(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
パイプまたは管状要素を処理する方法であって、該パイプまたは管状要素が引っ張られ、切断されまたは機械加工されて成型されたものであり、該方法は以下の工程：
半径方向／接線方向の応力と軸方向の応力との両方に関する、パイプの硬度および／または機械的強度の増加を得るように、内面処理および／または外面処理を実行する工程
を包含し、ここで、
該パイプの少なくとも内面が、窒化処理または浸炭窒化処理に供され；および
該窒化処理工程または浸炭窒化処理工程が、制御された窒素雰囲気の圧力か、または制御された炭素および窒素雰囲気の圧力を、パルス様式で増加または低下させるためのサイクルを包含すること
により特徴付けられる、方法。
【請求項２】
前記パイプの少なくとも外面が、窒化処理または浸炭窒化処理に供される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記窒化処理または浸炭窒化処理がまた、処理されない部分のスクリーニングにより、前記パイプの前端の内面および／または外面の少なくとも一部にまで及ぶ、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記方法が、少なくとも１つの先行する工程、および／または少なくとも１つの後行する工程と組み合わせて、前記パイプをプレストレスプロセスに供する工程で構成されるさらなる工程を包含する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記プレプロセスプロセスが、「オートフレッテージ」と呼ばれるプロセスである、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
流体を運搬するのみの機能よりも多数の機能を有する、管状要素またはシステム部分を形成するパイプに適用される、請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記パイプがディーゼルエンジンのためにコモンレール供給システムにおいて使用するためのマニホルドである、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記パイプの表面処理の前または後に、前記パイプを内部ライニングおよび／または外部ライニングするための１つ以上の工程、および／または該パイプの内部ライニング層および／または外部ライニング層の別々または同時の表面処理のための１つ以上の工程を包含する、請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
見栄えの良い美的外観および高い腐食耐性を提供することを目的とした表面酸化工程を包含する、請求項１〜８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
前記パイプは、１ミリメートルと３ミリメートルとの間のボア直径を有する、請求項１〜９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
パイプまたは管状要素を製造する方法であって、該パイプまたは管状要素が引っ張られ、切断されまたは機械加工されて成型されたものであり、該方法は以下の工程：
半径方向／接線方向の応力と軸方向の応力との両方に関する、パイプの硬度および／または機械的強度の増加を得るように、内面処理および／または外面処理を実行する工程
を包含し、ここで、
該パイプの少なくとも内面が、窒化処理または浸炭窒化処理に供され；および
該窒化処理工程または浸炭窒化処理工程が、制御された窒素雰囲気の圧力か、または制御された炭素および窒素雰囲気の圧力を、パルス様式で増加または低下させるためのサイクルを包含すること
により特徴付けられる、方法。
【請求項１２】
