JP2023035346A - 燃料噴射弁およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の目的は、弁座に発生する歪みを抑制する環状溝の形状を、弁座に発生する歪みの抑制に好適な形状とすることで、弁体と弁座とが当接するシール部の油密性能の低下を抑制した燃料噴射弁を提供することにある。【解決手段】弁座部材１５は、溶接部１９を有すると共に、内周面から径方向に窪み、中心軸線方向において弁座１５ｂと溶接部１９との間に形成された環状溝１５ｒを有する。環状溝１５ｒは、中心軸線方向において中心軸線に対して傾斜した環状傾斜面部１５ｒ２を有する。溶接部１９の位置と環状傾斜面部１５ｒ２との間に形成される弁座部材１５の肉厚であって、径方向において溶接部１９が設けられた側の第１肉厚Ｔａが、溶接部１９が設けられた側とは反対側の第２肉厚Ｔｂよりも大きくなるように、環状傾斜面部１５ｒ２が傾斜して設けられる。【選択図】図４

Description

本発明は、燃料を噴射する燃料噴射弁およびその製造方法に関する。

特許文献１の燃料噴射弁は、ハウジングパイプと、ハウジングパイプ内を軸方向に往復可能な弁体と、弁体が着座する弁座を持つ底壁と底壁の周縁から立設されハウジングパイプとの間に熱接合部を形成する側壁とを備えるボディバルブと、を有し、ハウジングパイプとバルブボディとを接合する前に、予め熱接合部と弁座との間に接合熱による熱変形を吸収する熱変形吸収空間を設けている（要約参照）。

特開２００２－３０３２２２号公報

特許文献１の燃料噴射弁は、溶接部の歪みに連動して弁座に発生する歪みを、断面コ字状の環状溝で抑制するものであるが、環状溝の形状について断面をコ字状にすることが説明されているだけで、弁座に発生する歪みを抑制するのに効果的な環状溝の形状については配慮がない。

本発明の目的は、弁座に発生する歪みを抑制する環状溝の形状を、弁座に発生する歪みの抑制に好適な形状とすることで、弁体と弁座とが当接するシール部の油密性能の低下を抑制した燃料噴射弁およびその製造方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の燃料噴射弁は、
協働して燃料通路を開閉する弁座及び弁体と、前記弁座が形成された弁座部材と、先端側の端部に前記弁座部材が組み付けられた筒状体と、を備え、
前記弁座部材は、当該弁座部材の外周面に前記筒状体と溶接された溶接部を有すると共に、当該弁座部材の外周面又は内周面から径方向に窪み、燃料噴射弁の中心軸線に沿う方向において前記弁座の位置と前記溶接部の位置との間に形成された環状溝を有し、
前記環状溝は、前記中心軸線に沿う方向において前記中心軸線に対して傾斜した環状傾斜面部と、を有し、
前記環状傾斜面部は、前記中心軸線に沿う方向において前記溶接部が設けられた側に位置し、
前記溶接部の位置と当該環状傾斜面部との間に形成される前記弁座部材の肉厚であって、径方向において前記溶接部が設けられた側の第１肉厚が、前記溶接部が設けられた側とは反対側の第２肉厚よりも大きくなるように、前記環状傾斜面部が傾斜して設けられる。

また上記目的を達成するために、本発明の燃料噴射弁の製造方法は、
協働して燃料通路を開閉する弁座及び弁体と、前記弁座が形成された弁座部材と、先端側の端部に前記弁座部材が組み付けられた筒状体と、を備え、
前記弁座部材は、当該弁座部材の外周面に前記筒状体と溶接された溶接部を有すると共に、当該弁座部材の外周面又は内周面から径方向に窪み、燃料噴射弁の中心軸線に沿う方向において前記弁座の位置と前記溶接部の位置との間に形成された環状溝を有する燃料噴射弁の製造方法であって、
前記環状溝を挟んで前記中心軸線に沿う方向の両側に第１円筒面および第２円筒面を、前記第１円筒面に対して前記第２円筒面が前記弁座の側とは反対側に位置するように切削加工し、
前記第２円筒面の直径を前記第１円筒面の直径よりも大きく加工すると共に、
前記環状溝を、前記中心軸線に対して垂直な環状平面部と、前記中心軸線に沿う方向において前記中心軸線に対して傾斜した環状傾斜面部と、を有するように、且つ前記環状傾斜面部が前記中心軸線に沿う方向において前記溶接部が設けられた側に位置するように、加工すると共に、
前記溶接部の位置と当該環状傾斜面部との間に形成される前記弁座部材の肉厚であって、径方向において前記溶接部が設けられた側の第１肉厚が、前記溶接部が設けられた側とは反対側の第２肉厚よりも大きくなるように、前記環状溝傾斜面部を傾斜させて加工する。

本発明によれば、弁座に発生する歪みを抑制する環状溝の形状を、弁座に発生する歪みの抑制に好適な形状とすることができ、弁体と弁座とが当接するシール部の油密性能の低下を抑制した燃料噴射弁およびその製造方法を提供することができる。

本発明に係る燃料噴射弁の一実施例について、弁軸心（中心軸線）に沿う断面を示す断面図である。 図１に示す可動子２７の近傍を拡大して示す断面図である。 図２に示すノズル部８の近傍を拡大して示す断面図である。 図３の弁座部材１５の環状溝１５ｒの近傍を拡大して示す拡大断面図である。 環状溝１５ｒの変更例（第１変更例）を示す断面図である。 環状溝１５ｒの変更例（第２変更例）を示す断面図である。 弁座部材１５の加工方法の一実施例を示す図である。 弁座部材１５の第２実施例を示す断面図である。 弁座部材１５の第３実施例を示す断面図である。 燃料噴射弁１が搭載された内燃機関の断面図である。

