JP4345696B2 - Common rail injector - Google Patents

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Description

本発明は、ディーゼルエンジンのコモンレール式燃料噴射装置に用いられるインジェクタに関する。   The present invention relates to an injector used in a common rail fuel injection device for a diesel engine.

ディーゼルエンジンのコモンレール式燃料噴射装置では、各気筒に共通のレールを設けて高圧燃料を蓄圧し、所定のタイミングでインジェクタを駆動して各気筒に所定量の燃料を噴射するようになっている。コモンレール用のインジェクタとしては、ピエゾアクチュエータを駆動部に用いたピエゾインジェクタがあり、応答性が良いことから高度な燃料噴射制御が期待されている。ここで、ピエゾインジェクタの駆動部は、通常、ピエゾアクチュエータの変位を油圧を介して伝達する油圧伝達装置を備えている。   In a common rail fuel injection device for a diesel engine, a common rail is provided for each cylinder to accumulate high-pressure fuel, and an injector is driven at a predetermined timing to inject a predetermined amount of fuel into each cylinder. As a common rail injector, there is a piezo injector using a piezo actuator as a drive unit, and high fuel injection control is expected because of its high responsiveness. Here, the drive unit of the piezo injector is usually provided with a hydraulic transmission device that transmits the displacement of the piezo actuator via hydraulic pressure.

油圧伝達装置を備えるインジェクタの従来技術として、例えば特許文献1〜3が知られている。
特開2002−115617号公報 米国特許出願公開第2002−0104976号明細書 米国特許出願公開第2003−0155540号明細書
For example, Patent Documents 1 to 3 are known as conventional techniques of an injector including a hydraulic transmission device.
JP 2002-115617 A US Patent Application Publication No. 2002-0104976 US Patent Application Publication No. 2003-0155540

ピエゾインジェクタは、一般に、ノズルニードルの背圧を制御弁で制御する構成となっている。ところが、ピエゾアクチュエータは収納部材との熱膨張率の差が大きいため、制御弁と直接結合することはできない。そのため、ピエゾアクチュエータ側部材から制御弁側部材に動力を伝達させる際に、油密伝達装置が用いられる。油圧伝達装置は、ピエゾアクチュエータと一体に変位するピエゾ側の第1ピストンと制御弁の弁体を駆動するバルブ側の第2ピストンを有し、シリンダ内に直列に配設した第1、第2ピストンの間に油密室を設けている。制御弁は、ノズルニードルに背圧を作用させる制御室と低圧通路の間を開閉し、ピエゾアクチュエータに通電しない状態では、低圧通路を閉鎖する位置にある。この時、制御室は、高圧通路と連通して高圧となっており、ノズルニードルが噴孔を閉鎖している。   The piezo injector is generally configured to control the back pressure of the nozzle needle with a control valve. However, the piezoelectric actuator cannot be directly coupled to the control valve because of a large difference in coefficient of thermal expansion from the housing member. Therefore, an oil-tight transmission device is used when power is transmitted from the piezoelectric actuator side member to the control valve side member. The hydraulic transmission device has a first piston on the piezo side that is displaced integrally with the piezo actuator, and a second piston on the valve side that drives the valve body of the control valve, and is arranged in series in the cylinder. An oil-tight chamber is provided between the pistons. The control valve opens and closes between the control chamber that applies back pressure to the nozzle needle and the low-pressure passage, and closes the low-pressure passage when the piezo actuator is not energized. At this time, the control chamber is in high pressure in communication with the high pressure passage, and the nozzle needle closes the nozzle hole.

ピエゾアクチュエータに通電すると第1ピストンがピエゾアクチュエータと一体に変位し、油密室の圧力を上昇させる。これに伴って第2ピストンが制御弁の弁体を押し下げ、低圧通路を開放すると、制御室の圧力が降下し、ノズルニードルがリフトして燃料が噴射される。このように、油圧を介在させることで、構成部材間で異なる熱変形量を油密室への燃料流入・燃料リークにより吸収して良好な伝達性能を維持できる利点がある。また、特許文献1〜3のように、第1ピストンを大径とし、第2ピストンを小径とすると、両ピストンの受圧面積比に応じて変位を拡大して伝達することができる。   When the piezo actuator is energized, the first piston is displaced together with the piezo actuator to increase the pressure in the oil tight chamber. Along with this, when the second piston pushes down the valve body of the control valve and opens the low pressure passage, the pressure in the control chamber drops, the nozzle needle is lifted, and fuel is injected. In this way, by interposing the hydraulic pressure, there is an advantage that a good heat transfer performance can be maintained by absorbing the amount of thermal deformation different among the constituent members by the fuel inflow / fuel leak into the oil tight chamber. Further, as in Patent Documents 1 to 3, if the first piston has a large diameter and the second piston has a small diameter, the displacement can be enlarged and transmitted according to the pressure receiving area ratio of both pistons.

しかしながら、上記従来の構成では、第1ピストン、第2ピストンともにある程度の摺動長を必要とするため、油圧伝達装置の軸方向長が長くなる。その結果、ピエゾアクチュエータを用いるインジェクタの全長が長くなってしまうという問題が生じている。   However, the conventional configuration requires a certain sliding length for both the first piston and the second piston, so that the axial length of the hydraulic transmission device becomes long. As a result, there is a problem that the total length of the injector using the piezo actuator becomes long.

そこで、本発明の目的は、ディーゼルエンジンのコモンレール式燃料噴射装置に使用されるインジェクタにおいて、ピエゾアクチュエータ等の変位を伝達する際の摺動長を確保しつつ、変位伝達装置の全長ひいてはインジェクタの全長を短くして、全体をコンパクトな構造とすることにある。   Accordingly, an object of the present invention is to ensure the sliding length when transmitting the displacement of a piezoelectric actuator or the like in an injector used in a common rail fuel injection device of a diesel engine, and the entire length of the displacement transmission device, and thus the total length of the injector. Is to make the whole compact.

本発明のコモンレール用インジェクタは、ノズルニードルに閉弁方向の圧力を作用させる制御室と低圧通路との間を制御弁で開閉することにより、制御室の圧力を増減させる。制御弁の弁体を駆動する駆動部は、通電により変位を発生するアクチュエータと、このアクチュエータと一体にシリンダ内を摺動する第1ピストンと、弁体を駆動する第2ピストンと、両ピストン間に形成される油密室を有する。第1ピストンは上端閉鎖の筒状に形成され、この筒状部内に第2ピストンを上下方向に摺動自在に挿置して、筒状部内周面と第2ピストン端面とで囲まれる空間に作動油を充填し、油密室を構成する。
請求項1のコモンレール用インジェクタは、第1ピストンの下端側にリング形状バネを配置して上向きの荷重を負荷し、ピエゾアクチュエータ等にプリセット力を与える構成とする。さらに、第1ピストンの下端側に第2ピストンの摺動径より小さいリング部材を設け、リング形状バネを単独直列一枚、もしくは直列ないし並列あるいはその両方を用いた各種組み合わせによる複数枚の皿バネとしてその内径側端縁部が、リング部材の下端面に当接するように配置する。
請求項2のコモンレール用インジェクタは、リング形状バネに代えて、上記アクチュエータのプリセット力となる上向きの荷重を負荷するスリットスプリングを配置する。そして、上記第1ピストンの上端外周部に、上記スリットスプリングの上端側を支持する座面を形成するとともに、上記第2ピストンの下端部外周に、上記スリットスプリングの下端側を支持する座面をなすリング状部材を配設し、上記リング状部材を、上記シリンダ内空間と上記低圧通路の間を遮断するように配設する。
請求項3のコモンレール用インジェクタは、第2ピストンの上端側または外周、例えば油密室内にバネ部材を配設する。そして、第2ピストンの上端部に凹部を設けてその内部に容積低減部材を収容し、バネ部材をコイルスプリングとして容積低減部材の周囲に配置する。
The common rail injector according to the present invention increases or decreases the pressure in the control chamber by opening and closing the control chamber between the control chamber that applies the pressure in the valve closing direction to the nozzle needle and the low-pressure passage. The drive unit that drives the valve body of the control valve includes an actuator that generates displacement by energization, a first piston that slides in the cylinder integrally with the actuator, a second piston that drives the valve body, and between the pistons. An oil-tight chamber formed in The first piston is formed in a cylindrical shape with a closed upper end, and a second piston is slidably inserted in the cylindrical portion in the vertical direction to form a space surrounded by the inner peripheral surface of the cylindrical portion and the second piston end surface. Filled with hydraulic oil to form an oil tight chamber.
The common rail injector according to claim 1 is configured such that a ring-shaped spring is disposed on the lower end side of the first piston to apply an upward load and to apply a preset force to the piezoelectric actuator or the like. In addition, a ring member smaller than the sliding diameter of the second piston is provided on the lower end side of the first piston, and a plurality of disc springs by a single ring-shaped spring or a combination of series or parallel or both are used. The inner diameter side end edge portion is arranged so as to contact the lower end surface of the ring member.
The common rail injector according to claim 2 is provided with a slit spring for applying an upward load as a preset force of the actuator, instead of the ring-shaped spring. A seat surface that supports the upper end side of the slit spring is formed on the outer periphery of the upper end of the first piston, and a seat surface that supports the lower end side of the slit spring is formed on the outer periphery of the lower end of the second piston. A ring-shaped member is disposed, and the ring-shaped member is disposed so as to block the space between the cylinder and the low-pressure passage.
According to a third aspect of the present invention, the common rail injector includes a spring member disposed on the upper end side or the outer periphery of the second piston, for example, in an oil-tight chamber. And a recessed part is provided in the upper end part of a 2nd piston, a volume reduction member is accommodated in the inside, and a spring member is arrange | positioned around a volume reduction member as a coil spring.

