JPH10205406A - Fuel injection valve - Google Patents
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- JPH10205406A JPH10205406A JP1235297A JP1235297A JPH10205406A JP H10205406 A JPH10205406 A JP H10205406A JP 1235297 A JP1235297 A JP 1235297A JP 1235297 A JP1235297 A JP 1235297A JP H10205406 A JPH10205406 A JP H10205406A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、圧電素子を駆動手
段とする燃料噴射弁に関するものである。The present invention relates to a fuel injection valve using a piezoelectric element as driving means.
【0002】[0002]
【従来の技術】圧電素子は、電圧を印加すると一方向に
歪み変位を発生する強誘電体セラミックであり、応答性
が非常に優れているため、燃料噴射弁の駆動手段とし
て、従来より一般的に用いられているソレノイドコイル
に代えて、圧電素子を用いることが考えられている。一
般に、圧電素子自体のひずみ変位量は微小であるため、
弁体の駆動ストロークを確保するために、多数の圧電素
子を積層してひずみ変位量を拡大した積層型圧電アクチ
ュエータを用いるようにしたものがある。しかし、これ
でもなお、変位量が不足するため、特開昭62−157
274号公報に示すように、積層型圧電アクチュエータ
のひずみ変位を拡大レバー機構で拡大して弁体を駆動す
るようにしたものがある。2. Description of the Related Art A piezoelectric element is a ferroelectric ceramic which generates a strain displacement in one direction when a voltage is applied, and has a very excellent responsiveness. It has been considered that a piezoelectric element is used instead of the solenoid coil used in the above. Generally, since the amount of strain displacement of the piezoelectric element itself is very small,
In order to secure the drive stroke of the valve element, there is a type in which a large number of piezoelectric elements are stacked to use a stacked piezoelectric actuator in which the amount of strain displacement is increased. However, the displacement amount is still insufficient.
As disclosed in Japanese Patent Publication No. 274, there is an apparatus in which the strain displacement of a laminated piezoelectric actuator is enlarged by an enlargement lever mechanism to drive a valve element.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、積層型
圧電アクチュエータと拡大レバー機構とを組み合わせた
構成では、構成が複雑化して、部品点数の増加や組立性
の低下を招き、製造コストが高くなる上に、駆動手段が
大型化して、燃料噴射弁が大型化してしまうという問題
がある。However, in the configuration in which the laminated piezoelectric actuator and the magnifying lever mechanism are combined, the configuration becomes complicated, the number of parts increases, the assemblability decreases, and the manufacturing cost increases. In addition, there is a problem that the size of the driving means is increased and the size of the fuel injection valve is increased.
【0004】本発明はこのような事情を考慮してなされ
たものであり、従ってその目的は、圧電素子による弁体
の駆動ストロークを確保しながら、構成を簡単化でき、
組立性向上、低コスト化、小型化を実現することができ
る燃料噴射弁を提供することにある。[0004] The present invention has been made in view of such circumstances, and its object is to simplify the configuration while ensuring the drive stroke of the valve element by the piezoelectric element.
An object of the present invention is to provide a fuel injection valve capable of realizing improved assemblability, lower cost, and smaller size.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の請求項1の燃料噴射弁は、弁体を駆動する
駆動手段を、弾性板の片面又は両面に板状の圧電素子を
接合して成る撓み変位型の圧電駆動体(バイモルフ又は
ユニモルフ)により構成し、該圧電駆動体の撓み変位方
向を前記弁体の開閉方向に合わせて、該圧電駆動体の基
端を前記弁ハウジング側に支持させ、該圧電駆動体の先
端で前記弁体を駆動するようになっている。ここで、駆
動手段として用いる撓み変位型の圧電駆動体は、弾性板
の片面又は両面の板状の圧電素子に電圧を印加すると、
その圧電素子が板面方向に伸び変位/縮み変位し、それ
によって、該圧電駆動体が板面と直角方向に湾曲するよ
うに撓み変位し、この撓み変位量が弁体の駆動ストロー
クとなる。このように、撓み変位型の圧電駆動体は、圧
電素子の伸び変位/縮み変位をその直角方向への撓み変
位に変換することで、変位量を大幅に拡大でき、従来の
ような拡大レバー機構を用いなくても、弁体の駆動スト
ロークを十分に確保できる。従って、拡大レバー機構が
不要となり、その分、構成を簡単化・小型化できて、組
立性向上、低コスト化を実現することができる。According to a first aspect of the present invention, there is provided a fuel injection valve comprising a driving means for driving a valve element, a plate-like piezoelectric element provided on one or both sides of an elastic plate. And a bending displacement type piezoelectric driver (bimorph or unimorph) is formed by joining the piezoelectric actuator and the valve. The bending displacement direction of the piezoelectric driver is adjusted to the opening / closing direction of the valve body. The valve body is driven by the front end of the piezoelectric driving body supported on the housing side. Here, the bending displacement type piezoelectric driving body used as the driving means, when a voltage is applied to a plate-shaped piezoelectric element on one side or both sides of the elastic plate,
The piezoelectric element expands / displaces in the direction of the plate surface, whereby the piezoelectric driving member is bent and bent so as to bend in a direction perpendicular to the plate surface, and the amount of the bending displacement becomes the drive stroke of the valve body. As described above, the bending displacement type piezoelectric driver can greatly increase the displacement amount by converting the extension / shrinkage displacement of the piezoelectric element into a bending displacement in a direction perpendicular to the piezoelectric element. The driving stroke of the valve element can be sufficiently ensured without using the valve. Therefore, the enlargement lever mechanism is not required, so that the configuration can be simplified and downsized, and the assemblability can be improved and the cost can be reduced.
