JP6794900B2 - 流体通路装置の製造方法および流体通路装置 - Google Patents

Description

本発明は、流体を流通させる通路を有する流体通路装置、およびその製造方法に関する。

流体を流通させるメイン通路、およびメイン通路から分岐する分岐通路が金属部材の内部に形成されたボデーを備える流体通路装置として、内燃機関に用いられるコモンレール、燃料ポンプおよび燃料噴射弁等が挙げられる。この種の流体通路装置では、通路壁面に高圧がかかることに起因して、メイン通路と分岐通路との交差部分である角部に応力集中が生じる。そのため、角部が欠ける等、交差部分の損傷が懸念される。この懸念に対し特許文献１では、メイン通路および分岐通路をドリルで穴あけ加工した後に、交差部分にショット材を衝突させるショットピーニングを行って、引張応力を除去するとともに残留圧縮応力を交差部分に付与させている。

具体的には、メイン通路となる貫通穴を穴あけ加工した後、貫通穴の一方の開口から噴射ノズルを挿入するとともに、貫通穴の他方の開口からは反射材を挿入する。噴射ノズルは貫通穴方向にショット材を噴射するものであり、反射材の先端には、噴射ノズルから噴射されたショット材を直角方向に跳ね返す反射面が形成されている。そして、反射面が交差部分に対向する位置となるように反射材を位置決めしておくことで、ショット材を交差部分に衝突させて残留圧縮応力を付与させる。

なお、流体通路装置に要求されるメイン通路が先端を閉塞させた形状である場合であっても、先ずは貫通穴を穴あけ加工して反射材を挿入できるようにしておき、ショットピーニングを行った後に貫通穴の他方の開口を蓋で閉塞するのが一般的である。

特開２００１−２００７７３号公報

しかしながら、上記従来の製造方法では反射面が直ぐに摩耗していくので、反射材の頻繁な交換を要する。特に、流体通路装置を量産する場合には、反射材の交換頻度が極めて高くなるので生産性が悪い。

なお、貫通穴方向に対して直角な方向への噴射が可能な噴射ノズルを用いることで、反射材を不要にした製造方法についても本発明者は検討した。しかし、この種の噴射ノズルは、貫通穴方向へ噴射されたショット材を反射させて噴射の向きを変える反射面を有する構造である。そのため、この構造によれば反射材が不要となるものの、結局は噴射ノズルが有する反射面の摩耗を避けられず、摩耗進行に伴い噴射ノズルの交換を要するので生産性悪化の対策にはならない。

本発明は、上記問題を鑑みてなされたもので、その目的は、摩耗部品の頻繁な交換を抑制できるようにした流体通路装置およびその製造方法を提供することにある。

ここに開示される発明は上記目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。なお、特許請求の範囲およびこの項に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、発明の技術的範囲を限定するものではない。

開示される発明の１つは、流体を流通させる通路を有する流体通路装置において、
所定方向へ直線状に延びる形状かつ先端が閉塞された形状の閉塞通路（２１ａ）と、閉塞通路から分岐する分岐通路（３１ａ、３２ａ）とが内部に形成された金属製のボデー（１０、１０Ａ、１０Ｂ）を備え、
閉塞通路の閉塞側の先端部分を形成する壁面のうち、所定方向に対して垂直な面を天井壁面（２２）とし、所定方向に平行な面を通路壁面（２１）とし、天井壁面および通路壁面を繋ぐ面を連結壁面（２３）とし、連結壁面が、閉塞通路を拡げる側に湾曲した形状であり、
分岐通路の直径をＤとし、
閉塞通路の直径をＤａとし、
連結壁面の曲率半径をＲとし、
天井壁面から分岐通路までの所定方向の長さをＨとし、
Ｄ、Ｄａ、ＲをパラメータとしてＨの下限値を特定する関数をｆ１（Ｄ、Ｄａ、Ｒ）とし、
Ｄ、Ｄａ、ＲをパラメータとしてＨの上限値を特定する関数をｆ２（Ｄ、Ｄａ、Ｒ）とし、
以下の数式１、数式２および数式３の条件が満たされている流体通路装置である。
［数式１］
ｆ１（Ｄ、Ｄａ、Ｒ）＝（０．０１９×Ｄａ−０．００５０×Ｄ＋０．０７７）×Ｒ＋（０．１６×Ｄａ−０．６８×Ｄ＋０．７０）
［数式２］
ｆ２（Ｄ、Ｄａ、Ｒ）＝（−０．０１８×Ｄａ＋０．０１１×Ｄ＋０．３５）×Ｒ＋（０．１６×Ｄａ−０．４９×Ｄ＋１．６）
［数式３］
ｆ１（Ｄ、Ｄａ、Ｒ）≦Ｈ≦ｆ２（Ｄ、Ｄａ、Ｒ）

上記発明によれば、閉塞通路の閉塞側の先端部分を形成する先端壁面のうち天井壁面および通路壁面を繋ぐ連結壁面が、閉塞通路を拡げる側に湾曲した形状である。そのため、閉塞通路の壁面と分岐通路の壁面とが交差する交差部分、つまり応力集中による損傷が懸念される閉塞通路と分岐通路との交差部分（角部）にショット材を衝突させて残留圧縮応力を付与させることを、次のように実現できる。すなわち、閉塞通路の開口から噴射ノズルを挿入し、噴射ノズルから所定方向へショット材を噴射すれば、噴射されたショット材は、天井壁面で反射されて交差部分に衝突し、加えて、連結壁面で反射されて交差部分に衝突するようになる。そのため、従来の反射材による反射の機能をボデーに持たせることになるので、従来の反射材を不要にでき、摩耗部品の頻繁な交換を抑制できる。

