JP4471476B2 - シール構造 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、第１部材と、該第１部材が挿入された挿入孔を有する第２部材との間を、弾性材からなるシールリングにより密封するシール構造に関し、例えばシリンダヘッドに取り付けられた燃料噴射弁を有する内燃機関において、燃料噴射弁と該燃料噴射弁が挿入されたシリンダヘッドとの間に適用されるシール構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、希薄燃焼による排気エミッションの改善および燃費の改善に効果的な火花点火式の内燃機関として、シリンダヘッドに設けられた燃料噴射弁から燃焼室内に燃料を直接噴射する筒内噴射式内燃機関が知られている。この内燃機関では、シリンダヘッドに設けられた挿入孔に燃料噴射弁が挿入され、燃料噴射弁の先端10dが燃焼室に臨んでいる。そのため、燃料噴射弁と挿入孔との間から燃焼室内の高圧の燃焼ガスが漏れないようにする必要があり、そのための種々なシール構造が提案されている。
【０００３】
例えば特開平１０−３１８０９３号公報に開示されたものは、筒内噴射式内燃機関において、燃料噴射弁のハウジングの外周に設けられたネジと、シリンダヘッドの取付穴の内径に設けられた雌ネジとを螺合させ、その螺合の締め付けトルクにより、燃料噴射弁と取付穴の底面との間に設けられた金属またはグラファイトからなるシール部材に加える荷重を調整するようになっている。そして、ネジと雌ネジとの螺合の締め付けトルクを調整することで、シール部材に対して、燃焼ガスをシールするのに最適な軸方向の荷重を設定でき、燃料噴射弁の取付と共に確実なシール性が得られる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記従来技術では、環状のシール部材は、その軸方向の長さが径方向の幅よりも小さい板材であるか、もしくはＣリングまたはＯリングであることから、シール面は燃料噴射弁と取付穴の底面との間の互いに軸方向に対向する面のみである。そのため、シール面積は比較的小さく、確実なシール性を確保するには、面圧を大きくする必要があり、その高い面圧に起因してシール部材の寿命が短くなる難点があった。また、このシール部材は、燃料噴射弁を径方向に保持することができないため、そのための保持部材または保持部分を別途設ける必要があって、取付穴の軸方向長さが長くなり、シリンダヘッドの軸方向の寸法が大きくなっていた。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、シール面積を大きくすることでシール性を向上させ、しかも挿入孔に挿入された部材を径方向に保持することができるシール構造を提供することを共通の目的とし、さらに、挿入荷重の低減により、挿入孔へ挿入される部材の組付け性を向上させることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
本請求項１記載の発明は、回転面からなる外周壁面を有する段付きの第１部材と、該第１部材が挿入された円孔からなる段付きの挿入孔を有する第２部材との間の密封が、前記第１部材の段部と前記挿入孔の段部との間に形成された円筒状の装着空間に装着された弾性材からなる円筒状のシールリングによりなされるシール構造において、前記装着空間への装着前の前記シールリングの軸方向長さは、前記装着空間の軸方向長さよりも長く、前記挿入孔への前記第１部材の挿入完了状態で、前記両段部の段差壁面により軸方向に圧縮された前記シールリングは、その軸方向の両端面が、前記両段差壁面の全面に対してそれぞれ面圧を作用させ、その内周面の全面が、前記第１部材の前記外周壁面に対して面圧を作用させ、その外周面の全面が、前記第２部材の前記挿入孔の周壁面に対して面圧を作用させた状態で、前記第１部材を保持するようにされ、前記装着空間の断面形状は、軸方向に長い第１平行四辺形であり、前記装着空間への装着前の前記シールリングの断面形状は、前記第１平行四辺形よりも軸方向に長い第２平行四辺形であり、該第２平行四辺形の前記内周面側でかつ前記挿入孔の前記段差壁面寄りの前記端面側の第２内角は、前記第１平行四辺形の前記周壁面側でかつ前記挿入孔の前記段差壁面側の第１内角よりも小さく、該第１内角は鋭角または直角であることを特徴とするシール構造である。
【０００７】
