(57)【要約】【課題】製造工程数が増加することを回避できるとともに、インジェクタの振動に対する振動低減効果を向上させることができる燃料インジェクタ用ガスケット及びシール構造を提供することにある。【解決手段】インジェクタ１とシリンダヘッド４との間には、重ね合わされた二つのガスケット８が配置されインジェクタ１とシリンダヘッド４との間をシールする。二つのガスケット８はどちらも単一材料としての鉄系の金属材料によって構成されている。そして、二つのガスケット８は、インジェクタ１から振動が伝えられた時には個々に振動することで互いに擦れ合い、シリンダヘッド４に伝える振動を低減する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インジェクタとシリンダヘッド又は吸気管との間に挟まれて、前記インジェクタと前記シリンダヘッド又は前記吸気管との間をシールする燃料インジェクタ用ガスケットにおいて、
単一材料から形成された環状のガスケット構成部品が複数重ねられて構成された燃料インジェクタ用ガスケット。
【請求項２】
複数の前記ガスケット構成部品にはそれぞれ前記ガスケット構成部品同士の径方向における相対位置が所定範囲よりずれることを規制する規制手段が設けられている請求項１に記載のガスケット。
【請求項３】
複数の前記ガスケット構成部品は全て同じ外径である請求項２に記載のガスケット。
【請求項４】
インジェクタとシリンダヘッド又は吸気管との間をシールするシール構造において、
単一材料から形成された複数のガスケットを重ね、重ねられた前記ガスケットを前記インジェクタと前記シリンダヘッド又は前記吸気管とによって挟まれる位置に配置したインジェクタのシール構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料インジェクタ用ガスケット及びインジェクタのシール構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、自動車に搭載されるエンジンでは、運転中に発生する騒音を低減することが望まれている。そして、これまでにエンジンから騒音が発生する原因の一つとしては、燃料インジェクタから燃料を噴射する際に内部のニードルが上下動することによって燃料インジェクタが振動することにあることが知られている。すなわち、ニードルの振動に伴って燃料インジェクタが振動すると、燃料インジェクタがシリンダヘッドと衝突し、その衝撃音（着座音）が騒音源となるのである。そこで、従来、内燃機関から発生する騒音を低減するために、燃料インジェクタから発生する振動に対する制振性能を有した燃料インジェクタ用ガスケットが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１に記載された燃料インジェクタ用ガスケットおいては、金属不織布の空隙にゴムが充填されている金属／ゴム混合シートが設けられ、この金属／ゴム混合シートを複数枚積層することで構成される。そして、この金属／ゴム混合シートを製造する際には、ガスケット製品の形状に応じた金属不織布にゴム溶液を含浸させて金属不織布の空隙にゴムを充填し、その後ゴムの加熱加硫と混合シート全体の加熱圧縮成形とを行う。
【特許文献１】特開２００６−７１０１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、特許文献１に記載された燃料インジェクタ用ガスケットにおいて、ゴムと金属不織布とが一体に成形されることでなる金属／ゴム混合シートは、金属不織布にゴム溶液を含浸させる工程とゴムの加熱加硫及び混合シートの加熱圧縮成形を行う工程とを行わなければ製造することはできない。そのため、特許文献１に記載された燃料インジェクタ用ガスケットを製造するには工程を余分に行う必要があるため、製造容易性という観点からは見た場合には不利であった。
【０００５】
本発明は、前記の問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、製造工程数が増加することを回避できるとともに、インジェクタの振動に対する振動低減効果を向上させることができる燃料インジェクタ用ガスケット及びシール構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載の発明は、インジェクタとシリンダヘッド又は吸気管との間に挟まれて、前記インジェクタと前記シリンダヘッド又は前記吸気管との間をシールする燃料インジェクタ用ガスケットにおいて、単一材料から形成された環状のガスケット構成部品が複数重ねられて構成されたことを要旨とする。
【０００７】
