JP5505338B2 - インジェクタの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関に燃料を噴射供給するインジェクタの製造方法に関する。

従来から、図４に示すように、インジェクタ１００には、燃料供給源から高圧の燃料を受け入れる本体１０１と、本体１０１の軸方向先端側に締結されて本体１０１から高圧の燃料を受け入れて噴射する噴射ノズル１０２と、本体１０１内に収容されて噴射ノズル１０２のアクチュエータとして機能する電磁弁１０３とを備えるものが公知である。また、このインジェクタ１００によれば、本体１０１は、受け入れた高圧の燃料を噴射ノズル１０２に導く高圧孔１０５と、電磁弁１０３を収容する収容孔１０６とを有する。

ところで、インジェクタ１００とともに燃料噴射装置を構成するコモンレールでは、耐圧性を高める手段として、オートフレッテージにより残留圧縮応力を付与する技術が公知となっている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１によれば、コモンレールにおいて高圧の燃料が流動する空間や通路に圧力印加媒体を注入することで、壁面を塑性変形させるとともに塑性変形した壁面に連なる壁面近傍領域を弾性変形させて残留圧縮応力を付与して耐圧性を高めている。

そこで、インジェクタ１００の本体１０１にもオートフレッテージの適用が考えられる。すなわち、本体１０１において高圧の燃料が流動する高圧孔１０５にオートフレッテージを施すことで、孔壁近傍部に残留圧縮応力を付与して耐圧性を高めることができる。

しかし、高圧孔１０５にオートフレッテージを施すと、高圧孔１０５の孔壁近傍部の変形により、収容孔１０６等のオートフレッテージを施す必要がない別孔の内周や本体１０１の外周も変形してしまう。そこで、高圧孔１０５にオートフレッテージを施しても、高圧孔１０５以外の別孔の内周や本体１０１の外周の変形を抑制することができる構成等が要求されている。

特開２０１０−１５９６７６号公報

本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、高圧の燃料を導く高圧孔を有するインジェクタの本体において、高圧孔にオートフレッテージを施しても、高圧孔以外の別孔の内周や本体の外周の変形を抑制することができる構成等を提供することにある。

〔請求項１の手段〕
請求項１の手段によれば、インジェクタは、燃料供給源から高圧の燃料を受け入れる本体と、本体の軸方向先端側に締結されて本体から高圧の燃料を受け入れて噴射する噴射ノズルとを備える。また、本体は、受け入れた高圧の燃料を噴射ノズルに導く高圧孔と、高圧孔とは別に設けられる別孔とを有する。

そして、このインジェクタの製造方法は、オートフレッテージにより、高圧孔の孔壁に圧縮残留応力を付与する耐圧性向上工程を備え、耐圧性向上工程では、別孔の孔径に略一致する径を有する柱状治具を別孔に挿入した状態で、高圧孔にオートフレッテージを施す。
これにより、高圧孔の孔壁に圧縮残留応力を付与しても、別孔の内周の変形を柱状治具により抑制することができる。

〔請求項２の手段〕
請求項２の手段によれば、耐圧性向上工程では、別孔に柱状治具を挿入するとともに、本体の外径に略一致する内径を有する筒状治具に本体を挿入した状態で、高圧孔にオートフレッテージを施す。
これにより、別孔の内周の変形を柱状治具により抑制することができるとともに、本体の外周の変形を筒状治具により抑制することができる。

〔請求項３の手段〕
請求項３の手段によれば、柱状治具は一端に向かって円錐状に縮径しており、耐圧性向上工程では、柱状治具の一端部を別孔に挿入する。
これにより、柱状治具の挿入および引抜を容易に行うことができる。

〔請求項４の手段〕
請求項４の手段によれば、インジェクタは、本体内に収容されて噴射ノズルのアクチュエータとして機能する電磁弁を備え、別孔は電磁弁を収容する収容孔である。
これにより、本体の収容孔に電磁弁を収容するインジェクタにおいて、収容孔の内周の変形を抑制して電磁弁の収容を円滑に行うことができる。

〔請求項５の手段〕
請求項５の手段によれば、柱状治具は複数の部品に分割されている。
これにより、柱状治具の挿入および引抜を容易に行うことができる。

インジェクタの要部構成図である（実施例１）。 インジェクタの本体に柱状治具および筒状治具をセットした状態を示す断面図である（実施例１）。 （ａ）は柱状治具の側面図であり、（ｂ）はインジェクタの本体に柱状治具をセットした状態を示す下面図である（実施例２）。 （ａ）はインジェクタの要部構成図であり、（ｂ）はオートフレッテージによる変形を示す説明図である（従来例）。