この請求項１記載の発明によれば、シールリングは、装着前の軸方向長さが装着空間の軸方向長さよりも長い分を潰し代として、挿入完了状態で軸方向に圧縮されているため、軸方向の面圧を両段差壁面の全面に対して作用させる一方、該圧縮に基づいて生じるシールリングの径方向の伸長が、第１部材の外周壁面および挿入孔の周壁面により押さえられるため、径方向についても圧縮された状態にあり、それによって生じたシールリングの径方向の面圧が、シールリングの内周面全面および外周面全面で、外周壁面および周壁面に対してそれぞれ作用している。そのため、シールリングは、実質的にその全表面で、第１部材の外周壁面および段差壁面と、挿入孔の周壁面および段差壁面とに対して面圧を作用させる。また、第１部材が、外周壁面および周壁面で押さえられた状態にあるシールリングの内周面全面で押圧されるので、大きな力で径方向に保持される。
【０００８】
その結果、第１部材と第２部材との間が、シールリングの軸方向および周方向において、シールリングの実質的に全表面で密封されるので、シール面積が大きくなり、シール性が向上する。また、第１部材が径方向に大きな力で保持されるので、第２部材に設けられる、第１部材の径方向での保持部材または保持部分を、軸方向に小さくすることまたは省くことが可能となって、第２部材の軸方向の寸法を小さくすることが可能であるため、第２部材のコンパクト化ができ、また軸方向の長さが短い挿入孔であっても第１部材を径方向に確実に保持することが可能となって、第１部材または挿入孔の配置の自由度が増加する。
【００１３】
さらに、請求項１記載の発明によれば、第２平行四辺形の内周面側でかつ挿入孔の段差壁面寄りの端面側の第１内角およびその対角は、第１平行四辺形の外周壁面側でかつ挿入孔の段差壁面側の第１内角およびその対角よりも小さく、しかも第１内角は鋭角または直角であるため、シールリングの、これら内角およびその対角の形成部分は、シールリングの軸方向の端面と段差壁面とが全面で接触するまで、段差壁面との接触面積が小さくなり、挿入孔への第１部材の挿入過程で、シールリングを軸方向に圧縮するときの挿入荷重は小さくなる。しかも、シールリングの、外周壁面と周壁面との間の流体が侵入する部分および外部と連通する部分にそれぞれ隣接する部分である前記形成部分が、他の部分に比べて大きい圧縮量で圧縮されるので、これら部分に軸方向の大きい面圧が発生し、シール性が高くなる。また、装着空間およびシールリングの断面形状である平行四辺形が軸方向に長いため、軸方向でのシール性が向上すると共に、第１部材が軸方向の広い範囲に渡って径方向に保持される。
【００１４】
その結果、シールリングを圧縮する際の挿入荷重を低減することができるので、第２部材への第１部材の組付け性を向上させることができ、しかもシールリングにおいて、外周壁面と周壁面との間の流体が侵入する部分に隣接する部分および外部に連通する部分に隣接する部分で大きな面圧を作用させることができるので、高いシール性を維持できる。さらに、装着空間およびシールリングの断面形状が軸方向に平行四辺形なので、軸方向でのシール性が向上すると共に、第１部材は、シールリングの内周面全面からの面圧でかつ軸方向で一層広い範囲で押圧されるので、第１部材の径方向保持が一層確実になされ、第２部材のコンパクト化を一層進めることが可能となり、また第１部材または挿入孔の配置の自由度が一層増加する。
【００１８】
請求項２記載の発明は、請求項１記載のシール構造において、前記装着空間への装着前の前記シールリングの内径および外径は、前記装着空間の軸方向長さの略全長に渡る範囲で、該装着空間の内径および外径にそれぞれ略等しいものである。
【００１９】
この請求項２記載の発明によれば、装着前のシールリングの内径および外径は、装着空間の軸方向長さの略全長に渡る範囲で、装着空間の内径および外径にそれぞれ略等しいので、第１部材が挿入孔に挿入される際、シールリングが圧縮されるまでの挿入過程では、シールリングが径方向に圧縮されることがないか、または僅かに圧縮されるだけであり、その間の挿入荷重は極めて小さく、また、シールリングが軸方向に圧縮されたとき、シールリングの径方向の変形が直ちに外周壁面および周壁面により押さえられ、径方向の高い面圧を容易に発生させることができ、さらに、第１部材に嵌合されたシールリングが、挿入孔への第１部材の挿入時に外れにくくなる。
【００２０】
