JP3880925B2

JP3880925B2 - コモンレールおよびその製造方法

Info

Publication number: JP3880925B2
Application number: JP2002372138A
Authority: JP
Inventors: 哲也丹羽
Original assignee: Otics Corp
Current assignee: Otics Corp
Priority date: 2002-12-24
Filing date: 2002-12-24
Publication date: 2007-02-14
Anticipated expiration: 2022-12-24
Also published as: JP2004204714A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コモンレール式燃料噴射装置に使用され、燃料ポンプによって発生された高圧の燃料をインジェクタに伝えるコモンレールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
コモンレールに関する従来技術として、図９に示したように、レール本体５１の内部にその長手方向に延びたレール孔５２を形成し、レール本体５１の外周部からレール孔５２に向けて複数の分岐孔５３を形成し、さらにレール孔５２にその一端が開口し、他端が分岐孔５３に連結した複数のオリフィス孔５４を備えたコモンレール５０があった（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１０−２１３０４５号公報（第３−４頁、第１図）
【０００４】
この従来技術によるコモンレール５０においては、燃料ポンプによって発生された高圧の燃料をインジェクタに伝えるとともに、レール孔５２と分岐孔５３との間に介装されたオリフィス孔５４によって、インジェクタのバルブ開閉作動に伴う燃料の脈動を抑制する機能があった。また、上述したコモンレール５０においては、オリフィス孔５４のレール孔５２への開口端部Ｈ（図９に示す）にエッジ部があると、レール孔５２内の高圧の燃料によって開口端部Ｈにおいて大きな応力が発生し、内圧疲労強度が低下することが考えられるため、開口端部ＨをＲ面取りしていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述したコモンレール５０においては、オリフィス孔５４のレール孔５２への開口端部ＨをＲ面取りしていることは、高圧燃料によって開口端部Ｈに応力集中が発生することを防ぐために有効である。しかしながら、その一方、オリフィス孔５４の開口端部ＨをＲ面取りしたことにより、レール孔５２に導入された高圧燃料によって、図９にＪで示したオリフィス孔５４が分岐孔５３と連結している端部に形成されたエッジ部に、新たに応力集中が発生することが分かった。したがって、端部Ｊへの応力集中が起こることによって、端部Ｊ近傍において内圧疲労強度が低下する恐れがあった。
【０００６】
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、高圧燃料による特定箇所における応力集中を防ぎ、レール本体の内圧疲労強度を向上させることのできるコモンレールおよびその製造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【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の発明においては、レール本体の内部に長手方向に延びるレール孔、前記レール本体の長手方向に複数個配列され、各々が前記レール本体外周部から前記レール孔へ向けて延びた分岐孔、および各々が前記レール孔の周壁にその一端が開口するとともに、他端が前記各々の分岐孔に連結する複数のオリフィス孔を備え、前記オリフィス孔の前記レール孔への開口端部および前記分岐孔へ連結する端部に、滑らかな曲面により面取りがされていることを特徴とするコモンレールとした。
【０００８】
請求項２の発明においては、前記分岐孔の前記オリフィス孔と連結する連結部と前記分岐孔の側面部とによって構成された隅部を、全周に渡って滑らかな曲面により形成したことを特徴とする請求項１記載のコモンレールとした。
【０００９】
