JP2005147144A - 金属製の多層高圧導管 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明の根底をなす課題は、上記短所をなくしかつ特に高圧下での使用に適した、言い換えれば腐食と磨耗に対する長時間の抵抗力をさらに保証する金属製の多層高圧導管を開示することである。
【解決手段】 上記の課題は、高圧媒体、特に自動車における燃料噴射システムのための金属製の多層高圧導管において、金属製の内側管、少なくとも一つの金属製の中間層ならびに金属製の外側管が設けられていること、これらの金属製管あるいは層が、互いにろう付け無しで結合していること、および、少なくとも一つの端部連結部材が導管の一方の端部にろう付けされていることにより達せられる。
【選択図】 図４

Description

本発明は、高圧媒体、特に自動車における燃料噴射システムのための金属製の多層高圧導管に関する。これに関して、高圧媒体用の用語“高圧導管”は、流体が例えば１．０００バール以上の高圧下で搬送される導管に属するものとする。自動車用の用語“燃料噴射システム”は、特に自動車用ディーゼル燃料噴射システムに属するものとする。

前述のタイプの金属製の多層高圧導管は、従来技術から公知である。これらの高圧導管は、互いに同軸にはめ込まれている幾つかの金属製の管あるいは幾つかの金属層から成る。従来の導管は通常低炭素鋼の内側管、好ましくは鋼から成る金属製の中間層、および好ましくは鋼から成る外側管から成る。前述のこれらの公知の導管の層は、互いにろう付けされており、次いで亜鉛コーティングを付された後、４価クロムあるいは３価クロムを含む不動態化層（passivation layer）を構成する。この結合技術によって、これらの導管は１．３００バールまでの圧力には適している。特に公知の高圧導管の外側管は、その腐食に対する抵抗力に関して所望されるべき重要な事柄を考慮していない。外側層が比較的弱くかつ簡単に損傷する可能性がある。このことにより長時間の腐食に対する抵抗力が低下するのは当然である。導管の操作あるいは処理中に、亜鉛粒子は清浄度の要求基準を観測するのが時には難しい程に簡単に壊れる（break off）ことがある。さらに高圧導管の外観は、外側管の表面が短時間で鈍くかつ不均一になるので、要求されるべき重要な事柄を考慮していない。公知の導管は脈動している圧力条件下でその疲労強度を増大させるために、通常自己緊縮処理を施される。このような理由で、高耐力を備えた鋼が好ましくは内側管用に利用される。しかしながら、この材料は、ろう付け工程中に、その機械的特性が劣化するように悪影響を受ける。このことは高圧（hidepressure）の用途に対しては不利である。一般的に、ろう付けによる層の結合により、公知の導管の機械的特性は劣化する。内側層の材料は悪影響を受けるので、特に腐食性の流体すなわち燃料が導管を通って搬送されると、内部腐食が発生することがある。

高圧導管の少なくとも一方の端部は、導管を高圧設備の他の部材に連結するための端部連結部材を備えている。端部連結部材は、通常他の連結部材、特にナットを保持しかつ取付けるのに役立つ周囲の厚くなった部分すなわち周囲のフランジ部分から成る。周囲の厚くなった部分すなわち周囲のフランジ部分の形での端部連結部材は、公知の高圧導管において導管材料を冷間加工することにより製造されている。この冷間加工は層を前もってろう付けする必要があり、その点で前記ろう付け工程は上記の短所と関連している。しかしながら、さらに導管の冷間加工は、流体が導管を通って搬送された場合に、圧力降下あるいは不均一な圧力の望ましくない増大が起こるように、導管の内部表面を損傷させる。それに加えて、導管端部上の封止表面あるいは連結領域は、冷間加工中に損傷を受ける。これにより特に高圧下で問題（例えば漏洩）が発生する。

本発明の根底をなす課題は、上記短所をなくすことができかつ特に高圧下での使用に適した、言い換えれば同時に腐食と磨耗に対する長時間の抵抗力をさらにいっそう保証する冒頭で述べた金属製の多層高圧導管を開示することである。

上記の課題は、高圧媒体、特に自動車における燃料噴射システムのための金属製の多層高圧導管において、
金属製の内側管、少なくとも一つの金属製の中間層ならびに金属製の外側管が設けられていること、
これらの金属製管あるいは層が、ろう付け無しで互いに結合していること、
および、少なくとも一つの連結部材が導管の一方の端部にろう付けされていることにより達せられる。

本発明に関連して、ろう付けをしないで金属製の管あるいは層の間を結合することは、これらの管あるいは層の隣接する表面が互いにろう付けあるいは溶接により結合していないことを意味する。さらに本発明の範囲は金属製の管あるいは層がプレス加工により結合している実施例も含んでいる。このことは管あるいは層が一緒にプレスされているということであり、結合部は好ましくは管あるいは層を冷間プレスすることにより製造されている。

