特許 6594680 中空複合磁性部材の製造方法及び製造装置並びに燃料噴射弁

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6594680

(24)【登録日】2019年10月4日

(45)【発行日】2019年10月23日

(54)【発明の名称】中空複合磁性部材の製造方法及び製造装置並びに燃料噴射弁

(51)【国際特許分類】

   B23K 26/354 20140101AFI20191010BHJP

   F02M 61/16 20060101ALI20191010BHJP

   B23K 26/00 20140101ALI20191010BHJP

   B23K 26/064 20140101ALI20191010BHJP

【ＦＩ】

   B23K26/354

   F02M61/16 P

   F02M61/16 F

   B23K26/00 G

   B23K26/064 Z

【請求項の数】8

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2015-135987(P2015-135987)

(22)【出願日】2015年7月7日

(65)【公開番号】特開2017-18960(P2017-18960A)

(43)【公開日】2017年1月26日

【審査請求日】2018年1月22日

(73)【特許権者】

【識別番号】509186579

【氏名又は名称】日立オートモティブシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000350

【氏名又は名称】ポレール特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】張 旭東

(72)【発明者】

【氏名】岡本 晋哉

(72)【発明者】

【氏名】小林 信章

(72)【発明者】

【氏名】齋藤 貴博

(72)【発明者】

【氏名】山崎 昭宏

【審査官】 岩見 勤

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００１−０８７８７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−２２５７７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０５−０５７４８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−３００１７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−１４２９７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１５６５７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５９−２０２１９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１４／０７０２７２（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２３Ｋ ２６／００ − ２６／７０

Ｆ０２Ｍ ６１／１６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

強磁性で形成された中空部材の一部における磁性を弱めた中空複合磁性部材を製造する方法であって、
前記中空部材の一部にＮｉ含有材料を連続的に送給するとともに、レーザビームにより線分状の照射領域の加熱をすることにより、前記Ｎｉ含有材料及び前記中空部材を溶融し混合し磁性を弱めた弱磁性領域を形成する工程を含み、
前記照射領域の長辺の長さをａとし、前記照射領域の前記長辺に平行する断面における前記弱磁性領域の幅をｗとした場合に、ａはｗの１倍以上２倍未満であり、
前記照射領域の短辺の長さをｂとし、前記Ｎｉ含有材料の断面の直径をｄとした場合に、ｂ／ｄ≦１．０の関係を満たす、中空複合磁性部材の製造方法。

【請求項2】

前記照射領域の加熱をする際、前記中空部材を回転する、請求項１記載の中空複合磁性部材の製造方法。

【請求項3】

前記Ｎｉ含有材料は、その断面が中実若しくは中空の円形状、楕円形状若しくは矩形状を有する単芯のソリッドワイヤ、又は断面が中実若しくは中空の円形状、楕円形状若しくは矩形状を有する単芯のソリッドワイヤを複数撚り合わせたストランドワイヤである、請求項１又は２に記載の中空複合磁性部材の製造方法。

【請求項4】

前記レーザビームは、シリンドリカルレンズより形成する、請求項３記載の中空複合磁性部材の製造方法。

【請求項5】

前記線分状の前記照射領域は、点状のレーザビームを走査することにより形成する、請求項１〜３のいずれか一項記載の中空複合磁性部材の製造方法。

【請求項6】

強磁性の中空部材の一部における磁性を弱めた中空複合磁性部材を製造する装置であって、
前記中空部材の一部にＮｉ含有材料を連続的に送給する材料送給ユニットと、
線分状の照射領域を有するレーザビーム形成ユニットと、
前記Ｎｉ含有材料及び前記中空部材を溶融し混合して磁性を弱めた弱磁性領域を形成するために前記中空部材を設置する照射対象設置ユニットと、を備え、
前記照射領域の長辺の長さをａとし、前記照射領域の前記長辺に平行する断面における前記弱磁性領域の幅をｗとした場合に、ａはｗの１倍以上２倍未満であり、
前記照射領域の短辺の長さをｂとし、前記Ｎｉ含有材料の断面の直径をｄとした場合に、ｂ／ｄ≦１．０の関係を満たす、中空複合磁性部材の製造装置。

【請求項7】

さらに、前記中空部材を回転する照射対象回転ユニットを備えた、請求項６記載の中空複合磁性部材の製造装置。

【請求項8】

請求項１〜５のいずれか一項に記載の中空複合磁性部材の製造方法により製造された中空複合磁性部材であるパイプを有する、燃料噴射弁。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、中空複合磁性部材の製造方法及び製造装置並びに燃料噴射弁に関するものである。

