JP2009285669A - 溶接方法および燃料噴射弁 - Google Patents

Abstract

【課題】燃料噴射弁における筒体と弁座部材との溶接において、弁座部材の弁座面の熱変を小さくするとともに、筒体と弁座部材との接合強度を高くする。
【解決手段】筒体５の内部に、弁座面が形成された筒状の弁座部材を挿入して、２つのエネルギー印加ヘッド２０４，２０５によって筒体５の外側から筒体５に熱エネルギーを印加して筒体５と弁座部材とを筒体５の周方向に沿って環状に溶接する溶接方法であって、筒体５の周方向で異なる２箇所であって且つ筒体５の軸方向で異なる２箇所に熱エネルギーを印加して筒体５および弁座部材における筒体５の軸方向での異なる２箇所を溶接する。
【選択図】図６

Description

本発明は、溶接方法および燃料噴射弁に関する。

従来、燃料噴射弁として、内部を燃料が流通する筒体と、この筒体に挿入された状態で筒体に溶接された筒状の弁座部材と、この弁座部材の内周面に環状に形成された弁座面に離着座可能な弁体と、を備え、弁体と弁座面との間を通過した燃料を噴射する燃料噴射弁がある。

このような燃料噴射弁においては、筒体と弁座部材との溶接によって弁座部材が熱変形して弁座面の形状精度が低下すると、弁体が着座した状態で弁体と弁座面との間から燃料が漏れるおそれがある。

ここで、筒体と弁座部材との溶接方法として、レーザ光を出射する光学ヘッドを、筒体の外周面において筒体の中心軸と直交する平面上の周方向の２箇所に配置して、これら光学ヘッドから筒体の外周面の２箇所にレーザ光を照射しつつ、筒体を回転させて、筒体と弁座部材を周方向に溶融して全周溶接する方法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００２−３２１０７７号公報

しかしながら、記従来の溶接方法では、筒体と弁座部材とを筒体の軸方向での１箇所しか溶接をしないため、筒体と弁座部材との接合強度が低いという問題がある。

また、筒体と弁座部材との溶接においては、弁座部材の弁座面の熱変形が小さいことが望ましい。

そこで、本発明は、燃料噴射弁における筒体と弁座部材との溶接において、弁座部材の弁座面の熱変形を小さくするとともに、筒体と弁座部材との接合強度を高くすることを目的とする。

本発明の第１の態様は、燃料噴射弁に設けられ内部を燃料が流通可能な筒体の内部に、内周面に弁座面が形成された弁座部材を挿入して、エネルギー印加ヘッドによって前記筒体の外側から前記筒体に熱エネルギーを印加して前記筒体と前記弁座部材とを前記筒体の周方向に沿って溶接する溶接方法において、前記エネルギー印加ヘッドを２個用い、前記筒体の周方向で異なる２箇所であって且つ前記筒体の軸方向で異なる２箇所に熱エネルギーを印加して前記筒体と前記弁座部材とを溶接することを特徴とする。

本発明の第２の態様は、燃料噴射弁に設けられ内部を燃料が流通可能な筒体の内部に、内周面に環状の弁座面が形成された筒状の弁座部材を挿入して二重筒体を形成し、エネルギー印加ヘッドによって前記筒体の外側から前記二重筒体に熱エネルギーを印加して前記筒体と前記弁座部材とを前記筒体の周方向に沿って環状に溶接する溶接方法において、前記エネルギー印加ヘッドを２個用い、前記二重筒体における前記筒体の周方向で異なる２箇所であって且つ前記筒体の軸方向で異なる２箇所に熱エネルギーを印加しながら前記二重筒体を前記エネルギー印加ヘッドに対して相対回転させて、各前記エネルギー印加ヘッドの熱エネルギーによる前記二重筒体の熱歪みを相互に打ち消し合いながら前記筒体および前記弁座部材における前記筒体の軸方向での異なる２箇所を溶接することを特徴とする。

本発明の第３の態様は、内部を燃料が流通する筒体と、内周面に弁座面が形成され前記筒体に挿入された弁座部材と、前記弁座面に離着座可能な弁体と、前記弁体を前記弁座面に離着座させる駆動部と、前記弁体と前記弁座面との間を通過した燃料を噴射する噴射部と、を備える燃料噴射弁において、前記筒体と前記弁座部材とが前記第１又は第２の態様の溶接方法によって溶接されたことを特徴とする。

