CN104136762B - 密封结构 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种提高密封性能且能够以较小安装负荷来安装的密封结构。该密封装置的特征在于，在环形槽(211)中，其底部设置有台阶部并且设置有：相对于所述台阶部位于槽的一侧的主环形槽(211a)；和相对于所述台阶部位于槽的另一侧的副环形槽(211b)。垫圈(400)被设置为装配在主环形槽(211a)中，并且在主环形槽(211a)与副环形槽(211b)之间的边界处的喷射器与安装孔之间的间隙(D2)大于隔着主环形槽(211a)处在副环形槽对侧的微小间隙(D1)。

Description

密封结构
技术领域
本发明涉及一种能够对喷射器与壳体之间的环形间隙进行密封的密封结构。
背景技术
在喷射器对汽缸头的安装部中，设置了用于对喷射器与安装孔之间的环形间隙进行密封的环形的垫圈。在这种垫圈中，已知的技术是使未作用外力状态下的垫圈体积大于安装该垫圈的空间的体积，使得垫圈被填充到该垫圈要装配到的环形槽内，由此提高其密封性能(参见第一专利文献)。
然而，在这种技术中，将安装有垫圈的喷射器组装到安装孔中时的填充负荷非常大，由此可能会造成垫圈异常变形，或者垫圈损坏。另外，对于这种技术而言，手动组装被认为是非常困难的。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：特开2002-81548号公报
发明内容
本发明要解决的技术问题
本发明的目的是提供一种能够在提高密封性能的同时降低组装负荷的密封结构。
解决问题的手段
为了解决上述问题，本发明采用了以下手段。
即，本发明的密封结构的特征在于，包括：
喷射器；
具有安装孔的壳体，所述喷射器安装在所述安装孔中；以及
环形的垫圈，其装配在形成于所述喷射器的外周的环形槽内，对所述喷射器与所述安装孔之间的环形间隙进行密封，
其中，所述环形槽在其槽底具有台阶，
所述环形槽包括：
设置在所述台阶一侧的主环形槽；和
设置在所述台阶另一侧的副环形槽，
所述垫圈被设置成填充在主环形槽内，并且
在主环形槽与副环形槽之间的分界部分处的所述喷射器与所述安装孔之间的间隙大于隔着主环形槽处在副环形槽对侧的微小间隙。
根据本发明，垫圈被装配到主环形槽内，由此能够提高密封性能。另外，由于设置有副环形槽，所以填充到主环形槽内的垫圈的一部分可以伸到副环形槽中。因此，能够减小将装配有垫圈的喷射器组装到安装孔中时的组装负荷。此外，在主环形槽与副环形槽之间的分界部的喷射器与安装孔之间的间隙大于隔着主环形槽、处于副环形槽对侧的微小间隙，因此，能够使垫圈的一部分以更可靠的方式向副环形槽一侧突出。
本发明的特征还在于，若将包括由所述主环形槽和所述安装孔的表面形成的环形空间的轴线的面所截取的截面的面积设为S1，将包括由所述副环形槽和所述安装孔的表面形成的环形空间的轴线的面所截取的截面的面积设为S2，并将包括未受外力状态的所述垫圈的轴线的面所截取的截面的面积设为S3，则满足以下条件：
S1<S3<(S1+S2)。
结果，垫圈可以填充到主环形槽内，但是该垫圈并未完全填充到副环形槽内。因此，能够抑制该垫圈突出到环形槽的外侧。同时还能够抑制组装负荷。
优选的是，副环形槽相对于主环形槽被设置在燃烧室侧。
据此，当装配有垫圈的喷射器被装配到安装孔中时，对垫圈的摩擦阻力作用在燃烧室的对侧，因此能够以更可靠的方式将垫圈填充到主环形槽一侧。另外，垫圈已经填充到副环形槽内的一部分受到了燃烧气体的压力，从而可以维持垫圈相对于主环形槽的填充状态，由此能够提高其密封性能。这里要注意，即使垫圈随着时间逐渐变形劣化，由于承受燃烧气体的压力，也能够以稳定的状态维持该垫圈相对于主环形槽的填充状态，因此也能够提高其耐用性。
