專利名稱：用于高壓燃料噴射用途的管道的密封銷及用于使用該密封銷的高壓燃料噴射用途的管道的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在超高壓下用于高壓燃料噴射用途的管道的自緊加工又稱內(nèi)表 面預(yù)應(yīng)力處理(autofrettage)的用于密封在用于高壓燃料噴射用途的管道的管道口內(nèi)側(cè) 的錐形部的密封銷，并涉及一種用于使用該密封銷的高壓燃料噴射用途的管道。
背景技術(shù)：
在過(guò)去，如DE102006054440 B3、日本未審專利公開(kāi)No. 2004-92551等所看到的， 已知用于在共軌及其他用于高壓燃料噴射用途的管道中持久地防止疲勞斷裂的技術(shù)，也就 是說(shuō)在密封狀態(tài)下施加高壓的技術(shù)，以便在材料顯微結(jié)構(gòu)中留下殘余應(yīng)力，從而提高強(qiáng)度 (自緊加工)。與用于柴油機(jī)用途的燃料系統(tǒng)的壓力設(shè)定中的升高一起，同樣使自緊加工中 的內(nèi)部壓力較高。尤其地，當(dāng)施加SOOMpa或更高的內(nèi)部壓力時(shí)，需要防止管道連接口處的 泄露。在該情況下，市場(chǎng)上可得到的密封蓋具有太低的密封耐壓性并以泄露告終，因此不能 用作密封。在DE102006054440 B3中，通過(guò)由液壓缸施加的壓力將圓錐形密封端壓在工件的 開(kāi)口上，由此密封端對(duì)工件的開(kāi)口進(jìn)行密封。由此，可使用于使密封端密封工件的開(kāi)口的 力與內(nèi)部壓力成比例地增大。在這樣的密封系統(tǒng)中，用于與內(nèi)部壓力平衡的液壓缸的壓力 控制變得復(fù)雜。液壓泵、高速響應(yīng)控制閥、及大量其他附件成為必需，結(jié)果，成本最終變得較 高。當(dāng)通過(guò)這樣的系統(tǒng)自動(dòng)化時(shí)，由于工件由托盤系統(tǒng)輸送，所以托盤設(shè)備的成本激增。此 夕卜，由托盤輸送的工件的類型并不總是相同。在該情況下，工件的開(kāi)口在托盤處的位置并不 總是恒定的位置。為此，在自動(dòng)化的時(shí)候，當(dāng)改變類型時(shí)，工件的開(kāi)口與用于密封所述開(kāi)口 的密封端的連接非常困難，并且在設(shè)定中出現(xiàn)問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
考慮到上述問(wèn)題作出本發(fā)明，并且本發(fā)明提供在超高壓下用于高壓燃料噴射用途 的管道的自緊加工的用于密封在用于高壓燃料噴射用途的管道的管道口內(nèi)側(cè)的錐形部的 密封銷、以及用于使用該密封銷的高壓燃料噴射用途的管道。為了解決該問(wèn)題，權(quán)利要求1的發(fā)明包括在超高壓下為用于高壓燃料噴射用途的 管道的自緊加工而密封用于高壓燃料噴射用途的管道的管道口(23)的密封銷(20)，其中 所述密封銷(20)設(shè)置有狹槽(22)，該狹槽設(shè)置在插入管道口(23)的密封銷端部的軸向 中心處，并具有底部(22’)；以及密封銷端部外周部(25)，該密封銷端部外周部接觸在管道 口(23)內(nèi)側(cè)的錐形部(23’)，其中密封銷端部外周部(25)由于超高壓的內(nèi)部壓力在彈性區(qū) 域中變形，并接觸錐形部(23’)。由此，即使自緊加工時(shí)的超高壓的情況下，也能夠防止管道口的泄露，并且能夠消 除用于與內(nèi)部壓力平衡的液壓缸的壓力控制和液壓泵、高速響應(yīng)控制閥、及其他附件。尤其 地，設(shè)置在密封銷端部的軸向中心處的狹槽經(jīng)受內(nèi)部壓力，因此密封銷端部外周部在彈性區(qū)域中由于超高壓的內(nèi)部壓力而變形，并以高的密封耐壓性緊密接觸錐形部。