JP4983782B2 - Fuel injection device - Google Patents
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Description
本発明は、燃料を燃焼室側に供給する燃料噴射装置に関し、例えば内燃機関に燃料を噴射供給する燃料噴射弁に適用して好適である。 The present invention relates to a fuel injection device that supplies fuel to a combustion chamber, and is suitably applied to, for example, a fuel injection valve that injects and supplies fuel to an internal combustion engine.
従来の燃料噴射装置として、アクチュエータ等の調心機能とシール機能とを必要とする燃料噴射弁が知られている(例えば、特許文献1参照)。この従来の燃料噴射弁は、アクチュエータとしてのピエゾスタックを支持するために、燃焼室側でアクチュエータベースの球状面部をメインボディの漏斗状面部に接触させて調心可能に支持する構造を有する。そして、燃焼室の反対側からナットでねじ締めすることにより、ナットとアクチュエータベースとでメインボディを挟み込み、アクチュエータベースはメインボディに対して調心され固定される。このように、上記球状面部と上記漏斗状面部との接触部分は、調心に寄与するとともに、ナットの締め付け等による応力がかかるシール部分でもある。
しかしながら、従来技術の上記接触部分は、球状面部と漏斗状面部との接触によって構成されることにより、その接触面積が小さいため、さらに応力集中が大きくなる傾向にあり、シール部分としての耐久性能に問題がある。 However, since the contact portion of the prior art is configured by contact between the spherical surface portion and the funnel-shaped surface portion, since the contact area is small, the stress concentration tends to increase further, and durability performance as a seal portion is increased. There's a problem.
そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、調心機能とシール部分の耐久性確保との両立が図れる燃料噴射装置を提供することにある。 Accordingly, the present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a fuel injection device capable of achieving both the alignment function and ensuring the durability of the seal portion.
本発明は、上記目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。すなわち、請求項1に記載の燃料噴射装置の発明では、燃料が噴出される噴孔が形成されているハウジングと、ハウジングの内部に設けられ、往復変位して噴孔を開閉し、噴孔からの燃料の噴出を許容および停止する弁部材と、ハウジングの内部に設けられ、軸心方向に伸縮してピストンを往復変位させることにより、圧力制御室の内圧を制御し、弁部材を往復変位させるアクチュエータと、ハウジングの内部に設けられてアクチュエータを支持し、径方向外方に突出する鍔部を有する支持部材と、ハウジングの内部を外側から閉塞する部材であって、支持部材に締結されて、支持部材の鍔部との間でハウジングの軸心方向の端部を挟み込む鍔部を有する蓋部材と、を備え、
蓋部材の鍔部とハウジングの軸心方向の端部とが接触する面の部分は、ハウジングの軸心方向に平行な断面が湾曲面部と傾斜面部をなす組み合わせによって構成され、
ハウジングの軸心方向の端部と支持部材の鍔部とが接触する面部分は、ハウジングの軸心方向に平行な断面が平面部同士の面接触になるように構成されていることを特徴とする。
The present invention employs the following technical means to achieve the above object. That is, in the invention of the fuel injection device according to the first aspect, the housing is provided with the nozzle hole through which the fuel is jetted, and is provided inside the housing, and is reciprocated to open and close the nozzle hole. A valve member that allows and stops fuel injection and a housing that is extended and retracted in the axial direction to reciprocate and displace the piston, thereby controlling the internal pressure of the pressure control chamber and reciprocatingly displace the valve member. An actuator, a support member provided inside the housing to support the actuator and having a flange projecting radially outward; and a member that closes the inside of the housing from the outside, and is fastened to the support member; A lid member having a flange portion that sandwiches an end portion in the axial direction of the housing with the flange portion of the support member,
The portion of the surface where the collar portion of the lid member and the end portion in the axial direction of the housing contact is configured by a combination in which a cross section parallel to the axial direction of the housing forms a curved surface portion and an inclined surface portion.
The surface portion where the end portion of the housing in the axial direction and the flange portion of the support member come into contact with each other is configured such that a cross section parallel to the axial direction of the housing is in surface contact between the flat portions. To do.
この発明によれば、湾曲面部と傾斜面部をなす接触面部の組み合わせによってアクチュエータをハウジングに対して調心するとともに、平面部同士の面接触によって広い面積で荷重を受け、ハウジングの内部と外部とをシールする機能を発揮させる。これにより、調心機能とシール機能とを別々の接触部分によって実現するため、前述の従来技術に対してシール部分の耐久性に優れ、両方の機能を十分に確保できる燃料噴射装置が得られる。 According to this invention, the actuator is aligned with respect to the housing by the combination of the contact surface portion that forms the curved surface portion and the inclined surface portion, and receives a load in a wide area by the surface contact between the flat surface portions, so that the inside and the outside of the housing are connected. Demonstrate the function of sealing. Thereby, since the alignment function and the sealing function are realized by separate contact portions, a fuel injection device which is superior in the durability of the sealing portion to the above-described conventional technology and can sufficiently secure both functions is obtained.
