JPH04191575A - 電磁バルブのノズルの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は電磁バルブのノズルの製造方法に係り、さらに
詳細にはノズルの本体が有底筒状を呈しその底部に弁体
を受けるシートを有したノズルの製造方法に関する。

〔従来の技術〕

電磁バルブは、燃料噴射弁、油圧制御弁その他種々の分
野で利用されている。ここで、この種電磁バルブに用い
られるノズルの従来の製造技術の説明に先立ち適用対象
となる電磁バルブの構成例について第５図により説明す
る。

第５図は自動車エンジンなどの燃料供給に使用される電
磁式の燃料噴射弁の一例を示す断面図であり、燃料噴射
弁の本体１０は、電磁コイル１１及びコア１３を収容す
るヨーク１２及びその下面に装着されたノズル１などよ
りなる。

ヨーク１２内の中央Ｆ部には燃料流路の一部となる流路
孔１２ａが形成され、この流路孔１２ａに弁体くボール
）１５（４きのプランジャ１４が戻しばね１７を介して
軸方向に向けて往復移動可能に嵌装されている。戻しば
ね１７は、電磁コイル１１の非通電時に弁体１５がノズ
ル１に設けたシート部１ａに接するように４＝Ｊ勢する
。

ノズル１は有底筒状を呈し、その底部上面中央に逆円錐
形のシート部１ａと燃料噴口孔９が設けである。また、
ノズル底部上面には、弁体１５の往復運動のガイドと燃
料を旋回させる役割を有するスワラ−１６が配置しであ
る。

電磁コイル１１を通電させると、プランジャ１４がヨー
ク１２及びコア１３と共に磁気回路を構成し、電磁コイ
ル１１の通電時にばね１７の力に抗して所定ストローク
で吸引移動する。この吸引動作により弁体１５がシート
部１ａから離れて開弁じ、燃料はスワラ−１６で旋回さ
れ微粒化して燃料噴口孔９から噴射される。

燃料噴射弁においては、閉弁時、すなわち電磁コイル１
１が非通電状態にあるときには、シート部１ａと弁体１
５間のシール性が重要であり、そのため、シー１〜部１
ａには真円度１表面粗さ等の高精度化が必要である。一
般的には、真円度１μｍ以下、表面あらさＲｍａｘｌ、
Ｏ以下が要求されている。

ここで、従来のノズルの製造方法、特にノズルにおける
シート部の成形について説明する。

一般に燃ネ１噴射弁に使用する弁体１５及びシート部１
ａは弁開閉を頻繁に行うため、耐摩耗性に優れ燃料に対
し耐食性を有した材料が要求され、代表的なノズルＩＯ
Ａとしてマルテンサイト系ステンレスが用いられる。マ
ルテンサイト系ステンレスは一般に高精度の塑性加工が
難しいとされる難加工祠であり、そのため、従来のノズ
ルの製造は、ノズル素材にシート部を切削加工した後に
焼入れ処理を行い、その後に研磨仕上げしていた。

なお、ノズルシート部の油密性（シール性）向上のため
の従来技術には、研磨技術としてシート部と弁体間にラ
ップ利（砥粒）を介在させ、シート部、弁体の一方を回
転させて擦り合わせる方法、あるいは特開昭６０−１１
９３６９号のようにバニシング加工を行う技術がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

前述したように従来のノズルは、ノズルシートの研削、
ノズル素材の研磨など塑性加工に比べ作業時間を要する
工程を必要としていた。

特にノズルシート部の油密性と精度を確保するために行
う焼入れ処理後の研磨仕」二げは、シート部の精度確保
上、砥石の摩耗などの管理が重要であり、加工条件とし
てもシート部は比較的小径であるため加工治具の高回転
、高精度が要求され、加工機械の精度の確保などが重要
な管理項目となり生産性が低く、コスト高となる。また
、シート部と弁体間にラップ祠を介在させ、一方を回転
させ擦り合わせする方法では、擦り合わせの作業時間が
長（、やはり生産性が低いといった改善すべき点があっ
た。

