JP2007517164A - 高圧燃料システムのための連結部 - Google Patents

Abstract

コモンレール及び／又は燃料ポンプなどの高圧燃料噴射システムにおいて燃料流の方向を変化させるための連結部及び方法であって、連結部は、本体と、第１の直径及びそこを通って延在する長手軸を有して長手軸の一部に沿って配置された溝を含む本体中に形成された第１通路と、第２直径、そこを通って延在する中心軸、及び開口を有する、本体中に形成された第２通路とを含み、第２通路の開口は、１通路の溝に設けられて第２通路と第１通路の間に流体連通を可能にするので、高圧燃料流の方向変化に起因する連結部の応力が低減される。

Description

本発明は、高圧燃料システムにおける疲労破壊の可能性を低減する機構及び方法に関する。詳細には、本発明は、高圧ポンプ及び／又はコモン燃料レールシステムに用いることのできる特殊な連結部幾何形状に関する。

燃料経済性の向上要求及び政府によって排気低減要求が課せられるとともに、燃焼サイクルの噴射事象の間に噴射される燃料の量を正確に制御するため、様々な燃料システムが開発された。詳細には、従来の燃料噴射システムに比べて、内燃機関の燃料噴射器によって噴射された燃料の制御を向上させる高圧燃料噴射システムが開発された。

それらの高圧燃料噴射システムは、典型的に少なくとも１個の高圧ポンプを用いて、燃料噴射器から噴射される燃料を加圧する。燃料システムは、燃料噴射器の数に応じて、複数のそれらの圧力ポンプを用い、ポンプの各々は燃料噴射器に高圧に加圧された燃料を提供する。他の燃料システムは、高圧コモンレールと一緒により少ない数の高圧ポンプを用いる。それらの実施において、１個または複数の高圧ポンプは高圧のコモンレールに接続され、それによって内燃機関の燃料噴射器へ高圧に加圧された燃料を提供する。次いで、コモンレールは加圧された燃料を各燃料噴射器へ分配する。

上記にて概要を説明したそれらの高圧燃料噴射システムは、場合によって、加圧された燃料の高い圧力、例えば、３０，０００ｐｓｉ又はそれ以上まで上昇する圧力が燃料噴射システムの様々な部品の疲労破壊を招き得るという限界が見出された。詳細には、高圧ポンプ及び／又はコモンレールのこれらの高圧での急速な応力サイクルは、燃料噴射システム中の燃料通路を疲労によって破壊させることがある。それらの疲労破壊は、燃料の流れ方向が変化しまたは分配される燃料通路の連結部において特に顕著であることが見出された。例えば、疲労破壊は、各噴射器用の通路がコモンレールに接続される、コモンレールの分岐コネクター用連結部の近くに発生することが観察された。類似の疲労破壊は、高圧ポンプ及び燃料の方向を変化させまたは分配する、それに付属する燃料通路にも観察された。

高圧燃料システムに付随する上記の問題に対処するために、高圧ポンプ及びコモンレール燃料システムの疲労破壊を低減する新規な機構及び方法が当技術分野に提案された。例えば、Ｈｉｔａｃｈｉらの米国特許第５，９７９，９４５号は、より小さな直径の孔とより大きな直径の孔の交差を含むパイプ接続配置を含むコモンレールを開示しており、孔の幾何形状は、パイプ接続配置の強度並びに内部圧力疲労に対する抵抗性を改善するために様々な異なる設計を用いて構成される。また、Ｈｉｔａｃｈｉらの参考文献は、分岐コネクターの１つの幾何形状において、２個の孔の軸が互いに偏位して交差しない構成を開示する。

さらに、様々な材料、並びに様々な処理工程によって処理された材料が燃料噴射バルブ本体に使用するのに適していることが見出された。例えば、Ｙａｓｕｓａｋａの日本国特許第２００２−２４１９２２Ａ号は、５〜６％のＣｒ、１．０〜１．３％のＭｏ、及び０．１以上のＶを含む高合金鋼からなる燃料噴射バルブ本体を開示する。また、参考文献は、燃料噴射バルブ本体がガス窒化で処理してそれによって強い高密度のＦｅ₃Ｎからなる層、および高硬度窒素化された窒化拡散層を提供することを開示する。参考文献は改善された耐久性と圧力抵抗性を得ることができると述べている。

Ｈｉｔａｃｈｉらの文献に記述された疲労破壊抵抗性の改善にかかわらず、高圧燃料システムの耐久性をさらに増加するためにさらなる改善が望まれる。詳細には、それらの部品を用いる高圧燃料システムの耐久性をさらに高めるために、高圧ポンプ及び／又はコモンレールの疲労破壊抵抗性を改善する機構及び方法が望まれる。

前述の観点から、本発明の一態様は高圧燃料システムの疲労破壊の可能性を低減する機構である。

本発明の他の態様は、高圧燃料システムの疲労破壊の可能性を低減する方法である。

一例示的実施形態によれば、本発明は疲労破壊を低減するために特殊な連結部幾何形状を用いる。さらに詳細には、高圧燃料噴射システムの燃料流の方向を変化させるための連結部が提供され、連結部は、本体と、前記連結部本体中に形成された第１通路であって、前記第１通路が第１の直径及びそこを通って延在する長手軸を有し、前記第１通路が前記長手軸の一部に沿って配置された溝を含む第１通路と、前記連結部本体中に形成された第２通路であって、前記第２通路が、そこを通って延在する中心軸を備える第２直径と開口を有し、前記第２通路の前記開口が前記第１通路の前記溝中に設けられて前記第２通路と前記第１通路の間に流体連通を可能にする第２通路とを含む。

