JP2010144899A - シール構造 - Google Patents

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Yoshiki Ito
嘉樹 伊藤
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寿英 国分
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Abstract

【課題】接合される2部品の組付性を向上させるとともに2部品間の接合部に安定したシール性を確保することができるシール構造を提供すること。
【解決手段】シール構造は、接合される2部品間の接合部を、シール部材23によりシールするものである。一方の部品は、シール部材23を収納する凹部31を有している。他方の部品は、2部品の接合時に凹部31内へ突出させる突起32を有している。シール部材23は、2部品の接合時に凹部31内に収まるように凹部31内に固定されている。そして、2部品の接合時に、突起32がシール部材23に押し込まれる。
【選択図】図5

Description

本発明は、接合される2部品間の接合部をシールする技術に関する。
従来、2部品を接合する際、接合部における防水や異物侵入防止等を目的として、様々なシール構造が用いられてきた。例えば、2部品間の接合部にガスケット等のシール部材を装着することにより、2部品間の接合部におけるシール性を確保するものが知られている。ところが、こうしたシール構造によると、シール部材を装着する部位に、所定の面粗度に精密加工されたシール面を確保する必要があるため、加工費用が増加するという問題があった。
この問題を対策した技術として、例えば、図9に示すように、配管用継手のシール構造100において、シールリング101を収納するための環状溝102を有する雄側継手部材103と、雄側継手部材103と接合される雌側継手部材104とを備え、環状溝102の底面にシールリング101と係合可能な係合用突起105を形成したものが知られている(特許文献1)。
このシール構造100によれば、雄側継手部材103の環状溝102にシールリング101を嵌め込んだ状態で、雄側継手部材103と雌側継手部材104とを接合することにより、係合突起105をシールリング101に押し込んで密着させることができる。このように係合突起105とシールリング101とを密着させることにより、シール面に十分な面粗度を確保できない場合にも、所望のシール性を確保することが可能となる。
特開2007−198549号公報
しかしながら、上記特許文献1に開示された技術によると、継手103,104を組み付ける際、別部品であるシールリング101が、係合突起105の片側に位置ずれしたり、接合部から脱落したり、環状溝102からはみ出したりするおそれがあった。こうした場合には、継手103,104の接合状態が不安定になり、組付性が低下してしまう。
また、継手103,104の組付後においても、使用環境(例えば接合された部品の内部に作用する圧力の変化など)によってシールリング101が位置ずれし、接合部におけるシール性を低下させるおそれが懸念されていた。
そこで、本発明は上記した問題点を解決するためになされたものであり、接合される2部品の組付性を向上させるとともに2部品間の接合部に安定したシール性を確保することができるシール構造を提供することを課題とする。
上記問題点を解決するためになされた本発明に係るシール構造は、接合される2部品間の接合部をシール部材によりシールするシール構造であって、前記2部品のうち一方の部品は、前記シール部材を収納する凹部を有し、前記2部品のうち他方の部品は、前記2部品の接合時に前記凹部内へ突出させる突起を有し、前記シール部材は、前記2部品の接合時に前記凹部内に収まるように前記凹部内に固定され、前記突起は、前記2部品の接合時に前記シール部材に押し込まれることを特徴とする。
本発明に係るシール構造では、接合される2部品間の接合部が、シール部材によってシールされる。ここで、2部品のうち一方の部品には、シール部材を収納する凹部が設けられている。そして、この凹部内には、シール部材が、2部品の接合時に凹部内に収まるように固定されている。これにより、2部品の接合時に、シール部材が、突起の片側に位置ずれしたり、接合部から脱落したり、凹部からはみ出したりするのを防止することができる。その結果、2部品を安定した状態で接合することができ、2部品の組付性を向上させることができる。
