JP5748326B2 - Common rail - Google Patents
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Description
本発明は、ディーゼルエンジンや直噴ガソリンエンジン等の内燃機関用の蓄圧式燃料噴射システムにおける高圧燃料多岐管、高圧燃料ブロックのようなコモンレールに係り、詳しくは高い噴射圧力を維持しながら内圧疲労強度に優れたディーゼルエンジン用のコモンレールに関するものである。 The present invention relates to a common rail such as a high pressure fuel manifold and a high pressure fuel block in an accumulator fuel injection system for an internal combustion engine such as a diesel engine or a direct injection gasoline engine, and more specifically, internal pressure fatigue strength while maintaining a high injection pressure. It is related to a common rail for diesel engines that excels in performance.
従来、インジェクタから高圧の燃料を直接燃焼室に供給する直噴式内燃機関は、ディーゼル内燃機関を主流として発展してきたが、高圧燃料を燃焼室に噴射する噴射管等を連結するための分岐体の接続構造としては、例えば図9に示すように軸心内部に流通路21−1を有する本管レール21の軸方向の周壁部に、間隔を保持して外方に円錐形状に開口する受圧座面21−3が形成された複数の貫孔21−2を設け、それぞれの貫孔21−2の前記受圧座面21−3周辺部を囲繞して、内周面に雌螺子23−1が形成された筒状のスリーブニップル23が固着され、軸心に細径の流路22−1が設けられると共に、その先端に先細円錐形状の押圧座面22−3が形成された接続頭部22−2を有する分岐接続体22を当接し、前記スリーブニップル23に設けられた雌螺子23−1と、予め分岐接続体22に組込まれた雄ナット24による螺合により、分岐接続体22の前記接続頭部22−2の首下での押圧によって締結される接続構造が知られている(例えば特許文献1参照)。しかし、かかる従来の接続構造においては、当該本管レール21に内圧が作用した場合、燃料噴射管等とからなる分岐接続体22の軸心に設けられた細径の流路22−1に連なるために、本管レール21の流通路21−1周壁に穿設される前記貫孔21−2の開口内周縁部Pに最大応力が発生し、当該部位の内圧疲労強度が低下してその開口内周縁部Pが起点となって亀裂が生じやすく、それに起因して燃料漏れを招くことが危惧されていた。加えてこのような従来の本管レールにおいては、レイアウト上エンジンそのものの長さに制約があるため、レールの長さを延長して蓄圧体積の増加を図ることが不可能であり、蓄圧体積が不足して噴射時における瞬時の圧力低下を防ぐ手段がとれないという問題も残されていた。
Conventionally, a direct injection internal combustion engine that supplies high-pressure fuel directly from an injector to a combustion chamber has been developed with a diesel internal combustion engine as the mainstream, but a branched body for connecting an injection pipe or the like that injects high-pressure fuel into the combustion chamber. As the connection structure, for example, as shown in FIG. 9, a pressure receiving seat that opens outwardly in a conical shape at a space in the axial peripheral wall portion of the
このような上記従来の接続構造の不都合を解消するためのコモンレールにおける分岐接続体の接続構造の一例として、図10に示すように本管レール11−1に長尺の管体を用い、該管体のほぼ中央部分からU字状に屈曲加工することによって、相互に平行する管状のU字形本管レール11−1を形成するか、図11に示すように接続配管12−3の両端に設けられた枝管12−6に、継手12−4を介してそれぞれストレート管を接続することによって、相互に平行するストレート形本管レール12−1を形成して、前者の略並行する金属管部分11−1aもしくは後者のストレート形本管レール12−1の周壁部に、間隔を保持して複数の分岐孔を穿設して、該分岐孔に噴射管11−2および12−2等を連接することによって得られるU字型コモンレール11、もしくは並設型コモンレール12からなる分岐接続体の接続構造が開示されている(例えば、特許文献2参照)。
As an example of the connection structure of the branch connection body in the common rail in order to eliminate the inconvenience of the conventional connection structure, a long tube body is used for the main rail 11-1 as shown in FIG. By bending the U-shape from the substantially central part of the body, tubular U-shaped main rails 11-1 parallel to each other are formed, or provided at both ends of the connecting pipe 12-3 as shown in FIG. By connecting straight pipes to the branch pipes 12-6 via joints 12-4, straight main pipe rails 12-1 parallel to each other are formed, and the former substantially parallel metal pipe portions 11-1a or the latter of the straight main rail 12-1 is formed with a plurality of branch holes at intervals, and the injection pipes 11-2 and 12-2 are connected to the branch holes. Obtained by Shaped
