(57)【要約】【課題】簡素な構成でありながらも高いシール性を維持しつつ、Ｏリングの変形や損傷を好適に抑制することのできるインジェクタ取付部のシール構造を提供することにある。【解決手段】燃料分配管１０にインジェクタ１１が挿嵌されている。また、燃料分配管１０とインジェクタ１１との間に形成される環状空間１２には、断面形状がＯ形状をなすＯリング１３、並びに無端状のバックアップリング１４が配設されている。バックアップリング１４は、Ｏリング１３側の面が凹面となるようにその断面形状が凹状に形成されている。詳しくは、このバックアップリング１４の凹面は、その曲率がＯリング１３の断面曲率よりも僅かに大きく設定された円弧状曲面を呈している。【選択図】      図１
2004270503.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インジェクタと同インジェクタが取り付けられる燃料配管との取付部において、それらインジェクタと燃料配管との間に形成される環状空間に、Ｏリングと、前記燃料配管の燃料圧力による同Ｏリングの変形を抑制するバックアップリングと、が配設されるインジェクタ取付部のシール構造において、
前記バックアップリングはその断面において前記インジェクタと前記燃料配管との間に位置する部分が凹状を呈する断面凹形状に形成されることを特徴とするインジェクタ取付部のシール構造。
【請求項２】
前記バックアップリングはその凹面が前記Ｏリングの側に位置する請求項１記載のインジェクタ取付部のシール構造。
【請求項３】
前記凹面は円弧状曲面である請求項２記載のインジェクタ取付部のシール構造。
【請求項４】
前記凹面はその曲率が前記Ｏリングの断面曲率よりも大きく設定される請求項３記載のインジェクタ取付部のシール構造。
【請求項５】
前記バックアップリングは無端形状を有する請求項１乃至４のいずれかに記載のインジェクタ取付部のシール構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料配管とインジェクタとの間をシールするインジェクタ取付部のシール構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関の燃料噴射装置として、近年では気筒内に直接燃料を噴射する筒内噴射方式のものが多く採用されている。こうした筒内噴射方式の場合、燃料配管からインジェクタに対して高圧の燃料が送られるため、この燃料配管とインジェクタとの取付部分には高いシール性が要求される。特許文献１には、こうしたインジェクタの取付部分におけるシール性の向上を狙いとするものが記載されている。
【０００３】
図４に示すように、上記文献のものでは、インジェクタ４１は、その基端部が燃料配管４０の円筒状に形成された取付部４０ａに挿入されることにより、同燃料配管４０に対して取り付けられている。一方、インジェクタ４１は、その先端部がシリンダヘッド４５に挿入された状態で同シリンダヘッド４５に対して固定されている。
【０００４】
燃料配管４０とインジェクタ４１との取付部分において、それらの間に形成される環状空間４６には、断面形状が略Ｏ形をなすＯリング４２が嵌め込まれている。このＯリング４２は、上記環状空間４６の幅が振動等によって僅かに変化する場合であってもこれを吸収してシール性が確保されるように、ゴム等の弾性変形可能な材料によって形成されている。
【０００５】
また、環状空間４６には、同Ｏリング４２よりもシリンダヘッド４５側に位置して２つのバックアップリング４３，４４が嵌め込まれている。これらバックアップリング４３，４４のうち、Ｏリング４２側に位置する一方のバックアップリング４３は、燃料噴射時のように燃料配管４０の燃料圧が上昇したときに、その上昇した燃料圧によってＯリング４２が過度に変形してしまうのを抑制する機能を有している。また、このバックアップリング４３は、Ｏリング４２との接触時にこれに損傷を与えないように、フッ素樹脂等、比較的軟質な材料により形成されている。このため、Ｏリング４２を支持する際において、このバックアップリング４３自体も大きく変形しようとする。そこで、上記文献に記載のものでは、このバックアップリング４３よりも硬質な材料、例えばナイロン等からなる別のバックアップリング４４を更に設けるようにしている。そして、この硬質のバックアップリング４４により、Ｏリング４２を支持するバックアップリング４３の過度な変形を抑制するようにしている。
