JP4502046B2 - 流体機器の加工方法 - Google Patents

Description

本発明は、高圧の流体が流通する通路を有する流体機器の加工方法に関する。

圧縮着火式内燃機関に燃料を噴射するための燃料噴射装置は、燃料を加圧してコモンレールに供給するサプライポンプを備えている。そのサプライポンプは、シリンダにプランジャ挿入孔が形成され、このプランジャ挿入孔にプランジャが挿入され、シリンダとプランジャによってポンプ室が形成されている。そして、シリンダ内でプランジャが往復動してポンプ室内の燃料が加圧され、シリンダに形成された吐出通路を介して高圧燃料がコモンレール側に吐出されるようになっている。

このサプライポンプは、ポンプ室内の燃料が加圧されると、シリンダは燃料圧力によりシリンダ径方向（以下、径方向と略す）外側に膨らむため、ポンプ室に臨むシリンダ内周面にはシリンダ周方向（以下、周方向と略す）の引張応力が発生する。ここで、図７は、従来のサプライポンプにおけるプランジャ挿入孔が形成された部位のシリンダ内周面の展開図であり、図中の多数の矢印は、ポンプ室内の燃料が加圧されたときに発生する引張応力の方向を示している。

そして、この図７に示すように、プランジャ挿入孔（通路に相当）と吐出通路１３ｃとが交差する交差部１３ｘには、周方向の引張応力が集中して高応力が発生し、この高応力部を起点に疲労破壊が起こり、交差部１３ｘの破損が生じる虞がある。

一方、特許文献１では、交差する２つの通路を有するアキュムレータ（すなわち、コモンレール）において、一方の通路に加工電極を挿入して電解加工を行い、２つの通路が交差する公差部に丸みを持たせることにより、交差部の面粗度の向上（すなわち、面粗度を小さくする）及び応力の分散を図って交差部の破損を防ぐ方法が提案されている。
特表２００３−５１２５５９号公報

しかしながら、特許文献１に記載の方法は、２つの通路が垂直に交差する場合には交差部の破損対策として有効であるが、２つの通路が斜めに交差する場合には交差部の破損対策として充分ではなかった。

すなわち、図８に示すように、２つの通路１３ａ、１３ｃが斜めに交差する場合には、交差部１３ｘのうち鋭角側交差部１３０ｘに特に高い応力が発生するため、２つの通路が垂直に交差する場合よりも交差部の破損が発生しやすくなる。

また、一方の通路１３ａに加工電極５０を挿入して鋭角側交差部１３０ｘの電解加工を行う場合、加工電極５０を挿入していない他方の通路１３ｃ側は加工電極５０から遠いため電解加工ができず面あれを発生し、この面あれ部１３２ｘを起点として鋭角側交差部１３０ｘが破損するという問題が生じている。

本発明は上記点に鑑みて、流体が流通する２つの通路が斜めに交差する流体機器において、２つの通路が交差する部位の破損を防止することを目的とする。

本発明は、斜めに交差する第１通路（１３ａ）と第２通路（１３ｃ）との交差部（１３ｘ）のうち鋭角側交差部（１３０ｘ）を、第１通路（１３ａ）から第２通路（１３ｃ）に向かって電解液を流しつつ、第１通路（１３ａ）に挿入される第１加工電極（５０）のみを用いて電解加工した後に、第１加工電極（５０）および第２通路（１３ｃ）に挿入される第２加工電極（５１）を用いて同時に電解加工することを特徴とする。

このようにすれば、鋭角側交差部（１３０ｘ）全体において加工電極（５０、５１）との距離が近いため、鋭角側交差部（１３０ｘ）全体において電解加工が可能になり、鋭角側交差部（１３０ｘ）全体において面粗度を小さくすることができるとともに、鋭角側交差部（１３０ｘ）の応力を分散させることができ、ひいては鋭角側交差部（１３０ｘ）の破損を防止することができる。

ところで、電解加工の条件によっては（例えば、加工の時間が長い場合）、主に一方の加工電極で電解加工される領域と主に他方の加工電極で電解加工される領域との境界部に、図４に示すような先端が先細りした形状の凸部６０が形成されることがある。この場合には凸部に応力が集中しやすくなるため、鋭角側交差部（１３０ｘ）の破損を防止するうえで望ましくない。

