JP4357362B2 - コモンレール用分岐接続体の継手構造 - Google Patents

Description

本発明は、一般にディーゼル内燃機関における蓄圧式燃料噴射システムに使用される高圧燃料多岐管等のようなコモンレールにおける分岐枝管もしくは分岐金具などによる分岐接続体の継手構造に関する。

従来、この種の分岐接続体の継手構造としては、例えば図１０に示すものがある（特許文献１参照）。この分岐接続体の接続構造は、円形パイプからなる本管レール１１側の周壁部に設けた内部の流通路１１−１に通ずる分岐孔１１−２部に外方に開口する受圧座面１１−３が形成され、該受圧座面付近の本管レール１１の外周壁にねじスリーブ（筒状のスリーブニップル）１３が溶接またはろう付けにより取着され、前記流通路１１−１に通ずる流路１２−１を有する分岐接続体１２の先端部に設けた接続頭部１２−２のなす押圧座面１２−３を前記受圧座面１１−３に当接係合せしめ、予め分岐接続体側に遊嵌したスリーブワッシャ１５に外装された締付け用袋ナット１４を前記ねじスリーブ１３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分岐接続体１２を接続する方式となっている。

また、他の分岐接続体の継手構造として図１１に示すものがある（特許文献２参照）。この分岐接続体の継手構造は、基本構造は前記図１０に示すものと同様、本管レール２１に設けた内部の流通路２１−１に通ずる分岐孔２１−２部に外方に開口する受圧座面２１−３が形成され、該受圧座面の周面部にねじスリーブ（筒状のスリーブニップル）２３が溶接またはろう付けにより取着され、前記流通路２１−１に通ずる流路２２−１を有する分岐接続体２２の先端部に設けた接続頭部２２−２のなす押圧座面２２−３を前記受圧座面２１−３に当接係合せしめ、予め分岐接続体に外嵌したスリーブワッシャ２５に外装された締付け用袋ナット２４を前記ねじスリーブ２３に螺合して分岐接続体２２を接続する方式において、前記スリーブワッシャ２５を分岐接続体２２にカシメ方式等により一体的に外嵌固着して分岐接続体２２を接続する方式となしたものである。

さらに、別の分岐接続体の継手構造として図１２に示すものがある（特許文献３参照）。この分岐接続体の継手構造は、前記スリーブワッシャを二分割構造として両ワッシャをその当接面で相互に横ずれ可能に分岐接続体に外嵌すると共に、ナット側のワッシャは遊動可能となし、本管レール側のワッシャは分岐接続体にカシメて固着したもので、その構成は軸芯方向内部に流通路３１−１を有する本管レール３１の軸方向の周壁部に間隔を保持して設けた分岐孔３１−２の周面部に形成した外方へ開口する受圧座面３１−３を囲むように、当該受圧座面と同心にねじスリーブ（筒状のスリーブニップル）３３を溶接またはろう付けにより本管レール３１に取着し、前記流通路３１−１に通ずる流路３２−１を有する分岐接続体３２の端部に設けた接続頭部３２−２のなす押圧座面部３２−３を前記受圧座面３１−３に当接係合せしめ、予め分岐接続体３２側に外嵌した二分割構造の遊動型スリーブワッシャ３５に外装した締付け用袋ナット３４を前記ねじスリーブ３３に螺合することにより、前記接続頭部首下での押圧に伴って締着して分岐接続体を接続する方式となしたものである。
なお、前記した分岐接続体の継手構造におけるシール面は、テーパ面のみならず球面もあり、又、締付け用ナットの押圧面は平面のみならず球面もあり、球面の場合スリーブワッシャの受圧面は締付け用ナットの押圧面と同じ球面でシール面と同心である。
ねじスリープ１３、２３、３３はろう付け又は溶接の例を示したが、鍛造などにより本管レール１１、２１、３１と一体に成形したものであっても良いことは言うまでもない。
特開平１０−２１３０４４号公報 特開２００１−８２６６４号公報 特願２０００−１７４００９号公報

