КОНСТРУКЦИЯ СОЕДИНИТЕЛЬНОЙ ГОЛОВКИ ТРУБ ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ ДЛЯ ВПРЫСКА ТОПЛИВА
CONSTRUCTION OF CONNECTING HEAD OF HIGH PRESSURE TUBES FOR FUEL INJECTION

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к конструкции соединительной головки труб высокого давления для впрыска топлива, выполненных из толстостенных стальных труб с относительно малым диаметром, установленных и обычно используемых, например, в качестве канала подачи топлива в дизельном двигателе внутреннего сгорания.
Уровень техники
Известная обычная труба высокого давления для впрыска топлива, имеющая соединительную головку этого типа, имеет, как показано на фиг.17, участок 112 соединительной головки из толстостенной стальной трубы 111 с относительно малым диаметром, в котором сферическая посадочная поверхность 113, участок 115 кольцевого фланца, расположенный на расстоянии от посадочной поверхности 113 в направлении центра оси трубы, и дугообразная поверхность 114, продолжающаяся от посадочной поверхности 113 к участку 115 кольцевого фланца, сужаются в направлении к концу (см. фиг.4 Патентного документа 1). В соединительной головке 112 этого типа, в связи с формованием, при котором используют обработку изгиба, прессование с пробивочным элементом, установленным снаружи в направлении центра оси трубы, внутренний диаметр получается расширенным, и напряжение концентрируется на внутренней периферийной поверхности участка головки, полученной с расширением наружу периферийной стенки при обработке изгиба с прессованием, в результате чего образуется углубление (кольцевой участок выемки) 116, в котором повышено растягивающее напряжение на внутренней периферийной поверхности, и соединительную головку используют в таких условиях. Однако при этом возникают проблемы, связанные с тем, что около участка углубления может возникать кавитационная эрозия из-за протекания жидкости под высоким давлением во время использования головки, возможно появление радиальных трещин, продолжающихся радиально на участке соединительной головки от углубления, которое действует как исходная точка, в результате усталостного разрушения, или из-за усталостного разрушения вокруг углубления может формироваться продолжающаяся по окружности трещина.
В качестве меры предотвращения этих проблем заявитель предложил способ формирования углубления внутри головки, образующегося при формовании соединительной головки, неглубоким и пологим в трубе высокого давления для впрыска топлива, имеющей соединительную головку из толстостенной стальной трубы с относительно малым диаметром, образованную, например, сферической посадочной поверхностью, на которой предусмотрен участок кольцевого фланца, расположенный на расстоянии от посадочной поверхности в направлении центра оси трубы, и коническая поверхность, продолжающаяся от посадочной поверхности до участка кольцевого фланца и сужающаяся к концу, благодаря наличию кольцевой изогнутой выточенной канавки с малой глубиной в части конической поверхности (См. фиг.1 Патентного документа 1), способ предназначен для нанесения покрытия в углублении внутри головки, образованном при формовании соединительной головки, имеющей внешнюю периферийную поверхность в виде усеченного конуса или посадочную поверхность с профилем усеченной дуги, относительно сопряженного участка посадки с металлическим цилиндрическим элементом, прикрепленным внутри головки (Патентный документ 2) и т.п.
Патентный документ 1. Выложенная заявка на патент Японии №2003-336560.
Патентный документ 2. Выложенная заявка на патент Японии №2005-180218.
Сущность изобретения
Проблемы, решаемые изобретением
Целью настоящего изобретения является создание конструкции соединительной головки труб высокого давления для впрыска топлива, которая позволяет получить эффект, равный или лучше, чем указанные выше предложения известного уровня техники, для предотвращения образования трещин на участке углубления выемки, образующейся при формовании участка головки, образование трещин из-за кавитационной эрозии около участка углубления, вызванной потоком жидкости высокого давления во время использования, и повышения растягивающего напряжения на внутренней поверхности из-за увеличенного внутреннего диаметра и концентрации напряжений в результате формирования углубления при формовании головки.
Средства решения проблемы
Конструкция соединительной головки труб высокого давления для впрыска топлива в соответствии с настоящим изобретением имеет на соединительном конце толстостенной стальной трубы малого диаметра с относительно малым диаметром сферическую посадочную поверхность, участок кольцевого фланца, расположенный на расстоянии от посадочной поверхности в направлении центра оси трубы, и коническую поверхность, расположенную рядом с, по существу, сферической поверхностью, продолжающуюся от посадочной поверхности до участка кольцевого фланца или до места, расположенного в непосредственной близости к участку кольцевого фланца, и сужающуюся к концу, и затяжную гайку, установленную так, что она непосредственно или косвенно взаимодействует с задней поверхностью участка кольцевого фланца, при этом в случае толстостенной стальной трубы малого диаметра отношение t (толщина)/D (наружный диаметр) <0,3, расстояние L1 в осевом направлении трубы от конца соединительной головки до задней поверхности участка кольцевого фланца составляет от 0,38D до 0,6D, сферический радиус R посадочной поверхности составляет от 0,45D до 0,65D и наружный диаметр D1 участка кольцевого фланца составляет от 1,2D до 1,4D, а внутренняя периферийная поверхность головки имеет контур сечения в осевом направлении трубы, близкий к диаметру внутренней периферийной поверхности стальной трубы на, по существу, плоской цилиндрической стороне и/или конической стороне.
Кроме того, настоящее изобретение предлагает конструкцию соединительной головки труб высокого давления для впрыска топлива, отличающуюся тем, что соединительный конец толстостенной стальной трубы малого диаметра с относительно малым диаметром имеет сферическую посадочную поверхность, участок кольцевого фланца, расположенный на расстоянии от посадочной поверхности в направлении центра оси трубы, и коническую поверхность, расположенную рядом с, по существу, сферической поверхностью, продолжающуюся от участка кольцевого фланца до участка кольцевого фланца или до места, расположенного в непосредственной близости к участку кольцевого фланца, и сужающуюся к концу, и включает в себя затяжную гайку, выполненную с возможностью непосредственного или косвенного взаимодействия с задней поверхностью участка кольцевого фланца, при этом в случае толстостенной стальной трубы малого диаметра отношение t (толщина)/D (наружный диаметр)≥0,3, расстояние L1 в осевом направлении трубы от конца соединительной головки до задней поверхности кольцевого фланца составляет от 0,38D до 0,7D, сферический радиус посадочной поверхности составляет от 0,45D до 0,65D и наружный диаметр D1 участка кольцевого фланца составляет от 1,2D до 1,4D, а внутренняя периферийная поверхность головки имеет контур сечения в осевом направлении трубы, близкий к диаметру внутренней периферийной поверхности стальной трубы на, по существу, плоской цилиндрической стороне и/или конической стороне.
Кроме того, настоящее изобретение отличается тем, что угол θ при вершине конической поверхности (поверхность прессовой посадки) соединительной головки, продолжающейся от сферической посадочной поверхности до участка кольцевого фланца или до места, расположенного в непосредственной близости к участку кольцевого фланца, и сужающейся к концу, составляет от 50 до 60 градусов, максимальный диаметр конической поверхности составляет от 1,03D до 1,09D, и участок максимального диаметра конической поверхности и участок кольцевого фланца продолжаются в виде конической поверхности, конической поверхности с выпуклым или вогнутым контуром, или в виде цилиндрической поверхности.
Участок кольцевого фланца в соединительной головке в соответствии с настоящим изобретением предпочтительно выполнен в виде кольцевого выступа, направленного наружу в направлении диаметра трубы от максимального диаметра сферической поверхности, составляющей посадочную поверхность, и цилиндрическая шайба или цилиндрическая шайба с фланцем может быть плотно установлена или свободно установлена на нижней части горлышка участка кольцевого фланца. Кроме того, на стороне задней поверхности участка кольцевого фланца, продолжаясь к задней поверхности участка кольцевого фланца и по длине, соответствующей длине шайбы, может быть предусмотрен участок большого диаметра с наружным диаметром трубы от 1,02D до 1,08D, и может быть предусмотрен сужающийся участок, продолжающийся от участка большого диаметра и имеющий наружный диаметр, который плавно уменьшается в осевом направлении трубы. Длина шайбы предпочтительно составляет от 0,5D до 2,0D. Кроме того, поверхность контакта шайбы с затяжной гайкой может быть сферической поверхностью со сферическим радиусом от 1,0D до 2,5D, и, кроме того, поверхность контакта затяжной гайки с шайбой может быть конической поверхностью с углом θ1 при вершине от 90 до 150 градусов.
