JP2023061716A - 密封装置 - Google Patents

Abstract

【課題】円筒部材と密封装置が軸線方向に沿って相対的に移動する時、ベロー部の反転を防止する密封装置を提供する。【解決手段】密封装置は、孔を有するエンジンのヘッドカバーと、孔に挿入される円筒部材の間に配置される。密封装置は、孔に嵌め入れられて固定される円筒状の固定部と、固定部から径方向内側に向けて延びるリップと、反転防止部を有する。リップは、固定部に連結され円弧状に湾曲した形状を有するベロー部と、ベロー部に連結され円筒部材の外周面に周方向全体にわたって接触する接触部を有する。反転防止部は、剛性材料から形成され、円弧状に湾曲した形状を有する円弧状凹部を有し、円弧状凹部がリップのベロー部の少なくとも一部を覆い、円筒部材と密封装置が軸線方向に沿って相対的に移動する時に、リップの反転を防止する。【選択図】図３

Description

本発明は、密封装置に関する。

特許文献１は、エンジンのシリンダーヘッドのヘッドカバーに設けられたインジェクションパイプまたは点火装置のプラグチューブと、ヘッドカバーとの間の環状の隙間を密封する密封装置を開示する。密封装置は、ヘッドカバーの孔に装着され、インジェクションパイプまたはプラグチューブの外周面に接触する。

特許文献１に開示された密封装置は、円弧状に湾曲した形状を有するベロー部と、インジェクションパイプまたはプラグチューブ（以下、「円筒部材」と呼ぶ）の外周面に接触するシールリップを有する。ベロー部の弾性変形によって、ヘッドカバーの孔に対して円筒部材が偏心している場合であっても、リップは円筒部材との接触を維持することができる。

特開２０１５－１５２０４２号公報

エンジンのシリンダーヘッドの定位置に、密封装置と円筒部材を配備する場合、円筒部材と密封装置が軸線方向に沿って相対的に移動する。密封装置を先に定位置に配備する場合、静止した密封装置に対して、円筒部材を摺動させることになる。円筒部材を先に定位置に配備する場合、静止した円筒部材に対して、密封装置を摺動させることになる。

円筒部材と密封装置が軸線方向に沿って相対的に移動する時、湾曲した形状を有する薄肉のベロー部が初期の形状から反転しないことが望ましい。

そこで、本発明は、円筒部材と密封装置が軸線方向に沿って相対的に移動する時、ベロー部の反転を防止する密封装置を提供する。

本発明のある態様においては、孔を有する剛性材料製のエンジンのヘッドカバーと、前記孔に挿入される剛性材料製の円筒部材の間に配置される密封装置が提供される。前記円筒部材はインジェクターパイプまたはプラグチューブである。この密封装置は、前記孔に嵌め入れられて固定される円筒状の固定部と、弾性材料から形成され、前記固定部から径方向内側に向けて延びるリップであって、前記固定部に連結され密封装置の軸線方向を含む断面において円弧状に湾曲した形状を有するベロー部と、前記ベロー部に連結され前記円筒部材の外周面に周方向全体にわたって接触する接触部を有するリップと、剛性材料から形成され、密封装置の軸線方向を含む断面において円弧状に湾曲した形状を有する円弧状凹部を有し、前記円弧状凹部が前記リップの前記ベロー部の少なくとも一部を覆い、前記円筒部材と密封装置が前記軸線方向に沿って相対的に移動する時に、前記リップの反転を防止する反転防止部とを有する。

この態様においては、反転防止部における湾曲した形状を有する円弧状凹部が、リップの湾曲した形状を有するベロー部の少なくとも一部を覆う。したがって、円筒部材と密封装置が軸線方向に沿って相対的に移動する時に、反転防止部がリップの反転を防止する。

