JP6817927B2 - 燃料噴射弁 - Google Patents

Description

本発明は、燃料を噴射する燃料噴射弁に関する。

本技術分野の背景技術として、特開２００２−３０３２２２号公報（特許文献１）に記載された燃料噴射弁が知られている。特許文献１は、接合熱による歪みが小さく寸法精度の良好な弁座を持つ燃料噴射弁を提供することを目的としている（段落０００９参照）。そして、この燃料噴射弁は、ハウジングパイプと、ハウジングパイプ内を軸方向に往復可能な弁体と、弁体が着座する弁座を持つ底壁と底壁の周縁から立設されてハウジングパイプとの間に熱接合部を形成する側壁とを備えるボディバルブと、を有する燃料噴射弁であって、ハウジングパイプとバルブボディとを接合する前に、予め熱接合部と弁座との間に接合熱による熱変形を吸収する熱変形吸収空間を設けている（段落００１０参照）。またこの燃料噴射弁では、ボディバルブに立設された側壁の上端がハウジングパイプの内周側に圧入され、レーザ溶接されている（段落００３１参照）。

特開２００２−３０３２２２号公報

以下の説明では、ハウジングパイプを筒状体と呼び、ボディバルブを弁座部材と呼んで説明する。

燃料噴射弁では、弁座部材の外周面の全体を筒状体の内周側に圧入して、弁座部材を筒状体に固定しているが、この場合、弁座部材の外周面の全体が筒状体の内周面に圧入されることで圧入長が長くなり、圧入荷重が大きくなる傾向にあった。弁座部材に対する圧入荷重が大きくなると、弁座が歪み、弁座の真円度が悪化する可能性がある。

特許文献１の燃料噴射弁では、弁座部材（ボディバルブ）に立設された側壁の一部である上端部を筒状体（ハウジングパイプ）に圧入して、レーザ溶接している。このため、燃料噴射弁の中心軸線に沿う方向における圧入長が短くなり、圧入荷重による弁座の歪みを抑制可能と考えられる。

しかし、燃料噴射弁の中心軸線に沿う方向における圧入長を短くするほど、弁座部材の倒れ（傾きによる軸ずれ）が大きくなる課題が顕在化する。

本発明の目的は、弁座の歪みを抑制し、弁座部材の倒れを抑制可能な燃料噴射弁を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の燃料噴射弁は、
中心軸線に沿う方向の一端部に燃料噴射孔を有し他端部に燃料供給口を有する燃料噴射弁であって、
協働して前記燃料噴射孔に連通する燃料通路を開閉する弁座及び弁体と、
前記弁座が形成された弁座部材と、
前記一端部の側の端部に前記弁座部材が固定される筒状体と、を備え、
前記弁座部材は、前記他端部の側の外周面に、前記一端部の側から前記他端部の側に向かって縮径する弁座部材側テーパー面を有し、
前記筒状体は、内周面に、前記一端部の側から前記他端部の側に向かって縮径する筒状体側テーパー面を有し、
前記弁座部材側テーパー面の前記一端部の側の端部における外径寸法は、前記筒状体側テーパー面に対して前記一端部の側に接続される、前記筒状体の内周面の直径の寸法以下の大きさであり、
前記弁座部材は、前記弁座部材側テーパー面と前記筒状体側テーパー面とが圧入された状態で前記筒状体の内周側に配置されて、前記筒状体に固定され、
さらに前記弁座部材は、前記弁座部材側テーパー面に対して前記一端部の側に、前記弁座部材側テーパー面よりも小径の円筒面を有し、
前記円筒面と、前記筒状体の、前記筒状体側テーパー面に対して前記一端部の側に接続される前記内周面と、の間に隙間が形成されている。
また、上記目的を達成するために、本発明の燃料噴射弁は、
中心軸線に沿う方向の一端部に燃料噴射孔を有し他端部に燃料供給口を有する燃料噴射弁であって、
協働して前記燃料噴射孔に連通する燃料通路を開閉する弁座及び弁体と、
前記弁座が形成された弁座部材と、
前記一端部の側の端部に前記弁座部材が固定される筒状体と、を備え、
前記弁座部材は、前記他端部の側の外周面に、前記一端部の側から前記他端部の側に向かって縮径する弁座部材側テーパー面を有し、
前記筒状体は、内周面に、前記一端部の側から前記他端部の側に向かって縮径する筒状体側テーパー面を有し、
前記弁座部材は、前記弁座部材側テーパー面と前記筒状体側テーパー面とが接触した状態で前記筒状体の内周側に配置されて、前記筒状体に固定され、
さらに前記弁座部材は、前記弁座部材側テーパー面に対して前記一端部の側に、前記弁座部材側テーパー面よりも小径の円筒面を有し、
前記円筒面と前記筒状体の内周面との間に隙間が形成され、
前記中心軸線に沿う方向における前記筒状体側テーパー面の長さ寸法が、前記中心軸線に沿う方向における前記弁座部材側テーパー面の長さ寸法よりも小さい。

本発明によれば、弁座部材は弁座部材側テーパー面と筒状体側テーパー面とが接触した状態で筒状体の内周側に配置されて筒状体に固定されることにより、弁座の歪みを抑制し、弁座部材の倒れを抑制可能な燃料噴射弁を提供することができる。

本発明に係る燃料噴射弁１の一実施例について、中心軸線１ｘに沿う断面を示す断面図である。 図１に示す可動子２７の近傍を拡大して示す断面図である。 図２に示すノズル部８の近傍を拡大して示す断面図である。 弁座部材１５の圧入部について、本発明の一実施例に係る構成を示す断面図である。 図４の弁座部材１５及びノズルプレート２１ｎの構成を示す断面図である。 図４の筒状体５の構成を示す断面図である。 図４の弁座部材１５の圧入部を拡大して示す断面図である。 燃料噴射弁１が搭載された内燃機関の断面図である。