【背景技術】

【0002】

レーザ溶接は、熱源のレーザビームのエネルギー密度が高いため、低歪み、高速度及び高精度で溶接継手が得られることから、各方面で使用されている。自動車分野においては、ステンレス鋼や炭素鋼などの鉄鋼材料や、アルミ合金や、ニッケル合金などの金属材料に対し、複数の被溶接材を重ね又は突合せて溶接した製品が多い。例えば、車体や、燃料ポンプ、インジェクタ（燃料噴射弁）の製造において、パルス波または連続波のレーザ光を用いた溶接プロセスが使われている。

【0003】

また、金属材料の表面又は一部の組織や性能を改善するために、金属材料と異なる成分を持つ添加材（ワイヤ又はパウダー）を使用し、レーザビームの照射により金属材料の局部組織や性能を向上する表面改質も幅広い製品に適用されている。

【0004】

例えば、自動車分野で使っている燃料噴射弁の応答性を向上するために、パイプ状の磁性材料に対し局部の非磁性又は低磁性化処理が行われている。

【0005】

しかし、薄肉のパイプに対し、レーザ照射により改質部がパイプ内側面に落ち込みが生じ、低磁性化処理後の形状調整工程が必要である。

【0006】

上記の落ち込みの発生原因は、レーザビームを所定の低磁性化処理領域に照射する際に、燃料噴射弁の性能から要求される処理領域の幅を得られるため、レーザビームスポット径を大きく設定するか、又は、レーザビームの入熱量を大きく設定する必要がある。この場合、薄肉パイプに対する入熱量が大きく、溶け落ちが生じる場合や、大きく変形する場合がある。

【0007】

上記の落ち込みの問題を解決するために、特許文献１には、上記パイプの内部に非酸化性のシールドガスを供給しながらレーザ照射を行う方法が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】特開２００１−８７８７５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

しかしながら、特許文献１に記載されたレーザ改質方法は、パイプ内部にシールドガスの提供により落ち込みの抑制効果があるが、レーザ全体の入熱量が依然高いため、変形に対しての低減効果が得られない。また、パイプ肉厚や低磁性化処理幅等の寸法を変更する場合、シールドガスの圧力を調整する必要があるため、落ち込みが生じない安定なプロセスを実現することが簡単ではない。

【0010】

本発明は、従来の問題点に鑑みてなされたもので、中空部材の内部に供給するシールドガスによる圧力調整を行わない状態でレーザビームによる溶接をする際、低磁性化処理領域の変形を低減する方法及びそのための装置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】

【0011】

本発明の中空複合磁性部材の製造方法は、強磁性で形成された中空部材の一部における磁性を弱めた中空複合磁性部材を製造する方法であって、中空部材の一部にＮｉ含有材料を連続的に送給するとともに、レーザビームにより線分状の照射領域の加熱をすることにより、Ｎｉ含有材料及び中空部材を溶融し混合し磁性を弱めた弱磁性領域を形成する工程を含む。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、中空の強磁性パイプの局部を弱磁性化処理に生じやすい落込みを防止でき、レーザ照射により生じた変形を大幅に低減でき、且つ、パイプ内部のシールドガス圧力の調整も不要になるため、より高能率、高品質な弱磁性化処理ができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明に係わるレーザ弱磁性化処理を模式的に示す斜視図である。

【図2A】本発明に係わるレーザ弱磁性化処理に用いるＮｉ添加材の形状を示す断面図である。

【図2B】本発明に係わるレーザ弱磁性化処理に用いるＮｉ添加材の形状を示す断面図である。

【図2C】本発明に係わるレーザ弱磁性化処理に用いるＮｉ添加材の形状を示す断面図である。

【図2D】本発明に係わるレーザ弱磁性化処理に用いるＮｉ添加材の形状を示す断面図である。

【図3】本発明のレーザ弱磁性化処理に使われているＮｉワイヤの径と線状レーザビームの形状とを示す図である。

【図4】本発明のレーザ弱磁性化処理に使われている線状レーザビームの形状と処理領域の幅とを示す図である。

【図5A】本発明の装置に用いるシリンドリカルレンズを含む線状ビーム変換ヘッドの構成を示す模式側面図である。

【図5B】本発明の装置に用いるシリンドリカルレンズを含む線状ビーム変換ヘッドの構成を示す模式側面図である。

【図6】本発明の装置に用いる回折型レンズを含む線状ビーム変換ヘッドの構成を示す模式側面図である。

【図7】本発明の装置に用いる高速スキャナーを含む線状ビーム変換ヘッドを示す概略構成図である。

【図8】本発明の中空複合磁性部材であるパイプを用いた燃料噴射弁を示す縦断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

