JP2008133831A - 交差通路を持つハウジング - Google Patents

Abstract

【課題】高圧流体の用途で使用するためのハウジングを提供する。
【解決手段】ハウジングは、第１軸線（Ｐ１）を形成する第１通路（１００）と、第２軸線（Ｐ２）を形成する第２通路（２００）とを含み、第１通路及び第２通路は、第２通路の一端のところの交差部（２２）が形成する開口部のところで交差する。交差部は、第２軸線に対して垂直であり且つ第１通路と交差しない平面で断面をとったとき、第２軸線を中心とした、長軸の長さが交差部の幅（Ｄ２）と等しく且つ短軸の長さが交差部の高さ（Ｄ１）と等しい、平面内の楕円形（Ｅ）を形成する。交差部の壁（２１２）は、平面内に曲線（２１８）を描く。この曲線は、楕円形の長軸及び短軸が楕円形の周囲と出会う点（２５０、２５２）と、楕円形の外側にあり且つ楕円形からオフセット距離（Ｋ）だけオフセットした点を通過する。
【選択図】図７

Description

本発明は、交差するドリル穴又は通路を持つ部品に関する。詳細には、本発明は、通路の交差部の領域での部品の形状に関する。本発明の用途は、自動車用高圧ポンプの分野にあるが、これに限定されない。

多くの産業用構成要素は、通路を持つ金属製ハウジングを含む。多くの場合、このような通路が交差することを必要とし、そのため、１つの通路が別の通路と交差部又は移行部で交差する。

このような構成要素の設計及び使用でしばしば遭遇する一つの問題点は、通路に内部圧力が加わったとき、交差部又は移行部で応力集中が生じるということである。例えば、ポンプ等の液圧の用途では、通路は高圧流体を搬送する。高圧流体は、通路の壁に作用して高い応力集中を発生する。これは、交差部又はその近くでの破壊又は変形による構成要素の破損につながる。コモンレール燃料ポンプ等のこうした用途では、このような交差部で発生する応力は、ポンプ内でかなりの燃料圧力が発生するため、極めて高い。

従来、一方の通路の端部のところにある交差部を、他方の通路と交差する領域で、例えば交差部に丸みを付けることによって賦形することによって、応力集中を幾分低減できるということが示されてきた。交差部に丸みを付けることにより、応力集中の原因となる先が尖った部分や材料が薄くなった部分を交差部から少なくする。丸みを付けた交差部は、例えば、交差部に電気化学的研磨又は砥粒加工を施すことによって得ることができる。

エンジン技術の発展に従って、燃料をエンジンに噴射する圧力を上昇する必要があり、これと対応して、ポンプを含む燃料噴射システムの構成要素を、これらの構成要素を信頼性を以て使用できる圧力に関して更に改良しなければならない。

以上に鑑み、通路間の交差部での応力集中を、従来周知の交差部形状と比較して大幅に低減した交差通路を持つ構成要素を提供するのが望ましい。

本発明の第１特徴によれば、高圧流体の用途で使用するためのハウジングが提供される。このハウジングには、第１軸線を形成する第１通路と、第２軸線を形成する第２通路とが設けられており、第３軸線が第１軸線及び第２軸線と直交する。第１通路及び第２通路は、第２通路の一端のところに交差部が形成する開口部のところで交差する。交差部は、第１軸線と平行な第１内部寸法及び第３軸線と平行な第２内部寸法を形成する。交差部は、第２軸線に対して垂直であり且つ第１通路と交差しない平面で断面をとったとき、第２軸線を中心とした、長軸の長さが第２内部寸法と等しく且つ短軸の長さが第１内部寸法と等しい、平面内の楕円形と、第１軸線上の第１頂点、楕円形の短軸の一端の第２頂点、楕円形の長軸の一端の第３頂点、及び楕円形の外側の第４頂点を持つ矩形と、第１頂点及び第４頂点を通る斜線とを形成する。交差部の壁が描く曲線が、矩形の第２頂点及び第３頂点と、楕円形の外側にあり且つ矩形の第１頂点から、斜線に対して角度をなして延びる線上にある点とを通過する。楕円形の外側にある点は、線と楕円形との交点から、オフセット距離だけオフセットしている。

交差部の壁が平面内で描く曲線は、好ましくは、三次式近似曲線であり、そのため、曲線は、第２及び第３の頂点及び楕円形の外側にある点を通る滑らかな関数をなす。
第１内部寸法は、交差部の内部高さ寸法であってもよく、第２内部寸法は、交差部の内部幅寸法であってもよい。第２内部寸法は、好ましくは、第１内部寸法よりも大きい。第２内部寸法は、例えば、第１内部寸法よりも少なくとも５％大きくてもよい。例えば、特に好ましい実施例では、第２内部寸法は、第１内部寸法よりも３０％大きい。

線と斜線との間の角度は、好ましくは、−２０°乃至＋２０°であり、更に好ましくは、−１５°乃至＋１５°である。角度は、例えば、＋１°、＋１０°、＋１５°、又は＋２０°であってもよく、又は０°であってもよい。

オフセット距離は、好ましくは、第２内部寸法の少なくとも１％であり、更に好ましくは、第２内部寸法の２％乃至１２％である、オフセット距離は、例えば、第２内部寸法の２％、４．５％、１２％、又は１８％であってもよい。

一つの構成では、交差部の少なくとも二つの部分の各々が、同一平面内にあり且つ一致しない二つの楕円形を形成する楕円形の円弧を描き、楕円形の各々は、第１軸線と平行な短軸及び第３軸線と平行な長軸を有する。好ましくは、楕円形の円弧が形成する楕円形の長軸の、楕円形の円弧が形成する楕円形の短軸に対する比は、少なくとも一つの１．１乃至１である。この比は、例えば、１．５であってもよいし、２．５乃至１であってもよい。

