JP3922413B2 - 燃料噴射弁及びその組立方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ニードルバルブのリフト量を調節するリフト量調節手段を備えた燃料噴射弁に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、内燃機関に燃料を噴射する燃料噴射弁の噴射量を調節する場合、噴射口を開閉するニードルバルブのリフト量を調節するようにしている。近年、燃料噴射弁の組立後にニードルバルブのリフト量を調節できるようにするために、特開昭６２−２２３４５２号公報に示すように、ニードルバルブを収容するバルブ収容部の外周面全周に環状溝（薄肉部）を形成し、この環状溝を複数の圧延ローラで挟み込んで圧延することで、該環状溝を軸方向（上下方向）に延ばし、それによって、バルブ収容部の軸方向寸法を調節してニードルバルブのリフト量を調節するようにしたものがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記公報のように、バルブ収容部の環状溝を圧延ローラで挟み込んで圧延する方法では、環状溝（薄肉部）の延び量が小さく、ニードルバルブのリフト量の調節範囲が小さいという欠点がある。しかも、環状溝の延び量を大きくするために、環状溝を挟み込む圧延ローラの加圧力を大きくし過ぎると、環状溝（薄肉部）が内方に変形してニードルバルブが動作不良になるおそれがある。また、バルブ収容部の外周面に環状溝を切削加工で形成する必要があるため、バルブ収容部の加工性が悪く、加工コストが高くなるという欠点もある。
【０００４】
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、ニードルバルブのリフト量の調節範囲を大きくできると共に、リフト量調節時のバルブ収容部の変形やニードルバルブの動作不良を防止でき、しかもバルブ収容部の加工性を向上できる燃料噴射弁及びその組立方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の燃料噴射弁は、ニードルバルブを収容するバルブ収容部の全周にバルジ部を張り出すように該バルブ収容部の一部を折り曲げて形成し、このバルジ部をリフト量調節手段として用いるものである（請求項１）。このものでは、ニードルバルブのリフト量を調節する際に、バルジ部の外周を例えば加圧ローラ等により加圧して該バルジ部を軸方向に拡開変形させることで、バルブ収容部の軸方向寸法を調節してニードルバルブのリフト量を調節すれば良い（請求項５）。
【０００６】
この場合、バルジ部の拡開変形によるリフト量の調節は、従来の圧延法（特開昭６２−２２３４５２号公報）と比較して、バルブ収容部の軸方向寸法の調節が容易で、且つその調節量を大きくすることができ、ニードルバルブのリフト量の調節範囲を容易に大きくできる。しかも、バルジ部の拡開変形は、従来の圧延法で用いる加圧力よりも小さい加圧力で行うことができるため、リフト量調節時にバルブ収容部が内方に変形することを防止できて、ニードルバルブの動作不良を防止できる。また、バルジ部の加工は、プレス成形法の一種である管バルジ成形法によって行うことができるため、従来の環状溝の切削加工と比較して、加工が簡単で、加工コストを低減できる。
【０００７】
本発明は、ニードルバルブの最大リフト量を規制する手段として、バルブ収容部内にストッパを組み付けたり、或は、バルブ収容部の内部にストッパを切削加工により形成しても良いが、前者は、部品点数・組立工数が増加し、後者は加工コストが増加する。
【０００８】
そこで、請求項２のように、ニードルバルブの上端に連結された可動鉄心が、その上方に位置する固定鉄心に当接することで、ニードルバルブの最大リフト量を規制するようにしても良い。このようにすれば、バルブ収容部内へのストッパの組付や切削加工が不要となり、低コスト化の要求を満たすことができる。
【０００９】
更に、請求項３のように、１本の複合磁性パイプの中間部を非磁性化して非磁性の中間パイプ部を形成すると共に、前記複合磁性パイプのうちの前記中間パイプ部より下側の部分を磁性化してバルブ収容部を形成し、更に、前記複合磁性パイプのうちの前記中間パイプ部より上側の部分を磁性化して磁性パイプ部を形成し、この磁性パイプ部内に固定鉄心をその下端が前記中間パイプ部の途中に位置するように圧入した構成としても良い。
【００１０】
