WO2007105659A1 - 高圧燃料噴射管の接続頭部構造 - Google Patents

高圧燃料噴射管の接続頭部構造 Download PDF

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WO2007105659A1
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annular flange
connection head
pressure fuel
fuel injection
diameter
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Nobuo Kato
Koichi Hayashi
Shoichiro Usui
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Usui Kokusai Sangyo Kaisha Limited
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    • F02M2200/8053—Fuel injection apparatus manufacture, repair or assembly involving mechanical deformation of the apparatus or parts thereof

Definitions

  • the present invention relates to a connection head structure of a high-pressure fuel injection pipe using a thick steel pipe having a relatively small diameter, which is frequently used as a fuel supply path in a diesel internal combustion engine, for example.
  • a spherical sheet surface 113 is formed at the connection end of a thick steel pipe 111 having a relatively small diameter force. And an annular flange 115 provided at an interval in the axial direction from the seat surface 113, and an arcuate surface 114 that continues to the seat surface 113 and tapers toward the tip to the annular flange 115. It is known to have a connecting head 112 formed (see FIG. 4 of Patent Document 1). This type of connecting head 112 is buckled by pressing in the axial direction by a punch member from the outside.
  • the outer surface of the peripheral wall due to the buckling process due to the pressing spreads to the outer peripheral surface of the head, so that the inner surface has a large inner diameter and stress concentration.
  • the raised pocket (annular recess) 116 is constructed and raised.
  • cavitation erosion may occur near the pocket, or fatigue breakage may occur from the pocket at the connection head.
  • radial cracks or circumferential cracks caused by fatigue failure around the pockets.
  • the applicant of the present invention for example, at the connection end of a thick steel pipe having a relatively small diameter force, a spherical sheet surface and an annular ring provided with an interval in the axial direction of the sheet surface force.
  • a high-pressure fuel injection pipe having a connecting head formed from a flange portion and a conical surface that is continuous with the seat surface and tapers toward the tip to the annular flange portion, a depth is formed at a part of the conical surface.
  • Patent Document 1 Seat surface in the shape of a frustoconical or frusto-circular arc on the outer peripheral surface to the mating seat
  • Patent Document 2 a method in which a pocket inside the head that occurs when the connecting head is formed is covered with a metal cylindrical member fitted inside the head.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 2003-336560
  • Patent Document 2 JP-A-2005-180218
  • the present invention relates to the occurrence of cracks in the valleys of the pockets associated with the formation of the pockets during head molding, and the occurrence of near the pockets due to the flow of high-pressure fluid during use.
  • the purpose is to propose a connection head structure for a high-pressure fuel injection pipe that can achieve the same or better effect than the previously proposed technology.
  • connection head structure of the high-pressure fuel injection pipe includes a spherical sheet surface at a connection end of a thick thin steel pipe having a relatively small diameter, and an axial direction from the sheet surface.
  • An annular flange portion formed at intervals, and a conical surface close to a substantially spherical surface that tapers toward the tip of the annular flange portion or the vicinity of the annular flange portion, which is continuous with the seat surface, and is tapered.
  • the connecting head end force is such that the axial distance L1 to the back surface of the annular flange portion is 0.38D to 0.6D, the spherical radius R of the seat surface is 0.45D to 0.65D, and the annular flange portion outside.
  • the diameter D1 is 1.2D to 1.4D, and the inner circumferential surface of the head has a cross section in the axial direction of the pipe that is close to the diameter of the inner circumferential surface of the steel pipe.
  • Guo is characterized in that it is connected head with a substantially flat cylindrical face and Z or conical surface.
  • connection head portion of a thick thin steel pipe having a relatively small diameter as a connection head structure of a high-pressure fuel injection pipe, and a spherical seat surface, and an axial center from the seat surface.
  • An annular flange portion formed with a gap V in the direction, and the annular flange portion or Has a conical surface close to a substantially spherical surface that tapers toward the tip to the vicinity of the annular flange portion, and incorporates a clamping nut that directly or indirectly engages the back surface of the annular flange portion.
  • This is characterized in that it is a connecting head having a cylindrical surface and a Z- or cone-shaped surface with a substantially flat contour in the cross section in the tube axis direction close to the diameter of the inner peripheral surface.
  • the present invention provides a conical surface (pressing seat surface) of the connecting head, which is continuous with the spherical seat surface and tapers toward the tip to the vicinity of the annular flange portion or the annular flange portion.
  • Vertex angle ⁇ force 0 to 60 degrees
  • maximum diameter D3 of the conical surface is 1.03D to 1.00D
  • the maximum diameter portion of the conical surface and the annular flange portion are conical surfaces or the contour is convex It is characterized by being connected by a conical surface or a concave conical surface or a cylindrical surface.
  • the annular flange portion in the connection head of the present invention is formed in an annular shape projecting outward in the tube radial direction from the maximum diameter of the spherical surface constituting the seat surface.
  • a cylindrical or flanged cylindrical washer may be tightly or loosely fitted to the bottom of the flange.
  • there is a large diameter portion having a pipe outer diameter of 1.02D to 1.08D extending over the length corresponding to the length of the washer. You may provide the taper part which continues to a diameter part and an outer diameter reduces diameter smoothly in a pipe-axis direction.
  • the length of the washer is preferably 0.5D to 2.0D.
  • the tightening nut abutting surface of the washer may be a spherical surface having a spherical radius of 1.0D to 2.5D, and the washer abutting surface of the tightening nut may be It can be a 150 degree conical surface.
  • the cone-shaped surface has an inner diameter of the connection head having a connection head opening diameter DT of 1.2 Din ⁇ l, where Din is an inner diameter of the thick thin steel pipe. 6Din, it is preferable that the cone depth LT of the conical surface is 0.665L1 to 1.3L1 cone. Further, the back surface of the annular flange portion is a surface perpendicular to the tube axis or the rear of the tube shaft. It is preferable that the conical surface is reduced in diameter, and the apex angle ⁇ 2 of the conical surface on the back surface of the annular flange portion is preferably 75 to 120 degrees.
  • the inner diameter portion of the connection head is formed in the cone shape when the spherical radius R of the seat surface is 0.57D to 0.65D.
  • the inner diameter portion of the connection head is the cone shape.
  • Din is 0.4D to 0.63D, it is preferable that the inner diameter portion of the connection head has the cone shape.
  • a soft layer may be provided on the seat surface of the connecting head structure of the high-pressure fuel injection pipe according to the present invention, and the soft layer is preferably a decarburized layer. Further, it is preferable that the head opening has a tapered chamfered or rounded chamfered shape.
  • the inner peripheral surface of the connection head has a substantially flat surface in the cross section in the tube axis direction close to the inner peripheral surface of the steel pipe. Since there are almost no pockets (annular recesses) generated by plastic working inside the connection head part, cracks in the valleys of the pocket part at the time of forming the head part, and due to fluid pressure in the head part Eliminates the fear of cracking due to bite erosion, and the phenomenon of increase in tensile stress on the inner surface due to stress concentration due to the large diameter of the inner diameter due to the formation of the pocket at the time of head formation, and the connection head The possibility that the inner peripheral surface is the starting point for fatigue failure can be greatly reduced.
  • connection head structure of the present invention has a structure in which the high-pressure fuel injection pipe is relatively thin and the connection head seat surface has a relatively large sphere (for example, the pipe inner diameter Din is 0.4D to 0.63D).
  • the pipe inner diameter Din is 0.4D to 0.63D
  • the spherical radius R of the seat surface is between 0.57D and 0.65D
  • the inner diameter of the connecting head is conical
  • the volume of the space constituting the connecting head increases.
  • the metal core is positively brought into contact with the inner surface to reduce buckling and further reduce the pocket.
  • the pocket can be further reduced.
  • the inner diameter of the connecting head is formed into a cone shape to form a pocket. The effect that can be further reduced or eliminated can be obtained.
  • the connecting head of the present invention has a relatively short distance from the end of the head to the annular flange portion, so that the rigidity of the spherical sheet portion is increased and the head opening portion of the head portion due to fastening is increased.
  • connection head structure of the present invention in the case of a thick thin steel pipe of t (thickness) ZD (outer diameter) 0.3, the connecting head terminal force is axial to the back of the annular flange portion.
  • the distance L1 is limited to 0.38D to 0.6D because the head cannot be formed if the distance is less than 0.38D.
  • the distance L1 exceeds 0.6D, a pocket is generated and the pocket gradually increases.
  • the sphere radius R of the seat surface is set to 0.45D to 0.65D because the head cannot be formed if it is less than 0.45D.
  • it exceeds 0.65D a pocket is generated and the pocket is formed.
  • the outer diameter D1 of the annular flange portion is set to 1.2D to 1.4D.
  • the fastening diameter is less than 2D, it is not possible to secure a wide pressing area for transmitting a high axial force, 1.
  • 4D is exceeded, pockets are generated and the pockets are gradually enlarged.
  • connection head structure of the present invention in the case of a thick thin steel pipe with t (thickness) ZD (outer diameter) ⁇ 0.3, the axial direction from the connection head end to the back of the annular flange portion distance
  • the reason that LI is limited to 0.38D to 0.7D is that the head cannot be formed if it is less than 0.38D, and on the other hand, if it exceeds 0.7D, a pocket is generated and the pocket is gradually enlarged.
  • the reason for limiting the numerical values of the sphere radius R of the seat surface and the outer diameter D1 of the annular flange is the same as in the case of the thick thin steel pipe of t (thickness) ZD (outer diameter) ⁇ 0.3. Therefore, it is omitted.
  • the apex angle ⁇ of the conical surface that tapers toward the tip of the annular flange portion or to the vicinity of the annular flange portion connected to the spherical seat surface is set to 50 ⁇ .
  • the reason for limiting to 60 degrees is due to the reason described below.
  • the injection pipe side is harder than the counterpart part in material quality! If the material is close to the hardness of the heel or the mating part, the mating sheet surface may be plastically deformed by the sheet surface of the connecting head when tightening the terminal, causing indentation (concaves) on the sheet surface. For this reason, the present invention employs a technical means for appropriately setting the apex angle of the conical surface of the connecting head. In other words, by increasing the apex angle of the conical surface of the connecting head, the mating seat surface (pressure receiving seat surface) that is generated when the injection pipe is
  • the apex angle ⁇ of the conical surface on the injection tube side is limited to 50 to 60 degrees because the material on the injection tube side is harder than the counterpart component, or close to the hardness of the counterpart component.
  • the apex angle of the conical surface on the injection tube side is 25 to 40 degrees, which makes it difficult to form pockets. It is fully usable.
  • the maximum diameter D3 of the conical surface is limited to 1.03D to 1.09D. If the conical surface is less than 1.03D, the edge of the maximum diameter portion of the conical surface is the counterpart when tightening the terminal. Sea The contact surface pressure of the part increases and deformation of the mating seat surface (pressure receiving seat surface) increases.On the other hand, if it exceeds 1.09D, the volume outside the connecting head becomes too large, This is because wrinkles or the like may be formed on the inner surface of the connection head.
  • the length of the washer is set to 0.5D to 2.
  • OD if less than 0.5D, the workability of the washer to the high-pressure fuel injection pipe is deteriorated, 2. This is because if the OD is exceeded, the total length of the nut becomes longer, the layout becomes worse, and it leads to higher costs.
  • stainless steel pipes, trip steel pipes, carbon steel pipes and the like are suitable as the steel type of the thick thin steel pipe in the present invention.
  • the annular flange portion is formed in an annular shape that protrudes outward in the pipe radial direction from the maximum diameter of the spherical surface constituting the seat surface. This is because, when fastening, a high pressure area is transmitted to transmit a high axial force.
  • the tightening nut contact surface of the washer is a spherical surface, and the spherical radius is limited to 1.0D to 2.5D. 1.
  • the contact portion with the nut is the washer at less than OD. It is feared that the washer will be deformed to the inner diameter side and it will bite into the tube surface near the inner diameter of the washer, and if it exceeds 2.5D, the contact part with the nut will be near the outer periphery of the washer and the outer end of the washer This is because it is feared that the portion is deformed to the outer diameter side and comes into contact with the inner peripheral surface of the nut.
  • the washer contact surface of the tightening nut is a conical surface
  • connection head structure of the present invention when the inner diameter of the thick thin steel pipe is Din as a condition for forming the cone-shaped surface, a connection is made to the inner surface of the connection head.
