KR20150104177A

KR20150104177A - 밀봉구조

Info

Publication number: KR20150104177A
Application number: KR1020157021260A
Authority: KR
Inventors: 요스케 곤도; 히카루 타다노
Original assignee: 엔오케이 가부시키가이샤
Priority date: 2013-02-18
Filing date: 2014-02-17
Publication date: 2015-09-14
Also published as: JP6036982B2; CN105074297B; CN105074297A; EP2957795A1; US20150369188A1; EP2957795A4; US9664162B2; KR101718270B1; JPWO2014126243A1; WO2014126243A1; EP2957795B1

Abstract

실 링의 찌부러짐 허용량이 감소한 상태, 또한 저온 상태에 있어서도, 밀봉 기능을 발휘시키는 것을 가능하게 하는 밀봉구조를 제공한다. 인젝터 장착구멍(310)을 갖고, 또한 고압 가스에 노출되는 엔진의 실린더 헤드(300)와, 인젝터 장착구멍(310)에 설비되는 인젝터(200)와, 인젝터 장착구멍(310)과 인젝터(200)와의 사이의 환상 간극을 밀봉하는 수지제의 실 링(100)을 갖춘 밀봉구조로서, 인젝터 장착구멍(310)의 내주면에는, 고압 가스가 존재하는 연소실 측(E)의 쪽이, 직경이 커지는 단차가 형성되어 있고, 실 링(100)은 상기 단차의 단차면(310c)에 대해 밀착하는 위치에 장착되어 있는 것을 특징으로 한다.

Description

밀봉구조 {SEALING STRUCTURE}

본 발명은, 고압 가스의 누설을 방지하는 밀봉구조에 관한 것이다.

엔진의 실린더 헤드에 대해 인젝터(injector)가 설비되는 부위에 있어서는, 실린더 헤드에 형성된 장착구멍과 인젝터와의 사이의 환상 간극(環狀間隙, 고리모양 간극)으로부터 고압의 연소가스가 누설되어 버리는 것을 방지하기 위해 밀봉장치가 설치되어 있다. 또, 실린더 헤드에 대해, 각종 센서 등의 장착부품이 설비되는 부위에 있어서도, 마찬가지로 밀봉장치가 설치되어 있다. 이와 같은 밀봉장치에 있어서, 금속제의 워셔형상의 실(seal)을 이용하는 경우에 비해, 부품 점수가 적고, 진동에 의한 소음을 억제할 수 있는 수지제의 실 링(seal ring, 밀봉 링)을 채용한 기술이 알려져 있다(특허문헌 1 참조).

그러나, 수지제의 실 링의 경우에는, 크립 변형에 의해, 경시적으로 외주면 측에서의 찌부러짐 허용량(compression allowance)이 감소되어 가고, 밀봉 기능이 저하되어 간다고 하는 과제를 갖고 있다.

특허문헌 1 : 일본국 특개 2002－81548호 공보

본 발명의 목적은, 실 링의 찌부러짐 허용량이 감소한 상태, 또한 저온 상태에 있어서도, 밀봉 기능을 발휘시키는 것을 가능하게 하는 밀봉구조를 제공함에 있다.

본 발명은, 상기 과제를 해결하기 위해 이하의 수단을 채용했다.

즉, 본 발명의 밀봉구조는,

장착구멍을 갖고, 또한 고압 가스에 노출되는 부재와,

상기 장착구멍에 설비되는 장착부품과,

상기 장착구멍과 상기 장착부품과의 사이의 환상 간극을 밀봉하는 수지제의 실 링을 갖춘 밀봉구조로서,

상기 장착구멍의 내주면에는, 고압 가스가 존재하는 측의 쪽이, 직경이 커지는 단차가 형성되어 있고,

상기 실 링은, 상기 단차의 단차면에 대해 밀착하는 위치에 장착되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 실 링의 외주면과 장착구멍의 내주면과의 사이에 간극이 생긴 경우이더라도, 장착구멍의 내주면에 형성된 단차의 단차면에 대해 실 링이 밀착한 상태가 유지되기 때문에, 고압 가스의 누설을 억제할 수 있다. 따라서, 실 링의 찌부러짐 허용량이 경시적으로 감소되어 버리고, 또한 저온 상태에 의해 실 링의 직경이 축소됨으로써, 실 링의 외주면과 장착구멍의 내주면과의 사이에 간극이 생기더라도, 밀봉 기능이 발휘된다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 실 링의 찌부러짐 허용량이 감소한 상태, 또한 저온 상태에 있어서도, 밀봉 기능을 발휘시킬 수가 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 인젝터의 설비구조를 나타내는 모식적 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 실 링의 장착상태로서 초기의 상태를 나타내는 모식적 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 실 링의 장착상태로서 실 링의 찌부러짐 허용량이 감소한 상태, 또한 저온 상태를 나타내는 모식적 단면도이다.
도 4는 본 발명의 변형례 1에 따른 실 링의 장착상태로서 실 링의 찌부러짐 허용량이 감소한 상태, 또한 저온 상태를 나타내는 모식적 단면도이다.
도 5는 본 발명의 변형례 2에 따른 실 링의 장착상태로서 실 링의 찌부러짐 허용량이 감소한 상태, 또한 저온 상태를 나타내는 모식적 단면도이다.