この構成では、１本の複合磁性パイプに形成された磁性パイプ部とバルブ収容部とを固定鉄心と可動鉄心に磁束を通す磁気回路の構成部品として用いることができると共に、磁性パイプ部とバルブ収容部との間に非磁性の中間パイプ部を形成することで、磁性パイプ部とバルブ収容部との間の磁束の短絡を防ぐことができる。しかも、磁性パイプ部、非磁性の中間パイプ部及び磁性のバルブ収容部を一体に形成しているため、これら三者をろう付けやレーザ溶接等で結合する面倒な工程が不要となり、組立工数を削減できて、組立性向上によるコストダウンを期待できる。更に、磁性パイプ部、中間パイプ部及びバルブ収容部を一体化することで、これら三者間の組立時の位置ずれが全く無くなり、組立精度を容易に向上できて、噴射量特性のばらつきを少なくすることができる。
【００１１】
また、請求項４のように、バルブ収容部の外周のうちのバルジ部の下側の部位に装着されたＯリングの上限位置をバルジ部によって規制するようにしても良い。このようにすれば、Ｏリングの上限位置を規制するバックアップリングが不要となり、部品点数削減・組立工数削減の要求を満たすことができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図１及び図２に基づいて説明する。複合磁性材料で形成した１本の複合磁性パイプ２０を磁性化し、その中間部のみを非磁性化することで、磁性パイプ部２１、非磁性の中間パイプ部２２及び磁性のバルブ収容部２３を一体に形成している。ここで使用する複合磁性材料としては、例えば本出願人が先に出願した特開平８−３６４３号公報に示すものを使用すれば良い。この複合磁性材料の組成は、重量基準でＣ：０．６％以下、Ｃｒ：１２〜１９％、Ｎｉ：６〜１２％、Ｍｎ：２％以下、Ｎｂ：１％以下で、その残部がＦｅ及び不可避不純物によって構成され、下記式で定義される平山の等量Ｈｅｑが２０〜２３％、ニッケル等量Ｎｉｅｑが９〜１２％、クロム等量Ｃｒｅｑが１６〜１９％である。
【００１３】

【００１４】
上記の組成の複合磁性材料で形成した１本の複合磁性パイプ２０に対し、絞り加工、しごき加工等の歪み付加加工を多段階に行うと共に、各加工工程の材料温度を１００℃以下に制御することで、磁束密度Ｂ₄₀₀₀（Ｈ＝４０００Ａ／ｍにおける磁束密度）が０．３以上となるように複合磁性パイプ２０全体を磁性化（マルテンサイト化）した後、この複合磁性パイプ２０の中間部（中間パイプ部２２に相当する部分）を誘導加熱等の手段によって１０秒以内で加熱溶体化することで、非磁性化（オーステナイト化）し、結晶粒径を３０μｍ以下とする。このような加工方法により、非磁性化部分（中間パイプ部２２）の非磁性特性を極低温環境下でも安定して保持することができ、極低温環境下で非磁性化部分がマルテンサイト化（磁性化）することを防ぐことができる。
【００１５】
尚、極低温環境下で使用しない場合には、複合磁性材料の組成や加工法を必ずしも上記のようにする必要はなく、上記以外の組成のオーステナイト系のステンレス鋼を用いて、適宜の加工法で磁性化と非磁性化を行うようにしても良い。
【００１６】
一方、磁性パイプ部２１の上部は、図示しないデリバリパイプ（燃料配管）と連結される燃料コネクタ部２１ａとなり、その外周には樹脂製のＯリング２４が嵌合されている。磁性パイプ部２１の上部内周側には、デリバリパイプから送られてくる燃料を濾過する燃料フィルタ２５が装着されている。更に、磁性パイプ部２１内には、燃料フィルタ２５の下方に位置して円筒状の固定鉄心２６が圧入により固定され、該固定鉄心２６の下部が中間パイプ部２２のほぼ中間部分にまで圧入されている。尚、固定鉄心２６には、圧入を容易にするためのすり割り（図示せず）が形成されている。
【００１７】
本実施形態では、磁性パイプ部２１のうちの燃料フィルタ２５の近傍部分を小径に形成することで、磁性パイプ部２１の内周部に段差部２７を形成している。この段差部２７は、複合磁性パイプ２０内に下方から圧入された固定鉄心２６の圧入位置を決める位置決めストッパとして機能する。固定鉄心２６の内周側には、すり割り付きパイプ状のアジャスタ２８が圧入されると共に、その下方側にスプリング２９が装着されている。組立時に、アジャスタ２８を圧入量を調節してスプリング２９によるニードルバルブ３０の付勢力を調整した後に、磁性パイプ部２１の外周部をかしめることで、その内周側に固定鉄心２６とアジャスタ２８とをかしめ固定する。尚、アジャスタ２８の内径部とスプリング２９の内径部は、燃料フィルタ２５を通過した燃料が通る流路となる。
【００１８】