楕円形の円弧が形成する楕円形の長軸の、楕円形の円弧が形成する楕円形の短軸に対する比の値は、交差部の断面を、第２軸線に対して垂直であり、第１通路と交差しない平行な平面上でとった場合、一定でなくてもよい。このようにして、交差部の形状は、第２軸線と平行な方向で変化してもよい。第２通路は、第２軸線を中心として実質的に円筒形であってもよく、楕円形の円弧が形成する楕円形の各々の中心は、第２軸線から、第１軸線と平行な方向にオフセットしている。

本発明の任意の実施例において、交差部の形状は、第２軸線と平行な方向で変化してもよい。例えば、交差部は、更に、第１通路の内壁と隣接した丸みのある領域を含んでもよい。このような丸みのある領域は、第１通路と出会う交差部の縁部を「滑らか」にする。これは、交差部での応力集中を、丸みのある領域を持たない同様の交差部で発生する応力集中と比較して低減するのに役立つ。

丸みのある領域の代りに、又は丸みのある領域に加えて、第１内部寸法を、第２通路と隣接した最小値から、第１通路と隣接した最大値まで増大してもよい。その結果、交差部は、第１及び第２の軸線を含む平面で断面をとったとき、フレア状の即ちテーパした形状を有する。変形例では、第１内部寸法は、第２通路と第１通路との間の交差部の大部分に亘って実質的に一定であってもよい。その結果、交差部は、第１及び第２の軸線を含む平面で断面をとったとき、直線状の壁を持つ形状を有する。別の変形例では、第１内部寸法は、第２通路と隣接した最大値から、交差部の少なくとも一部に亘って減少する。その結果、交差部は、第１及び第２の軸線を含む平面で断面をとったとき、制限された形状を有する。

同様に、第２内部寸法は、第２通路と隣接した最小値から、第１通路と隣接した最大値まで増大してもよい。その結果、交差部は、第１軸線に対して垂直であり且つ第２軸線を含む平面で断面をとったとき、フレア状の即ちテーパした形状を有する。変形例では、第２内部寸法は、第２通路と第１通路との間の交差部の大部分に亘って実質的に一定であってもよい。その結果、交差部は、第１軸線に対して垂直であり且つ第２軸線を含む平面で断面をとったとき、直線状の壁を持つ形状を有する。別の変形例では、第２内部寸法は、第２通路と隣接した最大値から、交差部の少なくとも一部に亘って減少する。その結果、交差部は、第１軸線に対して垂直であり且つ第２軸線を含む平面で断面をとったとき、制限された形状を有する。

第１及び第２の内部寸法の両方が、第２通路と隣接した最小値から第１通路と隣接した最大値まで増大する場合には、交差部の少なくとも一部に亘り、第２内部寸法の増大が第１内部寸法の増大よりも大きいのが好ましい。

本発明の第２の特徴によれば、高圧流体の用途で使用するためのハウジングが提供される。このハウジングには、第１軸線を形成する第１通路と、第２軸線を形成する第２通路とが設けられており、第３軸線が第１軸線及び第２軸線と直交しており、第１通路及び第２通路は、第２通路の一端のところに交差部が形成する開口部のところで交差し、交差部は、第２軸線に対して垂直であり且つ第１通路と交差しない平面で断面をとったとき、交差部の少なくとも二つの部分の各々が、同一平面内にあり且つ一致しない二つの楕円形を形成する楕円形の円弧を描き、楕円形の各々は、第１軸線と平行な短軸及び第３軸線と平行な長軸を有するように賦形されている。好ましくは、楕円形の長軸の楕円形の短軸に対する比は、少なくとも一つの１．１乃至１であり、１．５であってもよいし、２．５乃至１であってもよい。

楕円形の長軸の楕円形の短軸に対する比の値は、交差部の断面を、第２軸線に対して垂直であり、第１通路と交差しない平行な平面上でとった場合、一定でなくてもよい。その結果、交差部の形状は、交差部の形状は、第２軸線と平行な方向で変化してもよい。第２通路は、第２軸線を中心として実質的に円筒形であってもよく、楕円形の各々の中心は、第２軸線から、第１軸線と平行な方向にオフセットしている。

本発明は、交差する二つ又はそれ以上の通路間に高圧流体を通さなければならない場合に適用できる。例えば、本発明によるハウジングは、第１通路が、ポンプのプランジャーを受け入れるための流れ通路を形成し、第２通路が、ボア内への及び／又はボアの外への高圧燃料用流れ通路を形成する、内燃エンジン用の高圧燃料ポンプ用ハウジングの形態をとってもよい。例えば燃料をボアに流入するための入口通路を第２通路が形成し、燃料をボアの外に流出するための出口通路を第３通路が形成するように、上文中に説明したように賦形した交差部で第１通路と出会う第３通路が設けられていてもよい。従って、本発明は、上文中に説明したハウジングを含む燃料ポンプを含む。

本発明の交差部の形状は、ハウジングでの応力集中の低減に関して特に有利である。本出願人は、このような形状により、応力集中の減少が、従来周知の形状の交差部と比較した場合、大幅に改善されるということを示した。

次に、本発明を添付図面を参照して単なる例として説明する。

図１に概略に示すように、本発明の第１実施例では、高圧流体の用途で使用するのに適した金属ハウジング２０を含む部品を提供する。ハウジング２０には、第１通路１００及び第２通路２００が設けられている。第１及び第２の通路１００、２００は全体に円筒形であり、第１通路１００のシリンダ軸線と一致する第１軸線Ｐ１と、第２通路２００のシリンダ軸線と一致する第２軸線Ｐ２とを形成する。第１及び第２の軸線Ｐ１及びＰ２は、第１及び第２の軸線Ｐ１及びＰ２と直交する第３軸線Ｐ３を形成する。

第１通路１００は第２通路２００よりも大径であり、第１通路１００の拡大チャンバ１０２を形成するように、通路の端部と隣接した領域が拡径してある。第１通路１００及び第２通路２００は直交し、交差領域を形成する。以下、これを交差部と呼び、これを図１に参照番号２２で示す。交差部２２は第１通路１００のチャンバ１０２と隣接して配置され、そのため、第２通路２００が第１通路１００のチャンバ１０２内に開放する。

