(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸芯内部に流通路を有する断面円形の本管レールの軸方向の周壁部に間隔を保持して複数の分岐孔を設け、かつ該分岐孔の周面部にそれぞれ前記流通路に通ずる流路を有する枝管を連設する外方への開口する受圧座面を形成して該枝管の端部に設けた接続頭部のなす押圧座面部を当接係合せしめ、本管レールと一体もしくは別体の継手部分と予め枝管側に組込んだナットの螺合による前記接続頭部首下での押圧に伴って締着して接続してなるコモンレールにおいて、前記本管レールに分岐孔側が断面楕円形状の曲面部となしたパイプを使用し、該パイプからなる本管レールの前記楕円形状の曲面部に断面真円の分岐孔を設けた構造となしたことを特徴とするコモンレール。
【請求項２】
軸芯内部に流通路を有する断面円形の本管レールの軸方向の周壁部に間隔を保持して複数の分岐孔を設け、かつ該分岐孔の周面部にそれぞれ前記流通路に通ずる流路を有する枝管を連設する外方への開口する受圧座面を形成して該枝管の端部に設けた接続頭部のなす押圧座面部を当接係合せしめ、本管レールと一体もしくは別体の継手部分と予め枝管側に組込んだナットの螺合による前記接続頭部首下での押圧に伴って締着して接続してなるコモンレールにおいて、前記本管レールに分岐孔側が断面平坦な形状となしたパイプを使用し、該パイプからなる本管レールの前記平坦面部に断面真円の分岐孔を設けた構造となしたことを特徴とするコモンレール。
【請求項３】
前記分岐孔が本管レールの長径方向に長径の楕円孔となしたことを特徴とする請求項１〜２のうちいずれか１項記載のコモンレール。
【請求項４】
前記本管レールは断面真円のパイプであって、分岐孔付近のみが断面楕円形状の曲面部または断面平坦な形状となしていることを特徴とする請求項１〜３のうちいずれか１項記載のコモンレール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般にディーゼル内燃機関における高圧燃料多岐管あるいはブロック・レール等のようなコモンレールに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のコモンレールとしては例えば図９に示すように、断面円形の本管レール１１側の周壁部に設けた内部の流通路１１−１に通ずる断面円形の分岐孔１１−２部を外方に開口する受圧座面１１−３となし、該受圧座面附近の本管レール１１の外周部を囲繞するリング状の継手金具１３の使用により、端部に先細円錐状の挫屈成形による拡径した枝管１２側の接続頭部１２−２のなす押圧座面１２−３を当接係合せしめ、該継手金具１３に突設した螺子壁１３−１部と予め枝管１２側に組込んだナット１４の螺合による前記接続頭部１２−２首下での押圧に伴って締着して接続した方式のものや、図１０に示すごとくリング状の継手金具１３に替えて、筒状のスリーブニップル１３ａを溶接により直接本管レール１１の外周壁に取着し、枝管１２側の接続頭部１２−２のなす押圧座面１２−３を本管レール１１側の受圧座面１１−３に当接係合せしめ、前記スリーブニップル１３ａに螺合するナット１４を締着して接続する方式のもの等が知られている。１５はスリーブ・ワッシャーである。
【０００３】
また、図１１に示すごとく、枝管１２と本管レール１１との間にＬ形状の分岐金具２２を使用して構成したものもある。このコモンレールは、枝管を曲げ加工するに際し、大きな曲率に伴って生じる他の部品との干渉を避けるために、エルボ等の分岐金具を用いる場合等圧弁、減衰弁、送出し弁、吐出弁、流量制御弁等の機構を内設する分岐金具を使用する場合等を考慮してなされたものである。ここに例示したコモンレールは、分岐金具２２の一端に球面状の押圧座面２２−２を有する球体の押圧頭部２２−１を設け、該分岐金具２２の外周に設けた螺子面２２−３を継手金具１３′の螺子面１３′−１に螺合することにより本管レール１１側の受圧座面１１−３′に前記分岐金具２２の押圧座面２２−２を当接係合させている。