シート部をバニシング加工する方法においては、バニシ
ング工具を回転させながら行うので、工具と加工部分に
焼き付きが生じ易く、焼き付き防止のために工具に潤滑
油を設けた場合には、工具の形状は、ノズルシート部と
同形状とならず充分な精度を得られない問題があった。

本発明は以」二の点に鑑みてなされたもので、その目的
とするところは、ノズルシート部の油密性。

精度を確保し、しかも生産性を向上させて製造コストの
低減を図り得るこの種ノズルの製造法を提供することに
ある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、マルテンサイト系ステンレスなど後に焼入れ
工程に付される鋼利く難加工利）等をノズル素材として
用いた場合でも、従来は困難視されていたノズルシート
部の塑性加工とその精度向」二の両立を図る点に技術的
な配慮を施すことで、上記目的を達成しようとする。

第１の課題解決手段は、電磁バルブのノズルの製造にお
いて、有底筒状のノズル素材としてマルテンザイト系ス
テンレス等のように後に焼入れ工程に付される鋼材を用
いた場合、シート部成形用の治具として、先端にシート
転写用の型を有しその型面にノズル素材よりも硬質なセ
ラミックコーティングが施された超硬合金製パンチと、
上面中央に塑性流動の逃げ穴を設けたダイスとを用意し
、このダイス−１−にノズル素材をその底部下面をあて
がいつつセットシ、且つノズル素材の筒状内壁にそって
前記セラミックコーティング付きパンチをノズルＩＩ、
ｉ内に正大案内しつつ、このパンチによりノズルｌの底
部上面中央を加圧して塑性流動によるシート部を転写成
形する。

また第２の課題解決手段として、上記第１の課題解決手
段で述べた構成要素に加えて、さらにシー　ｌ一部の転
写成形に際してノズル素材底部の下面中央に予め凹みを
設け、この凹みの存在で前記シート部の転写成形時にノ
ズル素材の下面に押し出される塑性流動突出部分を微小
にし、この押し出された微小突出部分の除去を前記シー
ト成形後に行われるノズル噴孔の穿孔によって同時に除
去するようにした。

〔作用〕

第１の課題解決手段の作用　ノズルの素材としてマルテ
ンサイト系ステンレスのような離加工利を使用した場合
であっても、 ■シート部成形用の治具として、超硬合金製パンチを使
用し、月っその超硬合金製パンチに形成されたシート転
写用の型面にノズル素材よりも硬質で金属に対して焼着
しない性質のセラミックコーティングを施し、 （２）またダイス側の１−面中央に塑性流動による４４
料の逃げ穴を設けてパンチに加える荷重を少な（した〔
換言すれば、ダイスの上面中央に設けた塑性流動の逃げ
穴の存在で、ノズル素材は、複雑な塑性流動をせずに均
一に一方向（逃げ穴）へ押し出されるため、成形後のス
プリングバック、残留応力を少なくできる〕ので、この
パンチを用いた加圧によりパンチがノズル素材に焼旬く
ことなく、良好な真円度を保つシート部の転写成形が可
能となった。

一１〇− さらに、シー１〜部の転写成形時には、パンチがノズル
素材の内壁に密に接しつつノズル素材内に圧入案内され
るので、パンチとノズル素材間にがたが生じることなく
シー１〜部の転写成形が行われる。

そのため、ノズル累４Ａの内径とシート部との同軸度、
ひいてはノズル内径に組み込まれる弁体とシート部との
同軸度を高精度に保つことができる。

なお、このシート部成形後に、通常はノズル素材下面に
押し出された塑性流動の突出部分が取り除かれ、シート
部中心からノズル素材ド面に向けてノズル噴口孔があけ
られ、その後、焼入れ処理が行われる。

第２の課題解決手段の作用　本課題解決手段では、上記
第１の課題解決手段の作用に加えて、次のような作用が
なされる。

すなわち、シート部の転写成形に際してノズル素材の底
部の下面中央に凹みを設けると、この凹みはシート部を
転写成形した場合に、その塑性流動が生じる位置に存在
することになる。

