(57)【要約】【課題】  信頼性の高い溶接構造の燃料噴射弁を提供する。【解決手段】  燃料噴射弁本体３とノズル１とを別体に製作し、本体のケース先端部３ａにノズルを圧入した後、ケース外周から重ね溶接を行い溶接部５を形成してノズルをケースに接合する。ノズルの外径Ｄはケース先端部内径ｄに対して、ケース内の燃料圧力が最大となったときのケース先端部３ａの内径の膨張量より大きい圧入代を有するとともに、溶接部からノズル圧入端部までの長さＬはケース内に最大燃料圧力が作用したときにもケース内の燃料油がノズル外周とケース内周との間を通って溶接部まで到達することを防止するのに十分な長さとされる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料圧力が内圧として作用するインジェクタケースと、該ケース先端部に嵌合されるとともにケース内の燃料を噴射する噴孔が先端に形成されたノズル部と、を備えた燃料噴射弁であって、
前記ノズル部外周には前記ケース先端部内に嵌合されるインロー部が形成され、該インロー部をケース先端部内に圧入後、ケース外周からケース先端部とインロー部とを重ね溶接することによりノズル部がケースに固定され、
前記インロー部外径は、前記ケース先端部内径に対して、少なくとも最大燃料圧力が作用したときのケース先端部内径の膨張量より大きい圧入代を有し、かつ前記インロー部の前記重ね溶接部からインロー部圧入端までの長さは、ケース内燃料圧力が最大になった場合にもケース内の燃料油がケース内周とインロー部外周との間を通って前記重ね溶接部に到達することを防止可能な長さとされてい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】
本発明は燃料噴射弁に関し、詳細にはインジェクタケースとノズルとを溶接により接合した溶接構造を有する燃料噴射弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、燃料噴射弁としては、インジェクタケースとノズル部とを一体に形成した一体構造の燃料噴射弁が一般的に使用されている。
ところが、一体構造の燃料噴射弁は部品点数が多く、しかも製作工数が多いため製品コストが高くなる問題がある。
【０００３】
そこで、近年インジェクタケースとノズル部とを別体に製作、加工した後に溶接により接合する溶接構造の燃料噴射弁が使用されるようになった。溶接構造とすることにより、インジェクタケース、ノズルの加工が容易になり製作工数を大幅に低減できるのみならず、部品点数も減少するため、燃料噴射弁の製品コストを大幅に低減することが可能となる。
【０００４】
この種の燃料噴射弁の例としては、例えば特許文献１に記載されたものがある。
特許文献１の燃料噴射弁は、インジェクタ本体のケース部に筒状のノズル嵌合部を設け、この嵌合部に燃料噴射口を有するノズルを嵌合するとともに、ケース外周部を加熱して、ケース外周からノズル外周に達する環状の溶融部を設けることによりケースとノズルとを重ね溶接して相互に接合している。
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−２７０４３９号公報
【特許文献２】特開２００４−１４３９４４号公報
【特許文献３】特開平８−７４６９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１の燃料噴射弁では、インジェクタ本体（ケース）先端部に別体に製作したノズルを嵌合してケース外側から重ね溶接してケースとノズルとを接合することにより、燃料噴射弁の製造コストを大幅に低減している。
【０００７】
ところが、特許文献１のような従来の溶接構造の燃料噴射弁は比較的低圧（例えば１０ＭＰａ程度）の燃料噴射圧力で使用する場合には問題はないものの、燃料噴射圧力が高圧（例えば１００ＭＰａ程度）になると問題を生じる場合がある。
【０００８】
図２は、従来の溶接構造の燃料噴射弁のケースとノズルとの嵌合部を模式的に示している。図２において、１００はインジェクタの一部を、１０３はインジェクタのケース、１０１はノズルを示している。先端部１０３ａは中空円筒状のインジェクタケース先端部を示している。ケース１０３は、外部から供給される加圧燃料油をノズル１０１に供給する燃料油通路として機能する他、ノズル１の噴孔を開閉するニードルとその駆動装置（図示せず）を収容する役目を果している。
【０００９】
ノズル１０１はインジェクタケース１０３とは別体に形成された部材で、一端が閉鎖された中空円筒形状をしており、閉鎖端にはケース１０３内の加圧燃料を噴射する噴孔（図示せず）が開口している。
【００１０】
ノズル１０１は、ケース１０３の先端部１０３ａに嵌合された後、重ね溶接によりケース先端部１０３ａに接合される。