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、蓋部材の鍔部とハウジングの軸心方向の端部とが接触する面の部分、およびハウジングの軸心方向の端部と支持部材の鍔部とが接触する面の部分は、ハウジングの軸心方向に並ぶように配置されていることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the portion of the surface where the collar portion of the lid member and the end portion in the axial direction of the housing are in contact, and the end portion in the axial direction of the housing The part of the surface which contacts the collar part of a supporting member is arrange | positioned so that it may rank with the axial center direction of a housing.
この発明によれば、接触する各面の部分が、平面部同士の面接触部分に作用する力がハウジングの軸心方向に沿うように働くようになるため、この作用する力を面接触部分で確実に受けることができる。したがって、アクチュエータの振れの低減が図れる。 According to the present invention, since the parts of the respective surfaces that come into contact with each other come to act so that the force acting on the surface contact part between the flat parts is along the axial direction of the housing, the acting force is applied to the surface contact part. I can receive it reliably. Therefore, the vibration of the actuator can be reduced.
請求項3に記載の発明は、請求項1または2に記載の発明において、蓋部材に設けられた雌ねじ部と支持部材に設けられた雄ねじ部とが螺合して、蓋部材が支持部材に締結されることを特徴とする。この発明によれば、蓋部材のねじ部が支持部材のねじ部よりも径方向外側に配されるため、径方向において蓋部材のねじ部と鍔部との距離が小さくなるように蓋部材を構成することができる。したがって、蓋部材の形状の簡単化や小型化が図れる。 According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect of the present invention, the female screw portion provided in the lid member and the male screw portion provided in the support member are screwed together, and the lid member becomes the support member. It is characterized by being fastened. According to the present invention, since the screw portion of the lid member is arranged on the radially outer side than the screw portion of the support member, the lid member is arranged so that the distance between the screw portion of the lid member and the flange portion in the radial direction is small. Can be configured. Therefore, the shape and size of the lid member can be simplified.
以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。各実施形態で具体的に組み合わせが可能であることを明示している部分同士の組み合わせばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、明示していなくても実施形態同士を部分的に組み合せることも可能である。 A plurality of modes for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings. In each embodiment, parts corresponding to the matters described in the preceding embodiment may be denoted by the same reference numerals, and redundant description may be omitted. When only a part of the configuration is described in each mode, the other modes described above can be applied to the other parts of the configuration. Not only combinations of parts that clearly show that combinations are possible in each embodiment, but also a combination of the embodiments even if they are not clearly shown unless there is a problem with the combination. It is also possible.
(第1実施形態)
以下、本発明に係る燃料噴射装置の一例である第1実施形態について、図1および図2を用いて説明する。燃料噴射装置は、例えば、ディーゼルエンジンまたは筒内噴射式火花点火内燃機関(以下、直噴ガソリンエンジン)の気筒内へ直接的に噴射する直噴型エンジンに使用する装置である。燃料噴射装置の一例としての燃料噴射弁1は、燃料を噴出するために先端に形成される噴孔8が図示しない気筒内の燃焼室に接続されるように、シリンダヘッドに取り付けられている。図1は燃料噴射弁1の構成を示す縦断面図である。以下、本実施形態では、燃料噴射弁1は、図示しない各気筒共通の蓄圧容器としてのコモンレールから分配供給される高圧燃料を噴射する弁として説明する。また、本実施形態による燃料噴射弁1は、上記気筒内以下の例えば吸気ポートへ燃料を噴射するものにも使用可能である。
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment as an example of a fuel injection device according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2. The fuel injection device is, for example, a device used for a direct injection type engine that directly injects into a cylinder of a diesel engine or a direct injection spark ignition internal combustion engine (hereinafter referred to as a direct injection gasoline engine). A fuel injection valve 1 as an example of a fuel injection device is attached to a cylinder head such that an injection hole 8 formed at a tip for injecting fuel is connected to a combustion chamber in a cylinder (not shown). FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing the configuration of the fuel injection valve 1. Hereinafter, in the present embodiment, the fuel injection valve 1 will be described as a valve for injecting high-pressure fuel distributed and supplied from a common rail as a pressure accumulating container common to each cylinder (not shown). Further, the fuel injection valve 1 according to the present embodiment can be used for a fuel injection unit that injects fuel into, for example, an intake port below the cylinder.
