JP4509412B2 - 燃料噴射弁のシール機構 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は燃料噴射弁のシール機構、より詳しくはエンジンの吸気マニホールドやシリンダヘッドに設けられる燃料噴射弁のシール機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
燃料噴射弁は、エンジンの吸気マニホールドや燃料室内などに燃料を噴射供給する部材である。この燃料噴射弁の噴孔を有する下端部は、例えばエンジンのシリンダヘッドなどに形成される弁圧入孔に圧入される。そして、下端部が圧入された状態で、燃料タンクから燃料噴射弁に供給される燃料の圧力や固定ジグなどにより、燃料噴射弁はシリンダブロックなどに固定される。
【０００３】
図５に従来の燃料噴射弁のシール機構のシールリング付近の拡大図を示す。図に示すように、従来の燃料噴射弁のシール機構は、燃料噴射弁１００とシールリング１０１とシリンダヘッド１０２とからなる。燃料噴射弁１００の上端は、燃料を供給するデリバリパイプ（図略）に連結されている。また燃料噴射弁１００の下端にはリング溝１０３が形成されている。そしてこのリング溝１０３にはシールリング１０１が嵌装されている。シールリング１０１は弾性を有している。またシールリング１０１の外周径はシリンダヘッド１０２に形成された圧入孔１０４の内周径よりも大きい。このため、まずシールリング１０１を縮径させてから、次に燃料噴射弁１００を圧入孔１０４に圧入する。圧入孔１０４内において、縮径したシールリング１０１は拡径方向の圧接力を有する。そしてこの圧接力により圧入孔１０４をシールする。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の燃料噴射弁のシール機構にはシール性が悪化するという問題があった。
【０００５】
すなわち、燃料噴射弁１００の上端はデリバリパイプに連結される。一方下端は圧入孔１０４に圧入される。このときデリバリパイプと圧入孔１０４とが軸ずれしている場合がある。デリバリパイプと圧入孔１０４とが軸ずれしている状態で両部材の間に燃料噴射弁１００を介設すると、圧入孔１０４に対し燃料噴射弁１００が偏心する。燃料噴射弁１００が偏心すると、リング溝１０３の溝底面と圧入孔１０４の内周面との隙間に偏りが生じる。言い換えるとシールリング１０１の圧入代に偏りが生じる。そして、圧入代に偏りが生じると、シールリング１０１自体は肉厚が均一であるため、シールリング１０１の圧入孔１０４に対する圧接力に偏りが生じることになる。こうして圧接力が部分的に低下し、シール性が悪化する。
【０００６】
本発明の燃料噴射弁のシール機構は上記問題点に鑑みて完成されたものである。すなわち本発明の目的は、圧入孔に対し燃料噴射弁が偏心していても、シールリングの圧入孔に対する圧接力が低下しない燃料噴射弁のシール機構を提供することである。また本発明の他の目的は、燃料流入圧を高くしてもシール性を確保することが容易な構造を提供することにある。また本発明の他の目的は、偏心して圧入されてもシール性を高く維持することができる燃料噴射弁を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
（１）上記課題を解決するために、本発明の燃料噴射弁のシール機構は、
上端が燃料を供給するデリバリパイプに連結され下端外周面にリング溝を持つ燃料噴射弁と、
前記燃料噴射弁の下端が圧入される圧入孔を持つケーシングと、
前記リング溝に嵌装され、外周面が前記圧入孔の内周面に圧接することにより前記圧入孔をシールし、肉厚が均一のシールリングと、
を備え、
前記リング溝の溝底面は、軸方向上から下に向かってテーパ状に縮径し、前記圧入孔に対し前記燃料噴射弁が偏心して前記シールリングの前記圧入孔に対する圧接力が部分的に低下することを抑制することを特徴とする。
【０００８】
つまり、本発明の燃料噴射弁のシール機構は、圧入孔に対し燃料噴射弁が偏心して圧入されている場合であっても、シールリングの圧接力の偏り、すなわち部分的低下を補強できる。