その結果、引用された請求項記載の発明の効果に加えて、シールリングが圧縮されるまでの、挿入孔への第１部材の挿入過程での挿入荷重は極めて小さいので、第２部材への第１部材の組付け性が向上し、しかも両段差壁面へシールリングが当接した時点では、シールリングの圧縮変形度合いは小さく、圧縮変形余裕が大きいため、その後の挿入荷重の増大により、シールリングを軸方向に比較的大きく圧縮変形できるので、前記潰し代を大きくすることができて、面圧を大きくすることができる。しかも、シールリングが軸方向に圧縮されたとき、少ない圧縮量でも、径方向の高い面圧を容易に発生させることができる。さらに、第１部材に嵌合されたシールリングが、挿入孔への第１部材の挿入時に外れにくいので、この点でも第２部材への第１部材の組付け性が向上する。したがって、良好な組付け性を確保した上で、シール性を向上させることができる。
【００２１】
なお、この明細書において、特に断らない限り、「断面」という用語は、第１部材または燃料噴射弁、挿入孔またはシールリングの中心軸線を含む任意の平面での断面を意味するものとする。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の詳細を図面を参照して説明する。
図１は、火花点火式の筒内噴射式内燃機関において、燃料噴射弁と、該燃料噴射弁が取り付けられるシリンダヘッドとの間に適用されたシール構造の参考例を示すものである。燃料噴射弁１は、シリンダのシリンダ孔内に摺動自在に嵌合されて往復動するピストンとの間に燃焼室３を形成するシリンダヘッド２に取り付けられる。先端10dから燃料を燃焼室３に噴射する燃料噴射弁１の、シリンダヘッド２に設けられた挿入孔20に挿入される挿入部10は、大径部10aと、該大径部10aよりも先端10d寄りに位置する小径部10bと、大径部10aと小径部10bとにより形成される段部10cとを有する段付きのものである。大径部10aの回転面である円柱面からなる外周壁面11と小径部10bの回転面である円柱面からなる外周壁面12とは、段部10cの、挿入部10の中心軸線Ｌと直交する平面からなる段差壁面13を介して接続される。
【００２３】
一方、燃焼室３に開口する円孔から形成される挿入孔20は、挿入部10が挿入孔20に挿入されて、燃料噴射弁１がシリンダヘッド２において所定位置を占めて、図示されないステー等の固定手段によりシリンダヘッド２に固定された挿入完了状態において、挿入部10の大径部10aと径方向の微小な第１間隙４を介して対向する大径部20aと、小径部10bと径方向の微小な第２間隙５を介して対向する小径部20bと、大径部20aと小径部20bとにより形成される段部20cとを有する段付きのものである。大径部20aの周壁面21と小径部20bの周壁面22とは、段部20cの、挿入孔20の中心軸線Ｌと直交する平面からなる段差壁面23を介して接続される。なお、第１，第２間隙４，５は、挿入部10の挿入孔20への挿入を許容する範囲で、極力小さい値に設定される。
【００２４】
そして、前記挿入完了状態において、段差壁面13と、中心軸線Ｌ方向である軸方向に所定間隔をおいて先端10d寄りに位置すると共に該段差壁面13と対向する段差壁面23と、外周壁面12と、周壁面21と、第１，第２間隙４，５において両段差壁面13，23を含む平面に囲まれて、後述するシールリング30が装着される円筒状の装着空間Ｓが形成される。この装着空間Ｓの断面形状は、軸方向に長い長方形（「第１長方形」という）である。
【００２５】
一方、装着空間Ｓに装着される円筒状のシールリング30は、ＰＴＦＥ等のフッ素樹脂に代表される合成樹脂、またはフッ素ゴム、シリコンゴム等の合成ゴム、またはフッ素樹脂のコーティングを施した合成ゴムからなる弾性材により形成される。このシールリング30の断面形状は、中心軸線Ｌ方向である軸方向に長い長方形（「第２長方形」という）である。そして、シールリング30の、装着空間Ｓに装着される前の自然な状態での軸方向長さは、前記所定間隔に相当する装着空間Ｓの軸方向長さよりも所定値だけ長くされ、また、その内径および外径は、装着空間Ｓの軸方向長さの略全長に渡る範囲で、小径部10bの外周壁面12により規定される装着空間Ｓの内径および大径部20aの周壁面21により規定される装着空間Ｓの外径に、それぞれ略等しくされる。
【００２６】
それゆえ、燃料噴射弁１の挿入部10が挿入孔20に挿入されるときは、先ず、小径部10bにシールリング30が嵌合され、段差壁面13寄りの軸方向の端面31が段差壁面13に当接させられ、その状態で挿入孔20に先端10dから、図中矢印Ａで示される挿入方向に挿入される。その際、シールリング30の外径は、装着空間Ｓの外径に略等しいので、図１の左半部に図示されるように、シールリング30の、段差壁面23寄りの軸方向の端面32が段差壁面23に当接し始めた状態になるまでは、挿入荷重はきわめて小さい。その後、図１の左半部に図示される位置から、両端面31，32が両段差壁面13，23にそれぞれ当接しているシールリング30を圧縮しつつ、シールリング30の弾性力に抗して、そして該圧縮によるシールリング30の径方向の伸長を押さえる外周壁面12および周壁面21からの抗力により生じる摩擦力に抗して、燃料噴射弁１を前記所定値、すなわち潰し代P1だけ押し込んで、燃料噴射弁１がシリンダヘッド２で前記所定位置を占めたとき、挿入を停止し前記固定手段により、燃料噴射弁１はシリンダヘッド２に固定され、図１の右半部に図示される挿入完了状態になる。
