JP5150416B2 - オリフィスの加工方法及びプレス加工方法 - Google Patents

Description

本発明は、自動車の内燃機関に用いられて燃料を噴射する燃料噴射弁のオリフィスの加工方法に好適なプレス加工方法に関する。

従来、オリフィスを備えたオリフィスプレートに凸状の曲面部を設け、この凸状の曲面部に複数の凹部を形成し、各凹部のそれぞれの底面にオリフィスの出口を開口させた燃料噴射弁が知られている（例えば、特許文献１参照）。この燃料噴射弁では、凹部の底面がオリフィスの軸線に対して垂直に形成されており、オリフィスの出口でその周方向に燃料の噴射タイミングが同一になるように配慮されており、またオリフィス加工を行うパンチに曲げ応力が加わらないように配慮されている。また、凹部の深さを変えることでオリフィスの長さを調整している。また、凹部を２段に形成した燃料噴射弁も知られている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００７−７７８４３号公報 特開２００８−１０１４９９号公報

特許文献１の燃料噴射弁では、凹部に、オリフィス加工を行うパンチに作用する曲げ応力の低減機能とオリフィスの長さの調整機能とを持たせている。しかし、凹部を一回のプレス加工にて形成しているため、オリフィスや凹部のプレス加工に制約が生じる。例えば、パンチと凹部加工面（球面の場合はその接平面）との角度を９０度から大きくずらすことができないか、大きくずらそうとすれば太いパンチを使用しなければならなくなる。太いパンチで深い凹部を加工すればオリフィスを加工する部材の強度を弱めることになりかねない。

複数のオリフィスや凹部を加工する途中で、オリフィスを形成する部材の強度が小さくなると、次のオリフィスや凹部のプレス加工が難しくなる場合がある。そしてオリフィスの数が増えるほど、プレス加工の難しさが増すことになり、オリフィスの設計自由度（穴数，傾斜角度，間隔等）が制限されることになりかねない。

また多くのオリフィスを設ける場合、径の大きな凹部を深く開けようとすると、隣接するオリフィス間で凹部同士、更には凹部とオリフィスとが干渉することが懸念される。特に燃料噴射弁の中心軸線に対するオリフィスの傾斜角度をオリフィス毎に異ならせ、オリフィスを所望の方向に指向させようとすると、特定のオリフィス間で凹部同士或いは凹部とオリフィスとが干渉し易くなる。干渉しなくても、隣接する凹部との距離が小さくなり、プレス加工の塑性流動により凹部が変形しやすくなる。凹部が変形すると、噴霧の噴射方向が狙った方向からずれてしまう可能性がある。

このようなことからオリフィスの設計自由度が小さくなることが考えられる。

また、凹部加工時にパンチに曲げ応力がかかるため、アスペクト比１以上の凹部を真直ぐに加工することが難しい。さらには、パンチの軸線の角度を凹部加工面（球面の場合はその接平面）に対して９０°から大きくずらした時、凹部とオリフィスの同軸度が出なくなる。そこで、特許文献２の燃料噴射弁では、凹部を加工するパンチの曲げ応力の低減機能とオリフィス長さの調整機能とを分離している。この燃料噴射弁では、凹部をオリフィスの出口が開口する凹部Ｂと凹部Ｂの下流側に位置する凹部Ａとの２段に構成している。凹部Ｂはオリフィス長さを調整する機能を有し、凹部Ａは凹部Ｂを加工するパンチの曲げ応力を低減する機能を有する。このとき、凹部Ａは凹部Ｂよりも径が大きくなっている。この燃料噴射弁では、径の大きな凹部Ａが存在することにより、凹部が１段の場合と比べて、隣接するオリフィス間で凹部Ａ同士、更には凹部Ａとオリフィスとが干渉しやすくなる。特にノズルの軸線１５ｂに対する傾斜角度θをオリフィス毎に異ならせ、オリフィスを所望の方向に指向させようとすると、特定のオリフィス間で凹部Ａ同士或いは凹部Ａとオリフィスとが干渉しやすくなる。特に、６穴以上に穴数を増やす場合、その傾向は顕著となる。

本発明の目的は、穴加工がプレス加工で行われるものにおいて、穴の設計自由度と加工容易性を高めることにあり、特に、オリフィスをプレス加工で加工する燃料噴射弁において、オリフィスの設計自由度と加工容易性を高めることにある。

上記目的を達成するために、本発明のプレス加工方法は、曲面部或いは斜面部に前記曲面部の接平面に垂直な法線方向或いは前記斜面部の斜面に垂直な垂直方向に対して傾けた軸線方向にパンチを作動させ、前記軸線方向に穴加工を行うプレス加工方法において、予め穴の軸線から平行移動させた軸線に沿ってパンチを作動させて前記曲面部或いは前記斜面部を押圧し、凹部を形成する第１の工程と、前記第１の工程の後に、前記第１の工程で使用したパンチの軸線を前記穴の軸線の位置に移動させ、前記第１の工程で形成した凹部の底面に穴加工を行う第２の工程と、を有する。

