JP3612421B2 - 複数部材からなる精密部品の同芯結合方法、燃料噴射弁の組立て方法、及び燃料噴射弁 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数部材からなる精密部品の同芯結合方法、これを利用した燃料噴射弁のノズルの組立て方法、及び燃料噴射弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複数部材からなる精密部品の同芯結合方法として、従来のノズル組立ての一例を特公平７−１０４７１号公報を用いて説明する。同公報の第１図において、ノズル本体（外筒状部品）１０のオリフィス１１が設けられた内底にテーパ孔（弁シート）１０ｃを形成し、このノズル本体１０内に貫通孔１２ａ付きのスワラー（内筒状部品）１２をクリアランスを確保しつつ設置し、位置決め用ガイドピン１４でテーパ孔１０ｃとスワラー１２の貫通孔１２ａの芯出しをしたまま、パンチ１６でスワラー１２とノズル本体１０の嵌合部近傍（スワラー１２側）を局部的塑性流動が生じるように押圧し、この塑性流動の力で両部品を同芯状に結合させるものであった。なお、スワラー１２の内部には燃料に旋回を与える燃料旋回力発生溝が形成され、燃料は旋回しながら燃料噴射弁から噴射される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記従来技術のように、ノズル本体１０のような外筒状部品に内筒状部品のスワラー１２を両部品の間にクリアランスＧを確保しつつ設置し、位置決め用ガイドピン１４でテーパ孔１０ｃとスワラー１２の貫通孔１２ａの芯出しをしたまま、パンチ１６でスワラー１２の嵌合部近傍を局部的塑性流動が生じるように押圧し、この塑性流動の力で両部品を同芯状に結合させた場合、結合部には必ず塑性流動による残留応力が発生する。
【０００４】
スワラー１２の内外径の同軸度が０、且つノズル本体１０の内径とテーパ孔
１０ｃの同軸度が０に出来ていれば、残留応力は全周に均一に発生し、理想的な同芯結合が出来る。しかし、両部品の何れか一方でも振れがある、すなわち同軸度が０でない場合、あるいは、スワラー１２の外径と内径の間の同軸度が０でない場合、全周のクリアランスＧの寸法が部分的に異なり、結合部全周の残留応力はアンバランスとなる。このため、位置決め用ガイドピン１４を取り除くと、アンバランスにより全周のスプリングバック量が異なり、芯ずれを生じる。このように、従来の方法では、部品の単品精度が結合後の同軸度に与える影響が少なからず残る。同公報の実施例の場合、同公報の第５図に示されるように、結合後の同軸度は平均５．８μｍ である。
【０００５】
また、ノズル本体１０とスワラー１２が共に焼入れ材料等の塑性流動ができない材料の組合わせの場合、両部品を塑性流動を利用して結合することは不可能であり、上記従来例のような方法は採用できない。
【０００６】
本発明の目的は、部品の単品精度の影響がなく、結合後の同軸度を保つことができる複数部材からなる精密部品の同芯結合方法、これを利用した燃料噴射弁のノズルの組立て方法、及び燃料噴射弁を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明は、燃料噴射弁のノズルにおいて、スワラーとスワラーを挟み込むようにプレートを嵌合し、ガイドピンでノズルのシート部とスワラーの内径部との芯出しを行い、プレートを局部的に塑性流動させ、ノズルとスワラーとプレートを結合固定する方法から構成される。
【０００８】
より詳細には、スワラーをノズル本体に同芯状に固定する場合に、ノズル本体の内径部とスワラーの外径部との間にクリアランスを確保しつつ、スワラーをノズル本体の内部の底に載置した状態で両者を嵌合し、更にスワラーの上面にスワラーの貫通孔よりやや大径の貫通孔を有し、スワラーをサンドイッチ状に挟み込む様に固定するためのプレートを嵌合し、この嵌合状態で、スワラーの内径部に、この内径部と略同径で先端に、ノズル本体のテーパ孔との芯出し面と挿入ガイド面とが形成される位置決め用ガイドピンを、そのピン先端がノズル本体のテーパ孔に当接するまで挿入して、スワラーの内径部とノズル本体のテーパ孔との同芯的な仮位置決めを行い、且つ、仮位置決めの状態で、パンチを位置決め用ガイドピンの外周にそって位置決め用ガイドピンの挿入方向と同一方向に移動案内させて、パンチによりプレートとノズル本体の嵌合近辺（主にプレート側）を局部的塑性流動が生じるように押圧し、プレートに発生する径方向、及び軸方向に働く塑性流動の力を介してスワラーをノズル本体に固定し、プレートをノズル本体と結合固定させる。
【０００９】
プレートには、従来例のスワラーの場合と同様に、全周のクリアランスのアンバランスによりスプリングバック量が異なって、結合後に芯ずれが生じる。しかし、ノズルのオリフィスと高い同軸度が必要なスワラーは、プレートとノズルとに挟まれて固定されているだけであり、塑性流動によるスプリングバックが作用しないため、位置決め用ガイドピンで決められた位置を保ったまま結合固定され、ノズルのオリフィスとスワラーとは高い同軸度が保たれる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