図1に示すように、燃料噴射弁1は、ハウジング本体2と、ハウジング本体2とともにハウジングを構成するノズルボディ3と、弁部材としてのニードル7と、ニードル案内シリンダ71と、ピストン6と、ピストン案内シリンダ61と、アクチュエータ5と、アクチュエータを支持する支持部材としてのスタックハウジング10と、ハウジングを閉塞する閉塞部材としての蓋部材4と、を備えている。
As shown in FIG. 1, the fuel injection valve 1 includes a
燃料噴射弁1のハウジングは、ハウジング本体2とノズルボディ3とによって構成されている。ハウジング本体2は、主にスタックハウジング10、アクチュエータ5、ピストン6、およびピストン案内シリンダ61を内部に収納する両端が開口した筒状体である。ハウジング本体2は、軸心方向一端部(図1に示す下方側の端部)がノズルボディ3に接続され、軸心方向他端部(図1に示す上方側の端部)が蓋部材4とスタックハウジング10とによって挟まれるようになっている。ノズルボディ3は、燃料噴射弁1のノズル部を構成する部品であり、主にニードル7およびニードル案内シリンダ71を内部に収納する筒状体である。ノズルボディ3は、軸心方向一端部(図1に示す下方側の端部)に噴孔8が形成され、軸心方向他端部(図1に示す上方側の端部)がノズルボディ3に接続されるようになっている。
The housing of the fuel injection valve 1 is composed of a
噴孔8は、ノズルボディ3の内壁面と外壁面とを連通する細孔であり、噴孔8に臨む内壁面(噴孔8の入口部周縁に位置する内壁面)には、ニードル7が着座する弁座81が設けられている。ノズルボディ3の内部であって噴孔8の入口部の周囲には、ニードル7とノズルボディ3の内壁面との間に燃料溜り室75が形成されている。弁座81は、燃料溜り室75と噴孔8の入口部との間の内壁面に位置する座面である。
The nozzle hole 8 is a pore that communicates the inner wall surface and the outer wall surface of the
ハウジング本体2には、側面に、図示しないコモンレールに接続される流入口21が形成され、内部には燃料が流通する燃料通路9が形成されている。燃料通路9には、コモンレールの内部と概ね同じ圧力の燃料が供給される。燃料溜り室75はこの燃料通路9の一部を構成する。
In the
ニードル7は、ハウジング本体2の内部に往復移動可能に収容されており、往復変位して噴孔8を開閉し、噴孔8からの燃料の噴出を許容および停止する。ニードル7には、燃料通路9に通じる背圧室73と燃料溜り室75とを連通させる連通孔74が形成されている。ニードルの先端側面部78は、弁座81に接触して着座される部位である。ニードルの先端側面部78が、弁座81に着座している状態から離れると、燃料溜り室75と噴孔8が連通するようになり、つまり、噴孔8と燃料通路9とが背圧室73等を介して連通するようになるため、噴孔8からの燃料噴射が許容される。一方、ニードルの先端側面部78が弁座81に着座すると、燃料通路9と噴孔8とは遮断されて、噴孔8からの燃料噴射が停止される。
The
ニードル案内シリンダ71は、円筒状体であり、軸心方向一端部(図1に示す下方側の端部)がノズルボディ3の噴孔8側の内壁に接し、軸心方向他端部(図1に示す上方側の端部)がピストン案内シリンダ61に固定されている。背圧室73は、ニードル案内シリンダ71の軸心方向他端部とピストン案内シリンダ61の軸心方向他端部(図1に示す下方側の端部)とが当接することにより、両者とニードル7の反噴孔8側の端部(軸心方向他端部(図1に示す上方側の端部))との間に形成される空間である。背圧室73は、ピストン案内シリンダ61を貫通する通路67によって、燃料通路9と通じている。
The
ニードル案内シリンダ71の内周壁には、ニードル7の外周壁が摺動可能(ニードル案内シリンダ71に対してニードル7が軸心方向にすべることが可能であること)に接している。ニードル7は、ニードル案内シリンダ71によって軸心方向に往復移動可能に案内される。ニードル7が弁座81に着座するとき、ニードル7とピストン案内シリンダ61の軸心方向他端部との間には、所定の隙間が形成されるようになっている。この隙間により、ニードル7は、弁座81に接する位置からピストン案内シリンダ61の軸心方向他端部に接する位置まで移動可能になる。すなわち、ニードル7の最大リフト量は、上記隙間によって規定される。噴孔8側のニードル7の外壁と、ニードル案内シリンダ71の内周壁と、ノズルボディ3の内壁面との間には、円環状の圧力制御室77が形成されている。
The outer peripheral wall of the
背圧室73には、第1付勢部材としての第1スプリング72が収容されている。第1スプリング72は、軸心方向一端部(図1に示す下方側の端部)がニードル7に接し、軸心方向他端部(図1に示す上方側の端部)がピストン案内シリンダ61の軸心方向一端部に接しており、ニードル7を弁座81に向かう方向、すなわち閉弁方向へ付勢する。燃料溜り室75には、連通孔74を通じて背圧室16から燃料が流入する。
