JP2010174821A - 燃料噴射弁 - Google Patents

Abstract

【課題】デポジットによりアーマチャが作動不可となる事態を回避できる燃料噴射弁を提供する。
【解決手段】ステータ６３と、アーマチャ６４と、コイルばね６６と、出口オリフィス５３ａ（燃料通路）を開閉するボール弁６５（制御弁）とを備え、アーマチャ６４が磁気吸引力で作動することに伴いボール弁６５が開弁作動して燃料を噴射するよう構成された燃料噴射弁において、アーマチャ６４に、コイルばね６６の端部が嵌め込まれる溝部６４３ａ（嵌合部）を形成し、その溝部６４３ａにより、アーマチャ６４の作動方向（図２の上下方向）に対して垂直な方向に前記アーマチャ６４を係止させたことを特徴とする。
【選択図】 図２

Description

本発明は、燃料を噴射する燃料噴射弁に関する。

特許文献１，２等に記載の従来の燃料噴射弁は、噴射孔へ通じる高圧通路を開閉するニードルと、ニードルに高圧燃料圧力を背圧として付与させる背圧室と、背圧室の流出口を開閉する制御弁と、制御弁を開弁作動させるアクチュエータとしてのステータ及びアーマチャと、を備えて構成されている。そして、ステータの電磁コイルへ通電すると、アーマチャは制御弁を開弁させる向きに作動し、背圧室の圧力低下に伴いニードルは開弁作動する。一方、通電を停止させると、アーマチャは制御弁を閉弁させる向きに作動し、背圧室の圧力上昇に伴いニードルは閉弁作動する。

また、図９に示すように従来のアーマチャ６４ｘは、ステータ６３に対向配置されてステータ６３とともに磁気回路を形成する円板形状の円板部６４１ｘ、ボール弁６５（制御弁）と当接する当接部６４２ｘ、及び円板部６４１ｘと当接部６４２ｘを連結するシャフト部６４４ｘを有して構成されている。このシャフト部は、磁気吸引力によりアーマチャ６４ｘが図９の上下方向に作動する際にアーマチャ６４ｘが傾かないようにガイドするためのものであり、アーマチャ６４ｘは、シャフト部６４４ｘにおいてガイド部材８０と摺動するよう構成されている。

そして、アーマチャ６４ｘの傾きを十分に小さくするために、ガイド部材８０の内周面８０ａとシャフト部６４４ｘとの摺動クリアランスはできるだけ小さくすることが望まれている。

特開２００７−６４３６４号公報 特開２００６−２５７８７４号公報

しかしながら、摺動クリアランスのような狭小部位には、デポジット（堆積物）が溜まりやすい。デポジットの具体例としては、燃料中に混入していた異物や、燃料の成分が化学変化して生成された生成物等が挙げられるが、特に粗悪燃料を用いた場合にはデポジットの摺動クリアランスへの堆積が著しくなり、その堆積が進行すると、通電させてもアーマチャ６４ｘが作動できなくなる事態も生じうる。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、デポジットによりアーマチャが作動不可となる事態を回避できる燃料噴射弁を提供することにある。

以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について記載する。

請求項１記載の発明では、電磁コイルを有するステータと、前記電磁コイルへの通電に伴い前記ステータとともに磁気回路を形成して磁気吸引力を受けるアーマチャと、前記磁気吸引力に抗して前記アーマチャに弾性力を付勢するコイルばねと、燃料通路を開閉する制御弁とを備え、前記アーマチャが磁気吸引力で作動することに伴い前記制御弁が開弁作動して燃料を噴射するよう構成された燃料噴射弁に適用されたものである。そして、前記アーマチャに、前記コイルばねの端部が嵌め込まれる嵌合部を形成し、前記嵌合部により、前記アーマチャの作動方向に対して垂直な方向に前記アーマチャを係止させたことを特徴とする。

これによれば、磁気吸引力に抗して弾性力をアーマチャに付勢するコイルばねを利用して、コイルばねの端部を嵌合部に嵌め込むことによりアーマチャの作動方向に対して垂直な方向にアーマチャを係止させるので、従来のシャフト部６４４ｘを廃止しつつアーマチャの傾きを抑制できる。そして、従来のシャフト部６４４ｘでアーマチャの傾きを抑制する構造では狭小部位としての摺動クリアランスを要するのに対し、本発明の如くコイルばねを嵌合部に嵌め込む構造では摺動クリアランスを不要にできるため、「摺動クリアランスにデポジットが溜まることによりアーマチャが作動不可となる」といった事態を回避できる。

請求項２記載の発明では、前記嵌合部は、前記アーマチャの端面に形成された溝部であり、前記溝部は、前記コイルばねの端面と当接して前記弾性力を受ける当接面、及び前記コイルばねの外周面に対向する対向面を有しており、前記対向面により前記アーマチャを係止させることを特徴とする。また、請求項３記載の発明では、前記嵌合部は、前記アーマチャの端面に形成された突部であり、前記突部は、前記コイルばねの内周面に対向する対向面を有しており、前記対向面により前記アーマチャを係止させることを特徴とする。

これらのように、アーマチャの端面に溝部や突部を形成して嵌合部とした構成によれば、「アーマチャの作動方向に対して垂直な方向に前記アーマチャを係止させる」といった請求項１記載の構成を、簡素な構造で容易に実現できる。

請求項４記載の発明では、前記アーマチャの所定部位に対向して配置された規制部材を備え、前記アーマチャが前記コイルばねを曲げ変形させながら傾くことを、前記規制部材が前記所定部位に当接することで規制するよう構成されていることを特徴とする。

これによれば、コイルばねが嵌め込まれた状態のアーマチャがコイルばねを曲げ変形させながら傾くにあたり、その傾き量を所定範囲内に規制することができるので、コイルばねが損傷する等の不具合を解消できる。

