JP2006207561A - 内燃機関用焼結合金製ノズルホルダーとその成形用金型及び成形方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 金型の耐久性を確保することができ、製造コストの削減が可能な焼結合金製ノズルホルダーを提供する。
【解決手段】 ノズルホルダー１は、左右の腕部２，２の先端に噴射ノズルを側面から挿入する挿入開口部３を有すると共に、両腕部２，２の基端側を円弧状内面４により連結し、両腕部２，２の先端下面に噴射ノズルのフランジ部に係合する突設部５，５を突設し、この突設部５の基端側と腕部２の基端側下面とを傾斜部６により連結する。前記傾斜部６の内面に凹部21を設けると共に、突設部５の内面と凹部21との間に段部22を形成し、噴射ノズルに係合する突設部５の基端と腕部２の基端側下面とを傾斜面６により連結する。焼結前の圧粉体を形成する上パンチは、傾斜部６と凹部21とを形成する部分の先端が、段部22に対応した厚さを有するため、先鋭にならず、金型強度を確保することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、内燃機関用焼結合金製ノズルホルダーとその成形用金型及び製造方法に関する。

従来、この種のものとして、シリンダヘッドに設けた穴に筒状の噴射ノズルを挿入し、この噴射ノズルの径小の先端がシリンダ内に露出し、この噴射ノズルの上部には切り欠き部が形成され、前記穴の近傍にはネジ穴が設けられており、このネジ穴にボルトを螺合させてあり、このようにしてシリンダヘッドに固定した前記ボルトに、ノズルクランプ（ノズルホルダー）が差し込まれて使用され、シャフトにナットを螺入してノズルクランプをボルトに取り付けることで、噴射ノズルが穴内において固定される（例えば、特許文献１及び特許文献２）。

また、製品コストを抑えるために、鉄系金属粉からなる原料粉末を成形型に充填した後、原料粉末を圧縮して圧粉体を成形し、この圧粉体を焼結した焼結合金からなるノズルホルダーがあり、このノズルホルダーは、左右の腕部からなる二股部を有する（例えば、特許文献３）。

図８に上記のノズルホルダーの一例を示すと、ノズルホルダー101は、左右の腕部102，102の先端に噴射ノズルを側面から挿入する挿入開口部103を有し、前記両腕部102，102の基端側内面を円弧状内面104により連結し、前記両腕部102，102の先端下面に前記噴射ノズルに係合する突設部105，105を突設し、この突設部105の基端側と前記腕部102の基端側下面とを傾斜部106により連結し、両腕部102，102間に前記噴射ノズルを嵌合保持する。

このような焼結合金製のノズルホルダー101においては、成形及び強度上から製品に屈曲角部を設けることは好ましくなく、このため前記突設部105の基端側と前記腕部102の基端側下面とを傾斜部106により連結している。

また、噴射ノズルにノズルホルダー101をスライド装着する場合（例えば特許文献３の図１）、装着を容易にすると共に、腕部102，102間の基端側下面107がノズルやシリンダヘッドの部材に緩衝しないようにするため、その下面107をスライド方向に沿った略水平方向の平坦面に形成している。

そして、上記のようなノズルホルダー101では、噴射ノズルに係合する両腕部102，102及び円弧状内面104の寸法管理が重要であり、特に両腕部102，102間の寸法に高い精度が求められるから、従来、焼結合金製のノズルホルダー101では、両腕部102，102の内面を機械加工により切削して所定の寸法精度を得るようにしている。
実開平３−１２２２６５号公報 特開平９−１４４６１８号公報 特開２００４−１９０１０５号公報

しかし、製品コストを抑えるために、ノズルホルダー101を焼結合金製としても、機械加工を行うと、その分の工数増加及びコスト上昇が避けられない。

また、上記図の形状のノズルホルダー101を焼結合金で製造し、機械加工を行わない場合、図９及び図１０に示すように、原料粉末を圧縮するパンチ111は、ノズルホルダー101の下面に対応した形状を備え、円弧状内面104に連続する突設部105の内面と腕部102の下面107とを連結する箇所を形成する部分112が先鋭となる。このようなパンチ111で原料粉末の圧縮成形を繰り返し行うと、前記先鋭な部分112が損傷し、パンチ111の耐久性の低下を招く問題がある。

本発明は、このような問題点を解決しようとするもので、金型の耐久性を確保することができ、製造コストの削減が可能な内燃機関用焼結合金製ノズルホルダーとその成形用金型及び成形方法を提供することを目的とし、さらに、焼結合金の機械加工を不要とすることを目的とする。

