is generated to move the cylinder 3 or the piston 7 opposite to the urging force of the springs 25 and 26 at a very gentle speed (for example, about several μm / min) compared to the driving speed of the actuator 9. There is a case.

例えば、ニードル弁10よりも磁歪素子20の方が大きく熱膨張した場合、シリンダ3を非常に緩やかな速度で上方へと移動させる力が生じる。このとき、下室6内の圧力が高くなると、下室6内の粘性流体が連通孔29を通って上室5側に移動する。なぜなら、上述したように、連通孔29のサイズ及び/又は形状が、部材間の熱膨張差による緩やかな駆動力が生じたときには、粘性流体が連通孔29内に流れ込めるように設定されているからである。この結果、シリンダ3がピストン7に対して上方に相対移動し、この相対移動により熱膨張差が吸収される。従って、ピストン7及びニードル弁10の位置は不変となり、誤噴射が実行されるなど、作動に悪影響を与えることはない。なお、シリンダ3とピストン7との間はシール部材27によりシールされているため、粘性流体がこれらの間を通って移動することはない。   For example, when the magnetostrictive element 20 is larger in thermal expansion than the needle valve 10, a force for moving the cylinder 3 upward at a very gentle speed is generated. At this time, when the pressure in the lower chamber 6 increases, the viscous fluid in the lower chamber 6 moves to the upper chamber 5 side through the communication hole 29. This is because, as described above, the size and / or shape of the communication hole 29 is set so that viscous fluid can flow into the communication hole 29 when a gentle driving force is generated due to a difference in thermal expansion between the members. Because. As a result, the cylinder 3 relatively moves upward with respect to the piston 7, and the thermal expansion difference is absorbed by this relative movement. Therefore, the positions of the piston 7 and the needle valve 10 are not changed, and there is no adverse effect on the operation such as erroneous injection. In addition, since the gap between the cylinder 3 and the piston 7 is sealed by the seal member 27, the viscous fluid does not move between them.

一方、上記とは逆に、ニードル弁10が磁歪素子20よりも大きく熱膨張した場合、ピストン7を非常に緩やかな速度で上昇させる力が発生する。すると、上室5内の粘性流体が連通孔29を通って下室6側に移動する。これにより、ピストン7がシリンダ3に対して上方に相対移動し、熱膨張差を吸収できる。   On the other hand, when the needle valve 10 is thermally expanded larger than the magnetostrictive element 20 on the contrary, a force that raises the piston 7 at a very moderate speed is generated. Then, the viscous fluid in the upper chamber 5 moves to the lower chamber 6 side through the communication hole 29. Thereby, the piston 7 moves upward relative to the cylinder 3 and can absorb the thermal expansion difference.

このように、本実施形態の燃料噴射弁1では、部材間の熱膨張差が生じたときに、ピストン7に形成した連通孔29を通して粘性流体を移動させるようにしているため、粘性流体の通路面積(連通孔29の断面積)を比較的容易かつ高精度で制御・管理することができる。従って、各個体間(燃料噴射弁毎)における熱膨張差吸収性能の差を小さくでき、かつ適切な熱膨張差吸収性能を確実に得ることができる。   As described above, in the fuel injection valve 1 of the present embodiment, the viscous fluid is moved through the communication hole 29 formed in the piston 7 when a difference in thermal expansion occurs between the members. The area (cross-sectional area of the communication hole 29) can be controlled and managed relatively easily and with high accuracy. Therefore, the difference in thermal expansion difference absorption performance between each individual (for each fuel injection valve) can be reduced, and appropriate thermal expansion difference absorption performance can be reliably obtained.

各個体間における熱膨張差吸収性能の差が小さくなる理由を具体的な数値を用いて説明する。   The reason why the difference in thermal expansion difference absorption performance between individual individuals is reduced will be described using specific numerical values.

