JP7291585B2 - 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２０１１－２０２６１３号公報（特許文献１）に記載された電磁式燃料噴射弁が知られている。特許文献１に記載された電磁式燃料噴射弁は、円筒状の弁座部材と、この弁座部材の後端部に嵌合して液密に溶接される磁性円筒体と、この磁性円筒体の後端に突き当てて液密に溶接される非磁性円筒体と、この非磁性円筒体の内周面に前端部を嵌合して液密に溶接される円筒状の固定コアと、この固定コアの後端に同一素材をもって一体に連設される燃料入口筒と、で構成される弁ハウジングを備える（段落００２４参照）。弁座部材は、その前端面に開口する弁孔と、この弁孔の内端に連なる円錐状の弁座と、この弁座の大径部に連なる円筒状のガイド孔と、を備え、弁座部材の前端面には、弁孔と連通する複数の燃料噴孔を有する鋼板製のインジェクタプレートが液密に溶接されている（段落００２５参照）。

特開２０１１－２０２６１３号公報

特許文献１の電磁式燃料噴射弁（以下、燃料噴射弁という）では、弁座を有する弁座部材が磁性円筒体に溶接により固定されている。このような構成では、溶接時の熱膨張及び熱収縮により、弁座部材に形成された弁座が燃料噴射弁の軸方向に位置ずれを生じる可能性がある。弁座の位置ずれは弁体のストロークを変化させる。このため、弁座部材を弁ハウジングに固定した後に弁体のストロークの調整作業が必要になり、この場合、燃料噴射弁の製造工程が複雑になる。或いは、弁座部材の位置ずれを防ぐために、弁ハウジングに位置ずれ防止用の部品を追加する必要があり、この場合、燃料噴射弁の部品点数及び部品の組付け工程が増加する。

本発明の目的は、溶接を用いずに弁座部材を弁ハウジングに固定することができる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、
協働して燃料噴射孔に連通する燃料通路の開閉を行う弁体及び弁座と、前記弁座が形成される第１ハウジング部と、前記第１ハウジング部が取り付けられる第２ハウジング部と、を備え、前記第１ハウジング部及び前記第２ハウジング部が別部材で構成された燃料噴射弁において、
前記第１ハウジング部及び前記第２ハウジング部は、前記第１ハウジング部を前記第２ハウジング部に係止する係止部を備え、
前記第１ハウジング部及び前記第２ハウジング部の外側に、燃料をシールするシール部材が配設され、
前記第１ハウジング部は、前記第２ハウジング部が挿入される内周面を備え、
前記第１ハウジング部の側の係止部は、前記第１ハウジング部の前記内周面から径方向内側に突出する凸状部により構成され、
前記第２ハウジング部の側の係止部は、前記凸状部が嵌入される溝形状部により構成され、
前記第１ハウジング部及び前記第２ハウジング部の両方に跨る溶接部が排除される。

本発明によれば、溶接を用いずに弁座部材を弁ハウジングに固定することができる。

本発明に係る燃料噴射弁１の一実施例について、燃料噴射弁１の中心軸線１ａを含み中心軸線１ａに平行な断面を示す断面図である。 図１に示す燃料噴射弁１のノズル部８を含む先端部を拡大して示す断面図である。 図１に示す燃料噴射弁１のノズル部８を含む先端部の外観を示す外観図である。 弁座部材１５を固定する弁座部材固定部（ヨーク３３）の外観を示す外観図である。 図５Ａに示す弁座部材１５を斜め下方から見た斜視図である。 燃料噴射弁１の弁座部材１５の、中心軸線１ａを含み中心軸線１ａに平行な断面を示す断面図である。 図４Ａに示す弁座部材１５を斜め上方から見た斜視図である。 燃料噴射弁１を取付け部１０９に組み付けた状態を示す、中心軸線１ａを含み中心軸線１ａに平行な断面を示す断面図である。 シール部材４６の変更例４６’について、その断面形状を示す断面図である。 シール部材４６の変更例４６’’について、その断面形状を示す断面図である。 燃料噴射弁１が搭載された内燃機関１００の断面図である。

本発明に係る実施例について、図１乃至図９を用いて説明する。

図１及び図２を用いて、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、燃料噴射弁１の中心軸線１ａを含み中心軸線１ａに平行な断面を示す断面図である。図２は、図１に示す燃料噴射弁１のノズル部８を含む先端部を拡大して示す断面図である。

