JP4777540B2 - 密封装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば自動車用エンジンなどの密封装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、この種の密封装置としては、例えば特開2000−27330号公報に開示されているディーゼルエンジンのように、プラグチューブと、シリンダヘッドカバーとの間を封止するため、シリンダヘッドカバーにおけるプラグチューブ挿通用の開口と、該開口に挿通されたプラグチューブとの間に単一のシールを設けていた。
【0003】
このシールは、開口に対して圧入嵌合されるとともに、開口側からプラグチューブの外周面に向かって、すなわち径方向内側に向かって突出するとともに該外周面に弾性的に密接する主リップを備えていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来構造のものにあっては、上記シールの主リップがエンジン振動にかかわらずプラグチューブへの密接状態を維持できるよう径方向に伸縮自在とするために、腰折れ状態に屈曲した構成となっていた。
【0005】
したがって、上記従来構造のものでは、そのリップの腰折れした谷間部分が外部に臨む状態となっていたので塵埃や水などが滞留し易いものとなっていた。
【0006】
そして、その滞留した塵埃等が過剰になるとエンジン振動に伴うシールのリップの偏心追随性を阻害することになって、シールの密封性能が低下するおそれがあった(単独のシールのみ示す図3参照)。
【0007】
本発明は、上記実状を鑑みてなされたものであって、シールにおけるリップの偏心追随性が阻害されて密封性能が低下することを阻止できる密封装置の提供を解決すべき課題としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る密封装置は、請求項1に示すように、ハウジングに形成される開口と、該開口に挿通される挿通部材との間を密封する密封装置であって、前記挿通部材の外周面に密接する主リップを、前記開口側から前記挿通部材に向かう方向で伸縮自在に備える主シールと、該主シールを内側に隠蔽する補助シールとを組み合わせて構成し、前記補助シールは、前記挿通部材の外周面に弾性的に密接するリップを前記挿通部材に向けて突出するように、かつ前記挿通部材の挿通方向に対して交差する方向に沿うように構成していることを特徴とする。
【0009】
この密封装置によれば、ハウジングの開口とその開口に挿通される挿通部材との間の封止を行う主シールとは別に、その主シールに外部から塵埃や水等が滞留しないよう規制する補助シールを、主シールを隠蔽するように設けているから、主シールに塵埃や水等が滞留することがなくなるので、そのような滞留に伴う密封性能の低下を回避できる。
【0011】
この密封装置によれば、補助シールのリップは挿通部材に対して、弾性的に密接するよう挿通部材に向けて突出するものとなっているから、例えばエンジン振動があって挿通部材が開口に対して相対変位するよう振動することがあっても、補助シールにおいては、リップが振動の緩衝をして挿通部材との密接状態は十分維持でき、封止性を高く維持できる。
【0013】
この密封装置によれば、補助シールのリップが、挿通部材の外周面で挿通方向に交差する方向に沿い、かつハウジングの外側に臨む面、例えば面取り面や、挿通部材の挿通方向と直交するような面に対して弾性的に密接して、その密接方向がハウジングの内方側に向かうように働くことになるから、リップが挿通部材の外周面からめくれにくいものとなっており、外部からの異物の浸入防止に関してシール性の高いものとなる。
【0014】
本発明に係る密封装置は、請求項2に示すように、請求項1に記載のものにおいて、前記補助シールの前記リップは、前記挿通部材と密接する先端側と基端側との間が前記ハウジングで覆う内外方向での外側に凸となる山形の屈曲部を全周にわたって設け
ていることを特徴とする。
【0015】
この密封装置によれば、このように湾曲もしくは屈折する形状に構成していることによって、挿通部材の外周面に対するリップ先端の密接方向がハウジングの内方側に向かうように強く働くことになるから、リップが挿通部材の外周面からめくれにくいものとなっており、シール性の高いものとなる。
【0024】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。
【0025】
図1,図2は本発明の実施形態の一例に係り、図1は、密封装置の一例を示す片半分の縦断面図、図2は、図1に示される密封装置の補助シールの片半分を示す縦断面図である。
【0026】
図1に示すように、内燃機関の一例としてのディーゼルエンジン(本体部は図示せず)の上部には、シリンダヘッドを覆うハウジングとしてのシリンダヘッドカバー1(図1において2点鎖線で示している)を設けているとともに、このシリンダヘッドカバー1とプラグチューブ2(図1において2点鎖線で示している)との間には主シール3及び補助シール4を設けて、密封装置5を構成している。
【0027】
詳述すると、密封装置5を構成する主シール3は、図1に示すように、シリンダヘッドカバー1において各気筒数と同数の開口6のそれぞれに圧入嵌合されている。開口6は、その内周縁の形状が円形を成すように形成されており、図示しないグロープラグ用のプラグチューブ2をそれぞれの開口6に挿通させている。