【0006】本発明は、駆動力を高めるために、複数個
の圧電駆動体を設けても良く、この場合には、請求項2
のように、弁体の周囲の複数箇所に該弁体の周囲の駆動
力がバランスするように複数個の圧電駆動体を配置する
ことが好ましい。このようにすれば、弁体に偏荷重が働
かず、弁体やその摺動部の偏摩耗を防ぐことができ、耐
久性を向上することができる。According to the present invention, a plurality of piezoelectric driving members may be provided in order to increase the driving force.
As described above, it is preferable to dispose a plurality of piezoelectric drivers at a plurality of locations around the valve so that the driving forces around the valve are balanced. With this configuration, an unbalanced load does not act on the valve body, and uneven wear of the valve body and its sliding portion can be prevented, so that durability can be improved.
【0007】ところで、圧電駆動体が片持ち状態で自由
に撓み変位すると、それに伴って、該圧電駆動体の両端
間の直線距離が僅かながら短くなるため、圧電駆動体の
両端を固定すると、その固定端から圧電駆動体の撓み変
位を妨げる方向に拘束力が働いて、撓み変位が少なくな
るおそれがある。By the way, when the piezoelectric driving body is freely bent and displaced in a cantilever state, the linear distance between both ends of the piezoelectric driving body is slightly shortened accordingly. There is a possibility that the restraining force acts from the fixed end in a direction that hinders the bending displacement of the piezoelectric driver, and the bending displacement is reduced.
【0008】この対策として、請求項3のように、圧電
駆動体の先端を自由端とし、該自由端を弁体の外周に形
成した段差部に掛合させることで、該圧電駆動体の駆動
力を該弁体に伝達するようにしても良い。このようにす
れば、圧電駆動体の撓み変位に伴う両端間の直線距離の
変化が自由に許容され、圧電駆動体の撓み変位を妨げる
方向に拘束力が働かず、圧電駆動体の撓み変位を効率良
く増大させることができる。As a countermeasure against this, the driving force of the piezoelectric driving body is provided by setting the tip of the piezoelectric driving body as a free end and engaging the free end with a step formed on the outer periphery of the valve body. May be transmitted to the valve element. With this configuration, a change in the linear distance between both ends due to the bending displacement of the piezoelectric driving body is freely allowed, and the restraining force does not act in a direction that hinders the bending displacement of the piezoelectric driving body. It can be increased efficiently.
【0009】また、請求項4のように、圧電駆動体を弁
体の軸方向に複数個並べて配列し、これら複数個の圧電
駆動体の先端に、これらを連結する連結部材を取り付
け、この連結部材の軸方向端面を弁体の外周に形成した
段差部に掛合させることで、該圧電駆動体の駆動力を該
弁体に伝達するようにしても良い。このように、弁体の
軸方向に配列した複数個の圧電駆動体は、片持ち状態で
同時に撓み変位させると、それらの先端の位置は一直線
上に並ぶため、それらの先端を連結部材で連結しても、
該連結部材が弁体に固定されていなければ、複数個の圧
電駆動体には、連結部材から拘束力が働かず、圧電駆動
体の撓み変位を効率良く増大させることができる。しか
も、製造組立時に複数個の圧電駆動体を連結部材で連結
することで、これらを1つのユニット部品として扱うこ
とができ、組立性を向上することができる。Further, a plurality of piezoelectric driving bodies are arranged and arranged in the axial direction of the valve body, and a connecting member for connecting the piezoelectric driving bodies is attached to the tips of the plurality of piezoelectric driving bodies. The driving force of the piezoelectric driver may be transmitted to the valve body by engaging the axial end surface of the member with a step formed on the outer periphery of the valve body. As described above, when the plurality of piezoelectric driving bodies arranged in the axial direction of the valve body are simultaneously bent and displaced in the cantilever state, the positions of their tips are aligned, so that the tips are connected by the connecting member. Even
If the connecting member is not fixed to the valve body, no restraining force is exerted on the plurality of piezoelectric drivers from the connecting member, and the bending displacement of the piezoelectric driver can be efficiently increased. In addition, by connecting a plurality of piezoelectric driving bodies with a connecting member at the time of manufacturing and assembling, these can be handled as one unit component, and assemblability can be improved.
【0010】また、燃料噴射弁はエンジンの放熱を受け
てかなり温度上昇するため、圧電駆動体に電圧を印加し
なくても、圧電駆動体が温度特性により僅かながら撓み
変位するおそれがある。Further, since the temperature of the fuel injector rises considerably due to the heat radiation of the engine, the piezoelectric driver may be slightly displaced due to the temperature characteristics without applying a voltage to the piezoelectric driver.
【0011】この対策として、請求項5のように、圧電
駆動体の温度特性による撓み変位を抑えるために、温度
特性による撓み変位の方向が反対になる温度特性補正用
の圧電駆動体を併設しても良い。このようにすれば、圧
電駆動体の温度特性による撓み変位を自動的に抑えるこ
とができ、燃料噴射弁の温度特性を向上できる。As a countermeasure, in order to suppress the bending displacement due to the temperature characteristic of the piezoelectric driving body, a piezoelectric driving body for temperature characteristic correction in which the direction of the bending displacement due to the temperature characteristic is opposite is provided. May be. With this configuration, the bending displacement due to the temperature characteristics of the piezoelectric driver can be automatically suppressed, and the temperature characteristics of the fuel injection valve can be improved.