図２、図３、及び図４を参照すると、交差部２２は、第１通路１００内への非円形の開口部を形成するように賦形されている。換言すると、軸線Ｐ２に沿って見たとき（図４でわかるように）、交差部２２の形状は、材料を取り除かない場合と同様に円形でないように第１通路１００の壁１０４から材料が取り除いてある。従って、これに関し、交差部２２は、第２通路２００が第１通路１００の壁１０４内に形成する実際の開口部を含む、材料を取り除いた領域であると定義できる。

次に、交差部２２の形状を詳細に説明する。特に図２、図３、及び図４からわかるように、第２通路２００の壁２０２は、円筒形領域２０４及びフレア状領域２０６を含む。フレア状領域２０６は、交差部２２の部分を形成し、円筒形領域２０４から移行部２０８のところで分かれている。図３に示すように、交差部２２は、第１軸線Ｐ１と平行な内部高さ寸法Ｄ１及び第３軸線Ｐ３と平行な内部幅寸法Ｄ２に関して説明できる。各寸法Ｄ１及びＤ２は、第２軸線Ｐ２を通る任意の点で計測でき、その結果、第１及び第２の寸法Ｄ１及びＤ２は、夫々、移行部２０８から所与の距離のところで、交差部２２の最大内高及び最大内幅をとる。高さ寸法Ｄ１及び幅寸法Ｄ２は、移行部２０８のところで実質的に同じ値を持ち、各値は、第２通路２００の円筒形部分２０４の直径とほぼ等しい。

移行部２０８から遠ざかるに従って、フレア状領域２０６内の高さ寸法Ｄ１及び幅寸法Ｄ２は、移行部２０８のところでの値よりも大きい。交差部２２の寸法Ｄ１及びＤ２は、第２軸線Ｐ２の方向に沿って第１通路１００に向かって移行部２０８から遠ざかる連続的な点で計測したとき、徐々に大きくなる。

交差部２２は、更に、丸みのある領域２１０を含む。この領域は、第２通路２００のフレア状領域２０６と、第１通路１００の壁１０４との間を延びる。丸みのある領域２１０内では、寸法Ｄ１及びＤ２の増大率（即ち、移行部２０８から遠ざかる方向での単位変位当たりの各寸法Ｄ１及びＤ２の相対的増大）が、フレア状領域２０６での増大率よりも大きい。丸みのある領域２１０は、交差部２２のフレア状領域２０６の壁２１２と、第１通路１００の壁１０４との間に滑らかな移行部を提供する。これは、第１軸線Ｐ１に対して垂直に切ったハウジングの断面図である図５に示す幅寸法Ｄ２でわかる。

図５に最も明瞭に示すように、フレア状領域２０６の幅寸法Ｄ２は、移行部２０８から丸みのある領域２１０に向かって移動するに従って、増大の程度が徐々に小さくなっている。添付図面に明瞭には示してないが、フレア状領域２０６の高さ寸法Ｄ１も、同様に、移行部２０８から丸みのある領域２１０に向かって移動するに従って、増大の程度が徐々に小さくなっている。

図３を再度参照すると、移行部２０８と丸みのある領域２１０の始部との間の高さ寸法Ｄ１の増大は、同じ２つの箇所間の幅寸法Ｄ２の増大よりも小さい。そのため、交差部２２は、第３軸線Ｐ３と平行な幅方向に、第１軸線Ｐ１と平行な高さ方向におけるよりも大きくフレア状をなしている。図３では、寸法Ｄ１ａは、高さ方向について、フレア状領域２０６内の交差部２２の壁の、第２通路２００の円筒形領域２０２の壁２０４を延ばした線２０４ａからのずれを示す。同様に、寸法Ｄ２ｂは、幅方向について、フレア状領域２０６内の交差部２２の壁の、第２通路２００の円筒形領域２０２の壁２０４を延ばした線２０４ｂからのずれを示す。

次に図６を参照すると、この図は、第２軸線Ｐ２に対して垂直な、交差部２２のフレア状領域２０６を通る平面での交差部２２の断面図であり、フレア状領域２０６の壁２１２の第１平坦部分２１４が楕円形の円弧を描くのがわかる。楕円形の円弧の視覚化を補助するため、円弧が形成する楕円形２４を図６に破線で示す。楕円形２４の中心２６は、第２軸線Ｐ２と一致しないが、その代わり、第２軸線Ｐ２から、第１軸線Ｐ１と平行な方向にオフセットしている。

楕円形２４の長軸は第３軸線Ｐ３と平行であり、短軸は、第１軸線Ｐ１と平行である。第１部分２１４の壁２１２が形成する楕円形２４のアスペクト比（長軸の短軸に対する比）は、交差部２２に亘って変化する。換言すると、楕円形２４のアスペクト比は、断面をとった、第２軸線Ｐ２に対して垂直な平面の位置で決まる。移行部２０８と、交差部２２が第１通路１００の壁１０４と出会う、移行部２０８から最も離れた交差部２２の縁部との間のほぼ中間の平面である図６に示す断面では、楕円形２４のアスペクト比は、約２乃至１である。

フレア状領域２０６の壁２１２の第２平坦部分２１６は、同様に、楕円形の円弧を形成する。第２部分２１６の円弧が形成する楕円形（図示せず）は、所与の平面で断面をとった場合、壁２１２の第１部分２１４の円弧が形成する楕円形２４と形状及び大きさがほぼ同じであるが、その中心は第２軸線Ｐ２から、第１部分２１４の円弧が形成する楕円形２４の中心から逆方向にオフセットしている。これらの楕円形は、第１軸線Ｐ１と平行な方向にオフセットしている。

