JP5083185B2 - インジェクタ - Google Patents

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Description

本発明は、アクチュエータにてノズルの開閉作動を制御するインジェクタに関するものである。
従来の燃料噴射装置は、コモンレール内に蓄えられた高圧燃料をインジェクタを介して内燃機関の各気筒の燃焼室内に噴射供給するように構成されている。インジェクタは、噴孔をニードルにて開閉して開弁時に燃料を噴射するノズルや、ニードルにおける反噴孔側に作用する圧力を制御してノズルの開閉作動を制御するピエゾアクチュエータを備えている(例えば、特許文献1、2参照)。
そして、特許文献2に示された燃料噴射装置用インジェクタは、筒状のインジェクタボデーにおけるノズル側からピエゾアクチュエータを組み付けるようになっている。
具体的には、インジェクタボデーの反ノズル側端部には、2つのターミナルを有するコネクタが配置され、ピエゾアクチュエータには、給電用の2本のリード線が予め接合されている。そして、まずリード線をインジェクタボデーの収納孔にノズル側から挿入し、続いてピエゾアクチュエータを収納孔に挿入することによって、リード線はピエゾアクチュエータに押されて収納孔内を進み、リード線の先端部がターミナルの位置に導かれる。続いて、リード線の先端部がターミナルに接合される。
ここで、リード線よりも剛性が高い保持部材によりリード線を保持することにより、リード線およびアクチュエータをインジェクタボデーへ組み付ける際にリード線が収納孔内で折れ曲がるのを防止している。
また、インジェクタボデーとコネクタとの組み付け時に、インジェクタボデーに対するコネクタのインジェクタボデー周方向位置(すなわち、インジェクタボデーに対するコネクタの向き)を決めるために、特許文献2に示されたインジェクタの場合は、それらの向きを決める治具を用いたり、或いは両者に嵌合する位置決めピンを用いる。
さらに、インジェクタボデーに対するコネクタの向きを決めるために、2面幅を形成した金属製の部材とコネクタとを一体化してコネクタ集合体とし、2面幅を利用してコネクタ集合体の共回りを防止しつつ、コネクタ集合体とインジェクタボデーとをリテーニングナットで締結するようにしたインジェクタも知られている。
特開2002−257002号公報 特開2007−270822号公報
しかしながら、インジェクタボデーに対するコネクタの向きを決めるために治具を用いる場合は、インジェクタボデーとコネクタとの組み付け作業が繁雑になり、一方、位置決めピンを用いる場合はその分部品が増加してしまうという問題があった。
さらに、コネクタ集合体とインジェクタボデーとをリテーニングナットで締結するインジェクタは、2面幅を設けるためのスペースを確保しなければならず、その分インジェクタが大型化してしまうという問題があった。
本発明は上記点に鑑みて、インジェクタボデーとコネクタとの組み付け時の、インジェクタボデーに対するコネクタのインジェクタボデー周方向位置決めを、簡単な構成で実現可能にすることを目的とする。
上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明では、一端側から他端側まで貫通した収納穴(41)を有するインジェクタボデー(4)と、インジェクタボデー(4)の一端側に配置されたコネクタ(9)と、コネクタ(9)に電気的に接続されるとともに、収納穴(41)に収納されたアクチュエータ(2)と、アクチュエータ(2)への通電状態に応じて開弁または閉弁して開弁時に燃料を噴射するノズル(1)とを備えるインジェクタにおいて、コネクタ(9)は、インジェクタボデー(4)側に凸状に延びる大径軸部(914)と、この大径軸部(914)からインジェクタボデー(4)側に凸状に延び、インジェクタボデー(4)の軸線方向に見たときに、大径軸部(914)の中心から偏心した中心を有する小径軸部(915)とを有し、インジェクタボデー(4)は、大径軸部(914)が嵌合される大径穴部(41e)と、小径軸部(915)が嵌合される小径穴部(41d)とを有し、インジェクタボデー(4)とコネクタ(9)は2箇所で嵌合していることを特徴とする。
