JP5321486B2 - 燃料噴射弁の取付構造 - Google Patents

Description

本発明は、燃料噴射弁を燃料配管と内燃機関の取付孔との間に取付けるための取付構造に関する。

従来、燃料配管から供給される燃料を内燃機関へ噴射するために、燃料噴射弁が広く用いられている。このような燃料噴射弁は、燃料配管と内燃機関の取付孔との間に取付けられることから、それら燃料配管及び取付孔の相対位置が製造公差に起因してずれていると、燃料噴射弁が正規の姿勢に対し傾いて取付けられてしまう。そこで、傾いた燃料噴射弁の取付状態が不安定とならないように、例えば特許文献１，２には、燃料噴射弁と取付孔との間に環状のワッシャを介装する取付構造が開示されている。

ここで、特許文献１，２に開示の取付構造につき、それぞれの特徴部分を図７（ａ），（ｂ）に示す。特許文献１，２に開示の取付構造では、取付孔１において燃料噴射弁２の燃料噴射端部２ａが嵌挿される小径孔部１ａよりも大径且つ燃料配管４側には、大径孔部１ｂが形成されており、当該大径孔部１ｂに、燃料噴射弁２の中間部２ｂが遊挿部２ｂとして遊挿されている。また、特許文献１，２に開示の取付構造では、取付孔１において小径孔部１ａよりも大径且つ大径孔部１ｂよりも小径孔部１ａ側に形成されて、大径孔部１ｂから内周側に広がる平坦面状の段差面部１ｃに対し、ワッシャ３の平坦面状の着座面部３ａが着座している。そして、特許文献１，２に開示の構造では、ワッシャ３において着座面部３ａの内周縁側から燃料配管４側へ向かって拡径する内周面部３ｂと、燃料噴射弁２において遊挿部２ｂから燃料噴射端部２ａ側へ向かって縮径する外周面部２ｃとが、接触している。

こうした取付構造において、燃料配管４側から取付孔１側へ向かって取付軸力を受ける燃料噴射弁２が正規姿勢に対し傾いても、ワッシャ３の内周面部３ｂと燃料噴射弁２の外周面部２ｃとの接触位置が当該傾きに応じて変化する。これにより、傾いた燃料噴射弁２であっても、その取付状態を安定させることが可能となるのである。

特開２００６−１３２４３７号公報 特許第４０３４７６２号公報

さて、図７（ａ）に示すように、特許文献１に開示の取付構造においてワッシャ３は、取付孔１の大径孔部１ｂに嵌挿されて径方向に移動不能となっている。これにより、取付時の燃料噴射弁２は、燃料噴射端部２ａよりも遊挿部２ｂ側（燃料配管４側）を中心として傾くことにより、当該燃料噴射端部２ａが径方向に大きくずれて取付孔１の小径孔部１ａに強く押付けられてしまう。この場合、燃料噴射端部２ａが捩じられて燃料噴射弁２の噴射特性が変化したり、燃料噴射端部２ａをなすシールリングが大きく変形してシール特性の悪化を招くことになる。

一方、図７（ｂ）に示す特許文献２に開示の取付構造では、ワッシャ３が取付孔１の大径孔部１ｂに遊挿されており、当該ワッシャ３の着座面部３ａが取付孔１の段差面部１ｃに沿って径方向に摺動可能となっている。これにより、取付時の燃料噴射弁２は、燃料配管４とは反対側へ向かって縮径する外周面部２ｃにより、燃料配管４側へ向かって拡径する内周面部３ｂを押圧することで、当該ワッシャ３を径方向に移動させつつ燃料噴射端部２ａを中心に傾くことができる。これによれば、燃料噴射端部２ａの径方向ずれが抑制されるので、上述した特許文献１の如き問題を解消することが可能となる。

しかしながら、本発明者がさらに鋭意研究を行なった結果、特許文献２に開示の取付構造にあっても、特許文献１と同様の問題を生じさせてしまうことが、判明したのである。その問題とは、ワッシャ３のテーパ面状の内周面部３ｂが燃料噴射弁２の湾曲凸面状の外周面部２ｃと接触させられていることに、起因している。

