JP2016061347A - バルブステムシール - Google Patents

Abstract

【課題】シール径方向についてシールの固定を十分に安定させ、シールが径方向にガタつくのを抑制することができるバルブステムシールを提供する。また加えて、シールおよびバルブステムガイド間のシール性を向上させ、取付環およびバルブステムガイド間の隙間からエンジンオイル等の密封流体が漏れるのを抑制することができるバルブステムシールを提供する。
【解決手段】バルブステムを挿通するバルブステムガイドの外径側に取り付けられる取付環と、取付環の端部に保持されるとともにバルブステムの外径面に摺動可能に密接するゴム状弾性体製のシールリップおよび背圧リップとを有するバルブステムシールにおいて、バルブステムガイドの内径側に挿入されるとともにバルブステムガイドの内径面に密接するゴム状弾性体製のガイド内径側リップが設けられている。
【選択図】図２

Description

本発明は、密封装置の一種であるバルブステムシールに関する。

バルブステムシールは、エンジンの作動中において油漏れ量の過小によるバルブステムガイドとバルブステムのかじりや、油漏れ量の過大による白煙の発生などの不具合を防止するために油漏れ量を適正にコントロールする機能を備えるシールである。

このバルブステムシールの構成として従来、図５に示すように、バルブステム５１を挿通するバルブステムガイド５２の外径側に取り付けられる取付環５３と、この取付環５３の端部に保持されるとともにバルブステム５１の外径面に摺動可能に密接するゴム状弾性体製のシールリップ５４および背圧リップ５５とを有するものが知られている（特許文献１）。

また、バルブステムシールをバルブステムガイドに固定する構成として従来、図６に示すように、取付環５３に舌片状の係合片５６を設けるとともにバルブステムガイド５２の外径面にガイド溝５７を設け、係合片５６をガイド溝５７に係合することにより取付環５３延いてはバルブステムシール全体をバルブステムガイド５２に対し軸方向に抜け止めするものが知られている。

しかしながら、上記図６の従来技術に対しては、以下の問題が指摘される。

すなわち上記したように従来技術では、係合片５６がガイド溝５７に係合することによりバルブステムシールがバルブステムガイド５２に対し抜け止めされるので、高背圧条件下でシール軸方向についてバルブステムシールの固定は十分に安定している。しかしながらシール径方向についてはバルブステムシールの固定が十分に安定せず、よってバルブステムシールがバルブステムガイド５２に対し径方向にガタつくことがある。

また、取付環５３の内径面とバルブステムガイド５２の外径面との間の隙間から背圧すなわちエンジンオイルや排気ガス等の密封流体が漏れることがある。

実公平３−４８６号公報

本発明は以上の点に鑑みて、シール径方向についてのシールの固定を十分に安定させることができ、もってシールが径方向にガタつくのを抑制することができるバルブステムシールを提供することを目的とし、またこれに加えて、バルブステムシールおよびバルブステムガイド間のシール性を向上させることができ、もってバルブステムシールの取付環およびバルブステムガイド間の隙間からエンジンオイルや排気ガス等の密封流体が漏れるのを抑制することができるバルブステムシールを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の請求項１によるバルブステムシールは、バルブステムを挿通するバルブステムガイドの外径側に取り付けられる取付環と、前記取付環の端部に保持されるとともに前記バルブステムの外径面に摺動可能に密接するゴム状弾性体製のシールリップおよび背圧リップとを有するバルブステムシールにおいて、前記バルブステムガイドの内径側に挿入されるとともに前記バルブステムガイドの内径面に密接するゴム状弾性体製のガイド内径側リップを有することを特徴とする。

上記構成によれば、バルブステムガイドの内径側に挿入されるとともにバルブステムガイドの内径面に密接するゴム状弾性体製のガイド内径側リップが背圧を受けてバルブステムガイドの内径面に押し付けられるため、これによりバルブステムガイドに対しバルブステムシールを径方向に位置決めするグリップ作用が発揮される。ガイド内径側リップは背圧を受け全周に亙ってバルブステムガイドの内径面に押し付けられるため、このような径方向についてのグリップ作用が発揮される。したがって、シール径方向についてのシールの固定を十分に安定させることができ、シールが径方向にガタつくのを抑制することができる。