また、本発明に係るシール構造において、他方の部品には、2部品の接合時に凹部内へ突出させる突起が設けられている。そして、2部品の接合時には、突起がシール部材に押し込まれるようになっている。このように、突起をシール部材に押し込むことにより、シール部材と突起とをより確実に密着させることができる。これにより、シール面に十分な面粗度を確保できない場合にも、2部品の接合部に所望のシール性を確保することができる。また、シール部材のシール面を、現状よりも粗い面粗度で加工することが許されるため、ロバスト性を向上させることができる。
なお、シール部材としては、液状又は固形状のいずれのものを採用してもよい。例えばシール部材として液状のものを採用する場合には、シール部材を凹部に注入して固形化させることにより、シール部材が凹部に固定される。一方、シール部材として固形状のものを採用する場合には、シール部材を凹部に圧入又は接着することにより、シール部材が凹部に固定される。
また、シール部材の容量(体積)は、2部品の接合時に突起が凹部内で占める体積を考慮しつつ、2部品の接合時にシール部材が凹部からはみ出さないように、凹部の容量より予め少なめに見積もられる。
本発明に係るシール構造においては、特に限定されないが、以下(1)〜(6)の態様を例示できる。
(1)前記他方の部品は、前記2部品の接合時に、前記突起のみを前記シール部材に接触させる態様。
この態様では、他方の部品が突起のみをシール部材に接触させることによって、2部品の接合部におけるシール性が確保されている。したがって、他方の部品に、十分な面粗度を有するシール面を確保する必要がないので、加工費を低減させることができる。また、この態様の場合には、シール部材の容量を、凹部の容量に対してある程度少なめに見積もればよいので、厳密な容量調整等の作業を行う必要がない。このため、シール部材の形成を容易に行うことができる。
(2)前記シール部材は、前記2部品の接合時に、前記凹部内全体を埋める態様。
この態様では、上記(1)の場合と異なり、シール部材の容量調整を厳密に行う必要があるが、前記シール部材全体に満遍なく圧縮力を作用させることができるという利点がある。これにより、シール部材と突起とをより確実に密着させて、2部品間の接合部により高いシール性を確保することができる。
(3)前記シール部材は、液状ガスケットである態様。
この態様では、シール部材として液状ガスケットを採用することにより、シール部材を凹部に容易かつ確実に一体形成することができる。これにより、本発明に係るシール構造を容易に実現できるとともに、2部品の組付性をさらに向上させることができる。
(4)前記突起は、複数形成されている態様。
この態様では、突起を複数形成することにより、突起とシール部材との接触面積を増加させて、2部品間の接合部により高いシール性を確保することができる。また、突起の数や大きさを調節することにより、突起が凹部に占める体積を調節することができる。これにより、シール部材の必要容量も調節可能となる。
(5)前記突起の先端部は、平坦面に形成されている態様。
この態様では、突起の先端部を平坦面に形成することにより、この平坦面を利用して突起をシール部材に無理なく押し込むことができる。これにより、2部品の接合時にシール部材を損傷させることなく、より安定したシール性を確保することができる。なお、平坦面の面積は、シール部材の容量や形状等に応じた適切なものであることが望ましい。
(6)前記2部品は、内燃機関のスロットルボディと、前記スロットルボディのギヤ部を覆うカバーである態様。
この態様では、2部品として、内燃機関のスロットルボディと、スロットルボディのギヤ部を覆うカバーとを採用することにより、高い防水性が要求されるスロットルボディ内に、水等の異物が浸入するのを確実に防止することができる。また、スロットルボディとカバーとの組付を容易なものとすることができる。
本発明に係るシール構造によれば、上記した通り、接合される2部品の組付性を向上させるとともに2部品間の接合部に安定したシール性を確保することができる。
以下、本発明に係るシール構造を具体化した一実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。このシール構造は、接合される2部品間の接合部をシール部材によりシールするものである。
本実施形態では、このシール構造を内燃機関のスロットル装置に適用した場合について説明する。そこで、本実施形態に係るスロットル装置について、図1〜図3を参照しながら説明する。図1は、本実施形態に係るスロットル装置を示す正断面図である。図2は、同スロットル装置におけるエンドカバーを取り外した状態を示す右側面図である。図3は、同スロットル装置を示す右側面図である。
