(57)【要約】【課題】耐摩耗性と耐久性と油密性とを確保する燃料噴射弁の提供。【解決手段】弁ハウジング１０は、内燃機関へ燃料を噴射する噴孔１８よりも上流側にて円形内輪郭の弁座部１９を有する。弁部材４０は、弁ハウジング１０内に収容されており、弁座部１９に対して同軸上に離着座する円形外輪郭の弁体部４８を有し、当該離着座により噴孔１８からの燃料噴射を断続させる。弁座部１９及び弁体部４８のうち「特定弁部」としての後者は、研磨状態の下地面７０ａを有する基材７０と、研磨状態の外表面７１ａに０．６μｍ以下の真円度を与えているＤＬＣ膜を２μｍ超過の厚さにて有し、下地面７０ａに積層されている被覆層７１とを、含んで構成されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関へ燃料を噴射する噴孔（１８）、及び前記噴孔よりも上流側にて円形内輪郭の弁座部（１９）を有する弁ハウジング（１０）と、
前記弁ハウジング内に収容されており、前記弁座部に対して同軸上に離着座する円形外輪郭の弁体部（４８）を有し、当該離着座により前記噴孔からの燃料噴射を断続させる弁部材（４０）と、
前記弁座部及び前記弁体部のうち少なくとも一方である特定弁部は、
研磨状態の下地面（７０ａ）を有する基材（７０）と、
研磨状態の外表面（７１ａ）に０．６μｍ以下の真円度を与えているダイヤモンドライクカーボン膜（７４）を２μｍ超過の厚さにて有し、前記下地面に積層されている被覆層（７１）とを、含んで構成されている燃料噴射弁。
【請求項２】
前記ダイヤモンドライクカーボン膜は、０．０５μｍ以上の真円度を前記外表面に与えている請求項１に記載の燃料噴射弁。
【請求項３】
前記ダイヤモンドライクカーボン膜は、２．２以上且つ２．４以下の屈折率をもって成膜されている請求項１又は２に記載の燃料噴射弁。
【請求項４】
前記ダイヤモンドライクカーボン膜は、５μｍ以下の厚さにて成膜されている請求項１〜３のいずれか一項に記載の燃料噴射弁。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の燃料噴射弁を製造する方法であって、
前記基材に超仕上げを施すことにより、前記下地面を研磨状態に形成する第一研磨工程（Ｓ２０）と、
前記ダイヤモンドライクカーボン膜を有する前記被覆層を、研磨状態の前記下地面に積層する積層工程（Ｓ３０）と、
前記ダイヤモンドライクカーボン膜に超仕上げを施すことにより、前記外表面を研磨状態に形成する第二研磨工程（Ｓ４０）とを、含む燃料噴射弁の製造方法。
【請求項６】
前記第二研磨工程では、研磨状態の前記下地面との真円度差が０．２μｍ以下の研磨状態に前記外表面を形成する請求項５に記載の燃料噴射弁の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、弁ハウジングの噴孔から内燃機関へ燃料を噴射する燃料噴射弁及びその製造方法に、関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、噴孔よりも上流側にて弁ハウジングの有する円形内輪郭の弁座部に対し、弁ハウジング内に収容された弁部材の有する円形外輪郭の弁体部を同軸上に離着座させる燃料噴射弁は、広く知られている。このような燃料噴射弁では、弁座部に対する弁体部の離着座により噴孔からの燃料噴射が断続する。ここで、弁座部に対する弁体部の着座箇所では、それら両要素同士の摺動が製造公差の範囲で着座と同時的に生じるため、耐摩耗性が求められる。例えば省燃費への要求から燃圧上昇の傾向にある直噴ガソリンエンジン用等の燃料噴射弁では、摺動が生じる着座箇所での耐摩耗性を高めておくことを求められている。
【０００３】
こうした状況下、燃料噴射弁において弁部材とその相手部材との摺動部位の少なくとも一方にダイヤモンドライクカーボン（以下、ＤＬＣ）膜を設けて耐摩耗性を確保する技術が、特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３８９１４３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
