JP3196250U - 内燃エンジンのバルブ用のガスケット - Google Patents

Abstract

【課題】簡単且つ経済的に、低コスト、低重量、又は簡単な構造にすることができる内燃エンジンのバルブ用のガスケットを提供する。【解決手段】ガスケット１は、エラストマー材で形成されたシール部材１２と、シール部材１２上に同軸に配設された支持機構１３とを備える。支持機構１３は一体に成形されており、主部位２５と、主部位２５の一方の軸方向端部から内側へ向かって半径方向に延在し、シール部材１２の環状座部２７に一部が埋め込まれる第１の環状フランジ２６と、主部位２５の反対側の軸方向端部から外側へ向かって半径方向に延在し、スプリングによってヘッド部の部位上に位置するように形成された第２の環状フランジ２８とを備える。フランジ２８は、軸Ａに平行な方向において、主部位２５の半径方向厚さＳ２とも、軸Ａに平行な方向におけるフランジ２６の厚さＳ３とも異なる厚さＳ１を有する。【選択図】図２

Description

本考案は、内燃エンジンのバルブ用のガスケットに関する。

内部でエンジンの工程が行われる１つ又は複数のシリンダを有するヘッド部を備え、シリンダがエンジン自体の各燃焼室とつながった車両用内燃エンジンは周知である。このヘッド部にはさらに、燃焼室へ未燃焼の燃料と空気の混合気を運ぶのに適したパイプ（吸気ポート）と、燃焼室から燃焼ガスを排出するのに適したパイプ（排気ポート）とに燃焼室をつなげるため適切な座部が機械加工されている。

各燃焼室から又は各燃焼室への流れは座部で作動する適切なバルブにより制御される。具体的に述べると、各バルブは、エンジンヘッド部の空洞内部に固定されたガイド部材と、ガイド部材によって画定される貫通部位の中を相互逆方向に摺動可能で、対応する吸気又は排気ポートと対応する燃焼室との間の連結部を閉じるための閉鎖部位を一方の端に有したステムとを本質的に備えている。

バルブステムの反対側の端は、対応するガイド部材から軸方向に突出しており、例えばカムシャフトのような、対応する制御装置から操作力を受けるように形成されている。

バルブステムには、円筒形のヘリカルスプリングによって、軸に沿って、吸気又は排気ポートと対応する燃焼室との間の連結を閉じる方向に、荷重が加えられる。

具体的には、スプリングは、バルブの周りに同軸に取り付けられ、エンジンヘッド部に機械加工された固定面と、制御装置と協働するステム自体の端部の近接部又は対応部においてバルブのステムに固定されたプレートとの間で軸方向に介在する。

上述した形式のバルブには、通常エンジン内を循環する潤滑油用のシールガスケットが一般に取り付けられている。このようなガスケットは、特に一般的に知られている形状の１つにおいて、実質的に管状の形態を有し金属材の単一片で形成された支持あるいは補強機構、及び支持機構とバルブとの間に介在するエラストマー材で形成された環状シール部材を備えている。

具体的には、シール部材は、その内側放射状表面を介して、使用時に制御装置の方へ向けられたガイド部材の部位の外側放射状表面と協働するように形成された第１の部位と、バルブステムと直接協働するように形成された第２の部位とを標準的に備えている。

上述の形式のガスケットは、分配流から燃焼室へ流れる潤滑油の量を制御するため、あらゆる内燃エンジンで広く使用されている。潤滑油の過度の流れは、油自体の明らかな過剰消費のほか、エンジン効率の低化と車両の触媒性能の低下の原因となる。一方潤滑油の流れが不十分であれば、温度の局所的急上昇を伴ったバルブの摩耗と異音の増大とが起こる。これらの現象は、バルブステム自体のガイド部材内部への焼き付きに起因するバルブの早期損傷を引き起こすことがある。

周知のガスケットは、対応するバルブのガイド部材に働くシール部材の第１の部位によって静的タイプのシールの形成を可能にし、ステムと協働するシール部材の第２の部位によって動的タイプのシールの実現を可能とする。静的シールは、具体的には、燃焼室への潤滑油の浸入を防止し、同時にガスケット自体をその位置に保持する目的で、ガイド部材への一定レベルの半径方向への圧縮を確保しなければならず、その一方で動的シールは、ステムとガイド部材の結合部の潤滑に必要な最小限の油流を可能とするように設計されている。

