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CN100497932C - 用于共轨的分支连接件的接合结构 - Google Patents

用于共轨的分支连接件的接合结构 Download PDF

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CN100497932C CNB2005100727623A CN200510072762A CN100497932C CN 100497932 C CN100497932 C CN 100497932C CN B2005100727623 A CNB2005100727623 A CN B2005100727623A CN 200510072762 A CN200510072762 A CN 200510072762A CN 100497932 C CN100497932 C CN 100497932C
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Abstract

本发明提供了一种用于共轨的分支连接件的接合结构，其能够确保施加于密封表面和分支连接件上的轴向力，并且增强分支连接件的挠曲疲劳强度。在这种用于共轨的分支连接件中，包括螺纹套筒，该螺纹套筒与主管轨的支承面同心设置，并且经由套筒垫圈将分支连接件连接到所述主管轨上，其中所述套筒垫圈已经被预先在外部固定在分支连接件上，以与其组合成一个整体，在所述套筒垫圈的在其外部开口处的内表面与所述分支连接件的外表面之间形成有一个间隙。

Description

用于共轨的分支连接件的接合结构
技术领域
本发明涉及一种包括于一共轨(a common rail)中的分支连接件的接合结构，其中所述分支连接件由支管、支管配件或者类似构件形成，所述共轨比如典型的是用在柴油内燃机中的蓄压器燃油喷射装置内的高压燃油歧管。
背景技术
图10示出了这种类型分支连接件的接合结构的一种示例(参见JP-A-10-213044)。这种分支连接件具有下述连接结构。在分支孔11-2的位置处形成有一个敞口于外部的受压支承面11-3。设置于一条呈圆管形式的主管轨11周壁上的分支孔11-2，与一条内部流动通道11-1连通。在受压支承面11-3的附近，一个螺纹套管(管状螺纹接套)13被熔接或者铜焊在主管轨11的外周壁上。一个施压支承面12-3由设置于分支连接件12尖端处的连接头12-2形成。分支连接件12具有一条用于与流动通道11-1连通的流动通路12-1。施压支承面12-3与受压支承面11-2接触并且配合。一个帽状紧固螺母14被从外侧固连在一个套筒垫圈(a sleeve washer)15上，并且使得其与螺纹套筒13螺纹配合，其中套筒垫圈15已经预先带有间隙装配在分支连接件12上。在这种结构中，利用施加在连接头12-2颈部上的压力，分支连接件12被紧密装配起来，以便由此得以连接。
图11示出了分支连接件的接合结构的另外一种示例(参见JP-A-2001-82664)。在本示例中，分支连接件的接合结构基本上类似于在图10中示出的接合结构，具有下述结构：在分支孔21-2的位置处形成有一个敞口于外部的受压支承面21-3，而分支孔21-2设置于一根主管轨21的周壁上，以便与一条内部流动通道21-1连通；一个螺纹套管(管状螺纹接套)23被熔接或者铜焊在受压支承面21-3的圆周表面上；一个施压支承面22-3由设置于分支连接件22尖端处的连接头22-2形成，分支连接件22具有一条用于与流动通道21-1连通的流动通路22-1；施压支承面22-3与受压支承面21-2接触并且配合；一个帽状紧固螺母24被从外侧固连在一个套筒垫圈25上，套筒垫圈25已经预先带有间隙装配在分支连接件22上；以及使得帽状紧固螺母24与螺纹套筒23螺纹配合，以便可以将分支连接件22连接起来。在这种结构中，套筒垫圈25利用铆接(caulking)或者其它方式被从外部固定在分支连接件22上来与其组合成一个整体，从而可以将分支连接件22连接起来。
