JP2004036605A - オリフィスプレートに斜角オリフィスを形成する方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】予め形成した直角オリフィスから工具により斜角オリフィスを形成する方法を提供する。
【解決手段】金属板の第１の工具２０ａにより第１及び第２の表面１０ａ，１０ｂのうちの一方に垂直な第１の軸線Ａに沿って第１の方向に打抜くことにより、壁面が第１の軸線Ａに平行な開口を画定する第１のオリフィス１２を形成し、金属板を第１のオリフィス１２に隣接させた第１の工具２０ａにより第１の軸線Ａに平行であるがそれからオフセットした第２の軸線Ｂに沿って第１の方向に打抜くことにより、金属板の第１と第２の表面１０ａ，１０ｂ間を第１の軸線Ａに対して斜めに延びる第１のオリフィス１２の第１の壁面を形成する。
【選択図】図２Ａ
【解決手段】金属板の第１の工具２０ａにより第１及び第２の表面１０ａ，１０ｂのうちの一方に垂直な第１の軸線Ａに沿って第１の方向に打抜くことにより、壁面が第１の軸線Ａに平行な開口を画定する第１のオリフィス１２を形成し、金属板を第１のオリフィス１２に隣接させた第１の工具２０ａにより第１の軸線Ａに平行であるがそれからオフセットした第２の軸線Ｂに沿って第１の方向に打抜くことにより、金属板の第１と第２の表面１０ａ，１０ｂ間を第１の軸線Ａに対して斜めに延びる第１のオリフィス１２の第１の壁面を形成する。
【選択図】図２Ａ
Description
【０００１】
【発明の背景】
現代の自動車用燃料系統は殆ど、燃料噴射器を用いて各燃焼室に注入される燃料を正確に計量している。燃料噴射器はさらに、注入時に燃料を霧化して多数の非常に細かい粒子にすることにより、注入される燃料の表面積を増加させ、通常は周囲空気である酸化剤と燃焼前にさらに完全に混合されるようにする。燃料を正確に計量して霧化すると、燃焼排出物が減少し、エンジンの燃料効率が増加する。
【０００２】
電磁式燃料噴射器は、通常はソレノイド組立体により燃料計量弁を作動する力を供給する。燃料計量弁はプランジャー型ニードル弁であるのが一般的であり、この弁は、ニードルが弁座に着座して計量オリフィスを介する燃料の燃料室への流入を阻止する閉位置と、ニードルが弁座から持ち上げられて計量オリフィスを介する燃料の燃焼室への流入を許容する開位置との間を往復運動する。
【０００３】
燃料は、燃料噴射器を通過した後、通常はその出口端部から流れ出る。この出口端部は、燃料噴射器を出る燃料のスプレーパターンと方向を部分的に制御するための少なくとも１つのオリフィスを有するディスクまたはプレートを備えている。
【０００４】
被加工物の表面に対して垂直な軸線に沿って延びるオリフィス（即ち、直角オリフィス）は、被加工物を穿孔または打抜きにより形成される。穿孔方法の１つとして、直径１５０乃至２００ミクロンのオリフィスを形成できる放電加工装置（ＥＤＭ）がある。ＥＤＭには多数の短所があるが、その１つは、形成される孔部のオリフィス入口または出口の形状が好ましいものでないためオリフィスを介する流れに影響が出ることである。別の方法として、レーザーにより被加工物またはプレートにオリフィスを加工するものがある。さらに別の方法として、オリフィスをスタンピングまたは打抜きにより形成した後、オリフィスの各端縁部を圧印加工するものである。しかしながら、これらの方法により形成されるオリフィスは、燃料が噴射器のオリフィスを出る時に燃料スプレーを目標に向けることができないと思われる。
【０００５】
燃料スプレーを目標に向けるためには、オリフィスを燃料噴射器の縦方向軸に対して所望の角度に傾斜させればよいと考えられる。このような斜角オリフィスは上記方法のうちの任意のもので形成することができるが、直角オリフィスに比べるとコストが著しく増加すると考えられる。別の方法として、被加工物の一部に形成した直角オリフィスを正円錐体によりディンプリングするものがある。しかしながら、ディンプリングにより形成したかかるオリフィスプレートは、燃料噴射器の閉鎖先端部とオリフィスプレートとの間の袋状空間の体積を増加させると考えられる。この袋状空間体積の増加により、非注入時にこの空間内に滞留する燃料が蒸発し、混合比の変化及び高温始動の問題を惹き起こすため望ましくない。
【０００６】
【発明の概要】
簡単に述べると、本発明は、被加工物に複数の斜角オリフィスを形成するいくつかの方法を提供する。
【０００７】
本発明は、金属板にその第１の表面及び第２の表面のうちの少なくとも一方に対して傾斜した軸線を有するオリフィスを形成する１つの方法を提供する。この方法は、１つの好ましい実施例において、金属板を第１の工具により第１及び第２の表面のうちの一方に垂直な第１の軸線に沿って第１の方向に打抜くことにより、壁面が第１の軸線に平行な開口を画定する第１のオリフィスを形成し、金属板を第１のオリフィスに隣接させた第１の工具により第１の軸線に平行であるがそれからオフセットした第２の軸線に沿って第１の方向に打抜くことにより、金属板の第１と第２の表面間を第１の軸線に対して斜めに延びる第１のオリフィスの第１の壁面を形成することにより実行可能である。
【０００８】
本発明はまた、オリフィスプレートの複数のオリフィスを形成する別の方法を提供する。オリフィスプレートは、互いに離隔した第１及び第２の表面を有する。この方法は、１つの好ましい実施例において、第１及び第２の工具ヘッド、並びにオリフィスプレートの第１と第２の表面間を縦方向軸に沿って延び、各々の壁面が縦方向軸に平行であり、第１及び第２の表面と交差して端縁部を画定する複数のオリフィスを用意し、第１の工具ヘッド及びオリフィスプレートのうちの一方を各オリフィスの端縁部に近い位置で縦方向軸に沿って第１の方向へ第１及び第２の表面の一方へ移動することにより、壁面の第１の部分が縦方向軸に対して第１の傾斜した方向に延びるようにし、第２の工具ヘッド及びオリフィスプレートのうちの他方を各オリフィスの端縁部に近い位置で縦方向軸に沿って第２の方向へ第１及び第２の表面の他方へ移動することにより、壁面の第２の部分が縦方向軸に対して第２の傾斜した方向に延びるようにすることにより実行可能である。
【０００９】
【好ましい実施例の詳細な説明】
図１−５は好ましい実施例を示す。特に、図１Ａ−１Ｃは、オリフィスプレート１０の直角オリフィス１２から斜角オリフィス１４をほぼ同時的に形成する方法を示す。一方、図２Ａ−２Ｃは、オリフィスプレートの直角オリフィス１２から斜角オリフィス１４を逐次的に形成する方法を示す。本願明細書中の用語「オリフィス」は、好ましくはプレートである部材の第１の表面１０ａと第２の表面１０ｂとの間を延びる「開口」を意味する。この開口は、例えば円形、卵形、矩形、正方形または多角形のような適当な断面形状でよい。オリフィス１２は、好ましくは、直角の壁面１２ａ、１２ｂを有する円形の開口であり、オリフィス１４は、傾斜した壁面１４ａ、１４ｂを有する卵形の開口である。
【００１０】
