JP3846763B2

JP3846763B2 - コモンレールの製造方法

Info

Publication number: JP3846763B2
Application number: JP06625198A
Authority: JP
Inventors: 菊雄浅田; 正佳臼井; 栄司渡辺; 一儀滝川; 隆一草薙
Original assignee: Usui Co Ltd
Current assignee: Usui Co Ltd
Priority date: 1997-03-03
Filing date: 1998-03-02
Publication date: 2006-11-15
Anticipated expiration: 2018-03-02
Also published as: JPH10318085A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般にディーゼル内燃機関の蓄圧式燃料噴射システムにおける高圧燃料多岐管あるいはブロック・レールなどのようなコモンレールに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のコモンレールとしては例えば図３〜図７に示されるようなものが知られている。
図３に示すコモンレールは円形パイプ状からなる本管レール１側の軸方向の周壁部に間隔を置いて設けた複数個のボス部１−４に、本管レール１の流通路１−１に通じ、かつ外方に開口する受圧座面１−３を有する分岐孔１−２を穿設し、枝管２側の接続頭部２−２のなす押圧座面２−３を本管レール１側の受圧座面１−３に当接係合せしめ、予め枝管側に組込んだ締付用外ねじナット３を前記ボス部１−４に螺合することにより前記接続頭部２−２首下での押圧に伴って締着して接続構成する方式のものが知られている。図中、２−１は枝管２の流路、４は締付用スリーブワッシャである。
【０００３】
図４に示すコモンレールは円形パイプ状からなる本管レール１１側の軸方向の周壁部に間隔を置いて設けた複数個のボス部１１−４に、本管レール１１の流通路１１−１に通じ、かつ外方に開口する受圧座面１１−３を有する分岐孔１１−２を穿設し、枝管１２側の接続頭部１２−２のなす押圧座面１２−３を本管レール１１側の受圧座面１１−３に当接係合せしめ、予め枝管側にワッシャ１４を介して組込んだ締付用袋ナット１３を前記ボス部１１−４に螺合することにより前記接続頭部１２−２首下での押圧に伴って締着して接続構成する方式のものが知られている。図中、１２−１は枝管１２の流路である。
【０００４】
なお、図３、図４には本管レールと一体のボス部を有するコモンレールを例示したが、ボス部は本管レールと別体とすることも可能である。
【０００５】
図５に示すコモンレールは円形パイプ状からなる本管レール２１側の周壁部に設けた内部の流通路２１−１に通ずる分岐孔２１−２部を外方に開口する受圧座面２１−３となし、該受圧座面付近の本管レール２１の外周壁に筒状のスリーブニップル２３を溶接またはろう付けにより取付け、枝管２２側の接続頭部２２−２のなす押圧座面２２−３を本管レール２１側の受圧座面２１−３に当接係合せしめ、前記スリーブニップル２３と予め枝管側に組込んだ締付用ナット２４の螺合による前記接続頭部２２−２首下での押圧に伴って締着して接続構成する方式のものが知られている。図中、２２−１は枝管２２の流路である。
【０００６】
図６に示すコモンレールは円形パイプ状からなる本管レール３１側の周壁部に設けた内部の流通路３１−１に通ずる分岐孔３１−２部を外方に開口する受圧座面３１−３となし、該受圧座面付近の本管レール３１の外周部を囲繞するリング状の継手金具３３の使用により、端部に先細円錐状の挫屈成形による拡径した枝管３２側の接続頭部３２−２のなす押圧座面３２−３を当接係合せしめ、該継手金具３３に突設した螺子壁３３−１部と予め枝管側に組込んだ締付用ナット３４の螺合による前記接続頭部３２−２首下での押圧に伴って締着して接続構成する方式のものが知られている。図中、３２−１は枝管３２の流路、３５はスリーブ・ワッシャである。