图12示出了分支连接件的接合结构的再一种示例(参见日本专利申请No.2000-174009)。在这种分支连接件的接合结构中，套筒垫圈被分成两个垫圈，每一个均被以这样一种方式从外侧装配在分支连接件上，即能够沿着接触表面相对横向滑动。所述套筒垫圈中设置于螺母附近的垫圈能够浮动，而设置于主管轨附近的另外一个垫圈被铆接在分支连接件上。在这种结构中：在一条主管轨31的内部沿着轴向中心方向设置有一条流动通道31-1；在主管轨31的周壁上成形有一个分支孔31-2，沿着轴向与另外一个分支孔保持一定间距；在分支孔31-2的圆周表面上成形一个受压支承面31-3，以便敞口于外部；一个与受压支承面31-3同心设置的螺纹套筒(管状螺纹接套)33被在这样一个位置熔接或者铜焊在主管轨31上，即环绕在受压支承面31-3的周围；一个施压支承面32-3由设置于分支连接件32尖端处的连接头32-2形成，分支连接件32具有一条用于与流动通道31-1连通的流动通路32-1；施压支承面32-3与受压支承面31-3接触并且配合；一个帽状紧固螺母34被从外侧固连在一个浮动式套筒垫圈35上，套筒垫圈35已经被分成两个部分，并且预先从外侧装配在分支连接件32上；以及使得帽状紧固螺母34与螺纹套筒33螺纹配合，以便利用施加于连接头32-2颈部上的压力，分支连接件32被紧密装配起来，并且由此得以连接。
在前述分支连接件的接合结构中，密封表面不仅可以是一个锥形表面，而且可以是一个球形表面。所述紧固螺母的施压表面不仅可以是一个平整表面，而且可以是一个球形表面。对于球形表面来说，所述套筒垫圈上的压力接收表面是一个类似于所述紧固螺母上的施压表面的球形表面，并且与所述密封表面同心设置。
尽管在前述示例中螺纹套筒13、23和33被熔接或者铜焊起来，但是显然可以通过锻压与主管轨11、21和31一体成形。
但是，前述相关的现有分支连接件的接合结构具有下述缺陷。
发明概述
在JP-A-10-213044中公开的分支连接件的接合结构内，由于与分支连接件带有间隙配合起来的套筒垫圈能够发生浮动，并且由此使得套筒垫圈与连接头的背面之间的接触会发生变化，所以无法稳定地传递轴向力。此外，当所述套筒垫圈的壁厚很小时，套筒垫圈会切入所述连接头的背面之内，并且降低拧脱扭矩(unscrewing torque)。由此，轴向力无法增加。还有，由于当紧固螺母被紧固时所述套筒垫圈会向外膨胀，所以轴向力无法升高。在本示例中还存在有其它问题。
在JP-A-2001-82664中公开的分支连接件的接合结构内，套筒垫圈通过铆接或者其它方式被从外侧固连在分支连接件上，以便与其组合成一个整体。当诸如喷射管这样的分支连接件发生倾斜并且产生一个挠曲应力时，集中在所述套筒垫圈的外部开口处内侧端边缘上的应力会降低分支连接件的挠曲疲劳强度。在本示例中还存在有其它问题。
在日本专利申请No.2000-174009中公开的分支连接件的接合结构中，当在这种状况下施加轴向力时，即浮动式套筒垫圈的轴向中心由于两个拼合部分而无法相互对齐时，会在两个套筒垫圈部分的交界面(接触面)上产生沿着下落方向的力，并且所述轴向力损失。此外，当分支连接件发生倾斜并且产生一个挠曲应力时，集中在铆接于该分支连接件上的垫圈的外部开口端部上的应力会降低分支连接件的挠曲疲劳强度。在本示例中还存在有其它问题。
因此，本发明尤其用于解决由JP-A-2001-82664中所示分支连接件的接合结构产生的问题。本发明的目的在于提供一种用在共轨上的分支连接件的接合结构，其不仅能够确保施加于密封表面和套筒垫圈上的轴向力，而且提高了分支连接件的挠曲疲劳强度，同时避免了应用集中在所述套筒垫圈的外部开口端部上，即使由于发动机或者车辆振动而在分支连接件上施加挠曲力或者挠曲力矩时也是如此。
根据本发明用于共轨的分支连接件的接合结构包括一个固连或者形成于一根主管轨上的螺纹套筒，以便与该主管轨的承载表面同心设置，并且经由套筒垫圈将分支连接件连接在所述主管轨上，其中所述套筒垫圈已经被预先从外部固定在分支连接件上，以与其组合成一个整体。在这种用于共轨的分支连接件的接合结构中，在所述套筒垫圈的在其外部开口处的内表面与分支连接件的外表面之间形成有一个间隙。
