JPS60182351A - スイツチ付弁装置 - 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】 本発明は、弁体と弁座とによって構成されるオン、オフ
スイッチを備えたスイッチ付弁装置に関するものである
。

一般に、弁装置の開閉状態に応じた電気信号を得るため
、弁体と弁座とによってスイッチを構成したものが知ら
れている。このようなスイッチ付の弁装置は、内燃機関
用燃料噴射弁、成るいは、弁体の開閉タイミングを検出
してフィードバックし、電磁弁に印加する駆動・やルス
を補正して、電磁弁の開閉タイミングを目標タイミング
に一致させるようにした電磁弁駆動回路を構成するのに
使用される電磁弁として利用されている。

この種の弁装置としては、例えば、燃料噴射開始のタイ
ミング及び噴射終了のタイミングを示す電気信号を針弁
の動きに応じて取り出す目的で、針弁とノズルがディと
によって機械的スイッチを構成するようにした燃料噴射
ノズルが公知である（特開昭５７−５２６７２号公報）
。この燃料噴射ノズルでは、ノズルがディ及び該ノズル
がディの案内孔内で滑動する針弁を導電性材料を用いて
形成すると共に、表面に陽極酸化処理（アルマイト処理
）が施されたアルミニウムスリーブを針弁に固定し、こ
れにより針弁とノズルがディとの間の絶縁性を保つよう
に構成されている。しかしながら、絶縁層を陽極酸化処
理によって形成する場合には、耐摩耗性が充分でなく、
酸化膜がアルミニウムスリーブよｐ剥離しやすいという
欠点を有している。更に、この燃料噴射弁では、スリー
ブの母材がアルミニウムであるから、機械的強度も充分
でなく、耐久性にも問題があった。

本発明の目的は、従って、弁体と該弁体を案内する部材
の案内摺動面との間の電気的絶縁状態を長期間に亘って
安定に保持することができる耐久性に優れたスイッチ付
弁装置を提供することにある。

本発明の構成は、本体内に形成された案内孔内で滑動す
る弁体を導電性材料を用いて形成すると共に上記弁体の
外周面上に上記弁体と上記本体との間の電気的絶縁性を
保つための薄膜層を設け、これによシ弁体が本体に形成
された弁座に着座した時に本体と弁体とが電気的に接続
されるスイッチが構成されたスイッチ付弁装置において
、上記薄膜層が所要の金属と反応ガスとの化合物から成
り、上記薄膜層が上記金属から成る金属層を介して上記
弁体の外周面に被着されており、且つ、上記薄膜層はそ
の絶縁度が上記弁体の表面側から上記案内孔の壁面側に
向けて連続的に高くなるよう、イオンブレーティング法
等の物理蒸着法によシ形成されている点に特徴を有する
。

上述の簿膜層は、蒸発源から蒸発したイオン化金属、例
えばＺｒ、Ｃｒ、Ａｔ等と反応ガス、例えば０゜Ｎ２．
Ｃ２Ｈ２等を反応させつつ物理蒸着法（例えばイオンシ
レーティング法）によりその化合物を弁体の所要の周囲
に被着せしめて絶縁層を形成する場合に、反応ガスの濃
度を徐々に高めるよう、反応ガス濃度の制御を行なうこ
とにより簡単に得られるものである。この場合、薄膜層
と金属層とは、次のようにして連続的に形成することが
できる。

例えば蒸発物質としてＺｒを選択し、反応ガスとして０
２を選択する場合、上記両層の形成に際し、先ず容器内
を真空とし、次に、ｚｒイオンのみの雰囲気でＺｒを弁
体の表面にイオンシレーティング法により被着せしめて
先ず金属層を形成し、しかる後、時間の経過と共に０２
の濃度を所定の比率で上昇せしめ、ｚｒＯ２−ｘなる不
定比性化合物の状態で更に薄膜層の形成を行ない、最終
的に、薄膜層の表面付近をＺ　ｒＯ２とする。この結果
、得られた薄膜層は、弁体側（内周面）から案内孔側（
外周面）に向けて酸素量が上昇する特性となる。このよ
うに薄膜層の弁体側の部分は金属との密着性が良好な低
酸素量状態又は金属そのものであり、この薄膜層が金属
（Ｚｒ　）から成る金属層を介して弁体に被着されるの
で、絶縁層として作用する薄膜層と弁体との間の密着性
が極めて良好である。一方、薄膜層の外表面は硬い絶縁
物となっているので、この薄膜層により、本体と弁体と
の間の電気的絶縁を充分に保つことができ、耐摩耗性及
び耐剥離性が著しく向上する。

