JP4842293B2 - 燃料噴射弁 - Google Patents

Description

本発明は、燃料噴射弁に関する。

従来、燃料噴射弁としては、例えば気筒内に燃料が直接噴射される内燃機関において、噴孔を開閉する「弁部材」としてのニードルと、ニードルを駆動する油圧力を調整する圧力制御室と、アクチュエータの変位を、油圧を介して伝達し、圧力制御室の圧力を増減する「油圧伝達部材」としてのピストンを備え、圧力制御室の圧力変化によりニードルをリフトさせて噴孔から高圧燃料を気筒内へ噴射するものがある（特許文献１等参照）。この種の燃料噴射弁は、上記ピストンの両軸端部には、それぞれ、圧力制御室に連通する第１燃料室と、第２燃料室とが形成されており、第２燃料室は、リーク燃料等の余剰燃料を燃料タンクに還流する低圧燃料通路に接続されている。

このような燃料噴射弁の一種として特許文献１に開示の装置では、第２燃料室を、燃料噴射弁の上記噴孔に燃料噴射圧力相当の燃料を供給する高圧燃料通路に接続するようにしている。この技術は、アクチュエータの変位により圧力制御室を燃料噴射圧力より増圧させ、ニードルを開弁方向にリフトさせるという作動原理に基づいて噴射及び噴射停止が行なわれるのであるが、圧力制御室及び第１燃料室と、第２燃料室との差圧を小さくする。こうした差圧を小さくする作用により、圧力制御室及び第１燃料室から、第２燃料室への燃料漏れを抑制することが可能となるのである。

また、燃料噴射弁の別の一種として特許文献２に開示の装置では、上記ピストンの両軸端部、即ち第1燃料室側及び第２燃料室側の軸端部において外周の摺動部分において、環状の溝を設けている。この技術は、ピストンと、ピストンを摺動自在に保持する摺動孔との間のクリアランス（以下、摺動クリアランスという）の内部に入り込む燃料を、上記環状溝に保持するようにし、当該環状溝内の燃料により、ピストンの外周の摺動部と摺動孔との間に油膜を形成するようにしている。こうした油膜形成作用により、摩耗要因となる摺動抵抗が抑制され、摺動特性の保証が可能となる。
特開２００６−２１４３１７ 特開２００４−２２５６２６

さて、特許文献１、２に開示の装置を組み合わせることによれば、第１燃料室から第２燃料室への燃料漏れ抑制と摺動特性の保証とを両立させることができるはずである。しかしながら、本発明者らが鋭意研究を行なった結果、上記燃料漏れを抑制しようとすると、摺動抵抗の増大を招き、摺動特性を保証できなくなることが懸念されるとの知見が、得られたのである。以下、その理由を説明する。

特許文献１に開示の装置では、燃料噴射弁の噴射時には、第１燃料室側の軸端部とは反対の軸端部において、第１燃料室を燃料噴射圧力より増圧する作用力、即ちアクチュエータの伸長力及び第２燃料室の燃料噴射圧力によって、ピストンを軸方向に押圧駆動する大きな力が作用する。このとき、ピストンは摺動孔に対して摺動クリアランスが形成されているが、第２燃料室への燃料噴射圧力相当の高圧燃料の導入によって、第１燃料室と第２燃料室の間の差圧を小さく形成するので、その間での燃料漏れが抑制されることになる。

しかしながら、上記大きな力がピストンに作用すると、摺動クリアランスの範囲で摺動孔に対して傾斜し、その結果、傾斜したピストンの軸方向端部のうち、摺動孔に押し当てられる部分で摺動摩擦力が大きくなるおそれがある。そのようなピストンの軸端部の外周の摺動部分に、特許文献２に開示の装置に準じて複数の環状溝を設けたとしても、上記軸端部の摺動部分のうち、先端側と環状溝との間の摺動区分、あるは環状溝間の摺動区分は、油膜切れを惹起するおそれがあるのである。この場合、ピストンの摺動部と摺動孔が相対移動すると、上記摺動区分には常に燃料が導かれるわけではないため、油膜形成が困難となり、摺動特性が損なわれてしまうのである。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、第１燃料室から第２燃料室への燃料漏れ抑制と摺動特性の保証とを両立させる燃料噴射弁を提供することにある。