スロットル装置1は、図1に示すように、装置1のボディをなすスロットルボディ2と、スロットルボディ2に接合されたエンドカバー10とを備えている。なお、本実施形態のエンドカバー10が、本発明の「一方の部品」に相当し、本実施形態のスロットルボディ2が、本発明の「他方の部品」に相当する。
スロットルボディ2は、ボディ2に組み付けられたスロットルシャフト3と、スロットルシャフト3に固定されたスロットルバルブ4と、スロットルバルブ4を駆動するDCモータ5と、DCモータ5の動力を減速してスロットルバルブ4へと伝達する減速機構6と、DCモータ5の非通電時にスロットルバルブ4を所定の開度に保持するオープナ機構7とを備えている。そして、スロットルシャフト3、スロットルバルブ4及びDCモータ5は、スロットルボディ2を構成するバルブハウジング9に収納されている。一方、減速機構6、オープナ機構7は、バルブハウジング9とエンドカバー10との間に形成された収容空間20に収容されている。
バルブハウジング9は、アルミ製又は合成樹脂製であって、図示しない内燃機関(エンジン)の吸気通路に連通するとともにスロットルバルブ4を収納するボア8と、DCモータ5を収納するモータ収納部9aと、スロットルシャフト3を支持するベアリング11,12と、エンドカバー10の接合部10aに接合される開口端部9bとを備えている。また、バルブハウジング9の開口端部9bには、図2に示すように、開口端部9bに沿って環状の環状突起32が形成され、突起32の外周側には複数の貫通穴9cが形成されている。なお、環状突起32は、後述するシール構造30を構成するものである。貫通穴9cは、バルブハウジング9の開口端部9bと、エンドカバー10の接合部10aとの接合に用いられるものである。
スロットルシャフト3は、図1に示すように、バルブハウジング9に形成されたボア8を貫通するように配置されている。そして、スロットルシャフト3の両端は、ベアリング11,12を介してバルブハウジング9に回転可能に支持されている。
スロットルバルブ4は、バルブハウジング9のボア8内に配置されており、スロットルシャフト3にネジ13,13で固定されている。
DCモータ5は、スロットルバルブ4を開方向へ駆動するものであり、バルブハウジング9のモータ収納部9aに収納された状態で、ブラケット21を介して複数のネジ22により固定されている。DCモータ5の出力軸5a(図2参照)は、減速機構6を介してスロットルシャフト3に連結されている。
減速機構6は、図1及び図2に示すように、スロットルシャフト3の一端に固定されたスロットルギヤ15と、DCモータ5の出力軸5aに固定されたモータギヤ17と、スロットルギヤ15とモータギヤ17とを連結する中間ギヤ18とを備えている。中間ギヤ18は、大径ギヤ18aと小径ギヤ18bを含む二段ギヤであり、ピンシャフト19を介してバルブハウジング9に回転可能に支持されている。そして、大径ギヤ18aには、モータギヤ17が連結され、小径ギヤ18bには、スロットルギヤ15が連結されている。
オープナ機構7は、スロットルバルブ4を閉方向へ付勢するためのリターンスプリング16を備えている。リターンスプリング16の一端は、スロットルギヤ15に取り付けられ、リターンスプリング16の他端は、バルブハウジング9に取り付けられている。
エンドカバー10は、図1及び図3に示すように、合成樹脂製のプレートであって、バルブハウジング9の開口端部9bに設けられた貫通穴9cに対し複数のリベット14で固定されている。これにより、バルブボディ2とエンドカバー10とが接合されている。また、図1に示すように、エンドカバー10の内側には、スロットルシャフト3の一端に対応する位置に、スロットルバルブ4の開度(スロットル開度)を検出するためのスロットルセンサ24が、エンドカバー10と一体に設けられている。このスロットルセンサ24は、ホールIC等により構成され、スロットルシャフト3の回転角度をスロットル開度として検出するように構成されている。また、エンドカバー10には、後述する液状ガスケット23を収納するための環状溝31が形成されている。この環状溝31については、以下で詳細を説明する。
ここで、上記構成を有するスロットル装置1において、バルブボディ2とエンドカバー10との接合部をシールするシール構造について、図4及び図5を参照しながら説明する。図4は、バルブハウジングとエンドカバーとが接合される前のシール構造を模式的に示す模式図である。図5は、バルブハウジングとエンドカバーとが接合された後のシール構造を模式的に示す模式図である。
シール構造30は、図4に示すように、エンドカバー10の接合部10aに設けられた環状溝31と、環状溝31に収納された液状ガスケット23と、バルブボディ2を構成するバルブハウジング9の開口端部9bに設けられた環状突起32とから構成されている。
