| 【発明の名称】 |
コモンレール及びその強化処理方法 |
| 【発明者】 |
【氏名】松岡 主税
【氏名】柵木 清史
【氏名】丹羽 哲也
【氏名】平野 富保
【氏名】石川 鎮夫
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| 【要約】 |
【課題】加圧燃料による内圧によって生じる引張応力を抑制して、レール穴に開口する分岐穴の穴周囲部におけるコモンレールの内圧疲労強度を高めることができるコモンレール及びその強化処理方法を提供する。
【解決手段】コモンレール１の中心部にはレール穴１０が形成され、レール穴１０を取り囲む筒壁部１１にはレール穴１０に開口する複数の分岐穴１２が形成される。レール穴１０の内周面の少なくとも分岐穴１２の穴周囲部には、ショットピーニングを施して圧縮残留応力が付与される。ショットピーニングは、２本の管状ノズル１７をコモンレール１の左右開口端からレール穴１０に進入させ、その先端に設けた噴射口１７ａをレール穴１０に開口し、左右両噴射口１７ａ，１７ａからショット１８を同時に噴射し、これをレール穴１０の内周面全体に衝突させて施す。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 中心部にレール穴が形成され、該レール穴を取り囲む筒壁部にレール穴に開口する複数の分岐穴が形成されたコモンレールにおいて、前記レール穴の内周面の少なくとも分岐穴の穴周囲部がショットピーニングされることにより圧縮残留応力が付与されていることを特徴とするコモンレール。
【請求項２】 中心部にレール穴が形成され、該レール穴を取り囲む筒壁部にレール穴に開口する複数の分岐穴が形成されたコモンレールにおいて、前記レール穴の内周面の少なくとも分岐穴の穴周囲部にショットピーニングを施して圧縮残留応力を付与することを特徴とするコモンレールの強化処理方法。
【請求項３】 前記ショットピーニングは、前記コモンレールの左右開口端に開口した噴射口から前記レール穴の内周面全体に施す請求項２記載のコモンレールの強化処理方法。
【請求項４】 前記ショットピーニングは、前記分岐穴に対峙して開口した噴射口から該分岐穴の穴周囲部に施す請求項２記載のコモンレールの強化処理方法。
【請求項５】 前記ショットピーニングは、前記分岐穴の近傍で前記レール穴に開口した噴射口から噴射されたショットを、該噴射口及び前記分岐穴の両方に斜めに対峙する反射面に衝突させて前記分岐穴へ反射させ、該反射したショットで前記分岐穴の穴周囲部に施す請求項２記載のコモンレールの強化処理方法。
【請求項６】 前記噴射口は前記コモンレールの一方開口端から前記レール穴に進入させたノズルの先端に設けられ、前記反射面は前記コモンレールの他方開口端から前記レール穴に進入させた反射スライド棒の先端に設けられた請求項６記載のコモンレールの強化処理方法。
【請求項７】 前記ショットピーニングは、４０〜２００ミクロンの微小ショットを１００ｍ／秒以上で噴射して施す請求項２、３、４、５又は６記載のコモンレールの強化処理方法。
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【発明の詳細な説明】【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及びその強化処理方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図１０及び図１１は従来のコモンレール式燃料噴射装置におけるコモンレール５１を示し、中心部にレール長方向に延びるレール穴５２が形成されている。レール穴５２を取り囲む筒壁部５３の複数箇所には、内側から外側へ順に、レール穴５２に交差開口してレール長直角方向に延びる複数（図示例では４つ）の分岐穴５４と、分岐穴５４より内径の大きい連通穴５５と、テーパー状のシール面５６とが、各々連通するように形成されている。複数のシール面５６には、各々インジェクタへ延びるインジェクションパイプ（図示略）の端部のシール面が密着するようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、従来のコモンレール５１には、次のような問題があった。つまり、レール穴５２及び分岐穴５４の内壁には、図１１に矢印で示すように、加圧燃料による内圧がかかる。レール穴５２に開口する分岐穴５４の穴周囲部５７では両穴５２，５４の応力が合成されるため、他の部分よりも大きい引張応力が発生し、内圧の変動により疲労破壊しやすくなる。