開示される発明の１つは、所定方向へ直線状に延びる形状かつ先端が閉塞された形状の閉塞通路（２１ａ）と、閉塞通路から分岐する分岐通路（３１ａ、３２ａ）とが内部に形成された金属製のボデー（１０、１０Ａ、１０Ｂ）を備え、閉塞通路および分岐通路に流体を流通させる流体通路装置の製造方法において、
ボデーのうち閉塞通路に対応する部分を、貫通させずに穴あけ加工して閉塞通路を形成する穴あけ工程（Ｓ１０）と、
穴あけ工程の後、ショット材（９０）を噴射する噴射口（６２）を有する噴射ノズル（６０）を閉塞通路へ挿入するショット準備工程（Ｓ３１）と、
ショット準備工程の後、噴射口から挿入方向へショット材を噴射するショット工程（Ｓ３２）と、を含み、
ショット準備工程では、分岐通路よりも挿入方向手前側に噴射口を位置させ、ショット工程では、噴射口から噴射されたショット材を、閉塞通路の閉塞側の先端部分を形成する先端壁面（２０ａ）で反射させて、閉塞通路の壁面と分岐通路の壁面とが交差する交差部分（１１）に衝突させる流体通路装置の製造方法である。

上記発明によれば、閉塞通路の壁面と分岐通路の壁面とが交差する交差部分、つまり応力集中による損傷が懸念される角部に、ショット材を衝突させるにあたり、ボデーの先端壁面にショット材を反射させて衝突させる。そのため、従来の反射材による反射の機能をボデーに持たせることになるので、従来の反射材を不要にでき、摩耗部品の頻繁な交換を抑制できる。

本発明の第１実施形態に係る流体通路装置の断面図。 図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図。 第１実施形態に係る流体通路装置の製造方法の手順を示すフローチャート。 第１実施形態において、穴あけ加工に用いるドリルを示す図。 第１実施形態において、ショット材を噴射している状態を示す断面図。 第１実施形態において、ショット材の反射経路を示す模式図。 第１実施形態において、ショットピーニングが要求される範囲を示す断面図。 第１実施形態において、ショット材が交差部分に衝突する確率と、各パラメータとの関係をシミュレーションした結果を示す図。 本発明の第２実施形態に係る流体通路装置の断面図。 本発明の第３実施形態に係る流体通路装置の断面図。

以下、図面を参照しながら発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において、先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において、構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を参照し適用することができる。

（第１実施形態）
本実施形態に係る流体通路装置は、車両に搭載された高圧燃料ポンプに適用されている。高圧燃料ポンプは、所定圧以上の高圧に燃料を加圧し、その高圧燃料（流体）をコモンレールへ供給するものである。コモンレールは、高圧燃料ポンプから供給された高圧燃料を蓄圧し、複数の燃料噴射弁へ分配する。燃料噴射弁は、分配された高圧燃料を内燃機関の燃焼室へ噴射する。高圧燃料ポンプは、袋孔シリンダ１０（図１参照）および図示しないピストンを備え、袋孔シリンダ１０へ流入した低圧燃料をピストンで圧縮してコモンレールへ圧送する。

図１に示すように、袋孔シリンダ１０は、シリンダ部２０および吐出部３０を有する金属製の部品である。シリンダ部２０および吐出部３０は、金属母材を切削加工して一体に形成されており、袋孔シリンダ１０は、後に詳述する閉塞通路２１ａおよび分岐通路が内部に形成された金属製の「ボデー」に相当する。シリンダ部２０では図示しないピストンにより燃料が圧縮され、シリンダ部２０で圧縮された高圧燃料は、吐出部３０からコモンレールへ吐出される。

シリンダ部２０の内部には、所定方向（図１の上下方向）へ直線状に延びる形状かつ先端が閉塞された形状の閉塞通路２１ａが形成されている。閉塞通路２１ａは断面円形の形状であり、閉塞通路２１ａの中心線Ｃ１が延びる方向が上記所定方向に相当する。シリンダ部２０の端面に位置する閉塞通路２１ａの開口２１ｂは、中心線Ｃ１方向から見て円形であり、シリンダ部２０のうち開口２１ｂを形成する部分は、中心線Ｃ１方向に延びる円筒形状である。なお、シリンダ部２０の中心線と閉塞通路２１ａの中心線Ｃ１とは一致する。

図１および図２に示すように、閉塞通路２１ａの閉塞側の先端部分を形成する壁面のうち、閉塞通路２１ａの中心線Ｃ１方向（所定方向）に対して垂直な面を天井壁面２２と呼び、中心線Ｃ１方向に平行な面を通路壁面２１と呼ぶ。通路壁面２１、天井壁面２２および連結壁面２３は切削加工により金属で一体に形成されている。そして、天井壁面２２および通路壁面２１を繋ぐ面を連結壁面２３と呼ぶ。図２中の符号Ａ１は通路壁面２１の領域を示し、符号Ａ２は天井壁面２２の領域を示し、符号Ａ３は連結壁面２３の領域を示す。

