CN103562604A - 密封构造 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种密封构造，其将垫圈（3）安装在设于两构件（1、2）中的一个构件（1）的被密封面（1a）的槽部（10）中，将所述两构件（1、2）间密封，其特征在于，所述槽部（10）具备第一槽部（11）和第二槽部（12），第一槽部（11）在深度方向F里侧形成，第二槽部（12）在所述槽部（10）的开口侧与所述第一槽部（11）相比宽度更宽，并且大致平行地形成有相对的两内壁（12a、12a），所述垫圈（3）具备垫圈主体部（30）以及突出部（32），该垫圈主体部（30）具有插入到所述第一槽部（11）的插入部（31），该突出部（32）与该垫圈主体部（30）相比宽度尺寸更大，并且具有与另一个构件（3）的被密封面（2a）相对的曲面部（32a），所述突出部（32）的最大宽度尺寸（B）大于所述第一槽部（11）的宽度尺寸（L1），小于所述第二槽部（12）的宽度尺寸（L2）。

Description

密封构造

技术领域

本发明涉及例如经由垫圈将内燃机中的气缸盖与进气歧管之间、或者气缸盖与气缸盖罩之间密封的密封构造。

背景技术

长久以来，提出了各种经由垫圈将上述那样的两构件之间密封的密封构造，例如，举出了以下的专利文献1。

在专利文献1中，公开有制动器液压控制装置中的收纳电磁控制阀的螺线管驱动机构部的外壳中的密封构造。

在该密封构造中，在构成外壳的第一构成单元的组装密封面侧形成环状密封槽，该环状密封槽具有底部侧的宽度窄的槽部与开口部侧的宽度宽的槽部。另一方面，安装于该环状密封槽的环状密封构件成为与该环状密封槽的深度相比长度方向较长的剖面大致椭圆状的形状。然后，在将环状密封构件安装于环状密封槽的状态下，在向第一构成单元组装第二构成单元时，环状密封构件以压缩状态填充到宽度窄的槽部，并且环状密封构件中的与环状密封槽的开口边缘部相比突出的前端挤压部被收纳于宽度宽的槽部。由此，能够防止组装时的环状密封构件的歪斜，并且防止第一构成单元以及第二构成单元间的环状密封构件的卡住。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2001－263496号公报

发明内容

发明要解决的课题

然而，在专利文献1所公开的密封构造的情况下，环状密封构件与宽度窄的槽部的内壁发生干涉的范围增大，因此例如在因受热而使两构件中的任一个产生热变形的情况下，预料到会产生下述那样的问题。即，在向两构件间组装环状密封构件之后，施加热量，若两构件中的任一个产生热变形则两构件间的密封面间隔要增大。此时，若像上述那样环状密封构件对宽度窄的槽部的内壁的干涉范围较大，则在密封构件与宽度窄的槽部的内壁之间产生的摩擦阻力也增大，因此环状密封构件难以追随密封面的间隔的变动而发生弹性变形，使密封面间的密封性降低。另外，也想过为了减小环状密封构件对宽度窄的槽部的内壁的干涉范围而减小宽度窄的槽部的深度的方法。然而，在这种情况下，环状密封构件中的与上述宽度窄的槽部相比突出的部分的比例增大，随之在宽度窄的槽部的内壁难以限制环状密封构件的倾斜。因此，在组装第一构成单元与第二构成单元时，预料到会在组装环状密封构件时变得容易歪斜。

本发明是鉴于上述情况做成的，其目的在于，提供一种能够在两构件的组装时抑制垫圈歪斜、而且即使在两构件中的至少一个产生热变形的情况下也能够维持密封性的密封构造。

用于解决课题的手段

本发明的密封构造将垫圈安装在设于两构件中的一个构件的被密封面的槽部中，将所述两构件间密封，其中，上述槽部具备第一槽部和第二槽部，第一槽部在深度方向里侧形成，上述第二槽部在上述槽部的开口侧与上述第一槽部相比宽度更宽，并且大致平行地形成有相对的两内壁，上述垫圈具备垫圈主体部以及突出部，该垫圈主体部具有向上述第一槽部插入的插入部，该突出部与该垫圈主体部相比宽度尺寸（沿着与槽部的深度方向正交的方向上的尺寸）较大，并且具有与所述两构件中另一个构件的被密封面相对的曲面部，上述突出部的最大宽度尺寸（同上）大于上述第一槽部的宽度尺寸（同上），小于上述第二槽部的宽度尺寸（同上）。

