JP2009144668A - 高圧燃料噴射管の接続頭部構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 接続頭部の軸方向長さを十分に保持することにより環状フランジ部と相手部品との干渉を回避でき、また、３００ＭＰａ以上の高圧付与によるオートフレッテージ処理時における洩れを防止し得る高シール性が得られる高圧燃料噴射管の接続頭部構造の提供。
【解決手段】 厚肉細径鋼管の接続端部に、球面状のシート面と、環状フランジ部と、前記シート面に連なる円錐面を有し、ワッシャーと締付ナットを組込んでなる高圧燃料噴射管の接続頭部構造において、ｔ（肉厚）／Ｄ（外径）＜０．３の厚肉細径鋼管の場合に、接続頭部端末から前記環状フランジ部背面までの軸方向距離Ｌ１が０．３８Ｄ〜０．７Ｄ、前記シート面の球体半径Ｒが０．４５Ｄ〜０．６５Ｄ、前記環状フランジ部外径Ｄ１が１．２Ｄ〜１．４Ｄであって、該頭部内周面が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２段テーパ形状面を有する接続頭部であ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などとして配設多用される、比較的細径からなる厚肉鋼管による高圧燃料噴射管の接続頭部構造に関する。

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５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弧面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４参照）。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という問題があった。

かかる対策として、本出願人は、例えば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有する高圧燃料噴射管において、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１の図１参照）や、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の成形に伴って生ずる該頭部内側のポケットを、該頭部内側に嵌着する金属製円筒部材で被覆する方法（特許文献２）等を先に提案した。

更に、本出願人は、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ほぼ同等あるいはそれ以上の効果が得られる高圧燃料噴射管の接続頭部構造を提案した（特許文献３）。
この高圧燃料噴射管の接続頭部構造は、ｔ（肉厚）／Ｄ（外径）＜０．３の厚肉細径鋼管の場合に、接続頭部端末から前記環状フランジ部背面までの軸方向距離Ｌ１を０．３８Ｄ〜０．６Ｄ、前記シート面の球体半径Ｒを０．４５Ｄ〜０．６５Ｄ、前記環状フランジ部外径Ｄ１が１．２Ｄ〜１．４Ｄとし、かつ該頭部内周面を当該鋼管の内周面の径に近い管軸方向断面の輪郭が略フラットな円筒状面および／またはコーン状面とすること、また、ｔ（肉厚）／Ｄ（外径）≧０．３の厚肉細径鋼管の場合に、接続頭部端末から前記環状フランジ部背面までの軸方向距離Ｌ１を０．３８Ｄ〜０．７Ｄ、前記シート面の球体半径Ｒを０．４５Ｄ〜０．６５Ｄ、前記環状フランジ部外径Ｄ１を１．２Ｄ〜１．４Ｄとし、かつ該頭部内周面を当該鋼管の内周面の径に近い管軸方向断面の輪郭が略フラットな円筒状面および／またはコーン状面とすること、さらに、前記接続頭部の、前記球面状のシート面に連なって前記環状フランジ部または該環状フランジ部付近まで先端に向かって先細りとなる円錐面（押圧座面）の頂角の角度θを５０〜６０度、該円錐面の最大径Ｄ３を１．０３Ｄ〜１．０９Ｄとし、かつ前記円錐面の最大径部分と前記環状フランジ部を円錐面、または輪郭が凸状または凹状の円錐面、あるいは円筒状面で連なっていること等を特徴とするものである。

上記特許文献３に記載の高圧燃料噴射管の接続頭部構造は、該接続頭部内周面が当該鋼管の内周面に近い管軸方向断面の輪郭が略フラットな面を有することから、該接続頭部の内側に塑性加工により発生するポケット（環状凹部）がほとんど存在しないため、該頭部成形時におけるポケット部の谷部の亀裂の発生、および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による亀裂の発生の憂い、並びに前記頭部成形時における該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る内表面の引張応力の上昇現象をなくし、かつ接続頭部内周面が疲労破壊の起点となる可能性を大幅に減少させることができる等の優れた効果を奏する。
特開２００３−３３６５６０号公報 特開２００５−１８０２１８号公報 特願２００７−６１０８５号