  • the head opening diameter DT is set to 1.2 Din to l.6 Din, and the taper depth LT of the cone-shaped surface is set to 0.65 L1 to 1.3 L1 for the following reasons.
  • connection head opening diameter If the DT is less than 1.2 Din, the space constituting the connection head is small and steel. On the other hand, it is difficult to reduce the pocket due to the need for a large volume, while on the other hand, if it exceeds 6 Din, the thickness of the head of the head will be very thin and the geometric shape will not be established and the head will be connected when fastening with the mating part This is because the tip portion of the plate is easily deformed.
  • the taper depth LT is less than 0.65L1
  • the effect of reducing the volume of the steel material by increasing the volume of the space at the tip of the connection head cannot be obtained sufficiently. This is because the thickness sandwiched between the core metal and the chuck becomes smaller than the original thickness, making it difficult to machine and reducing the vibration bending fatigue resistance.
  • the reason why the head opening is formed in a trumpet shape is to reduce the pressure loss by reducing the inflow resistance of the fuel into the pipe.
  • FIG. 1 is a longitudinal side view showing a first embodiment of a connection head structure of a high-pressure fuel injection pipe according to the present invention
  • FIG. 2 is a longitudinal side view showing a second embodiment of the connection head structure
  • 3 is an enlarged longitudinal side view showing the seat surface portion of the second embodiment shown in FIG. 2
  • FIG. 4 is an enlarged longitudinal side view showing an essential part of the third embodiment of the connection head structure
  • FIG. Fig. 6 is an enlarged vertical side view showing the main part of the fourth embodiment of the connection head structure
  • Fig. 6 is an enlarged vertical side view of the main part of the fifth embodiment of the connection head structure
  • 7 is an enlarged vertical side view of the main part of the sixth embodiment of the connection head structure
  • FIG. 1 is a longitudinal side view showing a first embodiment of a connection head structure of a high-pressure fuel injection pipe according to the present invention
  • FIG. 2 is a longitudinal side view showing a second embodiment of the connection head structure
  • 3 is an enlarged longitudinal side view showing the seat surface portion of
  • FIG. 8 is an explanatory view of the deformation amount (hit depth h) of the mating sheet surface in the embodiment of the present invention.
  • 9 is a side view showing a state where a washer (sleeve washer) is fitted to the connection head shown in FIG. 1, and
  • FIG. 10 is an enlarged view of the abutting engagement portion between the washer and the nut.
  • FIG. 11 is a longitudinal side view showing a seventh embodiment of the connection head structure of the high-pressure fuel injection pipe according to the present invention
  • FIG. 12 is a longitudinal section showing the eighth embodiment of the connection head structure.
  • FIG. 16 is an explanatory view with a longitudinal section showing another example of the machining process according to the forming method of the connection head shown in FIG. Yes, 1 is a thick thin steel pipe, 2 is a connection head, 2a is a cone-shaped surface, 3 is a spherical seat surface (pressing seat surface), 4, 4a, 4b, 4c are substantially conical surfaces, 4d is a cylinder , 5 is an annular flange, 5a is a conical surface (tapered surface), 6 is a mating part, 6a is a seat surface (pressure-receiving seat surface), and 7 is a head. Opening, 8 is a washer (sleeve washer), 9 is a tightening nut, 10 or 10 inch chuck, and 11 is a punch member.
  • 1 is a thick thin steel pipe
  • 2 is a connection head
  • 2a is a cone-shaped surface
  • 3 is a spherical seat surface (pressing seat surface)
  • the thick-walled thin steel pipe 1 has a pipe diameter D of 6 mm to 10 mm and a wall thickness t of a steel material such as stainless steel, trip steel, carbon steel for high-pressure piping, alloy steel, etc. cut to a predetermined size in advance. 1. It also has a relatively small diameter and thick pipe force of 25mm to 3.5mm.
  • connection head structure of the high pressure fuel injection pipe of the first embodiment shown in FIG. 1 is a spherical seat surface with the outer peripheral surface at the mating seat at the connection end of the thick thin steel pipe 1. 3, an annular flange portion 5 provided at a distance from the surface of the sheet 3 in the axial direction, and a cross section in the tube axis direction that tapers toward the tip of the annular flange portion 5 continuously to the seat surface 3
  • the pipe shaft is composed of a curved or straight conical surface 4 and a trumpet-shaped head opening 7 and is close to the diameter of the inner peripheral surface of the steel pipe inside the thick steel pipe 1 Since the profile of the direction cross section has a substantially flat cylindrical surface, it has a connecting head 2 with almost no pockets.
  • the sheet surface 3 can be provided with a soft layer (decarburized layer).
  • the axial distance L1 from the connection head end to the back surface of the annular flange portion 5 is 0.38D or more if the tZD of the thick thin steel pipe 1 is less than 0.3.
  • 0.6D if the tZD of the thick-walled thin steel pipe 1 is 0.3 or more 0.3 to 0.7D, the sphere radius of the seat surface 3 is 0.45D to 0.665D, the annular flange 5
  • the outer diameter D1 is 1.2D ⁇ 1.4D.
  • the spherical center position P of the seat surface 3 is located closer to the non-tube tip side in the tube axis direction than the tube tip side position of the annular flange portion 5.
  • connection head structure of the high-pressure fuel injection pipe of the second embodiment shown in FIGS. 2 and 3 has a spherical seat surface 3 with the outer peripheral surface facing to the seat portion, and an axis extending from the seat surface 3.
  • An annular flange portion 5 provided at an interval in the core direction and an angle ⁇ force of 0 to 60 degrees on the side of the annular flange portion connected to the spherical seat surface 3, and the maximum diameter D3 is 1 03D to 1.09D conical surface 4, cylindrical surface 4d formed between the annular flange portions 5 connected to the largest diameter portion of the conical surface 4, and a trumpet-shaped head opening 7 Since the thick-walled steel pipe 1 has a substantially flat surface in the pipe axial cross section close to the diameter of the inner peripheral surface of the steel pipe 1, there is almost no pocket.
  • connection head also, from the connection head end to the back of the annular flange 5
  • the axial distance LI, the sphere radius R of the seat surface 3 and the sphere center position of the seat surface 3 are the same as those shown in FIG.
  • 6 is the mating part and 6a is the sheet surface of the mating part 6.
  • connection head structure of the high-pressure fuel injection pipe of the third embodiment shown in Fig. 4 is similar to that shown in Figs. 3, an annular flange portion 5 provided at an interval from the seat surface 3 in the axial direction, and an apex angle ⁇ of 50 to 60 connected to the spherical seat surface 3 on the annular flange portion side.
  • connection head also in the case of this connection head, the axial distance L1 from the connection head terminal to the back surface of the annular flange portion 5, the sphere radius R of the seat surface 3, and the sphere center position of the seat surface 3 are as shown in FIG. It is the same as shown.
  • connection head structure of the high-pressure fuel injection pipe of the fourth embodiment shown in Fig. 5 is similar to that shown in Fig. 4, with the spherical seat surface 3 with the outer peripheral surface facing the mating seat, An annular flange portion 5 provided at an interval in the axial direction from the seat surface 3, and an apex angle ⁇ of 50 to 60 degrees connected to the spherical seat surface 3 on the annular flange portion side, Consists of a conical surface 4 having a maximum diameter D3 of 1.03D to 1.00D and a cylindrical surface 4d formed between the annular flange portions 5 connected to the maximum diameter D3 portion of the conical surface 4. is there.
  • connection head also in the case of this connection head, the axial distance L1 from the connection head terminal to the back surface of the annular flange portion 5, the sphere radius R of the seat surface 3, and the sphere center position of the seat surface 3 are as shown in FIG. It is the same as shown.
  • connection head structure of the high pressure fuel injection pipe of the fifth embodiment shown in FIG. 6 has a spherical seat surface 3 with the outer peripheral surface facing the mating seat, and a distance from the seat surface 3 in the axial direction.
  • An annular flange portion 5 provided at an angle and an apex angle ⁇ force 0 to 60 degrees on the annular flange portion side of the spherical seat surface 3 and the maximum diameter D3 is 1.03D to 1 .09D conical surface 4 and a conical surface 4b having a radius R1 formed between the annular flange portion 5 connected to the largest diameter D3 portion of the conical surface 4 and a concave conical surface 4b having a substantially arcuate cross section in the tube axis direction. It is configured.
  • this connection head also, from the connection head end to the back of the annular flange 5
  • the axial distance LI, the sphere radius R of the seat surface 3 and the sphere center position of the seat surface 3 are the same as those shown in FIG
  • connection head structure of the high pressure fuel injection pipe of the sixth embodiment shown in FIG. 7 has a spherical seat surface 3 with the outer peripheral surface facing the mating seat, and a distance from the seat surface 3 in the axial direction.
  • An annular flange portion 5 provided at a distance from the annular flange portion 5 and the spherical flange surface side, the annular flange portion side is close to a substantially spherical surface and has an angle ⁇ force of 0 to 60 degrees, and the maximum diameter D3 is 1.03D. -10.
  • connection head also in the case of this connection head, the axial distance L1 from the connection head terminal to the back surface of the annular flange portion 5, the sphere radius R of the seat surface 3, and the sphere center position of the seat surface 3 are as shown in FIG. It is the same as shown.
  • connection head structure of the high-pressure fuel injection pipe shown in Fig. 1 if the hardness of the injection pipe is higher than or close to that of the counterpart part as described above, it is shown in Fig. 8.
  • the seat surface 3 of the connecting head bites into the seat surface 6a (pressure-receiving seat surface) of the mating component 6 and both of them deform to cause the indentation 6a 'indicated by the depth h to hit the mating seat surface 6a.
  • the width of the contact surface at the time of fastening increases due to the large angle of the conical surface 4 of the connection head.
  • the washer 8 in the present invention shown in FIGS. 9 and 10 is closely or loosely fitted to the lower neck portion of the annular flange portion 5 by means such as caulking.
  • the tightening nut 9 abutment surface 8-1 of the washer 8 is a spherical surface, and the spherical radius R2 is 1.0D to 2.5D.
  • the washer 8 contact surface 9-1 of the tightening nut 9 is a conical surface, and the apex angle ⁇ 1 of the cone is 90 to 150 degrees.
  • the washer that is tightly fitted or loosely fitted to the lower part of the neck of the annular flange 5 is not limited to a cylindrical shape, but a cylindrical sash having a flange on the front end side or rear end side of the head.
  • the tightening nut contact surface is a spherical surface.
  • the contact surface with the tightening nut 9 is a flat surface perpendicular to the tube axis, a tapered surface that is reduced in diameter toward the rear of the tube shaft, or a convex surface. It may be a spherical surface.
  • a connecting head 2 of the high-pressure fuel injection pipe of the seventh embodiment shown in FIG. 11 is connected to the back surface of the annular flange portion 5 and extends over a length substantially equivalent to the length of the washer 8.
  • the taper part 2-2 has a large diameter part 2-1 with a diameter D2 of 1.02D to 1.08D, and is continuously connected to the large diameter part 2-1 to reduce the outer diameter in the tube axis direction. Have.
  • the tube thickness is relatively thin (inner diameter Din is, for example, 0.4D to 0.63D), and the sphere on the leading sheet surface is relatively large (the sphere on the sheet surface).
  • Rent R is, for example, 0.57D to 0.65D
  • the connecting head 2 is formed when the inner diameter of the thick thin steel pipe 1 is Din.
  • the connecting head opening diameter DT is 1.2 Din to l. 6 Din
  • the cone-shaped taper depth LT is 0.6 65 L1 to 1.3 L1. It is a thing.
  • connection head 2 By providing the conical surface 2a on the inner diameter portion of the connection head 2 in this way, the volume of the space constituting the connection head can be increased and the volume of the steel material can be reduced.
  • buckling By positively abutting the mandrel against the inner surface of the head when the head is formed by the head forming method employed, buckling can be reduced and pockets can be eliminated or made as small as possible.
  • the ninth embodiment shown in FIG. 13 is a thick thin steel pipe having a relatively thin wall thickness (inner diameter Din is, for example, the same as the high pressure fuel injection pipe shown in the eighth embodiment shown in FIG. 0. 4D to 0.6 3D) 1 and the inner diameter of the connection head 2 has an opening diameter DT of the connection head 2 of 1.2 Din to 1.6 Din and a cone-shaped taper depth LT of The cone-shaped surface 2a of 0.6L1 to 1.3L1 is formed, and the back surface 5a of the annular flange portion 5 is a conical surface (tapered surface) whose diameter decreases toward the rear of the tube axis.