これに対し、本発明によると、第１加工電極（５０）のみを用いて電解加工する際、第１加工電極（５０）から発生した陰イオンが電解液によって鋭角側交差部（１３０ｘ）側に導かれるため、鋭角側交差部（１３０ｘ）における先端角部の材料が確実に除去される。したがって、その後２つの加工電極（５０、５１）を用いて電解加工した際に凸部が形成され難くなり、鋭角側交差部（１３０ｘ）の応力を分散させることができる。

また、鋭角側交差部（１３０ｘ）における先端角部（１３１ｘ）を切削加工にて除去した後に、２つの加工電極（５０、５１）を用いて電解加工することができる。

これによると、鋭角側交差部（１３０ｘ）における先端角部（１３１ｘ）の材料を予め除去することにより、その後２つの加工電極（５０、５１）を用いて電解加工した際に凸部が形成され難くなり、鋭角側交差部（１３０ｘ）の応力を分散させることができる。

また、電解加工を行う際、基材（１３）と加工電極（５０、５１）間に断続的に通電することができる。

ところで、基材（１３）と加工電極（５０、５１）間に連続的に通電する場合は、溶解した材料が鋭角側交差部（１３０ｘ）に残って面荒れが発生しやすいが、基材（１３）と加工電極（５０、５１）間に断続的に通電した場合は、通電時に溶解した材料は非通電時に電解液によって鋭角側交差部（１３０ｘ）から他の部位に流されるため、鋭角側交差部（１３０ｘ）の面荒れが発生し難い。

なお、特許請求の範囲およびこの欄で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について説明する。図１（ａ）は本実施形態に係る加工方法を適用したポンプの電解加工前の状態を示す要部の断面図、図１（ｂ）は電解加工後の状態を示す要部の断面図である。このポンプは、圧縮着火式内燃機関に燃料を噴射するための燃料噴射装置において、高圧の燃料を蓄えるコモンレールに高圧の燃料を供給するサプライポンプとして用いられる。

図１に示すように、金属製のシリンダ１３には、円柱状のプランジャ挿入孔１３ａが形成されており、このプランジャ挿入孔１３ａに、円柱状のプランジャ（図示せず）が往復動自在に挿入される。そして、プランジャの上端面とシリンダ１３の内周面とによりポンプ室１５が形成される。なお、シリンダ１３は、本発明の基材に相当する。また、プランジャ挿入孔１３ａは、本発明の第１通路に相当する。

シリンダ１３の側面には、ポンプ室１５に常時連通する吐出通路１３ｃが形成されている。そして、ポンプ室１５は、この吐出通路１３ｃおよび図示しない高圧燃料配管を介して図示しないコモンレールに接続されている。

吐出通路１３ｃは、プランジャ挿入孔１３ａに対して斜めに交差しており、このプランジャ挿入孔１３ａと吐出通路１３ｃとが交差する交差部１３ｘは、電解加工によって金属材料が除去される（詳細後述）。なお、吐出通路１３ｃは、本発明の第２通路に相当する。

次に、交差部１３ｘの電解加工について説明する。吐出通路１３ｃはプランジャ挿入孔１３ａに対して斜めに交差しているため、プランジャ挿入孔１３ａと吐出通路１３ｃとが交差する交差部１３ｘの一部は、鋭角な交差部となる。以下、この鋭角な交差部を鋭角側交差部１３０ｘという。

本実施形態では、図１（ａ）に示すように、２つの加工電極５０、５１を用いて、鋭角側交差部１３０ｘの電解加工を行う。第１加工電極５０の一端は、プランジャ挿入孔１３ａに挿入され、鋭角側交差部１３０ｘにおけるプランジャ挿入孔１３ａ側の面に対向して配置される。第２加工電極５１の一端は、吐出通路１３ｃに挿入され、鋭角側交差部１３０ｘにおける吐出通路１３ｃ側の面に対向して配置される。