支持機構は、厚さが一定の金属製の管状体から構成されて、以下を備える：
実質的に円筒形の主部位と、
主部位の軸方向端部から内側に向かって放射状に延在し、一部がシール部材の環状座部に埋め込まれた第１の環状フランジと、
主部位の反対側の軸方向端部から外側に向かって放射状に延在し、バルブのステムに作用するスプリングによってエンジンのヘッド部の上記固定面に対して押しつけられるように形成された第２の環状フランジ。

実際には、支持機構の第２の環状フランジは、スプリングの軸方向端部の突き合わせ面を画定し、この面から通常の作動荷重を受ける。

さらに第２の環状フランジは、所望のバルブの位置においてガスケットを機能状態に保つことを可能とする。

燃焼室へ向かう潤滑油の流れを効果的に制御し、同時に、特に大型エンジンに使用する場合に、従来の解決手段に比較して、低コスト及び低重量であり、構造の簡単なガスケットを具備する必要性が当産業分野で認められている。

本考案の目的は、上述の必要性の少なくとも１つに応えることを簡単且つ経済的に可能にする、内燃エンジンのバルブ用のガスケットを作成することである。つまり、本考案の目的は、簡単且つ経済的に、低コスト、低重量、又は簡単な構造にすることができる内燃エンジンのバルブ用のガスケットを提供することにある。

上記目的を達成するために、本考案に係るガスケットは、内燃エンジン（３）のバルブ（２）用のガスケット（１、１’）であって、前記バルブ（２）は、貫通座部を画定するガイド部材（７）と、前記座部内を摺動可能なステム（８）とを備え、前記ガスケット（１、１’）が、弾性的に変形可能であって、軸（Ａ）について環状の形状を有し、前記ガイド部材（７）と前記ステム（８）との両方と協働するように前記バルブ（２）に外方から配設可能に形成されたシール部材（１２）と、一体に成形された支持機構（１３）であって、環状の形状を有し、前記シール部材（１２）が前記支持機構（１３）と前記バルブ（２）との間において半径方向に圧縮されるように前記シール部材（１２）の少なくとも一部に同軸に配設されている支持機構（１３）とを備え、前記支持機構（１３）は、前記シール部材（１２）と協働する管状の主部位（２５）と、該主部位（２５）から外側へ向かって半径方向に突出し、前記エンジン（３）における前記ガスケット（１，１’）の位置決めを可能にすると共に、前記バルブ（２）の作動荷重を受けるように形成された環状フランジ（２８、２８’）とを備える、ガスケット（１、１’）において、前記支持機構（１３）はプラスチック材料により形成されており、前記フランジ（２８、２８’）は、前記軸（Ａ）に平行な方向において、前記主部位（２５）の半径方向厚さ（Ｓ２）と異なる厚さ（Ｓ１、Ｓ１’）を有することを特徴とする。

本考案の一態様に係るガスケットにおいて、前記軸（Ａ）に平行な方向における前記フランジ（２８）の前記厚さ（Ｓ１）は、前記主部位（２５）の前記半径方向厚さ（Ｓ２）よりも大きい。

本考案の一態様に係るガスケットにおいて、前記軸（Ａ）に平行な方向における前記フランジ（２８’）の前記厚さ（Ｓ１’）は、前記主部位（２５）の前記半径方向厚さ（Ｓ２）よりも小さく、前記ガスケット（１’）は、硬質の環状インサート（３５）を備え、該環状インサート（３５）は、前記プラスチック材料とは異なる材料により形成されていると共に、前記バルブ（２）の作動荷重を受けるように前記フランジ（２８’）の側に配設されている。

本考案の一態様に係るガスケットにおいて、前記環状インサート（３５）は座金により構成されている。

本考案の一態様に係るガスケットにおいて、前記環状インサート（３５）は金属材料により形成されている。

本考案の一態様に係るガスケットにおいて、前記フランジ（２８、２８’）は前記主部位（２５）の軸方向端部から延びる。

本考案が実用新案登録請求の範囲の請求項１に記載の内燃エンジンのバルブ用のガスケットに関するものであることから、上述の目的は本考案により達成される。つまり、本考案に係る内燃エンジンのバルブ用のガスケットによれば、簡単且つ経済的に、低コスト、低重量、又は簡単な構造にすることができる。

本考案の実施の形態に係る軸対称なバルブ用のガスケットを備える内燃エンジンの一部分を示す部分断面斜視図である。 図１におけるガスケットの縮尺を拡大した軸方向断面図である。 本考案の別の実施の形態に係るガスケットの軸方向断面図である。

