JP5983847B2 - 燃料噴射弁 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の燃焼に用いる燃料を噴射する燃料噴射弁に関する。

内燃機関の所定箇所に形成された取付穴へ、燃料噴射弁のボデーを挿入して取り付ける構造の場合、取付穴の内周面とボデーの外周面との隙間から、燃料噴射空間（例えば燃焼室または吸気管内）にあるガスが漏れ出ることを防止することが要求される。

そこで従来では、上記隙間に環状のシール材を介在させている。具体的には、ボデーの外周面に、径方向へ凹む縮径部を形成し、該縮径部にシール材を装着した状態で、ボデーを取付穴へ挿入している（特許文献１参照）。

特開２００５−１５５３９４号公報

さて、本発明者らは、ボデーの外周面のうち上記縮径部よりも反噴孔側の部分に、テーパ部を形成することを検討した。このテーパ部は、反噴孔側に向かうほどボデーの径寸法が徐々に拡大する形状である。これによれば、シール材の噴孔側からガス圧が印加された使用状態において、そのガス圧によりシール材が反噴孔側に押し上げられると、取付穴の内周面とテーパ部との間にシール材が挟み込まれていく。その結果、シール材の径方向への圧縮変形が促進されてシール材の面圧が上昇する（以下、この現象を楔効果と呼ぶ）。そのため、シール材によるシール性が向上する。

本発明は、上記問題を鑑みてなされたもので、その目的は、楔効果によるシール性向上を図った燃料噴射弁を提供することにある。

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。なお、特許請求の範囲およびこの項に記載した括弧内の符号は、ひとつの態様として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って、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

開示された第１の発明は、燃料を噴射する噴孔（１０ａ）が形成されたボデー（１０）を備えるとともに、ボデーの外周面に形成され、環状のシール材（４０）が装着される部分であり、該ボデーを径方向に縮小させた形状である第１縮径部（１６）と、ボデーの外周面のうち第１縮径部よりも反噴孔側に形成され、反噴孔側に向かうほどボデーの径寸法が徐々に拡大する第１テーパ部（１４）と、を備える。そして、内燃機関の所定箇所に形成された取付穴（４）にボデーが挿入され、所定圧以上のガス圧がシール材の噴孔側から印加された使用状態において、ガス圧によりシール材が第１テーパ部に押し付けられて圧縮変形し、その圧縮変形部分が取付穴の内周面とボデーの外周面との間をシールするように構成されており、ボデーの外周面のうち第１テーパ部に対して反噴孔側に連続する部分には、取付穴の内周面との間に隙間（４ｂ）を形成するよう、ボデーを径方向に縮小させた形状である第２縮径部（１７、１８）が形成されていることを特徴とする。

開示された第２の発明は、燃料を噴射する噴孔（１０ａ）が形成されたボデー（１０）を備えるとともに、ボデーの外周面に形成され、環状のシール材（４０）が装着される部分であり、該ボデーを径方向に縮小させた形状である第１縮径部（１６）と、ボデーの外周面のうち第１縮径部よりも反噴孔側に形成され、反噴孔側に向かうほどボデーの径寸法が徐々に拡大する第１テーパ部（１４）と、を備える。そして、内燃機関の所定箇所に形成された取付穴（４）にボデーが挿入され、所定圧以上のガス圧がシール材の噴孔側から印加された使用状態において、ガス圧によりシール材が第１テーパ部に押し付けられて圧縮変形し、その圧縮変形部分が取付穴の内周面とボデーの外周面との間をシールするように構成されており、ボデーの内部には、噴孔を開閉する弁体（２０）、および弁体を開閉作動させる磁気吸引力を生じさせる電動アクチュエータ（３０）が収容されており、第１テーパ部の表面粗さが、ボデーのうち電動アクチュエータを収容する部分における外周面の表面粗さよりも小さいことを特徴とする。

上記第１の発明および第２の発明によれば、ボデーのうちシール材が装着される第１縮径部よりも反噴孔側に、第１テーパ部が形成されているので、先述した楔効果によるシール性向上が図られる。

本発明の第１実施形態にかかる燃料噴射弁が、内燃機関に取り付けられた状態を示す図。 図１に示す燃料噴射弁のボデーにシール材を装着した状態であって、内燃機関の取付穴に挿入する前の状態を示す図。 図１に示す燃料噴射弁を内燃機関に取り付ける手順を示す図。 図３に示すシール装着工程において、シール材を強制する前の状態を示す図。 図３に示すシール装着工程において、燃料噴射弁の取り付けが完了した時点における初期状態を示す図。 図３に示すシール装着工程において、シール材にガス圧が印加された後の通常使用状態を示す図。 図３に示すシール装着工程において、シール材にガス圧が印加された後の使用状態であって、シール材が退避室へ移動した状態を示す図。 取付穴へのシール材の挿入時に生じるシール材の移動量と、テーパ角度との関係を示す試験結果。 ガスの漏れ量とテーパ角度との関係を示す試験結果。 本発明の第２実施形態にかかる燃料噴射弁において、シール材にガス圧が印加された後の通常使用状態を示す図。 本発明の第３実施形態にかかる燃料噴射弁において、シール材にガス圧が印加された後の通常使用状態を示す図。

以下に、図面を参照しながら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合せが可能であることを明示している部分同士の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、明示してなくと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。

（第１実施形態）
図１に示す燃料噴射弁１は、点火式の内燃機関（ガソリンエンジン）に搭載されており、内燃機関の燃焼室２へ直接燃料を噴射するものである。具体的には、燃焼室２を形成するシリンダヘッド３のうちシリンダの中心線Ｃと一致する位置に、燃料噴射弁１を挿入する取付穴４が形成されている。