本発明によれば、エネルギー印加ヘッドを２個用い、筒体の周方向で異なる２箇所であって且つ筒体の軸方向で異なる２箇所に熱エネルギーを印加して筒体および弁座部材における筒体の軸方向での異なる２箇所を溶接することにより、筒体と弁座部材の接合面積が広がり接合強度を高めつつ、溶接一箇所当たりの溶け込み量を低くすることができるため、弁座面の熱変形を小さくすることができる。

本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。本実施形態の燃料噴射弁は、四輪車や二輪車などの車両に搭載される内燃機関に用いられる燃料噴射弁への適用例である。以下の説明では、便宜上、燃料噴射弁において燃料を噴射する端部を燃料噴射弁の先端部（軸方向の先端部）、燃料噴射弁に燃料配管から燃料が供給される端部を燃料噴射弁の基端部（軸方向の基端部）と称することにする。また、説明において単に軸方向という場合は、燃料噴射弁の軸方向を指す。図１は、本実施形態にかかる燃料噴射弁を内燃機関と共に示す断面図、図２は、本実施形態にかかる燃料噴射弁を示す断面図（軸方向に沿った断面図）、図３は、本実施形態にかかる燃料噴射弁の先端部を示す断面図（軸方向に沿った断面図）、図４（ａ）は、本実施形態にかかる筒体と弁座部材との溶接を説明するための説明図、図４（ｂ）は、筒体と弁座部材との溶接の変形例を説明するための説明図、図４（ｃ）は、筒体と弁座部材との溶接の比較例を説明するための説明図である。

図１に示すように、燃料噴射弁１は、その基端部が接続配管１０１を介して燃料配管１０３に接続される一方、その先端部が内燃機関１０５の挿入口１０５ａに挿嵌される。ここで、本実施形態では、挿入口１０５ａは、内燃機関１０５の吸気管１０５ｂに形成されている。燃料噴射弁１から噴射された燃料は、吸気弁１０５ｃが開弁することで開放されたエンジンブロック１０５ｄのシリンダ１０５ｅ内に供給されるようになっている。即ち、本実施形態の燃料噴射弁１は、吸気管１０５ｂに燃料を噴射する低圧用のものである。

図２に示すように、燃料噴射弁１は、内部に流路３が形成され内部を燃料が流通する略円筒状の金属製の筒体５と、この筒体５の先端部の内部に設けられて流路３を開閉する弁部７と、この弁部７を駆動する駆動部９と、を備えている。

筒体５は、例えば、磁性を有するステンレス等の金属素材に深絞り加工等のプレス加工を施すことにより、段差を有する比較的薄肉の金属管として形成されている。この筒体５には、その基端側に大径部５ａが形成されるとともに、その先端側に大径部５ａよりも小径な小径部５ｂが形成されている。筒体５の基端部は、接続配管１０１に挿入され、筒体５の基端部の外周面には、筒体５と接続配管１０１との隙間を塞いでそれらの間の液密および気密を確保するＯリング１１が外挿されている。そして、筒体５の内部には、フューエルポンプ（図示せず）から圧送され燃料配管１０３内を流れた燃料が接続配管１０１を介して供給され、供給された燃料は、流路３に沿って筒体５の基端部から先端部に向けて流れるようになっている。

筒体５の基端部には、燃料を濾過する燃料フィルタ１３が装着されている。燃料フィルタ１３は、筒体５の大径部５ａの内部に圧入された筒状の芯金１３ａと、筒体５よりも軟質な樹脂材料、例えばナイロン、フッ素樹脂等を用いて芯金１３ａと一体に形成されたフレーム１３ｂと、このフレーム１３ｂに取り付けられて燃料を濾過するメッシュ状のフィルタ本体１３ｃと、を備えている。

弁部７は、図２および図３に示すように、筒体５の先端部の内部に配置されて筒体５に固定された金属製の弁座部材１５と、筒体５の内部に配置された金属製の弁体１７と、を備えている。

弁座部材１５は、図３に示すように、内周面に弁座面１５ｂを有し燃料流通方向下流に向かうに従い肉厚が厚くなる筒状に形成され、軸方向に弁体用孔１５ａが貫通形成されている。そして、この弁体用孔１５ａの内部に弁体１７が軸方向に移動可能に収容されている。弁体用孔１５ａの内周面には、円環状の弁座面１５ｂが形成されている。