所述间隙由锥形表面形成，该锥形表面通过向外扩大所述套筒垫圈的在外部开口处的内表面直径而形成。该锥形表面的在所述外部开口处的内侧端边缘是一个圆弧表面，或者该锥形表面在所述外部开口处的内侧端边缘和该锥形表面的内端均为圆弧表面。优选的是，所述锥形表面的仰角(a vertical angle)被设定在从4至15度的范围之内。
作为形成所述间隙的其它方法，所述间隙由一个大的圆弧表面形成，该大的圆弧表面通过向外扩大所述套筒垫圈的在外部开口处的内侧端的直径而形成，或者由一个小的圆弧表面和一个大的圆弧表面形成，其中小的圆弧表面由所述套筒垫圈的在外部开口处的内侧端边缘形成，大的圆弧表面与所述小的圆弧表面的内端相邻形成。
优选的是，当所述分支连接件的外径为D时，所述间隙的在轴向中心方向上的长度被设定在从0.5D至1.2D的范围之内。
显然，一个在其头部具有边沿的套筒垫圈可以被用作包括于根据本发明用于共轨的分支连接件的接合结构中的套筒垫圈。
在根据本发明的接合结构中，包括有螺纹套筒和从外侧固定在分支连接件上以便与其组合成一个整体的套筒垫圈，在所述套筒垫圈的其外部开口处的内表面与所述分支连接件的外表面之间形成间隙。由此，不仅可以使得分支连接件在所述套筒垫圈的外部开口的端部附近发生柔性挠曲，而且可以确保分支连接件的挠曲疲劳强度，因为挠曲力和施加于分支连接件上的挠曲力矩不会集中在所述套筒垫圈的外部开口的端部上。
优选的是，所述套筒垫圈在外部开口处的锥形内表面的仰角被设定在从4至15度的范围之内。当角度小于4度时，所述间隙会由于成形分支连接件的连接头而被埋没，并且由此无法提供预期优点。当角度超过15度时，所述间隙会变得过大，并且接触表面会变得过小，这些均使得难以确保分支连接件具有足够的轴向力。
优选的是，当所述分支连接件的外径为D时，所述锥形表面在轴向中心方向上的长度被设定在从0.5D至1.2D的范围之内。当长度小于0.5D时，由于所述间隙的绝对值不够大，所以无法在成形分支连接件的连接头的同时确保所述间隙。当长度超过1.2D时，无法在所述套筒垫圈上形成一个用于充分保持分支连接件的固定部分。
当在其头部具有边沿的套筒垫圈被用作包括于根据本发明用于共轨的分支连接件的接合结构中的套筒垫圈时，在所述套筒垫圈与紧固螺母之间可以确保足够大的接触表面，并且由此与在使用了无边沿套筒垫圈的情况下相比，可以施加更大的轴向力。
在根据本发明用于共轨的分支连接件的接合结构中，其中包括有螺纹套筒和预先从外部固定在分支连接件上以便与其组合成一个整体的套筒垫圈，在所述套筒垫圈的外部开口处的内表面与所述分支连接件的外表面之间形成有由锥形表面或者圆弧表面形成的间隙。由此，分支连接件可以在所述套筒垫圈的外部开口的端部附近发生柔性挠曲，并且可以确保分支连接件的挠曲疲劳强度，因为施加于分支连接件上的挠曲应力不会集中在所述套筒垫圈的外部开口的端部上。
附图简述
图1是根据本发明第一方面用于共轨的分支连接件的接合结构的竖剖视图。
图2是第二方面中用于共轨的分支连接件的接合结构内的主要部分的竖剖视图。
图3是第三方面中用于共轨的分支连接件的接合结构内的主要部分的竖剖视图。
图4是图1至3所示方面中套筒垫圈上的间隙的放大剖视图。
图5A是图1至3所示方面中套筒垫圈上的间隙的放大剖视图，该间隙由一个锥形表面形成，该锥形表面在其外部开口处具有套筒垫圈的圆弧状内侧端边缘。
图5B是图1至3所示方面中套筒垫圈上的间隙的放大剖视图，该间隙由套筒垫圈上的一个锥形表面形成，该锥形表面具有位于外部开口处的圆弧状内侧端边缘和一个圆弧状内端。
图6是根据本发明第四方面用于共轨的分支连接件的接合结构中的主要部分的竖剖视图。
图7是第五方面中用于共轨的分支连接件的接合结构中的主要部分的竖剖视图。
图8是在图6和7所示方面中套筒垫圈上的间隙的放大剖视图。
图9A是图6和7所示方面中套筒垫圈上的间隙的放大剖视图，该间隙由一个具有较大曲率半径的圆弧表面和一个具有较小曲率半径的圆弧表面形成。
图9B是图6和7所示方面中套筒垫圈上的间隙的放大剖视图，该间隙由一个具有较大曲率半径的圆弧表面形成。
图10是一种用于共轨的现有分支连接件的接合结构示例的竖剖视图。
图11是另外一种用于共轨的现有分支连接件的接合结构示例的竖剖视图。