この薄膜層は反応ガスの濃度を調節するほかは、従来の
イオンブレーティング法の手法そのままでよく、製造が
簡単で、堅牢且つ耐久性に富むとい（５） う優れた特性を有している。

以下、図示の実施例により本発明の詳細な説明する。

第１図には、本発明による燃料噴射弁の一実施例が一部
断面して示されている。内燃機関用の燃料噴射弁１は、
ノズルホルダ２、中間プレート３及びノズル４を備え、
これらはすべてリテイニングナット５にねじ込まれてい
る。ノズル４は、ノズルボディ６と該ノズルボディ６内
に形成された案内孔７に滑動自在に設けられた針弁８と
から成っている。針弁８の先端には弁体として働く円錐
体９が形成されてお９、この円錐体９に対応した形状に
形成された弁座１０がノズルボディ６に形成されている
。弁座１０の上側に形成された油溜り１１は、燃料通路
１２に連通している。針弁８の上端に設けられている加
圧ピン１３は噴射弁の不作用状態でばね受け皿１４に接
触している。

ノズルホルダ２内のばね室１５内には加圧コイルはね１
６が収納されてお９、このコイルばね１６の一端は、絶
縁スリーブ１７に嵌め込まれた（６） 電極１８の下端円板部１９を介してばね室１５の肩部２
０に支えられており、その他端は、ばね受け皿１４に支
えられている。絶縁スリーブ１７は、電極１８と導電性
材料から成るノズルホルダ２との間の電気的絶縁を保つ
ためのものであり、ノズルホルダ２の孔２１に圧入され
ていてもよいし、孔２１内に遊嵌状態に挿入されていて
もよい。符号２２．２３で示されるのは液密状態を保つ
ためのＯリングである。

加圧コイルばね１６、加圧ピン１３、ばね受け皿１４及
び針弁８は導電性材料から成ってお）、従って、電極１
８と針弁８とは、加圧ピン１３、ばね受け皿１４及び加
圧コイルばね１６を介して導電状態にある。尚、符号２
４で示されるのは、加圧コイルばね１６がノズルホルダ
２と電気的接触状態となるのを防止するための絶縁スリ
ーブであり、特に小型の燃料噴射弁では加圧コイルばね
１６とばね室１５の壁面との間がせまいため必要となる
。一方、ノズルぎディ６、中間プレート３、リテイニン
グナット５及びノズルホルダ２もまた全て導電性材料か
ら作られている。

針弁８の大径部外周面８ｍ（第２図参照）とノズルがデ
ィ６の案内孔７の内周面との間の電気的絶縁性を保つた
め、針弁８の外周面８ａＶｃは、イオンフレーティング
法により形成される被着１葎２６が設けられている。

本実施例では、この被着ｊ−２６の表面付近は酸化ジル
コン（Ｚｒ０２）から成っているが、その内部状態は第
２図に示されるように、弁体８の表面に近づくにつれて
被着層２６内の酸素量θが小さくな９、弁体８の表面で
はＺｒだけと々る断面構造を有している。即ち、弁体８
の表面である１＝０からｔ＝ｔ１　までの領域Ｉにおい
ては被着層２６の組成はＺｒのみの金属層であシ、被着
ｌ１１２６の外面である１＝１．からｔ＝ｔ２までの領
域Ｈにおいては絶縁層２６の組成は絶縁性のＺ　ｒ　Ｏ
２となっている。そしてｔｌ＜ｔ＜を鵞の遷移領域にお
−では、被着層２６の組成はＺｒＯ２ｘなる不定比性化
合物領域となっている。仁の結果、所要の金属と反応ガ
スとの化合物から成る部分の絶縁度は、弁体８の表面側
から案内孔７の壁面側に向けて連続的に高くなっている
。

被着層２６を第２図に示す如き構造とすると、金属層で
ある領域■は金属である弁体８に非常に強度の密着性を
もって被着し且つ領域■は弁体８とノズルぎディ６との
間の絶縁性を確保し、且つ対摩耗性をも確保することが
できる。そして、遷移領域■によシ、性質が異なる領域
Ｉ、ＩＩを強固に結びつけることができるので、結局、
耐剥離性及び耐摩耗性に富む被着層２６を形成すること
ができ、耐久性に優れたスイッチ付燃料噴射弁を構成す
ることができる。