一実施形態によれば、溝は第１通路の少なくとも一部の周縁を囲む。他の実施形態において、第１通路の断面は実質上円形であり、溝の形状は環状であり、溝は第１通路の第１直径よりも大きな溝直径を有する。さらに、他の実施形態において、溝には皿状湾曲が設けられる。

さらに他の実施形態において、第２通路の中心軸が第１通路の長手軸と交差しないように、第２通路の開口は溝中で横断方向に偏位している。さらに他の実施形態において、第２通路は複数の第２通路であり、各々溝中に配置された開口を有する。これに関して、複数の通路は第１通路に対して溝中で横断方向に偏位する。

一実施形態において、連結部はクロム、モリブデン、バナジウムの少なくとも１種を含む合金鋼から作られ、合金鋼は熱処理サイクルによって処理されて硬化されたマルテンサイト芯（martensitic core）を提供し、ガス窒化されて窒素含有量の高い表面及び残留圧縮応力を有する硬質表面層を提供する。例えば、連結部は、５．５重量％までのクロム、１．５重量％までのモリブデン、及び／又は１．０重量％までのバナジウムを含む合金鋼から作ることができ、合金鋼は熱処理サイクルによって処理されて硬化されたマルテンサイト芯を提供し、ガス窒化されて窒素含有量の高い表面を有する表面、及び残留圧縮応力を有する硬質表面層を提供する。

一実施形態によれば、高圧燃料システムはコモンレールとともに実施され、本発明の連結部がコモンレールに設けられる。他の実施形態によれば、高圧燃料システムは少なくとも１個の高圧ポンプを含み、本発明の連結部が高圧ポンプ中に設けられる。

本発明の他の態様によれば、コモンレールは高圧燃料を内燃機関の燃料噴射器へ分配するために提供され、コモンレールは、コモンレール本体と、前記コモンレール本体中に形成された第１通路であって、前記第１通路が第１の直径及びそこを通って延在する長手軸を有し、前記第１通路が前記第１通路の長手軸の一部に沿って配置された溝を含む第１通路と、前記コモンレール本体中に形成された第２通路であって、前記第２通路が、第２直径及びそこを通って延在する中心軸と開口を有し、前記第２通路の前記開口が前記第１通路の前記溝中に設けられて前記第２通路と前記第１通路の間に流体連通を可能にする第２通路とを含む。

本発明のさらに他の態様は、高圧燃料を内燃機関の燃料噴射器へ提供するための高圧燃料ポンプであり、高圧燃料ポンプは、燃料ポンプ本体と、前記燃料ポンプ本体中に形成された第１通路であって、前記第１通路が第１の直径及びそこを通って延在する長手軸を有し、前記第１通路が前記第１通路の長手軸の一部に沿って配置された溝を含む第１通路と、前記燃料ポンプ本体中に形成された第２通路であって、前記第２通路が、第２直径と、そこを通って延在する中心軸と、開口とを有し、前記第２通路の前記開口が前記第１通路の前記溝中に設けられて前記第２通路と前記第１通路の間に流体連通を可能にする第２通路とを含む。

本発明のさらに他の態様によれば、高圧燃料噴射システム中の燃料流の方向を変化させるようにされた高圧燃料噴射システムの連結部のために疲労破壊に対する抵抗性を高める方法が提供され、方法は、本体を提供するステップと、前記本体中にそこを通って延在する長手軸を有する第１通路を提供するステップと、前記第１通路の前記長手軸の一部に沿って配置された溝を提供するステップと、前記本体中に開口を有する第２通路を提供するステップと、前記第２通路の前記開口を前記第1の通路上に位置する前記溝中に配置して、前記第２通路と前記第１通路の間の流体連通を可能にするステップとを含む。

他の実施形態において、方法は、第２通路の中心軸が第１通路の長手軸と交差しないように、溝の周辺上の第２通路の開口を偏位させるステップをさらに含む。前記溝中に配置された開口を有する前記本体中に他の第２通路を設けるステップをさらに含む。さらに他の実施形態において、方法は、第２通路を横断方向に偏位させ互いに対向させて前記溝中に配置するステップをさらに含む。他の実施形態において、方法は連結部を熱処理して硬化されたマルテンサイト芯を提供するステップも含む。さらに他の実施形態において、方法は、連結部をガス窒化して窒素含有量の豊富な表面及びその上の硬質表面を提供するステップをさらに含む。

本発明のこれら及び他の利点と特徴は、添付図面とともに以下の本発明の好ましい実施形態の詳細な説明を検討することによってさらに明らかになるであろう。

図１Ａ及び１Ｂは、内燃機関（図示されない）の高圧燃料システムに用いられるコモンレール１０の斜視図及び特徴図を示し、コモンレール１０は本発明の一実施形態による複数のコネクター１２を含む。コモンレール１０は、高圧燃料システムの燃料ポンプ（図示されない）からの加圧された燃料を受取り、加圧された燃料をコネクター１２の連結部に流体的に接続された複数の燃料噴射器（図示されない）に分配するようにされる。

