(57)【要約】【課題】  燃料の噴射を制御する燃料噴射弁において、シール性及び異物の排出性の向上に資する技術を提供する。【解決手段】  燃料噴射孔４１ｃを有するバルブシート４１と、バルブ３０を備え、バルブ３０がバルブシート４１と当接することによって燃料噴射孔４１ｃが閉じている閉状態と、バルブ３０がバルブシート４１から離れることによって燃料噴射孔４１ｃが開いている開状態に設定される燃料噴射弁において、バルブ側の当接箇所とバルブシート側の当接箇所の少なくとも一方には、表面にバルブ３０の移動方向に沿って延びる凹凸形状が形成された基材が設けられ、基材の表面には、基材より軟質の被膜が形成されるとともに、被膜によって平滑面４１ｂが形成されている。【選択図】  図５
2008231961.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料噴射孔を有するバルブシートと、バルブを備え、前記バルブが前記バルブシートと当接することによって前記燃料噴射孔が閉じている閉状態と、前記バルブが前記バルブシートから離れることによって前記燃料噴射孔が開いている開状態に設定される燃料噴射弁であって、
前記バルブ側の当接箇所と前記バルブシート側の当接箇所の少なくとも一方には、表面に前記バルブの移動方向に沿って延びる凹凸形状が形成された基材が設けられ、前記基材の表面には、前記基材より軟質の被膜が形成されるとともに、前記被膜によって平滑面が形成されていることを特徴とする燃料噴射弁。
【請求項２】
請求項１に記載の燃料噴射弁であって、
前記平滑面は、前記基材と当該基材より軟質の被膜とによって形成されていることを特徴とする燃料噴射弁。
【請求項３】
請求項１または２に記載の燃料噴射弁であって、
前記被膜は、前記基材に対し当該基材よりも軟質のめっき材がめっき処理されることによって形成されていることを特徴とする燃料噴射弁。
【請求項４】
請求項３に記載の燃料噴射弁であって、
前記基材と前記被膜との間に、これら基材および被膜の金属結合により形成された拡散層を備えることを特徴とする燃料噴射弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体の流量を制御する流体制御弁、特に、燃料の噴射量を制御する燃料噴射弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関に用いられている燃料噴射弁は、燃料噴射孔を有するバルブシートと、バルブを備えている。この燃料噴射弁は、バルブがバルブシートと当接することにより燃料噴射孔が閉じている閉状態と、バルブがバルブシートから離れることによって燃料噴射孔が開いている開状態に設定される。このような燃料噴射弁では、バルブとバルブシートとの間における燃料のシール性の向上に対する要望がある。
特開２００３−５６４３０号公報には、バルブシートの円錐斜面に当接、離間するバルブの外周に形成される稜部に、Ｒ面による面取りを施すことにより、滑らかなバルブ摺動性と、異物噛み切り性を両立させる技術が開示されている。
ところで、バルブが当接するバルブシートのシート面（円錐斜面）を滑らかにするために、当該円錐斜面に対し研磨材（研削材）による研磨処理を施すことがある。そのときの研磨材による研磨方向（円錐斜面に対する研磨材の相対移動方向）を円錐斜面の周方向とすると、円錐斜面には、研磨処理を施したとしても微視的に見て円錐斜面の周方向の凹凸形状が形成される。この状態が図９の模式図に示される。
上記の凹凸形状は、延在方向が燃料の流れ方向（図９に矢印で示す方向）と直交する方向であり、バルブと当接したときに燃料が漏れ難い。このため、シール性を高める上では有効となる。
しかしながら、上記の凹凸形状は、良好なシール性が得られる反面、凹部に異物が噛み込んだときに、当該凹部からの排出性が悪く、異物が残留する可能性が高い。そして凹部に残留した異物が凸部以上の高さを有する場合には、バルブがバルブシートに当接した際にシール部に隙間を生じさせる可能性がある。
【特許文献１】特開２００３−５６４３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
そこで、本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、流体の流量を制御する流体制御弁、特に、燃料の噴射量を制御する燃料噴射弁において、シール性及び異物の排出性の向上に資する技術を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題を解決するため、本発明に係る燃料噴射弁の好ましい形態は、燃料噴射孔を有するバルブシートと、バルブシートに当接されるバルブを備える。燃料には、ガソリン、液化石油ガス（ＬＰＧ）、液化天然ガス（ＬＮＧ）等の液体燃料、それ以外の種々の燃料が包含される。
燃料噴射弁は、バルブがバルブシートと当接することによって燃料噴射孔が閉じている閉状態と、バルブがバルブシートから離れることによって燃料噴射孔が開いている開状態に設定される構成とされる。
【０００５】
