WO2005085628A1

WO2005085628A1 - 燃料通路のシール構造及びそのシール構造を備えた燃料噴射弁

Info

Publication number: WO2005085628A1
Application number: PCT/JP2005/003660
Authority: WO
Inventors: Toshiki Sawaki; Hiroaki Nozaki
Original assignee: Bosch Corporation
Priority date: 2004-03-04
Filing date: 2005-02-25
Publication date: 2005-09-15
Also published as: EP1722100A1; US20080191064A1; CN1973126A; KR20060122974A; JP2005248846A

Abstract

インジェクタハウジング(2)とバルブピストン(5)を摺動可能に挿入したバルブボディ(6)との間に形成される間隙(28)から圧力導入室(21)内の高圧燃料が低圧側に逃げないようにシールするため、圧力導入室(21)に設けられる環状のシール部材(31)を備えて成る燃料噴射弁のシール構造(30)において、間隙(28)とシール部材(31)との間に剛性を有するバックアップリング(32)が配設され、圧力導入室(21)内にシール部材(31)がその弾力性によって入り込むことができる凹部(33)が設けられている。特に、シール部材(31)が高圧燃料によってバックアップリング(32)に押し付けられたときに、シール部材(31)が変形してその一部が凹部(33)内にしっかりと入り込み、これによりシール部材(31)の浮き上がりを防止できる。

Description

明細書燃料通路のシール構造及びそのシール構造を備えた撚料噴射弁技術分野

本発明は燃料通路のシール構造及びそのシール構造を備えた燃料噴射弁に関するものである。背景技術

第 5図は、従来の燃料噴射弁の構成を説明するための図である。燃料噴射弁 1 は、コモンレール 1 2内に蓄積されている高圧燃料を図示しないディーゼル内燃機関の気筒内に噴射供給するために用いられるもので、燃料タンク 1 0内の燃料 Fは燃料ポンプ 1 1によって加圧され、加圧された燃料がコモンレール 1 2内に高圧燃料として蓄積される。燃料噴射弁 1は、インジヱクタハウジング 2 と、ノズルボディ 3と、ノズル二一ドル 4と、バルブビストン 5と、バルブボディ 6と、背圧制御部 7 と、コネクティングロッド 8とを有している。インジヱクタハウジング 2の先端部にはノズルボディ 3がノズルナツ卜 9により取り付けられ、その上方部にコネクティングロッド 8が取り付けられている。

コネクティングロッド 8からインジェクタハウジング 2を通つて、ノズルボディ 3にまで延びる燃料通路 1 3が形成されており、ノズル二一ドル 4の受圧部 4 Aに対向して燃料溜まり室 1 4が形成されている。さらに、インジヱクタハウジング 2には、コネクティングロッド 8付近において燃料通路 1 3から分岐して背圧制御部 7を通って燃料低圧部に連通する燃料還流路 1 5が形成されている。ノズルボディ 3は、噴射孔 1 6につながるシ一ト部 1 7に.ノズルニードル 4の先端部がシートすることにより噴射孔 1 6が閉鎖され、ノズルニードル 4がシート部 1 7からリフ卜することにより噴射孔 1 6が開放される構成となっており、これにより燃料の噴射開始、停止が可能となっている。ノズルニードル 4の上方部には、ノズル二一ドル 4をシート部 1 7にシートする方向に付勢するためのノズルスプリング 1 8が設けられており、バルブビストン 5はインジェク夕ハウジング 2の摺動孔 2 Aおよびバルブボディ 6の摺動孔 6 A内に摺動可能に挿入されている。

第 6図は、バルブボディ 6および背圧制御部 7の要部拡大断面図である。バルブボディ 6には制御圧室 1 9が形成されており、バルブビストン 5の先端部を下方側から制御圧室 1 9に臨ませている。制御圧室 1 9は、バルブボディ 6に形成した導入側ォリフィス 2 0に連通している。導入側ォリフィス 2 0は、バルブボディ 6とィンジヱクタハウジング 2との間に形成された圧力導入室 2 1を介して燃料通路 1 3に連通されており、コモンレール 1 2からの導入圧力が制御圧室 1 9に供給される構成となっている。

圧力導入室 2 1の下端部には、樹脂材、ゴム材あるいは銅材その他の軟質材によるシール部材 .2 2が設けられており、高圧側となる圧力導入室 2 1と、燃料低圧側となるインジヱクタハウジング 2とバルブボディ 6との間の間隙 2 8とを遮断している。