（実施例）
本発明の実施例を図面を用いて説明する。
【００１１】
図７に本発明が適用される自動車のガソリンエンジン用の燃料噴射弁の縦断面図を示す。
【００１２】
燃料噴射弁本体１の主要部は、コア４１，ヨーク４２，可動弁４３からなる磁気回路，磁気回路を励磁するコイル４８、及びコイル４８に通電する端子ボビン４９から構成されている。コア４１の内部には、先端にバルブシート４３ａを備えた可動弁４３，ノズル１０のシート部１０ｃを押圧するスプリング４４，スプリング４４の押圧荷重を調整するアジャスタ４５，可動弁４３のストロークエンドとなるストッパ４６，燃料に旋回力を与えるスワラー１２，スワラー１２をノズル１０に固定しているプレート１３，コア４１とヨーク４２との間から燃料が漏洩するのを防ぎドライコイル構造を支えるリング４７を有している。
【００１３】
燃料噴射弁本体１のコイル４８に通電されると、可動弁４３がスプリング４４の付勢力に抗してコア４１の方向に移動し、可動弁４３の先端のボール弁４３ｄとオリフィス１１との間に隙間ができる。加圧されている燃料はコア４１，アジャスタ４５，リング４７，可動弁内の燃料通路４３ｂ，４３ｃ，ノズル１０の燃料通路１０ｂ，プレート１３の燃料通路１３ｂを通り、スワラー１２のスワラー溝１２ｂによって旋回力を与えられ、オリフィス１１から噴射される。一方、コイル４８の電流を遮断した場合には、可動弁４３のボール弁４３ｄがスプリング４４の力でシート部１０ｃに当接し、閉弁状態となる。
【００１４】
以上述べたような構成からなる燃料噴射弁本体１の外筒状部品であるノズル
１０、その内部に組込まれ内筒状部品であるスワラー１２とプレート１３の組立結合方法を以下説明する。
【００１５】
図１は、本発明の第１実施例であって、図７に示した燃料噴射弁の部品の結合方法の工程を示す縦断面図、図２は、パンチ１６の縦断面図、図３は、パンチ
１６で押圧された後のプレート１３とスワラー１２，ノズル１０の縦断面図、図４は図１に示した部品の結合方法の作業を示す治具と作業機械の縦断面図、図５は第１実施例による結合方法を採用した場合のノズルとスワラーの同軸度と従来の方法を採用した場合の同軸度とを比較した折れ線グラフである。
【００１６】
図１の（Ｉ）は、結合される部品であるノズル１０，スワラー１２，プレート１３の縦断面図である。ノズル１０にはシート部１０ｃが、スワラー１２には内径部１２ａが、プレート１３には貫通孔１３ａが設けられている。
【００１７】
図１の（ＩＩ）では上記部品を組合わせた状態が示されている。先ず、ノズル
１０内にスワラー１２をこれらの内外径間にクリアランスＧを確保して嵌合し、更にプレート１３を、スワラー１２をサンドイッチ状に挟み込むようにスワラー１２の上部に嵌合する。なお、図中のＡはプレート１３の嵌合個所を示す。
【００１８】
次に、この嵌合状態で、図１の（ＩＩＩ）に示すごとく、スワラー１２の内径部
１２ａに、この内径と略同径で、プレート１３の貫通孔１３ａの内径よりはギャップを保つ程度に小さい外径を有する位置決め用ピン１４を、そのピン先端１４ａがノズル１０のシート部１０ｃに当接するまで押し込む。そして、この位置決め用ピン１４がノズル１０の内底のテーパ状のシート部１０ｃに当接することで、シート部１０ｃとスワラー１２の内径部１２ａとが同芯状態で仮位置決めされる。この仮位置決めは、図１の（ＩＩ）の段階で、シート部１０ｃとスワラー１２の内径部１２ａとの間に芯ずれが生じていれば、この芯ずれをクリアランスＧが吸収するようになされる。
【００１９】
次いで、この仮位置決めの状態で、図１の（ＩＶ）に示すごとく、プレート１３の嵌合個所Ａに機械的な局部押圧力を加えて、この押圧個所に塑性流動を発生させる。この機械的な押圧は、図１の（ＩＩＩ）から（ＩＶ）に示すごとく、位置決め用ピン１４をスワラー１２の内径部１２ａに挿入した状態で押え１５でプレート
１３とスワラー１２をノズル１０内に固定し、図２に示したパンチ１６の先端に設けた突起１６ａにより、プレート１３の外径近傍を押圧することによって行われる。その結果、図３に示すように、パンチ１６で押圧された後のプレート１３はスワラー１２をノズル１０のシート部１０ｃの方向へ押し付けた状態で、ノズル１０と塑性結合する。
【００２０】
図４において、作業機械としてプレス機械を用い、上述した結合方法の作業を行う場合、始めに、受け３３と受け３５にノズル１０，スワラー１２，プレート１３を挿入し、セットする。プレス機械のラム３６には、押え３１，押え３２，バッキングプレート３８，パンチホルダ３９，位置決め用ピン１４，押え１５，パンチ１６，サブシリンダ４０，押えばね３４等が装着されている。押え１５とパンチ１６は位置決め用ピン１４の外周に同芯状に配置される。位置決め用ピン１４はサブシリンダ４０に取り付けられ、サブシリンダ４０の上下動とともに上下し、押え１５は押えばね３４によって受け３５の方向に押し付けられ、その他の部品はラム３６の上下動とともに上下する。
