(57)【要約】内燃機関の共同燃料システム（システム）の燃料高圧アキュムレータ（レール）のために用いられ、軸線方向内部空間（１）及びレールの周囲から延びかつ内部空間（１）との交差部（３）を有する横穴（２）を持ち、かつレールの軸線方向接続個所及び周囲の接続個所（２．３）に接続手段を設けられる。時効硬化されるフェライト−パーライト鋼から成る工作物が、レールの繰返し応力を低下しかつ疲労強度を上昇するため、ａ）材料を硬化しかつ内部空間（１）を形成するため約３００℃までの温度で内部芯金の周りに工作物を変化し、その際温度及び変形度に関係して材料強度を適切に調節し、内部空間（１）の断面を可変な連続的曲率推移（１．１）を持つ輪郭となるように形成し、輪郭（１．１）において小さい曲率を持つ少なくとも１つの範囲（１．２）を形成し、横穴（２）が小さい曲率の範囲（１．２）へ開口するようにこの横穴を設けることによって、ｃ）結果としてレールの損傷する危険のある範囲において使用状態で応力がほぼ半分にされるように加工される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の共同燃料噴射システム（システム）の燃料高圧アキュムレータ（レール）のために用いられ、
軸線方向内部空間（１）、及びレールの周囲から延びて内部空間（１）への交差部（３）を持つ横穴（２）を持ち、
レールの軸線方向接続個所及び周囲接続個所（２．３）に、システムへの接続手段を備えている、
時効硬化フェライト−パーライト鋼から成る管状工作物を、レールの繰返し応力を低下しかつ疲労強度を上昇するため、加工する方法において、
ａ）材料を硬化しかつ内部空間（１）を形成するため、約３００℃までの温度で、内部芯    金の周りで工作物を変形し、
その際温度及び変形度に関係して材料強度を調節し、
内部空間（１）の断面を、可変な連続的曲率推移（１．１）となるように形成し、
輪郭（１．１）において、小さい曲率を持つ少なくとも１つの範囲（１．２）を形成    し、
ｂ）横穴（２）が小さい曲率を持つ範囲（１．２）へ開口するように、横穴（２）を設け    、
ｃ）加工の結果レールの損傷する危険のある範囲に、低下した応力及び上昇した強度を存    在させる
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
槌打ち又はこねにより変形を行うことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
内部空間（１）と横穴（２）との間に生じる交差部（３）の稜、及び横穴（２）の周囲側端部及び内部空間側端部の稜を加工することを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
圧縮残留応力を発生するため、工作物の表面に近い範囲における材料の強度を更に高めるように作用することを特徴とする、請求項１〜３の１つに記載の方法。
【請求項５】
窒化又は滲炭による表面層硬化によって作用を行い、工作物の表面に近い全範囲に圧縮残留応力を存在させることを特徴とする、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
時効硬化フェライト−パーライト鋼から成る管状工作物が、内燃機関の共同燃料噴射システム（システム）の燃料高圧アキュムレータ（レール）のために用いられ、
軸線方向内部空間（１）、及びレールの周囲から延びて内部空間（１）への交差部（３）を持つ横穴（２）を持ち、
レールの軸線方向接続個所及び周囲接続個所（２．３）に、システムへの接続手段を備えており、
請求項１〜６の１つに記載の方法により加工されるものにおいて、内部空間（１）の断面が、可変な連続的曲率推移（１．１）を持ち、この曲率推移に小さい曲率を持つ少なくとも１つの範囲（１．２）があり、この範囲へ横穴（２）が半径方向に及び／又はずれて延びて開口していることを特徴とする、管状工作物。
【請求項７】
工作物（１）の断面に関して、小さい曲率を持つ複数の範囲（１．２）が設けられ、これらの範囲へ横穴（２）が開口していることを特徴とする、請求項６に記載の管状工作物。
【請求項８】