弁座部材１５は、詳しくは、当該弁座部材１５の下流部に位置し内周面に弁座面１５ｂを有し下流に向うに従い内径が小さくなる第１の筒部１５ｄと、当該弁座部材１５の上流部に位置し即ち第１の筒部１５ｄよりも上流側に位置して当該弁座部材１５の入口を構成し下流に向うに従い内径が小さくなる第２の筒部１５ｅと、第１の筒部１５ｄおよび第２の筒部１５ｅを接続した第３の筒部１５ｆと、を有している。第３の筒部１５ｆは、内径および外径が軸方向のどの部分でも略一定な円筒状に形成されている。そして、弁体用孔１５ａの先端部（下流部）には、第１の筒部１５ｄの下流部に接続した筒状の出口部１５ｃが形成されている。

この弁座部材１５は、筒体５の外側からの全周レーザ溶接によって筒体５に固定されている。この溶接は、詳しくは後述するが、隣合う溶接痕１９，２０同士が互いに離間するように筒体５の軸方向に沿って互いに離間させて２箇所行われている。なお、図中、黒三角が溶接痕を示している。ここで、本実施形態では、図３および図４（ａ）に示すように、これら２箇所の溶接のうち弁座面１５ｂに近い方の溶接（溶接痕２０の方の溶接）における弁座部材１５の溶融量を、２箇所の溶接のうち弁座面１５ｂに遠い方の溶接（溶接痕１９の方の溶接）における弁座部材１５の溶融量よりも小さくしてある。なお、これらの溶接による弁座部材１５の合計溶融量は、図４（ｃ）に比較例として示す筒体５と弁座部材１５とを筒体５の軸方向の１箇所のみで溶接（溶接痕３０２で示す溶接）した場合のその溶接による弁座部材１５の溶融量よりも、小さい。なお、筒体５と弁座部材１５との溶接は、図４（ａ）に示すものに限ることなく、例えば、図４（ｂ）に示すように、２箇所の溶接におけるそれぞれの弁座部材１５の溶融量を相互に同じくしても良い。この場合もこれらの溶接による弁座部材１５の合計溶融量は、図４（ｃ）に示す比較例での弁座部材１５の溶融量よりも、小さい。この弁座部材１５は、筒体５とによって二重筒体５０を形成している。

弁座部材１５の先端には、噴射部としてのノズルプレート２１が弁体用孔１５ａを覆って固定されている。ノズルプレート２１には、オリフィスとしての複数の噴射孔２１ａが形成されており、この噴射孔２１ａが内燃機関１０５の吸気管１０５ｂ内に開口している。そして、ノズルプレート２１は、弁座面１５ｂと弁体１７との間を通過した燃料を噴射孔２１ａから噴射する。ノズルプレート２１は、例えばステンレス等の金属によって形成され、噴射孔２１ａを囲繞する円環状のレーザ溶接によって弁座部材１５に固定されている。この溶接箇所（溶接痕）は、図３中に符号２３で示してある。

弁体１７は、図２および図３に示すように、球状に形成されて、弁座面１５ｂに離着座可能となっている。弁体１７は、駆動部９の駆動力によって弁座部材１５の弁座面１５ｂに着座する着座位置（図３の位置）と、弁座部材１５の弁座面１５ｂから離座する開弁位置（図示せず）との間で軸方向に往復駆動される。

駆動部９は、電磁アクチュエータであり、弁部７のうち具体的には弁体１７を駆動するようになっている。駆動部９は、図２に示すように、筒体５の内部に配置されて筒体５に固定された固定鉄心（コア筒）２５と、筒体５の内部において固定鉄心２５の先端側に配置され軸方向に移動可能な可動鉄心（アンカ）２７と、固定鉄心２５および可動鉄心２７の外側の位置で筒体５に外挿された電磁コイル２９と、この電磁コイル２９の内周側に配置されたボビン３１と、電磁コイル２９の外周側に配置されたヨーク３３と、を備えている。これら固定鉄心２５、可動鉄心２７、電磁コイルおよびヨーク３３は、閉磁路を形成する。

固定鉄心２５は、磁性金属材料によって軸方向に延びる筒状に形成されている。固定鉄心２５は、筒体５の小径部５ｂに圧入されており、その先端面は、燃料噴射弁１が閉弁状態の場合には、可動鉄心２７の基端面に比較的小さな隙間δをあけて対面する。固定鉄心２５には、軸方向に延在するアジャスタ筒体３５が嵌挿されており、固定鉄心２５に流入した燃料は、アジャスタ筒体３５の内部を経由して、固定鉄心２５から流出するようになっている。即ち、固定鉄心２５およびアジャスタ筒体３５は、流路３の一部を形成している。

