JP2009144667A - 接続頭部を有する高圧燃料噴射管およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 頭部加工に伴い頭部内部に生じるポケットや成形皺がほとんど存在せず、頭部内側でのキャビテーションエロージョンによる憂いと疲労破壊の危惧をなくすことができる接続頭部を有する高圧燃料噴射管とその製造方法の提供。
【解決手段】 比較的細径からなる厚肉鋼管の接続端部に、外側周面を相手座部への截頭円錐状または截頭円弧状のシート面となす接続頭部を有する高圧燃料噴射管の前記接続頭部の流路に、当該鋼管の管軸方向断面の輪郭が当該開口部へ向けて広がる連続する滑らかなテーパ形状面となした内壁面を有することを特徴とする。また、その製造方法は、管軸方向断面形状が根元部が太く先端側に向かって漸次窄まる連続する滑らかなテーパ形状面となした芯金を有するパンチ部材を用いて挫屈成形することを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えばディーゼル内燃機関における燃料の供給路として配設多用される管径４ｍｍ乃至２０ｍｍ、肉厚１ｍｍ乃至８ｍｍ程度の比較的細径からなる厚肉鋼管による接続頭部を有する高圧燃料噴射管およびその製造方法に関するものである。

従来、この種の接続頭部を有する高圧燃料噴射管としては、図１５に例示するように、比較的細径からなる厚肉鋼管１１１の接続端部に、球面状のシート面１１３と、該シート面１１３から軸芯方向に間隔をおいて設けた環状フランジ部１１５と、前記シート面１１３に連なって前記環状フランジ部１１５まで先端に向って先細りとなる円錐面１１４とから形成された接続頭部１１２を有するものが知られている（特許文献１の図１参照）。この種の接続頭部１１２は、外方からのパンチ部材による軸芯方向への押圧による挫屈加工によって成形されるのに関連して、該押圧による挫屈加工に伴う周壁の外側への拡がりによって、該頭部内周面に内径の大径化および応力集中により内表面の引張り応力の上昇したポケット（環状凹部）１１６を生ぜしめて構成され、かかる状態で使用に供されてきたが、配設使用時の高圧流体に起因して該ポケット部付近にキャビテーションエロージョンを生じたり、該接続頭部にポケットを起点に疲労破壊による径方向の亀裂が放射状に生じたり、ポケットの周囲に疲労破壊による円周方向の亀裂が生じること等が危惧された。

かかる対策として、本出願人は、比較的細径からなる厚肉鋼管の接続端部付近に段付き部を有する接続座金を外嵌し、パンチ部材による押圧によって外側周面を相手座部への截頭円錐状もしくは截頭円弧状のシート面とする頭部加工を施して内側に深さが浅くかつなだらかとした環状凹溝を有する接続頭部を成形する方法（特許文献１の図１参照）や、比較的細径からなる厚肉鋼管の接続端部に、パンチ部材による押圧によって球面状のシート面と、該シート面から軸芯方向に間隔をおいて設けた環状フランジ部と、前記シート面に連なって前記環状フランジ部まで先端に向って先細りとなる円錐面とから形成された接続頭部を成形する高圧燃料噴射管の製造方法において、前記円錐面の一部に深さの浅い環状の湾曲凹溝を設けることによって、該接続頭部の成形に伴って生ずる該頭部内側のポケットを深さが浅くかつなだらかとする方法（特許文献２の図１参照）、あるいは接続頭部の内周壁面に凹皺を生じさせないために、例えば芯金付きパンチ部材を用い、前記と同様の方法により接続頭部を成形する方法（特許文献３の第８図〜第１５図参照）等を先に提案した。
特開２００２−５４７７０号公報 特開２００３−３３６５６０号公報 特公昭５５−３５２２０号公報

本発明は、頭部成形時における前記ポケットの形成に伴う当該ポケットの谷部の亀裂発生、および配設使用時の高圧流体の流れに起因して該ポケット部付近に発生するキャビテーションエロージョンによる亀裂の発生、並びに前記頭部成形時におけるポケットの形成に伴う内径の大径化および応力集中により内表面の引張応力の上昇現象の発生を防止する手段として、前記の先に提案した技術と同等あるいはそれ以上の効果が得られる接続頭部を有する高圧燃料噴射管とその製造方法を提案することを目的とするものである。

本発明は上記目的を達成するため、比較的細径からなる厚肉鋼管の接続端部に、外側周面を相手座部への截頭円錐状または截頭円弧状のシート面となす接続頭部を有する高圧燃料噴射管において、前記接続頭部の流路に、当該鋼管の管軸方向断面の輪郭が当該開口部へ向けて広がる連続する滑らかなテーパ形状面となした内壁面を有する接続頭部を有する高圧燃料噴射管と、比較的細径からなる厚肉鋼管の接続端部に、球面状のシート面と、該シート面から軸芯方向に間隔をおいて形成された環状フランジ部と、前記シート面に連なって前記環状フランジ部まで先端に向かって先細りとなる円錐面とから形成され、さらに前記円錐面の一部に深さの浅い環状の湾曲凹溝が形成された接続頭部を有する高圧燃料噴射管において、前記接続頭部の流路に、当該鋼管の管軸方向断面の輪郭が当該開口部へ向けて広がる連続する滑らかなテーパ形状面となした内壁面を有することを特徴とする接続頭部を有する高圧燃料噴射管を要旨とするものである。

