燃料分配装置

专利摘要:
マニホルド（10）と，該マニホルド（10）の壁を貫通する横孔（16）に分岐管を接続するためにマニホルドに溶接された接続ニップル（12）とを含む燃料分配装置において，少なくとも部分的に接続ニップルの外面を取り囲むようにマニホルドの外面に形成した環状溝（26）を介して，接続ニップルの外面をマニホルドの外面に移行させる。
公开号:JP2011513646A
申请号:JP2010550069
申请日:2009-03-04
公开日:2011-04-28
发明作者:ハーホフ バークハード；スクミデト マルクス；ギーゼル ミヒャエル；ウィデンルバート ルドウィグ
申请人:ポッペ ウント ポットホフ ゲーエムベーハＰｏｐｐｅ ＆ Ｐｏｔｔｈｏｆｆ ＧｍｂＨ；
IPC主号:F02M55-02

专利说明:

[0001] 本発明は，マニホルドと，分岐管を接続するためにマニホルドに溶接された少なくとも１つの接続ニップルとを備える燃料分配装置に関する。本発明はさらに，マニホルドと，燃料分配装置を製造するための接続ニップルと，燃料分配装置の製造方法とに関する。]
背景技術

[0002] 請求項１の前半部は，例えば特許文献１（欧州特許第0866221号明細書）に記載の燃料分配装置に対応している。]
[0003] 上述の燃料分配装置は，例えばディーゼルエンジン用のいわゆるコモンレール式噴射装置に用いる。その際，高圧ポンプによりマニホルドには高圧下の燃料を供給するが，高圧燃料は，さらにマニホルドに接続する個々の分岐管の噴射ノズルを介して供給される。エンジンからの排ガス規制に対する要求の高まりを受け，より高い噴射圧力および結果として上述したタイプの燃料分配装置の耐圧性が必要になってきている。現在のところ，2500ｂａｒ規模の圧力に耐え得る耐圧性が想定されている。]
[0004] 上述したタイプの燃料分配装置は，特許文献２（独国特許出願公開第102005043015号明細書）により既知である。この特許文献に記載の接続ニップルは壁を有し，壁の内面および外面は，マニホルドと溶接する端部方向に向かって細くなっており，環状の突起で終端している。この環状の突起は，マニホルドの平らな外周面に形成した環状溝に嵌め込むことができる。突起を溝に適合させることにより，電気溶接に際して，溶接電流を突起に集中することが可能となる。]
[0005] 上述したタイプと同様の燃料分配装置に関する記載を特許文献３（独国特許出願公開第10221653号明細書）に見ることができるが，この特許文献に記載の接続ニップルは，マニホルドの外面に形成した環状溝に溶接する端部が，環状の尖端部で終端している。]
[0006] 特許文献４（欧州特許出願公開第1182670号明細書）には，鍛造したノズルハウジングおよび鍛造したノズルを組み込んだ原子炉圧力容器に関する記載があり，ノズルにはハウジング内から外部へ通ずる孔が設けてある。ノズルハウジングの外面に補強部を含み，この補強部には，ノズルの外端部が補強部の外面を超えて突出しないようにノズルを加工してある。補強部にはノズル孔と同軸に円周溝が加工してあり，これにより溶接時におけるノズル外端部への接触が可能となる。]
[0007] 特許文献５（独国特許出願公開第10152261号明細書）には，中空の基体と，この基体の内部空間との接続開口を有する少なくとも１つの横孔とを備える高圧燃料アキュムレーターに関する記載がある。耐圧性を高めるため，中空の基体の外面および／または内面に１つもしくは複数個のノッチおよび／又は凹所を，高圧下にあるアキュムレーターの圧力軽減用に，好適には横孔付近に形成する。]
先行技術

[0008] 欧州特許第0866221号明細書
独国特許出願公開第102005043015号明細書
独国特許出願公開第10221653号明細書
欧州特許出願公開第1182670号明細書
独国特許出願公開第10152261号明細書]
発明が解決しようとする課題

