JP3791591B2 - 燃料噴射弁とそのスプリング力調整用のアジャストパイプ及びその圧入方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料噴射口を開閉するバルブを付勢するスプリングの圧縮量を調整するアジャストパイプを組み付けた燃料噴射弁とそのスプリング力調整用のアジャストパイプ及びその圧入方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、燃料噴射弁は、図１に示すように、燃料噴射口１１を開閉するバルブ１２（ニードルバルブ）をスプリング１３によって閉弁方向に付勢し、このスプリング１３の付勢力（圧縮量）をアジャストパイプ１４によって調整することで噴射量（バルブ１２の開閉動作の応答性）を調整するようにしている。このアジャストパイプ１４は筒状ハウジング１５内に嵌め込まれて固定されるが、その固定方法として、かしめ法と圧入法とがある。
【０００３】
かしめ法は、アジャストパイプ１４の外径寸法を筒状ハウジング１５の内径寸法よりも若干小さく形成して、アジャストパイプ１４を筒状ハウジング１５内に緩く嵌め込み、アジャストパイプ１４の嵌入量（スプリング１３の圧縮量）を調整した後に筒状ハウジング１５をかしめ変形させてアジャストパイプ１４を固定する方法であるが、かしめ作業が面倒であるため、近年では、かしめ作業が不要な圧入法が採用されることが多い。
【０００４】
圧入法では、アジャストパイプ１４の外径寸法を筒状ハウジング１５の内径寸法よりも若干大きく形成して、アジャストパイプ１４を筒状ハウジング１５内に圧入し、その圧入力のみでアジャストパイプ１４を固定するようにしている。燃料噴射弁の製造工程では、アジャストパイプ１４の圧入量（押し込み量）を調整する際に、仮組み立てした燃料噴射弁内に試験液（ガソリンの代用液）を供給してアジャストパイプ１４の圧入量を徐々に増やしながらバルブ１２を開閉して噴射量を確認する作業を繰り返すことで、アジャストパイプ１４の圧入量を所望の噴射量が得られるように調整するようにしている。
【０００５】
この場合、筒状ハウジング１５に対するアジャストパイプ１４の固定荷重（圧入荷重）が小さいと、使用年数の経過と共にアジャストパイプ１４の圧入位置が徐々にずれて噴射特性が経時変化してしまうため、アジャストパイプ１４の固定荷重（圧入荷重）をある程度大きくする必要がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、アジャストパイプ１４と筒状ハウジング１５は、防錆等の観点からステンレス鋼で形成されている。このような同種の金属材料を大きな荷重で圧入すると、２つの金属面が大きな摩擦力で強く擦れ合って固着する“凝着”という現象が発生する。一般に、圧入時に凝着が発生する原因は、▲１▼同種の金属材料どうしの圧入であること（特に金属表面に酸化被膜のできないステンレス鋼どうしの圧入では凝着が発生しやすい）、▲２▼アジャストパイプ１４の位置ずれ（噴射特性の経時変化）を防ぐために、アジャストパイプ１４の圧入荷重を大きくする必要があること、▲３▼アジャストパイプ１４の圧入を試験液中で行うため、圧入する金属面に空気中の酸素が全く触れない状態（金属面が全く酸化されない状態）で圧入されることが挙げられる。
【０００７】
このため、従来のアジャストパイプ１４の圧入工程では、これら３つの要因▲１▼〜▲３▼が重なって凝着が発生するため、アジャストパイプ１４の圧入荷重が大幅に増大して、益々、凝着が発生しやすくなり、しかも、凝着の生じ方のばらつきによってアジャストパイプ１４の圧入荷重のばらつきが大きくなるため（図５参照）、アジャストパイプ１４の圧入量の微妙な調整が困難になり、勢い余ってアジャストパイプ１４を圧入し過ぎてしまうことがある。一旦、アジャストパイプ１４を圧入し過ぎると、それを元に戻せないため、不良品とせざるを得ず、歩留りを低下させる原因となる。しかも、凝着によりアジャストパイプ１４の圧入荷重が大きくなり過ぎると、その圧入荷重によって筒状ハウジング１５等の部品が圧縮変形してしまうおそれがあり、部品の寸法精度を悪くする原因にもなる。
【０００８】
本発明はこのような事情を考慮してなされたものであり、従ってその目的は、アジャストパイプの圧入荷重のばらつきを少なくすることができ、圧入量の微調整が容易で、歩留りを向上できると共に、過大な圧入荷重による部品の圧縮変形を抑えることができて、部品の寸法精度を良好に維持することができる燃料噴射弁とそのスプリング力調整用のアジャストパイプ及びその圧入方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１に係る発明は、燃料噴射口を開閉するバルブと、このバルブに設けられた可動鉄心と、この可動鉄心と対向するように設けられた筒状の固定子鉄心と、前記バルブ及び前記可動鉄心を該バルブの閉弁方向に付勢するスプリングと、このスプリングの圧縮量を調整するためのアジャストパイプとを備え、前記アジャストパイプを前記固定子鉄心内に圧入し、その圧入量を調整することで前記スプリングの圧縮量を調整して閉弁方向の付勢力を調整すると共に、前記アジャストパイプの内周部を燃料通路とする燃料噴射弁において、前記アジャストパイプ及び前記固定子鉄心をそれぞれステンレス鋼により形成すると共に、前記アジャストパイプをその圧入前の外径寸法が前記固定子鉄心の内径寸法よりも所定の圧入代分だけ大きくなるように形成し、前記アジャストパイプの内周面と外周面に、潤滑性のある化成被膜としてシュウ酸塩被膜を形成したことを特徴とするものである。