本発明によれば、金属製の外側管は鋼、好ましくはステンレス鋼から成る。本発明の特に好ましい実施例によれば、金属製の内側管は鋼製の管、好ましくはステンレス鋼製の管から成る。一実施例によれば、継目無しの鋼製の管あるいはステンレス鋼製の管が内側管として利用されている。別の実施例によれば、鋼製の管、好ましくは長手方向の継目に沿って溶接されたステンレス鋼製の一重の管が、内側管として利用されている。
金属製の中間層は、少なくとも一つの金属製の複壁管から成ることが好ましい。一実施例によれば、二つの金属製の複壁管が中間層として使用されている。これらの金属製の複壁管は好ましくは二重の金属製の管、すなわち７２０°の角度だけ巻かれた金属製の管から成る。しかしながら、さらに中間層は少なくとも一つの金属製の単壁管あるいは二つ以上の金属製の単壁管から成っていてもよい。

本発明によれば、本発明による高圧導管の層あるいは管は全てろう付けをせずに互いに接合あるいは結合している。層あるいは管はプレスあるいは圧縮工程の間、互いにプレスされていることが好ましい。本発明による高圧導管は、互いに異なる層あるいは管に同軸にフィットさせることにより、次いでこのように組立てられた層あるいは管を一緒にプレスするかあるいは冷間加工することにより、すなわち個々の層あるいは管が互いに直接接触しているかあるいは各々互いに直接接合するように製造されていることが好ましい。高圧導管には続く自己緊縮処理を施すことが好ましい。

本発明によれば、少なくとも一つの端部連結部材が導管の一方の端部に溶接されている。少なくとも一つの端部連結部材が導管の各端部に溶接されていることが好ましい。端部連結部材は鋼あるいはステンレス鋼の周囲端部連結フランジから成ることが好ましい。この端部連結フランジは特に高圧導管を高圧設備の他の部材に連結するためのナットを保持するのに役立つ。本発明の特に好ましい実施例によれば、端部連結部材あるいは端部連結フランジは各々レーザー溶接により導管に溶接されている。端部連結部材をこのようにレーザー溶接することは、本発明に関連して特に重要である。この点において、導管端部の冷間加工が削除できることが認知された。

高圧導管は５〜１０ｍｍの間、好ましくは５〜９ｍｍの間の外径を有しており、かつ１．５〜４．５ｍｍの間、好ましくは２〜３．５ｍｍの間の内径を有している。本発明による高圧管の外径は特に６〜８ｍｍの間であり、内径は特に２．３〜３ｍｍの間である。

本発明による高圧導管を製造するための方法の好ましい変形を以下に記載する。高圧導管を形成している層あるいは管が、主に互いに同軸にフィットしなくてはならないことはすでに先に述べた。このことは、層あるいは管が互いにプレスされるように、プレス工程あるいは冷間加工工程により仕上げられていることが好ましい。これは半径方向で内部へ向けられた圧力を、このように組立てられた層あるいは管の全周囲に渡って加えることにより達せられる。先に述べたように、個々の層を結合するためのろう付け工程は削除できる。その代わりに、耐力を制御するために後に続く熱処理を行ってもよい。内腔部に精密な機械加工を施す。次いで導管を所望の長さの導管切断片に切断することが好ましい。導管端部に好ましくは加工あるいは成形段階、例えば研磨を施す。次に端部連結部材あるいは端部連結フランジを溶接することができ、この加工は好ましくはレーザー溶接により行う。導管あるいは導管切断片は必要通りに屈曲することができる。引き続いて導管に自己緊縮処理を施すことが好ましい。最後に、導管に好ましくは軽度に腐食性の流体が利用される洗浄工程を施す。内腔部は付加的にあるいは選択的に磨いてもよい。

