(57)【要約】【課題】金属部材の結合面に，特別な前処理を施すことなく，合成樹脂部材を食い込ませる多数の凹部を形成することができて，金属部材に合成樹脂部材を強固に結合し得る，安価な複合部材を提供する。【解決手段】金属部材１７と合成樹脂部材１６とを相互に結合してなる複合部材において，金属部材１７の合成樹脂部材１６との結合面を，多数の凹部４１を有する破断面４０で構成し，多数の凹部４１に合成樹脂部材１６を食い込ませることにより，金属部材１７及び合成樹脂部材１６間を結合した。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属部材（１７）と合成樹脂部材（１６）とを相互に結合してなる複合部材において，  金属部材（１７）の合成樹脂部材（１６）との結合面を，多数の凹部（４１）を有する破断面（４０）で構成し，前記多数の凹部（４１）に合成樹脂部材（１６）を食い込ませることにより，金属部材（１７）及び合成樹脂部材（１６）間を結合したことを特徴とする複合部材。
【請求項２】
請求項１記載の複合部材において，
前記金属部材を，多数の気孔（４１）を内包する金属焼結体（１７）で構成し，その破断面（４０）には，前記多数の凹部として前記気孔（４１）を開口させたことを特徴とする複合部材。
【請求項３】
請求項２記載の複合部材において，
前記金属焼結体（１７）中，破断面（４０）近傍の気孔率を，他の部分の気孔率より大きく設定したことを特徴とする複合部材。
【請求項４】
請求項１〜３の何れかに記載の複合部材を使用した電磁弁であって，
弁座（８）を有する弁ハウジング（１）と，この弁ハウジング（１）に連設される固定コア（５）と，この固定コア（５）を囲繞するよう弁ハウジング（１）に取り付けられるコイル（２７）と，前記複合部材としての弁組立体（１５）とよりなり，この弁組立体（１５）を，前記コイル（２７）への通電時，前記固定コア（５）に吸引される前記金属部材としての可動コア（１７）と，この可動コア（１７）に形成された破断面（４０）にモールド結合され，前記弁座（８）と協働する前記合成樹脂部材としての弁体（１６）とで構成したことを特徴とする電磁弁。
【請求項５】
金属部材（１７）と合成樹脂部材（１６）とを相互に結合してなる複合部材の製造方法において，
一部に前記金属部材（１７）に対応した形状を備えた金属基材（４８）を製作する第１工程と，前記金属基材（４８）に破断を生じさせて，その破断面（４０）に多数の凹部（４１）が存在する前記金属部材（１７）を得る第２工程と，前記金属部材（１７）を，樹脂部材成形金型（５３）にセットして，その金属部材（１７）の破断面（４０）を樹脂部材成形金型（５３）のキャビティ（５３ａ）に臨ませ，このキャビティ（５３ａ）に合成樹脂を充填して前記合成樹脂部材（１６）を成形すると共に，その合成樹脂を前記破断面（４０）に存在する多数の凹部（４１）に食い込ませる第３工程とを有することを特徴とする複合部材の製造方法。
【請求項６】
請求項５記載の複合部材の製造方法において，
前記第１工程では，前記金属基材として，粉末状の金属原料（４５）を加圧，焼結して，多数の気孔（４１）を内包する金属焼結体（４８）を製作し，前記第２工程では，前記金属焼結体（４８）に破断を生じさせて，その破断面（４０）に多数の凹部として前記気孔（４１）が開口する前記金属部材（１７）を得ることを特徴とする複合部材の製造方法。
【請求項７】
請求項６記載の複合部材の製造方法において，
前記第１工程での金属焼結体（４８）の製作時，その金属焼結体（４８）の気孔率が，前記第２工程で生じる破断面（４０）に対応する破断予定部（５０）で大，その他の部分で小となるようにしたことを特徴とする複合部材の製造方法。
【請求項８】
請求項５〜７の何れかに記載の複合部材の製造方法において，