請求項５記載の発明では、前記アーマチャは、前記ステータに対向配置されて前記磁気回路を形成する円板形状の円板部、及び前記制御弁と当接する当接部を有しており、前記所定部位を、前記円板部の外周面としたことを特徴とする。

これによれば、「アーマチャがコイルばねを曲げ変形させながら傾くことを、アーマチャの所定部位に規制部材が当接することで規制する」といった上記請求項４記載の構成を、簡素な構造で容易に実現できる。しかも、円板部の外周面はアーマチャのうち最も径の大きい部位であるため、アーマチャの傾き量を所定範囲内に規制しつつも、円板部の外周面と規制部材との間のクリアランスをデポジットが溜まらない程度に十分に大きくすることができる。

請求項６記載の発明では、前記アーマチャは、前記ステータに対向配置されて前記磁気回路を形成する円板形状の円板部、及び前記制御弁と当接する当接部を有しており、前記円板部のうち前記当接部よりも径方向外側の部分には、前記アーマチャの軸方向に延びる挿入孔が形成され、前記挿入孔には、前記規制部材としてピンが挿入配置されており、前記所定部位を、前記挿入孔の内面としたことを特徴とする。また、請求項７記載の発明では、前記アーマチャは、前記ステータに対向配置されて前記磁気回路を形成する円板形状の円板部、及び前記制御弁と当接する当接部を有しており、前記当接部は、前記制御弁を内部に収容する円筒形状に形成されており、前記所定部位を、前記当接部の円筒外周面としたことを特徴とする。

これらの発明によれば、「アーマチャがコイルばねを曲げ変形させながら傾くことを、アーマチャの所定部位に規制部材が当接することで規制する」といった上記請求項４記載の構成を、簡素な構造で容易に実現できる。また、上記請求項６記載の発明によれば、円板部のうち当接部よりも径方向外側に位置する挿入孔で傾きを規制するので、請求項７記載の如く当接部の円筒外周面で傾きを規制する場合に比べて、アーマチャのうち径の大きい部位で規制することとなる。そのため、請求項６記載の発明によれば、請求項７記載の発明に比べて、アーマチャの傾き量を所定範囲内に規制しつつ、挿入孔（所定部位）とピン（規制部材）との間のクリアランスを大きくできる。よって、アーマチャの所定部位と規制部材との間が狭小部位となってデポジットが溜まってしまうとの懸念を解消できる。

ここで、一般的なコイルばねは、コイルばねの軸心方向両端に位置する座巻部と、中央に位置する有効巻部とを有して構成される（ＪＩＳ Ｂ ０１０３ ３１７等参照）。仮に、座巻部とともに有効巻部の一部をも嵌合部に嵌め込む構成にした場合には、軸心方向に弾性変形する有効巻部が嵌合部に引っ掛かることが懸念され、その結果、コイルばねが所望の弾性力を発揮しなくなる不具合や、コイルばねが損傷することが懸念される。

この懸念に対し請求項８記載の発明では、前記コイルばねのうち前記嵌合部に嵌め込まれる部分を、見かけ上のばねとして作用しない前記コイルばねの座巻部としたことを特徴とするので、有効巻部が嵌合部に嵌め込まれないようにすることで上記懸念を解消できる。

請求項９記載の発明では、外部から供給された高圧燃料を噴射孔へ導く高圧通路を形成するとともに、前記ステータ及び前記アーマチャから構成される電磁ユニットを内部に収容するボディを備え、前記ボディの軸方向に対して垂直な方向に、前記電磁ユニットと前記高圧通路とが並ぶようレイアウトされている燃料噴射弁（以下、「ペンシル型インジェクタ」と記載）に、上記各発明を適用したものである。

なお、上記特許文献１記載の如く、電磁ユニットを高圧通路の反噴射孔側に軸方向に並べて配置（直列配置）する燃料噴射弁（以下、「一般型インジェクタ」と記載）に、上記各発明を適用するようにしてもよい。

本発明の第１実施形態にかかる燃料噴射弁の全体断面図。 図１に示す電磁ユニット及びオリフィスプレートの断面図。 図２の拡大図。 本発明の第２実施形態にかかる電磁ユニット及びオリフィスプレートの断面図。 図４のＡ−Ａ断面図。 本発明の第３実施形態にかかる電磁ユニット及びオリフィスプレートの断面図。 図６のＢ−Ｂ断面図。 本発明の第４実施形態にかかる電磁ユニット及びオリフィスプレートの断面図。 従来の燃料噴射弁の構造を示す断面図。

以下、本発明にかかる燃料噴射弁を、車両に搭載されたディーゼルエンジン（内燃機関）のコモンレール式燃料噴射システムに適用した各実施形態について、図面を参照しつつ説明する。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、同一符号を付しており、同一符号の部分についてはその説明を援用する。

（第１実施形態）
図１は燃料噴射弁１０の全体断面図、図２は燃料噴射弁１０に用いられる電磁ユニット６０及び後述するオリフィスプレート５０の断面図、図３は図２の拡大図である。燃料噴射弁１０は、エンジンのシリンダヘッド（図示せず）に挿入搭載され、コモンレールから供給される燃料をエンジンの各気筒内へ直接噴射するものである。

先ず、図１を用いて燃料噴射弁１０の全体構造を説明する。燃料噴射弁１０は、ノズルボディ２０、ニードル３０、ホルダボディ４０（「ボディ」に相当）、オリフィスプレート５０、及び電磁ユニット６０等より構成される。

ノズルボディ２０は、オリフィスプレート５０を介してホルダボディ４０の図示下側（噴射孔側）に、リテーニングナット１１により固定されている。ノズルボディ２０には、ニードル３０を摺動自在に収容するガイド孔２１と、ニードル３０のリフト時に燃料を噴射する噴射孔２２等が形成されている。

