专利名称：具有连接头部的高压燃料喷射管及其制造方法
技术领域：
本发明涉及例如经常配置在柴油内燃机的燃料供应路径等中使用，优选地，经常配置在搭载了蓄压式燃料喷射系统的柴油发动机的共轨和喷油器等中使用的、由直径比较细的厚壁钢管制成的高压燃料喷射管的连接头部结构。
背景技术：
过去，作为这种具有连接头部的高压燃料喷射管，如图19举例所示，已知有在由比较细的直径构成的厚壁钢管111的连接端部具有连接头部112的制品，所述连接头部112 由球面状的支承面113、从该支承面113向管轴方向隔开间隔地设置的环状凸缘115、与前述支承面113相连且直到前述环状凸缘部115向着前端变细的圆弧面114形成(参照专利文献1的图4)。这种连接头部112与通过从外方利用冲压构件向管轴方向的挤压进行的压曲加工来进行成形的加工相关联，由于伴随着由该挤压进行的压曲加工而向周壁的外侧扩展，在该头部内周面，由于内径的大直径化及应力集中，产生内表面的拉伸应力上升的凹穴 (环状凹部)116，在这种状态下来使用，然而，存在着配置使用时的高压流体在该凹穴部附近会产生引起的气蚀，或者在该头部，以凹穴附近的折皱为起点呈放射状地产生由疲劳破坏造成的沿径向方向的龟裂，或者在凹穴的周围产生由疲劳破坏引起的圆周方向上的龟裂的问题。作为相关的对策，本申请人先前提出了如下的方法例如，在由比较细的直径构成的厚壁钢管的连接端部具有连接头部的高压燃料喷射管，其中，所述连接头部由球面状的支承面、从该支承面向管轴方向隔开间隔地设置的环状凸缘部、与前述支承面相连且直到前述环状凸缘部向前端变细的圆锥面形成，在这样的高压燃料喷射管中，通过在前述圆锥面的一部分上设置深度浅的环状的弯曲凹槽，使得伴随着该连接头部的成形而产生的该头部内侧的凹穴的深度变浅并且变得平缓的方法(参照专利文献1的图1)，以及，进行将外侧周面制成向着与之匹配的支座部的截头圆锥状或者截头圆弧状的支承面的头部加工，以外嵌在连接头部的头下部外周面上的连接垫圈覆盖的方式，成形在内侧具有深度浅并且平缓的环状凹槽的连接头部方法(专利文献2)。现有技术文献专利文献专利文献1 日本专利申请特开2003-336560号公报专利文献2 日本专利申请特开2002-54770号公报
发明内容
发明所要解决的课题本发明的目的是提供一种具有连接头部的高压燃料喷射管及其制造方法，作为防止伴随着在头部成形时前述凹穴的形成而由该凹穴附近的折皱部起产生龟裂、以及由配置使用时的高压流体的流动引起的在该凹穴部附近发生的气蚀导致产生龟裂、以及由伴随着在前述头部成形时凹穴的形成而内径大直径化和应力集中引起的内表面的拉伸张力的上升现象的发生的手段，本发明的具有连接头部的高压燃料喷射管及其制造方法获得和前述先前提出的技术基本上相同或者高于该技术的效果。解决课题的方案根据本发明的具有连接头部的高压燃料喷射管，在由比较细的直径构成的厚壁钢管的连接端部具有连接头部，所述连接头部由截头圆锥状或者截头圆弧状的支承面、从该支承面沿管轴方向隔开间隔地形成的环状凸缘部、与前述支承面相连且形成在与前述环状凸缘部或者该环状凸缘部的圆角部之间的圆筒状面构成，其特征在于，具有如下所述的连接头部，即从前述环状凸缘部的圆角部的该端部朝向支承面的管轴方向截面的轮廓，在该管轴方向截面形状中，具有相对于管轴的后方侧开角角度θ为0° < θ <20°，优选为 0° < Θ <15°的圆筒状面，并且，在该圆筒状面部的管轴方向的长度为h、从连接头部末端到前述圆筒状面部的前述环状凸缘部侧的圆角部端部的管轴方向的长度为H的情况下， 该h与H的比例为0. 33 ( h/H ( 0. 85。这里，作为前述支承面，将制成球面状作为优选的形式。另外，前述圆筒状面部的管轴方向截面的轮廓并不局限于直线状，有时也可以是外侧稍稍形成凸状的曲线状。另外，根据本发明的具有连接头部的高压燃料喷射管的制造方法，所述高压燃料喷射管具有连接头部，所述连接头部是通过朝着由比较细的直径构成的厚壁钢管的端部从外方用冲压构件向管轴方向进行挤压而压曲成形的，所述连接头部由截头圆锥状或者截头圆弧状的支承面、从该支承面沿管轴方向隔开间隔地形成的环状凸缘部、与前述支承面相连且形成在与前述环状凸缘部或者该环状凸缘部的圆角部之间的圆筒状面构成，其特征在于，采用如下所述的冲压构件，即从前述环状凸缘部的圆角部的该端部朝向支承面的管轴方向截面的轮廓，在该管轴方向截面形状中，具有相对于管轴的后方侧开角角度θ为0° < θ <20°，优选为0° < θ <15°的内径部，并且，在该内径部的管轴向方向的长度为 h、从连接头部的末端到前述内径部的前述环状凸缘部侧的圆角部端部的管轴方向的长度为H的情况下，该h与H的比例为0. 33 ( h/H ( 0. 85。作为前述支承面，优选的形式为球面状。发明的效果根据本发明的具有连接头部的高压燃料喷射管，从前述环状凸缘部的圆角部的该喷射口侧端部朝向支承面的轮廓，在该管轴方向截面形状中，具有相对于管轴的后方侧开角角度Θ为0° < θ彡20°，优选为0° < θ彡15°的圆筒状面，并且，在该圆筒状面部的管轴方向的长度为h、从连接头部末端到前述大致铅直状部的前述环状凸缘部侧端部的管轴方向的长度为H的情况下，该h与H的比例为0. 