JP2004019541A

JP2004019541A - 高圧燃料噴射管

Info

Publication number: JP2004019541A
Application number: JP2002175269A
Authority: JP
Inventors: Yasunori Kiriki; 桐木　康典
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2002-06-17
Filing date: 2002-06-17
Publication date: 2004-01-22

Abstract

【課題】軸ずれによる曲げ応力発生を抑制でき、高圧化にためのシール性向上が効率的に図れる継手構造を備えた高圧燃料噴射管を提供する。
【解決手段】内燃機関の燃料噴射装置１００に高圧燃料を導くための継手構造を有する高圧燃料噴射管１であって、燃料噴射装置１００に螺合可能な袋ナット１０と、袋ナット１０内に係止可能に挿通され、燃料噴射装置１００の円錐面状の接続対象１０２に接続可能な先端部２２とを備え、先端部２２には、袋ナット１０内に当接自在な略球面２２ｂｃを有する係止部２２ｂが設けられている。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両用ディーゼル機関等の高圧燃料系を繋ぐ高圧燃料噴射管に関する。
【０００２】
【従来の技術】
高圧燃料噴射管としては、例えばディーゼル機関の各気筒に設けられ、その気筒の燃焼室に高圧燃料を噴射供給する燃料噴射弁と、燃料を圧送する高圧ポンプとに嵌装され、高圧燃料を導くための燃料経路を形成するものが知られている。この種の高圧燃料噴射管は、燃料噴射弁あるいは高圧ポンプ等の燃料噴射装置に螺着可能な袋ナット３１０と、袋ナットの内部に挿通され、袋ナットの螺合により接続対象に接続する先端部３２２を有する噴射鋼管とからなる。この袋ナットと先端部の構造、つまり接続対象に気密に連結するための継手構造は、ＪＩＳ規格（ＪＩＳ　Ｄ３６０７）等により推奨される部材構造を備えている（図３参照）。
【０００３】
図３に示すように、先端部３２２としては、円錐面状の接続対象１０２に気密に接触可能なシール部３２２ａと、螺合による締付軸力によってシール部３２２ａを接続対象１０２へ押圧するように、袋ナット３１０と連結可能な座金部３２２ｂとからなる。このシール部３２２ａの形状は、略半球体に形成される。また、座金部３２２ｂは、袋ナット３１０内と略面接触可能になっており、平面を有する段差部を有する。
【０００４】
なお、噴射鋼管は、内部にある高圧燃料に耐えられるように高剛性を備えている。このため、噴射鋼管として、燃料噴射装置の接続要素間の配置位置に応じて直管を曲げ加工したものが、一般的にこの継手構造に用いられる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術による継手構造では、噴射鋼管の両先端部のうち、一方の先端部が接続要素側に袋ナットのねじ締付によって固定された状態において、他方の先端部の中心軸と、その他方の先端部に対応する接続要素側の接続対象の円錐面の中心軸とが、袋ナットのねじ遊び以上に軸ずれ（軸ずれを例えば角度で表すと、図３（ａ）のずれ角度α）を生じてしまう場合がある。このとき、他方の先端部および接続要素側を袋ナットのねじ締付によって結合させようとすると、袋ナットと面接触する座金面に倣う形で軸ずれの矯正がなされ、結果として、噴射鋼管に曲げ応力を生じさせ、接続要素側つまり燃料噴射装置の部品に、偏荷重を及ぼす恐れがある。
【０００６】
なお、両先端部をそれぞれ接続要素側に袋ナットのねじ仮組みを行なう場合であっても、最終的には例えば他方の先端部のねじ固定を行なう直前では、一方の先端部のねじ固定を済ませておく必要があるので、同様の軸ずれを生じる可能性がある。
