(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
その軸芯方向内部に流通路を有する本管レールの軸方向の周壁部に設けた少なくとも１つのボス部に、前記流通路に通じかつ外方に開口する受圧座面を有する分岐孔を設け、前記流通路に通ずる流路を有する枝管の端部に設けた接続頭部のなす押圧座面部を前記受圧座面に当接係合せしめ、前記ボス部と予め枝管側に組込んだ締付け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、前記分岐孔の本管レール流通路開口端部周辺のみに圧縮残留応力が存在していることを特徴とするコモンレール。
【請求項２】
その軸芯方向内部に流通路を有する本管レールの軸方向の周壁部に設けた少なくとも１つのボス部に、前記流通路に通じかつ外方に開口する受圧座面を有する分岐孔を設け、前記流通路に通ずる流路を有する枝管の端部に設けた接続頭部のなす押圧座面部を前記受圧座面に当接係合せしめ、前記ボス部と予め枝管側に組込んだ締付け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の製造方法において、外部より前記ボス部の軸方向に外圧方式にて押圧力を付与して、前記分岐孔の本管レール流通路開口端部周辺のみに圧縮残留応力を発生させることを特徴とするコモンレールの製造方法。
【請求項３】
外部よりボス部の軸方向に外圧方式にて押圧力を付与すると同時に分岐孔を打抜くことを特徴とする請求項２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、一般にディーゼル内燃機関の畜圧燃料噴射システムにおける高圧燃料多岐管あるいはブロック・レールなど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７に示すように、円形パイプからなる本管レール１１側の軸方向の周壁部に間隔を置いて設けた複数個のボス部１１−４に、本管レール１１の流通路１１−１に通じ、かつ外方に開口する受圧座面１１−３を有する分岐孔１１−２を穿設し、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、予め枝管側に組込んだ締付け用外ねじナット１３を前記ボス部１１−４に螺合することにより前記接続頭部１２−２首下での押圧に伴って締着して接続構成する方式のものが知られている。図中、１２−１は枝管１２の流路、１４は締付け用スリーブワッシャである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかるに、図７に示すような、円形パイプからなる本管レール１１に一体に設けたボス部１１−４に分岐孔１１−２を設けた構造のコモンレールの場合、本管レール１１の高い内圧と、枝管１２の接続頭部１２−２の押圧に伴って受圧座面１１−３にかかる軸力により分岐孔１１−２の下端内周縁部Ｐに大きな引張応力が発生し、当該下端内周縁部Ｐが起点となって亀裂が生じ易く、洩れを招く可能性があった。
【０００４】
本発明の目的は、上記した従来の問題を解決するためになされたもので、分岐孔の下端内周縁部に発生する最大引張応力値を下げて内圧疲労強度を向上させることが可能なコモンレールを提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため本発明は、その軸芯方向の内部に流通路を有する本管レールの軸方向の周壁部に設けた少なくとも１つのボス部に、前記流通路に通じかつ外方に開口する受圧座面を有する分岐孔を設け、前記流通路に通ずる流路を有する枝管の端部に設けた接続頭部のなす押圧座面部を前記受圧座面に当接係合せしめ、前記ボス部と予め枝管側に組込んだ締付け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、前記分岐孔の本管レール流通路開口端部周辺のみに圧縮残留応力が存在しているコモンレールを特徴とするものである。
【０００６】
また、本発明に係るコモンレールの製造方法は、その軸芯方向の内部に流通路を有する本管レールの軸方向の周壁部に設けた少なくとも１つのボス部に、前記流通路に通じかつ外方に開口する受圧座面を有する分岐孔を設け、前記流通路に通ずる流路を有する枝管の端部に設けた接続頭部のなす押圧座面部を前記受圧座面に当接係合せしめ、前記ボス部と予め枝管側に組込んだ締付け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の製造方法において、外部より前記ボス部の軸方向に、好ましくはプレス方式にて押圧力を付与して、前記分岐孔の本管レール流通路開口端部周辺のみに圧縮残留応力を発生させることを特徴とし、また、前記の外部よりボス部の軸方向に外圧方式にて押圧力を付与すると同時に分岐孔を打抜くことを特徴とする。
【０００７】