本発明は、上記目的を達成するために以下の技術的手段を備える。

即ち、請求項１乃至５に記載の発明では、噴孔を開閉する弁部材と、弁部材の反噴孔側の軸端部に、開弁方向の圧力を作用させる圧力制御室と、噴孔から噴射する燃料を、噴孔に供給する高圧燃料通路と、を有し、圧力制御室の圧力を、高圧燃料通路の燃料圧力より増圧することで燃料を噴射する燃料噴射弁であって、
通電により変位を発生するアクチュエータと、アクチュエータの変位を、油圧を介して伝達し、圧力制御室の圧力を増減するピストンと、アクチュエータ、ピストン、及び少なくとも弁部材の反噴孔側の軸端部を収容するハウジングと、を有しており、
ピストンは、ハウジングの内周に摺動可能に支持され、ピストンの両軸方向端部のうちの一方の軸方向端部は、一方の軸方向端部とハウジングの内周とで形成され、圧力制御室に連通する第１燃料室が設けられると共に、他方の軸方向端部はアクチュエータと協働し、他方の軸方向端部とハウジングの内周とで形成される第２燃料室が設けられ、
両軸方向端部のうちの少なくとも特定軸方向端部は、内周に摺動する摺動部において、摺動部の周方向の複数箇所に形成される溝部であって、軸方向に傾斜して当該傾斜方向に延び、かつ第１燃料室及び第２燃料室のうち特定軸方向端部に接する特定燃料室に連通する溝部を備え、隣接する傾斜方向の延びる溝部同士は、周方向に間隔を置いて配置されると共に、軸方向に互いに重なっており、ハウジングの内周は、ピストンの摺動部を摺動可能に支持し、かつ第１燃料室、及び第２燃料室を区画する摺動孔を有し、アクチュエータに協働するピストンは、摺動孔に支持される大径軸部と、大径軸部より小径の小径軸部であって、アクチュエータに一体的に連動する小径軸部を備えており、小径軸部は大径軸部に当接可能に構成されると共に、大径軸部は、両軸方向端部において摺動部に溝部が形成されていることを特徴とする。

かかる発明では、アクチュエータの変位を受けてピストンは、圧力制御室の圧力を増減するためにハウジングの内周を摺動移動することになるが、
ピストンの軸方向端部において内周に摺動可能に支持される摺動部には、軸方向に傾斜してその傾斜方向に延びると共に、当該軸方向端部に接する特定燃料室に連通する溝部が、周方向の複数箇所に設けられる構成（以下、第１構成）としている。そのように構成することにより、周方向の複数箇所に設けられる溝部には、常に油膜を形成するための燃料が軸方向端部に接している燃料室から供給される。したがって、ピストンが如何なる摺動状態にあろうとも、ピストンの軸方向端部の摺動部に形成される溝部には、油膜を形成するための燃料が、途切れることなく供給されて、常に保持される。

しかも、上記第１構成に加えて、そのような隣接する溝部同士は、上記摺動部において周方向に間隔を置いて配置されると共に、軸方向に互いに重なるという構成（以下、第２構成）とするので、隣接する両溝部において上述の如く常に保持される燃料を、ピストンの摺動移動に際して、溝部間に挟まれる摺動区分へ軸方向及び周方向の双方から導くようにすることができる。
さらに、小径軸部を大径軸部に当接可能にすると共に、そのような大径軸部は、両軸方向端部において摺動部に溝部を設ける構成とすることで、小径軸部が大径軸部のいずれの箇所で当接し、その結果、大径軸部の両軸方向端部の摺動部が摺動孔との間の摺動クリアランスの範囲で傾きを生じて、両軸方向端部の摺動部が摺動孔に押し当てる場合があったとしても、溝部によって摺動摩擦力が抑制され、ひいては摺動特性の保証が容易にできるようになるのである。

以上の構成の請求項１に記載の発明によれば、ピストンにおいて第１燃料室から第２燃料室への燃料漏れ抑制と摺動特性の保証とを両立させる燃料噴射弁を得ることができる。

また、請求項２に記載の発明では、複数の溝部のうち、特定の群の溝部は、一体的に接続され、かつ螺旋状を呈する螺旋状溝を構成していることを特徴とする。

このような構成によると、特定の群の溝部が一体となって螺旋状の螺旋状溝に形成されることになる。故に、溝部の傾斜方向に延びる延在範囲、言い換えると溝部が形成される周方向範囲が限定され、そのような溝部を複数個形成する場合に比べて、優れた生産性を有する燃料噴射弁を得ることができる。