本実施例において、中心軸線１ａは、後述する弁体１７が一体に設けられた可動子２７の軸心（弁軸心）、及び後述する筒状体５の中心軸線に一致している。以下の説明において上下方向を指定して説明する場合があるが、この上下方向は図１の上下方向に基づいており、燃料噴射弁１の実装状態における上下方向を指定するものではない。燃料噴射弁１の上端を基端と呼び、下端を先端と呼ぶ。基端及び先端という呼び方は、燃料配管に対する燃料噴射弁１の取り付け状態及び燃料の流れ方向に基づいている。

燃料噴射弁１には、金属材製の筒状体５の基端部に燃料供給口２が設けられ、筒状体５の内側に燃料流路３がほぼ中心軸線１ａに沿うように構成されている。燃料供給口２には、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。また、筒状体５の基端部には、燃料供給口２の近傍に、シール部材として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１７と弁座部材１５とを含んで構成される弁部７が構成されている。弁座部材１５には、中心軸線１ａに沿う方向に貫通する貫通孔１５ａが形成されている。貫通孔１５ａの途中には下流側に向かって縮径する円錐面が形成され、この円錐面上に弁座（シート部）１５ｂが構成されている。弁体１７は弁座１５ｂに離接することにより、燃料通路の開閉を行う。すなわち、弁体１７及び弁座１５ｂは協働して噴孔（燃料噴孔）１１０に連通する燃料通路の開閉を行う。なお、弁座１５ｂが形成された円錐面全体を弁座面と呼ぶ場合もある。

貫通孔１５ａにおける、円錐面から上側の内周面１５ｃは、弁体１７を中心軸線１ ａに沿う方向に案内するガイド面（ガイド孔）を構成する。弁体収容孔１５ａの下端部は弁座部材１５の先端面１５ｔに開口し、この開口は燃料導入孔（弁孔）１５ｄを構成する。

弁座部材１５は、後述のヨーク３３と共に構成される係止される係止部により係止される。弁座部材１５の係止構造については、後で詳細に説明する。

本実施例において、燃料噴霧形態を決定するノズル部８はノズルプレート（インジェクタプレート）２１を含んで構成される。本実施例では、ノズル部８は、ノズルプレート２１がノズル部８の本体側（弁座部材１５）の先端面１５ｔに接合されて、構成されている。

また、本実施例では、弁体１７は、球状を成すボール弁を用いている。弁体１７は、ガイド面１５ｃと対向する部位に、周方向に間隔を置いて複数の切欠き面１７ａが設けられ、この切欠き面１７ａによって燃料通路が構成されている。弁体１７は、ボール弁に限定される訳ではなく、例えば、ニードル弁を用いてもよい。

筒状体５の中間部には弁体１７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、中心軸線１ａに沿う方向に移動可能な可動子（可動部材）２７と、固定鉄心２５と可動子２７に構成された可動鉄心２７ａとが微小ギャップδを介して対向する位置で筒状体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とによって構成されている。

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δを通過するが、微小ギャップδ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δに対応する位置に、非磁性部或いは筒状体５の他の部分よりも磁性が弱められた弱磁性部が設けられている。本実施例では、弱磁性部として、筒状体５の肉厚を薄くした薄肉部５ａが設けられている。

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。電磁コイル２９、ボビン３１及びターミナル４３等によってコイル装置７０が構成される。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１ａに沿う方向に貫通する貫通孔２５ａを有する。固定鉄心２５は、筒状体５に圧入固定され、筒状体５の中間部に位置している。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。

可動子２７は基端側に可動鉄心２７ａを有する。可動子２７は、可動鉄心２７ａに対して先端側に小径部（接続部）２７ｂを有し、この小径部２７ｂの先端に弁体１７が溶接により固定されている。弁体１７は、可動子２７の一部を構成して、弁部７を構成する。本実施例では、可動鉄心２７ａと接続部２７ｂとを一体（同一材料からなる一部材）に形成しているが、二つの部材を接合して構成してもよい。

上述したように本実施例では、可動鉄心２７ａは、弁体１７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２７を開閉弁方向に駆動する。また、可動鉄心２７ａの外周面が筒状体５の内周面に摺接することで、可動子２７は中心軸線１ａに沿う方向（開閉弁方向）における移動を案内される。

可動子２７の内部には、固定鉄心２５側から燃料噴射孔１１０側の燃料を供給する燃料通路３が構成される。

固定鉄心２５の貫通孔２５ａに配設されたアジャスタ３５と可動鉄心２７ａとの間には、コイルばね３９が圧縮された状態で配設されている。コイルばね３９は、可動子２７を、弁体１７が弁座１５ｂに当接する方向（閉弁方向）に付勢する付勢部材として機能する。

