JPH04214972A - チューブをハウジング部材に連結するためのシール及びその形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はシールに関し、より詳し
くは、チューブをハウジング部材に連結するための改良
された高圧液密シール及び該シールの形成方法に関する
。本発明のシールは、例えば、空気圧縮機（エアコンプ
レッサ）のシリンダヘッドに空気出口チューブを連結す
るのに適したものである。

【０００２】

【従来の技術】高圧液密連結部材をなすようにチューブ
をハウジング部材に連結することが必要な場合がある。 例えば、レシプロ・ピストン形空気圧縮機においては、
空気の出口チューブをシリンダヘッドに連結する必要が
ある。安全性の理由から、チューブと圧縮機のヘッドと
の間の連結部は、圧縮機の最大定格吐出圧力以上の空気
圧力に耐えることができなくてはならない。これまで、
チューブを圧縮機のシリンダヘッドに取り付けるのに圧
縮充填（ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎｆｉｌｌｉｎｇ）が用
いられている。標準の圧縮金具（ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏ
ｎ　ｆｉｔｔｉｎｇ）は、チューブ端に嵌合される黄銅
製のリングすなわちスリーブと、該スリーブと係合する
テーパ状の内面を備えた黄銅製のナットとで構成されて
いる。ナットをシリンダヘッドのねじ孔にねじ込むと、
ナットのテーパ状内面によりスリーブがチューブ内に圧
縮され、高圧に耐え得る液密シールが形成される。黄銅
製の圧縮リングすなわちスリーブをシリコンラバー製の
リングに代えた圧縮機もある。しかしながら、両形式の
圧縮金具は、製造及びシリンダヘッドへの装着に費用が
かかる。この場合、コストの大部分は、黄銅製の圧縮金
具のナットを受け入れるねじ孔をシリンダヘッドに形成
する必要があることによる。また、シリンダヘッドに圧
縮金具を固定するにも高い労働コストが必要になる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明によれば、チュ
ーブをハウジング部材に固定するための改良されたシー
ル、より詳しくは、圧縮空気出口チューブを空気圧縮機
のシリンダヘッドに固定するための改良されたシールが
提供される。また、本発明は、該シールを形成する方法
も提供する。シリンダヘッドは、該シリンダヘッドへの
ガスケットが固定された表面を有している。シリンダヘ
ッドにはほぼＤ形の開口部が形成されており、該開口部
の平らな側部はシリンダヘッドのガスケットに当接する
縁部に配置されている。溝すなわちスロットは開口部の
回りに延びており、開口部の平らな側部の両端部には拡
大角部が設けられている。一般に、シリンダヘッドは、
アルミニウムのような金属から鋳造される。Ｄ形の開口
部及びシールのスロットは、鋳造時にシリンダヘッドに
形成され、従ってチューブを取り付けるのに、ヘッドの
ドリル加工すなわち機械加工が不要であることは理解さ
れよう。

【０００４】

【課題を解決するための手段】シールはシリコンラバー
のような適当な弾性材料から成形され、全体として平ら
な形状を有している。また、シリンダヘッドの開口部内
に滑入できるように、丸い縁部を備えた形状になってい
る。シリンダヘッドとシリンダブロック（又は他の隣接
表面）との間でガスケットに当接するシールの縁部は平
らであり、かつシリンダヘッドのガスケット表面を超え
て突出している。シールは、空気チューブの端部を受け
入れるための、丸い縁部を備えた開口部を有している。 このシールの開口部は、チューブの直径より僅かに小さ
い直径を有している。チューブの端部に隣接して環状溝
が形成されており、該環状溝はシールを受け入れて該シ
ール内にチューブの端部を保持するようになっている。 圧縮機の組立てに際し、シールは、該シールがチューブ
の環状溝内に配置されるまで、単にチューブ上で摺動さ
れる。次に、シリンダブロックの開口部のスロット内に
シールを滑入し、シリンダヘッド及びガスケットをボル
トを介してシリンダブロックに固定する。シリンダヘッ
ドのボルトを締め付けると、シリンダヘッドのガスケッ
ト表面を超えて突出している過剰のシール材料がスロッ
ト内に押し込められ、シリンダヘッドとチューブとの間
に弾性のある高圧流体シールが形成される。また、シー
ルの平らな側部の両端部はきつくクランプされるため、
この平らな側部に沿ってシールが破壊されることが防止
される。本発明のシールは、チューブに生じる振動応力
（この振動応力により、これまで、チューブに金属疲労
がしばしば引き起こされた）を著しく低減させることが
できる。