前記第２工程で前記金属基材（４８）の，前記破断面（４０）を形成すべき破断予定部（５０）に，その部分を脆弱化する溝（５１）を形成することを特徴とする複合部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，金属部材と合成樹脂部材とを相互に結合してなる複合部材及びそれを使用する電磁弁，並びに複合部材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属部材と合成樹脂部材とを相互に結合してなる複合部材は，特許文献１に開示されるように既に知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−３４２８９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１に記載された複合部材では，金属部材と合成樹脂部材との結合力を強化するために，金属部材の結合面に陽極酸化処理を施し，更に水溶液によるエッチング処理をして多数の凹部を形成し，合成樹脂部材の成形時，合成樹脂を前記多数の凹部に食い込ませることを行っている。
【０００５】
しかしながら，このように金属部材の結合面に，合成樹脂部材を食い込ませる多数の凹部を形成するのに，陽極酸化及びエッチングの処理を施すことは，製造工程を増やし，複合部材のコストの低減を困難にする。またエッチング処理後，処理液を結合面より完全に除去することは困難であり，結合後，残留液による腐蝕の懸念もある。
【０００６】
本発明は，かゝる事情に鑑みてなされたもので，金属部材の結合面に，特別な前処理を施すことなく，合成樹脂部材を食い込ませる多数の凹部を形成することができて，金属部材に合成樹脂部材を強固に結合し得る，安価な複合部材及びそれを使用する電磁弁，並びに複合部材の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために，本発明は，金属部材と合成樹脂部材とを相互に結合してなる複合部材において，金属部材の合成樹脂部材との結合面を，多数の凹部を有する破断面で構成し，前記多数の凹部に合成樹脂部材を食い込ませることにより，金属部材及び合成樹脂部材間を結合したことを第１の特徴とする。
【０００８】
また本発明は，第１の特徴に加えて，前記金属部材を，多数の気孔を内包する金属焼結体で構成し，その破断面には，前記多数の凹部として前記気孔を開口させたことを第２の特徴とする。
【０００９】
さらに本発明は，第２の特徴に加えて，前記金属焼結体中，前記破断面近傍の気孔率を，他の部分の気孔率より大きく設定したことを第３の特徴とする。
【００１０】
さらにまた本発明は，第１〜３の特徴の何れの複合部材を使用した電磁弁であって，弁座を有する弁ハウジングと，この弁ハウジングに連設される固定コアと，この固定コアを囲繞するよう弁ハウジングに取り付けられるコイルと，前記複合部材としての弁組立体とよりなり，この弁組立体を，前記コイルへの通電時，前記固定コアに吸引される前記金属部材としての可動コアと，この可動コアに形成された破断面にモールド結合され，前記弁座と協働する前記合成樹脂部材としての弁体とで構成したことを第４の特徴とする。尚，前記電磁弁は，後述する本発明の実施形態中の電磁式燃料噴射弁Ｉに対応する。
【００１１】
また本発明は，金属部材と合成樹脂部材とを相互に結合してなる複合部材の製造方法において，一部に前記金属部材に対応した形状を備えた金属基材を製作する第１工程と，前記金属基材に破断を生じさせて，その破断面に多数の凹部が存在する前記金属部材を得る第２工程と，前記金属部材を，樹脂部材成形金型にセットして，その金属部材の破断面を樹脂部材成形金型のキャビティに臨ませ，このキャビティに合成樹脂を充填して前記合成樹脂部材を成形すると共に，その合成樹脂を前記破断面に存在する多数の凹部に食い込ませる第３工程とを有することを第５の特徴とする。
【００１２】
