WO2006093004A1 - 燃料噴射弁 - Google Patents

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WO2006093004A1
WO2006093004A1 PCT/JP2006/303218 JP2006303218W WO2006093004A1 WO 2006093004 A1 WO2006093004 A1 WO 2006093004A1 JP 2006303218 W JP2006303218 W JP 2006303218W WO 2006093004 A1 WO2006093004 A1 WO 2006093004A1
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fuel
pressure
backup ring
seal member
flange portion
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PCT/JP2006/303218
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English (en)
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Inventor
Akira Uchida
Hiroshi Kawasumi
Arihiro Onomura
Kazutaka Iioka
Yasufumi Uozumi
Kazuo Koshizuka
Original Assignee
Bosch Corporation
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M47/00Fuel-injection apparatus operated cyclically with fuel-injection valves actuated by fluid pressure
    • F02M47/02Fuel-injection apparatus operated cyclically with fuel-injection valves actuated by fluid pressure of accumulator-injector type, i.e. having fuel pressure of accumulator tending to open, and fuel pressure in other chamber tending to close, injection valves and having means for periodically releasing that closing pressure
    • F02M47/027Electrically actuated valves draining the chamber to release the closing pressure
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M55/00Fuel-injection apparatus characterised by their fuel conduits or their venting means; Arrangements of conduits between fuel tank and pump F02M37/00
    • F02M55/004Joints; Sealings
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M2200/00Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
    • F02M2200/16Sealing of fuel injection apparatus not otherwise provided for
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M2547/00Special features for fuel-injection valves actuated by fluid pressure
    • F02M2547/003Valve inserts containing control chamber and valve piston

Definitions

  • the present invention relates to a seal structure in a fuel passage such as a fuel injection valve, and particularly relates to an improvement in sealing performance, low cost, etc.
  • Patent Document 1 Conventionally, as a seal structure in a fuel passage of a fuel injection valve, for example, various ones such as those by the applicant of the present application (see Patent Document 1) have been proposed.
  • the seal structure disclosed in Patent Document 1 by the applicant of the present application is provided with a seal member in a pressure introduction chamber between an injector housing and a valve body of a fuel injection valve, and communicates with the pressure introduction chamber and the pressure introduction chamber.
  • a support ring or back-up ring In order to prevent the seal member from being pushed out into the gap on the low-pressure side due to the high pressure acting on the seal member, this is called a support ring or back-up ring. This is provided between the seal member and the gap on the low pressure side.
  • the support ring in this seal structure uses a ring-shaped member, and a plurality of grooves along the radial direction are formed in the circumferential direction at the bottom of the ring-shaped member desired in the gap on the low-pressure side.
  • a notch communicating with the groove is formed on the circumferential end surface of the portion where the groove is provided.
  • the size of the circumferential notch described above that is, the depth in the radial direction and the length in the circumferential direction
  • the size of the groove that is, Setting the width and depth of the groove to a dimension that can sufficiently suppress the extrusion of the seal member, and actually processing it to the set dimension with accuracy, the size of the notch and the groove itself is extremely high.
  • it is very labor intensive and expensive.
  • sufficient processing accuracy cannot be ensured, it will eventually lead to more fuel leakage from the seal member side to the gap on the low pressure side, and the original function of the support ring may not be performed. was there.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 2003-28021
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and is easier to process than conventional ones, and can prevent damage to the seal member while ensuring the minimum fuel leakage.
  • a fuel injection valve having a structure and a large sealing structure is provided.
  • the high-pressure fuel in the pressure introduction chamber is formed between the indicator housing and the valve body in which the valve piston is slidably inserted.
  • a seal structure of a fuel passage formed by arranging a backup ring on the low pressure side of the seal member together with an annular seal member in the pressure introducing chamber,
  • the backup ring includes a lip portion along the outer peripheral surface of the valve body in the pressure introduction chamber, and a radial direction perpendicular to the lip portion and along an inner wall step portion of the injector housing in the pressure introduction chamber.
  • a plurality of cutout portions in which the end face is cut out are provided on the circumferential end surface of the flange portion at appropriate intervals in the circumferential direction, and the circumferential portion is formed along the radial direction at the bottom portion of the flange portion.
  • a fuel passage sealing structure in which a plurality of grooves terminated in front of the end face are provided between the notches in the circumferential direction.
  • the high pressure fuel in the pressure introducing chamber escapes to the low pressure side, such as a gap formed between the injector housing and the valve body in which the valve piston is slidably inserted.
  • a fuel injection valve provided with a seal structure in which a backup ring is arranged on the low pressure side of the seal member together with an annular seal member in the pressure introduction chamber for sealing.
  • the backup ring includes a lip portion along the outer peripheral surface of the valve body in the pressure introduction chamber, and a radial direction perpendicular to the lip portion and along an inner wall step portion of the injector housing in the pressure introduction chamber.
  • a plurality of cutout portions in which the end face is cut out are provided on the circumferential end surface of the flange portion at appropriate intervals in the circumferential direction, and the circumferential portion is formed along the radial direction at the bottom portion of the flange portion.
  • a fuel injection valve is provided, wherein a plurality of grooves terminated in front of the end face are provided so as to be positioned between the notches in the circumferential direction.
  • the notch and the groove formed in the knock-up ring are provided at different positions in the circumferential direction.
  • the processing accuracy has been relaxed, and it is possible to ensure the minimum required escape of high-pressure fuel to the low-pressure side while suppressing the extrusion of the seal member to the low-pressure side.
  • a highly reliable seal structure and a fuel injection valve having such a seal structure can be provided at low cost compared to the above.