しかしながら、前記した特許文献３に記載の高圧燃料噴射管の接続頭部構造においては、接続頭部の軸方向長さを十分に保持することができず、環状フランジ部が相手部品と干渉することが危惧されるという問題や、該高圧燃料噴射管にオートフレッテージ処理を施す場合にノズル（シールプラグ）と当該管体の軸ずれによるシール性の悪化が懸念され、特に３００ＭＰａ以上の高圧付与によるオートフレッテージ処理時に洩れを起こすことが危惧されるといった問題を有することが判明した。

本発明は、従来の前記問題点を解決するためになされたもので、接続頭部の軸方向長さを十分に保持することにより環状フランジ部と相手部品との干渉を回避でき、また、３００ＭＰａ以上の高圧付与によるオートフレッテージ処理時における洩れを防止し得る高シール性が得られる高圧燃料噴射管の接続頭部構造を提案することを目的とするものである。

本発明に係る高圧燃料噴射管の接続頭部構造は、比較的細径からなる厚肉細径鋼管の接続端部に、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たは該環状フランジ部付近まで先端に向かって先細りとなる略球面に近い円錐面を有し、前記環状フランジ部の背面を直接もしくは間接に係合する締付ナットを組込んでなる高圧燃料噴射管の接続頭部構造において、ｔ（肉厚）／Ｄ（外径）＜０．３の厚肉細径鋼管の場合に、接続頭部端末から前記環状フランジ部背面までの軸方向距離Ｌ１が０．３８Ｄ〜０．７Ｄ、前記シート面の球体半径Ｒが０．４５Ｄ〜０．６５Ｄ、前記環状フランジ部外径Ｄ１が１．２Ｄ〜１．４Ｄであって、該頭部内周面が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２段テーパ形状面を有する接続頭部であることを特徴とするものである。

また、高圧燃料噴射管の接続頭部構造として、比較的細径からなる厚肉細径鋼管の接続端部に、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たは該環状フランジ部付近まで先端に向かって先細りとなる略球面に近い円錐面を有し、前記環状フランジ部の背面を直接もしくは間接に係合する締付ナットを組込んでなる高圧燃料噴射管の接続頭部構造において、ｔ（肉厚）／Ｄ（外径）≧０．３の厚肉細径鋼管の場合に、接続頭部端末から前記環状フランジ部背面までの軸方向距離Ｌ１が０．３８Ｄ〜０．７Ｄ、前記シート面の球体半径Ｒが０．４５Ｄ〜０．６５Ｄ、前記環状フランジ部外径Ｄ１が１．２Ｄ〜１．４Ｄであって、該頭部内周面が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２段テーパ形状面を有する接続頭部であることを特徴とする高圧燃料噴射管の接続頭部構造。

さらに本発明は、前記２段テーパ形状面として、接続頭部端末からのテーパ全深さＬＴが０．６５Ｌ１〜１．３Ｌ１であって、前記厚肉細径鋼管の内径をＤｉｎとした場合、接続頭部内周の奥から１段目のテーパ形状面開口径ＤＴ１が１．１５Ｄｉｎ〜１．７Ｄｉｎ、前記１段目のテーパ形状面に連なる接続頭部開口端側の２段目のテーパ形状面開口径ＤＴ２が１．２Ｄｉｎ〜１．９Ｄｉｎであり、かつ２段目のテーパ半角θが２０〜４５度であることを好ましい態様とするものである。