しかしながら、前記した従来の分岐接続体の継手構造には、以下に示す問題があった。
特許文献１に記載の分岐接続体の継手構造は、スリーブワッシャが分岐接続体に遊嵌されているためにスリーブワッシャが遊動し該接続頭部背面との当りがばらつくために安定した軸力を伝えることができないこと、スリーブワッシャの肉厚が薄いと接続頭部背面に当該ワッシャが食い込んで、抜けトルクが低く軸力を高めることができないこと、締付け用ナットの締付けに伴いスリーブワッシャが外側へ拡がっていき、軸力を高めることができないこと等の問題がある。

また、特許文献２に記載の分岐接続体の継手構造は、スリーブワッシャが分岐接続体にカシメ方式等により一体的に外嵌固着された構成となっているため、噴射管等の分岐接続体が傾いて曲げ応力が作用した場合に、スリーブワッシャの外側開口内端縁部に応力集中が起こり分岐接続体の曲げ疲労強度を弱めること等の問題がある。

さらに、特許文献３に記載の分岐接続体の継手構造は、二分割構造の遊動型スリーブワッシャの軸芯がずれている状態の時に軸力が与えられると、両スリーブワッシャの境界面（当接面）で倒れ方向への力が働いて軸力を損失すること、分岐接続体が傾いて曲げ応力が作用した場合に、当該分岐接続体にカシメて固着した方のワッシャの外側開口端部に応力集中が起こり該分岐接続体の曲げ疲労強度を弱めること等の問題がある。

本発明は、特に前記特許文献２に記載されている分岐接続体の継手構造の問題を解決するためになされたもので、シール面およびスリーブワッシャへの軸力を確保できるのみならず、エンジンや車両の振動などにより分岐接続体に曲げ力や曲げモーメントが作用してもスリーブワッシャの外側開口端部に応力集中が起こらず分岐接続体の曲げ疲労強度を高めることができるコモンレール用分岐接続体の継手構造を提供することを目的とするものである。

本発明に係るコモンレール用分岐接続体の継手構造は、ねじスリーブが本管レールのシート面と同心に設けられ、予め分岐接続体に一体的に外嵌固着されたスリーブワッシャを介して当該分岐接続体を本管レールに接続する方式のコモンレール用分岐接続体の継手構造であって、前記スリーブワッシャの内周面と分岐接続体の外周面との間に隙間を有するコモンレール用分岐接続体の継手構造において、前記分岐接続体の外周面と、前記スリーブワッシャの外方側開口部内周面を外方へ拡径されたテーパ面との間に前記隙間が形成され、かつ前記テーパ面の頂角が４〜１５度であることを特徴とするものである。
また、本発明に係るコモンレール用分岐接続体の継手構造は、ねじスリーブが本管レールのシート面と同心に設けられ、予め分岐接続体に一体的に外嵌固着されたスリーブワッシャを介して当該分岐接続体を本管レールに接続する方式のコモンレール用分岐接続体の継手構造であって、前記スリーブワッシャの外方側開口部内周面と分岐接続体の外周面との間に隙間を有するコモンレール用分岐接続体の継手構造において、前記スリーブワッシャの外方側開口内端部の管軸方向に平行な断面輪郭形状を外方へ拡径された大きな円弧面とすることにより前記隙間が形成されていることを特徴とするものである。
さらにまた、ねじスリーブが本管レールのシート面と同心に設けられ、予め分岐接続体に一体的に外嵌固着されたスリーブワッシャを介して当該分岐接続体を本管レールに接続する方式のコモンレール用分岐接続体の継手構造であって、前記スリーブワッシャの外方側開口部内周面と分岐接続体の外周面との間に隙間を有するコモンレール用分岐接続体の継手構造において、前記スリーブワッシャの外方側開口内端部の管軸方向に平行な断面輪郭形状を該開口内端縁に形成された小さな円弧面と、該円弧面と連なる内方側に形成された大きな円弧面とすることにより前記隙間が構成されていることを特徴とするものである。
なお、前記した本発明のコモンレール用分岐接続体の継手構造におけるスリーブワッシャとしては、頭部に鍔を有する鍔付きスリーブワッシャを用いてもよいことはいうまでもない。