以下で詳細に説明するように、本発明による連結部は、コモンレール１０内で加圧された燃料によって生じる急速な圧力サイクルに起因する応力を低減し、それによって連結部の疲労破壊の可能性を低減する。本明細書に用いられる用語「連結部（ｊｕｎｃｔｕｒｅ）」は、流体の分配又は流体の流れ方向を変更させる流体的に連絡のある２個またはそれ以上の通路の交差を一般に指すことに留意すべきである。無論、通路は典型的に部品本体、パイプ、流体ライン等の構造で提供され又は形成される。したがって、本明細書に用いられる用語「連結部」は、通路が互いにどのように交差するか、及びそれに関連する幾何形状についていうものと理解すべきである。

図１Ａおよび１Ｂに図示した実施形態のコモンレール１０は、本体１４中に形成された第１通路２４を通って延在する長手軸１６を備える、実質上管状のコモンレール本体１４を有する細長いレールの種類である。本体１４上には複数の取り付け用ボス１８が一体的に形成され、取り付けブラケット又は燃料システム及び／又は他のエンジン部品へのコモンレール１０の取り付けを確実にする。さらに、コモンレール１０の本体１４上にはアクセス孔２０も一体的に形成され、コモンレールの第１通路２４とコモンレール１０に燃料を供給し及び／又は制御する高圧システムに付属する様々な部品の間の流体連通を可能にする。例えば、供給ライン（図示されない）をアクセス孔２０の１つに接続して、燃料ポンプからコモンレール１０へ加圧された燃料を提供することができる。さらに、圧力緩衝器（図示されない）をアクセス孔２０の１つに接続して、コモンレール１０中の燃料による圧力サイクルの大きさを最小にすることができる。無論、圧力制御器（図示されない）などの他の部品を同様にコモンレール１０に接続することができる。

コモンレール１０の疲労破壊を招くことのあるコモンレール１０の圧力サイクルは、高圧燃料システムの燃料ポンプによるコモンレール１０中の燃料のサイクル加圧に起因する。燃料ポンプによるコモンレール１０中のこの燃料の加圧は、コモンレール１０内に周期的な圧力スパイクをもたらし、最終的に疲労による破壊を招く。さらに、コモンレール１０の圧力サイクルは、コモンレール１０中の燃料が燃焼のために噴射される間、噴射器の運転によっても悪化し、噴射事象は、高圧燃料システムの燃料ポンプによって補充されるコモンレール１０中の燃料圧力に周期的な圧力降下を招く。これらの噴射事象は、コモンレール１０中のサイクル圧力の大きさをさらに増加させ、さらに最終的な疲労破壊の発生の原因となる。

前述のように、それらの疲労破壊は燃料流が変化しまたは分配される燃料通路の連結部で特に顕著であることが見出された。例えば、疲労破壊は、各噴射器用の通路がコモンレールに接続される、従来のコモンレールの連結部近くに発生することが観察された。さらに、疲労破壊は、燃料の方向を変化させまたは分配する高圧ポンプの燃料通路にも観察された。

図１Ｃは、図１Ｂのコモンレール１０に提供されたコネクター１２を、１Ｃ〜１Ｃに沿って見た１つの軸状断面図であり、本発明による連結部１３をさらに明瞭に示す。図１Ｃは、単に連結部１３の例示的実施形態を示すことに留意すべきである。図示されるように、連結部１３は、コモンレール１０の本体１４に一体的に形成され、実質上コモンレール１０の長手方向に延在する第１通路２４及び第２通路２６によって画定され、長手軸１６は第１通路２４を通って延在する。

加圧された燃料は第１通路１０から第２通路２６を経由してコネクター１２へ分配され、第１通路２４と第２通路２６の交差は図示した実施形態の連結部１３を画定する。これに関して、第２通路２６は開口２８を含み、第１通路２４と第２通路２６の間の流体連通を提供する。第２通路２６は、その中を延在する中心軸３０を含む。図示されるように、第１通路２４及び第２通路２６は、図示した実施形態において、両方とも円形断面を有するように実施される。したがって、第１通路２４は第１直径Ｄ１を有し、第２通路２６は第２直径Ｄ２を有し、本実施例において、第１直径Ｄ１は第２直径Ｄ２よりも大きい。

図１Ｃの断面図から明瞭に図示されるように、第２通路２６及びその開口２８は第１通路２４に対して横断方向に偏位して配置される。したがって、第２通路２６を通って延在する中心軸３０は、第１通路２４を通って延在する長手軸１６と交差しない。これに関して、図示した実施形態において、中心軸３０は長手軸１６から距離「ｄ」だけ横断方向に偏位する。

図１Ｄは、図１Ｃの連結部を１Ｄ〜１Ｄに沿って見た長手断面図であり、本発明の本例示的実施形態の溝３４をさらに明瞭に示す。明瞭に示されるように、第１通路２４は長手軸１６の一部に沿って配置された溝３４を含み、第２通路２６の開口２８が溝３４に設けられ、第２通路２６と第１通路２４の間に流体連通を提供する。溝３４は第１通路２４の少なくとも一部の周縁を囲む。

上述に関して、第１通路２４は第１直径Ｄ１を備える円形断面を有するので、溝３４は形状が環状であり、溝３４は、第１通路２４の第１直径Ｄ１よりも大きい、図１Ｃに示した直径ＧＤを有する。さらに、図示した実施形態において、溝３４は第１通路２４の長手軸１６に沿って「ｌ」の距離を延在し、距離ｌは第２通路２６の直径よりも大きい。さらに、示したように、溝３４には皿形状の湾曲３５が設けられ、長手軸１６に向かって凹むので、溝３４の周辺は全体的に円環面体に似る。