可動鉄心２７は、磁性金属材料によって軸方向に延びる段付き筒状に形成されており、固定鉄心２５に対向する大径部２７ａと、この大径部２７ａよりも小径に形成され大径部２７ａの端部から燃料噴射弁１の先端側へ突出する小径部２７ｂと、を備えている。可動鉄心２７の先端部には弁体１７が溶接によって固定されており、かかる構造によって、弁体１７が可動鉄心２７と一体に移動するようになっている。可動鉄心２７の大径部２７ａには、固定鉄心２５に向けて開口した凹部２７ｃが形成されており、小径部２７ｂには、凹部２７ｃに連通した開口部２７ｄが側面に形成されている。また、可動鉄心２７の小径部２７ｂが外周面と筒体５の内周面との間には、背圧室３７が形成されている。かかる構造の可動鉄心２７では、固定鉄心２５から凹部２７ｃに流入した燃料が開口部２７ｄから背圧室３７へ流出するようになっている。即ち、可動鉄心２７は、流路３の一部を形成している。

可動鉄心２７と固定鉄心２５との間には、駆動部９を構成する付勢部材としてのコイルバネ３９が圧縮状態で介在している。コイルバネ３９は、可動鉄心２７の凹部２７ｃに挿入された状態で、その一端部（基端部）がアジャスタ筒体３５の先端面に当接している一方、その他端部（先端部）が凹部２７ｃの底面に当接している。このコイルバネ３９は、可動鉄心２７および弁体１７を弁体１７の閉弁方向に付勢しており、弁体１７を弁座面１５ｂに着座させる。

ヨーク３３は、段付き筒状に形成されており、電磁コイル２９の外周を覆う大径部３３ａと、この大径部３３ａよりも小径に形成され大径部３３ａの端部から燃料噴射弁１の先端側へ突出する小径部３３ｂと、を備えている。ヨーク３３は、その小径部３３ｂが筒体５の小径部５ｂに圧入されて固着されている。

ボビン３１は、樹脂材料によって筒状に形成されて筒体５に外挿されている。このボビン３１に電磁コイル２９が巻装された状態で電磁コイル２９が筒体に外挿されている。電磁コイル２９には、コネクタ４１に設けられたピン４３および導電経路４５を介して外部電源（図示せず）からの電力が供給されるようになっている。

かかる構成の駆動部９では、電磁コイル２９が通電されていない場合には、コイルバネ３９の付勢力によって弁体１７が弁座面１５ｂに着座した状態が維持される（閉弁状態）。この場合、固定鉄心２５と可動鉄心２７との間には、軸方向に隙間δが形成されている。一方、電磁コイル２９が通電されると、電磁コイル２９、固定鉄心２５、可動鉄心２７およびヨーク３３によって閉磁路が形成され、これにより、可動鉄心２７に固定鉄心２５へ向う方向の磁力が作用する。この磁力によって、可動鉄心２７がコイルバネ３９の付勢力に抗して固定鉄心２５に引き寄せられ、可動鉄心２７と一体となって移動する弁座部材１５が弁座面１５ｂから離座する（開弁状態）。

また、駆動部９のヨーク３３の小径部３３ｂには、Ｏリング４６が外挿されており、このＯリング４６が、内燃機関１０５の挿入口１０５ａの内周面とヨーク３３の外周面との隙間を塞いで、それらの間の液密および気密を確保する。

また、燃料噴射弁１は、筒体５の中間部を被覆するカバー４７と筒体５の先端部を被覆するプロテクタ４９とを備えている。カバー４７は、例えば樹脂製であり、筒体５の外周側に、ヨーク３３や、電磁コイル２９等を組み付けた状態で射出成形することによって形成される。カバー４７は、コネクタ４１と一体成形されているとともに、このカバー４７内に導電経路４５が形成されている。プロテクタ４９は、円筒状に形成されて筒体５の先端部に外装され、筒体５の先端部を保護している。