また、前記円錐面の一部に設ける環状の湾曲凹溝は、該接続頭部の環状フランジ部よりシート面側に設けるとともに、該接続頭部の断面形状において、該湾曲凹溝の環状フランジ部側端縁をＡ１点、同フランジ部反対側端縁をＡ２点、管外径をｄ、Ａ２点外径をＤA とした場合に、ＤA／ｄ＝０．９５〜１．３、Ａ１点−Ａ２点間の湾曲凹溝部の外径≧ＤA とすること、および球面状シート面端縁とＡ１点までの長さをＬ、Ａ１点−Ａ２点間の管軸と平行する長さ（湾曲凹溝の幅）をＷとした場合に、Ｗ／Ｌ＝０．３〜０．７とすることを好ましい態様とするものである。

さらに、本発明の高圧燃料噴射管は、前記接続頭部の首下部に段付き拡径部を設け、内周部に前記段付き拡径部に対応する段付き拡径部を設けた接続座金を前記接続頭部の首下部に被せた構造とすることを好ましい態様とするものである。

次に、本発明方法は、予め定尺に切断された比較的細径からなる厚肉鋼管をその端部に接続のための頭部加工代を残してチャックに保持し、その状態で当該端部へのパンチ部材による軸芯方向への押圧による挫屈成形加工によって外側周面を相手座部への截頭円錐状もしくは截頭円弧状のシート面とする接続頭部を形成する高圧燃料噴射管の製造方法において、前記パンチ部材が芯金を有し、かつ該芯金は管軸方向断面形状が根元部が太く先端側に向かって漸次窄まる連続する滑らかなテーパ形状面となした、接続頭部を有する高圧燃料噴射管の製造方法を要旨とするものである。

また、前記パンチ部材の芯金としては、以下に記載する条件を満足するものを用いることを好ましい態様とするものである。
（１）芯金根元最大径をｄｏ、当該鋼管内径をＤｏとした場合、ｄｏ／Ｄｏ＝１．１１〜１．２３の条件を満足すること。
（２）芯金根元部のテーパ形状面の軸芯方向長さをｈ、該パンチ部材の内壁の軸芯方向長さをＨとした場合、ｈ／Ｈ＝０．７８〜０．８７の条件を満足すること。
（３）芯金根元部のテーパ形状面および該根元部テーパ形状面に連なり先端側に向かって漸次窄まるテーパ形状面を有し、かつ前記芯金根元部のテーパ形状面の相対する稜線のなすテーパ角度θ１、該根元部テーパ形状面に連なる前記テーパ形状面の相対する稜線のなすテーパ角度θ２を、それぞれ７〜１０度、２．５〜３度とすること。
（４）芯金根元部のテーパ形状面、該根元部テーパ形状面に連なり先端側に向かって漸次窄まる中間部テーパ形状面および該中間部テーパ形状面に連なり先端側に向かって漸次窄まる先端部テーパ形状面を有し、かつ前記芯金根元部のテーパ形状面の軸芯方向長さをｈ１、前記芯金の根元から前記中間部テーパ形状面までの軸芯方向長さをｈ２、該パンチ部材の内壁の軸芯方向長さをＨとした場合、ｈ１／Ｈ＝０．４９〜１．０、ｈ２／Ｈ＝１．２３〜１．３５の条件を満足すること。
（５）芯金根元部のテーパ形状面の相対する稜線のなすテーパ角度θ１、該根元部テーパ形状面に連なる前記中間部テーパ形状面の相対する稜線のなすテーパ角度θ２および前記中間部テーパ形状面に連なり先端側に向かって漸次窄まる先端部テーパ形状面の相対する稜線のなすテーパ角度θ３を、それぞれ７〜１０度、５〜６．２５度、２．５〜３度とすること。

本発明の高圧燃料噴射管は、接続頭部の流路に、当該鋼管の管軸方向断面の輪郭が当該開口部へ向けて広がる連続する滑らかなテーパ形状面となした内壁面を有し、かつ該内壁面にはポケットや成形皺がほとんど存在しないことから、該頭部内での流体圧によるキャビテーションエロージョンの憂いがなく、かつ応力集中による疲労破壊の起点となる可能性も極めて小さいことにより高い内圧疲労強度を発揮して耐久信頼性に優れるという効果を有する。
また、本発明方法によれば、接続頭部の流路に、当該鋼管の管軸方向断面の輪郭が当該開口部へ向けて広がる連続する滑らかなテーパ形状面となした内壁面を有し、かつ該内壁面にはポケットや成形皺がほとんど存在しない接続頭部を成形することができるので、前記接続頭部内での流体圧によるキャビテーションエロージョンの憂いがなく、かつ応力集中による疲労破壊の起点となる可能性も極めて小さいことにより高い内圧疲労強度を発揮して耐久信頼性に優れた高圧燃料噴射管を既存の設備で容易に製造することができるという優れた効果を奏する。

本発明の高圧燃料噴射管において、前記接続頭部の流路の内壁面を、当該鋼管の管軸方向断面の輪郭が当該開口部へ向けて広がる連続する滑らかなテーパ形状面としたのは、該内壁面にポケットや成形皺がほとんど存在しない流路を有する接続頭部を得るためである。