次に、第２図に示される如き断面構造を有する被着層２
６を弁体８の表面に形成する具体的方法について第３図
を参照しながら説明する。

真空容器３１内に配置された弁体８は直流高圧源３２の
負極に＃続されており、真空容器３１内の仕切板３３に
設けられている蒸発源３４が直流高圧源３２の正極に接
続されている。蒸発源３４内には、ｚｒが載置されてお
り、電子銃３５からの（９） 電子により蒸発源３４内のＺｒを溶融、蒸発させる構成
となっている。真空容器３１内は真空ポンプ３６によ＃
）Ｊｌｃ空引きされ、所要の真空度が保たれるようにな
っている。

真空容器３１内が所要の真空度となると、コック３９を
開いてボンベ４０からＡｒガスを導入し、弁体８と蒸発
源３４との間に直流電圧を印加しグロー放電を生ぜしめ
ることによシ答器内の清浄化を行なった後、ｚｒを蒸発
せしめ、このとき弁体８に印加される負の高圧によりイ
オン化したＺｒが弁体８０表面にシレーティングされ、
これにより、領域Ｉの形成が行なわれる。尚、図示して
いないが、Ｚｒのイオン化を促進するために、高周波法
又は熱成子法が行なわれる。

領域■の厚みが所定値にまで達したならば、コック３７
を開き、反応ガスである酸素をボンベ３８から真空容器
３１内に徐々に流入せしめる。　゛これにより、領域Ｉ
の上には、Ｚ　ｒ　Ｏ２−Ｘで示される遷移領域■が形
成されはじめる。真空容器３１内の反応がスの分圧が時
間の経過に従って徐々に上（ｌＯ） 昇するように制御を行ない、第２図に示す酸素量勾配を
有する遷移領域■の形成を行なう。最終的にはＺ　ｒ　
Ｏ２が生成される状態とし、遷移領域■の上にＺ　ｒ　
Ｏ２から成る絶縁性の領域■を所定の厚さだけ形成する
。

このように、従来のイオンシレーティングの方法を用い
、反応ガスの分圧を制御するだけで、第２図に示した構
造の被着層２６を各易に形成することができる。

尚、上記実施例では、蒸発物質としてＺｒ’ｊ７用い、
反応がスとしては０２を用いたが、この被着層の材質は
これに限定されるものではなく、他の無機絶縁物とする
ことができる。従って、蒸発物質として、Ａｔ、Ｃｒ、
Ｓｉ等を用い、一方、反応ガスとしてＮ２．Ｃ２Ｈ２等
を用いることができる。

このようなイオンブレーティング法により被着層を形成
すると、処理中の温度が低くて済むので（５５０℃以下
）、熱処理をすでに施しである弁体８に材料歪が生じ、
成るいは焼戻しが行なわれる必要がなく、更に密閉容器
内でのドライシステムであるため公害の心配もないとい
う優れた利点を有している。

本発明によるスイッチ付弁装置は第１図の実施例の場合
に限定されるものではなく、電磁弁の場合にも同様にし
て適用できるものである。

第４図には、本発明を゛電磁弁に適用した場合の実施例
が示されている。電磁弁６１は、本体ケース６２と、該
本体ケース６２に固着される電磁駆動部６３と、該電磁
駆動部６３により駆動される弁体６４とを備えている。

本体ケース６２は導電性材料から成り、弁体６４の先端
部６４ａが着座する弁座６５と、弁座６５を介して本体
ケース６２内の室６６に連通ずるアウトレットポート６
７と、室６６に連通しているインレットポート６８とが
形成されている。

電磁駆動部６３のケーシング６９は、図示しない適宜の
手段により本体ケース６２に固着されており、ケーシン
グ６９と本体ケース６２との間に設けられたＯリング７
０によレケーシング６９と本体ケース６２との間の液密
状態が保持されるようになっている。ケーシング６９内
には、巻枠７１に捲回された電磁コイル７２が装着され
ており、巻枠７１の中心部に設けられた非磁性金属材料
、例えばしんちゅう、から成る円筒状の案内部材７３＆
こよって弁体６４が滑動自在に支持、案内されている。

ケーシング６９の上端部には、絶縁スリーブ７４を介し
て電極７５が嵌め込まれており、電極７５の一端はリー
ド線７６に接続され、電極７５の他端は、弁体６４の凹
み６４ｂ内に収納されている弾発コイルばね７７に接触
しており、この弾発コイルばね７７により弁体６４が下
方にばね付勢され、′電磁コイル７２に駆動電流が流れ
ていない場合には、弁座６５の形状に相応した形状の先
端部６４ｍが弁座６５に押圧され、電磁弁６１は閉状態
となる。−万、電磁コイル７２１Ｃ駆動電流が流れて、
電磁コイル７２が付勢されると、弁体６４には電磁力が
働き、弾発コイルばね７７のばね力に抗して弁体６４は
上方に移動し、先端部６４ａが弁座６５から離反し、こ
の電磁弁６１は（１３） 開病態となる。