【００２７】
このとき、シールリング30は、潰し代P1で軸方向に圧縮されているため、軸方向の面圧を両段差壁面13，23の全面に対して作用させると同時に、該圧縮による径方向の伸長が外周壁面12および周壁面21によって押さえられるため、径方向についても圧縮された状態にあって、外周壁面12および周壁面21に対して、シールリング30の内周面33の全面および外周面34の全面で、それぞれ、径方向の面圧を作用させている。換言すれば、シールリング30は、第１，第２間隙４，５に臨んでいる部分を除いて、実質的に、シールリング30の全表面で挿入部10の外周壁面12および段差壁面13と、挿入孔20の周壁面21および段差壁面23とに対して面圧を作用させている。しかも、装着空間Ｓおよびシールリング30の断面形状が共に長方形であることから、シールリング30は、両段差壁面13，23、外周壁面12および周壁面21に対して、各壁面12，13，21，23の接触面全面において略均等な面圧を作用させている。
【００２８】
次に、前述のように構成された参考例の作用および効果について説明する。
燃料噴射弁１の前記挿入完了状態で、シールリング30は、装着前の軸方向長さが装着空間Ｓの軸方向長さよりも所定値だけ長い分を潰し代P1として、軸方向に圧縮されているため、軸方向の面圧を両段差壁面13，23の全面に対して作用させる一方、該圧縮に基づいて生じるシールリング30の径方向の伸長が、挿入部10の外周壁面12および挿入孔20の周壁面21により押さえられるため、径方向についても圧縮された状態にあり、それによって生じたシールリング30の径方向の面圧が、シールリング30の内周面33全面および外周面34全面で、外周壁面12および周壁面21に対してそれぞれ作用している。そのため、シールリング30は、実質的に、前記挿入完了状態でのシールリング30の全表面で、挿入部10の外周壁面12および段差壁面13と、挿入孔20の周壁面21および段差壁面23とに対して面圧を作用させている。したがって、第２間隙５から侵入する高温高圧の燃焼ガスは、シールリング30により効果的に密封される。また、挿入部10が、外周壁面12および周壁面21で押さえられた状態にあるシールリング30の内周面33全面で押圧されるので、大きな力で径方向に保持される。
【００２９】
その結果、燃料噴射弁１の挿入部10の外周壁面12とシリンダヘッド２の挿入孔20の周壁面21との間が、軸方向および周方向において、シールリング30の実質的に全表面で密封されるので、シール面積が大きくなり、シール性が向上する。また、燃料噴射弁１の挿入部10が挿入孔20内で径方向に大きな力で保持されるので、シリンダヘッド２に設けられる、燃料噴射弁１の径方向での保持部材または保持部分を、軸方向に小さくすることまたは省くことが可能となって、シリンダヘッド２の軸方向の寸法が小さくなるため、シリンダヘッド２のコンパクト化ができ、また軸方向の長さが短い挿入孔20であっても燃料噴射弁１を径方向に確実に保持することが可能となって、シリンダヘッド２における燃料噴射弁１の配置の自由度またはシリンダヘッド２における挿入孔20の配置の自由度が増加する。
【００３０】
装着空間Ｓおよびシールリング30の断面形状が共に長方形であるので、シールリング30は、両段差壁面13，23、外周壁面12および周壁面21に対して、各壁面12，13，21，23の接触面全面において略均等な面圧を作用させることができて、全体のシール性が、部分的なシール性の低下の影響を受けにくくなる。さらに、第１，第２長方形が軸方向に長いため、シールリング30の内周面33全面で押圧される軸方向の範囲が増加し、軸方向でのシール性が向上すると共に、燃料噴射弁１が軸方向の広い範囲に渡って径方向に保持される。
【００３１】
その結果、シールリング30が面圧を作用させている各壁面12，13，21，23の接触面全面で略均等な面圧が作用するため、安定して高いシール性を確保できる。さらに、装着空間Ｓおよびシールリング30の断面形状が軸方向に長い長方形なので、軸方向でのシール性が向上すると共に、挿入部10は、シールリング30の内周面33全面からの略均等な面圧でかつ軸方向で一層広い範囲で押圧されるので、燃料噴射弁１の径方向保持が一層確実になされ、シリンダヘッド２のコンパクト化を一層進めることが可能となり、またシリンダヘッド２に対する燃料噴射弁１の配置の自由度およびシリンダヘッド２における挿入孔20の配置の自由度が一層増加する。