本発明に係る燃料噴射弁１の一実施例について、図１乃至図３を用いて説明する。

図１を参照して、燃料噴射弁１の全体構成について説明する。図１は、本発明に係る燃料噴射弁１の一実施例について、中心軸線１ｘに沿う断面を示す断面図である。可動子２７の軸心（弁軸心）２７ｘは、燃料噴射弁１の中心軸線１ｘに一致するように配置され、さらに中心軸線１ｘ及び弁軸心２７ｘは筒状体（筒状部材）５の中心軸線５ｘ（図６参照）及び弁座部材１５の中心軸線１５ｘ（図５参照）と一致している。なお図１は、中心軸６１ｘに平行で、且つ中心軸線１ｘを含む断面を示す。

図１において、燃料噴射弁１の一端部である下端部（下端側）を先端部（先端側）と呼び、他端部である上端部（上端側）を基端部（基端側）と呼ぶ場合がある。基端部（基端側）及び先端部（先端側）という呼び方は、燃料の流れ方向或いは燃料配管に対する燃料噴射弁１の取り付け構造に基づいている。また、本明細書において説明される上下関係は図１を基準とするもので、燃料噴射弁１を内燃機関に搭載した実装状態における上下方向とは関係がない。

燃料噴射弁１には、金属材製の筒状体５によって、その内側に燃料流路（燃料通路）３がほぼ中心軸線１ｘに沿うように構成されている。筒状体５は、磁性を有するステンレス等の金属素材を用い、深絞り加工等のプレス加工により中心軸線１ｘに沿う方向に段付きの形状に形成されている。これにより、筒状体５は、一端側５ａの径が他端側５ｂの径に対して大きくなっている。

筒状体５の基端部には燃料供給口２が設けられ、この燃料供給口２に、燃料に混入した異物を取り除くための燃料フィルタ１３が取り付けられている。

筒状体５の基端部は径方向外方に向けて拡径するように曲げられた鍔部（拡径部）５ｄが形成され、鍔部５ｄとカバー４７の基端側端部４７ａとで形成される環状凹部（環状溝部）４にＯリング１１が配設されている。

筒状体５の先端部には、弁体２７ｃと弁座部材１５とからなる弁部７が構成されている。弁座部材１５は、筒状体５の先端部の内周側に圧入され、レーザ溶接１９により筒状体５に固定されている。レーザ溶接１９は、筒状体５の外周側から全周に亘って実施されている。

弁座部材１５にはノズルプレート２１ｎが固定され、弁座部材１５及びノズルプレート２１ｎはノズル部８を構成する。弁座部材１５及びノズルプレート２１ｎは、弁座部材１５が筒状体５の内周面５ｋ（図３参照）に挿入されて固定されることにより、筒状体５の先端側に組み付けられている。

本実施例の筒状体５は、燃料供給口２が設けられる部分から弁座部材１５及びノズルプレート２１ｎが固定される部分までが一部材で構成されている。筒状体５の先端側部分はノズル部８を保持するノズルホルダを構成する。本実施例では、ノズルホルダが筒状体５の基端側部分と共に一部材で構成されている。

筒状体５の中間部には弁体２７ｃを駆動するための駆動部９が配置されている。駆動部９は電磁アクチュエータ（電磁駆動部）で構成されている。

具体的には、駆動部９は、筒状体５の内部（内周側）に固定された固定鉄心（固定コア）２５と、筒状体５の内部において固定鉄心２５に対して先端側に配置された可動子（可動部材）２７と、筒状体５の外周側に外挿された電磁コイル２９と、電磁コイル２９の外周側で電磁コイル２９を覆うヨーク３３と、を備える。

可動子２７は、弁体２７ｃ、ロッド部（接続部）２７ｂ及び可動鉄心２７ａが一体に設けられて構成される。可動子２７は基端側に固定鉄心２５と対向する可動鉄心（可動コア）２７ａを有し、中心軸線１ｘに沿う方向に移動可能に組み付けられている。また電磁コイル２９は、固定鉄心２５と可動鉄心２７ａとが微小ギャップδ１を介して対向する位置の外周側（径方向外方）に配置されている。これにより、可動鉄心２７ａ及び固定鉄心２５は、相互間に電磁力を働かせて弁体２７ｃを駆動する。

筒状体５の内側には可動子２７及び固定鉄心２５が収容されており、筒状体５の内周面は固定鉄心２５の外周面に接触すると共に、可動鉄心２７ａの外周面と対向して可動鉄心２７ａ及び固定鉄心２５を囲繞するハウジングを構成している。すなわち筒状体５は、可動鉄心２７ａ及び固定鉄心２５を内包している。

可動鉄心２７ａと固定鉄心２５とヨーク３３とは、電磁コイル２９に通電することにより生じる磁束が流れる閉磁路を構成する。磁束は微小ギャップδ１を通過するが、微小ギャップδ１の部分で筒状体５を流れる漏れ磁束を低減するため、筒状体５の微小ギャップδ１に対応する位置に、非磁性部或いは筒状体５の他の部分よりも弱磁性の弱磁性部５ｃが設けられている。以下、この非磁性部或いは弱磁性部５ｃは、単に非磁性部５ｃと呼んで説明する。

電磁コイル２９は、樹脂材料で筒状に形成されたボビン３１に巻回され、筒状体５の外周側に外挿されている。電磁コイル２９はコネクタ４１に設けられたターミナル４３に電気的に接続されている。コネクタ４１には図示しない外部の駆動回路が接続され、ターミナル４３を介して、電磁コイル２９に駆動電流が通電される。

固定鉄心２５は、磁性金属材料からなる。固定鉄心２５は筒状に形成され、中心部を中心軸線１ｘに沿う方向に貫通する貫通孔２５ａを有する。貫通孔２５ａは、可動鉄心２７ａの上流側の燃料通路（上流側燃料通路）３を構成する。固定鉄心２５は、筒状体５の小径部５ｂの基端側に圧入固定され、筒状体５の中間部に位置している。小径部５ｂの基端側に大径部５ａが設けられていることにより、固定鉄心２５の組付けが容易になる。固定鉄心２５は溶接により筒状体５に固定してもよいし、溶接と圧入を併用して筒状体５に固定してもよい。

