JP4618679B2 - ろう付け製コモンレールにおける分岐接続体の接続構造 - Google Patents

Description

本発明は、電子燃料噴射式自動車エンジン等の燃料加圧ポンプから送給された燃料をエンジンの各吸気通路あるいは気筒内に直接噴射する燃料インジェクタ（噴射ノズル）を介して供給するためのコモンレールの分岐枝管もしくは分岐継手金具による分岐接続体の接続構造に係り、特にディーゼル内燃機関での１００ＭＰａ以上にも及ぶ高圧燃料を供給するためのろう付け製コモンレールにおける分岐接続体の接続構造に関するものである。

この種のろう付け製コモンレールは、その一例を図１１に示すごとく、内部を流通路１１−１とする本管レール１１に、分岐接続体としての枝管１２を直接または継手金具等を介して接続した構成となしている。このろう付け製コモンレールの分岐接続体の接続構造としては、本管レール１１の周壁部に設けた該流通路に通ずる貫孔１１−２に枝管１２側の管径そのままの接続端部１２−１を嵌挿した状態をもって相互にろう付け接合して接続構成したものや、図１２に示すように、貫孔１１−２に分岐継手金具１４の接続端部１４−１を嵌挿した状態をもって相互にろう付け接合し、枝管１２をナット１５により分岐継手金具１４を介して接続構成したもの等がある（特許文献１参照）。

しかしながら、このような接続構造にあっては、１００ＭＰａ以上にも及ぶ高圧流体の絶えず繰返される供給圧力の急激な変動と、特に機関からの加振及び雰囲気温度の上昇、下降による本管レールと枝管間、または本管レールと継手金具間の相対寸法変化に起因して、該分岐接続体としての枝管１２または分岐継手金具１４の本管レール開口端部Ｐに大きな応力が発生し、当該開口端部Ｐが起点となって亀裂が生じ易く、しばしば燃料の漏れ等を招く可能性があった。

かかる対策として、本発明者らは、分岐孔の下端内周縁部Ｐに発生する最大応力値を下げて内圧疲労強度を向上させたろう付け製コモンレールを先に提案している。
図５〜図８はそのろう付け製コモンレールの接続構造を例示したもので、図５に示すろう付け製コモンレールの接続構造は、内部を流通路１−１となした本管レール１の軸方向にわたる周壁部の内周壁面に穿設した貫孔１−２に枝管２を管径そのままの接続端部２−２を嵌挿した状態をもって相互にろう付け接合して接続構成するものであって、その際、前記貫孔１−２に枝管２の接続端部２−２を深く挿入して該枝管２の先端部を円筒状容器１の内周壁面１−１ａより流通路１−１内部まで突出させて突出部２−３を形成した状態をもって相互にろう付け接合２−４して接続構成したものである（特許文献１、２参照）。２−１は流路。

また、図６に示すろう付け製コモンレールの接続構造は、分岐接続体を前記の枝管２に替えて分岐継手金具３で構成したもので、分岐継手金具３は軸芯部にドリル加工等の孔あけ加工により流路３−１を設け、続いて外側端部に外方にラッパ状に開口する受圧座面３−２の加工と螺子壁３−３での加工とをそれぞれ施してなるものである。そして、この分岐継手金具３の螺子壁３−３と反対側のストレート筒部を前記枝管２と同様に、貫孔１−２に深く挿入して該継手金具３の先端部をレール内周壁面１−１ａより流通路１−１内部まで突出させて突出部３−４を形成した状態をもって相互にろう付け接合３−５して接続構成したものである（特許文献２参照）。

さらに、図７、図８に示すろう付け製コモンレールの接続構造は、それぞれ本管レール１の貫孔１−２の内側開口端部にバーリング壁１−３、１−４を形成し、このバーリング壁１−３、１−４を有する貫孔１−２に分岐接続体としての枝管２や分岐継手金具３の先端部を挿入して相互にろう付け接合３−５、３−６して接続構成したものである（特許文献１参照）。
特開２００３−２７８６２３号公報（図１、図２、図２２、図２４） 特開２００４−９２５５１号公報（図５、図２０、図２１）

