JP2002081542A

JP2002081542A - シール装置

Info

Publication number: JP2002081542A
Application number: JP2000267660A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Shinkai; 孝裕新開; Ichiro Omura; 一郎大村
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2000-09-04
Filing date: 2000-09-04
Publication date: 2002-03-22
Anticipated expiration: 2020-09-04
Also published as: JP4407863B2

Abstract

(57)【要約】【課題】生産性が良好で、かつ低コストのシール部材
を有するシール装置を提供すると共に、密封機能がなさ
れる部材同士の組付け性を向上させる。【解決手段】シール装置１のシール部材20は、先端部
３の環状溝12に装着されて、先端部３の外周壁面10と挿
入孔４の周壁面５との密封機能をなす。シール部材20は
樹脂またはゴムからなる弾性材で形成され、環状溝12内
には、シール部材20の面圧を増大させる面圧増大手段と
しての形状記憶合金からなる面圧調整部材30が設けられ
る。面圧調整部材30は、第１温度域におけシール部材20
の面圧が、前記密封機能がなされる第２温度域における
シール部材20の面圧よりも小さくなるように変形され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、第１部材が第２部
材の挿入孔に挿入された状態で、第１部材の壁面と該挿
入孔の壁面との間を密封するシール装置に関し、例えば
内燃機関の燃料噴射弁の壁面と、シリンダヘッドに設け
られて該燃料噴射弁が挿入された挿入孔の壁面との間を
密封するシール装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、希薄燃焼による排気エミッション
の改善および燃費の改善に効果的な火花点火式の内燃機
関として、シリンダヘッドに設けられた燃料噴射弁から
燃焼室内に燃料を直接噴射する筒内噴射式内燃機関が知
られている。この筒内噴射式内燃機関では、シリンダヘ
ッドに設けられた収容孔に燃料噴射弁が収容され、燃料
噴射弁の先端部は、収容孔から延びて燃焼室に開口する
挿入孔に挿入されて、燃焼室内に臨んでいる。そのた
め、燃料噴射弁と挿入孔との間から燃焼室内の高圧の燃
焼ガスが漏れないようにする必要があり、そのための種
々なシール装置が提案されている。

【０００３】例えば特開平１１−２１０８８６号公報に
開示されたガスケットは、インジェクタとハウジングと
の間で、両者の段部を利用して形成された空間に装着さ
れものであって、該ガスケットは、断面略Ｕ字形のソフ
トメタル製のシール部材と、該シール部材の内側に配置
されて該シール部材をインジェクタおよびハウジングに
対して所定の面圧で接触させるためのハードメタル製の
バネ部材とを備えており、Ｕ字形のシール部材の開口部
は燃焼ガス側を向いている。そして、このガスケット
に、シール圧力としての燃焼ガス圧が作用すると、シー
ル部材のＵ字を形成する双方の端部が弾性変形して、イ
ンジェクタおよびハウジングにそれぞれに対して強く広
く密接することにより、十分なシール性が発揮される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記ガスケ
ットでは、シール部材は金属製であることから、やはり
金属製であるインジェクタおよびハウジングに対するシ
ール部材の接触性は必ずしも良好ではなく、その接触性
を高めるために、シール部材の表面にゴム等のコーティ
ングを施したりしている。このように、前記シール部材
では、良好な接触性を確保するために、その形状や弾性
力を設定する加工、さらにはコーティング等の処理が必
要となって、シール部材の生産工数が増大して生産性が
劣り、しかもコスト高となる難点があった。

【０００５】また、インジェクタおよびハウジングに対
するシール部材の弾性力による面圧を高めることで接触
性を高めることも考えられるが、シール部材が溝に装着
された部材の場合、該部材を、別の部材に設けられた挿
入孔に挿入するには、その高い面圧により生じる摩擦力
に打ち勝つ力を加えて挿入する必要が生じて、シール部
材が装着された部材の組付け性が低下することになる。

【０００６】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであって、請求項１ないし請求項３記載の発明
は、生産性が良好で、かつ低コストのシール部材を有す
るシール装置を提供することを共通の目的とし、請求項
２および請求項３記載の発明は、さらに、環状溝に装着
されたシール装置により所期の密封機能がなされる部材
同士の組付け性を向上させることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段および発明の効果】本願の
請求項１記載の発明は、第１部材の壁面と、第２部材に
設けられて前記第１部材が挿入された挿入孔の壁面との
間の密封機能が、前記第１部材および前記第２部材のい
ずれか一方に設けられた環状溝に装着された環状のシー
ル部材によりなされるシール装置において、前記シール
部材は樹脂またはゴムからなる弾性材で形成され、前記
環状溝内または前記シール部材には、前記第１部材の壁
面および前記挿入孔の壁面に対する前記シール部材の面
圧を増大させる面圧増大手段が設けられたシール装置で
ある。

