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JPH0794812B2 - インジェクタ用アクチュエータ - Google Patents

インジェクタ用アクチュエータ

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Publication number
JPH0794812B2
JPH0794812B2 JP62335260A JP33526087A JPH0794812B2 JP H0794812 B2 JPH0794812 B2 JP H0794812B2 JP 62335260 A JP62335260 A JP 62335260A JP 33526087 A JP33526087 A JP 33526087A JP H0794812 B2 JPH0794812 B2 JP H0794812B2
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JP
Japan
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fuel
piezoelectric element
hollow cylindrical
spring
pressure
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JP62335260A
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岳志 ▲高▼橋
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
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Priority to DE3844134A priority patent/DE3844134A1/de
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はインジェクタ用アクチュエータに関する。
〔従来の技術〕
ピエゾ圧電素子によりピストンを作動させ、ピストンに
より画定されたシリンダ室内の圧力を変化させることに
より燃料噴射を制御するようにしたインジェクタ用アク
チュエータが公知である。このような公知のアクチュエ
ータではピストンに予荷重を与えるために例えば特開昭
59−206668号に記載されているように通常皿ばねのよう
な圧縮ばねがシリンダ室内に挿入されている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながらピストンに予荷重を与えるために皿ばねや
コイルばねを用いるとピエゾ圧電素子に偏荷重が作用
し、その結果ピエゾ圧電素子が破損するという問題があ
るばかりでなく、ピストンに加えて皿ばね或いはコイル
ばねのような圧縮ばねを必要とするので部品個数が増大
するという問題がある。
〔問題点を解決するための手段〕
上記問題点を解決するために本発明によれば圧電素子に
よりピストンを作動させてピストンにより画定されたシ
リンダ室内の圧力を変化させることにより燃料噴射を制
御するようにしたインジェクタ用アクチュエータにおい
て、圧電素子の一端部をハウジングにより支持すると共
に圧電素子の他端部を圧電素子周りに挿入された圧電素
子付勢用中空筒状ばねにより支持し、この中空筒状ばね
にピストンを一体形成している。
〔実施例〕
第４図から第６図を参照すると、１はユニットインジェ
クタのハウジング本体、２はその先端部にノズル口を形
成したノズル、４はスペーサ、５はスリーブ、６はこれ
らノズル２、スペーサ４、スリーブ５をハウジング本体
１に固締するためのノズルホルダを夫々示す。ノズル２
内にはノズル口３の開閉制御を行なうニードル７が摺動
可能に挿入され、ニードル７の頂部は加圧ピン８を介し
てスプリングリテーナ９に連結される。このスプリング
リテーナ９は圧縮ばね10により常時下方に向けて押圧さ
れ、この押圧力は加圧ピン８を介してニードル７に伝え
られる。従ってニードル７は圧縮ばね10によって常時閉
弁方向に付勢されることになる。
一方、ハウジング本体１内にはニードル７と共軸的にプ
ランジャ孔11が形成され、このプランジャ孔11内にプラ
ンジャ12が摺動可能に挿入される。プランジャ12の上端
部はタペット13に連結され、このタペット13は圧縮ばね