前記パイプの少なくとも外面が、窒化処理または浸炭窒化処理に供される、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記窒化処理または浸炭窒化処理がまた、処理されない部分のスクリーニングにより、前記パイプの前端の内面および／または外面の少なくとも一部にまで及ぶ、請求項１１または１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記方法が、少なくとも１つの先行する工程、および／または少なくとも１つの後行する工程と組み合わせて、前記パイプをプレストレスプロセスに供する工程で構成されるさらなる工程を包含する、請求項１１〜１３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１５】
前記プレプロセスプロセスが、「オートフレッテージ」と呼ばれるプロセスである、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
流体を運搬するのみの機能よりも多数の機能を有する、管状要素またはシステム部分を形成するパイプに適用される、請求項１１〜１５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１７】
前記パイプがディーゼルエンジンのためにコモンレール供給システムにおいて使用するためのマニホルドである、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記パイプの表面処理の前または後に、前記パイプを内部ライニングおよび／または外部ライニングするための１つ以上の工程、および／または該パイプの内部ライニング層および／または外部ライニング層の別々または同時の表面処理のための１つ以上の工程を包含する、請求項１１〜１７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１９】
見栄えの良い美的外観および高い腐食耐性を提供することを目的とした表面酸化工程を包含する、請求項１１〜１８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２０】
前記パイプは、１ミリメートルと３ミリメートルとの間のボア直径を有する、請求項１１〜１９のいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（発明の背景）
（１．発明の分野）
本発明は、加圧型流体供給システムのため、具体的には、ディーゼルエンジンなどにおいて燃料を供給するためのパイプに関する。このパイプは、流体の貫流のために、内面および外面を有する予め決定された厚さの壁、ならびに予め決定された直径を有する内腔（ｉｎｔｅｒｎａｌ  ｂｏｒｅ）を有する。
【０００２】
（２．関連分野の記載）
公知のように、ディーゼルエンジン技術の進化、具体的には、予燃室を有する供給システムから直噴供給システムへの移行は、エンジンの性能のかなりの向上を生じた。しかし、いくつかの望ましくない効果が注目されている。直接供給することは、例えば、燃料が噴射器に供給される圧力のかなりの増加を生じる。この噴射器はダクトまたはパイプにより各々供給される。このダクトまたはパイプは、燃料の高い内圧に供される。従って、このダクトまたはパイプは、高い半径方向かつ接線方向の応力に耐えることができるような、硬度特性および機械的強度特性を有さなくてはならない。さらに、性能の上記の向上は、エンジンの全ての部品、具体的には、上記の燃料供給ダクトまたはパイプに影響する振動のかなりの増大を生じた。
【０００３】
振動は、パイプの両振りの撓み（ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ  ｆｌｅｘｉｎｇ）を引き起こす。この両振りの撓みは、パイプまたはパイプの壁の軸方向の機械的応力により特徴付けられる。これらの振動は、内部の脈動圧（ｐｕｌｓａｔｉｎｇ  ｐｒｅｓｓｕｒｅ）の影響と共に、燃料の漏出、またはパイプの完全な破損さえも伴う、パイプの亀裂または断裂を引き起こし得る。さらに、一般に、パイプは、延伸すること（ｄｒａｗｉｎｇ）により作製されること、そして、その限りでは、内壁は、機械的プロセスによる微視的な亀裂またはひびを有し得ることに注目すべきである。流体の高圧は、振動と共に、微視的な亀裂の悪化を引き起こし得る。この亀裂は、全ての上記の望ましくない効果と共に外壁に達し得る。
【０００４】