制御圧室 1 9は、開閉用ォリフィス 2 3にも連通しており、開閉用オリフィス. 2 3は背圧制御部 7のバルブボール 2 4によって開閉可能となっている。なお、制御圧室 1 9におけるバルブビス卜ン 5の頂部 5 Aの受圧面積は、ノズルニードル 4の受圧部 4 A (第 5図）の受圧面積より大きくしてある。

第 5図に示すように、背圧制御部 7は、マグネット 2 5と、ァーマチュア 2 7 と、ァーマチュア 2 7に一体のバルブボール 2 4と、制御压室 1 9とを備えている。マグネット 2 5へ駆動信号を供給することにより、マグネット 2 5はバルブスプリング 2 6の付勢力に抗してァーマチュア 2 7を吸引し、バルブボール 2 4 を開閉用ォリフィス 2 3からリフトさせ、制御圧室 1 9の圧力を燃料還流路 1 5 側に解放可能とする。したがって、バルブボール 2 4を上述の如く動作させることにより制御圧室 1 9の圧力を制御し、バルブピストン 5を介してノズルニードル 4の背圧を制御することにより、ノズル二一ドル 4のシート部 1 7へのシ一トおよびシート部 1 7からのリフトを制御することができる。

燃料噴射弁 1においては、コモンレール 1 2からの高圧燃料は、コネクティングロッド 8から燃料通路 1 3を介して燃料溜まり室 1 4内のノズルニードル 4の受圧部 4 Aに作用するとともに、圧力導入室 2 1および導入側ォリフィス 2 0を介して制御圧室 1 9内のバルブピストン 5の頂部 5 Aにも作用する。したがって、バルブボール 2 4によって制御圧室 1 9が燃料低圧側と遮断されていると、ノズルニ一ドル 4は、バルブピストン 5を介して制御圧室 1 9の背圧を受け、ノズルスプリング 1 8の付勢力と併せて、ノズルボディ 3のシート部 1 7にシートし、噴射孔 1 6を閉鎖している。

マグネット 2 5に所定タイミングで駆動信号を供給することによりァ一マチュァ 2 7を吸引し、バルブボール 2 4が開閉用オリフィス 2 3を解放すると、制御圧室 1 9の高圧が開閉用ォリフィス 2 3を介し燃料還流路 1 5を通って燃料夕ンク 1 0に還流する。この結果、制御圧室 1 9におけるバルブピストン 5の頂部 5 Aに作用していた高圧が解放され、ノズルニードル 4は受圧部 4 Aに作用している高圧によりノズルスプリング 1 8の付勢力に抗してシ一卜部 1 7からリフトし、噴射孔 1 6を解放して燃料が噴射される。

マグネット 2 5を消磁することによりバルブボール 2 4が開閉用オリフィス 2 3を閉鎖すると、制御圧室 1 9内の圧力がバルブピストン 5を介してノズルニードル 4をそのシート位置（シート部 1 7 ) にシ一卜させ、噴射孔 1 6を閉鎖し、燃料噴射を終了させる。

圧力導入室 2 1は噴射孔 1 6からの燃料噴射量および噴射圧を制御する制御圧室 1 9への入口部に位置することになるため、圧力導入室 2 1における燃料圧力は噴射圧と同等であり、シール部材 2 2には噴射圧力と同等の高圧力がかかることになる。

第 6図に示すように、バルブピストン 5とバルブボディ 6との間には、ノズル二一ドル 4と一体運動をするバルブビストン 5の軸方向の摺動を許容するクリァランスが必要である。このバルブボディ 6をインジヱクタハウジング 2内に圧入する構造を採用すると、バルブボディ 6がわずかに内方に変形してバルブピストン 5の摺動を阻害するおそれがあるため、インジヱクタハウジング 2とバルブボディ 6との間にもわずかなクリアランスとして間隙 2 8が設けられている。従来の燃料噴射弁のシ一ル構造は以上のようになっているので、シール部材が、圧力導入室における高圧力により、ィンジヱクタハウジングとバルブボディとの間の間隙（低圧部）に向けて押され、変形し、そのシール機能が低下する可能性がある。

この問題を回避するため、特開 2 0 0 3 — 2 8 0 2 1号公報には、シール部材の低圧側（隙間側）に金属製バックアップリングを設置することで、シール部材の低庄側への押し出しを防止するようにした構成が開示されている。し力、し、この従来構成によると、バックアツプリングの圧力逃がし流路の高圧負荷によるつぶれ等によりバックアツプリングとシ一ルリングの間に圧力が作用し、シールリングが浮き上がる不具合が発生する傾向を有する。このようなシールリングの浮き上がりが生じるとシール性能が低下する可能性があり、これにより、燃料噴射弁の動作に支障が生じることにもなる。