本発明は、線状加熱方式を用いたワイヤ添加するレーザ熱処理により表面改質、肉盛又は溶接などのレーザ加工方法、およびそれを実現するためのレーザ加工装置に関するものである。

【0015】

燃料噴射弁用強磁性パイプの一部を弱磁性化する燃料噴射弁用強磁性パイプ弱磁性化処理方法においては、前記燃料噴射弁用強磁性パイプの一部にＮｉ含有材料を連続的に送給しながら、線状加熱方式のレーザビームにより、前記Ｎｉ含有材料及び前記燃料噴射弁用強磁性パイプを溶融させることで前記燃料噴射弁用強磁性パイプの一部を弱磁性化する。

【0016】

上記の連続送給されるＮｉ含有添加材（Ｎｉ含有材料）の断面形状は、中実又は中空の円状、楕円状又は矩形のいずれかを有し、単芯のソリッドワイヤ又は多芯のストランドワイヤを使用することが好ましい。

【0017】

また、上記線状加熱方式のレーザビームの照射範囲の長さは、弱磁性化処理領域の幅の１倍以上２倍未満とし、照射範囲の幅がＮｉ添加材の直径の１．０倍以下とすることが好ましい。

【0018】

上記線状加熱方式のレーザビームは、シリンドリカルレンズ、あるいは回折型レンズより形成した線状ビームを使用するか、又は円状ビームを高速往復走査させる高速ビームスキャナーを使用し、線状の照射領域を形成することができる。

【0019】

上記のレーザ弱磁性化処理プロセスを実現するための本発明のレーザ加工装置は、線状加熱方式のレーザ照射範囲の長さと幅を調整できるビーム変換ヘッド又は円状ビームを高速往復走査させるビームスキャナーのいずれか（レーザビーム形成ユニット）を有し、Ｎｉ添加材（Ｎｉ含有材料）を連続送給できる機構（材料送給ユニット）を組み合わせた装置である。

【0020】

以下、図面等を用いて、本発明の実施形態について説明する。以下の説明は本発明の内容の具体例を示すものであり、本発明がこれらの説明に限定されるものではなく、本明細書に開示される技術的思想の範囲内において当業者による様々な変更および修正が可能である。

【実施例1】

【0021】

本発明の実施例の溶接方法は、図１〜図５Ｂを用いて下記の通りである。

【0022】

図１は、強磁性パイプの弱磁性化処理（中空複合磁性部材（パイプ）の製造に用いる強磁性パイプ、ワイヤ及びレーザ光照射部の配置）を示す図である。ここで、中空複合磁性部材とは、部分的に磁性を弱めた部分を有する中空の強磁性部材（強磁性パイプ）をいう。

【0023】

強磁性パイプ１は、例えば電磁ステンレス鋼等の磁性金属材料により形成された金属パイプ等からなる。この金属パイプの形状は、円筒形状に限定されるものではなく、一般に、中空の部材（中空部材）であればよい。

【0024】

強磁性パイプ１は、例えば、肉厚０．５ｍｍのフェライト系ステンレス鋼ＳＵＳ４３０のパイプ材を用いることができる。強磁性パイプ１は、Ｃｒを１５質量％以上１８質量％以下有する。このような金属としては、例えばＣｒを１６．４９質量％、Ｓｉを０．４４質量％、Ｎｉを０．１９質量％、Ｃを０．０１質量％、Ｍｎを０．２５質量％含有するものが挙げられる。

【0025】

図示しないレーザ発信器からレーザ光を発生させ、転送ファイバー５等の転送経路を経由し、線状ビーム変換ヘッド６により線状ビームに変換し、強磁性パイプ１の表面にレーザ光（線状ビーム）を照射する。符号２は、その照射領域を示したものである。

【0026】

この強磁性パイプ１にＮｉを含むワイヤ４（Ｎｉ含有材料）を当て、レーザ発信器からのレーザ熱により強磁性パイプ１の非磁性化処理をする。非磁性化処理を施した部分では強磁性パイプ１にＮｉが添加される。

