JP5455013B2

JP5455013B2 - 接続頭部を有する高圧燃料噴射管およびその製造方法

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Description

本発明は、例えばディーゼル内燃機関における燃料の供給路等、好ましくは蓄圧式燃料噴射システムを搭載したディーゼルエンジンのコモンレールとインジェクター用等に配設多用される、比較的細径からなる厚肉鋼管による高圧燃料噴射管の接続頭部構造に関する。

従来、この種の接続頭部を有する高圧燃料噴射管としては、図１９に例示するように、比較的細径からなる厚肉鋼管１１１の接続端部に、球面状のシート面１１３と、該シート面１１３から管軸方向に間隔をおいて設けた環状フランジ部１１５と、前記シート面１１３に連なって前記環状フランジ部１１５まで先端に向って先細りとなる円弧面１１４とから形成された接続頭部１１２を有するものが知られている（特許文献１の図４参照）。この種の接続頭部１１２は、外方からのパンチ部材による管軸方向への押圧による挫屈加工によって成形されるのに関連して、該押圧による挫屈加工に伴う周壁の外側への拡がりによって、該頭部内周面に内径の大径化および応力集中により内表面の引張り応力の上昇したポケット（環状凹部）１１６を生ぜしめて構成され、かかる状態で使用に供されてきたが、配設使用時の高圧流体に起因して該ポケット部付近にキャビテーションエロージョンを生じたり、該接続頭部にポケット付近の皺を起点に疲労破壊による径方向の亀裂が放射状に生じたり、ポケットの周囲に疲労破壊による円周方向の亀裂が生じるという問題があった。

かかる対策として、本出願人は、例えば比較的細径からなる厚肉鋼管の接続端部に、球面状のシート面と、該シート面から管軸方向に間隔をおいて設けた環状フランジ部と、前記シート面に連なって前記環状フランジ部まで先端に向って先細りとなる円錐面とから形成された接続頭部を有する高圧燃料噴射管において、前記円錐面の一部に深さの浅い環状の湾曲凹溝を設けることによって、該接続頭部の成形に伴って生ずる該頭部内側のポケットを深さが浅くかつなだらかとする方法（特許文献１の図１参照）や、外側周面を相手座部への截頭円錐状もしくは截頭円弧状のシート面とする頭部加工を行わしめて内側に深さが浅くかつなだらかとした環状凹溝を有する接続頭部を、該接続頭部の首下部外周面に外嵌する接続座金が覆うように成形する方法（特許文献２）等を先に提案した。

特開２００３−３３６５６０号公報特開２００２−５４７７０号公報

本発明は、頭部成形時における前記ポケットの形成に伴う当該ポケット付近の皺部からの亀裂発生、および配設使用時の高圧流体の流れに起因して該ポケット部付近に発生するキャビテーションエロージョンによる亀裂の発生、並びに前記頭部成形時におけるポケットの形成に伴う内径の大径化および応力集中により内表面の引張応力の上昇現象の発生を防止する手段として、前記の先に提案した技術とほぼ同等あるいはそれ以上の効果が得られる接続頭部を有する高圧燃料噴射管およびその製造方法を提案することを目的とするものである。

本発明に係る接続頭部を有する高圧燃料噴射管は、比較的細径からなる厚肉鋼管の接続端部に、截頭円錐状もしくは截頭円弧状のシート面と、該シート面から管軸方向に間隔をおいて形成されたフィレット部付き環状フランジ部と、前記シート面に連なって前記環状フランジ部のフィレット部との間に形成された円筒状面とで構成される接続頭部を有する高圧燃料噴射管において、前記環状フランジ部のフィレット部の当該端部からシート面へと向かう管軸方向断面の輪郭が、その管軸方向断面形状において管軸に対する後方側開き角度θが０°＜θ≦２０°、好ましくは０°＜θ≦１５°となす円筒状面を有し、かつ、該円筒状面部の管軸方向長さをｈ、接続頭部端末から前記円筒状面部の前記環状フランジ部側のフィレット部端部までの管軸方向長さをＨとした場合に、該ｈとＨの比率が０．３３≦ｈ／Ｈ≦０．８５である接続頭部を有することを特徴とするものである。ここで、前記シート面としては、球面状とすることを好ましい態様とするものである。又、前記円筒状面部の管軸方向断面の輪郭は、直線状に限らず、外側に僅かに凸状となす曲線状となす場合もある。

また、本発明に係る接続頭部を有する高圧燃料噴射管の製造方法は、比較的細径からなる厚肉鋼管端部への外方からのパンチ部材の管軸方向への押圧によって挫屈成形される、截頭円錐状もしくは截頭円弧状のシート面と、該シート面から管軸方向に間隔をおいて形成されたフィレット部付き環状フランジ部と、前記シート面に連なって前記環状フランジ部のフィレット部との間に形成された円筒状面とで構成される接続頭部を有する高圧燃料噴射管の製造方法において、前記環状フランジ部のフィレット部の当該端部からシート面へと向かう管軸方向断面の輪郭が、該管軸方向断面形状において管軸に対する後方側開き角度θが０°＜θ≦２０°、好ましくは０°＜θ≦１５°となす内径部を有し、かつ、該内径部の管軸方向長さをｈ、接続頭部端末から前記内径部の前記環状フランジ部側のフィレット部端部までの管軸方向長さをＨとした場合に、該ｈとＨの比率が０．３３≦ｈ／Ｈ≦０．８５であるパンチ部材を用いることを特徴とするものである。前記シート面としては、球面状とすることを好ましい態様とするものである。

本発明に係る接続頭部を有する高圧燃料噴射管は、環状フランジ部のフィレット部の当該噴射口側端部からシート面へと向かう輪郭がその管軸方向断面形状において管軸に対する後方側開き角度θが０°＜θ≦２０°、好ましくは０°＜θ≦１５°となす円筒状面を有し、かつ、該円筒状面部の管軸方向長さをｈ、接続頭部端末から前記円筒状面部の前記環状フランジ部側端部までの管軸方向長さをＨとした場合に、該ｈとＨの比率を０．３３≦ｈ／Ｈ≦０．８５としたことにより、前記接続頭部成形時に該接続頭部の内側に塑性加工により発生するポケット（環状凹部）の巨大化を抑えて内周面は略円筒状となし、かつ、その表面への成形皺の発生を抑えることができる。これにより該接続頭部成形時におけるポケット部の谷部の亀裂の発生、および該接続頭部内での流体圧によるキャビテーションエロージョンによる亀裂の発生の憂い、並びに前記接続頭部成形時における該ポケットの形成に伴う内径の大径化および応力集中による内表面の引張応力の上昇現象をなくし、かつ接続頭部内周面が疲労破壊の起点となる可能性を大幅に減少させることができる。