이하에 도면을 참조해서, 본 발명을 실시하기 위한 형태를, 실시예에 기초해서 예시적으로 상세히 설명한다. 다만, 이 실시예에 기재되어 있는 구성부품의 치수, 재질, 형상, 그 상대적 배치 등은, 특별히 특정적인 기재가 없는 한은, 본 발명의 범위를 그것들만에 한정하는 취지의 것은 아니다.

본 발명에 따른 밀봉구조는, 연소가스 등의 고압 가스의 누설을 방지하기 위한 구조이다. 보다 구체적으로는, 본 발명에 따른 밀봉구조는, 고압 가스에 노출되는 부재에 형성된 장착구멍과, 이 장착구멍에 설비되는 장착부품과의 사이의 환상 간극을 밀봉하는 구조이다. 이하의 설명에 있어서는, 고압 가스에 노출되는 부재로서의 실린더 헤드에 형성된 장착구멍과, 이 장착구멍에 설비되는 장착부품으로서의 인젝터와의 사이의 환상 간극을 밀봉하는 밀봉구조의 경우를 예로 들어 설명한다. 한편, 본 발명은, 실린더 헤드에 형성된 장착구멍과, 이 장착구멍에 설비되는 각종 센서(예컨대, 연소압 센서)와의 사이의 환상 간극을 밀봉하는 밀봉구조에도 적용 가능하다. 또, 본 발명은, 실린더 헤드에 한정되지 않고, 고압 가스에 노출되는 부재에 형성된 장착구멍과, 이 장착구멍에 설비되는 각종 장착부품과의 사이의 환상 간극을 밀봉하는 밀봉구조에도 적용 가능하다.

(실시예)

＜인젝터의 설비구조＞

본 실시예에 따른 밀봉구조가 적용되는 인젝터의 설비구조에 대해, 도 1을 참조해서 설명한다. 한편, 도 1에 있어서는, 설명의 편의상, 실 링은 생략하고 있다.

엔진의 실린더 헤드(300)에는, 인젝터 장착구멍(310)이 형성되어 있다. 인젝터(200)는, 이 인젝터 장착구멍(310)에, 그 선단부분이 삽입되도록 설비된다. 도면 중, 실린더 헤드(300)를 매개로 해서 아래쪽이 연소실 측(E)이고, 위쪽이 대기 측(A)이다. 연소실 측(E)에 있어서는, 고압의 연소가스가 발생하기 때문에, 인젝터 장착구멍(310)과 인젝터(200)와의 사이의 환상 간극으로부터, 연소가스가 대기 측(A)으로 누설되는 것을 방지할 필요가 있다. 그래서, 인젝터(200)의 선단부분에 환상 홈(210)을 설치하고, 이 환상 홈(210)에 실 링(선단 실)을 장착함으로써, 상기 환상 간극으로부터 연소가스가 대기 측(A)으로 누설되는 것을 방지하고 있다. 한편, 인젝터(200)의 선단 부근에는, 턱(220)이 설치되어 있다. 이에 따라, 인젝터(200)을 실린더 헤드(300)로부터 뽑아 내면, 실 링도 동시에 빼낼 수 있다.

＜밀봉구조＞

도 2를 참조해서, 본 발명의 실시예에 따른 밀봉구조에 대해 설명한다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 실 링(100)의 장착상태로서 초기의 상태를 나타내는 모식적 단면도이다. 한편, 도 2에서의 단면도는, 실 링(100)의 중심축선을 포함하는 면에서 절단한 단면의 일부을 나타내고 있다. 한편, 본 실시예에 따른 밀봉구조는, 회전대칭 형상이고, 실 링(100)의 중심축선을 포함하는 어느 면에 있어서도, 동일한 단면형상을 이루고 있다.