実施形態１の製造方法により製造されるインジェクタは、燃料供給源から高圧の燃料を受け入れる本体と、本体の軸方向先端側に締結されて本体から高圧の燃料を受け入れて噴射する噴射ノズルとを備える。また、本体は、受け入れた高圧の燃料を噴射ノズルに導く高圧孔と、高圧孔とは別に設けられる別孔とを有する。

そして、実施形態１のインジェクタの製造方法は、オートフレッテージにより、高圧孔の孔壁に圧縮残留応力を付与する耐圧性向上工程を備え、耐圧性向上工程では、別孔の孔径に略一致する径を有する柱状治具を別孔に挿入した状態で、高圧孔にオートフレッテージを施す。
また、耐圧性向上工程では、別孔に柱状治具を挿入するとともに、本体の外径に略一致する内径を有する筒状治具に本体を挿入した状態で、高圧孔にオートフレッテージを施す。

さらに、柱状治具は一端に向かって円錐状に縮径しており、耐圧性向上工程では、柱状治具の一端部を別孔に挿入する。
なお、実施形態１の製造方法により製造されるインジェクタは、本体内に収容されて噴射ノズルのアクチュエータとして機能する電磁弁を備え、別孔は電磁弁を収容する収容孔である。
実施形態２のインジェクタの製造方法によれば、柱状治具は複数の部品に分割されている。

〔実施例１の構成〕
実施例１のインジェクタ１の構成を、図１を用いて説明する。
インジェクタ１は、１００ＭＰａを超える超高圧の噴射圧により燃料を噴射供給することができるものであり、例えば、ディーゼルエンジン（図示せず）に搭載されて燃焼室（図示せず）に燃料を直接的に噴射供給する。

インジェクタ１は、燃料供給源（図示せず）から高圧の燃料を受け入れる本体２と、本体２から高圧の燃料を受け入れて噴射する噴射ノズル３と、噴射ノズル３のアクチュエータとして機能する電磁弁５とを備え、チップパッキン６を介して本体２の軸方向先端側に噴射ノズル３を締結するとともに、本体２内に電磁弁５を収容することで構成されている。

なお、以下の説明では、「軸方向」という場合、特に断らない限りインジェクタ１の軸方向を意味するものとする。また、本体２および噴射ノズル３は同軸であり、インジェクタ１、本体２および噴射ノズル３は、すべて軸心が一致している。

噴射ノズル３は、軸方向に移動して噴孔８を開閉するノズルニードル９と、ノズルニードル９を軸方向に摺動自在に支持して収容するノズルボディ１０と、噴孔８を閉鎖する方向（以下、閉弁方向と呼ぶ。）にノズルニードル９を付勢するコイルスプリング１１と、ノズルニードル９に対し閉弁方向に燃料圧を及ぼすための背圧室１２を形成する筒状部材１３とを有する。また、ノズルボディ１０は、略円筒状に設けられて軸方向後端に開口するシリンダ１４を有し、ノズルニードル９は、シリンダ１４に摺動自在に支持されて収容されている。

そして、チップパッキン６を介する本体２と噴射ノズル３との締結により、シリンダ１４は、本体２およびチップパッキン６に設けられた高圧流路１６と連通しており、シリンダ１４には、高圧流路１６から高圧の燃料が導かれる。
なお、高圧流路１６とは、燃料供給源から受け入れた高圧の燃料が各種のクリアランス等を通過することなく低圧化していない状態で流動する流路である。

ノズルニードル９は、中央部がノズルボディ１０に摺動自在に支持される摺動軸部１８をなす。そして、ノズルニードル９は、摺動軸部１８よりも先端側の部分により、ノズルニードル９に対し噴孔８を開放する方向（以下、開弁方向と呼ぶ。）に燃料圧を及ぼすためのノズル室１９を形成する。

また、ノズルニードル９は、摺動軸部１８よりも後端側の部分により、コイルスプリング１１を収容するスプリング室２０を形成し、スプリング室２０には高圧流路１６から高圧の燃料が流入する。また、摺動軸部１８は、ノズル室１９とスプリング室２０との連通を確保してノズル室１９に高圧の燃料を導くため、外周面の一部が面取りされている。

また、シリンダ１４の先端には、ノズルニードル９の先端に設けられた円形のシート部２１が離着するシート面２２が設けられており、噴孔８はシート面２２よりもさらに先端側でシリンダ１４に開口している。このため、シート部２１がシート面２２に離着することで噴孔８とノズル室１９との間が開閉され、噴孔８を通じての燃料噴射が開始したり停止したりする。

また、ノズルニードル９の最後端部は、筒状部材１３により軸方向に摺動自在に支持される第２摺動軸部２４をなす。
ここで、コイルスプリング１１は、摺動軸部１８の後端に配されたシム２５と筒状部材１３とにより軸方向に伸縮自在となるようにセットされてスプリング室２０に収容されている。これにより、コイルスプリング１１は、ノズルニードル９を軸方向先端側（閉弁方向）に付勢するとともに、筒状部材１３を軸方向後端側に付勢してチップパッキン６に圧接させている。