【００２１】
サブシリンダ４０を下降させて位置決め用ピン１４を下降させ、そのピン先端１４ａがノズル１０のシート部１０ｃに当接するまで、位置決め用ピン１４をスワラー１２の内径部１２ａに押し込む。押えばね３４の力で押え１５はノズル
１０にプレート１３とスワラー１２とを固定する。この状態でラム３６を下降させ、パンチ１６を位置決め用ピン１４の外周にそって移動させ、パンチ１６の突起１６ａがプレート１３に当接する。さらにラム３６を下降させる力を加えると、プレート１３の上面の外径近傍の嵌合個所Ａに塑性流動が生じ、その塑性流動による緊迫力とせん断力がノズル１０の内径側に作用し、スワラー１２を挟み込んだ状態でノズル１０とプレート１３とが結合される。強固な結合のためには、ノズル１０またはプレート１３のいずれか一方の嵌合部に、結合用の溝を設けるとよい。あるいは、プレート１３の材料はノズル１０の材料よりも軟らかい材質にすると良好な結合を得ることができる。
【００２２】
結合後、ラム３６を上昇させながらサブシリンダ４０を上昇させ、位置決め用ピン１４をスワラー１２から抜き取り、更にラム３６を上昇させて工程が終了する。
【００２３】
以上のように、本第１実施例によれば、ノズル１０にスワラー１２を組込む場合に、プレス機械を使用してプレート１３，ノズル１０，スワラー１２を結合させ、しかも結合後のノズル１０のシート部１０ｃとスワラー１２の内径部１２ａとの同軸度を良好に保つことが出来る。
【００２４】
以上の工程により燃料噴射弁を製作した場合、図７に示す燃料噴射弁のノズル１０のシート部１０ｃとスワラー１２の内径部１２ａの同軸度が高精度に保たれるので、閉弁時のシート部１０ｃに対する可動弁４３のボール弁４３ｄの接触を確実にし、燃料の洩れを防止できる。また、開弁時のシート部１０ｃとボール弁４３ｄとの間の環状の隙間を均一にできるので、燃料噴霧のむらをなくすことができる。また、スワラー１２を直接押圧して結合するのではないので、スワラー１２の肉厚を薄くでき、小型化がはかれる。更に、スワラー１２の内外径の同軸度が例えば２０μｍ以上でも、結合後はシート部１０ｃと良好な同軸度が得られるため、スワラー１２は研削加工等の精密加工を必要とせず、安価な材料や、焼結部品等の安価な製造方法で製作可能になる。例えば、スワラー１２を、焼入れ材，超硬材，セラミック材等の耐摩耗性を有する材料、または耐摩耗性を有する表面処理を施したものとすることができる。
【００２５】
図５に、本第１実施例によって結合した場合のシート部１０ｃとスワラー１２の内径部１２ａの同軸度と従来方法による同軸度のデータを採取し比較した結果を折れ線グラフを示す。図５の横軸は製品のサンプル数、縦軸は同軸度である。従来方法では平均で５．８μｍであるが、本第一実施例によれば平均で１．５μｍとなり、非常に高い同軸度を達成することが出来た。
【００２６】
図６は本発明の第２実施例であって、図１と同様、図７に示した燃料噴射弁の部品の結合方法の工程を示す縦断面図である。
【００２７】
本第２実施例では、図１に示した第１実施例のノズル１０のオリフィス１１の代わりに、図６の（Ｉ）に示すように、外筒状部品５１に円筒孔５１ａを設けたものである。さらに、図１のシート部１０ｃも設けられていない。これは、本第２実施例が対象とする燃料噴射弁が図７に示すような可動弁４３にボール弁４３ｄを設けてこのボール弁４３ｄとシート部１０ｃとで弁の開閉を行う構造ではなく、図６の円筒孔５１ａの内部に図示していないスピンドル形の弁を挿入するものであるからである。このような構成の内筒状部品５２の内径部５２ａの内径は、外筒状部品５１の円筒孔５１ａの内径よりも大きく設定されている。
【００２８】
外筒状部品５１，内筒状部品５２，プレート５３を位置決めする場合、図６の（Ｉ）から（ＩＩＩ）に示すように、位置決めピン５４を内筒状部品５２の内径部
５２ａ側から、外筒状部品５１の円筒孔５１ａに挿入して、内径部５２ａと円筒孔５１ａとの芯出しを行う必要がある。そのため本実施例では、位置決め用ピン５４の形状を、内径部５２ａの径と略同径の第１の部分５４ａと、円筒孔５１ａの径と略同径の第２の部分５４ｂとを有するようにし、この径の異なる第１の部分５４ａと第２の部分５４ｂとの間の境界に段差を設けた。位置決め用ピン５４のピン先端５４ｃを、テーパ状に先細りに形成して、挿入の時のガイドをさせるようにした。このため、外筒状部品５１の円筒孔５１ａと内筒状部品５２の内径部５２ａとの間に芯ずれが生じていても、位置決め用ピン５４を挿入するときに、第２の部分５４ｂと円筒孔５１ａとが、第１の部分５４ａと内径部５２ａとが接触し、内筒状部品５２がクリアランスＧのある横方向へ動くことによって芯ずれを吸収できる。
【００２９】