【０００７】
また、先端部の中心軸と接続対象の中心軸の軸ずれが、袋ナットのねじ遊び以上の軸ずれがある状態で、袋ナットを接続要素側にねじ固定しようとすると、袋ナットのネジ遊びの範囲で袋ナットが傾いた姿勢（図３（ｂ）のずれ角β）で接続要素側にねじ締付けされる。この結果、締付けにより生じる軸力の方向と、接続対象の円錐面の中心軸とにずれ（図３（ｂ）のずれ角β）が生じる。このため、先端部と円錐面とが接触するシール面の面圧が周方向に沿って不均一となる可能性がある。
【０００８】
本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、したがってその目的は、軸ずれによる曲げ応力発生を抑制でき、高圧化のためのシール性向上が効率的に図れる継手構造を備えた高圧燃料噴射管を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１によれば、内燃機関の燃料噴射装置に高圧燃料を導くための継手構造を有する高圧燃料噴射管であって、燃料噴射装置に螺合可能な袋ナットと、袋ナット内に係止可能に挿通され、燃料噴射装置の円錐面状の接続対象に接続可能な先端部とを備え、先端部には、袋ナット内に当接自在な略球面を有する係止部が設けられている。
【００１０】
これにより、袋ナット内に係止する先端部の係止部の形状が略球面となっているので、先端部の中心軸の傾きを維持したまま、袋ナットとの係止姿勢を自在にでき、従って袋ナットを燃料噴射装置へ螺合することが容易である。したがって、接続対象と先端部の軸ずれによって生じる曲げ応力発生の抑制が可能である。
【００１１】
さらに、従来構成では、先端部の中心軸と接続対象の中心軸の軸ずれが、螺合の際に許容される袋ナットの傾き、いわゆるねじ遊び以上の軸ずれがある状態である場合、袋ナットのネジ遊びの範囲で袋ナットが傾いた姿勢で接続要素にねじ締付けされていた。これに対して、本発明の高圧燃料噴射管では、先端部の中心軸の傾きに関係なく、先端部の係止部の略球面の形状に沿って、袋ナットの姿勢、つまり締付けにより生じる軸力の方向を、接続対象の円錐面の中心軸にずれなく、締付けることが可能である。その結果、先端部と接続対象とが接触するシール面の面圧を均一にすることが可能である。
【００１２】
本発明の請求項２によれば、先端部は、接続対象に当接可能な略半球体部と、係止部とを備えている。これにより、係止部は、少なくとも一部に略球面を有する場合に限らず、略半球面を有するものとして構成することができる。
【００１３】
本発明の請求項３によれば、略半球体部と係止部は、一体的に形成されている。これにより、例えば略半球体部の球面と係止部の球面を同一寸法にすることで同時加工を行なって、製造工程の短縮を図ることが可能である。
【００１４】
本発明の請求項４によれば、内燃機関の燃料噴射装置に高圧燃料を導くための継手構造を有する高圧燃料噴射管であって、燃料噴射装置に螺合可能な袋ナットと、袋ナット内に係止可能に挿通され、燃料噴射装置の円錐面状の接続対象に接続可能な先端部とを備え、先端部は、接続対象に当接可能な略球体部と、略球体部に嵌合可能な座金部を有しており、座金部には、袋ナット内に当接自在な略半球面が設けられている。
【００１５】
これにより、接続対象に接触するシール部である略球体部と、袋ナットとの係止姿勢を自在にする略球面を備えた座金部とを別部材とするので、それぞれの機能に合せた加工方法で製造することが容易となる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の高圧燃料噴射管を、内燃機関の燃料噴射装置に高圧燃料を導く高圧燃料噴射管に適用して、具体化した実施形態を図面に従って説明する。図１は、本実施形態の高圧燃料噴射管の構成を表す部分的断面図である。