本考案の一層の理解のために、単なる非限定的な例として以下の添付図面を参照しながら２つの好ましい実施の形態を説明する。

図１と図２に関して、図１には、公知の、本考案の理解に必要な構成のみが示されている内燃エンジン３のバルブ２が示されており、図１に示された内燃エンジン３のバルブ２用の本考案に係るガスケットについては、図全体を通じて示す。

さらに詳細に述べると、図１においてはエンジン３がヘッド部５の部位４においてのみ示されており、ヘッド部５は周知の形態で燃焼室（図１では視認できないが、図示されたヘッド部５の部位４の下に配置される）を画定し、この燃焼室内部においては、燃焼用空気の存在下で燃料を酸化することにより、燃料に含まれる化学エネルギーを圧力エネルギーに変換する。

燃焼室は、周知の方法でその開口部を通じて燃料と燃焼用空気を含む混合気を受け取り、燃焼行程の終わりに別の開口部を通じて燃焼したガスと空気を排出する。

燃焼室からの又は燃焼室への流れは、燃焼室自体の上述した開口部で働く上記従来の形式の各バルブ２により制御される。

以下の説明においては、説明を明瞭にするために、一個のバルブ２のみについて言及し、説明される同様の特徴は、エンジン３に使用されるこの形式のバルブ夫々に備えられているものとする。

図１と図２に示すように、バルブ２は貫通する座部６に収納されており、この座部６はヘッド部５の部位４に機械加工されており、通常は潤滑油を含んでいる。

バルブ２は、軸Ａを有しており、座部６の内側に締まり嵌めされた管状のガイド部材７と、ガイド部材７内において軸Ａに沿って相対する方向に摺動可能な一本のステム８とを備えている。

より詳細には、ステム８は、ガイド部材７の対向する部分から突出し、対向する軸方向端部に、流体シールとして燃焼室で対応する開口部を塞ぐための閉鎖部材９と、例えばカムシャフトなど、それ自体公知の図示されていない制御機構から操作力を受けるのに適した操作部材又はプレート１０とを夫々備えている。

プレート１０を備えたステム８の端部が突出するガイド部材７の軸方向端部には、ガイド部材７及びステム８を同軸に取り囲む、本考案の実施の形態に係るガスケット１が外側に嵌め込まれている。

バルブ２は、本実施の形態においてはヘリカル型で図示されたスプリング１１をさらに備え、スプリング１１は、互いに向き合うその軸方向端部において、プレート１０と、ヘッド部５の部位４の軸Ａに関する環状の固定面４ａに対して軸方向で圧力を受けるガスケット１の一部（以下詳細に説明する）と協働する。

スプリング１１は、閉鎖部材９において、ステム８を制御機構と常に接触した状態に保つように、戻し力をステム８に発生させるようになっている。

特に、図２に示すように、ガスケット１は、取り付け状態において、軸Ａと一致する軸に関して環状の形状を有している。

より正確には、ガスケット１は、環状の形状を有するエラストマー材で形成されたシール部材１２と、ガイド部材７とバルブ２のステム８上において、軸Ａに関して半径方向にシール部材１２へ圧力を加えるために、シール部材１２上に同軸に配設された支持機構１３とを本質的に備えている。より具体的には、シール部材１２は、支持機構１３とバルブ２との間に同軸に介在する。

シール部材１２は、軸Ａに沿ってステム８の閉鎖部材９に向かって、ステム８とガイド部材７との接触部の潤滑に必要な最小限の油流の通過を可能にするように形成された動的タイプのシール１４をまず画定し、続いて燃焼室への油流を妨げる静的タイプのシール１５を画定する。

さらに詳細には、シール部材１２は、軸方向端部において対向する２つの円盤状断面（section)１６，１７と、シール１４及びシール１５を形成するために一部はステム８と一部はガイド部７と協働するように形成された内周表面１８と、ステム８上に内周表面１８を押圧するように支持機構１３及び環状弾性カラー２０と当接するように形成された外周表面１９とによって範囲が画定されている。

断面１６は、取り付け状態において制御装置の側へ向けられ、断面１６にはステム８が貫通する。断面１７は、取り付け状態において燃焼室の側へ向けられ、断面１７には、ステム８とガイド部材と７が貫通する。