可動鉄心２７ａは円環状の部材である。弁体２７ｃは弁座１５ｂ（図３参照）と当接する部材である。弁座１５ｂ及び弁体２７ｃは、協働して、燃料噴射孔５１の上流側で、燃料噴射孔５１に連通する燃料通路を開閉する。ロッド部２７ｂは細長い円筒形状であり、可動鉄心２７ａと弁体２７ｃとを接続する接続部である。可動鉄心２７ａは、弁体２７ｃと連結され、固定鉄心２５との間に作用する磁気吸引力によって、弁体２７ｃを開閉弁方向に駆動するための部材である。

本実施例では、可動鉄心２７ａとロッド部２７ｂとが固定されているが、可動鉄心２７ａとロッド部２７ｂとが相対変位可能に連結された構成であってもよい。

本実施例では、ロッド部２７ｂと弁体２７ｃとを別部材で構成し、ロッド部２７ｂに弁体２７ｃを固定している。ロッド部２７ｂと弁体２７ｃとの固定は、圧入又は溶接により行われる。ロッド部２７ｂと弁体２７ｃとは一つの部材で一体化されて構成されてもよい。

ロッド部２７ｂは円筒形状であり、ロッド部２７ｂの上端が可動鉄心２７ａの下端部に開口し、軸方向に延設された孔２７ｂａを有する。ロッド部２７ｂには内側（内周側）と外側（外周側）とを連通する連通孔（開口部）２７ｂｏが形成されている。ロッド部２７ｂの外周面と筒状体５の内周面との間には燃料室３７が形成されている。

固定鉄心２５の貫通孔２５ａにはばね部材３９が設けられている。本実施例では、ばね部材３９はコイルばねで構成される。以下、コイルばね３９と呼んで説明する。

コイルばね３９の一端は、可動鉄心２７ａの内側に設けられたばね座２７ａｇに当接している。コイルばね３９の他端部は、固定鉄心２５の貫通孔２５ａの内側に配設されたアジャスタ（調整子）３５に当接している。コイルばね３９は、可動鉄心２７ａに設けられたばね座２７ａｇとアジャスタ（調整子）３５の下端（先端側端面）との間に、圧縮状態で配設されている。

コイルばね３９は、弁体２７ｃが弁座１５ｂに当接する方向（閉弁方向）に可動子２７を付勢する付勢部材として機能している。中心軸線１ｘに沿う方向におけるアジャスタ３５の位置を貫通孔２５ａ内で調整することにより、コイルばね３９による可動子２７（すなわち弁体２７ｃ）の付勢力が調整される。

アジャスタ３５は、中心部を中心軸線１ｘに沿う方向に貫通する燃料流路３を有する。燃料供給口２から供給された燃料は、アジャスタ３５の燃料流路３を流れた後、固定鉄心２５の貫通孔２５ａの先端側部分の燃料流路３に流れ、可動子２７内に構成された燃料流路３に流れる。

ヨーク３３は、磁性を有する金属材料でできており、燃料噴射弁１のハウジングを兼ねている。ヨーク３３は大径部３３ａと小径部３３ｂとを有する段付きの筒状に形成されている。大径部３３ａは電磁コイル２９の外周を覆って円筒形状を成しており、大径部３３ａの先端側に大径部３３ａよりも小径の小径部３３ｂが形成されている。小径部３３ｂは筒状体５の小径部５ｂの外周に挿入されている。このとき、小径部３３ｂは小径部５ｂに圧入するようにしてもよい。小径部３３ｂの内周面は筒状体５の外周面に密着している。このとき、小径部３３ｂの内周面の少なくとも一部は、可動鉄心２７ａの外周面と筒状体５を介して対向している。

ヨーク３３の先端側端部の外周面には周方向に沿って環状凹部３３ｃが形成されている。環状凹部３３ｃの底面に形成された薄肉部において、ヨーク３３と筒状体５とがレーザ溶接２４により全周に亘って接合されている。

筒状体５の先端部にはフランジ部４９ａを有する円筒状のプロテクタ４９が外挿され、筒状体５の先端部がプロテクタ４９によって保護されている。プロテクタ４９はヨーク３３のレーザ溶接部２４の上を覆っている。

プロテクタ４９のフランジ部４９ａと、ヨーク３３の小径部３３ｂと、ヨーク３３の大径部３３ａと小径部３３ｂとの段差面と、によって環状溝３４が形成され、環状溝３４にＯリング４６が外挿されている。Ｏリング４６は、燃料噴射弁１が内燃機関に取り付けられる際に、内燃機関側に形成された挿入口の内周面とヨーク３３における小径部３３ｂの外周面との間で液密及び気密を確保するシールとして機能する。

燃料噴射弁１の中間部から基端側端部の近傍までの範囲に、樹脂カバー４７がモールドされている。樹脂カバー４７の先端側端部はヨーク３３の大径部３３ａの基端側の一部を被覆している。また、樹脂カバー４７を形成する樹脂によりコネクタ４１が一体的に形成されている。

図２を参照して、可動子２７近傍の構成について、詳細に説明する。図２は、図１に示す可動子２７の近傍を拡大して示す断面図である。

本実施例では、可動鉄心２７ａとロッド部２７ｂとが一部材で一体に形成されている。可動鉄心２７ａの上端面（上端部）２７ａｂの中央部には、下端側に向けて窪んだ凹部２７ａａが形成されている。凹部２７ａａの底部２７ａｇにはばね座が形成され、コイルばね３９の一端（先端側端部）が底部２７ａｇに支持されている。さらに、凹部２７ａａの底部２７ａｇには、ロッド部２７ｂの孔２７ｂａの内側に連通する開口部２７ａｆが形成されている。開口部２７ａｆは、固定鉄心２５の貫通孔２５ａから凹部２７ａａ内の空間２７ａｉに流入した燃料を、ロッド部２７ｂの孔２７ｂａの内側の空間２７ｂｉに流す燃料通路を構成する。