その後、図６の（ＩＶ）に示したように、パンチ１６でプレート５３の嵌合個所Ａに局部的な塑性流動を発生させれば、内筒状部品５２を挟み込みながら外筒状部品５１とプレート５３との結合がなされる。この場合、位置決め用ピン５４の外周にそって位置決め用ピン５４と同方向にパンチ１６を移動案内させるので、内筒状部品５２がプレート５３を介して外筒状部品５１の底へ押し付けられて固定される。
【００３０】
以上述べたように、本第２実施例によれば、部品の単品精度や残留応力によるスプリングバックの影響を受けることなく、内筒状部品５２と外筒状部品５１の同軸度を保ちつつ、内筒状部品５２とプレート５３と外筒状部品５１との固定を行うことができる。また、プレート５３を塑性流動可能にするので、外筒状部品５１と内筒状部品５２の材料の組合せは自由である。
【００３１】
本発明により、以上の実施例で述べたように、精密部品同士の位置決め精度を向上させ、また、外筒状部品と内筒状部品とをプレス機械のような押圧機械を用いて短時間に自動的に組込み作業を行うことが可能な量産的に優れ、しかも部品材料の組合わせの自由度を高めることが出来るため、燃料噴射弁の摺動部の耐久性の向上をはかることができる。更に結合後、固定時の残留応力のアンバランスにより内筒状部品の全周のスプリングバック量が異ならないため、同軸度を保つことができ、部品の単品精度の考慮が必要ない。同軸度が保たれることから可動弁の安定動作がはかれ、燃料噴霧のむらをなくすことが出来る。さらに外筒状部品と内筒状部品の薄肉化が可能となり、燃料噴射弁の小型化，軽量化をはかることができる。
【００３２】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、部品の単品精度の影響がなく、結合後の同軸度を保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例であって、図４に示した燃料噴射弁の部品の結合方法の工程を示す縦断面図。
【図２】図１に示した燃料噴射弁の部品の結合方法の工程で使用されるパンチ１６の縦断面図。
【図３】図２に示したパンチ１６で押圧された後のプレート１３とスワラー１２，ノズル１０の縦断面図。
【図４】図１に示した部品の結合方法の作業を示す治具と作業機械の縦断面図。
【図５】本発明の第１実施例による結合方法を採用した場合のノズルとスワラーの同軸度と従来の方法を採用した場合の同軸度とを比較した折れ線グラフ。
【図６】本発明の第２実施例による燃料噴射弁の部品の結合方法の工程を示す縦断面図。
【図７】燃料噴射弁の縦断面図。
【符号の説明】
１０…ノズル、１０ｃ…シート部、１１…オリフィス、１２…スワラー、１２ａ，５２ａ…内径部、１３…プレート、１４…位置決め用ピン、１４ａ…ピン先端、１５…押え、１６…パンチ、１６ａ…突起、４３…可動弁、４３ｄ…ボール弁、５１…外筒状部品、５１ａ…円筒孔、５２…内筒状部品、５３…プレート、５４…位置決め用ピン、５４ａ…第１の部分、５４ｂ…第２の部分、５４ｃ…ピン先端。
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数部材からなる精密部品の同芯結合方法、これを利用した燃料噴射弁のノズルの組立て方法、及び燃料噴射弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複数部材からなる精密部品の同芯結合方法として、従来のノズル組立ての一例を特公平７−１０４７１号公報を用いて説明する。同公報の第１図において、ノズル本体（外筒状部品）１０のオリフィス１１が設けられた内底にテーパ孔（弁シート）１０ｃを形成し、このノズル本体１０内に貫通孔１２ａ付きのスワラー（内筒状部品）１２をクリアランスを確保しつつ設置し、位置決め用ガイドピン１４でテーパ孔１０ｃとスワラー１２の貫通孔１２ａの芯出しをしたまま、パンチ１６でスワラー１２とノズル本体１０の嵌合部近傍（スワラー１２側）を局部的塑性流動が生じるように押圧し、この塑性流動の力で両部品を同芯状に結合させるものであった。なお、スワラー１２の内部には燃料に旋回を与える燃料旋回力発生溝が形成され、燃料は旋回しながら燃料噴射弁から噴射される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記従来技術のように、ノズル本体１０のような外筒状部品に内筒状部品のスワラー１２を両部品の間にクリアランスＧを確保しつつ設置し、位置決め用ガイドピン１４でテーパ孔１０ｃとスワラー１２の貫通孔１２ａの芯出しをしたまま、パンチ１６でスワラー１２の嵌合部近傍を局部的塑性流動が生じるように押圧し、この塑性流動の力で両部品を同芯状に結合させた場合、結合部には必ず塑性流動による残留応力が発生する。
【０００４】
スワラー１２の内外径の同軸度が０、且つノズル本体１０の内径とテーパ孔