【0027】

図１に示す本実施例のレーザ弱磁性化処理では、例えば、波長が１０７０〜１０８０ｎｍのファイバーレーザを用いることができるが、他の波長のレーザ光を使用してもよい。

【0028】

線状加熱方式のレーザビームの照射範囲（照射領域２）となる照射形状は、線状形状（線分状）である。図１のように照射領域２の長手方向を強磁性パイプ１の回転軸と平行になるように、照射対象設置ユニット（不図示）に強磁性パイプ１を設置し、レーザを照射する。

【0029】

強磁性パイプ１を照射対象回転ユニット（不図示）により回転させながら、ワイヤ送給装置（不図示、「材料送給ユニット」ともいう。）により、直径０．６ｍｍのワイヤ４をパイプ表面に連続的に供給し、線状ビーム２によりワイヤ４とパイプ１の表面局部とを同時に溶融し、弱磁性化処理領域３を形成する。弱磁性化処理領域３は、強磁性パイプ１の側面に環状に形成される。

【0030】

図２Ａ〜２Ｄは、ワイヤの断面形状のバリエーションを示したものである。

【0031】

図２Ａのワイヤ４ａは、断面が円形状のソリッドワイヤであり、直径０．６ｍｍである。

【0032】

図２Ｂのワイヤ４ｂは、楕円形状のソリッドワイヤである。図２Ｃのワイヤ４ｃは、矩形状のソリッドワイヤである。弱磁性化の効果を得るためには、ワイヤの添加量を確保する必要がある。円状ワイヤに比べ、楕円状又は矩形状ワイヤを使用した場合、狭い方向の寸法が小さくなるため、線状ビームにより溶融し易いメリットがある。円状ワイヤは、楕円状や矩形状ワイヤよりコストの面で有利である。

【0033】

上記の図２Ａ〜２Ｃにおいては、単芯のソリッドワイヤを示したが、多芯のストランドワイヤを使用しても良い。図２Ｄのワイヤ４ｄは、多芯のストランドワイヤである。ストランドを構成する１本１本のワイヤ１０４は、断面が円形状のものである。

【0034】

図３は、本実施例に使用した単芯ソリッドワイヤの断面形状及び寸法並びにパイプの表面に照射されるレーザビーム形状（線状ビーム）すなわちパイプの表面におけるレーザビームの照射領域の形状及び寸法を示したものである。

【0035】

図３において符号４は、ワイヤの断面である。符号２は、パイプ表面に照射されるレーザビーム形状（照射領域の形状及び寸法）である。ｄは、ワイヤ４の直径である。ｂは、照射領域の幅（短辺）である。ａは、照射領域の長さ（長辺）である。

【0036】

本実施例では、ワイヤの直径ｄを０．６ｍｍとし、照射領域の幅ｂを０．５ｍｍとしたが、ワイヤ径および照射領域の幅を適宜変更することが可能である。しかし、弱磁性化処理に伴う変形を最小化するためには、上記ワイヤ径ｄと照射領域の幅ｂとの関係は下記の（式１）に従うことが好ましい。

【0037】

ｂ／ｄ≦１．０ …（式１）
ここで、ワイヤの断面が楕円形状である場合には、ワイヤの断面のレーザ照射の進行方向における直径（幅）をｄとする。例えば、図３のような場合（レーザ照射の進行方向は図上の上または下）、楕円の幅狭方向の直径（ｄ）となる。一般に、ワイヤの断面形状がどのようなものであっても、ワイヤの断面のレーザ照射の進行方向における幅をｄとする。

【0038】

上記のｂ／ｄ≦１．０に満足する必要性を説明する。

【0039】

レーザ照射による変形の最小化するためには、線状ビームの幅方向をワイヤ以外のパイプ領域に照射しないように制御する必要がある。照射領域の幅ｂがワイヤ径ｄよりも大きくなると、照射領域の長さａ及び幅ｂにより決まるレーザビーム照射面積ａ×ｂも増加する。

【0040】

ワイヤとパイプ弱磁性化処理領域を同時に溶融させるためには、所定のレーザパワー密度（単位面積に当たるレーザ出力、Ｗ／ｍｍ^２）がワイヤに当たる必要がある。照射範囲がワイヤに対して広すぎる場合、レーザ出力の密度が下がるため、十分な溶融ができず、弱磁性化処理の効果が低くなる。このため、同じレーザ出力をワイヤに照射させるためには全体の出力を上げる必要がある。しかし、全体の出力を上げるとワイヤに当たらない箇所での入熱量が増加するため、パイプの変形が大きくなる問題点がある。したがって、レーザ照射は線状であることが好ましく、そのサイズｂとｄは、上記のような関係となるように調節することが更に好ましい。

