JP5867158B2 - 密封構造 - Google Patents

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Description

本発明は、インジェクタとハウジングとの間の環状隙間を封止する密封構造に関するものである。
シリンダヘッドへのインジェクタの取り付け部においては、インジェクタと取り付け孔との間の環状隙間を封止する環状のガスケットが設けられている。このようなガスケットにおいて、外力が作用していない状態におけるガスケットの体積をガスケットが装着される空間の体積よりも大きくし、ガスケットが装着される環状溝にガスケットを充填させることで密封性能を高める技術が知られている(特許文献1参照)。
しかしながら、このような技術においては、ガスケットが装着されたインジェクタを取り付け孔内に組み込む際の荷重が大きく(人力での組み込みは困難と考えられる)、ガスケットが異常に変形したり、破損したりしてしまうおそれがある。
特開2002−81548号公報
本発明の目的は、密封性能を高めつつ、組み込み荷重を低減可能とする密封構造を提供することにある。
本発明は、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。
すなわち、本発明の密封構造は、
インジェクタと、
該インジェクタが取付けられる取り付け孔を有するハウジングと、
該インジェクタの外周に形成された環状溝に装着され、該インジェクタと前記取り付け孔との間の環状隙間を封止する環状のガスケットと、
を備える密封構造において、
前記環状溝は、その溝底に段差を有しており、
該段差を介して一方の側の主環状溝と、
該段差を介して他方の側の副環状溝と、
を備え、
副環状溝は主環状溝に対して燃焼室側に配置され、前記ガスケットは、主環状溝に充填されるように配置されると共に、
主環状溝と副環状溝との間の境界部における前記インジェクタと前記取り付け孔との間の隙間は、主環状溝を介して副環状溝とは反対側の微小隙間よりも大きいことを特徴とする。
本発明によれば、ガスケットが主環状溝に充填されるので、密封性能を高めることができる。また、副環状溝が設けられているため、主環状溝に充填されるガスケットは、その一部が副環状溝にはみ出すことができるので、ガスケットが装着されたインジェクタを取り付け孔に組み込む際の組み込み荷重を低減させることができる。更に、主環状溝と副環状溝との間の境界部におけるインジェクタと取り付け孔との間の隙間は、主環状溝を介して副環状溝とは反対側の微小隙間よりも大きいので、より確実に、ガスケットの一部を副環状溝側にはみ出させることができる。また、副環状溝は主環状溝に対して燃焼室側に配置されているので、ガスケットが装着されたインジェクタを取り付け孔に組み込む際には、ガスケットに対する摩擦抵抗が燃焼室とは反対側に作用するため、ガスケットを主環状溝側に、より確実に充填させることができる。また、ガスケットのうち副環状溝側に充填された部位が燃焼ガスの圧力を受けるため、主環状溝に対するガスケットの充填状態を維持することができ、密封性能を高めることができる。なお、経時的なクリープによって、ガスケットがへたってしまっても、燃焼ガスの圧力を受けることにより、主環状溝に対するガスケットの充填状態を安定的に維持することができ、耐久性も向上する。
主環状溝と前記取り付け孔の表面とで形成される環状空間における軸線を通る面で切断した断面の面積をS1とし、副環状溝と前記取り付け孔の表面とで形成される環状空間における軸線を通る面で切断した断面の面積をS2とし、外力を受けていない状態での前記ガスケットにおける軸線を通る面で切断した断面の面積をS3とした場合に、
S1<S3<(S1+S2)
を満たすことを特徴とする。
これにより、ガスケットを主環状溝に充填させることができ、かつ副環状溝ではガスケットが完全に充填されてしまうことはないので、ガスケットが環状溝の外側にはみ出してしまうことを抑制することができ、また、これに伴い組み込み荷重を抑制できる。
外力を受けていない状態での前記ガスケットにおける軸線を通る面で切断した断面の形状は矩形であるとよい。
このとき、前記主環状溝の溝底には、軸線方向における中央付近に環状の突出部を有するとよい。
これにより、ガスケットの取り付け孔に対する面圧を部分的に高くすることができ、密封性能を高めることができる。
なお、上記各構成は、可能な限り組み合わせて採用し得る。
