JP3842222B2

JP3842222B2 - コモンレールの製造方法

Info

Publication number: JP3842222B2
Application number: JP2003012588A
Authority: JP
Inventors: 正輝貴志
Original assignee: Otics Corp
Current assignee: Otics Corp
Priority date: 2003-01-21
Filing date: 2003-01-21
Publication date: 2006-11-08
Anticipated expiration: 2023-01-21
Also published as: JP2004225583A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンのコモンレール式燃料噴射装置におけるコモンレールの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
コモンレール式燃料噴射装置では、加圧燃料を複数のインジェクタに分配する手段として、筒状のレール本体の外周に複数の分岐部を突出形成してなるコモンレールを用いている。コモンレールは各分岐部の突出端にインジェクタの燃料配管を接続する構造がとられており、レール本体内の主管孔に供給された加圧燃料が、各分岐部内の分岐孔と燃料配管を通して各インジェクタに分配されるようになっている。
この種のコモンレールでは、インジェクタの開閉に伴う脈動を抑制して燃料の安定供給を図るため、分岐部内の分岐孔に径の小さいオリフィスを設ける構造が知られている（特許文献１）。
【０００３】
このものは、図９に示すように、内部に主管孔５１が形成されたレール本体５０の外周に分岐部５３が突出形成され、その内部には分岐部５３の先端側から主管孔５１に貫通する分岐孔５５が設けられるが、その加工手順は予め、レール本体５０に対し主管孔５１の加工を行い、その後に分岐孔５５の加工が行われる。ところが、レール本体５０は環状をなして閉じているため、主管孔５１側からの加工は困難であって、分岐孔５５の加工は分岐部５３の突出端側から行われる。従って、分岐孔５５にオリフィス５５Ａを一体的に形成する場合には、オリフィス５５Ａの加工が分岐孔５５の加工より先になるからオリフィス５５Ａは主管孔５１に繋がるように形成される。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−２９５７２２公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記構造によると、主管孔５１とオリフィス５５Ａとのつなぎ目においては孔径が急激に細くなる。そのため、レール本体５０内に高圧燃料が蓄圧された際には、主管孔５１及びオリフィス５５Ａの孔径の拡大によりこのつなぎ目部分に応力が集中し、コモンレールが疲労する虞があった。また、つなぎ目部分への応力集中を防止する対策として、図１０に示すようにオリフィス部分を別部品７０により構成し主管孔５１とオリフィス７０Ａとの間をオリフィス７０Ａより大径の接続部７１を介して接続するものがある。しかし、このものの場合、オリフィス部分（別部品７０）の組み付けのために圧入工程が付加され（製造時の工数が多くなる）、更に圧入のために専用の設備等が必要となる。また、別部品７０の肉厚分（図１０のＧ寸法部分）だけ分岐部５３の外形が大きくなり、その分重量が重くなる。