プラグチューブ2は、挿通部材に相当する。
【0028】
そして、主シール3は、図1及び図3に示すように、筒状体の上端部に径方向に沿うフランジを備えて構成された環状芯金3aの外周側面に、開口6に対して圧入嵌合する際に密着嵌合するゴム製の外周側弾性体部3bを設けるとともに、その内周側面には、プラグチューブ2に弾性的に密接するゴム製の主リップ3cを設けて構成している。主リップ3cは、内周側先端部にプラグチューブ2の当接する端縁部7を有するとともに、その当接端縁部7にリング状コイルばね8を埋設している。さらに、主リップ3cの径方向中間は、腰折れ状態に屈曲されている。これにより、エンジン振動があっても主リップ3cの偏心追随性を阻害しないようにしている。外周側弾性体部3bの外周面には、図3に示すように、上下方向に3列の凸部9を周方向にも複数並設させている。このように外周面に複数の凸部9を並設させていることによって、主シール3を開口6に圧入嵌合を円滑に行えながらも、開口6に対する密着状態での保持力も充分維持できるものとなっている。
【0029】
補助シール4は、図1,図2および図3に示すように、主シール3の上部内周側における主リップ3cの付根部分の段部10に圧入嵌合した状態となっている。補助シール4は、筒状体の上端部に径方向に沿うフランジを備えて構成された環状芯金4aの外周側面に、開口6に対して圧入嵌合する際に密着嵌合するゴム製の外周側弾性体部4bを設けるとともに、その内周側面には、プラグチューブ2に弾性的に密接するゴム製のリップ4cを設けて構成している。なお、外周側弾性体部4bとリップ4cとは一体に形成されている。
【0030】
補助シール4のリップ4cは、その先端部11をプラグチューブ2の外周面に対する当接部分とするとともに、リップ4cの環状芯金4aに固着している付根部12から先端部11までの中間部分に、シリンダヘッドカバー1で覆う内外方向での外側に凸となる山形の屈曲部13を全周にわたって設けている。
【0031】
そして、補助シール4は、開口6のひさし状に形成されているフランジ部6aの下面と主シール3の段部10とにより挟まれた状態で保持されている。
【0032】
そのように主シール3と共に開口6に対して固定した状態の補助シール4のリップ4cは、プラグチューブ2における外周面のうち、プラグチューブ2の開口6に対する挿入方向(図1における縦方向)に対して斜めに交差する外周面(シリンダヘッドカバー1の外側、つまり図1においては上側に臨む水平面、または面取り状となっている傾斜面もしくは湾曲面)に弾性的に先端部11が当接するようになっている。
【0033】
これにより、リップ4cの先端部11では、プラグチューブ2の外周面に対して、図1において下向きで内側向きに弾性的に当接することになり、水や塵埃等が主シール3側に浸入しないよう阻止している。
【0034】
また、この密封装置5にあっては、後述するエアリーク試験でも一定の結果が得られているように、シリンダヘッドカバー1などに組付けた状態での組付け異常の有無を確認が容易に行えるものである。すなわち、その異常とは、主シールのリップがプラグチューブ2の外周面に対して反転しているような場合であって、補助シールがあることから、目視による異常の有無の確認はできないが、実際に組み付けられたものに対して、内圧が50kPa(0.5kgf/cm2)のエアリーク試験圧を行うことで、その異常がある場合、補助シールのリップがその内圧で開いてエアが抜けるため、容易にその異常が発見できる。なお、そのエアリーク試験で主シールのリップ反転がなく正常な状態で組み付けられている場合は、50kPaの内圧が主シールのリップで密封されるため、エアは抜けない。
【0035】
次に、上記実施の形態に係る補助シール4の性能試験およびその試験において比較例と対比した結果について説明する。
【0036】
本発明者は、上記リップ4cの肉厚を1.0mmに設定した補助シール4と、比較例として、リップ4cの肉厚を1.2mmに設定した補助シールとを用いて、図5に示すエアリーク試験を行った。
【0037】
すなわち、図5に示すように、有底筒体の中央に円柱部18を立設した治具Aを用意し、あらかじめ主リップを切断しておいた上記主シール3と共に補助シール4を有底筒体に圧入嵌合し、補助シール4のリップ4cを円柱部18の外周面に当接させた状態で、密封装置5上に水Wを溜めておく。なお、治具Aとしては、円柱部18が偏心のない中心位置にあるものと、中心位置より0.5mm円柱部18が偏心しているものと、中心位置より1.0mm円柱部18が偏心しているものとの3種を用意して、それぞれに密封装置5を装着する。各治具Aにおける密封装置5より下側の空間部にコンプレッサからの高圧エアが供給されるようにしてあり、それぞれの試験対象に50kPaの内圧を与える。その場合、補助リップからのエアの抜けの有無は、水Wにおける気泡の発生の有無で確認する。
【0038】
その結果、上記リップ4cの肉厚を1.0mmに設定した補助シール4では、どの治具Aにおいても、また、その密封装置5の上下方向での取り付け位置を、円柱部18にリップ4c先端部が当接する状態の範囲内でどのように変更してもエアが抜けるものとなった。比較例としての、リップ4cの肉厚を1.2mmに設定した補助シールの場合は、円柱部18の偏心が1.0mmの治具Aにおいては、エアが抜けたが、円柱部18の偏心が0.5mmの治具Aや、偏心していない治具Aにおいては、円柱部18に対する上下方向での一定の取り付け位置ではエア抜けが生じないことが判明した。
