JP7344693B2

JP7344693B2 - フューエルレール

Info

Publication number: JP7344693B2
Application number: JP2019134837A
Authority: JP
Inventors: 俊一有川; 修平八太; 弘之宮地
Original assignee: Toyo Advanced Technologies Co Ltd
Current assignee: Toyo Advanced Technologies Co Ltd
Priority date: 2019-07-22
Filing date: 2019-07-22
Publication date: 2023-09-14
Anticipated expiration: 2039-07-22
Also published as: JP2021017863A

Description

本発明は、ガソリン等の燃料を燃料噴射装置へ供給するフューエルレールに関するものである。

従来、フューエルレールは、燃料噴射式自動車用エンジンの燃料加圧ポンプから供給されたガソリン等の高圧燃料をエンジンの燃料噴射装置へ供給するために広く使用されている。この種のフューエルレールは、レール本体の一端部又は両端部に形成された開口部に、エンドキャップが「ろう付け」によって接合されているものが一般的である。

例えば特許文献１には、端末部品のストレート状接続筒部が燃料配管の端部に内嵌される取着方式を採用し、ろう材の浸透経路を端末部品の外周面側として、ろう材が端末部品の細径の流通孔へ浸透しない構造としたエンジン用燃料配管の端末構造が開示されている。

特開２０１６－０７０１９７号公報

また、他の例として、レール本体１０１の端部に挿入して開口を塞ぐ従来のエンドキャップ１０２の形状を、図６Ａ及び図６Ｂ中に示す。図６Ａはろう付け前、図６Ｂはろう付け後の、フューエルレールの要部である。

ろう付け前、図６Ａに示すように、エンドキャップ１０２の内部側に配置されたろう材１０３は、溶融してレール本体１０１の端部側へ流動する。ろう付け後、図６Ｂに示すように、ろう材１０３はエンドキャップ１０２とレール本体１０１との間にフィレット１０４を形成して両者を接合する。図６Ａ及び図６Ｂに示す従来のエンドキャップ１０２では、ろう材１０３が端部側へ偏り、内部側に比べて端部側に大きなフィレット１０４が形成される傾向にあった。

フューエルレールは、レール本体において繰り返し内圧が負荷される。ろう付けが不均一であると、応力が集中し、フューエルレールの疲労寿命を縮める原因となるおそれがある。そのため、レール本体とエンドキャップをろう材によって接合するフューエルレールにおいては、ろう材の流れを如何にコントロールして接合強度を高めるかが重要な課題であった。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、エンドキャップとレール本体との接合強度を高め、信頼性に優れたフューエルレールを提供することにある。

本発明は、レール本体とエンドキャップとの接合強度を高めるため、次のような構成によってろう材の流れをコントロールした。

すなわち、第１の発明では、
管状のレール本体と、該レール本体の一端部又は両端部に形成された開口部の内部へ挿入されて該開口部を塞ぐエンドキャップと、を備え、
上記エンドキャップは、
上記レール本体の内壁にろう付けにより接合されたキャップ本体と、
上記キャップ本体よりも上記レール本体の端部側に、上記開口部を閉塞する蓋部と、を有し、
上記キャップ本体と上記蓋部との境界に形成された外側角部と、該外側角部よりも上記レール本体の内部側にある該キャップ本体の内側縁部は、前記レール本体長手方向の断面がそれぞれ丸みを帯びたＲ形状であり、該内側縁部の曲率半径は、該外側角部の曲率半径と等しい又は外側角部の曲率半径よりも大きいことを特徴とする。

上記の構成によると、キャップ本体と蓋部との境界に形成された外側角部と、外側角部よりもレール本体の内部側にあるキャップ本体の内側縁部は、レール本体長手方向の断面がそれぞれ丸みを帯びたＲ形状であり、内側縁部の曲率半径は、外側角部の曲率半径と等しい又は外側角部の曲率半径よりも大きいことにより、ろう付け前、エンドキャップの内側縁部に配置されたろう材は、溶融してレール本体の端部側へ流動する際に、外側角部側へ偏ることなく内側縁部側に残りやすい。そのため、従来よりもろう材がバランスよく流動し、内側縁部にフィレットが形成されやすいので、レール本体とエンドキャップとの接合強度が高まり、信頼性に優れたフューエルレールとなる。

なお、内側縁部の曲率半径が外側角部の曲率半径と「等しい」とは、各部材の公差と製造上の誤差の影響を考慮して、内側縁部の曲率半径と外側角部の曲率半径との差異が数％以下の範囲に含まれることを意味する。

