JP4394856B2 - インジェクター用燃焼ガスシール - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガス漏れを防止するガスシール、特にエンジンのシリンダーヘッドに対してインジェクターが締結固定された状態において、燃焼ガスの漏れを防止するためのインジェクター用燃焼ガスシールに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のインジェクター用燃焼ガスシールは、例えば、図１０及び図１１に示すものがある。
【０００３】
図１０は、エンジンのシリンダーヘッドにインジェクターを取り付けた様子を示す概略構成図であり、図１１は従来技術に係るインジェクター用燃焼ガスシールのシール構造を説明する模式図である。
【０００４】
ここで、インジェクター５０を、エンジンのシリンダーヘッド６０に取り付けた場合には、インジェクター５０の取り付け部の周辺から、燃焼ガスを漏れないようにすることが必要である。
【０００５】
そこで、従来、図１０に示すように、インジェクター５０の取り付け部において、２箇所にワッシャ状のシール１００，２００を設けることによって、燃焼ガスの漏れを防止していた。
【０００６】
これらのシール１００，２００は、銅などの金属で構成され、インジェクター５０をエンジンのシリンダーヘッド６０に取り付ける際に得られる締結力（例えば図１０に示すように、クランプ７０をねじ７１によってシリンダーヘッド６０に締結することによって、クランプ７０によりインジェクター５０を押し付けて得られる締結力）によって、図１１に示すように、クランプ力Ｑによってシールを行っていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような従来技術の場合には、下記のような問題が生じていた。
【０００８】
上述のように、金属製のワッシャ状のシール１００，２００を、クランプ力を利用してシールさせていたため、エンジン等による振動がシール１００，２００に伝わって、シールしている部分で大きな音を発生させるため、騒音の原因になっていた。
【０００９】
また、振動や熱による負荷によって、上記締結力が低下してしまうために、経時的にシール性が低下してしまっていた。
【００１０】
本発明は上記の従来技術の課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、防音効果の向上を図りつつ、シール性の向上を図ったインジェクター用燃焼ガスシールを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明にあっては、エンジンのシリンダーヘッドの外壁面と、該シリンダーヘッドに締結されるインジェクターの外壁面との間をシールするインジェクター用燃焼ガスシールにおいて、前記インジェクターのシリンダーヘッドに対する締結によって、前記シリンダーヘッドの外壁面とインジェクターの外壁面によって挟み込まれる金属板ばねと、前記金属板ばねに焼き付け固定されており、前記シリンダーヘッドの外壁面に向かって突出し、該シリンダーヘッドの外壁面をシールする第１シール部と前記インジェクターの外壁面に向かって突出し、該インジェクターの外壁面をシールする第２シール部とを有するＵ字状断面形状のゴム状弾性体と、を備え、前記金属板ばねは、環状の皿ばねであり、該皿ばねの内周側に、前記ゴム状弾性体が、その断面形状においてＵ字の開口となる側が内周側となるように設けられていることを特徴とする。
【００２３】
従って、シリンダーヘッドの外壁面とインジェクターの外壁面間の隙間が一定値以下とならないため、ゴム状弾性体に対する負荷を制限できる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００２５】
（参考例１）図１〜図５を参照して、本発明の参考例１に係るインジェクター用燃焼ガスシールについて説明する。
【００２６】
図１は本発明の参考例１に係るインジェクター用燃焼ガスシールの断面図であり、図２は図１のうち断面部を示す拡大図であり、図３は本発明の参考例１に係るインジェクター用燃焼ガスシールを取り付けた状態を示す模式図であり、図４は本発明の参考例１に係るインジェクター用燃焼ガスシールの面圧分布を説明する図（図３中、丸で囲った部分に相当する図）である。また、図５及び図６はゴム状弾性体の変形例である。
【００２７】
本参考例に係るインジェクター用燃焼ガスシール１は、図３あるいは図４に示すように、インジェクター５０の外壁面の一部となる取り付け面５１とシリンダーヘッド６０の外壁面の一部となる取り付け面６１との間をシールするためのものである。
【００２８】