一方、分岐金具２２の他端にはスリーブ２５を介して袋ナット２４を螺合することにより固定される枝管１２が接続される構成となっている。この接続構成によると、本管レール１１の管軸方向に平行に枝管１２を導出することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、断面真円形の本管レール１１に断面真円形の分岐孔１１−２を設けた構造の従来のコモンレールの場合は、本管レール１１に内圧が作用したとき枝管１２の流路１２−１の本管レール流通路１１−１開口端部Ｐに最も大きな応力が発生し、前記開口端部Ｐが起点となって亀裂が生じ易く、燃料の洩れを招く可能性があった。
【０００５】
本発明は従来のコモンレールの有する前記問題を解決するためになされたものであり、枝管の流路の本管レール開口端部に発生する最大応力値を下げて内圧疲労強度をより向上させることが可能なコモンレールを提供しようとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る第１のコモンレールは、軸芯内部に流通路を有する断面円形の本管レールの軸方向の周壁部に間隔を保持して複数の分岐孔を設け、かつ該分岐孔の周面部にそれぞれ前記流通路に通ずる流路を有する枝管を連設する外方への開口する受圧座面を形成して該枝管の端部に設けた接続頭部のなす押圧座面部を当接係合せしめ、本管レールと一体もしくは別体の継手部分と予め枝管側に組込んだナットの螺合による前記接続頭部首下での押圧に伴って締着して接続してなるコモンレールにおいて、前記本管レールに分岐孔側が断面楕円形状の曲面部となしたパイプを使用し、該パイプからなる本管レールの前記楕円形状の曲面部に断面真円の分岐孔を設けた構造となしたことを特徴とするものである。
【０００７】
同第２のコモンレールは、前記と同様の枝管接続構造を有するコモンレールにおいて、前記本管レールに分岐孔側が断面平坦な形状となしたパイプを使用し、該パイプからなる本管レールの前記平坦面部に断面真円の分岐孔を設けた構造となしたことを特徴とするものである。
【０００８】
同第３のコモンレールは、前記第１〜２のコモンレールにおいて、分岐孔が本管レールの長径方向に長径の楕円孔となしたことを特徴とするものである。
【０００９】
さらに、本発明は前記第１〜３のコモンレールにおいて、全体が真円パイプであって、分岐孔付近のみを断面楕円形状の曲面部または断面平坦な形状となしたパイプを用いることもできる。
【００１０】
本発明において、本管レールに分岐孔側が断面楕円形状の曲面部または断面平坦な形状となしたパイプを使用し、また分岐孔を本管レールの管径方向に長径の楕円孔としたり、全体が真円パイプであって、分岐孔付近のみを断面楕円形状の曲面部または断面平坦な形状となした本管レールを用いたりするのは、本発明者が多くの実験を繰返して得られた結果に基づくものである。
すなわち、本発明者は、前記の分岐孔の本管レール開口端部に発生する最大応力値の低減を目的として、本管レールに断面真円のコモンレールと、分岐孔側が断面楕円形状の曲面部または断面平坦な形状となしたパイプを用い、それぞれの本管レールに断面真円の分岐孔を設け、該分岐孔の本管レール外周側開口端部に受圧座面を設けた場合の、各パイプに内圧をかけたときの応力集中部と最大応力値を調べた。
【００１１】
その結果、断面真円の本管レールに断面真円の分岐孔を設けたコモンレールの場合には、分岐孔の開口部の管軸方向両端部に大きな応力が発生したのに対し、分岐孔側が断面楕円形状の曲面部または断面平坦な形状となしたパイプを用いたコモンレールの場合には、分岐孔付近の本管レール流通路内周面の端縁部に応力が発生したが、その応力値は前記断面真円の本管レールに断面真円の分岐孔を設けたコモンレールの応力値よりはるかに低かった。
【００１２】