33 ( h/H ^O. 85,从而，可以抑制在前述连接头部成形时、在该连接头部的内侧通过塑性加工发生的凹穴(环状凹部)的巨大化， 内周面变成大致圆筒状，并且，可以抑制向其表面产生成形折皱。从而，可以消除在该头部成形时凹穴部的谷部龟裂的发生、以及由该头部内的流体压力引起的气蚀导致的龟裂的发生的担忧，以及，消除前述头部成形时伴随着该凹穴的形成引起的内径的大直径化及由应力集中引起的使内表面的拉伸张力上升的现象，并且，可以大幅度降低连接头部内周面成为疲劳破坏的起点的可能性。另外，根据本发明的高压燃料喷射管的制造方法，采用如下所述冲压构件，即，从前述环状凸缘部的圆角部的该端部朝向支承面的管轴方向截面的轮廓，在该管轴方向截面形状中，具有相对于管轴的后方侧开角角度θ为0° < θ彡20°，优选为0° < θ彡15° 的内径部，并且，该内径的管轴方向的长度h与从连接头部末端到前述内径部的前述环状凸缘部侧的圆角部端部的管轴方向的长度H的比例为0. 33彡h/H彡0. 85，从而，在成形时， 由于沿着冲头内径部的前述大致铅直状部大致铅直地流动的管外面侧的材料的运动，管内部及内表面侧的材料也受到影响而运动，该大致铅直状部的轴向方向的长度越长，该运动越大，可以抑制凹穴部的容积以及作为在凹穴部产生折皱的原因的成形应变的变大。
图1是表示根据本发明的高压燃料喷射管的第一个实施例的纵剖侧视图。图2是表示根据本发明的高压燃料喷射管的第二个实施例的纵剖侧视图。图3是表示根据本发明的高压燃料喷射管的第三个实施例的纵剖侧视图。图4是表示根据本发明的高压燃料喷射管的第四个实施例的纵剖侧视图。图5是表示根据本发明的高压燃料喷射管的第五个实施例的纵剖侧视图。图6是表示根据本发明的高压燃料喷射管的第六个实施例的半截纵剖侧视图。图7是表示在根据本发明的高压燃料喷射管的制造中使用的冲压构件的一个实施例的放大纵剖侧视图。图8是表示使用图7所示的冲压构件的高压燃料喷射管的制造方法的第一个实施例的加工工艺图。图9是表示同样的高压燃料喷射管的制造方法的第二实施例的加工工艺图。图10是使用实质上和图7所示的冲压构件相同截面结构的冲压构件的高压燃料喷射管的制造方法中的连接头部的部分剖视图，(a)是表示成形时的状态的部分剖视图， (b)是表示成形完了时的状态的部分剖视图。图11是表示对应于本发明的实施例1的高压燃料喷射管的概略图。图12是表示对应于本发明的实施例2的高压燃料喷射管的概略图。图13是表示对应于本发明的实施例4的高压燃料喷射管的概略图。图14是表示对应于本发明的实施例5的高压燃料喷射管的概略图。图15是表示对应于本发明的实施例8的高压燃料喷射管的概略图。图16是表示对应于本发明的实施例9的高压燃料喷射管的概略图。图17是表示本发明的实施例1 4和比较例1 3的后方侧开角角度θ与凹穴部应变的关系的图示。图18是表示实施例5 9与比较例4、5的h/H和凹穴部应变的关系的图示。图19是表示作为本发明的对象的以往的高压燃料喷射管的连接头部的一个例子的纵剖侧视图。
具体实施例方式在本发明的具有连接头部的高压燃料喷射管中，使从环状凸缘部的圆角部的该喷射口侧端部朝向支承面的圆筒状面的轮廓，在其管轴方向的截面形状中，形成相对于管轴的后方侧开角角度θ为0° < θ <20°的圆筒状面，是为了 在成形时，沿着壁面大致铅直地流动的管壁材料的运动也影响到管内周壁部的材料，抑制凹穴部的容积及成形应变变大。另外，使其管轴方向的截面形状中的圆筒状面的后方开角角度θ在20°以下，是因为 一方面，若超过20°，则前述凹穴部的容积以及作为在凹穴部产生折皱的原因的成形应变变大，另一方面，在0°以下时，朝向连接头部的支承面的管轴方向的截面轮廓向前方变宽， 不能抑制凹穴部的容积及作为在凹穴部产生折皱的原因的成形应变变大。另外，前述后方侧开度角度Θ，优选地为0° < θ彡15°。进而，使前述大致铅直状部的管轴方向的长度h与从连接头部末端到前述圆筒状面部的前述环状凸缘部侧的圆角部端部的管轴方向的长度H的比例为0. 33彡h/H彡0. 85， 是因为一方面，当h/H不足0. 33时，不能抑制凹穴部的容积以及作为在凹穴部产生折皱的原因的成形应变的变大，另一方面，若h/H超过0. 85，则不能确保支承面。另外，在本发明的具有连接头部的高压燃料喷射管的制造方法中，作为冲压构件，从连接头部的环状凸缘部的圆角部的该喷射口侧端部朝向支承面的内径部的轮廓， 在其管轴方向的截面形状中，与前述一样，形成相对于管轴的后方侧开角角度θ为0° < θ <20°的圆筒状面，是为了 在头部成形时，沿着壁面大致铅直地流动的管壁材料的运动也影响到管内周壁部的材料，抑制凹穴部的容积及作为在凹穴部产生折皱的原因的成形应变变大。另外，与前述一样，使在其管轴方向的截面形状中的圆筒状面的后方开角角度 θ在20°以下，是因为一方面，若超过20°，则前述凹穴部的容积以及作为在凹穴部产生折皱的原因的成形应变变大，另一方面，在0°以下时，朝向连接头部的支承面的管轴方向的截面的轮廓向前方变宽，不能抑制凹穴部的容积及作为在凹穴部产生折皱的原因的成形应变变大。在本发明的方法中，后方侧开角角度θ也是优选为0° < θ <15°。