(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向の一方に向かって内径が縮径している管状部材の管内空間に大径側から小径側に針状部材を挿入する部品組み付け方法であって、
管内空間の中心軸が鉛直線に重なり管内空間の小径側が下になるように前記管状部材を保持し、小径側開口部から前記管内空間に気体を圧送しつつ前記針状部材を挿入し、前記針状部材が前記管状部材の内壁に支持されるまで前記管内空間の圧力を前記針状部材が前記管内空間で浮遊する程度に高圧に維持しつつ、前記針状部材が前記管状部材の内壁に支持される深さまで前記針状部材を小径側に押し下げ、前記針状部材が前記管状部材の内壁に支持された後、前記管内空間に圧送する気体の圧力を落とすことを特徴とする部品組み付け方法。
【請求項２】
軸方向の一方に向かって内径が縮径している管状部材の管内空間に大径側から小径側に針状部材を挿入する部品組み付け装置であって、
前記管内空間の中心軸が鉛直線に重なり前記管内空間の小径側が下になるように前記管状部材を保持する手段と、
小径側開口部から前記管内空間に気体を圧送する手段と、
前記管内空間の気圧が前記管内空間で前記針状部材が浮遊する程度の高圧に達するまで、前記針状部材の先端を前記管内空間に挿入した位置で前記針状部材を保持する手段と、
前記管内空間の気圧が前記高圧となったら、前記針状部材が前記管状部材の内壁に支持される深さまで前記針状部材を小径側に押し下げる手段とを備え、
前記気体を圧送する手段は、前記針状部材が前記管状部材の内壁に支持された後、前記管内空間に圧送する気体の圧力を落とすことを特徴とする部品組み付け装置。
【請求項３】
前記針状部材を小径側に押し下げる手段は、前記針状部材が前記管状部材の内壁に支持される深さまで前記管状部材内に入り込んで前記針状部材を押し下げることを特徴とする請求項２に記載の部品組み付け装置。
【請求項４】
軸方向の一方に向かって内径が縮径している管状部材の管内空間に大径側から小径側に針状部材を挿入する部品組み付け装置であって、
前記管内空間の中心軸が鉛直線に重なり前記管内空間の小径側が下になるように前記管状部材を保持する手段と、
小径側開口部から前記管内空間に気体を圧送する手段と、
前記管内空間の気圧が前記管内空間で前記針状部材が浮遊する程度の高圧に達するまで、前記針状部材の先端を前記管内空間に挿入した位置で前記針状部材を保持する手段と、
前記管内空間の気圧が前記高圧となったら、前記高圧に維持しつつ、前記針状部材が前記管状部材の内壁に支持される深さまで前記針状部材を小径側に押し下げる手段とを備え、
前記針状部材を小径側に押し下げる手段は、前記針状部材が前記管状部材の内壁に支持される深さまで前記管状部材内に入り込んで前記針状部材を押し下げることを特徴とする部品組み付け装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は部品組み付け方法及び部品組み付け装置に関し、特に内燃機関のインジェクタ本体へのニードル弁の組み付けに適した部品組み付け方法及び部品組み付け装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
インジェクタ本体にニードル弁を組み付ける場合、弁密性を確保するために精密加工されたニードル弁が弁座以外の部分に衝突して損傷しないようにニードル弁をインジェクタ本体に挿入する必要がある。ニードル弁のように精密加工された針状部材を管状部材の管内空間に挿入するとき針状部材が管内空間の中心軸からずれないように挿入する方法の１つとして、管内空間の中心軸に針状部材の中心軸を一致させるように針状部材の基端部を保持して針状部材を管内空間に挿入する方法が知られている。
【０００３】
