JP5534495B2 - 高圧燃料噴射管のオートフレッテージ処理を含めた耐圧検査におけるシール方法 - Google Patents

Description

本発明は、例えばディーゼル内燃機関における燃料の供給路等として配設使用される、比較的細径からなる厚肉細径鋼管による高圧燃料噴射管の製造時において、該高圧燃料噴射管に高圧の内圧を付与する時の接続頭部のオートフレッテージ処理を含めた耐圧検査におけるシール方法に関する。

従来、この種の高圧燃料噴射管としては、例えば図５に示すように、比較的細径からなる厚肉細径鋼管２１の接続端部に、球面状のシート面２３と、該シート面２３から軸芯方向に間隔をおいて設けた環状フランジ部２５と、前記シート面２３に連なって前記環状フランジ部２５まで先端に向って先細りとなる円錐面２４とから形成された接続頭部２２を有するものが知られている（特許文献１の図４参照）。図中、２６は接続頭部のプレス成形により生じたポケットである。

このような構造の高圧燃料噴射管は、その製造時において耐圧検査等の内圧付与作業が行われる。この耐圧検査等には、例えば内圧疲労強度を向上させるために行われるオートフレッテージ処理がある。このオートフレッテージ処理を含めた高圧燃料噴射管の耐圧検査等は、該高圧燃料噴射管の接続頭部をシールした状態で当該管内に高圧を付与して行われるのが一般的である。
従来行われている高圧燃料噴射管の耐圧検査方法としては、例えば図６に示す方法が知られている（特許文献２参照）。この方法は、開口部に円錐状の面３２を有する円筒部３１が形成された相手部材３０と、この相手部材３０の前記円筒部３１に内挿された、高圧燃料噴射管３３の接続頭部３４の端面にほぼ平行に対向する端面３６に高圧燃料噴射管３３の開口部を囲むように管軸と同軸的に形成された環状突起３７を有する中間部材３５と、前記高圧燃料噴射管３３の接続頭部３４を前記相手部材３０に押圧するためのキャップナット３８とから構成された押圧装置を用いて行う方法である。すなわち、この方法は、高圧燃料噴射管３３の接続頭部３４のシール面３９以外の端面３６を、相手部材３０に組込んだ中間部材３５の環状突起３７に圧接させてシールする方法である。
特開２００１−２８０２１７号 ドイツ特許ＤＥ １９５ ３１ ７４３ Ｃ１号

しかしながら、前記した従来の押圧装置による高圧燃料噴射管のシール方法は、高圧燃料噴射管の接続頭部のシート面以外の面にてシールしているが、接続頭部のシート面に対して変形を防止するための処置や対策がなされていないため、オートフレッテージ処理のように５０００ＭＰａを超える高圧となると漏れを防止するために中間部材の環状突起を高圧燃料噴射管の接続頭部端面に強くかつ深く押し込む必要があり、その結果、相手部材側の円錐状面と接続頭部のシート面との間に隙間が形成されていることにより接続頭部のシート面が全く拘束されていないため変形してシート面形状に狂いを生じたり、前記隙間に異物が侵入してシート面に疵をつけるおそれがあった。

本発明は、上記した問題を解決するためになされたもので、オートフレッテージ処理等を施す際にシート面の変形やシート面の疵を防止し得る高圧燃料噴射管のオートフレッテージ処理を含めた耐圧検査におけるシール方法を提案しようとするものである。

本発明に係る高圧燃料噴射管のオートフレッテージ処理を含めた耐圧検査におけるシール方法は、シート面が形成された接続頭部を有する高圧燃料噴射管の内部へ高圧を付与する際のオートフレッテージ処理を含めた耐圧検査におけるシール方法であって、前記接続頭部の首下部背面をステーブロックに当接させ、かつ少なくとも前記シート面形状と略合致する凹部形状を呈したシート面変形防止面を有するとともに軸芯に管軸方向の貫孔を有するシート面変形防止部材の前記シート面変形防止面を前記シート面に当接させて、当該シート面変形防止部材にてシールする高圧燃料噴射管のオートフレッテージ処理を含めた耐圧検査におけるシール方法において、前記シート面変形防止部材に内挿され、端部にコーン状突起を有するシールプラグの前記コーン状突起を前記接続頭部端面開口部に挿入、押圧してシールすることを特徴とするものである。