  • FIG. 1 is an enlarged cross-sectional view of a main part of a fuel injection valve having a seal structure in an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a plan view of a backup ring used in the seal structure according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a bottom view of a backup ring used in the seal structure according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a longitudinal sectional view of a backup ring used in the seal structure according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view of a portion surrounded by a circle indicated by symbol I in FIG.
  • FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view of a portion surrounded by a circle indicated by reference numeral II in FIG.
  • FIG. 7 is a schematic view of a seal structure portion for explaining the operation of the seal structure in the embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a longitudinal sectional view of a backup ring used in the seal structure according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a partial longitudinal sectional view of a backup ring used in the seal structure according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a longitudinal sectional view of a fuel injection valve having a seal structure in an embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 shows a configuration example of a fuel injection valve using the seal structure in the embodiment of the present invention.
  • the configuration of the fuel injection valve will be described with reference to FIG.
  • the fuel injection valve 1 uses high-pressure fuel accumulated in the common rail 12 to remove the high-pressure fuel (not shown). It is used for supplying an injection into a cylinder of an easel internal combustion engine.
  • the fuel stored in the fuel tank 10 is pressurized by the fuel pump 11 and is pumped to the common rail 12, and is stored in the common rail 12 as high-pressure fuel. Then, high-pressure fuel is supplied from the common rail 12 to the fuel injection valve 1 through operation control by a control device (not shown), and is further injected into the cylinders of the diesel internal combustion engine by the fuel injection valve 1! / Speak.
  • a powerful fuel injection valve 1 includes an injector housing 2, a nozzle body 3, a nozzle needle 4, a valve piston 5, a nozzle body 6, a back pressure control unit 7, and a connecting rod 8. It is structured as the main component.
  • the tip of the injector housing 2 (the lower end in the drawing in FIG. 10) is fastened by a nozzle body 3 and a nut 9.
  • a fuel passage 13 extending from the connecting rod 8 through the injector housing 2 to the nozzle body 3 is formed, and at a portion facing the pressure receiving portion 4 A of the nozzle 1 dollar 4.
  • a fuel reservoir chamber 14 is formed.
  • the injector housing 2 is formed with a fuel circulation passage 15 which branches from the previous fuel passage 13 in the vicinity of the connecting rod 8 and reaches the fuel low pressure portion via the back pressure control portion 7.
  • An injection hole 16 is formed at the tip of the nozzle body 3.
  • the injection hole 16 is closed when the tip of the nozzle-dollar 4 is seated on a seat 17 connected to the injection hole 16.
  • the nozzle-one dollar 4 is separated (lifted) from the seat portion 17 so that the injection hole 16 is opened, thereby enabling fuel injection to be started and stopped. .
  • a nozzle spring 18 for urging the nozzle-dollar 4 in the direction of the sheet portion 17 is provided above the nozzle-dollar 4 (above the paper surface in FIG. 10). Further, the valve piston 5 is slidably inserted in the sliding hole 2A formed in the injector housing 2 and the sliding hole 6A formed in the valve body 6, and is positioned above the nozzle-dollar 4 It is provided as follows.
  • FIG. 1 shows an enlarged cross-sectional view of the valve body 6 and the back pressure control unit 7 blowing.
  • the valve body 6 and the back pressure control unit 7 and their surroundings are shown.
  • a control pressure chamber 19 is formed in the part of the nozzle body 6 where the vicinity of the tip of the valve piston 5 is located, and the tip of the valve piston 5 faces from the lower side (the injection hole 16 side). .
  • the control pressure chamber 19 communicates with an introduction side orifice 20 formed in the valve body 6.
  • the introduction-side orifice 20 communicates with the fuel passage 13 through a pressure introduction chamber 21 formed in an annular shape in the circumferential direction of the valve body 6 between the valve body 6 and the injector housing 2, and is configured to be powerful. As a result, the pressure introduced from the common rail 12 is supplied to the control pressure chamber 19.
  • valve body 6 is slightly inwardly deformed due to the structure in which the valve body 6 is press-fitted into the injector housing 2. From the viewpoint of avoiding the possibility of hindering the sliding of 5, a slight gap 28 communicating with the lower end side of the pressure introducing chamber 21 is formed.
  • a seal structure 30 is provided in the pressure introduction chamber 21 (details will be described later).
  • the control pressure chamber 19 is also communicated with an opening / closing orifice 23, and the opening / closing orifice 23 can be opened / closed by a noble ball 24 of a back pressure control unit 7 described later.
  • the pressure receiving area of the top 5A of the valve piston 5 in the control pressure chamber 19 is set larger than the pressure receiving area of the pressure receiving part 4A of the nozzle-dollar 4 (see FIG. 10).
  • the back pressure control unit 7 includes a magnet 25, an armature 27, a nore ball 24 attached to the armature 27, and a control pressure chamber 19. Then, when a drive signal is also supplied to the magnet 25 for the control circuit force (not shown), the armature 27 is attracted to the magnet 25 against the biasing force of the valve spring 26, and the valve ball 24 is moved from the opening / closing orifice 23. Lifting is performed so that the pressure in the control pressure chamber 19 can be released to the fuel circulation passage 15.
  • the pressure of the control pressure chamber 19 is controlled by operating the valve ball 24 as described above, and the back pressure of the nozzle-dollar 4 is controlled via the valve piston 5, thereby The seating of the needle 4 on the seat portion 17 and the separation (lift) from the seat portion 17 can be controlled.
  • the high-pressure fuel from the common rail 12 passes from the connecting rod 8 through the fuel passage 13 to the nozzle in the fuel reservoir chamber 14-the pressure receiving part 4A of the dollar 4 In addition to acting, it also acts on the top 5A of the valve piston 5 in the control pressure chamber 19 via the pressure introduction chamber 21 and the introduction-side orifice 20.