また、本発明に係る高圧燃料噴射管の製造方法によれば、前記環状フランジ部のフィレット部の当該端部からシート面へと向かう管軸方向断面の輪郭が、該管軸方向断面形状において管軸に対する後方側開き角度θが０°＜θ≦２０°、好ましくは０°＜θ≦１５°となす内径部を有し、かつ、該内径部の管軸方向長さｈと、接続頭部端末から前記内径部の前記環状フランジ部側のフィレット部端部までの管軸方向長さＨの比率が０．３３≦ｈ／Ｈ≦０．８５であるパンチ部材を用いることにより、成形時、パンチ内径部の壁面に沿って略鉛直に流れる管外面側の肉の動きに管内周肉部も釣られて流動しようとする動きが、該パンチ内径部の軸方向長さが長いほど大きくなり、ポケット部の容積および、ポケット部に皺が生ずる要因である成形歪みが大きくなるのを減ずることが可能となる。

本発明に係る高圧燃料噴射管の第１実施例を示す縦断側面図である。同じく高圧燃料噴射管の第２実施例を示す縦断側面図である。同じく高圧燃料噴射管の第３実施例を示す縦断側面図である。同じく高圧燃料噴射管の第４実施例を示す縦断側面図である。同じく高圧燃料噴射管の第５実施例を示す縦断側面図である。同じく高圧燃料噴射管の第６実施例を示す半截縦断側面図である。本発明に係る高圧燃料噴射管の製造に用いるパンチ部材の一実施例を示す拡大縦断側面図である。図７に示すパンチ部材を用いた高圧燃料噴射管の製造方法の第１実施例を示す加工工程図である。同じく高圧燃料噴射管の製造方法の第２実施例を示す加工工程図である。図７に示すパンチ部材と実質的に同じ断面構造のパンチ部材を用いた高圧燃料噴射管の製造方法における接続頭部の部分断面図で、（ａ）は成形時の状態を示す部分断面図、（ｂ）は成形完了時の状態を示す部分断面図である。本発明の実施例１に対応する高圧燃料噴射管を示す概略図である。同じく実施例２に対応する高圧燃料噴射管を示す概略図である。同じく実施例４に対応する高圧燃料噴射管を示す概略図である。同じく実施例５に対応する高圧燃料噴射管を示す概略図である。同じく実施例８に対応する高圧燃料噴射管を示す概略図である。同じく実施例９に対応する高圧燃料噴射管を示す概略図である。本発明の実施例１〜４と比較例１〜３の後方側開き角度θとポケット部歪みの関係を示す図である。同じく実施例５〜９と比較例４、５のｈ／Ｈとポケット部歪みの関係を示す図である。本発明の対象とする従来の高圧燃料噴射管の接続頭部の一例を示す縦断側面図である。

本発明の接続頭部を有する高圧燃料噴射管において、環状フランジ部のフィレット部の当該噴射口側端部からシート面へと向かう円筒状面の輪郭をその管軸方向断面形状において管軸に対する後方側開き角度θが０°＜θ≦２０°となす円筒状面したのは、成形時、壁面に沿って略鉛直に流れる管肉の動きが管内周肉部にもおよぼされて、ポケット部の容積および成形歪みが大きくなるのを減ずるためである。また、その管軸方向断面形状における円筒状面の後方開き角度θを２０°以下としたのは、２０°を超えると前記ポケット部の容積および、ポケット部に皺が生ずる要因である成形歪みが大きくなり、他方、０°以下では接続頭部のシート面へと向かう管軸方向断面の輪郭が前方に広くなり、ポケット部の容積および、ポケット部に皺が生ずる要因である成形歪みが大きくなるのを減ずることができなくなるためである。なお、前記後方側開き角度θは、好ましくは０°＜θ≦１５°である。
さらに、前記円筒状面部の管軸方向長さｈと接続頭部端末から前記円筒状面部の前記環状フランジ部側のフィレット部端部までの管軸方向長さＨの比率を０．３３≦ｈ／Ｈ≦０．８５としたのは、ｈ／Ｈが０．３３未満では、ポケット部の容積および、ポケット部に皺が生ずる要因である成形歪みが大きくなるのを減ずることができなくなり、他方、ｈ／Ｈが０．８５を超えると、シール面を確保することができなくなるためである。

また、本発明の接続頭部を有する高圧燃料噴射管の製造方法において、パンチ部材として、接続頭部の環状フランジ部のフィレット部の当該噴射口側端部からシート面へと向かう内径部の輪郭をその管軸方向断面形状において、前記と同様、管軸に対する後方側開き角度θが０°＜θ≦２０°となす円筒状面としたのは、接続頭部成形時、壁面に沿って略鉛直に流れる管肉の動きが管内周肉部にもおよぼされて、ポケット部の容積および、ポケット部に皺が生ずる要因である成形歪みが大きくなるのを減ずるためである。また、その管軸方向断面形状における円筒状面の後方開き角度θを２０°以下としたのは、前記と同様、２０°を超えると前記ポケット部の容積および、ポケット部に皺が生ずる要因である成形歪みが大きくなり、他方、０°未満では接続頭部のシート面へと向かう管軸方向断面の輪郭が前方に広くなり、ポケット部の容積および、ポケット部に皺が生ずる要因である成形歪みが大きくなるのを減ずることができなくなるためである。本発明方法においても、後方側開き角度θは、好ましくは０°＜θ≦１５°である。
さらにまた、前記円筒状面部の管軸方向長さｈと接続頭部端末から前記内径部の前記環状フランジ部側のフィレット部端部までの管軸方向長さＨの比率を０．３３≦ｈ／Ｈ≦０．８５としたのは、ｈ／Ｈが０．３３未満では、前記と同様、ポケット部の容積および、ポケット部に皺が生ずる要因である成形歪みが大きくなるのを減ずることができなくなり、他方、ｈ／Ｈが０．８５を超えると、シール面を確保することができなくなるためである。
なお、前記円筒状面部の管軸方向断面の輪郭は、必ずしも直線状とは限らず、成形時のスプリングバック現象等により外側に僅かに凸状となす曲線状を呈する場合もある。

