JP2019044898A - バルブステムシール - Google Patents

Abstract

【課題】バルブガイドに傾斜状態で組み込まれてもシール性能を発揮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】バルブステムシール１は、弾性材料からなる環状のシール本体２と、このシール本体２に一体的に設けられた環状の補強環１０とを備える。シール本体２は、バルブガイド２３の外周面に装着される基部３と、この基部３の端部３ａから基部３の軸線方向に延出された延出部４と、この延出部４の先端に連設され、バルブステム２４の周面に摺動可能に密着させるリップ７を有するシール部６とを備える。補強環１０は、少なくともバルブガイド２３を囲繞する位置に配置された第一の補強体２０と、延出部４とシール部６とのいずれか一方、又はこれらの間に設けられた第二の補強体２１とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、バルブステムとバルブガイドとの間を封止するバルブステムシールに関する。

従来から、車両用等のエンジンにおいては、往復運動する吸排気バルブのバルブステムとバルブガイドとの間に、これらの間の環状空間を封止するためにバルブステムシールが用いられている。バルブステムシールは、エンジン作動中において油漏れ量が少ないことによるバルブガイド及びバルブステムのかじりや、油漏れ量が大きいことによる白煙発生等の不具合を防止するために、油漏れ量を調整する機能を有するものである。

従来、この種のバルブステムシールとしては、例えば図７に示すものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
図７に示すバルブステムシールは、バルブガイド１０９の外周面に装着される弾性材料からなるシール本体１０２と、このシール本体１０２に一体的に形成された補強環１０３とを備えている。シール本体１０２は、バルブガイド１０９の外周面に装着される基部１０４と、バルブステム１１０の外周面に摺動自在に密着するシールリップ１０５及び背圧リップ１０６を備えたシール部１０７とが一体成形されたものであり、シール部１０７の外周部にスプリング１０８が嵌着されている。補強環１０３は、その先端を径方向内方に折曲し、延出してシール部１０７を拘束ことにより、シールリップ１０５及び背圧リップ１０６によるバルブステム１１０を押圧する力を安定させ、シール性を向上させている。
上記のバルブステムシールは、通常その組み付けを、治具を使用して行うようにしているが、この組み付け工程において、バルブステムシールがバルブガイドに傾斜状態で組み込まれることがある。

特開２００９−２６４４１５号公報

バルブステムシールは、上記のようにバルブガイドに傾斜状態で組み込まれても十分なシール性能を発揮することが望ましい。

そこで、本発明は、バルブガイドに傾斜状態で組み込まれてもシール性能を発揮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。

本発明に係るバルブステムシールは、バルブガイドの外周面に装着される弾性材料からなる環状のシール本体と、このシール本体に一体的に設けられた環状の補強環とを備え、前記シール本体は、前記バルブガイドの外周面に装着される基部と、この基部の端部から該基部の軸線方向に延出された延出部と、この延出部の先端に連設され、前記バルブステムの周面に摺動可能に密着させるリップを有するシール部とを備え、前記補強環は、少なくとも前記バルブガイドを囲繞する位置に配置された第一の補強体と、前記延出部と前記シール部とのいずれか一方、又はこれらの間に設けられた第二の補強体とを備えていることを特徴とする。

このバルブステムシールにおいては、補強環として、少なくとも前記バルブガイドを囲繞する位置に配置された第一の補強体と、前記延出部と前記シール部とのいずれか一方、又はこれらの間に設けられた第二の補強体の二つの部材を用いることで、各補強体間に弾性材料からなるシール本体の一部が存在することとなり、シール本体の変形が許容され、バルブステムシールがバルブガイドに傾斜して装着された場合でも、リップがバルブステムの周面に摺動可能に接することができるので、締め代の低下が抑制され、シール性が発揮される。

前記シール本体の延出部は、その先端部が径方向内方に向けて折曲され、かつ同方向へ延出されたシール肩部を備え、前記第二の補強体は前記シール肩部内に設けられていることが好ましい。この場合、治具等を用いた組み込み工程において、治具等との接触面の強度が確保され、より確実に組み込みを行うことができる。

また、前記シール肩部は、前記基部が装着される前記バルブガイドとの間に空間部を形成する位置に設けられていることが好ましい。この場合、シール本体の変形がより許容され、バルブステムシールがバルブガイドに傾斜して装着された場合でも、リップがバルブステムの周面に摺動可能に接することができるので、締め代の低下が抑制され、シール性が発揮される。