第２の発明は、第１の発明において、
上記内側縁部と上記内壁との間に跨るフィレットを備えることを特徴とする。

上記の構成によると、内側縁部と内壁との間に跨るフィレットを備えることで、レール本体とキャップ本体との接合強度をより確実に高めることができる。

第３の発明は、第１又は第２の発明において、
上記キャップ本体の、上記内壁と対向する面は、微細な凹凸が形成された粗面であり、ろう材が該粗面の微細な凹凸内に入り込んでいることを特徴とする。

上記の構成によると、ろう材が溶融して内側縁部から外側角部へと浸透する際、キャップ本体の、レール本体内壁と対向する面が微細な凹凸が形成された粗面であることにより、毛細管現象によってろう材の浸透力が高められるため、レール本体とキャップ本体との間にろう材が確実に浸透し、接合強度をより強硬にできる。

以上説明したように、本発明によれば、キャップ本体と蓋部との境界に形成された外側角部と、外側角部よりもレール本体の内部側にあるキャップ本体の内側縁部を、レール本体長手方向の断面がそれぞれ丸みを帯びたＲ形状とし、内側縁部の曲率半径を、外側角部の曲率半径と等しく又は外側角部の曲率半径よりも大きく構成したことにより、ろう付けによるレール本体とエンドキャップとの接合強度が高まり、信頼性に優れたフューエルレールとなる。

本実施形態に係るフューエルレールを示す分解斜視図である。ろう付け前の、本実施形態に係るフューエルレールの要部断面図である。ろう付け後の、本実施形態に係るフューエルレールの要部断面図である。レール本体へ圧入する前のキャップ本体の凹凸面の負荷曲線である。レール本体へ圧入した後のキャップ本体の凹凸面の負荷曲線である。本実施形態に係るエンドキャップの要部断面図である。他の実施形態に係るエンドキャップの要部断面図である。ろう付け前の、従来のフューエルレールの要部断面図である。ろう付け後の、従来のフューエルレールの要部断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。なお、以下の説明において、フューエルレールの長手方向の端部側を「端部側」と呼び、該端部側の反対方向、つまりフューエルレールの長手方向に沿って端部から離れる方向を「内部側」と呼ぶ。

図１は、本実施形態に係るフューエルレールを示す分解斜視図である。図１に示すように、フューエルレール１０は、管状のレール本体１と、レール本体１の両端部に形成された開口部１１内に挿入されて開口部１１を塞ぐエンドキャップ２と、を備える。

レール本体１は、両端部において長手方向に開口する開口部１１の内部へエンドキャップ２が挿入されて、内部に燃料を収容できるようになっている。高圧の燃料を収容すると、レール本体１内部の圧力は約２０ＭＰａに及ぶ。

また、レール本体１の両端部にはそれぞれ径方向に取付孔１５が形成されている。一端部の取付孔１５には、センサポート８を介して、高圧センサ５が取り付けられる。高圧センサ５は、レール本体１内部の燃料の圧力を測定する。他端部の取付孔（図示せず）には、インレット６が設けられる。インレット６は、レール本体１の内部に高圧燃料を供給するための入口である。センサポート８とインレット６は、レール本体１との間にリング状のろう材３が配置され、ろう付けによってレール本体１に接合される。

レール本体１は、センサポート８とインレット６との間に、長手方向に間隔をあけて複数のブラケットカップ取付孔１２が形成されている。ブラケットカップ取付孔１２は、レール本体１の径方向に設けられ、インジェクタ（図示せず）の位置に合わせて配置されている。ブラケットカップ取付孔１２にはブラケットカップ７が取り付けられ、ブラケットカップ７には、インジェクタが固定される。ブラケットカップ７は、センサポート８やインレット６と同様に、リング状のろう材３がレール本体１との間に配置され、ろう付けによってレール本体１に接合される。

燃料タンク（図示せず）からインレット６を介してレール本体１内部に収容された高圧の燃料は、ブラケットカップ７を通ってインジェクタ（図示せず）からシリンダ（図示せず）内へ噴出される。

図２Ａ及び図２Ｂは、本実施形態に係るフューエルレールの要部断面図である。図２Ａ及び図２Ｂに示すように、エンドキャップ２は、レール本体１の両端部において、長手方向に形成された開口部１１を塞ぐ。

エンドキャップ２は、レール本体１の内部へ圧入によって収まるほどの大きさである。寸法としては、エンドキャップ２の外径がレール本体１の内径より僅かに大きく、例えば、レール本体１の内径はφ１１．８±０．０５ｍｍ、エンドキャップ２の外径はφ１１．８２５±０．０１５ｍｍである。締め代は０～６０μｍあることが望ましい。