ガイド孔２１は、ノズルボディ２０の上端面からノズルボディ２０の先端部に向かって穿設され、ガイド孔２１内周面とニードル３０外周面との隙間により、噴射孔２２へ高圧燃料を導く高圧通路２３が形成されている。また、ガイド孔２１の途中には、内径が拡大する燃料溜室２４が形成されている。高圧通路２３（ガイド孔２１）は、上流端がノズルボディ２０の上端面に開口して、オリフィスプレート５０に形成される高圧通路５１に接続されている。

ノズルボディ２０内周面のうち高圧通路２３の先端部分には円錐状のシート面が形成され、ニードル３０の先端部には前記シート面に着座する着座面が形成されている。この着座面がシート面に着座することにより、噴射孔２２へ通じる高圧通路２３をニードル３０が閉塞遮断することとなる。

ガイド孔２１には円筒形状のスプリング台座２５が圧入固定されており、スプリング台座２５の下端面とニードル３０の上端面との間には、ニードル３０を閉弁方向（図１の下方向）に押圧するスプリング２６（弾性部材）が配置されている。スプリング台座２５の内周面には、ニードルの上端面に高圧燃料圧力を背圧として付与させる背圧室２７が形成されている。この背圧によりニードル３０は閉弁方向（図１の下方向）に付勢される。また、燃料溜室２４の高圧燃料の圧力は、ニードル３０を開弁方向（図１の上方向）に付勢する。

ホルダボディ４０のうち上端部分（反噴射孔側部分）には配管継手４１が設けられ、この配管継手４１に接続される燃料配管（図示せず）を介してコモンレールより高圧燃料が供給される。配管継手４１の内部通路には、燃料を濾過するバーフィルタ（図示せず）が配設されている。ホルダボディ４０の内部には、配管継手４１に導入された高圧燃料を、オリフィスプレート５０の高圧通路５１を介してノズルボディ２０の高圧通路２３へ導く高圧通路４２と、電磁ユニット６０を挿入配置するための収容孔４３等が形成されている。これら高圧通路４２及び収容孔４３は、燃料噴射弁１０の軸方向（図１の上下方向）に延びる形状である。本明細書で言う「軸方向」とは、燃料噴射弁１０の長手方向のことであり、シリンダヘッドに挿入搭載される燃料噴射弁１０の挿入方向のことでもある。

図２に示す様に、オリフィスプレート５０には、高圧通路５１から背圧室２７へ高圧燃料を流入させる流入通路５２と、背圧室２７から低圧側へ流出させる流出通路５３とが形成されている。また、流入通路５２には入口オリフィス５２ａが形成され、流出通路５３には出口オリフィス５３ａ（「燃料通路」に相当）が形成されている。

電磁ユニット６０は、樹脂製ボビン６１に巻き回された電磁コイル６２を有するステータ６３と、このステータ６３に対向して可動するアーマチャ６４と、アーマチャ６４と一体に可動して出口オリフィス５３ａを開閉するボール弁６５（制御弁）等を備えて構成されている。ホルダボディ４０の反噴射孔側の上部には、樹脂製のコネクタハウジング７０（図１参照）が取り付けられ、このコネクタハウジング７０に設けられたターミナル７１（図１参照）と電磁コイル６２とがリード線７２により電気的に接続されている。

ステータ６３及びアーマチャ６４は鉄等の強磁性体によって形成され、電磁コイル６２へ通電すると、電磁コイル６２の周りにはステータ６３及びアーマチャ６４により磁気回路が形成される。すると、アーマチャ６４は発生磁束によって磁化されて、磁気吸引力によりステータ６３へ吸引されて可動する。また、ステータ６３の中心部分には、軸方向（図２の上下方向）に延びるスプリング収容孔６３ａが形成されており、スプリング収容孔６３ａに収容されたコイルばね６６は、ボール弁６５を閉弁する方向（図２の下方向）にアーマチャ６４に弾性力を付勢する。

ホルダボディ４０の収容孔４３のうちステータ６３の下方に位置する部分は、ボール弁６５を収容する弁室４３ａとして機能しており、この弁室４３ａには、アーマチャ６４がボール弁６５とともに収容されている。なお、弁室４３ａ内は、出口オリフィス５３ａから流出した低圧燃料で満たされている。

オリフィスプレート５０の上端面には、円環形状の溝５４、及び溝５４から径方向外側に延びる溝５５が形成されており、弁室４３ａ内の燃料は、溝５４，５５を介して、ホルダボディ４０に形成された低圧通路４４と通じている。低圧通路４４は、高圧通路４２と平行して軸方向に延びるよう形成されている。収容孔４３の内周面とステータ６３の外周面との隙間４３ｂには、弁室４３ａ内の低圧燃料がリークするが、このリークした燃料は、ホルダボディ４０に形成された図示しない通路を介して低圧通路４４へと流れる。

弁室４３ａには円筒形状のスペーサ６７（規制部材）が配置されている。このスペーサ６７は、オリフィスプレート５０の上端面とステータ６３の下端面とに当接しており、アーマチャ６４上端面とステータ６３下端面との間に非通電時におけるエアギャップを形成する。電磁ユニット６０の上端面は、図１に示すスプリング６８（例えば皿バネ）によりオリフィスプレート５０側へ押し付けられている。つまり、このスプリング６８の弾性力により、オリフィスプレート５０とステータ６３との間にスペーサ６７が挟持されていると言える。

スペーサ６７の上端部には、隙間４３ｂと弁室４３ａとを連通させるための溝６７ａが周方向に複数形成されている。つまり、弁室４３ａ内の低圧燃料は、オリフィスプレート５０の溝５４，５５を通じて低圧通路４４へ流れる経路と、スペーサ６７の溝６７ａ及び隙間４３ｂを通じて低圧通路４４へ流れる経路との両経路により排出される。なお、これら両経路のいずれかを廃止するよう構成してもよい。

ホルダボディ４０に対する電磁ユニット６０の配置レイアウトに関し、本実施形態では、ホルダボディ４０の軸方向に対して垂直な方向（図１の左右方向）に電磁ユニット６０と高圧通路４２とが並ぶようレイアウトされており、本実施形態にかかる燃料噴射弁１０は、いわゆるペンシル型インジェクタである。