【０００８】この請求項１記載の発明によれば、シール
部材は、樹脂またはゴムからなる弾性材で形成されてい
るので、第１部材の壁面および挿入孔の壁面に対する接
触性が良好であり、しかもシール部材自体は、成形機に
より簡単に製造できる。また、シール装置が、シール部
材の熱収縮により該シール部材自体の弾性力が低下する
低温の温度環境下にあって、またはシール部材のクリー
プにより該シール部材自体の弾性力が低下する高温の温
度環境下にあって、第１部材の壁面および挿入孔の壁面
に対するシール部材自体の弾性力による面圧が低下した
としても、面圧増大手段の働きでシール装置の面圧の低
下が抑えられ、シール性が極端に低下することが防止さ
れる。

【０００９】その結果、シール部材の接触性が良好であ
ると共に、そのシール部材自体は簡単に製造できるた
め、生産性が良好でかつ低コストなシール部材を得るこ
とができる。また、シール部材自体の弾性力が低下し得
る低温または高温の温度環境下にあっても、面圧増大手
段によりシール装置の面圧の低下が抑えられ、第１部材
の壁面および挿入孔の壁面との間で良好なシール性を確
保できる。

【００１０】請求項２記載の発明は、請求項１記載のシ
ール装置において、前記面圧増大手段は形状記憶合金か
らなる面圧調整部材であり、該面圧調整部材は、第１温
度域における前記第１部材の壁面および前記挿入孔の壁
面に対する前記シール部材の面圧が、前記密封機能がな
される第２温度域における前記第１部材の前記壁面およ
び前記挿入孔の前記壁面に対する前記シール部材の面圧
よりも小さくなるように変形されるものである。

【００１１】この請求項２記載の発明によれば、形状記
憶合金からなる面圧調整部材により、第１温度域におけ
る各壁面に対するシール部材の面圧は、ゼロ（零）とな
る場合も含めて、所期の密封機能をなすための第２温度
域におけるシール部材の面圧よりも小さくなるため、こ
の第１温度域において第１部材が第２部材の挿入孔に挿
入されることにより、第２温度域においてシール性向上
のために大きな面圧が設定されたとしても、挿入孔への
第１部材の挿入作業は容易となる。さらに、面圧調整部
材が、設定温度を境に形状が回復する形状記憶合金から
なるため、設定温度になった直後から第２温度域で同一
の形状が保持されて、高温域での温度変化に対してもシ
ール部材の設定された面圧を各壁面に作用させることが
できる。また、第１部材に環状溝が設けられる場合は、
第１部材が挿入される際の面圧が小さいことにより、挿
入時に、シール部材は、挿入孔の開口部からはみ出さな
いか、またははみ出す程度が少なくなるので、環状溝か
ら外れることが防止される。

【００１２】その結果、請求項１記載の発明の効果に加
えて、第１温度域において第１部材を挿入孔に挿入する
ことが可能となって、挿入孔への第１部材の挿入作業が
容易となり、第１部材と第２部材との組付け性が向上す
る。そして、第２温度域においては、第１部材の壁面お
よび挿入孔の壁面に対するシール部材の面圧を大きく設
定することで、シール性を向上させて、所期の密封機能
を発揮させることができる。さらに、面圧調整部材が形
状記憶合金からなるため、第２温度域での温度変化に対
しても安定した面圧が維持され、安定したシール性が確
保できる。しかも、第１部材に環状溝が設けられる場
合、挿入時に、シール部材が環状溝から外れるのを防止
できるので、この点でも組付け性が向上する。

【００１３】請求項３記載の発明は、請求項１記載のシ
ール装置において、前記面圧増大手段は前記シール部材
に封入された熱膨張性のガスであり、該ガスは、第１温
度域における前記第１部材の壁面および前記挿入孔の壁
面対する前記シール部材の面圧が、前記密封機能がなさ
れる第２温度域における前記第１部材の前記壁面および
前記挿入孔の前記壁面に対する前記シール部材の面圧よ
りも小さくなるように体積が変化するものである。

