JP6830026B2 - シール装置 - Google Patents

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Description

本発明は、中空部品のシール装置に関するもので、特に、気密性検査時における中空部品のネジ締結部をシールするためのシール装置に関するものである。
ブレージング等により製作された中空部品、例えば車両用エンジンのインジェクタが取り付けられるフューエルデリバリパイプ等では、その製作後において全製品について気密性検査が行われる。この気密性検査では、例えば、中空部品の開口を全てシール装置によって塞ぎ、その中空部品内に高圧のヘリウムガスを注入し、所定時間経過後の圧力を圧力計によって測定する等の方法によって、製作した中空部品の気密性を確認している。
このような気密性検査において、中空部品のネジ締結部をシールするシール装置としては、例えば特許文献1,2に開示された装置が提案されている。
特許文献1に開示された装置は、有底円筒状のハウジングと、ハウジング内に設けられてハウジングとの間に一次圧力室を形成するとともに、一次圧力室に圧力流体が導入されることによってスライドする主ピストンと、ハウジング内のうちその開口部側に主ピストンと隣接して設けられ、主ピストンのスライド変位に応じて圧縮変形してその内周面が前記注入ロのフランジ部の首下部に圧接するシールリングと、主ピストンの中央部に設けられて主ピストンとの間に二次圧力室を形成するとともに、二次圧力室に圧力流体が導入されることによってスライドする補助ピストンと、一次圧力室と二次圧力室とを結ぶ通路に設けられたオリフィスと、主ピストン内に補助ピストンと隣接して設けられ、主ピストンのスライド変位により押圧されて注入口の先端開口面に圧接するシールラバーと、を備えた装置である。
また、特許文献2に開示された装置は、流体機器に固定すべき接続主体と、前記接続主体に対して進退可能な進退部材とを具備し、流体機器へ供給される加圧流体の流体圧によって、前記進退部材を流体機器に向けて押圧することにより流体機器と接続主体との間をシールするようにした装置である。
特開平04−174334号公報 特開平11−351409号公報
ところで、上記した特許文献1に開示された装置にあっては、シール性に優れた装置ではあるが、シール部に検査流体以外の圧縮流体を流し、その圧力でシール部を被検査体の密閉部に押圧するものであるため、圧縮流体を生成及び流すための装置が別途必要となり、装置全体が大型化するとともに、コストの高い装置となっていた。
一方、上記特許文献2に開示された装置は、流体機器に固定すべき接続主体と前記接続主体に対して進退可能な進退部材とを具備し、流体機器へ供給される加圧流体の流体圧によって進退部材を流体機器に向けて押圧する所謂自己シール構造のものであるので、上記した特許文献1の装置の如く、別途の圧縮流体を生成及び流すための装置は不要となり、特許文献1の課題を解決したものではあったが、検査流体が流れ込む前の初期状態においては、被検査体のシール性は確保されておらず、改善の余地を有するものであった。
本発明は、上述した背景技術が有する実情に鑑みて成されたものであって、シール性を満足し、かつ装置全体を小型化、低コスト化できるシール装置を提供することを目的とする。
上記した目的を達成するため、本発明は、次の〔1〕〜〔〕に記載したシール装置とした。
〔1〕気密性検査時における中空部品のネジ締結部をシールするためのシール装置であって、上記中空部品のネジ締結部に螺合されるネジ部と、上記ネジ部の軸心に沿って移動し、上記中空部品のネジ締結部に圧接されるシール部と、上記ネジ部に固定され、上記シール部の移動を規制するストッパ部と、外力を受けて上記ネジ部の軸心に沿って移動し、上記シール部を上記ネジ締結部の方向に移動させて圧接させる被押圧部と、上記被押圧部と上記ストッパ部との間に配置されたスプリングと、上記ストッパ部と上記シール部の間に形成され、中空部品の内部に検査のために導入される検査流体が流れ込む蓄圧部と、上記被押圧部と上記シール部との間に配置された第2のスプリングと、を備えることを特徴とするシール装置。
