(57)【要約】【課題】製造コストが低くパンチが折損することが無く、噴孔の形状精度を確保可能な、燃料噴射ノズルの噴孔加工装置および噴孔加工方法を提供する。【解決手段】噴孔付きプレート１０用のワーク４０が載置されるダイス４３と、噴孔３０を打ち抜くためのパンチ４１と、パンチ４１を摺動自在に支持するパンチガイド４２と、パンチ４１を移動させるパンチ駆動手段とを備える燃料噴射ノズルの噴孔加工装置において、パンチ４１は、その先端部に円柱部４１ａが形成され円柱部４１ａに連続して円錐台部または楕円錐台部がさらに形成されており、円柱部４１ａと円錐台部または楕円錐台部４１ｂは、各々の輪郭が相互に連続してつながっており、円錐台部または楕円錐台部４１ｂの輪郭が、円柱部４１ａの軸線４１ｄと平行な１つの直線４１ｅを有することを特徴とする燃料噴射ノズルの噴孔加工装置。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料入口部（３１）から燃料出口部（３２）に向けてその内径が広がる噴孔（３０）を有する噴孔付きプレート（１０）であり、噴孔中心軸線（３４）が前記噴孔付きプレート（１０）の平面部に対して傾斜している噴孔付きプレート（１０）を備える燃料噴射ノズル（１００）の噴孔加工装置であって、
前記噴孔付きプレート（１０）用のワーク（４０）が載置されるダイス（４３）と、噴孔（３０）を打ち抜くためのパンチ（４１）と、該パンチ（４１）を摺動自在に支持するパンチガイド（４２）と、前記パンチ（４１）を移動させるパンチ駆動手段とを備える燃料噴射ノズルの噴孔加工装置において、
前記パンチ（４１）は、その先端部に円柱部（４１ａ）が形成され該円柱部（４１ａ）に連続して円錐台部または楕円錐台部（４１ｂ）がさらに形成されており、
前記円柱部（４１ａ）と前記円錐台部または前記楕円錐台部（４１ｂ）は、各々の輪郭が相互に連続してつながっており、
前記円錐台部または前記楕円錐台部（４１ｂ）の輪郭が、前記円柱部（４１ａ）の軸線（４１ｄ）と平行な１つの直線（４１ｅ）を有することを特徴とする燃料噴射ノズルの噴孔加工装置。
【請求項２】
請求項１に記載の噴孔加工装置を使用して噴孔を打ち抜くことを特徴とする燃料噴射ノズルの噴孔加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料噴射ノズルの噴孔加工装置および噴孔加工方法に関するものであり、例えば、自動車用の内燃機関へ燃料を噴射する燃料噴射弁に用いられる噴射ノズルの噴孔加工装置および噴孔加工方法に適用して好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
燃料噴射弁の先端に複数個の噴孔を形成した薄板の噴孔付きプレートを配設し、各噴孔から燃料を噴射する電磁式燃料噴射弁（図３参照）が知られている。近年、電磁式燃料噴射弁における噴霧燃料の高微粒化に対するニーズが高まっている。この高微粒化のニーズに対して、これまでは、噴孔付きプレートに形成される噴孔を微細化することによりその対応がなされていた。
【０００３】
そして、噴孔付きプレートに形成される噴孔は、燃料入口から燃料出口まで同一径であることが一般的であったが、米国特許第４９０７７８４号で、燃料入口から燃料出口に向けて径が広がるテーパ形状の噴孔を形成した噴孔付きプレートが開示された。このテーパ形状の噴孔により噴霧燃料の高微粒化が促進される。
【０００４】
