JPH02127935A - 中空筒体同士の結合方法、及びその結合方法により製造される電磁弁の弁体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、互いに嵌合するパイプ材、リング材等のよう
な中空筒体同士の結合方法、及びこの結合方法を利用し
て製造される電磁弁の弁体に関する。

〔従来の技術〕

従来より、筒状体の結合技術としては、プレス嵌め方式
や圧入方式等が広く採用されている。このうちプレス嵌
め方式は、圧入方式等に較べ結合強度が大きいものとし
て評価されている。

プレス嵌め方式は、例えば特公昭５６−１１０７１号。

特開昭６２−１３５６６１号公報等に開示されるように
電磁式燃料噴射弁のプランジャ（可動コア）と二ドル弁
との結合技術等に利用されている。この方式は、例えば
ニードル弁の外周一端に溝や突部を形成し、このニード
ル弁外周一端を中空筒状のプランジャ内周に嵌合した後
で、プランジャ外周をプレス嵌めし、このプレス嵌めに
よってプランジャを塑性変形させて、プランジャの内周
部をニードル弁外周の溝に食い込ませたり、突部にかし
めたりする。

ところで、このようなプレス嵌め方式は、一方の結合対
象（前記の例ではニードル弁）の外周に溝や突部等の加
工を施すことから、この加工を必要とする個が例えば薄
肉の管材、リング部材の如き中空筒体の場合には、溝加
工や突起加工を施すことが困難である。すなわち、薄肉
の管材等に溝を切ると、プレス嵌め時にその分が切断し
たりするおそれがあり、また突部そのものを形成するこ
と自体、形状特性から無理がある。

そこで、最近では、一方が薄肉である場合等の中空筒体
同士の接続を行なう場合には、プレス嵌め方式に代えて
局部的加圧によって生じる塑性流動を利用した結合方式
が提案されている。この方式は、一方の中空筒体Ａの内
周一端に他方の中空筒体Ｂ（例えば薄肉のもの）の外周
一端を嵌合し、この嵌合後、中空筒体Ａ側の端面におけ
る嵌合箇所近辺に局部的な押圧力を加えて、押圧部周辺
に塑性流動を生じさせ、この塑性流動による自緊力（残
留圧縮応力）で中空筒体同士を結合させる。

なお、中空筒体同士の結合例としては、例えば特開昭６
３−１１１２８０号公報に開示されるように、電磁式燃
料噴射弁の弁体（可動弁）の一部を構成するプランジャ
とガイドリングとの結合例が挙げられる。この場合のガ
イドリングの肉厚は、例えば０．４μｍ程度と極めて薄
い。

この局部的な加圧による塑性流動を利用した結合技術は
、プレス嵌め方式の如く一方の中空筒体に溝や突起を設
ける必要がなく、しかも中空筒体の端面を局部的に加圧
するだけなので、加圧部に局部的なプレスの跡が残る他
は変形せず、従ってプレス嵌め方式のように結合工程後
に全体的変形が生ぜず、結合工程後も位置精度を保つの
で精度保しようのための後加工を必要としない等の利点
がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、従来の局部的な加圧による塑性流動を利用し
た中空筒体同士の結合技術は、一方の中空筒体Ａ内周に
嵌合した他方の中空筒体Ｂの外周が塑性流動の部位だけ
で支持される、いわゆる１点支持構造となる。このよう
な１点支持構造では、中空筒体Ｂに横荷重が加わると、
支持する上での強度が必ずしも充分とはいえず、中空筒
体に傾きや損傷が生じる原因となり易い。なお、横荷重
は、例えば中空筒体同士の結合後になされる製品組立や
２次作業等で外部から加わり易い。

本発明は以上の点に鑑みてなされたもので、その目的と
するところは、中空筒体同士を局部的加圧による塑性流
動を用いて結合させた場合でも、横荷重に対する強度を
向上させ、しかも組立精度の向上を図り得る中空筒状体
同士の結合方法及びこの結合方法を用いて製造される電
磁弁の弁体を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、結合対象となる一方の金属製中空筒体Ａの
一端内周に、他方の中空筒体Ｂの一端外周を嵌合し、前
記中空筒体Ａの端面のうちこの嵌合箇所近辺を局部的に
加圧して塑性流動させ、この塑性流動により生じる加圧
部周辺の自緊力で中空筒体Ａ、Ｂ同士を結合させ、且つ
中空筒体Ａの内周一部に予めテーパを形成して、このテ
ーパ面が中空筒体Ａ、Ｂの結合状態の下で中空筒体Ｂの
端面を圧接状態で受けるようにすることで達成される。