本発明は、本発明による高圧導管が比較的高い流体圧力に対して抵抗力があるだけでなく、腐食と磨耗に対しても高い抵抗力を有しているという考えに基づいている。導管端部を含む導管全体が、すなわち外側と同じく内側において、腐食に対して驚くほど高い抵抗力を有しており、特に腐食性の媒体に対して、驚くほど高い抵抗力を有している。本発明による高圧導管、特に外側管は機械的強度が高い。従来技術から公知の外側管と比べても、本外側管は打撃と衝撃に対して抵抗力が強く、傷とクラックには影響され易くない。ろう付け工程が削除されるので、耐力が高い内側管を利用することができる。これにより、優れた特性、特に優れた機械的特性が自己緊縮処理後に得られるということになる。端部連結部材は導管端部に溶接されているので、導管全体と同様に導管端部も高い機械的特性を有する。従来技術から公知の外側管と比べて、導管端部の冷間加工を削除することにより、圧力に対する抵抗力を低下させることがある微細なクラックを防ぐこともできる。さらに、本発明による高圧導管は、望ましくない四価クロム無しで実現できることを強調する。なおさらに、清浄度の要求基準が本発明による高圧導管を用いてよく観察できる。従来技術から公知の導管と比べて、望ましくない亜鉛粒子は導管の操作、取付け、取り外しあるいは処理中にはもはや形成されない。本発明による高圧導管は、ステンレス鋼製の外側管を有しているので、高圧導管はより腐食性の洗浄流体を使用して効果的に洗浄することもできる。このことは従来技術から公知の導管を使用することによっては可能でない。良好な封止は本発明による高圧導管の連結領域内において達せられ、さらにその点で対応する封止表面は整合がとれている。なぜなら封止表面は封止領域を冷間加工することによってではなく、精密機械加工をすることにより造られているからである。さらに、本発明による高圧導管は、外観が極めて美しいことも述べておく。

本発明の一実施例を図示し、詳細を以下に説明する。

図は高圧媒体、特に自動車における燃料噴射システムのための、本発明による金属製の多層高圧導管を示す。高圧導管は金属製の内側管１を含んでおり、この管は好ましくは図に示すように継目の無いステンレス鋼製の管の形状で実現されている。さらに導管はステンレス鋼の金属製の外側管３だけでなく、金属製の中間層２（あるいは複数層の中間層２）も含む。金属製の内側管１、中間層２（あるいは複数層の中間層２）および外側管３は、溶接せずに互いに連結している。これら三つの部材は最初互いに同軸に取付けられ、次いで一緒にプレスされる。個々の要素を一緒にプレスする工程を図１に示す。

図１に示す実施形態において、金属製の中間層２は二つの金属製管（二つの複壁管あるいは二つの単壁管）から成る。図２に示した実施形態では、金属製の中間層２は、複壁の金属製管の形で実現されている。図３で示した実施形態では、金属製の中間層２は、二つの複壁の金属製管から成る。

図４は端部連結部材４を示しており、この連結部材は、好ましくはレーザー溶接により導管の一方の端部５に溶接されている。対応するレーザー溶接領域６がわかり易く表わされている。端部連結部材４は、高圧導管の円周に渡り延在する周辺部の端部連結フランジから成る。これらの端部連結フランジは、導管端部５を高圧装置の他の部材に連結するためのナットを保持するのに役立つ。さらに従来技術により製造された端部連結部材４‘を図４に示す。この端部連結部材４‘は、従来技術から知られる方法に従って冷間加工により製造された。

図５は対応する湾曲部を備えた高圧導管の斜視図である。ナット７は高圧導管の両端部５に連結している。

製造工程中（層の冷間圧延）の、本発明による高圧導管の一部の縦断面図である。 本発明による高圧導管の横断面図である。 図２に示した対象物の変形である。 本発明による高圧導管の一部の縦断面図である。 本発明による高圧導管の一部の斜視図である。

符号の説明

１ 金属製の内側管
２ 金属製の中間層
３ 金属製の外側管
４ 端部連結部材
５ 導管端部

Claims (8)

1. 高圧媒体、特に自動車における燃料噴射システムのための金属製の多層高圧導管において、
   金属製の内側管（１）、少なくとも一つの金属製の中間層（２）ならびに外側管（３）が設けられていること、
   これらの金属製の管あるいは層が、ろう付け無しで互いに結合していること、
   および、
   少なくとも一つの端部コネクタ部材（４）が導管の一方の端部（５）に半田付けされていることを特徴とする高圧導管。
2. 金属製の管あるいは層が、一緒にプレスされることにより互いに結合していることを特徴とする請求項１記載の高圧導管。
3. 金属製の管あるいは層が、冷間プレス加工により互いに結合していることを特徴とする請求項２記載の高圧導管。
4. 金属製の外側管（３）が鋼、好ましくは特殊鋼から成ることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の高圧導管。
5. 金属製の内側管（１）が鋼製の管、好ましくは特殊鋼製の管から成ることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の高圧導管。
6. 端部コネクタ部材（４）がレーザー溶接により導管に連結していることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の高圧導管。
7. 高圧導管が５〜１０ｍｍの間、好ましくは５〜９ｍｍの間の外径を有しており、かつ１．５〜４．５ｍｍの間、好ましくは２〜３．５ｍｍの間の内径を有していることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載の高圧導管。
8. 導管が自己緊縮処理を施されるように構成されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一つに記載の高圧導管。

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