JP3928362B2

JP3928362B2 - 流体移送装置のシール面圧向上構造

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Publication number: JP3928362B2
Application number: JP2001036474A
Authority: JP
Inventors: 丈洋伊東
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2001-02-14
Filing date: 2001-02-14
Publication date: 2007-06-13
Anticipated expiration: 2021-02-14
Also published as: DE60208829D1; EP1236886B1; US20020109022A1; JP2002243040A; US6666390B2; EP1236886A3; EP1236886A2; DE60208829T2

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、第１管状部品と筒状部品との密着面同士または第２管状部品と筒状部品との密着面同士のシール面積の低減による少ない締結軸力での流体通路周りのシール面圧の向上が可能な流体移送装置のシール面圧向上構造に関するもので、特に内燃機関に取り付けられる内燃機関用燃料噴射ノズルのシール面圧向上構造に係わる。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、内燃機関の各気筒毎に取り付けられる内燃機関用燃料噴射ノズル１００がある。これは、図３および図４に示したように、ノズルボデー１０１の密着面とノズルホルダー１０２の密着面とをチップパッキン１０３を介して所定の締結軸力で密着させるリテーニングナット１０４を備えた内燃機関用燃料噴射ノズル１００においては、密着面には加工を施さず、リテーニングナット１０４により所定の締結軸力を加えることでシール性を確保していた。
【０００３】
なお、チップパッキン１０３には、ノズルボデー１０１およびノズルホルダー１０２との位置決めを行う位置決め用ピンが嵌まり込むピン孔１１１、１１２、およびノズルボデー１０１の油溜り１０５および燃料送出路１０６とノズルホルダー１０２の燃料供給路１０７とを連絡するための燃料中継路１０８が形成されている。
【０００４】
また、ノズルホルダー１０２の内部には、ノズルホルダー１０２の密着面とチップパッキン１０３の密着面よりリークした燃料を低圧配管系内に回収するためのリーク回収用通路１０９が形成されている。そして、リーク回収用通路１０９の密着面側には、チップパッキン１０３およびノズルホルダー１０２の軸方向孔１１５、１１６とリーク回収用通路１０９とを連絡するリーク回収用通路１１０が形成されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかるに、近年、燃料噴射圧力の高圧化が進むディーゼルエンジン用の燃料噴射ノズルにおいては、より高い高圧シール性の確保のため、リテーニングナットの締結軸力を高めての各部品同士の密着面のシール面圧の向上が要求されている。ところが、チップパッキンを介してノズルボデーの密着面とノズルホルダーの密着面とを締結するリテーニングナットの締結時には、締結軸力によってノズルボデーの肩部とリテーニングナットの奥座面との間に生ずる摩擦力によりノズルボデーがひねられ、ノズルニードルの摺動部の円筒度の悪化を生じ、終にはノズルニードルの摺動不良を起こす懸念がある。
【０００６】
したがって、ノズルボデー等の各部品の変形や強度面から制約が多く、リテーニングナットの締結軸力を高めての各部品同士の密着面のシール面圧を向上する構造を採用することはコストの面においても非常に困難である。そこで、シール面積の低減による少ない締結軸力での燃料通路周りのシール面圧の向上が望まれるが、各部品の小型化が進むなかシール面積を低減させる目的ためだけに各部品同士の密着面に凹部を設けることは不利益であるという問題があった。
【０００７】
【発明の目的】
