JP2009264415A - バルブステムシールの装着構造 - Google Patents

Abstract

【課題】装着性を悪化させることなく、背圧による移動や抜けを有効に防止することの可能なバルブステムシールの装着構造を提供する。
【解決手段】バルブガイド５の外周に装着される筒状基部１１と、その端部から延在され、バルブステム４の外周面に摺動可能に密接されるシールリップ１２を備えるバルブステムシール１において、筒状基部１１の内周面に、円周方向へ延びる担持突条１５及び複数の係合突条１６が形成され、担持突条１５がバルブガイド５の外周面に適当なつぶし代をもって密嵌され、各係合突条１６が、前記バルブガイド５の外周面に形成された円周方向へ延びる複数の係合溝５１に、バルブガイド５からの抜け方向に対しては抵抗が大きく、挿入方向に対しては抵抗が小さくなる断面形状をもって係合される。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えばエンジンの吸・排気バルブのバルブステムと、これを軸方向移動自在に支持するバルブステムガイドとの間を密封するバルブステムシールの装着構造に関するものである。

エンジンの吸・排気バルブのバルブステムと、これを軸方向移動自在に支持するバルブステムガイドとの間は、バルブステムシールによって密封されている。図５は、従来のバルブステムシールを設けたエンジンの排気バルブを示す断面図、図６は、従来のバルブステムシールを示す断面図である。

図５において、参照符号１０１はシリンダヘッド、１０２はシリンダヘッド１０１に形成された排気ポート、１０３は排気ポート１０２を開閉するバルブ、１０４はバルブ１０３から延びるバルブステム、１０５はバルブステム１０４を軸方向移動自在に支持するバルブガイド、１０６はバルブステム１０４を介してバルブ１０３を閉弁方向へ付勢するスプリング、１０７は、バルブステム１０４の上端に設けられたリフタ１０８に接触されると共に、カムシャフト１０７ａによって１回転する度に、スプリング１０６の付勢力に抗してバルブ１０３を開弁方向へ押し下げるカムである。バルブガイド１０５には、バルブステムシール１１０が装着されている。

詳しくは、バルブステムシール１１０は、図６に示されるように、バルブガイド１０５の上部外周面に密嵌される筒状基部１１１と、その上端から延在され、バルブステム１０４の外周面に摺動可能に密接されるシールリップ１１２と、筒状基部１１１に埋設された補強スリーブ１１３とからなるものであって、バルブガイド１０５の上側に形成された油室１０９内のエンジンオイルが、バルブステム１０４の外周面とバルブガイド１０５の内周面との隙間Ｇへ流入するのを制限するものである。言い換えれば、隙間Ｇへ適量のエンジンオイルが流入するのを許容することによって、バルブステム１０４とバルブガイド１０５との間の潤滑を図ると共に、吸気又は排気ポート１０２に設けたバルブシート１０２ａとこれに接離するバルブ１０３の摩耗の抑制を図っている（例えば特許文献１参照）。
実開平６−４０３０４号公報

ここで、近年、自動車用エンジンには、高出力化を図るために過給圧装置が装着されたり、あるいはトラック等の車両では、エネルギの有効利用を図るため、例えば長い坂を下る時の補助ブレーキとして排気ブレーキが装着されることがあるが、この場合、排気ポート１０２における排気ガスの圧力（背圧）が上昇する。そして、この背圧がバルブステム１０４とバルブガイド１０５の隙間Ｇを介してバルブステムシール１１０のシールリップ１１２に負荷された場合、このシールリップ１１２の内周が広がり、油室１０９から隙間Ｇ側へ通過するエンジンオイルの流量が大きく変化してしまうおそれがある。したがって、このような条件で使用されるバルブステムシール１１０においては、シールリップ１１２に背圧が負荷されるのを防止するための背圧リップ１１４が設けられる。

一方で、バルブステムシールには組付性の容易さも求められており、図６に示される形状では筒状基部１１１とバルブガイド１０５の接触幅が大きく、組付に不利である。この対策としては、図６に破線で示されるように、筒状基部１１１の内周面に環状の嵌合突起１１１ａを形成し、この嵌合突起１１１ａを、バルブガイド１０５の外周面に形成した環状の溝内に密接嵌合させることが有効である。

ところが、背圧リップ１１４を設けたバルブステムシール１１０は、この背圧リップ１１４に作用する背圧によって上方へ移動したり、あるいはバルブガイド１０５から上方へ抜け出してしまうおそれがある。このとき、上述のような嵌合突起１１１ａと環状の溝との嵌合形状による抜け止め構造では、シール移動に対する抑制力が弱く、嵌合突起１１１ａが損傷を受け、シールが脱落するおそれがあった。

本発明は、以上のような点に鑑みてなされたものであって、その技術的課題とするところは、装着性を悪化させることなく、背圧による移動や抜けを有効に防止することの可能なバルブステムシールの装着構造を提供することにある。