ヨーク３３は、磁性を有する金属材料でできており、円筒形状を成して電磁コイル２９の外周を覆っている。ヨーク３３は、大径部３３ａと、小径部３３ｂと、大径部３３ａと小径部３３ｂとの間に形成される段差面３３ｄと、を有する段付き状の円筒部材として形成されている。大径部３３ａはヨーク３３の上端側（基端側）に、小径部３３ｂはヨーク３３の下端側（先端側）に設けられている。

ヨーク３３は、下端部が筒状体５の外周面に接するようにして圧入又は挿入されている。ヨーク３３の先端側端部は、レーザ溶接２４により、筒状体５と全周に亘って接合されている。レーザ溶接２４は、ヨーク３３の先端側端部に設けられた環状溝３３ｃの内側で行われている。また環状溝３３ｃは、弁座部材１５を係止する係止部を構成する。弁座部材１５の係止構造については、後で詳細に説明する。

筒状体５、ヨーク３３及び弁座部材１５は、可動子２７を収容し、内部に燃料通路を形成する、燃料噴射弁１のハウジング（弁ハウジング）を構成する。特に弁座部材１５は弁座１５ｂが形成され、弁体１７を収容するハウジング部（第１ハウジング部）を構成し、ヨーク３３は可動子２７の上部及び電磁コイル２９を収容するハウジング部（第２ハウジング部）を構成する。第１ハウジング部１５及び第２ハウジング部３３は別部材で構成され、第１ハウジング部１５は第２ハウジング部３３に取り付けられる。

筒状体５の先端部には、上端部にフランジ部１５ｆを有する弁座部材１５が組み付けられている。フランジ部１５ｆと、ヨーク３３の大径部３３ａとの間の環状溝４５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１０９ａと燃料噴射弁１との間で液密及び気密を確保するシール部材として、また挿入口１０９ａと間の緩衝材として機能する。すなわち本実施例では、Ｏリング４６を保持するために設けていた樹脂製のプロテクタを排除し、樹脂製のプロテクタの機能を金属製の弁座部材１５に持たせる。

燃料噴射弁１の中間部から基端側端部の近傍までは、樹脂カバー４７がモールドされ、樹脂カバー４７により被覆されている。樹脂カバー４７は電磁コイル２９とターミナル４３とを接続する配線部材を被覆し、樹脂カバー４７を形成する樹脂材料によりコネクタ４１が一体的に形成されている。

図２に示すように、弁座部材１５の先端側端面１５ｔには、ノズルプレート２１が取り付けられている。ノズルプレート２１は弁座部材１５に対してレーザ溶接２３により固定されている。ノズルプレート２１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２１ａが形成されている。突状部２１ａは曲面（例えば球状面）を成すように形成され、突状部２１ａの内側には燃料室が形成されている。突状部２１ａ内側の燃料室は、燃料導入孔１５ｄに連通しており、燃料導入孔１５ｄを通じて燃料が供給される。

次に、燃料噴射弁１の動作について説明する。

電磁コイル２９が非通電状態にあり電磁コイル２９に駆動電流が流れていない場合、可動子２７はコイルばね３９により閉弁方向に付勢され、弁体１７が弁座１５ｂに当接（着座）した状態にある。この場合、固定鉄心２５の先端側端面と可動鉄心２７ａの基端側端面との間には、ギャップδが存在する。なお、本実施例では、このギャップδは可動子２７（すなわち弁体１７）のストロークに等しい。

電磁コイル２９が通電状態に切り替わり電磁コイル２９に駆動電流が流れると、可動鉄心２７ａと固定鉄心２５とヨーク３３とによって構成される閉磁路に磁束が発生する。この磁束により、ギャップδを挟んで対向する固定鉄心２５と可動鉄心２７ａとの間に磁気吸引力が発生する。この磁気吸引力が、コイルばね３９による付勢力や、可動子２７に対して閉弁方向に作用する燃料圧力などの合力に打ち勝つと、可動子が開弁方向に移動し始める。可動子２７が開弁方向にギャップδに等しい距離δだけ移動して固定鉄心２５に当接すると、可動鉄心２７ａは開弁方向への移動を止められ、静止した状態（開弁静止状態）に至る。

可動子２７が開弁方向に移動して弁体１７が弁座１５ｂから離れると、弁体１７と弁座１５ｂとの間に隙間（燃料流路）が形成され、燃料導入孔１５ｄを通じて突状部２１ａ内側の燃料室に燃料が流れる。燃料導入孔１５ｄから燃料室に供給された燃料は、燃料噴射孔１１０の入口開口から燃料噴射孔１１０の内部に流入し、燃料噴射孔１１０の出口開口より燃料噴射弁１の外部に噴射される。