燃料噴射弁１は、燃料通路を内部に有するとともに、燃料を噴射する噴孔１０ａを有するボデー１０を備える。ボデー１０内には、弁体２０、電動アクチュエータ３０等が収容されている。弁体２０は、ボデー１０の着座面１０ｂに離着座するシート面２０ａを有する。シート面２０ａを着座面１０ｂに着座させるよう弁体２０を閉弁作動させると、噴孔１０ａからの燃料噴射が停止される。シート面２０ａを着座面１０ｂから離座させるよう弁体２０を開弁作動（リフトアップ）させると、噴孔１０ａから燃料が噴射される。

電動アクチュエータ３０は、ソレノイドコイル３１および固定コア３２を有して構成されている。コイル３１に通電すると固定コア３２は磁気吸引力を生じさせ、この磁気吸引力により可動コア（図示せず）が固定コア３２に引き寄せられてリフトアップする。可動コアに結合された弁体２０は、可動コアとともにリフトアップ（開弁作動）する。一方、コイル３１への通電を停止させると、スプリング（図示せず）の弾性力により、弁体２０は可動コアとともに閉弁作動する。

ボデー１０の外周面には、環状のシール材４０が装着されている。このシール材４０により、ボデー１０の外周面と取付穴４の内周面４ａとの間に存在する隙間がシールされている。これにより、燃焼室２内のガスが上記隙間から外部へ漏れ出ることを防止している。なお、シール材４０の材質には、弾性変形可能で耐熱性を有することが要求され、フッ素樹脂が具体例として挙げられる。

図２は、燃料噴射弁１を取付穴４に挿入する前の状態を示す拡大図であり、以下、図２を用いてボデー１０とシール材４０の形状について詳細に説明する。

ボデー１０は、噴孔１０ａを有する部分である噴孔部１１と、中心線Ｃの方向（軸方向）に延びて弁体２０を収容する形状の基部１２と、を有する。ボデー１０のうち噴孔部１１から噴孔１０ａの反対側（反噴孔側）に連なる部分には、溝部１５および第１縮径部１６が順に形成されている。溝部１５および第１縮径部１６は、ボデー１０を径方向に縮小させた形状であり、基部１２に比べて小径である。燃料噴射弁１を取付穴４に挿入する前の状態では、溝部１５および第１縮径部１６にシール材４０が装着されている。

ボデー１０のうち第１縮径部１６から反噴孔側に連なる部分には、第１テーパ部１４、並行部１７および第２テーパ部１８が順に形成されている。つまり、並行部１７は、第１テーパ部１４および第２テーパ部１８の間に位置して連続して繋がっている。ボデー１０のうち第２テーパ部１８から反噴孔側に連なる部分は基部１２である。第１テーパ部１４、並行部１７および第２テーパ部１８は、ボデー１０を径方向に縮小させた形状であり、基部１２に比べて小径である。並行部１７および第２テーパ部１８は、特許請求の範囲に記載の第２縮径部に相当する。

噴孔部１１の外径寸法Ｄ１１と基部１２の外径寸法Ｄ１２とは同じである。したがって、噴孔部１１と基部１２の間に位置する溝部１５、第１縮径部１６、第１テーパ部１４、並行部１７および第２テーパ部１８の全体が、噴孔部１１および基部１２に対して縮径した部分であるとも言える。

並行部１７の径寸法は、ボデー１０の軸方向において均一である。軸方向における第２テーパ部１８の軸方向長さは、第１テーパ部１４の軸方向長さよりも短い。溝部１５、第１縮径部１６、第１テーパ部１４、並行部１７および第２テーパ部１８は、表面粗さが全て同一になるように切削加工されている。また、第１テーパ部１４の表面粗さが、ボデー１０のうち電動アクチュエータ３０を収容する部分１３（図１参照）における外周面の表面粗さよりも小さくなるように切削加工されている。

第１テーパ部１４および第２テーパ部１８は、反噴孔側に向かうほどボデー１０の径寸法が徐々に拡大する形状である。第１縮径部１６および並行部１７の外周面は、径寸法が均一な形状である。溝部１５のうち最も径寸法の小さい部分を底面１５ａと呼び、溝部１５のうち底面１５ａから噴孔部１１に連なる部分を噴孔側壁面１５ｂと呼び、溝部１５のうち底面１５ａから第１縮径部１６に連なる部分を反噴孔側壁面１５ｃと呼ぶ。底面１５ａは、径寸法が均一な形状である。反噴孔側壁面１５ｃは、反噴孔側に向かうほど径寸法が徐々に拡大するテーパ状に形成されている。噴孔側壁面１５ｂは、軸方向に対して垂直に拡がる形状である。

第１テーパ部１４のテーパ角度θ１および第２テーパ部１８のテーパ角度θ２（図５参照）は、それぞれ１０°以上かつ２０°以下の範囲に設定されている。具体的には、これらのテーパ角度θ１、θ２は１５°に設定されている。なお、テーパ角度とは、ボデー１０の断面視において軸方向に延びる仮想線とボデー１０の外形線とが交差する角度のことである。反噴孔側壁面１５ｃのテーパ角度は、第１テーパ部１４および第２テーパ部１８のテーパ角度θ１、θ２よりも大きい。第１縮径部１６、並行部１７および底面１５ａのテーパ角度はゼロであると言える。

シール材４０は、第１縮径部１６および溝部１５の両方に跨って装着されている。シール材４０のうち、噴孔側の先端部４１は溝１５に嵌っており、他の部分（以下、本体部４２と呼ぶ）は第１縮径部１６に装着されている。この装着状態では、本体部４２は弾性変形して第１縮径部１６に密着するように構成してもよいし、本体部４２と第１縮径部１６との間に隙間が形成されるように構成してもよい。