また、請求項３に記載の発明では、複数の溝部の全てが、一体的に接続されていることを特徴とする。

このような構成によると、複数の溝部の全てが一体となった螺旋状の螺旋状溝に形成されることになる。それ故に、優れた生産性を有する燃料噴射弁を確実に供することができる。

また、請求項４に記載の発明の如く、摺動部は、溝部において特定燃料室とは反対端に、環状を呈し、かつ溝部に連通する環状溝が設けられていることが好ましい。

かかる発明では、周方向の複数箇所に溝部が設けつつ、当該隣接する溝部同士を、周方向に間隔を置いて配置すると共に、軸方向に互いに重なる構成としているので、溝部に保持される燃料の燃料圧によって、ピストンの軸方向端部の全周方向にわたって実質的に均圧し、ひいてはこの均圧作用により、ピストンの上記内周に対する調心機能を果たすことが可能となる。

しかも、上記構成に加えて、溝部において上記燃料室とは反対端に、溝部に連通する環状溝を設けるという構成とする。それ故に、溝部を介して常に上記燃料室の燃料が導入される環状溝により、溝部及び環状溝は、ピストンの上記内周に対する調心機能を効果的に果たすことができる。

また、請求項５に記載の発明では、アクチュエータがピエゾアクチュエータであることを特徴とする。

変位を発生する部材としては、ピエゾ素子を用いたピエゾアクチュエータのように、駆動のための発生力が大きく、かつ応答性が比較的優れるアクチュエータを用いる請求項５に記載の装置に適用する場合であっても、ピストンにおいて第１燃料室から第２燃料室への燃料漏れ抑制と摺動特性の保証とを効果的に両立させる装置（燃料噴射弁）を得ることができる。

以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各実施形態において対応する構成要素には同一の符合を付すことにより、重複する説明を省略する。

（第１実施形態）
図１、図２は、本実施形態による燃料噴射弁を示している。本発明の燃料噴射弁１は、例えばディーゼルエンジンまたは筒内噴射式火花点火内燃機関の気筒内へ直接的に燃料を噴射するものであり、図示しない各気筒共通の蓄圧容器としてのコモンレールから分配供給される高圧燃料を噴射する。なお、本実施形態による燃料噴射弁は、上記気筒内以外の例えば吸気ポートへ燃料を噴射するものにも使用可能である。

図１に示すように、燃料噴射弁１は、ハウジング２と、ハウジング２内に収容される燃料噴射弁の構成要素としてのアクチュエータ３、ピストン１０、ピストン１０の両軸方向端部１１に設けられる「第１燃料室」としてのピストン室３２、「第２燃料室」としての中間室３１、噴孔２５を開閉する「弁部材」としてのニードル５０、及び圧力制御室３５とを備えている。

ハウジング１の先端部には略円筒状のサック部２４が形成され、サック部２４に連通しハウジング１の外壁を貫通する複数の噴孔２５が形成されている。詳しくは上記先端部には、第２内周２２の先端側のサック部２４とハウジングの外壁とが貫通する噴孔２５が複数個形成されている。

第２内周２２はニードル５０を軸方向に移動可能に収容するものであり、燃料上流側に向かって、サック部２４、弁座部２３、収容孔２２ａ、ガイド孔２２ｂ、及び摺動面２２ｃが形成されている。弁座部２３は、収容孔２２ａの下端から内側に向かって環状を呈する例えば円錐状の内壁面に形成されており、ニードル５０のシート部５１が着座及び離座する。収容孔２２ａは、その内周面がニードル５０の外周面との間に高圧燃料が流通る燃料隙間（以下、高圧燃料隙間通路）４２が形成されており、コモンレールから燃料噴射圧力相当（以下、単にコモンレール圧という）の高圧燃料が供給される高圧燃料通路４１が接続されている。ガイド孔２２ｂは、ニードル５０を摺動可能にするものであり、ニードル５０のガイド部５０ｃを外側から摺動可能に支持する。摺動面２２ｃはニードル５０の大径基部５０ｄを摺動可能に支持しており、ニードル５０の両軸端部にそれぞれ背圧室３４、及び圧力制御室３５を形成するものである。

ニードル５０は、先端部５０ａ、軸部５０ｂ、ガイド部５０ｃ、及び大径基部５０ｄを備えている。先端部５０ａは略円錐状に形成され、弁座部２３に着座及び離座するシート部５１を有しており、シート部５１が弁座部２３に着座及び離座することにより、噴孔２５への燃料の流通及び遮断をする。軸部５０ｂは略棒状を呈し、収容孔２２ａとの間で高圧燃料隙間４２が形成されており、先端部５０ａ及び弁座部２３の離座により形成される隙間通路と共に、高圧燃料通路を構成する。ガイド部５０ｃは軸部５０ｂにおいて先端部５０ａの反対端に接続されており、ガイド孔２２ｂに摺動可能に外側から支持されている。

