JPH04153561A - 電歪アクチュエータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野： この発明は、電歪アクチュエータに関するものである。

［従来の技術ｊ ディーセルエンンン用燃料噴射ポンプでのパイロット噴
射制御を行う方法として最近ピエゾ素子を用いたアクチ
ュエータが注目されている（例えば、特開昭６０−２１
９４２２号公報）。

その電歪アクチュエータの一例を第４図に示す。

下側及び上側シリンダ６０．６１の内部には有底円筒状
ピストン６２及びコイルスプリング６３が配置され、ピ
ストン６２内にピエゾスタック６４か配置され、下側シ
リンダ６０がポンジノ１ウジング６５に螺入されている
。つまり、ポンプハウジング６５には連通路６６と連通
ずるネジ孔６７が形成されており、ネジ孔６７には略円
筒状をなす下側シリンダ６０下端のネジ部６８か螺入さ
れている。そして、ピエゾスタック６４の伸長動作によ
り圧力室Ｒ１内の燃料を加圧してパイロット噴射を行わ
せる。

［発明が解決しようとする課題］ ところか、第４図に示す構造を採用すると、下側シリン
ダ６０におけるネジ部６８の内周面がピストン６２との
油密摺動部となっており、下側シリンダ６０のポンプハ
ウジング６５への締め付けにより下側シリンダ６０の油
密摺動部に歪みが発生して、作動効率の低下や摺動部の
異常磨耗等の問題か発生していた。一方、ピストン６２
においては、同ピストン６２にはコイルスプリング６３
による付勢力Ｆｌ　　（ピエゾスタック６４へのプリセ
ット荷重）かかけられており、ピエゾスタック６４の当
接部にはそのプリセット荷重の反力Ｆ２が作用している
。よって、ピストン６２での領域Ｚｌにおいては、反力
Ｆ２により引張力か働き、この引張力にて摺動面に歪み
が発生し作動効率の低下や摺動部の異常磨耗等の問題が
発生していた。

この発明の目的は、歪みに起因するピストンの摺動不良
を回避できる電歪アクチュエータを提供することにある
。

［課題を解決するための手段］ 第１の発明は、支持部材に締結されたシリンダと、前記
シリンダ内に摺動可能に収納されたピストンと、前記シ
リンダ内に設けられ、電圧印加により伸縮して前記ピス
トンを摺動させてシリンダ内の圧力室の圧力を変化させ
る電歪素子と、前記シリンダ内に設けられ、前記電歪素
子にプリセット荷重をかける付勢手段とを備えた電歪ア
クチュエータにおいて、 前記シリンダ内にはピストンか摺動可能で、かつ同シリ
ンダとは別部材よりなる摺動部材を配置した電歪アクチ
ュエータをその要旨とする。

第２の発明は、支持部材に装着されたシリンダと、前記
シリンダ内に摺動可能に収納されたピストンと、前記シ
リンダ内において一端面かシリンダに当接するとともに
他端面か前記ピストンに当接ヒ、電圧印加により伸縮し
てピストンを摺動させてシリンダ内の圧力室の圧力を変
化させる電歪素子と、前記シリンダ内で当該シリンダと
ピストンとの間に介装され、前記電歪素子にプリセット
荷重をかける付勢手段とを備えた電歪アクチュエータに
おいて、 前記ピストンにおけるシリンダとの摺動部より前記付勢
手段の接触部側に前記電歪素子の他端面を当接させた電
歪アクチュエータをその要旨とするものである。

［作用］ 第１の発明は、摺動部材がシリンダ内に配置され、シリ
ンダの支持部材への締結の際の歪みが摺動部材に加わる
ことかなく、円滑にピストンが摺動動作する。

第２の発明は、ピストンにおける付勢手段の接触部と電
歪素子の当接部との間においては付勢手段によるプリセ
ット荷重がかけられるか、ピストンの摺動部にはプリセ
ント荷重か加わらず歪みか発生することはなく、円滑に
ピストンか摺動動作する。

７実流側： 以下、この発明をインナカム式分配型燃料噴射ポンプに
具体化した一実施例を図面に従って説明する。

第１図に示すように、支持部材としてのポンプハウシン
グｌには、デイ−セルエンジンの回転に同期して回転す
るドライブシャフト２か挿通され、ベアリング３を介し
て回転可能に支持されている。