  • connection head 2 in which the back surface 5a of the annular flange portion 5 has a conical surface in the range of the tube inner diameter Din of, for example, 0.4D to 0.63D, the connection is also achieved by making the inner diameter portion conical. Since the volume of the space constituting the head can be increased to reduce the volume of the steel material, the pockets formed on the inner surface of the head can be eliminated or made as small as possible. Note that L1 in the connection head structure of this embodiment is shown in the figure. Uniform connection head terminal force An axial distance between the rear end portions of the annular flange portion 5.
  • FIG. 14 shows a connecting head that forms 2a.
  • the cone-shaped taper depth LT is 0.7L1
  • the depth is the annular flange portion.
  • It shows a connecting head having a cone-shaped surface 2a that is shorter than the axial distance L1 up to V1.
  • this connection head 2 since the inner diameter portion becomes a cone shape, the volume of the space constituting the connection head can be increased and the volume of the steel material can be reduced. Pockets can be eliminated or made as small as possible.
  • the machining head L is provided with a machining allowance L and chucked by 10 and 10 mm, and as the punch member 11, the spherical seat surface 3, conical surface 4 and annular flange portion 5 of the connection head 2 are provided.
  • Washer 8 connecting head end force Axial distance Ll to the back of the annular flange part, annular flange part outer diameter D1, spherical surface R corresponding to the spherical radius R of the seat surface 3 11, conical surface 11-2
  • a flat part 11-3 and a core metal 11-4 are used.
  • the head machining allowance portion of the thick-walled steel pipe 1 is plastically flowed, and at the tip of the thick-walled steel pipe 1, a spherical sheet surface 3 with the outer peripheral surface facing the mating seat, and the three surfaces of the sheet An annular flange portion 5 provided at intervals in the axial direction, a conical surface 4 that tapers toward the tip of the annular flange portion 5 and continues to the seat surface, and a trumpet-shaped head opening And a head portion 2 having a substantially flat surface close to the inner peripheral surface of the steel pipe and having a compressive residual stress near the inner periphery of the head portion. It is done.
  • the washer 8 is assembled in advance, leaving the head machining allowance L of the connection head on the tip side, and after pressing, the press is molded in a state where the vicinity of the end is held by the chuck 10.
  • the washer 8 is press-molded with the force washer 8 press-fitted to the lower part of the head neck separated from the chuck 10 and loosely fitted to the steel pipe, and then the washer 8 is fitted to the lower part of the head neck.
  • the head machining allowance L is left, and the chuck 1 (holds the chuck 1 (in this state, the tip of the steel pipe 1 is punched). It is pressed in the axial direction by the member 11. By this pressing, the head machining allowance L portion of the thick-walled steel pipe 1 is plastically flowed as described above, and the outer peripheral surface is placed on the opposite seat at the tip of the thick-walled steel pipe 1.
  • the head inner peripheral surface has a substantially flat surface close to the inner peripheral surface of the steel pipe and further has a compressive residual stress in the vicinity of the head inner periphery. After press forming, move the washer 8 to the lower part of the head neck and fit it.
  • a chuck 10 corresponding to the size of the large-diameter portion 2-1 and the tapered portion 2-2 is used.
  • , 1 (Needless to say, a high-pressure fuel injection pipe with a trumpet-shaped, C-surface, or R-surface at the open end of the connection head, or high-pressure fuel injection with a conical shape at the inner diameter.
  • the connecting head of the pipe it can be formed using a taper-shaped large diameter base portion of the core metal 114 of the punch member 11 in the head forming method shown in FIG. (See Fig. 12 / Fig. 13 / Fig. 14 / Fig. 15 of JP-B 55-3 5220).
  • the axial distance L1 from the end of the connection head 2 to the back of the annular flange 5 is 0 if the tZD of the thick thin steel pipe is less than 0.3. 38D to 0.6D, same as tZD force O. 3 or more 0.38 to 0.7D, sphere radius R of seat surface 3 is 0.45D to 0.65D, annular flange 5 outer diameter D1 1.2D to 1.4D, and a washer 8 is tightly or loosely fitted to the lower part of the neck of the annular flange 5 and the inner peripheral surface of the head is a substantially flat surface close to the inner peripheral surface of the steel pipe.
  • the connecting head Since there is almost no pocket on the inner peripheral surface of the head, the connecting head has a compressive residual stress in the vicinity of the inner periphery of the head. 2 is obtained.
  • the sphere of the tip sheet surface with a relatively thin pipe thickness is relatively large (the sphere radius R of the sheet surface is, for example, 0.57D to 0.65D). Even in this case, the opening distance DT is 1.2 Din to l.
  • the connecting head considering the axial distance Ll, the spherical radius R of the seat surface 3 and the annular flange 5 outer diameter D1. 6Din, taper depth of cone-shaped surface LT can be eliminated or made as small as possible by making it a cone shape with an LT of 0.65L1 to 1.3L1.
  • the connecting head structure of the high-pressure fuel injection pipe shown in Figs. 2 to 7 is an apex angle of the conical surface on the connecting head side as means for preventing deformation (concave portion) of the seat surface of the mating part.
  • the conical surface and the maximum diameter of the conical surface are specified, but on the contrary, it is also conceivable to form a convex portion on the seat surface of the mating component in advance, which allows for the deformation amount of the mating surface of the mating component.
  • the condition of the convex portion formed on the mating component side in this case is set in consideration of the material of the injection pipe and mating component, the hardness of the sheet surface, the width of the contact surface, and the like.
  • connection head 2 of the present invention described above, the soft layer (decarburization layer) provided on the sheet surface 3 is provided by heat treatment before or after the forming process.
  • the back surface of the annular flange portion 5 of the connection head 2 has an annular flat surface perpendicular to the tube axis and a conical surface (taper surface) whose diameter is reduced to the rear of the tube shaft.
  • the back surface of the annular flange portion 5 is not limited to an annular flat surface perpendicular to the tube axis and a conical surface (tapered surface) that contracts to the rear of the tube axis. Or it may be a convex or curved surface that shrinks to the rear of the tube axis.
  • the connection head shown in FIG. 1 was formed by the head forming method shown in FIG.
  • each thick thin steel pipe has a tube diameter of 0, a wall thickness of t, and an axial distance Ll from the connection head terminal of the obtained connection head to the back surface of the annular flange, the sheet surface
  • pockets annular recesses
  • a conical head with a cone-like surface as shown in FIG. 12 was formed using a punch member 11 having a large diameter.
  • the connecting head shown in FIG. 1 was formed by the head forming method shown in FIG.
  • Thick and thin steel pipe with pipe diameter D of 10mm, pipe inner diameter Din of 4. Omm, and wall thickness t of 3. Omm
  • Thick-walled thin steel pipe with a pipe diameter D of 9 mm, pipe inner diameter Din of 3.5 mm, and wall thickness t of 2.75 mm
  • Thick-walled thin steel pipe with pipe diameter D of 8mm, pipe inner diameter Din of 3. Omm, and wall thickness t of 2.5mm
  • connection head terminal force of the obtained connection head with respect to the tube diameter 0, the tube inner diameter Din, and the wall thickness t of each thick thin steel pipe in this embodiment Axial distance L1 to the back surface of the annular flange portion
  • Thick-walled thin steel pipe with a pipe diameter D of 10 mm, pipe inner diameter Din of 3. Omm, and wall thickness t of 3.5 mm
  • the connecting head of the high-pressure fuel injection pipe according to the present invention has almost no pocket (annular recess) generated by plastic working inside the connecting head, the pocket at the time of forming the head Of cracks in the valleys of the heads, and concerns about cracks due to the occurrence of cavity erosion due to fluid pressure in the head, and the formation of the pockets during the molding of the head It is possible to eliminate the phenomenon of increase in tensile stress on the inner surface due to the large inner diameter and stress concentration, and to greatly reduce the possibility that the inner peripheral surface of the connecting head will become the starting point of fatigue failure.
  • connection head structure of the present invention has a cone-shaped inner diameter portion of the connection head even when the high-pressure fuel injection pipe is relatively thin and the connection head sheet surface has a relatively large sphere.
  • the pocket can be made small, and even if the back surface of the annular flange is conical, the pocket can be made small.
  • the connecting head of the present invention has a relatively short distance from the head end to the annular flange portion, so that the rigidity of the spherical sheet portion is increased and the head opening portion is narrowed due to fastening. Prevents permanent deformation such as blockage, stabilizes the seating of the mating part joint on the pressure-receiving seat surface, and causes scattering and connection due to fuel leakage even against repeated pressurization of ultra-high pressure fuel flow and vibrations of diesel internal combustion engines, etc. Occurrence of part separation is also prevented, and more accurate fuel injection is possible in combination with the smooth flow action of the fuel flow due to the absence of the pockets.
  • the present invention is not limited to a high-pressure fuel injection pipe that is frequently used as a fuel supply path in a diesel internal combustion engine, but also various high-pressure metal pipes having a connection head made of a thick steel pipe having a relatively small diameter. Is also applicable.
  • FIG. 1 is a longitudinal side view showing a first embodiment of a connection head structure of a high-pressure fuel injection pipe according to the present invention.
  • FIG. 2 is a longitudinal side view showing a second embodiment of the connection head structure.
  • FIG. 3 is an enlarged longitudinal side view showing a sheet surface portion of the second embodiment shown in FIG. 2.
  • FIG. 4 is a longitudinal side view showing an enlarged main part of a third embodiment of the connection head structure.
  • FIG. 5 is an enlarged vertical side view of the main part of the fourth embodiment of the connection head structure.
  • FIG. 6 is an enlarged vertical side view of the main part of the fifth embodiment of the connection head structure.
  • FIG. 7 is a longitudinal sectional side view showing an enlarged main part of a sixth embodiment of the connection head structure.
  • FIG. 8 is an explanatory diagram of the deformation amount (hit depth h) of the mating sheet surface in the example of the present invention.
  • FIG. 9 is a side view showing a state where a washer (sleeve washer) is fitted to the connection head shown in FIG. 1.
  • FIG. 10 is an enlarged longitudinal sectional view showing a contact engagement portion between the washer and the nut.
  • FIG. 11 is a longitudinal side view showing a seventh embodiment of the connection head structure of the high-pressure fuel injection pipe according to the present invention.
  • FIG. 12 is a longitudinal sectional side view showing an eighth embodiment of the connection head structure.
  • FIG. 13 is a longitudinal side view showing a ninth embodiment of the connection head structure.
  • FIG. 14 is a longitudinal side view showing a tenth embodiment of the connection head structure.
  • FIG. 15 is an explanatory view of a longitudinal section showing an example of a processing step according to the method of forming the connection head shown in FIG. 1.
  • FIG. 16 is an explanatory view with a vertical cross section showing another example of the processing step according to the method of forming the connection head shown in FIG. 1.
  • FIG. 17 is a longitudinal sectional side view showing an example of a connection head of a conventional high-pressure fuel injection pipe as a subject of the present invention.