14により常時上方に向けて付勢される。このタペット13
は機関駆動のカム（図示せず）により上下動せしめら
れ、それによってプランジャ12がプランジャ孔11内にお
いて上下動せしめられる。一方、プランジャ12下方のプ
ランジャ孔11内にはプランジャ12によって画定された燃
料加圧室15が形成される。この燃料加圧室15は棒状フィ
ルタ16および燃料通路17を介してニードル加圧室18に連
結され、ニードル加圧室18はニードル７周りの環状燃料
通路19を介してノズル口３に連結される。また、プラン
ジャ孔11の内壁面上には第５図に示すようにプランジャ
12が上方位置にあるときに燃料加圧室15内に開口する燃
料供給ポート20が形成され、この燃料供給ポート20から
燃料加圧室15内に3kg/cm2程度の圧力の燃料が供給され
る。
一方、ハウジング本体１内にはプランジャ孔11内の側方
近傍において横方向に延びる摺動孔21が形成される。こ
の摺動孔21内には溢流弁22が摺動可能に挿入され、この
摺動孔21に隣接してこの摺動孔21よりも大径の燃料溢流
室23が形成される。この燃料溢流室23には燃料供給口24
から燃料が供給され、図示しない燃料流出口から燃料が
流出する。この燃料溢流室23内の燃料圧は3kg/cm2程度
に維持されている。溢流弁22は燃料溢流室23内に位置す
る拡大頭部22aと、拡大頭部22aに隣接して形成された円
周溝22bとを有し、この拡大頭部22aが弁ポート25の開閉
制御を行なう。摺動弁22は拡大頭部22aと反対側に位置
する圧縮ばね26により第４図において常時右方に向けて
付勢される。また、ハウジング本体１内には第５図に示
すように燃料加圧室15から半径方向上方に向けて延びる
燃料溢流路27が形成される。この燃料溢流路27の一端は
常時燃料加圧室15内に連通しており、燃料溢流路27の他
端は常時溢流弁22の円周溝22b内に連通する。
更に、ハウジング本体１内には摺動孔21と共軸的にロッ
ド孔28が形成され、このロッド孔28内にロッド29が摺動
可能に挿入される。ロッド29の一端は溢流弁22の拡大頭
部22aと当接可能に配置され、ロッド29の他端にはロッ
ド29の他端により画定された圧力制御室30が形成され
る。
一方、ハウジング本体１にはアクチュエータハウジング
31が一体形成される。このアクチュエータハウジング31
内にはカップ状の中空筒状ばね32が挿入され、この中空
筒状ばね32内には多数の圧電素子板を積層したピエゾ圧
電素子33が挿入される。
第１図に示されるように中空筒状ばね32は大径上端部32
aを有し、この大径上端部32aはアクチュエータハウジン
グ31の内周壁面上に形成された肩部31aに当接するまで
アクチュエータハウジング31の上方からアクチュエータ
ハウジング31内に嵌着される。中空筒状ばね32上にはキ
ャップ34が嵌着され、これら中空筒状ばね32およびキャ
ップ34はリング35によってアクチュエータハウジング31
に固定される。ピエゾ圧電素子33の上端部は絶縁板36お
よびキャップ34を介してアクチュエータハウジング31に
より支持されており、ピエゾ圧電素子33の下端部は絶縁
板37を介して中空筒状ばね32の内部底壁面38により支持
されている。また、ピエゾ圧電素子33の外周面は絶縁フ
ィルム39により覆われている。
第１図および第２図に示されるように中空筒状ばね32の
中間部には螺旋状に延びるスリット40が形成される。中
空筒状ばね32は金属材料から形成されており、このよう
な螺旋状スリット40を形成することによって中空筒状ば
ね32に適切なばね弾性を付与することができる。
第３図に示す中空筒状ばね32の別の実施例では中空筒状
ばね32の中間部にほぼ1/3周に亘って延びる複数個のス
リット40′が形成されている。従ってこの実施例でも中
空筒状ばね32はスリット40′を形成することによって適
切なばね弾性を有することになる。再び第１図を参照す
ると、中空筒状ばね32の上方部はアクチュエータハウジ
ング31の上部ガイド孔31b内に挿入され、中空筒状ばね3
2の下端部32bはアクチュエータハウジング31の下部シリ
ンダボア31c内に摺動可能に挿入される。下部シリンダ
ボア31c内には中空筒状ばね下端部32bによって画定され
たシリンダ室41が形成され、下部シリンダボア31cと中
空筒状ばね下端部32b間にはシールリング42が挿入され
る。中空筒状ばね32とピエゾ圧電素子33はピエゾ圧電素
子33に予め圧縮荷重が作用するように中空筒状ばね32が
