JP5162112B2 - 内燃機関の弁用のガスケット - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の弁用のガスケットに関する。

ヘッドを含んでいる車両用の内燃機関は公知なものであって、ヘッドは複数の燃焼室とそれぞれのシリンダとを画成していて、ヘッドの内部においては燃焼可能なガスと空気との混合体における化学的エネルギを機械的エネルギに変換するエンジンサイクルが行なわれている。さらに、ヘッドが給気ユニットと排気ユニットとを画成していて給気ユニットは燃焼可能なガスと空気との混合体を燃焼室の中へ流入するようになっていて、排気ユニットは燃焼ガスと空気とを燃焼室から排出させるようになっている。

給気ユニットが複数の吸気管と複数の給気弁とを備えていて、吸気管は燃焼可能なガス及び燃焼空気をそれぞれの燃焼室供給するようになっていて、吸気弁は各燃焼室への燃焼可能なガスと燃焼空気との流れを制御するために、それぞれのシャッタ区画を介して、かつ所定の規則時間でそれぞれの吸気管に係合している。

排気ユニットが複数の管と複数の排気弁とを備えていて、管は燃焼ガス及び燃焼空気をそれぞれの燃焼室から外気に排気するようになっていて、排気弁は各排気管への燃焼ガスと燃焼空気との流れを制御するために、それぞれのシャッタ区画を介して、かつ所定の規則時間でそれぞれの排気管に係合している。

詳しくは、吸気／排気弁各々が、一般にガイドエレメントとステムとを備えていて、ガイドエレメントはヘッドに作られたキャビテーの中に取り付けられていて、ステムはガイドエレメントにより画成された貫通シートの中で反対方向に摺動するようになっている。

前述のタイプの弁には通常シールガスケットが取り付けられていて、そのシールガスケットは通常エンジン内を循環している潤滑油のためのものであって、吸気／排気ユニットから燃焼室に流れる油の量を制御するようになっている。

そのようなガスケットは燃焼室に向かって、動的タイプのシールと静的タイプのシールを画成していて、動的タイプのシールはステムとガイドエレメントとの間のカップリングを潤滑するために必要とされる油の最小流れだけを可能にするものであって、静的タイプのシールは燃焼室への油の第二流路を防止するためのものである。

通常ガスケットは、前述の機能を達成するために、ステム及びガイドエレメントとに押しつけられたエラストマー部分と、ステム及びガイドエレメントとに押しつけられたエラストマー部分に取り付けられたサポートエレメントと、を含んでいる。

より詳しくは、エラストマー部分の内面の第一小部分が直接ステムと協働していて、ステムとガイドエレメントとの間のカップリングを潤滑するのに必要とされる油の最小流れを可能にしていて（動的シール）、前述の内面の第二小部分は、第一小部分と燃焼室との間に配置されていて、ガイドエレメントと協働していて、燃焼室への潤滑油のリークを防止するようになっている（静的シール）。

セクターにおいて、静的シール及び動的シール機能を効果的に達成する必要があり、同時に運転状態におけるエラストマー部分の正しい位置決めのメンテナンスを保証する必要がある。さらに、セクターにおいて、エラストマー部分の体積を必要とし、そして弁へのガスケットの取り付けを容易にする必要がある。

本発明の目的は、前述の必要性を満足する簡単で対コスト効果のある内燃機関の弁用のガスケットを提供することである。

本発明の目的は請求項１に規定する内燃機関の弁用のガスケットにより達成されている。

本発明の理解を深めるために、これに限定するものではないが好適な実施形態を添付図を参照して説明する。

図１において、全体として符号１で付番された内燃機関は、燃料に含まれた化学的エネルギを機械的エネルギに変換するものであって、本発明に係わる部分だけが図示されている。