The
ピストン案内シリンダ61は、その内周壁にピストン6が摺動可能に案内されている。ピストン6は、円柱状体であり、ピストン6の軸心方向一端部に径方向外側に延びる鍔部68を備えている。ピストン6は、ピストン案内シリンダ61の軸心方向他端部側から軸心方向一方(図1の下方向)に向けてピストン案内シリンダ61の内周壁に挿入されることにより、ピストン案内シリンダ61の内周壁との間に油圧室65が形成される。そして、ピストン6の外周壁は、ピストン案内シリンダ61の内周壁に対して軸心方向に摺動可能に接している。ピストン6は、ピストン案内シリンダ61の内周壁によって軸心方向に往復移動可能に案内される。
The
ピストン案内シリンダ61の外周側には、第2付勢部材としての第2スプリング62が設けられている。第2スプリング62は、軸心方向一端部がピストン案内シリンダ61と接し、軸心方向他端部がピストン6の鍔部68と接しており、ピストン6を軸心方向他方(図1の上方向)へ、すなわち油圧室65の容積が増大する方向へ付勢する。第2スプリング62の付勢力によって、油圧室65の容積が増大する方向へピストン6が移動すると、油圧室65の圧力は低下する。
A
ピストン6には、燃料通路9と油圧室65とを連通する通路63が形成されている。通路63には、軸心方向他方へ付勢されるスプリングによって通路63を閉塞するチェックバルブ64が設けられている。チェックバルブ64は、油圧室65の容積が大きくなって負圧になると、燃料通路9に満たされた燃料に押されて軸心方向一方(噴孔8に向かう方向)へ移動し、通路63の閉塞を解除する。これにより、燃料通路9の燃料が通路63を通って油圧室65に流入するようになる。
A
また、油圧室65は、ピストン案内シリンダ61に形成される通路66と、ニードル案内シリンダ71に形成される通路76とによって圧力制御室77に連通している。これにより、ピストン6が軸心方向一方(噴孔8に向かう方向)へ移動して油圧室65の容積が小さくなって圧力が高まると、この圧力が通路66および通路76を通じて圧力制御室77に伝えられて圧力制御室77の圧力が高くなり、ニードル7を第1スプリング72の弾性力に抗して軸心方向他方(噴孔8から遠ざかる方向)へ移動させる。このニードル7の軸心方向他方への移動により、ニードルの先端側面部78が弁座81に着座している状態から離れると、噴孔8と燃料通路9とが背圧室73等を介して連通するようになり、噴孔8からの燃料噴射が許容される。
The
アクチュエータ5は、ピストン6よりも軸心方向他方側(噴孔8と反対側)に設けられている。アクチュエータ5は、電気駆動部である圧電素子からなるピエゾスタック51を有し、ピエゾスタック51の伸縮によってピストン6を駆動する。ピエゾスタック51は、例えばPZT等の圧電セラミック層と電極層とを交互に積層したものであり、電気的なエネルギが充電されることにより積層方向、すなわちハウジング本体2の軸心方向に伸長する。一方、ピエゾスタック51から電気的なエネルギが放電されることにより軸心方向に収縮する。
The actuator 5 is provided on the other side in the axial direction than the piston 6 (on the side opposite to the injection hole 8). The actuator 5 has a
ピエゾスタック51は、ケーシング52によって側部を支持された状態で伸縮動作する。ピエゾスタック51の軸心方向一方(噴孔8に向かう方向)の端部には、ピストン6の軸心方向他端部に接触するプッシュロッド54が設けられている。プッシュロッド54は、ピエゾスタック51の伸縮に応じた作用力をピストン6に与える。
The
ピエゾスタック51の軸心方向一方(噴孔8と反対側)の端部には、ケーシング52とともにピエゾスタック51を支持するスタックハウジング10が設けられている。スタックハウジング10は、軸心方向他端部に形成されたねじ部101と、ねじ部101よりも軸心方向一方(噴孔8に向かう方向)寄りに径方向外方に鍔状に突出するスタックハウジングの鍔部102と、ピエゾスタック51の電極部に接続されるリード線を通すために中央部で軸心方向に貫通する電極用通路103と、を備える。また、スタックハウジング10に締結される蓋部材4には、電極用通路103に連通する貫通孔43が形成され、リード線は電極用通路103および貫通孔43を通って、ハウジング本体2の外部に取り出され、ピエゾスタック51の駆動回路に接続されている。
A
ハウジング本体2の軸心方向他端部には、径方向内方に突出する内方突出部22が形成されている。蓋部材4のねじ部41がスタックハウジング10のねじ部101にねじ締め(螺合)されると、この内方突出部22は、蓋部材4の径方向外方に突出する鍔部42とスタックハウジングの鍔部102とによって両側から挟まれるため、蓋部材4とスタックハウジング10はハウジング本体2に固定されることになる。
An inward protruding
