JP6383812B2 - フューエルレール及びこれの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ポンプで圧縮された燃料をインジェクタに供給するフューエルレールに関する。

フューエルレールには、一般に低圧燃料用として、中空パイプに複数の分配管をロー付けして構成した低価格タイプがある。また、高圧燃料用として、外形を熱間鍛造で成型した後、燃料通路を穴明けして構成した一体タイプのものがある。一体タイプは、一般的に耐久性が良いが、外面が鍛造特有の凸凹であり、また、材料歩留りが悪くコスト高になりやすい。

特開２００１−２９５７２３号公報

そこで、本発明の目的は、例えば５０ＭＰａ以上の高燃圧に使用でき、エンジン装着性に優れ、材料歩留りを改善したフューエルレールとその製法を提供することにある。

本発明は、長手方向に延びて貫通する主管穴を有する主管部と、前記主管穴から分岐して貫通する分配管穴を有する分配管部と、を備え、前記分配管部は、前記分配管部の根本部と前記主管部との間に継ぎ目がないように、前記主管部と一部材として形成され、前記分配管部の前記根本部は、前記分配管穴が貫通する方向に垂直な方向の断面形状が正方形または長方形となるように形成され、前記分配管部は、複数設けられ、前記主管部の外周側面に対して櫛歯状に形成され、前記主管部の外周側面のうち、前記分配管側が形成される側の外周側面は、前記主管部の長手方向に進むにしたがって前記分配管部の軸心方向に変位する波面状に形成されることを特徴とする。
また、本発明は、長手方向に延びて貫通する主管穴を有する主管部と、前記主管穴から分岐して貫通する分配管穴を有する複数の分配管部と、を備えたフューエルレールの製造方法であって、平板状または扁平状の一枚板から、前記一枚板の幅方向の両側部分が前記フューエルレールの主管部となり、前記両側部分の間が前記複数の分配管部となるように、互い違に下駄状に切断することにより、少なくとも１組の２個のフューエルレールを切り出し、前記一枚板から切り出した前記少なくとも１組の２個のフューエルレールのそれぞれにおいて、前記主管部の板幅の面と板厚の面は前記一枚板の板幅の面と板厚の面をそのまま使い、前記一枚板から切り出された前記分配管部の根本部は、前記分配管穴が貫通する方向に垂直な方向の断面形状が正方形または長方形に形成されることを特徴とする。

本発明によれば、例えば５０ＭＰａ以上の高燃圧に使用でき、エンジン装着性に優れ、材料歩留りを改善することができる。
また、本発明によれば、波面がフューエルレールの実用状態で発生する熱を放熱する効果がある。
また、本発明によれば、一枚板の板材の両面（板幅の面）は、鍛造面等に比べ、面粗度が良く安定しており、その面に直に、ブラケット、またはステーを精度良く固定することができ、取り付け面の加工が省略できる。

上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

フューエルレールの外観図。 フューエルレールの製法を示す説明図。 フューエルレールの材料の一枚板の横断面図。 フューエルレールの外観図。 フューエルレールの製法を示す説明図。 フューエルレールの材料の一枚板の外観図。 フューエルレールの材料取りを示す説明図。 フューエルレールのエンジンへの取り付け状態を示す説明図。

以下、本発明を詳細に説明する。

本発明は、燃料ポンプで圧縮した燃料が、ブラケットまたはステーを介してエンジンに固定されたフューエルレールの燃料通路穴を通って、インジェクタに供給され、エンジンに噴射される燃料供給システムにおいて、長手方向に延びた主管部と、この主管部から横方向に分岐した複数の分配管部を有するフューエルレールに関し、主管部と分配管部が同一の一枚板からの切り出しで作られ、その一枚板が平板、または、横断面が異形の扁平板であり、主管穴と分配管穴とインジェクタ取り付け穴が継ぎ目のないシームレスに構成されたフューエルレールに関する。

本発明は、長手方向に延びた主管部と、この主管部から横方向に分岐した複数の分配管部を有するフューエルレールにおいて、主管部と分配管部が同一の一枚板からの切り出しで、その一枚板が平板、または、横断面が異形の扁平板であって、レーザ切断、砥粒混合水ジェット、ワイヤー放電、ワーヤソー加工、エンドミル加工、プレス切断などの方法で切断するとともに、主管部中央に軸方向に長く延びる燃料通路穴をガンドリル加工やボーリング加工等で、また、その燃料通路穴から分岐した分配管部の燃料通路穴とインジェクタ取付け穴を、ドリル、エンドミル、リーマ、または、ボーリング加工等で形成し、フューエルレール内の主管穴と分配管穴とインジェクタ取付け穴から成る燃料通路部を繋ぎ目のないシームレスに構成した。