すなわち本発明は、ねじスリーブと、分岐接続体に一体的に外嵌固着されたスリーブワッシャを用いた継手構造において、スリーブワッシャの外方側内周面と分岐接続体の外周面との間に隙間を設けることにより、スリーブワッシャの外側開口端部付近で分岐接続体が柔軟に曲がることができるのみならず、分岐接続体に曲げ力や曲げモーメントが作用してもスリーブワッシャの外側開口端部に応力集中が起こらず分岐接続体の曲げ疲労強度を確保したものである。

本発明において、スリーブワッシャの外方側内周面のテーパ面の頂角は４〜１５度が好ましいとしたのは、４度未満では分岐接続体の接続頭部成形時に前記隙間が埋まってしまい効果を発揮できず、他方、１５度を超えると隙間が大きくなり過ぎ、当り面が小さくなり、分岐接続体の軸力を十分に確保し難くなる。
また、該テーパ面の軸芯方向長さは分岐接続体の外径Ｄの０．５Ｄ〜１．２Ｄが好ましいとしたのは、０．５Ｄ未満では前記隙間の絶対量が不足し、分岐接続体の接続頭部成形時に前記隙間を確保できず、他方、１．２Ｄを超えると当該スリーブワッシャが分岐接続体を保持するための固着部分が不足するためである。

なお、前記した本発明のコモンレール用分岐接続体の継手構造におけるスリーブワッシャとして、頭部に鍔を有する鍔付きスリーブワッシャを用いた場合には、締付け用ナットとの当り面積を十分確保することができるので、鍔なしスリーブワッシャに比べてより大きな軸力を確保できる。

本発明に係るコモンレール用分岐接続体の継手構造は、ねじスリーブと、分岐接続体に一体的に外嵌固着されたスリーブワッシャを用いた継手構造において、スリーブワッシャの外方側内周面と分岐接続体の外周面との間にテーパ面又は円弧面によって隙間を設けたことにより、スリーブワッシャの外側開口端部付近で分岐接続体が柔軟に曲がることができ、分岐接続体に曲げ応力が作用してもスリーブワッシャの外側開口端部に応力集中が起こらず分岐接続体の曲げ疲労強度を確保することができる。

図１は本発明に係るコモンレール用分岐接続体の継手構造の第１実施態様を示す縦断面図、図２は同じく第２実施態様を示す要部縦断面図、図３は同じく第３実施態様を示す要部縦断面図、図４は同上図１〜図３に示す実施態様におけるスリーブワッシャの隙間部を拡大して示す断面図、図５は同上図１〜図３に示す実施態様における各種スリーブワッシャの隙間部を拡大して示す断面図で、（Ａ）はスリーブワッシャの外方側開口内端縁のみ円弧面となしたテーパ面、（Ｂ）はスリーブワッシャの外方側開口内端縁と内方側端部が円弧面となしたテーパ面をそれぞれ示す。図６は本発明に係るコモンレール用分岐接続体の継手構造の第４実施態様を示す要部縦断面図、図７は同じく第５実施態様を示す要部縦断面図、図８は同上図６〜図７に示す実施態様におけるスリーブワッシャの隙間部を拡大して示す断面図、図９は同上図６〜図７に示す実施態様における各種スリーブワッシャの隙間部を拡大して示す断面図で、（Ａ）は小径曲率半径と大径曲率半径の２つの円弧面で構成した隙間部、（Ｂ）は大径曲率半径の円弧面で形成した隙間部をそれぞれ示す。図中、１は本管レール、２は分岐接続体、３はスリーブニップル、４は締付け用袋ナット、５ａ〜５ｄはスリーブワッシャ、６ａ、６ｂは隙間である。