權(quán)利要求2的發(fā)明包括權(quán)利要求1的發(fā)明，其中密封銷端部外周部(25)具有截面 弧形。由此，能夠確保從接觸部分消除泄露的表面壓力。權(quán)利要求3的發(fā)明包括權(quán)利要求1的發(fā)明，其中狹槽(22)的底部(22’)的邊緣部 分設(shè)置有倒圓或者該底部(22’)是球形的。由此，能大大地抑制產(chǎn)生的應(yīng)力，并提高材料無(wú) 疲勞斷裂的加壓能力。權(quán)利要求4的發(fā)明包括權(quán)利要求1中任一項(xiàng)的發(fā)明，其中當(dāng)以SOOMpa或更高的內(nèi) 部壓力的最大值進(jìn)行自緊加工時(shí)，在將錐形內(nèi)徑(Dl)指定為“1”時(shí)，密封銷具有大約1.08 的密封銷外周部(26)的外徑(D2)、大約0. 7的狹槽內(nèi)徑(d)、和大約0. 4的槽深(Hl)的形 狀尺寸。權(quán)利要求5的發(fā)明包括權(quán)利要求1中任一項(xiàng)的發(fā)明，其中密封銷的材料具有 2IOGpa或更高的楊氏模量和1500Mpa或更高的屈服點(diǎn)。權(quán)利要求6的發(fā)明包括用于高壓燃料噴射用途的管道，其在蓋帽(21)中保持權(quán)利 要求1至5的發(fā)明的密封銷(20)，將蓋帽(21)以螺紋旋緊在用于高壓燃料噴射用途的管道 的管道口(23)上，并且當(dāng)以SOOMpa或更高的內(nèi)部壓力的最大值進(jìn)行自緊加工時(shí)，由密封銷 (20)密封管道口(23)。由此，能夠獲得與權(quán)利要求1的發(fā)明相似的效果。應(yīng)指出的是，以上所附的附圖標(biāo)記是表明與以下描述的特定實(shí)施例的對(duì)應(yīng)的示 例。


本發(fā)明的這些及其他目的和特征將通過(guò)以下參考附圖給出的優(yōu)選實(shí)施例的說(shuō)明 變得更清楚，其中
圖1是形成本發(fā)明的基礎(chǔ)的比較技術(shù)的整體透視圖； 圖2是圖1的比較技術(shù)的要部的剖視圖； 圖3是示意性示出圖1的比較技術(shù)的說(shuō)明圖； 圖4是示意性示出本發(fā)明的實(shí)施例的說(shuō)明圖； 圖5是示出本發(fā)明的實(shí)施例的要部的放大部分；以及 圖6是示出圖5的部分A的放大圖。
具體實(shí)施例方式以下，將參考

本發(fā)明的實(shí)施例。在實(shí)施例中，相同結(jié)構(gòu)的部分分配相同 的附圖標(biāo)記，并且將省略說(shuō)明。本發(fā)明實(shí)施例的與形成本發(fā)明的基礎(chǔ)的比較技術(shù)相同的結(jié) 構(gòu)的部分同樣分配相同的附圖標(biāo)記，并省略說(shuō)明。 圖1是形成本發(fā)明的基礎(chǔ)的比較技術(shù)的整體透視圖。圖2是圖1的比較技術(shù)的要 部的剖視圖。圖3是示出圖1的比較技術(shù)的輪廓的說(shuō)明圖。在說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施例之前，參考圖1至3，說(shuō)明形成本發(fā)明的基礎(chǔ)的比較技術(shù)。 在圖2中，在托盤10上放置有用于自緊加工的工件1。在工件1的管道口 23中，插入密封 銷5的截頭圓錐形密封端5’。密封銷5的另一端具有受壓部分6。受液壓缸等擠壓的擠壓部分8可通過(guò)壓力P壓在密封銷5上。密封銷5設(shè)置有凸緣7。彈簧9朝工件1的管道口 23預(yù)先地對(duì)密封銷5施壓。