【００１４】この請求項３記載の発明によれば、シール
部材に封入された熱膨張性のガスにより、第１温度域に
おける各壁面に対するシール部材の面圧は、ゼロ（零）
となる場合も含めて、所期の密封機能をなすための第２
温度域におけるシール部材の面圧よりも小さくなるた
め、この第１温度域において第１部材を第２部材の挿入
孔に挿入することにより、第２温度域においてシール性
向上のために大きな面圧が設定されたとしても、挿入孔
への第１部材の挿入作業は容易となる。さらに、第１温
度域において第１部材を挿入孔から抜き出すことによ
り、挿入孔の壁面（または第１部材の壁面）に対するシ
ール部材の面圧が小さくなって、第１部材を挿入孔から
容易に抜き出すことができる。また、第１部材に環状溝
が設けられる場合は、第１部材を挿入する際の面圧が小
さいことにより、挿入時に、シール部材が挿入孔の開口
部からはみ出さないか、またははみ出す程度が少なくな
るので、環状溝から外れることが防止される。

【００１５】その結果、請求項１記載の発明の効果に加
えて、第１温度域において、第１部材を挿入孔に挿入し
たり挿入孔から抜き出すことが可能となって、挿入孔へ
の第１部材の挿入および抜出し作業が容易となり、第１
部材と第２部材との組付け性および取外し性が向上す
る。そして、第２温度域においては、第１部材の壁面お
よび挿入孔の壁面に対するシール部材の面圧を大きく設
定することで、シール性を向上させて、所期の密封機能
を発揮させることができる。さらに、ガスはシール部材
に封入されているため、シール装置の環状溝への装着が
容易となる。しかも、第１部材に環状溝が設けられる場
合、挿入時に、シール部材が環状溝から外れるのを防止
できるので、この点でも組付け性が向上する。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図１ない
し図９を参照して説明する。図１および図２は、本発明
のシール装置が、火花点火式の内燃機関であって、燃焼
室内に燃料が直接噴射される筒内噴射式内燃機関におい
て、燃料噴射弁の先端部の外周壁面と、該先端部が挿入
されたシリンダヘッドに設けられた挿入孔の周壁面との
間のシール装置１として適用された第１実施例を示すも
のである。請求項１および請求項２記載の発明に対応す
るこの第１実施例において、燃料噴射弁は、シリンダの
シリンダ孔内に摺動自在に嵌合されて往復動するピスト
ンとの間に燃焼室Ｃを形成するシリンダヘッド２に設け
られた収容孔内に収容され、燃料噴射弁の円柱状の先端
部３が、収容孔から延びて燃焼室Ｃに開口するようにシ
リンダヘッド２に設けられた円孔からなる挿入孔４に挿
入されている。この挿入孔４の内径は、燃料噴射弁の先
端部３と挿入孔４との間に、先端部３の挿入を許容する
微小な隙間Ｇが形成されるように適宜決定される。

【００１７】先端部３の外周壁面10には、燃焼室Ｃに臨
んで燃料が噴射される噴口を有する先端部３の端面11か
ら先端部３の中心軸線方向（以下、「軸方向」という）
に離隔した位置に、円環状の環状溝12が設けられる。環
状溝12は、前記中心軸線と直交する平面からなる円環状
の第１側壁面13と、該第１側壁面13に対して、燃焼室Ｃ
側とは反対側で軸方向に離隔した位置にあって、第１側
壁面13と平行な平面からなる円環状の第２側壁面14と、
軸方向で第１，第２側壁面13，14の間に位置し前記中心
軸線を中心線とする円柱面からなる底壁面15とを有す
る。ここで、環状溝12のこれら第１，第２側壁面13，14
および底壁面15は、先端部３の外周壁面10の一部であ
る。

【００１８】一方、環状溝12に装着される円環状のシー
ル部材20は、四フッ化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）等のフ
ッ素樹脂またはフッ素ゴム、シリコンゴム等の合成ゴム
からなる弾性材で形成される。このシール部材20の断面
形状は、略長方形であり、その軸方向の幅は、環状溝12
の軸方向の幅と略等しい値を有する。

【００１９】さらに、環状溝12には、環状溝12内でシー
ル部材20の径方向内方に位置して円環状の面圧調整部材
30が装着され、該面圧調整部材30は、Ｔｉ−Ｎｉ合金等
の形状記憶合金から形成される。この形状記憶合金は、
内燃機関が運転停止状態で長時間放置されて、内燃機関
の温度が周囲の大気温度と等しくなる（このとき、面圧
調整部材30が装着されている燃料噴射弁の先端部３の温
度も該大気温度と等しくなる）ときの最低温度を考慮し
て、該最低温度よりも低い温度を設定温度として、該設
定温度以上にて形状回復するように、その組成等が調整
される。