上述した技術的課題を有効に解決するための手段として、本発明に係るバルブステムシールの装着構造は、バルブガイドの外周に装着される筒状基部と、この筒状基部の端部から延在され、前記バルブガイドに挿通されたバルブステムの外周面に摺動可能に密接されるシールリップを備えるバルブステムシールにおいて、前記筒状基部の内周面に、円周方向へ延びる担持突条及び複数の係合突条が形成され、前記担持突条が前記バルブガイドの外周面に適当なつぶし代をもって密嵌され、前記各係合突条が、前記バルブガイドの外周面に形成された円周方向へ延びる複数の係合溝に、前記バルブガイドからの抜け方向に対しては抵抗が大きく、挿入方向に対しては抵抗が小さくなる断面形状をもって係合されるものである。

上記構成において、バルブステムシールの筒状基部の内周面に形成された担持突条は、バルブガイドの外周面に適当なつぶし代をもって密嵌されることによって、筒状基部をバルブガイドの外周面にしっかり担持すると共に、筒状基部とバルブガイドとの間を密封する。また、筒状基部の内周面に形成された複数の係合突条は、バルブガイドの外周面に形成された複数の係合溝に、バルブガイドからの抜け方向に対しては抵抗が大きくなる断面形状をもって係合されるため、バルブステムシールをバルブガイドに対して有効に抜け止めすることができる。そして、挿入方向に対しては抵抗が小さく、しかも担持突条をバルブガイドの外周面に密嵌させるようになっているので、係合突条を係合溝に密嵌させる形状にする必要はないから、筒状基部をバルブガイドの外周面へ圧入する過程で係合突条が大きく押し広げられず、圧入抵抗を小さくすることができる。

本発明に係るバルブステムシールの装着構造によれば、背圧等によってバルブステムシールがバルブガイドからの抜け方向へ移動したり脱落するのを有効に防止することができ、しかもバルブガイドの外周面へ圧入する際の圧入抵抗を小さくして、装着性を向上することができる。

以下、本発明に係るバルブステムシールの装着構造の好ましい実施の形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明のバルブステムシールの装着構造を適用したエンジンの排気バルブを示す断面図、図２は、本発明のバルブステムシールの装着構造を示す断面図、図３は、バルブステムシールの未装着状態を示す断面図、図４は、バルブガイドの一部を示す側面図である。

まず図１において、参照符号１０は自動車用エンジンのシリンダヘッド、２はシリンダヘッド１０に形成された排気ポート、３は排気ポート２を開閉するバルブ、４はバルブ３から延びるバルブステム、５はバルブステム４を軸方向移動自在に支持するバルブガイド、６はバルブステム４を介してバルブ３を閉弁方向へ付勢するスプリング、７は、バルブステム４の上端に設けられたリフタ８に接触されると共に、カムシャフト７ａによって１回転する度に、スプリング６の付勢力に抗してバルブ３を開弁方向へ押し下げるカムである。バルブガイド５には、バルブステムシール１が装着されている。

バルブステムシール１は、図２及び図３に示されるように、筒状基部１１と、その上端から延在され、バルブステム４の外周面に摺動可能に密接されるシールリップ１２及び背圧リップ１３と、筒状基部１１で外周側から補強された補強スリーブ１４とを備える。筒状基部１１、シールリップ１２及び背圧リップ１３は、ゴム状弾性材料で互いに連続して形成されており、金属製の補強スリーブ１４に一体成形されたものである。

バルブステムシール１における筒状基部１１は、図２に示されるように、バルブガイド５の上部外周に装着されるものであって、補強スリーブ１４の内周面に一体的に加硫接着されている。そしてこの筒状基部１１の内周面には、図３に示されるように、円周方向へ連続して延びる担持突条１５と、その下側に位置して、同じく円周方向へ連続して延びる複数（図示の例では３本）の係合突条１６が形成されている。

詳しくは、担持突条１５は、その内径がバルブガイド５の円筒状の上端部外周面５２よりも小径であって、すなわちバルブガイド５の上端部外周面５２に適当なつぶし代をもって密嵌されるようになっている。

また、各係合突条１６は、その内径がバルブガイド５の外径よりも小径であって、軸心を通る平面で切断した断面形状（図示の断面形状）が山形をなす。そして、各係合突条１６におけるシールリップ１２側（上側）を向いた面１６ａは、その反対側（下側）を向いた面１６ｂに比較して、円筒面に対する傾斜角度が大きく、言い換えれば、面１６ｂは、面１６ａよりも相対的に緩やかな傾斜面をなす。

バルブステムシール１におけるシールリップ１２は、補強スリーブ１４の上端に屈曲形成された内向きフランジ部１４ａの内径端部近傍から上方へ延び、その内周に形成されたシールエッジ１２ａが、バルブガイド５に挿通されたバルブステム４の外周面に摺動可能に密接されることによって、バルブガイド５の上側に存在する油室９内のエンジンオイルが、バルブステム４の外周面とバルブガイド５の内周面との隙間Ｇへ流入するのを制限するものである。言い換えれば、隙間Ｇへ適量のエンジンオイルが流入するのを許容することによって、バルブステム４とバルブガイド５との間の潤滑を図ると共に、排気ポート２に設けたバルブシート２ａとこれに接離するバルブ３の摩耗の抑制を図っている。また、このシールリップ１２の外周には、バルブステム４に対する所定の緊迫力を付与するためのエキステンションスプリング１７が装着されている。