まず、図3に示したような従来の燃料噴射弁100において、例えば、シリンダ102の内径及びピストン105の外径のノミナル(基準)径をφ16mmとし、シリンダ102の加工精度をφ16mm+10〜20μm(16.015mm±5μm)、ピストン105の加工精度をφ16mm−0〜−5μm(15.9975mm±2.5μm)とすると、径方向における両者のクリアランスは17.5μm±7.5μm(10〜25μm)となる。ここで、クリアランスの総面積を算出し、これを一つの穴の面積として換算した場合、その穴の直径は最小クリアランス(10μm)のときでφ0.566mm、最大クリアランス(25μm)のときでφ0.895mmとなる。つまり、本実施形態の燃料噴射弁1の連通孔29に置き換えた場合、直径で約0.25mmもの製造誤差が出てしまうことになる。勿論、シリンダ102及びピストン105の加工精度を高めれば誤差は小さくなるが、製造コストが大幅に上昇してしまうし、精度の限界もある。   First, in the conventional fuel injection valve 100 as shown in FIG. 3, for example, the inner diameter of the cylinder 102 and the nominal (reference) diameter of the outer diameter of the piston 105 are set to φ16 mm, and the machining accuracy of the cylinder 102 is set to φ16 mm + 10 to 20 μm (16 .015 mm ± 5 μm) and the processing accuracy of the piston 105 is φ16 mm−0 to −5 μm (15.9975 mm ± 2.5 μm), the clearance between them in the radial direction is 17.5 μm ± 7.5 μm (10 to 25 μm). Become. Here, when the total clearance area is calculated and converted as the area of one hole, the diameter of the hole is φ0.566 mm at the minimum clearance (10 μm), and φ0 .0 at the maximum clearance (25 μm). 895 mm. That is, when the fuel injection valve 1 is replaced with the communication hole 29 of the present embodiment, a manufacturing error of about 0.25 mm in diameter occurs. Of course, if the machining accuracy of the cylinder 102 and the piston 105 is increased, the error is reduced, but the manufacturing cost is greatly increased, and there is a limit to the accuracy.

一方、本実施形態の燃料噴射弁1において、連通孔29のノミナル径を0.5mmとした場合、一般的な加工装置を用いて、例えば、0.5mm±0.05mm程度の精度で加工することは比較的容易である。実際に、ディーゼルエンジンの燃料噴射弁の噴射孔等は更に高い精度で加工が行われている。この場合、連通孔29の製造誤差は0.10mmであり、従来の燃料噴射弁100の半分以下である。このように、本実施形態の燃料噴射弁1では粘性流体の通路面積の誤差を、従来の燃料噴射弁100と比べて非常に小さくできる。この理由は、従来の燃料噴射弁100がシリンダ102とピストン105との二つの部材の寸法管理が必要であるのに対して、本実施形態の燃料噴射弁1では連通穴29の寸法のみを管理すれば良いからである。この結果、各個体間における熱膨張差吸収性能の差が小さくなる。   On the other hand, in the fuel injection valve 1 of the present embodiment, when the nominal diameter of the communication hole 29 is 0.5 mm, the processing is performed with an accuracy of, for example, about 0.5 mm ± 0.05 mm using a general processing device. It is relatively easy. Actually, the injection hole of the fuel injection valve of the diesel engine is processed with higher accuracy. In this case, the manufacturing error of the communication hole 29 is 0.10 mm, which is less than half that of the conventional fuel injection valve 100. Thus, in the fuel injection valve 1 of the present embodiment, the error in the passage area of the viscous fluid can be made extremely small as compared with the conventional fuel injection valve 100. This is because the conventional fuel injection valve 100 needs to manage the dimensions of the two members of the cylinder 102 and the piston 105, whereas the fuel injection valve 1 of the present embodiment manages only the dimensions of the communication hole 29. This is because it only has to be done. As a result, the difference in thermal expansion difference absorption performance between individual individuals is reduced.

なお、参考として、上述した連通孔29の誤差(0.5mm±0.05mm)を、従来の燃料噴射弁100のクリアランス誤差に換算すると、シリンダ102及びピストン105のノミナル径をφ16mmとした場合、4μm(±2μm)程度となり、この点からも各個体間での差が小さくなることが分かる。   For reference, when the error (0.5 mm ± 0.05 mm) of the communication hole 29 described above is converted into the clearance error of the conventional fuel injection valve 100, when the nominal diameter of the cylinder 102 and the piston 105 is φ16 mm, It is about 4 μm (± 2 μm), and it can be seen from this point that the difference between each individual is small.

また、本実施形態の燃料噴射弁1では、連通孔29の断面積(粘性流体の通路面積)を高い精度で加工することができるため、アクチュエータ9及び粘性流体の特性に適合した通路面積を確実に得ることができる。従って、熱膨張差吸収性能を確実かつ効果的に得ることができる。他方、図3に示したような従来の燃料噴射弁100では、クリアランスの製造誤差が大きいため、クリアランスとアクチュエータ106及び粘性流体の特性とにミスマッチが生じ、充分な熱膨張差吸収性能を得られなくなる可能性がある。   Further, in the fuel injection valve 1 of the present embodiment, the cross-sectional area (passage area of the viscous fluid) of the communication hole 29 can be processed with high accuracy, so that the passage area suitable for the characteristics of the actuator 9 and the viscous fluid is ensured. Can get to. Therefore, the thermal expansion difference absorption performance can be obtained reliably and effectively. On the other hand, in the conventional fuel injection valve 100 as shown in FIG. 3, since the manufacturing error of the clearance is large, a mismatch occurs between the clearance and the characteristics of the actuator 106 and the viscous fluid, and sufficient thermal expansion difference absorption performance can be obtained. There is a possibility of disappearing.

