JP2008128342A - 制振ガスケット、燃料噴射弁及び燃料噴射弁の取付け構造 - Google Patents

Abstract

【課題】高いシール機能とともに、良好な振動減衰特性を得ることができる制振ガスケットと当該燃料噴射弁の取付け構造を提案することを課題とする。
【解決手段】環状に形成されたコイルスプリング２の上面２ａから下面２ｂに亘って板体１を巻回して配置し、当該コイルスプリング２の上面２ａ及び下面２ｂで前記板体１は前記コイルスプリング３に当接し、前記板体１によって形成される内部空間５と前記コイルスプリング２の内部６にエラストマー３を充填した制振ガスケットを、燃料噴射弁に設けたガスケット収容部に装着した。このような構成とすることで、良好な振動減衰特性を得ることができ、燃料噴射弁の作動により生じる振動及びこれに起因する騒音を低減させる。
【選択図】図２

Description

本発明は、制振機能を有するガスケットに関し、特にピアノ線等からなる環状のコイルスプリングとゴム等のエラストマーを組み合わせた制振ガスケットに関する。

従来、金属スプリングをエンドレス化した内層材の周囲にエラストマーを外層材として配置した複合Ｏリングの提案がある。このような複合Ｏリングは、Ｏリングに要求される数種の要求特性の内、何れか１つの要求特性を満足できる性能を有する一つの機能材料と、他の何れかの要求特性を満足できる性能を有する他の機能材料を複合化するとの観点から提案されている。このようなＯリングは、例えば、特許文献１に開示されている。このような複合Ｏリングはエンジン及びエンジンパーツ各部の制振ガスケットとして用いられることがある。

実開昭６３−１１９９６５号公報

例えば、前記のような複合Ｏリングをインジェクタに用いられるような場合、複合Ｏリングは高面圧となる繰り返し荷重を受ける。このような繰り返し荷重が加わる条件下では、その比較的初期の段階でシール機能及び振動減衰特性に大きな変化が生じることがある。また、高面圧下では、コイルスプリングの倒れや、潰れ、捩れの問題、さらに、コイルスプリングを環状に成形する際のジョイント部が外れるおそれがある。

このような問題が生じる理由は以下のように考えられる。前記のような複合Ｏリングに荷重がサイクリックに加わる条件下では、まずエラストマーの弾性変形が始まり、これに追随する形で金属スプリングの変形が始まる。最終的には金属スプリングのみの変形となる。この間に、エラストマーは容易に塑性域に達してしまう。塑性域に達したエラストマーは元の形状に復元できないことからＯリングのシール機能は低下する。

また、複合Ｏリングの制振効果、特に、高周波域の制振効果は、エラストマーの周波数特性の寄与度が大きいと考えられる。従って、塑性域に達し、硬化したエラストマーは動ばね定数が高くなっており、高面圧を受ける環境下では、高周波域での制振効果が低下する問題がある。

このような問題は、複合Ｏリングをガソリンエンジンやディーゼルエンジンに用い、燃焼ガスや吸気系のシール機能を確保するために高荷重下で組み付けられる場合にも生じる。

そこで、本発明は、高いシール機能とともに、良好な振動減衰特性を得ることができる制振ガスケットと当該燃料噴射弁の取付け構造を提案することを課題とする。

かかる課題を解決するための本発明の制振ガスケットは、環状に形成されたコイルスプリングの上面から下面に亘って板体を巻回して配置したガスケットであって、当該コイルスプリングの上面及び／又は下面で前記板体は前記コイルスプリングに当接し、前記板体によって形成される内部空間と前記コイルスプリングの内部にエラストマーを充填したことを特徴とする（請求項１）。本発明は、制振ガスケットに加わる振動を高い応答性、高い効率をもって熱エネルギーに変換し、振動及びこれに起因する騒音を低減させようとしている。本発明では、制振ガスケットの板体及びコイルスプリングは、制振ガスケットの振動を減衰し、摩擦熱へと変換する。変換された摩擦熱は、制振ガスケットの内部に充填された熱伝導率の低いエラストマーに蓄熱される。エラストマーは板体が形成する内部空間及びコイルスプリングの内部にまで充填されているため、多量の摩擦熱を蓄熱することができる。さらに、板体がコイルスプリングに当接していることで、板体が形成する内部空間及びコイルスプリングの内部に充填したエラストマーの塑性変形を防ぎ、制振ガスケットの減衰機能とシール機能の維持が図られている。こうした構成によって、制振ガスケットは制振効果を備え、振動及びこれに起因する騒音を低減する。

