(57)【要約】【課題】  ダンパーエレメント及びダンパーエレメントの製造方法を提供する。【解決手段】  液体中の圧力脈動を減衰するためのダンパーエレメントは、第１壁部分及びこの第１壁部分から延びる第１フランジ部分を含む第１側部を有する。ダンパーエレメントの第２側部は、第２壁部分及びこの第２壁部分から延びる第２フランジ部分を含み、第２フランジ部分は、第１フランジ部分に接合され、長さ方向に延びる第１接触ゾーンを形成する。この第１接触ゾーンに沿って、第１及び第２の側部が重ねられる。ガス収容チャンバは、専ら第１壁部分及び第２壁部分によって形成される。これらの第１壁部分及び第２壁部分は、ガス収容チャンバから遠ざかるように凸状をなして外方に湾曲している。【選択図】  図１
2009144923.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体の圧力脈動を減衰するためのダンパーエレメントであって、
第１壁部分と、この第１壁部分から延びる第１フランジ部分とを含む第１側部と、
第２壁部分と、この第２壁部分から延びる第２フランジ部分とを含む第２側部とを備えており、
前記第２フランジ部分が前記第１フランジ部分に接合されて、長さ方向に延びる第１接触ゾーンを形成し、この第１接触ゾーンに沿って前記第１及び第２の側部が重なっており、
前記ダンパーエレメントは、また、専ら前記第１壁部分及び前記第２壁部分によって形成されたガス収容チャンバを備えており、
前記第１及び第２の壁部分の両方は、前記ガス収容チャンバから遠ざかるように凸状をなして外方に湾曲している、ダンパーエレメント。
【請求項２】
請求項１に記載のダンパーエレメントにおいて、
前記第１側部は、前記第２側部とは別体の部品として形成されている、ダンパーエレメント。
【請求項３】
請求項２に記載のダンパーエレメントにおいて、
前記第１側部は第１シートから打ち抜き加工によって形成されており、前記第２側部は第２シートから打ち抜き加工によって形成されている、ダンパーエレメント。
【請求項４】
請求項３に記載のダンパーエレメントにおいて、
前記第１及び第２の側部の各々には、一対のフランジ部分が打ち抜き加工で形成されており、前記第１側部のフランジ部分は、前記第２側部のフランジ部分に接合され、長さ方向に延びる第１及び第２の接触ゾーンを形成する、ダンパーエレメント。
【請求項５】
請求項１に記載のダンパーエレメントにおいて、
前記第１壁部分は、実質的に一定の半径で前記ガス収容チャンバから遠ざかるように凸状をなして外方に湾曲している、ダンパーエレメント。
【請求項６】
請求項５に記載のダンパーエレメントにおいて、
前記第２壁部分は前記第１壁部分と実質的に同じであり、前記第１壁部分に関して鏡像関係で配向されている、ダンパーエレメント。
【請求項７】
請求項１に記載のダンパーエレメントにおいて、
前記ガス収容チャンバの断面積は、前記ダンパーエレメントに応力が加わっていない状態で、約４ｍｍ２である、ダンパーエレメント。
【請求項８】
請求項１に記載のダンパーエレメントにおいて、
前記第１側部及び前記第２側部は、折り返した一体の材料片として形成される、ダンパーエレメント。
【請求項９】
請求項８に記載のダンパーエレメントにおいて、
前記ダンパーエレメントは、長さ方向に延びる第２接触ゾーンを形成する折り目線を含む、ダンパーエレメント。
【請求項１０】
ガスを収容し密閉されたチャンバを持つ、燃料レール内の圧力脈動を減衰するためのダンパーエレメントの製造方法であって、
第１壁部分と、この第１壁部分から延びる第１フランジ部分とを含むように、前記ダンパーエレメントの第１側部を形成する工程を備えており、前記第１壁部分は、前記ガス収容チャンバから遠ざかるように凸状をなして外方に湾曲しており、
前記ダンパーエレメントの製造方法は、また、
第２壁部分と、この第２壁部分から延びる第２フランジ部分とを含むように、前記ダンパーエレメントの第２側部を形成する工程を備えており、前記第２壁部分は、前記ガス収容チャンバから遠ざかるように凸状をなして外方に湾曲しており、
前記ダンパーエレメントの製造方法は、さらに、
前記第１及び第２のフランジ部分を重ねる工程と、
前記第１及び第２のフランジ部分を接合し、長さ方向に延びる第１接触ゾーンを形成する工程とを備えており、前記ガス収容チャンバの断面は、専ら前記第１壁部分及び前記第２壁部分によって形成される、方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の方法において、
前記ダンパーエレメントの前記第１及び第２の側部は、一枚のシートに打ち抜き加工によって形成されており、
前記方法は、さらに、前記シート自体を折り返す工程を含む、方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の方法において、
前記ダンパーエレメントは、長さ方向に延びる第２接触ゾーンを形成する折り目線を含む、方法。
【請求項１３】
請求項１０に記載の方法において、
前記ダンパーエレメントの前記第１及び第２の側部は、別々に打ち抜きされており、
前記第１及び第２の側部の各々には、一対のフランジ部分が形成されており、
前記第１側部の前記フランジ部分は、前記第２側部の前記フランジ部分に接合されて、長さ方向に延びる第１及び第２の接触ゾーンを形成する、方法。
【請求項１４】
請求項１０に記載の方法において、更に、
前記第１壁部分及び前記第２壁部分に、ほぼ一定で同等の半径を形成する工程を含む、方法。