【０００７】
図７に示すコモンレールはブロック・レールに適用した例で、ブッロク・レール４１側に設けた接続孔４１−４の底部に、ブロック・レール４１の流通路４１−１に連通し、かつ外方に開口する受圧座面４１−３を有する分岐孔４１−２を設け、枝管４２側の接続頭部４２−２のなす押圧座面４２−３をブロック・レール４１側の受圧座面４１−３に当接係合せしめ、前記接続孔４１−４と予め枝管側に組込んだ締付用ナット４４の螺合による前記接続頭部４２−２首下での押圧に伴って締着して接続構成するものである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかるに、上記した図３〜図７に示すようなコモンレールには以下に記載する問題点がある
すなわち、本管レール１、１１、２１、３１またはブロック・レール４１の高い内圧と、枝管２、１２、２２、３２、４２の接続頭部２−２、１２−２、２２−２、３２−２、４２−２の押圧に伴って受圧座面１−３、１１−３、２１−３、３１−３、４１−３にかかる軸力により分岐孔１−２、１１−２、２１−２、３１−２、４１−２の下端内周縁部Ｐに大きな引張応力が発生し、当該下端内周縁部Ｐが起点となって亀裂が生じ易く、洩れを招く可能性があった。
【０００９】
本発明の目的は、上記した従来の問題を解決するためになされたもので、分岐孔の下端内周縁部に発生する最大引張応力値を下げて内圧疲労強度を向上させることが可能なコモンレールの製造方法を提案することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため本発明の第１の実施態様は、その軸芯方向内部に流通路を有する本管レールの軸方向の周壁部に設けた少なくとも１つのボス部に、前記流通路に通じかつ外方に開口する受圧座面を有する分岐孔を設け、前記流通路に通ずる流路を有する枝管の端部に設けた接続頭部のなす押圧座面部を前記受圧座面に当接係合せしめ、前記ボス部と予め枝管側に組込んだ締付用ナットの螺合による前記接続頭部首下での押圧に伴って締着して接続してなるコモンレールの製造方法において、前記分岐孔の本管レール流通路開口端部に球体、または先端が先細り状となした駒状体を押圧して当該分岐孔の本管レール流通路開口端部周辺に圧縮残留応力を発生させるコモンレールの製造方法を特徴とするものである。
【００１１】
また本発明の第２の実施態様は、その軸芯方向内部に流通路を有する本管レールの軸方向の周壁部に少なくとも１つの分岐孔を設け、かつ該分岐孔の周面部に前記流通路に通ずる流路を有する枝管を連設する外方への開口する受圧座面を形成して該枝管の端部に設けた接続頭部のなす押圧座面部を当接係合せしめ、本管レールに溶接またはろう付けにより取着したスリーブニップルと予め枝管側に組込んだ締付用ナットの螺合による前記接続頭部首下での押圧に伴って締着して接続してなるコモンレールの製造方法において、前記分岐孔の本管レール流通路開口端部に球体、または先端が先細り状となした駒状体を押圧して当該分岐孔の本管レール流通路開口端部周辺に圧縮残留応力を発生させるコモンレールの製造方法を特徴とするものである。
【００１２】
さらに本発明の第３の実施態様は、その軸芯方向内部に流通路を有する本管レールの軸方向の周壁部に少なくとも１つの分岐孔を設け、かつ該分岐孔の周面部に前記流通路に通ずる流路を有する枝管を連設する外方への開口する受圧座面を形成して該枝管の端部に設けた接続頭部のなす押圧座面部を当接係合せしめ、本管レールの外周部を囲繞するリング状の継手金具と予め枝管側に組込んだ締付用ナットの螺合による前記接続頭首下での押圧に伴って締着して接続してなるコモンレールの製造方法において、前記分岐孔の本管レール流通路開口端部に球体、または先端が先細り状となした駒状体を押圧して当該分岐孔の本管レール流通路開口端部周辺に圧縮残留応力を発生させるコモンレールの製造方法を特徴とするものである。