进而，使前述圆筒状面部的管轴方向的长度h与从连接头部末端到前述圆筒状面部的前述环状凸缘部侧的圆角部端部的管轴方向的长度H的比例为0. 33 ^ h/H ^ 0. 85，是因为一方面，当h/H不足0. 33时，与前述一样，不能抑制凹穴部的容积以及作为在凹穴部产生折皱的原因的成形应变的变大，另一方面，若h/H超过0. 85，则不能确保支承面。另外，前述圆筒状面部的管轴方向的截面的轮廓并不局限于直线状，也存在由于成型时的弹性回复现象等而形成向外侧稍稍凸状的曲线状的情况。图1是表示根据本发明的高压燃料喷射管的第一个实施例的纵剖侧视图，图2是表示根据本发明的高压燃料喷射管的第二个实施例的纵剖侧视图，图3是表示根据本发明的高压燃料喷射管的第三个实施例的纵剖侧视图，图4是表示根据本发明的高压燃料喷射管的第四个实施例的纵剖侧视图，图5是表示根据本发明的高压燃料喷射管的第五个实施例的纵剖侧视图，图6是表示根据本发明的高压燃料喷射管的第六个实施例的半截纵剖侧视图，图7是表示在根据本发明的高压燃料喷射管的制造中使用的冲压构件的一个实施例的放大纵剖侧视图，图8是表示使用图7所示的冲压构件的高压燃料喷射管的制造方法的第一个实施例的加工工艺图，图9是表示根据同样的高压燃料喷射管的制造方法的第二实施例的加工工艺图，图10使用实质上和图7所示的冲压构件相同截面结构的冲压构件的高压燃料喷射管的制造方法中的连接头部的部分剖视图，(a)是表示成形中间的状态的部分剖视图，(b)是表示成形完了时的状态的部分剖视图，1是厚壁细直径钢管，2是连接头部，3 是球面状的支承面(推压支承面)，4、4’是轮廓在管轴方向的截面形状中在后方侧具有规定的开角角度θ的圆筒状面，5是圆角部，6是环状凸缘部，7是匹配部件，7a是支承面(受压支承面)，8是垫圈(套筒垫圈)，9是紧固螺母，10、10’是卡盘，11是冲压构件。厚壁细直径钢管1由用预先切断成规定尺寸的不锈钢、TRIP钢(高强度高延性钢)、高压配管用碳素钢、合金钢等钢材制成的管径为6mm至10mm、壁厚t为1. 25mm至3. 5mm 左右的直径比较细的厚壁钢管构成。图1所示的第一个实施例的高压燃料喷射管，在厚壁细直径钢管1的连接端部具有连接头部2，该连接头部2具有支承面3 (推压支承面)，所述支承面呈外侧周面朝向与之匹配的支座部的截头圆锥状；环状凸缘部6，所述环状凸缘部6从该支承面3在管轴方向上隔开间隔地设置；圆筒状面4，所述圆筒状面4与前述支承面3相连，从前述环状凸缘部6 的圆角部5的该喷射口侧端部5-1向支承面3的管轴方向截面的轮廓，在管轴方向上截面形状中，相对于管轴的后方侧开角角度θ为0° < θ <20° ；并且，前述圆筒状面4部的管轴方向的长度h与从连接头部末端到前述圆筒状面4部的前述环状凸缘部侧的圆角部端部的管轴方向上的长度H的比例满足0. 33 ( h/H ( 0. 85的条件，并且，作为在内周面产生折皱的原因的成形应变小，进而只存在容积小的凹穴。另外，垫圈8通过凿密等手段被紧配合或者松配合到环状凸缘部6的头的下部。该垫圈8与紧固螺母9的接触面8-1制成平面或者圆锥面或者球面。另外，环状凸缘部6与垫圈8的接触面也可以是与管轴成直角的平坦面或者向管轴的后方缩径的圆锥面。图2 图5所示的第二 第五个实施例的高压燃料喷射管，列举了无垫圈型和一般的垫圈型，在结构上，和图1所示的情况一样，在厚壁细直径钢管1的连接端部具有连接头部2，所述连接头部2具有支承面3(推压支承面)，所述支承面3呈将外侧周面朝向与之匹配的支座部的截头圆锥状；环状凸缘部6，所述环状凸缘部6从该支承面3在管轴方向上隔开间隔地设置；圆筒状面4，所述圆筒状面4与前述支承面3相连，从前述环状凸缘部6 的圆角部5的该喷射口侧端部5-1朝向支承面3的管轴方向截面的轮廓，在管轴方向截面形状中，相对于管轴的后方侧开角角度θ为0° < θ <20° ；并且，前述圆筒状面4部的管轴方向长度h与从连接头部末端到前述圆筒状面4部的前述环状凸缘部侧的圆角部端部的管轴方向长度H的比例满足0. 33 ( h/H ( 0. 85的条件。这里，图2所示的高压燃料喷射管是具有无垫圈型的连接头部的高压燃料喷射管，所述连接头部的环状凸缘部6的背面6a形成在管轴的后方缩径的圆锥面(锥面)，图3 所示的高压燃料喷射管是具有无垫圈型的连接头部的高压燃料喷射管，所述连接头部的环状凸缘部6的背面6b形成在管轴的后方缩径的球面(圆弧面)，图4所示的高压燃料喷射管是一般的垫圈型的高压燃料喷射管，通常的垫圈8通过凿密等手段紧配合或者松配合到环状凸缘部6的头的下部，图5所示的高压燃料喷射管是背面球面垫圈型的高压燃料喷射管，使用与紧固螺母9的接触面8a形成为球面的垫圈8。图6所示的第六个实施例的高压燃料喷射管，除了前述圆筒状面4部的管轴方向截面的轮廓形成向外侧成凸状的圆弧状的圆筒状4'之外，实质上和前述图1 图5所示的第二 第五个实施例的高压燃料喷射管是一样的。这里，圆筒状面4'的管轴方向截面的轮廓呈向外侧稍稍形成凸状的圆弧状，如前面所述，是由于在该连接头部成形时的弹性变形恢复现象等引起的。