従来のインジェクタのニードル弁の組み付け方法を図６、７に示す。図６、７に示す工程は図５に示すインジェクタ１の組み付け工程の一部である。図６に示す方法では、ニードル弁１０５に固定されているアーマチュア１０４に形成されている燃料通路の内壁１０４ａにチャック１０１のつめ１０２、１０３を挿入してニードル弁１０５を保持し、インジェクタ本体１００の内部空間にニードル弁１０５を挿入する。図７に示す方法では、吸着装置１１０でアーマチュア１０４の端面１０４ｂを吸引してニードル弁１０５を保持し、インジェクタ本体１００の内部空間にニードル弁１０５を挿入する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図６、７に示すいずれの方法においても、チャック１０１のつめ１０２、１０３の加工精度、吸着装置１１０の吸引面の加工精度、組み付け装置の振動等の要因により、ニードル弁１０５のシート部１０８または摺動部１０９がインジェクタ本体１００の内壁段差面１０６、１０７に衝突しないようにニードル弁１０５を保持しつつインジェクタ本体１００に組み付けることは困難であった。
ニードル弁１０５のシート部１０８がインジェクタ本体１００の内壁段差面１０６、１０７に衝突して損傷すると弁密性が低下し、摺動部１０９が内壁段差面１０６、１０７に衝突して損傷するとニードル弁１０５の摺動抵抗が大きくなる等の問題が発生する。このような問題は、ニードル弁１０５の軸方向長さが長いときに特に顕在化しやすい。
本発明は、管状部材の管内空間に針状部材を挿入するときに針状部材の損傷を防止する部品組み付け方法及び部品組み付け装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１記載の部品組み付け方法によると、管内空間の中心軸が鉛直線上に重なり管内空間の小径側が下になるように管状部材を保持し、小径側開口部から管内空間に気体を圧送しつつ針状部材を挿入し、針状部材が管状部材の内壁に支持されるまで管内空間の圧力を針状部材が管内空間で浮遊する程度に高圧に維持しつつ、針状部材が管状部材の内壁に支持される深さまで針状部材を小径側に押し下げ、針状部材が管状部材の内壁に支持された後、管内空間に圧送する気体の圧力を落とす。管内空間に鉛直上向きの気流が発生するため、重力により自然落下する針状部材と管状部材内壁との衝突時の衝撃を緩和し、また、気流により針状部材が調心されることから針状部材の先端部が管状部材の内周壁面に衝突することを防止できる。したがって、管状部材及び針状部材の損傷を防止することができる。また、針状部材が管状部材の内壁に支持されるまで管内空間の圧力を針状部材が管内空間で浮遊する程度に高圧に維持しつつ、針状部材が管状部材の内壁に支持される深さまで針状部材を小径側に押し下げられているため、針状部材の組み付けに要する時間を短縮することができる。
【０００７】
本発明の請求項２記載の部品組み付け装置によると、管内空間の中心軸が鉛直線上に重なり管内空間の小径側が下になるように管状部材を保持し、小径側開口部から管内空間に気体を圧送し、管内空間の気圧が前記管内空間で前記針状部材が浮遊する程度の高圧に達するまで、針状部材の先端を管内空間に挿入した位置で針状部材を保持し、管内空間の気圧が高圧となったら、針状部材が管状部材の内壁に支持される深さまで針状部材を小径側に押し下げ、針状部材が管状部材の内壁に支持された後、管内空間に圧送する気体の圧力を落とす。管内空間に鉛直上向きの気流が発生するため、重力により自然落下する針状部材と管状部材内壁との衝突時の衝撃を緩和し、また、気流により針状部材が調心されることから針状部材の先端部が管状部材の内周壁面に衝突することを防止できる。したがって、針状部材及び管状部材の損傷を防止することができる。また、針状部材が管状部材の内壁に支持されるまで管内空間の圧力を針状部材が管内空間で浮遊する程度に高圧に維持しつつ、針状部材が管状部材の内壁に支持される深さまで針状部材を小径側に押し下げられているため、針状部材の組み付けに要する時間を短縮することができる。
【０００８】
本発明の請求項３に記載の部品組み付け装置によると、針状部材が管状部材の内壁に支持される深さまで管状部材内に入り込んで前記針状部材を押し下げる。