优选的是，沿包括未受外力状态的所述垫圈的轴线的面所截取的截面的形状为矩形。
此时，优选的是，在所述主环形槽的槽底，在轴向中央附近形成有环形的突出部分
结果，可以使垫圈相对于安装孔的接触压力部分地变高，由此能够提高密封性能。
这里要注意的是，上述各个结构可以在任何可能的情况下彼此组合。
本发明的效果
如上所述，根据本发明，能够在增强密封效果的同时降低组装负荷。
附图说明
图1是示出本发明实施例的密封结构的示意性剖视图。
图2是本发明该实施例的垫圈的局部剖开剖视图。
图3示出了本发明实施例1的密封结构的示意性剖视图。
图4示出了本发明实施例2的密封结构的示意性剖视图。
图5示出了本发明实施例3的密封结构的示意性剖视图。
图6示出了本发明实施例4的密封结构的示意性剖视图。
图7示出了本发明实施例5的密封结构的示意性剖视图。
图8示出了本发明实施例6的密封结构的示意性剖视图。
具体实施方式
下面参照附图、根据实施例对本发明的实施方式进行例示性详细说明。然而，只要没有明确说明，这些实施方式中说明的部件的尺寸、材料、形状、相对布置等不对本发明的范围作具体限制。
下面参照图1和图2来说明本发明实施例的密封结构。本实施例的密封结构100包括：喷射器200；具有安装孔30的壳体300，所述喷射器200安装在所述安装孔中；以及垫圈400。这里要注意，在图1中，对于喷射器200，仅仅示出了其构成密封结构的前端附近。另外，壳体300相当于发动机的汽缸头，仅示出构成密封结构的一部分。
垫圈400是由PTFE(四氟乙烯树脂)构成的环形部件。另外，垫圈400还是圆柱形部件，在垫圈400没有受到外力的状态下(参见图2)，从包括轴线的平面所截取的剖面的形状为矩形。垫圈400安装在形成于喷射器200外周的环形槽210中，对喷射器200与安装孔310之间的环形间隙进行密封。
(实施例1)
下面参照图3来说明本发明实施例1的密封结构。图3为本发明实施例1的密封结构的示意性剖视图，并相当于图1中X部分的放大视图。图3(a)是省略了垫圈400的视图，图3(b)是示出了垫圈400的视图。
在该实施例中，形成在喷射器200的外周上的环形槽211在其槽底具有台阶，并且由位于该台阶一侧的主环形槽211a和位于该台阶另一侧的副环形槽211b构成。该台阶的直径从空气侧(A)向燃烧室侧(C)变大。主环形槽211a和副环形槽211b的槽底均由圆柱面构成。主环形槽211a设置在空气侧(A)，副环形槽211b设置在燃烧室侧(C)。于是，在主环形槽211a与副环形槽211b之间的分界部分处的喷射器200与安装孔310之间的间隙D2大于隔着主环形槽211a、处于副环形槽211b对侧的微小间隙D1。上述间隙D2小于主环形槽211a的槽底与安装孔310之间的距离。
另外，在该实施例中，对于图3所示的面积S1、S2和图2所示的面积S3，使其满足以下条件：S1<S3<(S1+S2)。这里，面积S1是沿包括由主环形槽211a和安装孔310的表面形成的环形空间的轴线的面所截取的截面的面积。S2是沿包括由副环形槽211b和安装孔310的表面形成的环形空间的轴线的面所截取的截面的面积。此外，S3是在垫圈40未受外力的状态下沿包括垫圈400的轴线的面所截取的截面的面积。
于是，在将喷射器200安装到壳体300中时，喷射器200在垫圈400被装配在喷射器200中的环形槽211内的状态下，沿着从空气侧(A)到燃烧室侧(C)的方向，被安装到安装孔310中。结果，截面在未受外力的状态下为矩形的垫圈400在从安装孔310指向其内侧的方向上受力，从而发生形变，变得贴合环形槽211的形状。更具体来讲，垫圈400(基本上)完全填充于主环形槽211a，且多余圈体的一部分填充到副环形槽211b中(参见图3的(b))。