従って、ノズル素材のシート成形箇所の裏側が押し出さ
れたとしても、この押し出し部分は前記凹みによって吸
収されてノズル素材底部下面からほとんど突出しないか
、或いは突出したとしても極めて微小なものとすること
ができる（この微小突出部分は、凹みの形状を適宜の形
状にすることでシート部中央の直下に出る形となる）。

そのため、この後にノズルの噴１」孔をシート部の中心
からノズル索４Ａの底部下面に向けてあけると、同時に
自ずとノズル押し出しの突出部分が取り除かれる。

〔実施例〕

本５６明の実施例を図面により説明する。

第１図は本発明の第１実施例たるノズル製造］ニ程を示
す説明図、第２図はその製造対象となるノズル素材の縦
断面図、第３図は」１記ノズル製造工程におけるシート
部成形の過程を示す説明図である。

第２図に示すノズル素材１′は、焼入れ可能なマルテン
サイト系ステンレスを材料とし、その形状は被加工部（
シート部成形箇所）となる底部２ａを有する筒状（円筒
状）を呈する。

底部２ａはノズル素材１′の軸方向の中間に」−げ底状
態で配設してあり、後述のシート成形を行う場合は、ノ
ズル素材１′のうち底部２ａを境にして」二側の内部２
ｂ−１にパンチ３（第１図に示す）が圧入案内され、下
側の内部２ｂ−２にダイス４が入るようにしである。底
部２ａは、シート部１ａが成形される前においてはノズ
ル噴口孔９（第５図参照）がおいていない。

ここで、ノズル累）イ１′にシート部１ａを成形するた
めの治具について説明する。

第１図に示すようにシート成形治具は、パンチ３、ダイ
ス４．ガイド５．」ニスライド（油圧加圧機構）６．ノ
ックアウトピン７等より構成される。

パンチ３は超硬合金製よりなり、孟の先端には、シート
部１ａと近似形状をした転写用の型３ａが形成され、少
なくともその型面にはノズル素材ｌ′よりも硬質のセラ
ミックコーティング（例えばＴ　ｉ　Ｎ　、　ｌ’　ｉ
　Ｃ、ｉ’　ｉ　Ａ　ｅ　Ｎなど）が施しである。

また、パンチ３は転写用の型３ａのすぐ−にの部分３ｂ
（ｔｌ近までがノズル素材の内部空間２ｂ−１に入れる
ように何法設定してあり、３ｂの部分はノズル素材１′
の内壁にそって内部空間２ｂ−１に圧入し易い形状にし
である。例えば、パンチの一部３ｂはその周面が軸方向
に向けて弧状の曲面を呈するようにしてあり、その３１
）の中間部の径（最も径の大きい部分）がノズル素材内
部２ｂ−１の径とはり同径とし、３ｂの残りの部分はそ
れよりも小径としである。

一方、ダイス４の１−面中央には塑性流動を逃すための
穴４ａが設けである。この穴４ａもシート部１ａと近似
の逆円錐形状を呈している。第３図に示すように、ダイ
ス４の穴４ａの傾斜角度０．。

はパンチ３の型３ａの傾斜角度０、よりも若干大きくし
である（　０２　＞　ｏ　＋　）。これは、θ２が０１
よりも小さいとシート部１ａを転写成形した場合にシー
；・部１ａに適正な圧縮応力が得られずパンチ３の型が
シート成形箇所に正確に転写されない場合があるため、
０２を０１よりも大きくしたものである。

次にシート部１ａの成形について説明する。

ノズル素材１′は、ダイス４上にガイド５により案内さ
れてセットされ、」−スライド６に固定されたパンチ３
をスライド６と共に加工させて、ノズル素材１′の底部
上面中央を塑性加工に必要な荷重により加圧する。

この成形工程を示したものが第３図であり、同図（ａ）
に示すように、まずパンチ３はその先端３ａがノズル素
材１′の筒状内部２ｂ−１に入り、次いで３ｂの部分が
ノズル素材１′に内壁にそって圧入案内されつつパンチ
３が下降し、同図（ｂ）に示すようにノズル１１′の底
部２ａ上面中央を加圧する。

