(57)【要約】【課題】  本発明は、高圧流体に起因して発生するキャビテーションエロージョンにより生じる亀裂をより効果的に防止するための高圧金属配管の接続頭部を提供する。【解決手段】  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環状凹部を、該頭部内側に嵌着する金属製円筒部材で被覆したことを特徴とする。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
比較的細径からなる厚肉鋼管の接続頭部であって、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環状凹部を、該頭部内側に嵌着する金属製円筒部材で被覆したことを特徴とする高圧金属配管の接続頭部。
【請求項２】
比較的細径からなる厚肉鋼管の接続頭部であって、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環状凹部を、該頭部内側に嵌着する外周面に突起を有する金属製円筒部材で被覆したことを特徴とする高圧金属配管の接続頭部。
【請求項３】
前記金属製円筒部材は接続頭部内周面に鑞着、または溶接、または拡散接合されていることを特徴とする請求項１、２記載の高圧金属配管の接続頭部。
【請求項４】
予め定尺に切断された比較的細径からなる厚肉鋼管の接続端部付近の内部に該鋼管の内径とほぼ同一内径の金属製円筒部材を没設せしめ、先端部分に接続のための頭部加工代を有してチャックに保持せしめた後に、前記頭部加工代の部分を同軸外方からの頭部型を備えたパンチ部材による押圧によって、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頭部加工を施し、該接続頭部の成形に伴って生ずる該頭部内側の環状凹部を被覆するごとく前記金属製円筒部材が該頭部内部に嵌着された接続頭部となすことを特徴とする高圧金属配管の接続頭部成形方法。
【請求項５】
予め定尺に切断された比較的細径からなる厚肉鋼管の先端部分を同軸外方からの頭部型を備えたパンチ部材による押圧による挫屈加工によって成形した、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内周面に、該鋼管とほぼ同一内径を有する金属製円筒部材、または外周面に突起を有する同様の金属製円筒部材を前記接続頭部の成形に伴って生ずる該頭部内側の環状凹部を被覆するごとく没設せしめ、該金属製円筒部材をマンドレル部材による内部での押し広げによる拡管加工によって鋼管内面に嵌着して接続頭部となすことを特徴とする高圧金属配管の接続頭部成形方法。
【請求項６】
前記金属製円筒部材を接続頭部内周面に鑞着、または溶接、または拡散接合することを特徴とする請求項４、５記載の高圧金属配管の接続頭部成形方法。
【発明の詳細な説明】
【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等として配設多用される高圧燃料噴射管のように、比較的細径からなる厚肉鋼管による接続頭部を有する高圧金属配管に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の高圧金属配管の接続頭部は、図７に例示したごとく、外側周面をシート面１３とする截頭円錐状（または截頭円弧状）となしており、その成形方法としては、厚肉鋼管１１の端部を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が一般的である。この成形方法によって成形される接続頭部１２は、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、該頭部内側に環状凹部（ポケット）１４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環状凹部１４付近に発生するキャビテーションエロージョンにより、図８に示すごとく接続頭部１２に環状凹部１４を起点に径方向の亀裂Ｃ１が放射状に生じたり、環状凹部１４の周囲に円周方向の亀裂Ｃ２が生じるという問題があった。