上述本发明的图1 图6所示的第一 第六个实施例的高压燃料喷射管，如前面所述，通过冲压构件11从外方朝着管轴方向向以比较细的直径构成的厚壁细直径钢管1的端部挤压，压曲成形连接头部，所述连接头部将外侧周面为向着与之匹配的支座部的截头圆锥状或者截头圆弧状的支承面3，在这种连接头部的成形中采用的本发明的冲压构件 11，如图7中所表示的它的一个实施例那样，包括平坦部11-1、圆弧状部11-2、内径部11-3、 圆弧状面11-4和心轴部11-5，所述平坦部11-1、圆弧状部11-2、内径部11_3、圆锥状面或圆弧状面11-4分别对应于前述连接头部2的环状凸缘部6、圆角部5、圆筒状面4、支承面 (推压支承面)3，所述圆筒状面4的轮廓在管轴方向截面形状中相对于管轴的后方侧开角角度θ为0° < θ彡20°，并且满足0. 33 ( h/H ( 0. 85的条件，所述支承面3为外侧周面朝向与之匹配的支座部的截头圆锥状或截头圆弧状；所述内径部11-3的管轴方向截面的轮廓在该管轴方向截面形状中相对于管轴的后方侧开角角度θ为0° < θ <20°，并且满足0. 33彡h/H彡0. 85的条件。其次，基于图8 图10说明采用上述图7的冲压构件11的本发明的高压燃料喷射管的制造方法。图8所示的高压燃料喷射管的制造方法，在切断成规定的制品长度、并且对开口端部进行倒角加工的厚壁细直径钢管1上，将垫圈8(图9)离开卡盘10地松配合凿密到该钢管上的状态下，留有头部加工余量W地保持在卡盘10上，在这种状态下，利用前述冲压构件11向轴心方向挤压该钢管的前端部。通过这种挤压，厚壁细直径钢管1的头部加工余量 W的部分塑性流动，在该钢管的前端部成形连接头部2，所述连接头部2由以下部分构成支承面3 (推压支承面)，所述支承面3的外侧周面呈朝向与之匹配的支座部的截头圆锥状； 环状凸缘部6，所述环状凸缘部6从该支承面3在管轴方向上隔开间隔地设置；圆筒状面4， 所述圆筒状面4与前述支承面3相连，从前述环状凸缘部6的最内周圆角部5的该喷射口侧端部5-1向支承面3的管轴方向截面的轮廓，在其管轴方向截面形状中，相对于管轴的后方侧开角角度θ为0° < θ彡20°，并且，满足0.33彡h/H彡0.85的条件。在这种方法的情况下，在加压成形后，使垫圈8移动并嵌装到该连接头部2的头的下部。图9所示的高压燃料喷射管的制造方法是留有连接头部的头部加工余量W地预先将垫圈8组装到厚壁细直径钢管1的前端侧，之后，在将该钢管端部附近保持在卡盘10'上的状态下，进行加压成形的方法，在被切断成规定的制品长度并且对开口端部进行倒角加工的厚壁细直径钢管1的端部，留有连接头部的头部加工余量W地预先将垫圈8组装到钢管1的前端侧，之后，在将该钢管1保持在卡盘10'上的状态下，利用前述冲压构件11向轴心方向挤压该钢管的前端部。通过这种挤压，厚壁细直径钢管1的头部加工余量L的部分塑性流动，在该钢管的前端部成形连接头部2，所述连接头部2由以下部分构成支承面 3 (推压支承面)，所述支承面3呈外侧周面朝向与之匹配的支座部的截头圆锥状；环状凸缘部6，所述环状凸缘部6从该支承面3在管轴方向上隔开间隔地设置；圆筒状面4，所述圆筒状面4与前述支承面3相连，从前述环状凸缘部6的最内周圆角部5的该喷射口侧端部 5-1向支承面3的管轴方向截面的轮廓，在管轴方向截面形状中，相对于管轴的后方侧开角角度θ为0° < θ彡20°，并且，满足0.33彡h/H彡0.85的条件。即，根据本发明的制造方法，采用冲压构件11，所述冲压构件11具有冲压构件的平坦部11-1 ；圆弧状部11-2 ；内径部11-3，其管轴方向截面的轮廓在其管轴方向截面形状中相对于管轴的后方侧开角角度θ为0° < θ彡20°，并且满足0.33彡h/H彡0.85的条件；圆锥状面或圆弧状面11-4 ；以及心轴部，借此，如图10中表示的利用和图7所示的冲压构件实质上相同的截面结构的冲压构件的连接头部成形工艺中的成形时的状态以及成形完毕时的状态那样，在成形时，如该图的(a)所示，受到沿着冲压构件11的管轴方向截面的轮廓在其管轴方向截面形状中相对于管轴的后方侧开角角度θ为0° < θ <20°、并且满足0. 33 ( h/H ( 0. 85的条件的内径部11-3的壁面流动的管壁材料的变动的影响，内部的材料也发生流动的变动(箭头4 )，该内径部11-3(圆筒状面4部)的轴向方向长度越长，该变动越大，其结果如图10(b)所示，可以抑制凹穴P的容积以及作为在凹穴部产生折皱的原因的成形应变的变大。实施例下面表示本发明的实施例。另外，在实施例1 4中，实施例1、2分别是利用图 11、图12所示的高压燃料喷射管的情况下的实施例(图中未示出实施例幻，表示连接头部的圆筒状面的管轴方向长度h与从连接头部末端到前述圆筒状面部的前述环状凸缘部侧端部的管轴方向长度H的比例(h/H)恒定(0. 5)、对前述圆筒状面部的管轴方向截面的轮廓的后方侧开角角度θ进行各种改变的情况，实施例4是表示利用和实施例1 3—样的连接头部的圆筒状面的管轴方向长度h与从连接头部末端到前述圆筒状面部的前述凸缘部侧端部的管轴方向长度H的比例(h/H)恒定(0. 5)、改变前述圆筒状面部的管轴方向截面的轮廓的后方侧开角角度θ的高压燃料喷射管的情况。