【０００９】
本発明の燃料噴射弁のシール機構によると、シールリングの圧接力の部分的低下によるシール性の悪化を抑制することができる。
【００１１】
圧接力を強化するためには、より外周径の大きいシールリングを燃料噴射弁に嵌装し、このシールリングを縮径させてから圧入孔に圧入すればよい。こうすれば、圧入孔に対し燃料噴射弁が偏心してシールリングの圧接力が部分的に低下しても、元々の圧接力が高いため、シール性が低下することを抑制することができる。
【００１２】
しかしながら、より外周径の大きいシールリングを縮径させ、燃料噴射弁を圧入孔に圧入するのは困難である。その理由は、シールリングを縮径させる縮径力は燃料噴射弁の径方向外周側から加える必要があり、一方燃料噴射弁を圧入する圧入力は燃料噴射弁の軸方向上方から加える必要があるためである。すなわち縮径力と圧入力というベクトルの異なる力を同時に加える必要があるためである。
【００１３】
そこで本構成は、燃料噴射弁の下端外周面に形成されるリング溝の溝底面を上から下に向かって縮径するテーパ状としている。リング溝に嵌装されるシールリングの肉厚は均一である。したがって、溝底面をテーパ状とすると同様にシールリングの外周面もテーパ状となる。シールリングの外周面がテーパ状だと、圧入力が外周面を介して縮径力に一部変換される。つまり圧入力だけにより、燃料噴射弁の圧入とシールリングの縮径とを行うことができる。
【００１４】
このため本構成によると、シールリング外周面の上方部分の外周径が大きくても、シールリングを圧入孔に容易に圧入することができる。そしてシールリング外周面の圧入孔内周面に対する圧接力を補強することができる。
【００１５】
（２）また、本発明の燃料噴射弁のシール機構は、上端が燃料を供給するデリバリパイプに連結され下端外周面にリング溝を持つ燃料噴射弁と、リング溝に嵌装される肉厚が均一のシールリングと、燃料噴射弁の下端が圧入される圧入孔を持つケーシングと、を備え、シールリングの外周面が圧入孔の内周面に圧接することにより圧入孔をシールする燃料噴射弁のシール機構において、デリバリパイプと圧入孔とが軸ずれしているために圧入孔に対し燃料噴射弁が偏心してシールリングの圧入孔に対する圧接力が部分的に低下することを抑制する圧接力補強手段を備え、圧接力補強手段を軸方向にアーチ状を有するリング溝の溝底面とからなる構成とすることもできる。
【００１６】
本構成は、リング溝の溝底面を外周側に膨らむアーチ状とするものである。溝底面をアーチ状とすると同様にシールリングの外周面もアーチ状となる。したがって本構成によっても、上記の構成と同様に、圧入力がアーチ状の外周面を介して縮径力に一部変換されるため、圧入力だけにより、燃料噴射弁の圧入とシールリングの縮径とを行うことができる。
【００１７】
このため本構成によっても、シールリングを圧入孔に容易に圧入することができる。そしてシールリング外周面の圧入孔内周面に対する圧接力を補強することができる。
【００１８】
また、本構成によると、燃料噴射弁が圧入孔に対し軸ずれした場合のみならず、軸が傾斜した場合もシール性を保つことができる。
【００１９】
すなわち、デリバリパイプと圧入孔とが軸ずれしていると、両部材の間に燃料噴射弁が傾いて介装される場合がある。すなわち燃料噴射弁が圧入孔に対して傾斜を持って圧入される場合がある。このとき、シールリングの外周面と圧入孔の内周面とが面接触するように設計されていると、シール性が低下する。
【００２０】
これに対し、本構成のシールリングの外周面はアーチ状である。そしてこのアーチ状の外周面の頂面部のみが圧入孔の内周面に圧接している。すなわち本構成では、シールリングの外周面と圧入孔の内周面とはほぼ線接触している。このため燃料噴射弁の軸が圧入孔の軸に対し傾斜している場合であっても、線接触の位置が移動するだけである。
【００２１】
したがって本構成によると、燃料噴射弁の軸が圧入孔の軸に対し傾斜している場合であっても、良好なシール性を保つことができる。
【００２２】