【０００３】
そこで、本出願人はかかる問題を解決すべく、金属リング部材を頭部内側に埋設し該頭部内側をほぼ平滑な周面に形成する方法を先に提案した（特許文献１等参照）。この方法は、接続頭部の成形に伴って生じた該頭部内側の環状凹部を当該部分に埋設した金属リング部材によりほぼ平滑な周面に形成することによって、該頭部内側での流体圧によるキャビテーションエロージョンの問題を解決したものである。
【特許文献１】特開平２−５７７０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、配設使用時の高圧流体に起因して環状凹部１４付近に発生するキャビテーションエロージョンにより、図８に示すごとく接続頭部１２に環状凹部１４を起点に生じる径方向の亀裂Ｃ１あるいは円周方向の亀裂Ｃ２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金属配管の接続頭部およびその頭部成形方法を提案しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明にかかる高圧金属配管の接続頭部は、比較的細径からなる厚肉鋼管の接続頭部であって、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環状凹部を、該頭部内側に嵌着する金属製円筒部材で被覆したことを特徴とする。また、前記金属製円筒部材としては、表面フラットな円筒部材に替えて、外周面に突起を有する円筒部材を用いて、頭部内面に突起を食込ませるようにしてもよい。さらに、前記金属製円筒部材は接続頭部内周面に鑞着、または溶接、または拡散接合してもよい。
【０００６】
また、本発明にかかる高圧金属配管の接続頭部の成形方法は、予め定尺に切断された比較的細径からなる厚肉鋼管の接続端部付近の内部に該鋼管の内径とほぼ同一内径の金属製円筒部材を没設せしめ、先端部分に接続のための頭部加工代を有してチャックに保持せしめた後に、前記頭部加工代の部分を同軸外方からの頭部型を備えたパンチ部材による押圧によって、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頭部加工を施し、該接続頭部の成形に伴って生ずる該頭部内側の環状凹部を被覆するごとく前記金属製円筒部材が該頭部内部に嵌着された接続頭部となすことを特徴とする。
【０００７】
さらに、他の成形方法として、予め定尺に切断された比較的細径からなる厚肉鋼管の先端部分を同軸外方からの頭部型を備えたパンチ部材による押圧による挫屈加工によって成形した、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内周面に、該鋼管の内径とほぼ同一内径を有する金属製円筒部材、または外周面に突起を有する同様の金属製円筒部材を前記接続頭部の成形に伴って生ずる該頭部内側の環状凹部を被覆するごとく没設せしめ、該金属製円筒部材をマンドレル部材による内部での押し広げによる拡管加工によって鋼管内面に嵌着して接続頭部となすことを特徴とするものである。この成形方法における前記金属製円筒部材は接続頭部内周面に鑞着、または溶接、または拡散接合してもよい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明は、接続頭部の成形に伴って生ずる該頭部内側の環状凹部を、該頭部内側に嵌着する金属製円筒部材で被覆するので、該接続頭部の内圧強度が増大し、配設使用時の高圧流体に起因して前記環状凹部付近に発生するキャビテーションエロージョンによる径方向の亀裂あるいは円周方向の亀裂を防止することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１〜図３はこの発明に係る高圧金属配管の接続頭部を例示したもので、図１（ａ）は頭部内側に嵌着する金属製円筒部材で頭部内側の環状凹部を被覆した接続頭部を示す拡大縦断面図、図１（ｂ）は図１（ａ）に示す金属製円筒部材を鑞着した接続頭部を示す拡大縦断面図、図２（ａ）は外周面に突起を有する金属製円筒部材にて頭部内側の