〔作用〕

本発明の作用を、理解を容易にするため、第１図の実施
例の図面を参照しつつ説明する。

第１図の実施例は、電磁弁（例えば燃料噴射弁）のプラ
ンジャ７とガイドリング８との結合を表わし、プランジ
ャ７を中空筒体Ａ、ガイドリング８を中空筒体Ｂとして
説明する。

符号の７ａは、中空筒体Ａの端面のうち筒体嵌合箇所近
辺を局部的に加圧した後のプレス跡で、これによって生
じる塑性流動部が７ｂである。また、７ｃが中空筒体Ａ
の内周一部に形成したテーパである。

本発明では、中空筒体Ａ側の局部的な加圧部７ａ付近に
生じた塑性流動部７ｂにより、その塑性流動の自緊力（
残留圧縮応力）が中空筒体Ｂの外周に作用し、中空筒体
同士の結合が図られる。

加えて、テーパ７ｃが中空筒体Ｂの一端外周を圧接状態
で受けるが、テーパ７ｃで受ける場合、その結合工程時
に生じる塑性流動７ｂのカが図面の下向きに働き、この
力が中空筒体Ｂに伝わって、中空筒体Ｂの一端外周がテ
ーパ７ｃに極めて強く圧接し、その結果、テーパ７ｃか
ら中空筒体Ｂの圧接箇所に充分な圧縮応力が作用する。

このテーパ７ｃからの圧縮応力は自緊カ同様の作用をな
す。

Ｇは、塑性流動の力を受けて中空筒体Ｂが変形した時に
生じた中空筒体Ａ、Ｂ間の隙間である。

しかして、本発明によれば、隙間Ｇが生じても中空筒体
Ａ側の内周にて、塑性流動部７ｂ及びテーパ７ｃとによ
って中空筒体Ｂの外周を固定支持することになり、結合
強度を高める。しかも嵌合箇所で間°を置いて塑性流動
部７ｂ、テーパ７ｃが２点支持構造を採用し得るので、
中空筒体Ｂの横荷重による曲げモーメントに対する強度
を大きくすることができる。

なお、この中空筒体Ａ、Ｂの部材は、塑性流動の自緊力
及びテーパの圧接支持を保つ上で１部材間士の線膨張係
数が同−或いは近似するものが好ましい。すなわち、こ
のように線膨張係数が同一又は近似させるものを使用す
れば、周囲温度が変化しても結合強度１曲げモーメント
に対する強度の不変性を保しようできる。

また、本発明によれば、テーパ７ｃが中空筒体Ｂをセン
タリングする作用をなすので、中空筒体Ｂと中空筒体Ａ
との同軸度を向上させることができる。

〔実施例〕

本発明の実施例を図面に基づき説明する。

第１図及び第４図〜第６図は、本発明の一実施例を示し
、適用対象として電磁式燃料噴射弁を例示している。

第１図は、燃料噴射弁の弁体の一部を構成するガイドリ
ング８とプランジャ７との結合状態を示す部分拡大断面
図、第４図は燃料噴射弁の全体断面図、第５図はその弁
体の部分断面図、第６図はその弁体の製造工程の一部を
示す説明図である。

先ず、第４図に基づき燃料噴射弁の概要を説明すると、
１は噴射弁本体となる円筒状のヨーク、２は固定コア、
３は絶縁ボビン４に巻装される電磁コイル、５は弁体（
可動弁）である。弁体５は、弁部となるボール６、プラ
ンジャ７、ガイドリング８等を一体的に組立ててなる。

この弁体５は、プランジャ７が中空筒部７−１とロッド
部７−２とを一体成形してなり、ロンド部７−２一端に
ボール６を溶接している。また、その中空筒部７−１の
内周に中空筒状のガイドリング８が塑性流動により結合
される。この塑性流動結合については後述する。

固定コア２及び電磁コイル３は、ヨーク１内に同心的に
固定配置される。また、ヨーク１の下部中央に形成した
燃料通路９には、コア２の一端にブランジャワが対向す
るようにして、弁体５がヨーク１の軸心方向に往復動可
能に内装される。弁体５のガイドリング８は、その一部
がコア２の下端中央に設けたガイド孔１０内に往復動可
能に嵌装され、プランジャ７の筒部７−１の内側端面と
コア２内のアジヤスティングロッド１１との間に戻しば
ね１２がガイドリング８内を挿通して介装される。