【００２０】そして、面圧調整部材30は、前記設定温度
以上の第２温度域である高温域の温度において、シール
装置１が装着された先端部３が挿入孔４に挿入された状
態で、先端部３の外周壁面10と挿入孔４の周壁面５との
間を密封して高圧の燃焼ガスの漏洩を防止するために、
シール部材20を径方向外方に押圧して圧縮し、環状溝12
の第１，第２側壁面13，14および挿入孔４の周壁面５に
対してシール部材20の設定された面圧が作用するよう
に、底壁面15の径よりも小さい第１所定径の内径、シー
ル部材20に前記設定された面圧を発生させる値の第２所
定径の外径、および環状溝12の軸方向の幅よりも小さい
軸方向の所定幅を有する形状とされる。

【００２１】また、面圧調整部材30は、前記設定温度よ
りも低い第１温度域である低温域の温度において、環状
溝12に装着できるように、環状溝12の底壁面15の径と等
しいかやや大きい内径を有し、前記第２所定径よりも小
さい第３所定径の外径を有し、その軸方向の幅が環状溝
12の軸方向の幅よりもやや小さくなる形状に変形され
る。そして、シール部材20の径方向の大きさは、この変
形された形状の面圧調整部材30がシール部材20と共に環
状溝12に装着された状態で、シール部材20の内径が、変
形された形状の面圧調整部材30の外径と略等しくされ、
その外径が、挿入孔４の径よりも小さくなるように設定
される。

【００２２】それゆえ、燃料噴射弁の先端部３が挿入孔
４に挿入されるときは、先ず、低温域の温度環境下で、
変形された形状を有する面圧調整部材30が環状溝12に装
着され、次いでシール部材20が、面圧調整部材30の径方
向外方に位置するように環状溝12に装着される。このと
き、シール部材20の外径は、挿入孔４の径よりも小さい
ため、図１に図示されるように、先端部３が挿入孔４に
挿入された状態では、シール部材20の外周面と挿入孔４
の周壁面５との間には隙間ｇが形成される。

【００２３】そして、挿入孔４への先端部３の挿入が完
了して、燃料噴射弁がシリンダヘッド２の所定位置に固
定された状態で、面圧調整部材30が、内燃機関が運転さ
れるなどして高温域の温度環境下におかれると、図２に
図示されるように、低温域で変形されていた面圧調整部
材30が、高温域において予め設定された形状を回復し
て、その外径が大きくなって前記第２所定径となる。こ
れによって、シール部材20は、面圧調整部材30に押圧さ
れて挿入孔４の周壁面５に接触した後、さらに押圧され
て圧縮され、設定された面圧を周壁面５に対して作用さ
せると同時に、該圧縮によるシール部材20の軸方向の伸
長が、環状溝12の第１，第２側壁面13，14で押さえられ
ることで、環状溝12の第１，第２側壁面13，14に設定さ
れた面圧を作用させて、先端部３の外周壁面10と挿入孔
４の周壁面５との間の所期の密封機能が得られるように
される。さらに、面圧調整部材30とシール部材20との間
は、面圧調整部材30の外周面に作用するシール部材20の
面圧によりシールされ、また面圧調整部材30と底壁面15
との間は、シール部材20の面圧により面圧調整部材30が
底壁面15に押圧されることによりシールされている。

【００２４】このように、環状溝12に、シール部材20お
よび面圧調整部材30から構成されるシール装置１が装着
されて、先端部３の外周壁面10と挿入孔４の周壁面５と
の間の密封がなされる。そして、面圧調整部材30は、第
１，第２側壁面13，14および周壁面５に対するシール部
材20の面圧を増大させる面圧増大手段を構成する。

【００２５】次に、前述のように構成された第１実施例
の作用および効果について説明する。シール部材20は、
合成樹脂または合成ゴムからなる弾性材で形成されてい
るので、環状溝12の第１，第２側壁面13，14および挿入
孔４の周壁面５に対する接触性が良好であり、しかもシ
ール部材20自体は、成形機により簡単に製造できる。ま
た、シール装置１が、前記高温域において、シール部材
20のクリープにより、該シール部材20自体の弾性力が低
下するような高温の温度環境下にあって、第１，第２側
壁面13，14および周壁面５に対するシール部材20自体の
弾性力による面圧が低下したとしても、面圧調整部材30
がシール部材20を押圧するためシール装置１の面圧の低
下が抑えられ、シール性が極端に低下することが防止さ
れる。

【００２６】その結果、シール部材20の接触性が向上し
てシール性が向上すると共に、シール部材20自体は簡単
に製造できるため、生産性が良好でかつ低コストなシー
ル部材20を得ることができる。また、シール部材20自体
の弾性力が低下し得る高温の温度環境下にあっても、面
圧調整部材30により、良好なシール性を確保でき、また
そのシール性を長期に渡って維持できる。