次に、本実施形態の要部であるアーマチャ６４の構造について説明する。

アーマチャ６４は、以下に説明する円板部６４１、当接部６４２及び台座部６４３を備えて構成されている。円板部６４１は、ステータ６３に対向配置されて前記磁気回路を形成する円板形状の高磁性材（例えば珪素鋼）によって形成されている。円板部６４１の径方向中央部には挿入孔６４１ａが形成されると共に、挿入孔６４１ａの径方向外側には貫通孔６４１ｂが形成されている。貫通孔６４１ｂは、アーマチャ６４が可動する際に弁室４３ａ内の燃料を通過させることで、弁室４３ａ内の燃料に対するアーマチャ６４の可動抵抗軽減を図るためのものである。更に、円板部６４１の外周面６４１ｃ（所定部位）のうちオリフィスプレート５０側の角部には、例えば４５度の面取り６４１ｄが全周に施されている。

台座部６４３は、挿入孔６４１ａに圧入された円柱形状である。また、台座部６４３は当接部６４２と一体に形成されており、円板部６４１にはステータ６３との衝突に耐え得る硬い材質が採用されている一方で、当接部６４２及び台座部６４３には円板部６４１に比べて対衝撃性の低い材質が採用されている。但し、これら、円板部６４１、当接部６４２及び台座部６４３を同一材質で一体に形成するようにしてもよい。

図３はアーマチャ６４及びコイルばね６６の詳細を示す図２の拡大図である。この図３に示すように、台座部６４３のうちステータ側の軸方向端面には溝部６４３ａ（嵌合部）が形成されている。溝部６４３ａは、円板部６４１の軸方向上側の端面よりも反ステータ側に凹む形状、かつ、上面視において円形の形状であり、溝部６４３ａにはコイルばね６６の下端部が嵌め込まれている。

具体的には、溝部６４３ａの底面６４３ｂにコイルばね６６の下端面が当接しており、溝部６４３ａの内周面６４３ｃ（対向面）にコイルばね６６の外周面が密着している。つまり、コイルばね６６の下端部とアーマチャ６４とは連結していると言える。

なお、溝部６４３ａの内周面６４３ｃとコイルばね６６の外周面との密着状態に関し、溝部６４３ａの内周面６４３ｃとコイルばね６６の外周面との間に僅かな隙間を有した状態としてもよい。但しこの隙間は、後述するクリアランスＣＬ１よりも小さく設定することを要する。

ここで、コイルばね６６は、コイルばね６６の軸心方向（図３の上下方向）の両端の領域を形成する座巻部６６ａと、中央の領域を形成する有効巻部６６ｂとを有して構成される。有効巻部６６ｂは軸方向に弾性力を発揮する部位である。座巻部６６ａは、有効巻部６６ｂに比べて殆ど弾性変形せず、見かけ上のばねとして作用しない部位であり、例えばコイルばね６６の端面からコイル線材１．５巻分の部位である。そして、コイルばね６６のうち座巻部６６ａの領域を溝部６４３ａに嵌め込ませ、有効巻部６６ｂの領域が溝部６４３ａに嵌め込まれることのないよう構成されている。

スプリング収容孔６３ａの底面には、コイルばね６６の上端面と当接する当接部材６９が挿入配置されている。コイルばね６６は、溝部６４３ａの底面６４３ｂと当接部材６９と間において、圧縮方向に弾性変形した状態で挟持されている。つまり、コイルばね６６の弾性力を受ける部位として溝部６４３ａの底面６４３ｂは機能する。一方、アーマチャ６４の作動方向に対して垂直な方向（図３の左右方向）へコイルばね６６の外周面により係止される部位として、溝部６４３ａの内周面６４３ｃは機能する。

当接部６４２は、台座部６４３からボール弁６５に向けて突出する略円筒形状であり、円筒形状内部にはボール弁６５が密着した状態で収容保持されている。より詳細に説明すると、円筒形状の底面６４２ａは、テーパ状の円錐形状に形成されてボール弁６５と当接する当接面として機能する。また、当接部６４２は、円筒形状内部にボール弁６５を収容することで、ボール弁６５がアーマチャ６４に対して径方向に動くことを規制している。

円板部６４１の外径は、当接部６４２の外径よりも大きく設定されている。また、当接部６４２は、円板部６４１に対してボール弁６５の側に突出する形状であるが、その突出長さＬは円板部６４１の外径より短くなるよう（例えば円板部６４１の外径の半分以下となるよう）設定されている。

ここで、スペーサ６７の円筒内周面は、円板部６４１の外周面６４１ｃと対向するよう配置されるとともに、その外周面６４１ｃとの間には所定のクリアランスＣＬ１が形成される。このクリアランスＣＬ１は、コイルばね６６の外周面とスプリング収容孔６３ａの内周面との間に形成されるクリアランスＣＬ２よりも小さく設定されている。つまり、アーマチャ６４に連結されたコイルばね６６を曲げ変形させながらアーマチャ６４が傾いた場合、円板部６４１の外周面６４１ｃとスペーサ６７の円筒内周面とは当接し得るのに対し、コイルばね６６の外周面とスプリング収容孔６３ａの内周面とは当接しないように構成されている。

なお、このように傾いた状態（アーマチャ６４の軸方向中心線がステータ６３の軸方向中心線に対して傾いた状態）でアーマチャ６４を作動させると、円板部６４１の外周面６４１ｃがスペーサ６７の内周面に摺動しながらガイドされることとなる。つまり、アーマチャ６４の傾き量を所定範囲内に規制しながらアーマチャ６４を作動させることとなる。このように摺動させることで、アーマチャ６４の径方向位置が許容範囲を超えてずれることを回避させ、ひいてはボール弁６５が出口オリフィス５３ａに対して径方向に大きく位置ずれしてしまうことを防止する。