以上説明したように、本発明によれば、密封性能を高めつつ、組み込み荷重を低減させることができる。
図1は本発明の実施例に係る密封構造を示す模式的断面図である。 図2は本発明の実施例に係るガスケットの一部破断断面図である。 図3は本発明の実施例1に係る密封構造の模式的断面図である。 図4は本発明の実施例2に係る密封構造の模式的断面図である。 図5は本発明の実施例3に係る密封構造の模式的断面図である。 図6は本発明の実施例4に係る密封構造の模式的断面図である。 図7は本発明の実施例5に係る密封構造の模式的断面図である。 図8は本発明の実施例6に係る密封構造の模式的断面図である。
以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例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。
図1及び図2を参照して、本発明の実施例に係る密封構造の概要について説明する。本実施例に係る密封構造100は、インジェクタ200と、インジェクタ200が取付けられる取り付け孔310を有するハウジング300と、ガスケット400とから構成される。なお、図1において、インジェクタ200については、密封構造を構成する先端付近のみを示している。また、ハウジング300は、エンジンのシリンダヘッドに相当するものであり、密封構造を構成する付近のみを示している。
ガスケット400は、PTFE(四フッ化エチレン樹脂)からなる環状の部材である。また、ガスケット400は、円筒形状の部材であり、外力を受けていない状態において、軸線を通る面で切断した断面の形状は矩形である(図2参照)。このガスケット400は、インジェクタ200の外周に形成された環状溝210に装着され、インジェクタ200と取り付け孔310との間の環状隙間を封止する。
(実施例1)
図3を参照して、本発明の実施例1に係る密封構造について説明する。図3は本発明の実施例1に係る密封構造の模式的断面図であり、図1におけるX部分の拡大図に相当する。なお、図3(a)はガスケット400を省略した図であり、同図(b)はガスケット400についても明示した図である。
本実施例においては、インジェクタ200の外周に形成された環状溝211は、その溝底に段差を有しており、この段差を介して一方の側の主環状溝211aと、他方の側の副環状溝211bとから構成される。なお、段差は、大気側(A)から燃焼室側(C)に径が大きくなる段差である。主環状溝211aと副環状溝211bの溝底はいずれも円柱面で構成されている。主環状溝211aは大気側(A)に設けられ、副環状溝211bは燃焼室側(C)に設けられる。そして、主環状溝211aと副環状溝211bとの間の境界部におけるインジェクタ200と取り付け孔310との間の隙間D2は、主環状溝211aを介して副環状溝211bとは反対側の微小隙間D1よりも大きくなるように構成されている。なお、上記隙間D2は、主環状溝211aの溝底と取り付け孔310との間の距離よりも小さい。
また、本実施例においては、図3に示す面積S1,S2及び図2に示す面積S3について、S1<S3<(S1+S2)を満たすように構成されている。ここで、面積S1とは、主環状溝211aと取り付け孔310の表面とで形成される環状空間における軸線を通る面で切断した断面の面積である。また、面積S2は、副環状溝211bと取り付け孔310の表面とで形成される環状空間における軸線を通る面で切断した断面の面積である。更に、面積S3は、外力を受けていない状態でのガスケット400における軸線を通る面で切断した断面の面積である。
そして、インジェクタ200をハウジング300に組み込む際には、インジェクタ200の環状溝211にガスケット400を装着させた状態で、インジェクタ200を大気側(A)から燃焼室(C)側に向かって取り付け孔310に装着する。これにより、外力を受けていない状態では断面が矩形のガスケット400は、取り付け孔310の内周面から内側に向かって力を受けて、環状溝211の形状に沿うように変形する。より具体的には、主環状溝211aに対しては、(略)完全にガスケット400が充填され、余った肉の一部が副環状溝211bに充填される(図3(b)参照)。
<本実施例に係る密封構造の優れた点>
