JP2010144644A - インジェクタ - Google Patents

Abstract

【課題】インジェクタ構成部品の熱膨張や車輌振動によるアクチュエータのリード線の断線、破損を防止する。
【解決手段】ボデーストッパ４１ｄとピエゾアクチュエータ２の座面２３とが当接する位置から、コネクタストッパ９１３と被覆部２１２の先端とが当接する位置までの長さを取付長さＡとし、ピエゾアクチュエータ２をインジェクタボデー４に組み付ける前の状態で、且つリード線２３が直線状態のときの、ピエゾアクチュエータ２の座面２３におけるボデーストッパ４１ｄに当接する部位から被覆部２１２の先端までの長さを組み付け前長さとしたとき、組み付け前長さを取付長さＡよりも長く設定して、リード線２１に撓みをもたせる。
【選択図】図１

Description

本発明は、アクチュエータにてノズルの開閉作動を制御するインジェクタに関するものである。

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インジェクタ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。インジェクタは、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や、ニードルにおける反噴孔側に作用する圧力を制御してノズルの開閉作動を制御するピエゾアクチュエータを備えている（例えば、特許文献１参照）。

そして、特許文献１に示された燃料噴射装置用インジェクタは、筒状のインジェクタボデーにおけるノズル側からピエゾアクチュエータを組み付けるようになっている。

具体的には、インジェクタボデーの反ノズル側端部には、２つのターミナルを有するコネクタが配置され、ピエゾアクチュエータには、給電用の２本のリード線が予め接合されている。そして、まずリード線をインジェクタボデーの収納孔にノズル側から挿入し、続いてピエゾアクチュエータを収納孔に挿入することによって、リード線はピエゾアクチュエータに押されて収納孔内を進み、リード線の先端部がターミナルの位置に導かれる。続いて、リード線の先端部がターミナルに接合される。
特開２００７−２７０８２２号公報

ところで、内燃機関が車輌用である場合、エンジンルーム内の温度変化、地域や季節による温度差によって、インジェクタの使用環境温度が１００℃以上変化する。このため、従来のインジェクタは、インジェクタ構成部品の熱膨張によりピエゾアクチュエータのリード線に引張荷重が作用したり、或いは車輌振動によりリード線に引張荷重が作用し、リード線が断線、破損する虞があった。

本発明は上記点に鑑みて、インジェクタ構成部品の熱膨張や車輌振動によるアクチュエータのリード線の断線、破損を防止することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、アクチュエータ（２）およびリード線（２１）を収納穴（４１）に挿入し、インジェクタボデー（４）に設けたボデーストッパ（４１ｄ）にアクチュエータ（２）が当接する位置までアクチュエータ（２）を押し込むことにより、リード線（２１）の先端がコネクタ（９）に導かれるように構成されたインジェクタにおいて、コネクタ（９）に設けたコネクタストッパ（９１３）にリード線（２１）の被覆部（２１２）の先端が当接することにより被覆部（２１２）の先端の位置決めがなされるように構成され、ボデーストッパ（４１ｄ）とアクチュエータ（２）とが当接する位置から、コネクタストッパ（９１３）と被覆部（２１２）の先端とが当接する位置までの長さを取付長さとし、リード線（２１）が直線状態のときの、アクチュエータ（２）におけるボデーストッパ（４１ｄ）に当接する部位から被覆部（２１２）の先端までの長さを組み付け前長さとしたとき、組み付け前長さが取付長さよりも長く設定されていることを特徴とする。

これによると、リード線（２１）に撓みが生じるため、インジェクタ構成部品が熱膨張したり或いはインジェクタが車輌振動を受けてもリード線（２１）に引張荷重が作用せず、したがってリード線（２１）の断線、破損を防止することができる。

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。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。

（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装置用インジェクタの正面断面図、図２は図１のインジェクタの概略内部構成を示す模式的な断面図である。

まず、図１および図２に基づいて、インジェクタの基本的な構成、作動について説明する。インジェクタは、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、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、ピエゾアクチュエータ２により駆動されてノズル１の背圧を制御する背圧制御機構３を備えている。