環状突起32は、バルブハウジング9の開口端部9bに沿って、環状に形成された突起である。この環状突起32は、バルブボディ2とエンドカバー10との接合時に環状溝31内へ突出するように形成されている。本実施形態において、環状突起32は、先細りした山型形状をなしており、その先端は湾曲面となっている。そして、この環状突起32が、本発明の「突起」に相当する。
環状溝31は、環状突起32に対応する位置に設けられている。本実施形態では、環状溝31は、断面矩形状をなしている。なお、環状溝31の幅、深さ、形状は、特に限定されず、環状突起32を挿入可能な範囲で、環状突起32や液状ガスケット23の容量に応じて適宜変更することができる。そして、この環状溝31が、本発明の「凹部」に相当する。
液状ガスケット23は、バルブボディ2とエンドカバー10との接合前に、あらかじめ環状溝31内へ注入されて固形化されている。したがって、バルブボディ2とエンドカバー10との接合時には、液状ガスケット23は、環状溝31に固定されている。なお、本実施形態の液状ガスケット23が、本発明の「シール部材」に相当する。
そして、エンドカバー10のリベット14をバルブハウジング9の開口端部9bに形成された貫通穴9cに貫挿して、バルブボディ2とエンドカバー10とを接合することにより、図5に示すように、環状突起32が、固形化した液状ガスケット23に押し込まれるようになっている。
このように、液状ガスケット23を環状溝31に固定した状態で、バルブボディ2とエンドカバー10とを接合することにより、液状ガスケット23が、環状突起32の片側に位置ずれしたり、バルブボディ2とエンドカバー10と接合部から脱落したり、環状溝31からはみ出したりするのを防止することができる。その結果、バルブボディ2とエンドカバー10とを安定した状態で接合することができ、その組付性を向上させることができる。
また、シール部材として液状ガスケット23を採用することにより、固形ガスケットを採用した場合に比べて、シール部材を環状溝31に容易かつ確実に一体形成することができる。これにより、シール構造30を容易に実現できるとともに、バルブボディ2とエンドカバー10との組付性をさらに向上させることができる。
ここで、液状ガスケットの容量(体積)は、バルブボディ2とエンドカバー10との接合時に環状突起32が環状溝31内に占める体積を考慮しつつ、液状ガスケット32が環状溝31からはみ出さないように調節されている。本実施形態では、バルブボディ2とエンドカバー10との接合時に、バルブハウジング9の開口端部9bが、環状突起32のみを固形化した液状ガスケット23に接触させるように、液状ガスケット23の容量が見積もられている。
すなわち、本実施形態では、開口端部9bのうち環状突起32のみを環状溝31に接触させることによって、バルブボディ2とエンドカバー10との接合部におけるシール性が確保されている。これにより、バルブハウジング9の開口端部9bに、十分な面粗度を有するシール面を確保する必要がないので、加工費を低減させることができる。また、この場合には、液状ガスケット23の容量を、環状溝31の容量に対してある程度少なめに見積もればよいので、厳密な容量調整等の作業を行う必要がない。このため、液状ガスケット23の形成を容易に行うことができる。
次に、上記のように構成されたスロットル装置1の動作について説明する。
スロットル装置1では、DCモータ5に通電すると、出力軸5aとともにモータギヤ17が回転する。そして、モータギヤ17が回転すると、モータギヤ17に連結された中間ギヤ18を介して、スロットルギヤ15が回転する。これにより、スロットルシャフト3がスロットルバルブ4とともに、リターンスプリング16の付勢力に抗して回転され、ボア8が開放される。こうして、吸気通路が開放され、エンジンに吸気が供給される。また、DCモータ5への通電が停止されると、リターンスプリング16の付勢力によりスロットルバルブ4が所定の開度に閉じられる。こうして、吸気通路が閉鎖され、エンジンへの吸気の供給が停止する。
ところで、スロットル装置1の動作時に、DCモータ5の発熱等により収容空間20の内気圧力が上昇するおそれがある。つまり、上記のように接合されたバルブボディ2及びエンドプレート10の内部に作用する圧力が変化するおそれがある。こうした場合に、従来ではバルブボディ2とエンドプレート10との接続部に装着されたシール部材が位置ずれし、接続部におけるシール性を低下させるおそれがあった。このように、バルブボディ2とエンドプレート10との接合部におけるシール性が低下すると、バルブボディ2とエンドプレート10との間に形成された収容空間20に水や異物が侵入するおそれがあった。ここで、収容空間20には、スロットルセンサ24や減速機構を構成する各ギヤ15,17,18等が収容されている。このため、これらが水や異物の影響を受けて故障し、スロットル装置の適切な動作を確保することができないおそれがあった。
