JP3846749B2 - 高圧燃料噴射管の接続頭部構造 - Google Patents

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或いは各種の機械、装置等にあって、高圧燃料の供給路として配設される管径３０ｍ／ｍ程度以下、肉厚２．５ｍ／ｍ乃至１２．０ｍ／ｍ程度の厚肉細径からなる高圧燃料噴射管の接続頭部構造の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の接続頭部構造としては、例えば図３に示すように厚肉細径からなる金属管の端部に截頭円錐状の押圧頭部１１のなす首下部分を垂直に膨出した起立壁１１′となして形成せしめ、該頭部の背面に断面矩形の筒環状のワッシャー１２を嵌合し締付けナット１３にて締付けて構成されたものや、図４に示すように押圧座面を球面状となした押圧頭部２１の背面に断面略平行四辺形の形状となしたワッシャー２２を嵌合し締付けナット２３にて締付けて構成されたものがある。１４、２４はノズルホルダー等の被接続体、１５、２５は押圧頭部１１、２１の軸方向への挫屈成形に伴って出現する該頭部内部での環状ポケットである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の接続頭部構造においては、図示のごとく被接続体の軸と高圧燃料噴射管の管軸が一致しているときは極めて高いシール性を得ることができる。しかし、高圧燃料噴射管は長く、かつ多くの曲げ加工が施されたものであるため、寸法や直線性にばらつきがある。更に、エンジンとポンプの相対位置も一定ではあり得ない。このために製品によっては被接続体の取付軸と噴射管軸とが一致しないことがあり、シールが不十分となるという問題があった。特に、短く、太い噴射管においては、前記寸法や直線性のばらつきを材料の撓みにより吸収できないため、被接続体の取付軸と噴射管軸とが一致しない時に斜めになったワッシャーの背面をシート面の軸芯に直交する締付けナットの垂直内面で押圧するので片当りが発生し、均一なシール線が得られずシール面圧が不均一となって高いシール性が得られないという問題が発生し易かった。
【０００４】
さらに、従来技術においては内部に出現したポケットには挫屈成形により無数のクラックが発生しており、近年のように排気ガス規制に基づく燃料噴射圧の高圧化に伴いクラックがポケットの底部より径方向の外方に向けて成長する可能性があった。
【０００５】
本発明は、前述したようなこの種の高圧燃料噴射管の接続頭部構造の問題を解決するためになされたものであり、その目的は相手側シート面と噴射管シート面の管軸が一致していないときでも高シール性を確保でき、かつポケット底部のクラックを圧接、密合せしめてその成長を阻止することができる高圧燃料噴射管の接続頭部構造を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る高圧燃料噴射管の接続頭部構造は、厚肉細径からなる金属管の端部に押圧頭部を形成して該頭部の背面に嵌合した筒環状のワッシャーを締付けナットにて押圧してなる高圧燃料噴射管の接続頭部構造において、前記押圧頭部の押圧座面を球面状となし、かつ該押圧頭部の背面と前記ワッシャーとをテーパー面で当接係合させ、更に前記ワッシャーの背面を球面となし、この球面と接する前記締付けナットの内面を弯曲面となし、且つ前記金属管の直径をＤ、前記押圧座面の球面の曲率半径をＲ１、前記ワッシャーの背面の球面の曲率半径をＲ２としたとき、０．９Ｄ≦Ｒ１≦１．５Ｄで、Ｒ１≦Ｒ２≦２Ｒ１の関係式となることを特徴とするものであり、また前記両曲率半径の曲率中心が前記高圧燃料噴射管の中心軸線において近傍する位置、好ましくは一致する位置にあることを特徴とするものである。
【０００７】