１０ｃの同軸度が０に出来ていれば、残留応力は全周に均一に発生し、理想的な同芯結合が出来る。しかし、両部品の何れか一方でも振れがある、すなわち同軸度が０でない場合、あるいは、スワラー１２の外径と内径の間の同軸度が０でない場合、全周のクリアランスＧの寸法が部分的に異なり、結合部全周の残留応力はアンバランスとなる。このため、位置決め用ガイドピン１４を取り除くと、アンバランスにより全周のスプリングバック量が異なり、芯ずれを生じる。このように、従来の方法では、部品の単品精度が結合後の同軸度に与える影響が少なからず残る。同公報の実施例の場合、同公報の第５図に示されるように、結合後の同軸度は平均５．８μｍ である。
【０００５】
また、ノズル本体１０とスワラー１２が共に焼入れ材料等の塑性流動ができない材料の組合わせの場合、両部品を塑性流動を利用して結合することは不可能であり、上記従来例のような方法は採用できない。
【０００６】
本発明の目的は、部品の単品精度の影響がなく、結合後の同軸度を保つことができる複数部材からなる精密部品の同芯結合方法、これを利用した燃料噴射弁のノズルの組立て方法、及び燃料噴射弁を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明は、燃料噴射弁のノズルにおいて、スワラーとスワラーを挟み込むようにプレートを嵌合し、ガイドピンでノズルのシート部とスワラーの内径部との芯出しを行い、プレートを局部的に塑性流動させ、ノズルとスワラーとプレートを結合固定する方法から構成される。
【０００８】
より詳細には、スワラーをノズル本体に同芯状に固定する場合に、ノズル本体の内径部とスワラーの外径部との間にクリアランスを確保しつつ、スワラーをノズル本体の内部の底に載置した状態で両者を嵌合し、更にスワラーの上面にスワラーの貫通孔よりやや大径の貫通孔を有し、スワラーをサンドイッチ状に挟み込む様に固定するためのプレートを嵌合し、この嵌合状態で、スワラーの内径部に、この内径部と略同径で先端に、ノズル本体のテーパ孔との芯出し面と挿入ガイド面とが形成される位置決め用ガイドピンを、そのピン先端がノズル本体のテーパ孔に当接するまで挿入して、スワラーの内径部とノズル本体のテーパ孔との同芯的な仮位置決めを行い、且つ、仮位置決めの状態で、パンチを位置決め用ガイドピンの外周にそって位置決め用ガイドピンの挿入方向と同一方向に移動案内させて、パンチによりプレートとノズル本体の嵌合近辺（主にプレート側）を局部的塑性流動が生じるように押圧し、プレートに発生する径方向、及び軸方向に働く塑性流動の力を介してスワラーをノズル本体に固定し、プレートをノズル本体と結合固定させる。
【０００９】
プレートには、従来例のスワラーの場合と同様に、全周のクリアランスのアンバランスによりスプリングバック量が異なって、結合後に芯ずれが生じる。しかし、ノズルのオリフィスと高い同軸度が必要なスワラーは、プレートとノズルとに挟まれて固定されているだけであり、塑性流動によるスプリングバックが作用しないため、位置決め用ガイドピンで決められた位置を保ったまま結合固定され、ノズルのオリフィスとスワラーとは高い同軸度が保たれる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
（実施例）
本発明の実施例を図面を用いて説明する。
【００１１】
図７に本発明が適用される自動車のガソリンエンジン用の燃料噴射弁の縦断面図を示す。
【００１２】
燃料噴射弁本体１の主要部は、コア４１，ヨーク４２，可動弁４３からなる磁気回路，磁気回路を励磁するコイル４８、及びコイル４８に通電する端子ボビン４９から構成されている。コア４１の内部には、先端にバルブシート４３ａを備えた可動弁４３，ノズル１０のシート部１０ｃを押圧するスプリング４４，スプリング４４の押圧荷重を調整するアジャスタ４５，可動弁４３のストロークエンドとなるストッパ４６，燃料に旋回力を与えるスワラー１２，スワラー１２をノズル１０に固定しているプレート１３，コア４１とヨーク４２との間から燃料が漏洩するのを防ぎドライコイル構造を支えるリング４７を有している。
【００１３】
燃料噴射弁本体１のコイル４８に通電されると、可動弁４３がスプリング４４の付勢力に抗してコア４１の方向に移動し、可動弁４３の先端のボール弁４３ｄとオリフィス１１との間に隙間ができる。加圧されている燃料はコア４１，アジャスタ４５，リング４７，可動弁内の燃料通路４３ｂ，４３ｃ，ノズル１０の燃料通路１０ｂ，プレート１３の燃料通路１３ｂを通り、スワラー１２のスワラー溝１２ｂによって旋回力を与えられ、オリフィス１１から噴射される。一方、コイル４８の電流を遮断した場合には、可動弁４３のボール弁４３ｄがスプリング４４の力でシート部１０ｃに当接し、閉弁状態となる。
【００１４】
以上述べたような構成からなる燃料噴射弁本体１の外筒状部品であるノズル
１０、その内部に組込まれ内筒状部品であるスワラー１２とプレート１３の組立結合方法を以下説明する。
【００１５】
図１は、本発明の第１実施例であって、図７に示した燃料噴射弁の部品の結合方法の工程を示す縦断面図、図２は、パンチ１６の縦断面図、図３は、パンチ