これによると、インジェクタボデー(4)とコネクタ(9)を嵌合させると、インジェクタボデー(4)に対するコネクタ(9)の向きが自動的に決まる。したがって、インジェクタボデー(4)とコネクタ(9)との組み付け作業が容易になり、位置決めピンや2面幅も不要となる。
なお、特許請求の範囲およびこの欄で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態について説明する。図1は本発明の第1実施形態に係る燃料噴射装置用インジェクタの正面断面図、図2は図1のインジェクタの概略内部構成を示す模式的な断面図である。
まず、図1および図2に基づいて、インジェクタの基本的な構成、作動について説明する。インジェクタは、コモンレール(図示せず)内に蓄えられた高圧燃料をディーゼル内燃機関(図示せず)の気筒内に噴射するものであり、開弁時に燃料を噴射するノズル1、電荷の充放電により伸縮するピエゾアクチュエータ2、ピエゾアクチュエータ2により駆動されてノズル1の背圧を制御する背圧制御機構3を備えている。
ノズル1は、噴孔11が形成されたノズルボデー12、ノズルボデー12の弁座に接離して噴孔11を開閉するニードル13、ニードル13を閉弁向きに付勢するスプリング14を備えている。
ピエゾアクチュエータ2は、多数の圧電素子(図示せず)を積層して構成され、この圧電素子は、2本のリード線21を介して図示しない電源に接続されている。
背圧制御機構3のバルブボデー31内には、ピエゾアクチュエータ2の伸縮に追従して移動するピストン32、ピストン32をピエゾアクチュエータ2側に向かって付勢する皿ばね33、ピストン32に駆動される球状の弁体34が収納されている。因みに、図2ではバルブボデー31を1つの部品として図示しているが、実際には複数に分割されている。
金属製の略円筒状のインジェクタボデー4には、インジェクタボデー4の軸線方向(以下、インジェクタ軸線方向という)の一端側から他端側まで貫通した収納穴41が形成されており、この収納孔41にピエゾアクチュエータ2や背圧制御機構3等が収納されている。
また、略円筒状のリテーナ5をインジェクタボデー4に螺合させることにより、インジェクタボデー4の端部にノズル1が保持されている。インジェクタボデー4における反ノズル側の端部には、コネクタ9が装着されている。コネクタ9は、一次成形品である樹脂製のターミナルホルダ91にターミナル92がインサート成形され、ターミナル92とリード線21を接合した後に、二次成形によって樹脂製のコネクタハウジング93が形成されている。
ノズルボデー12、インジェクタボデー4、およびバルブボデー31には、コモンレールから常に高圧燃料が供給される高圧通路6が形成され、インジェクタボデー4およびバルブボデー31には、図示しない燃料タンクに接続される低圧通路7が形成されている。
ニードル13における噴孔11側の外周面とノズルボデー12の内周面との間には、高圧室15が形成されている。この高圧室15は、ニードル13が開弁方向に変位した際に噴孔11と連通する。また、高圧室15には、高圧通路6を介して常に高圧燃料が供給されている。ニードル13における反噴孔側には背圧室16が形成されている。この背圧室16には前述したスプリング14が配置されている。
バルブボデー31には、バルブボデー31内の高圧通路6とノズル1の背圧室16とを連通させる経路中に高圧シート面35が形成され、バルブボデー31内の低圧通路7とノズル1の背圧室16とを連通させる経路中に低圧シート面36が形成されている。そして、高圧シート面35と低圧シート面36との間に前述した弁体34が配置されている。
上記構成において、ピエゾアクチュエータ2が縮んだ状態では、図2に示すように弁体34が低圧シート面36に接して背圧室16は高圧通路6と接続され、背圧室16には高圧の燃料圧が導入される。そして、この背圧室16内の燃料圧とスプリング14とによってニードル13が閉弁向きに付勢されて噴孔11が閉じられている。