請求項１のノズルホルダーは、内燃機関の燃料を噴射する前記噴射ノズルの固定に用いられ、左右の腕部の先端に噴射ノズルを側面から挿入する挿入開口部を有すると共に、前記両腕部の基端側を連結内面により連結し、前記両腕部の先端下面に前記噴射ノズルに係合する突設部を突設し、この突設部の基端側と前記腕部の基端側下面とを傾斜部により連結し、前記両腕部間に前記噴射ノズルを嵌合保持する焼結合金製ノズルホルダーであって、前記傾斜部の内面に凹部を設けると共に、前記突設部の内面と前記凹部との間に段部を形成したものである。

また、請求項２のノズルホルダーは、前記凹部の上面は前記腕部の基端側下面と略面一に形成されているものである。

また、請求項３の成形用金型は、請求項１又は２記載のノズルホルダーの製造に用いられ、前記圧粉体の下面を形成する下面パンチと、前記圧粉体の上面を形成する上面パンチとを備え、ダイ内において原料粉末を前記両パンチにより圧縮して前記圧粉体を形成する成形用金型であって、前記下面パンチは、前記腕部及び前記突設部の下面を形成する腕側下面形成部と、前記凹部を形成する凹部形成部とを備え、この凹部形成部の先端には前記段部を形成する段部形成部が設けられているものである。

また、請求項４の製造方法は、請求項３記載の成形用金型を用いて前記圧粉体を成形し、この圧粉体を焼結して焼結合金からなる前記ノズルホルダーを成形し、前記焼結合金の前記腕部の内面に機械加工を施さないものである。

請求項１の構成によれば、噴射ノズルに係合する突設部の基端と腕部の基端側下面とを傾斜面により連結した構造であるから、屈曲角部などに応力が集中することがなく、強度的に安定した構造のノズルホルダーが得られる。そして、焼結前の圧粉体を形成するパンチは、傾斜部と凹部とを形成する部分の先端が段部に対応した厚さを有するため、金型強度を確保することができる。

また、請求項２の構成によれば、組み込み時に凹部が隙間となって噴射ノズルを案内し易くなり、装着性が向上する。

また、請求項３の構成によれば、凹部形成部の先端部分に所定の肉厚を付与することができるから、部分的な金型圧損が防止され、金型強度を確保できる。

また、請求項４の構成によれば、機械加工を不要とし、製造コストの削減が可能となる。

本発明における好適な実施の形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を限定するものではない。また、以下に説明される構成の全てが、本発明の必須要件であるとは限らない。各実施例では、従来とは異なる新規な内燃機関用焼結合金製ノズルホルダーとその成形用金型及び成形方法を採用することにより、従来にない内燃機関用焼結合金製ノズルホルダーとその成形用金型及び成形方法が得られ、その内燃機関用焼結合金製ノズルホルダーとその成形用金型及び成形方法について記述する。

以下、本発明の実施例について説明すると、図１〜図７は本発明の実施例１を示し、同図に示すように、ノズルホルダー１は、先端側に平面略Ｕ字の二股状をなす左右の腕部２，２を有し、これら腕部２，２の先端間に噴射ノズル61を側面から挿入する挿入開口部３が設けられている。前記両腕部２，２の先端部２Ｓ，２Ｓの内面２Ａ，２Ａは、互いに略平行に形成され、それら両腕部２，２の先端部２Ｓ，２Ｓの基端を、連結内面である半円形の円弧状内面４により連結し、前記両腕部２，２の先端部２Ｓ下部に、噴射ノズル61に係合する突設部５，５を下方に向って突設し、この突設部５の基端側と前記腕部２の下面７の基端側とを傾斜部６により連結し、前記両腕部２，２間に前記噴射ノズル61が嵌合保持される。

また、ノズルホルダー１は、腕部２，２の基端側に本体８を一体に備え、この本体８の中央側に貫通孔９が設けられ、図５に示すように、固定部たる前記貫通孔９にボルト10に挿通し、このボルト10を内燃機関本体であるシリンダのシリンダヘッド11に固定することにより、ノズルホルダー１がシリンダヘッド11に固定される。

前記噴射ノズル61は、略円筒状に形成され、前記シリンダヘッド11に形成した孔12に挿着される。そして、噴射ノズル61は、その円筒状の本体部62に、前記腕部２，２が側面から嵌合して保持されると共に、前記本体部62より大径なフランジ部63の上面に前記突設部５の下面が当接し、これによりシリンダヘッド11に固定される。