オリフィスプレート１０は、例えば、第１の表面１０ａが平坦で、好ましくは平坦な第２の表面１０ｂと平行なプレート、ほぼ平坦な第１の表面１０ａとこれもほぼ平坦な第２の表面１０ｂとが平行でないプレート、または第１の表面１０ａが曲面状で、好ましくは曲面状の第２の表面１０ｂと平行なプレートのような適当な断面形状の部材を含むことができる。プレート１０は、直角オリフィス１２を予め形成したものであるか、または直角オリフィス１２を斜角オリフィス１４の形成前に形成することができる。直角オリフィスの形成は、斜角オリフィスの形成前に行うのが好ましい。直角オリフィス１２は、例えば、放電加工（ＥＤＭ）、レーザーによる穿孔または機械式穿孔／打抜き加工のような適当な方法で形成できる。プレートまたは金属板は、厚さがほぼ０．００３乃至０．０１０インチでのものでよい。このプレートは、例えば金属、複合材、圧縮荷重により変形するモノマーまたはポリマーのような任意適当な材料でよい。オリフィスプレート１０は、好ましくは、平坦で平行な第１及び第２の表面１０ａ、１０ｂが約０．００６インチ離隔したもので、例えば、機械式穿孔法、打抜き加工、レーザー穿孔法または放電加工法のような適当な方法によりオリフィス１２を予め形成したステンレス鋼のプレートまたはシートでよい。
【００１１】
図１Ａ−１Ｃを参照して、該図は、斜角オリフィス１４を形成するほぼ同時的な作業の態様を示す。さらに詳述すると、オリフィスプレート１０には、縦方向軸Ａに沿って延び、第１の所定の断面積Ａ１を有するオリフィス１２が予め形成されている。第１の断面積Ａ１は、表面３０２ａまたは３０２ｂ上において軸線Ａをほぼ横断する方向の面積である。第１の打抜き工具２０ａと第２の打抜き工具２０ｂとを、各工具に沿い縦方向軸が縦方向軸Ａにほぼ平行になるように、プレート１０の両側に配置する。第１の打抜き工具２０ａには、例えば円錐形、正三角形または楔形のような適当な断面の第１の先端部２２を設けることができる。第２の打抜き工具２０ｂは、例えば、円錐体、正三角形または楔形のような適当な断面の第２の先端部２４を設けることができる。これらの先端部２２、２４は円錐形であるのが好ましい。また、オリフィス１４の形成は、プレスの速度及びダイのサイズ及び進行に応じて工具ヘッドにより逐次行えるのが望ましい。
【００１２】
各先端部２２、２４は、オリフィス１２の方へ移動すると、それぞれオリフィス１２の端縁の一部に接触できるように整列させることができる（図１Ａ及び３）。各先端部を軸線Ａに沿う方向にさらに移動させると（図１Ｂ）、壁部またはオリフィスの表面１２ａ及び１２ｂが塑性変形する結果、壁部またはオリフィス表面１０ａ及び１０ｂが永久変形すると思われる（図１ｃ及び４ｂ）。壁面を別個の部分として説明したが、各表面はオリフィスを画定する領域の一部であることを理解されたい。壁部またはオリフィス表面１２ａ及び１２ｂをそれぞれ変形させて、縦方向軸に対し傾斜した壁部またはオリフィス表面１４ａ及び１４ｂにするか、または少なくとも１つの壁面を軸線Ａ及びもう一方の壁面の両方に対して傾斜させることができる（図４ｂ）。さらに、打抜き工具により、壁面１４ａ、１４ｂが変形してオリフィス１４が第２の所定の断面積Ａ２（軸線Ａに対しほぼ横断する方向で）になっている。ここで、Ａ２はオリフィス１２の断面積であるＡ１より大きい。さらに、壁部またはオリフィス表面１０ａ、１０ｂから一部の材料が除去され、それと共に壁部またはオリフィス表面の他の材料が塑性変形している。
【００１３】
適当な大きさの力が一方の先端部に確実に伝達されて先端部がオリフィス１２の壁部またはオリフィス表面を塑性変形できるようにするためには、少なくとも一方の先端部を他方の先端部に対してほぼ同時に縦方向軸に沿って移動させることにより一方の先端部に伝達される力が他方の先端部により支持できるようにするのが好ましい。
【００１４】
図２Ａ−２Ｃに示す別の好ましい実施例では、斜角オリフィスの形成を逐次的に行うことができる。この実施例では再び、ほぼ縦方向軸に沿って延びてオリフィスの表面を形成する正円開口を有するオリフィス１２をオリフィスプレート１０に設けることができるのが好ましい。第１及び第２の表面１０ａ、１０ｂの一方を第１のダイブッシング３０ａ上に配置できる。打抜き工具を使用し、軸線Ａに平行であるがそれからオフセットした第１の軸Ｂに沿って移動させることにより、第１及び第２の表面１０ａ、１０ｂのうち他方の表面の壁部またはオリフィス表面１０ａまたは１０ｂを塑性変形させることができる（図２Ａ及び２Ａ）。これにより、軸線Ａに関して斜めに向いた壁面１４ａを有するオリフィスプレート１０が得られる。その後、このプレート１０を方向Ｘに沿って移動させる。第２のダイブッシング３０ｂを第１及び第２の表面１０ａ、１０ｂのうち他方の表面（即ち、表面１０ａ）上に配置すると共に、第２の打抜き工具２０ｂを軸Ａに平行であるがそれからオフセットした第２の軸Ｃに沿って移動させることができる。これにより、縦方向軸Ａに対して斜めに向いた壁面１４ｂを有するオリフィスプレートが得られる。
【００１５】
図３Ａ−Ｆに示す別の好ましい実施例では、第１の打抜き工具２００により、金属板２１０に、金属板２１０の第１及び第２の表面２１０ａ、２１０ｂの一方に垂直な壁部またはオリフィス表面２１２ａ、２１２ｂを有する第１のオリフィス２１２を打抜くことが可能であるが、この第１の打抜き工具は、第１の表面２１０ａをオリフィスの第１の傾斜した壁面２１１ａに変形し、第２の打抜き工具２０２は、第２の壁またはオリフィス表面２１０ｂを第２の傾斜した壁面２１１ｂに変形するために使用可能である。さらに詳述すると、第１の打抜き工具２００を、第１及び第２の表面２１０ａ、２１０ｂの一方に垂直でありうる第１の軸線Ａに沿って移動させる（図３Ａ）。第１の打抜き工具を金属板２１０を介して移動させると、平行な壁部またはオリフィス表面２１２ａ、２１２ｂを有するオリフィス２１２が形成される（図３Ｂ）。第１の打抜き工具を後退させて、好ましくは、軸線Ａから所定の距離だけオフセットさせることにより、先端部２００ａを表面２１０ａ、２１０ｂと、壁部またはオリフィス表面２１２ａ、２１２ｂとの間に形成される端縁部２１２ｃまたは２１２ｄの一方にほぼ接触させることができる（図３Ｃ）。その後、第１の打抜き工具２００を、好ましくは第１の軸線Ａに平行でありまた表面２１０ａ及び２１０ｂの一方に垂直である第２の軸線Ｂに沿って移動させることにより、第１の壁面２１２ａを第１の傾斜した壁面２１３ａに塑性変形することができる（図３Ｄ）。第１の打抜き工具２００と同一の打抜き工具でよい第２の打抜き工具２０２を、好ましくは、先端部２０２ａがオリフィス２１２の端縁部２１２ｄと接触するように第３の軸線Ｃに整列させることができる。第３の軸線Ｃは、好ましくは、第１の軸線Ａに平行であるがその第１の軸線から所定の距離だけオフセットさせることができる。打抜き工具２０２を軸線Ｃに沿って移動させると、先端部２０２ａはオリフィス２１２の壁面２１２ｂを塑性変形して、第２の傾斜した壁面２１３ｂにする。第１の傾斜した壁面２１３ａ及び第２の傾斜した壁面２１３ｂは、好ましくは、互いに平行であるが、第１の軸線Ａに関し傾斜している。ここでは、第２の打抜き工具の代わりに、被加工物を１８０度裏返しにして、第１の打抜き工具により表面２１０ｂを打抜くことができるようにすることが可能であることに注意されたい。また、傾斜したオリフィス２１３の開口により形成可能な領域は、オリフィス２１２の開口により形成可能な領域より大きくできることに注意されたい。
