JP5321477B2 - インジェクタ - Google Patents

Description

本発明は、燃料噴射を行なうインジェクタに関し、ニードルに駆動力を伝達する「ピストン」の軸方向寸法が長いインジェクタに用いて好適な技術に関する。

（従来の技術）
従来技術の一例として、コモンレール等に蓄圧された高圧燃料をインジェクタからディーゼル機関に噴射する蓄圧式燃料噴射装置が知られている。
この蓄圧式燃料噴射装置に用いられるインジェクタは、コモンレールに蓄圧された高圧燃料が入口側燃料通路（通路途中に入口オリフィスを備える）を介して供給される圧力制御室と、この圧力制御室と低圧側とを連通させる出口側燃料通路（通路途中に出口オリフィスを備える）を開閉する電磁弁（電動弁の一例）とを備える（例えば、特許文献１参照）。

インジェクタは、ニードルとノズルボディからなる噴射ノズルを備え、ニードルとノズルボディの間に形成されるノズル室（噴射時に噴孔に通じる燃料室）には、コモンレールに蓄圧された高圧燃料が供給される。また、インジェクタは、圧力制御室の圧力をニードルに付与するピストンを備えるものであり、圧力制御室の圧力はピストンを介してニードルに与えられる。さらに、インジェクタには、ニードルに対して閉弁方向の力を付与するスプリングが設けられている。
そして、噴射開始時の作動は、ピストンに作用する圧力制御室の圧力、スプリングの付勢力、ニードルに作用するノズル室の圧力の３者によりコントロールされる。

（従来技術の問題点）
近年、ピストンを挿通するシリンダ孔を、高圧燃料通路として利用することが提案されている。
シリンダ孔を介して高圧燃料をノズル室へ供給する場合、ピストンとニードルとが軸方向に結合されていないと、圧力制御室の圧力が低下しても、ニードルの上部には高圧燃料が作用した状態が継続されるため、ピストンのみがリフトし、ニードルはリフトしなくなってしまう。
そこで、圧力制御室の圧力が低下した際に、ピストンのリフトにより、ニードルを引っ張り上げるために、ピストンとニードルとを結合する、あるいはピストンとニードルを一体に設けたピストン／ニードル（以下、一体ニードルと称する）を用いる必要がある。

一方、近年では、環境問題から年々排気ガス規制が厳しくなり、噴射圧向上の技術が要求されている。高圧で燃料噴射を行なうために、電磁弁にも大きな駆動力が必要となり、インジェクタの内部に電磁弁を搭載することが困難になっており、電磁弁は噴射ノズルから最も離れたインジェクタの上端に締結される。これにより、圧力制御室も電磁弁に近い側に設けられることになり、その結果、ピストンは、細くて、軸方向長が大変長いものになっている。

このため、ピストンとニードルとを結合手段によって結合したもの（以下、結合ニードルと称する）、あるいは一体ニードルは、軸方向長が大変長くなり、加工上の撓み（軸方向に対する歪み）や、圧力制御室とノズル室から高圧を受けることによる動的な撓みが発生する。
これらの撓みにより、摺動部では大きな摩擦が生じてしまい、摺動性が劣化する懸念や、摩耗による信頼性の低下が懸念される。

そこで、金属バネ（結合手段の一例）を用いてニードルとピストンを結合し、ピストンとニードルの軸ズレ（２つの軸心の不一致）および軸傾斜ズレ（２つの軸心の傾きズレ）を金属バネで許容させる技術が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
しかるに、金属バネによりニードルとピストンを結合しても、金属バネの復元力が軸ズレや軸傾斜ズレを復元させるように作用する。その結果、金属バネを用いても、摺動部では大きな摩擦が生じてしまい、摺動性が劣化する懸念や、摩耗による信頼性の低下が懸念される。

なお、上記では、圧力制御室の油圧制御によってピストンの駆動を行なう「２ウェイ・インジェクタ」を用いて従来技術の問題点を説明したが、「ピストン」の軸方向寸法が長いインジェクタ（例えば、ダイレクト駆動タイプのインジェクタ等）であれば、上記と同様の問題点が生じてしまう。

特表２００３−５２９７１８号公報 特開平９−３２６８１号公報

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、ピストンとニードルの軸ズレや軸傾斜ズレを吸収して、ピストンおよびニードルの摺動性に優れたインジェクタの提供にある。

〔請求項１の手段〕
請求項１（本発明１）に記載のインジェクタによれば、噴孔を開放するニードル弁を摺動可能に支持するノズルボディと、スリーブによって区画され、燃料圧力が制御される圧力制御室に端面が露出し、かつ、高圧燃料が充満し、噴射する燃料の燃料供給流路を形成する燃料チャンバを貫通する制御ピストンを内蔵する弁ボディと、圧力制御室の燃料圧力を開放する出口オリフィスを開閉する開閉弁機構とを備えたインジェクタであって、制御ピストンの一端側とニードル弁の他端側とは、制御ピストンとニードル弁の端部に形成したくびれ部を有する傘状端部と、Ｃ型切欠き部を有する袋穴とを、シムを介して係合する連結機構によって軸心方向に一体的に保持されており、シムは、制御ピストンが連結機構を介してニードル弁を引っ張り上げるときに圧縮する方向に力を受けるように配置されていることを特徴としている。

さらに、請求項１のインジェクタは、連結機構において、（ｉ）「制御ピストンとニードル弁の径方向の間」に隙間が形成されるとともに、（ｉｉ）「制御ピストンとシムの径方向の間」または「ニードル弁とシムの径方向の間」の少なくとも一方に隙間が形成されるものである。
これにより、制御ピストンとニードル弁との軸心を高精度に整合させることなく軸ズレやたわみ変形（軸傾斜ズレ）を吸収して、摩擦や摩耗のない円滑な摺動を確保する。

また、請求項１のインジェクタによれば、シムは、連結機構のクリアランス調整機構を有していることを特徴としている。
これにより、最小限の適正クリアランスの設定が可能となり、この適正クリアランス内で軸ズレおよびたわみ変形を径方向に過大な荷重を伝達することなく容易に吸収できる。

さらに、請求項１のインジェクタによれば、シムは、その一端面がテーパ状の円錐面であり、他端面が平面により構成されていることを特徴としている。
これにより、対となる球面状斜面とにより調芯機能が簡単に確保できる。

〔請求項２の手段〕
請求項２に記載のインジェクタによれば、シムは、その他端面の平面が制御ピストンもしくはニードル弁の各端面と当接して、径方向の軸ズレを吸収することを特徴としている。
これにより、制御ピストンもしくはニードル弁は、摩擦や摩耗のない円滑な摺動が可能となる。

〔請求項３の手段〕
請求項３に記載のインジェクタによれば、シムは、その一端面のテーパ状の円錐面が制御ピストンもしくはニードル弁に設けた球面状斜面に線接触して当接することを特徴としている。
これにより、制御ピストンもしくはニードル弁の軸心方向に沿うたわみ変形を調芯機能によって許容することが簡単にでき、摩擦や摩耗のない円滑な摺動が可能となる。

〔請求項４の手段〕
請求項４（本発明２）の手段を採用するインジェクタは、ピストンとニードルとを結合手段によって結合するものであり、この結合手段は、ピストンまたはニードルの一方の端部に第１小径部を介して形成された第１鍔部と、ピストンまたはニードルの他方の端部に第２小径部を介して形成された第２鍔部と、第１、第２鍔部を当接させた状態で、第１、第２鍔部を軸方向の両側から挟むカプラと、第１鍔部とカプラの軸方向の間に配置されて、カプラ内における軸方向の隙間を調整するとともに、ピストンがニードルを引っ張り上げるときに圧縮する方向に力を受けるシムとからなる。

カプラは、第１、第２小径部および第１、第２鍔部に対して径方向の隙間を形成する。 シムは、第１小径部またはカプラの少なくとも一方に対して径方向の隙間を形成する。 カプラとシムは、軸方向に対して垂直な平面同士で軸方向において接触する。
第２鍔部とカプラは、軸方向に対して垂直な平面同士で軸方向において接触する。
第１鍔部とシムは、軸方向外側に向けて膨出する球面と、軸方向内側に向けて窪む円錐面とで軸方向に接触する。
第１鍔部に対して第２鍔部が傾斜可能に設けられる（これは、第２鍔部に対して第１鍔部が傾斜可能に設けられることと同じ意味である）。

請求項４（本発明２）のインジェクタは、上記の構成を採用することにより、次の効果を奏する。
ピストンの軸心とニードルの軸心とが一致しない「軸ズレ」が生じても、（ｉ）平面同士のスライドと、（ｉｉ）径方向の隙間とにより、「軸ズレの全てまたは一部」を吸収してピストンとニードルを結合することができる。
一方、ピストンの軸心とニードルの軸心とが相対的に傾く「軸傾斜ズレ」が生じても、（ｉ）第１鍔部に対して第２鍔部が傾斜可能で、（ｉｉ）「球面」と「円錐面」とが線接触することにより、「軸傾斜ズレの全てまたは一部」を吸収してピストンとニードルを結合することができる。

