JP5469038B2 - 燃料系部品の製造方法および燃料系部品 - Google Patents

Description

本発明は、燃料系部品の製造方法および燃料系部品に関する。

従来、内燃機関に用いられる燃料系部品として、例えば下記特許文献１に記載のフューエルデリバリパイプなどが知られている。このフューエルデリバリパイプにおける燃料通路側の面には、ニッケルリンめっきなどのめっき処理が施されている。一般にニッケルリンめっきは、バイオ燃料などのアルコールを混合させた燃料によって燃料通路を構成する壁面が腐食することを防ぐために用いられている。一方、フューエルデリバリパイプの外面には、塩害対策として防錆処理が施されている。このようなフューエルデリバリパイプの製造方法の一例として、図８、図９、および図１０を参照しながら以下に説明する。

まず、鉄製の鍛造品からなるロッド材を切断することでこのロッド材から粗材１を切り出す（鍛造品工程）。次に、粗材１の軸心に沿ってドリル加工を行うことで、粗材１の内部に円孔２を形成する（機械加工工程）。次に、円孔２が形成された粗材１をニッケルリンめっき液中に含浸し、無電解めっきを施すことで、円孔２の内周面と粗材１の外周面とにニッケルリンめっき層３を形成する（ニッケルリンめっき工程）。次に、粗材１の両端開口にゴム栓４を嵌めて粗材１の内部に塗料が浸入しないようにマスキングした上で（マスキング工程）、粗材１をコーティングすることにより、粗材１の外周面に塗膜５を形成する（外面コーティング工程）。こうして、粗材１の内周面にニッケルリンめっき層３が形成され、粗材１の外周面に塗膜５が形成されたフューエルデリバリパイプ６が得られる。

特開平１１−１１７８２６号公報

しかしながら、上記のフューエルデリバリパイプ６は、図１０に示すように、燃料通路７側から順に、ニッケルリンめっき層３、粗材１、ニッケルリンめっき層３、塗膜５からなる４層構造とされており、２層のニッケルリンめっき層３が形成されてしまう。２層のニッケルリンめっき層３のうち、燃料と接触しない側のニッケルリンめっき層３は不要であり、レアメタルであるニッケルの使用量が増加する。また、塗膜５をコーティングする前にゴム栓４を用いて燃料通路７内を封止する必要があり、外面コーティング工程の前にマスキング工程を追加しなければならない。すなわち、フューエルデリバリパイプ６の製造コストを低減するには、ニッケルの使用量を低減することと、マスキング工程を廃止することの双方が重要な課題となっている。

本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、ニッケルの使用量を低減した上で、マスキング工程を廃止することにより、製造コストを低減することを目的とする。

本発明は、鉄製の鍛造品からなる粗材の内面にニッケルリンめっき層が形成され、粗材の外面に非金属製の塗膜が形成された燃料系部品の製造方法であって、粗材の外面に塗料をコーティングすることで、塗膜を形成する外面コーティング工程と、塗膜が形成された粗材に機械加工を施すことで、粗材の内部に機械加工面を形成する機械加工工程と、機械加工が施された粗材をニッケルリンめっき液中に含浸させて無電解めっきを施すことで、機械加工面にニッケルリンめっき層を形成するニッケルリンめっき工程とを備えたところに特徴を有する。

ここで、燃料系部品とは、燃料タンク、この燃料タンクから内燃機関に向かう燃料パイプ、複数のインジェクタに燃料を分配して供給するフューエルデリバリパイプなどを意味している。すなわち、燃料系部品とは、燃料に接触する接触面を有する部品全般のことをいう。また、燃料とは、例えばバイオ燃料などの名称で呼ばれるアルコールを混合した燃料のみならず、アルコールのみからなる燃料やアルコールを混合しない燃料をも意味している。

このような製造方法によると、粗材に非金属製の塗膜をコーティングした後に、粗材を機械加工することで機械加工面を形成しているため、塗膜をマスクとして機能させることができる。これにより、機械加工面のみにニッケルリンめっき層を形成することができるため、マスキング工程を廃止できる。また、ニッケルリンめっき層を１層のみにできるため、ニッケルの使用量を低減することができる。これらの結果、燃料系部品の製造コストを低減できる。

