KR101047287B1

KR101047287B1 - 연료 레일 및 연료 레일용 주관 및 이들의 제조 방법

Info

Publication number: KR101047287B1
Application number: KR1020030066133A
Authority: KR
Inventors: 마사요시 우수이; 도시카즈 와타나베
Original assignee: 우수이 고쿠사이 산교 가부시키가이샤
Priority date: 2002-09-25
Filing date: 2003-09-24
Publication date: 2011-07-08
Also published as: JP2004116334A; CN1497163A; FR2845131A1; DE10342799A1; US6889660B2; CN100379977C; JP4032383B2; US20040118382A1; KR20040027370A; FR2845131B1

Abstract

연료 레일(커먼 레일)에 있어서의 주관(main pipe)과 분기관과의 접속 부분에서의 균열을 방지하여, 저압에서 고압까지 광범위한 압력에 대응할 수 있는 구조와 제조 방법을 제공한다. 가솔린 엔진 뿐만 아니라 비교적 저압 사양의 디젤 엔진에 대해서도 적용 가능하게 한다.

주관과, 연료 도입관과, 복수의 분기관을 구비하여 이루어지는 연료 레일에 있어서, 주관의 외벽에 각 분기관을 받아들이기 위한 관통 구멍이 형성되고, 각 관통 구멍은 주관의 외측 및 내측을 향하여 각각 돌출하는 고리형 벽을 갖고 있어, 각 분기관은 상기 고리형 벽에 납땜 또는 용접에 의해 고정되어 있다. 연료 레일용 주관에는 주관의 외벽에 각 분기관을 받아들이기 위한 관통 구멍이 형성되고, 각 관통 구멍은 주관의 외측 및 내측을 향하여 각각 돌출하는 고리형 벽을 갖고 있다.

연료 레일, 주관, 연료 도입관, 분기관, 관통 구멍, 고리형 벽

Description

연료 레일 및 연료 레일용 주관 및 이들의 제조 방법{Fuel rail, main pipe and making method}

도 1은 본 발명에 의한 연료 레일 전체를 도시하는 사시도.

도 2는 도 1의 연료 레일의 종단면도.

도 3은 다른 실시예에 의한 연료 레일 전체를 도시하는 사시도.

도 4는 도 3의 연료 레일의 종단면도.

도 5는 다른 실시예에 의한 연료 레일 전체를 도시하는 사시도.

도 6은 도 5의 연료 레일의 종단면도.

도 7은 연료 레일의 제조 공정을 도시하는 개략도.

도 8은 연료 레일의 제조 공정을 도시하는 개략도.

도 9는 연료 레일의 제조 공정을 도시하는 개략도.

도 10은 연료 레일의 제조 공정을 도시하는 개략도.

※도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명※

10, 30, 40: 연료 레일 11: 주관

12: 연료 도입관 14, 34, 44: 분기관

16: 연료 통로 18: 소켓

21: 관통 구멍 22, 23: 고리형 벽

26: 연료 인젝터 28: 연료 펌프

38: 플랜지 48: 자루 너트

60, 70: 평탄 부분

본 발명은 전자 연료 분사식 자동차용 엔진 등의 연료 가압 펌프로부터 공급된 연료를 엔진의 각 흡기 통로 혹은 기통 내에 직접 분사하는 연료 인젝터(분사 노즐)를 통해 공급하기 위한 연료 레일의 개량에 관한 것이며, 특히 연료 통로를 갖는 주관과 분기관의 연결 구조 및 그 제조 방법에 관련되는 것이다.

연료 레일(연료 분배관)은 가솔린 엔진의 전자 연료 분사 시스템에 널리 사용되고 있어, 연료 통로를 갖는 주관으로부터 복수 개의 분기관을 통해 각 연료 인젝터에 연료를 공급한다. 디젤 엔진에서는 같은 구조체가 커먼 레일이라 불리며, 1000kgf/cm²이상의 압력에도 견딜 수 있도록 설계되어 있는 것이 많다. 이러한 고압 유체의 공급 압력의 변동·기관 측으로부터의 진동·온도 변동에 의한 치수 변화 등에서 기인하여, 주관과 분기관과의 접속 부분에 균열을 발생시켜 연료 누설을 일으킬 우려가 있었다.