【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脈動を減衰するため、燃料レール内に配置されたダンパーエレメントに関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料噴射式燃料供給システムの燃料レール内でダンパーエレメントを使用することは公知である。ダンパーエレメントは、このダンパーエレメントが設けられていない場合に燃料レール内の圧力脈動により発生する望ましからぬ効果（例えば、燃料ラインのハンマリング、インジェクターへの不適切な燃料分配等）を小さくする。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の目的は、燃料インジェクターが発生する圧力脈動を減衰するためのダンパーエレメントを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
一実施例では、本発明は、液体の圧力脈動を減衰するためのダンパーエレメントを提供する。ダンパーエレメントは、第１壁部分と、この第１壁部分から延びる第１フランジ部分とを含む、第１側部を有する。ダンパーエレメントの第２側部は、第２壁部分と、この第２壁部分から延びる第２フランジ部分とを含む。この第２フランジ部分は、第１フランジ部分に接合されて、長さ方向に延びる第１接触ゾーンを形成する。この第１接触ゾーンに沿って、第１及び第２の側部が重ねられる。ガス収容チャンバが、専ら、第１壁部分及び第２壁部分によって形成される。第１及び第２の壁部分は、両方とも、ガス収容チャンバから遠ざかるように凸状をなして外方に湾曲している。
【０００５】
別の実施例では、本発明は、ガスを収容した密閉チャンバを持つ、燃料レール内の圧力脈動を減衰するためのダンパーエレメントの製造方法を提供する。この方法は、第１壁部分とこの第１壁部分から延びる第１フランジ部分とを含むように、ダンパーエレメントの第１側部を形成する工程を含む。第１壁部分は、ガス収容チャンバから遠ざかるように凸状をなして外方に湾曲している。ダンパーエレメントの第２側部は、第２壁部分とこの第２壁部分から延びる第２フランジ部分とを含むように設けられている。第２壁部分は、ガス収容チャンバから遠ざかるように凸状をなして外方に湾曲している。第１及び第２のフランジ部分を重ね、そして接合し、長さ方向に延びる第１接触ゾーンを形成する。ガス収容チャンバの断面は、専ら第１壁部分及び第２壁部分によって形成される。
【０００６】
本発明のこの他の特徴は、以下の詳細な説明及び添付図面を考慮することによって明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、ダンパーエレメントを収容した燃料レールの一部の部分断面図である。
【図２】図２は、図１のダンパーエレメントの部分断面斜視図である。
【図３】図３は、図１の３−３線に沿った断面図である。
【図４】図４は、図３の４−４線に沿った断面図である。
【図５ａ】図５ａは、図２のダンパーエレメントの端面図である。
【図５ｂ】図５ｂは、図５ａに示すダンパーエレメントの一部の拡大断面図である。
【図６】図６は、図５ａの６−６線に沿った断面図である。
【図７】図７は、図６の７−７線に沿った断面図である。
【図８】図８は、第１周囲液体圧力により大きく変形した第１状態のダンパーエレメントを示す、図７と同様の断面図である。
【図９】図９は、第２周囲液体圧力により大きく変形した第２状態のダンパーエレメントを示す、図８と同様の断面図である。
【図１０】図１０は、第３周囲液体圧力により大きく変形した第３状態のダンパーエレメントを示す、図９と同様の断面図である。
【図１１】図１１は、ダンパーエレメントを収容した燃料レールの一部を示す部分断面図である。
【図１２】図１２は、図１１のダンパーエレメントの部分断面斜視図である。
【図１３】図１３は、図１１の１３−１３線に沿ったダンパーエレメントの断面図である。
【図１４】図１４は、図１２の１４−１４線に沿ったダンパーエレメントの断面図である。
【図１５】図１５は、第１周囲液体圧力により大きく変形した第１状態のダンパーエレメントを示す、図１４と同様の断面図である。
【図１６】図１６は、第２周囲液体圧力により大きく変形した第２状態のダンパーエレメントを示す、図１５と同様の断面図である。
【図１７】図１７は、第３周囲液体圧力により大きく変形した第３状態のダンパーエレメントを示す、図１６と同様の断面図である。
【図１８】図１８は、図１１、図１２、及び図１３に示す燃料レールの内側の図１１乃至図１７のダンパーエレメントで使用するリテーナの斜視図である。
【図１９】図１９は、図１１乃至図１７のダンパーエレメントと同様のダンパーエレメントの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明の任意の実施例を説明する前に、本発明の用途は、以下の説明に記載した又は添付図面に例示した構成要素の構造及び構成の詳細に限定されないということは理解されるべきである。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言い方や用語は、説明を目的としたものであって、限定であると考えられるべきではないということは理解されるべきである。本明細書中における「含む」、「備えている」、又は「持つ」、及びこれらの変形の使用は、以下に列挙する事項及びその等価物並びに追加の事項を含もうとするものである。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」、「結合された」、及びこれらの変形は、広い意味で使用され、直接的及び間接的な取り付け、連結、支持、及び結合を含む。更に、「連結」及び「結合」は、物理的又は機械的な連結及び結合に限定されるものではない。
【０００９】