また、本発明において、ＤA ／ｄを０．９５〜１．３に限定したのは、前記特許文献２（特開２００３−３３６５６０号公報）に記載されている通り、０．９５未満では、Ａ２点が接続頭部先端側に寄り過ぎて相手金具との接触シール面の確保が困難となり、他方、１．３を超えると、Ａ２点が反対にＡ１点側に寄り過ぎて環状の湾曲凹部（Ａ１点〜Ａ２点）が減少して、ポケット部の内面凹み深さを浅くする効果が小さくなるためである。

さらに、湾曲凹溝部の外径をＤA 以上としたのは、パンチによる頭部成形時のアンダーカット部をなくすためである。すなわち、湾曲凹溝部の外径をＤA（Ａ２点位置）より小径位置に設けるとアンダーカット部がつくられることにより、接続頭部のパンチによる成形ができなくなるためである。

また、本発明の高圧燃料噴射管の製造方法において、前記パンチ部材の芯金の管軸方向断面形状を、根元部が太く先端側に向かって漸次窄まる連続する滑らかなテーパ形状面となしたのは、従来工法ではポケットが生ずるであろう部位に管材を管軸方向の対向する両側から挟み込むような形で追い込むよう材料を塑性流動させるためである。

本発明方法における前記パンチ部材の芯金として、該芯金根元最大径をｄｏ、当該鋼管内径をＤｏとした場合、ｄｏ／Ｄｏを１．１１〜１．２３と規定したのは、１．１１未満では管頭部先端のボリュームが多くなるに伴いパイプ出代量が増すため、ポケットが生じ易くなり、他方、１．２３を超えると、管頭部先端のボリュームが少なくなることで剛性が低下して変形し易くなり、噴射管の相手部品への組付け時にシール軸力が減じるためである。

さらに、前記パンチ部材の芯金として、該芯金根元部のテーパ形状面の軸芯方向長さをｈ、該パンチ部材の内壁の軸芯方向長さをＨとした場合、ｈ／Ｈを０．７８〜０．８７と規定したのは、０．７８未満では従来工法ではポケットが生ずるであろう部位より管材を挟み込む部位が管先端部側にずれてしまうことで、ポケットの発生をなくすという本発明の効果が減じ、他方、０．８７を超えると従来工法ではポケットが生ずるであろう部位より管材を挟み込む部位が管フランジ側にずれてしまうことで、ポケットの発生をなくすという本発明の効果が減じるためである。

またさらに、本発明方法で採用するパンチ部材の芯金として、該芯金根元部のテーパ形状面および該根元部テーパ形状面に連なり先端側に向かって漸次窄まるテーパ形状面を有する２段テーパ形状面付き芯金の、前記芯金根元部のテーパ形状面の相対する稜線のなすテーパ角度θ１、該根元部テーパ形状面に連なる前記テーパ形状面の相対する稜線のなすテーパ角度θ２を、それぞれ７〜１０度、２．５〜３度と限定したのは、以下に記載する理由による。
すなわち、テーパ角度θ１を７〜１０度に限定したのは、７度未満では成形時、パンチ部材の管材に対する押圧力が弱くなることで管材が十分に塑性流動せず、従来工法ではポケットが生ずるであろう部位に管材を追い込むよう材料を塑性流動させるという本発明の効果が減じ、他方、１０度を超えると成形時、パンチ部材の管材に対する押圧力が強くなりすぎることで管材が円滑に塑性流動せず、従来工法ではポケットが生ずるであろう部位に管材を追い込むよう材料を塑性流動させるという本発明の効果が減じるためである。また、テーパ角度θ２を２．５〜３度に限定したのは、２．５度未満では成形時、パンチ部材の管材に対する押圧力が弱くなることで管材が十分に塑性流動せず、従来工法ではポケットが生ずるであろう部位に管材を追い込むよう材料を塑性流動させるという本発明の効果が減じ、他方、３度を超えると成形時、パンチ部材の管材に対する押圧力が強くなりすぎることで管材が円滑に塑性流動せず、従来工法ではポケットが生ずるであろう部位に管材を追い込むよう材料を塑性流動させるという本発明の効果が減じるためである。

さらにまた、本発明方法で採用するパンチ部材の芯金として、該芯金根元部のテーパ形状面、該根元部テーパ形状面に連なり先端側に向かって漸次窄まる中間部テーパ形状面および該中間部テーパ形状面に連なり先端側に向かって漸次窄まる先端部テーパ形状面を有する３段テーパ形状面付き芯金の、前記芯金根元部のテーパ形状面の軸芯方向長さをｈ１、前記芯金の根元から前記中間部テーパ形状面までの軸芯方向長さをｈ２、該パンチ部材の内壁の軸芯方向長さをＨとした場合、ｈ１／Ｈを０．４９〜１．０、ｈ２／Ｈを１．２３〜１．３５と規定したのは、ｈ１／Ｈが０．４９未満では従来工法ではポケットが生ずるであろう部位より管材を挟み込む部位が管先端部側にずれてしまうことで、ポケットの発生をなくすという本発明の効果が減じ、他方、１．０を超えると従来工法ではポケットが生ずるであろう部位より管材を挟み込む部位が管フランジ部側にずれてしまうことで、ポケットの発生をなくすという本発明の効果が減じるためである。また、ｈ２／Ｈが１．２３未満では従来工法ではポケットが生ずるであろう部位より管材を挟み込む部位が管先端部側にずれてしまうことで、ポケットの発生をなくすという本発明の効果が減じ、他方、１．３５を超えると従来工法ではポケットが生ずるであろう部位より管材を挟み込む部位が管フランジ部側にずれてしまうことで、ポケットの発生をなくすという本発明の効果が減じるためである。

