JP6690566B2 - 燃料噴射弁 - Google Patents

Description

本発明は、電気アクチュエータで制御弁を開閉させることで燃料噴射と噴射停止とを制御する燃料噴射弁に関する。

特許文献１には、ソレノイドコイル等を有する電気アクチュエータにより制御弁を開閉作動させることで、噴孔を開閉するニードルの背圧を制御して、燃料噴射と噴射停止とを制御する燃料噴射弁が開示されている。上記背圧とは、ニードルに対して閉弁側へ付与される燃料圧力のことであり、制御弁を開弁作動させると背圧が低下してニードルが開弁し、噴孔から燃料が噴射される。

上述の電気アクチュエータは、軸方向においてストッパと皿バネに挟持された状態でボデー内部に収容されており、皿バネの弾性力は、電気アクチュエータをストッパへ押し付ける押付力として付与される。また、電気アクチュエータと皿バネとの間には、皿バネの弾性変形量を所望の量に調整する調整部材が配置されている。調整部材は、軸方向に貫通する貫通穴を有する形状であり、その貫通穴及び皿バネの中心穴には、挿入部材が挿入されている。これにより、皿バネ及び調整部材の径方向への移動が挿入部材により規制され、皿バネ及び調整部材が径方向に位置決めされる。

特開２０１０−１７４８２２号公報

ここで、調整部材と挿入部材との間に設けられている挿入クリアランスの分だけ調整部材が径方向にずれると、径方向の一方側の挿入クリアランスが小さくなった分だけ他方側の挿入クリアランスが大きくなる。すると、大きくなった側の挿入クリアランスに皿バネの内周側エッジが入り込む場合がある。この場合、皿バネが正規の向きから傾いてしまい、想定していた弾性変形量が得られなくなって弾性力（押付力）が小さくなる。その結果、内燃機関の振動による電気アクチュエータの振動が想定以上に大きくなり、電気アクチュエータへ電力供給するリード線の断線を招く等、燃料噴射弁の各部損傷の恐れが大きくなる、との知見を本発明者は得た。

本発明は、上記問題を鑑みてなされたもので、その目的は、電気アクチュエータへ付与される弾性力が低下するおそれを低減させた燃料噴射弁を提供することにある。

ここに開示される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、特許請求の範囲及びこの項に記載した括弧内の符号は、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って、発明の技術的範囲を限定するものではない。

開示される第１の発明は、
燃料通路（５３ａ）を開閉することで噴孔（２２）からの燃料噴射と噴射停止とを制御する制御弁（６５）と、
制御弁を開閉作動させる電気アクチュエータ（６０）を含む電動ユニット（Ｕ）と、
電動ユニットを内部に収容するボデー（４０）と、
ボデーの軸方向の一方側へ電動ユニットが移動することを規制するストッパ（６０１）と、
軸方向の周りに環状に延びる形状、かつ、環状の内周側エッジ（６０２ａ）及び外周側エッジ（６０２ｂ）が軸方向において異なる位置にある形状であり、電動ユニットをストッパに押し付ける弾性力を発揮する皿バネ（６０２）と、
軸方向に貫通する貫通穴（６０３ａ）を有する形状であり、皿バネに対して軸方向に隣接配置され、皿バネの弾性変形量を所望の値に調整する調整部材（６０３）と、
内周側エッジの内側及び貫通穴に挿入配置された挿入部材（７２）と、
を備え、
挿入部材の外周面のうち内周側エッジに対向する部分を皿バネ対向面（７２ｃ）とし、挿入部材の外周面のうち貫通穴の壁面に対向する部分を調整部材対向面（７２ｄ）とし、
調整部材対向面のうち軸方向のいずれの箇所の直径と比較しても、皿バネ対向面の直径は調整部材対向面の直径よりも大きい燃料噴射弁である。
開示される第２の発明は、
燃料通路（５３ａ）を開閉することで噴孔（２２）からの燃料噴射と噴射停止とを制御する制御弁（６５）と、
制御弁を開閉作動させる電気アクチュエータ（６０）を含む電動ユニット（Ｕ）と、
電動ユニットを内部に収容するボデー（４０）と、
ボデーの軸方向の一方側へ電動ユニットが移動することを規制するストッパ（６０１）と、
軸方向の周りに環状に延びる形状、かつ、環状の内周側エッジ（６０２ａ）及び外周側エッジ（６０２ｂ）が軸方向において異なる位置にある形状であり、電動ユニットをストッパに押し付ける弾性力を発揮する皿バネ（６０２）と、
軸方向に貫通する貫通穴（６０３ａ）を有する形状であり、皿バネに対して軸方向に隣接配置され、皿バネの弾性変形量を所望の値に調整する調整部材（６０３）と、
内周側エッジの内側及び貫通穴に挿入配置された挿入部材（７２）と、
を備え、
挿入部材の外周面のうち内周側エッジに対向する部分である皿バネ対向面（７２ｃ）の直径は、挿入部材の外周面のうち貫通穴の壁面に対向する部分である調整部材対向面（７２ｄ）の直径よりも大きく、
挿入部材は、
調整部材対向面に対して皿バネ対向面の反対側の部分に形成され、調整部材対向面よりも径方向外側に突出した形状の突出部（７２１ａ）を有するとともに、
突出部の径方向位置を径方向中心側に変位させるように弾性変形可能な形状である燃料噴射弁である。

