JP3995075B2 - 内燃機関用の燃料噴射システムのための燃料高圧アキュムレータ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関用の燃料噴射システムのための燃料高圧アキュムレータであって、外壁と蓄圧室とが設けられていて、該蓄圧室が内壁によって制限されており、さらに少なくとも１つの接続管片が設けられていて、該接続管片が、前記蓄圧室に開口する接続孔を有している形式のものに関する。
更に本発明は、内圧が負荷される部材であって、内室が設けられていて、該内室が内壁によって制限されており、さらに外壁と、内壁に開口する少なくとも１つの接続孔とが設けられている形式のものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
このような燃料高圧アキュムレータでは、蓄圧室と接続管片とを接続する孔と、蓄圧室の壁部との交差部（Verschneidung）の領域で、応力の集中若しくはピーク応力（Spannungsspitze）が生ぜしめられる。その結果、特に、蓄圧室が動的圧縮荷重（schwellende Druckbeanspruchung）にさらされるので、燃料高圧アキュムレータがこの領域で破損する危険が生じる。この破損の危険性を軽減するために、種々様々な努力が払われた。
【０００３】
容易に想到できる手段の１つは、燃料高圧アキュムレータの壁厚を厚くすることである。もちろん、燃料高圧アキュムレータの壁厚には限界がある。というのは、肉厚の本体は、高い動的圧縮負荷を受けると、特に壁部貫通孔及び角張った横断面変化部の領域において亀裂が形成されやすいからである。
【０００４】
ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９６４０４８０号明細書により、蓄圧室と接続管片とを接続する孔の長手方向軸線が、蓄圧室の円形の横断面の割線になっているシリンダ状の燃料高圧アキュムレータが公知である。これにより、蓄圧機内壁と孔との交差部領域での応力が軽減され、燃料高圧アキュムレータの負荷耐久性は向上し、耐用年数は延びる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、特に動的圧縮荷重がかかる場合での圧力に対する高い強度を備えた燃料高圧アキュムレータを提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために、本発明では、燃料高圧アキュムレータの壁厚が、少なくとも、内壁と接続孔との交差部領域にほぼ対向配置された領域で薄くなっており、外壁が、少なくとも、内壁と接続孔との交差部領域にほぼ対向配置された領域で、蓄圧室の接続孔及び長手方向軸線に対してほぼ垂直に延びる横方向孔を有しているようにした。
【０００７】
【発明の効果】
接続孔との交差部領域における本発明による内壁の構成によって、燃料高圧アキュムレータの変形加工により、圧力下で交差部領域において圧縮応力が誘導され、この圧縮応力が、交差部領域の、内圧によって生ぜしめられる引張り応力及びピーク応力の一部を均等にする。したがって、本発明による燃料高圧アキュムレータの、特に動的圧縮荷重がかかる場合の圧力に対する強度が向上する。この場合、交差部領域の内壁は、やや凹面状に又はやや凸面状に曲げられていてもよい。このような曲げによっても本発明の利点が得られるので、本発明に関しては、請求項１の「ほぼ平らな」という特徴には、やや凹面状の曲げ又はやや凸面状の曲げも含まれる。
【０００８】
本発明の別の実施例では、蓄圧室は角柱状になっているので、簡単に製造が可能である。例えばブローチ削りによって、燃料高圧アキュムレータの所望の内輪郭が製作できる。
【０００９】
本発明の別の実施例では、蓄圧室は球形であるので、接続孔との交差領域を除いては、均一な応力負荷状態が燃料高圧アキュムレータ内で存在する。
【００１０】
冒頭で述べた課題は、内燃機関用の燃料噴射システムのための燃料高圧アキュムレータであって、外壁と蓄圧室とが設けられていて、この蓄圧室が内壁によって制限されており、さらに少なくとも１つの接続管片が設けられていて、この接続管片が、蓄圧室に開口している少なくとも１つの接続孔を有している形式のものにおいて、燃料高圧アキュムレータの壁厚が、少なくとも、内壁と接続孔との交差領域にほぼ対向配置された領域で薄くなっていることにより、同様に解決される。
【００１１】
この本発明の燃料高圧アキュムレータの構成では、燃料高圧アキュムレータの、交差部領域に対向配置された領域が、圧力下で外方に向かって歪み、これにより、同様に圧縮応力が交差部領域で誘導される。その結果、燃料高圧アキュムレータの交差部領域での引張り応力及びピーク応力も圧力下で減じられ、これにより、燃料高圧アキュムレータの圧力に対する強度がさらに向上する。
【００１２】