そして、図示しない直流電源の−極に２つの加工電極５０、５１の他端を接続し、直流電源の＋極にシリンダ１３を接続して、２つの加工電極５０、５１とシリンダ１３間に電圧を加えるとともに、鋭角側交差部１３０ｘに電解液を流すことにより、図１（ｂ）に示すように、鋭角側交差部１３０ｘの金属材料が溶解される。なお、この電解加工を行う際、２つの加工電極５０、５１とシリンダ１３間に連続的に通電してもよいし、あるいは、２つの加工電極５０、５１とシリンダ１３間に断続的に通電してもよい（所謂、パルス電解加工でもよい）。

ここで、鋭角側交差部１３０ｘ全体（すなわち、鋭角側交差部１３０ｘにおけるプランジャ挿入孔１３ａ側の領域および鋭角側交差部１３０ｘにおける吐出通路１３ｃ側の領域）において加工電極５０、５１との距離が近いため、鋭角側交差部１３０ｘ全体において電解加工が確実に行われる。これにより、鋭角側交差部１３０ｘ全体において面粗度が小さくなるとともに、鋭角側交差部１３０ｘの応力が分散されるため、鋭角側交差部１３０ｘの破損を防止することができる。

また、２つの加工電極５０、５１とシリンダ１３間に連続的に通電する場合は、溶解した金属材料が鋭角側交差部１３０ｘに残って面荒れが発生しやすいが、２つの加工電極５０、５１とシリンダ１３間に断続的に通電した場合は、通電時に溶解した金属材料は非通電時に電解液によって鋭角側交差部１３０ｘから他の部位に流されるため、鋭角側交差部１３０ｘの面荒れが発生し難い。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について説明する。図２（ａ）は本実施形態に係る加工方法における電解加工前の状態を示す断面図、図２（ｂ）は電解加工の中間状態を示す断面図、図２（ｃ）は電解加工後の状態を示す断面図である。第１実施形態と同一もしくは均等部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。

ところで、電解加工の条件によっては（例えば、加工の時間が長い場合）、図３に示すように、主に第１加工電極５０で電解加工される領域と主に第２加工電極５１で電解加工される領域との境界部に、先端が先細りした形状の凸部６０が形成されることがある。この場合には凸部６０に応力が集中しやすくなるため、鋭角側交差部１３０ｘの破損を防止するうえで望ましくない。本実施形態は、このような凸部６０が形成されることを防止するようにしたものである。

本実施形態では、以下述べるように、２つの加工電極５０、５１のうち第１加工電極５０のみを用いて鋭角側交差部１３０ｘの電解加工を行った後に、２つの加工電極５０、５１を用いて鋭角側交差部１３０ｘの電解加工を行う。

まず、第１加工電極５０の一端を、プランジャ挿入孔１３ａに挿入し、鋭角側交差部１３０ｘにおけるプランジャ挿入孔１３ａ側の面に対向して配置する（図２（ａ）参照）。

続いて、第１加工電極５０とシリンダ１３間に電圧を加えるとともに、鋭角側交差部１３０ｘに電解液を流して、第１電解加工工程を実施する。これにより、図２（ｂ）に示すように、鋭角側交差部１３０ｘにおけるプランジャ挿入孔１３ａ側の面の金属材料が溶解され、鋭角側交差部１３０ｘにおける先端角部１３１ｘ（すなわち、凸部６０が形成される部位の近傍）の金属材料も除去される。

続いて、図２（ｃ）に示すように、第２加工電極５１の一端を、吐出通路１３ｃに挿入し、鋭角側交差部１３０ｘにおける吐出通路１３ｃ側の面に対向して配置する。そして、２つの加工電極５０、５１とシリンダ１３間に電圧を加えるとともに、鋭角側交差部１３０ｘに電解液を流して、第２電解加工工程を実施する。これにより、鋭角側交差部１３０ｘの金属材料が溶解される。

そして、第１電解加工工程にて鋭角側交差部１３０ｘにおける先端角部１３１ｘの金属材料が予め除去されているため、第２電解加工工程を実施した際に凸部６０が形成され難くなる。