上述した知見に基づき、上記第２の発明では、挿入部材の皿バネ対向面の直径が調整部材対向面の直径よりも大きく設定されている。そのため、挿入クリアランスの分だけ調整部材が径方向にずれた場合であっても、大きくなった側（上記他方側）のクリアランスに向けて内周側エッジが径方向へ移動することは、内周側エッジが皿バネ対向面に当接することで抑制される。よって、内周側エッジが貫通穴に入り込むことを抑制できるので、弾性力（押付力）が想定より小さくなることを抑制できる。よって、電動ユニットの振動が想定以上に大きくなることを抑制でき、リード線の断線等、燃料噴射弁の各部損傷の恐れを低減できる。

本発明の第１実施形態にかかる燃料噴射弁の全体断面図。 図１のうち、電動ユニットの部分を拡大した断面図。 図２のうち、皿バネの部分を拡大した断面図。 図３に示す挿入部材の拡径部における、軸方向に対して垂直な断面図。 図３に示す皿バネ、挿入部材及び調整部材の分解図。 本発明に対する比較例としての燃料噴射弁の断面図。 図６に示す比較例の構造において、複数の皿バネの全てが径方向に位置ずれした状態を示す断面図。 図６に示す比較例の構造において、複数の皿バネの一部が径方向に位置ずれした状態を示す断面図。 比較例としての燃料噴射弁に対して振動試験を実施した試験結果を示すグラフ。 本発明の第２実施形態にかかる燃料噴射弁が備える、挿入部材の側面図。

以下、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参照し適用することができる。

（第１実施形態）
以下、本発明にかかる燃料噴射弁を、車両に搭載されたディーゼルエンジン（内燃機関）のコモンレール式燃料噴射システムに適用した一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

図１に示す燃料噴射弁１０は、エンジンのシリンダヘッド（図示せず）に挿入搭載され、コモンレールから供給される燃料をエンジンの各気筒内へ直接噴射するものである。燃料噴射弁１０は、ノズルボデー２０、ニードル３０、ホルダボデー４０、オリフィスプレート５０及び電動ユニットＵ等を備える。

ノズルボデー２０は、オリフィスプレート５０を介してホルダボデー４０の図示下側（噴孔側）に、リテーニングナット１１により固定されている。ノズルボデー２０には、ニードル３０を摺動自在に収容するガイド孔２１と、ニードル３０の開弁作動（リフト）時に燃料を噴射する噴孔２２等が形成されている。

ガイド孔２１は、ノズルボデー２０の上端面からノズルボデー２０の先端部に向かって穿設され、ガイド孔２１内周面とニードル３０外周面との隙間により、噴孔２２へ高圧燃料を導く高圧通路２３が形成されている。高圧通路２３（ガイド孔２１）は、上流端がノズルボデー２０の上端面に開口して、オリフィスプレート５０に形成される高圧通路５１に接続されている。そして、ノズルボデー２０内周面に形成された着座面に、ニードル３０先端部に形成されたシート面が着座することにより、噴孔２２へ通じる高圧通路２３をニードル３０が閉塞遮断することとなる。

ガイド孔２１には円筒形状のスプリング台座２５が圧入固定されており、スプリング台座２５の下端面とニードル３０の上端面との間には、ニードル３０を閉弁方向（図１の下方向）に押圧するスプリング２６が配置されている。スプリング台座２５の内周面には、ニードル３０の上端面に高圧燃料圧力を背圧として付与させる背圧室２７が形成されている。この背圧によりニードル３０は閉弁方向（図１の下方向）に付勢される。

ホルダボデー４０は、電動ユニットＵを内部に収容するボデーに相当する。ホルダボデー４０のうち電動ユニットＵよりも上端側（反噴孔側）に位置する部分には、ホルダボデー４０の軸方向Ｃ１（図１の上下方向）に対して交差する向きに突出する配管継手４１が設けられている。この配管継手４１に接続される燃料配管（図示せず）を介してコモンレールより高圧燃料が供給される。

ホルダボデー４０の内部には、配管継手４１に導入された高圧燃料を、オリフィスプレート５０の高圧通路５１を介してノズルボデー２０の高圧通路２３へ導く高圧通路４２と、電動ユニットＵを挿入配置するための挿入孔４３等が形成されている。これら高圧通路４２及び挿入孔４３は、燃料噴射弁１０の軸方向Ｃ１（図１の上下方向）に延びる形状である。

ホルダボデー４０に対する電動ユニットＵの配置レイアウトに関し、本実施形態では、ホルダボデー４０の軸方向Ｃ１に対して垂直な方向（図１の左右方向）に電動ユニットＵと高圧通路４２とが並ぶようレイアウトされている。したがって、ホルダボデー４０の軸中心位置つまり図１の軸方向Ｃ１として示す１点鎖線の径方向位置に対する、電動ユニットＵの軸中心位置つまり図１の軸方向Ｃ２として示す１点鎖線の径方向位置は、異なる位置にある。

なお、本明細書で言う「軸方向」とは、ホルダボデー４０及びノズルボデー２０の長手方向のことであり、シリンダヘッドに挿入搭載される燃料噴射弁１０の挿入方向のことでもある。

図２に示すように、オリフィスプレート５０には、高圧通路５１から背圧室２７へ高圧燃料を流入させる流入通路５２と、背圧室２７から低圧側へ流出させる流出通路５３とが形成されている。また、流入通路５２には入口オリフィス５２ａが形成され、流出通路５３には出口オリフィス５３ａが形成されている。

電動ユニットＵは、以下に説明する電気アクチュエータ６０、内部端子６７、及びハウジング本体６８等を備えて構成されている。電気アクチュエータ６０は、樹脂製ボビン６１に巻き回された電磁コイル６２を有するステータ６３、及びこのステータ６３に対向して可動するアーマチャ６４等を備えて構成されている。また、アーマチャ６４は、当該アーマチャ６４と一体に可動して出口オリフィス５３ａ（燃料通路）を開閉するボール弁６５（制御弁）を収容している。