このため、筒状部材１３の内周領域は、先端側を第２摺動軸部２４に封鎖されるとともに、後端側をチップパッキン６により封鎖されている。そして、この封鎖された内周領域に高圧の燃料が流出入することで、背圧室１２としての機能が備わっている。

すなわち、チップパッキン６には、背圧室１２に高圧の燃料を流入させるための流入路２７、背圧室１２から燃料を流出させるための流出路２８が設けられており、流入路２７、流出路２８のそれぞれに絞り２９、３０が設けられている。そして、噴射ノズル３とチップパッキン６とは、流入路２７および流出路２８の両方が背圧室１２に接続するように締結されている。

また、流入路２７は、チップパッキン６において高圧流路１６から分岐するように設けられており、流出路２８は、電磁弁５の弁体（図示せず）により、例えば、電磁弁５内に設けられた低圧流路（図示せず）との間を開閉されるように設けられている。
ここで、低圧流路とは、高圧流路１６の燃料圧よりも大幅に低圧の燃料が流れる燃料流路であり、高圧の燃料が各種のクリアランス等を通過することにより低圧化した状態で流動する流路である。

このため、電磁弁５の動作に応じて、流入路２７および流出路２８を介した背圧室１２への燃料の流出入状態を可変することで、背圧室１２の燃料圧（背圧）を増減操作してノズルニードル９を閉弁方向または開弁方向に駆動することができる。

なお、絞り２９、３０は、電磁弁５の開弁により流出路２８と低圧流路とが連通することで、背圧が確実に低下するように設けられている。また、絞り３０は、流出路２８の下流端に設けられてチップパッキン６の後端面に開口しており、絞り３０のチップパッキン６の後端面における開口部は、背圧室１２の燃料の流出口３２をなす。

また、本体２は、受け入れた高圧の燃料を噴射ノズル３に導く高圧孔３４と、電磁弁５を収容する収容孔３５とを有する。ここで、収容孔３５は、インジェクタ１の軸心から偏心した位置で軸方向と平行に設けられている。そして、高圧孔３４は、径方向において収容孔３５の反対側に偏心した位置で軸方向と平行に設けられ、本体２の高圧流路１６をなす。なお、高圧孔３４は、収容孔３５よりも大幅に小径である。

また、電磁弁５は、ソレノイドコイル（図示せず）への通電により流出口３２を低圧流路に対して開放するとともに、ソレノイドコイルへの通電停止により流出口３２を低圧流路に対して閉鎖するものであって周知構成を有する。

以上の構成により、電磁弁５のソレノイドコイルに通電が開始され、流出口３２が低圧流路に対して開放されると、背圧が低下してノズルニードル９に対し軸方向に作用する合力が開弁方向に大きくなる。このため、ノズルニードル９が開弁方向に駆動されて噴孔８とノズル室１９との間が開放され、燃料の噴射が開始する。

また、ソレノイドコイルへの通電が停止され、流出口３２が低圧流路に対して閉鎖されると、背圧が上昇してノズルニードル９に対し軸方向に作用する合力が閉弁方向に大きくなる。このため、ノズルニードル９が閉弁方向に駆動されて噴孔８とノズル室１９との間が閉鎖され、燃料の噴射が停止する。

〔実施例１の製造方法〕
実施例１のインジェクタ１の製造方法を、図２を用いて説明する。
まず、インジェクタ１の製造方法は、オートフレッテージにより、高圧孔３４の孔壁に圧縮残留応力を付与する耐圧性向上工程を備える。
そして、耐圧性向上工程では、収容孔３５の孔径に略一致する径を有する柱状治具３７を収容孔３５に挿入した状態で、高圧孔３４にオートフレッテージを施す。ここで、柱状治具３７は一端に向かって円錐状に縮径しており、柱状治具３７の一端部が収容孔３５に挿入される。

また、耐圧性向上工程では、収容孔３５に柱状治具３７を挿入するとともに、本体２の外径に略一致する内径を有する筒状治具３８に本体２を挿入した状態で、高圧孔３４にオートフレッテージを施す。

〔実施例１の効果〕
実施例１のインジェクタ１の製造方法によれば、耐圧性向上工程では、収容孔３５の孔径に略一致する径を有する柱状治具３７を収容孔３５に挿入した状態で、高圧孔３４にオートフレッテージを施す。
これにより、高圧孔３４の孔壁に圧縮残留応力を付与しても、収容孔３５の内周の変形を柱状治具３７により抑制することができる。

また、耐圧性向上工程では、収容孔３５に柱状治具３７を挿入するとともに、本体２の外径に略一致する内径を有する筒状治具３８に本体２を挿入した状態で、高圧孔３４にオートフレッテージを施す。
これにより、収容孔３５の内周の変形を柱状治具３７により抑制することができるとともに、本体２の外周の変形を筒状治具３８により抑制することができる。