[0009] 本発明の課題は，従来の燃料分配装置よりも高い耐圧性を有する燃料分配装置を提供することにある。]
課題を解決するための手段

[0010] 上記の課題は，請求項１に記載の燃料分配装置により解決される。]
[0011] 本発明に従って設けられた環状溝によれば，接続ニップルの耐荷重力を大幅に高めることが可能である。]
[0012] 請求項２〜８は，本発明に係る燃料分配装置の好適な実施形態および改良形態に関するものである。]
[0013] 請求項６に記載の特徴によれば，燃料分配装置を，マニホルドと，マニホルドとは別工程で予め製造された接続ニップルとを用いて好適に製造することができる。]
[0014] 請求項９および10は，本発明に係る燃料分配装置に適用可能なマニホルドを特定している。]
[0015] 請求項11および12は，本発明に係る燃料分配装置に適用可能な接続ニップルを特定している。]
[0016] さらに，請求項13〜15は，本発明に係る燃料分配装置の製造方法を特定している。]
図面の簡単な説明

[0017] 接続ニップルを溶接したマニホルドの一部を示す，図２のＩ‐Ｉ面に沿う縦断面図である。
図１の組立体を示す，図１のＩＩ‐ＩＩ面に沿う横断面図である。
図１におけるマニホルドを，接続ニップルの未溶接状態で示す断面図である。
図２におけるマニホルドの接続部を，接続ニップルの未溶接状態で示す断面図である。
マニホルドに溶接する前の接続ニップルを示す横断面図である。
若干の変更を加えた実施形態を示す，図１と同様な断面図である。
若干の変更を加えた別の実施形態を示す，図６と同様な断面図である。
若干の変更を加えた別の実施形態を示す，図１と同様な断面図である。] 図１ 図２ 図６
実施例