無論、図１Ｃ及び１Ｄは、単に溝３４の一例示的幾何形状を示し、本発明はそれに制限されず、他の実施形態において異なる幾何形状を有することができる。例えば、通路は円形である必要はなく、実質上楕円又は異なる形状とすることができる。さらに、溝３４の周縁には皿形状の湾曲３５を設ける必要はなく、第１通路２４の表面と平行であるように実質上直線状とすることができる。さらに、溝３４は第２通路２６の直径と同じ距離だけ延在することができる。しかし上述の幾何形状及び形態は、疲労破壊の可能性を効果的に低減し、製造がより容易である。

したがって、本発明によれば、高圧燃料システム中の疲労破壊の可能性を低減する機構が提供される。詳細には、図１Ａに示したものなどのコモンレール１０に実施することができる燃料流の方向を変化させ及び燃料を分配する連結部１３が提供される。第１通路２４中に、第２通路２６の開口２８が配置される溝３４を提供することによって、圧力サイクルによって生じる連結部１３に存在する応力が低減されることが見出された。したがって、疲労破壊の可能性も、第２通路が溝なしに直接第１通路に接続される従来の連結部に比べて低減される。さらに、第２通路２６の中心軸３０が第１通路２４を通って延在する長手軸１６と交差しないように、第２通路２６の位置を第１通路２４に対して横断方向に偏位させることによって、疲労破壊の可能性はさらに低減される。

図示した実施形態において、コモンレール１０の本体１４、したがってその中に提供される連結部１３は、クロム、モリブデン、及び／又はバナジウムの合金鋼から作られる。例えば、連結部は、５．５重量％までのクロム、１．５重量％までのモリブデン、及び／又は１．０重量％までのバナジウムを含む合金鋼から作ることができる。合金鋼は熱処理サイクルによって処理して硬化されたマルテンサイト芯を提供し、ガス窒化して窒素含有量の高い表面を有する表面、及び残留圧縮応力を有する硬質表面層を提供することが好ましい。この合金鋼及びその処理は、特に上述の本発明の連結部とともに、疲労破壊の可能性を低減するのに非常に効果的であることが見出された。無論、他の実施形態、他の材料及び／又は処理を用いることができる。

図２Ａ及び２Ｂは、高圧燃料噴射システムに用いられる他の種類のコモンレール５０の斜視図及び側面図を示す。コモンレール５０は、より短いコモンレール本体５４を有するスタッビータイプ（stubby type）であり、本発明の他の実施形態による連結部を有する複数のコネクター５２を含む。コモンレール５０は、加圧された燃料を受容し、加圧された燃料をコネクター５２を経由して複数の噴射器（図示されない）へ分配するようにされる。コモンレール５０の本体５４は、コモンレール５０の取り付けが可能な複数の取り付けボス５８を有する。

コモンレール５０の本体５４は、そこを延在する長手軸６５を備える第１通路６４、及びコネクター５２の各々に配置された第２通路６６（この実施例において、２個の第２通路６６）で形成され、第１通路６４と第２通路６４の交差は、通路を互いに流体的に接続する連結部を画定する。これに関して、第２通路６６の各々は、さらに詳細を以下で論じる、図示した実施形態による図２Ｃに示した方法で第１通路６４に流体的に接続され、それによって連結部５３を提供する。

これらの図に示したように、コネクター５２は対で提供され、各コネクター５２は実質上他のコネクター５２と直径方向に対向するように本体５４上に配置される。発明の本実施形態によれば、各連結部５３は、第１通路６４に設けられた溝５４を経由して第２通路６６を第１通路６４に流体接続する。これに関して、連結部５３の開口は実質上対向するように溝５４に設けられる。また、図示されるように、第２通路６６を延在する中心軸が長手軸５６と交差しないように、第２通路６６は第１通路６４と横断方向に偏位して配置される。したがって、図示した実施形態において、第２通路６６は実質上直径方向に対向し、かつ横断方向に偏位する。

無論、他の実施形態において、第２通路は互いに直径方向に対向するように構成する必要はなく、第２通路６６は任意の適切な方法で構成することができる。例えば、第２通路は互いに角度を付けて配置することができ、又は第２通路が直径方向に対向せず、替りに、第１通路の一方の側に配置するように、実質上第１通路を直進することができる。さらに他の実施形態において、３個、４個、またはさらにそれ以上の数の通路が第１通路と交差することができ、これらの複数の通路は、本明細書に教示され、及び説明した方法で、第１通路にその中に設けられた溝を経由して流体接続される。

再び図２Ｂ及び２Ｃを参照すれば、２個の環状溝が燃料ポンプ部品５０の第１通路６４に沿って提供されることが明らかなはずである。詳細には、２個の環状溝は、直径方向に配置された一対の連結部５３（１個の溝は図２Ｃに示され、他の溝は示されない）の位置に対応する長手軸５６に沿って長手方向に配置される。

図示した実施形態において、燃料ポンプ部品５０及びその中に提供される対応する連結部５３は、５．５重量％までのクロム、１．５重量％までのモリブデン、及び／又は１．０重量％までのバナジウムを含む合金鋼から作ることができ、コモンレールに関して前に説明したように、熱処理及びガス窒化することが好ましい。無論、前述のように、他の材料及び処理を用いる事ができる。

上述の実施形態において、疲労破壊を低減するための連結部は、高圧燃料システム用のコモンレールに用いたが、本発明はそれに制限されないことにさらに留意すべきである。これに関して、本発明は高圧ポンプ、燃料噴射器、及び／又はコモンレール燃料システム等、燃料流の方向を変化させまたは分配する任意の燃料通路の連結部に効果的に実施することができる。