如圖3示意性地所示，工件1處于密封的狀態(tài)下并經(jīng)受內(nèi)部壓力P (作為一個(gè)示 例，SOOMpa或更高的最高壓力)，以在工件1的材料顯微結(jié)構(gòu)中留有殘余應(yīng)力，從而 提高強(qiáng) 度，也就是說(shuō)用于自緊加工。在利用這樣的密封系統(tǒng)中，用于與內(nèi)部壓力平衡的液壓缸的壓 力控制變得復(fù)雜。液壓泵、高速響應(yīng)控制閥、及大量其他附件成為必需，因此，成本最終上 升。當(dāng)將這樣的系統(tǒng)用于自動(dòng)化時(shí)，由于工件由托盤系統(tǒng)輸送，所以托盤設(shè)備的成本增加。 此外，由托盤輸送的工件的類型并不總是相同。在這樣的情況下，工件的開(kāi)口在托盤上的位 置并不總是恒定的。為此，在使操作自動(dòng)化時(shí)，當(dāng)改變類型時(shí)，工件的開(kāi)口與用于密封所述 開(kāi)口的密封端之間的連接變得非常困難，并且在設(shè)定中出現(xiàn)問(wèn)題。與上述情形形成對(duì)比，本發(fā)明的實(shí)施例如下
圖4是示意性示出本發(fā)明的實(shí)施例的說(shuō)明圖。圖5是示出本發(fā)明的實(shí)施例的要部的放 大圖。圖6是示出圖5的部分A的放大圖。如圖4和5所示，在超高壓下用于自緊加工的工件1設(shè)置有管道口 23。管道口 23 的外周部是帶螺紋的，并具有通過(guò)旋擰緊固至所述管道口的蓋帽21。如圖5所示，在蓋帽 21內(nèi)，設(shè)置有孔32，密封銷20插入這些孔中。附圖標(biāo)記30和31為排泄孔。各密封銷20具有由密封銷外周部26和密封銷端部外周部25組成的外周部。密 封銷端部外周部25的一部分在管道口 23內(nèi)接觸錐形部23’。密封銷端部外周部25優(yōu)選地 為半徑Rl的截面弧形。密封銷端部外周部25不局限于以上的弧或弧形，而還可以是包括 錐形面的任何彎曲表面。此外，在插入管道口 23的密封銷端部的軸向中心處，設(shè)置有具有 底部22’的狹槽22。在狹槽22的底部22’的邊緣部分處，設(shè)置有R部分。底部22’還可以 是球形表面。調(diào)整各管道口 23的圓周，使得當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)蓋帽21時(shí)，密封銷端部外周部25的一部分 以預(yù)定的壓力接觸在管道口 23內(nèi)側(cè)的錐形部23’。如圖4示意性地所示，將蓋帽21放置在工件1上以將工件1密封處于封閉狀態(tài)， 然后，施加內(nèi)部壓力P (作為一個(gè)示例，SOOMpa或更高的最高壓力)，以在工件1的材料顯微 結(jié)構(gòu)中留有殘余應(yīng)力從而提高強(qiáng)度，也就是說(shuō)用于自緊加工。此時(shí)，利用來(lái)自主液壓源的內(nèi) 部壓力P的力，以引起用作在狹槽22的側(cè)面22’ ’處、也就是說(shuō)沿密封銷端部外周部25的 方向使密封銷20變形的力，從而使密封銷20通過(guò)沿徑向方向膨脹而變形。設(shè)置在密封銷 端部的軸向中心處的狹槽22經(jīng)受內(nèi)部壓力，因此密封銷端部外周部25的一部分通過(guò)超高 壓的內(nèi)部壓力在彈性區(qū)域中變形并被迫以高的密封耐壓性緊密接觸錐形部23’。由此，能夠應(yīng)對(duì)超高壓的密封成為可能。在此，“超高壓”指示用于柴油機(jī)用途的共 軌的壓力。作為一個(gè)示例，超高壓指示大約幾百M(fèi)pa的壓力。當(dāng)密封銷端部外周部25在彈性區(qū)域中由于SOOMpa或更高的最高壓力的超高壓內(nèi) 部壓力而變形并接觸錐形部23’時(shí)，將作為一個(gè)示例描述密封銷的形狀。