通路壁面２１は、中心線Ｃ１を中心とした環状の周面であり、中心線Ｃ１方向から見て円環形状である。天井壁面２２は、中心線Ｃ１に対して垂直に拡がる平坦面であり、中心線Ｃ１方向から見て円板形状である。そして連結壁面２３は、中心線Ｃ１を中心として環状に延びる形状であり、閉塞通路２１ａを拡げる側に湾曲した形状である。換言すれば、中心線Ｃ１を含む断面視において、径方向外側に湾曲した円弧形状である。

なお、本実施形態では、閉塞通路２１ａの閉塞側の先端部分を形成する壁面を先端壁面２０ａと呼ぶ場合があり、先端壁面２０ａには天井壁面２２および連結壁面２３が少なくとも含まれている。閉塞通路２１ａの通路径は、符号Ａ１に示す通路壁面２１の領域では均一であり、符号Ａ３に示す連結壁面２３の領域では徐々に小さくなる。

吐出部３０の内部には、閉塞通路２１ａから分岐する分岐通路３１ａ、３２ａが形成されている。分岐通路３１ａ、３２ａの中心線Ｃ２が延びる方向は、中心線Ｃ１の方向（所定方向）に直交する。分岐通路３１ａ、３２ａは断面円形の形状である。吐出部３０の端面に位置する分岐通路３１ａの開口３１ｂは、中心線Ｃ２方向から見て円形であり、吐出部３０のうち開口３１ｂを形成する部分は、中心線Ｃ２方向に延びる円筒形状である。また、分岐通路３１ａ、３２ａの中心線Ｃ２が閉塞通路２１ａの中心線Ｃ１と直行することに起因して、分岐通路３１ａ、３２ａのうち閉塞通路２１ａと連通する連通口３２ｂは、中心線Ｃ２方向視において円形である。

連通口３２ｂは、吐出部３０端面に形成される開口３１ｂよりも小径である。つまり、分岐通路３１ａ、３２ａのうち連通口３２ｂを含む部分を小径分岐通路３２ａと呼び、開口３１ｂを含む部分を大径分岐通路３１ａと呼び、小径分岐通路３２ａの通路径は大径分岐通路３１ａの通路径よりも小さく設定されている。大径分岐通路３１ａを形成する壁面を大径壁面３１と呼び、小径分岐通路３２ａを形成する壁面を小径壁面３２と呼ぶ。連通口３２ｂは通路壁面２１に形成されている。詳細には、連通口３２ｂの全体が通路壁面２１に位置する。換言すれば、連結壁面２３の全体が、連通口３２ｂに対して天井壁面２２の側に位置する。

袋孔シリンダ１０（ボデー）のうち、閉塞通路２１ａの通路壁面２１と分岐通路の小径壁面３２とが交差する部分を交差部分１１と呼ぶ。交差部分１１は連通口３２ｂの周囲の部分であり、交差部分１１のうち連通口３２ｂに隣接する部分（角部）は、図１の断面視にて直角の形状である。交差部分１１には後述するショットピーニングが施してあり、これにより、引張応力が除去されるとともに残留圧縮応力が付与されている。

次に、高圧燃料ポンプ（流体通路装置）が備える袋孔シリンダ１０の製造手順について、図３を用いて説明する。

先ず、金属母材の外面を切削加工して、閉塞通路２１ａおよび分岐通路３１ａ、３２ａが形成されていない状態の金属加工品を準備する。次に、図３の工程Ｓ１０（穴あけ工程）において、金属加工品に対してドリルで穴あけするドリル加工を行って、閉塞通路２１ａを形成する。

上記工程Ｓ１０によるドリル加工では、先ず工程Ｓ１１において、ボデーのうち閉塞通路２１ａに相当する箇所に、図４に示す下穴用ドリル５１で貫通させずに下穴２１０ａを形成する。続く工程Ｓ１２では、粗仕上げ用ドリル５２で下穴２１０ａを所望の直径に切削する。続く工程Ｓ１３では、先端Ｒ加工用ドリル５３で連結壁面２３を所望の曲率半径に切削する。

工程Ｓ１０により閉塞通路２１ａをドリル加工した後、続く工程Ｓ２０では、閉塞通路２１ａが形成された金属加工品に対してドリルで穴あけするドリル加工を行って、分岐通路３１ａ、３２ａを形成する。詳細に説明すると、先ず、ボデーのうち分岐通路３１ａ、３２ａに相当する箇所に下穴用ドリルで下穴を形成する。次に、小径ドリルで小径分岐通路３２ａを形成し、その後、大径ドリルで大径分岐通路３１ａを形成する。

工程Ｓ２０により分岐通路３１ａ、３２ａをドリル加工した後、続く工程Ｓ３０では、ボデーの交差部分１１つまり残留圧縮応力を付与させたい部分に、ショットピーニングを施す。詳細には、先ず、工程Ｓ３１（ショット準備工程）において、図５に示す噴射ノズル６０を開口２１ｂから閉塞通路２１ａへ挿入する。噴射ノズル６０は、ガラスビーズ等のショット材９０を噴射する配管である。噴射ノズル６０の内部にはショット材９０を流通させるショット通路６１が形成されており、ショット通路６１の開口である噴射口６２からショット材９０が噴射される。