電磁コイル２９の通電を打ち切ると、磁気吸引力が減少し、やがて消失する。この段階で、磁気吸引力がコイルばね３９の付勢力よりも小さくなると、可動子２７が閉弁方向へ移動を開始する。弁体１７が弁座１５ｂに当接すると、弁体１７は弁部７を閉弁して静止した状態（閉弁静止状態）に至る。

可動子２７が開弁方向に移動して弁体１７が弁座１５ｂから離れ始める時点から、可動子２７が閉弁方向へ移動して弁体１７が再び弁座１５ｂに当接する時点までを開弁時又は開弁状態と呼び、弁体１７が弁座１５ｂに当接して閉弁している間を閉弁時又は閉弁状態と呼ぶ。

以下、本実施例に係る、弁座部材１５の固定構造について説明する。

図３は、図１に示す燃料噴射弁１のノズル部８を含む先端部の外観を示す外観図である。

本実施例では、ヨーク３３の先端側端部が筒状体５の先端側端部の径方向外側を覆い、さらにヨーク３３の先端側端部の径方向外側を弁座部材１５が覆っている。この場合、弁座部材１５はヨーク３３の小径部３３ｂの外周面、特に小径部３３ｂの環状溝３３ｃが形成された部分を覆っている。

弁座部材１５は、その上端部から径方向外側に突出するように形成された環状のフランジ部１５ｆを有しており、ヨーク３３の小径部３３ｂ、段差面３３ｄ及びフランジ部１５ｆにより構成される環状溝４５に、Ｏリング４６が外挿されている。段差面３３ｄとフランジ部１５ｆの上端面（基端側端面）１５ｆａとは環状溝４５の側面を構成し、小径部３３ｂの外周面は環状溝４５の底面を構成する。

弁座部材１５は、弁座１５ｂが形成される部材であり、金属製の部材である。このため本実施例では、ヨーク３３の大径部３３ａの先端側端部から燃料噴射弁１の先端側の部分の表面が、金属で構成される。ただし、環状溝４５の部分には、樹脂製のＯリング４６が外挿される。環状溝４５の幅寸法Ｗ４５はＯリング４６の幅寸法Ｗ４６よりもわずかに大きく、Ｏリング４６と環状溝４５の両側面１５ｆａ，３３ｄとの間の隙間寸法δ１，δ２は小さい値に設定されている。環状溝４５の幅寸法Ｗ４５は、樹脂製のＯリング４６が環状溝４５に嵌装可能な範囲で、Ｏリング４６の幅寸法Ｗ４６と同じか、或いはＯリング４６の幅寸法Ｗ４６よりも小さい値に設定されてもよい。この場合、Ｏリング４６は環状溝４５の両側面１５ｆａ，３３ｄに接触し、隙間寸法δ１，δ２はゼロになる。

図４Ａは、弁座部材１５を固定する弁座部材固定部（ヨーク３３）の外観を示す外観図である。図４Ｂは、図５Ａに示す弁座部材１５を斜め下方から見た斜視図である。

ヨーク３３の小径部３３ｂには、外周面から窪んで凹状を成し、周方向に環状に形成された環状溝３３ｃが形成されている。環状溝３３ｃの一部に、弁座部材１５を係止するための係止部（係止溝形状部又は溝形状部）として、軸方向溝部３３ｃ１と、拡幅溝部（周方向溝部）３３ｃ２と、係止溝部３３ｃ３と、が形成されている。またヨーク３３の先端部には、先端側に向かって縮径するテーパ面３３ｆが設けられている。

軸方向溝部３３ｃ１は、環状溝３３ｃの先端側側面３３ｃｂからヨーク３３の先端側端面３３ｅまで貫通すように、燃料噴射弁１の中心軸線１ａに沿う方向に形成される。軸方向溝部３３ｃ１の周方向の長さ（幅）は、寸法Ｗ３３ｃ１の大きさに形成されている。

拡幅溝部（周方向溝部）３３ｃ２は、環状溝３３ｃの基端側側面３３ｃａの、軸方向溝部３３ｃ１に対向する位置を含む部位において、環状溝３３ｃの溝幅寸法Ｗ３３ｃを拡幅するように形成された溝部であり、軸方向溝部３３ｃ１に接続されて周方向に延設される。すなわち、拡幅溝部３３ｃ２における溝幅寸法Ｗ３３ｃ２は環状溝３３ｃの溝幅寸法Ｗ３３ｃよりも大きい（Ｗ３３ｃ２＞Ｗ３３ｃ）。