一方、ピエゾアクチュエータ2に電圧が印加されてピエゾアクチュエータ2が伸びた状態では、弁体34が高圧シート面35に接して背圧室16は低圧通路7と接続され、背圧室16内は低圧になる。そして、高圧室15内の燃料圧によってニードル13が開弁向きに付勢されて噴孔11が開かれ、この噴孔11から内燃機関の気筒内へ燃料が噴射される。
次に、インジェクタボデー4について詳細に説明する。図3(a)は図1のインジェクタボデー4の要部を示す正面断面図、図3(b)は図3(a)の平面図である。
図1、図3に示すように、インジェクタボデー4の収納穴41は、円柱形状の5つの収納穴41a〜41eからなる。第1収納穴41aは、一端がインジェクタボデー4におけるノズル側の端面に開口し、インジェクタボデー4のノズル側端面からインジェクタボデー4における反ノズル側に向かって延びている。
第2収納穴41bは、第1収納穴41aよりも小径であり、第1収納穴41aにおける反ノズル側端部から、インジェクタボデー4における反ノズル側に向かって延びている。
第3収納穴41cは、第2収納穴41bよりも小径であり、第2収納穴41bにおける反ノズル側端部から、インジェクタボデー4における反ノズル側に向かって延びている。
第4収納穴41dは、第3収納穴41cよりも大径であり、第3収納穴41cにおける反ノズル側端部から、インジェクタボデー4における反ノズル側に向かって延びている。なお、第4収納穴41dは、本発明の小径穴部に相当する。
第5収納穴41eは、第4収納穴41dよりも大径であり、一端がインジェクタボデー4における反ノズル側の端面に開口し、他端が第4収納穴41dに接続されている。なお、第5収納穴41eは、本発明の大径穴部に相当する。
第1収納穴41a、第2収納穴41b、第3収納穴41cおよび第4収納穴41dは、同軸に配置されている。第4収納穴41dと第5収納穴41eは、偏心して配置されている。また、第5収納穴41eのインジェクタ軸線方向長さL1は、第4収納穴41dのインジェクタ軸線方向長さL2よりも短く設定されている。
次に、コネクタ9についてさらに説明する。図4(a)は図1のターミナルホルダ91およびターミナル92を示す正面断面図、図4(b)は図4(a)の平面図、図4(c)は図4(b)の下面図である。
図4に示すように、ターミナル92は、ターミナルホルダ91の外周面から突出して図示しない相手コネクタのターミナルと嵌合するターミナル嵌合部921と、ターミナルホルダ91における反インジェクタボデー側の端面から突出してリード線21と接合されるターミナル接合部922とを備えている。
ターミナルホルダ91には、インジェクタボデー4側の端面に開口する円柱形状のターミナルホルダ収納穴911が形成されている。このターミナルホルダ収納穴911は、インジェクタボデー4の第3収納穴41cと同軸に配置されており、リード線21(図1参照)が収容される。また、ターミナルホルダ収納穴911の内径およびインジェクタボデー4の第3収納穴41c(図1参照)の内径は、同径である。
ターミナルホルダ91には、ターミナルホルダ91における反インジェクタボデー側の端面とターミナルホルダ収納穴911とを連通させる2つのリード線通し孔912が形成されている。リード線通し孔912は、ターミナルホルダ91を反インジェクタボデー側から見たときに、円形であるともに、ターミナル接合部922に隣接する位置に設けられている。また、リード線通し孔912におけるターミナルホルダ収納穴911側はテーパになっている。
ターミナルホルダ91の外形形状は、インジェクタ軸線方向に沿って略段付き円柱状になっている。より詳細には、反インジェクタボデー側に、ターミナル92の一部がインサートされた略円柱状のターミナル保持部913が形成されている。また、このターミナル保持部913におけるインジェクタボデー4側に、インジェクタボデー4側に向かってさらに延びる円柱状のターミナルホルダ第1軸部914が形成されている。さらに、このターミナルホルダ第1軸部914におけるインジェクタボデー4側に、インジェクタボデー4側に向かってさらに延びる円柱状のターミナルホルダ第2軸部915が形成されている。なお、ターミナルホルダ第1軸部914は、本発明の大径軸部に相当し、ターミナルホルダ第2軸部915は、本発明の小径軸部に相当する。