バルブ収容部２３の内部にはニードルバルブ３０が収納され、該バルブ収容部２３の下部にはバルブシート３１が溶接等により固定され、このバルブシート３１に形成された噴射口３２がニードルバルブ３０の下端部で開閉される。バルブ収容部２３の下部外周には、吸気マニホールド（図示せず）との連結部をシールするＯリング３３が嵌着され、このＯリング３３の下方には、バルブシート３１をカバーする保護カバー３４が固定され、この保護カバー３４の上端鍔部３４ａによってＯリング３３の脱落防止がなされている。そして、バルブシート３１の下面と保護カバー３４との間には、噴孔プレート４４が挟み込まれ、この噴孔プレート４４には、バルブシート３１の噴射口３２に対向する位置に１個又は複数個の噴孔が形成され、この噴孔がスリーブ３４の開口部４５から下方に露出している。
【００１９】
ニードルバルブ３０の上端部には中空状の可動鉄心３５が圧入等により固定され、この可動鉄心３５がバルブ収容部２３の上部に摺動自在に嵌合されている。この可動鉄心３５の上部は、中間パイプ部２２のほぼ中間位置まで摺動自在に嵌合され、該可動鉄心３５の上端面が固定鉄心２６の下端面と対向している。この可動鉄心３５は、固定鉄心２６内に収納されたスプリング２９によって閉弁方向（下方）に付勢されている。中間パイプ部２２の内周部には、可動鉄心３５と固定鉄心２６とのギャップ部に対応する位置に、可動鉄心３５の摺動を円滑にするための逃げ溝部４３が形成されている。
【００２０】
尚、固定鉄心２６の下端面と可動鉄心３５の上端面との双方に非磁性の硬質クロムメッキが施され、そのメッキ被膜がソリッドギャップとして利用される。また、ニードルバルブ３０の上端大径部（可動鉄心３５内に圧入された部分）には、複数の面取部３０ａが形成され、固定鉄心２６の内部を流れる燃料が可動鉄心３５と各面取部３０ａの間を通過してバルブ収容部２３の内部に流入するようになっている。
【００２１】
一方、複合磁性パイプ２０の外周部には、モールドコイル３６が中間パイプ部２２を覆うように嵌合装着されている。このモールドコイル３６は、樹脂製のスプール３７にコイル３８を巻装し、これを絶縁性樹脂４６で筒状にモールド成形したものである。このモールドコイル３６にはコネクタハウジング３９が一体に成形され、このコネクタハウジング３９の内部に、コイル３７に接続されたターミナル４０がインサート成形されている。このモールドコイル３６の外周部には、磁性パイプ部２１とバルブ収容部２３との間の磁気回路を構成する磁性材製のヨーク４１が宛がわれ、このヨーク４１の上端部と下端部がそれぞれ磁性パイプ部２１とバルブ収容部２３に溶接、かしめ等により固定されている。
【００２２】
更に、バルブ収容部２３のうちのヨーク４１とＯリング３３との間の部分には、管バルジ成形法によってバルジ部４２がバルブ収容部２３の全周に張り出すように該バルブ収容部２３の一部を折り曲げて形成されている。このバルジ部４２は、ニードルバルブ３０のリフト量を調節するリフト量調節手段として機能すると共に、Ｏリング３３の上限位置を規制するバックアップリングとしても機能する。
【００２３】
以上のように構成した燃料噴射弁において、コイル３８への通電がオフされている時には、スプリング２９によって可動鉄心３５が閉弁方向（下方）に移動され、ニードルバルブ３０の下端部がバルブシート３１に当接して噴射口３２を閉鎖した状態に保持される。
【００２４】
この後、コイル３８への通電が開始されると、コイル３８の周囲に磁束が発生し、その磁束がコイル３８の周囲を取り囲む磁気回路を流れる。この磁気回路は、ヨーク４１…磁性パイプ部２１…固定鉄心２６…可動鉄心３５…バルブ収容部２３…ヨーク４１の経路で構成され、非磁性の中間パイプ部２２が磁性パイプ部２１とバルブ収容部２３との間の磁束の短絡を防ぐ役割を果たす。この磁気回路に磁束が流れると、固定鉄心２６と可動鉄心３５との間に磁気吸引力が発生し、可動鉄心３５が上方に吸引されて、ニードルバルブ３０がバルブシート３１から離れて噴射口３２を開放する。これによって、バルブ収容部２３内の燃料が噴孔プレート４４の噴孔から噴射される。
【００２５】
次に、ニードルバルブ３０のリフト量の調節方法を説明する。燃料噴射弁の組立後に、図２に示すように、バルブ収容部２３のバルジ部４２を複数の加圧ローラ４７で挟み込んで加圧しながら、各加圧ローラ４７を回転させてバルジ部４２を回転させるローラ掛けを行うことで、該バルジ部４２の外周を均等に加圧して該バルジ部４２を図３（ｂ）に示すように軸方向（上下方向）に拡開変形させる。この際、加圧ローラ４７の加圧力の調節又はローラ掛け時間の調節によってバルジ部４２の拡開変形量を調節することで、バルブ収容部２３の軸方向寸法を調節してニードルバルブ３０のリフト量を調節する。
【００２６】