かかる構成の燃料噴射弁１において、電磁コイル２９が通電されて、弁体１７が離座して開弁状態となると、筒体５内に供給された燃料は、流路３を流下する。即ち、燃料は、燃料フィルタ１３で濾過された後、固定鉄心２５および可動鉄心２７を経由して背圧室３７に流入し、背圧室３７から開弁時弁体１７と弁座部材１５の弁座面１５ｂとの間に形成される隙間を通過して、ノズルプレート２１の噴射孔２１ａから噴射される。

次に、燃料噴射弁１における筒体５と弁座部材１５との溶接方法について詳しく説明する。ここで、図５は、本実施形態にかかるレーザ溶接装置を概略的に示す平面図、図６は、本実施形態にかかるレーザ溶接装置の２つのレーザヘッドと筒体との位置関係を示す側面図、図７は、本実施形態にかかる筒体と弁体とが溶接された状態の燃料噴射弁の先端部を示す断面図（軸方向に沿った断面図）、図８は、本実施形態にかかる筒体の溶接痕を示す斜視図である。

筒体５と弁座部材１５との溶接は、図５に示す溶接装置としてのレーザ溶接装置２０１を用いて行われる。レーザ溶接装置２０１は、レーザ光を発振するレーザ発振器２０２と、レーザ発振器２０２によって発振されたレーザ光を２つのレーザ光に分光する分光器２０３と、エネルギー印加ヘッドであって分光器２０３で分光されたレーザ光を出射する第１および第２のレーザヘッド２０４，２０５と、ワークを第１および第２のレーザヘッド２０４，２０５に対して回転させる図示しない回転装置と、を備えている。

分光器２０３は、第１のミラー２０３ａと、第２のミラー２０３ｂと、ビームスプリッタ２０３ｃと、第３のミラー２０３ｄと、を備えている。ビームスプリッタ２０３ｃは、入射されたレーザ光を強さ１：１の２つのレーザ光に分けるハーフミラーである。即ち、ビームスプリッタ２０３ｃで分光された各レーザ光は、分光される前のレーザ光の５０％の強さとなっている。この分光器２０３は、レーザ発振器２０２から出射されたレーザ光を第１のミラー２０３ａおよび第２のミラー２０３ｂによってビームスプリッタ２０３ｃに導きビームスプリッタ２０３ｃによってレーザ光を分光する。そして、ビームスプリッタ２０３ｃで分光した一方のレーザ光は、第３のミラー２０３ｄで反射された後、図示しないケーブル等を介して第１のレーザヘッド２０４に入射され、ビームスプリッタ２０３ｃで分光した他方のレーザ光は、図示しないケーブル等を介して第２のレーザヘッド２０５に入射される。

図５および図６に示すように、第１および第２のレーザヘッド２０４，２０５は、入射されたレーザ光を１点に収束させてワークである二重筒体５０に照射するようになっている。

第１のレーザヘッド２０４は、出射したレーザ光Ａ１の光軸が筒体５の軸心と直交する第１の平面上に位置するとともに筒体５の軸心を通る位置に、配置されている。また、第２のレーザヘッド２０４は、出射したレーザ光Ａ２の光軸が筒体５の軸心と直交する第２の平面上に位置するとともに筒体５の軸心を通る位置に、配置されている。これら第１の平面と第２の平面とは筒体５の軸方向で離間した相互に平行な面である。そして、第１および第２のレーザヘッド２０４，２０５は、それらのレーザヘッド２０４，２０５による２つの溶接の溶接痕１９，２０同士が離間するように配置されている。ここで、図７に示すように、レーザヘッド２０４，２０５による２つの溶接の溶接痕１９，２０同士の間の間隔をｗとすると、０＜ｗ≦０．９ｍｍとなるように、第１および第２のレーザヘッド２０４，２０５が配置されているのが好適である。また、これら第１および第２のレーザヘッド２０４，２０５は、それらが出射した２つのレーザ光Ａ１，Ａ２の光軸方向同士が相互に異なるように、配置されている。ここで、レーザヘッド２０４，２０５が出射した２つのレーザ光Ａ１，Ａ２の光軸間の角度θ（図５参照）は、７０度〜１１０度の間であることが好適である。

