JP3841370B2

JP3841370B2 - コモンレール

Info

Publication number: JP3841370B2
Application number: JP34253996A
Authority: JP
Inventors: 康明橋本; 栄司渡辺
Original assignee: Usui Co Ltd
Current assignee: Usui Co Ltd
Priority date: 1996-12-07
Filing date: 1996-12-07
Publication date: 2006-11-01
Anticipated expiration: 2016-12-07
Also published as: JPH10169527A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般にディーゼル内燃機関における高圧燃料多岐管あるいはブロック・レール等のようなコモンレールに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のコモンレールとしては例えば図１２（Ａ）に示すように、断面円形の本管レール１１側の周壁部に設けた内部の流通路１１−１に通ずる断面円形の分岐孔１１−２部を外方に開口する受圧座面１１−３となし、該受圧座面附近の本管レール１１の外周部を囲繞するリング状の継手金具１３の使用により、端部に先細円錐状の挫屈成形による拡径した枝管１２側の接続頭部１２−２のなす押圧座面１２−３を当接係合せしめ、該継手金具１３に突設した螺子壁１３−１部と予め枝管１２側に組込んだナット１４の螺合による前記接続頭部１２−２での押圧に伴って締着して接続した方式のものや、図１３（Ａ）に示すごとくリング状の継手金具１３に替えて、筒状のスリーブニップル１３ａを溶接により直接本管レール１１の外周壁に取着し、枝管１２側の接続頭部１２−２のなす押圧座面１２−３を本管レール１１側の受圧座面１１−３に当接係合せしめ、前記スリーブニップル１３ａに螺合するナット１４を締着して接続する方式のもの等が知られている。また、これらの従来のコモンレールは図１２（Ｂ）、図１３（Ｂ）に示すごとくすべて本管レール１１の流通路１１−１の中心と枝管１２の流路１２−１の中心とが一致した構造となっている。１５はスリーブ・ワッシャーである。
【０００３】
また、図１４に示すごとく、枝管１２と本管レール１１との間にＬ形状の分岐金具２２を使用して構成したものもある。このコモンレールは、枝管を曲げ加工するに際し、大きな曲率に伴って生じる他の部品との干渉を避けるために、エルボ等の分岐金具を用いる場合や等圧弁、減衰弁、送出し弁、吐出弁、流量制御弁等の機構を内設する分岐金具を使用する場合等を考慮してなされたものである。ここに例示したコモンレールは、分岐金具２２の一端に球面状の押圧座面２２−２を有する球体の押圧頭部２２−１を設け、該分岐金具２２の外周に設けた螺子面２２−３を継手金具１３′の螺子面１３′−１に螺合することにより本管レール１１側の受圧座面１１−３′に前記分岐金具２２の押圧座面２２−２を当接係合させている。一方、分岐金具２２の他端にはスリーブ２５を介して袋ナット２４を螺合することにより固定される枝管１２が接続される構成となっている。この接続構成によると、本管レール１１の管軸方向に平行に枝管１２を導出することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、断面真円形の本管レール１１に断面真円形の分岐孔１１−２を該本管レール１１の流通路１１−１の中心と一致させて設けた構造の従来のコモンレールの場合は、本管レール１１に内圧が作用したとき枝管１２の流路１２−１の本管レール流通路１１−１開口端部Ｐに最も大きな応力が発生し、前記開口端部Ｐが起点となって亀裂が生じ易く、燃料の洩れを招く可能性があった。
【０００５】
本発明は従来のコモンレールの有する前記問題を解決するためになされたものであり、枝管の流路の本管レール開口端部に発生する最大応力値を下げて内圧疲労強度をより向上させることが可能なコモンレールを提供しようとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る第１のコモンレールは、軸芯内部に流通路を有する断面円形の本管レールの軸方向の周壁部に間隔を保持して複数の分岐孔を設け、かつ該分岐孔の周面部にそれぞれ前記流通路に通ずる流路を有する枝管を連設する外方への開口する受圧座面を形成して該枝管の端部に設けた接続頭部のなす押圧座面部を当接係合せしめ、本管レールと一体もしくは別体の継手部分と予め枝管側に組込んだナットの螺合による前記接続頭部での押圧に伴って締着して接続してなるコモンレールにおいて、前記本管レールに断面楕円形の楕円管を使用し、該楕円管からなる本管レールの短径部に断面真円の分岐孔を該本管レールの流通路の長径方向中心と一致する位置に設けた構造となしたことを特徴とするものである。