請求項３の発明においては、レール本体の内部に長手方向にレール孔を形成するレール孔形成ステップ、前記レール本体外周部から前記レール孔へ向けて延びる分岐孔を、前記レール本体の長手方向に複数個形成する分岐孔形成ステップ、前記レール孔の周壁に各々の一端が開口するとともに、各々の他端が前記分岐孔のそれぞれに連結する複数のオリフィス孔を形成するオリフィス孔形成ステップ、および前記オリフィス孔の前記レール孔への開口端部および前記オリフィス孔の前記分岐孔へ連結する端部を滑らかな曲面により面取りする、面取りステップによって構成されたことを特徴とするコモンレールの製造方法とした。
【００１０】
請求項４の発明においては、前記面取りステップにおいては、流体研磨法が用いられることを特徴とする請求項３記載のコモンレールの製造方法とした。
【００１１】
【発明の作用及び効果】
＜請求項１の発明＞
オリフィス孔の分岐孔へ連結する端部を滑らかな曲面により面取りしたことによって、オリフィス孔の端部への応力集中を防いで、レール本体の内圧疲労強度を向上させることができる。
【００１２】
＜請求項２の発明＞
分岐孔のオリフィス孔と連結する連結部と分岐孔の側面部とによって構成された隅部を全周に渡って滑らかな曲面により形成したことによって、分岐孔の隅部への応力集中を防いで、レール本体の内圧疲労強度を向上させることができる。
【００１３】
＜請求項３の発明＞
コモンレールの製造方法を従来の工法を多用することにより、レール孔形成ステップ、分岐孔形成ステップ、オリフィス孔形成ステップ、および面取りステップによって構成したため、従来のコモンレールの製造工程を大幅に変えることなく、本発明のコモンレールを製造することができる。
【００１４】
＜請求項４の発明＞
流体研磨法を用いることによって、レール本体内に工具を進入させることなく容易に面取りを施すことができる。また、流体研磨法を施すことによって、分岐孔内壁の面粗さが向上するため、分岐孔内壁への応力集中も防ぐことができ、内圧疲労強度を向上させることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
＜第１実施形態＞
本発明の第１実施形態を図１ないし図７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材による鍛造品またはＳＣＭ（クロム・モリブデン鋼）材等によって形成されており、その内部に長手方向に延びたレール孔３が形成されている。レール孔３の左右端には、それぞれ図示しない接続部材が螺合される第１ねじ部２ａおよび第２ねじ部２ｂが形成され、第１ねじ部２ａに螺合された接続部材には圧力センサが連結される。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にはその長手方向に均等な間隔で５つの円筒形の燃料管接続部４が形成されている。
【００１６】
各々の燃料管接続部４はレール本体２から突出しており、それぞれには分岐孔５が形成され、分岐孔５の燃料管接続部４の上面への開口部には、テーパ状の配管座面５ａが形成されている。燃料管接続部４のうちのいずれか１つの配管座面５ａ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、レール孔３内に導入される。その他の４つの燃料管接続部４の配管座面５ａ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。また、レール孔３の内周壁には、各々のオリフィス孔６の一端が開口され、オリフィス孔６の他端は各々の分岐孔５に連結されている。尚、各々の燃料管接続部４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４ａが形成されている。
【００１７】
図２に示すように、分岐孔５は図１に示した配管座面５ａと連結した直管部５ｂと、直管部５ｂの下端に形成され、オリフィス孔６に向けて先細りとなるテーパ部５ｃとによって構成されている。直管部５ｂおよびテーパ部５ｃは、それぞれ本発明の分岐孔５の側面部および分岐孔５とオリフィス孔６とを連結する連結部に該当する。オリフィス孔６はその上端部においてテーパ部５ｃと連結している。オリフィス孔６のレール孔３への開口端部６ａにおいてはエッジ形状を無くすために、その全周に渡り滑らかなＲ面取りが施されている。ここで、Ｒ面取りとは、適当な大きさの半径による曲面が形成される面取りを言う。
