KR101682070B1

KR101682070B1 - 시일 구조

Info

Publication number: KR101682070B1
Application number: KR1020157000567A
Authority: KR
Inventors: 히카루 타다노; 케이진 후마; 히로미치 야스다
Original assignee: 엔오케이 가부시키가이샤
Priority date: 2012-07-17
Filing date: 2013-07-16
Publication date: 2016-12-02
Also published as: CN104541092A; JP6081095B2; US9541025B2; CN104541092B; JP2014020426A; WO2014013960A1; EP2876335B1; EP2876335A4; KR20150021105A; EP2876335A1; US20150137460A1

Abstract

본 발명은 시일 링(seal ring)의 장착시의 공정 수가 많아지지 않으며, 또한 뛰어난 시일성을 얻을 수 있는 시일 구조를 제공하기 위한 것이다. 상기 목적을 달성하기 위하여, 외주부재(1)와 상기 외주부재(1)에 삽입 상태로 장착된 내주부재(2)의 사이에 시일 링(3)이 개재(介在)되며, 내주부재(2)의 외주면에, 상기 내주부재(2)의 삽입방향을 향할수록 소지름이 되는 테이퍼형상 외주면(21) 및 그 소지름 단부로부터 상기 삽입방향을 향해 연장되는 장착부 외주면(22)이 형성되고, 외주부재(1)의 내주면에, 테이퍼형상 외주면(21)보다 상기 삽입방향측에 위치하는 동시에 삽입반대방향측을 향한 단차면(12) 및 상기 단차면(12)의 외부지름 단부로부터 삽입반대방향으로 연장되는 장착부 내주면(13)이 형성되며, 시일 링(3)이, 테이퍼형상 외주면(21) 및 장착부 외주면(22)과, 단차면(12) 및 장착부 내주면(13)의 사이에 압축상태로 배치된다.

Description

시일 구조{SEALING STRUCTURE}

본 발명은, 외주 부재와 상기 외주 부재에 삽입 상태로 장착된 내주 부재의 사이의 틈새를 밀봉하기 위한 시일(seal) 구조로서, 특히, 고압 가스용의 시일, 예컨대 내연기관의 실린더 헤드에 형성된 부착 구멍과 상기 부착 구멍에 삽입 상태로 장착된 인젝터(injector) 혹은 연소압 센서, 실린더 내압(筒內壓) 센서 등의 선단부와의 사이의 틈새를 밀봉하는데 적합한 시일 구조에 관한 것이다.

실린더 내 직접 분사식의 내연기관은, 실린더 내에 인젝터에 의해 연료를 직접 분사하는 것이며, 상기 인젝터는, 실린더 헤드에 형성된 인젝터 부착 구멍에 삽입 상태로 부착되어 있기 때문에, 인젝터 부착 구멍의 내주면과 인젝터의 외주면 사이의 틈새로부터 연소 가스의 누출이 발생하는 일이 없도록, 시일 링(seal ring)에 의해 그 누출을 방지하고 있다.

도 7은, 종래의 기술에 의한 인젝터 부착 구멍과 인젝터 사이의 시일 구조를 나타내는 것이다. 즉 상기 도 7에 있어서, 참조 부호 100은 내연기관의 실린더 헤드, 참조 부호 110은 인젝터이다. 인젝터(110)는, 실린더 헤드(100)에 형성되며 연소실(E)에 연통(連通)된 인젝터 부착 구멍(101)에 삽입 상태로 부착되어, 상기 연소실(E) 내에 연료를 직접 분사하는 장치이다. 인젝터 부착 구멍(101)과 인젝터(110) 선단부 사이의 틈새는, 시일 링(120)에 의해 밀봉되어 있다.

자세하게는, 인젝터(110)의 선단 근방의 외주면에는, 그 삽입방향(연소실(E)측)을 향할수록 소지름(小徑)이 되는 테이퍼형상 외주면(111)과, 그 소지름 단부(하단)로부터 상기 삽입방향으로 연장되는 장착부 외주면(112)과, 상기 장착부 외주면(112)에 있어서의 삽입방향의 단부로부터 지름 방향으로 상승하는 단차면(113)을 통해 장착부 외주면(112)보다 지름이 큰 선단 외주면(114)이 형성되어 있다. 그리고 인젝터 부착 구멍(101)과 인젝터(110) 선단부의 사이에 개재(介在)하는 시일 링(120)은, 내열성이 높은 예컨대 PTFE(Poly tetra fluoro ethylene) 등의 합성 수지 재료로 이루어지며, 중심 축선을 지나는 평면으로 절단한 단면형상이 대략 직사각형상을 이루는 것으로서, 그 외주면(120a)이 인젝터 부착 구멍(101)의 내면에 밀착 접촉되는 동시에, 내주면(120b)이 인젝터(110)의 장착부 외주면(112)에 밀착 접촉되어 있다.