この構成では、アジャストパイプを筒状の固定子鉄心内に圧入する際に、２つの圧入面間に潤滑性のあるシュウ酸塩被膜が介在されるため、２つの圧入面の金属どうしが直接接触することが防止され、凝着が防止される。しかも、２つの圧入面間に介在されるシュウ酸塩被膜は、潤滑性のある化成被膜であるため、その材料自体によって圧入荷重が増加することもない。これにより、アジャストパイプの圧入荷重のばらつきを少なくすることができ、圧入量の微調整が容易で、アジャストパイプを圧入し過ぎてしまうことを防止でき、歩留りを向上できると共に、過大な圧入荷重による部品の圧縮変形を抑えることができて、部品の寸法精度を良好に維持することができる。
【００１０】
この場合、アジャストパイプの表面（内周面と外周面）にシュウ酸塩被膜を形成する構成であるため、アジャストパイプをシュウ酸溶液に浸漬するだけで、アジャストパイプの表面にシュウ酸塩被膜を容易に形成することができる。しかも、アジャストパイプの表面に形成するシュウ酸塩被膜は、形成した後の取り扱いが容易で、且つ、圧入面から脱落しにくく、潤滑剤としての効果を確実に得ることができる利点がある。
【００１１】
本発明では、アジャストパイプと固定子鉄心は、ステンレス鋼により形成されているが、ステンレス鋼はリン酸と反応しないため、ステンレス鋼の表面には潤滑性のある化成被膜として従来より知られているリン酸塩被膜を形成することができない。そこで、ステンレス鋼で形成されたアジャストパイプの表面に化成被膜を形成するために、本発明では、アジャストパイプの表面（ステンレス鋼の表面）に潤滑性のある化成被膜としてシュウ酸塩被膜（シュウ酸ボンデ被膜）を形成するようにしている。これにより、ステンレス鋼の表面に物理的特性の優れた化成被膜を形成することができ、凝着防止の効果を確実に得ることができる。
【００１２】
また、請求項２のように、アジャストパイプの圧入面となる外周面を粗面処理して、その粗面に潤滑油を付着させるようにしても良い。このように、アジャストパイプの圧入面となる外周面を粗面処理すれば、圧入時に圧入面に潤滑油を保持させることができ、上述したシュウ酸塩被膜の場合とほぼ同じ効果を得ることができる。
【００１３】
以上説明した請求項１，２に係る発明によって、燃料噴射弁の歩留り向上、品質向上等を実現できる。
【００１５】
また、請求項１に記載の燃料噴射弁にスプリング力調整用のアジャストパイプを組み付ける場合は、請求項３のように、アジャストパイプの内周面と外周面に、潤滑性のあるシュウ酸塩被膜を形成する工程と、前記アジャストパイプを固定子鉄心内に仮圧入する工程と、仮組み立てした燃料噴射弁内に試験液を供給してアジャストパイプを徐々に圧入しながらバルブを開閉して噴射量を確認する作業を繰り返すことで、アジャストパイプの圧入量を所望の噴射量が得られるように調整する工程とを実行するようにすると良い。このようにすれば、アジャストパイプの仮圧入から圧入量の調整までの一連の工程で圧入荷重のばらつきが少なくなって、噴射量（圧入量）を精度良く調整できると共に、ばらつきの少ない安定したアジャストパイプの固定荷重を得ることができて、噴射特性の経時変化の少ない高品質・高信頼性の燃料噴射弁を簡単な製造工程で製造することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
［実施形態（１）］
以下、本発明を燃料噴射弁に適用した実施形態（１）を図１乃至図５に基づいて説明する。まず、図１に基づいて燃料噴射弁全体の構成を説明する。筒状ハウジング１５は、固定鉄心を兼ねるように磁性のあるステンレス鋼により形成され、その上部に燃料フィルタ１６が装着されている。筒状ハウジング１５の下部に非磁性材製の中間パイプ１７がろう付け等により固着され、更に、この中間パイプ１７の下端に、バルブ１２（ニードルバルブ）を内蔵する磁性材製のバルブボディ１８がろう付け等により固着されている。そして、バルブ１２の上端部に連結した中空の可動鉄心１９が筒状ハウジング１５（固定鉄心）の下端吸着面に対向し、該可動鉄心１９とバルブ１２がスプリング１３によって閉弁方向（下方）に付勢されている。
【００１７】
このスプリング１３は、筒状ハウジング１５内の下部に収容され、筒状ハウジング１５内に上方から圧入されたアジャストパイプ１４の下端にスプリング１３の上端が当接している。そして、筒状ハウジング１５内へのアジャストパイプ１４の圧入量（押し込み量）を調整することで、スプリング１３の付勢力（圧縮量）を調整して噴射量（バルブ１２の開閉動作の応答性）を調整するようになっている。
【００１８】
アジャストパイプ１４は、筒状ハウジング１５と同じく、防錆等の観点からステンレス鋼で形成され、その内周部が燃料通路となっている。また、圧入時のアジャストパイプ１４の縮径変形が可能なように、アジャストパイプ１４には、１本のすり割り溝２０が形成されている。尚、図３に示すように、すり割り溝のないステンレスパイプでアジャストパイプ１４を形成しても良い。アジャストパイプ１４の上下両端の外周縁部は、筒状ハウジング１５内に圧入しやすいように、面取り加工されている。アジャストパイプ１４の圧入荷重（固定荷重）は、図５の関係を考慮して、圧入代（アジャストパイプ１４の外径寸法と筒状ハウジング１５の内径寸法との差）によって調整される。