（３）また、本発明の燃料噴射弁のシール機構は、上端が燃料を供給するデリバリパイプに連結され下端外周面にリング溝を持つ燃料噴射弁と、リング溝に嵌装される肉厚が均一のシールリングと、燃料噴射弁の下端が圧入される圧入孔を持つケーシングと、を備え、シールリングの外周面が圧入孔の内周面に圧接することにより圧入孔をシールする燃料噴射弁のシール機構において、デリバリパイプと圧入孔とが軸ずれしているために圧入孔に対し燃料噴射弁が偏心してシールリングの圧入孔に対する圧接力が部分的に低下することを抑制する圧接力補強手段を備え、圧接力補強手段を、軸方向上から下に向かってテーパ状に縮径するテーパ部を持つ圧入孔の内周面と、軸方向上から下に向かって段状に縮径する段部をテーパ部の外周側に持つリング溝の溝底面と、からなる構成とすることもできる。
【００２３】
本構成は、リング溝の溝底面のみならず、圧入孔の内周面をも圧接力補強手段とするものである。すなわち本構成は、圧入孔の内周面に下方向に向かって縮径するテーパ部を形成するとともに、リング溝の溝底面に下方向に向かって縮径する段部を形成するものである。また、このテーパ部と段部とを径方向にシールリングを介して隣接させるものである。
【００２４】
リング溝の溝底面に段部を形成すると、同様の段部がシールリングの外周面にも発現する。したがって本構成によっても、上記（１）、（２）の構成と同様に、圧入力が圧入孔のテーパ部とシールリングの段部とを介して縮径力に一部変換される。したがって圧入力だけにより、燃料噴射弁の圧入とシールリングの縮径とを行うことができる。そしてシールリング外周面の圧入孔内周面に対する圧接力を補強することができる。
【００２５】
また、本構成のシールリングの外周面は段部により圧入孔内周面のテーパ部と線接触している。このため本構成によっても、上記（２）の構成と同様に、燃料噴射弁が圧入孔に対し軸ずれした場合のみならず、軸が傾斜した場合もシール性を保つことができる。
【００２６】
さらにまた、本構成の圧入孔のテーパ部には、軸方向斜め上方からシールリングが段部が圧接している。そしてこのシールリングを備える燃料噴射弁は、上方から燃料が流入することによる燃料流入圧のため、下方に付勢されている。
【００２７】
本構成によると、この燃料流入圧による付勢力もシールリングの段部を介して圧入孔のテーパ部に加わる。このため、より圧接力を補強することができる。
【００２８】
（４）また好ましくは、ケーシングを自動車エンジンのシリンダヘッドとする構成がよい。
【００２９】
本構成は、燃料噴射弁をシリンダヘッドに直接設置するものである。この構成の燃料噴射弁においては、燃料が流入することによる燃料流入圧が特に高い。この特性を利用するために、特に上記（３）の構成と組み合わせると、高い燃料流入圧による多大な付勢力を圧入孔のテーパ部に加えることができる。このため、より大きな圧接力補強効果を得ることができる。
【００３０】
また、この構成においては燃焼室側から、すなわち圧入孔の下方から燃料の燃焼圧が燃料噴射弁に加わる。この燃焼圧は圧入孔内に表出するシールリングの下端面にも加わる。このとき、燃焼圧によりシールリングの下端面は上方に変位する。しかしながらシールリングはリング溝に装着されているため、シールリングの上端面はリング溝の上壁に当接した後は変位することができない。このため、シールリングは軸方向に圧縮され、その分径方向に膨張する。
【００３１】
本構成では、この膨張力を利用して、より高い圧接力補強効果を得ることができる。
【００３２】
ところで、上記（１）の構成は、溝底面が下方に向かってテーパ状に縮径しているため、シールリングが介装される溝底面と圧入孔内周面との隙間が上方に向かって縮径している。また上記（２）の構成も、溝底面がアーチ状であるため、溝底面と圧入孔内周面との隙間は一部上方に向かって縮径している。このため、本構成を上記（１）、（２）の構成と組み合わせると、溝底面と圧入孔内周面との隙間が上方に向かって縮径するに従って、この隙間に介装されるシールリングの膨張力も大きくなる。
【００３３】
このため、本構成を上記（１）、（２）の構成と組み合わせると、特に大きな圧接力補強効果を得ることができる。
【００３４】