上記特許文献2において提案されたU字型コモンレール11および並設型コモンレール12によれば、コンパクトな構造であるにもかかわらず本管レールの長尺化がはかられ、特許文献1に示されるような従来タイプの接続構造においては得られなかった大きな蓄圧容積が確保され、分岐接続体である個々の燃料噴射管の噴射圧力が高いレベルで維持されるという優れた効果が確認されている。しかしながら、上記特許文献2に開示されるU字型もしくは並設型のコモンレールによる接続構造においても、本管レールの周壁部に間隔を保持して穿設される複数の分岐孔に、内周面もしくは外周面のいずれかに螺子面が設けられた円筒状スリーブニップル、あるいは継手金具を介して分岐接続体を接続する手段は、上記特許文献1に示す接続構造と実質的に同一であるため、本管レールにより高い内圧が作用した場合には、該本管レールの流通路の周壁に形成される分岐孔(もしくは貫孔)の前記開口内周縁部Pに最大応力が発生し、当該部位の内圧疲労強度が低下してその開口内周縁部Pが起点となって亀裂が生じ、それが起因して燃料漏れを招くおそれは依然として解消されておらず、かかる不安を解消するために本管レールの軸心に形成される流通路をより細径化し、当該部分の厚肉化をはかって強度を確保するという手段がとられているが、流通路を細径化することによって蓄圧容積が減少し、燃料噴射時の高い噴射圧が維持できないという、相反する未解決課題が残されていた。
According to the U-shaped
本発明は、かかる従来技術に残された課題を解決することを初期の目的とするものであり、同軸上に配したストレートな管体からなる蓄圧容器間に、好ましくは多面体の厚肉分岐部材を配置して、該厚肉分岐部材に複数の管状分岐接続体を組込むことに着目し、厚肉分岐部材、管状蓄圧容器および管状分岐接続体の接続構造について種々検討を重ねた結果、軽量でかつ比較的コンパクトな構造であるにもかかわらず、十分な蓄圧容積が確保できると共に内圧疲労強度に優れたディーゼルエンジン用のコモンレールからなる分岐接続体の接続構造を創案し、ここに提供しようとするものである。 The present invention has an initial object of solving the problems remaining in the prior art, and is preferably a polyhedral thick branch member between pressure accumulating containers composed of straight tubes arranged coaxially. As a result of various investigations on the connection structure of the thick branch member, the tubular pressure accumulating container, and the tubular branch connection body, In spite of its relatively compact structure, we have created a connection structure for a branch connection consisting of a common rail for a diesel engine that can secure a sufficient pressure accumulation volume and is excellent in internal pressure fatigue strength. Is.
上記課題を解決するための本発明によるディーゼルエンジン用のコモンレールは、略同軸上に配した2本の管状蓄圧容器の間に、螺合によって固着される厚肉分岐部材であって、該厚肉分岐部材の好ましくは多面体からなる外壁には軸心内部に連通する細径の分岐孔が穿設され、該分岐孔の外側の周面部に管状の分岐接続体を連接するための円錐状に開口する受圧座面が設けられ、該受圧座面を囲むようにして円筒状の螺子ボスが予め一体に、もしくは固着によって一体として取着され、前記受圧座面と前記分岐接続体の先細円錐形の接続頭部に設けられた押圧座面とを当接係合せしめ、前記螺子ボスと予め前記分岐接続体側に組込まれたナットとが螺合して、該分岐接続体の接続頭部首下における押圧に伴う締着により、前記肉厚配管部材と分岐接続体とが一体として接続されるコモンレールにおいて、前記管状蓄圧容器と厚肉分岐部材とのそれぞれの接合端面には、該厚肉分岐部材の外壁に穿設された分岐孔に連通する略平面状もしくは略曲面状で好ましくは曲率半径の大きな略球面状の底部が設けられ、該底部間における厚肉分岐部材の略軸心には、両側の管状蓄圧容器の流通路に連通する細径の流路が形成されていることを特徴的構成要件とするものである。 A common rail for a diesel engine according to the present invention for solving the above-mentioned problems is a thick-walled branching member fixed by screwing between two tubular pressure accumulating containers arranged substantially coaxially. The outer wall of the branch member, preferably a polyhedron, is provided with a small-diameter branch hole communicating with the inside of the shaft center, and a conical opening for connecting a tubular branch connector to the outer peripheral surface of the branch hole. And a cylindrical screw boss is attached in advance integrally or by fixing so as to surround the pressure receiving seat surface, and a tapered conical connection head between the pressure receiving seat surface and the branch connection body The screw boss and the nut that is pre-assembled on the branch connector side are screwed together to press the branch connector under the connection head neck. Due to the accompanying fastening, the thick pipe member In the common rail to which the branch connection body is integrally connected, each joint end surface of the tubular pressure accumulating vessel and the thick branch member has a substantially flat surface that communicates with a branch hole formed in the outer wall of the thick branch member. Or a substantially curved bottom having a large curvature radius and a substantially spherical bottom having a large radius of curvature, and having a thin diameter communicating with the flow passages of the tubular pressure accumulating vessels on both sides of the thick branch member between the bottoms. It is a characteristic constituent feature that the flow path is formed.