図３Ａは高圧燃料噴射システムの燃料ポンプ部品１００の斜視図であり、燃料ポンプ部品１００は、本発明の他の実施形態による連結部を含む。燃料ポンプ部品１００は単に燃料ポンプ組み立て体（図示されない）の単一の部品だけを示すことは明らかなはずである。例えば、示した燃料ポンプ部品１００は、加圧された燃料をコモンレールへ分配するようにされたｖヘッド設計を有する燃料分配筐体である。

また、図３Ａに示した燃料ポンプ部品１００のトポグラフ図である図３Ｂを参照すれば、燃料ポンプ部品１００は、複数の取り付けボス１０６を有する燃料ポンプ本体１０４を含み、燃料ポンプ部品１００を例えば燃料ポンプ組み立て体の残りに搭載することを可能にする。また、燃料ポンプ部品１００は、燃料ポンプ部品１００との流体アクセスを提供する複数の穴１１４、及び、以下でさらに詳細に説明する本発明の連結部を含む複数のコネクター１１２を含む。図示したコネクター１１２は燃料システムのコモンレールへの流体接続を可能にし、それによって加圧燃料の分配が可能になる。

図３Ｃ及び３Ｄはコネクター１１２の断面図であり、本発明の一実施形態によって実施される燃料ポンプ部品１００の連結部１１８を明瞭に示す。図示されるように、燃料ポンプ部品１００のコネクター１１２はそこを延在する長手軸１２２を有する第１通路１２０を含む。また、燃料ポンプ部品１００の本体１０４には、そこを延在する中心軸１２５を有する第２通路１２４が設けられ、第２通路１２４は第１通路１２０に流体連通し、それによって連結部１１８を画定する。

また、示したように、燃料ポンプ部品１００の第１通路１２０には溝１２８が設けられ、第１通路１２０及び第２通路１２４が溝１２８を経由して互いに流体連通するように第２通路１２４が配置される。さらに、コモンレールに関して前述し、図３Ｄにおいて明瞭に示されるように、第２通路１２４を通って延在する中心軸１２５が第１通路１２０の長手軸１２２と交差しないように、第２通路１２４は第１通路１２０に対して偏位して配置される。さらに、第２通路の部分が直径方向に対向せず、替りに、第１通路１３０の一方の側に配置されるように、第２通路１２４は実質上第１通路１２０を直進する。

図示した実施例において、第１通路１２０が円形断面を有しているので、溝１２８は形状が環状である。さらに、溝１２８は円環面体の形状を有するので、外周縁は皿状湾曲１２９を含む。さらに、第１通路１２０の直径は第２通路１２４の直径よりも大きい。無論、他の実施形態において、連結部１１８及び／又は通路は、異なる幾何形状を有することもできる。

したがって、本発明の上述の態様によれば、高圧燃料ポンプにおける疲労破壊を低減する機構が提供される。第２通路１２４への開口が配置される第１通路１２０中に溝１２８を提供することによって、連結部１１８での応力は従来の連結部に比べて低減され、したがって、疲労破壊の可能性が低減される。さらに、第２通路１２４の中心軸１２５が長手軸１２２に交差しないように第２通路１２４の位置を第１通路１２０に対して偏位させることによって、疲労破壊の可能性がさらに低減される。

燃料ポンプ部品１００、したがって、その中に提供される連結部１１８は、５．５重量％までのクロム、１．５重量％までのモリブデン、及び／又は１．０重量％までのバナジウムを含む合金鋼から作ることができ、コモンレールに関して前に説明したように、熱処理及びガス窒化することが好ましい。それらの処理された合金鋼は、本発明の連結部とともに使用するとき、疲労破壊の可能性を低減するのに非常に効果的であることが見出された。

図４Ａ及び４Ｂは、高圧燃料噴射システムに使用されるバレル設計を有する他の燃料ポンプ部品１４０の様々な図であり、燃料ポンプ部品１４０は疲労破壊の可能性を低減するための本発明による連結部を含む。燃料ポンプ部品１４０は燃料を加圧するためのポンプ組み立て体（図示されない）の単なる一部である。燃料ポンプ部品１４０は、複数の取り付け孔１４４を有する燃料ポンプ本体１４２を含み、燃料ポンプ部品１４０を例えば燃料ポンプ組み立て体の筐体に取り付けることを可能にする。また、燃料ポンプ部品１４０は、燃料ポンプ部品１４０に流体連通を提供するための、その１個だけが図４Ａに示される穴１４６、及び燃料ポンプ組み立て体の対応する穴に受容される固定具１４７を含む。また、燃料ポンプ部品１４０はコネクター１４８を含み、燃料ポンプ部品１４０に流体連通を可能にする。図４Ｃは、図４Ｂの燃料ポンプ部品１４０中の連結部を４Ｃ〜４Ｃに沿って見た断面図であり、図４Ｄは４Ｄ〜４Ｄに沿って見た連結部の断面図である。

示したように、燃料ポンプ部品１４０の第１通路１５０には溝１５２が設けられ、第２通路１５０が溝１５６を経由して流体接続するように第２通路１５６が配置され、通路は本発明の連結部を画定する。図４Ｃに最も明瞭に示されるように、前述のようにして、第２通路１５６は第１通路１５０に対して偏位して配置される。図示した実施例において、溝１５２は環状の形状を有し、第１通路１５０の直径は第２通路１５６の直径よりも大きい。さらに、溝１５２は図４Ｄに示すように皿状湾曲１５３を有する円環面体の形状を有する。