より詳しくは、図１において、内燃機関１は軸Ａに関して対称的に延在しているヘッド２に限定して図示されている。

ヘッド２は燃焼室３（一部を図示）とシリンダ４（一部を図示）とを画成していて、燃焼室３の内部には燃焼可能なガスが燃焼空気の存在により酸化され、可燃ガスに含まれている化学的エネルギを圧力エネルギに変換していて、シリンダ４の軸Ａは流体的に燃焼室３に接続されていて前述の圧力エネルギを機械的エネルギに変換するようになっている。

さらに、ヘッド２が給気ユニット（図示せず）及び排気ユニット５を収容するようになっていて、その給気ユニットは可燃ガスと燃焼空気との混合体を燃焼室３の中へ流入するようになっていて、その排気ユニット５は燃焼ガス及び空気を燃焼室３から内燃機関１の外部に排出するようになっている。

より詳しくは、シリンダ４がライナ６及びピストン７を備えていて、ピストン７は軸Ａに沿った往復運動によるライナ６の内部における燃料の圧力の作用によりスライドしていて、そしてエンジン部材（図示せず）に接続され圧力エネルギを機械的エネルギに変換するようになっている。

燃焼室３は、端部壁面８により軸方向に区切られていて、軸方向に関して端部壁面８の対向部分においてシリンダ４に向かって開口している。

燃焼室３の端部壁面８は、軸Ａに関して対称的に配置された一対の円形貫通開口部（その一方だけが符号９で付番され図示されている）を備えている。より詳しくは、図示していない開口部は可燃ガスと燃焼空気との混合体が給気ユニットから燃焼室３の中へ通過することを可能にしていて；開口部９は燃焼ガス及び空気が燃焼室３から排気ユニット５へ通過することを可能にしている。

排気ユニット５及び給気ユニットが完全に同一なものであるので、排気ユニット５のみを説明する。

より詳しくは、排気ユニット５が排気管１１と弁１２とを備えていて、排気管１１は開口部９から内燃機関１の外部へ向けて延伸しており、弁１２は所定の時間規則で開口部９と係合し、燃焼室３から排気管１１への燃焼ガスと空気との流れを調節するようになっている。

図２に図示する弁１２がシート１４に収容されていて、そのシートはヘッド２上に作られており通常潤滑油を含んでいる。

より詳しくは、シート１４は軸Ａに対して交差している軸Ｂに関して対称に延在していて、管１１に対して軸方向終点部分１５において開口している。

さらに詳しくは、弁１２が管状ガイドエレメント１６と、一つのステム１７と、ガスケット１８とを備えていて、管状ガイドエレメント１６はシート１４の終点部分１５の内側に差し込まれており、ステム１７はガイドエレメント１６内部において軸Ｂに沿って反対方向に摺動的に可動であって、そしてガスケット１８はステム１７とガイドエレメント１６とを同軸に囲んでいて、シート１４から燃焼室３への油の流れを防止するようになっている。

さらに詳細には、ステム１７はガイドエレメント１６から反対方向に突出している。さらにステム１７が軸方向の対向している両端部に、シャッタ区画２０及び区画１９を備えていて、シャッタ区画２０は流体気密的に開口部９と係合するようになっており、そして区画１９は制御機構２１（カム及びタペットタイプとして図示されている）を介して駆動力を受けるようになっている。

さらに、弁２１がばね２２（渦巻型として図示されている）を備えていて、そのばね２２はお互いに対向している軸端部においてシート１４の境界壁面と区画１９とに取り付けられていて、かつステム１７の往復運動中にステム１７に対し弾性復元力を発生するようになっている。

図２において、ガスケット１８が組立状態で軸Ｂに一致する軸に関して環状構造となっている。

より詳しくは、ガスケット１８が環状のエラストマー製エレメント２５及びサポートエレメント２６を備えていて、サポートエレメント２６はエラストマー製エレメント２５、ステム１７及びガイドエレメント１６と同軸に取り付けられエラストマー製エレメント２５を軸Ｂに関して半径方向に押し付けるようになっている。