そして、燃料噴射弁のオリフィスの加工方法においては、燃料噴射弁のオリフィスを曲面部或いは斜面部にプレス加工する加工方法であって、前記曲面部の接平面に垂直な法線方向或いは前記斜面部の斜面に垂直な垂直方向に対して傾けた軸線方向にパンチを作動させ、前記オリフィスを加工するオリフィスの加工方法において、予めオリフィスの軸線から平行移動させた軸線に沿ってパンチを作動させ、オリフィスを形成するオリフィスプレートを押圧し、凹部を形成する第１の工程と、前記第１の工程の後に、前記第１の工程で使用したパンチの軸線を前記オリフィスの軸線の位置に移動させ、前記第１の工程で形成した凹部の底面に前記凹部よりも深い凹部を形成する第２の工程と、前記第２の工程で形成した凹部の底面にオリフィスを形成する第３の工程と、を有する。

本発明によれば、曲面部の接平面に垂直な法線方向或いは斜面部の斜面に垂直な垂直方向に対して傾けた軸線方向にパンチを作動させ、プレス加工で穴加工を行う方法において、予め穴の軸線から平行移動させた軸線に沿ってパンチを作動させて曲面部或いは斜面部を押圧し、凹部を形成する第１の工程と、第１の工程の後に、第１の工程で使用したパンチの軸線を穴の軸線の位置に移動させ、前記第１の工程で形成した凹部の底面に穴加工を行う第２の工程とを実行し、凹部を２工程に分けて加工することにより、パンチにかかる曲げ応力を小さくすることができ、穴の設計自由度と加工容易性を高めることができる。穴加工として、オリフィスを加工する燃料噴射弁においては、オリフィスの設計自由度と加工容易性を高めることができる。

以下、本発明の実施例を図面に基づき詳細に説明する。図１は、本発明の実施例による噴射弁の全体構成を示す縦断面図である。尚、本実施例の噴射弁は、ガソリン等の燃料を噴射する燃料噴射弁であり、自動車のエンジンに燃料を噴射するために用いられるものである。

燃料噴射弁本体１は、コア２，ヨーク３，ハウジング４，可動子５からなる磁気回路、磁気回路を励磁するコイル６、及びコイル６に通電する端子部７を備えている。コア２とハウジング４の間にはシールリング８が結合され、コイル６に燃料等の流体が流入するのを防いでいる。

ハウジング４の内部にはバルブ部品が収納され、可動子５，ノズル９，可動子５のストローク量を調整するリング１０が配置されている。可動子５は、弁体１１と可動コア１２をジョイント１３で結合したものであり、可動コア１２とジョイント１３の間にはパイプ１８と共同して可動子５が閉弁した時のバウンドを抑えるプレート１４を備えている。

外套部材を構成するハウジング４とノズル９は、可動子５の周囲を覆っている。ノズル９には、先端に円錐面を成すシート面１５ａ（弁座）及びオリフィス５４〜５９を有するオリフィスプレート１５と、ガイドプレートＡ１６と共に可動子５を摺動可能にガイドするガイドプレートＢ１７とが設けられている。オリフィスプレート１５及びガイドプレートＢ１７は、ノズル９に対して、それぞれ別体として構成されているものであってもよいし、これらを一体化して構成されているものでもよい。

コア２の内部には弁体１１をシート面１５ａにパイプ１８とプレート１４を介して押圧するスプリング１９，スプリング１９の押圧荷重を調整するアジャスタ２０，外部からのコンタミの進入を防ぐフィルター２１が配置されている。

次に、燃料噴射弁本体１の動作について詳細に説明する。

コイル６に通電すると、可動子５がスプリング１９の付勢力に抗してコア２の方向に吸引され、可動子５の先端の弁シート部１１ａとシート面１５ａとの間に隙間ができる（開弁状態）。加圧されている燃料はまずコア２，アジャスタ２０，パイプ１８から可動子５内の燃料通路１３ａ経てノズル９内に入る。次にガイドプレートＡ１６の燃料通路１６ａ，ノズルの通路９ａから、ガイドプレートＢの通路１７ａに入り、弁シート部１１ａとシート面１５ａの隙間からオリフィス５４〜５９を経て噴射される。オリフィス５４〜５９は、燃料噴射弁の中心軸線（以下、単に軸線という）に対して偏向した方向に、異なる角度で形成されている。

一方、コイル６の電流を遮断した場合には、可動子５の弁シート部１１ａがスプリング１９の力でシート面１５ａに当接し、閉弁状態となる。

次に、燃料噴射弁本体１のオリフィスプレート１５及びオリフィス５４〜５９の構成について詳細に説明する。

図２，図３及び図４は本発明の一実施形態であって、図２はオリフィスプレート１５の斜視図であり、図３はオリフィスプレート１５の縦断面図であり、図４は図３のオリフィスの周囲部分を拡大した断面図である。