そこで、圧力逃がし溝つきバックアツプリングを使用することによりその浮き上がりを防止する工夫が考えられている。しかし、バックアップリングに圧力逃がし溝を設けると、当該溝を流路としてシールリングが低圧側（隙間側）へ押し出される虞がある。

本発明の目的は、従来技術における上述の問題点を解決することができる燃料噴射弁のシ一ル構造及びそのシ一ル構造を備えた燃料噴射弁を提供することにある。

本発明の他の目的は、燃料噴射弁の圧力導入室におけるシール機能を向上させることができる燃料噴射弁のシール構造を提供することにある。

本発明の他の目的は、シール部材の耐久性ないし寿命の向上を図ることができる燃料噴射弁のシ一ル構造を提供することにある。

本発明の他の目的は、部品精度を過剰に必要とせず、安価に製造可能な燃料噴射弁のシール構造を提供することにある。

本発明の他の目的は、シール機能を安定化させることができる燃料噴射弁のシ —ル構造を提供することにある。発明の開示

本発明は、圧力導入室内に配設された環状のシール部材が高圧燃料によって下方（低圧側）に押し付けられたとき、シール部材がインジヱクタハウジングとバルブボディとの間に形成される間隙から低圧側に押し出されるのを防止するためのバックアップリングを設けると共に、前記圧力導入室内にシール部材がその弾力性によって入り込むことができる凹部を設け、特に、シ一ル部材が高圧燃料によってバックアツプリングに押し付けられたときに、シール部材が変形してその一部が凹部内にしっかりと入り込み、これによりシール部材の浮き上がりを防止するようにしたものである。

本発明の特徵は、インジヱクタハウジングとバルブピストンを摺動可能に揷入したバルブボディとの間に形成される間隙から圧力導入室内の高圧燃料が低圧側に逃げないようにシールするため、前記圧力導入室に設けられる環状のシール部材を備えて成る燃料通路のシール構造であって、前記間隙と前記シール部材との間に剛性を有するバックアツプリングを配設すると共に、前記シール部材がその弾力性により入り込むことができる凹部を前記圧力導入室内に設けた点にある。本発明の他の特徴は、ィンジヱクタハウジングとバルブビストンを摺動可能に挿入したバルブボディとの間に形成される間隙から圧力導入室内の高圧燃料が低圧側に逃げないようにシールするため、前記圧力導入室に設けられる環状のシール部材を備えて成る燃料噴射弁であつて、前記間隙と前記シ一ル部材との間に剛性を有するバックアップリングを配設すると共に、前記シール部材がその弾力性により入り込むことができる凹部を前記圧力導入室内に設けた点にある。

本発明によれば、バックアップリングによりシール材が間隙に押し出されるのが防止できる上に、シール材の浮き上がりも阻止できる。インジェクタ本体の形状に変更を与えることなく、また、組み立て手順に変更を与えることがないので、コストを殆ど上昇させることもない。図面の簡単な説明

第 1図は本発明の実施の形態の要部拡大断面図である第 2図は第 1図のシール構造部分の拡大図である。

第 3図は第 1図のバックアツプリングの拡大斜視図である。

第 4 A図は第 1図に示したシール構造の作用を説明するための図である。

第 4 B図は第 1図に示したシール構造の作用を説明するための図である。

第 5図は従来の燃料噴射弁の断面図である。

第 6図は第 5図に示されているバルブボディおよび背圧制御部を拡大して示す要部拡大断面図である。発明を実施するための最良の形態

本発明をより詳細に説述するために、添付の図面にしたがつてこれを説明する。第 1図は、本発明による燃料通路のシール構造を備えた燃料噴射弁の一実施例を示す要部拡大断面図、第 2図は第 1図のシール構造部分の拡大図である。第 1 図に示した要部以外の部分は第 5図に示した従来の燃料噴射弁における構成と同じである。したがって、第 1図及び第 2図において、第 5図および第 6図の各部と対応する部分には同一の符号を付し、それらについての説明を省略する。