電磁コイル６２へ通電すると、アーマチャ６４は発生磁束によって磁化されて、磁気吸引力によりステータ６３へ吸引されて可動する。また、ステータ６３の中心部分に配置されたスプリング６６は、ボール弁６５を閉弁させる方向（図２の下方向）へアーマチャ６４に弾性力を付勢する。

ホルダボデー４０の挿入孔４３のうちステータ６３の下方に位置する部分は、ボール弁６５を収容する弁室４３ａとして機能しており、この弁室４３ａには、アーマチャ６４がボール弁６５とともに収容されている。なお、弁室４３ａ内は、出口オリフィス５３ａから流出した低圧燃料で満たされている。

オリフィスプレート５０の上端面には、円環形状の溝５４、及び溝５４から径方向外側に延びる溝５５が形成されており、弁室４３ａ内の燃料は、溝５４，５５を介して、ホルダボデー４０に形成された低圧通路４４と通じている。低圧通路４４は、高圧通路４２と平行して軸方向Ｃ１に延びるよう形成されている。オリフィスプレート５０の下端面には円環形状の溝５６が形成されており、この溝５６を通じて、オリフィスプレート５０の高圧通路５１とノズルボデー２０の高圧通路２３とが連通する。高圧通路４２と電動ユニットＵとは、ホルダボデー４０の軸方向Ｃ１に対して垂直な方向（図１の左右方向）に並ぶように配置されている。

電気アクチュエータ６０には内部端子６７が取り付けられている。詳細には、内部端子６７の一端６７ａは、ボビン６１に挿入されて電磁コイル６２と電気接続されている。そして、このように電気接続された状態で、内部端子６７は、ボビン６１及び電磁コイル６２とともに樹脂材６０ａにより一次モールドされている。これにより、内部端子６７は電気アクチュエータ６０に取り付けられて一体化される。

また、電気アクチュエータ６０のうちアーマチャ６４と反対側の部分には、樹脂製のハウジング本体６８が取り付けられている。ハウジング本体６８は、電動ユニットＵの軸方向Ｃ２（図１参照）に延びる概略円柱形状に形成されている。ハウジング本体６８には、円柱両端面を貫通する貫通孔６８ａが形成される。内部端子６７の一部は貫通孔６８ａに挿入配置されており、ハウジング本体６８は内部端子６７を絶縁状態で保持している。

ハウジング本体６８と内部端子６７の間には、ゴム製のＯリングである内部シール部材６９が配置されている。また、ハウジング本体６８の外周面とホルダボデー４０の内周面との間には、ゴム製のＯリングである外部シール部材７３が配置されている。

電動ユニットＵは、内部端子６７、ボビン６１、電磁コイル６２及び樹脂材６０ａを有する一次モールド品を有する。この一次モールド品に、ステータ６３（鉄心部分）を挿入した状態、かつ、ハウジング本体６８の貫通孔６８ａに内部端子６７を挿入した状態で、ハウジング本体６８は、一次モールド品とともに樹脂材６０ｂにより二次モールドされている。これにより、ハウジング本体６８は、内部端子６７とともに電気アクチュエータ６０に取り付けられて一体化されている。

ハウジング本体６８のうち電気アクチュエータ６０の反対側の円柱端面には、樹脂製のハウジングヘッド７１が接続されている。この接続には熱溶着や接着剤を用いることが挙げられるが、ハウジング本体６８及びハウジングヘッド７１を一体に樹脂成型した構成としてもよい。ハウジングヘッド７１は、ハウジング本体６８と同軸上に配置された概略円柱形状に形成されている。

そして、ハウジングヘッド７１及びハウジング本体６８の材質には、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）が用いられている。ＰＰＳは、後述する皿バネ６０２の押付力（弾性力）に対する十分な圧縮強度を確保できるとともに、耐膨潤性及びクリープ強度にも優れた熱可塑性の結晶性プラスチックである。

ハウジングヘッド７１のうちハウジング本体６８側の円柱端面には、内部端子６７の他端６７ｂが挿入される挿入孔７１ａが形成されている。また、その反対側の円柱端面には挿入孔７１ｂが形成されており、この挿入孔７１ｂには、リード線４６ｂを保持する挿入部材７２が挿入されている。

ホルダボデー４０の反噴孔側の上部には樹脂製のコネクタハウジング４６（図１参照）が取り付けられ、このコネクタハウジング４６は、外部から電力供給されるコネクタ端子４６ａを保持している。コネクタ端子４６ａから供給された電力は、リード線４６ｂ及び内部端子６７を通じて電磁コイル６２へ供給される。

図２〜図４に示すように、挿入部材７２は、軸方向Ｃ２に延びる円柱形状の基部７２１と、基部７２１から径方向に拡大した拡径部７２２と、基部７２１の下端から軸方向Ｃ２に延びるピン７２３と、を有する。

ピン７２３は複数設けられており、ハウジング本体６８の支持穴に挿入されている。これにより、挿入部材７２がハウジング本体６８に対して軸方向Ｃ２周りに相対的に回転することが防止され、かつ、挿入部材７２がハウジング本体６８に対して径方向に相対的に移動することが防止される。また、基部７２１の下端面がハウジングヘッド７１に当接するように挿入部材７２は配置されている。これにより、軸方向Ｃ２のうちコネクタハウジング４６の反対側に挿入部材７２が移動することが防止される。