【0012】[0012]
[実施形態(1)]以下、本発明の実施形態(1)を図
1乃至図3に基づいて説明する。まず、図3に基づいて
燃料噴射弁全体の構成を説明する。燃料噴射弁の弁ハウ
ジング10は、燃料通路を構成する金属製の燃料パイプ
11と金属製のバルブボディ12とを溶接により一体化
して構成している。燃料パイプ11の上端部には、燃料
配管(図示せず)に連結される燃料コネクタ部13が形
成され、この燃料コネクタ部13の外周部には、燃料配
管との連結部をシールする樹脂製のOリング14が嵌合
され、該燃料コネクタ部13の内部には、燃料配管から
送られてくる燃料を濾過するフィルタ15が装着されて
いる。このフィルタ15を通過した燃料は、燃料パイプ
11内を通過してバルブボディ12内に流れ込む。[Embodiment (1)] Hereinafter, an embodiment (1) of the present invention will be described with reference to FIGS. First, the configuration of the entire fuel injection valve will be described with reference to FIG. The valve housing 10 of the fuel injection valve is formed by welding a metal fuel pipe 11 and a metal valve body 12 constituting a fuel passage by welding. At an upper end of the fuel pipe 11, a fuel connector 13 connected to a fuel pipe (not shown) is formed, and an outer peripheral portion of the fuel connector 13 is made of a resin for sealing a connection with the fuel pipe. An O-ring 14 is fitted, and a filter 15 for filtering the fuel sent from the fuel pipe is mounted inside the fuel connector portion 13. The fuel that has passed through the filter 15 flows through the fuel pipe 11 and flows into the valve body 12.
【0013】燃料パイプ11の外周部は、樹脂成形体3
1でモールドされ、この樹脂成形体31には電気コネク
タ32が一体成形され、この電気コネクタ32には、後
述するバイモルフ26に電圧を印加するためのコネクタ
ピン33がインサート成形により埋設されている。The outer peripheral portion of the fuel pipe 11 is
The resin molded body 31 is molded integrally with an electric connector 32, and a connector pin 33 for applying a voltage to a bimorph 26 described later is embedded in the electric connector 32 by insert molding.
【0014】一方、バルブボディ12の下端部には、テ
ーパ穴状の弁座部16が形成され、その外側には、金属
製の噴射プレート17がレーザシーム溶接等により気密
に固着され、該噴射プレート17に形成された燃料噴射
孔18(図1参照)が弁座部16の開口内に位置してい
る。バルブボディ12の外周部には、吸気マニホールド
(図示せず)との連結部をシールする樹脂製のOリング
19が嵌合され、その下方には、Oリング19を抜け止
めする樹脂製のキャップ20が噴射プレート17をカバ
ーするように圧入固定され、該キャップ20には、燃料
噴射孔18の周辺部分を露出させるテーパ穴21が形成
されている。On the other hand, a valve seat 16 having a tapered hole shape is formed at the lower end of the valve body 12, and a metal injection plate 17 is hermetically fixed to the outside thereof by laser seam welding or the like. A fuel injection hole 18 (see FIG. 1) formed at 17 is located inside the opening of the valve seat 16. A resin O-ring 19 that seals a connection portion with an intake manifold (not shown) is fitted to an outer peripheral portion of the valve body 12, and a resin cap that prevents the O-ring 19 from falling off below the resin O-ring 19. 20 is press-fitted and fixed so as to cover the injection plate 17, and the cap 20 is formed with a tapered hole 21 for exposing a peripheral portion of the fuel injection hole 18.
【0015】バルブボディ12の内部には、弁体として
金属製のニードルバルブ22が収納されている。このニ
ードルバルブ22は、軽量化のために中空状に形成さ
れ、その下部に形成された大径部23が、バルブボディ
13内に形成された摺動穴部24内に上下方向に摺動自
在に嵌合支持されている。ニードルバルブ22の大径部
23の外周部には、摺動穴部24内に燃料通路用の隙間
を形成するためのカット面部25が形成されている。Inside the valve body 12, a metal needle valve 22 is housed as a valve body. The needle valve 22 is formed in a hollow shape for weight reduction, and a large-diameter portion 23 formed in a lower portion thereof is slidable in a vertical direction in a sliding hole portion 24 formed in the valve body 13. Are fitted and supported. A cut surface portion 25 for forming a gap for a fuel passage in the sliding hole portion 24 is formed on the outer peripheral portion of the large diameter portion 23 of the needle valve 22.
