JP2004027968A

JP2004027968A - コモンレールおよびその製造方法

Info

Publication number: JP2004027968A
Application number: JP2002185705A
Authority: JP
Inventors: Tsunemitsu Nakajima; 中島　常光; Takahiro Okada; 岡田　孝博; Eiji Isogai; 磯貝　英二
Original assignee: Otics Corp
Current assignee: Otics Corp
Priority date: 2002-06-26
Filing date: 2002-06-26
Publication date: 2004-01-29

Abstract

【課題】レール孔の内壁における分岐孔の開口周辺部の内圧疲労強度を向上させたコモンレールを提供する。
【解決手段】コモンレール１０の中空内は主管孔１２とされ、この主管孔１２の孔壁には凹孔１５が開口し、またこの凹孔１５の孔壁には分岐孔１６が開口している。凹孔１５の孔壁は、コイニング加工により凹球面形状に形成されて表面硬化部Ｈとなっているため、圧縮残留応力が生じて加圧燃料の内圧に起因する引張り応力が抑制される。また、凹孔１５を凹球面形状となした形態面からの関与によっても、加圧燃料の内圧に起因する引張り応力が抑制される。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンのコモンレール式燃料噴射装置におけるコモンレールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のコモンレール式燃料噴射装置におけるコモンレールとしては、図７に示すものがある。このコモンレール５１は、中心部にレール長方向に延びる主管孔５２を有するレール本体５３を備え、このレール本体５３には長さ方向に間隔を空けて複数の分岐孔５４が形成され、これら分岐孔５４は主管孔５２の内壁に開口している。分岐孔５４には同軸状に拡径された連通孔５５が連通しており、この連通孔５５の外周側端部は、インジェクションパイプ（図示せず）との接続部５６として外部へテーパ状に開口している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記したようなコモンレール５１においては、主管孔５２と分岐孔５４の内壁に対して加圧燃料による内圧がかかるため、この主管孔５２と分岐孔５４の双方の内壁には引張り応力が発生する。特に、主管孔５２の内壁における分岐孔５４の開口周辺部では、この主管孔５２と分岐孔５４の双方の応力が合成されることから、引張り応力の値は他の部分よりも大きくなる。
この引張り応力の発生源である加圧燃料による内圧は、車両の走行状態などに応じて変動することから、引張り応力もそれに応じて変動するものであるが、この変動する引張り応力の値が大きい部分、即ち主管孔５２の内壁における分岐孔５４の開口周辺部では、金属疲労の発生が懸念される。
【０００４】
本願発明は上記事情に鑑みて創案され、レール孔の内壁における分岐孔の開口周辺部の内圧疲労強度を向上させることを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するための手段として、請求項１の発明は、中空内が主管孔とされているレール本体に、前記主管孔に開口する分岐孔を形成してなるコモンレールにおいて、前記主管孔の内壁における前記分岐孔の開口周辺部には、表面硬化部が形成されている構成としたところに特徴を有する。
【０００６】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記表面硬化処理は、コイニング加工によるものであり、このコイニング加工により前記主管孔の内壁における分岐孔の開口周辺部は、凹球面形状に形成されている構成としたところに特徴を有する。
【０００７】
請求項３の発明は、中空内が主管孔とされているレール本体に、前記主管孔の内壁に開口する分岐孔を形成してなるコモンレールの製造方法において、前記主管孔の内壁における分岐孔の開口周辺部に、表面硬化処理を施す構成としたところに特徴を有する。
【０００８】
【発明の作用及び効果】
＜請求項１の発明＞
主管孔の内壁における分岐孔の開口周辺部には表面硬化処理が施されて表面硬化部が形成されているため、この表面硬化部において圧縮残留応力が付与されて内圧疲労強度が高められる。