[0018] 図１は，マニホルド10の断面を示しており，マニホルド10は，複数個のニップル12をマニホルドの長さにわたって溶接することができる。各ニップル12には公知の方法で図示しない分岐管を接続するが，分岐管を介して，噴射ノズル，特にディーゼルエンジン用に設けた噴射ノズルに高圧燃料を供給する。マニホルド10の長さにわたって縦穿孔14が延在しており，個別の横孔16が，マニホルド10の内壁から，例えば半径方向に貫通している。図１は上述した横孔16を示しており，例えば縦穿孔14を起点として段階的に拡がり，凹状の開口部18で終端している。] 図１
[0019] 開口部18の周囲に，好適には開口部18に対して同心的に，マニホルド10の外面に，望ましくは切削加工により，接続用凹所20を形成する。その際，横孔16にフライス工具を合わせることが可能である。凹所20は，開口部18に向いた，好適には横孔16の軸線と平行した内面あるいは内壁22を備える。内壁22には，好ましくは縦穿孔14の軸線に垂直に向いた底面あるいは底壁24が接続しており，底面あるいは底壁24は，環状溝26を通って，上記同様，好ましくは横孔16の軸線に平行に延在する外面あるいは外壁28に移行する。]
[0020] 接続ニップル12は，環状溝26に向けられている接続用凹所20の底壁24の部分に溶接する。]
[0021] 図３は，接続ニップル12と溶接する前の，図１におけるマニホルドの部分を示している。図４は，図２に示すマニホルド10の部分を示している。] 図１ 図２ 図３ 図４
[0022] 図３および図４に示すように，環状の接続用凹所20は，内壁22および少なくとも接続ニップル12を溶接する底壁24の部分が，完全に横孔16の周りに延在する深さで形成する。外壁部28およびアンダーカットを介して外壁部28を底壁部24に接続する環状溝26は，マニホルド10の外面の頂点部においてのみ，すなわち，マニホルド10の軸線と平行した横孔16の開口部18に隣接している，マニホルド外面の部分においてのみ完全に形成されている。図４に示すように，これらの部分から始まり，マニホルド10の外面に形成する各部位の内，マニホルドの軸線の横方向に位置する開口部18に隣接する部分で，環状溝26および外壁28が完全になくなるまで，外壁部28の高さ並びに環状溝の深さは徐々に減少していく。上述した好適な接続用凹所20の形成に際しては，マニホルド10の壁は最小限にしか脆くあるいは薄くなることがない。] 図３ 図４
[0023] さらに図３から明らかなように，底壁24のレベルで測った環状溝26の幅は，例えば接続用凹所20の全幅，あるいは内壁22および外壁28の間の間隔の約半分である。環状溝26は好適には，外壁28を連続的に延ばし，横断面においては弓形，あるいは例えば円弧状に底壁24に移行するように形成する。その際，底壁24に接続する環状溝壁部の部分は，好適には横孔16の軸線に向かって傾き，横断面においては環状溝の円周角が＜１８０°にわたって延在していてよい。環状溝の横断面における形状は，円弧状である必要はなく，楕円状，Ｕ字状あるいは他の適切な形であってもよい。] 図３
[0024] 図５は接続ニップル12の横断面であり，マニホルド10と溶接する前の状態を示している。接続ニップル12は，全体としては内壁を備えるシリンダー状の部品であり，図５に示すように，上述の内壁は，上端部においては円錐状に狭幅の部分30を備え，軸線に平行する内壁を備えるシリンダー状の部位32を通して，円錐状に拡がる部位34に移行する。] 図５
[0025] 接続ニップル12の外面は，図５に示す実施例では，好適には上部に外ねじ36を備え，円錐状に拡がる部分38を介してシリンダー状の部分40に移行し，狭幅になる部分42を介して環状の接触面44に移行する。この接触面44は，好適には接続ニップル12の軸線に垂直に向けられ，部分42を内面の部分34に接続する。環状の接触面44は，基本的に狭幅のエッジあるいは型打ちした狭幅の環状面として形成することができる。接触面44は，接続ニップル12を接続用凹所20に嵌め込むと，完全に底壁24と当接するようになっており，好ましくは，底壁24と環状溝26との間の移行部内にほぼ半径方向に位置する。] 図５
[0026] 接続ニップル12を接続用凹所20に嵌め込んだ場合，好適にはコンデンサ放電溶接によりマニホルド10と溶接する。その際，材料の溶解により接触面44が拡がり，図１に符号46で示す溶接ゾーンが生じる。この溶接ゾーンで，接続ニップル12の端部における材料を，マニホルド10における底壁24の領域の材料と溶接する。] 図１
[0027] さらに図１から明らかなように，好適には接続ニップル12の寸法は，接続ニップル12の内面が接続用凹所20の内壁22に接触せず，また溶接に際して溶融する材料により，環状溝26の半径方向内側部分がせいぜいわずかな量しか覆われない，あるいは充填されないようにする。] 図１
[0028] 上述した実施形態により，接続ニップル12とマニホルド10との間に高い接続強度を得ることができ，その際，マニホルド10に向けられている接続ニップルの端部は，該マニホルド10に向かって円錐状に狭まっていく環状の接続ビード48(図５参照)を形成し，マニホルド10に接触する。マニホルドの接続強度は，好適に湾曲し延在する環状溝26の底面部により，驚くほど大幅に高まる。] 図５
[0029] 接続ニップル12とマニホルド10の溶接に際しては，必ずしもコンデンサ放電溶接法を利用する必要はなく，溶接は，レーザー溶接およびその他，既知の溶接方法で実施することも可能である。好適には，接続ニップル12の端部を底壁24に適合させる際，環状溝26を保持し，特に接続ニップルの外面の溶接個所において，可能な限り応力の集中を小さくするようにする。この目的のために，小さい角度β（図面５参照）が望ましい。]