また、本発明による上記コモンレールは、前記厚肉分岐部材の好ましくは多面体からなる外壁が、該厚肉分岐部材の外側に形成された平坦な頂部から、軸心方向の左右に傾斜して略台形に複数設けられ、該外壁から軸心内部に連通して穿設される前記細径の分岐孔が、平面への投影上は相互にX字状に交差しながら互いに連通することなく、管状蓄圧容器の接続端部に設けられた略平面状もしくは略曲面状の前記底部に、それぞれ各別に連通して設けられることを特徴とするものである。 In the common rail according to the present invention, the outer wall of the thick branch member, preferably a polyhedron, is substantially trapezoidally inclined from the flat top formed outside the thick branch member to the left and right in the axial direction. A plurality of the small-diameter branch holes provided in communication with the inside of the shaft center from the outer wall, and intersecting each other in an X shape on a plane projection without communicating with each other. the bottom of the substantially flat or substantially song surface shape provided on the connecting end container, in which each and which are located in communication with each other.
さらに、本発明による上記コモンレールは、前記厚肉分岐部材の好ましくは多面体からなる外壁に、螺子ボスを介して接続される前記管状の分岐接続体の少なくとも1つが燃料供給用配管であり、他の複数の分岐接続体が燃料噴射管であることを特徴とするものである。 Further, in the common rail according to the present invention, at least one of the tubular branch connection bodies connected to the outer wall of the thick branch member, preferably a polyhedron, via a screw boss is a fuel supply pipe. The plurality of branch connectors are fuel injection pipes.
本発明による上記コモンレールはまた、前記厚肉分岐部材の左右に相対する垂直の壁面のそれぞれには、前記管状蓄圧容器の接続端部の外周面に形成された雄螺子に螺合するための雌螺子が形成され、該厚肉分岐部材を左右から挟持するようにして接続される管状蓄圧容器のそれぞれには、軸心に設けられた流通路から該蓄圧容器の側壁を介して分岐接続体に連通するための、分岐孔が穿設されていないことを特徴とするものである。 The common rail according to the present invention is also provided with a female for engaging with a male screw formed on an outer peripheral surface of a connection end portion of the tubular pressure accumulating container on each of vertical wall surfaces facing the left and right of the thick branch member. Each of the tubular pressure accumulating containers formed with screws and connected so as to sandwich the thick branching member from the left and right is connected to the branch connection body from the flow passage provided in the axial center via the side wall of the accumulating container. A branch hole for communication is not formed.
本発明による上記コモンレールはさらに、前記管状蓄圧容器の一方の接続端部内周面には雌螺子が形成され、該雌螺子に螺合して圧力センサー配管もしくは燃料戻し配管のいずれかが、任意に接続されていることを特徴とするものである。 In the common rail according to the present invention, a female screw is formed on the inner peripheral surface of one connection end of the tubular pressure accumulating container, and the pressure sensor pipe or the fuel return pipe is arbitrarily connected to the female screw. It is characterized by being connected.
本発明による上記コモンレールにおいては、前記厚肉分岐部材の好ましくは多面体からなる外壁に、予め一体にもしくは固着によって一体に設けられる円筒状部材からなる前記螺子ボスが、その内周面に雌螺子が形成されるか、その外周面に雄螺子が形成されるかのいずれかであることを特徴とするものである。 In the common rail according to the present invention, the screw boss made of a cylindrical member that is integrally provided in advance or integrally by fixing to the outer wall of the thick branch member, preferably a polyhedron, and the female screw on the inner peripheral surface thereof. It is either formed or a male screw is formed on the outer peripheral surface thereof.
本発明に係るコモンレールにおける分岐接続体の接続構造によれば、略同軸上に配した2本の管状蓄圧容器の間に、外壁を有する厚肉分岐部材を配置して、該厚肉分岐部材の外壁から軸心内部に連通する分岐孔を穿設し、該分岐孔の外側の周面部に管状の分岐接続体を連接するための受圧座面を設けると共に、該受圧座面の周縁部を囲むように円筒状の螺子ボスを一体に設け、前記受圧座面と分岐接続体の接続頭部の押圧座面とを当接係合せしめて、前記螺子ボスと予め前記分岐接続体に組込まれたナットとを螺合して、該分岐接続体の接続頭部首下における押圧に伴う締着により、前記厚肉分岐部材と分岐接続体とが一体として接続されるコモンレールにおいて、前記管状蓄圧容器と厚肉分岐部材とのそれぞれの接合端面には、該厚肉分岐部材の外壁に穿設された前記分岐孔に連通する略平面状もしくは略球面状の底部が設けられ、該底部間における厚肉分岐部材の略軸心には、両側の管状蓄圧容器の流通路に連通する細径の流路が設けられていることを構造上の特徴とするものであり、さらに前記外壁から軸心内部に連通して穿設される複数の分岐孔は、平面への投影上は相互にX字状に交差しながら互いに連通することなく、管状蓄圧容器の接合端部と相対する厚肉分岐部材の略平面状もしくは略球面状の前記底部に、それぞれ各別に連通してコモンレールの分岐接続構造を構成している。 According to the connection structure of the branch connection body in the common rail according to the present invention, a thick branch member having an outer wall is disposed between two tubular pressure accumulating containers arranged substantially coaxially, and the thick branch member is A branch hole communicating from the outer wall to the inside of the shaft center is formed, and a pressure receiving seat surface for connecting the tubular branch connector is provided on the outer peripheral surface portion of the branch hole, and the peripheral edge portion of the pressure receiving seat surface is surrounded. In this way, a cylindrical screw boss is integrally provided, and the pressure receiving seat surface and the pressing seat surface of the connecting head of the branch connection body are brought into contact engagement with each other, so that the screw boss and the nut assembled in advance in the branch connection body are provided. In the common rail in which the thick branch member and the branch connection body are integrally connected by fastening with pressing under the connection head neck of the branch connection body, the tubular pressure accumulating container and the thickness are The thick branch is formed on each joint end face with the meat branch member. A substantially planar or substantially spherical bottom portion communicating with the branch hole drilled in the outer wall of the material is provided, and the flow path of the tubular pressure accumulating vessels on both sides is provided at the substantial axis of the thick branch member between the bottom portions. A plurality of branch holes that are drilled to communicate with the inside of the shaft center from the outer wall are projected on a plane. The top communicates with each of the substantially planar or substantially spherical bottoms of the thick branching member facing the joint end of the tubular pressure accumulating vessel without crossing each other in an X shape. A common rail branch connection structure is constructed.