係止溝部３３ｃ３は、拡幅溝部（周方向溝部）３３ｃ２の一部に形成され、環状溝３３ｃの先端側側面３３ｃｂにおいて拡幅溝部３３ｃ２の溝幅Ｗ３３ｃ２をさらに寸法Ｄ３３ｃ３だけ拡幅するように形成される。係止溝部３３ｃ３の溝幅寸法Ｗ３３ｃ－２－３は、環状溝３３ｃの溝幅Ｗ３３ｃに、拡幅溝部３３ｃ２における拡幅分及び係止溝部３３ｃ３における拡幅分Ｄ３３ｃ３を含めた寸法を有する。従って、溝幅寸法Ｗ３３ｃ－２－３は環状溝３３ｃの溝幅寸法Ｗ３３ｃ及び拡幅溝部３３ｃ２における溝幅寸法Ｗ３３ｃ２よりも大きくなる（Ｗ３３ｃ－２－３＞Ｗ３３ｃ，Ｗ３３ｃ－２－３＞Ｗ３３ｃ２）。係止溝部３３ｃ３の周方向の長さ（幅）は、寸法Ｌ３３ｃ３の大きさに形成されている。

係止溝形状部（溝形状部）３３ｃ１，３３ｃ２，３３ｃ３は、軸方向溝部３３ｃ１と係止溝部３３ｃ３との間の先端側側面３３ｃｂに、係止溝部３３ｃ３における溝幅寸法Ｗ３３ｃ－２－３よりも溝幅が狭くなるように形成された突起部３３ｃ４が形成されている。突起部３３ｃ４は係止溝部３３ｃ３の側面に対して環状溝３３ｃの中央側に突出するように形成されるが、本実施例では中心軸線１ａ方向において環状溝３３ｃの先端側側面３３ｃｂと同一面を成すように形成される。

拡幅溝部３３ｃ２は、ヨーク３３の小径部３３ｂの周方向において、軸方向溝部３３ｃ１、突起部３３ｃ４及び係止溝部３３ｃ３が設けられる範囲の寸法Ｌ３３ｃ１－４－３と同じか、この範囲の寸法Ｌ３３ｃ１－４－３よりも大きい寸法の範囲Ｌ３３ｃ２に設けられる。すなわち、拡幅溝部３３ｃ２の周方向の長さ寸法Ｌ３３ｃ２は、軸方向溝部３３ｃ１、突起部３３ｃ４及び係止溝部３３ｃ３が設けられる範囲の周方向の長さ寸法Ｌ３３ｃ１－４－３と等しいか、Ｌ３３ｃ１－４－３よりも大きい（Ｌ３３ｃ２≧Ｌ３３ｃ１－４－３）。しかし、ヨーク３３に対する弁座部材１５の着脱を確実に行えるようにするためには、拡幅溝部３３ｃ２の長さ寸法Ｌ３３ｃ２と軸方向溝部３３ｃ１、突起部３３ｃ４及び係止溝部３３ｃ３が設けられる範囲の長さ寸法Ｌ３３ｃ１－４－３とを等しくし、周方向における拡幅溝部３３ｃ２の両端部と軸方向溝部３３ｃ１、突起部３３ｃ４及び係止溝部３３ｃ３が設けられる範囲の両端部とを同じ位置にすることが好ましい。

本実施例では、環状溝３３ｃの内側で、ヨーク３３と筒状体５とのレーザ溶接２４を行う。環状溝３３ｃの底面でレーザ溶接を行うことにより、レーザ溶接のための熱エネルギを小さくすることができる。本実施例では、軸方向溝部３３ｃ１、拡幅溝部３３ｃ２、突起部３３ｃ４及び係止溝部３３ｃ３は、レーザ溶接２４のための環状溝３３ｃの一部に設けられる。これにより、レーザ溶接２４のための環状溝３３ｃと、軸方向溝部３３ｃ１、拡幅溝部３３ｃ２、突起部３３ｃ４及び係止溝部３３ｃ３と、を形成する加工工数を削減すると共に、配置スペースの省スペース化を実現する。

加工工数の削減及び配置スペースの省スペース化が必要でない場合は、軸方向溝部３３ｃ１、拡幅溝部３３ｃ２、突起部３３ｃ４及び係止溝部３３ｃ３は、レーザ溶接２４のための環状溝３３ｃと別個に設けてもよい。