ノズル１０１の外周部のうち、嵌合時にケース先端部１０３ａ内周部と接触する部分は平滑に機械加工されたインロー部として形成されている。通常、ノズル１０１とケース先端部１０３ａとの嵌合時のはめあいは、製造効率を向上させるために嵌合の容易さを重視して隙間バメとされるが、ケース先端部１０３ａとノズル１０１との芯出し精度が必要となる場合には、インロー部外径はケース内径に対して数ミクロン程度の圧入代を設けている。
【００１１】
ノズル１０１をケース先端部１０３ａに嵌合後、ケース先端部１０３ａ外周はレーザーなどにより、溶融部が嵌合されたノズル１０１の外周に到達するまで加熱され、いわゆる重ね溶接が行われる。
【００１２】
図２にＩで示すのは、ノズル１０１とケース先端部１０３ａの重ね溶接部断面近傍の拡大図である。溶融部（ビード）１０５はケース先端部１０３ａの全周にわたって連続して形成され、これによりノズル１０１がケース先端部１０３ａ内周に堅固に接合されるとともに、ビード１０５によりシールがなされ、ノズル１０１外周とケース先端部１０３ａ内周との隙間を通ってケース内の燃料油が外部に漏洩することが防止される。
【００１３】
ところが、図２に示す従来の溶接構造の燃料噴射弁では、燃料圧力が高圧になるとケース先端部１０３ａのビード部１０５にクラックが発生する問題が生じている。
本発明者の研究の結果、この問題は燃料圧力によるケース先端部１０３ａの内径の膨張に起因するものであることが判明している。
【００１４】
すなわち、図２の溶接構造の燃料噴射弁は稼働中に燃料噴射に伴って変動する燃料油圧力が内圧として作用する。このため、ケース先端部１０３ａの内径は燃料油圧力に応じて膨張（拡径）する。
【００１５】
このため、ノズル１０１とケース先端部１０３ａとのはめあいが隙間バメである場合にはもちろん、芯出しのために数ミクロン程度の圧入代を設けた場合であっても、ケース先端部１０３ａに燃料圧力が作用するとケース先端部１０３ａの内径の膨張により、ノズル１０１の圧入端（ノズル開放端部、図２に１０１ａで示す）側ではノズル１０１外周とケース先端部１０３ａ内周との間に空隙が生ずる。
【００１６】
ノズル１０１外周とケース先端部１０３ａ内周との間に空隙が生じると、この部分には燃料油が進入し、ノズル１０１外面にも内面とほぼ同じ燃料油圧力が作用するようになる。
このため、この部分ではノズル１０１はケース内の燃料油圧力によっては膨張（拡径）せず、ケース先端部１０３ａのみが拡径するようになる。
【００１７】
このように、従来の溶接構造燃料噴射弁では燃料油圧力が作用するとノズル１０１は拡径せず、ケース先端部１０３ａのみが燃料油圧力により拡径するが、ノズル１０１とケース先端部１０３ａとの接合部（ビード部）１０５ではノズル１０１とケース先端部１０３ａとが接合されているため、この部分から先端側のケースは拡径できない。
【００１８】
図１にＩＩで示すのは上記の燃料油圧力が作用した状態のビード部１０５近傍部分拡大図である。
ＩＩから判るようにこの状態ではケース先端部１０３ａ壁はビード部近傍で曲げられることになり、ビード部近傍には応力集中が生じ大きな曲げ応力が作用する。
【００１９】
燃料噴射弁稼働中、上記ビード部近傍の曲げ応力は燃料噴射によるケース１０３内の燃料油圧力変動に応じて変動する。このため、稼働時間がある程度に達すると上記ビード部近傍では曲げ応力の繰返しの印加により疲労破壊が生じ、クラックが発生するようになるのである。
【００２０】
この問題を防止するためには、例えばケース先端部１０３ａの肉厚を大きく設定してビード部への応力集中を低減することも考えられるが、実際には燃料噴射弁ケースの外径は機関への搭載上の制約があり、上記問題を防止するのに十分なほど肉厚を大きくするのは困難である。
【００２１】
このため、従来は高圧噴射用の燃料噴射弁には図１のような溶接構造を採用することはできず、製品コストを低減することが困難な状況となっていた。
【００２２】
本発明は、上記従来技術の問題に鑑み、高圧噴射に使用した場合にもケースにクラックなどの疲労破壊が生じることがない、信頼性の高い溶接構造の燃料噴射弁をを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
本発明によれば、燃料圧力が内圧として作用するインジェクタケースと、該ケース先端部に嵌合されるとともにケース内の燃料を噴射する噴孔が先端に形成されたノズル部と、を備えた燃料噴射弁であって、前記ノズル部外周には前記ケース先端部内に嵌合されるインロー部が形成され、該インロー部をケース先端部内に圧入後、ケース外周からケース先端部とインロー部とを重ね溶接することによりノズル部がケースに固定され、前記インロー部外径は、前記ケース先端部内径に対して、少なくとも最大燃料圧力が作用したときのケース先端部内径の膨張量より大きい圧入代を有し、かつ前記インロー部の前記重ね溶接部からインロー部圧入端までの長さは、ケース内燃料圧力が最大になった場合にもケース内の燃料油がケース内周とインロー部外周との間を通って前記重ね溶接部に到達することを防止可能な長さとされていることを特徴とする、燃料噴射弁が提供される。