このようにして、二つの平坦部分２１４、２１６が交差部２２のフレア状領域２０６内に提供される。これらの平坦部分２１４、２１６は交差部２２の両側にあり、第１軸線Ｐ１と平行な方向に沿って離間されている。これらの平坦部分２１４、２１６は、これらの部分が楕円形を描くことによって、交差部２２のフレア状領域２０６の残りの部分に関して平坦になる。

交差部２２のフレア状領域２０６は、円錐形のテーパや楕円形形状のフレア状を形成する領域とは異なる。これは、理解されるように、フレア状領域２０６の部分２１４、２１６が、同一平面内にあるが一致しない二つの別個の楕円形２４（一方だけを図６に示す）を形成するためである。これらの楕円形２４の中心は、第２軸線Ｐ２によって表される交差部２２の中心からオフセットしている。

図４に戻ると、この図にも、丸みのある領域２１０の壁の平坦部分２１４ａが楕円形の円弧を描くことがわかる。この円弧が描く楕円形２４ａは、図４に破線で示してある。交差部２２の縁部（即ち丸みのある領域２１０と第１通路１００の壁１０４との間の境界）での、平坦部分２１４ａの円弧が描く楕円形２４ａのアスペクト比は、５乃至３である。この場合も、楕円形２４ａの中心２６ａは、第２軸線Ｐ２から、第１軸線Ｐ１と平行な方向にオフセットしている。同様に、第２平坦部分２１６ａは、図４に参照番号２４ａで示す楕円形と形状及び大きさが同じであるが、中心が第２軸線Ｐ２から第１軸線Ｐ１に沿って逆方向にオフセットした楕円形の円弧を描く。

以上の説明から、交差部２２の一方の側の平坦部分は、移行部２０８から第１通路１００の壁１０４まで延びる連続した表面を形成するということは理解されよう。例えば、フレア状領域２０６にある、参照番号２１４を付した平坦部分は、丸みのある領域２１０にある、参照番号２１４ａを付した平坦部分と連続した表面を形成する。

上文中に言及したように、平坦部分２１４、２１４ａの円弧が形成する楕円形２４、２４ａのアスペクト比は、楕円形（２４、２４ａ）の計測が行われる交差部２２内での位置で決まる。しかしながら、一般的には、楕円形２４、２４ａのアスペクト比は、少なくとも１．１乃至１であり、好ましくは、１．５乃至１、及び２．５乃至１である。

平坦部分２１４、２１４ａ、２１６、２１６ａ間の交差部２２の形状は、添付図面に示す形状と異なっていてもよい。一般的には、図４に示す側面図、又は図６に示す断面図での交差部２２の形状は、一方の平坦部分２１４、２１４ａから他方の平坦部分２１６、２１６ａまで延びる滑らかな曲線を描かなければならない。

次に、交差部の形状を、図７を参照して一般的な用語で説明する。図７は、本発明の第２実施例によるハウジングの交差部を示す。図７は、図５に示す平面Ｂ−Ｂと同様の、交差部を通る垂直平面の断面図である。図７では、明瞭化を図るため、ハッチングが省略してある。交差部は、本発明の第１実施例のハウジングの交差部と同様であり、同じ部分について同じ参照番号を使用する。

図７には、交差部の壁２１２が図７の平面と交差する場所で、壁２１２が形成する形状を定義するのを補助するため、構造線Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈ、及びＪが示してある。交差部は内幅寸法Ｄ２及び内高さ寸法Ｄ１を有し、これらの寸法は、夫々、図３に示す内幅寸法Ｄ２及び内高さ寸法Ｄ１と対応する。構造線Ｅは、水平方向長軸の長さが内幅寸法Ｄ２と等しく、垂直方向短軸の長さが内高さ寸法Ｄ１と等しい楕円形である。構造線Ｅの楕円形の中心は、第２軸線Ｐ２と一致する点２４８のところにある。本発明の第１実施例と同様に、第２軸線Ｐ２は、第２通路２００のシリンダ軸線に沿って延びる。

構造線Ｆは、構造線Ｅの楕円形の短軸に沿って延びる垂直線であり、軸線Ｐ２を通り、構造線Ｅの楕円形の短軸の各端の点２５０のところで構造線Ｅと出会う。構造線Ｇは、構造線Ｅの楕円形の長軸に沿って延びる水平線であり、軸線Ｐ２を通り、構造線Ｅの楕円形の長軸の各端の点２５２のところで構造線Ｅと出会う。垂直方向構造線Ｆ及び水平方向構造線Ｇは、交差部を四つの象限に分割する。

図７の交差部の上右側象限を考えると、構造線Ｅ及び構造線Ｆが出会う点２５０、構造線Ｇ及び構造線Ｅが出会う点２５２、構造線Ｆ及び構造線Ｇが出会う点２４８は、矩形Ｍの三つの頂点を形成する。矩形Ｍは、構造線Ｅの楕円形の外側にある点２５４にある第４の頂点で完成する。

構造線Ｈは、矩形Ｍを通って斜め方向に延び、構造線Ｆ及び構造線Ｇが交差する点２４８及び構造線Ｅの楕円形の外側にあるコーナー点２５４を通過する。構造線Ｊは、構造線Ｆ及び構造線Ｇが出会う点２４８を通り、構造線Ｈに関して角度Ｌを形成する。

図７の断面と交差する場所で交差部の壁２１２が形成する曲線２１８は、三次式近似曲線の形態の滑らかな曲線である。曲線２１８は、構造線Ｆ及び構造線Ｇの夫々が構造線Ｅと出会う、構造線Ｅの楕円形の短軸及び長軸の各端の点２５０、２５２を通過する。

曲線２１８は、交差部の各象限内で構造線Ｅの楕円形形状からずれている。一例として上右側象限を取り上げると、曲線２１８は、構造線Ｅの楕円形の外側の点２５６で構造線Ｊと交差する。曲線２１８が構造線Ｊと交差する点２５６は、構造線Ｊが構造線Ｅと交差する点２５８から、構造線Ｅの楕円形の中心から遠ざかる方向にオフセット距離Ｋだけオフセットしている。曲線２１８が通る同様の点２５６は、残りの三つの象限にも形成され、その結果、曲線２１８は、８つの点２５０、２５２、２５６を通る三次式近似曲線である。