Кроме того, когда внутренний диаметр толстостенной стальной трубы малого диаметра составляет Din, коническая поверхность в соответствии с настоящим изобретением предпочтительно имеет коническую форму с диаметром DT отверстия соединительной головки от 1,2Din до 1,6Din, и глубина Lt сужения конической поверхности составляет от 0,65L1 до 1,3L1. Кроме того, задняя поверхность участка кольцевого фланца предпочтительно образует поверхность, перпендикулярную оси трубы, или коническую поверхность, диаметр которой уменьшается к задней части оси трубы, и угол θ2 при вершине конической поверхности задней поверхности участка кольцевого фланца предпочтительно составляет от 75 до 120 градусов.
Кроме того, когда сферический радиус R посадочной поверхности в соответствии с настоящим изобретением составляет от 0,57D до 0,65D, участок внутреннего диаметра соединительной головки является предпочтительно коническим, а когда задняя поверхность участка кольцевого фланца представляет собой коническую поверхность, участок внутреннего диаметра соединительной головки является предпочтительно коническим, и кроме того, когда внутренний диаметр Din толстостенной стальной трубы малого диаметра составляет от 0,4D до 0,63D, участок внутреннего диаметра соединительной головки является предпочтительно коническим.
Мягкий слой может быть предусмотрен на посадочной поверхности конструкции соединительной головки труб высокого давления для впрыска топлива в соответствии с настоящим изобретением, и этот мягкий слой предпочтительно представляет собой обезуглероженный слой. Кроме того, отверстие головки предпочтительно выполнено сужающимся, посредством снятия фасок, или расширяющимся, посредством скругления.
ЭФФЕКТ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В конструкции соединительной головки труб высокого давления для впрыска топлива в соответствии с настоящим изобретением, так как внутренняя периферийная поверхность соединительной головки имеет контур сечения с, по существу, плоской поверхностью в осевом направлении трубы, рядом с внутренней периферийной поверхностью стальной трубы присутствует небольшое углубление (кольцевой участок выемки), сформированное в ходе пластической механической обработки внутри соединительной головки, или такое углубление отсутствует. Таким образом, отсутствует опасность образования трещины на углубленном участке участка углубления при формовании головки, образования трещины из-за кавитационной эрозии, вызванной жидкостью под давлением, находящейся в головке, и устраняется явление повышения растягивающего напряжения на внутренней поверхности из-за увеличенного диаметра и концентрации напряжений, и можно радикально понизить вероятность того, что внутренняя периферийная поверхность соединительной головки станет исходной точкой усталостного разрушения.
Кроме того, в результате увеличения угла при вершине и максимального диаметра конической поверхности соединительной головки, что увеличивает ширину обеих посадочных поверхностей при их зажиме, можно уменьшить деформацию обеих посадочных поверхностей, предотвращая повышение максимального давления поверхности контакта, и величина остаточной деформации сопряженной посадочной поверхности при высвобождении может быть сделана малой.
Кроме того, в конструкции соединительной головки в соответствии с настоящим изобретением, когда толщина трубы высокого давления для впрыска топлива имеет относительно малую величину, и сферическое тело посадочной поверхности соединительной головки относительно велико (когда внутренний диаметр Din трубы составляет, например, от 0,4D до 0,63D, и сферический радиус R посадочной поверхности составляет от 0,57D до 0,65D), благодаря конической форме участка внутреннего диаметра соединительной головки, увеличивается объем пространства, составляющего соединительную головку, и объем стали уменьшается, и благодаря активному приведению в контакт металлического сердечника с внутренней поверхностью при формовании головки продольный изгиб уменьшается, и углубление может быть дополнительно уменьшено. Кроме того, даже если внутренний диаметр Din трубы находится в диапазоне от 0,4D до 0,63D, и задняя поверхность участка кольцевого фланца выполнена, например, конической, углубление может быть дополнительно уменьшено. Кроме того, даже вне диапазона, когда внутренний диаметр трубы, например, меньше, чем 0,4D, или сферический радиус R меньше, чем 0,57D, благодаря конической форме участка внутреннего диаметра соединительной головки, может быть получен эффект, состоящий в том, что углубление может быть дополнительно уменьшено или может быть устранено.
В настоящем изобретении величина пластической деформации поверхности уплотнения (посадочной поверхности) участка соединения сопряженной части, при использовании общей топливной магистрали, уменьшается, благодаря применению мягкого слоя на посадочной поверхности, и может быть получена эффективная характеристика уплотнения при многократном зажиме. Кроме того, так как расстояние от конца головки до участка кольцевого фланца относительно уменьшается в соединительной головке в соответствии с настоящим изобретением, жесткость сферического посадочного участка повышается, остаточная деформация такая, как сужение отверстия головки в связи со сжатием, может быть предотвращена, и стабилизируется посадка на принимающей давление посадочной поверхности участка соединения сопряженной части. Кроме того, может быть предотвращено рассеяние топлива из-за утечки или разъединения соединительного участка из-за многократной герметизации потока топлива с очень высоким давлением и из-за вибрации дизельного двигателя внутреннего сгорания, или тому подобное, и в комбинации со сглаживающим действием потока топлива из-за отсутствия кольцевого углубления обеспечивается точный впрыск топлива.
Краткое описание чертежей
На фиг.1 показан вид сбоку в продольном разрезе, иллюстрирующий первый вариант выполнения конструкции соединительной головки труб высокого давления для впрыска топлива в соответствии с настоящим изобретением;
на фиг.2 показан вид сбоку в продольном разрезе, иллюстрирующий второй вариант выполнения конструкции соединительной головки;
на фиг.3 показан увеличенный вид сбоку в продольном разрезе, иллюстрирующий участок посадочной поверхности соединения в соответствии со вторым вариантом выполнения, показанным на фиг.2;
на фиг.4 показан увеличенный вид сбоку в продольном разрезе, иллюстрирующий основную часть третьего варианта выполнения конструкции соединительной головки;
на фиг.5 показан увеличенный вид сбоку в продольном разрезе, иллюстрирующий основную часть четвертого варианта выполнения конструкции соединительной головки;
на фиг.6 показан увеличенный вид сбоку в продольном разрезе, иллюстрирующий основную часть пятого варианта выполнения конструкции соединительной головки;
на фиг.7 показан увеличенный вид сбоку в продольном разрезе, иллюстрирующий основную часть шестого варианта выполнения конструкции соединительной головки;
на фиг.8 показан пояснительный вид величины деформации (глубины h вмятины) сопряженной посадочной поверхности в варианте выполнения в соответствии с настоящим изобретением;
на фиг.9 показан вид сбоку, иллюстрирующий состояние, в котором шайба (шайба в виде втулки) установлена на соединительной головке, показанной на фиг.1;
на фиг.10 показан увеличенный продольный разрез, иллюстрирующий шайбу и гайку;
на фиг.11 показан продольный разрез, иллюстрирующий седьмой вариант выполнения конструкции соединительной головки труб высокого давления для впрыска топлива в соответствии с настоящим изобретением;
на фиг.12 показан продольный разрез, иллюстрирующий восьмой вариант выполнения конструкции соединительной головки;
на фиг.13 показан продольный разрез, иллюстрирующий девятый вариант выполнения конструкции соединительной головки;
на фиг.14 показан продольный разрез, иллюстрирующий десятый вариант выполнения конструкции соединительной головки;
на фиг.15 показан пояснительный вид в продольном разрезе, иллюстрирующий пример способа механической обработки в соответствии со способом формования соединительной головки, показанной на фиг.1;
на фиг.16 показан пояснительный вид в продольном разрезе, иллюстрирующий другой пример способа механической обработки в соответствии со способом формования соединительной головки, показанной на фиг.1; и
на фиг.17 показан вид сбоку в продольном разрезе, иллюстрирующий пример обычной соединительной головки труб высокого давления для впрыска топлива, к которой должно быть применено настоящее изобретение.
Пояснение ссылочных позиций
1 - толстостенная стальная труба малого диаметра
2 - соединительная головка
2a - коническая поверхность
2-1 - участок большого диаметра
2-2 - сужающийся участок
3 - сферическая посадочная поверхность
4, 4a, 4b, 4c - по существу, сферическая коническая поверхность
4d - цилиндрическая поверхность
5 - участок кольцевого фланца
5a - задняя поверхность участка кольцевого фланца
6 - сопряженная часть
6a - посадочная поверхность
6a' - вмятина
7 - отверстие головки
8 - шайба
9 - затяжная гайка
10, 10' - зажим
11 - пробивочный элемент
Подробное описание изобретения
В конструкции соединительной головки в соответствии с настоящим изобретением, в случае толстостенной стальной трубы малого диаметра с отношением t (толщина)/D (наружный диаметр)<0,3, осевое расстояние L1 от конца соединительной головки до задней поверхности участка кольцевого фланца ограничено диапазоном от 0,38D до 0,6D, потому что, если это отношение меньше, чем 0,38D, головка не может быть сформирована, в то время как, если оно больше, чем 0,6D, образуется углубление, и это углубление постепенно увеличивается. Кроме того, внешний диаметр D1 участка кольцевого фланца установлен равным от 1,2D до 1,4D, потому что, если он меньше, чем 1,2D, не может быть обеспечена большая площадь прижима для передачи большого осевого усилия при зажиме с сопряженной частью, в то время как, если он больше, чем 1,4D, образуется углубление, и это углубление постепенно увеличивается.