なお、本発明の前記厚肉細径鋼管は、引張り強度が６００ＭＰａ以上である材料を用いることが好ましい。

本発明に係る高圧燃料噴射管の接続頭部構造は、該頭部内周面が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２段テーパ形状面を有することから、該接続頭部の内側に塑性加工により発生するポケット（環状凹部）がほとんど存在しないため、該頭部成形時におけるポケット部の谷部の亀裂の発生、および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による亀裂の発生の憂い、並びに前記頭部成形時における該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る内表面の引張応力の上昇現象をなくし、かつ接続頭部内周面が疲労破壊の起点となる可能性を大幅に減少させることができるのみならず、ｔ（肉厚）／Ｄ（外径）＜０．３の厚肉細径鋼管の場合であっても、接続時の環状フランジ部と相手部品との干渉を回避することができ、内燃機関使用時における高圧燃料噴射管接続部の正常な機能が保持され、前記ポケットがほとんど存在しないことによる燃料の流れの円滑化作用と相俟ってより正確な燃料噴射が可能となる。

また、接続頭部内周面が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２段テーパ形状面を有し、かつその軸方向テーパ長さおよびテーパ角度を適正に設定することにより、接続頭部の軸方向長さが比較的長くても挫屈成形時における該頭部のボリューム（体積）を減らすことができ、芯金を採用する頭部成型方法による頭部成形時に芯金を積極的に頭部内面に当接させることで挫屈が少なくなるとともに、ポケットをなくしあるいは可及的に小さくすることができる上、該高圧燃料噴射管に施すオートフレッテージ処理時に安定したシール面あるいはシール線を確保することによりノズル（シールプラグ）と当該管体のシール性を向上でき、３００ＭＰａ以上の高圧付与によるオートフレッテージ処理においてもシールの安定性、信頼性を確保できる。

本発明の接続頭部構造において、ｔ（肉厚）／Ｄ（外径）＜０．３の厚肉細径鋼管の場合に、接続頭部端末から前記環状フランジ部背面までの軸方向距離Ｌ１を０．３８Ｄ〜０．７Ｄと限定したのは、環状フランジ部と相手部品との干渉を回避するための軸方向長さを確保するためと、０．３８Ｄ未満では頭部を形成できず、他方、０．７Ｄを超えると、ポケットが発生するとともに該ポケットが次第に大きくなるためである。また、前記シート面の球体半径Ｒを０．４５Ｄ〜０．６５Ｄとしたのは、０．４５Ｄ未満では頭部を形成できず、他方、０．６５Ｄを超えると、ポケットが発生するとともに該ポケットが次第に大きくなるためである。さらに、前記環状フランジ部外径Ｄ１を１．２Ｄ〜１．４Ｄとしたのは、１．２Ｄ未満では相手部品と締結する際、高い軸力を伝達するめの広い押圧面積か確保できず、他方、１．４Ｄを超えるとポケットが発生するとともに該ポケットが次第に大きくなるためである。

また、本発明の接続頭部構造において、ｔ（肉厚）／Ｄ（外径）≧０．３の厚肉細径鋼管の場合に、接続頭部端末から前記環状フランジ部背面までの軸方向距離Ｌ１を０．３８Ｄ〜０．７Ｄと限定したのは、０．３８Ｄ未満では頭部を形成できず、他方、０．７Ｄを超えると、ポケットが発生するとともに該ポケットが次第に大きくなるためである。なお、前記シート面の球体半径Ｒおよび前記環状フランジ部外径Ｄ１の数値限定理由については、前記ｔ（肉厚）／Ｄ（外径）＜０．３の厚肉細径鋼管の場合と同様であるため省略する。