〔2〕上記ネジ部が雄ネジであり、該雄ネジが形成された棒体に上記蓄圧部に連通する流路が形成されていることを特徴とする、上記〔1〕に記載のシール装置。
上記した本発明に係るシール装置によれば、シール性を満足し、かつ装置全体を小型化、低コスト化できるものとなる。
これは、本発明に係るシール装置は、中空部品のネジ締結部に螺合されるネジ部に加え、外力を受けて該ネジ部の軸心に沿って移動し、シール部をネジ締結部の方向に移動させて圧接させる被押圧部を備えているので、ネジ部の中空部材のネジ締結部への螺合に際しては、シール部にネジ締結部との接触による捩れや摩耗が生じ無いものとなり、シール部の耐久性が向上したものとなる。一方、検査時においては、上記外力を受けて移動する被押圧部によりシール部をネジ締結部に圧接させることにより、初期シールを図ることができ、また、本発明に係るシール装置にあっては、ストッパ部と上記シール部の間に形成され、中空部品の内部に検査のために導入される検査流体が流れ込む蓄圧部とを備えるものとしたので、検査時においては、上記被押圧部によるシールに加え、蓄圧部に導かれた検査流体の圧力を利用した強力な自己シールが図れ、シール性を満足した装置となるとともに、別途の圧縮流体を生成及び流すための装置は不要となり、装置の小型化及び低コスト化を図ることができるものとなる。
本発明に係るシール装置を、フューエルデリバリパイプのネジ締結部のシールに適用した例を示したもので、シール装置の取り付け前の状態を示した概念的な側面図である。 本発明に係るシール装置を、フューエルデリバリパイプのネジ締結部のシールに適用した例を示したもので、シール装置を取り付けた状態を示した概念的な側面図である。 フューエルデリバリパイプの雄ネジのネジ締結部をシールする本発明に係るシール装置の一実施形態を示した半断面側面図である。 図3に示したシール装置の分解斜視図である。 図3に示したシール装置を、フューエルデリバリパイプの雄ネジのネジ締結部に取り付けた状態を示した断面図である。 取り付けたシール装置の被押圧部をピストンにより押し、シール部をフューエルデリバリパイプのネジ締結部に圧接させた状態を示した断面図である。 シール装置のシール部を圧接させた状態で、フューエルデリバリパイプのパイプ本体内に高圧の検査流体を注入した状態を示した断面図である。 気密性検査が完了し、検査流体をフューエルデリバリパイプから抜くとともに、被押圧部を押すピストンを後退させた状態を示した断面図である。 フューエルデリバリパイプの雌ネジのネジ締結部をシールする本発明に係るシール装置の一実施形態を示した半断面側面図である。 図9に示したシール装置の分解斜視図である。 フューエルデリバリパイプの雌ネジのネジ締結部をシールする本発明に係るシール装置の他の実施形態を示した半断面側面図である。 図11に示したシール装置の分解斜視図である。
以下に、本発明に係るシール装置の実施形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
ここで、図面は、本発明に係るシール装置を、車両用エンジンのインジェクタが取り付けられるフューエルデリバリパイプのネジ締結部のシールに適用した例を示したものである。
フューエルデリバリパイプ1では、パイプ本体2に複数のインジェクタカップ3がブレージングによって固着されているとともに、フューエルパイプ、圧力センサ等を接続するためのネジ締結部4がブレージングによって固着されている。
気密性検査を行うにあたっては、フューエルデリバリパイプ1に固着された上記インジェクタカップ3の開口、またネジ締結部4の開口をそれぞれシール装置によって閉塞して気密を図り、パイプ本体2内に高圧の検査流体(例えば25MPaのヘリウムガス)を注入し、所定時間経過後の圧力を圧力計によって測定する等の方法によって、フューエルデリバリパイプの気密性を確認している。
本発明に係るシール装置は、上記した気密性検査時における中空部品のネジ締結部をシールするためのシール装置に関するものであり、図1及び図2において、10はフューエルデリバリパイプ1の雄ネジのネジ締結部4Aをシールするシール装置の実施形態、50はフューエルデリバリパイプ1の雌ネジのネジ締結部4Bをシールするシール装置の実施形態を、それぞれ示したものである。