第１縮径部１６への装着前において、シール材４０は肉厚が均一の円筒形状である。また、第１縮径部１６への装着後において、本体部４２は、軸方向のいずれにおいても径寸法が均一の形状である。装着後の先端部４１は、噴孔側に近づくほど外径寸法が徐々に縮径していく形状である。先端部４１の噴孔側の端面４１ａの全体が、溝部１５の内部に位置している。

より詳細に説明すると、先端部４１の噴孔側の端面４１ａのうち、内周側の角であり環状に延びる稜線の部分を内角４１ｂと呼び、外周側の角であり環状に延びる稜線の部分を外角４１ｃと呼ぶ。そして、内角４１ｂは、溝部１５の底面１５ａ上に位置し、外角４１ｃは、溝部１５の噴孔側壁面１５ｂ上に位置する。換言すれば、外角４１ｃは、噴孔部１１の外周面よりも径方向内側に位置する。但し、シール材４０の本体部４２の外周面は、噴孔部１１の外周面よりも径方向外側に位置する。つまり、本体部４２の外径寸法Ｄ４０は、噴孔部１１の外径寸法Ｄ１１よりも大きい。なお、内角４１ｂと底面１５ａとは接触していてもよいし離間していてもよい。外角４１ｃと噴孔側壁面１５ｂとは接触していてもよいし離間していてもよい。

次に、図３を用いて、シール材４０をボデー１０に装着して、燃料噴射弁１を取付穴４に取り付ける作業の手順（つまり取付方法）を説明する。

先ず、第１装着工程Ｓ１０において、ボデー１０にシール材４０を嵌め込む。具体的には、シール材４０を径方向に弾性変形させた状態で、噴孔部１１の側から第１縮径部１６に嵌め込む。この時点では、図４に示すように、縮径していく形状の先端部４１は形成されておらず、シール材４０は径寸法が均一な形状である。

次に、第２装着工程Ｓ２０において、シール材４０の噴孔側先端部を塑性変形させて、縮径していく形状の先端部４１を形成する（図２参照）。例えば、治具により噴孔側先端部を溝部１５内に押し付けることで、溝部１５に嵌り込む縮径形状に先端部４１を塑性変形（つまり矯正）させる。なお、これらの工程Ｓ１０、Ｓ２０が「シール装着工程」に相当する。

次に、挿入工程Ｓ３０において、矯正済みのシール材４０が装着された状態の燃料噴射弁１を、取付穴４に挿入する。図５は、燃料噴射弁１を所定位置まで挿入して挿入工程が完了した時点での状態（以下、初期状態と記載）を示す。図５の例では、シール材４０の先端部４１が溝部１５内に嵌まり込んだままであり、シール材４０の本体部４２は、取付穴４の内周面４ａと第１縮径部１６との間に挟まれて、径方向に弾性変形している。

さて、燃料噴射弁１を取付穴４へ挿入する途中において、シール材４０の外周面が取付穴４の内周面４ａに擦れ、その摩擦によりシール材４０には引き上げられる方向の力（以下、摩擦引上力と記載）が作用する。しかし、先端部４１が溝部１５に引っ掛かっているので、図５の例では、摩擦引上力に抗して先端部４１は溝部１５内に留まりやすくなっている。

上記初期状態において、燃焼室２内のガス圧であって所定圧未満のガス圧（例えば内燃機関のアイドル運転時のガス圧）が、シール材４０に噴孔側から印加されると、シール材４０には押し上げられる方向の力（以下、ガス押上力と記載）が作用する。詳細には、先端部４１の端面４１ａ、外周面および内周面の全体にガス圧が印加されてガス押上力が作用する。反噴孔側へ押し上げられるこのガス押上力に対しても、先端部４１が溝部１５に引っ掛かっていることにより、先端部４１は溝部１５内に留まる（図５参照）。この時、先端部４１は、ガス押上力により反噴孔側壁面１５ｃに押し付けられて圧縮変形する。この圧縮変形した部分が、取付穴４の内周面４ａとボデー１０の外周面との間をシールする（図３中の符号Ｓ４０参照）。

次に、内燃機関の負荷増大に伴い燃焼室２内のガス圧が上昇し、シール材４０の噴孔側から印加されるガス圧が所定圧以上になると、上記ガス押上力が増大し、先端部４１が溝部１５から外れて、シール材４０は反噴孔側へ押し上げられる（図６参照）。すると、先端部４１は第１縮径部１６上に位置するとともに、本体部４２の反噴孔側の一部は、第１テーパ部１４と取付穴４の内周面４ａとの隙間１０ｃに進入して、第１テーパ部１４上に位置するようになる。以下、図６に示す通常使用状態において、第１テーパ部１４上に位置するシール材４０の部分を通常時本体部４２ｘ、第１縮径部１６上に位置するシール材４０の部分を通常時先端部４１ｘと呼ぶ。

上記通常使用状態において、通常時先端部４１の端面４１ａにガス圧が印加されてガス押上力が作用する。このガス押上力により、通常時本体部４２ｘは第１テーパ部１４に押し付けられる（図６参照）。その結果、シール材４０の全体が圧縮変形する。詳細には、取付穴４の内周面４ａと第１テーパ部１４との間にシール材４０が挟み込まれていく。その結果、シール材４０の径方向への圧縮変形が促進されてシール材４０の径方向の面圧が上昇する（以下、この現象を楔効果と呼ぶ）。これにより、取付穴４の内周面４ａとボデー１０（つまり第１テーパ部１４）の外周面との間がシールされる（図３中の符号Ｓ５０参照）。

ここで、この通常使用状態が長期間継続されると、シール材４０がクリープ現象により劣化していき、シール材４０の径方向変形量に対する上記面圧が低下する。しかしながら、このように劣化すると、ガス押上力によりシール材４０がさらに押し上げられて、シール材４０の径方向変形量が増大する。そのため、径方向変形量に対する面圧が低下するものの、径方向変形量が増大するので、通常使用状態における面圧が維持される。よって、楔効果によるシール能力は維持される。