また、本発明の制振ガスケットは、エラストマーを、当該制振ガスケットを構成する板体の外部に、当該板体の上面及び／又は下面の一部を露出させて、配置することもできる（請求項２）。このように構成することで、蓄熱効果を向上させるだけでなく、制振ガスケットを取付ける際に、制振ガスケット収容部における制振ガスケットの固定が容易となる。また、このような制振ガスケットにおいても、制振ガスケットの荷重が加わる方向の上面と下面において、板体が露出しているため、エラストマーの塑性変形を防ぎ、制振効果を維持することができる。

前記制振ガスケットを構成する板体は、透孔又は表面に形成された凹部を備えることもできる（請求項３）。このように構成することで、制振ガスケットの剛性や制振周波数域などの制振効果に影響を与える要素のチューニングの幅が広がる。さらに、板体に透孔を設けた場合では、製造時において、板体が形成する空間及びコイルスプリングの内部へのエラストマーの充填が容易となる。

また、本発明の制振ガスケットは、緩衝部を有する被覆部材を前記板体の上面及び／又は下面と当接させて巻回し、当該被覆部材によって形成される内部空間にエラストマーを充填してもよい（請求項４）。このような構成とすることで、耐荷重性を上げることができ、制振ガスケットの剛性や制振周波数域などの制振効果に影響を与える要素のチューニング幅を広げることができる。

次に、本発明の燃焼噴射弁は、燃料噴射弁の先端側にガスケット収容部を設け、当該ガスケット収容部に前記の制振ガスケットを装着したことを特徴とする（請求項５）。このように、燃料噴射弁に制振ガスケットを装着することで、ガスケット取付け作業が簡易化できる。また、制振ガスケットは燃料噴射弁に設けた収容部に固定されるため、燃料噴射弁をエンジンのシリンダヘッドに装着し、制振ガスケットに荷重が加わる条件下においても、制振ガスケットの姿勢は安定しており、制振ガスケットには平均的に荷重が加わる。こうして制振ガスケットによる安定したシール性及び振動減衰効果が確保できる。

また、本発明における燃料噴射弁の取付け構造は、当該シリンダヘッドにガスケット収容部を設け、当該ガスケット収容部に前記制振ガスケットを装着することができる（請求項６）。こうした構成としても、燃料噴射弁の先端にガスケット収容部を設けた場合と同様の効果が得られる。

本発明では、環状に形成されたコイルスプリングの上面から下面に亘って板体を巻回して、当該コイルスプリングの上面及び／又は下面で前記板体が前記コイルスプリングに当接し、前記板体によって形成される内部空間と前記コイルスプリングの内部にエラストマーを充填する構成としたので、高いシール機能とともに、良好な振動減衰特性を得ることができ、燃料噴射弁の作動により生じる振動及びこれに起因する騒音を低減させることができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面と共に詳細に説明する。