オリフィスプレート１５は、略円板状の金属製のプレートからなり、一端面の略中央部には、凸状の曲面部としての球面部３０が一体的に設けられており、球面部３０の反対側端面には、弁座を構成する略円錐形状のシート面１５ａが設けられている。

この球面部３０には、燃料を噴射するためのオリフィス５４，５５，５６，５７，５８，５９が、燃料噴射弁の中心軸線（ノズルの軸線１５ｂに一致）に対して角度θ（図３参照）をもった方向、つまり、偏向した方向に形成されている。尚、本実施例では、θがオリフィス毎に異なっており、オリフィスはそれぞれ所望の方向を指向するように形成されている。勿論、θが同じものがあってもよい。

弁体１１は、これらのオリフィスの上流側となるシート面１５ａに離接可能に設けられている。

燃料噴射弁本体１は端子部７で回転方向を位置決めして自動車に取り付けられる。そのため、オリフィスプレート１５は端子部７に対して回転方向を位置決めされた状態で燃料噴射弁本体１に組み込まれる必要がある。しかし、オリフィス５４，５５，５６，５７，５８，５９が、ノズルの軸線１５ｂに対して偏向した方向に異なる角度で形成されており、オリフィスプレート１５の回転方向位置決めには使用できない。そこで、オリフィスプレート１５の球面部外周の周方向に１８０度離れた対向位置に３１ｂ，３１ｃを有底となる凹状に設けた。これにより、３１ｂ，３１ｃを結んだ軸線が形成できるため、端子部７に対して回転方向を位置決めされた状態で噴射弁本体１に組み込むことができる。また、球面部外周の周方向における３１ｂと３１ｃの間に機種判別穴３１ａを設けている。偏向角度を微妙に変えても、見た目で判別するのは困難なため、３１ａの位置、あるいは穴径、あるいは形状を変える（円錐形状などにする）ことにより、機種の判別を容易に行うことができる。

以上のように、オリフィス５４，５５，５６，５７，５８，５９を、ノズルの軸線１５ｂに対して偏向した方向に異なる角度で形成することで、燃料を任意の方向に噴射可能であるため、噴射方向を変えることで各メーカのエンジン仕様に合わせた燃焼コンセプトに対応するさまざまな噴霧パターンを形成することができる。吸気バルブを避けて噴射し，点火プラグ回りに燃料を集めることで、燃焼室内に均一に噴射することができ、微粒化を損なうことなく極めて理想的に空気との混合気を形成できる。

図３に示すように各々のオリフィス５４，５５，５６，５７，５８，５９の下流側には凹部５４４，５５５，５６６，５７７，５８８，５９９、凹部のテーパ部５４４ｃ，５５５ｃ，５６６ｃ，５７７ｃ，５８８ｃ，５９９ｃが設けられている。

図４に示すように、テーパ部の幅をδ、テーパ部の深さをＹ、オリフィスの中心軸線５４ｉ〜５９ｉと球面部３０との交点を通る球面部３０の法線３０ｄとオリフィスの中心軸線５４ｉ〜５９iとの角度差をαとする。偏向角度θの値により角度差αが決まる。

凹部の底面５４４ｓ〜５９９ｓはオリフィスの中心軸線５４ｉ〜５９ｉと略直角に交わる面となるように形成されており、これらの凹部の中心軸線とオリフィスの中心軸線は、ほぼ一直線となるようになっている。また凹部の深さは周方向に沿って変化しており、深さＹは凹部の径の半分以下で形成されている。凹部の深さが最も深い箇所の下流側の一部分に、下流側に向かって広がるテーパ部５４４ｃ〜５９９ｃが形成されている。

また図３に示すように、オリフィス５４とオリフィス５７とは、中心線５４ｄとノズル軸線（本実施例では弁軸線と一致）１５ｂとが成す角度θ５４と中心線５７ｄとノズル軸線１５ｂとが成す角度θ５７とが、異なっている。全てのオリフィス５４，５５，５６，５７，５８，５９で角度θを異ならせても良いし、複数の組に分け組毎に角度θを異ならせても良い。また全てのオリフィスで角度θを同じにしてもよいが、後述するように角度θの異なるオリフィスがある場合に、本実施例は特に有効である。

また、オリフィス５４とオリフィス５７とはテーパ部の幅δ５４とδ５７が異なっている。テーパ部の大きさは、角度差αが大きいほど大きく形成されている。

オリフィス５４〜５９は、凸状の球面部３０の球面上に形成された凹部の底部５４４ｓ〜５９９ｓに出口側開口を有し、シート面１５ａを構成する略円錐形状面状に入口側開口を有する。

