JP2017137864A

JP2017137864A - 燃料分配レース及びその製造のための方法

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Publication number: JP2017137864A
Application number: JP2017015296A
Authority: JP
Inventors: マヌシェール・カンバクシュ; Kambakhsh Manouchehr; ウーヴェ・フィードラー; Uwe Fiedler
Original assignee: TI Automotive Heidelberg GmbH
Current assignee: TI Automotive Heidelberg GmbH
Priority date: 2016-02-01
Filing date: 2017-01-31
Publication date: 2017-08-10
Anticipated expiration: 2037-01-31
Also published as: EP3199794B1; US20170218903A1; CN107023428B; CN107023428A; KR20170091531A; US10260469B2; JP6845701B2; EP3199794A1

Abstract

【課題】製造コストを低減する燃料分配レールを提供すること。
【解決手段】原動機付き車両における内燃機関のための燃料噴射のための燃料分配レールであって、基本配管１を含んでおり、該基本配管１が、該基本配管１の長手方向に延在する燃料通路を備えており、基本配管１が少なくとも２つの流出開口部を含んでおり、該流出開口部が燃料通路から分岐しており、基本配管１に接続要素が配置されており、該接続要素４が、基本配管１に接触する接触壁５を備えており、接続要素４が基本配管１に材料結合式に結合されており、接続要素４が少なくとも２つの接続パイプ６を備えており、該接続パイプ６が、各噴射ノズルとの各流出開口部の流体連通のためにそれぞれ１つの接続通路７を備えている
【選択図】図３

Description

本発明は、原動機付き車両における内燃機関、特にガソリンエンジンのための燃料噴射のための燃料分配レールに関するものである。また、本発明は、燃料分配レールの製造のための方法に関するものでもある。

ガソリンの直接噴射のための燃料分配レールは、基本的に実務において知られている。これら燃料分配レールは燃料通路を有するパイプ状の要素を含んでおり、燃料通路から通常は３つ、４つ又はそれより多くの流出開口部が分岐している。流出開口部は、それぞれ１つの噴射ノズルと流体連通している。燃料分配レールは、燃料を燃料分配レールへ供給するために、更に入口通路を含んでいる。

ここで、各噴射ノズルとの流出開口部の流体連通は、複雑なものとして具体化されている。したがって、実務においては、燃料通路を形成する基本配管を準備し、次いで、基本配管に沿って穿孔によって流出開口部を形成することがまずは知られている。そして、これら流出開口部には、それぞれ接続通路を有する個々の接続パイプが接続され、接続通路は噴射ノズルの流体連通に寄与するものである。実務において知られたこの従来技術によれば、基本配管も、また接続パイプも、鋼で構成されている。

実務において知られた従来技術の他の実施形態によれば、燃料分配レールは鍛造部分である。しかし、このことは、製造プロセスにおいて、接続通路の形成のために接続パイプごとに少なくとも１つの穿孔を前提とするものである。これにより、接続パイプの必要な最小長さに基づき、手間のかかる深い穿孔が必要となってしまう。これら深い穿孔は、とりわけ、位置及び直径についての高い公差要求に基づき手間がかかり、これにより、対応して製造プロセスがより高価となってしまう。

独国特許出願公開第１０３２２７６９号明細書独国特許発明第１０２００６０１０２４４号明細書特許第５６２２８２６号公報独国特許出願公開第１０２００９００４７７３号明細書

このため、本発明の基礎をなす課題は、上述の欠点が回避される燃料分配レールを提供することにある。特に本発明の基礎をなす課題は、製造コストを低減する燃料分配レールを提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明は、原動機付き車両における内燃機関、特にガソリンエンジンのための燃料噴射のための燃料分配レールであって、基本配管を含んでおり、該基本配管が、該基本配管の長手方向に延在する燃料通路を備えており、基本配管が少なくとも２つの流出開口部を含んでおり、該流出開口部が燃料通路から分岐しており、基本配管に接続要素が配置されており、該接続要素が、基本配管に接触する接触壁を備えており、接続要素が基本配管に材料結合式に結合されており、接続要素が少なくとも２つの接続パイプを備えており、該接続パイプが、各噴射ノズルとの各流出開口部の流体連通のためにそれぞれ１つの接続通路を備えていることを特徴としている。