【００１６】
本明細書中の用語「塑性変形」は、オリフィスプレート１０の材料３００、詳しくはオリフィス１２が、弾性限界を超えて変形することにより周囲領域３１０の材料を永久変形させる（図４Ａ−４Ｃ）ことを示す。永久変形した材料は、塑性変形した材料がオリフィスとオリフィス１４または２１３の表面３０２ａまたは３０２ｂとの交差部近くにおいて平坦な表面から隆起している特徴的な膨れたまたは隆起した部分３１２または３１４を与える。さらに、オリフィスプレートの好ましい材料（ステンレス鋼）によく見られる結晶構造の滑りにより、オリフィス１４または２１２の周囲領域３１０を冷間加工により硬化することができる。金属を冷間加工すると、金属が変形する時新しい転位が生じる。結晶中の転位の数が変化すると、それらの転位がもつれるかまたは釘付け状態となって移動できなくなる。これによりオリフィスプレートに近い、またはその周りの材料が強化され、プレート全体が冷間加工プロセスにより変形しにくくなる。斜角開口１４または２１３にとっては、圧縮応力は疲労破壊、腐食疲労、応力腐食割れ、水素の助けによる割れ、フレッチィング、摩損、及び流体流のキャビテーションによる侵食に対する耐性が増加するという利点がある。オリフィス１４または２１３にはまた、加工による硬化、耐粒界腐食性、表面組織及び金属の多数の孔の閉鎖による利点がある。また、オリフィス１４または２１３の冷間加工または膨張により、オリフィスの周りに圧縮性応力領域が生じる。オリフィス１４または２１３の周りのこれらの圧縮性応力領域は、オリフィスが作られる材料の硬度を増加させ、耐疲労性を向上させる。適当な用途では、（１）応力の除去、（２）柔らかさの導入、（３）延性、靭性、電気的または磁気的物理的性質の変更、（４）結晶構造の改善、（５）気体の除去、または（６）シート状金属またはプレートの所望の微細構造の生成のような１またはそれ以上の目的のため、オリフィスディスクの形成に用いる冷間加工済み金属板または金属シートに、例えば、焼きなまし、中間焼きなまし、焼きならし、パテンチング、球状化焼きなまし、または焼きもどしのような適当な熱処理を施すことができる。
【００１７】
図４Ａ−４Ｄを参照して、オリフィス１２（または２１２）を図４Ａに示すように形成するにあたり、壁部またはオリフィス表面１２ａ、１２ｂの材料を除去し、せん断加工すると、オリフィス１２または２１２の周面にほぼ平行なうねまたは領域３１０が均等に分布して残る。オリフィス１４（または２１３）を形成するにあたり、図４Ｂに示すように、壁部またはオリフィス表面の材料は、それぞれの工具ヘッドがオリフィスの壁部またはオリフィス表面の結晶構造に切り込むにつれて塑性変形し冷間加工される（領域３１０ａ、３１０ｂとして示す）。工具ヘッドがオリフィス１２に関して互いに反対方向に移動するため、プレート表面３０２ａ、３０２ｂ及びライン３１６の一部と境界を接する第１の領域３１６ａと、表面３０２ａ、３０２ｂ及びライン３１８の一部と境界を接する第２の領域３１８ａとの間に移行領域３２０を形成することができる。第１の境界領域３１６ａは、オリフィスの材料の結晶構造を変化させる第１の工具ヘッドの移動により第１の方向に向いた表面特性を有する。斜角オリフィスの特性をよく示すために、オリフィスを図４Ｄ及び４Ｅに示すように展開する。即ち、図４Ｄ、４Ｅは、オリフィス内の縦方向軸Ａを中心として回転すると見えるオリフィス表面の３６０度のパノラマである。図４Ｄ、４Ｅにおけるオリフィス１４の「バーチャルな」展開図から明らかなように、第２の境界領域３１８ａは、オリフィスプレートの結晶構造を変化させる第２の工具の移動により第１の方向とは異なる第２の方向に向いた表面特性を有する。移行領域の結晶構造は、第１及び第２の境界領域の結晶構造とは異なる可能性があることに注意されたい。同様に、第１の境界領域の結晶構造は第２の境界領域の結晶構造とは異なる可能性がある。第１及び第２の境界領域３１６ａ、３１８ａを表面３０２ａ、３０２ｂ及び２つのライン３１６及び３１８の一部と境界を接するものとして示すが、切断工具の幾何学的形状及びオリフィスの他の寸法パラメータにより、場合によっては、図４Ｅに示すように、移行領域３２０の代わりに、ライン３１６とライン３１８とが合流して、２つの接触する第１の領域と第２の領域との間に単一の連続するライン３２２を画定する場合がある。
【００１８】
従って、斜角オリフィスを形成する幾つかの方法のうちの１つは、第１の工具２００により金属板２１０の第１及び第２の表面２１０ａ、２１０ｂの一方に垂直な第１の軸線Ａに沿って第１の方向に金属板を打抜いて第１のオリフィスを形成することにより実行することができる。第１のオリフィス１２は、第１の軸線に平行な壁面２１２ａ、２１２ｂを有する開口を画定する。この方法はさらに、第１のオリフィス２１０に近接させた第１の工具２００により第１の軸線に平行であるがそれからオフセットした第２の軸線Ｂに沿って第１の方向に金属板２１０を打抜いて、金属板の第１と第２の表面間を第１の軸線Ａに対して斜めに延びる第１のオリフィス２１３の第１の壁面２１３ａを形成することにより実行する。さらに、この方法は、第１の工具２００により、または第１のオリフィスに近接させた第２の工具２０２により、第１の軸線Ａに平行であるがそれからオフセットした第３の軸線Ｃに沿って第２の方向に金属板２１０を打抜いて、第１の軸線Ａに対して斜めに延びる第１のオリフィスの第２の壁面２１３ｂを形成することにより実行する。
【００１９】
オリフィスを形成する別の方法はまた、第１及び第２の工具ヘッド２０ａ、２０ｂ、並びに第１のプレート表面１０ａと１０ｂとの間を縦方向軸Ａに沿って延びる複数の予め形成したオリフィス１２を用意することにより実行できる。複数のオリフィスはそれぞれ、縦方向軸Ａに平行であって第１及び第２のプレート表面１０ａ、１０ｂと交差してオリフィスの端縁部を画定する壁面１２ａ、１２ｂを有する。この方法は、部分的に、第１の工具ヘッド２０ａ及びプレート１０のうちの一方を各オリフィスの端縁部（図３Ｃの端縁部２１２ｃと同じ）に近い位置で縦方向軸に沿って第１の方向に第１及び第２のプレート表面１０ａ、１０ｂのうちの一方へ移動することにより、壁面の第１の部分が縦方向軸Ａに対して第１の傾斜した方向に延びるようにすることにより実行される。さらに、この方法は、部分的に、第２の工具ヘッド２０ｂ及びプレート１０のうちの他方を各オリフィス１２の端縁部に近い位置で縦方向軸Ａに沿って第２の方向へ第１及び第２のプレート表面１０ａ、１０ｂの他方へ移動することにより、壁面の第２の部分が縦方向軸Ａに対して第２の傾斜した方向へ延びるようにすることにより実行される。