本実施例では、ロッド部２７ｂと可動鉄心２７ａとを一部材で構成しているが、別々の部材で構成したものを一体に組み付けてもよい。

可動鉄心２７ａの上端面（基端側端面）２７ａｂは、固定鉄心２５側に位置する端面であり、固定鉄心２５の下端面（先端側端面）２５ｂと対向する。上端面２７ａｂに対して反対側の可動鉄心２７ａの端面は、燃料噴射弁１の先端側（ノズル側）に位置する端面であり、以下、下端面（下端部）２７ａｋと呼ぶ。

可動鉄心２７ａの上端面２７ａｂと固定鉄心２５の下端面２５ｂとは、相互に磁気吸引力が作用する磁気吸引面を構成する。

磁気吸引面の外周側には、非磁性部５ｃが設けられている。本実施例では、非磁性部５ｃは、筒状体５の外周面に形成した環状凹部５ｈにより構成される。環状凹部５ｈは非磁性部５ｃに相当する部分を薄肉化して薄肉部５ｉを構成する。非磁性部５ｃは、ここを通る磁束の磁気抵抗を増大させ、磁束を流れ難くする。この非磁性部５ｃは、筒状体５の肉厚を他の部分と同じ厚さとし、非磁性化処理を行うことにより構成してもよい。

可動鉄心２７ａの外周面２７ａｃに、筒状体５の内周面５ｅに摺動する摺動部が構成される。この摺動部として、外周面２７ａｃには径方向外方に向かって突出する凸部２７ａｌが設けられる。内周面５ｅは、可動鉄心２７ａの凸部２７ａｌが摺接する上流側ガイド部５０Ｂを構成する。

一方、弁座部材１５には、弁体２７ｃの球面２７ｃｂが摺接するガイド面１５ｃ（図３参照）が構成され、ガイド面１５ｃが球面２７ｃｂをガイドするガイド部は下流側ガイド部５０Ａを構成する。これにより、可動子２７は上流側ガイド部５０Ｂと下流側ガイド部５０Ａとの二点で案内されて、中心軸線１ｘに沿う方向（開閉弁方向）に往復動作する。

ロッド部２７ｂには、内側（孔２７ｂａ）と外側（燃料室３７）とを連通する開口部（連通孔）２７ｂｏが形成されている。連通孔２７ｂｏは、ロッド部２７ｂの内側と外側とを連通する燃料通路を構成する。これにより、固定鉄心２５の貫通孔２５ａ内の燃料は、孔２７ｂａ及び連通孔２７ｂｏを通じて燃料室３７に流れる。

次に、図３を参照して、ノズル部８の構成ついて、詳細に説明する。図３は、図２に示すノズル部８の近傍を拡大して示す断面図である。

弁座部材１５には、中心軸線１ｘに沿う方向に貫通する貫通孔１５ｄ，１５ｃ，１５ｖ，１５ｅが形成されている。

貫通孔１５ｄ，１５ｃ，１５ｖ，１５ｅの途中には、下流側に向かって縮径する円錐面（円錐台面）１５ｖが形成されている。円錐面１５ｖ上には弁座１５ｂが構成され、弁体２７ｃが弁座１５ｂに離接することにより、燃料通路の開閉が行われる。なお、弁座１５ｂが形成された円錐面（円錐台面）１５ｖを弁座面と呼ぶ場合もある。

弁座１５ｂと弁体２７ｃとの相互に当接する当接部は、閉弁時に燃料をシールするシール部を構成する。なお、弁座１５ｂ側の当接部を弁座側（固定弁側）シート部と呼び、弁体２７ｃ側の当接部を弁体側（可動弁側）シート部と呼ぶ場合がある。

貫通孔１５ｄ，１５ｃ，１５ｖ，１５ｅにおける、円錐面１５ｖから上側の孔部分１５ｄ，１５ｃ，１５ｖは、弁体２７ｃを収容する弁体収容孔を構成する。弁体収容孔１５ｄ，１５ｃ，１５ｖの内周面に、弁体２７ｃを中心軸線１ｘに沿う方向に案内するガイド面１５ｃが形成されている。ガイド面１５ｃは可動子２７を案内する二つのガイド面のうち、下流側に位置する下流側ガイド面５０Ａを構成する。

ガイド面１５ｃの上流側には、上流側に向かって拡径する拡径部１５ｄが形成されている。拡径部１５ｄは、貫通孔１５ｄ，１５ｃ，１５ｖ，１５ｅの上端部分に位置し、燃料室３７に向かって開口する基端側開口部を構成する。拡径部１５ｄは、基端側から先端側に向かって縮径するテーパー面として構成される。このテーパー面１５ｄの傾斜角度は後述する弁座面１５ｖの傾斜角度よりも急である。

弁体収容孔１５ｄ，１５ｃ，１５ｖの下端部は燃料導入孔１５ｅに接続され、燃料導入孔１５ｅの下端面が弁座部材１５の先端面１５ｔに開口している。すなわち燃料導入孔１５ｅは、貫通孔１５ｄ，１５ｃ，１５ｖ，１５ｅの先端側開口部を構成する。

弁座部材１５の先端面１５ｔには、ノズルプレート２１ｎが取り付けられている。ノズルプレート２１ｎは弁座部材１５にレーザ溶接２３により固定されている。レーザ溶接部２３は、燃料噴射孔５１が形成された噴射孔形成領域を取り囲むようにして、この噴射孔形成領域の周囲を一周している。

また、ノズルプレート２１ｎは板厚が均一な板状部材（平板）で構成されており、中央部に外方に向けて突き出すように突状部２１ｎａが形成されている。突状部２１ｎａは曲面（例えば球状面）で形成されている。突状部２１ｎａの内側には燃料室２１ａが形成されている。この燃料室２１ａは弁座部材１５に形成された燃料導入孔１５ｅに連通しており、燃料導入孔１５ｅを通じて燃料室２１ａに燃料が供給される。

突状部２１ｎａには複数の燃料噴射孔５１が形成されている。燃料噴射孔５１の形態は特に問わない。燃料噴射孔５１の上流側に燃料に旋回力を付与する旋回室を有するものであってもよい。燃料噴射孔５１の中心軸線５１ａは燃料噴射弁１の中心軸線１ｘに対して平行であってもよいし、傾斜していてもよい。また、突状部２１ｎａが無い構成であってもよい。