通常使用状態がさらに長期間継続されてシール材４０のクリープによる劣化が進行すると、シール材４０がガス押上力によりさらに押し上げられて、通常時本体部４２ｘの一部が退避室４ｂに挿入されてくる（図７参照）。退避室４ｂは、並行部１７および第２テーパ部１８の外周面と取付穴４の内周面４ａとの間に形成される隙間である。

その結果、取付穴４の内周面４ａと第２テーパ部１８との間にシール材４０が挟み込まれていき、通常時本体部４２ｘの一部は第２テーパ部１８上に位置するとともに、通常時先端部４１ｘの一部は並行部１７上に位置するようになる。以下、図７に示す退避状態において、第２テーパ部１８上に位置するシール材４０の部分を退避時本体部４２ｙ、並行部１７上に位置するシール材４０の部分を退避時先端部４１ｙと呼ぶ。

上記退避状態において、退避時先端部４１ｙの端面４１ａにガス圧が印加されてガス押上力が作用する。反噴孔側へ押し上げられるこのガス押上力により、退避時本体部４２ｙおよび退避時先端部４１ｙの各々は、第２テーパ部１８および第１テーパ部１４に押し付けられる（図７参照）。その結果、第１テーパ部１４に加えて第２テーパ部１８でも楔効果が発揮されるようになる。これにより、取付穴４の内周面４ａとボデー１０（つまり第１テーパ部１４および第２テーパ部１８）の外周面との間がシールされる（図３中の符号Ｓ６０参照）。

なお、基部１２の外周面と取付穴４の内周面４ａとの間には、ボデー１０を取付穴４に挿入するのに必要なクリアランスが設けられているが、このクリアランスは、ガス押上力によってもシール材４０が入り込めない程度に小さく設定されている。したがって、退避状態において、退避時本体部４２ｙが第２テーパ部１８と基部１２の境界位置に達すると、退避時本体部４２ｙはそれ以上押し上がることはできない。よって、仮に退避時本体部４２ｙが上記境界位置に達すると、それ以降は、楔効果の進行による面圧確保ができなくなり、シール能力は低下していく。この点を鑑み、燃料噴射弁１の耐用年数以内に、退避時本体部４２ｚが上記境界位置に達することがないように設定されている。

ここで、第１テーパ部１４のテーパ角度θ１を小さくするほど、楔効果が大きく作用するようになり、シール性向上の効果が促進される。しかしながら、テーパ角度θ１を過剰に小さくすると、以下に説明するようにシール材４０の損傷が懸念されるようになる。

すなわち、ボデー１０を取付穴４に挿入して内燃機関の所定箇所に燃料噴射弁１を取り付ける際に、シール材４０は取付穴４の内周面に擦れて摩擦力を受け、反噴孔側へ擦り上がって移動する場合がある。そして、第１テーパ部１４はシール材４０の移動を抑制するように作用するものの、テーパ角度θ１を小さくするほど、移動抑制の作用は小さくなる。そして、シール材４０の移動量が過大になると、楔効果による上記面圧が過剰に上昇し、その状態でさらにボデー１０を取付穴４に挿入していくと、シール材４０が引きちぎられて損傷するようになる。

要するに、テーパ角度を小さくして楔効果によるシール性を向上させることと、テーパ角度を大きくしてシール材の移動を抑制することとは、二律背反の関係にある。そして、第１テーパ部１４のテーパ角度θ１を変更する試験を本発明者らが実施したところ、次の知見が得られた。すなわち、図８に示す試験結果は、テーパ角度が１０°以上であれば、取付穴にボデーを挿入する際に生じるシール材の移動を、シール材が損傷しない程度に抑制できることを示す。また、図９に示す試験結果は、テーパ角度が２０°以下であれば、楔効果によるシール性が十分に得られることを示す。

これらの試験結果を鑑み、本実施形態では、第１テーパ部１４のテーパ角度が１０°以上かつ２０°以下の範囲に設定されている。したがって、取付穴４にボデー１０を挿入する際に生じるシール材４０の移動を抑制してシール材４０損傷の抑制を図ることと、楔効果によるシール性向上との両立を実現できる。

以上に説明した本実施形態の燃料噴射弁１は、要するに、以下に列挙する特徴を備える。そして、それらの各特徴により以下に説明する作用効果が発揮される。

＜特徴１＞
第１テーパ部１４のテーパ角度θ１が１０°以上かつ２０°以下の範囲に設定されている。以下、この設定による効果を、図８および図９に示す試験結果を用いて説明する。

図８に係る試験では、シール材４０が装着された状態のボデー１０を取付穴４に挿入する前と挿入した後において、シール材４０の端面４１ａが軸方向に移動した距離を計測している。図９に係る試験では、燃料噴射弁１を取付穴４に取り付けた後、ガス押上力を付与して楔効果が発揮された状態において、シール材４０から漏れ出るガスの流量を計測している。

図８および図９の横軸は第１テーパ部１４のテーパ角度を示しており、５°、１０°、１５°、２０°、２５°、３０°、４５°、６０°の８点についてテーパ角度を変更して上記試験を実施している。なお、図８に係る試験では、テーパ角度を５°にするとシール材４０が破断し、移動量の計測が不能であった。これに対し、図９に係る試験では、テーパ角度を５°にしてもシール材４０は破断しなかった。このような破断有無の違いは、図８の試験では寸法公差最大の燃料噴射弁を用い、図９の試験では寸法公差最小の燃料噴射弁を用いたことが原因で生じたと推察する。

図８に示す試験結果は、テーパ角度が１０°以上であれば、取付穴４にボデー１０を挿入する際に生じるシール材４０の移動を、シール材４０が損傷しない程度に抑制できることを示す。また、図９に示す試験結果は、テーパ角度が２０°以下であれば、楔効果によるシール性が十分に得られることを示す。