【００１９】
一方、中間パイプ１７の外周部には、電磁コイル２１が装着され、この電磁コイル２１に通電すると、筒状ハウジング１５（固定鉄心）と可動鉄心１９との間に磁気吸引力が作用して、可動鉄心１９が上方に吸引され、バルブ１２の下端がバルブシート２２から離れて燃料噴射口１１が開放される。
【００２０】
本実施形態（１）では、アジャストパイプ１４の圧入荷重のばらつきを少なくするために、図２（又は図３）に示すように、アジャストパイプ１４の外周面に、固体潤滑剤となる化成被膜としてシュウ酸塩被膜２３（シュウ酸ボンデ被膜）が形成されている。シュウ酸塩被膜２３の形成方法は、アジャストパイプ１４をシュウ酸溶液に浸漬し、例えば５０〜６０℃程度に加温して例えば４〜６分程度浸し続ける。これにより、アジャストパイプ１４の表面の金属（Ｆｅ）とシュウ酸とが反応してシュウ酸第一鉄（ＦｅＣ2 Ｏ4 ・２Ｈ2 Ｏ）の被膜２３が形成される。このシュウ酸塩被膜２３は、適度な潤滑性を有すると共に、アジャストパイプ１４の表面との接合強度が強く、圧入時に剥離しない。また、シュウ酸塩被膜２３は、圧入時にガソリンの代用液として用いる試験液（例えばドライソルベント）に溶解しない。
【００２１】
尚、本実施形態（１）では、アジャストパイプ１４をシュウ酸溶液に浸漬してシュウ酸塩被膜２３を形成するため、アジャストパイプ１４の外周面と内周面の両面にシュウ酸塩被膜２３が形成される。
【００２２】
次に、燃料噴射弁の製造工程を説明する。
予め、アジャストパイプ１４をシュウ酸溶液に浸漬して、アジャストパイプ１４の表面にシュウ酸塩被膜２３を形成しておく。
【００２３】
一方、バルブ１２、可動鉄心１９等を組み付けたバルブボディ１８を、中間パイプ１７を介して筒状ハウジング１５の下端にろう付け等により固着した後、筒状ハウジング１５内にスプリング１３を収容する。この後、図４（ａ）に示すように、アジャストパイプ１４を筒状ハウジング１５内に上方から圧入して、アジャストパイプ１４を図４（ｂ）に示す位置まで筒状ハウジング１５内に仮圧入する。この仮圧入時に、アジャストパイプ１４の外周面のシュウ酸塩被膜２３が筒状ハウジング１５の内周面に強く擦られるが、該シュウ酸塩被膜２３とアジャストパイプ１４の外周面との接合強度が強いため、該シュウ酸塩被膜２３はジャストパイプ１４の外周面から剥がされずに筒状ハウジング１５内に圧入される。
【００２４】
このようにして仮組み立てした燃料噴射弁を試験機にセットして、燃料噴射弁内に試験液を供給してアジャストパイプ１４を徐々に圧入しながらバルブ１２を開閉して噴射量を確認する作業を繰り返すことで、アジャストパイプ１４の圧入量を所望の噴射量が得られるように調整する。この際、アジャストパイプ１４の外周面のシュウ酸塩被膜２３は、試験液に溶解せず、アジャストパイプ１４の外周面に保持され続ける。
【００２５】
以上のようにして、アジャストパイプ１４を筒状ハウジング１５内に仮圧入して圧入量を調整する際に、アジャストパイプ１４と筒状ハウジング１５との圧入面間に固体潤滑剤（化成被膜）であるシュウ酸塩被膜２３が介在されるため、２つの圧入面の金属どうしが直接接触することが防止され、凝着が防止される。しかも、２つの圧入面間に介在されるシュウ酸塩被膜２３は、適度な潤滑性を有するため、シュウ酸塩被膜２３によって圧入荷重が増加することもない。これにより、アジャストパイプ１４を筒状ハウジング１５内にスムーズに仮圧入し、圧入量を容易に調整することができる。
【００２６】
本発明者らは、本実施形態（１）のように、アジャストパイプ１４の表面に形成したシュウ酸塩被膜２３による圧入荷重の低減・安定化の効果を、従来構造と比較して評価する試験を行ったので、その試験結果を図５に示す。
【００２７】
前述したように、従来は、アジャストパイプ１４の表面の金属が露出し、圧入時に、２つの金属面が大きな摩擦力で強く擦れ合って固着する“凝着”という現象が発生するため、アジャストパイプ１４の圧入荷重が大幅に増大して、益々、凝着が発生しやすくなり、しかも、凝着の生じ方のばらつきによってアジャストパイプ１４の圧入荷重のばらききが大きくなるため、アジャストパイプ１４の圧入量の微妙な調整が困難になり、勢い余ってアジャストパイプ１４を圧入し過ぎてしまうことがある。一旦、アジャストパイプ１４を圧入し過ぎると、それを元に戻せないため、不良品とせざるを得ず、歩留りを低下させる原因となる。しかも、凝着によりアジャストパイプ１４の圧入荷重が大きくなり過ぎると、その圧入荷重によって筒状ハウジング１５等の部品が圧縮変形してしまうおそれがあり、部品の寸法精度を悪くする原因にもなる。
【００２８】
これに対し、本実施形態（１）では、アジャストパイプ１４の表面に形成したシュウ酸塩被膜２３によって凝着を防止しながら適度な潤滑性を持たせることができるため、アジャストパイプ１４の圧入荷重のばらつきを従来よりも著しく少なくすることができ、圧入量の微調整が容易で、アジャストパイプ１４を圧入し過ぎてしまうことを防止でき、歩留りを向上できると共に、過大な圧入荷重による部品の圧縮変形を抑えることができて、部品の寸法精度を良好に維持することができる。
【００２９】
