JP2007292057A - 燃料噴射弁、燃料噴射弁の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 流体の流れを制御する流体制御弁において、シール性及び耐久性の向上を図るのに有効な技術を提供する。
【解決手段】 本発明に係る燃料噴射弁では、閉弁時にバルブ３０のボール弁３２が当接するバルブシート４０は、ステンレス製の基材を覆う該基材よりも軟質のＳｎめっき被膜を有するとともに、これら基材及びＳｎめっき被膜によって平滑状の平滑面４２を形成する構成とされる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、流体の流れを制御する流体制御弁に係り、例えば内燃機関において燃料を噴射する制御を行う燃料噴射弁に関する。

この種の燃料噴射弁は、燃料噴射孔を有するバルブシートとバルブとが当接して燃料噴射が停止される閉弁状態と、その当接が解除されて燃料噴射がなされる開弁状態に制御される構成を有するが、特にバルブシートとバルブとの間における燃料のシール性を高める要請がある。
そこで、下記特許文献１には、バルブボディ側にバルブよりもヤング率の低い低ヤング率部材を設けた流体制御弁が開示されている。この流体制御弁では、閉弁時にバルブが着座したバルブボディ側の低ヤング率部材が弾性変形することによって、バルブの磨耗を抑制し、これによって流体のシール性を確保する可能性が提示されている。しかしながら、低ヤング率部材は、変形能が高いため高精度の加工を行うのが難しいうえ、軟質であるがゆえに閉弁時における硬質のバルブとの当接によってそれ自体が磨耗し易いため、開閉動作が繰り返される場合の耐久性が懸念される。
特開２００３−６５１８９号公報

そこで、本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、流体の流れを制御する流体制御弁において、シール性及び耐久性の向上を図るのに有効な技術を提供することを課題とする。

（本発明の第１発明）
前記課題を解決する本発明の第１発明は、請求項１に記載の燃料噴射弁である。
請求項１に記載のこの燃料噴射弁は、燃料噴射を行う噴射弁であって、燃料噴射孔、バルブシート及びバルブを少なくとも備える構成とされる。
本発明の燃料噴射孔は、燃料を噴射可能な噴射孔として構成される。ここでいう燃料には、ガソリン、液化石油ガス（ＬＰＧ）、液化天然ガス（ＬＮＧ）等の液体燃料、それ以外の種々の燃料が包含される。
本発明のバルブシートは、前記の燃料噴射孔を有するバルブシートとして構成される。
本発明のバルブは、前記のバルブシートに対向して配置されるバルブとして構成される。
本発明の燃料噴射弁は、バルブのバルブ側当接部とバルブシートのバルブシート側当接部とが当接して燃料噴射孔からの燃料噴射が停止される閉弁状態と、この当接が解除されて燃料噴射孔から燃料噴射がなされる開弁状態に設定される構成とされる。本構成に関しては、バルブ側当接部がバルブの一部または全部を構成し、またバルブシート側当接部がバルブシートの一部または全部を構成することができる。

特に、本発明の燃料噴射弁は、バルブシート側当接部とバルブ側当接部の少なくとも一方が、基材（「母材」ともいう）を覆う当該基材よりも軟質の被膜を有するとともに、これら基材及び被膜によって平滑面を形成する構成とされる。すなわち、本発明では、バルブシート側当接部とバルブ側当接部のいずれか一方が被膜及び平滑面を有してもよいし、或いはバルブシート側当接部及びバルブ側当接部の両方が被膜及び平滑面を有してもよい。
このとき、本発明の被膜は、基材よりも軟質であるため、成形時において当該当接部の基材の凹部に、この基材よりも軟質の材料が入り込み易く、表面が平滑状とされた平滑面を容易に形成させることが可能となる。なお、この平滑面の形成に際しては、被膜によって被覆された基材を所定条件下に置くエージング処理が施されるのが好ましい。このエージング処理によって、平滑面の面粗度（平滑度合い）が向上することとなる。
また、本発明の燃料噴射弁において、基材及び被膜によって形成される平滑面は、換言すれば、被膜とこの被膜表面に露出した基材部分とによって平滑状に形成される面とされる。従って、閉弁状態において、例えばバルブシート側当接部の平滑面の各部位のうち、被膜の露出した基材部分が、バルブ側当接部の基材部分と当接することとなるため、少なくとも基材部分同士の当接構造が実現される。
なお、本発明の燃料噴射弁において、基材に対し被膜を施す方法に関しては、めっき処理、ＰＶＤ処理、ＣＶＤ処理、溶射などの処理方法を適宜用いることができる。

（本発明の第２発明）
前記課題を解決する本発明の第２発明は、請求項２に記載の燃料噴射弁である。
請求項２に記載のこの燃料噴射弁では、請求項１に記載の被膜は、基材に対し当該基材よりも軟質のめっき材がめっき処理されることによって形成されている。

（本発明の第３発明）
前記課題を解決する本発明の第３発明は、請求項３に記載の燃料噴射弁である。
請求項３に記載のこの燃料噴射弁は、請求項２に記載の構成のように、基材に対し当該基材よりも軟質のめっき材がめっき処理されており、更に基材と被膜との間に、これら基材及び被膜の金属結合により形成された拡散層を備える構成とされる。この拡散層は、所定の拡散処理条件での処理によって、基材及び被膜を金属結合させて互いの密着性を高めるのに寄与する部位とされる。この拡散処理条件としては、拡散に要する時間、温度、雰囲気などのうちの少なくとも１つによって規定される条件を用いることができる。