さらに、問題は、対応した差込み位置（ａｔｔａｃｈｍｅｎｔ  ｐｏｉｎｔ）に各々のダクトまたはパイプを連結するためのゾーンにおける密閉に関して生じ得る。公知のように、噴射器側で、燃料の圧力は最大値に到達する。実際に、供給圧の増加は、噴射器が作製される材料の強化の必要性を生じる。この材料（これは、一般に、硬質合金すなわち硬化合金から構成される）と、パイプの材料（これは、一般に、低硬質合金から作製される）との間の硬度の差異は、振動の影響による、パイプと噴射器との間の接触ゾーンにおける燃料の漏出を生じ得る。
【０００５】
同様の漏出はまた、低圧下でさえ、パイプ／ポンプの接続ゾーンにおいて生じ得る。
【０００６】
上記の問題の全ては、いわゆる、「コモンレール」供給システムにおいてもまた生じ得る。「コモンレール」供給システムは、公知のように、分配要素またはマニホルド要素（これらから、燃料供給パイプが噴射器に向けて出発する）を意図する。マニホルドもまた、内部の脈動圧および振動の応力作用に供される、管状要素から構成される。
【０００７】
種々の解決法が、上記の欠点を克服するために提案されている。一般に、種々の型の処理および／または外部ライニング、具体的には金属型の外部ライニングが、パイプの機械的強度を増加させるために用いられる。しかし、これらのライニングは、以下の種々の欠点を有し得る：
−腔（ｂｏｒｅ）の小さな直径のために、パイプの内壁に、均一にライニングを適用することの困難性；
−一般に、このパイプの断面において、ある形状に（例えば、オジーブ（すなわち、対角線リブ）の形に）広げることを伴うパイプの末端の機械加工の前に、処理が行われる場合、この処理の恩恵が、末端の機械加工により失われるという事実に関連した困難性。さらに、このゾーンにおける任意のライニング材料の適用は複雑かつ高価であり、そして密閉に関するさらなる問題を生じる。
【０００８】
別の型の提案された解決法は、パイプを、「オートフレッテージ」と呼ばれるプレストレスプロセスに供するという解決法である。しかし、この公知のプロセスは、流体の脈動圧の作用による応力に関してのみ有効であるが、振動による軸方向の応力に関して有効ではない。さらに、この方法は、容易に制御可能かつ一定の結果で繰り返し可能ではない。
【０００９】
従って、新規の型のパイプを提供する必要性が存在する。このパイプは、単純かつ安価な手段により、上記の欠点を全て克服し、かつ種々の型の応力に対する良好な耐性を有する流体の有効な密閉を保証することが可能である。
【００１０】
（発明の簡単な要旨）
本発明は、初めに記載された型のパイプにより上記の目的を達成する。このパイプにおいて、内面および／または外面は、半径方向かつ接線方向の応力、および軸方向の応力の両方に関する、パイプの硬度および／または機械的強度の増加を得るために処理される。実際、添付の図面の説明により詳細に説明されるように、本願の場合、具体的には、高い係数Ｋ（すなわち、外径と内径との間の高い比率）を有するパイプの場合、内部の脈動圧による応力は、内壁に近接する表層の領域においてのみ考慮すべきであり、そして小さな奥行きの場合、劇的に減少されることが見出されている。換言すれば、圧力の作用は、パイプの内壁および直に隣接する層の領域において最大であり、そして双曲線的様式または指数関数的様式で（すなわち、非常に迅速に）減少し、その結果、外方向において実質的に一定である低い値に近づくか、または０に近づきさえする傾向がある。従って、流体の脈動圧による応力が、パイプの内壁を強化する処理が、その作用を有効に打ち消すのに十分であるような、実質的に表在性の効果を有することが、良好な基準に近いと言われ得る。
【００１１】
同様に、添付の図面に示される図解においてより詳細に記載されるように、軸方向の応力の作用（すなわち、振動によるパイプの撓み）は、外面および直に隣接する層の領域においてその最大強度を有し、そしてまた、内側に対して実質的に線形様式であるにもかかわらず、迅速に減少することが見出されている。従って、軸方向の応力の効果が主に表在性であること、およびパイプの外壁を強化するための処理が、その作用を有効に打ち消すのに十分であることが、良好な程度の確実性を有すると言われ得る。
【００１２】
パイプの一般的特性に関して、後者は、１つの材料、またはいくつかの材料（多層）、具体的には、金属、および、より具体的には、炭素鋼、窒化により作製された鋼（合金鋼）などから作製され得る。
【００１３】