コモンレールとしての本管レール１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ＳＣＭ４３５等の高圧配管用の鋼管であって、その軸芯内部を流通路１−１となしている。

この本管レール１の外周壁に、外周面に分岐接続体２側に組込まれる締付け用袋ナット４と螺合する螺子面３−１を設けた筒状のスリーブニップル３を継手金具となしてその基端部を直接溶接またはろう付けして取付ける（鍛造により本管レール１と一体に設けても良い）。続いて、仕上加工工程において、本管レール１の前記スリーブニップル３で囲まれた部分に当該本管レール１の流通路１−１に通じ該流通路に連通する円錐形の外方に開口する周面を受圧座面１−３となす分岐孔１−２を形成する。

一方、分岐接続体２は、分岐枝管あるいは分岐金具からなるものであって、その内部に本管レール１の流通路１−１に通ずる流路２−１を有してその端部に例えば先細円錐状の挫屈成形による拡径した接続頭部２−２のなす押圧座面２−３を設けてなる。

本発明に係るスリーブワッシャ５ａ〜５ｄは、分岐接続体２の本体部に堅固に外嵌固着される。このスリーブワッシャ５ａ〜５ｄの固着手段としては、例えば分岐接続体２の内側から径方向に圧力を加えて分岐接続体２の外周面に圧着させたり、スリーブワッシャの円筒部を外部より縮径させたり、分岐接続体２の接続頭部２−２を押圧成形する際に当該分岐接続体２を拡径させたり、あるいはこれらを組み合わせる方法等のカシメ方式を用いることができる。この場合、分岐接続体２の外周面あるいはスリーブワッシャ５ａ〜５ｄの内周面を粗面化するとより効果的である。さらにはスリーブワッシャを分岐接続体２に螺着する方法等を用いることができる。

図１〜図３に示すスリーブワッシャ５ａ、５ｂは、図４に拡大して示すごとく、それぞれ外方側内周面が外方へ拡径されたテーパ面５ａ−１、５ｂ−１を有し、かつ図１に示すスリーブワッシャ５ａは一端に鍔部（フランジ部）を有しないストレート形の筒体からなり、図２、図３に示すスリーブワッシャ５ｂは一端に鍔部（フランジ部）５ｂ−２を有する鍔付き筒体からなる。この鍔なしスリーブワッシャ５ａおよび鍔付きスリーブワッシャ５ｂの固着手段としては、図１、図２では分岐接続体２の接続頭部２−２を押圧成形する際に当該分岐接続体２を拡径させて圧着させる方法を採用し、図３では分岐接続体２の内側から径方向に圧力を加えてスリーブワッシャ５ｂを分岐接続体２の外周面に圧着させる方法を採用している。

前記鍔なしスリーブワッシャ５ａおよび鍔付きスリーブワッシャ５ｂのテーパ面５ａ−１、５ｂ−１の頂角θは４〜１５度とし、該テーパ面の軸芯方向長さＬは分岐接続体の外径Ｄの０．５Ｄ〜１．２Ｄとする。

前記鍔なしスリーブワッシャ５ａおよび鍔付きスリーブワッシャ５ｂの隙間部を形成するためのテーパ面としては、前記平坦面のみからなるテーパ面以外に、図５（Ａ）（Ｂ）に示すごとく、テーパ面５ａ−１、５ｂ−１と小径曲率半径のＲ１とで構成したもの（Ａ）や、テーパ面５ａ−１、５ｂ−１と小径曲率半径のＲ２および大径曲率半径のＲ３とで構成してもよい。この場合、各曲率半径の大きさは任意でよい。