上記構成によれば、第1ピストンの筒状部内に第2ピストンを収容し、摺動範囲が重なるように構成したので、ピエゾアクチュエータ等の変位時に、各ピストンの摺動長を確保したまま、装置の軸方向長を短くできる。従って、第1、第2ピストンを一直線上に配置した従来構造に比べて油圧伝達装置の長さが短くなるので、インジェクタの全長を短くしコンパクトな構造とすることができる。
さらに、請求項1のコモンレール用インジェクタは、リング形状バネを上記位置に配置することにより、セット長の設定が容易になる。さらに、第1ピストンの下端側に第2ピストンの摺動径より小さいリング部材を設け、リング形状バネを上記のように配置する時、リング形状バネの外径を大きくすることができ、バネ定数を小さくできる。また、組付けが容易かつ変位時の荷重変動を抑制できる。
請求項2のコモンレール用インジェクタは、スリットスプリングにより第1ピストンの外周側の空間を利用して容易に設置できる。この時、第1ピストンの上端外周部に形成した座面を介してアクチュエータにプリセット力を付与することができ、第2ピストンの下端部外周に座面をなすリング状部材を配設すると、スリットスプリングの高さ調節が容易にできる。またリング状部材を、上記のように配設すると、制御弁からのリークが駆動部へ流入するのを抑制し、油密室へのエアの混入やキャビテーション・エロージョンの発生を防止できる。
請求項3のコモンレール用インジェクタは、簡素な構造で第2ピストンを制御弁の弁体側に付勢することができる。また、バネ部材をコイルスプリングとして容積低減部材の周囲に配置すると、構造が簡素かつ油密室容積を低減でき、駆動力伝達効率を向上できる。
According to the above configuration, the second piston is accommodated in the cylindrical portion of the first piston and the sliding range is configured to overlap, so that when the piezo actuator or the like is displaced, the sliding length of each piston is secured, The axial length of the device can be shortened. Therefore, since the length of the hydraulic transmission device is shorter than the conventional structure in which the first and second pistons are arranged in a straight line, the overall length of the injector can be shortened and a compact structure can be achieved.
Furthermore, the common rail injector according to the first aspect makes it easy to set the set length by disposing the ring-shaped spring at the above position. Furthermore, when a ring member smaller than the sliding diameter of the second piston is provided on the lower end side of the first piston and the ring-shaped spring is arranged as described above, the outer diameter of the ring-shaped spring can be increased, and the spring constant Can be reduced. Moreover, the assembly is easy and the load fluctuation at the time of displacement can be suppressed.
The common rail injector according to claim 2 can be easily installed by utilizing the space on the outer peripheral side of the first piston by the slit spring. At this time, a preset force can be applied to the actuator via a seating surface formed on the outer periphery of the upper end of the first piston, and if a ring-shaped member forming the seating surface is provided on the outer periphery of the lower end of the second piston, The spring height can be easily adjusted. Further, when the ring-shaped member is arranged as described above, leakage from the control valve can be prevented from flowing into the drive unit, and mixing of air into the oil-tight chamber and occurrence of cavitation erosion can be prevented.
The common rail injector according to claim 3 can bias the second piston toward the valve body of the control valve with a simple structure. If the spring member is arranged around the volume reducing member as a coil spring, the structure is simple, the volume of the oil tight chamber can be reduced, and the driving force transmission efficiency can be improved.

請求項の発明のように、インジェクタボデーに穿設した縦穴にてシリンダを形成すれば、その内周面に案内されて第1ピストンが安定して上下方向に変位することができる。 If the cylinder is formed by the vertical hole formed in the injector body as in the invention of claim 4 , the first piston can be stably displaced in the vertical direction by being guided by the inner peripheral surface thereof.

請求項の発明のように、第1ピストンの上端部および下端部にガイド部となる大径部を設け、該ガイド部がシリンダの内周面に案内される構成とすれば、インジェクタボデーが曲がったりした場合でも摺動性を確保できる。 As in the fifth aspect of the invention, if the first piston is provided with a large diameter portion serving as a guide portion at the upper end portion and the lower end portion thereof and the guide portion is guided to the inner peripheral surface of the cylinder, the injector body is Even when it bends, slidability can be secured.

請求項の発明のように、第1ピストンの下端側にリング形状バネを配置して上向きの荷重を負荷し、ピエゾアクチュエータ等にプリセット力を与える構成とすることができる。この位置にバネを配置することにより、セット長の設定が容易になる。 As in the sixth aspect of the present invention, a ring-shaped spring can be arranged on the lower end side of the first piston so as to apply an upward load and apply a preset force to the piezo actuator or the like. By setting a spring at this position, setting of the set length is facilitated.

請求項の発明のように、リング形状バネを単独直列一枚、もしくは直列ないし並列あるいはその両方を用いた各種組み合わせによる複数枚の皿バネとし、その外径側端縁部が第1ピストンの下端面に当接するように配置すると、変位による内外周の摩擦をなくすことができる。 As in the invention of claim 7 , the ring-shaped spring is a single series single spring, or a plurality of disc springs of various combinations using series or parallel or both, and the outer diameter side edge of the first piston is If it arrange | positions so that it may contact | abut to a lower end surface, the friction of the inner and outer periphery by a displacement can be eliminated.

請求項の発明のように、第1ピストンの下端側に第2ピストンの摺動径より小さいリング部材を設け、リング形状バネを単独直列一枚、もしくは直列ないし並列あるいはその両方を用いた各種組み合わせによる複数枚の皿バネとしてその内径側端縁部が、リング部材の下端面に当接するように配置してもよい。この時、リング形状バネの外径を大きくすることができ、バネ定数を小さくできる。また、組付けが容易かつ変位時の荷重変動を抑制できる。 As in the invention of claim 8, a ring member smaller than the sliding diameter of the second piston is provided on the lower end side of the first piston, and various ring-shaped springs are used in a single series, in series or in parallel, or both. You may arrange | position so that the internal-diameter side edge part may contact | abut the lower end surface of a ring member as several disc springs by a combination. At this time, the outer diameter of the ring-shaped spring can be increased, and the spring constant can be decreased. Moreover, the assembly is easy and the load fluctuation at the time of displacement can be suppressed.

請求項の発明のように、リング形状バネに代えて、上記アクチュエータのプリセット力となる上向きの荷重を負荷するスリットスプリングを配置することもでき、第1ピストンの外周側の空間を利用して容易に設置できる。 As in the ninth aspect of the invention, instead of the ring-shaped spring, a slit spring for applying an upward load as a preset force of the actuator can be arranged, and the space on the outer peripheral side of the first piston is utilized. Easy to install.

請求項10の発明のように、上記第1ピストンの上端外周部に、上記スリットスプリングの上端側を支持する座面を形成すれば、スリットスプリングの設置が容易であり、該座面を介してアクチュエータにプリセット力を付与することができる。 If the seat surface which supports the upper end side of the said slit spring is formed in the upper-end outer peripheral part of the said 1st piston like invention of Claim 10 , installation of a slit spring will be easy, via this seat surface A preset force can be applied to the actuator.

請求項11の発明のように、上記第2ピストンの下端部外周に、上記スリットスプリングの下端側を支持する座面をなすリング状部材を配設すると、スリットスプリングの高さ調節が容易にできる。 If the ring-shaped member which makes the seat surface which supports the lower end side of the said slit spring is arrange | positioned on the outer periphery of the lower end part of the said 2nd piston like invention of Claim 11 , the height adjustment of a slit spring can be performed easily. .

請求項12の発明のように、上記リング状部材を、上記シリンダ内空間と上記低圧通路の間を遮断するように配設すると、制御弁からのリークが駆動部へ流入するのを抑制し、油密室へのエアの混入やキャビテーション・エロージョンの発生を防止できる。 When the ring-shaped member is disposed so as to block the space between the cylinder interior and the low-pressure passage as in the invention of claim 12 , the leakage from the control valve is suppressed from flowing into the drive unit, Prevents air from entering the oil-tight chamber and cavitation and erosion.

請求項13の発明のように、油密室と低圧通路の間に逆止弁を設け、油密室へのみ作動油の流入を許容するようにすると、作動時の摺動部からの漏れを容易に補給することができる。   If a check valve is provided between the oil-tight chamber and the low-pressure passage as in the invention of claim 13 to permit the inflow of hydraulic oil only to the oil-tight chamber, leakage from the sliding portion during operation is facilitated. Can be replenished.

請求項14の発明のように、逆止弁がバネ部材を有しない構成とすると、油密室容積を低減でき、駆動力伝達効率を大きくできる。   When the check valve has no spring member as in the invention of the fourteenth aspect, the volume of the oil tight chamber can be reduced and the driving force transmission efficiency can be increased.

請求項15の発明のように、第1ピストンの上端側に密接配置したプレート状の逆止弁部材と、第1ピストンとの衝合部に、弁体を収容する室を形成し、低圧通路および油密室を連通させて逆止弁を構成することができ、構造が簡素にできる。   According to a fifteenth aspect of the present invention, a chamber for accommodating a valve body is formed at an abutting portion between a plate-like check valve member closely arranged on the upper end side of the first piston and the first piston, and a low pressure passage In addition, the check valve can be configured by communicating the oil tight chamber and the structure can be simplified.

請求項16の発明のように、逆止弁部材の下端面と第1ピストンの上端面を、互いに押し付けられて平面で接触する構成とすると、圧入、接合等の工程が不要になる。   When the lower end surface of the check valve member and the upper end surface of the first piston are pressed against each other and contact with each other in a plane as in the invention of claim 16, steps such as press-fitting and joining are unnecessary.

請求項17の発明のように、逆止弁部材の下端面と第1ピストンの上端面の押し付け力が、上記アクチュエータにプリセット力を付与するバネ部材によって与えられるようにすると、特別に押付部材を配置する必要がない。   If the pressing force of the lower end surface of the check valve member and the upper end surface of the first piston is applied by a spring member that applies a preset force to the actuator, as in the invention of claim 17, the pressing member is specially provided. There is no need to place them.

請求項18の発明のように、逆止弁部材とアクチュエータの接触端面が、凸球面と凹円錐面あるいは平面とを組み合わせて構成すると、位置ずれ吸収部材を兼ねることにより部品点数を低減できる。   When the contact end surface of the check valve member and the actuator is configured by combining a convex spherical surface and a concave conical surface or a flat surface as in the invention of the eighteenth aspect, the number of parts can be reduced by also serving as a misalignment absorbing member.

請求項19の発明のように、逆止弁部材の下端面に設けた凹部と第1ピストンの上端面とで弁体が収容される室を形成し、凹部と弁体によって逆止弁リフト量が決定されるようにすると、逆止弁構造が簡易になり、リフト量の調節が容易である。   According to a nineteenth aspect of the present invention, a chamber in which a valve body is accommodated is formed by a recess provided on the lower end surface of the check valve member and an upper end surface of the first piston, and the check valve lift amount is formed by the recess and the valve body. Is determined, the check valve structure becomes simple and the lift amount can be easily adjusted.

請求項20の発明のように、逆止弁は、弁体が収容される室と低圧通路を連通する通路を、油密室の圧力上昇で弁体が上端位置に移動した時に閉鎖される室の天井面に開口させる一方、室と油密室を連通する通路を、油密室の圧力低下で弁体が下端位置に移動した時に閉鎖されない室の底面に開口させると、逆止弁構造が簡易になり、バネ部材が不要である。   As in the twentieth aspect of the invention, the check valve includes a chamber that is closed when the valve body moves to the upper end position due to an increase in pressure in the oil-tight chamber. If the passage that connects the chamber and the oil-tight chamber is opened on the bottom surface of the chamber that is not closed when the valve element moves to the lower end position due to the pressure drop in the oil-tight chamber, the check valve structure is simplified. The spring member is unnecessary.

