(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンのシリンダーヘッドに取り付けられるインジェクターに設けられた装着溝に装着されて、前記シリンダーヘッドとインジェクターとの間の環状隙間をシールする樹脂製のインジェクター用燃焼ガスシールであって、
圧縮変形前の内径が前記装着溝の外径よりも短く、かつ、圧縮変形前の外径が前記シリンダーヘッドのシール当接部の内径よりも長く設定されると共に、
前記装着溝の溝幅よりも該溝幅方向の長さが小さくなるように構成されており、燃焼ガス側の端面の全面が、燃焼ガスに対して露出して配置されることを特徴とするインジェクター用燃焼ガスシール。
【請求項２】
少なくとも２００℃の耐熱性を有する樹脂材で構成されることを特徴とする請求項１に記載のインジェクター用燃焼ガスシール。
【請求項３】
前記燃焼ガス側の端面の全周にわたって、燃焼ガス側に開口する溝を設けることを特徴とする請求項１または２に記載のインジェクター用燃焼ガスシール。
【請求項４】
前記燃焼ガス側の端面の内周側端縁に、全周にわたってテーパ面を設けることを特徴とする請求項１または２に記載のインジェクター用燃焼ガスシール。
【請求項５】
前記燃焼ガス側の端面の内周側端縁に、周方向に間隔を空けて、複数のテーパ面を設けることを特徴とする請求項１または２に記載のインジェクター用燃焼ガスシール。
【請求項６】
前記テーパ面を設けていない部分の内周面は、前記装着溝の溝底面に当接されることを特徴とする請求項５に記載のインジェクター用燃焼ガスシール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンのシリンダーヘッドに対してインジェクターが取り付けられた状態において、燃焼ガスの漏れを防止するためのインジェクター用燃焼ガスシールに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１８は、エンジンのシリンダーヘッドにインジェクターを取り付けた様子を示す概略構成図である。
【０００３】
インジェクター５０を、エンジンのシリンダーヘッド６０に取り付けた場合には、インジェクター５０の取り付け部の周辺から、燃焼ガスを漏れないようにすることが必要である。
【０００４】
そこで、従来、図１８に示すように、インジェクター５０の取り付け部において、２箇所にワッシャ状のシール１００，１０１を設けることによって、燃焼ガスの漏れを防止していた。
【０００５】
これらのシール１００，１０１は、銅などの金属で構成され、インジェクター５０をエンジンのシリンダーヘッド６０に取り付ける際に得られる締結力（例えば図１８に示すように、インジェクター５０に設けられたおねじ部を、シリンダーヘッド６０に設けられためねじ部にねじ込むことにより得られる締結力）によって、図１９に示すように、クランプ力Ｑによってシールを行っていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような従来技術の場合には、下記のような問題が生じていた。
【０００７】
上述のように、金属製のワッシャ状のシール１００，１０１を、クランプ力を利用してシールさせていたため、エンジン等による振動がシール１００，１０１に伝わって、シールしている部分で大きな音を発生させるため、騒音の原因になっていた。
【０００８】
また、振動や熱による負荷によって、上記締結力が低下してしまうために、経時的にシール性が低下してしまっていた。
【０００９】
本発明は上記の従来技術の課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、防音効果の向上を図りつつ、シール性の向上を図ったインジェクター用燃焼ガスシールを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明にあっては、エンジンのシリンダーヘッドに取り付けられるインジェクターに設けられた装着溝に装着されて、前記シリンダーヘッドとインジェクターとの間の環状隙間をシールする樹脂製のインジェクター用燃焼ガスシールであって、圧縮変形前の内径が前記装着溝の外径よりも短く、かつ、圧縮変形前の外径が前記シリンダーヘッドのシール当接部の内径よりも長く設定されると共に、前記装着溝の溝幅よりも該溝幅方向の長さが小さくなるように構成されており、燃焼ガス側の端面の全面が、燃焼ガスに対して露出して配置されることを特徴とする。
【００１１】
従って、インジェクター用燃焼ガスシールは、その内径側及び外径側が、それぞれインジェクター及びシリンダーヘッドに、隙間なく密着し、また、燃焼ガス側の端面の全面が、燃焼ガスに対して露出しているため、燃焼ガスによって受ける圧力によって、インジェクター用燃焼ガスシールは、内径側及び外径側に拡がって、より一層面圧が大きくなる。また、樹脂製であるので、騒音の発生を防止できる。