따라서 이러한 시일 구조에 의하면, 단면형상이 대략 직사각형상인 시일 링(120)은, 도 8에 나타내는 바와 같이, 연소실(E)측의 연소 가스의 압력(P)에 의해 대기측 공간(A)측으로 변위(變位)하면서 인젝터(110)의 장착부 외주면(112)으로부터 테이퍼형상 외주면(111)에 얹혀져, 인젝터 부착 구멍(101)의 내주면과 테이퍼형상 외주면(111)의 사이에서 지름 방향으로 압축되며, 그 반력(反力)에 의해 밀착 접촉 면압이 높아져, 연소 가스를 유효하게 차단할 수가 있다(예컨대, 하기의 특허 문헌 참조).

일본 특허 공보 제4342121호 일본 특허 공보 제3830896호

그러나, 상기 종래의 시일 구조에 의하면, 시일 링(120)을 인젝터(110)의 장착부 외주면(112)에 장착하는 작업에 있어서, 장착부 외주면(112)보다 지름이 큰 선단 외주면(114)을 타넘는 과정에서 시일 링(120)이 지름 확대 변형을 받게 된다. 그리고 시일 링(120)이 탄성이 부족한 합성 수지 재료로 이루어질 경우에는, 자기의 탄성만으로는 원래의 상태로는 복원되지 않기 때문에, 특허 문헌 1에 기재된 바와 같이, 교정 지그(治具, jig)를 이용하여 시일 링(120)을 원래의 상태 또는 그에 가까운 상태로 교정할 필요가 있어, 공정 수(man-hour)가 많아지는 문제가 지적되고 있다.

또, 시일 링(120)은 연소 가스의 압력(P)을 받음으로써 밀착 접촉 면압을 발생하는 것이며, 저압의 조건에서도 뛰어난 시일성을 얻으려면, 초기 상태에서 시일 링(120)에 찌그러짐 여유(collapsing margin)를 부여할 필요가 있다. 즉 연소 가스에 의한 압력(P)의 유무에 관계없이 시일 링(120)을 압축된 상태로 장착할 필요가 있다. 그러나 이 경우, 장착 시에 교정 지그를 이용하여 시일 링(120)을 교정하기 위한 하중을 크게 하지 않으면 안되어, 장착시의 공정 수가 많아지는 문제가 지적되고 있다.

본 발명은, 이상과 같은 점을 감안하여 이루어진 것으로서, 그 기술적 과제는, 시일 링의 장착시의 공정 수가 많아지지 않으며, 또한 뛰어난 시일성을 얻을 수 있는 시일 구조를 제공하는 데에 있다.

상술한 기술적 과제를 유효하게 해결하기 위한 수단으로서, 청구항 1의 발명에 관한 시일 구조는, 외주 부재와 상기 외주 부재에 삽입 상태로 장착된 내주 부재의 사이에 시일 링이 개재(介在)되며, 상기 내주 부재의 외주면에, 상기 내주 부재의 삽입방향을 향할수록 소지름이 되는 테이퍼형상 외주면 및 그 소지름 단부(端部)로부터 상기 삽입방향을 향해 연장되는 장착부 외주면이 형성되고, 상기 외주 부재의 내주면에, 상기 테이퍼형상 외주면보다 상기 삽입방향측에 위치하는 동시에 삽입반대(反揷入)방향 측을 향한 단차면 및 상기 단차면의 외부 지름 단부로부터 삽입반대방향으로 연장되는 장착부 내주면이 형성되고, 상기 시일 링이, 상기 테이퍼형상 외주면 및 장착부 외주면과, 상기 단차면 및 장착부 내주면의 사이에 압축 상태로 배치되는 것이다.

청구항 1의 구성에 의하면, 시일 링의 장착시에, 예컨대 내주 부재에 있어서의 장착부 외주면에 시일 링을 외부 삽입(外揷)한 상태에서, 상기 내주 부재를 외주 부재에 삽입해 가면, 시일 링에 있어서의 삽입방향측의 외부 지름부가 외주 부재의 내주면에 형성된 단차면에 맞닿음에 따라, 삽입방향으로의 시일 링의 이동이 저지되기 때문에, 내주 부재의 삽입에 수반하여, 시일 링에 있어서의 삽입반대방향 측의 내주면이 내주 부재의 외주면에 형성된 테이퍼형상 외주면에 상대적으로 올라타게 됨에 따라, 그 외주면이 외주 부재의 내주면에 밀어 붙여진다. 또한, 여기서 말하는 「삽입반대방향 측」이란, 내주 부재의 삽입방향과 반대측을 말한다. 이 때문에, 내주 부재에 있어서의 테이퍼형상 외주면의 소지름측의 외주면에 시일 링을 외부 삽입한 상태에서 내주 부재를 외주 부재에 삽입하는 것만으로, 시일 링이 내주 부재의 테이퍼형상 외주면 및 장착부 외주면과 외주 부재의 단차면 및 장착부 내주면의 사이에 밀착 접촉 상태로 장착되므로, 장착 후에 교정 지그에 의한 교정 작업이 불필요하다.