環状凹部を被覆した接続頭部を示す拡大縦断面図、図２（ｂ）は図２（ａ）に示す突起付き円筒部材を鑞着した接続頭部を示す拡大縦断面図、図３（ａ）は外周面がフラットの金属製円筒部材にて頭部内側の環状凹部を被覆した接続頭部を示す拡大縦断面図、図３（ｂ）は図３（ａ）に示す円筒部材を鑞着した接続頭部を示す拡大縦断面図、図４は図１（ａ）に示す接続頭部の成形方法を縦断面して示す工程図、図５は図２（ａ）に示す接続頭部の成形方法を縦断面して示す工程図、図６は図３（ａ）に示す接続頭部の成形方法を縦断面して示す工程図であり、１は厚肉鋼管、２は接続頭部、３はシート面、４は環状凹部、５ａは金属製円筒部材、５ｂは外周面に突起を有する金属製円筒部材、５ｃは外周面がフラットな金属製円筒部材、５ｄは鑞着、６は金属リング部材、７はチャック、８はパンチ部材、９はマンドレル部材である。
【００１０】
すなわち、図１（ａ）に示す高圧金属配管の接続頭部は、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３とする接続頭部２の成形に伴って生ずる該頭部内側の環状凹部４を、該頭部内側に嵌着する金属製円筒部材５ａで被覆したもので、この金属製円筒部材５ａにより接続頭部２の内圧強度を増大させたものである。また、該金属製円筒部材５ａは環状凹部４に食込むように嵌着されているので抜け止め効果を有するが、図１（ｂ）に示すごとく、金属製円筒部材５ａを鑞着５ｄすれば接続頭部２からの離脱のおそれは全くなくなる。
【００１１】
図２（ａ）に示す高圧金属配管の接続頭部は、外周面に突起５ｂ−１を有する金属製円筒部材５ｂを接続頭部２の内側に嵌着して頭部内側の環状凹部４を被覆して、接続頭部２の内圧強度を増大させたもので、この場合は突起５ｂ−１が頭部内周面に食込んでいるので接続頭部２からの離脱のおそれはない。さらに必要に応じて頭部開口部を図のように絞るとより大きな抜け止め効果が得られる。また、図２（ｂ）に示すごとく、金属製円筒部材５ｂを鑞着５ｄすれば上記と同様接続頭部２からの離脱のおそれは全くなくなる。
【００１２】
図３（ａ）に示す高圧金属配管の接続頭部は、図２（ａ）に示す突起付き金属製円筒部材５ｂに替えて、表面がフラットの金属製円筒部材５ｃを用いて頭部内側の環状凹部４を被覆したもので、この場合も接続頭部２の内圧強度を増大させることができる。なお、表面がフラットの金属製円筒部材５ｃの場合は、前記図１、図２の接続頭部に比べ抜け止め効果は小さいが、金属製円筒部材５ｃの内径を接続頭部２の内径と同一もしくは僅かに大きくすることにより該円筒部材の離脱のおそれはなくなる。さらに、必要ならば頭部開口部を図のように絞ればよい。また、図３（ｂ）に示すごとく、金属製円筒部材５ｃを鑞着５すれば上記と同様接続頭部２からの離脱のおそれは全くなくなる。
【００１３】
次に、図１〜図３に示す接続頭部の成形方法を図４〜図６に基づいて説明する。
まず、厚肉鋼管１は予め定尺に切断された高圧配管用炭素鋼鋼材等による管径４ｍｍ〜２０ｍｍ、肉厚１．５ｍｍ〜８ｍｍ程度の比較的細径からなるものである。図４ではこの厚肉鋼管１の接続端部付近の内部を、使用する金属製円筒部材５ａの肉厚（通常０．４ｍｍ〜１．５ｍｍ）および長さ（頭部加工代とほぼ同じ長さ）に合せて切削加工して大径部１−１を形成し、この大径部１−１に金属製円筒部材５ａを圧入する。次に、先端部分に接続のための頭部加工代を有してチャック７に保持した状態で、前記頭部加工代の部分を同軸外方からの頭部型を備えたパンチ部材８による押圧によって、外側周面を相手座部（図示せず）への截頭円錐状（もしくは截頭円弧状）のシート面３とする頭部加工を施して、図１に示す接続頭部２を得るものである。
【００１４】
