JP3931143B2 - 燃料噴射弁及び燃料噴射弁の製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数部材からなる部品とその結合方法、及びこれを利用した燃料噴射弁及び燃料噴射弁の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来技術として、複数部材からなる部品の同心結合方法として、従来のノズル組立てが特公平７−１０４７１号公報を用いたものがある。
【０００３】
同公報の第１図において、ノズル本体（外筒状部品）１０のオリフィス１１が設けられた内底にテーパー孔（弁シート）１０ｃを形成し、このノズル本体１０内に貫通孔１２ａ付きのスワラー（内筒状部品）１２をクリアランスを確保しつつ設置し、位置決め用ガイドピン１４でテーパー孔１０ｃとスワラー１２の貫通孔１２ａの心出しをしたまま、パンチ１６でスワラー１２とノズル本体１０の嵌合部近傍（スワラー１２側）を局部的塑性流動が生じるよう押圧し、この塑性流動の力により両部品を同心状に結合させるものであった。
【０００４】
【特許文献１】
特公平７−１０４７１号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術において、スワラーとノズルの結合時、嵌合部の片側（スワラー片端面）しか結合していないため、スワラーは外力が作用した場合、径方向に動きやすい。
【０００６】
また、塑性流動の力でスワラーとノズル本体を同心上に結合させる際、スワラー内外径の同軸度が０、且つノズル本体の内径とテーパー孔の同軸度が０であれば、理想的な同心結合が出来るが、ノズルとスワラーのいずれか一方でも同軸度が０でない場合、塑性流動の力で両部品を同心状に結合させると、結合時に発生する残留応力のバランスが崩れ、スワラー及びノズル本体結合部全周のスプリングバック量に差が生じ、結合後、ガイドピンを取り除くと、テーパー孔とスワラー内径の中心軸に取り付け誤差が生じるおそれがあった。
【０００７】
また、両端開放の円筒形状のノズルに、中心に燃料噴射孔を有する円盤であるオリフィスプレートでスワラーを挟み込んで結合するような構造の燃料噴射弁を組立てる場合、それぞれの部品の長さにばらつきが存在すると、組立後の全長がばらついてしまうという問題があった。
【０００８】
本発明の目的は、径方向の力に対して嵌合部品を強固に結合する方法、部品の単品精度の影響がなく、結合後の同軸度を保つことが出来る複数部材からなる部品の同心結合方法、さらに、円筒形状のノズルに、中心に燃料噴射孔を有する円盤であるオリフィスプレートでスワラーを挟み込んで結合するような複数部材からなる部品の結合において、結合後の全長を所定の寸法に調整する方法、そしてこれを利用した燃料噴射弁及び燃料噴射弁のノズルの組立方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明では、内底を有する筒状部品に嵌合する嵌合部品を組み込む複数部材からなる部品であって、嵌合部品と筒状部品が接する面の前記嵌合部品または前記筒状部品のどちらか一方の部品に突起を設け、前記突起が他方の部品に嵌合している、または、他方の部品が突起に嵌合している複数部材からなる部品及びその結合方法に特徴がある。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の特徴は、底付きの外筒状部品に、中心に貫通孔を有する内筒状部品を組込む場合に、予め前記外筒状部品の底面に突起を設けておき、外筒状部品の内径部と内筒状部品の外径部にクリアランスを確保しつつ、前記内筒状部品を前記外筒状部品の底面に載置した状態で嵌合し、前記内筒状部品の貫通孔に、この貫通孔とほぼ同じ径の位置決め用のガイドピンを前記外筒状部品のテーパー孔に当接するまで挿入し、前記内筒状部品と前記外筒状部品の同心的な仮位置決めを行い、且つガイドピンにより移動案内されたパンチで前記内筒状部品の嵌合箇所近傍を局部的塑性流動が生じる様に押圧することにより前記内筒状部品を前記外筒状部品の突起に食い込ませ、それと同時にこの塑性流動の力により前記内筒状部品，外筒状部品同士を同心結合させる。