オリフィス長さはペネトレーションの長さへの感度が大きい。凹部の深さ（段差）を適時変更することにより、オリフィスの長さを最適に設定することができ、噴霧形状を最適にしたり、加工性を容易にすることができる。このため、オリフィス毎に凹部の少なくとも２つの間では、深さが異なっている。この時、オリフィスプレート先端部１５ｃの厚みを変える必要がないため、オリフィスプレート１５の剛性が落ちない。よって、オリフィスプレート先端部１５ｃにかかる圧力の大きい１０ＭＰａ以上の高燃圧タイプの噴射弁に好適である。

本実施例のように、オリフィスの入口を弁座面に開口させる形態では、厚さが薄く均一な板状部材にオリフィスを形成する場合に比べて、オリフィスを加工する部材の厚みが厚くなる。特に、オリフィスの入口開口をノズルの軸線１５ｂ（燃料噴射弁の中心軸線に一致）を中心とする円周上に配置し、ノズルの軸線１５ｂに対するオリフィスの傾斜角度θをオリフィス間で異ならせた場合、オリフィスの出口開口はノズルの軸線１５ｂを中心とする円周上に並ばなくなる。この場合、オリフィスを貫通させる距離がオリフィス毎に異なることとなり、結果としてオリフィス長さが異なってしまう。従って、このような形態では特に、凹部によりオリフィスの長さを調整することが重要になってくる。

しかし、凹部を一回で加工しようとすると、下記に示す理由により、凹部の径，凹部の深さ、及び凹部の傾斜角度θを自由に変更することが難しくなる。
（１）パンチと加工面との角度を９０度からずらすほど（角度差αが大きいほど）、パンチに作用する曲げ応力は大きくなる。このときパンチに作用する曲げ応力を考慮して太いパンチを使用すると、オリフィスを加工する部材の強度が小さくなる。また、太いパンチを使用しても、曲げ応力をゼロにはできないため、穴が曲がって加工される。また、太いパンチを使用しても、アスペクト比１以上の穴はパンチ寿命が短くなるため加工できない。
（２）多くのオリフィスを設ける場合、径の大きな凹部を深く形成すると、隣接するオリフィス間で凹部同士、更には凹部とオリフィスとが干渉しやすくなる。特にノズルの軸線１５ｂに対する傾斜角度θをオリフィス毎に異ならせ、オリフィスを所望の方向に指向させようとすると、特定のオリフィス間で凹部同士或いは凹部とオリフィスとが干渉しやすくなる。

また、凹部を加工するパンチの曲げ応力の低減機能とオリフィス長さの調整機能とを分離し、上流側に位置し、オリフィス長さを調整する凹部Ｂ、及び下流側に位置し、凹部Ｂより径が大きく、凹部Ｂを加工するパンチの曲げ応力を低減する凹部Ａの２段で構成した場合、凹部が１段の場合と比べて、隣接するオリフィス間で凹部Ａ同士、更には凹部Ａとオリフィスとが干渉しやすくなる。特にノズルの軸線１５ｂに対する傾斜角度θをオリフィス毎に異ならせ、オリフィスを所望の方向に指向させようとすると、特定のオリフィス間で凹部Ａ同士或いは凹部Ａとオリフィスとが干渉しやすくなる。特に、６穴以上に穴数を増やす場合、その傾向は顕著となる。

本実施例では、凹部を２回に分けて加工することでそれらの問題を解決した。すなわち、パンチに曲げ応力がかかる１回目の加工で凹部のテーパ部（凹部Ａ）を形成し、２回目の加工ではパンチの軸線を平行移動して、テーパ部を避けて平面部に加工することで、パンチに曲げ応力がかからないようにし、凹部を形成する。これにより、加工精度が高く、加工の容易な、設計自由度の高い凹部及びオリフィスを実現することができる。特に、穴数を６穴以上としたい時に、本実施例は有効である。

また、オリフィスプレートの強度を高めるために板厚を厚くした場合にも、凹部をアスペクト比１以上に加工できるため、本実施例は有効である。

本実施例のオリフィスから燃料を噴射すると、その噴霧断面形状は図４のように、左右対称の扇形となる。この時、凹部出口にテーパ部がなく、角度差αが大きい場合、凹部深さの最大値Ｌ２と最小値Ｌ１の差が大きくなるためにＬ２部に噴霧が当り、噴霧が均質にならないという問題点がある。

そこで、本実施例は、テーパ部５４４ｃ〜５９９ｃを設けることで、凹部深さが深いＬ２部に噴霧が当らないようにし、噴霧の均質性を向上させることができる。

角度差αが大きくなるほど、Ｌ１とＬ２の差が大きくなるが、幅δを角度差αが大きくなるほど、大きく形成することで、Ｌ１とＬ２の差が大きくなっても、凹部深さが深いＬ２部に噴霧が当らないようにできる。そのため、流体の噴射タイミングが全周同一になり、ノズルの軸線１５ｂに対して偏向したオリフィスでもペネトレーションの長さを均一にでき、噴霧の均質性を向上することができる。