１６で押圧された後のプレート１３とスワラー１２，ノズル１０の縦断面図、図４は図１に示した部品の結合方法の作業を示す治具と作業機械の縦断面図、図５は第１実施例による結合方法を採用した場合のノズルとスワラーの同軸度と従来の方法を採用した場合の同軸度とを比較した折れ線グラフである。
【００１６】
図１の（Ｉ）は、結合される部品であるノズル１０，スワラー１２，プレート１３の縦断面図である。ノズル１０にはシート部１０ｃが、スワラー１２には内径部１２ａが、プレート１３には貫通孔１３ａが設けられている。
【００１７】
図１の（ＩＩ）では上記部品を組合わせた状態が示されている。先ず、ノズル
１０内にスワラー１２をこれらの内外径間にクリアランスＧを確保して嵌合し、更にプレート１３を、スワラー１２をサンドイッチ状に挟み込むようにスワラー１２の上部に嵌合する。なお、図中のＡはプレート１３の嵌合個所を示す。
【００１８】
次に、この嵌合状態で、図１の（ＩＩＩ）に示すごとく、スワラー１２の内径部
１２ａに、この内径と略同径で、プレート１３の貫通孔１３ａの内径よりはギャップを保つ程度に小さい外径を有する位置決め用ピン１４を、そのピン先端１４ａがノズル１０のシート部１０ｃに当接するまで押し込む。そして、この位置決め用ピン１４がノズル１０の内底のテーパ状のシート部１０ｃに当接することで、シート部１０ｃとスワラー１２の内径部１２ａとが同芯状態で仮位置決めされる。この仮位置決めは、図１の（ＩＩ）の段階で、シート部１０ｃとスワラー１２の内径部１２ａとの間に芯ずれが生じていれば、この芯ずれをクリアランスＧが吸収するようになされる。
【００１９】
次いで、この仮位置決めの状態で、図１の（ＩＶ）に示すごとく、プレート１３の嵌合個所Ａに機械的な局部押圧力を加えて、この押圧個所に塑性流動を発生させる。この機械的な押圧は、図１の（ＩＩＩ）から（ＩＶ）に示すごとく、位置決め用ピン１４をスワラー１２の内径部１２ａに挿入した状態で押え１５でプレート
１３とスワラー１２をノズル１０内に固定し、図２に示したパンチ１６の先端に設けた突起１６ａにより、プレート１３の外径近傍を押圧することによって行われる。その結果、図３に示すように、パンチ１６で押圧された後のプレート１３はスワラー１２をノズル１０のシート部１０ｃの方向へ押し付けた状態で、ノズル１０と塑性結合する。
【００２０】
図４において、作業機械としてプレス機械を用い、上述した結合方法の作業を行う場合、始めに、受け３３と受け３５にノズル１０，スワラー１２，プレート１３を挿入し、セットする。プレス機械のラム３６には、押え３１，押え３２，バッキングプレート３８，パンチホルダ３９，位置決め用ピン１４，押え１５，パンチ１６，サブシリンダ４０，押えばね３４等が装着されている。押え１５とパンチ１６は位置決め用ピン１４の外周に同芯状に配置される。位置決め用ピン１４はサブシリンダ４０に取り付けられ、サブシリンダ４０の上下動とともに上下し、押え１５は押えばね３４によって受け３５の方向に押し付けられ、その他の部品はラム３６の上下動とともに上下する。
【００２１】
サブシリンダ４０を下降させて位置決め用ピン１４を下降させ、そのピン先端１４ａがノズル１０のシート部１０ｃに当接するまで、位置決め用ピン１４をスワラー１２の内径部１２ａに押し込む。押えばね３４の力で押え１５はノズル
１０にプレート１３とスワラー１２とを固定する。この状態でラム３６を下降させ、パンチ１６を位置決め用ピン１４の外周にそって移動させ、パンチ１６の突起１６ａがプレート１３に当接する。さらにラム３６を下降させる力を加えると、プレート１３の上面の外径近傍の嵌合個所Ａに塑性流動が生じ、その塑性流動による緊迫力とせん断力がノズル１０の内径側に作用し、スワラー１２を挟み込んだ状態でノズル１０とプレート１３とが結合される。強固な結合のためには、ノズル１０またはプレート１３のいずれか一方の嵌合部に、結合用の溝を設けるとよい。あるいは、プレート１３の材料はノズル１０の材料よりも軟らかい材質にすると良好な結合を得ることができる。
【００２２】
結合後、ラム３６を上昇させながらサブシリンダ４０を上昇させ、位置決め用ピン１４をスワラー１２から抜き取り、更にラム３６を上昇させて工程が終了する。
【００２３】
以上のように、本第１実施例によれば、ノズル１０にスワラー１２を組込む場合に、プレス機械を使用してプレート１３，ノズル１０，スワラー１２を結合させ、しかも結合後のノズル１０のシート部１０ｃとスワラー１２の内径部１２ａとの同軸度を良好に保つことが出来る。
【００２４】
以上の工程により燃料噴射弁を製作した場合、図７に示す燃料噴射弁のノズル１０のシート部１０ｃとスワラー１２の内径部１２ａの同軸度が高精度に保たれるので、閉弁時のシート部１０ｃに対する可動弁４３のボール弁４３ｄの接触を確実にし、燃料の洩れを防止できる。また、開弁時のシート部１０ｃとボール弁４３ｄとの間の環状の隙間を均一にできるので、燃料噴霧のむらをなくすことができる。また、スワラー１２を直接押圧して結合するのではないので、スワラー１２の肉厚を薄くでき、小型化がはかれる。更に、スワラー１２の内外径の同軸度が例えば２０μｍ以上でも、結合後はシート部１０ｃと良好な同軸度が得られるため、スワラー１２は研削加工等の精密加工を必要とせず、安価な材料や、焼結部品等の安価な製造方法で製作可能になる。例えば、スワラー１２を、焼入れ材，超硬材，セラミック材等の耐摩耗性を有する材料、または耐摩耗性を有する表面処理を施したものとすることができる。