【０００６】
また、図４に示したように、こうしたバックアップリング４３，４４は、インジェクタ４１のテーパが形成されている部分に配設されている。燃料噴射時において、燃料圧が上昇するとＯリング４２はバックアップリング４３，４４をテーパに沿って下方（シリンダヘッド４５側）に押圧する。したがって、バックアップリング４３，４４は拡径変形し、燃料配管４０とインジェクタ４１とのクリアランスを埋めるように変形することで、Ｏリングが上記クリアランスに入り込み、損傷することを抑制するようにしている。
【０００７】
またその一方、こうした複雑化を避けつつ同様の機能を得るべく、図５に示されるような形状を有したバックアップリング５０が用いられることがある。このバックアップリング５０には、斜めにバイアスカットが形成されている。バックアップリング５０がＯリング４２に押圧されると、このバイアスカット部分が周方向にずれるように変形することで拡径変形をするようになる。したがって、こうしたバックアップリング５０の拡径変形によって上記クリアランスを塞ぐことにより、Ｏリング４２の損傷を抑制するようにしている。
【０００８】
【特許文献１】
特開２０００−１９９４６６号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の構成にあっては、Ｏリングの変形について比較的大きなものについては抑制することができる。上記文献に記載の構成では、インジェクタにおいてテーパを形成する必要があり、その構成の複雑化を招くこととなる。
【００１０】
また一方、バックアップリングにバイアスカットを形成したものでは、こうしたテーパを形成することによる構成の複雑化は避けられるものの、Ｏリングとの接触に際して同Ｏリングに損傷を与えるおそれがある。すなわち、Ｏリングに接触するバックアップリングが軟質の材料によって形成されているとはいえ、バイアスカットが形成されたバックアップリングの各端部の一方は鋭利な形状を有しているため、これがＯリングに強く押し当てられることによって同Ｏリングに圧痕が形成されてしまうことがある。こうした圧痕の形成はＯリングの耐久性を長期間にわたって維持する上では好ましくない。
【００１１】
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、簡素な構成でありながらも高いシール性を維持しつつ、Ｏリングの変形や損傷を好適に抑制することのできるインジェクタ取付部のシール構造を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
以下、上述した目的を達成するための手段及びその作用効果を記載する。
請求項１記載の発明は、インジェクタと同インジェクタが取り付けられる燃料配管との取付部においてそれらインジェクタと燃料配管との間に形成される環状空間に、Ｏリングと、前記燃料配管の燃料圧力による同Ｏリングの変形を抑制するバックアップリングとが配設されるインジェクタ取付部のシール構造において、前記バックアップリングはその断面において前記インジェクタと前記燃料配管との間に位置する部分が凹状を呈する断面凹形状に形成されるものであるとしている。
【００１３】
上記構成では、バックアップリングの断面形状を凹形状としている。このため、バックアップリングにＯリングから力が加わると、バックアップリングはその内径部がインジェクタ側に、外径部が燃料配管の取付部内壁側に向けてそれぞれ変形する。そして、この変形に伴って、バックアップリングの内径部とインジェクタとの間の押圧力、及び同バックアッリングの外径部と燃料配管の取付部内壁との間の押圧力がいずれも増大するようになり、バックアップリングのシール性が高められるようになる。また、こうした変形をバックアップリングに生じさせるために、同バックアップリングに対して従来のようなバイアスカットを敢えて形成しておく必要もない。したがって、上述したような圧痕の形成についてもこれを好適に抑制することができるようになる。その結果、上記構成によれば、高いシール性を維持しつつ、Ｏリングの変形や損傷を好適に抑制することができるようになる。
【００１４】
請求項２記載の発明は、請求項１のインジェクタ取付部のシール構造において、前記バックアップリングはその凹面が前記Ｏリングの側に位置するものであるとしている。
【００１５】
上記構成のように、バックアップリングの凹面がＯリング側に位置しているため、Ｏリングを安定して支持することができるようになる。