本発明の第１実施形態に係る密封装置を有する密封構造の断面図である。 本発明の第１実施形態に係る密封装置の断面図である。 円筒部材が挿入される時の第１実施形態に係る密封装置の断面図である。 円筒部材が挿入される時の反転防止部を有しない密封装置の断面図である。 固定された円筒部材に対して、配備される時の反転防止部を有しない密封装置の断面図である。 本発明の第２実施形態に係る密封装置の断面図である。 本発明の第２実施形態の変形例に係る密封装置の断面図である。 本発明の第１実施形態の変形例に係る密封構造の断面図である。

以下、添付の図面を参照しながら本発明に係る様々な実施形態を説明する。図面の縮尺は必ずしも正確ではなく、一部の特徴は誇張または省略されることもある。

第１実施形態
図１は、本発明の第１実施形態に係る密封装置を有する密封構造１を示す。は、エンジンのシリンダーヘッドのヘッドカバー２と、円筒状のインジェクターパイプ（インジェクションパイプ、インジェクターチューブ、円筒部材）３と、インジェクター（被挿入部材）４と、密封装置１０を有する。

ヘッドカバー２は、剛性材料、例えば金属製であり、孔２ａを有する。孔２ａの開口部は、他の部分より直径が大きい大径部２ｂを有する。

インジェクターパイプ３は、剛性材料、例えば金属製であり、ヘッドカバー２の孔２ａに挿入されている。

インジェクター４は、インジェクターパイプ３に挿入される円筒状の被挿入部分を有する。

密封装置１０は、ヘッドカバー２とインジェクターパイプ３の間に配置されて、ヘッドカバー２の孔２ａの内周面とインジェクターパイプ３の外周面の間の隙間を封止する。具体的には、密封装置１０の後述するシール部材１０Ａは、孔２ａの大径部２ｂに締まり嵌め方式で嵌め入れられ、インジェクターパイプ３の外周面に周方向全体にわたって接触する。このようにして、密封装置１０のシール部材１０Ａは、密封構造１の外部からインジェクターパイプ３への異物（例えば、泥水、ダスト）の侵入を防止する。

図２以降の図は、密封構造の左側部分のみを示す。図２および図３に示すように、第１実施形態に係る密封装置１０は、円環状のシール部材１０Ａと、円環状の反転防止部材２０を有する。シール部材１０Ａは、固定部１１とリップ１２を有する。リップ１２は、ベロー部１３と接触部１４を有する

シール部材１０Ａは、弾性材料、例えばエラストマーで形成された弾性環１５と、弾性環１５に埋設された剛性環１６を有する複合構造である。剛性環１６は、剛性材料、例えば金属から形成されており、弾性環１５を補強する。剛性環１６は、密封装置１０の軸線方向を含む断面においてほぼＬ字形の形状を有する。

固定部１１は、円筒状であり、弾性環１５と剛性環１６から構成されている。固定部１１は、ヘッドカバー２の孔２ａの大径部２ｂに締まり嵌め方式で嵌め入れられることによって、ヘッドカバー２に固定されている。固定部１１の弾性環１５に埋設された剛性環１６は、固定部１１の弾性環１５を孔２ａの大径部２ｂの内周面に周方向全体にわたって密に接触させる力を、固定部１１の弾性環１５に与える。固定部１１の下端面は、大径部２ｂの底面２ｃに接触させられ、これにより固定部１１、ひいてはシール部材１０Ａがヘッドカバー２に軸線方向において位置決めされている。

リップ１２は、弾性環１５のみから構成されており、固定部１１から径方向内側に向けて延びる円環である。リップ１２のベロー部１３は、固定部１１に連結され密封装置１０の軸線方向を含む断面において円弧状に湾曲した形状を有する。ベロー部１３は、固定部１１からヘッドカバー２の孔２ａの外側（図の上方）に向けて突出している。

リップ１２の接触部１４は、ベロー部１３に連結されインジェクターパイプ３の外周面に周方向全体にわたって接触する。接触部１４は、ベロー部１３からヘッドカバー２の孔２ａの内側（図の下方）に向けて延びている。接触部１４は、インジェクターパイプ３の外周面に接触するリップエッジ１４ａを有する。図３に示すように、リップエッジ１４ａは、インジェクターパイプ３に接触していない初期状態では、断面三角形の隆起である。