ターミナルホルダ第1軸部914はターミナルホルダ第2軸部915よりも大径である。ターミナルホルダ第1軸部914の外形寸法とインジェクタボデー4の第5収納穴41eの内径寸法は、ターミナルホルダ第1軸部914と第5収納穴41eとがしまりばめになるように設定されている。ターミナルホルダ第2軸部915の外形寸法とインジェクタボデー4の第4収納穴41dの内径寸法は、ターミナルホルダ第2軸部915と第4収納穴41dとが隙間ばめになるように設定されている。
ターミナルホルダ第1軸部914とターミナルホルダ第2軸部915は偏心して配置されている。その偏心量は、第4収納穴41dと第5収納穴41eとの偏心量と等しく設定されている。
ターミナルホルダ第1軸部914のインジェクタ軸線方向長さL3は、ターミナルホルダ第2軸部915のインジェクタ軸線方向長さL4よりも短く設定されている。ターミナルホルダ第1軸部914のインジェクタ軸線方向長さL3は、第5収納穴41eのインジェクタ軸線方向長さL1よりも短く設定されている。ターミナルホルダ第2軸部915のインジェクタ軸線方向長さL4は、第4収納穴41dのインジェクタ軸線方向長さL2と同じないしはそれよりも短く設定されている。
次に、コネクタ9とインジェクタボデー4との組み付けについて説明する。図5はターミナルホルダ91をインジェクタボデー4に組み付けた状態を示す正面断面図である。図6(a)は図5に示す状態の後にリード線21を接合した状態を示す正面断面図、図6(b)は図6(a)のA−A線に沿う断面図である。図7は図6に示す状態の後にコネクタハウジング93を形成した状態を示す正面断面図である。
まず、図5に示すように、インジェクタボデー4にターミナルホルダ91を固定する。具体的には、ターミナルホルダ第2軸部915の先端を第4収納穴41dに挿入した後、ターミナルホルダ第1軸部914を第5収納穴41eに圧入する。換言すると、ターミナルホルダ第2軸部915と第4収納穴41dとが嵌合した第1嵌合部、およびターミナルホルダ第1軸部914と第5収納穴41eとが嵌合した第2嵌合部の2箇所で、インジェクタボデー4とターミナルホルダ91とを嵌合させる。
ここで、第4収納穴41dと第5収納穴41eとが偏心し、ターミナルホルダ第1軸部914とターミナルホルダ第2軸部915とが偏心しているため、換言すると、第1嵌合部の中心と第2嵌合部の中心とが偏心しているため、インジェクタボデー4とターミナルホルダ91を第1嵌合部および第2嵌合部の2箇所で嵌合させると、インジェクタボデー4に対するターミナルホルダ91の向きが自動的に決まる。具体的には、インジェクタボデー4の軸線方向に見たときに、第4収納穴41dおよび第5収納穴41eの各中心を結ぶ線と、ターミナルホルダ第1軸部914およびターミナルホルダ第2軸部915の各中心を結ぶ線とが重なる。
次に、一体化されたリード線21およびピエゾアクチュエータ2を、以下のようにしてインジェクタボデー4に組み付ける。まず、リード線21の先端部を、収納穴41におけるノズル側開口部から挿入する。続いてピエゾアクチュエータ2を収納孔41に押し込むようにして挿入する。
そして、ピエゾアクチュエータ2をさらに押し込むと、図6に示すように、リード線21の先端はリード線通し孔912に侵入してリード線通し孔912内を進み、リード線21の先端はターミナル接合部922に対向する位置まで進む。続いて、リード線21とターミナル接合部922とを例えば抵抗溶接によって接合する。その後、図7に示すように、二次成形によってコネクタハウジング93を形成する。
以上述べたように、本実施形態では、インジェクタボデー4とターミナルホルダ91を嵌合させると、インジェクタボデー4に対するターミナルホルダ91の向きが自動的に決まる。したがって、それらの組み付け作業が容易になり、位置決めピンや2面幅も不要となる。