根据本发明，在向一个构件的槽部安装垫圈时，将垫圈主体部的插入部插入到第一槽部。若以使该垫圈被夹在中间而将各个被密封面密封的方式组装两构件，则垫圈在上述深度方向上被压缩，随着上述插入部朝向宽度方向的膨胀化而变形，与第一槽部的底壁弹性接触。这样，在组装两构件时，即使插入部要歪斜，也会与第一槽部的开口边缘部或者内壁接触来防止歪斜。另外，垫圈具有最大宽度尺寸大于垫圈主体部的宽度尺寸的突出部，因此在上述组装时，随着该突出部朝向宽度方向的膨胀化而变形。而且，此时，即使垫圈要歪斜，通过使突出部与第二槽部的开口边缘部或者内壁接触来防止歪斜。这样，在组装两构件时，垫圈在第一槽部以及第二槽部都被防止歪斜，因此无论第一槽部以及第二槽部的深度尺寸使垫圈都难以歪斜。而且，上述突出部的最大宽度尺寸大于垫圈主体部的宽度尺寸以及上述第一槽部的宽度尺寸，小于上述第二槽部的宽度尺寸，因此垫圈主体部自身与第二槽部的内壁非接触或者以较小的力来弹性接触。因而，垫圈与槽部的内壁的干涉范围不会达到垫圈的整体，因此与槽部的内壁之间产生的摩擦阻力不大。因此，即使例如使两构件中的至少一个热变形而改变两构件的被密封面的间隔，垫圈也能够利用其恢复弹力来追随被密封面间的变动而发生弹性变形，维持与突出部相对的被密封面与突出部之间的弹性接触状态。由此，维持密封性。另外，由于将突出部的与上述被密封面相对的部分设为曲面部，因此使组装开始时的该曲面部与被密封面的接触从线接触状态转移至宽广的接触状态。因此，两构件的组装时的压缩力向曲面部分散施加，与曲率半径较小的结构相比，针对垫圈主体的压缩力的集中程度较小。因而，即使要在两构件的被密封面没有变得平行的状态下组装两构件，也可以使垫圈要歪斜的方向上的力变小。换句话说，即使将两构件倾斜组装，也难以产生垫圈的歪斜。

在本发明的密封构造中，上述插入部也可以形成为宽度朝向前侧逐渐变小的前端尖细形状。根据该构造，在向第一槽部插入有插入部而处于压缩状态时，第一槽部不易形成填充过多，能够不易产生插入部的压缩阻碍。

在本发明的密封构造中，上述两构件中的至少一个也可以是树脂材料制。树脂材料制的构件容易因热量引起变形，但如上所述，即使发生热变形而使两构件的被密封面的间隔变动，垫圈也会追随该变动而弹性变形且维持被密封面的密封性。特别是，若在两构件中的一个构件大多为树脂材料制的上述气缸盖与进气歧管之间、或者气缸盖与气缸盖罩之间，应用本发明的密封构造，则即使因热变形也不会降低密封性。因而，本发明在应用于气缸盖与进气歧管之间、或者气缸盖与气缸盖罩之间的情况下更加有效。

在本发明的密封构造中，也可以使上述垫圈主体部的高度尺寸（沿着槽部的深度方向的尺寸）大于上述突出部的高度尺寸（同上）。通过设为这样的尺寸关系，垫圈整体中的垫圈主体部的比例增大，垫圈相对于槽部的内壁的干涉范围相对变小。由此，垫圈进一步追随由上述热变形引起的两构件的被密封面的间隔变动而变得容易弹性变形。特别是，在对至少一个由合成树脂那样的容易产生热变形的材料构成的两构件间进行密封的情况下更加有效。