【００３２】
さらに、第２間隙５から侵入した燃焼ガスがシールリング30に作用したとしても、装着空間Ｓは、実質的に全表面で面圧を作用させるシールリング30により隙間なく充填されているので、シールリング30が装着空間Ｓ内で大きく変形する余地はなく、これによって、シールリング30と燃焼ガスとの接触面積は小さくなり、シールリング30に作用する燃焼ガス圧によりシールリング30に作用する力も小さいものとなって、シールリング30の燃焼ガス圧による変形が抑制され、さらにはクリープによる変形も抑制されて、燃焼ガスが漏出することが防止される。
【００３３】
その結果、装着空間Ｓはシールリング30により隙間なく充填されているので、侵入した燃焼ガス圧によるシールリング30の変形、さらにはクリープによる変形が抑制されて、それらに起因するシール性の低下が防止され、高いシール性を確保でき、しかも長期に渡って維持できる。
【００３４】
また、装着前のシールリング30の内径および外径は、装着空間Ｓの軸方向長さの略全長に渡る範囲で、装着空間Ｓの内径および外径にそれぞれ略等しいので、燃料噴射弁１の挿入部10が挿入孔20に挿入される際、シールリング30が圧縮されるまでの挿入過程では、シールリング30が径方向に圧縮されることがないか、または僅かに圧縮されるだけであり、その間の挿入荷重は極めて小さく、また、シールリング30が軸方向に圧縮されたとき、シールリング30の径方向の変形が直ちに外周壁面12および周壁面21により押さえられ、径方向の高い面圧を容易に発生させることができ、さらに、燃料噴射弁１に嵌合されたシールリング30が、挿入孔20への燃料噴射弁１の挿入時に外れにくくなる。
【００３５】
その結果、シールリング30が圧縮されるまでの挿入過程での挿入荷重は極めて小さいので、シリンダヘッド２への燃料噴射弁１の組付け性が向上し、しかも両段差壁面13，23へシールリング30が当接した時点では、シールリング30の圧縮変形度合いは殆どなく、圧縮変形余裕が大きいため、その後の挿入過程でシールリング30を軸方向に比較的大きく圧縮変形できるので、潰し代P1を大きくすることができて、軸方向および径方向の面圧を大きくすることができる。しかも、シールリング30が軸方向に圧縮されたとき、少ない圧縮量でも、径方向の高い面圧を容易に発生させることができる。また、燃料噴射弁１に嵌合されたシールリング30が、挿入孔20への燃料噴射弁１の挿入時に外れにくいので、この点でもシリンダヘッド２への燃料噴射弁１の組付け性が向上する。したがって、良好な組付け性を確保した上で、シール性を向上させることができる。
【００３６】
次に、本発明の実施例を、図２を参照して説明する。この実施例は、前記参考例とは装着空間Ｓおよびシールリング30の断面形状が相違し、その他は基本的に同一の構成を有するものである。そのため、同一の部分についての説明は省略または簡略にし、異なる点を中心に説明する。なお、参考例の部材と同一の部材または対応する部材については、同一の符号を使用した。
【００３７】
この実施例では、燃料噴射弁１の挿入部10の大径部10aの外周壁面11と小径部10bの外周壁面12とは、段部10cの、挿入方向に先細となる円錐面からなる段差壁面13を介して接続される。一方、挿入孔20の大径部20aの周壁面21と小径部20bの周壁面22とは、段部20cの、前記挿入方向に先細となる円錐面からなる段差壁面23を介して接続される。
【００３８】
そして、前記挿入完了状態において、段差壁面13と、該段差壁面13と対向する段差壁面23と、外周壁面12と、周壁面21と、第１，第２間隙４，５の両段差壁面13，23を含む円錐面に囲まれて、後述するシールリング30が装着される円筒状の装着空間Ｓが形成される。この装着空間Ｓの断面形状は、軸方向に長い平行四辺形（第１平行四辺形という）である。
【００３９】
一方、円筒状のシールリング30は、第１実施例と同じ弾性材により形成され、その断面形状は、軸方向に長い平行四辺形（第２平行四辺形という）である。そして、シールリング30の、装着空間Ｓに装着される前の自然な状態での軸方向の辺の長さは、装着空間Ｓの軸方向長さよりも潰し代P2として所定値だけ長くされ、また、その内径および外径は、第１実施例と同様に、装着空間Ｓの軸方向長さの略全長に渡る範囲で、装着空間Ｓの内径および外径と、それぞれ略等しくされる。