【０００９】
＜請求項２の発明＞
コイニング加工により主管孔の内壁における分岐孔の開口周辺部は凹球面形状に形成されているため、コイニング加工自体による内圧疲労強度の向上に加えて、凹球面形状とした形態面からも内圧疲労強度の向上を達成できる。
【００１０】
＜請求項３の発明＞
主管孔の内壁における分岐孔の開口周辺部には表面硬化処理を施すため、この開口周辺部において圧縮残留応力が付与されて内圧疲労強度が高められる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
＜第１実施形態＞
本発明の第１実施形態を図１ないし図４によって説明する。本実施形態は、ディーゼルエンジンのコモンレール式燃料噴射装置に適用され、コモンレール１０には、燃料ポンプを接続するための供給パイプ（図示せず）と、インジェクタを接続するためのインジェクションパイプ（図示せず）とが接続されることとなる。
【００１２】
コモンレール１０は、全体が炭素鋼等の鋼製で構成されており、軸方向に短寸の円筒形をなすレール本体１１を備え、その中空内には加圧燃料が蓄積された主管孔１２が形成されている。また、レール本体１１は、主管孔１２の側方を取り囲む側壁１１Ａおよび主管孔１２の前方を塞ぐ前壁１１Ｂより一体に形成される有底円筒状の前部１１Ｃと、主管孔１２の後方を塞ぐ円盤状の後部１１Ｄとから構成されており、後部１１Ｄは、側壁１１Ａの突出端縁に整合するよう重ねられ、その合わせ目に溶接がなされることで前部１１Ｂに接合されている。
レール本体１１の前壁１１Ｂにおける前面には、レール本体１１よりも小径の円筒形をなす分岐用筒部１３が軸方向に平行ないし同軸上に突出形成されている。分岐用筒部１３は、図２に示すように、前壁１１Ｂの前面の中心位置の１箇所とそこから十字方向に離れた位置の４箇所と合計５箇所に設けられている。夫々の分岐用筒部１３の外周には、供給パイプやインジェクションパイプを接続するための雄ネジ部１４が形成されている。供給パイプは、前壁１１Ｂの前面の中心位置における分岐用筒部１３に対応し、インジェクションパイプは、残りの十字方向に位置する分岐用筒部１３に対応している。
【００１３】
レール本体１１の前壁１１Ｂにおける分岐用筒部１３が形成されている領域には、主管孔１２の内壁に開口する凹球面形状の凹孔１５と、この凹孔１５の周面に開口する一定内径の分岐孔１６と、この分岐孔１６の他端にテーパ孔１７を介して連なる一定内径の接続孔１８とが連通形成されている。接続孔１８の開口縁には、外広がりのテーパ状をなすシール面１９が形成され、ここにインジェクションパイプや供給パイプの先端面が密着するようになる。これら凹孔１５、分岐孔１６、テーパ孔１７、及び接続孔１８は、互いに同心状に連なり、且つその軸線はレール本体１１の軸線に平行ないし同軸上に位置している。特に、分岐孔１６は、その軸線上に凹球面形状をなす凹孔１５の曲率中心が位置するようにしてある。
【００１４】
次に、このコモンレールの製造方法について説明する。本実施形態では、凹孔１５をコイニング加工により形成しており、以下、この点を中心に詳述する。
図３に示すように、製造に際しては、まず前工程として、切削加工により接続孔１８と分岐孔１６とを穿設しておくものの、まだ凹孔１６が形成されていない状態のレール本体１１における前部１１Ｃを用意する。この状態の前部１１Ｃには、前壁１１Ｂの内側面（後に主管孔１２の内壁となる部分）に分岐孔１６が開口している。続いて、図４に示すように、この前部１１Ｃをその分岐用筒部１３が突出する側から受け台（図示せず）に固定させ、この状態で前壁１１Ｂの内側面における分岐孔１６の開口周辺部に対してコイニングポンチ３０をその頭部３１側から押圧する。コイニングポンチ３０の頭部３１は、凸球面形状をなしており、このコイニングポンチ３０による押圧作用を受けることで、前壁１１Ｂの内側面における分岐孔１６の開口周辺部は圧潰される。その後、コイニングポンチ３０による押圧を解除すると、前壁１１Ｂの内側面における分岐孔１６の開口周辺部には、コイニングポンチ３０の頭部３１の凸球面形状に対応する凹球面形状の凹孔１５が形成される。
こうして凹孔１５の孔壁はコイニング加工により表面硬化部Ｈとなり、この領域に圧縮残留応力を生じさせるようになる。コイニングポンチ３０による押圧を解除した後は、前部１１Ｃを受け台から取り外し、次いで、この前部１１Ｃにおける側壁１１Ａの突出端縁に後部１１Ｄの周端縁を整合状態で重ね合わせ、この合わせ目となる部分の全周に溶接を施して両者を一体的に接合する。前部１１Ｃと後部１１Ｄとが一体的に接合されることにより、中空内に主管孔１２が形成されたレール本体１１の全体が形成される。