特に、本発明の好ましい形態では、バルブ側の当接箇所とバルブシート側の当接箇所の少なくとも一方には、表面にバルブの移動方向に沿って延びる凹凸形状が形成された基材が設けられ、基材の表面には、基材より軟質の被膜が形成されるとともに、被膜によって平滑面が形成されている。
基材の表面は、バルブの移動方向に沿って延びる凹凸形状を有する。この凹凸形状は、例えば基材の表面に対し研磨材による研磨処理を施すことで形成される。具体的には、研磨処理を行うときの基材に対する研磨材の研磨方向（相対移動方向）を、バルブの移動方向に沿う方向に定めることで形成することができる。
また、被膜は、基材よりも軟質であるため、成形時において当該当接部の基材の凹部に、この基材よりも軟質の材料が入り込み易く、表面が平滑状とされた平滑面を容易に形成させることが可能となる。なお、この平滑面の形成に際しては、被膜によって被覆された基材を所定条件下に置くエージング処理が施されるのが好ましい。このエージング処理によって、平滑面の面粗度（平滑度合い）が向上することとなる。
なお、本発明の燃料噴射弁において、基材に対し被膜を施す方法に関しては、めっき処理、ＰＶＤ処理、ＣＶＤ処理、溶射などの処理方法を適宜用いることができる。
【０００６】
また、本発明に係る燃料噴射弁の更なる形態では、燃料噴射弁において、基材及び被膜によって形成される平滑面は、換言すれば、被膜とこの被膜表面に露出した基材部分とによって平滑状に形成される面とされる。従って、閉弁状態において、バルブ側の当接箇所とバルブシート側の当接箇所の少なくとも一方のうち、被膜表面に露出した基材部分が、バルブシートあるいはバルブの基材部分と当接することとなるため、少なくとも基材部分同士の当接構造が実現される。
【０００７】
また、本発明に係る燃料噴射弁の更なる形態では、被膜は基材に対し当該基材よりも軟質のめっき材がめっき処理されることによって形成されている。
【０００８】
また、本発明に係る燃料噴射弁の更なる形態では、基材に対し当該基材よりも軟質のめっき材がめっき処理されており、更に基材と被膜との間に、これら基材及び被膜の金属結合により形成された拡散層を備える構成とされる。この拡散層は、所定の拡散処理条件での処理によって、基材及び被膜を金属結合させて互いの密着性を高めるのに寄与する部位とされる。この拡散処理条件としては、拡散に要する時間、温度、雰囲気などのうちの少なくとも１つによって規定される条件を用いることができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の好ましい形態によれば、シール性及び異物排出性の向上を図ることが可能な燃料噴射弁が提供される。
具体的には、バルブとバルブシートの少なくとも一方が基材よりも軟質の被膜を有するため、表面が平滑状とされた平滑面を容易に形成させることが可能となり、これによって閉弁状態におけるシール性を高めることができる。
また、基材に対し被膜を被着させる構造の場合には、基材に対し別部材を設ける構成に比して成形精度が高いという作用効果を奏する。
ところで、バルブがバルブシートに当接する際、当接箇所に対し滑り（摺動）動作を伴うものである。つまりバルブが燃料噴射孔を閉じる方向に滑り動作する。本発明の好ましい形態によれば、基材表面の凹凸形状がバルブの相対滑り動作方向に延びている。このため、仮に燃料中の硬質の異物が当該異物よりも軟質の被膜（基材の凹部に相当する部位）に噛み込んだとしても、異物はバルブがバルブシートに当接する際の相対滑り動作により押されて下流側へと移動され、被膜からの排出が促される。このように、本発明の好ましい形態によれば、基材表面の凹凸形状がバルブの移動方向に沿って延在する構成としたことにより、被膜に噛み込んだ異物の排出性を高めることができる。
【００１０】
また、本発明の更なる形態によれば、閉弁状態において、平滑面の各部位のうち、被膜の露出した基材部分が、バルブまたはバルブシートの基材部分と当接し、同様の硬さの基材部分同士の当接構造が少なくとも実現されるため、開閉動作が繰り返される場合であっても、耐久性（耐摩耗性）を高めることができる。
【００１１】
また、本発明の更なる形態によれば、基材に対し当該基材よりも軟質のめっき材をめっき処理することによって被膜及び平滑面が形成された燃料噴射弁が提供される。
【００１２】
また、本発明の更なる形態によれば、基材と被膜との間に拡散層を備えることによって、これら基材と被膜との密着性を高め、被膜が剥離し難い構成とされるため、これによって耐久性の高い燃料噴射弁が提供される。本構成は、とりわけバルブの作動回数（摺動回数）が比較的多いことが予想されるバルブ製品に対し特に効果的である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の実施例を、図面を参照して説明する。図１には、本発明の一実施例である燃料噴射弁１０の縦断面図が示されている。燃料噴射弁１０は、燃料噴射孔から噴射する燃料の流量を制御する。燃料噴射弁１０は、流体吐出孔（燃料噴射孔に対応する）から吐出する流体（燃料に対応する）の流量を制御する“流体制御弁”とも称呼される。