[0030] 燃料分配装置の一実施形態に関して上述したが，これは接続ニップル12と接続用凹所20の底壁24とを溶接する前に，接続用凹所20に環状溝26を形成するというものである。代替の実施形態として，接続ニップル12をマニホルド10の外面あるいは接続用凹所20の底壁24に溶接した後にはじめて，環状溝26を，例えばフライス加工により形成することが可能である。この場合，接続用凹所20を半径方向に形成した延長部は，図３で示しているよりも小さく，なおかつ横孔16とは逆方向に形成し，その結果，接続ニップル12が接続用凹所20に嵌め込み可能となる。接続ニップル12とマニホルド10との溶接により，溶接ゾーン46が形成されるが，その半径方向延長部は材料の流動により，一般に溶接前の接続ニップル12における接触面44の半径方向の延長部よりも大きくなる。接続ニップル12の溶接後に環状溝26を形成するが，これは例えば接続ニップル12の外部において，接続ニップル12の周りでフライス工具を軸線方向に送りつつ半径方向に動かすことにより行う。その際，溶接ゾーン46が適宜の大きさになった場合，溶接ゾーンから材料の一部を除去することも可能である。これにより，接続用凹所20から接続ニップル12の半径方向外面への移行部における，図１に見られるアンダーカットは必ずしも必要ではなくなる。環状溝の深さは，望ましくは，先に形成した接続用の凹所20よりも深い。] 図１ 図３
[0031] 図１に見られる接続ニップル12の内面と接続用凹所20の内壁22との間の間隔は，接続用凹所20において，接続ニップル12を正確にセンタリングするために，好適には比較的小さい。しかしながら，この部位における接触は避けるべきである。これは溶接を，確実に接続用の凹所20の壁底24の部分でのみ確実に行うためである。] 図１
[0032] 図６は別の実施形態を示しており，マニホルド10および接続ニップル12を例えば鍛造により，一体化した装置として製造したものである。図１の実施形態と異なり，一体化した構造により，図１にはっきりと示されている接続ニップル12の内面と接続用凹所20の内壁22との間の環状の空隙がなくなっている。これは図６の実施形態においては，接続用凹所自体がないためである。鍛造後，接続ニップル12の外面は，マニホルド10の外面あるいは表面に直接に移行する。移行部には，例えばフライス加工等により，図１に示すような横断面を示す環状溝26を形成する。] 図１ 図６
[0033] 図７に示す実施形態は，環状溝26に形成した半径方向内面が，アンダーカットを設けずに接続ニップル12の外面に移行する点で図６に示す実施形態とは異なっている。その際，環状溝26の内壁は，接続ニップル12あるいは横孔16に対して平行に延在する。] 図６ 図７
[0034] 図８は，図１に類似した状態を示しており，本発明における装置のさらなる一実施形態である。この実施形態では，環状溝26に加えて，さらに内部に形成した環状溝50を備えており，接続ニップル12の内面はこの箇所を通って，マニホルド10の外面に移行する。内部環状溝50は，所定の間隔をおいて横孔16の開口部18を囲んでおり，これによって開口部18は十分に安定し，半径方向に形成した内部環状溝50の内壁が変形することなく，接続ニップル12に固定した分岐管の端部を押圧することが可能となる。] 図１ 図８
[0035] 接続用凹所20をマニホルドに形成した後に，環状溝26を，例えばフライス加工により接続用凹所20に形成できるのと同様に（図面３を参照），内部環状溝50も接続用凹所20に形成することが可能であり，内部環状溝50の半径方向内面により，接続用凹所20の内壁22が，マニホルド10の内部に延びることになる。代替の実施形態においては，外部環状溝26と同様，内部環状溝50も，接続ニップル12と接続用の凹所20を溶接した後に，初めて形成することができる。同様に，接続ニップル12と一体化したマニホルド10の実施形態においても，内部環状溝50をフライス加工することが可能である。]
[0036] 図５に示す，円錐状に狭まる部分42の内面または外面における傾斜角αおよびβ，並びに，接触面44の半径方向の幅は，溶接ゾーン46が形成されるように選択しており，これにより，１つの環状溝から接続ニップルへの移行部に環状ノッチが生じてしまう可能性を軽減する。接続ニップル12とマニホルド10の溶接後に，環状溝をフライス加工する場合，十分な幅を有する溶接ゾーン46の接続ニップル12を，フライス加工により所定量切削することが可能であり，接続ニップル12の環状ビード４８（図５）からマニホルド１０への移行部におけるアンダーカットを大幅に，または完全に除去することができる。] 図５
[0037] 接続ニップル12には，基本的に既知の方法でキャップナットを用いて分岐管（図面には表示なし）を固定することができ，その際，分岐管は，キャップナットにより円錐状部分30あるいは開口部18を密閉する形で圧着する。接続ニップル12は，分岐管との接続において，様々な形状で形成することができ，外ねじを用いた構成に限定されない。]
[0038] 10マニホルド
12接続ニップル
14 縦穿孔
16横孔
18 開口部
20接続用凹所
22内壁
24底壁
26環状溝
28外壁
30 部位
32シリンダー状の部位
34 部位
36外ねじ
38 部位
40 部位
42 部位
44 接触面
46溶接ゾーン
48溶接ビード
50内部環状溝]