（本発明の第４発明）
前記課題を解決する本発明の第４発明は、請求項４に記載の流体制御弁である。
請求項４に記載のこの流体制御弁は、流体の流れを制御する制御弁であって、流体吐出孔、バルブシート及びバルブを少なくとも備える構成とされる。ここでいう流体制御弁には、インジェクタ以外に、レギュレーター、リリーフバルブ、遮断弁、チェック弁等が広く包含される。
本発明の流体吐出孔は、流体を吐出可能な吐出孔として構成される。ここでいう流体には、ガソリン、液化石油ガス（ＬＰＧ）、液化天然ガス（ＬＮＧ）等の液体燃料をはじめ、水素等の気体が広く包含される。
本発明のバルブシートは、前記の流体吐出孔を有するバルブシートとして構成される。
本発明のバルブは、前記のバルブシートに対向して配置されるバルブとして構成される。
本発明の流体制御弁は、バルブのバルブ側当接部とバルブシートのバルブシート側当接部とが当接して流体吐出孔からの流体吐出が停止される閉弁状態と、この当接が解除されて流体吐出孔から流体吐出がなされる開弁状態に設定される構成とされる。本構成に関しては、バルブ側当接部がバルブの一部または全部を構成し、またバルブシート側当接部がバルブシートの一部または全部を構成することができる。

特に、本発明の流体制御弁は、バルブシート側当接部とバルブ側当接部の少なくとも一方が、基材を覆う当該基材よりも軟質の被膜を有するとともに、これら基材及び被膜によって平滑面を形成する構成とされる。すなわち、本発明では、バルブシート側当接部とバルブ側当接部のいずれか一方が被膜及び平滑面を有してもよいし、或いはバルブシート側当接部及びバルブ側当接部の両方が被膜及び平滑面を有してもよい。
このとき、本発明の被膜は、基材よりも軟質であるため、成形時において当該当接部の基材の凹部に、この基材よりも軟質の材料が入り込み易く、表面が平滑状とされた平滑面を容易に形成させることが可能となる。
また、本発明の流体制御弁において、基材及び被膜によって形成される平滑面は、換言すれば、被膜とこの被膜表面に露出した基材部分とによって平滑状に形成される面とされる。従って、閉弁状態において、例えばバルブシート側当接部の平滑面の各部位のうち、被膜の露出した基材部分が、バルブ側当接部の基材部分と当接することとなるため、少なくとも基材部分同士の当接構造が実現される。
なお、本発明の流体制御弁において、基材に対し被膜を施す方法に関しては、めっき処理、ＰＶＤ処理、ＣＶＤ処理、溶射などの処理方法を適宜用いることができる。

（本発明の第５発明）
前記課題を解決する本発明の第５発明は、請求項５に記載の流体制御弁である。
請求項５に記載のこの流体制御弁では、請求項４に記載の被膜は、基材に対し当該基材よりも軟質のめっき材がめっき処理されることによって形成されている。

（本発明の第６発明）
前記課題を解決する本発明の第６発明は、請求項６に記載の流体制御弁である。
請求項６に記載のこの流体制御弁は、請求項５に記載の構成のように、基材に対し当該基材よりも軟質のめっき材がめっき処理されており、更に基材と被膜との間に、これら基材及び被膜の金属結合により形成された拡散層を備える構成とされる。この拡散層は、所定の拡散処理条件での処理によって、基材及び被膜を金属結合させて互いの密着性を高めるのに寄与する部位とされる。この拡散処理条件としては、拡散に要する時間、温度、雰囲気などのうちの少なくとも１つによって規定される条件を用いることができる。

（本発明の第７発明）
前記課題を解決する本発明の第７発明は、請求項７に記載の燃料噴射弁の製造方法である。
この製造方法は、請求項１に記載の燃料噴射弁と実質的に同様の燃料噴射弁に対し適用される。この製造方法では、少なくとも第１の処理工程及び第２の処理工程が行われる。第１の処理工程は、バルブシート側当接部とバルブ側当接部の少なくとも一方に、基材を覆う当該基材よりも軟質の被膜を形成させる処理工程とされる。典型的には、基材に対し当該基材よりも軟質のめっき材をめっき処理する方法をこの第１の処理工程に用いることができる。第２の処理工程は、第１の処理工程において形成された被膜の表面にエージング処理を施すことによって、基材及び被膜による平滑面を形成させる処理工程とされる。ここでいうエージング処理とは、バルブを仮組した状態で作動させて、バルブシートに数千回程度の当りづけを行う処理とされる。

（本発明の第８発明）
前記課題を解決する本発明の第８発明は、請求項８に記載の燃料噴射弁の製造方法である。
この製造方法では、請求項７に記載の製造方法において、第２の処理工程の前に、第１の処理工程において形成された被膜の表面に熱拡散処理を施すのが好ましい。ここでいう熱拡散処理とは、典型的には所定条件下（例えば、温度１８０℃、６０ｍｉｎ）において、被膜及び基材の金属結合による密着性（耐久性）の高い熱拡散層を形成させる処理とされる。

（本発明の第９発明）
前記課題を解決する本発明の第９発明は、請求項９に記載の燃料噴射弁の製造方法である。
この製造方法は、請求項１に記載の燃料噴射弁と実質的に同様の燃料噴射弁に対し適用される。この製造方法では、少なくとも第１の処理工程及び第２の処理工程が行われる。第１の処理工程は、バルブシート側当接部とバルブ側当接部の少なくとも一方に、基材を覆う当該基材よりも軟質の被膜を形成させる処理工程とされる。第２の処理工程は、第１の処理工程において形成された被膜の表面にバニシング加工を施すことによって、基材及び被膜による平滑面を形成させる処理工程とされる。ここでいうバニシング加工とは、液圧で保持された高硬度ボール等の加工ツールを被膜の表面に転がり接触（圧縮回転接触）させて、被膜の表面を押しならす塑性加工とされる。なお、必要に応じては、第２の処理工程の前に、第１の処理工程において形成された被膜の表面に、前述の熱拡散処理を施すこともできる。