【００２７】また、低温域で変形形状を呈し、高温域で
予め設定された形状を回復する形状記憶合金からなる面
圧調整部材30により、低温域においては、シール部材20
と周壁面５との間には隙間ｇが形成されるため、周壁面
５に対するシール部材20の面圧はゼロ（零）となって、
所期の密封機能をなす高温域におけるシール部材20の設
定された面圧よりも小さくなるため、低温域において燃
料噴射弁の先端部３をシリンダヘッド２の挿入孔４に挿
入することにより、高温域においてシール性向上のため
に大きな面圧が設定されたとしても、挿入孔４への先端
部３の挿入作業は容易となる。また、先端部３が挿入孔
４に挿入される際、シール部材20と周壁面５との間には
前記隙間ｇがあるため、挿入時に、シール部材20は、挿
入孔４の開口部からはみ出すことがないので、環状溝12
から外れることがない。

【００２８】その結果、低温域において燃料噴射弁の先
端部３が挿入孔４に挿入されることで、挿入孔４への先
端部３の挿入作業が容易となり、先端部３、すなわち燃
料噴射弁とシリンダヘッド２との組付け性が向上する。
そして、高温域において燃料噴射弁の先端部３の第１，
第２側壁およびシリンダヘッド２の挿入孔４の周壁面５
に対するシール部材20の面圧を大きく設定することで、
シール性を向上させて、所期の密封機能を発揮させるこ
とができる。また、挿入時に、シール部材20が環状溝12
から外れるのを防止でき、この点でも組付け性が向上す
る。

【００２９】さらに、面圧調整部材30が、前記設定温度
を境に形状が回復する形状記憶合金からなるため、前記
設定温度になった直後から高温域で同一の形状が保持さ
れて、温度変化に対してもシール装置１の設定された面
圧を各壁面５，13，14に作用させることができる。その
結果、設定温度になった直後からの高温域で、シール部
材20の設定された面圧を各壁面５，13，14に作用させる
ことができるので、温度変化に拘わらず安定した面圧が
維持され、安定したシール性が確保できる。

【００３０】次に、本発明の第２実施例を、図３および
図４を参照して説明する。この第２実施例は、請求項１
および請求項２記載の発明に対応するもので、第１実施
例とはシール装置１の構造が相違し、その他は基本的に
同一の構成を有するものである。そのため、同一の部分
についての説明は省略または簡略にし、異なる点を中心
に説明する。なお、第１実施例の部材と同一の部材また
は対応する部材については、同一の符号を使用した。

【００３１】略円形または楕円形の断面形状を有するシ
ール装置１は、環状溝12に装着される円環状のシール部
材20と、該シール部材20の成形時にシール部材20の内部
に埋め込まれて一体化された円環状の面圧調整部材30と
から構成される。シール部材20は第１実施例と同じ弾性
材で形成され、面圧増大手段である面圧調整部材30は、
第１実施例と同じ形状記憶合金から形成され、前記設定
温度以上にて形状回復する。

【００３２】この面圧調整部材30は、前記高温域の温度
において、シール装置１が装着された先端部３が挿入孔
４に挿入された状態で、シール部材20を、その内部から
環状溝12の底壁面15および挿入孔４の周壁面５に対して
押圧して、シール装置１の設定された面圧が底壁面15お
よび周壁面５に作用する内径および外径を有するよう
に、その断面形状が、例えば径方向に長い長方形となる
形状とされる。

【００３３】また、面圧調整部材30は、前記低温域の温
度において、シール部材20が、底壁面15の径と等しいか
やや大きい内径を有し、挿入孔４の径よりも小さな外径
を有し、環状溝12の軸方向の幅よりもやや小さい軸方向
の幅を有する形状となるように、その断面形状が、例え
ば軸方向に略長い長方形となるように変形される。

【００３４】それゆえ、燃料噴射弁の先端部３が挿入孔
４に挿入されるときは、低温域の温度環境下で、先ず、
シール装置１が環状溝12に装着される。このとき、面圧
調整部材30は変形形状を呈するため、シール部材20の外
径は、挿入孔４の径よりも小さくなり、図３に図示され
るように、先端部３が挿入孔４に挿入された状態では、
シール部材20の外周面と挿入孔４の周壁面５との間には
隙間ｇが形成される。

【００３５】そして、挿入孔４への先端部３の挿入が完
了して、燃料噴射弁がシリンダヘッド２の所定位置に固
定された状態で、シール装置１が、内燃機関が運転され
るなどして高温域の温度環境下におかれると、図４に図
示されるように、低温域で変形形状となっていた面圧調
整部材30が、高温域において予め設定された形状を回復
して、シール部材20の内径が小さくなると同時にその外
径が大きくなる。これによって、シール部材20は、その
内部から面圧調整部材30に押圧されて周壁面５に接触し
た後、さらに押圧されて圧縮され、所定の面圧を底壁面
15および周壁面５に対して作用させて、先端部３の外周
壁面10と挿入孔４の周壁面５との間の所期の密封機能が
得られるようにされる。