さらにまた、本発明の接続頭部構造において、接続頭部内周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２段テーパ形状面としたのは、接続頭部の軸方向長さが比較的長くても挫屈成形時における該頭部のボリューム（体積）を減らし、芯金を採用する頭部成型方法による頭部成形時に芯金を積極的に頭部内面に当接させることで挫屈を少なくしさらにポケットを無くすかあるいは可及的に小さくするためと、３００ＭＰａ以上の高圧付与によるオートフレッテージ処理時における安定したシール面（面接触）あるいはシール線（線接触）を確保することによりシール性を向上させるためである。
この接続頭部の内周面において、前記２段テーパ形状面の接続頭部端末からのテーパ全深さＬＴを０．６５Ｌ１〜１．３Ｌ１としたのは、０．６５Ｌ１未満では挫屈成形時に先端のボリューム（体積）を小さくする効果が十分得られず、他方、１．３Ｌ１を超えると芯金とチャックで挾持された肉厚がもとの肉厚より小さくなり塑性加工が困難となるためである。
また、厚肉細径鋼管の内径をＤｉｎとした場合、接続頭部内周の奥から１段目のテーパ形状面開口径ＤＴ１を１．１５Ｄｉｎ〜１．７Ｄｉｎとしたのは、１．１５Ｄｉｎ未満では接続頭部の肉の体積を小さくする効果が少なく、ポケットの発生あるいはポケットが大きく形成されることが危惧され、かつオートフレッテージ処理時にシール面（シール線）を安定して確保し難く、他方、１．７Ｄｉｎを超えると、接続頭部開口端側の２段目のテーパとの径の差が僅かとなって２段目のテーパがほとんど形成されず、オートフレッテージ処理時にシール面（シール線）を安定して確保し難くなるためである。
さらに、前記１段目のテーパ形状面に連なる接続頭部開口端側の２段目のテーパ形状面開口径ＤＴ２を１．２Ｄｉｎ〜１．９Ｄｉｎとしたのは、１．２Ｄｉｎ未満ではＤＴ１との径の差が僅かとなって２段目のテーパがほとんど形成されず、オートフレッテージ処理時にシール面（シール線）を安定して確保し難く、他方、１．９Ｄｉｎを超えると球面状のシート面先端部の肉厚が薄くなって強度が低下し、相手部品との締結時の変形発生が危惧されるためである。
さらにまた、前記２段目のテーパ半角θを２０〜４５度としたのは、２０度未満ではオートフレッテージ処理時にノズル（シールプラグ）が深く侵入しやすく、これによって管端部での径の拡大方向の力が大きくなり、引張強度が６００ＭＰａ以上と比較的高強度の材料といえども先端の変形が大きくなって最も重要な球面状シート面に変形を生じる危惧があり、他方、４５度を超えるとオートフレッテージ処理時のノズル（シールプラグ）と噴射管の軸ずれ（偏心）の許容範囲が小さくなりすぎて、実働上洩れを起こすことが危惧されるためである。

またさらに、本発明において、前記厚肉細径鋼管材の引張り強度を６００ＭＰａ以上としたのは、高いオートフレッテージ処理圧が可能となって高い圧縮応力を残留させることができてオートフレッテージ効果が顕著に見込まれるためである。この厚肉細径鋼管の鋼種としては、ステンレス鋼、トリップ鋼、高圧配管用炭素鋼、合金鋼等が好適である。なお、張り強度が６００ＭＰａ未満の厚肉細径鋼管材の場合は、接続頭部成形後に熱処理により当該接続頭部の部分の引張り強度を６００ＭＰａ以上としてもよい。

図１は本発明に係る高圧燃料噴射管の接続頭部構造の第１実施例を示す縦断側面図、図２は同じく接続頭部構造の第２実施例を示す縦断側面図、図３は同じく接続頭部構造の第３実施例を示す縦断側面図、図４は本発明に係る高圧燃料噴射管の接続頭部構造におけるオーフレッテージ処理時のノズル（シールプラグ）嵌合状態の一例を示す要部拡大縦断側面図であり、１は厚肉細径鋼管、２は接続頭部、２ａは２段テーパ形状面、２ａ−１は１段目テーパ形状面、２ａ−２は２段目テーパ形状面、２ａ−３は境界線（シール線）、３は球面状のシート面（押圧座面）、４は略円錐面、５は環状フランジ部、６は相手部品、６ａはシート面（受圧座面）、７はノズル（シールプラグ）、８はワッシャー（スリーブワッシャー）、９は締付ナット、θはテーパ半角である。

厚肉細径鋼管１は、予め定寸に切断された引張強度６００ＭＰａ以上のステンレス鋼、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６ｍｍ乃至１０ｍｍ、肉厚ｔが１．２５ｍｍ乃至３．５ｍｍ程度の比較的細径厚肉管からなる。