본 발명자들의 선출원에 의한 일본 특개평 9-280464호 「고압 연료 레일에 있어서의 분기 접속체의 접속 구조」, 일본 특개평 9-287687호 「고압 연료 레일에 있어서의 분기 접속체의 접속 구조」, 일본 특개평 11-257187호 「디메틸에테르 연료용 커먼 레일」, 일본 특개 2000-88167호 「분기관의 접속 구조」, 재공표 특허 WO96/18062호 「고압 연료 레일에 있어서의 분기 접속체의 접속 구조」에는 연료 레일이나 커먼 레일에 있어서의 주관과 분기관과의 접속 구조 등이 기재되어 있다.

본 발명의 목적은 연료 레일(커먼 레일)에 있어서의 주관과 분기관과의 접속 부분에서의 균열을 방지하여, 저압에서 고압까지 광범위한 압력에 대응할 수 있는 연료 레일의 신규 구조 및 연료 레일용 주관의 신규 구조, 나아가서 그들의 신규 제조 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 가솔린 엔진 뿐만 아니라 비교적 저압 사양의 디젤 엔진에 대해서도 적용 가능한 연료 레일(커먼 레일)을 제공하는 것이다.

본 발명은 그 제 1 양태로서, 직선형으로 연장되는 연료 통로를 내부에 갖는 주관과, 이 주관의 끝 부분 또는 옆 부분에 고정된 연료 도입관과, 상기 주관에 교차하여 연결되어 한쪽 끝이 상기 연료 통로에 연통하고 또한 다른쪽 끝에 연료 분사 노즐 선단을 받아들이는 연결 금속 기구를 갖는 복수의 분기관을 구비하여 이루어지는 연료 레일을 제공한다.

이 연료 레일은 주관의 외벽에 각 분기관을 받아들이기 위한 관통 구멍이 형성되고, 각 관통 구멍은 주관의 외측 및 내측을 향하여 각각 돌출하는 고리형 벽을 갖고, 외측으로 돌출하는 고리형 벽과 내측으로 돌출하는 고리형 벽은 관통 구멍을 형성할 때 동시에 형성되고 또한 주관과 원피스 구조로 일체화되고, 각 분기관은 상기 고리형 벽에 납땜 또는 용접에 의해 고정되어 있다는 특징을 갖는다.

(작용)

이러한 구조를 채용함으로써, 각 분기관은 주관을 관통하는 위치의 전후에서 고리형 벽에 견고하게 유지되어 있고 납땜에 있어서는 넓은 납땜 면적을 확보할 수 있게 되어, 견고하게 고정되고 또한 응력 집중을 피할 수 있어, 균열 발생을 방지할 수 있다. 따라서, 이 연료 레일은 저압에서 고압까지 광범위한 압력에 대응할 수 있게 되고, 나아가서는 가솔린 엔진 뿐만 아니라 비교적 저압 사양의 디젤 엔진에 대해서도 적용이 가능해진다.

이 종류의 연료 레일은 원형 파이프재로 만들어지는 것이 많기 때문에, 주관은 원형 단면으로 하고, 또한 외벽의 상기 고리형 벽 주위를 평탄 가공하도록 하면, 평탄 가공된 부분에 관통 구멍을 가공하게 되어 가공이 용이해진다는 이점을 얻을 수 있다.

또한, 주관의 외벽 일부를 길이 방향 전체에 걸쳐 평탄 가공하고, 또한 그 평탄 가공 부분에 관통 구멍과 고리형 벽을 설치하여도 된다.

관통 구멍 내에 삽입되는 분기관의 내측 선단은 고리형 벽의 내측 선단과 동일면 또는 그보다도 내부로 연장하도록 하면, 납땜이나 용접 후에 충분한 강도가 유지된다는 이점을 얻을 수 있다.