わずかばかり伸びた状態でアクチュエータハウジング31
内に嵌着される。ピエゾ圧電素子33に電荷がチャージさ
れると中空筒状ばね下端部32bは下方に移動し、その結
果シリンダ室41の容積を減少せしめる。従って中空筒状
ばね下端部32bはシリンダ室41の容積を制御するピスト
ンの役目を果す。
シリンダ室41は燃料で満たされており、第４図に示され
るようにこのシリンダ室41は燃料通路42を介して圧力制
御室30に連結される。アクチュエータハウジング31内に
は冷却液体、例えば燃料をピエゾ圧電素子33の周りに導
びく冷却液体供給通路43と冷却液体排出通路44が形成さ
れる。冷却液体供給通路43から中空筒状ばね32の周りに
供給された冷却液体、例えば、燃料はスリット40内に流
入してピエゾ圧電素子31を冷却しつつ下降し、冷却液体
排出通路44から排出される。アクチュエータハウジング
31の頂部に取付けられたキャップ34にはピエゾ圧電素子
33に電力を供給するためのプラグ45が取付けられる。
一方、第７図および第８図に示されるようにハウジング
本体１には逆止弁46が挿入される。この逆止弁46は弁ポ
ート47の開閉制御をするボール48と、ボール48のリフト
量を規制するロッド49と、ボール48およびロッド49を常
時下方に向けて押圧する圧縮ばね50とを具備し、従って
弁ポート47は通常ボール48によって閉鎖される。逆止弁
46の弁ポート47は環状の燃料流入通路51および燃料流入
通路52を介して燃料溢流室23に連結され、逆止弁46の燃
料流出路53はシリンダ室41内に連結される。前述したよ
うに燃料溢流室23内の燃料は3kg/cm2程度に維持されて
おり、シリンダ室41内の燃料圧が燃料溢流室23内の燃料
圧よりも低くなると逆止弁46が開弁して燃料がシリンダ
室41内に補給される。従ってシリンダ室41は常時燃料に
よって満たされることになる。
前述したようにプランジャ12が上方位置にあるときには
燃料供給ポート20から燃料加圧室15内に燃料が供給さ
れ、従ってこのときには燃料加圧室15内は3kg/cm2程度
の低圧になっている。一方、このときピエゾ圧電素子33
は最大収縮位置にあり、このときシリンダ室41および圧
力制御室30内の燃料圧は3kg/cm2程度の低圧になってい
る。従ってこのとき溢流弁22は圧縮ばね26のばね力によ
り第４図において右方に移動しており、溢流弁22の拡大
頭部22aが弁ポート25を開口している。斯くしてこのと
き燃料溢流路27および溢流弁22の円周溝22b内の燃料圧
も3kg/cm2程度の低圧になっている。
次いでプランジャ12が下降すると燃料供給ポート20がプ
ランジャ12によって閉鎖されるが溢流弁22が弁ポート25
を開口しているために燃料加圧室15内の燃料は燃料溢流
路27、溢流弁22の円周溝22bおよび弁ポート25を介して
燃料溢流室23内に流出する。従ってこのときも燃料加圧
室15内の燃料圧は3kg/cm2程度の低圧となっている。
次いで燃料噴射を開始すべくピエゾ圧電素子33に電荷が
チャージされるとピエゾ圧電素子33は軸線方向に伸長
し、その結果中空筒状ばね32が伸びるためにシリンダ室
41および圧力制御室30の燃料圧が急激に上昇する。圧力
制御室30内の燃料圧が上昇するとロッド29が第４図にお
いて左方に移動するためにそれに伴なって溢流弁22も左
方に移動し、溢流弁22の拡大頭部22aが弁ポート25を閉
鎖する。弁ポート25が閉鎖されると燃料加圧室15内の燃
料圧はプランジャ12の下降運動により急速に上昇し、燃
料加圧室15内の燃料圧が予め定められた圧力、例えば15
00kg/cm2以上の一定圧を越えるとニードル７が開弁して
ノズル口３から燃料が噴射される。このとき燃料溢流路
27を介して溢流弁22の円周溝22b内にも高圧が加わるが
円周溝22bの軸方向両端面の受圧面積が等しいためにこ
の高圧によって溢流弁22に駆動力が作用しない。
次いで燃料噴射を停止すべくピエゾ圧電素子33にチャー
ジされた電荷がディスチャージされるとピエゾ圧電素子
33が収縮する。その結果、中空筒状ばね32がそれ自身の
ばね力により収縮するためにシリンダ41および圧力制御
室30内の燃料圧が低下する。圧力制御室30内の燃料圧が
低下するとロッド29および溢流弁22が圧縮ばね26のばね
力により第４図において右方に移動するために溢流弁22
の拡大頭部22bが弁ポート25を開口する。その結果、燃
料加圧室15内の高圧の燃料が燃料溢流路27、溢流弁22の
