JP3916178B2 - コモンレール - Google Patents
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Description
【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・レールなど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などが知られている。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内周面からなる流通路と断面真円の外周面を有する金属管を使用し、該本管レールの流通路の短径軸線方向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内周面からなる流通路と断面真円の外周面を有する金属管を使用し、該本管レールの流通路の短径軸線方向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内周面からなる流通路と断面真円の外周面を有する金属管を使用し、該本管レールの流通路の短径軸線方向に該レールの長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内周面からなる流通路と断面真円の外周面を有する金属管を使用し、該本管レールの流通路の短径軸線方向に該レールの長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、全体が断面楕円形の内周面からなる流通路と断面真円の外周面を有する本管レールに替えて、前記分岐孔付近のみに前記と同様な形状を有する金属管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内周面からなる流通路と断面真円の外周面を有する金属管を使用し、または分岐孔付近のみに同様な形状を有する金属管を用いること、また本管レールに断面真円形または、該本管レールの長径方向に長径の楕円孔からなる分岐孔を前記本管レールの流通路の短径軸線方向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流通路の短径軸線方向であって流通路の長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、外周面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、流通路の断面が楕円で外周面が真円の金属管を用い、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長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、流通路の内周面の断面が楕円で外周面が真円の金属管からなる本管レールの流通路の短径軸線方向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、同形状の金属管からなる本管レールの流通路の短径軸線方向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開口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、断面楕円形の内周面からなる流通路と断面真円の外周面を有する本管レールに、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、同形状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、本管レールに断面楕円形の内周面からなる流通路と断面真円の外周面を有する金属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開口端部に発生する応力値や、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、断面楕円形の内周面からなる流通路と断面真円の外周面を有する本管レールの前記流通路の短径軸線方向に該本管レールの長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、同形状の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の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)を断面楕円形の内周面からなる流通路を有する本管レールの該流通路の管軸方向に形成した場合と、断面楕円形の内周面からなる流通路と断面真円の外周面を有する本管レールを用いた場合でも、断面楕円形の内周面からなる流通路の長径軸線方向に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、本発明では断面楕円形の内周面からなる流通路と断面真円の外周面を有する本管レールを用い、または分岐孔付近のみを断面楕円形の内周面からなる流通路と断面真円の外周面を有するよう形成した金属管を用いること、また楕円形の流通路の短径軸線方向に断面真円形または、本管レールの長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流通路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1として断面楕円形の内周面からなる流通路1−1と断面真円の外周面1′を有する金属管を使用し、該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、例えば外径26.4mmで、断面楕円形の内周面からなる流通路の長径寸法が12.4mm、短径寸法が8.5mmの、材質STS 480の比較的厚肉の金属管であって、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の短径軸線方向に該流通路の長径方向中心と一致するよう該流通路1−1に連通し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り拡径した接続頭部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の外周面1′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、断面楕円形の内周面からなる流通路と断面真円の外周面1′を有する金属管で構成された本管レール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の外側の外周面1′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、断面楕円形の内周面からなる流通路と断面真円の外周面1′を有する金属管で構成された本管レール1に該流通路1−1の長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の外周面1′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、断面楕円形の内周面からなる流通路と断面真円の外周面1′を有する金属管で構成された本管レール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前記外周面1′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。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、全体が例えば真円形状のパイプの分岐孔付近のみを、断面楕円形の内周面からなる流通路1−1と断面真円の外周面1′を有するよう形成したもので、この場合は前記分岐孔部1−5に前記と同様の接続構造にて枝管2を接続する。分岐孔付近を断面楕円形の内周面からなる流通路1−1と断面真円の外周面1′を有するように形成する手段としては、本出願人が提案した特開平5−285527号公報の技術を応用して、外周面に楕円形部を設けた管を伸管加工する方法等によって得るのが一般的である。
【0023】
なお、上記した本管レールまたは分岐孔部付近の流通路1−1の形状としては、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、断面楕円形の内周面からなる流通路と断面真円の外周面1′を有する金属管で構成された本管レール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軸線方向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1′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の外周面にろう着または溶接することになる。
【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、断面楕円形の内周面からなる流通路と断面真円の外周面1′を有する金属管で構成し、または分岐孔付近のみを断面楕円形の内周面からなる流通路と断面真円の外周面を有するよう形成した金属管を用い、また本管レールの分岐孔部に断面真円形または、本管レールの長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流通路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′ 外周面
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 (5)
- 軸芯内部に流通路を有する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内周面からなる流通路と断面真円の外周面を有する金属管を使用し、該本管レールの流通路の短径軸線方向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内周面からなる流通路と断面真円の外周面を有する金属管を使用し、該本管レールの流通路の短径軸線方向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内周面からなる流通路と断面真円の外周面を有する金属管を使用し、該本管レールの流通路の短径軸線方向に該レールの長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内周面からなる流通路と断面真円の外周面を有する金属管を使用し、該本管レールの流通路の短径軸線方向に該レールの長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。
- 前記本管レールの分岐孔付近のみに断面楕円形の内周面からなる流通路と断面真円の外周面を有するような金属管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。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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