このように、ピストンとニードルに「軸ズレ」および「軸傾斜ズレ」が生じても、それらの「ズレの全てまたは一部」を結合手段によって吸収して、軸方向の力を伝達する。即ち、結合手段によって、ズレの吸収を行なって力の伝達の偏りの発生を無くしたり、抑えたりすることができる。
このようにして、ピストンの軸方向寸法が長いインジェクタであっても、摺動部の摩耗を防ぎ、ピストンとニードルの摺動性を良好に保つことができる。

〔請求項５の手段〕
請求項５の手段を採用するインジェクタは、高圧燃料が供給される圧力制御室の燃料圧力を制御する電動弁と、内部に高圧燃料が供給されるノズル室を有する噴射ノズルとを具備し、ノズル室の圧力に対して圧力制御室の圧力を変化させることで燃料の噴射と停止の切り替えが行なわれるものである。
そして、ピストンが圧力制御室の圧力を受け、ニードルがノズル室の圧力を受けるものである。

〔請求項６の手段〕
請求項６の手段を採用するインジェクタのロアボディは、ピストンが挿通されるシリンダ孔の内部に、高圧燃料が供給される。
シリンダ孔の内部には、ピストンを摺動自在に支持する摺動スリーブが配置されて、この摺動スリーブの内側に圧力制御室が形成される。
シリンダ孔の内部に供給された高圧燃料は、摺動スリーブに形成された入口オリフィスを介して圧力制御室へ導かれるとともに、ニードルに形成された燃料導入路を介してノズル室へ導かれる。
このように、ピストンが挿通されるシリンダ孔が、高圧燃料を供給する通路として利用されるため、ロアボディの外径寸法を小径化することが可能になる。
また、ニードルに燃料導入路が形成されるため、ノズルボディに燃料導入路を設ける必要がなく、ノズルボディの外径を小径化することが可能になる。

〔請求項７の手段〕
請求項７の手段を採用するインジェクタの第１鍔部と第２鍔部は、軸方向外側に向けて膨出する球面と、軸方向に対して垂直な平面とで軸方向に接触するものである。
これにより、第１鍔部に対して第２鍔部が傾斜可能であり、「ピストンがニードルを引っ張り上げる際」および「ピストンがニードルを押し下げる際」にピストンとニードルに軸傾斜ズレがあっても、平面に対する球面の回転によって両者の傾きのズレを吸収することができる。
また、「ピストンがニードルを押し下げる際」は、平面に対する球面の接触によって軸方向の力の伝達を行なうため、ニードルに対して力の偏りの発生を防ぐことができる。

〔請求項８の手段〕
請求項８の手段を採用するインジェクタの第１鍔部と第２鍔部は、軸方向に対して垂直な平面と、軸方向に対して垂直な平面とを有し、この両平面の間には所定の隙間が設けられるものである。
これにより、第１鍔部に対して第２鍔部が傾斜可能であり、「ピストンがニードルを引っ張り上げる際」に、ピストンとニードルに軸傾斜ズレがあった場合に、両者の傾きのズレを両平面間の隙間によって吸収することができる。
また、「ピストンがニードルを押し下げる際」は、一方の平面に対する他方の平面の傾斜接触によって、ピストンとニードルの軸傾斜ズレを吸収することができるとともに、平面と平面の傾斜接触によって軸方向の力の伝達を行なうことで、ニードルに対して力の偏りの発生を防ぐことができる。

インジェクタの全体構成断面図である（実施例１）。 インジェクタのＡ部を示し、（ａ）は部分軸断面図であり、（ｂ）はＢ−Ｂ断面図である（実施例１）。 インジェクタの連結機構を示し、（ａ）は部分軸断面図であり、（ｂ）はＢ−Ｂ断面図である（実施例２）。 連結機構を示す断面図である（実施例３）。 連結機構を示す断面図である（実施例４）。 インジェクタの断面図である（実施例５）。 結合手段の拡大図である（実施例５）。 結合手段の分解図である（実施例５）。

本発明１（請求項１にかかる発明）の実施形態１（発明１の機能的構成）は、上記「請求項１の手段」で開示した通りであって、その具体的な実施形態を後述する実施例１〜４において説明する。

本発明２（請求項４にかかる発明）の実施形態２（発明２の具体的一例の機能的構成）を、図６〜図８を参照して説明する。なお、以下（この実施形態２および後述する実施例５）では、図６の図示上側を上、図示下側を下として説明するが、この上下は説明のための一例であって限定されるものではない。

インジェクタは、高圧燃料が供給される圧力制御室１’の燃料圧力を制御する電磁弁２’（電動弁の一例）と、内部に高圧燃料が供給されるノズル室３’を有する噴射ノズル４’とを具備し、ノズル室３’の圧力に対して圧力制御室１’の圧力を変化させることで燃料の噴射と停止の切り替えが行なわれるものである。

このインジェクタは、高圧燃料の供給を受けるロアボディ５’と、このロアボディ５’に締結されるノズルボディ６’と、ロアボディ５’に形成されたシリンダ孔７’の内部で軸方向へ摺動自在に支持されて圧力制御室１’の圧力を受けるピストン８’と、このピストン８’と同軸上に配置され、ノズルボディ６’の内部で軸方向に摺動自在に支持されてノズル室３’の圧力を受けるニードル９’と、ピストン８’とニードル９’とを結合する結合手段１０’とを具備する。

（ａ）結合手段１０’は、ピストン８’またはニードル９’の一方の端部に第１小径部１１ａ’を介して形成された第１鍔部１１’と、ピストン８’またはニードル９’の他方の端部に第２小径部１２ａ’を介して形成された第２鍔部１２’と、第１、第２鍔部１１’、１２’を当接させた状態で、第１、第２鍔部１１’、１２’を軸方向の両側から挟むカプラ１３’と、第１鍔部１１’とカプラ１３’の軸方向の間に配置されて、カプラ１３’内における軸方向の隙間を調整するとともに、ピストン８’がニードル９’を引っ張り上げるときに圧縮する方向に力を受けるシム１４’とからなる。
（ｂ）カプラ１３’は、第１、第２小径部１１ａ’、１２ａ’および第１、第２鍔部１１’、１２’に対して径方向の隙間Ｓ１’を形成する。
（ｃ）シム１４’は、第１小径部１１ａ’またはカプラ１３’の少なくとも一方に対して径方向の隙間Ｓ２’を形成する。
（ｄ）カプラ１３’とシム１４’は、軸方向に対して垂直な平面同士Ｆ１’で軸方向において接触する。
（ｅ）第２鍔部１２’とカプラ１３’は、軸方向に対して垂直な平面同士Ｆ２’で軸方向において接触する。
（ｆ）第１鍔部１１’とシム１４’は、軸方向外側に向けて膨出する球面Ｍ１’と、軸方向内側に向けて窪む円錐面Ｍ２’とで軸方向に接触する。
（ｇ）第１鍔部１１’に対して第２鍔部１２’が傾斜可能に設けられる。

〔実施例１の構成〕
図１および図２は本発明１にかかる実施例１を示したもので、図１はインジェクタの全体構成断面図であり、図２は図１に示すインジェクタのＡ部を示し、（ａ）は部分軸断面図であり、（ｂ）はＢ−Ｂ断面図である。

燃料噴射弁（インジェクタ）１は噴射弁本体２と、噴射弁本体２の後端に装着した電磁弁３と、先端側に締結した燃料の噴射ノズル４とからなる。電磁弁３は、図示しないエンジン制御装置（ＥＣＵ）から送出される制御信号により制御される。なお、以下の説明では、燃料噴射弁の噴射ノズル側を一端側または先端側、電磁弁側を他端側または後端側という。

噴射弁本体２は、軸心に貫通したシリンダ２１が設けられるとともに、シリンダ２１に高圧燃料を供給する高圧燃料通路２２と、シリンダ２１に並行して低圧燃料通路２３が設けられ、高圧燃料通路２２に高圧燃料を供給する筒状のインレット部２６と、低圧燃料通路２３に連通して低圧燃料を外部に排出するアウトレット部２７とを備えた棒状の弁ボディ２０と、弁ボディ２０のシリンダ２１の内部に収容され、後記するニードル４３の開閉弁方向に付勢力を伝達する制御ピストン１５と、制御ピストン１５の背圧の大きさを制御する開閉弁機構５等からなる。

弁ボディ２０の後端側には、円筒状の電磁弁設置室１０が設けられ、電磁弁設置室１０には電磁弁３が装着されてリテーニングナット２４により締結されている。電磁弁３は、電磁弁設置室１０の後端側に設置された電磁ソレノイド３０、および電磁弁設置室１０の先端側に設置された開閉弁機構５を備えている。

電磁ソレノイド３０は、複合磁性材を積層した磁気コア内に電磁コイルを配設した構造を有する。電磁ソレノイド３０の先端面は、後記する可動子５０を吸引する吸引面となっており、可動子５０が吸引されてリフトを生じて当接する。

開閉弁機構５は、電磁弁設置室１０内の先端側に配置され、可動子５０と可動子５０を保持する可動子ホルダ５１とを有する。そして、電磁弁設置室１０の最先端側には略円盤状のオリフィスプレート６０が収容されている。