エラストマー製エレメント２５は、軸Ｂに沿って燃焼室３に向かって、第一に動的タイプのシールをそして静的タイプのシールを画成していて、動的タイプのシールはステム１７とガイドエレメント１６との間のカップリングを潤滑するのに必要とされる油の最小流れを可能にするようになっていて、静的タイプのシールは燃焼室３への油の第二流れを防止するようになっている。

より詳しくは、エラストマー製エレメント２５がお互いに対向している円盤状端部区画２７及び軸方向端部区画２８と、内部円周面２９と、外部円周面３０とを備えていて、内部円周面２９は前述のシールを形成するために、一部分がステム１９と協働し一部分がガイドエレメント１６と協働するようになっており、外部円周面３０は内部円周面２９をステム１７及びガイドエレメント１６とに押しつけるためにサポートエレメント２６及び環状カラー３１に連結するようになっている。

組立状態において、区画２７は制御機構２１に対面し、そしてステム１７により横切られていて；組立状態において、区画２８は燃焼室３に向かって対面していて、そしてステム１７及びガイドエレメント１６により横切られている。

エラストマー製エレメント２５の内部円周面２９が最小半径の区画３３を備えていて、その区画３３は区画２７に続いて配置されていて、そしてカラー３１によりステム１７に対して半径方向に押しつけられており、動的タイプのシールの円周シールラインを画成していて、そしてその区画３３はステム１７と区画２７との間の摺動カップリングにより油の最小流れのリークを可能にしている。

エラストマー製エレメント２５の内部円周面２９がさらにほぼ円筒状の部分３２を備えていて、その部分３２は区画２８に続けて配置されていてサポートエレメント２６により流体気密のガイドエレメント１６に対して半径方向に押し付けられるようになっていて、従って静的タイプの円筒状シール領域を画成するようになっている。

エラストマー製エレメント２５の外部円周面３０が区画２７の近傍における凹部３６（その作用については後述する）を備えていて、その凹部３６は外部円周面３０をカラー３６の収容シート３４と、区画２８に向かって延伸しサポートエレメント２６に連結するようになっている細長い部分３５とに分割している。

利点のあることに、サポートエレメント２６が部分４２と部分４１とを備えていて、部分４２は軸Ｂに直交的に延伸し、そして弁１２へのガスケット１８の取り付けを容易なものとするべく、軸Ｂに平行なコンポーネントの作用を受けるようになっていて、部分４１は部分４２を起点として軸Ｂに沿って伸長していて、そして部分４２に向かって半径が大きくなってゆく区画４５を有していて、エラストマー製エレメント２５の体積を低減するようになっている。

より詳しくは、部分４１はエラストマー製エレメント２５のセグメント３５と協働するようになっていて、セグメント４３と、セグメント４３より大きな半径寸法のセグメント４４とを備えていて、そのセグメント４３及び４４は部分４１の対向している軸方向端部を画成している。

セグメント４３及び４４は円筒状構造であって、円錐状構造であるセグメント４５に接続されている。

図示例において、セグメント４３及び４４は軸方向Ｂにセグメント４５より大きく延伸している。

さらにセグメント４３は軸Ｂに向かって折り曲げられている自由な軸方向端部４６を提供していて、エラストマー製エレメント２５を軸方向に保持するようになっている。

部分４２は円盤形状であって、そしてサポートエレメント２６をエラストマー製エレメント２５に取り付けるために凹部３６の内部に収容された小部分５０を備えていて；部分４２が小部分５１も備えていて、その小部分５１は小部分５０に対して半径方向に外側にあって、区画２８の側においてエラストマー製エレメント２５と軸方向に協働するようになっており、そして軸方向に反対側で自由になっていて、組立状態において軸方向Ｂに沿った作用に適合するようになっている。

本発明により作られたガスケット１８は以下の利点を有している。

詳しくは、ガスケット１８には二つの利点があって：セグメント４５が部分４２に向かって半径寸法を減少しているので、必要とされるエラストマー材料の量がより少なくて、そしてサポートエレメント２６がエラストマー製エレメント２５に取り付けられる際に、軸方向Ｂに平行な力を小部分５１に作用するが可能であるので、弁１２へのガスケット１８の組立が容易なものとなっている。