ノズル１は、噴孔１１が形成されたノズルボデー１２、ノズルボデー１２の弁座に接離して噴孔１１を開閉するニードル１３、ニードル１３を閉弁向きに付勢するスプリング１４を備えている。

ピエゾアクチュエータ２は、多数の圧電素子（図示せず）を積層して構成され、この圧電素子は、２本のリード線２１を介して図示しない電源に接続されている。

背圧制御機構３のバルブボデー３１内には、ピエゾアクチュエータ２の伸縮に追従して移動するピストン３２、ピストン３２をピエゾアクチュエータ２側に向かって付勢する皿ばね３３、ピストン３２に駆動される球状の弁体３４が収納されている。因みに、図２ではバルブボデー３１を１つの部品として図示しているが、実際には複数に分割されている。

金属製の略円筒状のインジェクタボデー４には、インジェクタボデー４の軸線方向（以下、インジェクタ軸線方向という）の一端側から他端側まで貫通した収納穴４１が形成されており、この収納孔４１にピエゾアクチュエータ２や背圧制御機構３等が収納されている。

また、略円筒状のリテーナ５をインジェクタボデー４に螺合させることにより、インジェクタボデー４の端部にノズル１が保持されている。インジェクタボデー４における反ノズル側の端部には、コネクタ９が装着されている。コネクタ９は、一次成形品である樹脂製のターミナルホルダ９１にターミナル９２がインサート成形され、ターミナル９２とリード線２１を接合した後に、二次成形によって樹脂製のコネクタハウジング９３が形成されている。

ノズルボデー１２、インジェクタボデー４、およびバルブボデー３１には、コモンレールから常に高圧燃料が供給される高圧通路６が形成され、インジェクタボデー４およびバルブボデー３１には、図示しない燃料タンクに接続される低圧通路７が形成されている。

ニードル１３における噴孔１１側の外周面とノズルボデー１２の内周面との間には、高圧室１５が形成されている。この高圧室１５は、ニードル１３が開弁方向に変位した際に噴孔１１と連通する。また、高圧室１５には、高圧通路６を介して常に高圧燃料が供給されている。ニードル１３における反噴孔側には背圧室１６が形成されている。この背圧室１６には前述したスプリング１４が配置されている。

バルブボデー３１には、バルブボデー３１内の高圧通路６とノズル１の背圧室１６とを連通させる経路中に高圧シート面３５が形成され、バルブボデー３１内の低圧通路７とノズル１の背圧室１６とを連通させる経路中に低圧シート面３６が形成されている。そして、高圧シート面３５と低圧シート面３６との間に前述した弁体３４が配置されている。

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、図２に示すように弁体３４が低圧シート面３６に接して背圧室１６は高圧通路６と接続され、背圧室１６には高圧の燃料圧が導入される。そして、この背圧室１６内の燃料圧とスプリング１４とによってニードル１３が閉弁向きに付勢されて噴孔１１が閉じられている。

一方、ピエゾアクチュエータ２に電圧が印加されてピエゾアクチュエータ２が伸びた状態では、弁体３４が高圧シート面３５に接して背圧室１６は低圧通路７と接続され、背圧室１６内は低圧になる。そして、高圧室１５内の燃料圧によってニードル１３が開弁向きに付勢されて噴孔１１が開かれ、この噴孔１１から内燃機関の気筒内へ燃料が噴射される。

次に、インジェクタボデー４について詳細に説明する。図１に示すように、インジェクタボデー４の収納穴４１は、円柱形状の３つの収納穴４１ａ〜４１ｃからなる。第１収納穴４１ａは、一端がインジェクタボデー４におけるノズル側の端面に開口し、インジェクタボデー４のノズル側端面からインジェクタボデー４における反ノズル側に向かって延びている。