第１実施例におけるのと同様に、交差部の第１及び第２の平坦領域２１４、２１６は、上文中に説明したように、楕円形の円弧を形成する。
応力を最適に減少するため、図７に示す角度Ｌ及びオフセット距離Ｋの値を適切に選択できる。本出願人は、オフセット距離Ｋが内幅寸法Ｄ２の２％乃至１２％の範囲内にあり、角度Ｌが−２０°乃至＋２０°の範囲内にある場合、交差部での応力集中を特に有利に減少できるということを確認した。角度Ｌの符号は、構造線Ｊが、構造線Ｈと、構造線Ｆが構造線Ｅと出会う点２５０との間にある場合には正であり、構造線Ｊが、構造線Ｈと、構造線Ｇが構造線Ｅと出会う点２５２との間にある場合には負である。

更に、内幅寸法Ｄ２の値は、内高さ寸法Ｄ１よりも大きいのが望ましい。
図７に示す実施例では、角度Ｌの値は＋１°であり、オフセット距離Ｋは内幅寸法Ｄ２の２％に等しく、内幅寸法Ｄ２は、内高さ寸法Ｄ１の１．３倍である。

本発明による交差部形状の別の例を図８ａ乃至図８ｅに示す。上文中に説明したのと同様の部分及び構造線には同じ参照番号又は参照符号が付してある。
図８ａは、本発明の第３実施例によるハウジングの交差部を示し、オフセット距離Ｋは内幅寸法Ｄ２の４．５％であり、角度Ｌは１０°である。

図８ｂは、本発明の第４実施例によるハウジングの交差部を示し、オフセット距離Ｋは内幅寸法Ｄ２の１２％であり、角度Ｌは１°である。
図８ｃは、本発明の第５実施例によるハウジングの交差部を示し、オフセット距離Ｋは内幅寸法Ｄ２の５％であり、角度Ｌは−１５°である。

図８ｄは、本発明の第６実施例によるハウジングの交差部を示し、オフセット距離Ｋは内幅寸法Ｄ２の２％であり、角度Ｌは２０°である。
図８ｅは、本発明の第７実施例によるハウジングの交差部を示し、オフセット距離Ｋは内幅寸法Ｄ２の１８％であり、角度Ｌは１°である。オフセット距離Ｋが、上文中に言及した２％乃至１２％の範囲の外にあるが、図８ｅの交差部は、それでも、従来の交差部形状と比べると、交差部での応力を減少する。

図７及び図８ａ乃至図８ｅでは、曲線２１８は、第２軸線Ｐ２と一致する平面内回転軸線を中心として対称である。必ずしも対称でなくてもよい。その代わりに、交差部の各象限が、角度Ｌ及びオフセット距離Ｋについて、一つ又はそれ以上の他の象限における対応する値と異なる値をもっていてもよい。例えば、上側の二つの象限が、角度Ｌ及びオフセット距離Ｋについて第１の値を有するのに対し、下側の二つの象限が角度Ｌ及びオフセット距離Ｋについて、第１の値と異なる第２の値をもっていてもよい。このようにして、交差部は、構造線Ｆ及び第２軸線Ｐ２を含む垂直平面で鏡像対称であるが、水平平面では鏡像対称でない。

図７を参照して説明した本発明の実施例は、本発明の第１実施例と同様に、楕円形の円弧を形成する平坦領域２１４、２１６を有するが、角度Ｌ及びオフセット距離Ｋについての特定の値を選択することにより、交差部形状を、図８ａ及び図８ｂにおけるように、及び特定的には図８Ｅにおけるように、楕円形の円弧を描かない平坦領域を持つようにしてもよい。それにも関わらず、本出願人は、楕円形の円弧を描く平坦領域を持たないこのような交差部形状は、従来の形状の交差部と比べると応力集中を低減する上で有利であるということを示す。

本発明の第１及び第２の実施例は、上文中に説明したように、幅方向及び高さ方向の両方向でフレア状になった交差部を持つハウジングを有するが、本発明は、これらの方向のうちの一方又は他方の方向でフレア状になっていてもよい。例えば、本発明の第８実施例では、図９ａ及び図９ｂを参照して以下に説明するように、交差部が幅方向にだけフレア状になったハウジングを提供する。これらの図では、上文中に説明した特徴について使用したのと同様の参照番号を使用する。

図９ａは、本発明の第８実施例のハウジングの交差部の、図２に示すＡ−Ａ平面と同様の、交差部を通る水平平面での断面図である。図９ｂは、同じ交差部の、図２に示すＣ−Ｃ平面と同様の、交差部を通る垂直平面での断面図である。

図９ａに示すように、内部幅寸法Ｄ２の値は、第２軸線Ｐ２の方向に沿って第１通路１００に向かって移行部２０８から遠ざかる連続的な点で計測したとき、徐々に大きくなる。かくして、交差部は幅方向でフレア状になっている。しかしながら、図９ｂに示すように、内部高さ寸法Ｄ１の値は、交差部全体に亘って実質的に一定である。従って、交差部の高さ寸法Ｄ１は、第２通路２００の直径と等しく、交差部は高さ方向でフレア状になっていない。その代わり、高さ方向で直線状の側部を有する。上文中に説明したように、交差部は、交差部に尖った縁部が形成されないように、第１通路１００の壁１０４と隣接して、丸みのある領域２１０を有する。

本発明の第９実施例によれば、図１０ａ及び図１０ｂに示す交差部を持つハウジングが提供される。交差部は、上文中に説明したのと同様であり、同様の特徴について使用したのと同様の参照番号を使用する。図１０ａは、図２に示すＡ−Ａ平面と同様の水平平面での交差部の断面図であり、図１０ｂは、図２に示すＣ−Ｃ平面と同様の垂直平面での交差部の断面図である。