大径基部５０ｄは、摺動孔２２ｃに摺動可能に配置され、ニードル５０の両軸端部にそれぞれ背圧室３４、及び圧力制御室３５を配置している。大径基部５０ｄの直径は、大径基部５０ｄより先端側の先端部５０ａ及びガイド部５０ｃに比べて大きな直径に形成され、ガイド部５０ｂの直径は先端部５０ａより大きな直径に形成されている。なお、これに限らず、ガイド部５０ｂの直径を先端部５０ａと同径としてもよい。

ニードル５０の背圧室３４側の軸端部には、背圧室３４内に、ニードルスプリング６９が設けられており、ニードルスプリング６９はニードル５０を閉弁方向に付勢する。

ハウジング２の第１内周２１には、アクチュエータ３、スプリング４、ピストン１０、中間室３１、及びピストン室３２が収容されており、燃料下流側に向かって、収納孔２１ａ、ガイド孔２１ｂ、及び摺動孔２１ｃが形成されている。

収納孔２１ａには、アクチュエータ３及びスプリング４を気密に収容し、アクチュエータ室５を形成している。ガイド孔２１ｂは、収納孔２１ａ及び摺動孔２１ｃの両者の間に、両者に接続して形成され、ピストン１０の小径軸部１０ｂを、移動可能に外側から支持する。

摺動孔２１ｃは、ピストン５０の大径軸部５０ａを摺動可能に支持しており、ピストン５０の大径軸部５０ａの両軸端部にそれぞれ中間室３１、及びピストン室３２を形成するものである。

アクチュエータ３は、例えばピエゾアクチュエータであり、ＰＺＴ等の圧電セラミック層と電極層とを交互に積層したものである。電極層にはリード線が接続され、図示しない駆動回路にて充放電することにより、アクチュエータ３は積層方向（図中の軸方向）に伸縮する。アクチュエータ室５内には、ピストン１０の小径軸部１０ｂをアクチュエータ３側に付勢するスプリング４が配置されている。

背圧室３４と圧力制御室３５はニードル５０の大径基部５０ｄによって分離されており、背圧室３４は高圧燃料通路４１に接続され、高圧燃料通路４１に常時連通すると共に、圧力制御室３５は増圧燃料通路４３に接続され、増圧燃料通路４３を介してピストン室３２に常時連通する。

また、中間室３１とピストン室３２はピストン１０の大径軸部１０ａによって分離されており、中間室３１は高圧燃料通路４１に接続され、高圧燃料通路４１に常時連通する。また、ピストン室３２は増圧燃料通路４３に接続されていると共に、逆止弁６０を介して高圧燃料通路４１に接続されている。逆止弁６０は、ピストン室３２から高圧燃料通路４１への燃料流通を制限するものであり、ピストン室３２に常時連通する逆止弁室３３に球状の弁体を有して、ピストン室３２内の圧力が高圧燃料通路４１内の圧力より高く、即ち増圧される状態においてはピストン室３２と高圧燃料通路４１との連通を停止する。

圧力制御室３５内の圧力はニードル５０を開弁方向へ作用する押圧力として作用する。アクチュエータ３の通電時に、電圧の印加によりアクチュエータ３を伸長させると、ピストン１０の図中の軸方向下方へ移動する。ピストン室３２はピストン１０の図中の軸方向下方への移動により、ピストン室３２内の燃料容積が縮小（減少）する。そして、そのようなピストン５０はピストン室３２の逆止弁６０を閉弁しつつ、ピストン室３２、増圧燃料通路４３、及び圧力制御室３５内の燃料圧力を増圧する。

ニードル５０には、上記圧力制御室３５内の燃料圧力による作用力（以下、第１開弁方向力）、及び高圧燃料隙間通路４２内の燃料圧力がニードル５０の開弁方向に作用し、当該作用力（以下、第２開弁方向力）の総和による開弁方向作用力と、背圧室３４内の燃料圧力による作用力（以下、第１閉弁方向力）、及びニードルスプリング６９による作用力（以下、第２閉弁方向力）の総和による閉弁方向作用力とが作用する。