그리고 시일 링의 장착 상태에 있어서, 삽입방향측의 유체 압력이 고압이 되었을 경우에는, 이 압력에 의해, 시일 링이 삽입반대방향측으로 눌려 내주 부재에 있어서의 테이퍼형상 외주면에 올라타 외주 부재의 장착부 내주면과의 사이에서 압축되므로, 고압 조건에서의 뛰어난 시일성을 발휘한다. 또, 시일 링이, 초기 상태에 있어서 테이퍼형상 외주면과 단차면의 사이에 압축 상태로 배치되기 때문에, 저압 조건에서도 뛰어난 시일성을 발휘한다.

청구항 2의 발명에 관한 시일 구조는, 청구항 1에 기재된 구성에 있어서, 내주 부재의 외주면에, 테이퍼형상 외주면보다 삽입반대방향측에 위치하는 동시에 외부지름이 상기 테이퍼형상 외주면의 대지름(大徑) 단부(端部) 이상이며 삽입반대방향을 향할수록 대지름이 되는 제 2 테이퍼형상 외주면이 형성된 것이다.

청구항 3의 발명에 관한 시일 구조는, 청구항 2에 기재된 구성에 있어서, 내주 부재의 외주면에, 테이퍼형상 외주면과 제 2 테이퍼형상 외주면의 사이에 위치하는 원통면 형상의 제 2 외주면이 형성된 것이다.

청구항 4의 발명에 관한 시일 구조는, 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 기재된 구성에 있어서, 외주 부재의 내주면에, 장착부 내주면보다 삽입반대방향측에 위치하는 동시에 내부지름이 단차면의 대지름 단부 이상이며 삽입반대방향측을 향할수록 대지름이 되는 테이퍼면이 형성된 것이다.

청구항 2~4에 의하면, 시일 링의 장착시에, 예컨대 내주 부재에 있어서의 테이퍼형상 외주면보다 소지름측의 외주면에 시일 링을 외부 삽입한 상태에서, 상기 내주 부재를 외주 부재에 삽입해 가는 과정에서, 내주 부재에 형성된 테이퍼형상 외주면 혹은 외주 부재의 내주면에 형성된 테이퍼면에 의해 시일 링이 단계적으로 압축을 받으므로, 높은 밀착 접촉 면압(面壓)을 안정적으로 부여할 수가 있다.

청구항 5의 발명에 관한 시일 구조는, 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 기재된 구성에 있어서, 외주 부재의 내주면에 형성된 단차면이 삽입방향을 향할수록 소지름이 되는 테이퍼형상을 이루는 것이다.

청구항 5에 의하면, 테이퍼형상을 이루는 단차면과 테이퍼형상 외주면의 사이에서 시일 링이 압축을 받음에 따라, 그 반력(反力)에 의해, 상기 단차면에 접촉하고 있는 시일 링의 단면(端面)이 상기 단차면의 소지름측으로 변위하여 삽입방향측의 내주면이 내주 부재의 장착부 외주면에 밀착 접촉되므로, 한층 뛰어난 시일성을 발휘한다.

본 발명에 관한 시일 구조에 의하면, 시일 링의 장착 후에 교정 지그에 의해 교정 작업을 할 필요가 없기 때문에, 시일 링의 장착시의 공정 수의 증대를 초래하는 일이 없다. 또한 본 발명의 시일 구조로 함으로써, 고압 및 저압 조건에서도 뛰어난 시일성을 발휘할 수가 있다.