なお、円板部６４１の外周面６４１ｃのうちスペーサ６７と摺動してガイドする部分（つまり面取り６４１ｄ以外の部分）と対向する位置に、スペーサ６７の溝６７ａを配置させている。

また、ボール弁６５のうち出口オリフィス５３ａと対向する部分には、軸方向に対して垂直に拡がる着座面６５ａが形成されている。一方、オリフィスプレート５０の上端面のうち出口オリフィス５３ａの外周部分にはシート面５０ａが形成されている。そして、着座面６５ａがシート面６０ａに着座することで出口オリフィス５３ａは閉ざされ、着座面６５ａがシート面６０ａから離座することで出口オリフィス５３ａは開放される。

次に、燃料噴射弁１０の作動を説明する。

電磁コイル６２への通電が停止されている場合には、ボール弁６５が出口オリフィス５３ａを閉弁しているので、ニードル３０を閉弁方向へ付勢する力（背圧室２７の燃圧による力＋スプリング２６の付勢力）がニードル３０を開弁方向へ押し上げる力（燃料溜室２４の燃圧による力）より大きくなる。その結果、ニードル３０の着座面がシート面に着座して、高圧通路２３と噴射孔２２との間を遮断することにより、燃料は噴射されない。

電磁コイル６２に通電されている場合には、磁化されたステータ６３にアーマチャ６４が吸引され、コイルばね６６の付勢力に抗してステータ６３側へアーマチャ６４が移動することにより、ボール弁６５が背圧室２７の燃圧を受けて出口オリフィス５３ａを開弁する。そのため、背圧室２７の高圧燃料が出口オリフィス５３ａを通じて低圧側（弁室４３ａ）に開放される。背圧室２７に対する出口オリフィス５３ａからの流出量は入口オリフィス５２ａからの流入量より多くなるよう両オリフィス５３ａ，５２ａは設定されているので、上述の如くボール弁６５が開弁作動すると背圧室２７の燃圧が低下する。その結果、ニードル３０を閉弁方向に付勢する力より、ニードル３０を開弁方向へ押し上げる力の方が上回った時点でニードル３０がリフト作動する。そのため、コモンレールより燃料噴射弁１０に供給された高圧燃料は、高圧通路４２，５１，２３を通じて噴射孔２２より噴射される。

なお、ボール弁６５の開弁に伴い弁室４３ａへ開放された低圧燃料は、オリフィスプレート５０の溝５４，５５を通じて低圧通路４４へ流れるとともに、スペーサ６７の溝６７ａ及び隙間４３ｂを通じて低圧通路４４へ流れる。そして、低圧通路４４から燃料噴射弁１０の外部に流出し、図示しない燃料タンクへ戻される。

その後、電磁コイル６２への通電が停止されると、アーマチャ６４がコイルばね６６に押し戻されて、ボール弁６５が出口オリフィス５３ａを閉じることにより、再び背圧室２７の燃圧が上昇する。その結果、ニードル３０を閉弁方向に付勢する力が、ニードル３０を開弁方向へ押し上げる力を上回った時点でニードル３０が押し戻され、ニードル３０の着座面がシート面に着座して高圧通路２３と噴射孔２２との間の通路が遮断されることにより、噴射が終了する。

以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。

（１）本実施形態では、アーマチャ６４を押し付けるコイルばね６６を利用して、コイルばね６６の下端部を溝部６４３ａに嵌め込んでアーマチャ６４に連結させている。そのため、溝部６４３ａの内周面６４３ｃは、アーマチャ６４の作動方向に対して垂直な方向へコイルばね６６の外周面により係止されることとなる。よって、従来のシャフト部６４４ｘを廃止しつつアーマチャ６４が傾くことを抑制できる。そして、図９の従来構造では、シャフト部６４４ｘとガイド部材８０との間に狭小部位としての摺動クリアランスを要するのに対し、本実施形態の如くコイルばね６６を溝部６４３ａに嵌め込む構造では、前記摺動クリアランスを不要にできるため、「摺動クリアランスにデポジットが溜まることによりアーマチャが作動不可となる」といった事態を回避できる。

（２）アーマチャ６４に連結されたコイルばね６６を曲げ変形させながらアーマチャ６４が瞬時的に傾いた場合であっても、アーマチャ６４の円板部６４１の外周面６４１ｃがスペーサ６７の円筒内周面と当接することで、アーマチャ６４の傾き量を所定範囲内に規制して、コイルばね６６の外周面とスプリング収容孔６３ａの内周面とが当接することを回避させている。よって、アーマチャ６４に傾きが生じた場合であっても、コイルばね６６がスプリング収容孔６３ａに接触して損傷してしまうことを回避できる。

（３）コイルばね６６を曲げ変形させながらアーマチャ６４が傾いた場合には円板部６４１の外周面６４１ｃが当接するが、この外周面６４１ｃは、アーマチャ６４のうち最も径の大きい部位であるため、アーマチャ６４の傾き量を所定範囲内に規制しつつも、円板部６４１の外周面６４１ｃとスペーサ６７の円筒内周面との間のクリアランスＣＬ１を、デポジットが溜まらない程度に十分に大きくすることができる。

（４）本実施形態では、図９の従来構造で要するシャフト部６４４ｘを廃止できる。よって、アーマチャ６４の構造を簡素にできるとともに、電磁ユニット６０を軸方向に小型化できる。

（５）コイルばね６６のうち座巻部６６ａの領域を溝部６４３ａに嵌め込ませ、有効巻部６６ｂの領域が溝部６４３ａに嵌め込まれることのないよう構成しているので、軸心方向に弾性変形する有効巻部６６ｂが溝部６４３ａの内周面６４３ｃに引っ掛かること回避できる。よって、前記引っ掛かりによりコイルばね６６が所望の弾性力を発揮しなくなる不具合や、コイルばね６６が損傷するといった不具合を回避できる。