したがって、テーパ角度θ１が１０°以上かつ２０°以下に設定された本実施形態によれば、取付穴４にボデー１０を挿入する際に生じるシール材４０の移動を抑制してシール材４０損傷の抑制を図ることと、楔効果によるシール性向上との両立を実現できる。

＜特徴２＞
ボデー１０の外周面のうち第１テーパ部１４に対して反噴孔側に連続する部分には、ボデー１０を径方向に縮小させた形状である第２縮径部（つまり並行部１７および第２テーパ部１８）が形成されている。この第２縮径部は、取付穴４の内周面４ａとの間に隙間（つまり退避室４ｂ）を形成する。

さて、シール材４０のシール面圧がクリープにより低下した場合に、シール材４０が第１テーパ部１４を擦り上ってシール面圧を上昇させるといった楔効果は、シール材４０が限界位置まで擦り上がった以降は発揮されなくなる。この点に着目した本実施形態では、第１テーパ部１４の反噴孔側に連続する第２縮径部が形成されているので、第１テーパ部１４の反噴孔側に隣接して退避室４ｂが設けられる。そのため、シール材４０の端部（つまり通常時本体部４２ｘ）が第１テーパ部１４の反噴孔側端部にまで擦り上がった以降も、通常時本体部４２ｘが退避室４ｂに進入できるので、シール材４０がさらに擦り上がることができる。よって、楔効果が発揮されなくなる時期を延長させることができ、シール能力が発揮されるシール材４０の寿命を長くできる。

＜特徴３＞
第２縮径部（つまり並行部１７および第２テーパ部１８）には、ボデー１０の径寸法が該ボデー１０の軸方向において均一である並行部１７が含まれている。そのため、ボデー１０が径方向に大型化することを抑制しつつ、退避室４ｂを形成できる。

＜特徴４＞
第２縮径部（つまり並行部１７および第２テーパ部１８）には、反噴孔側に向かうほどボデー１０の径寸法が徐々に拡大する第２テーパ部１８が含まれており、並行部１７は、第１テーパ部１４および第２テーパ部１８の間に位置する。

そのため、退避室４ｂに進入した通常時本体部４２ｘの先端（つまり退避時本体部４２ｙ）が、さらに第２テーパ部１８に押し付けられて楔効果を発揮する。よって、シール材４０のシール性を向上できる。

＜特徴５＞
第２テーパ部１８のテーパ角度θ２が１０°以上かつ２０°以下の範囲に設定されている。そのため、第１テーパ部１４による先述した効果、つまりシール材４０の移動抑制と楔効果によるシール性向上との両立を図る効果が、第２テーパ部１８においても同様に発揮されるようになる。

＜特徴６＞
第１テーパ部１４の表面粗さが、ボデー１０のうち電動アクチュエータ３０を収容する部分１３における外周面の表面粗さよりも小さくなるようにボデー１０は加工されている。

これによれば、第１テーパ部１４の表面粗さが小さいので、第１テーパ部１４とシール材４０との密着性を向上できる。よって、シール材４０とボデー１０との間におけるシール性を向上できる。さて、このように表面粗さを小さくすると、シール材４０が擦り上がりやすくなる。そのため、テーパ角度θ１を１０°以上にすることによる擦り上がり抑制効果が好適に発揮されるようになる。

＜特徴７＞
第１縮径部１６のうち、シール材４０の噴孔側の先端部４１が装着される部分には、ボデー１０の径方向に凹む環状の溝部１５が形成されている。

よって、シール材４０の先端部４１が溝部１５に引っ掛かった状態でボデー１０を取付穴４へ挿入するようにできる。そのため、該挿入時におけるシール材４０と取付穴４との摩擦力（つまり摩擦引上力）により、シール材４０の本体部４２が引き上げられることが抑制される。よって、取付穴４の内周面４ａと第１テーパ部１４との間で、挿入時にシール材４０が強く擦れて破損することを抑制できる。

しかも、燃料噴射弁１を取付穴４から取り出す作業を実施するにあたり、シール材４０の先端部４１が溝部１５に引っ掛かった状態でボデー１０を取付穴４から取り出すようにできる。そのため、該取出時におけるシール材４０と取付穴４との摩擦力（つまり摩擦引下力）により、シール材４０の通常時先端部４１ｘが溝部１５よりも噴孔側の位置、つまり噴孔部１１の外周面上へ引き下げられることを防止できる。よって、先端部４１がボデー１０の所定位置、つまり噴孔部１１よりも反噴孔側の位置（溝部１５）から噴孔側へずれることを抑制できる。そのため、取付穴４の内周面４ａと噴孔部１１の外周面との間にシール材４０が噛み込んで、燃料噴射弁１を取付穴４から取り出す作業性が悪くなることを回避できる。

＜特徴８＞
挿入時におけるシール材４０の先端部４１は、噴孔側に近づくほど外径寸法が徐々に縮径していく円筒形状である。そのため、挿入時において、先端部４１の外周面が取付穴４の内周面４ａと擦れることを抑制できるので、摩擦引上力に起因して先端部４１が溝部１５から外れることを抑制できる。

＜特徴９＞
先端部４１の噴孔側の端面４１ａの全体が、溝部１５の内部に位置している。これによれば、挿入時において、先端部４１の外角４１ｃが溝部１５の内部に位置することとなるので、挿入時において、先端部４１の外角４１ｃが取付穴４の内周面４ａと擦れることを、より一層抑制できる。よって、摩擦引上力に起因して先端部４１が溝部１５から外れることの抑制効果を向上できる。