以下、本発明に係る燃料噴射弁１の実施例について説明する。

［実施例１］
図１を参照して、燃料噴射弁１の全体構成について説明する。図１は、本発明に係る燃料噴射弁の一実施例について、弁軸心（中心軸線）に沿う断面を示す断面図である。なお、中心軸線１ｘは、弁体２７ｃ、ロッド部（接続部）２７ｂ及び可動鉄心２７ａが一体に設けられた可動子２７の軸心（弁軸心）２７ｘに一致し、筒状体５及び弁座部材１５の中心軸線に一致している。

図１において、燃料噴射弁１の上端部（上端側）を基端部（基端側）と呼び、下端部（下端側）を先端部（先端側）と呼ぶ場合がある。基端部（基端側）及び先端部（先端側）という呼び方は、燃料の流れ方向或いは燃料配管に対する燃料噴射弁１の取り付け構造に基づいている。また、本明細書において説明される上下関係は図１を基準とするもので、燃料噴射弁１を内燃機関に搭載した形態における上下方向とは関係がない。

燃料噴射弁１には、金属材製の筒状体（筒状部材）５によって、その内側に燃料流路（燃料通路）３がほぼ中心軸線１ｘに沿うように構成されている。筒状体５は、磁性を有するステンレス等の金属素材を用い、深絞り加工等のプレス加工により中心軸線１ｘに沿う方向に段付きの形状に形成されている。これにより、筒状体５は、一端側５ａの径が他端側５ｂの径に対して大きくなっている。

筒状体５の基端部には燃料供給口２が設けられ、この燃料供給口２に、燃料に混入した異物を取り除くための燃料フィルタ１３が取り付けられている。

筒状体５の基端部は径方向外側に向けて拡径するように曲げられた鍔部（拡径部）５ｄが形成され、鍔部５ｄとカバー４７の基端側端部４７ａとで形成される環状凹部（環状溝部）４にＯリング１１が配設されている。

筒状体５の先端部には、弁体２７ｃと弁座部材１５とからなる弁部７が構成されている。弁座部材１５は、筒状体５の先端側内側に挿入され、レーザ溶接１９により筒状体５に固定されている。レーザ溶接１９は、筒状体５の外周側から全周に亘って実施されている。この場合、弁座部材１５を筒状体５の先端側内側に圧入した上で、弁座部材１５をレーザ溶接により筒状体５に固定してもよい。

弁座部材１５にはノズルプレート２１ｎが固定され、弁座部材１５及びノズルプレート２１ｎのノズル部８を構成する。弁座部材１５及びノズルプレート２１ｎは、弁座部材１５が筒状体５の内周面に挿入されて固定されることにより、筒状体５の先端側に組み付けられている。

本実施例の筒状体５は、燃料供給口２が設けられる部分から弁座部材１５及びノズルプレート２１ｎが固定される部分までが一部材で構成されているが、燃料供給口２が設けられる部分（基端側部分）と、弁座部材１５及びノズルプレート２１ｎが固定される部分（先端側部分）とを、別部材で構成してもよい。筒状体５の先端側部分はノズル部８を保持するノズルホルダを構成する。本実施例では、ノズルホルダが筒状体５の基端側部分と共に一部材で構成されている。

筒状体５の中間部には弁体２７ｃを駆動するための駆動部９が配置されている。駆動部９は電磁アクチュエータ（電磁駆動部）で構成されている。具体的には、駆動部９は、筒状体５の内部（内周側）に固定された固定鉄心２５と、筒状体５の内部において固定鉄心２５に対して先端側に配置され、中心軸線１ｘに沿う方向に移動可能な可動子（可動部材）２７と、固定鉄心２５と可動子２７に構成された可動鉄心２７ａとが微小ギャップδ１を介して対向する位置で筒状体５の外周側に外挿された電磁コイル２９と、電磁コイル２９の外周側で電磁コイル２９を覆うヨーク３３とを備える。

筒状体５の内側には可動子２７が収容されており、筒状体５は可動鉄心２７ａの外周面と対向して可動鉄心２７ａを囲繞するハウジングを構成している。

可動鉄心２７ａと固定鉄心２５とヨーク３３とは、電磁コイル２９に通電することにより生じる磁束が流れる閉磁路を構成する。磁束は微小ギャップδ１を通過するが、微小ギャップδ１の部分で筒状体５を流れる漏れ磁束を低減するため、筒状体５の微小ギャップδ１に対応する位置に、非磁性部或いは筒状体５の他の部分よりも弱磁性の弱磁性部５ｃが設けられている。以下、この非磁性部或いは弱磁性部５ｃは、単に非磁性部５ｃと呼んで説明する。非磁性部５ｃは、筒状体５に対する磁性を有する筒状体５に非磁性化処理を行うことにより形成することができる。このような非磁性化処理は、例えば熱処理によって行うことができる。或いは、筒状体５の外周面に環状凹部を形成することにより非磁性部５ｃに相当する部分を薄肉化して構成することができる。

電磁コイル２９は、樹脂材料で筒状に形成されたボビン３１に巻回され、筒状体５の外周側に外挿されている。電磁コイル２９はコネクタ４１に設けられたターミナル４３に電気的に接続されている。コネクタ４１には図示しない外部の駆動回路が接続され、ターミナル４３を介して、電磁コイル２９に駆動電流が通電される。

固定鉄心２５は、磁性金属材料からなる。固定鉄心２５は筒状に形成され、中心部を中心軸線１ｘに沿う方向に貫通する貫通孔２５ａを有する。貫通孔２５ａは、可動鉄心２７ａの上流側の燃料通路（上流側燃料通路）３を構成する。固定鉄心２５は、筒状体５の小径部５ｂの基端側に圧入固定され、筒状体５の中間部に位置している。小径部５ｂの基端側に大径部５ａが設けられていることにより、固定鉄心２５の組付けが容易になる。固定鉄心２５は溶接により筒状体５に固定してもよいし、溶接と圧入を併用して筒状体５に固定してもよい。