【００１１】
このとき、前記外筒状部品のテーパー孔と前記内筒状部品の内径を、ガイドピンで心出ししたまま前記内筒状部品の外径部を突起でせん断しているので、テーパー孔と突起の同軸度と、前記内筒状部品の内径とせん断された外径部の同軸度が完全に一致する。このため部品精度に関係なく理想的な同心結合が可能となる。
【００１２】
また好ましくはガイドピンを前記内筒状部品の内径に圧入することにより、更に同軸度が向上する。
【００１３】
次に第２の特徴は、外筒状部品に、中心に貫通孔を有する内筒状部品と円盤を組込む場合に、予め前記外筒状部品内の段部付近に突起を設けておき、前記内筒状部品を前記外筒状部品内の突起上に載置した状態で嵌合し、外筒状部品に円盤を仮圧入する。前記内筒状部品の貫通孔に、位置決め用のガイドピンを前記円盤に設けられたテーパー孔に当接するまで挿入して、前記内筒状部品と前記外筒状部品および円盤の同心的な仮位置決めを行い、且つ前記円盤を押圧し圧入することにより前記内筒状部品を前記外筒状部品の突起に食い込ませ、前記内筒状部品，外筒状部品および円盤を同心結合させる。また、このとき食い込み深さを調整することにより、結合後の全長を所定の寸法に調整することができる。
【００１４】
図６に自動車用ガソリンエンジンの燃料噴射弁の縦断面図を示す。
【００１５】
燃料噴射弁は、コア４１，ヨーク４２，可動弁４３からなる磁気回路，磁気を発生させるコイル４８、およびコイル４８に通電する端子ボビン４９から構成されている。コア４１の内部には、先端にバルブシート４３ａを備えた可動弁４３，ノズル本体１０のシート１０ｃを押圧するスプリング４４，スプリング４４の押圧力を調整するアジャスタ４５，可動弁４３のストロークエンドとなるストッパ４６，燃料に旋回力を与えるスワラー１２，コア４１とヨーク４２との間から燃料が漏洩するのを防ぎドライコイル構造を支えるリング４７を有している。
【００１６】
燃料噴射弁のコイル４８に通電されると、磁気の力により可動弁４３がコア４１に吸い寄せられ、可動弁４３の先端に取り付けられたボール弁４３ｄとオリフィス１１の間に隙間が出来る。
【００１７】
燃料ポンプにより高圧に加圧された燃料は、コア４１，アジャスタ４５，リング４７，可動弁の燃料通路４３ｂ，４３ｃ，ノズル本体１０の燃料通路１０ｂを通り、スワラー１２に形成されたスワラー溝１２ｂによって旋回力を与えられ、前記隙間を通りオリフィス１１から噴霧される。その後通電を停止すると、可動弁４３がスプリング４４の反発力によりオリフィス１１の弁シート１０ｃの面に当接し、閉弁状態となり燃料の噴霧が終了する。
【００１８】
以上のような構成からなる燃料噴射弁のノズル先端付近の構造を以下説明する。図４に本発明の第１実施例である燃料噴射弁を構成する部品の断面図を示す。この部品は外筒状部品であるノズル本体１０，内筒状部品であるスワラー１２，可動弁４３から形成され、ノズル本体１０内部にスワラー１２が挿入され、可動弁４３がスワラー１２の内壁にガイドされながらノズル底面のオリフィス１１上に形成されたシート１０ｃの面に当接する。ここで、外筒状部品であるノズル本体１０にはノズル内壁と底面からなる角部に環状の突起１０ｄが予め形成されており、この突起にスワラー１２の下端面が食い込む構造となっている。