次に、オリフィスプレート１５の加工方法について、図５〜図１１に基づいて説明する。図５は、機種判別穴３１ａを加工している状態の図である。図６は、凹部Ａ（凹部のテーパ部）５７７ａを加工している状態の図である。図７は、凹部５７７を加工している状態の図である。図８は、オリフィス５７を加工している状態の図である。図９は、図６の拡大図（パンチが接触した状態）である。図１０は、図６の拡大図（パンチを押し込んだ状態）である。図１１は、図７の拡大図である。

オリフィスプレート１５のブランク１５′は図５〜図１１に示すように端面の略中央部に球面部３０を有し、球面部３０の反対側端面には、椀状の凹部３０ａが形成されている。

まず、図５に示すように、球面部３０が形成されたブランク１５′をダイ４１の上面に設置し、外径をコレットチャック４２で強固に保持する。更に、ブランク１５′を保持したままパンチ４０の切り刃部４０ａで球面部３０の外周を押圧し、機種判別穴３１ａを加工する。同様に位置決め穴３１ｂ，３１ｃを加工する。これにより、球面部３０の外周側３箇所に位置決め穴３１ｂ，３１ｃ、及び機種判別穴３１ａを有するオリフィスプレート１５が得られる。

次に、図６に示すように、オリフィスプレート１５をコレットチャック４２で保持したままの状態で、オリフィス５７の軸線５７ｉに対し、δ５７だけ平行移動した位置５７ｊでパンチ４３を作動させ、パンチ４３の切り刃部４３ａで球面部３０を押圧し、凹部Ａ５７７ａを袋穴状に押出し加工する。図９は刃先部４３ａが球面部３０に接触した状態であり、この時の刃先部４３ａの外径部の位置を４３ａ′に示す。ここからパンチを押し込むと、図１０に示すように、刃先部４３ａが球面部に片当りし、深さに比例して曲げられるため、凹部Ａ５７７ａの深さが最も大きい箇所にテーパ部５７７ｃが形成される。また、凹部Ａ５７７ａの底面部５７７ａｓの中心はオリフィス軸線５７ｉと略同一となる。この時、パンチ４３はテーパ部５７７ｃの反対側の深さがほぼゼロとなる位置まで押し込む。パンチを押し込みすぎると、パンチが折損しやすくなり、パンチの寿命が短くなる。また、椀状の凹部３０ａの内部には盛上り部５７７ｄが形成される。

この時、平行移動量（テーパ部の幅）δは下記実験式であらかじめ求められる。

δ＝Ｋα−０.４×（０.１−Ｙ）
δ：平行移動量（テーパ部の幅）
Ｋ：係数
α：加工面との角度差
Ｙ：パンチ押し込み量（テーパ部の深さ）

筆者の実験によると、パンチ先端径φ０.５５の時、Ｋ＝０.００２であった。αはオリフィスの偏向角度θにより決まる。パンチ押し込み量Ｙを大きくしすぎると、パンチ寿命が短くなるので、Ｙは凹部の径の半分以下とする。この時、パンチ押し込み量Ｙは凹部Ａの深さの最も浅い箇所がゼロとなる値を設定することが望ましい。

以下、平行移動量、及び平行移動の方向を決定する手順について、凹部Ａ５７７ａの例を記述する。

まず、凹部Ａ５７７ａの深さの最も小さい箇所がゼロとなる時のパンチの押し込み量Ｙ５７を算出する。

次に、上記実験式より、平行移動量δ５７を算出する。

オリフィス５７の軸線５７ｉから、凹部Ａの深さが最も大きい方向に対し、あらかじめ求めたδ５７だけ軸線を平行移動した位置５７ｊが、凹部Ａ５７７ａの加工パンチ４３の軸線の位置となる。

凹部Ａを成形する際は、押し込み深さＹをパンチ径の半分以下とするため、パンチにかかる曲げ応力は、パンチの抗折力に対し十分小さい。このため、図９に示すように、角度差αがある状態で球面部３０にプレス加工を行っても、パンチ４３の切り刃部４３ａが折損し難くなる。

同様に凹部Ａ５４４ａ，５５５ａ，５６６ａ，５８８ａ，５９９ａを加工するが、加工する順番はオリフィスの偏向方向により適時決定する。この時、椀状の凹部３０ａの内部には盛上り部Ａ５４４ｄ，５５５ｄ，５６６ｄ，５８８ｄ，５９９ｄが形成される。実験式より明らかなように、加工面との角度差αが大きいほど、テーパ部の幅δは大きくなる。

尚、凹部Ａの加工は、プレス加工するとともに表面を加工硬化させるものであることが好ましい。このように、オリフィスプレート１５にプレス加工により、テーパ部を有する凹部Ａを成形することで、図６，図１０に示すような、球面部３０にオリフィスの中心軸線とほぼ直角な面を有する面粗度のよい、テーパ部を有する凹部Ａが形成される。