先ず、本発明に係るフューエルデリバリパイプ1の雄ネジのネジ締結部4Aをシールするシール装置10の構造を、図3及び図4に基づいて詳細に説明する。
この図示したシール装置10は、フューエルデリバリパイプの雄ネジのネジ締結部4Aに螺合される雌ネジ部11と、該雌ネジ部11の軸心に沿って移動し、上記フューエルデリバリパイプのネジ締結部4Aに圧接されるシール部12と、上記雌ネジ部11に固定され、上記シール部12の移動を規制するストッパ部13と、外力を受けて上記雌ネジ部11の軸心に沿って移動し、上記シール部12を上記ネジ締結部4Aの方向に移動させて圧接させる被押圧部14と、該被押圧部14と上記ストッパ部13との間に配置されたスプリング15と、上記ストッパ部13と上記シール部12の間に形成され、フューエルデリバリパイプの内部に検査のために導入された検査流体Gが流れ込む蓄圧部16と、を備えるものである。
上記フューエルデリバリパイプの雄ネジのネジ締結部4Aに螺合される雌ネジ部11は、後方が拡径された筒体20の前方内周面に形成されており、該筒体20の拡径された後方内周面には、ストッパ部13と螺合する雌ネジ21が形成されている。
上記雌ネジ部11の軸心に沿って移動し、フューエルデリバリパイプのネジ締結部4Aに圧接される上記シール部12は、前方に膨出部を有する棒体22に形成されており、前方の膨出部の先端にOリング23が円筒ネジ24により装着され、膨出部の外周に形成された凹溝25にバックアップリング26,Oリング27が装着され、ストッパ部13とのシールが図られている。また、棒体22の前方部には軸心に沿って通路28が形成され、後端には被押圧部14を螺合する雄ネジ29が形成されている。
上記シール部12の移動を規制する上記ストッパ部13は、後端に突出段部を、前方内周に拡径段部をそれぞれ有する筒体30に形成され、該筒体30の外周には上記雌ネジ部11を構成する筒体20の後方内周面に形成された上記雌ネジ21に螺合する雄ネジ31が形成され、該ネジ21,31を螺合することにより、上記雌ネジ部11とストッパ部13とが固定されている。また、ストッパ部13を構成する筒体30内には上記シール部12を構成する棒体22が挿入され、筒体30の内周面に形成された凹溝32に装着されたOリング33により、上記挿入されたシール部12を構成する棒体22とのシールが図られている。筒体30の後端面には上記スプリング15の前端部が入り込む凹部34が形成されている。
外力を受けて上記雌ネジ部11の軸心に沿って移動し、上記シール部12をネジ締結部4Aの方向に移動させて圧接させる上記被押圧部14は、円板35に形成され、その中心に形成された貫通穴に上記シール部12を構成する棒体22の後端に形成された上記雄ネジ29に螺合する雌ネジ36が形成され、該ネジ29,36を螺合することにより、該被押圧部14が上記シール部12に固定されている。また、円板35の前端面には上記スプリング15の後端部が入り込む凹部37が形成されている。
上記スプリング15は、上記シール部12を構成する棒体22の外周に巻回された状態で、上記被押圧部14を構成する円板35の前端面に形成された上記凹部37と上記ストッパ部13を構成する筒体30の後端面に形成された上記凹部34との間に配置されている。また、上記ストッパ部13と上記シール部12の間に形成され、フューエルデリバリパイプの内部に検査のために導入される検査流体Gが流れ込む蓄圧部16は、上記シール部12を構成する棒体22の前方部に形成された上記通路28によって、雌ネジ部11が形成された筒体20の内部に連通されている。
上記ように構成された本発明に係るシール装置10は、次のようにしてフューエルデリバリパイプ1の雄ネジのネジ締結部4Aに取り付けられ、気密性検査が行われる。
先ず、図5に示したように、フューエルデリバリパイプ1の雄ネジのネジ締結部4Aに本発明に係るシール装置10の雌ネジ部11を螺合し、シール装置10をネジ締結部4Aに取り付ける。この際、本発明に係るシール装置10のシール部12と被検査物のネジ締結部4Aとの間には空隙があり、シール部12がネジ締結部4Aに接触していないので、シール部12に捩れや摩耗が生じることがなく、シール部12の耐久性が向上したものとなる。