さて、特許文献１の開示技術では、弁部材の相手部材としてガイドが想定されていると共に、ＤＬＣ膜の厚さが０．３μｍ〜２．０μｍと比較的薄く設定されている。一方、例えば上述の如き直噴ガソリンエンジン用等の燃料噴射弁では、燃圧上昇に対応させるべく、弁座部及び弁体部の少なくとも一方にＤＬＣ膜を厚く成膜することで、繰り返しの衝突でも基材の露出が抑えられる程度に耐久性を高めておくことを求められている。
【０００６】
そこで本発明者らは、弁座部及び弁体部の少なくとも一方にＤＬＣ膜を厚めの０．２μｍ超過にて成膜した結果、新たな問題の生じることを知見したのである。その問題とは、特許文献１の開示技術の如くＤＬＣ膜を成膜する基材の表面粗さを小さく抑えたとしても、厚い成膜直後のダイヤモンドライクカーボン膜では表面凹凸が大きくなって真円度が悪化する、というものである。ここで真円度の悪化は、着座状態での弁座部及び弁体部間にて油密性を低下させて燃料漏れを生じさせてしまうため、排ガス浄化の観点から望ましくないのである。
【０００７】
本発明は、以上説明した本発明者らの知見による真円度悪化のメカニズムに鑑みてなされたものであって、その目的は、耐摩耗性と耐久性と油密性とを確保する燃料噴射弁及びその製造方法を、提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以下、課題を達成するための発明の技術的手段について、説明する。尚、発明の技術的手段を開示する特許請求の範囲及び本欄に記載された括弧内の符号は、後に詳述する実施形態に記載された具体的手段との対応関係を示すものであり、発明の技術的範囲を限定するものではない。
【０００９】
上述の課題を解決するために開示された第一発明の燃料噴射弁は、
内燃機関へ燃料を噴射する噴孔（１８）、及び噴孔よりも上流側にて円形内輪郭の弁座部（１９）を有する弁ハウジング（１０）と、
弁ハウジング内に収容されており、弁座部に対して同軸上に離着座する円形外輪郭の弁体部（４８）を有し、当該離着座により噴孔からの燃料噴射を断続させる弁部材（４０）と、
弁座部及び弁体部のうち少なくとも一方である特定弁部は、
研磨状態の下地面（７０ａ）を有する基材（７０）と、
研磨状態の外表面（７１ａ）に０．６μｍ以下の真円度を与えているＤＬＣ膜（７４）を２μｍ超過の厚さにて有し、下地面に積層されている被覆層（７１）とを、含んで構成されている。
【００１０】
このような第一発明によると、弁座部及び弁体部のうち少なくとも一方である特定弁部にて基材の下地面に積層されている被覆層は、耐摩耗性を確保するためのＤＬＣ膜を２μｍ超過の厚さにて有することで、耐久性も確保できる。しかも、研磨状態の下地面に積層された被覆層を構成する２μｍ超過の厚いＤＬＣ膜であっても、研磨状態の外表面にて真円度が０．６μｍ以下に抑えられることで、着座状態での弁座部及び弁体部間にて油密性を確保できる。
【００１１】
また、開示された第二発明の製造方法は、第一発明の燃料噴射弁を製造する方法であって、
基材に超仕上げを施すことにより、下地面を研磨状態に形成する第一研磨工程（Ｓ２０）と、
ＤＬＣ膜を有する被覆層を、研磨状態の下地面に積層する積層工程（Ｓ３０）と、
ＤＬＣ膜に超仕上げを施すことにより、外表面を研磨状態に形成する第二研磨工程（Ｓ４０）とを、含む。
【００１２】
このような第二発明では、第一研磨工程の超仕上げによって基材の下地面が研磨状態に形成された後、積層工程にて当該下地面に積層される被覆層のうちＤＬＣ膜が与える外表面も、第二研磨工程の超仕上げによって研磨状態に形成される。これにより特定弁部では、ＤＬＣ膜を２μｍ超過の厚さに形成して耐摩耗性及び耐久性を確保できるだけでなく、研磨状態の外表面真円度を０．６μｍ以下に抑えて油密性を確保できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】一実施形態による燃料噴射弁を示す断面図である。
【図２】図１の燃料噴射弁を部分的に拡大して示す断面図である。
【図３】図２に示す基材及び被覆層について説明するための断面図である。
【図４】図１の燃料噴射弁におけるＤＬＣ膜の厚さと真円度との関係を示すグラフである。
【図５】図１の燃料噴射弁におけるＤＬＣ膜の屈折率と摩耗量との関係を示すグラフである。
【図６】図１の燃料噴射弁におけるＤＬＣ膜の真円度と油密性との関係を示すグラフである。
【図７】図１の燃料噴射弁におけるＤＬＣ膜の厚さと基材に対する真円度差との関係を示すグラフである。