【0041】

例えば、本実施例では直径０．６ｍｍのワイヤを使用し、強磁性のパイプの弱磁性化処理領域の範囲を２．５ｍｍとしており、この場合、照射領域の寸法は０．６ｍｍ×２．５ｍｍを設定する。しかし、従来の円状ビームを使用した場合、同じ２．５ｍｍの弱磁性化処理領域を得られるために、ビームスポット径を２．５ｍｍ設定する必要がある。この結果、レーザ照射面積は線状ビームに比べ４倍以上大きくなる。同じ出力のレーザを用いた場合、円状ビームの場合、線状ビームよりも出力密度が下がるため、ワイヤに充分な出力を照射させるためには線状ビームよりも高い出力が必要となる。高い出力にした場合、広範囲に高出力のレーザが照射されることになるため、パイプの変形が大きくなる可能性がある。

【0042】

次に、本実施例に使用した線状ビームの照射領域の長さａについて図４を用いて詳細に説明する。

【0043】

図４は、線状ビームの照射領域２と、強磁性パイプ１の断面の一部と、を示したものである。本図に示す照射領域２の長辺及び強磁性パイプ１の断面は、強磁性パイプ１の回転軸に平行するものである。

【0044】

弱磁性化処理領域（弱磁性領域）の幅ｗは、燃料噴射弁の応答性の観点から、最適な範囲が設けられている。例えば、この幅ｗを２．５ｍｍとする。一般に、パイプ自身の熱伝導や環境の熱伝熱の影響で、レーザ照射により溶融する範囲は、上記照射領域の長さａより若干狭くなるため、照射領域の長さａをｗより小さく設定すると、弱磁性化処理領域が狭くなり、応答性能が低下する。したがって、１．０≦ａ／ｗとすることが重要となる。

【0045】

一方で、ａ／ｗを２．０以上に設定すると、レーザの照射範囲が広すぎ、弱磁性化処理領域の幅ｗが要求の２．５ｍｍより大幅に上回る。その結果、変形が大きくなり、応答性も低下する。

【0046】

したがって、レーザの線状ビームの照射領域の長さａと要求されている弱磁性化処理領域の幅ｗは、線状形状の幅広方向の長さをａ、燃料噴射弁用強磁性パイプの弱磁性化処理する幅をｗとした場合、ａはｗの１倍以上２倍未満とすることが好ましく、下記の（式２）を満たすことが好ましい。

【0047】

１．０≦ａ／ｗ＜２．０ …（式２）
図５Ａ及び５Ｂは、本実施例で使用したビーム変換ヘッドを示したものである。これらの図は、上記の線状ビームの照射領域の形状を実現するためのレンズの配置を示したものである。

【0048】

具体的には、転送用ファイバーからのレーザビーム１１１は、コリメーションレンズ７により平行ビーム１１２に変換される。その後、２つのシリンドリカルレンズ８及び９を使用して線状ビーム１１３に変換する。これらの構成は、レーザビーム形成ユニットに含まれる。

【0049】

図５Ａは、線状ビーム１１３の照射領域の長さａに対応する面を示したものである。図５Ｂは、線状ビーム１１３の照射領域の幅ｂに対応する面を示したものである。

【0050】

シリンドリカルレンズ８は、線状ビームの長さ方向に集光効果あるが、幅方向に集光しない。これに対し、レンズ９は線状ビームの長さ方向に集光しない。レンズ８と９の組合せにより所定形状の線状ビームが得られる。

【0051】

また、弱磁性化処理パイプの形状や処理領域の寸法などが変更することを考慮し、本発明のシリンドリカルレンズ８と９の上下位置を調整できる機構を設けている。

【0052】

本実施例に使われたレーザ弱磁性化処理条件は、例えば、レーザ出力を３００Ｗ〜１０００Ｗ、線状ビームの長さａを２．５ｍｍ〜５．０ｍｍ、幅ｂを０．０５ｍｍ〜０．６ｍｍ、パイプの回転により処理速度を１０ｍｍ／ｓ〜１００ｍｍ／ｓで適宜設定することができる。また、レーザ照射期間において、溶融されている溶融金属の酸化を防止するために、窒素ガスをシールドガスとして使用する。