本発明の請求項４に記載の部品組み付け装置によると、管内空間の中心軸が鉛直線上に重なり管内空間の小径側が下になるように管状部材を保持し、小径側開口部から管内空間に気体を圧送し、管内空間の気圧が管内空間で針状部材が浮遊する程度の高圧に達するまで、針状部材の先端を管内空間に挿入した位置で針状部材を保持し、管内空間の気圧が高圧となったら、この高圧に維持しつつ、針状部材が管状部材の内壁に支持される深さまで管状部材内に入り込んで前記針状部材を押し下げる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を示す一実施例を図面に基づいて説明する。
図５に本実施例で組み付けられるインジェクタ１の完成品を示す。このインジェクタ１は筒内噴射型ガソリンエンジンに用いられる燃料噴射装置である。
【００１０】
ノズルホルダ９７にノズルボディ１１１と円筒部材９３がレーザ溶接により固定されている。ノズルホルダ９７、ノズルボディ１１１及び円筒部材９３は特許請求の範囲に記載された管状部材を構成する。ノズルボディ１１１には弁座１１１ａ及び噴孔１１１ｂが形成されている。この噴孔１１１ｂの流路断面積は０．１１ｍｍ2である。円筒部材９３の周囲にボビン９５に巻回されているコイル９６が設けられている。コイル９６はケース８９及びコネクタ９８により覆われている。ニードル弁１０５とアーマチュア１０４はレーザ溶接により結合されている。ニードル弁１０５及びアーマチュア１０４は特許請求の範囲に記載された針状部材を構成する。ニードル弁１０５にはノズルボディ１１１の内周壁面に摺接する摺動部１０９が形成されている。ニードル弁１０５の先端部には弁座１１１ａに当接して燃料通路を遮断するシート部１０８が形成されている。ニードル弁１０５とアーマチュア１０４の質量の和は４．８ｇである。ニードル弁１０５はアーマチュア１０４とともにコイルスプリング９９により弁座１１１ａ側に付勢されている。管状部材９３の内壁にステータ９４がレーザ溶接により固定されている。ステータ９４の内壁にアジャスティングパイプ９０が圧入により固定されている。アジャスティングパイプ９０はコイルスプリング９９の一端に当接しコイルスプリング９９にセット荷重を加えている。エンドボディ９２は円筒部材９３の端部内壁にレーザ溶接により固定されている。エンドボディ９２にはバーフィルタ９１が設けられている。
【００１１】
インジェクタ１の組み付け順は次の通りである。ノズルボディ１１１、ノズルホルダ９７及び円筒部材９３を互いにレーザ溶接により結合し、コイル９６を巻回したボビン９５、ケース８９及びコネクタ９８を円筒部材に固定する。以下の説明では、ノズルボディ１１１、ノズルホルダ９７、円筒部材９３、コイル９６、ボビン９５、ケース８９及びコネクタ９８をインジェクタ本体１００とする。インジェクタ本体１００にニードル弁１０５及びアーマチュア１０４を後述する方法により組み付けた後、ステータ９４を管状部材９３にレーザ溶接し、コイルスプリング９９をステータ９０に収納してアジャスティングパイプ９０をステータ９０に圧入固定し、バーフィルタ９１等を組み付けたエンドボディ９２を管状部材９３にレーザ溶接する。
【００１２】
図３に本発明の一実施例による部品組み付け装置を示す。この部品組み付け装置は、インジェクタ本体１００にニードル弁１０５及びアーマチュア１０４を組み付けるための装置である。部品組み付け装置は設備コストを抑制するためインジェクタ本体１００の高圧洗浄機に設けることが望ましい。本実施例では、高圧洗浄されたインジェクタ本体１００が２個ずつ９秒間隔で部品組み付け装置に移送される。尚、図３では２組あるチャック１０、つめ１１のうち１組のみを９０°回転させて表示している。
【００１３】