本発明は以上のように構成されているため、前記押圧頭部のなす球面状の押圧座面の作用により、高圧燃料噴射管が被接続体側の軸芯に対して僅かに傾いても、押圧頭部の球面状の押圧座面と被接続体側の受圧座面との間に均一なシール線が得られる。また、ワッシャーの背面と締付けナットとの球面接触作用により、高圧燃料噴射管と被接続体の管軸に傾きが存在する場合であっても、ワッシャーの背面へは締付けナットとの接触が均一かつ確実に行われるため、軸力が均一に伝わりシール面の面圧も均一となって燃料洩れを起すことなく安全な超高圧燃料の供給が行われる。さらに、押圧頭部の背面と前記ワッシャーの前面とをテーパー面で当接係合させたことにより、ナットの締付けに伴う軸力による厚肉部での潰れ・変形に対する機械的強度の増大によりその分力によってワッシャーを介して内部のポケット周辺でのクラックを圧接、密合せしめ、また燃料高圧化に伴うその成長をも阻止することができるものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の一実施例に係る高圧燃料噴射管の接続頭部構造を例示したもので、（ａ）は高圧燃料噴射管が被接続体側の管軸と一致している接続状態を示す断面図、（ｂ）は高圧燃料噴射管が被接続体側の管軸に対して僅かに傾いている接続状態を示す断面図、図２は本発明の他の実施例に係る高圧燃料噴射管の頭部接続構造を示す半截図で、１は押圧頭部、２はワッシャー、３は締付けナット、４はノズルホルダー等の被接続体、５は押圧頭部の軸方向への挫屈成形により生じたポケットである。
【０００９】
押圧頭部１は、圧力配管用炭素鋼材或いはステンレス鋼材等からなる高圧燃料噴射管Ｐとして一般に管径３０ｍ／程度以下、肉厚２．５ｍ／ｍ乃至１２．０ｍ／ｍ程度の厚肉細径をもって構成するものである。本発明では、被接続体４側の受圧座面４−１に対する押圧頭部１の接触面を球面状の押圧座面１−１で構成するとともに、該押圧頭部の首下部分を後方へのテーパー面１−２となすものである。なお、押圧座面１−１は図１のようにテーパー面１−２に至るまで全体として球面とするか、あるいは図２のように受圧座面４−１に対する押圧頭部１の接触面を球面とし、テーパー面１−２に連なる部分を円錐面１−３として形成してもよい。
【００１０】
一方ワッシャー２は、押圧頭部１の首下部分のテーパー面１−２に対応位置する前方の接触面を同一のテーパー面２−１とし、締付けナット３の内面と対応位置する背面を、好ましくは押圧頭部１の軸心を中心とした回転面をなす球面２−２となして構成する。そして、このワッシャー２の球面２−２と接する前記締付けナット３の内面を弯曲面３−１として、ワッシャー２の背面と締付けナット３の内面とを球面接触させて圧嵌せしめるものである。
【００１１】
次に高圧燃料噴射管Ｐの押圧頭部１とワッシャー２の形状について詳述する。高圧燃料噴射管Ｐの直径をＤ、押圧頭部１の押圧座面１−１の球面の曲率半径をＲ_１、ワッシャー２の背面の球面２−２の曲率半径をＲ_２としたとき、０．９Ｄ≦Ｒ_１≦１．５Ｄで、Ｒ_１≦Ｒ_２≦２Ｒ_１の関係式となることが好ましく、１Ｄ≦Ｒ_１≦１．２Ｄで、Ｒ_２がＲ_１とほぼ等しいことが一層好ましい。
上記関係式において０．９Ｄ≦Ｒ_１≦１．５Ｄと限定した理由は、０．９Ｄ未満であると押圧頭部１の押圧座面１−１がエッジ化して受圧座面４−１を損傷し十分なシール性が得られず、かつ高圧燃料噴射管Ｐの押圧頭部１側の開口内周縁部が嘴状に変形し、高圧燃料に流過抵抗を与えたりこの部分が剥離して内燃機関のトラブルを発生させるからであり、一方１．５Ｄを超えると上記した球面効果が得られず、かつシール線が大径となる結果、シール長が長くなって洩れの可能性が多くなるからである。
【００１２】
また前記両曲率半径Ｒ_１、Ｒ_２の曲率中心が高圧燃料噴射管Ｐの中心軸線において近傍する位置にあることが必要であり、両曲率半径Ｒ_１、Ｒ_２の曲率中心が一致することが最も好ましい。なお、両曲率半径Ｒ_１、Ｒ_２の曲率中心が一致しない場合は曲率半径Ｒ_１、Ｒ_２はＲ_１の曲率中心がワッシャー２側に、またＲ_２の曲率中心が押圧頭部１側に位置するよう交差してもよいが、逆の方が好ましい。
なお締付けナット３の内面の弯曲面３−１の曲率半径は、ワッシャー２の背面の球面の曲率半径Ｒ_２と等しいかあるいは僅かに大きくする必要がある。
【００１３】
このように構成された本発明では、上記の接続頭部構造は、被接続体４に同一管軸線上に装着される高圧燃料噴射管Ｐは、球面状の押圧座面１−１が受圧座面４−１と接触し、ナット３の締付けによって押圧座面１−１はこの球面状の部分で受圧座面４−１に圧接され、押圧座面１−１が球面状部分で受圧座面４−１と線接触するので、全表面で圧接することなくシール面積が小さく、均一で高い面圧が得られる。また締付けナット３の締付け時において何らかの原因で分岐枝管５が貫孔３の軸芯に対して僅かに傾いたりしても、高圧燃料噴射管Ｐの押圧頭部１の球面状の押圧座面１−１と被接続体４の受圧座面４−１との間に均一なシール線が得られる。