【0053】

上記の弱磁性化処理条件で強磁性パイプの処理を行った結果、磁性化処理部の寸法および磁性特性が要求値を満足し、パイプ全体の変形も小さいことを確認した。

【実施例2】

【0054】

本発明の実施例２の溶接方法は、下記の通りである。本実施例において用いた強磁性パイプは、実施例１で用いたものと同じものである。

【0055】

本実施例のレーザ弱磁性化処理では、例えば、波長が５００ｎｍ〜８８０ｎｍの可視光及び近赤外線のレーザを用いることができるが、他の波長のレーザ光を使用してもよい。それ以外の装置構成は、実施例１の図１と同じように設定されている。図示しないレーザ発信器からレーザ光を発生させ、転送ファイバー５等の転送経路を経由し、線状ビーム変換ヘッド６により線状ビーム２に変換し、上記の強磁性パイプ１の表面にレーザ光を照射する。

【0056】

弱磁性化処理方法は本発明の実施例１に示した方法と同様に、強磁性パイプ１を回転させながら、ワイヤ送給装置（不図示）により、直径０．６ｍｍのＮｉワイヤ４をパイプ表面に連続的に供給し、線状ビームにより上記ワイヤ４とパイプ１の表面局部とを同時に溶融し、弱磁性化処理領域３を形成する。

【0057】

本実施例に使用したＮｉワイヤは、直径０．８ｍｍの円状ストランドワイヤであるが、図２Ｂ及び２Ｃに示す楕円状や矩形状のソリッドワイヤを使用してもよい。

【0058】

図６は、本実施例で用いた線状ビーム変換ヘッドの構成を示したものである。

【0059】

具体的には、転送用ファイバーからのレーザビーム１２１は、コリメーションレンズ７により平行ビーム１２２に変換される。その後、回折型変換レンズ１０により線状ビーム１２３に変換される。これらの構成は、レーザビーム形成ユニットに含まれる。

【0060】

上記回折型変換レンズ１０により変換されたビーム形状は、下記の通りである。線状ビームの照射領域２の長さａと弱磁性化処理領域の幅ｗとの関係を１．０≦ａ／ｗ＜２．０とし、線状ビームの照射領域２の幅ｂとＮｉワイヤの径ｄとの関係をｂ／ｄ≦１．０とした。

【0061】

本実施例に使われたレーザ弱磁性化処理条件は、例えば、レーザ出力を６００Ｗ〜１２００Ｗ、線状ビームの照射領域２の長さａを２．５ｍｍ〜５．０ｍｍ、幅ｂを０．１ｍｍ〜０．８ｍｍ、パイプの回転により処理速度を１０ｍｍ／ｓ〜１００ｍｍ／ｓで適宜設定することができる。また、レーザ照射期間において、溶融されている溶融金属の酸化を防止するために、アルゴンガスをシールドガスとして使用した。

【0062】

上記の弱磁性化処理条件で強磁性パイプの処理を行った結果、磁性化処理部の寸法および磁性特性が要求値を満足し、パイプ全体の変形も小さい欠陥なしの弱磁性化部が得られた。

【実施例3】

【0063】

本発明の実施例３の溶接方法は、下記の通りである。本実施例において用いた強磁性パイプや、レーザ波長、ワイヤ径等の条件は、実施例１で用いたものと同じである。

【0064】

図７は、本実施例で用いた線状ビーム変換ヘッドの構成を示したものである。

【0065】

具体的には、転送用ファイバー５からの転送されたレーザビーム１３１は、コリメーションレンズ７により平行ビーム１３２に変換され、反射ミラー１１により反射され、ビーム１３３となる。その後、ビーム１３３は、ガルバノミラー１２によりビーム１３４となる。ビーム１３４は、レンズ１３により線状ビーム１３５に変換される。ビーム１３４、１３５は、ガルバノミラー１２により高速で走査される。ビーム１３５は、焦点においては点状ビームとなるが、ガルバノミラー１２により走査されることにより、線状ビームとして作用する。破線は、ビーム１３４、１３５の走査範囲を示している。これらの構成は、レーザビーム形成ユニットに含まれる。

【0066】

上記のガルバノミラー１２により走査される範囲の長さａと弱磁性化処理領域の幅ｗとの関係を１．０≦ａ／ｗ≦２．０とし、走査される範囲の幅ｂとＮｉワイヤの径ｄとの関係をｂ／ｄ≦１．０とした。

【0067】

本実施例のレーザ弱磁性化処理条件は、実施例１と同じである。具体的には、レーザ出力を６００Ｗ〜１２００Ｗ、線状ビーム長さａを２．５ｍｍ〜５．０ｍｍ、幅ｂを０．１ｍｍ〜０．８ｍｍ、パイプの回転により処理速度を１０ｍｍ／ｓ〜１００ｍｍ／ｓで適宜設定することができる。また、レーザ照射期間において、窒素ガスをシールドガスとして使用した。