また、アジャストパイプ１４の圧入荷重のばらつきが少ないため、設計上、要求されるアジャストパイプ１４の圧入荷重ひいては固定荷重を、圧入代（アジャストパイプ１４の外径寸法と筒状ハウジング１５の内径寸法との差）によって容易に調整することができ、ばらつきの少ない安定した固定荷重を得ることができて、噴射特性の経時変化（アジャストパイプ１４の位置ずれ）の少ない高品質・高信頼性の燃料噴射弁を簡単な製造工程で製造することができる。
【００３０】
更に、アジャストパイプ１４の表面に形成したシュウ酸塩被膜２３が剥離したり試験液や燃料中に溶け出すことがないため、シュウ酸塩被膜２３の剥離や溶け出しによる試験機や燃料噴射弁の摩耗を防止できる。
【００３２】
［実施形態（２）］
上記実施形態（１）では、アジャストパイプ１４の外周面と内周面にシュウ酸塩被膜を形成したが、図６に示す本発明の実施形態（２）では、アジャストパイプ１４の外周面をローレット加工又は化学的処理により粗面処理して、アジャストパイプ１４の外周面に無数の微小凹部２４を形成し、このアジャストパイプ１４の外周面に潤滑油（例えばマシン油）を付着させる。微小凹部２４のサイズは、例えば、深さ０．００５〜０．３ｍｍ、開口幅０．０５〜０．３ｍｍとすると良い。その他の構成及び製造工程は前記実施形態（１）と同じである。
【００３３】
本実施形態（２）のように、アジャストパイプ１４の外周面を粗面処理すれば、圧入時にアジャストパイプ１４の外周面と筒状ハウジング１５の内周面との間で潤滑油を微小凹部２４内に保持させることができるため、アジャストパイプ１４の外周面と筒状ハウジング１５の内周面との間に油膜を形成することができ、この油膜によって凝着を防止しながら適度な潤滑性を持たせることができて、前記実施形態（１）とほぼ同じ効果を得ることができる。また、潤滑油は、アジャストパイプ１４の外周面と筒状ハウジング１５の内周面との間で微小凹部２４内に封じ込まれ、圧入途中で潤滑油が試験液中に溶け出したり漏れてしまうことがない。
【００３４】
上記各実施形態（１），（２）では、アジャストパイプ１４の外周面（と内周面）に潤滑性のある材料（シュウ酸塩被膜２３、潤滑油）を付着又は形成したが、アジャストパイプ１４の外周面と筒状ハウジング１５の内周面の両方に潤滑性のある材料を付着又は形成しても良い。この場合でも、同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態（１）を示す燃料噴射弁の縦断面図
【図２】（ａ）は実施形態（１）のアジャストパイプの上面図、（ｂ）は同縦断面図
【図３】（ａ）は実施形態（１）のアジャストパイプの変形例を示す上面図、（ｂ）は同縦断面図
【図４】（ａ），（ｂ）はアジャストパイプを筒状ハウジング内に仮圧入する工程を説明する縦断面図
【図５】実施形態（１）の圧入荷重の低減・安定化の効果を従来構造と比較して評価する試験データを示す図
【図６】（ａ）は本発明の実施形態（２）のアジャストパイプの上面図、（ｂ）は同縦断面図、（ｃ）は同正面図
【符号の説明】
１１…燃料噴射口、１２…バルブ、１３…スプリング、１４…アジャストパイプ、１５…筒状ハウジング、１６…燃料フィルタ、１７…中間パイプ、１８…バルブボディ、１９…可動鉄心、２０…すり割り溝、２１…電磁コイル、２２…バルブシート、２３…シュウ酸塩被膜（固体潤滑剤）、２４…微小凹部。
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料噴射口を開閉するバルブを付勢するスプリングの圧縮量を調整するアジャストパイプを組み付けた燃料噴射弁とそのスプリング力調整用のアジャストパイプ及びその圧入方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、燃料噴射弁は、図１に示すように、燃料噴射口１１を開閉するバルブ１２（ニードルバルブ）をスプリング１３によって閉弁方向に付勢し、このスプリング１３の付勢力（圧縮量）をアジャストパイプ１４によって調整することで噴射量（バルブ１２の開閉動作の応答性）を調整するようにしている。このアジャストパイプ１４は筒状ハウジング１５内に嵌め込まれて固定されるが、その固定方法として、かしめ法と圧入法とがある。
【０００３】
かしめ法は、アジャストパイプ１４の外径寸法を筒状ハウジング１５の内径寸法よりも若干小さく形成して、アジャストパイプ１４を筒状ハウジング１５内に緩く嵌め込み、アジャストパイプ１４の嵌入量（スプリング１３の圧縮量）を調整した後に筒状ハウジング１５をかしめ変形させてアジャストパイプ１４を固定する方法であるが、かしめ作業が面倒であるため、近年では、かしめ作業が不要な圧入法が採用されることが多い。
【０００４】
圧入法では、アジャストパイプ１４の外径寸法を筒状ハウジング１５の内径寸法よりも若干大きく形成して、アジャストパイプ１４を筒状ハウジング１５内に圧入し、その圧入力のみでアジャストパイプ１４を固定するようにしている。燃料噴射弁の製造工程では、アジャストパイプ１４の圧入量（押し込み量）を調整する際に、仮組み立てした燃料噴射弁内に試験液（ガソリンの代用液）を供給してアジャストパイプ１４の圧入量を徐々に増やしながらバルブ１２を開閉して噴射量を確認する作業を繰り返すことで、アジャストパイプ１４の圧入量を所望の噴射量が得られるように調整するようにしている。
【０００５】