噴射ノズル６０は、噴射ノズル６０の中心線Ｃ３が閉塞通路２１ａの中心線Ｃ１と一致するように位置決めされている。また、噴射口６２が連通口３２ｂの手前側（開口２１ｂ側）に位置し、かつ、噴射口６２が天井壁面２２と対向するように、噴射ノズル６０は位置決めされている。このように噴射ノズル６０を位置決めした後、続く工程Ｓ３２（ショット工程）において、噴射口６２からショット材９０を噴射させる。

図６に示すように、噴射口６２から噴射されたショット材９０は、天井壁面２２および連結壁面２３（先端壁面２０ａ）で反射した後、ボデーの交差部分１１のうち通路壁面２１を形成する部分である改質面１１ａに衝突する。図７中の網点を付した部分が、ショット材９０を衝突させたい部分である改質面１１ａに相当する。

図６中の実線に示す経路Ｙ１は、噴射口６２から噴射されたショット材９０が天井壁面２２に衝突した後に改質面１１ａに衝突する経路を示す。図６中の点線に示す経路Ｙ２は、噴射口６２から噴射されたショット材９０が連結壁面２３に衝突した後に天井壁面２２に衝突し、その後改質面１１ａに衝突する経路を示す。図６中の一点鎖線に示す経路Ｙ３は、噴射口６２から噴射されたショット材９０が連結壁面２３に衝突した後に改質面１１ａに衝突する経路を示す。経路Ｙ１、Ｙ３は、先端壁面２０ａで１回反射してから改質面１１ａに衝突する例であり、経路Ｙ２は、先端壁面２０ａで２回反射してから改質面１１ａに衝突する例である。

噴射口６２から噴射されたショット材９０のうち、改質面１１ａに衝突しないショット材９０を減らすことが望ましい。また、改質面１１ａに衝突する場合であっても、先端壁面２０ａでの反射回数が２回以下であることが望ましい。つまり、できるだけ多くのショット材９０が２回以下の反射回数で改質面１１ａに衝突することが望ましく、このような望ましい衝突態様となるように、以下に説明する各種寸法は設定されている。

図６および図７に示すように、閉塞通路２１ａの直径をＤａとし、小径分岐通路３２ａ（分岐通路）の直径をＤとし、連結壁面２３の曲率半径をＲとする。また、小径分岐通路３２ａから天井壁面２２までの所定方向の長さをＨとする。詳細には、連通口３２ｂの天井壁面２２側の端部から天井壁面２２までの所定方向（中心線Ｃ１方向）の長さをＨとする。また、分岐通路から噴射ノズル６０までの所定方向の長さをＨａとする。詳細には、連通口３２ｂの噴射ノズル６０側の端部から噴射口６２までの所定方向（中心線Ｃ１方向）の長さをＨａとする。

本発明者は、上述したＤａ、Ｄ、Ｒ、Ｈ、Ｈａの５つのパラメータを変化させた場合に、２回以下の反射回数で改質面１１ａに衝突する確率がどのように変化するかについてシミュレーションした。図８はそのシミュレーション結果を示す図であり、ショット材９０が改質面１１ａに２回以内の反射で衝突する確率と、各パラメータとの関係を示す。

このシミュレーションでは、各パラメータの組み合わせをＮｏ．１〜Ｎｏ．２３までの２３通りについて設定し、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．２３の各条件での上記確率を計算している。これら２３通りに係る各々のパラメータの値は、実験計画法（ＤＯＥ：Design of experiments）に基づき作成されている。

例えば、図８中のＮｏ．８に示すパラメータの組み合わせは、Ｒ＝０．５ｍｍ、Ｈ＝３．２ｍｍ、Ｄａ＝６．４２ｍｍ、Ｄ＝１ｍｍ、Ｈａ＝３ｍｍである。この条件では、均等な角度間隔で噴射される１００ショットのうち、壁面に反射せずに改質面１１ａに衝突するショット材９０の数は２個、先端壁面２０ａに１回反射して改質面１１ａに衝突するショット材９０の数は６個、先端壁面２０ａに２回反射して改質面１１ａに衝突するショット材９０の数は１１個である。したがって、２回以下の反射回数で改質面１１ａに衝突するショット材９０の数は１００個中１９個である。よって、２回以下の反射回数で改質面１１ａに衝突する確率は１９％である。このように、２３通りの条件について計算された確率が図８の最右欄に記載されている。

次に、図８に示すシミュレーション結果から、５つのパラメータと上記確率との関係を算出する。例えば、応答曲面法（ＲＳＭ：response surface methodology）を用いて、確率が最大値（最大確率）となるパラメータの値の組み合わせを探索する。次に、このように最大確率となるパラメータの値を含み、かつ、その最大確率に対して９５％以上の確率となるパラメータの範囲を演算する。その演算結果によれば以下のことが導き出される。すなわち、以下の数式１、数式２および数式３の条件が満たされるように４つのパラメータＤａ、Ｄ、Ｒ、Ｈを設定すれば、上述した最大確率×９５％以上となるような高い確率（衝突確率）を得ることができる。但し、Ｈａを０ｍｍ〜３ｍｍの範囲に設定することを前提とする。
［数式１］
ｆ１（Ｄ、Ｄａ、Ｒ）＝（０．０１９×Ｄａ−０．００５０×Ｄ＋０．０７７）×Ｒ＋（０．１６×Ｄａ−０．６８×Ｄ＋０．７０）
［数式２］
ｆ２（Ｄ、Ｄａ、Ｒ）＝（−０．０１８×Ｄａ＋０．０１１×Ｄ＋０．３５）×Ｒ＋（０．１６×Ｄａ−０．４９×Ｄ＋１．６）
［数式３］
ｆ１（Ｄ、Ｄａ、Ｒ）≦Ｈ≦ｆ２（Ｄ、Ｄａ、Ｒ）