この加圧によって第３図（Ｃ）に示すように被加工部２
ａの上面中央に塑性流動が始まることにより、シー１へ
部１ａが形づくられていき、底部２ａのシート部箇所直
下の下面がダイス４に設けた穴４ａに案内されて下方向
に向けて押し出されていく。そして、第３図（ｄ）に示
すようにパンチ３のシート型３ａ周辺の平坦面（ストッ
パ部）３Ｃが底部２ａの上面に当るまでパンチ３が加工
すると、底部２ａにシート部１ａが転写成形される。

」１記成形後に上スライド６を上昇させ、ノックアウト
ピン７及びス）・リッパ８を介してパンチ３がノズル素
材１′から離される。

そして、ノズル素材底部下面に押し出された塑性流動の
突出部分２３の削除が行われ、ついでノズル噴口孔９が
あけられる。

本実施例によれば、ノズル素材１′がマルテンサイト系
ステンレスのように蕪加−１，祠であっても、■超硬合
金製でその型面にノズル素材１′よりも硬質なセラミッ
クをコーティングするパンチ３を使用することで、焼付
きが生じることなくシート部１ａの転写成形がなされる
。

■また転写成形時に塑性流動によって押し出された部分
をダイス４の穴４ａ側に逃して、ノズル素材の月料は複
雑な塑性流動をせずに均一に一方向へ押し出されるため
、成形後のスプリングバック、残留応力が少なく、シー
ト部１ａの真円度を高精度に保つ。第４図に本成形法に
おけるシート部１ａの加工精度の結果を示す。シーＩ・
部１ａに要求される重要な精度の１つとして真円度があ
るが、本成形法によればパンチ３の真円度すがそのまま
ノズルのシート部１ａの真円度ａとなり、高精度の転写
成形がなされ、これは第４図のデータからも理解できる
。

なお、ダイス４に穴４ａを設けず平らな面とした場合に
は、ノズル素材１′の被加工部（底部）２ａをパンチ３
により加圧すると、被加工部２ａの材料はノズル素材１
′の外周方向に流動し、材料の変形抵抗は本成形法に比
べて著しく増大し、パンチ３に加わる応力が増大し、パ
ンチに焼付。

破損が生じる。また、仮に成形ができたとしても、ノズ
ル素材１′及びシート部１ａの真円度が得られない。

■さらにシート部１ａ成形時にパンチ３をがたなくノズ
ル素材肉２ｂ−］の挿入案内するので、ノズル素材１′
の内径とシート部１ａの同軸度を向上させる。

＝１７− 燃料噴射弁においては第５図に示すようにノズル１にス
ワラ−１６が嵌合されており、弁体１５がスワラ−内径
部１６ａにそって軸方向に往復移動案内されるので、ノ
ズル素材１′の内径とシート部１ａの同軸度の向上は、
スワラ−内径部１６ａ及び弁体１５とシート部１ａとの
同軸度の向上につながり、シート部１ａの真円度及び表
面粗さ精度と共に油密性の要素として重要である。

このパンチの圧入案内によりシート部１ａを転写成形し
た方法を、圧″入案内ではないパンチ加圧による転写成
形した方法と比較したものを第６図に示す。第６図では
、方法Ｂが前者、方法Ａが後者に相当し、方法Ａではノ
ズル素材１′とパンチ３のクリアランスを１０〜２０μ
Ｉｎとし、方法Ｂでは圧入代を２〜１７μｍにしたいわ
ゆる圧入案内によるもので、方法Ｂの場合は方法へに比
べて同軸度を１５μｍから３μｍと向上させることがで
きた。

（イ）さらにシート部１ａをパンチの加圧による塑性加
工だけで従来のような研磨を行うことなく表−１８＝ 面粗さを向上させ、平滑なシート面を確保する。

従って、本実施例におけるノズル製造方法によれば、油
密性に優れた高精度、高品質のノズルの製造を行うこと
ができる。具体的には、真円度１μｍ以下１表面粗さＲ
ｍａｘｌ、Ｏ以下の要求に応えることが可能となる。し
かも加工設備は安価なプレス設備で対応できるため、生
産性が高く、低コスト化が図れる。