【００１２】
燃焼ガスは約１８０℃といわれていることから、少なくとも２００℃の耐熱性を有する樹脂材で構成されるとよい。
【００１３】
これにより、インジェクターの取り付けられる部分は、比較的高温状態となるが、このような高温下で使用されても、劣化を低減することが可能となる。
【００１４】
前記燃焼ガス側の端面の全周にわたって、燃焼ガス側に開口する溝を設けるとよい。
【００１５】
これにより、溝の壁面に燃焼ガスの圧力がかかるため、インジェクター及びシリンダーヘッドに対する密着力がより向上する。
【００１６】
前記燃焼ガス側の端面の内周側端縁に、全周にわたってテーパ面を設けるとよい。
【００１７】
これにより、テーパ面に燃焼ガスの圧力がかかるため、外周側（シリンダーヘッド）に対する密着力がより向上する。
【００１８】
前記燃焼ガス側の端面の内周側端縁に、周方向に間隔を空けて、複数のテーパ面を設けるとよい。
【００１９】
これにより、テーパ面に燃焼ガスの圧力がかかるため、外周側（シリンダーヘッド）に対する密着力がより向上する。また、テーパを設けていない部分により剛性が高いため、異常変形が防止される。
【００２０】
前記テーパ面を設けていない部分の内周面は、前記装着溝の溝底面に当接されるとよい。
【００２１】
これにより、テーパ面を設けていない部分の内周面がストッパとして機能するため、異常変形がより確実に防止される。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００２３】
（第１の実施の形態）
図１〜図５を参照して、本発明の第１の実施の形態に係るインジェクター用燃焼ガスシールについて説明する。
【００２４】
図１は本発明の第１の実施の形態に係るインジェクター用燃焼ガスシールの装着状態を示す模式的断面図であり、図２は本発明の実施の形態に係るインジェクター用燃焼ガスシールを取り付ける相手構造（インジェクターとシリンダーヘッドの構造）を示す模式的断面図であり、図３は本発明の第１の実施の形態に係るインジェクター用燃焼ガスシールの一部破断断面図であり、図４は図１の一部拡大図であり、図５は面圧の分布を説明する図である。
【００２５】
本実施の形態に係るインジェクター用燃焼ガスシール１は、図１に示すように、インジェクター５０（の外周）とシリンダーヘッド６０（の内周）との間の環状隙間をシールするためのもので、インジェクター５０の先端部（の外周）に設けられた装着溝５１に装着されて使用されるものである。
【００２６】
また、本実施の形態に係るインジェクター用燃焼ガスシール１はリング状の部材であり、その素材は、少なくとも２００℃の耐熱性を有する樹脂材である。
【００２７】
なお、素材としては、例えば、純ＰＴＦＥ又はＰＴＦＥと充填材からなる樹脂組成物、または、弾性をもった樹脂材料（エラストマー等）が好適である。
【００２８】
そして、図２に示すように、インジェクター用燃焼ガスシール１を取り付ける部分となる、インジェクター５０の装着溝５１の溝底部分の外径をφｄ、及びシリンダーヘッド６０の内径をφＤとした場合に、リング状のインジェクター用燃焼ガスシール１の内径φｄ1，外径φＤ1は、
φＤ1＞φＤ，φｄ1＜φｄ
を満たすように設定されている。
【００２９】
従って、燃焼ガスによる圧力に有無にかかわらず、インジェクター用燃焼ガスシール１は圧縮された状態で、その内径側及び外径側が、それぞれインジェクター５０の装着溝５１の溝底部分及びシリンダーヘッド６０の内周に密着される。
【００３０】
また、インジェクター用燃焼ガスシール１の軸方向の長さｈ1（図３参照）は、常に、インジェクター５０の装着溝５１の溝幅ｈよりも小さくなる（ｈ1＜ｈ）ように設定される。
【００３１】
すなわち、各部材の寸法公差や、熱膨張を考慮した場合でも、インジェクター５０の装着溝５１により形成する部分の断面積Ｓ（図２参照）と、インジェクター用燃焼ガスシール１の断面積Ｓ1（図３参照）との関係が、
Ｓ1＝０．９Ｓ
程度になるように、ｈ1の寸法を設定する。
【００３２】
従って、図１あるいは図４に示すように、インジェクター用燃焼ガスシール１の燃焼ガス（Ｇ）側（ボアヘッド側）の端面（以下、燃焼ガス側端面１ａと称する）の全面が、燃焼ガスに対して露出する構成となっている。
【００３３】
これにより、燃焼ガス側端面１ａの全面が燃焼ガスの圧力を受けるため、インジェクター用燃焼ガスシール１は十分な圧縮応力を受けて、内周側及び外周側に拡がろうとするため、それぞれインジェクター５０の装着溝５１の溝底部分及びシリンダーヘッド６０の内周に対する面圧が大きくなる。
【００３４】
すなわち、セルフシール機能を発揮する。