この場合、筒状ハウジング１５に対するアジャストパイプ１４の固定荷重（圧入荷重）が小さいと、使用年数の経過と共にアジャストパイプ１４の圧入位置が徐々にずれて噴射特性が経時変化してしまうため、アジャストパイプ１４の固定荷重（圧入荷重）をある程度大きくする必要がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、アジャストパイプ１４と筒状ハウジング１５は、防錆等の観点からステンレス鋼で形成されている。このような同種の金属材料を大きな荷重で圧入すると、２つの金属面が大きな摩擦力で強く擦れ合って固着する“凝着”という現象が発生する。一般に、圧入時に凝着が発生する原因は、▲１▼同種の金属材料どうしの圧入であること（特に金属表面に酸化被膜のできないステンレス鋼どうしの圧入では凝着が発生しやすい）、▲２▼アジャストパイプ１４の位置ずれ（噴射特性の経時変化）を防ぐために、アジャストパイプ１４の圧入荷重を大きくする必要があること、▲３▼アジャストパイプ１４の圧入を試験液中で行うため、圧入する金属面に空気中の酸素が全く触れない状態（金属面が全く酸化されない状態）で圧入されることが挙げられる。
【０００７】
このため、従来のアジャストパイプ１４の圧入工程では、これら３つの要因▲１▼〜▲３▼が重なって凝着が発生するため、アジャストパイプ１４の圧入荷重が大幅に増大して、益々、凝着が発生しやすくなり、しかも、凝着の生じ方のばらつきによってアジャストパイプ１４の圧入荷重のばらつきが大きくなるため（図５参照）、アジャストパイプ１４の圧入量の微妙な調整が困難になり、勢い余ってアジャストパイプ１４を圧入し過ぎてしまうことがある。一旦、アジャストパイプ１４を圧入し過ぎると、それを元に戻せないため、不良品とせざるを得ず、歩留りを低下させる原因となる。しかも、凝着によりアジャストパイプ１４の圧入荷重が大きくなり過ぎると、その圧入荷重によって筒状ハウジング１５等の部品が圧縮変形してしまうおそれがあり、部品の寸法精度を悪くする原因にもなる。
【０００８】
本発明はこのような事情を考慮してなされたものであり、従ってその目的は、アジャストパイプの圧入荷重のばらつきを少なくすることができ、圧入量の微調整が容易で、歩留りを向上できると共に、過大な圧入荷重による部品の圧縮変形を抑えることができて、部品の寸法精度を良好に維持することができる燃料噴射弁とそのスプリング力調整用のアジャストパイプ及びその圧入方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１に係る発明は、燃料噴射口を開閉するバルブと、このバルブに設けられた可動鉄心と、この可動鉄心と対向するように設けられた筒状の固定子鉄心と、前記バルブ及び前記可動鉄心を該バルブの閉弁方向に付勢するスプリングと、このスプリングの圧縮量を調整するためのアジャストパイプとを備え、前記アジャストパイプを前記固定子鉄心内に圧入し、その圧入量を調整することで前記スプリングの圧縮量を調整して閉弁方向の付勢力を調整すると共に、前記アジャストパイプの内周部を燃料通路とする燃料噴射弁において、前記アジャストパイプ及び前記固定子鉄心をそれぞれステンレス鋼により形成すると共に、前記アジャストパイプをその圧入前の外径寸法が前記固定子鉄心の内径寸法よりも所定の圧入代分だけ大きくなるように形成し、前記アジャストパイプの内周面と外周面に、潤滑性のある化成被膜としてシュウ酸塩被膜を形成したことを特徴とするものである。
この構成では、アジャストパイプを筒状の固定子鉄心内に圧入する際に、２つの圧入面間に潤滑性のあるシュウ酸塩被膜が介在されるため、２つの圧入面の金属どうしが直接接触することが防止され、凝着が防止される。しかも、２つの圧入面間に介在されるシュウ酸塩被膜は、潤滑性のある化成被膜であるため、その材料自体によって圧入荷重が増加することもない。これにより、アジャストパイプの圧入荷重のばらつきを少なくすることができ、圧入量の微調整が容易で、アジャストパイプを圧入し過ぎてしまうことを防止でき、歩留りを向上できると共に、過大な圧入荷重による部品の圧縮変形を抑えることができて、部品の寸法精度を良好に維持することができる。
【００１０】
この場合、アジャストパイプの表面（内周面と外周面）にシュウ酸塩被膜を形成する構成であるため、アジャストパイプをシュウ酸溶液に浸漬するだけで、アジャストパイプの表面にシュウ酸塩被膜を容易に形成することができる。しかも、アジャストパイプの表面に形成するシュウ酸塩被膜は、形成した後の取り扱いが容易で、且つ、圧入面から脱落しにくく、潤滑剤としての効果を確実に得ることができる利点がある。
【００１１】
本発明では、アジャストパイプと固定子鉄心は、ステンレス鋼により形成されているが、ステンレス鋼はリン酸と反応しないため、ステンレス鋼の表面には潤滑性のある化成被膜として従来より知られているリン酸塩被膜を形成することができない。そこで、ステンレス鋼で形成されたアジャストパイプの表面に化成被膜を形成するために、本発明では、アジャストパイプの表面（ステンレス鋼の表面）に潤滑性のある化成被膜としてシュウ酸塩被膜（シュウ酸ボンデ被膜）を形成するようにしている。これにより、ステンレス鋼の表面に物理的特性の優れた化成被膜を形成することができ、凝着防止の効果を確実に得ることができる。
【００１２】