また、前記３段テーパ形状面付き芯金において、該芯金根元部のテーパ形状面の相対する稜線のなすテーパ角度θ１、該根元部テーパ形状面に連なる前記中間部テーパ形状面の相対する稜線のなすテーパ角度θ２および前記中間部テーパ形状面に連なり先端側に向かって漸次窄まる先端部テーパ形状面の軸芯とのなすテーパ角度θ３を、それぞれ７〜１０度、５〜６．２５度、２．５〜３度と規定したのは、以下に記載する理由による。
すなわち、テーパ角度θ１が７度未満では成形時、パンチ部材の管材に対する押圧力が弱くなることで管材が十分に塑性流動せず、従来工法ではポケットが生ずるであろう部位に管材を追い込むよう材料を塑性流動させるという本発明の効果が減じ、他方、１０度を超えると成形時、パンチ部材の管材に対する押圧力が強くなりすぎることで管材が円滑に塑性流動せず、従来工法ではポケットが生ずるであろう部位に管材を追い込むよう材料を塑性流動させるという本発明の効果が減じるためである。また、テーパ角度θ２が５度未満では成形時、パンチ部材の管材に対する押圧力が弱くなることで管材が十分に塑性流動せず、従来工法ではポケットが生ずるであろう部位に管材を追い込むよう材料を塑性流動させるという本発明の効果が減じ、他方、６．２５を超えると成形時、パンチ部材の管材に対する押圧力が強くなりすぎることで管材が円滑に塑性流動せず、従来工法ではポケットが生ずるであろう部位に管材を追い込むよう材料を塑性流動させるという本発明の効果が減じるためである。さらに、テーパ角度θ３が２．５度未満では成形時、パンチ部材の管材に対する押圧力が弱くなることで管材が十分に塑性流動せず、従来工法ではポケットが生ずるであろう部位に管材を追い込むよう材料を塑性流動させるという本発明の効果が減じ、他方、３度を超えると成形時、パンチ部材の管材に対する押圧力が強くなりすぎることで管材が円滑に塑性流動せず、従来工法ではポケットが生ずるであろう部位に管材を追い込むよう材料を塑性流動させるという本発明の効果が減じるためである。

図１は本発明に係る高圧燃料噴射管の接続頭部の第１実施例を示す縦断側面図、図２は同じく接続頭部の第２実施例を示す縦断側面図、図３は同じく接続頭部の第３実施例を示す縦断側面図、図４は同じく接続頭部の第４実施例を示す縦断側面図、図５は同じく接続頭部の第５実施例を示す縦断側面図、図６は同じく接続頭部の第６実施例を示す縦断側面図、図７は同じく接続頭部の第７実施例を示す縦断側面図、図８は同じく接続頭部の第８実施例を示す縦断側面図、図９は本発明に係る高圧燃料噴射管の接続頭部の成形加工に用いる芯金付きパンチ部材の第１実施例を示す縦断側面図、図１０は同じく芯金付きパンチ部材の第２実施例を示す縦断側面図、図１１は同じく芯金付きパンチ部材の第３実施例を示す縦断側面図、図１２は同じく芯金付きパンチ部材の第４実施例を示す縦断側面図、図１３は本発明の高圧燃料噴射管の接続頭部の成形方法に係る加工工程の第１実施例を示す縦断面による説明図、図１４は同じく接続頭部の成形方法に係る加工工程の第２実施例を示す縦断面による説明図であり、１は厚肉鋼管、２Ａ〜２Ｈは接続頭部、３Ａ〜３Ｈは球面状のシート面、４Ａ〜４Ｈは円錐面、５Ａ〜５Ｈは環状フランジ部、６Ａ〜６Ｈはテーパ形状面、７Ａ〜７Ｅはワッシャー（スリーブワッシャー）、８Ａ〜８Ｄはパンチ部材、８Ａ−１〜８Ｄ−１は芯金、８Ａ−１ａ、８Ａ−１ｂ、８Ｂ−１ａ、８Ｂ−１ｂ、８Ｂ−１ｃはテーパ形状面、９はチャックである。

厚肉鋼管１は、予め定寸に切断されたステンレス鋼、トリップ鋼、高圧配管用炭素鋼、合金鋼等の鋼材よりなる管径ｄが４ｍｍ乃至２０ｍｍ、肉厚ｔが１ｍｍ乃至８ｍｍ程度の比較的細径厚肉管からなる。

図１に示す高圧燃料噴射管は、厚肉鋼管１の接続端部に、外側周面を相手座部への球面状のシート面３Ａと、該シート面３Ａから軸芯方向に間隔をおいて設けた環状フランジ部５Ａと、前記シート面３Ａに連なって前記環状フランジ部５Ａまで先端に向って先細りとなる円錐面４Ａとから構成され、かつ該厚肉鋼管１の内部に当該鋼管の管軸方向断面の輪郭が当該開口部へ向けて広がる連続する滑らかなテーパ形状面６Ａとなした内壁面を有する、内周面にポケットがほとんど存在しない接続頭部２Ａを有している。