【００４０】
さらに、シールリング30の端面32と内周面33とが交差する部分である内側隅部35における内角、すなわち第２平行四辺形の内周面33側でかつ段差壁面23寄りの端面32側の第２内側内角αは、外周壁面12と段差壁面23の延長面とが交差する部分である内側隅部40における内角、すなわち第１平行四辺形の外周壁面12側でかつ段差壁面23側の第１内側内角βよりも小さくされ、したがって、シールリング30の端面31と外周面34とが交差する部分である外側隅部36における内角、すなわち第２平行四辺形の外周面34側でかつ段差壁面13寄りの端面31側の第２外側内角α（第２内側内角αの対角）も、周壁面21と段差壁面13の延長面とが交差する部分である外側隅部41における内角、すなわち第１平行四辺形の周壁面21側でかつ段差壁面13側の第１外側内角β（第１内側内角βの対角）よりも小さくされる。そして、第１内側内角βおよび第１外側内角βは鋭角とされる。
【００４１】
それゆえ、燃料噴射弁１が挿入孔20に挿入されるときは、先ず、小径部10bにシールリング30が嵌合され、その軸方向の端面31が外側隅部36にて段差壁面13に当接し、その状態で挿入部10が挿入孔20に先端10dから挿入される。その際、図２の左半部に図示されるように、シールリング30の端面32が内側隅部35にて段差壁面23に当接し始めた状態になるまでは、第１実施例と同様に挿入荷重はきわめて小さい。その後、図２の左半部に図示される位置から、シールリング30の弾性力および外周壁面12および周壁面21からの抗力により生じる摩擦力に打ち勝つ挿入荷重が加えられると、シールリング30は内側隅部35および外側隅部36から圧縮されてゆくが、シールリング30の両端面31，32と両段差壁面13，23とがそれぞれ全面で接触するまでは、両端面31，32と両段差壁面13，23とのそれぞれの接触面積が小さいので、同じ軸方向の圧縮量を得るための挿入荷重は小さくてすむ。そして、燃料噴射弁１が潰し代P2だけ押し込まれた前記所定位置で、燃料噴射弁１はシリンダヘッド２に固定され、図２の右半部に図示される挿入完了状態になる。
【００４２】
このとき、潰し代P2で圧縮されたシールリング30は、第１実施例と同様に、実質的に、シールリング30の全表面で挿入部10の外周壁面12および段差壁面13と、挿入孔20の周壁面21および段差壁面23とに対して面圧を作用させている。しかも、装着空間Ｓおよびシールリング30の断面形状が前述の第１，第２平行四辺形となっているため、シールリング30の内側隅部35および外側隅部36が他の部分に比べて大きい圧縮量で圧縮されるので、シールリング30は、燃焼ガスが侵入する第２間隙５に隣接する内側隅部35および外部に連通する第１間隙４に隣接する外側隅部36にて、他の部分よりも大きい面圧を軸方向に作用させている。
【００４３】
この実施例によれば、参考例において装着空間Ｓおよびシールリング30の断面形状が共に長方形であることに固有の作用および効果を除いて、参考例と同じ作用および効果が奏されるほか、次の作用および効果が奏される。
【００４４】
すなわち、シールリング30の内側隅部35の第２内側内角αおよび外側隅部36の第２外側内角αは、装着空間Ｓの内側隅部40の第１内側内角βおよび外側隅部41の第１外側内角βよりもそれぞれ小さく、しかも第１内側内角βおよび第１外側内角βは鋭角であるため、これら内側隅部35および外側隅部36では、シールリング30の両端面31，32と両段差壁面13，23とがそれぞれ全面で接触するまでの両端面31，32と両段差壁面13，23とのそれぞれの接触面積が小さくなり、燃料噴射弁１の挿入部10の挿入過程で、シールリング30を軸方向に圧縮するときの挿入荷重は小さくなる。しかも、シールリング30の、第２間隙５に隣接する部分である内側隅部35および外部に連通する第１間隙４に隣接する部分である外側隅部36が、他の部分に比べて大きい圧縮量で圧縮されるので、これら隅部35，36に軸方向の大きい面圧を作用させることができ高いシール性を維持できる。
【００４５】
その結果、シールリング30を圧縮する際の挿入荷重を低減することができるので、シリンダヘッド２への燃料噴射弁１の組付け性を向上させることができ、しかもシールリング30において、燃焼ガスが侵入する第１間隙４に隣接する部分である内側隅部35、および外部へ連通する第２間隙５に隣接する部分である外側隅部36で大きな面圧を作用させることができるので、高いシール性を維持できる。
【００４６】