さらに、再び図４Ｄの断面図を参照すれば、本発明の連結部を備えて実施される燃料ポンプ部品１４０の本体１４２中に他の通路が提供される。詳細には、固定具１４７を通って延在する縦通路１６０は、複数の穴１４６の間に流体連通を提供する横断通路１６２と交差し、縦通路１６０と横断通路１６２は連結部１６６を画定する。図示されるように、縦通路１６０は溝１６４を含み、横断通路１６２は縦通路１６０から偏位して溝１６４中に配置される。さらに、横断通路１６２の部分が直径方向に対向せず、替りに、縦通路１６０の一方の側に配置されるように、横断通路１６２は縦通路１６０を実質上直進する。

したがって、本発明による連結部は、示した燃料ポンプ部品１４０などの高圧燃料システムにおいて任意の適切な方法で実施することができる。前述のように、本発明によるそれらの連結部は疲労破壊の可能性を低減することができる。上述に関して、燃料ポンプ部品１４０、したがってその中に提供される連結部１６６は、５．５重量％までのクロム、１．５重量％までのモリブデン、及び／又は１．０重量％までのバナジウムを含む合金鋼から作ることができ、コモンレールに関して前に説明したように、熱処理及びガス窒化することが好ましい。しかし、他の実施形態において、替りに他の材料を使用することができる。

前述のように、連結部及び高圧燃料システムの連結部中に設けられる溝の上記実施形態は単なる実施例であり、本発明は異なる連結部及び／又は溝の幾何形状を用いて、コモンレール、燃料ポンプ部品、または燃料噴射器などの異なる用途において実施することができる。詳細には、第１通路の溝に単一の第２通路だけが流体接続される実施形態において、溝は環状または円環面体形状である必要はない。

図５は、他の実施形態による図１Ａに示したものなどのコモンレール２００の断面図であり、コモンレール２００はそこを通って延在する第１通路２０４を備えるコモンレール本体２０２を有する。図示されるように、コネクター２０７の第２通路２０６は本発明による連結部２０８で第１通路２０４と交差する。この実施形態において、第１通路２０４には、形状が環状ではなく三日月形状の溝２１０が設けられる。図示されるように、溝２１０は第１通路２０４の周縁を部分的にのみ囲む。

第２通路２０６は溝２１０中に配置されて第１通路２０４に流体接続する。また、溝２１０は皿状湾曲の円環面体形状をもたない。無論、他の実施形態において、それらの湾曲をもたない非環状溝を同様に設けることができる。また、前述のように三日月形状を有する溝２１０は、圧力サイクルに起因する応力を効果的に低減し、コモンレール２００中の披露破壊の可能性も低減することが見出された。図５に示した第１通路中の溝２００の本実施形態は、図１Ｃに示した溝などのように完全な環状溝を可能にする十分な材料が得られない状況において特に有利である。

図６は、他の実施形態による図２Ｃに示したものなどのコモンレール３００の断面図であり、コモンレール３００はそこを通って延在する第１通路３０４を備えるコモンレール本体３０２を有する。図示されるように、複数のコネクター３０８（３個の連結部３０８）がコモンレール本体３０２に提供され、本発明による連結部を画定する。コネクター３０８は、前述のようにして第１通路３０４に設けられる溝３１２を経由して第１通路３０４と交差する第２通路３１０を含む。詳細には、第２通路３１０を通って延在する中心軸が第１通路３０４の長手軸と交差しないように、第２通路３１０は第１通路３０４に対して横断方向に偏位して配置される。再び、本発明の特定の構成を図６に関して説明したが、本発明は同様に異なるように実施できることは明らかなはずである。

上述の議論から、本発明の他の態様は、高圧燃料噴射システムの疲労破壊に抵抗性を増加する方法を提供することであることは明らかなはずである。詳細には、燃料流の方向を変化させるようにされた連結部が、疲労破壊の可能性を低減するための溝を含む方法が提供される。方法は、そこを通って延在する長手軸を有する第１通路を提供するステップと、第１通路の長手軸の一部に沿って配置された環状溝を提供するステップとを含む。方法は、開口を有する第２通路を提供するステップと、環状溝中に第２通路の開口を提供して第２通路と第１通路の間に流体連通を可能にするステップとをさらに含む。

本方法の他の実施形態によれば、方法は、第２通路の中心軸が第１通路の長手軸と交差しないように、第２通路の開口を環状溝中に横断方向に偏位させるステップをさらに含む。連結部の熱処理及び／又はガス窒化の追加のステップを提供して、連結部の疲労破壊の可能性をさらに最小化することができる。

再び、図示した実施形態において、疲労破壊の可能性を低減するための連結部及び方法は燃料ポンプのコモンレール及び部品に利用したが、本発明はそれに制限されないことに留意すべきである。これに関して、本発明は、燃料噴射器など、燃料流の方向を変化させまたは分配する高圧燃料システムの任意の連結部に効果的に実施することができる。

本発明による様々な実施形態を示し説明したが、本発明はそれに制限されないことが理解される。当業者であれば、本発明を変更し、修正し、さらに応用することができる。したがって、本発明は前に示し説明した詳細に制限されず、それらの変更及び修正の全てを含む。