請求項１に記載の発明によれば、シール性及び耐久性の向上を図ることが可能な燃料噴射弁が提供される。
具体的には、バルブシート側当接部及びバルブ側当接部の少なくとも一方が基材よりも軟質の被膜を有するため、表面が平滑状とされた平滑面を容易に形成させることが可能となり、これによって閉弁状態におけるシール性を高めることができる。
また、閉弁状態において、例えばバルブシート側当接部の平滑面の各部位のうち、被膜の露出した基材部分が、バルブ側当接部の基材部分と当接し、同様の硬さの基材部分同士の当接構造が少なくとも実現されるため、開閉動作が繰り返される場合であっても、耐久性（耐摩耗性）を高めることができる。
また、本発明のように、基材に対し被膜を被着させる構造の場合には、基材に対し別部材を設ける構成に比して成形精度が高いという作用効果を奏する。

また、請求項２に記載の発明によれば、基材に対し当該基材よりも軟質のめっき材をめっき処理することによって被膜及び平滑面が形成された燃料噴射弁が提供される。

また、請求項３に記載の発明によれば、基材と被膜との間に拡散層を備えることによって、これら基材と被膜との密着性を高め、被膜が剥離し難い構成とされるため、これによって耐久性の高い燃料噴射弁が提供される。本構成は、とりわけバルブの作動回数（摺動回数）が比較的多いことが予想されるバルブ製品に対し特に効果的である。

また、請求項４に記載の発明によれば、シール性及び耐久性の向上を図ることが可能な流体制御弁が提供される。
具体的には、バルブシート側当接部とバルブ側当接部のいずれか一方が基材よりも軟質の被膜を有するため、表面が平滑状とされた平滑面を容易に形成させることが可能となり、これによって閉弁状態におけるシール性を高めることができる。
また、閉弁状態において、例えばバルブシート側当接部の平滑面の各部位のうち、被膜の露出した基材部分が、バルブ側当接部の基材部分と当接し、同様の硬さの基材部分同士の当接構造が少なくとも実現されるため、開閉動作が繰り返される場合であっても、耐久性（耐摩耗性）を高めることができる。
また、本発明のように、基材に対し被膜を被着させる構造の場合には、基材に対し別部材を設ける構成に比して成形精度が高いという作用効果を奏する。

また、請求項５に記載の発明によれば、基材に対し当該基材よりも軟質のめっき材をめっき処理することによって被膜及び平滑面が形成された流体制御弁が提供される。

また、請求項６に記載の発明によれば、基材と被膜との間に拡散層を備えることによって、これら基材と被膜との密着性を高め、被膜が剥離し難い構成とされるため、これによって耐久性の高い流体制御弁が提供される。本構成は、とりわけバルブの作動回数（摺動回数）が比較的多いことが予想されるバルブ製品に対し特に効果的である。

請求項７に記載の発明によれば、バルブシート側当接部及びバルブ側当接部の少なくとも一方が基材よりも軟質の被膜を有するため、表面が平滑状とされた平滑面を容易に形成させることが可能となり、これによって閉弁状態におけるシール性を高めることができる。特に第２の処理工程としてエージング処理を用いることによって、平滑面の面粗度（平滑度合い）を向上させることが可能となる。
また、閉弁状態において、例えばバルブシート側当接部の平滑面の各部位のうち、被膜の露出した基材部分が、バルブ側当接部の基材部分と当接し、同様の硬さの基材部分同士の当接構造が少なくとも実現されるため、開閉動作が繰り返される場合であっても、耐久性（耐摩耗性）を高めることができる。

また、請求項８に記載の発明によれば、基材と被膜との間に熱拡散層を形成させることで、これら基材と被膜との密着性を高め、被膜が剥離し難い構成とされるため、これによって耐久性の高い燃料噴射弁が提供される。

また、請求項９に記載の発明によれば、バルブシート側当接部及びバルブ側当接部の少なくとも一方が基材よりも軟質の被膜を有するため、表面が平滑状とされた平滑面を容易に形成させることが可能となり、これによって閉弁状態におけるシール性を高めることができる。特に第２の処理工程としてバニシング加工を用いることによって、基材表面が加工硬化された加工硬化層が形成させることができる。この加工硬化層は、基材表面から数μｍの範囲に形成される耐摩耗性の高い高硬度の被覆層とされるため、平滑面の耐摩耗性向上を図ることが可能となり、またこれによってインジェクタ流量変化を減少させることが可能となる。更には基材凹部の開口部（幅）が狭まり、耐異物噛み込み性が向上する。
また、閉弁状態において、例えばバルブシート側当接部の平滑面の各部位のうち、被膜の露出した基材部分が、バルブ側当接部の基材部分と当接し、同様の硬さの基材部分同士の当接構造が少なくとも実現されるため、開閉動作が繰り返される場合であっても、耐久性（耐摩耗性）を高めることができる。

以下に、本発明の一実施の形態を図面を参照しつつ説明する。本発明の「燃料噴射弁」の一実施の形態である燃料噴射弁１０の縦断面図が図１に示される。この燃料噴射弁１０は、燃料である流体を、燃料噴射孔である吐出孔を通じて吐出制御する「流体制御弁」或いは「インジェクタ」とも称呼される。

図１に示す燃料噴射弁１０は、燃料タンクから供給される液体状態のガソリン燃料を噴射する機能を有する燃料噴射弁である。この燃料噴射弁１０は、本体部２０、バルブ（弁体）３０、バルブシート４０、駆動部５０に大別される。

