特開 2024-11883 フューエルレール

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024011883

(43)【公開日】2024-01-25

(54)【発明の名称】フューエルレール

(51)【国際特許分類】

   F02M 55/02 20060101AFI20240118BHJP

【ＦＩ】

F02M55/02 330C

F02M55/02 350A

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022114192

(22)【出願日】2022-07-15

(71)【出願人】

【識別番号】391003668

【氏名又は名称】トーヨーエイテック株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001427

【氏名又は名称】弁理士法人前田特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】有川 俊一

(72)【発明者】

【氏名】坂本 裕哉

(72)【発明者】

【氏名】椋 海斗

(72)【発明者】

【氏名】大石 優斗

【テーマコード（参考）】

3G066

【Ｆターム（参考）】

3G066BA46

3G066BA63

(57)【要約】

【課題】重量増加を抑えつつ、主管及び分配管の接合部における応力を効率良く抑制した耐久性に優れるフューエルレールを提供する
【解決手段】軸方向に燃料流路２０を有し、径方向に貫通する貫通孔２１が形成された主管２と、貫通孔２１において主管２に接合され、貫通孔を介して燃料流路に連通する分配流路３０を有する分配管３と、を備え、分配管は、一方側端部に一体形成されたフランジ３１を有し、フランジにおいてろう付けにより主管と接合され、フランジが、主管の外周面に沿って分配流路の径方向外側に広がり、フランジの外周縁部は、フランジ端部へ向かうにつれて漸減する肉厚又は均一な肉厚に形成されている。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

軸方向に燃料流路を有し、径方向に貫通する貫通孔が形成された主管と、
前記貫通孔において前記主管に接合され、前記貫通孔を介して前記燃料流路に連通する分配流路を有する分配管と、を備え、
前記分配管は、一方側端部に一体形成されたフランジを有し、前記フランジにおいてろう付けにより前記主管と接合され、
前記フランジが、前記主管の外周面に沿って前記分配流路の径方向外側に広がり、
前記フランジの外周縁部は、フランジ端部へ向かうにつれて漸減する肉厚又は均一な肉厚に形成されていることを特徴とするフューエルレール。

【請求項2】

前記主管の肉厚の値をｔ１、前記フランジの肉厚の値をｔ２としたとき、下記式（１）が成り立つことを特徴とする請求項１に記載のフューエルレール。
ｔ２／ｔ１≦２．５ ・・・（１）

【請求項3】

前記フランジは、前記貫通孔において前記主管の軸方向と直交する方向から見た際、前記主管の径方向の寸法よりも、前記主管の軸方向の寸法が長いことを特徴とする請求項２に記載のフューエルレール。

【請求項4】

前記貫通孔における前記主管の法線方向を高さ方向とし、前記貫通孔において前記主管に外接する接線から前記フランジ端部までを該高さ方向に計測した寸法をＨ、前記主管の外径をφＡとしたとき、下記式（２）が成り立つことを特徴とする請求項３に記載のフューエルレール。
Ｈ≦φＡ／２ ・・・（２）

【請求項5】

前記分配流路は、前記燃料流路から近い順に、前記燃料流路よりも径の小さい主分配流路と、該主分配流路よりも径の小さい縮径部と、該主分配流路よりも径の大きい拡径部とを、連通して形成されていること特徴とする請求項４に記載のフューエルレール。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、フューエルレールに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、燃料タンクから供給されたガソリン等の燃料を、主管から分配管を介して、複数の燃料噴射装置へ分配するフューエルレールが知られている。燃料は、燃料ポンプによって加圧された状態でフューエルレールに供給されるため、主管及び分配管内に高い内圧が負荷される。この内圧に起因して、フューエルレールは、主管及び分配管の接合部に引張り応力が発生する。