図５Ａは、燃料噴射弁１の弁座部材１５の、中心軸線１ａを含み中心軸線１ａに平行な断面を示す断面図である。図５Ｂは、図４Ａに示す弁座部材１５を斜め上方から見た斜視図である。

弁座部材１５は、ガイド面１５ｃの上流側に、貫通孔１５ａの開口縁から径方向外側に向かって形成される環状平面部（鍔面）１５ｇを有する。さらに弁座部材１５は、環状平面部１５ｇの外周縁部から、中心軸線１ａに沿う方向において上流側に向かって形成された、内周面１５ｈを有する。内周面１５ｈには、中心軸線１ａを中心とする径方向内側に突出する凸状部１５ｉが複数個設けられている。凸状部１５ｉは、弁座部材１５をヨーク３３に係止する、弁座部材１５側の係止部を構成する。

本実施例では、ヨーク３３の環状溝３３ｃが、弁座部材１５をヨーク３３に係止する、ヨーク３３側の係止部を構成しており、弁座部材１５の凸状部１５ｉとヨーク３３の環状溝３３ｃとが、弁座部材１５をヨーク３３に係止する係止部を構成する。すなわち、弁座部材（第１ハウジング部）１５及びヨーク（第２ハウジング部）３３は、第１ハウジング部１５を第２ハウジング部３３に係止する係止部を備える。この係止部は、第１ハウジング部１５においては凸状部１５ｉにより構成され、第２ハウジング部３３においては軸方向溝部３３ｃ１、拡幅溝部（周方向溝部）３３ｃ２及び係止溝部３３ｃ３を有する溝形状部により構成される。本実施例では、この溝形状部（係止溝形状部）は環状溝３３ｃの一部に構成されるため、環状溝３３ｃの一部が溝形状部（係止溝形状部）しているとも考えられる。

複数の凸状部１５ｉは、中心軸線１ａを中心とする周方向において、間隔を有するように配置されている。本実施例では、４個の凸状部１５ｉが設けられ、４個の凸状部１５ｉの周方向における間隔は均等に設けられている。

凸状部１５ｉの周方向の長さ（幅）寸法Ｗ１５ｉは、軸方向溝部３３ｃ１の周方向の長さ（幅）寸法Ｗ３３ｃ１及び係止溝部３３ｃ３の溝幅寸法Ｌ３３ｃ３よりも小さい。また、凸状部１５ｉの中心軸線１ａに沿う方向における長さ寸法Ｌ１５ｉは、環状溝３３ｃの溝幅寸法Ｗ３３ｃも大きく、拡幅溝部３３ｃ２の溝幅寸法Ｗ３３ｃ２よりも小さい。

このため、凸状部１５ｉは軸方向溝部３３ｃ１から拡幅溝部３３ｃ２に挿入することができ、拡幅溝部３３ｃ２の中で周方向に移動することができる。さらに凸状部１５ｉは、係止溝部３３ｃ３に嵌入されることで、周方向の移動が規制され、図２及び図３に示す状態となる。なお図２の断面では、凸状部１５ｉが係止溝部３３ｃ３に嵌入されることにより、図４に示す拡幅溝部３３ｃ２の周方向の端面３３ｃ２ａが凸状部１５ｉの上側に見える状態になっている。

図２及び図３では環状溝４５にＯリング４６が嵌入されており、環状溝４５にＯリング４６を嵌入することにより、凸状部１５ｉの係止溝部３３ｃ３からの抜けが防止される。ただし、Ｏリング４６は樹脂材料で弾性変形可能に形成されており、弁座部材１５をヨーク３３に対して強い力で持ち上げた場合は、凸状部１５ｉが係止溝部３３ｃ３から抜ける。しかし、この状態で弁座部材１５を周方向に回転させなければ、弁座部材１５がヨーク３３から抜け落ちることはない。

本実施例では、第２ハウジング部であるヨーク３３に対する第１ハウジング部である弁座部材１５の取り付け構造を、金属製の係止部（係合部）を用いたアタッチメント構造にしている。

上述した様に、ヨーク３３の先端部には先端側に向かって縮径するテーパ面３３ｆが設けられており、ヨーク３３の先端部を弁座部材１５の内周面１５ｈの内側に挿入する際に、挿入し易くする。