【図８】図１の燃料噴射弁の製造方法を説明するためのフローチャートである。
【図９】図８の準備工程Ｓ１０を説明するための断面図である。
【図１０】図８の第一研磨工程Ｓ２０を説明するための模式図である。
【図１１】図８の積層工程Ｓ３０を説明するための模式図である。
【図１２】図８の第二研磨工程Ｓ４０を説明するための模式図である。
【図１３】図２の変形例を示す断面図である。
【図１４】図２の変形例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１５】
図１に示すように本発明の一実施形態による燃料噴射弁１は、「内燃機関」としての直噴ガソリンエンジンに設置される。燃料噴射弁１は、ガソリンエンジンにおいて気筒内の燃焼室へと燃料を噴射する。尚、燃料噴射弁１は、ガソリンエンジンの燃焼室に連通する吸気通路へと燃料を噴射するもの等であってもよい。
【００１６】
（基本構成）
まず、燃料噴射弁１の基本構成を説明する。燃料噴射弁１は、弁ハウジング１０、固定コア２０、可動コア３０、弁部材４０、スプリング５０，５１及び電磁駆動部６０を備えている。
【００１７】
弁ハウジング１０は、磁気回路部材１２、入口部材１３及びノズル部材１４等から構成されている。円筒状の磁気回路部材１２は、第一磁性部１２０、非磁性部１２１及び第二磁性部１２２を、軸方向の閉弁側から開弁側へ向かってこの順で、有している。金属磁性体からなる各磁性部１２０，１２２と、金属非磁性体からなる非磁性部１２１とは、例えばレーザ溶接等により結合されている。非磁性部１２１は、第一磁性部１２０と第二磁性部１２２の間における磁束の短絡を遮断している。
【００１８】
第二磁性部１２２において非磁性部１２１とは反対側端部には、入口部材１３が同軸上に固定されている。金属からなる円筒状の入口部材１３は、燃料ポンプからの燃料供給を受ける燃料流入口１５を、形成している。この燃料流入口１５へと供給される燃料を濾過するために入口部材１３内には、燃料フィルタ１６が位置決め状態にて収容されている。
【００１９】
第一磁性部１２０において非磁性部１２１とは反対側端部には、ノズル部材１４が同軸上に固定されている。金属からなる有底円筒状のノズル部材１４は、燃料を流通させる燃料通路１７を、磁気回路部材１２と共同して内周側に形成している。ノズル部材１４は、噴孔１８及び弁座部１９を有している。
【００２０】
噴孔１８は、弁ハウジング１０の中心軸線Ｃ周りに複数設けられている。各噴孔１８は、ノズル部材１４を貫通する貫通孔状に、形成されている。これにより各噴孔１８は、外部となる燃焼室と、燃料通路１７との間を連通する。
【００２１】
図１，２に示すように弁座部１９は、ノズル部材１４のうち燃料通路１７を囲む内周面において、各噴孔１８よりも上流側となる開弁側に設けられている。弁座部１９は、中心軸線Ｃと心合わせされた円錐面状（即ち、テーパ面状）に形成され、下流側となる閉弁側へ向かうほど縮径している。これにより弁座部１９は、中心軸線Ｃに垂直な横断面における円形の内輪郭を、中心軸線Ｃに沿う所定長さの軸方向領域にて有している。
【００２２】
図１に示すように、金属磁性体からなる円筒状の固定コア２０は、弁ハウジング１０のうち磁気回路部材１２内に同軸上に収容されている。固定コア２０は、非磁性部１２１及び第二磁性部１２２の内周面に固定されている。固定コア２０内には、金属からなる円筒状のアジャスティングパイプ２４が同軸上に圧入されている。固定コア２０は、上流側の燃料流入口１５と連通する連通通路２２を、アジャスティングパイプ２４と共同して内周側に形成している。連通通路２２は、上流側の燃料流入口１５から流入した燃料を下流側へと導く。
【００２３】
金属磁性体からなる円筒状の可動コア３０は、弁ハウジング１０のうち磁気回路部材１２内の燃料通路１７に同軸上に収容されている。可動コア３０は、固定コア２０よりも下流側となる閉弁側に、位置している。可動コア３０は、開弁側と閉弁側とへの往復移動に伴って非磁性部１２１及び第一磁性部１２０の内周面と摺動可能に、配置されている。可動コア３０は、軸方向に延伸する円筒孔状の軸方向孔３４を、中心軸線Ｃと心合わせして内周側に有している。
【００２４】