图12是再一种用于共轨的现有分支连接件的接合结构示例的竖剖视图。
具体实施方式
在图1至9中，示出了根据本发明的主管轨1、分支连接件2、螺纹接套3、帽状紧固螺母4、套筒垫圈5a至5d、间隙6a和6b。
作为共轨的主管轨1是一根用于高压管线的钢管，其由SCM 435或者类似材料制成，并且包括一个具有相对较大厚度的管状部分，例如直径为28毫米、厚度为9毫米。在主管轨1内部沿着其轴向中心设置有一条流动通道1-1。
在作为接头的管状螺纹接套3的外表面上形成有螺纹表面3-1。该螺纹表面3-1与固连在分支连接件2上的帽状紧固螺母4配合起来。螺纹接套3的底端部被直接焊接或者铜焊在主管轨1的外周壁上(所述底端部可以通过锻压与主管轨1一体成形)。在后续的精整工艺中，成形一个具有受压支承面1-3的分支孔1-2，其中承载表面1-3形成于主管轨1上由螺纹接套3环绕起来的那部分中，以便呈圆锥形并且敞口于外部，并且与主管轨1中的流动通道1-1连通。
分支连接件2由支管或者支管配件形成。在分支连接件2的内部设置有一条与主管轨1中的流动通道1-1连通的流动路径2-1。由连接头2-2形成一个施压支承面2-3，其中连接头2-2被设置在分支连接件2的一个端部处，并且比如通过压曲操作(by buckling)被制成一种具有较大直径的圆锥形状。
根据本发明的套筒垫圈5a至5d在外部刚性地固定在分支连接件2的主体上。为了对套筒垫圈5a至5d进行固定，可以使用铆接方法，比如：通过从分支连接件2的内侧沿着径向施加压力而将套筒垫圈5a至5d接触压焊(contact-bonding)在分支连接件2的外表面上；从外侧减小套筒垫圈5a至5d的圆柱形部分的直径；在对分支连接件2的连接头2-2进行压力模制的同时扩大分支连接件2的直径；以及将这些方法组合使用。在这种情况下，更为有效的是使得分支连接件2的外表面或者套筒垫圈5a至5d的内表面变得粗糙。可选择地，套筒垫圈5a至5d可以比如通过螺纹配合而固定在分支连接件2上。
在图1至3中示出的套筒垫圈5a和5b分别具有锥形表面5a-1和5b-1，如图4中的放大视图示出的那样，均通过增大套筒垫圈5a或5b在其外部开口处的内表面直径而形成。在图1中示出的套筒垫圈5a是一根在端部没有边沿(凸缘)的平直导管。在图2和3中示出的套筒垫圈5b是一根在一端部处具有边沿(凸缘)的有沿导管。为了对无沿套筒垫圈5a和有沿套筒垫圈5b进行固定，对于在图1和2中示出的结构来说，采用了在对分支连接件2的连接头2-2进行压力模制的同时扩大分支连接件2的直径来对套筒垫圈5a或5b进行接触压焊的方法，而对于在图3中示出的结构来说，采用了通过从分支连接件2的内部沿着径向施加压力来将套筒垫圈5b接触压焊在分支连接件2的外表面上的方法。
无沿套筒垫圈5a和有沿套筒垫圈5b上的锥形表面5a-1和5b-1的仰角θ被设定在从4至15度的范围之内。当分支连接件2的外径为D时，锥形表面5a-1和5b-1在轴向中心方向上的长度位于从0.5D至1.2D的范围之内。
用于形成无沿套筒垫圈5a或者有沿套筒垫圈5b上的间隙的锥形表面并不局限于如前所述的平整表面，而是可以为：如图5A中所示，一个由锥形表面5a-1或5b-1以及具有较小曲率半径R1的部分形成的表面；或者如图5B中所示，一个由锥形表面5a-1或5b-1、具有较小曲率半径R2的部分以及具有较大曲率半径R3的部分形成的表面。相应的曲率半径可以任意确定。
在图6和7中示出的套筒垫圈5c和5d分别具有圆弧表面5c-1和5d-1，它们均具有一个曲率半径R4，用以如图8中的放大视图示出的那样，向外扩大在所述外部开口的内侧边缘处的直径。在图6中示出的套筒垫圈5c是一根在端部没有边沿(凸缘)的平直导管。在图7中示出的套筒垫圈5d是一根在一端部处具有边沿(凸缘)的有沿导管。
用于形成无沿套筒垫圈5c或者有沿套筒垫圈5d的圆弧表面并不局限于前述具有曲率半径R4的圆弧表面5c-1或5d-1，而是可以为：如图9A中所示，一个由具有较小曲率半径R5的圆弧表面5c-11或5d-11以及具有较大曲率半径R6的圆弧表面5c-12或5d-12形成的表面；或者如图9B中所示，一个仅由具有较小曲率半径R7的圆弧表面5c-13或5d-13形成的表面。相应的曲率半径可以任意确定。