この発明では、別々のガスケット構成部品が複数枚重ねられて構成されたガスケットがインジェクタとシリンダヘッド又は吸気管との間に挟まれて使用され、ガスケットはインジェクタから燃料噴射が行われると振動する。この時、複数のガスケット構成部品が個々に振動することでガスケット構成部品同士の間にずれが生じ、各ガスケット構成部品の同士が擦れ合い摩擦力が発生する。そして、摩擦力が発生することで、シリンダヘッド又は吸気管に伝わる振動を低減することができる。したがって、ガスケット構成部品が複数枚重ねられることで構成されたガスケットによって発揮される振動低減効果を、一枚のガスケット構成部品のみから構成されるガスケットに比べて向上させることができる。
【０００８】
また、ガスケット構成部品は単一材料から形成されているため、ガスケット構成部品を成形し重ね合わせるだけでガスケットを作製することができる。したがって、複合材料からガスケットを構成する場合のように複数の材料を一体に成形する工程を行う必要がないため、複合材料からなるシートを複数枚重ね合わせることで構成されたガスケットに比べて作製工数を小さくすることができる。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、複数の前記ガスケット構成部品にはそれぞれ前記ガスケット構成部品同士の径方向における相対位置が所定範囲よりずれることを規制する規制手段が設けられていることを要旨とする。
【００１０】
この発明では、規制手段によって各ガスケット構成部品同士の相対位置は規制され、各ガスケット構成部品同士の相対位置が所定範囲よりずれた状態でインジェクタとシリンダヘッド又は吸気管との間に挟まれることを回避できる。したがって、ガスケット構成部品を複数重ね合わせることで構成されたガスケットであっても、予め決められた位置に装着された状態からずれることを回避できるため、ガスケットのシール性能が損なわれることを抑制できる。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、複数の前記ガスケット構成部品は全て同じ外径であることを要旨とする。
この発明では、各ガスケット構成部品の外径が全て同じであれば、ガスケット構成部品の一部がはみでないようにして、重ね合わせることができる。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、インジェクタとシリンダヘッド又は吸気管との間をシールするシール構造において、単一材料から形成された複数のガスケットを重ね合わせ、重ねられた前記ガスケットを前記インジェクタと前記シリンダヘッド又は前記吸気管とによって挟まれる位置に配置したことを要旨とする。
【００１３】
この発明では、複数のガスケットが重ね合わされたうえで、インジェクタとシリンダヘッド又は吸気管との間に挟まれて使用され、インジェクタから燃料噴射が行われると複数のガスケットはそれぞれ振動する。この時、重ね合わされた複数のガスケットは径方向において別々に振動し、各ガスケットは隣り合うガスケットと擦れ合うことで摩擦力が生じ、シリンダヘッド又は吸気管に伝わる振動を低減する。したがって、一枚のガスケットのみをインジェクタとシリンダヘッド又は吸気管との間に挟ませてシールする場合に比べて、インジェクタからシリンダヘッド又は吸気管に伝達される振動を低減することができる。
【００１４】
また、単一材料から形成されたガスケットを使用するため、成形するだけでガスケットを作製することができる。したがって、複合材料からなるガスケットを作製する場合のように複数の材料を一体に成形する工程を行う必要がないため、複合材料からなるガスケットを作製する場合に比べて作製工数を小さくすることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、製造工程数が増加することを回避できるとともに、インジェクタの振動に対する振動低減効果を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明を、自動車用エンジンのシリンダヘッドとシリンダヘッドに取り付けられるインジェクタとの間をシールするガスケットに具体化した一実施形態について、図１〜図５を参照して説明する。
【００１７】
図１に示すように、インジェクタ１は、エンジンの燃焼室２への燃料添加を行うために用いられる。インジェクタ１は、クランプ３を貫通するとともにエンジンを構成するシリンダヘッド４にねじ込まれているボルト５が締め付けられるとクランプ３によってシリンダヘッド４側に押さえられ、シリンダヘッド４に取り付けられている。
【００１８】
インジェクタ１は、ボルト５の締め付け時にクランプ３からの押圧力を受ける本体６と、インジェクタ１の先端に形成されたノズル７とを備えている。このノズル７には図示しない燃料の噴孔が形成されるとともに、その外周に円環状のガスケット８が二つ装着される。