図２に示すように、密封装置１０が孔２ａの大径部２ｂに嵌め込まれ、リップ１２の接触部１４がインジェクターパイプ３の外周面に周方向全体にわたって接触する。したがって、密封装置１０のシール部材１０Ａは、ヘッドカバー２の孔２ａの内周面とインジェクターパイプ３の外周面の間の隙間を封止する。他の部分に比べて薄肉で湾曲したベロー部１３の弾性変形によって、ヘッドカバー２の孔２ａに対してインジェクターパイプ３が偏心している場合であっても、リップ１２の接触部１４はインジェクターパイプ３との接触を維持することができる。

反転防止部材２０は、固定部１１およびリップ１２が設けられたシール部材１０Ａと別個の円環状の部材であり、ヘッドカバー２の孔２ａの大径部２ｂに挿入される。反転防止部材２０は、剛性材料、例えば金属または樹脂から形成されている。反転防止部材２０は、円環板部２１と、円環板部２１から孔２ａの内側（図の下方）に向けて軸線方向に突出する突出円環部２２を有する。突出円環部２２は、円環板部２１の径方向内側部分から突出する。

円環板部２１の外径はヘッドカバー２の孔２ａの大径部２ｂの内径とほぼ等しい。反転防止部材２０はヘッドカバー２の孔２ａの大径部２ｂに締まり嵌め方式で嵌め入れられることによって、ヘッドカバー２に固定されている。他の方式、例えば固定具を使用して反転防止部材２０をヘッドカバー２に固定してもよい。

反転防止部材２０には、インジェクターパイプ３が挿入される。円環板部２１と突出円環部２２の内径は、インジェクターパイプ３の外径より大きい。したがって、ヘッドカバー２に固定された反転防止部材２０は、インジェクターパイプ３には接触せず、反転防止部材２０とインジェクターパイプ３の間には間隙２３が設けられる。

反転防止部材２０の円環板部２１には、密封装置１０の軸線方向を含む断面において円弧状に湾曲した形状を有する円弧状凹部２４が形成されている。円弧状凹部２４は、リップ１２のベロー部１３の全体を覆う。また、突出円環部２２は、ベロー部１３から延びる接触部１４の一部を覆う。

円弧状凹部２４は、リップ１２のベロー部１３に接触してもよいが、ベロー部１３に接着剤またはその他の手段で接合されていない。突出円環部２２も、リップ１２の接触部１４に接触してもよいが、接触部１４に接着剤またはその他の手段で接合されていない。

反転防止部材２０は、インジェクターパイプ３と密封装置１０が軸線方向に沿って相対的に移動する時に、リップ１２の反転を防止する。詳細について、図３を参照して説明する。

図３に示すように、シール部材１０Ａと反転防止部材２０がすでに定位置に配備されており、矢印で示すように、下方からインジェクターパイプ３をシール部材１０Ａと反転防止部材２０に挿入して、定位置に配備しようとすると想定する。

もし、密封装置１０が反転防止部材２０を有していない場合には、図４に示すように、軸線方向に沿って上昇するインジェクターパイプ３に押されて、リップ１２は反転して（めくれて）しまうおそれがある。

しかし、この実施形態では、反転防止部材２０における湾曲した形状を有する円弧状凹部２４が、リップ１２の湾曲した形状を有するベロー部１３を覆い、反転防止部材２０の突出円環部２２が接触部１４の一部を覆う。したがって、インジェクターパイプ３と密封装置１０が軸線方向に沿って相対的に移動する時に、反転防止部材２０がリップ１２の反転を防止する。このため、図３の状態から確実に図２の状態に移行する。