なお、本実施形態の第１電解加工工程では、第１加工電極５０の代わりに第２加工電極５１を用い、第２加工電極５１を吐出通路１３ｃに挿入して電解加工を行ってもよい。この場合においても、第１電解加工工程にて鋭角側交差部１３０ｘにおける先端角部１３１ｘの金属材料が予め除去されるため、第２電解加工工程を実施した際に凸部６０が形成され難くなる。

（第３実施形態）
本発明の第３実施形態について説明する。図４は本実施形態に係る加工方法を示す断面図である。第１実施形態と同一もしくは均等部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。

本実施形態では、まず図４（ａ）に示すように、図示しないドリル盤に装着したドリル７０の一端をプランジャ挿入孔１３ａに挿入し、図４（ｂ）に示すようにドリル７０による切削加工にて鋭角側交差部１３０ｘにおける先端角部１３１ｘを除去する。

続いて、図４（ｃ）に示すように、第１加工電極５０の一端を、プランジャ挿入孔１３ａに挿入し、鋭角側交差部１３０ｘにおけるプランジャ挿入孔１３ａ側の面に対向して配置するとともに、第２加工電極５１の一端を、吐出通路１３ｃに挿入し、鋭角側交差部１３０ｘにおける吐出通路１３ｃ側の面に対向して配置する。そして、２つの加工電極５０、５１とシリンダ１３間に電圧を加えるとともに、鋭角側交差部１３０ｘに電解液を流して、電解加工工程を実施する。これにより、鋭角側交差部１３０ｘの金属材料が溶解される。

そして、切削加工工程にて鋭角側交差部１３０ｘにおける先端角部１３１ｘの金属材料が予め除去されているため、電解加工工程を実施した際に凸部６０が形成され難くなる。

なお、切削加工工程では鋭角側交差部１３０ｘにおける先端角部１３１ｘの金属材料が除去されればよいため、プランジャ挿入孔１３ａの軸線に対する先端角部１３１ｘの切削面の角度（すなわち、プランジャ挿入孔１３ａの軸線に対するドリル７０の軸線の角度）は任意に設定することができる。

（第４実施形態）
本発明の第４実施形態について説明する。図５は本実施形態に係る加工方法を示す断面図である。第１実施形態と同一もしくは均等部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。

本実施形態では、まず図５（ａ）に示すように図示しないスロッターに装着したスロッターバイト８０の一端をプランジャ挿入孔１３ａに挿入し、図５（ｂ）に示すようにスロッターバイト８０による切削加工にて鋭角側交差部１３０ｘにおける先端角部１３１ｘを除去する。

続いて、図５（ｃ）に示すように、第１加工電極５０の一端を、プランジャ挿入孔１３ａに挿入し、鋭角側交差部１３０ｘにおけるプランジャ挿入孔１３ａ側の面に対向して配置するとともに、第２加工電極５１の一端を、吐出通路１３ｃに挿入し、鋭角側交差部１３０ｘにおける吐出通路１３ｃ側の面に対向して配置する。そして、２つの加工電極５０、５１とシリンダ１３間に電圧を加えるとともに、鋭角側交差部１３０ｘに電解液を流して、電解加工工程を実施する。これにより、鋭角側交差部１３０ｘの金属材料が溶解される。

そして、切削加工工程にて鋭角側交差部１３０ｘにおける先端角部１３１ｘの金属材料が予め除去されているため、電解加工工程を実施した際に凸部６０が形成され難くなる。

なお、切削加工工程では鋭角側交差部１３０ｘにおける先端角部１３１ｘの金属材料が除去されればよいため、プランジャ挿入孔１３ａの軸線に対する先端角部１３１ｘの切削面の角度は任意に設定することができる。

（第５実施形態）
本発明の第５実施形態について説明する。図６（ａ）は本実施形態に係る加工方法における電解加工前の状態を示す断面図、図６（ｂ）は電解加工の中間状態を示す断面図である。第１実施形態と同一もしくは均等部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。

本実施形態は、第２実施形態における第１電解加工工程、すなわち、第１加工電極５０のみを用いて鋭角側交差部１３０ｘの電解加工を行う工程での、電解液の流れ向きを規定したものである。