金属非磁性体からなる細長円柱状（即ち、ニードル状）の弁部材４０は、弁ハウジング１０のうち磁気回路部材１２及びノズル部材１４内の燃料通路１７に同軸上に収容されている。弁部材４０は、軸方向に延伸する円柱状の弁軸部４２を、中心軸線Ｃと心合わせして有している。弁軸部４２は、軸方向孔３４内を同軸上に嵌通している。これにより弁部材４０は、開弁側と閉弁側とへの往復移動に伴って可動コア３０と一体移動又は軸方向孔３４の内周面に対して相対摺動可能に、配置されている。
【００２５】
弁部材４０は、弁軸部４２から外周側に突出する円形鍔状（即ち、フランジ状）の突部４４を、中心軸線Ｃと心合わせして有している。突部４４は、弁部材４０の開弁側端部に設けられている。突部４４は、固定コア２０内に同軸上に嵌入されている。これにより突部４４は、開弁側と閉弁側とへの往復移動に伴って固定コア２０の内周面と摺動可能に、配置されている。
【００２６】
突部４４は、軸方向孔３４よりも大径に形成されている。突部４４のうち閉弁側を向く軸方向端面４４ａは、可動コア３０のうち開弁側を向く軸方向端面３０ａと接離可能に、配置されている。これにより軸方向端面４４ａ，３０ａ同士の接触時には、開弁側と閉弁側とへの往復移動に伴って弁部材４０及び可動コア３０が一体移動可能となっている。
【００２７】
弁部材４０は、弁軸部４２及び突部４４に跨って貫通する燃料孔４６を、内周側に有している。燃料孔４６は、連通通路２２と燃料通路１７との間を連通している。これにより燃料孔４６は、弁部材４０及び可動コア３０の任意の移動位置において、上流側の連通通路２２から下流側の燃料通路１７へと燃料を流通させる。
【００２８】
図１，２に示すように弁部材４０は、弁軸部４２のうち燃料通路１７に露出する外周面に、弁体部４８を有している。弁体部４８は、弁部材４０の閉弁側端部に設けられ、突部４４とは反対側となる弁座部１９側に位置している。弁体部４８は、中心軸線Ｃと心合わせされた円錐面状（即ち、テーパ面状）に形成され、下流側と閉弁側へ向かうほど縮径している。これにより弁体部４８は、中心軸線Ｃに垂直な横断面における円形の外輪郭を、中心軸線Ｃに沿う所定長さの軸方向領域にて有している。
【００２９】
弁体部４８は、弁座部１９よりも上流側となる開弁側に位置することで、弁座部１９に対して同軸上に離着座可能に配置されている。これにより弁部材４０は、開弁側への移動に伴って弁体部４８を弁座部１９から離座させることで、各噴孔１８を燃料通路１７に対して開放する。その結果、燃料通路１７の燃料が各噴孔１８から燃焼室へと噴射される。一方で弁部材４０は、閉弁側への移動によって弁体部４８を弁座部１９に着座させることで、各噴孔１８を燃料通路１７に対して閉塞する。その結果、各噴孔１８からの噴射が停止する。このように弁部材４０は、往復移動に伴って弁体部４８を弁座部１９に対して離着座させる開閉弁作動により、各噴孔１８からの燃料噴射を断続させる。
【００３０】
図１に示すように、金属からなる閉弁スプリング５０は、圧縮コイルスプリングである。閉弁スプリング５０は、弁ハウジング１０内のうち固定コア２０内の連通通路２２に、同軸上に収容されている。閉弁スプリング５０は、アジャスティングパイプ２４と突部４４との間に介装されている。これにより閉弁スプリング５０は、要素２４，４４間での圧縮に応じて弾性復原力を発生することで、弁部材４０を閉弁側へと付勢する。
【００３１】
金属からなる開弁スプリング５１は、圧縮コイルスプリングである。開弁スプリング５１は、弁ハウジング１０のうち磁気回路部材１２内の燃料通路１７に、同軸上に収容されている。開弁スプリング５１は、弁軸部４２の外周側にて可動コア３０と第一磁性部１２０との間に介装されている。これにより開弁スプリング５１は、要素３０，１２０間での圧縮に応じて弾性復原力を発生することで、可動コア３０を開弁側へと付勢する。
【００３２】
電磁駆動部６０は、ソレノイドコイル６１、樹脂ボビン６２、ターミナル６３及びコネクタ６４等から構成されている。ソレノイドコイル６１は、円筒状の樹脂ボビン６２に金属線材を巻回して形成されている。ソレノイドコイル６１は、固定コア２０の外周側に同軸上に配置されている。ソレノイドコイル６１は、磁性部１２０，１２２及び非磁性部１２１の外周面に樹脂ボビン６２を介して固定されている。金属からなるターミナル６３は、樹脂からなるコネクタ６４に埋設されている。ターミナル６３は、外部の制御回路と内部のソレノイドコイル６１との間を電気接続する。この電気接続によりソレノイドコイル６１への通電は、制御回路により制御可能となっている。