次に、図７に示すように、オリフィスプレート１５をコレットチャック４２で保持したままの状態で、凹部Ａを成形したパンチ４３の切り刃部４３ａで、凹部Ａと同じ方向から、オリフィスと同芯位置５７ｉに、凹部Ａ５７７ａの底面を押圧し、凹部５７７を袋穴状に押出し加工する。この時、椀状の凹部３０ａの内部には盛上り部５７７ｄよりも大きな盛上り部５７７ｅが形成される。同様に凹部５４４，５５５，５６６，５８８，５９９を加工するが、加工する順番はオリフィスの偏向方向により適時決定する。この時、椀状の凹部３０ａの内部には盛上り部５４４ｅ，５５５ｅ，５６６ｅ，５８８ｅ，５９９ｅが形成される。尚、凹部の加工は、プレス加工するとともに表面を加工硬化させるものであることが好ましい。このように、オリフィスプレート１５にプレス加工により凹部を成形することで、図７，図１１に示すような、面粗度のよい凹部を有するオリフィスプレート１５が得られる。

凹部Ａ５４４ａ，５５５ａ，５６６ａ，５７７ａ，５８８ａ，５９９ａ及び凹部５４４，５５５，５６６，５７７，５８８，５９９のプレス加工により、表面を加工硬化させるので、凹部やオリフィスのエッジを精度良くきれいに加工することができる。

また、凹部の加工時は、凹部Ａのテーパ部５４４ｃ〜５９９ｃを避けて平面部５４４ａｓ〜５９９ａｓに加工するため、パンチ４３の切り刃部４３ａに曲げがかからず、深さがパンチ径以上の穴であっても、真っ直ぐに加工できる。このため、凹部のアスペクト比を１以上に加工できる。

さらには、凹部の底面５４４ｓ〜５９９ｓは、オリフィスの中心軸線５４ｉ〜５９ｉに対して、凹部Ａの底面５４４ａｓ〜５９９ａｓよりずれのない直角な面とすることができる。

次に、図８に示すように、オリフィスプレート１５をコレットチャック４２で保持したままの状態で、凹部５７７の底面部５７７ｓに直角にパンチ４５の切り刃部４５ａを押圧し、オリフィス５７を袋穴状に押出し加工する。この時、椀状の凹部３０ａの内部には、盛上り部５７７ｅよりも大きな盛上り部５７ｆが形成される。同様にオリフィス５４，５５，５６，５８，５９を加工するが、加工する順番はオリフィスの偏向方向により適時決定する。この時、椀状の凹部３０ａの内部には盛上り部５４ｆ，５５ｆ，５６ｆ，５８ｆ，５９ｆが形成される。このように、オリフィスプレート１５にプレス加工によりオリフィスを成形することで、図８に示すような、凹部の底面にオリフィスを有するオリフィスプレート１５が得られる。尚、オリフィスプレート１５は、コレットチャック４２で保持された状態であるため、位置決め穴を基準として、凹部，オリフィスの中心軸線がほぼ一直線となるように、位置精度、及び同軸度良く加工される。また、オリフィスは、袋穴状にプレス加工することにより内面を全せん断面に加工でき、表面あらさを著しく向上できる。この時、凹部加工時に盛上り部５４４ｅ〜５９９ｅを形成しておくことで、オリフィス加工パンチを椀状の凹部３０ａの内部まで入れても、パンチ４５の切り刃部４５ａが及ぼす材料の引張り力を小さくできるため、盛上り部５４４ｅ〜５９９ｅに破断が走らず、オリフィス５４〜５９を全せん断面で形成でき、噴霧ばらつきを抑えることができる。

ここで、オリフィスが球面部３０の法線方向に対して偏向している場合、凹部Ａ加工時にパンチが片当りとなり、パンチ４３の切り刃部４３ａに曲げ荷重がかかってパンチ４３が損傷するという問題がある。しかし、本実施例によれば、曲げ荷重がパンチの抗折力に対して十分小さいため、パンチ４３が折損することはなく、オリフィスの軸線とほぼ直角な平面部が形成できる。さらに次工程の凹部加工時、及びオリフィス加工時にはパンチ４３の切り刃部４３ａ、及びパンチ４５の切り刃部４５ａに曲げ荷重はかからないため、パンチ４３、及びパンチ４５を折損することなく、凹部とオリフィスを同軸度良くプレスにて加工することができる。また、凹部Ａの底面、及び凹部の底面とオリフィスの軸線は、ほぼ直角に交わるが、凹部の底面の方がより直角に交わるようにすることができる。