燃料噴霧の形態を決定する燃料噴射部２１はノズルプレート２１ｎによって構成される。弁座部材１５と燃料噴射部２１とは、燃料噴射を行うためのノズル部８を構成している。弁体２７ｃはノズル部８を構成する構成要素の一部とみなしてもよい。

また本実施例では、弁体２７ｃは、球状を成すボール弁を用いている。このため、弁体２７ｃにおけるガイド面１５ｃと対向する部位には、周方向に間隔を置いて複数の切欠き面２７ｃａが設けられ、この切欠き面２７ｃａによってシート部に燃料を供給する燃料通路が構成されている。弁体２７ｃはボール弁以外の弁体で構成することも可能である。例えば、ニードル弁を用いてもよい。

弁座部材１５は、筒状体５の先端部の内周面５ｇに圧入した後、溶接部１９により筒状体５に溶接して固定する。

次に、図４乃至図７を参照して、弁座部材１５の圧入部の構成について説明する。

図４は、弁座部材１５の圧入部について、本発明の一実施例に係る構成を示す断面図である。なお図４は、中心軸線１ｘに平行で、且つ中心軸線１ｘを含む断面を示す。

図４では、筒状体５の先端部を保護するプロテクタ４９を省略し、筒状体５に対する弁座部材１５の圧入部の特徴部分を誇張して描いている。また図４では、ノズルプレート２１ｎは、突状部２１ｎａが設けられていない形状で描いている。突状部２１ｎａは必須な構成ではなく、図４のように突状部２１ｎａが無い構成であってもよい。

弁座部材１５は、中心軸線１５ｘに沿う方向の長さ寸法がＬ１５であり、基端側端部の近傍に先端側外周面部１５ｇから径方向外方に向かって突出する突状部１５ｆを有する。

本実施例では、弁座部材１５の外周面には、先端側外周面部１５ｇと突状部１５ｆとが形成されている。突状部１５ｆは先端側外周面部１５ｇに対して基端側に設けられている。突状部１５ｆの外周面部１５ｆａが、筒状体５に接触する圧入面となる。弁座部材１５の先端側外周面部１５ｇと筒状体５の内周面５ｋとの間には、弁座部材１５の先端側端面１５ｔから長さ範囲Ｌ１５ｇの範囲に亘って、環状の隙間３０が形成される。このため、先端側外周面部１５ｇは弁座部材１５の圧入時の圧入荷重を受けない。

図４では、弁体２７ｃの可動範囲はＬｇ０で示す範囲であり、ガイド面１５ｃのＬｇ０で示す範囲が弁体２７ｃをガイドする実質的なガイド面となる。すなわち、弁体２７ｃの実質的なガイド面の上端部は符号１５ｃａで示す部位であり、下端部は符号１５ｃｂで示す部位である。下端部１５ｃｂは、閉弁時にガイド面１５ｃが弁体２７ｃと当接する部位である。

本実施例では、突状部１５ｆの外周面部（テーパー面）１５ｆａの先端側端部における周縁（端縁）１５ｆａ１は、中心軸線１５ｘに沿う方向において、弁体２７ｃの実質的なガイド面の上端部１５ｃａよりも、長さ寸法Ｌｇ１だけ基端側に位置する。すなわち、突状部１５ｆの外周面部１５ｆａは、中心軸線１５ｘに沿う方向において、弁体２７ｃの実質的なガイド面（Ｌｇ０で示す範囲）に対して、基端側に外れた位置に存在している。これは、同時に、突状部１５ｆの外周面部１５ｆａが弁座１５ｂおよび弁座１５ｂを構成する円錐面１５ｖから基端側に外れた位置に存在することを意味する。従って、突状部１５ｆの外周面部１５ｆａは、中心軸線１５ｘに沿う方向において、ガイド面（Ｌｇ０で示す範囲）および円錐面１５ｖとオーバーラップしない。これにより、圧入時に弁座部材１５が受ける圧入荷重により、弁体２７ｃの実質的なガイド面（Ｌｇ０で示す範囲）および弁座１５ｂの真円度の悪化を抑制することができる。

さらに本実施例では、突状部１５ｆの外周面部１５ｆａの周縁１５ｆａ１は、中心軸線１５ｘに沿う方向において、弁体２７ｃの実質的なガイド面（Ｌｇ０で示す範囲）が構成されるガイド面１５ｃの上端部よりも長さ寸法Ｌｇ２だけ基端側に位置する。すなわち、突状部１５ｆの外周面部１５ｆａの周縁１５ｆａ１は、中心軸線１５ｘに沿う方向において、ガイド面１５ｃに対して、基端側に外れた位置に存在している。これにより、圧入時に受ける圧入荷重によりガイド面１５ｃの真円度の悪化を抑制することができ、実質的なガイド面（Ｌｇ０で示す範囲）の真円度の悪化をより効果的に抑制することができる。

弁座部材１５には拡径部（テーパー面）１５ｄが形成され、突状部１５ｆの外周面部１５ｆａはテーパー面１５ｄが形成された範囲の、弁座部材１５の外周面側に形成されている。これにより、圧入部１５ｌｐにおける弁座部材１５の肉厚が薄くなり、圧入時に弁座部材１５に生じる変形を拡径部１５ｄに止め、ガイド面１５ｃおよび円錐面１５ｖへの変形の波及を抑制することができる。

突状部１５ｆの外周面部１５ｆａは、先端側から基端側に向かって外径が円錐状に次第に減少（縮径）するテーパー面（弁座部材側テーパー面）を構成する。言い換えれば、テーパー面１５ｆａは、弁座部材１５に、基端側から先端側に向かって拡径する外周面を形成する。

テーパー面１５ｆａは、中心軸線１５ｘに沿う方向において、弁座部材１５の基端側端面１５ｉから先端側に向かって、長さ寸法Ｌ１５ｆａの範囲に形成されている。テーパー面１５ｆａの基端側端部は弁座部材１５の基端側端面１５ｉに接続されている。なお、テーパー面１５ｆａの基端側端部であって、基端側端面１５ｉとの接続部には、Ｒ部（面取り部）１５ｍが形成されている。Ｒ部１５ｍは必須の構成ではなく、無くてもよい。