続いて、図6に示したように、本発明に係るシール装置10の被押圧部14をピストンP等の外力により押し、シール部12を被検査体のネジ締結部4Aの方向に移動させて圧接させる。これにより、初期シールが図れ、検査開始時に十分なシール力が得られ、また、シール部12がネジ締結部4A方向に移動することで、ストッパ部13とシール部12との間にある蓄圧部16の体積が増えるとともに、スプリング15が圧縮される。
続いて、図7に示したように、被検査体であるフューエルデリバリパイプ1のパイプ本体2内に高圧の検査流体(例えば25MPaのヘリウムガス)Gを注入し、検査を開始する。注入された検査流体Gは、通路28を介してストッパ部13とシール部12の間に形成された蓄圧部16に流入し、本発明に係るシール装置10の蓄圧部16内も高圧の検査流体Gと同等の圧力状態となる。シール部12は、フューエルデリバリパイプ1内の検査流体Gの圧力を受ける面積S1と、蓄圧部16内の検査流体Gの圧力を受ける面積S2との差によって生じる力〔(S2−S1)×検査流体Gの圧力〕によってシール部12は強くネジ締結部4Aに圧接され、自己シールが図られる。所定時間後、圧力計によってフューエルデリバリパイプ1内の圧力を測定し、それによってフューエルデリバリパイプ1の気密性を確認する。
気密性検査が完了したら、検査流体Gをフューエルデリバリパイプ1から抜くとともに、被押圧部14を押すピストンPを後退させる。すると、図8に示したように、蓄圧部16の圧力が下がることでシール部13をネジ締結部4A方向に圧接する力が無くなるとともに、圧縮されたスプリング15の付勢力により被押圧部14が元の位置に戻り、シール部12がネジ締結部4Aから離れる。この状態で、雌ネジ部11をネジ締結部4Aから取り外す。この際、シール部12はネジ締結部4Aから離れているため、シール部12に捩れや摩耗が生じることがなく、シール部12の耐久性が向上したものとなる。
次に、図1及び図2に示した、本発明に係るフューエルデリバリパイプ1の雌ネジのネジ締結部4Bをシールするシール装置50の構造を、図9及び図10に基づいて詳細に説明する。
この図示したシール装置50は、フューエルデリバリパイプの雌ネジのネジ締結部4Bに螺合される雄ネジ部51と、該雄ネジ部51の軸心に沿って移動し、上記フューエルデリバリパイプのネジ締結部4Bに圧接されるシール部52と、上記雄ネジ部51に固定され、上記シール部52の移動を規制するストッパ部53と、外力を受けて上記雄ネジ部51の軸心に沿って移動し、上記シール部52を上記ネジ締結部4Bの方向に移動させて圧接させる被押圧部54と、該被押圧部54と上記ストッパ部53との間に配置されたスプリング55と、上記ストッパ部53と上記シール部52の間に形成され、フューエルデリバリパイプの内部に検査のために導入された検査流体Gが流れ込む蓄圧部56と、を備えるものである。
上記フューエルデリバリパイプの雌ネジのネジ締結部4Bに螺合される上記雄ネジ部51は、前方に膨出部を有する棒体60の前記膨出部の外周面に形成されており、該棒体60の後方部の外周面にはストッパ部53と螺合する雄ネジ61が形成されている。また、棒体60の前方部には上記蓄圧部56に連通する流路62が軸心に沿って形成されている
上記雄ネジ部51の軸心に沿って移動し、フューエルデリバリパイプのネジ締結部4Bに圧接される上記シール部52は、前方外周に突出段部を有し、後方内周に拡径された段部を有する筒体63に形成されており、前方の先端にOリング64が、前方内周にOリング65が円筒ネジ66により装着されている。また、筒体63の後方端外周にはスナップリング67を装着する凹溝68が形成されている。
上記シール部52の移動を規制する上記ストッパ部53は、前方外周に突出段部を有する筒体69に形成され、該筒体69の後方内周面には上記雄ネジ部51を構成する棒体60の後方外周面に形成された上記雄ネジ61に螺合する雌ネジ70が形成され、該ネジ61,70を螺合することにより、上記雄ネジ部51を構成する棒体60にストッパ部を構成する筒体69が固定される。また、筒体69の上記突出段部の外周に形成された凹溝71にOリング72、バックアップリング73が装着され、上記シール部52を構成する筒体63の内周面とのシールが図られ、筒体69の上記突出段部の内周に形成された凹溝74にOリング75が装着され、上記雄ネジ部51を構成する棒体60の外周面とのシールが図られている。