【００１８】
一方、オリフィス孔６のテーパ部５ｃへ連結する端部６ｂも、エッジ形状を無くすために、その全周に渡って滑らかに面取りが行われている。本実施形態においては、オリフィス孔６の端部６ｂは、図２のＢ部を詳細に表した図３に示すように、単一の半径の曲面部６ｂ１によるＲ面取りが施されている。さらに、分岐孔５の直管部５ｂとテーパ部５ｃとによって形成された隅部５ｄも、エッジ形状を無くすために、その全周に渡って滑らかな曲面によって形成されている。それぞれの曲面の半径の大きさは、特に限定されるものではなく、各部への応力集中を防ぐことができる大きさのものであればよい。
【００１９】
上述したように、本実施形態によるコモンレール１は、オリフィス孔６の分岐孔５へ連結する端部６ｂおよび分岐孔５の直管部５ｂとテーパ部５ｃとによって形成された隅部５ｄを滑らかに面取りしたことによって、オリフィス孔６の端部６ｂおよび分岐孔５の隅部５ｄへの応力集中を防ぎ、内圧疲労強度を向上させることができる。
【００２０】
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４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の長手方向にレール孔３を形成する（レール孔形成ステップ）。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レール孔３の表面仕上げを行ってもよい。その後、レール孔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、レール孔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およびオリフィス孔６が形成された後に形成されてもよい。
【００２１】
次に、図５に示すように、ドリルあるいはエンドミル等によってボス部ＢＳの上端面からレール孔３に向けて分岐孔５が形成される（分岐孔形成ステップ）。その後、図６に示すように、分岐孔５とレール孔３とを連結させるように、オリフィス孔６を貫通させる（オリフィス孔形成ステップ）。オリフィス孔６の形成については、分岐孔５内にドリルを挿入して、その底部から切削する方法、または分岐孔５側からレール孔３に向けてポンチによって穿孔する方法、もしくはレール孔３側から分岐孔５に向けてポンチによって穿孔する方法等が使用できる。また、ボス部ＢＳの外周部にはねじ部４ａを形成するとともに、分岐孔５の開口部にテーパ状の配管座面５ａが形成されて燃料管接続部４が完成する。ねじ部４ａおよび配管座面５ａは、分岐孔５およびオリフィス孔６が形成される前後のいずれにおいて形成されてもよい。
【００２２】
最後に図７に示すように、流体研磨ノズル７の先端のテーパ面７ａを燃料管接続部４の配管座面５ａに液密的に係合させて、流体研磨ノズル７の流体通路７ｂを介して分岐孔５に流体を注入する。流体研磨ノズル７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を滑らかに加工する。流体研磨ノズル７からは上述した研磨剤を含んだ流体が数百秒程度吐出され、分岐孔５からオリフィス孔６を介してレール孔３内に流入する。流体が分岐孔５およびオリフィス孔６に流通することにより、流体に含まれた研磨剤が分岐孔５の隅部５ｄ、オリフィス孔６の端部６ｂおよび開口端部６ａを滑らかに加工してそれぞれの面取りを行う（面取りステップ）。
【００２３】
上述したように、本実施形態によるコモンレールの製造方法は従来の工法を多用することにより、レール孔形成ステップ、分岐孔形成ステップ、オリフィス孔形成ステップ、および面取りステップによって構成しているため、従来のコモンレールの製造工程を大幅に変えることなく、本発明のコモンレール１を製造することができる。また、流体研磨法を用いることによって、レール本体２内に工具等を進入させることなく容易に面取りを施すことができる。さらに、流体研磨法を施すことによって、分岐孔５の直管部５ｂおよびテーパ部５ｃの面粗さが向上するため、直管部５ｂおよびテーパ部５ｃへの応力集中を防ぎ、内圧疲労強度を向上させることができる。
【００２４】
コモンレール１の製造工程は、必ずしも上述した順序でなければならないわけではなく、種々の変更は可能である。例えば、分岐孔形成ステップ、オリフィス孔形成ステップ、レール孔形成ステップ、面取りステップの順にしてもよいし、あるいは分岐孔形成ステップ、レール孔形成ステップ、オリフィス孔形成ステップ、面取りステップの順にしてもよい。