図２に示す高圧燃料噴射管は、厚肉鋼管１の接続端部に、外側周面を相手座部への球面状のシート面３Ｂと、該シート面３Ｂから軸芯方向に間隔をおいて設けた環状フランジ部５Ｂと、前記シート面３Ｂに連なって前記環状フランジ部５Ｂまで先端に向って先細りとなる円錐面４Ｂと、前記円錐面４Ｂの一部に深さの浅い環状の湾曲凹溝４Ｂ−１とから構成され、かつ該厚肉鋼管１の内部に当該鋼管の管軸方向断面の輪郭が当該開口部へ向けて広がる連続する滑らかなテーパ形状面６Ｂとなした内壁面を有する、内周面にポケットがほとんど存在しない接続頭部２Ｂを有している。
ここで、前記円錐面４Ｂの一部に設ける環状の湾曲凹溝４Ｂ−１は、該接続頭部２Ｂの環状フランジ部５Ｂよりシート面３Ｂ側に設ける。この湾曲凹溝４Ｂ−１は、当該接続頭部の断面形状において、該湾曲凹溝４Ｂ−１の環状フランジ部５Ｂ側端縁をＡ１点、同フランジ部反対側端縁をＡ２点、管外径をｄ、Ａ２点外径をＤA 、Ａ１点−Ａ２点間の管軸と平行する長さ（湾曲凹溝の幅）をＷ、球面状シート面端縁とＡ１点までの長さをＬとした場合に、Ａ１点−Ａ２点間の管軸と平行する長さ（湾曲凹溝の幅）Ｗ／Ｌ＝０．３〜０．７５、ＤA／ｄ＝０．９５〜１．３、湾曲凹溝部の外径≧ＤA とする。

図３〜図８に示す高圧燃料噴射管は、接続頭部の首下部にワッシャーを嵌着したものを例示したもので、図３に示す高圧燃料噴射管は、図１に示す高圧噴射管と同様のシート面３Ｃ、円錐面４Ｃ、環状フランジ部５Ｃ、テーパ形状面６Ｃを有する接続頭部２Ｃの首下部に短尺のワッシャー７Ａを嵌着した高圧燃料噴射管、図４に示す高圧燃料噴射管は、図１に示す高圧噴射管と同様のシート面３Ｄ、円錐面４Ｄ、環状フランジ部５Ｄ、テーパ形状面６Ｄを有する接続頭部２Ｄの首下部に短尺の段付きワッシャー７Ｂを嵌着した高圧燃料噴射管、図５に示す高圧燃料噴射管は、図２に示す高圧噴射管と同様のシート面３Ｅ、円錐面４Ｅ、湾曲凹溝４Ｅ−１、環状フランジ部５Ｅ、テーパ形状面６Ｅを有する接続頭部２Ｅの首下部に短尺のワッシャー７Ａを嵌着した高圧燃料噴射管、図６に示す高圧燃料噴射管は、図２に示す高圧噴射管と同様のシート面３Ｆ、円錐面４Ｆ、湾曲凹溝４Ｆ−１、環状フランジ部５Ｆ、テーパ形状面６Ｆを有する接続頭部２Ｆの首下部に背面がテーパ状となしたワッシャー７Ｃを嵌着した高圧燃料噴射管、図７に示す高圧燃料噴射管は、図２に示す高圧噴射管と同様のシート面３Ｇ、円錐面４Ｇ、湾曲凹溝４Ｇ−１、環状フランジ部５Ｇ、テーパ形状面６Ｇを有する接続頭部２Ｇの首下部に前面および背面がテーパ状となしたワッシャー７Ｄを嵌着した高圧燃料噴射管、図８に示す高圧燃料噴射管は、図２に示す高圧噴射管と同様のシート面３Ｈ、円錐面４Ｈ、湾曲凹溝４Ｈ−１、環状フランジ部５Ｈ、テーパ形状面６Ｈを有する接続頭部２Ｈの首下部にスリーブワッシャー７Ｅを嵌着した高圧燃料噴射管である。

なお、本発明における前記湾曲凹溝４Ｂ−１、４Ｅ−１、４Ｆ−１、４Ｇ−１、４Ｈ−１は、湾曲凹溝４Ｂ−１を例にとると該湾曲凹溝の底部が前記Ａ１点、Ａ２点の間に位置するように形成（アンダーカット）してもよいことはいうまでもない。

次に、本発明に係る高圧燃料噴射管の接続頭部の成形加工に用いる芯金付きパンチ部材を図９、図１０に基づいて説明する。
図９に示す芯金付きパンチ部材８Ａは、中央部に突設した芯金８Ａ−１と、前記図１、図３等に示す円錐面に湾曲凹溝４Ｂ−１、４Ｅ−１等を有しない接続頭部２Ａ、２Ｃのシート面３Ａ、４Ｃ、円錐面４Ａ、４Ｃおよび環状フランジ部５Ａ、５Ｃのそれぞれに対応する球面８Ａ−２、円錐面８Ａ−３、フラット部８Ａ−４を形成したものである。
ここで、芯金８Ａ−１は、管軸方向断面形状が根元部が太くかつ先端側に向かって漸次窄まる連続する滑らかなテーパ形状面８Ａ−１ａ、８Ａ−１ｂとなしている。そして、該芯金は、根元最大径をｄｏ、厚肉鋼管内径をＤｏ、根元部のテーパ形状面の軸芯方向長さをｈ、該パンチ部材の内壁の軸芯方向長さをＨ、前記芯金根元部のテーパ形状面８Ａ−１ａの相対する稜線のなすテーパ角度をθ１、該根元部テーパ形状面８Ａ−１ａに連なるテーパ形状面８Ａ−１ｂの相対する稜線のなすテーパ角度をθ２とした場合、ｄｏ／Ｄｏが１．１１〜１．２３、ｈ／Ｈが０．７８〜０．８７、θ１が７〜１０度、θ２が２．５〜３度となっている。