燃料噴射弁1の各部品を組み立てる場合には、ニードル7、ニードル案内シリンダ71、ピストン6およびピストン案内シリンダ61を一体にしたものをノズルボディ3の所定の位置に設置し、これに対してアクチュエータ5等を所定の位置に配したハウジング本体2を組み合わせて両者を固定する。そして、蓋部材4を締結することによってハウジング本体2の軸心方向他端部をスタックハウジング10と蓋部材4とで挟み込み、各部品が一体になり組み立てられる。
When the components of the fuel injection valve 1 are assembled, the
図2は、スタックハウジング10における調心部分とシール部分を示す部分断面図である。蓋部材の鍔部42における軸心方向一方側(図1および図2の下側)の側面には球状面部42aが形成されている。球状面部42aは、軸心方向に沿う面である縦断面の形状が、径方向外側部分よりも径方向内側部分が噴孔8側に位置する湾曲面となる面部である。ハウジング本体2の内方突出部22における軸心方向他方側(図1および図2の上側)の側面には、噴孔8に近づくほど開口が小さくなる漏斗状面部22aが形成されている。漏斗状面部22aは、軸心方向に沿う面である縦断面の形状が、径方向外側部分よりも径方向内側部分が噴孔8側に位置する傾斜面となる面部である。このような構成により、蓋部材の鍔部42とハウジング本体2の軸心方向の端部(内方突出部22)とが接触する面の部分は、ハウジング本体2の軸心方向に平行な断面が球状面部と傾斜面部をなす組み合わせによって構成されている。
FIG. 2 is a partial cross-sectional view showing the alignment portion and the seal portion in the
さらに、ハウジング本体2の内方突出部22における軸心方向一方側(図1および図2の下側)の内壁面部には全周に亘って平面部22bが形成され、スタックハウジングの鍔部102における軸心方向他方側(図1および図2の上側)の側面には全周に亘って平面部102aが形成されている。平面部22bと平面部102aは、蓋部材4がスタックハウジング10に締結されるに伴って、接触して当接しあう関係にあり、互いに平行となる平面で構成されている。このような構成により、ハウジング本体2の軸心方向の端部(内方突出部22)とスタックハウジングの鍔部102とが接触する面部分は、ハウジング本体2の軸心方向に平行な断面が平面部同士の面接触によって構成されている。また、本実施形態における平面部22bと平面部102aは、ハウジング本体2やニードル7の軸心方向に対して直交する平面であるが、当該軸心方向に対して所定の傾斜角度を呈する平面であってもよい。
Further, a
このような構成において、蓋部材4をスタックハウジング10に締結すると、両者のねじ部のかみ合い長さが大きくなるにしたがって、蓋部材4の球状面部42aがハウジング本体2の漏斗状面部22aに近づいていき、やがて接触する。さらに締結が進むと、球状面部42aと漏斗状面部22aが接触しながら、両者の接触部分が徐々に移動していくことにより、ハウジング本体2に対する蓋部材4の相対的位置が変化していく。したがって、蓋部材4と一体になっているスタックハウジング10の相対的位置が変化していくため、ハウジング本体2に対するアクチュエータ5の相対的位置が所定の位置に変位し、アクチュエータ5はハウジング本体2に対して調心される。
In such a configuration, when the lid member 4 is fastened to the
この調心過程の進行とともに、ハウジング本体2の平面部22bとスタックハウジング10の平面部102aとが密着し、両者間で力が作用するようになる。両者間に作用する力は、蓋部材4の締結による力と、燃料通路9に存在する燃料の内圧とによるものである。蓋部材4の締結によって、球状面部42aから漏斗状面部22aを押す力が働き、スタックハウジング10の平面部102aがハウジング本体2の平面部22bを押す力が働く。さらに、燃料の内圧によって、スタックハウジングの鍔部102を上方に押す力が働く。これらの力が、平面部22bと平面部102aで構成される平面部同士の面接触部分であるシール部分に働くため、シール部分に大きな応力がかかり、これに長期間耐え得ることが要求される。
As the alignment process proceeds, the
本実施形態では、当該シール部分が平面同士の密着によってなされるため、その接触面積が大きく、この接触面積で応力を受けるため、応力集中を小さくすることができ、シール部分における応力のピークを低減することができる。 In the present embodiment, since the seal portion is formed by adhesion between flat surfaces, the contact area is large, and stress is received at this contact area, so that stress concentration can be reduced and the stress peak in the seal portion is reduced. can do.