また、図６〜図７に示すスリーブワッシャ５ｃ、５ｄは、図８に拡大して示すごとく、それぞれ外方側開口内端縁が外方へ拡径された曲率半径Ｒ４の円弧面５ｃ−１、５ｄ−１を有し、かつ図６に示すスリーブワッシャ５ｃは一端に鍔部 （フランジ部）を有しないストレート形の筒体からなり、図７に示すスリーブワッシャ５ｄは一端に鍔部（フランジ部）５ｄ−２を有する鍔付き筒体からなる。

前記図６〜図７に示すスリーブワッシャ５ｃ、５ｄの隙間部を形成するための円弧面としては、前記曲率半径Ｒ４の円弧面５ｃ−１、５ｄ−１以外に、図９ （Ａ）（Ｂ）に拡大して示すごとく、小径曲率半径Ｒ５の円弧面５ｃ−１１、５ｄ−１１および大径曲率半径Ｒ６の円弧面５ｃ−１２、５ｄ−１２とで構成したもの（Ａ）や、大径曲率半径Ｒ７の円弧面５ｃ−１３、５ｄ−１３みで構成（Ｂ）してもよい。この場合も、各曲率半径の大きさは任意でよい。

なお、前記スリーブワッシャ５ａ〜５ｄの材質は、本管レール１と同一材質またはそれ以上の強度を有するものが好ましく、例えばＳ４５Ｃ、ＳＣＭ４３５等を熱処理した硬質材を使用することができる。

次に、図１〜図９に示す分岐接続体２の継手構造は、分岐接続体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、予め分岐接続体２側にスリーブワッシャ５ａ〜５ｄを介して組込んだ締付け用袋ナット４を前記スリーブニップル３に螺合することにより、前記接続頭部２−２首下での締付け用袋ナット４の押圧に伴って締着して接続構成するものである。
ここで図１〜図３に示す継手構造は、それぞれ鍔なしスリーブワッシャ５ａ、鍔付きスリーブワッシャ５ｂの各外側開口部に、当該スリーブワッシャに設けたテーパ面５ａ−１、５ｂ−１により隙間６ａが形成されているもので、この場合は前記隙間６ａが形成されるように鍔なしスリーブワッシャ５ａ、鍔付きスリーブワッシャ５ｂをそれぞれ分岐接続体２に一体的に外嵌固着する。したがって、かかる継手構造の場合は、分岐接続体２と鍔なしスリーブワッシャ５ａ、鍔付きスリーブワッシャ５ｂとの圧着面で分岐接続体２に軸力が主として作用する。

また、図６〜図７に示す継手構造は、それぞれ鍔なしスリーブワッシャ５ｃ、鍔付きスリーブワッシャ５ｄの各外側開口部に、当該スリーブワッシャに設けた大きな円弧面５ｃ−１、５ｄ−１により隙間６ｂが形成されているもので、この場合は前記隙間６ｂが形成されるように鍔なしスリーブワッシャ５ｃ、鍔付きスリーブワッシャ５ｄをそれぞれ分岐接続体２に一体的に外嵌固着する。したがって、かかる継手構造の場合も、分岐接続体２と鍔なしスリーブワッシャ５ｃ、鍔付きスリーブワッシャ５ｄとの圧着面で分岐接続体２に軸力が主として作用する。

本発明は、本管レールの周壁部にねじスリーブ（筒状のスリーブニップル）が溶接またはろう付けにより取着された継手金具別体形のコモンレールに限らず、本管レールの周壁部にねじスリーブ用のボス部が一体に設けられた継手金具一体形のコモンレールにも適用可能である。