さらに本発明は，第５の特徴に加えて，前記第１工程では，前記金属基材として，粉末状の金属原料を加圧，焼結して，多数の気孔を内包する金属焼結体を製作し，前記第２工程では，前記金属焼結体に破断を生じさせて，その破断面に多数の凹部として前記気孔が開口する前記金属部材を得ることを第６の特徴とする。
【００１３】
さらにまた本発明は，第６の特徴に加えて，前記第１工程での金属焼結体の製作時，その金属焼結体の気孔率が，前記第２工程で生じる破断面に対応する破断予定部で大，その他の部分で小となるようにしたことを第７の特徴とする。
【００１４】
さらにまた本発明は，第５〜第７の特徴の何れかに加えて，前記第２工程で前記金属基材の，前記破断面を形成すべき破断予定部に，その部分を脆弱化する溝を形成することを第８の特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の第１の特徴によれば，金属部材の合成樹脂部材との結合面を，多数の凹部を有する破断面で構成し，多数の凹部に合成樹脂部材を食い込ませることにより，金属部材及び合成樹脂部材間を結合したので，金属部材の結合面に特別な前処理を施すことなく多数の凹部を形成することができ，それら凹部に合成樹脂部材を食い込ませたアンカ効果により金属部材に合成樹脂部材を強固に結合してなる複合部材を安価に提供することができる。
【００１６】
本発明の第２の特徴によれば，金属部材を，多数の気孔を内包する金属焼結体で構成し，その破断面には，多数の凹部として前記気孔を開口させたので，金属焼結体の粉末状の原料の粒子や密度を制御することにより，金属部材の破断面，即ち結合面に所望大きさの多数の気孔を凹部として開口させることができ，これら気孔に合成樹脂部材を食い込ませることにより，より良好なアンカ効果を得て，金属部材及び合成樹脂部材の結合力を強化することができる。
【００１７】
本発明の第３の特徴によれば，金属焼結体中，破断面近傍の気孔率を，他の部分の気孔率より大きく設定したことで，金属部材の破断面に，充分に大なる多数の気孔を凹部として開口させることができ，これら気孔に合成樹脂部材を食い込ませることによって，より一層良好なアンカ効果を得て，金属部材及び合成樹脂部材の結合力をより強化することができる。
【００１８】
本発明第４の特徴によれば，電磁弁の弁組立体を，コイルへの通電時，固定コアに吸引される金属部材としての可動コアと，この可動コアに形成された破断面にモールド結合され，弁座と協働する合成樹脂部材としての弁体とで構成したので，可動コアの結合面に特別な前処理を施すことなく多数の凹部を形成することができ，それら凹部に合成樹脂製の弁体を充填させるアンカ効果により，可動コア及び弁体を相互に強固に結合してなる弁組立体を安価に提供することができる。
【００１９】
本発明の第５の特徴によれば，金属部材と合成樹脂部材とを相互に結合してなる複合部材の製造方法において，一部に金属部材に対応した形状を備えた金属基材を製作する第１工程と，金属基材に破断を生じさせて，その破断面に多数の凹部が存在する金属部材を得る第２工程と，金属部材を，樹脂部材成形金型にセットして，その金属部材の破断面を樹脂部材成形金型のキャビティに臨ませ，このキャビティに合成樹脂を充填して合成樹脂部材を成形すると共に，その合成樹脂を前記破断面に存在する多数の凹部に食い込ませる第３工程とを順次実行することにより，金属部材の結合面に特別な前処理を施すことなく，その金属部材に合成樹脂部材を強固に結合してなる複合部材を能率よく製造することができる。
【００２０】
本発明の第６の特徴によれば，第１工程では，金属基材として，粉末状の金属原料を加圧，焼結して，多数の気孔を内包する金属焼結体を製作し，第２工程では，金属焼結体に破断を生じさせて，その破断面に多数の凹部として前記気孔が開口する金属部材を得るので，金属焼結体よりなる金属部材の結合面に存在する気孔の有効なアンカ効果を利用して，その結合面に合成樹脂部材を，より強固に結合してなる複合部材を能率よく製造することができる。