【００１４】
図１に示す燃料噴射弁１０は、燃料タンク（図示していない）から供給される液体状態のガソリン（以下、単に“燃料”と言う）を内燃機関の気筒に噴射する。この燃料噴射弁１０は、本体部２０、バルブ３０、バルブシート４０、駆動部５０を有している。
【００１５】
本体部２０は、筒状に形成されており、その中心側（内周側）に形成された孔は、燃料通路２１ａとして用いられる。図１において、燃料は、燃料通路２１ａを図の上方から下方に流れる。
また、本体部２０は、燃料が流れる方向に対して上流側（図１の上側）（以下、単に“上流側”という）に配置される固定コア２１と、燃料が流れる方向に対して下流側（図１の下側）（以下、単に“下流側”という）に配置されるボディ２２、コネクタ２４を有している。固定コア２１とボディ２２は、磁性材料である金属により形成されている。固定コア２１の外周面の所定位置には、外周方向に突出しているフランジ２１ｂが形成されている。
また、燃料通路２１ａの上流側には、燃料通路２１ａに供給される燃料をフィルタ処理するための燃料フィルタ２３が設けられている。
【００１６】
バルブ３０は、可動コア３１と、可動コア３１の下流側に取り付けられたボール弁３２を有している。このバルブ３０は、バルブシート４０に対向して配置されている。
可動コア３１は、磁性材料である金属によって筒状に形成されており、中心側（内周側）の孔は燃料通路３１ａとして用いられる。また、この可動コア３１の側壁には、燃料通路３１ａと、バルブシートボディ４１の内周側に形成された燃料通路４１ａとを連通する連通孔３１ｂが形成されている。ボール弁３２は、球状に形成されている。
バルブ３０は、本体部２０及びバルブシート４０に対し、燃料噴射弁１０の軸方向（図１の上下方向）に相対移動可能に配設されている。本実施例では、バルブ３０の可動コア３１が、ボディ２２の内周面に摺動可能に配設されている。
【００１７】
バルブシート４０は、バルブシートボディ４１を有している。このバルブシートボディ４１は、圧入等によってボディ２２の内周面に取り付けられる。バルブシートボディ４１は、底部を有する有底筒状に形成されている。バルブシートボディ４１の底部には、シート面（当接面）４１ｂと燃料噴射孔４１ｃが形成されている。シート面４１ｂは、下流側に向うに従って径が狭まる円錐斜面によって形成されている。バルブシートボディ４１の内周側の孔は、燃料通路４１ａとして用いられる。また、バルブシートボディ４１の、ボール弁３２と対向する内周面には、軸方向（図１の上下方向）に溝４１ｄが形成されている。これにより、燃料は、燃料通路４１ａから溝４１ｄを介して燃料噴射孔４１ｃに流出可能である。
【００１８】
ボール弁３２がシート面４１ｂに当接すると、燃料噴射孔４１ｃが閉じ、燃料の噴射が停止される（閉状態）。一方、ボール弁３２がシート面４１ｂから離れると、燃料噴射孔４１ｃが開き、燃料が噴射される（開状態）。バルブシートボディ４１のシート面４１ｂは、本発明の“バルブシートのバルブとの当接箇所”に対応する。
【００１９】
また、バルブ３０を、バルブシート４０のシート面４１ｂと当接する方向（燃料噴射孔４１ｃを閉じる方向）に移動させる力を発生するスプリング３４が設けられている。このスプリング３４は、スプリングアジャスタ３３とバルブ３０（可動コア３１）との間に設けられている。
スプリングアジャスタ３３は、固定コア２１の内周面に圧入及び固定される。固定コア２１に対するスプリングアジャスタ３３の固定位置を調整することによって、バルブ３０をバルブシート４０のシート面４１ｂの方向に移動させる、スプリング３４から発生する弾性力を調整することができる。
スプリングアジャスタ３３の内周側の孔は、燃料通路３３ａとして用いられる。これにより、燃料は、燃料フィルタ２３、燃料通路２１ａ，３３ａ，３１ａ，４１ａ及び溝４１ｄを介して燃料噴射孔４１ｃに供給される。
バルブ３０のボール弁３２がバルブシートボディ４１のシート面４１ｂに当接した状態では、固定コア２１と可動コア３１の間に微小間隙が形成されるように構成されている。
【００２０】
駆動部５０は、バルブ３０を駆動する駆動力を発生する。駆動部５０は、固定コア２１、電磁コイル５２及びボディ２２により構成される。
電磁コイル５２は、コイル巻線に電流が流れることによって電磁力を発生する。この電磁コイル５２を構成するコイル巻線は、固定コア２１の外周側に配置されるボビン５１に巻かれている。通常、固定コア２１は、電磁コイル５２のコイル巻線が巻かれた状態で、樹脂によって被覆される。この時、一端側が電磁コイル５２に接続された接続線２５の一部が、樹脂によって一体化される。
ボディ２２は、筒状に形成され、ボビン５１の外周側に、固定コア２１のフランジ２１ｂの外周面がボディ２２の内周面に当接するように配置されている。例えば、固定コア２１を、ボディ２２の内周面に圧入する。このとき、ボディ２２は、その軸方向の上流側の端部（図１の上方側の端部）が、フランジ２１ｂより上流側に位置するように配置される。
【００２１】