【００３３】
以上の如き基本構成の燃料噴射弁１は、開弁作動及び開弁作動を実現する。まず開弁作動では、制御回路により通電されたソレノイドコイル６１が励磁することで、第一磁性部１２０、可動コア３０、固定コア２０及び第二磁性部１２２に磁束が案内される。即ち、それら要素１２０，３０，２０，１２２を磁束が通過するように、磁気回路が形成される。すると、互いに対向するコア２０，３０間には、可動コア３０を固定コア２０側へと吸引する磁気吸引力が発生する。この磁気吸引力を受けて可動コア３０は、軸方向端面３０ａに接触している突部４４を閉弁スプリング５０の弾性復原力に抗して押圧しながら、開弁側へと移動する。これにより、弁部材４０が可動コア３０と一体に開弁側へと移動することで、弁体部４８が弁座部１９から離座して燃料が各噴孔１８から噴射される。
【００３４】
次に開弁作動後の閉弁作動では、制御回路により通電の停止されたソレノイドコイル６１が消磁するので、コア２０，３０間の磁気吸引が消失する。このとき弁部材４０は、開弁スプリング５１よりも大きな弾性復原力を閉弁スプリング５０から受けることで、軸方向端面４４ａに接触している可動コア３０を押圧しながら、閉弁側へと移動する。これにより、弁部材４０が可動コア３０と一体に閉弁側へと移動することで、弁体部４８が弁座部１９に着座して各噴孔１８からの燃料噴射が停止する。
【００３５】
（弁体部の詳細構成）
以下では、図２に拡大して示す弁座部１９及び弁体部４８のうち、「特定弁部」として本実施形態では機能する弁体部４８の詳細構成を、説明する。弁体部４８は、弁部材４０の基材（即ち、母材）７０と、当該基材７０を被覆する被覆層７１とを、含んで構成されている。
【００３６】
基材７０は、例えばマルテンサイト系ステンレス鋼等の鉄系金属から形成されている。弁体部４８を形成する箇所７５にて基材７０は、円形外輪郭の円錐面状（即ち、テーパ面状）を呈している。図２，３に示す基材７０の最外周面は、被覆層７１に対する下地面７０ａとなっている。下地面７０ａには、後に詳述する超仕上げによって鏡面加工が施されている。その結果として研磨状態となっている下地面７０ａには、真円度が０．０５μｍ以上且つ０．４μｍ以下の範囲にて与えられている。
【００３７】
尚、下地面７０ａの真円度は、ＭＺＣ最小領域中心法に従って横断面の円形輪郭を挟む同心二円の半径差が最小となる中心座標を当該円形輪郭の中心と想定した場合に、かかる同心二円の半径差を意味している。そこで下地面７０ａの真円度は、弁体部４８の形成される軸方向領域内の任意の横断面にて、円形輪郭を挟む同心二円の半径差が上述の範囲を満たすように、設定される。
【００３８】
被覆層７１は、下地面７０ａの周方向全域に亘って広がる、実質均一厚さの複合層状に積層されている。被覆層７１は、弁部材４０の大半部分を構成する基材７０のうち、本実施形態では弁体部４８の形成箇所７５にのみ設けられているが、基材５０の他の箇所まで跨って又は全体に設けられていてもよい。図３に示すように被覆層７１は、中間膜７２，７３及びＤＬＣ膜７４を有している。
【００３９】
第一中間膜７２は、基材７０との親和性の高い、例えばクロム（Ｃｒ）等の金属から形成されている。第一中間膜７２は、下地面７０ａに直接成膜されている。第一中間膜７２の厚さは、成膜部分全体にて実質均一となる０．１μｍ程度に、設定されている。第二中間膜７３は、ＤＬＣ膜７４との親和性の高い、例えばタングステンカーバイド（ＷＣ）及びＤＬＣの合成材から形成されている。第二中間膜７３は、第一中間膜７２を介して下地面７０ａに成膜されている。第二中間膜７３の厚さは、成膜部分全体にて実質均一となる０．２μｍ程度に、設定されている。以上により中間膜７２，７３は、基材７０とＤＬＣ膜７４との間を繋いで密着力を確保する機能を発揮可能な限りにて、ＤＬＣ膜７４よりも十分に薄い合算厚さに設けられている。
【００４０】
被覆層７１の最外殻部分をなすＤＬＣ膜７４は、例えば２０ａｔ％程度の水素を含むＤＬＣから形成されている。ＤＬＣ膜７４は、中間膜７２，７３を介して下地面７０ａに成膜されている。ＤＬＣ膜７４の厚さは、成膜部分全体にて実質均一となる値であって、図４，７に示す２μｍ超過且つ５μｍ以下の範囲に、設定されている。ここで、厚さが２μｍ以下のＤＬＣ膜とすると、弁座部１９及び弁体部４８間での着座時の衝撃に対して必要な耐久性が得られずに、基材７０までを露出させるおそれがある。一方、厚さが５μｍ超過のＤＬＣ膜とすると、中間膜７２，７３を介した基材７０への密着性が低下して、成膜不良や着座時の剥がれを招来するおそれがある。尚、ＤＬＣ膜７４の厚さについてさらに好適には、２．５μｍ以上且つ４．５μｍ以下の範囲に設定される。