図１０ａに示すように、交差部の内部幅寸法Ｄ２は、交差部全体に亘って実質的に一定であり、第２通路２００の直径と等しい。かくして、交差部は、幅方向に直線状の側部を有する。図１０ｂに示すように、内部高さ寸法Ｄ１の値は、第２軸線Ｐ２の方向に沿って第１通路１００に向かって移行部２０８から遠ざかる連続的な点で計測したとき、減少する。かくして、交差部は高さ方向で制限されている、即ち交差部の高さは、移行部２０８から第１通路１００に向かうにつれて減少する。上文中に説明したように、交差部は、交差部に尖った縁部が形成されないように、通路１００の壁１０４と隣接して丸みのある領域２１０を有する。

別の例では、本発明の第１０実施例によれば、図１１ａ及び図１１ｂに示す交差部を持つハウジングが提供される。上文中に説明したのと同様であり、同様の特徴について使用したのと同様の参照番号を使用する。図１１ａは、図２に示すＡ−Ａ平面と同様の水平平面での交差部の断面図であり、図１１ｂは、図２に示すＣ−Ｃ平面と同様の垂直平面での交差部の断面図である。

図１１ａに示すように、交差部の内部幅寸法Ｄ２の値は、第２軸線Ｐ２の方向に沿って第１通路１００に向かって移行部２０８から遠ざかる連続的な点で計測したとき、減少する。同様に、交差部の内部高さ寸法Ｄ１の値は、第２軸線Ｐ２の方向に沿って第１通路１００に向かって移行部２０８から遠ざかる連続的な点で計測したとき、減少する。かくして、交差部は、幅方向及び高さ方向の両方向で制限されている、即ち交差部の幅及び高さは、移行部２０８から第１通路１００に向かうにつれて減少する。上文中に説明したように、交差部は、交差部に尖った縁部が形成されないように、通路１００の壁１０４と隣接して丸みのある領域２１０を有する。

交差部は、所与の用途について交差部での応力を最小にするように、フレア状形状、直線状形状、又は高さ方向及び幅寸法で寸法が制限された形状の任意の組み合わせ形状を備えていてもよい。本出願人は、高さ方向で側部が直線状の交差部を提供することにより、交差部の破壊に対する抵抗を改善するということを観察した。本明細書中に説明した組み合わせは単なる例示である。

本発明は、燃料を高圧で圧送するための金属製ポンプハウジングとして使用するのに特に適している。その場合、第１通路は、ポンプのプランジャーが内部で往復動するプランジャーボアを形成し、第２通路は、ポンプの入口通路又は出口通路を形成する。しかしながら、本発明は、この他の液圧の用途で使用してもよく、確かに、交差する二つの通路間での応力集中をなくすのが望ましい任意の用途で使用してもよい。

以上説明した実施例に、本発明の利点を損なうことなく、幾つかの変更を行うことができる。例えば、第１及び第２の通路は、必ずしも直交していなくてもよく、異なる角度で交差していてもよい。通路をドリルで形成してもよいし、浸蝕や成形等の他の手段で形成してもよい。ハウジングに二つ以上の通路を形成してもよく、上文中に説明した交差部を、一つの通路が別の通路と交差する全ての場所に設けてもよく、又はハウジング内で高圧を使用できるようにする上で必要な全ての場所に設けてもよい。

次に、ハウジングの二つの通路間に本発明に従って交差部を形成する一つの可能な方法を説明する。通路は、従来の方法を使用して、例えばドリルによって形成してもよい。次いで、当該技術分野で一般的に周知の電気化学的研磨（ＥＣＭ）プロセスによって通路間の交差部を賦形する。このプロセスを簡単に説明する。

最初に、予め賦形した電極工具（カソードとして機能する）をハウジングに導入する。次いで、電気分解プロセスで、ハウジング（アノード）の金属のアノード電気化学的溶解を制御下で行う。電流密度が高く且つ電圧が低い直流を、金属製ハウジングと工具との間に通し、金属表面をデプレーティング(deplating) 反応で溶解して金属イオンにする。これにより、工具の形状が金属製部品にほぼ複写される。電解質を電極間隙間に高速で圧送し、アノードの近くでの質量／電荷伝達を強め、隙間で発生するスラッジ（溶解生成物）を除去する。製造中にハウジングを例えば浸炭によって熱処理する場合には、ＥＣＭプロセスは、熱処理前に行ってもよいし、熱処理後に行ってもよい。

図１２は、本発明の第８実施例のハウジングの交差部の賦形に適したＥＣＭ電極３００を示す。電極３００は、その長さに沿って実質的に均等な直径を持つ主電極ステム３０２と、電極３００のテーパした即ちフレア状になった部分３０６を持つ拡径電極へッド３０４とを含む。電極３００のへッド３０４は、幅方向にだけフレア状になっており、高さ方向にはフレア状になっておらず（図１２で垂直方向に示すように）、そのため、電極３００のへッド３０４は、比較的長く且つ平行な二つの縁部３１０、３１２と、比較的短い凸状に湾曲した二つの縁部３１４、３１６を持つ全体に矩形の形状を形成する。

電極３００は、更に、電極３００の表面の大部分を覆う絶縁スリーブ３０８を含む。使用では、絶縁スリーブ３０８は、ハウジング表面の、機械加工を必要としない隣接した領域がＥＣＭ溶解しないようにする。凸状に湾曲した縁部３１４、３１６と隣接した二つの側部分（一方に参照番号３１８が付してある）は、絶縁スリーブ３０８によって覆われておらず、これらの領域３１８と隣接したハウジング表面の機械加工を可能にする。

交差部を賦形するため、電極３００のステム３０２は、電極３００の長さ方向軸線Ｎが、図３の軸線Ｐ２と等しいハウジングの第２通路のシリンダ軸線と同軸であるようにハウジングの第２通路内に受け入れられる。