본 발명은 그 제 2 양태로서, 관 벽에 복수의 분기관을 고정하도록 만들어지는 연료 레일용 주관으로서, 상기 주관의 외벽에 각 분기관을 받아들이기 위한 관통 구멍이 형성되고, 각 관통 구멍은 주관의 외측 및 내측을 향하여 각각 돌출하는 고리형 벽을 갖고, 외측으로 돌출하는 고리형 벽과 내측으로 돌출하는 고리형 벽은 관통 구멍을 형성할 때 동시에 형성되고 또한 주관과 원피스 구조로 일체화되어 있는 연료 레일용 주관을 제공한다.

이 주관이 원형 단면을 갖는 경우는, 외벽의 고리형 벽 주위가 평탄 가공되어 있으면, 관통 구멍의 가공이 용이해져 유리하다.

본 발명은 그 제 3 양태로서, 연료 통로를 내부에 갖는 주관과 이 주관에 교차하여 연결되는 복수의 분기관을 구비하는 연료 레일을 제조하는 방법으로서, 특수 공구를 사용하여 상기 주관의 외벽에 각 분기관을 받아들이기 위한 관통 구멍을 형성하고 그 관통 구멍 주위에 주관의 외측 및 내측을 향하여 각각 돌출하는 고리형 벽을 형성하고, 관통 구멍 내에 분기관을 삽입하여, 고리형 벽에 분기관을 납땜 또는 용접에 의해 고정시키는 각 공정을 포함하는 연료 레일의 제조 방법을 제공한다.

이러한 목적을 위해 사용 가능한 특수 공구로서는, 예를 들면 1984년 6월 19일 발행한 미국 특허 제 4454741호 「시트 재료에 구멍을 뚫기 위한 플로 드릴」, 1979년 1월 2일 발행한 미국 특허 제 4132097호 「컬러 부착 구멍의 형성 방법」 등에 도시되어 있는 공구 등을 이용할 수 있다.

이들 특수 공구에 의한 구멍 뚫는 가공을 1패스 혹은 복수 패스에 걸쳐 반복함으로써, 관통 구멍과 동시에 고리형 벽을 형성할 수 있다.

주관이 원형 단면을 갖고 있는 경우는, 관통 구멍을 형성하기 전에 그 주위의 외벽을 평탄 가공하면, 구멍 뚫는 가공이 용이해져 유리하다.

또한, 관통 구멍을 형성하기 전에, 주관의 외벽 일부를 길이 방향 전체에 걸쳐 평탄 가공하여도 된다.

관통 구멍 내에 분기관을 삽입하는 공정에서, 분기관의 내측 선단을 고리형 벽의 내측 선단과 동일면 또는 그보다도 내부로 연장시키도록 하면, 납땜 혹은 용접 후의 강도가 향상하기 때문에 유리하다.

본 발명은 그 제 4 양태로서, 관 벽에 복수의 분기관을 고정하도록 만들어지는 연료 레일용 주관의 제조 방법으로서, 특수 공구를 사용하여 상기 주관의 외벽에 각 분기관을 받아들이기 위한 관통 구멍을 형성하고 그 관통 구멍의 주위에 주관의 외측 및 내측을 향하여 각각 돌출하는 고리형 벽을 형성하는 연료 레일용 주관의 제조 방법을 제공한다.

본 발명의 다른 특징 및 이점은 첨부 도면의 실시예를 참조한 이하의 기재에 의해 분명해질 것이다.

(발명의 실시형태)

도 1, 도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 의한 연료 레일(10) 전체를 도시하고 있어, 이 연료 레일은 가솔린 엔진용 저압 분배관에 적합하다. 연료 레일(10)은 직선형으로 연장되는 연료 통로(16)를 내부에 갖는 주관(11)과, 이 주관의 옆 부분에 고정된 연료 도입관(12)과, 주관(11)에 교차하여 연결되어 한쪽 끝이 연료 통로(16)에 연통하고 또한 다른쪽 끝에 연료 분사 노즐 선단(26)을 받아들이는 연결 금속 기구(소켓; 18)를 갖는 4개의 분기관(14a 내지 14d)이 구비되어 있다.

주관(11)의 바닥부에는 주관을 엔진 본체에 설치하기 위한 두껍고 견고한 브래킷(13)이 2개 가로 방향으로 걸쳐 설치되어 있어, 주관(11)의 길이 방향 양단은 엔드 캡(end cap)(15a, 15b)으로 밀봉되어 있다. 연료 도입관(12)의 한쪽 끝은 연료 통로(16)에 연통하고 또한 다른쪽 끝은 연료 펌프(28)에 접속되어 있다.