テーパー面１５ｆａの先端側端部における周縁から先端側の先端側外周面部１５ｇは、円筒面（円柱面）１５ｇ１と、段差面１５ｇ２と、テーパー面１５ｇ３と、により構成される。先端側外周面部１５ｇは、中心軸線１５ｘに沿う方向において、長さ寸法Ｌ１５ｇの範囲に形成されている。

円筒面１５ｇ１は、段差面１５ｇ２の先端側端部における周縁から弁座部材１５の先端側端部の近傍まで形成されている。円筒面１５ｇ１は、中心軸線１５ｘに沿う方向において、基端側端部から先端側端部まで、直径が同一である。

段差面１５ｇ２は、弁座部材１５の基端側から先端側に向かって縮径するテーパー面として形成される。段差面１５ｇ２は、円筒面１５ｇ１とテーパー面１５ｆａとの間で、弁座部材１５の径方向における段差面を構成する。

テーパー面１５ｇ３は、基端側から先端側に向かって縮径するテーパー面として形成される。テーパー面１５ｇ３は、円筒面１５ｇ１と弁座部材１５の先端面１５ｔとの間に形成され、円筒面１５ｇ１と先端面１５ｔとを接続する。なおテーパー面１５ｇ３は、必須の構成ではなく、無くてもよい。このため、テーパー面１５ｇ３は円筒面１５ｇ１の一部とみなしてもよい。

本実施例では、なお、テーパー面１５ｆａが設けられる範囲の長さ寸法Ｌ１５ｆａは、先端側外周面部１５ｇが設けられる範囲の長さ寸法Ｌ１５ｇよりも小さい。

図５は、図４の弁座部材１５及びノズルプレート２１ｎの構成を示す断面図である。図６は、図４の筒状体５の構成を示す断面図である。

上述したように、弁座部材１５にはテーパー面１５ｆａが形成される。図４及び図６に示すように、筒状体５には、弁座部材１５のテーパー面１５ｆａに対応する位置に、テーパー面（筒状体側テーパー面）５ｇが形成されている。テーパー面５ｇは、中心軸線５ｘに沿う方向において、長さ寸法Ｌ５ｇの範囲に設けられる。テーパー面５ｇは、基端側から先端側に向かって拡径する形状を成し、筒状体５の内周面５ｋと内周面５ｊとを接続する。内周面５ｋはテーパー面５ｇに対して基端側に接続される内周面であり、内周面５ｊはテーパー面５ｇに対して先端側に接続される内周面である。

上述した構成から、内周面５ｋの直径Ｄ５ｋは内周面５ｊの直径Ｄ５ｊよりも小さい。従ってテーパー面５ｇも、基端側周縁の直径が先端側周縁の直径よりも小さい。さらに本実施例では、中心軸線５ｘに沿う方向における、弁座部材１５が挿入される範囲では、筒状体５は、外周面が一様な直径（外径）で形成されているため、内周面５ｋの部分の筒状体５の肉厚寸法ｔ５ｋが内周面５ｊの部分の筒状体５の肉厚寸法ｔ５ｊよりも大きい。

一方、図４及び図５に示すように、弁座部材１５にはテーパー面１５ｆａが形成されており、テーパー面１５ｆａの先端側端部における周縁１５ｆａ１の外径寸法Ｄ１５ｆａｏが最大となり、その最大外径寸法Ｄ１５ｆａｏは、弁座部材１５の最大外径寸法となる。すなわち、外径寸法Ｄ１５ｆａｏは、円筒面１５ｇ１の外径寸法Ｄ１５ｇ１、およびテーパー面１５ｆａのＲ部１５ｍと接続される部位における周縁の直径Ｄ１５ｆａｉよりも大きい。

テーパー面１５ｆａの、Ｒ部１５ｍと接続される部位における周縁の直径Ｄ１５ｆａｉは、筒状体５の内周面５ｋの直径Ｄ５ｋよりも小さい。また、テーパー面１５ｆａの先端側端部における周縁１５ｆａ１の外径寸法Ｄ１５ｆａｏは、筒状体５の内周面５ｋの直径Ｄ５ｋよりも大きな寸法であり、筒状体５の内周面５ｊの直径Ｄ５ｊ以下の寸法である。実際には、加工精度を考慮して、外径寸法Ｄ１５ｆａｏは直径Ｄ５ｊよりも小さい寸法にする。

弁座部材１５を筒状体５の先端側から内周面５ｊ，５ｇ，５ｋに挿入する際に、弁座部材１５のテーパー面１５ｆａが筒状体５のテーパー面５ｇに当接するまで、弁座部材１５を内周面５ｊ，５ｇ，５ｋに接触させることなく挿入可能である。もちろん、弁座部材１５と内周面５ｊ，５ｇ，５ｋとのクリアランスを小さくすれば、弁座部材１５の外周面の一部は内周面５ｊ，５ｇ，５ｋに接触することもあるが、弁座部材１５を挿入するために大きな荷重をかける必要がない。

このため、弁座部材１５は、テーパー面１５ｆａが筒状体５のテーパー面５ｇに当接する位置から、圧入荷重を受け始める。弁座部材１５は最終的に溶接１９により筒状体５に固定されるため、圧入量は大きくする必要がなく、弁座部材１５が筒状体５から抜け落ちない程度に、且つ溶接１９を終えるまでの間、筒状体５に対して変位しない程度に、仮固定できればよい。従って、弁座部材１５のテーパー面１５ｆａが筒状体５のテーパー面５ｇに当接した位置から、弁座部材１５に圧入荷重をかけて、弁座部材１５を筒状体５の基端側に向けて僅かに押し込むだけでよい。

