JP2004232766A - Pipe body sealing structure - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、接続された部材間のシール性を確保するシール構造、特に、管体に一体的に形成されるシール構造に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来から、以下の特許文献1に示すように、管体のシール構造は知られている。この従来の管体のシール構造においては、管体の端末部分に相手部材(例えば、弁体など)のシール面と一致する形状のシール面が形成されている。また、シール面には、よりシール性を高めるために、相手部材の硬度よりも高い硬度とされた環状の凸部が形成されている。そして、管体が相手部材に締結されると、環状の凸部が相手部材のシール面を塑性変形し、環状の凸部と塑性変形面とが噛み合ってシール性を高めるようになっている。
【0003】
【特許文献1】
特許第2815235号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来の管体のシール構造においては、例えば、点検や故障などにより管体を相手部材から脱着する場合には、相手部材に前回の塑性変形による圧痕が残っているため、この圧痕と環状の凸部とが一致して噛み合わなければ、必要なシール性を確保することができない可能性がある。
【0005】
【発明の概要】
本発明は、上記した問題に対処するためになされたものであり、その目的は、再脱着を繰り返しても、シール性を確保することができる管体のシール構造を提供することにある。
【0006】
本発明の特徴は、管体とこれが組み付けられる相手部材とを締結手段を用いて連結することにより、前記管体の端部に形成したシール部が前記相手部材のシール面に密着して、シール性が確保されるシール構造において、前記締結手段による締結量に応じて弾性変形し、前記管体のシール部を前記相手部材のシール面に弾撥的に付勢する付勢部を前記管体に一体的に形成したことにある。
【0007】
これによれば、管体のシール部が付勢部によって、相手部材のシール面に対して所定の押付力で押し付けられる。このため、押付力を適度に設定することにより、相手部材のシール面を塑性変形することなく、必要なシール性を確保することができて、例えば、管体の交換において、相手部材の交換を必要としない。したがって、交換費用を低減することができるとともに、交換作業に要する時間も低減することができる。
【0008】
また、本発明の他の特徴は、前記締結手段による締結量を規定する規定手段を形成したことにある。
【0009】
これによれば、管体と相手部材とが締結手段によって連結されたとき、弾性変形した付勢部は、締結手段に形成された段部内部に収容される。このため、組み付け誤差が生じ難く、付勢部の弾性変形量が所定値に設定される。これにより、容易に組み付け作業ができて、組み付け性が向上する。また、付勢部は、締結手段の締結動作によって、永久変形(塑性変形)されることがない。したがって、例えば、管体の点検において、締結された管体を相手部材から一旦取り外し、再度組み付ける場合であっても、付勢部が弾撥的にシール部を相手部材のシール面に押し付けることができて、必要なシール性を確実に確保することができる。また、管体を交換する必要がないため、管体の交換に必要な費用を低減することができる。
【0010】
さらに、前記締結手段によって、前記管体と前記相手部材との締結量を調整可能としたことにある。
【0011】
これによれば、管体と相手部材との締結量に応じた弾性変形量を調整できて、弾性変形に応じた押付力にて管体のシール部を相手部材のシール面に押し付けるように調整でき、単位面積あたりの押付力(面圧)を調整することができる。したがって、管体のシール部を相手部材のシール面の全面に対して、過度に押し付けることなく密着させることができて、シール性を良好とすることができる。また、相手部材のシール面を塑性変形することを防止することができるため、相手部材を交換する必要がなく、必要な費用を低減することができる。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の一実施形態について図面を用いて説明する。図1は、管体10と、締結手段としてのフランジプレート20、フランジボルト24およびフランジナット25と、相手部材としてのエンジン側フランジEFとから構成された本発明のシール構造の断面を概略的に示している。
【0013】
管体10は、種々の曲げ形状に曲げ加工されて、流体(例えば、EGR(再循環)ガス)を、車両に搭載されたエンジンまで導通する管本体部11を有している。また、管本体部11の端部には、図2に詳細に示すように、フランジ部12、付勢部13およびシール部14がそれぞれ形成されている。
【0014】
フランジ部12は、管本体部11の外周面から起立して半径方向外方にて延伸しており、所定の半径を有して管本体部11と同軸的に形成されている。付勢部13は、フランジ部12の外周端部を基端として、管本体部11の軸線方向前方すなわち図2において左方向に所定量突出していて、管本体部11と同軸的に形成されている。この付勢部13は、予め定められた変形応力の範囲内において弾性変形するように、板厚や半径が適宜設定されて、所定の弾性係数となるように形成されている。