＜特徴１０＞
ボデー１０の外周面のうち第１縮径部１６の反噴孔側に連なる部分には、反噴孔側に向かうほどボデー１０の径寸法が徐々に拡大する第１テーパ部１４が形成されている。そして、通常使用状態において、上記ガス圧によりシール材４０が第１テーパ部１４に押し付けられて圧縮変形し、その圧縮変形部分が取付穴４の内周面４ａとボデー１０の外周面との間をシールするように構成されている。

これによれば、先述したガス押上力によりシール材４０が第１テーパ部１４に押し付けられるので、シール材４０のクリープ劣化が進行しても楔効果によるシール能力の維持が図られる。

また、第１テーパ部１４が設けられていない場合に比べて、ガス押上力によりシール材４０に剪断力や引張力が生じることを抑制でき、シール材４０が損傷するおそれを低減できる。特に、燃焼室２へ直接燃料を噴射する位置へ燃料噴射弁１が取り付けられている場合には、燃焼室２の高いガス圧が印加されることになるので、上記効果が顕著に発揮される。

＜特徴１１＞
取付穴４へのボデー１０の挿入が完了した後、所定圧以上のガス圧がシール材４０に未だ印加されていない初期状態において、シール材４０が以下のようにシールするように構成されている。すなわち、溝部１５のうち反噴孔側の壁面１５ｃと取付穴４の内周面４ａとの間にシール材４０が挟まれて圧縮変形し、その圧縮変形部分が上記内周面４ａとボデー１０の外周面との間をシールするように構成されている。

これによれば、初期状態の時点でも、取付穴４の内周面４ａとボデー１０の外周面との間をシールするようにできるので、燃焼室２のガスが取付穴４を通じて外部に漏出するおそれを、通常使用時のみならず初期状態の時点においても抑制できる。

＜特徴１２＞
取付穴４にボデー１０が挿入されていない状態において、シール材４０の最外径寸法Ｄ４０は、取付穴４の内周面４ａの内径寸法Ｄ４よりも大きく設定されている。

これによれば、初期状態および通常使用状態のいずれの時においても、シール材４０の外周面が取付穴４の内周面４ａに密着し、かつ、シール材４０の内周面がボデー１０の外周面に密着することの確実性を向上できる。よって、シール材４０によるシール性を向上できる。

＜特徴１３＞
取付穴４にボデー１０が挿入されていない状態において、第１縮径部１６に装着された状態のシール材４０の最外周位置が、溝部１５のうち噴孔側の壁面の最外周位置よりも、径方向外側に位置している。上記シール材４０の最外周位置は、図２の例では本体部４２の外周面位置である。上記溝部１５のうち噴孔側の壁面の最外周位置は、図２の例では噴孔側壁面１５ａの最外周面位置、つまり噴孔部１１の外周面位置である。

これによれば、初期状態および通常使用状態のいずれの時においても、シール材４０の外周面が取付穴４の内周面４ａに密着し、かつ、シール材４０の内周面がボデー１０の外周面に密着することの確実性を向上できる。よって、シール材４０によるシール性を向上できる。

＜特徴１４＞
溝部１５のうち反噴孔側の壁面１５ｃは、反噴孔側に向かうほどボデー１０の径寸法が徐々に拡大するテーパ状に形成されている。

ここで、本実施形態に反して反噴孔側壁面１５ｃを断面直角の形状にすると、ガス押上力によりシール材４０が反噴孔側へ移動する際に、先端部４１が溝部１５からスムーズに外れなくなることが懸念される。これに対し、本実施形態によれば、反噴孔側壁面１５ｃをテーパ状に形成するので、ガス押上力により先端部４１が溝部１５から外れることをスムーズにでき、上記懸念を解消できる。

（第２実施形態）
図１０に示す本実施形態では、上記第１実施形態に係る第２テーパ部１８を廃止している。つまり、ボデー１０のうち第１縮径部１６から反噴孔側に連なる部分には、第１テーパ部１４、並行部１７および基部１２が順に形成されており、並行部１７は、第１テーパ部１４および基部１２の間に位置して連続して繋がっている。この場合、並行部１７が特許請求の範囲に記載の第２縮径部に相当し、並行部１７の外周面と取付穴４の内周面４ａとの間に形成される隙間が退避室４ｂとして機能する。

このように第２テーパ部１８を廃止した構成であっても、並行部１７により退避室４ｂが形成されるので、シール材４０の端部が第１テーパ部１４の反噴孔側端部にまで擦り上がった以降も、シール材４０の端部が退避室４ｂに進入できるようになる。よって、第１実施形態と同様にして、楔効果が発揮されなくなる時期を延長させることができ、シール能力が発揮されるシール材４０の寿命を長くできる。

（第３実施形態）
図１１に示す本実施形態では、上記第１実施形態に係る第２テーパ部１８および並行部１７を廃止している。つまり、ボデー１０のうち第１縮径部１６から反噴孔側に連なる部分には、第１テーパ部１４および基部１２が順に形成されており、第１テーパ部１４は、第１縮径部１６および基部１２の間に位置して連続して繋がっている。

このように第２テーパ部１８および並行部１７を廃止した構成によれば、退避室４ｂが存在しなくなる。そのため、シール能力の寿命を長くできるといった効果は発揮されなくなるものの、第２テーパ部１８および並行部１７を切削加工する工程が不要になるので、ボデー１０の加工に要する工数を低減できる。

（第４実施形態）
上記第１実施形態では、挿入工程が完了した時点での初期状態では、シール材４０の先端部４１が溝部１５内に嵌まり込んだままである。これに対し、本実施形態では、挿入工程の途中では、先端部４１が溝部１５内に嵌まり込んだ状態が維持されるが、挿入工程が完了した時点での初期状態では、先端部４１が溝部１５から外れた状態となる。