以上の結果より、分岐孔側が断面楕円形状の曲面部または断面平坦な形状となしたパイプを用いた場合には、分岐孔の部分に発生する応力を低減できることが判明したのである。これは、本管レールに分岐孔側が断面楕円形状の曲面部または断面平坦な形状となしたパイプを使用した場合には、分岐孔付近の本管レール流通路内周面の端縁部に発生する応力分、分岐孔部に発生する応力が少なくなることによるものと推察される。
【００１３】
また、本発明者は、分岐孔側が断面楕円形状の曲面部または断面平坦な形状となしたパイプに、該パイプの管径方向に長径の楕円孔を分岐孔として設けた場合の、パイプに内圧をかけたときの応力集中部と最大応力値を調べた。その結果、分岐孔側が断面楕円形状の曲面部または断面平坦な形状となしたパイプに該パイプの長径方向に長径の楕円孔からなる分岐孔を設けた場合には、分岐孔付近の本管レール流通路内周面の端縁部に発生する応力値がさらに低下した。この結果より、分岐孔を楕円孔とすればより一層応力を低減できることが判明したのである。
【００１４】
以上のごとく、本発明では本管レールに分岐孔側が断面楕円形状の曲面部または断面平坦な形状となしたパイプを使用し、また分岐孔を本管レールの長径方向に長径の楕円孔としたり、全体が真円パイプであって、分岐孔付近のみを断面楕円形状の曲面部または断面平坦な形状となした本管レールを用いることにより、分岐孔部における応力の発生を効果的に抑制することができ、各枝管取付部における内圧疲労強度を著しく向上できることとなる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の請求項１に対応するコモンレールにおける枝管の接続構造例を示す一部縦断面図、図２は図１の枝管の接続構造例における本管レールの分岐孔部を示す平面図、図３は本発明の請求項２に対応する図１相当図、図４は図３の枝管の接続構造例における本管レールの分岐孔部を示す平面図、図５は同じく本発明の請求項２に対応する本管レールの他の断面形状例を示す縦断面図、図６は本発明の請求項３に対応する図１相当図、図７は図６の枝管の接続構造例における本管レールの分岐孔部を示す平面図、図８は本発明の請求項４に対応する本管レールの分岐孔部を示す縦断側面図であり、１はコモンレールとしての本管レール、２は枝管、３はスリーブニップル、４はナットである。なお、ここでは継手金具に筒状のスリーブニップルを使用し、このスリーブニップルを直接本管レールに溶接して構成する図１０に示す枝管の接続構造を例にとり説明する。
【００１６】
すなわち、図１、図２は真円もしくは楕円の本管レールに分岐孔側が断面楕円形状の曲面部となしたパイプを使用し、該パイプからなる本管レール１の前記楕円形状の曲面部１ａに断面真円の分岐孔１−２を設けた構造のコモンレールを例示したもので、コモンレールとしての本管レール１は、例えば直径２８ｍｍ、肉厚９ｍｍの、材質ＳＴＳ  ４８０の比較的厚肉の金属管であって、その軸芯内部を流通路１−１となして軸方向の周壁部に間隔を保持して、前記楕円形状の曲面部１ａに該流通路１−１に連通する真円孔からなる外方に開口する周面を受圧座面１−３となす真円の分岐孔１−２を流通路１−１の中心上に設けている。
【００１７】
枝管２は、分岐枝管あるいは分岐金具からなるものであって、その内部に前記流通路１−１に通ずる流路２−１を有してその端部に例えば先細円錐状の挫屈成形による拡径した接続頭部２−２のなす押圧座面２−３を設けてなるもので、その接続構造は、前記図１０に示すごとく、予め該枝管２側に組込んだナット４と螺合する螺子面を内周面に設けた筒状のスリーブニップル３を継手金具となしてその基端部を前記受圧座面１−３付近の本管レール１の外周壁に該受圧座面部を囲むように分岐孔１−２と同一中心上に溶接し、枝管２側の接続頭部２−２のなす押圧座面２−３を本管レール１側の受圧座面１−３に当接係合せしめ、前記スリーブニップル３に螺合するナット４を締着して接続構成するものである。
【００１８】