請求項３記載の発明は、請求項２記載のインジェクタ取付部のシール構造において、前記凹面は円弧状曲面であるとしている。
【００１６】
また、請求項４記載の発明は、請求項３記載のインジェクタ取付部のシール構造において、前記凹面はその曲率が前記Ｏリングの断面曲率よりも大きく設定されるものであるとしている。
【００１７】
上記請求項３または請求項４記載の発明のように、凹面を円弧状曲面とし、或いは、凹面の曲率をＯリングの断面曲率よりも大きく設定することにより、Ｏリングと凹面との接触の際に、その接触に伴うＯリングの変形が局所的に大きくなるのを回避して、その損傷を一層効果的に抑制することができるようになる。
【００１８】
請求項５記載の発明は、請求項１乃至４のいずれかに記載のインジェクタ取付部のシール構造において、前記バックアップリングは無端形状を有するものであるとしている。
【００１９】
上記構成のように、無端形状を有したバックアップリングを採用することで、Ｏリングの損傷を更に好適に抑制することができるようになる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかるインジェクタ取付部のシール構造を具体化した一実施の形態を図１及び図２を参照し説明する。
【００２１】
図１に示すように、燃料配管の一部を構成する燃料分配管１０にはインジェクタ１１が挿嵌されている。また、これら燃料分配管１０とインジェクタ１１との間に形成される環状空間１２には、断面形状がＯ形状をなすＯリング１３、並びに無端状のバックアップリング１４が配設されている。
【００２２】
バックアップリング１４は、Ｏリング１３側の面が凹面となるようにその断面形状が凹形状、換言すると口開き形状に形成されている。詳しくは、この凹形状を有するバックアップリング１４とＯリング１３との接触面（以下、凹面）は、その曲率がＯリング１３の断面曲率よりも僅かに大きく設定された円弧状曲面を呈している。また、燃料分配管１０とインジェクタ１１とのそれぞれの側面と接するバックアップリング１４の各端部は、両側面と平行になるように形成されている。
【００２３】
また、Ｏリング１３は、燃料分配管１０とインジェクタ１１とのクリアランス（環状空間１２）の大きさが振動等によって僅かに変化する場合であってもそのシール性が確保されるように、ゴム等の弾性変形可能な材料によって形成されている。一方、バックアップリング１４は、Ｏリング１３に比して硬質の弾性部材（例えばナイロン）で形成されている。
【００２４】
さて、図１の矢印で示されるように、加圧され高圧になった燃料が燃料分配管１０からインジェクタ１１に送られる。したがって、Ｏリング１３にも燃料の高い圧力が作用する。このように、Ｏリング１３に高い圧力が作用すると、その圧力に基づく力によりＯリング１３はバックアップリング１４側に押し出され、バックアップリング１４の凹面に沿うように変形が進行する。
【００２５】
一方、こうしたＯリング１３の変形にともない、バックアップリング１４の凹面がＯリング１３によって押圧される。この場合におけるバックアップリング１４の変形について図２を参照し説明する。尚、図２において、［ａ］はＯリング１３によりバックアップリング１４の凹面が押圧される前の状態を、［ｂ］はバックアップリング１４の凹面が押圧された状態を示す。
【００２６】
このようにＯリング１３からバックアップリング１４に圧力が作用すると、バックアップリング１４は同図中［ｂ］のように広がる方向に変形する。つまり、変形前の円弧状の曲率半径Ｒａに比して変形後の曲率半径Ｒｂは大きくなる（Ｒａ＜Ｒｂ）。したがって、バックアップリング１４は、その断面における両側部分、すなわち、内径部１４ａと外径部１４ｂとが燃料分配管１０及びインジェクタ１１側にそれぞれ変位しようとする。その結果、バックアップリング１４は、燃料分配管１０とインジェクタ１１とのそれぞれの側面に押し付けられるようになり、そのシール性が向上するようになる。
【００２７】
また、バックアップリング１４は、その凹面が円弧形状になっているため、Ｏリング１３はその円弧状の面に沿って変形が進行する。したがって、燃料圧が増大すると、バックアップリング１４に作用するＯリング１３の押圧力が増大するようになる。その結果、燃料圧が高くなるほど、バックアップリング１４と燃料分配管１０及びインジェクタ１１との接触圧が増加し、さらにシール性を向上させることができるようになる。