これに対して、本実施形態に係るスロットル装置1では、液状ガスケット23が、環状溝31に固定されている。これにより、バルブボディ2とエンドプレート10とから形成される収容空間20の内部に作用する圧力が変化した場合にも、液状ガスケット23が位置ずれすることがない。また、環状突起32が、固形化した液状ガスケット23に押し込まれている。これにより、液状ガスケット23と環状突起32との密着性が高くなり、バルブボディ2とエンドプレート10との接合部におけるシール性が向上している。したがって、本実施形態によれば、上記のように高い防水性が要求されるスロットルボディ内に、水や異物が浸入するのを確実に防止することができる。これにより、バルブボディ2とエンドプレート10とから形成される収容空間20の内部に作用する圧力が変化した場合にも、スロットル装置1の適切な動作を確保することができる。
以上、詳細に説明したように本実施形態に係るスロットル装置1によれば、バルブボディ2とエンドプレート10との組付性を向上させるとともに、バルブボディ2とエンドプレート10との接合部に安定したシール性を確保することができる。これにより、バルブボディ2とエンドプレート10とのシール面に十分な面粗度を確保できない場合にも、バルブボディ2とエンドプレート10との接合部に所望のシール性を確保することができる。また、バルブボディ2とエンドプレート10とのシール面を、従来よりも粗い面粗度で加工することが許されるため、スロットル装置1のロバスト性を向上させることができる。
次に、上記実施形態に係るスロットル装置1におけるシール構造30の変更例1〜変更例3について、図6〜図8を参照しながら説明する。図6は、変更例1に係るシール構造を模式的に示す模式図である。図7は、変更例2に係るシール構造を模式的に示す模式図である。図8は、変更例3に係るシール構造を模式的に示す模式図である。なお、上記実施形態と同一の構成部品については、同一の符号付してその説明を省略する。
[変更例1]
変更例1に係るシール構造40では、図6に示すように、バルブボディ2とエンドカバー10との接合時に、液状ガスケット23が、環状溝31内全体を埋めるように収容されている点で、上記実施形態と相違する。
この変更例1では、上記実施形態の場合と異なり、液状ガスケット23の容量調整を厳密に行う必要があるが、固形化した液状ガスケット23の全体に満遍なく圧縮力を作用させることができる。これにより、液状ガスケット23と環状突起32とをより確実に密着させて、バルブボディ2とエンドカバー10との接合部に、より高いシール性を確保することができる。
[変更例2]
変更例2に係るシール構造50では、図7に示すように、バルブハウジング9の開口端部9bに、二つの環状突起51,52が形成されている点で、上記実施形態と相違する。なお、図面には示していないが、バルブハウジング9の開口端部9bに、三つ以上の環状突起を形成してもよい。
この変更例2では、複数の環状突起51,52を形成することにより、環状突起51,52と液状ガスケット23との接触面積を増加させることができる。これにより、バルブボディ2とエンドカバー10との接合部に、より高いシール性を確保することができる。また、環状突起51,52の数や大きさを調節することにより、環状突起51,52が環状溝31に占める体積を調節することができる。これにより、液状ガスケット23の必要容量も調節することができる。
[変更例3]
変更例3に係るシール構造60では、環状突起61の先端部61aが平坦面に形成されている点で、上記実施形態と相違する。
この変更例3では、環状突起61の先端部61aを平坦面に形成することにより、環状突起61を無理なく液状ガスケット23に押し込むことができる。これにより、バルブボディ2とエンドカバー10との接合時に、環状突起61の先端部61aが、固形化した液状ガスケット23を損傷させるのを防止することができる。その結果、バルブボディ2とエンドカバー10との接合部に、より安定したシール性を確保することができる。
なお、上記実施形態及びその変更例は単なる例示にすぎず、本発明を何ら限定するものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることはもちろんである。