パイプ壁の厚さの寸法は、腔の直径の寸法よりもより長い、すなわち、このパイプは、内径よりもより長い外径を有し得る。
【００１４】
パイプの内径（すなわち、腔の直径）は、非常に小さい直径、具体的には１〜３ｍｍの範囲であり得る。
【００１５】
種々の応力の効果に関する上述の問題について参照すると、少なくとも外面は、窒化処理または浸炭窒化処理に供され得るか、あるいは少なくとも内面は、窒化処理または浸炭窒化処理に供され得る。
【００１６】
有利に、上述の理由について、両方の表面（すなわち、内面および外面）は、窒化処理または浸炭窒化処理に供され得る。
【００１７】
驚くことに、この方法は、パイプの内面にも有効に適用され得、このことは、パイプの小さい内径を考慮して、当業者に可能であると考えられなかった。故に、本発明は、特定の測定に関して、パイプの内壁をも強化処理に供することが、可能であるということを示す。
【００１８】
本発明は、現実の技術問題の認識ならびに燃料供給パイプに生じる断裂または漏出に根底をなす機構に基づく。実際に、これらの断裂が生じる理由は、明確に規定、定式化および明示され、従って、当業者は、その状況の明らかな見解を有し得、そしてその溶液について適切な技術的処置を着手し得る。半径方向／接線方向の効果および軸効果の作用および応力（これは、パイプ壁の断面の表面領域に限定される）が、知られているが、本発明は、軸方向の応力に起因する断裂および半径方向／接線方向の応力に起因する断裂（すなわち、振動に起因する断裂および内部の脈動圧に起因する断裂）の両方を、実質的に表在性の効果を有し、そして腔の直径が非常に小さいにもかかわらず、パイプの内壁上でも実施され得る単一の強化処理によって、改善し得るという事実に基づく。
【００１９】
窒化または浸炭窒化は、材料の表面層の硬化またはプレストレスを生じ、すなわち、脈動圧力および振動に起因する動的応力に対する永久的な圧縮応力を生じ、疲れ抵抗の一般的増大を生じる。この処理は、機械加工時間および加工コストの減少を可能にし、そして全体の信頼性を確実にする。窒化および浸炭窒化は、その効果の良好な調節および正確な較正を確実にし得る。圧力および種々のパラメータを変更することにより、実際に、制御可能な一定でかつ繰り返し可能な結果、特にパイプの材料への処理の貫通の深さに関して、得ることができる。この処理は、低コストである。それらは、全てのパイプの表面（それらの形状から独立した、成形された前端の内面および外面を含む）の完全な処理を可能にする。これらの成形された部品について特に、従来のライニング処理は、低コストおよび簡素な様式で適用されないが、本発明に従う方法は、有効であり、そして少なくとも表面層の少なくとも強度（これは、この問題を解決するために必要かつ十分である）を、高圧システムの他の構成要素の値と比較可能な値に増大するために、低コストの様式で適用され得る。さらに、入手可能な実験データは、処理された材料中の微視的な亀裂が、危険性が低く、その結果、窒化処理または浸炭窒化処理が、微視的な機械加工亀裂またはパイプの内壁に存在し得る欠陥に付随する力の集中を減少させる、さらなる効果を有することを示す。この後者の特徴は、特に半径方向の応力および接線方向の応力に関して、パイプ壁の強度特性を増大する際に、決定的な役割を果たし、従って、延伸から生じる製造の異常をも修正する。
【００２０】
窒化および浸炭窒化の両方は、処理された材料の美的な外観を改善し、見栄えの良い均質の色トーンを後者に提供する。この因子はまた、購入者（例えば、自動車両の購入者）に積極的な心理学的効果を与え、この購入者は、エンジンまたはその部品の美的外観をも考慮にいれて、製品（特に自動車）の質に関する積極的意見を形成し得る。これらの部品の美的な、良好な見た目の外観はまた、構造上精密でかつ清潔であるというイメージをもたらし、それ故、機械部品の操作上の信頼性をもたらす。
【００２１】
窒化処理または浸炭窒化処理は、磨耗、疲労および腐食について優れた抵抗性を確実にし、変形を生ぜず、そしてその高度な信頼性によって、完成部品へ適用され得、機械加工サイクルおよび生産コストを減少させる。
【００２２】