可動子５０は、平板部５２およびシャフト部５３を有し、平板部５２は、電磁ソレノイド３０の先端面に吸着される吸着面となっている。シャフト部５３は円柱状を呈し、可動子ホルダ５１の中心穴に摺動自在に嵌め込まれている。可動子ホルダ５１は、電磁弁設置室１０の内周に螺合され、締結軸力を生じ、オリフィスプレート６０を電磁弁設置室１０の端面に接合させている。

そして、可動子５０は、電磁ソレノイド３０の軸心内に配されたばね３２で先端方向（閉弁方向）に付勢され、電磁ソレノイド３０で生じた磁力により後端方向（開弁方向）に吸引されて先後端方向（図中上下）に移動（リフト）する。

シャフト部５３の先端面の中心には、ボール弁５６が収容されている。ボール弁５６は他端面が球状であるが、一端面はオリフィスプレート６０の後端面の出口オリフィス６２を塞ぐシール平面状となっている。

オリフィスプレート６０は、その外周端面の一部に切欠きを有する略円盤状であり、その先端面には、その中心に円錐状もしくは円柱状の凹部が形成され、後端面の中心に形成された出口オリフィス６２と連通している。

インレット部２６は高圧燃料供給源である図示しないコモンレールと接続され、高圧燃料が高圧燃料通路２２に供給される。一方、アウトレット部２７は、電磁弁設置室１０の先端側とも連通している。従って、アウトレット部２７からは、出口オリフィス６２から流出する制御用燃料と、低圧燃料通路２３を経由して流れるリーク燃料とをまとめて外部の低圧燃料側に排出する。

制御ピストン１５は、３段長柱状に形成され、摺動可能とするクリアランスシール型の中径の摺動部１６と、摺動部を有しない径大のプレッシャピン部１８と、摺動部１６とプレッシャピン部１８とを繋ぎ、リターンスプリング１１を収容するために径小に形成されたロッド部１７とからなる。そして、制御ピストン１５は、摺動部１６にスリーブ１４を介してシリンダ２１内に挿入され、摺動可能に配設される。一方、径大のプレッシャピン部１８はシリンダ２１とは摺動することなく燃料チャンバ４２内を貫通して、所定の隙間を有する燃料供給流路４１を形成して配設される。

スリーブ１４は円筒状の所定の長さを有する筒部材からなり、長手方向の一端側略半分はその内外周に摺動面が形成され、他端側略半分はその内外周が薄肉加工されて、シリンダ２１内に挿着される。そして、シリンダ２１内周壁面とスリーブ１４の円筒状薄肉部の外周面との間に環状の空間と、円筒状薄肉部の内周面と制御ピストン１５の摺動部１６の外周面との間に環状の空間を形成する。

そして、外側の環状空間は高圧燃料通路２２と連通して高圧燃料を供給する高圧燃料供給流路１３を形成し、内側の環状空間は閉ざされた空間の圧力制御室６１を形成する。この圧力制御室６１は下流側に円錐状もしくは円柱状の凹部を経由して出口オリフィス６２と連通し、上流側では円筒状薄肉部に形成された入口オリフィス６３と連通して圧力制御がなされる。

そして、このスリーブ１４の一端側端面位置、つまり、制御ピストン１５のロッド部１７に相当する位置に、一端がばね受け座部材を介して径大のプレッシャピン部１８に係止し、他端が直接にスリーブ１４の一端側端面に係止されるリターンスプリング１１が配置されている。このリターンスプリング１１の付勢力によって、制御ピストン１５は先端方向（閉弁方向）に付勢され、プレッシャピン部１８の先端は、この付勢力によって、ニードル４３の後端に当接する。

ここで、制御ピストン１５の後端は円錐台形状等を有して圧力制御室６１に臨み、供給される高圧燃料の圧力を受けるものの、プレッシャピン部１８およびロッド部１７を含む全表面領域が燃料チャンバ４２内の高圧燃料の同一圧力を一様に受けるのでバランスして高圧燃料による付勢力は生じない。

そして、制御ピストン１５の後端が臨む圧力制御室６１の背圧が低圧になると、圧力バランスを保つ制御ピストン１５の圧力差による付勢力が後端方向（開弁方向）に生じ、この付勢力とリターンスプリング１１の付勢力、およびニードル４３の付勢力との釣合いが解消されプレッシャピン部１８はニードル４３の後端と離れる方向に移動する。

しかし、プレッシャピン部１８とニードル４３とは、後記するように連結機構７によって連結されるので、制御ピストン１５の後端方向への付勢力によってニードル４３を引っ張り上げるように付勢し、ニードル４３も後端方向（開弁方向）に移動する。

噴射ノズル４は大径部のノズルボディ４０および小径部のノズル４７を有する二段筒型形状であり、ノズルボディ４０の中心に、ニードル４３を収容するニードル穴４８が形成されている。ニードル穴４８は少なくとも２段穴形状であり、径大穴は燃料チャンバ４５を形成し、径小穴はクリアランスシール型の摺動部を有する摺動穴である。

また、ニードル４３は２段長柱状に形成され、径大部は摺動自在となるクリアランスシール型のニードル摺動部３８と、径小部は高圧燃料の通路となるニードル燃料通路部３９を構成する。そして、ニードル摺動部３８の内部を傾斜して貫通する流量絞り機能を有した高圧燃料流路孔４４が設けられている。

また、ニードル燃料通路部３９の下流側のニードル穴４８の先端には、テーパ構造のノズル先端室が構成され、高圧燃料を噴霧する１個もしくは複数個の適切な数の噴孔４９が設けられている。そして、このノズルボディ４０が弁ボディ２０の先端にリテーニングナット２５によって締結して、結合される。

このとき、本実施例では、ノズルボディ４０内のニードル４３と弁ボディ２０内の制御ピストン１５との連結は、テーパ形状シムを採用する連結機構７によって軸ズレとたわみ変形の吸収を可能とすることを特徴としている。以下に、この構成を図２に基づいて詳しく説明する。

図２に示すように、本発明になる連結機構７は、Ｃ型切欠き部７９を有する袋穴７５にＣ型切欠き幅より径小なくびれ部７１を有し、Ｃ型切欠き幅より径大な傘状端部７２を嵌合させて軸方向を連結する構成である。このため、制御ピストン１５のプレッシャピン１８の先端には、所定の直径と首下長さを有する円柱状の突出部が形成され、この突出部の首下付け根に所定の太さのくびれ部７１を設けて、突出部の先端部にくびれ部７１より径大、かつ、Ｃ型切欠き幅より径大な傘状端部７２が形成されている。そして、さらに、傘状端部７２の首下付け根寄り（プレッシャピン側）には滑らかな球面状斜面７３と、および傘状端部７２の反プレッシャピン側には、同様に、滑らかな球面状凸面７４が設けられている。

一方、ニードル４３のニードル摺動部３８の後端には、ニードル摺動部３８と同径もしくは径大の円柱状の突出部が形成され、この突出部の略中央に所定の幅および高さを有する袋穴７５が形成され、さらに、袋穴７５が後端部に形成する余肉部７６は適度な厚みを有するとともに所定の幅に切り欠かれたＣ型切欠き部７９を有している。

そして、ニードル４３の袋穴７５に制御ピストン１５の傘状端部７２をＣ型切欠き部９から挿着することで、ニードル４３と制御ピストン１５との連結は容易に実施される。 本実施例では、さらに、３段長柱状の制御ピストン１５に静的もしくは動的なたわみが生じても、そのたわみを吸収するシム７７を介して連結することを特徴としている。

シム７７は、図２に示すように、軸心を有する円板もしくは円柱状部材であり、一端側はテーパ状の円錐面７８を形成し、他端側は平面を形成し、そして、軸心を含めてＣ型切欠きが放射状に１箇所形成されている。そして、このシム７７を傘状端部７２の首下側と袋穴７５の余肉部７６側との間に挟み込んだ状態で連結する。このとき、厚みの異なるシム７７の選択嵌合により、傘状端部７２と袋穴７５との過不足のない隙間（クリアランス）管理が可能となる。

これにより、この連結機構７では、制御ピストン１５のリフト開始時は、傘状端部７２の首下側の球面状斜面７３とシム７７のテーパ状の円錐面７８との調芯機能の作用によって、軸ズレは水平移動によって吸収するとともに、たわみによる変形は傘状端部７２の回転移動によって吸収される。また、制御ピストン１５の復帰時、即ち、リターンスプリング１１による付勢時は、傘状端部７２の反首下側の球面状凸面７４と袋穴７５の平面との当接により軸ズレおよびたわみによる変形は吸収される。

ここで、連結機構７における軸方向および径方向の組付け状態について説明する。
連結機構７では、シム７７の軸方向長の選択設定により、制御ピストン１５とニードル４３が、例えば「軸方向に軽く圧接した状態」あるいは「微少クリアランスを介した状態」で組付けられる。
これにより、（ｉ）制御ピストン１５とニードル４３の軸傾斜ズレを、袋穴７５の底面（平面）と、球面状凸面７４との当接面のスライドによって吸収できるとともに、
（ｉｉ）電磁弁３がＯＮして制御ピストン１５がニードル４３を「引っ張り上げる際」や、逆に、電磁弁３がＯＦＦして制御ピストン１５がニードル４３を「押し下げる際」に、ガタ付きなく（即ち遅滞なく）、制御ピストン１５によってニードル４３を駆動することができる。