請求項21の発明のように、第1ピストンの閉鎖端部と筒状部とを別部材にて構成すると、閉鎖端側の筒部内の加工が容易になり、安価に製造できる。   If the closed end portion and the cylindrical portion of the first piston are configured as separate members as in the invention of claim 21, processing in the cylindrical portion on the closed end side becomes easy and can be manufactured at low cost.

請求項22の発明のように、アクチュエータとして応答性が高いピエゾアクチュエータを用いると、コンパクトで高性能なコモンレール用インジェクタが実現できる。   When a piezoelectric actuator having high response is used as the actuator as in the invention of claim 22, a compact and high-performance common rail injector can be realized.

以下、図面に基づいて本発明の第1の実施形態を説明する。図1は第1の実施形態におけるインジェクタ1構成を示す図で、ディーゼルエンジンのコモンレール式燃料噴射装置への適用例として説明する。エンジンの各気筒に対応して設けられるインジェクタ1は(ここではそのうち1つのみを示す)、コモンレールから燃料(ここでは軽油)の供給を受けるようになっている。コモンレールには高圧サプライポンプにより圧送される燃料が噴射圧力に相当する所定の高圧で蓄えられる。   Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an injector 1 according to the first embodiment, which will be described as an application example of a diesel engine to a common rail fuel injection device. An injector 1 provided for each cylinder of the engine (only one of them is shown here) is supplied with fuel (light oil here) from a common rail. In the common rail, fuel pumped by a high-pressure supply pump is stored at a predetermined high pressure corresponding to the injection pressure.

図中、インジェクタ1は、上半部をピエゾアクチュエータ6を有する駆動部101とし、制御弁としての制御弁部102を用いて、ノズルニードル5を有するノズル部103を駆動し、燃料噴射を行なう。インジェクタ1は、図略の燃焼室壁に取付けられ、上記各部101〜103の構成部品が収納されるインジェクタボデーを構成するボデー部材B1〜B4内には、燃料導入口11にて図略のコモンレールに連通する高圧通路12、燃料導出口14にて図略の燃料タンクへ連通する低圧通路13等の通路が形成される。ボデー部材B1〜B4は、リテーナB5によって油密に締付け固定される。   In the figure, an injector 1 uses a drive unit 101 having a piezo actuator 6 as an upper half, and uses a control valve unit 102 as a control valve to drive a nozzle unit 103 having a nozzle needle 5 to perform fuel injection. The injector 1 is attached to a combustion chamber wall (not shown), and in the body members B1 to B4 constituting the injector body in which the components of the respective parts 101 to 103 are accommodated, a fuel rail 11 is connected to a common rail (not shown). A passage such as a high pressure passage 12 that communicates with the fuel tank and a low pressure passage 13 that communicates with a fuel tank (not shown) at the fuel outlet 14 are formed. The body members B1 to B4 are oil-tightly fastened and fixed by the retainer B5.

ノズル部103は、ボデー部材B1の上端部に設けた筒状部42内に、スプリング56の座となる大径部51を有するノズルニードル5を摺動自在に保持している。ボデー部材B4内の空間は、油溜まり室52を構成し、その上部壁に開口する高圧通路12を介してコモンレールから高圧燃料が供給されている。ボデー部材B4の下端にはサック部53が形成され、サック部53形成壁を貫通して燃料を噴射するための噴孔54が形成される。   The nozzle portion 103 slidably holds a nozzle needle 5 having a large-diameter portion 51 serving as a seat for the spring 56 in a cylindrical portion 42 provided at the upper end portion of the body member B1. The space in the body member B4 constitutes an oil reservoir chamber 52, and high-pressure fuel is supplied from the common rail through the high-pressure passage 12 opened in the upper wall thereof. A sac portion 53 is formed at the lower end of the body member B4, and an injection hole 54 for injecting fuel through the sack portion 53 forming wall is formed.

ノズルニードル5は下端位置にある時に、円錐形状の先端部が油溜まり室52とサック部53の境界部に設けられるノズルシート55に着座し、サック部53を閉じて油溜まり室52から噴孔54への燃料供給を遮断する。ノズルニードル5がリフトしてノズルシート55から離座し、サック部53を開くと燃料が噴射される。   When the nozzle needle 5 is in the lower end position, a conical tip is seated on a nozzle sheet 55 provided at the boundary between the oil reservoir chamber 52 and the sac portion 53, the sac portion 53 is closed, and the nozzle hole is ejected from the oil reservoir chamber 52. The fuel supply to 54 is cut off. When the nozzle needle 5 is lifted and separated from the nozzle seat 55 and the sack portion 53 is opened, fuel is injected.

ノズルニードル5の上端面および筒状部42の内壁面およびボデー部材B3下端面により画成される空間は、ノズル背圧を制御する制御室4となる。制御室4には、制御弁部102の弁室21および通路25を介して、高圧通路12から制御油としての燃料が導入され、ノズルニードル5の背圧を発生している。この背圧はノズルニードル5に下向きに作用して、大径部51と筒状部42の下端面との間に保持されるスプリング56とともにノズルニードル5を閉弁方向に付勢する。一方、油溜まり室52の高圧燃料がノズルニードル5先端部の円錐面に上向きに作用しノズルニードル5を開弁方向に付勢している。   A space defined by the upper end surface of the nozzle needle 5, the inner wall surface of the cylindrical portion 42, and the lower end surface of the body member B3 serves as a control chamber 4 for controlling the nozzle back pressure. Fuel as control oil is introduced into the control chamber 4 from the high-pressure passage 12 through the valve chamber 21 and the passage 25 of the control valve section 102, and the back pressure of the nozzle needle 5 is generated. This back pressure acts downward on the nozzle needle 5 and urges the nozzle needle 5 in the valve closing direction together with the spring 56 held between the large diameter portion 51 and the lower end surface of the cylindrical portion 42. On the other hand, the high-pressure fuel in the oil reservoir chamber 52 acts upward on the conical surface of the tip of the nozzle needle 5 to urge the nozzle needle 5 in the valve opening direction.

3方弁構造の制御弁部102は、ノズル部103の制御室4と連通路41を介して常時連通する弁室21と、弁室21内に収容される略球状の弁体2を有している。弁室21の天井面に設けた開口部に低圧側シート22が、対向する底面開口部には高圧側シート23が形成され、弁体2はこれらシート22、23のいずれかに選択的に着座するようになっている。低圧側シート22は、下流に形成した絞り部31、通路32を介して低圧通路13に連通し、一方、高圧側シート23は上流の通路25を介して高圧通路12に連通している。低圧側シート22下流に絞り部31を設けることで、ノズル開弁速度を低く抑えることができ、噴射量制御性が向上する。また、弁室21は、連通路41を介してノズル部103の制御室4と常時連通している。   The control valve portion 102 having a three-way valve structure has a valve chamber 21 that is always in communication with the control chamber 4 of the nozzle portion 103 via a communication passage 41, and a substantially spherical valve body 2 that is accommodated in the valve chamber 21. ing. A low pressure side seat 22 is formed in the opening provided on the ceiling surface of the valve chamber 21, and a high pressure side seat 23 is formed in the opposed bottom opening, and the valve body 2 is selectively seated on either of the seats 22, 23. It is supposed to be. The low-pressure side seat 22 communicates with the low-pressure passage 13 via the narrowed portion 31 and the passage 32 formed downstream, while the high-pressure side seat 23 communicates with the high-pressure passage 12 via the upstream passage 25. By providing the throttle portion 31 downstream of the low-pressure side sheet 22, the nozzle opening speed can be kept low, and the injection amount controllability is improved. Further, the valve chamber 21 is always in communication with the control chamber 4 of the nozzle portion 103 via the communication passage 41.

弁体2は、駆動部101により押圧駆動されることで上下動し、弁体2のシート位置が切り替わる。弁体2が上端位置にある時には、その略球面が、弁室21天井面の低圧側シート22に着座して低圧通路13との連通を遮断する。弁体2が下端位置にある時には、その水平な底面が、弁室21底面の高圧側シート23に着座して、高圧通路12との連通を遮断する。これに伴い、弁室21に連通する制御室4の圧力、すなわちノズルニードル5の背圧が増減する。シート部の一方を平面シートとすると、弁室21を構成するボデー部材B2、B3が位置ずれしても、弁体2と低圧側または高圧側シート22、23とのシート不良が生じにくくなるので、リーク防止効果がある。また、加工も容易となる。   The valve body 2 moves up and down by being pressed by the drive unit 101, and the seat position of the valve body 2 is switched. When the valve body 2 is in the upper end position, the substantially spherical surface is seated on the low-pressure side seat 22 on the ceiling surface of the valve chamber 21 to block communication with the low-pressure passage 13. When the valve body 2 is at the lower end position, the horizontal bottom surface is seated on the high-pressure side seat 23 on the bottom surface of the valve chamber 21 to block communication with the high-pressure passage 12. Accordingly, the pressure in the control chamber 4 communicating with the valve chamber 21, that is, the back pressure of the nozzle needle 5 increases or decreases. If one of the seat portions is a flat sheet, even if the body members B2 and B3 constituting the valve chamber 21 are misaligned, the sheet failure between the valve body 2 and the low-pressure side or high-pressure side sheets 22 and 23 is less likely to occur. There is a leak prevention effect. In addition, processing becomes easy.

通路25の弁室21側端部には、バルブスプリング24が配設されて弁体2を上向きに付勢している。バルブスプリング24を弁室21外に配置することで、弁室21容積すなわち制御室4容積を小さくできるので、応答性が向上する。また、バルブスプリング24により弁体2を低圧側シート22に着座させておくことで、エンジン始動時に高圧サプライポンプが速やかに昇圧を開始することができる。   A valve spring 24 is disposed at the end of the passage 25 on the valve chamber 21 side to urge the valve body 2 upward. By disposing the valve spring 24 outside the valve chamber 21, the volume of the valve chamber 21, that is, the volume of the control chamber 4 can be reduced, so that the response is improved. Further, by allowing the valve body 2 to be seated on the low-pressure side seat 22 by the valve spring 24, the high-pressure supply pump can promptly start boosting when the engine is started.