有利に、窒化処理または浸炭窒化処理は、制御された窒素雰囲気または炭素および窒素雰囲気の圧力を、パルス様式で増大または低下させるためのサイクルを意図し得る。言いかえると、窒化雰囲気の圧力は、特定の期間、サイクル的に増大し、次いで、さらなる期間、低レベルに下げられる。この手段は、その小さな直径にもかかわらず、ガスのパイプ腔への貫通を容易にし、そしてこのパイプの内面の処理を援助する。
【００２３】
窒化処理または浸炭窒化処理と組合せて、パイプをプレストレスプロセス、詳細には前述の「オートフレッテージ」プロセスに供す工程を意図し得る。
【００２４】
実際に、窒化または浸炭窒化は、表面層にプレストレスを生じる。これは、「オートレフレッテージ」処理で得られる効果と同様の効果を有するが、それにもかかわらず、それと組み合わされ得ない。この場合、二重の調節の効果は、２つのプロセスの主なパラメータ（例えば、オートフレッテージ圧力および窒化の深さ）を加減することにより、得られる。
【００２５】
本発明に従うパイプは、環状の要素または例えば、マニホルド要素など、特に、ディーゼルエンジンのためのいわゆる「コモンレール」供給システムに使用されるマニホルド要素のような流体を送達するのみの機能よりも多数の機能を有する脈動する加圧型流体供給システムの一部を形成し得る。本発明に従う根本的な原理はまた、この型の環状要素に有利に適用され得る。
【００２６】
明らかに、パイプの内面および／または外面と組合せて、オートフレッテージ処理、および／あるいは、これらの方法の処理の少なくとも１つを組合せて、異なる材料から構成される１以上のライニング層（例えば、金属材料または非金属材料の内装または外装あるいは材料の層の沈着）の適用をまた意図し得る。
【００２７】
本発明はまた、今までに記載された型のパイプまたは環状の要素を製造するための方法に関する。この方法は、以下の工程を包含し得る：
−パイプの延伸；
−開いている状態での切断から個々のパイプの成形までの、すべての機械加工操作；
−半径方向の応力および軸方向の応力の両方に関して、パイプの硬度および／または機械的強度の増加を得るための、内面処理および／または外面処理の実行。
【００２８】
本方法は、少なくともパイプの内面が、窒化処理または浸炭窒化処理に供されるかまたは少なくともパイプの外面が、窒化処置または浸炭窒化処理に供されることを、意図し得る。
【００２９】
有利に、両方の方面（すなわち、内面および外面が、窒化処理または浸炭窒化処理に供され得る。
【００３０】
この処理はまた、このパイプの前端の内面および／または外面にまで伸張され得る。
【００３１】
窒化プロセスまたは浸炭窒化プロセスは、制御された窒素雰囲気あるいは炭素および窒素雰囲気の圧力を、パルス様式で増大または低下させるサイクルを意図し得る。
【００３２】
窒化プロセスまたは浸炭窒化プロセスは、パイプをプレストレスするための処理（例えば、パイプを別の型の処理にすでに供する工程を包含するさらなる工程、特に、「オートフレッテージ」と呼ばれるプロセス）と組合せられ得る。
【００３３】
本発明に従う方法は、環状の要素を形成するパイプまたは流体を送達するのみの機能より多数の機能を有するシステムの一部（例えば、マニホルド要素など、特にディーゼルエンジンについてのいわゆる「コモンレール」供給システムのマニホルド要素）に有利に適用され得る。
【００３４】
内面処理工程および／または外面処理工程と組み合わせて、金属材料または非金属材料の１以上の層あるいは金属層および非金属層の組合せを用いるパイプの内部ライニングおよび／または外部ライニングを含む工程を意図することが可能である。これらの層は、窒化プロセスまたは浸炭窒化プロセスの前および後の両方で適用され得、すなわち、パイプへの適用の間および別々にの両方で、上述のプロセスにまた供されもよいし供されなくてもよい。
【００３５】
本発明の利点は、上記で例示される利点から自明であり、そして簡素でかつ低コストの様式で、強度の半径方向／接線方向の応力で、高度に脈動する圧力を有効に抵抗し得、そして有意な軸応力を用いて強力な振動に抵抗し得る加圧型流体供給パイプを得ることができるという事実すべてに存する。本発明は、腔の小さな直径にもかかわらず、パイプの内壁を窒化に供す可能性に関する技術的な偏見を克服する。さらに、本発明は、その目的物を形成する方法が、どのように他の積極的かつ有利な効果（例えば、特に、微視的亀裂の効果の減少およびパイプの美的な外観の改善）を生じるかを示す。