またこの組合せは、シールリングが特に熱によりクリープ変形しやすい樹脂などの材料で形成されている場合に極めて有効である。すなわち、本構成においては燃焼室の室温が高温であるため、例えば樹脂製のシールリングを装着すると燃料噴射弁の圧入によるシールリングの圧接力が、クリープ変形により緩和される場合がある。
【００３５】
ところがこの組合せによると、燃焼圧によりシールリングがより変形しやすくなる。つまりシールリングがより径方向に膨張しやすくなる。このためさらに膨張力が得やすくなる。すなわち、シールリングのクリープ変形を逆手にとって圧接力の補強を行うことができる。
【００３６】
（５）またこのようなシール機構を有する燃料噴射弁は偏心して圧入されてもシール性を高く維持することができる。以上、本発明の燃料噴射弁のシール機構の実施の形態について説明したが、実施の形態は上記形態に特に限定されるものではない。当業者が容易に行いうる種々の変形的、応用的形態で実施することもできる。
【００３７】
【実施例】
以下、本発明の燃料噴射弁のシール機構を実施例により具体的に説明する。
【００３８】
〈実施例１〉
まず、本実施例の燃料噴射弁のシール機構の構成について説明する。
【００３９】
図１に本実施例の燃料噴射弁のシール機構の軸方向断面図を示す。本実施例の燃料噴射弁のシール機構は、燃料噴射弁１とシールリング７とシリンダヘッド８とを備える。
【００４０】
燃料噴射弁１の外殻は、燃料ジャンクション２とパイプ３とコイル部４とハウジングプレート５とハウジング６とからなる。
【００４１】
燃料ジャンクション２の上端は、燃料を供給するデリバリパイプ９の内周側に圧入されている。この燃料ジャンクション２は中空円筒状である。燃料ジャンクション２の内周側上方には、デリバリパイプ９から供給される燃料中の不純物を濾過するための燃料フィルタ２１が設置されている。燃料ジャンクション２の外周面には、デリバリパイプ９との連結部をシールする樹脂製のＯリング２２が嵌合されている。このＯリング２２の上方および下方には、デリバリパイプ連結時のＯリング２２のずれを防止するために、リング状のストッパー２３とバックアップリング２４とが、それぞれＯリング２２に隣接して嵌合されている。
【００４２】
燃料ジャンクション２の下端は、中空円筒状のパイプ３の内周側に挿入され溶接されている。このパイプ３の内周側には、中空円筒状の固定コア３０が圧入され溶接されている。また固定コア３０の下方には、中空円筒状の可動コア３１が軸方向に往復可能に設置されている。固定コア３０の内周側上方には中空円筒状のアジャスタ３３が設置されている。またアジャスタ３３と可動コア３１の内周側上端部との間にはスプリング３２が介装されている。
【００４３】
パイプ３の外周側には、樹脂製であってリング状のコイル部４が摺動自在に環装されている。コイル部４は、リング部４０とコネクタ部４１とからなり、これらの部材がモールド成形により一体的に作製されている。リング部４０の内部には樹脂に被覆されたリング状のコイル４２が設置されている。またリング部４０の外周面には軸方向に延びる凸部４３が立設されている。そしてコネクタ部４１は、この凸部４３の上端から径方向外周側に突出して形成されている。このコネクタ部４１には、コイル４２に電子制御装置（図略）からの電気信号を送るターミナル４４が設置されている。
【００４４】
コイル部４のリング部４０の外周には、一対の半円弧状のハウジングプレート５が凸部４３を挟持した状態で設置されている。そしてハウジングプレート５の上端部５０はパイプ３の外周側面に溶接されている。またハウジングプレート５の下端部５１は後述するハウジング６の上端部６０に溶接されている。ハウジングプレート５の内周壁５２は、軸方向上端部と下端部とが縮径し中央部のみが拡径した形状をしている。このため、ハウジングプレート５の内周側には、内周壁５２によるリング状の空間が形成される。コイル部４のリング部４０は、このリング状の空間内に収納される。
【００４５】