また、図５に示すように、インジェクターパイプ３がすでに定位置に配備されており、シール部材１０Ａと反転防止部材２０を上方からヘッドカバー２の孔２ａの大径部２ｂに配備しようとすると想定する。この場合も、もし、密封装置１０が反転防止部材２０を有していない場合には、接触部１４のサイズが小さい場合、インジェクターパイプ３の反力に押されて、リップ１２は反転して（めくれて）しまうおそれがある。しかし、この実施形態では、反転防止部材２０がリップ１２の反転を防止する。

リップ１２のベロー部１３と接触部１４の変形は反転防止部材２０によりある程度、規制または拘束される。しかし、円弧状凹部２４は、リップ１２のベロー部１３に接着剤またはその他の手段で接合されていない。突出円環部２２も、リップ１２の接触部１４に接着剤またはその他の手段で接合されていない。そのため、リップ１２のベロー部１３と接触部１４は、反転防止部材２０に対してある程度自由に変形することができる。したがって、ヘッドカバー２に対してインジェクターパイプ３が偏心している場合であっても、リップ１２は全周にわたってインジェクターパイプ３との接触を維持することができる。

リップ１２が反転防止部材２０に対してある程度自由に変形することができるように、反転防止部材２０の円弧状凹部２４とリップ１２のベロー部１３の間には間隙が設けられるよう設計されている。反転防止部材２０の突出円環部２２とリップ１２の接触部１４の間にも間隙が設けられるよう設計されている。

この実施形態では、反転防止部は、固定部１１およびリップ１２と別個の部材であり、ヘッドカバー２の孔２ａに挿入される反転防止部材２０である。したがって、反転防止部の製造が容易である。

第２実施形態
図６は、本発明の第２実施形態に係る密封装置１０Ｂを示す。この密封装置１０Ｂは反転防止部材２０を有していない。密封装置１０Ｂは、反転防止部３０を有する。

反転防止部３０は、剛性材料、例えば金属から形成された剛性環１６の一部であって、固定部１１から外に突出する。つまり、反転防止部３０は、固定部１１の一部から延びた部分である。

反転防止部３０は、薄板であって、ベロー部１３の外側に配置され、ベロー部１３と同様に湾曲した形状を有する。したがって、反転防止部３０は、密封装置１０の軸線方向を含む断面において円弧状に湾曲した形状を有する円弧状凹部３４を有する。円弧状凹部３４は、リップ１２のベロー部１３の一部を覆う。

第１実施形態の反転防止部材２０と同様に、インジェクターパイプ３と密封装置１０が軸線方向に沿って相対的に移動する時に、第２実施形態の反転防止部３０は、リップ１２の反転を防止する。

この実施形態によれば、反転防止部３０は固定部１１の一部から延びた部分であり、固定部１１ひいては密封装置１０Ｂと一緒に運び、取り扱うことが可能である。

リップ１２のベロー部１３の変形は反転防止部３０によりある程度、規制または拘束される。しかし、反転防止部３０の円弧状凹部３４は、リップ１２のベロー部１３に接着剤またはその他の手段で接合されていない。そのため、リップ１２のベロー部１３と接触部１４は、反転防止部３０に対してある程度自由に変形することができる。したがって、ヘッドカバー２に対してインジェクターパイプ３が偏心している場合であっても、リップ１２は全周にわたってインジェクターパイプ３との接触を維持することができる。

リップ１２が反転防止部３０に対してある程度自由に変形することができるように、反転防止部３０の円弧状凹部３４とリップ１２のベロー部１３の間には間隙が設けられるよう設計されている。

図７は、本発明の第２実施形態の変形例に係る密封装置１０Ｃを示す。この密封装置１０Ｃでは、反転防止部３０は、リップ１２のベロー部１３だけでなく、ベロー部１３から延びる接触部１４の一部を覆う。したがって、密封装置１０Ｃの反転防止部３０は、より確実にリップ１２の反転を防止する。