본 발명의 특징에 근거하여, 주관(11)의 외벽에 각 분기관을 받아들이기 위한 관통 구멍(21)이 형성되고, 각 관통 구멍(21)은 주관의 외측 및 내측을 향하여 각각 돌출하는 고리형 벽(22, 23)을 갖고 있어, 각 분기관(14a 내지 14d)은 고리형 벽(22, 23)에 납땜 또는 용접에 의해 고정되어 있다. 외측으로 돌출하는 고리형 벽(22)과 내측으로 돌출하는 고리형 벽(23)은 관통 구멍(21)을 형성할 때 동시에 형성되고 또한 주관과 원피스 구조로 일체화되어 있다.

이러한 구조에 근거하여, 각 분기관(14a 내지 14d)은 주관(11)을 관통하는 위치의 전후에서 고리형 벽에 견고하게 유지되어 있게 되어, 견고하게 고정되고 또한 응력 집중을 피할 수 있어, 균열 발생을 방지할 수 있다. 따라서, 이 연료 레일(10)은 저압에서 고압까지 광범위한 압력에 대응할 수 있게 된다.

도 3, 도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 의한 연료 레일(30) 전체를 도시하고 있어, 이 연료 레일은 가솔린 엔진용 중압 분배 파이프에 적합하다. 제 1 실시예와 달리, 각 분기관(34a 내지 34d)의 연료 인젝터(26) 측에 견고한 플랜지(38)가 고착되어, 중간 정도의 압력에 견뎌 연료 누설을 일으키지 않는 구조로 만들어져 있다. 연료 펌프(28)는 중압용 혹은 고압용인 것을 사용한다.

도 5, 도 6은 본 발명의 제 3 실시예에 의한 연료 레일(40) 전체를 도시하고 있어, 이 연료 레일은 가솔린 엔진용 고압 분배 파이프 혹은 디젤 엔진용 커먼 레일에 적합하다. 제 1, 제 2 실시예와 달리, 각 분기관(44a 내지 44d)의 연료 인젝터(26) 측의 끝 부분에 테이퍼형 단말 부분(47)과 견고한 자루 너트(socket nut)(48)가 장비되어, 고압에 견뎌 연료 누설을 일으키지 않는 구조로 만들어져 있다. 또한, 연료 펌프(28)는 고압용인 것을 사용하고, 접속 부분에는 테이퍼형 단말 부분(47)과 자루 너트(46)를 사용한다.

도 7 내지 도 10은 본 발명에 의한 연료 레일 및 그 주관을 제조하는 공정을 도시하고 있다. 도 7은 특수 공구(드릴 등)를 이용하여 원형 파이프(50) 외주에 분기관(14)을 받아들이기 위한 관통 구멍(51)을 형성하고 그 관통 구멍(51) 주위에 주관의 외측 및 내측을 향하여 각각 돌출하는 고리형 벽(52, 53)을 형성하고, 그 관통 구멍(51) 내에 분기관(14)을 삽입하여, 고리형 벽(52, 53)과 분기관(14)과의 접합 부분(54, 55)에 임시 부착 후, 납땜 또는 용접을 실시하여 양자를 고착시키는 가공 공정을 도시하고 있다.

도면으로 이해되는 바와 같이, 관통 구멍(51) 내에 분기관(14)을 삽입하는 공정에서, 분기관(14)의 내측 선단을 고리형 벽의 내측 선단과 동일면 또는 그보다도 내부로 연장시키도록 하면, 납땜 혹은 용접 후의 강도가 향상하기 때문에 유리하다.