また、エンドキャップ２は、レール本体１の内壁１３にろう付けにより接合されたキャップ本体２１と、キャップ本体２１よりもレール本体１の端部側に、開口部１１を閉塞する蓋部２２と、を有する。

キャップ本体２１は、レール本体１の内壁１３に沿って管状に形成されている。キャップ本体２１の、レール本体１の内壁１３と対向する面は、微細な凹凸が形成された粗面であり、ろう材３が該粗面の微細な凹凸内に入り込んでいる。

キャップ本体２１をレール本体１へ圧入後、キャップ本体２１とレール本体１との間に、ろう材３が十分に浸透可能な隙間を形成するためには、圧入後のキャップ本体２１の凹凸面が、例えば、コア部のレベル差（Ｒｋ）、突出谷部深さ（Ｒｖｋ）とした場合に、Ｒｋ＋Ｒｖｋ＞１０μｍであることが望ましく、圧入前のキャップ本体２１の凹凸面は、算術平均粗さ（Ｒａ）が、２．０～５．０であることが望ましい。

コア部のレベル差（Ｒｋ）、突出山部高さ（Ｒｐｋ）、突出谷部深さ（Ｒｖｋ）及び算術平均粗さ（Ｒａ）は、ＪＩＳＢ０６７１－２（２００２）及びＪＩＳＢ０６０１（２０１３）に規定されており、これに準拠して求められる負荷曲線により評価される。

レール本体１へ圧入する前のキャップ本体２１の凹凸面の負荷曲線を図３Ａに示し、レール本体１へ圧入した後のキャップ本体２１の凹凸面の負荷曲線を図３Ｂに示す。レール本体１へ圧入する前のキャップ本体２１の凹凸面の突出山部高さ（Ｒｐｋ）は圧入によって潰れるため、圧入後は圧入前とは異なる負荷曲線を示す。なお、突出山部高さ（Ｒｐｋ）の潰れ量は、締め代の幅と相関関係にある。

粗面加工の方法には、種々の公知の技術を用いることが可能である。例えば、研削材を加工面に吹き付けるブラスト加工等の機械的な手法や、加工面をエッチングにより溶解させる化学的な手法を用いることができる。

キャップ本体２１の内部側には内側縁部２３が形成され、キャップ本体２１の端部側は開口部１１に面する蓋部２２によって閉塞されている。エンドキャップ２は断面視して内部側に開口を向けた略コ字形状である。

キャップ本体２１と蓋部２２との境界には外側角部２４が形成されている。本実施形態では外側角部２４は、端部側に突出している。外側角部２４と、外側角部２４よりも内部側にある内側縁部２３は、レール本体１長手方向の断面がそれぞれ丸みを帯びたＲ形状である。

図４は、本実施形態に係るエンドキャップの要部断面図である。図４に示すように、内側縁部２３の曲率半径をＲ１、外側角部２４の曲率半径をＲ２としたとき、Ｒ１はＲ２よりも大きい。なお、本実施形態では、Ｒ１はＲ２よりも大きいが、Ｒ１とＲ２は等しくてもよい。

図２Ａは、ろう付け前の、本実施形態に係るフューエルレールの要部断面図である。エンドキャップ２がレール本体１にろう付けされる手順として、まず、リング状のろう材３が開口部１１からレール本体１内に挿入される。その後、エンドキャップ２がキャップ本体２１側からレール本体１内に圧入される。ろう付け前のフューエルレール１０は、図２Ａに示すように、レール本体１内においてろう材３が内側縁部２３に隣接し、点付け溶接により仮留めされている。

なお、センサポート８、インレット６及びブラケットカップ７もそれぞれ同様に、点付け溶接によって仮留めされる。

そして、最高温度約１１００℃に達する水素炉の炉内においてフューエルレール１０を加熱することにより、ろう材３が溶融し、各部材がレール本体１と接合される。

図２Ｂは、ろう付け後の、本実施形態に係るフューエルレールの要部断面図である。図２Ｂに示すように、フューエルレール１０は、内側縁部２３とレール本体１の内壁１３との間に跨るフィレット４を備える。ろう材３は、溶融して内側縁部２３から外側角部２４へと流れるが、その一部が内側縁部２３の内部側にフィレット４として残る。フィレット４は、内側縁部２３と内壁１３との間において、全周に亘って形成される。なお、外側角部２４と内壁１３との間にもフィレットが形成されていてもよい。