<该实施例的密封结构的优点>
根据如上构成的该实施例的密封结构，垫圈400(基本上)完全填充到主环形槽211a中，由此能够提高其密封性能。另外，由于设置了副环形槽211b，被装配到主环形槽211b中的垫圈400的一部分可以突出到副环形槽211b中。因此，能够降低在将装配有垫圈400的喷射器200组装到安装孔310中时的组装负荷。因此，能够在增强密封性能的同时降低组装负荷。
另外，在主环形槽211a与副环形槽211b之间的分界部分处的喷射器200与安装孔310之间的间隙D2大于隔着主环形槽211a、处于副环形槽211b对侧的微小间隙，因此，可以使垫圈400的一部分以更可靠的方式向副环形槽211b一侧突出。
此外，如上所述，将图2和图3中示出的各个面积S1、S2、S3，设定为满足条件S1<S3<(S1+S2)，使得垫圈400能够(基本上)被完全地填充到主环形槽211a中，并能够抑制垫圈400被完全填充到副环形槽211b中。因此，能够抑制垫圈400突出到环形槽211的外侧。与之相伴，还能够抑制组装负荷。
此外，副环形槽211b相对于主环形槽211a被设置在燃烧室(C)一侧。因此，当装配有垫圈400的喷射器200被组装到安装孔310中时，对垫圈400的摩擦力作用在燃烧室(C)的对侧。因此，可以使垫圈400以更可靠的方式填充到主环形槽211a一侧。另外，被填充到副环形槽211b一侧的垫圈400的部位受到燃烧气体的压力，从而能够保持垫圈400对于主环形槽211a的填充状态，由此能够提高其密封性能。这里要注意，即使垫圈400随着时间逐渐变形劣化，也能够通过承受燃烧气体压力而以稳定的状态维持垫圈400相对于主环形槽211a的填充状态，因此也能够提高其耐用性。
(实施例2)
下面参照图4来说明本发明实施例2的密封结构。图4是根据本发明实施例2的密封结构的示意性剖视图，相当于于图1中部分X的放大视图。图4的(a)是省略了垫圈400的视图，而图4的(b)是示出了垫圈400的视图。
在该实施例中，形成于喷射器200外周的环形槽212在其槽底具有台阶，并且由位于该台阶一侧的主环形槽212a和位于该台阶另一侧的副环形槽212b构成。该台阶的直径从空气侧(A)向燃烧室侧(C)变大。主环形槽212a的槽底与上述实施例1相同，由圆柱面构成。相反，在该实施例中，副环形槽212b的槽底形成为两个相邻的锥面，使得其直径在从空气侧(A)朝着燃烧室侧(C)先减小然后增大。
于是，实施例2与上述实施例1相同的地方在于，主环形槽212a设置在空气侧(A)，而副环形槽212b设置在燃烧室侧(C)。另外，实施例2与实施例1相同的地方还有间隙D2被形成为大于微小间隙D1。上述间隙D2小于主环形槽212a的槽底与安装孔310之间的距离。D1和D2的定义与实施例1中的相同，所以此处省略对它们的说明。另外，对于图4中示出的面积S1和S2以及图2中示出的面积S3，与上述实施例1一样满足条件S1<S3<(S1+S2)。S1、S2和S3的定义与上述实施例1所说明的相同，所以此处省略对它们的说明。此外，对于喷射器200的组装方法，以及喷射器200被组装或安装时垫圈400的变化和状态，都与上述实施例1的相同，因此这里省略对它们的说明。垫圈400被构造为，填充在副环形槽212b中的锥形表面的一部分中，其中副环形槽212b的槽底面直径在从空气侧(A)到燃烧室侧(C)的方向上减小(参见图4的(b))。