(图13)另外，在实施例5 9中，实施例5、8、9分别是表示利用图14 图16所示的高压燃料喷射管的情况的实施例，表示前述圆筒状面部的管轴方向截面的轮廓的后方侧开角角度θ恒定(15° )、对连接头部的圆筒状面的管轴方向长度h与从连接头部末端到前述圆筒状面部的前述环状凸缘部侧的圆角部端部的管轴方向长度H的比例(h/H)进行各种改变的情况，实施例6、7是表示和实施例5、8、9 一样利用圆筒状面部的管轴方向截面的轮廓的后方侧开角角度θ恒定(15° )、对连接头部的圆筒状面的管轴方向长度h与从连接头部末端到前述圆筒状面部的前述环状凸缘部侧的圆角部端部的管轴方向长度H的比例(h/H) 进行各种改变的高压燃料喷射管(图中未示出)的情况的实施例。另一方面，比较例1 3表示连接头部的圆筒状面的管轴方向长度h与从连接头部末端到前述圆筒状面部的前述环状凸缘部侧端部的管轴方向长度H的比例恒定(0. 5)、 前述圆筒状面部的管轴方向截面的轮廓的后方侧开角角度θ在本发明的范围之外的情况，比较例4、5表示前述圆筒状面部的管轴方向截面的轮廓的后方侧开角角度θ恒定 (15° )、连接头部的圆筒状面的管轴方向长度h与从连接头部末端到前述圆筒状面部的前述环状凸缘部侧的圆角部端部的管轴方向长度H的比例(h/H)在本发明的范围之外时的情况。另外，图17、图18分别表示上述各实施例及各个比较例的后方侧开角角度θ与凹穴部应变的关系、h/H与凹穴部应变的关系。实施例1利用管径D为9. 0mm，管内径Din为4. 0mm，壁厚t为2. 5mm的厚壁细直径钢管(t/ D = O. 27)(材质相当于DIN ST52)，利用基本上和图7所示的冲压构件同样的冲压构件， 利用和图8所示的头部成形方法同样的成形方法，制造图11所示的具有连接头部的高压燃料喷射管。对于本实施例中的厚壁细直径钢管的管径D、壁厚t，从所获得的连接头部的连接头部末端到前述环状凸缘部背面的轴向方向距离L、圆筒状面部的后方侧开角角度θ、圆筒状面部的管轴方向长度h、从连接头部末端到环状凸缘部侧的圆角部端部的管轴方向长度 H、h/H,分别为L = 5. 3mm, θ = 3°，h = 2mm, H = 4mm, h/H = 0. 5。利用对在所获得的高压燃料喷射管的连接头部内周面上通过成形产生的应变量成为最大的凹穴部(环状凹部)的表面状态进行FEM分析，结果，在该连接头部内周面上的凹穴(环状凹部)的应变量为0. 85的极小的值。实施例2利用管径D为9. 0mm，管内径Din为4. 0mm，壁厚t为2. 5mm的厚壁细直径钢管(t/ D = O. 27)(材质相当于DIN ST52)，利用基本上和图7所示的冲压构件同样的冲压构件， 利用和图8所示的头部成形方法同样的成形方法，制造图12所示的具有连接头部的高压燃料喷射管。对于本实施例中的厚壁细直径钢管的管径D、壁厚t，从所获得的连接头部的连接头部末端到前述环状凸缘部背面的轴向方向距离L、圆筒状面部的后方侧开角角度θ、圆筒状面部的管轴方向长度h、从连接头部末端到环状凸缘部侧的圆角部端部的管轴方向长度 H、h/H,分别为L = 5. 3mm, θ = 10°，h = 2mm, H = 4mm, h/H = 0. 5。在本实施例中，也对在所获得的高压燃料喷射管的连接头部内周面上通过成形产生的应变量成为最大的凹穴部(环状凹部)的表面状态进行FEM分析，结果，其应变量为 0. 84的极小的值。实施例3利用管径D为9. 0mm，管内径Din为4. Omm,壁厚t为2. 5mm的厚壁细直径钢管(t/D =0. 27)(材质相当于DIN ST52)，利用基本上和图7所示的冲压构件同样的冲压构件，利用和图8所示的头部成形方法同样的成形方法，制造具有连接头部的高压燃料喷射管(图中省略)。对于本实施例中的厚壁细直径钢管的管径D、壁厚t，从所获得的连接头部的连接头部末端到前述环状凸缘部背面的轴向方向距离L、圆筒状面部的后方侧开角角度θ、圆筒状面部的管轴方向长度h、从连接头部末端到环状凸缘部侧的圆角部端部的管轴方向长度 H、h/H,分别为L = 5. 3mm, θ = 15°，h = 2mm, H = 4mm, h/H = 0. 5。在本实施例中，也对在所获得的高压燃料喷射管的连接头部内周面上通过成形产生的应变量成为最大的凹穴部(环状凹部)的表面状态进行FEM分析，结果，在其应变量为 0. 83的极小的值。实施例4利用管径D为9. 0mm，管内径Din为4. 0mm，壁厚t为2. 5mm的厚壁细直径钢管(t/ D = O. 27)(材质相当于DIN ST52)，利用基本上和图7所示的冲压构件同样的冲压构件， 利用和图8所示的头部成形方法同样的成形方法，制造图13所示的具有连接头部的高压燃料喷射管。对于本实施例中的厚壁细直径钢管的管径D、壁厚t，从所获得的连接头部的连接头部末端到前述环状凸缘部背面的轴向方向距离L、圆筒状面部的后方侧开角角度θ、圆筒状面部的管轴方向长度h、从连接头部末端到环状凸缘部侧的圆角部端部的管轴方向长度 H、h/H,分别为L = 5. 3mm, θ = 20°，h = 2mm, H = 4mm, h/H = 0. 5。