【００４１】
ＤＬＣ膜７４には、膜硬さと相関する光学物理量としての屈折率が、図５に示す２．２以上且つ２．４以下の範囲に設定されている。ここで、屈折率が２．２未満のＤＬＣ膜とすると、弁座部１９及び弁体部４８間での繰り返しの着座による摩耗量が図５の如き許容上限値（燃料噴射弁の作動回数が５０００万回後に０．５μｍ程度）を上回って、耐摩耗性を低下させるおそれがある。一方、屈折率を２．４超過のＤＬＣ膜とすると、成膜に必要な温度が上昇して、外乱等に起因した成膜温度不足による成膜不良を招来するおそれがある。
【００４２】
尚、屈折率は、９００ｎｍ〜１６００ｎｍ程度の波長にてＤＬＣ膜７４へと照射した光の最外周面（即ち、後述する外表面７１ａ）での反射成分と、ＤＬＣ膜７４を透過した当該光の最内周面での反射成分とにつき、光干渉法に従って光路差による位相ずれに起因した光干渉スペクトルを測定し、当該光干渉スペクトルに現れるスペクトル強度から算出される。これにより、最外周面が円錐面状のＤＬＣ膜７４に対して、適正な耐摩耗性を与えることが可能となる。
【００４３】
図３に示すＤＬＣ膜７４の最外周面は、被覆層７１の外表面７１ａとなっている。外表面７１ａには、後に詳述する超仕上げによって鏡面加工が施されている。その結果として研磨状態となっている外表面７１ａには、図４，６に示す０．０５μｍ以上且つ０．６μｍ以下の範囲にて真円度が与えられている。ここで、真円度が０．６μｍ超過の外表面とすると、着座状態の弁座部１９及び弁体部４８間での燃料漏れ量によって表される油密性が、図６の如き許容上限値（燃料圧力８ＭＰａの条件で０．５ｃｃ／ｍｉｎ程度）を上回るおそれがある。一方、製品回転用の調整砥石スピンドルの回転振れ精度の限界から、真円度は０．０５μｍ未満にすることが困難である。尚、外表面７１ａの真円度についてさらに好適には、０．０５μｍ以上且つ０．４μｍ以下の範囲に設定される。
【００４４】
さらに、外表面７１ａの真円度について下地面７０ａの真円度との差は、図７に示す０μｍ以上且つ０．２μｍ以下の範囲に設定されている。これは、後に詳述する各面７０ａ，７１ａへの超仕上げによって外表面７１ａの真円度を、０．６μｍ以下まで抑え易くするためである。
【００４５】
尚、下地面７０ａの真円度と同様に外表面７１ａの真円度は、ＭＺＣ最小領域中心法に従って横断面の円形輪郭を挟む同心二円の半径差を、意味している。そこで外表面７１ａの真円度は、弁体部４８の形成される軸方向領域内の任意の横断面にて、円形輪郭を挟む同心二円の半径差が上述の範囲を満たすように、設定される。
【００４６】
（製造方法）
以下では、燃料噴射弁１の製造方法として特に、弁体部４８を有した弁部材４０を製造する方法を説明する。
【００４７】
まず、図８に示す準備工程Ｓ１０では、基材７０において弁軸部４２の弁体部４８を形成する箇所７５の下地面７０ａに被覆層７１が積層されていない弁部材４０を、図９に示すように準備する。
【００４８】
続いて、図８に示す第一研磨工程Ｓ２０では、準備工程Ｓ１０にて準備した弁部材４０の基材７０に超仕上げを施すことで、下地面７０ａを研磨状態に形成する。具体的に第一研磨工程Ｓ２０では図１０に示すように、回転ローラ１０００，１００１間に挟んだ弁部材４０を中心軸線Ｃまわりに回転させながら、例えばキュービックボロンナイト（ｃＢＮ）等の砥石１００２を基材７０に押し当てて振動させる。
【００４９】
このときまず、ローラ１０００，１００１の回転速度を３５０ｒｐｍ、砥石１００２の押し当て圧を０．０１９ＭＰａ、加工時間を０．５ｓにそれぞれ設定した荒処理を、実施する。次に、ローラ１０００，１００１の回転速度を４００ｒｐｍ、砥石１００２の押し当て圧を０．０１９ＭＰａ、加工時間を３ｓにそれぞれ設定した中間処理を、実施する。さらに、ローラ１０００，１００１の回転速度を４００ｒｐｍ、砥石１００２の押し当て圧を０．０１９ＭＰａ、加工時間を１ｓにそれぞれ設定した仕上げ処理を、行う。以上の各処理を含む超仕上げによって研磨された下地面７０ａには、０．０５μｍ以上且つ０．４μｍ以下の真円度が与えられることとなる。