駆動部101は、アクチュエータとしてのピエゾアクチュエータ6の駆動力を、油圧伝達装置61と摺動ピン部材3を用いて、制御弁部102の弁体2に伝達する。ピエゾアクチュエータ6は、ボデー部材B1に穿設した縦穴の上端部内に収容され、下端部内に油圧伝達装置61が収容される。ピエゾアクチュエータ6はPZT等の圧電セラミック層と電極層を交互に積層したピエゾスタックを有し、積層方向(上下方向)を伸縮方向として、図示しない駆動回路により充放電されるようになっている。縦穴の側方には低圧通路13があり、その下端はボデー部材B2に形成した通路32に接続している。   The drive unit 101 transmits the driving force of the piezo actuator 6 as an actuator to the valve body 2 of the control valve unit 102 using the hydraulic transmission device 61 and the sliding pin member 3. The piezo actuator 6 is accommodated in the upper end portion of the vertical hole formed in the body member B1, and the hydraulic transmission device 61 is accommodated in the lower end portion. The piezo actuator 6 has a piezo stack in which piezoelectric ceramic layers such as PZT and electrode layers are alternately stacked, and is charged and discharged by a drive circuit (not shown) with the stacking direction (vertical direction) as an expansion / contraction direction. There is a low pressure passage 13 at the side of the vertical hole, and the lower end thereof is connected to a passage 32 formed in the body member B2.

油圧伝達装置61は、縦穴の下半部内をシリンダ15として、該シリンダ15に摺動自在に設けた第1ピストンとしてのピエゾピストン62と、ピエゾピストン62内に摺動自在に設けた第2ピストンとしてのバルブピストン64と、両ピストンの間に作動油を充填した油密室63を有している。これらピストン62、64と油密室63の構成は、本発明の特徴部分であり、以下に詳細を示す。   The hydraulic transmission device 61 includes a cylinder 15 in the lower half of the vertical hole, a piezo piston 62 as a first piston slidably provided in the cylinder 15, and a second piston slidably provided in the piezo piston 62. As a valve piston 64 and an oil tight chamber 63 filled with hydraulic oil between both pistons. The configuration of the pistons 62 and 64 and the oil-tight chamber 63 is a characteristic part of the present invention and will be described in detail below.

ピエゾピストン62は上端閉鎖の筒状で、その上端面にピエゾアクチュエータ6の下端面が当接している。ピエゾピストン62は一定径で外周面がシリンダ15の内周面に密接し、該内周面に案内されて上下方向に摺動するようになっている。ピエゾピストン62の下端側には、バルブピストン64より小径のリング部材7が一体に設けられ、このリング部材7とボデー部材B2の間にリング形状バネとしてのピエゾプリセットスプリング65が配設される。ピエゾプリセットスプリング65は、断面ハの字形の皿バネで、内径側端縁部が、リング部材7の下端面に当接するように配置されている。これにより、ピエゾピストン62の下端面に上向きの荷重が負荷され、ピエゾピストン62をピエゾアクチュエータ6に押し付けて一体に変位可能とするとともに、ピエゾアクチュエータ6のピエゾプリセット力として利用される。   The piezo piston 62 has a cylindrical shape with an upper end closed, and the lower end surface of the piezo actuator 6 is in contact with the upper end surface thereof. The piezo piston 62 has a constant diameter and an outer peripheral surface that is in close contact with the inner peripheral surface of the cylinder 15. The piezoelectric piston 62 is guided by the inner peripheral surface and slides in the vertical direction. A ring member 7 having a smaller diameter than the valve piston 64 is integrally provided at the lower end side of the piezo piston 62, and a piezo preset spring 65 as a ring-shaped spring is disposed between the ring member 7 and the body member B2. The piezo preset spring 65 is a disk spring having a C-shaped cross section, and is arranged so that the inner diameter side edge is in contact with the lower end surface of the ring member 7. As a result, an upward load is applied to the lower end surface of the piezo piston 62, the piezo piston 62 is pressed against the piezo actuator 6 and can be displaced integrally, and is used as a piezo preset force of the piezo actuator 6.

ピエゾプリセットスプリング65は、リング形状バネであればよく、皿バネ以外に、波板バネ等、他の形状としてもよい。ピエゾプリセットスプリング65をピエゾピストン62の下端側に設置することでセット長の設定が容易になる。本実施形態のように、リング部材7を介設することで、ピエゾプリセットスプリング65の外径を大きくし、バネ定数を小さくできる。また、組付けが容易であり、変位時の荷重変動を抑制する効果が得られる。なお、図2に第2の実施形態として示すように、断面逆ハの字形の皿バネで構成することもできる。この場合は、リング部材7を設けず、外径側端縁部が、ピエゾピストン62の下端面に設けた段部71に当接支持されるように配置する。このようにすると、変位による内外周の摩擦がなく、部品点数が低減できる。   The piezo preset spring 65 may be a ring-shaped spring, and may have other shapes such as a corrugated spring in addition to a disc spring. Setting the piezo preset spring 65 on the lower end side of the piezo piston 62 makes it easy to set the set length. By interposing the ring member 7 as in this embodiment, the outer diameter of the piezo preset spring 65 can be increased and the spring constant can be decreased. Moreover, the assembly is easy and the effect of suppressing the load fluctuation at the time of displacement is obtained. In addition, as shown as 2nd Embodiment in FIG. 2, it can also comprise with a disk spring with a cross-sectional reverse C shape. In this case, the ring member 7 is not provided, and the outer diameter side edge portion is disposed so as to be in contact with and supported by the stepped portion 71 provided on the lower end surface of the piezo piston 62. In this way, there is no friction between the inner and outer periphery due to displacement, and the number of parts can be reduced.

また、皿バネを複数枚用いることもでき、直列または並列に適宜組み合わせて配設することにより、任意のバネ定数を実現することができる。その場合、バルブピストン64の小径の下端部もしくはインジェクタボデー内径を皿バネのガイドとして用いるほか、新たにガイド部材を用いることもできる。その一例について図3を用いて説明する。 Also, a plurality of disc springs can be used. Arbitrary spring constants can be realized by arranging them in appropriate combination in series or in parallel. In that case, a guide member can be newly used in addition to using the lower end of the small diameter of the valve piston 64 or the inner diameter of the injector body as a guide for the disc spring. An example thereof will be described with reference to FIG.

図3(a)、(b)は、第3、第4の実施形態であり、ピエゾプリセットスプリング65として2枚の皿バネを用い、断面ハの字形の皿バネ直上に断面逆ハの字形の皿バネが重なるように組み合わせている。このように複数の皿バネを直列に重ねて使用すると、バネ定数を低減することができる。この時、図3(a)に示す第3の実施形態では、バルブピストン64の小径の下端部642を一定径として、その外周面が、リング形状のピエゾプリセットスプリング65の内径ガイドとなるようにしている。なお、ボデー部材B1の内周面73をピエゾプリセットスプリング65の外径ガイドとすることも可能である。この場合、皿バネがバルブピストン64に接触しないので、バルブピストン64の駆動力をロスすることがない。また、図示するように、ピエゾプリセットスプリング65の下方に、リング板状の高さ調節プレート72を配置することもできる。   FIGS. 3A and 3B show the third and fourth embodiments, in which two disc springs are used as the piezo preset spring 65, and the cross-sectional inverted C-shape is directly above the disc-shaped spring. Combined so that the disc springs overlap. Thus, when a plurality of disc springs are used in series, the spring constant can be reduced. At this time, in the third embodiment shown in FIG. 3A, the small-diameter lower end 642 of the valve piston 64 is set to have a constant diameter, and the outer peripheral surface thereof becomes an inner diameter guide of the ring-shaped piezo preset spring 65. ing. The inner circumferential surface 73 of the body member B1 can be used as an outer diameter guide for the piezo preset spring 65. In this case, since the disc spring does not contact the valve piston 64, the driving force of the valve piston 64 is not lost. Further, as shown in the drawing, a ring plate-like height adjustment plate 72 can be disposed below the piezo preset spring 65.

図3(b)の第4の実施形態も、2枚の皿バネを重ねてピエゾプリセットスプリング65とした例であり、本実施形態では、さらに、ガイド部材74を別体で設けている。ガイド部材73は、リング板の中央に上方に突出する筒状部を有し、この筒状部の外周面を、ピエゾプリセットスプリング65の内径ガイドとしている。筒状部は、バルブピストン64の小径の下端部641周りに、間隔を有して配置されているので、内径ガイドとしてもバルブピストン64と接触せず、その駆動力をロスすることがない。また、ガイド部材74は、高さ調節プレート72の役割を兼ねることができる。   The fourth embodiment of FIG. 3B is also an example in which two disc springs are overlapped to form a piezo preset spring 65. In this embodiment, the guide member 74 is further provided separately. The guide member 73 has a cylindrical portion protruding upward at the center of the ring plate, and the outer peripheral surface of the cylindrical portion is used as an inner diameter guide of the piezo preset spring 65. Since the cylindrical portion is disposed around the lower end portion 641 of the small diameter of the valve piston 64 with a gap, it does not contact the valve piston 64 even as an inner diameter guide, and the driving force is not lost. Further, the guide member 74 can also serve as the height adjustment plate 72.

バルブピストン64は一定径の摺動部が、ピエゾピストン62の筒状部に下方から内挿され、その内周面に対して摺動自在となっている。バルブピストン64の小径の下端部は、ピエゾピストン62の筒状部から下方に突出し、摺動ピン部材3に当接している。ピエゾピストン62筒状部の上部内壁面とバルブピストン64の上端面とで囲まれる空間には、作動油としての燃料が充填されて油密室63を形成している。油密室63内には、コイルスプリングや波板バネなどのバネ部材66が配設されて、バルブピストン64を制御弁部102の弁体2方向に付勢している。バネ部材66を油密室63内に配置することで、構成が簡素にできるので好ましい。   The valve piston 64 has a sliding portion having a constant diameter inserted into the cylindrical portion of the piezo piston 62 from below, and is slidable with respect to the inner peripheral surface thereof. The lower end portion of the small diameter of the valve piston 64 protrudes downward from the cylindrical portion of the piezo piston 62 and is in contact with the sliding pin member 3. A space surrounded by the upper inner wall surface of the cylindrical portion of the piezo piston 62 and the upper end surface of the valve piston 64 is filled with fuel as hydraulic oil to form an oil tight chamber 63. A spring member 66 such as a coil spring or a corrugated spring is disposed in the oil tight chamber 63 to urge the valve piston 64 toward the valve body 2 of the control valve portion 102. Arranging the spring member 66 in the oil-tight chamber 63 is preferable because the configuration can be simplified.

ピエゾピストン62の上端部内には、油密室63と低圧通路13を連通し、油密室方向への作動油の流入のみを許容する逆止弁8が設けられる。逆止弁8は、油密室63および低圧通路13にそれぞれ開口する通路にボール状の弁体を配設してなる。逆止弁8により、燃料リーク等で油密室63の圧力が低下した時に、低圧通路13から油密室63に燃料を補充することができる。   In the upper end portion of the piezo piston 62, there is provided a check valve 8 that allows the oil-tight chamber 63 and the low-pressure passage 13 to communicate with each other and allows only hydraulic oil to flow toward the oil-tight chamber. The check valve 8 is configured by disposing ball-shaped valve bodies in passages that open to the oil-tight chamber 63 and the low-pressure passage 13 respectively. The check valve 8 can replenish the fuel from the low pressure passage 13 to the oil-tight chamber 63 when the pressure in the oil-tight chamber 63 decreases due to a fuel leak or the like.