このレーザ溶接装置２０１を用いての筒体５と弁座部材１５との溶接では、まず、筒体５の内部に弁座部材１５を挿入して二重筒体５０を形成する。そして、図６および図７に示すように、第１および第２のレーザヘッド２０４，２０５によって筒体５の外側から二重筒体５０にレーザ光Ａ１，Ａ２を照射することで熱エネルギーを印加して筒体５と弁座部材１５とを筒体５の周方向に沿って環状に２箇所に溶接する。詳しくは、上述した第１および第２のレーザヘッド２０４，２０５の配置によって、レーザ溶接装置２０１は、二重筒体５０における筒体５の周方向で異なる２箇所であって且つ筒体５の軸方向で異なる２箇所にレーザ光Ａ１，Ａ２による熱エネルギーを印加しながら二重筒体５０を第１および第２のレーザヘッド２０４，２０５に対して回転装置によって相対回転させて、各レーザヘッド２０４，２０５のレーザ光Ａ１，Ａ２の熱エネルギーによる二重筒体５０の熱歪みを相互に打ち消し合いながら筒体５および弁座部材１５における筒体５の軸方向での異なる２箇所を溶接する。ここで、図８に溶接後の筒体５を示してある。

この溶接では、各レーザヘッド２０４，２０５による２箇所の溶接のうち弁座面１５ｂに近い方の溶接（第２のレーザヘッド２０５による溶接）における弁座部材１５の溶融量を、２箇所の溶接のうち弁座面１５ｂに遠い方の溶接（第１のレーザヘッド２０４による溶接）における弁座部材１５の溶融量よりも少なくしている。これは、例えば第１のレーザヘッド２０４の焦点の位置よりも第２のレーザヘッド２０５の焦点の位置を弁座部材１５の中心軸から遠くすることによって実現できる。

また、本実施形態では、この第１および第２のレーザヘッド２０４，２０５による２箇所の溶接は、弁座部材１５の第２の筒部１５ｅに行っている。即ち、弁座面１５ｂの燃料流通方向上流側に位置する弁座部材１５の上流部に第１および第２のレーザヘッド２０４，２０５による２箇所の溶接を行なっている。

ここで、上記溶接にかかる実験結果を図９および図１０を参照して説明する。図９は、本実施形態にかかる溶接痕の間隔と弁座面の真円度の変化量との関係を示すグラフ、図１０は、本実施形態にかかる２つのレーザ光間の角度と弁座面の真円度の変化量との関係を示すグラフである。

第１および第２のレーザヘッド２０４，２０５が出射した２つのレーザ光Ａ１，Ａ２の光軸間の角度θ（図５参照）が７０度の場合の溶接痕１９，２０の間隔ｗ（ｍｍ）と弁座面１５ｂの真円度（μｍ）の変化量との関係を調べ、その結果を図９に示した。このとき、比較例としてのレーザヘッドを一つだけ用いて一つの環状溶接を二重筒体５０に行なった。この比較例の溶接前後の弁座面１５ｂの真円度変化量（溶接後の弁座面１５ｂの真円度−溶接前の弁座面１５ｂの真円度）は、０．０７３μｍであった。そして、本実施形態では、溶接痕１９，２０の間隔ｗが、少なくとも０≦ｗ≦０．９ｍｍの範囲では、比較例よりも溶接前後の弁座面１５ｂの真円度変化量が大幅に小さくなるという結果を得た。なお、ここで説明する数値は、特に説明しない限り、複数回の実験結果の平均値である。

また、第１および第２のレーザヘッド２０４，２０５が出射した２つのレーザ光Ａ１，Ａ２の光軸間の角度θと弁座面１５ｂの真円度変化量との関係を比較例とともに調べ、その結果を図１０に示した。本実施形態の溶接は、第１および第２のレーザヘッド２０４，２０５に対する溶接痕１９，２０の間隔ｗが０．３（ｍｍ）の場合の結果である。この倍の比較例も、図９における比較例と同じである。

以上説明した本実施形態によれば、エネルギー印加ヘッド（レーザヘッド２０４，２０５）を２個用い、筒体５の周方向で異なる２箇所であって且つ筒体５の軸方向で異なる２箇所に熱エネルギーを印加して筒体５および弁座部材１５における筒体５の軸方向での異なる２箇所を溶接することにより、筒体５と弁座部材１５の接合面積が広がり接合強度を高めつつ、溶接一箇所当たりの溶け込み量を低くすることができるため、弁座面１５ｂの熱変形を小さくすることができる。

