JPH11182381A - 蓄圧式内燃機関用蓄圧配管及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】応力集中や応力変動による損傷を防止すること
のできる蓄圧式内燃機関用蓄圧配管及びその製造方法を
提供する。 【解決手段】コモンレール１１は蓄圧室１２と、この蓄
圧室１２に直交する導入路１３及び供給路１４とを有す
る。蓄圧室１２と導入路１３との交差部分、及び蓄圧室
１２と供給路１４との交差部分には、残留圧縮応力が付
与されており、これにより、当該交差部分の強度が高め
られている。コモンレール１１の製造に際しては、治具
２２を予め形成された蓄圧室１２内に挿通せしめ、パン
チャ２５を前記交差部分に位置せしめる。そして、シャ
フト２４を回転させると、カム３２のカムノーズ部分が
パンチャ２５を押し上げ、パンチャ２５が前記交差部分
に強く圧接する。これにより、パンチャ２５からの強い
応力が前記交差部分に伝達され、残留圧縮応力が付与さ
れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、コモンレールの如
き、燃料を蓄圧するための蓄圧室を有してなる蓄圧式内
燃機関用蓄圧配管及びその製造方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来より、例えばディーゼルエンジン用
の燃料噴射装置の１つとして、蓄圧式燃料噴射装置が知
られている。この装置は、コモンレールと称される蓄圧
配管にサプライポンプからの高圧燃料を蓄圧し、これを
燃料噴射弁の開弁によってエンジンの各気筒に噴射する
ものである。このような技術としては、例えば特開平７
−５４７３３号公報に開示されたものが挙げられる。

【０００３】図１１に示すように、例えば上記技術にお
いて用いられるコモンレール８１は、その長手方向に延
びる蓄圧室８２を有しているとともに、この蓄圧室８２
に直交し、該蓄圧室８２内にサプライポンプからの燃料
を導入するための導入路（図示略）と、同じく蓄圧室８
２に直交し、該蓄圧室８２の燃料を燃料噴射弁の方へ供
給する供給路８３とを有している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、これら蓄圧
室８２、導入路、供給路８３内は、超高圧となりうると
ともに、圧力変動が大きい。特に、導入路と蓄圧室８２
との交差部分、供給路８３と蓄圧室８２との交差部分
（図中記号αで示す部分）には応力集中が起こりやす
く、圧力変動が作用しやすい。そのため、当該交差部分
が損傷を受けやすいという問題があった。

【０００５】本発明は、前述した事情に鑑みてなされた
ものであって、その目的は、燃料を蓄圧するための蓄圧
室を有してなる蓄圧式内燃機関用蓄圧配管において、応
力集中や応力変動による損傷を防止することのできる蓄
圧式内燃機関用蓄圧配管及びその製造方法を提供するこ
とにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成させるた
め、請求項１に記載の発明においては、燃料を蓄圧する
ための蓄圧室と、前記蓄圧室に交わり、該蓄圧室内に燃
料を導入するための導入路と、前記蓄圧室に交わり、該
蓄圧室の燃料を、内燃機関に燃料を噴射するための噴射
弁の方へ供給する供給路とを備えてなる蓄圧式内燃機関
用蓄圧配管であって、前記導入路及び前記供給路のうち
の少なくとも一方と、前記蓄圧室との交差部分における
強度を、他の部分よりも高いものとしたことをその要旨
としている。

【０００７】また、請求項２に記載の発明では、請求項
１に記載の蓄圧式内燃機関用蓄圧配管において、前記交
差部分における強度は、残留圧縮応力が付与されること
により高められていることをその要旨としている。

【０００８】さらに、請求項３に記載の発明では、燃料
を蓄圧するための蓄圧室と、前記蓄圧室に交わり、該蓄
圧室内に燃料を導入するための導入路と、前記蓄圧室に
交わり、該蓄圧室の燃料を、内燃機関に燃料を噴射する
ための噴射弁の方へ供給する供給路とを備えてなり、前
記導入路及び前記供給路のうちの少なくとも一方と、前
記蓄圧室との交差部分における強度が、他の部分よりも
高められてなる蓄圧式内燃機関用蓄圧配管の製造方法で
あって、前記交差部分に対し、残留圧縮応力を付与する
工程を有していることをその要旨としている。