在以上述方式构造的根据该实施例的密封结构中，也能够获得与上述实施例1的情况相同的效果。另外，在该实施例的情况下，垫圈400被构造为填充在副环形槽212b中槽底面直径在从空气侧(A)到燃烧室侧(C)的方向上减小的锥面部位。结果，与实施例1的情况相比，垫圈400受到燃烧气体压力部分的面积可以变得更大。据此，与实施例1的情况相比，由于燃烧气体的压力而使垫圈400在主环形槽212a的方向上承受的力变得更大，由此能够在更大程度上保持垫圈400对主环形槽212a的填充状态。
(实施例3)
下面参照图5来说明本发明实施例3的密封结构。图5示出本发明实施例3的密封结构的示意性剖视图，相当于图1中X部分的放大视图。图5的(a)是省略了垫圈400的视图，而图5的(b)是示出了垫圈400的视图。
在该实施例中，形成于喷射器200外周的环形槽213在其槽底具有台阶，并且由位于该台阶一侧的主环形槽213a和位于该台阶另一侧的副环形槽213b构成。该台阶的直径从空气侧(A)向燃烧室侧(C)变大。主环形槽213a的槽底由两个相邻锥面形成，使得其直径在从空气侧(A)到燃烧室侧(C)的方向上先增大然后减小。据此，在主环形槽213a的槽底、其轴向中心附近形成有环形突起部213a1。另外，副环形槽213b的槽底由圆柱面形成，与上述实施例1的情况相同。
于是，该实施例与上述实施例1相同的地方是，主环形槽213a设置在空气侧(A)，而副环形槽213b设置在燃烧室侧(C)。另外，与实施例1相同的地方还包括间隙D2被形成得大于微小间隙D1。上述间隙D2小于主环形槽213a的槽底与安装孔310之间的距离(最小距离)。D1和D2的定义与实施例1中的相同，所以此处省略对它们的说明。另外，对于图5中示出的面积S1和S2以及图2中示出的面积S3，与上述实施例1一样，也满足条件S1<S3<(S1+S2)。S1、S2和S3的定义与上述实施例1中的相同，所以此处省略对它们的说明。此外，对于喷射器200的组装方法，以及喷射器200被组装时垫圈400的变化和状态，都与上述实施例1中的相同，因此这里省略对它们的说明。
在以上述方式构造的该实施例的密封结构中，也能够获得与上述第一实施例的情况相同的效果。另外，在该实施例的情况下，在主环形槽213a的槽底，环形突起部213a1形成在其轴向中心附近。结果，可以使垫圈400对安装孔310的接触压力局部地变大，从而能够增强其密封性能。
(实施例4)
下面参照图6来说明本发明实施例4的密封结构。图6示出本发明实施例4的密封结构的示意性剖视图，相当于于图1中X部分的放大视图。图6的(a)是省略了垫圈400的视图，而图6的(b)是示出了垫圈400的视图。
在该实施例中，形成于喷射器200外周的环形槽214在其槽底具有台阶，并且由位于该台阶一侧的主环形槽214a和位于该台阶另一侧的副环形槽214b构成。该台阶的直径从空气侧(A)向燃烧室侧(C)变大。与实施例3的情况相同，主环形槽214a的槽底由两个相邻锥面形成，使得其直径在从空气侧(A)到燃烧室侧(C)的方向上先增大然后减小。据此，在主环形槽214a的槽底、其轴向中心附近形成有环形突起部214a1。另外，副环形槽214b的槽底由两个相邻锥面形成，使得其直径在从空气侧(A)到燃烧室侧(C)的方向上先减小然后增大。
于是，实施例4与上述实施例1相同的地方是，主环形槽214a设置在空气侧(A)，而副环形槽214b设置在燃烧室侧(C)。另外，实施例4与实施例1相同的地方还在于间隙D2被形成得大于微小间隙D1。上述间隙D2小于主环形槽214a的槽底与安装孔310之间的距离(最小距离)。D1和D2的定义与实施例1中的相同，所以此处省略对它们的说明。另外，对于图6中示出的面积S1和S2以及图2中示出的面积S3，与上述实施例1一样，也满足条件S1<S3<(S1+S2)。S1、S2和S3的定义与上述实施例1中的相同，所以此处省略对它们的说明。此外，对于喷射器200的组装方法，以及喷射器200被组装时垫圈400的变化和状态，都与上述实施例1中的相同，因此这里省略对它们的说明。这里要注意，垫圈400被构造为，填充在副环形槽214b中的槽底表面的直径在从空气侧(A)到燃烧室侧(C)的方向上减小的锥形表面的一部分中，其中副环形槽214b(参见图4的(b))。