以上のように構成された本実施例に係る密封構造によれば、ガスケット400が主環状溝211aに(略)完全に充填されるので、密封性能を高めることができる。また、副環状溝211bが設けられているため、主環状溝211aに充填されるガスケット400は、その一部が副環状溝211bにはみ出すことができる。これにより、ガスケット400が装着されたインジェクタ200を取り付け孔310に組み込む際の組み込み荷重を低減させることができる。従って、密封性能を高めつつ、組み込み荷重を低減させることができる。
また、主環状溝211aと副環状溝211bとの間の境界部におけるインジェクタ200と取り付け孔310との間の隙間D2は、主環状溝211aを介して副環状溝211bとは反対側の微小隙間D1よりも大きいので、より確実に、ガスケット400の一部を副環状溝211b側にはみ出させることができる。
また、上記のように、図2,3に示す各面積S1,S2,S3について、S1<S3<(S1+S2)を満たすようにしたことで、ガスケット400を主環状溝211aに(略)完全に充填させることができ、かつ副環状溝211bではガスケット400が完全に充填されてしまうことを抑制できる。従って、ガスケット400が環状溝211の外側にはみ出してしまうことを抑制することができ、また、これに伴い組み込み荷重を抑制できる。
更に、副環状溝211bは主環状溝211aに対して燃焼室(C)側に配置されている。そのため、ガスケット400が装着されたインジェクタ200を取り付け孔310に組み込む際には、ガスケット400に対する摩擦抵抗が燃焼室(C)とは反対側に作用する。従って、ガスケット400を主環状溝211a側に、より確実に充填させることができる。また、ガスケット400のうち副環状溝211b側に充填された部位が燃焼ガスの圧力を受けるため、主環状溝211aに対するガスケット400の充填状態を維持することができ、密封性能を高めることができる。なお、経時的なクリープによって、ガスケット400がへたってしまっても、燃焼ガスの圧力を受けることにより、主環状溝211aに対するガスケット400の充填状態を安定的に維持することができ、耐久性も向上する。
(実施例2)
図4を参照して、本発明の実施例2に係る密封構造について説明する。図4は本発明の実施例2に係る密封構造の模式的断面図であり、図1におけるX部分の拡大図に相当する。なお、図4(a)はガスケット400を省略した図であり、同図(b)はガスケット400についても明示した図である。
本実施例においては、インジェクタ200の外周に形成された環状溝212は、その溝底に段差を有しており、この段差を介して一方の側の主環状溝212aと、他方の側の副環状溝212bとから構成される。なお、段差は、大気側(A)から燃焼室側(C)に径が大きくなる段差である。主環状溝212aの溝底は、上記実施例1の場合と同様に円柱面で構成されている。これに対して、本実施例においては、副環状溝212bの溝底は、大気側(A)から燃焼室側(C)に向かって、縮径した後に拡径するように、隣接する2つのテーパ面で構成されている。
そして、主環状溝212aは大気側(A)に設けられ、副環状溝212bは燃焼室側(C)に設けられる点は上記実施例1と同様である。また、隙間D2は微小隙間D1よりも大きくなるように構成されている点も実施例1と同様である。なお、上記隙間D2は、主環状溝212aの溝底と取り付け孔310との間の距離よりも小さい。D1とD2の定義
に関しては、実施例1で説明した通りであるので、ここではその説明を省略する。また、図4に示す面積S1,S2及び図2に示す面積S3について、S1<S3<(S1+S2)を満たすように構成されている点も上記実施例1と同様である。面積S1,S2,S3の定義に関しては、実施例1で説明した通りであるので、ここではその説明を省略する。更に、インジェクタ200の組み込み方や、インジェクタ200を組み込んだ際のガスケット400の挙動や状態についても上記実施例1と同様であるので、その説明は省略する。なお、ガスケット400は、副環状溝211bのうち、その溝底面が大気側(A)から燃焼室側(C)に向かって縮径するテーパ面の部位に充填されるように構成されている(図4(b)参照)。
以上のように構成された本実施例に係る密封構造においても、上記実施例1の場合と同様の効果を得ることができる。また、本実施例の場合には、ガスケット400は、副環状溝211bのうち、その溝底面が大気側(A)から燃焼室側(C)に向かって縮径するテーパ面の部位に充填されるように構成されている。これにより、ガスケット400のうち燃焼ガスの圧力を受ける部分の面積を、実施例1の場合に比して広くすることができる。これにより、燃焼ガスの圧力によってガスケット400が主環状溝212aの方向に受ける力が実施例1の場合に比して大きくなるため、主環状溝212aに対するガスケット400の充填状態をより一層維持させることができる。