横穴（２．１，２．２）が、これらの範囲の１つ（１．２）において半径方向に延びかつ別の範囲（１．３）において斜め又はずれて延びて開口していることを特徴とする、請求項６に記載の管状工作物。
【請求項９】
範囲（１．２）が凹に形成されていることを特徴とする、請求項６〜８の１つに記載の管状工作物。
【請求項１０】
範囲（１．２）が凸に形成されていることを特徴とする、請求項６〜８の１つに記載の管状工作物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、内燃機関用共同燃料噴射システム（システム）の燃料高圧アキュムレータ（レール）用工作物の加工方法に関する。更に本発明は、この方法を使用するための工作物に関し、工作物は、レール用の軸線方向内部空間、及びレールの周囲から延びて内部空間への交差部を持つ横穴を持ち、レールの軸線方向接続個所及び周囲接続個所に、システムへの接続手段が設けられている。
【従来技術】
【０００２】  このようなシステムは、例えばドイツ連邦共和国の特許出願公開第１９７４４７６２号明細書及び第１９９４８３３８号明細書に記載されている。最近のディーゼル機関では、シリンダへの噴射圧力の分配は前記の共同燃料噴射システム（システム）によって行われる。このシステムは、ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９８５３０９０号明細書に記載されているように、制御器、高圧ポンプ、高圧導管、インジェクタ及びレールを含んでいる。
【０００３】  レールは、引抜き又は圧延（ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９７４４７６２号明細書参照）、熱間鍛造又は冷間鍛造及び別の加工により、管状工作物として製造することができる。レールは、その機能において貯蔵容器として構成されている。この貯蔵容器内には常に高い圧力がかかっている。今まで特に鍛造熱から適切な冷却によって、要求される強度特性が得られた。従ってこのレール用の工作物は、例えば熱処理された４２ＣｒＭｏ４から製造せねばならず、これが非常に高い費用の原因となった。今までのレールでは、約１４００ｂａｒまでの圧力しか加えられないことも欠点であった。典型的に、噴射中に常に少しの圧力降下が生じる。それから再び圧力上昇が行われる。レールにおいてこの頻繁に交番する応力は、材料の適当に高い品質を必要とする。
【０００４】  しかしディーゼル機関の一層小さい騒音及び少ない消費量への現在の要求を考慮するため、噴射圧力を従来の１４００ｂａｒから少なくとも２０００ｂａｒに高め、交番応力のためそれ以上に高めねばならない。
【０００５】  レールの高圧強度を高めるため、ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９９４５３１６号明細書によれば、複数の半径方向接続開口に接続されている内部空間を持つ管状本体において、この内部空間が縦軸線に対し偏心して形成され、接続開口は例えば接線方向に内部空間へ通じている。
【０００６】  同じ目的のために、既に述べたドイツ連邦共和国特許出願公開第１９９４８３３８号明細書は、使用中に高圧密封性を高めるため、接続開口の範囲で本体を変形する方法を開示している。
【０００７】  最後にドイツ連邦共和国特許出願公開第１００５６４０５号明細書によれば、特に圧力荷重が脈動する場合、内壁と接続孔との交差部の範囲において内壁がほぼ平らに形成されていることによって、このような燃料高圧アキュムレータの高い耐圧強度が得られるようにする。
【０００８】  その図１〜９によれば、使用の際脈動する高い圧力荷重に対処するため、内部空間のため多数の断面形状が示されている。それにより最初に示した問題が表面上解決されている。
【０００９】  全体として、特に軸線方向穴又は内部空間と横穴のような半径方向接続開口との交差部の範囲に、耐圧強度を高めるという問題があることがわかった。なぜならばそこには損傷の危険のある個所があるからである。