図１は、燃料レールアッセンブリ１０を示す。燃料レールアッセンブリ１０は、燃料レール１４と、この燃料レール１４に連結された複数の燃料インジェクター１８とを含む。図示の燃料レール１４は、圧力が周囲圧力よりも約４バール（ｂａｒ）ないし約１５０バール（ｂａｒ）高い燃料を収容するように形成されている。燃料レール１４の内側には、燃料インジェクター１８の作動により発生する燃料中の圧力脈動を減衰するためのダンパーエレメント２２が位置決めされている。ダンパーエレメント２２は、上掲の圧力範囲内で良好に作動し、ダンパーエレメント２２の減衰特性は、燃料レール１４内の標準的作動温度によって大きく影響されることがない。更に、例示のダンパーエレメント２２は、代表的には、圧力が周囲圧力よりも約２バール（ｂａｒ）ないし４バール（ｂａｒ）高い比較的低圧の燃料レールシステムでも使用でき、現存のダンパーエレメントに対して更に効率的な変形例を提供する。
【００１０】
図２乃至図１０は、ダンパーエレメント２２を更に詳細に例示にする。ダンパーエレメント２２を燃料噴射式燃料供給システムと関連して使用した態様で例示するけれども、ダンパーエレメント２２は、液体内の圧力脈動を減衰する必要があるその他の用途でも使用できるということは理解されるべきである。
【００１１】
先ず最初に図２及び図７を参照すると、ダンパーエレメント２２は、外面３０と内部キャビティを形成する内面３４とを持つ外チューブ２６を含む。ダンパーエレメント２２は、更に、外面４２と内面４６とを含む内チューブ３８を含む。内チューブ３８は、外チューブ２６の内部キャビティ内に位置決めされ、圧縮性のガスを受け入れるための少なくとも一つのチャンバが、外チューブ２６の内面３４と内チューブ３８の外面４２との間に形成されている。例示の実施例では、外チューブ２６の内面３４と内チューブ３８の外面４２との間に二つの主チャンバ５０、５４が形成されている。
【００１２】
二つのチャンバ５０、５４は、内チューブ３８及び外チューブ２６の夫々を賦形することによって形成される。更に詳細には、図７を参照すると、外チューブ２６は、両側の円弧状部分６２によって相互連結された、両側にある凸状輪郭の側部分５８を含む。内チューブ３８は、両側の円弧状部分７０によって相互連結された、両側にある凹状輪郭の側部分６６を含む。ここでの説明の目的のため、凸状及び凹状という用語は、チューブ２６、３８の外面に関する湾曲を説明するものである。第１チャンバ５０は、外チューブ２６の一方の凸状輪郭の側部分５８と内チューブ３８の一方の凹状輪郭の側部分６６との間に形成される。第２チャンバ５４は、外チューブ２６の他方の凸状輪郭の側部分５８と内チューブ３８の他方の凹状輪郭の側部分６６との間に形成される。更に一般的に述べると、外チューブ２６の凸状輪郭の側部分５８は、内チューブ３８から遠ざかる方向に延びる壁部分を形成し、内チューブ３８の凹状輪郭の側部分６６は、外チューブ２６から遠ざかる方向に延びる壁部分を形成する。逆方向に延びるこれらの壁部分が、夫々のチャンバ５０、５４を互いに形成する。
【００１３】
例示の実施例を、図７を参照して続けて説明する。内チューブ３８を外チューブ２６の内部キャビティにプレス嵌めし、少なくとも二つの、多くの場合には四つの長さ方向に延びる接触ゾーン７４ａ乃至７４ｄを、外チューブ２６の内面３４と内チューブ３８の外面４２との間に形成する。接触ゾーン７４ａ及び７４ｂは、チャンバ５０の横方向長さを形成し、接触ゾーン７４ｃ及び７４ｄは、チャンバ５４の横方向長さを形成する。図７に最もよく示すように、二つの小チャンバ７８及び８２が、外チューブ２６の両側にある円弧状部分６２と、内チューブ３８の両側にある円弧状部分７０の夫々との間に形成される。
接触ゾーン７４ｂ及び７４ｃはチャンバ７８の横方向長さを形成し、接触ゾーン７４ａ及び７４ｄはチャンバ８２の横方向長さを形成する。
【００１４】
例示の実施例では、接触ゾーン７４ａ乃至７４ｄは、圧入（プレス嵌め）作業だけで形成され、溶接又は他の結合技術を使用しない。接触ゾーン７４ａ乃至７４ｄの領域でのこのような追加の結合は、ダンパーエレメント２２に高い応力を発生してしまう場合がある。更に、接触ゾーン７４ｂ及び７４ｃ間の全領域及び接触ゾーン７４ａ及び７４ｄ間の全領域に沿って、内チューブ３８及び外チューブ２６を互いに接触させることにより、四つの接触ゾーン７４ａ乃至７４ｄを二つの接触ゾーンに減らすことができるが、このような大きな接触領域は、ダンパーエレメント２２に発生する応力を大幅に増大することとなり、そのため、小チャンバ７８及び８２を含む例示の構造程有利ではない。更に別の変形例では、二つの接触ゾーンは、必ずしも、例示の接触ゾーン７４ｂと７４ｃとの間のほぼ全長と、接触ゾーン７４ａと７４ｄとの間のほぼ全長の、夫々に亘って延びている必要はなく、点７４ｂと７４ｃとの間の中間の位置や点７４ａと７４ｄとの間の中間の位置の夫々（例えば、円弧状部分７０の頂点）に形成されていてもよい。
【００１５】
図２及び図６に示すように、ダンパーエレメント２２は、内チューブ３８及び外チューブ２６の第１端が形成する第１端８６と、内チューブ３８及び外チューブ２６の第２端が形成する第２端９０とを有する。図５ａ及び図５ｂを参照すると、内チューブ３８及び外チューブ２６の夫々の端部は、それらの周囲に沿って互いにシールされており、これによってチャンバ５０、５４、７８、及び８２をシール（封止、密封）する。図５ｂに示すように、鑞付け、溶接、又は他の適当なシール技術によって、外チューブ２６と内チューブ３８との間にシール層９４が形成される。端部８６、９０を最終的にシールする前に、任意の適当な圧縮性ガス（例えば空気やヘリウム等）をチャンバ５０、５４、７８、及び８２に導入できる。例示の実施例では、圧縮性ガスの少なくとも９８％がチャンバ５０及び５４内に配置され、比較的小さなチャンバ７８及び８２には少量の圧縮性ガスしかない。