套筒垫圈5a至5d的材料最好与主管轨1的材料相同，或者是一种比主管轨1的材料强度更高的材料。例如，可以使用一种硬质材料，比如经过热处理的S45C和SCM 435。
根据在图1至9中示出的分支连接件2的接合结构，利用下述方法对分支连接件2进行连接：首先，由分支连接件2上的连接头2-2形成的施压支承面2-3与主管轨1上的受压支承面1-3接触并且配合；接着，已经预先经由套筒垫圈5a至5d固连在分支连接件2上的帽状紧固螺母4被螺纹装配在螺纹接套3上；最后，利用帽状紧固螺母4施加在连接头2-2的颈部上的压力将分支连接件2紧密装配起来，从而可以将分支连接件2连接起来。
在图1至3中示出的接合结构内，间隙6a由分别设置在无沿套筒垫圈5a或者有沿套筒垫圈5b的外部开口处的锥形表面5a-1或5b-1形成。无沿套筒垫圈5a或者有沿套筒垫圈5b被从外侧固连在分支连接件2上，并且与其组合成一个整体，以便可以形成间隙6a。在这种接合结构中，轴向力主要在分支连接件2与无沿套筒垫圈5a或者有沿套筒垫圈5b之间的接触压焊表面上施加于分支连接件2上。
在图6和7中示出的接合结构内，间隙6b由分别设置在无沿套筒垫圈5c或者有沿套筒垫圈5d的外部开口处的大圆弧表面5c-1或5d-1形成。无沿套筒垫圈5c和有沿套筒垫圈5d被从外侧固定在分支连接件2上，并且与其组合成一个整体，以便可以形成间隙6b。在这种接合结构中，轴向力主要在分支连接件2与无沿套筒垫圈5c或者有沿套筒垫圈5d之间的接触压焊表面上施加于分支连接件2上。
工业实用性
本发明中的分支连接件的接合结构不仅能够应用于独立接头型共轨，其中螺纹套筒(管状螺纹接套)被焊接或者铜焊在一根主管轨的周壁上，而且能够应用于整体接头型共轨上，其中用于螺纹套筒的凸块与主管轨的周壁一体成形。

Claims (8)

1.一种用于共轨的分支连接件的接合结构，包括螺纹套筒，该螺纹套筒与主管轨的支承面同心设置，并且经由套筒垫圈将分支连接件连接到所述主管轨上，其中所述套筒垫圈已经被预先在外部固定在所述分支连接件上，以与其组合成一个整体，其中：
所述套筒垫圈在其至少圆柱形部分的内表面处在外部刚性地固定到分支连接件的主体上，以及
在所述套筒垫圈的在其外部开口处的内表面与所述分支连接件的外表面之间形成一个间隙。
2.如权利要求1的用于共轨的分支连接件的接合结构，其特征在于：所述间隙由一个锥形表面形成，该锥形表面通过向外扩大所述套筒垫圈的在其外部开口处的内表面的直径形成。
3.如权利要求2的用于共轨的分支连接件的接合结构，其特征在于：所述锥形表面的在所述外部开口处的内侧端边缘是一个圆弧表面。
4.如权利要求2的用于共轨的分支连接件的接合结构，其特征在于：所述锥形表面的在其所述外部开口处的内侧端边缘和所述锥形表面的内端均为圆弧表面。
5.如权利要求2的用于共轨的分支连接件的接合结构，其特征在于：所述锥形表面的仰角被设定在4至15度的范围之内。
6.如权利要求1的用于共轨的分支连接件的接合结构，其特征在于：所述间隙由一个大的圆弧表面形成，该大的圆弧表面通过向外扩大所述套筒垫圈的在外部开口处的内侧端的直径而形成。
7.如权利要求1的用于共轨的分支连接件的接合结构，其特征在于：所述间隙由一个小的圆弧表面和一个大的圆弧表面形成，其中小的圆弧表面由所述套筒垫圈的在外部开口处的内侧端边缘形成，大的圆弧表面与所述小的圆弧表面的内端相邻形成。
8.如权利要求1的用于共轨的分支连接件的接合结构，其特征在于：当所述分支连接件的外径为D时，所述间隙的在轴向中心方向上的长度被设定在从0.5D至1.2D的范围之内。
CNB2005100727623A 2004-05-19 2005-05-19 用于共轨的分支连接件的接合结构 Active CN100497932C (zh)

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JP2004149393 2004-05-19
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