(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料レールで使用するための減衰アッセンブリであって、
前記燃料レール内に位置決めされるように形成されたダンパーを備え、
前記ダンパーは、壁を含み、長さ方向軸線を形成しており、
前記壁の一部は、第１位置から第２位置まで長さ方向軸線に向かって移動可能であり、前記壁は端部分を含み、これらの端部分間に密封チャンバを形成しており、
前記減衰アッセンブリは、また、前記ダンパーの前記密封チャンバ内に位置決めされた挿入体を備え、
前記挿入体は、表面を有する本体を含み、前記表面は、前記移動可能部分が前記第１位置にあるときに前記壁の前記移動可能部分から間隔が隔てられており、
前記壁の前記移動可能部分が前記第２位置にあるとき、前記表面は、前記移動可能部分と係合し、前記長さ方向軸線に向かってこれ以上移動しないようにし、
前記挿入体は、前記本体に連結された突出部を含み、この突出部は前記表面の少なくとも一部を形成し、
前記突出部は、前記移動可能部分が前記第２位置にあるとき、前記壁の前記移動可能部分と係合する、
減衰アッセンブリ。
【請求項２】
請求項１に記載の減衰アッセンブリにおいて、
前記ダンパーの前記壁と前記挿入体の前記表面との間に空隙が形成され、前記空隙は、前記壁の前記移動可能部分が前記第２位置にあるとき、前記突出部と隣接している、減衰アッセンブリ。
【請求項３】
請求項１に記載の減衰アッセンブリにおいて、
前記突出部は前記挿入体の前記本体と一部品をなして形成されている、減衰アッセンブリ。
【請求項４】
請求項１に記載の減衰アッセンブリにおいて、
前記本体は、第１幅を持つ第１部分と、第２幅を持つ第２部分と、前記第１部分と前記第２部分との間に配置された、第３幅を持つ第３部分とを含み、
前記第１及び第２幅は前記第３幅よりも大きい、減衰アッセンブリ。
【請求項５】
請求項４に記載の減衰アッセンブリにおいて、
前記突出部は、前記本体の前記第３部分に形成され、前記表面の少なくとも一部を形成する、
減衰アッセンブリ。
【請求項６】
請求項４に記載の減衰アッセンブリにおいて、
前記本体の前記第１部分と前記壁との間及び前記本体の前記第２部分と前記壁との間に、空隙が形成される、減衰アッセンブリ。
【請求項７】
請求項１に記載の減衰アッセンブリにおいて、
前記挿入体は、前記ダンパーの一端と近接した第１端部分と、前記ダンパーの他端と近接した第２端部分とを含み、
前記第１端部分及び前記第２端部分のうちの少なくとも一方に、テーパが形成されている、減衰アッセンブリ。
【請求項８】
請求項１に記載の減衰アッセンブリにおいて、
前記挿入体は、前記ダンパーとは別体の構成要素である、減衰アッセンブリ。
【請求項９】
請求項１に記載の減衰アッセンブリにおいて、
前記挿入体は、剛性である、減衰アッセンブリ。
【請求項１０】
請求項１に記載の減衰アッセンブリにおいて、
前記減衰アッセンブリは燃料システムの部分であり、前記燃料システムは、燃料レールを含み、前記燃料レールは少なくとも一つの燃料出口を有する、減衰アッセンブリ。
【請求項１１】
請求項１に記載の減衰アッセンブリにおいて、
前記挿入体の本体は、ダンベル形状の断面を持つ、
減衰アッセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃エンジンの燃料システム用の燃料レールに関し、更に詳細には、燃料インジェクターが発生する圧力パルスを減少するために燃料レール内に位置決めされるダンパーに関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料レール又はマニホールドは、代表的には、燃料をエンジンの対応する入口ポートに噴射する燃料インジェクターに燃料を供給する。電磁式燃料インジェクターは、エンジンの作動に合わせて適切に調時された計量パルスで燃料をエンジンに送出する。燃料インジェクターを順次に賦勢（作動）することにより燃料レール内に圧力パルスが誘導され、これにより様々な問題点が生じる。例えば、圧力パルスにより、インジェクターへの燃料の分配が不適切になってしまう場合がある。これは、排気ガス及び運転性に悪影響を及ぼし、及び／又は燃料ラインでハンマリングを発生したりすることがあり、これにより振動や耳に聞こえる騒音を発生してしまう場合がある。
【０００３】