在本实施例中，也对在所获得的高压燃料喷射管的连接头部内周面上通过成形产生的应变量成为最大的凹穴部(环状凹部)的表面状态进行FEM分析，结果，其应变量为 0. 86的极小的值。[比较例1]利用管径D为9. 0mm，管内径Din为4. 0mm，壁厚t为2. 5mm的厚壁细直径钢管(t/ D = 0.27)(材质相当于DIN ST52)，利用除内径部11-3的后方开角角度θ之外与图7所示的冲压构件基本上同样的冲压构件，利用与图8所示的头部成形方法同样的成形方法， 制造和实施例1基本上同样的具有连接头部的高压燃料喷射管。对于本比较例中的厚壁细直径钢管的管径D、壁厚t，从所获得的连接头部的连接头部末端到前述环状凸缘部背面的轴向方向距离L、圆筒状面部的后方侧开角角度θ、圆筒状面部的管轴方向长度h、从连接头部末端到环状凸缘部侧的圆角部端部的管轴方向长度 H、h/H,分别为L = 5. 3mm, θ = 25°，h = 2mm, H = 4mm, h/H = 0. 5。对在本比较例的高压燃料喷射管的连接头部内周面上通过成形产生的应变量成为最大的凹穴部(环状凹部)的表面状态进行FEM分析，结果，在该连接头部内周面上的凹穴(环状凹部)的应变量显示出0. 95比较高的值。[比较例2]利用管径D为9. 0mm，管内径Din为4. Omm,壁厚t为2. 5mm的厚壁细直径钢管(t/ D = 0.27)(材质相当于DIN ST52)，利用除内径部11-3的后方开角角度θ之外与图7所示的冲压构件基本上同样的冲压构件，利用与图8所示的头部成形方法同样的成形方法， 制造和实施例2基本上同样的具有连接头部的高压燃料喷射管。对于本比较例中的厚壁细直径钢管的管径D、壁厚t，从所获得的连接头部的连接头部末端到前述环状凸缘部背面的轴向方向距离L、圆筒状面部的后方侧开角角度θ、圆筒状面部的管轴方向长度h、从连接头部末端到环状凸缘部侧的圆角部端部的管轴方向长度 H、h/H,分别为L = 5. 3mm, θ = 30°，h = 2mm, H = 4mm, h/H = 0. 5。对在本比较例中获得的高压燃料喷射管的连接头部内周面上通过成形产生的应变量成为最大的凹穴部(环状凹部)的表面状态进行FEM分析，结果，其应变量为1.02，显示出比比较例1更高的值。[比较例3]利用管径D为9. 0mm，管内径Din为4. 0mm，壁厚t为2. 5mm的厚壁细直径钢管(t/ D = 0.27)(材质相当于DIN ST52)，利用除内径部11-3的后方开角角度θ之外与图7所示的冲压构件基本上同样的冲压构件，利用与图8所示的头部成形方法同样的成形方法， 制造和实施例2基本上同样的具有连接头部的高压燃料喷射管。对于本比较例中的厚壁细直径钢管的管径D、壁厚t，从所获得的连接头部的连接头部末端到前述环状凸缘部背面的轴向方向距离L、圆筒状面部的后方侧开角角度θ、圆筒状面部的管轴方向长度h、从连接头部末端到环状凸缘部侧的圆角部端部的管轴方向长度 H、h/H,分别为L = 5. 3mm, θ = 35°，h = 2mm, H = 4mm, h/H = 0. 5。对在所获得的高压燃料喷射管的连接头部内周面上通过成形产生的应变量成为最大的凹穴部(环状凹部)的表面状态进行FEM分析，结果，其应变量为1. 1，显示出比比较例2更高的值。
实施例5利用管径D为9. 0mm，管内径Din为4. 0mm，壁厚t为2. 5mm的厚壁细直径钢管(t/ D = O. 27)(材质相当于DIN ST52)，利用除内径部11-3及圆锥状面或圆弧状面11_4的管轴方向长度之外基本上与图7所示的冲压构件同样的冲压构件，利用与图8所示的头部成形方法同样的成形方法，制造图14所示的具有连接头部的高压燃料喷射管。对于本实施例中的厚壁细直径钢管的管径D、壁厚t，从所获得的连接头部的连接头部末端到前述环状凸缘部背面的轴向方向距离L、圆筒状面部的后方侧开角角度θ、圆筒状面部的管轴方向长度h、从连接头部末端到环状凸缘部侧的圆角部端部的管轴方向长度 H、h/H,分别为L = 5. 3mm, θ = 15°，h = 1. 33mm, H = 4mm, h/H = 0. 33。对在本实施例中的高压燃料喷射管的连接头部内周面上的凹穴部(环状凹部)的状态进行FEM分析，结果，在本实施例中，在该连接头部内周面上的凹穴(环状凹部)的应变量为0. 93。实施例6利用管径D为9. 0mm，管内径Din为4. 0mm，壁厚t为2. 5mm的厚壁细直径钢管(t/ D = O. 27)(材质相当于DIN ST52)，利用除内径部11-3及圆锥状面或圆弧状面11_4的管轴方向长度之外基本上与图6所示的冲压构件同样的冲压构件，利用和图8所示的头部成形方法同样的成形方法，制造具有连接头部的高压燃料喷射管(图中省略)。对于本实施例中的厚壁细直径钢管的管径D、壁厚t，从所获得的连接头部的连接头部末端到前述环状凸缘部背面的轴向方向距离L、圆筒状面部的后方侧开角角度θ、圆筒状面部的管轴方向长度h、从连接头部末端到环状凸缘部侧的圆角部端部的管轴方向长度 H、h/H,分别为L = 5. 3mm, θ = 15°，h = 1. 6mm, H = 4mm, h/H = 0. 4。对在本实施例的高压燃料喷射管的连接头部内周面上通过成形产生的应变量成为最大的凹穴部(环状凹部)的表面状态进行FEM分析，结果，在本实施例中，在该连接头部内周面上的凹穴(环状凹部)的应变量为0. 