【００１９】
ガスケット構成部品としてのガスケット８は単一材料で形成され、この実施形態では鉄系の金属材料によって形成されている。図２（ｂ）に示すように、ガスケット８の内径Ｄ１は、内周面９とノズル７との間に寸法公差程度の隙間が存在する大きさに形成され、かつ、ガスケット８の外径ｄ１は本体６の外径よりも小さくなるように形成されている。
【００２０】
図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、ガスケット８には、最も肉厚の部位を有するシール部１０と、シール部１０から内周側に向うにつれて肉厚が薄くなる内側テーパ部１１と、シール部１０から外周側に向うにつれて肉厚が薄くなる外側テーパ部１２とが形成されている。また、シール部１０にはガスケット８の軸方向、すなわち図２（ｂ）で示す矢印Ｙ１の方向と直交する第１シール面１３及び第２シール面１４がガスケット８の厚さ方向に設けられている。
【００２１】
そして、インジェクタ１がシリンダヘッド４に取り付けられた時、図３に示すように、ノズル７はシリンダヘッド４の孔１５に挿入され、同じ形状のガスケット８が二つ重ね合わされた状態で本体６とシリンダヘッド４とに挟まれて両者の間をシールする。この状態で、二つのガスケット８のうち、一つはシリンダヘッド４側に配置され、他方はインジェクタ１側に配置されている。二つのガスケット８はどちらも同じ外径ｄ１であるとともに、ガスケット８の軸方向に沿って各ガスケット８の内周孔１６とノズル７の中心とが一致するように重ねられている。また、インジェクタ１側に配置されたガスケット８がインジェクタ１によって押さえつけられることで、インジェクタ１と対向するガスケット８の第２シール面１４はインジェクタ１と接するとともにシリンダヘッド４と対向するガスケット８の第１シール面１３はシリンダヘッド４と接する。そのため、シリンダヘッド４とインジェクタ１とのシール性が確保されている。なお、インジェクタ１側のガスケット８がシリンダヘッド４側のガスケット８に圧着されることで、対向するシール面１３,１４同士は密着し、ふたつのガスケット８間のシール性は確保されている。
【００２２】
次に、インジェクタ１とシリンダヘッド４とによって挟まれたガスケット８の作用について説明する。
エンジンが運転されるとインジェクタ１は燃料噴射を行うために内部の図示しないニードルを上下させるためインジェクタ１は振動し、各ガスケット８には径方向及び軸方向の振動が伝えられる。各ガスケット８に振動が伝えられると、各ガスケット８は別体であるため個々に振動し、各ガスケット８同士の径方向における相対位置はずれる。そのため、互いに接触しているガスケット８のシール面１３,１４同士は互いに擦れ合い、二つのガスケット８の間には摩擦力が生じる。二つのガスケット８の間に摩擦力が生じると、ガスケット８に加えられた振動が含む振動エネルギーは熱に変わり、シリンダヘッド４に伝わる振動は低減される。
【００２３】
また、図４に示すように、ガスケット８が振動することで、ガスケット８は径方向に弾性変形する状態（図４の二点鎖線で示す状態）と元の状態（図４の実線で示す状態）とに移り変わることがある。この時、二つのガスケット８の間にはガスケット８の径方向においてずれＨが生じる。そのため、各ガスケット８が径方向に弾性変形する状態と通常の状態との間を移り変わると、互いに接触しているシール面１３,１４同士は擦れ合い、二つのガスケット８の間には摩擦力が生じる。二つのガスケット８の間に摩擦力が生じると、ガスケット８に加えられた振動が含む振動エネルギーは熱に変わり、シリンダヘッド４に伝わる振動は低減される。
【００２４】
したがって、この実施形態では、二つのガスケット８が元々有する振動低減効果に加えて、二つのガスケット８の間に摩擦力が生じる構造であるためさらなる振動低減効果を得ることができ、ガスケット８が発揮する振動低減効果を向上させることができる。そのため、インジェクタ１からシリンダヘッド４に伝わる振動は低減され、エンジンから発生する騒音を小さくすることができる。
【００２５】
ここで、前記したガスケット８が発揮する振動低減効果を評価するために、次のような実験を行った。この実験では、シリンダブロックの代わりとして固定治具を準備し、固定治具上にシリンダヘッド４を取り付け、インジェクタ１とシリンダヘッド４との間にガスケットを挟ませたうえでシリンダヘッド４にインジェクタ１を取り付けた。なお、インジェクタ１は、実機に取り付ける場合と同様に、クランプ３でインジェクタ１をシリンダヘッド４側に押さえつけさせることで取り付けた。インジェクタ１がクランプ３によってシリンダヘッド４側に押さえつけられる時の力は、クランプ３を貫通してシリンダヘッド４にねじ込まれているボルト５を締め付ける時のトルクによって設定され、この実験では、ボルト５を２５［Ｎ・ｍ］の締め付けトルクで締め付けた。そして、加振器によってインジェクタ１のノズル７部分に加振力９８Ｎ（１０ｋｇｆ）を加え、その時にガスケットを介してシリンダヘッド４に加えられた力と加速度とをシリンダヘッド４に取り付けられたインピーダンスヘッドによって計測した。次に、得られた計測結果とｄＢ＝２０ｌｏｇ（Ｙ／Ｘ）という算出式を用いてデシベル値［ｄＢ］を算出した。なお、Ｘは、インジェクタに加えた加振力であり、Ｙは、インピーダンスヘッドによって測定した力と加速度とを基にして算出した加振力である。