可動子２７は、可動鉄心２７ａとロッド部（接続部）２７ｂと弁体２７ｃとで構成される。可動鉄心２７ａは円環状の部材である。弁体２７ｃは弁座１５ｂ（図３参照）と当接する部材である。弁座１５ｂ及び弁体２７ｃは協働して燃料通路を開閉する。ロッド部２７ｂは細長い円筒形状であり、可動鉄心２７ａと弁体２７ｃとを接続する接続部である。可動鉄心２７ａは、弁体２７ｃと連結され、固定鉄心２５との間に作用する磁気吸引力によって、弁体２７ｃを開閉弁方向に駆動するための部材である。

本実施例では、可動鉄心２７ａとロッド部２７ｂとが固定されているが、可動鉄心２７ａとロッド部２７ｂとが相対変位可能に連結された構成であってもよい。

本実施例では、ロッド部２７ｂと弁体２７ｃとを別部材で構成し、ロッド部２７ｂに弁体２７ｃを固定している。ロッド部２７ｂと弁体２７ｃとの固定は、溶接により行われる。弁体２７ｃには真球度の高い鋼球が用いられる。

ロッド部２７ｂは円筒形状であり、ロッド部２７ｂの上端が可動鉄心２７ａの下端部に開口し軸方向に延設された孔２７ｂａを有する。ロッド部２７ｂには内側（内周側）と外側（外周側）とを連通する連通孔（開口部）２７ｂｏが形成されている。ロッド部２７ｂの外周面と筒状体５の内周面との間には燃料室３７が形成されている。

固定鉄心２５の貫通孔２５ａにはコイルばね３９が設けられている。コイルばね３９の一端は、可動鉄心２７ａの内側に設けられたばね座２７ａｇに当接している。コイルばね３９の他端部は、固定鉄心２５の貫通孔２５ａの内側に配設されたアジャスタ（調整子）３５に当接している。コイルばね３９は、可動鉄心２７ａに設けられたばね座２７ａｇとアジャスタ（調整子）３５の下端（先端側端面）との間に、圧縮状態で配設されている。

コイルばね３９は、弁体２７ｃが弁座１５ｂ（図２参照）に当接する方向（閉弁方向）に可動子２７を付勢する付勢部材として機能している。中心軸線１ｘに沿う方向におけるアジャスタ３５の位置を貫通孔２５ａ内で調整することにより、コイルばね３９による可動子２７（すなわち弁体２７ｃ）の付勢力が調整される。

アジャスタ３５は、中心部を中心軸線１ｘに沿う方向に貫通する燃料流路３を有する。燃料供給口２から供給された燃料は、アジャスタ３５の燃料流路３を流れた後、固定鉄心２５の貫通孔２５ａの先端側部分の燃料流路３に流れ、可動子２７内に構成された燃料流路３に流れる。

ヨーク３３は、磁性を有する金属材料でできており、燃料噴射弁１のハウジングを兼ねている。ヨーク３３は大径部３３ａと小径部３３ｂとを有する段付きの筒状に形成されている。大径部３３ａは電磁コイル２９の外周を覆って円筒形状を成しており、大径部３３ａの先端側に大径部３３ａよりも小径の小径部３３ｂが形成されている。小径部３３ｂは筒状体５の小径部５ｂの外周に圧入又は挿入されている。これにより、小径部３３ｂの内周面は筒状体５の外周面に緊密に接触している。このとき、小径部３３ｂの内周面の少なくとも一部は、可動鉄心２７ａの外周面と筒状体５を介して対向しており、この対向部分に形成される磁路の磁気抵抗を小さくしている。

ヨーク３３の先端側端部の外周面には周方向に沿って環状凹部３３ｃが形成されている。環状凹部３３ｃの底面に形成された薄肉部において、ヨーク３３と筒状体５とがレーザ溶接２４により全周に亘って接合されている。

筒状体５の先端部にはフランジ部４９ａを有する円筒状のプロテクタ４９が外挿され、筒状体５の先端部がプロテクタ４９によって保護されている。プロテクタ４９はヨーク３３のレーザ溶接部２４の上を覆っている。

プロテクタ４９のフランジ部４９ａと、ヨーク３３の小径部３３ｂと、ヨーク３３の大径部３３ａと小径部３３ｂとの段差面とによって環状溝３４が形成され、環状溝３４にＯリング４６が外挿されている。Ｏリング４６は、燃料噴射弁１が内燃機関に取り付けられる際に、内燃機関側に形成された挿入口の内周面とヨーク３３における小径部３３ｂの外周面との間で液密及び気密を確保するシールとして機能する。

燃料噴射弁１の中間部から基端側端部の近傍までの範囲に、樹脂カバー４７がモールドされている。樹脂カバー４７の先端側端部はヨーク３３の大径部３３ａの基端側の一部を被覆している。また、樹脂カバー４７を形成する樹脂によりコネクタ４１が一体的に形成されている。

図２を参照して、可動子２７近傍の構成について、詳細に説明する。図２は、図１に示す可動子２７の近傍を拡大して示す断面図である。

本実施例では、可動鉄心２７ａとロッド部２７ｂとが一部材で一体に形成されている。可動鉄心２７ａの上端面（上端部）２７ａｂの中央部には、下端側に向けて窪んだ凹部２７ａａが形成されている。凹部２７ａａの底部２７ａｇにはばね座が形成され、コイルばね３９の一端が底部２７ａｇに支持されている。さらに、凹部２７ａａの底部２７ａｇには、ロッド部２７ｂの孔２７ｂａの内側に連通する開口部２７ａｆが形成されている。開口部２７ａｆは、固定鉄心２５の貫通孔２５ａから凹部２７ａａ内の空間２７ａｉに流入した燃料を、ロッド部２７ｂの孔２７ｂａの内側の空間２７ｂｉに流す燃料通路を構成する。

本実施例では、ロッド部２７ｂと可動鉄心２７ａとを一部材で構成しているが、別々の部材で構成したものを一体に組み付けてもよい。

可動鉄心２７ａの上端面２７ａｂは、固定鉄心２５側に位置する端面であり、固定鉄心２５の下端面２５ｂと対向する。上端面２７ａｂに対して反対側の可動鉄心２７ａの端面２７ａｋは、燃料噴射弁１の先端側（ノズル側）に位置する端面であり、以下、下端面（下端部）と呼ぶ。