要するに、数式１に記載のｆ１（Ｄ、Ｄａ、Ｒ）は、Ｄ、Ｄａ、ＲをパラメータとしてＨの下限値を特定する関数である。数式２に記載のｆ２（Ｄ、Ｄａ、Ｒ）は、Ｄ、Ｄａ、ＲをパラメータとしてＨの上限値を特定する関数である。また、本発明者は、Ｈａ＝０、Ｈａ＝１．５、Ｈａ＝３の３パターンについて、上記数式１〜３が妥当であることを確認している。

噴射口６２から噴射されるショット材９０の拡散角度θ（図５参照）は、実際には９０°〜１２０°の範囲となる蓋然性が高く、上記シミュレーションでは、拡散角度θが１２０°であることを条件としている。但し本発明者は、拡散角度θが１２０°以外であっても９０°〜１２０°の範囲であれば、上記数式１〜３が妥当となることを確認している。

この点を鑑みた本実施形態では、工程Ｓ３１においてＨａが０ｍｍ〜３ｍｍの範囲となるように噴射ノズル６０を位置決めし、工程Ｓ３２において拡散角度θが９０°〜１２０°の範囲となるようにショット材９０を噴射させている。よって、噴射口６２から噴射されたショット材９０は、最大確率×９５％以上となる衝突確率で改質面１１ａに衝突している筈である。

なお、上記シミュレーションでは、ショット材９０が改質面１１ａに衝突したか否かを判断するにあたり、連通口３２ｂを径方向に１ｍｍ拡大した領域に衝突した場合に改質面１１ａに衝突したと判断することを条件としている。拡大領域を１ｍｍより大きく設定した場合には衝突確率はさらに高くなるので、上記シミュレーションでは、拡大領域を１ｍｍ以上に設定することを条件としていると言える。

本実施形態に反してＨを下限値ｆ１（Ｄ、Ｄａ、Ｒ）より小さくした場合、図６に示す経路Ｙ２により改質面１１ａへ衝突するショット材９０の数が少なくなり、改質面１１ａへの衝突確率が低くなる。本実施形態に反してＨを上限値ｆ２（Ｄ、Ｄａ、Ｒ）より大きくした場合、図６に示す経路Ｙ３により改質面１１ａへ衝突するショット材９０の数が少なくなり、改質面１１ａへの衝突確率が低くなる。

また、工程Ｓ１０では、Ｄａ、Ｄ、Ｒ、Ｈの値が数式１、数式２および数式３の条件を全て満たすように閉塞通路２１ａを形成している。例えば、工程Ｓ１３では、上記条件を満たすＲの値（最適Ｒ）となるように先端Ｒ加工用ドリル５３を選定し、連結壁面２３を最適Ｒに形成する。また、工程Ｓ１１、Ｓ１２では、上記条件を満たすＨの値（最適Ｈ）となるように、下穴用ドリル５１および用ドリル５２による切削深さを調整して、通路壁面２１の所定方向長さを最適Ｈに形成する。同様にして、ＤａおよびＤの値についても上記条件を満たす最適Ｄａおよび最適Ｄとなるように閉塞通路２１ａおよび小径分岐通路３２ａをドリル加工する。

なお、ＤａおよびＤの値については、袋孔シリンダ１０に要求される能力に基づき設定し、その設定値となるように、ステップＳ１０、Ｓ２０での穴あけ工程（ドリル加工）を実行してもよい。この場合、それらの設定値を数式１および数式２に代入した上で、数式１、数式２および数式３の条件が全て満たされるように２つのパラメータＲ、Ｈを設定すればよい。

以上により、本実施形態の製造方法では、穴あけ工程Ｓ１０で閉塞通路２１ａを形成し、その後のショット準備工程Ｓ３１で噴射ノズル６０を閉塞通路２１ａへ挿入し、その後のショット工程Ｓ３２で噴射口６２から挿入方向へショット材９０を噴射する。ショット準備工程Ｓ３１では、小径分岐通路３２ａ（分岐通路）よりも挿入方向手前側に噴射口６２を位置させる。ショット工程Ｓ３２では、噴射口６２から噴射されたショット材９０を、閉塞通路２１ａの先端部分を形成する先端壁面２０ａで反射させて交差部分１１に衝突させる。

これによれば、交差部分１１（角部）にショット材９０を衝突させるにあたり、ボデーの先端壁面２０ａにショット材９０を反射させて衝突させるので、従来の反射材による反射の機能を袋孔シリンダ１０（ボデー）に持たせることになる。よって、従来の反射材を不要にでき、摩耗部品の頻繁な交換を抑制できる。

さらに本実施形態の製造方法では、連結壁面２３は、閉塞通路２１ａを拡げる側に湾曲した形状である。よって、連結壁面２３が湾曲していない形状である場合、例えば天井壁面２２の端部と通路壁面２１の端部とを直線で繋ぐテーパ形状である場合に比べて、先端壁面２０ａで反射したショット材９０が改質面１１ａに衝突する確率を向上できる。