噴孔付きプレート用のワークにテーパ形状の噴孔を形成する噴孔加工方法としては、パンチを用いた押し出し成形が考えられる。このパンチを用いた押し出し成形において、噴孔中心軸線が噴孔付きプレートのワーク（素材）面の法線、つまりワーク面に直交する垂線に対して傾斜しているテーパ孔の場合には、パンチ先端が板状材料に当たった時に生じる側方力（パンチの中心軸線に対して垂直方向の力）によりパンチ折損が生じる可能性がある。この対策技術が特許文献１および２に記載されている。
【０００５】
特許文献１のパンチ８０を図６、７に示す。このパンチ８０による加工工程を図９に示す。パンチ８０は、通常のテーパ形式のパンチ７０（図８参照）が噴孔打ち抜き時にその先端のテーパ部で折損する不具合（図８（ｂ）参照）を解消したものである。パンチ８０は、その先端に円錐台部または楕円錐台部（以下、単に「円錐台部」と言う）８０ａが形成されており該円錐台部８０ａに連続してパンチ基部である円柱部８０ｂがさらに形成されている。そして、円錐台部と円柱部とは、各々の輪郭が相互に連続してつながっており、円錐台の輪郭が、円柱部の軸線８０ｃと平行な１つの直線８０ｄを有している。すなわち、この直線８０ｄは、円柱部の輪郭線の一部８０ｅと合体して１本の直線８０ｆを形成している。さらに言い換えると、パンチ８０は、円錐台部８０ａと円柱部８０ｂの両者にまたがる１本の直線８０ｆが形成されている輪郭を有している。
【０００６】
この構造により、パンチ８０は、図７に示すように噴孔打ち抜き時に側方力Ｆｓを１本の直線８０ｆを含む曲面により噴孔の内壁側へ伝達し、さらには側方力Ｆｓの反力Ｆｒを噴孔の内壁から１本の直線８０ｆを含む曲面にて受ける。このため、パンチ８０は、側方力Ｆｓによる曲げモーメントを受けることがほとんど無くなり、テーパ部で折損する不具合が低減することになる。
【０００７】
しかしながら、図９（ｂ）に示すように、パンチ８０がワーク４０内に進入したとき、パンチ先端部によりワーク４０の噴孔縁部になる予定の部分の肉４０ｂが矢印方向に引き込まれる。すなわち、ワーク４０の噴孔縁部の鋭角側の肉４０ｂが、円錐台部８０ａにより押し退けられるワークの肉塊４０ｄの方向に引き込まれる。なお、ワークの肉塊４０ｄは、最終的にワークから離脱する。これにより、ワーク４０の孔縁部に存在すべき肉４０ｂが欠如し、ワーク４０の噴孔縁部の鋭角側（４０ｂ）にいわゆる「だれ」が生ずる。この「だれ」は、噴霧の均一性に悪影響を及ぼす。
【０００８】
特許文献２のパンチを図１０に示す。特許文献２に記載された加工方法は、第１加工工程（図１０（ａ））および第２加工工程（図１０（ｂ））から成る。まず、第１加工工程において第１パンチ９１をワーク４０に向かって進入させ、ワーク４０にパンチ外径と略同一径の孔９０ａを形成する。次に、ワーク４０を搬送する。その後、第２加工工程において、テーパ部９２ａを有した第２パンチ９２を孔９０ａに向かって進入させる。これにより、テーパ状の噴孔３０を成形するにあたり、第２パンチ９２の先端部よりも先にテーパ部９２ａ側面がワーク４０（孔９０ａの縁部）に接触するので、第２パンチ９２に作用する曲げモーメントをできるだけ低減でき、第２パンチ３が折れることを防止できるように思える。
【０００９】
しかしながら、図１１（ａ）に示すように、第１加工工程後のワーク搬送後のパンチ孔９０ａの第２パンチガイド用ガイド孔４２ａに対する相対位置が、正規位置よりずれる（外れる）可能性がある。この位置ずれ量をｘで表している。この場合、第２パンチ９２が、ワークのパンチ孔９０ａの周縁部９０ｂに衝突して、その先端部が折れることがある（図１１（ｂ）参照）。さらには、特許文献２に記載された技術は、２種類の個別のパンチを使用して２工程で噴孔を明けるため、加工時間が長くなり、製造コストが上昇する。
【００１０】
【特許文献１】特開２００３−９０２７６号公報