도 1은 본 발명에 관한 시일 구조의 제 1 실시형태를 나타내는 반(半)단면도이다.
도 2는 본 발명에 관한 시일 구조의 제 1 실시형태에 있어서, 시일 링의 장착 과정을 나타내는 반단면도이다.
도 3은 본 발명에 관한 시일 구조의 제 2 실시형태를 나타내는 단면도이다.
도 4는 본 발명에 관한 시일 구조의 제 2 실시형태에 있어서, 시일 링의 장착 과정을 단계적으로 나타내는 반단면도이다.
도 5는 본 발명에 관한 시일 구조의 제 1 실시형태의 형상 변경예를 나타내는 반단면도이다.
도 6은 본 발명에 관한 시일 구조의 제 2 실시형태의 형상 변경예를 나타내는 반단면도이다.
도 7은 종래의 기술에 의한 인젝터 부착 구멍과 인젝터의 사이의 시일 구조를 나타내는 반단면도이다.
도 8은 종래의 기술에 의한 인젝터 부착 구멍과 인젝터의 사이의 시일 구조에 있어서, 연소 가스의 압력이 작용한 상태를 나타내는 반단면도이다.

이하, 본 발명에 관한 시일 구조를 인젝터용 선단 시일 구조에 적용한 바람직한 실시형태에 대하여, 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 도 1은, 제 1 실시형태를 나타내는 것이다.

도 1에 있어서, 참조 부호 1은 내연기관에 있어서의 실린더 헤드, 참조 부호 2는 상기 실린더 헤드(1)에 형성된 인젝터 부착 구멍(11)에 삽입 상태로 부착된 인젝터, 참조 부호 3은, 인젝터 부착 구멍(11)(실린더 헤드(1))과 인젝터(2)의 사이에 개재하며 연소실(E)측으로부터의 고온·고압의 연소 가스를 차단하는 시일 링이다. 또한, 실린더 헤드(1)는 청구항 1에 기재된 외주 부재에 상당하며, 인젝터(2)는 청구항 1에 기재된 내주 부재에 상당한다.

인젝터(2)는, 선단의 노즐(2a)이 실린더 헤드(1)의 내측의 연소실(E)을 향하도록 하여, 실린더 헤드(1)의 인젝터 부착 구멍(11)에 삽입한 상태로 부착되어 있으며, 연료를 연소실(E) 내에 직접 분사하는 것이다.

인젝터(2)에 있어서의 노즐(2a)의 외주면에는, 그 삽입방향(연소실(E)측)을 향할수록 소지름이 되는 테이퍼형상 외주면(21)과, 그 소지름 단부(하단)로부터 상기 삽입방향으로 연장되는 장착부 외주면(22)과, 상기 장착부 외주면(22)에 있어서의 삽입방향의 단부로부터 지름 방향으로 상승하는 단차면을 통해 장착부 외주면(22)보다 적당히 지름이 큰 선단 외주면(23)이 형성되어 있다. 또한, 장착부 외주면(22)의 외부지름을 φA, 선단 외주면(23)의 외부지름을 φB로 하면,

100%＜φB/φA＜110%

인 것이 바람직하다.

한편, 실린더 헤드(1)에 있어서의 인젝터 부착 구멍(11)의 내주면에는, 도 1에 나타내는 장착 상태의 인젝터(2)에 있어서의 테이퍼형상 외주면(21)보다 삽입방향 측에 위치하는 동시에 상기 삽입방향을 향할수록 소지름이 되는 테이퍼형상을 이루는 단차면(12)과, 그 대지름 단부로부터 삽입반대방향(대기측 공간(A) 측)으로 연장되는 장착부 내주면(13)과, 단차면(12)의 소지름 단부로부터 삽입방향으로 연장되는 소지름 내주면(14)이 형성되어 있다. 또한, 단차면(12)의 소지름 단부(소지름 내주면(14))의 내부지름(φD)은, 테이퍼형상 외주면(21)의 대지름 단부의 외부지름(φC)보다 작으며, 인젝터(2)에 있어서의 선단 외주면(23)의 외부지름(φB)보다 크다.

그리고 도 1에 나타내는 장착 상태에 있어서, 인젝터(2)는, 선단의 노즐(2a)(선단 외주면(23))이 인젝터 부착 구멍(11)에 있어서의 소지름 내주면(14)의 내주 위치에 도달해 있으며, 테이퍼형상 외주면(21)이, 인젝터 부착 구멍(11)에 있어서의 단차면(12)보다 삽입반대방향에 위치하고 있다. 바꾸어 말하면, 테이퍼형상 외주면(21)과 장착부 내주면(13)이 서로 지름 방향으로 대향되며, 단차면(12)과 장착부 외주면(22)이 서로 지름 방향으로 대향되어 있다.

시일 링(3)은, PTFE 등의 합성 수지 재료로 이루어지는 것으로서, 미(未)장착 상태에서는, 도 2에 나타내는 바와 같이 중심 축선을 통과하는 평면으로 절단한 단면형상이 대략 직사각형상을 이루며, 도 1에 나타내는 장착 상태에서는, 인젝터(2)에 있어서의 테이퍼형상 외주면(21) 및 장착부 외주면(22)과, 실린더 헤드(1)의 인젝터 부착 구멍(11)에 있어서의 단차면(12) 및 장착부 내주면(13)의 사이에 압축된 상태로 배치되는 것이다.