この方法の移動ステップはさらに、第１の工具ヘッド２０ａ及びプレート１０のうちの一方を第１の所定の時間インターバルｔ１の間第１の方向に移動させるステップを含むことが可能であり、第２の方向への移動ステップはさらに、第２の工具ヘッド及びプレートのうちの一方を第２の所定の時間インターバルｔ２の間第１の方向とは反対の第２の方向へ移動させるステップを含むことが可能である。第１の工具ヘッド及びプレートの一方を第１の方向に移動させるにあたり、この方法は、第１及び第２の表面のうちの一方に近い各オリフィスの壁面の第１の部分を縦方向軸に対して第１の傾斜した方向に変位させるステップを含む。第２の工具ヘッド及びプレートのうちの他方を移動させるにあたり、この方法は、第１及び第２のプレート表面１０ａ、１０ｂのうちの他方に近い各オリフィスの壁面１２ａ、１２ｂの第２の部分を縦方向軸Ａに対して第２の傾斜した方向に変位させるステップを含む。この変位ステップはまた、壁面１２ａ、１２ｂの第１及び第２の部分のうちの一方を、その一方の部分が第１の工具ヘッド２０ａの狭くなった部分にほぼ平行になるように変形させ、壁面の第１及び第２の部分のうちの他方をその他方の部分が第２の工具ヘッド２０ｂの狭くなった部分にほぼ平行になるように変形させるステップを含む。
【００２０】
好ましい実施例のオリフィスプレートを使用可能な燃料噴射器の動作及びさらなる詳細事項については、全体を本願の一部として引用する、本願と同日に出願された米国特許出願第１０／０９７，６２８号（弁護士整理番号第０５１２５２−５２２７）に記載されている。この出願の図５に噴射器１００として示される燃料噴射器は、入口管１１０、電磁アクチュエーター１２０及び弁組立体１３０を有する。電磁アクチュエーター１２０は、電磁コイル１２２、アーマチャー１２４及びそれに結合された閉鎖部材１２６を有する。弁組立体１３０は、弁本体１３２、弁座１３４及びオリフィスプレート１０または金属シート２１０を有する。上述した好ましい実施例によると、オリフィスプレート１０または金属板２１０には複数のオリフィス１４１及び１４２を形成することができる。その後、オリフィスプレートを燃料噴射器１００の他のコンポーネントと共に組み込むことができる。さらなる詳細事項については、全体を本願の一部として引用する１９９６年２月２７日発行の米国特許第５，４９４，２２５号に記載されている。
【００２１】
本発明をある特定の実施例に関連して説明したが、図示説明した実施例に対する多数の変形例及び設計変更が頭書の特許請求の範囲に示される本発明の範囲から逸脱することなく可能である。従って、本発明は図示説明した実施例に限定されず、特許請求の範囲の文言及びその均等物により画定される全範囲を享受するものと意図されている。
【図面の簡単な説明】
【図１Ａ】図１Ａは、好ましい実施例のプロセスに用いる２つの打抜き工具及び被加工物であるプレートを示す。
【図１Ｂ】図１Ｂは、好ましい実施例のプロセスに用いる２つの打抜き工具及び被加工物であるプレートを示す。
【図１Ｃ】図１Ｃは、好ましい実施例のプロセスに用いる２つの打抜き工具及び被加工物であるプレートを示す。
【図２Ａ】図２Ａは、別の好ましい実施例における２つの打抜き工具及び被加工物であるプレートを示す。
【図２Ｂ】図２Ｂは、別の好ましい実施例における２つの打抜き工具及び被加工物であるプレートを示す。
【図２Ｃ】図２Ｃは、別の好ましい実施例における２つの打抜き工具及び被加工物であるプレートを示す。
【図３Ａ】図３Ａは、さらに別の好ましい実施例に従って単一の打抜き工具によりオリフィスを形成するプロセスを示す。
【図３Ｂ】図３Ｂは、さらに別の好ましい実施例に従って単一の打抜き工具によりオリフィスを形成するプロセスを示す。
【図３Ｃ】図３Ｃは、さらに別の好ましい実施例に従って単一の打抜き工具によりオリフィスを形成するプロセスを示す。
【図３Ｄ】図３Ｄは、さらに別の好ましい実施例に従って単一の打抜き工具によりオリフィスを形成するプロセスを示す。
【図３Ｅ】図３Ｅは、さらに別の好ましい実施例に従って単一の打抜き工具によりオリフィスを形成するプロセスを示す。
【図３Ｆ】図３Ｆは、さらに別の好ましい実施例に従って単一の打抜き工具によりオリフィスを形成するプロセスを示す。
【図４Ａ】図４Ａは、直線オリフィスを有するオリフィスプレートの破断断面図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、塑性変形した斜角オリフィスを示す破断断面図である。
【図４Ｃ】図４Ｃは、好ましい実施例による、表面の変化を誇張して示す図４Ｂの斜角オリフィスの斜視図である。
【図４Ｄ】図４Ｄは、図４Ｂ−４Ｃのオリフィスを展開したバーチャルな斜角オリフィスを示す。
【図４Ｅ】図４Ｅは、図４Ｂ−４Ｃのオリフィスを展開したバーチャルな斜角オリフィスを示す。
【図５】図５は、燃料噴射器のオリフィスプレート及び斜角オリフィスを示す。
【発明の背景】
現代の自動車用燃料系統は殆ど、燃料噴射器を用いて各燃焼室に注入される燃料を正確に計量している。燃料噴射器はさらに、注入時に燃料を霧化して多数の非常に細かい粒子にすることにより、注入される燃料の表面積を増加させ、通常は周囲空気である酸化剤と燃焼前にさらに完全に混合されるようにする。燃料を正確に計量して霧化すると、燃焼排出物が減少し、エンジンの燃料効率が増加する。
【０００２】
電磁式燃料噴射器は、通常はソレノイド組立体により燃料計量弁を作動する力を供給する。燃料計量弁はプランジャー型ニードル弁であるのが一般的であり、この弁は、ニードルが弁座に着座して計量オリフィスを介する燃料の燃料室への流入を阻止する閉位置と、ニードルが弁座から持ち上げられて計量オリフィスを介する燃料の燃焼室への流入を許容する開位置との間を往復運動する。
【０００３】
燃料は、燃料噴射器を通過した後、通常はその出口端部から流れ出る。この出口端部は、燃料噴射器を出る燃料のスプレーパターンと方向を部分的に制御するための少なくとも１つのオリフィスを有するディスクまたはプレートを備えている。
【０００４】
被加工物の表面に対して垂直な軸線に沿って延びるオリフィス（即ち、直角オリフィス）は、被加工物を穿孔または打抜きにより形成される。穿孔方法の１つとして、直径１５０乃至２００ミクロンのオリフィスを形成できる放電加工装置（ＥＤＭ）がある。ＥＤＭには多数の短所があるが、その１つは、形成される孔部のオリフィス入口または出口の形状が好ましいものでないためオリフィスを介する流れに影響が出ることである。別の方法として、レーザーにより被加工物またはプレートにオリフィスを加工するものがある。さらに別の方法として、オリフィスをスタンピングまたは打抜きにより形成した後、オリフィスの各端縁部を圧印加工するものである。しかしながら、これらの方法により形成されるオリフィスは、燃料が噴射器のオリフィスを出る時に燃料スプレーを目標に向けることができないと思われる。
【０００５】