また、固定コア２１の外周側には、樹脂によって形成されたコネクタ２４が設けられている。このコネクタ２４には、外部電源に接続された接続端子が挿入可能なソケット部２４ａが形成されている。ソケット部２４ａには、一端側が電磁コイル５２に接続されている接続線２５の他端側が配置されている。これにより、電磁コイル５２は、接続線２５を介して外部電源から電流が供給される。
なお、電磁コイル５２と外部電源を接続する接続線２５としては、１本の接続線を用いてもよいし、直接接続される複数の接続線を用いてもよい。例えば、ボビン５１から突出している接続線と、コネクタ２４に内装されている接続線を用いることもできる。
【００２２】
燃料噴射弁１０は、以下のように動作する。
外部電源から接続線２５を介して電磁コイル５２に電流を供給すると、固定コア２１及び可動コア３１を通ってボディ２２へと磁束が流れ、バルブ３０（可動コア３１とボール弁３２）を固定コア２１方向に移動させる駆動力が発生する。これにより、バルブ３０は、バルブシートボディ４１のシート面４１ｂ（バルブシート４０）から離れる方向（図１の上方向）に移動する。そして、可動コア３１が固定コア２１に当接すると、バルブ３０の移動が停止する。
この状態では、ボール弁３２は、バルブシートボディ４１のシート面４１ｂから離れる。これにより、燃料噴射孔４１ｃが開き、燃料噴射孔４１ｃから燃料が噴射される（開状態）。
一方、電磁コイル５２への電流の供給を停止すると、バルブ３０は、スプリング３４の弾性力によって、バルブシートボディ４１のシート面４１ｂ（バルブシート４０）に近づく方向（図１の下方向）に移動する。そして、ボール弁３２がバルブシートボディ４１のシート面４１ｂに当接すると、バルブ３０の移動が停止する。
この状態では、燃料噴射孔４１ｃが閉じ、燃料噴射孔４１ｃからの燃料の噴射が停止される（閉状態）。
【００２３】
次に、燃料噴射弁１０の詳細な構成を、図２〜図５を参照しながら説明する。なお、図２は図１のＸ部分の拡大図であり、図３は図２のＹ部分の拡大図である。図４はシート面４１ｂの基材の表面形状を示す模式図である。図５はシート面４１ｂの構成を示す模式図である。
【００２４】
ボール弁３２及びバルブシートボディ４１は、ステンレス鋼によって形成されている。また、バルブシートボディ４１の各部位のうち、少なくともボール弁３２が当接する箇所、すなわちシート面４１ｂには、基材（“母材”とも言う）と、基材より軟質のめっき被膜により平滑面（平坦面）が形成されている。本実施例では、基材の表面は、図４の模式図に示すように、シート面４１ｂの円錐斜面の傾斜方向、すなわち燃料の流れ方向に連続して延びる凸部と凹部からなる凹凸形状４５を有する。なお、図４には便宜上、円錐斜面の周方向に均等な形状の凹部と凸部が規則的に並んでいる場合を示す。
【００２５】
基材の表面に対し研磨材による研磨処理（研削処理）が施される。研磨処理は、基材の表面を滑らかに仕上げるために行われるが、それでもなお微視的に見れば、基材の表面には凹凸形状４５が形成されることになる。そこで、本実施例では、研磨処理を行う際の、基材の表面に対する研磨材による研磨方向を、円錐斜面の傾斜方向に沿う方向に定める。これにより基材の表面には、円錐斜面の傾斜方向に延びる凹凸形状４５が形成されることになる。凹凸形状４５が本発明の“凹凸形状”に対応する。
【００２６】
また本実施例では、バルブシートボディ４１のシート面４１ｂに、ステンレス鋼（硬度ＨＶ：７５０）からなる基材と、この基材より軟質であるＳｎ（すず）（硬度ＨＶ：１０〜５０）からなるＳｎめっき被膜により平滑面４２が形成されている。すなわち、ステンレス製のボール弁３２とステンレス製のバルブシートボディ４１との間に平滑面４２が設けられている。
【００２７】
ここで、平滑面４２について説明する。
図３に示すように、ステンレス製の基材の表面は、上述したように、凸部と、凸部の間の凹部を有している。この基材の表面の凹部には、基材より軟質であるＳｎめっき被膜が入り込んでいる。そして、基材の表面の凹部に入り込んでいるＳｎめっき被膜の表面と、Ｓｎめっき被膜の表面に露出している基材の凸部の一部（基材露出部）４３によって平滑面４２が形成されている。
なお、平滑面４２は、平滑面４２の平滑度合いを示す面粗度が、Ｓｎめっき処理前の基材の最大面粗度以下となるように形成される。
平滑面４２が本発明の“平滑面”に対応し、ステンレス製の基材が本発明の“基材”に対応し、Ｓｎめっき被膜が本発明の“被膜”に対応する。
【００２８】
平滑面４２を形成する方法を、図６及び図７を参照しながら説明する。図６には、平滑面４２を形成する第１の方法が示されており、図７には、平滑面４２を形成する第２の方法が示されている。
【００２９】
図６に示されている第１の形成方法は、基材の表面にＳｎめっき処理を行う第１工程と、めっき被膜の表面をエージング処理する第２工程により構成されている。
【００３０】