リップ１２のベロー部１３の変形は反転防止部３０によりある程度、規制または拘束される。しかし、反転防止部３０の円弧状凹部３４は、リップ１２のベロー部１３に接着剤またはその他の手段で接合されていない。反転防止部３０は、リップ１２の接触部１４にも接合されていない。そのため、リップ１２のベロー部１３と接触部１４は、反転防止部３０に対してある程度自由に変形することができる。したがって、ヘッドカバー２に対してインジェクターパイプ３が偏心している場合であっても、リップ１２は全周にわたってインジェクターパイプ３との接触を維持することができる。

リップ１２が反転防止部３０に対してある程度自由に変形することができるように、反転防止部３０の円弧状凹部３４とリップ１２のベロー部１３の間には間隙が設けられるよう設計されている。反転防止部材３０とリップ１２の接触部１４の間にも間隙が設けられるよう設計されている。

以上、本発明の好ましい実施形態を参照しながら本発明を図示して説明したが、当業者にとって特許請求の範囲に記載された発明の範囲から逸脱することなく、形式および詳細の変更が可能であることが理解されるであろう。このような変更、改変および修正は本発明の範囲に包含されるはずである。

例えば、上記の実施形態に係る密封構造では、ヘッドカバー２の孔２ａの上部に大径部２ｂが形成され、大径部２ｂに密封装置１０または１０Ｂが配置されている。しかし、図８に示す変形例のように、ヘッドカバー２の孔２ｄの下部に大径部２ｅが形成され、大径部２ｅに密封装置１０または１０Ｂが配置されてもよい。この場合、好ましくは、密封装置１０または１０Ｂの上下の向きは、図２、図６、図７と逆であり、ベロー部１３は、固定部１１からヘッドカバー２の孔２ｄの外側（図の下方）に向けて突出する。

図８に示す変形例では、シール部材１０Ａと反転防止部材２０がすでに大径部２ｅに配備されており、上方からインジェクターパイプ３をシール部材１０Ａと反転防止部材２０に挿入して、定位置に配備しようとする場合、反転防止部材２０がリップ１２の反転を防止する。図示しないが、密封装置１０Ｂがすでに大径部２ｅに配備されており、上方からインジェクターパイプ３を密封装置１０Ｂに挿入して、定位置に配備しようとする場合、反転防止部３０がリップ１２の反転を防止する。

上記の実施形態では、密封構造は、エンジンのシリンダーヘッドのヘッドカバー２と、円筒状のインジェクターパイプ（円筒部材）３と、インジェクター（被挿入部材）４と、密封装置を有する。密封装置は、ヘッドカバー２とインジェクターパイプ３の間に配置されて、ヘッドカバー２の孔２ａの内周面とインジェクターパイプ３の外周面の間の隙間を封止する。

しかし、上記の実施形態を修正し、ヘッドカバーと、円筒状のプラグチューブ（円筒部材）と、給電装置ケース（被挿入部材）と、密封装置を有する密封構造に、本発明を適用してもよい。この場合、密封装置は、ヘッドカバーとプラグチューブの間に配置されて、ヘッドカバーの孔の内周面とプラグチューブの外周面の間の隙間を封止し、密封構造の外部からインジェクターチューブへの異物（例えば、泥水、ダスト）泥水の侵入を防止する。

前記の実施形態および変形例は、矛盾しない限り、組み合わせてもよい。

本発明の態様は、下記の番号付けされた条項にも記載される。

条項１． 孔を有する剛性材料製のエンジンのヘッドカバーと、前記孔に挿入される剛性材料製の円筒部材の間に配置される密封装置であって、前記円筒部材はインジェクターパイプまたはプラグチューブであって、
前記孔に嵌め入れられて固定される円筒状の固定部と、
弾性材料から形成され、前記固定部から径方向内側に向けて延びるリップであって、前記固定部に連結され密封装置の軸線方向を含む断面において円弧状に湾曲した形状を有するベロー部と、前記ベロー部に連結され前記円筒部材の外周面に周方向全体にわたって接触する接触部を有するリップと、
剛性材料から形成され、密封装置の軸線方向を含む断面において円弧状に湾曲した形状を有する円弧状凹部を有し、前記円弧状凹部が前記リップの前記ベロー部の少なくとも一部を覆い、前記円筒部材と密封装置が前記軸線方向に沿って相対的に移動する時に、前記リップの反転を防止する反転防止部と
を有する密封装置。