図２の説明に戻り、弁室４３ａには円筒形状のストッパ６０１が配置されている。ストッパ６０１は、軸方向Ｃ２の一方側（図２の下方側）へ電動ユニットＵが移動することを規制する。また、ストッパ６０１は、オリフィスプレート５０の上端面とステータ６３の下端面とに当接することで、オリフィスプレート５０とステータ６３との軸方向Ｃ２における離間距離を、ストッパ６０１の軸方向Ｃ２長さに規定する。これにより、アーマチャ６４上端面とステータ６３下端面との間に非通電時におけるエアギャップの大きさが、ストッパ６０１の軸方向Ｃ２長さ寸法の精度に依存することとなり、上記エアギャップを所望の寸法にすることを高精度で規定できる。

電動ユニットＵの上端面には円筒形状の調整部材６０３が配置され、調整部材６０３の上端面には皿バネ６０２が配置されている。つまり、ハウジングヘッド７１、調整部材６０３及び皿バネ６０２が、軸方向Ｃ２に隣接して配置されている。皿バネ６０２の上端面はホルダボデー４０に当接し、皿バネ６０２は、ホルダボデー４０と調整部材６０３との間に挟まれて軸方向Ｃ２に弾性変形した状態で配置されている。皿バネ６０２による弾性力は、調整部材６０３を介して電動ユニットＵに付与され、電動ユニットＵは、付与された弾性力によりストッパ６０１に押し付けられる。

調整部材６０３の材質には、皿バネ６０２の押付力（弾性力）に対する十分な圧縮強度を確保できるよう金属を用いる。挿入部材７２には上記押付力が付与されないので、挿入部材７２の材質には調整部材６０３に比べて低い圧縮強度の材質（例えば樹脂）が採用されている。挿入部材７２の材質には樹脂を用いるが、耐膨潤性及びクリープ強度にも優れた樹脂ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）が採用されてもよいし、例えばフェノール系樹脂を用いてもよい。なお、挿入部材７２、調整部材６０３、ハウジングヘッド７１の材質は、ポリフェニレンサルファイドに限定されるものではなく、金属を用いてもよい。

図３及び図５に示すように、皿バネ６０２は、軸方向Ｃ２の周りに環状に延びる形状、かつ、環状の内周側エッジ６０２ａ及び外周側エッジ６０２ｂが軸方向Ｃ２において異なる位置にある形状である。換言すれば、図５に示す断面形状において、軸方向Ｃ２の垂直方向（図５の左右方向）に対して傾斜する形状である。図３に示す例では、内周側エッジ６０２ａが外周側エッジ６０２ｂよりも調整部材６０３の側に位置する向きに配置されている。

また、複数の皿バネ６０２が軸方向に並べて配置（積層配置）されており、いずれの皿バネ６０２も同じ向きに配置されている。複数の皿バネ６０２のうち調整部材６０３に隣接する皿バネ６０２の内周側エッジ６０２ａが調整部材６０３に当接し、ホルダボデー４０に隣接する皿バネ６０２の外周側エッジ６０２ｂがホルダボデー４０に当接する。よって、複数の皿バネ６０２は、調整部材６０３に当接する内周側エッジ６０２ａ及びホルダボデー４０に当接する外周側エッジ６０２ｂを支点に弾性変形する。弾性変形が大きいほど、皿バネ６０２の軸方向Ｃ２長さが短くなるとともに外径の寸法が大きくなり、内径Ｄ３（図５参照）の大きさはそのままである。

皿バネ６０２の弾性変形量は、調整部材６０３の軸方向寸法Ｌ３（図５参照）により規定される。よって、所望の弾性変形量が得られる軸方向寸法Ｌ３の調整部材６０３を選定することで、弾性変形量を所望の値に調整し、電動ユニットＵに対する上記押付力を調整している。

調整部材６０３は、軸方向Ｃ２に貫通する貫通穴６０３ａを有する形状であり、皿バネ６０２は、軸方向Ｃ２の周りに環状に延びる形状である。挿入部材７２は、内周側エッジ６０２ａの内側つまり皿バネ６０２の中心穴６０２ｃと、調整部材６０３の貫通穴６０３ａとに挿入配置されている。図３に示すように、挿入部材７２の拡径部７２２に皿バネ６０２が挿入され、基部７２１のうち拡径部７２２に対してハウジングヘッド７１の側に位置する部分には調整部材６０３が挿入される。以下の説明では、挿入部材７２の外周面のうち皿バネ６０２の内周面に対向する部分を皿バネ対向面７２ｃと記載し、調整部材６０３の内周面に対向する部分を調整部材対向面７２ｄと記載する。

皿バネ６０２、挿入部材７２及び調整部材６０３の各部位の寸法関係は、以下のように設定されている。すなわち、皿バネ対向面７２ｃの直径ｄ１は、調整部材対向面７２ｄの直径ｄ２よりも大きく、かつ、調整部材６０３の貫通穴６０３ａの内径Ｄ４より大きい。皿バネ６０２の内径Ｄ３は皿バネ対向面７２ｃの直径ｄ１よりも大きく、調整部材６０３の内径Ｄ４は調整部材対向面７２ｄの直径ｄ２よりも大きい。また、拡径部７２２の軸方向寸法Ｌ２は、皿バネ６０２の内周面の軸方向寸法Ｌ１よりも大きい。

また、皿バネ６０２の内周側エッジ６０２ａと皿バネ対向面７２ｃとの径方向におけるクリアランスは、調整部材６０３の内周面と調整部材対向面７２ｄとの径方向におけるクリアランスよりも小さい。調整部材６０３が径方向にクリアランス分だけ一方側（例えば図３の右側）にずれた場合、他方側（例えば図３の左側）のクリアランスが小さくなった分だけ一方側のクリアランスが大きくなる。このように一方側のクリアランスが大きくなった状態であっても、その大きくなったクリアランスは拡径部７２２で覆われることとなるように、皿バネ対向面７２ｃの直径ｄ１及び上記クリアランスの大きさは設定されている。