【００１６】
組み立てたダンパーエレメント２２は、外面（即ち外チューブ２６の外面）及び内面（即ち内チューブ３８の内面４６）を形成する。図７乃至図１０を参照すると、ダンパーエレメント２２を燃料レール１４に挿入したとき、外面は燃料レール１４内の液体燃料によって取り囲まれる。更に、ダンパーエレメント２２の内面は、このダンパーエレメント２２に亘って延びる通路９８を形成する。この通路は、燃料レール１４内の液体燃料によって充填される。かくして、外側が液体燃料によって取り囲まれた容積が比較的大きい単一の密閉ガスチャンバを形成する従来技術のダンパーエレメントとは異なり、ダンパーエレメント２２は、ダンパーエレメント２２の長さ方向軸線１０２（図６参照）を中心として対称に配置された容積が比較的小さい少なくとも二つの別個のチャンバ５０、５４を形成する。チャンバ５０、５４は通路９８によって間隔が隔てられており、これらのチャンバ５０、５４は、ダンパーエレメント２２の外側及びダンパーエレメント２２の通路９８内側の、燃料によって取り囲まれる。
【００１７】
二つのチャンバ５０、５４が通路９８の両側に形成されるため、ダンパーエレメント２２は、燃料の圧力の変化に応じて移動し変形する四つの表面を持つ。これは、移動表面を二つしか持たない全体に楕円形形状の従来技術の単チャンバダンパーの二倍の移動表面があるということを意味する。移動表面の数が多くなり、ガスチャンバの数が多くなることにより、チャンバ５０、５４内のガスの容積の変化を大きくできる。容積の変化が大きくなることにより、圧力脈動が良好に減衰されることになる。かくして、ほぼ同じ大きさ、材料、及び材料厚のダンパーエレメントについて、ダンパーエレメント２２の二チャンバ設計は、燃料圧力の変化１バール（ｂａｒ）毎にガス容積が約二倍大きく変化し、これによってダンパーエレメント２２の減衰特性を従来技術のダンパーに関して大幅に改善する。
【００１８】
ダンパーエレメント２２は、この向上したガス容積変化特性を提供すると同時に、押し退ける燃料の量が、ほぼ同じ外寸の従来技術の単チャンバダンパーよりもかなり少ない。詳細には、二つのチャンバ５０、５４内の全ガス容積は、同じ外寸の従来技術の単チャンバダンパーよりもかなり小さい。これは、二つのチャンバ間の通路９８が、燃料を全く押し退けないが燃料で充填されているためである。図７は、周囲圧力の燃料によって取り囲まれた場合の（即ち燃料レール１４内の燃料が加圧されていない場合の）燃料レール内のダンパーエレメント２２を示す。図８は、燃料レール１４内の燃料を作動圧力（例えば周囲圧力よりも約８バール（ｂａｒ）高い圧力）まで加圧した変形状態のダンパーエレメント２２を示す。図８では、チャンバ５０、５４内のガス容積により押し退けられる燃料の量が、図７に示すよりもかなり小さいということに着目されたい。これは、燃料を通常の作動圧力で加圧しただけで得られる。
【００１９】
ダンパーエレメント２２内で押し退けられる燃料の量が小さいということは、燃料レール１４内に比較的多くの燃料があるということを意味する。燃料レール１４内の燃料の量が増大すると、「ホットスタート（高温始動）」及び「高温駆動」の問題による危険が低下する。こうした問題は、燃料レール１４内で所定の割合の燃料が液体から蒸気に変化するときに生じる。インジェクターは、液体燃料を燃焼室に適正に供給することを必要とし、レール１４内の燃料蒸気が多過ぎることは問題となる。ダンパーエレメント２２によって押し退けられる燃料が従来技術のダンパーよりも少ないため、燃料レール内の液体燃料の量が比較的多い。液体燃料の量が比較的多いと、エンジンは、液体燃料で燃料レールを適正に加圧し且つ冷却するのに十分に長く作動でき、これによって、燃料蒸気を液体状態に戻すことができる。更に、燃料レール１４内の燃料の量が増大することは、燃料レール１４内の燃料が、圧力脈動の減衰に寄与できる圧縮性液体であるため、有利である。
【００２０】
図９は、燃料レール１４内の燃料圧力が、燃料レール１４内での圧力脈動により図８に示す圧力よりも更に増大した（例えば、周囲圧力よりも約１１バール（ｂａｒ）高い圧力まで増大した）場合の変形状態のダンパーエレメント２２を示す。図１０は、燃料レール１４内の燃料圧力が、予想最大燃料圧力に向かって更に増大した（例えば、周囲圧力よりも約１５０バール（ｂａｒ）高い圧力まで増大した）場合の変形状態のダンパーエレメント２２を示す。ダンパーエレメント２２は、金属チューブに過度の応力を加えることなく、内チューブ３８及び外チューブ２６の壁を非常に近付けることができる。これにより、金属チューブ２６、３８に過度の応力を加えることなく、チャンバ５０、５４内のガスを非常に高い圧力に合わせて圧縮できる。このようにガスチャンバを大きく圧縮することは、従来技術のダンパー設計では不可能であった。
【００２１】
チューブ２６、３８は、弾性率に対する耐久強度の比が高い任意の適当な耐燃料性金属で形成される。これらの材料は、本発明のダンパーエレメント設計によって探し求められている、燃料圧力の１バール（ｂａｒ）の変化に対するガスチャンバの容積の変化を確実に比較的大きくできる。適当な材料の例には、ステンレス鋼及び陽極酸化又は他の耐蝕処理を施した精密に引っ張ったアルミニウムチューブが含まれる。
【００２２】