上記アクチュエータ３の通電時に、そのような増圧作用により圧力制御室３５内の燃料圧力がコモンレール圧より高められ、第１開弁方向力が増して上記開弁方向作用力が閉弁方向作用力より大きくなると、ニードル５０が図中の軸方向上方へ押し上げられ（以下、「リフトする」という）、ニードル５０のシート部５１が弁座部２３から離座する。シート部５１が弁座部２３から離座すると、高圧燃料通路４１が噴孔２５に連通し、噴孔２５から燃料噴射が開始される。

一方、アクチュエータ３の通電を停止すると、アクチュエータ３は収縮し、スプリング４の作用によりピストン１０が図中の軸方向上方へ戻される。そのようなピストン１０の移動によりピストン室３２の燃料容積が増加する。その結果、ピストン室３２及び圧力制御室３５の燃料圧力が低下することになるが、ピストン室３２に設置の逆止弁６０の作用により、ピストン室３２及び圧力制御室３５の燃料圧力は、高圧燃料通路４１のコモンレール圧より低下することはない。

上記アクチュエータ３の通電停止時に、第１開弁方向力が減少して上記開弁方向作用力が閉弁方向作用力より小さくなると、シート部５１が弁座部２３から着座し、噴孔２５から燃料噴射が停止される。

以上、燃料噴射弁１の基本構成について説明した。以下、燃料噴射弁１の特徴的構成について説明する。

（特徴的構成）
図１及び図２に示すように、ピストン１０において大径軸部１０ａは、軸方向端部１１と、軸方向端部１１間を一体的に接続する本体部１４とを備えており、軸方向端部１１及び本体部１４は、それぞれ、摺動孔２１ｃに対して摺動する摺動端部１２、摺動本体部１５を有している。摺動端部１２及び摺動本体部１５は請求範囲に記載の摺動部に相当する。

摺動端部１２及び摺動本体部１５は、図２に示すように、摺動孔２１ｃに対して所定の隙間（以下、摺動クリアランスという）δを置いて配置されている。ピストン室３２の燃料圧力は中間室３１内のコモンレール圧以上の燃料圧力に保持されているので、摺動クリアランスδに入り込む燃料は、ピストン室３２側の軸方向端部１１から流入し、中間室３１側へ流出する。

図２に示すように、上記軸方向端部１１の摺動端部１２には、軸方向に傾斜した溝部１３ａが設けられ、その溝部１３ａは、摺動端部１２の周方向に沿って複数箇所に配置されている。溝部１３ａは、傾斜した溝部１３ａの傾斜方向（以下、単に「延在方向」という）に延び、かつ溝部１３ａの延在方向の開口部が、軸方向端部１１に接する燃料室３１、３２に連通している。

なお、ここで、第１内周２１と第２内周２２は請求範囲に記載の内周に相当する。

かかる本発明の実施形態では、アクチュエータ３の変位を受けてピストン１０は、圧力制御室３５の圧力を増減するためにハウジング２の第１内周２１を摺動移動することになるのだが、ピストン１０の軸方向端部１１において第１内周２１即ち摺動孔２１ｃに摺動可能に支持される摺動端部１２には、軸方向に傾斜してその傾斜方向に延びると共に、当該軸方向端部１１に接する燃料室３１、３２に連通する溝部１３ａが設けられ、かつ周方向の複数箇所に設けられるという構成（以下、第１構成）としている。

そのように構成することにより、周方向の複数箇所に設けられる溝部１３ａには、油膜を形成するための燃料が燃料室３１、３２から、常に供給されることになる。したがって、ピストン１０が如何なる摺動状態（例えば素早いピストン移動による摺動状態）にあろうとも、ピストン１０の摺動端部１２に形成される溝部１３ａには、油膜を形成するための燃料が、途切れることなく供給されて、常に保持されるのである。

さらに、周方向において隣接する溝部１３ａ同士は、周方向に間隔を置いて配置されると共に、軸方向に互いに重なる部分（以下、ラップ部分という）Ｌが存在する。言い換えると、本実施形態では、上記第１構成に加えて、上記隣接する溝部１３ａ同士は、上記摺動端部１２において周方向に間隔を置いて配置されると共に、軸方向に互いに上記ラップ部分Ｌで重なるという構成（以下、第２構成）とするので、隣接する両溝部１３ａにおいて上述の如く常に保持される燃料を、ピストン１０の摺動移動に際して、溝部１３ａ間に挟まれる摺動区分へ軸方向及び周方向の双方から導くようにすることができる。