【0015】
シール部14は、付勢部13の外周端部を基端として、管本体部11の軸線に対して略垂直に起立していて、管本体部11と同軸的に形成されている。したがって、形成されたフランジ部12、付勢部13およびシール部14は、図2に示すように、これらの各断面が略Sの字状となるように、それぞれ一体的に連結されて構成されている。
【0016】
フランジプレート20は、図2および図3に示すように、管本体部11の外周部に組み付けられている。このため、フランジプレート20には、管本体部11の外周部半径に比してわずかに大きな内径とされた貫通穴21が形成されていて、フランジプレート20は管本体部11の外周面に対して、軸線方向に変位可能とされている。また、フランジプレート20は、管本体部11の端部に形成されたフランジ部12、付勢部13およびシール部14を収容可能な収容段部22が形成されている。
【0017】
収容段部22は、その底面22aにてフランジ部12と当接するとともに、管体10がエンジンに組み付けられた際の付勢部13の弾性変形に伴って移動した付勢部13およびシール部14を収容するように、所定深さおよび所定半径に形成されている。さらに、フランジプレート20には、管体10をエンジン側フランジEFに固定するためのフランジボルト24を貫通する貫通穴23が形成されている。これにより、貫通穴23に貫通されたフランジボルト24とフランジナット25とによって、管体10およびフランジプレート20は、エンジン側フランジEFに連結される。
【0018】
以上のように構成された管体10がエンジンに組み付けられる際のシール機構の作動について、以下に詳細に説明する。管体10の組み付け作業において、作業者は、まず、図4に示すように、エンジン側フランジEFに対向する所定位置に、管体10およびフランジプレート20を保持し、フランジボルト24をフランジプレート20の貫通穴23およびエンジン側フランジEFに形成されている貫通穴に挿通する。そして、図5に示すように、挿通されたフランジボルト24に対してフランジナット25を仮止めする。このとき、管体10のフランジ部12のフランジプレート20に対向する面(以下、背面という)と、フランジプレート20の収容段部22の底面22aとは当接した状態とされている。また、管体10のシール部14のエンジン側フランジEFに対向する面(以下、前面という)と、エンジン側フランジEFとは全面接触した状態とされている。
【0019】
この状態から、作業者は、工具(例えば、スパナなど)を利用して、フランジボルト24またはフランジナット25を締め付ける。この作業者の締め付け動作に伴って、フランジプレート20は、エンジン側フランジEF方向に、管体10に対して相対的に変位し始める。そして、このフランジプレート20の相対変位によって、収容段部22の底面22aは、フランジ部12の背面にエンジン側フランジEF方向への押付力を伝達し始め、管体10全体がエンジン側フランジEFへ変位し始める。なお、このように管体10の変位開始直後の状態においては、シール部14の前面とエンジン側フランジEFとは未だ面接触した状態である。
【0020】
さらに、作業者がフランジボルト24またはフランジナット25を締め付けると、図1に示すように、最終的にフランジプレート20とエンジン側フランジEFとが当接し、管体10はエンジン側フランジEFに組み付けられる。この状態においては、シール部14の前面とエンジン側フランジEFとは、付勢部13が弾性変形して、付勢部13とシール部14との連結部分すなわち円環E1における接触となる。これについて、以下に詳細に説明する。
【0021】
フランジプレート20とエンジン側フランジEFとが当接した状態とされると、所定の締結量が付与されて、管体10全体が所定位置まで変位する。このとき、フランジ部12は、締結量に基づいてフランジプレート20の底面22aから作用される押付力を、付勢部13を介して、シール部14に伝達する。しかしながら、フランジプレート20の底面22aが押付力を作用する面すなわちフランジ部12の背面と、伝達された押付力を支持する面すなわちシール部14の前面とは、付勢部13を介して、半径方向外方にずれている。このため、付勢部13が弾性変形することにより、図1に示すように、付勢部13およびシール部14は、点Pを中心として図1の時計回り方向に回動する。なお、点Pは、説明上点として説明したが、点Pは、フランジ部12と付勢部13が連結された円周上に存在する任意の一点である。
【0022】
また、付勢部13およびシール部14の回動動作において、シール部14の背面(フランジプレート20に対向する面)には、外力が作用しないため、付勢部13とシール部14との間にて、相対的に変形することがない。このため、付勢部13とシール部14とは、それぞれ成形時の形状を保ったまま回動されて、収容段部22内に収容される。したがって、付勢部13およびシール部14の回動動作によって、シール部14とエンジン側フランジEFとの接触が、全面接触からE1部における接触へと変更される。
【0023】