本実施形態では、図６（ａ）に矢印Ａで示すように、プランジャ挿入孔１３ａ側から吐出通路１３ｃに向かって電解液を流すようにしている。そして、第１加工電極５０の一端を、電解液の流入側であるプランジャ挿入孔１３ａに挿入し、鋭角側交差部１３０ｘにおけるプランジャ挿入孔１３ａ側の面に対向して配置する。

続いて、プランジャ挿入孔１３ａ側から吐出通路１３ｃに向かって電解液を流しつつ、第１加工電極５０とシリンダ１３間に電圧を加えて、第１電解加工工程を実施する。ここで、電解加工においては、加工電極から発生した陰イオンが電解液を通って移動し、その陰イオンがワークに到達すると陰イオンとワークが反応してワークが溶解される。そして、本実施形態では、第１加工電極５０を、電解液の流入側であるプランジャ挿入孔１３ａに挿入しているため、第１加工電極５０から発生した陰イオンは電解液によって鋭角側交差部１３０ｘ側に導かれる。したがって、図６（ｂ）に示すように、鋭角側交差部１３０ｘにおける先端角部１３１ｘ（図６（ａ）参照）の金属材料が確実に除去される。

続いて、第２実施形態と同様に、２つの加工電極５０、５１を用いて第２電解加工工程を実施する。そして、第１電解加工工程にて鋭角側交差部１３０ｘにおける先端角部１３１ｘの金属材料が予め除去されているため、第２電解加工工程を実施した際に凸部６０（図３参照）が形成され難くなる。

（他の実施形態）
上記各実施形態では、燃料噴射装置のサプライポンプに本発明を適用した例を示したが、高圧の流体が流通する通路を有する流体機器に本発明を適用することができる。

（ａ）は本発明の第１実施形態に係る加工方法における電解加工前の状態を示す断面図、（ｂ）は電解加工後の状態を示す断面図である。 （ａ）は本発明の第２実施形態に係る加工方法における電解加工前の状態を示す断面図、（ｂ）は電解加工の中間状態を示す断面図、（ｃ）は電解加工後の状態を示す断面図である。 電解加工後に凸部６０が残る例を示す断面図である。 本発明の第３実施形態に係る加工方法を示す断面図である。 本発明の第４実施形態に係る加工方法を示す断面図である。 （ａ）は本発明の第５実施形態に係る加工方法における電解加工前の状態を示す断面図、（ｂ）は電解加工の中間状態を示す断面図である。 従来のサプライポンプにおけるシリンダ内周面の展開図である。 課題の説明に供するための流体機器の加工方法を示す断面図である。

符号の説明

１３ シリンダ（基材）
１３ａ プランジャ挿入孔（第１通路）
１３ｃ 吐出通路（第２通路）
１３ｘ 交差部
５０ 第１加工電極
５１ 第２加工電極
１３０ｘ 鋭角側交差部

Claims (4)

1. 流体が流通する第１通路（１３ａ）と第２通路（１３ｃ）が斜めに交差して形成された基材（１３）を有する流体機器の加工方法であって、
   前記第１通路（１３ａ）と前記第２通路（１３ｃ）との交差部（１３ｘ）のうち鋭角側交差部（１３０ｘ）を、前記第１通路（１３ａ）から前記第２通路（１３ｃ）に向かって電解液を流しつつ、前記第１通路（１３ａ）に挿入される第１加工電極（５０）のみを用いて電解加工した後に、前記第１加工電極（５０）および前記第２通路（１３ｃ）に挿入される第２加工電極（５１）を用いて同時に電解加工することを特徴とする流体機器の加工方法。
2. 前記鋭角側交差部（１３０ｘ）における先端角部（１３１ｘ）を切削加工にて除去した後に、前記２つの加工電極（５０、５１）を用いて電解加工することを特徴とする請求項１に記載の流体機器の加工方法。
3. 前記電解加工を行う際、前記基材（１３）と前記加工電極（５０、５１）間に断続的に通電することを特徴とする請求項１または２に記載の流体機器の加工方法。
4. 請求項１ないし３のいずれか１つに記載の流体機器の加工方法を用いて流体機器を製造することを特徴とする流体機器の製造方法。

Images