第 1図及び第 2図を参照すると、環状空間である圧力導入室 2 1内には、圧力導入室 2 1内の高圧燃料が間隙 2 8に逃げるのを阻止するため、シール構造 3 0 が設けられている。シール構造 3 0は、樹脂材、ゴム材あるいはその他の軟質材から成り、高圧側となる圧力導入室 2 1を燃料低圧側となるインジヱクタハウジング 2とバルブボディ 6との間の間隙 2 8から遮断（シール）するための環伏のシール部材 3 1 と、該シール部材 3 1が圧力導入室 2 1内の高圧燃料により間隙 2 8に押し出されるのを防止するためのバックアツプリング 3 2とを備えて成つている。

第 3図に示されるように、バックァップリング 3 2は、シール部材 3 1が着座する座部 3 2 Aと、座部 3 2 Aの内周端縁において一体に垂設された内周壁体部 3 2 Bとを有して成る断面 L字状の環状の部材である。バックアップリング 3 2 は、鉄等の剛性のある材料を用いて構成されるのが好ましい。また、シール部材 3 1の押し出し防止のため、バックアップリング 3 2には圧力逃がし構造を設けないのが好ましい。本実施例では、バックアツプリング 3 2の材質は鉄であり、圧力逃し構造は設けられていない。しかし、第 3図に示したバックアップリング 3 2の形状は一例であり、この形状に限定されるものではなく、シール部材 3 1 の間隙 2 8への押し出しが防止できる形状であれば他の任意の形状であつてもよい。

第 2図に詳細に示されているように、バックアップリング 3 2は圧力導入室 2 1内であって、圧力導入室 2 1の底面 2 1 Aと圧力導入室 2 1の内方側壁面 2 1 Bとのなす角部に位置するよう配設されている。そして、シール部材 3 1は、バックアツプリング 3 2の上になるよう圧力導入室 2 1内に配設されている。したがって、圧力導入室 2 1内に高圧燃料が導入された場合、シール部材 3 1はバックアツプリング 3 2に向けて、すなわち、底面 2 1 Aに向けて押しやられる。しかし、バツクアツプリング 3 2は圧力導入室 2 1内にあって間隙 2 8への入口を塞いでいるので、シール部材 3 1はバックアップリング 3 2に邪魔されて間隙 2 8へ押し出されるのが有効に防止される。

一方、圧力導入室 2 1内に高圧燃料が導入された場合にシール部材 3 1が圧力導入室 2 1内で浮き上がるのを防止するため、圧力導入室 2 1の内方側壁面 2 1 Bであってシール部材 3 1が対向する部分に、凹部 3 3が形成されている。本実施例では、凹部 3 3は、圧力導入室 2 1の周方向に沿って延びる環状溝としてバルブボディ 6に形成されている。ここでは、シール部材 3 1 は弾力性に富む材料から成り、且つシール部材 3 1の幅 Wは、圧力導入室 2 1の幅 Gよりは大きく設定されている。したがって、第 1図に示されるように組み立てられている状態では、シール部材 3 1の一部は凹部 3 3の形状に沿って変形して凹部 3 3内に入り込んだ伏態となつている。この結果、凹部 3 3内に入り込んだシール部材 3 1の一部が、シール部材 3 1が浮き上がろうとした場合にこれを阻止する力をシール部材 3 1 に作用させることができる。

次に、第 4 A図及び第 4 B図を参照して、凹部 3 3を上述の如く設け、且つシ一ル部材 3 1を凹部 3 3内に入り込むことができる弾力のある材質としたことによる、凹部 3 3の浮き上がり防止作用について説明する。第 4 A図は、圧力導入室 2 1に高圧燃料が導入され、シール部材 3 1に対して高圧力 F 1が作用し、シール部材 3 1が圧力導入室 2 1の底面 2 1 Aに向けて押し付けられている状態を示す図である。この場合には、高圧力 F 1によりシール部材 3 1の一部が凹部 3 3に強く押し出され、凹部 3 3に密着して変形し、シール部材 3 1は図示の位置にしっかりと位置決めされる。

第 4 B図は、圧力導入室 2 1内に導入される高圧燃料に脈動が生じており、シ ―ル部材 3 1には、高圧力 F 1のほか、シール部材 3 1をバックアップリング 3 2から離反させる方向の力 F 2が作用することになる場合を示している。 F 1 > F 2の場合には第 4 A図の場合と同様の結果となるが、 F 1く F 2となると、シ —ル部材 3 1には浮き上がり力が作用することになる。し力、し、この場合においても、シール部材 3 1 に上下から作用する 2つの力（F 1、 F 2 ) によりシール部材 3 1が変形し、その一部が凹部 3 3内に押し出され、凹部 3 3の凹部形状に沿った変形を生じている。この変形により、シール部材 3 1が浮き上がるのが阻止されるので、圧力導入室 2 1内に導入される高圧燃料が脈動を生じても、シール部材 3 1が圧力導入室 2 1内で浮き上がることがなく、シール部材 3 1の位置ずれを生じることがない。