상세하게는, 상기 시일 링(3)은, 삽입방향측의 단면 외부지름부(3a)가 실린더 헤드(1)의 인젝터 부착 구멍(11)에 있어서의 단차면(12)에 적당한 압축 상태로 밀착 접촉되고, 그 압축 반력(反力)에 의해, 삽입방향측의 내주면(3b)이 인젝터(2)에 있어서의 장착부 외주면(22)에 적당한 면압(面壓)으로 밀착 접촉되는 동시에, 삽입반대방향 측의 내주면(3c)이 인젝터(2)에 있어서의 테이퍼형상 외주면(21)에 상대적으로 올라탄 상태로 밀착 접촉되고, 또한 그와 같이 올라탐에 따라, 삽입반대방향측의 외주면(3d)이 실린더 헤드(1)의 인젝터 부착 구멍(11)에 있어서의 장착부 내주면(13)에 밀어붙여져, 적당한 면압으로 밀착 접촉되어 있다.

이상의 구성에 의하면, 연소실(E) 측으로부터 고온·고압의 연소 가스의 압력이 인젝터(2)의 노즐(2a)과 실린더 헤드(1)의 인젝터 부착 구멍(11)에 있어서의 소지름 내주면(14)과의 사이의 환(環)형상 틈새(G)를 통해 시일 링(3)에 작용하면, 상기 가스 압력에 의해 시일 링(3)의 삽입반대방향측의 내주면(3c)이 인젝터(2)에 있어서의 테이퍼형상 외주면(21)에 더욱 올라타려 하기 때문에, 시일 링(3)의 삽입반대방향측 부분(대기측 공간(A)측의 부분)의 압축률이 커져, 그 반력에 의해 인젝터(2)에 있어서의 테이퍼형상 외주면(21) 및 인젝터 부착 구멍(11)의 장착부 내주면(13)에 대한 밀착 접촉 면압이 높아져, 대기측 공간(A) 측으로의 연소 가스의 누출을 유효하게 차단할 수가 있다.

그리고 시일 링(3)은, 초기 상태에서도 삽입방향측의 단면 외부 지름부(3a)가 테이퍼형상 내주면(12)에 적당한 압축 상태로 밀착 접촉되고, 그 압축 반력에 의해, 삽입방향측의 내주면(3b)이 장착부 외주면(22)에 밀착 접촉되는 동시에 삽입반대방향측의 내주면(3c)이 테이퍼형상 외주면(21)에 올라탄 상태로 밀착 접촉되며, 그와 같이 올라탐에 따라, 삽입반대방향측의 외주면(3d)이 장착부 내주면(13)에 밀착 접촉되어 있기 때문에, 연소실(E)이 저압일 때에도 뛰어난 시일성을 발휘할 수가 있다.

또, 시일 링(3)을 도 1의 상태로 장착할 때에는, 우선 도 2에 나타내는 바와 같이, 인젝터(2)에 있어서의 노즐(2a)의 선단측으로부터 장착부 외주면(22)으로 미리 시일 링(3)을 외부 삽입한다. 이러한 외부 삽입 작업에 있어서는, 시일 링(3)이 장착부 외주면(22)보다 지름이 큰 선단 외주면(23)을 타넘을 필요가 있으나, 장착부 외주면(22)의 외부지름(φA)과 선단 외주면(23)의 외부지름(φB)이,

100%＜φB/φA＜110%

의 관계에 있으면, 시일 링(3)은 선단 외주면(23)을 타넘는 과정에서 약간 지름이 확대될 뿐이므로, 시일 링(3)의 잔류 변형을 유효하게 방지할 수가 있다.

다음으로, 장착부 외주면(22)에 시일 링(3)을 외부 삽입한 인젝터(2)를 실린더 헤드(1)의 인젝터 부착 구멍(11)에 삽입한다. 그러면 그 삽입 과정에서는, 우선 시일 링(3)의 삽입방향측의 단면 외부 지름부(3a)가 인젝터 부착 구멍(11)에 있어서의 단차면(12)에 맞닿음에 따라, 삽입방향으로의 시일 링(3)의 이동이 저지되기 때문에, 인젝터(2)가 삽입되어 감에 따라, 시일 링(3)의 삽입반대방향측의 내주면(3c)이 인젝터(2)의 테이퍼형상 외주면(21)에 상대적으로 올라타 가게 되고, 이 때문에 삽입반대방향측의 외주면(3d)이 인젝터 부착 구멍(11)에 있어서의 장착부 내주면(13)에 밀어 붙여지며, 또한, 단차면(12)과 테이퍼형상 외주면(21)의 사이에서 시일 링(3)이 압축을 받음에 따라, 그 반력에 의해 시일 링(3)의 단면 외부 지름부(3a)가 테이퍼형상을 이루는 단차면(12)을 따라 소지름측으로 변위됨으로써, 삽입방향측의 내주면(3b)이 인젝터(2)의 장착부 외주면(22)에 밀착 접촉되어, 도 1에 나타내는 장착 상태가 된다.