図１は本発明に係る高圧燃料噴射管の第１実施例を示す縦断側面図、図２は同じく高圧燃料噴射管の第２実施例を示す縦断側面図、図３は同じく高圧燃料噴射管の第３実施例を示す縦断側面図、図４は同じく高圧燃料噴射管の第４実施例を示す縦断側面図、図５は同じく高圧燃料噴射管の第５実施例を示す縦断側面図、図６は同じく高圧燃料噴射管の第６実施例を示す半截縦断側面図、図７は本発明に係る高圧燃料噴射管の製造に用いるパンチ部材の一実施例を示す拡大縦断側面図、図８は図７に示すパンチ部材を用いた高圧燃料噴射管の製造方法の第１実施例を示す加工工程図、図９は同じく高圧燃料噴射管の製造方法の第２実施例を示す加工工程図、図１０は図７に示すパンチ部材と実質的に同じ断面構造のパンチ部材を用いた高圧燃料噴射管の製造方法における接続頭部の部分断面図で、（ａ）は成形途中の状態を示す部分断面図、（ｂ）は成形完了時の状態を示す部分断面図であり、１は厚肉細径鋼管、２は接続頭部、３は球面状のシート面（押圧座面）、４、４´は輪郭が管軸方向断面形状において後方側に所定の開き角度θを有する円筒状面、５はフィレット部、６は環状フランジ部、７は相手部品、７ａはシート面（受圧座面）、８はワッシャー（スリーブワッシャー）、９は締付ナット、１０、１０´はチャック、１１はパンチ部材である。

厚肉細径鋼管１は、予め定寸に切断されたステンレス鋼、トリップ鋼、高圧配管用炭素鋼、合金鋼等の鋼材よりなる管径が６ｍｍ乃至１０ｍｍ、肉厚ｔが１．２５ｍｍ乃至３．５ｍｍ程度の比較的細径厚肉の鋼管からなる。

図１に示す第１実施例の高圧燃料噴射管は、厚肉細径鋼管１の接続端部に、外側周面を相手座部への截頭円錐状のシート面３（押圧座面）と、該シート面３から管軸方向に間隔をおいて設けたフィレット部５付き環状フランジ部６と、前記シート面３に連なって前記環状フランジ部６のフィレット部５の当該噴射口側端部５−１からシート面３へと向かう管軸方向断面の輪郭が管軸方向断面形状において管軸に対する後方側開き角度θが０°＜θ≦２０°となす円筒状面４を有し、かつ、前記円筒状面４部の管軸方向長さｈと、接続頭部端末から前記円筒状面４部の前記環状フランジ部側のフィレット部端部までの管軸方向長さＨの比率が０．３３≦ｈ／Ｈ≦０．８５の条件を満たすとともに、内周面に皺が生じる要因である成形歪みが小さく、更に容積も小さいポケットしか存在しない接続頭部２を有する。

なお、ワッシャー８は環状フランジ部６の首下部にかしめ等の手段により密嵌あるいは遊嵌されている。このワッシャー８の締付ナット９当接面８−１は、平面または円錐面あるいは球面となしている。また、環状フランジ部６のワッシャー８との当接面は、管軸に直角な平坦面や管軸の後方へ縮径する円錐面であってもよい。

図２〜図５に示す第２〜第５実施例の高圧燃料噴射管は、ワッシャーレスタイプと一般的ワッシャータイプを例示したもので、構造的には図１に示すものと同様、厚肉細径鋼管１の接続端部に、外側周面を相手座部への截頭円錐状のシート面３（押圧座面）と、該シート面３から管軸方向に間隔をおいて設けたフィレット部５付き環状フランジ部６と、前記シート面３に連なって前記環状フランジ部６のフィレット部５の当該噴射口側端部５−１からシート面３へと向かう管軸方向断面の輪郭が管軸方向断面形状において管軸に対する後方側開き角度θが０°＜θ≦２０°となす円筒状面４を有し、かつ、前記円筒状面４部の管軸方向長さｈと、接続頭部端末から前記円筒状面４部の前記環状フランジ部側のフィレット部端部までの管軸方向長さＨの比率が０．３３≦ｈ／Ｈ≦０．８５の条件を満たす接続頭部２を有するものである。
ここで、図２に示す高圧燃料噴射管は、環状フランジ部６の背面６ａが管軸の後方に縮径する円錐面（テーパ面）となしたワッシャーレスタイプの接続頭部を有する高圧燃料噴射管、図３に示す高圧燃料噴射管は、環状フランジ部６の背面６ｂが管軸の後方に縮径する球面（円弧面）となしたワッシャーレスタイプの接続頭部を有する高圧燃料噴射管、図４に示す高圧燃料噴射管は、通常のワッシャー８が環状フランジ部６の首下部にかしめ等の手段により密嵌、あるいは遊嵌された一般的ワッシャータイプの高圧燃料噴射管、図５に示す高圧燃料噴射管は、締付ナット９との当接面８ａが球面となしたワッシャー８を用いる背面球面ワッシャータイプの高圧燃料噴射管をそれぞれ例示したものである。

図６に示す第６実施例の高圧燃料噴射管は、前記円筒状面４部の管軸方向断面の輪郭が外側に凸状となす円弧状を呈する円筒状面４´となしている以外は、前記図１〜図５に示す第１〜第５実施例の高圧燃料噴射管と実質的に同様のものである。ここで、円筒状面４´の管軸方向断面の輪郭が外側に僅かに凸状となす円弧状を呈するのは、前記したように当該接続頭部成形時のスプリングバック現象等によるものである。