86的极小的值。实施例7利用管径D为9. 0mm，管内径Din为4. 0mm，壁厚t为2. 5mm的厚壁细直径钢管(t/ D = O. 27)(材质相当于DIN ST52)，利用除内径部11-3及圆锥状面或圆弧状面11_4的管轴方向长度之外基本上与图7所示的冲压构件同样的冲压构件，利用与图8所示的头部成形方法同样的成形方法，制造具有连接头部的高压燃料喷射管(图中省略)。对于本实施例中的厚壁细直径钢管的管径D、壁厚t，从所获得的连接头部的连接头部末端到前述环状凸缘部背面的轴向方向距离L、圆筒状面部的后方侧开角角度θ、圆筒状面部的管轴方向长度h、从连接头部末端到环状凸缘部侧的圆角部端部的管轴方向长度 H、h/H,分别为L = 5. 3mm, θ = 15°，h = 2. 0mm, H = 4mm, h/H = 0. 5。对在所获得的高压燃料喷射管的连接头部内周面上通过成形产生的应变量成为最大的凹穴部(环状凹部)的表面状态进行FEM分析，结果，在本实施例中，其应变量为 0. 84的极小的值。实施例8利用管径D为9. 0mm，管内径Din为4. 0mm，壁厚t为2. 5mm的厚壁细直径钢管(t/ D = O. 27)(材质相当于DIN ST52)，利用除内径部11-3和圆锥状面或圆弧状面11_4的管
12轴方向长度之外基本上与图7所示的冲压构件同样的冲压构件，利用与图8所示的头部成形方法同样的成形方法，制造图15所示的具有连接头部的高压燃料喷射管。对于本实施例中的厚壁细直径钢管的管径D、壁厚t，从所获得的连接头部的连接头部末端到前述环状凸缘部背面的轴向方向距离L、圆筒状面部的后方侧开角角度θ、圆筒状面部的管轴方向长度h、从连接头部末端到环状凸缘部侧的圆角部端部的管轴方向长度 H、h/H,分别为L = 5. 3mm, θ = 15°，h = 2. 4mm, H = 4. 0mm, h/H = 0. 60。在本实施例中，也对在所获得的高压燃料喷射管的连接头部内周面上通过成形产生的应变量成为最大的凹穴部(环状凹部)的表面状态进行FEM分析，结果，其应变量为 0. 833的极小的值。实施例9利用管径D为9. 0mm，管内径Din为4. Omm,壁厚t为2. 5mm的厚壁细直径钢管(t/ D = O. 27)(材质相当于DIN ST52)，利用除内径部11-3及圆锥状面或圆弧状面11_4的管轴方向长度之外基本上与图7所示的冲压构件同样的冲压构件，利用与图8所示的头部成形方法同样的成形方法，制造图16所示的具有连接头部的高压燃料喷射管。对于本实施例中的厚壁细直径钢管的管径D、壁厚t，从所获得的连接头部的连接头部末端到前述环状凸缘部背面的轴向方向距离L、圆筒状面部的后方侧开角角度θ、圆筒状面部的管轴方向长度h、从连接头部末端到环状凸缘部侧的圆角部端部的管轴方向长度 H、h/H,分别为L = 5. 3mm, θ = 15°，h = 3. 4mm, H = 4. 0mm, h/H = 0. 85。在本实施例中，也对在所获得的高压燃料喷射管的连接头部内周面上通过成形产生的应变量成为最大的凹穴部(环状凹部)的表面状态进行FEM分析，结果，其应变量为 0. 83的极小的值。[比较例4]利用管径D为9. 0mm，管内径Din为4. Omm,壁厚t为2. 5mm的厚壁细直径钢管(t/ D = O. 27)(材质相当于DIN ST52)，利用除内径部11_3及圆锥状面或圆弧状面11_4的管轴方向长度之外基本上与图7所示的冲压构件同样的冲压构件，利用与图8所示的头部成形方法同样的成形方法，制造具有与实施例2基本上同样的连接头部的高压燃料喷射管 (图中省略)。对于本实施例中的厚壁细直径钢管的管径D、壁厚t，从所获得的连接头部的连接头部末端到前述环状凸缘部背面的轴向方向距离L、圆筒状面部的后方侧开角角度θ、圆筒状面部的管轴方向长度h、从连接头部末端到环状凸缘部侧的圆角部端部的管轴方向长度 H、h/H,分别为L = 5. 3mm, θ = 15°，h = 1. 2mm, H = 4mm, h/H = 0. 30。对在本比较例的高压燃料喷射管的连接头部内周面上通过成形产生的应变量成为最大的凹穴部(环状凹部)的表面状态进行FEM分析，结果，在该连接头部内周面上的凹穴(环状凹部)的应变量为0. 98的高的值。[比较例5]利用管径D为9. 0mm，管内径Din为4. Omm,壁厚t为2. 5mm的厚壁细直径钢管(t/ D = O. 27)(材质相当于DIN ST52)，利用除内径部11_3及圆锥状面或圆弧状面11_4的管轴方向长度之外基本上与图7所示的冲压构件同样的冲压构件，利用和图8所示的头部成形方法同样的成形方法，制造具有与实施例1基本上相同的连接头部的高压燃料喷射管(图中省略)。对于本比较例中的厚壁细直径钢管的管径D、壁厚t，从所获得的连接头部的连接头部末端到前述环状凸缘部背面的轴向方向距离L、圆筒状面部的后方侧开角角度θ、圆筒状面部的管轴方向长度h、从连接头部末端到环状凸缘部侧的圆角部端部的管轴方向长度 H、h/H,分别为L = 5. 3mm, θ = 15°，h = 0. 8mm, H = 4mm, h/H = 0. 