【０００５】従って本発明の目的は、チューブをハウジ
ング部材に固定する改良された流体気密シール、及び該
シールの形成方法を提供することにある。

【０００６】

【実施例】本発明の他の目的及び利点は、以下の説明及
び添付図面から明らかになるであろう。第１図には、レ
シプロ・ピストン形圧縮機１０の一部が示されている。 圧縮機１０の図示の部分には、シリンダブロック１１、
ガスケット１２、シリンダヘッド１３、及び該シリンダ
ヘッド１３をシリンダブロック１１に固定する何本かの
ボルトのうちの１本のボルト１４が含まれている。尚、
ここでシリンダブロック１１と呼ぶ部分は、弁プレート
（図示せず）のような圧縮機の他の部品であってもよい
ということは理解されよう。シリンダヘッド１３には、
本発明によるシール１６で、圧縮空気出口チューブ１５
が弾性的に固定されている。シリンダヘッド１３は、ア
ルミニウム又はアルミニウム合金のような金属を鋳造し
たものが好ましい。チューブ１５を固定するためのＤ形
開口部１７が、シリンダヘッド１３の鋳造時において、
シリンダヘッド１３の所望の位置に形成される。

【０００７】シール１６は、第２図に示すようにスロッ
トすなわち溝１８内に配置される。このスロット１８は
、シリンダヘッド１３の鋳造時にシリンダヘッドの開口
部１７に形成されるため、付加的な機械加工は必要でな
い。スロット１８は変形したＤ形の形状を有している。 スロット１８は、円弧状部分１９と開放側部２０とを有
している。開放側部２０は、シリンダヘッド１３をシリ
ンダブロック１１に取り付けるときにガスケット１２に
当接するシリンダヘッド１３の表面２１と同一平面内に
ある。開口部１７がガスケット１２に当接する箇所にお
いて、シリンダヘッド１３は鋭い角部２２、２３を有し
ている。スロット１８は、開放角部２２、２３にそれぞ
れ隣接している拡大角部２４、２５を有している。 拡大角部２４は全体として矩形をなしており、ガスケッ
ト表面２１の平面にほぼ平行な頂部２６を有している。 拡大角部２４の頂部２６がスロット１８の円弧状部分１
９に結合する箇所には、アール（丸角部）２７が形成さ
れている。同様に、拡大角部２５も全体として矩形をな
しておりかつガスケット表面２１の平面にほぼ平行な頂
部２８を有している。また、拡大角部２５の頂部２８が
スロット１８の円弧状部分１９と結合する箇所にはアー
ル２９が形成されている。スロット１８の拡大角部２４
、２５の側部は、シリンダヘッド１３の表面３０により
閉じられている。

【０００８】シール１６は、適当なエラストマー材料か
ら成形（モールド）される。作動時にシリンダヘッドが
熱くなる空気圧縮機の場合には、シリコンラバーが好ま
しい材料である（これは、シリコンラバーの耐熱特性に
よる）。しかしながら、シール１６は、強度及び弾性に
ついての要求を満たし、作動環境に耐えることのできる
他の弾性材料で作ってもよいということは理解されよう
。

【０００９】シール１６の形状及びサイズは、シリンダ
ヘッドのスロット１８内に嵌入されかつ該スロット１８
を充満し、更に、シリンダヘッド１３のガスケット表面
２１の下にスロット１８から僅かに突出するように定め
られる。第３図〜第５図に、シール１６の詳細が示して
ある。シール１６は、丸縁部３１及び平縁部３２を備え
た全体としてＤ形の本体を有している。丸縁部３１が平
縁部３２に結合されるシール１６の両側には、全体とし
て矩形のタブ３３、３４が形成されており、これらのタ
ブ３３、３４は平縁部３２と同一の平面まで延びている
。シール１６は、丸縁部３１を円弧状部分１９内に配置
し、タブ３３を拡大スロットの角部２４内に配置しかつ
タブ３４を拡大スロットの角部２５内に配置したときに
、スロット１８の両側面内に滑入されて該両側面とぴっ
たり係合できる形状及びサイズを有している。タブ３３
、３４のそれぞれの頂面３５、３６及び丸縁部３１は、
第４図及び第５図に最も良く示すように、シール１６の
厚さの１／２に等しい半径で丸くなっている。チューブ
１５を受け入れるため、開口部３７がシール１６の中央
領域を貫通している。この開口部３７の直径は、チュー
ブ１５の直径よりも小さい。また、開口部３７の縁部も
、シール１６の厚さの１／２に等しい半径で丸くなって
いる。