以上の第１及び第２構成にすることにより、ピストン１０において摺動孔２１ｃに対するピストン室３２から中間室３１への燃料漏れ抑制と、ピストン１０の摺動部１２、１５及び摺動孔２１ｃ間での摺動特性の保証とを両立させる燃料噴射弁を得ることができる。

なお、発明者は、図３による実験により摺動特性が損なわれず、摺動特性の保証が確保できることを検証した。図３（ｂ）は摺動特性を評価する試験装置を示しており、ピストン１０及びハウジング２を模擬した擬似ピストン１１０及び擬似ハウジング１０２を用い、図３（ａ）の特性図に示す摺動摩擦力（以下、単に「摺動力」という）Ｐと負荷荷重（以下、荷重）Ｆとを計測した。燃料に相当する潤滑油を、擬似ピストン１１０の摺動部、及び擬似ハウジング１０２の内周に塗布し、擬似ピストン１１０を擬似ハウジング１０２内に挿入した。ピストン１０において小径端部１０ｂに対し軸方向に直交する方向に荷重Ｆを加え、当該荷重Ｆをパラメータとして変更したときの荷重値Ｆにて、図中の摺動力Ｐを計測する計測器を用い、当該荷重値Ｆに対応する摺動力Ｐを計測したものである。これによると、図３（ａ）の実線の特性に示すように、本発明の実施形態による装置では、従来技術による装置に比べて、いずれの摺動条件（荷重Ｆをパラメータ）であっても、ピストン１０の摺動力Ｐを低減でき、目標（所望とする摺動特性を保証することが可能となる。

上記第１及び第２構成によると、更に以下の作用効果も得ることが可能となる。即ち、周方向の複数箇所に溝部１３ａが設けつつ、当該隣接する溝部１３ａ同士を、周方向に間隔を置いて配置すると共に、軸方向に互いに重なる構成とする。言い換えると、周方向において溝部１３ａのいずれかが全周にわたって配置されていることになる。故に、溝部１３ａに保持される燃料の燃料圧によって、ピストン１０の大径軸部１０ａの軸方向端部１１の全周方向にわたって実質的に均圧し、ひいてはこの均圧作用により、ピストン１０の摺動孔２１ｃに対する調心機能を果たすことが可能となる。

上記第１及び第２構成によりピストン１０の摺動孔２１ｃに対する調心機能を果たすことは可能となるが、更に以下の構成を有することが好ましい。即ち、摺動端部１２には、上記溝部１３ａの軸方向に隣接して環状を呈する環状溝（以下、均圧溝という）１３ｂが設けられている。具体的には、図２に示すように、溝部１３ａは、上記開口部とは反対側の開口部が均圧溝１３ｂに接続され、溝部１３ａは均圧溝１３ｂに常時連通している。これによると、溝部１３ａを介して常に燃料室３１、３２の燃料が導入される均圧溝１３ｂにより、溝部１３ａ及び均圧溝１３ｂは、ピストン１０の摺動孔２１ｃに対する調心機能を効果的に果たすことができる。

以上説明した本実施形態では、ピストン１０の大径軸部１０ａの両軸方向端部１１の双方に、上記溝部１３ａを設ける構成としたが、大径軸部１０ａの両軸方向端部１１のうちの特定軸方向端部１１に限定して溝部１３ａを設けるという構成にしてもよい。

例えばピストン室３２側の軸方向端部１１のみに溝部１３ａを設ける構成でも、同様な効果を得ることができる。この場合、上述したピストン１０において小径軸部１０ｂと大径軸部１０ａが一体に形成されているとの構成に加えて、小径軸部１０ｂが支持孔２１ｂに摺動自在に支持されている構成とする。そのような大径軸部１０ａは、上記摺動クリアランスδの範囲でピストン１０の傾きを生じたとしても、摺動孔２１ｃに押し当てるおそれのあるピストン室３２側の軸方向端部１１に、溝部１３ａが確実に設けられていることになる。それ故に、両軸方向端部１１のうちの特定軸方向端部のみに溝部１３ａを設けることで生産性の向上を図りつつ、上記燃料漏れ抑制と摺動特性の保証とを両立させる燃料噴射弁を供することができる。

以上説明した本実施形態では、アクチュエータ３をピエゾアクチュエータとした。これによると、変位を発生する部材としては、ピエゾ素子を用いたピエゾアクチュエータのように、駆動のための発生力が大きく、かつ応答性が比較的優れるアクチュエータを燃料噴射弁１を主体とする燃料噴射装置（以下、単に「装置」という）に用いるようにしている。そのような装置に適用する場合であっても、ピストン１０において燃料室３１、３２間の燃料漏れ抑制と摺動特性の保証とを効果的に両立させる装置が得られるのである。