【0003】

特許文献１には、筒状部材（主管）の外周における分岐孔との対応位置に、リング部材（分配管）を外嵌し、リング部材から筒状部材への相対的な縮径方向の締付け力により、筒状部材のレール孔内壁における分岐孔の開口周辺部に圧縮残留応力を付与し、加圧燃料の内圧に起因する引張り応力を抑制することが提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００１－２２１１２６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１では、リング部材が筒状部材に外嵌される構成であるため、リング部材がフューエルレールの重量を増加させる要因となることや、組立て性が悪いという問題がある。また、リング部材と筒状部材の接合は焼きばめよって行われており、焼きばめ後に生じる応力を考慮すると、筒状部材の肉厚を厚くする必要があると考えられ、フューエルレールの重量増加を避けられない。

【0006】

また、このような構成のリング部材をろう付けにより接合した場合は、接合部分の面積が広いため、筒状部材とリング部材との隙間においてろう材の分布が不均一になりやすく、強度不足部分が生じるおそれもある。

【0007】

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、重量増加を抑えつつ、主管及び分配管の接合部における応力を効率良く抑制した耐久性に優れるフューエルレールを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記の目的を達成するために、この発明では、分配管に一体形成されたフランジを設け、フランジにおいて分配管を主管とろう付けするものとした。

【0009】

具体的には、第１の発明では、
軸方向に燃料流路を有し、径方向に貫通する貫通孔が形成された主管と、
前記貫通孔において前記主管に接合され、前記貫通孔を介して前記燃料流路に連通する分配流路を有する分配管と、を備え、
前記分配管は、一方側端部に一体形成されたフランジを有し、前記フランジにおいてろう付けにより前記主管と接合され、
前記フランジが、前記主管の外周面に沿って前記分配流路の径方向外側に広がり、
前記フランジの外周縁部は、フランジ端部へ向かうにつれて漸減する肉厚又は均一な肉厚に形成されていることを特徴とする。

【0010】

上記の構成によると、フランジによって分配管と主管との接合部の断面積変化が緩やかになる。そのため、燃料流路の内圧により、接合部周辺に応力が発生しても、応力の集中が低減される。フランジによって主管及び分配管の接合部における応力を効率良く抑制できるので、耐久性を高めるために主管や分配管の肉厚を増やす必要がなく、フューエルレールの重量増加を抑えつつ、耐久性を高めることができる。

【0011】

第２の発明では、第１の発明において、
前記主管の肉厚の値をｔ１、前記フランジの肉厚の値をｔ２としたとき、
ｔ２／ｔ１≦２．５
が成り立つことを特徴とする。

【0012】

上記の構成によると、応力低減の効果が十分に得られるため、主管やフランジの肉厚を必要以上に厚くする必要がなく、主管及び分配管の接合部における応力をより効率的に抑制することが可能となる。

【0013】

第３の発明では、第２の発明において、
前記フランジは、前記貫通孔において前記主管の軸方向と直交する方向から見た際、前記主管の径方向の寸法よりも、前記主管の軸方向の寸法が長いことを特徴とする。

【0014】

上記の構成によると、主管及び分配管の接合部における応力を更に効率的に抑制することが可能となる。

【0015】

第５の発明は、第３の発明において、
前記貫通孔における前記主管の法線方向を高さ方向とし、前記貫通孔において前記主管に外接する接線から前記フランジ端部までを該高さ方向に計測した寸法をＨ、前記主管の外径をφＡとしたとき、
Ｈ≦φＡ／２
が成り立つことを特徴とする。

【0016】

上記の構成によると、このような高さのフランジにより応力低減の効果は十分に得られるため、フューエルレールの重量を増加させることなく主管及び分配管の接合部における応力を効率的に抑制することが可能となる。

【0017】

第６の発明は、第５の発明において、
前記分配流路は、前記燃料流路から近い順に、前記燃料流路よりも径の小さい主分配流路と、該主分配流路よりも径の小さい縮径部と、該主分配流路よりも径の大きい拡径部とを、連通して形成されていること特徴とする。