また、本実施形態の高圧燃料ポンプ（流体通路装置）は、所定方向へ直線状に延びる形状かつ先端が閉塞された形状の閉塞通路２１ａと、閉塞通路２１ａから分岐する分岐通路３１ａ、３２ａとが内部に形成された金属製のボデー（袋孔シリンダ１０）を備える。閉塞通路２１ａの先端部分を形成する壁面のうち、所定方向に対して垂直な面を天井壁面２２とし、所定方向に平行な面を通路壁面２１とし、天井壁面２２および通路壁面２１を繋ぐ連結壁面２３が、閉塞通路２１ａを拡げる側に湾曲した形状である。

そのため、応力集中による損傷が懸念される交差部分１１にショット材９０を衝突させて残留圧縮応力を付与させることを、次のように実現できる。すなわち、閉塞通路２１ａの開口２１ｂから噴射ノズル６０を挿入し、噴射ノズル６０から閉塞通路２１ａの中心線Ｃ１方向（挿入方向）へショット材９０を噴射させた場合、連結壁面２３で反射するショット材９０を高確率で交差部分に衝突させることができる。そのため、従来の反射材による反射の機能をボデーに持たせることができるので、従来の反射材を不要にでき、摩耗部品の頻繁な交換を抑制できる。

さらに本実施形態の製造方法および高圧燃料ポンプでは、先述した数式１〜３の条件が満たされるように４つのパラメータＨ、Ｄ、Ｄａ、Ｒが設定されている。Ｄａは閉塞通路２１ａの直径、Ｄは小径分岐通路３２ａ（分岐通路）の直径、Ｒは連結壁面２３の曲率半径、Ｈは、天井壁面２２から小径分岐通路３２ａまでの中心線Ｃ１方向（所定方向）の長さである。そして、これらの数式１〜３は、ショット材９０が先端壁面２０ａで反射して改質面１１ａに衝突する確率を十分に高くするように数値解析して得られたものである。

具体的には、反射回数２回以下で改質面１１ａに衝突する最大確率の９５％以上となるような高い衝突確率となるパラメータＨ、Ｄ、Ｄａ、Ｒの組み合わせの範囲を数値解析し、このような範囲を表す数式１〜３が算出されている。したがって、数式１〜３の条件を満たす本実施形態によれば、最大確率の９５％以上となるような高い衝突確率を得ることができるので、ショットピーニングに要する作業時間を短くできる。

（第２実施形態）
上記第１実施形態に係る袋孔シリンダ１０は、ショットピーニングが要求される改質面１１ａが１箇所である。これに対し本実施形態では、図９に示すように、ショットピーニングが要求される改質面１１ａが２箇所である。

具体的には、本実施形態に係る袋孔シリンダ１０Ａは、２つの分岐通路（小径分岐通路３２ａ）を備える。２つの小径分岐通路３２ａの噴射ノズル挿入方向（図９の上下方向）における位置は同じである。２つの連通口３２ｂは互いに向かい合う位置に配置されている。その他の構造および製造方法については上記第１実施形態と基本的に同様であるが、１つの噴射ノズル６０から噴射されるショット材９０で、２箇所の改質面１１ａを同時にショットピーニングする点で異なる。

このように、改質面１１ａが複数箇所存在する本実施形態においても、ショット準備工程Ｓ３１では、小径分岐通路３２ａ（分岐通路）よりも挿入方向手前側に噴射口６２を位置させる。そしてショット工程Ｓ３２では、噴射口６２から噴射されたショット材９０を、閉塞通路２１ａの先端部分を形成する先端壁面２０ａで反射させて２箇所の交差部分１１に衝突させる。

そのため、２箇所の交差部分１１（角部）に、ショット材９０を衝突させるにあたり、ボデーの先端壁面２０ａにショット材９０を反射させて衝突させる。よって、従来の反射材による反射の機能を袋孔シリンダ１０Ｂ（ボデー）に持たせて従来の反射材を不要にできるので、摩耗部品の頻繁な交換を抑制できる。

（第３実施形態）
上記第２実施形態では、２箇所の改質面１１ａの噴射ノズル挿入方向（図９の上下方向）における位置が同じである。これに対し本実施形態では、図１０に示すように、２箇所の改質面１１ａの噴射ノズル挿入方向における位置が異なる。

具体的には、本実施形態に係る袋孔シリンダ１０Ｃは、２つの分岐通路（小径分岐通路３２ａ）を備える。２つの小径分岐通路３２ａの噴射ノズル挿入方向（図１０の上下方向）における位置は異なる。挿入方向の奥側（図１０の上側）に位置する小径分岐通路３２ａの直径は、手前側（図１０の下側）に位置する小径分岐通路３２ａの直径よりも小さい。つまり、奥側の連通口３２ｂは手前側の連通口３２ｂより小さい。奥側の小径分岐通路３２ａの周方向位置は、手前側の小径分岐通路３２ａの周方向位置と同じである。奥側の連通口３２ｂと連通する部分の閉塞通路２１ａの直径は、手前側の連通口３２ｂと連通する部分の閉塞通路２１ａの直径よりも小さい。