さらに、ガスケット１８はエラストマー製エレメント２５を正確な取り付け位置に入れることを可能にしている。というのは端部４６が軸Ｂに向かって折り曲げられているからである。

特許請求範囲を逸脱することなく、説明し、図示したガスケット１８を変更し修正できることは明らかである。

特に、ガスケット１８は全く同様に給気ユニットの吸引弁に使用することができる。

さらに、サポートエレメント２６の部分４２は軸方向セグメント４３及び４４の一方又は両方から完全に自由であって、従って、後者の場合軸Ｂに関して完全に傾斜パターンとなる。

図１は、本発明により作られた弁用ガスケットを備えた内燃機関の部分断面図である。 図２は、図１における弁及びシールの拡大縦断面図である。

符号の説明

１ 内燃機関
２ ヘッド
３ 燃焼室
４ シリンダ
１２ 弁
１８ ガスケット
２５ 弾性変形可能なエレメント

Claims (5)

1. 内燃機関（１）の弁（１２）用のガスケット（１８）であって：
   軸（Ｂ）に関して管状のサポートエレメント（２６）と；
   前記弁（１２）と前記サポートエレメント（２６）との間に設置されるようになっている弾性変形可能なエレメント（２５）と；
   を備えているガスケット（１８）であり、
   前記サポートエレメント（２６）が第一部分（４２）及び第二部分（４１）を備えていて、前記第一部分（４２）は前記軸（Ｂ）に直交して延伸し、そして前記弁（１２）への前記ガスケット（１８）の取り付けを容易にするために、前記軸（Ｂ）に平行なコンポーネントによる作用を受けるようになっていて、前記第二部分（４１）は前記第一部分（４２）の半径方向に外側の端部を起点として前記軸（Ｂ）に沿って伸長していて、前記第二部分（４１）が前記弾性変形可能なエレメント（２５）に協働しており、そして前記第一部分（４２）に向かって半径寸法が大きくなってゆく少なくとも一つのセグメント（４５）を備えていて、前記弾性変形可能なエレメント（２５）の体積を低減するようになっているガスケット（１８）において；
   前記第二部分（４１）が、前記第一部分（４２）に対向している前記サポートエレメント（２６）の軸端部（４６）を画成していて；
   前記軸端部（４６）は前記弾性変形可能なエレメント（２５）と軸方向に協働していて、そして前記弾性変形可能なエレメント（２５）を軸方向に保持するべく前記軸（Ｂ）に向かって折り曲げられており；
   前記第二部分（４１）が、前記軸端部（４６）を画成している円筒状の第一軸方向端部セグメント（４３）を備えていることを特徴とする
   ガスケット。
2. 前記第二部分（４１）が、半径寸法が大きくなってゆく前記セグメント４５によりお互いに接続され前記軸（Ｂ）に平行に延伸している、第一軸端部セグメント（４３）と第二軸端部セグメント（４４）とを備えていることを特徴とする、請求項１に記載のガスケット。
3. 前記第一部分（４２）が第一小部分（５０）及び第二小部分（５１）を備えていて、前記第一小部分（５０）は前記弾性変形可能なエレメント（２５）に取り付けられており、前記第二小部分（５１）は前記第一小部分（５０）に対し半径方向に外側にあって、少なくともその一部分が前記軸（Ｂ）方向に自由であって、前記軸（Ｂ）に平行な前記コンポーネントにより前記作用を受けるようになっていることを特徴とする、請求項１又は２に記載のガスケット。
4. 前記第二部分（４１）の前記軸（Ｂ）からの半径方向の距離は、前記軸方向端部（４６）から前記第一端部（４２）に向かって大きくなってゆく、請求項１−３のいずれか一項に記載のガスケット。
5. 前記第一セグメント（４１）が円錐形（４５）である、請求項１−４のいずれか一項に記載のガスケット。

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