１３は噴射口１３ａを有するノズルで、ヨーク１の下端
に取付けられる。ノズル１３の内部には、ボール６に対
応して弁座１４が形成され、弁座１４の上流位置にバル
ブガイド孔１５ａを有する燃料旋回子１５がノズル１３
と同心的に配置される。

このような電磁式燃料噴射弁は、コネクタ１６を介して
電磁コイル３に電流を流すと、コイル３の励磁によりヨ
ーク１．コア２．プランジャ７及びコイル３が磁気回路
を形成し、プランジャ７ひいては弁体５がばね１２の力
に抗してコア２側に磁気吸引される。これにより、ボー
ル６が弁座１４から離れ、この時、ヨーク２にあけた燃
料供給孔１ａからの燃料がボビン４とヨーク１との間で
形成される燃料通路を通り、燃料旋回子１５に形成され
た複数の旋回溝で旋回運動を与えられ、ボール６・弁座
１４間及び噴射口１３ａを介して燃料が噴射される。

また、コイル３の電流を遮断すると、戻しばね１２の力
で弁体５が閉じる方向に戻される。

このような弁体５の弁開閉時の往復運動は、ガイドリン
グ８がコア２側のガイド孔１０内周で案内され、ボール
６が燃料旋回子１５の内周１５ａに案内されつつ行なわ
れる。このように、弁体５は、その両端が案内されて往
復動するが、この方式を採用した場合には、弁体を一端
（片側）のみで案内する方式に較べ全体のガイド長を短
くした場合でも往復動作の精度を良好に保ち、弁体の小
形化を図り得る利点がある。

なお、図中、２ａはコア２の側面に設けたリリーフ孔、
７ｄはプランジャ７の筒部７−１に設けたリリーフ孔で
、これらのリリーフ孔は、弁体５の往復動時にプランジ
ャ７の内周とコア２のガイド孔１０との間にある燃料の
液圧縮を防ぐためのものである。

ここで、弁体５のブランジャワとガイドリング８との結
合について説明する。

第１図及び第５図に示す符号の７８は、局部的に加圧し
たパンチの跡で、この加圧部７ａは、プランジャ７の端
面のうちガイドリング８との嵌合箇所の近辺（ブランジ
ャワの開口周縁）にあり、加圧部７ａ近傍に塑性流動７
ｂが生じて、この塑性流動部７ｂの自緊力によりガイド
リング８の外周一端を全周方向から押圧している。また
、７ｃはプランジャ７の内周に形成したテーパで、ガイ
ドリング８の端面外周８ａに圧接している。Ｇはプラン
ジャ７を局部的に加圧した時に生じる隙間で、この隙間
Ｇは、塑性流動部７ｂとテーパ７ｃとの間に生じる。

テーパ７ｃは、ガイドリング８の一端外周を圧接状態で
受けるが、テーパ７ｃで受ける場合、塑性流動７ｂの力
が図の下側に働き、この力がガイドリング８に伝わって
、ガイドリング一端８ａ外周がテーパ７ｃに極めて強く
圧接し、その結果。

テーパ７ｃからガイドリング８の圧接箇所に充分な圧縮
応力が作用する。このテーパ７ｃからの圧縮応力は自緊
力としての作用をなす。

その結果、塑性流動部７ｂ及びテーパ７ｃとによって、
ガイドリング８が固定支持されることになり、結合強度
を高める。しかも嵌合箇所で間を置いて塑性流動部７ｂ
、テーパ７ｃが２点支持構造を採用し得るので、ガイド
リング８の横荷重による曲げモーメントに対する強度を
大きくすることができる。

なお、このブランジャワ、ガイドリング８は、塑性流動
の自緊力及びテーパの圧接支持を保つ上で、部材同士の
線膨張係数が同−或いは近似するものが好ましい。

具体的には１本実施例では、プランジャ７及びガイドリ
ング８を同種のステンレス材を用いる。

また、テーパからリング端面外周に有効な圧縮応力を作
用させるためには、テーパ角度θは６０度以下、換言す
ればブランジャワ内周に対するチーθ パの勾配角度−は３０度以下が好ましい。