なお、上記実施形態においては、ターミナルホルダ第1軸部914を第5収納穴41eに挿入して両者を嵌合させたが、図8に示す第1変型例のように、ターミナルホルダ91に円筒状のターミナルホルダ筒部916を形成し、インジェクタボデー4に、ターミナルホルダ筒部916に挿入される円筒状のインジェクタボデー筒部42を形成し、ターミナルホルダ筒部916にインジェクタボデー筒部42を挿入して両者を嵌合させてもよい。
なお、インジェクタボデー筒部42と第4収納穴41dは、偏心して配置されている。また、ターミナルホルダ筒部916とターミナルホルダ第2軸部915は偏心して配置されており、その偏心量は、インジェクタボデー筒部42と第4収納穴41dとの偏心量と等しく設定されている。
また、上記実施形態においては、ターミナルホルダ第1軸部914のインジェクタ軸線方向長さL3を、ターミナルホルダ第2軸部915のインジェクタ軸線方向長さL4よりも短くしたが、図9に示すように、ターミナルホルダ第1軸部914のインジェクタ軸線方向長さL3を、ターミナルホルダ第2軸部915のインジェクタ軸線方向長さL4よりも長くしてもよい。
この場合、ターミナルホルダ第2軸部915と第4収納穴41dとが隙間ばめで、ターミナルホルダ第1軸部914と第5収納穴41eとがしまりばめになるようにしてもよいし、ターミナルホルダ第2軸部915と第4収納穴41dとがしまりばめで、ターミナルホルダ第1軸部914と第5収納穴41eとが隙間ばめになるようにしてもよい。
(第2実施形態)
本発明の第2実施形態について説明する。図10は第2実施形態に係るインジェクタにおける要部の構成を示す正面断面図である。図11は図10の保持部材8単体を示す斜視図、図12は図11の保持部材8のB矢視図である。図13は図10のリード線21および保持部材8を一部断面で示す構成図である。
本実施形態は、ターミナルホルダ第2軸部915(図5参照)を廃止すると共に、第4収納穴41d(図5参照)を廃止している。また、本実施形態は、保持部材8を設けると共に、インジェクタボデー4に対するターミナルホルダ91の位置決めにこの保持部材8を利用するようにしたものである。その他に関しては第1実施形態と同様であるため、異なる部分についてのみ説明する。
図11〜図13に示すように、保持部材8は、円柱状に形成され、その外径寸法は、ターミナルホルダ収納穴911およびインジェクタボデー4の第3収納穴41cに対して隙間ばめになるように設定されている。
保持部材8は、保持部材8の長手方向の一端から他端まで貫通する2つのリード線挿入孔81を備え、このリード線挿入孔81にリード線21が挿入される。リード線21は、その両端部が保持部材8から露出している。因みに、リード線21は、その一端がターミナル92に接合され、他端がピエゾアクチュエータ2(図1参照)に接合される。
保持部材8は、リード線21の被覆が摩耗するのを抑制するために、金属よりも硬度が低い材料、例えばナイロン等の樹脂よりなる。また、保持部材8は、リード線21よりも剛性が高くなるように、形状や厚さ等が設定されている。
次に、コネクタ9とインジェクタボデー4との組み付けについて説明する。まず、図13に示すように、エゾアクチュエータ2に接合されたリード線21を、保持部材8のリード線挿入孔81に挿入する。
続いて、図10に示すように、一体化されたリード線21、保持部材8およびピエゾアクチュエータ2を、収納穴41(図1参照)におけるノズル側開口部から挿入すると、保持部材8の先端部が第3収納穴41cから突出する位置まで進む。
続いて、インジェクタボデー4にターミナルホルダ91を固定する。具体的には、保持部材8の先端部をターミナルホルダ収納穴911に挿入すると共に、ターミナルホルダ第1軸部914を第5収納穴41eに圧入する。換言すると、保持部材8の先端部とターミナルホルダ収納穴911とが嵌合した第1嵌合部、およびターミナルホルダ第1軸部914と第5収納穴41eとが嵌合した第2嵌合部の2箇所で、インジェクタボデー4とターミナルホルダ91と保持部材8とを嵌合させる。このとき、リード線21の先端はリード線通し孔912に侵入してリード線通し孔912内を進み、リード線21の先端はターミナル接合部922に対向する位置まで進む。