かかる構造の本発明のコモンレールによれば、複数の管状分岐接続体は全て管状蓄圧容器間に挟持されるようにして配設された肉厚配管部材に接続され、該肉厚配管部材の両側に配置される管状蓄圧容器の周壁には、分岐接続体を接続するための分岐孔は穿設されておらず、加えて加圧時に内圧が付加された場合においても、変形し難い部位にある前記開口端部の応力集中は効果的に抑制され、しかも軽量でかつレイアウト上の柔軟性にも優れているため、蓄圧体積を増加させる余裕が確保され、噴射時における瞬時の圧力低下も十分に防止できるという効果を併せて奏することができる。更に、接続構造体の基軸となる厚肉分岐部材が、コンパクトであるにもかかわらず強固な構造体であるが故に、振動疲労強度の低下などの要因が取り除かれ、接続構造体としての耐久性が向上して、その優れた信頼性が長期に亘って保障される。 According to the common rail of the present invention having such a structure, all of the plurality of tubular branch connections are connected to the thick pipe member disposed so as to be sandwiched between the tubular pressure accumulating containers, and are arranged on both sides of the thick pipe member. The peripheral wall of the tubular pressure accumulating container to be arranged is not provided with a branch hole for connecting the branch connector, and in addition, even when an internal pressure is applied at the time of pressurization, it is in a portion that is difficult to deform. The stress concentration at the opening end is effectively suppressed, and it is lightweight and has excellent flexibility in layout, so there is enough room to increase the pressure accumulation volume, and the instantaneous pressure drop during injection is sufficiently prevented. The effect that it is possible can also be produced. In addition, the thick-walled branch member, which is the main axis of the connection structure, is a strong structure despite its compactness. Therefore, factors such as reduced vibration fatigue strength are eliminated, and durability as a connection structure is achieved. And the excellent reliability is guaranteed over a long period of time.
以下、本発明の実施の形態について添付した図面並びに実施例に基づいて更に具体的に説明するが、本発明はこれによって拘束されるものではなく、本発明の主旨の範囲内で自由に設計変更が可能である。 Hereinafter, the embodiments of the present invention will be described more specifically with reference to the accompanying drawings and examples. However, the present invention is not restricted thereby, and the design can be freely changed within the scope of the gist of the present invention. Is possible.