本体部２０は、筒状に形成されており、その中心側（内周側）に形成された孔は、燃料通路２１ａとして用いられる。図１において、ガソリン燃料はこの燃料通路２１ａを図中上方から図中下方へと流れる。また、この本体部２０は、ガソリン燃料が流れる方向に対して上流側（図１の上側）（以下、単に「上流側」という）に配置される固定コア２１と、燃料が流れる方向に対して下流側（図１の下側）（以下、単に「下流側」という）に配置されるボディ２２、コネクタ２４を有している。固定コア２１とボディ２２は、磁性材料である金属により形成されている。固定コア２１の外周面の所定位置には、外周方向に突出しているフランジ２１ｂが形成されている。
また、燃料通路２１ａの上流側には、燃料通路２１ａへと供給されるガソリン燃料をフィルタ処理するための燃料フィルタ２３が取り付けられている。

バルブ３０は、可動コア３１と、可動コア３１の下流側に取り付けられたボール弁（弁体）３２を有している。このバルブ３０は、バルブシート４０に対向して配置され、本発明における「バルブ」を構成している。可動コア３１は、磁性材料である金属によって筒状に形成されており、中心側（内周側）の孔は燃料通路３１ａとして用いられる。また、この可動コア３１の側壁には、燃料通路３１ａと、バルブシートボディ４１の内周側に形成された燃料通路４１ａとを連通する連通孔３１ｂが形成されている。ボール弁３２は、球状に形成されている。バルブ３０は、本体部２０及びバルブシート４０に対し、燃料噴射弁１０の軸方向（図１の上下方向）に相対移動可能に配設されている。本実施の形態では、バルブ３０の可動コア３１が、ボディ２２の内周面に摺動可能に配設されている。

バルブシート４０は、バルブシートボディ４１を有している。このバルブシートボディ４１は、圧入等によってボディ２２の内周面に取り付けられる。バルブシートボディ４１は、底部を有する有底筒状の部材として構成される。バルブシートボディ４１の底部には、シート面（当接面）４１ｂと燃料噴射孔４１ｃが形成されている。バルブシートボディ４１の内周側の孔は、燃料通路４１ａとして用いられる。また、バルブシートボディ４１の、ボール弁３２と対向する内周面には、軸方向（図１の上下方向）に溝４１ｄが形成されている。これにより、ガソリン燃料は、燃料通路４１ａから溝４１ｄを介して燃料噴射孔４１ｃに流出可能である。ボール弁３２がシート面４１ｂに当接すると燃料噴射孔４１ｃが閉じられて燃料噴射停止状態（閉弁状態）とされる一方、ボール弁３２がシート面４１ｂから離れる（当接解除がなされる）と燃料噴射孔４１ｃが開いて燃料噴射状態（開弁状態）とされる。

このときのバルブ３０のボール弁３２が、本発明における「バルブ側当接部」を構成しており、バルブシートボディ４１のシート面４１ｂが、本発明における「バルブシート側当接部」を構成している。また、ここでいう燃料噴射孔４１ｃは、バルブ３０がボディ２２内を移動することによって開閉されて燃料が噴射可能とされる燃料噴射孔であり、この燃料噴射孔４１ｃが本発明における「燃料噴射孔」に相当する。また、この燃料噴射孔４１ｃを有するバルブシート４０が、本発明における「バルブシート」に相当する。

また、本実施の形態では、バルブ３０をバルブシート４０方向（燃料噴射孔４１ｃを閉じる方向）に付勢するスプリング３４が設けられている。このスプリング３４は、スプリングアジャスタ３３とバルブ３０（可動コア３１）との間に設けられている。
スプリングアジャスタ３３は、固定コア２１の内周面の所定位置に、圧入等によって固定される。固定コア２１に対するスプリングアジャスタ３３の固定位置を調整することによって、バルブ３０をバルブシート４０方向に付勢するスプリング３４の付勢力を調整することができる。スプリングアジャスタ３３の内周側の孔は、燃料通路３３ａとして用いられる。これにより、ガソリン燃料は、燃料フィルタ２３、燃料通路２１ａ，３３ａ，３１ａ，４１ａ及び溝４１ｄを介して燃料噴射孔４１ｃへと供給可能とされる。
なお、バルブ３０のボール弁３２がバルブシートボディ４１のシート面４１ｂに当接した状態では、固定コア２１と可動コア３１の間に微小間隙が形成されるように構成されている。

駆動部５０は、バルブ３０を駆動する機能を有し、固定コア２１と、電磁コイル５２と、ボディ２２により構成される。
電磁コイル５２は、コイル巻き線に電流が付与されることで電磁力を発生する電磁式のコイルとして構成される。この電磁コイル５２のコイル巻き線は、固定コア２１の外周側に配置されるボビン５１に巻かれている。通常、電磁コイル５２のコイル巻き線が巻かれたこの固定コア２１は、樹脂によって被覆される。この時、一端側が電磁コイル５２に接続された接続線２５の一部がインサート成形等によって内装される。
ボディ２２は、筒状に形成され、ボビン５１の外周側に、固定コア２１のフランジ２１ｂの外周面がボディ２２の内周面の当接するように配置されている。例えば、ボディ２２の固定コア２１を、圧入等によって取り付ける。このとき、ボディ２２は、その軸方向の上流側の端部（図１の上方側の端部）が、フランジ２１ｂより上流側に位置するように配置される。