このように、シール部14とエンジン側フランジEFとの接触がE1部における接触となることにより、シール性がより確保しやすくなる。これについて説明すると、全面接触からE1部の接触とすることにより、シール部14とエンジン側フランジEFとの接触面積をより小さくすることができる。ところで、同一押付力においては、接触面積が変化すると、単位面積あたりの押付力(面圧)も変化する。すなわち、接触面積が小さくなれば面圧は大きくなり、接触面積が大きくなれば面圧は小さくなる。面圧が大きくすることにより、シール部14とエンジン側フランジEFとの間の隙間をより小さくすることができるため、シール性は、面圧が大きいほど良好にシール性を確保することができるようになる。
【0024】
以上の説明からも理解することができるように、シール部14が付勢部13を介して形成されているため、フランジプレート20の締結量に応じて付勢部13が弾性変形し、点Pを中心として回動する。このため、付勢部13の弾性係数を適宜設定することにより、エンジン側フランジEFを塑性変形することを防止することができる。すなわち、伝達される押付力が大きければ、付勢部13の弾性変形量が大きくなって回動する量が大きくなり、伝達される押付力が小さければ、付勢部13の弾性変形量が小さくなって回動する量が小さくなる。これにより、付勢部13の弾性係数を適宜設定することにより、シール部14がエンジン側フランジEFに押し付けられる押付力を、エンジン側フランジEFが塑性変形しない範囲で、任意に設定することができる。したがって、エンジン側フランジEFが塑性変形することを防止することができる。
【0025】
これにより、例えば、管体10を部品交換する場合において、エンジン側フランジEFも同時に交換する必要がないため、部品交換費用を低く抑えることができるとともに、部品交換に要する作業時間を短縮することもできる。また、管体10の着脱を繰り返しても、付勢部13が機能して、必要なシール性を確実に確保することができる。さらに、エンジン側フランジEFの塑性変形を防止することができるため、部品交換などにより、新しい管体10を組み付ける場合であっても、必要なシール性を確実に発揮することができる。
【0026】
なお、上記実施形態においては、シール部14とエンジン側フランジEFとの接触がE1部における接触となるように実施したが、要求されるシール性に応じては、シール部14とエンジン側フランジEFとの接触を全面接触として実施することが可能であることはいうまでもない。
【0027】
すなわち、シール部14は、付勢部13の弾性変形に基づく適度な面圧を確保しつつ、エンジン側フランジEFすなわち所定の部材に対して全面接触とされた状態にて、要求されるシール性を発揮することが可能である。この場合においても、上記実施形態と同様に、管体10が組み付けられるエンジン側フランジEFのシール面がシール部14によって塑性変形されることはない。したがって、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
【0028】
また、上記実施形態においては、シール構造としてフランジ部12の外周端部に付勢部13を形成し、付勢部13の外周端部にシール部14を形成して実施した。しかしながら、上記実施形態のシール構造を、図6に示すように、フランジ部12に弾性変形部およびシール部の機能を有する環状の凸部15を形成するように変形して実施してもよい。以下、この変形例について詳細に説明するが、上記実施形態と同一部分については同一符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【0029】
凸部15は、図7に示すように、断面が略円弧状に形成されており、先端部分15aが上記実施形態のシール部14と同様に機能し、基端部分15bが上記実施形態の付勢部13と同様に機能する。また、フランジプレート20は、上記実施形態の収容段部22が省略されて形成されている。そして、この変形例においても、上記実施形態と同様に、管体10は、エンジン側フランジEFにフランジプレート20、フランジボルト24およびフランジナット25を介して、仮止めされる。この状態においては、エンジン側フランジEFに対して、凸部15の先端部分15aが接触した状態とされている。
【0030】
そして、フランジボルト24またはフランジナット25が規定された締付力となるように調整されて締め付けられると、フランジプレート20は、フランジボルト24およびフランジナット25の締結力に基づく押付力を、フランジ部12の背面に伝達する。この伝達された押付力により、凸部15は、エンジン側フランジEFに強固に密着される。このように、凸部15が強固に密着されると、図6に示すように、基端部分15bが弾性変形し、凸部15の開口側(フランジプレート20に対向する側)が、フランジ部12の半径方向外方に広がる。このように、基端部分15bが弾性変形することにより、先端部分15aの面圧を調整することができるとともに、エンジン側フランジEFが塑性変形することが防止される。
【0031】
したがって、例えば、管体10を部品交換する場合において、エンジン側フランジEFも同時に交換する必要がないため、部品交換費用を低く抑えることができ、部品交換に要する作業時間を短縮することもできる。また、管体10の着脱を繰り返しても、基端部分15bが機能して、必要なシール性を確実に確保することができる。さらに、エンジン側フランジEFの塑性変形を防止することができるため、部品交換などにより、新しい管体10を組み付ける場合であっても、必要なシール性を確実に発揮することができる。
【0032】