弁体６４及び弾発コイルばね７７は共に導電性材料から
成υ、従って、弁体６４と電極７５とはコイルばね７７
によシ常時電気的接触状態を保っている。

電磁弁６１が開閉することによシ弁体６４と弁座６５と
が接触、離反することを利用して、弁体６４と弁座６５
とによ＃）構成されるスイッチを構成するため、弁体６
４の摺動面には、案内部材７３の案内面７３ａと弁体６
４との間の心気的絶縁を保つための被着層７８が形成さ
れている。

このように、弁体６４の摺動面に被着層７８を形成し、
案内部材７３との電気的絶縁を保つように構成すると、
弁体６４とケーシング６９との間の電気的絶縁も確保さ
れ、電磁弁６１が開かれていて弁体６４が弁座６５から
離反している場合には本体ケース６２とリード線７６と
はオフ状態となｐ電磁弁６１が閉じられていて弁体６４
が弁座６５に着座している場合には本体ケース６２とリ
ード線７６とはオン状態となる。即ち、弁体６４（１４
） と弁座６５とにより、電磁弁６１の開閉に応じてオン、
オフするスイッチが構成される。

尚、絶縁スリーブ７４の下端部にはフランジ部７４ａが
形成されていて、弁体６４が電磁コイル７２の付勢時に
上昇したときに弁体６４の上端面がケーシング６９と接
触することがない構成となっているが、弁体６４の上端
面にも被着層を設けてよいことは勿論である。

弁体６４に設けられる被着層７８は、イオンブレーティ
ング法によシ、第１図に示した被着層２６と全く同様に
して被着することができるものであυ、この実施例の場
合においても、耐剥離性及び耐摩耗性の向上を図ること
ができ、絶縁性被着層の耐久性を著しく改善することが
できるものである。

本発明によれば、弁体の図面に形成する被着層を、上述
の如く、所要の金属と反応ガスとの化合物から成る薄膜
層を、所要の金属から成る金属層を介して弁体の外周面
に物理蒸着法によって被着せしめる構成とし、且つ、薄
膜層はその絶縁度が（１５） 電磁弁、６４・・・弁体、６５・・・弁座、７８・・・
被着層。

連続的に変化するように構成されるので、絶縁部として
働く薄膜層の外側部分は耐摩耗性に優れた堅固な絶縁層
として形成され、薄膜層の内側部分は、その組成が金属
層に向って連続的に変化し、最も内側において金属層と
ほぼ同一の組成になるため、薄膜層は金属層を介して弁
体にしっかりと密着せしめられ、耐摩耗性、耐剥離性に
優れた被着層を得ることができる。また上述の被着層は
物理蒸着法によって簡単に形成することができるので、
製造コストが低くて済み、経済性に優れた、耐摩耗性、
耐剥離性に富むスイッチ付弁装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の断面図、第２図は第１図に
示した弁体の絶縁層の組成構造を示すグラフ、第３図は
＠１図に示した絶縁層を形成するだめのイオンシレーテ
ィング装置の構成図、第４図は本発明の他の実施例の断
面図である。 １・・・燃料噴射弁、６・・・ノズルΔ？ディ、７・・
・案内孔、８・・・針弁、１０・・・弁座、２６・・・
被着層、６１・・・（１６） 特許出願人　ヂーゼル機器株式会社 代理人　弁理士　高　野　昌　俊 （１７） 第１図　第 Ｍ−１”ｈ　胞１ 朱と凶

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、　弁装置の本体内に形成された案内孔内で滑動する
   弁体を導電性材料を用いて形成すると共に前記弁体の外
   周面上に前記弁体と前記本体との間の電気的絶縁性を保
   つための博膜層金設け、これにより前記弁体が前記本体
   に形成された弁座に着座した時に前記本体と前記弁体と
   が電気的に接続されるスイッチが構成されたスイッチ付
   弁装蓋において、前記薄膜層が所要の金属と反応ガスと
   の化合物から成り、前記薄膜層が前記金属から成る金属
   層を介して前記弁体の前記外周面に被着されておシ、且
   つ、前記薄膜層はその絶縁度が前記弁体の表面側から前
   記案内孔の壁面側に向けて連続的に高くなるよう物理蒸
   着法により形成されていることを特徴とするスイッチ付
   弁装置。