【００３５】
図５は、燃焼ガスの圧力と、面圧の変化を示す説明図であり、（Ａ）はＦＥＭ解析を行う場合のモデル図であり、（Ｂ）は内周側の面圧分布を示すＦＥＭの解析結果であり、（Ｃ）は外周側の面圧分布を示すＦＥＭの解析結果である。
【００３６】
図から明らかなように、内周側においても外周側においても、燃焼ガスの圧力が大きくなるほど、面圧が大きくなることが分かる。
【００３７】
ここで、一般的に、樹脂材で構成したシール（樹脂リング等）は、初期段階（設計段階）において、圧縮装着するようにしてシール性を得ていたとしても、クリープ現象により、経時的にその反力は低下していくが、本実施の形態に係るインジェクター用燃焼ガスシール１の場合には、上述のようにセルフシール機能を発揮するため、長期にわたり安定したシール性能を発揮する。
【００３８】
以上のように、本実施の形態に係るインジェクター用燃焼ガスシールは、樹脂材であるので、振動等が伝達されても、騒音を出すことはなく、防音効果を向上できる。また、長期にわたり安定したシール性を維持できる。
【００３９】
（第２の実施の形態）
図６には、第２の実施の形態が示されている。本実施の形態では、燃焼ガス側端面にＵ字状の溝を設けた場合の構成について説明する。
【００４０】
その他の構成および作用については第１の実施の形態と同一なので、同一の構成部分については同一の符号を付して、その説明は省略する。
【００４１】
図６は本発明の第２の実施の形態に係るインジェクター用燃焼ガスシールの装着状態を示す模式的断面図である。
【００４２】
本実施の形態においては、インジェクター用燃焼ガスシール１０において、燃焼ガス側端面の全周にわたって、燃焼ガス側に開口するＵ字状の溝１１を設けている。
【００４３】
これによって、溝の壁面に対して燃焼ガスの圧力が作用するため、それぞれインジェクター５０の装着溝５１の溝底部分及びシリンダーヘッド６０の内周面に対する面圧を、より一層大きくすることが可能となる。
【００４４】
従って、より一層シール性の向上を図ることが可能となる。
【００４５】
なお、図示の例では、溝の断面形状をＵ字状とした場合を例に示したが、Ｕ字状に限られることはなく、その他の形状（例えば、方形、円形、多角形など）であっても、同様の効果を発揮させることができることは言うまでもない。
【００４６】
（第３の実施の形態）
図７には、第３の実施の形態が示されている。本実施の形態では、燃焼ガス側端面の内周側端縁にテーパ面を設けた場合の構成について説明する。
【００４７】
その他の構成および作用については第１の実施の形態と同一なので、同一の構成部分については同一の符号を付して、その説明は省略する。
【００４８】
図７は本発明の第３の実施の形態に係るインジェクター用燃焼ガスシールの装着状態を示す模式的断面図である。
【００４９】
本実施の形態においては、インジェクター用燃焼ガスシール２０において、燃焼ガス側端面の内周側端縁に、全周にわたって、テーパ面２１を設けている。
【００５０】
これによって、テーパ面２１に対して燃焼ガスの圧力が作用するため、外周側方向への分力が作用し、シリンダーヘッド６０の内周面に対する面圧を、より一層大きくすることが可能となる。
【００５１】
すなわち、樹脂リングは、上述のようにクリープ現象によって経時的にその反力が低下していく。特に低温下で使用される場合には、熱収縮により外径側に隙間が発生しやすい。
【００５２】
これに対して、本実施の形態では、上記のように外周側のシリンダーヘッド６０の内周面に対する面圧を高めることができるため、安定した密封性能を維持することができる。
【００５３】
なお、上記第２の実施の形態においても、同様の効果があるが、本実施の形態では、加工性に関して、上記第２の実施の形態のようにＵ字状の溝を形成するよりも、端部にテーパ面を形成する方が容易であり、特に寸法の小さいガスシールの場合には有効である。
【００５４】
（第４の実施の形態）
図１０〜図１７には、第４の実施の形態が示されている。上記第３の実施の形態では、燃焼ガス側端面の内周側端縁に、全周にわたって、テーパ面を設ける構成を示したが、本実施の形態では、燃焼ガス側端面の内周側端縁の周方向に間隔を空けて複数のテーパ面を設ける場合の構成について説明する。
【００５５】
その他の構成および作用については第１の実施の形態と同一なので、同一の構成部分については同一の符号を付して、その説明は省略する。
【００５６】
上述した第３の実施の形態のように、燃焼ガス側端面の内周側端縁に、全周にわたってテーパ面を設けた場合には、図８に示すように、インジェクター用燃焼ガスシールの燃焼ガス側端面とテーパ面２１に燃焼ガスの圧力が加わるため、インジェクター５０の装着溝５１の燃焼ガス側とは反対側の側面と、シリンダーヘッド６０の内周面に面圧が発生し、シール面を形成する。