第２収納穴４１ｂは、第１収納穴４１ａよりも小径であり、第１収納穴４１ａにおける反ノズル側端部から、インジェクタボデー４における反ノズル側に向かって延びている。第３収納穴４１ｃは、第２収納穴４１ｂよりも大径であり、一端がインジェクタボデー４における反ノズル側の端面に開口し、他端が第２収納穴４１ｂに接続されている。第１収納穴４１ａ、第２収納穴４１ｂ、および第３収納穴４１ｃは、同軸に配置されている。

第１収納穴４１ａと第２収納穴４１ｂとの境界部には、テーパ状のボデーストッパ４１ｄが形成されている。そして、ピエゾアクチュエータ２のハウジング２２に形成されたテーパ状の座面２３がボデーストッパ４１ｄに当接することにより、インジェクタボデー４に対してピエゾアクチュエータ２が位置決めされるようになっている。

次に、コネクタ９についてさらに説明する。図３はコネクタハウジング９３を形成する前の状態を示すコネクタ９周辺の正面断面図、図４は図３のＺ部の拡大断面図である。

図３、図４に示すように、ターミナル９２は、ターミナルホルダ９１の外周面から突出して図示しない相手コネクタのターミナルと嵌合するターミナル嵌合部９２１と、ターミナルホルダ９１における反インジェクタボデー側の端面から突出してリード線２１と接合されるターミナル接合部９２２とを備えている。

ターミナルホルダ９１には、インジェクタボデー４側の端面に開口する円柱形状のターミナルホルダ収納穴９１１が形成されている。このターミナルホルダ収納穴９１１は、インジェクタボデー４の第２収納穴４１ｂと同軸に配置されており、リード線２１が収容される。

ターミナルホルダ９１には、ターミナルホルダ９１における反インジェクタボデー側の端面に開口する２つのリード線通し孔９１２が形成されている。リード線通し孔９１２は、ターミナルホルダ９１を反インジェクタボデー側から見たときに、円形であるともに、ターミナル接合部９２２に隣接する位置に設けられている。また、リード線通し孔９１２は、リード線２１の芯線２１１よりも大径で、リード線２１の被覆部２１２よりも小径である。

ターミナルホルダ９１には、ターミナルホルダ収納穴９１１とリード線通し孔９１２との境界部に、テーパ状のコネクタストッパ９１３が形成されている。そして、リード線２１の被覆部２１２の先端がコネクタストッパ９１３に当接することにより、被覆部２１２の先端の位置決めがなされるようなっている。

ターミナルホルダ９１の外形形状は、インジェクタ軸線方向に沿って略段付き円柱状になっている。より詳細には、反インジェクタボデー側に、ターミナル９２の一部がインサートされた略円柱状のターミナル保持部９１４が形成されている。また、このターミナル保持部９１４におけるインジェクタボデー４側に、インジェクタボデー４側に向かってさらに延びる円柱状のターミナルホルダ軸部９１５が形成されている。

次に、ピエゾアクチュエータ２の、インジェクタボデー４への組み付けについて説明する。まず、インジェクタボデー４にターミナルホルダ９１を固定する。具体的には、ターミナルホルダ軸部９１５を第３収納穴４１ｃに圧入する。

次に、一体化されたリード線２１およびピエゾアクチュエータ２を、以下のようにしてインジェクタボデー４に組み付ける。まず、リード線２１の先端部を、収納穴４１におけるノズル側開口部から挿入する。続いてピエゾアクチュエータ２を収納孔４１に押し込むようにして挿入する。

そして、ピエゾアクチュエータ２の座面２３がボデーストッパ４１ｄに当接する位置までピエゾアクチュエータ２をさらに押し込むと、リード線２１は被覆部２１２がコネクタストッパ９１３に当接する位置まで進み、リード線２１の芯線２１１はリード線通し孔９１２に侵入してリード線通し孔９１２内を進み、芯線２１１の先端側はターミナル接合部９２２に対向する位置まで進む。続いて、リード線２１とターミナル接合部９２２とを例えば抵抗溶接によって接合する。その後、二次成形によってコネクタハウジング９３を形成する。