【００１３】
さらにまた本発明の第４の実施態様は、その内部に流通路を有するブロック・レールの長手方向の周壁部に間隔を保持して設けた少なくとも１つの接続孔に、前記流通路に通じかつ外方に開口する受圧座面を有する分岐孔を設け、前記流通路に通ずる流路を有する枝管の端部に設けた接続頭部のなす押圧座面部を前記受圧座面に当接係合せしめ、前記接続孔部と予め枝管側に組込んだ締付用ナットの螺合による前記接続頭部首下での押圧に伴って締着して接続してなるコモンレールの製造方法において、前記分岐孔のブロック・レール流通路開口端部に球体、または先端が先細り状となした駒状体を押圧して当該分岐孔のブロック・レール流通路開口端部周辺に圧縮残留応力を発生させるコモンレールの製造方法を特徴とするものである。
【００１４】
すなわち、本発明は分岐孔の本管レールまたはブロック・レール（以下、単に本管レールという）の流通路開口端部周辺に圧縮残留応力を存在させることにより、本管レールの高い内圧と、枝管の接続頭部の押圧に伴って受圧座面にかかる軸力により分岐孔の下端内周縁部Ｐに発生する引張応力を前記圧縮残留応力にて相殺して、分岐孔の下端内周縁部に発生する最大引張応力値を下げるもので、その分岐孔の本管レール流通路開口端部周辺に圧縮残留応力を発生させる方法として、球体、または先端が先細り状となした駒状体を分岐孔の本管レール流通路開口端部に押圧して当該分岐孔の本管レール流通路開口端部周辺に圧縮残留応力を発生・残留させる方法を用いることを特徴とするものである。
【００１５】
ここで、球体、または先端が先細り状の円錐、楕円錐、長円錐形状となした駒状体を使用して分岐孔の本管レール流通路開口端部に押圧する方法としては、例えば本管レール内部に鋼球と鋼球受けあるいは先端が先細り状となした駒状体と駒状体受けを挿入し、鋼球の球面あるいは駒状体の先端の錐面が分岐孔の本管レール流通路開口端部に当たるように該鋼球受けあるいは駒状体受けを配置し、もう一方の本管レール端部から先端をくさび形にしたポンチを挿入し押込んで鋼球の球面あるいは駒状体の先端の錐面を分岐孔の本管レール流通路開口端部に押しつける方法を用いることができる。
【００１６】
また分岐孔の本管レール流通路開口端部に押圧する方法として駒状体を用いる場合、分岐孔への案内を容易にして該駒状体を正確に位置決めするため該分岐孔の内径にほぼ合致した断面円形の先端部、前記本管レール流通路開口端部のうち特に大きな引張応力が発生する分岐孔の下端内周縁部の該本管レールの長手方向の両側を集中的に押圧するための断面長円形の押圧部、および駒状体の受けの先端部に設けた角状の凹所に嵌合して該駒状体の方向性を確保するための基部とが一体として構成された駒状体を用いることが好ましい。
【００１７】
上記のごとく、本発明では分岐孔の本管レール流通路開口端部周辺に圧縮残留応力を存在させることができることにより、使用の際の流通路内への高圧燃料蓄圧時に分岐孔の下端内周縁部の主に前記Ｐ部における引張応力の発生を該圧縮残留応力により相殺して効果的に抑制することができ、枝管接続部における内圧疲労強度を向上できることとなる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に係るボス部を有するコモンレールの製造方法における押圧力付与手段の実施例を例示したもので、（Ａ）は球体を用いて分岐孔の本管レール流通路開口端部を押圧する方式を示すボス部の縦断面図、（Ｂ）は先端が円錐状となした駒状体を用いて分岐孔の本管レール流通路開口端部を押圧する方式を示すボス部の縦断面図、図２は本発明の他の実施例を説明する図で、（Ａ）は押圧力付与手段の他の実施例の縦断面図、（Ｂ）は（Ａ）のｂ−ｂ線上の断面図、（Ｃ）は（Ａ）のｃ−ｃ線上の断面図、（Ｄ）は（Ａ）のｄ−ｄ線上の断面図であり、５は鋼球、６はポンチ、７は鋼球受け、１５、２５は先端が円錐状となした駒状体、１７は駒状体受けである。