ドライブシャフト２の先端部（第１図右側）には分配ロ
ータ４か一体に形成され、その分配ロータ４は分配ヘッ
ド５に設けたシリンダ６内に回転可能に収容されている
。

分配ヘット５の外端部（第１図において右側）には、燃
料タンク７から燃料を汲上げるベーンフィートポンプ８
が設けられている。このベーンフィートポンプ８は前記
シリンダ６に取着されたケーシング９と、分配ロータ４
に取付けられたポンプロータ１０とからなり、ポンプロ
ータｌＯには複数のベーン１１が摺動可能に嵌合されて
いる。

そして、ポンプロータ１０が分配ロータ４の回転に同期
して回転されると、吸入口１２より燃料が汲上げられ、
吐出口１３から加圧された燃料が吐出される。さらに、
同燃料は圧力調整弁１４によって調圧された後、分配ヘ
ッド５に形成した環状のキャラリー１５に吐出されるよ
うになっている。

前記シリンダ６には前記キャラリー１５に連通ずる複数
の吸入通路１６、エンジンの各気筒に燃料を供給するた
めの複数の分配通路１７、及び複数のスピル通路１８が
形成されている。各分配通路１７は、分配ヘッド５に設
けた分配通路１９を介してエンジンの各気筒に燃料を供
給するためのデリバリバルブ２０に連通されている。

分配ロータ４には円筒孔２１が形成され、円筒孔２１内
には一対のプランジャ２２か油密状態で摺動可能に収容
されており、各プランジャ２２によりプランジャ室２３
が形成されている。

前記各プランジャ２２の半径方向外側端部にはシュー２
４が配設され、同シュー２４にはローラ２５が回転自在
に保持されている。このローラ２５の外面には、内面に
複数のカム山を有するインナーカムリング２６が配置さ
れている。そして、分配ロータ４の回転に基ついて、ロ
ーラ２５かインナーカムリンク２６の内周のカム面に摺
動することにより、ローラ２５はカム面に沿ってインナ
カムリング２６の半径方向に往復動して、この往復動が
シュー２４を介してプランジャ２２に伝達される。

プランジャ２２か分配ロータ４の半径方向外側に移動す
る行程か燃料を吸入する吸入行程であり、半径方向内側
に移動する行程がプランジャ室２３内で高圧化された燃
料を吐出する吐出行程となる。

分配ロータ４には、当該ロータ４の中央を通る燃料通路
２７を介してプランジャ室２３と連通ずる吸入通路２８
、分配通路２９、及びスピル通路３０か形成されている
。この吸入通路２８は分配ロータ４の回転に基ついて、
燃料の吸入行程の際にフリンゾ６の吸入通路１６と連通
し、吐出行程の際に閉しるように配置さｎている。分配
通路２９及びスピル通路３０は、吐出行程の際に、シリ
ンダ６の各分配通路１７及び各スピル通路１８と連通ず
るようになっている。

又、スピル通路１８の先には電磁スピル弁３１か設けら
れ、分配行程時においてスピル通路１８と前記ギヤラリ
−１５との連通、遮断を行なって加圧された燃料を溢流
させ、噴射量を制御するようになっている。

エンジンコントロールユニット（以下、ＥＣＵという）
３２はエンジンの運転状態を示す信号、例えばアクセル
開度センサ３３からの信号や回転角センサ３４からの信
号を入力してこれら信号に基ついて電磁スピル弁３１を
駆動制御する。

尚、第１図中、３５は油圧式タイマであって、タイマピ
ストン３６の位置に対応するようにスライドピン３７を
介してインナーカムリング２６を回転させることで燃料
噴射時期を調節するようになっている。

次に、パイロット噴射のための機構について説明する。

ポンプハウ７ングｌには、前記プランジャ室２３内で燃
料を加圧するための電歪アクチュエータ３８か取り付け
られている。電歪アクチュエータ３８の下側シリンダ３
９は、上面を開口した円筒部３９ａと、その円筒部３９
ａの底部から下方へ突出した円柱部３９ｂとから構成さ
れている。円筒部３９ａの上部内周面には雌ネン４０が
形成されるとともに、円柱部３９ｂの外周には雄ネジ４
１か形成されている。そして、この円柱部３９ｂかポン
プハウジングｌのネジ孔１ａに螺着されている。