Abstract

【課題】　頭部成形時におけるポケット部の亀裂発生、およびキャビテーションエロージョンによる亀裂の発生、並びにポケットの形成に伴う引張応力の発生を防止し、疲労破壊に強い高圧燃料噴射管の提供。 【解決手段】　厚肉細径鋼管の接続端部に、球面状のシート面と、環状フランジ部と、前記シート面に連なる円錐面を有し、ワッシャーと締付ナットを組込んでなる高圧燃料噴射管において、ｔ（肉厚）／Ｄ（外径）＜０．３の管材の場合は、接続頭部端末から環状フランジ部背面までの軸方向距離が０．３８Ｄ～０．６Ｄ、シート面の球体半径が０．４５Ｄ～０．６５Ｄ、環状フランジ部外径が１．２Ｄ～１．４Ｄであって、該頭部内周面が略フラットな円筒状面あるいはコーン状面を有する接続頭部となし、ｔ（肉厚）／Ｄ（外径）≧０．３の管材の場合は、接続頭部端末から環状フランジ部背面までの軸方向距離が０．３８Ｄ～０．７Ｄであることを特徴とする。

Description

明 細 書
高圧燃料噴射管の接続頭部構造
技術分野
[0001] 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などとして配設多用 される、比較的細径カもなる厚肉鋼管による高圧燃料噴射管の接続頭部構造に関 する。
背景技術
[0002] 従来、この種の接続頭部を有する高圧燃料噴射管としては、図 17に例示するよう に、比較的細径力 なる厚肉鋼管 111の接続端部に、球面状のシート面 113と、該 シート面 113から軸芯方向に間隔をお 、て設けた環状フランジ部 115と、前記シート 面 113に連なって前記環状フランジ部 115まで先端に向って先細りとなる円弧面 11 4とから形成された接続頭部 112を有するものが知られている（特許文献 1の図 4参照 ) oこの種の接続頭部 112は、外方からのパンチ部材による軸芯方向への押圧による 挫屈加工によって成形されるのに関連して、該押圧による挫屈加工に伴う周壁の外 側への拡がりによって、該頭部内周面に内径の大径ィ匕および応力集中により内表面 の引張り応力の上昇したポケット (環状凹部） 116を生ぜしめて構成され、かかる状態 で使用に供されてきたが、配設使用時の高圧流体に起因して該ポケット部付近にキ ャビテーシヨンエロージョンを生じたり、該接続頭部にポケットを起点に疲労破壊によ る径方向の亀裂が放射状に生じたり、ポケットの周囲に疲労破壊による円周方向の 亀裂が生じると!、う問題があった。
[0003] かかる対策として、本出願人は、例えば比較的細径力 なる厚肉鋼管の接続端部 に、球面状のシート面と、該シート面力 軸芯方向に間隔をおいて設けた環状フラン ジ部と、前記シート面に連なって前記環状フランジ部まで先端に向って先細りとなる 円錐面とから形成された接続頭部を有する高圧燃料噴射管において、前記円錐面 の一部に深さの浅い環状の湾曲凹溝を設けることによって、該接続頭部の成形に伴 つて生ずる該頭部内側のポケットを深さが浅くかつなだら力とする方法 (特許文献 1の 図 1参照)や、外側周面を相手座部への截頭円錐状、もしくは截頭円弧状のシート面 とする接続頭部の成形に伴って生ずる該頭部内側のポケットを、該頭部内側に嵌着 する金属製円筒部材で被覆する方法 (特許文献 2)等を先に提案した。
特許文献 1：特開 2003 - 336560号公報
特許文献 2 :特開 2005— 180218号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0004] 本発明は、頭部成形時における前記ポケットの形成に伴う当該ポケットの谷部の亀 裂発生、および配設使用時の高圧流体の流れに起因して該ポケット部付近に発生 するキヤビテーシヨンエロージョンによる亀裂の発生、並びに前記頭部成形時におけ るポケットの形成に伴う内径の大径ィ匕および応力集中により内表面の引張応力の上 昇現象の発生を防止する手段として、前記の先に提案した技術とほぼ同等あるいは それ以上の効果が得られる高圧燃料噴射管の接続頭部構造を提案することを目的と するものである。
課題を解決するための手段
[0005] 本発明に係る高圧燃料噴射管の接続頭部構造は、比較的細径からなる厚肉細径 鋼管の接続端部に、球面状のシート面と、該シート面から軸芯方向に間隔をおいて 形成された環状フランジ部と、前記シート面に連なって前記環状フランジ部または該 環状フランジ部付近まで先端に向力つて先細りとなる略球面に近い円錐面を有し、 前記環状フランジ部の背面を直接もしくは間接に係合する締付ナットを組込んでなる 高圧燃料噴射管の接続頭部において、 t (肉厚) ZD (外径)く 0. 3の厚肉細径鋼管 の場合に、接続頭部端末力 前記環状フランジ部背面までの軸方向距離 L1が 0. 3 8D〜0. 6D、前記シート面の球体半径 Rが 0. 45D〜0. 65D、前記環状フランジ部 外径 D1が 1. 2D〜1. 4Dであって、該頭部内周面が当該鋼管の内周面の径に近い 管軸方向断面の輪郭が略フラットな円筒状面および Zまたはコーン状面を有する接 続頭部であることを特徴とするものである。
[0006] また本発明は、高圧燃料噴射管の接続頭部構造として、比較的細径カもなる厚肉 細径鋼管の接続端部に、球面状のシート面と、該シート面から軸芯方向に間隔をお V、て形成された環状フランジ部と、前記シート面に連なって前記環状フランジ部また は該環状フランジ部付近まで先端に向かって先細りとなる略球面に近い円錐面を有 し、前記環状フランジ部の背面を直接もしくは間接に係合する締付ナットを組込んで なる高圧燃料噴射管の接続頭部構造において、 t (肉厚) ZD (外径）≥0. 3の厚肉 細径鋼管の場合に、接続頭部端末から前記環状フランジ部背面までの軸方向距離 L1力 SO. 38D〜0. 7D、前記シート面の球体半径 Rが 0. 45D〜0. 65D、前記環状 フランジ部外径 D1が 1. 2D〜1. 4Dであって、該頭部内周面が当該鋼管の内周面 の径に近い管軸方向断面の輪郭が略フラットな円筒状面および Zまたはコーン状面 を有する接続頭部であることを特徴とするものである。
[0007] さらに本発明は、前記接続頭部の、前記球面状のシート面に連なって前記環状フ ランジ部または該環状フランジ部付近まで先端に向かって先細りとなる円錐面 (押圧 座面）の頂角の角度 Θ力 0〜60度、該円錐面の最大径 D3が 1. 03D〜1. 09Dで あり、かつ前記円錐面の最大径部分と前記環状フランジ部が円錐面、または輪郭が 凸状または凹状の円錐面、あるいは円筒状面で連なっていることを特徴とするもので ある。
[0008] 本発明の前記接続頭部における前記環状フランジ部は、シート面を構成する球面 の最大径より管径方向外方に突出した環状に形成されていることが望ましぐまた、 前記環状フランジ部の首下部に円筒状もしくはフランジ付き円筒状のワッシャーを密 嵌もしくは遊嵌してもよい。さらに、前記環状フランジ部の背面側には、当該背面に 連なって、前記ワッシャーの長さに相当する長さにわたり、管外径が 1. 02D〜1. 08 Dの大径部と、該大径部に連なって管軸方向に滑らかに外径が縮径するテーパー 部を設けてもよい。前記ワッシャーの長さとしては、 0. 5D〜2. 0Dが好ましい。また、 前記ワッシャーの前記締付ナット当接面を、球半径が 1. 0D〜2. 5Dの球面としても よぐさらに、前記締付ナットのワッシャー当接面を、頂角 θ 1が 90〜150度の円錐面 としてちよい。
[0009] また、本発明における前記コーン状面は、前記厚肉細径鋼管の内径を Dinとした場 合に、前記接続頭部内面が、接続頭部開口部径 DTが 1. 2Din〜l. 6Din、当該コ ーン状面のテーパー深さ LTが 0. 65L1〜1. 3L1のコーン状となしていることが好ま しい。さらに、前記環状フランジ部の背面が管軸に対し垂直な面もしくは管軸の後方 に縮径する円錐面となしていることが好ましぐかつ前記環状フランジ部背面の円錐 面の頂角 Θ 2としては 75〜 120度が好ましい。
[0010] またさらに、本発明は前記シート面の球体半径 Rが 0. 57D〜0. 65Dの場合には、 前記接続頭部の内径部が前記コーン状となしていることが好ましぐまた、前記環状 フランジ部の背面が円錐面となしている場合には、前記接続頭部の内径部が前記コ ーン状となしていることが好ましぐさらに、前記厚肉細径鋼管の内径 Dinが 0. 4D〜 0. 63Dの場合には、前記接続頭部の内径部が前記コーン状となしていることが好ま しい。
[0011] なお、本発明に係る高圧燃料噴射管の接続頭部構造の前記シート面には軟質層 を設けてもよぐまた、前記軟質層は脱炭層であることが望ましい。さらに、頭部開口 部はテーパー面取りもしくは R面取りされたラッパ状となしていることが好ましい。 発明の効果
[0012] 本発明に係る高圧燃料噴射管の接続頭部構造は、該接続頭部内周面が当該鋼管 の内周面に近い管軸方向断面の輪郭が略フラットな面を有することから、該接続頭 部の内側に塑性加工により発生するポケット (環状凹部）がほとんど存在しないため、 該頭部成形時におけるポケット部の谷部の亀裂の発生、および該頭部内での流体 圧によるキヤビテーシヨンエロージョンによる亀裂の発生の憂い、並びに前記頭部成 形時における該ポケットの形成に伴う内径の大径ィ匕および応力集中による内表面の 引張応力の上昇現象をなくし、かつ接続頭部内周面が疲労破壊の起点となる可能 性を大幅に減少させることができる。
[0013] また、接続頭部の円錐面の頂角の角度と最大径を大きくすることで、締結時の双方 のシート面の幅が大きくなることにより、最大接触面圧が高くなることを防止して双方 のシート面の変形を小さくすることができ、締結解除時の相手シート面の残留変形量 を/ J、さくすることができる。
[0014] さらに本発明の接続頭部構造は、高圧燃料噴射管の肉厚が比較的薄ぐ接続頭部 シート面の球体が比較的大きい場合（例えば管内径 Dinが 0. 4D〜0. 63D、シート 面の球体半径 Rが 0. 57D〜0. 65Dの場合）、接続頭部の内径部をコーン状とする ことで、当該接続頭部を構成する空間のボリューム (体積)が増大することにより鋼材 のボリュームが減少し、頭部成形時に芯金を積極的に内面に当接させることで座屈 が少なくなりポケットをさらに小さくできる。さらにまた、例えば管内径 Dinが 0. 4D〜0 . 63Dの範囲で環状フランジ部背面が円錐状であっても、ポケットをさらに小さくでき る。またさらに、上記範囲外の、例えば管内径 Dinが 0. 4D未満、あるいはシート面の 球体半径 Rが 0. 57D未満であっても、接続頭部の内径部をコーン状とすることでポ ケットをさらに小さくあるいはなくすことができる効果が得られる。
[0015] なお、本発明では、シート面に軟質層を設けることにより、コモンレール等の相手部 品継ぎ手部のシール面 (シート面）の塑性変形量を減じ、繰返し締結における高 ヽシ ール性が得られる。さら〖こ、本発明の接続頭部は、該頭部端末から環状フランジ部ま での距離が比較的短縮されているため、球面状シート部の剛性が増して締結に伴う 頭部開口部の狭塞等の永久変形を防止できると共に、相手部品継ぎ手部の受圧座 面に対する座りも安定し、超高圧燃料流の繰返し加圧やディーゼル内燃機関等の振 動に対しても燃料の洩れよる飛散や接続部の離脱の発生も防止され、前記ポケット がほとんど存在しないことによる燃料の流れの円滑ィ匕作用と相俟ってより正確な燃料 噴射が可能となる。
発明を実施するための最良の形態
