(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空内がレール孔とされている筒状部材に、前記レール孔に開口する分岐孔を形成してなるコモンレールの製造方法であって、
前記筒状部材の外周における前記分岐孔との対応位置にリング部材を外嵌し、そのリング部材から前記筒状部材への相対的な縮径方向の締付け力により、前記レール孔の内壁における前記分岐孔の開口周辺部に圧縮残留応力を付与する工程を有しており、
前記分岐孔の開口周辺部に圧縮残留応力を付与する工程では、前記リング部材の内径を、前記筒状部材の外径に対して大きい状態から温度変化に伴いつつ相対的に縮径させることで、前記リング部材から前記筒状部材に対して締付け力を付与することを特徴とするコモンレールの製造方法。
【請求項２】
前記筒状部材に前記リング部材を取り付けた後、前記リング部材と前記筒状部材に対する外周側からの穿孔加工により、前記筒状部材に前記分岐孔を形成することを特徴とする請求項１に記載のコモンレールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンのコモンレール式燃料噴射装置におけるコモンレール及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図８及び図９には、従来のコモンレール式燃料噴射装置におけるコモンレール５１を示す。このコモンレール５１は、中心部にレール長方向に延びるレール孔５２を有するとともに、そのレール孔５２を取り囲む筒壁部５３には、長さ方向に間隔を空けて複数の分岐孔５４が形成されているとともに、各分岐孔５４の外周側端部にはそれよりも内径の大きい連通孔５５が同心状に連成されている。これらの分岐孔５４及び連通孔５５はレール孔５２の長さ方向に対して直交方向に延び、各分岐孔５４の内周側端部はレール孔５２に連通され、連通孔５５の外周側端部は、インジェクションパイプ（図示せず）との接続部５６として筒壁部の外へテーパ状に開口されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
コモンレール５１においては、図９に矢線で示すように、レール孔５２と分岐孔５４の内壁に対して加圧燃料による内圧がかかるため、このレール孔５２と分岐孔５４の双方の内壁には引張り応力が発生する。特に、レール孔５２の内壁における分岐孔５４の開口周辺部５７では、その分岐孔５４とレール孔５２の双方の応力が合成されることから、引張り応力の値は他の部分よりも大きくなる。
【０００４】
この引張り応力の発生源である加圧燃料による内圧は、車両の走行状態等に応じて変動することから、引張り応力もそれに応じて変動するのであるが、この変動する引張り応力の値が大きい部分、即ちレール孔５２の内壁における分岐孔５４の開口周辺部５７では、疲労破壊の発生が懸念される。
本願発明は上記事情に鑑みて創案され、レール孔の内壁における分岐孔の開口周辺部の内圧疲労強度を向上させることを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、中空内がレール孔とされている筒状部材に、前記レール孔に開口する分岐孔を形成してなるコモンレールの製造方法であって、前記筒状部材の外周における前記分岐孔との対応位置にリング部材を外嵌し、そのリング部材から前記筒状部材への相対的な縮径方向の締付け力により、前記レール孔の内壁における前記分岐孔の開口周辺部に圧縮残留応力を付与する工程を有しており、前記分岐孔の開口周辺部に圧縮残留応力を付与する工程では、前記リング部材の内径を、前記筒状部材の外径に対して大きい状態から温度変化に伴いつつ相対的に縮径させることで、前記リング部材から前記筒状部材に対して締付け力を付与する構成とした。
【０００６】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記筒状部材に前記リング部材を取り付けた後、前記リング部材と前記筒状部材に対する外周側からの穿孔加工により、前記筒状部材に前記分岐孔を形成する構成とした。
【０００７】
【発明の作用及び効果】
レール孔の内壁における分岐孔の開口周辺部においては、筒状部材に外嵌したリング部材の締付け力により圧縮残留応力が付与されているので、加圧燃料の内圧に起因する引張り応力が抑制され、内圧疲労強度が高められている。
リング部材の筒状部材への締付け力は、温度変化にともなうリング部材と筒状部材の径寸法の相対変化によって発生する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
［実施形態１］
以下、本発明を具体化した実施形態１を図１乃至図７を参照して説明する。