摺動ピン部材3は、ボデー部材B2に形成した摺動穴に対して摺動自在に設けられ、その下端が弁室21内の弁体2に当接している。摺動ピン部材3は、両端部が細径のピン状に形成され、弁体2側のピン状先端部と摺動穴との間に形成される環状空間に絞り部31が開口している。従って、摺動ピン部材3が弁体2を押し下げると、この環状空間および絞り部3を介して弁室21と低圧通路13が連通する。   The sliding pin member 3 is slidably provided in a sliding hole formed in the body member B <b> 2, and a lower end thereof is in contact with the valve body 2 in the valve chamber 21. Both ends of the sliding pin member 3 are formed in a pin shape having a small diameter, and a throttle portion 31 is opened in an annular space formed between the pin-shaped tip on the valve body 2 side and the sliding hole. . Therefore, when the sliding pin member 3 pushes down the valve body 2, the valve chamber 21 and the low pressure passage 13 communicate with each other through the annular space and the throttle portion 3.

従って、ピエゾアクチュエータ6が伸長してピエゾピストン62を下方に押圧すると、その押圧力が油密室63の燃料を介してバルブピストン64に伝達される。ピエゾアクチュエータを構成するPZT等の圧電セラミックは金属と熱変形量が異なるため、両者を混在させる手段として、このように油圧を利用した変位伝達装置を用いるとよい。これにより、部材間で異なる熱変形量を、油密室63への燃料流入及び燃料リークにより吸収して、良好な伝達性能を維持することができる。   Accordingly, when the piezo actuator 6 extends and presses the piezo piston 62 downward, the pressing force is transmitted to the valve piston 64 via the fuel in the oil-tight chamber 63. Since piezoelectric ceramics such as PZT constituting the piezo actuator are different from metal in the amount of thermal deformation, it is preferable to use a displacement transmission device utilizing hydraulic pressure as described above as means for mixing both. Thereby, the amount of thermal deformation that differs between the members can be absorbed by the fuel inflow and the fuel leak into the oil-tight chamber 63, and good transmission performance can be maintained.

次に、本実施形態におけるインジェクタ1の作動を説明する。図1はピエゾアクチュエータ6が放電状態で縮小している状態を示している。弁体2は弁室21内の燃料圧力とバルブスプリング24力により上方に付勢されて、低圧側シート22を閉鎖する上端位置にあり、低圧通路13に至る絞り部31、通路32と弁室21との連通が遮断される。高圧側シート23は開放されており、連通路41を介して弁室21と連通する制御室4は、高圧通路12から通路25、高圧側シート23を介して流入する燃料により高圧となっている。この制御室4の圧力とスプリング56の付勢力によって、ノズルニードル5はノズルシート55に着座し、燃料は噴射されない。   Next, the operation of the injector 1 in this embodiment will be described. FIG. 1 shows a state where the piezo actuator 6 is contracted in a discharged state. The valve body 2 is urged upward by the fuel pressure in the valve chamber 21 and the force of the valve spring 24 and is at the upper end position for closing the low pressure side seat 22, and the throttle portion 31, the passage 32 and the valve chamber reaching the low pressure passage 13. Communication with 21 is cut off. The high pressure side seat 23 is open, and the control chamber 4 communicating with the valve chamber 21 via the communication passage 41 is at a high pressure due to fuel flowing from the high pressure passage 12 via the passage 25 and the high pressure side seat 23. . The nozzle needle 5 is seated on the nozzle seat 55 by the pressure of the control chamber 4 and the biasing force of the spring 56, and fuel is not injected.

この状態から、ピエゾアクチュエータ6に通電すると、ピエゾアクチュエータ6が充電されて伸長する。これに伴い、ピエゾピストン62が下方に移動して油密室63の作動油(ここでは軽油)が圧縮される。この作動油の圧力でバルブピストン64が下方に移動し、摺動ピン部材3が弁体2を押し下げると、弁体2が低圧側シート22から離座し、さらに下方変位して高圧側シート23に着座する。これにより、制御室4が弁室21、低圧側シート22、絞り部31、通路32を介して低圧通路13に連通し、制御室4の圧力が降下する。そしてノズルニードル5の下向きの付勢力が上向きの付勢力を下回ると、ノズルニードル5が離座して燃料噴射が開始される。   From this state, when the piezo actuator 6 is energized, the piezo actuator 6 is charged and extended. Along with this, the piezo piston 62 moves downward and the hydraulic oil (light oil here) in the oil-tight chamber 63 is compressed. When the valve piston 64 is moved downward by the pressure of the hydraulic oil and the sliding pin member 3 pushes down the valve body 2, the valve body 2 is separated from the low-pressure side seat 22, and is further displaced downward to cause the high-pressure side seat 23. Sit on. As a result, the control chamber 4 communicates with the low pressure passage 13 via the valve chamber 21, the low pressure side seat 22, the throttle portion 31, and the passage 32, and the pressure in the control chamber 4 drops. When the downward biasing force of the nozzle needle 5 falls below the upward biasing force, the nozzle needle 5 moves away and fuel injection is started.

次に、ピエゾアクチュエータ6を再び放電して収縮させると、ピエゾピストン62が上方へ移動し、油密室63の圧力が降下して弁体2の押し下げ力が解除される。よって、弁体2が低圧側シート22に着座して、制御室4と低圧通路13の間が遮断され、通路25を介して流入する高圧燃料により制御室4圧力が再び上昇し、ノズルニードル5が着座して噴射が終了する。   Next, when the piezo actuator 6 is discharged again and contracted, the piezo piston 62 moves upward, the pressure in the oil-tight chamber 63 drops, and the push-down force of the valve body 2 is released. Therefore, the valve body 2 is seated on the low pressure side seat 22, the space between the control chamber 4 and the low pressure passage 13 is cut off, and the pressure of the control chamber 4 rises again by the high pressure fuel flowing in through the passage 25, and the nozzle needle 5 Sits down and the injection ends.

本実施形態によれば、ピエゾアクチュエータ6の変位を油圧伝達装置61を用いて効率よく伝達し、制御性よく燃料噴射を行うことができる。しかも、油圧伝達装置61は、ピエゾピストン62を筒状として、その内周をバルブピストン64が摺動するように構成したので、ピストン摺動長を確保しながら装置全長を大幅に短縮することができる。この効果は、図9に示すようにピエゾピストン62とバルブピストン64を一直線上に配置した構成と比較すると明らかである。また、本実施形態では、ボデー部材B1の縦穴をシリンダ15として用いたので、図9のように縦穴内にシリンダ形成部材16を配置してピエゾピストン62とバルブピストン64を案内する構成に比べて、安定した摺動が可能である。よって、コンパクトで高応答かつ高性能なインジェクタ1を実現できる。   According to this embodiment, the displacement of the piezo actuator 6 can be efficiently transmitted using the hydraulic transmission device 61, and fuel injection can be performed with good controllability. In addition, since the hydraulic transmission device 61 is configured so that the piezo piston 62 is cylindrical and the valve piston 64 slides on the inner periphery thereof, the overall length of the device can be significantly shortened while ensuring the piston sliding length. it can. This effect is apparent when compared with a configuration in which the piezo piston 62 and the valve piston 64 are arranged in a straight line as shown in FIG. Further, in the present embodiment, since the vertical hole of the body member B1 is used as the cylinder 15, as compared with the configuration in which the cylinder forming member 16 is disposed in the vertical hole and the piezo piston 62 and the valve piston 64 are guided as shown in FIG. Stable sliding is possible. Therefore, a compact, high-response and high-performance injector 1 can be realized.

図4は、本発明の第5の実施形態であり、ピエゾピストン62の他の構成例を示す。インジェクタ1の全体構成および基本作動は上記第1の実施形態と同様であり、説明を省略する。図4のように、本実施形態では、ピエゾピストン62の外径を一定径とせず、ガイド部となる上端部621および下端部622を他の部分より大径とする。これにより、ガイド部となる上端部621および下端部622の外周面のみがシリンダ15に当接して摺動し、ピエゾピストン62の中間部とシリンダ15の間には間隙が形成される。このように、ピエゾピストン62を上端部621および下端部622の2箇所でガイドする構成とすることで、ボデー部材B1に変形が生じる等の不具合が生じた場合でも、摺動性を確保できる。   FIG. 4 shows another configuration example of the piezo piston 62 according to the fifth embodiment of the present invention. The overall configuration and basic operation of the injector 1 are the same as those in the first embodiment, and a description thereof will be omitted. As shown in FIG. 4, in the present embodiment, the outer diameter of the piezo piston 62 is not set to a constant diameter, and the upper end 621 and the lower end 622 serving as a guide portion are set to have larger diameters than other portions. Thereby, only the outer peripheral surfaces of the upper end portion 621 and the lower end portion 622 serving as the guide portions abut against the cylinder 15 and slide, and a gap is formed between the intermediate portion of the piezo piston 62 and the cylinder 15. In this way, by adopting a configuration in which the piezo piston 62 is guided at the two positions of the upper end portion 621 and the lower end portion 622, it is possible to ensure slidability even when a problem such as deformation occurs in the body member B1.

図5は、本発明の第6の実施形態であり、逆止弁8および油密室63の他の構成例を示す。インジェクタ1の全体構成および基本作動は上記第1の実施形態と同様であり、説明を省略する。図5のように、本実施形態では、逆止弁8をピエゾピストン62の上側に配置した逆止弁部材81を用いて構成する。逆止弁部材81は、下端面に開口する略円錐形状の凹部83を有し、この凹部83とピエゾピストン62の上端面とで囲まれる室にボール状の弁体82を収容している。凹部83の天井面には、逆止弁部材81内を設けた通路85に接続する開口部84が形成され、通路85は逆止弁部材81の側面に開口して低圧通路13に連通している。凹部83の底部は、やや大径に形成され、この大径の外周部にピエゾピストン62の上端面を貫通して油密室63に至る一つ以上の通路86が開口している。   FIG. 5 is a sixth embodiment of the present invention and shows another configuration example of the check valve 8 and the oil tight chamber 63. The overall configuration and basic operation of the injector 1 are the same as those in the first embodiment, and a description thereof will be omitted. As shown in FIG. 5, in the present embodiment, the check valve 8 is configured using a check valve member 81 arranged on the upper side of the piezo piston 62. The check valve member 81 has a substantially conical recess 83 opened at the lower end surface, and a ball-shaped valve element 82 is accommodated in a chamber surrounded by the recess 83 and the upper end surface of the piezo piston 62. An opening 84 connected to a passage 85 provided in the check valve member 81 is formed on the ceiling surface of the recess 83, and the passage 85 opens to the side surface of the check valve member 81 and communicates with the low pressure passage 13. Yes. The bottom of the recess 83 is formed to have a slightly larger diameter, and one or more passages 86 extending through the upper end surface of the piezo piston 62 to the oil-tight chamber 63 are opened in the outer periphery of the large diameter.