これらのクリアランスは、調整部材６０３及び皿バネ６０２を組立作業者が挿入部材７２へ挿入するのに必要な隙間である。なお、皿バネ６０２の外周側エッジ６０２ｂとホルダボデー４０の内壁面との径方向のクリアランスは、皿バネ６０２が弾性変形するのに必要な隙間である。

また、調整部材６０３と拡径部７２２との軸方向Ｃ２におけるクリアランスがゼロになるよう、調整部材６０３の上端面は拡径部７２２の下端面に接触している。なお、調整部材６０３の上端面のうち貫通穴６０３ａのエッジ部分６０３ｂは、傾斜または湾曲した面取り形状に形成されている。

図４に示すように、挿入部材７２には、先述した挿入孔７２ａ、及び外周面から径方向に延びて挿入孔７２ａに連通する挿入溝７２ｂが形成されている。図４の断面視において挿入溝７２ｂの幅は挿入孔７２ａの直径よりも小さく設定されており、これにより、リード線４６ｂが挿入孔７２ａから抜け出ることを防止している。リード線４６ｂは、挿入部材７２の外周面側から挿入溝７２ｂに挿入され、挿入溝７２ｂの幅を押し拡げるように挿入部材７２を弾性変形させながら挿入孔７２ａに到達するまで押し込まれる。挿入孔７２ａ及び挿入溝７２ｂは、挿入部材７２のうち軸方向Ｃ２の全体に亘って延びる形状であり、図４に示す断面視において、径方向の中心点に対して対称となる位置に複数形成されている。

また、上述の如く皿バネ対向面７２ｃの直径ｄ１は調整部材６０３の内径Ｄ４より大きいので、コネクタハウジング４６の反対側（図２の下側）からでなければ、調整部材６０３を挿入部材７２に挿入して所定位置に組み付けることはできない。これに対し、皿バネ６０２についてはいずれの側からも挿入部材７２に挿入して所定位置に組み付けることができる。これらの点を鑑み本実施形態では、先ず、調整部材６０３を挿入部材７２に下側から挿入する。その後、ピン７２３をハウジング本体６８に挿入して挿入部材７２をハウジング本体６８に組み付ける。その後、皿バネ６０２を挿入部材７２に上側から挿入する。

次に、燃料噴射弁１０の作動を説明する。

電磁コイル６２に通電されている場合には、磁化されたステータ６３にアーマチャ６４が吸引され、スプリング６６の付勢力に抗してステータ６３側へアーマチャ６４が移動する。これにより、ボール弁６５が開弁作動して出口オリフィス５３ａが弁室４３ａと連通する。そのため、背圧室２７の高圧燃料が出口オリフィス５３ａを通じて低圧側（弁室４３ａ）に開放される。背圧室２７に対する出口オリフィス５３ａからの流出量は入口オリフィス５２ａからの流入量より多くなるよう両オリフィス５３ａ，５２ａは設定されているので、上述の如くボール弁６５が開弁作動すると背圧室２７の燃圧が低下する。その結果、ニードル３０がリフトアップ（開弁作動）して、コモンレールより燃料噴射弁１０に供給された高圧燃料は、高圧通路４２，５１，２３を通じて噴孔２２より噴射される。

なお、ボール弁６５の開弁に伴い弁室４３ａへ開放された低圧燃料は、オリフィスプレート５０の溝５４，５５を通じて低圧通路４４へ流れる。そして、低圧通路４４から燃料噴射弁１０の外部に流出し、図示しない燃料タンクへ戻される。

その後、電磁コイル６２への通電が停止されると、アーマチャ６４がスプリング６６に押し戻されて、ボール弁６５が出口オリフィス５３ａを閉じることにより、再び背圧室２７の燃圧が上昇する。その結果、ノズルボデー２０のシート面にニードル３０が着座して高圧通路２３と噴孔２２との間の通路が遮断されることにより、噴射が終了する。

次に、本実施形態の構成により発揮される効果について説明する。

本実施形態では、皿バネ対向面７２ｃの直径ｄ１は調整部材対向面７２ｄの直径ｄ２よりも大きく設定されている。この構成による効果について、図６〜図８に示す燃料噴射弁１０ｘを比較例として比較しつつ説明する。比較例である燃料噴射弁１０ｘが備える挿入部材７２ｘは、拡径部７２２を有していない点で本実施形態に係る挿入部材７２とは異なる。

図６は、皿バネ６０２が挿入部材７２ｘと同心上に位置し、挿入部材７２ｘの外周面と皿バネ６０２の内周面とのクリアランスに偏りが生じていない状態を示す。この状態では、皿バネ６０２の内周側エッジ６０２ａが調整部材６０３の貫通穴６０３ａに入り込むことはなく、皿バネ６０２が傾いて弾性変形量が少なくなることはない。

図７は、複数の皿バネ６０２が挿入部材７２ｘに対して全て同じ側（図７の右側）に偏心し、上記クリアランスに偏りが生じている状態を示す。この状態では、内周側エッジ６０２ａが貫通穴６０３ａに入り込んで皿バネ６０２が傾き、弾性変形量が少なくなって押付力が低下する。その結果、エンジンの振動による電動ユニットＵの振動が想定以上に大きくなり、リード線４６ｂが断線しやすくなる。例えば、リード線４６ｂと内部端子６７との電気接続部や、リード線４６ｂとコネクタ端子４６ａとの電気接続部が損傷して断線しやすくなる。