本発明は、第１管状部品と筒状部品との密着面同士または第２管状部品と筒状部品との密着面同士のシール面積の低減による少ない締結軸力での流体通路周りのシール面圧の向上を図ることができ、且つ第１管状部品と筒状部品との密着面、または第２管状部品と筒状部品との密着面に設けた凹状の肉盗み部をリーク回収用通路として兼用することのできる流体移送装置のシール面圧向上構造を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明によれば、第１管状部品と筒状部品との密着面、あるいは第２管状部品と筒状部品との密着面に凹状の肉盗み部を設けることにより、第１管状部品と筒状部品との密着面同士、あるいは第２管状部品と筒状部品との密着面同士のシール面積の低減による少ない締結軸力での流体通路周りのシール面圧の向上を図ることができる。また、第１管状部品と筒状部品との密着面、あるいは第２管状部品と筒状部品との密着面に設けた凹状の肉盗み部をリーク回収用通路として兼用できるので、第１管状部品または第２管状部品の筒状部品側の密着面の形状が簡素な形状となり、コストダウンを図れる。
また、請求項３に記載の発明によれば、ノズルボデーとチップパッキンとの密着面、あるいはノズルホルダーとチップパッキンとの密着面に凹状の肉盗み部を設けることにより、ノズルボデーとチップパッキンとの密着面同士、あるいはノズルホルダーとチップパッキンとの密着面同士のシール面積の低減による少ない締結軸力での流体通路周りのシール面圧の向上を図ることができる。また、ノズルボデーとチップパッキンとの密着面、あるいはノズルホルダーとチップパッキンとの密着面に設けた凹状の肉盗み部をリーク回収用通路として兼用できるので、ノズルボデーまたはノズルホルダーのチップパッキン側の密着面の形状が簡素な形状となり、コストダウンを図れる。
【０００９】
請求項２に記載の発明によれば、筒状部品には、径小孔およびこの径小孔よりも大径の径大孔が形成されており、凹状の肉盗み部は、径大孔と連通している。また、請求項４に記載の発明によれば、チップパッキンには、径小孔およびこの径小孔よりも大径の径大孔が形成されており、凹状の肉盗み部は、径大孔と連通している。また、請求項５に記載の発明によれば、チップパッキンを介してノズルボデーの密着面とノズルホルダーの密着面を所定の締結軸力で密着させる筒状の締結部材を設けている。
【００１０】
【発明の実施の形態】
［実施形態の構成］
図１および図２は本発明の実施形態を示したもので、図１は内燃機関用燃料噴射ノズルの主要構造を示した図で、図２は内燃機関用燃料噴射ノズルのチップパッキンを示した図である。
【００１１】
本実施形態の内燃機関用燃料噴射ノズル１は、流体移送装置としての蓄圧式燃料噴射装置（コモンレールシステム）に使用されるインジェクタの燃料噴射ノズルで、図示しないディーゼルエンジンの各気筒毎に取り付けられ、図示しない高圧供給ポンプ（サプライポンプ）から圧送された高圧燃料をコモンレールの蓄圧室内に蓄圧し、この蓄圧室内に蓄圧した高圧燃料を直接燃焼室内に霧状に噴射する直接噴射タイプの内燃機関用燃料噴射弁である。
【００１２】
この内燃機関用燃料噴射ノズル１は、図示しないノズルニードルを収容するノズルボデー２、ノズルニードルを閉弁側に付勢するスプリング等の付勢手段を収容するノズルホルダー３、ノズルボデー２とノズルホルダー３との間に配置されたチップパッキン４、およびこのチップパッキン４を介してノズルボデー２とノズルホルダー３とを所定の締結軸力により固定するリテーニングナット５等から構成されている。
【００１３】
ノズルボデー２は、本発明の第１管状部品に相当するもので、先端側（図示下側）に、高圧燃料を噴射するための燃料噴射孔（図示せず）を１個または複数個備えた第１筒状体である。このノズルボデー２の内部には、棒状のノズルニードルを摺動自在に保持するための摺動孔１１が形成されている。この摺動孔１１の中間部位には、孔径が拡げられた油溜り１６が設けられている。また、ノズルボデー２の図示上端面（チップパッキン４との密着面）には、チップパッキン４の第１ピン孔１２（後述する）と連通し、ノズルボデー２とチップパッキン４の組み付けの際の位置決めおよび回転を防止する第１ノックピン（図示せず）が嵌まり込む第１ピン孔（図示せず）が形成されている。
【００１４】
さらに、ノズルボデー２には、このノズルボデー２の図示上端側の密着面から油溜り１６へ延びる燃料送出路（本発明の第１流体通路に相当する）１５が設けられている。なお、この燃料送出路１５は、ノズルホルダー３の燃料供給路１３（後述する）と連通し、且つチップパッキン４の燃料中継路１４（後述する）と連通することで、コモンレールの蓄圧室から油溜り１６へ高圧燃料を送り込むための燃料通路を構成する。
【００１５】