シール部材１２の内周表面１８は、断面１６の隣接位置において、動的シール（シール１４）の円周線を画成するために、弾性カラー部２０から半径方向にステム８に向かって押圧されるように最小の径を有する断面（section）２１を備え、この断面２１は、ステム８自体との摺動接触によって、流量が最小限の油の流出を可能とする。

シール部材１２の内周表面１８は、また、断面１７の隣接位置において、静的タイプのシール（シール１５）を形成する円筒状部を画定するように、支持機構１３から半径方向にガイド部材７に向かって押圧されるように、凹凸を有する略円筒形の部位２２を備えている。

外周表面１９は、内周表面１８の部位２２に対向し、支持機構１３と協働するように形成された、実質的に円筒形の第１の部位２３と、支持機構１３から突出して弾性カラー２０と協働する第２の部位２４とを備えている。

支持機構１３は一体に成形されており、以下を備える：
実質的に管状の円筒形の主部位２５と、
主部位２５の一方の軸方向端部から内側へ向かって半径方向に延在し、部位２３と部位２４の間の移行区域においてシール部材１２の環状座部２７に一部が埋め込まれる第１の環状フランジ２６と、
主部位２５の反対側の軸方向端部から外側へ向かって半径方向に延在し、使用時はバルブ２のスプリング１１の作用によってエンジン３のヘッド部５の部位４の固定面４ａ上に位置するように形成された第２の環状フランジ２８。

具体的には、主部位２５とフランジ２６は、その全体において、シール部材１２と相互作用する支持機構１３の部分を画定し、一方フランジ２８は、エンジン３のヘッド部５の部位４上に、また、バルブ２のガイド部材７に対して、ガスケット１の位置決めを可能にするような支持機構１３の部分を画定する。フランジ２８は、使用時にバルブ２のスプリング１１から作動荷重を受けるように形成され、また、バルブ２の所望の位置へガスケット１を誘導するように形成されている。

主部位２５は、シール部材１２の外周表面１９の部位２３と協働し、本質的に以下を備える：
フランジ２６に隣接する円筒形の第１の区間３２と、
円筒形の区間３２の外径よりも大きな外径を有し、円錐形の接続区間３４によって区間３２と連結された、フランジ２８に隣接する円筒形の第２の区間３３。

具体的には、主部位２５は、その円筒形の区間３２から円筒形の区間３３に向かって進むにつれ、軸Ａに関して増大する半径方向寸法を有する。

支持機構１３は、有利な点として、全体がプラスチックで形成されている。支持機構１３は、好ましくは、静的及び動的な用途において金属材の機能を代替できる最適な機械的特性と熱抵抗特性を有する高性能の熱可塑性材で形成してもよい。支持機構１３を形成する熱可塑性材は、例えば無機又は有機タイプの適切な薬剤によって強化されていてもよく、されていなくてもよい。

フランジ２８は、軸Ａに平行な方向において、主部位２５の半径方向厚さＳ２とも、同じく軸Ａに平行な方向におけるフランジ２６の厚さＳ３とも異なる厚さＳ１を有する。

図２の実施の形態においては、軸Ａに平行な方向におけるフランジ２８の厚さＳ１は、主部位２５の半径方向厚さＳ２よりも、また、軸Ａに平行な方向におけるフランジ２６の厚さＳ３よりも大きい。

本実施の形態における図示においては、主部位２５の半径方向厚さＳ２は、軸Ａに平行な方向におけるフランジ２６の厚さＳ３と同一である。

図３には、本考案の他の実施の形態に係るガスケットが図全体において１’により示されている。以下、ガスケット１’のガスケット１とは異なる部分のみを説明し、既に説明した部分と一致する、又は同等の部分は、同一の符号で示す。

具体的には、ガスケット１’は、支持機構１３が、軸Ａに平行な方向において、主部位２５の半径方向厚さＳ２よりも小さな厚さＳ１’を有するフランジ２８’を備える点、及び、プラスチックとは異なる材料で製形成され、且つフランジ２８’側に配設された、バルブ２の作動荷重を受けるための硬質の環状インサート３５をさらに備える点においてガスケット１とは本質的に異なる。

具体的には、環状インサート３５は、バルブ２のスプリング１１の軸方向端部と直接協働する。

本実施の形態の図３における図示においては、環状インサート３５は座金で構成される。

好ましい実施の形態においては、環状インサート３５は金属材で形成されている。

本考案の実施の形態に係るガスケット１、１’の特徴を検討すると、考案から得られる利点は明らかである。

具体的には、プラスチック製の支持機構１３により、周知の種類のガスケットに比べてガスケット１の総重量とコストの低減を達成することができる。

さらに、プラスチックを使用することで、金属材の場合には通常は不可能な種々の形状（寸法、ディメンジョン）での支持機構１３の成形が著しく容易になる。具体的には、使用時にスプリング１１の荷重を受けるフランジ２８、２８’など、いくつかの部分の厚さを変更することが可能になる。