壁厚の減少は、燃料高圧アキュムレータが、少なくとも、内壁と接続孔との交差部領域にほぼ対向配置された領域で、蓄圧室の長手方向軸線及び接続孔に対してほぼ垂直に延びる横方向孔を有することで得ることもできる。この壁厚を減少させる手段は、簡単に、既に公知の燃料高圧アキュムレータでも行うことができる。
【００１３】
本発明による別の構成では、外壁は、少なくとも、内壁と接続孔との交差部領域にほぼ対向配置されている領域で平らに面取りされており、これにより、壁厚の減少は簡単に、例えばフライス加工によって製作可能であり、壁厚が薄くされた領域ではピーク応力は生じない。燃料高圧アキュムレータの応力負荷状態をさらに改善するために、面取り部は平らである、又は凹面状に若しくは凸面状に曲げられている、かつ/又は面取り部と外壁との間に面取り斜面又は丸く面取りされた面が設けられている。
【００１４】
内壁が、請求項１から３までのいずれか１項記載の構成を有しており、かつ外壁が請求項４から８までのいずれか１項記載の構成を有している場合には、本発明による燃料高圧アキュムレータの圧力に対する強度は、さらに向上する。
【００１５】
本発明による燃料高圧アキュムレータの製造は、燃料高圧アキュムレータが、溶接された接続管片を備えた管で構成されている場合に、さらに簡単になる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。
【００１７】
図１には、本発明による内燃機関用の燃料噴射システムのための燃料高圧アキュムレータの第１実施例の横断面図が示されている。この燃料高圧アキュムレータ１は、蓄圧室３を有しており、この蓄圧室３は、内壁５により制限される。周辺に対しては、燃料高圧アキュムレータ１は、外壁７により制限される。燃料を蓄圧室３内に供給すること、又は蓄圧室３から取り出すことを可能にするために、接続管片９には、接続孔１１が設けられている。接続管片９には、高圧導管（図示せず）が接続されていてもよく、この高圧導管は、例えば高圧燃料アキュムレータ１を、インジェクタ（同様に図示せず）に接続する。接続孔１１と内壁５との間にある交差部領域１３では、内壁５は平らに構成されている。蓄圧室３への圧力供給時に、交差部領域１３での内壁５の平らな構成によりこの領域において圧縮応力が誘導され、さらにこの圧縮応力によって、内圧によって生ぜしめられた交差部領域１３での引張り応力が部分的に均等にされ、ひいては燃料高圧アキュムレータ１の圧力に対する強度が、特に動的圧縮荷重がかかる場合で向上することを、有限要素法（FEM）による計算によって明らかにすることができた。蓄圧室３が、角柱状に構成されている場合には、蓄圧室３は、例えばブローチ削りによって比較的低コストで製造することができる。
【００１８】
図２の実施例では、交差部領域１３が、やや凹面状に形成されている。また、図３の実施例では、やや凸面状に形成されている。これらの実施例においても、燃料高圧アキュムレータ１の圧力に対する強度が向上することを、有限要素法による計算によって明らかにすることができた。本発明のこの視点に関連して、図２及び図３による実施例の交差部領域１３は、ほぼ平らであると見なされる。
【００１９】
図４の実施例では、燃料高圧アキュムレータ１の壁厚は、交差部領域１３に対向配置された領域では薄くなっている。この構成は、外壁７に、平らに面取りされた面取り部１５を設けることによって得られる。本発明の燃料高圧アキュムレータ１の蓄圧室３に圧力が負荷されると、壁厚が薄くなっている領域は外方に向かって歪むので、蓄圧室３の横断面はやや楕円形となる。図４には示されていないが、この変形によって、交差部領域１３に圧縮応力が誘導され、この圧縮応力が交差部領域１３の引張り応力を減少させ、ひいては燃料アキュムレータ１の圧力に対する強度を向上させる。
【００２０】
図５には、本発明による別の実施例が示されており、この場合、壁厚の減少は、横方向孔１７によって行われている。この横方向孔１７は、蓄圧室３の長手方向軸線に対して及び接続孔１１に対してほぼ垂直に延びている。この実施例では、蓄圧室３の横断面は円形である。この実施例からは、図１、図２及び図３による交差部領域１３の構成と、交差部領域１３に対向配置された領域での壁厚の減少とが互いに独立していることが明らかである。この両方の手段によって、燃料高圧アキュムレータ１の圧力に対する強度が向上する。この両手段は、別個にかつ互いに組み合わせて使用可能である。このことは、全ての実施例に対して当てはまる。
【００２１】
図６には、本発明による燃料高圧アキュムレータ１の別の実施例が示されており、この場合、面取り部１５は、交差部領域１３に厳密に対向配置されていない。この実施例でも、所望の圧力に対する強度が向上することが、有限要素法による計算によって明らかにされた。この面取り部１５の偏心的な配置は、得られる構成スペースに関連した制限により必要となり得る。図６の実施例では、燃料高圧アキュムレータ１の外壁７は角柱状にはなっておらず、燃料高圧アキュムレータ１の、接続管片９が設けられている位置での長手方向にのみ面取り部が設けられている。面取り部１５は、これにより、溝又はアンダカットのように外壁７に加工成形されている。