【0039】
また、本発明者は、図示しないが、上記リップ4cの肉厚を1.0mmに設定した補助シール4と主シール5とを密封状態に上記治具Aと類似の治具に取り付けた状態で、その補助シール4のリップ4c先端に向けて所定圧力でノズルから水を噴射したときの水漏れの有無を確認する試験を行った。
【0040】
この試験において、ノズル先端とリップ4c先端との間隔を300mmに設定したとき、密封装置5の円柱部に対する上下方向での取り付け位置を、円柱部18にリップ4c先端部が当接する状態の範囲内でどのように変更しても下方への水漏れはなく、本発明に係る密封装置は、実用に十分供し得るものであることが確認できた。
【0041】
さらに、詳細は省略するが、本発明者は筒状の治具に本発明に係る密封装置を圧入嵌合し、挿入部材に相当する軸体を上方から下降させる試験を行い、治具を1mm偏心させたときの軸体下降によるリップの破れに伴うめくれの有無確認を行った。その結果、めくれは生じなかったので、本発明に係る密封装置は、実用に十分供し得るものであることが確認できた。
【0042】
次に、別の実施の形態について説明する。なお、上記実施の形態と同様の構成については、同一符号を付すとともに、説明は省略する。
【0043】
図4に示すように、上述実施の形態と同様構造の主シール3における環状芯金3aの上面と、ハウジングとしてのシリンダヘッドカバー1の開口6に設けたひさし状のフランジ部6aの下面とによって、補助シール4の環状芯金4a部分を挟み込んで、補助シール4を固定している。環状芯金4aは径方向に沿う板材で主に構成されており、この環状芯金4aの内周端縁部と上面にゴム製の弾性体が焼き付け等で一体化されており、その弾性体で径方向内方に突出するリップ4cを構成している。このリップ4cは、その肉厚を1mmに設定して構成している。補助シール4のリップ4cは、その先端部11をプラグチューブ2の外周面に対する当接部分とするとともに、リップ4cの環状芯金4aに固着している付根部12から先端部11までの中間部分に、シリンダヘッドカバー1で覆う内外方向での外側に凸となる山形の屈曲部13を全周にわたって設けている。
【0044】
そのように、主シール3と共に開口6に対して固定した状態の補助シール4のリップ4cは、プラグチューブにおける外周面のうち、プラグチューブ2の開口6に対する挿入方向(図4における縦方向)に対して斜めに交差する外周面(シリンダヘッドカバー1の外側、つまり図4においては上側に臨む水平面、または面取り状となっている傾斜面もしくは湾曲面)に弾性的に先端11が当接するようになっている。
【0045】
上記各実施の形態では、ディーゼルエンジンのシリンダヘッドカバーとプラグチューブとの間の密封装置について説明したが、例えばガソリンエンジンのシリンダヘッドカバーとプラグチューブとの間の密封装置等に対しても本発明を適用できる。
【0047】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、ハウジングの開口とその開口に挿通される挿通部材との間の封止を行う主シールとは別に、その主シールに外部から塵埃や水等が滞留しないよう規制する補助シールを設けているから、主シールに塵埃や水等が滞留することもないので、そのような滞留に伴う不具合の発生を回避できる。その補助シールのリップは挿通部材に対して、弾性的に密接するよう挿通部材に向けて突出させているから、エンジン振動があっても、補助シールにおいては、リップが振動の緩衝をして挿通部材との密接状態は十分維持でき、封止性を高く維持できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る密封装置の一例を示す片半分の縦断面図
【図2】図1に示される密封装置の補助シールを示す縦断面図
【図3】図1に示される密封装置の主シールを示す縦断面図
【図4】本発明に係る密封装置の他の例を示す片半分の縦断面図
【図5】本発明に係る密封装置のエアリーク試験の様子を示す縦断面図
【符号の説明】
1 シリンダヘッドカバー(ハウジング)
2 プラグチューブ(挿通部材)
3 主シール
4 補助シール
4c リップ
5 密封装置
6 開口
Claims (2)
- ハウジングに形成される開口と、該開口に挿通される挿通部材との間を密封する密封装置であって、
前記挿通部材の外周面に密接する主リップを、前記開口側から前記挿通部材に向かう方向で伸縮自在に備える主シールと、該主シールを内側に隠蔽する補助シールとを組み合わせて構成し、前記補助シールは、前記挿通部材の外周面に弾性的に密接するリップを前記挿通部材に向けて突出するように、かつ前記挿通部材の挿通方向に対して交差する方向に沿うように構成していることを特徴とする密封装置。 - 請求項1に記載の密封装置において、
前記補助シールの前記リップは、前記挿通部材と密接する先端側と基端側との間が前記ハウジングで覆う内外方向での外側に凸となる山形の屈曲部を全周にわたって設けていることを特徴とする密封装置。
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