溝部１５から外れるタイミングはできるだけ遅いことが望ましい。例えば、挿入量の残りが所定量になった時点で外れるようにするにあたり、上記所定量を、第１テーパ部１４の軸方向長さ未満に設定することが望ましい。

このように挿入途中で溝部１５から外れるようにするには、主に、第１縮径部１６の面粗度や、溝部１５の面粗度、シール材４０の面粗度、反噴孔側壁面１５ｃのテーパ角度、シール材４０の弾性係数および弾性変形量等を調整して実現させる。

要するに、本実施形態によれば、取付穴４へのボデー１０の挿入が完了した後、所定圧以上のガス圧がシール材４０に未だ印加されていない初期状態において、先端部４１が溝部１５から外れている。そのため、ボデー１０のうち溝部１５よりも反噴孔側の部分（例えば、第１縮径部１６または第１テーパ部１４）によりシール材４０が径方向に圧縮変形してシールすることとなる。

そのため、挿入途中まではシール材４０が溝部１５に引っ掛かるので、第１実施形態の効果と同様にして、摩擦でシール材４０が引き上げられることを抑制できる。しかも、挿入完了時点では溝部１５から外れているので、ガス圧が初回にシール材４０へ印加される時に、シール材４０のうちガス圧を受ける部分を、シール材４０の端面４１ａだけにできる。よって、端面４１ａに加えてシール先端部４１の内角４１ｂおよび外角４１ｃにも初回ガス圧がかかる第１実施形態（図５参照）の場合に比べ、シール材４０がガス圧を受ける面積を少なくできる。よって、シール材４０が燃焼室２内のガスから受ける熱量を少なくできるので、シール材４０が溶損する懸念を低減できる。

（第５実施形態）
上記第１実施形態では、シール材４０を第１縮径部１６へ装着した状態、かつ、取付穴４に挿入する前の状態において、シール材４０は肉厚均一の形状である。これに対し本実施形態では、シール材４０のうち溝部１５内に嵌り込む部分の肉厚が、他の部分よりも厚くなるように、肉厚が不均一なシール材４０を採用している。詳細には、シール材４０の先端部４１が、本体部４２よりも径方向内側に拡大する向きに肉厚が大きく形成されている。

これにより、図３の第２装着工程Ｓ２０による矯正を不要にしつつ、挿入前の状態においてシール材の先端を溝部１５内に嵌り込ませることを実現可能にしている。よって、本実施形態によっても、上記第１実施形態と同様の効果が発揮される。

（他の実施形態）
本発明は上記実施形態の記載内容に限定されず、以下のように変更して実施してもよい。また、各実施形態の特徴的構成をそれぞれ任意に組み合わせるようにしてもよい。

・上記第１実施形態に係る溝部１５を廃止して、ボデー１０のうち噴孔部１１の反噴孔側には第１縮径部１６が連続して繋がる構造にしてもよい。この場合、溝部１５が形成されている場合に比べて、ボデー１０の挿入時にシール材４０が移動しやすくなる。しかし、第１テーパ部１４のテーパ角度θ１が１０°以上に設定されているので、上記移動は抑制される。

・上記第１実施形態では、第１縮径部１６および第１テーパ部１４を同一の表面粗さに加工している。これに対し、第１テーパ部１４の表面粗さを、第１縮径部１６の表面粗さよりも小さく加工してもよい。これによれば、第１テーパ部１４とシール材４０との密着性が高くなり、シール材４０と第１テーパ部１４との間のシール性が向上する。よって、１０°〜２０°の範囲内においてテーパ角度θ１を大きく設定できるようになり、ボデー１０挿入時におけるシール材４０移動量の低減を促進できる。

・上記第１実施形態では、第２テーパ部１８のテーパ角度θ２が１０°以上かつ２０°以下の範囲に設定されているが、この範囲から外れた角度に設定されていてもよい。この場合、並行部１７を廃止して第２テーパ部１８により第２縮径部を構成してもよい。

・上記第１実施形態では、第１テーパ部１４の表面粗さが、ボデー１０のうち電動アクチュエータ３０を収容する部分１３における外周面の表面粗さよりも小さく設定されている。これに対し、上記収容の部分１３と第１テーパ部１４の表面粗さが同じに設定されていてもよい。

・上記第１実施形態にかかるシール材４０の形状と上記第５実施形態にかかるシール材の形状とを組み合わせても良い。すなわち、溝部１５内に嵌り込む部分の肉厚を厚くした肉厚不均一のシール材を採用しつつ、その嵌り込む部分を縮径していく形状に矯正する。

・上記第１実施形態では、溝部１５のうち反噴孔側の壁面１５ｃは、反噴孔側に向かうほどボデー１０の径寸法が徐々に拡大するテーパ状に形成されている。これに対し、上記壁面１５ｃを湾曲状に形成してもよい。

・上記第１実施形態に係る燃料噴射弁１は、図１に示すように、シリンダヘッド３に取り付けられているが、シリンダブロックに取り付けられた燃料噴射弁であってもよい。また、上記第１実施形態では、点火式の内燃機関（ガソリンエンジン）に搭載された燃料噴射弁１について説明したが、圧縮自着火式の内燃機関（ディーゼルエンジン）に搭載された燃料噴射弁であってもよい。さらに、上記実施形態では、燃焼室２へ直接燃料を噴射する燃料噴射弁について説明したが、吸気管へ燃料を噴射する燃料噴射弁であってもよい。

１…燃料噴射弁、４…取付穴、１０…ボデー、１０ａ…噴孔、１４…第１テーパ部、１６…第１縮径部、４０…シール材、θ１…第１テーパ部のテーパ角度。

Claims (14)