一般に、鍛造によって形成された鍛造品の表面（以下「粗材鍛造面」という）は、粗材に機械加工を施すことで形成された機械加工面よりも面粗度が粗いため、機械加工面よりも表面積が大きくなる。このため、粗材鍛造面と機械加工面に対して同条件でめっき処理を施した場合、粗材鍛造面のほうがめっき厚が小さくなってしまう。さらに、粗材鍛造面では酸化被膜等が付きやすく、めっき処理の際にめっき液との界面で行われる酸化還元反応に少なからず影響を与えることになる。その点、上記した製造方法では、機械加工面のみにニッケルリンめっき層を形成しているため、ニッケルリンめっき工程の際にピンホールがなく膜厚が安定しためっき被膜を得ることができる。

本発明の実施の態様として、以下のようにしてもよい。
塗料はエポキシ樹脂系塗料であり、外面コーティング工程では、カチオン電着塗装により塗料が粗材の外面にコーティングされるようにしてもよい。
このようにカチオン電着塗装によると、ピンホールがなく膜厚が均一で密着性のよい厚い塗膜を形成することができる。特に鍛造品である粗材は、めっき処理がしにくいため、カチオン電着塗装が好適である。

また、本発明は、燃料を通す燃料通路が内部に形成された燃料系部品であって、鉄製の鍛造品からなる粗材と、粗材における燃料通路側の面に形成されたニッケルリンめっき層と、粗材における燃料通路とは反対側の面に形成された非金属製の塗膜とを備えた構成としてもよい。また、塗膜は、エポキシ樹脂系塗料をカチオン電着塗装により粗材の外面にコーティングしたものとしてもよい。

このような構成によると、粗材の表面に対してニッケルリンめっき層と塗膜を直接形成しているため、燃料系部品を３層で構成することができる。このため、燃料系部品の材料コストを低減することができる。

本発明によれば、ニッケルの使用量を低減した上で、マスキング工程を廃止することにより、製造コストを低減することができる。

実施形態における燃料系部品の構成を示す斜視図 フューエルデリバリパイプの正面図 フューエルデリバリパイプの平面図 フューエルデリバリパイプの内部構造を示す縦断面図 実施形態におけるフューエルデリバリパイプの製造方法を示す工程図 フューエルデリバリパイプの製造方法を簡易的に示す断面図 図６において完成したフューエルデリバリパイプの一部を拡大して示す断面図 従来におけるフューエルデリバリパイプの製造方法を示す工程図 フューエルデリバリパイプの製造方法を簡易的に示す断面図 図９において完成したフューエルデリバリパイプの一部を拡大して示す断面図

＜実施形態＞
本発明の実施形態を図１ないし図７の図面を参照しながら説明する。まず、本発明における燃料系部品の全体構造について図１ないし図４の図面を参照しながら説明する。図１は、燃料系部品が自動車１０の車体１１に取り付けられた状態を示す断面図である。燃料系部品は、燃料タンク１２とエンジン１３の間で燃料が接触する接触面を有する部品である。具体的には、燃料系部品は、燃料タンク１２、燃料供給ポンプ１４、燃料移送管Ｐ１、燃料移送管Ｐ２、燃料帰還管Ｐ３、フィルタ１５、圧力調整装置１６などを備えて構成されている。

燃料供給ポンプ１４は、燃料タンク１２の内部に配置され、燃料をエンジン１３に送り込むために加圧する装置である。燃料供給ポンプ１４により加圧された燃料は、燃料移送管Ｐ１によって車体１１の後部に配置された燃料タンク１２から車体１１の前部に配置されたエンジン１３に移送される。燃料移送管Ｐ１によって移送された燃料は、フィルタ１５によって濾過され、圧力調整装置１６と燃料移送管Ｐ２とを介してフューエルデリバリパイプ２０に供給される。フューエルデリバリパイプ２０に供給される際の圧力は、圧力調整装置１６によって一定の圧力に調整されている。