さらに、上記実施形態および変形例においては、付勢手段としての付勢部13および基端部分15bが弾性変形するように実施したが、これら各部13,15bが永久変形(塑性変形)するように実施してもよい。この場合においては、管体10の着脱性は、上記実施形態および変形例に比して劣るが、シール部14または先端部分15aをエンジン側フランジEFに押し付ける押付力を一定とすることはできる。このため、例えば、管体10を部品交換する場合において、エンジン側フランジEFも同時に交換する必要がないため、部品交換費用を低く抑えることができるとともに、部品交換に要する作業時間を短縮することもできる。また、エンジン側フランジEFの塑性変形を防止することができるため、部品交換などにより、新しい管体10を組み付ける場合であっても、必要なシール性を確実に発揮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係るシール構造を概略的に示した断面図である。
【図2】図1のシール構造の締結が解除された状態を概略的に示した断面図である。
【図3】図1のシール構造を構成する管体およびフランジプレートが組み付けられた状態を示す斜視図である。
【図4】本発明のシール構造の作動を説明する断面図であって、組み付け位置に保持された状態を示す断面図である。
【図5】本発明のシール構造の作動を説明する断面図であって、仮止めされた状態を示す断面図である。
【図6】本発明の変形例に係るシール構造を概略的に示した断面図である。
【図7】図6のシール構造の締結が解除された状態を概略的に示した断面図である。
【符号の説明】
10…管体、11…管本体部、12…フランジ部、13…付勢部、14…シール部、15…凸部、15a…先端部分、15b…基端部分、20…フランジプレート、21…貫通孔、22…収容段部、22a…底面、23…貫通孔、24…フランジボルト、25…フランジナット、EF…エンジン側フランジ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a seal structure for ensuring a sealing property between connected members, and more particularly to a seal structure formed integrally with a pipe.
[0002]
[Prior art]
DESCRIPTION OF RELATED ART Conventionally, as shown in the following patent documents 1, the sealing structure of a pipe body is known. In this conventional sealing structure for a tubular body, a sealing surface having a shape matching the sealing surface of a mating member (for example, a valve body) is formed at a terminal portion of the tubular body. Further, an annular convex portion having a hardness higher than the hardness of the mating member is formed on the sealing surface to further enhance the sealing performance. When the tube is fastened to the mating member, the annular convex portion plastically deforms the sealing surface of the mating member, and the annular convex portion and the plastically deformed surface mesh with each other to enhance the sealing property.
[0003]
[Patent Document 1]
Japanese Patent No. 2815235
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the conventional sealing structure of a tubular body, for example, when the tubular body is detached from the mating member due to inspection, failure, or the like, an indentation due to the previous plastic deformation remains in the mating member. If the annular projections do not coincide with each other and mesh with each other, there is a possibility that necessary sealing properties cannot be secured.