図１に示す第１実施例の高圧燃料噴射管の接続頭部構造は、厚肉細径鋼管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３と、該シート面３から軸芯方向に間隔をおいて設けた環状フランジ部５と、前記シート面３に連なって前記環状フランジ部５まで先端に向って先細りとなる管軸方向断面の輪郭が曲線または直線状の円錐面４と、該頭部内周面が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２段テーパ形状面２ａとなした頭部開口部とから構成され、内周面にポケットがほとんど存在しない接続頭部２を有する。

上記の接続頭部２において、接続頭部端末から前記環状フランジ部５背面までの軸方向距離Ｌ１は、厚肉細径鋼管１の肉厚をｔ、外形をＤとした場合、ｔ／Ｄが０．３未満またはｔ／Ｄが０．３以上のどちらであっても０．３８Ｄ〜０．７Ｄ、前記シート面３の球体半径Ｒは０．４５Ｄ〜０．６５Ｄ、前記環状フランジ部５の外径Ｄ１は１．２Ｄ〜１．４Ｄである。

また、接続頭部２の内周の奥から１段目のテーパ形状面２ａ−１および該１段目テーパ形状面に連なる接続頭部開口端側の２段目のテーパ形状面２ａ−２とで構成する前記２段テーパ形状面２ａは、接続頭部端末からのテーパ全深さＬＴが０．６５Ｌ１〜１．３Ｌ１であり、かつ前記厚肉細径鋼管の内径をＤｉｎとした場合、１段目のテーパ形状面開口径ＤＴ１が１．１５Ｄｉｎ〜１．７Ｄｉｎ、２段目のテーパ形状面開口径ＤＴ２が１．２Ｄｉｎ〜１．９Ｄｉｎであり、かつ２段目のテーパ半角θが２０〜４５度である。

なお、ワッシャー８は環状フランジ部５の首下部にかしめ等の手段により密嵌あるいは遊嵌されている。このワッシャー８の締付ナット９当接面８−１は、平面または円錐面あるいは球面となしている。また、環状フランジ部５のワッシャー８当接面は、管軸に直角な平坦面や管軸の後方へ縮径する円錐面であってもよい。

図２に示す第２実施例は、前記図１に示す第１実施例に比べ管肉厚が比較的厚く、先端シート面の球体が比較的大きい高圧燃料噴射管の接続頭部２を例示したもので、この接続頭部２は、前記図１に示すものと同様、外側周面を相手座部への球面状のシート面３と、該シート面３から軸芯方向に間隔をおいて設けた環状フランジ部５と、前記シート面３に連なって前記環状フランジ部５まで先端に向って先細りとなる管軸方向断面の輪郭が曲線または直線状の略円錐面４と、該頭部内周面が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２段テーパ形状面２ａとなした頭部開口部とから構成され、内周面にポケットがほとんど存在しないものである。

図３に示す第３実施例は、前記図１に示す第１実施例と管径、管肉厚共に同一サイズ（Ｄφ８ｍｍ、Ｄｉｎφ４ｍｍ）の高圧燃料噴射管の接続頭部２を例示したもので、前記図１、図２に示すものと同様、外側周面を相手座部への球面状のシート面３と、該シート面３から軸芯方向に間隔をおいて設けた環状フランジ部５と、前記シート面３に連なって前記環状フランジ部５まで先端に向って先細りとなる管軸方向断面の輪郭が曲線または直線状の略円錐面４と、該頭部内周面が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２段テーパ形状面２ａとなした頭部開口部とから構成されるが、本実施例の場合は、接続頭部端末から環状フランジ部５背面までの軸方向距離Ｌ１と接続頭部端末からのテーパ全深さＬＴがほぼ同一長さの、内周面にポケットがほとんど存在しない接続頭部２を有するものである。