さらに、球状面部42aと漏斗状面部22aとの接触部分、および平面部22bと平面部102aとの接触部分は、これらの縦断面において軸心方向に沿うように並んで配置されることが好ましい。つまり、好ましくは、図2に示すように、両接触部分が図2の仮想線X上(軸心方向)に位置するように、蓋部材の鍔部42、スタックハウジングの鍔部102およびハウジング本体の内方突出部22の相対的位置関係と、球状面部42aの曲率半径(湾曲の程度)と、漏斗状面部22aの傾斜角度と、両平面部22b,102aの半径方向長さと、を設定することである。このような構成にすることにより、前述した平面部22bと平面部102aとの間に作用する力が仮想線X付近に集まるため、この作用する力をシール部分で確実に受けることができるので、アクチュエータ5の振れを低減することにも貢献できる。
Furthermore, the contact portion between the
次に、上記構成における燃料噴射弁1の作動について説明する。ピエゾスタック51が充電されていないときピエゾスタック51は収縮している。このとき、ピストン6は第2スプリング62によって図1の上方に付勢されるため、油圧室65の圧力は高くなく、油圧室65と連通する圧力制御室77の圧力も同等である。また、背圧室73には、燃料通路9の燃料の圧力も作用しており、この圧力によってニードル7は図1の下方に押されている。よって、ニードル7は、圧力制御室77の圧力によって図1の上方に押される力よりも、第1スプリング72によって図1の下方に付勢される力および背圧室73での燃料による圧力の方が大きいため、図1の下方へ移動しており、ニードルの先端側面部78が弁座81に接触して着座している。したがって、ピエゾスタック51が充電されていないとき、噴孔8からの燃料の噴射は停止されている。
Next, the operation of the fuel injection valve 1 in the above configuration will be described. When the
ピエゾスタック51の充電が開始されると、ピエゾスタック51は伸長し、プッシュロッド54によってピストン6は第2スプリング62の付勢力に抗して図1の下方へ移動する。ピストン6の移動に伴って油圧室65の燃料は加圧され、油圧室65と連通する圧力制御室77の圧力が増大する。そして、圧力制御室77の圧力によって、ニードル7を図1の上方へ押す力が大きくなる。そして、ニードル7を図1の上方へ押す力が第1スプリング72の付勢力等よりも大きくなると、ニードル7は図1の上方へ移動し、ニードルの先端側面部78は弁座81から離れる。これにより、噴孔8は開放され、背圧室73の燃料は連通孔74を通って燃料溜り室75から噴孔8へ流出する。したがって、ピエゾスタック51に充電されると、噴孔8は開放され噴孔8から燃料が噴射される。
When charging of the
ピエゾスタック51の充電後、放電が開始されると、ピエゾスタック51は収縮する。ピエゾスタック51の収縮にともなって、第2スプリング62の付勢力によりピストン6はピエゾスタック51とともに図1の上方へ移動する。ピストン6が図1の上方へ移動することにより、油圧室65の油圧が低下して、圧力制御室77の圧力も低下する。そして、圧力制御室77の圧力によってニードル7を図1の上方へ押す力が第1スプリング72の付勢力等よりも小さくなると、ニードル7は図1の下方へ移動し、ニードルの先端側面部78は再び弁座81に着座する。したがって、燃料溜り室75と噴孔8との連通が閉じられ、噴孔8からの燃料の噴射は終了する。
When discharging starts after the
本実施形態の燃料噴射弁がもたらす作用効果について述べる。燃料噴射弁1は、ハウジング本体2の内部に設けられてアクチュエータ5を支持し、径方向外方に突出する鍔部を有するスタックハウジング10と、ハウジング本体2の内部を外側から閉塞し、スタックハウジング10に締結されてスタックハウジングの鍔部102との間でハウジング本体2の内方突出部22を挟み込む鍔部42を有する蓋部材4と、を備える。そして、蓋部材の鍔部42とハウジング本体2の内方突出部22とが接触する面の部分は、ハウジングの軸心方向に平行な断面が湾曲面部と傾斜面部をなす組み合わせによって構成されている。さらに、ハウジング本体2の内方突出部22とスタックハウジングの鍔部102とが接触する面部分は、ハウジングの軸心方向に平行な断面が平面部同士の面接触によって構成されている。
The effect which the fuel injection valve of this embodiment brings is described. The fuel injection valve 1 is provided inside the
前述の従来技術のように、調心機能とシール機能の両方を兼ねる接触部分を有する構成では、くさび効果により、傾斜面部にかかる荷重が大きく、湾曲面部と傾斜面部とが接触する面の部分における応力のピークが大きくなってしまい、当該面の部分が劣化しやすく耐久性の問題がある。ここでくさび効果とは、湾曲面部と傾斜面部とが線接触し、ハウジング本体2の軸方向に平行な断面において湾曲面部上の点にかかる荷重を傾斜面部で支えることによって、蓋部材から受ける荷重の力線が分散されることなく、傾斜面部との線接触部でしっかり固定されるとともに、湾曲面部が傾斜面部に食い込むという効果である。