【0018】

上記の構成によると、燃料の圧力脈動を抑えることができるため、より耐久性及びＮＶＨ性能に優れたフューエルレールを提供できる。

【発明の効果】

【0019】

以上説明したように、分配管に一体形成されたフランジを設けることで、重量増加を抑えつつ、主管及び分配管の接合部における応力を効率良く抑制したフューエルレールを提供することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】本発明の実施形態に係るフューエルレールの斜視図である。

【図2】主管及び分配管の接合部の断面図である。

【図3】分配管のフランジを主管側から見た図である。

【図4】本発明の実施形態に係るフューエルレールの概略端面図である。

【図5】図４の一部拡大図である。

【図6】主管及び分配管の接合部の応力解析結果を示すコンター図である。

【図7】主管及び分配管の接合部の応力解析結果を示すコンター図である。

【図8】ｔ２／ｔ１とＣＡＥ解析による応力値の関係を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

【0022】

図１は、本発明の実施形態に係るフューエルレールの斜視図であり、図１に示すように、本実施形態のフューエルレール１は、円筒状の主管２と、主管２に接合される複数の分配管３と、各分配管３の先端に取り付けられた燃料噴射装置４と、を備える。主管２の両端はエンドキャップ５により閉塞される。主管２の一方側端部には、主管２内へ燃料を供給するための入口としてインレット６が設けられる。主管２の他方側端部には、センサポート７を介して、高圧センサ（不図示）が取り付けられる。

【0023】

ガソリン等の燃料は、燃料タンク（不図示）からインレット６を介して主管２へ供給される。燃料は、主管２から分配管３へ分配され、各燃料噴射装置４から吸気管（不図示）やシリンダー（不図示）内へ噴射される。

【0024】

図２は、主管及び分配管の接合部の断面図であり、主管２の軸方向と平行な面で切断した断面図である。主管２は、図２に示すように、軸方向に延びる燃料流路２０を有し、径方向に貫通する貫通孔２１が複数形成される。

【0025】

分配管３は、貫通孔２１において主管２に接合され、貫通孔２１を介して燃料流路２０に連通する分配流路３０を有する。分配管３は、一方側端部に一体形成されたフランジ３１を有する。分配管３は、フランジ３１においてろう付けにより主管２と接合される。本実施形態において、主管２と分配管３は互いに長手方向が略直交するように接合されている。

【0026】

フランジ３１は、主管２の外周面に沿って分配流路３０の径方向外側に広がっている。フランジ３１の外周縁部は、フランジ端部へ向かうにつれて漸減する肉厚又は均一な肉厚に形成されていることが好ましい。

【0027】

図３は、フランジを主管側から見た図である。図３に示すように、貫通孔２１において主管２の軸方向と直交する方向から見ると、フランジ３１は、主管２の径方向の寸法よりも、主管２の軸方向の寸法が長い。このように、フランジ３１は、主管２側から見て楕円形状であることが好ましい。

【0028】

図４及び図５は、フューエルレール１を主管２の径方向と平行な面で切断した端面図である。図４及び図５に示すように、主管２の軸方向から見ると、フランジ３１は、主管２の周方向に延び、主管２の外周に沿って湾曲している。フランジ３１は、分配流路３０の端部において、径方向外側に環状に窪む凹部を有する。フランジ３１の凹部と主管２の間に環状のろう材８が挟み込まれた状態で、フューエルレール１が炉内において加熱されると、フランジ３１と主管２の外周面との隙間に溶融したろう材８が流れ込み、主管２と分配管３が接合される。

【0029】

分配流路３０は、燃料流路２０から近い順に、燃料流路２０よりも径の小さい主分配流路３０ａと、主分配流路３０ａよりも径の小さい縮径部３０ｂと、主分配流路３０ａよりも径の大きい拡径部３０ｃとを、連通して形成されている。拡径部３０ｃには、燃料噴射装置４の端部が挿入されている。