ここで、保持部材8の先端部と第5収納穴41eとが偏心し、ターミナルホルダ収納穴911とターミナルホルダ第1軸部914とが偏心しているため、換言すると、第1嵌合部の中心と第2嵌合部の中心とが偏心しているため、インジェクタボデー4とターミナルホルダ91と保持部材8を第1嵌合部および第2嵌合部の2箇所で嵌合させると、インジェクタボデー4に対するターミナルホルダ91の向きが自動的に決まる。
続いて、リード線21とターミナル接合部922とを例えば抵抗溶接によって接合する。その後、二次成形によってコネクタハウジング93(図7参照)を形成する。
以上述べたように、本実施形態では、保持部材8の先端部とターミナルホルダ91を嵌合させるとともにインジェクタボデー4とターミナルホルダ91を嵌合させると、インジェクタボデー4に対するターミナルホルダ91の向きが自動的に決まる。したがって、インジェクタボデー4とターミナルホルダ91との組み付け作業が容易になり、位置決めピンや2面幅も不要となる。
(他の実施形態)
上記各実施形態では、ピエゾアクチュエータ2により背圧制御機構3を駆動してノズル1の背圧を制御するインジェクタを示したが、アクチュエータとしての電磁ソレノイドにより背圧制御機構3を駆動してノズル1の背圧を制御する型式のインジェクタにも、本発明は適用することができる。
本発明の第1実施形態に係る燃料噴射装置用インジェクタの正面断面図である。 図1のインジェクタの概略内部構成を示す模式的な断面図である。 (a)は図1のインジェクタボデー4の要部を示す正面断面図、(b)は(a)の平面図である。 (a)は図1のターミナルホルダ91およびターミナル92を示す正面断面図、(b)は(a)の平面図、(c)は(b)の下面図である。 ターミナルホルダ91をインジェクタボデー4に組み付けた状態を示す正面断面図である。 (a)は図5に示す状態の後にリード線21を接合した状態を示す正面断面図、(b)は(a)のA−A線に沿う断面図である。 図6に示す状態の後にコネクタハウジング93を形成した状態を示す正面断面図である。 第1実施形態の第1変型例を示す要部の正面断面図である。 第1実施形態の第2変型例を示す要部の正面断面図である。 本発明の第2実施形態に係るインジェクタにおける要部の構成を示す正面断面図である。 図10の保持部材8単体を示す斜視図である。 図11の保持部材8のB矢視図である。 図10のリード線21および保持部材8を一部断面で示す構成図である。
符号の説明
1 ノズル
2 アクチュエータ
4 インジェクタボデー
9 コネクタ
41 収納穴

Claims (1)

  1. 一端側から他端側まで貫通した収納穴(41)を有するインジェクタボデー(4)と、
    前記インジェクタボデー(4)の一端側に配置されたコネクタ(9)と、
    前記コネクタ(9)に電気的に接続されるとともに、前記収納穴(41)に収納されたアクチュエータ(2)と、
    前記アクチュエータ(2)への通電状態に応じて開弁または閉弁して開弁時に燃料を噴射するノズル(1)とを備えるインジェクタにおいて、
    前記コネクタ(9)は、前記インジェクタボデー(4)側に凸状に延びる大径軸部(914)と、この大径軸部(914)から前記インジェクタボデー(4)側に凸状に延び、前記インジェクタボデー(4)の軸線方向に見たときに、前記大径軸部(914)の中心から偏心した中心を有する小径軸部(915)とを有し、
    前記インジェクタボデー(4)は、前記大径軸部(914)が嵌合される大径穴部(41e)と、前記小径軸部(915)が嵌合される小径穴部(41d)とを有し、
    前記インジェクタボデー(4)と前記コネクタ(9)は2箇所で嵌合していることを特徴とするインジェクタ。
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