燃料スプレーを目標に向けるためには、オリフィスを燃料噴射器の縦方向軸に対して所望の角度に傾斜させればよいと考えられる。このような斜角オリフィスは上記方法のうちの任意のもので形成することができるが、直角オリフィスに比べるとコストが著しく増加すると考えられる。別の方法として、被加工物の一部に形成した直角オリフィスを正円錐体によりディンプリングするものがある。しかしながら、ディンプリングにより形成したかかるオリフィスプレートは、燃料噴射器の閉鎖先端部とオリフィスプレートとの間の袋状空間の体積を増加させると考えられる。この袋状空間体積の増加により、非注入時にこの空間内に滞留する燃料が蒸発し、混合比の変化及び高温始動の問題を惹き起こすため望ましくない。
【０００６】
【発明の概要】
簡単に述べると、本発明は、被加工物に複数の斜角オリフィスを形成するいくつかの方法を提供する。
【０００７】
本発明は、金属板にその第１の表面及び第２の表面のうちの少なくとも一方に対して傾斜した軸線を有するオリフィスを形成する１つの方法を提供する。この方法は、１つの好ましい実施例において、金属板を第１の工具により第１及び第２の表面のうちの一方に垂直な第１の軸線に沿って第１の方向に打抜くことにより、壁面が第１の軸線に平行な開口を画定する第１のオリフィスを形成し、金属板を第１のオリフィスに隣接させた第１の工具により第１の軸線に平行であるがそれからオフセットした第２の軸線に沿って第１の方向に打抜くことにより、金属板の第１と第２の表面間を第１の軸線に対して斜めに延びる第１のオリフィスの第１の壁面を形成することにより実行可能である。
【０００８】
本発明はまた、オリフィスプレートの複数のオリフィスを形成する別の方法を提供する。オリフィスプレートは、互いに離隔した第１及び第２の表面を有する。この方法は、１つの好ましい実施例において、第１及び第２の工具ヘッド、並びにオリフィスプレートの第１と第２の表面間を縦方向軸に沿って延び、各々の壁面が縦方向軸に平行であり、第１及び第２の表面と交差して端縁部を画定する複数のオリフィスを用意し、第１の工具ヘッド及びオリフィスプレートのうちの一方を各オリフィスの端縁部に近い位置で縦方向軸に沿って第１の方向へ第１及び第２の表面の一方へ移動することにより、壁面の第１の部分が縦方向軸に対して第１の傾斜した方向に延びるようにし、第２の工具ヘッド及びオリフィスプレートのうちの他方を各オリフィスの端縁部に近い位置で縦方向軸に沿って第２の方向へ第１及び第２の表面の他方へ移動することにより、壁面の第２の部分が縦方向軸に対して第２の傾斜した方向に延びるようにすることにより実行可能である。
【０００９】
【好ましい実施例の詳細な説明】
図１−５は好ましい実施例を示す。特に、図１Ａ−１Ｃは、オリフィスプレート１０の直角オリフィス１２から斜角オリフィス１４をほぼ同時的に形成する方法を示す。一方、図２Ａ−２Ｃは、オリフィスプレートの直角オリフィス１２から斜角オリフィス１４を逐次的に形成する方法を示す。本願明細書中の用語「オリフィス」は、好ましくはプレートである部材の第１の表面１０ａと第２の表面１０ｂとの間を延びる「開口」を意味する。この開口は、例えば円形、卵形、矩形、正方形または多角形のような適当な断面形状でよい。オリフィス１２は、好ましくは、直角の壁面１２ａ、１２ｂを有する円形の開口であり、オリフィス１４は、傾斜した壁面１４ａ、１４ｂを有する卵形の開口である。
【００１０】
オリフィスプレート１０は、例えば、第１の表面１０ａが平坦で、好ましくは平坦な第２の表面１０ｂと平行なプレート、ほぼ平坦な第１の表面１０ａとこれもほぼ平坦な第２の表面１０ｂとが平行でないプレート、または第１の表面１０ａが曲面状で、好ましくは曲面状の第２の表面１０ｂと平行なプレートのような適当な断面形状の部材を含むことができる。プレート１０は、直角オリフィス１２を予め形成したものであるか、または直角オリフィス１２を斜角オリフィス１４の形成前に形成することができる。直角オリフィスの形成は、斜角オリフィスの形成前に行うのが好ましい。直角オリフィス１２は、例えば、放電加工（ＥＤＭ）、レーザーによる穿孔または機械式穿孔／打抜き加工のような適当な方法で形成できる。プレートまたは金属板は、厚さがほぼ０．００３乃至０．０１０インチでのものでよい。このプレートは、例えば金属、複合材、圧縮荷重により変形するモノマーまたはポリマーのような任意適当な材料でよい。オリフィスプレート１０は、好ましくは、平坦で平行な第１及び第２の表面１０ａ、１０ｂが約０．００６インチ離隔したもので、例えば、機械式穿孔法、打抜き加工、レーザー穿孔法または放電加工法のような適当な方法によりオリフィス１２を予め形成したステンレス鋼のプレートまたはシートでよい。
【００１１】
図１Ａ−１Ｃを参照して、該図は、斜角オリフィス１４を形成するほぼ同時的な作業の態様を示す。さらに詳述すると、オリフィスプレート１０には、縦方向軸Ａに沿って延び、第１の所定の断面積Ａ１を有するオリフィス１２が予め形成されている。第１の断面積Ａ１は、表面３０２ａまたは３０２ｂ上において軸線Ａをほぼ横断する方向の面積である。第１の打抜き工具２０ａと第２の打抜き工具２０ｂとを、各工具に沿い縦方向軸が縦方向軸Ａにほぼ平行になるように、プレート１０の両側に配置する。第１の打抜き工具２０ａには、例えば円錐形、正三角形または楔形のような適当な断面の第１の先端部２２を設けることができる。第２の打抜き工具２０ｂは、例えば、円錐体、正三角形または楔形のような適当な断面の第２の先端部２４を設けることができる。これらの先端部２２、２４は円錐形であるのが好ましい。また、オリフィス１４の形成は、プレスの速度及びダイのサイズ及び進行に応じて工具ヘッドにより逐次行えるのが望ましい。
【００１２】
各先端部２２、２４は、オリフィス１２の方へ移動すると、それぞれオリフィス１２の端縁の一部に接触できるように整列させることができる（図１Ａ及び３）。各先端部を軸線Ａに沿う方向にさらに移動させると（図１Ｂ）、壁部またはオリフィスの表面１２ａ及び１２ｂが塑性変形する結果、壁部またはオリフィス表面１０ａ及び１０ｂが永久変形すると思われる（図１ｃ及び４ｂ）。壁面を別個の部分として説明したが、各表面はオリフィスを画定する領域の一部であることを理解されたい。壁部またはオリフィス表面１２ａ及び１２ｂをそれぞれ変形させて、縦方向軸に対し傾斜した壁部またはオリフィス表面１４ａ及び１４ｂにするか、または少なくとも１つの壁面を軸線Ａ及びもう一方の壁面の両方に対して傾斜させることができる（図４ｂ）。さらに、打抜き工具により、壁面１４ａ、１４ｂが変形してオリフィス１４が第２の所定の断面積Ａ２（軸線Ａに対しほぼ横断する方向で）になっている。ここで、Ａ２はオリフィス１２の断面積であるＡ１より大きい。さらに、壁部またはオリフィス表面１０ａ、１０ｂから一部の材料が除去され、それと共に壁部またはオリフィス表面の他の材料が塑性変形している。
【００１３】
適当な大きさの力が一方の先端部に確実に伝達されて先端部がオリフィス１２の壁部またはオリフィス表面を塑性変形できるようにするためには、少なくとも一方の先端部を他方の先端部に対してほぼ同時に縦方向軸に沿って移動させることにより一方の先端部に伝達される力が他方の先端部により支持できるようにするのが好ましい。