コイル部４およびパイプ３の下方には、中空円筒状のハウジング６が設置されている。ハウジング６の径方向中央にはバルブニードル６２が軸方向に延びて設置されている。このバルブニードル６２の上端部は、可動コア３１の内周側下端部に挿入され溶接されている。
【００４６】
ハウジング６の内周面下端には、有底円筒状のバルブボディ６３が設置されている。このバルブボディ６３の内周側底面には、バルブニードル６２の円錐状の下端が当接する椀状の弁座６４が形成されている。そして、弁座６４の中央には噴孔６５が形成されている。またハウジング６の外周面下端には、リング溝６６が形成されている。そしてリング溝６６には、ゴムまたは樹脂などの弾性体であって肉厚が均一のシールリング７が嵌装されている。
【００４７】
一方、ハウジング６の外周面上方には鍔部６１が形成されている。また、この鍔部６１より下方の部分は、シリンダヘッド８に形成された弁支持孔８１と圧入孔８０とに圧入されている。なお、圧入孔８０は弁支持孔８１の下方に段状に縮径して形成されている。またこの圧入孔８０は、燃焼室（図略）につながっている。そして、シールリング７の外周面が圧入孔８０の内周面に圧接することで、圧入孔８０のシール性を確保している。
【００４８】
次に、本実施例の燃料噴射弁のシール機構の組み付け方法について説明する。
【００４９】
最初に、燃料噴射弁１の組立方法を説明する。まず、燃料ジャンクション２の外周に、バックアップリング２４、Ｏリング２２、ストッパー２３を、この順番で上方から嵌合する。次に燃料ジャンクション２の内部上方に燃料フィルタ２１を設置する。
【００５０】
次に、バルブニードル６２の上端を可動コア３１の内周側に下方から挿入して溶接し、バルブニードル６２の下端をバルブボディ６３の内周側に挿入する。そしてこれらの部材をパイプ３の内周側に上方から挿入し、さらにこれらの部材の上方から固定コア３０を圧入して溶接する。その後、固定コア３０の内周側に、下端が可動コア３１の内周側上端面に当接するまでスプリング３２を挿入する。またこの上方からアジャスタ３３を挿入する。
【００５１】
それから、パイプ３の外周にコイル部４のリング部４０を環装する。そして、パイプ３の内周側の上端に燃料ジャンクション２の下端を挿入して溶接する。また、パイプ３の下端をハウジング６の内周側の上端に挿入して溶接する。このとき、ハウジング６の外周面には既にリング溝６６が形成されており、このリング溝６６にはシールリング７が嵌装されている。その後、バルブボディ６３を、ハウジング６の内周側に通し、ハウジング６の内周側下端に溶接する。
【００５２】
その後、一対のハウジングプレート５の端面で、コイル部４の凸部４３の両側面を挟持する。そしてこの状態のまま、ハウジングプレート５の上端部５０をパイプ３の外周面に、また下端部５１をハウジング６の上端部６０に、それぞれ溶接する。
【００５３】
次に、以上のようにして組み立てた燃料噴射弁１の上端を、デリバリパイプ９の内周側下端に圧入する。このときＯリング２２をデリバリパイプ９の内周面に圧接させ、圧入部のシール性を確保する。
【００５４】
それから、燃料噴射弁１の鍔部６１より下の部分を、シリンダヘッド８に形成された弁支持孔８１と圧入孔８０に圧入する。このときシールリング７の外周面を圧入孔８０の内周面に圧接させシール性を確保する。
【００５５】
そして最後に、鍔部６１の上端面をクランプ１０で押圧して固定する。すなわち鍔部６１は、シリンダヘッド８とクランプ１０との間に挟持された状態で固定されることになる。
【００５６】
次に、図２に本実施例のシール機構のシールリング付近の拡大図を示す。ハウジング６の外周面に形成されたリング溝６６の溝底面６８は、軸方向上から下に向かってテーパ状に縮径している。そしてこの溝底面６８にはシールリング７が嵌装されている。燃料噴射弁が圧入孔８０に圧入される前は、溝底面６８がテーパ状であるため、シールリング７の外周面もテーパ状である。しかしながら、燃料噴射弁が圧入孔８０に圧入されると、シールリング７は圧入孔８０の内周面に沿って縮径する。そして、溝底面６８と圧入孔８０内周面との間にくさび状に変形して配置される。
【００５７】