最後に、オリフィスを袋穴状に成形することによって、球面部３０の反対側端面の凹部に形成された盛上り部５４ｆ〜５９ｆは、図３に示すように略円錐状のシート面１５ａ（弁座）を加工することで削除され、オリフィスがシート面１５ａ側に貫通する。この際の加工方法は旋削、あるいは放電加工で行う。これによりオリフィスを全せん断面で形成することができる。燃料が定圧時の流量はオリフィス径の感度が大きく、流量の管理には穴径の正確な管理が必要である。本実施例によれば、穴径の管理はパンチ径の管理のみでよいため、管理が容易である。これに対し、打ち抜き加工によるオリフィスは破断面の穴径が大きくなり、また破断面の長さがばらつくため、本発明品に比べて穴径管理が困難である。また、放電加工によるオリフィスは電極径の管理の他に、加工速度，電圧等の加工条件の管理が必要であり、本発明品に比べて穴径管理が困難である。

このように、オリフィスの下流側となる球面部に、オリフィスの中心軸線と同芯で、略垂直な面をもち、段差の深さが最も大きい箇所にテーパ部が形成された凹部を形成することで、それぞれ噴射方向の異なるオリフィスをプレス加工で精度良く容易に加工できる。よって、炭素量０.２５％以上のマルテンサイト系ステンレス鋼（例えばＳＵＳ４２０Ｊ２）でもアスペクト比１.５以上のオリフィスをプレスで容易に加工することができる。尚、炭素量０.２５％以上のマルテンサイト系ステンレス鋼を用いた場合には、焼入れ後の硬さがＨＲＣ５２以上であることがより望ましい。

また、テーパ部の作用により、凹部に噴霧が当らないため、噴霧にすじが入るのを防止でき、さらに、凹部に当った燃料がエンジンのシリンダー内に滴下して、カーボン等の異物が発生するのを防止できる。

また、オリフィスの出口がオリフィスの軸線と直角面となるため、流体の噴射タイミングが全周同一になり、噴射弁の軸線に対して偏向したオリフィスでもペネトレーションの長さを均一にでき、噴霧の均質性を向上することができる。

また、凹部の深さを変えることによりオリフィスの長さを変えることができ噴霧の形状を最適にすることができる。この時、オリフィスプレート先端部１５ｃの厚みを変える必要がないため、オリフィスプレート１５の剛性が落ちない。このため、オリフィスプレート先端部１５ｃにかかる圧力の大きい１０ＭＰａ以上の高燃圧タイプの噴射弁に好適である。

また、凹部Ａをオリフィスの軸線に対して平行移動させた箇所に加工することで凹部、及びオリフィス加工時にパンチに曲げ加重がかからなくなり、凹部とオリフィスを同軸度良くプレス加工することができるため、例えば放電加工や切削加工でオリフィスを加工したものに比べ面粗度良く加工できる。このため、筒内噴射時に燃料が燃焼して生じるカーボン等の燃えカスの凹部、及びオリフィスへの付着を低減でき、噴霧の微粒化、及び形状・位置精度の向上が可能となる。ガソリン車の実車走行試験において、放電加工によりオリフィスを加工した、凹部が１段であるオリフィスプレートを使用した燃料噴射弁は、３０,０００km走行時に、燃えカスが凹部とオリフィスに付着し、流量が１５％低下することが実験的に明らかになっている。それに対し、本発明品は放電加工品に比べて、凹部及びオリフィスの同軸度と面粗度が良いため、燃えカスの凹部、及びオリフィスへの付着を低減でき、流量の変化は１.７％以下に抑えることができた。

また、ブランクをチャックしたまま、位置決め，凹部、及びオリフィスを加工することにより、噴射弁の軸線に対して偏向した複数個のオリフィスが位置合せを必要とすること無く、各工程で精度良く位置決めして加工することができる。

また、オリフィスをプレス加工する本実施例による加工方法は、放電加工でオリフィスを加工する方法と比べ、１穴当りの加工時間を１／３０程度にできるため、設備投資を抑えることができ、放電加工品と比べて安価なオリフィスプレートを提供することができる。

以上、本発明の実施例を具体的に説明したが、本発明はこれに限られることなく、発明思想の範囲内で種々の変更が可能である。

例えば、隣接穴との間隔に余裕がある場合、凹部Ａを加工するパンチの耐折損性を上げる目的で、凹部Ａを加工するパンチの先端径を凹部を加工するパンチよりも大きくすることで、凹部Ａの径を凹部の径より大きくし、凹部を２段形状にすることができる。このとき、凹部Ａと凹部を同軸度良く形成できるため、凹部Ａの径は、軸線をずらさずに加工する方法に比べ小さくすることができる。また、角度差αが大きいほど、テーパ部が大きく形成されるため、凹部Ａが噴霧に接触しにくく、噴霧を均質化できる。

また、上記実施例では、凹部が形成される領域を球面部３０として説明したが、球面以外の曲面状のもの（曲面部）、あるいは斜面部であってもよい。

また、上記実施例では、オリフィスを押出し加工により成形したが、打抜き加工によってオリフィスを成形後、上流側からシート面を切削、あるいは放電加工によって形成する際に、オリフィスの破断面を削除して、全せん断面でオリフィスを形成するものであっても良い。