また、固定コア２１の外周側には、樹脂によって形成されたコネクタ２４が設けられている。このコネクタ２４には、外部電源に接続された接続端子が挿入可能なソケット部２４ａが形成され、このソケット部２４ａには、一端側が電磁コイル５２に接続されている接続線２５の他端側が配置されている。これにより、電磁コイル５２は、接続線２５を介して外部電源と接続可能である。
なお、電磁コイル５２と外部電源を接続する接続線２５としては、１本の接続線を用いてもよいし、直接接続される複数の接続線を用いてもよい。例えば、ボビン５１から突出している接続線と、コネクタ２４に内装されている接続線を用いることもできる。

図１中の燃料噴射弁１０の更なる詳細な構成を、図２及び図３を参照しつつ説明する。図２には、図１中の燃料噴射弁１０のＡ部分の拡大図が示され、図３には、図２中のＢ部分の構成が示されている。

図２に示すボール弁３２及びバルブシート４０の材質に関しては、いずれもステンレス材が用いられている。また、バルブシート４０の各部位のうち、少なくともボール弁３２が当接するシート面４１ｂは、ステンレス材（硬度ＨＶ：７５０）による基材（「母材」ともいう）と、ステンレス製の基材よりも軟質のＳｎめっき材（硬度ＨＶ：１０〜５０）からなるめっき被膜とによる平滑状（「平坦状」ともいう）の平滑面４２を有する。すなわち、本実施の形態では、ステンレス製のボール弁３２と、ステンレス製のバルブシート４０との間に平滑面４２が介在している。
また、図３に示すように、この平滑面４２では、基材表面がＳｎめっき材によってめっき処理されることでＳｎめっき被膜が形成されており、更にこのＳｎめっき被膜表面には、基材の一部が露出した基材露出部４３が形成されている。なお、平滑面４２の平滑度合いを示す面粗度は、めっき処理前の基材の最大表面粗さ以下となるように構成される。
なお、ここでいう平滑面４２が、本発明における「平滑面」に相当する。またステンレス材が本発明における「基材」に相当し、Ｓｎめっき被膜が、本発明における「被膜」に相当する。

このような構成の平滑面４２は、めっき処理によるめっき被膜（被膜層）にて成形されるため、例えば別部材を溶接や勘合などの手法によって成形させる場合に比して、成形精度が良いという作用効果を奏する。
また、この平滑面４２は、ボール弁３２とバルブシート４０との間のシール部分の微小隙間をＳｎめっき材で埋めることで漏れ量を低減させ、これによって燃料噴射弁１０の閉弁時における燃料シール性を向上させるのに効果的である。特に本実施の形態では、ステンレス製の基材よりも軟質のＳｎめっき材をめっき材として用いるため、成形時においてバルブシート４０の基材の凹部に、この基材よりも軟質のＳｎめっき材が入り込み易く、バルブシート４０側の平滑面４２を容易に形成させることが可能となる。
更に、閉弁時におけるボール弁３２とバルブシート４０との当接は、実質的にボール弁３２とバルブシート４０の基材露出部４３との間にて同様の硬さのステンレス材同士で行われるため、開閉動作が繰り返される場合であっても、耐久性（耐摩耗性）が良いという作用効果を奏する。

ここで、上記構成の平滑面４２に関する成形方法を、図４及び図５を参照しながら説明する。図４には、本実施の形態の平滑面４２に関する成形方法の第１実施の形態が示され、図５には、本実施の形態の平滑面４２に関する成形方法の第２実施の形態が示される。

図４に示す第１実施の形態では、第１工程としてのＳｎめっき処理、及びＳｎめっき処理の後処理である第２工程としてのエージング処理を行うことによって平滑面４２を形成する。ここでいう第１工程としてのＳｎめっき処理が、本発明における「第１の処理工程」に相当し、第２工程としてのエージング処理が、本発明における「エージング処理」及び「第２の処理工程」に相当する。

第１工程としてのＳｎめっき処理では、ステンレス製の基材に対し、Ｓｎ（すず）めっき材によるめっき処理を施す（図４中の（ａ）参照）。このＳｎめっき処理の具体的な条件等は公知であるため、ここではその詳細な説明についての記載は省略するが、典型的には、ＳｎイオンやＳｎ錯イオンを含む電解質に直流又はパルス電流を流して、陰極上に金属Ｓｎを析出させる処理を用いる。この場合に形成されるＳｎめっき被膜に関しては、その厚みの設定値を例えば０．５〜１［μｍ］程度とすることができる。このＳｎめっき処理にかえて、Ｓｎめっき液に、他の金属イオン又は錯イオンを添加して通電し、陰極上にＳｎと添加金属を析出させる処理（Ｓｎ合金めっき処理）を用いることもできる。
第２工程としてのエージング処理では、第１工程のＳｎめっき処理にて得られた部材に対し、数千回程度の当りづけを行う。このエージング処理によって、基材の凸部のめっき材が除去されることとなり、表面が平滑状とされた平滑面４２（Ｓｎめっき被膜及び基材露出部４３からなる平滑面）が形成される（図４中の（ｂ）参照）。特に、このエージング処理は、平滑面４２の面粗度（平滑度合い）を向上させて、閉弁時における燃料シール性を高めるのに効果的である。

図５に示す第２実施の形態では、第１工程としてのＳｎめっき処理、第２工程としての熱拡散処理、及び後処理である第３工程としてのエージング処理を行うことによって平滑面４２を形成する。ここでいう第１工程としてのＳｎめっき処理が、本発明における「第１の処理工程」に相当し、第２工程としての熱拡散処理が、本発明における「熱拡散処理」に相当し、第３工程としてのエージング処理が、本発明における「エージング処理」及び「第２の処理工程」に相当する。