露呈された領域３１８によって、交差部は、ＥＣＭプロセス中、図９ａ及び図９ｂに示すように、幅方向にフレア状になっているが高さ方向では直線状のままのの交差部を形成するように、選択的に機械加工される。幾つかのＥＣＭ溶解は、電流及び電極３００の周囲の電解質の立体的な流れによって行われるため、交差部は、上文中に説明した楕円形の円弧を形成する平坦領域を持つ特徴的形状をとる。

図１は、本発明の第１実施例による、ハウジング内の通路の交差部の斜視図である。 図２は、図１の交差部の詳細斜視図である。 図３は、図１の交差部の更に詳細な斜視図である。 図４は、図１の交差部の側面図である。 図５は、図１の交差部の形状を示す、水平平面での断面図である。 図６は、図１の交差部の近傍の垂直平面での断面図である。 図７は、構造線を示す、本発明の第２実施例によるハウジングの交差部の近傍の垂直平面での断面図である。 図８ａは、本発明の第３実施例によるハウジングの交差部の、図７と同様の断面図である。 図８ｂは、本発明の第４実施例によるハウジングの交差部の、図７と同様の断面図である。 図８ｃは、本発明の第５実施例によるハウジングの交差部の、図７と同様の断面図である。 図８ｄは、本発明の第６実施例によるハウジングの交差部の、図７と同様の断面図である。 図８ｅは、本発明の第７実施例によるハウジングの交差部の、図７と同様の断面図である。 図９ａは、本発明の第８実施例によるハウジングの交差部の、水平平面での断面図である。 図９ｂは、図９ａの交差部の垂直平面での断面図である。 図１０ａは、本発明の第９実施例によるハウジングの交差部の、水平平面での断面図である。 図１０ｂは、図１０ａの交差部の垂直平面での断面図である。 図１１ａは、本発明の第１０実施例によるハウジングの交差部の、水平平面での断面図である。 図１１ｂは、図１１ａの交差部の垂直平面での断面図である。 図１２は、図９ａ及び図９ｂに示す交差部の製造で使用するための電極の斜視図である。

符号の説明

２０ 金属ハウジング
２２ 交差部
１００ 第１通路
１０２ 拡大チャンバ
１０４ 壁
２００ 第２通路
２０２ 壁
２０４ 円筒形領域
２０６ フレア状領域
２０８ 移行部
Ｐ１ 第１軸線
Ｐ２ 第２軸線
Ｐ３ 第３軸線

Claims (27)