また、請求項２のように、アジャストパイプの圧入面となる外周面を粗面処理して、その粗面に潤滑油を付着させるようにしても良い。このように、アジャストパイプの圧入面となる外周面を粗面処理すれば、圧入時に圧入面に潤滑油を保持させることができ、上述したシュウ酸塩被膜の場合とほぼ同じ効果を得ることができる。
【００１３】
以上説明した請求項１，２に係る発明によって、燃料噴射弁の歩留り向上、品質向上等を実現できる。
【００１５】
また、請求項１に記載の燃料噴射弁にスプリング力調整用のアジャストパイプを組み付ける場合は、請求項３のように、アジャストパイプの内周面と外周面に、潤滑性のあるシュウ酸塩被膜を形成する工程と、前記アジャストパイプを固定子鉄心内に仮圧入する工程と、仮組み立てした燃料噴射弁内に試験液を供給してアジャストパイプを徐々に圧入しながらバルブを開閉して噴射量を確認する作業を繰り返すことで、アジャストパイプの圧入量を所望の噴射量が得られるように調整する工程とを実行するようにすると良い。このようにすれば、アジャストパイプの仮圧入から圧入量の調整までの一連の工程で圧入荷重のばらつきが少なくなって、噴射量（圧入量）を精度良く調整できると共に、ばらつきの少ない安定したアジャストパイプの固定荷重を得ることができて、噴射特性の経時変化の少ない高品質・高信頼性の燃料噴射弁を簡単な製造工程で製造することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
［実施形態（１）］
以下、本発明を燃料噴射弁に適用した実施形態（１）を図１乃至図５に基づいて説明する。まず、図１に基づいて燃料噴射弁全体の構成を説明する。筒状ハウジング１５は、固定鉄心を兼ねるように磁性のあるステンレス鋼により形成され、その上部に燃料フィルタ１６が装着されている。筒状ハウジング１５の下部に非磁性材製の中間パイプ１７がろう付け等により固着され、更に、この中間パイプ１７の下端に、バルブ１２（ニードルバルブ）を内蔵する磁性材製のバルブボディ１８がろう付け等により固着されている。そして、バルブ１２の上端部に連結した中空の可動鉄心１９が筒状ハウジング１５（固定鉄心）の下端吸着面に対向し、該可動鉄心１９とバルブ１２がスプリング１３によって閉弁方向（下方）に付勢されている。
【００１７】
このスプリング１３は、筒状ハウジング１５内の下部に収容され、筒状ハウジング１５内に上方から圧入されたアジャストパイプ１４の下端にスプリング１３の上端が当接している。そして、筒状ハウジング１５内へのアジャストパイプ１４の圧入量（押し込み量）を調整することで、スプリング１３の付勢力（圧縮量）を調整して噴射量（バルブ１２の開閉動作の応答性）を調整するようになっている。
【００１８】
アジャストパイプ１４は、筒状ハウジング１５と同じく、防錆等の観点からステンレス鋼で形成され、その内周部が燃料通路となっている。また、圧入時のアジャストパイプ１４の縮径変形が可能なように、アジャストパイプ１４には、１本のすり割り溝２０が形成されている。尚、図３に示すように、すり割り溝のないステンレスパイプでアジャストパイプ１４を形成しても良い。アジャストパイプ１４の上下両端の外周縁部は、筒状ハウジング１５内に圧入しやすいように、面取り加工されている。アジャストパイプ１４の圧入荷重（固定荷重）は、図５の関係を考慮して、圧入代（アジャストパイプ１４の外径寸法と筒状ハウジング１５の内径寸法との差）によって調整される。
【００１９】
一方、中間パイプ１７の外周部には、電磁コイル２１が装着され、この電磁コイル２１に通電すると、筒状ハウジング１５（固定鉄心）と可動鉄心１９との間に磁気吸引力が作用して、可動鉄心１９が上方に吸引され、バルブ１２の下端がバルブシート２２から離れて燃料噴射口１１が開放される。
【００２０】
本実施形態（１）では、アジャストパイプ１４の圧入荷重のばらつきを少なくするために、図２（又は図３）に示すように、アジャストパイプ１４の外周面に、固体潤滑剤となる化成被膜としてシュウ酸塩被膜２３（シュウ酸ボンデ被膜）が形成されている。シュウ酸塩被膜２３の形成方法は、アジャストパイプ１４をシュウ酸溶液に浸漬し、例えば５０〜６０℃程度に加温して例えば４〜６分程度浸し続ける。これにより、アジャストパイプ１４の表面の金属（Ｆｅ）とシュウ酸とが反応してシュウ酸第一鉄（ＦｅＣ2 Ｏ4 ・２Ｈ2 Ｏ）の被膜２３が形成される。このシュウ酸塩被膜２３は、適度な潤滑性を有すると共に、アジャストパイプ１４の表面との接合強度が強く、圧入時に剥離しない。また、シュウ酸塩被膜２３は、圧入時にガソリンの代用液として用いる試験液（例えばドライソルベント）に溶解しない。
【００２１】
尚、本実施形態（１）では、アジャストパイプ１４をシュウ酸溶液に浸漬してシュウ酸塩被膜２３を形成するため、アジャストパイプ１４の外周面と内周面の両面にシュウ酸塩被膜２３が形成される。
【００２２】
次に、燃料噴射弁の製造工程を説明する。
予め、アジャストパイプ１４をシュウ酸溶液に浸漬して、アジャストパイプ１４の表面にシュウ酸塩被膜２３を形成しておく。
【００２３】