以上説明したように、本実施形態によれば、キャップ本体２１と蓋部２２との境界に形成された外側角部２４と、外側角部２４よりもレール本体１の内部側にある内側縁部２３は、レール本体１長手方向の断面がそれぞれ丸みを帯びたＲ形状であり、内側縁部２３の曲率半径Ｒ１は、外側角部２４の曲率半径Ｒ２と等しい又は外側角部２４の曲率半径Ｒ２よりも大きいことにより、内側縁部２３の内部側に配置されたろう材３が、溶融して内側縁部２３から外側角部２４へ流動する際、外側角部２４側へ流れすぎて偏ることなく、内側縁部２３側に残りやすい。レール本体１とキャップ本体２１の間において、ろう材３がバランスよく流動するため、レール本体１とエンドキャップ２との接合強度が高まり、信頼性に優れたフューエルレール１０となる。

そして、フューエルレール１０は、内側縁部２３と内壁１３との間に跨るフィレット４を備えることで、レール本体１とキャップ本体２１との接合強度をより確実に高めることができる。

また、キャップ本体２１の、レール本体１の内壁１３と対向する面は、微細な凹凸が形成された粗面であり、ろう材３が該粗面の微細な凹凸内に入り込んでいることにより、ろう材３が溶融して内側縁部２３から外側角部２４へと浸透する際、微細な凹凸による毛細管現象によってろう材３の浸透力が高められるため、レール本体１とキャップ本体２との間にろう材３が確実に浸透し、接合強度をより強硬にすることができる。圧入後のレール本体１とキャップ本体２１との隙間は、コア部のレベル差（Ｒｋ）、突出谷部深さ（Ｒｖｋ）とした場合に、Ｒｋ＋Ｒｖｋ＞１０μｍであれば、ろう材３を流動させる浸透力が高い。そして圧入前のキャップ本体２１の微細な凹凸面は、算術平均粗さ（Ｒａ）が、２．０～５．０であることが望ましい。

（その他の実施形態）
本発明は、上記実施形態について、以下のような構成としてもよい。

すなわち、上記実施形態では、外側角部を端部側に突出した形状としているが、丸みを帯びたＲ形状、かつ、曲率半径が内側縁部と等しい又は内側縁部よりも小さいならばよい。図５は他の実施形態に係るエンドキャップの要部断面図である。例えば、図５に示すように、蓋部２２から内部側に屈折させて外側角部２５を形成してもよい。

上記実施形態では、ろう材の材質は特に制限されないが、銅やニッケルを用いることができる。また、ろう材はリング状のものに限られず、ペースト状のものを用いてもよく、リング状とペースト状のろう材を併用してもよい。なお、フューエルレールを構成する各部材は、オーステナイト系ステンレスであることが好ましい。

１レール本体
２エンドキャップ
３ろう材
４フィレット
５高圧センサ
６インレット
７ブラケットカップ
８センサポート
１０フューエルレール
１１開口部
１２ブラケットカップ取付部
１３内壁
２１キャップ本体
２２蓋部
２３内側縁部
２４外側角部
２５外側角部
Ｒ１内側縁部の曲率半径
Ｒ２外側角部の曲率半径

Claims

管状のレール本体と、該レール本体の一端部又は両端部に形成された開口部の内部へ挿入されて該開口部を塞ぐエンドキャップと、を備え、
上記エンドキャップは、
上記レール本体の内壁にろう付けにより接合されたキャップ本体と、
上記キャップ本体よりも上記レール本体の端部側に、上記開口部を閉塞する蓋部と、を有し、
上記キャップ本体と上記蓋部との境界に形成された外側角部と、該外側角部よりも上記レール本体の内部側にある該キャップ本体の内側縁部は、前記レール本体長手方向の断面がそれぞれ丸みを帯びたＲ形状であり、該内側縁部の曲率半径は、該外側角部の曲率半径と等しい又は該外側角部の曲率半径よりも大きく、該内側縁部及び該外側角部の曲率半径は０を含まない
ことを特徴とするフューエルレール。
請求項１に記載のフューエルレールにおいて、
上記内側縁部と上記内壁との間に跨るフィレットを備える
ことを特徴とするフューエルレール。
請求項１又は２に記載のフューエルレールにおいて、
上記キャップ本体の、上記内壁と対向する面は、微細な凹凸が形成された粗面であり、ろう材が該粗面の微細な凹凸内に入り込んでいる
ことを特徴とするフューエルレール。