また、図５では先に頭部成形加工を施した厚肉鋼管１の接続頭部２の内部に、外周面に突起５ｂ−１を有する金属製円筒部材５ｂの肉厚（通常０．４ｍｍ〜１．５ｍｍ）および長さ（頭部加工代とほぼ同じ長さ）に合せて切削加工して大径部２−１を形成し、この大径部に該大径部の長さより若干短尺の突起付き金属製円筒部材５ｂを圧入する。この金属製円筒部材５ｂの突起５ｂ−１の断面は、特に限定するものではないが、該突起を母材に食込ませるためには図のような山形が好ましい。また、この突起は金属製円筒部材５ｂの外周面にリング状あるいはランダムに設ければよい。この突起付き金属製円筒部材５ｂを圧入すると、該金属製円筒部材をテーパスリーブ付きマンドレル部材９による内部での押し広げによる拡管加工によって鋼管内面に嵌着させ、しかる後頭部開口端部に抜け止めのための絞り加工を施して、図２に示す接続頭部２を得るものである。金属製円筒部材５ｂは外表面の突起５ｂ−１が鋼管内面に食込むのでより堅固に嵌着される。なお、突起付き金属製円筒部材５ｂに替えて、突起を有しない表面フラットの円筒部材を用いてもよいことはいうまでもない。
【００１５】
図６に示す接続頭部の成形方法は、図４に示す成形方法と工程は同じであるが、この方法の場合は図３に示す接続頭部２を得る方法であるため、金属製円筒部材に比較的厚肉でかつ短尺のものを使用する点が相違する。すなわち、この方法は、図４に示す方法と同様、厚肉鋼管１の接続端部付近の内部を、使用する金属製円筒部材５ｃの肉厚（通常０．４ｍｍ〜１．５ｍｍ）および長さ（頭部加工代とほぼ同じ長さ）に合せて切削加工して大径部２−２を形成し、この大径部２−２に金属製円筒部材５ｃを圧入する。次に、先端部分に接続のための頭部加工代を有してチャック７に保持した状態で、前記頭部加工代の部分を同軸外方からの頭部型を備えたパンチ部材８による押圧によって、外側周面を相手座部（図示せず）への截頭円錐状（もしくは截頭円弧状）のシート面３とする頭部加工を施し、最終工程で抜け止めのための絞り加工を施して、図３に示す接続頭部２を得るものである。
【００１６】
上記図４〜図６に示す接続頭部の成形方法において、各金属製円筒部材５ａ、５ｂ、５ｃを鑞着または溶接または拡散接合を行う場合は、金属製円筒部材を鋼管に圧入した後の工程で行う。また、各金属製円筒部材５ａ、５ｂ、５ｃの材質としては、内部の流体圧等に関連して、鋼管１本体より軟質となして環状凹部４での馴み性を、また硬質となして頭部での耐摩耗性を考慮して選定される。
【産業上の利用可能性】
【００１７】
本発明は、ディーゼル内燃機関における燃料の供給路等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】
【００１８】
【図１】この発明に係る高圧金属配管の接続頭部を例示したもので、（ａ）は頭部内側に嵌着する金属製円筒部材で頭部内側の環状凹部を被覆した接続頭部を示す拡大縦断面図、（ｂ）は（ａ）に示す金属製円筒部材を鑞着した接続頭部を示す拡大縦断面図である。
【図２】この発明に係る高圧金属配管の接続頭部の他の例を示したもので、（ａ）は外周面に突起を有する金属製円筒部材にて頭部内側の環状凹部を被覆した接続頭部を示す拡大縦断面図、（ｂ）は（ａ）に示す突起付き円筒部材を鑞着した接続頭部を示す拡大縦断面図である。
【図３】この発明に係る高圧金属配管の接続頭部の他の例を示したもので、（ａ）は外周面がフラットの金属製円筒部材にて頭部内側の環状凹部を被覆した接続頭部を示す拡大縦断面図、（ｂ）は（ａ）に示す円筒部材を鑞着した接続頭部を示す拡大縦断面図である。
【図４】図１（ａ）に示す接続頭部の成形方法を縦断面して示す工程図である。
【図５】図２（ａ）に示す接続頭部の成形方法を縦断面して示す工程図である。
【図６】図３（ａ）に示す接続頭部の成形方法を縦断面して示す工程図である。
【図７】従来の高圧金属配管の接続頭部の一例を示す拡大縦断面図である。
【図８】図７に示す高圧金属配管の接続頭部に生じる亀裂を示す拡大縦断面図である。
【符号の説明】
【００１９】
１  厚肉鋼管
２  接続頭部
３  シート面
４  環状凹部
５ａ  金属製円筒部材
５ｂ  外周面に突起を有する金属製円筒部材
５ｃ  外周面がフラットな金属製円筒部材
５ｄ  鑞着
６  金属リング部材
７  チャック
８  パンチ部材
９  マンドレル部材
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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