ダンパーエレメント２２は、燃料レールシステムにおいて利用可能な三つの「ばね」を全て使用し、圧力脈動を減衰する。第１に、上文中に論じたように、押し退ける燃料の量を従来技術の燃料レールよりも少くすることによって、ダンパーエレメント２２は、燃料レール１４内の比較的多くの圧縮性燃料による比較的大きな燃料ばねを使用する。第２に、ダンパーエレメント２２は、内チューブ３８及び外チューブ２６の曲げ及び変形である金属ばねを使用する。第３に、ダンパーエレメント２２は、チャンバ５０及び５４内に収容されたガスの圧縮であるガスばねを多く使用する。ダンパーエレメント２２は、これらの三つの「ばね」を使用し、最も顕著には、金属ばねとガスばねの組み合わせにより、ダンパーエレメント２２に外側から作用する燃料圧力の力のバランスをとる。
【００２３】
金属ばねはばね係数が線形であるのに対し、ガスばねはばね係数が非線形である。金属チューブ表面の線形のばね係数は、燃料圧力の１バール（ｂａｒ）の変化に対するチャンバ５０、５４の容積の変化の増大に大きく寄与する。チャンバ５０、５４内のガスの非線形のばね係数は、金属チューブ表面の固有振動数を大幅に減衰するのを補助する。このことは、外部振動入力によってダンパーエレメント２２が励起される可能性を大幅に低減するということを意味する。これにより、ダンパーエレメント２２は更に効果的に減衰を行うことができる。
【００２４】
従来技術の単チャンバダンパーの減衰特性は、主として、移動ダンパー壁の金属ばねの関数であるが、ダンパーエレメント２２は、二つのガスチャンバ５０、５４の存在による大きなガスばねの容量に遥かに多くを依拠する。チューブ２６、３８の壁厚は、比較的小容積のチャンバ５０、５４内の圧縮ガスが提供する十分なガスばね(ample gas spring)によって減少できる。チューブの壁が薄いと、壁が変形し易くなり、これによってダンパーエレメント２２のガス容積が変化し易くなる。ガスばねの作用が高くなることにより、比較的薄い金属に過度の応力が加わることがなくなる。このことは、ダンパーエレメント２２の疲労寿命に適合する。例示の実施例では、耐疲労要件は、周囲圧力から燃料レール作動圧力に至り、周囲圧力に戻る１，０００，０００回の燃料圧力サイクルに基づく。チューブ壁が薄く、ガスばねの作用が大きいため、ダンパーエレメント移動表面の加速度が高く、燃料レール１４内の圧力変化に対して極めて敏感であり且つこれらの圧力変化に迅速に反応するダンパーエレメント２２を提供する。更に、移動壁の質量が小さく、ダンパーエレメント２２のばね係数が高いことにより、固有振動数が非常に高く、燃料レールにおける圧力脈動の減衰時に更に効果的なダンパーが提供される。
【００２５】
ダンパーエレメント２２の内チューブ３８及び外チューブ２６の設計は、チューブの所望の断面形体を求めるため、有限要素法（ＦＥＡ）又は他の適当なモデル化技術を使用して行われる。内チューブ３８について全体に楕円形の形状（図２の端部９０に示す）から開始し、小さな外圧（Ｐ１）をＦＥＡモデルに加え、このモデルにおける最大応力（Ｓ１ｍａｘ）をこの小さな外圧（Ｐ１）の関数として決定する。モデル化がなされる材料に基づく耐疲労強度（ＥＳ）は既知である。次に、（（ＥＳ／Ｓ１ｍａｘ）×Ｐ１）とほぼ等しい新たな外圧（Ｐ２）をモデルに加え、変形を決定し、これにより凹状の輪郭を持つ側部分６６を最終的に決定する。次いで、このＦＥＡモデルにおける新たな圧力Ｐ２での最大応力が、材料の耐疲労強度（ＥＳ）とほぼ等しいことが証明された場合、外圧（Ｐ２）によって形成された内チューブ３８の形状を、自由状態（即ち、内チューブ３８に圧力が作用していない状態の形状）で製造された内チューブ３８について使用する。内チューブ３８について結果的に得られたこの断面形状が適当であることを証明するため、次いで、内圧（Ｐ２）をＦＥＡモデルに加えてモデル化を行い、以下の結果を得る。即ち、（１）最大応力（Ｓ１ｍａｘ）が耐疲労強度（ＥＳ）と等しく、（２）形状が、元のほぼ楕円形形状（図２の端部９０に示す）に戻る。次いで、押し出し又は他の適当な形成プロセスによって、内チューブ３８をこの形状に合わせて形成できる。内チューブ３８が押し出しによって形成されたけれども長さ方向溶接部を必要とする場合には、この溶接部は、チューブ３８の応力が最も小さな領域に配置されなければならない。
【００２６】
外チューブ２６を同様に設計する。外チューブ２６について全体に楕円形の形状（図２の端部９０に示す）から開始し、小さな内圧（Ｐ１）をＦＥＡモデルに加え、このモデルにおける最大応力（Ｓ１ｍａｘ）をこの小さな内圧（Ｐ１）の関数として決定する。モデル化がなされる材料に基づく耐疲労強度（ＥＳ）は既知である。次に、（（ＥＳ／Ｓ１ｍａｘ）×Ｐ１）とほぼ等しい新たな内圧（Ｐ２）をモデルに加え、変形を決定し、これにより凸状の輪郭を持つ側部分５８を最終的に決定する。次いで、このＦＥＡモデルにおける新たな圧力Ｐ２での最大応力が、材料の耐疲労強度（ＥＳ）とほぼ等しいことが証明された場合、内圧（Ｐ２）によって形成された外チューブ２６の形状を、自由状態（即ち、外チューブ２６に圧力が作用していない状態の形状）で製造された外チューブ２６について使用する。外チューブ２６について結果的に得られたこの断面形状が適当であることを証明するため、次いで、外圧（Ｐ２）をＦＥＡモデルに加えてモデル化を行い、以下の結果を得る。即ち、（１）最大応力（Ｓ１ｍａｘ）が耐疲労強度（ＥＳ）と等しく、（２）形状が、元のほぼ楕円形形状（図２の端部９０に示す）に戻る。次いで、押し出し又は他の適当な形成プロセスによって、外チューブ２６をこの形状に合わせて形成できる。内チューブ３８と同様に、外チューブ２６が押し出しによって形成されたけれども長さ方向溶接部を必要とする場合には、この溶接部は、チューブ２６の応力が最も小さな領域に配置されなければならない。
【００２７】