Кроме того, в конструкции соединительной головки в соответствии с настоящим изобретением, в случае толстостенной стальной трубы малого диаметра с отношением t (толщина)/D (наружный диаметр)≥0,3, осевое расстояние L1 от конца соединительной головки до задней поверхности участка кольцевого фланца ограничено в пределах от 0,38D до 0,7D, потому что, если оно меньше, чем 0,38D, головка не может быть сформирована, в то время как, если оно больше, чем 0,7D, образуется углубление, и это углубление постепенно увеличивается. Причина, по которой сферический радиус R посадочной поверхности и наружный диаметр D1 участка кольцевого фланца численно ограничены, является той же, что и в случае толстостенной стальной трубы малого диаметра с отношением t (толщина)/D (наружный диаметр)<0,3, и эта причина здесь не поясняется.
Кроме того, в настоящем изобретении угол θ при вершине конической поверхности, продолжающейся от сферической посадочной поверхности до участка кольцевого фланца или рядом с участком кольцевого фланца и сужающейся к концу, ограничен 50-60 градусами по следующим причинам.
В конструкции соединительной головки труб высокого давления для впрыска топлива в соответствии с настоящим изобретением, когда на стороне трубы впрыска используется более твердый материал, чем материал сопряженной части, или материал, имеющий твердость, близкую к твердости сопряженной части, существует опасность, что сопряженная посадочная поверхность пластично деформируется посадочной поверхностью соединительной головки при зажиме конца, и вмятина (выемка) образуется на конической поверхности соединительной головки в соответствии с настоящим изобретением. Поэтому в настоящем изобретении используют технические средства для установки должным образом угла вершины конической поверхности в соединительной головке. Таким образом, определено, что благодаря увеличению угла при вершине конической поверхности соединительной головки, что увеличивает ширину поверхности контакта относительно сопряженной посадочной поверхности (давление, принимаемое посадочной поверхностью), образуемой при зажиме трубы впрыска, предотвращается повышение максимального давления поверхности контакта, и можно уменьшить деформацию (глубину удара сопряженной посадочной поверхности), и можно сделать малой величину остаточной деформации сопряженной посадочной поверхности. При этом определили, что правильный угол при вершине конической поверхности составляет 50-60 градусов. Если угол θ при вершине конической поверхности меньше 50 градусов, эффект увеличения поверхности контакта с сопряженной посадочной поверхностью не может быть получен в достаточной степени, но сопряженная посадочная поверхность при этом будет деформирована, в результате чего образуется вмятина (выемка), в то время как, если угол θ при вершине конической поверхности превышает 60 градусов, угол становится большим, чем угол при вершине сопряженной посадочной поверхности, которая обычно является конической поверхностью с углом при вершине 60 градусов, и сборка при этом не может быть выполнена.
Угол θ при вершине конической поверхности на стороне впрыска трубы в настоящем изобретении ограничен 50-60 градусами, поскольку был учтен тот факт, что для стороны впрыска трубы использовали более твердый материал, чем материал сопряженной части, или материал, близкий по твердости материалу сопряженной части, но если твердость материала на стороне сопряженной части больше, чем на стороне впрыска трубы, угол при вершине конической поверхности на стороне впрыска трубы может составлять 25-40 градусов, и при этом углубление может быть в большей степени выражено.
Кроме того, в настоящем изобретении максимальный диаметр конической поверхности ограничен от 1,03D до 1,09D, поскольку, если он меньше, чем 1,03D, кромка максимального участка диаметра конической поверхности сталкивается с сопряженной посадочной поверхностью при зажиме концевой части, давление поверхности контакта участка увеличивается, и увеличивается деформация сопряженной посадочной поверхности (посадочной поверхности, принимающей давление), в то время как, если он больше, чем 1,09D, объем вне соединительной головки становится настолько большим, что возникает опасность, что складка или тому подобное образуется на внутренней поверхности соединительной головки.
Кроме того, длина шайбы установлена в пределах от 0,5D до 2,0D, поскольку, если она меньше, чем 0,5D, ухудшается пригодность к сборке шайбы на трубе высокого давления для впрыска топлива, в то время как, если она больше, чем 2,0D, длина всей гайки становится слишком большой, и ухудшаются характеристики компоновки, что также приводит к увеличению веса и повышает затраты.
В качестве толстостенной стальной трубы малого диаметра в настоящем изобретении можно использовать трубы из нержавеющей стали, трубы из ТРИП-стали с пластичностью, обусловленной мартенситным превращением, трубы из углеродистой стали и т.п.
В конструкции соединительной головки в соответствии с настоящим изобретением участок кольцевого фланца выполнен на кольцевом выступе, выступающем наружу в радиальном направлении трубы от максимального диаметра сферической поверхности, составляющей посадочную поверхность для обеспечения большей площади прижима так, чтобы большее осевое усилие было передано при зажиме с сопряженной частью.
Кроме того, поверхность контакта шайбы затяжной гайки выполнена в виде сферической поверхности, и сферический радиус ограничен от 1,0D до 2,5D, поскольку, если он меньше, чем 1,0D, возникает опасность, что часть, находящаяся в контакте с гайкой, приближается к внутреннему диаметру шайбы и деформирует шайбу, что вызывает разрыв трубы, в то время как, если он больше, чем 2,5D, поверхность контакта приближается к внешней периферии шайбы и деформирует внешнюю концевую кромку шайбы в направлении стороны наружного диаметра и сводит ее в контакт с внутренней периферийной поверхностью гайки.
Кроме того, поверхность контакта шайбы затяжной гайки выполнена в виде конической поверхности, и угол θ1 при вершине конической поверхности ограничен от 90 до 150 градусов, поскольку, если он меньше, чем 90 градусов, возникает опасность, что поверхность контакта с шайбой приблизится к внешней периферии шайбы и деформирует внутреннюю периферийную поверхность гайки, уменьшая осевое усилие, в то время как, если он больше, чем 150 градусов, участок контакта с шайбой приближается к внутреннему диаметру шайбы и деформирует шайбу в направлении стороны внутреннего диаметра, что вызывает разрыв трубы.
Кроме того, в конструкции соединительной головки в соответствии с настоящим изобретением, поскольку условие формирования конической поверхности состоит в том, что, когда внутренний диаметр толстостенной стальной трубы малого диаметра составляет Din, диаметр DT отверстия соединительной головки устанавливают от 1,2Din до 1,6Din и глубина LT сужения конической поверхности составляет от 0,65L1 до 1,3L1 на внутренней поверхности соединительной головки по следующим причинам.
Если диаметр DT отверстия соединительной головки меньше, чем 1,2Din, пространство, составляющее соединительную головку, является малым, необходим больший объем, и при этом вряд ли возможно уменьшение размера углубления, в то время как, если он больше, чем 1,6Din, толщина конца соединительной головки чрезвычайно уменьшается, что делает формование геометрически невозможным, и конец соединительной головки проявляет тенденцию легко деформироваться при зажиме с сопряженной частью.
Если глубина LT сужения меньше, чем 0,65L1, невозможно в достаточной степени получить эффект увеличения объема пространства на конце соединительной головки для уменьшения объема стали, в то время как, если она больше, чем 1,3L1, толщина, удерживаемая между металлическим сердечником матрицы формы и зажимом, становится меньше, чем первоначальная толщина, что затрудняет механическую обработку и снижает устойчивость к усталости изгиба в условиях вибрации.
Отверстие головки в настоящем изобретении выполнено расширяющимся для уменьшения сопротивления притоку топлива в трубу и уменьшения потерь давления.