【００１０】  ドイツ連邦共和国特許出願公開第１００５６４０５号明細書による開示では、その解決のために接続穴との交差範囲における内壁の構成の実施形態により、交差範囲における圧力を受けて燃料高圧アキュムレータが変形するため、圧力応力が誘導されて、内圧の結果生じる引張り応力及び交差範囲における応力ピークの一部を均等化することが、利点としてあげられている。従ってこの燃料高圧アキュムレータの耐圧強度は、特に脈動する圧力荷重において、提案された断面形状によって高められるようにする。
【００１１】  この解決策は問題があるように思われる。そこに示されている断面形状は、それぞれの断面形状の鋭角の移行部により残っている危険のため、圧力を受けるレールの変形のため圧力応力の誘発のような予期される利点を、交差範囲において実現することができない。更に提案された断面形状は、切削成形により形成されねばならず、これは、解決すべき問題に関連して、材料に均一に分布可能な強度を最初から与えない。
【００１２】  規定されない加工方法、及びここに存在する工作物の成形及び材料における応力推移への影響、
形成すべき断面形状に関連してまだ充分研究されずかつ規定されていない応力状態、及び
最適化される断面形状のため残っている形成可能性のように残っている危険のため、解決策補足の余地がまだある。
【００１３】  従ってドイツ連邦共和国特許出願公開第１００５６４０５号明細書に反して、圧力を受けるレールの変形のため交差範囲における圧力応力を誘発するという目的を達しようと努められていない。
【００１４】  断面が円形の内部空間輪郭を持つレール用の材料において、横穴と内部空間との交差部に生じて強度を決定する最高の不利な荷重は結局残っている。
【発明の開示】
【００１５】  本発明は、製造された工作物において、特に危険な交差範囲に内部圧力荷重が与えられる際、レールの繰返し応力が低下されて、燃料高圧アキュムレータの疲労強度又は時間強度及び運転強度を上昇するように、レールの内部空間用の軸線方向穴の断面の幾何学的形状を形成しかつ改善するという課題を与える。
【００１６】  従って本発明による解決策は、ドイツ連邦共和国特許出願公開第１００５６４０５号明細書に示されている効果を生じないようにする。
【００１７】  本発明によれば、この課題は、請求項１〜５による方法段階により全体として解決される。この方法により加工される本発明による工作物は、請求項６〜１０による特徴を持っている。
【００１８】  全体として従来技術に対して、驚くべき新しい効果として、可変な連続的曲率推移及び小さい曲率を持つ範囲に配置される横穴交差部を持つ断面輪郭によって、交差部における応力がほぼ半分にされる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】  共同燃料噴射システムの核心部分としての共通なアキュムレータは、次の実施例においてレールと称される。標準的な場合、出発工作物としてのこのレールは、軸線方向内部空間１及びシステムへの軸線方向接続個所のための開いた端部を持つ管状体である。横穴２は、軸線方向内部空間１をシステムへの周囲接続個所２，３に接続している。レールには、これらの接続個所（図示してない）を介して、燃料供給用ポンプ導管、噴射ノズルへ至る噴射導管、及び一般に圧力センサと制御弁が接続されている。【００２０】  レールは幾何学的に簡単な管状体と思われるが、最初に述べたように強度上の非常に高い要求がこれに課される。特に危険な範囲は、軸線方向内部空間１と横穴２との交差部３であるが、噴射導管及び制御素子用の図示しない接続個所、及び軸線方向内部空間１の端部にある接続個所である。最後の接続個所は、栓又は金具により圧力漏れなしに閉鎖されねばならない。従って最初に課される課題のため、レール自体にある交差部３のみならず、軸線方向及び周囲の接続範囲も耐久性を持つように構成されねばならない。【００２１】  内側芯金の周りに管状工作物を本発明により変形することによって、まず軸線方向内部空間１の幾何学的な構造最適化と一層高い強度の材料状態が得られ、その際内部空間の断面が可変な連続的曲率推移１．１を持つ輪郭となるように形成され、この輪郭において小さい曲率を持つ範囲１．２が形成される。小さい曲率を持つこの範囲１．２に、それから横穴２が形成される。