すなわち、本発明は分岐孔の本管レール流通路開口端部周辺のみに圧縮残留応力を存在させることにより、本管レールの高い内圧と、枝管の接続頭部の押圧に伴って受圧座面にかかる軸力により分岐孔の下端内周縁部Ｐに発生する引張応力を前記圧縮残留応力にて相殺して、分岐孔の下端内周縁部に発生する最大引張応力値を下げるもので、その分岐孔の本管レール流通路開口端部周辺のみに圧縮残留応力を発生残留させる方法として、外部より当該ボス部の軸方向にプレス方式などにて押圧力を付与する方法を用いることを特徴とするものである。
【０００８】
ここで、外部よりボス部の軸方向にプレス方式などにて押圧力を付与する方法としては、例えばレール本体を下型に固定した状態で、ポンチまたはロッドを用いて加圧、あるいは加圧と分岐孔の打抜きを同時に行う方法を用いることができる。
【０００９】
上記のごとく、本発明では分岐孔の本管レール流通路開口端部周辺のみに圧縮残留応力を存在させることにより、使用時の流通路内への高圧燃料の畜圧時に分岐孔の下端内周縁部Ｐにおける引張応力の発生を前記圧縮残留応力にて相殺して効果的に抑制することができ、枝管接続部における内圧疲労強度を向上できることとなる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の本管レールと一体のボス部を有するコモンレールの製造方法の一実施例を示す概略図、図２は同上実施例の製造方法における押圧力付与手段を例示したもので、（Ａ）は押圧面を逆凹形に形成したポンチを用いてプレスする方式を一部破断して示すボス部の縦断面図、（Ｂ）はボス部の内底部に環状突起を設けて押圧面がフラットのポンチを用いてプレスする方式を示すボス部の縦断面図、（Ｃ）はボス部の内底部を凹形に形成して押圧面が球面、楕円面などの曲面となしたポンチを用いてプレスする方式を示すボス部の縦断面図、（Ｄ）はボス部の内底部を山形に突設して押圧面がフラットのポンチを用いてプレスする方式を示すボス部の縦断面図、（Ｅ）はボス部の内底部中央に分岐孔とほぼ同一径の有底孔を設け、この有底孔に嵌入し得る直径の突起を押圧面に設けたポンチを用いてプレスする方式を示すボス部の縦断面図、図３は同上実施例の製造方法において、押圧力付与と同時に分岐孔を打抜く方式の一例を示すボス部の縦断面図、図４は本発明のコモンレールの製造方法の同上実施例の変形例を示す概略図、図５は本発明のコモンレールの製造方法の同上実施例の他の変形例を示す概略図、図６は本管レールと一体のボス部を有するコモンレールの製造方法によるコモンレールの枝管接続構造例を示す縦断面図であり、１は本管レール、２は枝管、３−１は締付け用外ねじナット、４−１はスリーブワッシャ、５はポンチ、６は型である。
【００１１】
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、比較的厚肉の管状部を有するような材質Ｓ４５Ｃなどの鍛造品であって、ボーリング、ガンドリルなどの機械加工によ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少なくとも１つのボス部１−４が設けられている。
【００１２】
本管レールと一体のボス部を有するコモンレールの場合は、まず前加工工程（切削工程）において、この本管レール１のボス部１−４に所定径、所定深さの有底孔１−５を例えばエンドミルなどにて切削して形成する。
【００１３】
図１に示す方法は、前記の前加工工程に続いて、プレス工程において、前記本管レール１のボス部１−４付近を型６にて固定する。この型６は図示のごとく、本管レール１の外周面とほぼ同一曲率半径の曲面６−１を有する断面凹形の金型からなり、この型６に本管レール１のほぼ下半周を拘束できるように固定する。これはプレスの効果が十分に得られるようにするためである。本管レール１を型６に固定すると、直径が前記ボス部１−４の有底孔１−５の内径より小径で、プレス装置に取付けられたポンチ５にて当該ボス部の内底部１−６に押圧力を付与する。この時の押圧力としては、特に限定するものではないが、ボス部内底部の真下に位置する本管レール流通路１−１の内周面が僅かに突出して偏平部１−８が形成される程度でよい。このポンチ５による押圧力により、本管レール流通路１−１の内周面が僅かに突出して偏平化するとともに、その押圧力を加えた時に塑性変形部と弾性変形部を生じ、押圧力を除去した時の戻り量の差により生じた変形のために圧縮残留応力が発生する。
【００１４】
続いて、仕上加工工程において、前記ボス部１−４に当該本管レール１の流通路１−１に通じ該流通路に連通する円形の外方に開口する周面を受圧座面１−３となす分岐孔１−２を形成するとともに、当該ボス部の有底孔１−５の内周面に雌ねじ１−７を加工する。なお、雌ねじ１−７は前加工工程で先に形成しておいてもよい。
【００１５】
つぎに図２は分岐孔１−２の本管レール流通路開口端部周辺に圧縮残留応力を存在させるためのプレス方式による押圧力付与手段を例示したもので、（Ａ）はポンチ５の先端部（押圧面）に断面三角形状の凹部５ａを形成し、このポンチにてボス部１−４の有底孔１−５の底部１−６に押圧力を付与する方法である。この方法の場合は、当該底部の中央部だけでなく内周壁側にも大きな押圧力が付与されるので、当該部分に設ける分岐孔１−２の周辺の比較的広い範囲にわたって圧縮残留応力を効果的に残存させることができる。