即ち、燃料噴射弁２の取付時にワッシャ３を径方向に移動させ易くするには、テーパ面状の内周面部３ｂにつき、図８に示すように母線と軸方向線とがなす傾斜角θを小さくして、当該ワッシャ３の径方向への移動力Ｆｘを増大させることが望ましい。しかし、傾斜角θを小さくしたテーパ面状の内周面部３ｂは、湾曲凸面状の外周面部２ｃにおいて遊挿部２ｂと境界をなす燃料配管４側のエッジ部２ｄに、即ち取付軸力Ｎの作用側とは反対側のエッジ部２ｄに接触し易くなる。このように内周面部３ｂが外周面部２ｃのエッジ部２ｄに接触すると、それら周面部２ｃ，３ｂの接触界面では摩擦力が増大するため、ワッシャ３の径方向への移動力Ｆｘは逆に減少してしまう。その結果、ワッシャ３の移動が困難となり、上述した特許文献１の場合と同様の問題が生じることから、改善が望まれているのである。

本発明は、以上説明した問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、燃料配管及び内燃機関の取付孔に対し、燃料噴射弁を特性変化なく安定的に取付けることにある。

請求項１に記載の発明は、燃料噴射弁を燃料配管と内燃機関の取付孔との間に環状のワッシャを介して取付けるための取付構造であって、燃料配管側から取付孔側へ向かって取付軸力が作用する燃料噴射弁は、燃料配管に対し、嵌挿される燃料流入端部と、取付孔の小径孔部に対し、嵌挿される燃料噴射端部と、取付孔において小径孔部よりも大径且つ小径孔部よりも燃料配管側に形成される大径孔部に対し、遊挿される遊挿部と、遊挿部から燃料噴射端部側へ向かってテーパ面状に縮径するテーパ面部と、を有し、テーパ面部の外周側において大径孔部に遊挿されるワッシャは、取付孔において小径孔部よりも大径且つ大径孔部よりも小径孔部側に形成されて大径孔部から内周側に広がる平坦面状の段差面部に対し、径方向に摺動可能に着座する平坦面状の着座面部と、着座面部の内周縁側から燃料配管側へ向かって湾曲凸面状に拡径し、テーパ面部と接触する湾曲凸面部と、を有し、
燃料噴射弁の傾き中心から、燃料流入端部のうち燃料配管に対する嵌挿部分の中心までの軸方向距離をＬ１と定義し、燃料噴射弁の傾き中心から、段差面部までの軸方向距離をＬ２と定義したとき、ワッシャと大径孔部との間の径方向間隔δは、燃料配管と取付孔との径方向の位置ずれ量が予測される最大量Ｘとなるときにワッシャの径方向移動を許容する式として、
δ＞Ｌ２・Ｘ／Ｌ１
を満たすように設定され、
且つ、テーパ面部及び段差面部に対するワッシャの摩擦係数をμと定義したとき、テーパ面部について母線と軸方向線とがなす傾斜角θは、着座面部と段差面部との接触界面において径方向に作用する摩擦力よりも、ワッシャに対し径方向に作用する移動力を大きくする式として、
μ＜ｃｏｓ２θ／（ｔａｎθ＋μ・ｃｏｓθ） ・・・（I）
を満たすように設定されることを特徴とする。

このように請求項１に記載の発明では、取付孔において小径孔部よりも大径に形成されてワッシャが遊挿される大径孔部から、内周側に広がる平坦面状の段差面部に対し、当該ワッシャの平坦面状の着座面部が径方向に摺動可能に着座する。ここで燃料噴射弁は、燃料噴射端部が嵌挿される小径孔部よりも燃料配管側の大径孔部に対し遊挿部が遊遊され、小径孔部よりも大径且つ大径孔部よりも小径孔部側の段差面部に着座したワッシャの湾曲凸面部に対しテーパ面部が接触する形態となる。故に、取付時の燃料噴射弁は、着座面部の内周縁側から燃料配管側へ向かって拡径する湾曲凸面部を、遊挿部から当該配管側とは反対の燃料噴射端部側へ向かって縮径するテーパ面部により押圧することで、ワッシャを径方向移動させつつ燃料噴射端部を中心に傾き得る。これによれば、湾曲凸面部とテーパ面部との接触及び着座面部と段差面部との接触が維持された状態にて、燃料噴射端部の径方向ずれを抑制できるので、当該端部の捩じりや変形に起因する特性変化を招かずに、燃料噴射弁を安定的に取付けることが可能となる。

さて、請求項１に記載の発明において、外周側の湾曲凸面部に接触したテーパ面部に対するワッシャの摩擦係数をμと定義したとき、燃料噴射弁の取付時において当該ワッシャに径方向に作用する移動力Ｆｘは、下記の式（II）にて表される。ここで、下記式（II）のθは、テーパ面状のテーパ面部について母線と軸方向線とがなす傾斜角θを表し、下記式（II）のＮは、燃料配管と取付孔との間において燃料配管側から取付孔側へ向かって燃料噴射弁に作用する取付軸力Ｎを表している。
Ｆｘ＝ｃｏｓ^２θ／（ｔａｎθ＋μ・ｃｏｓθ）・Ｎ ・・・（II）