上記本発明の図１〜図６に示す第１〜第６実施例の高圧燃料噴射管は、前記したごとく比較的細径からなる厚肉細径鋼管１の端部への外方からのパンチ部材１１の管軸方向への押圧によって、外側周面を相手座部への截頭円錐状もしくは截頭円弧状のシート面３とする接続頭部が挫屈成形されるが、この接続頭部の成形に用いる本発明のパンチ部材１１は、図７にその一実施例を示すように、前記接続頭部２の環状フランジ部６、フィレット部５、輪郭が管軸方向断面形状において管軸に対する後方側開き角度θが０°＜θ≦２０°となし、かつ、０．３３≦ｈ／Ｈ≦０．８５の条件を満たす円筒状面４、外側周面を相手座部への截頭円錐状もしくは截頭円弧状のシート面（押圧座面）３のそれぞれに対応するフラット部１１−１、円弧状部１１−２、管軸方向断面の輪郭がその管軸方向断面形状において管軸に対する後方側開き角度θが０°＜θ≦２０°となし、かつ、０．３３≦ｈ／Ｈ≦０．８５の条件を満たす内径部１１−３、円錐状面もしくは円弧状面１１−４と、芯金部１１−５を有する構造となしたものである。

次に、上記図７に示すパンチ部材１１を用いた本発明の高圧燃料噴射管の製造方法を図８〜図１０に基づいて説明する。
図８に示す高圧燃料噴射管の製造方法は、規定の製品長さに切断されかつ開口端部を面取り加工した厚肉細径鋼管１にワッシャー８（図９）をチャック１０から離して当該鋼管に遊嵌せしめた状態で頭部加工代Ｗを残してチャック１０に保持し、この状態で当該鋼管の先端部を前記パンチ部材１１により管軸方向へ押圧する。この押圧により厚肉細径鋼管１の頭部加工代Ｗの部分が塑性流動し、当該鋼管の先端部に、外側周面を相手座部への截頭円錐状のシート面３（押圧座面）と、該シート面３から管軸方向に間隔をおいて設けた環状フランジ部６と、前記シート面３に連なって前記環状フランジ部６の最内周フィレット部５の当該噴射口側端部５−１からシート面３へと向かう管軸方向断面の輪郭がその管軸方向断面形状において管軸に対する後方側開き角度θが０°＜θ≦２０°となし、かつ、０．３３≦ｈ／Ｈ≦０．８５の条件を満たす円筒状面４とから構成される接続頭部２が成形される。この方法の場合は、プレス成形後にワッシャー８を該接続頭部２の首下部に移動させて嵌着する。

図９に示す高圧燃料噴射管の製造方法は、予め厚肉細径鋼管１の先端側に接続頭部の頭部加工代Ｗを残してワッシャー８を組込み、しかる後に該鋼管端部付近をチャック１０´に保持した状態でプレス成形する方法であり、規定の製品長さに切断されかつ開口端部を面取り加工した厚肉細径鋼管１の端部に、予め鋼管１の先端側に接続頭部の頭部加工代Ｗを残してワッシャー８を組込み、しかる後当該鋼管をチャック１０´に保持した状態で当該鋼管の先端部を前記パンチ部材１１により管軸方向へ押圧する。この押圧により厚肉細径鋼管１の頭部加工代Ｗの部分が塑性流動し、当該鋼管の先端部に、外側周面を相手座部への截頭円錐状のシート面３（押圧座面）と、該シート面３から管軸方向に間隔をおいて設けた環状フランジ部６と、前記シート面３に連なって前記環状フランジ部６の最内周フィレット部５の当該噴射口側端部５−１からシート面３へと向かう管軸方向断面の輪郭がその管軸方向断面形状において管軸に対する後方側開き角度θが０°＜θ≦２０°となし、かつ、０．３３≦ｈ／Ｈ≦０．８５の条件を満たす円筒状面４とから構成される接続頭部２が成形される。

すなわち、本発明の製造方法によれば、パンチ部材のフラット部１１−１、円弧状部１１−２、管軸方向断面の輪郭がその管軸方向断面形状において管軸に対する後方側開き角度θが０°＜θ≦２０°となし、かつ、０．３３≦ｈ／Ｈ≦０．８５の条件を満たす内径部１１−３、円錐状面もしくは円弧状面１１−４と芯金部を有するパンチ部材１１を用いることにより、図１０に前記図７に示すパンチ部材と実質的に同じ断面構造のパンチ部材を用いた接続頭部成形工程における成形時の状態および成形完了時の状態を示すように、成形時においては同図（ａ）に示すようにパンチ部材１１の管軸方向断面の輪郭がその管軸方向断面形状において管軸に対する後方側開き角度θが０°＜θ≦２０°となし、かつ、０．３３≦ｈ／Ｈ≦０．８５の条件を満たす内径部１１−３の壁面に沿って流れる管肉の動きに内部の肉も釣られて流動しようとする動き（矢印イ）が、該内径部１１−３（円筒状面４部）の軸方向長さが長いほど大きくなり、その結果同図（ｂ）に示すようにポケット部Ｐの容積および、ポケット部に皺が生じる要因である成形歪みが大きくなるのを減ずることが可能となる。

以下に本発明の実施例を示す。なお、実施例１〜４のうち、実施例１、２はそれぞれ図１１、図１２に示す高圧燃料噴射管を用いた場合の実施例で（実施例３は図示せず）、接続頭部の円筒状面の管軸方向長さｈと接続頭部端末から前記円筒状面部の前記環状フランジ部側端部までの管軸方向長さＨの比率（ｈ／Ｈ）が一定（０．５）で、前記円筒状面部の管軸方向断面の輪郭の後方側開き角度θを種々変えた場合を示し、実施例４は実施例１〜３と同様に接続頭部の円筒状面の管軸方向長さｈと接続頭部端末から前記円筒状面部の前記環状フランジ部側端部までの管軸方向長さＨの比率（ｈ／Ｈ）が一定（０．５）で、前記円筒状面部の管軸方向断面の輪郭の後方側開き角度θを変えた高圧燃料噴射管を用いた場合を示す。（図１３）
又、実施例５〜９のうち、実施例５、８、９はそれぞれ図１４〜図１６に示す高圧燃料噴射管を用いた場合の実施例で、前記円筒状面部の管軸方向断面の輪郭の後方側開き角度θが一定（１５°）で、接続頭部の円筒状面の管軸方向長さｈと接続頭部端末から前記円筒状面部の前記環状フランジ部側のフィレット部端部までの管軸方向長さＨの比率（ｈ／Ｈ）を種々変えた場合を示し、実施例６、７は実施例５、８、９と同様に円筒状面部の管軸方向断面の輪郭の後方側開き角度θが一定（１５°）で、接続頭部の円筒状面の管軸方向長さｈと接続頭部端末から前記円筒状面部の前記環状フランジ部側のフィレット部端部までの管軸方向長さＨの比率（ｈ／Ｈ）を種々変えた高圧燃料噴射管（図示せず）を用いた場合の実施例を示す。
一方、比較例１〜３は、接続頭部の円筒状面の管軸方向長さｈと接続頭部端末から前記円筒状面部の前記環状フランジ部側端部までの管軸方向長さＨの比率が一定（０．５）で、前記円筒状面部の管軸方向断面の輪郭の後方側開き角度θが本発明の範囲を外れた場合を、比較例４、５は、前記円筒状面部の管軸方向断面の輪郭の後方側開き角度θが一定（１５°）で、接続頭部の円筒状面の管軸方向長さｈと接続頭部端末から前記円筒状面部の前記環状フランジ部側のフィレット部端部までの管軸方向長さＨの比率（ｈ／Ｈ）が本発明の範囲を外れた場合をそれぞれ示す。
なお、上記の各実施例および各比較例の後方側開き角度θとポケット部歪みの関係と、ｈ／Ｈとポケット部歪みの関係をそれぞれ図１７、図１８に示す。