一方、バルブ１２、可動鉄心１９等を組み付けたバルブボディ１８を、中間パイプ１７を介して筒状ハウジング１５の下端にろう付け等により固着した後、筒状ハウジング１５内にスプリング１３を収容する。この後、図４（ａ）に示すように、アジャストパイプ１４を筒状ハウジング１５内に上方から圧入して、アジャストパイプ１４を図４（ｂ）に示す位置まで筒状ハウジング１５内に仮圧入する。この仮圧入時に、アジャストパイプ１４の外周面のシュウ酸塩被膜２３が筒状ハウジング１５の内周面に強く擦られるが、該シュウ酸塩被膜２３とアジャストパイプ１４の外周面との接合強度が強いため、該シュウ酸塩被膜２３はジャストパイプ１４の外周面から剥がされずに筒状ハウジング１５内に圧入される。
【００２４】
このようにして仮組み立てした燃料噴射弁を試験機にセットして、燃料噴射弁内に試験液を供給してアジャストパイプ１４を徐々に圧入しながらバルブ１２を開閉して噴射量を確認する作業を繰り返すことで、アジャストパイプ１４の圧入量を所望の噴射量が得られるように調整する。この際、アジャストパイプ１４の外周面のシュウ酸塩被膜２３は、試験液に溶解せず、アジャストパイプ１４の外周面に保持され続ける。
【００２５】
以上のようにして、アジャストパイプ１４を筒状ハウジング１５内に仮圧入して圧入量を調整する際に、アジャストパイプ１４と筒状ハウジング１５との圧入面間に固体潤滑剤（化成被膜）であるシュウ酸塩被膜２３が介在されるため、２つの圧入面の金属どうしが直接接触することが防止され、凝着が防止される。しかも、２つの圧入面間に介在されるシュウ酸塩被膜２３は、適度な潤滑性を有するため、シュウ酸塩被膜２３によって圧入荷重が増加することもない。これにより、アジャストパイプ１４を筒状ハウジング１５内にスムーズに仮圧入し、圧入量を容易に調整することができる。
【００２６】
本発明者らは、本実施形態（１）のように、アジャストパイプ１４の表面に形成したシュウ酸塩被膜２３による圧入荷重の低減・安定化の効果を、従来構造と比較して評価する試験を行ったので、その試験結果を図５に示す。
【００２７】
前述したように、従来は、アジャストパイプ１４の表面の金属が露出し、圧入時に、２つの金属面が大きな摩擦力で強く擦れ合って固着する“凝着”という現象が発生するため、アジャストパイプ１４の圧入荷重が大幅に増大して、益々、凝着が発生しやすくなり、しかも、凝着の生じ方のばらつきによってアジャストパイプ１４の圧入荷重のばらききが大きくなるため、アジャストパイプ１４の圧入量の微妙な調整が困難になり、勢い余ってアジャストパイプ１４を圧入し過ぎてしまうことがある。一旦、アジャストパイプ１４を圧入し過ぎると、それを元に戻せないため、不良品とせざるを得ず、歩留りを低下させる原因となる。しかも、凝着によりアジャストパイプ１４の圧入荷重が大きくなり過ぎると、その圧入荷重によって筒状ハウジング１５等の部品が圧縮変形してしまうおそれがあり、部品の寸法精度を悪くする原因にもなる。
【００２８】
これに対し、本実施形態（１）では、アジャストパイプ１４の表面に形成したシュウ酸塩被膜２３によって凝着を防止しながら適度な潤滑性を持たせることができるため、アジャストパイプ１４の圧入荷重のばらつきを従来よりも著しく少なくすることができ、圧入量の微調整が容易で、アジャストパイプ１４を圧入し過ぎてしまうことを防止でき、歩留りを向上できると共に、過大な圧入荷重による部品の圧縮変形を抑えることができて、部品の寸法精度を良好に維持することができる。
【００２９】
また、アジャストパイプ１４の圧入荷重のばらつきが少ないため、設計上、要求されるアジャストパイプ１４の圧入荷重ひいては固定荷重を、圧入代（アジャストパイプ１４の外径寸法と筒状ハウジング１５の内径寸法との差）によって容易に調整することができ、ばらつきの少ない安定した固定荷重を得ることができて、噴射特性の経時変化（アジャストパイプ１４の位置ずれ）の少ない高品質・高信頼性の燃料噴射弁を簡単な製造工程で製造することができる。
【００３０】
更に、アジャストパイプ１４の表面に形成したシュウ酸塩被膜２３が剥離したり試験液や燃料中に溶け出すことがないため、シュウ酸塩被膜２３の剥離や溶け出しによる試験機や燃料噴射弁の摩耗を防止できる。
【００３２】
［実施形態（２）］
上記実施形態（１）では、アジャストパイプ１４の外周面と内周面にシュウ酸塩被膜を形成したが、図６に示す本発明の実施形態（２）では、アジャストパイプ１４の外周面をローレット加工又は化学的処理により粗面処理して、アジャストパイプ１４の外周面に無数の微小凹部２４を形成し、このアジャストパイプ１４の外周面に潤滑油（例えばマシン油）を付着させる。微小凹部２４のサイズは、例えば、深さ０．００５〜０．３ｍｍ、開口幅０．０５〜０．３ｍｍとすると良い。その他の構成及び製造工程は前記実施形態（１）と同じである。
【００３３】
本実施形態（２）のように、アジャストパイプ１４の外周面を粗面処理すれば、圧入時にアジャストパイプ１４の外周面と筒状ハウジング１５の内周面との間で潤滑油を微小凹部２４内に保持させることができるため、アジャストパイプ１４の外周面と筒状ハウジング１５の内周面との間に油膜を形成することができ、この油膜によって凝着を防止しながら適度な潤滑性を持たせることができて、前記実施形態（１）とほぼ同じ効果を得ることができる。また、潤滑油は、アジャストパイプ１４の外周面と筒状ハウジング１５の内周面との間で微小凹部２４内に封じ込まれ、圧入途中で潤滑油が試験液中に溶け出したり漏れてしまうことがない。
【００３４】