【００５７】
しかし、燃焼ガス側端面の内周側端縁に、全周にわたってテーパ面を設けると、剛性が不足することにより、組み付け時の変形や相手面のうねり、あるいは、ガスシール自体のうねり等によって、図９に示すような変形が生じるおそれがある。
【００５８】
図９に示すような変形が生じた場合には、外周面側にもガス圧が作用するため、テーパ面に対するガス圧と外周面側に対するガス圧がキャンセルするため、シール面を形成するべき外周面側に十分な面圧を発生させることができずに、シール性が低下することが考えられる。
【００５９】
そこで、本実施の形態では、全周にわたってテーパ面を設けるのではなく、間隔を空けて複数のテーパ面を設ける構成とした。
【００６０】
図１０は本発明の第４の実施の形態に係るインジェクター用燃焼ガスシールの底面図である。図１１は、図１０中ａａ’断面図である。図１２は本発明の実施の形態に係るインジェクター用燃焼ガスシールを取り付ける相手構造（インジェクターとシリンダーヘッドの構造）を示す模式的断面図である。図１３は本発明の第４の実施の形態に係るインジェクター用燃焼ガスシールの斜視図の一部である。
【００６１】
また、図１４及び図１５は、装着部における各部分の面積関係を説明する図であり、図１４は本発明の第４の実施の形態に係るインジェクター用燃焼ガスシールの模式的断面図を示し、図１５は取付部の模式的断面図を示している。
【００６２】
また、図１６は本実施の形態に係るインジェクター用燃焼ガスシールの構成変形例を示し、図１７は図１６中ａａ’断面を示している。
【００６３】
図１０あるいは図１３に示すように、本実施の形態に係るインジェクター用燃焼ガスシール３０は、燃焼ガス側端面の内周側端縁の周方向に間隔を空けて複数のテーパ面３１を設けている。なお、図１０の例では、等間隔に８箇所にテーパ面３１を設けている。
【００６４】
そして、テーパ面３１を設けていない部分はストッパ３２として機能させる構成としている。
【００６５】
すなわち、テーパ面３１を設けていない部分を設けたことにより、剛性が高くなるだけでなく、この部分は、インジェクター５０の装着溝５１の溝底面に当接して、内周側への変形を防止するストッパ３２として機能する。
【００６６】
以上のように、燃焼ガス側端面の内周側端縁の周方向に間隔を空けて複数のテーパ面３１を設け、テーパ面３１を設けていない部分をストッパ３２として機能させることによって、図９に示すような変形を防止することが可能となる。
【００６７】
これにより、上述した第３の実施の形態における効果に加え、異常な変形を防止することにより、より安定したシール性を維持することが可能となる。
【００６８】
次に、各部の寸法等について、図１１及び図１２を参照して説明する。
【００６９】
図１１に示すように、テーパ面３１にテーパ角度をα，テーパ面３１により形成された溝の深さをｂ，インジェクター用燃焼ガスシール３０の厚みをａ，インジェクター用燃焼ガスシール３０の幅をｃとする。
【００７０】
また、図１２に示すように、インジェクター５０の装着溝５１の溝幅をｅ，インジェクター５０の装着溝５１の溝底からシリンダーヘッド６０の内周面までの距離をｈとする。
【００７１】
この場合において、テーパ角度αについては、０〜９０°、好ましくは５〜４５°、更に好ましくは５〜２５°とするとよい。
【００７２】
また、インジェクター用燃焼ガスシール３０の厚みａについては、ａ＞ｈ、好ましくは、ａ≧ｈ＋０．０５ｍｍとするとよい。
【００７３】
また、溝の深さｂについては、ａ＞ｂを満たすとよい。
【００７４】
また、インジェクター用燃焼ガスシール３０の幅ｃについては、ｅ＞ｃ、好ましくは、ｅ×０．９≧ｃを満たすとよい。
【００７５】
次に、図１４及び図１５を参照して充填率について説明する。
【００７６】
本発明の実施の形態に係るインジェクター用燃焼ガスシールにおいては、装着部に対する充填率が１００％以下となるように設定している。
【００７７】
すなわち、図１４に示すように、インジェクター用燃焼ガスシールの断面（テーパ面を設けていない部分の断面）の面積（装着前の圧縮等がされていない状態の断面積）をＡ１とし、図１５に示すように、インジェクター５０に設ける装着溝５１とシリンダーヘッド６０の内周表面によって形成される環状隙間部分の断面の断面積をＡ２とした場合に、
Ａ１÷Ａ２≦１
が成立するように設定している。
【００７８】
次に、図１６及び図１７を参照して、構成変形例を説明する。
【００７９】
図１０に示す例においてはテーパ面を多数（８個）設ける場合を示したが、要は、シールに用いる素材や使用条件等を考慮して、異常な変形がなければよい。
【００８０】