円周溝22bおよび弁ポート25を介して燃料溢流室23内に
流出するために燃料加圧室15内の燃料圧はただちに3.0k
g/cm2程度の低圧まで低下し、ニードル７が下降して燃
料噴射を停止する。次いでプランジャ12が上昇して上端
位置まで戻り、再び下降を開始する。
上述したように本発明によれば中空筒状ばね32がピスト
ンの役目を果しており、従ってピストンに加えて更に別
個のばねを必要としないのでそれだけ部品個数を低減す
ることができる。またこのように中空筒状ばね32を用い
るとピエゾ圧電素子33の下端面には均一に荷重が作用す
るのでピエゾ圧電素子33に偏荷重が作用することがな
く、従って偏荷重によってピエゾ圧電素子33が破損する
危険性がない。また、中空筒状ばね32のばね長が長いの
で中空筒状ばね32に多少の製造誤差があってもピエゾ圧
電素子33に対する予荷重の誤差を小さくすることができ
るという利点がある。
〔発明の効果〕
ピエゾ圧電素子に偏荷重が作用しないのでピエゾ圧電素
子が破損することがなく、しかもピストンと別個にばね
を設ける必要がないのでそれだけ部品個数を低減するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
第１図はアクチュエータの側面断面図、第２図は中空筒
状ばねの側面図、第３図は中空筒状ばねの別の実施例の
側面図、第４図は第５図のIV−IV線に沿ってみたユニッ
トインジェクタの側面断面図、第５図は第４図のＶ−Ｖ
線に沿ってみた側面断面図、第６図は第４図の平面図、
第７図は第４図のVII−VII線に沿ってみた断面図、第８
図は第７図のVIII−VIII線に沿ってみた断面図である。 ７……ニードル、12……プランジャ、 15……燃料加圧室、21……摺動孔、 22……溢流弁、23……燃料溢流室、 29……ロッド、30……圧力制御室、 31……アクチュエータハウジング、 32……中空筒状ばね、33……ピエゾ圧電素子、 40……スリット、41……シリンダ室。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】圧電素子によりピストンを作動させて該ピ
    ストンにより画定されたシリンダ室内の圧力を変化させ
    ることにより燃料噴射を制御するようにしたインジェク
    タ用アクチュエータにおいて、圧電素子の一端部をハウ
    ジングにより支持すると共に圧電素子の他端部を圧電素
    子周りに挿入された圧電素子付勢用中空筒状ばねにより
    支持し、該中空筒状ばねに上記ピストンを一体形成した
    インジェクタ用アクチュエータ。
JP62335260A 1987-12-29 1987-12-29 インジェクタ用アクチュエータ Expired - Lifetime JPH0794812B2 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP62335260A JPH0794812B2 (ja) 1987-12-29 1987-12-29 インジェクタ用アクチュエータ
US07/281,769 US4943004A (en) 1987-12-29 1988-12-09 Actuator for a fuel injector
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DE3844134A DE3844134A1 (de) 1987-12-29 1988-12-28 Stellantrieb fuer ein kraftstoff-einspritzventil

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP62335260A JPH0794812B2 (ja) 1987-12-29 1987-12-29 インジェクタ用アクチュエータ

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JPH01178762A JPH01178762A (ja) 1989-07-14
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JP (1) JPH0794812B2 (ja)
DE (1) DE3844134A1 (ja)
GB (1) GB2213205B (ja)

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