실 링(100)은, 적어도 200℃의 내열성을 가진 수지재료(PTFE나 PTFE와 충전재로 이루어진 수지조성물 등)에 의해 구성된 원통형상의 부재이다. 즉, 실 링(100)에서의 중심축선을 포함하는 면에서 절단한 단면형상은 직사각형이다. 즉, 이 실 링(100)의 내주면 측은, 환상 홈(210)의 홈 바닥면에 밀착하는 원주면(110)에 의해 구성되고, 그 외주면 측은 인젝터 장착구멍(310)의 내주면에 밀착하는 원주면(120)에 의해 구성되어 있다. 한편, 실 링(100)은, 장착된 상태에서는, 환상 홈(210)의 홈 바닥면의 형상, 및 인젝터 장착구멍(310)의 내주면의 형상에 따라 변형하기 때문에, 도 2에 도시된 바와 같이 단면형상은 직사각형으로는 되지 않는다.

또, 실 링(100)은, 적어도 초기상태에서는 찌부러짐 허용량을 갖고 있다. 그 때문에, 내주면 측의 원주면(110) 및 외주면 측의 원주면(120)은, 각각 환상 홈(210)의 홈 바닥면 및 인젝터 장착구멍(310)의 내주면에 대해, 충분한 면압을 가진 상태에서 밀착하고 있다.

인젝터(200)의 환상 홈(210)의 홈 바닥면은, 연소실 측(E)이 원주면(211)으로 구성되고, 대기 측(A)이 대기 측(A)으로 향함에 따라 직경이 확대되는 테이퍼면(212)으로 구성되어 있다. 이에 따라, 실 링(100)은 연소가스의 압력에 의해 대기 측(A)을 향해 꽉 눌려 테이퍼면(212)에 밀어붙여지기 때문에, 자기밀봉기능이 발휘된다. 그리고, 인젝터 장착구멍(310)의 내주면은, 연소실 측(E)이 큰 직경부(310a), 대기 측(A)이 작은 직경부(310b)로 되고, 고압 가스가 존재하는 연소실 측(E)의 쪽이 직경이 커지는 단차가 형성되어 있다. 여기서, 큰 직경부(310a)와 작은 직경부(310b)와의 사이의 단차면(310c)은, 설계상, 실 링(100)이나 인젝터 장착구멍(310)의 중심축선에 대해 수직으로 되어 있다.

본 실시예에 있어서는, 실 링(100)은 인젝터 장착구멍(310) 중 작은 직경부(310b) 측으로 파고 들어가도록 장착된다. 이것에 의해, 실 링(100)의 외주면 측은 인젝터 장착구멍(310)의 내주면에 따르도록 변형하기 때문에, 실 링(100)의 외주면도 단차가 생기도록 변형한다. 이러한 변형에 의해 생긴 단차면(120a)이, 인젝터 장착구멍(310)의 내주면에서의 큰 직경부(310a)와 작은 직경부(310b)와의 사이의 단차면(310c)에 대해 밀착한다.

(본 실시예에 따른 밀봉구조의 뛰어난 점)

본 실시예에 따른 밀봉구조에 의하면, 실 링(100)의 외주면과 인젝터 장착구멍(310)의 내주면과의 사이에 간극이 생긴 경우이더라도, 인젝터 장착구멍(310)의 내주면에 형성된 단차의 단차면(310c)에 대해 실 링(100)이 밀착한 상태가 유지되기 때문에, 고압 가스의 누설을 억제할 수 있다. 이 점에 대해, 도 3을 참조해서, 보다 상세하게 설명한다.

도 3는 본 발명의 실시예에 따른 실 링(100)의 장착상태로서 실 링(100)의 찌부러짐 허용량이 감소한 상태, 또한 저온 상태를 나타내는 모식적 단면도이다. 상기와 같이, 실 링(100)은, 초기상태에 있어서는, 내주면 측도 외주면 측도 찌부러짐 허용량이 설치되어 있다. 그러나, 찌부러짐 허용량은 경시적으로 감소해 버린다. 이와 같이 찌부러짐 허용량이 감소한 상태에서, 환경온도가 저온으로 되면, 실 링(100)의 직경이 축소되고, 도 3에 도시된 바와 같이 실 링(100)의 외주면과 인젝터 장착구멍(310)의 내주면과의 사이에는 간극(S)이 생겨 버린다.

그러나, 본 실시예에 따른 밀봉구조의 경우에는, 실 링(100)의 외주면에서의 단차면(120a)이, 인젝터 장착구멍(310)의 내주면에서의 큰 직경부(310a)와 작은 직경부(310b)와의 사이의 단차면(310c)에 대해 밀착한 상태가 유지된다. 따라서, 상기와 같은 간극(S)이 생긴 경우이더라도, 밀봉 기능이 발휘된다.