前記下側シリンダ３９の円筒部３９ａ内には摺動部材４
２か配置されている。この摺動部材４２は上下両面を開
放した略円筒状をなし、その下端部外層には鍔部４２ａ
か一体形成されている。そして、鍔部４２ａの下面が前
記円筒部３９ａの内底面に、又、鍔部４２ａの外周面が
円筒部３９ａの下部内周面にそれぞれ当接している。下
側シリンダ３９には連結シリンダ４３が取り付けられて
いる。連結シリンダ４３は上下両面を開放した略円筒状
をなし、その上部外周及び下部外周にはそれぞれ雄ネジ
４４．４５が形成されている。そして、下側の雄ネジ４
５が前記円筒部３９ａの雌ネジ４０に螺合され、連結シ
リンダ４３の下端面と円筒部３９ａとの間で摺動部材４
２を固定している。又、連結シリンダ４３の上側の雄ネ
ジ４４には、有蓋円筒状の上側シリンダ４６か、その下
部内周面に形成された雌ネジ４７において螺合されてい
る。

前記上下両シリンダ４６．３９及び連結シリンダ４３に
よって形成される空間内にはピストン４８か収納されて
いる。ピストン４８は、上面を開口した円筒部４８ａと
、その円筒部４８ａよりも底部から下方へ突出する円柱
状の摺動部４８ｂとから構成され、円筒部４８ａの上端
外周に鍔部４８ｃか一体形成されている。そして、円筒
部４８ａか前記連結シリンダ４３の内周面を摺動可能で
あるとともに、摺動部４８ｂか摺動部材４２の内周面を
油密状態で摺動することか可能である。

ピストン４８の円筒部４８ａ内には電歪素子としてのピ
エゾスタック４９か収容され、その下端面かピストン４
８内の内底面に当接するとともに、上端面か上側シリン
ダ４６の天井部に当接している。ピエゾスタック４９は
印加電圧の大きさに応じて伸縮する特性を有しており、
例えば電圧か印加されると伸長してピストン４８を下方
へ摺動させる。

さらに、ピストン４８の鍔部４８ｃと連結シリンダ４３
の上端との間には付勢手段としてのコイルスプリング５
０が介装されている。このコイルスプリング５０はピエ
ゾスタック４９に収縮方向の力（プリセット荷重）が作
用するように圧縮状態で配置されている。

尚、ピストン４８の下端面と、摺動部材４２の内周面と
、下側シリンダ３９の内底面とによって囲まれた空間は
、圧力室Ｒ２となっており、同圧力室Ｒ２は下側シリン
ダ３９、ポンプハウジングｌ及びトライブンヤフト２に
形成された連通路５１．５２．５３にてプランジャ室２
３と連通しているっ 又、ピエゾスタック４９は前記ＥＣＵ３２により所定の
タイミングで電圧の印加か行われる。

次に、このように構成したインナカム式分配型燃料噴射
ポンプの作用を説明する。

エンジンによってトライブンヤフト２か回転駆動される
と、フィードポンプ８から吐出された燃料が圧力調整弁
１４で調圧される。その後、前記燃料はプランジャ２２
の吸入行程でギヤラリ−１５を介してプランジャ室２３
に吸入される。プランジャ室２３に吸入された燃料は、
プランジャ２２の吐出行程でデリバリバルブ２０へ圧送
され、噴射順序に従って各気筒の噴射ノズルからエンジ
ンの燃焼室へ高圧噴射される。

この主噴射に先立ち、電歪アクチュエータ３８によるバ
イロフト噴射か行われる。つまり、ピエゾスタック４９
は常には収縮状態となっている。

そして、プランツヤ２２の吐出行程において主噴射に先
立つタイミングてピエゾスタック４９に電圧か印加され
ると、同ピエゾスタック４９はコイルスプリンク５０の
付勢力に抗して伸長動作する。

そして、ピエゾスタック４９はピストン４８を下方へ移
動させて圧力室Ｒ２内の燃料を加圧する。

この加圧動作により連通路５１，５２．５３を通してプ
ランツヤ室２３の燃料か加圧されてパイロット噴射か行
われる３ この際、下側ノリシダ３９内には、同下側シリンダ３９
とは別部材である摺動部材４２か設けられており、下側
ノリンダ３９かポンプハウジングｌに螺着される二とに
より面下側ノリンタ３９には歪みか発生しているか、摺
動部材４２はその歪みが加わらない。よって、円滑にピ
ストン４８が摺動して、作動効率の低下や摺動部の異常
磨耗が発生することはない。