【００１４】
図２Ａ−２Ｃに示す別の好ましい実施例では、斜角オリフィスの形成を逐次的に行うことができる。この実施例では再び、ほぼ縦方向軸に沿って延びてオリフィスの表面を形成する正円開口を有するオリフィス１２をオリフィスプレート１０に設けることができるのが好ましい。第１及び第２の表面１０ａ、１０ｂの一方を第１のダイブッシング３０ａ上に配置できる。打抜き工具を使用し、軸線Ａに平行であるがそれからオフセットした第１の軸Ｂに沿って移動させることにより、第１及び第２の表面１０ａ、１０ｂのうち他方の表面の壁部またはオリフィス表面１０ａまたは１０ｂを塑性変形させることができる（図２Ａ及び２Ａ）。これにより、軸線Ａに関して斜めに向いた壁面１４ａを有するオリフィスプレート１０が得られる。その後、このプレート１０を方向Ｘに沿って移動させる。第２のダイブッシング３０ｂを第１及び第２の表面１０ａ、１０ｂのうち他方の表面（即ち、表面１０ａ）上に配置すると共に、第２の打抜き工具２０ｂを軸Ａに平行であるがそれからオフセットした第２の軸Ｃに沿って移動させることができる。これにより、縦方向軸Ａに対して斜めに向いた壁面１４ｂを有するオリフィスプレートが得られる。
【００１５】
図３Ａ−Ｆに示す別の好ましい実施例では、第１の打抜き工具２００により、金属板２１０に、金属板２１０の第１及び第２の表面２１０ａ、２１０ｂの一方に垂直な壁部またはオリフィス表面２１２ａ、２１２ｂを有する第１のオリフィス２１２を打抜くことが可能であるが、この第１の打抜き工具は、第１の表面２１０ａをオリフィスの第１の傾斜した壁面２１１ａに変形し、第２の打抜き工具２０２は、第２の壁またはオリフィス表面２１０ｂを第２の傾斜した壁面２１１ｂに変形するために使用可能である。さらに詳述すると、第１の打抜き工具２００を、第１及び第２の表面２１０ａ、２１０ｂの一方に垂直でありうる第１の軸線Ａに沿って移動させる（図３Ａ）。第１の打抜き工具を金属板２１０を介して移動させると、平行な壁部またはオリフィス表面２１２ａ、２１２ｂを有するオリフィス２１２が形成される（図３Ｂ）。第１の打抜き工具を後退させて、好ましくは、軸線Ａから所定の距離だけオフセットさせることにより、先端部２００ａを表面２１０ａ、２１０ｂと、壁部またはオリフィス表面２１２ａ、２１２ｂとの間に形成される端縁部２１２ｃまたは２１２ｄの一方にほぼ接触させることができる（図３Ｃ）。その後、第１の打抜き工具２００を、好ましくは第１の軸線Ａに平行でありまた表面２１０ａ及び２１０ｂの一方に垂直である第２の軸線Ｂに沿って移動させることにより、第１の壁面２１２ａを第１の傾斜した壁面２１３ａに塑性変形することができる（図３Ｄ）。第１の打抜き工具２００と同一の打抜き工具でよい第２の打抜き工具２０２を、好ましくは、先端部２０２ａがオリフィス２１２の端縁部２１２ｄと接触するように第３の軸線Ｃに整列させることができる。第３の軸線Ｃは、好ましくは、第１の軸線Ａに平行であるがその第１の軸線から所定の距離だけオフセットさせることができる。打抜き工具２０２を軸線Ｃに沿って移動させると、先端部２０２ａはオリフィス２１２の壁面２１２ｂを塑性変形して、第２の傾斜した壁面２１３ｂにする。第１の傾斜した壁面２１３ａ及び第２の傾斜した壁面２１３ｂは、好ましくは、互いに平行であるが、第１の軸線Ａに関し傾斜している。ここでは、第２の打抜き工具の代わりに、被加工物を１８０度裏返しにして、第１の打抜き工具により表面２１０ｂを打抜くことができるようにすることが可能であることに注意されたい。また、傾斜したオリフィス２１３の開口により形成可能な領域は、オリフィス２１２の開口により形成可能な領域より大きくできることに注意されたい。
【００１６】
本明細書中の用語「塑性変形」は、オリフィスプレート１０の材料３００、詳しくはオリフィス１２が、弾性限界を超えて変形することにより周囲領域３１０の材料を永久変形させる（図４Ａ−４Ｃ）ことを示す。永久変形した材料は、塑性変形した材料がオリフィスとオリフィス１４または２１３の表面３０２ａまたは３０２ｂとの交差部近くにおいて平坦な表面から隆起している特徴的な膨れたまたは隆起した部分３１２または３１４を与える。さらに、オリフィスプレートの好ましい材料（ステンレス鋼）によく見られる結晶構造の滑りにより、オリフィス１４または２１２の周囲領域３１０を冷間加工により硬化することができる。金属を冷間加工すると、金属が変形する時新しい転位が生じる。結晶中の転位の数が変化すると、それらの転位がもつれるかまたは釘付け状態となって移動できなくなる。これによりオリフィスプレートに近い、またはその周りの材料が強化され、プレート全体が冷間加工プロセスにより変形しにくくなる。斜角開口１４または２１３にとっては、圧縮応力は疲労破壊、腐食疲労、応力腐食割れ、水素の助けによる割れ、フレッチィング、摩損、及び流体流のキャビテーションによる侵食に対する耐性が増加するという利点がある。オリフィス１４または２１３にはまた、加工による硬化、耐粒界腐食性、表面組織及び金属の多数の孔の閉鎖による利点がある。また、オリフィス１４または２１３の冷間加工または膨張により、オリフィスの周りに圧縮性応力領域が生じる。オリフィス１４または２１３の周りのこれらの圧縮性応力領域は、オリフィスが作られる材料の硬度を増加させ、耐疲労性を向上させる。適当な用途では、（１）応力の除去、（２）柔らかさの導入、（３）延性、靭性、電気的または磁気的物理的性質の変更、（４）結晶構造の改善、（５）気体の除去、または（６）シート状金属またはプレートの所望の微細構造の生成のような１またはそれ以上の目的のため、オリフィスディスクの形成に用いる冷間加工済み金属板または金属シートに、例えば、焼きなまし、中間焼きなまし、焼きならし、パテンチング、球状化焼きなまし、または焼きもどしのような適当な熱処理を施すことができる。
【００１７】
図４Ａ−４Ｄを参照して、オリフィス１２（または２１２）を図４Ａに示すように形成するにあたり、壁部またはオリフィス表面１２ａ、１２ｂの材料を除去し、せん断加工すると、オリフィス１２または２１２の周面にほぼ平行なうねまたは領域３１０が均等に分布して残る。オリフィス１４（または２１３）を形成するにあたり、図４Ｂに示すように、壁部またはオリフィス表面の材料は、それぞれの工具ヘッドがオリフィスの壁部またはオリフィス表面の結晶構造に切り込むにつれて塑性変形し冷間加工される（領域３１０ａ、３１０ｂとして示す）。工具ヘッドがオリフィス１２に関して互いに反対方向に移動するため、プレート表面３０２ａ、３０２ｂ及びライン３１６の一部と境界を接する第１の領域３１６ａと、表面３０２ａ、３０２ｂ及びライン３１８の一部と境界を接する第２の領域３１８ａとの間に移行領域３２０を形成することができる。第１の境界領域３１６ａは、オリフィスの材料の結晶構造を変化させる第１の工具ヘッドの移動により第１の方向に向いた表面特性を有する。斜角オリフィスの特性をよく示すために、オリフィスを図４Ｄ及び４Ｅに示すように展開する。