【００１７】
高圧燃料噴射管１は、図１に示すように、袋ナット１０と、袋ナット１０に係止可能に挿通される高圧パイプ２０とを含んで構成されている。高圧燃料噴射管１は、燃料噴射装置と燃料噴射装置の間を繋いで、内燃機関の燃料噴射装置に高圧燃料を導くための高圧燃料経路を形成する。なお、燃料噴射装置１００としては、図示しないディーゼル機関等の内燃機関の燃焼室に燃料を噴射する燃料噴射弁、燃料タンクから汲み上げた燃料を吐出する燃料噴射ポンプ等の高圧ポンプ、あるいは高圧ポンプから吐出された高圧燃料を蓄圧するコモンレール等であって、内燃機関へ高圧燃料を供給するものであれば、いずれの装置であってもよい。
【００１８】
以下、本実施形態では、高圧燃料噴射管１により高圧燃料を導く燃料噴射装置としては、一方を燃料噴射弁、他方を高圧ポンプとして説明する。
【００１９】
袋ナット１０は、燃料噴射装置１００に螺合可能なねじ部１０ａと、高圧パイプ２０を挿通可能な孔１０ｂとを含んで構成される周知の袋ナットである。
【００２０】
高圧パイプ（以下、噴射鋼管と呼ぶ）２０は、内部に高圧燃料を導く燃料通路を有する鋼管２１と、その鋼管２１の両端には先端部２２とからなる。先端部２２は、燃料噴射装置（図１では、燃料噴射弁）１００の燃料入口部（以下、接続要素）１０１の接続対象１０２に当接し、高圧シール可能なものであれば、いずれのものでもよい。この先端部２２と袋ナット１０は、燃料噴射弁１００に高圧燃料を導くための継手構造を構成する。なお、先端部２２と袋ナット１０の継手構造について後述する。
【００２１】
鋼管２１は、燃料噴射装置１００（詳しくは、接続要素１０１）間を繋ぐ直管に限らず、接続要素１０１間の配置に応じて曲がったものでもよい。なお、燃料噴射弁１００は内燃機関の各気筒に設けられているため、それぞれの気筒に取付けられる燃料噴射弁１００の接続要素１０１の位置と、高圧ポンプ１００の接続要素（詳しくは、燃料出口部）１０１の位置との配置関係に応じて、予め直管を曲げ加工したものが、一般的に用いられる。
【００２２】
次に、本発明の特徴である先端部２２と袋ナット１０の継手構造、特に先端部２２に係わる構造について、以下図１および図２に従って説明する。図２は、本実施形態の高圧燃料噴射管の継手構造を示す部分的断面図であって、図２（ａ）は接続対象に螺合によって連結する前の状態、図２（ｂ）は接続対象に螺合によって連結した連結状態を示す図である。
【００２３】
先端部２２は、図１および図２に示すように、接続要素１０１の内部に形成された接続対象（図１、図２では、円錐面）１０２に当接可能な略半球体部２２ａと、袋ナット１０内に挿通され、袋ナット１０の底面１０ｃと係合可能な係止部２２ｂとを含んで構成されている。
【００２４】
略半球体部２２ａは、袋ナット１０と接続要素１０１の螺合によって接続対象１０２に気密に当接可能な曲面を有するものであればよく、円錐面状の接続対象１０２に当接可能な略球面に限らず、接続対象１０２に当接可能な略球面に近似した曲面形状を有するものであってもよい。なお、略半球体部２２ａは、袋ナット１０による螺合前において、接続対象１０２と気密に当接可能な曲面形状を有しなくとも、その螺合による締付軸力によって変形することで、接続対象と気密可能となる曲面形状であってもよい。
【００２５】
係止部２２ｂは、袋ナット１０の底面１０ｃと係合可能な略球面２２ｂｃを有している。詳しくは、略球面を備えた係止部２２ｂは、袋ナット１０の底面１０ｃと孔１０ｂとで形成される稜線１０ｂｃに接触することで、袋ナット１０に係合する。すなわち、略半球面２２ｂｃと稜線１０ｂｃの線接触によって、先端部２２と袋ナット１０は係合する。その結果、先端部２２の中心軸２２ｊが傾いていても、その傾いた略半球面２２ｂｃは、略半球面であるので、先端部２２の中心軸２２ｊの傾きを維持したまま、袋ナット１０の係止姿勢を自在にすることが可能である。