  • the nozzle-dollar 4 receives the back pressure of the control pressure chamber 19 via the valve piston 5 and the nozzle spring 18 is attached. Together with the force, the seat is seated on the seat portion 17 of the nozzle body 3 and the injection hole 16 is closed.
  • the seal structure 30 in the embodiment of the present invention provided in the pressure introduction chamber 21 is for preventing the high-pressure fuel in the pressure introduction chamber 21 from escaping into the gap 28.
  • the pressure introduction chamber 21 formed in an annular shape using copper material or other soft material and on the high pressure side is blocked from the gap 28 between the injector housing 2 and the valve body 6 on the fuel low pressure side (seal) Sealing member 31 and the sealing member 31 in the pressure introducing chamber 21 This is configured with a knock-up ring 32 for preventing the high pressure fuel from being pushed into the gap 28.
  • the backup ring 32 in the embodiment of the present invention includes a lip portion 33 along the outer peripheral surface 6B (see FIG. 1) of the valve body 6 in the pressure introducing chamber 21, and a direction perpendicular to the lip portion 33.
  • the flange portion 34 extends in the radial direction and extends along the inner wall step portion 2B of the inductor housing 2, and the lip portion 33 and the curved portion 35 that connects the flange portion 34, and these are integrally formed.
  • 5 is an enlarged cross-sectional view of a portion surrounded by a circle of reference symbol I in the cross-sectional view of FIG. 4
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of FIG. It is an expanded sectional view of a part.
  • the lip portion 33 abuts on the outer peripheral surface 6B of the valve body 6, and the flange portion 34 abuts on the inner wall step portion 2B of the injector housing 2 in the pressure introduction chamber 21 to assist the sealing function.
  • the seal member 31 is held so as not to be pushed out to the gap 28 side.
  • the knock-up ring 32 is provided with a plurality of arc-shaped cutout portions 36 at appropriate intervals in the circumferential direction on the circumferential end surface thereof.
  • Three notches 36 are formed at intervals of about 120 degrees in the circumferential direction (see FIGS. 2, 4, and 5).
  • the backup ring 32 is provided with a plurality of radial grooves 37 at an appropriate interval in the circumferential direction in the radial direction so that the force of the flange portion 34 is also applied to the curved portion 35.
  • three radial grooves 37 are provided at an angular interval of about 120 degrees in the circumferential direction and so as to be positioned approximately in the middle of the adjacent notch 36 (see FIG. 3).
  • Fig. 4 and Fig. 6 ).
  • the radial groove 37 in the embodiment of the present invention is terminated before the peripheral end face of the flange portion 34, and the radial groove 37 does not penetrate to the peripheral end face of the backup ring 32 (see FIG. 6). ). Further, the radial groove 37 is formed so as to leave a plane contact portion 38 at the upper end portion of the lip portion 33 so as to contact the outer peripheral surface 6B of the noble body 6 (see FIG. 6). .
  • the notch 36 is configured to remove the fuel leaked to the low pressure side beyond the seal member 31. 36, the notch length H2 in the radial direction (see Fig. 2 and Fig. 5) should be set to the minimum necessary. Since the optimum value differs depending on the size of the individual fuel injection valve 1 and the fuel injection amount to be handled, it is preferable to set the experimental data based on simulation and the like.
  • the depth HI (see FIG. 6) of the radial groove 37 is set to a minimum size that allows the fuel flowing through the notch 36 to flow into the gap 28.
  • the optimum value differs depending on the size of the individual fuel injection valve 1 and the amount of fuel injection to be handled. Therefore, the experimental data is based on simulations, etc. This is preferably set.
  • FIG. 7 schematically shows the state in which the knock-up ring 32 is arranged in the pressure introducing chamber 21 together with the seal member 31 for ease of understanding.
  • the seal member 31 is shown in FIG. Is omitted.
  • the backup ring 32 disposed together with the seal member 31 in the pressure introducing chamber 21 has a frictional action between the valve body 6, the seal member 31, and the backup ring 32.
  • the portion is plastically deformed so that it slightly lifts from the inner wall step 2B, and a slight gap 39 is formed between the flange 34 and the inner wall step 2B (see FIG. 7).
  • the fuel If the fuel leaks to the knock-up ring 32 side beyond the seal member 31 in the state where the force is applied, the fuel enters the gap 39 from the notch 36 (see the solid line arrow in FIG. 7). . Then, the fuel further penetrates the gap 39 in the circumferential direction of the backup ring 32 and reaches the radial groove 37 (see the dotted arrow in FIG. 3). Since the radial groove 37 faces the gap 28 between the ingot and the winging 2 and the valve body 6, the fuel that has reached the radial groove 37 leaks into the gap 28 on the low pressure side via the radial groove 37. Will be going.
  • the flow of fuel that has entered one notch 36 is indicated by a dotted arrow, and the flow of fuel that has entered from the other notch 36 is not shown.
  • the fuel that has leaked to the backup ring 32 side beyond the seal member 31 is separated into the gap 39 between the notch 36 of the backup ring 32, the flange 34 of the backup ring 32, and the inner wall step 2B 39.
  • the extrusion of the seal member 31 to the low pressure side is suppressed, and the seal member is prevented from being damaged.
  • the notch 36 and the radial groove 37 are provided at positions shifted in phase in the circumferential direction, compared to the case where these two are provided at the same location in the circumferential direction. If machining becomes easier, it is easier to manage machining accuracy with force. In other words, when the notch 36 and the radial groove 37 are provided at the same location, the respective machining errors are accumulated, and the amount of fuel more than originally assumed at this location leaks to the low pressure side. However, if the notch 36 and the radial groove 37 are arranged out of phase as in the embodiment of the present invention, such machining is required. Since it is not necessary to consider error accumulation, it is easy to manage machining accuracy.