次に、本発明の第２の参考例を、図３を参照して説明する。この第２の参考例は、さきに説明した参考例とは装着空間Ｓおよびシールリング30の断面形状が相違し、その他は基本的に同一の構成を有するものである。そのため、同一の部分についての説明は省略または簡略にし、異なる点を中心に説明する。なお、さきに説明した参考例の部材と同一の部材または対応する部材については、同一の符号を使用した。
【００４７】
この第２の参考例では、燃料噴射弁１の挿入部10の小径部10bの外周壁面12は、挿入方向に先細とされた回転面である円錐面からなるテーパ部12aと該テーパ部12aに接続されて先端10d寄りに位置する円柱面からなる円柱部12bとからなる。一方、挿入孔20の段差壁面23の軸方向の位置は、前記挿入完了状態でテーパ部12aと円柱部12bとの交差部の軸方向位置と同じにされる。
【００４８】
そして、前記挿入完了状態において、段差壁面13と、該段差壁面13と対向する段差壁面23と、テーパ部12aと、周壁面21と、第１，第２間隙４，５において両段差壁面13，23を含む平面に囲まれて、後述するシールリング30が装着される円筒状の装着空間Ｓが形成される。この装着空間Ｓの断面形状は、軸方向に長い台形（第１台形という）である。
【００４９】
一方、円筒状のシールリング30は、第１実施例と同じ弾性材により形成され、そのシールリング30の断面形状は、軸方向に長い台形（第２台形という）である。そして、シールリング30の、装着空間Ｓに装着される前の自然な状態での軸方向の辺の長さは、装着空間Ｓの軸方向長さよりも潰し代P3として所定値だけ長くされ、また、その外径は、装着空間Ｓの軸方向長さの略全長に渡る範囲で、大径部20aの周壁面21により規定される装着空間Ｓの外径と略等しくされる。さらに、シールリング30の端面31における内径は、テーパ部12aと段差壁面13との交線で形成される円の直径と略等しくされ、さらにシールリング30の内周面33はテーパ部12aと同一頂角を有し挿入方向に先細とされた円錐面とされる。それゆえ、第１台形および第２台形の平行な対辺の短辺の長さは略等しくされる。
【００５０】
さらに、装着空間Ｓの、テーパ部12aと段差壁面23とが交差して形成される内側隅部40における、第１台形のテーパ部12a側でかつ段差壁面23側の第１内側内角γと、シールリング30の、端面32と内周面33とが交差して形成される内側隅部35における、第２台形の内周面33側でかつ段差壁面23寄りの端面32側の第２内側内角δは等しい角度であって共に鋭角であり、第１台形の周壁面21側でかつ段差壁面23側の第１外側内角εおよび第２台形の外周面34側でかつ段差壁面23寄りの端面32側の第２外側内角θは共に直角である。そして、小径部10bに嵌合されたシールリング30の端面31が段差壁面13に当接した状態で、テーパ部12aの全面が内周面33と接触しており、軸方向の同一位置でのテーパ部12aの外径と内周面33の内径とは略等しくされる。それゆえ、後述する突出部分を除いて、シールリング30の内径は、テーパ部12aにおいて装着空間Ｓの軸方向長さの略全長に渡る範囲で、テーパ部12aにより規定される装着空間Ｓの内径と略等しくされる。
【００５１】
それゆえ、燃料噴射弁１が挿入孔20に挿入されるときは、先ず、小径部10bにシールリング30が嵌合され、その端面31が段差壁面13に当接させられる。この嵌合状態で、テーパ部12aよりも円柱部12bに向かって軸方向に延びる端面32側の突出部分30aが、円柱部12bに対して径方向にやや圧縮されており、この状態で、燃料噴射弁１が挿入孔20に先端10dから挿入される。その際、図３の左半部に図示されるように、シールリング30の端面32が段差壁面23に当接し始めた状態になるまでは、第１実施例と同様に挿入荷重は、突出部分30aが少し圧縮されているために、突出部分30aの外径がやや大きくなっている分、若干大きくなるものの、比較的小さい。その後、図３の左半部に図示される位置から、シールリング30の弾性力に抗して、両端面31，32が両段差壁面13，23にそれぞれ当接しているシールリング30を圧縮しつつ、そして該圧縮によるシールリング30の径方向の伸長を押さえるテーパ部12aおよび周壁面21からの抗力により生じる摩擦力に打ち勝って、燃料噴射弁１を潰し代P3だけ押し込んで、前記所定位置で、燃料噴射弁１はシリンダヘッド２に固定されて、図１の右半部に図示される前記挿入完了状態になる。
【００５２】