組み付け台１６に空気通路１６ａが形成されている。空気通路１６ａにはコネクタ１６ｂに接続される図示しない配管を通じて図示しないポンプから圧縮空気が送り込まれる。空気通路１６ａは組み付け台１６の上面に開口している。組み付け台１６の上面にシール材１７が設けられている。シール材１７は、空気通路１６ａの開口部に対応する位置に吹き出し孔１７ａを有している。吹き出し孔１７ａの縁部には図１に示すようにパッキン１７ｂが設けられている。
【００１４】
支持部材１４は支柱１５により組み付け台１６に固定されている。支持部材１４にインジェクタ本体１００を鉛直線上に保持するための取付孔１４ａが形成されている。取付孔１４ａにインジェクタ本体１００が挿入され、ノズル先端部が吹き出し孔１７ａに挿入されるとノズルホルダ９７の外壁面は取付孔１４ａの内壁面に支持され、インジェクタ本体１００はノズルボディ１１１、ノズルホルダ９７及び管状部材９３の中心軸が鉛直線に重なるように保持される。
【００１５】
押さえアーム１３は支持部材１４に支持されたインジェクタ本体１００を鉛直下向きに押さえつける部材である。押さえアーム１３は揺動自在に組み付け台１６に支持されている。押さえアーム１３がインジェクタ本体１００を鉛直下向きに押さえることによりシール材１７とノズル先端部との密閉性が向上する。
【００１６】
図示しない駆動機構により水平方向及び鉛直方向に移動可能なチャック１０は支持部材１４の上方に設けられている。チャック１０はつめ１１を図３のＡ方向に平行移動させることができる。つめ１１の下端部はインジェクタ本体１００のアーマチュア１０４の外壁面を挟持できるように形成されている。
【００１７】
押し込みピン１２は２本のつめ１１の間に設けられ、図示しない駆動機構により図３のＢ方向に移動することができる。押し込みピン１２の中心軸とインジェクタ本体１００の内部空間の中心軸とは一致し、押し込みピン１２はインジェクタ本体１００の内部空間に進入可能な形状に形成されている。以上、部品組み付け装置の構成を説明した。
【００１８】
以下、この部品組み付け装置を用いた部品組み付け方法について説明する。図４に本実施例による部品組み付け方法の各工程を示すフローチャートを示す。
(1) インジェクタ本体の設置
高圧洗浄されたインジェクタ本体１００を取付孔１４ａに挿入し、押さえアーム１３を駆動して吹き出し孔１７ａにノズル先端部を押し当ててインジェクタ本体１００を部品組み付け装置に設置する。これにより、シール材１７とノズル先端部との密閉性が確保される。
【００１９】
(2) 空気圧送開始
図示しないポンプから配管を通じて空気通路１６ａに圧縮空気を送り込む。圧縮空気の圧力はニードル弁１０５とアーマチュア１０４がインジェクタ本体１００内で浮遊する程度に設定する。ニードル弁１０５とアーマチュア１０４を浮遊させるのに必要な圧力の大きさは噴孔断面積の大きさにほぼ反比例し、ニードル弁１０５及びアーマチュア１０４の質量の増大に伴って大きくなる。ポンプから圧縮空気を送り込むとインジェクタ本体１００の管内空間に噴孔１１１ｂから鉛直上向きの気流が発生する。
【００２０】
(3) ニードル弁の移送
図１に示すように、チャック１０のつめ１１でアーマチュア１０４を挟持し、チャック１０を移動させてニードル弁１０５の中心軸とインジェクタ本体の管内空間の中心軸とが一致するようにニードル弁１０５をインジェクタ本体１００の内部空間に挿入する。このとき、つめ１１の先端がインジェクタ本体１００の縁１１０に当接するまでチャック１０を降下させることができる。
【００２１】
(4) 押し込みピン降下
つめ１１でアーマチュア１０４を挟持した状態でアーマチュア１０４に当接する位置まで押し込みピン１２を降下させる。押し込みピン１２がアーマチュア１０４に当接したらチャック１０によりつめ１１を開き、つめ１１からアーマチュア１０４を開放する。本実施例では、噴孔１１１ｂにポンプから４気圧の圧縮空気を送り込み、つめ１１からアーマチュア１０４を開放しても押し込みピン１２からアーマチュア１０４が離れないようにしている。