上端面２７ａｂと固定鉄心２５の下端面２５ｂとは、相互に磁気吸引力が作用する磁気吸引面を構成する。

本実施例では、可動鉄心２７ａの外周面２７ａｃに、筒状体５の内周面５ｅに摺動する摺動部が構成される。この摺動部として、外周面２７ａｃには径方向外方に向かって突出する凸部（図示せず）が設けられる。内周面５ｅは、可動鉄心２７ａの外周面２７ａｃが摺接する上流側ガイド面を構成する。上流側ガイド面５ｅと可動鉄心２７ａの外周面２７ａｃ（正確には外周面２７ａｃに形成した凸部）とは、可動子２７の変位を案内する上流側ガイド部５０Ｂを構成する。

一方、弁体２７ｃと弁座部材１５との間に、後で詳細に説明する下流側ガイド部５０Ａが構成され、可動子２７は上流側ガイド部５０Ｂと下流側ガイド部５０Ａとの二点で案内されて、中心軸線１ｘに沿う方向（開閉弁方向）に往復動作する。

ロッド部２７ｂには、内側（孔２７ｂａ）と外側（燃料室３７）とを連通する開口部（連通孔）２７ｂｏが形成されている。連通孔２７ｂｏは、ロッド部２７ｂの軸方向（中心軸線１ｘ方向）において中央部に配置され、ロッド部２７ｂの内側と外側とを連通する燃料通路を構成する。これにより、固定鉄心２５の貫通孔２５ａ内の燃料は、孔２７ｂａ及び連通孔２７ｂｏを通じて燃料室３７に流れる。

次に、図３を参照して、ノズル部８の構成ついて、詳細に説明する。図３は、図２に示すノズル部８の近傍を拡大して示す断面図である。

弁座部材１５には、中心軸線１ｘに沿う方向に貫通する貫通孔１５ｄ，１５ｃ，１５ｖ，１５ｅが形成されている。この貫通孔の途中には下流側に向かって縮径する円錐面１５ｖが形成されている。円錐面１５ｖ上には弁座１５ｂが構成され、弁体２７ｃが弁座１５ｂに離接することにより、燃料通路の開閉が行われる。なお、弁座１５ｂが形成された円錐面１５ｖを弁座面と呼ぶ場合もある。弁座面１５ｖは、弁座部材１５の中間部にテーパ部（下流側テーパ部）を構成する。

なお、弁座１５ｂをシート部と呼んだり、弁座１５ｂと弁体２７ｃの弁座１５ｂと当接する部位とをシート部と呼んだりする場合がある。弁座１５ｂは弁座部材１５側のシート部を構成し、弁体２７ｃの弁座１５ｂと当接する部位は弁体２７ｃ側のシート部を構成する。また、弁座１５ｂと弁体２７ｃとの相互に当接する当接部は、閉弁時に燃料をシールするシール部を構成する。

貫通孔１５ｄ，１５ｃ，１５ｖ，１５ｅにおける、円錐面１５ｖから上側の孔部分１５ｄ，１５ｃ，１５ｖは、弁体２７ｃを収容する弁体収容孔を構成する。弁体収容孔１５ｄ，１５ｃ，１５ｖの内周面に、弁体２７ｃを中心軸線１ｘに沿う方向に案内するガイド面１５ｃが形成されている。ガイド面１５ｃは上端から下端まで同一径の円筒面により構成され、可動子２７を案内する二つのガイド面のうち、下流側に位置するガイド面を構成する。

ガイド面１５ｃとこのガイド面１５ｃに摺接する弁体２７ｃの摺接面（摺動面）２７ｃｂとは、可動子２７の変位を案内する下流側ガイド部５０Ａを構成する。

ガイド面１５ｃの上流側には、ガイド面１５ｃから上流側に向かって拡径する拡径部１５ｄが形成されている。拡径部１５ｄは上流側から下流側に向かって縮径するテーパ面により構成され、弁座部材１５の入口部にテーパ部（上流側テーパ部）を構成する。拡径部１５ｄおよびガイド面１５ｃは弁座部材１５の側壁部１５ｗに構成され、弁座面１５ｖは弁座部材１５の底部に構成される。側壁部１５ｗは底部１５ｖの外周部から上流側に向かって立設される。

ガイド面１５ｃと上流側テーパ部１５ｄとの境界部に、ガイド面１５ｃから径方向外側に向かって窪む環状溝１５ｒが形成されている。環状溝１５ｒについては、後で詳細に説明する。

弁体収容孔１５ｄ，１５ｃ，１５ｖの下端部は燃料導入孔１５ｅに接続され、燃料導入孔１５ｅの下端部が弁座部材１５の先端面１５ｔに開口している。すなわち燃料導入孔１５ｅは、弁座部材１５の底部１５ｖを貫通して底部１５ｖに開口を形成する。

弁座部材１５の先端面１５ｔには、ノズルプレート２１ｎが取り付けられている。ノズルプレート２１ｎは弁座部材１５にレーザ溶接２３により固定されている。レーザ溶接部２３は、燃料噴射孔１１０が形成された噴射孔形成領域を取り囲むようにして、この噴射孔形成領域の周囲を一周している。

また、ノズルプレート２１ｎは板厚が均一な板状部材（平板）で構成されており、中央部に外方に向けて突き出すように突状部２１ｎａが形成されている。突状部２１ｎａは曲面（例えば球状面）で形成されている。突状部２１ｎａの内側には燃料室２１ａが形成されている。この燃料室２１ａは弁座部材１５に形成された燃料導入孔１５ｅに連通しており、燃料導入孔１５ｅを通じて燃料室２１ａに燃料が供給される。

突状部２１ｎａには複数の燃料噴射孔５０が形成されている。燃料噴射孔５０の形態は特に問わない。燃料噴射孔５０の上流側に燃料に旋回力を付与する旋回室を有するものであってもよい。燃料噴射孔の中心軸線５０ａは燃料噴射弁１の中心軸線１ｘに対して平行であってもよいし、傾斜していてもよい。また、突状部２１ｎａが無い構成であってもよい。