  • the notch 36 and the radial groove 37 are provided at different positions in the circumferential direction, and the radial groove 37 is also terminated before the circumferential end surface. Therefore, the vulnerability in the conventional knock-up ring is overcome and the reliability is improved compared to the conventional one.
  • FIG. 8 is a diagram corresponding to FIG. 4 in the first embodiment.
  • the radial groove 37A In the backup ring 32A in the second embodiment, the radial groove 37A Unlike the previous first embodiment, however, it differs from the first embodiment in that it penetrates to the circumferential end face of the knock-up ring 32A (see Fig. 8). This is basically the same as in the first embodiment.
  • FIG. 9 is a diagram corresponding to FIG. 6 in the first embodiment.
  • the knock-up ring 32B according to the third embodiment has a notch 36 and a radial groove 37 provided at the same location in the circumferential direction, and each of the notch 36 and the radial groove 37.
  • the basic configuration is the same as that of the first embodiment (see FIG. 9).

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Abstract

 従来に比して加工容易で、必要最小限の燃料のリークを確保しつつシール部材の破損を防止することのできるシール構造を提供する。   シール構造30は、シール部材31とバックアップリング32とから構成されており、バックアップリング32には、周端面を切り欠いた切欠き部36が周方向で適宜な間隔を隔てて複数設けられると共に、バックアップリング32の底面側には、周端面の手前で終端された複数の径方向溝37が切欠き部36の間に位置するように設けられており、従来に比して加工容易で、しかも、必要最小限の高圧燃料の低圧側へのリークを確保しつつシール部材31の破損が防止できるシール構造30が提供される。

Description

明 細 書
燃料噴射弁
技術分野
[0001] 本発明は、燃料噴射弁などの燃料通路におけるシール構造に係り、特に、シール 性の向上、低価格ィ匕等を図ったものに関する。
背景技術
[0002] 従来、燃料噴射弁の燃料通路におけるシール構造としては、例えば、本願出願人 によるもの(特許文献 1参照)を始め種々のものが提案されて ヽる。
本願出願人により上記特許文献 1に開示されたシール構造は、燃料噴射弁のイン ジェクタハウジングとバルブボディとの間の圧力導入室にシール部材を設け、圧力導 入室とこの圧力導入室に連通する低圧側との間隙をシールするようにしたものにあつ て、シール部材に作用する高圧によって、シール部材が低圧側の間隙へ押し出され ることを防止するために、サポートリング又はバックアツクリングと称されるものをシー ル部材と低圧側の間隙との間に設けたものである。
[0003] このシール構造におけるサポートリングは、円環状に形成された部材を用い、上述 の低圧側の間隙に望む円環状部材の底部に、径方向に沿った溝を、円周方向に複 数設けると共に、この溝が設けられた部位の円周端面には、溝に連通する切欠きを 形成してなるものである。力かるサポートリングは、シール部材に作用する高圧による 低圧側の間隙へのシール部材の押し出しを防止しつつ、シール部材側力 低圧側 の間隙へ向カゝつてわずかに漏れてくる燃料を、上述の切欠き及び溝を介して低圧側 へ少しずつ導く機能を果たすものである。
し力しながら、上述のシール構造におけるサポートリングにおいて、上述した円周端 面の切欠きの大きさ、すなわち、径方向の深さ及び周方向の長さや、溝の大きさ、す なわち、溝の幅及び深さを、シール部材の押し出しを十分に抑圧できる寸法に設定 し、実際にその設定された寸法に精度良く加工することは、これら切欠き及び溝の大 きさがそれ自体非常に小さなものであることにカ卩えて、サポートリングの周方向で同一 の箇所に加工を施さなければならないことと相俟って、非常な労力を要しコスト高を 招くばかりか、加工精度が十分確保できない場合には、結局は、シール部材側から 低圧側の間隙へ必要以上の燃料の漏れを招くこととなり、サポートリング本来の機能 が果たせなくなる虞もあるという問題があった。
特許文献 1:特開 2003— 28021号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0004] 本発明は、上記実状に鑑みてなされたもので、従来に比して加工が容易で、必要 最小限の燃料のリークを確保しつつシール部材の破損を防止することのできるシー ル構造及びカゝかるシール構造を有する燃料噴射弁を提供するものである。