Вариант выполнения
На фиг.1 показан вид в продольном разрезе, иллюстрирующий первый вариант выполнения конструкции соединительной головки труб высокого давления для впрыска топлива в соответствии с настоящим изобретением, на фиг.2 показан вид сбоку в продольном разрезе, иллюстрирующий второй вариант выполнения конструкции соединительной головки, на фиг.3 показан увеличенный вид сбоку в продольном разрезе, иллюстрирующий участок посадочной поверхности второго варианта выполнения, показанного на фиг.2, на фиг.4 показан увеличенный вид сбоку в продольном разрезе, иллюстрирующий основную часть третьего варианта выполнения конструкции соединительной головки, на фиг.5 показан увеличенный вид сбоку в продольном разрезе, иллюстрирующий основную часть четвертого варианта выполнения конструкции соединительной головки, на фиг.6 показан увеличенный вид сбоку в продольном разрезе, иллюстрирующий основную часть пятого варианта выполнения конструкции соединительной головки, на фиг.7 показан увеличенный вид сбоку в продольном разрезе, иллюстрирующий основную часть шестого варианта выполнения конструкции соединительной головки, на фиг.8 показан пояснительный вид величины деформации (глубины h вмятины) сопряженной посадочной поверхности в варианте выполнения в соответствии с настоящим изобретением, на фиг.9 показан вид сбоку, иллюстрирующий состояние, в котором шайба (шайба в виде втулки) установлена на соединительной головке, показанной на фиг.1, на фиг.10 показан увеличенный вид в продольном разрезе участка контактного зацепления между шайбой и гайкой, на фиг.11 показан увеличенный вид сбоку в продольном разрезе, иллюстрирующий основную часть седьмого варианта выполнения конструкции соединительной головки труб высокого давления для впрыска топлива в соответствии с настоящим изобретением, на фиг.12 показан вид сбоку в продольном разрезе, иллюстрирующий восьмой вариант выполнения конструкции соединительной головки, на фиг.13 показан вид сбоку в продольном разрезе, иллюстрирующий девятый вариант выполнения конструкции соединительной головки, на фиг.14 показан вид сбоку в продольном разрезе, иллюстрирующий десятый вариант выполнения конструкции соединительной головки, на фиг.15 показан пояснительный вид в продольном разрезе, иллюстрирующий пример способа механической обработки в соответствии со способом формования соединительной головки, показанной на фиг.1, и на фиг.16 показан пояснительный вид в продольном разрезе, иллюстрирующий другой пример способа механической обработки в соответствии со способом формования соединительной головки, показанной на фиг.1, в котором ссылочной позицией 1 обозначена толстостенная стальная труба малого диаметра, ссылочной позицией 2 обозначена соединительная головка, ссылочной позицией 2a обозначена коническая поверхность, ссылочной позицией 3 обозначена сферическая посадочная поверхность (поверхность прессовой посадки), ссылочными позициями 4, 4a, 4b, и 4c обозначены, по существу, конические поверхности, ссылочной позицией 4d обозначена цилиндрическая поверхность, ссылочной позицией 5 обозначен участок кольцевого фланца, ссылочной позицией 5a обозначена задняя поверхность, выполненная в виде конической поверхности (сужающаяся поверхность), ссылочной позицией 6 обозначена сопряженная часть, ссылочной позицией 6a обозначена посадочная поверхность (посадочная поверхность, принимающая давление), ссылочной позицией 7 обозначено отверстие головки, ссылочной позицией 8 обозначена шайба (шайба в виде втулки), ссылочной позицией 9 обозначена затяжная гайка, ссылочными позициями 10, 10' обозначены зажимы, и ссылочной позицией 11 обозначен пробивочный элемент.
Толстостенная стальная труба 1 малого диаметра изготовлена из стали, выполнена в виде толстостенной трубы относительно малого диаметра из нержавеющей стали, ТРИП-стали с пластичностью, обусловленной мартенситным превращением, углеродистой стали для труб высокого давления, легированной стали и т.п., заранее отрезанная до заданного размера и имеющая диаметр D трубы 6-10 мм, и толщину t приблизительно 1,25-3,5 мм.
Конструкция соединительной головки труб высокого давления для впрыска топлива в соответствии с первым вариантом выполнения, показанным на фиг.1, содержит на соединительном конце толстостенной стальной трубы 1 малого диаметра сферическую посадочную поверхность 3 с внешней периферийной поверхностью, соответствующей сопряженному посадочному участку, участок 5 кольцевого фланца, расположенный на расстоянии от посадочной поверхности 3 в направлении центра оси трубы, коническую поверхность 4, продолжающуюся от посадочной поверхности 3 к участку 5 кольцевого фланца и сужающуюся к концу, и имеющую искривленную или прямую форму контура сечения в осевом направлении трубы, и отверстие 7 головки с расширяющейся формой, и также имеет соединительную головку 2 внутри толстостенной стальной трубы 1 малого диаметра, в которой присутствует небольшое углубление, или углубление отсутствует, так как, по существу, плоская цилиндрическая поверхность имеет контур сечения в осевом направлении трубы, близкий к диаметру внутренней периферийной поверхности стальной трубы 4. Мягкий слой (обезуглероженный слой) может быть предусмотрен на посадочной поверхности 3.
В описанной выше соединительной головке 2 осевое расстояние L1 от конца соединительной головки до задней поверхности участка 5 кольцевого фланца составляет от 0,38D до 0,6D, если отношение t/D толстостенной стальной трубы 1 малого диаметра меньше, чем 0,3, в то время как оно составляет от 0,38D до 0,7D, если отношение t/D толстостенной стальной трубы 1 малого диаметра равно 0,3 или больше, сферический радиус R посадочной поверхности 3 составляет от 0,45D до 0,65D, и наружный диаметр D1 участка 5 кольцевого фланца составляет от 1,2D до 1,4D. Положение P центра сферы посадочной поверхности 3 расположено на стороне, противоположной концу трубы в осевом направлении трубы участка 5 кольцевого фланца, а не в положении конца трубы.
Конструкция соединительной головки труб высокого давления для впрыска топлива в соответствии со вторым вариантом выполнения, показанным на фиг.2 и 3, имеет сферическую посадочную поверхность 3 с внешней периферийной поверхностью, соответствующей сопряженному посадочному участку, участок 5 кольцевого фланца, расположенный на расстоянии от посадочной поверхности 3 в направлении центра оси трубы, коническую поверхность 4, продолжающуюся от сферической посадочной поверхности 3 и имеющую угол θ при вершине от 50 до 60 градусов на стороне участка кольцевого фланца, и максимальный диаметр D3 от 1,03D до 1,09D, цилиндрическую поверхность 4d, продолжающуюся от участка максимального диаметра конической поверхности 4 и образованную между ним и участком 5 кольцевого фланца, и отверстие 7 головки с расширяющейся формой, а также имеет соединительную головку 2 внутри толстостенной стальной трубы 1 малого диаметра, в которой имеется небольшое углубление, или углубление отсутствует, так как, по существу, плоская цилиндрическая поверхность имеет контур сечения в осевом направлении трубы, близкий к диаметру внутренней периферийной поверхности стальной трубы 1.
В этой соединительной головке также осевое расстояние L1 от конца соединительной головки до задней поверхности участка 5 кольцевого фланца, сферический радиус R посадочной поверхности 3 и положение центра сферы посадочной поверхности 3 являются такими же, как показаны на фиг.1. На этом чертеже ссылочной позицией 6 обозначена сопряженная часть, а ссылочной позицией 6a обозначена посадочная поверхность сопряженной части 6.
Конструкция соединительной головки труб высокого давления для впрыска топлива в соответствии с третьим вариантом выполнения, показанным на фиг.4, имеет, так же как и в варианте, показанном на фиг.2 и 3, сферическую посадочную поверхность 3 с внешней периферийной поверхностью, соответствующей сопряженному посадочному участку, участок 5 кольцевого фланца, расположенный на расстоянии от посадочной поверхности 3 в направлении центра оси трубы, коническую поверхность 4, продолжающуюся от сферической посадочной поверхности 3 и имеющую угол θ при вершине от 50 до 60 градусов на стороне участка кольцевого фланца и максимальный диаметр D3 от 1,03D до 1,09D, и коническую поверхность 4a, продолжающуюся от участка D3 максимального диаметра конической поверхности 4 и образованную между ним и участком 5 кольцевого фланца.
В этой соединительной головке также осевое расстояние L1 от конца соединительной головки до задней поверхности участка 5 кольцевого фланца, сферический радиус R посадочной поверхности 3 и положение центра сферы посадочной поверхности 3 является такими же, как показано на фиг.1.
Конструкция соединительной головки труб высокого давления для впрыска топлива в соответствии с четвертым вариантом выполнения, показанным на фиг.5, имеет, так же как показано на фиг.4, сферическую посадочную поверхность 3 с внешней периферийной поверхностью, соответствующей сопряженному посадочному участку, участок 5 кольцевого фланца, расположенный на расстоянии от посадочной поверхности 3 в направлении центра оси трубы, коническую поверхность 4, продолжающуюся от сферической посадочной поверхности 3 и имеющую угол θ при вершине от 50 до 60 градусов на стороне участка кольцевого фланца и максимальный диаметр D3 от 1,03D до 1,09D, и цилиндрическую поверхность 4d, продолжающуюся от максимального диаметра D3 участка конической поверхности 4 и образованную между ним и участком 5 кольцевого фланца.