[0016] 本発明の接続頭部構造において、 t (肉厚) ZD (外径）く 0. 3の厚肉細径鋼管の 場合に、接続頭部端末力 前記環状フランジ部背面までの軸方向距離 L1を 0. 38D 〜0. 6Dと限定したのは、 0. 38D未満では頭部を形成できず、他方、 0. 6Dを超え ると、ポケットが発生するとともに該ポケットが次第に大きくなるためである。また、前記 シート面の球体半径 Rを 0. 45D〜0. 65Dとしたのは、 0. 45D未満では頭部を形成 できず、他方、 0. 65Dを超えると、ポケットが発生するとともに該ポケットが次第に大 きくなるためである。さらに、前記環状フランジ部外径 D1を 1. 2D〜1. 4Dとしたのは 、 1. 2D未満では相手部品と締結する際、高い軸力を伝達するめの広い押圧面積か 確保できず、他方、 1. 4Dを超えるとポケットが発生するとともに該ポケットが次第に 大きくなるためである。
さらにまた、本発明の接続頭部構造において、 t (肉厚) ZD (外径）≥0. 3の厚肉 細径鋼管の場合に、接続頭部端末から前記環状フランジ部背面までの軸方向距離 LIを 0. 38D〜0. 7Dと限定したのは、 0. 38D未満では頭部を形成できず、他方、 0 . 7Dを超えると、ポケットが発生するとともに該ポケットが次第に大きくなるためである 。なお、前記シート面の球体半径 Rおよび前記環状フランジ部外径 D1の数値限定理 由については、前記 t (肉厚) ZD (外径）< 0. 3の厚肉細径鋼管の場合と同様である ため省略する。
[0017] また、本発明にお 、て、球面状のシート面に連なって前記環状フランジ部または該 環状フランジ部付近まで先端に向力つて先細りとなる円錐面の頂角の角度 Θを 50〜 60度と限定したのは、以下に記載する理由による。
本発明の高圧燃料噴射管の接続頭部構造にぉ 、ては、噴射管側が相手部品より 材質的に硬度の高！ヽまたは相手部品の硬度に近 ヽ材料である場合、端末締付け時 に接続頭部のシート面により相手シート面が塑性変形して当該シート面に圧痕（凹部 )が生じることが危惧される。このため、本発明は接続頭部の円錐面の頂角の角度を 適正に設定するという技術的手段を採用したのである。すなわち、接続頭部の円錐 面の頂角の角度を大きくすることで、噴射管締結時に生じる相手シート面 (受圧座面
)との接触面の幅が大きくなることにより、最大接触面圧が高くなることを防止して相手 シート面の変形（当り深さ）を小さくすることができ、相手シート面の残留変形量を小さ くすることができることを知見し、その円錐面の頂角の適正な角度として 50〜60度を 見出した。ここで、円錐面の頂角の角度 Θが 50度未満では、相手シート面との接触 面を大きくする効果が十分に得られず、相手シート面が変形しくぼみ（凹部）が生じ、 他方、円錐面の頂角の角度 0が 60度を超えると通常は頂角 60度の円錐面である相 手シート面の頂角の角度より大きくなり組付けが不可となる。
なお、本発明において噴射管側の円錐面の頂角の角度 Θを 50〜60度に限定した のは、噴射管側が相手部品より材質的に硬度の高 、または相手部品の硬度に近 ヽ 材料である場合を考慮したことによるが、相手部品側の硬度が噴射管側より高い場 合には、噴射管側の円錐面の頂角の角度はポケットがより形成され難い 25〜40度 程度でも十分使用可能である。
[0018] さらに、本発明において、前記円錐面の最大径 D3を 1. 03D〜1. 09Dと限定した のは、 1. 03D未満では、端末締付け時に該円錐面の最大径部のエッジが相手シー ト面に当たり、その部分の接触面圧が高くなり相手シート面 (受圧座面)の変形が大き くなり、他方、 1. 09Dを超えると該接続頭部の外側のボリュームが大きくなり過ぎて、 該接続頭部の内面に皺等ができることが危惧されるためである。
[0019] さらにまた、前記ワッシャーの長さを 0. 5D〜2. ODとしたのは、 0. 5D未満では該 ワッシャーの高圧燃料噴射管への組付け作業性が悪ィ匕し、他方、 2. ODを超えると ナットの全長が長くなりレイアウト性が悪くなり、かつ重くコストアップにつながるためで ある
[0020] なお、本発明における厚肉細径鋼管の鋼種としては、ステンレス鋼管、トリップ鋼鋼 管、炭素鋼鋼管等が好適である。
[0021] 本発明の接続頭部構造において、前記環状フランジ部を、シート面を構成する球 面の最大径より管径方向外方に突出した環状に形成することとしたのは、相手部品と 締結する際、高 、軸力を伝達するため広 、押圧面積を確保するためである。
[0022] さらに、前記ワッシャーの締付ナット当接面を球面となし、該球半径を 1. 0D〜2. 5 Dと限定したのは、 1. OD未満ではナットとの当接部がワッシャーの内径付近となって ワッシャーを内径側に変形させて管表面に食い込みを生じることが危惧され、他方、 2. 5Dを超えるとナットとの当接部がワッシャーの外周付近となってワッシャー外周端 部を外径側に変形させてナット内周面に当接することが危惧されるためである。
[0023] さらにまた、前記締付ナットのワッシャー当接面を円錐面となし、該円錐面の頂角 Θ
1を 90〜150度と限定したのは、 90度未満ではワッシャーとの当接部が該ワッシャー の外周付近となってナットの内周面を外径側に変形させて軸力を低下させることが危 惧され、他方、 150度を超えるとワッシャーとの当接部が該ワッシャーの内径付近とな つてワッシャーを内径側に変形させて管表面に食い込みを生じることが危惧されるた めである。
[0024] また、本発明の接続頭部構造にぉ 、て、前記コーン状面の形成条件として、前記 厚肉細径鋼管の内径を Dinとした場合に、前記接続頭部の内面に、接続頭部開口 部径 DTを 1. 2Din〜l. 6Din、当該コーン状面のテーパー深さ LTを 0. 65L1〜1 . 3L1としたのは、以下に示す理由による。
接続頭部開口部径 DTが 1. 2Din未満では接続頭部を構成する空間が小さく鋼材 のボリュームを多く必要としてポケットが小さくなり難ぐ他方、 1. 6Dinを超えると接続 頭部先端部の肉厚が非常に薄くなり幾何形状的に成立しなくなると共に相手部品と の締結時に接続頭部の先端部が変形し易くなるためである。
また、テーパー深さ LTが 0. 65L1未満では接続頭部先端部の空間のボリュームを 大きくし、鋼材のボリュームを小さくする効果が十分に得られず、他方、 1. 3L1を超 えると成形型の芯金とチャックで挟まれた肉厚が元の肉厚より小さくなり加工が困難と なると共に耐振動曲げ疲労性が低下するためである。
[0025] なお、本発明にお 、て頭部開口部をラッパ状としたのは、管内への燃料の流入抵 抗を減らして圧力損失を減少させるためである。
[実施例]
[0026] 図 1は本発明に係る高圧燃料噴射管の接続頭部構造の第 1実施例を示す縦断側 面図、図 2は同じく接続頭部構造の第 2実施例を示す縦断側面図、図 3は図 2に示す 第 2実施例のシート面部を拡大して示す縦断側面図、図 4は同じく接続頭部構造の 第 3実施例の要部を拡大して示す縦断側面図、図 5は同じく接続頭部構造の第 4実 施例の要部を拡大して示す縦断側面図、図 6は同じく接続頭部構造の第 5実施例の 要部を拡大して示す縦断側面図、図 7は同じく接続頭部構造の第 6実施例の要部を 拡大して示す縦断側面図、図 8は本発明の実施例における相手シート面の変形量（ 当り深さ h)の説明図、図 9は図 1に示す接続頭部にワッシャー (スリーブワッシャー）を 嵌合した状態を示す側面図、図 10は同上ワッシャーとナットの当接係合部を拡大し て示す縦断面図、図 11は同じく本発明に係る高圧燃料噴射管の接続頭部構造の第 7実施例を示す縦断側面図、図 12は同じく接続頭部構造の第 8実施例を示す縦断 側面図、図 13は同じく接続頭部構造の第 9実施例を示す縦断側面図、図 14は同じ く接続頭部構造の第 10実施例を示す縦断側面図、図 15は図 1に示す接続頭部の 成形方法に係る加工工程の一例を示す縦断面による説明図、図 16は同じく図 1に示 す接続頭部の成形方法に係る加工工程の他の例を示す縦断面による説明図であり 、 1は厚肉細径鋼管、 2は接続頭部、 2aはコーン状面、 3は球面状のシート面 (押圧 座面）、 4、 4a、 4b、 4cは略円錐面、 4dは円筒状面、 5は環状フランジ部、 5aは円錐 状面 (テーパー面）となした背面、 6は相手部品、 6aはシート面 (受圧座面）、 7は頭部 開口部、 8はワッシャー（スリーブワッシャー）、 9は締付ナット、 10、 10Ίまチャック、 1 1はパンチ部材である。
[0027] 厚肉細径鋼管 1は、予め定寸に切断されたステンレス鋼、トリップ鋼、高圧配管用炭 素鋼、合金鋼等の鋼材よりなる管径 Dが 6mm乃至 10mm、肉厚 tが 1. 25mm乃至 3 . 5mm程度の比較的細径厚肉管力もなる。
[0028] 図 1に示す第 1実施例の高圧燃料噴射管の接続頭部構造は、厚肉細径鋼管 1の接 続端部に、外側周面を相手座部への球面状のシート面 3と、該シート 3面から軸芯方 向に間隔をおいて設けた環状フランジ部 5と、前記シート面 3に連なって前記環状フ ランジ部 5まで先端に向って先細りとなる管軸方向断面の輪郭が曲線または直線状 の円錐面 4と、ラッパ状となした頭部開口部 7とから構成され、かつ該厚肉鋼管 1の内 部に当該鋼管の内周面の径に近い管軸方向断面の輪郭が略フラットな円筒面を有 することからポケットがほとんど存在しない接続頭部 2を有する。なお、前記シート面 3 には軟質層 (脱炭層）を設けることができる。
[0029] 上記の接続頭部 2において、接続頭部端末から前記環状フランジ部 5背面までの 軸方向距離 L1は、厚肉細径鋼管 1の tZDが 0. 3未満であれば 0. 38D〜0. 6D、 厚肉細径鋼管 1の tZDが 0. 3以上であれば 0. 38〜0. 7D、前記シート面 3の球体 半径 Rは 0. 45D〜0. 65D、前記環状フランジ部 5の外径 D1は 1. 2D〜1. 4Dであ る。ここで、前記シート面 3の球体中心位置 Pは、環状フランジ部 5の管先端側位置よ り管軸方向に非管先端側に位置している。
[0030] 図 2、図 3に示す第 2実施例の高圧燃料噴射管の接続頭部構造は、外側周面を相 手座部への球面状のシート面 3と、該シート面 3から軸芯方向に間隔をおいて設けた 環状フランジ部 5と、前記球面状のシート面 3に連なって前記環状フランジ部側に頂 角の角度 Θ力 0〜60度であって、最大径 D3が 1. 03D〜1. 09Dの円錐面 4と、該 円錐面 4の最大径部分に連なって前記環状フランジ部 5間に形成された円筒状面 4d と、ラッパ状となした頭部開口部 7とから構成され、かつ該厚肉鋼管 1の内部に当該 鋼管の内周面の径に近い管軸方向断面の輪郭が略フラットな面を有することからポ ケットがほとんど存在しな 、接続頭部 2を有する。
なお、この接続頭部の場合も、接続頭部端末から前記環状フランジ部 5背面までの 軸方向距離 LI、前記シート面 3の球体半径 Rおよびシート面 3の球体中心位置は、 前記図 1に示すものと同じである。図中、 6は相手部品、 6aは相手部品 6のシート面 である。
[0031] 図 4に示す第 3実施例の高圧燃料噴射管の接続頭部構造は、前記図 2、図 3に示 すものと同様、外側周面を相手座部への球面状のシート面 3と、該シート面 3から軸 芯方向に間隔をおいて設けた環状フランジ部 5と、前記球面状のシート面 3に連なつ て前記環状フランジ部側に頂角の角度 Θが 50〜60度であって、最大径 D3が 1. 03 D〜l. 09Dの円錐面 4と、該円錐面 4の最大径 D3部分に連なって前記環状フラン ジ部 5間に形成された円錐面 4aとから構成されたものである。
なお、この接続頭部の場合も、接続頭部端末から前記環状フランジ部 5背面までの 軸方向距離 L1、前記シート面 3の球体半径 Rおよびシート面 3の球体中心位置は、 前記図 1に示すものと同じである。