【0016】ニードルバルブ22の上部は、後述する撓
み変位型の圧電駆動体であるバイモルフ26で支持され
ている。燃料パイプ11の内部には、すり割り27付の
アジャスタパイプ28が圧入固定され、このアジャスタ
パイプ28の下方にスプリング29が装着され、このス
プリング29の弾発力によってニードルバルブ22が閉
弁方向(下方)に付勢されている。非駆動時(噴射停止
時)には、スプリング29の弾発力によってニードルバ
ルブ22の下端がバルブボディ12の弁座部16に圧接
して燃料噴射孔18が閉鎖された状態に保持される。
尚、アジャスタパイプ28の圧入位置を調整すること
で、スプリング29によるニードルバルブ22の閉弁方
向の付勢力を調整できるようになっている。燃料パイプ
11内に送られてくる燃料は、アジャスタパイプ28の
内径部とスプリング29の内径部を通過してバルブボデ
ィ12内に流れ込む。The upper portion of the needle valve 22 is supported by a bimorph 26, which is a flexural displacement type piezoelectric driver described later. An adjuster pipe 28 with a slot 27 is press-fitted and fixed inside the fuel pipe 11, and a spring 29 is mounted below the adjuster pipe 28. The resilient force of the spring 29 causes the needle valve 22 to close in the valve closing direction ( Downward). When not driven (when injection is stopped), the lower end of the needle valve 22 is pressed against the valve seat 16 of the valve body 12 by the elastic force of the spring 29 and the fuel injection hole 18 is kept closed.
By adjusting the press-fitting position of the adjuster pipe 28, the biasing force of the spring 29 in the valve closing direction of the needle valve 22 can be adjusted. The fuel sent into the fuel pipe 11 flows through the inner diameter of the adjuster pipe 28 and the inner diameter of the spring 29 into the valve body 12.
【0017】次に、ニードルバルブ22の駆動手段とし
て用いるバイモルフ26の構造と組付方法について図1
及び図2に基づいて説明する。バイモルフ26は、薄い
板ばね等の弾性板35の両面に板状の圧電素子36を接
合して構成したものである。ニードルバルブ22の両側
にバイモルフ26を複数個(同じ個数)ずつ軸方向に並
べて配置し、各バイモルフ26をニードルバルブ22に
対して直角方向(水平方向)に向けて、各バイモルフ2
6の撓み変位方向をニードルバルブ22の開閉方向(上
下方向)に合わせている。各バイモルフ26の弾性板3
5の基端は、バルブボディ12の上部内周に圧入等によ
り嵌着されたリング状の支持ベース37に固定され、各
バイモルフ26の弾性板35の先端がニードルバルブ2
2に溶接等により連結されている。燃料パイプ11から
バルブボディ12内に送られてくる燃料は、バイモルフ
26と支持ベース37との間の隙間を通過して下方に流
れる。Next, the structure and assembling method of the bimorph 26 used as the driving means of the needle valve 22 are shown in FIG.
A description will be given based on FIG. The bimorph 26 is formed by joining plate-shaped piezoelectric elements 36 to both sides of an elastic plate 35 such as a thin leaf spring. A plurality (same number) of bimorphs 26 are arranged on both sides of the needle valve 22 in the axial direction, and each bimorph 26 is oriented in a direction perpendicular to the needle valve 22 (horizontal direction).
The direction of the bending displacement of 6 is adjusted to the opening / closing direction (vertical direction) of the needle valve 22. Elastic plate 3 of each bimorph 26
5 is fixed to a ring-shaped support base 37 fitted into the upper inner periphery of the valve body 12 by press fitting or the like, and the distal end of the elastic plate 35 of each bimorph 26 is attached to the needle valve 2.
2 are connected by welding or the like. The fuel sent from the fuel pipe 11 into the valve body 12 flows downward through the gap between the bimorph 26 and the support base 37.
【0018】各バイモルフ26の両面の圧電素子36
は、それぞれ表面に電極面が形成され、各圧電素子36
は、その表面の電極面と弾性板35(共通電極)との間
に電圧を印加すると、上面側の圧電素子36が板面方向
に縮み変位し、下面側の圧電素子36が板面方向に延び
変位し、それによって、該バイモルフ26の先端側が上
方(ニードルバルブ22の開弁方向)に反り上がるよう
に撓み変位し、ニードルバルブ22をスプリング29に
抗して開弁方向に駆動する。The piezoelectric elements 36 on both sides of each bimorph 26
Each has an electrode surface on its surface, and each piezoelectric element 36
When a voltage is applied between the electrode surface on the surface and the elastic plate 35 (common electrode), the piezoelectric element 36 on the upper surface contracts and displaces in the plate surface direction, and the piezoelectric element 36 on the lower surface moves in the plate surface direction. The distal end of the bimorph 26 is flexed and displaced upward (toward the valve opening direction of the needle valve 22), thereby driving the needle valve 22 in the valve opening direction against the spring 29.
【0019】また、ニードルバルブ22の両側には、バ
イモルフ26の温度特性による撓み変位を抑えるため
に、温度特性による撓み変位の方向が反対になる温度特
性補正用の圧電駆動体、例えばユニモルフ38が並設さ
れている。ユニモルフ38は、薄い板ばね等の弾性板3
9の片面に板状の圧電素子40を接合して構成したもの
であり、このユニモルフ38の組付方法は、バイモルフ
26と同じである。ユニモルフ38の温度特性による撓
み変位力は、これと反対方向に発生するバイモルフ26
の温度特性による撓み変位力の合計値とほぼ同一になる
ように設定されている。これにより、バイモルフ26の
温度特性による撓み変位を自動的に抑えることができ、
燃料噴射弁の温度特性を向上できる。On both sides of the needle valve 22, in order to suppress the bending displacement due to the temperature characteristics of the bimorph 26, a piezoelectric driver for temperature characteristics correction, for example, a unimorph 38, in which the direction of the bending displacement due to the temperature characteristics is reversed. It is juxtaposed. The unimorph 38 is made of an elastic plate 3 such as a thin leaf spring.