도 8은 원형 파이프(50)의 외주에서 관통 구멍을 뚫는 장소의 주변부에 걸쳐 처음으로 외벽에 평탄 부분(60)을 가공하고, 그 평탄 부분(60)에 특수 공구(드릴 등)를 이용하여 분기관(14)을 받아들이기 위한 관통 구멍(61)을 형성하고 그 관통 구멍(61) 주위에 주관의 외측 및 내측을 향하여 각각 돌출하는 고리형 벽(62, 63)을 형성하고, 그 관통 구멍(61) 내에 분기관(14)을 삽입하여, 고리형 벽(62, 63)과 분기관(14)과의 접합 부분(64, 65)에 임시 부착 후, 납땜 또는 용접을 실시하여 양자를 고착시키는 가공 공정을 나타내고 있다.

도면으로 이해되는 바와 같이, 관통 구멍(61) 내에 분기관(14)을 삽입하는 공정에서, 분기관(14)의 내측 선단을 고리형 벽의 내측 선단과 동일면 또는 그보다도 내부로 연장시키도록 하면, 납땜 혹은 용접 후의 강도가 향상하기 때문에 유리하다.

도 9는 원형 파이프(50)의 외벽 일부를 길이 방향 전체에 걸쳐 처음으로 평탄 부분(70)에 가공하고, 그 평탄 부분(70)에 특수 공구(드릴 등)를 이용하여 분기관(14)을 받아들이기 위한 관통 구멍(71)을 형성하고 그 관통 구멍(71) 주위에 주 관의 외측 및 내측을 향하여 각각 돌출하는 고리형 벽(72, 73)을 형성하고, 그 관통 구멍(71) 내에 분기관(14)을 삽입하여, 고리형 벽(72, 73)과 분기관(14)과의 접합 부분(74, 75)에 임시 부착 후, 납땜 또는 용접을 실시하여 양자를 고착시키는 가공 공정을 도시하고 있다.

도면으로 이해되는 바와 같이, 관통 구멍(71) 내에 분기관(14)을 삽입하는 공정에서, 분기관(14)의 내측 선단을 고리형 벽의 내측 선단과 동일면 또는 그보다도 내부로 연장시키도록 하면, 납땜 혹은 용접 후의 강도가 향상하기 때문에 유리하다.

도 10은 각진 파이프(80)를 사용하여 그 평탄 부분에 특수 공구(드릴 등)를 이용하여 분기관(14)을 받아들이기 위한 관통 구멍(81)을 형성하고 그 관통 구멍(81) 주위에 주관의 외측 및 내측을 향하여 각각 돌출하는 고리형 벽(82, 83)을 형성하고, 그 관통 구멍(81) 내에 분기관(14)을 삽입하여, 고리형 벽(82, 83)과 분기관(14)과의 접합 부분(84, 85)에 임시 부착 후, 납땜 또는 용접을 실시하여 양자를 고착시키는 가공 공정을 나타내고 있다.

도면으로 이해되는 바와 같이, 관통 구멍(81) 내에 분기관(14)을 삽입하는 공정에서, 분기관(14)의 내측 선단을 고리형 벽의 내측 선단과 동일면 또는 그보다도 내부로 연장시키도록 하면, 납땜 혹은 용접 후의 강도가 향상하기 때문에 유리하다.

이상 상세하게 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 각 분기관은 주관을 관통하는 위치의 전후에서 고리형 벽에 견고하게 유지되어 있게 되어, 견고하게 고정되고 또한 응력 집중을 피할 수 있고, 균열 발생이 방지되어, 연료 레일 및 그 주관은 저압에서 고압까지 광범위한 압력에 대응할 수 있게 된다. 고리형 벽에 의해 강도가 향상하기 때문에 저압 연료에 대해서는 주관을 얇게 만드는 것도 가능하고, 주관을 두껍게 만들면 가솔린 엔진 뿐만 아니라 비교적 저압 사양의 디젤 엔진에 대해서도 적용이 가능해지는 등, 그 기술적 효과에는 극히 현저한 것이 있다.