本発明に係るコモンレール用分岐接続体の継手構造の第１実施態様を示す縦断面図である。 同じく第２実施態様を示す要部縦断面図である。 同じく第３実施態様を示す要部縦断面図である。 同上図１〜図３に示す実施態様におけるスリーブワッシャの隙間部を拡大して示す断面図である。 同上図１〜図３に示す実施態様における各種スリーブワッシャの隙間部を拡大して示す断面図で、（Ａ）はスリーブワッシャの外方側開口内端縁のみ円弧面となしたテーパ面、（Ｂ）はスリーブワッシャの外方側開口内端縁と内方側端部が円弧面となしたテーパ面をそれぞれ示す。 本発明に係るコモンレール用分岐接続体の継手構造の第４実施態様を示す要部縦断面図である。 同じく本発明の第５実施態様を示す要部縦断面図である。 同上図６〜図７に示す実施態様におけるスリーブワッシャの隙間部を拡大して示す断面図である。 同上図６〜図７に示す実施態様における各種スリーブワッシャの隙間部を拡大して示す断面図で、（Ａ）は小径曲率半径と大径曲率半径の２つの円弧面で構成した隙間部、（Ｂ）は大径曲率半径の円弧面で形成した隙間部をそれぞれ示す。 本発明の対象とする従来のコモンレール用分岐接続体の継手構造の一例を示す縦断面図である。 同じく従来のコモンレール用分岐接続体の継手構造の他の例を示す縦断面図である。 同じく従来のコモンレール用分岐接続体の継手構造の別の例を示す縦断面図である。

符号の説明

１ 本管レール
１−１ 流通路
１−２ 分岐孔
１−３ 受圧座面
２ 分岐接続体
２−１ 流路
２−２ 接続頭部
２−３ 押圧座面
３ スリーブニップル
３−１ 螺子面
４ 締付け用袋ナット
５ａ、５ｃ 鍔なしスリーブワッシャ
５ｂ、５ｄ 鍔付きスリーブワッシャ
５ａ−１、５ｂ−１ テーパ面
５ｂ−２、５ｄ−２ 鍔部（フランジ部）
５ｃ−１、５ｄ−１、５ｃ−１１、５ｄ−１１、５ｃ−１２、５ｄ−１２、５ ｃ−１３、
５ｄ−１３ 円弧面
６ａ、６ｂ 隙間

Claims (3)

1. ねじスリーブが本管レールのシート面と同心に設けられ、予め分岐接続体に一体的に外嵌固着されたスリーブワッシャを介して当該分岐接続体を本管レールに接続する方式のコモンレール用分岐接続体の継手構造であって、前記スリーブワッシャの内周面と分岐接続体の外周面との間に隙間を有するコモンレール用分岐接続体の継手構造において、前記分岐接続体の外周面と、前記スリーブワッシャの外方側開口部内周面を外方へ拡径されたテーパ面との間に前記隙間が形成され、かつ前記テーパ面の頂角が４〜１５度であることを特徴とするコモンレール用分岐接続体の継手構造。
2. ねじスリーブが本管レールのシート面と同心に設けられ、予め分岐接続体に一体的に外嵌固着されたスリーブワッシャを介して当該分岐接続体を本管レールに接続する方式のコモンレール用分岐接続体の継手構造であって、前記スリーブワッシャの外方側開口部内周面と分岐接続体の外周面との間に隙間を有するコモンレール用分岐接続体の継手構造において、前記スリーブワッシャの外方側開口内端部の管軸方向に平行な断面輪郭形状を外方へ拡径された大きな円弧面とすることにより前記隙間が形成されていることを特徴とするコモンレール用分岐接続体の継手構造。
3. ねじスリーブが本管レールのシート面と同心に設けられ、予め分岐接続体に一体的に外嵌固着されたスリーブワッシャを介して当該分岐接続体を本管レールに接続する方式のコモンレール用分岐接続体の継手構造であって、前記スリーブワッシャの外方側開口部内周面と分岐接続体の外周面との間に隙間を有するコモンレール用分岐接続体の継手構造において、前記スリーブワッシャの外方側開口内端部の管軸方向に平行な断面輪郭形状を該開口内端縁に形成された小さな円弧面と、該円弧面と連なる内方側に形成された大きな円弧面とすることにより前記隙間が構成されていることを特徴とするコモンレール用分岐接続体の継手構造。