1. 高圧流体の用途で使用するためのハウジング（２０）において、
   第１軸線（Ｐ１）を形成する第１通路（１００）と、
   第２軸線（Ｐ２）を形成する第２通路（２００）と
   を備え、
   第３軸線（Ｐ３）が前記第１軸線（Ｐ１）及び前記第２軸線（Ｐ２）と直交しており、
   前記第１通路（１００）及び前記第２通路（２００）は、前記第２通路（２００）の一端のところの交差部（２２）が形成する開口部のところで交差し、
   前記交差部（２２）は、前記第１軸線（Ｐ１）と平行な第１内部寸法（Ｄ１）及び前記第３軸線（Ｐ３）と平行な第２内部寸法（Ｄ２）を形成し、
   前記交差部（２２）は、前記第２軸線（Ｐ２）に対して垂直であり且つ前記第１通路（１００）と交差しない平面で断面をとったとき、
   前記第２軸線（Ｐ２）を中心とした、長軸（Ｇ）の長さが前記第２内部寸法（Ｄ２）と等しく且つ短軸（Ｆ）の長さが前記第１内部寸法（Ｄ１）と等しい、平面内の楕円形（Ｅ）と、
   前記第１軸線（Ｐ２）上の第１頂点（２４８）、前記楕円形（Ｅ）の短軸（Ｆ）の一端の第２頂点（２５０）、前記楕円形（Ｅ）の長軸（Ｇ）の一端の第３頂点（２５２）、及び前記楕円形（Ｅ）の外側の第４頂点（２５４）を持つ矩形（Ｍ）と、
   前記第１頂点（２４８）及び前記第４頂点（２５４）を通る斜線（Ｈ）と
   を形成するように形作られており、
   前記交差部（２２）の壁（２１２）が描く曲線（２１８）が、前記矩形（Ｍ）の前記第２頂点（２５０）及び前記第３頂点（２５２）と、前記楕円形（Ｅ）の外側にあり且つ前記矩形（Ｍ）の第１頂点（２４８）から、前記斜線（Ｈ）に対して角度（Ｌ）をなして延びる線（Ｊ）上にある点（２５６）とを通過し、
   前記点（２５６）は、前記線（Ｊ）と前記楕円形（Ｅ）との交点（２５８）から、オフセット距離（Ｋ）だけずれている、ハウジング。
2. 請求項１に記載のハウジングにおいて、前記曲線（２１８）は、三次式近似曲線である、ハウジング。
3. 請求項１又は２に記載のハウジングにおいて、前記第２内部寸法（Ｄ２）は、前記第１内部寸法（Ｄ１）よりも大きい、ハウジング。
4. 請求項３に記載のハウジングにおいて、前記第２内部寸法（Ｄ２）は、前記第１内部寸法（Ｄ１）よりも少なくとも５％大きい、ハウジング。
5. 請求項４に記載のハウジングにおいて、前記第２内部寸法（Ｄ２）は、前記第１内部寸法（Ｄ１）よりも３０％大きい、ハウジング。
6. 請求項１乃至５のうちのいずれか一項に記載のハウジングにおいて、前記角度（Ｌ）は、−２０°乃至＋２０°である、ハウジング。
7. 請求項６に記載のハウジングにおいて、前記角度（Ｌ）は０°である、ハウジング。
8. 請求項６に記載のハウジングにおいて、前記角度（Ｌ）は＋１°である、ハウジング。
9. 請求項１乃至８のうちのいずれか一項に記載のハウジングにおいて、前記オフセット距離（Ｋ）は、前記第２内部寸法（Ｄ２）の少なくとも１％である、ハウジング。
10. 請求項９に記載のハウジングにおいて、前記オフセット距離（Ｋ）は、前記第２内部寸法（Ｄ２）の２％乃至１２％である、ハウジング。
11. 請求項１乃至１０のうちのいずれか一項に記載のハウジングにおいて、前記交差部（２２）の少なくとも二つの部分（２１４、２１６）の各々が、同一平面内にあり且つ一致しない二つの楕円形（２４）を形成する楕円形の円弧を描き、前記楕円形（２４）の各々は、前記第１軸線（Ｐ１）と平行な短軸及び前記第３軸線（Ｐ３）と平行な長軸を有する、ハウジング。
12. 請求項１１に記載のハウジングにおいて、前記楕円形（２４）の前記長軸の前記楕円形（２４）の前記短軸に対する比は、少なくとも一つの１．１乃至１である、ハウジング。
13. 請求項１１又は１２に記載のハウジングにおいて、前記楕円形（２４）の前記長軸の前記楕円形（２４）の前記短軸に対する比の値は、前記交差部（２２）を、前記第２軸線（Ｐ２）に対して垂直であり、前記第１通路（１００）と交差しない平行な平面上で断面をとった場合、一定でない、ハウジング。
14. 請求項１１、１２、又は１３に記載のハウジングにおいて、前記第２通路（２００）は、前記第２軸線（Ｐ２）を中心として実質的に円筒形であり、前記楕円形（２４）の各々の中心（２６）は、前記第２軸線（Ｐ２）から、前記第１軸線（Ｐ１）と平行な方向にオフセットしている、ハウジング。
15. 請求項１乃至１４のうちのいずれか一項に記載のハウジングにおいて、 前記交差部は、更に、前記第１通路（１００）の内壁（１０４）と隣接した丸みのある領域（２１０）を含む、ハウジング。
16. 請求項１乃至１５のうちのいずれか一項に記載のハウジングにおいて、前記第１内部寸法（Ｄ１）は、前記第２通路（２００）と隣接した最小値から、前記第１通路（１００）と隣接した最大値まで増大する、ハウジング。
17. 請求項１乃至１５のうちのいずれか一項に記載のハウジングにおいて、前記第１内部寸法（Ｄ１）は、前記第２通路（２００）と前記第１通路（１００）との間の前記交差部（２２）の大部分に亘って実質的に一定である、ハウジング。
18. 請求項１乃至１５のうちのいずれか一項に記載のハウジングにおいて、前記第１内部寸法（Ｄ１）は、前記第２通路（２００）と隣接した最大値から、前記交差部（２２）の少なくとも一部に亘って減少する、ハウジング。
19. 請求項１乃至１８のうちのいずれか一項に記載のハウジングにおいて、前記第２内部寸法（Ｄ２）は、前記第２通路（２００）と隣接した最小値から、前記第１通路（１００）と隣接した最大値まで増大する、ハウジング。
20. 請求項１９に記載のハウジングにおいて、前記交差部（２２）の少なくとも一部に亘り、前記第２内部寸法（Ｄ２）の増大は、前記第１内部寸法（Ｄ１）の増大よりも大きい、ハウジング。
21. 請求項１乃至１８のうちのいずれか一項に記載のハウジングにおいて、前記第２内部寸法（Ｄ２）は、前記第２通路（２００）と前記第１通路（１００）との間の前記交差部（２２）の大部分に亘って実質的に一定である、ハウジング。
22. 請求項１乃至１８のうちのいずれか一項に記載のハウジングにおいて、前記第２内部寸法（Ｄ２）は、前記第２通路（２００）と隣接した最大値から、前記交差部（２２）の少なくとも一部に亘って減少する、ハウジング。
23. 高圧流体の用途で使用するためのハウジング（２０）において、
    第１軸線（Ｐ１）を形成する第１通路（１００）と、
    第２軸線（Ｐ２）を形成する第２通路（２００）と
    を備え、
    第３軸線（Ｐ３）が前記第１軸線（Ｐ１）及び前記第２軸線（Ｐ２）と直交しており、
    前記第１通路（１００）及び前記第２通路（２００）は、前記第２通路（２００）の一端のところに交差部（２２）が形成する開口部のところで交差し、
    前記交差部（２２）は、前記第２軸線（Ｐ２）に対して垂直であり且つ前記第１通路（１００）と交差しない平面で断面をとったとき、前記交差部（２２）の少なくとも二つの部分（２１４、２１６）の各々が、同一平面内にあり且つ一致しない二つの楕円形（２４；２４ａ）を形成する楕円形の円弧を描き、前記楕円形（２４；２４ａ）の各々は、前記第１軸線（Ｐ１）と平行な短軸及び前記第３軸線（Ｐ３）と平行な長軸を有するように形作られている、ハウジング。
24. 請求項２３に記載のハウジングにおいて、前記楕円形（２４；２４ａ）の前記長軸の前記楕円形（２４；２４ａ）の前記短軸に対する比は、少なくとも一つの１．１乃至１である、ハウジング。
25. 請求項２３又は２４に記載のハウジングにおいて、前記楕円形（２４；２４ａ）の前記長軸の前記楕円形（２４；２４ａ）の前記短軸に対する比の値は、前記交差部（２２）を、前記第２軸線（Ｐ２）に対して垂直であり、前記第１通路（１００）と交差しない平行な平面上で断面をとった場合、一定でない、ハウジング。
26. 請求項２３、２４、又は２５に記載のハウジングにおいて、前記第２通路（２００）は、前記第２軸線（Ｐ２）を中心として実質的に円筒形であり、前記楕円形（２４；２４ａ）の各々の中心（２６）は、前記第２軸線（Ｐ２）から、前記第１軸線（Ｐ１）と平行な方向にオフセットしている、ハウジング。
27. 請求項１乃至２６のうちのいずれか一項に記載のハウジングを含む燃料ポンプ。

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