しかしながら、本発明者らが先に提案した前記のろう付け製コモンレールの接続構造にあっては、１００ＭＰａ以上にも及ぶ高圧流体の絶えず繰返される供給圧力の急激な変動と、特に機関からの加振及び雰囲気温度の上昇、下降による本管レールと枝管間、または本管レールと継手金具間の相対寸法変化に起因して、該分岐接続体としての分岐枝管２または分岐継手金具３の本管レール１開口端部に大きな応力が発生した場合に、例えば図５に示す接続構造にあっては、図９に本管レール１と分岐枝管２のろう付け部分を拡大して示すごとく、まずろう付け接合部近傍内周壁面のろう材部Ｂに亀裂が生じ、続いて本管レール１側の貫孔１−２の開口周辺部Ａに亀裂が生じる。かかる現象は、図６に示す接続構造の場合も同様である。
また、図７、図８に示すバーリング壁１−３、１−４を有する貫孔１−２に分岐接続体としての枝管２や分岐継手金具３の先端部を挿入して相互にろう付け接合３−５、３−６して接続構成した接続構造の場合は、例えば図７に示す接続構造にあっては、図１０に本管レール１と分岐枝管２のろう付け部分を拡大して示すごとく、バーリング壁１−３の付け根部ａから亀裂が始まり矢印ｂ方向に進行する。かかる現象は、図８に示す接続構造の場合も同様である。

本発明は従来技術の有する前記問題に鑑みてなされたものであり、分岐接続体としての枝管や継手金具と本管レールとのろう付け部分に発生するおそれのある亀裂を防止し得るろう付け製コモンレールにおける分岐接続体の接続構造を提案しようとするものである。

本発明に係るろう付け製コモンレールにおける分岐接続体の接続構造は、本管レールの周壁部に設けた貫孔に分岐枝管もしくは分岐継手金具からなる分岐接続体を深く挿入して当該分岐接続体の先端部を容器内周壁面より前記流通路内部まで突出させた状態をもって相互にろう付け接合して接続構成してなるろう付け製コモンレールにおける分岐接続体の接続構造において、前記ろう付け接合部近傍内周壁面に圧縮応力を残留させて応力集中を緩和したことを特徴とするものである。
また、本発明は、前記貫孔の内側開口端部にバーリング壁を設け、該貫孔に分岐接続体を深く挿入して当該分岐接続体の先端部を前記バーリング壁より前記流通路内部まで突出させた状態をもって相互にろう付け接合して接続構成したことを特徴とするものである。
本発明の前記ろう付け接合部近傍に圧縮応力を残留させる手段としては、本管レールに分岐接続体を接合した状態で、当該本管レールを固定し、分岐接続体に対し外方向に引張り力を付与しその後解除する手段を用いることができる。

本発明に係るろう付け製コモンレールにおける分岐接続体の接続構造は、枝管あるいは分枝継手金具からなる分岐接続体と本管レールのろう付け接合部近傍に圧縮応力を残留させて応力集中を緩和したことにより、１００ＭＰａ以上にも及ぶ高圧流体の絶えず繰返される供給圧力の急激な変動と、特に機関からの加振及び雰囲気温度の上昇、下降による本管レールと枝管間、または本管レールと継手金具間の相対寸法変化に起因して、該分岐接続体としての分岐枝管または分岐継手金具の本管レール開口端部に大きな応力が発生した場合でも、ろう付け部分に亀裂が生じることがなくなり、優れた耐久性が期待できる。

本発明に係る本管レールは、内部を流通路となして管径３０ｍ／ｍ程度以下の圧力配管炭素鋼管あるいはステンレス鋼管等の厚肉鋼管材からなるものである。そして、この本管レールは、流通路に通じて軸方向にわたる周壁部の内周壁面に単数もしくは間隔を保持して複数箇所での貫孔を有している（図１１参照）。