В этой соединительной головке также осевое расстояние L1 от конца соединительной головки до задней поверхности участка 5 кольцевого фланца, сферический радиус R посадочной поверхности 3 и положение центра сферы посадочной поверхности 3 являются такими же, как показано на фиг.1.
Конструкция соединительной головки трубы высокого давления для впрыска топлива в соответствии с пятым вариантом выполнения, показанным на фиг.6, имеет сферическую посадочную поверхность 3 с внешней периферийной поверхностью, соответствующей сопряженному посадочному участку, участок 5 кольцевого фланца, расположенный на расстоянии от посадочной поверхности 3 в направлении центра оси трубы, коническую поверхность 4, продолжающуюся от сферической посадочной поверхности 3 и имеющую угол θ при вершине от 50 до 60 градусов на стороне участка кольцевого фланца, и максимальный диаметр D3 от 1,03D до 1,09D, и выпуклую коническую поверхность 4b, продолжающуюся от участка D3 максимального диаметра конической поверхности 4, образованную между ним и участком 5 кольцевого фланца и имеющую радиус R1, и контур осевого сечения трубы, выполненный, по существу, в виде дуги.
В этой соединительной головке также осевое расстояние L1 от конца соединительной головки до задней поверхности участка 5 кольцевого фланца, сферический радиус R посадочной поверхности 3 и положение центра сферы посадочной поверхности 3 являются такими же, как показано на фиг.1.
Конструкция соединительной головки труб высокого давления для впрыска топлива в соответствии с шестым вариантом выполнения, показанным на фиг.7, имеет сферическую посадочную поверхность 3 с внешней периферийной поверхностью, соответствующей сопряженному посадочному участку, участок 5 кольцевого фланца, расположенный на расстоянии от посадочной поверхности 3 в направлении центра оси трубы, коническую поверхность 4, продолжающуюся от сферической посадочной поверхности 3 и имеющую угол θ при вершине от 50 до 60 градусов на стороне участка кольцевого фланца и максимальный диаметр D3 от 1,03D до 1,09D, и выступающую коническую поверхность 4c, продолжающуюся от участка D3 максимального диаметра конической поверхности 4, образованную между ним и участком 5 кольцевого фланца, и имеющую радиус R2 и контур осевого сечения трубы, по существу, выпуклой формы.
В этой соединительной головке также осевое расстояние L1 от конца соединительной головки до задней поверхности участка 5 кольцевого фланца, сферический радиус R посадочной поверхности 3 и положение центра сферы посадочной поверхности 3 являются такими же, как показано на фиг.1.
В случае конструкции соединительной головки труб высокого давления для впрыска топлива, показанной на фиг.1, если твердость трубы впрыска больше, чем твердость сопряженного части, или близка к твердости сопряженной части, как упомянуто выше, посадочная поверхность 3 соединительной головки врезается в посадочную поверхность 6a (посадочной поверхности, принимающей давление) сопряженной части 6, по мере увеличения крутящего момента затяжки, как показано на фиг.8, и они обе деформируются, и вмятина 6a', показанная в виде глубины h вмятины, может быть образована на сопряженной посадочной поверхности 6a. Однако в случае конструкции соединительной головки труб высокого давления для впрыска топлива, показанной на фиг.2-7, поскольку угол конической поверхности 4 соединительной головки является большим, ширина поверхности контакта увеличивается при сжатии, и даже если твердость трубы впрыска больше, чем твердость сопряженной части 6 или близка к твердости сопряженной части, глубина h вмятины 6a', образующейся на сопряженной посадочной поверхности 6a, может быть улучшена, и величину остаточной деформации сопряженной посадочной поверхности можно уменьшить.
Кроме того, шайба 8 в настоящем изобретении, показанная на фиг.9 и 10, плотно прилегает или свободно прилегает к нижней части горлышка участка 5 кольцевого фланца посредством обжатия или тому подобного. Поверхность 8-1 контакта с затяжной гайкой 9 шайбы 8 выполнена сферической, и сферический радиус R2 составляет от 1,0D до 2,5D. Кроме того, поверхность 9-1 контакта с шайбой 8 затяжной гайки 9 выполнена в виде конической поверхности, и угол θ при вершине конуса составляет от 90 до 150 градусов.
В качестве шайбы с плотной посадкой или свободной посадкой на нижней части горлышка участка 5 кольцевого фланца, кроме цилиндрической, можно использовать цилиндрическую шайбу, имеющую фланец на стороне конца головки или на задней концевой стороне. В случае цилиндрической шайбы, имеющей фланец на задней концевой стороне головки, поверхность контакта затяжной гайки выполнена также сферической. В случае цилиндрической шайбы, имеющей фланец на задней концевой стороне, поверхность контакта с затяжной гайкой 9 может быть плоской поверхностью, перпендикулярной оси трубы, сужающейся поверхностью, диаметр которой уменьшается к задней части оси трубы, или выпуклой сферической поверхностью.
Соединительная головка 2 трубы высокого давления для впрыска топлива в соответствии с седьмым вариантом выполнения, показанным на фиг.11, имеет участок 2-1 большого диаметра, продолжающийся от задней поверхности участка 5 кольцевого фланца и имеющий наружный диаметр D2 трубы от 1,02D до 1,08D по длине, по существу, соответствующей длине шайбы 8, и также имеет сужающийся участок 2-2, продолжающийся от участка 2-1 большого диаметра, и наружный диаметр которого плавно уменьшается в осевом направлении трубы.
Кроме того, в восьмом варианте выполнения, показанном на фиг.12, показана соединительная головка 2 для трубы высокого давления для впрыска топлива, имеющая относительно тонкую трубу (внутренний диаметр Din составляет, например, от 0,4D до 0,63D) и относительно большое сферическое тело посадочной поверхности на конце (сферический радиус R посадочной поверхности составляет, например, от 0,57D до 0,65D), и соединительная головка 2 выполнена с конической поверхностью 2a с отверстием DT соединительной головки от 1,2Din до 1,6Din, и глубина LT сужения конической поверхности, образованной на внутренней поверхности соединительной головки, составляет от 0,65L1 до 1,3L1, когда внутренний диаметр толстостенной стальной трубы 1 малого диаметра равен Din. Благодаря наличию конической поверхности 2a на участке внутреннего диаметра соединительной головки 2, объем пространства, составляющего соединительную головку, может быть увеличен, что уменьшает объем стали, и при активном приведении металлического сердечника в контакт с внутренней поверхностью головки при формовании головки с помощью способа формования головки, в котором используется металлический сердечник, который будет описан ниже, уменьшается изгиб, и устраняется углубление или уменьшается в максимально возможной степени.
Кроме того, в девятом варианте выполнения, показанном на фиг.13, используется толстостенная стальная труба малого диаметра с относительно малой толщиной трубы (с внутренним диаметром Din, например, от 0,4D до 0,63D), так же как и в трубе высокого давления для впрыска топлива, представленной в восьмом варианте выполнения, показанном на фиг.12, и имеет коническую поверхность 2a с отверстием DT соединительной головки от 1,2Din до 1,6Din и глубиной LT сужения конической поверхности от 0,65L1 до 1,3L1, образованной на внутренней поверхности соединительной головки, и задняя поверхность 5a участка 5 кольцевого фланца выполнена в виде конической поверхности (сужающейся поверхности), диаметр которой уменьшается к задней части оси трубы. В случае соединительной головки 2, в которой задняя поверхность 5a участка 5 кольцевого фланца выполнена в виде конической поверхности, где внутренний диаметр Din трубы находится, например, в диапазоне от 0,4D до 0,63D, благодаря тому участок внутреннего диаметра выполнен коническим, объем пространства, составляющего соединительную головку, может быть увеличен для уменьшения объема стали, что позволяет предотвратить образование углубления на внутренней поверхности головки, или такое углубление может быть уменьшено в максимально возможной степени. L1 в конструкции соединительной головки в этом варианте выполнения обозначает осевое расстояние от конца соединительной головки до конца на задней поверхности участка 5 кольцевого фланца, как показано на чертеже.
Варианты выполнения, показанные на фиг.12 и 13, иллюстрируют соединительную головку, в которой коническая поверхность 2a выполнена с глубиной LT сужения конической поверхности, равной 1,3L1, которая больше, чем осевое расстояние L1 до задней поверхности участка 5 кольцевого фланца, но в десятом варианте выполнения, показанном на фиг.14, иллюстрируется соединительная головка, коническая поверхность 2a которой выполнена с глубиной LT сужения конической поверхности, равной 0,7L1, которая меньше, чем осевое расстояние L1 до задней поверхности участка 5 кольцевого фланца. В случае соединительной головки 2, благодаря тому, что участок внутреннего диаметра выполнен коническим, объем пространства, составляющего соединительную головку, может быть увеличен для уменьшения объема стали, при этом углубление, образующееся на главной внутренней поверхности, может быть устранено или уменьшено в максимально возможной степени.