在本发明的密封构造中，上述垫圈主体部的宽度尺寸也可以小于上述第一槽部的宽度尺寸。利用这样的尺寸关系，使垫圈主体部的插入部顺畅地插入第一槽部。

发明效果

根据本发明的密封构造，在两构件的组装时能够抑制垫圈歪斜，而且即使在两构件中的至少一个发生热变形的情况下也能够维持密封性。

附图说明

图1是表示适用本发明的密封构造的密封对象的两构件的紧固状态的主要部分的剖视图。

图2是图1中的Z部的放大剖视图，是表示用于该密封构造的垫圈的一实施方式，表示将该垫圈配置在两构件间的状态的图。

图3是表示通过将该实施方式的垫圈介于之间并将两构件紧固而组装构成的密封构造的剖视图。

图4是该实施方式的垫圈的局部剖切立体图。

图5是表示使用该垫圈并使两构件倾斜组装时的垫圈的压缩过程的状态的剖视图。

图6是表示使用作为比较例的垫圈、使两构件倾斜组装时的垫圈的压缩过程的状态的剖视图。

图7是其他实施方式的垫圈的部分剖切立体图。

具体实施方式

以下，基于附图对本发明的实施方式进行说明。图1～图3表示经由垫圈3对内燃机中的进气歧管（一个构件）1与气缸盖（另一个构件）2之间进行密封的密封构造。进气歧管1由合成树脂的成型件构成，在该进气歧管1的被密封面1a上凹设有用于安装垫圈3的槽部10。被密封面1a形成为环状，槽部10沿着环状的被密封面1a的周向而凹设为环状。槽部10具备第一槽部11与第二槽部12，该第一槽部11在深度方向（与被密封面1a正交的方向）F的里侧形成，该第二槽部12在第一槽部11的开口侧比该第一槽部11宽度宽，并且大致平行地形成有相对的内壁12a、12a。如图2所示，第二槽部12形成为其宽度尺寸L2大于第一槽部11的宽度尺寸L1，且与第一槽部11经由台阶部13连续。第一槽部11以及第二槽部12形成为相对于沿着上述深度方向F的中心线而线对称。

垫圈3由基于FKM、NBR、H－NBR、EPDM、CR、ACM、AEM、VMQ以及FVMQ等橡胶材料的加硫成型件来构成，为了能够填入上述环状的槽部10而形成为环状。如图4所示，该垫圈3具备：垫圈主体部30，其具有向上述第一槽部11插入的插入部31；以及突出部32，其宽度尺寸大于该垫圈主体部30，且具有与气缸盖2的被密封面2a相对的曲面部32a。垫圈主体部30由剖面形状为长方形的部分以及在其长度方向一端侧形成为宽度向前侧逐渐变小的前端尖细（山形锥形状）的上述插入部31构成。另外，在垫圈主体部30的长度方向另一端侧，一体地形成有最大宽度尺寸B大于该垫圈主体部30的宽度尺寸（短边方向尺寸）A的上述突出部32。图例的突出部32被设成剖面形状为圆形，上述最大宽度尺寸B大致相当于该圆形的突出部32的直径。

垫圈主体部30的宽度尺寸A被设为小于上述第一槽部11的宽度尺寸（与上述深度方向F正交的方向的宽度）L1，并且突出部32的最大宽度尺寸B被设定为大于第一槽部11的宽度尺寸L1且小于第二槽部12的宽度尺寸（同上）L2。另外，包含插入部31的垫圈主体部30的高度（沿着上述深度方向F的高度）H1被设为大于突出部32的高度（同上）H2。另外，垫圈主体部30的高度H1被设为小于槽部10的深度F0，垫圈3的整体高度H1＋H2被设为大于槽部10的深度F0。在垫圈主体部30中的与上述插入部31连续的部分的两外侧部，沿着其周向，每隔适当间隔突出设置有多个防脱突起33。如后所述，该防脱突起33的位置以及突出高度被设定为使得当上述插入部31插入第一槽部11时，防脱突起33能够以压缩状态与第一槽部11的开口边缘部11b、11b附近的内壁11a、11a弹性接触。

接下来，说明使上述垫圈3介于进气歧管1以及气缸盖2的各被密封面1a、2a之间，构成对该两构件1、2间进行密封的密封构造的要领。首先，如图2所示，将垫圈3的插入部31插入到在进气歧管1的被密封面1a形成的槽部10的第一槽部11。该插入以如下方式进行：在将形成于垫圈主体部30的两外侧部的防脱突起33向垫圈主体部30的宽度方向中心部压缩的同时，使插入部31的顶部与第一槽部11的底壁11c抵接或者靠近。由此，完成垫圈3相对于槽部10的安装。这样，在通过将插入部31插入到第一槽部11而使垫圈3安装于槽部10的状态下，防脱突起33通过压缩反作用力与第一槽部11的两内壁11a、11a顶靠地弹性接触。因而，即使进气歧管1的被密封面1a朝向下方，利用该防脱突起33的顶靠这样的弹性接触力，也可以使垫圈3不脱落而稳定地保持于槽部10。