第２図及び第３図は、本実施例の如くテーパを用いない
で、局部的加圧により生じた塑性流動７ｂのみでガイド
リング８（中空筒体Ｂ）とブランジャワ（中空筒体）Ａ
を結合させたものである。

第２図の結合例は、ブランジャワ内周がもともとストレ
ートの場合で、塑性流動７ｂの押圧力を受けてリング８
が変形すると、リング８がプランジャ内周より離れ隙間
Ｇ１が生じる。また第３図の結合例は、プランジャ８の
内周に段部７ｅを設けたもので、この場合にも第２図と
同様の隙間Ｇ２が生じる。段部７ｅによっては、本実施
例のようなテーパ７ｃの自緊力の作用は期待できない。

すなわち、第２図、第３図のような例では、ガイドリン
グ８を１箇所（１点）で拘束支持するものであり、本実
施例に較べて横荷重に対する耐える力が弱い。

第７図は、本実施例の如くガイドリング８に横荷重Ｐを
加えた時の変位を調べた測定図で、符号の２５がチャッ
ク、２６が押さえ治具、２７がガイドリング８に横荷重
を与える加圧具、２８がダイヤルゲージで、ダイヤルゲ
ージ２８には、横荷重による変位とリング８の変形の和
が表われる。

第７図の測定例は、ガイドリング外径φ４■、内径φ３
．２ｍｍ、リング長４．５ｍとし、局部的塑性流動を生
じさせる加圧力として５００〜６００ｋｇ、プランジャ
内周に対するテーパの勾配角度θ／２を５度から１０度
の間で条件設定したもので、この時のガイドリング８に
加える横荷重に対する変位を第８図に示す。

第８図において、実線は第１図に示す本発明の結合例、
点線は第２図及び第３図の如く局部的塑性流動のみを用
いた従来の結合例を示す、同図に示す如く、ガイドリン
グの支持において、例えば２０ｋｇｆの横荷重に対し、
従来品の変位が０．１２ｍであるのに対し、本発明品は
０．０８閣であり、また、破壊強度は従来品が２５ｋｇ
ｆであるのに対し１本発明は３２ｋｇｆと強度が大きい
結果が得られた。

第６図は本実施例のブランジャワとガイドリング８との
結合作業の一例を示すものである。

第６図の２０は上パンチ、２１は下パンチ。

２２はばね２３により付勢されるノックアウトである。

結合に際しては、先ず、弁体５のブランジャワを上下パ
ンチ２０．２１間にセットし、ガイドリング８をプラン
ジャ７内周に嵌合しつつ、ガイドリング８の一端を下パ
ンチ２１の内周に挿入する。

なお、ブランジャワとガイドリング８のセット時の嵌合
隙間は、例えば１０μｍ〜１５μｍである。

また、ガイドリング８をばね２３を介しノックアウト２
３により軸方向に押上げて、リング端面８ａをプランジ
ャ７の内周にあるテーパ７ｃに押付ける。この工程後に
上パンチ２０でプランジャ７を加圧すると、下パンチ２
１に設けた環状突起部２１ａがプランジャ７端面のガイ
ドリング嵌合箇所近辺に局部的にくい込み、ブランジャ
ワに塑性流動が生じる。これにより、ガイドリング８が
変形し、塑性流動部７ｂ・テーパ７ｃ間に隙間Ｇが生じ
るが、塑性流動部７ｂ、テーパ７ｃが夫々の自緊力（圧
縮応力）でガイドリング８を強く締め付けて拘束支持す
る。

この作業工程によれば、ガイドリング８のテーパ７ｃへ
の押付けとブランジャワへのパンチ作業を同時に行なう
ので、作業の合理化を図り得る。

本実施例によれば、プランジャ７とガイドリング８との
結合強化を図り、しかも横荷重に対する耐強度を向上さ
せる利点を有する。また、プランジャ７に加える押圧力
は局部的なものであるので、パンチ加工後にプランジャ
７の外観が変形することなく、しかも、テーパ７ｃがガ
イドリング８をセンタリングする作用をするので位置精
度を良好に保ち、従来のプレス嵌めの如き結合後の位置
精度修正のための後加工を必要としないので、組立精度
の向上と生産工程の合理化を図ることができる。更に、
結合作業時にガイドリングとプランジャとにクリアラン
スをつけることができるため、結合作業が容易である。