本発明は、製造プロセスの開始時における燃料通路と接続パイプの分離が非常に有利であるという認識を基礎とするものである。この分離は、燃料通路を基本配管によって形成し、接続パイプを後の製造ステップにおいて初めて基本配管に固定することで行われる。接続パイプは接続要素に配置されており、この接続要素は、材料結合式に、好ましくはろう付けによって基本配管に固定される。この分離は、まずは流出開口部のみが穿孔によって基本配管に形成されるという利点を有している。これら穿孔は基本配管の壁厚のみを貫通すればよいため、ここでは深い穿孔プロセスが不要である。結果として、流出開口部の位置及び直径についての非常に大きな公差要求は大幅により安価である。接続通路は、例えば深い穿孔によって形成されることができるが、その場合、合目的には接続通路が対応して大きな直径を有し、その結果、これに関連してわずかな公差要求のみが満たされれば足りる。したがって、製造コストが大幅に削減される。

特に好ましい実施形態によれば、接続要素は、鋼、有利にはオーステナイト系の鋼を含んでいる。接続要素の鋼は、好ましくはオーステナイト系の組織構成要素を有するとともに、混粒鋼である。合目的には、接続要素及び／又は基本配管は、燃料に対して耐食性を有する鋼を含んでいる。基本配管は、シームレスに、又は二重壁若しくは多重壁で形成されることが可能である。

特に好ましくは、接続要素は、材料結合式に、及び好ましくはろう付けによって、特に好ましくは硬ろう付けによって、更に特に好ましくは高温硬ろう付けによって基本配管に固定されている。接続要素を溶接によって基本配管に固定することが可能である。

好ましい実施形態によれば、接続要素は、鍛造部分と、有利にはスウェージング部分とを含んでいる。合目的には、接続要素は、１つあるいは複数のばり又はばり取りされた箇所を備えている。接続要素が少なくとも主として、好ましくは完全に統合して形成されていることが好ましい。「統合」という表現は、特に鍛造部材又は鋳物から製造されることを意図するものである。特に好ましい実施形態によれば、接続パイプは、統合して接触壁に結合されている。１つの実施形態によれば、接続要素は、１つ、好ましくは１つのみの鋳造部分を含んでいる。この鋳造部分は、好ましくは鋳鉄を含んでいる。

接続要素が、基本配管を少なくとも長手部において、好ましくは基本配管の全長に沿って部分的にのみ、好ましくは最大で３５０°だけ、有利には最大で２７０°だけ、特に有利には最大で１９０°だけ包囲していることが好ましい。特別な実施形態では、接続要素の部分的のみの包囲により基本配管が接続要素へ嵌合可能であるように基本配管及び接続要素が形成されている。非常に有利には、接続要素は、基本配管の長手軸線に対して平行に延び、周方向においてここでは接続要素の一端を形成し、好ましくは接触壁の一部を形成する２つのエッジ部を備えている。両エッジ部が流出開口部によって拡げられた長さの少なくとも５０％あるいは７５％あるいは１００％に沿って延在していることが好ましい。有利には、両エッジに沿ってそれぞれ１つの溶接継ぎ目が配置されている。接続要素が基本配管に割り当てられたその固有の端部においてそれぞれ１つの弓状に延びるエッジ部を備えていることが合目的であり、合目的には、この弓状のエッジ部に沿って、それぞれ１つの溶接継ぎ目が配置されている。

少なくとも１つの接続パイプあるいは接続通路の長手軸線が燃料通路の長手軸線と交差することが本発明の範囲内にある。換言すれば、少なくとも１つの接続通路あるいは接続パイプの長手軸線が燃料通路の長手軸線を有する１つの平面内に位置していることが合目的である。接続通路あるいは接続パイプの長手軸線が燃料通路の基本配管の内径の±１０％を超えないだけ長手軸線を通り過ぎる場合に、この条件が満たされているとみなされる。燃料通路の長手軸線及び少なくとも１つの接続パイプあるいは接続通路の長手軸線が１つの平面内に位置し、互いに対して本質的に直角な角度をなせば特に好ましい。