一方、分岐接続体としての枝管及び分岐継手金具は、共に管径２０ｍ／ｍ程度以下の前記本管レールと同種鋼管材もしくは鋼材からなるものである（図１１、図１２参照）。

本発明に係るろう付け製コモンレールにおける分岐接続体の接続構造を、図５に示す接続構造を例にとり説明すると、図１に拡大して示すごとく、内部を流通路１−１となした本管レール１の軸方向にわたる周壁部の内周壁面に穿設した貫孔１−２に枝管２の接続端部２−２を深く挿入して該枝管２の先端部を円筒状容器１の内周壁面１−１ａより流通路１−１内部まで突出させて突出部２−３を形成した状態をもって相互にろう付け接合２−４して接続構成してなる接続構造において、本管レール１に枝管２を接合した状態で、当該本管レール１を固定し、枝管２に対し外方向（矢印イ）に引張り力を付与して前記ろう付け接合部２−４
近傍内周壁面に圧縮応力を残留させる。すなわち、本管レール１を固定し、枝管２を外方向（矢印イ）に引張ると、ろう付け接合２−４部を介して本管レール１の貫孔１−２の周辺部Ｃとろう材部Ｄに引張りの応力が作用して塑性変形が生じ、しかる後引張り力を解除すると弾性変形域は引張り力を付与する前の状態（元の形状）に戻ろうとし、前記貫孔１−２の周辺部Ｃとろう材部Ｄの塑性変形部分に圧縮の応力が残留する。

また、図６に示すろう付け製コモンレールの接続構造を例にとると、軸芯部にドリル加工等の孔あけ加工により流路３−１を設け、続いて外側端部に外方にラッパ状に開口する受圧座面３−２の加工と螺子壁３−３での加工とをそれぞれ施してなる分岐継手金具３の螺子壁３−３と反対側のストレート筒部を前記枝管２と同様に、貫孔１−２に深く挿入して該継手金具３の先端部をレール内周壁面１−１ａより流通路１−１内部まで突出させて突出部３−４を形成した状態をもって相互にろう付け接合３−５して接続構成してなる接続構造において、図２に拡大して示すごとく、本管レール１に分岐継手金具３を接合した状態で、前記と同様に本管レール１を固定し、分岐継手金具３に対して外方向（矢印ロ）に引張り力を付与することにより、ろう付け接合部３−５を介して本管レール１の貫孔１−２の周辺部Ｅとろう材部Ｆに引張りの応力が作用して塑性変形が生じ、しかる後引張り力を解除すると弾性変形域は引張り力を付与する前の状態（元の形状）に戻ろうとし、前記貫孔１−２の周辺部Ｅとろう材部Ｆの塑性変形部分に圧縮の応力が残留する。

さらに、バーリング壁を有する貫孔１−２に分岐接続体としての枝管２や分岐継手金具３の先端部を挿入し突出させて相互にろう付け接合して接続構成してなる接続構造においてもろう付け接合部近傍に圧縮応力を残留させることができる。
図７に示すろう付け製コモンレールの接続構造を例にとり説明すると、本管レール１の貫孔１−２の内側開口端部にバーリング壁１−３を形成し、このバーリング壁１−３を有する貫孔１−２に分岐接続体としての枝管２の先端部を挿入し突出させて相互にろう付け接合３−５して接続構成してなる接続構造において、図３に拡大して示すごとく、本管レール１に枝管２を接合した状態で、当該本管レール１を固定し、枝管２に対し外方向（矢印ハ）に接合部付近の内周面が塑性変形するように引張り力を付与すると、前記と同様にろう付け接合部３−５を介してバーリング壁１−３の周辺部Ｇとろう材部Ｈに引張りの応力が作用し、これにより生じた若干の塑性変形後に引張り力を解除すると弾性変形分は引張り力を付与する前の状態（元の形状）に近付こうとするが、塑性変形部分が存在するために完全に元の状態に戻ることができず、当該塑性変形部分の特に周辺部Ｇの内面に圧縮の応力が残留する。

また、図８に示すろう付け製コモンレールの接続構造を例にとり説明すると、図４に拡大して示すごとく、本管レール１に分岐継手金具３を接合した状態で、当該本管レール１を固定し、分岐継手金具３に対し外方向（矢印ニ）に引張り力を付与すると、前記と同様にろう付け接合３−６部を介してバーリング壁１−４の周辺部Ｉとろう材部Ｊに引張りの応力が作用し、これにより生じた若干の塑性変形後に引張り力を解除すると弾性変形分は引張り力を付与する前の状態（元の形状）に近付こうとするが、塑性変形部分が存在するために完全に元の状態に戻ることができず、当該塑性変形部分の特に周辺部Ｉの内面に圧縮の応力が残留する。