課題を解決するための手段
[0005] 本発明の第 1の形態によれば、インジヱクタハウジングと、バルブピストンが摺動可 能に挿入されたバルブボディとの間に形成される間隙カゝら圧力導入室内の高圧燃料 が低圧側に逃げな 、ようシールするため、前記圧力導入室に環状のシール部材と共 に、当該シール部材の低圧側にバックアップリングを配してなる燃料通路のシール構 造であって、
前記バックアップリングは、前記圧力導入室における前記バルブボディの外周面に 沿うリップ部と、当該リップ部に対して直交する径方向に延びて前記圧力導入室にお けるインジェクタハウジングの内壁段部に沿うフランジ部と、前記リップ部と前記フラン ジ部とを連結する湾曲部とからなり、
前記フランジ部の周端面には、当該終端面を切り欠いた切欠き部が周方向に適宜 な間隔を隔てて複数設けられると共に、前記フランジ部の底部に、径方向に沿って 形成されて周端面の手前で終端された溝が周方向で前記切欠き部の間に位置する よう複数設けられてなる燃料通路のシール構造が提供される。
本発明の第 2の形態によれば、インジェクタハウジングと、バルブピストンが摺動可 能に挿入されたバルブボディとの間に形成される間隙カゝら圧力導入室内の高圧燃料 が低圧側に逃げな 、ようシールするため、前記圧力導入室に環状のシール部材と共 に、当該シール部材の低圧側にバックアップリングを配してなるシール構造が設けら れてなる燃料噴射弁であって、 前記バックアップリングは、前記圧力導入室における前記バルブボディの外周面に 沿うリップ部と、当該リップ部に対して直交する径方向に延びて前記圧力導入室にお けるインジェクタハウジングの内壁段部に沿うフランジ部と、前記リップ部と前記フラン ジ部とを連結する湾曲部とからなり、
前記フランジ部の周端面には、当該終端面を切り欠いた切欠き部が周方向に適宜 な間隔を隔てて複数設けられると共に、前記フランジ部の底部に、径方向に沿って 形成されて周端面の手前で終端された溝が周方向で前記切欠き部の間に位置する よう複数設けられてなることを特徴とする燃料噴射弁が提供される。
発明の効果
[0006] 本発明によれば、高圧燃料を僅かずつ低圧側へ逃がすためノ ックアップリング〖こ 形成された切欠き部と溝とを周方向で異なる位置に設けるような構成とすることにより 、従来に比して加工精度を緩和した加工で済み、シール部材の低圧側への押し出し を抑圧しつつ、確実なシールと共に必要最小限での高圧燃料の低圧側への逃がし を確保することができ、従来に比して安価に信頼性の高 ヽシール構造及びかかるシ ール構造を有してなる燃料噴射弁を提供することができる。
図面の簡単な説明
[0007] [図 1]本発明の実施の形態におけるシール構造を有する燃料噴射弁の要部拡大断 面図である。
[図 2]本発明の第 1の実施の形態におけるシール構造に用いられるバックアップリン グの平面図である。
[図 3]本発明の第 1の実施の形態におけるシール構造に用いられるバックアップリン グの底面図である。
[図 4]本発明の第 1の実施の形態におけるシール構造に用いられるバックアップリン グの縦断面図である。
[図 5]図 4の符号 Iの円で囲まれた部位の拡大断面図である。
[図 6]図 4の符号 IIの円で囲まれた部位の拡大断面図である。
[図 7]本発明の実施の形態におけるシール構造の作用を説明するためのシール構造 部分の模式図である。 [図 8]本発明の第 2の実施の形態におけるシール構造に用いられるバックアップリン グの縦断面図である。
[図 9]本発明の第 3の実施の形態におけるシール構造に用いられるバックアップリン グの部分縦断面図である。
圆 10]本発明の実施の形態におけるシール構造を有する燃料噴射弁の縦断面図で ある。
符号の説明
2· ··インジェクタハウジング
6· ··ノ ノレブピストン
14· ··燃料溜まり室
19· ,·制御室圧
21 · 圧力導入室
30· シール構造
31 · ■·ノ ック ップリ
32· ··リップ部
34· · ·フランジ部
35· ··湾曲部
36· ··切欠き部
37· 径方向溝
発明を実施するための最良の形態
[0009] 以下、本発明の実施の形態について、図 1乃至図 10を参照しつつ説明する。
なお、以下に説明する部材、配置等は本発明を限定するものではなぐ本発明の 趣旨の範囲内で種々改変することができるものである。
本発明の実施の形態におけるシール構造は、例えば、燃料噴射弁に用いられるに 適したもので、図 10には、本発明の実施の形態におけるシール構造を用いた燃料 噴射弁の一構成例が示されており、以下、同図を参照しつつかかる燃料噴射弁の構 成について説明する。
[0010] この燃料噴射弁 1は、コモンレール 12内に蓄積された高圧燃料を図示されないデ イ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ある。燃料タン ク 10に蓄えられた燃料は、燃料ポンプ 11によって加圧されてコモンレール 12へ圧送 され、コモンレール 12内に高圧燃料として蓄積されるようになっている。そして、図示 されない制御装置による動作制御によってコモンレール 12から燃料噴射弁 1へ高圧 燃料が供給され、さらに、燃料噴射弁 1によってディーゼル内燃機関の気筒内に噴 射供給されるようになって!/ヽる。
[0011] 力かる燃料噴射弁 1は、インジェクタハウジング 2と、ノズルボディ 3と、ノズルニード ル 4と、バルブピストン 5と、ノ レブボディ 6と、は背圧制御部 7と、コネクテイングロッド 8とを主たる構成要素として構成されたものとなって 、る。
インジェクタハウジング 2の先端部(図 10において紙面下端側)には、ノズルボディ 3 カ ズルナット 9により締結されている。