权利要求:

請求項1
マニホルド（10）と，該マニホルド（10）の壁を貫通する横孔（16）に分岐管を接続するための少なくとも１つの接続ニップル（12）とを備える燃料分配装置であって，前記接続ニップル（12）の外面が，接続ニップル（12）の外面を少なくとも部分的に取り囲むように前記マニホルド（10）の外面に形成した環状溝（26）を介して，前記マニホルド（10）の外面に移行することを特徴とする，燃料分配装置。
請求項2
請求項１に記載の燃料分配装置であって，前記接続ニップル（12）の内面が，前記マニホルド（10）の外面に形成した内部環状溝（50）に移行し，該内部環状溝（50）が，前記マニホルド外面において前記横孔（16）の開口部（18）を，間隔をおいて取り囲んでいることを特徴とする燃料分配装置。
請求項3
請求項１又は２に記載の燃料分配装置であって，前記環状溝（26）が，前記マニホルド（10）の長手方向断面で見て円弧状の横断面を有することを特徴とする燃料分配装置。
請求項4
請求項１〜３の何れか一項に記載の燃料分配装置であって、前記接続ニップル（12）が前記マニホルド（10）と一体的に構成されていることを特徴とする燃料分配装置。
請求項5
請求項１〜３の何れか一項に記載の燃料分配装置であって，前記横孔（16）の開口部（18）の周囲に，環状の内壁（22）と，環状の底壁（24）と，少なくともマニホルド（10）の外面の頂点部位に設けた外壁（28）とを有する前記接続用凹所（20）が形成されており，前記接続ニップルの外面が，環状溝を介して前記接続用凹所の底壁又は外壁に移行するように，前記マニホルドに向いた前記接続ニップル（12）の端部が前記底壁２４に溶接されていることを特徴とする燃料分配装置。
請求項6
請求項５に記載の燃料分配装置であって，前記環状溝（26）が，前記接続用凹所（20）の外壁（28）を，前記マニホルド（10）の内側方向に底壁（24）のレベルよりも低くなるように延長し，環状溝（26）の内側が，横孔（16）に対して半径方向に，接する前記接続ニップル（12）における溶接ゾーン（46）の外面で前記底壁（24）をもって終端することを特徴とする燃料分配装置。
請求項7
請求項５または６に記載の燃料分配装置であって，前記接続ニップル（12）が，前記接続用凹所（20）の内壁（22）および外壁（28）から離間していることを特徴とする燃料分配装置。
請求項8
請求項５〜７のいずれか一項に記載の燃料分配装置であって，前記接続ニップル（12）の端部表面が，前記接続用凹所（20）における前記底壁（24）に対してコンデンサ放電により溶接されていることを特徴とする燃料分配装置。
請求項9
マニホルド（10）に分岐管を接続するための少なくとも１つの接続ニップル（12）が溶接され，前記マニホルド（10）の壁を貫通する横孔（16）と，該横孔（16）の開口部（18）の周囲に設けられ，かつ，環状の内壁（22），環状の底壁（24），および少なくとも前記マニホルド（10）の外面の頂点部位に設けた外壁（28）を備える接続用凹所（20）とを含み，前記マニホルド（10）に向けられた前記接続ニップル（12）の端部が前記接続用凹所の底壁（24）に溶接され，さらに接続ニップルの外面が，環状溝（26）を介して接続用凹所の底壁（24）又は外壁に移行する燃料分配装置を製造するためのマニホルド（10）であって，該マニホルド（10）に，接続用凹所の底壁（24）との溶接前に環状溝（26）が形成され，該環状溝（26）の幅は，底壁（24）の延長線上で測定した場合，前記接続用凹所（20）における内壁（22）と外壁（28）との間の間隔の約半分であり，前記環状溝（26）の内面部は，底壁（24）への移行部で，該底壁（24）に向かって傾いていることを特徴とするマニホルド。
請求項10
請求項９に記載のマニホルドであって，前記環状溝（26）の深さが，該環状溝の幅の半分以下であることを特徴とするマニホルド。
請求項11