また、燃料配管側の着座面部に接触した段差面部に対するワッシャの摩擦係数もμと定義したとき、それら着座面部及び段差面部の接触界面において、燃料噴射弁の取付時に径方向に作用する摩擦力Ｒｘは、上述の取付軸力Ｎを用いた下記の式（III）にて表される。この摩擦力Ｒｘよりも上述の移動力Ｆｘを下記の式（IV）の如く大きく設定することによれば、燃料噴射弁の取付時にワッシャを確実に径方向移動させ得るので、請求項１に記載の発明では、下記の式（IV）を整理してなる上記式（I）を満たすように、傾斜角θが設定されるのである。
Ｒｘ＝μ・Ｎ ・・・（III）
μ・Ｎ＜ｃｏｓ^２θ／（ｔａｎθ＋μ・ｃｏｓθ）・Ｎ ・・・（IV）

加えて、上述の如く導出される式（I）の成立下において、燃料噴射弁の取付時にワッシャを径方向に移動させ易くするには、テーパ面部の傾斜角θを小さくして当該ワッシャの径方向への移動力Ｆｘを増大させることが望ましい。ここで、請求項１に記載の発明において、テーパ面部は、取付軸力Ｎの作用側となる燃料噴射端部側へと向かって縮径するテーパ面状であり、また湾曲凸面部は当該作用側とは反対側となる燃料配管側へと向かって拡径する湾曲凸面状である。故に、傾斜角θを小さくしたテーパ面部においては、取付軸力Ｎの作用側にあるエッジ部からも反対側のエッジ部からも離れた部分に、湾曲凸面部が接触し易くなる。これによれば、テーパ面部と湾曲凸面部との接触界面において摩擦力を増大させることなく、ワッシャの大きな移動力Ｆｘを確保可能となるので、燃料噴射弁を特性変化させることなく安定的に取付けるという効果の確実性を、高め得るのである。

請求項２に記載の発明によると、ワッシャの湾曲凸面部は、曲率半径が一定の円弧形断面をもって周方向に延びる円環面状に、形成される。これによれば、曲率半径が一定の円弧形断面をもって周方向に延びる円環面状の湾曲凸面部については、傾斜角θを小さくしたテーパ面状のテーパ面部において取付軸力Ｎの作用側エッジ部からも反対側エッジ部からも離れた中間部に対し、確実に接触し得る。故に、テーパ面部と湾曲凸面部との接触界面において摩擦力を増大させることなく、ワッシャの大きな移動力Ｆｘを確保し得るので、燃料噴射弁を特性変化させずに安定的に取付けるという効果の発揮が、確固たるものとして実現されるのである。

請求項３に記載の発明によると、燃料噴射弁の燃料噴射端部は、燃料噴射弁と取付孔との間をシールするシールリングにより、形成される。これによれば、燃料噴射弁が正規姿勢に対し傾いても、ワッシャが確実に径方向移動することで、燃料噴射端部が形成のシールリングは、燃料噴射弁と取付孔との間において径方向のずれを抑制され得る。したがって、シールリングの変形に起因するシール特性の変化につき、回避することができるのである。

請求項４に記載の発明は、弾性力により燃料噴射弁を取付孔側へ押圧する弾性部材を、燃料噴射弁と燃料配管との間に備える。これによれば、燃料配管と取付孔との間において燃料配管側から取付孔側へ向かって燃料噴射弁に作用する上述の取付軸力Ｎは、燃料噴射弁を取付孔側へ押圧する弾性部材の弾性力により増大することとなる。その結果、ワッシャの着座面部と取付孔の段差面部との接触界面において上記式（III）の摩擦力Ｒｘも増大するが、ワッシャの移動力Ｆｘも上記式（II）に従って確実に増大させ得るので、燃料噴射弁を特性変化なく安定的に取付けることができるのである。

本発明の一実施形態による燃料噴射弁の正規姿勢での取付構造を示す断面図である。 本発明の一実施形態による燃料噴射弁の傾き状態での取付構造を示す断面図である。 図１の要部を拡大して示す断面図である。 本発明の一実施形態による燃料噴射弁の特徴について説明するための模式図である。 本発明の一実施形態による燃料噴射弁の特徴について説明するための特性図である。 本発明の一実施形態による燃料噴射弁の特徴について説明するための模式である。 燃料噴射弁の従来の取付構造を示す断面図（ａ），（ｂ）である。 図７（ｂ）に示す従来の取付構造の問題について説明するための模式図である。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施形態による燃料噴射弁１０の取付構造６０を示している。この取付構造６０において燃料噴射弁１０は、燃料配管２０と内燃機関３０の取付孔３２との間に、弾性部材４０及びワッシャ５０を介して取付けられている。