Способ формования соединительной головки 2 для труб высокого давления для впрыска топлива, показанной на фиг.1 в соответствии с настоящим изобретением, будет описан со ссылкой на фиг.15 и 16.
В настоящем изобретении в соединительной головке 2 предусмотрен запас L для обработки, его зажимают зажимами 10, 10' и используют пробивочный элемент 11, в котором выполнены сферическая поверхность 11-1, коническая поверхность 11-2, плоский участок 11-3 и металлический сердечник 11-4, которые соответствуют каждой из сферической посадочной поверхности 3 соединительной головки 2, конической поверхности 4, участку 5 кольцевого фланца, шайбе 8, осевому расстоянию L1 от конца соединительной головки до задней поверхности участка кольцевого фланца, наружному диаметру D1 участка кольцевого фланца и сферическому радиусу R посадочной поверхности 3.
В способе формования головки, показанном на фиг.15, короткая и цилиндрическая шайба 8 установлена на конце толстостенной стальной трубы 1 малого диаметра, полученном в результате отрезания до заданной длины и расточки отверстия конца, заранее оставляя при этом запас L для обработки соединительной головки на концевой стороне, и затем, удерживая стальную трубу 1 с помощью зажима 10, конец стальной трубы 1 прессуют пробивочным элементом 11 в направлении центра оси трубы. При таком прессовании участок запаса для обработки толстостенной стальной трубы 1 приобретает свойства пластичной текучести, и может быть получена соединительная головка 2 на конце толстостенной стальной трубы 1, содержащая сферическую посадочную поверхность 3 с внешней периферийной поверхностью, соответствующей участку сопряженной посадочной поверхности, участок 5 кольцевого фланца, расположенный на расстоянии от посадочной поверхности 3 в направлении центра оси трубы, коническую поверхность 4, продолжающуюся от посадочной поверхности до участка 5 кольцевого фланца и сужающуюся к концу, и отверстие 7 головки с расширяющейся формой, имеющее внутреннюю периферийную поверхность головки с, по существу, плоской стороной ближе к внутренней периферийной поверхности стальной трубы и с остаточным сжимающим напряжением около внутренней периферии головки. В случае этого способа, так как шайбу 8 устанавливают заранее, оставляя запас L для обработки соединительной головки на концевой стороне, и затем выполняют формование прессованием в состоянии, когда деталь удерживают близко к концу с помощью зажима 10, обеспечивается прессовое соединение шайбы 8 на нижней части горлышка головки, но шайба 8 может быть установлена на нижней части горлышка головки после формования прессованием в состоянии, когда шайба 8 отделена от зажима, и ее свободно устанавливают на стальной трубе. Способ формования соединительной головки в состоянии, когда шайбу 8 устанавливают свободно, показан на фиг.16, как пример, в котором шайба 8 отделена от зажима 10', и ее свободно устанавливают на толстостенной стальной трубе 1 малого диаметра, полученной в результате отрезания до заданной длины с расточкой отверстия на конце, при этом стальную трубу удерживают зажимом 10', оставляя запас L для обработки головки, и конец стальной трубы 1 прессуют пробивочным элементом 11 в направлении центра оси трубы. В результате такого прессования, так же как описано выше, участок запаса L для обработки головки толстостенной стальной трубы 1, проявляет свойства пластичной текучести, и на конце толстостенной стальной трубы 1 может быть получена соединительная головка 2, включающая в себя сферическую посадочную поверхность 3 с внешней периферийной поверхностью, соответствующей сопряженному посадочному участку, участок 5 кольцевого фланца, расположенный на расстоянии от посадочной поверхности 3 в направлении центра оси трубы, коническую поверхность 4, продолжающуюся от посадочной поверхности до участка 5 кольцевого фланца и сужающуюся к концу, и отверстие 7 головки с расширяющейся формой, имеющее внутреннюю периферийную поверхность головки с, по существу, плоской стороной, близкой к внутренней периферийной поверхности стальной трубы и с остаточным сжимающим напряжением около внутренней окружности головки. В случае этого способа шайбу 8 перемещают к нижней части горлышка головки и закрепляют после формования прессованием.
Когда требуется сформовать соединительную головку, имеющую участок 2-1 большого диаметра и сужающийся участок 2-2, показанный на фиг.11, само собой разумеется, что используются зажимы 10, 10' в соответствии с размером участка 2-1 большого диаметра и сужающегося участка 2-2. Кроме того, в случае соединительной головки труб высокого давления для впрыска топлива, имеющих соединение с расширяющейся формой, с круговой расточкой или круглой расточенной стороной, или соединительной головки для труб высокого давления для впрыска топлива с участком внутреннего диаметра с конической формой, формование может быть выполнено, используя пробивочный элемент 11 в способе формования головки, показанной на фиг.12, в котором корневой участок металлического сердечника 11-4 выполнен с большим диаметром сужающейся формы (см. фиг.12, 13, 14 и 15 патента Японии №55-35220).
Таким образом, в соответствии с описанным выше способом формования в соответствии с настоящим изобретением, если отношение t/D толстостенной стальной трубы малого диаметра меньше, чем 0,3, осевое расстояние L1 от конца соединительной головки 2 до задней поверхности участка 5 кольцевого фланца составляет от 0,38D до 0,6D, в то время как, если отношение t/D равно 0,3 или больше, оно составляет от 0,38D до 0,7D, сферический радиус R посадочной поверхности 3 составляет от 0,45D до 0,65D, и наружный диаметр D1 участка 5 кольцевого фланца составляет от 1,2D до 1,4D, и так как шайба 8 плотно установлена или свободно установлена на нижней части горлышка участка 5 кольцевого фланца, и внутренняя периферийная поверхность головки имеет, по существу, плоскую поверхность близко к внутренней периферийной поверхности стальной трубы, существует небольшое углубление на внутренней периферийной поверхности головки, и может быть получена соединительная головка 2 с остаточным сжимающим напряжением около внутренней окружности головки. Кроме того, даже в случае соединительной головки 2 трубы высокого давления для впрыска топлива с относительно малой толщиной и относительным большим сферическим телом концевой посадочной поверхности (сферический радиус R посадочной поверхности составляет, например, от 0,57D до 0,65D), в дополнение к условию осевого расстояния L1, сферического радиуса R посадочной поверхности 3 и наружного диаметра D1 участка 5 кольцевого фланца, благодаря тому, что внутри соединительная головка имеет коническую форму с диаметром DT отверстия от 1,2Din до 1,6Din и глубиной LT сужения от 0,65L1 до 1,3L1, углубление устраняют или уменьшают в максимально возможной степени.
В конструкции соединительной головки труб высокого давления для впрыска топлива, показанной на фиг.2-7, угол при вершине конической поверхности на стороне соединительной головки и максимальный диаметр конической поверхности определены как средство предотвращения деформации (образования вмятины) на посадочной поверхности сопряженной части, но напротив, на посадочной поверхности сопряженной части может быть заранее выполнена выпуклая часть, учитывающая величину деформации посадочной поверхности сопряженной части. В качестве условия для формирования выпуклой части на сопряженной части в этом случае следует учесть при установке материал трубы впрыска и сопряженной части, твердость посадочной поверхности, ширину поверхности контакта и т.п.
В соединительной головке 2 в соответствии с настоящим изобретением мягкий слой (обезуглероженный слой), предусмотренный на посадочной поверхности 3, образуют с помощью термообработки перед формованием или после формования.
Здесь показана соединительная головка 2, задняя поверхность участка 5 кольцевого фланца которой имеет кольцевую плоскую поверхность, перпендикулярную оси трубы, и коническую поверхность (сужающуюся поверхность), диаметр которой уменьшается к задней части оси трубы, но само собой разумеется, что задняя поверхность участка 5 кольцевого фланца не ограничена кольцевой плоской поверхностью, перпендикулярной оси трубы, и конической поверхностью (сужающейся поверхностью), диаметр которой уменьшается к задней части оси трубы, но она может быть выполнена как кольцевая выступающая сферическая поверхность или в виде выточки со сферической поверхностью, или в виде выступающей поверхности, или поверхности углубления, диаметр которого уменьшается к задней части оси трубы.