【００２６】
上述した継手構造を備えた高圧燃料噴射管１の組付方法を以下図２に従って説明する。図２（ａ）および図２（ｂ）は、高圧燃料噴射管１の両端に設けられた二つの袋ナットのうち、他方を高圧ポンプ１００の接続要素１０１に組付け固定した後、一方の袋ナット１０を燃料噴射弁１００の接続要素に組付ける過程を示すものである。なお、他方を高圧ポンプ１００の接続要素１０１にねじ仮り組みの状態で固定されている場合であってもよい。なお、図３は、図２の本実施形態の継手構造と比較する比較例であって、従来の継手構造を示す模式的部分断面図である。
【００２７】
図２（ａ）に示す袋ナット１０による螺合前の状態において、燃料噴射装置（詳しくは、燃料噴射弁と高圧ポンプ）１００間の配置位置に応じて予め曲げ加工された鋼管２１の曲げ形状と、実際に取付ける燃料噴射装置１００間の配置位置による曲げ経路にずれが生じる場合がある。その結果、本実施形態では、従来の継手構造の螺合前の状態（図３（ａ）参照）と同様に、先端部２２の中心軸２２ｊと接続対象（詳しくは、円錐面）１０２の中心軸１０２ｊとで軸ずれ（図２（ａ）に示すずれ角α）を生じる。
【００２８】
さらに袋ナット１０を接続要素（詳しくは、燃料入口部）１０２を螺合組付けすると、図２（ｂ）のように、袋ナット１０と先端部２２は、係止部２２ｂの略球面２２ｂｃと稜線１０ｂｃの線接触によって係合する。この結果、先端部２２の中心軸２２ｊを傾けた状態（ずれ角α）のままにして、袋ナット１０の係止姿勢を自在にしつつ、袋ナット１０を接続要素１０１に螺合することが可能である。
【００２９】
なお、本実施形態では、袋ナット１０の孔１０ｂの径が、袋ナット１０の螺合の際に許容される袋ナット１０の傾き（図３（ｂ）のずれ角β）より大きいずれ角αとなる先端部２２つまり鋼管２１を挿通可能な径を有する。これにより、袋ナット１０を接続要素１０１に螺合する際、従来の継手構造のように鋼管２１に曲げ応力が発生することを防止できる。なお、なお許容される袋ナット１０の傾きとは、袋ナット１０のねじ部１０ａと接続要素１０１のねじ部１０１ａのねじ嵌合によるねじ遊びの範囲で生じる傾きである。
【００３０】
ここで、従来構造の継手構造では、図３（ｂ）に示すように、係止部３２２ｂと底面３１０ｃが略面接触する。このため、先端部３２２の中心軸３２２ｊを傾けた状態（ずれ角α）のままで袋ナット３１０を接続要素１０１に組付けようとすると、袋ナット３１０の係止姿勢は、先端部３２２（詳しくは、座金部３２２ｂの平面状の段差部）の傾きに倣って、先端部３２２の中心軸３２２ｊの傾き方向と略同じになる。ここまま組付けを続けるには、先端部３２２の中心軸３２２ｊを傾き（ずれ角α）を修正するように、鋼管３２１を曲げながら、螺合させる必要がある。結果として、鋼管３２１には、中心軸３２２ｊの傾き（ずれ角α）の修正に伴って曲げ応力が発生する。また、鋼管３２１の曲げによって修正された先端部３２２の中心軸３２２ｊの傾き（ずれ角α）は、ねじ遊び範囲内のいずれかの傾き（ずれ角β）となる。その結果、袋ナット１０は、ねじ遊び範囲で傾いて接続要素１０１に螺合固定される。結果として、締付けにより生じる軸力の方向と、接続対象の円錐面の中心軸とにずれ（図３（ｂ）のずれ角β）が生じる。このため、先端部３２２と円錐面１０２とが接触するシール面の面圧が周方向に沿って不均一となる可能性がある。
【００３１】