【００３６】
本発明のさらなる特徴的な特性および任意の改善は、付随の特許請求の範囲の目的を形成する。
【００３７】
本発明の特徴的な特性およびそれから生じる利点は、添付の図の以下の詳細な説明からより明らかになる。
【００３８】
（本発明を実施するための最良の形態）
図１を参照すると、１は、パイプの内壁を示し、一方で、数２は、外壁を示す。パイプの半径の値は、横軸３に示され、これは、パイプの直径に沿って標識され、値０は、後者（すなわち、その軸）の中心に対応する。応力強度に関する値は、縦軸４に示される。流体の圧力は、半径方向の応力（数５に示される曲線によって示される）および数６に示される曲線によって示される接線方向の応力を生じる。パイプの材料上のこの流体の圧力効果は、半径方向の応力５および接線方向の応力６の、非等価な、非均衡の異方性の応答に実質的に起因する。材料上で作用する応力は、応力５および応力６の両方によって決定され、；等価な「Ｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ」応力は、曲線７によって示される。図式からわかるように、この降状応力７は、パイプの内面１上の最大強度を有し、一方で、それは、外側に向って急激に落ち、すなわち、最深部の層の領域において、実質的に非常に低い一定値になる傾向がある。この事実は、流体圧の作用がパイプの内面１およびすぐ隣接した層上でのみ考慮される、という結論を生じ、その結果、上記の強化処理およびプレストレス処理が、推奨される。
【００３９】
数８に示される曲線は、窒化または浸炭窒化の後、材料の強度および硬度の定性的なプログレッション（ｐｒｏｇｒｅｓｓｉｏｎ）、すなわちまたは類似して、処理の後抵抗し得る最大降状応力に関するパイプの最大応力の容量を示す。わかるように、材料の機械的強度および硬度は、処理前（曲線９）のプログレッションと比べて、かなり増大される。処理パラメータを適切に較正することにより、現状の必要なレベル（曲線７）での降状応力を克服するような、硬度／強度の増加を得ることができる。曲線８のプログレッションは、内部直径のゾーンにおける曲線７のプログレッションと同様であり、すなわち、強度の増大は、応力の増大に比例する。図１において、軸方向の応力の効果は、力の方向が、描写シートに垂直である力であるので、見えない。
【００４０】
図２を参照すると、可撓性応力におけるプログレッションが、パイプの長軸方向の断面図に、概略的に示される。明らかにわかるように、可撓性応力のより大きい効果は、最外部の層の領域である証拠であり、外面２上の最大レベルに到達する。この結果は、本発明の有効性の基礎を形成する、すなわち、脈動する圧力および振動の両方に関して、その硬度の特徴および機械的強度の特徴を増大させるために、両方のパイプ表面上（すなわち、パイプの外面ならびに内面）を窒化処理または浸炭窒化処理に供すために十分であることを認識したという事実を形成する。図２を参照すると、図１中の曲線８に類似の曲線は、図を不理解にすることを避けるために、そのには示されない。
【００４１】
図面の例示から生じるすべての考慮は、ディーゼルエンジンについて（特に、いわゆる「コモンレール」システムのマニホルドについて）の供給システムの他の環状要素に関してもまた有効である。この場合、内壁および外壁の窒化処理単独は、その硬化特徴および機械強度特徴を、満足な様式で増大するために十分である。
【００４２】
明らかに、本発明は、記載されたパイプの型に限定されるように理解されないが、他の型のパイプ（例えば、多重層型）に有利に適用され得る。さらに、本発明は、ディーゼルエンジンの部門に限定されるようにみなされないが、本発明に直面しかつ本発明により解決される同じ問題が存在する任意の部門にもまた有利に適用され得る。これらのすべては、上記の根本的な原理および添付の特許請求の範囲から逸脱しない。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１は、パイプ壁上に作用する半径方向／接線方向の応力の強度のプログレッションを示す。
【図２】  図２は、パイプ壁上に作用する軸方向の応力の強度のプログレッションを示す。
【図１】
0003807983.tif 000002
【図２】
0003807983.tif 000003