【００３６】この第２実施例によれば、環状溝12の底壁
面15と挿入孔４の周壁面５との間で、第１実施例と同じ
作用および効果が奏されるほか、次の作用および効果が
奏される。すなわち、面圧調整部材30がシール部材20と
一体化されているため、面圧増大手段である面圧調整部
材30を備えたシール装置１の環状溝12への装着が容易と
なり、シール装置１の組付け性が向上する。

【００３７】次に、本発明の第３実施例を、図５および
図６を参照して説明する。この第３実施例は、請求項１
および請求項３記載の発明に対応するもので、第１実施
例とは面圧増大手段が相違し、その他は基本的に同一の
構成を有するものである。そのため、同一の部分につい
ての説明は省略または簡略にし、異なる点を中心に説明
する。なお、第１実施例の部材と同一の部材または対応
する部材については、同一の符号を使用した。

【００３８】シール装置１は、環状溝12に装着される略
円形の断面形状を有する円環状の中空のシール部材20
と、該シール部材20の中心部に位置する環状の中空部に
封入された熱膨張性のガス31とから構成される。面圧増
大手段であるこのガス31は、熱膨張するガスであればよ
く、例えばＨｅ、Ｎｅ、Ａｒなどの不活性ガスや、シー
ル部材20の耐久性に影響を与えないように化学的に不活
性な窒素等のガスであり、内燃機関が運転停止状態で長
時間放置されて、内燃機関の温度が周囲の大気温度と等
しくなる（このとき、面圧調整部材30が装着されている
燃料噴射弁の先端部３の温度も該大気温度と等しくな
る）ときの最低温度を考慮して、該最低温度よりも低い
温度を設定温度として、少なくとも該最低温度におい
て、熱膨張によりその体積が増大して、所期の密封機能
がなされるようシール部材20を変形させるようにされ
る。なお、シール部材20は第１実施例と同じ弾性材で形
成される。

【００３９】そして、ガス31は、前記設定温度よりも低
い低温域の温度である挿入温度において、シール部材20
が、環状溝12の底壁面15の径と等しいかやや大きい内径
を有し、挿入孔４の径よりも小さい外径を有し、環状溝
12の軸方向の幅よりもやや小さい軸方向の幅を有する形
状となるような体積を占める。

【００４０】それゆえ、燃料噴射弁の先端部３が挿入孔
４に挿入されるるときは、前記挿入温度の温度環境下
で、先ず、シール装置１が環状溝12に装着される。この
とき、シール部材20の外径は、挿入孔４の径よりも小さ
いため、図５に図示されるように、先端部３が挿入孔４
に挿入された状態では、シール部材20の外周面と挿入孔
４の内周面との間には隙間ｇが形成される。

【００４１】そして、挿入孔４への先端部３の挿入が完
了して、燃料噴射弁がシリンダヘッド２の所定位置に固
定された状態で、シール装置１の温度が上昇するにつれ
て、ガス31は膨張して体積が増加し、それに伴ってシー
ル部材20の内径が小さくなり、その外径および軸方向の
幅が大きくなって、シール部材20は、環状溝12の底壁面
15および第１，第２側壁面13，14、さらに挿入孔４の周
壁面５に接触した後、さらに膨張するガス31に押圧さ
れ、圧縮される。

【００４２】そして、内燃機関が運転されるなどして、
シール装置１が前記設定温度以上の高温域の温度環境下
におかれると、ガス31がさらに膨張して、図６に図示さ
れるように、シール部材20は、環状溝12の各壁面13，1
4，15および周壁面５にさらに押圧されて、その内部か
らのガス31の圧力により、設定された面圧を底壁面15お
よび第１，第２側壁面13，14、さらに周壁面５に対して
作用させ、先端部３の外周壁面10と挿入孔４の周壁面５
との間の所期の密封機能が得られるようにされる。

【００４３】そして、この第３実施例によれば、高温域
で同一の形状が保持されることの作用効果を除いて、第
１実施例と同じ作用および効果が奏されるほか、次の作
用および効果が奏される。すなわち、面圧増大手段であ
るガス31はシール部材20に封入されているため、シール
装置１の環状溝12への装着が容易となり、シール装置１
の組付け性が向上する。また、燃料噴射弁をシリンダヘ
ッド２の挿入孔４から抜き出す際、シール装置１の温度
を、低温域の温度、好ましくは前記挿入温度付近の温度
まで下げることにより、挿入孔４の周壁面５に対するシ
ール部材20の面圧がゼロ（零）または小さくなって、燃
料噴射弁を挿入孔４から容易に抜き出すことができる。