このプロセスは、各チューブ２６、３８の高さ、厚さ、及び／又は幅に対する変化毎に再モデル化を行うことができる。各組み合わせを使用し、ダンパーエレメント２２をパッケージの大きさについて最適化すると共に、燃料レール１４の作動圧力で測定された圧力の変化に対する、ダンパーエレメント２２の押し退けられた容積の変化の割合が最小となるように、ダンパーエレメント２２を最適化する。
【００２８】
この設計方法では、内チューブ３８及び外チューブ２６上の各点は、非常に制御された態様において、同じ圧力増加率のもとで、当接する。更に、ダンパーエレメント２２は、このダンパーエレメント２２を使用する特定の燃料レール１４の作動圧力について最適化できる。チューブ２６、３８の厚さ及び形状は、ダンパーエレメント２２についての無限の疲労寿命に基づいて選択される。設計上の意図は、ダンパーエレメント２２を、内チューブ３８及び外チューブ２６の両方について所定の耐疲労レベルで作動することである。チャンバ５０、５４内のガスの容積は、内チューブ３８及び外チューブ２６の表面が、所定の耐久応力レベルに達するまで互いに近づくことによって、減少する。これを用いて、チャンバ５０及び５４内の初期ガス容積を決定する。標準方程式Ｐ１Ｖ１＝Ｐ２Ｖ２を使用し、チャンバ５０及び５４内のガス圧を任意の点について決定できる。
【００２９】
薄い金属チューブ壁により金属ばねを最も大きくすることにより設計を最適化した後、残る圧力差についてガスばね作用で補償することによって、前記設計は、最適化される。周囲圧力よりも４０バール（ｂａｒ）以上高い圧力では、ダンパーエレメント２２の薄い金属壁は、変形に対して抵抗をほとんど又は全く提供しないが、チャンバ５０及び５４内の高いガス圧が、ダンパーエレメントの壁の変形に抵抗し、外圧を吸収する。そうでない場合には、この厚さの壁を持つ従来技術のダンパーには過度の応力が作用する。
【００３０】
図１、図３、及び図４を参照すると、ダンパーエレメント２２は、弾性位置決め部材１０６（一つしか示してない）を使用して燃料レール１４内に位置決めされる。例示の位置決め部材１０６はばね鋼で形成されており、燃料レール１４の内面に押し付けられてこれと係合するように形成された両端部分１１０を備えている。弾性本体部分１１４が端部分１１０間を延びている。この弾性本体部分１１４は、ダンパーエレメントの通路９８に受け入れられ、内チューブ３８の内面４６と係合し、これによって、ダンパーエレメント２２を燃料レール１４内に支持し位置決めするように形成されている。位置決め部材１０６を正方形断面を持つものとして図示したが、これに代えてこの他の適当な断面形状（例えば円形や矩形等）を使用してもよいということは当業者には理解されよう。更に、ダンパーエレメント２２を燃料レール１４に位置決めする別の方法を使用してもよいということは当業者には理解されよう。
【００３１】
図１１乃至図１７は、燃料レール２１４とこの燃料レール２１４に連結された複数の燃料インジェクター２１８とを含む燃料レールアッセンブリ２１０、又はその部分を示す。例示の燃料レール２１４は、加圧燃料を収容するように形成されており、上文中に詳細に論じた燃料レール１４と同様であってもよい。燃料インジェクター２１８の作動により発生した燃料内の圧力脈動を減衰するため、本発明を具体化するダンパーエレメント２２２が燃料レール２１４内に位置決めしてある。ダンパーエレメント２２２は、多くの特徴において、図１乃至図１０に示し且つ上文中に論じたダンパーエレメント２２と同様であり、図１１乃至図１７に示すダンパーエレメント２２２に関し、共通事項については以上の説明を参照するものとし、以下に繰り返さない。更に、図１１乃至図１７のダンパーエレメント２２２を説明する以下の詳細な説明の幾つかは、図１乃至図１０のダンパーエレメント２２と共通していないが、以下の説明の多くは、図１乃至図１０のダンパーエレメント２２にもある特徴を指摘するものである。しかしながら、これらの特徴は、図１乃至図１０を参照して説明しない。
【００３２】
図１２乃至図１７は、ダンパーエレメント２２２を詳細に示す。ダンパーエレメント２２２は、第１側部２２４及び反対側の第２側部２２６を含み、チャンバ２３０を形成する。このチャンバは、そのほぼ全断面が、凸状に湾曲した一対の壁部分２３４、２３６によって形成されている。ダンパーエレメント２２２の壁部分２３４、２３６に関して使用されているように、凸状という用語は、壁部分２３４、２３６の夫々の外壁２３４Ａ、２３６Ａに関する湾曲を説明する。更に、例示の実施例では、壁部分２３４、２３６の各々は、断面で見たとき（図１４参照）、単一の即ち実質的に一定の曲率半径を形成する。かくして、壁部分２３４、２３６は、湾曲部分、皺部分、角部分、又は平らな部分を含まないが、むしろ実質的に均等に弓なりになっている。チャンバ２３０を形成する壁部分２３４、２３６の夫々の内壁２３４Ｂ、２３６Ｂは、壁部分２３４、２３６の厚さがほぼ均等であるため、全体として、外壁２３４Ａ、２３６Ａが形成する湾曲に従う。従って、壁部分２３４、２３６は、図１４の断面に示すように、互いから外方に全体に弓なりになっており、チャンバ２３０内に所定の容積を形成する。
【００３３】
（図１４で見て）壁部分２３４、２３６の各々の半径は、ダンパーエレメント２２２に応力が加わっていない状態では、約５０ｍｍ乃至約１００ｍｍである。
例示の実施例では、壁部分２３４、２３６の各々の半径は、ダンパーエレメント２２２に応力が加わっていない状態では、約７７ｍｍである。壁部分２３４、２３６の形状は、ダンパーエレメント２２２が以下に更に詳細に説明するように外部燃料圧力に露呈されたとき、変化可能である。壁部分２３４、２３６の半径は、応力が加わっていようといまいと、ダンパーエレメント２２２のほぼ全長に沿って実質的に一様である。
【００３４】