ボール状の弁体82は凹部83とピエゾピストン62の上端面とで囲まれる室内に保持され、油密室63の圧力によって上下方向に移動するようになっている。燃料リーク等により油密室63の圧力が低下すると、図示するように、ボール状の弁体82が下端位置に移動し、低圧通路13から通路85、開口部84、凹部83、通路86を経て、油密室63に燃料が補給される。通路86は、弁体82が下端位置にある時でも閉鎖されない位置に形成される。油密室63の圧力が上昇すると、通路86から凹部83に流入する燃料圧で、ボール状の弁体82が上昇し、開口部82を閉鎖する。リフト量はボール状の弁体82と凹部83形状によって決定される。このような構成とすることで、バネ部材を設けることなく、簡易に逆止弁8を構成することができる。   The ball-shaped valve body 82 is held in a chamber surrounded by the recess 83 and the upper end surface of the piezo piston 62 and is moved in the vertical direction by the pressure of the oil-tight chamber 63. When the pressure in the oil tight chamber 63 decreases due to a fuel leak or the like, as shown in the drawing, the ball-shaped valve body 82 moves to the lower end position, and passes from the low pressure passage 13 through the passage 85, the opening 84, the recess 83, and the passage 86, Fuel is supplied to the oil tight chamber 63. The passage 86 is formed at a position that is not closed even when the valve body 82 is at the lower end position. When the pressure in the oil tight chamber 63 rises, the ball-shaped valve body 82 rises with the fuel pressure flowing into the recess 83 from the passage 86 and closes the opening 82. The lift amount is determined by the shape of the ball-shaped valve body 82 and the recess 83. By setting it as such a structure, the check valve 8 can be comprised simply, without providing a spring member.

逆止弁部材81は、ピエゾアクチュエータ6とピエゾピストン62の間に挟持される。逆止弁部材81下端面とピエゾピストン62上端面は、ピエゾピストン62下端側に配置したピエゾプリセットスプリング65(図1参照)によって、互いに押し付けられることにより、平面で接触している。この構成により、圧入、接合等の工程が不要になる。また、ピエゾアクチュエータ6のピエゾプリセットスプリング65を利用することで、部材点数を増加することなく油密性を確保することができる。また、逆止弁部材81の上端面はゆるやかな略凹円錐面状に形成され、略凸球面状としたピエゾアクチュエータ6の下端面に接触している。こうすることで、両部材の位置関係にずれが生じても(角度・軸等)、その位置ずれを吸収して駆動力を伝達することができる。この効果を得るための、逆止弁部材81の上端面とピエゾアクチュエータ6の下端面は、上述した形状に限らず、同様の効果が得られる形状となっていればよい。例えば、一方が略球面状で、他方が略凸球面状または略凹円錐面状等、種々の組み合わせが採用でき、位置ずれ吸収部材を兼ねることにより部品点数を低減できる。   The check valve member 81 is sandwiched between the piezoelectric actuator 6 and the piezoelectric piston 62. The lower end surface of the check valve member 81 and the upper end surface of the piezo piston 62 are brought into contact with each other by being pressed against each other by a piezo preset spring 65 (see FIG. 1) disposed on the lower end side of the piezo piston 62. With this configuration, steps such as press-fitting and joining are not necessary. Further, by using the piezo preset spring 65 of the piezo actuator 6, oil tightness can be ensured without increasing the number of members. Further, the upper end surface of the check valve member 81 is formed in a gentle substantially concave conical surface shape, and is in contact with the lower end surface of the piezoelectric actuator 6 having a substantially convex spherical shape. By doing so, even if a deviation occurs in the positional relationship between the two members (angle, axis, etc.), the driving force can be transmitted by absorbing the deviation. In order to obtain this effect, the upper end surface of the check valve member 81 and the lower end surface of the piezo actuator 6 are not limited to the shape described above, but may be any shape that provides the same effect. For example, various combinations such as one having a substantially spherical shape and the other having a substantially convex spherical shape or a substantially concave conical surface shape can be employed, and the number of parts can be reduced by also serving as a misalignment absorbing member.

油密室63を構成するバルブピストン64の上端面には、凹部641が形成され、この凹部641内に柱状の容積低減部材67が配置してある。コイルスプリング66は、容積低減部材67の周囲を取り巻くように凹部641内に配置される。このようにすると、簡単な構成でコイルスプリング66を支持するとともに、油密室63の容積を低減できるので、応答性が向上し駆動力伝達効率を向上できる。   A concave portion 641 is formed on the upper end surface of the valve piston 64 constituting the oil tight chamber 63, and a columnar volume reducing member 67 is disposed in the concave portion 641. The coil spring 66 is disposed in the recess 641 so as to surround the volume reduction member 67. In this way, the coil spring 66 can be supported with a simple configuration, and the volume of the oil-tight chamber 63 can be reduced, so that responsiveness can be improved and driving force transmission efficiency can be improved.

図6は、本発明の第7の実施形態であり、ピエゾピストン62の他の構成例を示す。インジェクタ10の全体構成および基本作動は上記第1の実施形態と同様であり、説明を省略する。図6のように、本実施形態では、上端閉鎖のピエゾピストン62を、両端が開口する筒状部62bとその上端を閉鎖するプレート部材62aの2部材で構成する。プレート部材62aの下端面と筒状部62bの上端面は、ピエゾプリセットスプリング65によって、互いに押し付けられ、油密性を確保している。その他の油密伝達装置61および逆止弁8構成は、上記第4の実施形態と同様である。   FIG. 6 shows another example of the configuration of the piezo piston 62 according to the seventh embodiment of the present invention. The overall configuration and basic operation of the injector 10 are the same as those in the first embodiment, and a description thereof will be omitted. As shown in FIG. 6, in this embodiment, the piezo piston 62 with the upper end closed is composed of two members: a cylindrical portion 62b that opens at both ends and a plate member 62a that closes the upper end. The lower end surface of the plate member 62a and the upper end surface of the cylindrical portion 62b are pressed against each other by a piezo preset spring 65 to ensure oil tightness. The other oil tight transmission device 61 and the check valve 8 are the same as those in the fourth embodiment.

本実施形態によれば、ピエゾピストン62を閉鎖端部側のプレート部材62aと筒状部62bの2つの部材に分割したので、一部材とする場合に比べて筒状部(特に閉鎖端側)の加工が容易になり、安価に製造できる。また、筒状部62b下端面に段差を必要としない場合、上下対称な構造とすることができるので、組み付けが容易になる。   According to the present embodiment, the piezo piston 62 is divided into two members, that is, the plate member 62a and the cylindrical portion 62b on the closed end side, so that the cylindrical portion (particularly on the closed end side) is compared with the case of using one member. Can be manufactured at low cost. In addition, when a step is not required on the lower end surface of the cylindrical portion 62b, a vertically symmetrical structure can be obtained, so that assembly is facilitated.

以上のように、本発明は、アクチュエータの変位を油圧を介して伝達する機構において、2つのピストンの一方を筒状として他方を収容する構成としたので、摺動長が装置の全長に及ぼす影響を大幅に減少する。アクチュエータとしては、通電により変位を発生する素子であれば、いずれを用いてもよく、上記各実施形態で使用したピエゾ素子の他、磁歪素子等が挙げられる。よって、インジェクタ全体をコンパクトに形成できる。   As described above, according to the present invention, in the mechanism for transmitting the displacement of the actuator via hydraulic pressure, one of the two pistons is formed in a cylindrical shape and accommodates the other, so that the influence of the sliding length on the total length of the apparatus Will greatly reduce. Any actuator may be used as long as it is an element that generates displacement when energized. Examples of the actuator include a magnetostrictive element and the like in addition to the piezoelectric element used in each of the above embodiments. Therefore, the whole injector can be formed compactly.

上記実施形態ではピエゾピストンを構成する筒状部62b上端面とプレート部材62a下端面とがピエゾプリセットスプリング65により密接する構造となっているが、図7に第8の実施形態として示すように、プレート部材62aは筒状部62bの内径に挿置されてもよい。その場合プレート部材62aはバネ部材66により逆止弁部材81に密接し、筒状部62bはピエゾプリセットスプリング65により、逆止弁部材81と密接し油密性を確保する。本実施形態ではプレート部材62aはインジェクタボデー内径と接せず、筒状部62bに対して相対変位を生じないので摺動箇所を1箇所減らすことができる。バネ部材66は、ここでは、波板バネとしてあり、油密室63容積を小さくできる利点がある。   In the above embodiment, the upper end surface of the cylindrical portion 62b and the lower end surface of the plate member 62a constituting the piezo piston are in close contact with the piezo preset spring 65, but as shown in FIG. 7 as an eighth embodiment, The plate member 62a may be inserted into the inner diameter of the cylindrical portion 62b. In this case, the plate member 62a is in close contact with the check valve member 81 by the spring member 66, and the cylindrical portion 62b is in close contact with the check valve member 81 by the piezo preset spring 65 to ensure oil tightness. In the present embodiment, the plate member 62a is not in contact with the inner diameter of the injector body and does not cause relative displacement with respect to the cylindrical portion 62b, so that one sliding portion can be reduced. Here, the spring member 66 is a corrugated spring and has an advantage that the volume of the oil-tight chamber 63 can be reduced.

図8に、本発明の第9の実施形態を示す。上記各実施形態では、ピエゾアクチュエータ6にプリセット力を付与するために、リング形状バネであるプリセットスプリング65を用いたが、本実施形態では、リング形状バネの代わりにスリットスプリング68を用いている。インジェクタ1の全体構成および基本作動は上記第1の実施形態と同様であり、説明を省略する。図8のように、本実施形態では、ピエゾピストン62の上端部621を他の部分より大径のガイド部として、上端部621の外周面のみがシリンダ15に当接して摺動する構成とする。ピエゾピストン62の小径の筒状部とシリンダ15の間には、間隙が形成され、この間隙にスリットスプリング68が配置される。   FIG. 8 shows a ninth embodiment of the present invention. In each of the above embodiments, the preset spring 65, which is a ring-shaped spring, is used to apply a preset force to the piezo actuator 6, but in this embodiment, a slit spring 68 is used instead of the ring-shaped spring. The overall configuration and basic operation of the injector 1 are the same as those in the first embodiment, and a description thereof will be omitted. As shown in FIG. 8, in this embodiment, the upper end 621 of the piezo piston 62 is used as a guide portion having a larger diameter than the other portions, and only the outer peripheral surface of the upper end 621 contacts and slides on the cylinder 15. . A gap is formed between the small diameter cylindrical portion of the piezo piston 62 and the cylinder 15, and a slit spring 68 is disposed in this gap.

