JP5402886B2 - 超高圧作動油供給方法 - Google Patents

Description

本発明は、オートフレッテージ加工を施すワーク、特に、コモンレールに対して超高圧作動油を供給する方法に関する。

図１は、ディーゼルエンジン用のコモンレールシステムの一例を示す説明図である。
ディーゼルエンジン用のコモンレールシステムにおいて、燃料ポンプ１３から吐出された燃料は、コモンレール１５に加圧供給される。コモンレール１５は、燃料ポンプ１３から圧送された燃料を高圧状態で蓄え、高圧配管１６を介して各気筒（ここでは、４気筒を例示）の燃料噴射弁２０に供給する。燃料噴射弁２０は、低圧配管１７と接続されており、低圧配管１７を介して余剰燃料を燃料タンク１０に戻すことが可能となっている。コモンレール１５には、コモンレール１５内の燃料圧力を検出するレール圧センサ１５ａが取り付けられている。ＥＣＵ６０は、レール圧センサ１５ａの検出値に基づき燃料調量弁１４を作動させることで、燃料ポンプ１３からコモンレール１５への燃料圧送量を制御する。

この明細書中で「配管口」とは、コモンレール１５において高圧配管１６がねじ止めされる開口部を指して用いられる。一方、「接続口部」とは、ワークの軸方向の両端部の接続用の内部空間部を指して用いられ、コモンレール１５においては、燃料ポンプ１３からの配管の接続部などが挿入される。

特許文献１にみられるように、密閉状態で高圧をかけて材料組織に残留応力を残して強度をあげる加工方法（オートフレッテージ加工と称す）が知られており、ディーゼルコモンレールシステム部品などの耐圧疲労強度が必要とされる部品の、疲労強度増強を目的とした残留圧縮応力付与に、このような加工方法は利用されている。
オートフレッテージ加工では、ワークの内側においては塑性変形させるように、かつ、ワークの外側においては弾性変形させるものの塑性変形させないような高圧力をワーク内部に与えている。これによって、ワークに残留圧縮応力を付与し、ワークの耐圧疲労強度を増強させている。

図２は、コモンレール１５に対して超高圧作動油を供給する従来技術の説明図である。
図２において、コモンレール１５の右端開口は、封止部材２２により封止され、左端開口は、封止管２３が連結している。封止管１３の先端部２３’は、円錐形状になっており、コモンレール１５の左端開口をシールすることができるようになっている。封止管２３に中心部には、増圧シリンダ５０から超高圧に昇圧された作動油２を送り込む連通路２４が設けられている。コモンレール１５の配管口３は、シールピン５とキャップ４で密閉される。連通路２４を介して、増圧シリンダ５０で超高圧に昇圧された作動油２が送り込まれて、コモンレール１５の内部室ＩＣには、超高圧（７００〜８００ＭＰａ程度）の作動油２が充填され、オートフレッテージ加工が施される。

この従来技術の場合に、コモンレール１５（以下ワークともいう）に対して超高圧作動油を供給する場合、まず、ワークの内部貫通路ＩＣに、オートフレッテージ加工用の作動油を、回路５３により低圧状態で充填する（オートフレッテージ加工用の作動油の低圧状態を低圧油という）。次に、オートフレッテージ加工行うために、ワークへの充填を低圧油から高圧油（オートフレッテージ加工時作動油の高圧状態を高圧油という）に切り替える。このとき、増圧シリンダ５０から作動油を供給して増圧する際、低圧の油が逆流しないようにチェック弁５２（逆止弁）を用いていた。このため、チェック弁（流路が狭い）による圧損などで作動油の充填に時間がかかる（応答性が悪い）とともに、チェック弁が超高圧にさらされることから故障の原因となっていた。また、チェック弁やジョイントなど部品数も多くなってメインテナンスに手間がかかっていた。

特開２００４−９２５５１号公報

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、オートフレッテージ加工を施すワーク、特に、コモンレールに対して超高圧作動油を迅速に供給する装置を提供することを目的とするものである。