Первый вариант выполнения
Используя толстостенную стальную трубу малого диаметра с диаметром D трубы 8,0 мм, внутренним диаметром Din трубы 4,0 мм и толщиной t 2,0 мм (t/D=0,25), (материал: EN Е355), после расточки отверстия на конце стальной трубы соединительную головку, показанную на фиг.1, формуют с помощью способа формования головки, показанного на фиг.15. Для диаметра D трубы и толщины t толстостенной стальной трубы малого диаметра в этом варианте выполнения осевое расстояние L1 от конца полученной соединительной головки до задней поверхности участка кольцевого фланца, сферический радиус R посадочной поверхности и наружный диаметр D1 участка кольцевого фланца составляют L1=3,9 мм, R=4,2 мм и D1=10,0 мм соответственно, при этом не было обнаружено образования углубления (кольцевой канавки) на внутренней периферийной поверхности соединительной головки.
Второй вариант выполнения
Используя толстостенную стальную трубу малого диаметра с диаметром D трубы 8,0 мм, внутренним диаметром Din трубы 4,0 мм и толщиной t 2,0 мм (t/D=0,25) (материал: EN E355), после расточки отверстия на конце стальной трубы соединительную головку с формой сечения, показанной на фиг.3, формовали, используя пробивочный элемент 11 с корневым участком металлического сердечника 11-4 сужающейся формы с головкой с большим диаметром, используя способ формования, показанный на фиг.15. Для диаметра D трубы и толщины t толстостенной стальной трубы малого диаметра в этом варианте выполнения осевое расстояние L1 от конце полученной соединительной головки до задней поверхности участка кольцевого фланца, сферический радиус R посадочной поверхности, наружный диаметр D1 участка кольцевого фланца, угол θ при вершине конической поверхности и максимальный диаметр D3 конической поверхности составляют L1=3,9 мм, R=4,2 мм, D1=10,0 мм, θ=56 градусов и D3=8,5 мм, и твердость материала в непосредственной близости к посадочной поверхности составляет Hv 320.
Чтобы проверить деформацию посадочной поверхности (посадочной поверхности, принимающей давление) сопряженной части, когда трубу впрыска, имеющую такую соединительную головку, собирали на сопряженной части с твердостью материала в непосредственной близости к посадочной поверхности Hv 280 и затем высвобождали, трубу впрыска затягивали на сопряженной части с нагрузкой крепления 25 кН и затем высвобождали. При этом глубина h вмятины, остающейся на посадочной поверхности, составила 25 мкм в случае соединительной головки, показанной на фиг.1, в то время как она составила 15 мкм в случае соединительной головки в соответствии с данным вариантом выполнения, что показывает, что величина остаточной деформации на посадочной поверхности сопряженной части может быть улучшена на 40%.
Третий вариант выполнения
Используя толстостенную стальную трубу малого диаметра с диаметром D трубы 6,0 мм, внутренним диаметром Din трубы 3,0 мм и толщиной t 1,5 мм (t/D=0,25) (материал: EN E355), после расточки отверстия на конце стальной трубы формовали соединительную головку с конической поверхностью, показанную на фиг.12, используя пробивочный элемент 11 с корневым участком металлического сердечника 11-4 сужающейся формы с головкой с большим диаметром, используя способ формования, показанный на фиг.15. Для диаметра D трубы, внутреннего диаметра Din трубы и толщины t толстостенной стальной трубы малого диаметра в этом варианте выполнения осевое расстояние L1 от конца полученной соединительной головки до задней поверхности участка кольцевого фланца, сферический радиус R посадочной поверхности, наружный диаметр D1 участка кольцевого фланца, глубина LT сужения конической поверхности и диаметр DT отверстия на конце составили L1=3,0 мм, R=3,75 мм, D1=8,4 мм, LT=2,8 мм, DT=4,2 мм, при этом не было обнаружено образования углубления (кольцевой канавки) на внутренней периферийной поверхности соединительной головки.
Четвертый вариант выполнения
Используя толстостенную стальную трубу малого диаметра с диаметром D трубы 6,0 мм, внутренним диаметром Din трубы 3,0 мм и толщиной t 1,5 мм (t/D=0,25) (материал: EN E355), после расточки отверстия на конце стальной трубы соединительную головку с конической поверхностью, показанную на фиг.12, формовали, используя пробивочный элемент 11 с корневым участком металлического сердечника 11-4 сужающейся формы с головкой с большим диаметром, используя способ формования, показанный на фиг.15. Для диаметра D трубы, внутреннего диаметра Din трубы и толщины t толстостенной стальной трубы малого диаметра в этом варианте выполнения осевое расстояние L1 от конца соединительной головки полученной соединительной головки до задней поверхности участка кольцевого фланца, сферический радиус R посадочной поверхности, наружный диаметр D1 участка кольцевого фланца, глубина LT сужения конической поверхности, диаметр DT отверстия на конце и угол θ2 при вершине конической поверхности задней поверхности 5a участка 5 кольцевого фланца составляют L1=2,8 мм, R=3,75 мм, D1=8,4 мм, LT=3,5 мм, DT=3,8 мм и θ2=90 градусов, при этом углубление (кольцевая канавка) образовалось очень слабо на внутренней периферийной поверхности соединительной головки.
Пятый вариант выполнения
Используя толстостенную стальную трубу малого диаметра с диаметром D трубы 6,35 мм, внутренним диаметром Din трубы 4,0 мм и толщиной t 1,675 мм (t/D=0,264) (материал: EN E355), после расточки отверстия на конце стальной трубы соединительную головку, показанную на фиг.1, формовали, используя способ формования головки, показанный на фиг.15. Для диаметра D трубы и толщины t толстостенной стальной трубы малого диаметра в этом варианте выполнения осевое расстояние L1 от конца полученной соединительной головки до задней поверхности участка кольцевого фланца, сферический радиус R посадочной поверхности и наружный диаметр D1 участка кольцевого фланца составили L1=2,5 мм, R=3,75 мм и D1=8,2 мм соответственно, при этом не было обнаружено образования углубления (кольцевой канавки) на внутренней периферийной поверхности соединительной головки.
Шестой вариант выполнения
Используя толстостенную стальную трубу малого диаметра с диаметром D трубы 9,0 мм, внутренним диаметром Din трубы 4,0 мм и толщиной t 2,5 мм (t/D=0,278) (материал: EN E355), после расточки отверстия на конце стальной трубы соединительную головку с формой сечения, показанной на фиг.3, формовали, используя пробивочный элемент 11 с корневым участком металлического сердечника 11-4 сужающейся формы с головкой с большим диаметром, используя способ формования, показанный на фиг.15. Для диаметра D трубы и толщины t толстостенной стальной трубы малого диаметра в этом варианте выполнения осевое расстояние L1 от конца полученной соединительной головки до задней поверхности участка кольцевого фланца, сферический радиус R посадочной поверхности, наружный диаметр D1 участка кольцевого фланца, угол θ при вершине конической поверхности и максимальный диаметр D3 конической поверхности составили L1=4,5 мм, R=4,75 мм, D1=12 мм, θ=56 градусов и D3=9,4 мм, и твердость материала в непосредственной близости к посадочной поверхности составила Hv 320.
Чтобы поверить деформацию посадочной поверхности θ посадочной поверхности, принимающей давление) сопряженной части, когда трубу впрыска, имеющую такую соединительную головку, собирали на сопряженной части с твердостью материала в непосредственной близости к посадочной поверхности Hv 280 и затем высвобождали, трубу впрыска затягивали на сопряженной части с нагрузкой крепления 25 кН и затем высвобождали. При этом глубина h вмятины, остающейся на посадочной поверхности, составила 25 мкм в случае соединительной головки, показанной на фиг.1, в то время как она составила 15 мкм в случае соединительной головки в соответствии с данным вариантом выполнения, что показывает, что величина остаточной деформации на посадочной поверхности сопряженной части может быть улучшена на 40%.
Седьмой вариант выполнения
Используя толстостенную стальную трубу малого диаметра с диаметром D трубы 7,0 мм, внутренним диаметром Din трубы 3,0 мм и толщиной t 2,0 мм (t/D=0,286) (материал: EN E355), после расточки отверстия на конце стальной трубы формовали соединительную головку с конической поверхностью, показанную на фиг.12, используя пробивочный элемент 11 с корневым участком металлического сердечника 11-4 сужающейся формы с головкой с большим диаметром, используя способ формования, показанный на фиг.15. Для диаметра D трубы, внутреннего диаметра Din трубы и толщины t толстостенной стальной трубы малого диаметра в этом варианте выполнения, осевое расстояние L1 от конца полученной соединительной головки до задней поверхности участка кольцевого фланца, сферический радиус R посадочной поверхности, наружный диаметр D1 участка кольцевого фланца, глубина LT сужения конической поверхности и диаметр DT отверстия на конце составили L1=3,5 мм, R=3,7 мм, D1=9,2 мм, LT=3,0 мм и DT=3,7 мм, при этом не было обнаружено образования углубления (кольцевой канавки) на внутренней периферийной поверхности соединительной головки.