(변형례 1)

상기 실시예에 있어서는, 실 링(100)이 인젝터 장착구멍(310) 중 작은 직경부(310b) 측으로 파고 들어가도록 장착됨으로써, 실 링(100)에 형성된 단차면(120a)이 인젝터 장착구멍(310)의 내주면에서의 단차면(310c)에 대해 밀착하는 경우를 나타냈다. 그러나, 도 4에 도시된 바와 같이, 실 링(100)의 선단면(130)이 인젝터 장착구멍(310)의 내주면에서의 단차면(310c)에 대해 밀착하도록 구성해도 좋다. 이 경우에 있어서도, 도 4에 도시된 바와 같이, 실 링(100)의 외주면과 인젝터 장착구멍(310)의 내주면과의 사이에 간극(S)이 생기더라도, 실 링(100)의 선단면(130)이 인젝터 장착구멍(310)의 단차면(310c)에 대해 밀착한 상태가 유지된다. 따라서, 상기와 같은 간극(S)이 생긴 경우이더라도, 밀봉 기능이 발휘된다. 한편, 도 4에 있어서는, 상기 실시예에서 나타낸 구성과 동일한 구성부분에 대해서는 동일한 부호를 붙이고 있다.

(변형례 2)

상기 실시예에 있어서는, 인젝터 장착구멍(310)의 내주면은, 연소실 측(E)이 큰 직경부(310a), 대기 측(A)이 작은 직경부(310b)로 되도록 구성됨으로써, 고압 가스가 존재하는 연소실 측(E)의 쪽이, 직경이 커지는 단차가 형성되는 경우를 나타냈다. 그러나, 도 5에 도시된 바와 같이, 인젝터 장착구멍(310)의 내주면에 환상의 돌출부(320)을 설치함으로써, 고압 가스가 존재하는 연소실 측(E)의 쪽이, 직경이 커지는 단차를 형성시킬 수도 있다. 이 경우에 있어서도, 돌출부(320)에서의 연소실 측(E)의 면이 단차면(320a)으로 된다. 이 단차면(320a)에 대해서도, 설계상, 실 링(100)이나 인젝터 장착구멍(310)의 중심축선에 대해 수직으로 되도록 하면 좋다. 한편, 도 5에 있어서는, 상기 실시예의 경우와 마찬가지로, 실 링(100)이 인젝터 장착구멍(310) 중 돌출부(320)측으로 파고 들어가도록 장착됨으로써, 실 링(100)에 형성된 단차면(120a)이 돌출부(320)에서의 단차면(320a)에 대해 밀착하는 경우를 나타내고 있다. 그러나, 상기 변형례 1의 경우와 마찬가지로, 실 링(100)의 선단면(130)이 이 단차면(320a)에 대해 밀착하도록 구성해도 좋다. 한편, 도 5에 있어서는, 상기 실시예에서 나타낸 구성과 동일한 구성부분에 대해서는 동일한 부호를 붙이고 있다.

100 실 링
110 원주면
120 원주면
120a 단차면
130 선단면
200 인젝터
210 환상 홈
211 원주면
212 테이퍼면
220 턱
300 실린더 헤드
310 인젝터 장착구멍
310a 큰 직경부
310b 작은 직경부
310c 단차면
320 돌출부
320a 단차면

Claims

장착구멍을 갖고, 또한 고압 가스에 노출되는 부재와,
상기 장착구멍에 설비되는 장착부품과,
상기 장착구멍과 상기 장착부품과의 사이의 환상 간극을 밀봉하는 수지제의 단일 부재로 이루어진 실 링을 갖춘 밀봉구조로서,
상기 장착구멍의 내주면에는, 고압 가스가 존재하는 측의 쪽이, 직경이 커지는 단차가 형성되어 있고,
상기 실 링은, 상기 단차의 단차면에 대해 밀착하는 위치에 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 밀봉구조.
제1항에 있어서, 상기 실 링의 외주면이 변형함으로써 형성된 단차면이, 상기 장착구멍의 내주면에 형성되어 있는 상기 단차의 단차면에 대해 밀착하는 것을 특징으로 하는 밀봉구조.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 장착부품에는 상기 고압 가스가 존재하는 측으로부터 그 반대측으로 향해 직경이 확대되는 테이퍼면이 설치되어 있고, 상기 실 링은 고압 가스의 압력에 의해 그 테이퍼면에 밀어붙여지는 것을 특징으로 하는 밀봉구조.