このとき、潰し代P3で圧縮されたシールリング30は、第１実施例と同様に、実質的に、シールリング30の全表面で挿入部10の外周壁面12（テーパ部12a）および挿入孔20の周壁面21に対して面圧を作用させている。しかも、装着空間Ｓおよびシールリング30の断面形状が前述の第１，第２台形となっているため、シールリング30の突出部分30aにある内側隅部35が他の部分に比べて大きい圧縮量で径方向に圧縮されるので、シールリング30は、燃焼ガスが侵入する第２間隙５に隣接する内側隅部35にて、他の部分よりも大きい径方向の面圧を作用させている。
【００５３】
この第２の参考例によれば、さきの参考例において装着空間Ｓおよびシールリング30の断面形状が共に長方形であることに固有の作用および効果を除いて、さきの参考例と同じ作用および効果が奏されるほか、次の作用および効果が奏される。
【００５４】
すなわち、第１台形の第１内側内角γおよび第２台形の第２内側内角εは略等しい角度であって共に鋭角であるので、シールリング30の、燃焼ガスが侵入する第２間隙５に隣接する端面32近傍は径方向の幅が大きい突出部分30aとなっているため、シールリング30が圧縮された際、この突出部分30aは、予め圧縮されている分、他の部分に比べて大きく径方向に押さえられることになって、径方向に大きい面圧が発生し、突出部分30aでのシール性が高くなる。
【００５５】
その結果、シールリング30の、第２間隙５に隣接する内側隅部35では、大きな径方向の面圧を作用させることができること、そして装着空間Ｓおよびシールリング30の断面形状が軸方向に長い台形なので、軸方向でのシール性が向上することにより、高いシール性を確保できる。
【００５８】
前記実施例では、燃料噴射弁１はシリンダヘッド２に設けられたが、燃料噴射弁が吸気通路に臨んで取り付けられる内燃機関においても、燃料噴射弁と吸気マニホルドまたは吸気管との間で、本発明のシール構造は適用され得る。さらに、本発明のシール構造は、燃料噴射弁１およびシリンダヘッド２以外の、回転面からなる外周壁面を有する第１部材と、該第１部材が挿入された円孔からなる挿入孔を有する第２部材との間に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の参考例を示し、燃料噴射弁が挿入されたシリンダヘッドの要部断面図であり、左半部は、燃料噴射弁の挿入途中の状態を示し、右半部は挿入完了状態を示す。
【図２】 本発明の実施例を示し、図１と同様の図である。
【図３】 本発明の第２の参考例を示し、図１と同様の図である。
【符号の説明】
１…燃料噴射弁、２…シリンダヘッド、３…燃焼室、４，５…間隙、
10…挿入部、10c…段部、11，12…外周壁面、13…段差壁面、
20…挿入孔、20c…段部、21，22…周壁面、23…段差壁面、
30…シールリング、31，32…端面、33…内周面、34…外周面、35…内側隅部、36…外側隅部、
40…内側隅部、41…外側隅部、
Ｌ…中心軸線、Ｓ…装着空間、P1，P2，P3…潰し代、α，β，γ，δ，ε，θ…内角。

Claims (2)

1. 回転面からなる外周壁面を有する段付きの第１部材と、該第１部材が挿入された円孔からなる段付きの挿入孔を有する第２部材との間の密封が、前記第１部材の段部と前記挿入孔の段部との間に形成された円筒状の装着空間に装着された弾性材からなる円筒状のシールリングによりなされるシール構造において、
   前記装着空間への装着前の前記シールリングの軸方向長さは、前記装着空間の軸方向長さよりも長く、前記挿入孔への前記第１部材の挿入完了状態で、前記両段部の段差壁面により軸方向に圧縮された前記シールリングは、その軸方向の両端面が、前記両段差壁面の全面に対してそれぞれ面圧を作用させ、その内周面の全面が、前記第１部材の前記外周壁面に対して面圧を作用させ、その外周面の全面が、前記第２部材の前記挿入孔の周壁面に対して面圧を作用させた状態で、前記第１部材を保持するようにされ、
   前記装着空間の断面形状は、軸方向に長い第１平行四辺形であり、前記装着空間への装着前の前記シールリングの断面形状は、前記第１平行四辺形よりも軸方向に長い第２平行四辺形であり、該第２平行四辺形の前記内周面側でかつ前記挿入孔の前記段差壁面寄りの前記端面側の第２内角は、前記第１平行四辺形の前記周壁面側でかつ前記挿入孔の前記段差壁面側の第１内角よりも小さく、該第１内角は鋭角または直角である
   ことを特徴とするシール構造。
2. 前記装着空間への装着前の前記シールリングの内径および外径は、前記装着空間の軸方向長さの略全長に渡る範囲で、該装着空間の内径および外径にそれぞれ略等しいことを特徴とする請求項１記載のシール構造。

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