本実施形態の燃料は、例えばバイオ燃料などの名称で呼ばれるアルコールを含んだアルコール燃料である。このアルコール燃料は、金属を腐食させる性質を有することから、アルコール燃料が用いられる燃料系部品には、腐食対策として一般にニッケルリンめっき処理が施されている。一方、燃料系部品の外周面には、塩害対策として防錆処理が施されており、本実施形態の防錆処理は、非金属製の塗料をコーティングして形成された塗膜４０によって行われている。この点については後に詳述する。

フューエルデリバリパイプ２０は、図２に示すように、筒状をなすパイプ本体２１を有し、パイプ本体２１には、図３に示すように、複数のボルト取付部２２が側方に張り出す形態で設けられている。これらのボルト取付部２２は、パイプ本体２１の長さ方向において等間隔で配置されている。ボルト取付部２２には、ボルト（図示せず）を通すボルト孔２２Ａが貫通して形成されている。

また、パイプ本体２１における各ボルト取付部２２の近傍には、インジェクタ２３を取り付けるためのインジェクタ取付部２４が設けられている。図４に示すように、インジェクタ取付部２４は筒状をなし、その一端は下方に開口している。一方、インジェクタ取付部２４の他端は、パイプ本体２１の軸心に沿って形成された燃料通路２１Ａに連通している。このため、燃料通路２１Ａ内に送られた燃料は、各インジェクタ取付部２４に分配され、各インジェクタ取付部２４の取り付けられたインジェクタ２３を通してエンジン１３内部に噴射される。

次に、フューエルデリバリパイプ２０の製造方法およびその内部構造について図５、図６、および図７の図面を参照しながら説明する。なお、図６および図７は、フューエルデリバリパイプ２０を簡素化して示した断面図である。このため、ボルト取付部２２とインジェクタ取付部２４については図示していない。フューエルデリバリパイプ２０の主要部分は、鉄製の鍛造品からなる粗材３０によって構成されている。粗材３０は、鉄製の鍛造品からなるロッド材を母材として形成されている。図６に示すように、ロッド材を所定の長さで切り出すことにより、柱状をなす芯材３１を得る（図５の鍛造品工程）。

次に、この芯材３１にリン酸塩処理を行った後に、この芯材３１をエポキシ樹脂系の電着塗料液中に含浸させてカチオン電着塗装を行うことにより、芯材３１の外周面に塗膜４０がコーティングされる。芯材３１の外周面は、鍛造によって形成された面であるため、板金のプレス品よりもめっき処理がしにくいものの、本実施形態ではカチオン電着塗装を採用しているため、ピンホールがなく膜厚が均一で密着性のよい厚い塗膜４０を形成することができる。また、塗膜４０はエポキシ樹脂系の塗料によって形成された樹脂製（非金属製）であるため、後述するニッケルリンめっき工程においてマスキングをしなくても塗膜４０上にニッケルリンめっき層５０が形成されることはない（図５の外面コーティング工程）。

次に、芯材３１の軸心に沿ってドリル加工を行うことにより、芯材３１の内部に貫通孔３２を貫通形成し、貫通孔３２が設けられた粗材３０を得る。この粗材３０における貫通孔３２を構成する壁面は、ドリル加工によって形成された機械加工面３３であるため、鍛造によって形成された面よりもめっき処理がしやすくなっている。このため、次述するニッケルリンめっき工程の際にピンホールがなく膜厚が安定しためっき被膜を得ることができる。なお、塗膜４０の膜厚は、ドリル加工の際に芯材３１をクランプで挟み付けるなどして固定した場合であっても塗膜４０が剥がれない程度の厚さに設定されている（図５の機械加工工程）。具体的には、塗膜４０の膜厚は１０〜２０μｍ程度とされており、その膜厚測定方法としては、電磁膜厚計による測定方法、マスキング段差形状を測定する方法などが挙げられる。