第１工程（Ｓｎめっき処理工程）では、ステンレス製の基材の表面にＳｎめっき材料をめっき処理することによって、当該基材の表面にＳｎめっき被膜を形成する（図６（ａ）参照）。基材の表面にＳｎめっき材料をめっき処理する方法としては、公知のＳｎめっき処理方法を用いることができる。典型的には、ＳｎイオンやＳｎ錯イオンを含む電解質に直流電流又はパルス電流を流し、陰極に金属Ｓｎを析出させる方法が用いられる。この場合、Ｓｎめっき被膜の厚さは、例えば、０．５〜１［μｍ］程度に設定される。このＳｎめっき処理方法に代えて、Ｓｎめっき液に他の金属イオン又は錯イオンを添加した状態で電流を流し、陰極にＳｎと添加金属を析出させる方法（Ｓｎ合金めっき処理方法）を用いることもできる。
このＳｎめっき処理工程により、Ｓｎめっき被膜が、基材の表面の凸部上に、基材の表面の凹部に入り込んだ状態で形成される。
【００３１】
第２工程（エージング処理工程）では、第１工程（Ｓｎめっき処理工程）で形成されたＳｎめっき被膜の表面をエージング処理する。例えば、Ｓｎめっき被膜の表面に、ボール弁３２を、数千回程度押し当てる。このエージング処理によって、基材の表面の凸部上に形成されているめっき被膜が除去される。その結果、基材露出部４３と、基材の表面の凹部に入り込んでいるＳｎめっき被膜の表面とによって平滑面４２が形成される（図６（ｂ）参照）。
このエージング処理によって、平滑面４２の面粗度（平滑度合い）を向上させることができ、燃料噴射弁１０のシール性を効果的に高めることができる。
【００３２】
図７に示されている第２の形成方法は、基材の表面にＳｎめっき処理を行う第１工程と、拡散処理を行う第２工程と、Ｓｎめっき被膜の表面をエージング処理する第３工程により構成されている。
【００３３】
第１工程（Ｓｎめっき処理工程）では、第１の形成方法の第１工程（Ｓｎめっき処理工程）と同様の処理が実行される。
第２工程（拡散処理工程）では、第１工程でＳｎめっき被膜が形成された基材を所定の条件下に置き、拡散処理を行う。例えば、Ｓｎめっき被膜が形成された基材を、周囲温度１８０℃の状態で６０分置き、熱拡散処理を行う。この熱拡散処理によって、ステンレス製の基材とＳｎめっき被膜が金属結合し、基材とＳｎめっき被膜との間に、密着性（耐久性）の高い熱拡散層が形成される（図７（ａ）参照）。基材とＳｎめっき被膜との間に熱拡散層が形成されることによって、Ｓｎめっき被膜が基材から剥離し難くなる。
なお、基材とＳｎめっき被膜との間に、熱拡散層等の拡散層を形成する条件としては、拡散に要する時間、温度、雰囲気等のうちの少なくとも１つによって規定される条件を用いることができる。
第３工程（エージング処理工程）では、第１の形成方法の第２工程（エージング処理工程）と同様の処理が実行される。このエージング処理によって、第１の形成方法と同様に、基材の表面の凹部（微小隙間）に入り込んでいるＳｎめっき被膜の表面と、基材露出部４３とによって平滑面４２が形成される（図７（ｂ）参照）。
【００３４】
第１の形成方法及び第２の形成方法を用いて平滑面４２を形成した燃料噴射弁１０の作動耐久性能を、図８を参照しながら説明する。図８は、燃料噴射弁１０の作動回数と閉状態における油密（ｍｍ３／ｍｉｎ）との関係を示すグラフである。図８において、横軸は作動回数（ｎ１＜ｎ２＜ｎ３）を示し、縦軸は油密（ｍ１＜ｍ２＜ｍ３）を示している。油密に関しては、値が小さいほどシール性が高い。
なお、図８では、△で示されている線は、Ｓｎめっき処理を行っていない燃料噴射弁１０の特性であり、□で示されている線は、［Ｓｎめっき処理＋エージング処理］を行った（第１の形成方法を用いた）燃料噴射弁１０の特性であり、●で示されている線は、［Ｓｎめっき処理＋熱拡散処理＋エージング処理］を行った（第２の形成方法を用いた）燃料噴射弁１０の特性である。
【００３５】
図８から、第１の形成方法及び第２の形成方法を用いて平滑面４２を形成することにより、平滑面４２が形成されていない場合より油密の値が小さくなっていることを確認することができる。すなわち、シール性が向上していることを確認することができる。これは、前述したＳｎめっき処理及びエージング処理によって、平滑面４２の面粗度（平滑度合い）が向上したことによる効果である。
特に、第２の形成方法を用いた場合には、作動回数がｎ３（ｎ３＞ｎ２＞ｎ１）に達しても、油密の値が低い値に維持されていることを確認することができる。すなわち、シール性が高いレベルで維持されていることを確認することができる。これは、前述した熱拡散処理によって、基材とＳｎめっき被膜との間に、Ｓｎめっき被膜が基材から剥離するのを防止することができる、密着性の高い熱拡散層が形成されていることによる効果である。したがって、高シール性を長い期間維持することができ、高耐久性を実現することができる。
【００３６】
以上のように、本実施例では、ボール弁３２（バルブ３０）と当接するシート面４１ｂ（バルブシート４０）に、ステンレス製の基材より軟質であるＳｎめっき被膜が形成されている。これにより、基材の表面の凹部にＳｎめっき被膜が入り込み、この凹部がＳｎめっき被膜で埋められるため、燃料噴射弁１０が閉じている状態において、基材の表面の凹部を介して燃料が漏れるのを抑制することができる。したがって、燃料噴射弁１０のシール性を高めることができる。