在以上述方式构造的该实施例的密封结构中，也能够获得与上述实施例1的情况相同的效果。另外，在该实施例的情况下，垫圈400被构造为，填充在副环形槽214b中槽底表面的直径在从空气侧(A)到燃烧室侧(C)的方向上减小的锥面部位。结果，与实施例1的情况相比，垫圈400受到燃烧气体压力部分的面积可以变得更大。据此，与实施例1的情况相比，由于燃烧气体的压力而使垫圈400在主环形槽214a的方向上承受的力变得更大，由此能够在更大程度上保持垫圈400对于主环形槽214a的填充状态。此外，在该实施例的情况下，在主环形槽214a的槽底，环形突起部214a1形成在其轴向中心附近。结果，可以使垫圈400对安装孔310的接触压力局部地变大，从而能够增强其密封性能。
(实施例5)
下面参照图7来说明本发明实施例5的密封结构。图7示出本发明实施例5的密封结构的示意性剖视图，相当于图1中X部分的放大视图。图7的(a)是省略了垫圈400的视图，而图7的(b)是示出了垫圈400的视图。
在该实施例中，形成于喷射器200外周的环形槽215在其槽底具有台阶，并且由位于该台阶一侧的主环形槽215a和位于该台阶另一侧的副环形槽215b构成。该台阶的直径从空气侧(A)向燃烧室侧(C)变大。主环形槽215a的槽底整体上由圆柱面构成，并且在其轴向中心附近形成有环形突起部215a1。另外，副环形槽215b的槽底由圆柱面构成，与上述实施例1的情况相同。
于是，实施例5与上述实施例1相同的地方是，主环形槽215a设置在空气侧(A)，而副环形槽215b设置在燃烧室侧(C)。另外，实施例5与实施例1相同之处还包括间隙D2被形成得大于微小间隙D1。上述间隙D2小于主环形槽215a的槽底与安装孔310之间的距离(最小距离)。D1和D2的定义与实施例1中的相同，所以此处省略对它们的说明。另外，对于图7中示出的面积S1和S2以及图2中示出的面积S3，与上述实施例1一样，也满足条件S1<S3<(S1+S2)。S1、S2和S3的定义与上述实施例1中的相同，所以此处省略对它们的说明。此外，对于喷射器200的组装方法，以及喷射器200被组装时垫圈400的变化和状态，都与上述实施例1中的相同，因此这里省略对它们的说明。
在以上述方式构造的该实施例的密封结构中，也能够获得与上述实施例1的情况相同的效果。另外，在该实施例的情况下，在主环形槽215a的槽底，环形突起部215a1形成在其轴向中心附近。结果，可以使垫圈400对安装孔310的接触压力局部地变大，从而能够增强其密封性能。
(实施例6)
下面参照图8来说明本发明实施例6的密封结构。图8示出本发明实施例6的密封结构的示意性剖视图，相当于图1中X部分的放大视图。图8的(a)是省略了垫圈400的视图，而图8的(b)是示出了垫圈400的视图。
在该实施例中，形成在喷射器200的外周上的环形槽216在其槽底具有台阶，并且由位于该台阶一侧的主环形槽216a和位于该台阶另一侧的副环形槽216b构成。该台阶的直径从空气侧(A)向燃烧室侧(C)变大。主环形槽216a的槽底整体上由圆柱面构成，但是在其轴向中心附近形成有环形突起部216a1。另外，副环形槽216b的槽底由两个相邻锥形表面构成，使得其直径在从空气侧(A)到燃烧室侧(C)的方向上先减小再增大。