図６は、燃料噴射弁１を取付け部１０９に組み付けた状態を示す、中心軸線１ａを含み中心軸線１ａに平行な断面を示す断面図である。

燃料噴射弁１を取付け部１０９に組み付ける前の状態では、図２に示すように、Ｏリング４６は環状溝４５の底面（小径部）３３ｂに接触しているものの、Ｏリング４６と環状溝４５の両側面１５ｆａ，３３ｄとは接触していない状態で、Ｏリング４６と環状溝４５の両側面１５ｆａ，３３ｄとの間には寸法δ１，δ２の間隙が存在する。或いは、Ｏリング４６は環状溝４５の両側面１５ｆａ，３３ｄのうちいずれか一方の側面と接触し、他方の側面との間に寸法δ１＋δ２の間隙が存在する。

燃料噴射弁１を取付け部１０９に組み付けると、Ｏリング４６は挿入口１０９ａの内周面で圧縮され、環状溝４５の底面３３ｂ及び両側面１５ｆａ，３３ｄに対して大きな接触面を形成するように、弾性変形する。

この状態では、少なくともＯリング４６と環状溝４５の側面１５ｆａとの間、及びＯリング４６と環状溝４５の底面３３ｂ又は環状溝４５の側面３３ｄとの間に、燃料噴射弁１の内部から外部への燃料の漏出を防ぐシール部が構成される。一方、Ｏリング４６と環状溝４５の側面１５ｆａとの間、及びＯリング４６と挿入口１０９ａの内周面との間には、吸気管１０８の内側と外気との間において液密及び気密を確保するシール部が構成される。

燃料のシールを行うためには、Ｏリング４６と環状溝４５の側面１５ｆａとの間にシール部が構成される必要がある。一方、Ｏリング４６と環状溝４５の底面３３ｂとの間、及びＯリング４６と環状溝４５の側面３３ｄとの間については、いずれか一方にシール部が構成されればよい。

本実施例では、燃料の漏出を防ぐシール部材が吸気管１０８の内側と外気との間において液密及び気密を確保するＯリング４６により構成されることにより、部品点数の増加を抑制することができる。

本実施例では、Ｏリング４６を環状溝４５の底面３３ｂ及び両側面１５ｆａ，３３ｄに対して密着させるため、図３に示すように、Ｏリング４６の環状溝４５からの突出寸法Ｌｐは、環状溝４５の両側面１５ｆａ，３３ｄとＯリング４６との間の間隙寸法δ１＋δ２よりも大きくしている。

本実施例では、Ｏリング４６は、挿入口１０９ａの内周面で圧縮されることにより、環状溝４５の両側面１５ｆａ，３３ｄに対して接触する構成であるが、燃料噴射弁１が挿入口１０９ａに挿入される前の状態（図２の状態）において、環状溝４５の両側面１５ｆａ，３３ｄに対して接触する構成であってもよい。この場合、燃料噴射弁１が挿入口１０９ａに挿入された後の状態（図６の状態）において、Ｏリング４６と環状溝４５の底面３３ｂとの間に隙間が形成されていても、Ｏリング４６と環状溝４５の側面３３ｄとの間で燃料をシールすることができる。

本実施例では、弁座部材（第１ハウジング部）１５及びヨーク（第２ハウジング部）３３の外側に、燃料をシールするシール部材（Ｏリング）４６が配設され、弁座部材１５とヨーク３３との間に跨る溶接部が排除される。すなわち、弁座部材１５とヨーク３３との間に跨る溶接部によって燃料をシールするのではなく、燃料のシールは弁座部材１５とヨーク３３で構成される燃料噴射弁１のハウジングの外側に設けられたＯリング（シール部材）４６によって行われる。このシールを確実に行うために、Ｏリング４６の環状溝４５への充填率を大きな値にする必要がある。

図７は、シール部材４６の変更例４６’について、その断面形状を示す断面図である。

本例のシール部材４６’は、断面が十字形状を成し、４つの突片４６’ａ，４６’ｂ，４６’ｃ，４６’ｄを有する。シール部材４６’は、突片４６’ａが環状溝４５の側面３３ｄに接触し、突片４６’ｂが挿入口１０９ａの内周面に接触し、突片４６’ｃが環状溝４５の側面１５ｆａに接触し、突片４６’ｄが環状溝４５の底面３３ｂに接触するように、環状溝４５に配置される。

本例のシール部材４６’によっても、燃料噴射弁１の内部から外部への燃料の漏出を防ぐシール部と、吸気管１０８の内側と外気との間において液密及び気密を確保するシール部と、を構成することができる。

図８は、シール部材４６の変更例４６’’について、その断面形状を示す断面図である。

本例のシール部材４６’’は、３つの面４６’’ａ，４６’’ｃ，４６’’ｄに平面部を有し、２つの平面部４６’’ａ，４６’’ｃの間（平面部４６’’ｄに対向する面）が半円筒面（円筒面を半分に切断した面）４６’’ｂで構成される。本例のシール部材４６’’は、Ｏリング４６’’の環状溝４５への充填率を大きな値にすることができ、シール性能を向上することができる。