따라서, 인젝터(2)의 장착부 외주면(22)에 미리 시일 링(3)을 외부 삽입하고 나서 인젝터(2)를 실린더 헤드(1)의 인젝터 부착 구멍(11)에 삽입하는 것만으로, 시일 링(3)이 인젝터(2)의 테이퍼형상 외주면(21) 및 장착부 외주면(22)과 인젝터 부착 구멍(11)에 있어서의 단차면(12) 및 장착부 내주면(13)에 적당한 면압으로 밀착 접촉된 상태로 장착되므로, 장착 후에 교정 지그에 의한 교정 작업이 불필요하다.

다음으로 도 3은, 본 발명에 관한 시일 구조를 인젝터용 선단 시일 구조에 적용한 제 2 실시형태를 나타내는 것이다.

본 제 2 실시형태에 있어서, 제 1 실시형태와 다른 점은, 인젝터(2)의 외주면에, 테이퍼형상 외주면(21)의 대지름 단부로부터 삽입반대방향(상방；대기측 공간(A)측)으로 연장되는 원통면 형상의 제 2 외주면(24)과, 그 삽입반대방향의 단부(상단)로부터 삽입반대방향을 향할수록 대지름이 되는 제 2 테이퍼형상 외주면(25)이 형성되고, 실린더 헤드(1)에 있어서의 인젝터 부착 구멍(11)의 내주면에, 단차면(12)보다 삽입반대방향측에 있는 장착부 내주면(13)의 삽입반대방향측의 단부로부터, 더욱 삽입반대방향을 향할수록 대지름이 되는 제 2 테이퍼형상 내주면(15)이 형성된 점에 있다. 또한, 제 2 테이퍼형상 내주면(15)은 청구항 4에 기재된 테이퍼면에 상당하는 것이다.

또한, 인젝터(2)의 외주면은, 제 2 테이퍼형상 외주면(25)의 대지름 단부로부터 삽입반대방향으로 연장되는 원통면 형상의 제 3 외주면(26)과, 그 삽입반대방향의 단부로부터 삽입반대방향을 향할수록 대지름이 되는 제 3 테이퍼형상 외주면(27)과, 또한 그 대지름 단부로부터 삽입반대방향으로 연장되는 원통면 형상의 제 4 외주면(28)을 가지며, 상기 제 4 외주면(28)이, 인젝터 부착 구멍(11)에 있어서의 제 2 테이퍼형상 내주면(15)의 대지름 단부로부터 삽입반대방향으로 연장되는 대지름 내주면(16)에 약간의 틈새를 통해 삽입되어 있다.

또, 인젝터(2)에 있어서의 제 2 테이퍼형상 외주면(25)의 대지름 단부(제 3 외주면(26))의 외부지름은, 인젝터 부착 구멍(11)에 있어서의 단차면(12)의 소지름 단부(소지름 내주면(14))의 내부지름보다 크며 또한 제 2 테이퍼형상 내주면(15)의 소지름 단부(장착부 내주면(13))의 내부지름보다 작고, 제 2 테이퍼형상 외주면(25)은 제 2 테이퍼형상 내주면(15)의 내주측에 위치하며, 인젝터(2)에 있어서의 테이퍼형상 외주면(21)은 인젝터 부착 구멍(11)에 있어서의 장착부 내주면(13)의 내주측에 위치하고 있다.

또, 인젝터(2)에 있어서의 테이퍼형상 외주면(21)은, 노즐(2a)의 중심 축선과 동심(同心)인 원통면에 대한 경사 각도가 제 2 테이퍼형상 외주면(25)보다 작고, 실린더 헤드(1)의 인젝터 부착 구멍(11)에 있어서의 제 2 테이퍼형상 내주면(15)은, 인젝터 부착 구멍(11)의 중심 축선과 동심인 원통면에 대한 경사 각도가 단차면(12)의 경사 각도보다 작다.