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、オリフィスを設けた場合であっても応力の集中が起こりにくく、また製造が容易なコモンレールの製造方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するための手段として、請求項１の発明は、内部に軸心に沿って主管孔が形成されたレール本体と、前記レール本体の外周に径方向外向きに突出するように設けられ、内部に前記主管孔から分岐する分岐孔を有する複数の分岐部と、からなるコモンレールの製造方法であって、前記レール本体における前記分岐部の反対側に開口部を形成し、前記開口部の形成に続いて、前記開口部を通じて前記主管孔内に加工具を挿入させ、前記分岐孔を構成する大径部を前記分岐部の軸心に沿って径方向外側に延びるように形成するとともに、この大径部の形成に続いて、前記分岐部の突出端面側から、前記大径部とともに分岐孔を構成し、かつ前記大径部より細径のオリフィスを前記分岐部の軸心に沿って形成し、その後、前記オリフィスの形成に続いて、前記突出端面側から前記オリフィスの先端部分に、配管座面を形成することで前記分岐孔を形成するようにしたところに特徴を有する。
【０００９】
【発明の作用及び効果】
＜請求項１の発明＞
請求項１の発明によれば、主管孔からオリフィスへは大径部を経て接続されることとなる。従って、主管孔にオリフィスが直接つながれる形式のものと比較した場合に、主管孔と分岐孔（オリフィス、大径部）とのつなぎ目部分における孔径の急激な変動が避けられそこでの応力集中を緩和することが出来る。
加えて、大径部の加工を開口部側より行う製造方法であるから、主管孔とオリフィス間に大径部が設定されたもの（内径が主管孔側より段階的に縮径する）であっても、容易に加工することが出来る。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態を図１ないし図６によって説明する。コモンレール１を構成する長尺状のレール本体２はＳ４５Ｃ材、ＳＣＭ（クロム・モリブデン鋼）材または炭素鋼材等を鍛造したものであって、その内部に長手方向に延びた主管孔３が形成されている。主管孔３の左右端には、それぞれ接続部材２０が螺合される第１ねじ部２ａおよび第２ねじ部２ｂが形成される。第１ねじ部２ａに螺合される接続部材２０は圧力センサを備えた制御装置（図示せず）に、第２ねじ部２ｂに接続される接続部材２０にはリリーフバルブ（図示せず）にそれぞれ連結される。制御装置は主管孔３内の圧力を圧力センサにより検出するとともに、その圧力の調整をリリーフバルブの開閉により行う。本実施形態のコモンレール１は４気筒エンジン用であり、レール本体２には径方向外側に突出形成された円筒型の分岐部４がレール本体２の長手方向に均等な間隔で５つ設けられている。尚、以下の説明において、図１における分岐部４の突出端側を上側とし、その反対側を下側とする。
【００１３】
図２に示すように、各分岐部４は同幅で形成された円柱状の台座部７と、台座部７上に形成された供給管接続部８とから構成されている。各分岐部４の内部には主管孔３から分岐部４の上面側に分岐部４の軸心に沿って貫通する分岐孔５が形成されるとともに、各分岐部４の上面には末広がりの配管座面６が形成されている。分岐部４のうちのいずれか１つの配管座面６には、入力用として燃料供給用の高圧ポンプが連結された燃料供給管が接続され、高圧ポンプによって燃料タンクの燃料が昇圧された後、主管孔３内に導入される。その他の４つの分岐部４の配管座面６には、図示しない各インジェクタに接続される燃料供給管のシール面が液密的に係合する。尚、各供給管接続部８の外周部には上述した燃料供給管を連結する際に、配管締付用のナットが螺合するねじ部８ａが形成されている。
【００１４】
分岐孔５はその一端側が主管孔３に繋がり他端側が前記分岐部４の軸心に沿って径方向外側（同図の上側）に伸びる大径部５Ａを設けている。この大径部５Ａより更に径方向外側には前記配管座面６に連通し前記大径部より細径のオリフィス５Ｃが形成されるとともに、オリフィス５Ｃと大径部５Ａとの間にはオリフィス５Ｃ側に向けて徐々に先細りとなるテーパ部５Ｂが形成されている。このように、オリフィス５Ｃと主管孔３との間には大径部５Ａ及びテーパ部５Ｂが介在されており、分岐孔５はその孔径が主管孔３側から突出端側に向けて段階的に縮径されてゆく。そのため、従来より主管３と分岐孔５とのつなぎ目部分（同図に示すＡ部）は燃料を噴射する際、或いはレール本体２内に高圧燃料が蓄圧された際には応力が集中しやすい場所であったが、この部位での孔径の急激な変動が避けられＡ部における応力集中を緩和することが出来る。