第１フランジ部分２４２Ａが、第１壁部分２３４から、チャンバ２３０から遠ざかる方向に延びている。第２フランジ部分２４４Ａが、第２壁部分２３６から、チャンバ２３０から遠ざかる方向に、第１フランジ部分２４２Ａと実質的に平行に延びている。第１及び第２のフランジ部分２４２Ａ、２４４Ａは、重なり構成で互いに接合されており、チャンバ２３０を一つの縁部２４８に沿ってシールする。幾つかの実施例では、フランジ部分２４２Ａ、２４４Ａを互いに溶接又は鑞付けするが、これに代えて、フランジ部分２４２Ａ、２４４Ａを接合するためのこの他の手段を使用してもよい。例示の実施例では、第１及び第２の側部２２４、２２６は、夫々、チャンバ２３０から遠ざかる方向に延びる、第１及び第２のフランジ部分２４２Ａ、２４４Ａとは反対側の、追加のフランジ部分２４２Ｂ、２４４Ｂを含み、第２重なり接合部を第２縁部２５０に沿って形成する（この接合部は、幾つかの実施例では、チャンバ２３０を第２縁部２５０に沿ってシールするため、互いに溶接又は鑞付けされていてもよい）。
【００３５】
図１２乃至図１７に示す実施例では、第１側部２２４及び第２側部２２６を互いに別々に形成し、上文中に説明したように互いに接合し、チャンバ２３０を形成する。例えば、幾つかの実施例では、第１側部２２４及び第２側部２２６は打ち抜き部品（型押し部品を含む）であり、第１側部２２４は、第２側部２２６とは別個に（同じシート材料又は異なるシート材料のいずれかから）打ち抜き（型押しを含む）によって形成される。
【００３６】
第１及び第２のフランジ部分２４２Ａ、２４４Ａは、第１側部２２４と第２側部２２６との間に長さ方向第１接触ゾーン２５４を形成し、追加のフランジ部分２４２Ｂ、２４４Ｂは、第１側部２２４と第２側部２２６との間に長さ方向第２接触ゾーン２５８を形成する。更に、第１側部２２４及び第２側部２２６は、第１及び第２の縁部２４８、２５０に沿って接合するため、第１端２６２及び第２端２６４（図１２参照）のところで密封をなして重なり接合される。かくして、チャンバ２３０をダンパーエレメント２２２の外部からシールする。
【００３７】
上文中に説明したように、チャンバ２３０は密封されており、そのため、ガス状物質（以下、「ガス」と呼ぶ）を収容するようになっている。ガスは、主として、窒素、アルゴン、又はヘリウム等の単一の元素を含んでいてもよいが、所定量の空気を収容したチャンバ２３０を持つダンパーエレメント２２２は、満足のいく性能を発揮する。ガスについて述べると、その量は、容積でなく、質量又は重量によって決定できる。チャンバ２３０の容積は、図１乃至図１０のダンパーエレメント２２を参照して上文中に論じたように、また、図１１乃至図１７のダンパーエレメント２２２を参照して以下に更に詳細に説明するように、燃料レール２１４内でのダンパーエレメント２２２の作動中に動的に変化するように形成されている。
【００３８】
チャンバ２３０は作動中に断面積が変化する（及びその結果として容積が変化する）が、チャンバ２３０の（応力が加わっていない状態での）設計が、ダンパーエレメント２２２の減衰性能に関して重要なファクタである。容積は、デバイスのコンプライアンス（外力をうけたときの弾力性、たわみ性、または機械キャパシタンス）と、デバイスが使用される最大システム圧力とに基づく最大作動容積よりも大きくてはならない。例えば、応力が加わっていない状態でのチャンバ２３０の断面積（即ちダンパー２２２に大気圧以上の圧力が加わっていない場合のチャンバ２３０の断面積（図１４参照））は、約０．５ｍｍ２乃至約５．０ｍｍ２とすることができる。幾つかの実施例では、応力が加わっていない状態でのチャンバ２３０の断面積（図１４参照）は、約４．０ｍｍ２である。応力が加わっていない状態でのチャンバ２３０の内部の幅（即ち、第１及び第２の長さ方向接触ゾーン２５４、２５８間を直線的に計測した寸法）は、約９．６ｍｍ乃至約１５．６ｍｍである。幾つかの実施例では、応力が加わっていない状態でのチャンバ２３０の内部の幅は、１４．４ｍｍである。ダンパーエレメント２２２の全長は、第１及び第２の壁部分２３４、２３６の厚さの約４８倍乃至５２倍である（これは、約０．２０ｍｍ乃至約０．３０ｍｍの範囲とすることができる）。一つの構造では、ダンパーエレメント２２２の全長は、約２３０ｍｍである。
【００３９】
夫々のフランジ２４２Ａ、２４２Ｂ、２４４Ａ、２４４Ｂが接合した第１及び第２の長さ方向接触ゾーン２５４、２５８の各々の幅は、約１ｍｍである（図１４乃至図１７参照）。１ｍｍの幅は、この幅に沿って第１及び第２の側部２２４、２２６を接合できる適当な領域を提供する。第１及び第２の長さ方向接触ゾーン２５４、２５８の幅は、１ｍｍ以上であってもよい（例えば２ｍｍ又は３ｍｍ）。しかしながら、このように幅を大きくするには、燃料レール２１４の内径よりも小さくしたまま、所望の減衰性能が得られるように、チャンバ２３０を再形成することを必要とする。第１及び第２の側部２２４、２２６は、第１及び第２の端部２６２、２６４のところで接合でき、これにより長さ方向接触ゾーン２５４、２５８と同様の構成が得られる。
【００４０】
ダンパーエレメント２２２は、減衰作動中、静的な形状を維持しない（図１５、図１６、及び図１７参照）。チャンバ２３０の外側の燃料圧力が上昇すると、第１及び第２の壁部分２３４、２３６が互いに近づき、第１及び第２の縁部２４８、２５０が離れるように移動する。これを以下に詳細に説明する。
【００４１】