（第２実施形態）
第２実施形態を図４に示す。第２実施形態では、第１実施形態の変形例である。第２実施形態では、複数の溝部を全て一体的に接続する螺旋状溝１１３ａに形成した一例を示すものである。

図４に示すように、摺動端部１２において螺旋状溝１１３ａは、第１実施形態で説明した複数の溝部を、全て一体的に接続し、かつ螺旋状を呈する構成としている。

こうした構成にしても、第１実施形態と同様な効果を得ることができる。

しかも、このような構成によると、複数の溝部の全てが一体となった螺旋状の螺旋状溝１１３ａに形成されることになるので、複数の溝部を周方向のいずれかの箇所に個別に形成する必要がない。それ故に、優れた生産性を有する燃料噴射弁を確実に供することができる。

（第３実施形態）
第３実施形態を図５に示す。第３実施形態では、第３実施形態の変形例である。第３実施形態では、複数の溝部のうち、特定の群の溝部を、一体的に接続する螺旋状溝２１３ａ、３１３ａとする一例を示すものである。

図５に示すように、螺旋状溝２１３ａ、３１３ａは、上記複数の溝部を、特定の第１群の溝部と、特定の第２群の溝部に区分けし、第１群の溝部に対応し、当該溝部を一体化したのが螺旋状溝２１３ａであり、第２群の溝部に対応し、当該溝部を一体化したのが螺旋状溝３１３ａである。

こうした構成にしても、第１実施形態と同様な効果を得ることができる。

さらに、特定の群の溝部において、その溝部の傾斜方向に延びる延在範囲、言い換えると溝部が形成される周方向範囲が限定され、そのような溝部を複数個形成する形成方法に比べて、優れた生産性を有する燃料噴射弁を得ることができる。

さらに、複数の溝部を、全て一体的に接続するという構成にはしないので、燃料室３１、３２に連通する螺旋状溝２１３ａ、３１３ａの開口部の全開口面積を、拡大することが容易となる。例えば螺旋状溝２１３ａ、３１３ａの開口部の各断面積を小さく抑える場合であっても、螺旋状溝２１３ａ、３１３ａの開口部の全開口面積によって必要な開口面積を確保することができる。

なお、図５においては、螺旋状溝２１３ａ、３１３ａの開口部形状を、説明の便宜上、それぞれ、半円状、三角状（Ｖ字状）としているが、半円状、三角状、あるいは矩形状であってよくいずれでもよい。また、螺旋状溝２１３ａ、３１３ａの各開口部形状を同じ形状としてもよい。

以上説明した本実施形態において、複数の溝部を、いずれかの特定の群に区分けし、各特定群に付き、螺旋状溝に形成する構成としたが、特定の群のいずれかを螺旋状溝に形成する構成としてもよい。

（他の実施形態）
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、かかる実施形態に限定して解釈されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において種々の実施形態に適用可能である。

（１）以上説明した本実施形態では、ピストン１０において小径軸部１０ｂと大径軸部１０ａが一体に形成されているとの構成とした。これに限らず、小径軸部と大径軸部とを別体とし、小径軸部を大径軸部に当接可能な構成としてもよい。この場合、ピストンの大径軸部の両軸方向端部の双方に、上記溝部１３ａを設ける構成とする。

このような構成によると、小径軸部が大径軸部のいずれの箇所で当接し、その結果、大径軸部の両軸方向端部の摺動端部が摺動孔との間の摺動クリアランスδの範囲で傾きを生じて、両摺動端部が摺動孔に押し当てる場合があったとしても、溝部１３ａによって摺動力Ｆが抑制され、ひいては摺動特性の保証が容易にできるようになるのである。

（２）以上説明した本実施形態では、溝部１３ａの開口部形状を、半円状あるいは三角状（Ｖ字状）等としたが、半円状、三角状、矩形状などいずれの開口形状であってもよい。

（３）以上説明した本実施形態では、摺動端部１２に溝部１３ａ及び均圧溝１３ｂを設ける構成としたが、摺動端部１２に溝部１３ａを設ける構成としてもよい。

本発明の第１実施形態による燃料噴射弁を示す断面図である。 図１中のピストンの特徴的構成を示す拡大図である。 図１中のピストンとハウジングの内周の摺動摩擦力を擬似的に評価した図であって、図３（ａ）は負荷荷重に対する摺動摩擦力を示す特性図、図３（ｂ）は図３（ａ）中の負荷荷重及び摺動摩擦力を計測した計測条件を説明する模式図である。 第２実施形態による燃料噴射弁に係わるピストンを示す拡大図である。 第３実施形態による燃料噴射弁に係わるピストンを示す拡大図である。