(実施例3)
図5を参照して、本発明の実施例3に係る密封構造について説明する。図5は本発明の実施例3に係る密封構造の模式的断面図であり、図1におけるX部分の拡大図に相当する。なお、図5(a)はガスケット400を省略した図であり、同図(b)はガスケット400についても明示した図である。
本実施例においては、インジェクタ200の外周に形成された環状溝213は、その溝底に段差を有しており、この段差を介して一方の側の主環状溝213aと、他方の側の副環状溝213bとから構成される。なお、段差は、大気側(A)から燃焼室側(C)に径が大きくなる段差である。主環状溝213aの溝底は、大気側(A)から燃焼室側(C)に向かって、拡径した後に縮径するように、隣接する2つのテーパ面で構成されている。これにより、主環状溝213aの溝底には、軸線方向における中央付近に環状の突出部213a1が設けられている。また、副環状溝213bの溝底は、上記実施例1の場合と同様に円柱面で構成されている。
そして、主環状溝213aは大気側(A)に設けられ、副環状溝213bは燃焼室側(C)に設けられる点は上記実施例1と同様である。また、隙間D2は微小隙間D1よりも大きくなるように構成されている点も実施例1と同様である。なお、上記隙間D2は、主環状溝213aの溝底と取り付け孔310との間の距離(最短距離)よりも小さい。D1とD2の定義に関しては、実施例1で説明した通りであるので、ここではその説明を省略する。また、図5に示す面積S1,S2及び図2に示す面積S3について、S1<S3<(S1+S2)を満たすように構成されている点も上記実施例1と同様である。面積S1,S2,S3の定義に関しては、実施例1で説明した通りであるので、ここではその説明を省略する。更に、インジェクタ200の組み込み方や、インジェクタ200を組み込んだ際のガスケット400の挙動や状態についても上記実施例1と同様であるので、その説明は省略する。
以上のように構成された本実施例に係る密封構造においても、上記実施例1の場合と同様の効果を得ることができる。また、本実施例の場合には、主環状溝213aの溝底には、軸線方向における中央付近に環状の突出部213a1が設けられている。これにより、ガスケット400の取り付け孔310に対する面圧を部分的に高くすることができ、密封
性能を高めることができる。
(実施例4)
図6を参照して、本発明の実施例4に係る密封構造について説明する。図6は本発明の実施例4に係る密封構造の模式的断面図であり、図1におけるX部分の拡大図に相当する。なお、図6(a)はガスケット400を省略した図であり、同図(b)はガスケット400についても明示した図である。
本実施例においては、インジェクタ200の外周に形成された環状溝214は、その溝底に段差を有しており、この段差を介して一方の側の主環状溝214aと、他方の側の副環状溝214bとから構成される。なお、段差は、大気側(A)から燃焼室側(C)に径が大きくなる段差である。主環状溝214aの溝底は、実施例3の場合と同様に、大気側(A)から燃焼室側(C)に向かって、拡径した後に縮径するように、隣接する2つのテーパ面で構成されている。これにより、主環状溝214aの溝底には、軸線方向における中央付近に環状の突出部214a1が設けられている。また、副環状溝214bの溝底は、大気側(A)から燃焼室側(C)に向かって、縮径した後に拡径するように、隣接する2つのテーパ面で構成されている。
そして、主環状溝214aは大気側(A)に設けられ、副環状溝214bは燃焼室側(C)に設けられる点は上記実施例1と同様である。また、隙間D2は微小隙間D1よりも大きくなるように構成されている点も実施例1と同様である。なお、上記隙間D2は、主環状溝214aの溝底と取り付け孔310との間の距離(最短距離)よりも小さい。D1とD2の定義に関しては、実施例1で説明した通りであるので、ここではその説明を省略する。また、図6に示す面積S1,S2及び図2に示す面積S3について、S1<S3<(S1+S2)を満たすように構成されている点も上記実施例1と同様である。面積S1,S2,S3の定義に関しては、実施例1で説明した通りであるので、ここではその説明を省略する。更に、インジェクタ200の組み込み方や、インジェクタ200を組み込んだ際のガスケット400の挙動や状態についても上記実施例1と同様であるので、その説明は省略する。なお、ガスケット400は、副環状溝214bのうち、その溝底面が大気側(A)から燃焼室側(C)に向かって縮径するテーパ面の部位に充填されるように構成されている(図6(b)参照)。