スリットスプリング68は、公知の構成で、例えば円筒材に周方向のスリットを複数形成することによりバネ特性を付与している。ピエゾピストン62の上端部621には、スリットスプリング68の上端縁を支持する座面623が設けられ、スリットスプリングはこの座面623を介し、ピエゾアクチュエータ6に予荷重を付与する。スリットスプリング68の下端側にはリング状部材75が設けられ、その上面が、スリットスプリング68の下端縁を支持する座面を形成している。ピエゾピストン62の筒状部外周はスリットスプリング68の内周ガイドとなっている。なお、本実施形態では、コイルスプリング66を油密室63内に配置せず、ピエゾピストン62の下方に突出させたバルブピストン64の下半部外周に配置している。バルブピストン64の下半部外周にはフランジ643が設けられ、コイルスプリング66は、このフランジ643とピエゾピストン62の下端面との間に保持される。   The slit spring 68 has a known configuration, and imparts spring characteristics by, for example, forming a plurality of circumferential slits in a cylindrical material. The upper end portion 621 of the piezo piston 62 is provided with a seat surface 623 that supports the upper end edge of the slit spring 68, and the slit spring applies a preload to the piezo actuator 6 via the seat surface 623. A ring-shaped member 75 is provided on the lower end side of the slit spring 68, and its upper surface forms a seating surface that supports the lower end edge of the slit spring 68. The outer periphery of the cylindrical portion of the piezo piston 62 serves as an inner peripheral guide for the slit spring 68. In this embodiment, the coil spring 66 is not disposed in the oil-tight chamber 63 but is disposed on the outer periphery of the lower half of the valve piston 64 that protrudes below the piezo piston 62. A flange 643 is provided on the outer periphery of the lower half of the valve piston 64, and the coil spring 66 is held between the flange 643 and the lower end surface of the piezo piston 62.

リング状部材75は、スリットスプリング68のセット長を調節するための高さ調節部材として用いられる。リング状部材75を、上記ガイド部材74(図3(b)参照)のように、内周または外周に筒状のガイド部を有する形状とすることもできる。リング状部材75は、シリンダ15の下端部内周面に密接するように、ボデー部材B2上面に載置される。これにより、ボデー部材B2上面に開口して低圧通路13に接続する通路32とシリンダ15内空間との間が、リング状部材75にて遮断されるので、制御弁部102からのリークが、駆動部101の油圧伝達装置61やピエゾアクチュエータ6へ流入するのを抑制し、また、油密室63へのエアの混入やキャビテーション・エロージョンの発生を防止することができる。   The ring-shaped member 75 is used as a height adjusting member for adjusting the set length of the slit spring 68. The ring-shaped member 75 may have a shape having a cylindrical guide portion on the inner periphery or the outer periphery, like the guide member 74 (see FIG. 3B). The ring-shaped member 75 is placed on the upper surface of the body member B <b> 2 so as to be in close contact with the inner peripheral surface of the lower end portion of the cylinder 15. As a result, the space between the passage 32 that opens to the upper surface of the body member B2 and connects to the low pressure passage 13 and the internal space of the cylinder 15 is blocked by the ring-shaped member 75, so that leakage from the control valve portion 102 is driven. It is possible to suppress the flow into the hydraulic transmission device 61 and the piezo actuator 6 of the portion 101, and to prevent air from entering the oil tight chamber 63 and the occurrence of cavitation erosion.

なお、上記実施形態では、制御弁部102を3方弁構造としたが、3方弁構造でなく、弁室21と低圧通路13との間を連通状態と遮断状態とに切り替える2方弁構造としたインジェクタに適用することももちろんできる。また、弁体形状や、その他の構成を変更することもできる。   In the above embodiment, the control valve portion 102 has a three-way valve structure, but a two-way valve structure that switches between the communication state and the cutoff state between the valve chamber 21 and the low pressure passage 13 instead of the three-way valve structure. Of course, it can be applied to the above injectors. Moreover, a valve body shape and other structures can also be changed.

本発明の第1の実施形態を示すインジェクタの全体構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the whole structure of the injector which shows the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施形態を示すインジェクタの主要部構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the principal part structure of the injector which shows the 2nd Embodiment of this invention. (a)、(b)は、それぞれ本発明の第3、第4の実施形態を示すインジェクタの主要部構成を示す断面図である。(A), (b) is sectional drawing which shows the principal part structure of the injector which shows the 3rd, 4th embodiment of this invention, respectively. 本発明の第5の実施形態を示すインジェクタの主要部構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the principal part structure of the injector which shows the 5th Embodiment of this invention. 本発明の第6の実施形態を示すインジェクタの主要部構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the principal part structure of the injector which shows the 6th Embodiment of this invention. 本発明の第7の実施形態を示すインジェクタの主要部構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the principal part structure of the injector which shows the 7th Embodiment of this invention. 本発明の第8の実施形態を示すインジェクタの主要部構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the principal part structure of the injector which shows the 8th Embodiment of this invention. 本発明の第9の実施形態を示すインジェクタの主要部構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the principal part structure of the injector which shows the 9th Embodiment of this invention. 2つのピストンを一直線上に配置したインジェクタの主要部構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the principal part structure of the injector which has arrange | positioned two pistons on a straight line.

符号の説明Explanation of symbols

1 インジェクタ
12 高圧通路
13 低圧通路
101 ノズル部
102 制御弁部
103 ピエゾ駆動部
2 バルブニードル
21 バルブ室
22 低圧側シート
23 高圧側シート
4 制御室
41 連通路
5 ノズルニードル
52 油溜まり室
54 噴孔
6 ピエゾアクチュエータ(アクチュエータ)
61 油圧伝達装置
62 ピエゾピストン(第1ピストン)
63 油密室
64 バルブピストン(第2ピストン)
65 ピエゾプリセットスプリング(リング形状バネ)
66 バネ部材
67 容積低減部材
68 スリットスプリング
7 リング部材
8 逆止弁
81 逆止弁部材
82 弁体
83 凹部
84 開口部
85、86 通路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Injector 12 High pressure path 13 Low pressure path 101 Nozzle part 102 Control valve part 103 Piezo drive part 2 Valve needle 21 Valve chamber 22 Low pressure side seat 23 High pressure side sheet 4 Control chamber 41 Communication path 5 Nozzle needle 52 Oil reservoir chamber 54 Injection hole 6 Piezo actuator (actuator)
61 Hydraulic transmission device 62 Piezo piston (first piston)
63 Oiltight chamber 64 Valve piston (second piston)
65 Piezo preset spring (ring shaped spring)
66 Spring member 67 Volume reduction member 68 Slit spring 7 Ring member 8 Check valve 81 Check valve member 82 Valve body 83 Recess 84 Opening 85, 86 Passage

Claims (22)