〈参考例１〉参考例１のシール機構は、リング溝の溝底面をアーチ状としたものである。その他の構成、組み付け方法などは実施例１と同様である。
【００５８】
図３に本参考例のシール機構のシールリング付近の拡大図を示す。ハウジング６の外周面に形成されたリング溝６６の溝底面６８は、アーチ状に形成されている。そしてこの溝底面６８にはシールリング７が嵌装されている。燃料噴射弁が圧入孔８０に圧入される前は、溝底面６８がアーチ状であるため、シールリング７の外周面もアーチ状である。しかしながら、燃料噴射弁が圧入孔８０に圧入されると、シールリング７は圧入孔８０の内周面に沿って縮径する。そして、溝底面６８と圧入孔８０内周面との間にアーチの頂面部がほぼ線接触して配置される。本参考例では、この溝底面６８が圧接力補強手段に該当する。
【００５９】
〈参考例２〉参考例2のシール機構は、リング溝の溝底面を軸方向上から下に向かって段状に縮径して形成し、また圧入孔の内周面を軸方向上から下に向かってテーパ状に縮径して形成したものである。その他の構成、組み付け方法などは実施例１と同様である。
【００６０】
図４に本参考例のシール機構のシールリング付近の拡大図を示す。ハウジング６の外周面に形成されたリング溝６６の溝底面６８には、段部６９が形成されている。そしてこの溝底面６８にはシールリング７が嵌装されている。また溝底面６８の段部６９と同様の段部７０が、シールリング７の外周面にも形成されている。一方、シリンダヘッド８に形成された圧入孔８０の内周面にはテーパ部８２が形成されている。そして、シールリング７０の段部と圧入孔８０のテーパ部８２とが径方向に隣接している。燃料噴射弁が圧入孔８０に圧入されると、シールリング７の段部７０が圧入孔８０のテーパ部８２に斜め上方から圧接する。本参考例では、圧入孔８０の内周面とリング溝６６の溝底面６８とが、圧接力補強手段に該当する。
【００６１】
【発明の効果】
本発明の燃料噴射弁のシール機構によると、シールリングの圧接力の部分的低下によるシール性の悪化を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施例１のシール機構の軸方向断面図である。
【図２】 実施例１のシール機構のシールリング付近の拡大図である。
【図３】 参考例１のシール機構のシールリング付近の拡大図である。
【図４】 参考例２のシール機構のシールリング付近の拡大図である。
【図５】 従来のシール機構のシールリング付近の拡大図である。
【符号の説明】
１：燃料噴射弁 ２：燃料ジャンクション ３：パイプ ４：コイル部
５：ハウジングプレート ６：ハウジング ７：シールリング
８：シリンダヘッド（ケーシング） ９：デリバリパイプ １０：クランプ
２１：燃料フィルタ ２２：Ｏリング ２３：ストッパー
２４：バックアップリング ３０：固定コア ３１：可動コア
３２：スプリング ３３：アジャスタ ４０：リング部 ４１：コネクタ部
４２：コイル ４３：凸部 ４４：ターミナル ５０：上端部 ５１：下端部
５２：内周壁 ６０：上端部 ６１：鍔部 ６２：バルブニードル
６３：バルブボディ ６４：弁座 ６５：噴孔 ６６：リング溝
６８：溝底面 ６９：段部 ８０：圧入孔 ８１：弁支持孔 ８２：テーパ部

Claims (3)

1. 上端が燃料を供給するデリバリパイプに連結され下端外周面にリング溝を持つ燃料噴射弁と、
   前記燃料噴射弁の下端が圧入される圧入孔を持つケーシングと、
   前記リング溝に嵌装され、外周面が前記圧入孔の内周面に圧接することにより前記圧入孔をシールし、肉厚が均一のシールリングと、
   を備え、
   前記リング溝の溝底面は、軸方向上から下に向かってテーパ状に縮径し、前記圧入孔に対し前記燃料噴射弁が偏心して前記シールリングの前記圧入孔に対する圧接力が部分的に低下することを抑制することを特徴とする燃料噴射弁のシール機構。
2. 前記ケーシングは、自動車エンジンのシリンダヘッドである請求項１に記載の燃料噴射弁のシール機構。
3. 前記請求項２のシール機構を有する燃料噴射弁。

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