[0005]
Summary of the Invention
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to address the above-described problem, and an object of the present invention is to provide a tubular body sealing structure capable of securing a sealing property even when re-attachment / removal is repeated.
[0006]
A feature of the present invention is that a pipe body and a mating member to which the tube body is attached are connected by using fastening means, so that a seal portion formed at an end of the tube body is in close contact with a sealing surface of the mating member, and a seal is formed. In the seal structure, the urging portion that elastically deforms in accordance with the amount of fastening by the fastening means and resiliently urges the sealing portion of the tube to the sealing surface of the mating member is provided in the sealing member. In that it is formed integrally.
[0007]
According to this, the sealing portion of the tubular body is pressed by the urging portion against the sealing surface of the mating member with a predetermined pressing force. For this reason, by setting the pressing force to an appropriate value, it is possible to secure the necessary sealing performance without plastically deforming the sealing surface of the mating member. do not need. Therefore, the replacement cost can be reduced, and the time required for the replacement operation can be reduced.
[0008]
Further, another feature of the present invention is that a defining means for defining a fastening amount by the fastening means is formed.
[0009]
According to this, when the pipe body and the mating member are connected by the fastening means, the elastically deformed urging portion is housed inside the step formed in the fastening means. For this reason, an assembly error hardly occurs, and the elastic deformation amount of the urging portion is set to a predetermined value. Thereby, the assembling work can be easily performed, and the assembling property is improved. Further, the urging portion is not permanently deformed (plastically deformed) by the fastening operation of the fastening means. Therefore, for example, in the inspection of the pipe body, even when the fastened pipe body is once removed from the mating member and reassembled, the urging portion may resiliently press the seal portion against the sealing surface of the mating member. As a result, necessary sealing properties can be ensured. Further, since there is no need to replace the tube, the cost required for replacing the tube can be reduced.
[0010]
Further, the fastening means can adjust an amount of fastening between the tube and the mating member.
[0011]
According to this, it is possible to adjust the amount of elastic deformation according to the amount of fastening between the tube and the mating member, and to adjust the seal portion of the tube against the sealing surface of the mating member with a pressing force according to the elastic deformation. It is possible to adjust the pressing force (surface pressure) per unit area. Therefore, the sealing portion of the tubular body can be brought into close contact with the entire surface of the sealing surface of the mating member without excessively pressing, and the sealing performance can be improved. Further, since it is possible to prevent the sealing surface of the mating member from being plastically deformed, it is not necessary to replace the mating member, and the necessary cost can be reduced.
[0012]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 schematically shows a cross section of a seal structure of the present invention comprising a
[0013]
The
[0014]
The
[0015]
The
[0016]
The
[0017]
The
[0018]
The operation of the sealing mechanism when the
[0019]
From this state, the operator tightens the
[0020]
Further, when the operator tightens the
[0021]
When the
[0022]
Further, in the rotation operation of the urging
[0023]
As described above, the contact between the
[0024]
As can be understood from the above description, since the
[0025]
Thus, for example, when the
[0026]
In the above embodiment, the contact between the
[0027]
That is, the
[0028]
In the above embodiment, the urging
[0029]
As shown in FIG. 7, the
[0030]
When the
[0031]
Therefore, for example, when the
[0032]
Further, in the above-described embodiment and modified examples, the urging
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a seal structure according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing a state where fastening of the seal structure of FIG. 1 is released.
FIG. 3 is a perspective view showing a state in which a tube and a flange plate constituting the seal structure of FIG. 1 are assembled.
FIG. 4 is a cross-sectional view for explaining the operation of the seal structure of the present invention, and is a cross-sectional view showing a state where the seal structure is held at an assembly position.
FIG. 5 is a cross-sectional view for explaining the operation of the seal structure of the present invention, and is a cross-sectional view showing a temporarily fixed state.
FIG. 6 is a sectional view schematically showing a seal structure according to a modification of the present invention.
FIG. 7 is a cross-sectional view schematically showing a state where the fastening of the seal structure of FIG. 6 is released.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
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