一方、連結機構７では、制御ピストン１５とニードル４３の軸ズレを吸収するべく、余肉部７６とシム７７との軸方向の当接面が、互いに軸方向に対して垂直な平面に設けられるとともに、径方向に隙間Ｓ１、Ｓ２が形成されている。
この径方向の隙間Ｓ１、Ｓ２を説明する。
連結機構７では、制御ピストン１５とニードル４３の径方向の間に、隙間Ｓ１が形成されている。
具体的に、この隙間Ｓ１は、くびれ部７１の外径と余肉部７６の内径との間（径方向間）に形成されるとともに、傘状端部７２の外径と袋穴７５の内径との間（径方向間）に設けられる。この隙間Ｓ１は、制御ピストン１５とニードル４３の最大軸ズレ量より大きく設定されることが望ましいが、限定されるものではない。

また、連結機構７は、「制御ピストン１５とシム７７の径方向の間」または「ニードル４３とシム７７の径方向の間」の少なくとも一方に、隙間Ｓ２が形成されている。
具体的に、この隙間Ｓ２は、くびれ部７１の外径とシム７７の内径の間（径方向間）、およびシム７７の外径と袋穴７５の内径の間（径方向間）に設けられる。そして、くびれ部７１の外径とシム７７の内径の隙間Ｓ２と、シム７７の外径と袋穴７５の内径の隙間Ｓ２との和は、制御ピストン１５とニードル４３の最大軸ズレ量より大きく設定されることが望ましいが、限定されるものではない。

〔実施例１の作用〕
本実施例の燃料噴射弁１は、噴射指令前にあっては、ボール弁５６が出口オリフィス６２を塞ぐ閉弁状態にあり、圧力制御室６１からの燃料の流出入はなく、圧力制御室６１はレート圧力と同じ高圧状態にある。そのため、制御ピストン１５に掛かる油圧の作用力は釣り合い、リターンスプリング１１のみの閉弁方向の付勢力が作用する。また、ニードル４３に掛かる油圧の作用力もシートより上側に油圧が掛かるため下側の力が作用する。従って、ニードル４３にはこの油圧による作用力とリターンスプリング１１の付勢力との合力が作用して、ニードル４３はシートに押圧されて燃料をシールする。

噴射指令後にあっては、電磁ソレノイド３０が通電されオンすると、可動子５０は電磁力により吸引されて後端方向に移動し、そして、可動子５０に連動してボール弁５６が上位に変位し、出口オリフィス６２が開放されて圧力制御室６１内の背圧は低圧となる。すると、制御ピストン１５には上側の付勢力が発生する。そしてこの制御ピストン１５の付勢力とリターンスプリング１１の付勢力とニードル４３に掛かる付勢力とがバランスしたとき、ニードル４３がシート部から離れ、燃料が流出し噴孔４９から噴射が始まる。
このとき、制御ピストン１５およびニードル４３の力の関係は、制御ピストン１５がニードル４３を動かすために上記の連結機構７を介して引っ張り上げる力を伝達する。

そして、噴射指令が終了し、電磁ソレノイド３０の通電がオフされると、可動子５０がばね３２の付勢力で先端方向に移動し、ボール弁５６が出口オリフィス６２を塞ぎ、入口オリフィス６３から高圧燃料圧が圧力制御室６１に作用し、圧力回復がなされて制御ピストン１５に掛かる油圧の作用力は再び、釣り合いを保つ。そして、リターンスプリング１１の閉弁方向の付勢力が作用して、ニードル４３は噴孔４９を塞いで、燃料の噴射は終了する。このとき、制御ピストン１５およびニードル４３の力の関係は、制御ピストン１５がニードル４３を上記の連結機構７を介して押し付ける力を伝達する。

〔実施例１の効果〕
本実施例では、噴孔４９を開放するニードル４３を摺動可能に支持するノズルボディ４０と、スリーブ１４によって区画され、燃料圧力が制御される圧力制御室６１に端面が露出し、かつ、高圧燃料が充満し、噴射する燃料の燃料供給流路４１を形成する燃料チャンバ４２を貫通する制御ピストン１５を内蔵する弁ボディ２０と、圧力制御室６１の燃料圧力を開放する出口オリフィス６２を開閉する開閉弁機構５とを備えた燃料噴射弁１であって、制御ピストン１５の一端側とニードル４３の他端側とは、制御ピストン１５とニードル４３の端部に形成したくびれ部７１を有する傘状端部７２と、Ｃ型切欠き部７９を有する袋穴７５とを、シム７７を介して係合する連結機構７によって軸心方向に一体的に保持した。

これにより、制御ピストン１５とニードル４３との軸心を高精度に整合させることなく軸ズレやたわみ変形を吸収して、摩擦や摩耗のない円滑な摺動を確保する。
また、シム７７は、連結機構７のクリアランス調整のための選択嵌合を採用したので、最小限の適正クリアランスの設定が可能となり、この適正クリアランス内で軸ズレおよびたわみ変形を径方向に過大な荷重を伝達することなく容易に吸収できる。

さらに、シム７７は、その一端面がテーパ状の円錐面７８であり、他端面が平面により構成されており、これと対をなす球面状斜面７３とにより調芯機能が簡単に確保でき、径方向の軸ズレを吸収するとともに制御ピストン１５もしくはニードル４３の軸心方向に沿うたわみ変形を調芯機能によって許容することが簡単にでき、摩擦や摩耗のない円滑な摺動が可能となる。

図３は、実施例２を示したもので、図３は燃料噴射弁の連結機構を示し、（ａ）は部分軸断面図であり、（ｂ）はＢ−Ｂ断面図である。実施例１と実質的に同一構成部分には同符号を付け、詳細な説明は省略する。

実施例１では、制御ピストン１５にくびれ部７１をもつ傘状端部７２が設けられ、ニードル４３にＣ型切欠き部７９をもつ袋穴７５が設けられて、その間にシム７７を介して軸心方向を一体的に保持する連結機構７が適用されている。本変形例は、これに限ることなく、図３に示すように、制御ピストン１５にＣ型切欠き部７９をもつ袋穴７５が設けられ、ニードル４３にくびれ部７１をもつ傘状端部７２が設けられて、その間にシム７７を介して軸心方向を一体的に保持する連結機構７を採用している。

この構成は、実施例１の連結機構７と軸心方向が上下逆配置であり、従って、シム７７も逆転して、テーパ状の円錐面７８が上面に、平面側が下面に位置するように配設される。よって、シム７７の選択嵌合により最小限の適正クリアランスが確保でき、また、シム７７のテーパ状の円錐面７８と球面状斜面７３とが調芯機能の線接触が可能となるため、軸ズレおよびたわみ変形を吸収し、摩擦や摩耗のない円滑な摺動が可能となる実施例１と同様な作用効果を奏することができる。

図４を参照して実施例３を説明する。なお、以下の実施例３、４において、上記実施例と同一符号は同一機能物を示すものである。
上記実施例１、２では、制御ピストン１５とニードル４３との軸傾斜ズレの吸収を行なう部位を、傘状端部７２とシム７７の当接面に設ける例を示した。
具体的に上記実施例１、２では、傘状端部７２とシム７７の当接面のうち、一方の当接面を球面（球面状斜面７３）に設け、他方の当接面をテーパ面（円錐面７８）に設けている。そして、球面とテーパ面の当接部位により、制御ピストン１５とニードル４３との軸傾斜ズレの吸収を行なう例を示した。

これに対し、この実施例３と、下記実施例４は、制御ピストン１５とニードル４３との軸傾斜ズレの吸収を行なう部位を、上述した余肉部７６とシム７７の当接面に設けるものである。
具体的に、この実施例３は、上述した実施例１と同様、図４に示すように、くびれ部７１および傘状端部７２を制御ピストン１５の図示下端に設けるとともに、袋穴７５（傘状端部７２を隙間Ｓ１を隔てて収容する部分）および余肉部７６（傘状端部７２より小径で、くびれ部７１の周囲を隙間Ｓ１を隔てて覆う部分）をニードル４３の図示上端に設ける。

そして、余肉部７６とシム７７の当接面のうち、一方の当接面を球面（球面状斜面７３）に設け、他方の当接面をテーパ面（円錐面７８）に設ける。そして、余肉部７６とシム７７の当接箇所である球面（球面状斜面７３）とテーパ面（円錐面７８）により、制御ピストン１５とニードル４３との軸傾斜ズレの吸収を行なうものである。
なお、この図４では、球面（球面状斜面７３）をシム７７の図示上面に設け、テーパ面（円錐面７８）を余肉部７６の図示下面に設ける例を示しているが、図４とは異なり、球面（球面状斜面７３）を余肉部７６の図示下面に設け、テーパ面（円錐面７８）をシム７７の図示上面に設けるものであっても良い。