ここで、まず、燃料配管２０及び弾性部材４０について説明する。燃料配管２０は、長手管状の管本体２２内に燃料通路２３を形成しており、図示しない燃料ポンプから圧送されてくる燃料を燃料通路２３により搬送する。燃料配管２０において管本体２２の所定箇所からは、燃料通路２３の搬送燃料を燃料噴射弁１０へ供給するための燃料供給口２４が円筒状に分岐している。弾性部材４０は金属により弾性変形可能に形成され、燃料供給口２４と燃料噴射弁１０とに係止されている。これにより弾性部材４０は、弾性変形した状態で燃料供給口２４及び燃料噴射弁１０の間に介装されて、燃料噴射弁１０を取付孔３２側へ押圧する弾性力を常時発生する。この弾性力を受けることで燃料噴射弁１０には、燃料配管２０側から取付孔３２側へ向かって取付軸力Ｎ（図１，２の白抜矢印参照）が作用するようになっている。

次に、内燃機関３０の取付孔３２について説明する。内燃機関３０のアルミニウム製のシリンダヘッド３０ａに形成される取付孔３２は、燃料配管２０の燃料供給口２４の軸方向に沿って延びる円筒孔状を、呈している。取付孔３２は、内燃機関３０のシリンダ室３０ｂと連通する一端部３２ａから、燃料配管２０側に開口する他端部３２ｂへと向かって拡径されている。これにより取付孔３２は、小径孔部３４、接続孔部３５、中径孔部３６、段差面部３７及び大径孔部３８を、燃料配管２０側へ向かう軸方向にこの順で形成している。

小径孔部３４はシリンダ室３０ｂの内壁面に開口して、当該シリンダ室３０ｂと連通している。接続孔部３５は小径孔部３４よりも燃料配管２０側に形成され、当該小径孔部３４と連通している。本実施形態の接続孔部３５は、小径孔部３４と連通して燃料配管２０側へ向かって漸次拡径するテーパ孔状の第一拡径部３５ａと、燃料配管２０側へ向かって第一拡径部３５ａよりも大きなテーパ角のテーパ孔状に漸次拡径する第二拡径部３５ｂと、を有している。中径孔部３６は接続孔部３５の第二拡径部３５ｂよりも燃料配管２０側に且つ大径に形成され、当該第二拡径部３５ｂと連通している。

各孔部３４〜３６よりも燃料配管２０側且つ大径に形成される大径孔部３８は、段差面部３７を介して径方向に接続された中径孔部３６と連通している。これにより段差面部３７は、大径孔部３８よりも中径孔部３６側に位置する平坦面として、当該大径孔部３８から径方向内周側へ広がると共に中径孔部３６よりも大径の円環帯形を呈している。したがって、本実施形態の段差面部３７は、大径孔部３８よりも小径孔部３４側且つ小径孔部３４よりも大径となる平坦面状に、形成されているのである。

次に、燃料噴射弁１０について説明する。燃料噴射弁１０は、燃料配管２０の燃料供給口２４と内燃機関３０の取付孔３２とに、同軸上に挿入されている。燃料噴射弁１０は、燃料噴射端部１４、接続筒部１５、テーパ面部１６、遊挿部１７及び燃料流入端部１８を、燃料配管２０側へ向かう軸方向にこの順で有している。

燃料噴射端部１４は、取付孔３２の小径孔部３４に嵌挿される円筒状に形成されており、シリンダ室３０ｂへ向かって燃料を噴射する噴孔（図示しない）を最下流箇所に形成している。燃料噴射端部１４のうち最下流端箇所よりも上流側にて小径孔部３４に嵌合する最外周箇所は、円環状のシールリング１４ａによって形成されている。例えばＰＴＦＥ等の樹脂からなるシールリング１４ａは、燃料噴射弁１０と取付孔３２との間を周方向の全域に亘ってシールする。段付円筒状の接続筒部１５は、取付孔３２の小径孔部３４に嵌合したシールリング１４ａと隣接する箇所から、燃料配管２０側となる燃料流入端部１８側へ向かって、段階的に拡径している。これにより接続筒部１５は、取付孔３２の接続孔部３５及び中径孔部３６に間隔をあけて遊挿されている。