本実施例においては、オリフィス及び凹部のプレス加工中から加工後まで、ノズルプレート１５の剛性（強度）を低下させることが無いので、プレス加工を容易にして量産性の高い燃料噴射弁及びオリフィスの加工方法を実現できる。

また隣接するオリフィス間でオリフィス及び凹部が干渉するのを防ぎ、オリフィスの設計自由度（穴数，傾斜角度，間隔等）を高めることができる。

噴射弁の全体構成を示す縦断面図。 オリフィスプレートの斜視図。 オリフィスプレートの縦断面図。 図３のオリフィスの周囲部分を拡大した断面図。 位置決め穴を加工している状態の図。 凹部Ａ（凹部のテーパ部）を加工している状態の図。 凹部を加工している状態の図。 オリフィスを加工している状態の図。 図６の拡大図（パンチが接触した状態）。 図６の拡大図（パンチを押し込んだ状態）。 図７の拡大図。

符号の説明

１ 噴射弁本体
１０ｃ オリフィスプレート先端部
１５ オリフィスプレート
１５ａ シート面
３０ 球面部
３１ａ 機種判別穴
３１ｂ，３１ｃ 位置決め穴
４０，４３，４５ パンチ
４０ａ，４３ａ，４５ａ パンチ切り刃部
４１ ダイ
４２ コレットチャック
５４〜５９ オリフィス
５４４ａ〜５９９ａ 凹部Ａ
５４４ｂ〜５９９ 凹部

Claims (10)

1. 燃料噴射弁のオリフィスを曲面部或いは斜面部にプレス加工する加工方法であって、前記曲面部の接平面に垂直な法線方向或いは前記斜面部の斜面に垂直な垂直方向に対して傾けた軸線方向にパンチを作動させ、前記オリフィスを加工するオリフィスの加工方法において、
   予めオリフィスの軸線から平行移動させた軸線に沿ってパンチを作動させ、オリフィスを形成するオリフィスプレートを押圧し、凹部を形成する第１の工程と、
   前記第１の工程の後に、前記第１の工程で使用したパンチの軸線を前記オリフィスの軸線の位置に移動させ、前記第１の工程で形成した凹部の底面に前記凹部よりも深い凹部を形成する第２の工程と、
   前記第２の工程で形成した凹部の底面にオリフィスを形成する第３の工程と、を有することを特徴とするオリフィスの加工方法。
2. 請求項１に記載のオリフィスの加工方法において、
   前記オリフィスプレートに、前記オリフィス及び前記凹部を備えた燃料噴射部を複数組形成し、複数のオリフィスを相互に傾斜するように形成することを特徴とするオリフィスの加工方法。
3. 請求項１に記載のオリフィスの加工方法において、
   第１の工程で前記パンチの軸線を平行移動する方向は、第１の工程で形成される前記凹部の深さが最も深くなる側に向かう方向であることを特徴とするオリフィスの加工方法。
4. 請求項１に記載のオリフィスの加工方法において、
   前記曲面部は球面形状であることを特徴とするオリフィスの加工方法。
5. 請求項１に記載のオリフィスの加工方法において、
   前記第２の工程で形成される前記凹部の底面をオリフィスの中心軸線に対して略垂直に交わる面となるように形成することを特徴とするオリフィスの加工方法。
6. 請求項１に記載のオリフィスの加工方法において、
   前記第２の工程で形成される前記凹部はアスペクト比（穴深さ／穴径）が１以上であることを特徴とするオリフィスの加工方法。
7. 請求項１に記載のオリフィスの加工方法において、
   ブランクをチャックした後、少なくとも前記第１の工程，前記第２の工程及び前記第３の工程を、チャックを解除することなく行うことを特徴とするオリフィスの加工方法。
8. 請求項１に記載のオリフィスの加工方法において、
   前記オリフィスプレートは炭素量が０.２５％以上のマルテンサイト系ステンレス鋼であり、焼入れ後の硬さがＨＲＣ５２以上の材料を用いることを特徴とするオリフィスの加工方法。
9. 曲面部或いは斜面部に前記曲面部の接平面に垂直な法線方向或いは前記斜面部の斜面に垂直な垂直方向に対して傾けた軸線方向にパンチを作動させ、前記軸線方向に穴加工を行うプレス加工方法において、
   予め穴の軸線から平行移動させた軸線に沿ってパンチを作動させて前記曲面部或いは前記斜面部を押圧し、凹部を形成する第１の工程と、
   前記第１の工程の後に、前記第１の工程で使用したパンチの軸線を前記穴の軸線の位置に移動させ、前記第１の工程で形成した凹部の底面に穴加工を行う第２の工程と、
   を有することを特徴とするプレス加工方法。
10. 請求項９に記載のプレス加工方法において、
    第１の工程の加工深さを第２の工程の加工深さに比べて小さく設定したことを特徴とするプレス加工方法。

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