一方、この実施例３では、軸傾斜ズレの吸収を行なう球面（球面状斜面７３）とテーパ面（円錐面７８）を、余肉部７６とシム７７の当接面に設けている。このため、実施例３では、軸ズレの吸収を行なう部位を、傘状端部７２とシム７７との軸方向の当接面に設けており、傘状端部７２とシム７７の軸方向の当接面は、互いに軸方向に対して垂直な平面に設けられている。

図５を参照して実施例４を説明する。
この実施例４は、上記実施例３と同様、制御ピストン１５とニードル４３との軸傾斜ズレの吸収を行なう部位を、上述した余肉部７６とシム７７の当接面に設けるものである。 この実施例４は、図５に示すように、くびれ部７１および傘状端部７２をニードル４３の図示上端に設けるとともに、袋穴７５（傘状端部７２を隙間Ｓ１を隔てて収容する部分）および余肉部７６（傘状端部７２より小径で、くびれ部７１の周囲を隙間Ｓ１を隔てて覆う部分）を制御ピストン１５の図示下端に設ける。

そして、余肉部７６とシム７７の当接面のうち、一方の当接面を球面（球面状斜面７３）に設け、他方の当接面をテーパ面（円錐面７８）に設ける。そして、余肉部７６とシム７７の当接箇所である球面（球面状斜面７３）とテーパ面（円錐面７８）により、制御ピストン１５とニードル４３との軸傾斜ズレの吸収を行なうものである。
なお、この図５では、球面（球面状斜面７３）をシム７７の図示下面に設け、テーパ面（円錐面７８）を余肉部７６の図示上面に設ける例を示しているが、図５とは異なり、球面（球面状斜面７３）を余肉部７６の図示上面に設け、テーパ面（円錐面７８）をシム７７の図示下面に設けるものであっても良い。

一方、この実施例４は、上記実施例３と同様、軸ズレの吸収を行なう球面（球面状斜面７３）とテーパ面（円錐面７８）を、余肉部７６とシム７７との軸方向の当接面に設けている。このため、実施例４では、軸ズレの吸収を行なう部位を、実施例３と同様、傘状端部７２とシム７７の軸方向の当接面に設けており、傘状端部７２とシム７７の軸方向の当接面は、互いに軸方向に対して垂直な平面に設けられている。

次に、本発明２をコモンレール（蓄圧）式燃料噴射装置のインジェクタに適用した実施例５を、図６〜図８を参照して説明する。なお、この実施例５において、上述した［発明を実施するための形態］と同一符号は、同一機能物を示すものである。

（インジェクタの構成）
インジェクタは、例えばディーゼルエンジン用のコモンレール式燃料噴射装置に用いられ、図示しないコモンレールから供給される高圧燃料（例えば、１６０Ｍｐａ以上の超高圧燃料）をエンジンの気筒内に噴射するものであり、高圧燃料が供給される圧力制御室１’の燃料圧力を制御する電磁弁２’、および高圧燃料が供給されるノズル室３’を備え、このノズル室３’に対する圧力制御室１’の燃料圧力を電磁弁２’によって制御することで、燃料の噴射と停止を行なうものである。

具体的に、インジェクタは、ロアボディ５’（ノズルホルダ）の上側に電磁弁２’を締結するとともに、ロアボディ５’の下側に噴射ノズル４’を締結する構造を採用する。
ロアボディ５’の内部には、上下方向に延びるシリンダ孔７’、コモンレールから供給された高圧燃料をシリンダ孔７’の上下方向の略中間部に導く高圧燃料通路２１’、および低圧側に連通する低圧燃料通路２２’等が形成されている。

シリンダ孔７’は、上下方向に延びるピストン８’を内側に挿入配置するものであり、シリンダ孔７’とピストン８’の間は、高圧燃料通路２１’から供給された高圧燃料をシリンダ孔７’の上端および下端へ導く燃料通路として用いられる。
ピストン８’は、ニードル９’と結合手段１０’（ジョイント）によって結合されるものである。そして、結合された結合ニードル（ピストン８’＋ニードル９’）は、ピストン８’の上部に設けられた１箇所の摺動支持構造と、ニードル９’に設けられた１箇所の摺動支持構造とにより、上下方向に摺動自在に支持される。なお、結合手段１０’の詳細は後述する。

ピストン８’の上部の摺動支持構造について説明する。
ピストン８’の上部は、シリンダ孔７’の上部に配置される摺動スリーブ２３’の内周面によって摺動自在に支持される。
この摺動スリーブ２３’は、ピストン８’の中間外周部に装着されたスプリング２４’の付勢力により、シリンダ孔７’の上部に装着された弁座プレート２５’の下面に常に当接した状態で配置される。

摺動スリーブ２３’は、シリンダ孔７’の内部に装着された円筒体であり、摺動スリーブ２３’の下側内周面には、ピストン８’を摺動自在に支持するピストンガイド孔２３ａ’が形成されている。
なお、ピストン８’においてピストンガイド孔２３ａ’に摺接する部分には、ピストンガイド孔２３ａ’により摺動支持されるピストン摺動部８ａ’が設けられている。そして、ピストンガイド孔２３ａ’とピストン摺動部８ａ’の摺動クリアランスは、シール機能を果たすように小さく設けられている。

ここで、上述した圧力制御室１’は、ピストン８’の上端、弁座プレート２５’、摺動スリーブ２３’で囲まれる空間により形成されるものであり、ピストン８’の上下移動に応じて容積が変化する。
摺動スリーブ２３’には、高圧燃料通路２１’からシリンダ孔７’の上側に供給された高圧燃料の一部を、圧力制御室１’に導く手段（入口側燃料通路）が設けられている。
具体的に、摺動スリーブ２３’の外周面は、シリンダ孔７’の内周面より少し小径に設けられており、シリンダ孔７’と摺動スリーブ２３’の間には、高圧燃料通路２１’からシリンダ孔７’の内部に供給された高圧燃料が導入されるように設けられている。

摺動スリーブ２３’の上側には、内外を貫通した入口オリフィス３０’が形成されている。この入口オリフィス３０’は、摺動スリーブ２３’の外周に供給された高圧燃料を絞って圧力制御室１’に供給するものである。
なお、摺動スリーブ２３’の上側内周面は、上述したピストンガイド孔２３ａ’より少し大径に設けられ、摺動スリーブ２３’の上側に配置されるピストン８’の上端部の外周面と、摺動スリーブ２３’との間に、圧力制御室１’に通じる環状通路を形成している。

スプリング２４’は、ピストン８’と摺動スリーブ２３’との間に介在されて、ピストン８’を介してニードル９’に閉弁力（下方に向かう付勢力）を与えるバネ手段である。 具体的に、スプリング２４’は、ピストン８’の中間外周部に装着された圧縮コイルバネである。ピストン８’には、下側が大径となる段差部が形成されており、その段差部にバネ座３１’を装着している。そして、スプリング２４’は、このバネ座３１’と上述した摺動スリーブ２３’との間に挟まれて圧縮された状態で配置される。これにより、スプリング２４’の復元力によって、ピストン８’を介してニードル９’に下方に向かう閉弁力が付与される。

次に、電磁弁２’を説明する。
電磁弁２’は、弁座プレート２５’に形成された出口側燃料通路を開閉するものであり、通電（ＯＮ）されると弁座プレート２５’に形成された出口側燃料通路を開き、通電が停止（ＯＦＦ）されると出口側燃料通路を閉じるものである。
ここで、出口側燃料通路は、上述した圧力制御室１’と低圧燃料通路２２’とを連通させる通路であり、その内部には出口側燃料通路を絞る出口オリフィス３２’が形成されている。ここで、出口オリフィス３２’の流路径（内径）は、入口オリフィス３０’の流路径（内径）よりも大きく設定されている。なお、「出口オリフィス３２’の流路径（内径）」≦「入口オリフィス３０’の流路径（内径）」であっても良い。

電磁弁２’は、リテーニングナット３３’によってロアボディ５’の上部に結合固着されるものであり、通電（ＯＮ）されると電磁力を発生するソレノイド３４’と、このソレノイド３４’の発生する電磁力によって上方（開弁方向）へ磁気吸引されるバルブ３５’と、このバルブ３５’を下方（閉弁方向）へ付勢するリターンスプリング３６’とを備える。
具体的に、バルブ３５’は、弁座プレート２５’に形成された出口側燃料通路を開閉するボール弁３５ａ’を備える。そして、ソレノイド３４’がＯＦＦの状態では、リターンスプリング３６’の付勢力によってバルブ３５’が下方に押し付けられ、ボール弁３５ａ’が弁座プレート２５’の出口側燃料通路を塞ぐ。逆に、ソレノイド３４’がＯＮの状態では、リターンスプリング３６’の付勢力に抗してバルブ３５’が上方に移動し、ボール弁３５ａ’がリフトして弁座プレート２５’の出口側燃料通路を開く。

噴射ノズル４’は、先端に噴孔４０’を有するノズルボディ６’と、このノズルボディ６’の内部に摺動自在に挿入されるニードル９’とから構成され、リテーニングナット４１’によりロアボディ５’の下部に締結されている。