그리고 시일 링(3)은, 미장착 상태에서는, 도 4의 (a)에 나타내는 바와 같이 중심 축선을 통과하는 평면으로 절단한 단면(斷面)형상이 대략 직사각형상을 이루는 것으로서, 도 3에 나타내는 장착 상태에서는, 삽입방향측의 단면 외부 지름부(3a)가 인젝터 부착 구멍(11)에 있어서의 단차면(12)에 적절한 압축 상태로 밀착 접촉되며, 그 압축 반력에 의해, 삽입방향측의 내주면(3b)이 인젝터(2)에 있어서의 장착부 외주면(22)에 밀착 접촉되는 동시에 중간부의 내주면(3e) 및 삽입반대방향측의 내주면(3f)이 인젝터(2)에 있어서의 테이퍼형상 외주면(21)에 올라탄 상태로 밀착 접촉하고, 또한 삽입반대방향측의 단면 내부지름부(3g)가 인젝터(2)에 있어서의 제 2 테이퍼형상 외주면(25)에 가압 접촉하여, 이로써 삽입반대방향측의 외주면(3d)이 인젝터 부착 구멍(11)에 있어서의 장착부 내주면(13) 및 제 2 테이퍼형상 내주면(15)의 일부에 밀어 붙여져, 밀착 접촉되어 있다.

이상과 같이 구성된 제 2 실시형태도, 연소실(E)측으로부터 고온·고압의 연소 가스의 압력이 인젝터(2)의 노즐(2a)과 실린더 헤드(1)의 인젝터 부착 구멍(11)에 있어서의 소지름 내주면(14)과의 사이의 환형상 틈새(G)를 통해 시일 링(3)에 작용하면, 제 1 실시형태와 마찬가지로, 상기 가스 압력에 의해 시일 링(3)이 삽입반대방향으로 변위하려고 하므로 밀착 접촉 면압이 높아져, 연소 가스를 유효하게 차단할 수가 있다.

그리고 시일 링(3)은, 후술하는 바와 같이, 장착의 과정에서 인젝터(2)에 있어서의 테이퍼형상 외주면(21) 및 제 2 테이퍼형상 외주면(25)과 인젝터 부착 구멍(11)에 있어서의 제 2 테이퍼형상 내주면(15) 및 단차면(12)에 의해 단계적으로 압축을 받기 때문에, 높은 밀착 접촉 면압을 안정적으로 부여할 수 있어, 그 결과, 연소실(E)이 저압일 때에도 뛰어난 시일성을 발휘할 수가 있다.

또, 시일 링(3)을 도 3의 상태로 장착할 때에는, 우선 인젝터(2)에 있어서의 노즐(2a)의 선단측으로부터 장착부 외주면(22)으로 미리 시일 링(3)을 외부 삽입한다. 그리고 이 경우에도, 먼저 설명한 제 1 실시형태와 마찬가지로, 장착부 외주면(22)의 외부지름(φA)과 선단 외주면(23)의 외부지름(φB)이,

100%＜φB/φA＜110%

다음으로 도 4(a)에 나타내는 바와 같이, 시일 링(3)을 외부 삽입한 인젝터(2)를 실린더 헤드(1)의 인젝터 부착 구멍(11)에 삽입한다. 그러면 그 삽입 과정에서는, 우선 도 4(b)에 나타내는 바와 같이, 시일 링(3)의 삽입방향측의 단면(端面) 외부 지름부(3a)가 인젝터 부착 구멍(11)에 있어서의 제 2 테이퍼형상 내주면(15)에 맞닿는다. 상기 제 2 테이퍼형상 내주면(15)은 경사 각도가 완만하기 때문에, 시일 링(3)은, 제 2 테이퍼형상 내주면(15)과의 슬라이딩에 의해 지름 방향으로 훑듯이 압축되면서 장착부 내주면(13)에 삽입되어 간다.

그리고 도 4(c)에 나타내는 바와 같이, 시일 링(3)은 삽입 과정에서 장착부 내주면(13)과의 접촉 면적이 증대하고, 또한 압축됨에 따라 삽입 저항이 커져 가기 때문에, 이러한 삽입 저항에 의해, 인젝터(2)에 있어서의 장착부 외주면(22)으로부터, 경사 각도가 완만한 테이퍼형상 외주면(21)을 통해 제 2 외주면(24)으로 올라타 가게 되며, 따라서 여기에서도 지름 방향으로 훑듯이 압축을 받는다. 그리고 이러한 압축에 의해, 연소실(E)이 저압일 때에도 어느 정도의 시일성을 발휘할 수 있는 상태가 된다.