【００２１】
本発明の第７の特徴によれば，第１工程での金属焼結体の製作時，その金属焼結体の気孔率が，第２工程で生じる破断面に対応する破断予定部で大，その他の部分で小となるようにしたので，第２工程で金属焼結体を破断予定部で破断して金属部材を得るとき，金属焼結体を破断予定部で比較的小さき破断力をもって確実に破断することができ，しかも金属部材の破断面には，更に大なる多数の気孔を凹部として開口させることができる。したがって第３工程でこれら気孔に合成樹脂部材を食い込ませることによって，より良好なアンカ効果を得て，金属部材及び合成樹脂部材の結合力をより強化することができる。
【００２２】
本発明の第８の特徴によれば，第２工程で金属基材の，破断面を形成すべき破断予定部に，その部分を脆弱化する溝を形成するので，第２工程で金属基材に破断力を加えたとき，金属基材を破断予定部で確実に破断し得て，所望形状の金属部材を確実に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明に係る複合部材を弁組立体として用いた電磁式燃料噴射弁の縦断面図。
【図２】上記弁組立体の製造方法の工程説明図。
【図３】上記弁組立体の別の製造方法の工程説明図。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明の実施の形態を，添付図面に基づいて以下に説明する。
【００２５】
先ず図１において，本発明の複合部材をエンジン用の電磁式燃料噴射弁の弁組立体に適用した例より説明する。電磁式燃料噴射弁Ｉの弁ハウジング１は，円筒状の弁座部材２と，この弁座部材２の後端部にＣ字状のストッパ部材７を挟んで同軸状に結合される磁性円筒体３と，この磁性円筒体３の後端に同軸状に結合される非磁性円筒体４と，この非磁性円筒体４の後端に同軸状に結合される中空円筒状の固定コア５と，この固定コア５の後端に同軸状に連設される燃料入口筒６とで構成される。
【００２６】
固定コア５には，非磁性円筒体４内に向かって突出する吸引筒部５ａが形成されている。弁座部材２には，その前端面に下流端を開口する円錐状の弁座８と，この弁座８の上流端に連なる円筒状のガイド孔９と，弁座８の中心部を貫通する弁孔１０とが設けられている。弁座部材２の前端には，前記弁孔１０に連通する１又は複数の燃料噴孔１１を有するインジェクタプレート１２が液密に溶接される。
【００２７】
弁ハウジング１には弁組立体１５が収容される。この弁組立体１５は，前記ガイド孔９に軸方向摺動自在に収容される弁体１６と，この弁体１６の後端部に一体に結合され，磁性円筒体３及び非磁性円筒体４の内周に間隙を存して摺動可能に嵌合する可動コア１７とで構成されるもので，可動コア１７は，その後端が前記固定コア５の吸引筒部５ａの前端に対向するように配置される。
【００２８】
弁体１６は，弁座８に着座し得る球状の弁部１６ａと，ガイド孔９に摺動自在に支承される前後一対のジャーナル部１６ｂ，１６ｂと，前記ストッパ部材７に当接して弁体１６の開弁限界を規定するフランジ１６ｃとを一体に備えており，各ジャーナル部１６ｂには，燃料の流通を可能にする複数の面取り部１８が設けられる。
【００２９】
固定コア５の中空部２０には，可動コア１７を弁体１６の閉じ方向，即ち弁座８への着座方向に付勢するコイル状の弁ばね２２と，この弁ばね２２の後端を支承するパイプ状のリテーナ２３とが収容される。燃料入口筒６の入口には燃料フィルタ２４が装着される。
【００３０】
非磁性円筒体３及び固定コア５の外周にはコイル組立体２５が嵌装される。このコイル組立体２５は，非磁性円筒体３及び固定コア５に外周面に嵌合するボビン２６と，これに巻装されるコイル２７とからなっており，このコイル組立体２５を囲繞するコイルハウジング２８の一端部が磁性円筒体３の外周面に溶接により結合される。
【００３１】