[0012] 燃料噴射弁 1内には、コネクテイングロッド 8からインジェクタハウジング 2を通り、ノズ ルボディ 3へ延びる燃料通路 13が形成されると共に、ノズル-一ドル 4の受圧部 4A に対向する部位には燃料溜まり室 14が形成されている。さらに、インジェクタハウジン グ 2には、コネクテイングロッド 8の近傍において先の燃料通路 13から分岐して背圧 制御部 7を経由し燃料低圧部へ到る燃料環流路 15が形成されている。
[0013] ノズルボディ 3の先端部には、噴射孔 16が穿設されており、この噴射孔 16につなが るシート部 17にノズル-一ドル 4の先端部が着座することにより噴射孔 16閉鎖される 一方、ノズル-一ドル 4がシート部 17から離間(リフト)することにより噴射孔 16が開放 される構造となっており、これによつて燃料の噴射開始、停止が可能となっている。
[0014] ノズル-一ドル 4の上方部(図 10において紙面上方)には、ノズル-一ドル 4をシー ト部 17の方向へ付勢するためのノズルスプリング 18が設けられている。また、バルブ ピストン 5がインジェクタハウジング 2に形成された摺動孔 2A及びバルブボディ 6に形 成された摺動孔 6A内において摺動可能に挿入されてノズル-一ドル 4の上方部に 位置するように設けられて ヽる。
[0015] 図 1には、バルブボディ 6及び背圧制御部 7吹きの拡大断面図が示されており、以 下、同図を参照しつつバルブボディ 6及び背圧制御部 7とその周辺の構成について 説明する。 ノ レブボディ 6には、バルブピストン 5の先端部近傍が位置する部位に制御圧室 19 が形成されており、バルブピストン 5の先端部が下方側(噴射孔 16側)から臨むように なっている。
[0016] 制御圧室 19は、バルブボディ 6に形成された導入側オリフィス 20に連通している。
この導入側オリフィス 20は、バルブボディ 6とインジェクタハウジング 2との間にバルブ ボディ 6の周方向で環状に形成された圧力導入室 21を介して燃料通路 13に連通さ れており、力かる構成により、コモンレール 12からの導入圧力が制御圧室 19へ供給 されるようになつている。
[0017] インジ工クタハウジング 2とバルブボディ 6との間には、バルブボディ 6がインジ工クタ ハウジング 2内に圧入される構造であることに起因してわずかに内方に変形し、バル ブピストン 5の摺動を阻害するおそれを回避する観点から圧力導入室 21の下端側に 連通するわずかな間隙 28が形成されている。
そして、圧力導入室 21内の高圧燃料が上述の間隙 28へ漏れてゆくのを阻止する ため、圧力導入室 21内には、シール構造 30が設けられている(詳細は後述)。
[0018] また、制御圧室 19は、開閉用オリフィス 23にも連通しており、開閉用オリフィス 23は 後述する背圧制御部 7のノ レブボール 24によって開閉可能となっている。なお、制 御圧室 19におけるバルブピストン 5の頂部 5Aの受圧面積は、ノズル-一ドル 4の受 圧部 4A (図 10参照)の受圧面積より大きく設定されている。
[0019] ここで、再度、図 10へ戻り、同図を参照しつつ燃料噴射弁 1について説明すること とする。
背圧制御部 7は、マグネット 25と、ァーマチュア 27と、ァーマチュア 27に一体に取 着されたノ レブボール 24と、制御圧室 19とを備えて構成されたものとなっている。そ して、マグネット 25へ図示されない制御回路力も駆動信号が供給されることにより、バ ルブスプリング 26の付勢力に抗してァーマチュア 27がマグネット 25に吸引され、ノ ルブボール 24が開閉用オリフィス 23からリフトし、制御圧室 19の圧力を燃料環流路 15に開放できるようになつている。
[0020] したがって、バルブボール 24を上述のように動作させることにより制御圧室 19の圧 力を制御し、バルブピストン 5を介してノズル-一ドル 4の背圧を制御することで、ノズ ルニードル 4のシート部 17への着座及びシート部 17からの離間(リフト)を制御するこ とが可能となっている。
[0021] 力かる構成の燃料噴射弁 1においては、コモンレール 12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 13を介して燃料溜まり室 14内のノズル-一ドル 4の受 圧部 4Aに作用すると共に、圧力導入室 21及び導入側オリフィス 20を介して制御圧 室 19内のバルブピストン 5の頂部 5Aにも作用するようになっている。
したがって、バルブボール 24によって制御圧室 19が燃料低圧側と遮断されて 、る と、ノズル-一ドル 4は、バルブピストン 5を介して制御圧室 19の背圧を受け、ノズル スプリング 18の付勢力と併せて、ノズルボディ 3のシート部 17に着座し、噴射孔 16を 閉鎖することとなる。
[0022] 一方、マグネット 25に所定のタイミングで駆動信号を供給することにより、ァーマチ ユア 27がマグネット 25に吸引され、バルブボール 24が開閉用オリフィス 23を解放す ると、制御圧室 19の高圧が開閉用オリフィス 23を介して燃料環流路 15を通って燃料 タンク 10へ還流するため、制御圧室 19にけるバルブピストン 5の頂部 5Aに作用して いた高圧が解放され、ノズル-一ドル 4は受圧部 4Aに作用している高圧により、ノズ ルスプリング 18の付勢力に抗してシート部 17から離間(リフト)し、噴射孔 16を解放し て燃料噴射が行われることとなる。
[0023] そして、マグネット 25を消磁することによりバルブボール 24により開閉用オリフィス 23が閉鎖されると、制御圧室 19内の圧力によりバルブピストン 5を介してノズル-一 ドル 4がそのシート位置であるシート部 17に着座せしめられて、噴射孔 16が閉鎖され 、燃料噴射が終了することとなる。
[0024] 次に、力かる構成の燃料噴射弁のシール構造 30について、図 2乃至図 9を参照し つつ以下に詳述することとする。