更に、主管孔３と分岐孔５のつなぎ目部分、或いは大径部５Ａとオリフィス５Ｃのつなぎ目部分など孔径が変化する部位をＲによって揺るやかに接続する形態としておけば、より効果的である。
【００１５】
また、レール本体２のうち主管孔３を隔てて前記分岐孔５と対峙する部分には開口部（円形の貫通孔）１０が設けられている。この開口部１０の中心と前記分岐部４の軸心とは整合しており、開口部１０と分岐部４とは同軸をなす。この開口部１０は前述した大径部５Ａを図１における下方側からドリル等によって穿設するための逃がしである。
開口部１０は内周側にねじ部１１が形成されるとともに、開口部１０の先端部分（図１における下側）には底面（シール面）１２Ａが平面加工されたシール用凹部１２が形成されている。一方、この開口部１０に対しては端部に鍔部１６を設けたシールボルト１５が螺合するようになっている。シールボルト１５の鍔部１６は外形が前記シール用凹部１２より小さく形成されるとともに、その上面には環状をなすシールリング１６Ａが突出形成されている。このシールリング１６Ａの上面側も平面加工が施されている。そのため、シールボルト１５がレール本体２にねじ込まれた時には、シールボルト１５のシールリング１６Ａがシール用凹部１２のシール面１２Ａに密着し、開口部１０がシールされる（メタルシール）。
【００１６】
また、以下に説明する２つの場合（ケース１、ケース２）について、主管孔３内に所定の大きさの圧力（高圧燃料が蓄圧された状態を想定した圧力）が加わった際に前述したつなぎ目部分（図４のＡ部）に生ずる応力についての解析をコンピュータにより行った。
ケース１はオリフィス５Ｃが主管孔３に繋がるように形成された形式のものである（従来品想定形状）。
ケース２はオリフィス５Ｃと主管孔３との間に大径部５Ａが形成された形式のものである（実施例想定形状）。
尚、ケース１、２共に主管孔３の内径（同図のＢ寸法）は６ｍｍ、オリフィス５Ｃの内径（同図のＣ寸法）は１ｍｍ、オリフィス５Ｃの全長（同図のＦ寸法）は２．２ｍｍ、大径部５Ａの内径（同図のＤ寸法）は３ｍｍ、大径部５Ａの全長（同図のＥ寸法）は１９ｍｍ、主管孔３に加える圧力は２００ＭＰＡとした。
【００１７】
上記、解析に基づき以下の結果（表１）が得られた。

【００１８】
このように、ケース１のつなぎ目部分（図４のＡ部）の応力値は８４５ＭＰＡに対し、ケース２のつなぎ目部分の応力値は６５５ＭＰＡであり、実施例想定品では従来品を想定したものに比べて応力値が２２．５％低減されている。従って、本実施例のものは、従来品に比べて金属疲労によるレール本体の強度低下が緩和される。
【００１９】
次に、本実施形態によるコモンレール１の製造方法について説明する。図５に示すように、最初に、円柱状の本体部ＭＢの上に等間隔に５つの円柱形のボス部ＢＳが形成された素材ＷＭに、ガンドリル等によって本体部ＭＢの長手方向に主管孔３を形成する（主管孔形成ステップ）。必要であれば、ガンドリルによる切削の後、リーマー等によって主管孔３の表面仕上げを行ってもよい。その後、主管孔３の両端部にねじ切り用の下穴を開けた後、図１に示した第１ねじ部２ａおよび第２ねじ部２ｂを形成する。第１ねじ部２ａおよび第２ねじ部２ｂは、主管孔３が形成された後であれば、いつ形成されてもよく、分岐孔５が形成された後に形成されてもよい。
【００２０】
次に、図６の（ａ）に示すように、本体部ＭＢに対し開口部１０を構成するシール用凹部１２の加工を行う。それには、まず、開口部１０の中心がボス部ＢＳの軸心上に位置するように位置決めを行い、その後、本体部ＭＢを旋盤等により切削加工する。続いて、ねじ部１１の下孔をドリルあるいはエンドミル等によってシール用凹部１２側から加工し、その後、ねじ部１１の加工を行う（シール用凹部形成ステップ）。