前記図１〜図３に示す実施例の接続頭部構造の場合は、該接続頭部の内径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２段テーパ形状面２ａを設けることにより、接続頭部端末から環状フランジ部５背面までの軸方向距離Ｌ１、すなわち接続頭部の長さが０．７Ｄ以下の範囲であれば、当該接続頭部を構成する空間のボリューム（体積）を減らすことができ、芯金を採用する頭部成型方法による頭部成形時に芯金を積極的に頭部内面に当接させることで挫屈が少なくなるとともに、ポケットをなくしあるいは可及的に小さくすることができる。

また、２段テーパ形状面２ａの接続頭部開口端側の２段目のテーパ形状面２ａ−２を例えば芯金を採用する頭部成型方法により成形することにより、高い面圧で押圧成形されて形状精度が高く面粗さの滑らかなシール面が得られるので、形状が安定して後述するオートフレッテージ処理時のシール性が良好となる。

さらに、本発明に係る高圧燃料噴射管の接続頭部構造の場合は、図４にオートフレッテージ処理時のノズル（シールプラグ）嵌合状態の一例を示すように、２段テーパ形状面２ａの接続頭部開口端側の２段目のテーパ形状面２ａ−２の部分にノズル（シールプラグ）７が嵌合されるので、ノズル（シールプラグ）７と当該管体１が軸ずれすることなく精度よく圧嵌されることに加え、２段目のテーパ形状面２ａ−２は前記したように形状精度が高く面粗さの滑らかなシール面を有しているので矢印Ｐ方向に高圧を付与しても高いシール性が得られ、特に３００ＭＰａ以上の高圧付与によるオートフレッテージ処理においてもシールの安定性、信頼性を確保できる。なお、図４では、２段目のテーパ形状面２ａ−２の部分をノズル（シールプラグ）７のシール面（面接触）としているが、１段目のテーパ形状面２ａ−１と２段目のテーパ形状面２ａ−２間のリング状の境界線２ａ−３の部分にノズル（シールプラグ）７を嵌合させて当該境界線２ａ−３の部分をシール線（線接触）としてもよいことはいうまでもない。また、接続頭部２の開口端（２段目のテーパ形状面２ａ−２の開口端）で線接触させてシールすることも勿論可能である。

管径Ｄが８．０ｍｍ、管内径Ｄｉｎが４．０ｍｍ、肉厚ｔが２．０ｍｍの厚肉細径鋼管（ｔ／Ｄ＝０．２５）（材質：ＤＩＮ ＳＴ５２相当、引張強度８００ＭＰａ）を用い、芯金を採用する頭部成型方法により図１に示す接続頭部を成形した。本実施例における各厚肉細径鋼管の管径Ｄ、肉厚ｔに対し、得られた接続頭部の接続頭部端末から前記環状フランジ部背面までの軸方向距離Ｌ１、シート面の球体半径Ｒ、環状フランジ部外径Ｄ１、接続頭部端末からのテーパ全深さＬＴ、１段目のテーパ形状面開口径ＤＴ１、２段目のテーパ形状面開口径ＤＴ２、テーパ半角θはそれぞれＬ１＝５．０ｍｍ、Ｒ＝４．３２５ｍｍ、Ｄ１＝１１ｍｍ、ＬＴ＝３．０ｍｍ、ＤＴ１＝４．７ｍｍ、ＤＴ２＝５．２ｍｍ、θ＝２２度であったが、接続頭部内周面にポケット（環状凹部）の発生は確認されなかった。 また、得られた接続頭部のシール性を確認するため、該接続頭部を有する高圧燃料噴射管に対し５００ＭＰａの高圧を付与してオートフレッテージ処理を実施した結果、ノズル（シールプラグ）嵌合部からの圧力媒体の洩れは全く確認されなかった。