接下来，如图2所示，将在槽部10安装了垫圈3的进气歧管1以其被密封面1a朝向下方的方式，放在气缸盖2的被密封面2a之上，通过螺栓4的紧固，由此将进气歧管1组装于气缸盖2。在由螺栓4进行的紧固过程中，垫圈3沿着上述深度方向F被压缩，伴随该压缩，使垫圈3的各部位在宽度方向上膨胀化地弹性变形。在插入部31处，由于被设为宽度朝向前侧逐渐变小的山形锥形状，因此在垫圈3的压缩前在第一槽部11确保空间部，垫圈3以若被压缩则填满第一槽部11的空间部的方式进行弹性变形。因此，垫圈3即使在被压缩的状态下也不会造成第一槽部11填充过多，如图3所示，插入部31均匀且不产生压缩阻碍地填充在第一槽部11内。另外，在紧固过程中，即使插入部31要歪斜，也与第一槽部11的开口边缘部11b或者开口边缘部11b的附近内壁11a抵接，防止进一步的歪斜。

另外，在垫圈主体部30以及突出部32也发生弹性变形，使得与向上述深度方向F的压缩相伴地在宽度方向上膨胀化，填满第二槽部12的空间部。在这种情况下，由于突出部32的最大宽度尺寸B大于垫圈主体部30的宽度尺寸A，因此垫圈主体部30的两侧部如图3所示与两内壁12a、12a非接触或者以较小的力弹性接触。并且，在紧固过程中，即使垫圈主体部30以及突出部32要歪斜，也可以使突出部32与第二槽部12的开口边缘部12b或者开口边缘部12b的附近内壁12a抵接，防止进一步的歪斜。

如图1以及图3所示，在进气歧管1以及气缸盖2组装为规定的紧固合体状态时，垫圈3处于被压缩在槽部10内的状态。在该压缩状态下，垫圈主体部30的包含插入部31的一端侧部分与第一槽部11的内壁11a以及底壁11c弹性接触，而且突出部32与第二槽部12的内壁12a以及气缸盖2的被密封面2a弹性接触。由此，进气歧管1以及气缸盖2的被密封面1a、2a被密封，并且能够抑制使垫圈3膨润（劣化）的介质（例如燃料等）进入到槽部10内。而且，由于包含进气歧管1的内燃机在高温的环境下使用，因此在如图例那样进气歧管1由合成树脂的成型件构成的情况下，容易引起热变形。由于该热变形，由各螺栓4进行的相邻紧固部间的进气歧管1的被密封面1a脱离，被密封面1a、2a的间隔要扩大。然而，由于垫圈主体部30与第二槽部12的两内壁12a、12a非接触或者以较小的力弹性接触，因此垫圈3与槽部10的内壁的干涉范围如图3的网状线所示，没有达到垫圈3的整体。垫圈3因被压缩而产生沿着深度方向F的恢复弹力，在垫圈3与第二槽部12的内壁12a之间产生的摩擦阻力小于垫圈3的恢复弹力，因此伴随被密封面1a、2a的间隔的扩大，突出部32以向被密封面2a侧膨出的方式弹性变形。由此，突出部32的下表面部（曲面部）32a相对于被密封面2a的弹性接触状态恒定地被维持，即使进气歧管1发生热变形，也不会降低与气缸盖2之间的密封性。

在经由上述垫圈3的进气歧管1以及气缸盖2的组装时，有时存在两被密封面1a、2a非平行而进行，所谓倾斜组装的情况。在这种情况下，从被密封面2a受到的紧固力的方向（与被密封面2a垂直的方向）没有沿着上述深度方向F。图5表示这样的倾斜组装时的垫圈3的压缩过程的状态。如图5的双点划线所示，当气缸盖2的被密封面2a以相对于进气歧管1的被密封面1a倾斜的状态开始紧固时，垫圈3在与被密封面2a接触的接触部分承受箭头X方向的紧固力。该紧固力的方向X没有沿着上述深度方向F，因此作为要使垫圈3倾倒的力发挥作用。在紧固最初，垫圈3中的突出部32的曲面部32a与被密封面2a以线接触状态接触，但由于曲面部32a的曲率半径较大，因此利用伴随紧固的开始的突出部32的压缩，不久就转移成面接触状态。因此，上述紧固力在面接触部分分散，实际上将要使垫圈3倾倒的力分散，由此，即使倾斜组装也会实施由紧固进行的压缩而不会产生垫圈3的歪斜。

与此相对，在图6所示的比较例中，垫圈3′与被密封面2a抵接的部分32′被做成曲率半径较小的曲面部。因此，在紧固过程中与被密封面2a抵接的部分32′的从线接触状态向面接触状态的转移程度较小，因而，上述箭头X方向的紧固力相对于垫圈3′集中，作为要使垫圈3′倾倒的较大的力而发挥作用。其结果是，如图6的实线所示，垫圈3′在紧固过程中容易产生向槽部10内倒入这样的情况。