【００１６】
また、（Ｂ）はボス部１−４の内底部１−６に環状突起１−６ａを設け、この環状突起１−６ａの上面を押圧面が平坦なポンチ５にて押圧することによって、前記（Ａ）と同様、後で設ける分岐孔１−２の周辺の比較的広い範囲にわたって圧縮残留応力を残存させる方法である。
【００１７】
（Ｃ）はボス部１−４の内底部を断面逆三角形状の凹部１−６ｂとなし、この凹部１−６ｂからなる底部を押圧面が球面または楕円面となしたポンチ５にて押圧する方法である。この方法では、ポンチ５にて底部の斜面が先に押圧されるので、この場合も後で設ける分岐孔１−２の周辺に圧縮残留応力が残存する効果が大きい。
【００１８】
（Ｄ）はボス部１−４の内底部に断面山形の突起１−６ｃを設け、この突起１−６ｃからなる底部を押圧面が平坦なポンチ５にて押圧する方法である。この方法では、ポンチ５にて断面山形の突起１−６ｃの頂部が先に押圧されるので、底部中央部に大きな押圧力が付与される。したがってこの場合も後で設ける分岐孔１−２の周縁付近に集中して大きな圧縮残留応力が残存する。
【００１９】
（Ｅ）はボス部１−４の内底部中央に後で設ける分岐孔１−２とほぼ同一径で適当深さの有底孔１−６ｄを設け、この有底孔１−６ｄに嵌入し得る直径を有しかつ該有底孔の深さより多少長尺の突起５ｂを押圧面に設けたポンチ５により押圧する方法である。この方法の場合は、突起５ｂにて有底孔１−６ｄが押圧されると同時にその周辺も押圧されるので、後で設ける分岐孔１−２の部分に押圧力が集中的に付与されると共に必然的に分岐孔１−２の周辺にも圧縮残留応力が残存する。ここで、ポンチ先端の形状およびボス部の内底部形状は、これらの形状の組合わせに限定されない。
【００２０】
また図３は第１の実施例の製造方法において、押圧力付与と同時に分岐孔を打抜く方式の一例を示したもので、ボス部１−４に設けた有底孔１−５に嵌入し得る直径を有しかつ先端に分岐孔１−２と同一径でかつ有底孔１−５の底部の残存肉厚より長寸の突起５ｃを設けたポンチ５を用い、有底孔１−５の底部を押圧しながら分岐孔１−２を打抜く方法である。この方法の場合は、突起５ｃにて有底孔１−５の底部が押圧されるので、同時に打抜かれた分岐孔１−２の部分に押圧力が集中的に付与され、必然的に分岐孔１−２の周辺にも圧縮残留応力が残存する。
【００２１】
本発明によるプレス方式で押圧力を付与し、残留圧縮応力を発生させる方法としては、前記方法のみならず図４および図５のような方法を用いることもできる。
まず図４では、ボス部１−４を有する本管レール１を型６に固定し、次いで左右の可動金型６−２、６−３をアクチュエータにより本管レール１のボス部１−４付近を両側から拘束して、プレス装置に取付けられたポンチ５にて当該ボス部の自由端部に押圧力を付与する。このポンチによる押圧力により本管レール１の流通路１−１の内周面が僅かに突出して偏平部１−８が形成されるとともに圧縮残留応力を発生させる。つぎにこの本管レール１のボス部１−４に所定径、所定深さの有底孔１−５を切削して形成したのち、前記ボス部１−４に当該本管レール１の流通路１−１に通じ該流通路に連通する円形の外方に開口する周面を受圧座面１−３となす分岐孔１−２を形成するとともに、当該ボス部の有底孔１−５の内周面に雌ねじ１−７などを加工して本管レール１を製造するものである。
【００２２】
つぎに図５では、ボス部１−４の自由端部から軸方向に後で設ける分岐孔１−２とほぼ同一径で適当深さの有底孔１−２ａを設け、この有底孔１−２ａに嵌入し得る直径を有しかつ該有底孔の深さより長尺のポンチ５により有底孔１−２ａの内底部１−２ｂを押圧するもので、ポンチ５にて内底部１−２ｂが押圧されるので、後で設ける分岐孔１−２の部分に押圧力が集中的に付与され、必然的に分岐孔１−２の周辺にも圧縮残留応力が残存するものである。この図５の実施例では、その後前記有底孔１−２ａをドリルなどの切削により流通路１−１まで延長して分岐孔１−２を形成する。ついでこの本管レール１のボス部１−４に所定径、所定深さの有底孔１−５を切削して形成したのち有底孔１−５に受圧座面１−３を形成するとともに当該ボス部の内周に雌ねじ１−７を加工するものである。
【００２３】
またポンチなどによるプレス方式によって押圧力を付与し、圧縮残留応力を発生させる方法としては、分岐孔を設ける箇所からやや偏心して押圧し、該分岐孔の少なくとも一部、すなわち亀裂の起点となる分岐孔の下端の本管レール１軸方向側内周縁部Ｐに圧縮残留応力を集中させて発生残留させることも可能である。
【００２４】