バルブステムシール１における背圧リップ１３は、補強スリーブ１４の内向きフランジ部１４ａの内径端部近傍から下方へ円錐筒状に延び、その内周部が、バルブステム４の外周面に摺動可能に密接されることによって、図１に示される排気ポート２の排気ガスの圧力（背圧）が、バルブステム４とバルブガイド５の間の隙間Ｇを介してシールリップ１２に負荷されないように、これを遮断するものである。

一方、図２及び図４に示されるように、バルブガイド５の外周面には、バルブステムシール１の筒状基部１１に形成された担持突条１５が密接される上端部外周面５２の下側に位置して、円周方向へ連続して延びる複数（図示の例では３本）の係合溝５１が、前記筒状基部１１に形成された係合突条１６と対応するピッチで形成されている。そして各係合溝５１は、軸心を通る平面で切断した断面形状（図示の断面形状）が略Ｖ字形であって、相対的に上側の内面５１ａは、軸心に対して略直交する平面をなしており、その反対側（下側）の内面５１ｂは、円筒面に対して緩やかに傾斜した円錐面をなしている。

したがって、図２に示される装着状態では、バルブステムシール１の筒状基部１１の内周面に形成された担持突条１５は、バルブガイド５の円筒状の上端部外周面５２に適当なつぶし代をもって密嵌されることによって、筒状基部１１をバルブガイド５にしっかり担持すると共に、筒状基部１１とバルブガイド５との間を密封するものである。

また、バルブステムシール１の筒状基部１１の内周面に、担持突条１５の下側に位置して形成された複数の係合突条１６は、バルブガイド５の外周面に形成された複数の係合溝５１に、それぞれバルブガイド５から抜け出す方向に対しては抵抗が大きくなる断面形状をもって係合される。これは、バルブガイド５からの抜け方向に対しては、各係合突条１６が、円筒面に対する傾斜角度の大きい面１６ａにおいて、各係合溝５１の、軸心に対して略直交する平面をなす内面５１ａと衝合（掛合）するからである。したがって、バルブステムシール１をバルブガイド５に対して有効に抜け止めすることができる。

そして、各係合突条１６と係合溝５１は、バルブステムシール１の筒状基部１１とバルブガイド５とを互いに挿入する方向に対しては、抵抗が小さくなる断面形状をもって係合される。これは、互いの挿入方向に対しては、各係合突条１６は、円筒面に対する傾斜角度の小さい面１６ｂが、各係合溝５１の、緩やかな円錐面をなす内面５１ｂと衝合することによって拡径変形され、互いの挿入方向への変位を容易に許容するからである。

ここで、先に述べたとおり、担持突条１５がバルブガイド５の上端部外周面５２に圧入嵌着されることによって、筒状基部１１をバルブガイド５の外周面５２にしっかり担持すると共に、筒状基部１１とバルブガイド５との間を密封するようになっている。このため、各係合突条１６を各係合溝５１に密嵌させる形状にする必要はなく、図２に示されるように、各係合突条１６の内径は各係合溝５１の溝底よりも大径で、互いに遊嵌状態となっている。したがって、バルブステムシール１の取り付けにおいて、その筒状基部１１をバルブガイド５の外周面へ圧入する過程で、係合突条１６が大きく押し広げられることがないから、上述した面１６ｂと内面５１ｂの形状と相俟って圧入抵抗を小さくすることができ、装着性を向上することができるのである。

本発明のバルブステムシールの装着構造を適用したエンジンの排気バルブを示す断面図である。 本発明のバルブステムシールの装着構造を示す断面図である。 バルブステムシールの未装着状態を示す断面図である。 バルブガイドの一部を示す側面図である。 従来のバルブステムシールを設けたエンジンの排気バルブを示す断面図である。 従来のバルブステムシールを示す断面図である。

符号の説明

１ バルブステムシール
１１ 筒状基部
１２ シールリップ
１３ 背圧リップ
１４ 補強スリーブ
１５ 担持突条
１６ 係合突条
１７ エキステンションスプリング
４ バルブステム
５ バルブガイド
５１ 係合溝
５２ 上端部外周面

Claims (1)

1. バルブガイド（５）の外周に装着される筒状基部（１１）と、この筒状基部（１１）の端部から延在され、前記バルブガイド（５）に挿通されたバルブステム（４）の外周面に摺動可能に密接されるシールリップ（１２）を備えるバルブステムシール（１）において、前記筒状基部（１１）の内周面に、円周方向へ延びる担持突条（１５）及び複数の係合突条（１６）が形成され、前記担持突条（１５）が前記バルブガイド（５）の外周面に適当なつぶし代をもって密嵌され、前記各係合突条（１６）が、前記バルブガイド（５）の外周面に形成された円周方向へ延びる複数の係合溝（５１）に、前記バルブガイド（５）からの抜け方向に対しては抵抗が大きく、挿入方向に対しては抵抗が小さくなる断面形状をもって係合されることを特徴とするバルブステムシールの装着構造。

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