本発明に係る第1実施例によるコモンレール1は、図1に示すように概略同軸上に配した2本の管状蓄圧容器1−1の間に、雄雌の螺合によって厚肉分岐部材2が一体として固着配置されるが、該厚肉分岐部材2は、管状蓄圧容器1−1となる圧力配管炭素鋼とほぼ同種の炭素鋼材、合金鋼やステンレス鋼材を素材として用い、これに鍛造、プレス成形加工、機械的切削加工のいずれか、もしくはそれらの組合せによって成形される厚肉の鋼製部材であって、具体的には図2(a)〜(d)に示すように左右対称に平行に相対する2面の垂直壁2−3と、該垂直壁2−3の両側と上方に中央に平坦な頂部2−2を設けると共に、該頂部2−2から左右にほぼ同一角度で好ましくは45度の角度で略台形に傾斜する6面の外壁2−1を設け、底部2−9が略亀甲模様の平面部からなり、正面から見た断面が略5角形の厚肉部材を形成し、該厚肉部材の前記左右に相対する2面の垂直壁2−3のそれぞれには、図2(a)に示すように管状蓄圧容器1−1の接続端部1−5を接続するための、内周部に雌螺子2−6が形成された接続孔2−10が設けられ、該接続孔2−10に連なる奥壁部に略平面状もしくは略曲面状で好ましくは曲率半径の大きな略球面状の底部2−4が設けられ、該底部2−4間の略軸心部分には相互に連通する流路2−5が設けられると共に、前記外壁2−1に連通する細径の分岐孔2−8が、本実施例においては5本が平面への投影上は交差するが互いに干渉することなく穿設され、該分岐孔2−8の前記外壁2−1に接する部分のそれぞれには、外方に向かって略円錐状に開口する受圧座面2−7が形成され、該受圧座面2−7の周縁部を囲むように、内周面に雌螺子が形成された5本の螺子ボス3−1〜3−5が一体もしくは別体のものとして固着されて設けられ、本発明に基づく本実施例による厚肉分岐部材2が形成される。
As shown in FIG. 1, the
なお、該厚肉分岐部材2の外壁2−1から軸心内部に形成された略平面状もしくは曲率半径の大きな略曲面状の前記底部2−4に連通する細径の分岐孔2−8は、平坦な頂部2−2を挟んで左右にほぼ45度の角度で傾斜する外壁2−1のそれぞれで、相互に位相を変えて穿設されることにより、図2のE−E断面図である図4に示すように平面への投影上は互いにX字状に交差しながら、相互に連通することなく図2(c)および(d)に示すように各々別に反対側の底部2−4に連なり、それぞれ開口3−4a、3−5aおよび3−1a、3−2a、3−3aを形成している。該分岐孔2−8に形成される前記受圧座面2−7の周縁部には、それぞれ螺子ボス3−1〜3−5が厚肉分岐部材2と一体として設けられるが、該螺子ボス3−1〜3−5はそれぞれの外壁2‐1において、図2(a)〜(d)に示すように上記分岐孔2−8に準じて位相を変えて設けられる。また、各分岐孔2−8と管状分岐接続体4との接続は、図3に示すように該管状分岐接続体4−1〜4−4の接続頭部4−Aに形成された先細円錐形の押圧座面4−Bを、前記分岐孔2−8の外壁部2−1周縁部で外方に開口する受圧座面2−7とを当接係合せしめ、予め管状分岐接続体4−1〜4−4に組込まれた雄型のナット5−1〜5−5と、前記螺子ボス3−1〜3−5との螺合によって該分岐接続体4−1〜4−4の接続頭部首下での押圧に伴う締着により、厚肉分岐部材2と管状分岐接続体4−1〜4−4とが高い気密性を維持した状態で強固に結合される。なお、本実施例においては図1並びに図2(a)〜(d)に示すように台形の外壁2−1に、独立して設けられた螺子ボス3−1には高圧ポンプ(図示せず)からの燃料供給管となる管状分岐接続体4−1が接続され、他の螺子ボス3−2〜3−5には燃料噴射管となる管状分岐接続体4−2〜4−5がそれぞれ接続され、インジェクター(図示せず)に配管されている。
In addition, a narrow branch hole 2-8 communicating from the outer wall 2-1 of the thick-
上記のごとく形成された本実施例による厚肉分岐部材2の、左右に相対する垂直壁2−3に設けられた前記接続孔2−10のそれぞれには、図1および図3に示すように本管レールとなる管状蓄圧容器1−1が螺着されるが、該管状蓄圧容器1−1は圧力配管炭素鋼やステンレス鋼等からなる内径8mm、外径16mmの厚肉鋼管製の管体であって、一端に前記厚肉分岐部材2の接続孔2−10に形成された雌螺子2−6に螺合する雄螺子1−4が形成された外径20mmの接続端部1−5が、その他端には燃料戻し配管もしくは圧力センサー配管のいずれかに接続するための雌螺子1−7が形成された外径20mmの接続端部1−6がそれぞれ設けられ、前者の接続端部1−5に形成された雄螺子1−4を、上記厚肉分岐部材2の垂直壁2−3に形成された接続孔2−10の前記雌螺子2−6に螺合することにより、本発明に基づく本実施例による直噴4気筒タイプのコモンレール1を得た。得られたコモンレールにおける管状蓄圧容器1−1の軸心部分は、そのまま内径8mmの流通路1−2となり、該流通路1−2の内壁から外壁に貫く分岐孔は、本発明においては設けられることがなく、従って管状蓄圧容器1−1(本管レール)における流通路の周壁の分岐孔周縁での応力集中は回避され、それに起因して亀裂が発生するおそれも未然に解消された。
As shown in FIGS. 1 and 3, each of the connection holes 2-10 provided in the vertical walls 2-3 opposite to the left and right of the thick branching
なお、本実施例によって得られたコモンレール1に対し、内圧100MPa作用時におけるFEM解析の結果、厚肉分岐部材2における分岐孔2−8の開口部3−1a〜3−3aでは、最大でも173MPaの引張応力であって外径φ30mm、肉厚10mm、内径φ10mmでボス外径φ14mmに分岐孔径φ3mmを有する従来のコモンレールの分岐孔内周縁部(P部)での最大引張り応力は463MPaであって60%以上の応力低減効果を有する。また、本発明によるコモンレール1はその構造が極めてコンパクトであり、レイアウト性に優れた機能を有すると共に、ディーゼル内燃機関などの高圧燃料供給用のコモンレールとしてその優れた耐久性が認められ、高圧燃料との繰り返しの接触や、運転時における振動や衝撃に十分に耐えることのできる、強度的にも極めて信頼性の高いコモンレールを、比較的低コストで製造できることも併せて確認された。