【0068】

上記の弱磁性化処理条件を用いて実施結果、磁性化処理部の寸法および磁性特性が要求値を満足し、パイプ全体の変形も小さい欠陥なしの弱磁性化部が得られた。

【0069】

最後に、本発明の中空複合磁性部材であるパイプを用いた燃料噴射弁の例を示す。

【0070】

図８は、本発明のパイプを用いた燃料噴射弁を示す縦断面図である。

【0071】

本図において燃料噴射弁１０１は、自動車用ガソリンエンジンに用いられるものであって、インテークマニホールド内に向けて燃料を噴射する、低圧用の燃料噴射弁である。以下では、図８において燃料噴射弁１０１の紙面上方を上流、紙面下方を下流と記す。

【0072】

燃料噴射弁１０１は、大部分が強磁性材料で形成されたパイプ１０２と、パイプ１０２内に収容されたコア１０３と、アンカ１０４と、アンカ１０４に固定された弁体１０５と、閉弁時に弁体１０５により閉鎖される弁座１０６を有する弁座部材１０７と、開弁時に燃料が噴射される燃料噴射孔を有するノズルプレート１０８と、通電時に弁体１０５を開弁方向に作動させる電磁コイル１０９と、磁束線を誘導するヨーク１０１０と、を有している。

【0073】

パイプ１０２は、例えば、電磁ステンレス鋼等の磁性金属材料により形成された金属パイプ等からなり、深絞り等のプレス加工、研削加工等の手段を用いることにより、段付き筒状をなして形成されている。パイプ１０２は、大径部１０２１と、大径部１０２１よりも径が小さい小径部１０２２と、を有している。なお、パイプ１０２は、横断面形状が円形である。

【0074】

小径部１０２２には、一部を薄肉化した薄肉部１０２３が形成されている。小径部１０２２は、薄肉部１０２３より上流側にコア１０３を収容するコア収容部１０２４と、薄肉部１０２３より下流側にアンカ１０４、弁体１０５及び弁座部材１０７からなる弁部材１０１１を収容する弁部材収容部１０２５と、に分けられている。薄肉部１０２３は、コア１０３及びアンカ１０４がパイプ１０２に収容された状態で、コア１０３とアンカ１０４との間の隙間部分（コア１０３とアンカ１０４とが対向する領域）を取り囲むように形成されている。コア１０３とアンカ１０４とは、隙間を介して対向している。さらに、この部分とパイプ１０２の内壁が対向しており、パイプ１０２のこの箇所に薄肉部１０２３が形成され、この部分には、後述するように改質部が設けられている。

【0075】

薄肉部１０２３は、コア収容部１０２４と弁部材収容部１０２５との間の磁気抵抗を増大させ、コア収容部１０２４と弁部材収容部１０２５との間を磁気的に遮断している。

【0076】

大径部１０２１の内側には弁部材１０１１に燃料を送る燃料通路１０２６が形成されており、大径部１０２１の上流側には燃料を濾過する燃料フィルタ１０１２が設けられている。

【0077】

コア１０３は、中空部１０３１を有する円筒形に形成されており、パイプ１０２のコア収容部１０２４に圧入されている。中空部１０３１には、圧入等の手段により固定されたばね受部材１０３２が収容されている。このばね受部材１０３２の中心には、軸方向に貫通した燃料通路１０３３が形成されている。

【0078】

アンカ１０４は、磁性部材によって形成され、その下流側で弁体１０５と溶接によって固定されている。アンカ１０４は、上流側にパイプ１０２の小径部１０２２の内周よりも若干小径な外径を有する大径部１０４１と、大径部１０４１より外径が小さい小径部１０４２と、を有する。

【0079】

大径部１０４１の内側には、ばね収容部４３が形成されている。ばね収容部１０４３の内径は、コア１０３の中空部１０３１の内径とほぼ同径に形成されている。ばね収容部１０４３の底部には、ばね収容部１０４３の内周よりも径が小さい貫通孔である燃料通路孔１０４４が形成されている。ばね収容部１０４３の底部には、ばね受部１０４５が設けられている。