【０００４】本発明の目的は、上記課題を解決し、加圧燃料による内圧によって生じる引張応力を抑制して、レール穴に開口する分岐穴の穴周囲部におけるコモンレールの内圧疲労強度を高めることができるコモンレール及びその強化処理方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するために、本発明のコモンレールは、中心部にレール穴が形成され、該レール穴を取り囲む筒壁部にレール穴に開口する複数の分岐穴が形成されたコモンレールにおいて、レール穴の内周面の少なくとも分岐穴の穴周囲部がショットピーニングされることにより圧縮残留応力が付与されていることを特徴としている。
【０００６】また、本発明のコモンレールの強化処理方法は、中心部にレール穴が形成され、該レール穴を取り囲む筒壁部にレール穴に開口する複数の分岐穴が形成されたコモンレールにおいて、レール穴の内周面の少なくとも分岐穴の穴周囲部にショットピーニングを施して圧縮残留応力を付与することを特徴としている。
【０００７】ここで、ショットピーニングは、コモンレールの左右開口端に開口した噴射口からレール穴の内周面全体に施してもよいが、分岐穴に対峙して開口した噴射口から分岐穴の穴周囲部に施してもよい。
【０００８】また、ショットピーニングは、分岐穴の近傍でレール穴に開口した噴射口から噴射されたショットを、噴射口及び分岐穴の両方に斜めに対峙する反射面に衝突させて分岐穴へ反射させ、該反射したショットで分岐穴の穴周囲部に施してもよい。この場合、噴射口はコモンレールの一方開口端からレール穴に進入させたノズルの先端に設けられ、反射面はコモンレールの他方開口端からレール穴に進入させた反射スライド棒の先端に設けられることが好ましい。反射スライド棒は、コモンレールと同等以上の硬度を有すれば特定の材質に限定されず、例えば、硬質金属やセラミックスを例示できる。
【０００９】ショットピーニングに使用するショットとしては特に限定されないが、ガラスビーズショットやスチールショットを例示できる。ショットの大きさ及び噴射速度は特に限定されないが、４０〜２００ミクロンの微小ショットを１００ｍ／秒以上で噴射するＷＰＣ処理（Ｗｉｄｅ Ｐｅａｎｉｎｇ Ｃｌｅａｎｉｎｇ）（株式会社不二機販及び株式会社不二製作所の登録商標）を採用することが好ましい。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した実施形態例について、図１〜図５を参照して説明する。図３はディーゼルエンジンのコモンレール式燃料噴射装置の概略を示し、コモンレール１の側部には、燃料ポンプ２を接続するためのパイプ３と、インジェクタ４を接続するためのインジェクションパイプ５（カラー、ユニオン等がアッシー化されている）とが接続され、コモンレール１の端部には、リリーフバルブ６と圧力センサ７とが接続される。燃料ポンプ２とインジェクタ４は電子制御装置８により制御される。
【００１１】まず、図１及び図２は第一実施形態を示し、金属製のコモンレール１の中心部にはレール長方向に延びるレール穴１０が形成され、レール穴１０を取り囲む筒壁部１１の複数箇所には、内側から外側へ順に、レール穴１０に交差開口してレール長直角方向に延びる複数（図示例では４つ）の分岐穴１２と、分岐穴１２より内径の大きい連通穴１３と、テーパー状のシール面１４とが、各々連通するように形成されている。複数のシール面１４には、各々インジェクションパイプ５の端部の凸球面状のシール面（図示略）が密着するようになっている。
【００１２】コモンレール１の左右端面には、各々レール穴１０より内径の大きい取付穴１５がレール穴１０と同軸状に連通するように設けられ、取付穴１５の内周面開口部には雌ネジ部１６が形成されている。そして、図１における左側の取付穴１５には圧力センサ７が、右側の取付穴１５にはリリーフバルブ６が、それぞれ接続される。