即ち、図４Ｄ、４Ｅは、オリフィス内の縦方向軸Ａを中心として回転すると見えるオリフィス表面の３６０度のパノラマである。図４Ｄ、４Ｅにおけるオリフィス１４の「バーチャルな」展開図から明らかなように、第２の境界領域３１８ａは、オリフィスプレートの結晶構造を変化させる第２の工具の移動により第１の方向とは異なる第２の方向に向いた表面特性を有する。移行領域の結晶構造は、第１及び第２の境界領域の結晶構造とは異なる可能性があることに注意されたい。同様に、第１の境界領域の結晶構造は第２の境界領域の結晶構造とは異なる可能性がある。第１及び第２の境界領域３１６ａ、３１８ａを表面３０２ａ、３０２ｂ及び２つのライン３１６及び３１８の一部と境界を接するものとして示すが、切断工具の幾何学的形状及びオリフィスの他の寸法パラメータにより、場合によっては、図４Ｅに示すように、移行領域３２０の代わりに、ライン３１６とライン３１８とが合流して、２つの接触する第１の領域と第２の領域との間に単一の連続するライン３２２を画定する場合がある。
【００１８】
従って、斜角オリフィスを形成する幾つかの方法のうちの１つは、第１の工具２００により金属板２１０の第１及び第２の表面２１０ａ、２１０ｂの一方に垂直な第１の軸線Ａに沿って第１の方向に金属板を打抜いて第１のオリフィスを形成することにより実行することができる。第１のオリフィス１２は、第１の軸線に平行な壁面２１２ａ、２１２ｂを有する開口を画定する。この方法はさらに、第１のオリフィス２１０に近接させた第１の工具２００により第１の軸線に平行であるがそれからオフセットした第２の軸線Ｂに沿って第１の方向に金属板２１０を打抜いて、金属板の第１と第２の表面間を第１の軸線Ａに対して斜めに延びる第１のオリフィス２１３の第１の壁面２１３ａを形成することにより実行する。さらに、この方法は、第１の工具２００により、または第１のオリフィスに近接させた第２の工具２０２により、第１の軸線Ａに平行であるがそれからオフセットした第３の軸線Ｃに沿って第２の方向に金属板２１０を打抜いて、第１の軸線Ａに対して斜めに延びる第１のオリフィスの第２の壁面２１３ｂを形成することにより実行する。
【００１９】
オリフィスを形成する別の方法はまた、第１及び第２の工具ヘッド２０ａ、２０ｂ、並びに第１のプレート表面１０ａと１０ｂとの間を縦方向軸Ａに沿って延びる複数の予め形成したオリフィス１２を用意することにより実行できる。複数のオリフィスはそれぞれ、縦方向軸Ａに平行であって第１及び第２のプレート表面１０ａ、１０ｂと交差してオリフィスの端縁部を画定する壁面１２ａ、１２ｂを有する。この方法は、部分的に、第１の工具ヘッド２０ａ及びプレート１０のうちの一方を各オリフィスの端縁部（図３Ｃの端縁部２１２ｃと同じ）に近い位置で縦方向軸に沿って第１の方向に第１及び第２のプレート表面１０ａ、１０ｂのうちの一方へ移動することにより、壁面の第１の部分が縦方向軸Ａに対して第１の傾斜した方向に延びるようにすることにより実行される。さらに、この方法は、部分的に、第２の工具ヘッド２０ｂ及びプレート１０のうちの他方を各オリフィス１２の端縁部に近い位置で縦方向軸Ａに沿って第２の方向へ第１及び第２のプレート表面１０ａ、１０ｂの他方へ移動することにより、壁面の第２の部分が縦方向軸Ａに対して第２の傾斜した方向へ延びるようにすることにより実行される。この方法の移動ステップはさらに、第１の工具ヘッド２０ａ及びプレート１０のうちの一方を第１の所定の時間インターバルｔ１の間第１の方向に移動させるステップを含むことが可能であり、第２の方向への移動ステップはさらに、第２の工具ヘッド及びプレートのうちの一方を第２の所定の時間インターバルｔ２の間第１の方向とは反対の第２の方向へ移動させるステップを含むことが可能である。第１の工具ヘッド及びプレートの一方を第１の方向に移動させるにあたり、この方法は、第１及び第２の表面のうちの一方に近い各オリフィスの壁面の第１の部分を縦方向軸に対して第１の傾斜した方向に変位させるステップを含む。第２の工具ヘッド及びプレートのうちの他方を移動させるにあたり、この方法は、第１及び第２のプレート表面１０ａ、１０ｂのうちの他方に近い各オリフィスの壁面１２ａ、１２ｂの第２の部分を縦方向軸Ａに対して第２の傾斜した方向に変位させるステップを含む。この変位ステップはまた、壁面１２ａ、１２ｂの第１及び第２の部分のうちの一方を、その一方の部分が第１の工具ヘッド２０ａの狭くなった部分にほぼ平行になるように変形させ、壁面の第１及び第２の部分のうちの他方をその他方の部分が第２の工具ヘッド２０ｂの狭くなった部分にほぼ平行になるように変形させるステップを含む。
【００２０】
好ましい実施例のオリフィスプレートを使用可能な燃料噴射器の動作及びさらなる詳細事項については、全体を本願の一部として引用する、本願と同日に出願された米国特許出願第１０／０９７，６２８号（弁護士整理番号第０５１２５２−５２２７）に記載されている。この出願の図５に噴射器１００として示される燃料噴射器は、入口管１１０、電磁アクチュエーター１２０及び弁組立体１３０を有する。電磁アクチュエーター１２０は、電磁コイル１２２、アーマチャー１２４及びそれに結合された閉鎖部材１２６を有する。弁組立体１３０は、弁本体１３２、弁座１３４及びオリフィスプレート１０または金属シート２１０を有する。上述した好ましい実施例によると、オリフィスプレート１０または金属板２１０には複数のオリフィス１４１及び１４２を形成することができる。その後、オリフィスプレートを燃料噴射器１００の他のコンポーネントと共に組み込むことができる。さらなる詳細事項については、全体を本願の一部として引用する１９９６年２月２７日発行の米国特許第５，４９４，２２５号に記載されている。
【００２１】
本発明をある特定の実施例に関連して説明したが、図示説明した実施例に対する多数の変形例及び設計変更が頭書の特許請求の範囲に示される本発明の範囲から逸脱することなく可能である。従って、本発明は図示説明した実施例に限定されず、特許請求の範囲の文言及びその均等物により画定される全範囲を享受するものと意図されている。
【図面の簡単な説明】
【図１Ａ】図１Ａは、好ましい実施例のプロセスに用いる２つの打抜き工具及び被加工物であるプレートを示す。
【図１Ｂ】図１Ｂは、好ましい実施例のプロセスに用いる２つの打抜き工具及び被加工物であるプレートを示す。
【図１Ｃ】図１Ｃは、好ましい実施例のプロセスに用いる２つの打抜き工具及び被加工物であるプレートを示す。
【図２Ａ】図２Ａは、別の好ましい実施例における２つの打抜き工具及び被加工物であるプレートを示す。
【図２Ｂ】図２Ｂは、別の好ましい実施例における２つの打抜き工具及び被加工物であるプレートを示す。
【図２Ｃ】図２Ｃは、別の好ましい実施例における２つの打抜き工具及び被加工物であるプレートを示す。
【図３Ａ】図３Ａは、さらに別の好ましい実施例に従って単一の打抜き工具によりオリフィスを形成するプロセスを示す。
【図３Ｂ】図３Ｂは、さらに別の好ましい実施例に従って単一の打抜き工具によりオリフィスを形成するプロセスを示す。