【００２８】
さらに、バックアップリング１４は、その円弧状曲面の凹面がＯリング１３側に位置しているため、同曲面の裏面側に相当する凸面側をＯリング１３側に位置させた場合と比較して、Ｏリング１３を安定した状態で支持することができるようになる。加えて、このように安定してＯリング１３をバックアップリング１４にて支持することができるため、燃圧が作用しバックアップリング１４との接触時におけるＯリング１３の変形挙動のばらつきが抑制され、所望のシール性を確保することができるようになる。
【００２９】
さらに加えて、バックアップリング１４の断面を円弧状曲面とし、その曲率をＯリング１３の断面曲率よりも大きく設定するようにしている。したがって、Ｏリング１３とバックアップリング１４との接触の際に、その接触に伴うＯリング１３の変形が局所的に大きくなるのを回避して、その損傷を一層効果的に抑制することができるようになる。
【００３０】
また、バックアップリング１４は無端状であるため、Ｏリング１３と接触し、バックアップリング１４が変形している場合であっても、Ｏリング１３を損傷させることなくその耐久性を向上させることができるようになる。
【００３１】
さらに、Ｏリング１３の他、バックアップリング１４による二重のシール構造となり、シール構造としての信頼性をより向上させることができるようになる。
さらに加えて、バックアップリング１４はＯリング１３を支持する機能を有するとともにシール機能も合わせ備えている。したがって、たとえ１つのバックアップリング１４のみを配設した場合であっても、従来の要求を満足することができるため、構成の複雑化を抑制することができるようになる。
【００３２】
また、バックアップリング１４を凹形状としたことによって、従来のようにバックアップリング１４の配設部位に相当するインジェクタ１１の形状をテーパ状にする必要はなく、構成の複雑化を抑制することができるようになる。
【００３３】
なお、上記実施の形態は以下のようにその構成を変更してもよい。
・バックアップリング１４は、Ｏリング１３に損傷を与えないのであれば、必ずしも無端形状である必要はない。
【００３４】
・凹形状をなすバックアップリング１４の凹面は、必ずしも円弧状の曲面である必要はない。略Ｕ形状や略Ｖ形状でもよい。なお、図３で示すように、バックアップリング１４の断面形状が略Ｖ形状のような場合にあっては、変形時に鋭角部位におけるき裂の進展等を抑制する形状とすることが望ましい。
【００３５】
・Ｏリング１３の断面曲率に比してバックアップリング１４の凹面の曲率を必ずしも大きく設定する必要はない。例えば、両曲率が同じであっても、Ｏリング１３はバックアップリング１４の凹面に追従するように変形することができ、こした変形にともなうＯリング１３の損傷を抑制することができる。
【００３６】
・バックアップリング１４の凹面をＯリング１３側に必ずしも配置する必要はない。Ｏリング１３とバックアップリング１４とによるシール性向上という観点にたてば、バックアップリング１４がＯリング１３から圧力を作用された際に、凹面が開くように変形することができればよく、例えばその裏面に相当する凸面側をＯリング１３側に配置するようにしてもよい。
【００３７】
・バックアップリング１４は複数配設されていてもよい。また、このバックアップリング１４とそれ以外の部材が配設されるような構成であってもよい。要は、上述した構成を有したバックアップリング１４がＯリング１３を支持可能な状態で少なくとも１つ配設されていればよく、そうした場合であっても、燃料分配管１０とインジェクタ１１とのクリアランスを好適にシールしつつ、Ｏリング１３の損傷を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態に係るシール構造を示す断面図。
【図２】同実施の形態に係るバックアップリングの変形態様を示す断面図。
【図３】同実施の形態に係るバックアップリングの他の断面形状を示す断面図。
【図４】従来のシール構造を示す部分断面図。
【図５】従来のバックアップリングを示す斜視図。
【符号の説明】
１０…燃料分配管、１１…インジェクタ、１３…Ｏリング、１４…バックアップリング、１２…環状空間。
【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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