更に本実施例では、ガイドリング８をブランジャワ内周
の途中まで嵌合しても、塑性流動部７ｂとテーパ７ｃと
でしっかりと固定できるので、リリーフ孔７ｄを容易に
確保できる利点がある。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、中空筒体同士を局部的加
圧による塑性流動を用いて結合させた場合でも、中空筒
体の一方を他方の中空筒体の塑性流動とテーパとの少な
くとも２箇所でしっかりと拘束支持するので、横荷重に
対する強度を向上させ、しかもテーパが一方の中空筒体
をセンタリングすることから、中空筒体同士の同軸度を
良好に保って組立精度を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す部分拡大断面図、第２
図及び第３図は筒状部材同士の他の結合例を示す部分拡
大断面図、第４図は本発明の一実施例の適用対象となる
電磁式燃料噴射弁の縦断面図、第５図は上記電磁式燃料
噴射弁に用いる弁体を一部断面して表わす図、第６図は
上記弁体の組立作業の一工程を示す説明図、第７図は上
記弁体のガイドリングに横荷重をかけた時の変位測定図
、第８図は上記弁体のガイドリングに横荷重をかけた時
の変位を従来品と比較して表わす線図である。 ３・・・電磁コイル、４・・・固定コア、５・・・弁体
、６・・・弁部（ボール）　、７　（Ａ）・・・プラン
ジャ（中空筒体）、７ａ・・・加圧部、７ｂ・・・塑性
流動部、７Ｃ・・・テーパ、８（Ｂ）・・・ガイドリン
グ（中空筒部）、８ａ・・・リング端面、１２・・・戻
しばね、２０．２１・・・パンチ。 高 阜２図 第３図 ５−−一仲木 ６　−−−　　Ｗｌ≧１（Ｅ−ル） １−−−プランジャ ８−ｍ−づイドリンフ′ １ｚ−一一皮しブ梅 嶌 −一一パン今

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、結合対象となる一方の金属製中空筒体Ａの一端内周
   に、他方の中空筒体Ｂの一端外周を嵌合し、前記中空筒
   体Ａの端面のうちこの嵌合箇所近辺を局部的に加圧して
   塑性流動させ、この塑性流動により生じる加圧部周辺の
   自緊力で前記中空筒体Ａ、Ｂ同士を結合させ、且つ前記
   中空筒体Ａの内周一部に予めテーパを形成して、このテ
   ーパ面が前記中空筒体Ａ、Ｂの結合状態の下で前記中空
   筒体Ｂの端面を圧接状態で受けることを特徴とする中空
   筒体同士の結合方法。 ２、結合対象となる一方の金属製中空筒体Ａの一端内周
   に、他方の中空筒体Ｂの一端外周を嵌合する工程と、前
   記中空筒体Ａの内周一部に予めテーパを形成し、前記筒
   体嵌合工程中に前記中空筒体Ｂに軸方向の力を加えて、
   この中空筒体Ｂの一端を前記テーパ面に押付ける工程と
   、前記中空筒体Ｂ一端を前記テーパ面に押付けた状態で
   、前記中空筒体Ａの端面のうち筒体嵌合箇所近辺をパン
   チ機構を介して局部的に加圧することで、加圧部周辺に
   塑性流動を生じさせる工程を有する中空筒体同士の結合
   方法。 ３、第１請求項又は第２請求項において、前記中空筒体
   Ａ、Ｂは、線膨張係数が同一又は近似する金属部材を用
   いてなる中空筒体同士の結合方法。 ４、第１請求項ないし第３請求項のいずれか１項におい
   て、前記テーパの前記中空筒体Ａ内周に対する勾配角度
   を３０度以下に設定する中空筒体同士の結合方法。 ５、電磁弁本体に内装された電磁コイルの吸引力と戻し
   ばねの力とで弁開閉のための往復動作を行なう弁体で、
   該弁体は、弁部、中空筒状のプランジャ、中空筒状のガ
   イドリング等を一体化した組立体よりなるものにおいて
   、 前記プランジャの一端内周に前記ガイドリングの一端外
   周が嵌合し、且つこの嵌合箇所にて、前記プランジャと
   前記ガイドリングとを、前記プランジャ端面に局部的押
   圧力を加えて生じた塑性流動を用いて結合すると共に、
   前記ガイドリングの嵌合側の端面を、前記プランジャの
   内周一部に設けたテーパに圧接させて、少なくとも前記
   テーパと前記塑性流動箇所との複数部位で前記バルブガ
   イドを支持してなることを特徴とする電磁弁の弁体。