図１は本実施例における燃料噴射弁の取付け構造を示した説明図である。本実施例では燃料噴射弁１０はシリンダヘッド２０に組付けられている。燃料噴射弁１０の先端側には、ガスケット収容部１１が設けられており、ガスケット収容部１１には本発明の制振ガスケット３０が装着されている。図２は図１における制振ガスケット３０の周辺を拡大して示した説明図である。また、図３は図１の制振ガスケット３０の内部構造を拡大して示した説明図である。図３で示すように、本実施例の制振ガスケット３０では、鋼製の板体１が、環状に形成されたばね鋼から成るコイルスプリング２へ巻回されており、板体１とコイルスプリング２とはコイルスプリング２の上面２ａ及び下面２ｂで当接している。このとき、板体１は、板体１の端部１ｃを内側、端部１ｄを外側にして重なるようにコイルスプリング２に巻回している。また、板体１には、複数の透孔４が備えられている。さらに、この透孔４、板体１がコイルスプリング２を巻回することで形成される空間内部５、コイルスプリング２の内部６にはエラストマー３が充填されている。また、エラストマー３は、板体１の上面１ａ及び下面１ｂを露出した状体で、板体１の周囲を覆っている。そして、エラストマー３から露出した板体１の上面１ａは燃料噴射弁１０と当接し、エラストマー３から露出した板体１の下面１ｂはシリンダヘッド２０と当接している。

このように構成された制振ガスケット３０では、板体１は板ばねとして機能する。特に、板体１の上面１ａ及び下面１ｂが露出していること、及び、板体１とコイルスプリング２とがコイルスプリング２の上面２ａ及び下面２ｂで当接していることにより、エラストマー３に加わる荷重を板体１とコイルスプリング２で受け持ち、エラストマー３の塑性変形を防止している。こうして、制振効果を有すると共に、高面圧下におけるエラストマー３の塑性変形を防ぎ、制振ガスケット３０の変形ガ抑制されているので、制振ガスケット３０のシール性能も維持されている。

一方、エラストマー３は熱伝導率が低く、高い蓄熱効果を有しているため、燃料噴射弁１０の作動によって生じる振動エネルギーから変換された摩擦熱を蓄えることができる。本実施例のように、エラストマー３は、制振ガスケット３０を構成する板体１やコイルスプリング２によって形成される内部空間に充填されているため、制振ガスケット３０は、多くの熱量を蓄熱することができ、高い制振効果を有する。

以上のような制振ガスケット３０は、図１で示すように、燃料噴射弁１０に設けられたガスケット収容部１１に収容されている。制振ガスケット３０は板体１が有する付勢力によって、制振ガスケット３０の半径方向へ押付ける力を有している。そのため、制振ガスケット３０はガスケット収容部１１内で強固に装着されている。このような構成としたことで、制振ガスケット３０は、制振ガスケット３０の半径方向への変位、変形が拘束され、荷重方向の制振効果が維持されることとなる。また、制振ガスケット３０のねじれ、変形が防がれ、耐久信頼性が向上している。こうして燃料噴射弁１０に収容された制振ガスケット３０は振動荷重を減衰する制振効果を有し、振動に起因する騒音の低減が図られている。

ここで、本実施例の制振ガスケット３０の製造方法を説明する。制振ガスケット３０の製造方法は、まず、環状に形成したコイルスプリング２の内部にエラストマー３を充填し、加硫する。続いて、板体１を、前記エラストマー３を充填したコイルスプリング２へ巻回する。このとき、コイルスプリング２の上面及び下面において、板体１とコイルスプリング２とを当接させる。その後、最終形状に対応させた金型に、コイルスプリング２を巻回した板体１を配置し、板体１の内部空間及び周囲にエラストマー３を流し込み、加硫成形する。このとき、板体１の上面１ａ及び下面１ｂをエラストマー３から露出させるため、板体１の上面１ａ及び下面１ｂを金型の上下面とそれぞれ当接させて、エラストマー３を充填する。また、制振ガスケット３０は、板体１を、エラストマー３を充填する前のコイルスプリング２へ巻回させて、コイルスプリング２の内部や板体１の内部空間及び周囲にエラストマー３を加硫成形する方法で成形することもできる。このようにすれば、コイルスプリング２のみにエラストマー３を充填させて加硫する工程を省略することができる。なお、板体１は、軟鋼、ステンレス鋼、マルエージング鋼などで形成することができ、コイルスプリング２はステンレス、ピアノ線といったばね鋼を材料として形成することができる。また、エラストマー３はフッ素ゴム、ニトリルゴム、水素添加ニトリルゴム、フロロシリコンゴム等の適宜主原料となる物質を選択し、これに、カーボンブラック、シリカ、炭カルセライトなどの充填剤、及び、他の配合物に適した老化防止剤、加工助剤、加硫剤を配合して形成されている。