図１０に示す芯金付きパンチ部材８Ｂは、中央部に突設した芯金８Ｂ−１と、前記図１、図３等に示す円錐面に湾曲凹溝４Ｂ−１、４Ｅ−１等を有しない接続頭部２Ａ、２Ｃのシート面３Ａ、３Ｃ、円錐面４Ａ、４Ｃおよび環状フランジ部５Ａ、５Ｃのそれぞれに対応する球面８Ｂ−２、円錐面８Ｂ−３、フラット部８Ｂ−４を形成したものであって、前記芯金８Ｂ−１は、該芯金根元部のテーパ形状面８Ｂ−１ａ、該根元部テーパ形状面８Ｂ−１ａに連なり先端側に向かって漸次窄まる中間部テーパ形状面８Ｂ−１ｂおよび該中間部テーパ形状面８Ｂ−１ｂに連なり先端側に向かって漸次窄まる先端部テーパ形状面８Ｂ−１ｃを有し、かつ前記芯金根元部のテーパ形状面の軸芯方向長さをｈ１、前記芯金の根元から前記中間部テーパ形状面までの軸芯方向長さをｈ２、該パンチ部材の内壁の軸芯方向長さをＨ、前記芯金根元部のテーパ形状面の相対する稜線のなすテーパ角度θ１、該根元部テーパ形状面に連なる前記中間部テーパ形状面の相対する稜線のなすテーパ角度θ２および前記中間部テーパ形状面に連なり先端側に向かって漸次窄まる先端部テーパ形状面の軸芯とのなすテーパ角度θ３とした場合、ｈ１／Ｈが０．４９〜１．０、ｈ２／Ｈが１．２３〜１．３５、θ１が７〜１０度、θ２が５〜６．２５度、θ３が２．５〜３度となっている。

図１１および図１２に示す芯金付きパンチ部材８Ｃ、８Ｄは、前記図２、図５〜図８に示す円錐面に環状の湾曲凹溝４Ｂ−１、４Ｅ−１、４Ｆ−１、４Ｇ−１、４Ｈ−１を有する接続頭部に対応するもので、各接続頭部の中央部に突設した芯金８Ｃ−１、８Ｄ−１と、前記図２、図５〜図８に示す円錐面に環状の湾曲凹溝４Ｂ−１、４Ｅ−１、４Ｆ−１、４Ｇ−１、４Ｈ−１を有する接続頭部２Ｂ、２Ｅ、２Ｆ、２Ｇ、２Ｈのシート面４Ｂ、４Ｅ、４Ｆ、４Ｇ、４Ｈ、湾曲凹溝４Ｂ−１、４Ｅ−１、４Ｆ−１、４Ｇ−１、４Ｈ−１および環状フランジ部５Ｂ、５Ｅ、５Ｆ、５Ｇ、５Ｈのそれぞれに対応する球面８Ｃ−２、８Ｄ−２、円錐面８Ｃ−３、８Ｄ−３、フラット部８Ｃ−４、８Ｄ−４および凸状の湾曲部８Ｃ−５、８Ｄ−５を形成した以外は、それぞれ前記９、図１０に示す芯金付きパンチ部材８Ａ、８Ｂと同様である。

次に、本発明の高圧燃料噴射管の頭部成形方法を図１３、図１４に基づいて説明する。なおここでは、パンチ部材として、前記図９に示すパンチ部材８Ａを用いてワッシャーなし接続頭部と、ワッシャー付き接続頭部を成形する方法について説明する。

図１３に示す高圧燃料噴射管の頭部成形方法について説明すると、接続頭部の成形に際しては、厚肉鋼管１をチャック９に保持した状態で当該鋼管１の先端部を前記パンチ部材８Ａにより軸芯方向へ押圧すると、厚肉鋼管１の頭部加工代の部分が塑性流動し、厚肉鋼管１の先端部に、外側周面を相手座部への球面状のシート面３Ａと、該シート面３Ａから軸芯方向に間隔をおいて設けた環状フランジ部５Ａと、前記シート面３Ａに連なって前記環状フランジ部５Ａまで先端に向って先細りとなる円錐面４Ａとから構成され、かつ該厚肉鋼管１の内部にポケットや皺がほとんど存在しない接続頭部２Ａが得られる。この頭部成形方法によれば、管軸方向断面形状が根元部が太く先端側に向かって漸次窄まる連続する滑らかなテーパ形状面となした芯金８Ａの作用により、挫屈成形時、該芯金８Ａのテーパ形状面８Ａ−１ｂの部分の存在により内径の狭塞化が抑制されると同時に、該芯金８Ａのテーパ形状面８Ａ−１ａと８Ａ−１ｂとの境界部周辺に材料が塑性流動して当該芯金８Ａの外周面に圧接することにより、当該接続頭部２Ａの内壁面にはポケットや成形皺がほとんど存在しない流路が得られる。