前記第一の補強体は、前記シール本体の外側において、前記バルブガイドを囲繞する位置に配置された主補強部と、この主補強部の端部から前記軸線方向に延出された延出補強部とを備え、該延出補強部はその先端が前記シール肩部の外面に沿って径方向内方に折曲され、かつ同方向へ延出された補強肩部を備え、前記第二の補強体は、前記補強肩部と前記軸線方向に位置をずらせ、かつ前記径方向に少なくとも一部をオーバーラップさせて配置されていることが好ましい。この場合、治具等を用いた組み込み工程において、治具等が直接的に補強体を押し込むことができるので、治具等との接触面の強度が確保され、より確実に組み込みを行うことができる。

本発明のバルブステムシールは、バルブステムガイドに傾斜して装着された場合でも、リップがバルブステムの周面に摺動可能に接することができるので、締め代の低下が抑制され、シール性が発揮される。

本発明の第１実施形態に係るバルブステムシールのバルブガイドに装着した状態を示す断面図である。 補強環が１つの場合のバルブステムシールにおいて、同バルブステムシールが傾斜状態で装着された場合の断面図である。 本発明の第１実施形態に係るバルブステムシールが傾斜状態で装着された場合の断面図である。 本発明の第２実施形態に係るバルブステムシールのバルブガイドに装着した状態を示す断面図である。 本発明の第２実施形態に係るバルブステムシールが傾斜状態で装着された場合の断面図である。 本発明の第３実施形態に係るバルブステムシールのバルブガイドに装着した状態を示す断面図である。 従来のバルブステムシールの装着構造を示す断面図である。

以下、添付の図面を参照しながら本発明に係る実施形態を説明する。
第１実施形態
図１は、本発明の第１実施形態を示す図であり、バルブガイド２３と、このバルブガイド２３内に往復動自在に挿入されるバルブステム２４との間に装着されたバルブステムシール１を示す。バルブステムシール１はほぼ環状であるが、図１においては、バルブステムシール１の左側部分のみが示されている。
図において、Ａはカム側、Ｂはシリンダ側である。

バルブステムシール１は、弾性材料から形成される環状のシール本体２と、このシール本体２に一体的に設けられている環状の補強環１０と、スプリング２２とを備えている。

シール本体２は、弾性材料、例えばゴムから形成された環状の部材であり、バルブガイド２３の外周面に装着される基部３と、この基部３の端部３ａから基部３の軸線方向に延出された延出部４と、この延出部４の先端に連設され、バルブステム２４の周面に摺動可能に密着させるリップ７を有するシール部６とを備えている。

基部３は、補強環１０に架橋接着により接着されており、バルブガイド２３のカム側の上部外周面に装着される。基部３は、バルブステムシール１がバルブガイド２３に装着する際にその弾性力によってバルブガイド２３に密に嵌合する。この基部３の内面側には、環状の凸部３ｂが形成されている。バルブガイド２３に装着する際に、この凸部３ｂがバルブガイド２３の外周面円周方向へ連続して延びる係合溝２３ａに係合することで、基部３とバルブガイド２３との間を密封するだけでなく、バルブステムシール１がバルブガイド２３から抜け方向に移動したり脱落するのを有効に防止することができる。

延出部４は、基部３の端部３ａから基部３の軸線方向に延出した部分であり、その先端部に、その先端部から径方向内方に向けて折曲され、かつ同方向へ延出されたシール肩部５を備えている。シール肩部５は、基部３をバルブガイド２３の定められた位置に装着したときの、バルブガイド２３の端部上面とシール肩部５の下面との間に一定の空間部２６が形成される位置とされる。

シール部６は、延出部４の先端に連設されたものであり、バルブステム２４の周面に摺動可能に密着させるリップ７を有している。シール部６には、複数のリップ７を設けることができ、本実施形態においては、２つのシールリップ８及び１つの背圧リップ９が設けられている。

シールリップ８は、シール肩部５から径方向内方かつカム側へ延び、バルブステム２４の周面に摺動可能に密着するように設けられており、シリンダ側に臨むバルブガイド２３との間へカム側から潤滑油を供給しつつ、この潤滑油のシリンダへの流入を防止するように潤滑油の供給量を制御するものである。

背圧リップ９は、シール肩部５から径方向内方かつシリンダ側に延び、バルブステム２４の周面に摺動可能に密着するように設けられている。この背圧リップ９は、シリンダ側からの圧力を受けてシールリップ８に加わる背圧を抑制し、シールリップ８の背圧による変形を抑制して、シールリップ８による潤滑油の供給量の安定化を図っている。