このようなノズルホルダー１において、前記傾斜部６の内面には、前記腕部２の先端部２Ｓの内面と略平行で、該傾斜部６の肉厚を薄く形成する凹部21が設けられ、前記突設部５の内面５Ａと前記凹部21との間には左右方向の段部22が形成されている。また、前記凹部21の上面23は前記腕部２の下面７と略面一に形成されている。尚、左右の段部22，22は、半円形の円弧状内面４の直径上にほぼ位置する。

次に、製造方法について説明すると、ノズルホルダー１は、鉄系金属粉などからなる原料粉末Ｍを成形用金型31に充填した後、原料粉末Ｍを圧縮して圧粉体Ｐを成形し、その後、所定の雰囲気ガス中で圧粉体Ｐを焼成した焼結合金からなり、さらに、必要に応じてその焼結合金に矯正（サイジング）が施される。

図６〜図７は圧粉体Ｐを成形する成形用金型31を示し、同図に示すように、成形用金型31は、上下方向を軸方向（プレス上下軸方向）としており、ダイ32、コアロッド33、圧粉体Ｐの下面を形成する下面パンチたる上パンチ35と、圧粉体Ｐの上面を形成する上面パンチたる下パンチ34とを備えている。すなわち、この例では、ノズルホルダー１の上下を逆さにした状態の圧粉体Ｐを成形する。ダイ32はほぼ円筒形状で、このダイ32内にほぼ円柱形状のコアロッド33が同軸的に位置している。下パンチ34は、ほぼ円筒形状で、ダイ32およびコアロッド33間に下方から上下動自在に嵌合している。上パンチ35は、ほぼ円筒形状で、ダイ32およびコアロッド33間に上方から上下動自在にかつ挿脱自在に嵌合するものである。そして、ダイ32とコアロッド33と下パンチ34との間に充填部36が形成され、前記ダイ32の内周面が圧粉体Ｐの外周面を形成し、前記下パンチ34の上面が圧粉体Ｐの上面を形成し、前記上パンチ35の下面37が前記圧粉体Ｐの下面を形成し、コアロッド33の外周面が前記貫通孔９を形成する。

前記上パンチ35の断面形状はノズルホルダー１の平断面形状に対応し、その上パンチ35の下面37は、前記腕部２の下面７及び突設部５の下面を形成する腕側下面形成部51と、前記凹部21を形成する凹部形成部52とを備え、この凹部形成部52の先端には前記段部22を形成する段部形成部53が設けられている。尚、凹部形成部52は段部形成部53から基端側に向って次第に肉厚になるように形成されている。

そして、図６に示すように、前記充填部36に、原料粉末Ｍを充填し、上，下パンチ35，34により充填部36内の原料粉末Ｍを加圧することにより圧粉体Ｐを圧縮成形する。さらに、これに続く工程で、上パンチ35がダイ32の上方に上昇し、下パンチ34の上昇により圧粉体Ｐをダイ32内から排出し、これを繰り返して圧粉体Ｐを連続形成する。このような圧粉体Ｐの圧縮成形において、上パンチ35には繰り返し圧縮荷重などが加わるが、凹部21を形成する凹部形成部52は、その先端が段差形成部53により所定の肉厚を備えるため、その金型強度を確保でき、金型圧損を防止することができる。尚、圧粉体Ｐにおいて、腕部２の内面側に出っ張るように前記凹部形成部対応箇所を肉厚に形成した場合では、半円形内面４の先端側が狭まるから、焼結合金の段階で、別途機械加工が必要となるが、先端に段差形成部53を有する凹部形成部52を設けることにより、機械加工などを施すことなく半円形内面４を形成することができる。

このように本実施例では、請求項１に対応して、内燃機関の燃料を噴射する噴射ノズル61を内燃機関本体であるシリンダのシリンダヘッド11に固定し、左右の腕部２，２の先端に噴射ノズル61を側面から挿入する挿入開口部３を有すると共に、両腕部２，２の基端側を連結内面である円弧状内面４により連結し、両腕部２，２の先端下面に噴射ノズル61のフランジ部63に係合する突設部５，５を突設し、この突設部５の基端側と腕部２の基端側下面とを傾斜部６により連結し、両腕部２，２間に噴射ノズル61を嵌合保持する焼結合金製ノズルホルダーであって、傾斜部６の内面に凹部21を設けると共に、突設部５の内面と凹部21との間に段部22を形成し、噴射ノズル61に係合する突設部５の基端と腕部２の基端側下面とを傾斜面６により連結した構造を採用することにより、角部などに応力が集中することがなく、強度的に安定した構造のノズルホルダー１が得られる。そして、焼結前の圧粉体Ｐを形成する上パンチ35は、傾斜部６と凹部21とを形成する部分の先端が段部22に対応した厚さを有するため、金型強度を確保することができる。