【０００９】併せて、請求項４に記載の発明では、請求
項３に記載の蓄圧式内燃機関用蓄圧配管の製造方法にお
いて、前記残留圧縮応力を付与する工程は、前記蓄圧室
内に、偏心カム形状部材を有するシャフトを挿入すると
ともに、前記偏心カム形状部材を前記交差部分に位置合
わせすることと、前記シャフトを、その軸中心に回転さ
せることとを含んでいることをその要旨としている。

【００１０】加えて、請求項５に記載の発明では、請求
項４に記載の蓄圧式内燃機関用蓄圧配管の製造方法にお
いて、前記残留圧縮応力を付与する工程は、さらに、前
記交差部分と前記偏心カム形状部材との間に、前記シャ
フトの回転に際し前記偏心カム形状部材のカムノーズ部
分が圧接するようパンチャを介在させることを含んでい
ることをその要旨としている。

【００１１】さらにまた、請求項６に記載の発明では、
請求項５に記載の蓄圧式内燃機関用蓄圧配管の製造方法
において、前記パンチャのうち少なくとも前記交差部分
に当接する部分は、球面状をなしていることをその要旨
としている。

【００１２】（作用）上記請求項１に記載の発明によれ
ば、蓄圧配管の導入路から蓄圧室内へと燃料が導入さ
れ、該蓄圧室内にて燃料が蓄圧される。そして、蓄圧さ
れた燃料は、供給路から噴射弁の方へと供給され、噴射
弁から内燃機関に噴射される。

【００１３】ここで、蓄圧室、導入路、供給路内は、超
高圧となりうるとともに、圧力変動が大きく、特に、供
給路と蓄圧室との交差部分、導入路と供給路との交差部
分には応力集中が起こりやすく、圧力変動が作用しやす
い。これに対し、本発明によれば、導入路及び供給路の
うちの少なくとも一方と、蓄圧室との交差部分における
強度が、他の部分よりも高いものとなっている。このた
め、該交差部分に応力集中が起こったり、圧力変動が作
用したとしても、その交差部分が損傷してしまいにく
い。

【００１４】また、請求項２に記載の発明によれば、請
求項１に記載の発明の作用に加えて、前記交差部分にお
ける強度は、残留圧縮応力が付与されることにより高め
られている。このため、当該交差部分に別途の素材や機
構を設けずとも、上記作用が確実に奏される。

【００１５】さらに、請求項３に記載の発明によれば、
前記交差部分に対し、残留圧縮応力が付与される工程に
よって、該交差部分における強度が、他の部分よりも高
められる。従って、上記の作用を確実に奏する蓄圧式内
燃機関用蓄圧配管が容易に製造される。

【００１６】併せて、請求項４に記載の発明によれば、
請求項３に記載の発明の作用に加えて、前記蓄圧室内
に、偏心カム形状部材を有するシャフトが挿入されると
ともに、その偏心カム形状部材が前記交差部分に位置合
わせされ、また、前記シャフトが、その軸中心に回転さ
せられる。これにより、上記交差部分に対し、残留圧縮
応力が容易に、かつ、確実に付与される。

【００１７】また、請求項５に記載の発明によれば、請
求項４に記載の発明の作用に加えて、さらに、前記交差
部分と前記偏心カム形状部材との間にパンチャが介在さ
せられる。これにより、前記シャフトの回転に際し前記
偏心カム形状部材のカムノーズ部分がパンチャに強く圧
接し、該パンチャからの応力が前記交差部分に伝達され
る。このため、パンチャの形状に即した残留圧縮応力が
付与されることとなる。