또한 도 4(d)에 나타내는 바와 같이, 제 2 외주면(24)에 올라탄 시일 링(3)의 삽입반대방향측의 단면 내부지름부(3g)가 인젝터(2)에 있어서의 제 2 테이퍼형상 외주면(25)에 맞닿으면, 시일 링(3)은 상기 제 2 테이퍼형상 외주면(25)에 의해 눌림에 따라 더 삽입방향으로 이동하며, 이에 따라 삽입방향측의 단면 외부 지름부(3a)가 단차면(12)에 밀어 붙여져, 도 3에 나타내는 장착 상태가 되는 것이다.

따라서, 본 실시형태에 있어서도, 인젝터(2)의 장착부 외주면(22)에 미리 시일 링(3)을 외부 삽입하고 나서 인젝터(2)를 실린더 헤드(1)의 인젝터 부착 구멍(11)에 삽입하는 것만으로, 시일 링(3)이 인젝터(2)의 테이퍼형상 외주면(21) 및 장착부 외주면(22)과 인젝터 부착 구멍(11)에 있어서의 단차면(12) 및 장착부 내주면(13)에 밀착 접촉 상태로 장착되므로, 장착 후에 교정 지그에 의한 교정 작업이 불필요하다.

또한 상술한 장착 과정에서는, 시일 링(3)은 제 2 테이퍼형상 내주면(15) 및 테이퍼형상 외주면(21)에 의해 외주측 및 내주측으로부터 압축을 받고, 또 제 2 테이퍼형상 외주면(25)과 단차면(12)의 사이에서 압축을 받음에 따라, 단계적으로 압축율이 높아지므로, 높은 밀착 접촉 면압을 안정적으로 부여할 수가 있다.

또한, 상술한 실시형태에서는 단차면(12)이 삽입방향을 향할수록 소지름이 되는 테이퍼형상을 이루는 것으로 하였으나, 예컨대 도 5 및 도 6에 형상 변경예로서 예시한 바와 같이, 비(非)경사, 즉 축심과 직교하는 평면을 이루는 것이어도 상술한 것과 마찬가지의 효과를 실현할 수가 있다.

또, 상술한 실시형태는 본 발명을 인젝터용 선단 시일 구조에 적용한 것이나, 본 발명은 이것으로 한정되지 않으며, 예컨대 연소압 센서와 그 부착 구멍 사이의 시일 구조나, 실린더 내압(內壓) 센서와 그 부착 구멍 사이의 시일 구조 등에도 적용할 수가 있다.

1; 실린더 헤드(외주 부재)
11; 인젝터 부착 구멍
12; 단차면
13; 장착부 내주면
15; 제 2 테이퍼형상 내주면(테이퍼면)
2; 인젝터(내주 부재)
21; 테이퍼형상 외주면
22; 장착부 외주면
25; 제 2 테이퍼형상 외주면
3; 시일 링

Claims

외주 부재와 상기 외주 부재에 삽입 상태로 장착된 내주 부재의 사이에 시일 링이 개재(介在)되며, 상기 내주 부재의 외주면에, 상기 내주 부재의 삽입방향을 향할수록 소지름(小徑)이 되는 테이퍼형상 외주면 및 그 소지름 단부로부터 상기 삽입방향을 향해 연장되는 장착부 외주면이 형성되고, 상기 외주 부재의 내주면에, 상기 테이퍼형상 외주면보다 상기 삽입방향측에 위치하는 동시에 삽입반대방향측을 향한 단차면 및 상기 단차면의 외부 지름 단부로부터 삽입반대방향으로 연장되는 장착부 내주면이 형성되며, 상기 시일 링이, 상기 테이퍼형상 외주면 및 장착부 외주면과, 상기 단차면 및 장착부 내주면의 사이에 압축 상태로 배치되며,
상기 내주 부재의 외주면에, 상기 테이퍼형상 외주면보다 삽입반대방향측에 위치하는 동시에 외부지름이 상기 테이퍼형상 외주면의 대지름(大徑) 단부 이상이며 삽입반대방향을 향할수록 대지름이 되는 제 2 테이퍼형상 외주면이 형성되고,
상기 테이퍼형상 외주면과 상기 제 2 테이퍼형상 외주면의 사이에는, 원통면 형상의 제 2 외주면이 형성되어 있으며,
상기 외주 부재의 내주면에, 장착부 내주면보다 삽입반대방향 측에 위치하는 동시에 내부지름이 단차면의 대지름 단부 이상이며 삽입반대방향측을 향할수록 대지름이 되는 테이퍼면이 형성된 것을 특징으로 하는 시일 구조.
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제 1항에 있어서,
외주 부재의 내주면에 형성된 단차면이 삽입방향을 향할수록 소지름이 되는 테이퍼형상을 이루는 것을 특징으로 하는 시일 구조.