コイルハウジング２８，コイル組立体２５及び固定コア５は合成樹脂製の被覆層３０内に埋封され，この被覆体３０の中間部には，前記コイル２７に連なる接続端子３３を収容する備えたカプラ３１が一体に連設される。
【００３２】
而して，コイル２７を消磁した状態では，弁ばね２２の付勢力で可動コア１７及び弁体１６が前方に押圧され，その弁部１６ａが弁座８に着座している。したがって，燃料入口筒６に供給された高圧燃料は，燃料入口筒６は勿論，固定コア５，非磁性円筒体４，磁性円筒体３及び弁座部材２の各内部を満たして待機する。
【００３３】
コイル２７に通電すると，それにより生ずる磁束が固定コア５，コイルハウジング２８，磁性円筒体３及び可動コア１７を順次走り，その磁力により可動コア１７が固定コア５の吸引筒部５ａに吸引され，この可動コア１７と一体に移動する弁体１６が弁座８から離座して弁孔１０を開放するので，弁座部材３内の高圧燃料が，弁体１６の面取り部１８を経て弁座８及び弁孔１０を通過した後，燃料噴孔１１から図示しない内燃機関の吸気ポートに向けて噴射される。その際，弁体１６は，そのフランジ１６ｃがストッパ部材７に受け止められることで開弁ストロークが一定に規制される。
【００３４】
さて，図１及び図２より，弁組立体１５の構成及びその製造方法について説明する。
【００３５】
図１において，弁組立体１５は，磁性焼結金属製の可動コア１７と，この可動コア１７の前端に一体にモールド結合される合成樹脂製の弁体１６とよりなっており，可動コア１７の弁体１６との結合面は，多数の凹部４１，４１…を有する破断面４０で構成され，その多数の凹部４１，４１…に弁体１６を構成する合成樹脂が食い込むことで，可動コア１７及び弁体１６は相互に一体に結合される。
【００３６】
このように，弁組立体１５を，固定コア５に吸引される可動コア１７と，この可動コア１７に形成された破断面４０にモールド結合される合成樹脂製の弁体１６とで構成したので，可動コア１７の結合面に特別な前処理を施すことなく多数の凹部４１，４１…を形成することができ，それら凹部４１，４１…に合成樹脂製の弁体１６を食い込ませたアンカ効果により，可動コア１７及び弁体１６を相互に強固に結合してなる弁組立体１５を安価に提供することができる。
【００３７】
上記弁組立体１５の製造に当たっては，先ず，図２（Ａ）に示すように，可動コア１７及び，それに連続する余剰コア１７′よりなる金属焼結体４８を通電焼結装置Ｓを用いて製造する。即ち，通電焼結装置Ｓは，上下両端を開放したシリンダ状の固定ダイ４２と，この固定ダイ４２に上下から抜差し可能に嵌合される一対のピストン状パンチ４３ａ，４３ｂとを備えており，下部パンチ４３ｂを固定ダイ４２に嵌合した状態で，固定ダイ４２内に粉末状の磁性金属からなる原料４５を所定量装入する。その際，固定ダイ４２内の原料４５において，可動コア１７の，前記固定コア５に対向する前端側の大半に対応する部分を，小粒子の磁性金属粉よりなる小粒子層４５ａに形成し，可動コア１７の後端側の残部及び余剰コア１７′に対応する部分を，大粒子の磁性金属粉よりなる大粒子層４５ｂに形成する。
【００３８】
その後，固定ダイ４２に嵌入した上部パンチ４３ａと下部パンチ４３ｂとで前記原料４５を圧縮して圧粉体化させ，次いで，両パンチ４３ａ，４３ｂによる圧縮を継続させながら，通電加熱電源４４から両パンチ４３ａ，４３ｂを介して，圧粉体化した原料４５に通電，加熱することより金属焼結体４８を得る。
【００３９】
その結果，この金属焼結体４８中，前記大粒子層４５ｂに対応する部分は，前記小粒子層４５ａに対応する部分よりも気孔率が大となる。
【００４０】
次いで，図２（Ｂ）に示すように，通電焼結装置Ｓから取り出した金属焼結体４８における可動コア１７と余剰コア１７′との境界部を破断予定部５０として環状の溝５１を切削又はプレスにより形成する。而して，破断予定部５０の近傍部は気孔率が大となっていて，その内包する比較的大きな気孔により脆弱化しており，その上，その外周に形成される環状の溝５１により破断予定部５０は一層脆弱化される。