第１工程としてのＳｎめっき処理は、第１実施の形態におけるＳｎめっき処理と同様の処理条件にて遂行される。
第２工程としての熱拡散処理では、第１工程のＳｎめっき処理にて得られた部材を、所定条件下（例えば、温度１８０℃、６０ｍｉｎ）に置く操作を行う。この熱拡散処理によって、これらＳｎめっき被膜及び基材の金属結合による密着性（耐久性）の高い熱拡散層が形成される（図５中の（ａ）参照）。この熱拡散層が形成されることによって、基材に対しＳｎめっき被膜が剥離し難い状態が形成されることとなる。この熱拡散層が、本発明における「拡散層」に相当する。なお、本発明において、この熱拡散層のような拡散層を形成させる拡散処理条件としては、拡散に要する時間、温度、雰囲気などのうちの少なくとも１つによって規定される条件を用いることができる。
第３工程としてのエージング処理は、第１実施の形態におけるエージング処理と同様の処理条件にて遂行される。このエージング処理によって、基材の残る微小隙間にのみＳｎめっき材が残り、表面が平滑状とされた平滑面４２（Ｓｎめっき被膜及び基材露出部４３からなる平滑面）が形成される（図５中の（ｂ）参照）。

上記第１実施の形態及び第２実施の形態の処理方法を用いた場合の、作動耐久性能に関し、図６を参照しながら説明する。図６には、本実施の形態の燃料噴射弁１０の閉弁時における油密（ｍｍ^３／ｍｉｎ）と、処理後の作動回数との相関が示される。なお、図６において、Ｓｎめっき処理なしの場合が△プロットで示され、第１実施の形態（Ｓｎめっき処理＋エージング処理）の場合が□プロットで示され、第２実施の形態（Ｓｎめっき処理＋熱拡散処理＋エージング処理）の場合が●プロットで示される。図６中の油密に関しては、この油密の値が低いほどに燃料シール性が高いと判断される。

図６に示すように、第１実施の形態及び第２実施の形態の処理方法を用いることによって、処理前よりも燃料シール性を向上させる（油密の値を低くする）ことが可能となることが確認された。これは、前述のようなＳｎめっき処理及びエージング処理によって、平滑面４２の面粗度（平滑度合い）を向上させたことによる作用効果とされる。特に、第２実施の形態の処理方法を用いることによって、作動回数がｎ１→ｎ２→ｎ３と増えた場合でも燃料シール性を高いレベルで維持（油密の値を低く維持）することができることが確認された。これは、前述のような熱拡散処理によって、基材とＳｎめっき被膜との間に、基材からＳｎめっき被膜が剥離し難い密着性の高い熱拡散層を形成させたことによる作用効果とされる。従って、燃料噴射弁１０の高燃料シール性を長い間維持することができ、高耐久性が実現されることとなる。

第２実施の形態の処理方法にて得られた、耐久性が相対的に高い流体制御バルブは、バルブの作動回数（摺動回数）が比較的多いことが予想されるバルブ製品、例えばインジェクタやレギュレーターなどに好適に用いられる。これに対し、第１実施の形態の処理方法にて得られた、耐久性が相対的に低い流体制御バルブは、作動回数（摺動回数）が比較的少ないことが予想されるバルブ製品、例えば遮断弁やチェック弁などに好適に用いられる。

上記構成の燃料噴射弁１０の動作に関しては、外部電源から接続線２５を通じて電磁コイル５２に電流が供給されると、固定コア２１から可動コア３１を通ってボディ２２へと磁束が流れ、バルブ３０（可動コア３１とボール弁３２）を固定コア２１方向に移動させる駆動力が発生する。これにより、バルブ３０は、スプリング３４の付勢力に抗して、バルブシート４０から離れる方向（図１の上方向）に移動する。そして、バルブ３０は、可動コア３１が固定コア２１に当接した位置で停止する。この場合、ボール弁３２がバルブシートボディ４１のシート面４１ｂから離れる。これにより、燃料噴射孔４１ｃが開き、燃料噴射孔４１ｃからガソリン燃料が噴射されることとなる（開弁状態）。

一方、この状態で電磁コイル５２への電流供給を停止すると、バルブ３０は、スプリング３４の付勢力によって、バルブシート４０に近づく方向（図１の下方向）に移動する。そして、バルブ３０は、ボール弁３２がバルブシートボディ４１のシート面４１ｂに当接した位置で停止する。この場合、燃料噴射孔４１ｃが閉じ、燃料噴射孔４１ｃからの燃料の噴射が停止されることとなる（閉弁状態）。

なお、上記構成の平滑面４２に関する成形方法に関しては、上記第１実施の形態や第２実施の形態以外に、図７に示すような別実施の形態を採用することもできる。図７には、本実施の形態の平滑面４２に関する成形方法の第３実施の形態が示される。

図７に示す第３実施の形態では、第１工程としてのＳｎめっき処理、及びＳｎめっき処理の後処理である第２工程としてのバニシング加工を行うことによって平滑面４２を形成する。ここでいう第１工程としてのＳｎめっき処理が、本発明における「第１の処理工程」に相当し、第２工程としてのバニシング加工が、本発明における「バニシング加工」及び「第２の処理工程」に相当する。