本実施形態に係る天井壁面２２は奥側の閉塞通路２１ａに位置する。したがって本実施形態では、通路壁面２１および連結壁面２３は奥側の閉塞通路２１ａに位置し、これら通路壁面２１および連結壁面２３を含む先端壁面２０ａは奥側の閉塞通路２１ａに位置する。手前側の閉塞通路２１ａを形成する壁面のうち、噴射ノズル挿入方向（図１０の上下方向）に平行な面を手前側通路壁面２１ｘとし、通路壁面２１および手前側通路壁面２１ｘを繋ぐ面を手前側連結壁面２３ｘとする。そして手前側連結壁面２３ｘは、手前側の閉塞通路２１ａを拡げる側に湾曲した形状である。

その他の構造および製造方法については上記第２実施形態と基本的に同様であるが、本実施形態では、手前側の小径分岐通路３２ａのさらに手前側に噴射口６２を位置させている点で異なる。

このように、改質面１１ａが挿入方向に異なる位置に存在する本実施形態においても、ショット準備工程Ｓ３１では、小径分岐通路３２ａ（分岐通路）よりも挿入方向手前側に噴射口６２を位置させる。より詳細には手前側の小径分岐通路３２ａよりも挿入方向手前側に噴射口６２を位置させる。そしてショット工程Ｓ３２では、噴射口６２から噴射されたショット材９０を、奥側の閉塞通路２１ａの先端部分を形成する先端壁面２０ａで反射させて交差部分１１に衝突させる。

そのため、２箇所の交差部分１１（角部）に、ショット材９０を衝突させるにあたり、ボデーの先端壁面２０ａ、通路壁面２１、手前側連結壁面２３ｘおよび手前側通路壁面２１ｘにショット材９０を反射させて衝突させる。よって、従来の反射材による反射の機能を袋孔シリンダ１０Ｃ（ボデー）に持たせて従来の反射材を不要にできるので、摩耗部品の頻繁な交換を抑制できる。

（他の実施形態）
以上、発明の好ましい実施形態について説明したが、発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、以下に例示するように種々変形して実施することが可能である。各実施形態で具体的に組合せが可能であることを明示している部分同士の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、明示してなくとも実施形態同士を部分的に組み合せることも可能である。

上記第１実施形態では、図８に示すシミュレーション結果に基づき、最大確率の所定割合以上の確率となるパラメータの範囲となるように数式１〜３を算出しており、上記所定割合を９５％に設定している。これに対し、所定割合を９５％より大きい値に設定してもよいし、９０％、８５％、８０％等、９５％未満の値に設定してもよい。

上記第１実施形態において、Ｄａが６．４２ｍｍ以上１０ｍｍ以下の範囲であり、Ｄが１以上２．１ｍｍ以下の範囲である場合には、Ｈの範囲は０ｍｍ以上３．２ｍｍ以下であり、かつ、Ｒの範囲は０．５ｍｍ以上３．２ｍｍ以下であることが望ましい。また、数式１〜３を満たした上でＨ＞Ｄとなるように４つのパラメータＤａ、Ｄ、Ｒ、Ｈを設定してもよいし、Ｈ＜Ｄとなるように設定してもよい。

上記第１実施形態では、工程Ｓ３１においてＨａが０ｍｍ〜３ｍｍの範囲となるように噴射ノズル６０を位置決めし、工程Ｓ３２において拡散角度θが９０°〜１２０°の範囲となるようにショット材９０を噴射させている。これに対し、Ｈａを３ｍｍ以上に設定してショット材９０を噴射させてもよいし、拡散角度θを９０°〜１２０°の範囲外に設定してショット材９０を噴射させてもよい。

上記各実施形態では、連結壁面２３は、閉塞通路２１ａを拡げる側に湾曲した形状に形成されている。これに対し、連結壁面２３はテーパ形状であってもよいし、矩形であってもよい。上記第２、第３実施形態では、ショットピーニングが要求される改質面１１ａが２箇所であるが、３箇所以上であってもよい。

上記第１実施形態では、噴射ノズル６０の中心線Ｃ３と閉塞通路２１ａの中心線Ｃ１とを一致させるように噴射ノズル６０を位置決めしているが、噴射ノズル６０の中心線Ｃ３を閉塞通路２１ａの中心線Ｃ１からずれた位置となるように位置決めしてもよい。

上記第２実施形態では、２つの連通口３２ｂは互いに向かい合う位置に配置されており、周方向において１８０°ずれた位置に配置されているが、向かい合う位置からずらして配置されていてもよい。

上記各実施形態では、穴あけ工程Ｓ１０において、閉塞通路２１ａおよび分岐通路をドリルで穴あけ加工しているが、閉塞通路２１ａおよび分岐通路の少なくとも一方をレーザで穴あけ加工してもよい。

上記各実施形態では、流体通路装置を高圧燃料ポンプに適用させているが、先端が閉塞された閉塞通路および閉塞通路から分岐する分岐通路が形成された金属製ボデーを備える流体通路装置であれば、高圧燃料ポンプ以外にも適用可能である。例えば、内燃機関での燃焼に用いる燃料を噴射する燃料噴射弁に適用させてもよいし、燃料噴射弁に高圧燃料を分配供給するコモンレールに適用させてもよい。

１０、１０Ａ、１０Ｂ…ボデー、１１…交差部分、２０ａ…先端壁面、２１…通路壁面、２１ａ…閉塞通路、２２…天井壁面、２３…連結壁面、３１ａ…大径分岐通路（分岐通路）、３２ａ…小径分岐通路（分岐通路）、６０…噴射ノズル、６２…噴射口、９０…ショット材、Ｓ１０…穴あけ工程、Ｓ３１…ショット準備工程、Ｓ３２…ショット工程。