【００１９】
コモンレールとしての本管レール１、１１、２１、３１またはブロック・レール４１は、例えば直径２８ｍｍ、肉厚９ｍｍの、比較的厚肉の管状部を有するような材質ＳＴＳ４８０の鋼管品や材質Ｓ４５Ｃなどの鍛造品やバー材であって、ボーリングやガンドリルなどの機械加工によってその軸芯内部を流通路１−１、１１−１、２１−１、３１−１、４１−１となして軸方向の周壁部に間隔を保持して複数個のボス部１−４、１１−４またはスリーブニップル２３やリング状の継手金具３３あるいは接続孔４１−４が設けられている。
【００２０】
図１（Ａ）に示す方法は、鋼球５を使用して分岐孔１−２の本管レール流通路開口端部に圧縮残留応力を発生させる方法を例示したもので、本管レール１の内部に鋼球５と棒状の鋼球受け７を挿入し、鋼球５の球面が分岐孔１−２の本管レール流通路開口端部に当たるよう鋼球受け７を配置し、もう一方の本管レール端部から先端部をくさび形に形成したポンチ６を挿入し先端部の傾斜した摺動面に鋼球５を載せる。この状態で当該ポンチ６を押込むと、ポンチ６の先端部のくさび作用により鋼球５に分岐孔方向の力が付与されることにより当該鋼球５が分岐孔１−２の本管レール流通路開口端部に押しつけられる。そして、必要な圧力に達するまでポンチ６を押込んで荷重をかけて鋼球５を本管レール流通路開口端部に強く押しつけ、しかる後鋼球５と鋼球受け７およびポンチ６を本管レール１より取除く。この方法の場合は、ポンチ６により押圧される鋼球５により分岐孔１−２の本管レール流通路開口端部に押圧力が付与されるので、該分岐孔１−２の本管レール流通路開口端部周辺に圧縮残留応力を効果的に発生・残留させることができる。
【００２１】
図１（Ｂ）に示す方法は、鋼球５に替えて先端が円錐状となした駒状体１５を使用して分岐孔１−２の本管レール流通路開口端部に圧縮残留応力を発生させる方法を例示したもので、作業手順は前記と同様、本管レール１の内部に駒状体１５と棒状の駒状体受け１７を挿入し、駒状体１５の円錐面が分岐孔１−２の本管レール流通路開口端部に当たるよう駒状体受け１７を配置し、もう一方の本管レール端部から先端部をくさび形に形成したポンチ６を挿入し先端部の傾斜した摺動面に駒状体１５を載せる。この状態で当該ポンチ６を押込むと、前記鋼球の場合と同様ポンチ６の先端部のくさび作用により駒状体１５に分岐孔方向の力が付与されることにより分岐孔１−２の本管レール流通路開口端部に当該駒状体１５が押しつけられる。そして、必要な圧力に達するまでポンチ６を押込んで荷重をかけて駒状体１５を本管レール流通路開口端部に強く押しつけ、しかる後駒状体１５と駒状体受け１７およびポンチ６を本管レール１より取除く。したがって、この方法によってもポンチ６により押圧される駒状体１５により分岐孔１−２の本管レール流通路開口端部に押圧力が付与されるので前記鋼球の場合と同様、該分岐孔１−２の本管レール流通路開口端部周辺に圧縮残留応力を効果的に発生・残留させることができる。
【００２２】
なお図１（Ｂ）の駒状体１５に替えて図２に示す構成の駒状体２５を用いることが好ましい。図２の駒状体２５は、断面円形の先端部２５−１と、断面長円形もしくは楕円形の押圧部２５−２および断面角形の基部２５−３とが一体となって構成されているものである。そして前記断面円形の先端部２５−１は分岐孔１−２へ案内されて駒状体２５を正確に位置決めするため該分岐孔１−２の内径にほぼ合致した断面円形の形状を有するものである。また断面長円形もしくは楕円形の押圧部２５−２は前記本管レール流通路開口端部のうち特に大きな引張応力が発生しやすい分岐孔１−２の下端内周縁部の該本管レール１の長手方向の両側を集中的に押圧できるよう流通路１−１の長手方向が長辺となる断面長円形もしくは楕円形の形状を有するものである。さらに断面角形の基部２５−３は駒状体の受け１７の先端部に設けた角孔１７−１内に嵌合して該駒状体２５の方向性を確保するため断面角形の形状を有している。