【００１０】第６図には、チューブ１５の端部３８に隣
接した部分の詳細が示されている。端部３８から間隔を
隔てた位置において、チューブ１５には環状溝３９が形
成されている。この溝３９は、その断面形状でみたとき
、丸みを有しているのが好ましく、丸みの半径は、シー
ル１６の厚さの１／２と同じか、これより僅かに大きい
か或いは僅かに小さくすることができる。

【００１１】チューブシールを組み立てるには、シール
１６の開口部３７の縁部が環状溝３９と係合するまで、
チューブ１５の端部３８を開口部３７内に押し込む。チ
ューブ１５は、その溝３９によってシール１６の開口部
３７内に保持される。次に、シール１６及び該シール１
６に取り付けられたチューブ１５を、シリンダヘッド１
３の開口部１７のスロット１８内に挿入する。このとき
、シール１６の平縁部３２は、シリンダヘッド１３のガ
スケット表面２１に対して平行で、該ガスケット表面２
１の平面から僅かに突出した状態になる。シリンダヘッ
ド１３及びガスケット１２がシリンダブロック１１に固
定されると、シール１６の突出した部分の材料が圧縮さ
れ、第７図に示すように、チューブ１５とシリンダヘッ
ド１３とガスケット１２との間に液密シールが形成され
る。シール１６のタブ３３、３４は、拡大スロットの角
部２４、２５内できつくクランプされるため、シール１
６は、開放角部２２、２３の箇所及び平縁部３２の箇所
が強化される。タブ３３、３４が設けられていないと、
チューブ１５に作用する捩り力又は過剰の空気圧力によ
り、角部２２、２３の一方又は両方において、シール１
６がスロット１８及びガスケット１２から外れてしまう
。シール１６の平縁部３２はスロットすなわち溝内に保
持されておらず、単にガスケット１２と平面的に接触し
ているに過ぎないため、タブ３３、３４が設けられてい
ないとシール１６が破損する危険性が大きくなる。 スロット１８の隣接表面からシール１６が僅かでも外れ
てしまうと、シールが壊れてしまうであろう。

【００１２】

【発明の効果】シール１６は、チューブをハウジング部
材に連結するための従来の剛体の圧縮金具に比べ幾つか
の長所を有しており、例えば、シールの弾性により、チ
ューブ１５に伝達される振動を低減することができる。 このため、騒音を低減でき、かつ、最終的にはチューブ
１５の破壊を招くことにもなる金属疲労を低減すること
もできる。本発明のシールは、シリンダヘッド１３の鋳
造開口部内に嵌着されるものであり、従来技術によるシ
ールのようにドリル加工やねじ加工をする必要はない。 また、本発明によるシールの新規な設計により、シリン
ダヘッド１３に鋳造により形成されたＤ形開口部とこれ
に隣接する平らなシリンダヘッドガスケットとの間に有
効なシールを得ることができる。

【００１３】以上、本発明のシールについて、空気出口
チューブを空気圧縮機のシリンダヘッドに取り付ける場
合を説明したが、本発明は、任意のハウジング（すなわ
ち第１部材）が第２部材の表面に固定される箇所に隣接
して、チューブを第１部材に取り付ける方法及び構造の
両方を含むものであることが理解されよう。また、シー
ル及び圧縮機の分野における当業者には、本発明の上記
好ましい実施例について、本発明の精神及び範囲から逸
脱することなくして種々の変更をなし得ることが理解さ
れよう。

【図面の簡単な説明】

【図１】パイプと空気圧縮機のヘッドとの間に空気気密
シールを形成する本発明のシールを示す部分的斜視図で
ある。

【図２】シリンダヘッドの溝状シールスロットを通る部
分断面図である。

【図３】本発明によるシールの側面図である。

【図４】第３図のシールの端面図である。

【図５】第３図の５−５線に沿う本発明のシールの断面
図である。

【図６】第３図のシールを保持する溝を示すチューブの
端部の部分側面図である。

【図７】第１図の７−７線に沿う部分断面図である。

【符号の説明】

１０　　レシプロ・ピストン形圧縮機 １１　　シリンダブロック １２　　ガスケット １３　　シリンダヘッド １４　　ボルト １５　　圧縮空気出口チューブ １６　　シール １７　　Ｄ形開口部 １８　　スロット（溝） １９　　円弧状部分 ２０　　開放側部 ２１　　シリンダヘッドのガスケット面２２、２３　　
開放角部 ２４、２５　　拡大角部 ２６　　頂部 ２７　　アール（丸角部） ２８　　頂部 ２９　　アール（丸角部） ３１　　丸縁部 ３２　　平縁部 ３３、３４　　タブ ３５、３６　　頂面 ３７　　開口部 ３８　　チューブの端部 ３９　　環状溝