また、本実施形態によれば、エネルギー印加ヘッドであるレーザヘッド２０４，２０５を２個用い、二重筒体５０における筒体５の周方向で異なる２箇所であって且つ筒体５の軸方向で異なる２箇所に熱エネルギーを印加しながら二重筒体５０をレーザヘッド２０４，２０５に対して相対回転させて、筒体５および弁座部材１５における筒体５の軸方向での異なる２箇所を溶接することにより、二重筒体５０に筒体５の軸方向で異なる２箇所に溶接がされるので、二重筒体５０に筒体５の１箇所にしか溶接がされない場合に比べて、溶接の幅が大きくなり、その分、筒体５と弁座部材１５との接合強度を高くすることができる。また、このとき、二重筒体５０における筒体５の周方向で異なる２箇所であって且つ筒体５の軸方向で異なる２箇所に熱エネルギーを印加しながら二重筒体５０をレーザヘッド２０４，２０５に対して相対回転させて、各レーザヘッド２０４，２０５の熱エネルギーによる二重筒体５０の熱歪みを相互に打ち消し合いながら溶接するので、弁座部材１５の弁座面１５ｂの熱変形を小さくすることができる。

また、本実施形態では、第１および第２のレーザヘッド２０４，２０５による２箇所の溶接のうち弁座面１５ｂに近い方の溶接（第２のレーザヘッド２０５による溶接）における弁座部材１５の溶融量（以後、第１の溶融量ともいう）を、２箇所の溶接のうち弁座面１５ｂに遠い方の溶接（第１のレーザヘッド２０４による溶接）における弁座部材１５の溶融量（以後、第２の溶融量ともいう）よりも少なくすることにより、溶接による弁座面１５ｂへの熱伝動を比較的少なくすることができ、弁座面１５ｂの熱変形をより小さくすることができる。

また、本実施形態によれば、弁座部材１５は、内周面に弁座面１５ｂを有し燃料流通方向下流に向うに従い内径が小さくなる第１の筒部１５ｄと、第１の筒部１５ｄよりも燃料流通方向上流側に位置して当該弁座部材１５の入口を構成し燃料流通方向下流に向うに従い内径が小さくなる第２の筒部１５ｅと、第１の筒部１５ｄおよび第２の筒部１５ｅを接続した第３の筒部１５ｆと、を有し、第１および第２のレーザヘッド２０４，２０５による２箇所の溶接を第２の筒部１５ｅに行なうことにより、第１および第２のレーザヘッド２０４，２０５による２箇所の溶接を第１の筒部１５ｄや第３の筒部１５ｆに行なう場合に比べて、溶接による弁座面１５ｂへの熱伝導を少なくすることができ、弁座面１５ｂの熱変形をより小さくすることができる。

また、本実施形態によれば、第１および第２のレーザヘッド２０４，２０５による２つの溶接の溶接痕１９，２０同士の間の間隔をｗとすると、０＜ｗ≦０．９ｍｍとすることにより、弁座部材１５の弁座面１５ｂの熱変形をより一層小さくすることができる。

なお、本発明は、上記実施形態に限ることなく本発明の要旨を逸脱しない範囲で他の実施形態を各種採用することができる。例えば、上記実施形態では、図示しない回転装置によって二重筒体５０を第１および第２のレーザヘッド２０４，２０５に対して回転させた例を説明したが、これに限ることなく、図示しない回転装置によって第１および第２のレーザヘッド２０４，２０５を二重筒体５０に対して回転させても良い。

また、エネルギー印加ヘッドとしてレーザビームを出射するレーザヘッドの例を説明したが、これに限ることなく、エネルギー印加ヘッドとしては、電子ビームを出射する電子ビームヘッドであっても良い。

また、上記実施形態では、燃料噴射弁として、吸気管に燃料を噴射する低圧用の燃料噴射弁の例を説明したが、燃料噴射弁としては、シリンダ内に直接燃料を噴射する、シリンダ内直接噴射用の高圧燃料噴射弁であっても良い。

本発明の一実施形態にかかる燃料噴射弁を内燃機関と共に示す断面図である。 本発明の一実施形態にかかる燃料噴射弁を示す断面図（軸方向に沿った断面図）である。 本発明の一実施形態にかかる燃料噴射弁の先端部を示す断面図（軸方向に沿った断面図）である。 （ａ）は本発明の一実施形態にかかる筒体と弁座部材との溶接を説明するための説明図、（ｂ）は筒体と弁座部材との溶接の変形例を説明するための説明図、（ｃ）は筒体と弁座部材との溶接の比較例を説明するための説明図である。 本発明の一実施形態にかかるレーザ溶接装置を概略的に示す平面図である。 本発明の一実施形態にかかるレーザ溶接装置の２つのレーザヘッドと筒体との位置関係を示す側面図である。 本発明の一実施形態にかかる筒体と弁体とが溶接された状態の燃料噴射弁の先端部を示す断面図（軸方向に沿った断面図）である。 本発明の一実施形態にかかる筒体の溶接痕を示す斜視図である。 本発明の一実施形態にかかる溶接痕の間隔と弁座面の真円度の変化量との関係を示すグラフである。 本発明の一実施形態にかかる２つのレーザ光間の角度と弁座面の真円度の変化量との関係を示すグラフである。

