JP4123837B2 - バルブステムシール - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シールリップへ圧力(背圧)が加わるのを防止する背圧リップを備えたバルブステムシールに関し、たとえば、自動車・一般産業機械のエンジンの吸・排気機構のバルブステムなど、エンジン機構等の往復動軸の軸封部に用いられる。
【0002】
【従来の技術】
従来、この種のバルブステムシールとしては、例えば図2に示すようなエンジン機構等の往復動軸の軸封部に用いられるものである。
【0003】
バルブステムシール101は、往復動軸としてのステム110の外周面を摺動自在に接触するシールリップ102を有するゴム状弾性体製の環状のシール本体103を備えたものである。
【0004】
また、バルブステムシール101は、内径方向に延びる内向きフランジ部104aを有する補強環104を備えており、その補強環104の内向きフランジ部104aにシール本体103を取付けている。
【0005】
そして、このバルブステムシール101は、シール本体103の反油側Aにステム110が往復動自在に挿入される軸孔を有するガイド111の外周に、シール本体103と一体的に形成されたゴム状弾性体部105を介して補強環104の筒状部104bをゴム嵌合することで取付けられる。
【0006】
シールリップ102は、外周部にステム110に対して緊迫力を付与するためのスプリング106を設けている。
【0007】
ところで、ステム110の外周面側にガイド111を設けていることから、そのステム110とガイド111の軸孔との摺動部にて焼き付けを起こすことがある。
【0008】
その焼き付け防止には、シールリップ102によってカム室側である密封対象流体側(油側O)の密封対象流体(油)を擦り抜けさせて漏らして、ステム110とガイド111の軸孔との摺動部へ適度に油を供給する必要がある。
【0009】
このため、摺動部へ適度の油を供給できるように、シールリップ102の油側O面とステム110の外周面との油面角やシールリップ102の反油側A面とステム110の外周面との反油面角、或いはスプリング106の緊迫力などを設定して、シールリップ102の油の漏れ量が調整(コントロール)されている。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
最近のエンジンの高性能化等に伴い、ターボエンジンや排気ブレーキ等の機能により反油側Aから受ける極端に大きな圧力である背圧が高くなってきている。
【0011】
この背圧が加えられる場合、図2のバルブステムシール101では、シールリップ102とステム110との接触状態が変化し、要求されるシール機能を維持できなくなることがある。最悪の場合には、背圧によりシールリップ102がステム110から浮き上がり、その結果、背圧の油側Oへの吹き上がりが発生し、ステム110とガイド111の軸孔との摺動部への油の供給が停止して摺動部の潤滑が枯渇することがあった。
【0012】
そこで、背圧対策として、図3に示すように、シールリップ102の反油側Aに背圧リップ107を設けるバルブステムシール201が採用されている。
【0013】
このバルブステムシール201では、背圧リップ107で背圧を遮断することによって、油の漏れ量をコントロールするシールリップ102に直接背圧が加わらないようにして、シールリップ102の挙動を常に安定化させ、シールリップ102の油の漏れ量コントロールが不安定となることを防止している。
【0014】
しかしながら、図3に示すバルブステムシール201でも、図2と同様にガイド111への取付けにはゴム状弾性体部105を用いたゴム嵌合を行っており、大きな離脱力(嵌合力、嵌合を維持する保持力)が得ることができず、背圧の大きさによってはバルブステムシール201がガイド111から抜けてしまう抜けが発生するおそれがあった。
【0015】
この対策として、図4に示すように、補強環104の筒状部104bがガイド111と直接嵌合する金属嵌合を用いたバルブステムシール301を採用する場合もある。
【0016】
しかしながら、図4に示すバルブステムシール301では、上記のゴム嵌合によるバルブステムシールの抜けは発生しないものの、金属嵌合では機密性が確保できないため、背圧が金属嵌合部位から漏れてしまい、エンジン機能の低下につながるおそれがあった。
【0017】
本発明は上記従来技術を鑑みてなされたもので、その目的とするところは、強固な嵌合を行うと共に嵌合部位からの背圧の漏れを防止するバルブステムシールを提供することにある。
【0018】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明にあっては、
往復動軸に対して摺動自在に接触するシールリップ、及び該シールリップへ背圧が加わることを防止する背圧リップを有するシール本体と、
該シール本体が焼き付け固定される補強環と、
を備えるバルブステムシールにおいて、
前記補強環は、その内周面がハウジングの外周面に嵌合されると共に、
前記補強環とハウジングの嵌合部分よりもシール本体側には、前記補強環の内周面とハウジングの外周面の間に間隙が形成されており、
突起の先端をハウジングの外周面に接触させて、前記間隙をシールするシール部を設けたことを特徴とする。
【0019】
したがって、直接補強環をハウジングに嵌合することにより強固な嵌合を行うことができると共に、シール部によって補強環とハウジングとの間がシールされているので嵌合部位からの背圧の漏れを防止することができる。
【0020】
前記シール部は、前記シール本体と連続するように一体化して形成されることが好適である。
【0021】
これにより、シール本体とシール部とを一度に成形することができ、製造容易となる。
【0024】
前記間隙内のハウジング表面は、軸方向に平行であることが好適である。
【0025】
これにより、嵌合部位で多少のずれが生じてもシール部はハウジング表面に接触してシール機能を維持できるので嵌合部位からの背圧の漏れを防止することができる。
【0026】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【0027】