上記本発明のオートフレッテージ処理を含めた耐圧検査におけるシール方法における前記シート面変形防止部材としてはスリーブ状のものを用いることができる。また、前記高圧燃料噴射管の内部へ高圧を付与する際には、前記シート面変形防止部材および／またはステーブロックで前記シート面を軸方向に押圧することを好ましい態様とするものである。またさらに、本発明のオートフレッテージ処理を含めた耐圧検査におけるシール方法は、前記シート面変形防止部材のシート面変形防止面とシート面との間に前記シート面を保護するための軟質金属を介在させたり、あるいは前記シート面変形防止部材のシート面変形防止面に前記シート面を保護するための軟質金属層を設けることを好ましい態様とするものである。
なお、本発明のオートフレッテージ処理を含めた耐圧検査におけるシール方法においては、前記シート面変形防止部材の前記シート面変形防止面を、前記シート面に連なる円錐面と略合致する凹部形状としてもよい。

本発明に係る高圧燃料噴射管のオートフレッテージ処理を含めた耐圧検査におけるシール方法は、シート面変形防止部材とシールプラグの両方を用いる方法であり、シールはシールプラグで行い、シート面変形防止部材はシート面の変形のみを防止するか、またはシート面変形防止部材もシート面の変形防止機能だけでなくシール機能を持たすことができる。そして、このような機能を有する本発明に係る高圧燃料噴射管のオートフレッテージ処理を含めた耐圧検査におけるシール方法は、例えば５，０００〜１０，０００ＭＰａにも達するオートフレッテージ圧付与時にシート面がスリーブ状のシート面変形防止部材のシート面変形防止面と当接していることにより拘束されているので、シールプラグと高圧燃料噴射管の接続頭部とが大きな軸力で相互に押圧され、かつ高圧燃料噴射管内に高圧のオートフレッテージ圧が付与されても該シート面の変形を防止することが可能である。また、スリーブ状のシート面変形防止部材をシート面に当接、好ましくは管軸方向に押圧し、高圧燃料噴射管接続頭部のポケットの底部に存在する皺疵に軸力を付与することにより、オートフレッテージ処理に伴う皺疵の深さの進行と接続頭部開口部の拡開の防止が可能である。さらに、高圧燃料噴射管への高内圧付与時に接続頭部端面開口部にシールプラグの当該コーン状突起を挿入、押圧しても、あるいは該コーン状突起の挿入、押圧により該コーン状突起との開口部当接面が変形してもシート面がスリーブ状のシート面変形防止部材のシート面変形防止面と当接して拘束されているのでシート面が変形することはない。また、本発明のオートフレッテージ処理を含めた耐圧検査におけるシール方法においては、シート面変形防止部材のシート面変形防止面を、シート面に連なる円錐面と略合致する凹部形状とすることにより、高内圧付与時におけるシート面との当接・押圧作用が安定する。さらにまた、前記シート面変形防止部材のシート面変形防止面とシート面との間に前記シート面を保護するための軟質金属を介在させたり、あるいは前記シート面変形防止部材のシート面変形防止面に前記シート面を保護するための軟質金属層を設けることにより、シート面をよりいっそう確実に保護することができる。
したがって、本発明方法によれば、高圧燃料噴射管のオートフレッテージ処理等時におけるシート面の変形やシート面の疵を防止できるのみならず、シールの安定性、信頼性を確保できるという優れた効果を奏する。