管径Ｄが９．０ｍｍ、管内径Ｄｉｎが３．０ｍｍ、肉厚ｔが３．０ｍｍの厚肉細径鋼管（ｔ／Ｄ＝０．３３）（材質：ＤＩＮ ＳＴ５２相当、引張強度６４０ＭＰａ）を用い、芯金を採用する頭部成型方法により図２に示す接続頭部を成形した。本実施例における各厚肉細径鋼管の管径Ｄ、肉厚ｔに対し、得られた接続頭部の接続頭部端末から前記環状フランジ部背面までの軸方向距離Ｌ１、シート面の球体半径Ｒ、環状フランジ部外径Ｄ１、接続頭部端末からのテーパ全深さＬＴ、１段目のテーパ形状面開口径ＤＴ１、２段目のテーパ形状面開口径ＤＴ２、テーパ半角θはそれぞれＬ１＝４．０ｍｍ、Ｒ＝４．７５ｍｍ、Ｄ１＝１２ｍｍ、ＬＴ＝６．３ｍｍ、ＤＴ１＝５．１ｍｍ、ＤＴ２＝５．７ｍｍ、θ＝３５度であったが、接続頭部内周面にポケット（環状凹部）の発生は確認されなかった。
また、得られた接続頭部のシール性を確認するため、該接続頭部を有する高圧燃料噴射管に対し７００ＭＰａの高圧を付与してオートフレッテージ処理を実施した結果、本実施例においてもノズル（シールプラグ）嵌合部からの圧力媒体の洩れは全く確認されなかった。

管径Ｄが８．０ｍｍ、管内径Ｄｉｎが４．０ｍｍ、肉厚ｔが２．０ｍｍの厚肉細径鋼管（ｔ／Ｄ＝０．２５）（材質：ＤＩＮ ＳＴ５２相当、引張強度８００ＭＰａ）を用い、芯金を採用する頭部成型方法により図３に示す接続頭部を成形した。本実施例における各厚肉細径鋼管の管径Ｄ、肉厚ｔに対し、得られた接続頭部の接続頭部端末から前記環状フランジ部背面までの軸方向距離Ｌ１、シート面の球体半径Ｒ、環状フランジ部外径Ｄ１、接続頭部端末からのテーパ全深さＬＴ、１段目のテーパ形状面開口径ＤＴ１、２段目のテーパ形状面開口径ＤＴ２、テーパ半角θはそれぞれＬ１＝５．０ｍｍ、Ｒ＝４．３２５ｍｍ、Ｄ１＝１１ｍｍ、ＬＴ＝５．１ｍｍ、ＤＴ１＝４．７ｍｍ、ＤＴ２＝５．６ｍｍ、θ＝４０度であったが、接続頭部内周面にポケット（環状凹部）の発生は確認されなかった。
また、得られた接続頭部のシール性を確認するため、該接続頭部を有する高圧燃料噴射管に対し５００ＭＰａの高圧を付与してオートフレッテージ処理を実施した結果、本実施例においてもノズル（シールプラグ）嵌合部からの圧力媒体の洩れは全く確認されなかった。