図１１、図１２、及び図１３に示すように、ダンパーエレメント２２２は、一対のリテーナ２６８によって、燃料レール２１４内の中央に配置されている。これらのリテーナの一方を図１８に詳細に示す。各リテーナ２６８は、平らなシートから（例えば打ち抜きや曲げ等で）形成されていてもよい。各リテーナ２６８は、中央取り付け部分２７０と、この中央部分から両方向に延びる一対の延長部分２７２とを含む。リテーナ２６８の取り付け部分２７０は、ダンパーエレメント２２２の第１及び第２の端部２６２、２６４の夫々に押し付けられる。各延長部分２７２は、カール状の（渦巻き状の）チップ２７６で終端する。カール状チップは、ダンパーエレメント２２２を所定の場所に置いたとき、燃料レール２１４の内壁と隣接する。ダンパーエレメント２２２を、燃料レール２１４内で軸線方向に移動しないようにしたり燃料レール２１４内で回転しないようにしたりすることができないけれども、リテーナ２６８は、全体として、ダンパーエレメント２２２が燃料レール２１４の内壁と接触しない状態を保持する。
【００４２】
図１４乃至図１７は、燃料レール２１４内での増大する燃料圧力に対する様々な作動段階のダンパーエレメント２２２を示す。図１４では、ダンパーエレメント２２２は応力が加わっていない状態にあり、燃料レール２１４内の燃料は、大気圧以上に実質的に加圧されていない（例えば、非使用期間中）。図１５は、燃料レール２１４内の第１正圧と対応する第１変形状態のダンパーエレメント２２２を示す。
図１６は、第１正圧よりも高い燃料レール２１４内の第２正圧と対応する第２変形状態のダンパーエレメント２２２を示す。図１７は、第２正圧よりも高い燃料レール２１４内の第３正圧と対応する第３変形状態のダンパーエレメント２２２を示す。ダンパーエレメント２２２が外部圧力によって変形し、第１及び第２の壁部分２３４、２３６を実質的に平らにし、チャンバ２３０の容積を減少するとき、ダンパーエレメント２２２の全幅（第１及び第２の縁部２４８、２５０間）は、実質的に自由であることから、その容積の減少を補償するため、広がる。また、チャンバ２３０内のガスは、周囲燃料からダンパーエレメント２２２に加えられる圧力に対する反作用として、圧力が増大する。
【００４３】
別の実施例のダンパーエレメント３２２を図１９に断面図で示す。ダンパーエレメント３２２は、第１側部３２４及び第２側部３２６が、互いに接合された別体の部品でなく、単一の部品から形成されていることを除き、図１１乃至図１７のダンパーエレメント２２２と同じにすることができる。例えば、第１側部３２４及び第２側部３２６は、単一のシートから打ち抜き（型押し）加工によって形成した後、第１及び第２の壁部分３３４、３３６がチャンバ３３０を形成するように折り返してもよい。第１及び第２の側部分３２４、３２６の夫々のフランジ部分３４２、３４４の夫々が重なり、互いに接合され、ダンパーエレメント３２２の第１縁部３４８に沿って長さ方向に延びる第１接触ゾーン３５４を形成する。第１及び第２のフランジ部分３４２、３４４を互いに溶接し又は鑞付けしてチャンバをシールするが、別の接合方法を用いてもよい。チャンバ３３０の反対側では、ダンパーエレメント３２２の第２縁部３５０に沿って延びる、第１側部３２４と第２側部３２６との間の長さ方向に延びる第２接触ゾーン３５８を折り目線が形成する。追加の接合手段又はシーリング手段を、ダンパーエレメント３２２のこの側に沿って設ける必要はない。ダンパーエレメント３２２の第１及び第２の側部３２４、３２６の夫々の端部を上文中に説明したようにシールする。
【００４４】
図１１乃至図１７及び図１９の夫々に示し、上文中に説明したダンパーエレメント２２２、３２２の特徴の多くは、図１乃至図１０に示すダンパーエレメント２２と共通している。図１乃至図１０に示すダンパーエレメント２２は、外チューブ２６及び内チューブ３８から形成されるが、ダンパー２２内に形成された二つのチャンバ５０、５４の各々は、図１１乃至図１７及び図１９の夫々のダンパーエレメント２２２、３２２の単一のチャンバ２３０、３３０と同様である。これに関し、特に図１１乃至図１７及び図１９のダンパー２２２、３２２を参照して説明した特徴の多くが、図１乃至図１０のダンパー２２にも存在する。
【００４５】
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】
【００４６】
１４  燃料レール
１８  燃料インジェクター
２２  ダンパーエレメント
２６  外チューブ
３０  外面
３４  内面
３８  内チューブ
４２  外面
４６  内面
５０、５４  主チャンバ
５８  両側部分
６２  円弧状部分
６６  両側部分
７０  円弧状部分
７４ａ−７４ｄ  接触ゾーン
７８、８２  小チャンバ
【図１】
2009144923.tif 000003
【図２】
2009144923.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
2009144923.tif 000008
【図６】
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【図７】
2009144923.tif 000010
【図８】
2009144923.tif 000011
【図９】
2009144923.tif 000012
【図１０】
2009144923.tif 000013
【図１１】
2009144923.tif 000014
【図１２】
2009144923.tif 000015
【図１３】
2009144923.tif 000016
【図１４】
2009144923.tif 000017
【図１５】
2009144923.tif 000018
【図１６】
2009144923.tif 000019
【図１７】
2009144923.tif 000020
【図１８】
2009144923.tif 000021
【図１９】
2009144923.tif 000022
【外国語明細書】
2009144923000001.pdf