図１に示すように、本参考例に係るインジェクター用燃焼ガスシール１は、概略、金属板ばねとしての皿ばね２と、皿ばね２の一方の面に焼き付け固定される第１ゴム状弾性体３と、皿ばね２の他方の面に焼き付け固定される第２ゴム状弾性体４と、から構成される。
【００２９】
このような構成によって、シリンダーヘッド６０の取り付け箇所にインジェクター用燃焼ガスシール１を取り付けて、インジェクター５０をシリンダーヘッド６０に対して締結させる。なお、締結構造については公知技術であるので、その詳細説明は省略するが、例えば、上記図１０を参照して説明したように、クランプ等を利用することができる。
【００３０】
このようにインジェクター５０を締結させることによって、インジェクター用燃焼ガスシール１は、インジェクター５０の取り付け面５１とシリンダーヘッド６０の取り付け面６１によって挟み込まれる。
【００３１】
これにより、皿ばね２は圧縮力によって弾性変形して、各取り付け面方向に対して弾性反発力を生ずるため、インジェクター５０の取り付け面５１及びシリンダーヘッド６０の取り付け面６１に対して固定される。
【００３２】
そして、第１ゴム状弾性体３は皿ばね２とシリンダーヘッド６０の取り付け面６１によって挟み込まれて圧縮されるため、弾性反発力によりシリンダーヘッド６０の取り付け面６１に対してシール面を形成する。
【００３３】
同様に、第２ゴム状弾性体４は皿ばね２とインジェクター５０の取り付け面５１によって挟み込まれて圧縮されるため、弾性反発力によりインジェクター５０の取り付け面５１に対してシール面を形成する。
【００３４】
以上のような構成により、金属製の板ばねである皿ばねを設けたことから、従来のように金属製のワッシャ状のシールを設けた場合と同様の耐久性を得られる。
【００３５】
また、ゴム状弾性体をインジェクター及びシリンダーヘッドの外壁面（取り付け面）に押し当ててシールを行うことから、振動や熱の負荷に対しても安定したシール性を発揮すると共に、振動が伝達する場合でも、騒音の発生を低減することが可能となる。
【００３６】
なお、ゴム状弾性体は皿ばねに焼き付けていることから、公知のＯリング等のシールを設ける場合のように、インジェクターあるいはシリンダーヘッドに対して専用の取り付け溝を設ける必要もない。
【００３７】
ここで、第１ゴム状弾性体３及び第２ゴム状弾性体４のシール部の形状に関しては、シール面（それぞれシリンダーヘッド６０の取り付け面６１，インジェクター５０の取り付け面５１への密着面）の面圧のピークがガス圧側（密封対象である燃焼ガスが密封された側）に生ずるような形状とするのが好ましい。
【００３８】
このような形状については、適宜公知技術を用いることができるが、例えば、図２に示すように、各シール部の断面形状を略三角形状として、ガス圧側の傾斜面とその反対側の傾斜面に関して、密着面（シール面）とのなすそれぞれの角度α，βが、ガス圧側の方が大きくする（α＞β）ことによって達成できる。
【００３９】
なお、面圧の分布に関しては、図４に示している。
【００４０】
このように、面圧のピークをガス圧側に生じさせることで、シール性を高めることが可能となり、シール性を向上させることが可能となる。なお、図示のような形状にすることで、シールの装着方向をどちらにしても（表裏に関係なく）、面圧のピークを常にガス圧側にすることが可能となる。
【００４１】
また、図５に示すインジェクター用燃焼ガスシール１ａのように、第１ゴム状弾性体３ａ及び第２ゴム状弾性体４ａを、かまぼこ状のものを複数並べる構造（ゴムビート）とすることによっても、安定したシール性を得ることができる。
【００４２】
また、図６は図５に示した形状の変形例であり、図６に示すインジェクター用燃焼ガスシール１ｂの様に、第１ゴム状弾性体３ｂ及び第２ゴム状弾性体４ｂのビートの高さを徐々に高くすることによって、経時変化によるへたりが生じても、シール性を損なわないようにすることができる。
【００４３】
（実施の形態）図７及び図８には、本発明の実施の形態が示されている。
【００４４】
図７は本発明の実施の形態に係るインジェクター用燃焼ガスシールの断面図であり、図８は本発明の実施の形態に係るインジェクター用燃焼ガスシールを取り付けた状態を示す模式的断面図である。
【００４５】
本実施の形態に係るインジェクター用燃焼ガスシール１ｃの使用目的や締結構造等については、上述した第１の実施の形態で、図３等を参照して説明した通りであるので、ここでは、その説明は省略する。
【００４６】