燃料噴霧の形態を決定する燃料噴射部２１はノズルプレート２１ｎによって構成される。弁座部材１５と燃料噴射部２１とは、燃料噴射を行うためのノズル部８を構成している。弁体２７ｃはノズル部８を構成する構成要素の一部とみなしてもよい。

また本実施例では、弁体２７ｃは、球状を成すボール弁を用いている。このため、弁体２７ｃにおけるガイド面１５ｃと対向する部位には、周方向に間隔を置いて複数の切欠き面２７ｃａが設けられ、この切欠き面２７ｃａによってシート部に燃料を供給する燃料通路が構成されている。

本実施例では、弁座部材１５を筒状体５の先端部の内周面に５ｅに圧入した後、弁座部材１５と筒状体５とを溶接（溶接部１９）により固定する。この溶接時の溶接熱により発生する応力により、弁座１５ｂに変形（歪み）が生じることがある。弁座１５ｂに変形が生じると、弁座１５ｂ側のシート部において真円度が悪化し、閉弁時におけるシート部のシール性能が低下する可能性がある。

このとき何もしなければ、弁座部材１５では、溶接による熱ひずみの発生により弁座１５ｂが変形し、弁座１５ｂの真円度が悪化する。

そこで本実施例では、弁座部材１５の溶接時に発生する応力を吸収し、弁座１５ｂに発生する歪みを抑制する応力吸収部（歪み吸収部）を設ける。以下、図３と共に図４を用いて、応力吸収部について説明する。図４は、図３の弁座部材１５の環状溝１５ｒの近傍を拡大して示す拡大断面図である。

図３に示すように、本実施例の応力吸収部は、弁座部材１５の側壁部１５ｗの内周側から外周側に向かって掘り下げられるように形成された環状溝１５ｒにより構成される。環状溝１５ｒは弁座部材１５の内周面の全周に形成されている。

環状溝１５ｒは、中心軸線１ｘに対して垂直な環状平面部１５ｒ１と、中心軸線１ｘに対して傾斜した環状傾斜面部１５ｒ２と、を有して構成される。環状平面部１５ｒ１は、環状を成す平面で構成される。環状傾斜面部１５ｒ２は、下端部から上端部まで径が直線状に縮径する環状のテーパ面（環状テーパ面）で構成される。

環状溝１５ｒは、中心軸線１ｘに沿う方向において、溶接部１９の位置よりも弁座１５ｂの位置側、すなわち燃料噴射弁１の先端側に設けられる。本実施例では、環状傾斜面部１５ｒ２を含む環状溝１５ｒの全体が、中心軸線１ｘに沿う方向において、溶接部１９の位置よりもよりも弁座１５ｂの位置側、すなわち燃料噴射弁１の先端側に位置する。環状溝１５ｒの上端縁は溶接部１９よりも間隔Ｌ１を置いて下方にあり、環状溝１５ｒの下端縁は溶接部１９よりも間隔（Ｌ１＋Ｌ２）を置いて下方にある。ここで、溶接部１９の位置は溶接幅の中心を基準とし、Ｌ２は環状溝１５ｒの幅（中心軸線１ｘに沿う方向の長さ）である。

本実施例では、溶接熱により溶接部１９の近傍に生じる変形（歪み）を環状溝１５ｒにより吸収することができる。すなわち、環状平面部１５ｒ１近傍の径方向外側に形成される薄肉部Ｐ１の剛性は小さくなっており、溶接部１９の近傍に生じる変形（歪み）は低剛性の薄肉部Ｐ１により吸収される。これにより本実施例では、弁座部材１５の溶接時に発生する熱変形（熱ひずみ）によるシート部の真円度の悪化を抑制することができ、シート部の油密性能を向上させることができる。

さらに本実施例では、環状溝１５ｒが環状平面部１５ｒ１と環状傾斜面部１５ｒ２とを含んで形成され、環状傾斜面部１５ｒ２は環状平面部１５ｒ１に対して溶接部１９の設けられる側に配置されている。ここで、環状傾斜面部１５ｒ２上で径方向に離れた２点Ａ１（第１点），Ｂ１（第２点）を設定する。点Ａ１は、径方向において、点Ｂ１の位置に対して溶接部１９の側に設定される点である。一方、点Ｂ１は、径方向において、点Ａ１の位置に対して溶接部１９から離れる側に設定される点である。言い換えれば、点Ａ１は径方向において点Ｂ１の位置に対して外周側に設定される点であり、点Ｂ１は径方向において点Ａ１の位置に対して内周側に設定される点である。

さらに、２点Ａ１，Ｂ１に対応する２点Ａ２（第３点），Ｂ２（第４点）を設定する。点Ａ２は径方向において点Ａ１の位置と同じ位置にあり、中心軸線１ｘに沿う方向において溶接部１９の位置と同じ位置にある。一方、点Ｂ２は径方向において点Ｂ１の位置と同じ位置にあり、中心軸線１ｘに沿う方向において溶接部１９の位置と同じ位置にある。

なお、Ａ１，Ｂ１，Ａ２，Ｂ２は、径方向において環状傾斜面部１５ｒ２が設けられる範囲Ｌ１５ｒの内側にあり、且つ中心軸線１ｘに沿う方向において溶接部１９の位置と環状傾斜面部１５ｒ２の下端縁との間の範囲Ｌ１の内側にある。

本実施例では、環状傾斜面部１５ｒ２は、Ａ１とＡ２との間の距離ＴａがＢ１とＢ２との間の距離Ｔｂよりも大きくなるように傾斜する。この場合、Ａ１とＡ２との間の距離ＴａはＡ１とＡ２との間に形成される側壁部１５ｗの肉厚となり、Ｂ１とＢ２との間の距離ＴｂはＢ１とＢ２との間に形成される側壁部１５ｗの肉厚となる。すなわち本実施例では、Ａ１とＡ２との間に形成される側壁部１５ｗの肉厚Ｔａは、Ｂ１とＢ２との間に形成される側壁部１５ｗの肉厚Ｔｂよりも大きくなるように（Ｔａ＞Ｔｂ）、環状溝１５ｒが形成される。ここで肉厚Ｔａは径方向における溶接部１９の側（外周側）の肉厚であり、肉厚Ｔｂは径方向における溶接部１９の側とは反対側（内周側）の肉厚である。