図４ではノズル本体１０に環状の突起１０ｄが設けられているが、突起１０ｄを設ける場所は図２−１（ａ）に示すノズル内壁と底面からなる角部に限らず、スワラー１２の下端面が食込む位置であれば、図２−１（ｂ）及び図２−１（ｄ）のようにノズル底面のどの位置に突起１０ｄを設けてもよい。また、この突起１０ｄの形状は図２−１（ａ）および図２−１（ｂ）に示すような環状形状だけでなく、図２−１（ｃ）および図２−１（ｄ）に示すように部分的に配置してもよい。図２−２（ａ）は図２−１（ａ）のＡ−Ａ′部の断面形状を示しており、この突起１０ｄの断面形状は、スワラー１２の下端面が食込む形状であれば図２−２(ｂ)〜（ｄ）に示す様な各種形状でもよい。
【００１９】
このノズル本体１０とスワラー１２の組み立ての結合方法を以下に示す。
【００２０】
図１は、結合工程を示す縦断面図である。図１の（Ｉ）は、結合される部品であるノズル本体１０，スワラー１２の縦断面図である。ノズル本体１０にはシート１０ｃおよびオリフィス１１が、スワラー１２には内径部１２ａが設けられている。また、ノズル本体１０にはノズル内壁と底面からなる角部に環状の突起
１０ｄが形成されている。
【００２１】
次に図１の（II）は、上記部品が組み合わされた状態を示している。先ずノズル本体１０内にスワラー１２をこれらの内外径間のクリアランスが確保されるように嵌合する。この時スワラーはノズル内壁と底面からなる角部に設けられた環状の突起１０ｄに載置された状態となる。
【００２２】
次にこの嵌合状態で、図１の(III）に示すように、スワラー１２の内径部12ａとほぼ同径の位置決め用ピン１３を挿入し、ピン先端をシート１０ｃの面に当接させる。これにより、スワラー１２の内径部１２ａとオリフィス１１上に設けられたシート１０ｃの面とが同心状態で仮位置決めされる。この際シート１０ｃとスワラー１２との間に心ずれが生じていても、ノズル本体１０とスワラー１２とのクリアランスの存在により、心ずれは吸収される。この仮位置決めの状態で、押さえ１４でスワラー１２の上端面を押圧し、スワラー１２を前記ノズル本体１０に設けられた環状の突起１０ｄに食い込ませ、ノズル本体１０内に固定する。その後図１（IV）に示すように図３のパンチ１５の先端に設けた突起１５ａによりスワラー１２の上端面外周近傍を押圧することで、機械的な局部押圧力を加える。その結果、図４に示すように、パンチ１５で押圧された後のスワラー１２はノズル本体１０のシート１０ｃの方向へ押し付けられた状態で、ノズル本体１０と塑性結合される。また、ノズル本体１０の底面に形成した環状の突起10ｄにスワラー１２が食い込むことにより、スワラー１２は径方向に拘束され、位置決め用ピン１３を抜いた後でもスワラーの内径部１２ａとシート１０ｃの同軸は保たれる。また、スワラー１２の上下を両端支持構造に出来るので、径方向の力に対して結合強度を向上できる。
【００２３】
以上の工程により燃料噴射弁を製作した場合、図６に示す燃料噴射弁のノズル本体１０のシート１０ｃとスワラー１２の内径部１２ａの同軸度が保たれるので、閉弁時のシート１０ｃに対する可動弁４３のボール弁４３ｄの接触を確実にし、燃料の漏れを防止できる。また、閉弁時のシート１０ｃとボール弁４３ｄとの間の環状の隙間を均一に出来るので、燃料噴霧のむらをなくすことが出来る。さらに、ノズル本体１０の底面に形成した環状の突起にスワラー１２を食い込ませることにより、組立て時にノズル本体１０とスワラー１２の同心を保つために挿入した位置決め用ピン１３を組立て終了後に抜き取った場合でも、心ずれを生じにくくすることが出来る。その結果、本実施例により結合を行った場合、従来方法では平均で５.８μｍ であったノズル本体１０とスワラー１２の同軸度が平均で２.３μｍ となり、高い同軸度を達成することが出来た。