【０００７】
同第２のコモンレールは、前記と同様の枝管接続構造を有するコモンレールにおいて、前記本管レールに断面楕円形の楕円管を使用し、該楕円管からなる本管レールの短径部に断面真円の分岐孔を該本管レールの流通路の長径方向に偏心させて設けた構造となしたことを特徴とするものである。
【０００８】
同第３のコモンレールは、前記と同様の枝管接続構造を有するコモンレールにおいて、前記本管レールに断面楕円形の楕円管を使用し、該楕円管からなる本管レールの短径部に該レールの管径方向に長径の楕円孔からなる分岐孔を該本管レールの流通路の長径方向中心と一致する位置に設けた構造となしたことを特徴とするものである。
【０００９】
同第４のコモンレールは、前記と同様の枝管接続構造を有するコモンレールにおいて、前記本管レールに断面楕円形の楕円管を使用し、該楕円管からなる本管レールの短径部に該レールの管径方向に長径の楕円孔からなる分岐孔を該本管レールの流通路の長径方向に偏心させて設けた構造となしたことを特徴とするものである。
【００１０】
さらに、本発明は前記第１〜４のコモンレールにおいて、全体が楕円管の本管レールに替えて、全体が真円管で分岐孔付近のみを楕円管状に形成した本管レールを用いることもできる。
【００１１】
本発明において、本管レールに断面楕円形の楕円管を使用し、または分岐孔付近のみを楕円管状に形成した、真円管部と楕円管部とを有する管体を用いること、また楕円管部に断面真円形または、本管レールの管径方向に長径の楕円孔からなる分岐孔を本管レールの短径部であって流通路の中心と一致する位置に、あるいは本管レールの短径部であって流通路の径方向に偏心させて設けることとしたのは、本発明者が多くの実験を繰返して得られた結果に基づくものである。
すなわち、本発明者は、前記の分岐孔の本管レール開口端部に発生する最大応力値の低減を目的として、外周側開口端部に受圧座面を設けた本管レールに断面真円のコモンレールと、断面楕円形の楕円管を用い、それぞれの本管レールに断面真円の分岐孔を該本管レールの流通路の中心と一致する位置に設けた場合と、同分岐孔を本管レールの流通路の径方向に偏心させて設けた場合の、各パイプに内圧をかけたときの応力集中部と最大応力値を調べた。その結果、断面真円の本管レールに断面真円の分岐孔を該本管レール流通路の中心と一致させて設けた場合には、当該分岐孔の開口部の管軸方向両端部に最も大きな応力が発生したのに対し、楕円管からなる本管レールの短径部に断面真円の分岐孔を該本管レール流通路の中心と一致させて設けた場合と、同楕円管からなる本管レールの短径部に断面真円の分岐孔を該本管レール流通路の長径方向に偏心させて設けた場合には、いずれも分岐孔付近の本管レール流通路内周面の端縁部に応力が発生したが、その応力値は前記断面真円の本管レールに断面真円の分岐孔を設けたコモンレールの応力値よりはるかに低かった。
【００１２】
この結果より、楕円管からなる本管レールに断面真円の分岐孔を該本管レール流通路の中心と一致させて設けた場合と、同楕円管からなる本管レールに断面真円の分岐孔を該本管レール流通路の長径方向に偏心させて設けた場合には、分岐孔の部分に発生する応力を低減できることが判明したのである。これは、本管レールに楕円管を使用した場合には、分岐孔付近の本管レール流通路内周面の端縁部に発生する応力分、分岐孔部に発生する応力が少なくなることによるものと推察される。
【００１３】
また、本発明者は、楕円管からなる本管レールの短径部に該本管レールの管径方向に長径の楕円孔からなる分岐孔を本管レールの流通路の中心と一致する位置に設けた場合と、同本管レールの流通路の長径方向に偏心させて設けた場合のそれぞれの応力集中部と最大応力値を調べた。その結果、いずれの場合も分岐孔付近の本管レール流通路内周面の長径方向の両端部に応力が発生したが、その応力値は前記断面真円の本管レールを用いたコモンレールの応力値よりはるかに低かった。したがって、この場合も前記と同様応力の低減に有効であることが判明したのである。
【００１４】