【００２２】
図７による実施例では、外壁７と面取り部１５の両側との間に面取り斜面１９が設けられている。この面取り斜面１９によって、燃料高圧アキュムレータ１の周囲にわたって、均一の応力経過が得られる。この図７の実施例においても、面取り部１５は、面取り斜面１９と共に、溝として外壁７に加工成形されている。
【００２３】
図８の実施例では、面取り部１５は凸面状に曲げられているので、応力負荷状態がさらに改善される。
【００２４】
図９による実施例では、面取り部は１５は凹面状に曲げられており、これにより、簡単に、例えば側フライスに適した直径で、インフィード運動（Zustellbewegung）によって製造することができる。この実施例でも、面取り部１５の領域での燃料高圧アキュムレータ１の変形加工によって、交差部領域１３で圧縮応力が誘導されるという所望の効果が得られる。
【００２５】
孔交差部を備えた圧力負荷された部材が、内壁及び/又は外壁における面取り部を備えている本発明による構成は、別の部材、例えばインジェクタ、ユニットインジェクタ本体（Pumpe-Duese-Koerper）、及びその他の部材でも、使用可能である。
【００２６】
発明の詳細な説明、図面及び特許請求の範囲に記載されている全ての特徴は、個別でも任意に組み合わせても本発明の本質となり得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による内壁の構成を備えた燃料高圧アキュムレータの実施例を示す図である。
【図２】本発明による内壁の別の構成を備えた燃料高圧アキュムレータの実施例を示す図である。
【図３】本発明による内壁のさらに別の構成を備えた燃料高圧アキュムレータの実施例を示す図である。
【図４】本発明による外壁の構成を備えた燃料高圧アキュムレータの実施例を示す図である。
【図５】本発明による外壁の別の構成を備えた燃料高圧アキュムレータの実施例を示す図である。
【図６】本発明による外壁のさらに別の構成を備えた燃料高圧アキュムレータの実施例を示す図である。
【図７】本発明による外壁のさらに別の構成を備えた燃料高圧アキュムレータの実施例を示す図である。
【図８】本発明による外壁のさらに別の構成を備えた燃料高圧アキュムレータの実施例を示す図である。
【図９】本発明による外壁のさらに別の構成を備えた燃料高圧アキュムレータの実施例を示す図である。
【符号の説明】
１ 燃料高圧アキュムレータ、 ３ 蓄圧室、 ５ 内壁、 ７ 外壁、 ９接続管片、 １１ 接続孔、 １３ 交差部領域、 １５ 面取り部、 １７横方向孔、 １９ 面取り斜面

Claims (7)

1. 内燃機関用の燃料噴射システムのための燃料高圧アキュムレータであって、外壁（７）と蓄圧室（３）とが設けられていて、該蓄圧室（３）が内壁によって制限されており、さらに少なくとも１つの接続管片（９）が設けられていて、該接続管片（９）が、前記蓄圧室（３）に開口する接続孔（１１）を有している形式のものにおいて、
   燃料高圧アキュムレータ（１）の壁厚が、少なくとも、内壁（５）と接続孔（１１）との交差部領域（１３）にほぼ対向配置された領域で薄くなっており、外壁（７）が、少なくとも、内壁（５）と接続孔（１１）との交差部領域にほぼ対向配置された領域で、蓄圧室（３）の接続孔（１１）及び長手方向軸線に対してほぼ垂直に延びる横方向孔（１７）を有していることを特徴とする、内燃機関用の燃料噴射システムのための燃料高圧アキュムレータ。
2. 内壁（５）が、内壁（５）と接続孔（１１）との交差部領域（１３）で、ほぼ平らになっている、請求項１記載の燃料高圧アキュムレータ。
3. 蓄圧室（３）が角柱状である、請求項１記載の燃料高圧アキュムレータ。
4. 蓄圧室（３）が球形である、請求項１記載の燃料高圧蓄圧機。
5. 燃料高圧アキュムレータ（１）が、角柱状の外輪郭を有している、請求項１から４までのいずれか１項記載の燃料高圧アキュムレータ。
6. 燃料高圧アキュムレータ（１）が、溶接された接続管片（９）を備えた管から構成されている、請求項１から５までのいずれか１項記載の燃料高圧アキュムレータ。
7. 内圧が負荷される部材であって、内室が設けられていて、該内室が内壁によって制限されており、さらに外壁と、内壁に開口する少なくとも１つの接続孔とが設けられている形式のものにおいて、
   内壁が、内壁と接続孔との交差部領域でほぼ平らになっており、内圧が負荷される部材の壁厚が、少なくとも、内壁と接続孔との交差部領域にほぼ対向配置された領域で薄くなっており、外壁が、少なくとも、内壁と接続孔との交差部領域にほぼ対向配置された領域で、内室の接続孔及び長手方向軸線に対してほぼ垂直に延びる横方向孔を有していることを特徴とする、内圧が負荷される部材。

Images