また、図１４に示す高圧燃料噴射管の頭部成形方法は、厚肉鋼管１の接続頭部付近にワシャー７Ａを頭部加工代を有して予め外嵌する。続いて、前記と同様に厚肉鋼管１をチャック９に保持した状態で当該鋼管１の先端部を前記パンチ部材８Ａにより軸芯方向へ押圧すると、厚肉鋼管１の頭部加工代の部分が塑性流動し、接続頭部２Ａが成形されると同時に、該接続頭部２Ａの首下部外周面をワシャー７Ａが覆い、厚肉鋼管１の先端部に、外側周面を相手座部への球面状のシート面３Ａと、該シート面３Ａから軸芯方向に間隔をおいて設けた環状フランジ部５Ａと、前記シート面３Ａに連なって前記環状フランジ部５Ａまで先端に向って先細りとなる円錐面４Ａとから構成され、かつ該厚肉鋼管１の内部にポケットや皺がほとんど存在しない接続頭部２Ａが得られる。このワッシャ付き接続頭部の成形方法においても、前記と同様、管軸方向断面形状が根元部が太く先端側に向かって漸次窄まる連続する滑らかなテーパ形状面となした芯金８Ａの作用により、当該接続頭部２Ａの内壁面にはポケットや成形皺がほとんど存在しない流路が得られる。

なおここでは、パンチ部材８Ａによる頭部成形方法について説明したが、パンチ部材８Ｂ、８Ｃ、８Ｄを用いて成形した場合も同様の作用効果が得られることはいうまでもない。

本発明の高圧燃料噴射管は、接続頭部の流路に、当該鋼管の管軸方向断面の輪郭が当該開口部へ向けて広がる連続する滑らかなテーパ形状面となした内壁面を有し、かつ該内壁面にはポケットや成形皺がほとんど存在しないことから、該頭部内での流体圧によるキャビテーションエロージョンの憂いがなく、かつ応力集中による疲労破壊の起点となる可能性も極めて小さいという優れた効果を有する。また、本発明方法によれば、接続頭部の流路に、当該鋼管の管軸方向断面の輪郭が当該開口部へ向けて広がる連続する滑らかなテーパ形状面となした内壁面を有し、かつ該内壁面にはポケットや成形皺がほとんど存在しない接続頭部を成形することができるので、前記接続頭部内での流体圧によるキャビテーションエロージョンの憂いがなく、かつ応力集中による疲労破壊の起点となる可能性も極めて小さい高圧燃料噴射管を既存の設備で容易に製造することができるという優れた効果を奏する。
したがって、本発明は、ディーゼル内燃機関における燃料供給路として配設多用される高圧燃料噴射管に限らず、比較的細径からなる厚肉鋼管による接続頭部を有する各種の高圧金属配管にも適用可能であり、産業上の利用価値は極めて大きい。

本発明に係る高圧燃料噴射管の接続頭部の第１実施例を示す縦断側面図である。 同じく接続頭部の第２実施例を示す縦断側面図である。 同じく接続頭部の第３実施例を示す縦断側面図である。 同じく接続頭部の第４実施例を示す縦断側面図である。 同じく接続頭部の第５実施例を示す縦断側面図である。 同じく接続頭部の第６実施例を示す縦断側面図である。 同じく接続頭部の第７実施例を示す縦断側面図である。 同じく接続頭部の第８実施例を示す縦断側面図である。 本発明に係る高圧燃料噴射管の接続頭部の成形加工に用いる芯金付きパンチ部材の第１実施例を示す縦断側面図である。 同じく芯金付きパンチ部材の第２実施例を示す縦断側面図である。 同じく芯金付きパンチ部材の第３実施例を示す縦断側面図である。 同じく芯金付きパンチ部材の第４実施例を示す縦断側面図である。 本発明の高圧燃料噴射管の接続頭部の成形方法に係る加工工程の第１実施例を示す縦断面による説明図である。 同じく接続頭部の成形方法に係る加工工程の第２実施例を示す縦断面による説明図である。 本発明の対象とする従来の高圧燃料噴射管の接続頭部の一例を示す縦断側面図である。

符号の説明

１ 厚肉鋼管
２Ａ〜２Ｈ 接続頭部
３Ａ〜３Ｈ 球面状のシート面
４Ａ〜４Ｈ 円錐面
５Ａ〜５Ｈ 環状フランジ部
６Ａ〜６Ｈ テーパ形状面
７Ａ〜７Ｅ ワッシャー（スリーブワッシャー）
８Ａ〜８Ｄ パンチ部材
８Ａ−１〜８Ｄ−１ 芯金
８Ａ−１ａ、８Ａ−１ｂ、８Ｂ−１ａ、８Ｂ−１ｂ、８Ｂ−１ｃ テーパ形状面
９ チャック

Claims (11)