従って、図１６及び図１７に示すインジェクター用燃焼ガスシール３０ａのように、２箇所にのみテーパ面３１ａを形成し、ストッパ３２ａも２箇所のみとする構成としてもよい。
【００８１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、樹脂製であることから、騒音の発生を防止して防音効果の向上を図りつつ、燃焼ガスの圧力を受けて相手部材（インジェクター及びシリンダーヘッド）に対する面圧を大きくするため、長期にわたり安定したシール性能を発揮するため、シール性が向上する。
【００８２】
２００℃の耐熱性を有する樹脂材で構成すれば、高温下で使用されても劣化を防止できる。
【００８３】
燃焼ガス側の端面の全周にわたって、燃焼ガス側に開口する溝を設ければ、より一層シール性を向上できる。
【００８４】
燃焼ガス側の端面の内周側端縁に、全周にわたってテーパ面を設けることによっても、より一層シール性を向上できる。
【００８５】
燃焼ガス側の端面の内周側端縁に、周方向に間隔を空けて、複数のテーパ面を設ければ、より一層シール性を向上でき、かつ、異常変形を防止できるため、シール性を安定化できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るインジェクター用燃焼ガスシールの装着状態を示す模式的断面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係るインジェクター用燃焼ガスシールを取り付ける相手構造を示す模式的断面図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係るインジェクター用燃焼ガスシールの一部破断断面図である。
【図４】図１の一部拡大図である。
【図５】面圧の分布を説明する図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態に係るインジェクター用燃焼ガスシールの装着状態を示す模式的断面図である。
【図７】本発明の第３の実施の形態に係るインジェクター用燃焼ガスシールの装着状態を示す模式的断面図である。
【図８】本発明の第３の実施の形態に係るインジェクター用燃焼ガスシールの使用状態を示す模式的断面図である。
【図９】本発明の第３の実施の形態に係るインジェクター用燃焼ガスシールで考えられ得る不具合を示す模式的断面図である。
【図１０】本発明の第４の実施の形態に係るインジェクター用燃焼ガスシールの底面図である。
【図１１】図１０中ａａ’断面図である。
【図１２】本発明の実施の形態に係るインジェクター用燃焼ガスシールを取り付ける相手構造を示す模式的断面図である。
【図１３】本発明の第４の実施の形態に係るインジェクター用燃焼ガスシールの斜視図の一部である。
【図１４】本発明の第４の実施の形態に係るインジェクター用燃焼ガスシールの模式的断面図である。
【図１５】取付部の模式的断面図を示している。
【図１６】本発明の第４の実施の形態に係るインジェクター用燃焼ガスシールの構成変形例を示す底面図である。
【図１７】図１６中ａａ’断面図である。
【図１８】エンジンのシリンダーヘッドにインジェクターを取り付けた様子を示す概略構成図である。
【図１９】従来技術に係るインジェクター用燃焼ガスシールの説明図である。
【符号の説明】
１，１０，２０，３０  インジェクター用燃焼ガスシール
１ａ  燃焼ガス側端面
１１  溝
２１，３１  テーパ面
３２  ストッパ
５０  インジェクター
５１  装着溝
６０  シリンダーヘッド
【図１】
0004529321.tif 000002
【図２】
0004529321.tif 000003
【図３】
0004529321.tif 000004
【図４】
0004529321.tif 000005
【図５】
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【図６】
0004529321.tif 000007
【図７】
0004529321.tif 000008
【図８】
0004529321.tif 000009
【図９】
0004529321.tif 000010
【図１０】
0004529321.tif 000011
【図１１】
0004529321.tif 000012
【図１２】
0004529321.tif 000013
【図１３】
0004529321.tif 000014
【図１４】
0004529321.tif 000015
【図１５】
0004529321.tif 000016
【図１６】
0004529321.tif 000017
【図１７】
0004529321.tif 000018
【図１８】
0004529321.tif 000019
【図１９】
0004529321.tif 000020