また、シート面４１ｂに、基板の表面の凹部に入り込んだＳｎめっき被膜の表面と、Ｓｎめっき被膜の表面に露出している基材露出部４３とにより平滑面４２が形成されている。これにより、燃料噴射弁１０が閉じている状態では、ボール弁３２と、シート面４１ｂの基材露出部４３とが当接する。すなわち、硬いステンレス製の基材同士が当接する。したがって、燃料噴射弁１０の弁耐久性（耐摩耗性）を高めることができる。また、基材に被膜を形成する方法を用いる場合には、基材に別部材を取り付ける方法を用いる場合に比して、高精度に加工することができる。
さらに、ステンレス製の基材とＳｎめっき被膜との間に、金属結合により形成される熱拡散層を有している。これにより、ステンレス製の基材とＳｎめっき被膜との密着性を高めることができ、Ｓｎめっき被膜が基材から剥離するのを抑制することができる。したがって、燃料噴射弁１０の耐久性をより高めることができる。この構成は、バルブの作動回数（摺動回数）が比較的多い場合に特に有効である。
【００３７】
ところで、バルブシートボディ４１のシート面４１ｂが、基材と、基材よりも軟質のめっき被膜によって形成される構成においては、バルブ３０の閉弁時にバルブ３０（ボール弁３２）とシート面４１ｂ間に燃料中の異物が噛み込んだ場合、当該異物がめっき被膜よりも硬質であれば、めっき被膜（凹部に相当する部位）に食い込む可能性がある。このときの異物が図５に符号５５によって示される。
【００３８】
しかしながら、本実施例では、基材の表面の凹凸形状４５が円錐斜面の傾斜方向に延びており、この凹凸形状４５の凹部にＳｎめっき被膜が入り込んでいる。そしてボール弁３２は、シート面４１ｂに当接する際、当該シート面４１ｂに対し円錐斜面の傾斜方向に沿って下流側に滑り動作を伴う。このため、めっき被膜に食い込んだ異物５５がシート面４１ｂに対するボール弁３２の滑り動作により押されて下流側へと移動され、被膜からの排出が促されることになる。被膜から脱出した異物は、燃料の流れによって下流側へ排出される。このように、本実施例によれば、基材表面の凹凸形状４５が円錐斜面の傾斜方向に沿って延びる構成としたことにより、被膜に噛み込んだ異物５５の排出性を高めることができる。
【００３９】
なお、噛み込んだ異物の排出時に、めっき被膜が剥離し、その隙間から燃料が漏れ出ることが予想される。しかし、その割合はシール全体から見ると僅かであり、油密への影響は僅少である。
【００４０】
本発明は、前述した実施例に限定されるものではなく、本発明の概念から逸脱しない範囲内で、種々の変更、追加、削除が可能である。
実施例では、ボール弁２０と当接するシール面４１ｂに凹凸形状４５とＳｎめっき被膜を形成したが、互いに当接するバルブ側の当接箇所とバルブシート側の当接箇所（シール面４１ｂ）のうちの少なくとも一方に凹凸形状４５とＳｎめっき被膜を形成することにより、前述した効果を得ることができる。
実施例では、ステンレス製の基材（硬度ＨＶ：７５０）に、Ｓｎめっき被膜（硬度ＨＶ：１０〜５０）を形成したが、めっき被膜は、基材より軟質であればよい。例えば、ステンレス製の基材に、Ｎｉめっき被膜（硬度ＨＶ：２００〜３００）、Ａｕめっき被膜（硬度ＨＶ：５０〜１５０）、Ｃｕめっき被膜（硬度ＨＶ：５０〜２００）、Ａｇめっき被膜（硬度ＨＶ：５０〜１５０）、Ｚｎめっき被膜（硬度ＨＶ：５０〜１００）等のめっき被膜を形成してもよい。また、これらのめっき被膜を２またはそれ以上組み合わせて用いることもできる。例えば、Ｚｎめっき被膜、Ａｕめっき被膜、Ｃｕめっき被膜のうちの２つを組み合わせて用い、または、３つを組み合わせて用いることができる。なお、燃料に対する耐腐食性およびコスト等を考慮すると、Ｓｎめっき被膜を用いるのが好ましい。
また、黄銅製の基材（硬度ＨＶ：２００〜３００）を用いることもできる。また、基材に、当該基材よりも軟質である金属被膜、樹脂被膜等を形成してもよい。また、基材としては、耐熱鋼や軸受鋼などの鋼材、チタン合金を用いることもできる。
実施例では、被膜とこの被膜表面に露出した基材部分とによって平滑面を構成したが、凹凸形状が形成された基材の表面全体を覆う被膜のみによって平滑面を形成してもよい。
実施例では、基材の表面に、当該基材より軟質である被膜を形成する方法としてめっき処理方法を用いたが、めっき処理方法以外の処理方法を用いることができる。例えば、ＰＶＤ処理方法、ＣＶＤ処理方法、溶射処理方法等を用いることができる。また、被膜は、めっき被膜に限定されない。
実施例では、基材と被膜との間に、熱拡散処理方法を用いて熱拡散層を形成したが、熱拡散層以外の種々の拡散層を形成することができる。この場合、形成する拡散層に対応する拡散処理方法が用いられる。
また基材の円錐斜面を形成する方法としては、周方向に沿って円錐斜面を形成した後、基材の円錐斜面にボール弁を複数回押し当てることにより所定寸法に形成する。このとき、ボール弁は、円錐斜面に軸方向に滑りながら当接するため、円錐斜面に軸方向の凹凸形状が形成される。
【００４１】