【００１８】併せて、請求項６に記載の発明によれば、
請求項５に記載の発明の作用に加えて、前記パンチャの
うち少なくとも前記交差部分に当接する部分は、球面状
をなしている。このため、例えば導入路や、供給路がド
リル等により断面円形状に形成されていた場合でも、前
記交差部分のエッジ部分には、全て均等に残留圧縮応力
が付与されることとなる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した一実施
の形態を図１〜図７に従って説明する。本実施の形態に
おいて、内燃機関としてのディーゼルエンジンは、燃料
供給装置を備えており、該供給装置は、図示しないサプ
ライポンプ、蓄圧配管としてのコモンレール１１及び噴
射弁としての図示しないインジェクタにて構成されてい
る。なお、サプライポンプは、燃料タンクに貯えられた
燃料を圧送するものである。

【００２０】図２は本実施の形態におけるコモンレール
１１を示す断面図である。同図に示すように、コモンレ
ール１１は、ディーゼルエンジンの各気筒に対応して延
びるように形成されている。該コモンレール１１は、そ
の長手方向に沿って延びる蓄圧室１２と、この蓄圧室１
２に直交し、該蓄圧室１２内にサプライポンプからの燃
料を導入するための導入路１３と、同じく蓄圧室１２に
直交し、該蓄圧室１２の燃料をインジェクタの方へ供給
する供給路１４とを有している。

【００２１】導入路１３は、コモンレール１１のほぼ中
央部に位置し、供給路１４は、気筒の数に対応した数だ
け（本実施の形態では４つ）、前記導入路１３を挟むよ
うにして所定間隔を隔てて設けられている。導入路１３
及び供給路１４は、蓄圧室１２と同様、例えばドリル等
により、共に断面円形状に形成され、各ポート１５，１
６には雌ねじが形成されている。各ポート１５，１６に
は、それぞれ他端がサプライポンプ及びインジェクタに
接続される接続パイプ１７，１８の一端が接続されてい
る。なお、蓄圧室１２の一端（図の左端）には、リリー
フ弁１９が設けられており、該リリーフ弁１９は、所定
の条件（例えば蓄圧室１２内の燃料圧力が所定値以上）
が満たされた場合に開かれるようになっている。このよ
うに、リリーフ弁１９が開かれることにより、コモンレ
ール１１内の高圧燃料は、図示しないリターンパイプを
経て、燃料タンクへと戻されるようになっている。ま
た、蓄圧室１２の他端（図の右端）には、圧力センサ２
０が設けられており、該圧力センサ２０により、蓄圧室
１２内の燃料圧力が検出されるようになっている。さら
に、コモンレール１１の他端には、後述する治具２２の
位置決め用の穴２１が形成されている。

【００２２】次に、本実施の形態の特徴的部分について
説明する。図１，２に示すように、蓄圧室１２と導入路
１３との交差部分、及び蓄圧室１２と供給路１４との交
差部分には、残留圧縮応力が付与されており、これによ
り、当該交差部分の強度が高められている。また、これ
とともに、当該交差部分は湾曲面となっており、いわゆ
る面取りが施された状態となっている。

【００２３】続いて、上記の構成を有してなるコモンレ
ール１１の製造、特に、上記残留圧縮応力の付与に際し
用いられる治具２２について説明する。図３，４に示す
ように、本実施の形態において用いられる治具２２は、
ガイド２３、偏心カム形状部材としてのシャフト２４、
パンチャ２５及び図示しない回転駆動機構を備えてい
る。前記ガイド２３は、円筒状をなすガイド本体２６
と、ガイド本体２６よりも大径をなし、かつ、ガイド本
体２６に一体形成された基端部２７とを備えている。基
端部２７には、ガイド本体２６と平行に延びる位置決め
ピン２８が突出形成されている。また、前記ガイド本体
２６には、前記導入路１３及び供給路１４に対応するよ
うにして複数の透孔２９が所定間隔を隔てて形成されて
いる。