図１は本発明に係る高圧燃料噴射管のオートフレッテージ処理を含めた耐圧検査におけるシール方法の参考例を示す縦断面図、図２は第１実施例を示す縦断面図、図３は第２実施例を示す縦断面図、図３は同じく第３実施例を示す縦断面図であり、１Ａ、１Ｂ、１Ｃは高圧燃料噴射管、２Ａ、２Ｂ、２Ｃはシート面変形防止部材、２Ａ−１、２Ｂ−１、２Ｃ−１はシート面変形防止面、３Ａ、３Ｂ、３Ｃはシールプラグ、４Ａ、４Ｂ、４Ｃはステーブロック、７は軟質金属である。

すなわち、図１に示す高圧燃料噴射管のシール方法（参考例）は、シート面変形防止部材のみでシールとシート面の変形防止の両作用を同時に得るシール方法を例示したもので、比較的細径からなる厚肉細径鋼管１Ａ−１の接続端部に、球面状のシート面１Ａ−３と、該シート面１Ａ−３から軸芯方向に間隔をおいて設けた環状フランジ部１Ａ−４と、前記シート面１Ａ−３に連なって前記環状フランジ部１Ａ−４まで先端に向って先細りとなる円錐面１Ａ−５とから形成された接続頭部１Ａ−２が形成され、該接続頭部１Ａ−２の内周面にポケット１Ａ−６を有する高圧燃料噴射管１Ａの前記接続頭部１Ａ−２の環状フランジ部１Ａ−４の背面をステーブロック４Ａに当接させ、さらに前記シート面１Ａ−３との対向面に該シート面１Ａ−３の形状と略合致する凹部形状を呈する円弧状のシート面変形防止面２Ａ−１を有しかつ軸芯に管軸方向の貫孔２Ａ−２を有するスリ−ブ状のシート面変形防止部材２Ａの前記円弧状のシート面変形防止面２Ａ−１を前記シート面１Ａ−３に当接させた状態で、前記シート面変形防止部材２Ａおよび／またはステーブロック４Ａを管軸方向に押圧して該シート面変形防止部材２Ａのシート面変形防止面２Ａ−１をシート面１Ａ−３に圧接させてシールする方式である。
このシール方式の場合は、シート面変形防止部材２Ａの貫孔２Ａ−２よりオートフレッテージ圧が高圧燃料噴射管１Ａに付与されるが、この時シート面１Ａ−３がシート面変形防止部材２Ａの円弧状のシート面変形防止面２Ａ−１により拘束されているので、該シート面１Ａ−３が変形することはほとんどなく、また、シート面変形防止部材２Ａおよび／または高圧燃料噴射管１Ａが管軸方向に押圧されることにより高圧のシールに必要な面圧を得、また高圧燃料噴射管接続頭部１Ａ−２のポケット１Ａ−６の底部に存在する皺疵（図示せず）に軸力が付与される結果、オートフレッテージ処理に伴う皺疵の深さの進行と接続頭部開口部１Ａ−７の拡開が防止される。