ここで、ボデーストッパ４１ｄとピエゾアクチュエータ２の座面２３とが当接する位置から、コネクタストッパ９１３と被覆部２１２の先端とが当接する位置までの長さを取付長さＡとする。また、ピエゾアクチュエータ２をインジェクタボデー４に組み付ける前の状態で、且つリード線２３が直線状態のときの、ピエゾアクチュエータ２の座面２３におけるボデーストッパ４１ｄに当接する部位から被覆部２１２の先端までの長さを組み付け前長さとする。

そして、本実施形態では、組み付け前長さを取付長さＡよりも長く設定している。このため、ピエゾアクチュエータ２の座面２３がボデーストッパ４１ｄに当接する位置までピエゾアクチュエータ２を押し込んだ状態では、組み付け前長さを取付長さＡよりも長くした分だけ、リード線２１に撓みが生じる。したがって、インジェクタ構成部品が熱膨張したり或いはインジェクタが車輌振動を受けてもリード線２１に引張荷重が作用せず、リード線２１の断線、破損を防止することができる。

なお、熱膨張を考慮するときは、厳密には、ボデーストッパ４１ｄとピエゾアクチュエータ２の座面２３とが当接する位置から、芯線２１１とターミナル接合部９２２との接合位置までの長さＢよりも、その間のリード線２１の直線状態での長さを長く設定すれば、熱膨張によって芯線２１１に引張荷重が作用することを回避することができる。そして、組み付け前長さを取付長さＡよりも長く設定した場合は、長さＢよりもその間のリード線２１の直線状態での長さの方が長くなる。

また、被覆部２１２の先端がコネクタストッパ９１３に当接することにより被覆部２１２の先端の位置決めがなされるため、芯線２１１の露出部長さＣを管理することにより、芯線２１１とターミナル接合部９２２との接合長さＤを精度よく管理できる。この際、リード線２１の撓み量は接合長さＤに影響しないため、被覆部２１２の長さは公差を大きく設定することができる。

（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５は第２実施形態に係るインジェクタにおける要部の構成を示す正面断面図である。図６は図５の保持部材８単体を示す斜視図、図７は図６の保持部材８のＹ矢視図である。図８は図５のリード線２１および保持部材８を一部断面で示す構成図である。なお、本実施形態は、保持部材８を追加したものであり、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、異なる部分についてのみ説明する。

図６〜図８に示すように、保持部材８は、円柱状に形成されている。また、保持部材８は、保持部材８の長手方向の一端から他端まで貫通する２つのリード線挿入孔８１を備え、このリード線挿入孔８１にリード線２１が挿入される。リード線２１は、その両端部が保持部材８から露出している。因みに、リード線２１は、その一端がターミナル９２に接合され、他端がピエゾアクチュエータ２（図１参照）に接合される。

保持部材８は、リード線２１の被覆が摩耗するのを抑制するために、金属よりも硬度が低い材料、例えばナイロン等の樹脂よりなる。また、保持部材８は、リード線２１よりも剛性が高くなるように、形状や厚さ等が設定されている。

次に、組み付けについて説明する。まず、図８に示すように、エゾアクチュエータ２に接合されたリード線２１を、保持部材８のリード線挿入孔８１に挿入する。

続いて、図５に示すように、一体化されたリード線２１、保持部材８およびピエゾアクチュエータ２を、収納穴４１（図１参照）におけるノズル側開口部から挿入する。そして、ピエゾアクチュエータ２の座面２３がボデーストッパ４１ｄに当接する位置までピエゾアクチュエータ２を押し込むと、保持部材８の先端部が第２収納穴４１ｂから突出する位置まで進む。

続いて、インジェクタボデー４（図１参照）にターミナルホルダ９１を固定する。具体的には、保持部材８の先端部をターミナルホルダ収納穴９１１に挿入すると共に、ターミナルホルダ軸部９１５を第３収納穴４１ｃに圧入する。リード線２１の芯線２１１はリード線通し孔９１２に侵入してリード線通し孔９１２内を進み、芯線２１１の先端側はターミナル接合部９２２に対向する位置まで進む。