なお、同じ楕円孔からなる分岐孔でも、孔の向き（長径方向）を断面楕円形の本管レールの管軸方向に形成した場合と、断面楕円形の本管レールの長径軸線方向に真円または楕円孔からなる分岐孔を設けた場合には、従来のコモンレールよりはるかに大きな応力が発生し、全く採用できないことが判明した。
【００１５】
以上のごとく、本発明では本管レールを断面楕円形の楕円管とし、または分岐孔付近のみを楕円管状に形成した、真円管部と楕円管部とを有する管体を用いること、また楕円管部の短径部に断面真円形または、本管レールの管径方向に長径の楕円孔からなる分岐孔を本管レールの流通路の中心と一致する位置に、あるいは本管レールの流通路の長径方向に偏心させて設けることにより、分岐孔部における応力の発生を効果的に抑制することができ、各枝管取付部における内圧疲労強度を著しく向上できることとなる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の請求項１に対応するコモンレールにおける枝管の接続構造例を示す一部縦断面図、図２は図１の枝管の接続構造例における本管レールの分岐孔部を示す平面図、図３は本発明の請求項２に対応する図１相当図、図４は図３の枝管の接続構造例における本管レールの分岐孔部を示す平面図、図５は本発明の請求項３に対応する図１相当図、図６は図５の枝管の接続構造例における本管レールの分岐孔部を示す平面図、図７は本発明の請求項４に対応する図１相当図、図８は図７の枝管の接続構造例における本管レールの分岐孔部を示す平面図、図９は本発明の請求項５に対応する本管レールの分岐孔部を示す縦断側面図、図１０は本管レールまたは分岐孔部の他の楕円断面形状を示す断面図、図１１はコモンレールにおける枝管の接続構造の他の例を示す一部縦断面図であり、１はコモンレールとしての本管レール、２は枝管、３は継手部分、４はナットである。なお、ここでは継手部分として本管レールと別体の筒状のスリーブニップルを使用し、このスリーブニップルを直接本管レールに溶接して構成する図１３に示す枝管の接続構造を例にとり説明するが、本出願人の出願による特願平８−２８１７９０号に開示したようにこの継手部分を本管レールと一体のボスとして設けてもよい。
【００１７】
すなわち、図１、図２は本管レールに断面楕円形の楕円管を使用し、該楕円管からなる本管レールに断面真円の分岐孔を該本管レールの流通路の長径方向中心と一致する位置に設けた構造となしたコモンレールを例示したもので、コモンレールとしての本管レール１は、例えば長径２６．４ｍｍ、短径２２．５ｍｍ、肉厚７ｍｍの、材質ＳＴＳ４８０の比較的厚肉の楕円管からなる金属管であって、その軸芯内部を流通路１−１となして軸方向の周壁部に間隔を保持して、流通路１−１の長径方向中心上に該流通路１−１に連通する真円孔からなる外方に開口する周面を受圧座面１−３となす真円の分岐孔１−２を設けている。
【００１８】
枝管２は、分岐枝管あるいは分岐金具からなるものであって、その内部に前記流通路１−１に通ずる流路２−１を有してその端部に例えば先細円錐状の挫屈成形による拡径した接続頭部２−２のなす押圧座面２−３を設けてなるもので、その接続構造は、前記図１３（Ａ）（Ｂ）に示すごとく、予め該枝管２側に組込んだナット４と螺合する螺子面を内周面に設けた筒状のスリーブニップル３ａを継手部分となしてその基端部を前記受圧座面１−３付近の本管レール１の外周壁に該受圧座面部を囲むように該受圧座面と同一中心上に溶接し、枝管２側の接続頭部２−２のなす押圧座面２−３を本管レール１側の受圧座面１−３に当接係合せしめ、前記スリーブニップル３ａに螺合するナット４を締着して接続構成するものである。
【００１９】
また、図３、図４に示す本発明の請求項２に対応するコモンレールは、前記と同じ真円の分岐孔１−２を楕円管からなる本管レール１の流通路１−１の長径方向中心と△ｌ偏心して設けた構造となしたもので、枝管２の接続構造は、前記分岐孔１−２の周面部に外方に開口する受圧座面１−３を形成し、この受圧座面１−３の外側に該受圧座面を囲むように該受圧座面と同心の適当深さの嵌合溝１−４を設け、この嵌合溝に予め該枝管２側に組込んだナット４と螺合する螺子面を内周面に設けた筒状のスリーブニップル３ｂの基端部を凹凸嵌合させ、かつその嵌合部分を溶接またはろう着して接続し、前記ナット４をスリーブニップル３ｂに螺合せしめて枝管２側の接続頭部２−２のなす押圧座面２−３を本管レール１側の受圧座面１−３に当接係合せしめ、前記スリーブニップル３ｂに螺合するナット４を締着して接続構成するものである。