次に、図２に示すように、インジェクタ本体１００内の圧縮空気からニードル弁１０５が受ける力に抗って押し込みピン１２をさらに降下させ、摺動部１０９がノズルボディ１１１の内壁面に摺接する位置までニードル弁１０５及びアーマチュア１０４を移動させる。
【００２２】
(5) ニードル弁の着座
摺動部１０９がノズルボディ１１１の内壁面に摺接する位置までニードル弁１０５を降下させたらポンプ出力を落とし、ニードル弁１０５を弁座１１１ａに着座させる。このとき、ポンプ出力を０まで落としてニードル弁１０５を自然落下させても良いし、３気圧程度に落としてニードル弁１０５をゆっくりと弁座１１１ａに着座させても良い。
【００２３】
本実施例の部品組み付け方法によると、インジェクタ本体１００の管内空間に鉛直上向きの気流が発生し、この気流によりニードル弁１０５が調心される。このため、押し込みピン１２を降下させるとニードル弁１０５はインジェクタ本体１００の管内空間の中心軸に沿って降下する。したがって、ニードル弁１０５の組み付け時にニードル弁１０５がインジェクタ本体１００の内壁に衝突してインジェクタ本体１００、シート部１０８及び摺動部１０９が損傷することがない。また、インジェクタ本体１００の管内空間の気流に抗って押し込みピン１２によりニードル弁１０５を押し込んでいるため、ニードル弁１０５の組み付けに要する時間を短縮することができる。
【００２４】
（比較例）
以下、本発明の比較例としてインジェクタ本体１００の管内空間に油を満たしてニードル弁１０５を組み付ける方法について説明する。この方法は、本発明を完成するに至るまでの過程において実用化を検討したものである。
はじめに、高圧洗浄されたインジェクタ本体１００を噴孔１１１ｂを下にして鉛直線上に保持して管内空間に油を満たす。次にニードル弁１０５を油中に落とし込み、ニードル弁１０５を沈下させる。
この方法によると、油の粘性抵抗によりニードル弁１０５が管内空間を低速で沈下するためニードル弁１０５及びインジェクタ本体１００を損傷することがない。しかしながら、ニードル弁組み付け後のレーザ溶接工程のため、ニードル弁１０５をインジェクタ本体１００に組み付けた後に油を管内空間から排出し、高圧洗浄により残留油分を除去しなければならない。したがって、この方法を採用する場合、ニードル弁の組み付け及び油分除去のために大がかりな設備が必要となり、上述した本発明の実施例に比較して設備コストが極めて大きくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例による部品組み付け方法を示す模式図である。
【図２】本発明の一実施例による部品組み付け方法を示す模式図である。
【図３】本発明の一実施例による部品組み付け装置を示す模式図である。
【図４】本発明の一実施例による部品組み付け方法を示すフローチャートである。
【図５】インジェクタを示す断面図である。
【図６】従来の部品組み付け方法を示す模式図である。
【図７】従来の部品組み付け方法を示す模式図である。
【符号の説明】
１０    チャック
１１    つめ
１２    押し下げピン
１４    支持部材
１６ａ  空気通路
９３    管状部材（管状部材）
９７    ノズルホルダ（管状部材）
１００    インジェクタ本体
１０５    ニードル弁（針状部材）
１０８    シート部
１０９    摺動部
１１１    ノズルボディ（管状部材）
１１１ｂ  噴孔
１１１ａ  弁座
【図１】
0003893855.tif 000002
【図２】
0003893855.tif 000003
【図３】
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【図４】
0003893855.tif 000005
【図５】
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【図６】
0003893855.tif 000007
【図７】
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