なお、凹部 3 3の形状や大きさ、及びシール部材 3 1の材質の選定により、耐久性の確保も充分なものとすることができる。また、上記説明から判るように、シール部材 3 1はィンジヱクタハウジング 2側に設けてもよいし、インジヱクタハウジング 2及びバルブボディ 6の両方に設けてもよい。

シール構造 3 0は以上のように構成されているので、高圧シールであるシール部材 3 1の間隙 2 8への押し出しがバックアップリング 3 2によって有効に防止できると同時に、シール部材 3 1の浮き上がりが確実に防止できる。

さらに、従来のバックアツプリングを用いて構成されたシール構造において、バックアップリングを変更するだけで本発明を適用することができる。すなわち、インジェクタ本体の形状等に変更を与えることなく、シール構造の改善を図ることができ、噴射性能への影響がなくて済む。また、部品点数の変更がないため組み立て手順に変更を生じさせることがなく、組み立て性に影響は少ない。このように、現行構造に対し変更点が少ないため変更に伴うコストは安価で済むという利点を有する。産業上の利用可能性

以上のように、本発明による燃料通路のシール構造は、燃料噴射弁の高圧部の燃料が燃料低圧部側へ逃げるのを防止するための構造における信頼性を改善することができ、燃料噴射弁等の改善に役立つ。

Claims

請求の範囲

1 . ィンジヱクタハウジングとバルブピストンを摺動可能に挿入したバルブボディとの間に形成される間隙から圧力導入室内の高圧燃料が低圧側に逃げないようにシールするため、前記圧力導入室に設けられる環状のシール部材を備えて成る燃料通路のシール構造であって、前記間隙と前記シール部材との間に剛性を有するバックアツプリングを配設すると共に、前記シール部材がその弾力性により入り込むことができる凹部を前記圧力導入室内に設けたことを特徴とする燃料通路のシール構造。

2 . 前記凹部が、前記バルブボティに形成された環状溝である請求の範囲第 1 項記載の燃料通路のシール構造。

3 . 前記環状溝は前記圧力導入室の周方向に沿って延びている請求の範囲第 2 項記載の燃料通路のシール構造。

' 4 . 前記バックアップリングが、前記圧力導入室の底面と前記圧力導入室の内方側壁面との角部に位置するよう配設されている請求の範囲第 1項記載の燃料通路のシール構造。

5 . 前記バックアツプリングが、前記圧力導入室の底面であつて前記間隙を覆うように配設されている請求の範囲第 1項記載の燃料通路のシール構造。

6 . 前記バックアップリングが、前記シ一ル部材が着座する座部と、該座部の内周端縁において一体に垂設された内周壁体部とを有して成る部材である請求の範囲第 1項記載の燃料通路のシール構造。

7 . ィンジヱクタハウジングとバルブビストンを摺動可能に揷入したバルプボディとの間に形成される間隙から圧力導入室内の高圧燃料が低圧側に逃げないようにシールするため、前記圧力導入室に設けられる環状のシール部材を備えて成る燃料噴射弁であって、前記間隙と前記シール部材との間に剛性を有するバックアツプリングを配設すると共に、前記シール部材がその弾力性により入り込むことができる凹部を前記圧力導入室内に設けたことを特徴とする燃料噴射弁。

8 . 前記凹部が、前言己バルブボティに形成された環状溝である請求の範囲第 7 項記載の燃料通路のシール構造。

9 . 前記環状溝は前言己圧力導入室の周方向に沿って延びている請求の範囲第 8 項記載の燃料通路のシール構造。

1 0 . 前記バックァップリングが、前記圧力導入室の底面と前記圧力導入室の内方側壁面との角部に位置するよう配設されている請求の範囲第 7項記載の燃料通路のシール構造。

1 1 . 前記バックアップリングが、前記圧力導入室の底面であつて前記間隙を覆うように配設されている請求の範囲第 7項記載の燃料通路のシール構造。

1 2 . 前記バックァップリングが、前記シール部材が着座する座部と、該座部の内周端縁において一体に垂設された内周壁体部とを有して成る部材である請求の範囲第 7項記載の燃料通路のシール構造。