符号の説明

１ 燃料噴射弁
５ 筒体
９ 駆動部
１５ 弁座部材
１５ｂ 弁座面
１５ｄ 第１の筒部
１５ｅ 第２の筒部
１５ｆ 第３の筒部
１７ 弁体
１９，２０ 溶接痕
２１ ノズルプレート（噴射部）
５０ 二重筒体
２０４ 第１のレーザヘッド（エネルギー印加ヘッド）
２０５ 第２のレーザヘッド（エネルギー印加ヘッド）

Claims (7)

1. 燃料噴射弁に設けられ内部を燃料が流通可能な筒体の内部に、内周面に弁座面が形成された弁座部材を挿入して、エネルギー印加ヘッドによって前記筒体の外側から前記筒体に熱エネルギーを印加して前記筒体と前記弁座部材とを前記筒体の周方向に沿って溶接する溶接方法において、
   前記エネルギー印加ヘッドを２個用い、前記筒体の周方向で異なる２箇所であって且つ前記筒体の軸方向で異なる２箇所に熱エネルギーを印加して前記筒体と前記弁座部材とを溶接することを特徴とする溶接方法。
2. 燃料噴射弁に設けられ内部を燃料が流通可能な筒体の内部に、内周面に環状の弁座面が形成された筒状の弁座部材を挿入して二重筒体を形成し、エネルギー印加ヘッドによって前記筒体の外側から前記二重筒体に熱エネルギーを印加して前記筒体と前記弁座部材とを前記筒体の周方向に沿って環状に溶接する溶接方法において、
   前記エネルギー印加ヘッドを２個用い、前記二重筒体における前記筒体の周方向で異なる２箇所であって且つ前記筒体の軸方向で異なる２箇所に熱エネルギーを印加しながら前記二重筒体を前記エネルギー印加ヘッドに対して相対回転させて、各前記エネルギー印加ヘッドの熱エネルギーによる前記二重筒体の熱歪みを相互に打ち消し合いながら前記筒体および前記弁座部材における前記筒体の軸方向での異なる２箇所を溶接することを特徴とする溶接方法。
3. 前記２箇所の溶接のうち前記弁座面に近い方の溶接における前記弁座部材の溶融量を、前記２箇所の溶接のうち前記弁座面に遠い方の溶接における前記弁座部材の溶融量よりも少なくすることを特徴とする請求項１又は２に記載の溶接方法。
4. 前記弁座部材は、内周面に前記弁座面を有し燃料流通方向下流に向かうに従い肉厚が厚くなる筒状に形成され、
   前記弁座面の燃料流通方向上流側に位置する前記弁座部材の上流部に前記２箇所の溶接を行なうことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の溶接方法。
5. 前記弁座部材は、内周面に前記弁座面を有し燃料流通方向下流に向うに従い内径が小さくなる第１の筒部と、第１の筒部よりも燃料流通方向上流側に位置して当該弁座部材の入口を構成し燃料流通方向下流に向うに従い内径が小さくなる第２の筒部と、前記第１の筒部および前記第２の筒部を接続した第３の筒部と、を有し、
   前記２箇所の溶接を前記第２の筒部に行なうことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の溶接方法。
6. ２つの前記溶接の溶接痕同士の間の間隔をｗとすると、０＜ｗ≦０．９ｍｍであることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一項に記載の溶接方法。
7. 内部を燃料が流通する筒体と、
   内周面に弁座面が形成され前記筒体に挿入された弁座部材と、
   前記弁座面に離着座可能な弁体と、
   前記弁体を前記弁座面に離着座させる駆動部と、
   前記弁体と前記弁座面との間を通過した燃料を噴射する噴射部と、
   を備える燃料噴射弁において、
   前記筒体と前記弁座部材とが請求項１ないし６のいずれか一項に記載の溶接方法によって溶接されたことを特徴とする燃料噴射弁。

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