弁座部材１５は、筒状体５に圧入されることにより、弁座部材１５のテーパー面１５ｆａと筒状体５のテーパー面５ｇとが接触した状態で、筒状体５の内周側に配置される。

図７は、図４の弁座部材１５の圧入部を拡大して示す断面図である。

本実施例においては、弁座部材１５のテーパー面１５ｆａのうち、筒状体５のテーパー面５ｇに接触する、先端側の一部の範囲が、筒状体５に対する圧入面１５ｌｐを構成する。
筒状体５に対して弁座部材１５を圧入する際の圧入荷重は、圧入面１５ｌｐを介して、弁座部材１５に作用する。中心軸線１ｘに沿う方向における圧入面１５ｌｐの長さ寸法（圧入長）はＬｐであるが、この長さ寸法Ｌｐは弁座部材１５のテーパー面１５ｆａと筒状体５のテーパー面５ｇとの関係によって決まる。

本実施例では、テーパー面１５ｆａの長さ寸法Ｌ１５ｆａは弁座部材１５の長さ寸法Ｌ１５よりも小さい寸法に限定されており、さらに圧入面１５ｌｐの長さ寸法Ｌｐはテーパー面１５ｆａの長さ寸法Ｌ１５ｆａよりも小さい寸法に限定されている。さらに筒状体５のテーパー面５ｇの長さ寸法Ｌ５ｇはテーパー面１５ｆａの長さ寸法Ｌ１５ｆａよりも小さく、圧入面１５ｌｐの長さ寸法Ｌｐはテーパー面５ｇの長さ寸法Ｌ５ｇ以下に限定される。これにより、圧入面１５ｌｐの長さ寸法Ｌｐは小さい値に限定される。

本実施例では、圧入面１５ｌｐの長さ寸法Ｌｐは小さい値に限定されることにより、弁座部材１５に作用する圧入荷重を小さい値に制限することができる。そして、弁座部材１５の弁座（シート部）１５ｂ及びガイド面１５ｃの歪みを抑制し、弁座１５ｂ及びガイド面１５ｃの真円度の悪化を抑制することができる。

本実施例では、弁座部材１５の圧入に際して、圧入荷重をかけて弁座部材１５を筒状体５に押し込む長さ寸法は、圧入面１５ｌｐの長さ寸法Ｌｐよりはるかに小さい。このため、圧入の作業時間を短縮できると共に、圧入作業で消費するエネルギを少なくすることができる。

また本実施例では、弁座部材１５の圧入に際して、弁座部材１５の圧入前に、弁座部材１５のテーパー面１５ｆａが筒状体５のテーパー面５ｇに当接した状態となる。このため、テーパー面１５ｆａとテーパー面５ｇとの接触が、筒状体５の中心軸線５ｘに対する弁座部材１５の中心軸線１５ｘの傾きを修正し、筒状体５の中心軸線５ｘに対する弁座部材１５の中心軸線１５ｘの傾きを抑制する。筒状体５に対する弁座部材１５の傾きを修正した状態から、筒状体５に対する弁座部材１５の圧入を開始することができるため、筒状体５に対する弁座部材１５の傾きを抑制して、弁座部材１５を筒状体５に組み付けることができる。

筒状体５に対する弁座部材１５の傾きを抑制するためには、圧入面１５ｌｐの長さ寸法Ｌｐを大きくする必要がある。しかし本実施例では、テーパー面１５ｆａ及びテーパー面５ｇにより筒状体５に対する弁座部材１５の傾きを抑制することができるため、圧入面１５ｌｐの長さ寸法Ｌｐを小さくすることができる。そして、圧入面１５ｌｐの長さ寸法Ｌｐを小さくすることにより、筒状体５に弁座部材１５を圧入する際の圧入荷重を小さくすることができ、弁座部材１５の弁座（シート部）１５ｂ及びガイド面１５ｃの歪みを抑制して、弁座１５ｂ及びガイド面１５ｃの真円度の悪化を抑制することができる。

また本実施例では、中心軸線１ｘに沿う方向における圧入面１５ｌｐの長さ寸法Ｌｐを小さくすることにより、弁座部材１５の圧入荷重を小さくしているため、圧入面１５ｌｐの長さ寸法Ｌｐが小さくなる。このため、溶接１９を行う位置を正確に特定することが必要になる。本実施例では、弁座部材１５のテーパー面１５ｆａと筒状体５のテーパー面５ｇとの接触位置を、筒状体５のテーパー面５ｇにより確定することができる。このため、溶接１９を行う位置の特定に際して、弁座部材１５の圧入状態に左右されることがなくなり、溶接１９を行う位置を正確に特定することができる。

上述した実施例では、弁座部材１５を筒状体５の内周面に圧入する例を説明した。弁座部材１５は最終的に筒状体５に溶接１９により固定される。このため、弁座部材１５を筒状体５の内周面に圧入しない構成であってもよい。この場合、弁座部材１５のテーパー面１５ｆａと筒状体５のテーパー面５ｇとが接触した状態で、弁座部材１５を筒状体５の内周側に配置する。この状態で、圧入以外の手段により弁座部材１５を筒状体５に仮固定し、弁座部材１５のテーパー面１５ｆａと筒状体５のテーパー面５ｇとの接触部を溶接するようにしてもよい。この場合、弁座部材１５には圧入荷重は加わらない。

図８を参照して、本発明に係る燃料噴射弁を搭載した内燃機関について説明する。図８は、燃料噴射弁１が搭載された内燃機関の断面図である。

内燃機関１００のエンジンブロック１０１にはシリンダ１０２が形成されおり、シリンダ１０２の頂部に吸気口１０３と排気口１０４とが設けられている。吸気口１０３には、吸気口１０３を開閉する吸気弁１０５が、また排気口１０４には排気口１０４を開閉する排気弁１０６が設けられている。エンジンブロック１０１に形成され、吸気口１０３に連通する吸気流路１０７の入口側端部１０７ａには吸気管１０８が接続されている。