図９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９は、燃料噴射弁１が搭載された内燃機関１００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。

本実施例では、弁座部材（第１ハウジング部）１５とヨーク（第２ハウジング部）３３とを固定する溶接を排除したことで、溶接時の熱収縮による燃料噴射弁１の中心軸線１ａ方向における第１ハウジング部の位置ずれを排除することができ、熱収縮による弁体１７のストローク変化を無くすことができる。これにより、熱収縮による第１ハウジング部の位置ずれを防ぐ部材の追加や、ストロークの再調整作業が不要になり、燃料噴射弁１の生産性が向上すると共に、燃料噴射弁１の製造コストを低コスト化することができる。また燃料噴射弁１の噴射量のばらつきが抑制される。

１…燃料噴射弁、１ａ…燃料噴射弁１の中心軸線、３…燃料通路、１５…弁座部材（第１ハウジング部）、１５ｂ…弁座、１５ｈ…第２ハウジング部３３が挿入される第１ハウジング部１５の内周面、１５ｉ…凸状部（第１ハウジング部１５側の係止部）、１７…弁体、２５…固定鉄心、２７ａ…可動鉄心、２９…電磁コイル、３３…ヨーク（第２ハウジング部）、３３ｃ…環状溝、３３ｃ１…軸方向溝部と、３３ｃ２…拡幅溝部（周方向溝部）、３３ｃ３…係止溝部、３３ｃ４…突起部、４６…Ｏリング（シール部材）、１５ｉ，３３ｃ１，３３ｃ２，３３ｃ３…第１ハウジング部１５を第２ハウジング部３３に係止する係止部、２５，２７ａ，２９，３３…電磁駆動部、３３ｃ１，３３ｃ２，３３ｃ３…溝形状部（第２ハウジング部３３側の係止部）、１０９ａ…内燃機関側に形成された燃料噴射弁１の挿入口、１１０…燃料噴射孔。

Claims (5)

1. 協働して燃料噴射孔に連通する燃料通路の開閉を行う弁体及び弁座と、前記弁座が形成される第１ハウジング部と、前記第１ハウジング部が取り付けられる第２ハウジング部と、を備え、前記第１ハウジング部及び前記第２ハウジング部が別部材で構成された燃料噴射弁において、
   前記第１ハウジング部及び前記第２ハウジング部は、前記第１ハウジング部を前記第２ハウジング部に係止する係止部を備え、
   前記第１ハウジング部及び前記第２ハウジング部の外側に、燃料をシールするシール部材が配設され、
   前記第１ハウジング部は、前記第２ハウジング部が挿入される内周面を備え、
   前記第１ハウジング部の側の係止部は、前記第１ハウジング部の前記内周面から径方向内側に突出する凸状部により構成され、
   前記第２ハウジング部の側の係止部は、前記凸状部が嵌入される溝形状部により構成され、
   前記第１ハウジング部及び前記第２ハウジング部の両方に跨る溶接部が排除されたことを特徴とする燃料噴射弁。
2. 請求項１に記載の燃料噴射弁において、
   前記溝形状部は、燃料噴射弁の中心軸線に沿う方向に形成される軸方向溝部と、前記軸方向溝部に接続され周方向に形成される周方向溝部と、前記周方向溝部の一部に形成される係止溝部と、を有することを特徴とする燃料噴射弁。
3. 請求項２に記載の燃料噴射弁において、
   前記溝形状部は、周方向において前記軸方向溝部と前記係止溝部との間に形成され、前記係止溝部の側面に対して溝形状部の中央側に突出する突起部を有することを特徴とする燃料噴射弁。
4. 請求項３に記載の燃料噴射弁において、
   前記弁体を駆動する電磁駆動部を備え、
   前記電磁駆動部は、筒状体に外挿された電磁コイルと、前記電磁コイルの外周側で前記電磁コイルを覆うヨークと、を備え、
   前記第２ハウジング部は、前記ヨークによって構成されると共に、前記筒状体と溶接接合する周方向の環状溝を備え、
   前記溝形状部は、前記環状溝の一部に構成されることを特徴とする燃料噴射弁。
5. 請求項４に記載の燃料噴射弁において、
   前記シール部材は、内燃機関側に形成された燃料噴射弁の挿入口と燃料噴射弁との間で液密及び気密を確保するＯリングであることを特徴とする燃料噴射弁。

Images