符号の説明

１ 燃料噴射弁
２ ハウジング
２１ 第１内周（内周）
２１ａ 収納孔
２１ｂ 支持孔
２１ｃ 摺動孔
２２ 第２内周（内周）
２２ａ 収容孔
２２ｂ ガイド孔
２２ｃ 摺動面
２３ 弁座部
２４ サック部
２５ 噴孔
３ ピエゾアクチュエータ（アクチュエータ）
４ スプリング
５ アクチュエータ室
１０ ピストン
１０ａ 大径軸部
１０ｂ 小径軸部
１１ 軸方向端部
１２ 摺動端部
１３ａ 傾斜溝部（溝部）
１３ｂ 均圧溝（環状溝）
１４ 本体部
１５ 摺動本体部
３１ 中間室（第２燃料室）
３２ ピストン室（第１燃料室）
３３ 逆止弁室
３４ 背圧室
３５ 圧力制御室
４１ 高圧燃料通路
４２ 高圧燃料隙間通路
４３ 増圧燃料通路
５０ ニードル（弁部材）
５０ａ 先端部
５１ シート部
５０ｂ 軸部
５０ｃ ガイド部
５０ｄ 大径基部
６０ 逆止弁
６９ ニードルスプリング

Claims (5)

1. 噴孔を開閉する弁部材と、
   前記弁部材の反噴孔側の軸端部に、開弁方向の圧力を作用させる圧力制御室と、
   前記噴孔から噴射する燃料を、前記噴孔に供給する高圧燃料通路と、を有し、
   前記圧力制御室の圧力を、前記高圧燃料通路の燃料圧力より増圧することで燃料を噴射する燃料噴射弁であって、
   通電により変位を発生するアクチュエータと、
   前記アクチュエータの変位を、油圧を介して伝達し、前記圧力制御室の圧力を増減するピストンと、
   前記アクチュエータ、前記ピストン、及び少なくとも前記弁部材の前記反噴孔側の軸端部を収容するハウジングと、
   を有しており、
   前記ピストンは、前記ハウジングの内周に摺動可能に支持され、
   前記ピストンの両軸方向端部のうちの一方の軸方向端部は、前記一方の軸方向端部と前記ハウジングの前記内周とで形成され、前記圧力制御室に連通する第１燃料室が設けられると共に、他方の軸方向端部は前記アクチュエータと協働し、前記他方の軸方向端部と前記ハウジングの前記内周とで形成される第２燃料室が設けられ、
   前記両軸方向端部のうちの少なくとも特定軸方向端部は、前記内周に摺動する摺動部において、
   前記摺動部の周方向の複数箇所に形成される溝部であって、軸方向に傾斜して当該傾斜方向に延び、かつ前記第１燃料室及び前記第２燃料室のうち前記特定軸方向端部に接する特定燃料室に連通する溝部を備え、
   隣接する前記傾斜方向の延びる溝部同士は、周方向に間隔を置いて配置されると共に、軸方向に互いに重なっており、
   前記ハウジングの内周は、前記ピストンの前記摺動部を摺動可能に支持し、かつ前記第１燃料室、及び前記第２燃料室を区画する摺動孔を有し、前記アクチュエータに協働する前記ピストンは、前記摺動孔に支持される大径軸部と、前記大径軸部より小径の小径軸部であって、前記アクチュエータに一体的に連動する小径軸部を備えており、
   前記小径軸部は前記大径軸部に当接可能に構成されると共に、
   前記大径軸部は、前記両軸方向端部において前記摺動部に前記溝部が形成されていることを特徴とする燃料噴射弁。
2. 前記複数の溝部のうち、特定の群の溝部は、一体的に接続され、かつ螺旋状を呈する螺旋状溝を構成していることを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射弁。
3. 前記複数の溝部の全てが、一体的に接続されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の燃料噴射弁。
4. 前記摺動部は、
   前記溝部において前記特定燃料室とは反対端に、環状を呈し、かつ前記溝部に連通する環状溝が設けられていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の燃料噴射弁。
5. 前記アクチュエータがピエゾアクチュエータであることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の燃料噴射弁。

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