これに対して、本実施形態では、袋ナット１０は先端部２２との係止姿勢を自在にできるので、袋ナット１０の上記ねじ遊び範囲で生じる傾きを抑えながら、袋ナット１０を接続要素１０１に組付けることが容易にできる。したがって、先端部２２の中心軸の傾きに関係なく、係止部２２ｂの略球面の形状に沿って、袋ナット１０の姿勢、つまり締付けにより生じる軸力の方向を、円錐面１０２の中心軸にずれなく、締付けることが可能である。その結果、先端部２２と円錐面１０２とが接触するシール面の面圧を均一にすることが可能である。したがって、高圧化のためシール性向上を図りたい場合、締付けによる軸力のアップによって効率的に面圧の向上が図れる。
【００３２】
以上本実施形態では、先端部２２は、接続対象１０２に当接可能な略半球体部２２ａと、袋ナット１０内に当接自在な略球面２２ｂｃを有する係止部２２ｂとを備えるとして説明したが、接続対象１０２に当接可能な略球体部２２ａと、この略球体部２２ａに嵌合可能で、上記係止部２２ｂｃを有する座金部を備える構成であってもよい。前者であれば、略半球体部２２ａと係止部２２ｂを一体的に形成する。これにより、例えば略半球体部２２ａの球面と係止部２２ｂの略球面２２ｂｃを同一寸法にすることで、同時加工を行なって、製造工程の短縮を図ることが可能である。後者であれば、略球体部２２ａと座金部とは別体に形成される。これにより、接続対象１０２に接触するシール部である略半球体部２２ａと、袋ナット１０との係止姿勢を自在にする略球面２２ｂｃを有する座金部とを、それぞれの機能に応じた別部材で、その機能に合せた加工方法で製造することが容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の高圧燃料噴射管の構成を表す部分的断面図である。
【図２】本実施形態の高圧燃料噴射管の継手構造を示す部分的断面図であって、図２（ａ）は接続対象に螺合によって連結する前の状態、図２（ｂ）は接続対象に螺合によって連結した連結状態を示す図である。
【図３】従来の高圧燃料噴射管の継手構造を示す部分的断面図であって、図３（ａ）は接続対象に螺合によって連結する前の状態、図３（ｂ）は接続対象に螺合によって連結した連結状態を示す図である。
【符号の説明】
１　高圧燃料噴射管
１０　袋ナット
１０ａ　ねじ部
１０ｂ　孔
１０ｃ　底面
２０　噴射鋼管（高圧パイプ）
２１　鋼管
２２　先端部
２２ａ　略半球体部
２２ｂ　係止部
２２ｂｃ　略球面
２２ｊ　先端部２２の中心軸
１００　燃料噴射装置
１０１　接続要素（燃料入口部、燃料出口部）
１０２　接続対象（円錐面）
１０２ｊ　接続対象の中心軸

Claims

内燃機関の燃料噴射装置に高圧燃料を導くための継手構造を有する高圧燃料噴射管であって、
前記燃料噴射装置に螺合可能な袋ナットと、前記袋ナット内に係止可能に挿通され、前記燃料噴射装置の円錐面状の接続対象に接続可能な先端部とを備え、
前記先端部には、前記袋ナット内に当接自在な略球面を有する係止部が設けられていることを特徴とする高圧燃料噴射管。
前記先端部は、前記接続対象に当接可能な略半球体部と、前記係止部とを備えていることを特徴とする請求項１に記載の高圧燃料噴射管。
前記略半球体部と前記係止部は、一体的に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の高圧燃料噴射管。
内燃機関の燃料噴射装置に高圧燃料を導くための継手構造を有する高圧燃料噴射管であって、前記燃料噴射装置に螺合可能な袋ナットと、前記袋ナット内に係止可能に挿通され、前記燃料噴射装置の円錐面状の接続対象に接続可能な先端部とを備え、
前記先端部は、前記接続対象に当接可能な略球体部と、前記略球体部に嵌合可能な座金部を有しており、前記座金部は、前記袋ナット内に当接自在な略半球面が設けられていることを特徴とする高圧燃料噴射管。