外力を受けて上記雄ネジ部51の軸心に沿って移動し、上記シール部52を上記ネジ締結部4Bの方向に移動させて圧接させる上記被押圧部54は、円板76と、該円板76の外周面に形成された雄ネジ77が螺合する雌ネジ78が内周面に形成された筒体79と、該筒体79内に前記円板76により拘束されるブロック80により形成されており、前記筒体79内にスナップリング67により拘束された上記筒体63から成るシール部52を、前記ブロック80を介して円板76により押すことにより、シール部52をネジ締結部4Bの方向に移動させて圧接させる。上記ブロック80の前端面には上記スプリング55の後端部が入り込む凹部81が形成されている。
上記スプリング55は、上記ストッパ部53を構成する筒体69の外周に巻回された状態で、該ストッパ部53を構成する筒体69の前方の突出段部と上記被押圧部54を構成するブロック80の後端面に形成された上記凹部81との間に配置されている。また、上記ストッパ部53と上記シール部52の間に形成され、フューエルデリバリパイプの内部に検査のために導入された検査流体Gが流れ込む蓄圧部56は、上記雄ネジ部51を構成する棒体60の前方部に軸心に沿って形成された流路62によって雄ネジ部51の先端面に連通されている。
上記ように構成されたフューエルデリバリパイプ1の雌ネジのネジ締結部4Bのシールに用いられる本発明に係るシール装置50においても、上記したフューエルデリバリパイプ1の雄ネジのネジ締結部4Aに用いられるシール装置10と同様に、ネジ締結部4Bに装着されて気密性検査が行われ、同様の作用・効果を得ることができる。
即ち、先ず、フューエルデリバリパイプ1の雌ネジのネジ締結部4Bに本発明に係る上記したシール装置50の雄ネジ部51を螺合し、該シール装置50をネジ締結部4Bに取り付ける。この際、本発明に係るシール装置50のシール部52と被検査物のネジ締結部4Bとの間には空隙があり、シール部52がネジ締結部4Bに接触していないので、シール部52に捩れや摩耗が生じることがない。
続いて、本発明に係るシール装置50の被押圧部54をピストン等の外力により押し、シール部52をネジ締結部4Bの方向に移動させて圧接させる。これにより、初期シールが図れ、検査開始時に十分なシール力が得られ、また、シール部52がネジ締結部4B方向に移動することで、ストッパ部53とシール部52との間にある蓄圧部56の体積が増えるとともに、スプリング55が圧縮される。
続いて、フューエルデリバリパイプのパイプ本体内に高圧の検査流体(例えば25MPaのヘリウムガス)を注入し、検査を開始する。注入された検査流体は、雄ネジ部51の軸心に沿って形成された通路62を介してストッパ部53とシール部52の間に形成された蓄圧部56に流入し、本発明に係るシール装置50の蓄圧部56内も高圧の検査流体と同等の圧力状態となる。シール部52は、フューエルデリバリパイプ1内の検査流体の圧力を受ける面積と、蓄圧部56内の検査流体の圧力を受ける面積との差によって生じる力によってシール部52は強くネジ締結部4Bに圧接され、自己シールが図れ、所定時間後、圧力計によってフューエルデリバリパイプ内の圧力を測定し、それによってフューエルデリバリパイプの気密性を確認する。
気密性検査が完了したら、検査流体をフューエルデリバリパイプから抜くとともに、被押圧部54を押すピストンを後退させる。すると、蓄圧部56の圧力が下がることでシール部53をネジ締結部4Bに圧接する力が無くなるとともに、圧縮されたスプリング55の付勢力により被押圧部54が元の位置に戻り、シール部52がネジ締結部4Bから離れる。この状態で、雄ネジ部51をネジ締結部4Bから取り外す。この際、シール部52はネジ締結部4Bから離れているため、シール部52に捩れや摩耗が生じることがない。
図11及び図12に示したシール装置90は、上記した雌ネジのネジ締結部4Bをシールするシール装置50の、他の実施形態を示したものである。