更に、本実施形態の燃料噴射弁1では、シリンダ3とピストン7とのクリアランスをシール部材27によりシールするため、シリンダ3及びピストン7の加工精度を下げて製造コストを低減することができる。   Furthermore, in the fuel injection valve 1 of the present embodiment, the clearance between the cylinder 3 and the piston 7 is sealed by the seal member 27, so that the machining accuracy of the cylinder 3 and the piston 7 can be lowered and the manufacturing cost can be reduced.

また、シリンダ3とピストン7とのクリアランスを粘性流体の移動通路として使用していないので、シリンダ3及びピストン7の円筒度(真円度)のずれ、シリンダ3とピストン7との同心度のずれ(オフセット)、シリンダ3の中心軸とピストン7の中心軸とのずれ(傾き)等が熱膨張差吸収性能に影響を与えることはない。この点からみても、各個体間における熱膨張差吸収性能の差が小さくなることが分かる。   Further, since the clearance between the cylinder 3 and the piston 7 is not used as a moving path for the viscous fluid, the cylinder 3 and the piston 7 are displaced in cylindricity (roundness), and the cylinder 3 and the piston 7 are displaced in concentricity. (Offset), a deviation (inclination) between the center axis of the cylinder 3 and the center axis of the piston 7 does not affect the thermal expansion difference absorption performance. Also from this point, it can be seen that the difference in thermal expansion difference absorption performance between individual individuals becomes small.

また、シリンダ3とピストン7とのクリアランスを粘性流体の移動通路として使用していないので、シリンダ3とピストン7との摺動等による経時的な寸法変化が熱膨張差吸収性能に影響を与えることはない。この点からみても、各個体間における熱膨張差吸収性能の差が小さくなることが分かる。   Further, since the clearance between the cylinder 3 and the piston 7 is not used as a moving path for the viscous fluid, the dimensional change over time due to sliding between the cylinder 3 and the piston 7 affects the thermal expansion difference absorption performance. There is no. Also from this point, it can be seen that the difference in thermal expansion difference absorption performance between individual individuals becomes small.

また、シリンダ3とピストン7との摺動がシール部材27を介して行われるため、摩耗粉が発生しない。従って、摩耗粉の混入による粘性流体の粘度変化に伴う熱膨張差吸収性能の差が生じることもない。   Further, since sliding between the cylinder 3 and the piston 7 is performed via the seal member 27, no abrasion powder is generated. Therefore, there is no difference in thermal expansion difference absorption performance that accompanies the change in viscosity of the viscous fluid due to the mixing of wear powder.

更に、シリンダ3とピストン7との摺動がシール部材27を介して行われるため、摩耗粉や固着等による作動不良の発生も回避できる。   Furthermore, since the sliding movement between the cylinder 3 and the piston 7 is performed via the seal member 27, it is possible to avoid the occurrence of malfunction due to wear powder or adhesion.

また、従来の燃料噴射弁100では、ピストン105の外面が、摺動部としての機能と、粘性流体の移動通路を形成する機能とを果たす必要があるため、ピストン105の長さ(上下方向寸法)をある程度長くする必要があるが、本実施形態の燃料噴射弁1ではピストン7の外面は摺動部としての機能のみを果たせばよいので、その長さを従来と比べて短くできる。従って、燃料噴射弁1の小型化、軽量化が図れる。   Further, in the conventional fuel injection valve 100, since the outer surface of the piston 105 needs to function as a sliding portion and a function of forming a moving passage for viscous fluid, the length of the piston 105 (vertical dimension) However, in the fuel injection valve 1 of the present embodiment, the outer surface of the piston 7 only needs to function as a sliding portion, so that the length of the piston 7 can be shortened as compared with the prior art. Therefore, the fuel injection valve 1 can be reduced in size and weight.