図に示すように、本実施の形態に係るインジェクター用燃焼ガスシール１ｃは、概略、金属板ばねとしての環状の皿ばね２ｃと、皿ばね２ｃの内周側に焼き付け固定されるゴム状弾性体５と、から構成される。また、ゴム状弾性体５は、シリンダーヘッド６０の取り付け面６１に密着してシールする第１シール部５ａと、インジェクター５０の取り付け面５１に密着してシールする第２シール部５ｂとを有する。
【００４７】
そして、インジェクター用燃焼ガスシール１ｃは、上記参考例１の場合と同様に、図８に示したように、インジェクター５０の締結によって、インジェクター５０の取り付け面５１とシリンダーヘッド６０の取り付け面６１によって挟み込まれる。
【００４８】
これにより、皿ばね２ｃは圧縮力によって弾性変形して、各取り付け面方向に対して弾性反発力を生ずるため、インジェクター５０の取り付け面５１及びシリンダーヘッド６０の取り付け面６１に対して固定される。
【００４９】
そして、ゴム状弾性体５はシリンダーヘッド６０の取り付け面６１とインジェクター５０の取り付け面５１によって挟み込まれて圧縮されるため、弾性反発力によって、第１シール部５ａがシリンダーヘッド６０の取り付け面６１に対してシール面を形成し、第２シール部５ｂがインジェクター５０の取り付け面５１に対してシール面を形成する。
【００５０】
以上のような構成により、上記参考例１の場合と同様に、耐久性に優れ、騒音の発生を低減できるなどの効果がある。
【００５１】
また、皿ばね２ｃは、上記参考例１の場合と同様に、負荷のかかっていない状態では、図７に示す通りθ分だけ内径側に凸となるような傾きを有しており、インジェクター５０の取り付け面５１とシリンダーヘッド６０の取り付け面６１によって挟み込まれると、θが小さくなるにつれて弾性反発力を大きくする構造である。
【００５２】
そして、上記参考例１の場合には、皿ばねの両面にゴム状弾性体が設けられるため、インジェクター５０の取り付け面５１とシリンダーヘッド６０の取り付け面６１との間の隙間が小さくなった分だけ、ゴム状弾性体の受ける負荷は大きくなる構造であった。
【００５３】
ここで、インジェクター５０の取り付け面５１とシリンダーヘッド６０の取り付け面６１との間の隙間は、インジェクター５０内部の燃料圧側の圧縮荷重が高くなればなるほど小さくなる。
【００５４】
従って、この圧縮荷重の最大値がそれほど大きくなければ、特に問題はないが、圧縮荷重の最大値が大きいと、ゴム状弾性体の受ける負荷が大きくなり、ゴム状弾性体が破損したり、皿ばねから剥がれたりするなどの問題が生じるおそれがある。
【００５５】
これに対して、本実施の形態の場合には、上述した皿ばね２ｃは、その傾きθがゼロになると、図８に示すように、皿ばね２ｃの一方の表面２１ｃがインジェクター５０の取り付け面５１に面接触し、他方の表面２２ｃがシリンダーヘッド６０の取り付け面６１に面接触する。
【００５６】
従って、インジェクター５０の取り付け面５１とシリンダーヘッド６０の取り付け面６１との間の隙間は、皿ばね２ｃ自体の板厚よりも小さくなることはない。
【００５７】
つまり、皿ばね２ｃによって、インジェクター５０の取り付け面５１とシリンダーヘッド６０の取り付け面６１との間の隙間が一定値（皿ばね２ｃ自体の板厚）以下とならないように、インジェクター５０とシリンダーヘッド６０を支持する構造となっている。
【００５８】
以上のような構成により、インジェクター５０内部の燃料圧側の圧縮荷重が大きくなっても、インジェクター５０の取り付け面５１とシリンダーヘッド６０の取り付け面６１との間の隙間は一定値以上維持されるため、ゴム状弾性体５が受ける負荷（荷重による負荷）は制限される。
【００５９】
従って、ゴム状弾性体５の破損やゴム状弾性体５の皿ばね２ｃからの剥がれを防止することができる。また、ゴム状弾性体５はＵ字状断面形状にすることで、燃焼ガスの圧力を受け、面圧を増加させることによって、シール性を向上させることができ、セルフシール機能を持たせることができる。
【００６０】
（参考例２）図９には、本発明の参考例２が示されている。上記参考例１では、一定厚の金属板ばねで構成された皿ばねを備えたインジェクター用燃焼ガスシールの場合を説明したが、本参考例では、段差を備えた金属板ばねで構成された皿ばねを備えたインジェクター用燃焼ガスシールの場合を説明する。
【００６１】
その他の基本的な構成および作用については参考例１と同一なので、同一の構成部分については、適宜その説明を省略する。
【００６２】
図９は本発明の参考例２に係るインジェクター用燃焼ガスシールの断面図である。
【００６３】
本参考例に係るインジェクター用燃焼ガスシール１ｄの場合にも、上記参考例１の場合と同様に、概略、金属板ばねとしての皿ばね２ｄと、皿ばね２ｄの一方の面に焼き付け固定される第１ゴム状弾性体３ｄと、皿ばね２ｄの他方の面に焼き付け固定される第２ゴム状弾性体４ｄと、から構成される。
【００６４】