燃料インジェクターが発生する圧力パルスを効果的に減少し即ち減衰するため、燃料レール内でダンパーエレメントを使用することが公知である。更に、圧力パルスを減衰するため、自己減衰燃料レールを使用することも公知である。しかしながら、このようなダンパーエレメント及び自己減衰燃料レールは、高い作動圧力の作用で疲労してしまう場合がある。
【０００４】
ダンパーエレメントの一例が、２００２年７月１６日に付与された米国特許第６，４１８，９０９号に例示されており且つ記載されている。ダンパーエレメントは、燃料供給システムの燃料レール内に配置されている。ダンパーエレメントは、金属チューブから形成されており、ワイヤリテーナで燃料レール内の所定の場所に保持される。キャビティ又はガスチャンバを形成するため、チューブの端部は、平らに加工されており且つシールされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第６，４１８，９０９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、燃料レールで使用するための減衰アッセンブリを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
一実施例では、減衰アッセンブリは、実質的に燃料レール内に位置決めされるように形成されたダンパーを含む。ダンパーは、壁を含み、長さ方向軸線を形成する。壁の一部が、第１位置から第２位置まで長さ方向軸線に向かって移動可能となっている。壁は複数の端部分を含み、これらの端部分間に密封チャンバを形成する。減衰アッセンブリは、更に、実質的にダンパー内に位置決めされた挿入体を含む。この挿入体は、表面を持つ本体を有する。表面は、移動可能部分が第１位置にあるとき、壁の移動可能部分から間隔が隔てられている。
【０００８】
別の実施例では、本発明は、少なくとも一つの燃料出口を持つ燃料レールと、実質的にこの燃料レール内に位置決めされたダンパーとを含む燃料システムを提供する。ダンパーは、壁を含み、長さ方向軸線を形成する。壁の一部が、第１位置から第２位置まで長さ方向軸線に向かって移動可能となっている。壁は複数の端部分を含み、これらの端部分間に密封チャンバを形成する。燃料システムは、更に、実質的にダンパー内に位置決めされた挿入体を含む。この挿入体は、表面を持つ本体を有する。表面は、移動可能部分が第１位置にあるとき、壁の移動可能部分から間隔が隔てられている。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本発明を具体化した減衰アッセンブリを含む燃料システムの部分断面図である。
【図２】図２は、減衰アッセンブリが、ダンパー及びこのダンパー内に位置決めされた挿入体を含む、図１に示す減衰アッセンブリの立体的な断面図である。
【図３】図３は、図２に示す挿入体の斜視図である。
【図４】図４は、ダンパーが休止状態にある、図２に示す減衰アッセンブリの断面図である。
【図５】図５は、ダンパーが作動状態にある、図４の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の実施例を詳細に説明する前に、本発明の用途は、以下に説明する、又は添付図面に示す詳細な構造及び構成に限定されないということを理解すべきである。本発明は、他の実施例が可能であり、様々な方法で実施できる。更に、本明細書中で使用した用語及び言い方は説明を目的としたものであって、限定するものと考えられるべきではないということを理解すべきである。「含む」、「備える」、又は「持つ」といった用語は、本明細書中、列挙した構成要素及びその等価物並びに追加の構成要素を包含するということを意味する。特段の記載のない限り、「取り付けられた」、「連結された」、「支持された」、及び「結合された」という用語及びその変形は広い意味で使用され、直接的関連及び間接的関連の両方を含む。更に、「連結された」及び「結合された」という用語は、物理的な又は機械的な連結又は結合に限定されない。
【００１１】
図１は、本発明を具体化した燃料システム１０を示す。例示の燃料システム１０は、燃料レール１４と、減衰アッセンブリ１８と、燃料レール１４に結合された複数の燃料インジェクター２２とを含む。例示の実施例では、燃料レール１４すなわちマニホールドは、燃料通路３０を形成する壁２６及び四つの燃料出口３４を含む。これらの燃料出口３４は、燃料（例えばガソリン、ディーゼル燃料、等）を、燃料通路３０から、燃料が噴射される内燃エンジンに、図示された燃料インジェクター２２を通して供給する。換言すると、燃料レール１４の出口３４の数は、エンジンの燃料インジェクター２２及びエンジンの入口ポートに合わせて、例示したよりも少なくてもよいし多くてもよい。