9 is formed by joining a plate-shaped piezoelectric element 40 to one surface, and the method of assembling the unimorph 38 is the same as that of the bimorph 26. The deflection displacement force due to the temperature characteristics of the unimorph 38 is caused by the bimorph 26 generated in the opposite direction.
Are set so as to be substantially the same as the total value of the bending displacement force due to the temperature characteristics of the above. Thereby, the bending displacement due to the temperature characteristics of the bimorph 26 can be automatically suppressed,
The temperature characteristics of the fuel injection valve can be improved.
【0020】尚、このユニモルフ38は、バイモルフ2
6の温度特性を補正するために用いられるため、バイモ
ルフ26の電圧印加時でも、ユニモルフ38には電圧が
印加されない。但し、バイモルフ26の電圧印加時に、
ユニモルフ38にも電圧を印加して、該ユニモルフ38
をバイモルフ26と同方向に撓み変位させるようにして
も良く、この場合には、温度特性補正用のユニモルフ3
8をニードルバルブ22の駆動手段としても利用でき
る。The unimorph 38 is a bimorph 2
6, the voltage is not applied to the unimorph 38 even when the voltage of the bimorph 26 is applied. However, when a voltage is applied to the bimorph 26,
A voltage is also applied to the unimorph 38 so that the unimorph 38
May be bent and displaced in the same direction as the bimorph 26. In this case, the unimorph 3 for temperature characteristic correction
8 can also be used as a driving means of the needle valve 22.
【0021】以上説明した実施形態(1)によれば、燃
料噴射停止中は、バイモルフ26に電圧を印加せず、ス
プリング29の弾発力によってニードルバルブ22の下
端がバルブボディ12の弁座部16に圧接して燃料噴射
孔18が閉鎖された状態に保持される。そして、燃料噴
射時には、各バイモルフ26に電圧が印加され、上面側
の圧電素子36が板面方向に縮み変位し、下面側の圧電
素子36が板面方向に延び変位し、それによって、各バ
イモルフ26の先端側が上方(ニードルバルブ22の開
弁方向)に反り上がるように撓み変位し、その撓み変位
によってニードルバルブ22がスプリング29に抗して
引き上げられ、燃料噴射孔18が開放される。According to the embodiment (1) described above, while fuel injection is stopped, no voltage is applied to the bimorph 26, and the lower end of the needle valve 22 is moved by the resilience of the spring 29 so that the valve seat of the valve body 12 is closed. The fuel injection hole 18 is kept in a closed state by being pressed against the fuel injection hole 16. Then, at the time of fuel injection, a voltage is applied to each bimorph 26, the upper piezoelectric element 36 contracts and displaces in the plate surface direction, and the lower piezoelectric element 36 extends and displaces in the plate surface direction. The tip side of the valve member 26 is flexed and displaced upward (toward the valve opening direction of the needle valve 22), and the needle valve 22 is pulled up against the spring 29 by the flexing displacement, and the fuel injection hole 18 is opened.
【0022】このように、撓み変位型の圧電駆動体であ
るバイモルフ26は、圧電素子36の伸び変位/縮み変
位をその直角方向への撓み変位に変換することで、変位
量を大幅に拡大でき、従来のような拡大レバー機構を用
いなくても、ニードルバルブ22の駆動ストロークを十
分に確保できる。従って、拡大レバー機構が不要とな
り、その分、構成を簡単化できると共に、駆動手段を小
型化できて、組立性向上、低コスト化を実現することが
できる。As described above, the bimorph 26, which is a bending displacement type piezoelectric driving body, can greatly increase the amount of displacement by converting the extension / shrinkage displacement of the piezoelectric element 36 into a flexural displacement in a direction perpendicular thereto. Also, the drive stroke of the needle valve 22 can be sufficiently ensured without using a conventional enlargement lever mechanism. Therefore, the enlargement lever mechanism is not required, so that the structure can be simplified and the driving means can be downsized, so that the assemblability can be improved and the cost can be reduced.
【0023】また、バイモルフ26は、ニードルバルブ
22の両側に同数個設けられているため、ニードルバル
ブ22の両側の駆動力が同一になる。このため、ニード
ルバルブ22に偏荷重が働かず、ニードルバルブ22の
摺動部(大径部23、摺動穴部24、弁座部16)の偏
摩耗を防ぐことができて、耐久性を向上することができ
る。Since the same number of bimorphs 26 are provided on both sides of the needle valve 22, the driving forces on both sides of the needle valve 22 are the same. For this reason, an unbalanced load does not act on the needle valve 22, and uneven wear of the sliding portion (the large diameter portion 23, the sliding hole portion 24, the valve seat portion 16) of the needle valve 22 can be prevented, and the durability is reduced. Can be improved.
【0024】尚、上記実施形態(1)では、ニードルバ
ルブ22の両側のみにバイモルフ26を配置したが、ニ
ードルバルブ22の周囲の3箇所以上にバイモルフ26
を配置しても良く、この場合でも、ニードルバルブ22
の周囲の駆動力がバランスするようにバイモルフ26を
配置すれば、ニードルバルブ22に偏荷重が働かず、ニ
ードルバルブ22の摺動部の偏摩耗を防ぐことができ
て、耐久性を向上することができる。In the above embodiment (1), the bimorphs 26 are arranged only on both sides of the needle valve 22, but the bimorphs 26 are provided at three or more places around the needle valve 22.