【００２４】さらに、前記シャフト２４は、前記ガイド
本体２６の内径よりも小径のシャフト本体３１を備えて
いるとともに、その途中には、前記透孔２９と同様、前
記導入路１３及び供給路１４に対応するようにして所定
の間隔を隔てて複数のカム３２が形成されている。ま
た、カム３２の前後両側には、前記ガイド本体３１の内
径とほぼ同等の径を有する軸受３３が形成されている。

【００２５】併せて、前記パンチャ２５は、球状をな
し、前記透孔２９内に配設されている。本実施の形態に
おいて、前記ガイド２３、シャフト２４及びパンチャ２
５は、いずれも、前記コモンレール１１を構成する金属
材料よりも強靭で、かつ、硬度の高い金属材料によって
構成されている。

【００２６】次に、上記コモンレール１１の製造方法に
ついて説明する。まず、予め、ドリル等を用いてコモン
レール１１に蓄圧室１２、導入路１３及び供給路１４を
形成しておく。また、これとともに、上記位置決め用の
穴２１を形成しておく。

【００２７】一方で、前述したような治具２２を用意す
る。すなわち、パンチャ２５を前記透孔２９にセットし
た状態で、ガイド２３内にシャフト２４を挿通させる。
このとき、カム３２のカムノーズの部分が、前記パンチ
ャ２５とは反対側に位置するようシャフト２４を配置せ
しめる。そして、その状態で、治具２２をコモンレール
１１の蓄圧室１２内に挿通せしめる。このとき、位置決
めピン２８をコモンレール１１の位置決め用の穴２１に
嵌め込むとともに、ガイド２３の基端部２７をコモンレ
ール１１の端面に当接させる。すると、パンチャ２５
は、丁度蓄圧室１２と導入路１３との交差部分、及び蓄
圧室１２と供給路１４との交差部分に位置するようにな
る。

【００２８】そして、前記回転駆動機構を駆動させるこ
とにより、図５，６に示すように、前記シャフト２４を
回転させる。すると、図７（ａ），（ｂ）に示すよう
に、カム３２のカムノーズ部分がパンチャ２５を押し上
げるような格好となり、該パンチャ２５が前記交差部分
に強く圧接する。これにより、パンチャ２５からの強い
応力が前記交差部分に伝達され、パンチャ２５の球面形
状に即した残留圧縮応力が付与されることとなる。つま
り、本実施の形態では、蓄圧室１２、導入路１３及び供
給路１４が全て断面円形状をなしているため、前記交差
部分のエッジ部分には、全てに残留圧縮応力が付与され
ることとなり、かつ、前記パンチャ２５からの応力によ
り、当該交差部分は潰れ変形し、上述したように、湾曲
面状となる。

【００２９】その後、蓄圧室１２の両端部分に、それぞ
れリリーフ弁１９及び圧力センサ２０を取付ける。この
ように、一連の作業が行われることにより、コモンレー
ル１１が製造される。なお、コモンレール１１の使用に
際しては、導入路１２及び供給路１３の各ポート１５，
１６に対し、接続パイプ１７，１８の一端が接続され
る。

【００３０】次に、本実施の形態の作用及び効果につい
て説明する。 ・本実施の形態によれば、コモンレール１１の導入路１
３から蓄圧室１２内へと燃料が導入され、該蓄圧室１２
内にて燃料が蓄圧される。そして、蓄圧された燃料は、
供給路１４からインジェクタの方へと供給され、インジ
ェクタからディーゼルエンジンの燃焼室に噴射される。

【００３１】ここで、蓄圧室１２、導入路１３、供給路
１４内は、蓄圧される燃料により超高圧となりうるとと
もに、圧力変動が大きく、特に、供給路１４と蓄圧室１
２との交差部分、導入路１３と蓄圧室１２との交差部分
には応力集中が起こりやすく、圧力変動が作用しやす
い。これに対し、本実施の形態によれば、前記交差部分
における強度は、図１に示すように、残留圧縮応力が付
与されることにより、他の部分よりも高いものとなって
いる。このため、該交差部分に応力集中が起こったり、
圧力変動が作用したとしても、その交差部分が損傷して
しまうのを防止することができる。