次に、本発明の実施例２について説明する。図４は実施例２における燃料噴射弁１０に装着された制振ガスケット４０の周辺を拡大して示した説明図である。実施例２における燃料噴射弁１０は、実施例１の場合と同じように、シリンダヘッドに装着されている。但し、ガスケット収容部１１には実施例１における制振ガスケット３０に代えて、制振ガスケット４０が装着されている点で相違している。この制振ガスケット４０は、一部を波状に形成した緩衝部７ａ、７ｂを有する鋼製の被覆部材７を、実施例１の制振ガスケット３０に巻回して形成されている。このとき、制振ガスケット４０では、被覆部材７と制振ガスケット３０の板体１とは制振ガスケット３０の上面及び下面で当接している。また、被覆部材７の緩衝部７ａ、７ｂ各々は、制振ガスケット４０の半径方向内周面４０ａ、半径方向外周面４０ｂに位置している。さらに、被覆部材７で形成される内部空間８にエラストマー３が充填されている。なお、その他の構成は実施例１と同一であるため、実施例１と同一の構成要素については、図面中、同一の参照番号を付し、その詳細な説明は省略する。

このような構成としたことで、制振ガスケットの剛性が上がり、耐荷重性の向上が図られ、エラストマー３の塑性変形が防がれる。また、緩衝部の形状、厚みを調整することで、制振周波数域の拡張が成される。

次に、本発明の実施例３について説明する。図５は実施例３における燃料噴射弁の取付け構造のガスケット周囲を拡大して示した説明図である。本実施例では、燃料噴射弁５１の先端部５２と対向するシリンダヘッド５３側に、ガスケット収容部５４が設けられており、このガスケット収容部５４に、実施例１で説明した制振ガスケット３０が装着されている。このような構成としても、燃料噴射弁の先端部にガスケット収容部を設けて、制振ガスケットを収容した場合と同様の効果を得ることができる。また、ガスケット収容部５４には、実施例２で説明した制振ガスケット４０を装着することもできる。

上記実施例は本発明を実施するための例にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではなく、これらの実施例を種々変形することは本発明の範囲内であり、さらに本発明の範囲内において、他の様々な実施例が可能であることは上記記載から自明である。

例えば、図６に示すように、燃料噴射弁６０のノズル６１とリテーリングナット６２とによって形成される収容部６３、すなわち、ノズル６１の外周壁がガスケット収容部の一部をなすように形成されたガスケット収容部６３に、制振ガスケット６５を装着することができる。また、図７のように燃料噴射弁７０のリテーリングナット７２の先端部に溝状のガスケット収容部７３を設け、制振ガスケット６５を装着することもできる。ここで、図８に示すように、制振ガスケット６５は二つのコイルスプリング６６、６７へ板体６８を屈曲形成して装着し、板体６８が形成する内部空間やコイルスプリング６６、６７の内部にエラストマー６９を充填した構成としている。

また、本発明のその他の実施例では、図９又は図１０に示す構成とすることもできる。図９で示す制振ガスケット８９ａの構成は、制振ガスケット６５と同様に、二つのコイルスプリング８４、８５へ板体８７を屈曲形成して備え付け、板体８７が形成する内部空間やコイルスプリング８４、８５の内部にエラストマー８６を充填して形成されている。但し、板体８７におけるシリンダヘッド８３との接触面に突起部８８が設けられている。このような制振ガスケット８９ａが、リテーリングナット８０ａに設けられたガスケット収容部８１ａに装着されている。これにより、制振ガスケット８９ａとシリンダヘッド８３との接触面積を減少させ、面圧を上昇させることで、シール性を向上させている。