また、ガイド内径側リップが背圧を受けてバルブステムガイドの内径面に押し付けられるため、これによりエンジンオイルや排気ガス等の密封流体に対するシール作用が発揮される。ガイド内径側リップは背圧を受け全周に亙ってバルブステムガイドの内径面に押し付けられるため、このようなシール作用が発揮される。ガイド内径側リップは背圧が大きいほどバルブステムガイドの内径面に強く押し付けられるため、背圧が大きいほどシール面圧が増大するセルフシール機能が発揮される。したがって、バルブステムシールおよびバルブステムガイド間のシール性を向上させることができ、バルブステムシールの取付環およびバルブステムガイド間の隙間からエンジンオイルや排気ガス等の密封流体が漏れるのを抑制することができる。

また、本発明の請求項２によるバルブステムシールは、上記した請求項１記載のバルブステムシールにおいて、前記バルブステムガイドの先端面に密接するゴム状弾性体製のシール突起を有することを特徴とする。

この構成によれば、シール突起がバルブステムガイドの先端面に密接するため、このシール突起においても密封流体に対するシール作用が発揮される。

また、本発明の請求項３によるバルブステムシールは、上記した請求項１または２記載のバルブステムシールにおいて、前記ガイド内径側リップの外径面に係合突起が設けられるとともに前記バルブステムガイドの内径面に係合凹部が設けられ、前記係合突起が前記係合凹部に係合することにより当該バルブステムシールが前記バルブステムガイドに対し抜け止めされることを特徴とする。

この構成によれば、係合突起が係合凹部に係合することによりガイド内径側リップ延いてはバルブステムシール全体がバルブステムガイドに対し抜け止めされるため、シール軸方向についてもシールの固定が安定化される。

本発明においては、シール径方向についてのシールの固定を十分に安定させることができ、もってシールが径方向にガタつくのを抑制することができる。また、バルブステムシールおよびバルブステムガイド間のシール性を向上させることができ、もってバルブステムシールの取付環およびバルブステムガイド間の隙間からエンジンオイルや排気ガス等の密封流体が漏れるのを抑制することができる。

本発明の第１実施例に係るバルブステムシールの半裁断面図 図１の要部拡大図 本発明の第２実施例に係るバルブステムシールの要部断面図 本発明の第３実施例に係るバルブステムシールの要部断面図 従来例に係るバルブステムシールの半裁断面図 他の従来例に係るバルブステムシールの一部切欠きした正面図

本発明には、以下の実施形態が含まれる。
（１）背圧によるシールリップ開弁防止のため第１背圧リップを設けているが、シールの嵌合時の安定性を改善する目的から、ガイド内側にグリップ効果を持たせるため、第２背圧リップ（ガイド内径側リップ）を設ける。また、エンジンオイルが取付環とガイドの隙間を伝ってオイル側からカム室側への侵入を防ぐため、突起を設ける。また、更なるグリップ効果を持たせるため、第２背圧リップに突起を設けるとともに、突起に嵌るようにガイド内周部に溝を設けて引っ掛かりを設け、より耐抜け性を向上させる。
（２）本発明では、圧力負荷によって第２背圧リップがガイド内側へグリップが発生することで、シールの嵌合時の安定性が向上する。また、第２背圧リップがセルフシールの役割も果たし、ポートから発生する排ガスが取付環とガイドの隙間を伝って、ポート側からカム室側への侵入を防ぐ効果も期待できる。

つぎに本発明の実施例を図面にしたがって説明する。

第１実施例・・・
図１は、本発明の第１実施例に係るバルブステムシール１の半裁断面を示しており、その要部が図２に拡大して示されている。図１および図２において、図上上側がカム室側（正圧側）、下側がポート側ないしオイル側（背圧側）である。