なお、シート部１ａの成形は焼入れ前に行われる。その
ため、シート部１ａは熱処理変形によって若干真円度１
表面粗さ等の精度が下がることもある。通常使用される
電磁バルブにおいては、このような若干の精度は問題と
ならない。そして、極めて高精度噴射を要求され油密性
精度に厳しい条件が課せられている場合には、」―記の
対策として吹のような処理がなされる。

この熱処理変形対策のための実施例を第７図に示す。

第７図に示すように、熱処理後のノズル素＋、４１′を
中間に介在させた状態で、プレス治具たる雌こま１８及
び雄こま１９をガイドボディ２０内にセットする。雄こ
ま１９は弁体（ポール）１５とはり同一形状のポール２
１が先端に設けられ、このｔｉｆ：こま１９を介して油
圧式プレス機械等で押圧ずれば、シー）・部１ａはいく
ぶんポール２１の形状にそって塑性変形させられる。

このようにして、熱処理後のシート部１ａの真円度１表
面粗さは共に向」ニし、油密性をさらに高めることがで
きる。

本実施例による油密性の向」−の結果を第８図に示す。

前述のシート部１ａを成形したノズル素材１′を焼入れ
することにより油密性としての燃料洩れ量が増加してい
るが、その後、本実施例によるポール押圧を行うことに
より、燃料漏れを再び減少させることができる。

本実施例は焼入れ後に行うものであるため、シート部１
ａは高硬度となっており、少しの塑性変形のためでもか
なりの応力が必要となるので、ポール２１は超硬合金製
のものが使用される。

ただしポール２１を用いた塑性変形は、ポール＝１９− ２１でシート部１ａを局部的に塑性変形させるだけでよ
いため、極力応力を小さくして効果を得ることができる
。

また、ポール２１は市販されているものを使用しても、
その精度は比較的容易に得ることができる。また、従来
技術ではあるラップによる擦り合わせ、バニシング加工
に比べ設備も安価なプレス機械でよいため、この塑性加
工も生産性がよく、低コストにより行うことができる。

第９図は、本発明の他の実施例たるノズルの製造工程を
示す説明図である。

本実施例が、第１図〜第３図に述べた実施例と異なる点
は、ノズル素材１′の底部２ａにシー１〜部成形に際し
て予め、底部２ａの下面（裏面）中央にシート部１ａに
近似（換言すればバンチ３の転写用型面３ａに近似）の
凹み２２を設けたことにある。この凹み２２の存在で第
９図（ｂ）に示すように、シート部１ａの転写成形時に
ノズル素材１′の底部下面に押し出される塑性流動突出
部分２３を微小にできる。これに伴い、ダイス４上〜２
０− に設けた塑性流動を逃すための穴４ａ′も第３図のもの
より小さくしである。

このようにノズル素材１′の底部２ａ下面から押し出さ
れる突出部分２３を微小にしておくと、第９図（Ｃ）、
（ｄ）に示すようにノズル素材１′の噴口孔９をシート
部１ａの中心からノズル素４Ａ１′の底部Ｆ面に向けて
穿孔治具２４を用いてあけると、同時に自ずとノズル押
し出しの突出部分が取り除かれ、より一層の作業の合理
化を図ることができる。

なお、−に記実施例ではノズル素材としてマルテンサイ
ト系ステンレスを用いるが、これに限定されるものでは
なく、その他電磁バルブの用途に応じた鋼４イを用いれ
ばよい。