In addition, with respect to the
本発明に係る第2実施例によるコモンレール1aは、図6(a)に示すように正面から見た断面形状が略6角形の厚肉部材を形成し、相対する垂直壁2a−3に設けられる接続孔2a−10の軸心に垂直の壁面に、略平面状もしくは曲率半径の大きな略球面状の底部2a−4を形成すると共に、外周面に形成された略台形の8面の外壁2a−1に、7本の螺子ボス3a−1〜3a−7を固着し、図5に示すように螺子ボス3a−7には燃料供給用の管状分岐接続体4a−7を、その他の螺子ボス3a−1〜3a−6には燃料噴射管となる管状分岐接続体4a−1〜4a−6を、それぞれ螺着によって一体に結合した以外は、上記実施例1と同様の基本構成を有する直噴6気筒のディーゼル内燃機関用のコモンレールである。
すなわち、その構造は、図5に示すように概略同軸上に配した2本の管状蓄圧容器1a−1の間に、雄雌の螺合によって厚肉分岐部材2aが一体として固着配置されるが、該厚肉分岐部材2aは、前記実施例1のものと同様、管状蓄圧容器1a−1となる圧力配管炭素鋼とほぼ同種の炭素鋼材、合金鋼やステンレス鋼材を素材として用い、これに鍛造、プレス成形加工、機械的切削加工のいずれか、もしくはそれらの組合せによって成形される厚肉の鋼製部材であって、具体的には図6(a)〜(d)に示すように左右対称に平行に相対する2面の垂直壁2a−3と、該垂直壁2a−3の両側と上方に中央に平坦な頂部2a−2を設けると共に、該頂部2a−2から左右にほぼ同一角度で好ましくは45度の角度で略台形に傾斜する8面の外壁2a−1を設け、正面から見た断面が略8角形の厚肉部材を形成し、該厚肉部材の前記左右に相対する2面の垂直壁2a−3のそれぞれには、図6(a)に示すように管状蓄圧容器1a−1の接続端部1a−5を接続するための、内周部に雌螺子2a−6が形成された接続孔2a−10が設けられ、該接続孔2a−10に連なる奥壁部に略平面状もしくは曲率半径の大きな略曲面状の底部2a−4が設けられ、該底部2a−4間の略軸心部分には相互に連通する流路2a−5が設けられると共に、前記外壁2a−1に連通する細径の分岐孔2a−8が、本実施例においては7本が平面への投影上は交差するが互いに干渉することなく穿設され、該分岐孔2a−8の前記外壁2a−1に接する部分のそれぞれには、外方に向かって略円錐状に開口する受圧座面2a−7が形成され、該受圧座面2a−7の周縁部を囲むように、内周面に雌螺子が形成された7本の螺子ボス3a−1〜3a−7が一体もしくは別体のものとして固着されて設けられて厚肉分岐部材2aが形成される。
As shown in FIG. 6A, the
That is, as shown in FIG. 5, the
上記の実施例において、厚肉分岐部材の外壁に設けられる前記螺子ボスは、鍛造、プレス成形、機械的切削加工等によって該厚肉分岐部材と一体として設けても良く、あるいは厚肉分岐部材に雌螺子を形成して螺着するか、溶接やろう付け等によって一体として固着することも可能である。前記螺子ボスと管状分岐接続体の結合を上記実施例においては、螺子ボスの内周面に形成された雌螺子と、管状分岐接続体に予め組込まれた雄ナットの螺合によって締着されて結合されているが、該螺子ボスの外周面に雄螺子を形成し、管状分岐接続体には予め袋ナットを組込んで雄雌を逆に締着することも可能である。さらに管状蓄圧容器の管径や内径についても、本発明において求められる蓄圧容積と、内圧疲労強度とが併せて確保され、その優れた性能が保障される範囲において自由に設計変更が可能である。 In the above embodiment, the screw boss provided on the outer wall of the thick branch member may be provided integrally with the thick branch member by forging, press molding, mechanical cutting, or the like. It is also possible to form a female screw and screw it in, or to fix it integrally by welding or brazing. In the above embodiment, the screw boss and the tubular branch connection body are coupled to each other by fastening a female screw formed on the inner peripheral surface of the screw boss and a male nut incorporated in advance in the tubular branch connection body. However, it is also possible to form a male screw on the outer peripheral surface of the screw boss and incorporate a cap nut in advance in the tubular branch connection body to fasten the male and female in reverse. Further, the tube diameter and the inner diameter of the tubular pressure accumulating container can be freely changed in design as long as the accumulating volume required in the present invention and the internal pressure fatigue strength are ensured and the excellent performance is ensured.