条項２． 前記反転防止部は、前記固定部および前記リップと別個の円環状の部材であり、前記ヘッドカバーの前記孔に挿入される反転防止部材である
ことを特徴とする条項１に記載の密封装置。

この条項によれば、反転防止部の製造が容易である。

条項３． 前記固定部は、弾性材料から形成されて、前記ヘッドカバーの前記孔の内周面に周方向全体にわたって接触する弾性部と、剛性材料から形成されて前記弾性部に埋設された剛性部を有しており、
前記反転防止部は、前記剛性部の一部であって、前記固定部から外に突出する
ことを特徴とする条項１に記載の密封装置。

この条項によれば、反転防止部は固定部の一部から延びた部分であり、固定部と一緒に運び、取り扱うことが可能である。

条項４． 前記反転防止部の前記円弧状凹部は、前記リップの前記ベロー部に接合されていない
ことを特徴とする条項１から３のいずれか１項に記載の密封装置。

リップのベロー部の変形は反転防止部によりある程度、規制または拘束される。しかし、この条項によれば、リップのベロー部は、反転防止部に対してある程度自由に変形することができる。したがって、ヘッドカバーに対して円筒部材が偏心している場合であっても、リップは全周にわたって円筒部材との接触を維持することができる。

１ 密封構造
２ ヘッドカバー
２ａ 孔
２ｂ 大径部
３ インジェクターパイプ（円筒部材）
４ インジェクター（被挿入部材）
１０，１０Ｂ，１０Ｃ 密封装置
１０Ａ シール部材
１１ 固定部
１２ リップ
１３ ベロー部
１４ 接触部
１５ 弾性環（弾性部）
１６ 剛性環（剛性部）
２０ 反転防止部材（反転防止部）
２４，３４ 円弧状凹部
３０ 反転防止部

Claims (4)

1. 孔を有する剛性材料製のエンジンのヘッドカバーと、前記孔に挿入される剛性材料製の円筒部材の間に配置される密封装置であって、前記円筒部材はインジェクターパイプまたはプラグチューブであって、
   前記孔に嵌め入れられて固定される円筒状の固定部と、
   弾性材料から形成され、前記固定部から径方向内側に向けて延びるリップであって、前記固定部に連結され密封装置の軸線方向を含む断面において円弧状に湾曲した形状を有するベロー部と、前記ベロー部に連結され前記円筒部材の外周面に周方向全体にわたって接触する接触部を有するリップと、
   剛性材料から形成され、密封装置の軸線方向を含む断面において円弧状に湾曲した形状を有する円弧状凹部を有し、前記円弧状凹部が前記リップの前記ベロー部の少なくとも一部を覆い、前記円筒部材と密封装置が前記軸線方向に沿って相対的に移動する時に、前記リップの反転を防止する反転防止部と
   を有する密封装置。
2. 前記反転防止部は、前記固定部および前記リップと別個の円環状の部材であり、前記ヘッドカバーの前記孔に挿入される反転防止部材である
   ことを特徴とする請求項１に記載の密封装置。
3. 前記固定部は、弾性材料から形成されて、前記ヘッドカバーの前記孔の内周面に周方向全体にわたって接触する弾性部と、剛性材料から形成されて前記弾性部に埋設された剛性部を有しており、
   前記反転防止部は、前記剛性部の一部であって、前記固定部から外に突出する
   ことを特徴とする請求項１に記載の密封装置。
4. 前記反転防止部の前記円弧状凹部は、前記リップの前記ベロー部に接合されていない
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の密封装置。

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