【００１５】
上記したように、本実施形態のコモンレール１０は、コイニング加工により、主管孔１２の内壁における分岐孔１６の開口周辺部に圧縮残留応力が付与されるため、この分岐孔１６の開口周辺部において加圧燃料の内圧に起因する引張り応力が抑制され、内圧疲労強度が高められることとなる。
【００１６】
また、主管孔１２の内壁における開口周辺部を凹球面形状に形成することにより、平面形状に形成された領域に加圧燃料の内圧が作用するよりも、その内圧が作用する領域における引張り応力が低減されるようになるため、このような凹球面形状となした形態面からの関与によっても、内圧疲労強度が高められるようになる。さらに付け加えるならば、この凹球面形状をなす凹孔１５に連通する分岐孔１６は、本実施形態においては主管孔１２の軸線と平行ないし同軸状に形成するようにしていたが、分岐孔１６の配置はこれに限定されるわけではなく、種々の態様で配置可能である。すなわち、分岐孔１６の延びる方向は加圧燃料の内圧のかかる方向と一致させる必要があるが、本実施形態ではこの内圧のかかる面が凹球面形状となっているため、分岐孔１６は、この凹孔１５における凹球面の曲率中心を中心とした放射位置に配されることが可能となり、もってその配置態様のバリエーションの幅が広がるようになる。
【００１７】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態を図５によって説明する。
第２実施形態では、第１実施形態と異なり、分岐孔１６が凹孔１５を介さずして主管孔１２の内壁に直接に開口するようになっているが、他の構成は、第１実施形態と同様であるため、図面中に同一符号を付して重複した説明は省略する。この第２実施形態では、主管孔１２の内壁における分岐孔１６の開口周辺部に対して所定の間隔を空けて高周波焼入れコイル３５を対向させ、その状態から分岐孔１６の開口周辺部に高周波電流を流して局所的な焼入れを行なっており、もって凹孔１５を形成することなく表面硬化部Ｈを形成している。第２実施形態において高周波焼入れ法を採用した理由は、浸炭焼入れのような浸炭層を除去したり防炭したりする手間を回避できること、コモンレールが焼入れ可能な鋼材であること、焼入れコイル３５により局所的な焼入れが可能であること、表面硬さの制御が可能であること、複雑な設備を要しないこと等の種々のメリットを考慮したものである。
【００１８】
＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
【００１９】
（１）図６に示すように、主管孔１２の内壁における分岐孔１６の開口周辺部にレーザービーム３６を照射して局部的な焼入れを行なったり、あるいはショットピーニングを行うことにより、表面硬化部Ｈを形成する態様であっても構わない。
【００２０】
（２）コモンレールの形態は、特に限定されず、例えば、円形断面で軸方向に長く延びるレール本体を備えるものであっても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態の縦断面図
【図２】同じく正面図
【図３】同じく表面硬化部を形成する前の状態をあらわす縦断面図
【図４】同じく表面硬化部を形成した状態をあらわす縦断面図
【図５】第２実施形態の図４相当図
【図６】他の実施形態の図４相当図
【図７】従来例の縦断面図
【符号の説明】
Ｈ…表面硬化部
１０…コモンレール
１１…レール本体
１２…主管孔
１３…分岐用筒部
１５…凹孔
１６…分岐孔

Claims

中空内が主管孔とされているレール本体に、前記主管孔の内壁に開口する分岐孔を形成してなるコモンレールにおいて、
前記主管孔の内壁における分岐孔の開口周辺部には、表面硬化部が形成されていることを特徴とするコモンレール。
前記表面硬化処理は、コイニング加工によるものであり、このコイニング加工により前記主管孔の内壁における分岐孔の開口周辺部は、凹球面形状に形成されていることを特徴とする請求項１記載のコモンレール。
中空内が主管孔とされているレール本体に、前記主管孔の内壁に開口する分岐孔を形成してなるコモンレールの製造方法において、
前記主管孔の内壁における分岐孔の開口周辺部に、表面硬化処理を施すことを特徴とするコモンレールの製造方法。