In the configuration having a contact portion that serves both as a centering function and a sealing function as in the prior art described above, a large load is applied to the inclined surface portion due to the wedge effect, and the curved surface portion and the inclined surface portion are in contact with each other. The stress peak becomes large, and the surface portion is liable to deteriorate, resulting in a durability problem. Here, the wedge effect means that the curved surface portion and the inclined surface portion are in line contact with each other, and the load applied to the point on the curved surface portion in the cross section parallel to the axial direction of the
そして、本実施形態によれば、従来技術のこのような問題点と比べ、湾曲面部と傾斜面部をなす接触面部の組み合わせによってアクチュエータ5をハウジング本体2に対して調心し、さらに、平面部同士の面接触によって広い面積で荷重を受けることができる。このため、高い面圧荷重を受けることができるとともに、接触部分における応力のピークが高くないシール部分を提供することができる。よって、高圧側のハウジング本体2の内部と外部とをシールする機能を充分に発揮させることができる。このようにして、本実施形態では、調心機能とシール機能とを別々の接触部分によって実現する。したがって、前述の従来技術に対してシール部分の耐久性または信頼性が優れ、両方の機能を十分に確保できる燃料噴射弁1が得られる。
According to this embodiment, the actuator 5 is aligned with respect to the
また、調心機能と別体である平面部同士のシール部分によって、高い面圧荷重を受けられ、ピエゾスタック51とピストン6等の動力伝達部材の直角度を規定しやすいため、振れが小さく、安定した挙動を実現できる。
In addition, a high surface pressure load can be received by the seal portion between the flat portions that are separate from the aligning function, and the perpendicularity of the power transmission member such as the
また、燃料噴射弁1は、蓋部材4に設けられた雌ねじ部とスタックハウジング10に設けられた雄ねじ部とが螺合して、蓋部材4がスタックハウジング10に締結されるようになっている。この構成によれば、蓋部材4のねじ部41がスタックハウジング10のねじ部101よりも径方向外側に配されるため、径方向において蓋部材4のねじ部41と鍔部42を可能な限り接近させて配置することができる。したがって、蓋部材4の径方向における長さを短くすることができ、蓋部材4の形状の簡単化や小型化が図れ、生産性を高めることができる。また、蓋部材4のねじ部41をスタックハウジング10のねじ部101よりも径方向内側に配する必要がないため、リード線を通す貫通孔43を大きく形成することができる。
Further, the fuel injection valve 1 is configured such that the internal thread portion provided on the lid member 4 and the external thread portion provided on the
(第2実施形態)
第2実施形態では、燃料噴射弁における調心部分とシール部分についての他の形態を図3にしたがって説明する。図3は、本実施形態の燃料噴射弁における調心部分とシール部分を示す部分断面図である。図3において前述の第1実施形態で説明した図面中と同一符号を付した構成部品は、同様の構成部品であり、同様の作用効果を奏するものである。
(Second Embodiment)
2nd Embodiment demonstrates the other form about the alignment part and seal part in a fuel injection valve according to FIG. FIG. 3 is a partial cross-sectional view showing the alignment portion and the seal portion in the fuel injection valve of the present embodiment. In FIG. 3, the components given the same reference numerals as those in the drawing described in the first embodiment are the same components and have the same effects.