補強環１０は、第一の補強体２０と、第二の補強体２１とを備えており、いずれも剛体、例えば金属から形成されている。

第一の補強体２０は、シール本体２の外側において、バルブガイド２３を囲繞する位置に配置された主補強部２０ａと、この主補強部２０ａの端部２０ｂから軸線方向に延出された延出補強部２０ｃとを備えている。延出補強部２０ｃは、その先端がシール肩部５の外面に沿って径方向内方に折曲され、かつシール肩部５の径方向外端から径方向内方へ延出された補強肩部２０ｄを備えている。補強肩部２０ｄは、治具等を用いた組み込み工程において、治具等との接触面の強度を確保し、より確実な組み込みを可能とするものである。第一の補強体２０は、シール本体２の基部３が開くのを抑制し、バルブステムシール１のバルブガイド２３へ密に嵌合する。

第二の補強体２１は、シール肩部５に設けられており、補強肩部２０ｄと軸線方向に位置をずらせ、かつ前記径方向に少なくとも一部を寸法ｈ１だけオーバーラップさせて配置されている。補強肩部２０ｄは、シール肩部５の上面の全てを覆うものではなく、寸法ｈ２だけシール肩部５の上面が露出する位置まで径方向内方へ延出する。

スプリング２２は、シール部６の外周部に設けられた装着溝に装着された環状の金属製のスプリングであり、シールリップ８及び背圧リップ９に径方向内方への緊締力を作用させる。

次に、上記のバルブステムシール１の作用効果について説明する。
本実施形態のバルブステムシール１においては、補強環１０は、第一の補強体２０と、第二の補強体２１とを備えており、第一の補強体２０と第二の補強体２１は離間して配置されている。これら第一の補強体２０と第二の補強体２１との間には、弾性材料からなるシール本体２が存在するので、この部分においてシール本体２の変形が許容されることになる。

またさらに、このバルブステムシール１においては、第一の補強体２０が主補強部２０ａ、延出補強部２０ｃ及び補強肩部２０ｄとからなっており、補強肩部２０ｄがシール肩部５の上面の全てを覆うものではなく、シール肩部５の延出方向先端部を残した位置まで延出しているので、シール肩部５付近の変形がより容易となる。

さらには、シール肩部５とバルブガイド２３の上端との間に空間部２６が形成されているので、補強肩部２０ｄと第二の補強体２１との間の弾性材料の変形がより容易な構成となっている。したがって、このバルブステムシール１においては、バルブガイド２３に組み付ける際に傾斜した状態で装着されたときでも、リップ７がバルブステム２４の周面に摺動可能に接することができ、締め代の低下が抑制され、シール性が発揮される。

すなわち、本実施形態のバルブステムシール１のように補強環１０が２つの構成となっていない場合には、図２に示すように、バルブガイド１０９に対して傾斜して装着された場合には、シール部１０７がバルブステム１１０に密着するように追従することができず、シールリップ１０５とバルブステム１１０との間に隙間が生じてしまい、油漏れ量を調整する機能が低下する懸念が生じる。なお、図２は、バルブステムシール１０１がバルブガイド１０９に傾斜して装着された状態を示す図であるが、図の理解を容易にするために、傾き角度θをやや過大に記載してある。図３及び図５においても同様である。

一方、本実施形態のバルブステムシール１は、図３に示すように、バルブガイド２３に傾斜して装着された場合でも、前述したように、補強環１０が２つの構成となっており、第一の補強体２０と第二の補強体２１との間の弾性材料からなるシール本体２が変形して、リップ７がバルブステム２４の周面に密着して、締め代の低下が抑制され、シール性が発揮される。

第２実施形態
図４は、第２実施形態に係るバルブステムシール１のバルブガイド２３に装着した状態を示す断面図である。図４以降の図面においては、前述した第１実施形態と同一要素については同一符号を付し、その説明を省略する。ここでの説明は、前述した第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

この実施形態におけるバルブステムシール１は、第一の補強体２０と第二の補強体２１の形状及び位置が第１実施形態のバルブステムシール１と異なっている。すなわち、この実施形態においては、補強環１０は、主補強部２０ａと第二の補強体２１とからなっている。

主補強部２０ａは、バルブガイド２３に装着される基部３の外面側と一体成形されたものである。この場合、主補強部２０ａの外面と延出部４の外面とは面一になるように位置している。第二の補強体２１は、シール肩部５の上部に埋設されている。この実施形態においても、シール肩部５とバルブガイド２３の上端との間には空間部２６が形成されている。この構成においては、主補強部２０ａと第二の補強体２１との間の弾性材料からなるシール本体２、特に延出部４が変形可能である。

この実施形態においても、上記第１実施形態と同様に、補強環１０が２つの構成となっており、第一の補強体２０と第二の補強体２１とが離間して配置されることにより、シール本体２の変形が可能となっている。さらには、シール肩部５とバルブガイド２３の上端との間には空間部２６が形成されている。