管径Ｄが９．０ｍｍ、管内径Ｄｉｎが４．０ｍｍ、肉厚ｔが２．５ｍｍの厚肉細径鋼管（ｔ／Ｄ＝０．２７）（材質：ＤＩＮＳＴ５２相当）を用い、図７に示すパンチ部材とほぼ同様のパンチ部材を用い、図８に示す頭部成形方法と同様の成形方法により図１１に示す接続頭部を有する高圧燃料噴射管を製造した。
本実施例における厚肉細径鋼管の管径Ｄ、肉厚ｔに対し、得られた接続頭部の接続頭部端末から前記環状フランジ部背面までの軸方向距離Ｌ、円筒状面部の後方側開き角度θ、円筒状面部の管軸方向長さｈ、接続頭部端末から環状フランジ部側のフィレット部端部までの管軸方向長さＨ、ｈ／Ｈは、それぞれＬ＝５．３ｍｍ、θ＝３°、ｈ＝２ｍｍ、Ｈ＝４ｍｍ、ｈ／Ｈ＝０．５であった。
得られた高圧燃料噴射管の接続頭部内周面における成形により生ずる歪み量が最も大きくなるポケット部（環状凹部）の表面状況をＦＥＭ解析した結果、その接続頭部内周面におけるポケット（環状凹部）の歪み量は０．８５と極めて小さい値であった。

管径Ｄが９．０ｍｍ、管内径Ｄｉｎが４．０ｍｍ、肉厚ｔが２．５ｍｍの厚肉細径鋼管（ｔ／Ｄ＝０．２７）（材質：ＤＩＮＳＴ５２相当）を用い、図７に示すパンチ部材とほぼ同様のパンチ部材を用い、図８に示す頭部成形方法と同様の成形方法により図１２に示す接続頭部を有する高圧燃料噴射管を製造した。
本実施例における厚肉細径鋼管の管径Ｄ、肉厚ｔに対し、得られた接続頭部の接続頭部端末から前記環状フランジ部背面までの軸方向距離Ｌ、円筒状面部の後方側開き角度θ、円筒状面部の管軸方向長さｈ、接続頭部端末から環状フランジ部側のフィレット部端部までの管軸方向長さＨ、ｈ／Ｈは、それぞれＬ＝５．３ｍｍ、θ＝１０°、ｈ＝２ｍｍ、Ｈ＝４ｍｍ、ｈ／Ｈ＝０．５であった。
本実施例においても、得られた高圧燃料噴射管の接続頭部内周面における成形により生ずる歪み量が最も大きくなるポケット部（環状凹部）の表面状況をＦＥＭ解析した結果、その歪み量は０．８４と極めて小さい値であった。

管径Ｄが９．０ｍｍ、管内径Ｄｉｎが４．０ｍｍ、肉厚ｔが２．５ｍｍの厚肉細径鋼管（ｔ／Ｄ＝０．２７）（材質：ＤＩＮＳＴ５２相当）を用い、図７に示すパンチ部材とほぼ同様のパンチ部材を用い、図８に示す頭部成形方法と同様の成形方法により接続頭部を有する高圧燃料噴射管（図面省略）を製造した。
本実施例における厚肉細径鋼管の管径Ｄ、肉厚ｔに対し、得られた接続頭部の接続頭部端末から前記環状フランジ部背面までの軸方向距離Ｌ、円筒状面部の後方側開き角度θ、円筒状面部の管軸方向長さｈ、接続頭部端末から環状フランジ部側のフィレット部端部までの管軸方向長さＨ、ｈ／Ｈは、それぞれＬ＝５．３ｍｍ、θ＝１５°、ｈ＝２ｍｍ、Ｈ＝４ｍｍ、ｈ／Ｈ＝０．５であった。
本実施例においても、得られた高圧燃料噴射管の接続頭部内周面における成形により生ずる歪み量が最も大きくなるポケット部（環状凹部）の表面状況をＦＥＭ解析した結果、その歪み量は０．８３と極めて小さい値であった。

管径Ｄが９．０ｍｍ、管内径Ｄｉｎが４．０ｍｍ、肉厚ｔが２．５ｍｍの厚肉細径鋼管（ｔ／Ｄ＝０．２７）（材質：ＤＩＮＳＴ５２相当）を用い、図７に示すパンチ部材とほぼ同様のパンチ部材を用い、図８に示す頭部成形方法と同様の成形方法により図１３に示す接続頭部を有する高圧燃料噴射管を製造した。
本実施例における厚肉細径鋼管の管径Ｄ、肉厚ｔに対し、得られた接続頭部の接続頭部端末から前記環状フランジ部背面までの軸方向距離Ｌ、円筒状面部の後方側開き角度θ、円筒状面部の管軸方向長さｈ、接続頭部端末から環状フランジ部側のフィレット部端部までの管軸方向長さＨ、ｈ／Ｈは、それぞれＬ＝５．３ｍｍ、θ＝２０°、ｈ＝２ｍｍ、Ｈ＝４ｍｍ、ｈ／Ｈ＝０．５であった。
本実施例においても、得られた高圧燃料噴射管の接続頭部内周面における成形により生ずる歪み量が最も大きくなるポケット部（環状凹部）の表面状況をＦＥＭ解析した結果、その歪み量は０．８６と極めて小さい値であった。
［比較例１］