図８は、複数の皿バネ６０２のうちの一部については挿入部材７２ｘに対して一方の側に偏心して位置し、その他の皿バネ６０２については他方の側に偏心した状態を示す。つまり、偏心の向きが皿バネ６０２毎に異なっており、具体的には、上下２つの皿バネ６０２は図８の左側に偏心し、真ん中の皿バネ６０２は図８の右側に偏心している。下の皿バネ６０２が偏心することで、図７と同様にして内周側エッジ６０２ａが貫通穴６０３ａに入り込んで皿バネ６０２が傾き、弾性変形量が少なくなる。しかも、図８の場合には、上下２つの皿バネ６０２とは異なる向きに真ん中の皿バネ６０２が偏心しているので、図７の場合に比べてさらに弾性変形量が少なくなり、上記断線の懸念が大きくなる。

図９は、本発明者が実施した振動試験の結果を示すグラフである。この振動試験では、リード線４６ｂが断線するまで燃料噴射弁を軸方向Ｃ１へ実際に振動させる。そして、断線した時の振動サイクル数、つまり燃料噴射弁を上下移動させた回数を計測する。変位振幅を異ならせて上記振動試験を複数回実施して、上記計測により得られた結果が図９中にプロットされている。試験に用いた変位振幅は、図７や図８に示す状態に陥って弾性力（押付力）が低下した場合の変位振幅を想定して設定されている。

図９に示す試験結果では、変位振幅が大きいほど少ない振動サイクル数で断線が生じることが明らかとなった。つまり、皿バネ６０２の傾きを抑制することで弾性変形量の低下を抑制することが、断線防止に効果があることを意味する。

この試験結果を鑑み、本実施形態では、皿バネ対向面７２ｃの直径ｄ１は調整部材対向面７２ｄの直径ｄ２よりも大きく設定されている。そのため、挿入クリアランスの分だけ調整部材６０３が径方向にずれた場合であっても、大きくなった側のクリアランスに向けて内周側エッジ６０２ａが径方向へ移動することは、内周側エッジ６０２ａが皿バネ対向面７２ｃに当接することで抑制される。よって、内周側エッジ６０２ａが貫通穴６０３ａに入り込むことを抑制できるので、皿バネ６０２が傾くことを抑制でき、皿バネ６０２の弾性力（押付力）が想定より小さくなることを抑制できる。よって、電動ユニットＵの振動が想定以上に大きくなることを抑制でき、リード線４６ｂの断線の恐れを低減できる。

また、挿入部材７２に拡径部７２２を設けたことにより、皿バネ６０２の径方向中心側への移動を抑制する。そのため、内径Ｄ３の大きい皿バネ６０２を採用した場合、つまり皿バネ６０２の内周面と挿入部材７２の外周面とのクリアランスが大きくなっている場合であっても、内周側エッジ６０２ａが貫通穴６０３ａに入り込むことを抑制できる。よって、皿バネ６０２を選定するにあたり、内径Ｄ３の寸法制約を緩くでき、選定の幅を拡大できる。

さらに本実施形態では、皿バネ対向面７２ｃの直径ｄ１は貫通穴６０３ａの直径Ｄ４より大きく設定されているので、内周側エッジ６０２ａが貫通穴６０３ａに入り込んで皿バネ６０２が傾くことを、より一層抑制できる。特に、挿入部材７２と調整部材６０３とが同心上に位置していれば、挿入部材７２と調整部材６０３とのクリアランスの全体が拡径部７２２で塞がれることになるので、内周側エッジ６０２ａの貫通穴６０３ａへの入り込みを防止できる。

さらに本実施形態では、調整部材６０３と拡径部７２２との軸方向Ｃ２におけるクリアランスがゼロになるよう、調整部材６０３は拡径部７２２に接触している。そのため、内周側エッジ６０２ａが貫通穴６０３ａに入り込んで皿バネ６０２が傾くことを、より一層抑制できる。

さらに本実施形態では、複数の皿バネ６０２が軸方向Ｃ２に積層配置されている。この場合には、図８にて例示した通り、皿バネ６０２が傾くことによる弾性変形量低下に加え、偏心の向きが異なることによる弾性変形量低下も生じるので、電動ユニットＵへの押付力不足がより一層懸念される。したがって、このような場合に、皿バネ対向面７２ｃの直径ｄ１を調整部材対向面７２ｄの直径ｄ２よりも大きく設定することを適用した本実施形態によれば、内周側エッジ６０２ａの貫通穴６０３ａへの入り込み抑制の効果がより顕著に発揮される。

また、本実施形態による直径ｄ１、ｄ２の設定によれば、本実施形態に反して両直径ｄ１、ｄ２を同じにした場合に比べて、皿バネ６０２と挿入部材７２とのクリアランスが小さくなるので、複数の皿バネ６０２が互いに径方向にずれる量を低減できる。よって、図８に示す如く複数の皿バネ６０２が異なる向きに偏心することに起因した弾性変形量の減少を抑制できる。よって、複数の皿バネ６０２を積層配置した場合に、皿バネ対向面７２ｃの直径ｄ１を調整部材対向面７２ｄの直径ｄ２よりも大きく設定することを適用した本実施形態によれば、弾性力（押付力）の低下を抑制する効果がより顕著に発揮される。

さらに本実施形態では、ホルダボデー４０の軸中心位置に対する電動ユニットＵの軸中心位置は異なる。つまり、ホルダボデー４０の軸中心に対して皿バネ６０２の軸中心が偏心した位置にある。この構成の場合、ホルダボデー４０にかかる圧縮応力が、皿バネ６０２に偏心して伝達されるので、エンジンの振動に伴い皿バネ６０２が軸中心周りに回転する現象が生じる、との知見を本発明者は得ている。なお、上記圧縮応力は、エンジンの所定部位に挿入配置された燃料噴射弁１０を図示しないクランプで挿入方向に押し付けることに伴い、ホルダボデー４０に生じるものである。