【００４１】
そこで，余剰コア１７′に破断力を加えて，可動コア１７から余剰コア１７′を破断，分離すると，図２（Ｃ）に示すように，可動コア１７の，気孔率が大なる破断面４０には，充分に大きな気孔が凹部４１，４１…として多数開口することになる。一方，可動コア１７の，気孔率が小さい他の主要部では，金属組織が稠密となっている。しかも，環状の溝５１を有する金属焼結体４８の破断予定部５０では，余剰コア１７′に破断力を加えたとき，集中応力により比較的容易且つ正確に破断することになり，所望形状の可動コア１７を確実に得ることができる。
【００４２】
この可動コア１７を，次に図２（Ｄ）に示すように，二つ割りの弁体成形金型５３，５３内にセットする。その際，可動コア１７は，その破断面４０が弁体１６に対応するキャビティ５３ａに臨むように配置される。そこで，弁体成形金型５３，５３の合わせ面に形成されるゲート５４からキャビティ５３ａに，溶融した合成樹脂を加圧，充填して弁体１６を成形する。その際，溶融した合成樹脂は，可動コア１７の破断面４０に開口する前記多数の気孔，即ち凹部４１，４１…に密に食い込むことになる。こうして，可動コア１７と弁体１６とを相互に結合した弁組立体１５を製造する。そして弁体１６の固化を待って弁体成形金型５３，５３を開き，弁組立体１５を取り出す。
【００４３】
かくして，可動コア１７の破断面４０，即ち結合面に，特別な前処理を施すことなく，合成樹脂製の弁体１６を強固に結合することができ，しかも可動コア１７の主要部は，気孔率が小さく，金属組織が稠密であるので，所望の強度，硬度及び磁気特性を確保することができ，高性能の弁組立体１５を能率よく製造することができる。
【００４４】
次に，弁組立体１５の別の製造方法について，図３により説明する。
【００４５】
この別の製造方法では，図３（Ａ）に示すように，通電焼結装置Ｓにより，二個の可動コア１７，１７を対称的に配置した形状の金属焼結体４８を製造する。その後，図３（Ｂ）に示すように，焼結体４８において二個の可動コア１７，１７の境界が破断予定部５０であり，その破断予定部５０に，それを脆弱化する環状の溝５１を形成し，次いで，一方の可動コア１７に破断力を加えて，焼結体４８を二個の可動コア１７，１７に破断，分割する。
【００４６】
こうして，各破断面４０に多数の気孔，即ち凹部４１，４１…が開口した二個の可動コア１７，１７を同時に得ることができ，素材の無駄を無くすることができる。その後は，図２（Ｅ）の場合と同様に，弁体成形金型５３，５３を使用して，各可動コア１７に合成樹脂製の弁体１６をモールド結合する。尚，図３中，図２に対応する部分には，同一の参照符号を付して重複する説明を省略する。
【００４７】
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく，その要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更が可能である。例えば，破断する金属基材として，金属焼結体４８の他，鋳造物，鍛造物を使用することもできる。
【符号の説明】
【００４８】
Ｉ・・・・・電磁弁（電磁式燃料噴射弁）
１・・・・・弁ハウジング
５・・・・・固定コア
８・・・・・弁座
１５・・・・複合部材（弁組立体）
１６・・・・合成樹脂部材（弁体）
１７・・・・金属部材（可動コア）
２７・・・・コイル
４０・・・・破断面，結合面
４１・・・・凹部
４５・・・・原料
４８・・・・金属基材（金属焼結体）
５０・・・・破断予定部
５１・・・・溝
５３・・・・樹脂部材成形金型（弁体成形金型）
【図１】
2013244649.tif 000003
【図２】
2013244649.tif 000004
【図３】
2013244649.tif 000005