【００２４】
また、スワラー１２の内外径の同軸度、ノズル本体１０の内径とシート１０ｃの面の同軸度が０でない場合、特に、スワラー１２の塑性流動後に残留応力バランスの崩れによるスプリングバックが発生する場合でも、環状の突起１０ｄで機械的に径方向のスプリングバックを拘束しているため、ノズルシート１０ｃの面とスワラーの内径部１２ａの同軸度を保つことが出来る。
【００２５】
次に本第２実施例について説明する。本実施例において対象とする燃料噴射弁のノズル先端付近の構造は、図５（Ｉ）に示すように、第１実施例の底付き形状のノズル本体１０に代えて、円筒形状のノズル５０と、中心部にテーパー孔を有する円盤状のオリフィスプレート５２でスワラー５１を挟みこみ固定するものである。このときノズル５０にはノズル内壁とスワラー載置面からなる角部に環状の突起５０ａが設けられており、この突起５０ａに前記オリフィスプレート５２とノズル５０により挟みこまれたスワラー５１が食い込み固定される構造となっている。
【００２６】
このノズル５０とスワラー５１およびオリフィスプレート５２の組立結合方法を以下に示す。
【００２７】
先ず図５（Ｉ）に示すノズル５０に設けられたスワラー載置面の環状の突起５０ａ上へ、ノズル内径とスワラー外径の間にクリアランスが確保されるようにスワラー５１およびオリフィスプレート５２を嵌合する。この時、オリフィスプレート５２はノズル５０に仮圧入される。この状態で、図５(II)に示すように、スワラー５１の貫通孔にスワラー５１の内径とほぼ同径の位置決め用ガイドピン５３をピン先端がシート部５２ａに当接するように挿入する。その後図５(III）に示すようにオリフィスプレート５２を押圧し、スワラー５１をノズル５０とオリフィスプレート５２で挟みこみ、オリフィスプレート５２上に形成されたシート部５２ａとスワラー内径部５１ａの仮位置決めを行う。この時、シート部52ａとスワラー内径部５１ａに心ずれが生じている場合でも、ノズル内径とスワラー外径の間のクリアランスにより、心ずれは吸収される。
【００２８】
最後にこの仮位置決めの状態から、図５（IV）に示すように、さらにオリフィスプレート５２を押圧することにより、ノズル５０に設けられたスワラー載置面の環状の突起５０ａにスワラー５１が食い込み、ノズル５０とスワラー５１は同軸状に組み立てられる。この時、ノズル５０とオリフィスプレート５２に挟まれたスワラー５１は、環状の突起５０ａに食い込むことにより径方向に拘束されるため、位置決め用ガイドピン５３を抜いた後でもスワラー内径部５１ａとシート部５２ａの同軸を保つことが可能となる。
【００２９】
また、本実施例において対象とするノズル先端の構造は、ノズル５０，スワラー５１及びオリフィスプレート５２に長さのばらつきが生じている場合でも、スワラー５１がノズル５０に設けられた環状突起に食い込むことにより、ノズル５０，スワラー５１およびオリフィスプレート５２の結合後の全長を所定の寸法に調整することが可能である。更に、結合後にレーザー溶接等でノズル５０とオリフィスプレート５２を固定した場合でも、心ずれをなくすことが可能である。
【００３０】
【発明の効果】
本発明によれば、複数部材からなる部品を結合する場合に、部品の単品精度の影響がなく、結合後の同軸を保つことが出来る。また、結合後嵌合部品に対して径方向に力が作用した場合でも、その力に対して嵌合部品を強固に結合することが出来る。更に、結合後の全長を所定の寸法に調整することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例による燃料噴射弁の部品の結合方法の工程を示す縦断面図。
【図２】図１に示した燃料噴射弁のノズル本体１０の底面に設けられる突起の形状バリエーション。