また、図３、図４に示す本発明の請求項２に対応するコモンレールは、本管レールに分岐孔側が断面平坦な形状となしたパイプを使用し、該パイプからなる本管レール１の前記平坦面部１ｂに断面真円の分岐孔１−２を設けた構造のコモンレールを例示したもので、本管レール１は、前記と同じ比較的厚肉の金属管であって、その軸芯内部を流通路１−１となして軸方向の周壁部に間隔を保持して、前記楕円形状の曲面部１ｂに該流通路１−１に連通する真円孔からなる外方に開口する周面を受圧座面１−３となす真円の分岐孔１−２を流通路１−１の中心上に設けている。枝管２の接続構造は前記図１、図２と同様の構成である。なお、本発明の請求項２に対応するコモンレールとしては、図５に示すごとく流通路１−１の断面形状が小判形またはレーストラック形となしたパイプを用いてもよい。
【００１９】
次に、図６、図７に示す本発明の請求項３に対応するコモンレールは、一例として図１、図２に示すコモンレールに適用した場合で、分岐孔側が断面楕円形状の曲面部となした本管レール１に該レールの長径方向に長径の楕円孔からなる分岐孔１−２ａを設けた構造となしたものである。枝管２の接続構造は前記と同様の構成である。なお、楕円孔からなる分岐孔１−２ａの大きさは、燃料の最大噴射量、本管レール１の直径、肉厚等に応じて適宜定める。
【００２０】
また、図８に示す本発明の請求項４に対応する本管レールは、全体が真円のパイプ（丸パイプ）もしくは楕円形で分岐孔付近のみを断面楕円形状の曲面部１ａまたは平坦面部１ｂに形成したもので、この場合は前記楕円形状の曲面部１ａまたは平坦面部１ｂに分岐孔１−２または１−２ａを設け、前記と同様の接続構造にて枝管２を接続する。分岐孔付近のみを楕円形状の曲面または平坦面に形成する手段としては、ロールやプレスによる塑性加工を用いる方法が一般的である。
【００２１】
【発明の効果】
以上説明したごとく、本発明のコモンレールは分岐孔側を断面楕円形状の曲面部または平坦面部としたパイプ、または分岐孔付近のみを断面楕円形状の曲面部または平坦面部としたパイプを本管レールとして用い、前記楕円形状の曲面部または平坦面部に真円の分岐孔または本管レールの長径方向に長径の楕円孔からなる分岐孔を設けることにより、分岐孔部における応力の発生を効果的に抑制することができ、各枝管付根部における分岐孔部の内圧疲労強度を著しく向上できるので耐久性に優れ、亀裂の発生による燃料洩れをなくして確実にして安定した機能を発揮することができ、コモンレールとして極めて有用性に富むものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の請求項１に対応するコモンレールにおける枝管の接続構造例を示す一部縦断面図である。
【図２】図１の枝管の接続構造例における本管レールの分岐孔部を示す平面図である。
【図３】本発明の請求項２に対応する図１相当図である。
【図４】図３の枝管の接続構造例における本管レールの分岐孔部を示す平面図である。
【図５】同じく本発明の請求項２に対応する本管レールの他の断面形状例を示す縦断面図である。
【図６】本発明の請求項３に対応する図１相当図である。
【図７】図６の枝管の接続構造例における本管レールの分岐孔部を示す平面図である。
【図８】本発明の請求項４に対応する本管レールの分岐孔部を示す縦断側面図である。
【図９】リング状の継手金具を使用した従来のコモンレールの枝管接続部を一部破断して示す正面図である。
【図１０】筒状のスリーブニップルを溶接にて本管レールに取着した構成の従来のコモンレールの枝管接続部を一部破断して示す正面図である。
【図１１】一端に球面状の押圧座面を有する球体の押圧頭部を設けた分岐金具を使用して構成した従来のコモンレールの枝管接続部を一部破断して示す正面図である。
【符号の説明】
１  本管レール
１ａ  断面楕円形状の曲面部
１ｂ  平坦面部
１−１  流通路
１−２、１−２ａ  分岐孔
１−３  受圧座面
２  枝管
２−１  流路
２−２  接続頭部
２−３  押圧座面
３  スリーブニップル
４  ナット
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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