接続パイプのうち少なくとも１つが接続通路を形成する内壁を備えており、この内壁が、少なくとも１つの接続パイプと統合して形成されており、内壁が最も内方の壁であることが本発明の範囲内にある。内壁が燃料と接触可能であることが好ましい。合目的には、接続パイプは統合して形成されている。特に、接続パイプは、内方に位置するスリーブを備えるように形成されている。

好ましい実施形態によれば、少なくとも１つの接続パイプに少なくとも１つの結合パイプが割り当てられており、この結合パイプは、少なくとも部分的に、少なくとも１つの接続パイプに対して平行に延びている。好ましくは、結合パイプは、その主要な長さに沿って接続パイプに対して平行に延びている。合目的には、少なくとも１つの結合パイプは、接続要素の一部であり、好ましくは鍛造部分あるいは鋳造部分である。特に好ましくは、結合パイプが接続要素に統合して形成されている。接続パイプ及び結合パイプが共通の壁を分かち合うことが合目的である。合目的には、基本配管とは反対の少なくとも１つの結合パイプの端部は、基本配管とは反対の接続パイプの端部と面一となっている。結合パイプの長手軸線が基本配管と交差しないことが合目的である。基本配管に向いた結合パイプの端部が燃料通路の長手軸線に対して平行に延在する接続要素のエッジ部と面一であることが好ましい。結合パイプは、実質上その長手軸線に沿った貫通開口部を備えている。

基本配管は、少なくとも１．０ｍｍ、好ましくは少なくとも１．５ｍｍ、特に好ましくは少なくとも２．０ｍｍの壁厚を備えていることが有利である。合目的には、基本配管の壁厚は、最大で１５ｍｍ、好ましくは最大で１０ｍｍ、特に好ましくは最大で７ｍｍである。基本配管の内径は、有利には少なくとも８ｍｍ、好ましくは少なくとも１２ｍｍ、特に好ましくは１５ｍｍである。基本配管は、好ましくは最大で６０ｍｍ、好ましくは最大で５０ｍｍ、特に好ましくは最大で４０ｍｍの内径を有している。

好ましい実施形態によれば、接触壁が少なくとも１つの窓状の開口部を含んでいる。合目的には、接続要素が少なくとも２つの接続パイプの間に中間範囲を備えている。この中間範囲は、好ましくは接触壁の一部のみを含んでいる。特に好ましくは、中間範囲は、部分シェル状に形成されているとともに、合目的には２つの接続パイプを結合する。好ましい実施形態によれば、空間範囲は少なくとも２つの窓状の開口部を備えており、合目的には、これら窓状の開口部はウェブによって互いに分離されている。

特に好ましい実施形態によれば、接続通路の直径のうち少なくとも１つが、割り当てられた流出開口部の直径よりも少なくとも係数１．２だけ、好ましくは１．５だけ、特に好ましくは２．０だけ大きい。複数の流出開口部あるいは全ての流出開口部のうち少なくとも１つの直径は、合目的には少なくとも１．０ｍｍ、好ましくは少なくとも１．５ｍｍ、特に好ましくは２．０ｍｍである。複数の流出開口部あるいは全ての流出開口部の少なくとも１つは、合目的には最大で２０ｍｍの直径、好ましくは最大で１５ｍｍの直径、特に好ましくは最大で１０ｍｍの直径を有している。接続通路の直径は、合目的には少なくとも４ｍｍ、好ましくは少なくとも６ｍｍ、特に好ましくは少なくとも８ｍｍである。接続通路は、合目的には最大で５０ｍｍの直径、好ましくは最大で３５ｍｍの直径、特に好ましくは最大で２５ｍｍの直径を有している。

接続パイプあるいは接続通路がそれぞれ１つのみの長手軸線を備えていることが好ましい。接続通路のうちいずれも、湾曲されて又は曲げて構成されていないことが好ましい。接続パイプあるいは接続通路がそれぞれ１つのみの長手軸線を備えていれば、これにより、湾曲されて又は曲げて構成された各接続パイプあるいは各接続通路が排除される。