本発明に係る高圧燃料噴射管の接続頭部は、該頭部内周面が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２段テーパ形状面を有することから、該接続頭部の内側に塑性加工により発生するポケット（環状凹部）がほとんど存在しないため、該頭部成形時におけるポケット部の谷部の亀裂の発生、および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による亀裂の発生の憂い、並びに前記頭部成形時における該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る内表面の引張応力の上昇現象をなくし、かつ接続頭部内周面が疲労破壊の起点となる可能性を大幅に減少させることができるのみならず、ｔ（肉厚）／Ｄ（外径）＜０．３の厚肉細径鋼管の場合であっても、接続時の環状フランジ部と相手部品との干渉を回避することができ、内燃機関使用時における高圧燃料噴射管接続部の正常な機能が保持され、前記ポケットがほとんど存在しないことによる燃料の流れの円滑化作用と相俟ってより正確な燃料噴射が可能となる。 また、接続頭部内周面が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２段テーパ形状面を有し、かつその軸方向テーパ長さおよびテーパ角度を適正に設定することにより、接続頭部の軸方向長さが比較的長くても挫屈成形時における該頭部のボリューム（体積）を減らすことができ、芯金を採用する頭部成型方法による頭部成形時に芯金を積極的に頭部内面に当接させることで挫屈が少なくなるとともに、ポケットをなくしあるいは可及的に小さくすることができる上、該高圧燃料噴射管に施すオートフレッテージ処理時に安定したシール面あるいはシール線を確保できることによりノズル（シールプラグ）と当該管体のシール性を向上でき、３００ＭＰａ以上の高圧付与によるオートフレッテージ処理においてもシールの安定性、信頼性を確保できる。
したがって、本発明は、ディーゼル内燃機関における燃料の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構造の第１実施例を示す縦断側面図である。 同じく接続頭部構造の第２実施例を示す縦断側面図である。 同じく接続頭部構造の第３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構造におけるオーフレッテージ処理時のノズル（シールプラグ）嵌合状態の一例を示す要部拡大縦断側面図である。 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 厚肉細径鋼管
２ 接続頭部
２ａ ２段テーパ形状面
２ａ−１ １段目テーパ形状面
２ａ−２ ２段目テーパ形状面
２ａ−３ 境界線（シール線）
３ 球面状のシート面（押圧座面）
４ 略円錐面
５ 環状フランジ部
６ 相手部品
６ａ シート面（受圧座面）
７ ノズル（シールプラグ）
８ ワッシャー（スリーブワッシャー）
９ 締付ナット
θ テーパ半角

Claims (4)

1. 比較的細径からなる厚肉細径鋼管の接続端部に、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たは該環状フランジ部付近まで先端に向かって先細りとなる略球面に近い円錐面を有し、前記環状フランジ部の背面を直接もしくは間接に係合する締付ナットを組込んでなる高圧燃料噴射管の接続頭部構造において、ｔ（肉厚）／Ｄ（外径）＜０．３の厚肉細径鋼管の場合に、接続頭部端末から前記環状フランジ部背面までの軸方向距離Ｌ１が０．３８Ｄ〜０．７Ｄ、前記シート面の球体半径Ｒが０．４５Ｄ〜０．６５Ｄ、前記環状フランジ部外径Ｄ１が１．２Ｄ〜１．４Ｄであって、該頭部内周面が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２段テーパ形状面を有する接続頭部であることを特徴とする高圧燃料噴射管の接続頭部構造。
2. 比較的細径からなる厚肉細径鋼管の接続端部に、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たは該環状フランジ部付近まで先端に向かって先細りとなる略球面に近い円錐面を有し、前記環状フランジ部の背面を直接もしくは間接に係合する締付ナットを組込んでなる高圧燃料噴射管の接続頭部構造において、ｔ（肉厚）／Ｄ（外径）≧０．３の厚肉細径鋼管の場合に、接続頭部端末から前記環状フランジ部背面までの軸方向距離Ｌ１が０．３８Ｄ〜０．７Ｄ、前記シート面の球体半径Ｒが０．４５Ｄ〜０．６５Ｄ、前記環状フランジ部外径Ｄ１が１．２Ｄ〜１．４Ｄであって、該頭部内周面が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２段テーパ形状面を有する接続頭部であることを特徴とする高圧燃料噴射管の接続頭部構造。
3. 前記２段テーパ形状面は、接続頭部端末からのテーパ全深さＬＴが０．６５Ｌ１〜１．３Ｌ１であって、前記厚肉細径鋼管の内径をＤｉｎとした場合、接続頭部内周の奥から１段目のテーパ形状面開口径ＤＴ１が１．１５Ｄｉｎ〜１．７Ｄｉｎ、前記１段目のテーパ形状面に連なる接続頭部開口端側の２段目のテーパ形状面開口径ＤＴ２が１．２Ｄｉｎ〜１．９Ｄｉｎであり、かつ２段目のテーパ半角θが２０〜４５度であることを特徴とする請求項１または２に記載の高圧燃料噴射管の接続頭部構造。
4. 前記厚肉細径鋼管材は、引張り強度が６００ＭＰａ以上であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の高圧燃料噴射管の接続頭部構造。

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