【００１２】
図１及び図２に示すように、減衰アッセンブリ１８は、実質的に燃料レール１４内に位置決めされるダンパー３８を含む。このようなダンパーの一例が、２００２年７月１６日に付与された米国特許第６，４１８，９０９号に例示されており且つ説明されている。出典を明示することにより、この出願に開示された全ての内容は本明細書の開示の一部とされる。例示のダンパー３８は、全体に細長いチューブ形状の壁４２を有する。例示の実施例では、壁４２はステンレス鋼製であり、全体に楕円形の断面を有する。この他の実施例では、壁４２は、別の材料（例えばプラスチックやエラストマー材料）で形成されていてもよく、及び／又は別の断面（例えば矩形、円形、長円形、等）を備えていてもよい。
【００１３】
壁４２は、平らな即ちフラットな二つの端部分４６と、これらのフラット端部分４６の各々と隣接したテーパ部分５０と、これらのテーパ部分５０間を延びる第１及び第２の移動可能部分５４、５８とを含む。図１に示すように、ダンパー３８を燃料通路３０内に保持し位置決めするため、支持部材６２が、壁４２のフラット端部分（平らにされた端部分）４６に連結されている。幾つかの実施例では、支持部材６２は銅をコーティングした鋼で形成されており、フラット端部分４６に溶接してある。他の実施例では、支持部材６２は、クリップ止めや接着剤等によってフラット端部分４６に取り付けられる。
【００１４】
例示の実施例では、移動可能部分５４、５８は、壁４２のほぼ両側に配置されている。燃料インジェクター２２の賦勢によって生じる圧力パルスによる作動圧力の増大にダンパー３８が露呈されたとき、第１及び第２の移動可能部分５４、５８が、ダンパー３８のほぼ中央を通って延びる長さ方向軸線６６に向かって内方に移動する。例えば、図４に示すように、移動可能部分５４、５８は、ダンパー３８が休止状態（例えば、作動圧力が周囲圧力とほぼ等しい）にある場合のほぼ平らな直線状をなした位置（実線で示す）から、ダンパー３８が作動状態（例えば、作動圧力が周囲圧力よりもかなり大きい）にある場合の変形位置（破線で示す（以下に更に詳細に論じる））まで移動する。例示の実施例では、変形位置は、作動圧力がほぼ９バールである場合と等価である。移動可能部分５４、５８が内方に移動することにより圧力パルスを減衰し、これによって、燃料インジェクター２２の賦勢によるよからぬ効果（例えば、騒音、振動、不適切な燃料分配等）を低減する。
【００１５】
図２及び図３を参照すると、減衰アッセンブリ１８は、更に、実質的にダンパー３８内に位置決めされた挿入体７０を含む。ダンパー３８が作動状態にある場合、挿入体７０が壁４２の移動可能部分５４、５８と係合し、長さ方向実線６６に向かってこれ以上移動しないようにする。図示の挿入体７０はプラスチック材料製であり、挿入体７０は、壁４２の移動可能部分５４、５８によって加えられる力に、実質的変形又は永久変形を生じることなく耐えるのに十分に剛性である。しかも、挿入体７０は、軽量である。そのため、挿入体７０は、減衰アッセンブリ１８の全体としての重量を大幅に増大することがない。他の実施例では、挿入体７０は、別の適当な剛性の材料で形成されていてもよく、及び／又は減衰アッセンブリ１８は、ダンパー３８内に位置決めされた多数の小さな挿入体で形成されていてもよい。追加として、又は別の態様では、挿入体７０は、その材料が適当な剛性を持つ場合には、ダンパー３８と同様の実質的に管状の（チューブ状の）形状を備えていてもよい。
【００１６】
図４に示すように、挿入体７０は、ほぼダンベル形状の断面を持つ本体７４を含む。この本体７４は、第１幅Ｘを持つ第１部分７８（例えば図４の上部分）、第２幅Ｙを持つ第２部分８２（例えば図４の下部分）、及び第１及び第２の部分７８、８２の中間の第３幅Ｚを持つ第３部分８６を含む。例示のＸ、Ｙは、長さがほぼ同じであるが、第３幅Ｚよりもかなり大きく、本体７４のダンベル形状の断面を形成する。例えば、図４に示す実施例では、第３幅Ｚに対する第１幅Ｘ（又は第２幅Ｙ）の比は、約１．２乃至約１．６である。例示の実施例では、第１及び第２の部分７８、８２には、丸みが付けられており、これによって、ダンパー３８のほぼ楕円形形状の断面を完成させている。他の実施例では、第１及び第２の部分７８、８２は、例えば、実質的に正方形形状にし、これによって、ほぼ矩形形状の断面を持つダンパーを完成させている。