（第２実施形態）
上記第１実施形態では、アーマチャ６４のうち円板部６４１の外周面６４１ｃをスペーサ６７の円筒内周面と当接させることで、アーマチャ６４の傾き量を所定範囲内に規制させている。これに対し、図４及び図５に示す本実施形態では、アーマチャ６４の円板部６４１に形成された貫通孔６４１ｂ（挿入孔）にピン５７（規制部材）を挿入し、円板部６４１の貫通孔６４１ｂ内周面をピン５７外周面と当接させることで、アーマチャ６４の傾き量を所定範囲内に規制させている。

図４及び図５を用いてより詳細に説明すると、オリフィスプレート５０の上端面（アーマチャ６４側の端面）のうち、アーマチャ６４の貫通孔６４１ｂに対向する位置には挿入孔５６が形成されている。そして、軸方向に延びる円柱形状のピン５７の一端は、挿入孔５６に圧入して取り付けられ、ピン５７の他端は、円板部６４１に形成された貫通孔６４１ｂに挿入されている。なお、先述した通り貫通孔６４１ｂは、挿入孔６４１ａの径方向外側に位置している。また、図５に示す通り貫通孔６４１ｂ及びピン５７の断面形状は円形である。

貫通孔６４１ｂは円板部６４１の３箇所以上に形成されており、そのうちの２箇所にピン５７が挿入されている。つまり、複数の貫通孔６４１ｂの２箇所をピン５７に対する挿入孔として利用している。

ピン５７の外周面と貫通孔６４１ｂの内周面との間には所定のクリアランスＣＬ３（図５参照）が形成される。このクリアランスＣＬ３は、コイルばね６６とスプリング収容孔６３ａとのクリアランスＣＬ２よりも小さく設定されている。つまり、アーマチャ６４に連結されたコイルばね６６を曲げ変形させながらアーマチャ６４が傾いた場合、貫通孔６４１ｂの内周面とピン５７の外周面とは当接し得るのに対し、コイルばね６６の外周面とスプリング収容孔６３ａの内周面とは当接しないように構成されている。

なお、このように傾いた状態でアーマチャ６４を作動させると、貫通孔６４１ｂの内周面がピン５７の外周面に摺動しながらガイドされることとなる。つまり、アーマチャ６４の傾き量を所定範囲内に規制しながらアーマチャ６４を作動させることとなる。このように摺動させることで、アーマチャ６４の径方向位置が許容範囲を超えてずれることを回避させ、ひいてはボール弁６５が出口オリフィス５３ａに対して径方向に大きく位置ずれしてしまうことを防止する。

なお、ピン５７と貫通孔６４１ｂとのクリアランスＣＬ３は、円板部６４１の外周面６４１ｃとスペーサ６７とのクリアランスＣＬ１よりも狭くなるよう設定されている。そのため本実施形態では、円板部６４１の外周面６４１ｃとスペーサ６７の内周面とは接触しない。また、アーマチャ６４が可動する際の弁室４３ａ内の燃料は、挿入孔として利用されている貫通孔６４１ｂも含め、全ての貫通孔６４１ｂを通過することとなる。

以上詳述した本実施形態によれば、第１実施形態による上記効果（１）（４）（５）に加え、以下の効果が得られるようになる。

（６）アーマチャ６４に連結されたコイルばね６６を曲げ変形させながらアーマチャ６４が瞬時的に傾いた場合であっても、アーマチャ６４の円板部６４１の貫通孔６４１ｂがピン５７と当接することで、アーマチャ６４の傾き量を所定範囲内に規制して、コイルばね６６の外周面とスプリング収容孔６３ａの内周面とが当接することを回避させている。よって、アーマチャ６４に傾きが生じた場合であっても、コイルばね６６がスプリング収容孔６３ａに接触して損傷してしまうことを回避できる。

（第３実施形態）
上記第１実施形態では、アーマチャ６４のうち円板部６４１の外周面６４１ｃをスペーサ６７の円筒内周面と当接させることで、アーマチャ６４の傾き量を所定範囲内に規制させている。これに対し、図６及び図７に示す本実施形態では、アーマチャ６４のうち当接部６４２の外周面６４２ｂ（所定部位）を規制プレート５８（規制部材）と当接させることで、アーマチャ６４の傾き量を所定範囲内に規制させている。

図６及び図７を用いてより詳細に説明すると、オリフィスプレート５０の上端面（アーマチャ６４側の端面）には、円板形状の規制プレート５８が配置されている。なお、スペーサ６７は規制プレート５８とステータ６３との間に挟持される。規制プレート５８の径方向中央部には、軸方向に貫通する貫通孔５８ａが形成されており、貫通孔５８ａの内周面は当接部６４２の外周面６４２ｂと対向する。

なお、オリフィスプレート５０の上端面（アーマチャ６４側の端面）には挿入孔５６が形成されており、ノックピン５９の一端は挿入孔５６に圧入して取り付けられ、ノックピン５９の他端は、規制プレート５８に形成された挿入孔５８ｂに遊嵌又は圧入されている。そのため、規制プレート５８は径方向に移動しないようノックピン５９により位置決めされる。本実施形態では複数のノックピン５９で規制プレート５８を位置決めしている。なお、図７に示す通り貫通孔５８ａの内周面及び当接部６４２の外周面の形状は円形である。

貫通孔５８ａの内周面と当接部６４２の外周面６４２ｂとの間には所定のクリアランスＣＬ４（図７参照）が形成される。このクリアランスＣＬ４は、コイルばね６６とスプリング収容孔６３ａとのクリアランスＣＬ２よりも小さく設定されている。つまり、アーマチャ６４に連結されたコイルばね６６を曲げ変形させながらアーマチャ６４が傾いた場合、貫通孔５８ａの内周面と当接部６４２の外周面６４２ｂとは当接し得るのに対し、コイルばね６６の外周面とスプリング収容孔６３ａの内周面とは当接しないように構成されている。