図８、図９で示した例はいずれも、ガスケット収容部を燃料噴射弁側に設けていた。これに対し、図１０では、ガスケット収容部をシリンダヘッド側に設けた構成を示している。図１０（ａ）では図８の制振ガスケット６５と同様に構成された制振ガスケット９９ａが、シリンダヘッド９２ａに設けられたガスケット収容部９１ａに装着されており、その上部は燃料噴射弁９０ａに当接している。図１０（ｂ）においても、図９で示した制振ガスケット８９ａと同様に構成された制振ガスケット９９ｂが、シリンダヘッド９２ｂに設けられたガスケット収容部９１ｂに装着されており、その上部は燃料噴射弁９０ｂに当接している。このようにシリンダヘッド側にガスケット収容部を設けた場合においても、燃料噴射弁のリテーリングナットにガスケット収容部を設けた場合と同様の効果が得られることとなる。

実施例１における燃料噴射弁の取付け構造を示した説明図である。 図１の制振ガスケットの周辺を拡大して示した説明図である。 図１の制振ガスケットの一部を断面にして拡大して示した説明図である。 実施例２における燃料噴射弁に収容されたガスケットの周辺を拡大して示した説明図である。 実施例３における燃料噴射弁の取付け構造を示した説明図である。 ノズルとリテーリングナットでガスケット収容部を形成して制振ガスケットを装着した燃料噴射弁の一部を拡大して示した説明図である。 リテーリングナットに溝を設けてガスケット収容部を形成して制振ガスケットを装着した燃料噴射弁の一部を拡大して示した説明図である。 図７でガスケット収容部に装着されている制振ガスケットを拡大して示した説明図である。 燃料噴射弁にガスケットを取付ける他の例を示した説明図である。 シリンダヘッドにガスケットを取付ける例を示した説明図である。

符号の説明

１ 板体
２ コイルスプリング
３ エラストマー
４ 透孔
７ 被覆部材
１０、５１、６０、７０ 燃料噴射弁
１１、５４ ガスケット収容部
２０、５３ シリンダヘッド
３０ 制振ガスケット
４０ 制振ガスケット
６１、７１ ノズル
６２、７２ リテーリングナット
６５ 制振ガスケット

Claims (6)

1. 環状に形成されたコイルスプリングの上面から下面に亘って板体を巻回して配置したガスケットであって、
   前記板体は前記コイルスプリングの上面及び／又は下面で当該コイルスプリングに当接し、
   前記板体によって形成される内部空間と前記コイルスプリングの内部とにエラストマーを充填したことを特徴とする制振ガスケット。
2. 請求項１記載の制振ガスケットにおいて、
   エラストマーを前記板体の外部に、当該板体の上面及び／又は下面の一部を露出させて、配置したことを特徴とする制振ガスケット。
3. 請求項１記載の制振ガスケットにおいて、
   前記板体は透孔又は表面に形成された凹部を備えたことを特徴とする制振ガスケット。
4. 請求項１乃至３のいずれか一項記載の制振ガスケットにおいて、
   緩衝部を有する被覆部材を前記板体の上面及び／又は下面と当接させて巻回し、当該被覆部材によって形成される内部空間にエラストマーを充填したことを特徴とする制振ガスケット。
5. 燃料噴射弁の先端側にガスケット収容部を設け、当該ガスケット収容部に前記請求項１乃至４のいずれか一項記載の制振ガスケットを装着したことを特徴とする燃料噴射弁。
6. 燃料噴射弁をエンジンのシリンダヘッドに取付ける構造であって、当該シリンダヘッドにガスケット収容部を設け、当該ガスケット収容部に請求項１乃至４のいずれか一項記載の制振ガスケットを装着したことを特徴とする燃料噴射弁の取付け構造。

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