燃料噴射弁１の燃料供給口２（図１参照）には燃料配管１１０が接続される。

吸気管１０８には燃料噴射弁１の取付け部１０９が形成されており、取付け部１０９に燃料噴射弁１を挿入する挿入口１０９ａが形成されている。挿入口１０９ａは吸気管１０８の内壁面（吸気流路）まで貫通しており、挿入口１０９ａに挿入された燃料噴射弁１から噴射された燃料は吸気流路内に噴射される。二方向噴霧の場合、エンジンブロック１０１に吸気口１０３が二つ設けられた形態の内燃機関を対象として、それぞれの燃料噴霧が各吸気口１０３（吸気弁１０５）を指向して噴射される。

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、一部の構成の削除や、記載されていない他の構成の追加が可能である。

１…燃料噴射弁、１ｘ…中心軸線、２…燃料供給口、３…燃料通路、５…筒状体（筒状部材、ハウジング）、５ｇ…筒状体５の内周面（筒状体側テーパー面）、５ｊ…筒状体５の内周面、５ｋ…筒状体５の内周面、１５…弁座部材、１５ｂ…弁座、１５ｃ…弁座部材１５のガイド面、１５ｄ…弁座部材１５の拡径部（テーパー面）、１５ｆ…弁座部材１５の突状部、１５ｆａ…突状部１５ｆの外周面部（弁座部材側テーパー面）、１５ｆａ１…テーパー面１５ｆａの先端側端部における周縁（端縁）、１５ｇ…弁座部材１５の先端側外周面部、１５ｇ１…円筒面（円柱面）、１５ｇ２…段差面、１５ｇ３…テーパー面、１５ｉ…弁座部材１５の基端側端面（基端面）、１５ｍ…Ｒ部（面取り部）、１５ｌｐ…圧入部、１５ｔ…弁座部材１５の先端側端面（先端面）、１５ｖ…弁座１５ｂを構成する円錐面、１５ｘ…弁座部材１５の中心軸線、２５…固定鉄心、２５ａ…固定鉄心２５の貫通孔、２５ｄ…隙間拡大部、２７…可動子、２７ａ…可動鉄心、２７ａｍ…隙間拡大部、２７ｂ…ロッド部、２７ｃ…弁体、２７ｘ…可動子２７の軸線方向、３０…弁座部材１５と筒状体５との隙間、５１…燃料噴射孔、Ｄ１５ｆａｏ…テーパー面１５ｆａの周縁１５ｆａ１の外径寸法、Ｄ５ｊ…内周面５ｊの直径、Ｄ５ｋ…内周面５ｋの直径、Ｌ５ｇ…テーパー面５ｇの長さ寸法、Ｌ１５…弁座部材１５の長さ寸法、Ｌ１５ｆａ…テーパー面１５ｆａの長さ寸法、Ｌ１５ｇ…先端側外周面部１５ｇの長さ寸法、Ｌｐ…圧入面１５ｌｐの長さ寸法（圧入長）。

Claims (5)

1. 中心軸線に沿う方向の一端部に燃料噴射孔を有し他端部に燃料供給口を有する燃料噴射弁であって、
   協働して前記燃料噴射孔に連通する燃料通路を開閉する弁座及び弁体と、
   前記弁座が形成された弁座部材と、
   前記一端部の側の端部に前記弁座部材が固定される筒状体と、を備え、
   前記弁座部材は、前記他端部の側の外周面に、前記一端部の側から前記他端部の側に向かって縮径する弁座部材側テーパー面を有し、
   前記筒状体は、内周面に、前記一端部の側から前記他端部の側に向かって縮径する筒状体側テーパー面を有し、
   前記弁座部材側テーパー面の前記一端部の側の端部における外径寸法は、前記筒状体側テーパー面に対して前記一端部の側に接続される、前記筒状体の内周面の直径の寸法以下の大きさであり、
   前記弁座部材は、前記弁座部材側テーパー面と前記筒状体側テーパー面とが圧入された状態で前記筒状体の内周側に配置されて、前記筒状体に固定され、
   さらに前記弁座部材は、前記弁座部材側テーパー面に対して前記一端部の側に、前記弁座部材側テーパー面よりも小径の円筒面を有し、
   前記円筒面と、前記筒状体の、前記筒状体側テーパー面に対して前記一端部の側に接続される前記内周面と、の間に隙間が形成されている燃料噴射弁。
2. 中心軸線に沿う方向の一端部に燃料噴射孔を有し他端部に燃料供給口を有する燃料噴射弁であって、
   協働して前記燃料噴射孔に連通する燃料通路を開閉する弁座及び弁体と、
   前記弁座が形成された弁座部材と、
   前記一端部の側の端部に前記弁座部材が固定される筒状体と、を備え、
   前記弁座部材は、前記他端部の側の外周面に、前記一端部の側から前記他端部の側に向かって縮径する弁座部材側テーパー面を有し、
   前記筒状体は、内周面に、前記一端部の側から前記他端部の側に向かって縮径する筒状体側テーパー面を有し、
   前記弁座部材は、前記弁座部材側テーパー面と前記筒状体側テーパー面とが接触した状態で前記筒状体の内周側に配置されて、前記筒状体に固定され、
   さらに前記弁座部材は、前記弁座部材側テーパー面に対して前記一端部の側に、前記弁座部材側テーパー面よりも小径の円筒面を有し、
   前記円筒面と前記筒状体の内周面との間に隙間が形成され、
   前記中心軸線に沿う方向における前記筒状体側テーパー面の長さ寸法が、前記中心軸線に沿う方向における前記弁座部材側テーパー面の長さ寸法よりも小さい燃料噴射弁。
3. 請求項２に記載の燃料噴射弁において、
   前記弁座部材側テーパー面と前記筒状体側テーパー面との接触部の、前記中心軸線に沿う方向における長さ寸法が、前記筒状体側テーパー面の長さ寸法以下である燃料噴射弁。
4. 請求項３に記載の燃料噴射弁において、
   前記弁座部材側テーパー面と前記筒状体側テーパー面との接触部に、前記弁座部材と前記筒状体とを接合する溶接部を有する燃料噴射弁。
5. 請求項４に記載の燃料噴射弁において、
   前記弁座部材側テーパー面と前記筒状体側テーパー面との接触部において、前記弁座部材が前記筒状体に圧入されている燃料噴射弁。

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