【特許文献２】特開２００３−２４５７３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、製造コストが低くパンチが折損することが無く、噴孔の形状精度を確保可能な、燃料噴射ノズルの噴孔加工装置および噴孔加工方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、前記課題を解決するための手段として、特許請求の範囲の各請求項に記載の燃料噴射ノズルの噴孔加工装置および噴孔加工方法を提供する。
請求項１に記載の発明によれば、燃料噴射ノズルの噴孔加工装置は、
パンチ４１が、その先端部に円柱部４１ａが形成され円柱部４１ａに連続して円錐台部または楕円錐台部がさらに形成されており、円柱部４１ａと円錐台部または楕円錐台部４１ｂは、各々の輪郭が相互に連続してつながっており、円錐台部または楕円錐台部（以下、単に「円錐台部」と言う）４１ｂの輪郭が、円柱部４１ａの軸線４１ｄと平行な１つの直線４１ｅを有することを特徴とする。
【００１３】
本発明に係る加工装置は、そのパンチが１種類であり、本加工装置を使用することにより１工程でワークに噴孔を明けることが可能となる。これにより、ワークに噴孔を明けるためのコストが低くなる。そして、パンチ４１は、円柱部４１ａと円錐台部４１ｂの両者にまたがる１本の直線４１ｆが形成されている輪郭を有している。これにより、パンチは、側方力Ｆｓによる曲げモーメントを受けることがほとんど無くなり、折損する不具合が低減する。以上は、特許文献１に記載された技術とほぼ同様の作用効果である。
【００１４】
一方、本発明に係る加工装置において、パンチ先端部に形成された円柱部４１ａによりまず噴孔形成用のガイド孔が形成される。この円柱部４１ａは細長い形状をしており、その体積も円錐台部４１ｂに比し小さい。このためパンチ円柱部４１ａがワークに進入する際、「だれ」が生ずることは無い。ワークにパンチ円柱部４１ａが進入してガイド孔を形成した後、円柱部４１ａに隣接して形成されているパンチ円錐台部４１ｂがガイド孔に案内されてワーク内に進入する。このとき、ガイド孔が既に明いているため、円錐台部が噴孔縁部の鋭角側の肉を引き込むことは無くなる。こうして、パンチ円錐台部がワーク内に進入する際にも、「だれ」が生ずることは無い。すなわち、パンチによる「だれ」が生ずることは無くなる。
【００１５】
請求項２に記載の発明によれば、燃料噴射ノズルの噴孔加工方法は、請求項１に記載の噴孔加工装置を使用して噴孔を打ち抜くことを特徴とする。本発明に係る噴孔加工装置を使用した加工方法も特許請求の範囲であることを明確にしたものである。
【００１６】
なお、上記各手段の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明に係る噴孔加工方法を説明する図であり、図２は、本発明に係る噴孔加工装置の一部であるパンチを表する図であり、図３は、噴孔付きプレートを備えた電磁式燃料噴射弁の断面図である。
【００１８】
（第１実施形態）
本発明に係る電磁式燃料噴射弁１００は、図３に示すように、ガソリンエンジンの吸入ポートへ噴射する噴霧燃料の微粒化を促進させる機能（噴孔付きプレート１０）を備えたものである。そして、電磁式燃料噴射弁１００は、エンジンの気筒数に応じた本数が吸気管に組み付けられている。
【００１９】
電磁式燃料噴射弁１００は、その下端部に燃料噴霧を形成するための噴孔付きプレート１０と、燃料通路９を開閉するための軸方向に移動可能なノズルニードル８を備えている。ソレノイドコイル４が通電されると、ノズルニードル８が上昇して燃料通路９が噴孔を介して噴射弁の外部とつながり（燃料通路開放）、高圧燃料を外部へ噴射する。そして、ソレノイドコイル４の通電が終了すると、ノズルニードル８はスプリングにより下降着座して燃料通路９を閉塞して噴孔が閉じられ（燃料通路閉鎖）、高圧燃料の噴射は終了する。この電磁式燃料噴射弁１００の基本的構造および作動方法は周知であるのでここではその詳細な説明を省略する。