上記課題を解決するために、請求項１の発明は、軸線上にある一方と他方の接続口部（７、７’）と内部貫通路（ＩＣ）を有し、かつ、該内部貫通路（ＩＣ）の一方と他方の貫通路端部口（８、８’）が、それぞれ、前記接続口部（７、７’）に接続するワーク（１５）において、オートフレッテージ加工のための作動油を供給充填する方法であって、前記一方と他方の接続口部（７、７’）をクランプ封止し、低圧の作動油を、前記一方と他方の接続口部（７、７’）のいずれかを介して、密閉された前記内部貫通路（ＩＣ）に供給充填する段階と、前記低圧の作動油の充填後、それぞれ、封止部材（２２）と封止管（２３）によって、前記一方と他方の双方の貫通路端部口（８、８’）をクランプ封止する段階と、前記貫通路端部口（８、８’）のクランプ封止後、前記封止管（２３）に設けられた連通路（２４）を介して、増圧シリンダ（５０）で超高圧に昇圧した作動油を、前記内部貫通路（ＩＣ）に供給充填する段階と、を具備するオートフレッテージ加工のための作動油を供給充填する方法である。

これにより、チェック弁を使用せずに、作動油の充填を短時間で行うことができ、応答性が良い。また、故障の原因となる部品を極力減らすことが出来るとともに、メインテナンスを容易に行うことができる。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記ワーク（１５）にオートフレッテージ加工を行った後、前記作動油の供給を停止して、前記接続口部（７、７’）をクランプ封止した状態で、前記貫通路端部口（８、８’）のクランプ封止を解除して、エアーにより前記内部貫通路（ＩＣ）内に充填された作動油を、油抜き回収する段階を、さらに具備するオートフレッテージ加工のための作動油を供給充填する方法である。これにより、作動油の回収を容易に行うことができる。

なお、上記に付した符号は、後述する実施形態に記載の具体的実施態様との対応関係を示す一例である。

ディーゼルエンジン用のコモンレールシステムの一例を示す説明図である。 コモンレールに対して超高圧作動油を供給する従来技術の説明図である。 高圧下でオートフレッテージ加工を施すワークの一例を模式的に示す説明図である。 本発明の一実施形態の超高圧作動油を供給する方法を実施する装置の正面図である。 本発明の一実施形態の超高圧作動油を供給する方法を実施する装置の上部ユニットの正面図である。 本発明の一実施形態の超高圧作動油を供給する方法を実施する装置の下部ユニットの正面図である。 本発明の一実施形態の超高圧作動油を供給するシステムを説明する概略回路図である。 （ａ）〜（ｄ）は、本発明の一実施形態の超高圧作動油を供給する方法を説明する説明図である。（ａ）は、供給前、（ｂ）は、低圧の作動油を供給充填する段階、（ｃ）は、高圧に昇圧した作動油を供給充填する段階、（ｄ）は、作動油を油抜き回収する段階の説明図である。ＡＦは、オートフレッテージ加工を意味している。

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態を説明する。
高圧下でオートフレッテージ加工を施すワークの一例としては、特にディーゼルコモンレールシステム部品などの、耐圧疲労強度が必要とされる部品が挙げられる。その他、疲労強度増強を目的とした残留圧縮付与が必要とされる部品ならいずれもワークとなりうる。以下の説明では、ワークとして、コモンレール配管にオートフレッテージ加工を施す場合を一例としてあげて、本発明の一実施形態を説明する。

まず、ワークに対するオートフレッテージ加工を説明する。図３は、高圧下でオートフレッテージ加工を施すワークの一例を模式的に示す説明図である。
図３において、ワークであるコモンレール１５の接続口部７’の貫通路端部口８’は、封止部材２２により封止され、コモンレール１５の接続口部７の貫通路端部口８は、封止管２３が接合して封止している。接続口部７、７’は、内周に雌ねじが切られた空間部であり、燃料ポンプ１３からコモンレール１５への燃料が送られる配管などが接続する。接続口部の片方には、その他、センサを取り付けたり、止め栓ねじで封止されることもある。