【００３２】・また、本実施の形態によれば、上述した
ような工程を経ることにより、残留圧縮応力が付与され
る。このため、当該交差部分に別途の素材や機構を設け
ずとも、容易に、かつ、確実に上記作用効果が確実に奏
されることとなる。

【００３３】・さらに、本実施の形態によれば、蓄圧室
１２内に、カム３２を有するシャフト２４が挿入される
とともに、そのカム３２が前記交差部分に位置合わせさ
れ、また、シャフト２４が、その軸中心に回転させられ
る。これにより、上記交差部分に対し、残留圧縮応力が
容易に、かつ、確実に付与されることとなる。その結
果、上記作用効果を奏するコモンレール１１を容易に、
かつ、確実に製造することができる。

【００３４】・特に、上記のようなカム３２を有するシ
ャフト２４を回転させる方法によれば、長手方向長さは
長く、短手方向長さはきわめて短い構造のコモンレール
であっても、簡単に、かつ、複数の気筒に対応した箇所
に残留圧縮応力を付与することができる。

【００３５】・併せて、本実施の形態においては、コモ
ンレール１１の製造に際し、前記交差部分とカム３２と
の間にパンチャ２５が介在させられる。これにより、シ
ャフト２４の回転に際しカム３２のカムノーズ部分がパ
ンチャ２５を強く圧接し、該パンチャ２５からの応力が
前記交差部分に伝達される。このため、パンチャ２５の
形状に即した残留圧縮応力が付与されることとなる。

【００３６】・つまり、本実施の形態では、蓄圧室１
２、導入路１３及び供給路１４が全て断面円形状をなし
ているとともに、パンチャ２５は球状に形成されている
ため、前記交差部分のエッジ部分には、全てに残留圧縮
応力が付与されることとなる。また、これとともに、前
記パンチャ２５からの応力により、当該交差部分は均等
に潰れ変形し、湾曲面状となる。その結果、上述した作
用効果がより一層確実に奏される。

【００３７】尚、本発明は前記実施の形態に限定される
ものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で構成の一
部を適宜に変更して次のように実施することもできる。 （１）上記実施の形態では、残留圧縮応力を付与するべ
く、球状のパンチャ２５を用いることとしたが、該パン
チャ２５を省略して、カムによって直接的に残留圧縮応
力を付与するようにしてもよい。また、他の形状のパン
チャを用いることとしてもよい。例えば、図８，９に示
すように、部分的に球面を有するパンチャ４１を用いる
こととしてもよい。このような構成とすることにより、
導入路４２又は供給路４３の内径が比較的大きくなった
場合でも、パンチャのサイズが大きくなりすぎることも
ない（例えば同図の場合において球状のパンチャを用い
た場合には、パンチャのサイズが大きくなりすぎてしま
い、カムシャフト４４の回転が行えなくなるおそれがあ
る）。そのため、導入路４２や供給路４３の内径が比較
的大きい場合でも、容易に、かつ、確実に残留圧縮応力
を付与せしめることができる。

【００３８】（２）上記実施の形態では、残留圧縮応力
を付与せしめる手法として上述したような治具２２を用
いることとした。これに対し、他の手法を用いて前記応
力を付与するようにしてもよい。例えば、図１０に示す
ように、ショットブラスト等により、細かな粒子５１を
前記交差部分に当てることにより、残留圧縮応力を付与
することもできる。

【００３９】（３）導入路１３及び供給路１４の配置や
数は、上記実施の形態のものに何ら限定されるものでは
なく、これらの配置や数を適宜変更してもよい。 （４）また、上記実施の形態では、導入路１３及び供給
路１４は、ともに蓄圧室１２に直交する構成としたが、
蓄圧室１２に交わるのであれば、必ずしも直交する構成
としなくともよい。