すなわち、図５に示すように、バルブガイド２３に傾斜して装着された場合でも、第１実施形態と同様に、リップ７がバルブステム２４の周面から離間することなく追従し、良好にバルブステム２４の周面に密着することで、締め代の低下が抑制され、シール性が発揮される。

第３実施形態
図６は、第３実施形態に係るバルブステムシール１のバルブガイド２３に装着した状態を示す断面図である。この実施形態においても、前述した第１実施形態及び第２実施形態と同一要素については同一符号を付し、その説明を省略する。

この実施形態においては、第一の補強体２０と第二の補強体２１の形状及び位置が第１実施形態及び第２実施形態のバルブステムシール１と異なっている。すなわち、この実施形態において、主補強部２０ａは、前述した第２実施形態と同様に、バルブガイド２３に装着される基部３の外面側と一体成形された筒状のものである。

また、第二の補強体２１は、シール本体２に埋設されたものであって、第一の補強体２０の端部２０ｂから離間した位置を起点として軸線方向上方に延びる鉛直補強部２１ａと、鉛直補強部２１ａから径方向内方に折曲され、延出された補強肩部２１ｂとからなるものである。
この場合、主補強部２０ａの外面と、延出部４の外面と、鉛直補強部２１ａの外面は面一になるように位置している。また、補強肩部２１ｂは、シール肩部５に埋設されている。

この実施形態においても、補強環１０が２つに分割された構成となっているので、第一の補強体２０と第二の補強体２１との間の延出部４が変形可能であり、前述した第１実施形態及び第２実施形態と同様に、バルブガイド２３に傾斜して装着された場合にも同様の作用効果が得られる。

なお、本発明のバルブステムシールは、図面を参照して説明した上述の実施形態及び各変形例に限定されるものではなく、その技術的範囲において他の様々な変形例が考えられる。
例えば、上記実施形態においては、第二の補強体２１は環状の平板であるが、これらの形状は平板でなくてもよく、例えば断面図が円形のものであってもよい。

これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更したりすることが可能である。

１ バルブステムシール
２ シール本体
３ 基部
３ａ 基部の端部
３ｂ 凸部
４ 延出部
５ シール肩部
６ シール部
７ リップ
８ シールリップ
９ 背圧リップ
１０ 補強環
２０ 第一の補強体
２０ａ 主補強部
２０ｂ 主補強部の端部
２０ｃ 延出補強部
２０ｄ 補強肩部
２１ 第二の補強体
２１ａ 鉛直補強部
２１ｂ 補強肩部
２２ スプリング
２３ バルブガイド
２３ａ 係合溝
２４ バルブステム
２５ 治具
２６ 空間部
１０１ バルブステムシール
１０２ シール本体
１０３ 補強環
１０４ 基部
１０５ シールリップ
１０６ 背圧リップ
１０７ シール部
１０８ スプリング
１０９ バルブガイド
１１０ バルブステム

Claims (4)

1. バルブガイドと、このバルブガイド内に往復動自在に挿入されるバルブステムとの間を封止するバルブステムシールであって、
   前記バルブガイドの外周面に装着される弾性材料からなる環状のシール本体と、このシール本体に一体的に設けられた環状の補強環とを備え、
   前記シール本体は、前記バルブガイドの外周面に装着される基部と、この基部の端部から該基部の軸線方向に延出された延出部と、この延出部の先端に連設され、前記バルブステムの周面に摺動可能に密着させるリップを有するシール部とを備え、
   前記補強環は、少なくとも前記バルブガイドを囲繞する位置に配置された第一の補強体と、前記延出部と前記シール部とのいずれか一方、又はこれらの間に設けられた第二の補強体とを備えていることを特徴とするバルブステムシール。
2. 前記シール本体の延出部は、その先端部が径方向内方に向けて折曲され、かつ同方向へ延出されたシール肩部を備え、
   前記第二の補強体は前記シール肩部内に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のバルブステムシール。
3. 前記シール肩部は、前記基部が装着される前記バルブガイドとの間に空間部を形成する位置に設けられていることを特徴とする、請求項２に記載のバルブステムシール。
4. 前記第一の補強体は、前記シール本体の外側において、前記バルブガイドを囲繞する位置に配置された主補強部と、この主補強部の端部から前記軸線方向に延出された延出補強部とを備え、
   該延出補強部はその先端が前記シール肩部の外面に沿って径方向内方に折曲され、かつ同方向へ延出された補強肩部を備え
   前記第二の補強体は、前記補強肩部と前記軸線方向に位置をずらせ、かつ前記径方向に少なくとも一部をオーバーラップさせて配置されていることを特徴とする、請求項２に記載のバルブステムシール。

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