なお、このように傾いた状態でアーマチャ６４を作動させると、当接部６４２の外周面６４２ｂが貫通孔５８ａの内周面に摺動しながらガイドされることとなる。つまり、アーマチャ６４の傾き量を所定範囲内に規制しながらアーマチャ６４を作動させることとなる。このように摺動させることで、アーマチャ６４の径方向位置が許容範囲を超えてずれることを回避させ、ひいてはボール弁６５が出口オリフィス５３ａに対して径方向に大きく位置ずれしてしまうことを防止する。

なお、貫通孔５８ａの内周面と当接部６４２の外周面６４２ｂとのクリアランスＣＬ４は、円板部６４１の外周面６４１ｃとスペーサ６７とのクリアランスＣＬ１よりも狭くなるよう設定されている。そのため本実施形態では、円板部６４１の外周面６４１ｃとスペーサ６７の内周面とは接触しない。

以上詳述した本実施形態によれば、第１実施形態による上記効果（１）（４）（５）に加え、以下の効果が得られるようになる。

（７）アーマチャ６４に連結されたコイルばね６６を曲げ変形させながらアーマチャ６４が瞬時的に傾いた場合であっても、アーマチャ６４の当接部６４２の外周面６４２ｂが規制プレート５８の貫通孔５８ａ内周面と当接することで、アーマチャ６４の傾き量を所定範囲内に規制して、コイルばね６６の外周面とスプリング収容孔６３ａの内周面とが当接することを回避させている。よって、アーマチャ６４に傾きが生じた場合であっても、コイルばね６６がスプリング収容孔６３ａに接触して損傷してしまうことを回避できる。

（第４実施形態）
上記第１実施形態では、アーマチャ６４に溝部６４３ａを形成し、この溝部６４３ａにコイルばね６６の下端部を嵌め込むことでアーマチャ６４の傾きを抑制させるのに対し、図８に示す本実施形態では、アーマチャ６４に突部６４３ｄ（嵌合部）を形成し、この突部６４３ｄにコイルばね６６の下端部を嵌め込むことでアーマチャ６４の傾きを抑制させる。

図８を用いてより詳細に説明すると、台座部６４３のうちステータ側の軸方向端面には突部６４３ｄ（嵌合部）が形成されている。突部６４３ｄは、円板部６４１の軸方向上側の端面からステータ側に突出する形状、かつ、上面視において円形の形状であり、突部６４３ｄにはコイルばね６６の下端部が嵌め込まれている。

具体的には、台座部６４３の上端面のうち突部６４３ｄの周囲部分６４３ｅにコイルばね６６の下端面が当接しており、突部６４３ｄの外周面６４３ｆ（対向面）にコイルばね６６の内周面が密着している。つまり、コイルばね６６の下端部とアーマチャ６４とは連結していると言える。

なお、突部６４３ｄの外周面６４３ｆとコイルばね６６の内周面との密着状態に関し、突部６４３ｄの外周面６４３ｆとコイルばね６６の内周面との間に僅かな隙間を有した状態としてもよい。但しこの隙間は、先述したクリアランスＣＬ１よりも小さく設定することを要する。

また、コイルばね６６のうち座巻部６６ａの領域を突部６４３ｄに嵌め込ませ、有効巻部６６ｂの領域が突部６４３ｄに嵌め込まれることのないよう構成されている。

コイルばね６６は、台座部６４３の突部周囲部分６４３ｅと当接部材６９と間において、圧縮方向に弾性変形した状態で挟持されており、コイルばね６６の弾性力を受ける部位として突部周囲部分６４３ｅは機能する。一方、アーマチャ６４の作動方向に対して垂直な方向（図８の左右方向）へコイルばね６６の内周面により係止される部位として、突部６４３ｄの外周面６４３ｆは機能する。

なお、本実施形態では、上記第１実施形態と同様にして、アーマチャ６４のうち円板部６４１の外周面６４１ｃをスペーサ６７の円筒内周面と当接させることで、アーマチャ６４の傾き量を所定範囲内に規制させている。但し、上記第２実施形態と同様にして、円板部６４１の貫通孔６４１ｂ内周面をピン５７外周面と当接させることで、アーマチャ６４の傾き量を所定範囲内に規制させている。また、上記第３実施形態と同様にして、当接部６４２の外周面６４２ｂを規制プレート５８と当接させることで、アーマチャ６４の傾き量を所定範囲内に規制させてもよい。

以上詳述した本実施形態によれば、第１実施形態による上記効果（２）〜（５）に加え、以下の効果が得られるようになる。

（８）本実施形態では、アーマチャ６４を押し付けるコイルばね６６を利用して、コイルばね６６の下端部を突部６４３ｄに嵌め込んでアーマチャ６４に連結させている。そのため、突部６４３ｄの外周面６４３ｆは、アーマチャ６４の作動方向に対して垂直な方向へコイルばね６６の内周面により係止されることとなる。よって、従来のシャフト部６４４ｘを廃止しつつアーマチャ６４が傾くことを抑制できる。そして、図９の従来構造では、シャフト部６４４ｘとガイド部材８０との間に狭小部位としての摺動クリアランスを要するのに対し、本実施形態の如くコイルばね６６を突部６４３ｄに嵌め込む構造では、前記摺動クリアランスを不要にできるため、「摺動クリアランスにデポジットが溜まることによりアーマチャが作動不可となる」といった事態を回避できる。

（他の実施形態）
本発明は上記実施形態の記載内容に限定されず、以下のように変更して実施してもよい。また、各実施形態の特徴的構成をそれぞれ任意に組み合わせるようにしてもよい。

・上記第１実施形態では、円板部６４１の外周面６４１ｃのうちスペーサ６７と当接してアーマチャ６４の傾きを規制する領域（つまり面取り６４１ｄ以外の部分）と対向する位置にスペーサ６７の溝６７ａを配置させているが、前記傾き規制領域以外の領域、つまり外周面６４１ｃのうち前記傾き規制領域よりもオリフィスプレート５０側の位置に、スペーサ６７の溝６７ａを配置させてもよい。