ここで、ピエゾアクチュエータ２をインジェクタボデー４に組み付ける前の状態で、且つリード線２３が直線状態のときの、ピエゾアクチュエータ２の座面２３（図１参照）におけるボデーストッパ４１ｄ（図１参照）に当接する部位から被覆部２１２の先端までの長さ（すなわち、組み付け前長さ）を、取付長さＡ（図１参照）よりも長く設定している。このため、ピエゾアクチュエータ２の座面２３がボデーストッパ４１ｄに当接する位置までピエゾアクチュエータ２を押し込み、且つインジェクタボデー４にターミナルホルダ９１を固定した状態では、リード線２１に撓みが生じる。この場合、リード線２１はリード線挿入孔８１内で撓んだ状態となる。

続いて、リード線２１とターミナル接合部９２２とを例えば抵抗溶接によって接合する。その後、二次成形によってコネクタハウジング９３（図１参照）を形成する。

以上述べたように、本実施形態では、ピエゾアクチュエータ２の座面２３がボデーストッパ４１ｄに当接する位置までピエゾアクチュエータ２を押し込んだ状態では、リード線２１に撓みが生じるため、インジェクタ構成部品が熱膨張したり或いはインジェクタが車輌振動を受けてもリード線２１に引張荷重が作用せず、したがってリード線２１の断線、破損を防止することができる。

（他の実施形態）
上記各実施形態では、ボデーストッパ４１ｄおよびコネクタストッパ９１３をテーパ状にしたが、それらは平面であってもよい。

本発明の第１実施形態に係る燃料噴射装置用インジェクタの正面断面図である。 図１のインジェクタの概略内部構成を示す模式的な断面図である。 コネクタハウジング９３を形成する前の状態を示すコネクタ９周辺の正面断面図である。 図３のＺ部の拡大断面図である。 本発明の第２実施形態に係るインジェクタにおける要部の構成を示す正面断面図である。 図５の保持部材８単体を示す斜視図である。 図６の保持部材８のＹ矢視図である。 図５のリード線２１および保持部材８を一部断面で示す構成図である。

符号の説明

１ ノズル
２ アクチュエータ
４ インジェクタボデー
９ コネクタ
２１ リード線
４１ 収納穴
２１２ 被覆部
４１ｄ ボデーストッパ
９１３ コネクタストッパ

Claims (1)

1. 一端側から他端側まで貫通した収納穴（４１）を有するインジェクタボデー（４）と、
   前記インジェクタボデー（４）の一端側に配置されたコネクタ（９）と、
   前記収納穴（４１）に収納され、リード線（２１）を介して前記コネクタ（９）に電気的に接続されたアクチュエータ（２）と、
   前記アクチュエータ（２）への通電状態に応じて開弁または閉弁して開弁時に燃料を噴射するノズル（１）とを備え、
   前記アクチュエータ（２）および前記リード線（２１）を前記収納穴（４１）に挿入し、前記インジェクタボデー（４）に設けたボデーストッパ（４１ｄ）に前記アクチュエータ（２）が当接する位置まで前記アクチュエータ（２）を押し込むことにより、前記リード線（２１）の先端が前記コネクタ（９）に導かれるように構成されたインジェクタにおいて、
   前記コネクタ（９）に設けたコネクタストッパ（９１３）に前記リード線（２１）の被覆部（２１２）の先端が当接することにより前記被覆部（２１２）の先端の位置決めがなされるように構成され、
   前記ボデーストッパ（４１ｄ）と前記アクチュエータ（２）とが当接する位置から、前記コネクタストッパ（９１３）と前記被覆部（２１２）の先端とが当接する位置までの長さを取付長さとし、前記リード線（２１）が直線状態のときの、前記アクチュエータ（２）における前記ボデーストッパ（４１ｄ）に当接する部位から前記被覆部（２１２）の先端までの長さを組み付け前長さとしたとき、組み付け前長さが取付長さよりも長く設定されていることを特徴とするインジェクタ。

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