この図11及び図12に示した実施形態に係るシール装置90は、被押圧部とシール部との間に、第2のスプリング91を配置した点のみが異なり、他の構成は上記したシール装置50と同じであるので、図9及び図10に示したシール装置50と同一部材については、同一の符号を付してその説明は省略する。
図11及び図12に示したシール装置90にあっては、被押圧部54を構成する筒体79の前方内周面に拡径段部92が形成され、第2のスプリング91が、シール部52を構成する筒体63の外周に巻回された状態で、該シール部52を構成する筒体63の前方の突出段部と上記被押圧部54を構成する筒体79の前方内周面に形成された上記拡径段部92との間に配置されている。また、被押圧部54を構成するブロック80の厚みが、上記したシール装置50のブロック80の厚みに比して薄く形成され、シール部52を構成する筒体63の後端面との間に間隙93が形成されている。
上記したように被押圧部54とシール部52との間に、第2のスプリング91を配置したシール装置90にあっては、上記したシール装置10,50の作用・効果に加え、被検査体であるフューエルデリバリパイプのネジ締結部4B部分の製品誤差を吸収できるものとなる。
これは、シール装置90において、雄ネジ部51をフューエルデリバリパイプ1の雌ネジのネジ締結部4Bに螺合し、該シール装置90をネジ締結部4Bに取り付けた後、被押圧部54をピストン等の外力により押し、シール部52をネジ締結部4Bの方向に移動させて圧接させる際、被押圧部54による押圧力は、第2のスプリング91を介してシール部52に伝達されることとなる。そのため、被検査体のネジ締結部4B部分に製品誤差による多少の長短があっても、スプリング91がその誤差を吸収し、常に適度な押圧力でシール部52を被検査体のネジ締結部4Bに圧接できるものとなる。
以上、本発明に係るシール装置の実施形態を説明したが、本発明は、何ら既述の実施形態に限定されず、特許請求の範囲に記載した技術的思想としての本発明の範囲内において、種々の変形及び変更が可能であることは当然である。
例えば、上記実施形態では、本発明に係るシール装置をフューエルデリバリパイプ1のネジ締結部4のシールに適用した例を示しているが、他の中空部品に形成されたネジ締結部のシールに適用できることは言うまでもない。
また、本発明に係るシール装置を形成する各部材、例えば中空部品のネジ締結部に螺合されるネジ部、中空部品のネジ締結部に圧接されるシール部などの各部材の形状及び構成は、何ら上記した実施形態の形状及び構成に限定されるものではない。
本発明に係るシール装置によれば、シール性を満足し、かつ装置全体を小型化、低コスト化できるものとなるので、ブレージング等により製作された中空部品、例えば車両用エンジンのインジェクタが取り付けられるフューエルデリバリパイプ等の被検査体の気密性検査において、該被検査体のネジ締結部をシールする装置として広く利用可能である。
1 フューエルデリバリパイプ
2 パイプ本体
3 インジェクタカップ
4,4A,4B ネジ締結部
10,50,90 シール装置
11,51 ネジ部
12,52 シール部
13,53 ストッパ部
14,54 被押圧部
15,55 スプリング
16,56 蓄圧部
91 第2のスプリング

Claims (2)

  1. 気密性検査時における中空部品のネジ締結部をシールするためのシール装置であって、上記中空部品のネジ締結部に螺合されるネジ部と、上記ネジ部の軸心に沿って移動し、上記中空部品のネジ締結部に圧接されるシール部と、上記ネジ部に固定され、上記シール部の移動を規制するストッパ部と、外力を受けて上記ネジ部の軸心に沿って移動し、上記シール部を上記ネジ締結部の方向に移動させて圧接させる被押圧部と、上記被押圧部と上記ストッパ部との間に配置されたスプリングと、上記ストッパ部と上記シール部の間に形成され、中空部品の内部に検査のために導入される検査流体が流れ込む蓄圧部と、上記被押圧部と上記シール部との間に配置された第2のスプリングと、を備えることを特徴とするシール装置。
  2. 上記ネジ部が雄ネジであり、該雄ネジが形成された棒体に上記蓄圧部に連通する流路が形成されていることを特徴とする、請求項1に記載のシール装置。
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