コモンレールから高圧通路を経て供給される燃料を噴射するインジェクタであって、ノズルニードルに閉弁方向の圧力を作用させる制御室と、該制御室と低圧通路との間を開閉することにより上記制御室の圧力を増減させる制御弁と、上記制御弁の弁体を駆動する駆動部を備え、上記駆動部が、通電により変位を発生するアクチュエータと、上記アクチュエータと一体にシリンダ内を摺動する第1ピストンと、上記弁体を駆動する第2ピストンと、両ピストン間に形成される油密室を有し、上記第1ピストンを上端閉鎖の筒状として、該筒状部内に上記第2ピストンを上下方向に摺動自在に挿置し、上記筒状部の上部内壁面と上記第2ピストン上端面とで囲まれる空間に作動油を充填して上記油密室とし
上記第1ピストンの下端側に、上記アクチュエータのプリセット力となる上向きの荷重を負荷するリング形状バネを配置するとともに、
上記リング形状バネが単独直列一枚、もしくは直列ないし並列あるいはその両方を用いた各種組み合わせによる複数枚の皿バネであり、その内径側端縁部が、上記第1ピストンの下端側に設けられ上記第2ピストンの摺動径より小さいリング部材の下端面に当接するように配置されることを特徴とするコモンレール用インジェクタ。
An injector for injecting fuel supplied from a common rail through a high-pressure passage, the control chamber for applying a pressure in the valve closing direction to the nozzle needle, and opening and closing between the control chamber and the low-pressure passage. A control valve that increases and decreases the pressure of the control valve, and a drive unit that drives the valve body of the control valve, and the drive unit slides in the cylinder integrally with the actuator, and an actuator that generates displacement by energization. A piston, a second piston for driving the valve body, and an oil-tight chamber formed between the two pistons. The first piston has a cylindrical shape with an upper end closed, and the second piston is vertically moved in the cylindrical portion. Slidably inserted in the direction, filled with hydraulic oil in the space surrounded by the upper inner wall surface of the cylindrical portion and the upper end surface of the second piston to form the oil tight chamber ,
A ring-shaped spring that loads an upward load serving as a preset force of the actuator is disposed on the lower end side of the first piston,
The ring-shaped spring is a single disc in series, or a plurality of disc springs in various combinations using series or parallel or both, and the inner diameter side edge is provided on the lower end side of the first piston. An injector for a common rail, which is disposed so as to abut on a lower end surface of a ring member smaller than a sliding diameter of the second piston .
コモンレールから高圧通路を経て供給される燃料を噴射するインジェクタであって、ノズルニードルに閉弁方向の圧力を作用させる制御室と、該制御室と低圧通路との間を開閉することにより上記制御室の圧力を増減させる制御弁と、上記制御弁の弁体を駆動する駆動部を備え、上記駆動部が、通電により変位を発生するアクチュエータと、上記アクチュエータと一体にシリンダ内を摺動する第1ピストンと、上記弁体を駆動する第2ピストンと、両ピストン間に形成される油密室を有し、上記第1ピストンを上端閉鎖の筒状として、該筒状部内に上記第2ピストンを上下方向に摺動自在に挿置し、上記筒状部の上部内壁面と上記第2ピストン上端面とで囲まれる空間に作動油を充填して上記油密室とし、
上記第1ピストンの外周に、上記アクチュエータのプリセット力となる上向きの荷重を負荷するスリットスプリングを配置し、
上記第1ピストンの上端外周部に、上記スリットスプリングの上端側を支持する座面を形成するとともに、上記第2ピストンの下端部外周に、上記スリットスプリングの下端側を支持する座面をなすリング状部材を配設し、
上記リング状部材を、上記シリンダ内空間と上記低圧通路の間を遮断するように配設したことを特徴とするコモンレール用インジェクタ。
An injector for injecting fuel supplied from a common rail through a high-pressure passage, the control chamber for applying a pressure in the valve closing direction to the nozzle needle, and opening and closing between the control chamber and the low-pressure passage. A control valve that increases and decreases the pressure of the control valve, and a drive unit that drives the valve body of the control valve, and the drive unit slides in the cylinder integrally with the actuator, and an actuator that generates displacement by energization. A piston, a second piston for driving the valve body, and an oil-tight chamber formed between the two pistons. The first piston has a cylindrical shape with an upper end closed, and the second piston is vertically moved in the cylindrical portion. Slidably inserted in the direction, filled with hydraulic oil in the space surrounded by the upper inner wall surface of the cylindrical portion and the upper end surface of the second piston to form the oil tight chamber,
On the outer periphery of the first piston, a slit spring for applying an upward load as a preset force of the actuator is disposed,
A ring that forms a seat surface that supports the upper end side of the slit spring on the outer periphery of the upper end of the first piston, and that forms a seat surface that supports the lower end side of the slit spring on the outer periphery of the lower end of the second piston. Arranged,
An injector for a common rail , wherein the ring-shaped member is disposed so as to block between a space in the cylinder and the low-pressure passage .
コモンレールから高圧通路を経て供給される燃料を噴射するインジェクタであって、ノズルニードルに閉弁方向の圧力を作用させる制御室と、該制御室と低圧通路との間を開閉することにより上記制御室の圧力を増減させる制御弁と、上記制御弁の弁体を駆動する駆動部を備え、上記駆動部が、通電により変位を発生するアクチュエータと、上記アクチュエータと一体にシリンダ内を摺動する第1ピストンと、上記弁体を駆動する第2ピストンと、両ピストン間に形成される油密室を有し、上記第1ピストンを上端閉鎖の筒状として、該筒状部内に上記第2ピストンを上下方向に摺動自在に挿置し、上記筒状部の上部内壁面と上記第2ピストン上端面とで囲まれる空間に作動油を充填して上記油密室とし、
上記第2ピストンの上端側または外周に配置されて、上記第2ピストンを上記弁体側に付勢するバネ部材を設け、
上記第2ピストンの上端部に凹部を設けてその内部に容積低減部材を収容し、容積低減部材の周囲に上記バネ部材となるコイルスプリングを配置したことを特徴とするコモンレール用インジェクタ。
An injector for injecting fuel supplied from a common rail through a high-pressure passage, the control chamber for applying a pressure in the valve closing direction to the nozzle needle, and opening and closing between the control chamber and the low-pressure passage. A control valve that increases and decreases the pressure of the control valve, and a drive unit that drives the valve body of the control valve, and the drive unit slides in the cylinder integrally with the actuator, and an actuator that generates displacement by energization. A piston, a second piston for driving the valve body, and an oil-tight chamber formed between the two pistons. The first piston has a cylindrical shape with an upper end closed, and the second piston is vertically moved in the cylindrical portion. Slidably inserted in the direction, filled with hydraulic oil in the space surrounded by the upper inner wall surface of the cylindrical portion and the upper end surface of the second piston to form the oil tight chamber,
A spring member disposed on an upper end side or an outer periphery of the second piston and biasing the second piston toward the valve body;
A common rail injector , wherein a concave portion is provided in an upper end portion of the second piston, a volume reducing member is accommodated therein, and a coil spring serving as the spring member is disposed around the volume reducing member .
インジェクタボデーに穿設した縦穴にて上記シリンダを形成し、その内周面に案内されて上記第1ピストンが摺動する構成とした請求項1から3のいずれか記載のコモンレール用インジェクタ。 The common rail injector according to any one of claims 1 to 3, wherein the cylinder is formed by a vertical hole formed in an injector body, and the first piston slides while being guided by an inner peripheral surface thereof . 上記第1ピストンの上端部および下端部にガイド部となる大径部を設け、該ガイド部が上記シリンダの内周面に案内される構成とした請求項4記載のコモンレール用インジェクタ。 The common rail injector according to claim 4 , wherein a large-diameter portion serving as a guide portion is provided at an upper end portion and a lower end portion of the first piston, and the guide portion is guided to an inner peripheral surface of the cylinder . 上記第1ピストンの下端側に、上記アクチュエータのプリセット力となる上向きの荷重を負荷するリング形状バネを配置した請求項記載のコモンレール用インジェクタ。 The common rail injector according to claim 3, wherein a ring-shaped spring for applying an upward load serving as a preset force of the actuator is disposed on a lower end side of the first piston . 上記リング形状バネが単独直列一枚、もしくは直列ないし並列あるいはその両方を用いた各種組み合わせによる複数枚の皿バネであり、その外形側端縁部が上記第1ピストンの下端面に当接するように配置されてある請求項記載のコモンレール用インジェクタ。 The ring-shaped spring is a single disc in series, or a plurality of disc springs in various combinations using series or parallel or both, so that the outer edge of the outer side contacts the lower end surface of the first piston. 7. The common rail injector according to claim 6 , wherein the common rail injector is disposed . 上記リング形状バネが単独直列一枚、もしくは直列ないし並列あるいはその両方を用いた各種組み合わせによる複数枚の皿バネであり、その内径側端縁部が、上記第1ピストンの下端側に設けられ上記第2ピストンの摺動径より小さいリング部材の下端面に当接するように配置される請求項記載のコモンレール用インジェクタ。 The ring-shaped spring is a single disc in series, or a plurality of disc springs in various combinations using series or parallel or both, and the inner diameter side edge is provided on the lower end side of the first piston. The common rail injector according to claim 6 , wherein the common rail injector is disposed so as to contact a lower end surface of a ring member smaller than a sliding diameter of the second piston . 上記第1ピストンの外周に、上記アクチュエータのプリセット力となる上向きの荷重を負荷するスリットスプリングを配置した請求項記載のコモンレール用インジェクタ。 The common rail injector according to claim 3, wherein a slit spring for applying an upward load serving as a preset force of the actuator is disposed on an outer periphery of the first piston . 上記第1ピストンの上端外周部に、上記スリットスプリングの上端側を支持する座面を形成した請求項9記載のコモンレール用インジェクタ。 The common rail injector according to claim 9, wherein a seating surface that supports an upper end side of the slit spring is formed on an upper end outer peripheral portion of the first piston . 上記第2ピストンの下端部外周に、上記スリットスプリングの下端側を支持する座面をなすリング状部材を配設した請求項10記載のコモンレール用インジェクタ。 The common rail injector according to claim 10, wherein a ring-shaped member that forms a seating surface that supports the lower end side of the slit spring is disposed on the outer periphery of the lower end of the second piston . 上記リング状部材を、上記シリンダ内空間と上記低圧通路の間を遮断するように配設した請求項11記載のコモンレール用インジェクタ。 The common rail injector according to claim 11 , wherein the ring-shaped member is disposed so as to block between the space in the cylinder and the low-pressure passage . 上記油密室と上記低圧通路の間に、上記油密室への作動油の流入のみを許容する逆止弁を設ける請求項1から12のいずれか記載のコモンレール用インジェクタ。   The common rail injector according to any one of claims 1 to 12, wherein a check valve is provided between the oil tight chamber and the low pressure passage so as to allow only an inflow of hydraulic oil into the oil tight chamber. 上記逆止弁がバネ部材を備えていない請求項13記載のコモンレール用インジェクタ。   The common rail injector according to claim 13, wherein the check valve does not include a spring member. 上記逆止弁は、上記第1ピストンの上端面に密接配置されるプレート状の逆止弁部材と、上記第1ピストンと上記逆止弁部材の衝合部に形成されて弁体を収容する室と、該室と上記低圧通路および上記油密室を連通する通路を備える請求項14記載のコモンレール用インジェクタ。   The check valve is formed in a plate-like check valve member arranged in close contact with the upper end surface of the first piston, and an abutting portion of the first piston and the check valve member, and accommodates the valve body. The common rail injector according to claim 14, further comprising a chamber and a passage communicating the chamber with the low pressure passage and the oil tight chamber. 上記逆止弁部材の下端面と上記第1ピストンの上端面は、互いに押し付けられることにより平面で接触している請求項15記載のコモンレール用インジェクタ。   The common rail injector according to claim 15, wherein a lower end surface of the check valve member and an upper end surface of the first piston are in contact with each other by being pressed against each other. 上記逆止弁部材の下端面と上記第1ピストンの上端面の押し付け力が、上記アクチュエータにプリセット力を付与するバネ部材によって与えられる請求項16記載のコモンレール用インジェクタ。   The common rail injector according to claim 16, wherein the pressing force of the lower end surface of the check valve member and the upper end surface of the first piston is provided by a spring member that applies a preset force to the actuator. 上記逆止弁部材と上記アクチュエータの接触端面が、凸球面と凹円錐面あるいは平面とを組み合わせることにより、位置ずれを吸収可能な形状となっている請求項16記載のコモンレール用インジェクタ。   The common rail injector according to claim 16, wherein the contact end surfaces of the check valve member and the actuator have a shape capable of absorbing misalignment by combining a convex spherical surface and a concave conical surface or a flat surface. 上記逆止弁部材の下端面に設けた凹部と上記第1ピストンの上端面とで上記室を形成し、上記凹部とここに配設される上記弁体によって逆止弁リフト量が決定される請求項14から18のいずれか記載のコモンレール用インジェクタ。   The recess is provided on the lower end surface of the check valve member and the upper end surface of the first piston forms the chamber, and the check valve lift amount is determined by the recess and the valve body disposed therein. The injector for a common rail according to any one of claims 14 to 18. 上記室と上記低圧通路を連通する通路を、上記油密室の圧力上昇で上記弁体が上端位置に移動した時に閉鎖される上記室の天井面に開口し、上記室と上記油密室を連通する通路を、上記油密室の圧力低下で上記弁体が下端位置に移動した時に閉鎖されない上記室の底面に開口させた請求項19記載のコモンレール用インジェクタ。   A passage communicating the chamber and the low-pressure passage is opened in a ceiling surface of the chamber that is closed when the valve element moves to the upper end position due to an increase in pressure in the oil-tight chamber, and the chamber communicates with the oil-tight chamber. 20. The common rail injector according to claim 19, wherein a passage is opened at a bottom surface of the chamber that is not closed when the valve element moves to a lower end position due to a pressure drop in the oil tight chamber. 上記第1ピストンの閉鎖端部と筒状部とを別部材にて構成した請求項1から20のいずれかに記載のコモンレール用インジェクタ。   21. The common rail injector according to claim 1, wherein the closed end portion and the cylindrical portion of the first piston are configured as separate members. 上記アクチュエータがピエゾアクチュエータである請求項1から21のいずれかに記載のコモンレール用インジェクタ。   The common rail injector according to any one of claims 1 to 21, wherein the actuator is a piezoelectric actuator.
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