上記各実施形態（１），（２）では、アジャストパイプ１４の外周面（と内周面）に潤滑性のある材料（シュウ酸塩被膜２３、潤滑油）を付着又は形成したが、アジャストパイプ１４の外周面と筒状ハウジング１５の内周面の両方に潤滑性のある材料を付着又は形成しても良い。この場合でも、同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態（１）を示す燃料噴射弁の縦断面図
【図２】（ａ）は実施形態（１）のアジャストパイプの上面図、（ｂ）は同縦断面図
【図３】（ａ）は実施形態（１）のアジャストパイプの変形例を示す上面図、（ｂ）は同縦断面図
【図４】（ａ），（ｂ）はアジャストパイプを筒状ハウジング内に仮圧入する工程を説明する縦断面図
【図５】実施形態（１）の圧入荷重の低減・安定化の効果を従来構造と比較して評価する試験データを示す図
【図６】（ａ）は本発明の実施形態（２）のアジャストパイプの上面図、（ｂ）は同縦断面図、（ｃ）は同正面図
【符号の説明】
１１…燃料噴射口、１２…バルブ、１３…スプリング、１４…アジャストパイプ、１５…筒状ハウジング、１６…燃料フィルタ、１７…中間パイプ、１８…バルブボディ、１９…可動鉄心、２０…すり割り溝、２１…電磁コイル、２２…バルブシート、２３…シュウ酸塩被膜（固体潤滑剤）、２４…微小凹部。
Claims (4)
- 燃料噴射口を開閉するバルブと、このバルブに設けられた可動鉄心と、この可動鉄心と対向するように設けられた筒状の固定子鉄心と、前記バルブ及び前記可動鉄心を該バルブの閉弁方向に付勢するスプリングと、このスプリングの圧縮量を調整するためのアジャストパイプとを備え、前記アジャストパイプを前記固定子鉄心内に圧入し、その圧入量を調整することで前記スプリングの圧縮量を調整して閉弁方向の付勢力を調整すると共に、前記アジャストパイプの内周部を燃料通路とする燃料噴射弁において、
前記アジャストパイプ及び前記固定子鉄心をそれぞれステンレス鋼により形成すると共に、前記アジャストパイプをその圧入前の外径寸法が前記固定子鉄心の内径寸法よりも所定の圧入代分だけ大きくなるように形成し、
前記アジャストパイプの内周面と外周面に、潤滑性のある化成被膜としてシュウ酸塩被膜を形成したことを特徴とする燃料噴射弁。 - 燃料噴射口を開閉するバルブと、このバルブに設けられた可動鉄心と、この可動鉄心と対向するように設けられた筒状の固定子鉄心と、前記バルブ及び前記可動鉄心を該バルブの閉弁方向に付勢するスプリングと、このスプリングの圧縮量を調整するためのアジャストパイプとを備え、前記アジャストパイプを前記固定子鉄心内に圧入し、その圧入量を調整することで前記スプリングの圧縮量を調整して閉弁方向の付勢力を調整すると共に、前記アジャストパイプの内周部を燃料通路とする燃料噴射弁において、
前記アジャストパイプ及び前記固定子鉄心をそれぞれステンレス鋼により形成すると共に、前記アジャストパイプをその圧入前の外径寸法が前記固定子鉄心の内径寸法よりも所定の圧入代分だけ大きくなるように形成し、
前記アジャストパイプの外周面を粗面処理して、その粗面に潤滑油を付着させたことを特徴とする燃料噴射弁。 - 燃料噴射口を開閉するバルブと、このバルブに設けられた可動鉄心と、この可動鉄心と対向するように設けられた筒状の固定子鉄心と、前記バルブ及び前記可動鉄心を該バルブの閉弁方向に付勢するスプリングとを備えた燃料噴射弁に組み付けられるスプリング力調整用のアジャストパイプにおいて、
該アジャストパイプは、ステンレス鋼により形成され且つその圧入前の外径寸法が前記固定子鉄心の内径寸法よりも所定の圧入代分だけ大きくなるように形成されてその内周部を燃料通路とすると共に、前記固定子鉄心内に圧入され、その圧入量を調整することで前記スプリングの圧縮量を調整して閉弁方向の付勢力を調整するように構成され、
該アジャストパイプの内周面と外周面に、潤滑性のある化成被膜としてシュウ酸塩被膜が形成されていることを特徴とする燃料噴射弁のスプリング力調整用のアジャストパイプ。 - 燃料噴射口を開閉するバルブと、このバルブに設けられた可動鉄心と、この可動鉄心と対向するように設けられた筒状の固定子鉄心と、前記バルブ及び前記可動鉄心を該バルブの閉弁方向に付勢するスプリングと、このスプリングの圧縮量を調整するためのアジャストパイプとを備え、前記アジャストパイプ及び前記固定子鉄心をそれぞれステンレス鋼により形成すると共に、前記アジャストパイプをその圧入前の外径寸法が前記固定子鉄心の内径寸法よりも所定の圧入代分だけ大きくなるように形成し、前記アジャストパイプを前記固定子鉄心内に圧入し、その圧入量を調整することで前記スプリングの圧縮量を調整して閉弁方向の付勢力を調整すると共に、前記アジャストパイプの内周部を燃料通路とする燃料噴射弁のスプリング力調整用のアジャストパイプの圧入方法において、
前記アジャストパイプの内周面と外周面に、潤滑性のある化成被膜としてシュウ酸塩被膜を形成する工程と、
前記アジャストパイプを前記固定子鉄心内に仮圧入する工程と、
仮組み立てした燃料噴射弁内に試験液を供給して前記アジャストパイプを徐々に圧入しながら前記バルブを開閉して噴射量を確認する作業を繰り返すことで前記アジャストパイプの圧入量を所望の噴射量が得られるように調整する工程と
を実行することを特徴とする燃料噴射弁のスプリング力調整用のアジャストパイプの圧入方法。
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