本実施例において、該厚肉分岐部材2aの外壁2a−1から軸心内部に形成された略平面状もしくは曲率半径の大きな略曲面状の前記底部2a−4に連通する細径の分岐孔2a−8は、平坦な頂部2a−2を挟んで左右にほぼ45度の角度で傾斜する外壁2a−1のそれぞれで、相互に位相を変えて穿設されることにより、図6(d)のE−E断面図である図8に示すように平面への投影上は互いにX字状に交差しながら、相互に干渉・連通することなく各々別に反対側の底部2a−4に連なり、開口部3a−1a〜3a−7aを形成している。また、前記実施例1のものと同様、各分岐孔2a−8に形成される前記受圧座面2a−7の周縁部には、それぞれ螺子ボス3a−1〜3a−7が一体として設けられるが、該螺子ボス3a−1〜3a−7はそれぞれの外壁2a−1において、図6(a)〜(d)に示すように各分岐孔2a−8に準じて位相を変えて設けられるが、各分岐孔2a−8と管状分岐接続体4a−1〜4a−7との接続は、図7に示すように該管状分岐接続体4aの接続頭部4a−Aに形成された先細円錐形の押圧座面4a−Bを、前記分岐孔2a−8の外壁部2a−1周縁部で外方に開口する受圧座面2a−7とを当接係合せしめ、予め管状分岐接続体4a−1〜4a−7に組込まれた雄型のナット5a−1〜5a−7と、前記螺子ボス3a−1〜3a−7との螺合によって該分岐接続体4a−1〜4a−7の接続頭部首下での押圧に伴う締着により、厚肉分岐部材2aと管状分岐接続体4aとが高い気密性を維持した状態で強固に結合される。なお、本実施例においては、図5並びに図6(a)〜(d)に示すように台形の外壁2a−1に、単独で固着された螺子ボス3a−7には燃料供給管となる管状分岐接続体4a−7が接続され、他の螺子ボス3a−1〜3a−6には燃料噴射管となる管状分岐接続体4a−1〜4a−6がそれぞれ接続される。
In the present embodiment, the small-
なお、得られた本実施例によるコモンレール1aも、前記実施例1のものと同様、内圧100MPa作用時におけるFEM解析の結果、厚肉分岐部材2aにおける各分岐孔2a−8の開口部3a−1a〜3a−7aでは、実施例1同様に大きな応力低減効果が得られ、また、直噴6気筒用のコモンレールとしてはその構造が極めてコンパクトであり、レイアウト性に優れた機能を有すると共に、その他の性能においても実施例1と同様に優れた成果が確認された。さらに、本発明によるコモンレール1aも、前記実施例1のものと同様、その構造が極めてコンパクトであり、レイアウト性に優れた機能を有すると共に、特にディーゼル内燃機関などの高圧燃料供給用のコモンレールとしてその優れた耐久性が認められ、高圧燃料との繰り返しの接触や、運転時における振動や衝撃に十分に耐えることのできる、強度的にも極めて信頼性の高いコモンレールを、比較的低コストで製造できることも併せて確認された。また、ここでは厚肉分岐部材を多面体で構成した例を示したが、厚肉分岐部材は多面体に限定されるものではなく、本発明の技術思想の範囲内であれば楕円体、楕円体もしくは球体など、湾曲した外壁を有しても良くさらにその一部に平坦面を設けたもの等でも使用できることはいうまでもない。
The obtained
上記各実施例からも明らかなように本発明によるコモンレールによれば、複数の管状分岐接続体は全て管状蓄圧容器間に挟持されるようにして配設された肉厚配管部材に接続され、該肉厚配管部材の両側に配置される管状蓄圧容器の周壁には、分岐接続体を接続するための分岐孔は穿設されておらず、加えて加圧時に内圧が付加された場合においても、平面状もしくは曲率半径の大きな曲面状で変形し難い部位にある前記開口端部の応力集中は効果的に抑制され、しかも軽量でかつレイアウト上の柔軟性にも優れているため、蓄圧容器の流通路を長くするだけで蓄圧体積を増加させる余裕が確保され、噴射時における圧力低下も十分に防止できるという効果を併せて奏することができる。更に接続構造体の基軸となる厚肉分岐部材が、コンパクトでかつ極めて軽量あるにもかかわらず強固な構造体であるが故に、振動疲労強度の低下などの要因が取り除かれ、接続構造体としての耐久性が著しく向上して、その優れた信頼性が長期に亘って保障される。このように本発明はコモンレールの接続構造として上記のような効果がもたらされる上に、構造体としての組込み工程の簡略化に伴う生産性の向上と、低コスト化がはかられるなど優れた効果を奏することができ、ディーゼル内燃機関における蓄圧式燃料噴射システムをはじめ、本管レールからインジェクタへ、噴射管にて配管する分岐接続体の接続構造として幅広い用途が期待される。なおここでは、燃料圧力の高いディーゼルエンジン用として説明したが、高圧化が進む直噴ガソリンエンジン用にも適用可能であることはいうまでもない。 As is clear from each of the above embodiments, according to the common rail of the present invention, the plurality of tubular branch connectors are all connected to the thick pipe member disposed so as to be sandwiched between the tubular pressure accumulating containers, In the peripheral wall of the tubular pressure accumulating vessel arranged on both sides of the thick pipe member, no branch hole for connecting the branch connector is drilled, and even when internal pressure is applied during pressurization, Since the stress concentration at the opening end in a flat or curved surface with a large radius of curvature is difficult to be deformed, it is also lightweight and has excellent layout flexibility. It