管径Ｄが９．０ｍｍ、管内径Ｄｉｎが４．０ｍｍ、肉厚ｔが２．５ｍｍの厚肉細径鋼管（ｔ／Ｄ＝０．２７）（材質：ＤＩＮＳＴ５２相当）を用い、図７に示すパンチ部材と内径部１１−３の後方開き角度θ以外はほぼ同様のパンチ部材を用い、図８に示す頭部成形方法と同様の成形方法により実施例１とほぼ同様の接続頭部を有する高圧燃料噴射管を製造した。
本比較例における厚肉細径鋼管の管径Ｄ、肉厚ｔに対し、得られた接続頭部の接続頭部端末から前記環状フランジ部背面までの軸方向距離Ｌ、円筒状面部の後方側開き角度θ、円筒状面部の管軸方向長さｈ、接続頭部端末から環状フランジ部側のフィレット部端部までの管軸方向長さＨ、ｈ／Ｈは、それぞれＬ＝５．３ｍｍ、θ＝２５°、ｈ＝２ｍｍ、Ｈ＝４ｍｍ、ｈ／Ｈ＝０．５であった。
本比較例における高圧燃料噴射管の接続頭部内周面における成形により生ずる歪み量が最も大きくなるポケット部（環状凹部）の表面の状況をＦＥＭ解析した結果、その接続頭部内周面におけるポケット（環状凹部）の歪み量は０．９５と比較的高い値を示した。
［比較例２］

管径Ｄが９．０ｍｍ、管内径Ｄｉｎが４．０ｍｍ、肉厚ｔが２．５ｍｍの厚肉細径鋼管（ｔ／Ｄ＝０．２７）（材質：ＤＩＮＳＴ５２相当）を用い、図７に示すパンチ部材と内径部１１−３の後方開き角度θ以外はほぼ同様のパンチ部材を用い、図８に示す頭部成形方法と同様の成形方法により実施例２とほぼ同様の接続頭部を有する高圧燃料噴射管を製造した。
本比較例における厚肉細径鋼管の管径Ｄ、肉厚ｔに対し、得られた接続頭部の接続頭部端末から前記環状フランジ部背面までの軸方向距離Ｌ、円筒状面部の後方側開き角度θ、円筒状面部の管軸方向長さｈ、接続頭部端末から環状フランジ部側のフィレット部端部までの管軸方向長さＨ、ｈ／Ｈは、それぞれＬ＝５．３ｍｍ、θ＝３０°、ｈ＝２ｍｍ、Ｈ＝４ｍｍ、ｈ／Ｈ＝０．５であった。
本比較例においては、得られた高圧燃料噴射管の接続頭部内周面における成形により生ずる歪み量が最も大きくなるポケット部（環状凹部）の表面状況をＦＥＭ解析した結果、その歪み量は１．０２と比較例１よりさらに高い値を示した。
［比較例３］

管径Ｄが９．０ｍｍ、管内径Ｄｉｎが４．０ｍｍ、肉厚ｔが２．５ｍｍの厚肉細径鋼管（ｔ／Ｄ＝０．２７）（材質：ＤＩＮＳＴ５２相当）を用い、図７に示すパンチ部材と内径部１１−３の後方開き角度θ以外はほぼ同様のパンチ部材を用い、図８に示す頭部成形方法と同様の成形方法により実施例２とほぼ同様の接続頭部を有する高圧燃料噴射管を製造した。
本比較例における厚肉細径鋼管の管径Ｄ、肉厚ｔに対し、得られた接続頭部の接続頭部端末から前記環状フランジ部背面までの軸方向距離Ｌ、円筒状面部の後方側開き角度θ、円筒状面部の管軸方向長さｈ、接続頭部端末から環状フランジ部側のフィレット部端部までの管軸方向長さＨ、ｈ／Ｈは、それぞれＬ＝５．３ｍｍ、θ＝３５°、ｈ＝２ｍｍ、Ｈ＝４ｍｍ、ｈ／Ｈ＝０．５であった。
本比較例においては、得られた高圧燃料噴射管の接続頭部内周面における成形により生ずる歪み量が最も大きくなるポケット部（環状凹部）の表面状況をＦＥＭ解析した結果、その歪み量は１．１と比較例２よりさらに高い値を示した。

管径Ｄが９．０ｍｍ、管内径Ｄｉｎが４．０ｍｍ、肉厚ｔが２．５ｍｍの厚肉細径鋼管（ｔ／Ｄ＝０．２７）（材質：ＤＩＮＳＴ５２相当）を用い、図７に示すパンチ部材と内径部１１−３や円錐状面もしくは円弧状面１１−４の管軸方向長さ以外はほぼ同様のパンチ部材を用い、図８に示す頭部成形方法と同様の成形方法により図１４に示す接続頭部を有する高圧燃料噴射管を製造した。
本実施例における厚肉細径鋼管の管径Ｄ、肉厚ｔに対し、得られた接続頭部の接続頭部端末から前記環状フランジ部背面までの軸方向距離Ｌ、円筒状面部の後方側開き角度θ、円筒状面部の管軸方向長さｈ、接続頭部端末から環状フランジ部側のフィレット部端部までの管軸方向長さＨ、ｈ／Ｈは、それぞれＬ＝５．３ｍｍ、θ＝１５°、ｈ＝１．３３ｍｍ、Ｈ＝４ｍｍ、ｈ／Ｈ＝０．３３であった。
本実施例における高圧燃料噴射管の接続頭部内周面におけるポケット（環状凹部）の状況をＦＥＭ解析した結果、本実施例においてもその接続頭部内周面におけるポケット（環状凹部）の歪み量は０．９３と小さい値であった。