【００１４】
また、押圧頭部１の背面と締付けナット３の内面との間に嵌合、好ましくは圧嵌したワッシャー２を軸方向に押圧する接続状態にあって、押圧頭部１の背面のテーパー面１−２と該ワッシャー２のなす前方のテーパー面２−１とをテーパー面接触させたことにより、ナット３の締付けに伴う軸力による厚肉部での潰れ・変形に対する機械的強度の増大によりその分力によって前記ポケット５周辺の無数のクラックをワッシャー２を介して圧接、密合せしめ、前記クラックの成長をも阻止する。
【００１５】
さらに、押圧頭部１の背面と締付けナット３の内面との間に、好ましくは圧嵌したワッシャー２を押圧する接続状態にあって、ワッシャー２のなす後方の球面２−２と締付けナット３の弯曲面３−１とを球面接触させたことにより、高圧燃料噴射管Ｐと被接続体４の管軸に僅かな傾きが発生した状態であっても、ワッシャー２の背面へは締付けナット３との接触が常に均一かつ確実に行われるため、軸力が均一に伝わりシール面の面圧も均一となって燃料洩れを起こすことなく超高圧燃料を確実に供給できる。
【００１６】
【発明の効果】
以上説明したごとく、本発明による高圧燃料噴射管の接続部構造は、押圧頭部のなす球面状の押圧座面の作用により、高圧燃料噴射管が被接続体側の軸芯に対して僅かに傾いたりしても、押圧頭部の球面状の押圧座面と被接続体側の受圧座面との間に均一なシール線が得られ、また押圧頭部の背面と前記ワッシャーの前面とをテーパー面で当接係合させたことにより、ナットの締付けに伴う軸力により厚肉部での潰れ・変形に対する機械的強度の増大によりその分力によってポケット周辺でのクラックを圧接、密合せしめてその成長を阻止することができ、更にワッシャーの背面と締付けナットとを球面接触させたことにより、高圧燃料噴射管と被接続体の管軸に傾きが存在する場合でも、ワッシャーの背面へは締付けナットとの接触が均一かつ確実に行われるため、軸力が均一に伝わりシール面の面圧も均一となって燃料洩れを起すことなく安全な超高圧燃料の供給が行われるという効果が得られ、極めて有用性に富むものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係る高圧噴射管の接続頭部構造を例示したもので、（ａ）は高圧噴射管が被接続体側の管軸と一致している接続状態を示す断面図、（ｂ）は高圧噴射管が被接続体側の管軸に対して僅かに傾いている接続状態を示す断面図である。
【図２】本発明の他の実施例に係る高圧噴射管の頭部接続構造を示す断面図である。
【図３】従来の高圧噴射管の接続頭部構造の一例を示す断面図である。
【図４】同じく従来の他の高圧噴射管の接続頭部構造例を示す断面図である。
【符号の説明】
１ 押圧頭部
１−１ 押圧座面
１−２ 押圧頭部側のテーパー面
２ ワッシャー
２−１ ワッシャー側のテーパー面
２−２ 球面
３ 締付けナット
３−１ 弯曲面
４ ノズルホルダー等の被接続体
４−１ 受圧座面
５ ポケット
Ｐ 高圧燃料噴射管

Claims (2)

1. 厚肉細径からなる金属管の端部に押圧頭部を形成して該頭部の背面に嵌合した筒環状のワッシャーを締付けナットにて押圧してなる高圧燃料噴射管の接続頭部構造において、前記押圧頭部の押圧座面を球面状となし、かつ該押圧頭部の背面と前記ワッシャーとをテーパー面で当接係合させ、更に前記ワッシャーの背面を球面となし、この球面と接する前記締付けナットの内面を弯曲面となし、且つ前記金属管の直径をＤ、前記押圧座面の球面の曲率半径をＲ１、前記ワッシャーの背面の球面の曲率半径をＲ２としたとき、０．９Ｄ≦Ｒ１≦１．５Ｄで、Ｒ１≦Ｒ２≦２Ｒ１の関係式となることを特徴とする高圧燃料噴射管の接続頭部構造。
2. 前記両曲率半径の曲率中心が前記高圧燃料噴射管の中心軸線において近傍する位置にあることを特徴とする請求項１記載の高圧燃料噴射管の接続頭部構造。

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