図1は実施の形態に係るバルブステムシールを示す半断面図である。この実施の形態でも従来と同様エンジン機構等の往復動軸の軸封部に用いられる構成となっている。
【0028】
バルブステムシール1は、往復動軸としてのステム(不図示)に対してシールを行い、そのステムが往復動自在に挿入される軸孔を有するハウジングとしてのガイド11の外周に補強環7によって取付けられている。
【0029】
このバルブステムシール1は、ステムの外周面に摺動自在に接触するシールリップ2と、このシールリップ2へ反密封対象流体側(反油側A)から背圧が加わるのを防止すべく背圧を受けるステムの外周面に摺動自在な背圧リップ3と、を有する環状のシール本体6を備えたものである。
【0030】
シール本体6は、ゴム状弾性体製で、補強環7の内向きフランジ部7aから軸方向密封対象流体側(油側O)にシールリップ2を延ばし、内向きフランジ部7aから軸方向反油側Aに背圧リップ3を延ばしている。
【0031】
シールリップ2の外周部には、ステムに対して緊迫力を付与するためのスプリング8を設けている。
【0032】
シールリップ2は、ステムとガイド11の軸孔との摺動部にての焼き付け防止のために密封対象流体である油側Oの油を擦り抜けさせて漏らして、摺動部へ適度に油を供給する。
【0033】
このため、摺動部へ適度の油を供給するように、シールリップ2の油側O面とステムの外周面との油面角やシールリップ2の反油側A面とステムの外周面との反油面角、或いはスプリング8の緊迫力などを設定して、シールリップ2の油の漏れ量が調整(コントロール)されている。
【0034】
また、背圧リップ3は、シールリップ2の反油側Aに設けられることで、ステムとガイド11の軸孔との間から油側Oに向かう背圧を遮断し、油の漏れ量をコントロールするシールリップ2に直接背圧が加わらないようにしている。
【0035】
補強環7は、ガイド11の外周に取付け可能な長さを有する金属製のステムと同心の筒状部7bを有する筒状部材で、その図中上側先端は内径方向(ステム側)に延びる内向きフランジ部7aを有している。その内向きフランジ部7aに環状のシール本体6を一体的に焼き付け固定してある。
【0036】
また、補強環7の筒状部7bの内周面にはシール本体6から連続してゴム状弾性体部4を一体的に焼き付け固定してあり、このゴム状弾性体部4の図中下側端部に補強環7の筒状部7bの内周面とガイド11の外周面との間隙をシールするシール部としての突起5を設けている。
【0037】
突起5は、補強環7の筒状部7bの内周面に焼き付け固定されており、ガイド11の外周面に接触してシールを行う。
【0038】
また、突起5は、ゴム状弾性体部4を介してシール本体6に連続して一体化して形成されている。このため、シール本体6と突起5とを一度にゴム状弾性体で成形することができ、製造容易となる。
【0039】
一方、ガイド11は、筒状部材で、その図中上部外周面12は段部13を境に下部外周面14よりも縮径されている。そして、ガイド11の上部外周面12の部分に補強環7の筒状部7bとの間に突起5が配置される間隙を形成している。また、ガイド11の段部13よりも図中下側の下部外周面14に補強環7の筒状部7bが直接金属嵌合される。
【0040】
つまり、突起5は補強環7をガイド11に金属嵌合した部位よりもシール本体6側に形成された補強環7とガイド11との間の間隙に配置される。このため、金属嵌合部位よりも手前で突起5によって背圧の漏れを防止することができ、金属嵌合部位では背圧の影響を受けずに強固な嵌合を行うことができる。
【0041】
ここで、間隙内でのガイド11の上部外周面12は、軸方向に平行である。このため、金属嵌合部位で補強環7とガイド11との間に多少のずれが生じても突起5はガイド11の上部外周面12に接触してシール機能を維持できるので金属嵌合部位からの背圧の漏れを防止することができる。
【0042】
以上の本実施の形態では、補強環7をガイド11に直接金属嵌合することにより強固な嵌合を行うことができ、大きな離脱力が得られるので背圧の大きさにかかわらず、バルブステムシール1の抜け発生を防止することができる。
【0043】
また、突起5によって補強環7とガイド11との間がシールされているので機密性が確保でき、金属嵌合部位からの背圧の漏れを防止することができ、背圧低下に起因するエンジン機能の低下を防ぐことができる。
【0044】
【発明の効果】
以上説明したように本発明では、強固な嵌合を行うと共に嵌合部位からの背圧の漏れを防止する。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施形態に係るバルブステムシールの半断面図である。
【図2】従来技術のバルブステムシールの半断面図である。
【図3】従来技術のバルブステムシールの半断面図である。
【図4】従来技術のバルブステムシールの半断面図である。
【符号の説明】
1 バルブステムシール
2 シールリップ
3 背圧リップ
4 ゴム状弾性体部
5 突起
6 シール本体
7a 内向きフランジ部
7b 筒状部
7 補強環
8 スプリング
11 ガイド
12 上部外周面
13 段部
14 下部外周面

Claims (3)

  1. 往復動軸に対して摺動自在に接触するシールリップ、及び該シールリップへ背圧が加わることを防止する背圧リップを有するシール本体と、
    該シール本体が焼き付け固定される補強環と、
    を備えるバルブステムシールにおいて、
    前記補強環は、その内周面がハウジングの外周面に嵌合されると共に、
    前記補強環とハウジングの嵌合部分よりもシール本体側には、前記補強環の内周面とハウジングの外周面の間に間隙が形成されており、
    突起の先端をハウジングの外周面に接触させて、前記間隙をシールするシール部を設けたことを特徴とするバルブステムシール。
  2. 前記シール部は、前記シール本体と連続するように一体化して形成され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. 前記間隙内のハウジング表面は、軸方向に平行であることを特徴とする請求項1または2に記載のバルブステムシール。
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