次に、粗材３０をニッケルリンめっき液中に含浸させて無電解めっきを行うことにより、機械加工面３３にニッケルリンめっき層５０を形成する。ニッケルリンめっき層５０の膜厚としては８〜３０μｍとすることが好ましく、１０〜２０μｍとすることがさらに好ましい。その膜厚測定方法としては、電磁膜厚計による測定方法、マスキング段差形状を測定する方法などが挙げられる。前述したように、塗膜４０上にはニッケルリンめっき層５０が形成されないため、機械加工面３３のみにニッケルリンめっき層５０を形成することができる。これにより、燃料通路２１Ａを構成する内周面がニッケルリンめっき層５０により構成され、粗材３０の内部に燃料通路２１Ａが形成されたフューエルデリバリパイプ２０が完成する（図５のニッケルリンめっき工程）。

以上のような製造工程によって製造されたフューエルデリバリパイプ２０は、図７に示すように、燃料通路２１Ａ側から順に、ニッケルリンめっき層５０、粗材３０、塗膜４０からなる３層構造とされる。したがって、燃料通路２１Ａを通る燃料に接触する箇所のみにニッケルリンめっき層５０を形成することができ、レアメタルであるニッケルの使用量を大幅に低減することができる。また、塗膜４０をマスクとして機能させているため、マスキング工程を廃止することができる。これらの結果、フューエルデリバリパイプ２０の製造コストを低減することができる。

＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）上記実施形態では燃料系部品の製造方法としてフューエルデリバリパイプ２０の製造方法を例示しているものの、本発明によると、燃料タンク１２、燃料移送管Ｐ１，Ｐ２、燃料帰還管Ｐ３などの製造方法に適用してもよい。

（２）上記実施形態では機械加工としてドリル加工を例示しているものの、本発明によると、中ぐり加工などに適用してもよい。

（３）上記実施形態ではカチオン電着塗装によって塗膜４０をコーティングしているものの、本発明によると、スプレー塗装などによって塗膜を形成してもよい。

（４）上記実施形態ではフューエルデリバリパイプ２０の具体的形状として図２ないし図４に記載したものを例示しているものの、本発明によると、例えばインジェクタ取付部が４つ配されたフューエルデリバリパイプとしてもよい。

２０…フューエルデリバリパイプ（燃料系部品）
２１Ａ…燃料通路
３０…粗材
３３…機械加工面
４０…塗膜
５０…ニッケルリンめっき層

Claims (4)

1. 鉄製の鍛造品からなる粗材の内面にニッケルリンめっき層が形成され、前記粗材の外面に非金属製の塗膜が形成された燃料系部品の製造方法であって、
   前記粗材の外面に塗料をコーティングすることで、前記塗膜を形成する外面コーティング工程と、
   前記塗膜が形成された前記粗材に機械加工を施すことで、前記粗材の内部に機械加工面を形成する機械加工工程と、
   前記機械加工が施された前記粗材をニッケルリンめっき液中に含浸させて無電解めっきを施すことで、前記機械加工面に前記ニッケルリンめっき層を形成するニッケルリンめっき工程とを備えた燃料系部品の製造方法。
2. 前記塗料はエポキシ樹脂系塗料であり、前記外面コーティング工程では、カチオン電着塗装により前記塗料が前記粗材の外面にコーティングされることを特徴とする請求項１に記載の燃料系部品の製造方法。
3. 燃料を通す燃料通路が内部に形成された燃料系部品であって、
   鉄製の鍛造品からなる粗材と、
   前記粗材における前記燃料通路側の面に形成されたニッケルリンめっき層と、
   前記粗材における前記燃料通路とは反対側の面に該粗材上に直接形成された非金属製の塗膜とを備えることで、
   前記燃料通路側から前記ニッケルリンメッキ層、前記粗材、前記塗膜からなる３層構造とされる燃料系部品。
4. 前記塗膜は、エポキシ樹脂系塗料をカチオン電着塗装により前記粗材の外面にコーティングしたものであることを特徴とする請求項３に記載の燃料系部品。

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