【００５０】
さらに続いて、図８に示す積層工程Ｓ３０では、第一研磨工程Ｓ２０にて研磨状態となった下地面７０ａに中間膜７２，７３及びＤＬＣ膜７４を順次成膜することで、同面７０ａに被覆層７１を積層する。具体的に積層工程Ｓ３０では、まず図１１（ａ）に示すように、真空チャンバ１００３内に弁部材４０を投入した状態下、アルゴンイオン（Ａｒ＋）及び水素イオン（Ｈ＋）を基材７０に衝突させることで、下地面７０ａ上の酸化皮膜を除去する。次に図１１（ｂ）に示すように、真空チャンバ１００３内に弁部材４０を収容した状態下、Ａｒ＋を衝突させたターゲット１００４から放出されるターゲット材料原子を基材７０に付着させる。このとき、ターゲット１００４にＣｒを採用することで第一中間膜７２を０．１μｍの厚さに成膜後、ターゲット１００４をＷＣに変更してからＤＬＣを加えていくことで第二中間膜７３を０．２μｍの厚さに成膜する。
【００５１】
さらに、積層工程Ｓ３０では図１１（ｃ）に示すように、真空チャンバ１００３内に弁部材４０を収容した状態下、アセチレン（Ｃ２Ｈ２）ガスをプラズマ分解して基材７０上で再結合させる。これにより、２μｍ超過且つ５μｍ以下の厚さと、２．２以上且つ２．４以下の屈折率とをもって、ＤＬＣ膜７４が成膜される。
【００５２】
最後に、図８に示す第二研磨工程Ｓ４０では、積層工程Ｓ３０にて積層された被覆層７１のうち最外殻のＤＬＣ膜７４に超仕上げを施すことで、外表面７１ａを研磨状態に形成する。具体的に第二研磨工程Ｓ４０では図１２に示すように、回転ローラ１０００，１００１間に挟んだ弁部材４０を中心軸線Ｃまわりに回転させながら、例えばダイヤモンド等の砥石１００５を被覆層７１に押し当てて振動させる。
【００５３】
このときまず、ローラ１０００，１００１の回転速度を３５０ｒｐｍ、砥石１００５の押し当て圧を０．０１７ＭＰａ、加工時間を０．５ｓにそれぞれ設定した荒処理を、実施する。次に、ローラ１０００，１００１の回転速度を４００ｒｐｍ、砥石１００５の押し当て圧を０．０１７ＭＰａ、加工時間を３ｓにそれぞれ設定した中間処理を、実施する。さらに、ローラ１０００，１００１の回転速度を４００ｒｐｍ、砥石１００５の押し当て圧を０．０１７ＭＰａ、加工時間を１ｓにそれぞれ設定した仕上げ処理を、行う。以上の各処理を含む超仕上げによって研磨された外表面７１ａには、下地面７０ａの真円度とは０以上且つ０．２μｍの差となるように、０．０５μｍ以上且つ０．６μｍ以下の真円度が与えられることとなる。
【００５４】
尚、こうした各工程Ｓ１０〜Ｓ４０を経て製造された弁部材４０等が、別途製造された弁ハウジング１０内に収容されることで、燃料噴射弁１の製造は完了する。
【００５５】
（作用効果）
以上説明した燃料噴射弁１及びその製造方法による作用効果を、以下に説明する。
【００５６】
燃料噴射弁１によると、弁座部１９及び弁体部４８のうち後者である「特定弁部」にて基材７０の下地面７０ａに積層されている被覆層７１は、耐摩耗性を確保するためのＤＬＣ膜７４を図４，７の如く２μｍ超過の厚さにて有することで、耐久性も確保できる。しかも、研磨状態の下地面７０ａに積層された被覆層７１を構成する２μｍ超過の厚いＤＬＣ膜７４であっても、研磨状態の外表面７１ａにて真円度が図４，６の如く０．６μｍ以下に抑えられることで、着座状態での弁座部１９及び弁体部４８間にて図６の如く油密性を確保できる。尚、本実施形態との比較のために図４，６，７には、研磨なしのＤＬＣ膜７４の場合が示されている。
【００５７】
また燃料噴射弁１によると、製品回転用の調整砥石スピンドルの回転振れ精度の限界から、ＤＬＣ膜７４の外表面７１ａには、０．０５μｍ以上の真円度を与えることが好ましい。
【００５８】
さらに燃料噴射弁１によると、ＤＬＣ膜７４の屈折率を図５の如く２．２以上とすることで、弁座部１９及び弁体部４８間での着座時に懸念されるＤＬＣ膜７４の摩耗量を低減して、耐摩耗性を高めることができる。それと共に、ＤＬＣ膜７４の屈折率を図５の如く２．４以下とすることで、ＤＬＣ膜７４の成膜に必要な温度を可及的に低く抑えて、外乱等に起因した成膜温度不足によるＤＬＣ膜７４の成膜不良を抑止できる。
【００５９】