May be arranged, and in this case, the needle valve 22
If the bimorph 26 is arranged so that the driving force around the needle valve 22 is balanced, an uneven load does not act on the needle valve 22 and uneven wear of the sliding portion of the needle valve 22 can be prevented, and the durability is improved. Can be.
【0025】[実施形態(2)]ところで、バイモルフ
26が片持ち状態で自由に撓み変位すると、それに伴っ
て、該バイモルフ26の両端間の直線距離が僅かながら
短くなるため、バイモルフ26の両端を固定すると、そ
の固定端からバイモルフ26の撓み変位を妨げる方向に
拘束力が働いて、撓み変位が少なくなるおそれがある。[Embodiment (2)] When the bimorph 26 is freely bent and displaced in a cantilever state, the linear distance between both ends of the bimorph 26 is slightly shortened. When the bimorph 26 is fixed, a restraining force is exerted from the fixed end in a direction that hinders the bending displacement of the bimorph 26, and the bending displacement may be reduced.
【0026】この対策として、図4に示す本発明の実施
形態(2)では、各バイモルフ26の基端を支持ベース
37に片持ち支持させ、各バイモルフ26の弾性板35
の先端を自由端とし、該弾性板35の先端をニードルバ
ルブ22の外周に形成した溝部41(段差部)に緩く嵌
め込んでいる。従って、弾性板35の先端の位置は、バ
イモルフ26の撓み変位に伴って溝部41内を自由にず
れ動くことが可能である。バイモルフ26の撓み変位時
には、弾性板35の先端が溝部41の上面に掛合するこ
とで、バイモルフ26の開弁方向(上方)への駆動力が
ニードルバルブ22に伝達される。尚、温度特性補正用
のユニモルフ38の組付方法も、バイモルフ26と同じ
であり、ユニモルフ38の基端が支持ベース37に片持
ち支持され、ユニモルフ38の弾性板39の先端がニー
ドルバルブ22の外周に形成した溝部42に緩く嵌め込
まれている。As a countermeasure, in the embodiment (2) of the present invention shown in FIG. 4, the base end of each bimorph 26 is cantilevered by a support base 37, and the elastic plate 35 of each bimorph 26 is supported.
Of the elastic plate 35 is loosely fitted into a groove 41 (step portion) formed on the outer periphery of the needle valve 22. Therefore, the position of the distal end of the elastic plate 35 can be freely shifted and moved in the groove 41 with the bending displacement of the bimorph 26. When the bimorph 26 is flexed and displaced, the distal end of the elastic plate 35 engages the upper surface of the groove 41, so that the driving force of the bimorph 26 in the valve opening direction (upward) is transmitted to the needle valve 22. The method of assembling the unimorph 38 for temperature characteristic correction is the same as that of the bimorph 26. The base end of the unimorph 38 is cantilevered by the support base 37, and the tip of the elastic plate 39 of the unimorph 38 is the needle valve 22. It is loosely fitted into a groove 42 formed on the outer periphery.
【0027】この構成では、バイモルフ26の撓み変位
に伴う両端間の直線距離の変化が自由に許容され、バイ
モルフ26の撓み変位を妨げる方向に拘束力が働かず、
バイモルフ26の撓み変位を効率良く増大させることが
でき、ニードルバルブ22の駆動ストロークを増大させ
ることができる。しかも、バイモルフ26の温度変化に
よる熱膨張/収縮も自由に許容され、温度特性補正用の
ユニモルフ38の存在と相俟って、温度による影響を効
果的に低減することができる。In this configuration, a change in the linear distance between both ends due to the bending displacement of the bimorph 26 is freely allowed, and no restraining force acts in a direction that hinders the bending displacement of the bimorph 26.
The deflection displacement of the bimorph 26 can be efficiently increased, and the drive stroke of the needle valve 22 can be increased. Moreover, thermal expansion / contraction due to temperature change of the bimorph 26 is freely allowed, and the influence of temperature can be effectively reduced in combination with the presence of the unimorph 38 for temperature characteristic correction.
【0028】尚、ニードルバルブ22の外周に、バイモ
ルフ26の弾性板35の先端を掛合させる手段として、
溝部41に代えて、凸リブを形成し、この凸リブの下面
に弾性板35の先端を掛合させるようにしても良い。As means for engaging the tip of the elastic plate 35 of the bimorph 26 with the outer periphery of the needle valve 22,
Instead of the groove 41, a convex rib may be formed, and the tip of the elastic plate 35 may be engaged with the lower surface of the convex rib.
【0029】[実施形態(3)]図5及び図6に示す本
発明の実施形態(3)では、ニードルバルブ22の両側
に、複数個のバイモルフ26を軸方向(上下方向)に並
べて配列し、各バイモルフ26の基端を支持ベース37
に片持ち支持させると共に、軸方向に配列した複数個の
バイモルフ26の弾性板35の先端に、これらを連結す
る金属製の連結部材43を溶接等により取り付け、この
連結部材43の軸方向端面を、ニードルバルブ22の上
端外周に形成したスプリング受け部44(段差部)の下
面に掛合させることで、バイモルフ26の開弁方向(上
方)への駆動力をニードルバルブ22に伝達する。連結
部材43とニードルバルブ22との間に僅かな隙間があ
けられている。この実施形態(3)でも、温度特性補正
用のユニモルフ38をバイモルフ26と同様の組付方法
で併設している。[Embodiment (3)] In the embodiment (3) of the present invention shown in FIGS. 5 and 6, a plurality of bimorphs 26 are arranged on both sides of the needle valve 22 in the axial direction (vertical direction). The base end of each bimorph 26 is supported by a support base 37.