[0032] 図 5に示す第 4実施例の高圧燃料噴射管の接続頭部構造は、前記図 4に示すもの と同様、外側周面を相手座部への球面状のシート面 3と、該シート面 3から軸芯方向 に間隔をおいて設けた環状フランジ部 5と、前記球面状のシート面 3に連なって前記 環状フランジ部側に頂角の角度 Θが 50〜60度であって、最大径 D3が 1. 03D〜1. 09Dの円錐面 4と、該円錐面 4の最大径 D3部分に連なって前記環状フランジ部 5間 に形成された円筒状面 4dとから構成されたものである。
なお、この接続頭部の場合も、接続頭部端末から前記環状フランジ部 5背面までの 軸方向距離 L1、前記シート面 3の球体半径 Rおよびシート面 3の球体中心位置は、 前記図 1に示すものと同じである。
[0033] 図 6に示す第 5実施例の高圧燃料噴射管の接続頭部構造は、外側周面を相手座 部への球面状のシート面 3と、該シート面 3から軸芯方向に間隔をおいて設けた環状 フランジ部 5と、前記球面状のシート面 3に連なって前記環状フランジ部側に頂角の 角度 Θ力 0〜60度であって、最大径 D3が 1. 03D〜1. 09Dの円錐面 4と、該円錐 面 4の最大径 D3部分に連なって前記環状フランジ部 5間に形成された半径 R1で管 軸方向断面輪郭がほぼ円弧状で凹状の円錐面 4bとから構成されたものである。 なお、この接続頭部の場合も、接続頭部端末から前記環状フランジ部 5背面までの 軸方向距離 LI、前記シート面 3の球体半径 Rおよびシート面 3の球体中心位置は、 前記図 1に示すものと同じである。
[0034] 図 7に示す第 6実施例の高圧燃料噴射管の接続頭部構造は、外側周面を相手座 部への球面状のシート面 3と、該シート面 3から軸芯方向に間隔をおいて設けた環状 フランジ部 5と、前記球面状のシート面 3に連なって前記環状フランジ部側に略球面 に近くかつ角度 Θ力 0〜60度であって、最大径 D3が 1. 03D〜10. 9Dの円錐面 4 と、該円錐面 4の最大径 D3部分に連なって前記環状フランジ部 5間に形成された半 径 R2のほぼ円弧に近い管軸方向断面輪郭が凸状の円錐面 4cとから構成されたもの である。
なお、この接続頭部の場合も、接続頭部端末から前記環状フランジ部 5背面までの 軸方向距離 L1、前記シート面 3の球体半径 Rおよびシート面 3の球体中心位置は、 前記図 1に示すものと同じである。
[0035] 前記図 1に示す高圧燃料噴射管の接続頭部構造の場合は、前記したごとく該噴射 管の硬度が相手部品より高いかまたは相手部品の硬度に近い場合には、図 8に示す ごとく締付けトルクが高くなるほど相手部品 6のシート面 6a (受圧座面）に接続頭部の シート面 3が食い込んで双方が変形し相手シート面 6aに当り深さ hで示す圧痕 6a' が生じるおそれがある。し力しながら、図 2〜図 7に示す高圧燃料噴射管の接続頭部 構造の場合は、接続頭部の円錐面 4の角度が大きいことにより締結時の接触面の幅 が大きくなるので、噴射管の硬度が相手部品 6より高いかまたは相手部品の硬度に 近くても相手シート面 6aに生じる圧痕 6 の深さ hを改善することが可能となり、相手 シート面の残留変形量を小さくすることが可能となる。
[0036] また、図 9、図 10に示す本発明におけるワッシャー 8は、環状フランジ部 5の首下部 にかしめ等の手段により密嵌、あるいは遊嵌されている。このワッシャー 8の締付ナツ ト 9当接面 8—1は球面となし、該球半径 R2は 1. 0D〜2. 5Dである。さらに、前記締 付ナット 9のワッシャー 8当接面 9—1は円錐面となし、該円錐の頂角 θ 1は 90〜150 度である。
なお、環状フランジ部 5の首下部に密嵌もしくは遊嵌されるワッシャーとしては、円 筒状のもの以外に、頭部先端側あるいは後端側にフランジを有する円筒状のヮッシ ヤー等もある。頭部の後端側にフランジを有する円筒状のワッシャーの場合も締付ナ ット当接面は球面となす。また、前記の後端側にフランジを有する円筒状のヮッシャ 一の場合、締付ナット 9との当接面は管軸に垂直な平坦面や管軸の後方へ縮径する テーパー面、あるいは凸状の球面であってもよい。
[0037] 図 11に示す第 7実施例の高圧燃料噴射管の接続頭部 2は、前記環状フランジ部 5 の背面に連なって、前記ワッシャー 8の長さにほぼ相当する長さにわたり、管外径 D2 が 1. 02D〜1. 08Dの大径部 2— 1を有し、かつ該大径部 2— 1に連なって管軸方向 に滑らかに外径が縮径するテーパー部 2— 2を有する。
[0038] また、図 12に示す第 8実施例は、管肉厚が比較的薄く（内径 Dinが例えば 0. 4D〜 0. 63D)、先端シート面の球体が比較的大きい (シート面の球体半径 Rが例えば 0. 57D〜0. 65D)高圧燃料噴射管の接続頭部 2を例示した場合で、この接続頭部 2は 、厚肉細径鋼管 1の内径を Dinとした場合に、該接続頭部の内面に、該接続頭部開 ロ部径 DTが 1. 2Din〜l. 6 Din,コーン状面のテーパー深さ LTが 0. 65L1〜1. 3 L1のコーン状面 2aを形成したものである。このように接続頭部 2の内径部にコーン状 面 2aを設けることにより当該接続頭部を構成する空間のボリューム (体積)を増大させ て鋼材のボリュームを減らすことができ、後述する芯金を採用する頭部成形方法によ る頭部成形時に前記芯金を積極的に頭部内面に当接させることにより座屈が少なく なるとともに、ポケットをなくしあるいは可及的に小さくすることができる。
[0039] さらに、図 13に示す第 9実施例は、前記図 12に示す第 8実施例に示す高圧燃料 噴射管と同様、管肉厚が比較的薄い厚肉細径鋼管（内径 Dinが例えば 0. 4D〜0. 6 3D) 1であって、前記接続頭部の内面に、該接続頭部 2の開口部径 DTが 1. 2Din 〜1. 6Din、コーン状面のテーパー深さ LTが 0. 65L1〜1. 3L1のコーン状面 2aを 形成し、かつ環状フランジ部 5の背面 5aが管軸の後方に縮径する円錐面 (テーパー 面）となしたものである。この管内径 Dinが例えば 0. 4D〜0. 63Dの範囲での環状フ ランジ部 5の背面 5aが円錐面となした接続頭部 2の場合も、内径部がコーン状となす ことにより当該接続頭部を構成する空間のボリューム (体積)を増大させて鋼材のボリ ユームを減らすことができるので、頭部内面にできるポケットをなくしあるいは可及的 に小さくすることができる。なお、本実施例の接続頭部構造における L1は、図示のよ うに接続頭部端末力 環状フランジ部 5の背面側端部間での軸方向距離である。
[0040] 前記図 12、図 13に示す実施例はそれぞれ、コーン状面のテーパー深さ LTが 1. 3 L1の、深さが環状フランジ部 5背面までの軸方向距離 L1より長いコーン状面 2aを形 成した接続頭部を示したものであるが、図 14に示す第 10実施例は、コーン状面のテ 一パー深さ LTが 0. 7L1の、深さが環状フランジ部 5背面までの軸方向距離 L1より短 V、コーン状面 2aを形成した接続頭部を示したものである。この接続頭部 2の場合も、 内径部がコーン状となすことにより当該接続頭部を構成する空間のボリューム (体積） を増大させて鋼材のボリュームを減らすことができるので、頭部内面にできるポケット をなくしあるいは可及的に小さくすることができる。
[0041] 次に、本発明に係る図 1に示す高圧燃料噴射管の接続頭部 2の頭部成形方法を 図 15、図 16に基づいて説明する。
本発明では接続頭部 2の加工代 Lを設けてチャック 10、 10Ίこてチャックし、そのパ ンチ部材 11として、接続頭部 2の球面状のシート面 3、円錐面 4、環状フランジ部 5、 ワッシャー 8、接続頭部端末力 前記環状フランジ部背面までの軸方向距離 Ll、環 状フランジ部外径 D1、シート面 3の球体半径 Rのそれぞれに対応する球面 11 1、 円錐面 11— 2、フラット部 11— 3、芯金 11— 4を形成したものを用いる。
[0042] 図 15に示す頭部成形方法の場合、成形に際しては、規定の製品長さに切断され かつ開口端部を面取り加工した厚肉細径鋼管 1の端部に、予め先端側に接続頭部 の頭部加工代 Lを残して短寸筒状のワッシャー 8を組込み、し力る後当該鋼管 1をチ ャック 10に保持した状態で当該鋼管 1の先端部を前記パンチ部材 11により軸芯方向 へ押圧する。この押圧により厚肉鋼管 1の頭部加工代の部分が塑性流動し、厚肉鋼 管 1の先端部に、外側周面を相手座部への球面状のシート面 3と、該シート 3面から 軸芯方向に間隔をおいて設けた環状フランジ部 5と、前記シート面に連なって前記環 状フランジ部 5まで先端に向って先細りとなる円錐面 4と、ラッパ状となした頭部開口 部 7とから構成され、かつ該頭部内周面が当該鋼管の内周面に近い略フラットな面を 有し、さらに該頭部内周付近に圧縮残留応力を有する接続頭部 2が得られる。この 方法の場合は、予め先端側に接続頭部の頭部加工代 Lを残してワッシャー 8を組込 み、し力る後に端部付近をチャック 10に保持した状態でプレス成形するので、前記ヮ ッシヤー 8は頭部首下部に圧嵌される力 ワッシャー 8をチャック 10から離して当該鋼 管に遊嵌せしめた状態でプレス成形した後、該頭部首下部に該ワッシャー 8を嵌着し てもよ!/ヽ。このワッシャー 8を遊嵌せしめた状態で接続頭部を成形する方法としては、 図 16にその一例を示すように規定の製品長さに切断されかつ開口端部を面取りカロ ェした厚肉細径鋼管 1に前記ワッシャー 8をチャック 1(Τから離して当該鋼管に遊嵌 せしめた状態で頭部加工代 Lを残してチャック 1(Τに保持し、この状態で当該鋼管 1 の先端部をパンチ部材 11により軸芯方向へ押圧する。この押圧により前記と同様、 厚肉鋼管 1の頭部加工代 Lの部分が塑性流動し、厚肉鋼管 1の先端部に、外側周面 を相手座部への球面状のシート面 3と、該シート 3面力も軸芯方向に間隔をおいて設 けた環状フランジ部 5と、前記シート面に連なって前記環状フランジ部 5まで先端に 向って先細りとなる円錐面 4と、ラッパ状となした頭部開口部 7とから構成され、かつ該 頭部内周面が当該鋼管の内周面に近い略フラットな面を有し、さらに該頭部内周付 近に圧縮残留応力を有する接続頭部 2が得られる。この方法の場合は、プレス成形 後にワッシャー 8を頭部首下部に移動させて嵌着する。
なお、図 11に示す大径部 2—1とテーパー部 2— 2を有する接続頭部を成形する場 合は、該大径部 2— 1とテーパー部 2— 2のサイズに応じたチャック 10、 1(Τを用いる ことはいうまでもない。また、接続頭部開口端部がラッパ状や C面、 R面となした高圧 燃料噴射管、あるいは内径部がコーン状となした高圧燃料噴射管の接続頭部の場 合は、前記図 12に示す頭部成形方法におけるパンチ部材 11の芯金 11 4部の付 け根部をテーパー状に大径としたものを用いて成形することができる（特公昭 55— 3 5220号の第 12図/第 13図/第 14図/第 15図参照）。
すなわち、前記本発明の成形方法によれば、接続頭部 2の端末から前記環状フラ ンジ部 5背面までの軸方向距離 L1は厚肉細径鋼管の tZDが 0. 3未満であれば 0. 38D〜0. 6D、同じく tZD力 O. 3以上であれば 0. 38〜0. 7D、前記シート面 3の球 体半径 Rは 0. 45D〜0. 65D、前記環状フランジ部 5外径 D1は 1. 2D〜1. 4Dであ つて、環状フランジ部 5の首下部にワッシャー 8が密嵌もしくは遊嵌され、かつ該頭部 内周面が当該鋼管の内周面に近い略フラットな面を有することから該頭部内周面に はほとんどポケットが存在せず、該頭部内周付近に圧縮残留応力を有する接続頭部 2が得られる。また、管肉厚が比較的薄ぐ先端シート面の球体が比較的大きい (シ ート面の球体半径 Rが例えば 0. 57D〜0. 65D)高圧燃料噴射管の接続頭部 2の場 合であっても、前記軸方向距離 Ll、シート面 3の球体半径 Rおよび環状フランジ部 5 外径 D1の条件にカ卩え、接続頭部の内部を開口部径 DTが 1. 2Din〜l. 6Din、コ ーン状面のテーパー深さ LTが 0. 65L1〜1. 3L1のコーン状とすることにより、ポケッ トをなくしあるいは可及的に小さくすることができる。