そして、上記知見のように皿バネ６０２が回転すると、皿バネ６０２の内周側エッジ６０２ａが調整部材６０３の貫通穴６０３ａに入り込む懸念が大きくなる。したがって、このような場合に、皿バネ対向面７２ｃの直径ｄ１を調整部材対向面７２ｄの直径ｄ２よりも大きく設定することを適用した本実施形態によれば、内周側エッジ６０２ａの貫通穴６０３ａへの入り込み抑制の効果がより顕著に発揮される。

（第２実施形態）
本実施形態では、図３及び図４に示す構造の挿入部材７２を、図１０に示す構造の挿入部材７２０に変更している。

具体的には、本実施形態に係る挿入部材７２０は、調整部材対向面７２ｄに対して皿バネ対向面７２ｃの反対側の部分に形成され、調整部材対向面７２ｄよりも径方向外側に突出した形状の突出部７２１ａを有する。突出部７２１ａは、基部７２１の外周面から径方向外側に突出するとともに軸方向（図１０の上下方向）に延びる形状に形成されている。突出部７２１ａの突出高さは拡径部７２２の突出高さと同じに設定されている。

軸方向において、基部７２１に対して拡径部７２２の反対側に突出部７２１ａは位置する。したがって、調整部材対向面７２ｄに挿入配置された調整部材６０３は、軸方向において拡径部７２２と突出部７２１ａとの間に位置し、拡径部７２２及び突出部７２１ａにより軸方向への移動が規制される。

さらに、本実施形態に係る挿入部材７２０は、突出部７２１ａの径方向位置を径方向中心側に変位させるように弾性変形可能な形状に形成されている。具体的には、挿入部材７２０のうち突出部７２１ａおよび拡径部７２２を含む部分は、内部空間を有する筒状に形成され、かつ、軸方向に延びる切り欠き７２１ｂを有する。なお、図１０に示す例では、切り欠き７２１ｂが複数（例えば２つ）形成されている。このように挿入部材７２０は、筒状かつ切り欠き７２１ｂを有する構造であるため、挿入部材７２０の筒状部分は径方向に縮小する向きに弾性変形可能である。したがって、筒状部分を縮径させながら突出部７２１ａを乗り越えるように調整部材６０３を挿入して、調整部材６０３を調整部材対向面７２ｄに挿入配置することができる。

以上により、本実施形態に係る挿入部材７２０は、調整部材対向面７２ｄに対して皿バネ対向面７２ｃの反対側の部分に形成され、調整部材対向面７２ｄよりも径方向外側に突出した形状の突出部７２１ａを有する。そのため、調整部材対向面７２ｄに挿入配置された調整部材６０３は、拡径部７２２及び突出部７２１ａにより軸方向への移動が規制される。よって、挿入部材７２０に調整部材６０３を組み付け、その後、挿入部材７２０をハウジング本体６８に組み付けるに際に、調整部材６０３が挿入部材７２０から抜け落ちることを防止できるので、その組み付け作業性を向上できる。

さらに本実施形態によれば、挿入部材７２０は、突出部７２１ａの径方向位置を径方向中心側に変位させるように弾性変形可能な形状に形成されている。具体的には、軸方向に延びる切り欠き７２１ｂが挿入部材７２０に形成されている。そのため、突出部７２１ａを径方向中心側に変位させるように弾性変形させながら、突出部７２１ａを乗り越えるように調整部材６０３を挿入させることが可能になる。

（他の実施形態）
以上、発明の好ましい実施形態について説明したが、発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、以下に例示するように種々変形して実施することが可能である。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。

上記第１実施形態では、図３に示すように、複数の皿バネ６０２のいずれについても、内周側エッジ６０２ａが外周側エッジ６０２ｂよりも調整部材６０３の側に位置する向きに配置されている。換言すれば、調整部材６０３の側（下側）に凸となる向きに全ての皿バネ６０２が配置されている。これに対し、調整部材６０３に接触する皿バネ６０２が下側に凸となる向きに配置されていれば、他の皿バネ６０２は上側に凸となる向きに配置されていてもよい。また、図３に示す燃料噴射弁１０は、複数の皿バネ６０２を備えているが、１つの皿バネ６０２を備える構成であってもよい。

上記第１実施形態に係る燃料噴射弁１０は、ホルダボデー４０の軸中心（図１中の符号Ｃ１参照）に対して、電動ユニットＵの軸中心（図１中の符号Ｃ２参照）つまり皿バネ６０２の軸中心が偏心した位置にある。これに対し、電動ユニットＵの軸中心がホルダボデー４０の軸中心と一致する燃料噴射弁１０であってもよい。

上記第１実施形態に係る電動ユニットＵは、電気アクチュエータ６０による電磁力でボール弁６５を開閉作動させているが、ピエゾ素子による変位力でボール弁６５を開閉作動させてもよい。

上記第１実施形態に係るリード線４６ｂは、挿入部材７２に保持され、かつ、ホルダボデー４０と接触して損傷しないように挿入部材７２により保護されている。これに対し、挿入部材７２とは別の部材でリード線４６ｂが保持及び保護される構造であってもよい。換言すれば、挿入部材７２は、リード線４６ｂを内部に有したものに限定されるものではなく、挿入孔７２ａ及び挿入溝７２ｂを廃止した形状であってもよい。