【００２６】
この実験では、鉄系の金属から形成され、内径Ｄ１が１０ｍｍ、外径ｄ１が２０ｍｍ、最大厚さが１．５ｍｍであるガスケット８が二つ重ね合わされることで構成されたガスケットを実施例として採用して前記した実験を行った。その実験結果を図５に実線で示す。また、実施例のガスケットと同じ材質である鉄系の金属から形成され、内径と外径が実施例のガスケットと同じで、最大厚さが３ｍｍである単品のガスケットを比較例として採用して前記した実験を行った。その実験結果を図５に２点鎖線で示す。
【００２７】
また、二つのガスケット８が重ね合わされることで構成された場合において、２〜３ｋＨｚにおけるデシベル値、３〜４ｋＨｚにおけるデシベル値及び２〜４ｋＨｚのデシベル値をそれぞれ平均した平均値を表１に示す。また、同様に、単品のガスケットの場合において、２〜３ｋＨｚにおけるデシベル値、３〜４ｋＨｚにおけるデシベル値及び２〜４ｋＨｚのデシベル値をそれぞれ平均した平均値を表１に示す。
【００２８】
また、二つのガスケット８が重ね合わされることで構成された場合において、４〜５ｋＨｚにおけるデシベル値、５〜６ｋＨｚにおけるデシベル値及び４〜６ｋＨｚのデシベル値をそれぞれ平均した平均値を表２に示す。また、同様に、単品のガスケットの場合において、４〜５ｋＨｚにおけるデシベル値、５〜６ｋＨｚにおけるデシベル値及び４〜６ｋＨｚのデシベル値をそれぞれ平均した平均値を表２に示す。
【００２９】
【表１】
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【００３０】
【表２】
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表１より、実施例のガスケットでは、２〜３ｋＨｚの振動、及び３〜４ｋＨｚの振動に対する振動低減効果は比較例のガスケットが発揮する振動低減効果とほぼ同様であることがわかった。
【００３１】
また、表２より、実施例のガスケットは、４〜５ｋＨｚの振動に対する振動低減効果が比較例のガスケットに比べて４．５７ｄＢ優れ、５〜６ｋＨｚの振動に対する振動低減効果が比較例のガスケットに比べて５．６１ｄＢ優れていることがわかった。したがって、実施例のガスケットは、２〜４ｋＨｚの振動に対する振動低減効果は比較例のガスケットと同等であり、４〜６ｋＨｚの振動に対しては比較例のガスケットより５．０９ｄＢ大きい振動低減効果を発揮することがわかった。
【００３２】
この実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）重ね合わされた二つのガスケット８は、インジェクタ１とシリンダヘッド４との間に設けられ、インジェクタ１とシリンダヘッド４とによって挟まれている。したがって、二つのガスケット８が発揮する振動低減効果を向上させることができる。
【００３３】
（２）ガスケット８は単一材料から形成されている。したがって、複数の材料を一体に成形する工程を行う必要がないため、例えば、金属不織布の空隙にゴムが充填されることで構成された複合材料からガスケットを形成する場合に比べて少ない工数で製造することができる。
【００３４】
（３）二つのガスケット８はどちらも金属材料によって形成されている。したがって、例えば、ゴムと金属不織布とからなる複合材料によって構成されたガスケットに比べて、高い伝熱性を得ることができる。また、ガスケット８を金属材料から形成すれば、ゴムと金属不織布とからなる複合材料によって構成されたガスケットに比べ高い耐熱性を得ることができる。
【００３５】
（４）衝撃が加えられる部位の材料にゴムが用いられたガスケットの場合には、高温状態のインジェクタから衝撃が加えられることによって劣化が進行してシール性・衝撃吸収性が低下し、十分な機能を発揮することができなくなるおそれが高い。しかし、ガスケット８を金属材料から形成すれば、高温状態のインジェクタ１からガスケット８に衝撃が加えられても、ガスケット８は耐熱性に優れるため劣化は進行し難く、ガスケット８の耐久性が向上する。
【００３６】
実施の形態は前記に限定されるものではなく、例えば、次のように具体化してもよい。