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　ハウジング部材の縁部が第２部材に取
   り付けられる箇所に隣接する箇所で、チューブの端部を
   前記ハウジング部材に連結するためのシールにおいて、
   前記縁部に隣接して前記ハウジング部材に設けられた開
   口部を有し、該開口部は、前記縁部に開放側部を有し、
   更に、前記ハウジング部材の開口部の回りで延びている
   溝を有し、該溝は前記開放側部に隣接した拡大角部を備
   え、前記開口部を閉じる圧縮された弾性シールを有し、
   該シールが前記溝を充満し、前記チューブの前記端部に
   隣接して設けられた環状溝と、前記シールに設けられた
   開口部とを更に有し、前記チューブは前記シールの開口
   部を貫通し、前記圧縮されたシールが前記チューブの環
   状溝と弾性的に係合していることを特徴とするシール。
2. 【請求項２】　　前記シールが、前記ハウジング部材の
   開口部の前記開放側部に沿って前記第２部材と係合する
   縁部と、該縁部の両端部に設けられたタブとを備えてお
   り、該タブが、前記拡大された溝の角部を充満しかつ前
   記第２部材により前記角部内にクランプされることを特
   徴とする請求項１に記載のシール。
3. 【請求項３】　　前記拡大された溝の角部及び前記タブ
   が全体として矩形状をなしていることを特徴とする請求
   項２に記載のシール。
4. 【請求項４】　　前記ハウジング部材の溝は、前記両拡
   大角部の間の中間部分が全体として円弧状をなしており
   かつ丸い横断面形状を有していることを特徴とする請求
   項３に記載のシール。
5. 【請求項５】　　前記ハウジング部材の溝が、前記中間
   部分と前記拡大された溝の角部との間で丸くなっている
   ことを特徴とする請求項４に記載のシール。
6. 【請求項６】　　前記ハウジング部材の開口部が、前記
   縁部に沿って延びている平らな側部を備えた全体として
   Ｄ形をなしていることを特徴とする請求項１に記載のシ
   ール。
7. 【請求項７】　　前記シールが弾性シリコンラバーで形
   成されていることを特徴とする請求項１に記載のシール
   。
8. 【請求項８】　　チューブの端部を第１部材に取り付け
   るための方法において、 ａ）前記第１部材に開口部を形成し、該開口部は、前記
   第１部材が第２部材に固定される表面に配置された開放
   側部を備えており、 ｂ）前記開口部の回りに延びる溝を前記第１部材に形成
   し、該溝は前記開放側部に隣接した拡大角部を備えてお
   り、 ｃ）前記チューブの端部に隣接して前記チューブに環状
   溝を形成し、該環状溝は前記チューブの直径より小さい
   直径を有しており、 ｄ）前記第１部材の溝内に嵌入されて該溝と係合するエ
   ラストマーシールを形成し、前記シールは、該シールが
   前記第１部材の溝内に配置されたときに前記開放側部か
   ら突出する縁部を備えており、前記シールは前記拡大角
   部内に受け入れられるタブを備えており、前記シールは
   、該チューブの直径より小さい直径のチューブ開口部を
   備えており、 ｅ）前記チューブの端部を前記シールの開口部に挿通し
   て前記シールを前記チューブの環状溝内に配置し、ｆ）
   前記シールを前記第１部材の溝内に配置し、ｇ）前記第
   １部材を前記第２部材に固定し、該第２部材が、前記突
   出しているシールの縁部を前記第１部材の開口部内に押
   し込み、前記タブを前記第１部材と前記第２部材との間
   でクランプして、前記第１部材の開口部の前記開放側部
   に沿って前記シールを維持することを特徴とするチュー
   ブの端部を第１部材に取り付ける方法。
9. 【請求項９】　　前記第１部材が鋳造により形成され、
   前記第１部材の開口部及び前記第１部材の溝は、前記第
   １部材が鋳造されるときに形成されることを特徴とする
   請求項８に記載の方法。