【００２０】
次に、本実施形態に係る噴孔付きプレート１０の構造を図４、図５に基づいて説明する。ここで、図４（ａ）、（ｂ）は噴孔付きプレートの噴孔形状を示した図である。図４（ａ）は、図３の電磁式燃料噴射弁の下端部に配置された噴孔付きプレート部の部分拡大図でもあり、噴孔付きプレートの断面を示している。図４（ｂ）は、その噴孔付きプレート１０の下面図である。
【００２１】
噴孔付きプレート１０は、バルブボディ７の下端面（先端面）に形成された丸穴状の開口部２９を塞ぐように、バルブボディ７の先端面にレーザ溶接等の溶接手段を用いて固定されている。この噴孔付きプレート１０は、ＳＵＳ等の金属材料よりなる。そして、噴孔付きプレート１０には、噴霧燃料の方向を制御すると共に、噴霧燃料の微粒化を促進させる複数個の噴孔３０ａ〜３０ｄが形成されている。これらの噴孔３０ａ〜３０ｄは、本発明に係るプレス１工程でのテーパ形状成形加工（噴孔加工）にて明けられ、その電磁式燃料噴射弁１００（噴孔付きプレート１０）の中心軸線を中心とした一点鎖線の円周想像線上に４個配置されている。
【００２２】
複数個の噴孔３０ａ〜３０ｄは、それぞれ燃料入口３１から燃料出口３２に向かって、電磁式燃料噴射弁１００の中心軸線が燃料通路９の燃料流れ方向に対して上流側に戻る方向に所定の傾斜角度だけ傾斜し、且つ燃料入口３１から燃料出口３２に向けて徐々に広がるように噴孔付きプレート１０に貫通形成されている。すなわち、各噴孔３０ａ〜３０ｄは、燃料入口３１から燃料出口３２に向けて徐々に広がるテーパ形状の断面を有する。
【００２３】
そして、各噴孔３０ａ〜３０ｄは、燃料噴射方向に向け噴孔付きプレート１０面に直交する垂線（中心軸線）３３から離れるように形成されている。各噴孔３０ａ〜３０ｄの形状および大きさは同一であり、各噴孔の後述するθ１、θ２およびθ３の大きさは等しい。噴孔３０ａと噴孔３０ｂ、並びに噴孔３０ｃと噴孔３０ｄは、噴孔付きプレート１０の中心軸線３３に対しそれぞれ同じ方向に形成されている。噴孔３０ａ、３０ｂより燃料が噴射する方向と、噴孔３０ｃ、３０ｄより燃料が噴射する方向とは１８０°反対を向いており、電磁式燃料噴射弁１００は２方向噴射を行う。
【００２４】
ここで、図５に示したように、噴孔中心軸線３４を含み噴孔付きプレート１０と直交する仮想面と、各噴孔３０ａ〜３０ｄを形成する噴孔付きプレート１０の噴孔内周面３５との交線のうち、噴孔中心軸線３４と噴孔付きプレート１０の燃料入口側端面３８とが形成する鈍角側にある第１の交線３６と中心軸線３３と形成する第１の傾斜角をθ１、噴孔中心軸線３４と噴孔付きプレート１０の燃料入口側端面３８とが形成する鋭角側にある第２の交線３７と中心軸線３３と形成する第２の傾斜角をθ２とすると、θ１＜θ２の関係を有している。つまり各噴孔３０ａ〜３０ｄにおいて、噴孔中心軸線３４に対し噴孔付きプレート１０の中心軸線３３から遠い噴孔内周面３５は、噴孔中心軸線３４に対し噴孔付きプレート１０の中心軸線３３から近い噴孔内周面３５よりも中心軸線３３に対し傾斜している。
【００２５】
なお、第１の傾斜角をθ１とすると、θ１は、例えば５°〜５５°に設定される。また、θ３＝θ２−θ１としたとき、θ３は、例えば５°〜３０°に設定される。さらに、噴孔付きプレート１０の板厚をｔとすると、ｔは、例えば０．０５〜０．１５ｍｍが採用されている。
【００２６】