図２により本管レール流通路開口端部周辺に圧縮残留応力を効果的に発生・残留させる作業手順は前記図（Ｂ）と同様である。
【００２３】
上記図１および図２は図３に示すコモンレールに適用した例であるが、図４〜図７に示すコモンレールにおいても、前記図１（Ａ）または（Ｂ）および図２に示す方法により本管レール１１、２１、３１またはブロック・レール４１のそれぞれの分岐孔１１−２、２１−２、３１−２、４１−２の本管レール流通路開口端部周辺に圧縮残留応力を効果的に発生・残留させることができる。
【００２４】
すなわち、図４〜図７に示すコモンレールの場合も図１および図２に示すコモンレールの場合と同様、本管レール１１、２１、３１またはブロック・レール４１の内部に鋼球５と棒状の鋼球受け７あるいは駒状体１５、２５と駒状体受け１７を挿入し、鋼球５の球面または駒状体１５、２５の先細り状錐面が分岐孔１１−２、２１−２、３１−２、４１−２の本管レール流通路開口端部に当たるよう鋼球受け７または駒状体受け１７を配置し、もう一方の本管レール端部から先端部をくさび形に形成したポンチ６を挿入し先端部の傾斜した摺動面に鋼球５または駒状体１５、２５を載せる。この状態で当該ポンチ６を押込むと、ポンチ６の先端部のくさび作用により鋼球５または駒状体１５、２５に分岐孔方向の力が付与されることにより当該鋼球５または駒状体１５、２５が分岐孔１１−２、２１−２、３１−２、４１−２の本管レール流通路開口端部に強く押しつけられる。そして、必要な圧力に達するまで荷重をかけた後、鋼球５または駒状体１５、２５と、鋼球受け７または駒状体受け１７およびポンチ６を本管レール１より取除く。その結果、分岐孔１１−２、２１−２、３１−２、４１−２の本管レール流通路開口端部周辺には、前記と同様圧縮残留応力が発生・残留する。
【００２５】
上記のごとく、本発明では、球体５または先端が先細り状となした駒状体１５、２５を用いポンチによる押圧方式により分岐孔１−２、１１−２、２１−２、３１−２、４１−２の本管レールの流通路開口端部周辺に圧縮残留応力を発生させかつ残留させることにより、本管レール１、１１、２１、３１またはブッロク・レール４１の高い内圧と、枝管２、１２、２２、３２、４２の接続頭部１−２、１２−２、２２−２、３２−２、４２−２の押圧に伴って受圧座面１−３、１１−３、２１−３、３１−３、４１−３にかかる軸力により分岐孔１−２、１１−２、２１−２、３１−２、４１−２の下端内周縁部Ｐに発生する大きな引張応力を前記圧縮残留応力との相殺作用により大幅に低減できる。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したごとく、本発明方法により製造されるコモンレールは、分岐孔の下端内周縁部における引張応力の発生を残留圧縮応力により相殺して効果的に抑制することができ、枝管接続部における内圧疲労強度を向上できるので、耐久性に優れ、亀裂の発生による流体洩れをなくして確実にして安定した機能を発揮することができるという優れた効果を有する。また、本発明のコモンレール製造方法によれば、通常の製造工程に圧力付与工程を付加するだけで済み、かつ複雑な設備を必要とするものではないから、工程増による設備コストのアップや生産性の低下などの問題はほとんどなく、高品質のコモンレールを安価に提供できるという大きな効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るボス部を有するコモンレールの製造方法における押圧力付与手段の実施例を例示したもので、（Ａ）は球体を用いて分岐孔の本管レール流通路開口端部を押圧する方式を示すボス部の縦断面図、（Ｂ）は先端が円錐状となした駒状体を用いて分岐孔の本管レール流通路開口端部を押圧する方式を示すボス部の縦断面図である。
【図２】本発明の他の実施例を示す説明図で、（Ａ）は押圧力付与手段の他の実施例の縦断面図、（Ｂ）は（Ａ）のｂ−ｂ線上の断面図、（Ｃ）は（Ａ）のｃ−ｃ線上の断面図、（Ｄ）は（Ａ）のｄ−ｄ線上の断面図である。