[0044] なお、前記図 2〜図 7に示す高圧燃料噴射管の接続頭部構造は、相手部品のシー ト面の変形（凹部）を防止する手段として接続頭部側の円錐面の頂角の角度と円錐 面の最大径を特定したが、これとは反対に相手部品のシート面に該相手部品のシー ト面の変形量を見込んだ凸部を予め形成しておくことも考えられる。この場合の相手 部品側に形成する凸部の条件としては、噴射管及び相手部品の材質やシート面の 硬度、接触面の幅等を考慮して設定することは 、うまでもな 、。
[0045] 前記した本発明の接続頭部 2において、前記シート面 3に設ける軟質層（脱炭層） は、成形加工前もしくは成形加工後に熱処理によって設ける。
[0046] なお、ここでは接続頭部 2の環状フランジ部 5の背面が管軸に対して垂直な環状の 平坦面と、管軸の後方に縮径する円錐面 (テーパー面)を有するものを示したが、こ の環状フランジ部 5の背面は、管軸に垂直な環状の平坦面および管軸の後方に縮 径する円錐面 (テーパー面）に限らず、環状の凸球面や凹球面、もしくは管軸の後方 に縮径する凸状もしくは曲面であってもよ 、ことは 、うまでもな!/、。
実施例 1
[0047] 管径 Dが 8. Omm、管内径 Dinが 4. Omm、肉厚 tが 2. Ommの厚肉細径鋼管（tZ D = 0. 25) (材質: EN E355)を用い、該鋼管の開口端部を面取り加工した後、図 15に示す頭部成形方法により図 1に示す接続頭部を成形した。本実施例における 各厚肉細径鋼管の管径0、肉厚 t〖こ対し、得られた接続頭部の接続頭部端末から前 記環状フランジ部背面までの軸方向距離 Ll、シート面の球体半径 R、環状フランジ 部外径 D1はそれぞれ Ll = 3. 9mm、R=4. 2mm、Dl = 10. Ommであったが、接 続頭部内周面にポケット (環状凹部）の発生は確認されな力つた。
実施例 2 [0048] 管径 Dが 8. Omm、管内径 Dinが 4. Omm、肉厚 tが 2. Ommの厚肉細径鋼管（tZ D = 0. 25) (材質: EN E355)を用い、該鋼管の開口端部を面取り加工した後、図 15に示す頭部成形方法により芯金 11 4の付け根部をテーパー状に大径としたパ ンチ部材 11を採用して図 3に示す断面構造の接続頭部を成形した。本実施例にお ける厚肉細径鋼管の管径0、肉厚 tに対し、得られた接続頭部の接続頭部端末から 前記環状フランジ部背面までの軸方向距離 Ll、シート面の球体半径 R、環状フラン ジ部外径 Dl、円錐面の頂角の角度 Θおよび円錐面の最大径 D3はそれぞれ Ll = 3 . 9mm、 R=4. 2mm、 Dl = 10. Omm、 Θ = 56度、 D3 = 8. 5mmであって、シート 面付近の硬さは Hv320であった。
この接続頭部を有する噴射管をシート面付近の硬さが Hv280の相手部品に組付 けした後に解除した際の相手部品のシート面 (受圧座面)の変形を調査するため、締 付け荷重 25kNで該噴射管を相手部品に締結し、その後解除したところ、シート面に 残留する当り深さ hは図 1に示す接続頭部の場合は 25 mであったのに対し、本実 施例の接続頭部の場合は 15 mと、相手部品のシート面に残留する変形量を 40% 改善することができた。
実施例 3
[0049] 管径 Dが 6. Omm、管内径 Dinが 3. Omm、肉厚 tが 1. 5mmの厚肉細径鋼管（tZ D = 0. 25) (材質: EN E355)を用い、該鋼管の開口端部を面取り加工した後、図 15に示す頭部成形方法により芯金 11 4の付け根部をテーパー状に大径としたパ ンチ部材 11を採用して図 12に示すコーン状面付き接続頭部を成形した。本実施例 における各厚肉細径鋼管の管径0、管内径 Din、肉厚 tに対し、得られた接続頭部の 接続頭部端末力 前記環状フランジ部背面までの軸方向距離 L1、シート面の球体 半径 環状フランジ部外径 Dl、コーン状面のテーパー深さ LT、先端開口部径 DT はそれぞれ Ll = 3. Omm、 R= 3. 75mm, Dl = 8. 4mm、 LT = 2. 8mm、 DT = 4. 2mmであったが、接続頭部内周面にポケット (環状凹部）の発生はほとんど確認 されなかった。
実施例 4
[0050] 管径 Dが 6. Omm、管内径 Dinが 3. Omm、肉厚 tが 1. 5mmの厚肉細径鋼管（tZ D = 0. 25) (材質: EN E355)を用い、該鋼管の開口端部を面取り加工した後、そ れぞれ図 15に示す頭部成形方法により芯金 11 4の付け根部をテーパー状に大径 としたパンチ部材 11を採用して図 12に示すコーン状面付き接続頭部を成形した。本 実施例における各厚肉細径鋼管の管径0、管内径 Din、肉厚 tに対し、得られた接続 頭部の接続頭部端末力 前記環状フランジ部背面までの軸方向距離 L1、シート面 の球体半径 R、環状フランジ部外径 Dl、コーン状面のテーパー深さ LT、先端開口 部径 DT、環状フランジ部 5の背面 5aの頂角 Θ 2はそれぞれ Ll = 2. 8mm、 R= 3. 7 5mm、 Dl = 8. 4mm、 LT= 3. 5mm、 DT = 3. 8mm、 Θ 2 = 90度であった力 接 続頭部内周面にポケット (環状凹部）は極僅かし力発生しな力つた。
実施例 5
[0051] 管径 Dが 6. 35mm,管内径 Dinが 4. Omm、肉厚 tが 1. 675mmの厚肉細径鋼管
(t/D=0. 264) (材質: EN E355)を用い、該鋼管の開口端部を面取り加工した 後、図 15に示す頭部成形方法により図 1に示す接続頭部を成形した。本実施例にお ける各厚肉細径鋼管の管径0、肉厚 tに対し、得られた接続頭部の接続頭部端末か ら前記環状フランジ部背面までの軸方向距離 Ll、シート面の球体半径 R、環状フラ ンジ部外径 D1はそれぞれ L 1 = 2. 5mm、R= 3. 75mm, Dl = 8. 2mmであったが 、接続頭部内周面にポケット (環状凹部）の発生は確認されなかった。
実施例 6
[0052] 管径 Dが 9. Omm、管内径 Dinが 4. Omm、肉厚 tが 2. 5mmの厚肉細径鋼管（tZ D = 0. 278) (材質: EN E355)を用い、該鋼管の開口端部を面取り加工した後、 図 15に示す頭部成形方法により芯金 11 4の付け根部をテーパー状に大径とした パンチ部材 11を採用して図 3に示す断面構造の接続頭部を成形した。本実施例に おける厚肉細径鋼管の管径0、肉厚 tに対し、得られた接続頭部の接続頭部端末か ら前記環状フランジ部背面までの軸方向距離 Ll、シート面の球体半径 R、環状フラ ンジ部外径 Dl、円錐面の頂角の角度 Θおよび円錐面の最大径 D3はそれぞれ L1 =4. 5mm、R=4. 75mm, Dl = 12mm、 θ = 56度、 D3 = 9. 4mmであって、シ ート面付近の硬さは Hv320であった。
この接続頭部を有する噴射管をシート面付近の硬さが Hv280の相手部品に組付 けした後に解除した際の相手部品のシート面 (受圧座面)の変形を調査するため、締 付け荷重 25kNで該噴射管を相手部品に締結し、その後解除したところ、シート面に 残留する当り深さ hは図 1に示す接続頭部の場合は 25 mであったのに対し、本実 施例の接続頭部の場合は 15 mと、相手部品のシート面に残留する変形量を 40% 改善することができた。
実施例 7
[0053] 管径 Dが 7. Omm、管内径 Dinが 3. Omm、肉厚 tが 2. Ommの厚肉細径鋼管（tZ D = 0. 286) (材質: EN E355)を用い、該鋼管の開口端部を面取り加工した後、 図 15に示す頭部成形方法により芯金 11 4の付け根部をテーパー状に大径とした パンチ部材 11を採用して図 12に示すコーン状面付き接続頭部を成形した。本実施 例における各厚肉細径鋼管の管径0、管内径 Din、肉厚 tに対し、得られた接続頭部 の接続頭部端末力 前記環状フランジ部背面までの軸方向距離 L1、シート面の球 体半径 R、環状フランジ部外径 Dl、コーン状面のテーパー深さ LT、先端開口部径 DTはそれぞれ Ll = 3. 5mm、 R= 3. 7mm、 Dl = 9. 2mm、 LT = 3. Omm、 DT = 3. 7mmであったが、接続頭部内周面にポケット (環状凹部）の発生はほとんど確 認されなかった。
実施例 8
[0054] 管径 Dが 10mm、管内径 Dinが 4. Omm、肉厚 tが 3. Ommの厚肉細径鋼管（tZD
=0. 3) (材質: EN E355)を用い、該鋼管の開口端部を面取り加工した後、図 15 に示す頭部成形方法により図 1に示す接続頭部を成形した。本実施例における各厚 肉細径鋼管の管径0、肉厚 tに対し、得られた接続頭部の接続頭部端末から前記環 状フランジ部背面までの軸方向距離 Ll、シート面の球体半径 R、環状フランジ部外 径 D1はそれぞれ Ll = 5. Omm、R= 5. 5mm、Dl = 13. Ommであったが、接続頭 部内周面にポケット (環状凹部）の発生は確認されな力つた。
実施例 9
[0055] 管径 Dが 9mm、管内径 Dinが 3. 5mm、肉厚 tが 2. 75mmの厚肉細径鋼管（tZD
=0. 306) (材質: EN E355)を用い、該鋼管の開口端部を面取り加工した後、図 1 5に示す頭部成形方法により芯金 11 4の付け根部をテーパー状に大径としたパン チ部材 11を採用して図 3に示す断面構造の接続頭部を成形した。本実施例におけ る厚肉細径鋼管の管径0、肉厚 tに対し、得られた接続頭部の接続頭部端末から前 記環状フランジ部背面までの軸方向距離 Ll、シート面の球体半径 R、環状フランジ 部外径 Dl、円錐面の頂角の角度 Θおよび円錐面の最大径 D3はそれぞれ L1 =4. 5mm、 R=4. 75mm, Dl = 12. Omm、 Θ = 56度、 D3 = 9. 4mmであって、シート 面付近の硬さは Hv320であった。
この接続頭部を有する噴射管をシート面付近の硬さが Hv280の相手部品に組付 けした後に解除した際の相手部品のシート面 (受圧座面)の変形を調査するため、締 付け荷重 25kNで該噴射管を相手部品に締結し、その後解除したところ、シート面に 残留する当り深さ hは図 1に示す接続頭部の場合は 25 mであったのに対し、本実 施例の接続頭部の場合は 15 mと、相手部品のシート面に残留する変形量を 40% 改善することができた。
実施例 10
[0056] 管径 Dが 8mm、管内径 Dinが 3. Omm、肉厚 tが 2. 5mmの厚肉細径鋼管（tZD
=0. 313) (材質: EN E355)を用い、該鋼管の開口端部を面取り加工した後、図 1 5に示す頭部成形方法により芯金 11 4の付け根部をテーパー状に大径としたパン チ部材 11を採用して図 12に示すコーン状面付き接続頭部を成形した。本実施例に おける各厚肉細径鋼管の管径0、管内径 Din、肉厚 tに対し、得られた接続頭部の接 続頭部端末力 前記環状フランジ部背面までの軸方向距離 L1、シート面の球体半 径 環状フランジ部外径 D1はそれぞれ Ll = 5. lmm、 R=4. 325mm, Dl = l l . Ommであったが、接続頭部内周面にポケット (環状凹部）の発生はほとんど確認さ れなかった。
実施例 11