例えば、上記実施形態及びその変更例では、バルブボディ2とエンドカバー10との接合部をシールするシール部材に、液状ガスケット23を採用した場合について説明したが、シール部材に固形状のものを採用してもよい。この場合には、例えば、バルブボディ2とエンドカバー10との接合前に、シール部材を環状溝31に圧入又は接着することにより、シール部材が環状溝31に固定される。
また、上記実施形態及びその変更例では、液状ガスケット23が固形化された状態でバルブボディ2とエンドカバー10とを接合する場合について説明したが、液状ガスケット23が固形化される前にバルブボディ2とエンドカバー10とを接合してもよい。
また、上記実施形態及びその変更例では、本発明に係るシール構造を内燃機関のスロットル装置に適用した場合について説明したが、これに限られることなく、部品同士の接合部にシール性が要求される様々な装置等に対して本発明を適用することができる。例えば、燃料供給装置に用いられるカバー同士の接合部をシールする場合にも、本発明を適用することができる。
第1実施形態に係るスロットル装置を示す正断面図である。 同スロットル装置におけるエンドカバーを取り外した状態のバルブハウジングを示す右側面図である。 同スロットル装置を示す右側面図である。 バルブハウジングとエンドカバーとが接合される前のシール構造を模式的に示す模式図である。 バルブハウジングとエンドカバーとが接合された後のシール構造を模式的に示す模式図である。 変更例1に係るシール構造を模式的に示す模式図である。 変更例2に係るシール構造を模式的に示す模式図である。 変更例3に係るシール構造を模式的に示す模式図である。 従来のシール構造を示す断面図である。
符号の説明
1 スロットル装置
2 スロットルボディ(他方の部品)
9 バルブハウジング
9b 開口端部
10 エンドカバー(一方の部品)
10a 接合部
15 スロットルギヤ
17 モータギヤ
18 中間ギヤ
20 ギヤ収納部
23 液状ガスケット(シール部材)
30 シール構造
31 環状溝(凹部)
32 環状突起(突起)
40 シール構造(変更例1)
50 シール構造(変更例2)
51 環状突起
52 環状突起
60 シール構造(変更例3)
61 環状突起
61a 先端部

Claims (7)

  1. 接合される2部品間の接合部をシール部材によりシールするシール構造であって、
    前記2部品のうち一方の部品は、前記シール部材を収納する凹部を有し、
    前記2部品のうち他方の部品は、前記2部品の接合時に前記凹部内へ突出させる突起を有し、
    前記シール部材は、前記2部品の接合時に前記凹部内に収まるように前記凹部内に固定され、
    前記突起は、前記2部品の接合時に前記シール部材に押し込まれる
    ことを特徴とするシール構造。
  2. 請求項1に記載するシール構造において、
    前記他方の部品は、前記2部品の接合時に、前記突起のみを前記シール部材に接触させる
    ことを特徴とするシール構造。
  3. 請求項1に記載するシール構造において、
    前記シール部材は、前記2部品の接合時に、前記凹部内全体を埋める
    ことを特徴とするシール構造。
  4. 請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載するシール構造において、
    前記シール部材は、液状ガスケットである
    ことを特徴とするシール構造。
  5. 請求項1〜請求項4のいずれか一項に記載するシール構造において、
    前記突起は、複数形成されている
    ことを特徴とするシール構造。
  6. 請求項1〜請求項5のいずれか一項に記載するシール構造において、
    前記突起の先端部は、平坦面に形成されている
    ことを特徴とするシール構造。
  7. 請求項1〜請求項6のいずれか一項に記載するシール構造において、
    前記2部品は、内燃機関のスロットルボディと、前記スロットルボディのギヤ部を覆うカバーである
    ことを特徴とするシール構造。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2014126242A1 (ja) * 2013-02-18 2014-08-21 Nok株式会社 密封構造
JP2017154635A (ja) * 2016-03-02 2017-09-07 日立オートモティブシステムズ株式会社 ブレーキ装置、プランジャポンプおよびプランジャポンプの製造方法
JP2020052199A (ja) * 2018-09-26 2020-04-02 富士ゼロックス株式会社 粉体通路部品及びこれを用いた粉体処理装置

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