また、本実施形態の燃料噴射弁1では、スプリング25によりシリンダ3をシート23を介して磁歪素子20に押し付けているので、シリンダ3と磁歪素子20とを常に適切な位置関係に維持できる。例えば、経時的な寸法変化(へたり等)により磁歪素子20の長さが短くなったような場合であっても、スプリング25に付勢力によりシリンダ3が追従・移動して寸法変化を吸収することができる。   Further, in the fuel injection valve 1 of the present embodiment, the cylinder 3 is pressed against the magnetostrictive element 20 by the spring 25 via the seat 23, so that the cylinder 3 and the magnetostrictive element 20 can always be maintained in an appropriate positional relationship. For example, even when the length of the magnetostrictive element 20 is shortened due to a dimensional change over time (such as a sag), the cylinder 3 follows and moves by the biasing force of the spring 25 to absorb the dimensional change. be able to.

本発明は上記実施形態に限定はされない。   The present invention is not limited to the above embodiment.

例えば、連通孔29の数は二つに限定されず、一つ又は三つ以上としても良い。   For example, the number of communication holes 29 is not limited to two, and may be one or three or more.

また、アクチュエータ9は磁歪素子20を用いたものに限定されず、供給電力に応じて伸長する電歪素子等を用いてものを用いても良い。   In addition, the actuator 9 is not limited to the one using the magnetostrictive element 20, and an electrostrictive element or the like that expands according to the supplied power may be used.

また、各シール部材14,17,19,27はOリングに限定されず、他のシール部材を用いても良い。   The seal members 14, 17, 19, and 27 are not limited to O-rings, and other seal members may be used.

また、第一付勢手段25及び第二付勢手段26はコイルスプリングに限定されず、皿バネ等、他の付勢手段を用いても良い。   The first urging means 25 and the second urging means 26 are not limited to coil springs, and other urging means such as a disc spring may be used.

また、上記実施形態では気体燃料用の燃料噴射弁に適用した例を示したが、本発明は、軽油、ガソリン用の燃料噴射弁等にも勿論適用可能である。   Moreover, although the example applied to the fuel injection valve for gaseous fuel was shown in the said embodiment, of course, this invention is applicable also to the fuel injection valve for light oil, gasoline, etc.

更に、上述した膨張差吸収機構は燃料噴射弁以外の機構の熱膨張差を吸収するために用いることも可能である。   Furthermore, the above-described expansion difference absorbing mechanism can be used to absorb the difference in thermal expansion of mechanisms other than the fuel injection valve.

本発明の一実施形態に係る膨張差吸収機構を備えた燃料噴射弁の断面図である。It is sectional drawing of the fuel injection valve provided with the expansion difference absorption mechanism which concerns on one Embodiment of this invention. 図1の部分拡大断面図である。It is a partial expanded sectional view of FIG. 従来の燃料噴射弁の断面図である。It is sectional drawing of the conventional fuel injection valve.

符号の説明Explanation of symbols

1 燃料噴射弁
2 バレル(ケーシング)
3 シリンダ
5 上室
6 下室
7 ピストン
9 アクチュエータ
10 ニードル弁
11 噴射孔
20 磁歪素子
21 コイル
25 第一付勢手段(スプリング)
26 第二付勢手段(スプリング)
1 Fuel injection valve 2 Barrel (casing)
3 Cylinder 5 Upper chamber 6 Lower chamber 7 Piston 9 Actuator 10 Needle valve 11 Injection hole 20 Magnetostrictive element 21 Coil 25 First biasing means (spring)
26 Second urging means (spring)

Claims (4)