【００２０】
また、図５、図６に示す本発明の請求項３に対応するコモンレールは、楕円管からなる本管レール１に該レールの管径方向に長径の楕円孔からなる分岐孔１−２ａを該本管レールの流通路１−１の長径方向中心と一致する位置に設けた構造となしたもので、枝管２の接続構造は前記と同様、該分岐孔１−２ａの周面部に外方に開口する受圧座面１−３ａを形成し、予め該枝管２側に組込んだナット４と螺合する螺子面を内周面に設けた筒状のスリーブニップル３ａを継手部分となしてその基端部を前記受圧座面１−３ａ付近の本管レール１の外周壁に該受圧座面部を囲むように該受圧座面と同一中心上に溶接し、枝管２側の接続頭部２−２のなす押圧座面２−３を本管レール１側の受圧座面１−３ａに当接係合せしめ、前記スリーブニップル３ａに螺合するナット４を締着して接続構成するものである。なお、受圧座面１−３ａはほぼ円錐面を有する押圧座面２−３を接続する関係上ほぼ円錐面となっている。また、この楕円孔からなる分岐孔１−２ａの大きさは、燃料の最大噴射量、本管レール１の直径、肉厚等に応じて適宜定める。
【００２１】
さらに、図７、図８に示す本発明の請求項４に対応するコモンレールは、前記図５、図６に示す楕円孔からなる分岐孔１−２ａを楕円管からなる本管レール１の流通路１−１の長径方向中心と△ｌ偏心して設けた構造となしたもので、枝管２の接続構造は前記図３、図４と同様、前記分岐孔１−２ａの周面部に外方に開口する受圧座面１−３を形成し、この受圧座面１−３の外側に該受圧座面を囲むようにギア受圧座面と同心の適当深さの嵌合溝１−４を設け、この嵌合溝に予め該枝管２側に組込んだナット４と螺合する螺子面を内周面に設けた筒状のスリーブニップル３ｂの基端部を凹凸嵌合させ、かつその嵌合部分を溶接またはろう着して接続し、前記ナット４をスリーブニップル３ｂに螺合せしめて枝管２側の接続頭部２−２のなす押圧座面２−３を本管レール１側の受圧座面１−３に当接係合せしめ、前記スリーブニップル３ｂに螺合するナット４を締着して接続構成するものである。なお、このコモンレールの場合も、受圧座面１−３ａはほぼ円錐面を有する押圧座面２−３を接続する関係上ほぼ円錐面となっている。また、この楕円孔からなる分岐孔１−２ａの大きさも燃料の最大噴射量、本管レール１の直径、肉厚等に応じて適宜定める。
【００２２】
また、図９に示す本発明の請求項５に対応する本管レールは、全体が真円のパイプ（丸パイプ）の分岐孔付近のみを楕円管状に形成したもので、この場合は楕円管状に形成した分岐孔部１−５に前記と同様の接続構造にて枝管２を接続する。分岐孔付近のみを楕円管状に形成する手段としては、ロールやプレスによる塑性加工を用いる方法が一般的である。
【００２３】
なお、上記した本管レールまたは分岐孔部の楕円形状としては、図１０に示すごとく、小判形またはレーストラックのような断面形状を含み、さらに枝管２の接続位置の関係上、図１１に示すように分岐孔１−２ｂを楕円管からなる本管レール１の流通路１−１の長径方向中心と偏心し、かつ該流通孔の短径方向の軸線に対して角度をもって接続することもでき、この際には継手部分としてのスリーブニップル３ｃの本管レール１の外周面に接する部分に径方向に延長する環状のフランジ３ｃ−１を設けてこのフランジを本管レール１の外周面にろう着することになる。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したごとく、本発明のコモンレールは本管レールを断面楕円形の楕円管とし、または分岐孔付近のみを楕円管状に形成した、真円管部と楕円管部とを有する管体を用い、また楕円管部に断面真円形または、本管レールの管径方向に長径の楕円孔からなる分岐孔を本管レールの流通路の中心と一致する位置に、または本管レールの流通路の長径方向に偏心させて設けることにより、分岐孔部における応力の発生を効果的に抑制することができ、各枝管付根部における分岐孔部の内圧疲労強度を著しく向上できるので耐久性に優れ、亀裂の発生による燃料洩れをなくして確実にして安定した機能を発揮することができ、コモンレールとして極めて有用性に富むものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の請求項１に対応するコモンレールにおける枝管の接続構造例を示す一部縦断面図である。
【図２】図１の枝管の接続構造例における本管レールの分岐孔部を示す平面図である。
【図３】本発明の請求項２に対応する図１相当図である。