上記のごとく、本発明では、ポンチなどによるプレス方式（外圧方式）により、分岐孔１−２の本管レール１の流通路１−１の開口端部周辺に圧縮残留応力を発生させることにより、本管レール１の高い内圧と、枝管２の接続頭部２−２の押圧に伴って受圧座面１−３にかかる軸力による分岐孔１−２の下端内周縁部Ｐに発生する引張応力を前記圧縮残留応力との相殺作用により大幅に低減できる。また、本管レール１の流通路１−１の開口端部周辺に圧縮残留応力を発生させる手段にポンチなどによるプレス方式を採用した場合には、分岐孔１−２付近の本管レール１の流通路１−１の内周面がプレスにより僅かに突出して偏平部１−８を形成することにより、この偏平化作用と圧縮残留応力とにより分岐孔１−２の下端内周縁部Ｐに発生する引張応力をより一層低減できる。
【００２５】
なお、上記の実施例におけるコモンレールはいずれも本管レールの流通路の中心とボス部の分岐孔の中心が一致した構造のものであるが、本発明は特願平９−１３１４１５号に示したようにボス部の分岐孔の中心を本管レール流通路の径方向に偏心させたコモンレールにも適用できることはいうまでもない。
【００２６】
一方、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、その内部に本管レール１の流通路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、図６に示す枝管接続構造の場合は、分岐管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、予め枝管側にスリーブワッシャ４−１を介して組込んだ締付け用外ねじナット３−１を前記ボス部１−４に螺合することにより、前記接続頭部２−２首下でのスリーブワッシャ４−１の押圧に伴って締着して接続構成するものである。
【００２７】
【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、分岐孔の下端内周縁部における引張応力の発生を圧縮残留応力により相殺して効果的に抑制することができ、枝管接続部における内圧疲労強度を向上できるので、耐久性に優れ、亀裂の発生による流体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るという優れた効果を有する。また、本発明のコモンレール製造方法によれば、通常の製造工程に押圧力付与工程を付加するだけで済み、かつ複雑な設備を必要とするものではないから、工程増による設備コストのアップや生産性の低下などの問題はほとんどなく、高品質のコモンレールを安価に提供できるという大きな効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の本管レールと一体のボス部を有するコモンレールの製造方法の第１の実施例を示す概略図である。
【図２】第１の実施例の製造方法における押圧力付与手段を例示したもので、（Ａ）は押圧面を逆凹形に形成したポンチを用いてプレスする方式を一部破断して示すボス部の縦断面図、（Ｂ）はボス部の内底部に環状突起を設けて押圧面がフラットのポンチを用いてプレスする方式を示すボス部の縦断面図、（Ｃ）はボス部の内底部を凹形に形成して押圧面が球面、楕円面などの曲面となしたポンチを用いてプレスする方式を示すボス部の縦断面図、（Ｄ）はボス部の内底部を山形に突設して押圧面がフラットのポンチを用いてプレスする方式を示すボス部の縦断面図、（Ｅ）はボス部の内底部中央に分岐孔とほぼ同一径の有底孔を設け、この有底孔に嵌入し得る直径の突起を押圧面に設けたポンチを用いてプレスする方式を示すボス部の縦断面図である。
【図３】第１の実施例の製造方法において、押圧力付与と同時に分岐孔を打抜く方式の一例を示すボス部の縦断面図である。
【図４】本発明のコモンレールの製造方法の第１の実施例の変形例を示す該略図である。
【図５】本発明のコモンレールの製造方法の第１の実施例の他の変形例を示す該略図である。
【図６】本管レールと一体のボス部を有するコモンレールの製造方法によるコモンレールの枝管接続構造部の一例を示す縦断面図である。
【図７】この発明の対象とする従来のコモンレールの枝管接続構造部の一例を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１  本管レール
１−１  流通路、
１−２  分岐孔
１−２ａ  有底孔
１−３  受圧座面
１−４  ボス部
１−５  ボス部の有底孔
１−６  ボス部の内底部
１−７  雌ねじ
１−８  偏平部
２  枝管
２−１  流路
２−２  接続頭部
２−３  押圧座面
３−１  締付け用外ねじナット
４−１  スリーブワッシャ
５  ポンチ
６  型
６−１  曲面
６−２、６−３  可動金型
【図１】
0003749012.tif 000002
【図２】
0003749012.tif 000003
【図３】
0003749012.tif 000004
【図４】
0003749012.tif 000005
【図５】
0003749012.tif 000006
【図６】
0003749012.tif 000007
【図７】
0003749012.tif 000008