Claims (4)

1. 流体を流通させる通路を有する流体通路装置において、
   所定方向へ直線状に延びる形状かつ先端が閉塞された形状の閉塞通路（２１ａ）と、前記閉塞通路から分岐する分岐通路（３１ａ、３２ａ）とが内部に形成された金属製のボデー（１０、１０Ａ、１０Ｂ）を備え、
   前記閉塞通路の閉塞側の先端部分を形成する壁面のうち、前記所定方向に対して垂直な面を天井壁面（２２）とし、前記所定方向に平行な面を通路壁面（２１）とし、前記天井壁面および前記通路壁面を繋ぐ面を連結壁面（２３）とし、
   前記連結壁面が、前記閉塞通路を拡げる側に湾曲した形状であり、
   前記分岐通路の直径をＤとし、
   前記閉塞通路の直径をＤａとし、
   前記連結壁面の曲率半径をＲとし、
   前記天井壁面から前記分岐通路までの前記所定方向の長さをＨとし、
   Ｄ、Ｄａ、ＲをパラメータとしてＨの下限値を特定する関数をｆ１（Ｄ、Ｄａ、Ｒ）とし、
   Ｄ、Ｄａ、ＲをパラメータとしてＨの上限値を特定する関数をｆ２（Ｄ、Ｄａ、Ｒ）とし、
   以下の数式１、数式２および数式３の条件が満たされている流体通路装置。
   ［数式１］
   ｆ１（Ｄ、Ｄａ、Ｒ）＝（０．０１９×Ｄａ−０．００５０×Ｄ＋０．０７７）×Ｒ＋（０．１６×Ｄａ−０．６８×Ｄ＋０．７０）
   ［数式２］
   ｆ２（Ｄ、Ｄａ、Ｒ）＝（−０．０１８×Ｄａ＋０．０１１×Ｄ＋０．３５）×Ｒ＋（０．１６×Ｄａ−０．４９×Ｄ＋１．６）
   ［数式３］
   ｆ１（Ｄ、Ｄａ、Ｒ）≦Ｈ≦ｆ２（Ｄ、Ｄａ、Ｒ）
2. 所定方向へ直線状に延びる形状かつ先端が閉塞された形状の閉塞通路（２１ａ）と、前記閉塞通路から分岐する分岐通路（３１ａ、３２ａ）とが内部に形成された金属製のボデー（１０、１０Ａ、１０Ｂ）を備え、
   前記閉塞通路および前記分岐通路に流体を流通させる流体通路装置の製造方法において、
   前記ボデーのうち前記閉塞通路に対応する部分を、貫通させずに穴あけ加工して前記閉塞通路を形成する穴あけ工程（Ｓ１０）と、
   前記穴あけ工程の後、ショット材（９０）を噴射する噴射口（６２）を有する噴射ノズル（６０）を前記閉塞通路へ挿入するショット準備工程（Ｓ３１）と、
   前記ショット準備工程の後、前記噴射口から挿入方向へ前記ショット材を噴射するショット工程（Ｓ３２）と、
   を含み、
   前記ショット準備工程では、前記分岐通路よりも挿入方向手前側に前記噴射口を位置させ、
   前記ショット工程では、前記噴射口から噴射された前記ショット材を、前記閉塞通路の閉塞側の先端部分を形成する先端壁面（２０ａ）で反射させて、前記閉塞通路の壁面と前記分岐通路の壁面とが交差する交差部分（１１）に衝突させる流体通路装置の製造方法。
3. 前記先端壁面のうち、前記所定方向に対して垂直な面を天井壁面（２２）とし、前記所定方向に平行な面を通路壁面（２１）とし、前記天井壁面および前記通路壁面を繋ぐ面を連結壁面（２３）とし、
   前記穴あけ工程では、前記連結壁面を、前記閉塞通路を拡げる側に湾曲した形状に形成する請求項２に記載の流体通路装置の製造方法。
4. 前記分岐通路の直径をＤとし、
   前記閉塞通路の直径をＤａとし、
   前記連結壁面の曲率半径をＲとし、
   前記天井壁面から前記分岐通路までの前記所定方向の長さをＨとし、
   Ｄ、Ｄａ、ＲをパラメータとしてＨの下限値を特定する関数をｆ１（Ｄ、Ｄａ、Ｒ）とし、
   Ｄ、Ｄａ、ＲをパラメータとしてＨの上限値を特定する関数をｆ２（Ｄ、Ｄａ、Ｒ）とし、
   前記穴あけ工程では、以下の数式１、数式２および数式３の条件を満たすよう、前記閉塞通路および前記分岐通路を形成する請求項３に記載の流体通路装置の製造方法。
   ［数式１］
   ｆ１（Ｄ、Ｄａ、Ｒ）＝（０．０１９×Ｄａ−０．００５０×Ｄ＋０．０７７）×Ｒ＋（０．１６×Ｄａ−０．６８×Ｄ＋０．７０）
   ［数式２］
   ｆ２（Ｄ、Ｄａ、Ｒ）＝（−０．０１８×Ｄａ＋０．０１１×Ｄ＋０．３５）×Ｒ＋（０．１６×Ｄａ−０．４９×Ｄ＋１．６）
   ［数式３］
   ｆ１（Ｄ、Ｄａ、Ｒ）≦Ｈ≦ｆ２（Ｄ、Ｄａ、Ｒ）

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