通過(guò)試驗(yàn)和分析 確定尺寸值，但本發(fā)明不局限于所述尺寸值。如圖6所示，當(dāng)以SOOMpa或更高的內(nèi)部壓力最大值進(jìn)行自緊加工時(shí)，當(dāng)將錐形部 23’的內(nèi)徑Dl (Dl在3至5mm之間)指定為“ 1”時(shí)，每個(gè)密封銷的形狀尺寸的比率為密封 銷外周部的外徑D2為大約1. 08、狹槽內(nèi)徑d為大約0. 7、槽深Hl為大約0. 4。密封銷端部外周部25的半徑Rl作為一個(gè)示例可以是外徑D2的大約1/2。在此，“大約”表示在相應(yīng)數(shù) 值的10%以內(nèi)。在該情況下，每個(gè)密封銷的外徑設(shè)定為錐形部23’的內(nèi)徑Dl的孔(在管道口 23 的內(nèi)側(cè)的孔)的大約10%，以使與錐形部23’的可靠接觸成為可能，但密封銷外周部的外徑 D2不局限于大約1.08，并且可合適地設(shè)定成以便使與錐形部23’的可靠接觸成為可能。其 他比率也可合適地設(shè)定成與密封銷外周部的外徑D2對(duì)應(yīng)，以便使彈性區(qū)域中由超高壓的 內(nèi)部壓力引起的變形和接觸成為可能。 在以上的實(shí)施例中，作為一個(gè)示例，當(dāng)以SOOMpa或更高的內(nèi)部壓力ρ的最大值進(jìn) 行自緊加工時(shí)，在將錐形內(nèi)徑Dl指定為“1”時(shí)，密封銷20的形狀尺寸為1.08的第一數(shù)值 或在第一數(shù)值前后10%以內(nèi)的密封銷外周部D2、0. 7的第二數(shù)值或在第二數(shù)值前后10%以 內(nèi)的狹槽內(nèi)徑(d)、和0.4的第三數(shù)值或在第三數(shù)值前后10%以內(nèi)的槽深(HI)。本發(fā)明不 局限于該示例的數(shù)值。足夠的是，合適地設(shè)定密封銷外周部的外徑D2及其他比率，使得密 封銷端部外周部25由于超高壓的內(nèi)部壓力在彈性區(qū)域中變形并能可靠地接觸錐形部23’。密封銷的材料必須具有210Gpa或更高的楊氏模量和1500Mpa或更高的屈服點(diǎn)。作 為一個(gè)示例，可提及SHK51(日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn))等，但重要的是，材料可在彈性區(qū)域中變形用于 接觸，并且不會(huì)斷裂。如圖5所示，優(yōu)選的是，密封銷20在彈性區(qū)域中變形，并接觸管道口 23內(nèi)的錐形 部23’，使得密封銷端部外周部25的一部分由于緊密的粘附和緊固而與錐形部相連。另外， 能夠在錐形部23’最里面的圓周的邊緣部分處獲得接觸。在該情況下，密封銷端部外周部 25的形狀可以是大約60度錐角的圓錐形狀。在具有內(nèi)部壓力SOOMpa或更高的最大值的超高壓密封條件背后的思考如下。1.在接觸部分處確保無(wú)泄漏的表面壓力(確保密封力)。2.抑制產(chǎn)生的應(yīng)力并滿足材料無(wú)疲勞斷裂的加壓能力(彈性區(qū)域甚至有變形)。對(duì)于成形有以錐形向外張開(kāi)的口的管道口，為了處理上述1，使密封銷端部外周部 25的接觸部分為弧形。為了處理上述2，給予狹槽22的底部22’角部R(倒圓)。作為狹槽 22的底部22’的角部R的效果，可提及避免應(yīng)力集中和確保壁厚，以產(chǎn)生增強(qiáng)的強(qiáng)度。以下將說(shuō)明利用本發(fā)明的密封銷20用于自緊加工的過(guò)程(方法)。將工件1緊 固至托盤10。作為自緊加工前的步驟，通過(guò)旋擰機(jī)械將蓋帽22緊固至管道口。接下來(lái)，進(jìn) 行自緊加工。由此，工件1在密封狀態(tài)下經(jīng)受高壓，并且在材料顯微結(jié)構(gòu)中留有殘余應(yīng)力， 從而提高強(qiáng)度。