上記構成によれば、フューエルレールを一枚板から切り出し、燃料通路をシームレスに形成したため継ぎ目が無く、例えば５０ＭＰａ以上の高燃圧に耐えられるフューエルレールが実現できる。また、平板または扁平板は、材料の精製段階から、内部品質を十分にコントロールして製作されるため、従来の熱間鍛造法等に比べ内部欠陥が皆無で、信頼性が高く、製作後の非破壊検査のような検査工程が省略できる。また、圧延された板材は、強度が向上しており、フューエルレールの設計上、薄肉化が図れ、軽量化できる利点もある。

また、平板または扁平板を使うことで、厚み寸法が薄くて一定寸法のフューエルレールができ、エンジンの狭隘部への装着性が向上する。さらに、エンジンへの取り付けスペースが小さくできるため、エンジンの小型化にも貢献できる。

また、フューエルレールには、エンジンへ固定するための、ブラケット、またはステーを設けるが、一枚板の板材の両面は、鍛造面等に比べ、面粗度が良く安定しており、その面に直に、ブラケット、またはステーを精度良く固定することができ、取り付け面の加工が省略できる。

また、上記に加え、主管部の外周側面のうち、分配管側を向いた側の外周側面を、分配管部の軸心に対し、垂直の関係にある仮想平面に対し、並列の関係にある波面で構成した。

上記構成によれば、上記の効果に加えて、波面がフューエルレールの実用状態で発生する熱を放熱する効果がある。

また、フューエルレールの製造方法は、厚み＜幅＜長さの関係にある細長い平板、または、横断面が異形の扁平の一枚板を用い、この板材の幅方向の両側がフュールレールの主管部と成り、それらの間が分配管部となるように、互い違いに下駄状（櫛歯状）に材料取りし、少なくとも一組の２個のフューエルレールを切り出す構成とした。

上記構成によれば、細長い板材の幅方向の両側がフュールレールの主管部と成り、それらの間が分配管部と成るように、互い違いに下駄状（櫛歯状）に材料取りし、少なくとも一組以上のフューエルレールを切り出すことで、材料歩留りが格段に向上する。これにより、フューエルレールの生産性が飛躍的に向上し、高燃圧用に使え、かつ低コストなフューエルレールが実現できる。

以下、図面を参照して、本発明に係る実施例を説明する。

図１は、本発明の一参考例のフューエルレールの外観図である。フューエルレール１は、長手方向に延びた主管部１０と、この主管部１０から横方向に分岐した複数の分配管部２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄから成っている。主管部1０の内部に主管穴１１が、また分配管部２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄの内部には、それぞれ分配管穴２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ、及びインジェクタ取付穴２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄが形成されている。そして、主管穴１１と分配管穴２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ、及びインジェクタ取付穴２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄは、連通する燃料通路を構成しており、これらの燃料通路部は、継ぎ目のないシームレス構造となっている。また、フューエルレール１には、エンジンへ固定するためのブラケット４０ａ，４０ｂが取り付けられている。また、主管部外周側面１２のうち、分配管部２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄを向いた側の主管部外周側面１２ａを平面で構成しており、主管部外周側面１２ａの主管穴１１を挟んで反対側の面を円弧形状として、肉薄に構成している。

図２は、図１に示したフューエルレール１の製造方法を説明図である。（ａ）は、材料の一枚板を示しており、この例では、片側が円弧状で、板厚み方向に段差の付いた扁平の一枚板１００を使っている。この材料の作り方としては、引き抜き法、押し出し法などか採用できる。

（ｂ）は、次工程で、横断面が異形の扁平板１００から、主管部１０と分配管部２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄを一体に切り出した状態を示している。この切断法としては、スピードの点でレーザ切断、もしくは、砥粒混合水ジェットが適切であるが、ワイヤー放電、ワーヤソー加工、エンドミル加工、プレス切断などの方法で切断することも可能である。

（ｃ）は、その次工程で、主管穴１１、分配管穴２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ、及びインジェクタ取付穴２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ等を加工した状態を示している。この場合、主管穴１１はガンドリル加工やボーリング加工等で加工し、また、分配管穴２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ、及びインジェクタ取付穴２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ等は、ドリル、エンドミル、リーマ、で加工されるが、特に、Ｕ軸付きマシニングセンタでのボーリング工法では、リセス加工が可能で、かつ滑らかな穴が加工できる。