第１工程としてのＳｎめっき処理は、第１実施の形態におけるＳｎめっき処理と同様の処理条件にて遂行される（図７中の（ａ）参照）。
第２工程としてのバニシング加工は、スパロール加工とも称呼され、第１工程のＳｎめっき処理にて得られた部材のＳｎめっき処理面を押しならす塑性加工とされる。典型的には、液圧で保持された高硬度ボール等の加工ツールを、所定条件下（例えば、ワーク周速１００ｍ／ｍｉｎ、送り０．１ｍｍ／ｒｅｖ、圧力３５ＭＰａ）においてＳｎめっき処理面に転がり接触（圧縮回転接触）させる塑性加工法とされる。このバニシング加工を施すことによって、凸部のＳｎめっき除去ができると同時に、ステンレス製の基材表面が加工硬化された加工硬化層が形成される（図７中の（ｂ）参照）。この加工硬化層は、基材表面から数μｍの範囲に形成される耐摩耗性の高い高硬度の被覆層とされる。従って、基材表面に加工硬化層を形成させることによって、平滑面４２の耐摩耗性向上を図ることが可能となる。更には基材凹部の開口部（幅）が狭まり、耐異物噛み込み性が向上する。

また、この第３実施の形態の成形方法を用いた場合、平滑面４２の耐摩耗性向上を図ることによってインジェクタ流量変化を減少させることが可能となる。このインジェクタ流量変化の具体的な減少効果に関しては図８が参照される。図８は、図７中の第３実施の形態の処理方法を用いた場合のインジェクタの作動回数と流量の関係を示すグラフである。図８に示すように、第３実施の形態の処理方法のようなバニシング加工を用いることによって、前記の第１実施や第２実施の形態のようにエージング処理を施す場合の流量変化（ΔＱ２）よりも低い流量変化（ΔＱ１）に抑えることができ、インジェクタ流量変化を減少させることが可能となる。また、バニシング加工を用いる場合には、バルブを仮組した状態で作動させて、バルブシートに数千回程度の当りづけを行うエージング処理を必要しないため合理的である。
なお、必要に応じては、バニシング加工の前に、第２実施の形態の熱拡散処理、すなわち第１工程のＳｎめっき処理にて得られた部材を、所定条件下（例えば、温度１８０℃、６０ｍｉｎ）に置く操作を行うこともできる。

以上のように、本実施の形態によれば、シール性及び耐久性の向上を図ることが可能な燃料噴射弁１０が提供される。具体的には、バルブシート４０がステンレス製の基材よりも軟質のＳｎめっき被膜を有するため、基材の凹部にＳｎめっき被膜が容易に入り込んで表面が平滑状とされた平滑面４２を容易に形成させることが可能となり、これによって閉弁状態におけるシール性を高めることができる。また、閉弁時におけるボール弁３２とバルブシート４０との当接は、実質的にボール弁３２とバルブシート４０の基材露出部４３との間にて同様の硬さのステンレス材同士で行われるため、開閉動作が繰り返される場合の耐久性（耐摩耗性）を高めることができる。また、本実施の形態のように、基材に対し被膜を被着させる構造の場合には、基材に対し別部材を設ける構成に比して成形精度を高めることが可能となる。
また、本実施の形態によれば、ステンレス製の基材とＳｎめっき被膜との間に熱拡散層を備えることによって、これらステンレス製の基材とＳｎめっき被膜との密着性を高め、このＳｎめっき被膜が剥離し難い構成とされるため、これによって耐久性の高い燃料噴射弁１０が提供される。本構成は、とりわけバルブの作動回数（摺動回数）が比較的多いことが予想されるバルブ製品に対し特に効果的である。

（他の実施形態）
本発明は、上記実施の形態で説明した構成に限定されるものではなく、燃料噴射弁の仕様、燃料の種類等に応じて、種々の変更、追加、削除が可能である。

上記実施の形態では、閉弁時に互いに当接するボール弁３２及びバルブシート４０のうち、バルブシート４０側のシート面４１ｂにＳｎめっき処理を施す場合について記載したが、本発明では、ボール弁３２とバルブシート４０のうちの少なくとも一方にＳｎめっき処理を施すことができる。また、本発明では、各種の方法を用いることによって、基材に対しこの基材よりも軟質の被膜を形成させることができ、めっき処理以外に、ＰＶＤ処理、ＣＶＤ処理、溶射などの処理方法を用いることもできる。

また、上記実施の形態では、バルブシート４０側のシート面４１ｂにおいて、ステンレス製の基材（硬度ＨＶ：７５０）に対しＳｎ（硬度ＨＶ：１０〜５０）をめっき処理する場合について記載したが、本発明では、被膜が基材よりも軟質であればよく、基材と被膜の組み合わせは適宜選択可能である。例えば、基材に対し、当該基材よりも軟質の金属、樹脂、セラミックなどの被膜を被着させることができる。また、ステンレス製の基材に対し、Ｎｉ（硬度ＨＶ：２００〜３００）、Ａｕ（硬度ＨＶ：５０〜１５０）、Ｃｕ（硬度ＨＶ：５０〜２００）、Ａｇ（硬度ＨＶ：５０〜１５０）、Ｚｎ（硬度ＨＶ：５０〜１００）などのめっき処理を施してもよい。また、黄銅製の基材（硬度ＨＶ：２００〜３００）を用いることもできる。なお、燃料に対する耐腐食性や材料コストを勘案した場合には、燃料に対する耐腐食性が高く、且つ相対的に材料コストの安価なＳｎをめっき材として選択するのが好ましい。

また、上記実施の形態では、流体としてガソリン燃料を噴射する燃料噴射弁について説明したが、本発明は、流体として各種の液体や気体の流れを制御する流体制御弁に適用可能である。この場合の流体としては、ガソリン燃料以外に、液化石油ガス（ＬＰＧ）、液化天然ガス（ＬＮＧ）、水素等が挙げられる。また、流体制御弁の種類に関しては、インジェクタ以外に、レギュレーター、リリーフバルブ、遮断弁、チェック弁等が挙げられる。