【0030】

図５に示すように、貫通孔２１における主管２の法線方向を高さ方向とし、貫通孔２１において主管２に外接する接線からフランジ３１の端部までを高さ方向に計測した寸法をＨ、主管２の外径をφＡとしたとき、下記式（１）
Ｈ≦φＡ／２ ・・・（１）
が成り立つことが好ましい。

【0031】

図５に示すように、主管２の軸方向に平行な方向から見たとき、フランジ３１の高さＨは、主管２の外径φＡの１／２以下であれば、主管２と分配管３の接合部に生じる応力を十分に低減できる。フランジ３１の高さＨが、主管２の外径φＡの１／２よりも大きい場合、主管２とフランジ３１との接合面積が広くなるため、主管２とフランジ３１の隙間に流れ込むろう材が均一に広がり難く、強度の弱い接合部分が生じるおそれがある。

【0032】

図６は、フランジ３１を備えない分配管３を主管２へろう付けした際の応力の解析結果を示すコンター図であり、図７は、本実施形態のフランジ３１を備える分配管３を主管２へろう付けした際の応力の解析結果を示すコンター図である。図６の応力集中箇所δ０に対応する図７の応力集中箇所δ１は、δ０よりも応力が低減されていた。

【0033】

図８は、ＣＡＥ応力解析の結果を示し、ＣＡＥ応力（ＭＰａ）を縦軸、ｔ２／ｔ１を横軸として、ＣＡＥ応力及びｔ２／ｔ１の関係を示すグラフである。なお、図２に示すように、ｔ１は主管２の肉厚の値であり、ｔ２はフランジ３１の肉厚の値である。また、Ｌは主管２の長手方向における分配管３の外周面からフランジ端部までの寸法であり、フランジ３１の長さを示す。

【0034】

図８より、フランジを備えない分配管を主管へろう付けした際の主管と分配管との接合部δ０の応力値と比較して、本実施形態のフランジ３１を備える分配管３を主管２へろう付けした際の主管と分配管との接合部δ１の応力値を比較した。フランジ３１を備える場合の接合部δ１の応力値は、ｔ２／ｔ１が３のとき、フランジ３１の長さＬを変化させても応力の低下がほとんど見られないが、ｔ２／ｔ１が２．５以下のとき、フランジ３１の長さＬを長くしていくことで顕著な低下が見られた。

【0035】

そのため、主管２の肉厚の値ｔ１とフランジ３１の肉厚の最大値ｔ２は、下記式（２）
ｔ２／ｔ１≦２．５ ・・・（２）
を満たすことが好ましく、より好ましくは、ｔ２／ｔ１≦２．０である。

【0036】

また図８から、フランジ３１の長さＬは、７．５ｍｍで十分な応力低減が見られる。フランジ３１長さＬを必要以上に長くすると、主管２とフランジ３１との接合面積が広くなるため、主管２とフランジ３１の隙間に流れ込むろう材が均一に広がり難く、強度の弱い接合部分が生じるおそれがあるため、本実施形態においてフランジ３１の長さＬは２．５ｍｍ～７．５ｍｍが好ましい。

【0037】

以上のように構成した本実施形態のフューエルレール１は、フランジ３１によって分配管３と主管２との接合部の断面積変化が緩やかになる。そのため、燃料流路２０の内圧により、接合部周辺に応力が発生しても、応力の集中が低減される。フランジによって主管及び分配管の接合部における応力を効率良く抑制できるので、耐久性を高めるために主管や分配管の肉厚を増やす必要がなく、フューエルレールの重量増加を抑えつつ、耐久性を高めることができる。

【0038】

なお、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物や用途の範囲を制限することを意図するものではない。

【符号の説明】

【0039】

１ フューエルレール
２ 主管
３ 分配管
４ 燃料噴射装置
５ エンドキャップ
６ インレット
７ センサポート
８ ろう材
２０ 燃料流路
２１ 貫通孔
３０ 分配流路
３０ａ 主分配流路
３０ｂ 縮径部
３０ｃ 拡径部
３１ フランジ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】