圧力導入室 21内に設けられた本発明の実施の形態におけるシール構造 30は、圧 力導入室 21の高圧燃料が間隙 28に逃げるのを阻止するためのもので、榭脂材ゃゴ ム材、或いは、銅材、その他の軟質材を用いて環状に形成されて高圧側となる圧力 導入室 21を燃料低圧側となるインジェクタハウジング 2とバルブボディ 6との間の間隙 28から遮断 (シール)するシール部材 31と、このシール部材 31が圧力導入室 21内 の高圧燃料により間隙 28へ押し出されるのを防止するためのノックアップリング 32と 力 構成されたものとなっている。
[0025] 本発明の実施の形態におけるバックアップリング 32は、圧力導入室 21においてバ ルブボディ 6の外周面 6B (図 1参照)に沿うリップ部 33と、このリップ部 33に対して直 交方向で、径方向に延びてインジヱクタハウジング 2の内壁段部 2Bに沿うフランジ部 34と、リップ部 33及びフランジ部 34を連結する湾曲部 35とからなり、これらが一体成 形されたものとなっている(図 3、図 4、図 5及び図 6参照)。なお、図 5は、図 4の断面 図において符号 Iの円で囲まれた部位の拡大断面図であり、図 6は、図 4の断面図に お!、て符号 IIの円で囲まれた部位の拡大断面図である。
[0026] かかる構成により、リップ部 33がバルブボディ 6の外周面 6Bに当接し、フランジ部 3 4が圧力導入室 21におけるインジェクタハウジング 2の内壁段部 2Bに当接してシー ル機能を補助すると共に、シール部材 31が間隙 28側に押し出されないようにこれを 保持するものとなっている。
また、本発明の実施の形態におけるノ ックアップリング 32には、その周端面に弧状 の切欠き部 36が周方向で適宜な間隔を隔てて複数設けられたものとなっており、こ の例では、周方向で約 120度の間隔で 3つの切欠き部 36が形成されている(図 2、図 4及び図 5参照)。
[0027] さらに、このバックアップリング 32には、フランジ部 34力も湾曲部 35にかけて径方 向に径方向溝 37が周方向で適宜な間隔を隔て複数設けられたものとなっており、こ の例では、周方向で約 120度の角度間隔で、しかも、隣接する先の切欠き部 36のほ ぼ中間に位置するように 3つの径方向溝 37が設けられたものとなっている(図 3、図 4 及び図 6参照)。
特に、本発明の実施の形態における径方向溝 37は、フランジ部 34の周端面の手 前で終端されており、径方向溝 37はバックアップリング 32の周端面まで貫通してい ない(図 6参照)。また、この径方向溝 37は、リップ部 33の上端部にノ レブボディ 6の 外周面 6Bに当接するように平面当接部 38を残すように形成されたものとなっている (図 6参照)。
[0028] 切欠き部 36は、シール部材 31を越えて低圧側に漏れてきた燃料を、この切欠き部 36を介して径方向溝 37へ流れるようにするものであるので、その径方向における切 欠長 H2 (図 2及び図 5参照)は、必要最小限に設定されるべきものであり、実際には 、個々の燃料噴射弁 1の大きさや扱う燃料噴射量等によって最適値が異なるもので あるので、実験データゃシユミレーシヨン等に基づいて設定されるのが好適である。
[0029] また、径方向溝 37の深さ HI (図 6参照)も切欠き部 36を介して流れてきた燃料が 間隙 28へ流れることのできる最小限の大きさに設定されれば十分なものであり、実際 には、切欠き長 H2同様に、個々の燃料噴射弁 1の大きさや扱う燃料噴射量等によつ て最適値が異なるものであるので、実験データゃシユミレーシヨン等に基づ 、て設定 されるのが好適である。
[0030] 次に、上記構成のバックアップリング 32の切欠き部 36及び径方向溝 37の作用に ついて図 3及び図 7を参照しつつ説明することとする。
なお、図 7は、ノ ックアップリング 32がシール部材 31と共に圧力導入室 21内に配 設された状態が理解を容易にするため模式的に示されたもので、図示を簡便とする ためシール部材 31は省略されたものとなっている。
[0031] 圧力導入室 21内にシール部材 31と共に配設されたバックアップリング 32は、バル ブボディ 6とシール部材 31及びバックアップリング 32との間の摩擦作用のため、その フランジ部 34の円周側部分が内壁段部 2Bから僅かならが浮き上がるような状態に塑 性変形し、フランジ部 34と内壁段部 2Bとの間にはわずかな間隙 39が生ずる(図 7参 照)。
力かる状態にあって、シール部材 31を越えてノックアップリング 32側へ燃料が漏れ てきた場合、燃料は切欠き部 36から上述の間隙 39へ侵入してゆく(図 7の実線矢印 参照)。そして、燃料は、この間隙 39をバックアップリング 32の周方向へさらに侵入し 径方向溝 37へ至ることとなる(図 3の点線矢印参照)。径方向溝 37はインジエタタノ、 ウジング 2とバルブボディ 6との間の間隙 28に臨んでいるため、径方向溝 37に到った 燃料は径方向溝 37を介して低圧側となる間隙 28へ漏れてゆくこととなる。
なお、図 3においては、 1つの切欠き部 36へ侵入した燃料の流れが点線矢印で示 されており、他の切欠き部 36から侵入する燃料の流れについては図示を省略してあ る。 [0032] このように、シール部材 31を越えてバックアップリング 32側へ漏れてきた燃料を、バ ックアップリング 32の切欠き部 36、バックアップリング 32のフランジ部 34と内壁段部 2 Bとの間隙 39、及び径方向溝 37を介してわずかづつ低圧側の間隙 28へ導くことが できるので、従来と異なり、シール部材 31とバックアップリング 32との間に燃料が溜ま るようなことを回避しつつ、しかも、シール部材 31の低圧側への押し出しが抑圧され、 シール部材の破損防止がなされることとなる。特に、従来と異なり、切欠き部 36と径 方向溝 37が周方向で位相的にずれた位置に設けられた構造であるため、これら 2つ を周方向で同一の箇所に設ける場合に比して加工が容易となるば力りでなぐ加工 精度の管理が容易となる。すなわち、切欠き部 36と径方向溝 37を同一の箇所に設 ける場合には、それぞれの加工誤差が積算されて、この箇所で本来想定した以上の 量の燃料の低圧側への漏れが生じないように加工精度の管理が必要となるが、本発 明の実施の形態のように切欠き部 36と径方向溝 37とが位相のずれた配置である場 合には、そのような加工誤差の積算を考慮する必要がなくなるので、加工精度の管 理が容易となる。