is possible to obtain an effect that a margin for increasing the pressure accumulation volume is ensured only by lengthening the path, and a pressure drop during injection can be sufficiently prevented. In addition, the thick branch member that is the base of the connection structure is a compact structure that is strong despite being compact and extremely lightweight. The durability is remarkably improved and its excellent reliability is ensured for a long time. As described above, the present invention provides the above-described effects as a common rail connection structure, and also has excellent effects such as an improvement in productivity due to simplification of the assembly process as a structure and a reduction in cost. A wide range of applications are expected as a connection structure of a branch connection body that pipes from a main pipe rail to an injector, such as an accumulator fuel injection system in a diesel internal combustion engine. In addition, although demonstrated here for diesel engines with a high fuel pressure, it cannot be overemphasized that it is applicable also for the direct-injection gasoline engine in which high pressure progresses.
1、1a コモンレール
1−1、1a−1 蓄圧容器
1−2、1a−2 流通路
1−3、1a−3 開口端部
1−4、1a−4 雄螺子
1−5、1a−5、1−6、1a−6 接続端部
1−7、1a−7 雌螺子
2、2a 厚肉分岐部材
2−1、2a−1 外壁
2−2、2a−2 頂部
2−3、2a−3 垂直壁
2−4、2a−4 底部
2−5、2a−5 流路
2−6、2a−6 雌螺子
2−7、2a−7 受圧座面
2−8、2a−8 分岐孔
2−9 底部
2−10、2a−10 接続孔
3−1、3−2、3−3、3−4、3−5、3a−1、3a−2、3a−3、 3−1a、3−2a、3−3a、3−4a、3−5a、3a−1a、3a−2a、3a−3a、3a−4a、3a−5a、3a−6a、3a−7a 開口部 3a−1、3a−2、3a−3、3a−4、3a−5、3a−6、3a−7 螺子ボス
4−1、4−2、4−3、4−4、4−5、4a−1、4a−2、4a−3、 4a−1、4a−2、4a−3、4a−4、4a−5、4a−6、4a−7 管状分岐接続体
4−A、4a−A 接続頭部
4−B、4a−B 押圧座面
5−1、5−2、5−3、5−4、5−5、5a−1、5a−2、5a−3、 5a−1、5a−2、5a−3、5a−4、5a−5、5a−6、5a−7 ナット
6 燃料戻し配管
7 圧力センサー配管
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 1a Common rail 1-1, 1a-1 Accumulation container 1-2, 1a-2 Flow path 1-3, 1a-3 Open end 1-4, 1a-4 Male screw 1-5, 1a-5, 1 -6, 1a-6 Connection end 1-7, 1a-7 Female screw 2, 2a Thick branch member 2-1, 2a-1 Outer wall 2-2, 2a-2 Top 2-3, 2a-3 Vertical wall 2-4, 2a-4 Bottom 2-5, 2a-5 Flow path 2-6, 2a-6 Female screw 2-7, 2a-7 Pressure-receiving seat surface 2-8, 2a-8 Branch hole 2-9 Bottom 2 -10, 2a-10 Connection hole 3-1, 3-2, 3-3, 3-4, 3-5, 3a-1, 3a-2, 3a-3, 3-1a, 3-2a, 3- 3a, 3-4a, 3-5a, 3a-1a, 3a-2a, 3a-3a, 3a-4a, 3a-5a, 3a-6a, 3a-7a Opening 3a-1, 3a-2, 3a-3 , a-4, 3a-5, 3a-6, 3a-7 screw boss 4-1, 4-2, 4-3, 4-4, 4-5, 4a-1, 4a-2, 4a-3, 4a -1, 4a-2, 4a-3, 4a-4, 4a-5, 4a-6, 4a-7 Tubular branch connector 4-A, 4a-A Connection head 4-B, 4a-B Press seat surface 5-1, 5-2, 5-3, 5-4, 5-5, 5a-1, 5a-2, 5a-3, 5a-1, 5a-2, 5a-3, 5a-4, 5a- 5, 5a-6, 5a-7 Nut 6 Fuel return piping 7 Pressure sensor piping
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