【図３】図１に示した燃料噴射弁の部品の結合方法の工程で使用されるパンチ１５の縦断面図。
【図４】図３に示したパンチ１５で押圧された後のノズル本体１０，スワラー１２の縦断面図。
【図５】本発明の第２実施例による燃料噴射弁の部品の結合方法の工程を示す縦断面図。
【図６】燃料噴射弁の縦断面図。
【符号の説明】
１０…ノズル本体、１０ｃ…テーパー孔（弁シート）、１０ｄ，５０ａ…突起（部）、１１…オリフィス、１２，５１…スワラー、１２ａ…内径部又は貫通孔、１３…位置決め用ピン、１４…位置決め用ガイドピン又は押さえ、１５…パンチ、１５ａ…突起、４３…可動弁、４３ｄ…ボール弁、５０…ノズル、５１ａ…スワラー内径部、５２…オリフィスプレート、５２ａ…シート部、５３…位置決め用ガイドピン。

Claims (4)

1. 可動弁と、可動弁を可動させる磁気回路と、前記可動弁を案内する内径部を有するガイドと、燃料噴射孔を有する底付きの形状のノズルとを有する燃料噴射弁であって、前記ガイドは、前記ノズルとの内外径間にクリアランスが確保されるように構成されると共に、前記ノズルの底面に突起を設け、前記ガイドの上端と前記突起部分とで、前記ガイドの上下が両端支持構造となるように前記ノズルと前記ガイドとを塑性結合したことを特徴とする燃料噴射弁。
2. 可動弁と、可動弁を可動させる磁気回路とを有し、前記可動弁の可動を案内する内径部を有するガイドと、前記ガイドを弁座と燃料噴射孔を有する円盤で円筒形状のノズルにおける段付き部に挟み込んだ構造の燃料噴射弁であって、前記ガイドは、前記ノズルとの内外径間にクリアランスが確保されるように構成されると共に、前記ノズルの前記段付き部におけるガイド載置面に突起を設け、前記ガイドと前記突起とを塑性流動させて固定すると共に前記円盤にて挟み込み、前記円盤を前記ノズルに固定したことを特徴とする燃料噴射弁。
3. 可動弁と、可動弁を可動させる磁気回路と、前記可動弁を案内する内径部を有するガイドと、燃料噴射孔を有する底付きの形状のノズルとを有する燃料噴射弁の製造方法であって、
   前記ノズルの底面に突起を設け、
   前記ノズルとの内外形間でクリアランスが確保される前記ガイドを前記ノズルの底面に載置し、
   前記ガイドの貫通孔に位置決め用のガイドピンを前記ノズルのテーパー孔に当接するまで挿入して同心的な仮位置決めをし、
   前記ガイドを押圧することにより前記ノズルの突起に食い込ませ、
   パンチにより前記ガイド及びノズルの嵌合近辺を局部的塑性流動が生じるよう押圧し、この塑性流動により前記ガイドが前記ノズルに対して上下が両端支持構造となるように同心結合させることを特徴とする燃料噴射弁の製造方法。
4. 可動弁と、可動弁を可動させる磁気回路とを有し、前記可動弁の可動を案内する内径部を有するガイドと、前記ガイドを弁座と燃料噴射孔を有する円盤で内側に段付き部が設けられた円筒形状のノズルに挟み込んだ構造の燃料噴射弁の製造方法であって、
   前記ノズルの前記段付き部における前記ガイドの載置面に突起を設け、
   前記ノズルにおける前記ガイドの載置面に、前記ノズルとの内外形間でクリアランスが確保されるように前記ガイドを載置すると共に、前記円盤を前記ノズルに仮圧入し、
   前記ガイドの貫通孔に位置決め用のガイドピンを前記円盤のテーパー孔に当接するまで挿入して同心的な仮位置決めをし、
   前記円盤を押圧することにより、前記ガイドを前記ノズルの突起に食い込ませ、
   前記食い込ませた食い込み量を調整し、
   前記ガイドと前記円盤を前記ノズルに固定したことを特徴とする燃料噴射弁の製造方法。

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