すなわち本実施例では、
中心軸線１ｘに平行で且つ中心軸線１ｘを含む断面上において、
環状傾斜面部１５ｒ２の上で径方向に離れた第１点Ａ１および第２点Ｂ１と、
径方向において第１点Ａ１の位置と同じ位置にあり、中心軸線１ｘに沿う方向において溶接部１９の位置と同じ位置にある第３点Ａ２と、
径方向において第２点Ｂ１の位置と同じ位置にあり、中心軸線１ｘに沿う方向において溶接部１９の位置と同じ位置にある第４点Ｂ２と、
を仮想した場合に、
第１点Ａ１の位置は第２点Ｂ２の位置よりも径方向において溶接部１９が設けられた側に位置し、
環状溝１５ｒは、第１点Ａ１と第３点Ａ２との間に形成される側壁部１５ｗの第１肉厚Ｔａが、第２点Ｂ１と第４点Ｂ２との間に形成される側壁部１５ｗの第２肉厚Ｔｂよりも大きくなるように形成される。

本実施例によれば、環状傾斜面部１５ｒ２は、中心軸線１ｘに沿う方向において溶接部１９の位置と環状傾斜面部１５ｒ２との間に形成される弁座部材１５の肉厚であって、径方向において溶接部１９が設けられた側の第１肉厚Ｔａが、溶接部１９が設けられた側とは反対側の第２肉厚Ｔｂよりも大きくなるように、傾斜して設けられる。この場合、環状傾斜面部１５ｒ２は、外周側が内周側よりも弁座１５ｂの側に位置するように傾斜して設けられる。

肉厚Ｔａを肉厚Ｔｂよりも厚肉に構成することで、径方向において溶接部１９の側（外周側）に存在し、且つ中心軸線１ｘに沿う方向において溶接部１９と環状傾斜面部１５ｒ２の下端縁との間に存在する側壁部１５w部分の剛性を高めることができ、この部分における、溶接部１９近傍の熱変形（熱ひずみ）による変形を抑制することができる。そして、熱変形によるシート部（弁座）の真円度の悪化を抑制することができ、シート部の油密性能を向上させることができる。

また肉厚Ｔａを肉厚Ｔｂよりも厚肉に構成することで、径方向において溶接部１９の側（外周側）に存在し、且つ中心軸線１ｘに沿う方向において溶接部１９と環状傾斜面部１５ｒ２の下端縁との間に存在する側壁部１５w部分の熱容量を大きくすることができ、溶接熱による熱変形を抑制する効果が得られる。

また本実施例では、環状傾斜面部１５ｒ２が単純なテーパ面で構成されることで、その加工が容易であり、弁座部材１５の加工性が向上する。

次に、図５を用いて、環状溝１５ｒの変更例（第１変更例）を説明する。図５は、環状溝１５ｒの変更例（第１変更例）を示す断面図である。本例では、第１実施例と異なる構成について説明する。

本例では、環状溝１５ｒの環状傾斜面部１５ｒ２を、図５の断面上（中心軸線１ｘに平行で、且つ中心軸線１ｘを含む断面上）において、径方向外側（溝外側）に凸となる曲線を描く曲面で構成したものである。このような曲線の一例として円弧があり、本例の環状溝１５ｒの環状傾斜面部１５ｒ２は円弧断面が周方向に連続した、径方向外側（溝外側）に凸となる環状円弧面で構成される。

本例では、図４の構成と比べて、径方向における溶接部１９の側（外周側）の肉厚Ｔａが小さくなるが、環状溝１５ｒの断面を矩形状にした場合と比べると、肉厚Ｔａを大きくすることができる。

その他の構成は第１実施例と同様である。

次に、図６を用いて、環状溝１５ｒの変更例（第２変更例）を説明する。図６は、環状溝１５ｒの変更例（第２変更例）を示す断面図である。本例では、第１実施例と異なる構成について説明する。

本例では、環状溝１５ｒの環状傾斜面部１５ｒ２を、図５の断面上（中心軸線１ｘに平行で、且つ中心軸線１ｘを含む断面上）において、径方向内側（溝内側）に凸となる曲線を描く曲面で構成したものである。このような曲線の一例として円弧があり、本例の環状溝１５ｒの環状傾斜面部１５ｒ２は円弧断面が周方向に連続した、径方向内側（溝内側）に凸となる環状円弧面で構成される。

本例では、図４の構成と比べて、環状傾斜面部１５ｒ２に対して溶接部１９の側の側壁部１５ｗの部分Ｐ２の肉厚が厚くすることができる。

その他の構成は第１実施例と同様である。

次に、燃料噴射弁１の製造方法について説明する。

本実施例では、環状溝１５ｒを挟んで中心軸線１ｘに沿う方向の両側に第１円筒面１５ｃおよび第２円筒面１５ｄ２を、第１円筒面１５ｃに対して第２円筒面１５ｄ２が弁座１５ｂの側とは反対側に位置するように切削加工し、
第２円筒面１５ｄ２の直径φ１５ｄ２を第１円筒面１５ｃの直径φ１５ｃよりも大きく加工する。

この場合、環状溝１５ｒを、中心軸線１ｘに対して垂直な環状平面部１５ｒ１と、中心軸線１ｘに沿う方向において中心軸線１ｘに対して傾斜した環状傾斜面部１５ｒ２と、を有するように、且つ環状傾斜面部１５ｒ２が中心軸線１ｘに沿う方向において溶接部１９が設けられた側に位置するように、加工すると共に、
溶接部１９の位置と環状傾斜面部１５ｒ２との間に形成される弁座部材１５の肉厚であって、径方向において溶接部１９が設けられた側の第１肉厚Ｔａが、溶接部１９が設けられた側とは反対側の第２肉厚Ｔｂよりも大きくなるように、環状溝傾斜面部１５ｒ２を傾斜させて加工する。