【００１３】レール穴１０の内周面には、ショットピーニングが施されている。本実施形態では、４０〜２００ミクロンの微小ショットを被加工面に１００ｍ／秒以上で噴射するＷＰＣ処理（Ｗｉｄｅ Ｐｅａｎｉｎｇ Ｃｌｅａｎｉｎｇ）を採用した。具体的には、図１に示すように、２本の管状ノズル１７をコモンレール１の左右開口端から取付穴１５を介してレール穴１０に進入させ、その先端に設けた噴射口１７ａをレール穴１０に開口した。そして、左右両噴射口１７ａ，１７ａからショット１８を同時に噴射し、これをレール穴１０の内周面全体に衝突させた。ショット１８としては、ガラスビーズショットを使用した。図２の網掛け部位は、ショット１８の衝突によって微細な凹凸が形成された影響部１９を示す。影響部１９は、分岐穴１２の穴周囲部２０を含むレール穴１０の内周面全体に亘り、かかる部位に圧縮残留応力が付与される。
【００１４】本実施形態のコモンレール１によれば、レール穴１０の内周面全体にショットピーニングを施して圧縮残留応力を付与しているので、加圧燃料による内圧によって生じる引張応力を抑制して、レール穴１０に開口する分岐穴１２の穴周囲部２０におけるコモンレール１の内圧疲労強度を高めることができる。また、ショットピーニングによって穴周囲部２０のバリを除去し、円弧状にＲ面取りすることもできる。
【００１５】次に、図４及び図５は、第二実施形態を示し、ショットピーニングに使用するノズルの形状が異なる点においてのみ第一実施形態と相違する。本実施形態の管状ノズル２２は、先端が閉じており、周壁の先端壁寄りに噴射口２２ａが貫設されている。本実施形態では、２本のノズル２２をコモンレール１の左右開口端から取付穴１５を介してレール穴１０に進入させ（一部図示略）、噴射口２２ａを分岐穴１２に対峙して開口させた。そして、噴射口２２ａからショット１８を噴射し、これを分岐穴１２の穴周囲部２０に衝突させた。また、ノズル２２をレール穴１０内でレール長方向に進退自在に移動させることにより、全ての分岐穴１２の穴周囲部２０にショットピーニングを施した（図示略）。図５の網掛け部位は、衝突によって微細な凹凸が形成された影響部２３を示す。影響部２３は、分岐穴１２の穴周囲部２０に形成されており、かかる部位に圧縮残留応力が付与される。本実施形態によっても、第一実施形態と同様の効果が得られる。
【００１６】次に、図６及び図７（ａ）は、第三実施形態を示し、分岐穴１２の数を６つとし、一方のノズル１７に代えて、反射スライド棒３０を使用した点においてのみ第一実施形態と相違する。本実施形態では、第一実施形態の４つの分岐穴１２に加え、該４つの分岐穴１２のうちのレール長方向中央部に位置する２つの分岐穴１２と対峙する筒壁部１１の二ヶ所にさらに２つの分岐穴１２を設けた。
【００１７】反射スライド棒３０は、硬質金属によって断面半円形に形成されており、水平上面３２と半円周面３３とを備えた支柱部３１と、支柱部３１の先端でその水平上面３２側が高さ方向斜めに切り欠かれてなる反射部３４とを備えている。反射部３４の上面は、支柱部３１の水平上面３２に対して鈍角に傾斜して連続する斜面となっており、該斜面が半月形の反射面３５を構成している。
【００１８】本実施形態では、１本のノズル１７をコモンレール１の一方開口端（図６では左開口端）から取付穴１５を介してレール穴１０に進入させ、分岐穴１２近傍で噴射口１７ａをレール穴１０に開口するとともに、反射スライド棒３０を他方開口端（同図では右開口端）から取付穴１５を介してレール穴１０に進入させ、反射面３５を噴射口１７ａ及び分岐穴１２の両方に斜めに対峙させた。そして、噴射口１７ａからショット１８を噴射し、これを分岐穴１２の穴周囲部２０に衝突させるとともに、反射スライド棒３０の反射面３５に衝突させて分岐穴１２へ反射させ、噴射口１７ａから直接噴射されたショット１８と、反射したショット１８とで、分岐穴１２の穴周囲部２０にショットピーニングを施した。
【００１９】また、ノズル１７及び反射スライド棒３０をレール穴１０内でレール長方向に進退自在に移動させるとともに、反射スライド棒３０を回転させて反射面３５を方向違いの分岐穴１２に対峙させることにより、全ての分岐穴１２の穴周囲部２０（図２（ｂ）を援用する）にショットピーニングを施した。本実施形態によれば、第一実施形態と同様の効果に加え、ショット１８が分岐穴１２の穴周囲部２０に効果的に照射され、圧縮残留応力値が高まるという効果が得られる。
【００２０】なお、図７（ｂ）は反射スライド棒３０の変更例を示し、円柱状の支柱部３１と、支柱部３１の先端でその上側が高さ方向斜めに切り欠かれてなる反射部３４とを備えている。反射部３４の上面は、前記切り欠きによって形成された斜面となっており、該斜面が楕円形の反射面３５を構成している。本変更例によっても、第三実施形態と同様の効果が得られる。