次に、本実施形態の電磁式燃料噴射弁の噴孔加工装置および噴孔加工方法を図１、図２に基づいて説明する。ここで、図１（ａ）〜（ｃ）は電磁式燃料噴射弁の噴孔加工方法を示した工程図である。
【００２７】
ここで、噴孔付きプレート１０の噴孔加工装置は、噴孔付きプレート用材料であるＳＵＳ等の金属よりなるロール状で板状の材料（ワーク）４０を順次送る搬送装置と、上型と下型よりなるプレス金型と、上型を駆動する上型駆動装置（図示せず）とを備えている。
【００２８】
プレス金型の上型は、中心軸線が板状部材面に直交する垂線（中心軸線３３）に対して傾斜したパンチ４１、およびこのパンチ４１を中心軸線方向に往復移動可能に支持するためのパンチガイド４２を有し、プレス金型の下型は、端面上に板状部材４０が送り込まれた後に、パンチガイド４２との間に板状部材４０を挟み込んで保持するダイス４３を有する。パンチ４１には、所定の噴孔形状を転写するため、噴孔３０と同じ形状であるテーパ部４４が形成されている。なお、本発明に係る加工装置は、そのパンチが１種類であり、本加工装置を使用することにより１工程でワークに噴孔を明けることが可能となる。
【００２９】
パンチ４１の形状を、図２に基づいて詳細に説明する。パンチ４１は、その先端部に円柱部４１ａが形成され、円柱部４１ａに連続して円錐台部または楕円錐台部（以下、単に「円錐台部」と言う）４１ｂが形成され、円錐台部４１ｂに連続してベース円柱部４１ｃがさらに形成されている。円柱部４１ａ、円錐台部４１ｂおよびベース円柱部４１ｃは、各々の輪郭が相互に連続してつながっており、円錐台４１ｂの輪郭が、円柱部４１ａの軸線４１ｄと平行な１つの直線４１ｅを有する。すなわち、パンチ４１は、円柱部４１ａと円錐台部４１ｂの両者にまたがる１本の直線４１ｆが形成されている輪郭を有している。これにより、パンチは、側方力Ｆｓによる曲げモーメントを受けることがほとんど無くなり、テーパ部で折損する不具合が低減する。
【００３０】
次に、噴孔加工方法を図１に基づいて説明する。
まず、図１に示すようにプレス金型において、ダイス４３の上端面とパンチガイド４２の下端面との間に板状材料４０を挟み込んで保持した状態にセットする。そして、パンチ４１の中心軸線４１ｇが板状材料（ワーク）４０の板厚方向に対して所定の傾斜角度を持つようにパンチ駆動手段（図示せず）によってパンチ４１を軸線方向に移動するように駆動する。これにより、搬送装置より送り込まれた板状材料４０にパンチ４１の円柱部４１ａを押し当てながら、パンチ４１をワーク４０内に進入させる。すると、パンチ先端部に形成された円柱部４１ａにより、ワーク４０から円柱部４１ａに相当するボリュームの材料が押し退けられて、まず噴孔形成用のガイド孔４０ａが形成される。この円柱部は細長い形状をしており、その体積も円錐台部に比し小さい。このためパンチ円柱部がワークに進入する際、噴孔縁部の鋭角側の肉４０ｂを引き込むことは無く、「だれ」が生ずることは無い。
【００３１】
ワークにパンチ円柱部が進入してガイド孔４０ａを形成した後、円柱部に隣接して形成されているパンチ円錐台部がガイド孔に案内されてワーク内に進入する。すると、円錐台部４１ｂにより、ワーク４０から円錐台部４１ｂのボリュームからガイド孔４０ａのボリュームを差し引いたボリュームの材料が押し退けられて、噴孔用のテーパ孔４０ｃが形成される。このとき、ガイド孔４０ａが既に明いているため、円錐台部が噴孔縁部の鋭角側の肉４０ｂを引き込むことは無くなる。こうして、パンチ円錐台部がワーク内に進入する際にも、噴孔縁部に「だれ」が生ずることは無い。すなわち、パンチによる「だれ」が生ずることは無くなる。
【００３２】