【００２２】  この加工の結果、レールに運転圧力がかかると、交差部３の範囲に、内部空間の円形輪郭を持つ工作物に対して、また従来技術の構成に対して、荷重が半分にされる。【００２３】  システムにおけるレールの配置又は位置に応じて、半径方向横穴２．１としてかつ／又はずれ２．２を持つ横穴として横穴２を構成することができる。その際内部空間１と横穴２との間に生じる交差部３の稜、周囲接続個所２．３及び内部空間１の端部の稜を、例えばばり取りにより加工するのがよい。【００２４】  図面に示されている輪郭１．１は、内部芯金の周りの槌打ち又はこねにより形成可能である。その際材料強度は、温度及び変形度に関係して、約３００℃までの温度で適切に調節される。内側芯金の周りの槌打ち又はこねは、本発明により図に示すように、軸線方向内部空間の断面を円形とは異なるように形成し、しかも強度を安定化する移行部を持ちかつ鋭い隅又は不利な切欠き効果を生じることのないようにし、更に均一に分布する材料硬化を実現することを可能にする。【００２５】  こうして請求項１による方法段階群によって、使用中に存在する高い内部圧力で、レールの交差部３の範囲における荷重を半分にし、こうして疲労強度を高める工作物を製造することができる。【００２６】  使用中レールの極めて高い荷重に対して、前述した方法段階群に基く第２の方法段階群において、工作物は、表面に近い全範囲において窒化又は滲炭により表面層硬化を受ける。その際表面に近い全範囲において圧縮残留応力がはっきり現われる。【００２７】  こうして処理された工作物は、今や別の利点として、いわゆる勾配材料を持っている。即ち材料は、内部において、合金、熱処理及び冷間変形の結果生じる均一に分布した強度を持ち、例えば０．４ｍｍの厚さの表面層において、表面へ向かって上昇する強度を持っている。こねることによって得られる材料の強度の値、及び窒化又は滲炭によって得られる工作物中の硬度推移は、機能上全体効果に融合する。本発明において望まれる疲労強度の上昇はこうして最高に実現され、交差部３の範囲に圧力応力は誘発されない。実際に使用するため有利に、硬度から局部引張り強度が誘導され、それから耐久的にかなりの局部的な応力振動幅が、レールを設計するための引張り脈動応力において誘導される。【００２８】  この有利な方法組合わせにより、工作物の設計にとって重要な値が、こねられる芯材料の強度により決定可能であり、使用の際存在する内圧における圧縮残留応力の際立ちが、表面に近い範囲における窒化又は滲炭の作用により決定可能である。【００２９】  全体として本発明による方法によれば、第１の方法段階群と第２の方法段階群の組合わせに従って、（横穴と内部空間との交差群に強度を決定する応力が生じるほぼ円形内部空間輪郭を持つ工作物と比較して）可変な連続的曲率推移１．１を持つ輪郭及び小さい曲率１．２を持つ範囲に横穴２の開口部を有するレール用工作物が製造され、それにより交差部３における応力がほぼ半分にされる。【００３０】  なお半径方向及び周囲の接続個所２．３に、表面層硬化のため、システムへの接続手段の所に改善された密封が行われることによって、付加的な効果が生じる。
【産業上の利用可能性】
【００３１】  実験により確かめられた実施例及び計算により、与えられた課題の本発明による解決策が証明されたので、所望の改善された使用特性を持つレールとして使用するための工作物の加工方法及び製造の工業的利用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】  図面には、本発明により加工されるレール用工作物の実施例が断面図で示されている。
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【手続補正書】
【提出日】平成16年5月3日(2004.5.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の共同燃料噴射システム（システム）の燃料高圧アキュムレータ（レール）のために用いられ、
軸線方向内部空間（１）、及びレールの周囲から延びて内部空間（１）への交差部（３）を持つ横穴（２）を持ち、
レールの軸線方向接続個所及び周囲接続個所（２．３）に、システムへの接続手段を備えている、