各部１４〜１６よりも燃料流入端部１８側且つ大径に形成される円筒状の遊挿部１７は、テーパ面部１６を介して接続筒部１５と径方向及び軸方向に接続され、取付孔３２の大径孔部３８に間隔をあけて遊挿されている。ここで図１，３に示すよう、ストレートな遊挿部１７に対しテーパ面部１６は、燃料噴射端部１４側となる接続筒部１５側へ向かって漸次縮径し且つ単位軸方向距離当たりの径変化量である縮径率が一定のテーパ面状に、形成されている。これによりテーパ面部１６も、取付孔３２の大径孔部３８に間隔をあけて遊挿されている。尚、燃料噴射弁１０において、少なくともテーパ面部１６並びにその軸方向両側の遊挿部１７及び接続筒部１５については、例えばステンレス等の金属により形成される。また、本実施形態のテーパ面部１６は、接続筒部１５のうち図３の如く径方向外周側へと広がる環帯部１５ａと接続されることで、当該環帯部１５ａと共に円錐台状を呈しているが、当該環帯部１５ａを設けずに、テーパ面部１６の小径側端部を接続筒部１５の円筒面状端部に接続させてもよい。

図１に示すように燃料流入端部１８は、遊挿部１７を挟んでテーパ面部１６とは反対側に円筒状に形成され、燃料配管２０の燃料供給口２４に嵌挿されている。燃料流入端部１８は、燃料配管２０の燃料供給口２４を通じて管本体２２から供給される燃料入口（図示しない）を、最上流箇所に形成している。燃料流入端部１８のうち最上流端箇所よりも下流側にて燃料供給口２４に嵌合する最外周箇所は、円環状のＯリング１８ａによって形成されている。例えばフッ素ゴム等のエラストマーからなるＯリング１８ａは、燃料噴射弁１０と燃料配管２０のとの間を周方向の全域に亘ってシールする。

燃料噴射弁１０は、遊挿部１７と燃料流入端部１８との間から張り出すように、コネクタ部１９を有している。燃料噴射弁１０は、コネクタ部１９を通じて電気接続される制御回路（図示しない）からの制御信号に従って、内部の弁部材（図示しない）を駆動する。この弁部材の駆動により燃料噴射弁１０は、燃料噴射端部１４の噴孔を開閉して当該噴孔からの燃料噴射を断続することとなる。

次に、ワッシャ５０について説明する。ワッシャ５０は、例えばステンレス等の金属により円環状に、形成されている。ワッシャ５０は、燃料噴射弁１０のうちテーパ面部１６の径方向外周側に配置され、取付孔３２の大径孔部３８に間隔をあけて遊挿されている。ワッシャ５０は、着座面部５４及び湾曲凸面部５５を、燃料配管２０側へ向かう軸方向にこの順で有している。

図１，３に示すように着座面部５４は、ワッシャ５０の外周縁から径方向内周側へと広がる円環帯形の平坦面状に、形成されている。これにより着座面部５４は、取付孔３２の平坦面状の段差面部３７に対し、径方向に摺動可能に着座している。ワッシャ５０の最外径と一致する着座面部５４の外径は、取付孔３２の大径部３８の内径に対し小さい径であって、燃料噴射弁１０の遊挿部１７の外径に対し等しい又は大きい径に、設定されている。また、ワッシャ５０の最内径と一致する着座面部５４の内径は、取付孔３２の段差面部３７の内径に対し小さい径に、設定されている。

着座面部５４の内周縁５４ａ側から燃料配管２０側へ向かって漸次拡径する湾曲凸面部５５は、単位軸方向距離当たりの径変化量である拡径率が燃料配管２０側へ向かって増大する湾曲凸面状を、呈している。そして、特に本実施形態の湾曲凸面部５５は、曲率半径が一定且つ１／４円以下の円弧形断面をもって周方向に延びる円環面状（トーラス面状）に形成され、当該周方向の全域で燃料噴射弁１０のテーパ面部１６と接触している。これによりワッシャ５０は、テーパ面部１６と段差面部３７との間に挟まれて、楔作用を受ける状態となっている。尚、本実施形態の湾曲凸面部５５は、燃料配管２０側へ向かって図３の如く一段階拡径する段付拡径部５６を介して、着座面部５４と接続されているが、模式図としての図４の如く当該段付拡径部５６を設けずに、湾曲凸面部５５を着座面部５４と直接に接続してもよい。