本実施例の燃料噴射弁１の製造方法によれば、弁座部材１５の加工性が向上し、燃料噴射弁１の生産性が向上する。

［実施例２］
次に、図７および図８を用いて、弁座部材１５の第２実施例を説明する。図７は、弁座部材１５の第２実施例を示す断面図である。図８は、弁座部材１５の加工方法の一実施例を示す図である。本例では、第１実施例と異なる構成について説明する。

図７に示すように、本実施例では、第１実施例の弁座部材１５の入口部に形成されたテーパ部（上流側テーパ部）１５ｄが、上流側のテーパ部１５ｄ１と下流側の円筒面部１５ｄ２とで構成されている。この場合、ガイド面１５ｃが第１円筒面となり、円筒面部１５ｄ２は第１円筒面１５ｃの上流側（弁座１５ｂの側とは反対側）に設けられる第２円筒面となる。第１円筒面１５ｃと第２円筒面１５ｄ２とは、環状溝１５ｒを挟んで中心軸線１ｘに沿う方向の両側に設けられる。

第１円筒面１５ｃと第２円筒面との間に環状溝１５ｒが設けられている。本実施例では、環状溝１５ｒは図３および図４で説明した構成のものを用いているが、第１変更例或いは第２変更例で説明した構成のものを用いてもよい。

第２円筒面の直径（内径）φ１５ｄ２は第１円筒面１５ｃの直径（内径）φ１５ｃよりも大きく、第１円筒面１５ｃと第２円筒面との間に径方向の間隔Ｌ３が設けられている。

図７では、第１実施例のテーパ部１５ｄを点線（１５ｄ）で示す。本実施例では第２円筒面１５ｄ２が設けられていることで、この第２円筒面１５ｄ２が第１実施例のテーパ部１５ｄに対して径方向内側に膨出する形状となる。このため、環状溝１５ｒの上流側の側壁部１５ｗの肉厚を厚くすることができ、溶接部１９が設けられる側壁部１５ｗの剛性を高めることができる。これにより、溶接部１９が設けられる側壁部１５ｗの熱変形を抑制することができる。そして、側壁部１５ｗの熱変形によるシート部の真円度の悪化を抑制することができ、シート部の油密性能を向上させることができる。

図８に示すように、弁座部材１５の第１円筒面１５ｃおよび弁座面１５ｖは、切削ツールＴｏｏｌで切削加工される。第１円筒面１５ｃおよび弁座面１５ｖの切削加工は、第２円筒面１５ｄ２を切削加工した後に、行われる。本実施例では、第２円筒面の直径（内径）φ１５ｄ２は第１円筒面１５ｃの直径（内径）φ１５ｃよりも大きく、第１円筒面１５ｃと第２円筒面１５ｄ２との間にＬ３の間隔が設けられているため、第１円筒面１５ｃの切削加工時に、環状溝１５ｒと第２円筒面１５ｄ２との間の角部１５ｑに切削ツールＴｏｏｌが触れないようにすることができる。これにより、角部１５ｑでのバリの発生を抑制することができる。

その他の構成は第１実施例と同様である。また、環状溝１５ｒは、図５または図６に示したような形状としてもよい。

［実施例３］
次に、図９を用いて、弁座部材１５の第３実施例を説明する。図９は、弁座部材１５の第３実施例を示す断面図である。

図９に示すように、環状溝１５ｒは弁座部材１５の外周面から径方向内側に窪んだ溝形状として形成してもよい。この場合も、環状傾斜面部１５ｒ２は図４に図示したのと同じ傾斜方向に傾斜する必要があり、環状溝１５ｒは図９に示すような形状になる。

その他の構成は第１実施例と同様である。また、環状溝１５ｒは、図５または図６に示したような形状としてもよい。

［実施例４］
図１０を参照して、本発明に係る燃料噴射弁を搭載した内燃機関について説明する。図１０は、燃料噴射弁１が搭載された内燃機関の断面図である。

内燃機関１００のエンジンブロック１０１にはシリンダ１０２が形成されおり、シリンダ１０２の頂部に吸気口１０３と排気口１０４とが設けられている。吸気口１０３には、吸気口１０３を開閉する吸気弁１０５が、また排気口１０４には排気口１０４を開閉する排気弁１０６が設けられている。エンジンブロック１０１に形成され、吸気口１０３に連通する吸気流路１０７の入口側端部１０７ａには吸気管１０８が接続されている。

燃料噴射弁１の燃料供給口２（図１参照）には燃料配管１１０が接続される。

吸気管１０８には燃料噴射弁１の取付け部１０９が形成されており、取付け部１０９に燃料噴射弁１を挿入する挿入口１０９ａが形成されている。挿入口１０９ａは吸気管１０８の内壁面（吸気流路）まで貫通しており、挿入口１０９ａに挿入された燃料噴射弁１から噴射された燃料は吸気流路内に噴射される。二方向噴霧の場合、エンジンブロック１０１に吸気口１０３が二つ設けられた形態の内燃機関を対象として、それぞれの燃料噴霧が各吸気口１０３（吸気弁１０５）を指向して噴射される。

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、一部の構成の削除や、記載されていない他の構成の追加が可能である。

１…燃料噴射弁、１ｘ…中心軸線、５…筒状体（ハウジング）、１５…弁座部材、１５ｂ…弁座、１５ｃ…第１円筒面（ガイド面）、１５ｄ２…第２円筒面、１５ｒ…環状溝、１５ｒ１…環状平面部、１５ｒ２…環状傾斜面部、１５ｗ…弁座部材の側壁部、１９…溶接部、２７ｃ…弁体、Ｔａ…第１肉厚、Ｔｂ…第２肉厚、Ａ１…第１点、Ａ２…第３点、Ｂ１…第２点、Ｂ２…第４点、φ１５ｃ…第１円筒面１５ｃの直径、φ１５ｄ２…第２円筒面１５ｄ２の直径。