【００２５】
図５に、本第１実施例によって結合した場合のシート部１０ｃとスワラー１２の内径部１２ａの同軸度と従来方法による同軸度のデータを採取し比較した結果を折れ線グラフを示す。図５の横軸は製品のサンプル数、縦軸は同軸度である。従来方法では平均で５．８μｍであるが、本第一実施例によれば平均で１．５μｍとなり、非常に高い同軸度を達成することが出来た。
【００２６】
図６は本発明の第２実施例であって、図１と同様、図７に示した燃料噴射弁の部品の結合方法の工程を示す縦断面図である。
【００２７】
本第２実施例では、図１に示した第１実施例のノズル１０のオリフィス１１の代わりに、図６の（Ｉ）に示すように、外筒状部品５１に円筒孔５１ａを設けたものである。さらに、図１のシート部１０ｃも設けられていない。これは、本第２実施例が対象とする燃料噴射弁が図７に示すような可動弁４３にボール弁４３ｄを設けてこのボール弁４３ｄとシート部１０ｃとで弁の開閉を行う構造ではなく、図６の円筒孔５１ａの内部に図示していないスピンドル形の弁を挿入するものであるからである。このような構成の内筒状部品５２の内径部５２ａの内径は、外筒状部品５１の円筒孔５１ａの内径よりも大きく設定されている。
【００２８】
外筒状部品５１，内筒状部品５２，プレート５３を位置決めする場合、図６の（Ｉ）から（ＩＩＩ）に示すように、位置決めピン５４を内筒状部品５２の内径部
５２ａ側から、外筒状部品５１の円筒孔５１ａに挿入して、内径部５２ａと円筒孔５１ａとの芯出しを行う必要がある。そのため本実施例では、位置決め用ピン５４の形状を、内径部５２ａの径と略同径の第１の部分５４ａと、円筒孔５１ａの径と略同径の第２の部分５４ｂとを有するようにし、この径の異なる第１の部分５４ａと第２の部分５４ｂとの間の境界に段差を設けた。位置決め用ピン５４のピン先端５４ｃを、テーパ状に先細りに形成して、挿入の時のガイドをさせるようにした。このため、外筒状部品５１の円筒孔５１ａと内筒状部品５２の内径部５２ａとの間に芯ずれが生じていても、位置決め用ピン５４を挿入するときに、第２の部分５４ｂと円筒孔５１ａとが、第１の部分５４ａと内径部５２ａとが接触し、内筒状部品５２がクリアランスＧのある横方向へ動くことによって芯ずれを吸収できる。
【００２９】
その後、図６の（ＩＶ）に示したように、パンチ１６でプレート５３の嵌合個所Ａに局部的な塑性流動を発生させれば、内筒状部品５２を挟み込みながら外筒状部品５１とプレート５３との結合がなされる。この場合、位置決め用ピン５４の外周にそって位置決め用ピン５４と同方向にパンチ１６を移動案内させるので、内筒状部品５２がプレート５３を介して外筒状部品５１の底へ押し付けられて固定される。
【００３０】
以上述べたように、本第２実施例によれば、部品の単品精度や残留応力によるスプリングバックの影響を受けることなく、内筒状部品５２と外筒状部品５１の同軸度を保ちつつ、内筒状部品５２とプレート５３と外筒状部品５１との固定を行うことができる。また、プレート５３を塑性流動可能にするので、外筒状部品５１と内筒状部品５２の材料の組合せは自由である。
【００３１】
本発明により、以上の実施例で述べたように、精密部品同士の位置決め精度を向上させ、また、外筒状部品と内筒状部品とをプレス機械のような押圧機械を用いて短時間に自動的に組込み作業を行うことが可能な量産的に優れ、しかも部品材料の組合わせの自由度を高めることが出来るため、燃料噴射弁の摺動部の耐久性の向上をはかることができる。更に結合後、固定時の残留応力のアンバランスにより内筒状部品の全周のスプリングバック量が異ならないため、同軸度を保つことができ、部品の単品精度の考慮が必要ない。同軸度が保たれることから可動弁の安定動作がはかれ、燃料噴霧のむらをなくすことが出来る。さらに外筒状部品と内筒状部品の薄肉化が可能となり、燃料噴射弁の小型化，軽量化をはかることができる。
【００３２】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、部品の単品精度の影響がなく、結合後の同軸度を保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例であって、図４に示した燃料噴射弁の部品の結合方法の工程を示す縦断面図。
【図２】図１に示した燃料噴射弁の部品の結合方法の工程で使用されるパンチ１６の縦断面図。
【図３】図２に示したパンチ１６で押圧された後のプレート１３とスワラー１２，ノズル１０の縦断面図。
【図４】図１に示した部品の結合方法の作業を示す治具と作業機械の縦断面図。