【図４】図３の枝管の接続構造例における本管レールの分岐孔部を示す平面図である。
【図５】本発明の請求項３に対応する図１相当図である。
【図６】図５の枝管の接続構造例における本管レールの分岐孔部を示す平面図である。
【図７】本発明の請求項４に対応する図１相当図である。
【図８】図７の枝管の接続構造例における本管レールの分岐孔部を示す平面図である。
【図９】本発明の請求項５に対応する本管レールの分岐孔部を示す縦断側面図である。
【図１０】本管レールまたは分岐孔部の他の楕円断面形状を示す断面図である。
【図１１】本発明のコモンレールにおける枝管の接続構造の他の例を示す一部縦断面図である。
【図１２】リング状の継手金具を使用した従来のコモンレールを例示したもので、（Ａ）は枝管接続部を一部破断して示す正面図、（Ｂ）は（Ａ）のイーイ線上の縦断面図である。
【図１３】筒状のスリーブニップルを溶接にて本管レールに取着した構成の従来のコモンレールを例示したもので、（Ａ）は枝管接続部を一部破断して示す正面図、（Ｂ）は（Ａ）のローロ線上の縦断面図である。
【図１４】一端に球面状の押圧座面を有する球体の押圧頭部を設けた分岐金具を使用して構成した従来のコモンレールの枝管接続部を一部破断して示す正面図である。
【符号の説明】
１本管レール
１−１流通路
１−２分岐孔
１−３受圧座面
１−４嵌合溝
１−５断面楕円形状の分岐孔部
２枝管
２−１流路
２−２接続頭部
２−３押圧座面
３継手部分
３ａ、３ｂスリーブニップル
４ナット

Claims

軸芯内部に流通路を有する断面円形の本管レールの軸方向の周壁部に間隔を保持して複数の分岐孔を設け、かつ該分岐孔の周面部にそれぞれ前記流通路に通ずる流路を有する枝管を連設する外方への開口する受圧座面を形成して該枝管の端部に設けた接続頭部のなす押圧座面部を当接係合せしめ、本管レールと一体もしくは別体の継手部分と予め枝管側に組込んだナットの螺合による前記接続頭部での押圧に伴って締着して接続してなるコモンレールにおいて、前記本管レールに断面楕円形の楕円管を使用し、該楕円管からなる本管レールの短径部に断面真円の分岐孔を該本管レールの流通路の長径方向中心と一致する位置に設けた構造となしたことを特徴とするコモンレール。
軸芯内部に流通路を有する断面円形の本管レールの軸方向の周壁部に間隔を保持して複数の分岐孔を設け、かつ該分岐孔の周面部にそれぞれ前記流通路に通ずる流路を有する枝管を連設する外方への開口する受圧座面を形成して該枝管の端部に設けた接続頭部のなす押圧座面部を当接係合せしめ、本管レールと一体もしくは別体の継手部分と予め枝管側に組込んだナットの螺合による前記接続頭部での押圧に伴って締着して接続してなるコモンレールにおいて、前記本管レールに断面楕円形の楕円管を使用し、該楕円管からなる本管レールの短径部に断面真円の分岐孔を該本管レールの流通路の長径方向に偏心させて設けた構造となしたことを特徴とするコモンレール。
軸芯内部に流通路を有する断面円形の本管レールの軸方向の周壁部に間隔を保持して複数の分岐孔を設け、かつ該分岐孔の周面部にそれぞれ前記流通路に通ずる流路を有する枝管を連設する外方への開口する受圧座面を形成して該枝管の端部に設けた接続頭部のなす押圧座面部を当接係合せしめ、本管レールと一体もしくは別体の継手部分と予め枝管側に組込んだナットの螺合による前記接続頭部での押圧に伴って締着して接続してなるコモンレールにおいて、前記本管レールに断面楕円形の楕円管を使用し、該楕円管からなる本管レールの短径部に該レールの管径方向に長径の楕円孔からなる分岐孔を該本管レールの流通路の長径方向中心と一致する位置に設けた構造となしたことを特徴とするコモンレール。
軸芯内部に流通路を有する断面円形の本管レールの軸方向の周壁部に間隔を保持して複数の分岐孔を設け、かつ該分岐孔の周面部にそれぞれ前記流通路に通ずる流路を有する枝管を連設する外方への開口する受圧座面を形成して該枝管の端部に設けた接続頭部のなす押圧座面部を当接係合せしめ、本管レールと一体もしくは別体の継手部分と予め枝管側に組込んだナットの螺合による前記接続頭部での押圧に伴って締着して接続してなるコモンレールにおいて、前記本管レールに断面楕円形の楕円管を使用し、該楕円管からなる本管レールの短径部に該レールの管径方向に長径の楕円孔からなる分岐孔を該本管レールの流通路の長径方向に偏心させて設けた構造となしたことを特徴とするコモンレール。
前記本管レールは分岐孔付近のみを楕円管状に形成した断面真円のパイプを用いることを特徴とする請求項１〜４のうちいずれか１項記載のコモンレール。