【００２４】
すなわち、本発明では、ノズルのインロー部外径は最大燃料圧力によるケース内径の膨張量より大きい圧入代を有しているため、燃料圧力が作用してケースが拡径した場合でもインロー部外周とケース内周との間に空隙が生じず、しかも溶接部からインロー部圧入端までの距離は最大油圧が作用した場合でもケース内の燃料油が溶接部に到達することを防止するのに十分な長さにされている。このため、溶接部近傍で燃料油圧によりケースのみが膨張することがなく、ケースの溶接部付近に曲げ応力が集中することが防止される。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、信頼性の低下を生じずに高圧用の燃料噴射弁をノズルとケースとの溶接構造で製作することが可能となるため、高圧用の燃料噴射弁の製作工数と部品点数を低減し製造コストを大幅に低減することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、添付図面を用いて本発明の実施形態について説明する。
図１は本発明の燃料噴射弁の溶接構造の実施形態を説明する、図２と同様な図である。
図１において１はノズル、１０はインジェクタ本体、３はケース、３ａはケース先端部、１ａはケース先端部３ａへのノズルの圧入端部を示している。
また、図１においてＬは、ノズル１のインロー部の圧入端部１ａから溶接部５までの長さを、Ｄはノズル１インロー部の外径を、それぞれ表している。
【００２７】
図１に示すように、本実施形態の燃料噴射弁の溶接構造は、図２に示した従来の溶接構造と概略類似しているが、以下の２点が大きく異なっている。
【００２８】
（１）ノズル１インロー部の外径Ｄは、ケース先端部３ａの内径ｄに対して圧入代δだけ大きくされており、圧入代δは、ケース先端部３ａに最大燃料圧力が作用したときのケース先端部３ａ内径の膨張量より大きい値とされている。
すなわち、Ｄ＝ｄ＋δ＞ｄ′
（ｄ′は、最大燃料圧力が作用したときのケース内径を表す。）
【００２９】
（２）インロー部の圧入端部１ａから溶接部５までの長さＬは、ケース先端部３ａに最大燃料圧力が作用した場合にもケース先端部３ａ内面とノズル１インロー部外面との間を通って燃料油が溶接部５に到達することを阻止するのに十分な長さとされている。
【００３０】
以下、上記構成としたことによる効果を説明する。
上記（１）のようにインロー部外径Ｄを設定したことにより、内圧がケース先端部３ａに作用した場合でも圧入代の範囲であればケース先端部３ａの膨張（拡径）に応じてノズル１も拡径するため、燃料圧力が作用してもケース先端部３ａとノズル１との外周は常に密着して膨張（拡径）する。
【００３１】
また、前述したようにケース先端部３ａ内面とノズル１外面との間にケース内の燃料油が進入すると、ノズルには内部と外部とに同じ圧力が作用することになるため、内圧はケースのみに作用するようになる。このため、上記（１）のようにノズルインロー部の外径Ｄを設定していても、実際には最大燃料圧力が作用する領域ではケースのみが拡径してしまうことも考えられる。
【００３２】
そこで、本実施形態では上記（２）のようにインロー部圧入端部から溶接部までの距離Ｌを設定している。このようにインロー部の長さを設定することにより、最大燃料圧力が作用した場合でも、少なくとも溶接部５近傍までは燃料油が進入することがないため、溶接部（接合部）近傍ではノズルインロー部外径とケース内径との間に差が生じることが防止され、溶接部近傍に曲げ応力が集中することが防止される。
【００３３】
なお、インロー部の長さＬ、すなわち、ケース先端部３ａに最大燃料圧力が作用した場合にもケース先端部３ａ内面ととノズル１インロー部外面との間を通って燃料油が溶接部５に到達することを阻止するのに十分な圧入端１ａから溶接部５までの長さ、は燃料油最大圧力、ケース３とノズル１の内径及び肉厚、圧入代δなどにより大きく異なってくる。
【００３４】
このため、長さＬは上記要因を考慮して有限要素法などを用いて解析的手法により求めることも可能であるが、実際の燃料噴射弁を用いた実験等により、燃料噴射弁毎に決定することが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の燃料噴射弁の溶接構造を説明する図である。
【図２】従来の燃料噴射弁溶接構造を説明する図である。
【符号の説明】
【００３６】
１、１０１    ノズル
１０、１００    燃料噴射弁本体
３、１０３    ケース
３ａ、１０３ａ    ケース先端部
５    溶接部
【図１】
2007040187.tif 000003
【図２】
2007040187.tif 000004