実施例では、内燃機関に噴射するガソリンの流量を制御したが、本発明の技術は、液体や気体を含む種々の燃料の流量を制御するために用いることができる。例えば、液化石油ガス（ＬＰＧ）、液化天然ガス（ＬＮＧ）、水素等の燃料を制御するために用いることができる。さらに、燃料を含む種々の流体の流量を制御するために用いることもできる。
【００４２】
燃料の流量を制御する燃料噴射弁として構成したが、本発明は、レギュレーター、リリーフバルブ、遮断弁、チェック弁等として構成することもできる。なお、前述した第２の形成方法［Ｓｎめっき処理＋熱拡散処理＋エージング処理］を用いて平滑面４２を形成した流体制御弁は、第１の形成方法［Ｓｎめっき処理＋エージング処理］を用いて平滑面４２を形成した流体制御弁より相対的に耐久性が高い。このため、バルブの作動回数（摺動回数）が比較的多い流体制御弁、例えば、インジェクタやレギュレーター等では、平滑面を形成する方法として第２の形成方法を用いるのが好ましい。一方、バルブの作動回数（摺動回数）が比較的少ない流体制御弁、例えば、遮断弁やチェック弁等では、平滑面を形成する方法として第１の形成方法を用いることもできる。
また、前述した各構成は、単独で用いてもよいし、複数を組み合わせて用いてもよい。
【００４３】
本発明の趣旨に鑑み、以下の態様を構成することができる。
（態様１）
「流体吐出孔を有するバルブシートと、バルブを備え、前記バルブが前記バルブシートと当接することによって前記流体吐出孔が閉じている閉状態と、前記バルブが前記バルブシートから離れることによって前記流体吐出孔が開いている開状態に設定される流体制御弁であって、
前記バルブ側の当接箇所と前記バルブシート側の当接箇所の少なくとも一方には、表面に前記バルブの移動方向に沿って延びる凹凸形状が形成された基材が設けられ、前記基材の表面には、前記基材より軟質の被膜が形成されるとともに、前記被膜によって平滑面が形成されていることを特徴とする流体制御弁。」
【００４４】
態様１に記載の流体制御弁は、流体の流れを制御する制御弁であって、流体吐出孔を有するバルブシートと、バルブシートに当接されるバルブを備える。燃料には、ガソリン、液化石油ガス（ＬＰＧ）、液化天然ガス（ＬＮＧ）等の液体燃料、それ以外の種々の燃料が包含される。
態様１に記載の流体制御弁は、バルブがバルブシートと当接することによって流体吐出孔が閉じている閉状態と、バルブがバルブシートから離れることによって流体吐出孔が開いている開状態に設定される構成とされる。
【００４５】
特に、態様１に記載の流体制御弁では、バルブ側の当接箇所とバルブシート側の当接箇所の少なくとも一方には、表面にバルブの移動方向に沿って延びる凹凸形状が形成された基材が設けられ、基材の表面には、基材より軟質の被膜が形成されるとともに、被膜によって平滑面が形成されている。
基材の表面は、バルブの移動方向に沿って延びる凹凸形状を有する。この凹凸形状は、例えば基材の表面に対し研磨材による研磨処理を施すことで形成される。具体的には、研磨処理を行うときの基材に対する研磨材の研磨方向（相対移動方向）を、バルブの移動方向に沿う方向に定めることで形成することができる。
また、被膜は、基材よりも軟質であるため、成形時において当該当接部の基材の凹部に、この基材よりも軟質の材料が入り込み易く、表面が平滑状とされた平滑面を容易に形成させることが可能となる。なお、この平滑面の形成に際しては、被膜によって被覆された基材を所定条件下に置くエージング処理が施されるのが好ましい。このエージング処理によって、平滑面の面粗度（平滑度合い）が向上することとなる。
なお、態様１に記載の流体制御弁において、基材に対し被膜を施す方法に関しては、めっき処理、ＰＶＤ処理、ＣＶＤ処理、溶射などの処理方法を適宜用いることができる。
【００４６】
態様１に記載の発明によれば、シール性及び異物排出性の向上を図ることが可能な流体制御弁が提供される。
具体的には、バルブとバルブシートの少なくとも一方が基材よりも軟質の被膜を有するため、表面が平滑状とされた平滑面を容易に形成させることが可能となり、これによって閉弁状態におけるシール性を高めることができる。
また、基材に対し被膜を被着させる構造の場合には、基材に対し別部材を設ける構成に比して成形精度が高いという作用効果を奏する。
ところで、バルブがバルブシートに当接する際、当接箇所に対し滑り（摺動）動作を伴うものである。つまりバルブが流体吐出孔を閉じる方向に滑り動作する。態様１に記載の発明によれば、基材表面の凹凸形状がバルブの相対滑り動作方向に延びている。このため、仮に流体中の硬質の異物が当該異物よりも軟質の被膜（基材の凹部に相当する部位）に噛み込んだとしても、異物はバルブがバルブシートに当接する際の相対滑り動作により押されて下流側へと移動され、被膜からの排出が促される。このように、本発明によれば、基材表面の凹凸形状がバルブの移動方向に延在する構成としたことにより、被膜に噛み込んだ異物の排出性を高めることができる。
【００４７】
（態様２）
「態様１に記載の流体制御弁であって、
前記平滑面は、前記基材と当該基材より軟質の被膜とによって形成されていることを特徴とする流体制御弁。」
【００４８】