ノズルホルダー３は、本発明の第２管状部品に相当するもので、内部にスプリング等の付勢手段（図示せず）およびノズルニードルに連結するプレッシャピンまたは油圧ピストン（図示せず）を収容するスプリング室２１が設けられた第２筒状体である。このスプリング室２１は、中間の段差２３より図示下側の内径寸法が、図示上側の内径寸法よりも大きく設けられている。
【００１６】
なお、油圧ピストンの他端には、図示しない電磁弁等の電磁式アクチュエータにより油圧が給排される油圧制御室（図示せず）が設けられている。この油圧制御室から油圧が抜かれると、ノズルニードルおよび油圧ピストンがスプリング等の付勢手段の付勢力に抗して軸方向に移動（リフト）する。つまりノズルニードルが開弁する。また、油圧制御室内に油圧が導入されると、ノズルニードルおよび油圧ピストンがスプリング等の付勢手段の付勢力によって軸方向に移動して、ノズルニードルが閉弁する。
【００１７】
また、ノズルホルダー３の図示下端面（チップパッキン４との密着面）には、チップパッキン４の第２ピン孔２２（後述する）と連通し、ノズルホルダー３とチップパッキン４の組み付けの際の位置決めおよび回転を防止する第２ノックピン（図示せず）が嵌まり込む第２ピン孔（図示せず）が形成されている。そして、ノズルホルダー３には、コモンレールの分岐管に接続される高圧配管との継手部（図示せず）が設けられており、ここでコモンレールから供給された高圧燃料を受ける。
【００１８】
ノズルホルダー３の継手部の内部、およびスプリング室２１の周囲には、供給された高圧燃料を、チップパッキン４の燃料中継路１４、ノズルボデー２の燃料送出路１５を介してノズルボデー２の油溜り１６へ送るための燃料供給路（本発明の第２流体通路に相当する）１３が設けられている。さらに、ノズルホルダー３には、スプリング室２１に導かれた燃料を、燃料タンク等の低圧配管系内へ戻すための燃料逃がし通路（リーク回収用通路）２４が設けられている。そして、ノズルホルダー３の図示下端側の外周には、リテーニングナット５の雌ねじ部２５（後述する）と締結される雄ねじ部２６が設けられている。
【００１９】
チップパッキン４は、本発明の筒状部品に相当するもので、ノズルボデー２の図示上端側の密着面とノズルホルダー３の図示下端側の密着面との間に配置された環状体であるために、ノズルボデー２の燃料送出路１５とノズルホルダー３の燃料供給路１３とを連通するための燃料中継路（本発明の連通路に相当する）１４が設けられている。このチップパッキン４の内部には、径大孔３１が形成されており、この径大孔３１の内径寸法は、その図示下方の径小孔３２の内径寸法よりも大径に設けられている。
【００２０】
なお、チップパッキン４の中央部の図示下端面は、ノズルニードルの開弁時にノズルニードルの移動量（リフト量）が最大リフト量に達した際にノズルニードルの移動を規制する規制面とされている。また、チップパッキン４の径大孔３１および径小孔３２の周囲には、ノズルボデー２の第１ピン孔と連通し、ノズルボデー２とチップパッキン４の組み付けの際の位置決めおよび回転を防止する第１ノックピンが嵌まり込む第１ピン孔１２、およびノズルホルダー３の第２ピン孔と連通し、ノズルホルダー３とチップパッキン４の組み付けの際の位置決めおよび回転を防止する第２ノックピンが嵌まり込む第２ピン孔２２が形成されている。
【００２１】
そして、チップパッキン４の図示下端面（ノズルボデー２との密着面）には、その図示下端面のシール面積の低減による流体通路周りのシール面圧を向上させるための凹状の肉盗み部（図２の斜線部）３５が複数個設けられている。なお、チップパッキン４の凹状の肉盗み部３５を除く図示下端側の密着面は、ノズルボデー２の図示上端側の密着面（シール面）に緊密的に密着して、燃料送出路１５と燃料中継路１４との高圧シール性を確保するためのシール面３８となる。
【００２２】
また、チップパッキン４の図示上端面（ノズルホルダー３との密着面）には、その図示上端面のシール面積の低減による流体通路周りのシール面圧を向上させるための凹状の肉盗み部（図２の斜線部）３６が複数個設けられている。そして、チップパッキン４の図示上端面の肉盗み部３６と径小孔３２との間を連通する凹状の肉盗み部（図２の格子状斜線部）３７は、スプリング室２１、径大孔３１および径小孔３２に導かれた燃料を、燃料タンク等の低圧配管系内へ戻すためのリーク回収用通路と兼用されている。なお、チップパッキン４の凹状の肉盗み部３６、３７を除く図示上端側の密着面は、ノズルホルダー３の図示下端側の密着面（シール面）に緊密的に密着して、燃料供給路１３と燃料中継路１４との高圧シール性を確保するためのシール面３９となる。