【図５】本発明の第１実施例による結合方法を採用した場合のノズルとスワラーの同軸度と従来の方法を採用した場合の同軸度とを比較した折れ線グラフ。
【図６】本発明の第２実施例による燃料噴射弁の部品の結合方法の工程を示す縦断面図。
【図７】燃料噴射弁の縦断面図。
【符号の説明】
１０…ノズル、１０ｃ…シート部、１１…オリフィス、１２…スワラー、１２ａ，５２ａ…内径部、１３…プレート、１４…位置決め用ピン、１４ａ…ピン先端、１５…押え、１６…パンチ、１６ａ…突起、４３…可動弁、４３ｄ…ボール弁、５１…外筒状部品、５１ａ…円筒孔、５２…内筒状部品、５３…プレート、５４…位置決め用ピン、５４ａ…第１の部分、５４ｂ…第２の部分、５４ｃ…ピン先端。
Claims (4)
- 内底の中心部にテーパ孔を有する底付きの外筒状部品に、中心に貫通孔を有する内筒状部品を組込む場合に、
前記外筒状部品の内径部と前記内筒状部品の外径部との間にクリアランスを確保しつつ、前記内筒状部品を前記外筒状部品の内部の底に載置した状態で嵌合し、
前記外筒状部品の内部の底と第２の内筒状部品とで前記内筒状部品を挟み込むように前記第２の内筒状部品を前記外筒状部品に嵌合し、
この嵌合状態で、前記内筒状部品の貫通孔に、この貫通孔と略同径で先端に前記テーパ孔との芯出し面と挿入ガイド面とが形成される位置決め用ピンを、そのピン先端が前記外筒状部品のテーパ孔に当接するまで挿入して、前記内筒状部品の貫通孔と前記外筒状部品のテーパ孔との同芯的な仮位置決めを行い、
且つ前記仮位置決めの状態で、パンチを前記ガイドピンの外周にそってガイドピンの挿入方向と同一方向に移動案内させて、該パンチにより前記第２の内筒状部品及び外筒状部品のいずれか一方の嵌合近辺を局部的塑性流動が生じるよう押圧し、この塑性流動の力により前記第２の内筒状部品と前記外筒状部品とを結合させ、前記第２の内筒状部品と前記外筒状部品とによって前記内筒状部品が固定されることを特徴とする複数部材からなる精密部品の同芯結合方法。 - 内底の中心部に貫通孔を有する底付きの外筒状部品に、中心に前記外筒状部品の貫通孔よりも大きな貫通孔を有する内筒状部品を組み込む場合に、
前記外筒状部品の内径部と前記内筒状部品の外径部との間にクリアランスを確保しつつ、前記内筒状部品を前記外筒状部品の内部の底に載置した状態で嵌合し、
前記外筒状部品の内部の底と第２の内筒状部品とで前記内筒状部品を挟み込むように前記第２の内筒状部品を前記外筒状部品に嵌合し、
この嵌合状態で、前記内筒状部品の貫通孔から前記外筒状部品の貫通孔にかけて、先端に挿入ガイド面が形成される位置決め用ピンを挿入して、前記内筒状部品の貫通孔と前記外筒状部品の貫通孔との同芯的な仮位置決めを行い、
且つ前記仮位置決めの状態で、パンチを前記位置決め用ピンの外周にそって位置決め用ピンの挿入方向と同一方向に移動案内させて、該パンチにより前記第２の内筒状部品及び外筒状部品のいずれか一方の嵌合近辺を局部的塑性流動が生じるよう押圧し、この塑性流動の力により前記第２の内筒状部品と前記外筒状部品とを結合させ、前記第２の内筒状部品と前記外筒状部品とによって前記内筒状部品が固定されることを特徴とする複数部材からなる精密部品の同芯結合方法。 - 請求項１ないし請求項２のいずれかの記載において、前記位置決め用ピンの外周には該位置決め用ピンと同芯状にワーク押え及び前記パンチが配置され、
前記仮位置決めの状態では、加圧機械のサブシリンダを用いて前記位置決め用ピンを作動させ、
前記第２の内筒状部品の上面を前記ワーク押えで押えつつ、前記パンチを前記加圧機械のラムにより前記位置決め用ピン及び前記ワーク押えとは別に移動させることを特徴とする複数部材からなる精密部品の同芯結合方法。 - 可動弁と、該可動弁を可動させる磁気回路と、燃料に旋回力を与える溝と前記可動弁の可動を案内する内径部とを有するスワラーを内蔵するとともに燃料噴射孔を有する筒形形状のノズルとからなる燃料噴射弁の組立て方法において、
前記ノズルに前記スワラーを組込む場合に、前記ノズルの内径部と前記スワラーの外径部との間にクリアランスを確保しつつ、前記スワラーを前記ノズル本体の内部の底に載置した状態で嵌合し、
更に、前記スワラーの上面に、前記スワラーの貫通孔よりやや大径の貫通孔を有するとともに前記スワラーを挟み込むプレートを嵌合し、
この嵌合状態で、前記スワラーの内径部に、この内径部と略同径で先端に前記燃料噴射孔との芯出し面を有する位置決め用ピンをそのピン先端が前記ノズルに当接するまで挿入して、前記スワラーの内径部と前記ノズルとの同芯的な仮位置決めを行い、
且つ前記仮位置決めの状態で、パンチを前記位置決め用ピンの外周にそって前記位置決め用ピンの挿入方向と同一方向に移動案内させて、該パンチにより前記プレートと前記ノズルの嵌合部分を局部的塑性流動が生じるように押圧して、前記プレートを前記ノズルに結合させるとともに前記スワラーを前記ノズルに固定させることを特徴とする燃料噴射弁の組立て方法。
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