【図３Ｃ】図３Ｃは、さらに別の好ましい実施例に従って単一の打抜き工具によりオリフィスを形成するプロセスを示す。
【図３Ｄ】図３Ｄは、さらに別の好ましい実施例に従って単一の打抜き工具によりオリフィスを形成するプロセスを示す。
【図３Ｅ】図３Ｅは、さらに別の好ましい実施例に従って単一の打抜き工具によりオリフィスを形成するプロセスを示す。
【図３Ｆ】図３Ｆは、さらに別の好ましい実施例に従って単一の打抜き工具によりオリフィスを形成するプロセスを示す。
【図４Ａ】図４Ａは、直線オリフィスを有するオリフィスプレートの破断断面図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、塑性変形した斜角オリフィスを示す破断断面図である。
【図４Ｃ】図４Ｃは、好ましい実施例による、表面の変化を誇張して示す図４Ｂの斜角オリフィスの斜視図である。
【図４Ｄ】図４Ｄは、図４Ｂ−４Ｃのオリフィスを展開したバーチャルな斜角オリフィスを示す。
【図４Ｅ】図４Ｅは、図４Ｂ−４Ｃのオリフィスを展開したバーチャルな斜角オリフィスを示す。
【図５】図５は、燃料噴射器のオリフィスプレート及び斜角オリフィスを示す。
Claims (25)
- 金属板にその第１の表面及び第２の表面のうちの少なくとも一方に対して傾斜した軸線を有するオリフィスを形成する方法であって、
金属板を第１の工具により第１及び第２の表面のうちの一方に垂直な第１の軸線に沿って第１の方向に打抜くことにより、壁面が第１の軸線に平行な開口を画定する第１のオリフィスを形成し、
金属板を第１のオリフィスに隣接させた第１の工具により第１の軸線に平行であるがそれからオフセットした第２の軸線に沿って第１の方向に打抜くことにより、金属板の第１と第２の表面間を第１の軸線に対して斜めに延びる第１のオリフィスの第１の壁面を形成するステップより成るオリフィスの形成方法。 - 金属板を第１のオリフィスに隣接させた第２の工具により第１の軸線と平行であるがそれからオフセットした第３の軸線に沿って第２の方向に打抜くことにより、第１の軸線に対して斜めに延びる第１のオリフィスの第２の壁面を形成するステップをさらに含む請求項１の方法。
- 第２の壁面は第１の壁面にほぼ平行であり、これにより第２のオリフィスが形成される請求項２の方法。
- 第１のオリフィスの開口の面積は第２のオリフィスの開口の面積より小さい請求項３の方法。
- 第１の表面は、縦方向軸に対して傾斜した第１の方向に向いた第１の表面特性を有する第１の領域を含み、第２の表面は、第１の方向とは反対の第２の方向に向いた第２の表面特性を有する第２の領域を含む請求項３の方法。
- 第１の領域と第２の領域とは、第１及び第２の表面特性とは異なる表面特性を有する移行領域により離隔している請求項５の方法。
- 第１の領域と第２の領域とは、連続するラインが第１の領域を第２の領域から分離するように接触関係にある請求項５の方法。
- 第１及び第２の移行領域に近いオリフィスの材料は冷間加工され塑性変形により変形している請求項５の方法。
- 第１と第２の工具のヘッドは互いに直径方向に対置しているため、各工具ヘッドが金属板の第１及び第２の表面の一方とオリフィスの第１及び第２の表面の一方との間の交差部とそれぞれ接触する請求項５の方法。
- 各工具ヘッドは尖った先端部を有する打抜き工具より成る請求項５の方法。
- 第１及び第２の移行領域の少なくとも一方に近い交差部は隆起部分より成る請求項５の方法。
- 互いに離隔した第１及び第２の表面を有するオリフィスプレートに複数のオリフィスを形成する方法であって、
第１及び第２の工具ヘッド、並びにオリフィスプレートの第１と第２の表面間を縦方向軸に沿って延び、各々の壁面が縦方向軸に平行であり、第１及び第２の表面と交差して端縁部を画定する複数のオリフィスを用意し、
第１の工具ヘッド及びオリフィスプレートのうちの一方を各オリフィスの端縁部に近い位置で縦方向軸に沿って第１の方向へ第１及び第２の表面の一方へ移動することにより、壁面の第１の部分が縦方向軸に対して第１の傾斜した方向に延びるようにし、
第２の工具ヘッド及びオリフィスプレートのうちの他方を各オリフィスの端縁部に近い位置で縦方向軸に沿って第２の方向へ第１及び第２の表面の他方へ移動することにより、壁面の第２の部分が縦方向軸に対して第２の傾斜した方向に延びるようにするステップにより成る複数のオリフィスの形成方法。 - 第１の方向への移動ステップはさらに、第１の工具ヘッド及びプレートのうちの一方を第１の所定時間インターバルの間第１の方向へ移動させるステップを含み、第２の方向への移動ステップはさらに、第２の工具ヘッド及びプレートのうちの一方を第２の所定時間インターバルの間第１の方向とは反対の第２の方向へ移動させるステップを含む請求項１０の方法。
- 第１の所定時間インターバルは第２の所定時間インターバルとオーバーラップしている請求項１１の方法。
- 第１の所定時間インターバルは第２の所定時間インターバルとオーバーラップしない請求項１１の方法。
- 第１の方向への移動ステップは、第１及び第２の表面のうちの一方に近い各オリフィスの壁面の第１の部分を縦方向軸に対して第１の傾斜した方向に変位させるステップより成る請求項１０の方法。
- 第２の方向への移動ステップは、第１及び第２の表面のうち他方に近い各オリフィスの壁面の第２の部分を縦方向軸に対して第２の傾斜した方向に変位させるステップより成る請求項１４の方法。
- 変位ステップはさらに、壁面の第１及び第２の部分のうちの一方をその一方の部分が第１の工具ヘッドの表面とほぼ平行になるように変形させるステップより成る請求項１４の方法。
- 変位ステップはさらに、壁面の第１及び第２の部分のうち他方をその他方の部分が第２の工具ヘッドの表面にほぼ平行になるように変形させるステップより成る請求項１５の方法。
- 変位ステップは、第１及び第２の表面のうち一方を第１及び第２の工具のうちの一方と各オリフィスの端縁部に近い表面上の位置で接触させるステップより成る請求項１６の方法。
- 変位ステップは、第１及び第２の表面のうち他方を第１及び第２の工具のうちの他方と各オリフィスの端縁部に接触する表面上の位置で接触させるステップより成る請求項１５の方法。
- 第１の傾斜方向に延びる壁面の第１の部分は、第２の傾斜方向に延びる第２の部分とほぼ平行である請求項１５の方法。
- 第１の傾斜方向に延びる壁面の第１の部分は、第２の傾斜方向に延びる第２の部分とほぼ平行でない請求項１５の方法。
- 壁面の第１の部分は、縦方向軸に対して傾斜した第１の方向に向いた第１の表面特性を有する第１の領域を含み、壁面の第２の部分は、第１の傾斜方向とは反対の第２の方向に向いた第２の表面特性を有する第２の領域を含む請求項１０の方法。
- 第１の領域と第２の領域とは、第１及び第２の表面特性とは異なる表面特性を有する移行領域により離隔している請求項２２の方法。
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