（ｄ）はフューエルレール１の主管部１０の外周側面１２に、エンジン取り付け用のブラケット４０ａ，４０ｂを取り付けた状態である。この例では、ブラケット４０ａを平面３０ａと分配管部２０ａの間で位置決めし、またブラケット４０ｂを平面３０ｄと分配管部２０ｄの間で位置決めする。それぞれの接合法としては、プロジェクション溶接、その他の溶接、ロー付け法などが挙げられる。

（ｅ）は、フューエルレール１のインジェクタ取付穴２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄに、インジェクタ５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄを取り付けた状態を示している。

本参考例によれば、フューエルレール１を一枚板から切り出し、燃料通路をシームレスに形成したため継ぎ目が無く、例えば５０ＭＰａ以上の高燃圧に耐えられるフューエルレール１が実現できる。また、扁平板１００は、材料の素材成型段階まで、材料の内部品質を十分にコントロールして製作できるため、内部欠陥が皆無で信頼性が高く、製作後の非破壊検査のような検査工程が省略できる。また、一般に成型された板材は、強度が向上しており、フューエルレール１の設計上、薄肉化が図れ、軽量化できる。

さらに、主管部１０の外周側面１２のうち、分配管側２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄを向いた側の面を平面１２ａで構成し、その反対面を円弧状に構成したことにより、フューエルレールの軽量化を図りつつ、かつ、捩れ、曲がりに対する強度を確保することができる。

また、この平面１２ａを生産上の基準面として使うことができ、通路穴加工及びインジェクタ取り付け穴加工の高精度化、インジェクタ等組み付け工程での精密位置決め化、転倒落下防止、搬送のスピードアップ、また、完成品出荷時の荷姿のシンプル化、パッキングのコンパクト化などが図れる。

また、主管部１０の外周側面１２のうち、分配管側２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄを向いた面を平面１２ａとし、その反対側に円弧部（薄肉軽量化部）を設けて、主管部の断面を非対称としたことで、フューエルレール１の実使用時の振動騒音を低減する効果があった。また、この主管部１０の非対称断面形状の別の効果として、フューエルレールに高圧がかかった時の膨張変形を円弧部（薄肉軽量部）の方が主に担うことで、平面１２ａ側は、変形が少なく、インジェクタに過度な曲げ力がかからないとともに、円弧部（薄肉軽量化部）側は、アキュームレータ効果で燃圧の脈動を減らす機能があった。

図３（ａ）及び（ｂ）は、フューエルレール１の材料の扁平板の別の参考例で、それぞれ、一枚板の横断面の形状を示している。

本参考例では、材料を押し出し、または引き抜き工法により成型できるため、横断面形状への自由度が高く、設計上の最適化が図れる。

図４は、本発明の一実施例で、フューエルレール１の主管部１０の主管部外周側面１２のうち、分配管部２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄを向いた側の主管部外周側面１２ａを、実施例１の平面３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ，３０ｅに代わって、それらの平面と並列の関係にある波面３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄ，３１ｅで構成した。

本実施例では、上述した効果に加えて、波面がフューエルレールの実用状態で発生する熱を放熱する役目を果たすことができ、特に、燃圧が高圧になるほど、熱の発生が多いため、この方法が有効である。また、本実施例の製法によれば、この波面も切断工法により、比較的容易に形成できる。

図５は、フューエルレール１の製法を示す本発明の一実施例で、一枚の細長い平板１０３から、２本のフューエルレール１ａと１ｂを切出す製法である。１１０は板幅、１１１は板厚み、１１２は板長さを示す。平板１０３の板幅１１０の両側から、それぞれの主管部１０を取り、それらの間をジグザグな下駄状１１３に切断することにより、それぞれの分配管部２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄを、主管部１０と一体に切り抜く。また、この実施例では、レーザ切断法を採用しており、一枚板１０３の板幅１１０の面と板厚１１１の面は、材料引き抜き時の面をそのまま使い、板幅１１０の中央付近だけを、レーザ光１２０で切断している。

この方法によれば、材料歩留りが格段に向上するとともに、切断距離が短く、短時間で切断でき、切断時の熱影響での材料の曲がりも少ない。この方法によれば、フューエルレール１の生産性が飛躍的に向上し、高燃圧用に使えるシームレスのフューエルレール１が低コストで実現できる。