A metal connecting member 43 for connecting the elastic plates 35 of the plurality of bimorphs 26 arranged in the axial direction is attached by welding or the like, and the axial end face of the connecting member 43 is The driving force in the valve opening direction (upward) of the bimorph 26 is transmitted to the needle valve 22 by engaging with the lower surface of a spring receiving portion 44 (step portion) formed on the outer periphery of the upper end of the needle valve 22. A slight gap is provided between the connecting member 43 and the needle valve 22. Also in this embodiment (3), a unimorph 38 for temperature characteristic correction is provided in the same manner as the bimorph 26.
【0030】この実施形態(3)のように、ニードルバ
ルブ22の軸方向に配列した複数個のバイモルフ26
は、片持ち状態で同時に撓み変位させると、それらの先
端の位置は一直線上に並ぶため、それらの先端を連結部
材43で連結しても、該連結部材43がニードルバルブ
22に固定されていなければ、複数個のバイモルフ26
には、連結部材43から拘束力が働かず、バイモルフ2
6の撓み変位を効率良く増大させることができ、前記実
施形態(2)と同じく、ニードルバルブ22の駆動スト
ロークを増大させることができる。しかも、連結部材4
3とニードルバルブ22との間に僅かな隙間をあけるこ
とで、バイモルフ26の温度変化による熱膨張/収縮も
自由に許容され、温度特性補正用のユニモルフ38の存
在と相俟って、温度による影響を効果的に低減すること
ができる。また、製造組立時に複数個のバイモルフ26
を連結部材43で連結することで、これらを1つのユニ
ット部品として扱うことができ、組立性を向上すること
ができる。As in the embodiment (3), a plurality of bimorphs 26 arranged in the axial direction of the needle valve 22 are provided.
However, if they are simultaneously bent and displaced in a cantilever state, the positions of their tips are aligned, so that even if those tips are connected by the connecting member 43, the connecting member 43 must be fixed to the needle valve 22. For example, a plurality of bimorphs 26
Does not receive the binding force from the connecting member 43 and the bimorph 2
6 can be efficiently increased, and the driving stroke of the needle valve 22 can be increased as in the embodiment (2). Moreover, the connecting member 4
By providing a small gap between the valve 3 and the needle valve 22, thermal expansion / contraction due to a temperature change of the bimorph 26 is freely allowed, and in combination with the presence of the unimorph 38 for temperature characteristic correction, The effect can be effectively reduced. In addition, a plurality of bimorphs 26
Are connected by the connecting member 43, these can be handled as one unit component, and assemblability can be improved.
【0031】[その他の実施形態]上記各実施形態で
は、ニードルバルブ22を駆動する撓み変位型の圧電駆
動体として、バイモルフ26を用いたが、ユニモルフを
用いても良い。また、温度特性補正用のユニモルフ38
として、バイモルフを用いても良い。尚、温度特性補正
用の圧電駆動体は、必ずしも設けなくても良く、この場
合でも、本発明の所期の目的は十分に達成できる。[Other Embodiments] In each of the above embodiments, the bimorph 26 is used as the bending displacement type piezoelectric driving body for driving the needle valve 22, but a unimorph may be used. Further, a unimorph 38 for temperature characteristic correction is provided.
A bimorph may be used. It should be noted that the piezoelectric driver for temperature characteristic correction is not necessarily provided, and even in this case, the intended object of the present invention can be sufficiently achieved.
【0032】その他、本発明は、ニードルバルブ22を
駆動する撓み変位型の圧電駆動体の個数を適宜変更して
も良い等、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施
できる。In addition, the present invention can be implemented with various changes without departing from the gist of the invention, such as by appropriately changing the number of bending displacement type piezoelectric actuators for driving the needle valve 22.
【図1】本発明の実施形態(1)を示す燃料噴射弁の主
要部の拡大縦断面図FIG. 1 is an enlarged longitudinal sectional view of a main part of a fuel injection valve showing an embodiment (1) of the present invention.
【図2】図1のA−A線に沿って示す横断面図FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA of FIG.
【図3】燃料噴射弁全体の縦断面図FIG. 3 is a longitudinal sectional view of the entire fuel injection valve.
【図4】本発明の実施形態(2)におけるニードルバル
ブ駆動用のバイモルフの組付構造を示す拡大縦断面図FIG. 4 is an enlarged vertical sectional view showing an assembling structure of a bimorph for driving a needle valve according to the embodiment (2) of the present invention.
【図5】本発明の実施形態(3)を示す燃料噴射弁の主
要部の拡大縦断面図FIG. 5 is an enlarged longitudinal sectional view of a main part of a fuel injection valve showing an embodiment (3) of the present invention.