ケーシング内に移動可能に収容されたシリンダと、そのシリンダ内に移動可能に収容され、シリンダ内を二つの室に区画するピストンと、上記二つの室内に充填された粘性流体と、上記シリンダを移動させることで、上記粘性流体を介して上記ピストンを移動させるためのアクチュエータと、上記ピストンに連結された作動部材とを備え、上記ケーシング、アクチュエータ及び作動部材等の間の熱膨張差を吸収するための膨張差吸収機構であって、
上記シリンダと上記ピストンとの間をシールするシール部材と、上記ピストンに形成され上記二つの室を互いに連通する連通孔とを備え、
上記連通孔のサイズ及び/又は形状が、
上記熱膨張差により、上記アクチュエータの駆動速度よりも遅い速度で上記シリンダ又はピストンを移動させる力が生じたときには、上記粘性流体が上記連通孔を通過して上記二つの室間を移動し、それにより上記シリンダと上記ピストンとが相対移動して上記熱膨張差を吸収し、
一方、上記アクチュエータにより、上記熱膨張差による力よりも速い速度で上記シリンダを移動させる力が生じたときには、上記粘性流体が上記連通孔を通過できず、上記ピストンが上記シリンダと一体的に移動するようなサイズ及び/又は形状に設定される
ことを特徴とする膨張差吸収機構。
A cylinder movably accommodated in the casing, a piston movably accommodated in the cylinder and partitioning the cylinder into two chambers, a viscous fluid filled in the two chambers, and the cylinder moving An actuator for moving the piston via the viscous fluid, and an operating member connected to the piston to absorb a difference in thermal expansion between the casing, the actuator, the operating member, and the like. The differential expansion absorption mechanism of
A seal member that seals between the cylinder and the piston; and a communication hole that is formed in the piston and communicates the two chambers with each other.
The size and / or shape of the communication hole is
When the force for moving the cylinder or piston is generated at a speed slower than the driving speed of the actuator due to the difference in thermal expansion, the viscous fluid passes between the communication holes and moves between the two chambers. The cylinder and the piston move relative to each other to absorb the thermal expansion difference,
On the other hand, when the force for moving the cylinder at a speed faster than the force due to the thermal expansion difference is generated by the actuator, the viscous fluid cannot pass through the communication hole, and the piston moves integrally with the cylinder. An expansion difference absorption mechanism characterized by being set to such a size and / or shape.
バレル内に移動可能に収容されたシリンダと、そのシリンダ内に移動可能に収容され、シリンダ内を二つの室に区画するピストンと、上記二つの室内に充填された粘性流体と、上記シリンダを移動させるためのアクチュエータと、上記ピストンに連結されたニードル弁とを備え、上記アクチュエータにより上記シリンダを移動させることで、上記粘性流体及び上記ピストンを介して上記ニードル弁を移動させる燃料噴射弁であって、
上記シリンダと上記ピストンとの間をシールするシール部材と、上記ピストンに形成され上記二つの室を互いに連通する連通孔とを備え、
上記連通孔のサイズ及び/又は形状が、
上記バレル、アクチュエータ及びニードル弁等の間の熱膨張差により、上記アクチュエータの駆動速度よりも遅い速度で上記シリンダ又はピストンを移動させる力が生じたときには、上記粘性流体が上記連通孔を通過して上記二つの室間を移動し、それにより上記シリンダと上記ピストンとが相対移動して上記熱膨張差を吸収し、
一方、上記アクチュエータにより、上記熱膨張差による力よりも速い速度で上記シリンダを移動させる力が生じたときには、上記粘性流体が上記連通孔を通過できず、上記ピストン及びニードル弁が上記シリンダと一体的に移動するようなサイズ及び/又は形状に設定される
ことを特徴とする膨張差吸収機構を備えた燃料噴射弁。
A cylinder movably accommodated in the barrel, a piston movably accommodated in the cylinder and dividing the cylinder into two chambers, a viscous fluid filled in the two chambers, and the cylinder moving And a fuel injection valve that moves the needle valve via the viscous fluid and the piston by moving the cylinder by the actuator. ,
A seal member that seals between the cylinder and the piston; and a communication hole that is formed in the piston and communicates the two chambers with each other.
The size and / or shape of the communication hole is
When a force for moving the cylinder or piston is generated at a speed slower than the driving speed of the actuator due to a difference in thermal expansion between the barrel, the actuator and the needle valve, the viscous fluid passes through the communication hole. Moving between the two chambers, the cylinder and the piston move relative to each other to absorb the thermal expansion difference,
On the other hand, when the force that moves the cylinder at a speed faster than the force due to the thermal expansion difference is generated by the actuator, the viscous fluid cannot pass through the communication hole, and the piston and the needle valve are integrated with the cylinder. A fuel injection valve provided with an expansion difference absorbing mechanism, characterized in that it is set to a size and / or shape that moves in a moving manner.
上記アクチュエータが磁歪素子又は電歪素子を備えた請求項2記載の膨張差吸収機構を備えた燃料噴射弁。   The fuel injection valve provided with an expansion difference absorbing mechanism according to claim 2, wherein the actuator includes a magnetostrictive element or an electrostrictive element. 上記シリンダと上記アクチュエータとを押し付ける第一付勢手段と、上記ニードル弁を閉弁方向に付勢する第二付勢手段とを備えた請求項2又は3記載の膨張差吸収機構を備えた燃料噴射弁。
4. A fuel having an expansion difference absorbing mechanism according to claim 2, further comprising: a first urging unit that presses the cylinder and the actuator; and a second urging unit that urges the needle valve in a valve closing direction. Injection valve.
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