態様２に記載の流体制御弁において、基材及び被膜によって形成される平滑面は、換言すれば、被膜とこの被膜表面に露出した基材部分とによって平滑状に形成される面とされる。従って、閉弁状態において、バルブ側の当接箇所とバルブシート側の当接箇所の少なくとも一方のうち、被膜の露出した基材部分が、バルブの基材部分と当接することとなるため、少なくとも基材部分同士の当接構造が実現される。
【００４９】
態様２に記載の発明によれば、閉弁状態において、平滑面の各部位のうち、被膜の露出した基材部分が、バルブまたはバルブシートの基材部分と当接し、同様の硬さの基材部分同士の当接構造が少なくとも実現されるため、開閉動作が繰り返される場合であっても、耐久性（耐摩耗性）を高めることができる。
【００５０】
（態様３）
「態様１または２に記載の流体制御弁であって、
前記被膜は、前記基材に対し当該基材よりも軟質のめっき材がめっき処理されることによって形成されていることを特徴とする流体制御弁。」
【００５１】
態様３に記載の流体制御弁では、態様１に記載の被膜は、基材に対し当該基材よりも軟質のめっき材がめっき処理されることによって形成されている。
【００５２】
態様３に記載の発明によれば、基材に対し当該基材よりも軟質のめっき材をめっき処理することによって被膜及び平滑面が形成された流体制御弁が提供される。
【００５３】
（態様４）
「態様３に記載の流体制御弁であって、
前記基材と前記被膜との間に、これら基材および被膜の金属結合により形成された拡散層を備えることを特徴とする流体制御弁。」
【００５４】
態様４に記載の流体制御弁は、態様２に記載の構成のように、基材に対し当該基材よりも軟質のめっき材がめっき処理されており、更に基材と被膜との間に、これら基材及び被膜の金属結合により形成された拡散層を備える構成とされる。この拡散層は、所定の拡散処理条件での処理によって、基材及び被膜を金属結合させて互いの密着性を高めるのに寄与する部位とされる。この拡散処理条件としては、拡散に要する時間、温度、雰囲気などのうちの少なくとも１つによって規定される条件を用いることができる。
【００５５】
態様４に記載の発明によれば、基材と被膜との間に拡散層を備えることによって、これら基材と被膜との密着性を高め、被膜が剥離し難い構成とされるため、これによって耐久性の高い流体制御弁が提供される。本構成は、とりわけバルブの作動回数（摺動回数）が比較的多いことが予想されるバルブ製品に対し特に効果的である。
【００５６】
（態様５）
「燃料噴射孔を有するバルブシートと、バルブを備え、前記バルブが前記バルブシートと当接することによって前記燃料噴射孔が閉じている閉状態と、前記バルブが前記バルブシートから離れることによって前記燃料噴射孔が開いている開状態に設定される燃料噴射弁であって、
前記バルブと当接する前記バルブシートの当接箇所には、基材と当該基材より軟質の被膜とによって、前記燃料噴射孔の外周から前記燃料噴射孔に向かって径が狭まる円錐斜面形状の平滑面が形成されており、前記基材の、前記円錐斜面に対応する面は、凹凸形状が前記円錐斜面の傾斜方向に延びるように形成され、前記被膜は、前記基材の、前記円錐斜面に対応する面を覆うように設けられていることを特徴とする燃料噴射弁。」
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の燃料噴射弁の一実施例の縦断面図である。
【図２】図１のＸ部分の拡大図である。
【図３】図２のＹ部分の拡大図である。
【図４】基材の表面形状を示す模式図である。
【図５】シート面の構成を示す模式図である。
【図６】平滑面を形成する第１の方法を説明する図である。
【図７】平滑面を形成する第２の方法を説明する図である。
【図８】油密（ｍｍ３／ｍｉｎ）と作動回数との関係を、従来の燃料噴射弁と本発明の燃料噴射弁の実施例について示した図である。
【図９】従来のバルブシートのシート面（円錐斜面）に形成される円錐斜面の周方向の凹凸形状を示す模式図である。
【符号の説明】
【００５８】
１０  燃料噴射弁
２０  本体部
２１  固定コア
２１ａ  燃料通路
２１ｂ  フランジ
２２  ボディ
２３  燃料フィルタ
２４  コネクタ
２４ａ  ソケット部
２５  接続線
３０  バルブ（弁体）
３１  可動コア
３１ａ  燃料通路
３１ｂ  連通孔
３２  ボール弁
３３  スプリングアジャスタ
３３ａ  燃料通路
３４  スプリング
４０  バルブシート
４１  バルブシートボディ
４１ａ  燃料通路
４１ｂ  シート面
４１ｃ  燃料噴射孔
４１ｄ  溝
４２  平滑面
４３  基材露出部
４５  凹凸形状
５０  駆動部
５１  ボビン
５２  電磁コイル
５５  異物
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2008231961.tif 000007
【図６】
2008231961.tif 000008
【図７】
2008231961.tif 000009
【図８】
2008231961.tif 000010
【図９】
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