時効硬化フェライト−パーライト鋼から成る管状工作物を、レールの繰返し応力を低下しかつ疲労強度を上昇するため、加工する方法において、
ａ）材料を硬化しかつ内部空間（１）を形成するため、約３００℃までの温度で、内部芯    金の周りで工作物を変形し、
その際温度及び変形度に関係して材料強度を目的に合わせて調節し、
内部空間（１）の断面を、可変な連続的曲率推移（１．１）となるように形成し、
輪郭（１．１）において、小さい曲率を持つ少なくとも１つの範囲（１．２）を形成    し、
ｂ）横穴（２）が小さい曲率を持つ範囲（１．２）へ開口するように、横穴（２）を設け    、
ｃ）圧縮残留応力を発生するため、工作物の表面に近い範囲における材料の強度を更に高    めるように作用する
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
槌打ち又はこねにより変形を行うことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
内部空間（１）と横穴（２）との間に生じる交差部（３）の稜、及び横穴（２）の周囲側端部及び内部空間側端部の稜をばり取りすることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
窒化又は滲炭による表面層硬化によって、工作物の表面に近い範囲における材料の強度を更に高めることを特徴とする、請求項１〜３の１つに記載の方法。
【請求項５】
時効硬化フェライト−パーライト鋼から成る管状工作物が、内燃機関の共同燃料噴射システム（システム）の燃料高圧アキュムレータ（レール）のために用いられ、
軸線方向内部空間（１）、及びレールの周囲から延びて内部空間（１）への交差部（３）を持つ横穴（２）を持ち、
レールの軸線方向接続個所及び周囲接続個所（２．３）に、システムへの接続手段を備えており、
請求項１〜４の１つに記載の方法により加工されるものにおいて、内部空間（１）の断面が、可変な連続的曲率推移（１．１）を持ち、この曲率推移に小さい曲率を持つ少なくとも１つの範囲（１．２）があり、この範囲へ横穴（２）が半径方向に及び／又はずれて延びて開口していることを特徴とする、管状工作物。
【請求項６】
工作物（１）の断面に関して、小さい曲率を持つ複数の範囲（１．２）が設けられ、これらの範囲へ横穴（２）が開口していることを特徴とする、請求項５に記載の管状工作物。
【請求項７】
横穴（２．１，２．２）が、これらの範囲の１つ（１．２）において半径方向に延びかつ別の範囲（１．３）において斜めに又はずれて延びて開口していることを特徴とする、請求項５に記載の管状工作物。
【請求項８】
範囲（１．２）が凹に形成されていることを特徴とする、請求項５〜７の１つに記載の管状工作物。
【請求項９】
範囲（１．２）が凸に形成されていることを特徴とする、請求項５〜７の１つに記載の管状工作物。
【手続補正書】
【提出日】平成17年5月24日(2005.5.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項５】
時効硬化フェライト−パーライト鋼から成る管状工作物が、内燃機関の共同燃料噴射システム（システム）の燃料高圧アキュムレータ（レール）のために用いられ、
軸線方向内部空間（１）、及びレールの周囲から延びて内部空間（１）への交差部（３）を持つ横穴（２）を持ち、
レールの軸線方向接続個所及び周囲接続個所（２．３）に、システムへの接続手段を備えており、
請求項１〜４の１つに記載の方法により加工され、内部空間（１）の断面が、可変な連続的曲率推移（１．１）を持ち、この曲率推移に小さい曲率を持つ少なくとも１つの範囲（１．２）があり、この範囲へ横穴（２）が半径方向に、斜めにかつ／又はずれて延びて開口しているものにおいて、工作物が、
勾配材料、
材料の内部に、約３００℃までの温度で内部芯金の周りの変形の結果生じて均一に分布する強度及び
材料の表面層に、表面まで増大する強度
を持っていることを特徴とする、管状工作物。
【国際調査報告】
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