20。在本比较例中，对所获得的高压燃料喷射管的连接头部内周面上通行成形产生的应变量成为最大的凹穴部(环状凹部)的表面状态进行FEM分析，结果，其应变量显示出1. 14的极高的值。工业上的利用可能性根据本发明的高压燃料喷射管，通过使从环状凸缘部的最内周圆角部的该喷射口侧端部朝向支承面的轮廓，成为在其管轴方向截面形状中后方侧开角角度θ为0 20度的圆筒状面，并且，前述圆筒状面部的管轴方向长度h与从连接头部末端到前述圆筒状面部的前述环状凸缘部侧端部的管轴方向长度H的比例为0. 33 ^ h/H ^ 0. 85，获得能够抑制在该连接头部的内侧由塑性加工产生的凹穴(环状凹部)的巨大化，并且，抑制成形折皱的发生的连接头部。从而，可以消除在该头部成形时凹穴部的谷部的龟裂的方式以及由该头部内的流体压力引起的气蚀导致的发生龟裂的担忧，以及，消除前述头部成形时伴随着该凹穴的形成引起的内径的大直径化由应力集中引起的内表面拉伸张力上升的现象，并且， 可以大幅度降低连接头部内周面成为疲劳破坏的起点的可能性。另外，根据本发明的具有连接头部的高压燃料喷射管的制造方法，在成形时，沿着冲头内径部的前述圆筒状面部流动的管壁材料的运动诱发的内部材料的流动的变动，该圆筒状面部的轴向方向长度越长，该变动变得越大，可以抑制凹穴部的容积及成形应变变大， 从而，可以消除在连接头部内周的流体压力引起的气蚀导致的龟裂的发生的担忧，并且消除前述头部成形时伴随着该凹穴的形成的内径的大直径化以及应力集中引起的内表面的拉伸应力的上升现象，并且，可以大幅度减少连接头部内周面成为疲劳破坏起点的可能性， 可以制造高质量的高压燃料喷射管。从而，本发明并不局限于作为柴油内燃机中的燃料供应路径配置的经常使用的高压燃料喷射管，也能够应用于以比较细的直径构成的厚壁钢管制成的具有连接头部的各种高压金属配管，工业上的利用价值极大。附图标记说明
1厚壁细直径钢管
2连接头部
3球面状的支承面(推压支承面)
1' 圆筒状面
5圆角部
6环状凸缘部
7匹配的部件
7a支承面(受压支承面)
8垫圈(套筒垫圈)
9紧固螺母
IOUO' 卡盘
11 冲压构件
权利要求
1.一种高压燃料喷射管，在以比较细直径构成的厚壁钢管的连接端部具有连接头部， 所述连接头部由截头圆锥状或者截头圆弧状的支承面、从该支承面沿轴心方向隔开间隔地形成的环状凸缘部、与前述支承面相连且形成在与前述环状凸缘部或者该环状凸缘部的圆角部之间的圆筒状面构成，其特征在于，所述高压燃料喷射管具有如下所述的连接头部，即，从前述环状凸缘部的圆角部的该端部朝向支承面的管轴方向截面的轮廓，在该管轴方向截面形状中，具有相对于管轴的后方侧开角角度θ为0° < θ <20°、优选为0° < θ <15°的圆筒状面，并且，在该圆筒状面部的管轴方向长度为h、从连接头部末端到所述圆筒状面部的前述环状凸缘部侧的圆角部端部的管轴方向长度为H的情况下，该h与H 的比例为0. 33彡h/H ^ 0. 85ο
2.如权利要求1所述的高压燃料喷射管，其特征在于，前述支承面为球面状。
3.如权利要求1所述的高压燃料喷射管，其特征在于，前述圆筒状面部的管轴方向截面的轮廓为直线状、或者为外侧呈凸状的曲线状。
4.一种高压燃料喷射管的制造方法，所述高压燃料喷射管具有连接头部，所述连接头部通过冲压构件从外方朝着管轴方向向以比较细的直径构成的厚壁钢管端部进行挤压而压曲成形，并且由截头圆锥状或者截头圆弧状的支承面、从该支承面在管轴方向上隔开间隔地形成的环状凸缘部、与前述支承面相连且形成在前述环状凸缘部或者该环状凸缘部的圆角部之间的圆筒状面构成，其特征在于，采用如下所述的冲压构件，即，从前述环状凸缘部的圆角部的该端部朝向支承面的管轴方向截面的轮廓，在该管轴方向截面形状中，具有相对于管轴的后方侧开角角度θ为0° < θ彡20°、优选为0° < θ彡15°的内径部， 并且，在该内径部的管轴方向长度为h、从连接头部末端到前述内径部的前述环状凸缘部侧的圆角部端部的管轴方向长度为H的情况下，该h与H的比例为0. 33 ( h/H ( 0. 85。
5.如权利要求4所述的高压燃料喷射管的制造方法，其特征在于，前述支承面呈球面状。
全文摘要
本发明提供一种高压燃料喷射管，所述高压燃料喷射管防止在头部成形时凹穴部的龟裂的发生、以及由气蚀引起的龟裂的发生，并且防止伴随着凹穴的形成引起的拉伸应力的发生，疲劳破坏强度高。本发明的解决方案为一种高压燃料喷射管，在厚壁细直径钢管的连接端部具有由支承面、环状凸缘部、以及与前述支承面相连的圆筒状面构成的连接头部，其特征在于，具有如下所述的连接头部，即，从前述环状凸缘部的圆角部的该端部朝向支承面的管轴方向截面的轮廓，在其管轴方向截面形状中，具有相对于管轴的后方侧开角角度θ为0°＜θ≤20°的圆筒状面，并且，该圆筒状面部的管轴方向长度h与从连接头部的末端到前述圆筒状面部的前述环状凸缘部侧的圆角部端部的管轴方向长度H的比例为0.33≤h/H≤0.85。
文档编号F02M55/02GK102333951SQ201080009119
公开日2012年1月25日 申请日期2010年3月24日 优先权日2009年3月24日
发明者渡边荣司 申请人:臼井国际产业株式会社