[0033] また、従来と異なり、切欠き部 36と径方向溝 37とが周方向で異なる位置に設けられ 、し力も、径方向溝 37は、周端面の手前で終端された構造となっているため、従来の ノ ックアップリングにおける脆弱性が克服され、従来に比して信頼性が向上したもの となる。
[0034] 上述の構成例においては、切欠き部 36と径方向溝 37をそれぞれ 3つ、周方向で相 互に 60度の間隔を隔てて設けたが、切欠き部 36及び径方向溝 37の数、及び、相互 の間隔は勿論上述の構成例に限定される必要はないもので、切欠き部 36及び径方 向溝 37の数や、相互の間隔は任意に選択されてよいものである。
[0035] 次に、第 2の実施の形態におけるバックアップリング 32Aについて図 8を参照しつつ 説明する。なお、図 1乃至図 6に示された第 1の実施の形態における構成要素と同一 の構成要素については、同一の符号を付して、その詳細な説明を省略し、以下、異 なる点を中心に説明する。また、図 8は、先の第 1の実施の形態における図 4に対応 する図である。
この第 2の実施の形態におけるバックアップリング 32Aにおいては、径方向溝 37A が先の第 1の実施の形態と異なり、ノ ックアップリング 32Aの円周端面まで貫通したも のとなつている(図 8参照)点が第 1の実施の形態と異なるもので、他の部分は基本的 に第 1の実施の形態と同一である。
[0036] この第 2の実施の形態においても、先に述べたように、切欠き部 36と径方向溝 37A 力 Sバックアップリング 32Aの周方向で位相ずれの状態で設けられることによる加工精 度の管理の容易さと加工誤差の積算が回避できることから、径方向溝 37Aをバックァ ップリング 32Aの円周端面まで貫通したものとしても、この部分からの低圧側への燃 料の流れを許容できる範囲とすることは従来に比して容易であり、第 1の実施の形態 に対して次善策と言うべき構成である。
[0037] 次に、第 3の実施の形態におけるバックアップリング 32Bについて図 9を参照しつつ 説明する。なお、図 1乃至図 6に示された第 1の実施の形態における構成要素と同一 の構成要素については、同一の符号を付して、その詳細な説明を省略し、以下、異 なる点を中心に説明する。また、図 9は、先の第 1の実施の形態における図 6に対応 する図である。
この第 3の実施の形態におけるノックアップリング 32Bは、切欠き部 36と径方向溝 3 7が周方向で同一の箇所に設けられたもので、切欠き部 36及び径方向溝 37のそれ ぞれの基本的な構成は第 1の実施の形態と同一のものである(図 9参照)。
[0038] この構成の場合、同一の位置に切欠き部 36と径方向溝 37を形成するため、従来 のような加工精度の管理の困難性などの問題はあるが、従来と異なり径方向溝 37が バックアップリング 32Bの周端面へ貫通していないことによるバックアップリング 32Bを 介しての低圧側への燃料の漏れ量を従来に比してある程度抑制できることは期待で きるものである。
産業上の利用可能性
[0039] 切欠き部と溝を周方向で異なる位置に形成することで、加工精度が緩和され、しか も、高圧側力も低圧側への押し出しによるシール部材の変形が低減されて、確実な シールを確保できるので、燃料噴射弁などのシール構造に適用できる。

Claims

請求の範囲
[1] インジェクタハウジングと、バルブピストンが摺動可能に挿入されたバルブボディと の間に形成される間隙カゝら圧力導入室内の高圧燃料が低圧側に逃げないようシー ルするため、前記圧力導入室に環状のシール部材と共に、当該シール部材の低圧 側にバックアップリングを配してなる燃料通路のシール構造であって、
前記バックアップリングは、前記圧力導入室における前記バルブボディの外周面に 沿うリップ部と、当該リップ部に対して直交する径方向に延びて前記圧力導入室にお けるインジェクタハウジングの内壁段部に沿うフランジ部と、前記リップ部と前記フラン ジ部とを連結する湾曲部とからなり、
前記フランジ部の周端面には、当該終端面を切り欠いた切欠き部が周方向に適宜 な間隔を隔てて複数設けられると共に、前記フランジ部の底部に、径方向に沿って 形成されて周端面の手前で終端された溝が周方向で前記切欠き部の間に位置する よう複数設けられてなることを特徴とする燃料通路のシール構造。
[2] インジェクタハウジングと、バルブピストンが摺動可能に挿入されたバルブボディと の間に形成される間隙カゝら圧力導入室内の高圧燃料が低圧側に逃げないようシー ルするため、前記圧力導入室に環状のシール部材と共に、当該シール部材の低圧 側にバックアップリングを配してなるシール構造が設けられてなる燃料噴射弁であつ て、
前記バックアップリングは、前記圧力導入室における前記バルブボディの外周面に 沿うリップ部と、当該リップ部に対して直交する径方向に延びて前記圧力導入室にお けるインジェクタハウジングの内壁段部に沿うフランジ部と、前記リップ部と前記フラン ジ部とを連結する湾曲部とからなり、
前記フランジ部の周端面には、当該終端面を切り欠いた切欠き部が周方向に適宜 な間隔を隔てて複数設けられると共に、前記フランジ部の底部に、径方向に沿って 形成されて周端面の手前で終端された溝が周方向で前記切欠き部の間に位置する よう複数設けられてなることを特徴とする燃料噴射弁。
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