此后，在后續(xù)步驟中，將旋擰機(jī)械用于從管道口 23拆除蓋帽20。應(yīng)指出的 是，工件輸送裝置無(wú)需特定地局限于托盤10。該工件輸送裝置僅需要使定位和輸送成為可 能。盡管已參照為了說(shuō)明目的而選擇的特定的實(shí)施例描述了本發(fā)明，但在不偏離本發(fā) 明的基本概念和范圍的情況下，顯然可由本領(lǐng)域的技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明作出許多變型。
權(quán)利要求
1.一種在超高壓下為用于高壓燃料噴射用途的管道的自緊加工而密封用于高壓燃料 噴射用途的管道的管道口 03)的密封銷(20)，其中所述密封銷OO)設(shè)置有狹槽(22)，所述狹槽設(shè)置在插入所述管道口 的密封銷端部的軸向中心處，并具有 底部02’)；以及密封銷端部外周部(25)，所述密封銷端部外周部接觸在所述管道口 內(nèi)側(cè)的錐形 部 03，)，其中所述密封銷端部外周部05)由于超高壓的內(nèi)部壓力在彈性區(qū)域中變形，并接觸 所述錐形部03’)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的密封銷，其中所述密封銷端部外周部05)具有截面弧形。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的密封銷，其中所述狹槽0 的所述底部02’)的邊緣部分設(shè) 置有倒圓或者所述底部02’)是球形的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的密封銷，其中當(dāng)以SOOMpa或更高的所述內(nèi)部壓力的最大值 進(jìn)行自緊加工時(shí)，在將所述錐形部?jī)?nèi)徑(Dl)指定為“1”時(shí)，所述密封銷具有大約1.08的密 封銷外周部06)的外徑(D2)、大約0. 7的狹槽內(nèi)徑(d)、和大約0. 4的槽深(Hl)的形狀尺 寸。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的密封銷，其中所述密封銷的材料具有210Gpa或更高的楊氏模 量和1500Mpa或更高的屈服點(diǎn)。
6.用于高壓燃料噴射用途的管道，該管道在蓋帽中保持權(quán)利要求1至5的發(fā)明的 密封銷(20)，將蓋帽以螺紋旋緊在用于高壓燃料噴射用途的管道的管道口 03)上，并 且當(dāng)以SOOMpa或更高的內(nèi)部壓力的最大值進(jìn)行自緊加工時(shí)，通過(guò)所述密封銷OO)密封所 述管道口 03)。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于高壓燃料噴射用途的管道的密封銷及用于使用該密封銷的高壓燃料噴射用途的管道。密封銷(20)設(shè)置有狹槽(22)，其設(shè)置在插入管道口(23)的密封銷端部的軸向中心處，并具有底部(22')；以及密封銷端部外周部(25)，其接觸在管道口(23)內(nèi)側(cè)的錐形部(23')，其中密封銷端部外周部(25)由于超高壓的內(nèi)部壓力在彈性區(qū)域中變形，并接觸錐形部(23')。
文檔編號(hào)F16L55/134GK102128333SQ20111002159
公開(kāi)日2011年7月20日 申請(qǐng)日期2011年1月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月19日
發(fā)明者加藤春美, 小林幸一, 新沼賢一, 高木一樹 申請(qǐng)人:大信精機(jī)株式會(huì)社, 株式會(huì)社電裝