ノズルボディ６’の内部には、上方に開口したノズル孔が穿設されている。このノズル孔は、上側に設けられた径の大きいノズル摺動孔４２’と、その下側に設けられたノズル摺動孔４２’よりやや小径の燃料通路孔４３’とからなり、ノズルボディ６’の上端の開口周縁部には面取りが施されている。
燃料通路孔４３’は、ノズルボディ６’の下端部まで穿設されたものである。また、燃料通路孔４３’の下端部には、円錐状の弁座が形成されており、その弁座の下流側に１つまたは複数の噴孔４０’が穿設されている。

ノズルボディ６’の下端には、下方に突出した頂部（円頂部、円錐頂部等）が形成されており、その頂部の内側には、サック室（サックボリューム）が形成されている。
噴孔４０’は、頂部の内外を貫通して設けられている。具体的に、噴孔４０’は、頂部の内壁面（サック室内）から外壁面（エンジンの気筒内に露出する面）まで斜めに貫通して形成されている。

ニードル９’は、上下方向に延びる略円柱の棒形状を呈するものであり、ノズル摺動孔４２’の内周面に摺動自在に支持されるニードル摺動軸部４４’と、このニードル摺動軸部４４’の下部に設けられた小径軸状のシャフト４５’とを備える。そして、ニードル摺動軸部４４’とシャフト４５’の段差によって受圧面が形成される。また、シャフト４５’の下端には、燃料通路孔４３’の下端部に形成された弁座に着座および離脱して噴孔４０’を開閉する円錐形状の弁部が設けられている。

受圧面は、ニードル摺動軸部４４’の下端からテーパ状に縮径して設けられ、ノズル室３’に面して配置される。
シャフト４５’は、ニードル摺動軸部４４’より外径が小さく設けられて、下側の燃料通路孔４３’内に挿通され、燃料通路孔４３’との間に燃料通路を形成する。

ニードル摺動軸部４４’は、ノズル摺動孔４２’に微小クリアランスを介して摺動自在に支持されるものであり、ニードル摺動軸部４４’とノズル摺動孔４２’の摺動クリアランスは、シール機能を果たすように小さく設けられている。
ここで、上述したノズル室３’は、ニードル摺動軸部４４’の下側において、ノズルボディ６’とニードル９’とで囲まれる空間により形成される。

噴射ノズル４’は、高圧燃料通路２１’を介してシリンダ孔７’の下端（ノズル摺動孔４２’の上端）に供給された高圧燃料をノズル室３’に供給する燃料導入路４６’を備える。
この燃料導入路４６’は、ニードル摺動軸部４４’に設けられて、ニードル摺動軸部４４’の上側に供給された高圧燃料をノズル室３’に導くものであり、軸方向に対して傾斜した長孔によって設けられている。
燃料導入路４６’の下側には、燃料導入路４６’の流路面積を絞るノズル絞りが設けられている。このノズル絞りは、燃料の噴射中におけるノズル室３’の圧力を抑えることで、噴射停止時におけるニードル９’の下降を早めて「噴射停止の応答性」を高めるものである。なお、燃料導入路４６’の途中にノズル絞りを形成しないものであっても良い。

ニードル９’の先端の弁部は、テーパ角の異なる複数の円錐を組み合わせて構成された複数段の円錐であり、その境界部にシート線が形成されている。シート線より上側の広がり角度は、弁座の広がり角度より小さいものであり、シート線より下側の広がり角度は、弁座の広がり角度より大きいものである。
弁部が弁座に着座する際は、弁部のシート線が弁座に当接してノズル室３’と噴孔４０’との連通を遮断し、弁部が弁座から離座する際は、弁部のシート線が弁座から離れて、ノズル室３’と噴孔４０’とが連通され、高圧燃料が噴孔４０’から噴射される。

（インジェクタの作動説明）
次に、インジェクタの作動を説明する。
（１）インジェクタの停止中は、電磁弁２’の通電が停止されて、バルブ３５’が弁座プレート２５’に形成された出口側燃料通路を閉じる。これにより、ノズル室３’とともに圧力制御室１’の圧力が高圧に保たれる。その結果、スプリング２４’の付勢力によりニードル９’が弁座に押し付けられ、ノズル室３’と噴孔４０’が遮断された状態となり、噴孔４０’から燃料の噴射は行なわれない。具体的に、ニードル９’には、スプリング２４’の付勢力に加えて、ニードル９’の先端の弁部におけるシート線の内側の受圧面積差による閉弁力がニードル９’に生じるものである。

（２）ＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）の噴射開始の指示（噴射指令ＯＮ）により、ＥＤＵ（ドライブユニット）から電磁弁２’に駆動電流（パルスＯＮ）が与えられると、ソレノイド３４’がバルブ３５’を磁気吸引する。バルブ３５’がリフトアップを開始すると、出口側燃料通路（出口オリフィス３２’）が開き、入口オリフィス３０’で燃料の流入が抑制されて圧力制御室１’の圧力が低下を開始する。
圧力制御室１’の圧力が低下することで、ノズル室３’の圧力が圧力制御室１’の圧力に対して相対的に上昇し、その圧力差により生じる開弁力（ニードル９’のリフト力）が、「スプリング２４’の付勢力」と「シート線の内側の受圧面積差による閉弁力」との「合力」に打ち勝つことで、ニードル９’が上昇を開始する。

具体的には、圧力制御室１’の圧力低下によってピストン８’に作用するリフト力が、結合手段１０’を介してニードル９’を「引っ張り上げる」ことで、ニードル９’がリフトを開始する。
そして、ニードル９’が弁座から離座することにより、ノズル室３’と噴孔４０’とが連通し、ノズル室３’に供給された高圧燃料が噴孔４０’から噴射する。

（３）ＥＣＵの噴射停止の指示（噴射指令ＯＦＦ）により、ＥＤＵから電磁弁２’に与えられていた駆動電流が停止（パルスＯＦＦ）されると、ソレノイド３４’がバルブ３５’の磁気吸引を停止して、バルブ３５’が下降を開始する。そして、電磁弁２’のバルブ３５’が出口側燃料通路（出口オリフィス３２’）を閉じると、入口オリフィス３０’を介して圧力制御室１’内に供給される高圧燃料によって圧力制御室１’の圧力が上昇を開始する。
圧力制御室１’の圧力が上昇することで、ピストン８’に下向きの力が加わる。そして、「圧力制御室１’の圧力とスプリング２４’による閉弁力」が「ノズル室３’の圧力による開弁力」に打ち勝つことで、ニードル９’が下降を開始する。

具体的には、圧力制御室１’の圧力上昇とスプリング２４’の付勢力との合力が、結合手段１０’を介してニードル９’を「押し下げる」ことで、ニードル９’が下降を開始する。
そして、ニードル９’が弁座に着座すると、ノズル室３’と噴孔４０’の連通が遮断されて、噴孔４０’からの燃料噴射が停止して、上記（１）の状態に戻る。

〔実施例５の背景技術〕
この実施例５のインジェクタは、ピストン８’を挿通するシリンダ孔７’を、圧力制御室１’およびノズル室３’へ高圧燃料を供給するための高圧燃料通路として利用している。
このように、シリンダ孔７’を介して高圧燃料をノズル室３’へ供給する場合、ピストン８’とニードル９’とを結合手段１０’によって軸方向に結合しないと、ニードル９’の上部には高圧燃料が常時作用するため、圧力制御室１’の圧力が低下した際に、ピストン８’のみがリフトし、ニードル９’がリフトしなくなってしまう。
そこで、この実施例５では、圧力制御室１’の圧力が低下した際に、ピストン８’のリフトにより、ニードル９’を「引っ張り上げる」ために、ピストン８’とニードル９’とを結合手段１０’によって結合している。

この実施例５のインジェクタは、超高圧に加圧された燃料の供給を受ける。このため、電磁弁２’は大きな駆動力が必要となるために大型化し、インジェクタの内部に電磁弁２’を搭載することが困難となり、電磁弁２’は噴射ノズル４’から最も離れたインジェクタの上端に締結される。圧力制御室１’は電磁弁２’に近く設けられるため、ピストン８’は、細くて、軸方向長が大変長いものになっている。

このため、ピストン８’とニードル９’とを結合手段１０’によって結合した結合ニードルは、軸方向長が大変長くなる。
ここで、結合ニードルには、加工上の撓みや、圧力制御室１’とノズル室３’から高圧を受けることによる動的な撓みが発生する。これらの撓みにより、ピストン８’やニードル９’に軸ズレが生じると、ピストン８’やニードル９’の摺動部において大きな摩擦が生じてしまう。

〔実施例５の特徴技術〕
上記の不具合を解決するために、この実施例５の結合手段１０’は、以下の特徴技術を採用している。
（ａ）結合手段１０’は、ピストン８’の下端部に第１小径部（くびれ部）１１ａ’を介して形成された第１鍔部１１’と、ニードル９’の上端部に第２小径部（くびれ部）１２ａ’を介して形成された第２鍔部１２’と、第１、第２鍔部１１’、１２’を当接させた状態で、第１、第２鍔部１１’、１２’を軸方向に挟み付けるためのカプラ１３’と、第１鍔部１１’とカプラ１３’の軸方向の間において軸方向に軽く加圧（軽圧入）された状態で配置されて、カプラ１３’内における軸方向の隙間を調整するシム１４’とからなる。
なお、第１、第２小径部１１ａ’、１２ａ’および第１、第２鍔部１１’、１２’の軸心は、それぞれピストン８’およびニードル９’の軸心に一致するものである。