1. 燃料を噴射する噴孔（１０ａ）が形成されたボデー（１０）を備えるとともに、
   前記ボデーの外周面に形成され、環状のシール材（４０）が装着される部分であり、該ボデーを径方向に縮小させた形状である第１縮径部（１６）と、
   前記ボデーの外周面のうち前記第１縮径部よりも反噴孔側に形成され、反噴孔側に向かうほど前記ボデーの径寸法が徐々に拡大する第１テーパ部（１４）と、
   を備え、
   内燃機関の所定箇所に形成された取付穴（４）に前記ボデーが挿入され、所定圧以上のガス圧が前記シール材の噴孔側から印加された使用状態において、前記ガス圧により前記シール材が前記第１テーパ部に押し付けられて圧縮変形し、その圧縮変形部分が前記取付穴の内周面と前記ボデーの外周面との間をシールするように構成されており、
   前記ボデーの外周面のうち前記第１テーパ部に対して反噴孔側に連続する部分には、前記取付穴の内周面との間に隙間（４ｂ）を形成するよう、前記ボデーを径方向に縮小させた形状である第２縮径部（１７、１８）が形成されていることを特徴とする燃料噴射弁。
2. 前記第２縮径部には、前記ボデーの径寸法が該ボデーの軸方向において均一である並行部（１７）が含まれていることを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射弁。
3. 前記第２縮径部には、反噴孔側に向かうほど前記ボデーの径寸法が徐々に拡大する第２テーパ部（１８）が含まれており、
   前記並行部は、前記第１テーパ部および前記第２テーパ部の間に位置することを特徴とする請求項２に記載の燃料噴射弁。
4. 前記第２テーパ部のテーパ角度（θ２）が１０°以上かつ２０°以下の範囲に設定されていることを特徴とする請求項３に記載の燃料噴射弁。
5. 前記ボデーの内部には、前記噴孔を開閉する弁体（２０）、および前記弁体を開閉作動させる磁気吸引力を生じさせる電動アクチュエータ（３０）が収容されており、
   前記第１テーパ部の表面粗さが、前記ボデーのうち前記電動アクチュエータを収容する部分における外周面の表面粗さよりも小さいことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の燃料噴射弁。
6. 燃料を噴射する噴孔（１０ａ）が形成されたボデー（１０）を備えるとともに、
   前記ボデーの外周面に形成され、環状のシール材（４０）が装着される部分であり、該ボデーを径方向に縮小させた形状である第１縮径部（１６）と、
   前記ボデーの外周面のうち前記第１縮径部よりも反噴孔側に形成され、反噴孔側に向かうほど前記ボデーの径寸法が徐々に拡大する第１テーパ部（１４）と、
   を備え、
   内燃機関の所定箇所に形成された取付穴（４）に前記ボデーが挿入され、所定圧以上のガス圧が前記シール材の噴孔側から印加された使用状態において、前記ガス圧により前記シール材が前記第１テーパ部に押し付けられて圧縮変形し、その圧縮変形部分が前記取付穴の内周面と前記ボデーの外周面との間をシールするように構成されており、
   前記ボデーの内部には、前記噴孔を開閉する弁体（２０）、および前記弁体を開閉作動させる磁気吸引力を生じさせる電動アクチュエータ（３０）が収容されており、
   前記第１テーパ部の表面粗さが、前記ボデーのうち前記電動アクチュエータを収容する部分における外周面の表面粗さよりも小さいことを特徴とする燃料噴射弁。
7. 前記第１縮径部のうち、前記シール材の噴孔側の先端部（４１）が装着される部分には、前記ボデーの径方向に凹む環状の溝部（１５）が形成されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の燃料噴射弁。
8. 前記先端部（４１）が前記溝部に嵌まるように前記第１縮径部に装着された、前記シール材を備え、
   前記先端部は、噴孔側に近づくほど外径寸法が徐々に縮径していく円筒形状であることを特徴とする請求項７に記載の燃料噴射弁。
9. 前記先端部（４１）の噴孔側の端面（４１ａ）の全体が、前記溝部の内部に位置していることを特徴とする請求項７または８に記載の燃料噴射弁。
10. 前記溝部のうち反噴孔側の壁面（１５ｃ）は、反噴孔側に向かうほど前記ボデーの径寸法が徐々に拡大するテーパ状に形成されていることを特徴とする請求項７〜９のいずれか１つに記載の燃料噴射弁。
11. 前記取付穴への前記ボデーの挿入が完了した後、所定圧以上のガス圧が前記シール材に未だ印加されていない初期状態において、
    前記溝部のうち反噴孔側の壁面と前記取付穴の内周面との間に前記シール材が挟まれて圧縮変形し、その圧縮変形部分が前記取付穴の内周面と前記ボデーの外周面との間をシールするように構成されていることを特徴とする請求項７〜１０のいずれか１つに記載の燃料噴射弁。
12. 前記取付穴への前記ボデーの挿入が完了した後、所定圧以上のガス圧が前記シール材に未だ印加されていない初期状態において、
    前記先端部が前記溝部から外れ、前記第１縮径部のうち前記溝部よりも反噴孔側の部分と前記取付穴の内周面との間に前記シール材が挟まれて圧縮変形し、その圧縮変形部分が前記取付穴の内周面と前記ボデーの外周面との間をシールするように構成されていることを特徴とする請求項７〜１０のいずれか１つに記載の燃料噴射弁。
13. 前記取付穴に前記ボデーが挿入されていない状態において、前記第１縮径部に装着された状態の前記シール材の最外周位置が、前記溝部のうち噴孔側の壁面の最外周位置よりも径方向外側に位置していることを特徴とする請求項７〜１２のいずれか１つに記載の燃料噴射弁。
14. 前記取付穴に前記ボデーが挿入されていない状態において、前記シール材の最外径寸法（Ｄ４０）は、前記取付穴の内周面の内径寸法（Ｄ４）よりも大きく設定されていることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１つに記載の燃料噴射弁。

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