Claims

직선형으로 연장되는 연료 통로(16)를 내부에 갖는 주관(11)과, 이 주관의 끝 부분 또는 옆 부분에 고정된 연료 도입관(12)과, 상기 주관에 교차하여 연결되어 한쪽 끝이 상기 연료 통로에 연통하고 또한 다른쪽 끝에 연료 분사 노즐 선단을 받아들이는 연결 금속 기구(18, 38, 48)를 갖는 복수의 분기관(14, 34, 44)을 구비하여 이루어지는 연료 레일(10, 30, 40)에 있어서,

상기 주관의 외벽에 각 분기관을 받아들이기 위한 관통 구멍(21)이 형성되고,

각 관통 구멍은 주관의 외측 및 내측을 향하여 각각 돌출하는 고리형 벽(22, 23)을 갖고 있고, 외측으로 돌출하는 고리형 벽(22)과 내측으로 돌출하는 고리형 벽(23)은 관통 구멍을 형성할 때 동시에 형성되고 또한 주관과 원피스 구조로 일체화되고,

각 분기관(14, 34, 44)은 상기 고리형 벽(22, 23)에 납땜 또는 용접에 의해 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 연료 레일.
제 1 항에 있어서,

상기 주관은 원형 단면을 갖고 또한 그 외벽중 적어도 상기 고리형 벽의 주위가 평탄 가공되어 있는 연료 레일.
제 1 항에 있어서,

상기 관통 구멍 내에 삽입된 상기 분기관의 내측 선단이 상기 고리형 벽의 내측 선단과 동일면 또는 그보다도 내부로 연장하고 있는 연료 레일.
관 벽에 복수의 분기관(14, 34, 44)을 고정하도록 만들어지는 연료 레일용 주관(11)에 있어서,

상기 주관의 외벽에 각 분기관을 받아들이기 위한 관통 구멍(21)이 형성되고,

각 관통 구멍은 주관의 외측 및 내측을 향하여 각각 돌출하는 고리형 벽(22, 23)을 갖고, 외측으로 돌출하는 고리형 벽(22)과 내측으로 돌출하는 고리형 벽(23)은 관통 구멍을 형성할 때 동시에 형성되고 또한 주관과 원피스 구조로 일체화되어 있는 것을 특징으로 하는 연료 레일용 주관.
제 4 항에 있어서,

상기 주관은 원형 단면을 가지고 또한 그 외벽중 적어도 상기 고리형 벽의 주위가 평탄 가공되어 있는 연료 레일용 주관.
연료 통로(16)를 내부에 갖는 주관(11)과 이 주관에 교차하여 연결되는 복수의 분기관(14, 34, 44)을 구비하는 연료 레일(10, 30, 40)의 제조 방법에 있어서,

특수 공구를 사용하여 상기 주관의 외벽에 각 분기관을 받아들이기 위한 관통 구멍(21)을 형성하고 그 관통 구멍 주위에 주관의 외측 및 내측을 향하여 각각 돌출하는 고리형 벽(22, 23)을 형성하고,

상기 관통 구멍(21) 내에 분기관(14, 34, 44)을 삽입하고,

상기 고리형 벽(22, 23)에 분기관(14, 34, 44)을 납땜 또는 용접에 의해 고정시키는 각 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 레일의 제조 방법.
제 6 항에 있어서,

상기 주관이 원형 단면을 갖고 있어, 상기 관통 구멍을 형성하기 전에 적어도 그 주위의 외벽을 평탄 가공하는 공정을 포함하는 연료 레일의 제조 방법.
제 6 항에 있어서,

상기 관통 구멍 내에 분기관을 삽입하는 공정에서, 분기관의 내측 선단을 상기 고리형 벽의 내측 선단과 동일면 또는 그보다도 내부로 연장시키는 단계를 포함하는 연료 레일의 제조 방법.
관 벽에 복수의 분기관(14, 34, 44)을 고정하도록 만들어지는 연료 레일용 주관(11)의 제조 방법에 있어서,

특수 공구를 사용하여 해당 주관의 외벽에 각 분기관을 받아들이기 위한 관통 구멍(21)을 형성하고 그 관통 구멍 주위에 주관의 외측 및 내측을 향하여 각각 돌출하는 고리형 벽(22, 23)을 형성하는 것을 특징으로 하는 연료 레일용 주관의 제조 방법.
제 9 항에 있어서, 상기 주관이 원형 단면을 갖고 있어, 상기 관통 구멍을 형성하기 전에 적어도 그 주위의 외벽을 평탄 가공하는 공정을 포함하는 연료 레일용 주관의 제조 방법.