また、フューエルレール１には、エンジンへ固定するための、ブラケット４０ａ，４０ｂを取り付けるが、一枚板の板材１０３の両面は、面粗度が良く安定しており、その面に追加工を施すことなく、ブラケットを精度良く固定することができた。

図６は、図５の平板１０３の代わりに、横断面が異形の扁平板１０４、または、１０５を使った実施例である。フューエルレール１の分配管部２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄには、インジェクタ取付穴２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄが構成されるため、その大きさ分の厚みが必要である。一方、主管部１０は、軽量化のため、できるだけ薄い方が良い。そのため、この実施例では、扁平板１０４、または１０５の厚さを、主管部１０になる板幅の両端部分と、分配管部２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄになる中央部分とで、材料引き抜き段階で段を付けている。また、（ａ）の場合、フューエルレール１の外周側面１２のうち、分配管部の反対側の外周側面が円弧形状となるようにして、より一層の軽量化と手扱いの容易化に配慮している。

図７は、フューエルレールの材料取りを示す説明図で、（ａ）は、一枚板１０６から、２本のフューエルレール１ａ，１ｂを切る出す場合、また、（ｂ）は、さらに細長い一枚板１０７から１０本のフューエルレールを切り出す場合を示している。（ａ）の場合で、材料歩留り８２％、さらに（ｂ）の場合で、材料歩留り９０％の結果が得られた。（ｂ）の場合、（ａ）の場合の、長さ方向の片側の切り落とし部を、次ぎに並んでいるフューエルレールのために使うことで、歩留りが向上している。

図８は、インジェクタ５０を組み付けたフューエルレール１をエンジンブロック６０に組み込んだ状態の図である。本実施例によれば、フューエルレール1を一枚板の平板または扁平板で、かつ燃料通路を継ぎ目のないシームレスで構成したことで、フューエルレール１のエンジン取り付け性が向上した。また、エンジン側の取り付けスペースの狭隘化が図れ、エンジンの小型軽量化に寄与できる。

１ フューエルレール
１０ 主管部
１１ 主管穴
１２ 主管部外周側面
２０a，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ 分配管部
２１a，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ 分配管穴
２２a，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ インジェクタ取付穴
３０a，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ，３０e 平面部
３０a，３０ｂ ブラケット
１００ 扁平の一枚板
５０a，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄ インジェクタ
１０１ 扁平の一枚板
１０２ 扁平の一枚板
１０３ 平板
３１a，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄ，３１e 波面
１１０ 板幅
１１１ 板厚み
１１２ 板長さ
１１３ 下駄状
１２０ レーザ光
１０４ 扁平の一枚板
１０５ 扁平の一枚板
１０６ 扁平の一枚板
１０７ 扁平の一枚板
６０ エンジンブロック
７０ エンジン筒内

Claims (2)

1. 長手方向に延びて貫通する主管穴を有する主管部と、
   前記主管穴から分岐して貫通する分配管穴を有する分配管部と、を備え、
   前記分配管部は、前記分配管部の根本部と前記主管部との間に継ぎ目がないように、前記主管部と一部材として形成され、
   前記分配管部の前記根本部は、前記分配管穴が貫通する方向に垂直な方向の断面形状が正方形または長方形となるように形成され、
   前記分配管部は、複数設けられ、前記主管部の外周側面に対して櫛歯状に形成され、
   前記主管部の外周側面のうち、前記分配管側が形成される側の外周側面は、前記主管部の長手方向に進むにしたがって前記分配管部の軸心方向に変位する波面状に形成されるフューエルレール。
2. 長手方向に延びて貫通する主管穴を有する主管部と、前記主管穴から分岐して貫通する分配管穴を有する複数の分配管部と、を備えたフューエルレールの製造方法であって、
   平板状または扁平状の一枚板から、前記一枚板の幅方向の両側部分が前記フューエルレールの主管部となり、前記両側部分の間が前記複数の分配管部となるように、互い違に下駄状に切断することにより、少なくとも１組の２個のフューエルレールを切り出し、
   前記一枚板から切り出した前記少なくとも１組の２個のフューエルレールのそれぞれにおいて、前記主管部の板幅の面と板厚の面は前記一枚板の板幅の面と板厚の面をそのまま使い、
   前記一枚板から切り出された前記分配管部の根本部は、前記分配管穴が貫通する方向に垂直な方向の断面形状が正方形または長方形に形成されるフューエルレールの製造方法。

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