上記第１実施形態に係る燃料噴射弁１０では、図１に示すように、電動ユニットＵに付与する皿バネ６０２の弾性力を、反噴孔側（図１の上側）から噴孔側（図１の下側）に付与する構造である。これに対し、上記弾性力を噴孔側から反噴孔側に付与する構造であってもよい。

上記第１実施形態では、図３に示すように、調整部材６０３と拡径部７２２との軸方向Ｃ２におけるクリアランスがゼロになるよう、調整部材６０３の上端面は拡径部７２２の下端面に接触している。これに対し、調整部材６０３及び拡径部７２２が互いに接触することなく上記クリアランスが設けられるように、調整部材６０３及び拡径部７２２が配置されていてもよい。

２２ 噴孔、 ４０ ボデー、 ５３ａ 燃料通路、 ６０ 電気アクチュエータ、 ６０１ ストッパ、 ６０２ 皿バネ、 ６０２ａ 内周側エッジ、 ６０２ｂ 外周側エッジ、 ６０３ 調整部材、 ６０３ａ 貫通穴、 ６５ 制御弁、 ７２ 挿入部材、 ７２１ 基部、 ７２１ａ 突出部、 ７２２ 拡径部、 ７２ｃ 皿バネ対向面、 ７２ｄ 調整部材対向面、 Ｕ 電動ユニット。

Claims (6)

1. 燃料通路（５３ａ）を開閉することで噴孔（２２）からの燃料噴射と噴射停止とを制御する制御弁（６５）と、
   前記制御弁を開閉作動させる電気アクチュエータ（６０）を含む電動ユニット（Ｕ）と、
   前記電動ユニットを内部に収容するボデー（４０）と、
   前記ボデーの軸方向の一方側へ前記電動ユニットが移動することを規制するストッパ（６０１）と、
   前記軸方向の周りに環状に延びる形状、かつ、環状の内周側エッジ（６０２ａ）及び外周側エッジ（６０２ｂ）が前記軸方向において異なる位置にある形状であり、前記電動ユニットを前記ストッパに押し付ける弾性力を発揮する皿バネ（６０２）と、
   前記軸方向に貫通する貫通穴（６０３ａ）を有する形状であり、前記皿バネに対して前記軸方向に隣接配置され、前記皿バネの弾性変形量を所望の値に調整する調整部材（６０３）と、
   前記内周側エッジの内側及び前記貫通穴に挿入配置された挿入部材（７２）と、
   を備え、
   前記挿入部材の外周面のうち前記内周側エッジに対向する部分を皿バネ対向面（７２ｃ）とし、前記挿入部材の外周面のうち前記貫通穴の壁面に対向する部分を調整部材対向面（７２ｄ）とし、
   前記調整部材対向面のうち前記軸方向のいずれの箇所の直径と比較しても、前記皿バネ対向面の直径は前記調整部材対向面の直径よりも大きい燃料噴射弁。
2. 前記挿入部材は、
   前記調整部材対向面に対して前記皿バネ対向面の反対側の部分に形成され、前記調整部材対向面よりも径方向外側に突出した形状の突出部（７２１ａ）を有するとともに、
   前記突出部の径方向位置を径方向中心側に変位させるように弾性変形可能な形状である請求項１に記載の燃料噴射弁。
3. 燃料通路（５３ａ）を開閉することで噴孔（２２）からの燃料噴射と噴射停止とを制御する制御弁（６５）と、
   前記制御弁を開閉作動させる電気アクチュエータ（６０）を含む電動ユニット（Ｕ）と、
   前記電動ユニットを内部に収容するボデー（４０）と、
   前記ボデーの軸方向の一方側へ前記電動ユニットが移動することを規制するストッパ（６０１）と、
   前記軸方向の周りに環状に延びる形状、かつ、環状の内周側エッジ（６０２ａ）及び外周側エッジ（６０２ｂ）が前記軸方向において異なる位置にある形状であり、前記電動ユニットを前記ストッパに押し付ける弾性力を発揮する皿バネ（６０２）と、
   前記軸方向に貫通する貫通穴（６０３ａ）を有する形状であり、前記皿バネに対して前記軸方向に隣接配置され、前記皿バネの弾性変形量を所望の値に調整する調整部材（６０３）と、
   前記内周側エッジの内側及び前記貫通穴に挿入配置された挿入部材（７２）と、
   を備え、
   前記挿入部材の外周面のうち前記内周側エッジに対向する部分である皿バネ対向面（７２ｃ）の直径は、前記挿入部材の外周面のうち前記貫通穴の壁面に対向する部分である調整部材対向面（７２ｄ）の直径よりも大きく、
   前記挿入部材は、
   前記調整部材対向面に対して前記皿バネ対向面の反対側の部分に形成され、前記調整部材対向面よりも径方向外側に突出した形状の突出部（７２１ａ）を有するとともに、
   前記突出部の径方向位置を径方向中心側に変位させるように弾性変形可能な形状である燃料噴射弁。
4. 前記挿入部材は、前記調整部材対向面を形成する基部（７２１）、及び前記基部から拡径して前記皿バネ対向面を形成する拡径部（７２２）を有し、
   前記調整部材と前記拡径部との前記軸方向におけるクリアランスがゼロになるよう、前記調整部材は前記拡径部に接触している請求項１〜３のいずれか１つに記載の燃料噴射弁。
5. 複数の前記皿バネが、前記軸方向に積層配置されている請求項１〜４のいずれか１つに記載の燃料噴射弁。
6. 前記ボデーの軸中心に対して、前記皿バネの軸中心が偏心した位置にある請求項１〜５のいずれか１つに記載の燃料噴射弁。

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