（ｂ）カプラ１３’は、外径寸法がシリンダ孔７’の内径寸法より小さく、シリンダ孔７’との間に隙間を形成するように設けられている。また、カプラ１３’は、第１、第２小径部１１ａ’、１２ａ’および第１、第２鍔部１１’、１２’に対して径方向の隙間Ｓ１’を形成するように設けられている。各隙間Ｓ１’は、ピストン８’とニードル９’の最大軸ズレ量より大きく設定されることが望ましいが、限定されるものではない。

（ｃ）シム１４’は、その軸方向の長さ寸法によって、第１、第２鍔部１１’、１２’を「軸方向に軽く圧接した状態」に組付けるものである。なお、シム１４’の軸方向の長さ寸法によって、第１、第２鍔部１１’、１２’の軸方向間に「摺動クリアランス」程度の隙間を設けるものであっても良い。
また、シム１４’は、第１小径部１１ａ’またはカプラ１３’の少なくとも一方に対して径方向の隙間Ｓ２’を形成するように設けられている。具体的に、この実施例のシム１４’は、第１小径部１１ａ’およびカプラ１３’の両方に対して径方向の隙間Ｓ２’を形成するように設けられている。そして、シム１４’と第１小径部１１ａ’の隙間Ｓ２’と、シム１４’とカプラ１３’の隙間Ｓ２’との和が、ピストン８’とニードル９’の最大軸ズレ量より大きく設定されることが望ましいが、限定されるものではない。

（ｄ）カプラ１３’とシム１４’は、軸方向に対して垂直な平面同士Ｆ１’で軸方向において接触し、カプラ１３’とシム１４’との間で径方向の移動を許容している。

（ｅ）第２鍔部１２’とカプラ１３’は、軸方向に対して垂直な平面同士Ｆ２’で軸方向において接触し、第２鍔部１２’とカプラ１３’との間で径方向の移動を許容している。

（ｆ）第１鍔部１１’とシム１４’は、軸方向外側に向けて膨出する球面Ｍ１’と、軸方向内側に向けて窪む円錐面Ｍ２’とで軸方向において接触する。
具体的に、第１鍔部１１’の上面は、上側に向けて膨出する球面Ｍ１’に設けられている。なお、この球面Ｍ１’を構成する仮想球体の中心は、ピストン８’の軸心上（ピストン８’の軸心を下方に延長した軸心上）に存在するものである。一方、シム１４’の下面は、下側に向けて窪む円錐面Ｍ２’に設けられている。なお、この円錐面Ｍ２’を構成する仮想円錐の円錐頂部は、シム１４’の軸心上（シム１４’の軸心を延長した軸心上）に存在するものである。
なお、この実施例５では、第１鍔部１１’の上面を球面Ｍ１’に設け、シム１４’の下面を円錐面Ｍ２’に設ける例を示すが、逆であっても良い。

（ｇ）第１鍔部１１’に対して第２鍔部１２’が傾斜可能に設けられる。
この実施例では、第１鍔部１１’と第２鍔部１２’は、軸方向外側に向けて膨出する球面Ｍ３’と、軸方向に対して垂直な平面Ｍ４’とで軸方向において接触する。
具体的に、第１鍔部１１’の下面は、軸方向に対して垂直な平面Ｍ４’に設けられている。一方、第２鍔部１２’の上面は、上側に向けて膨出する球面Ｍ３’に設けられている。
この球面Ｍ３’を構成する仮想球体の中心は、ニードル９’の軸心上に存在するものである。この構成により、第１鍔部１１’と第２鍔部１２’は、上側に膨出する球面Ｍ３’と、軸方向に対して垂直な平面Ｍ４’とで軸方向に接触する。
なお、この実施例５では、第１鍔部１１’の下面を平面Ｍ４’に設け、第２鍔部１２’の上面を球面Ｍ３’に設ける例を示すが、逆であっても良い。

（実施例５の効果）
実施例５のインジェクタは、ピストン８’とニードル９’に軸ズレが生じても、上記（ｂ）〜（ｅ）の構成、即ち、
（ｉ）平面同士Ｆ１’、Ｆ２’のスライドと、
（ｉｉ）隙間Ｓ１’、Ｓ２’によるスライドの許容とにより、
「軸ズレの全てまたは一部」を吸収することができる。

一方、ピストン８’とニードル９’に軸傾斜ズレが生じても、上記（ｂ）、（ｆ）、（ｇ）の構成、即ち、
（ｉ）第１鍔部１１’に対して第２鍔部１２’が傾斜可能で、
（ｉｉ）球面Ｍ１’と円錐面Ｍ２’とが線接触し、
（ｉｉｉ）隙間Ｓ１’による小径部１１ａ’、１２ａ’および第１、第２鍔部１１’、１２’の傾斜の許容によって、
「軸傾斜ズレの全てまたは一部」を吸収することができる。

このように、ピストン８’とニードル９’に軸ズレおよび軸傾斜ズレが生じても、それらの「ズレの全てまたは一部」を結合手段によって吸収し、軸方向の力を伝達することができる。
具体的には、
（ｉ）「ピストン８’がニードル９’を引っ張り上げる際」は、カプラ１３’を介して軸方向の力の伝達を行い、
（ｉｉ）「ピストン８’がニードル９’を押し下げる際」は、球面Ｍ１’と円錐面Ｍ２’の当接（第１鍔部１１’と第２鍔部１２’の当接）によって軸方向の力の伝達を行う。
このように、結合手段１０’により、軸ズレおよび軸傾斜ズレの全てまたは一部を吸収して軸方向の力を伝達するため、ピストン８’の軸方向寸法が長いインジェクタであっても、摺動部の摩耗を防ぎ、ピストン８’とニードル９’の摺動性を良好に保つことができる。

上記の実施例５では、第１鍔部１１’に対して第２鍔部１２’を傾斜可能にする手段の一例として、球面Ｍ３’と平面Ｍ４’によりピストン８’とニードル９’の軸の傾斜の吸収を行なうように設けているが、球面Ｍ３’を「円錐面Ｍ３’」や「中心部に凸部を備えた凸有面Ｍ３’」に置き換えて、軸の傾斜を行うようにしても良い。
なお、球面Ｍ３’を「円錐面Ｍ３’」に置き替える場合は、強度および耐久性（耐摩耗性）を考慮して頂部が超鈍角の円錐形状であることが望ましい。

上記の実施例５では、第１鍔部１１’に対して第２鍔部１２’を傾斜可能にする手段の一例として、球面Ｍ３’と平面Ｍ４’によりピストン８’とニードル９’の軸の傾斜の吸収を行なうように設けているが、球面Ｍ３’を「平面Ｍ３’」に置き換え、両方の平面（Ｍ３’、Ｍ４’）の間に隙間を持たせ、この隙間によってピストン８’とニードル９’の軸の傾斜の吸収を行なうようにしても良い。
このように設けることにより、「ピストン８’がニードル９’を引っ張り上げる際」に、ピストン８’とニードル９’に軸傾斜ズレが生じても、両者の傾きのズレを平面Ｍ３’と平面Ｍ４’の軸方向の隙間によって吸収することができる。
また、「ピストン８’がニードル９’を押し下げる際」に、ピストン８’とニードル９’に軸傾斜ズレが生じても、対向する平面Ｍ３’と平面Ｍ４’が一致して接触するのではなく、平面Ｍ３’と平面Ｍ４’の傾斜接触によって軸方向の力の伝達を行なうため、ニードル９’に対して力の偏りの発生が防がれる。

上記の実施例５では、ソレノイド３４’による作動によって出口側燃料通路の開閉を行なう電磁弁２’を例に示したが、ピエゾアクチュエータなど他の電動アクチュエータにより出口側燃料通路の開閉を行なう他の電動弁を用いても良い。
上記の実施例５では、ディーゼルエンジン用のインジェクタに本発明２を適用する例を示したが、ガソリンエンジン用のインジェクタなど、他のエンジン形式に用いられるインジェクタに本発明２を適用しても良い。

上記の実施例５では、圧力制御室１’の油圧制御によってピストン８’の駆動を行なうインジェクタ（２ウェイ・インジェクタ）に本発明２を適用する例を示したが、電磁アクチュエータ（リニアソレノイド）やピエゾアクチュエータなどの電動アクチュエータによりピストン８’を直接駆動する「ダイレクト駆動タイプのインジェクタ」に本発明２を適用しても良い。
即ち、ピストン８’の軸方向寸法が長いインジェクタであれば本発明２が適用可能であり、実施例５で開示した大きな効果を得ることができる。