〔発明の効果〕

以」二のように本発明によれば、電磁弁のノズルを塑性
加工により高精度に製造でき、しかも製造工程の合理化
、製造設備の簡易化を図り得るので、生産性の向−１−
及び製造コストの低減を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例たるノズルのシー１へ成形
状態を示す縦断面図、第２図は」１記実施例に用いるノ
ズル素材の縦断面図、第３図はシート部の成形過程を示
す説明図、第４図は上記実施例によるシーＩ・部の真円
度とパンチの真円度の関係を示した説明図、第５図は本
発明の適用対象となる電磁式燃料噴射弁の一例を示す縦
断面図、第６図は上記実施例によって成形したシート部
の同軸度精度を示した説明図、第７図は本発明の第２実
施例の一部製造工程を示す説明図、第８図はその効果を
示す線図、第９図は本発明の第３実施例におけるシート
部の成形過程を示す説明図である。 １　・ノズル、１′・・ノズル素材、１ａ・・シート部
、２ａ・ノズル底部、３・・・パンチ、４　ダイス、４
ａ・逃げ穴、１０　電磁式燃料噴射弁（電磁バルブ）、
】４　プランジャ、１５・弁体（ポール）、２トボール
、２２　凹み、２３　押し出しによる突出部分、２４　
穿孔治具。 代理人　弁理士　高橋明夫（他２名） ￥ン の　　　　　　（Ｎ　　　　　　　Ｈ０（ｕ１７７′）
Ｐ面日算’Ａ８Ａ　　ｌ栃′へ　　１ 虻二ベ　１へ （Ｙ）ｃ＜ Ｑ　　　　　Ｑ （’、ｌ　　　　　　寸 ■　　槌 （ｕ１？′／）○（８）軸回 〈−臀彫付婆

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、電磁バルブの一部を構成し、底部には弁体を受ける
   シート部を有する有底筒状のノズルの製造において、 前記ノズルの素材が後に焼入れ工程に付される鋼材より
   なり、 一方、シート部成形用の治具として、先端にシート転写
   用の型を有しその型面に前記ノズル素材よりも硬質なセ
   ラミックコーティングが施された超硬合金製パンチと、
   上面中央に塑性流動の逃げ穴を設けたダイスとを用意し
   、このダイス上に前記ノズル素材をその底部下面をあて
   がいつつセットし、且つ前記ノズル素材の筒状内壁にそ
   って前記セラミックコーティング付きパンチをノズル素
   材内に圧入案内しつつ、このパンチにより前記ノズル素
   材の底部上面中央を加圧して塑性流動によるシート部を
   転写成形することを特徴とする電磁バルブのノズルの製
   造方法。 ２、電磁バルブの一部を構成し、底部には弁体を受ける
   シート部を有する有底筒状のノズルの製造において、 前記ノズルの素材が後に焼入れ工程に付される鋼材より
   なり、 一方、シート部成形用の治具として、先端にシート転写
   用の型を有しその型面に前記ノズル素材よりも硬質なセ
   ラミックコーティングが施された超硬合金製パンチと、
   中央に塑性流動の逃げ穴を設けたダイスとを用意し、こ
   のダイス上に前記ノズル素材をその底部下面をあてがい
   つつセットし、且つ前記ノズル素材の筒状内壁にそって
   前記セラミックコーティング付きパンチをノズル素材内
   に圧入案内しつつ、このパンチにより前記ノズル素材の
   底部上面中央を加圧して塑性流動によるシート部を転写
   成形し、さらに前記シート部の転写成形に際して前記ノ
   ズル素材底部の下面中央に予め凹みを設け、この凹みの
   存在で前記シート部の転写成形時に前記ノズル素材の下
   面に押し出される塑性流動突出部分を微小にし、この押
   し出された微小突出部分の除去を前記シート成形後に行
   われるノズル噴孔の穿孔によって同時に除去することを
   特徴とする電磁バルブのノズルの製造方法。 ３、第１請求項又は第２請求項において、前記ノズル素
   材は、マルテンサイト系ステンレスを用いてなる電磁バ
   ルブのノズルの製造方法。 ４、第１請求項ないし第３請求項のいずれか１項におい
   て、前記ノズル素材は、シート部の転写成形工程、及び
   その塑性流動によりノズル素材下面に押し出された突出
   部分の除去とノズル噴口孔の孔あけ工程がなされた後に
   焼入れされることを特徴とする電磁バルブのノズルの製
   造方法。 ５、第４請求項において、前記ノズル素材が焼入れされ
   た後に弁体に近似したプレス治具でシート部を押圧する
   ことを特徴とする電磁バルブのノズルの製造方法。 ６、第１請求項ないし第５請求項のいずれか１項におい
   て、前記超硬合金製パンチに施されるセラミックコーテ
   ィングは、ＴｉＮ、ＴｉＣ、ＴｉＡｌＮなどの超硬セラ
   ミックを用いたことを特徴とする電磁バルブのノズルの
   製造方法。