当該実施例に係るバルブステムシール１は、内径軸孔３２に図示しないバルブステムを軸方向往復動可能に挿通するとともに外径面にガイド溝３３を設けた筒状のバルブステムガイド３１に装着されるものであって、バルブステムガイド３１の外径側に嵌合される金属等の剛材製の取付環（補強環）１１と、この取付環１１に被着（加硫接着）されたゴム状弾性体２１とを有し、このゴム状弾性体２１によって、バルブステムの外径面に摺動可能に密接するシールリップ（オイルリップ）２２と、同じくバルブステムの外径面に摺動可能に密接する背圧リップ２３とが一体に成形されている。

取付環１１は、その円筒部１２の軸方向一方（カム室側）の端部に径方向内方へ向けてフランジ部１３を一体成形したもので、このフランジ部１３の内径部にシールリップ２２および背圧リップ２３が保持されている。シールリップ２２には締め代調整用のガータスプリング２４が嵌着されている。背圧リップ２３はシールリップ２２の軸方向他方（ポート側ないしオイル側）の側に配置され、そのリップ端２３ａを軸方向他方であってかつ径方向内方へ向け斜めに形成され、その外径面を背圧に対する受圧面２３ｂとされている。

また、取付環１１の円筒部１２における軸方向中ほどに、ガイド溝３３に係合してこの取付環１１延いてはバルブステムシール１全体を軸方向へ抜け止めする舌片状の係合片１４が一体に設けられ、この係合片１４は取付環１１の円筒部１２に逆Ｕ字形の切欠き１５を設けることにより形成されている。係合片１４は図示するように「く」の字状に折り曲げられ、その先端部をもってガイド溝３３の内面に係合する。

また、当該実施例ではとくに特徴的な構成として、上記ゴム状弾性体２１によって、バルブステムガイド３１の内径側に挿入されるとともにバルブステムガイド３１の内径面３１ａに密接するガイド内径側リップ２５が設けられ、また、バルブステムガイド３１の先端面３１ｂに密接する環状のシール突起２６が設けられている。

このうちガイド内径側リップ２５は、背圧リップ２３の外径側に配置され、円筒状ないし略円筒状に成形され、そのリップ端２５ａを軸方向他方へ向け形成され、その内径面を背圧に対する受圧面２５ｂとして設定されている。またこのガイド内径側リップ２５は、バルブステムガイド３１の内径側へ容易に挿入されるよう、背圧が未だ作用していない図示する初期状態でバルブステムガイド３１の内径面３１ａに対し非接触とされて径方向の間隙ｃが設定されており、この初期状態から受圧面２５ｂに背圧が作用すると、ラッパ状に拡開変形して、バルブステムガイド３１の内径面３１ａに密接する。したがってこの密接した状態をもって上記グリップ作用が発揮され、またシール作用が発揮される。バルブステムガイド３１の内径面３１ａであって内径軸孔３２の開口周縁部には、このガイド内径側リップ２５を挿入するための環状の段差部３４が設けられている。

一方、シール突起２６は、ガイド内径側リップ２５の更に外径側に配置され、断面山形に成形され、その先端部２６ａを軸方向他方へ向けて形成されている。したがってこのシール突起２６はバルブステムガイド３１の先端面３１ｂに押し付けられることによりシール作用が発揮される。

上記構成を備えるバルブステムシール１においては、バルブステムガイド３１の内径側に挿入されるとともにバルブステムガイド３１の内径面３１ａに密接するゴム状弾性体製のガイド内径側リップ２５が設けられ、このガイド内径側リップ２５が背圧を受けてバルブステムガイド３１の内径面３１ａに押し付けられるため、バルブステムガイド３１に対し当該バルブステムシール１を径方向に位置決めするグリップ作用が発揮される。したがって当該バルブステムシール１の径方向について当該バルブステムシール１の固定を十分に安定させることができ、よって当該バルブステムシール１が径方向にガタつくのを抑制することができる。