○  ガスケットの径方向における相対位置が所定範囲よりずれることを規制する規制手段をガスケットに設けてもよい。例えば、図６に示すように、平板状で、かつ、互いの外径が等しくなるように形成された第１ガスケット１７及び第２ガスケット１８を設け、第１ガスケット１７の第２シール面１７ａに第１ガスケット１７の内周に沿って一周するような突条１９を設け、突条１９より径が大きい凹部２０を突条１９と対応する第１シール面１８ａの部位に設けてもよい。突条１９の外径は凹部２０の径より小さくすることによって、第１ガスケット１７と第２ガスケット１８とが重ね合わされた時に突条１９が凹部２０に挿入されるように構成する。このように構成すれば、第１ガスケット１７と第２ガスケット１８との径方向における相対位置が所定範囲よりずれようとする際に突条１９が凹部２０に係合することで第１ガスケット１７及び第２ガスケット１８の移動を規制するため、突条１９と凹部２０とは規制手段として構成される。したがって、第１ガスケット１７と第２ガスケット１８との径方向における相対位置が所定範囲よりずれることは抑制される。そのため、第１ガスケット１７と第２ガスケット１８とが重ね合わされることで構成されるシール構造であっても、ガスケット８のシール性能が損なわれることを抑制できる。また、第２シール面１７ａに規制手段を構成する溝部を設け、第１シール面１８ａに規制手段を構成する突条を設けてもよい。この場合であっても、第１ガスケット１７と第２ガスケット１８との径方向における相対位置が所定範囲よりずれようとする際に突条が溝部に係合することで第１ガスケット１７と第２ガスケット１８との移動は規制される。
【００３７】
○  二つのガスケット８のうち、一方のガスケット８の外径ｄ１を変更して、二つのガスケット８の外径が異なるように構成してもよい。例えば、シリンダヘッド４側に配置されるガスケット８の外径をインジェクタ１側に配置されるガスケット８の外径より大きくすることで、ガスケット８とシリンダヘッド４との接触面積を増やしガスケット８とシリンダヘッド４とのシール性を高めてもよい。また、インジェクタ１側に配置されるガスケット８の外径をシリンダヘッド４側に配置されるガスケット８の外径より大きくすることで、ガスケット８とインジェクタ１との接触面積を増やしガスケット８とインジェクタ１とのシール性を高めてもよい。
【００３８】
○  ガスケット構成部品を３枚以上重ね合わせてガスケットを構成してもよい。例えば、ガスケット構成部品としてのガスケット８を３枚準備して、３枚のガスケット８を重ね合わせて構成してもよい。
【００３９】
○  ガスケット８を構成する材料を変更してもよい。例えば、銅材料によってガスケット８を構成してもよい。また、金属材料で構成する代わりに、セラミック材料でガスケット８を構成してもよい。
【００４０】
○  ガスケット８の形状を変更してもよい。例えば、ガスケット８の形状をテーパ部がない平板状に形成してもよい。また、ガスケット８をそれぞれ平面視楕円形状や平面視多角形状に形成してもよい。
【００４１】
○  ガスケット８をシリンダヘッド４に取り付けられるインジェクタ１に用いる代わりに、吸気管に取り付けられるインジェクタ１に用いてもよい。この場合、インジェクタ１のノズル７を吸気管の孔に挿入した状態でインジェクタ１を吸気管に取り付けた時、ガスケットはインジェクタ１と吸気管との間に挟まれて使用される。
【００４２】
○  自動車用エンジンのシリンダヘッドとインジェクタとの間に本発明のガスケットを設ける代わりに、鉄道車用エンジンのシリンダヘッドとインジェクタとの間や、発電機用エンジンのシリンダヘッドとインジェクタとの間に本発明のガスケットを設けてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本実施形態のガスケットが適用されるインジェクタのエンジンへの取付構造を示す断面図。
【図２】（ａ）はガスケットの斜視図、（ｂ）は二つのガスケットが重ね合わされた状態における側断面図。
【図３】二つのガスケットがインジェクタとシリンダヘッドとに挟まれた状態を示す拡大断面図。
【図４】振動が加えられた時のガスケットの状態を示す模式図。
【図５】ガスケットに加えられる振動の周波数とデシベルとの関係を示すグラフ。
【図６】別の実施形態におけるガスケットの側断面図。
【符号の説明】
【００４４】
ｄ１…外径、１…インジェクタ、４…シリンダヘッド、８…ガスケット構成部品としてのガスケット、１３…第１シール面、１４…第２シール面、１９…規制手段としての突条、２０…規制手段としての凹部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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