【0080】

弁体１０５の外形状は略球体状であり、外周表面には燃料噴射弁１０１の軸方向に対して平行に削られ穿孔された燃料通路１０５１が設けられている。

【0081】

弁座部材１０７には、略円錐状の弁座１０６と、弁座１０６より上流側に弁体１０４の径とほぼ同一に形成された弁体保持孔１０７１と、弁体保持孔１０７１から上流側に向かうにつれて大径に形成された上流開口部１０７２と、弁座１０６の下流側に開口する下流開口部１０７３と、が形成されている。弁座１０６は、弁体保持孔１０７１から下流開口部１０７３へ向かって径が小さくなるように形成され、閉弁時には弁体１０５が弁座１０６に座るようになっている。弁座部材１０７の下流側には、ノズルプレート１０８が溶接されている。

【0082】

アンカ１０４及び弁体１０５は、パイプ１０２内に軸方向に動作できるように配設されている。アンカ１０４のばね受部１０４５とばね受部材１０３２との間には、コイルばね１０１３が設けられ、アンカ１０４および弁体１０５を下流側に付勢している。弁座部材１０７は、パイプ１０２に挿入され、溶接によりパイプ１０２に固定されている。パイプ１０２の上流部外周には、燃料を送るポンプの配管に接続するためのＯリング１０１４が設けられている。

【0083】

パイプ１０２のコア１０３の外周には、電磁コイル１０９が配設されている。電磁コイル１０９は、樹脂材料により形成されたボビン１０９１と、このボビン１０９１に巻回されたコイル１０９２と、から構成されている。コイル１０９２は、コネクタピン１０１５を介して電磁コイル制御装置に接続されている。

【0084】

ヨーク１０１０は、中空の貫通孔を有し、上流側に形成された大径部１１０１と、大径部１１０１より小径に形成された中径部１１０２と、中径部１１０２より小径に形成され下流側に形成された小径部１１０３と、から構成されている。小径部１１０３は、弁部材収容部１０２５の外周に嵌合されている。中径部１１０２の内周部には、電磁コイル１０９が配設されている。大径部１１０１の内周には、連結コア１０１６が配置されている。

【0085】

連結コア１０１６は、磁性金属材料等により形成されている。連結コア１０１６により大径部１１０１とパイプ１０２とが接続している。つまり、ヨーク１０１０は小径部１１０３と大径部１１０１においてパイプ１０２と接続しており、電磁コイル１０９の両端部でパイプ１０２と磁気的に接続されている。ヨーク１０１０の下流側には、パイプ１０２の先端を保護するためのプロテクタ１０１７が取り付けられている。

【0086】

コネクタピン１０１５を介して電磁コイル１０９に給電されると磁界が発生し、この磁界の磁力によって、アンカ１０４および弁体１０５をコイルばね１０１３の付勢力に抗して開弁する。これにより、ポンプから供給された燃料がエンジンの燃焼室に噴射される。

【符号の説明】

【0087】

１：強磁性パイプ、２：照射領域、３：弱磁性化処理領域、４：ワイヤ、５：転送ファイバー、６：ビーム変換ヘッド、７：コリメーションレンズ、８：シリンドリカルレンズ、９：シリンドリカルレンズ、１０：回折型レンズ、１１：反射ミラー、１２：ガルバノミラー、１３：集光レンズ、１０１：燃料噴射弁、１０２：パイプ、１０３：コア、１０４：アンカ、１０５：弁体、１０６：弁座、１０７：弁座部材、１０８：ノズルプレート、１０９：電磁コイル、１０１０：ヨーク、１０１１：弁部材、１０１２：燃料フィルタ、１０１３：コイルばね、１０１４：Ｏリング、１０１５：コネクタピン、１０１６：連結コア、１０１７：プロテクタ、１０２１：（パイプの）大径部、１０２２：（パイプの）小径部、１０２３：薄肉部、１０２４：コア収容部、１０２５：弁部材収容部、１０２６：（パイプの）燃料通路、１０３１：（コアの）中空部、１０３２：ばね受部材、１０３３：（コアの）燃料通路、１０４１：（アンカの）大径部、１０４２：（アンカの）小径部、１０４３：ばね収容部、１０４４：（アンカの）燃料通路孔、１０４５：（アンカの）ばね受部、１０５１：（弁体の）燃料通路、１０７１：弁体保持孔、１０７２：上流開口部、１０７３：下流開口部、１０９１：ボビン、１０９２：コイル、１１０１：（ヨークの）大径部、１１０２：（ヨークの）中径部、１１０３：（ヨークの）小径部。

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図2C】

【図2D】

【図3】

【図4】

【図5A】

【図5B】

【図6】

【図7】

【図8】