1. 比較的細径からなる厚肉鋼管の接続端部に、外側周面を相手座部への截頭円錐状または截頭円弧状のシート面となす接続頭部を有する高圧燃料噴射管において、前記接続頭部の流路に、当該鋼管の管軸方向断面の輪郭が当該開口部へ向けて広がる連続する滑らかなテーパ形状面となした内壁面を有することを特徴とする接続頭部を有する高圧燃料噴射管。
2. 比較的細径からなる厚肉鋼管の接続端部に、球面状のシート面と、該シート面から軸芯方向に間隔をおいて形成された環状フランジ部と、前記シート面に連なって前記環状フランジ部まで先端に向かって先細りとなる円錐面とから形成され、さらに前記円錐面の一部に深さの浅い環状の湾曲凹溝が形成された接続頭部を有する高圧燃料噴射管において、前記接続頭部の流路に、当該鋼管の管軸方向断面の輪郭が当該開口部へ向けて広がる連続する滑らかなテーパ形状面となした内壁面を有することを特徴とする接続頭部を有する高圧燃料噴射管。
3. 前記円錐面の一部に設ける環状の湾曲凹溝は、該接続頭部の環状フランジ部よりシート面側に設けるとともに、該接続頭部の断面形状において、該湾曲凹溝の環状フランジ部側端縁をＡ１点、同フランジ部反対側端縁をＡ２点、管外径をｄ、Ａ２点外径をＤA とした場合に、下記条件を満足することを特徴とする請求項２に記載の接続頭部を有する高圧燃料噴射管。
   記
   ＤA ／ｄ＝０．９５〜１．３
   Ａ１点−Ａ２点間の湾曲凹溝部の外径≧ＤA
4. 前記円錐面の一部に設ける環状の湾曲凹溝は、該接続頭部の環状フランジ部よりシート面側に設けるとともに、該接続頭部の断面形状において、該湾曲凹溝の環状フランジ部側端縁をＡ１点、同フランジ部反対側端縁をＡ２点、球面状シート面端縁とＡ１点までの長さをＬ、Ａ１点−Ａ２点間の管軸と平行する長さ（湾曲凹溝の幅）をＷとした場合に、Ｗ／Ｌ＝０．３〜０．７の条件を満足することを特徴とする請求項２に記載の接続頭部を有する高圧燃料噴射管。
5. 前記接続頭部の首下部に段付き拡径部を設け、内周部に前記段付き拡径部に対応する段付き拡径部を設けた接続座金を前記接続頭部の首下部に被せた構造としたことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の高圧燃料噴射管。
6. 予め定尺に切断された比較的細径からなる厚肉鋼管をその端部に接続のための頭部加工代を残してチャックに保持し、その状態で当該端部へのパンチ部材による軸芯方向への押圧による挫屈成形加工によって外側周面を相手座部への截頭円錐状もしくは截頭円弧状のシート面とする接続頭部を形成する高圧燃料噴射管の製造方法において、前記パンチ部材が芯金を有し、かつ該芯金は管軸方向断面形状が根元部が太く先端側に向かって漸次窄まる連続する滑らかなテーパ形状面となしたことを特徴とする接続頭部を有する高圧燃料噴射管の製造方法。
7. 前記パンチ部材の芯金は、該芯金根元最大径をｄｏ、当該鋼管内径をＤｏとした場合、ｄｏ／Ｄｏ＝１．１１〜１．２３の条件を満足することを特徴とする請求項６に記載の接続頭部を有する高圧燃料噴射管の製造方法。
8. 前記パンチ部材の芯金は、該芯金根元部のテーパ形状面の軸芯方向長さをｈ、該パンチ部材の内壁の軸芯方向長さをＨとした場合、ｈ／Ｈ＝０．７８〜０．８７の条件を満足することを特徴とする請求項６または７に記載の接続頭部を有する高圧燃料噴射管の製造方法。
9. 前記パンチ部材の芯金は、該芯金根元部のテーパ形状面および該根元部テーパ形状面に連なり先端側に向かって漸次窄まるテーパ形状面を有し、かつ前記芯金根元部のテーパ形状面の相対する稜線のなすテーパ角度θ１、該根元部テーパ形状面に連なる前記テーパ形状面の相対する稜線のなすテーパ角度θ２を、それぞれ７〜１０度、２．５〜３度とすることを特徴とする請求項６または７に記載の接続頭部を有する高圧燃料噴射管の製造方法。
10. 前記パンチ部材の芯金は、該芯金根元部のテーパ形状面、該根元部テーパ形状面に連なり先端側に向かって漸次窄まる中間部テーパ形状面および該中間部テーパ形状面に連なり先端側に向かって漸次窄まる先端部テーパ形状面を有し、かつ前記芯金根元部のテーパ形状面の軸芯方向長さをｈ１、前記芯金の根元から前記中間部テーパ形状面までの軸芯方向長さをｈ２、該パンチ部材の内壁の軸芯方向長さをＨとした場合、ｈ１／Ｈ＝０．４９〜１．０、ｈ２／Ｈ＝１．２３〜１．３５の条件を満足することを特徴とする請求項６または７に記載の接続頭部を有する高圧燃料噴射管の製造方法。
11. 前記パンチ部材の芯金は、前記芯金根元部のテーパ形状面の相対する稜線のなすテーパ角度θ１、該根元部テーパ形状面に連なる前記中間部テーパ形状面の相対する稜線のなすテーパ角度θ２および前記中間部テーパ形状面に連なり先端側に向かって漸次窄まる先端部テーパ形状面の相対する稜線のなすテーパ角度θ３を、それぞれ７〜１０度、５〜６．２５度、２．５〜３度とすることを特徴とする請求項６、７、１０のいずれか１項に記載の接続頭部を有する高圧燃料噴射管の製造方法。