また、このように本実施例では、請求項２に対応して、凹部21の上面23は腕部２の基端側の下面７と略面一に形成されているから、組み込み時に凹部が隙間となって噴射ノズル61を案内し易くなり、装着性を向上することができる。

また、このように本実施例では、請求項３に対応して、請求項１又は２記載のノズルホルダー１の製造に用いられ、圧粉体Ｐの下面を形成する下面パンチたる上パンチ35と、圧粉体Ｐの上面を形成する上面パンチたる下パンチ34とを備え、ダイ32内において原料粉末Ｍを両パンチ35，34により圧縮して圧粉体Ｐを形成する成形用金型31であって、上パンチ35は、圧粉体Ｐの腕部２及び突設部５の下面を形成する腕側下面形成部51と、圧粉体Ｐの凹部21を形成する凹部形成部52とを備え、この凹部形成部52はパンチの移動方向に突設されており、前記凹部形成部52の先端には段部22を形成する段部形成部53が設けられているから、凹部形成部52の先端部分に所定の肉厚を付与することができ、部分的な金型圧損が防止され、金型強度を確保できる。

また、このように本実施例では、請求項４に対応して、請求項３記載の成形用金型を用いて圧粉体Ｐを成形し、この圧粉体Ｐを焼結して焼結合金からなるノズルホルダー１を成形し、焼結合金の腕部２の内面２Ａおよび連結内面４に機械加工を施さないから、焼結製品によりノズルホルダー１の製造コストを削減することができる。

尚、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、種々の変形実施が可能である。例えば、連結面は円弧面に限らず、ノズルホルダーの形状に対応すれば、多角形や楕円形などの一部からなる各種の形状を採用できる。また、傾斜部の下面は、実施例で示したように曲線状でもよいし、直線状でもよい。

本発明の実施例１を示すノズルホルダーの斜視図である。 同上、ノズルホルダーの要部の斜視図である。 同上、ノズルホルダーの縦断面図である。 同上、ノズルホルダーの平面図である。 同上、ノズルホルダーの使用状態を示す断面図である。 同上、成形用金型の断面図である。 同上、下面パンチの斜視図である。 従来例を示すノズルホルダーの斜視図である。 従来例を示す成形用金型のパンチの斜視図である。 従来例を示す成形用金型のパンチの要部の平面図である。

符号の説明

１ ノズルホルダー
２ 腕部
２Ａ 内面
３ 挿入開口部
４ 円弧状内面（連結内面）
５ 突設部
６ 傾斜部
７ 下面
21 凹部
22 段部
23 上面
Ｍ 原料粉末
Ｐ 圧粉体
31 成形用金型
35 上パンチ（下面パンチ）
37 下面
51 腕側下面形成部
52 凹部形成部
53 段部形成部
61 噴射ノズル

Claims (4)

1. 内燃機関の燃料を噴射する前記噴射ノズルの固定に用いられ、左右の腕部の先端に噴射ノズルを側面から挿入する挿入開口部を有すると共に、前記両腕部の基端側を連結内面により連結し、前記両腕部の先端下面に前記噴射ノズルに係合する突設部を突設し、この突設部の基端側と前記腕部の基端側下面とを傾斜部により連結し、前記両腕部間に前記噴射ノズルを嵌合保持する焼結合金製ノズルホルダーであって、前記傾斜部の内面に凹部を設けると共に、前記突出部の内面と前記凹部との間に段部を形成したことを内燃機関用焼結合金製ノズルホルダー。
2. 前記凹部の上面は前記腕部の基端側下面と略面一に形成されていることを特徴とする請求項１記載の内燃機関用焼結合金製ノズルホルダー。
3. 請求項１又は２記載のノズルホルダーの製造に用いられ、前記圧粉体の下面を形成する下面パンチと、前記圧粉体の上面を形成する上面パンチとを備え、ダイ内において原料粉末を前記両パンチにより圧縮して前記圧粉体を形成する成形用金型であって、前記下面パンチは、前記腕部及び前記突設部の下面を形成する腕側下面形成部と、前記凹部を形成する凹部形成部とを備え、この凹部形成部の先端には前記段部を形成する段部形成部が設けられていることを特徴とする内燃機関用焼結合金製ノズルホルダーの成形用金型。
4. 請求項３記載の成形用金型を用いて前記圧粉体を成形し、この圧粉体を焼結して焼結合金からなる前記ノズルホルダーを成形し、前記焼結合金の前記腕部の内面に機械加工を施さないことを特徴とする内燃機関用焼結合金製ノズルホルダーの製造方法。

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