従って、上記参考例１の場合と同様の作用効果を発揮する。
【００６５】
また、本参考例では、図示のように、皿ばね２ｄは段差を有する構成であり、内径側が外径側に比べて、１段高くなるように段差が設けられた板ばねで構成されている。そして、上記参考例１及び実施の形態と同様に、皿ばね全体としては、内径側が凸となるように傾き（θ）を有する構造である。
【００６６】
また、内径側の段であって凹んだ部分に、第１ゴム状弾性体３ｄが焼き付け固定されて、外径側の段であって、凹んだ部分に、第２ゴム状弾性体４ｄが焼き付け固定されている。
【００６７】
以上の構成によって、上記実施の形態の場合と同様に、皿ばね２ｄは、その傾きθがゼロになると、皿ばね２ｄの内径側の段における表面２１ｄ（つまりゴム状弾性体の存在しない面）がインジェクター５０の取り付け面５１に面接触し、外径側の段における表面２２ｄ（つまりゴム状弾性体の存在しない面）がシリンダーヘッド６０の取り付け面６１に面接触する。
【００６８】
従って、インジェクター５０の取り付け面５１とシリンダーヘッド６０の取り付け面６１との間の隙間は、皿ばね２ｄにおける段差を繋げる部分の板厚よりも小さくなることはない。
【００６９】
以上より、本参考例の場合にも、上記実施の形態の場合と同様に、第１ゴム状弾性体３ｄ及び第２ゴム状弾性体４ｄが受ける負荷（荷重による負荷）を制限し、第１ゴム状弾性体３ｄ及び第２ゴム状弾性体４ｄの破損や第１ゴム状弾性体３ｄ及び第２ゴム状弾性体４ｄの皿ばね２ｄからの剥がれを防止することができる。
【００７０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、金属板ばねを設けたことで耐久性があり、ゴム状弾性体によって、シリンダーヘッドの外壁面及びインジェクターの外壁面をシールするようにしたことで、防音効果の向上を図りつつ、シール性の向上を図ることが可能となる。
【００７２】
更に、前記シリンダーヘッドの外壁面とインジェクターの外壁面間の隙間が一定値以下とならないようにすることで、ゴム状弾性体に対する負荷を制限できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の参考例１に係るインジェクター用燃焼ガスシールの一部破断断面図である。
【図２】図１のうち断面部を示す拡大図である。
【図３】本発明の参考例１に係るインジェクター用燃焼ガスシールを取り付けた状態を示す模式図である。
【図４】本発明の参考例１に係るインジェクター用燃焼ガスシールの面圧分布を説明する図である。
【図５】ゴム状弾性体の変形例である。
【図６】ゴム状弾性体の変形例である。
【図７】本発明の実施の形態に係るインジェクター用燃焼ガスシールの断面図である。
【図８】本発明の実施の形態に係るインジェクター用燃焼ガスシールを取り付けた状態を示す模式的断面図である。
【図９】本発明の参考例２に係るインジェクター用燃焼ガスシールの断面図である。
【図１０】エンジンのシリンダーヘッドにインジェクターを取り付けた様子を示す概略構成図である。
【図１１】従来技術に係るインジェクター用燃焼ガスシールのシール構造を説明する模式図である。
【符号の説明】
１，１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ インジェクター用燃焼ガスシール
２，２ｃ，２ｄ 皿ばね
３，３ａ，３ｂ，３ｄ ゴム状弾性体
４，４ａ，４ｂ，４ｄ ゴム状弾性体
５ ゴム状弾性体
５ａ 第１シール部
５ｂ 第２シール部
５０ インジェクター
５１ 取り付け面
６０ シリンダーヘッド
６１ 取り付け面

Claims (1)

1. エンジンのシリンダーヘッドの外壁面と、該シリンダーヘッドに締結されるインジェクターの外壁面との間をシールするインジェクター用燃焼ガスシールにおいて、
   前記インジェクターのシリンダーヘッドに対する締結によって、前記シリンダーヘッドの外壁面とインジェクターの外壁面によって挟み込まれる金属板ばねと、
   前記金属板ばねに焼き付け固定されており、前記シリンダーヘッドの外壁面に向かって突出し、該シリンダーヘッドの外壁面をシールする第１シール部と前記インジェクターの外壁面に向かって突出し、該インジェクターの外壁面をシールする第２シール部とを有するＵ字状断面形状のゴム状弾性体と、
   を備え、
   前記金属板ばねは、環状の皿ばねであり、該皿ばねの内周側に、前記ゴム状弾性体が、その断面形状においてＵ字の開口となる側が内周側となるように設けられていることを特徴とするインジェクター用燃焼ガスシール。

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