またさらに燃料噴射弁１によると、ＤＬＣ膜７４の厚さを図４，７の如く５μｍ以下とすることで、ＤＬＣ膜７４の密着性を確保し得る。故に、密着不足によるＤＬＣ膜７４の成膜不良を抑止できると共に、弁座部１９及び弁体部４８間での着座時に懸念されるＤＬＣ膜７４の剥がれも抑止できる。
【００６０】
加えて燃料噴射弁１の製造方法では、第一研磨工程Ｓ２０の超仕上げによって基材７０の下地面７０ａが研磨状態に形成された後、積層工程Ｓ３０にて当該下地面７０ａに積層される被覆層７１のうちＤＬＣ膜７４が与える外表面７１ａも、第二研磨工程Ｓ４０の超仕上げによって研磨状態に形成される。これにより「特定弁部」としての弁体部４８では、ＤＬＣ膜７４を図４，７の如く２μｍ超過の厚さに形成して耐摩耗性及び耐久性を確保できるだけでなく、研磨状態にした外表面７１ａの真円度を図４，６の如く０．６μｍ以下に抑えて油密性を確保できる。
【００６１】
また加えて燃料噴射弁１の製造方法では、第二研磨工程Ｓ４０の超仕上げによって基材７０の下地面７０ａとの真円度差が０.２μm以下となる研磨状態に、ＤＬＣ膜７４の外表面７１ａが形成される。これによれば、第一研磨工程Ｓ２０の超仕上げによって基材７０の下地面７０ａを研磨状態にしておくことで、当該下地面７０ａに積層される被覆層７１のうちＤＬＣ膜７４が外表面７１ａに与える真円度を、第二研磨工程Ｓ４０の超仕上げによって図４，６の如き０．６μｍ以下まで簡単に抑え得る。故に、油密性を確保する効果の信頼性を、高めることができる。
【００６２】
（他の実施形態）
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、当該実施形態に限定して解釈されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の実施形態に適用することができる。
【００６３】
具体的に変形例１では、図１３に示す「特定弁部」としての弁座部１９を形成する基材７０の下地面７０ａに対して、ＤＬＣ膜７４（図３参照）を有する被覆層７１が積層されていてもよい。変形例２では、図１４に示す「特定弁部」としての弁座部１９及び弁体部４８をそれぞれ形成する基材７０の下地面７０ａに対して、ＤＬＣ膜７４（図３参照）を有する被覆層７１が積層されていてもよい。
【００６４】
変形例３では、例えばＤＬＣ膜７４に求められる摩耗量の許容上限値等に応じて、ＤＬＣ膜７４の屈折率が２．２未満又は２．４超過の値に設定されていてもよい。変形例４では、例えばＤＬＣ膜７４の成膜に必要な温度等に応じて、ＤＬＣ膜７４の屈折率が２．４超過の値に設定されていてもよい。変形例５では、例えばＤＬＣ膜７４に求められる基材７０への密着性等に応じて、ＤＬＣ膜７４の厚さが５μｍ超過の値に設定されていてもよい。変形例６では、例えば基材７０の下地面７０ａにて達成可能な真円度等に応じて、下地面７０ａとＤＬＣ膜７４の外表面７１ａとの真円度差が０．２μm超過の値に設定されていてもよい。
【符号の説明】
【００６５】
１  燃料噴射弁、１０  弁ハウジング、１８  噴孔、１９  弁座部、４０  弁部材、４８  弁体部、７０  基材、７０ａ  下地面、７１  被覆層、７１ａ  外表面、７２  第一中間膜、７３  第二中間膜、７４  ＤＬＣ膜、１０００，１００１  ローラ、１００２，１００５  砥石、１００３  真空チャンバ、１００４  ターゲット、Ｃ  中心軸線、Ｓ１０  準備工程、Ｓ２０  第一研磨工程、Ｓ３０  積層工程、Ｓ４０  第二研磨工程
【図１】
2018115629.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【手続補正書】
【提出日】平成29年1月24日(2017.1.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
そこで本発明者らは、弁座部及び弁体部の少なくとも一方にＤＬＣ膜を厚めの２μｍ超過にて成膜した結果、新たな問題の生じることを知見したのである。その問題とは、特許文献１の開示技術の如くＤＬＣ膜を成膜する基材の表面粗さを小さく抑えたとしても、厚い成膜直後のダイヤモンドライクカーボン膜では表面凹凸が大きくなって真円度が悪化する、というものである。ここで真円度の悪化は、着座状態での弁座部及び弁体部間にて油密性を低下させて燃料漏れを生じさせてしまうため、排ガス浄化の観点から望ましくないのである。