続いて、同図の（ｂ）に示すように、再びドリルあるいはエンドミル等を開口部１０内に進入させ、同図の下側からボス部ＢＳの軸心に沿って大径部５Ａを形成する（大径部形成ステップ）。尚、大径部５Ａはその先端がボス部ＢＳの中心を越えた所定の深さに至ると加工が完了するが、このとき先端部分にドリルの外形に倣った形状、すなわちテーパ部５Ｂが形成される。
続いて、ドリル或いはポンチによってボス部ＢＳの上面の中心部分から大径部５Ａに向けてオリフィス５Ｃが形成される（オリフィス孔形成ステップ）。その後、ボス部ＢＳの上面側に配管座面６を、外周部にねじ部８ａをそれぞれ形成し、これにてレール本体２の加工が完了する。
【００２１】
レール本体２の加工に続いて、シールボルト１５を開口部１０に対しねじ込んでゆき、シール用凹部１２にシールリング１６Ａを密着させる。最後に、流体研磨ノズル（図示せず）の先端を分岐部４の配管座面６に液密的に係合させて、流体研磨ノズルの流体通路を介して分岐孔５に流体を注入する。流体研磨ノズルからは砥粒または研磨剤を含んだ流体が吐出され、通路内に流通することによって通路壁面（主管孔３の孔壁及び分岐孔５の孔壁）が滑らかとなる。
【００２２】
このように、本実施形態によるコモンレール１の製造方法によれば、分岐孔５の加工を分岐部４の上面側と開口部１０側の双方から行うものであるから、オリフィス５Ｃと主管孔３との間に大径部５Ａを設ける形式のものであっても複雑な加工工程を必要とせず容易に製造出来る。
【００２３】
＜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、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
【００２４】
（１）本実施形態ではレール本体２は環状をなし閉じた形式のものであったが、例えば、図７や図８に示すように、レール本体２が分割構成されたものであれば、分岐孔５を２方向から加工することが可能で、本実施形態と同様の効果が得られる。
【００２５】
（２）本実施形態のコモンレール１は４気筒エンジン以外の多気筒エンジンにも適用され、分岐部４及び分岐孔５についてそれぞれ７個または４個、あるいはそれ以外の数を有してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るコモンレールの縦断面図である。
【図２】分岐部の縦断面図である。
【図３】シールナットの取り付け状況を表すレール本体の下面図である。
【図４】コンピュータによる解析に使用した分岐部の断面図である。
【図５】レール孔の形成ステップを示す図である。
【図６】分岐孔の製造ステップを示す図である。
【図７】他の実施形態におけるコモンレールの縦断面図である。
【図８】同じく他の実施形態におけるコモンレールの縦断面図である。
【図９】従来例の断面図
【図１０】従来例の断面図
【符号の説明】
１…コモンレール
２…レール本体
３…主管孔
４…分岐部
５…分岐孔
５Ａ…大径部
５Ｃ…オリフィス
１０…開口部

Claims

内部に軸心に沿って主管孔が形成されたレール本体と、
前記レール本体の外周に径方向外向きに突出するように設けられ、内部に前記主管孔から分岐する分岐孔を有する複数の分岐部と、からなるコモンレールの製造方法であって、
前記レール本体における前記分岐部の反対側に開口部を形成し、
前記開口部の形成に続いて、前記開口部を通じて前記主管孔内に加工具を挿入させ、前記分岐孔を構成する大径部を前記分岐部の軸心に沿って径方向外側に延びるように形成するとともに、
この大径部の形成に続いて、前記分岐部の突出端面側から、前記大径部とともに分岐孔を構成し、かつ前記大径部より細径のオリフィスを前記分岐部の軸心に沿って形成し、
その後、前記オリフィスの形成に続いて、前記突出端面側から前記オリフィスの先端部分に、配管座面を形成することで前記分岐孔を形成するようにしたコモンレールの製造方法。