・上記第１実施形態では、スペーサ６７を規制部材として機能させているが、スペーサ６７以外の部材を規制部材としてもよい。例えば、ホルダボディ４０のうち弁室４３ａを構成する部分の内周面に、円板部６４１の外周面６４１ｃと対向する部位を形成し、その対向部位に対して円板部６４１の外周面６４１ｃを当接させることで、ホルダボディ４０を規制部材として機能させるようにしてもよい。

・上記第１実施形態では、円板部６４１の角部に面取り６４１ｄを施しているが、この面取り６４１ｄを廃止してもよい。

・上記第２実施形態では、円板部６４１に形成された貫通孔６４１ｂでピン５７と当接させているが、円板部６４１の外周面６４１ｃに軸方向に延びる溝を形成し、この溝にピン５７を当接させることで、前記溝でアーマチャ６４の傾きを規制させるようにしてもよい。

・上記各実施形態では、電磁ユニット６０を高圧通路４２と並ぶよう並列配置したペンシル型インジェクタを採用しているが、上記第１及び第２実施形態においては、電磁ユニット６０をホルダボディ４０の上部に搭載して、高圧通路４２の反噴射孔側に電磁ユニット６０を位置させる一般型インジェクタを採用してもよい。

・上記各実施形態では、当接部６４２が円板部６４１に対してボール弁６５の側に突出する形状しているが、上記第１及び第２実施形態においては、円板部６４１の内部に当接部を形成して当接部が突出しない形状であってもよい。具体的には、円板部６４１の板厚寸法をボール弁６５の直径よりも大きく形成し、円板部６４１のオリフィスプレート５０側の面のうちその径方向中央部に、ボール弁６５を収容する穴が形成された形状としてもよい。

１０…燃料噴射弁、４０…ホルダボディ（ボディ）、４２…高圧通路、５３ａ…出口オリフィス（燃料通路）、５７…ピン（規制部材）、５８…規制プレート（規制部材）、６０…電磁ユニット、６２…電磁コイル、６３…ステータ、６４…アーマチャ、６５…ボール弁（制御弁）、６６…コイルばね、６６ａ…座巻部、６７…スペーサ（規制部材）、６４１…円板部、６４１ｂ…貫通孔（挿入孔（所定部位））、６４１ｃ…円板部の外周面（所定部位）、６４２…当接部（所定部位）、６４３ａ…溝部（嵌合部）、６４３ｃ…溝部が有する対向面、６４３ｄ…突部（嵌合部）、６４３ｆ…突部が有する対向面。

Claims (9)

1. 電磁コイルを有するステータと、前記電磁コイルへの通電に伴い前記ステータとともに磁気回路を形成して磁気吸引力を受けるアーマチャと、前記磁気吸引力に抗して前記アーマチャに弾性力を付勢するコイルばねと、燃料通路を開閉する制御弁とを備え、
   前記アーマチャが磁気吸引力で作動することに伴い前記制御弁が開弁作動して燃料を噴射するよう構成された燃料噴射弁において、
   前記アーマチャに、前記コイルばねの端部が嵌め込まれる嵌合部を形成し、
   前記嵌合部により、前記アーマチャの作動方向に対して垂直な方向に前記アーマチャを係止させたことを特徴とする燃料噴射弁。
2. 前記嵌合部は、前記アーマチャの端面に形成された溝部であり、
   前記溝部は、前記コイルばねの端面と当接して前記弾性力を受ける当接面、及び前記コイルばねの外周面に対向する対向面を有しており、
   前記対向面により前記アーマチャを係止させることを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射弁。
3. 前記嵌合部は、前記アーマチャの端面に形成された突部であり、
   前記突部は、前記コイルばねの内周面に対向する対向面を有しており、
   前記対向面により前記アーマチャを係止させることを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射弁。
4. 前記アーマチャの所定部位に対向して配置された規制部材を備え、
   前記アーマチャが前記コイルばねを曲げ変形させながら傾くことを、前記規制部材が前記所定部位に当接することで規制するよう構成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の燃料噴射弁。
5. 前記アーマチャは、前記ステータに対向配置されて前記磁気回路を形成する円板形状の円板部、及び前記制御弁と当接する当接部を有しており、
   前記所定部位を、前記円板部の外周面としたことを特徴とする請求項４に記載の燃料噴射弁。
6. 前記アーマチャは、前記ステータに対向配置されて前記磁気回路を形成する円板形状の円板部、及び前記制御弁と当接する当接部を有しており、
   前記円板部のうち前記当接部よりも径方向外側の部分には、前記アーマチャの軸方向に延びる挿入孔が形成され、
   前記挿入孔には、前記規制部材としてピンが挿入配置されており、
   前記所定部位を、前記挿入孔の内面としたことを特徴とする請求項４に記載の燃料噴射弁。
7. 前記アーマチャは、前記ステータに対向配置されて前記磁気回路を形成する円板形状の円板部、及び前記制御弁と当接する当接部を有しており、
   前記当接部は、前記制御弁を内部に収容する円筒形状に形成されており、
   前記所定部位を、前記当接部の円筒外周面としたことを特徴とする請求項４に記載の燃料噴射弁。
8. 前記コイルばねのうち前記嵌合部に嵌め込まれて係止する部分を、見かけ上のばねとして作用しない前記コイルばねの座巻部としたことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載の燃料噴射弁。
9. 外部から供給された高圧燃料を噴射孔へ導く高圧通路を形成するとともに、前記ステータ及び前記アーマチャから構成される電磁ユニットを内部に収容するボディを備え、
   前記ボディの軸方向に対して垂直な方向に、前記電磁ユニットと前記高圧通路とが並ぶようレイアウトされていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載の燃料噴射弁。

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