ガスケット１の場合、このフランジ（２８）は、ガスケット１自体の他の部分（２５、２６）の厚さＳ２、Ｓ３よりも大きな厚さＳ１で成形される。

一方、ガスケット１’の場合、フランジ２８’は、ガスケット１’自体の他の部分（２５、２６）の厚さＳ２、Ｓ３よりも小さな厚さＳ１’で成形され、また、バルブ２のスプリング１１と直接協働するための金属材製の環状インサート３５を受容するために形成される。

つまり、上述の本考案の実施の形態に係る、図示されたガスケット１、１’に、実用新案登録請求の範囲によって定められる保護範囲から逸脱しない改良及び変更を導入できることは明らかである。

１，１’ ガスケット
２ バルブ
３ 内燃エンジン
４ 部位
４ａ 固定面
５ ヘッド部
６ 座部
７ ガイド部材
８ ステム
９ 閉鎖部材
１０ プレート
１１ スプリング
１２ シール部材
１３ 支持機構
１４，１５ シール、
１６，１７ 断面
１８ 内周表面
１９ 外周表面
２０ 弾性カラー
２１ 断面
２２〜２４ 部位
２５ 主部位
２６，２８ 環状フランジ
２７ 環状座部
２８’ フランジ
３２〜３４ 区間
３５ 環状インサート
Ｓ１〜Ｓ３ 厚さ
Ａ 軸

Claims (6)

1. 内燃エンジン（３）のバルブ（２）用のガスケット（１、１’）であって、前記バルブ（２）は、貫通座部を画定するガイド部材（７）と、前記座部内を摺動可能なステム（８）とを備え、前記ガスケット（１、１’）が、
   弾性的に変形可能であって、軸（Ａ）について環状の形状を有し、前記ガイド部材（７）と前記ステム（８）との両方と協働するように前記バルブ（２）に外方から配設可能に形成されたシール部材（１２）と、
   一体に成形された支持機構（１３）であって、環状の形状を有し、前記シール部材（１２）が前記支持機構（１３）と前記バルブ（２）との間において半径方向に圧縮されるように前記シール部材（１２）の少なくとも一部に同軸に配設されている支持機構（１３）とを備え、
   前記支持機構（１３）は、前記シール部材（１２）と協働する管状の主部位（２５）と、該主部位（２５）から外側へ向かって半径方向に突出し、前記エンジン（３）における前記ガスケット（１，１’）の位置決めを可能にすると共に、前記バルブ（２）の作動荷重を受けるように形成された環状フランジ（２８、２８’）とを備える、ガスケット（１、１’）において、
   前記支持機構（１３）はプラスチック材料により形成されており、前記フランジ（２８、２８’）は、前記軸（Ａ）に平行な方向において、前記主部位（２５）の半径方向厚さ（Ｓ２）と異なる厚さ（Ｓ１、Ｓ１’）を有することを特徴とするガスケット（１、１’）。
2. 前記軸（Ａ）に平行な方向における前記フランジ（２８）の前記厚さ（Ｓ１）は、前記主部位（２５）の前記半径方向厚さ（Ｓ２）よりも大きいことを特徴とする請求項１記載のガスケット。
3. 前記軸（Ａ）に平行な方向における前記フランジ（２８’）の前記厚さ（Ｓ１’）は、前記主部位（２５）の前記半径方向厚さ（Ｓ２）よりも小さく、前記ガスケット（１’）は、硬質の環状インサート（３５）を備え、該環状インサート（３５）は、前記プラスチック材料とは異なる材料により形成されていると共に、前記バルブ（２）の作動荷重を受けるように前記フランジ（２８’）の側に配設されていることを特徴とする請求項１記載のガスケット。
4. 前記環状インサート（３５）は座金により構成されていることを特徴とする請求項３記載のガスケット。
5. 前記環状インサート（３５）は金属材料により形成されていることを特徴とする請求項３又は４記載のガスケット。
6. 前記フランジ（２８、２８’）は前記主部位（２５）の軸方向端部から延びることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項記載のガスケット。

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