【図6】図5のB−B線に沿って示す横断面図FIG. 6 is a cross-sectional view taken along the line BB of FIG. 5;
10…弁ハウジング、11…燃料パイプ、12…バルブ
ボディ、15…フィルタ、16…弁座部、17…噴射プ
レート、18…燃料噴射孔、22…ニードルバルブ(弁
体)、23…大径部、24…摺動穴部、25…カット面
部、26…バイモルフ(撓み変位型の圧電駆動体)、2
8…アジャスタパイプ、29…スプリング、32…電気
コネクタ、35…弾性板、36…圧電素子、37…支持
ベース、38…温度特性補正用のユニモルフ(温度特性
補正用の圧電駆動体)、39…弾性板、40…圧電素
子、41,42…溝部(段差部)、43…連結部材、4
4…スプリング受け部(段差部)。DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Valve housing, 11 ... Fuel pipe, 12 ... Valve body, 15 ... Filter, 16 ... Valve seat part, 17 ... Injection plate, 18 ... Fuel injection hole, 22 ... Needle valve (valve element), 23 ... Large diameter part , 24 ... sliding hole portion, 25 ... cut surface portion, 26 ... bimorph (flexible displacement type piezoelectric driver), 2
Reference numeral 8: adjuster pipe, 29: spring, 32: electric connector, 35: elastic plate, 36: piezoelectric element, 37: support base, 38: unimorph for temperature characteristic correction (piezoelectric driver for temperature characteristic correction), 39 ... Elastic plate, 40: piezoelectric element, 41, 42: groove (step), 43: connecting member, 4
4: Spring receiving portion (step portion).
Claims (5)
燃料噴射孔を開閉する弁体と、この弁体を駆動する駆動
手段とを設けた燃料噴射弁において、 前記駆動手段は、弾性板の片面又は両面に板状の圧電素
子を接合して成る撓み変位型の圧電駆動体により構成
し、該圧電駆動体の撓み変位方向を前記弁体の開閉方向
に合わせて、該圧電駆動体の基端を前記弁ハウジング側
に支持させ、該圧電駆動体の先端で前記弁体を駆動する
ことを特徴とする燃料噴射弁。In a valve housing constituting a fuel passage,
In a fuel injection valve provided with a valve element that opens and closes a fuel injection hole and a driving unit that drives the valve element, the driving unit may be configured by joining a plate-shaped piezoelectric element to one or both surfaces of an elastic plate. A piezoelectric actuator of a displacement type, the bending displacement direction of the piezoelectric actuator is adjusted to the opening / closing direction of the valve body, and the base end of the piezoelectric actuator is supported on the valve housing side. A fuel injection valve characterized in that the valve body is driven by a tip.
数箇所に該弁体の周囲の駆動力がバランスするように配
置さ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。2. The fuel injection system according to claim 1, wherein the piezoelectric driving body is arranged at a plurality of positions around the valve body so that driving forces around the valve body are balanced. valve.
自由端を前記弁体の外周に形成した段差部に掛合させる
ことで、該圧電駆動体の駆動力を該弁体に伝達すること
を特徴とする請求項1又は2に記載の燃料噴射弁。3. The driving force of the piezoelectric driving body is transmitted to the valve body by setting the tip of the piezoelectric driving body as a free end and engaging the free end with a step formed on the outer periphery of the valve body. The fuel injection valve according to claim 1 or 2, wherein:
数個並べて配列し、これら複数個の圧電駆動体の先端
に、これらを連結する連結部材を取り付け、この連結部
材の軸方向端面を前記弁体の外周に形成した段差部に掛
合させることで、該圧電駆動体の駆動力を該弁体に伝達
す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。4. A plurality of the piezoelectric driving bodies are arranged in the axial direction of the valve body, and a connecting member for connecting the piezoelectric driving bodies is attached to a tip of the plurality of piezoelectric driving bodies, and an axial end face of the connecting member. The fuel injection valve according to claim 1, wherein the driving force of the piezoelectric driving body is transmitted to the valve body by engaging the step with a step formed on the outer periphery of the valve body.
位を抑えるために、温度特性による撓み変位の方向が反
対になる温度特性補正用の圧電駆動体を併設したことを
特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の燃料噴射
弁。5. A piezoelectric driver for temperature characteristic correction in which the direction of the deflection displacement due to the temperature characteristic is suppressed in order to suppress the deflection displacement due to the temperature characteristic of the piezoelectric driver. 5. The fuel injection valve according to any one of claims 1 to 4.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1235297A JPH10205406A (en) | 1997-01-27 | 1997-01-27 | Fuel injection valve |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1235297A JPH10205406A (en) | 1997-01-27 | 1997-01-27 | Fuel injection valve |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10205406A true JPH10205406A (en) | 1998-08-04 |
Family
ID=11802900
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1235297A Pending JPH10205406A (en) | 1997-01-27 | 1997-01-27 | Fuel injection valve |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH10205406A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100806058B1 (en) * | 1999-09-30 | 2008-02-21 | 로베르트 보쉬 게엠베하 | Valve for controlling liquids |
US7635093B2 (en) | 2003-03-12 | 2009-12-22 | Robert Bosch Gmbh | Fuel injection valve |
WO2020065337A1 (en) * | 2018-09-27 | 2020-04-02 | Imperial College Of Science, Technology And Medicine | High-pressure valve |
-
1997
- 1997-01-27 JP JP1235297A patent/JPH10205406A/en active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100806058B1 (en) * | 1999-09-30 | 2008-02-21 | 로베르트 보쉬 게엠베하 | Valve for controlling liquids |
US7635093B2 (en) | 2003-03-12 | 2009-12-22 | Robert Bosch Gmbh | Fuel injection valve |
WO2020065337A1 (en) * | 2018-09-27 | 2020-04-02 | Imperial College Of Science, Technology And Medicine | High-pressure valve |
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