[0057] 管径 Dが 9mm、管内径 Dinが 3. Omm、肉厚 tが 3mmの厚肉細径鋼管（tZD=0 . 333) (材質: EN E355)を用い、該鋼管の開口端部を面取り加工した後、それぞ れ図 15に示す頭部成形方法により芯金 11— 4の付け根部をテーパー状に大径とし たパンチ部材 11を採用して図 12に示すコーン状面付き接続頭部を成形した。本実 施例における各厚肉細径鋼管の管径0、管内径 Din、肉厚 tに対し、得られた接続頭 部の接続頭部端末力 前記環状フランジ部背面までの軸方向距離 LI、シート面の 球体半径 R、環状フランジ部外径 Dl、コーン状面のテーパー深さ LT、先端開口部 径 DT、環状フランジ部 5の背面 5aの頂角 Θ 2はそれぞれ Ll = 6. 3mm、 R=4. 75 mm、 Dl = 12. Omm、 LT=4. Omm、 DT = 3. 7mm、 Θ 2 = 90度であつたが、接 続頭部内周面にポケット (環状凹部）は極僅かし力発生しな力つた。
実施例 12
[0058] 管径 Dが 10mm、管内径 Dinが 3. Omm、肉厚 tが 3. 5mmの厚肉細径鋼管（tZD
=0. 35) (材質: EN E355)を用い、該鋼管の開口端部を面取り加工した後、図 15 に示す頭部成形方法により図 1に示す接続頭部を成形した。本実施例における各厚 肉細径鋼管の管径0、肉厚 tに対し、得られた接続頭部の接続頭部端末から前記環 状フランジ部背面までの軸方向距離 Ll、シート面の球体半径 R、環状フランジ部外 径 D1はそれぞれ Ll = 7. Omm、R= 5. 5mm、Dl = 13. Ommであったが、接続頭 部内周面にポケット (環状凹部）の発生は確認されな力つた。
産業上の利用可能性
[0059] 本発明に係る高圧燃料噴射管の接続頭部は、該接続頭部の内側に塑性加工によ り発生するポケット (環状凹部）がほとんど存在しないため、該頭部成形時におけるポ ケット部の谷部の亀裂の発生、および該頭部内での流体圧によるキヤビテーシヨンェ ロージヨンを生じたことに伴う亀裂の発生の憂い、並びに前記頭部成形時における該 ポケットの形成に伴う内径の大径ィ匕および応力集中による内表面の引張応力の上昇 現象をなくし、かつ接続頭部内周面が疲労破壊の起点となる可能性を大幅に減少さ せることができる。また、接続頭部の円錐面の頂角の角度と最大径を大きくすることで 、締結時の双方のシート面の接触面の幅が大きくなることにより、最大接触面圧が高 くなることを防止して双方のシート面の変形を小さくすることができ、締結解除時の相 手シート面の残留変形量を小さくできる。 さらに本発明の接続頭部構造は、高圧燃 料噴射管の肉厚が比較的薄ぐ接続頭部シート面の球体が比較的大きい場合でも、 接続頭部の内径部をコーン状とすることで、ポケットを小さくすることができ、さらにま た、環状フランジ部背面が円錐状であっても、ポケットを小さくできる。
またさらに、シート面に軟質層を設けた場合には、コモンレール等の相手部品継ぎ 手部のシール面 (シート面）の塑性変形をより減少させることができ、繰返し締結にお ける高いシール性が得られる。さらに、本発明の接続頭部は、該頭部端末から環状フ ランジ部までの距離が比較的短縮されて 、るため、球面状シート部の剛性が増して 締結に伴う頭部開口部の狭塞等の永久変形を防止できると共に、相手部品継ぎ手 部の受圧座面に対する座りも安定し、超高圧燃料流の繰返し加圧やディーゼル内燃 機関等の振動に対しても燃料の洩れよる飛散や接続部の離脱の発生も防止され、前 記ポケットがほとんど存在しないことによる燃料の流れの円滑ィ匕作用と相俟ってより正 確な燃料噴射が可能となる。
したがって、本発明は、ディーゼル内燃機関における燃料の供給路として配設多用 される高圧燃料噴射管に限らず、比較的細径からなる厚肉鋼管による接続頭部を有 する各種の高圧金属配管にも適用可能である。
図面の簡単な説明
[図 1]本発明に係る高圧燃料噴射管の接続頭部構造の第 1実施例を示す縦断側面 図である。
[図 2]同じく接続頭部構造の第 2実施例を示す縦断側面図である。
[図 3]図 2に示す第 2実施例のシート面部を拡大して示す縦断側面図である。
[図 4]同じく接続頭部構造の第 3実施例の要部を拡大して示す縦断側面図である。
[図 5]同じく接続頭部構造の第 4実施例の要部を拡大して示す縦断側面図である。
[図 6]同じく接続頭部構造の第 5実施例の要部を拡大して示す縦断側面図である。
[図 7]同じく接続頭部構造の第 6実施例の要部を拡大して示す縦断側面図である。
[図 8]本発明の実施例における相手シート面の変形量（当り深さ h)の説明図である。
[図 9]図 1に示す接続頭部にワッシャー (スリーブワッシャー）を嵌合した状態を示す側 面図である。
[図 10]同上ワッシャーとナットの当接係合部を拡大して示す縦断面図である。
[図 11]同じく本発明に係る高圧燃料噴射管の接続頭部構造の第 7実施例を示す縦 断側面図である。
[図 12]同じく接続頭部構造の第 8実施例を示す縦断側面図である。
[図 13]同じく接続頭部構造の第 9実施例を示す縦断側面図である。 [図 14]同じく接続頭部構造の第 10実施例を示す縦断側面図である。
[図 15]図 1に示す接続頭部の成形方法に係る加工工程の一例を示す縦断面による 説明図である。
[図 16]図 1に示す接続頭部の成形方法に係る加工工程の他の例を示す縦断面によ る説明図である。
[図 17]本発明の対象とする従来の高圧燃料噴射管の接続頭部の一例を示す縦断側 面図である。
符号の説明
1 厚肉細径鋼管
2 接続頭部
2a コーン状面
2- 1 大径部
2- 2 テーパー部
3 球面状のシート面
4、4a、4b、4c 略球面【こ近!ヽ円維面
4d 円筒状面
5 環状フランジ部
5a 環状フランジ部の背面
6 相手部品
6a ン1 ~~ it]
6a' 圧痕
7 頭部開口部
8 ワッシャー
9 締付ナット
10、 10' チャック
11 パンチ部材

Claims

請求の範囲
[1] 比較的細径からなる厚肉細径鋼管の接続端部に、球面状のシート面と、該シート面 力 軸芯方向に間隔をおいて形成された環状フランジ部と、前記シート面に連なって 前記環状フランジ部または該環状フランジ部付近まで先端に向力つて先細りとなる略 球面に近い円錐面を有し、前記環状フランジ部の背面を直接もしくは間接に係合す る締付ナットを組込んでなる高圧燃料噴射管の接続頭部構造にぉ 、て、 t (肉厚) Z
D (外径） < 0. 3の厚肉細径鋼管の場合に、接続頭部端末から前記環状フランジ部 背面までの軸方向距離 L1が 0. 38D〜0. 6D、前記シート面の球体半径 Rが 0. 45 D〜0. 65D、前記環状フランジ部外径 D1が 1. 2D〜1. 4Dであって、該頭部内周 面が当該鋼管の内周面の径に近い管軸方向断面の輪郭が略フラットな円筒状面お よび Zまたはコーン状面を有する接続頭部であることを特徴とする高圧燃料噴射管 の接続頭部構造。
[2] 比較的細径からなる厚肉細径鋼管の接続端部に、球面状のシート面と、該シート面 力 軸芯方向に間隔をおいて形成された環状フランジ部と、前記シート面に連なって 前記環状フランジ部または該環状フランジ部付近まで先端に向力つて先細りとなる略 球面に近い円錐面を有し、前記環状フランジ部の背面を直接もしくは間接に係合す る締付ナットを組込んでなる高圧燃料噴射管の接続頭部構造にぉ 、て、 t (肉厚) Z D (外径）≥0. 3の厚肉細径鋼管の場合に、接続頭部端末から前記環状フランジ部 背面までの軸方向距離 L1が 0. 38D〜0. 7D、前記シート面の球体半径 Rが 0. 45 D〜0. 65D、前記環状フランジ部外径 D1が 1. 2D〜1. 4Dであって、該頭部内周 面が当該鋼管の内周面の径に近い管軸方向断面の輪郭が略フラットな円筒状面お よび Zまたはコーン状面を有する接続頭部であることを特徴とする高圧燃料噴射管 の接続頭部構造。
[3] 前記接続頭部の、前記球面状のシート面に連なって前記環状フランジ部または該 環状フランジ部付近まで先端に向力つて先細りとなる円錐面の頂角の角度 Θ力 0〜 60度、該円錐面の最大径 D3が 1. 03D〜1. 09Dであり、かつ前記円錐面の最大径 部分と前記環状フランジ部が円錐面、または輪郭が凸状または凹状の円錐面、ある いは円筒状面で連なっていることを特徴とする請求項 1または 2に記載の高圧燃料噴 射管の接続頭部構造。
[4] 前記環状フランジ部が、シート面を構成する球面の最大径より管径方向外方に突 出した環状に形成されて 、ることを特徴とする請求項 1な 、し 3の 、ずれか 1項に記 載の高圧燃料噴射管の接続頭部構造。
[5] 前記環状フランジ部の首下部に円筒状もしくはフランジ付き円筒状のワッシャーが 密嵌もしくは遊嵌されて 、ることを特徴とする請求項 1な 、し 4の 、ずれか 1項に記載 の高圧燃料噴射管の接続頭部構造。
[6] 前記環状フランジ部背面に連なって、前記ワッシャーの長さに相当する長さにわた り、管外径が 1. 02D〜1. 08Dの大径部を有し、かつ該大径部に連なって管軸方向 に滑らかに外径が縮径するテーパー部を有することを特徴とする請求項 5に記載の 高圧燃料噴射管の接続頭部構造。
[7] 前記ワッシャー全長が 0. 5D〜2. ODであることを特徴とする請求項 5または 6に記 載の高圧燃料噴射管の接続頭部構造。
[8] 前記ワッシャーの前記締付ナット当接面を球面となし、該球半径が 1. 0D〜2. 5D であることを特徴とする請求項 5な 、し 7の 、ずれか 1項に記載の高圧燃料噴射管の 接続頭部構造。
[9] 前記締付ナットのワッシャー当接面が円錐面となし、該円錐面の頂角 θ 1が 90〜1 50度であることを特徴とする請求項 5な 、し 8の 、ずれか 1項に記載の高圧燃料噴射 管の接続頭部構造。
[10] 前記シート面に軟質層を有することを特徴とする請求項 1ないし 9のいずれ力 1項に 記載の高圧燃料噴射管の接続頭部構造。
[11] 前記軟質層が脱炭層であることを特徴とする請求項 10に記載の高圧燃料噴射管 の接続頭部構造。
[12] 頭部開口部がテーパー面取りもしくは R面取りされたラッパ状となしていることを特 徴とする請求項 1ないし 11のいずれか 1項に記載の高圧燃料噴射管の接続頭部構 造。
[13] 前記コーン状面は、前記厚肉細径鋼管の内径を Dinとした場合に、前記接続頭部 の内面が、該接続頭部開口部径 DTが 1. 2Din〜l. 6Din、当該コーン状面のテー パー深さ LTが 0. 65L1〜1. 3L1であることを特徴とする請求項 1ないし 12のいずれ 力 1項に記載の高圧燃料噴射管の接続頭部構造。
[14] 前記環状フランジ部の背面が管軸に対し垂直な面もしくは管軸の後方に縮径する 円錐面となして 、ることを特徴とする請求項 1な 、し 13の 、ずれ力 1項に記載の高圧 燃料噴射管の接続頭部構造。
[15] 前記環状フランジ部背面の円錐面の頂角 Θ 2が 75〜120度であることを特徴とす る請求項 14に記載の高圧燃料噴射管の接続頭部構造。
[16] 前記シート面の球体半径 Rが 0. 57D〜0. 65Dの場合に、前記接続頭部の内径 部が前記コーン状となしていることを特徴とする請求項 13に記載の高圧燃料噴射管 の接続頭部構造。
[17] 前記環状フランジ部の背面が円錐面となしている場合に、前記接続頭部の内径部 が前記コーン状となしていることを特徴とする請求項 14または 15に記載の高圧燃料 噴射管の接続頭部構造。
[18] 前記厚肉細径鋼管の内径 Dinが 0. 4D〜0. 63Dの場合に、前記接続頭部の内径 部が前記コーン状となしていることを特徴とする請求項 13に記載の高圧燃料噴射管 の接続頭部構造。
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