１ 燃料噴射弁（インジェクタ）
３ 電磁弁
５ 開閉弁機構
７ 連結機構
１４ スリーブ
１５ 制御ピストン
２０ 弁ボディ
４０ ノズルボディ
４１ 燃料供給流路
４２ 燃料チャンバ
４３ ニードル（ニードル弁）
４９ 噴孔
６１ 圧力制御室
６２ 出口オリフィス
７１ くびれ部
７２ 傘状端部
７３ 球面状斜面
７５ 袋穴
７７ シム
７８ テーパ状の円錐面
７９ Ｃ型切欠き部
Ｓ１ 隙間（制御ピストンとニードルの径方向隙間）
Ｓ２ 隙間（制御ピストンとシムの径方向隙間、ニードルとシムの径方向隙間）
１’ 圧力制御室
２’ 電磁弁（電動弁）
３’ ノズル室
４’ 噴射ノズル
５’ ロアボディ
６’ ノズルボディ
７’ シリンダ孔
８’ ピストン
９’ ニードル
１０’ 結合手段
１１’ 第１鍔部
１１ａ’ 第１小径部
１２’ 第２鍔部
１２ａ’ 第２小径部
１３’ カプラ
１４’ シム
２３’ 摺動スリーブ
３０’ 入口オリフィス
４６’ 燃料導入路
Ｆ１’ 平面同士（カプラとシムの接触箇所）
Ｆ２’ 平面同士（第２鍔部とカプラの接触箇所）
Ｍ１’ 球面（第１鍔部とカプラの接触箇所の一方）
Ｍ２’ 円錐面（第１鍔部とカプラの接触箇所の他方）
Ｍ３’ 球面（第１鍔部と第２鍔部の接触箇所の一方、変形例における平面）
Ｍ４’ 平面（第１鍔部と第２鍔部の接触箇所の他方）
Ｓ１’ 隙間（カプラと第１、第２小径部の径方向隙間、カプラと第１、第２鍔部の径方向隙間）
Ｓ２’ 隙間（シムと第１小径部の径方向隙間、シムとカプラの径方向隙間）

Claims (8)

1. 噴孔（４９）を開放するニードル弁（４３）を摺動可能に支持するノズルボディ（４０）と、
   スリーブ（１４）によって区画され、燃料圧力が制御される圧力制御室（６１）に端面が露出し、かつ、高圧燃料が充満し、噴射する燃料の燃料供給流路（４１）を形成する燃料チャンバ（４２）を貫通する制御ピストン（１５）を内蔵する弁ボディ（２０）と、
   前記圧力制御室（６１）の燃料圧力を開放する出口オリフィス（６２）を開閉する開閉弁機構（５）とを備えたインジェクタであって、
   前記制御ピストン（１５）の一端側と前記ニードル弁（４３）の他端側とは、
   前記制御ピストン（１５）と前記ニードル弁（４３）の端部に形成したくびれ部（７１）を有する傘状端部（７２）と、
   Ｃ型切欠き部（７９）を有する袋穴（７５）とを、シム（７７）を介して係合する連結機構（７）によって軸心方向に一体的に保持され、
   前記連結機構（７）は、前記制御ピストン（１５）と前記ニードル弁（４３）の径方向の間に隙間（Ｓ１）が形成されるとともに、
   前記制御ピストン（１５）と前記シム（７７）の径方向の間、または前記ニードル弁（４３）と前記シム（７７）の径方向の間の少なくとも一方に隙間（Ｓ２）が形成されており、
   前記シム（７７）は、前記連結機構（７）のクリアランス調整機構を有するもので、その一端面がテーパ状の円錐面（７８）であり、他端面が平面により構成されていて、前記制御ピストン（１５）が前記連結機構（７）を介して前記ニードル弁（４３）を引っ張り上げるときに圧縮する方向に力を受けるように配置されていることを特徴とするインジェクタ。
2. 請求項１に記載のインジェクタにおいて、
   前記シム（７７）は、その他端面の前記平面が前記制御ピストン（１５）もしくは前記ニードル弁（４３）の各端面と当接して、径方向の軸ズレを吸収することを特徴とするインジェクタ。
3. 請求項１に記載のインジェクタにおいて、
   前記シム（７７）は、その一端面の前記テーパ状の円錐面（７８）が前記制御ピストン（１５）もしくは前記ニードル弁（４３）に設けた球面状斜面（７３）に線接触して当接することを特徴とするインジェクタ。
4. 燃料の供給を受けるロアボディ（５’）と、
   このロアボディ（５’）に締結されるノズルボディ（６’）と、
   前記ロアボディ（５’）の内部で軸方向へ摺動自在に支持されるピストン（８’）と、
   このピストン（８’）と同軸上に配置され、前記ノズルボディ（６’）の内部で軸方向に摺動自在に支持されるニードル（９’）と、
   前記ピストン（８’）と前記ニードル（９’）とを結合する結合手段（１０’）と、
   を具備するインジェクタにおいて、
   （ａ）前記結合手段（１０’）は、
   前記ピストン（８’）または前記ニードル（９’）の一方の端部に第１小径部（１１ａ’）を介して形成された第１鍔部（１１’）と、
   前記ピストン（８’）または前記ニードル（９’）の他方の端部に第２小径部（１２ａ’）を介して形成された第２鍔部（１２’）と、
   前記第１、第２鍔部（１１’、１２’）を当接させた状態で、前記第１、第２鍔部（１１’、１２’）を軸方向の両側から挟むカプラ（１３’）と、
   前記第１鍔部（１１’）と前記カプラ（１３’）の軸方向の間に配置されて、前記カプラ（１３’）内における軸方向の隙間を調整するとともに、前記ピストン（８’）が前記ニードル（９’）を引っ張り上げるときに圧縮する方向に力を受けるシム（１４’）とからなり、
   （ｂ）前記カプラ（１３’）は、前記第１、第２小径部（１１ａ’、１２ａ’）および前記第１、第２鍔部（１１’、１２’）に対して径方向の隙間（Ｓ１’）を形成するように設けられ、
   （ｃ）前記シム（１４’）は、前記第１小径部（１１ａ’）または前記カプラ（１３’）の少なくとも一方に対して径方向の隙間（Ｓ２’）を形成するように設けられ、
   （ｄ）前記カプラ（１３’）と前記シム（１４’）は、軸方向に対して垂直な平面同士（Ｆ１’）で軸方向において接触し、
   （ｅ）前記第２鍔部（１２’）と前記カプラ（１３’）は、軸方向に対して垂直な平面同士（Ｆ２’）で軸方向において接触し、
   （ｆ）前記第１鍔部（１１’）と前記シム（１４’）は、軸方向外側に向けて膨出する球面（Ｍ１’）と、軸方向内側に向けて窪む円錐面（Ｍ２’）とで軸方向に接触し、
   （ｇ）前記第１鍔部（１１’）に対して前記第２鍔部（１２’）が傾斜可能に設けられたことを特徴とするインジェクタ。
5. 請求項４に記載のインジェクタにおいて、
   このインジェクタは、
   高圧燃料が供給される圧力制御室（１’）の燃料圧力を制御する電動弁（２’）と、
   内部に高圧燃料が供給されるノズル室（３’）を有する噴射ノズル（４’）とを具備し、
   前記ノズル室（３’）の圧力に対して前記圧力制御室（１’）の圧力を変化させることで燃料の噴射と停止の切り替えが行なわれるものであり、
   前記ピストン（８’）が前記圧力制御室（１’）の圧力を受け、
   前記ニードル（９’）が前記ノズル室（３’）の圧力を受けることを特徴とするインジェクタ。
6. 請求項４または請求項５に記載のインジェクタにおいて、
   前記ロアボディ（５’）において前記ピストン（８’）が挿通されるシリンダ孔（７’）の内部には、高圧燃料が供給され、
   前記シリンダ孔（７’）の内部には、前記ピストン（８’）を摺動自在に支持する摺動スリーブ（２３’）が配置されて、この摺動スリーブ（２３’）の内側に前記圧力制御室（１’）が形成され、
   前記シリンダ孔（７’）の内部に供給された高圧燃料は、前記摺動スリーブ（２３’）に形成された入口オリフィス（３０’）を介して前記圧力制御室（１’）へ導かれるとともに、前記ニードル（９’）に形成された燃料導入路（４６’）を介して前記ノズル室（３’）へ導かれることを特徴とするインジェクタ。
7. 請求項４〜請求項６のいずれかに記載のインジェクタにおいて、
   前記第１鍔部（１１’）に対して前記第２鍔部（１２’）を傾斜可能にする手段は、
   前記第１鍔部（１１’）と前記第２鍔部（１２’）の対向面のうちの一方の対向面に設けられた外方向に膨出する球面（Ｍ３’）と、
   前記第１鍔部（１１’）と前記第２鍔部（１２’）の対向面のうちの他方の対向面に設けられた軸方向に対して垂直な平面（Ｍ４’）とを備えることを特徴とするインジェクタ。
8. 請求項４〜請求項６のいずれかに記載のインジェクタにおいて、
   前記第１鍔部（１１’）に対して前記第２鍔部（１２’）を傾斜可能にする手段は、
   前記第１鍔部（１１’）と前記第２鍔部（１２’）の対向面のそれぞれに設けられた軸方向に対して垂直な平面（Ｍ３’、Ｍ４’）と、
   当該両平面間の隙間とで構成されることを特徴とするインジェクタ。
   

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