【００１７】
図３に示すように、挿入体７０は、二つの端部分９０を含んでおり、二つの端部分９０をテーパ形状とすることにより、ダンパー３８のテーパ部分５０を完成させている。挿入体７０をダンパー３８内に位置決めし、このダンパー３８が休止状態にある場合には、挿入体７０の端部分９０は、ダンパー３８の対応するテーパ部分５０内にぴったりと嵌着する。端部分９０とテーパ部分５０とがぴったりと嵌着することにより、挿入体７０がダンパー３８内でずれないようにしている。また、端部分９０とテーパ部分５０とがぴったりと嵌着することにより、休止状態にある場合に、本体７４の残りの表面９４がダンパー３８の壁４２から離間されるように挿入体７０が懸架される。更に、ぴったりと嵌着することにより、作動状態にある場合に、ダンパー３８のテーパ部分５０が、長さ方向実線６６に向かって変形しないようにする。
【００１８】
図３、図４、及び図５に示すように、挿入体７０は、本体７４の第３部分即ち中間部分８６に連結された二つの突出部９８、１０２を含む。例示の実施例では、これらの突出部９８、１０２は、本体７４の単一のピースとして形成されており、表面９４の一部を形成する。他の実施例では、突出部９８、１０２は、本体７４の製造後にファスナや接着剤等で本体７４に連結された別体のピースであってもよい。例示の実施例では、本体７４の各側に一つの突出部９８、１０２が形成されており、本体７４のほぼ全長に沿って端部分９０間を延びる。幾つかの実施例では、突出部９８、１０２は、本体７４の各側で挿入体７０の中間点の近くに連結された円形のバンプ（隆起部）であってもよい。又は、突出部９８、１０２は、本体７４の長さに沿って間隔が隔てられた一連の小さなバンプであってもよい。突出部９８、１０２は、移動可能部分５４、５８が変形位置（図５参照）にあるとき、壁４２の移動可能部分５４、５８と係合（例えば接触）し、長さ方向実線６６に向かってこれ以上移動しないようにする。例示の実施例では、突出部９８、１０２は、本体７４と長さがほぼ等しく長さ方向実線６６と実質的に平行な接触線に沿って、移動可能部分５４、５８と係合する。他の実施例では、突出部９８、１０２は、本体７４に沿って、様々な長さの別個の接触帯又は接触点のところで移動可能部分５４、５８と係合してもよい。移動可能部分５４、５８がこれ以上移動しないようにすることにより、応力の低減を補助し、これによって移動可能部分５４、５８の早期疲労破壊が生じないようにする。
【００１９】
図４及び図５を参照すると、ダンパー３８の壁４２と挿入体７０の表面９４との間に、空隙１０６すなわち空気ばねが形成されている。ダンパー３８が休止状態（図４参照）にある場合には、空隙１０６が実質的に挿入体７０の全体を取り囲む。ダンパー３８が作動状態（図５参照）にある場合には、空隙１０６は、主として、挿入体７０の第１及び第２の部分７８、８２の周囲に存在する。従って、作動状態では、空隙１０６の大きさが減少し、空隙１０６内の空気の圧力が増大する。移動可能部分５４、５８が、図４に示す休止位置から、図５に示す変形位置まで移動すると、空隙１０６の容積がほぼ半分になり、空隙１０６内の圧力が約１バール上昇する。これは、壁４２の移動可能部分５４、５８が図５に示す位置まで変形するのに要する燃料圧力の上昇が、約１バールである（例えば５バールから６バールまで上昇する）ということを意味する。この余分の１バールの空気圧力がダンパー３８の減衰性を向上する。これは、移動可能部分５４、５８が急速に移動し、圧力パルスに対して迅速に応答するためである。空隙１０６は、これによって、壁４２の移動可能部分５４、５８を変形位置（図５参照）からほぼ平らな位置（図４参照）まで迅速に戻すのを補助する。空隙１０６は、更に、作動圧力が増大するとき、壁４２の他の部分が長さ方向軸線６６に向かって移動しないようにするのを補助する。幾つかの実施例では、周囲空気以外の他の流体（例えばヘリウムガス、圧縮性フォーム、等）を、追加に又は別態様で空隙１０６に導入し、減衰性を向上する。
【００２０】
例示の実施例では、挿入体７０の形状、及び詳細には挿入体７０の断面形状は、有限要素分析（ＦＥＡ）を使用して決定される。第１に、実際のダンパー３８と実質的に同じ断面形状（例えば、楕円形形状）を持つダンパーモデルを発生する。これに加え、ダンパーモデルを、実際のダンパー３８と同様の材料特性及び性質（例えば、壁４２の移動可能部分５４、５８、ダンパー材料の剛性、等）を持つようにモデル化する。
【００２１】