【００４４】次に、本発明の第４ないし第６実施例を、
図７ないし図９を参照して説明する。これら実施例は、
請求項１記載の発明に対応するもので、面圧増大手段が
バネからなる点で第１実施例と相違し、その他は基本的
に同一の構成を有するものである。そのため、同一の部
分についての説明は省略または簡略にし、異なる点を中
心に説明する。なお、第１実施例の部材と同一の部材ま
たは対応する部材については、同一の符号を使用した。

【００４５】第４実施例を示す図７を参照すると、シー
ル装置１は、環状溝12に装着される前の断面形状が略長
方形である円環状のシール部材20と、環状溝12に装着さ
れる円環状のバネ32とからなる。シール部材20は第１実
施例と同じ弾性材で形成され、環状溝12の底壁面15の径
と略同じ内径と挿入孔４の径よりも大きな外径とを有す
る。そして、バネ32は、例えばバネ鋼からなる板材から
形成される。バネ32は、環状溝12に装着されたときに第
２側壁面14および周壁面５に当接するように折曲された
取付部32aと、シール部材20を環状溝12の第１側壁面13
および挿入孔４の周壁面５に向けて押圧する押圧部32b
とを有し、該取付部32aにより環状溝12に取り付けられ
る。なお、環状溝12へのバネ32の装着を容易にするため
に、バネ32の一部に切り口を設けることもできる。

【００４６】押圧部32bは、そのバネ力を第１側壁面13
および周壁面５に向かって作用させる。それゆえ、燃料
噴射弁の先端部３を挿入孔４に挿入するときは、先ず、
環状溝12にバネ32が装着され、次いでシール部材20が、
バネ32の押圧部32bの燃焼室Ｃ寄りで底壁面15に接触す
る位置で、押圧部32bと第１側壁面13との間で環状溝12
に装着される。そして、燃料噴射弁の先端部３が挿入孔
４に挿入されて、燃料噴射弁がシリンダヘッド２の所定
位置に固定された状態では、シール部材20は、底壁面15
と周壁面５との間で圧縮されて変形し、シール部材20自
体の弾性力により底壁面15および周壁面５に面圧を作用
させると共に、バネ32により第１側壁面13および周壁面
５に対して押圧される。したがって、シール部材20は、
シール部材20自体の弾性力およびバネ32のバネ力によっ
て、設定された面圧を第１側壁面13、底壁面15および周
壁面５に対して作用させて、先端部３の外周壁面10と挿
入孔４の周壁面５との間の所期の密封機能が得られるよ
うにされる。

【００４７】次に、前述のように構成された第４実施例
の作用および効果について説明する。シール部材20は、
合成樹脂または合成ゴムからなる弾性材で形成されてい
るので、第１部材の壁面および挿入孔４の壁面に対する
接触性が良好であり、しかもシール部材20自体は、成形
機により簡単に製造できる。また、シール装置１が、熱
収縮により該シール部材20自体の弾性力が低下する低温
の温度環境下にあって、またはシール部材20のクリープ
により該シール部材20自体の弾性力が低下する高温の温
度環境下にあって、環状溝12の第１側壁面13と底壁面1
5、および挿入孔４の周壁面５に対するシール部材20自
体の弾性力による面圧が低下したとしても、バネ32のバ
ネ力により、シール装置１の面圧の低下が抑えられ、シ
ール性が極端に低下することが防止される。

【００４８】その結果、シール部材20の接触性が向上し
てシール性が向上すると共に、シール部材20自体は簡単
に製造できるため、生産性が良好でかつ低コストなシー
ル部材20を得ることができる。また、シール部材20自体
の弾性力が低下し得る低温または高温の温度環境下にあ
っても、バネ32によりシール装置１の面圧の低下が抑え
られ、環状溝12の第１側壁面13および底壁面15と挿入孔
４の周壁面５との間で良好なシール性を確保できる。

【００４９】次に、第５実施例を説明すると、図８に図
示されるように、円環状のバネ33は、その取付部33aが
環状溝12の底壁面15に設けられた溝に嵌入されて固定さ
れることにより、環状溝12に取り付けられており、また
押圧部33bは第４実施例と同様である。なお、バネ33に
切り口を設けて、環状溝12への装着が容易になるように
できる。また、円環状のバネ32の代わりに、周方向に間
隔をおいて溝に嵌入された複数個のバネを用いることも
できる。そして、この第５実施例においても、第４実施
例と同じ作用および効果が奏される。