なお、バーリング壁１−３、１−４の形成方法としては、例えば先に本管レール１に小径の孔を穿孔し、その小径孔に所定の径のポンチを打込んで形成する方式を用いることができる。

［実施例］
表１に示す仕様のろう付け製コモンレール（鋼種：Ｓ４５Ｃ）を使用して行った耐久試験結果を表２に示す。本実施例では、各コモンレールにベース圧１ＭＰａ、ピーク圧３０Ｍｐａの試験圧力をかけて耐久試験を行った。
なお、表２には比較のため、分岐接続体に引張り力を付与せずにろう付け接合部近傍に圧縮応力を残留させなかった場合の耐久試験結果を併せて示す。
表２に示す結果より明らかなごとく、ろう付け接合部近傍に圧縮応力を残留させた本発明に係る接続構造のコモンレールは、すべてろう付け部分に亀裂が生じることがなく、優れた耐久性を示した。

本発明に係るろう付け製コモンレールにおける分岐接続体の接続構造は、枝管あるいは分枝継手金具からなる分岐接続体と本管レールのろう付け接合部近傍内周壁面に圧縮応力を残留させて応力集中を緩和したことにより、分岐接続体としての分岐枝管または分岐継手金具の本管レール開口端部に内圧により大きな応力が発生した場合でも、応力が相殺されてろう付け部分に亀裂が生じることがなくなり、優れた耐久性が期待できるので、特にディーゼル内燃機関での１００ＭＰａ以上にも及ぶ高圧燃料を供給するためのろう付け製コモンレールにおける分岐接続体の接続構造として極めて有用性に富むものである。

本発明に係るろう付け製コモンレールにおける分岐接続体の接続構造の第１実施例を示す断面図である。 同じく第２実施例を示す断面図である。 同じく第３実施例を示す断面図である。 同じく第４実施例を示す断面図である。 従来のろう付け製コモンレールにおける分岐接続体の接続構造の一例を示す断面図である。 同じく従来のろう付け製コモンレールにおける分岐接続体の接続構造の他の例を示す断面図である。 同じく従来のろう付け製コモンレールにおける分岐接続体の接続構造の別の例を示す断面図である。 同じく従来のろう付け製コモンレールにおける分岐接続体の接続構造のさらに他の例を示す断面図である。 図５に示す接続構造のろう付け部分の拡大断面図である。 図７に示す接続構造のろう付け部分の拡大断面図である。 本発明の対象とするろう付け製コモンレールの一例を示す断面図である。 本発明の対象とするろう付け製コモンレールの他の例を示す断面図である。

符号の説明

１ 本管レール
１−１ 流通路
１−２ 貫孔
１−３ バーリング壁
２ 枝管
２−１、３−１ 流路
２−２ 接続端部
２−３ 突出部
２−４、３−４、３−５ 接合部
３ 分岐継手金具
３−２ 受圧座面
３−３ 螺子壁

Claims (2)

1. 本管レールの周壁部に設けた貫孔に分岐枝管もしくは分岐継手金具からなる分岐接続体を深く挿入して当該分岐接続体の先端部を容器内周壁面より前記流通路内部まで突出させた状態をもって相互にろう付け接合して接続構成してなるろう付け製コモンレールにおける分岐接続体の接続構造であって、前記ろう付け接合部近傍内周壁面に圧縮応力を残留させて応力集中を緩和する方法において、前記ろう付け接合部近傍に圧縮応力を残留させる手段として、本管レールに分岐接続体を接合した状態で、当該本管レールを固定し、分岐接続体に対し外方向に引張り力を付与後解除する手段を用いることを特徴とするろう付け製コモンレールにおける分岐接続体の接続構造。
2. 前記貫孔の内側開口端部にバーリング壁を設け、該バーリング壁付き貫孔に分岐接続体を深く挿入して当該分岐接続体の先端部を前記バーリング壁より前記流通路内部まで突出させた状態をもって相互にろう付け接合して接続構成したことを特徴とする請求項１に記載のろう付け製コモンレールにおける分岐接続体の接続構造。
   

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