Claims (11)

1. 協働して燃料通路を開閉する弁座及び弁体と、前記弁座が形成された弁座部材と、先端側の端部に前記弁座部材が組み付けられた筒状体と、を備え、
   前記弁座部材は、当該弁座部材の外周面に前記筒状体と溶接された溶接部を有すると共に、当該弁座部材の外周面又は内周面から径方向に窪み、燃料噴射弁の中心軸線に沿う方向において前記弁座の位置と前記溶接部の位置との間に形成された環状溝を有し、
   前記環状溝は、前記中心軸線に沿う方向において前記中心軸線に対して傾斜した環状傾斜面部を有し、
   前記環状傾斜面部は、前記中心軸線に沿う方向において前記溶接部が設けられた側に位置し、
   前記溶接部の位置と当該環状傾斜面部との間に形成される前記弁座部材の肉厚であって、径方向において前記溶接部が設けられた側の第１肉厚が、前記溶接部が設けられた側とは反対側の第２肉厚よりも大きくなるように、前記環状傾斜面部が傾斜して設けられる燃料噴射弁。
2. 請求項１に記載の燃料噴射弁であって、
   前記環状溝は、前記弁座部材の内周面から径方向外側に窪む形状に形成され、
   前記環状傾斜面部は、外周側が内周側よりも前記弁座の側に位置するように傾斜して設けられる燃料噴射弁。
3. 請求項２に記載の燃料噴射弁であって、
   前記環状溝は、前記中心軸線に対して垂直な環状平面部を有する燃料噴射弁。
4. 請求項３記載の燃料噴射弁であって、
   前記環状傾斜面部は、下端部から上端部まで径が直線状に縮径する環状テーパ面で構成される燃料噴射弁。
5. 請求項３記載の燃料噴射弁であって、
   前記環状傾斜面部は、前記環状溝の外側に凸となる環状円弧面で構成される燃料噴射弁。
6. 請求項３記載の燃料噴射弁であって、
   前記環状傾斜面部は、前記環状溝の内側に凸となる環状円弧面で構成される燃料噴射弁。
7. 請求項３記載の燃料噴射弁であって、
   前記弁座部材は、前記環状溝を挟んで前記中心軸線に沿う方向の両側に第１円筒面と第２円筒面と、を有する燃料噴射弁。
8. 請求項７記載の燃料噴射弁であって、
   前記第１円筒面は前記弁体をガイドするガイド面を構成し、
   前記第２円筒面は前記第１円筒面に対して上流側に配置される燃料噴射弁。
9. 請求項８記載の燃料噴射弁であって、
   前記第２円筒面の直径は前記第１円筒面の直径よりも大きく、前記第１円筒面と前記第２円筒面との間に径方向の間隔が設けられている燃料噴射弁。
10. 協働して燃料通路を開閉する弁座及び弁体と、前記弁座が形成された弁座部材と、先端側の端部に前記弁座部材が組み付けられた筒状体と、を備え、
    前記弁座部材は、当該弁座部材の外周面に設けられた前記筒状体との溶接部と、
    前記弁座が設けられる底部と、前記底部から上流側に向かって立設される側壁部と、当該弁座部材の外周面又は内周面から径方向に窪み燃料噴射弁の中心軸線に沿う方向において前記弁座の位置と前記溶接部の位置との間に形成される環状溝と、を有し、
    前記環状溝は、前記中心軸線に対して垂直な環状平面部と、前記中心軸線に沿う方向において前記中心軸線に対して傾斜した環状傾斜面部と、を有し、
    前記中心軸線に平行で且つ前記中心軸線を含む断面上において、
    前記環状傾斜面部の上で径方向に離れた第１点および第２点と、
    径方向において前記第１点の位置と同じ位置にあり、前記中心軸線に沿う方向において前記溶接部の位置と同じ位置にある第３点と、
    径方向において前記第２点の位置と同じ位置にあり、前記中心軸線に沿う方向において前記溶接部の位置と同じ位置にある第４点と、
    を仮想した場合に、
    前記第１点の位置は前記第２点の位置よりも径方向において前記溶接部が設けられた側に位置し、
    前記環状溝は、前記第１点と前記第３点との間に形成される前記側壁部の第１肉厚が、前記第２点と前記第４点との間に形成される前記側壁部の第２肉厚よりも大きくなるように形成される燃料噴射弁。
11. 協働して燃料通路を開閉する弁座及び弁体と、前記弁座が形成された弁座部材と、先端側の端部に前記弁座部材が組み付けられた筒状体と、を備え、
    前記弁座部材は、当該弁座部材の外周面に前記筒状体と溶接された溶接部を有すると共に、当該弁座部材の外周面又は内周面から径方向に窪み、燃料噴射弁の中心軸線に沿う方向において前記弁座の位置と前記溶接部の位置との間に形成された環状溝を有する燃料噴射弁の製造方法であって、
    前記環状溝を挟んで前記中心軸線に沿う方向の両側に第１円筒面および第２円筒面を、前記第１円筒面に対して前記第２円筒面が前記弁座の側とは反対側に位置するように切削加工し、
    前記第２円筒面の直径を前記第１円筒面の直径よりも大きく加工すると共に、
    前記環状溝を、前記中心軸線に対して垂直な環状平面部と、前記中心軸線に沿う方向において前記中心軸線に対して傾斜した環状傾斜面部と、を有するように、且つ前記環状傾斜面部が前記中心軸線に沿う方向において前記溶接部が設けられた側に位置するように、加工すると共に、
    前記溶接部の位置と当該環状傾斜面部との間に形成される前記弁座部材の肉厚であって、径方向において前記溶接部が設けられた側の第１肉厚が、前記溶接部が設けられた側とは反対側の第２肉厚よりも大きくなるように、前記環状溝傾斜面部を傾斜させて加工する燃料噴射弁の製造方法。

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