以上、取付構造６０の構成について説明した。このような取付構造６０において、燃料配管２０の燃料供給口２４と内燃機関３０の取付孔３２とは、設計上は図１の如く同軸上に並べられるが、実際は、製造公差に起因して位置ずれ（軸ずれ）することが懸念される。そのため、図１の如き設計上の正規姿勢において燃料供給口２４及び取付孔３２に同軸上に挿入されるはずの燃料噴射弁１０であっても、それら燃料供給口２４及び取付孔３２の相対位置がずれている場合には、図２の如く傾いた状態で取付けられることになる。そこで本実施形態では、燃料噴射弁１０が傾いて取付けられても特性変化等の問題が生じないよう、燃料噴射弁１０の取付時にワッシャ５０を確実に径方向移動させることが可能となっている。そこで、以下では、ワッシャ５０を確実に径方向移動させるための本実施形態の特徴につき、詳細に説明する。

湾曲凸面部５５に接触した燃料噴射弁１０のテーパ面部１６に対するワッシャ５０の摩擦係数と、着座面部５４に接触した取付孔３２の段差面部３７に対するワッシャ５０の摩擦係数とにつき、本実施形態では、実質的に同一の値μに設定される。ここで、かかる摩擦係数μの設定は、例えば接触界面をなす各面部５５，１６，５４，３７に対しそれぞれ個別に研磨加工を施すこと等によって、実現可能である。

こうして設定される摩擦係数μを用いて、湾曲凸面部５５とテーパ面部１６との接触界面に図４の如く生じる摩擦力ＲΔは下記の式（i）にて表され、また着座面部５４と段差面部３７との接触界面に図４の如く生じる摩擦力Ｒｘは下記の式（ii）にて表される。ここで、下記式（i）のＦΔは、湾曲凸面部５５とテーパ面部１６との接触界面に作用する垂直抗力（垂直荷重）ＦΔを表し、下記式（ii）のＮは、着座面部５４と段差面部３７との接触界面に垂直抗力（垂直荷重）として作用する取付軸力Ｎを表している。
ＲΔ＝μ・ＦΔ ・・・（i）
Ｒｘ＝μ・Ｎ ・・・（ii）

先に説明したようにワッシャ５０は、燃料噴射弁１０のテーパ面部１６と取付孔３２の段差面部３７との間に挟まれることで楔作用を受ける状態になることから、本実施形態では、上述の摩擦力ＲΔ及び垂直抗力ＦΔ，Ｎを用いた下記の式（iii）が成立する。ここで、下記式（iii）のθは、テーパ面状のテーパ面部１６について図４の如く母線１６ａと軸方向線１６ｂとがなす傾斜角（即ち、テーパ角の半値）θを、表している。
ＦΔ＝（Ｎ−ＲΔ・ｃｏｓθ）／ｔａｎθ ・・・（iii）

本実施形態において燃料噴射弁１０の取付けは、まず、ワッシャ５０及び燃料噴射弁１０を取付孔３２に順次挿入した後、燃料噴射弁１０及び燃料供給口２４の間に弾性部材４０を介装しつつ燃料供給口２４に燃料噴射弁１０を挿入することで、行なわれる。かかる取付工程のうち燃料供給口２４への燃料噴射弁１０の挿入時において、ワッシャ５０に対し図４の如く径方向に作用する移動力Ｆｘについては、上述の垂直抗力ＦΔ及び傾斜角θを用いた下記の式（iv）にて表される。したがって、下記式（iv）及び上記式（i），（iii）を整理することで、下記の式（v）が得られることになる。
Ｆｘ＝ＦΔ・ｃｏｓθ ・・・（iv）
Ｆｘ＝ｃｏｓ^２θ／（ｔａｎθ＋μ・ｃｏｓθ）・Ｎ ・・・（v）

これらのことから、上記式（ii）にて表される摩擦力Ｒｘよりも、上記式（v）にて表される移動力Ｆｘを大きく設定することによれば、燃料供給口２４への燃料噴射弁１０の挿入時にワッシャ５０を確実に径方向移動させ得ることが、分かる。そこで本実施形態では、上記式（ii），（v）の各右辺の大小関係を下記の式（vi）の如く設定し、さらに当該式（vi）を整理してなる下記の式（vii）を満たすように、摩擦係数μに応じた傾斜角θを設定するのである。
μ・Ｎ＜ｃｏｓ^２θ／（ｔａｎθ＋μ・ｃｏｓθ）・Ｎ ・・・（vi）
μ＜ｃｏｓ^２θ／（ｔａｎθ＋μ・ｃｏｓθ） ・・・（vii）