封止管２３の先端部２３’は、円錐形状になっており、コモンレール１５の接続口部７の貫通路端部口８をシールすることができるようになっている。封止管２３の中心部には、後述する増圧シリンダ５０から超高圧に昇圧された作動油２を送り込む連通路２４が設けられている。コモンレール１５の配管口３は、シールピン５とキャップ４で密閉される。連通路２４を介して、増圧シリンダ１１で超高圧に昇圧された作動油２が送り込まれて、コモンレール１５の内部貫通路ＩＣには、超高圧（多くの場合７００〜８００ＭＰａ程度）の作動油２が充填され、オートフレッテージ加工が施される。

図４は、本発明の一実施形態の超高圧作動油を供給する方法を実施する装置の正面図である。図５は、本発明の一実施形態の超高圧作動油を供給する方法を実施する装置の上部ユニットの正面図である。図６は、本発明の一実施形態の超高圧作動油を供給する方法を実施する装置の下部ユニットの正面図である。図７は、本発明の一実施形態において、超高圧作動油を供給するシステムを説明する概略回路図である。図８（ａ）〜（ｄ）は、本発明の一実施形態の超高圧作動油を供給する方法を説明する説明図である。（ａ）は、供給前、（ｂ）は、低圧の作動油を供給充填する段階、（ｃ）は、高圧に昇圧した作動油を供給充填する段階、（ｄ）は、作動油を油抜き回収する段階の説明図である。

図４〜６を参照して、本発明の一実施形態を実施する装置を説明する。図４において、ベース５３に４本のガイド柱５４を介して上部フレーム５５が構築されている。摺動フレーム５６は、上下動シリンダ５１により、ガイド柱５４にガイドされて、ワークであるコモンレール１５を押圧するために上下動する。摺動フレーム５６には、上部ユニット４０が、ガイド環体４２により、さらに所定範囲で上下動可能に設置されている。図５には、上部ユニット４０の詳細が示されている。スプリング４１により押圧された上部ユニット４０は、ガイド環体４２で規制されている範囲で、外力を受けると上下動可能となっている。このスプリング４１による機構は、低圧の作動油を供給充填するために上部ユニット４０の下面部４０’が、コモンレール１５の上端部開口（上端部端面）、すなわち、接続口部７’を封止して停止した後、さらに、封止部材２２だけが下降することが出来るようにするために設けられている。封止部材２２の中心の流路は、内部貫通路ＩＣ内の圧力をモニターするセンサとつながっている。

ベース５３には、下部ユニット３０が固定設置されている。図６を参照して、下部ユニット３０を簡単に説明する。封止管２３は下方には不動となっている。下部ユニット摺動体３０’は、ガイドピン３２がスロット穴３１にガイドされて、上下動可能に設置されている。スプリング３３は、下部ユニット摺動体３０’を、ストッパ３４の位置で上方に付勢している。穴３６は、コモンレール１５の内部貫通路２に、図７に示す油圧経路９０から送られた低圧の作動油を供給充填するための連結穴である。コモンレール１５の接続口部７に、封止管２３の先端部２３’が挿入され、貫通路端部口８がクランプ封止されていない状態で、Ｏリング３５でコモンレール１５の下端部端面がシール可能となっている。ベース５３の下方には増圧シリンダが設置されている。

低圧クランプ段階（図８（ｂ）参照）では、上部ユニット４０の下面部４０’が、コモンレール１５の上端部端面、すなわち、接続口部７’に蓋をするように封止して停止する。同時に、コモンレール１５の下端部端面、すなわち、接続口部７を、下部ユニット摺動体３０’のＯリング３５で封止する。このとき、図８（ｂ）に示すように、接続口部７、７’は、共に封止されているが、貫通路端部口８、８’は、封止部材２２と封止管２３によってはクランプ封止されていない。このため、コモンレール１５の内部貫通路２に、油圧経路９０を介して低圧の作動油を供給充填することができるのである。