以上のように構成された本実施例に係る密封構造においても、上記実施例1の場合と同様の効果を得ることができる。また、本実施例の場合には、ガスケット400は、副環状溝214bのうち、その溝底面が大気側(A)から燃焼室側(C)に向かって縮径するテーパ面の部位に充填されるように構成されている。これにより、ガスケット400のうち燃焼ガスの圧力を受ける部分の面積を、実施例1の場合に比して広くすることができる。これにより、燃焼ガスの圧力によってガスケット400が主環状溝214aの方向に受ける力が実施例1の場合に比して大きくなるため、主環状溝214aに対するガスケット400の充填状態をより一層維持させることができる。更に、本実施例の場合には、主環状溝214aの溝底には、軸線方向における中央付近に環状の突出部214a1が設けられている。これにより、ガスケット400の取り付け孔310に対する面圧を部分的に高くすることができ、密封性能を高めることができる。
(実施例5)
図7を参照して、本発明の実施例5に係る密封構造について説明する。図7は本発明の実施例5に係る密封構造の模式的断面図であり、図1におけるX部分の拡大図に相当する。なお、図7(a)はガスケット400を省略した図であり、同図(b)はガスケット400についても明示した図である。
本実施例においては、インジェクタ200の外周に形成された環状溝215は、その溝底に段差を有しており、この段差を介して一方の側の主環状溝215aと、他方の側の副環状溝215bとから構成される。なお、段差は、大気側(A)から燃焼室側(C)に径が大きくなる段差である。主環状溝215aの溝底は、全体的には円柱面で構成されているが、軸線方向における中央付近に環状の突出部215a1が設けられている。また、副環状溝215bの溝底は、上記実施例1の場合と同様に円柱面で構成されている。
そして、主環状溝215aは大気側(A)に設けられ、副環状溝215bは燃焼室側(C)に設けられる点は上記実施例1と同様である。また、隙間D2は微小隙間D1よりも大きくなるように構成されている点も実施例1と同様である。なお、上記隙間D2は、主環状溝215aの溝底と取り付け孔310との間の距離(最短距離)よりも小さい。D1とD2の定義に関しては、実施例1で説明した通りであるので、ここではその説明を省略する。また、図7に示す面積S1,S2及び図2に示す面積S3について、S1<S3<(S1+S2)を満たすように構成されている点も上記実施例1と同様である。面積S1,S2,S3の定義に関しては、実施例1で説明した通りであるので、ここではその説明を省略する。更に、インジェクタ200の組み込み方や、インジェクタ200を組み込んだ際のガスケット400の挙動や状態についても上記実施例1と同様であるので、その説明は省略する。
以上のように構成された本実施例に係る密封構造においても、上記実施例1の場合と同様の効果を得ることができる。また、本実施例の場合には、主環状溝215aの溝底には、軸線方向における中央付近に環状の突出部215a1が設けられている。これにより、ガスケット400の取り付け孔310に対する面圧を部分的に高くすることができ、密封性能を高めることができる。
(実施例6)
図8を参照して、本発明の実施例6に係る密封構造について説明する。図8は本発明の実施例6に係る密封構造の模式的断面図であり、図1におけるX部分の拡大図に相当する。なお、図8(a)はガスケット400を省略した図であり、同図(b)はガスケット400についても明示した図である。
本実施例においては、インジェクタ200の外周に形成された環状溝216は、その溝底に段差を有しており、この段差を介して一方の側の主環状溝216aと、他方の側の副環状溝216bとから構成される。なお、段差は、大気側(A)から燃焼室側(C)に径が大きくなる段差である。主環状溝216aの溝底は、全体的には円柱面で構成されているが、軸線方向における中央付近に環状の突出部216a1が設けられている。また、副環状溝216bの溝底は、大気側(A)から燃焼室側(C)に向かって、縮径した後に拡径するように、隣接する2つのテーパ面で構成されている。