図２に示す高圧燃料噴射管のオートフレッテージ処理を含めた耐圧検査におけるシール方法（第１実施例）は、シート面変形防止部材とシールプラグの両方を用いてシールする方法を例示したもので、この方法は、基本的にはシールはシールプラグで行い、シート面変形防止部材はシート面の変形を防止する方法であり、前記と同様の高圧燃料噴射管１Ｂの内部へ高圧を付与する際に、高圧燃料噴射管１Ｂの接続頭部１Ｂ−２の端面開口部１Ｂ−７との対向面にコーン状突起３Ａ−２を有するシールプラグ３Ａを前記と同様のスリーブ状のシート面変形防止部材２Ｂに内挿させておくとともに、該シールプラグ３Ａの前記コーン状突起３Ａ−２を前記接続頭部端面開口部１Ｂ−７に挿入、押圧してシールする方式である。
すなわち、前記図１に示すものと同様、比較的細径からなる厚肉細径鋼管１Ｂ−１の接続端部に、球面状のシート面１Ｂ−３と、該シート面１Ｂ−３から軸芯方向に間隔をおいて設けた環状フランジ部１Ｂ−４と、前記シート面１Ｂ−３に連なって前記環状フランジ部１Ｂ−４まで先端に向って先細りとなる円錐面１Ｂ−５とから形成され、内周面にポケット１Ｂ−６を有する接続頭部１Ｂ−２を備えた高圧燃料噴射管１Ｂの前記接続頭部１Ｂ−２の環状フランジ部１Ｂ−４の背面をステーブロック４Ｂに当接させ、さらに前記シート面１Ｂ−３との対向面に該シート面１Ｂ−３の形状と略合致する凹部形状を呈する円弧状のシート面変形防止面２Ｂ−１を有しかつ軸芯に管軸方向の貫孔２Ｂ−２を有するスリ−ブ状のシート面変形防止部材２Ｂの前記円弧状のシート面変形防止面２Ｂ−１を前記シート面１Ｂ−３に当接させ、次いで、前記接続頭部１Ｂ−２の端面開口部１Ｂ−７との対向面にコーン状突起３Ａ−２を有するシールプラグ３Ａを前記シート面変形防止部材２Ｂの貫孔２Ｂ−２に内挿させておくとともに、シート面変形防止部材２Ｂおよびシールプラグ３Ａを押圧し、あるいはシート面変形防止部材２Ｂおよびシールプラグ３Ａを固定した状態でステーブロック４Ｂにて高圧燃料噴射管１Ｂを押圧し、またはシート面変形防止部材２Ｂおよびシールプラグ３Ａと、ステーブロック４Ｂを相互に押圧してシールプラグ３Ａのコーン状突起３Ａ−２を前記接続頭部端面開口部１Ｂ−７に挿入、押圧してシールする方式である。
このシール方式の場合は、シールプラグ３Ａの貫孔３Ａ−１よりオートフレッテージ圧が高圧燃料噴射管１Ｂに付与されるが、この時シート面１Ｂ−３がシート面変形防止部材２Ｂの円弧状シート面変形防止面２Ｂ−１により拘束されているので、シールプラグ３Ａの前記コーン状突起３Ａ−２を接続頭部開口部１Ｂ−７に挿入、押圧して該接続頭部開口部１Ｂ−７に拡開力が作用しても該シート面１Ｂ−３が変形することはほとんどなく、また、本実施例においてもシート面変形防止部材２Ｂおよび／または高圧燃料噴射管１Ｂが管軸方向に押圧されることにより、高圧燃料噴射管接続頭部１Ｂ−２のポケット１Ｂ−６の底部に存在する皺疵（図示せず）に軸力が付与される結果、オートフレッテージ処理に伴う皺疵の深さの進行と接続頭部開口部１Ｂ−７の拡開が防止される。