次に、所望の最大作動圧力をダンパーモデルに加える。所望の最大作動圧力は、壁４２の移動可能部分５４、５８の移動によって生じる応力による疲労破損の可能性を低減するために、実際のダンパー３８に加えなければならない最高作動圧力とほぼ等しい。例示の実施例では、所望の最大作動圧力は約５バールである。所望の最大作動圧力がダンパーモデルに加わると、モデル化された移動可能部分は内方に移動し、結果としてダンパーモデル(resultant damper model)を形成する。
【００２２】
結果として得られたダンパーモデルを使用し、挿入体モデルの適当な形状をおおよそ決定する。挿入体モデルは、結果として得られたダンパーモデルから製造許容差（例えばダンパー３８の壁厚）及び空隙１０６の大きさを差し引いた形状とほぼ同じ形状を持つように形成される。突出部を挿入体モデル上でモデル化する。このモデル化は、モデル化した突出部が、挿入体モデルの中間部分（例えば第３部分８６）から、空隙１０６の大きさとほぼ等しい量だけ延びるように行われる。次いで、実際の挿入体７０を挿入体モデルに従って製造する。
【００２３】
作動の際、ダンパー３８は、壁４２の移動可能部分５４、５８が全体に平らな位置にある休止状態（図４参照）で開始する。燃料レール１４に連結した内燃エンジンが燃料を必要としたとき、燃料インジェクター２２が賦勢（作動）され、燃料が燃料通路３０からエンジン内に噴射される。燃料インジェクター２２の賦勢により、燃料通路３０内の燃料の作動圧力が連続的に増減し、燃料レール１４内に圧力パルスが発生する。例示の実施例では、作動圧力は、代表的には４バールである。しかしながら、作動状態によっては、作動圧力が約９バールにまで増大する場合がある。燃料圧力は、システム１０の消勢時に０バールにまで低下する。
【００２４】
作動圧力が例えば５バールまで増大したとき、壁４２の移動可能部分５４、５８は変形位置（図５参照）まで移動し、増大した作動圧力の効果を減衰する。挿入体７０の突出部９８、１０２が壁４２の移動可能部分５４、５８と係合し、作動圧力が５バールを越えて増大したとき、挿入体７０により、移動可能部分５４、５８が長さ方向実線６６に向かってこれ以上移動しないようにする。更に、空隙１０６の大きさの減少により、ダンパー３８内の空気又は他の流体の圧力を増大する。流体圧力の増大により、燃料レール１４内の作動圧力の増大によりダンパー３８の壁４２に作用する力に対して、更に抵抗（反対に作用し、この反対作用で相殺）する。
【００２５】
挿入体７０が設けられていなくて作動圧力が例えば９バールまで増大した場合には、壁４２の移動可能部分５４、５８は、図４に破線で示す位置まで変形する。このように移動可能部分５４、５８が極端に変形すると、ダンパー３８の壁４２で不必要な応力が発生する。これは、ダンパー３８の早期疲労破損につながる可能性がある。
【００２６】
作動圧力が例えば周囲圧力にまで減少すると、壁４２の移動可能部分５４、５８は、長さ方向実線６６から遠ざかる方向にほぼ平らな位置（図４参照）に戻る。例示の実施例では、壁４２の材料特性（例えば弾性）及び空隙１０６内の流体の特性の両方が、移動可能部分５４、５８をほぼ平らな位置に戻すのを補助する。
【００２７】
実質的に剛性の挿入体をダンパー内に位置決めすることにより、ダンパーを最大約９バールの作動圧力で使用できる。挿入体は、燃料レール内の作動圧力の増大時のダンパーの移動可能な壁部分の移動範囲を制限することにより、ダンパーに作用する応力を低減するのを補助する。ダンパー壁の移動範囲を制限することにより、疲労破損の可能性を低減し、これによってダンパーの使用可能寿命を延ばす。更に、挿入体は、燃料レール内の作動圧力がほぼ周囲圧力にまで減少したときに移動可能部分を休止状態に戻すのを補助する、空気ばねをダンパーの内側に形成する。
【００２８】
本発明の様々な特徴及び利点を以下の特許請求の範囲に記載する。
【符号の説明】
【００２９】
１０  燃料システム
１４  燃料レール
１８  減衰アッセンブリ
２２  燃料インジェクター
２６  壁
３０  燃料通路
３４  燃料出口
３８  ダンパー
４２  壁
４６  端部分
５０  テーパ部分
５４、５８  第１及び第２の移動可能部分
６２  支持部材
６６  長さ方向軸線
７０  挿入体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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