【００２１】次に、図８及び図９（ａ）は、第四実施形態を示し、反射スライド棒の形状が異なる点においてのみ第三実施形態と相違する。本実施形態の反射スライド棒４０は、硬質金属によって断面円形に形成されており、円周面４２を備えた円柱状の支柱部４１と、支柱部４１の先端に連続する円錐状の反射部４３とを備えている。反射部４３の周面は支柱部４１の円周面４２に連続する凸テーパー面となっており、該テーパー面が反射面４４を構成している。
【００２２】本実施形態では、１本のノズル１７をコモンレール１の一方開口端（図８では左開口端）から取付穴１５を介してレール穴１０に進入させ（一部図示略）、分岐穴１２近傍で噴射口１７ａをレール穴１０に開口するとともに、反射スライド棒４０を他方開口端（同図では右開口端）から取付穴１５を介してレール穴１０に進入させ（一部図示略）、反射面４４を噴射口１７ａ及び分岐穴１２の両方に斜めに対峙させた。そして、噴射口１７ａからショット１８を噴射し、これを分岐穴１２の穴周囲部２０（図２（ｂ）を援用する）に衝突させるとともに、反射スライド棒４０の反射面４４に衝突させて分岐穴１２へ反射させ、噴射口１７ａから直接噴射されたショット１８と、反射したショット１８とで、分岐穴１２の穴周囲部２０にショットピーニングを施した。
【００２３】また、ノズル１７及び反射スライド棒４０をレール穴１０内でレール長方向に進退自在に移動させることにより、全ての分岐穴１２の穴周囲部２０にショットピーニングを施した。本実施形態によれば、第三実施形態と同様の効果に加え、レール長方向中央部に位置する２組４つの分岐穴１２のように、方向違いの分岐穴１２の穴周囲部２０に一度にショットピーニングを施すことができる。
【００２４】なお、図９（ｂ）は反射スライド棒４０の変更例を示し、円柱状の支柱部４１と、支柱部４１の先端でその上下両側が高さ方向斜めに切り欠かれてなる反射部４３とを備えている。反射部４３の上下両面は、前記切り欠きによって形成された斜面となっており、該斜面が方向違いの２つの反射面４４を構成している。本変更例によっても、第四実施形態と同様の効果が得られる。
【００２５】なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のように、発明の趣旨から逸脱しない範囲で適宜変更して具体化することもできる。
（１）第一実施形態において、ノズル１７を、レール長方向に進退自在に移動させながらショット１８を噴射すること。
（２）第一実施形態において、ショット１８は、左右両噴射口１７ａ，１７ａから同時にではなく、一方ずつ順に噴射してもよい。
（３）第二実施形態において、噴射口２２ａは、ノズル２２の周壁のノズル長方向並列に、分岐穴１２に対応する複数箇所に設けられても良い。
【００２６】
【発明の効果】以上詳述した通り、本発明のコモンレール及びその強化処理方法によれば、加圧燃料による内圧によって生じる引張応力を抑制して、レール穴に開口する分岐穴の穴周囲部におけるコモンレールの内圧疲労強度を高めることができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００１８５４８８
【氏名又は名称】株式会社オティックス
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| 【出願日】 |
平成１２年５月２６日（２０００．５．２６） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００９６１１６
【弁理士】
【氏名又は名称】松原 等
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| 【公開番号】 |
特開２００１−２００７７３（Ｐ２００１−２００７７３Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年７月２７日（２００１．７．２７） |
| 【出願番号】 |
特願２０００−１５５８８７（Ｐ２０００−１５５８８７） |
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