于是，实施例6与上述实施例1相同的地方是，主环形槽216a设置在空气侧(A)，而副环形槽216b设置在燃烧室侧(C)。另外，实施例6与实施例1相同的地方还在于间隙D2被形成得大于微小间隙D1。上述间隙D2小于主环形槽216a的槽底与安装孔310之间的距离(最小距离)。D1和D2的定义与实施例1中的相同，所以此处省略对它们的说明。另外，对于图8中示出的面积S1和S2以及图2中示出的面积S3，与上述实施例1一样，也满足条件S1<S3<(S1+S2)。S1、S2和S3的定义与上述实施例1中的相同，所以此处省略对它们的说明。此外，对于喷射器200的组装方法，以及喷射器200被组装时垫圈400的变化和状态，都与上述实施例1中的相同，因此这里省略对它们的说明。垫圈400被构造为，填充在副环形槽216b中的槽底表面的直径在从空气侧(A)到燃烧室侧(C)的方向上减小的锥形表面的一部分中(参见图8的(b))。
在以上述方式构造的根据该实施例的密封结构中，也能够获得与上述实施例1的情况相同的效果。另外，在该实施例的情况下，垫圈400被构造为，填充在副环形槽216b中的槽底表面的直径在从空气侧(A)到燃烧室侧(C)的方向上减小的锥面部分。结果，与实施例1的情况相比，受到燃烧气体的压力的一部分垫圈400的面积可以变得更大。据此，与实施例1的情况相比，由于燃烧气体的压力而使垫圈400在主环形槽216a的方向上承受的力变得更大，由此能够在更大程度上保持垫圈400对主环形槽216a的填充状态。此外，在该实施例的情况下，在主环形槽216a的槽底，环形突起部216a1形成在其轴向中心附近。结果，可以使垫圈400对安装孔310的接触压力局部地变大，从而能够增强其密封性能。
附图标记说明
100 密封装置
200 喷射器
210、211、212、213、214、215、216 环形槽
211a、212a、213a、214a、215a、216a 主环形槽
211b、212b、213b、214b、215b、216b 主环形槽
213a1、214a1、215a1、216a1 突起部
300 壳体
310 安装孔
400 垫圈

Claims (4)

1.一种密封结构，其特征在于，包括：
喷射器；
具有安装孔的壳体，所述喷射器安装在所述安装孔中；以及
环形的垫圈，其装配在形成于所述喷射器的外周的环形槽内，对所述喷射器与所述安装孔之间的环形间隙进行密封，
其中，所述环形槽在其槽底具有台阶，
所述环形槽包括：
设置在所述台阶一侧的主环形槽；和
设置在所述台阶另一侧的副环形槽，
所述垫圈被设置成填充在主环形槽内，
在主环形槽与副环形槽之间的分界部分处的所述喷射器与所述安装孔之间的间隙大于隔着主环形槽处在副环形槽对侧的微小间隙，并且
若将沿包括由所述主环形槽和所述安装孔的表面形成的环形空间的轴线的面所截取的截面的面积设为S1，将沿包括由所述副环形槽和所述安装孔的表面形成的环形空间的轴线的面所截取的截面的面积设为S2，并将沿包括未受外力状态的所述垫圈的轴线的面所截取的截面的面积设为S3，则满足以下条件：
S1<S3<(S1+S2)。
2.根据权利要求1所述的密封结构，其特征在于，所述副环形槽相对于所述主环形槽被设置在燃烧室侧。
3.根据权利要求1或2所述的密封结构，其特征在于，沿包括未受外力状态的所述垫圈的轴线的面所截取的截面的形状为矩形。
4.根据权利要求3所述的密封结构，其特征在于，在所述主环形槽的槽底，在轴向中央附近形成有环形的突出部分。
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