燃料分配レールは、最大で１５００ｂａｒ、好ましくは最大で１０００ｂａｒ、特に好ましくは最大で７００ｂａｒの圧力で負荷され得るように形成されている。合目的には、燃料分配レールは、ガソリンエンジンに対してのみ用いることが可能に形成されている。燃料分配レールがガソリンエンジンにおいて通常の圧力に問題なく耐え得るがディーゼルエンジンにおいて通常の圧力には耐え得ないことが好ましい。

また、本発明の対象は、燃料分配レール、特に本発明による燃料分配レールの製造のための方法であって、当該基本配管の長手方向に延在する燃料通路を有する基本配管が準備され、該基本配管に少なくとも２つの流出開口部が穿孔され、その結果、該流出開口部が燃料通路から分岐し、基本配管に接続要素が配置され、その結果、該接続要素の接触壁が基本配管に接触し、接続要素が基本配管に材料結合式に結合され、接続要素が少なくとも２つの接続パイプを備え、該接続パイプが、各燃料噴射ノズルと各流出開口部の流体連通のためにそれぞれ１つの接続通路を備えることを特徴とする方法である。

好ましい実施形態によれば、接続要素は、鍛造によって、特に好ましくはスウェージングによって製造される。１つの実施形態によれば、接続要素は、鋳造によって製造される。特に好ましくは、接続要素はろう付けによって材料結合式に基本配管に結合される。好ましくは、接続要素は、硬ろう付けによって、特に好ましくは高温硬ろう付けによって基本配管に結合される。しかし、接続要素は、溶接によっても基本配管に固定されることが可能である。

以下に、１つのみの実施例を示す図面に基づいて本発明を詳細に説明する。

本発明による燃料分配レールの基本配管の斜視図である。燃料分配レールの接続要素の斜視図である。図１に基づく基本配管と図２に基づく接続要素を含む、組み立てられた燃料分配レールの斜視図である。

図１には、本発明による燃料分配レールの基本配管１が図示されている。基本配管１は、この基本配管１の長手方向へ延在する燃料通路２を備えている。例えば４ｍｍの直径を有する全部で４つの流出開口部３がこの燃料通路２から分岐している。斜視図であるため、基本配管１の背側に流入開口部が配置されていることは視認できない。基本配管１は、オーステナイト系の鋼で構成されているとともに、例えば３ｍｍの壁厚及び例えば２０ｍｍの内径を備えている。

図２では、図１に基づく基本配管１へ載置される接続要素４が見て取れる。ここで、基本配管１の各流出開口部３には、１つの接続パイプ６が割り当てられている。接続パイプ６は、流出開口部３と、これに伴い燃料通路２とを接続通路７を介して不図示の各噴射ノズルに流体連通させる。接続パイプ６にはそれぞれ１つの結合パイプ８が割り当てられており、結合パイプ８の長手軸線は、接続パイプ６の長手軸線に対して平行に延在している。各結合パイプ８は、この結合パイプに割り当てられた接続パイプ６に接触するため、これら結合パイプ及び接続パイプは、共通の壁を分かち合う。接続パイプ６の内径あるいは接続通路７の直径は、例えば１２ｍｍである。

接続要素４は、基本配管１に接触することができ、そのために接触壁５を備えている。この実施例では、接触壁５は、４つの接続パイプ６の間にそれぞれ１つの中間範囲１２を備えており、この中間範囲は比較的薄く形成されている。中間範囲１２における接触壁５の厚さは、例えば３ｍｍである。また、３つの中間範囲１２のそれぞれが２つの窓部９を備えており、これら窓部は、それぞれウェブ１３によって互いに分離されている。理想的には、接続要素４は、完全にオーストナイト系の鋼で構成されている。したがって、特に接続パイプ６及び結合パイプ８も、統合して接触壁５に結合されている。この実施例の接続要素は、スウェージングによって製造されている。後続のステップでは、接続通路７が穿孔あるいは部分穿孔によって製造される。