本発明の「燃料噴射弁」の一実施の形態である燃料噴射弁１０の縦断面図である。 図１中の燃料噴射弁１０のＡ部分の拡大図である。 図２中のＢ部分の構成を示す図である。 本実施の形態の平滑面４２に関する成形方法の第１実施の形態を示す図である。 本実施の形態の平滑面４２に関する成形方法の第２実施の形態を示す図である。 本実施の形態の燃料噴射弁１０の閉弁時における油密（ｍｍ^３／ｍｉｎ）と、処理後の作動回数との相関を示す図である。 本実施の形態の平滑面４２に関する成形方法の第３実施の形態を示す図である。 図７中の第３実施の形態の成形方法を用いた場合のインジェクタの作動回数と流量の関係を示すグラフである。

符号の説明

１０ 燃料噴射弁
２０ 本体部
２１ 固定コア
２１ａ 燃料通路
２１ｂ フランジ
２２ ボディ
２３ 燃料フィルタ
２４ コネクタ
２４ａ ソケット部
２５ 接続線
３０ バルブ（弁体）
３１ 可動コア
３１ａ 燃料通路
３１ｂ 連通孔
３２ ボール弁
３３ スプリングアジャスタ
３３ａ 燃料通路
３４ スプリング
４０ バルブシート
４１ バルブシートボディ
４１ａ 燃料通路
４１ｂ シート面
４１ｃ 燃料噴射孔
４１ｄ 溝
４２ 平滑面
４３ 基材露出部
５０ 駆動部
５１ ボビン
５２ 電磁コイル

Claims (9)

1. 燃料を噴射可能な燃料噴射孔と、
   前記燃料噴射孔を有するバルブシートと、
   前記バルブシートに対向して配置されるバルブと、
   を備え、
   前記バルブのバルブ側当接部と前記バルブシートのバルブシート側当接部とが当接して前記燃料噴射孔からの燃料噴射が停止される閉弁状態と、前記当接が解除されて前記燃料噴射孔から燃料噴射がなされる開弁状態に設定される燃料噴射弁であって、
   前記バルブシート側当接部と前記バルブ側当接部の少なくとも一方は、基材を覆う当該基材よりも軟質の被膜を有するとともに、これら基材及び被膜によって平滑面を形成する構成であることを特徴とする燃料噴射弁。
2. 請求項１に記載の燃料噴射弁であって、
   前記被膜は、前記基材に対し当該基材よりも軟質のめっき材がめっき処理されることによって形成されていることを特徴とする燃料噴射弁。
3. 請求項２に記載の燃料噴射弁であって、
   前記基材と前記被膜との間に、これら基材及び被膜の金属結合により形成された拡散層を備えることを特徴とする燃料噴射弁。
4. 流体を吐出可能な流体吐出孔と、
   前記流体吐出孔を有するバルブシートと、
   前記バルブシートに対向して配置されるバルブと、
   を備え、
   前記バルブのバルブ側当接部と前記バルブシートのバルブシート側当接部とが当接して前記流体吐出孔からの流体吐出が停止される閉弁状態と、前記当接が解除されて前記流体吐出孔から流体吐出がなされる開弁状態に設定される流体制御弁であって、
   前記バルブシート側当接部と前記バルブ側当接部の少なくとも一方は、基材を覆う当該基材よりも軟質の被膜を有するとともに、これら基材及び被膜によって平滑面を形成する構成であることを特徴とする流体制御弁。
5. 請求項４に記載の流体制御弁であって、
   前記被膜は、前記基材に対し当該基材よりも軟質のめっき材がめっき処理されることによって形成されていることを特徴とする流体制御弁。
6. 請求項５に記載の流体制御弁であって、
   前記基材と前記被膜との間に、これら基材及び被膜の金属結合により形成された拡散層を備えることを特徴とする流体制御弁。
7. 燃料を噴射可能な燃料噴射孔と、
   前記燃料噴射孔を有するバルブシートと、
   前記バルブシートに対向して配置されるバルブと、
   を備え、
   前記バルブのバルブ側当接部と前記バルブシートのバルブシート側当接部とが当接して前記燃料噴射孔からの燃料噴射が停止される閉弁状態と、前記当接が解除されて前記燃料噴射孔から燃料噴射がなされる開弁状態に設定される燃料噴射弁の製造方法であって、
   前記バルブシート側当接部と前記バルブ側当接部の少なくとも一方に、基材を覆う当該基材よりも軟質の被膜を形成させる第１の処理工程と、
   前記第１の処理工程において形成された前記被膜の表面にエージング処理を施すことによって、前記基材及び被膜による平滑面を形成させる第２の処理工程と、
   を有することを特徴とする、燃料噴射弁の製造方法。
8. 請求項７に記載の燃料噴射弁の製造方法であって、
   前記第２の処理工程の前に、前記第１の処理工程において形成された前記被膜の表面に熱拡散処理を施すことを特徴とする、燃料噴射弁の製造方法。
9. 燃料を噴射可能な燃料噴射孔と、
   前記燃料噴射孔を有するバルブシートと、
   前記バルブシートに対向して配置されるバルブと、
   を備え、
   前記バルブのバルブ側当接部と前記バルブシートのバルブシート側当接部とが当接して前記燃料噴射孔からの燃料噴射が停止される閉弁状態と、前記当接が解除されて前記燃料噴射孔から燃料噴射がなされる開弁状態に設定される燃料噴射弁の製造方法であって、
   前記バルブシート側当接部と前記バルブ側当接部の少なくとも一方に、基材を覆う当該基材よりも軟質の被膜を形成させる第１の処理工程と、
   前記第１の処理工程において形成された前記被膜の表面にバニシング加工を施すことによって、前記基材及び被膜による平滑面を形成させる第２の処理工程と、
   を有することを特徴とする、燃料噴射弁の製造方法。

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