【図３】この発明の対象とする従来のボス部を有するコモンレールの枝管接続構造部の一例を示す縦断面図である。
【図４】この発明の対象とする従来のボス部を有する他のコモンレールの枝管接続構造部の一例を示す縦断面図である。
【図５】この発明の対象とする従来のスリーブニップルタイプのコモンレールの枝管接続構造部の一例を示す縦断面図である。
【図６】この発明の対象とする従来のリテーナ方式のコモンレールの枝管接続構造部の一例を示す縦断面図である。
【図７】この発明の対象とする従来のブロックレール型コモンレールの枝管接続構造部の一例を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１、１１、２１、３１、４１本管レール
１−２、１１−２、２１−２、３１−２、４１−２分岐孔
２、１２、２２、３２、４２枝管
３締付用外ねじナット
４締付用スリーブワッシャ
５鋼球
６ポンチ
７鋼球受け
１５、２５駒状体
１７駒状体受け

Claims

その軸芯方向内部に流通路を有する本管レールの軸方向の周壁部に設けた少なくとも１つのボス部に、前記流通路に通じかつ外方に開口する受圧座面を有する分岐孔を設け、前記流通路に通ずる流路を有する枝管の端部に設けた接続頭部のなす押圧座面部を前記受圧座面に当接係合せしめ、前記ボス部と予め枝管側に組込んだ締付用ナットの螺合による前記接続頭部首下での押圧に伴って締着して接続してなるコモンレールの製造方法において、前記分岐孔の本管レール流通路開口端部に球体、または先端が先細り状となした駒状体を押圧して当該分岐孔の本管レール流通路開口端部周辺に圧縮残留応力を発生させることを特徴とするコモンレールの製造方法。
その軸芯方向内部に流通路を有する本管レールの軸方向の周壁部に少なくとも１つの分岐孔を設け、かつ該分岐孔の周面部に前記流通路に通ずる流路を有する枝管を連設する外方への開口する受圧座面を形成して該枝管の端部に設けた接続頭部のなす押圧座面部を当接係合せしめ、本管レールに溶接またはろう付けにより取着したスリーブニップルと予め枝管側に組込んだ締付用ナットの螺合による前記接続頭部首下での押圧に伴って締着して接続してなるコモンレールの製造方法において、前記分岐孔の本管レール流通路開口端部に球体、または先端が先細り状となした駒状体を押圧して当該分岐孔の本管レール流通路開口端部周辺に圧縮残留応力を発生させることを特徴とするコモンレールの製造方法。
その軸芯方向内部に流通路を有する本管レールの軸方向の周壁部に少なくとも１つの分岐孔を設け、かつ該分岐孔の周面部に前記流通路に通ずる流路を有する枝管を連設する外方への開口する受圧座面を形成して該枝管の端部に設けた接続頭部のなす押圧座面部を当接係合せしめ、本管レールの外周部を囲繞するリング状の継手金具と予め枝管側に組込んだ締付用ナットの螺合による前記接続頭首下での押圧に伴って締着して接続してなるコモンレールの製造方法において、前記分岐孔の本管レール流通路開口端部に球体、または先端が先細り状となした駒状体を押圧して当該分岐孔の本管レール流通路開口端部周辺に圧縮残留応力を発生させることを特徴とするコモンレールの製造方法。
その内部に流通路を有するブロック・レールの長手方向の周壁部に間隔を保持して設けた少なくとも１つの接続孔に、前記流通路に通じかつ外方に開口する受圧座面を有する分岐孔を設け、前記流通路に通ずる流路を有する枝管の端部に設けた接続頭部のなす押圧座面部を前記受圧座面に当接係合せしめ、前記接続孔部と予め枝管側に組込んだ締付用ナットの螺合による前記接続頭部首下での押圧に伴って締着して接続してなるコモンレールの製造方法において、前記分岐孔のブロック・レール流通路開口端部に球体、または先端が先細り状となした駒状体を押圧して当該分岐孔のブロック・レール流通路開口端部周辺に圧縮残留応力を発生させることを特徴とするコモンレールの製造方法。