ここで図５は、傾斜角θに対する摩擦力Ｒｘ及び移動力Ｆｘの相関関係につき、摩擦係数μを固定して取付軸力Ｎを変化させたときの相関グラフを示している。この図５並びに上記式（vii）からも明らかなように、移動力Ｆｘが摩擦力Ｒｘよりも大きくなることでワッシャ５０の径方向移動を確実にする傾斜角θの設定範囲は、取付軸力Ｎの変化に拘らず、摩擦係数μに応じた一定範囲となる。また、かかる設定範囲の中では、傾斜角θを可及的に小さく設定することが、望ましいのである。例えば、摩擦係数μが０．３の場合には、傾斜角θを５０°未満の範囲内で可及的に小さく設定することになる。

このように傾斜角θを設定した本実施形態において、取付孔３２に対し位置ずれした燃料供給口２４へ燃料噴射弁１０を挿入するときには、燃料噴射弁１０のテーパ面部１６がワッシャ５０の湾曲凸面部５５を押圧する。その結果、図２に示すように燃料噴射弁１０は、着座面部５４が着座する取付孔３２の段差面部３７に沿ってワッシャ５０を径方向に移動させつつ、燃料噴射端部１４のうち取付孔３２の小径孔部３４に嵌合するシールリング１４ａを中心として傾くこととなる。これによれば、湾曲凸面部５５とテーパ面部１６との接触及び着座面部５４と段差面部３７との接触を維持した状態にて、燃料噴射端部１４の径方向ずれを抑制し得る。したがって、本実施形態によれば、燃料噴射端部１４の捩じれに起因する噴射特性の変化や、当該端部１４をなすシールリング１４ａの塑性変形に起因するシール特性の変化を何ら招来することなく、燃料噴射弁１０を安定的に取付けることが可能となるのである。

ここで図２に示すように、燃料供給口２４と取付孔３２との径方向の位置ずれ量（軸ずれ量）につき、予測される最大量をＸと定義する。また図３に示すように、正規姿勢の燃料噴射弁１０のテーパ面部１６に湾曲凸面部５５が接触するワッシャ５０につき、取付孔３２の大径孔部３８との間の径方向間隔をδと定義する。

これらの定義下において本実施形態では、燃料供給口２４及び取付孔３２の位置ずれ量が最大量Ｘとなってもワッシャ５０の径方向移動が許容されるように、ワッシャ５０及び大径孔部３８間の径方向間隔δを下記の式（viii）を満たす値に設定する。尚、下記式（viii）のＬ０は、図２に示すように、燃料噴射端部１４のうち取付孔３２の小径孔部３４に嵌合するシールリング１４ａの中心Ｃ０（即ち、燃料噴射弁１０の傾き中心）から、燃料流入端部１８のうち燃料供給口２４に嵌合するＯリング１８ａの中心Ｃ１まで軸方向距離Ｌ１を、表している。また、下記式（viii）のＬ２は、図２に示すように、燃料噴射端部１４のうちシールリング１４ａの中心Ｃ０から、取付孔３２の段差面部３７までの軸方向距離Ｌ２を、表している。
δ＞Ｌ２・Ｘ／Ｌ１ ・・・（viii）

以上説明した本実施形態において図６は、ワッシャ５０の径方向への移動力Ｆｘを増大させるために、燃料噴射弁１０におけるテーパ面部１６の傾斜角θを小さくした取付構造６０を、模式的に示している。図６からも明らかなように、傾斜角θを小さくしたテーパ面状のテーパ面部１６においては、取付軸力Ｎの作用側となるエッジ部１６ｃからも反対側のエッジ部１６ｄからも離れた中間部１６ｅに、ワッシャ５０の円環面状の湾曲凸面部５５が確実に接触し得る。これによれば、テーパ面部１６のエッジ部１６ｃ，１６ｄと湾曲凸面部５５とが接触して摩擦力ＲΔが増大する事態につき、回避確率を十分に高めることができる。したがって、本実施形態によれば、ワッシャ５０の径方向の移動力Ｆｘとして必要な大きさが常に確保されるので、燃料噴射弁１０を特性変化させずに安定的に取付けるという効果の発揮が確固たるものとなるのである。

（他の実施形態）
さて、ここまで本発明の一実施形態について説明してきたが、本発明は当該実施形態に限定して解釈されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の実施形態に適用可能である。