マニホルド（10）に分岐管を接続するための少なくとも１つの接続ニップル（12）が溶接され，前記マニホルド（10）の壁を貫通する横孔（16）と，該横孔（16）の開口部（18）の周囲に設けられ，かつ，環状の内壁（22），環状の底壁（24），および少なくとも前記マニホルド（10）における外面の頂点部位に設けた外壁（28）を備える接続用凹所（20）とを含み，前記マニホルド（10）に向けられた前記接続ニップル（12）の端部が前記接続用凹所の底壁（24）に溶接され，さらに接続ニップルの外面が，環状溝（26）を介して接続用凹所の底壁（24）又は外壁に移行し，前記環状溝（26）が接続ニップル（12）との溶接前に接続用凹所（20）に形成され，該環状溝（26）の幅が，底壁（24）の延長線上で測定した場合，前記接続用凹所（20）における内壁（22）と外壁（28）との間の間隔の約半分であり，前記環状溝（26）の内面部は，底壁への移行部で，該底壁に向かって傾いている燃料分配装置を製造するための接続ニップル（12）であって，接続ニップル（12）の半径方向外面および内面が，円錐状に幅狭となる表面（34, 42）を介して，前記底壁（24）に当接可能な環状の接触面（44）に移行することを特徴とする接続ニップル。
請求項12
請求項１１に記載の接続ニップル（12）において，前記接触面（44）に向けられた端部に，外面部から突出する接続ビード（48）が形成されていることを特徴とする接続ニップル。
請求項13
マニホルド（10）と，該マニホルドの壁を貫通する横孔（16）に分岐管を接続するための少なくとも１つの接続ニップル（12）とを含む燃料分配装置を製造する方法であって， 前記マニホルドおよび前記接続ニップル（12）からなる一体的な構造体を作製するステップと，前記接続ニップル（12）の外面を少なくとも部分的に取り囲む環状溝をマニホルドの外面に形成し，該接続ニップル（12）の外面が環状溝（26）を介して前記マニホルドの外面に移行させるステップとを含むことを特徴とする製造方法。
請求項14
マニホルドと，分岐管を接続するために前記マニホルドに溶接した少なくとも１つの接続ニップル（12）とを含み，マニホルド（10）の壁を貫通する横孔（16）と，該横孔（16）の開口部（18）の周囲に設けられ，かつ，環状の内壁（22），環状の底壁（24），および少なくともマニホルド（10）の外面の頂点部位に設けた外壁（28）を有する接続用凹所（20）とを備える燃料分配装置を製造する方法であって，前記外壁（28）が環状溝（26）を介して底壁（24）に移行するように接続用凹所（20）を形成するステップと，その後，前記接続ニップル（12）を前記接続用凹所に嵌め込み，前記マニホルド（10）に向けられた前記接続ニップル（12）の端部接触面を，前記接続用凹所（20）の底壁（24）において，環状溝（26）の内面に半径方向に形成した部位に溶接するステップとを含むことを特徴とする製造方法。
請求項15
マニホルドと，分岐管を接続するために前記マニホルドに溶接した少なくとも１つの接続ニップル（12）とを含み，マニホルド（10）の壁を貫通する横孔（16）と，該横孔（16）の開口部（18）の周囲に設けられ，かつ，環状の内壁（22），環状の底壁（24），および少なくともマニホルド（10）の外面の頂点部位に設けた外壁（28）を有する接続用凹所（20）とを備える燃料分配装置を製造する方法であって，前記接続ニップル（12）を，前記接続用凹所（20）に嵌め込むステップと，前記マニホルド（10）に向けられた接続ニップル（12）の端部接触面を，前記接続用凹所（20）の底壁（24）と溶接し，その後，前記接続ニップルを少なくとも部分的に取り囲む環状溝（26）を，半径方向に形成した前記環状溝（26）の内側の部位が，接続ニップル（12）と底壁（24）の間の溶接ゾーンに接続し，又はそこから始まるように形成するステップとを含むことを特徴とする製造方法。