【００２３】
リテーニングナット５は、本発明の筒状の締結部材に相当するもので、チップパッキン４を介してノズルボデー２の図示上端側の密着面とノズルホルダー３の図示下端側の密着面とを所定の締結軸力で密着させるものである。このリテーニングナット５は、ノズルボデー２の図示下端面に設けられた肩部４１を受けるための奥座面４２を有する円環状の受け部４３、およびこの受け部４３の外周端より図示上方へ延びる円管状のスリーブ部４４が設けられている。そのスリーブ部４４の内径寸法は、その図示上方の肉薄部４５の内径寸法よりも大径に設けられている。なお、肉薄部４５の内周には、ノズルホルダー３の図示下端側の雄ねじ部２６と締結される雌ねじ部２５が設けられている。
【００２４】
［実施形態の作用］
次に、本実施形態の内燃機関用燃料噴射ノズル１の作用を図１および図２に基づいて簡単に説明する。
【００２５】
高圧源であるコモンレールから高圧配管、燃料供給路１３、燃料中継路１４、燃料送出路１５を介して油溜り１６に高圧燃料が供給されている。そして、油圧ピストンの他端に設けられた油圧制御室より燃料が抜かれると、油溜り１６内の油圧力がスプリング等の付勢手段の付勢力よりも大きくなり、油圧ピストンおよびノズルニードルが燃料噴射孔を開く方向へ移動する。これにより、ノズルボデー２の弁座からノズルニードルが離脱することで、油溜り１６内の高圧燃料がノズルボデー２の先端部に設けられた１個または複数個の燃料噴射孔よりディーゼルエンジンの燃焼室内へ噴射される。
【００２６】
なお、燃料供給路１３、燃料中継路１４、燃料送出路１５および油溜り１６からノズルホルダー３のスプリング室２１およびチップパッキン４の径大孔３１および径小孔３２とノズルニードルとの間に漏出（リーク）した燃料は、ノズルホルダー３の図示下端側の密着面とチップパッキン４の図示上端側の密着面の凹状の肉盗み部３７との間に形成されるリーク回収用通路、ノズルホルダー３内部の燃料逃がし通路（リーク回収用通路）２４を通って燃料タンク等の低圧配管系内へ戻される。
【００２７】
［実施形態の効果］
以上のように、本実施形態の内燃機関用燃料噴射ノズル１においては、ノズルボデー２の図示上端側の密着面（シール面）とノズルホルダー３の図示下端側の密着面（シール面）との間に配置されるチップパッキン４の図示下端側の密着面および図示上端側の密着面より凹状の肉盗み部３５、３６を堀り下げている。この凹状の肉盗み部３５、３６は、燃料中継路１４と干渉せず、燃料中継路１４から高圧燃料が抜けることなく、近年の燃料噴射圧力の高圧化に対応可能な高圧シール性を確保できるように加工されている。
【００２８】
また、ノズルホルダー３の図示下端側の密着面（シール面）と密着する密着面上に凹状の肉盗み部３６と同様に掘り下げられた凹状の肉盗み部３７が設けられており、その凹状の肉盗み部３７がノズルホルダー３の燃料逃がし通路（リーク回収用通路）２４と繋がるように加工されている。これらの加工をチップパッキン４の図示上下端面に施すことにより、材料の変形や強度面からの制約を受ける締結軸力を大きくすることなく、シール面積を低減することができる。なお、上記肉盗み部３５〜３７は、切削加工にて形成されている。
【００２９】
したがって、シール面積の低減による少ない締結軸力での流体通路周りのシール面圧の向上を図ることができるため、近年の燃料噴射圧力の高圧化に対する流体通路周りのシール面圧の向上が可能となり、且つ従来のリーク回収用通路１１０分の大きさの凹みを設けることなく、凹状の肉盗み部３６とこれに連通する凹状の肉盗み部３７をリーク回収用通路として兼用することができるので、ノズルホルダー３の密着面の形状が簡素な形状となり、コストダウンを図れる。
【００３０】
ここで、本実施形態では、燃料噴射圧力の高圧化が進むディーゼルエンジンの内燃機関用燃料噴射ノズル１において、チップパッキン４を介してノズルボデー２の図示上端側の密着面とノズルホルダー３の図示下端側の密着面とを所定の締結軸力で密着させるリテーニングナット５の締結軸力を向上させることなく、各シール面の高圧シール性を確保することができる。
【００３１】
これにより、チップパッキン４を介してノズルボデー２の密着面とノズルホルダー３の密着面とを締結するリテーニングナット５の締結時において、締結軸力によってノズルボデー２の肩部４１とリテーニングナット５の奥座面４２との間に生ずる摩擦力によりノズルボデー２がひねられることはなく、ノズルニードルの摺動部の円筒度の悪化を防ぐことができ、ノズルニードルの摺動不良は起きない。また、波及効果として、本構成にあるような蓄圧式燃料噴射装置のみならず、高圧シール面を有する全てのものに関して適用が可能である。