また、ガイド内径側リップ２５が背圧を受けてバルブステムガイド３１の内径面３１ａに押し付けられるため、背圧すなわちエンジンオイルや排気ガス等の密封流体に対するシール作用が発揮される。したがって当該バルブステムシール１およびバルブステムガイド３１間のシール性を向上させることができ、もって取付環１１の内径面およびバルブステムガイド３１の外径面間の隙間からエンジンオイルや排気ガス等の密封流体が漏れるのを抑制することができる。

また、ガイド内径側リップ２６は、背圧が大きいほどバルブステムガイド３１の内径面３１ａに強く押し付けられるため、背圧が大きいほどシール面圧が増大するセルフシール機能が発揮される。したがって優れたシール性が発揮される。

また、バルブステムガイド３１の先端面３１ｂに密接するゴム状弾性体製のシール突起２６が設けられているため、ガイド内径側リップ２５によるシール部を通過する密封流体があってもこの密封流体をシール突起２６でシールするシール作用が発揮される。したがって当該バルブステムシール１およびバルブステムガイド３１間のシール性を一層向上させることができ、もって取付環１１の内径面およびバルブステムガイド３１の外径面間の隙間からエンジンオイル等の密封流体が漏れるのを抑制することができる。

第２実施例・・・
尚、上記第１実施例において、ガイド内径側リップ２５は、背圧が未だ作用していない初期状態でバルブステムガイド３１の内径面３１ａに対し非接触とされて径方向の間隙ｃが設定されているが、これに代えて図３に示すように、背圧が未だ作用していない初期状態ですでにバルブステムガイド３１の内径面３１ａに対し接触するものであっても良く、この場合には径方向の間隙ｃが設定されないので、初期的なシール性を確保することができる。

第３実施例・・・
また、図４に示すように、ガイド内径側リップ２５の外径面に係合突起２７を設けるとともに対応してバルブステムガイド３１の内径面３１ａに係合凹部３５を設け、係合突起２７を係合凹部３５に係合させることにより当該バルブステムシール１をバルブステムガイド３１に対し軸方向に抜け止めすることも考えられ、この場合には、バルブステムシール１の軸方向についてもバルブステムシール１の固定を安定化させることができる。係合突起２７は環状であっても良く、また複数の突起が円周上所定の間隔で並べられたものであっても良い。係合凹部３５は係合突起２７に対応して、環状であっても良く、また複数の凹部が円周上所定の間隔で並べられたものであっても良い。

１ バルブステムシール
１１ 取付環
１２ 円筒部
１３ フランジ部
１４ 係合片
１５ 切欠き
２１ ゴム状弾性体
２２ シールリップ
２３ 背圧リップ
２３ａ，２５ａ リップ端
２３ｂ，２５ｂ 受圧面
２４ ガータスプリング
２５ ガイド内径側リップ
２６ シール突起
２６ａ 先端部
２７ 係合突起
３１ バルブステムガイド
３１ａ 内径面
３１ｂ 先端面
３２ 内径軸孔
３３ ガイド溝
３４ 段差部
３５ 係合凹部

Claims (3)

1. バルブステムを挿通するバルブステムガイドの外径側に取り付けられる取付環と、前記取付環の端部に保持されるとともに前記バルブステムの外径面に摺動可能に密接するゴム状弾性体製のシールリップおよび背圧リップとを有するバルブステムシールにおいて、
   前記バルブステムガイドの内径側に挿入されるとともに前記バルブステムガイドの内径面に密接するゴム状弾性体製のガイド内径側リップを有することを特徴とするバルブステムシール。
2. 請求項１記載のバルブステムシールにおいて、
   前記バルブステムガイドの先端面に密接するゴム状弾性体製のシール突起を有することを特徴とするバルブステムシール。
3. 請求項１または２記載のバルブステムシールにおいて、
   前記ガイド内径側リップの外径面に係合突起が設けられるとともに前記バルブステムガイドの内径面に係合凹部が設けられ、
   前記係合突起が前記係合凹部に係合することにより当該バルブステムシールが前記バルブステムガイドに対し抜け止めされることを特徴とするバルブステムシール。

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