【００４０】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の蓄圧式内
燃機関用蓄圧配管によれば、応力集中や応力変動による
損傷を防止することができるという優れた効果を奏す
る。

【００４１】また、本発明の蓄圧式内燃機関用蓄圧配管
の製造方法によれば、上記効果を奏するする蓄圧配管を
容易に、かつ、確実に製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を具体化した一実施の形態におけるコモ
ンレールの要部を拡大して示す部分断面図。

【図２】コモンレールを示す断面図。

【図３】治具を示す断面図。

【図４】図３のＪ−Ｊ線断面図。

【図５】残留圧縮応力を付与する工程を示す治具等の部
分断面図。

【図６】図５のＫ−Ｋ線断面図。

【図７】（ａ）はシャフトを回転させる前の、（ｂ）は
回転させたときのカム及びパンチャの挙動をそれぞれ示
す部分断面図。

【図８】別の実施の形態におけるパンチャを示す斜視
図。

【図９】別の実施の形態における残留圧縮応力を付与す
る工程を示す治具等の部分断面図。

【図１０】別の実施の形態における残留圧縮応力を付与
する工程を示す部分断面図。

【図１１】従来技術におけるコモンレールを示す拡大断
面図。

【符号の説明】

１１…蓄圧配管としてのコモンレール、１２…蓄圧室、
１３，４２…導入路、１４，４３…供給路、２２…治
具、２３…ガイド、２４…シャフト、２５，４１…パン
チャ。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃料を蓄圧するための蓄圧室と、 前記蓄圧室に交わり、該蓄圧室内に燃料を導入するため
   の導入路と、 前記蓄圧室に交わり、該蓄圧室の燃料を、内燃機関に燃
   料を噴射するための噴射弁の方へ供給する供給路とを備
   えてなる蓄圧式内燃機関用蓄圧配管であって、 前記導入路及び前記供給路のうちの少なくとも一方と、
   前記蓄圧室との交差部分における強度を、他の部分より
   も高いものとしたことを特徴とする蓄圧式内燃機関用蓄
   圧配管。
2. 【請求項２】 前記交差部分における強度は、残留圧縮
   応力が付与されることにより高められていることを特徴
   とする請求項１に記載の蓄圧式内燃機関用蓄圧配管。
3. 【請求項３】 燃料を蓄圧するための蓄圧室と、前記蓄
   圧室に交わり、該蓄圧室内に燃料を導入するための導入
   路と、前記蓄圧室に交わり、該蓄圧室の燃料を、内燃機
   関に燃料を噴射するための噴射弁の方へ供給する供給路
   とを備えてなり、前記導入路及び前記供給路のうちの少
   なくとも一方と、前記蓄圧室との交差部分における強度
   が、他の部分よりも高められてなる蓄圧式内燃機関用蓄
   圧配管の製造方法であって、 前記交差部分に対し、残留圧縮応力を付与する工程を有
   していることを特徴とする蓄圧式内燃機関用蓄圧配管の
   製造方法。
4. 【請求項４】 前記残留圧縮応力を付与する工程は、 前記蓄圧室内に、偏心カム形状部材を有するシャフトを
   挿入するとともに、前記偏心カム形状部材を前記交差部
   分に位置合わせすることと、 前記シャフトを、その軸中心に回転させることとを含ん
   でいることを特徴とする請求項３に記載の蓄圧式内燃機
   関用蓄圧配管の製造方法。
5. 【請求項５】 前記残留圧縮応力を付与する工程は、さ
   らに、 前記交差部分と前記偏心カム形状部材との間に、前記シ
   ャフトの回転に際し前記偏心カム形状部材のカムノーズ
   部分が圧接するようパンチャを介在させることを含んで
   いることを特徴とする請求項４に記載の蓄圧式内燃機関
   用蓄圧配管の製造方法。
6. 【請求項６】 前記パンチャのうち少なくとも前記交差
   部分に当接する部分は、球面状をなしていることを特徴
   とする請求項５に記載の蓄圧式内燃機関用蓄圧配管の製
   造方法。