図3に示すように、本実施形態は、蓋部材4Aとスタックハウジング10Aとの締結に係る関係が第1実施形態と異なっている。具体的には、蓋部材4Aはねじ部41が雄ねじであり、スタックハウジング10Aはねじ部101が雌ねじであるため、螺合の関係が、蓋部材4Aが雄側でスタックハウジング10Aが雌側となっている。このような構成であっても、第1実施形態と同様の調心部分(球状面部42aと漏斗状面部22aの接触関係)とシール部分(平面部22bと平面部102aとの当接関係)とを備えることで、同様の作用効果を奏するものである。
As shown in FIG. 3, the present embodiment is different from the first embodiment in the relationship relating to the fastening between the
(その他の実施形態)
上述の実施形態では、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。
(Other embodiments)
In the above-described embodiment, the preferred embodiment of the present invention has been described. However, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. It is.
上記実施形態において、蓋部材の鍔部42に球状面部を設け、ハウジング本体2の内方突出部22に断面形状が傾斜面である漏斗状面部を設けているが、このような形態に限定されるものではない。要は、蓋部材の鍔部42とハウジング本体2の内方突出部22とが接触する面の部分は、ハウジングの軸心方向に平行な断面が湾曲面部と傾斜面部をなす組み合わせによって構成されていればよい。例えば、球状面部をハウジング本体2に設け、断面形状が傾斜面である円錐状面部を蓋部材40に設けるように構成してもよい。
In the above-described embodiment, a spherical surface portion is provided on the
1…燃料噴射弁
2…ハウジング本体(ハウジング)
3…ノズルボディ(ハウジング)
4…蓋部材
5…アクチュエータ
6…ピストン
7…ニードル(弁部材)
8…噴孔
10…スタックハウジング(支持部材)
22…内方突出部(ハウジングの軸方向の端部)
22a…漏斗状面部(傾斜面部)
22b…平面部
41…ねじ部(雄ねじ部)
42…蓋部材の鍔部(鍔部)
42a…球状面部(湾曲面部)
77…圧力制御室
101…ねじ部(雌ねじ部)
102…スタックハウジングの鍔部(支持部材の鍔部)
102a…平面部
1 ...
3. Nozzle body (housing)
4 ... Lid member 5 ...
8 ...
22 ... inward protrusion (end of the housing in the axial direction)
22a ... funnel-shaped surface (inclined surface)
22b ...
42 ... The buttock (buttock) of the lid member
42a ... spherical surface (curved surface)
77 ...
102: The collar part of the stack housing (the collar part of the support member)
102a ... plane part
Claims (3)
前記ハウジングの内部に設けられ、往復変位して前記噴孔を開閉し、前記噴孔からの前記燃料の噴出を許容および停止する弁部材と、
前記ハウジングの内部に設けられ、軸心方向に伸縮してピストンを往復変位させることにより、圧力制御室の内圧を制御し、前記弁部材を前記往復変位させるアクチュエータと、
前記ハウジングの内部に設けられて前記アクチュエータを支持し、径方向外方に突出する鍔部を有する支持部材と、
前記ハウジングの内部を外側から閉塞する部材であって、前記支持部材に締結されて、前記支持部材の前記鍔部との間で前記ハウジングの軸心方向の端部を挟み込む鍔部を有する蓋部材と、
を備え、
前記蓋部材の前記鍔部と前記ハウジングの軸心方向の端部とが接触する面の部分は、前記ハウジングの軸心方向に平行な断面が湾曲面部と傾斜面部をなす組み合わせによって構成され、
前記ハウジングの軸心方向の端部と前記支持部材の前記鍔部とが接触する面の部分は、前記ハウジングの軸心方向に平行な断面が平面部同士の面接触になるように構成されていることを特徴とする燃料噴射装置。 A housing having a nozzle hole through which fuel is ejected;
A valve member provided inside the housing, reciprocally displaced to open and close the nozzle hole, and to permit and stop the ejection of the fuel from the nozzle hole;
An actuator that is provided inside the housing and that reciprocates and displaces the piston in the axial direction to control the internal pressure of the pressure control chamber and to reciprocate the valve member;
A support member provided inside the housing for supporting the actuator and having a flange projecting radially outward;
A lid member that closes the inside of the housing from the outside and has a flange that is fastened to the support member and sandwiches an end portion in the axial direction of the housing between the flange of the support member When,
With
The portion of the surface where the flange portion of the lid member and the end portion in the axial direction of the housing contact each other is configured by a combination in which a cross section parallel to the axial direction of the housing forms a curved surface portion and an inclined surface portion.
The portion of the surface where the end portion of the housing in the axial center direction and the flange portion of the support member come into contact with each other is configured such that a cross section parallel to the axial direction of the housing is a surface contact between the flat portions. A fuel injection device.
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