低圧クランプ段階において、作動油を供給充填されると、下動シリンダ５１が駆動されて、封止部材２２がさらに下降して、貫通路端部口８、８’は、クランプ封止される。このとき、上部ユニット４０の下面部４０’と下部ユニット摺動体３０’は、それぞれスプリング４１、３３によって逃げるので、封止部材２２の下降を妨げることはない。
封止部材２２と封止管２３によって、貫通路端部口８、８’がクランプ封止されたならば、増圧シリンダ５０から、超高圧に昇圧された作動油２が連通路２４を通って、内部貫通路ＩＣに供給充填されて、オートフレッテージ加工が行われる。

図８を参照して、本発明の一実施形態と追加実施形態のオートフレッテージ加工のための作動油を供給充填する方法（ａ）〜（ｃ）と、作動油を油抜き回収する方法（ｄ）を説明する。
（ａ）供給前
コモンレール１５の配管口には、キャップ４が被されて、密閉状態しなっている。本発明の一実施形態を実施する装置に、ワークとしてのコモンレール１５を設置する。

（ｂ）低圧の作動油を供給充填する段階
低圧の作動油２を油圧回路９０から、穴３６を経て、低圧クランプしたワーク内部に供給する。接続口部７、７’がクランプ封止され、密閉された内部貫通路ＩＣに、低圧の作動油が供給充填される。
（ｃ）高圧に昇圧した作動油を供給充填する段階
低圧の作動油の充填後、それぞれ、封止部材２２と封止管２３によって、貫通路端部口８、８’をクランプ封止したら、封止管２３に設けられた連通路２４を介して、増圧シリンダ５０で超高圧に昇圧した作動油を、内部貫通路ＩＣに供給充填する。

（ｄ）作動油を油抜き回収する段階
低圧クランプされている状態で、貫通路端部口８、８’のクランプ封止を解除して、図７の管路９１を通るエアーにより内部貫通路ＩＣ内に充填された作動油を、油抜き回収する。
これらの各段階において、センサにより、作動油２の圧力をモニターすれば、自動的に次の段階に移行制御することが出来る。

以上の説明では、ワークとして、コモンレール１５を一例としてあげて、説明したが、これに限らず、軸線上にある一方と他方の接続口部を有するワークならば、全て本発明の実施形態を適用することが出来る。

２ 作動油
３ 配管口
４ キャップ
１５ コモンレール、ワーク
２２ 封止部材
２３ 封止管
２４ 連通路
３０ 下部ユニット
４０ 上部ユニット
５０ 増圧シリンダ

Claims (2)

1. 軸線上にある一方と他方の接続口部（７、７’）と内部貫通路（ＩＣ）を有し、かつ、該内部貫通路（ＩＣ）の一方と他方の貫通路端部口（８、８’）が、それぞれ、前記接続口部（７、７’）に接続するワーク（１５）において、オートフレッテージ加工のための作動油を供給充填する方法であって、
   前記一方と他方の接続口部（７、７’）をクランプ封止し、低圧の作動油を、前記一方と他方の接続口部（７、７’）のいずれかを介して、密閉された前記内部貫通路（ＩＣ）に供給充填する段階と、
   前記低圧の作動油の充填後、それぞれ、封止部材（２２）と封止管（２３）によって、前記一方と他方の双方の貫通路端部口（８、８’）をクランプ封止する段階と、
   前記貫通路端部口（８、８’）のクランプ封止後、前記封止管（２３）に設けられた連通路（２４）を介して、増圧シリンダ（５０）で超高圧に昇圧した作動油を、前記内部貫通路（ＩＣ）に供給充填する段階と、を具備するオートフレッテージ加工のための作動油を供給充填する方法。
2. 前記ワーク（１５）にオートフレッテージ加工を行った後、前記作動油の供給を停止して、前記接続口部（７、７’）をクランプ封止した状態で、前記貫通路端部口（８、８’）のクランプ封止を解除して、エアーにより前記内部貫通路（ＩＣ）内に充填された作動油を、油抜き回収する段階を、さらに具備する請求項１に記載のオートフレッテージ加工のための作動油を供給充填する方法。