【００５０】また、第６実施例は、図９に図示されるよ
うに、押圧部34bが、シール部材20の成形時にシール部
材20に埋め込まれて、両者が一体化されたもので、取付
部34aは、第４実施例と同様にして環状溝12に係止され
る。そして、先端部３にシール装置１を装着するに当た
っては、一体となったシール部材20およびバネ34を、環
状溝12に装着すればよい。これによって、第４実施例と
同じ作用および効果が奏されるうえ、シール装置１の組
付け性が向上する。

【００５１】以下、前述した実施例の一部の構成を変更
した実施例について、変更した構成に関して説明する。
第１，第２実施例では、低温域においてシール部材20と
周壁面５との間に隙間ｇが形成されたが、高温域におけ
る面圧よりも小さい面圧で、周壁面５に接触するように
してもよく、これによっても組付け性が改善される。ま
た、前記各実施例では、燃料噴射弁はシリンダヘッド２
に設けられたが、燃料噴射弁が吸気通路に臨んで取り付
けられる内燃機関においても、燃料噴射弁と吸気マニホ
ルドまたは吸気管との間で、本発明のシール装置１が使
用され得る。さらに、内燃機関は、火花点火式のもので
なく、圧縮着火式のものであってもよい。

【００５２】さらに、本発明のシール装置１は、燃料噴
射弁およびシリンダヘッド２以外に、部材に設けられた
挿入孔内で固定される軸、また部材に設けられた挿入孔
内で回転する回転軸や、挿入孔内で往復動する往復軸の
シール装置としても使用できる。

【００５３】さらに、環状溝12は、挿入孔に挿入される
部材ではなく、挿入孔が設けられる部材に設けられても
よい。その場合、第１〜第３実施例における設定温度
は、シール装置が所期の密封機能をなすべき温度域に応
じて、適宜設定される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示し、シール装置が装着
された燃料噴射弁の先端部がシリンダヘッドの挿入孔に
挿入されたときの、低温域における状態を示す要部断面
図である。

【図２】高温域における状態を示す図１と同様の要部断
面図である。

【図３】本発明の第２実施例の図１と同様の図である。

【図４】本発明の第２実施例の図２と同様の図である。

【図５】本発明の第３実施例の図１と同様の図である。

【図６】本発明の第３実施例の図２と同様の図である。

【図７】本発明の第４実施例を示し、シール装置が装着
された燃料噴射弁の先端部がシリンダヘッドの挿入孔に
挿入されたときの要部断面図である

【図８】本発明の第５実施例の図７と同様の図である。

【図９】本発明の第６実施例の図７と同様の図である。

【符号の説明】

１…シール装置、２…シリンダヘッド、３…先端部、４
…挿入孔、５…周壁面、10…外周壁面、11…端面、12…
環状溝、13，14…側壁面、15…底壁面、20…シール部
材、30…面圧調整部材、31…ガス、32，33，34…バネ、
Ｃ…燃焼室、Ｇ，ｇ…隙間。

フロントページの続きＦターム(参考） 3G024 AA04 BA21 DA01 FA08 FA14 FA15 HA14 3G066 AA02 AB02 AD12 BA00 BA54 BA56 BA61 CC01 CD10 CD17 3J040 AA17 BA01 EA16 FA05 HA01 HA02 HA03 HA16

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１部材の壁面と、第２部材に設けられ
て前記第１部材が挿入された挿入孔の壁面との間の密封
機能が、前記第１部材および前記第２部材のいずれか一
方に設けられた環状溝に装着された環状のシール部材に
よりなされるシール装置において、前記シール部材は樹脂またはゴムからなる弾性材で形成
され、前記環状溝内または前記シール部材には、前記第
１部材の壁面および前記挿入孔の壁面に対する前記シー
ル部材の面圧を増大させる面圧増大手段が設けられたこ
とを特徴とするシール装置。
【請求項２】前記面圧増大手段は形状記憶合金からな
る面圧調整部材であり、該面圧調整部材は、第１温度域
における前記第１部材の壁面および前記挿入孔の壁面に
対する前記シール部材の面圧が、前記密封機能がなされ
る第２温度域における前記第１部材の前記壁面および前
記挿入孔の前記壁面に対する前記シール部材の面圧より
も小さくなるように変形されることを特徴とする請求項
１記載のシール装置。
【請求項３】前記面圧増大手段は前記シール部材に封
入された熱膨張性のガスであり、該ガスは、第１温度域
における前記第１部材の壁面および前記挿入孔の壁面対
する前記シール部材の面圧が、前記密封機能がなされる
第２温度域における前記第１部材の前記壁面および前記
挿入孔の前記壁面に対する前記シール部材の面圧よりも
小さくなるように体積が変化することを特徴とする請求
項１記載のシール装置。