本発明の一実施形態による連結部を含む高圧燃料噴射システムのコモンレールの斜視図である。 図１Ａのコモンレールの側面図である。 一例示的実施例による図１Ｂのコモンレールにおける連結部を、１Ｃ〜１Ｃに沿って見た軸状断面図である。 さらに明瞭に溝を示す、１Ｄ〜１Ｄに沿って見た図１Ｃの連結部の長手方向断面図である。 本発明の一実施形態による連結部を含む高圧燃料噴射システムに用いられる他のコモンレールの斜視図である。 図２Ａに示したコモンレールの側面図である。 ２Ｃ〜２Ｃに沿って見た図２Ｂのコモンレールにおける２個の連結部の断面図である。 本発明の一実施形態による連結部を含む高圧燃料噴射システムに用いられる燃料ポンプ部品の斜視図である。 図３Ａに示した燃料ポンプ部品のトポグラフ図である。 ３Ｃ〜３Ｃに沿って見た図３Ｂの燃料ポンプ部品における連結部の断面図である。 ３Ｄ〜３Ｄに沿って見た図３Ｃの燃料ポンプ部品における連結部の断面図である。 本発明の他の実施形態による連結部を含む高圧燃料噴射システムに用いられる他の燃料ポンプ部品の斜視図である。 図４Ａに示した燃料ポンプ部品の側面図である。 ４Ｃ〜４Ｃに沿って見た図４Ｂの燃料ポンプ部品における連結部の断面図である。 ４Ｄ〜４Ｄに沿って見た図４Ｂの燃料ポンプ部品における連結部の断面図である。 溝が第１通路の一部の周縁のみを囲む、本発明の他の実施形態による連結部の断面図である。 他の実施形態によるコモンレールの３個の連結部の断面図である。

Claims (48)