図７には、ディーゼルエンジンのコモンレール式燃料噴射装置の概略を示す。コモンレールの側部には、燃料ポンプ２を接続するためのパイプ３と、インジェクタ４を接続するためのインジェクションパイプ５（カラー、ユニオンなどがアッシーされている）とが接続され、コモンレール１の端部には、リリーフバルブ６と圧力センサ７とが接続される。燃料ポンプ２とインジェクタ４は電子制御装置８により制御される。
【０００９】
次に、コモンレール１について説明する。コモンレールは、図１に示すように、１本の筒状部材１０、複数（本実施形態では４つ）のリング部材２０及び一対の接続部材３０とから構成され、これらの各部材１０，２０，３０はいずれも金属製である。
筒状部材１０は円筒形をなし、その中空内は筒状部材１０の両端面に開口し且つ筒状部材１０と同心の円形断面をなすレール孔１１とされている。レール孔１１を取り囲む筒壁部１２には、長さ方向に間隔を空けて複数（本実施形態では４つ）の円形断面の分岐孔１３が形成されているとともに、各分岐孔１３の外周側端部にはそれよりも内径の大きい同心円形断面の連通孔１４が連成されている。これらの分岐孔１３及び連通孔１４はレール孔１１の長さ方向に対して直交方向に延びている。
【００１０】
一対の接続部材３０は、円筒形をなし、筒状部材１０の長さ方向両端部に同心状に外嵌されている。接続部材３０の内周には雌ネジ部３１が形成され、図１における左側の接続部材３０には圧力センサ７が雌ネジ部３１に螺合することで接続され、右側の接続部材３０にはリリーフバルブ６が雌ネジ部３１に螺合することで接続される。
リング部材２０は、筒状部材１０における分岐孔１３の形成される位置と対応して外嵌されている。リング部材２０は、筒状部材１０と同心の円環状をなす本体部２１と、この本体部２１の外周から径方向外側へ突出する突出部２２とからなる。リング部材２０内には、突出部２２内で径方向に延びるとともに本体部２１の内周に開口する接続孔２３が形成されている。接続孔２３は筒状部材１０の連通孔１４と同径の円形をなし、その接続孔２３の内周側端部の開口は、連通孔１４の外周側端部の開口に対して同心状に整合し、もって、連通孔１４と接続孔２３が連通されている。また、接続孔２３の外周側端部には、外広がりのテーパ状をなすシール面２４が形成されており、このシール面２４には各インジェクションパイプ５の端部の凸球面状のシール面２４（図示せず）が密着される。
【００１１】
次に、コモンレールの製造工程について説明する。
筒状部材１０、リング部材２０及び接続部材３０の材料は、筒状部材１０の熱膨張率がリング部材２０及び接続部材３０よりも低くなるような組み合わせであり、且つ筒状部材１０とリング部材２０との間及び筒状部材１０と接続部材３０との間で「拡散接合」が可能な組み合わせとなるように選ばれる。その一例を挙げると、筒状部材１０を機械構造用炭素鋼鋼管（シームレス鋼管、熱膨張係数は１１×１０-6／℃）とし、リング部材２０及び接続部材３０を焼結材（収縮率は８％前後）とする組み合わせがある。
【００１２】
さて、製造に際しては、筒状部材１０においては、レール孔１１が形成されているだけであって分岐孔１３と連通孔１４はまだ形成されておらず、リング部材２０においては、本体部２１と突出部２２の外形が成形されているだけであって接続孔２３とシール面２４は形成されておらず、接続部材３０においては、円環形に成形されているだけであって雌ネジ部３１は形成されていない。
これらの各部材１０，２０，３０は、全て、コモンレール１が使用される環境下の温度よりも高い所定の温度まで加熱されることで熱膨張（拡径）状態とされる。この加熱温度は拡散接合に好適な範囲内の温度とされる。尚、このときの温度は各部材１０，２０，３０間で異なっていてもよい。
【００１３】
また、各部材１０，２０，３０の径寸法については、図２に示すように、加熱状態において筒状部材１０の外径寸法Ｄａよりもリング部材２０の内径寸法Ｄｂが僅かに大きい寸法となるように設定されている。そして、この熱膨張状態とした筒状部材１０にリング部材２０を外嵌し、その突出部２２が分岐孔１３の形成される位置と対応するように筒状部材１０の軸方向及び周方向において位置決めする。また、加熱状態における筒状部材１０の外径Ｄａとリング部材２０の内径Ｄｂとの寸法差は、筒状部材１０とリング部材２０の熱膨張率の値、加熱温度と使用環境下温度との温度差、使用環境下温度まで冷却される過程における各部材１０，２０の径寸法の変化量（温度変化と熱膨張率に基づく）を勘案し、拡散接合に好適な圧力を生じさせるための締め代が確保されるように設定される。即ち、筒状部材１０とリング部材２０が個別に使用環境下温度まで冷却された場合には、図３に示すように、筒状部材１０の外径Ｄｃよりもリング部材２０の内径Ｄｄが小さくなるように設定され、この冷却後の寸法差が締め代となる。
【００１４】