図３に示す高圧燃料噴射管のオートフレッテージ処理を含めた耐圧検査におけるシール方法（第２実施例）は、前記図２のシール方法と同様、シート面変形防止部材とシールプラグの両方を用いてシールする方法であり、接続頭部のシート面１Ｃ−３および該シート面に連なる円錐面１Ｃ−５と略合致する凹部形状となしたシート面変形防止面２Ｃ−１を有するシート面変形防止部材２Ｃと、シールプラグ３Ｂを用いてシールする方法を例示したもので、比較的細径からなる厚肉細径鋼管１Ｃ−１の接続端部に、球面状のシート面１Ｃ−３と、該シート面１Ｃ−３から軸芯方向に間隔をおいて設けた環状フランジ部１Ｃ−４と、前記シート面１Ｃ−３に連なって前記環状フランジ部１Ｃ−４まで先端に向って先細りとなる円錐面１Ｃ−５と、前記環状フランジ部１Ｃ−４の背面に形成された凸状の球面１Ｃ−６とからなる接続頭部１Ｃ−２が形成され、該接続頭部１Ｃ−２の内周面にポケット１Ｃ−７を有する高圧燃料噴射管１Ｃの前記接続頭部１Ｃ−２の環状フランジ部１Ｃ−４の背面の凸状の球面１Ｃ−６をステーブロック４Ｃに当接させ、さらに前記接続頭部１Ｃ−２のシート面１Ｃ−３および該シート面に連なる円錐面１Ｃ−５との対向面に該シート面１Ｃ−３および該シート面に連なる円錐面１Ｃ−５と略合致する凹部形状となしたシート面変形防止面２Ｃ−１を有しかつ軸芯に管軸方向の貫孔２Ｃ−２を有するスリ−ブ状のシート面変形防止部材２Ｃの前記シート面変形防止面２Ｃ−１を前記シート面１Ｃ−３および該シート面に連なる円錐面１Ｃ−５に当接させ、次いで、前記接続頭部１Ｃ−２の端面開口部１Ｃ−８との対向面をコーン状突起３Ｂ−２となしたシールプラグ３Ｂを前記シート面変形防止部材２Ｃの貫孔２Ｃ−２に内挿させておくとともに、シート面変形防止部材２Ｃおよびシールプラグ３Ｂを押圧し、あるいはシート面変形防止部材２Ｃおよびシールプラグ３Ｂを固定した状態でステーブロック４Ｃにて高圧燃料噴射管１Ｃを押圧し、またはシート面変形防止部材２Ｃおよびシールプラグ３Ｂと、ステーブロック４Ｃを相互に押圧してシールプラグ３Ｂのコーン状突起３Ｂ−２を前記接続頭部端面開口部１Ｃ−７に挿入、押圧してシールする方式である。
このシール方式の場合は、シールプラグ３Ｂの貫孔３Ｂ−１よりオートフレッテージ圧が高圧燃料噴射管１Ｃに付与されるが、この時シート面１Ｃ−３および該シート面に連なる円錐面１Ｃ−５がシート面変形防止部材２Ｃのシート面変形防止面２Ｃ−１により拘束されているので、シールプラグ３Ｂの前記コーン状突起３Ｂ−２を接続頭部開口部１Ｃ−８に挿入、押圧して該接続頭部開口部１Ｃ−８に拡開力が作用しても該シート面１Ｃ−３が変形することはほとんどなく、また、本実施例においてもシート面変形防止部材２Ｃおよび／または高圧燃料噴射管１Ｃが管軸方向に押圧されることにより、高圧燃料噴射管接続頭部１Ｃ−２のポケット１Ｃ−７の底部に存在する皺疵（図示せず）に軸力が付与される結果、オートフレッテージ処理に伴う皺疵の深さの進行と接続頭部開口部１Ｃ−８の拡開が防止される。

また、図４に示す高圧燃料噴射管のオートフレッテージ処理を含めた耐圧検査におけるシール方法（第３実施例）は、接続頭部のシート面を保護するために前記シート面変形防止部材のシート面変形防止面に軟質金属層を設けてシールする方法の一例として、前記図２に示すシール方法に適用した場合を示したもので、この場合は、スリ−ブ状のシート面変形防止部材２Ｂの前記シート面１Ｂ−３との対向面に形成した、シート面１Ｂ−３の形状と略合致する凹部形状を呈する前記円弧状のシート面変形防止面２Ｂ−１に軟質金属７を被着してシート面変形防止部材２Ｂを前記シート面１Ｂ−３に当接させる。前記円弧状のシート面変形防止面２Ｂ−１に軟質金属７を被着する方法としては、めっきや溶射等を用いることができる。なお、軟質金属としては、軟鉄、Ｃｕ、Ｓｎ、Ａｌ、Ｂｉ、Ｓｂ等の金属およびこれらの合金を用いることができる。