このように、バルジ部４２の拡開変形によるニードルバルブ３０のリフト量の調節は、従来の圧延法（特開昭６２−２２３４５２号公報）と比較して、バルブ収容部２３の軸方向寸法の調節が容易で、且つその調節量を大きくすることができ、ニードルバルブ３０のリフト量の調節範囲を容易に大きくできる。しかも、バルジ部４２の拡開変形は、従来の圧延法で用いる加圧力よりも小さい加圧力で行うことができるため、リフト量調節時にバルブ収容部２３が内方に変形することを防止できて、ニードルバルブ３０の動作不良を防止でき、品質向上、信頼性向上の要求を満たすことができる。また、バルジ部４２の加工は、プレス成形法の一種である管バルジ成形法によって行うことができるため、従来の環状溝の切削加工と比較して、加工が簡単で、加工コストを低減でき、低コスト化の要求を満たすことができる。
【００２７】
また、バルブ収容部２３に形成したバルジ部４２は、バルブ収容部２３に装着したＯリング３３の上限位置を規制するバックアップリングとしても機能するので、Ｏリング３３の上限位置を規制するバックアップリングが不要となり、その分、部品点数・組立工数を削減することができる。
【００２８】
更に、１本の複合磁性パイプ２０を用いて、磁性パイプ部２１、非磁性の中間パイプ部２２及び磁性のバルブ収容部２３を一体に形成しているため、これら三者をろう付けやレーザ溶接等で結合する面倒な工程が不要となり、部品点数削減・組立工数削減の要求を満たすことができる。但し、本発明は、磁性パイプ部、非磁性の中間パイプ部及び磁性のバルブ収容部をろう付けやレーザ溶接等で結合する構成としても良く、この場合でも、本発明の所期の目的は十分に達成することができる。
【００２９】
尚、本発明は、ニードルバルブ３０の最大リフト量を規制する手段として、バルブ収容部２３内にストッパを組み付けたり、或は、バルブ収容部２３の内部にストッパを切削加工により形成しても良いが、本実施形態のように、ニードルバルブ３０の上端に連結された可動鉄心３５が固定鉄心２６に当接することで、ニードルバルブ３０の最大リフト量を規制するようにすれば、バルブ収容部２３内へのストッパの組付や切削加工が不要となり、低コスト化の要求を満たすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す燃料噴射弁の縦断面図
【図２】ニードルバルブのリフト量の調節方法（バルジ部のローラ掛け方法）を説明する図
【図３】（ａ）はバルジ部のローラ掛け前の状態を示す縦断面図、（ｂ）はバルジ部のローラ掛け後の状態を示す縦断面図
【符号の説明】
２０…複合磁性パイプ、２１…磁性パイプ部、２１ａ…燃料コネクタ部、２２…中間パイプ部、２３…バルブ収容部、２５…燃料フィルタ、２６…固定鉄心、２７…段差部、２８…アジャスタ、２９…スプリング、３０…ニードルバルブ、３１…バルブシート、３２…噴射口、３４…保護カバー、３５…可動鉄心、３６…モールドコイル、３８…コイル、３９…コネクタハウジング、４１…ヨーク、４２…バルジ部、４４…噴孔プレート、４７…加圧ローラ。

Claims (5)

1. 噴射口を開閉するニードルバルブのリフト量を調節するリフト量調節手段を備えた燃料噴射弁において、
   前記リフト量調節手段は、前記ニードルバルブを収容するバルブ収容部の全周に張り出すように該バルブ収容部の一部を折り曲げて形成されたバルジ部により構成されていることを特徴とする燃料噴射弁。
2. 前記ニードルバルブの最大リフト量は、前記ニードルバルブの上端に連結された可動鉄心が、その上方に位置する固定鉄心に当接することで規制されることを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射弁。
3. １本の複合磁性パイプの中間部を非磁性化して非磁性の中間パイプ部を形成すると共に、前記複合磁性パイプのうちの前記中間パイプ部より下側の部分を磁性化して前記バルブ収容部を形成し、更に、前記複合磁性パイプのうちの前記中間パイプ部より上側の部分を磁性化して磁性パイプ部を形成し、この磁性パイプ部内に固定鉄心をその下端が前記中間パイプ部の途中に位置するように圧入したことを特徴とする請求項１又は２に記載の燃料噴射弁。
4. 前記バルブ収容部の外周のうちの前記バルジ部の下側の部位にはＯリングが装着され、前記バルジ部は、前記Ｏリングの上限位置を規制することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の燃料噴射弁。
5. 噴射口を開閉するニードルバルブを収容するバルブ収容部の全周にバルジ部を張り出すように形成し、このバルジ部の外周を加圧して該バルジ部を軸方向に拡開変形させることで、前記バルブ収容部の軸方向寸法を調節して前記ニードルバルブのリフト量を調節することを特徴とする燃料噴射弁の組立方法。

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