また、柱状治具３７は一端に向かって円錐状に縮径しており、耐圧性向上工程では、柱状治具３７の一端部を収容孔３５に挿入する。
これにより、柱状治具３７の挿入および引抜を容易に行うことができる。

さらに、インジェクタ１は噴射ノズル３のアクチュエータとして機能する電磁弁５を備え、電磁弁５を収容する収容孔３５に柱状治具３７が挿入されて高圧孔３４にオートフレッテージが施される。
これにより、高圧孔３４のオートフレッテージ処理に伴う収容孔３５の内周の変形を抑制して電磁弁５の収容を円滑に行うことができる。

〔実施例２〕
実施例２のインジェクタ１の製造方法によれば、柱状治具３７は、例えば３つの部品３７ａ、３７ｂ、３７ｃに分割されている。
これにより、柱状治具３７の挿入および引抜を容易に行うことができる。

〔変形例〕
インジェクタ１の態様は、実施例１、２に限定されず種々の変形例を考えることができる。
例えば、実施例１、２のインジェクタ１によれば、流出路２８と連通する低圧流路は電磁弁５に設けられていたが、高圧孔３４や収容孔３５とは別に本体２に低圧流路を設けて流出路２８と連通させてもよい。この場合、本体２に設けた低圧流路に対しても別途に柱状治具３７を設け、収容孔３５ばかりでなく、本体２に設けた低圧流路にも柱状治具３７を挿入することにより、低圧流路の内周が高圧孔３４のオートフレッテージ処理に伴って変形するのを抑制することができる。

また、実施例１、２のインジェクタ１によれば、背圧は直接ノズルニードル９に作用していたが、例えば、本体２においてコマンドピストンを軸方向に摺動自在に支持してノズルニードル９の後端に当接させ、コマンドピストンの後端側に背圧室１２を形成するとともに、コマンドピストンを介してノズルニードル９に背圧を作用させてもよい。この場合、コマンドピストンを収容する孔に柱状治具３７を挿入することにより、コマンドピストンを収容する孔の内周が高圧孔３４のオートフレッテージ処理に伴って変形するのを抑制することができる。

１ インジェクタ
２ 本体
３ 噴射ノズル
５ 電磁弁
３４ 高圧孔
３５ 収容孔（別孔）
３７ 柱状治具
３８ 筒状治具
３７ａ〜３７ｃ 部品

Claims (5)

1. 燃料供給源から高圧の燃料を受け入れる本体（２）と、この本体（２）の軸方向先端側に締結されて前記本体（２）から高圧の燃料を受け入れて噴射する噴射ノズル（３）とを備え、
   前記本体（２）は、受け入れた高圧の燃料を前記噴射ノズル（３）に導く高圧孔（３４）と、この高圧孔（３４）とは別に設けられる別孔（３５）とを有するインジェクタ（１）の製造方法において、
   オートフレッテージにより、前記高圧孔（３４）の孔壁に圧縮残留応力を付与する耐圧性向上工程を備え、
   この耐圧性向上工程では、前記別孔（３５）の孔径に略一致する径を有する柱状治具（３７）を前記別孔（３５）に挿入した状態で、前記高圧孔（３４）にオートフレッテージを施すことを特徴とするインジェクタ（１）の製造方法。
2. 請求項１に記載のインジェクタ（１）の製造方法において、
   前記耐圧性向上工程では、前記別孔（３５）に前記柱状治具（３７）を挿入するとともに、前記本体（２）の外径に略一致する内径を有する筒状治具（３８）に前記本体（２）を挿入した状態で、前記高圧孔（３４）にオートフレッテージを施すことを特徴とするインジェクタ（１）の製造方法。
3. 請求項１または請求項２に記載のインジェクタ（１）の製造方法において、
   前記柱状治具（３７）は一端に向かって円錐状に縮径しており、
   前記耐圧性向上工程では、前記柱状治具（３７）の一端部を前記別孔（３５）に挿入することを特徴とするインジェクタ（１）の製造方法。
4. 請求項１ないし請求項３の内のいずれか１つに記載のインジェクタ（１）の製造方法において、
   前記インジェクタ（１）は、前記本体（２）内に収容されて前記噴射ノズル（３）のアクチュエータとして機能する電磁弁（５）を備え、
   前記別孔（３５）は前記電磁弁（５）を収容する収容孔（３５）であることを特徴とするインジェクタ（１）の製造方法。
5. 請求項１ないし請求項４の内のいずれか１つに記載のインジェクタ（１）の製造方法において、
   前記柱状治具（３７）は複数の部品（３７ａ、３７ｂ、３７ｃ）に分割されていることを特徴とするインジェクタ（１）の製造方法。

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