本発明に係る高圧燃料噴射管のオートフレッテージ処理を含めた耐圧検査におけるシール方法は、例えばオートフレッテージ圧付与時等にシート面がスリーブ状のシート面変形防止部材のシート面変形防止面と当接していることにより拘束されているので、接続頭部に対しシールプラグで押圧や拡開力が作用しても、また高圧燃料噴射管内に高圧のオートフレッテージ圧が付与されても該シート面の変形を防止することが可能であり、また、高圧燃料噴射管接続頭部のポケットの底部に存在する皺疵に軸力が付与されることにより、オートフレッテージ処理に伴う皺疵の深さの進行と接続頭部開口部の拡開の防止が可能であり、さらに、高圧燃料噴射管への高内圧付与時におけるシート面の変形を防止することができ、その上、高内圧付与時におけるシート面との当接・押圧作用が安定するのみならず、シート面変形防止部材のシート面変形防止面とシート面との間に介在させる軟質金属や軟質金属層によりシート面をよりいっそう確実に保護することができるという優れた効果を奏する。したがって、本発明方法によれば、高圧燃料噴射管のオートフレッテージ処理等時におけるシート面の変形やシート面の疵を防止できるのみならず、シールの安定性、信頼性を確保でき、特にディーゼル内燃機関における高圧燃料噴射管の内圧疲労強度の向上と内燃機関の性能向上に大きく寄与する。

本発明に係る高圧燃料噴射管のオートフレッテージ処理を含めた耐圧検査におけるシール方法の参考例を示す縦断面図である。 本発明に係る高圧燃料噴射管のオートフレッテージ処理を含めた耐圧検査におけるシール方法の第１実施例を示す縦断面図である。 同じく第２実施例を示す縦断面図である。 同じく第３実施例を示す縦断面図である。 従来の高圧燃料噴射管の接続頭部の一例を示す縦断面図である。 従来の高圧燃料噴射管のシール方法の一例を示す縦断面図である。

１Ａ、１Ｂ、１Ｃ 高圧燃料噴射管
２Ａ、２Ｂ、２Ｃ シート面変形防止部材
２Ａ−１、２Ｂ−１、２Ｃ−１ シート面変形防止面
３Ａ、３Ｂ、３Ｃ シールプラグ
４Ａ、４Ｂ、４Ｃ ステーブロック
７ 軟質金属

Claims (4)

1. シート面が形成された接続頭部を有する高圧燃料噴射管の内部へ高圧を付与する際のオートフレッテージ処理を含めた耐圧検査におけるシール方法であって、前記接続頭部の首下部背面をステーブロックに当接させ、かつ少なくとも前記シート面形状と略合致する凹部形状を呈したシート面変形防止面を有するとともに軸芯に管軸方向の貫孔を有するシート面変形防止部材の前記シート面変形防止面を前記シート面に当接させて、当該シート面変形防止部材にてシールする高圧燃料噴射管のオートフレッテージ処理を含めた耐圧検査におけるシール方法において、前記シート面変形防止部材に内挿され、端部にコーン状突起を有するシールプラグの前記コーン状突起を前記接続頭部端面開口部に挿入、押圧してシールすることを特徴とする高圧燃料噴射管のオートフレッテージ処理を含めた耐圧検査におけるシール方法。
2. 前記シート面変形防止部材の前記シート面変形防止面が、前記シート面に連なる円錐面と略合致する凹部形状となしていることを特徴とする請求項１に記載の高圧燃料噴射管のオートフレッテージ処理を含めた耐圧検査におけるシール方法。
3. 前記シート面変形防止部材のシート面変形防止面とシート面との間に前記シート面を保護するための軟質金属を介在させることを特徴とする請求項１又は２に記載の高圧燃料噴射管のオートフレッテージ処理を含めた耐圧検査におけるシール方法。
4. 前記シート面変形防止部材のシート面変形防止面に前記シート面を保護するための軟質金属層が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の高圧燃料噴射管のオートフレッテージ処理を含めた耐圧検査におけるシール方法。

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