【００３２】
［他の実施形態］
本実施形態では、本発明を、高圧供給ポンプおよびコモンレールを備えた蓄圧式燃料噴射装置（コモンレールシステム）に使用されるインジェクタとしての内燃機関用燃料噴射ノズル１のシール面圧向上構造の例を示したが、本発明を、列型燃料噴射ポンプや分配型燃料噴射ポンプからインジェクタへ直接高圧燃料が噴射されて、油溜り内の燃料圧力がスプリング等の付勢手段の付勢力よりも大きくなるとノズルニードルが弁座よりリフトするような燃料噴射装置に使用されるインジェクタの内燃機関用燃料噴射ノズルのシール面圧向上構造に適用しても良い。また、本発明を、燃料噴射孔の噴孔面積を変更可能な可変噴孔ノズルに適用しても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】内燃機関用燃料噴射ノズルの主要構成を示した断面図である（実施形態）。
【図２】（ａ）は内燃機関用燃料噴射ノズルのチップパッキンの上端面を示した平面図で、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図で、（ｃ）はチップパッキンの下端面を示した平面図である（実施形態）。
【図３】内燃機関用燃料噴射ノズルの主要構成を示した断面図である（従来の技術）。
【図４】（ａ）は内燃機関用燃料噴射ノズルのチップパッキンの上端面を示した平面図で、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図で、（ｃ）はチップパッキンの下端面を示した平面図である（従来の技術）。
【符号の説明】
１内燃機関用燃料噴射ノズル
２ノズルボデー（第１管状部品）
３ノズルホルダー（第２管状部品）
４チップパッキン（筒状部品）
５リテーニングナット（筒状の締結部材）
１３燃料供給路（第２流体通路、燃料通路）
１４燃料中継路（連通路、燃料通路）
１５燃料送出路（第１流体通路、燃料通路）
１６油溜り
３５〜３７凹状の肉盗み部
３８、３９シール面

Claims

内部に第１流体通路を有する第１管状部品と、内部に第２流体通路を有する第２管状部品と、前記第１管状部品と前記第２管状部品との間に挟み込まれて、前記第１、第２流体通路同士を連通するための連通路を有する筒状部品とを備え、
前記第１管状部品と前記筒状部品との密着面、あるいは前記第２管状部品と前記筒状部品との密着面には、シール面積の低減による流体通路周りのシール面圧を向上させるための凹状の肉盗み部が設けられており、
前記凹状の肉盗み部を、流体を回収するためのリーク回収用通路として兼用することを特徴とする流体移送装置のシール面圧向上構造。
請求項１に記載の流体移送装置のシール面圧向上構造において、
前記筒状部品には、径小孔およびこの径小孔よりも大径の径大孔が形成されており、
前記凹状の肉盗み部は、前記径大孔と連通していることを特徴とする流体移送装置のシール面圧向上構造。
内部に第１燃料通路を有し、内部にノズルニードルを摺動自在に支持するためのノズルボデーと、内部に第２燃料通路を有し、内部に前記ノズルニードルを閉弁側に付勢する付勢手段を収容するノズルホルダーと、前記ノズルボデーと前記ノズルホルダーとの間に挟み込まれて、前記第１、第２燃料通路同士を連通するための連通路を有し、ノズルニードルの開弁時のリフト量を規制するためのチップパッキンとを備え、
前記ノズルボデーと前記チップパッキンとの密着面、あるいは前記ノズルホルダーと前記チップパッキンとの密着面には、シール面積の低減による流体通路周りのシール面圧を向上させるための凹状の肉盗み部が設けられており、
前記凹状の肉盗み部を、流体を回収するためのリーク回収用通路として兼用することを特徴とする燃料噴射ノズルのシール面圧向上構造。
請求項３に記載の燃料噴射ノズルのシール面圧向上構造において、
前記チップパッキンには、径小孔およびこの径小孔よりも大径の径大孔が形成されており、
前記凹状の肉盗み部は、前記径大孔と連通していることを特徴とする燃料噴射ノズルのシール面圧向上構造。
請求項３に記載の燃料噴射ノズルのシール面圧向上構造において、
前記チップパッキンを介して前記ノズルボデーの密着面と前記ノズルホルダーの密着面を所定の締結軸力で密着させる筒状の締結部材を備えたことを特徴とする燃料噴射ノズルのシール面圧向上構造。