管径Ｄが９．０ｍｍ、管内径Ｄｉｎが４．０ｍｍ、肉厚ｔが２．５ｍｍの厚肉細径鋼管（ｔ／Ｄ＝０．２７）（材質：ＤＩＮＳＴ５２相当）を用い、図７に示すパンチ部材と内径部１１−３や円錐状面もしくは円弧状面１１−４の管軸方向長さ以外はほぼ同様のパンチ部材を用い、図８に示す頭部成形方法と同様の成形方法により接続頭部を有する高圧燃料噴射管（図面省略）を製造した。
本実施例における厚肉細径鋼管の管径Ｄ、肉厚ｔに対し、得られた接続頭部の接続頭部端末から前記環状フランジ部背面までの軸方向距離Ｌ、円筒状面部の後方側開き角度θ、円筒状面部の管軸方向長さｈ、接続頭部端末から環状フランジ部側のフィレット部端部までの管軸方向長さＨ、ｈ／Ｈは、それぞれＬ＝５．３ｍｍ、θ＝１５°、ｈ＝１．６ｍｍ、Ｈ＝４ｍｍ、ｈ／Ｈ＝０．４であった。
本実施例における高圧燃料噴射管の接続頭部内周面における成形により生ずる歪み量が最も大きくなるポケット部（環状凹部）の表面状況をＦＥＭ解析した結果、本実施例においてもその接続頭部内周面におけるポケット（環状凹部）の歪み量は０．８６と極めて小さい値であった。

管径Ｄが９．０ｍｍ、管内径Ｄｉｎが４．０ｍｍ、肉厚ｔが２．５ｍｍの厚肉細径鋼管（ｔ／Ｄ＝０．２７）（材質：ＤＩＮＳＴ５２相当）を用い、図７に示すパンチ部材と内径部１１−３や円錐状面もしくは円弧状面１１−４の管軸方向長さ以外はほぼ同様のパンチ部材を用い、図８に示す頭部成形方法と同様の成形方法により接続頭部を有する高圧燃料噴射管（図面省略）を製造した。
本実施例における厚肉細径鋼管の管径Ｄ、肉厚ｔに対し、得られた接続頭部の接続頭部端末から前記環状フランジ部背面までの軸方向距離Ｌ、円筒状面部の後方側開き角度θ、円筒状面部の管軸方向長さｈ、接続頭部端末から環状フランジ部側のフィレット部端部までの管軸方向長さＨ、ｈ／Ｈは、それぞれＬ＝５．３ｍｍ、θ＝１５°、ｈ＝２．０ｍｍ、Ｈ＝４．０ｍｍ、ｈ／Ｈ＝０．５であった。
本実施例においても、得られた高圧燃料噴射管の接続頭部内周面における成形により生ずる歪み量が最も大きくなるポケット部（環状凹部）の表面状況をＦＥＭ解析した結果、その歪み量は０．８４と極めて小さい値であった。

管径Ｄが９．０ｍｍ、管内径Ｄｉｎが４．０ｍｍ、肉厚ｔが２．５ｍｍの厚肉細径鋼管（ｔ／Ｄ＝０．２７）（材質：ＤＩＮＳＴ５２相当）を用い、図７に示すパンチ部材と内径部１１−３や円錐状面もしくは円弧状面１１−４の管軸方向長さ以外はほぼ同様のパンチ部材を用い、図８に示す頭部成形方法と同様の成形方法により図１５に示す接続頭部を有する高圧燃料噴射管を製造した。
本実施例における厚肉細径鋼管の管径Ｄ、肉厚ｔに対し、得られた接続頭部の接続頭部端末から前記環状フランジ部背面までの軸方向距離Ｌ、円筒状面部の後方側開き角度θ、円筒状面部の管軸方向長さｈ、接続頭部端末から環状フランジ部側のフィレット部端部までの管軸方向長さＨ、ｈ／Ｈは、それぞれＬ＝５．３ｍｍ、θ＝１５°、ｈ＝２．４ｍｍ、Ｈ＝４．０ｍｍ、ｈ／Ｈ＝０．６０であった。
本実施例においても、得られた高圧燃料噴射管の接続頭部内周面における成形により生ずる歪み量が最も大きくなるポケット部（環状凹部）の表面状況をＦＥＭ解析した結果、その歪み量は０．８３３と極めて小さい値であった。

管径Ｄが９．０ｍｍ、管内径Ｄｉｎが４．０ｍｍ、肉厚ｔが２．５ｍｍの厚肉細径鋼管（ｔ／Ｄ＝０．２７）（材質：ＤＩＮＳＴ５２相当）を用い、図７に示すパンチ部材と内径部１１−３や円錐状面もしくは円弧状面１１−４の管軸方向長さ以外はほぼ同様のパンチ部材を用い、図８に示す頭部成形方法と同様の成形方法により図１６に示す接続頭部を有する高圧燃料噴射管を製造した。
本実施例における厚肉細径鋼管の管径Ｄ、肉厚ｔに対し、得られた接続頭部の接続頭部端末から前記環状フランジ部背面までの軸方向距離Ｌ、円筒状面部の後方側開き角度θ、円筒状面部の管軸方向長さｈ、接続頭部端末から環状フランジ部側のフィレット部端部までの管軸方向長さＨ、ｈ／Ｈは、それぞれＬ＝５．３ｍｍ、θ＝１５°、ｈ＝３．４ｍｍ、Ｈ＝４．０ｍｍ、ｈ／Ｈ＝０．８５であった。
本実施例においても、得られた高圧燃料噴射管の接続頭部内周面における成形により生ずる歪み量が最も大きくなるポケット部（環状凹部）の表面状況をＦＥＭ解析した結果、その歪み量は０．８３と極めて小さい値であった。
［比較例４］

管径Ｄが９．０ｍｍ、管内径Ｄｉｎが４．０ｍｍ、肉厚ｔが２．５ｍｍの厚肉細径鋼管（ｔ／Ｄ＝０．２７）（材質：ＤＩＮＳＴ５２相当）を用い、図７に示すパンチ部材と内径部１１−３や円錐状面もしくは円弧状面１１−４の管軸方向長さ以外はほぼ同様のパンチ部材を用い、図８に示す頭部成形方法と同様の成形方法により実施例２とほぼ同様の接続頭部を有する高圧燃料噴射管（図面省略）を製造した。
本比較例における厚肉細径鋼管の管径Ｄ、肉厚ｔに対し、得られた接続頭部の接続頭部端末から前記環状フランジ部背面までの軸方向距離Ｌ、円筒状面部の後方側開き角度θ、円筒状面部の管軸方向長さｈ、接続頭部端末から環状フランジ部側のフィレット部端部までの管軸方向長さＨ、ｈ／Ｈは、それぞれＬ＝５．３ｍｍ、θ＝１５°、ｈ＝１．２ｍｍ、Ｈ＝４ｍｍ、ｈ／Ｈ＝０．３０であった。
本比較例における高圧燃料噴射管の接続頭部内周面における成形により生ずる歪み量が最も大きくなるポケット部（環状凹部）の表面状況をＦＥＭ解析した結果、その接続頭部内周面におけるポケット（環状凹部）の歪み量は０．９８と高い値を示した。
［比較例５］