【００２５】
＜第２実施形態＞
オリフィス孔６の端部６ｂの面取りは、必ずしも、単一の半径の曲面によるＲ面取りにて行われなければならないわけではなく、図２のＢ部を詳細に表した図８に示すように、微小長さの直線部６ｂ２とそれをそれぞれテーパ部５ｃおよびオリフィス孔６と接続する曲面部６ｂ３および６ｂ４によっても形成できる。
【００２６】
＜他の実施形態＞
本発明は上述の記載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、以下の記載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。
（１）本発明によるコモンレールは、４気筒エンジン以外の多気筒エンジンにも適用され、分岐孔およびオリフィス孔について、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いてもよい。
（２）面取り部の加工方法は流体研磨加工法のみでなく、電解加工法、カッターによる切削あるいは分岐孔側またはレール孔側からポンチによってエッジ部を押さえて面取り部を形成する面押し等も適用可能である。
（３）面取り部の形状は、互いに半径の異なる複数の曲面によるＲ面取りを組み合わせたもの、複数の直線を曲面で連結したもの、曲面を徐変させたもの等、応力が集中することを防ぐことができる形状のものであればあらゆる形状の面取りが可能である。
（４）レール本体を形成する材料には、機械構造用炭素鋼鋼管（シームレス鋼管）あるいはＳＴＳ４８０相当の高圧配管用の鋼管等を使用することもできる。これらの材料を使用する場合、分岐孔を備えた燃料管接続部は、溶接、ロウ付け、ねじ締め等によって本体部に結合される。また、上述の材料を使用する場合、レール孔形成ステップは省略することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態によるコモンレールの縦断面図である。
【図２】図１のＡ部詳細図である。
【図３】第１実施形態による、オリフィス孔の端部の面取り部の形状を示す断面図である。
【図４】レール孔形成ステップを示す図である。
【図５】分岐孔形成ステップを示す図である。
【図６】オリフィス孔形成ステップを示す図である。
【図７】流体研磨法による面取りステップを示す図である。
【図８】第２実施形態による、オリフィス孔の端部の面取り部の形状を示す断面図である。
【図９】従来のコモンレールの要部詳細図である。
【符号の説明】
１…コモンレール
２…レール本体
３…レール孔
５…分岐孔
５ｂ…直管部
５ｃ…テーパ部
５ｄ…隅部
６…オリフィス孔
６ａ…オリフィス孔開口端部
６ｂ…オリフィス孔端部
６ｂ１、６ｂ３、６ｂ４…曲面部
６ｂ２…直線部
７…流体研磨ノズル

Claims

レール本体の内部に長手方向に延びるレール孔、
前記レール本体の長手方向に複数個配列され、各々が前記レール本体外周部から前記レール孔へ向けて延びた分岐孔、および
各々が前記レール孔の周壁にその一端が開口するとともに、他端が前記各々の分岐孔に連結する複数のオリフィス孔を備え、
前記オリフィス孔の前記レール孔への開口端部および前記分岐孔へ連結する端部に、滑らかな曲面により面取りがされていることを特徴とするコモンレール。
前記分岐孔の前記オリフィス孔と連結する連結部と前記分岐孔の側面部とによって構成された隅部を、全周に渡って滑らかな曲面により形成したことを特徴とする請求項１記載のコモンレール。
レール本体の内部に長手方向にレール孔を形成するレール孔形成ステップ、
前記レール本体外周部から前記レール孔へ向けて延びる分岐孔を、前記レール本体の長手方向に複数個形成する分岐孔形成ステップ、
前記レール孔の周壁に各々の一端が開口するとともに、各々の他端が前記分岐孔のそれぞれに連結する複数のオリフィス孔を形成するオリフィス孔形成ステップ、および
前記オリフィス孔の前記レール孔への開口端部および前記オリフィス孔の前記分岐孔へ連結する端部を滑らかな曲面により面取りする、面取りステップによって構成されたことを特徴とするコモンレールの製造方法。
前記面取りステップにおいては、流体研磨法が用いられることを特徴とする請求項３記載のコモンレールの製造方法。