したがって、熱膨張した筒状部材１０とリング部材２０が使用環境下温度まで冷却される過程では、上記締め代によりリング部材２０が筒状部材１０を縮径方向に締め付け、筒状部材１０の外周面とリング部材２０の内周面との間では、双方に蓄えられている熱と締付けに起因する押圧力とによって拡散接合が行われ、双方の部材１０，２０が強固に固定される（図４を参照）。
尚、筒状部材１０と接続部材３０の間でも、上記リング部材２０の場合と同様の径寸法が設定されることで、拡散接合が行われて、強固に固定される。
【００１５】
さて、上述のように筒状部材１０にリング部材２０と接続部材３０を取り付けた後は、図５に示すように、リング部材２０と筒状部材１０に対する外周側からの穿孔加工により、分岐孔１３、連通孔１４、接続孔２３及びシール面２４が形成されるとともに、接続部材３０に雌ネジ部３１が形成される。以上により、コモンレールの製造が完了する。
コモンレール１の製造において、筒状部材１０に対するリング部材２０の縮径方向の締付け作用は、レール孔１１の内壁における分岐孔１３の開口周辺部１５（図６を参照）の内圧疲労強度を向上させる。即ち、リング部材２０によって筒状部材１０が縮径方向に締め付けられることで、筒状部材１０の内周面（レール孔１１の内壁）における分岐孔１３の開口周辺部１５には、圧縮残留応力が付与された状態となっている。尚、この圧縮残留応力は、分岐孔１３の開口周辺部１５だけでなく、この部位と周方向に連なる環状領域全体にも付与される。
【００１６】
このように本実施形態によれば、レール孔１１の内壁における分岐孔１３の開口周辺部１５に、筒状部材１０に外嵌したリング部材２０の締付け力による圧縮残留応力が付与されているので、加圧燃料の内圧に起因して生じる引張り応力が抑制され、これによって内圧疲労強度が高められている。
［他の実施形態］
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施態様も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
【００１７】
（１）上記実施形態では筒状部材とリング部材とを互いに熱膨張率の異なる材料とし、その熱膨張率の差によりリング部材から筒状部材への締付け力を発生させるようにしたが、本発明によれば、筒状部材とリング部材を同じ材質、又は熱膨張率の同じ材料とすることもできる。この場合、「収縮ばめ」により筒状部材とリング部材を締結することができる。即ち、常温の筒状部材に熱膨張（拡径）させたリング部材を外嵌した状態からそのリング部材を常温まで冷却して収縮（縮径）させる「焼きばめ」による方法と、常温のリング部材に冷却により収縮（縮径）させた筒状部材を内嵌した状態からその筒状部材を常温に戻して膨張（拡径）させる「冷却ばめ」による方法が可能である。
【００１８】
（２）上記実施形態では、外側となるリング部材を筒状部材よりも熱膨張率の高い値の材料とし、双方の部材を熱膨張させて嵌合した状態から冷却することによって締結したが、本発明によれば、これとは逆に、リング部材を筒状部材よりも熱膨張率の低い値の材料とし、双方の部材を冷却により収縮（縮径）させて嵌合した状態から常温に戻すことによって締結してもよい。
（３）上記実施形態では筒状部材とリング部材の双方を適当な温度まで上昇させつつ熱膨張率の差を利用して両部材間に径方向の圧力を発生させることにより「拡散接合」によって固定したが、本発明によれば、拡散接合によらず、単に、リング部材から筒状部材への相対的な縮径方向の締付け力だけで両部材を固定するようにしてもよい。
【００１９】
（４）上記実施形態ではリング部材と筒状部材を組み付けた後に分岐孔を穿設するようにしたが、本発明においては、予め筒状部材とリング部材に分岐孔に相当する孔を穿設しておき、それを組み付けるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態１の断面図
【図２】熱膨張状態の筒状部材にリング部材を外嵌した状態の部分断面図
【図３】筒状部材とリング部材が単独で冷却収縮した状態をあらわす部分断面図
【図４】筒状部材にリング部材を外嵌固定した状態をあらわす部分断面図
【図５】筒状部材とリング部材に各孔を穿設した状態をあらわす部分断面図
【図６】図５のＸ−Ｘ線部分断面図
【図７】エンジンのコモンレール式燃料噴射装置の概略図
【図８】従来例のコモンレールの断面図
【図９】（ａ）は部分拡大図、（ｂ）は図９（ａ）のＹ−Ｙ線断面図
【符号の説明】
１…コモンレール
１０…筒状部材
１１…レール孔
１３…分岐孔
１５…レール孔の内壁における分岐孔の開口周辺部
２０…リング部材
【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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【図９】
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