又、ピストン４８において、摺動部４８ｂよりコイルス
プリング５０の接触部側にピエゾスタック４９の下端面
を当接させている。よって、ピストン４８にはコイルス
プリング５０により付勢力Ｆｌ　　（プリセット荷重）
かかけられており、ピエゾスタック４９との当接部には
そのプリセット荷重の反力Ｆ２か作用し、ピストン４８
の円筒部４８ａ（領域Ｚ２）においては反力Ｆ２により
引張力か働き歪みの要因となる。しかし、ピストン４８
の摺動部４８ｂにはプリセット荷重か加わらず歪みか発
生することなく円滑にピストン４８が摺動し、作動効率
の低下や摺動部の異常磨耗が発生することはない。

このようにして、歪みに起因するピストン４８の摺動不
良を回避できることとなる。

尚、この発明は上記実施例に限定されることなく、例え
ば、第１図における電磁スピル弁３１に代えて電歪アク
チュエータによるスピル弁を採用して、パイロット噴射
を行わせてもよい。即ち、第２図に示すように、シリン
ダ６のスピル通路１８に連通ずるスピル通路５４の途中
に弁体５５を配置し、この弁体５５を電歪アクチュエー
タ３８にて開閉するようにする。即ち、電歪アクチュエ
ータ３８の圧力室Ｒ２の加圧にて弁体５５を作動させて
もよい。

又、第３図に示すように、電歪アクチュエータ３８にお
けるピストン４８の円筒部４８ａと摺動部４８ｂとの境
界部に環状の溝５６を形成してもよい。このようにする
と、コイルスプリング５０により支持されているピスト
ン４８かエンジンの振動等を受けた場合にもその振動が
摺動部４８ｂに伝達されるのを防止することかでき、さ
らにピストン４８を円滑に摺動させることかできる。

［発明の効果］ 以上詳述したようにこの発明によれば、歪みに起因する
ピストンの摺動不良を回避できる優れた効果を発揮する
。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例のインナーカム式分配型燃料噴射ポンプ
の断面図、第２図は別例のインナーカム式分配型燃料噴
射ポンプの断面図、第３図は他の別例の電歪アクチュエ
ータの断面図、第４図は従来技術を説明するための電歪
アクチュエータの断面図である。 ｌは支持部材としてのポンプノ＼ウノング、３８は電歪
アクチュエータ、３９は下側フリンゾ、４２は摺動部材
、４３は連結ノリンダ、４６は上側フリンジ、４８はピ
ストン、４９は電歪素子としてのピエゾスタック、５０
は付勢手段としてのコイルスプリング、Ｒ２は圧力室。 特許出願人　　日本電装　株式会社 代　理　人　　弁理士　恩１）博宣（ほか１名）Ｈ］ 印

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. １．支持部材に締結されたシリンダと、 前記シリンダ内に摺動可能に収納されたピストンと、 前記シリンダ内に設けられ、電圧印加により伸縮して前
   記ピストンを摺動させてシリンダ内の圧力室の圧力を変
   化させる電歪素子と、 前記シリンダ内に設けられ、前記電歪素子にプリセット
   荷重をかける付勢手段と を備えた電歪アクチュエータにおいて、 前記シリンダ内にはピストンか摺動可能で、かつ同シリ
   ンダとは別部材よりなる摺動部材を配置したことを特徴
   とする電歪アクチュエータ。
2. ２．支持部材に装着されたシリンダと、 前記シリンダ内に摺動可能に収納されたピストンと、 前記シリンダ内において一端面がシリンダに当接すると
   ともに他端面が前記ピストンに当接し、電圧印加により
   伸縮してピストンを摺動させてシリンダ内の圧力室の圧
   力を変化させる電歪素子と、前記シリンダ内で当該シリ
   ンダとピストンとの間に介装され、前記電歪素子にプリ
   セット荷重をかける付勢手段と を備えた電歪アクチュエータにおいて、 前記ピストンにおけるシリンダとの摺動部より前記付勢
   手段の接触部側に前記電歪素子の他端面を当接させたこ
   とを特徴とする電歪アクチュエータ。