1. 連結部本体と、
   前記連結部本体中に形成された第１通路であって、前記第１通路が第１の直径及びそこを通って延在する長手軸を有し、前記第１通路が前記長手軸の一部に沿って配置された溝を含む第１通路と、
   前記連結部本体中に形成された第２通路であって、前記第２通路が、第２直径と、そこを通って延在する中心軸と、開口とを有し、前記第２通路の前記開口が前記第１通路の前記溝中に設けられて前記第２通路と前記第１通路の間に流体連通を可能にする第２通路とを含む、
   高圧流体を内燃機関に提供するようにされた高圧燃料噴射システムにおいて燃料流の方向を変化させるための連結部。
2. 前記溝が前記第１通路の少なくとも一部の周縁を囲む請求項１に記載の連結部。
3. 前記溝が前記第１通路を部分的に囲み三日月形状である請求項２に記載の連結部。
4. 前記第１通路が実質上円形断面であり、前記溝が環形状であり、前記溝が前記第１通路の前記第１直径よりも大きい溝直径を有する請求項２に記載の連結部。
5. 前記溝が皿状湾曲を有する請求項１に記載の連結部。
6. 前記第２通路の前記中心軸が前記第１通路の前記長手軸と交差しないように、前記第２通路の前記開口が前記溝中に横断方向に偏位する請求項１に記載の連結部。
7. 前記第２通路が少なくとも２個の第２通路であり、各々前記溝中に配置された開口を有する請求項１に記載の連結部。
8. 前記少なくとも２個の第２通路が前記溝中に横断方向に偏位する請求項７に記載の連結部。
9. 前記少なくとも２個の第２通路が前記溝中に互いに対向して配置される請求項７に記載の連結部。
10. 前記連結部がクロム、モリブデン、バナジウムの少なくとも１種を含む合金鋼から作られる請求項１に記載の連結部。
11. 前記合金鋼が、５．５重量％までのクロム、１．５重量％までのモリブデン、１．０重量％までのバナジウムを含む請求項１０に記載の連結部。
12. 前記合金鋼が熱処理サイクルによって処理された硬化されたマルテンサイト芯を有する請求項１０に記載の連結部。
13. 前記合金鋼がガス窒化されて窒素含有量の高い表面を有する表面、及び残留圧縮応力を有する硬質表面層を提供する請求項１０に記載の連結部。
14. 前記高圧燃料噴射システムがコモンレールを含み、前記連結部が前記コモンレール中に提供される請求項１に記載の連結部。
15. 前記高圧燃料噴射システムが少なくとも１個の高圧ポンプを含み、前記連結部が前記少なくとも１個の高圧ポンプ中に提供される請求項１に記載の連結部。
16. コモンレール本体と、
    前記コモンレール本体中に形成された第１通路であって、前記第１通路が第１の直径及びそこを通って延在する長手軸を有し、前記第１通路が前記第１通路の長手軸の一部に沿って配置された溝を含む第１通路と、
    前記コモンレール本体中に形成された第２通路であって、前記第２通路が、第２直径と、そこを通って延在する中心軸と、開口とを有し、前記第２通路の前記開口が前記第１通路の前記溝中に設けられて前記第２通路と前記第１通路の間に流体連通を可能にする第２通路とを含む、
    高圧燃料を内燃機関の噴射器へ提供するコモンレール。
17. 前記溝が前記第１通路周縁の少なくとも一部を囲む請求項１６に記載のコモンレール。
18. 前記溝が前記第１通路を部分的に囲み三日月形状である請求項１７に記載のコモンレール。
19. 前記第１通路が実質上円形断面であり、前記溝が環形状であり、前記溝が前記第１通路の前記第１直径よりも大きな溝直径を有する請求項１７に記載のコモンレール。
20. 前記溝が皿状湾曲を有する請求項１６に記載のコモンレール。
21. 前記第２通路の前記中心軸が前記第１通路の前記長手軸と交差しないように、前記第２通路の前記開口が前記溝中で横断方向に偏位する請求項１６に記載のコモンレール。
22. 前記第２通路が少なくとも２個の第２通路であり、各々前記溝に配置された開口を有する請求項１６に記載のコモンレール。
23. 前記少なくとも２個の第２通路が前記溝中で横断方向に偏位する請求項２２に記載のコモンレール。
24. 前記少なくとも２個の第２通路が前記溝中で互いに対向して配置される請求項２３に記載のコモンレール。
25. 前記コモンレールが、クロム、モリブデン、バナジウムの少なくとも１種を含む合金鋼から作られる請求項１６に記載のコモンレール。
26. 前記合金鋼が、５．５重量％までのクロム、１．５重量％までのモリブデン、１．０重量％までのバナジウムを含む請求項２５に記載のコモンレール。
27. 前記合金鋼が熱処理サイクルによって処理された硬化されたマルテンサイト芯を有する請求項２５に記載のコモンレール。
28. 前記合金鋼がガス窒化されて窒素含有量の高い表面を有する表面、及び残留圧縮応力を有する硬質表面層を提供する請求項２５に記載のコモンレール。
29. 燃料ポンプ本体と、
    前記燃料ポンプ本体中に形成された第１通路であって、前記第１通路が第１の直径及びそこを通って延在する長手軸を有し、前記第１通路が前記第１通路の長手軸の一部に沿って配置された溝を含む第１通路と、
    前記燃料ポンプ本体中に形成された第２通路であって、前記第２通路が、第２直径と、そこを通って延在する中心軸と、開口とを有し、前記第２通路の前記開口が前記第１通路の前記溝中に設けられて前記第２通路と前記第１通路の間に流体連通を可能にする第２通路とを含む、
    高圧燃料を内燃機関の噴射器へ提供する高圧燃料ポンプ。
30. 前記溝が前記第１通路周縁の少なくとも一部を囲む請求項２９に記載の高圧燃料ポンプ。
31. 前記溝が前記第１通路を部分的に囲み三日月形状である請求項３０に記載の高圧燃料ポンプ。
32. 前記第１通路が実質上円形断面であり、前記溝が環形状であり、前記溝が前記第１通路の前記第１直径よりも大きな溝直径を有する請求項３０に記載の高圧燃料ポンプ。
33. 前記溝が皿状湾曲を有する請求項２９に記載の高圧燃料ポンプ。
34. 前記第２通路の前記中心軸が前記第１通路の前記長手軸と交差しないように、前記第２通路の前記開口が前記溝中で横断方向に偏位する請求項２９に記載の高圧燃料ポンプ。
35. 前記第２通路が少なくとも２個の第２通路であり、各々前記溝に配置された開口を有する請求項２９に記載の高圧燃料ポンプ。
36. 前記少なくとも２個の第２通路が前記溝中で横断方向に偏位する請求項３５に記載の高圧燃料ポンプ。
37. 前記少なくとも２個の第２通路が前記溝中で互いに対向して配置される請求項３５に記載の高圧燃料ポンプ。
38. 前記第１通路及び前記第２通路が、クロム、モリブデン、バナジウムの少なくとも１種を含む合金鋼から作られる請求項２９に記載の高圧燃料ポンプ。
39. 前記合金鋼が熱処理サイクルによって処理されて硬化されたマルテンサイト芯を提供する請求項３８に記載の高圧燃料ポンプ。
40. 前記合金鋼がガス窒化されて窒素含有量の高い表面を有する表面、及び残留圧縮応力を有する硬質表面層を提供する請求項３８に記載の高圧燃料ポンプ。
41. 本体を提供するステップと、
    前記本体中に、そこを通って延在する長手軸を有する第１通路を設けるステップと、
    前記第１通路の前記長手軸の一部に沿って配置された溝を設けるステップと、
    前記本体中に、開口を有する第２通路を設けるステップと、
    前記第２通路の前記開口を前記溝中に配置して、前記第２通路と前記第１通路の間の流体連通を可能にするステップとを含む、
    高圧燃料噴射システム中の燃料流の方向を変化させるように構成された高圧燃料噴射システムにおいて連結部中の疲労破壊に対する抵抗を増加させる方法。
42. 前記第２通路の前記中心軸が前記第１通路の前記長手軸と交差しないように、前記第２通路の前記開口を前記溝の周囲で偏位させるステップをさらに含む請求項４１に記載の方法。
43. 前記溝に配置された開口を有する前記本体中に、他の第２通路を設けるステップをさらに含む請求項４１に記載の方法。
44. 前記第２通路を、前記溝中に横断方向に偏位させ互いに対向して配置するステップをさらに含む請求項４３に記載の方法。
45. 前記連結部を熱処理して硬化されたマルテンサイト芯を提供するステップをさらに含む請求項４３に記載の方法。
46. 前記連結部をガス窒化して窒素含有量の高い表面を有する表面、及びその上の硬質表面層を提供するステップをさらに含む請求項４３に記載の方法。
47. 前記高圧燃料噴射システムがコモンレールを含み、前記連結部が前記コモンレール中に提供される請求項４３に記載の方法。
48. 前記高圧燃料噴射システムが少なくとも１個の高圧ポンプを含み、前記連結部が前記少なくとも１個の高圧ポンプ中に提供される請求項４３に記載の方法。

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