基本配管１及び接続要素４は、ろう付けによって組み合わされる。このように製造された燃料分配レールが図３に図示されている。基本配管１は、端部において、栓１０によって閉鎖されている。また、入口接続パイプ１１が基本配管１にろう付けされており、その結果、不図示の燃料管路との流入開口部の流体連通が可能である。

Claims

原動機付き車両における内燃機関、特にガソリンエンジンのための燃料噴射のための燃料分配レールであって、基本配管（１）を含んでおり、該基本配管（１）が、該基本配管（１）の長手方向に延在する燃料通路（２）を備えており、前記基本配管（１）が少なくとも２つの流出開口部（３）を含んでおり、該流出開口部（３）が前記燃料通路（２）から分岐しており、前記基本配管（１）に接続要素（４）が配置されており、該接続要素（４）が、前記基本配管（１）に接触する接触壁（５）を備えており、前記接続要素（４）が前記基本配管（１）に材料結合式に結合されており、前記接続要素（４）が少なくとも２つの接続パイプ（６）を備えており、該接続パイプ（６）が、各噴射ノズルとの前記各流出開口部（３）の流体連通のためにそれぞれ１つの接続通路（７）を備えていることを特徴とする燃料分配レール。
前記接続要素（４）が鋼を備えていることを特徴とする請求項１に記載の燃料分配レール。
前記基本配管（１）が鋼を備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の燃料分配レール。
前記接続要素（４）が、ろう付けによって前記基本配管（１）に固定されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の燃料分配レール。
前記接続要素（４）が、前記基本配管（１）を少なくとも長手部分において部分的にのみ包囲していることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の燃料分配レール。
前記接続パイプ（６）のうち少なくとも１つの長手軸線が、前記燃料通路（２）の長手軸線と共に１つの平面内に位置していることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の燃料分配レール。
前記接続パイプ（６）のうち少なくとも１つが前記接続通路（７）を形成する内壁を備えており、該内壁が、少なくとも１つの前記接続パイプ（６）と統合して形成されており、前記内壁が最も内方の壁であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の燃料分配レール。
少なくとも１つの前記接続パイプ（６）に少なくとも１つの結合パイプ（８）が割り当てられており、該結合パイプ（８）が、少なくとも部分的に、少なくとも１つの前記接続パイプ（６）に対して平行に延びていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の燃料分配レール。
前記基本配管（１）が、少なくとも１．０ｍｍ、好ましくは少なくとも１．５ｍｍ、特に好ましくは少なくとも２．０ｍｍの壁厚を備えていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の燃料分配レール。
前記接続要素（４）が鍛造部分を含んでいることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の燃料分配レール。
前記接触壁（５）が少なくとも１つの窓状の開口部（９）を含んでいることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の燃料分配レール。
前記接続通路（７）のうち１つの内径が、割り当てられた前記流出開口部（３）の直径よりも少なくとも係数１．２、好ましくは係数１．５、特に好ましくは係数２．０だけ大きいことを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の燃料分配レール。
前記接続パイプ（６）あるいは前記接続通路（７）がそれぞれ１つのみの長手軸線を備えていることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の燃料分配レール。
当該燃料分配レールが、最大で１５００ｂａｒ、好ましくは最大で１０００ｂａｒ、特に好ましくは最大で７００ｂａｒの圧力で負荷され得るように形成されていることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１項に記載の燃料分配レール。
燃料分配レール、特に請求項１〜１４のいずれか１項に記載の燃料分配レールの製造のための方法であって、当該基本配管（１）の長手方向に延在する燃料通路（２）を有する基本配管（１）が準備され、該基本配管（１）に少なくとも２つの流出開口部（３）が穿孔され、その結果、該流出開口部（３）が前記燃料通路（２）から分岐し、前記基本配管（１）に接続要素（４）が配置され、その結果、該接続要素（４）の接触壁（５）が前記基本配管（１）に接触し、前記接続要素（４）が前記基本配管（１）に材料結合式に結合され、前記接続要素（４）が少なくとも２つの接続パイプ（６）を備え、該接続パイプ（６）が、各燃料噴射ノズルと前記各流出開口部（３）の流体連通のためにそれぞれ１つの接続通路（７）を備えることを特徴とする方法。