管径Ｄが９．０ｍｍ、管内径Ｄｉｎが４．０ｍｍ、肉厚ｔが２．５ｍｍの厚肉細径鋼管（ｔ／Ｄ＝０．２７）（材質：ＤＩＮＳＴ５２相当）を用い、図７に示すパンチ部材と内径部１１−３や円錐状面もしくは円弧状面１１−４の管軸方向長さ以外はほぼ同様のパンチ部材を用い、図８に示す頭部成形方法と同様の成形方法により実施例１とほぼ同様の接続頭部を有する高圧燃料噴射管（図面省略）を製造した。
本比較例における厚肉細径鋼管の管径Ｄ、肉厚ｔに対し、得られた接続頭部の接続頭部端末から前記環状フランジ部背面までの軸方向距離Ｌ、円筒状面部の後方側開き角度θ、円筒状面部の管軸方向長さｈ、接続頭部端末から環状フランジ部側のフィレット部端部までの管軸方向長さＨ、ｈ／Ｈは、それぞれＬ＝５．３ｍｍ、θ＝１５°、ｈ＝０．８ｍｍ、Ｈ＝４ｍｍ、ｈ／Ｈ＝０．２０であった。本比較例においては、得られた高圧燃料噴射管の接続頭部内周面における成形により生ずる歪み量が最も大きくなるポケット部（環状凹部）の表面状況をＦＥＭ解析した結果、その歪み量は１．１４と極めて高い値を示した。

本発明に係る高圧燃料噴射管は、環状フランジ部の最内周フィレット部の当該噴射口側端部からシート面へと向かう輪郭がその管軸方向断面形状において後方側開き角度θが０〜２０度の円筒状面となし、かつ、前記円筒状面部の管軸方向長さｈと接続頭部端末から前記円筒状面部の前記環状フランジ部側端部までの管軸方向長さＨの比率を０．３３≦ｈ／Ｈ≦０．８５としたことにより、該接続頭部の内側に塑性加工により発生するポケット（環状凹部）の巨大化を抑え、かつ、成形皺の発生を抑えることができる接続頭部が得られる。これにより該接続頭部成形時におけるポケット部の谷部の亀裂の発生、および該接続頭部内での流体圧によるキャビテーションエロージョンによる亀裂の発生の憂い、並びに前記接続頭部成形時における該ポケットの形成に伴う内径の大径化および応力集中による内表面の引張応力の上昇現象をなくし、かつ接続頭部内周面が疲労破壊の起点となる可能性を大幅に減少させることができる。
また、本発明に係る接続頭部を有する高圧燃料噴射管の製造方法によれば、成形時、パンチ内径部の前記円筒状面部に沿って流れる管肉の動きに内部の肉も釣られて流動しようとする動きが、該円筒状面部の軸方向長さが長いほど大きくなり、ポケット部の容積および成形歪みが大きくなるのを減ずることが可能となることにより、接続頭部内周での流体圧によるキャビテーションエロージョンによる亀裂の発生の憂い、並びに前記接続頭部成形時における該ポケットの形成に伴う内径の大径化および応力集中による内表面の引張応力の上昇現象をなくし、かつ接続頭部内周面が疲労破壊の起点となる可能性を大幅に減少させることができる高品質の高圧燃料噴射管を製造することができる。
したがって、本発明は、ディーゼル内燃機関における燃料の供給路として配設多用される高圧燃料噴射管に限らず、比較的細径からなる厚肉鋼管による接続頭部を有する各種の高圧金属配管にも適用可能であり、産業上の利用価値は極めて大きい。

１厚肉細径鋼管
２接続頭部
３球面状のシート面（押圧座面）
４、４´ 円筒状面
５フィレット部
６環状フランジ部
７相手部品
７ａシート面（受圧座面）
８ワッシャー（スリーブワッシャー）
９締付ナット
１０、１０´ チャック
１１パンチ部材

Claims

比較的細径からなる厚肉鋼管の接続端部に、截頭円錐状もしくは截頭円弧状のシート面と、該シート面から管軸方向に間隔をおいて形成されたフィレット部付き環状フランジ部と、前記シート面に連なって前記環状フランジ部のフィレット部との間に形成された円筒状面とで構成される接続頭部を有する高圧燃料噴射管において、前記環状フランジ部のフィレット部の当該端部からシート面へと向かう管軸方向断面の輪郭が、その管軸方向断面形状において管軸に対する後方側開き角度θが０°＜θ≦２０°となす円筒状面を有し、かつ、該円筒状面部の管軸方向長さをｈ、接続頭部端末から前記円筒状面部の前記環状フランジ部側のフィレット部端部までの管軸方向長さをＨとした場合に、該ｈとＨの比率が０．３３≦ｈ／Ｈ≦０．８５である接続頭部を有することを特徴とする高圧燃料噴射管。
前記円筒状面部の管軸方向断面の輪郭は、直線状となしていることを特徴とする請求項１に記載の高圧燃料噴射管。
比較的細径からなる厚肉鋼管端部への外方からのパンチ部材の管軸方向への押圧によって挫屈成形される、截頭円錐状もしくは截頭円弧状のシート面と、該シート面から管軸方向に間隔をおいて形成されたフィレット部付き環状フランジ部と、前記シート面に連なって前記環状フランジ部のフィレット部との間に形成された円筒状面とで構成される接続頭部を有する高圧燃料噴射管の製造方法において、前記環状フランジ部のフィレット部の当該端部からシート面へと向かう管軸方向断面の輪郭が、該管軸方向断面形状において管軸に対する後方側開き角度θが０°＜θ≦２０°となす内径部を有し、かつ、該内径部の管軸方向長さをｈ、接続頭部端末から前記内径部の前記環状フランジ部側のフィレット部端部までの管軸方向長さをＨとした場合に、該ｈとＨの比率が０．３３≦ｈ／Ｈ≦０．８５であるパンチ部材を用いることを特徴とする高圧燃料噴射管の製造方法。