そして、主環状溝216aは大気側(A)に設けられ、副環状溝216bは燃焼室側(C)に設けられる点は上記実施例1と同様である。また、隙間D2は微小隙間D1よりも大きくなるように構成されている点も実施例1と同様である。なお、上記隙間D2は、主環状溝216aの溝底と取り付け孔310との間の距離(最短距離)よりも小さい。D1とD2の定義に関しては、実施例1で説明した通りであるので、ここではその説明を省略する。また、図8に示す面積S1,S2及び図2に示す面積S3について、S1<S3<(S1+S2)を満たすように構成されている点も上記実施例1と同様である。面積S1,S2,S3の定義に関しては、実施例1で説明した通りであるので、ここではその説明を省略する。更に、インジェクタ200の組み込み方や、インジェクタ200を組み込んだ際のガスケット400の挙動や状態についても上記実施例1と同様であるので、その説明は省略する。なお、ガスケット400は、副環状溝216bのうち、その溝底面が大気
側(A)から燃焼室側(C)に向かって縮径するテーパ面の部位に充填されるように構成されている(図8(b)参照)。
以上のように構成された本実施例に係る密封構造においても、上記実施例1の場合と同様の効果を得ることができる。また、本実施例の場合には、ガスケット400は、副環状溝216bのうち、その溝底面が大気側(A)から燃焼室側(C)に向かって縮径するテーパ面の部位に充填されるように構成されている。これにより、ガスケット400のうち燃焼ガスの圧力を受ける部分の面積を、実施例1の場合に比して広くすることができる。これにより、燃焼ガスの圧力によってガスケット400が主環状溝216aの方向に受ける力が実施例1の場合に比して大きくなるため、主環状溝216aに対するガスケット400の充填状態をより一層維持させることができる。更に、本実施例の場合には、主環状溝216aの溝底には、軸線方向における中央付近に環状の突出部216a1が設けられている。これにより、ガスケット400の取り付け孔310に対する面圧を部分的に高くすることができ、密封性能を高めることができる。
100 密封構造
200 インジェクタ
210,211,212,213,214,215,216 環状溝
211a,212a,213a,214a,215a,216a 主環状溝
211b,212b,213b,214b,215b,216b 副環状溝
213a1,214a1,215a1,216a1 突出部
300 ハウジング
310 取り付け孔
400 ガスケット

Claims (4)

  1. インジェクタと、
    該インジェクタが取付けられる取り付け孔を有するハウジングと、
    該インジェクタの外周に形成された環状溝に装着され、該インジェクタと前記取り付け孔との間の環状隙間を封止する環状のガスケットと、
    を備える密封構造において、
    前記環状溝は、その溝底に段差を有しており、
    該段差を介して一方の側の主環状溝と、
    該段差を介して他方の側の副環状溝と、
    を備え、
    副環状溝は主環状溝に対して燃焼室側に配置され、前記ガスケットは、主環状溝に充填されるように配置されると共に、
    主環状溝と副環状溝との間の境界部における前記インジェクタと前記取り付け孔との間の隙間は、主環状溝を介して副環状溝とは反対側の微小隙間よりも大きいことを特徴とする密封構造。
  2. 主環状溝と前記取り付け孔の表面とで形成される環状空間における軸線を通る面で切断した断面の面積をS1とし、副環状溝と前記取り付け孔の表面とで形成される環状空間における軸線を通る面で切断した断面の面積をS2とし、外力を受けていない状態での前記ガスケットにおける軸線を通る面で切断した断面の面積をS3とした場合に、
    S1<S3<(S1+S2)
    を満たすことを特徴とする請求項1に記載の密封構造。
  3. 外力を受けていない状態での前記ガスケットにおける軸線を通る面で切断した断面の形状は矩形であることを特徴とする請求項1または2に記載の密封構造。
  4. 前記主環状溝の溝底には、軸線方向における中央付近に環状の突出部を有することを特徴とする請求項に記載の密封構造。
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