そして、板状材料４０のパンチ４１のテーパ部４４を押し当てた反対面にパンチ４１のテーパ部４１ｂが押し退けたボリューム分の不要部４０ｄが残存する。次に、その不要部４０ｄを、板状材料４０の高さ位置で取り除く。これにより、所望の噴孔形状、すなわち、燃料入口３１から燃料出口３２に向けて径が広がるテーパ形状の噴孔３０を形成することができる。
【００３３】
この噴孔加工方法により、低コストで高生産性の噴孔加工方法を実現することができると共に、形状精度や流量精度を確保した噴孔を形成することができる。
【００３４】
そして、上記の噴孔を噴孔付きプレート１枚分に配置する個数分だけ明けると、板状材料４０を下型上で１ステップ搬送させる。このような噴孔加工を繰り返して板状材料ロール１枚分の噴孔加工が終了すると、噴孔付きプレートの円形外形１０ａに相当するパンチにより板状材料４０を打ち抜いて、個別の噴孔付きプレートを製造する。こうして、燃料入口３１から燃料出口３２に向けて徐々に広がるテーパ形状の噴孔３０を有する噴孔付きプレートを製造することができる。
【００３５】
このパンチ４１のテーパ部４１ｂは、板状材料面に直交する垂線（中心軸線３３）に対して第１の傾斜角θ１および第２の傾斜角θ２を持つテーパ斜め形状（略楕円錐形状）を有している。また、パンチガイド４２には、パンチ４１の全周を覆うと共に、パンチ４１を中心軸線４１ｇがワーク４０に対して傾斜するようにパンチ４１を摺動自在に支持するための支持孔４２ａが形成されている。なお、上端面に板状材料４０が載置されるダイス４３には、ワーク４０の不要部４０ｄを排出することが可能な排出孔４３ａがダイス４３に形成されている。
【００３６】
こうして、製造コストが低くパンチが折損することが無く、噴孔の形状精度を確保可能な、燃料噴射ノズルの噴孔加工装置および噴孔加工方法を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明に係る噴孔加工方法を説明する図である。
【図２】本発明に係る噴孔加工装置の一部であるパンチを表する図である。
【図３】噴孔付きプレートを備えた電磁式燃料噴射弁の断面図である。
【図４】（ａ）は図３の部分拡大図であり、（ｂ）は噴孔付きプレートの下面図である。
【図５】噴孔の詳細図である。
【図６】従来の噴孔加工装置（特許文献１）である。
【図７】図６のパンチに掛かる作用力を表した図である。
【図８】別の従来の噴孔加工装置である。
【図９】図６の噴孔加工装置を使用して実施する加工工程を表した図である。
【図１０】従来の噴孔加工方法（特許文献２）を説明する図である。
【図１１】図１０の噴孔加工方法における不具合を説明する図である。
【符号の説明】
【００３８】
１０    噴孔付きプレート
４０    ワーク
４１    パンチ
４２    パンチガイド
４３    ダイス
【図１】
2009180182.tif 000003
【図２】
2009180182.tif 000004
【図３】
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【図４】
2009180182.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
2009180182.tif 000009
【図８】
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【図９】
2009180182.tif 000011
【図１０】
2009180182.tif 000012
【図１１】
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