图7表示适用于本发明的密封构造的垫圈的其他实施方式。该实施方式的垫圈3的突出部32的形状与上述的实施方式不同。突出部32的剖面形状呈倒D字形状，其最大宽度尺寸B被做成大于垫圈主体部30的宽度尺寸A，在与气缸盖2的被密封面2a相对一侧具有与上述实施方式的例子相比曲率半径较大的曲面部32a。这种形状的突出部32也实现与上述相同的功能。特别是，由于曲面部32a的曲率半径较大，对倾斜组装时的垫圈3的歪斜的担忧变得更少。垫圈3的其它结构与上述相同，因此在共用部分上标注相同的附图标记，并省略其说明。

需要说明的是，垫圈3的插入部31的形状并不限于图例那样的前端尖细的情况，例如，也可以形成为与垫圈主体部30相同地剖面形状为长方形，此外，也可以在其一端侧设置突条。另外，可以使垫圈主体部30的高度H1与突出部32的高度H2变得相等地形成垫圈3，也可以使突出部32的高度H2变得大于垫圈主体部30的高度H1地形成垫圈3。另外，只要是形成为当垫圈3被压缩时不会在第一槽部11中填充过多的形状，则也可以使垫圈主体部30的宽度尺寸A与第一槽部11的宽度尺寸L1相等、或者稍微大于第一槽部11的宽度尺寸L1地设定垫圈主体部30的宽度尺寸A。即使是这种形状的垫圈3，通过使垫圈主体部30在宽度方向上压缩，也能够插入到第一槽部11。另外，在上述实施方式中，对两构件1、2为进气歧管以及气缸盖的例子进行了叙述，但本发明的密封构造并不局限于此，也可以用于气缸盖罩以及气缸盖间的密封构造、水泵外壳及其安装部间的密封构造、油盘及其安装部间的密封构造等其它的两构件间的密封构造。另外，例示有作为一个构件1的进气歧管由合成树脂的成型件构成的情况，但也可以使两构件1、2皆为金属制、或者合成树脂制。此外，设置防脱突起33的垫圈3的部位可以变更，并不限定于图4的例子。例如也可以将防脱突起33设置在垫圈主体部30中的插入部31以外的部分、具体来说将防脱突起33设置在与第二槽部12的内壁12a相对的垫圈主体部30的侧面。在这种情况下，防脱突起33与第二槽部12的两内壁12a、12a弹性接触，防止垫圈3脱落。另外，防脱突起33在实现安装于槽部10的垫圈3的稳定性的方面上是有效的，但在本发明的密封构造中，该结构并非是必需的。

附图标记说明：

1    进气歧管（一个构件）

1a   被密封面

10   槽部

11   第一槽部

12   第二槽部

12a  内壁

2    气缸盖（另一个构件）

2a   被密封面

3    垫圈

30   垫圈主体部

31   插入部

32   突出部

32a  曲面部

A    垫圈主体部的宽度尺寸

B    突出部的最大宽度尺寸

F    深度方向

L1   第一槽部的宽度尺寸

L2   第二槽部的宽度尺寸

H1   垫圈主体部的高度尺寸

H2   突出部的高度尺寸

Claims (5)

1.一种密封构造，该密封构造将垫圈安装在设于两构件中的一个构件的被密封面的槽部中，将所述两构件间密封，其特征在于，

所述槽部具备第一槽部和第二槽部，所述第一槽部在深度方向里侧形成，所述第二槽部在所述槽部的开口侧与所述第一槽部相比宽度更宽，并且大致平行地形成有相对的两内壁，

所述垫圈具备垫圈主体部以及突出部，所述垫圈主体部具有向所述第一槽部插入的插入部，所述突出部与该垫圈主体部相比宽度尺寸更大，并且具有与所述两构件中的另一个构件的被密封面相对的曲面部，

所述突出部的最大宽度尺寸大于所述第一槽部的宽度尺寸，小于所述第二槽部的宽度尺寸。

2.根据权利要求1所述的密封构造，其特征在于，

所述插入部形成为宽度朝向前侧逐渐变小的前端尖细形状。

3.根据权利要求1或2所述的密封构造，其特征在于，

所述两构件中的至少一个为树脂材料制。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的密封构造，其特征在于，

所述垫圈主体部的高度尺寸大于所述突出部的高度尺寸。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的密封构造，其特征在于，

所述垫圈主体部的宽度尺寸小于所述第一槽部的宽度尺寸。

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