具体的に取付孔３２については、内燃機関３０の吸気管に形成されて当該吸気管内の吸気通路に一端部３２ａ側が開口するものであってもよい。また、弾性部材４０については、燃料配管２０側から取付孔３２側へ向かって燃料噴射弁１０に作用する取付軸力Ｎを弾性力により生じるものであればよく、例えば内燃機関３０と燃料噴射弁１０との間に介装してもよい。さらに、ワッシャ５０の湾曲凸面部５５については、当該ワッシャ５０の着座面部５４の内周縁５４ａ側から燃料配管２０側へ向かって拡径する湾曲凸面状であればよく、例えば曲率半径が変化する円孤形断面をもって周方向に延びる形状に、形成してもよい。

１０ 燃料噴射弁、１４ 燃料噴射端部、１４ａ シールリング、１５ 接続筒部、１５ａ 環帯部、１６ テーパ面部、１６ａ 母線、１６ｂ 軸方向線、１６ｃ，１６ｄ エッジ部、１６ｅ 中間部、１７ 遊挿部、１８ 燃料流入端部、１８ａ リング、１９ コネクタ部、２０ 燃料配管、２２ 管本体、２３ 燃料通路、２４ 燃料供給口、３０ 内燃機関、３０ａ シリンダヘッド、３０ｂ シリンダ室、３２ 取付孔、３５ 接続孔部、３５ａ 第一拡径部、３５ｂ 第二拡径部、３６ 中径孔部、３７ 段差面部、３８ 大径孔部、４０ 弾性部材、５０ ワッシャ、５４ 着座面部、５４ａ 内周縁、５５ 湾曲凸面部、５６ 段付拡径部、６０ 取付構造、Ｆｘ 移動力、Ｎ 取付軸力、Ｒｘ，ＲΔ 摩擦力、θ 傾斜角

Claims (4)

1. 燃料噴射弁を燃料配管と内燃機関の取付孔との間に環状のワッシャを介して取付けるための取付構造であって、
   前記燃料配管側から前記取付孔側へ向かって取付軸力が作用する前記燃料噴射弁は、
   前記燃料配管に対し、嵌挿される燃料流入端部と、
   前記取付孔の小径孔部に対し、嵌挿される燃料噴射端部と、
   前記取付孔において前記小径孔部よりも大径且つ前記小径孔部よりも前記燃料配管側に形成される大径孔部に対し、遊挿される遊挿部と、
   前記遊挿部から前記燃料噴射端部側へ向かってテーパ面状に縮径するテーパ面部と、を有し、
   前記テーパ面部の外周側において前記大径孔部に遊挿される前記ワッシャは、
   前記取付孔において前記小径孔部よりも大径且つ前記大径孔部よりも前記小径孔部側に形成されて前記大径孔部から内周側に広がる平坦面状の段差面部に対し、径方向に摺動可能に着座する平坦面状の着座面部と、
   前記着座面部の内周縁側から前記燃料配管側へ向かって湾曲凸面状に拡径し、前記テーパ面部と接触する湾曲凸面部と、を有し、
   前記燃料噴射弁の傾き中心から、前記燃料流入端部のうち前記燃料配管に対する嵌挿部分の中心までの軸方向距離をＬ１と定義し、前記燃料噴射弁の傾き中心から、前記段差面部までの軸方向距離をＬ２と定義したとき、前記ワッシャと前記大径孔部との間の径方向間隔δは、
   前記燃料配管と前記取付孔との径方向の位置ずれ量が予測される最大量Ｘとなるときに前記ワッシャの径方向移動を許容する式として、
   δ＞Ｌ２・Ｘ／Ｌ１
   を満たすように設定され、
   且つ、前記テーパ面部及び前記段差面部に対する前記ワッシャの摩擦係数をμと定義したとき、前記テーパ面部について母線と軸方向線とがなす傾斜角θは、
   前記着座面部と前記段差面部との接触界面において径方向に作用する摩擦力よりも、前記ワッシャに対し径方向に作用する移動力を大きくする式として、
   μ＜ｃｏｓ２θ／（ｔａｎθ＋μ・ｃｏｓθ）
   を満たすように設定されることを特徴とする燃料噴射弁の取付構造。
2. 前記湾曲凸面部は、曲率半径が一定の円弧形断面をもって周方向に延びる円環面状に、形成されることを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射弁の取付構造。
3. 前記燃料噴射端部は、前記燃料噴射弁と前記取付孔との間をシールするシールリングにより、形成されることを特徴とする請求項１又は２に記載の燃料噴射弁の取付構造。
4. 弾性力により前記燃料噴射弁を前記取付孔側へ押圧する弾性部材を、前記燃料噴射弁と前記燃料配管との間に備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の燃料噴射弁の取付構造。

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