Восьмой вариант выполнения
Используя толстостенную стальную трубу малого диаметра с диаметром D трубы 10 мм, внутренним диаметром Din трубы 4,0 мм и толщиной t 3,0 мм (t/D=0,3) (материал: EN E355), после расточки отверстия на конце стальной трубы соединительную головку, показанную на фиг.1, формовали, используя способ формования головки, показанный на фиг.15. Для диаметра D трубы и толщины t толстостенной стальной трубы малого диаметра в этом варианте выполнения осевое расстояние L1 от конца соединительной головки полученной соединительной головки до задней поверхности участка кольцевого фланца, сферический радиус R посадочной поверхности и наружный диаметр D1 участка кольцевого фланца составили L1=5,0 мм, R=5,5 мм и D1=13,0 мм соответственно, при этом не было обнаружено образования углубления (кольцевой канавки) на внутренней периферийной поверхности соединительной головки.
Девятый вариант выполнения
Используя толстостенную стальную трубу малого диаметра с диаметром D трубы 9 мм, внутренним диаметром Din трубы 3,5 мм и толщиной t 2,75 мм (t/D=0,306) (материал: EN E355), после расточки отверстия на конце стальной трубы соединительную головку с формой сечения, показанной на фиг.3, формовали, используя пробивочный элемент 11 с корневым участком металлического сердечника 11-4 сужающейся формы с головкой с большим диаметром, используя способ формования, показанный на фиг.15. Для диаметра D трубы и толщины t толстостенной стальной трубы малого диаметра в этом варианте выполнения осевое расстояние L1 от полученного конца соединительной головки до задней поверхности участка кольцевого фланца, сферический радиус R посадочной поверхности, наружный диаметр D1 участка кольцевого фланца, угол θ при вершине конической поверхности и максимальный диаметр D3 конической поверхности составили L1=4,5 мм, R=4,75 мм, D1=12,0 мм, θ=56 градусов и D3=9,4 мм, и твердость материала в непосредственной близости к посадочной поверхности составила Hv 320.
Чтобы поверить деформацию посадочной поверхности (посадочной поверхности, принимающей давление) сопряженной части, когда трубу впрыска, имеющую такую соединительную головку, собирали на сопряженной части с твердостью материала в непосредственной близости к посадочной поверхности Hv 280 и затем высвобождали, трубу впрыска затягивали на сопряженной части с нагрузкой крепления 25 кН и затем высвобождали. При этом глубина h вмятины, остающейся на посадочной поверхности, составила 25 мкм в случае соединительной головки, показанной на фиг.1, в то время как она составила 15 мкм в случае соединительной головки в соответствии с данным вариантом выполнения, что показывает, что величина остаточной деформации на посадочной поверхности сопряженной части, может быть улучшена на 40%.
Десятый вариант выполнения
Используя толстостенную стальную трубу малого диаметра с диаметром D трубы 8 мм, внутренним диаметром Din трубы 3,0 мм и толщиной t 2,5 мм (t/D=0,313) (материал: EN E355), после расточки отверстия на конце стальной трубы формовали соединительную головку с конической поверхностью, показанную на фиг.12, используя пробивочный элемент 11 с корневым участком металлического сердечника 11-4 сердечника сужающейся формы с головкой с большим диаметром, используя способ формования, показанный на фиг.15. Для диаметра D трубы, внутреннего диаметра Din трубы и толщины t толстостенной стальной трубы малого диаметра в этом варианте выполнения, осевое расстояние L1 от конца соединительной головки полученной соединительной головки до задней поверхности участка кольцевого фланца, сферический радиус R посадочной поверхности и наружный диаметр D1 участка кольцевого фланца составили L1=5,1 мм, R=4,325 мм и D1=11,0 мм, при этом не было обнаружено образования углубления (кольцевой канавки) на внутренней периферийной поверхности соединительной головки.
Одиннадцатый вариант выполнения
Используя толстостенную стальную трубу малого диаметра с диаметром D трубы 9 мм, внутренним диаметром Din трубы 3,0 мм и толщиной t 3 мм (t/D=0,333) (материал: EN E355), после расточки отверстия на конце стальной трубы соединительную головку с конической поверхностью, показанную на фиг.12, формовали, используя пробивочный элемент 11 с корневым участком металлического сердечника 11-4 сужающейся формы с головкой с большим диаметром, используя способ формования, показанный на фиг.15. Для диаметра D трубы, внутреннего диаметра Din трубы и толщины t толстостенной стальной трубы малого диаметра в этом варианте выполнения, осевое расстояние L1 от конца полученной соединительной головки до задней поверхности участка кольцевого фланца, сферический радиус R посадочной поверхности, наружный диаметр D1 участка кольцевого фланца, глубина LT сужения конической поверхности, диаметр DT отверстия на конце и угол θ2 при вершине задней поверхности 5a участка 5 кольцевого фланца составили L1=6,3 мм, R=4,75 мм, D1=12,0 мм, LT=4,0 мм, DT=3,7 мм и θ2=90 градусов, при этом углубление (кольцевая канавка) образовалась очень слабо на внутренней периферийной поверхности соединительной головки.
Двенадцатый вариант выполнения
Используя толстостенную стальную трубу малого диаметра с диаметром D трубы 10 мм, внутренним диаметром Din трубы 3,0 мм и толщиной t 3,5 мм (t/D=0,35) (материал: EN E355), после расточки отверстия на конце стальной трубы соединительную головку, показанную на фиг.1, формовали, используя способ формования головки, показанный на фиг.15. Для диаметра D трубы и толщины t толстостенной стальной трубы малого диаметра в этом варианте выполнения, осевое расстояние L1 от конца соединительной головки полученной соединительной головки до задней поверхности участка кольцевого фланца, сферический радиус R посадочной поверхности и наружный диаметр D1 участка кольцевого фланца составили L1=7,0 мм, R=5,5 мм и D1=13,0 мм соответственно, и при этом не было обнаружено образования углубления (кольцевой канавки) на внутренней периферийной поверхности соединительной головки.
Промышленная применимость
Поскольку небольшое углубление (кольцевой участок выемки) образуется внутри соединительной головки в ходе пластической механической обработки соединительной головки для труб высокого давления для впрыска топлива в соответствии с настоящим изобретением, опасность образования трещины в части углубления участка углубления при формовании головки, формирования трещины, связанной с кавитационной эрозией из-за давления жидкости в головке, и повышения растягивающего напряжения на внутренней поверхности из-за увеличения внутреннего диаметра, и концентрация напряжений, связанная с формированием углубления при формовании головки, могут быть устранены, и вероятность того, что внутренняя периферийная поверхность головки станет исходной точкой усталостного разрушения можно существенно снизить. Кроме того, благодаря увеличению угла при вершине и максимального диаметра конической поверхности соединительной головки, ширина контакта обеих посадочных поверхностей увеличивается при зажиме, предотвращается увеличение максимального давления на поверхности контакта, и можно уменьшить величину остаточной деформации сопряженной посадочной поверхности при высвобождении зажима.
Кроме того, в конструкции соединительной головки в соответствии с настоящим изобретением, даже если толщина трубы высокого давления для впрыска топлива составляет относительно малую величину, и сферическое тело посадочной поверхности соединительной головки выполнено относительно большим, придавая участку внутреннего диаметра соединительной головки коническую форму, можно получить малое углубление, и кроме того, даже если задняя поверхность участка кольцевого фланца выполнена конической, может быть получено малое углубление.
Кроме того, если мягкий слой предусмотрен на посадочной поверхности, пластическая деформация поверхности уплотнения (посадочная поверхность) участка соединения сопряженной части, при использовании общей топливной магистрали, может быть дополнительно уменьшена, и может быть получена эффективная характеристика уплотнения при многократном зажиме. Кроме того, в соединительной головке в соответствии с настоящим изобретением, так как расстояние от конца головки до участка кольцевого фланца относительно уменьшается, жесткость сферического посадочного участка увеличивается, остаточная деформация, такая как сужение отверстия головки, в связи со сжатием, может быть предотвращена, и стабилизируется посадка на принимающей давление посадочной поверхности участка соединения сопряженной части. Кроме того, может быть предотвращено рассеяние топлива из-за утечки или разъединения соединительного участка из-за многократной герметизации потока топлива с очень высоким давлением и вибрации дизельного двигателя внутреннего сгорания или тому подобного, и в комбинации со сглаживающим действием потока топлива из-за отсутствия углубления обеспечивается возможность точного впрыска топлива.
Поэтому настоящее изобретение можно применять не только в трубе высокого давления для впрыска топлива, расположенной и используемой, например, в качестве канала подачи для топлива в дизельном двигателе внутреннего сгорания, но также и в металлических трубопроводах высокого давления различных типов, имеющих соединительную головку толстостенной стальной трубы с относительно малым диаметром.